特許ウォッチ

公開番号2025143527
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-01
出願番号2025121233,2024212267
出願日2025-07-18,2022-02-07
発明の名称液晶光制御装置
出願人株式会社ジャパンディスプレイ
代理人弁理士法人高橋・林アンドパートナーズ
主分類G02F 1/1347 20060101AFI20250924BHJP(光学)
要約【課題】色割れが抑制された液晶光制御装置を提供する。
【解決手段】液晶光制御装置は、第1乃至第4液晶セルを含む。第1乃至第4液晶セルのそれぞれは、帯状パターンを含む第1電極が設けられた第1基板と、帯状パターン含む第2電極が設けられた第2基板と、第1基板に設けられた第1配向膜と、第2基板に設けられた第2配向膜と、第1基板と第2基板との間の液晶層とを含む。第1乃至第4液晶セルは、光が入射する側からこの順番で重なるように積層され、かつ、第2液晶セルは第1液晶セルに対して90度回転した状態で積層され、第3液晶セルは第2液晶セルに対して90度回転した状態で積層され、第4液晶セルは第3液晶セルに対して90度回転した状態で積層されている。
【選択図】図16A
特許請求の範囲【請求項１】
第１液晶セルと、
第２液晶セルと、
第３液晶セルと、
第４液晶セルと、を含み、
前記第１液晶セル、前記第２液晶セル、前記第３液晶セル、及び前記第４液晶セルのそれぞれは、
帯状パターンを含む第１電極が設けられた第１基板と、
帯状パターン含む第２電極が設けられた第２基板と、
前記第１基板に設けられた第１配向膜と、
前記第２基板に設けられた第２配向膜と、
前記第１基板と前記第２基板との間の液晶層と、を含み、
前記第１電極は、前記帯状パターンを有する少なくとも１つの第１帯状電極と、前記帯状パターンを有する少なくとも１つの第２帯状電極と、を含み、前記少なくとも１つの第１帯状電極と前記少なくとも１つの第２帯状電極とは離隔して交互に配置され、
前記第２電極は、前記帯状パターンを有する少なくとも１つの第３帯状電極と、前記帯状パターンを有する少なくとも１つの第４帯状電極と、を含み、前記少なくとも１つの第３帯状電極と前記少なくとも１つの第４帯状電極とは離隔して交互に配置され、
前記第１電極及び前記第２電極の前記帯状パターンの長手方向が交差するように前記第１基板と前記第２基板とが配置され、
前記第１配向膜の配向方向が前記第１電極の前記帯状パターンの長手方向と交差する方向であり、
前記第２配向膜の配向方向が前記第２電極の前記帯状パターンの長手方向と交差する方向であり、
前記第１乃至第４液晶セルは、光が入射する側から、前記第１液晶セル、前記第２液晶セル、前記第３液晶セル、及び前記第４液晶セルがこの順番で重なるように積層され、かつ、
前記第２液晶セルは前記第１液晶セルに対して９０度回転した状態で積層され、
前記第３液晶セルは前記第２液晶セルに対して９０度回転した状態で積層され、
前記第４液晶セルは前記第３液晶セルに対して９０度回転した状態で積層されている、
ことを特徴とする液晶光制御装置。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
前記第１電極は、前記第１帯状電極と前記第２帯状電極との間で横電界を発生させ、前記第２電極は、前記第３帯状電極と前記第４帯状電極との間で横電界を発生させる、請求項１に記載の液晶光制御装置。
【請求項３】
前記第１液晶セル、前記第２液晶セル、前記第３液晶セル、前記第４液晶セルの前記液晶層の厚さが、前記第１帯状電極と前記第２帯状電極の中心間距離の１倍以上の長さを有する、請求項１に記載の液晶光制御装置。
【請求項４】
前記第１液晶セル、前記第２液晶セル、前記第３液晶セル、及び前記第４液晶セルのそれぞれは、前記液晶層が、前記第１電極で発生する横電界と前記第２電極で発生する横電界とが干渉しない厚さを有する、請求項１に記載の液晶光制御装置。
【請求項５】
前記液晶層が、ねじれネマチック液晶である、請求項１に記載の液晶光制御装置。
【請求項６】
第１液晶セルと、
第２液晶セルと、
第３液晶セルと、
第４液晶セルと、を含み、
前記第１液晶セル、前記第２液晶セル、前記第３液晶セル、及び前記第４液晶セルのそれぞれは、
帯状パターンを含む第１電極が設けられた第１基板と、
帯状パターン含む第２電極が設けられた第２基板と、
前記第１基板に設けられた第１配向膜と、
前記第２基板に設けられた第２配向膜と、
前記第１基板と前記第２基板との間の液晶層と、を含み、
前記第１電極は、前記帯状パターンを有する少なくとも１つの第１帯状電極と、前記帯状パターンを有する少なくとも１つの第２帯状電極と、を含み、前記少なくとも１つの第１帯状電極と前記少なくとも１つの第２帯状電極とは離隔して交互に配置され、
前記第２電極は、前記帯状パターンを有する少なくとも１つの第３帯状電極と、前記帯状パターンを有する少なくとも１つの第４帯状電極と、を含み、前記少なくとも１つの第３帯状電極と前記少なくとも１つの第４帯状電極とは離隔して交互に配置され、
前記第１電極及び前記第２電極の前記帯状パターンの長手方向が交差するように前記第１基板と前記第２基板とが配置され、
前記第１配向膜の配向方向が前記第１電極の前記帯状パターンの長手方向と交差する方向であり、
前記第２配向膜の配向方向が前記第２電極の前記帯状パターンの長手方向と交差する方向であり、
前記第１乃至第４液晶セルは、光が入射する側から、前記第１液晶セル、前記第２液晶セル、前記第３液晶セル、及び前記第４液晶セルがこの順番で重なるように配置され、かつ、２つの液晶セルに対し残りの液晶セルは表裏を反転させた状態で積層されている、
ことを特徴とする液晶光制御装置。
【請求項７】
前記第２液晶セル、第４液晶セルが、前記第１液晶セル、第３液晶セルに対し表裏を反転させた状態で積層されている、請求項１に記載の液晶表示装置。
【請求項８】
前記第１電極は、前記第１帯状電極と前記第２帯状電極との間で横電界を発生させ、前記第２電極は、前記第３帯状電極と前記第４帯状電極との間で横電界を発生させる、請求項６に記載の液晶光制御装置。
【請求項９】
前記第１液晶セル、前記第２液晶セル、前記第３液晶セル、前記第４液晶セルの前記液晶層の厚さが、前記第１帯状電極と前記第２帯状電極の中心間距離の１倍以上の長さを有する、請求項６に記載の液晶光制御装置。
【請求項１０】
前記第１液晶セル、前記第２液晶セル、前記第３液晶セル、及び前記第４液晶セルのそれぞれは、前記液晶層が、前記第１電極で発生する横電界と前記第２電極で発生する横電界とが干渉しない厚さを有する、請求項６に記載の液晶光制御装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の一実施形態は、液晶の電気光学効果を利用して光源から放射される光の配光を制御する装置に関する。
続きを表示（約 3,000 文字）【背景技術】
【０００２】
液晶レンズを用いて、光源から放射される光の配光を制御する技術が知られている。例えば、同心円状に円環電極が設けられた液晶セルによって、光源から放射される光の広がりを制御する照明装置が開示されている（特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１０－２３０８８７号公報
特開２００５－３１７８７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
光は波長によって屈折角が変わるため、光源から放射される光を、液晶レンズを通して拡散させると、照射領域の輪郭部分に虹色の模様が視認される場合がある。このような現象は色割れとも呼ばれており、液晶レンズを通したことによる照明光の品質の低下が問題となっている。
【０００５】
本発明の一実施形態は、色割れが抑制された液晶光制御装置を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施形態に係る液晶光制御装置は、第１液晶セルと、第１液晶セルと重なる第２液晶セルと、第２液晶セルと重なる第３液晶セルと、第３液晶セルと重なる第４液晶セルとを含む。第１液晶セル、第２液晶セル、第３液晶セル、及び第４液晶セルのそれぞれは、帯状のパターンを含む第１電極が設けられた第１基板と、帯状のパターン含む第２電極が設けられた第２基板と、第１基板と第２基板との間の液晶層とを含む。第１電極及び第２電極の帯状のパターンの長手方向が交差するように第１基板と第２基板とが配置され、第１液晶セル、第２液晶セル、第３液晶セル、及び第４液晶セルの内、２つの液晶セルは第１電極の帯状パターンの長手方向が第１方向と平行な方向に配置され、他の２つの液晶セルの第１電極の帯状パターンの長手方向は、第１方向と交差する第２方向と平行な方向に配置されている。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
本発明の一実施形態に係る液晶光制御装置の構成を模式的に示す斜視図である。
本発明の一実施形態に係る液晶光制御装置を構成する液晶光制御素子の展開図を示す。
本発明の一実施形態に係る液晶光制御素子を構成する第１液晶セル、第２液晶セル、第３液晶セル、及び第４液晶セルの電極の配置を示す斜視図である。
本発明の一実施形態に係る液晶光制御素子を構成する液晶セルの第１基板に設けられる電極を示す平面図である。
本発明の一実施形態に係る液晶光制御素子を構成する液晶セルの第２基板に設けられる電極を示す平面図である。
本発明の一実施形態に係る液晶光制御素子を構成する液晶セルの断面構造の一例を示す図である。
本発明の一実施形態に係る液晶光制御素子を構成する液晶セルの動作を説明する図であり、電圧が印加されない状態の液晶分子の配向状態を示す。
本発明の一実施形態に係る液晶光制御素子を構成する液晶セルの動作を説明する図であり、電圧が印加されたときの液晶分子の配向状態を示す。
本発明の一実施形態に係る液晶光制御素子を構成する液晶セルの動作を説明する図であり、液晶を駆動する電極に印加される制御信号の波形を示す。
本発明の一実施形態に係る液晶光制御素子を構成する液晶セルの動作を説明する図であり、第１電極と第２電極の配置を示す斜視図を示す。
本発明の一実施形態に係る液晶光制御素子を構成する液晶セルの動作を説明する図であり、第１電極に電圧が印加されたときの液晶分子の配向状態を示す。
本発明の一実施形態に係る液晶光制御素子を構成する液晶セルの動作を説明する図であり、第２電極に電圧が印加されたときの液晶分子の配向状態を示す。
２つの液晶セルにより、第１偏光成分及び第２偏光成分が拡散される現象を模式的に示す図である。
本発明の一実施形態に係る液晶光制御装置の動作を説明する図である。
本発明の一実施形態に係る液晶光制御装置において液晶セルに印加される電圧波形を示す。
本発明の一実施形態に係る液晶光制御装置において液晶セルに印加される電圧波形を示す。
本発明の一実施形態に係る液晶光制御素子と参考例の液晶光制御素子の色度（ｘ座標軸）の角度依存性を示すグラフである。
本発明の一実施形態に係る液晶光制御素子と参考例の液晶光制御素子の色度（ｙ座標軸）の角度依存性を示すグラフである。
本発明の一実施形態に係る液晶光制御装置の動作を説明する図である。
本発明の一実施形態に係る液晶光制御装置の動作を説明する図である。
本発明の一実施形態に係る液晶光制御装置の動作を説明する図である。
本発明の一実施形態に係る液晶光制御素子を構成する複数の液晶セルの配置を示し、第１液晶セル及び第２液晶セルが９０度回転した状態を示す。
本発明の一実施形態に係る液晶光制御素子を構成する複数の液晶セルの配置を示し、第１液晶セル及び第３液晶セルが９０度回転した状態を示す。
本発明の一実施形態に係る液晶光制御素子を構成する複数の液晶セルの配置を示し、第１液晶セルから第４液晶セルまでが各９０度回転した状態を示す。
本発明の一実施形態に係る液晶光制御素子を構成する複数の液晶セルの配置を示し、第１液晶セルと第３液晶セルが反転した状態を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態を、図面等を参照しながら説明する。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、以下に例示する実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号（又は数字の後にａ、ｂなどを付した符号）を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。さらに各要素に対する「第１」、「第２」と付記された文字は、各要素を区別するために用いられる便宜的な標識であり、特段の説明がない限りそれ以上の意味を有しない。
【０００９】
本明細書において、ある部材又は領域が他の部材又は領域の「上に（又は下に）」あるとする場合、特段の限定がない限りこれは他の部材又は領域の直上（又は直下）にある場合のみでなく他の部材又は領域の上方（又は下方）にある場合を含み、すなわち、他の部材又は領域の上方（又は下方）において間に別の構成要素が含まれている場合も含む。
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態に係る液晶光制御装置１００の斜視図を示す。液晶光制御装置１００は、液晶光制御素子１０２及び回路基板１０４を含む。液晶光制御素子１０２は複数の液晶セルを含む。本実施形態において、液晶光制御素子１０２は少なくとも４つの液晶セルを含む。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許