(57)【要約】【課題】面内で所望の方向に偏光軸を有する光を透過する偏光変換素子を提供する。【解決手段】第１平面電極及び第１制御電極を備えた第１基板と、第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に配置された液晶層と、を備え、前記第１制御電極は、第１帯電極と、前記第１帯電極から離間した第２帯電極と、前記第１帯電極及び前記第２帯電極から離間した第３帯電極と、前記第１乃至第３帯電極の各々の一端側に接続された帯状の第１共通電極と、を有し、前記第１帯電極及び前記第１共通電極は、直交し、前記第２帯電極は、前記第１帯電極と前記第３帯電極との間に位置し、前記第１乃至第３帯電極の各々の延出方向は、互いに異なり、前記第１帯電極の延出方向と前記第３帯電極の延出方向とのなす角度は、前記第１帯電極の延出方向と前記第２帯電極の延出方向とのなす角度より大きい、偏光変換素子。【選択図】図２
2022001912.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１内面及び第１外面を有する第１透明基板と、前記第１内面に配置された第１平面電極と、前記第１平面電極を覆う第１絶縁膜と、前記第１絶縁膜上に配置された第１制御電極と、前記第１制御電極を覆う第１配向膜と、を備えた第１基板と、
第２内面及び第２外面を有する第２透明基板と、第２配向膜と、を備えた第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間に配置された液晶層と、を備え、
前記第１制御電極は、第１帯電極と、前記第１帯電極から離間した第２帯電極と、前記第１帯電極及び前記第２帯電極から離間した第３帯電極と、前記第１乃至第３帯電極の各々の一端側に接続された帯状の第１共通電極と、を有し、
前記第１帯電極及び前記第１共通電極は、直交し、
前記第２帯電極は、前記第１帯電極と前記第３帯電極との間に位置し、
前記第１乃至第３帯電極の各々の延出方向は、互いに異なり、
前記第１帯電極の延出方向と前記第３帯電極の延出方向とのなす角度は、前記第１帯電極の延出方向と前記第２帯電極の延出方向とのなす角度より大きい、偏光変換素子。
【請求項２】
前記第１帯電極と前記第２帯電極との間隔、及び、前記第２帯電極と前記第３帯電極との間隔は、前記第１共通電極から離間するにしたがって拡大している、請求項１に記載の偏光変換素子。
【請求項３】
前記第２基板は、さらに、前記第２内面に配置された第２平面電極と、前記第２平面電極を覆う第２絶縁膜と、前記第２絶縁膜上に配置され前記第２配向膜で覆われた第２制御電極と、を備え、
前記第２制御電極は、複数の帯電極と、前記帯電極の各々の一端側に接続された帯状の第２共通電極と、を有し、
前記帯電極の各々の延出方向は、前記第１帯電極の延出方向と平行である、請求項１に記載の偏光変換素子。
【請求項４】
前記第１制御電極は、
複数の前記第１帯電極を含む第１電極群と、
前記第２帯電極及び前記第２帯電極と平行な第４帯電極を含む第２電極群と、を有し、
前記第４帯電極は、前記第１電極群に隣接し、前記第１帯電極の１つに接続されている、請求項１に記載の偏光変換素子。
【請求項５】
前記第１制御電極は、
複数の前記第２帯電極を含む第２電極群と、
前記第３帯電極及び前記第３帯電極と平行な第５帯電極を含む第３電極群と、を有し、
前記第５帯電極は、前記第２電極群に隣接し、前記第２電極群のすべての帯電極から離間している、請求項１に記載の偏光変換素子。
【請求項６】
前記第１制御電極は、
前記第２帯電極及び前記第２帯電極と平行な第６帯電極を含む第２電極群と、
前記第３帯電極及び前記第３帯電極と平行な第７帯電極を含む第３電極群と、を有し、
前記第６帯電極の一端側は、前記第１共通電極に接続され、
前記第６帯電極の他端側は、前記第７帯電極の一端側に接続されている、請求項１に記載の偏光変換素子。
【請求項７】
前記第１制御電極は、
前記第２帯電極及び前記第２帯電極と平行な第８帯電極を含む第２電極群と、
前記第３帯電極及び前記第３帯電極と平行な第９帯電極及び第１０帯電極を含む第３電極群と、を有し、
前記第８帯電極の一端側は、前記第１共通電極に接続され、
前記第８帯電極の他端側は、前記第９帯電極の一端側に接続され、
前記第１０帯電極の一端側は、前記第８帯電極の中途部に接続されている、請求項１に記載の偏光変換素子。
【請求項８】
前記液晶層は、負の誘電率異方性を有し、前記第１帯電極の延出方向に沿って初期配向した液晶分子を含んでいる、請求項１に記載の偏光変換素子。
【請求項９】
前記液晶層は、正の誘電率異方性を有し、前記第１共通電極の延出方向に沿って初期配向した液晶分子を含んでいる、請求項１に記載の偏光変換素子。
【請求項１０】
第１内面及び第１外面を有する第１透明基板と、前記第１内面に配置された第１平面電極と、前記第１平面電極を覆う第１絶縁膜と、前記第１絶縁膜上に配置された第１制御電極と、前記第１制御電極を覆う第１配向膜と、を備えた第１基板と、
第２内面及び第２外面を有する第２透明基板と、第２配向膜と、を備えた第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間に配置された液晶層と、を備え、
前記第１平面電極と前記第１制御電極との間に電位差が生じたオン状態では、前記液晶層は、前記第１平面電極及び前記第１制御電極が重畳する領域において、時計回りにツイスト配向した液晶分子を含む第１領域と、反時計回りにツイスト配向した液晶分子を含む第２領域と、を有している、偏光変換素子。
【請求項１１】
前記第１制御電極は、前記第１領域及び前記第２領域に亘って延出し弓状に形成された帯電極を有している、請求項１０に記載の偏光変換素子。
【請求項１２】
前記第２基板は、さらに、前記第２内面に配置された第２平面電極と、前記第２平面電極を覆う第２絶縁膜と、前記第２絶縁膜上に配置され前記第２配向膜で覆われた第２制御電極と、を備え、
前記第２制御電極は、前記第１領域及び前記第２領域に亘って延出し直線状に形成された帯電極を有している、請求項１１に記載の偏光変換素子。
【請求項１３】
前記第１領域及び前記第２領域は、第１方向に並び、
前記液晶層は、負の誘電率異方性を有し、前記第１方向に沿って初期配向した液晶分子を含んでいる、請求項１２に記載の偏光変換素子。
【請求項１４】
前記第１領域及び前記第２領域は、第１方向に並び、
前記液晶層は、正の誘電率異方性を有し、前記第１方向に直交する第２方向に沿って初期配向した液晶分子を含んでいる、請求項１２に記載の偏光変換素子。
【請求項１５】
前記第２外面は、直線偏光の入射面であり、
前記第１外面は、直線偏光の出射面である、請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の偏光変換素子。
【請求項１６】
前記第１平面電極と前記第１制御電極との間に電位差が生じたオン状態では、前記液晶層は、前記第２外面から入射した直線偏光の偏光軸を回転させる、請求項１に記載の偏光変換素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、偏光変換素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ヘッドアップディスプレイ装置が種々提案されている。一例として、表示器と、表示器から出射された表示光を反射する反射面を有するコンバイナと、を備えた表示装置が提案されている。このような表示装置においては、例えば反射面の形状などに応じて、表示光の偏光軸を面内で回転させることが要求される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１８−３０５２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本実施形態の目的は、面内で所望の方向に偏光軸を有する光を透過する偏光変換素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本実施形態の偏光変換素子は、  
第１内面及び第１外面を有する第１透明基板と、前記第１内面に配置された第１平面電極と、前記第１平面電極を覆う第１絶縁膜と、前記第１絶縁膜上に配置された第１制御電極と、前記第１制御電極を覆う第１配向膜と、を備えた第１基板と、第２内面及び第２外面を有する第２透明基板と、第２配向膜と、を備えた第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に配置された液晶層と、を備え、前記第１制御電極は、第１帯電極と、前記第１帯電極から離間した第２帯電極と、前記第１帯電極及び前記第２帯電極から離間した第３帯電極と、前記第１乃至第３帯電極の各々の一端側に接続された帯状の第１共通電極と、を有し、前記第１帯電極及び前記第１共通電極は、直交し、前記第２帯電極は、前記第１帯電極と前記第３帯電極との間に位置し、前記第１乃至第３帯電極の各々の延出方向は、互いに異なり、前記第１帯電極の延出方向と前記第３帯電極の延出方向とのなす角度は、前記第１帯電極の延出方向と前記第２帯電極の延出方向とのなす角度より大きい。
【０００６】
本実施形態の偏光変換素子は、  
第１内面及び第１外面を有する第１透明基板と、前記第１内面に配置された第１平面電極と、前記第１平面電極を覆う第１絶縁膜と、前記第１絶縁膜上に配置された第１制御電極と、前記第１制御電極を覆う第１配向膜と、を備えた第１基板と、第２内面及び第２外面を有する第２透明基板と、第２配向膜と、を備えた第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間に配置された液晶層と、を備え、前記第１平面電極と前記第１制御電極との間に電位差が生じたオン状態では、前記液晶層は、前記第１平面電極及び前記第１制御電極が重畳する領域において、時計回りにツイスト配向した液晶分子を含む第１領域と、反時計回りにツイスト配向した液晶分子を含む第２領域と、を有している。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、偏光変換素子１の一構成例を示す断面図である。
【図２】図２は、図１に示した第１基板ＳＵＢ１の一構成例を示す平面図である。
【図３】図３は、図１に示した第２基板ＳＵＢ２の一構成例を示す平面図である。
【図４】図４は、オン状態での偏光変換素子１の作用を説明するための図である。
【図５】図５は、オン状態での偏光変換素子１の他の作用を説明するための図である。
【図６】図６は、オン状態での偏光変換素子１の他の作用を説明するための図である。
【図７】図７は、オン状態での偏光変換素子１の他の作用を説明するための図である。
【図８】図８は、偏光変換素子１の他の構成例を示す断面図である。
【図９】図９は、第１基板ＳＵＢ１の一構成例を示す平面図である。
【図１０】図１０は、第２基板ＳＵＢ２の一構成例を示す平面図である。
【図１１】図１１は、オン状態での偏光変換素子１の作用を説明するための図である。
【図１２】図１２は、オン状態での偏光変換素子１の他の作用を説明するための図である。
【図１３】図１３は、オン状態での偏光変換素子１の他の作用を説明するための図である。
【図１４】図１４は、オン状態での偏光変換素子１の他の作用を説明するための図である。
【図１５】図１５は、第１制御電極Ｃ１の第１構成例を示す図である。
【図１６】図１６は、第１制御電極Ｃ１の第２構成例を示す図である。
【図１７】図１７は、第１制御電極Ｃ１の第３構成例を示す図である。
【図１８】図１８は、第１制御電極Ｃ１の第４構成例を示す図である。
【図１９】図１９は、ポジ型液晶材料の配向状態を模式的に示す図である。
【図２０】図２０は、ネガ型液晶材料の配向状態を模式的に示す図である。
【図２１】図２１は、液晶層ＬＣへの印加電圧と輝度との関係のシミュレーション結果を示す図である。
【図２２】図２２は、偏光変換素子１の適用例を説明するための図である。
【図２３】図２３は、図２２に示した配向処理装置１００によって配向処理された対象物１１０の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、開示はあくまで一例に過ぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べて、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一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を適宜省略することがある。
【０００９】
《第１実施形態》  
図１は、偏光変換素子１の一構成例を示す断面図である。なお、図示した偏光変換素子１の断面図において、第１方向Ｘ、第２方向Ｙ、及び、第３方向Ｚは、互いに直交しているが、９０度以外の角度で互いに交差していてもよい。第１方向Ｘ及び第２方向Ｙは、例えば偏光変換素子１に含まれる基板に平行な方向に相当し、また、第３方向Ｚは、偏光変換素子１の厚さ方向に相当する。
【００１０】
偏光変換素子１は、例えば液晶素子であり、第１基板ＳＵＢ１と、第２基板ＳＵＢ２と、液晶層ＬＣと、を備えている。液晶層ＬＣは、第１基板ＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２との間に保持され、シールＳＥによって封止されている。ここで説明する偏光変換素子１は、一例として、基板主面に沿った電界によって液晶層ＬＣに含まれる液晶分子ＬＭの配向状態を制御するものである。ここでの基板主面とは、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙによって規定されるＸ−Ｙ平面に相当する。
【００１１】
第１基板ＳＵＢ１は、第２基板ＳＵＢ２の前面側に位置している。第１基板ＳＵＢ１は、第１絶縁基板１０と、第１平面電極Ｐ１と、第１絶縁膜１１と、第１制御電極Ｃ１と、第１配向膜ＡＬ１と、を備えている。第１絶縁基板１０は、Ｘ−Ｙ平面とほぼ平行な第１内面１０Ａ及び第１外面１０Ｂを有している。第１平面電極Ｐ１は、第１内面１０Ａに配置されている。第１絶縁膜１１は、第１平面電極Ｐ１を覆っている。第１制御電極Ｃ１は、第１絶縁膜１１の表面上に配置されている。第１配向膜ＡＬ１は、第１制御電極Ｃ１を覆っている。
【００１２】
第２基板ＳＵＢ２は、第２絶縁基板２０と、第２平面電極Ｐ２と、第２絶縁膜２１と、第２制御電極Ｃ２と、第２配向膜ＡＬ２と、を備えている。第２絶縁基板２０は、Ｘ−Ｙ平面とほぼ平行な第２内面２０Ａ及び第２外面２０Ｂを有している。第２平面電極Ｐ２は、第２内面２０Ａに配置されている。第２絶縁膜２１は、第２平面電極Ｐ２を覆っている。第２制御電極Ｃ２は、第２絶縁膜２１の表面上に配置されている。第２配向膜ＡＬ２は、第２制御電極Ｃ２を覆っている。第１配向膜ＡＬ１及び第２配向膜ＡＬ２は、液晶層ＬＣに接触している。
【００１３】
第１絶縁基板１０及び第２絶縁基板２０は、例えばガラス基板や樹脂基板などの透明基板である。また、第１絶縁基板１０及び第２絶縁基板２０は、可撓性を有していてもよい。第１絶縁膜１１及び第２絶縁膜２１は、例えばシリコン窒化物などの透明な無機絶縁膜であるが、有機絶縁膜であってもよい。第１制御電極Ｃ１、第１平面電極Ｐ１、第２制御電極Ｃ２、及び、第２平面電極Ｐ２は、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）やインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）などの透明導電材料によって形成された透明電極である。
【００１４】
液晶層ＬＣは、例えば負の誘電率異方性を有するネガ型液晶材料によって構成されている。第１配向膜ＡＬ１及び第２配向膜ＡＬ２は、Ｘ−Ｙ平面に略平行な配向規制力を有する水平配向膜である。第１配向膜ＡＬ１の配向処理方向ＡＤ１、及び、第２配向膜ＡＬ２の配向処理方向ＡＤ２は、互いにほぼ平行であり、例えば、いずれも第２方向Ｙにほぼ平行である。ここでの配向処理とは、ラビング処理であってもよいし、光配向処理であってもよい。
【００１５】
一例では、第１配向膜ＡＬ１及び第２配向膜ＡＬ２を光配向処理する際の紫外線の波長をλとし、液晶層ＬＣの屈折率異方性をΔｎとし、液晶層ＬＣの第３方向Ｚに沿った厚さをｄとしたとき、  
λ＜２＊Δｎ＊ｄ  
の関係を満たすように、屈折率異方性Δｎ及び厚さｄが設定される。
【００１６】
このような偏光変換素子１において、第２外面２０Ｂは直線偏光Ｌ０の入射面に相当し、第１外面１０Ｂは直線偏光Ｌ１の出射面に相当する。直線偏光Ｌ０が透過する有効領域ＡＡにおいて、第１制御電極Ｃ１は第１絶縁膜１１を介して第１平面電極Ｐ１に重畳し、第２制御電極Ｃ２は第２絶縁膜２１を介して第２平面電極Ｐ２に重畳している。
【００１７】
第１平面電極Ｐ１及び第２平面電極Ｐ２の各々は、有効領域ＡＡのほぼ全域に亘って配置され、スリット等を有していない単一のシート状電極である。第１制御電極Ｃ１及び第２制御電極Ｃ２の各々は、有効領域ＡＡのほぼ全域に亘って配置され、複数の帯電極を有している（あるいは、複数のスリットを有している）。第１制御電極Ｃ１及び第２制御電極Ｃ２の詳細については後述する。
【００１８】
第１制御電極Ｃ１及び第１平面電極Ｐ１は、第１基板ＳＵＢ１の近傍において液晶層ＬＣに所定の駆動電圧を印加するように制御される。第２制御電極Ｃ２及び第２平面電極Ｐ２は、第２基板ＳＵＢ２の近傍において液晶層ＬＣに所定の駆動電圧を印加するように制御される。
【００１９】
第１制御電極Ｃ１と第１平面電極Ｐ１との間に生じる電界Ｅ１、及び、第２制御電極Ｃ２と第２平面電極Ｐ２との間に生じる電界Ｅ２は、いずれも液晶層ＬＣに及ぶ。電界Ｅ１は、第１基板ＳＵＢ１の近傍の液晶分子ＬＭが初期配向方向とは異なる方向に配向するように液晶分子ＬＭに作用する。一方で、電界Ｅ２は、第２基板ＳＵＢ２の近傍の液晶分子ＬＭが初期配向状態に維持されるように液晶分子ＬＭに作用する。
【００２０】
このため、液晶層ＬＣの一部の領域において、第３方向Ｚに並ぶ複数の液晶分子ＬＭは、ツイスト配向している。液晶層ＬＣのうち、ツイスト配向した液晶分子ＬＭを含む領域は、直線偏光の偏光軸を回転させる旋光能を有している。なお、図１に示す例では、液晶分子ＬＭの初期配向方向は、第２方向Ｙにほぼ平行である。
【００２１】
このような偏光変換素子１を備えた表示装置においては、偏光変換素子１の背面側に、点線で示す表示パネルＰＮＬが配置される。つまり、表示パネルＰＮＬ及び偏光変換素子１は、第３方向Ｚにおいて対向している。第２基板ＳＵＢ２は、表示パネルＰＮＬと第１基板ＳＵＢ１との間に位置している。表示パネルＰＮＬは、例えば偏光板を備え、第２基板ＳＵＢ２に向けて、直線偏光Ｌ０を出射する。偏光変換素子１は、入射光である直線偏光Ｌ０の偏光軸が所望の角度に回転した直線偏光Ｌ１を出射する。
【００２２】
図２は、図１に示した第１基板ＳＵＢ１の一構成例を示す平面図である。図２では、第１絶縁基板１０の第１内面１０Ａの側の主要部と、第１基板ＳＵＢ１の近傍に位置する液晶分子ＬＭ１と、を示している。第１制御電極Ｃ１は、シールＳＥで囲まれた内側に配置され、点線で示す第１平面電極Ｐ１に重畳している。
【００２３】
第１制御電極Ｃ１は、複数の帯電極Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３…と、帯状の共通電極ＣＣ１１及びＣＣ１２と、を有している。共通電極ＣＣ１１及びＣＣ１２の各々は、第１方向Ｘに延出し、第２方向Ｙにおいて間隔をおいて並んでいる。複数の帯電極Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３…は、共通電極ＣＣ１１と共通電極ＣＣ１２との間に位置し、第１方向Ｘに間隔をおいて並んでいる。
【００２４】
帯電極（第１帯電極）Ｃ１１は、第２方向Ｙに延出し、共通電極ＣＣ１１及びＣＣ１２に対して直交している。図２に示す例では、帯電極Ｃ１１は、第１制御電極Ｃ１において、第１方向Ｘに沿ったほぼ中心に位置している。帯電極Ｃ１１の延出方向は、第１配向膜ＡＬ１の配向処理方向ＡＤ１、あるいは、液晶分子ＬＭ１の初期配向方向とほぼ平行である。  
帯電極（第２帯電極）Ｃ１２は、帯電極Ｃ１１から離間している。帯電極（第３帯電極）Ｃ１３は、帯電極Ｃ１１及びＣ１２から離間している。帯電極Ｃ１３は、第１制御電極Ｃ１の外縁付近に位置している。第１方向Ｘにおいて、帯電極Ｃ１２は、帯電極Ｃ１１と帯電極Ｃ１３との間に位置している。
【００２５】
帯電極Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３…の一端側は、間隔をおいて共通電極（第１共通電極）ＣＣ１１に接続されている。帯電極Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３…の他端側は、間隔をおいて共通電極ＣＣ１２に接続されている。
【００２６】
これらの帯電極Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３…は、Ｘ−Ｙ平面内において、互いに異なる方向に延出している。帯電極Ｃ１２及びＣ１３は、Ｘ−Ｙ平面において、第１方向Ｘ及び第２方向Ｙとは異なる方向に延出している。帯電極Ｃ１２の延出方向は、帯電極Ｃ１３の延出方向とは異なる。帯電極Ｃ１２及びＣ１３の延出方向は、帯電極Ｃ１１の延出方向（第２方向Ｙ）、共通電極ＣＣ１１及びＣＣ１２の延出方向（第１方向Ｘ）、及び、配向処理方向ＡＤ１のいずれとも異なる方向である。このため、帯電極Ｃ１２及びＣ１３の各々は、共通電極ＣＣ１１及びＣＣ１２に対して９０度とは異なる角度で交差している。
【００２７】
帯電極Ｃ１１の延出方向（第２方向Ｙ）を基準方向としたとき、帯電極Ｃ１１の延出方向と帯電極Ｃ１２の延出方向とのなす角度θ１は、帯電極Ｃ１１の延出方向と帯電極Ｃ１３の延出方向とのなす角度θ２より小さい（θ１＜θ２）。換言すると、なす角度θ１を帯電極Ｃ１２の傾斜角度とし、なす角度θ２を帯電極Ｃ１３の傾斜角度とすると、帯電極Ｃ１１から離れた位置の帯電極Ｃ１３の傾斜角度は、帯電極Ｃ１１に近接した位置の帯電極Ｃ１２の傾斜角度より大きい。つまり、第１制御電極Ｃ１において、第１方向Ｘに沿った中心付近に位置する帯電極の傾斜角度は小さく、ほぼゼロ度である。一方で、第１制御電極Ｃ１において、第１方向Ｘに沿った外縁付近に位置する帯電極の傾斜角度は、中心付近に位置する帯電極の傾斜角度より大きい。
【００２８】
なお、帯電極Ｃ１２の延出方向と帯電極Ｃ１３の延出方向とのなす角度θ３は、なす角度θ１と同等である。一例では、θ１及びθ３は、０．５°である。
【００２９】
隣接する帯電極の第１方向Ｘに沿った間隔に着目する。共通電極ＣＣ１１に近接する位置における帯電極Ｃ１１と帯電極Ｃ１２との間隔Ｄ１１は、共通電極ＣＣ１２に近接する位置における帯電極Ｃ１１と帯電極Ｃ１２との間隔Ｄ１２より小さい（Ｄ１１＜Ｄ１２）。  
同様に、共通電極ＣＣ１１に近接する位置における帯電極Ｃ１２と帯電極Ｃ１３との間隔Ｄ１３は、共通電極ＣＣ１２に近接する位置における帯電極Ｃ１２と帯電極Ｃ１３との間隔Ｄ１４より小さい（Ｄ１３＜Ｄ１４）。つまり、帯電極Ｃ１１と帯電極Ｃ１２との間隔、及び、帯電極Ｃ１２と帯電極Ｃ１３との間隔は、共通電極ＣＣ１１から離間するにしたがって拡大し、共通電極ＣＣ１２の近傍において最大となる。
【００３０】
ここでは、図２において、帯電極Ｃ１１から図の左側の部分について説明したが、帯電極Ｃ１１から図の右側の部分についても、左側の部分と同様に構成されている。つまり、このような第１制御電極Ｃ１は、帯電極Ｃ１１を中心軸として線対称に構成されている。帯電極Ｃ１４は帯電極Ｃ１２と線対称であり、帯電極Ｃ１５は帯電極Ｃ１３と線対称である。
【００３１】
また、図２に示した第１制御電極Ｃ１は、図示した帯電極の間に他の帯電極を備えていてもよい。図２の説明において、間隔Ｄ１１乃至Ｄ１４は、帯電極が設けられていない領域の幅とは限らず、異なる方向に延出した帯電極間の距離に相当するものである。
【００３２】
第１制御電極Ｃ１及び第１平面電極Ｐ１は、それぞれシールＳＥの外側に引き出された配線を介して端子ＴＣ１及びＴＰ１に接続されている。一点鎖線で示すフレキシブルプリント回路基板Ｆ１は、端子ＴＣ１及びＴＰ１と電気的に接続され、第１制御電極Ｃ１及び第１平面電極Ｐ１の各々に印加すべき電圧を供給する。
【００３３】
このような第１基板ＳＵＢ１において、第１配向膜ＡＬ１の配向処理方向ＡＤ１、あるいは、液晶分子ＬＭ１の初期配向方向は、第２方向Ｙに設定されている。第１制御電極Ｃ１と第１平面電極Ｐ１との間に電位差が生じたオン状態では、Ｘ−Ｙ平面において、各帯電極の延出方向（あるいは帯電極のエッジ）とほぼ直交する電界Ｅ１が形成される。液晶分子ＬＭ１は、その長軸が電界Ｅ１とほぼ直交するように配向する。つまり、オン状態では、液晶分子ＬＭ１は、平面視において、長軸が各帯電極の延出方向に沿うように配向する。
【００３４】
上記の通り、第１制御電極Ｃ１が互いに異なる方向に延出した帯電極を有しているため、液晶分子ＬＭ１の配向方向は、Ｘ−Ｙ平面の各領域において異なっている。図２に示す例では、第１制御電極Ｃ１のほぼ中央に位置する液晶分子ＬＭ１の長軸は、第２方向Ｙにほぼ平行であり、第１制御電極Ｃ１の外縁に位置する液晶分子ＬＭ１の長軸は、第２方向Ｙに対して傾斜している。また、第１制御電極Ｃ１に重畳する液晶分子ＬＭ１の配向状態は、帯電極Ｃ１１を中心として、左右で対称となっている。
【００３５】
図３は、図１に示した第２基板ＳＵＢ２の一構成例を示す平面図である。図３では、第２絶縁基板２０の第２内面２０Ａの側の主要部と、第２基板ＳＵＢ２の近傍に位置する液晶分子ＬＭ２と、を示している。第２制御電極Ｃ２は、シールＳＥで囲まれた内側に配置され、点線で示す第２平面電極Ｐ２に重畳している。
【００３６】
第２制御電極Ｃ２は、複数の帯電極Ｃ２０…と、帯状の共通電極ＣＣ２１及びＣＣ２２と、を有している。共通電極ＣＣ２１及びＣＣ２２の各々は、第１方向Ｘに延出し、第２方向Ｙにおいて間隔をおいて並んでいる。複数の帯電極Ｃ２０は、共通電極ＣＣ２１と共通電極ＣＣ２２との間に位置し、第１方向Ｘに間隔をおいて並んでいる。
【００３７】
帯電極Ｃ２０の各々は、第２方向Ｙに延出し、共通電極ＣＣ１１及びＣＣ１２に対して直交している。つまり、帯電極Ｃ２０の各々の延出方向は、互いに平行である。また、帯電極Ｃ２０の延出方向は、図２に示した第１制御電極Ｃ１の帯電極Ｃ１１の延出方向と平行であり、帯電極Ｃ１２及びＣ１３の延出方向と交差する。帯電極Ｃ２０の延出方向は、第２配向膜ＡＬ２の配向処理方向ＡＤ２あるいは液晶分子ＬＭ２の初期配向方向と平行である。
【００３８】
複数の帯電極Ｃ２０の一端側は、間隔をおいて共通電極（第２共通電極）ＣＣ２１に接続されている。複数の帯電極Ｃ２０の他端側は、間隔をおいて共通電極ＣＣ２２に接続されている。  
隣接する帯電極Ｃ２０の第１方向Ｘに沿った間隔Ｄ２０は、一定である。つまり、共通電極ＣＣ２１に近接する位置における帯電極Ｃ２０の間隔Ｄ２０は、共通電極ＣＣ２２に近接する位置における帯電極Ｃ２０の間隔Ｄ２０と同一である。
【００３９】
第２制御電極Ｃ２及び第２平面電極Ｐ２は、それぞれシールＳＥの外側に引き出された配線を介して端子ＴＣ２及びＴＰ２に接続されている。一点鎖線で示すフレキシブルプリント回路基板Ｆ２は、端子ＴＣ２及びＴＰ２と電気的に接続され、第２制御電極Ｃ２及び第２平面電極Ｐ２の各々に印加すべき電圧を供給する。
【００４０】
このような第２基板ＳＵＢ２において、第２配向膜ＡＬ２の配向処理方向ＡＤ２、あるいは、液晶分子ＬＭ２の初期配向方向は、第２方向Ｙに設定されている。第２制御電極Ｃ２と第２平面電極Ｐ２との間に電位差が生じたオン状態では、Ｘ−Ｙ平面において、各帯電極の延出方向（あるいは帯電極のエッジ）とほぼ直交する電界Ｅ２が形成される。  
上記の通り、第２制御電極Ｃ２の各帯電極が互いに平行に延出しているため、液晶分子ＬＭ２の配向方向は、Ｘ−Ｙ平面の各領域において揃っている。つまり、第２制御電極Ｃ２に重畳する液晶分子ＬＭ２の長軸は、いずれも第２方向Ｙにほぼ平行である。
【００４１】
図４は、オン状態での偏光変換素子１の作用を説明するための図である。図４においては、説明に必要な構成のみを図示しており、第２制御電極Ｃ２、第２平面電極Ｐ２などの図示を省略している。
【００４２】
液晶層ＬＣにおいて、第２基板ＳＵＢ２の近傍の液晶分子ＬＭ２は、いずれも第２方向Ｙに沿って配向し、第１基板ＳＵＢ１の近傍の液晶分子ＬＭ１は、第１制御電極Ｃ１の各帯電極の延出方向に沿って配向している。第３方向Ｚに沿って並んだ液晶分子ＬＭは、液晶分子ＬＭ１及びＬＭ２を含んでいる。
【００４３】
液晶層ＬＣは、第１平面電極Ｐ１及び第１制御電極Ｃ１が重畳する領域において、帯電極Ｃ１１に重畳する領域を含む領域Ａ０と、帯電極Ｃ１３に重畳する領域を含む領域Ａ１と、帯電極Ｃ１５に重畳する領域を含む領域Ａ２と、を有している。
【００４４】
領域Ａ０では、第３方向Ｚに沿って並んだ液晶分子ＬＭは、各々の長軸が第２方向Ｙに沿うように一様に配向している。  
領域（第１領域）Ａ１では、第３方向Ｚに沿って並んだ液晶分子ＬＭは、各々の長軸が第２基板ＳＵＢ２から第１基板ＳＵＢ１に向かって時計回りにツイスト配向している。  
領域（第２領域）Ａ２では、第３方向Ｚに沿って並んだ液晶分子ＬＭは、各々の長軸が第２基板ＳＵＢ２から第１基板ＳＵＢ１に向かって反時計回りにツイスト配向している。
【００４５】
図４に示す例では、偏光変換素子１への入射光は、第２方向Ｙに平行な偏光軸を有する直線偏光Ｌ０である。偏光変換素子１からの出射光は、偏光変換素子１の透過領域に応じて異なる偏光軸を有する直線偏光Ｌ１である。例えば、領域Ａ０を透過した直線偏光Ｌ１の偏光軸は、第２方向Ｙにほぼ平行であり、直線偏光Ｌ０の偏光状態を維持している。領域Ａ１を透過した直線偏光Ｌ１の偏光軸は、第２方向Ｙに対して時計回りに回転した方向に平行である。また、領域Ａ２を透過した直線偏光Ｌ１の偏光軸は、第２方向Ｙに対して反時計回りに回転した方向に平行である。
【００４６】
つまり、図示した例では、出射光である直線偏光Ｌ１の偏光軸は、オン状態の液晶分子ＬＭ１の長軸、あるいは、帯電極の延出方向にほぼ平行である。したがって、このような偏光変換素子１によれば、Ｘ−Ｙ平面内で、所望の方向に偏光軸を有する直線偏光Ｌ１を出射することができる。
【００４７】
図５は、オン状態での偏光変換素子１の他の作用を説明するための図である。図５に示す例は、図４に示した例と比較して、偏光変換素子１への入射光の偏光軸が相違している。すなわち、偏光変換素子１への入射光は、第１方向Ｘに平行な偏光軸を有する直線偏光Ｌ０である。なお、液晶層ＬＣの各領域において、液晶分子ＬＭの配向状態は、図４で説明したのと同様である。
【００４８】
偏光変換素子１からの出射光について説明する。領域Ａ０を透過した直線偏光Ｌ１の偏光軸は、第１方向Ｘにほぼ平行であり、直線偏光Ｌ０の偏光状態を維持している。領域Ａ１を透過した直線偏光Ｌ１の偏光軸は、第１方向Ｘに対して時計回りに回転した方向に平行である。また、領域Ａ２を透過した直線偏光Ｌ１の偏光軸は、第１方向Ｘに対して反時計回りに回転した方向に平行である。つまり、図示した例では、出射光である直線偏光Ｌ１の偏光軸は、オン状態の液晶分子ＬＭ１の長軸、あるいは、帯電極の延出方向にほぼ直交している。
【００４９】
図４及び図５を参照して説明したように、液晶分子ＬＭ２の長軸に平行な偏光軸を有する直線偏光Ｌ０が偏光変換素子１に入射した場合、及び、液晶分子ＬＭ２の短軸に平行な偏光軸を有する直線偏光Ｌ０が偏光変換素子１に入射した場合のいずれにおいても、Ｘ−Ｙ平面内で、所望の方向に偏光軸を有する直線偏光Ｌ１を出射することができる。
【００５０】
次に、図６及び図７を参照しながら、他の構成例について説明する。
【００５１】
図６は、オン状態での偏光変換素子１の他の作用を説明するための図である。図６に示す構成例では、液晶層ＬＣは、正の誘電率異方性を有するポジ型液晶材料によって構成されている。第１配向膜ＡＬ１の配向処理方向ＡＤ１、及び、第２配向膜ＡＬ２の配向処理方向ＡＤ２は、互いに平行であり、いずれも第１方向Ｘにほぼ平行である。つまり、オフ状態の液晶分子ＬＭは、第１方向Ｘに沿って初期配向している。共通電極ＣＣ１１及びＣＣ１２の延出方向は、第１配向膜ＡＬ１の配向処理方向ＡＤ１、あるいは、液晶分子ＬＭ１の初期配向方向とほぼ平行である。
【００５２】
液晶層ＬＣにおいて、第２基板ＳＵＢ２の近傍の液晶分子ＬＭ２は、いずれも第１方向Ｘに沿って配向し、第１基板ＳＵＢ１の近傍の液晶分子ＬＭ１は、第１制御電極Ｃ１の各帯電極の延出方向にほぼ直交するように配向している。
【００５３】
領域Ａ０では、第３方向Ｚに沿って並んだ液晶分子ＬＭは、各々の長軸が第１方向Ｘに沿うように一様に配向している。  
領域Ａ１では、第３方向Ｚに沿って並んだ液晶分子ＬＭは、各々の長軸が第２基板ＳＵＢ２から第１基板ＳＵＢ１に向かって時計回りにツイスト配向している。  
領域Ａ２では、第３方向Ｚに沿って並んだ液晶分子ＬＭは、各々の長軸が第２基板ＳＵＢ２から第１基板ＳＵＢ１に向かって反時計回りにツイスト配向している。
【００５４】
図６に示す例では、偏光変換素子１への入射光は、第２方向Ｙに平行な偏光軸を有する直線偏光Ｌ０である。領域Ａ０を透過した直線偏光Ｌ１の偏光軸は、第２方向Ｙにほぼ平行であり、直線偏光Ｌ０の偏光状態を維持している。領域Ａ１を透過した直線偏光Ｌ１の偏光軸は、第２方向Ｙに対して時計回りに回転した方向に平行である。また、領域Ａ２を透過した直線偏光Ｌ１の偏光軸は、第２方向Ｙに対して反時計回りに回転した方向に平行である。
【００５５】
つまり、図示した例では、出射光である直線偏光Ｌ１の偏光軸は、オン状態の液晶分子ＬＭ１の長軸にほぼ直交し、帯電極の延出方向にほぼ平行である。したがって、このような偏光変換素子１によれば、図４に示した例と同様に、所望の方向に偏光軸を有する直線偏光Ｌ１を出射することができる。
【００５６】
図７は、オン状態での偏光変換素子１の他の作用を説明するための図である。図７に示す例は、図６に示した例と比較して、偏光変換素子１への入射光の偏光軸が相違している。すなわち、偏光変換素子１への入射光は、第１方向Ｘに平行な偏光軸を有する直線偏光Ｌ０である。なお、液晶層ＬＣの各領域において、液晶分子ＬＭの配向状態は、図６で説明したのと同様である。
【００５７】
偏光変換素子１からの出射光について説明する。領域Ａ０を透過した直線偏光Ｌ１の偏光軸は、第１方向Ｘにほぼ平行であり、直線偏光Ｌ０の偏光状態を維持している。領域Ａ１を透過した直線偏光Ｌ１の偏光軸は、第１方向Ｘに対して時計回りに回転した方向に平行である。また、領域Ａ２を透過した直線偏光Ｌ１の偏光軸は、第１方向Ｘに対して反時計回りに回転した方向に平行である。つまり、図示した例では、出射光である直線偏光Ｌ１の偏光軸は、オン状態の液晶分子ＬＭ１の長軸にほぼ平行であり、帯電極の延出方向に直交している。
【００５８】
図６及び図７を参照して説明したように、液晶層ＬＣがポジ型液晶材料によって構成された場合であっても、Ｘ−Ｙ平面内で、所望の方向に偏光軸を有する直線偏光Ｌ１を出射することができる。
【００５９】
図８は、偏光変換素子１の他の構成例を示す断面図である。図８に示す構成例は、図１に示した構成例と比較して、第２基板ＳＵＢ２が第２制御電極及び第２平面電極を備えていない点で相違している。第２配向膜ＡＬ２は、第２絶縁基板２０の第２内面２０Ａに配置され、配向処理されている。第２配向膜ＡＬ２の配向処理方向ＡＤ２は、第１配向膜ＡＬ１の配向処理方向ＡＤ１と平行であり、第２方向Ｙに平行である。
【００６０】
上記の構成例で説明したように、液晶層ＬＣの液晶分子ＬＭのうち、入射面（第２外面２０Ｂ）を有する第２基板ＳＵＢ２の近傍の液晶分子ＬＭ２は、オン状態であっても初期配向状態に維持されることが望ましい。図８に示す構成例によれば、第２配向膜ＡＬ２が配向処理されることにより、液晶分子ＬＭ２の配向状態は、図１に示した電界Ｅ２を形成することなしに、初期配向状態に維持することができる。
【００６１】
したがって、上記の構成例と同様の効果が得られる。加えて、第２基板ＳＵＢ２の構成が簡素化され、しかも、第２基板ＳＵＢ２に電圧を供給するための回路基板も不要であり、コストを削減することができる。
【００６２】
なお、第２基板ＳＵＢ２が導電層を備えていない構成の場合、帯電防止等の観点で、第２外面２０Ｂのほぼ全面に透明導電膜を設けてもよい。
【００６３】
《第２実施形態》  
以下に説明する第２実施形態は、上記の第１実施形態と比較して、第１制御電極Ｃ１及び第２制御電極Ｃ２の形状が相違している。なお、第２実施形態における偏光変換素子１の基本構成は、図１に示した第１実施形態における偏光変換素子１の基本構成と同一であり、図示及び説明を省略する。また、第２実施形態においても、図８を参照して説明した構成例の如く、第２制御電極Ｃ２等を省略してもよい。
【００６４】
図９は、第１基板ＳＵＢ１の一構成例を示す平面図である。図９では、第１絶縁基板１０の第１内面１０Ａの側の主要部と、第１基板ＳＵＢ１の近傍の液晶分子ＬＭ１と、を示している。第１制御電極Ｃ１は、シールＳＥで囲まれた内側に配置され、点線で示す第１平面電極Ｐ１に重畳している。
【００６５】
第１制御電極Ｃ１は、複数の帯電極Ｃ１０…と、帯状の共通電極ＣＣ１１及びＣＣ１２と、を有している。共通電極ＣＣ１１及びＣＣ１２の各々は、第２方向Ｙに延出し、第１方向Ｘにおいて間隔をおいて並んでいる。複数の帯電極Ｃ１０は、共通電極ＣＣ１１と共通電極ＣＣ１２との間に位置し、第２方向Ｙに間隔をおいて並んでいる。
【００６６】
帯電極Ｃ１０の各々は、弓状に形成されている。帯電極Ｃ１０は、湾曲したエッジＥ１０を有している。帯電極Ｃ１０の延出方向は、概ね第１方向Ｘであり、共通電極ＣＣ１１及びＣＣ１２に対して交差している。帯電極Ｃ１０の延出方向は、第１配向膜ＡＬ１の配向処理方向ＡＤ１、あるいは、液晶分子ＬＭ１の初期配向方向に交差している。
【００６７】
帯電極Ｃ１０の一端側は、間隔をおいて共通電極ＣＣ１１に接続されている。帯電極Ｃ１０の他端側は、間隔をおいて共通電極ＣＣ１２に接続されている。
【００６８】
第１制御電極Ｃ１及び第１平面電極Ｐ１は、それぞれシールＳＥの外側に引き出された配線を介して端子ＴＣ１及びＴＰ１に接続されている。
【００６９】
ここで、液晶層がポジ型液晶材料によって構成された場合について説明する。  
第１配向膜ＡＬ１の配向処理方向ＡＤ１、あるいは、液晶分子ＬＭ１の初期配向方向は、第２方向Ｙに設定されている。オン状態では、帯電極Ｃ１０の延出方向（あるいは帯電極のエッジＥ１０）とほぼ直交する電界Ｅ１が形成される。液晶分子ＬＭ１は、その長軸が電界Ｅ１に沿うように配向する。つまり、オン状態では、液晶分子ＬＭ１は、平面視において、長軸が各帯電極Ｃ１０の延出方向とほぼ直交するように配向する。
【００７０】
上記の通り、第１制御電極Ｃ１が弓状に湾曲した帯電極Ｃ１０を有しているため、液晶分子ＬＭ１の配向方向は、Ｘ−Ｙ平面の各領域において異なっている。図９に示す例では、第１制御電極Ｃ１のほぼ中央に位置する液晶分子ＬＭ１の長軸は、第２方向Ｙにほぼ平行であり、第１制御電極Ｃ１の外縁に位置する液晶分子ＬＭ１の長軸は、第２方向Ｙに対して傾斜している。また、第１制御電極Ｃ１に重畳する液晶分子ＬＭ１の配向状態は、帯電極Ｃ１１を中心として、左右で対称となっている。
【００７１】
図１０は、第２基板ＳＵＢ２の一構成例を示す平面図である。図１０では、第２絶縁基板２０の第２内面２０Ａの側の主要部と、第２基板ＳＵＢ２の近傍に位置する液晶分子ＬＭ２と、を示している。第２制御電極Ｃ２は、シールＳＥで囲まれた内側に配置され、点線で示す第２平面電極Ｐ２に重畳している。
【００７２】
第２制御電極Ｃ２は、複数の帯電極Ｃ２０…と、帯状の共通電極ＣＣ２１及びＣＣ２２と、を有している。共通電極ＣＣ２１及びＣＣ２２の各々は、第２方向Ｙに延出し、第１方向Ｘにおいて間隔をおいて並んでいる。複数の帯電極Ｃ２０は、共通電極ＣＣ２１と共通電極ＣＣ２２との間に位置し、第２方向Ｙに間隔をおいて並んでいる。
【００７３】
帯電極Ｃ２０の各々は、第１方向Ｘに沿って直線状に延出し、共通電極ＣＣ１１及びＣＣ１２に対して直交している。帯電極Ｃ２０は、直線状のエッジＥ２０を有している。帯電極Ｃ２０の各々の延出方向は、互いに平行である。帯電極Ｃ２０の延出方向は、第２配向膜ＡＬ２の配向処理方向ＡＤ２あるいは液晶分子ＬＭ２の初期配向方向に対して直交している。
【００７４】
複数の帯電極Ｃ２０の一端側は、間隔をおいて共通電極ＣＣ２１に接続されている。複数の帯電極Ｃ２０の他端側は、間隔をおいて共通電極ＣＣ２２に接続されている。
【００７５】
第２制御電極Ｃ２及び第２平面電極Ｐ２は、それぞれシールＳＥの外側に引き出された配線を介して端子ＴＣ２及びＴＰ２に接続されている。
【００７６】
第２配向膜ＡＬ２の配向処理方向ＡＤ２、あるいは、液晶分子ＬＭ２の初期配向方向は、第２方向Ｙに設定されている。オン状態では、帯電極Ｃ２０の延出方向（あるいは帯電極のエッジＥ２０）とほぼ直交する電界Ｅ２が形成される。  
上記の通り、第２制御電極Ｃ２が直線状の帯電極Ｃ２０を有しているため、液晶分子ＬＭ２の配向方向は、Ｘ−Ｙ平面の各領域において揃っている。つまり、第２制御電極Ｃ２に重畳する液晶分子ＬＭ２の長軸は、いずれも第２方向Ｙにほぼ平行である。
【００７７】
図１１は、オン状態での偏光変換素子１の作用を説明するための図である。図１１においては、説明に必要な構成のみを図示しており、第２制御電極Ｃ２、第２平面電極Ｐ２などの図示を省略している。帯電極Ｃ１０の各々は、液晶層ＬＣの領域Ａ０、Ａ１、及び、Ａ２に亘って延出している。また、図１０に示した第２制御電極Ｃ２の帯電極Ｃ２０も同様に、液晶層ＬＣの領域Ａ０、Ａ１、及び、Ａ２に亘って延出している。
【００７８】
液晶層ＬＣにおいて、第２基板ＳＵＢ２の近傍の液晶分子ＬＭ２は、いずれも第２方向Ｙに沿って配向し、第１基板ＳＵＢ１の近傍の液晶分子ＬＭ１は、第１制御電極Ｃ１の帯電極Ｃ１０の延出方向に直交するように配向している。第３方向Ｚに沿って並んだ液晶分子ＬＭは、液晶分子ＬＭ１及びＬＭ２を含んでいる。このような液晶分子ＬＭの配向状態は、図４を参照して説明したのと同様である。
【００７９】
つまり、領域Ａ０では、第３方向Ｚに沿って並んだ液晶分子ＬＭは、各々の長軸が第２方向Ｙに沿うように一様に配向している。領域（第１領域）Ａ１では、第３方向Ｚに沿って並んだ液晶分子ＬＭは、各々の長軸が第２基板ＳＵＢ２から第１基板ＳＵＢ１に向かって時計回りにツイスト配向している。領域（第２領域）Ａ２では、第３方向Ｚに沿って並んだ液晶分子ＬＭは、各々の長軸が第２基板ＳＵＢ２から第１基板ＳＵＢ１に向かって反時計回りにツイスト配向している。
【００８０】
図１１に示す例では、偏光変換素子１への入射光は、第２方向Ｙに平行な偏光軸を有する直線偏光Ｌ０である。領域Ａ０を透過した直線偏光Ｌ１の偏光軸は、第２方向Ｙにほぼ平行であり、直線偏光Ｌ０の偏光状態を維持している。領域Ａ１を透過した直線偏光Ｌ１の偏光軸は、第２方向Ｙに対して時計回りに回転した方向に平行である。また、領域Ａ２を透過した直線偏光Ｌ１の偏光軸は、第２方向Ｙに対して反時計回りに回転した方向に平行である。したがって、このような偏光変換素子１によれば、Ｘ−Ｙ平面内で、所望の方向に偏光軸を有する直線偏光Ｌ１を出射することができる。
【００８１】
図１２は、オン状態での偏光変換素子１の他の作用を説明するための図である。図１２に示す例は、図１１に示した例と比較して、偏光変換素子１への入射光の偏光軸が相違している。すなわち、偏光変換素子１への入射光は、第１方向Ｘに平行な偏光軸を有する直線偏光Ｌ０である。なお、液晶層ＬＣの領域Ａ０乃至Ａ２の各々において、液晶分子ＬＭの配向状態は、図１１で説明したのと同様である。偏光変換素子１からの出射光については、図５で説明したのと同様である。
【００８２】
図１１及び図１２を参照して説明したように、液晶分子ＬＭ２の長軸に平行な偏光軸を有する直線偏光Ｌ０が偏光変換素子１に入射した場合、及び、液晶分子ＬＭ２の短軸に平行な偏光軸を有する直線偏光Ｌ０が偏光変換素子１に入射した場合のいずれにおいても、Ｘ−Ｙ平面内で、所望の方向に偏光軸を有する直線偏光Ｌ１を出射することができる。
【００８３】
次に、図１３及び図１４を参照しながら、他の構成例について説明する。
【００８４】
図１３は、オン状態での偏光変換素子１の他の作用を説明するための図である。図１３に示す構成例では、液晶層ＬＣは、ネガ型液晶材料によって構成されている。第１配向膜ＡＬ１の配向処理方向ＡＤ１、及び、第２配向膜ＡＬ２の配向処理方向ＡＤ２は、互いに平行であり、いずれも第１方向Ｘにほぼ平行である。つまり、オフ状態の液晶分子ＬＭは、第１方向Ｘに沿って初期配向している。液晶層ＬＣの領域Ａ０乃至Ａ２の各々において、液晶分子ＬＭの配向状態は、図６で説明したのと同様である。偏光変換素子１からの出射光については、図６で説明したのと同様である。
【００８５】
図１４は、オン状態での偏光変換素子１の他の作用を説明するための図である。図１４に示す例は、図１３に示した例と比較して、偏光変換素子１への入射光の偏光軸が相違している。すなわち、偏光変換素子１への入射光は、第１方向Ｘに平行な偏光軸を有する直線偏光Ｌ０である。液晶層ＬＣの領域Ａ０乃至Ａ２の各々において、液晶分子ＬＭの配向状態は、図６で説明したのと同様である。偏光変換素子１からの出射光については、図７で説明したのと同様である。
【００８６】
図１３及び図１４を参照して説明したように、液晶層ＬＣがネガ型液晶材料によって構成された場合であっても、Ｘ−Ｙ平面内で、所望の方向に偏光軸を有する直線偏光Ｌ１を出射することができる。
【００８７】
《電極構成例》  
ここでは、第１実施形態の第１制御電極Ｃ１に適用可能な帯電極の構成例についていくつか説明する。
【００８８】
図１５は、第１制御電極Ｃ１の第１構成例を示す図である。  
第１制御電極Ｃ１は、複数の帯電極Ｃ１１を含む電極群Ｇ１と、複数の帯電極Ｃ１２及び帯電極Ｃ４１及びＣ４２を含む電極群Ｇ２と、を有している。図１５に示す帯電極Ｃ１１は図２に示した帯電極Ｃ１１に相当し、図１５に示す帯電極Ｃ１２は図２に示した帯電極Ｃ１２に相当する。
【００８９】
ここでの電極群とは、延出方向が互いに平行な複数の帯電極を有するものである。１つの電極群において、各帯電極の長さは互いに異なる場合があるが、各帯電極の幅及び隣接する帯電極間の間隔は一定である。なお、帯電極の長さは延出方向に沿った長さに相当し、帯電極の幅及び間隔は延出方向に直交する長さに相当する。
【００９０】
電極群Ｇ２においては、帯電極Ｃ１２、帯電極Ｃ４１及びＣ４２は、互いに平行である。帯電極Ｃ１２は、共通電極ＣＣ１１及びＣＣ１２に接続されている。帯電極Ｃ４１は、電極群Ｇ２において、電極群Ｇ１に隣接する位置に配置されている。帯電極Ｃ４１及びＣ４２は、その一端側が電極群Ｇ２に隣接する帯電極Ｃ１１に接続され、その他端側が共通電極ＣＣ１２に接続されている。
【００９１】
このような第１構成例において、帯電極Ｃ１１は第１帯電極に相当し、帯電極Ｃ１２は第２帯電極に相当し、帯電極Ｃ４１は第４帯電極に相当し、電極群Ｇ１は第１電極群に相当し、電極群Ｇ２は第２電極群に相当する。  
このような第１構成例によれば、第１方向Ｘに隣接する電極群Ｇ１及びＧ２の各々において、オン状態で所望の液晶配向状態を形成することができ、電極群Ｇ１及びＧ２の境界付近においても、所望の液晶配向状態を形成することができる。
【００９２】
図１６は、第１制御電極Ｃ１の第２構成例を示す図である。  
第１制御電極Ｃ１は、電極群Ｇ２と、電極群Ｇ３と、を有している。電極群Ｇ２は、複数の帯電極Ｃ１２の他に、帯電極Ｃ４３乃至Ｃ４５を含んでいる。電極群Ｇ３は、複数の帯電極Ｃ１３の他に、帯電極Ｃ５１乃至Ｃ５６を含んでいる。図１６に示す帯電極Ｃ１３は図２に示した帯電極Ｃ１３に相当する。
【００９３】
電極群Ｇ２においては、帯電極Ｃ１２、帯電極Ｃ４３乃至Ｃ４５は、互いに平行である。帯電極Ｃ４３乃至Ｃ４５は、その一端側が共通電極ＣＣ１１に接続され、その他端側が電極群Ｇ３のすべての帯電極から離間し、共通電極ＣＣ１２にも接続されていない。  
電極群Ｇ３においては、帯電極Ｃ１３、帯電極Ｃ５１乃至Ｃ５６は、互いに平行である。帯電極Ｃ５１乃至Ｃ５６は、その他端側が共通電極ＣＣ１２に接続され、その一端側が電極群Ｇ２のすべての帯電極から離間し、共通電極ＣＣ１１にも接続されていない。
【００９４】
このような第２構成例において、帯電極Ｃ１２は第２帯電極に相当し、帯電極Ｃ１３は第３帯電極に相当し、帯電極Ｃ５１は第５帯電極に相当し、電極群Ｇ２は第２電極群に相当し、電極群Ｇ３は第３電極群に相当する。  
このような第２構成例によれば、第１方向Ｘに隣接する電極群Ｇ２及びＧ３の各々において、オン状態で所望の液晶配向状態を形成することができ、電極群Ｇ２及びＧ３の境界付近においても、所望の液晶配向状態を形成することができる。
【００９５】
図１７は、第１制御電極Ｃ１の第３構成例を示す図である。図１７に示す第３構成例は、図１６に示した第２構成例と比較して、電極群Ｇ２の帯電極と電極群Ｇ３の帯電極とが接続された点で相違している。電極群Ｇ２は、複数の帯電極Ｃ１２の他に、帯電極Ｃ４６及びＣ４７を含んでいる。電極群Ｇ３は、複数の帯電極Ｃ１３の他に、帯電極Ｃ５７及びＣ５８を含んでいる。
【００９６】
電極群Ｇ２においては、帯電極Ｃ１２、帯電極Ｃ４６及びＣ４７は、互いに平行である。帯電極Ｃ４６及びＣ４７の一端側は、共通電極ＣＣ１１に接続されている。帯電極Ｃ４６及びＣ４７の他端側は、電極群Ｇ３のいずれかの帯電極に接続され、共通電極ＣＣ１２には接続されていない。
【００９７】
電極群Ｇ３においては、帯電極Ｃ１３、帯電極Ｃ５７及びＣ５８は、互いに平行である。帯電極Ｃ５７及びＣ５８の他端側は、共通電極ＣＣ１２に接続されている。帯電極Ｃ５７及びＣ５８の一端側は、電極群Ｇ２のいずれかの帯電極に接続され、共通電極ＣＣ１１には接続されていない。
【００９８】
図１７に示す例では、帯電極Ｃ４６の他端側は、帯電極Ｃ５７の一端側に接続されている。つまり、帯電極Ｃ４６及びＣ５７は、屈曲した１本の帯電極を構成している。同様に、帯電極Ｃ４７の他端側は、帯電極Ｃ５８の一端側に接続されている。つまり、帯電極Ｃ４７及びＣ５８は、屈曲した１本の帯電極を構成している。
【００９９】
このような第３構成例において、帯電極Ｃ１２は第２帯電極に相当し、帯電極Ｃ１３は第３帯電極に相当し、帯電極Ｃ４６は第６帯電極に相当し、帯電極Ｃ５７は第７帯電極に相当し、電極群Ｇ２は第２電極群に相当し、電極群Ｇ３は第３電極群に相当する。  
このような第３構成例においても、第２構成例と同様の効果が得られる。
【０１００】
図１８は、第１制御電極Ｃ１の第４構成例を示す図である。図１８に示す第４構成例は、図１７に示した第３構成例と比較して、電極群Ｇ２の１つの帯電極と電極群Ｇ３の複数の帯電極とが接続された点で相違している。電極群Ｇ２は、複数の帯電極Ｃ１２の他に、帯電極Ｃ４８及びＣ４９を含んでいる。電極群Ｇ３は、複数の帯電極Ｃ１３の他に、帯電極Ｃ６１乃至Ｃ６５を含んでいる。
【０１０１】
電極群Ｇ２においては、帯電極Ｃ１２、帯電極Ｃ４８及びＣ４９は、互いに平行である。帯電極Ｃ４８及びＣ４９の一端側は、共通電極ＣＣ１１に接続されている。帯電極Ｃ４８及びＣ４９の他端側は、電極群Ｇ３のいずれかの帯電極に接続され、共通電極ＣＣ１２には接続されていない。
【０１０２】
電極群Ｇ３においては、帯電極Ｃ１３、帯電極Ｃ６１乃至Ｃ６５は、互いに平行である。帯電極Ｃ６１乃至Ｃ６５は、一定の間隔ＤＧ３で並んでいる。間隔ＤＧ３は、電極群Ｇ２の帯電極の間隔ＤＧ２と同等である。帯電極Ｃ６１乃至Ｃ６５の他端側は、共通電極ＣＣ１２に接続されている。帯電極Ｃ６１乃至Ｃ６５の一端側は、電極群Ｇ２のいずれかの帯電極に接続され、共通電極ＣＣ１１には接続されていない。
【０１０３】
図１８に示す例では、帯電極Ｃ６１の一端側は、帯電極Ｃ１２の中途部に接続されている。ここでの中途部とは、共通電極ＣＣ１１に接続される一端側とその反対の他端側との間のいずれかの部分に相当する。帯電極Ｃ６２の一端側は帯電極Ｃ４８の他端側に接続され、帯電極Ｃ６３の一端側は帯電極Ｃ４８の中途部に接続されている。同様に、帯電極Ｃ６４の一端側は帯電極Ｃ４９の他端側に接続され、帯電極Ｃ６５の一端側は帯電極Ｃ４９の中途部に接続されている。
【０１０４】
このような第４構成例において、帯電極Ｃ１２は第２帯電極に相当し、帯電極Ｃ１３は第３帯電極に相当し、帯電極Ｃ４８は第８帯電極に相当し、帯電極Ｃ６２は第９帯電極に相当し、帯電極Ｃ６３は第１０帯電極に相当し、電極群Ｇ２は第２電極群に相当し、電極群Ｇ３は第３電極群に相当する。  
このような第４構成例においても、第３構成例と同様の効果が得られる。
【０１０５】
《液晶特性》  
第１基板ＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２との間に液晶層ＬＣが保持されたテスト用の液晶セルにおいて、液晶層ＬＣに１０Ｖの電圧が印加された状態での液晶配向状態をシミュレーションした。ここでは、特に、第１基板ＳＵＢ１の近傍での液晶分子ＬＭ１の配向状態について説明する。
【０１０６】
図１９は、ポジ型液晶材料の配向状態を模式的に示す図である。液晶層ＬＣがポジ型液晶材料によって構成されている場合、液晶分子ＬＭ１は、その長軸が電界に沿うように配向する。ここでの電界とは、図１に示した電界Ｅ１に相当し、第１制御電極Ｃ１と第１平面電極Ｐ１との間に形成される。Ｘ−Ｙ平面に沿って初期配向していた液晶分子ＬＭ１は、電界Ｅ１が作用することで、初期配向方向とは異なる方向に配向する。第１基板ＳＵＢ１の近傍において、一部の液晶分子ＬＭＡは、電界の作用によって立ち上がる傾向がある。
【０１０７】
図２０は、ネガ型液晶材料の配向状態を模式的に示す図である。液晶層ＬＣがネガ型液晶材料によって構成されている場合、液晶分子ＬＭ１は、その長軸が電界と交差するように配向する。Ｘ−Ｙ平面に沿って初期配向していた液晶分子ＬＭ１は、電界Ｅ１が作用した場合に、Ｘ−Ｙ平面に沿って初期配向方向とは異なる方向に配向する。つまり、ネガ型液晶材料が適用された場合、液晶分子ＬＭ１は、初期配向状態においても、電界が作用した際であっても、ほとんど立ち上がることなく、Ｘ−Ｙ平面に沿って配向する。
【０１０８】
図２１は、液晶層ＬＣへの印加電圧と輝度との関係のシミュレーション結果を示す図である。図の横軸は印加電圧を示し、図の縦軸は輝度を示している。
【０１０９】
ここでシミュレーション条件に付いて説明する。テスト用の液晶セルの前面側（第１基板と対向する側）に上偏光板を配置し、液晶セルの背面側（第２基板と対向する側）に下偏光板を配置する。  
ポジ型液晶材料が適用された場合、上偏光板の透過軸は第２方向Ｙに平行であり、下偏光板の透過軸は第１方向Ｘに対して１０°の方位に設定される。液晶分子の初期配向方向は、下偏光板の透過軸に平行である。  
ネガ型液晶材料が適用された場合、上偏光板の透過軸は第１方向Ｘに平行であり、下偏光板の透過軸は第２方向Ｙに対して１０°の方位に設定される。液晶分子の初期配向方向は、下偏光板の透過軸に平行である。  
そして、下偏光板の側から液晶セルを照明したときの、上偏光板を透過した光の輝度を算出した。ポジ型液晶材料が適用された場合の結果を図中にＰで示し、ネガ型液晶材料が適用された場合の結果を図中にＮで示した。
【０１１０】
液晶層ＬＣに電圧が印加されていない場合、液晶分子の初期配向方向は上偏光板の吸収軸に対して１０°ずれているため、上偏光板から光が漏れる。液晶層ＬＣに電圧が印加されるにしたがって、液晶分子の長軸と上偏光板の吸収軸とのなす角度が次第に小さくなり、輝度が低下する。図示したように、ネガ型液晶材料が適用された場合（Ｎ）には、ポジ型液晶材料が適用された場合（Ｐ）と比較して、液晶分子の立ち上がりが少なく、所望の液晶配向状態が得られるため、より低電圧で十分に輝度が低下することが確認された。
【０１１１】
このようなシミュレーション結果によれば、本実施形態の偏光変換素子１の液晶層ＬＣとしては、所望の液晶配向状態が得られやすいという観点において、ネガ型液晶材料が適用されることが好適である。但し、ポジ型液晶材料が不適当というわけではなく、本実施形態においては、ネガ型液晶材料及びポジ型液晶材料の双方を適用可能である。
【０１１２】
《適用例》  
図２２は、偏光変換素子１の適用例を説明するための図である。ここでは、配向膜を光配向処理する配向処理装置１００について説明する。配向処理装置１００は、対象物１１０を載置するステージ１０１と、偏光変換素子１を保持する保持具１０２と、偏光紫外線ＵＶを出射する紫外線源１０３と、偏光変換素子１を駆動するドライバ１０４と、を備えている。  
対象物１１０は、支持基板１１１と、支持基板１１１の上に配置された配向膜１１２と、を備えている。
【０１１３】
このような配向処理装置１００においては、上記の第１実施形態または第２実施形態で説明した偏光変換素子１がマスクとして適用される。偏光変換素子１のうち、入射面に相当する第２外面２０Ｂは紫外線源１０３に対向し、出射面に相当する第１外面１０Ｂは対象物１１０に対向している。
【０１１４】
紫外線源１０３から出射された偏光紫外線ＵＶは、偏光変換素子１を透過することで、所望の方向に偏光軸を有するように変換され、配向膜１１２に照射される。ステージ１０１が図中に示す矢印Ａの方向に移動することで、対象物１１０の全面に偏光紫外線ＵＶが照射される。
【０１１５】
図２３は、図２２に示した配向処理装置１００によって配向処理された対象物１１０の一例を示す図である。配向膜１１２は、面内において、異なる配向処理方向ＡＤを有している。ここでの配向処理方向ＡＤは、例えば、図４を参照して説明した直線偏光Ｌ１の偏光軸の分布に対応するものである。つまり、偏光変換素子１における液晶分子ＬＭ１の分布が配向処理方向ＡＤとして転写されている。
【０１１６】
このように、偏光変換素子１をマスクとして適用した配向処理装置１００によれば、面内で異なる配向処理方向ＡＤの分布を有する配向膜１１２を容易に形成することができる。
【０１１７】
以上説明したように、本実施形態によれば、面内で所望の方向に偏光軸を有する光を透過する偏光変換素子を提供することができる。
【０１１８】
なお、この発明は、上記実施形態そのものに限定されるものではなく、その実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【符号の説明】
【０１１９】
１…偏光変換素子  ＳＵＢ１…第１基板  ＳＵＢ２…第２基板  ＬＣ…液晶層
Ｃ１…第１制御電極  Ｐ１…第１平面電極  Ｃ１０〜Ｃ６５…帯電極  ＣＣ１１〜ＣＣ２２…共通電極  Ｇ１〜Ｇ３…電極群
Ｃ２…第２制御電極  Ｐ２…第２平面電極
ＬＭ１、ＬＭ２…液晶分子
１００…配向処理装置
【図１】
2022001912.tif 000003
【図２】
2022001912.tif 000004
【図３】
2022001912.tif 000005
【図４】
2022001912.tif 000006
【図５】
2022001912.tif 000007
【図６】
2022001912.tif 000008
【図７】
2022001912.tif 000009
【図８】
2022001912.tif 000010
【図９】
2022001912.tif 000011
【図１０】
2022001912.tif 000012
【図１１】
2022001912.tif 000013
【図１２】
2022001912.tif 000014
【図１３】
2022001912.tif 000015
【図１４】
2022001912.tif 000016
【図１５】
2022001912.tif 000017
【図１６】
2022001912.tif 000018
【図１７】
2022001912.tif 000019
【図１８】
2022001912.tif 000020
【図１９】
2022001912.tif 000021
【図２０】
2022001912.tif 000022
【図２１】
2022001912.tif 000023
【図２２】
2022001912.tif 000024
【図２３】
2022001912.tif 000025