(57)【要約】【課題】外部環境温度に関わらず安定した光学特性を得ることと、高速応答制御が可能な液晶光学素子を提供すること。【解決手段】凹凸形状の樹脂における凹凸面上に、当該樹脂の屈折率と、常光屈折率または異常光屈折率のいずれかを一致させた高分子液晶を配した偏光性光学素子と偏光性光学素子の光入射側に配し、入射する直線偏光の旋光性を制御する液晶旋光素子とを備える構成とし、更に偏光性光学素子を、液晶旋光素子によって制御された直線偏光の内の、一方の直線偏光成分にのみ屈折力を与え、他方の直線偏光成分には屈折力を与えない様に構成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の表面に形成された凹凸面上に、凹凸表面の材料屈折率と、常光屈折率または異常光屈折率のいずれかを一致させた高分子液晶を配した偏光性光学素子と、
前記偏光性光学素子の光入射側に配し、入射する直線偏光の旋光性を制御する液晶旋光素子と、を備え、
前記偏光性光学素子は、前記液晶旋光素子によって制御された直線偏光の内の、一方の直線偏光成分にのみ屈折力を与え、他方の直線偏光成分には屈折力を与えない様に、前記液晶旋光素子に対して配置される
ことを特徴とする液晶光学素子。
【請求項２】
前記液晶旋光素子に電圧を印加するための電圧印加手段を、更に備え、
前記高分子液晶における光入射側の偏光軸と、前記液晶旋光素子の光出射側の偏光軸とを、前記電圧印加手段に電圧を無印加状態、または印加した状態で一致させた
ことを特徴とする請求項１に記載の液晶光学素子。
【請求項３】
前記凹凸形状は、凹面または凸面レンズ形状である
ことを特徴とする請求項１または２に記載の液晶光学素子。
【請求項４】
前記凹凸形状は、フレネルレンズ形状である
ことを特徴とする請求項１または２に記載の液晶光学素子。
【請求項５】
前記凹凸形状は、プリズム形状である
ことを特徴とする請求項１または２に記載の液晶光学素子。
【請求項６】
前記凹凸形状の複数個を、アレイ状に配置した
ことを特徴とする請求項３から５のいずれか一項に記載の液晶光学素子。
【請求項７】
前記液晶旋光素子の入射光側に、偏光板を備える
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の液晶光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、凹凸形状を有する樹脂基板に高分子液晶を配した偏光性光学素子と、入射する直線偏光の旋光性を制御する液晶旋光素子を備えた液晶光学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、凹凸形状を有する樹脂基板と液晶によって構成された液晶光学素子が提案されている。この液晶光学素子は、樹脂と液晶の屈折率の差を電圧制御により任意に変調することで入射した直線偏光に与える屈折力が制御可能となっており、例えば、液晶プリズムや液晶フレネルレンズや液晶マイクロレンズアレイなどに適用される。これらの液晶光学素子の利用分野は多岐に渡るが、特に液晶マイクロレンズアレイは、立体画像表示やプロジェクターなどの投影光学系において、また、撮像素子などの結像光学系において、焦点可変、開口率可変、視野角可変、輝度可変、画素シフトなど、それぞれの用途に合わせて任意に光学特性を変調できるために注目されている（例えば、特許文献１参照のこと）。
【０００３】
以下に、従来の液晶マイクロレンズアレイの構成および作用を図面に基づいて説明する。
図８は、特許文献１に記載されている液晶マイクロレンズアレイ１００の構成を示した断面図である。図９は、従来の液晶マイクロレンズアレイ１００における、液晶分子の異常光屈折率と常光屈折率、および凹凸表面形状を有する樹脂層の樹脂屈折率の温度特性を示した図である。図１０は、この液晶マイクロレンズアレイ１００において、電圧制御により変化する光学特性を示した断面図であり、（ａ）図で電圧無印加状態での光の作用を示し、（ｂ）図で電圧印加状態の光の作用を示している。
【０００４】
まず、従来の液晶マイクロレンズの構成について説明する。
図８に示す様に、液晶マイクロレンズアレイ１００は、マイクロレンズ形状の複数の凹部を持つ（エンボス形状の）樹脂層１０６を有する透明基板１０１と、透明基板１０１に対向する平板状の透明基板１０２のそれぞれに、透明電極１０３および配向膜１０４が形成され、両透明基板１０１、１０２の透明電極１０３を内側に向けて、所定の間隙を持って枠状のシール材（図示せず）によって接合した構成となっている。また、この間隙には、ホモジニアス配向の液晶１０５が、枠状のシール材に設けた注入口から注入され、この注入口を封孔材（図示せず）によりこの液晶を封止した構造となっている。
【０００５】
次に、この従来の液晶マイクロレンズ１００の作用について説明する。
液晶マイクロレンズアレイ１００は、図９に示す様に、液晶層１０５が電圧無印加状態において異常光屈折率特性３００を有する場合、常温（２０℃）で、樹脂屈折率特性３０２との屈折率差Δｎ１を得ることができる。また、液晶１０５が電圧印加状態において常光屈折率特性３０１を有する場合、樹脂屈折率特性３０２との屈折率差Δｎ２は、ほぼ０となる。このように、液晶マイクロレンズアレイ１００は、液晶分子の異常光屈折率特性３００と常光屈折率特性３０１が電圧印加の有無によって、樹脂層１０６の樹脂屈折率特性３０２と得られる屈折率差の可変によってレンズ効果を２値で切り替えることが可能となる。
【０００６】
ここで、図１０（ａ）に示す様に、透明基板１０１、１０２間の透明電極１０３に電圧が印加されているとき、液晶マイクロレンズアレイ１００は、凹部を持つ樹脂層１０６と液晶１０５が、図９で示した屈折率差Δｎ１を持つ。そのため、凹部を持つ樹脂層１０６の樹脂屈折率特性３０２と、液晶分子の異常光屈折率特性３００とが異なることになり、
入射偏光方向と同一の直線偏光に対してのみレンズ効果を発生させて、同じ方向（出射偏光方向）の光を出射する。また、図１０（ｂ）に示す様に、液晶層１０５に電圧を印加することで液晶分子を立った状態とすれば、凹部を持つ樹脂層１０６の樹脂屈折率特性３０２と、液晶分子の常光屈折率特性３０１とによって得られる屈折率差Δｎ２を、ほぼ０とすることができる。この現象を利用することによって、入射偏光方向と同一の直線偏光に対して、この液晶マイクロレンズアレイ１００に屈折力を与えない平板状態とすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−２５２６３号公報（第３頁、第２−３図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、図８から図１０に示した特許文献１に開示されている従来の液晶マイクロレンズアレイ１００は、外部環境温度の変化によって所望の特性が得られない場合がある。その現象について図９および図１１を用いて説明する。
【０００９】
図１１は、従来の液晶マイクロレンズアレイ１００の外部環境温度が変化した場合の、光学特性の変化を示した図である。なお、本図中の実線２００は、常温でのレンズ効果を示し、破線２０１は６０℃でのレンズ効果を示している。
【００１０】
図９に示す様に、先に説明した常温（２０℃）から６０℃まで温度を上昇させたとしても、常光屈折率特性３０１および樹脂屈折率特性３０２は殆ど変化しないのに対して、異常光屈折率特性３００が、大きく減少していることが判る。これにより、この液晶１０５の温度特性によって、２０℃のときに得られる屈折率差Δｎ１と６０℃で得られる屈折率差Δｎ３とに差が出てしまうこととなる。
【００１１】
つまり、図１１に示す、常温（２０℃）のレンズ効果である実線２００では、樹脂１０６と液晶１０５の屈折率差が、図９で示した大きな屈折率差Δｎ１により、狙い通り短焦点とすることができるが、６０℃でのレンズ効果である破線２０１では、樹脂１０６と液晶１０５の屈折率差が図９で示した小さな屈折率差Δｎ３となってしまい、狙い値からずれた長焦点となる。この様に、従来の液晶マイクロレンズアレイ１００は、図９と図１１に示したように、外部環境温度の変化によって焦点位置が変わってしまうという問題を有している。
【００１２】
また、図１０（ａ）で示した液晶マイクロレンズアレイ１００が、電圧無印加の状態でレンズ効果を有する構成となっているので、両透明電極１０３間に電圧を印加することにより、液晶１０５の屈折率は、図９に示した異常光屈折率特性３００から常光屈折率特性３０１へと小さくなる方向に変化する。このときに、所定の屈折率差が２０〜６０℃間のいずれの温度でも所望のレンズ効果が得られる様に、外部環境温度に対応させて両透明電極１０３間に印加する電圧値を変化させる必要がある。つまりこの場合は、図９で示した異常光屈折率特性３００が、動作温度範囲内において最も小さいΔｎ３での制御に限られてしまうこととなるため、高温側でのレンズ効果を基準とした電圧制御となる。したがって、この従来の液晶マイクロレンズアレイ１００では、本来発揮できるはずのレンズ効果を有効に使うことが出来ず、レンズ効果の範囲が狭まってしまうという問題もある。
【００１３】
さらにまた、図８で示した液晶マイクロレンズアレイ１００で、大きな屈折力を得るためには、樹脂層１０６で形成された凹凸形状の高さや深さを大きくする必要がるが、その様な構成とすると、液晶１０５の厚みが増大し、液晶１０５の応答速度が遅くなるという
課題もある。
【００１４】
この様に、従来の液晶マイクロレンズアレイ１００は、外部環境温度の変化による特性劣化や小さな光学変調量でしか使用できないという光学特性における課題、更には応答速度の課題があった。これらの課題は、液晶マイクロレンズアレイ１００に限らず、先述した液晶プリズムや液晶フレネルレンズなどの樹脂層１０６と液晶１０５との屈折率差を用いた液晶光学素子全てにおいて、同様である。
【００１５】
そこで、本発明は上記課題を解決し、外部環境温度に関わらず安定した光学特性を得ることと、高速応答制御が可能な液晶光学素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題を解決するために、本発明の液晶光学素子は、基本的に下記の構成を有するものである。
【００１７】
本発明の液晶光学素子は、基板の表面に形成された凹凸面上に、当該凹凸表面の材料屈折率と、常光屈折率または異常光屈折率のいずれかを一致させた高分子液晶を配した偏光性光学素子と、この偏光性光学素子の光入射側に配し、入射する直線偏光の旋光性を制御する液晶旋光素子とを備える構成とした。
なお、この偏光性光学素子は、液晶旋光素子によって制御された直線偏光の内の、一方の直線偏光成分にのみ屈折力を与え、他方の直線偏光成分には屈折力を与えない様に液晶旋光素子に対して配置される。
【００１８】
また、本発明の液晶光学素子は、液晶旋光素子に電圧を印加するための電圧印加手段を更に備え高分子液晶における光入射側の偏光軸と液晶旋光素子の光出射側の偏光軸とを電圧印加手段に電圧を無印加状態、または印加した状態で一致させている。
【００１９】
そして本発明では、凹凸形状の複数個をアレイ状に配置することで、偏光性光学素子をマイクロレンズアレイやマイクロプリズムアレイとして機能させるのが、望ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の構成により、外部環境温度に関わらず、安定した光学変調量を得ることが可能で、しかも高速での応答性がが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の液晶光学素子の構成例を示す断面図である。（実施例１）
【図２】本発明の液晶光学素子の光学特性を示す断面図である。（実施例１）
【図３】本発明の液晶光学素子の外部環境温度を変化させたときの光学特性を示す断面図である。（実施例１）
【図４】本発明の液晶光学素子における、偏光性光学素子の高分子液晶の温度依存性と、液晶旋光性素子の温度依存性を示す図である。（実施例１）
【図５】本発明の液晶光学素子の他の構成例を示す断面図である。（実施例２）
【図６】本発明の液晶光学素子の他の構成例を示す断面図である（実施例２）。
【図７】本発明の液晶光学素子の他の構成例を示す断面図である（実施例２）。
【図８】従来の液晶光学素子の構成例を示す断面図である。
【図９】従来の液晶光学素子における液晶分子の異常光屈折率と常光屈折率、および凹凸表面形状を有する樹脂層の樹脂屈折率の温度特性における部材の温度特性を示す図である。
【図１０】従来の液晶光学素子における電圧制御により変化する光学特性を示す図である。
【図１１】従来の液晶光学素子の外部環境温度が変化した場合の、光学特性の変化を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の液晶光学素子において、液晶プリズムや液晶フレネルレンズなどの様々な形態が考えられるが、以下の説明では、主に液晶マイクロレンズアレイの構成に基づいて示す。
【実施例１】
【００２３】
まず、本実施例の液晶マイクロレンズアレイ１の構造について説明する。図１は、液晶マイクロレンズアレイの構造例を示す断面図である。
【００２４】
図１に示す様に、液晶マイクロレンズアレイ１は、偏光性光学素子１０と液晶旋光素子２０によって構成されている。
【００２５】
この液晶マイクロレンズアレイ１における偏光性光学素子１０は、配向膜１４ａが形成された透明基板１２と、透明基板１１の表面に複数のエンボス形状の凹面を有する樹脂層１６ａと、その凹凸面に配向膜１４ｂがそれぞれ形成されたエンボス形状の基板とを貼り合せ、樹脂層１６ａにおける凹部によって形成された中空領域に配した、複屈折性を有する硬化された液晶ポリマーである高分子液晶１５によって、複数個の液晶レンズをアレイ状に配置した構造となっている。上記構成とした偏光性光学素子１０は、素子に入射する一方の偏向成分の光に対してのみレンズ効果を与え、他方の偏向成分の光に対しては作用させない様に機能する。
【００２６】
また、液晶旋光素子２０は、偏光板２８を裏面に貼り合わせた透明基板２２と凹凸形状を有する透明基板１１の裏面に透明電極２３および配向膜２４、２６をそれぞれ形成し、枠上に配置したシール材２７によって接合し、ツイストネマティック液晶２５を注入した後に封孔材（図示せず）により、この液晶を封止した構造となっている。なお、この偏光板２８は、入射する光の一方の偏光方向成分のみを、液晶マイクロレンズアレイ１に入射させるための部材である。
【００２７】
このとき、偏光板２８の偏光方向と、透明基板２２における配向膜２６の配向方向とを一致させ、この配向膜２６と透明基板１１における配向膜２４の配向方向とを直交させ、さらに、透明基板１１の両面に形成されている配向膜２４の配向方向と配向膜１４ｂの配向方向を一致させている。このように液晶マイクロレンズアレイ１は、偏光性光学素子１０と液晶旋光素子２０が透明基板１１を介して一体化される。
【００２８】
上記構成とした液晶旋光素子２０は、素子から出射する光の偏光方向を、偏光板２８から透過した一方向の偏向成分の光のまま出射させたり、９０°回転させたりして出射する。
【００２９】
次に、上述した液晶マイクロレンズアレイ１の光学特性（作用）について説明する。
図２（ａ）は、液晶マイクロレンズアレイ１がレンズ効果を発現した状態を示す図であり、図２（ｂ）は、液晶マイクロレンズアレイ１がレンズ効果を発現せずに平板状態となった図を示している。
この、図２（ａ）（ｂ）の液晶マイクロレンズアレイ１の液晶旋光素子２０の入射側には、ここでは図示しない偏光板（図１の偏光板２８）が貼り合わせてあるとし、透明基板２２に形成された配向膜２６の配向方向と一致した入射偏光（方向Ａ）のみを、ツイストネマティック液晶２５に入射させることができるとする。
【００３０】
図２（ａ）における液晶マイクロレンズアレイ１の液晶旋光素子２０は、ツイストネマティック液晶２５を挟持する透明電極２３への電圧を無印加としてあるため、ツイストネマティック液晶２５へ入射する光は、方向Ａを方向Ｂに捩った後に、偏光性光学素子１０へ入射させる。この方向Ｂの光は、先述の通り、偏光性光学素子１０に形成した配向膜１４ａ、１４ｂの配向方向とも一致する。
【００３１】
また、偏光性光学素子１０における高分子液晶１５は、配向膜１４ａ、１４ｂの配向方向に配向しているため、入射した方向Ｂの光に対して、高分子液晶１５の異常光屈折率成分のみが作用することとなる。このとき、偏光性光学素子１０は、複数のエンボス状の凹部を持つ樹脂層１６ａの屈折率と、高分子液晶１５の異常光屈折率とが異なることで得られる屈折率差によって、この方向Ｂの光に対してレンズ効果が発生する。
【００３２】
それに対し、図２（ｂ）における液晶マイクロレンズアレイ１の液晶旋光素子２０は、ツイストネマティック液晶２５を挟持する透明電極２３に電圧を印加することで、ツイストネマティック液晶２５の旋光性が失われる。そのため、ツイストネマティック液晶２５に入射する光の方向Ａの偏光方向を変えることなく、偏光性光学素子１０へ方向Ａの偏光を入射させる。この方向Ａの光は、先述の通り、偏光性光学素子１０に形成した配向膜１４ａ、１４ｂの配向方向と直交する。
【００３３】
また、偏光性光学素子１０における高分子液晶１５は、配向膜１４ａ、１４ｂの配向方向に配向しているため、入射した方向Ａの光に高分子液晶１５の常光屈折率成分のみが作用することとなる。このとき、偏光性光学素子１０は、複数の凹部を持つ樹脂層１６ａの屈折率と、高分子液晶１５の常光屈折率とが一致するため、ここでは屈折率差は得られずに（レンズ効果が発生せずに）平板状態となる。
【００３４】
このように、図２（ａ）（ｂ）に示す液晶マイクロレンズアレイ１は、液晶旋光素子２０により偏光性光学素子１０に入射する光の入射偏光方向を制御することで、レンズ状態と平板状態を切り替えることが可能となる。なお、液晶旋光素子２０は、波長分散を低減させるために、液晶とセル厚の積であるΔｎｄの値をセカンドミニマム（Δｎｄ≒１．１）や、サードミニマム（Δｎｄ≧１．４）に設定する方が好ましい。また、本実施例ではツイストネマティック液晶での構成を示したが、２７０度のスーパーツイストネマティック液晶でも構わない。
【００３５】
次に、液晶マイクロレンズアレイ１における、外部環境温度が変化した場合の特性変動について説明する。
図３は、液晶マイクロレンズアレイ１において、外部環境温度が変化した場合の光学特性を示した図である。
【００３６】
図３に示す実線３０は、２０℃および６０℃でのレンズ効果を示したものであり、樹脂層１６ａと高分子液晶１５の屈折率差が外部環境温度によって変化することがないため、２０℃でも６０℃でも同様の焦点距離を保つことができていることが判る。これは、偏光性光学素子１０における高分子液晶１５がＵＶ硬化されているために、液晶分子が外部環境温度の変化での揺らぎによる屈折率変化を起こさないためである。また、液晶旋光性素子２０においても、外部環境温度の変化によって旋光性が変化することはない。
【００３７】
次に、偏光性光学素子１０における高分子液晶１５の温度依存性と、液晶旋光性素子２０の温度依存性についてそれぞれ図４（ａ）（ｂ）を用いて説明する。
図４（ａ）は、偏光性光学素子１０における高分子液晶１５の液晶分子の異常光屈折率特性３１と、常光屈折率特性３２およびマイクロレンズアレイ形状を形成した樹脂層１６ａの樹脂屈折率特性３３とのそれぞれの温度依存性を示した図である。また、図４（ｂ）
は、液晶旋光素子２０の２０℃（実線）および６０℃（破線）で規格化した透過率と印加電圧との関係を示した図である。
【００３８】
図４（ａ）から、本実施例の液晶マイクロレンズアレイ１における偏光性光学素子１０において、異常光屈折率特性３１、常光屈折率特性３２、樹脂屈折率特性３３は、温度が常温（２０℃）から高温（６０℃）まで変化したとしても、屈折率差（Δｎ１）が殆ど変化していないことが読み取れる。
【００３９】
上記作用を受けて、本実施例の偏光性光学素子１０は、外部環境温度が変化したとしても、それぞれの屈折率差がΔｎ１から殆ど変わることはないので、常に安定したレンズ状態および平板状態を維持することが可能となる。また、図４（ｂ）に示す様に、液晶旋光素子２０においては、電圧無印加時（０Ｖｒｍｓ）と、印加電圧を５Ｖｒｍｓとして光学素子を透過する透過率を０％から１００％に変化させたとしても、２０℃（実線）と６０℃（破線）の特性は変動していない。したがって、この液晶旋光素子２０の透過率特性に、温度依存がないことが判る。
【００４０】
上述した様に、図３および図４（ａ）、（ｂ）でそれぞれ示した通り、液晶マイクロレンズアレイ１は、液晶旋光素子２０および偏光性光学素子１０においてそれぞれ外部環境温度の影響を受けることなく安定した光学変調量を得ることができる。そのため、この液晶マイクロレンズ１は、従来の液晶マイクロレンズアレイ１００のように、電圧の制御による温度補正も必要なければ、温度センサーを設ける必要もない。
【００４１】
また、一般的に液晶マイクロレンズアレイ１で、大きな屈折力を得るためには、先述した従来例の課題と同様に、樹脂層１６ａで形成された凹凸形状の高さや深さを大きくする必要があるが、本実施例の構成によれば、高分子液晶１５をＵＶ硬化して形成しているため、電圧制御する液晶旋光素子２０の液晶層の厚みによってのみ、応答速度が決定される。そのため、液晶旋光素子２０の液晶層の厚みを薄くすることで、従来の構成に比べて高速応答が可能となる。
【００４２】
また、液晶マイクロレンズアレイ１は、偏光性光学素子１０における高分子液晶１５がＵＶ硬化されており、液晶旋光性素子２０も偏光方向を直交と水平の２値で制御していることから、外部環境温度の変化による透明基板１１、１２の膨張や収縮などの影響を受けることはない。また、液晶マイクロレンズアレイ１は、集光状態から平板状態へと大きく焦点を変動する場合でも、液晶旋光素子２０による偏光制御のみでの駆動となるため、低消費電力化が可能である。
【００４３】
このように、液晶マイクロレンズアレイは、外部環境温度の影響を受けず、安定した光学変調量を有し、高速応答を実現することができる。これらの効果は、実施例に上げた液晶マイクロレンズアレイ１に限らず、液晶プリズムや液晶フレネルレンズなどの樹脂層１６ａと高分子液晶１５の屈折率差を用いた偏光性光学素子とその偏光性光学素子に入射する偏光方向を制御する液晶旋光素子によって構成された液晶光学素子すべてに同様のことが言える。
【実施例２】
【００４４】
次に、本発明の液晶光学素子の他の構成例について説明する。
図５は、本発明を適用した液晶凸面レンズの構成例を示す図面である。図６は、液晶フレネルレンズの構成例を示す図である。図７は、液晶マイクロプリズムアレイを示す図面である。なお、各図面の（ａ）図で、液晶光学素子に入射する光に対してレンズとして作用するレンズ状態を示し、（ｂ）図で、レンズとして作用しない平板状態を示している。
【００４５】
実施例１で示した液晶マイクロレンズアレイの技術は、以下に示す液晶凸面レンズ、液晶凹面レンズ、液晶プリズム、液晶フレネルレンズの構成にも適用することが可能である。
図５から図７に示す液晶光学素子は、先に実施例１で示した液晶マイクロレンズアレイ１と同様に、偏光性光学素子１０と液晶旋光素子２０とで構成される。この液晶旋光素子２０の構成および作用は、実施例１と同じである。それに対し、偏光性光学素子１０は、透明基板２２の表面に形成される樹脂層の表面形状のみが異なっている。以下の説明では、その相違点と、光学素子の作用について説明する。
【００４６】
図５（ａ）（ｂ）に示す液晶凸面レンズ２は、偏光性光学素子１０の樹脂層１６ｂを、表面を凸形状としている。他の構成は、実施例１と同じである。この図５（ａ）（ｂ）に示す構成とすることで、樹脂層１６ｂの屈折率と、高分子液晶１５の屈折率との差によって、１つの焦点位置に液晶凸面レンズ２に入射する光を、所定の焦点距離の１点に結像させたり、（ｂ）図に示す様に、平板状態として入射する光を素通しさせることができる。なお、上記樹脂層１６ｂの表面に形成された凸部を凹部に代えて、液晶凹面レンズとした場合は、入射する光が集光せずに発散するだけで、他の作用は同じである。
【００４７】
また、図５で示した液晶凸面レンズ２の１つのエンボス状の凸部からなる樹脂層１６ｂを、図６に示す様に、表面をフレネルレンズ形状とした樹脂層１６ｃを有する液晶フレネルレンズ３としても構わない。図６（ａ）（ｂ）に示したレンズ状態と平板状態の切り替えの作用については、図５（ａ）（ｂ）と同様である。なお、図面上では１つのフレネルレンズ形状が形成された樹脂層１６ｂを有する形態を示したが、必要に応じて、このフレネルレンズ形状を、実施例１と同様にアレイ状に複数個設ける構成としても良い。
【００４８】
また、図７に示す様に、樹脂層１６ｄの表面に形状を、マイクロプリズム形状とする液晶マイクロプリズムアレイ４としても構わない。図７（ａ）に示す様に、樹脂層１６ｄの屈折率と、高分子液晶１５の屈折率との差によって、液晶マイクロプリズムアレイ４に入射する光の出射方向を変えたり、図７（ｂ）に示す様に、そのまま入射する光を素通しさせたりすることが出来る。なお、本図では、プリズムを複数個列設した例を示したが、これを１つのプリズムで構成する液晶プリズムとすることも出来る。
【符号の説明】
【００４９】
１  液晶マイクロレンズアレイ
２  液晶凸面レンズ
３  液晶フレネルレンズ
４  液晶マイクロプリズムアレイ
１０  偏光性光学素子
１１、１２、２２  透明基板
２０  液晶旋光素子
２３  透明電極
１４ａ、１４ｂ、２４、２６  配向膜
１５  高分子液晶
１６  樹脂層
２５  ツイストネマティック液晶
２７  シール材
２８  偏光板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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