重ね合わせ式液晶フィルタ及びこれを備えた照明装置
【課題】重ね合わせ式液晶フィルタ及びこれを備えた照明装置において、透明電極に給電するためのコネクタの接続を容易にし、かつ汎用の安価なコネクタを使用可能とする。
【解決手段】照明装置２に適用される重ね合わせ式液晶フィルタ１は、略円形の透明基板１０と、透明電極１１と、円形の配向膜１２とを有する液晶フィルタ用基板１３を備え、液晶フィルタ用基板１３は透明電極１１を内向きにして重ね合わされる。透明基板１０は、切欠部（オリフラ１０ａ）を、重ね合わせた状態で互いに重ならないように有し、オリフラ１０ａに対向する位置に給電用端子（電極ピン１９，１９’）が設けられ、一方の電極ピン１９’は液晶フィルタ用基板１３を回り込んで裏側へ立ち上がり、他方の電極ピン１９と同じ方向になるよう形成される。これにより、各透明電極１０に給電するためのコネクタ２０の接続が容易になり、しかも汎用の安価なコネクタを用いることができる。
【解決手段】照明装置２に適用される重ね合わせ式液晶フィルタ１は、略円形の透明基板１０と、透明電極１１と、円形の配向膜１２とを有する液晶フィルタ用基板１３を備え、液晶フィルタ用基板１３は透明電極１１を内向きにして重ね合わされる。透明基板１０は、切欠部（オリフラ１０ａ）を、重ね合わせた状態で互いに重ならないように有し、オリフラ１０ａに対向する位置に給電用端子（電極ピン１９，１９’）が設けられ、一方の電極ピン１９’は液晶フィルタ用基板１３を回り込んで裏側へ立ち上がり、他方の電極ピン１９と同じ方向になるよう形成される。これにより、各透明電極１０に給電するためのコネクタ２０の接続が容易になり、しかも汎用の安価なコネクタを用いることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、略円形の透明基板と、透明基板上に設けられる透明電極と、透明電極上に設けられる円形の配向膜とを有する液晶フィルタ用基板を備え、少なくとも２枚の液晶フィルタ用基板が、透明電極が内向きに互いに向かい合うように重ね合わされ、配向膜相互の隙間に液晶が充填されて成る重ね合わせ式液晶フィルタ及びこれを備えた照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、吸収分光特性の異なる二色性色素を含む液晶が、透明電極付きの透明基板に挟設されて成る液晶フィルタを備えた画像表示装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この種の画像表示装置に備えられた液晶フィルタの構成例を図６に示す。液晶フィルタ１１０は、互いに分子配列が直交する２枚の液晶セル１１１ａ，１１１ｂを備え、各液晶セル１１１ａ，１１１ｂは、透明電極１１５付きの透明基板１１４間に液晶１１３及び二色性色素１１２を挟持させて成る。液晶セル１１１ａ、１１１ｂの各透明電極１１５は、リード線１４０を介して電圧制御部１３０に接続される。各液晶セル１１１ａ、１１１ｂは、印加電圧の増減によって透明電極間に充填された液晶１１３及び二色性色素１１２の向きが変化し、二色性色素１１２が吸収する光束が変化する。そのため、液晶フィルタ１０１を備えた画像表示装置は、電圧制御部１３０が、各透明電極１１４に対する印加電圧を適宜に制御することにより、光源１２０から入射した光の色温度を任意に制御した光を出射することができる。
【０００４】
複数の液晶セルを備えた液晶フィルタにおいては、各液晶セルを個別に制御するため、夫々の透明電極に対して個別の給電用コネクタが接続される。そのため、透明電極は、コネクタと容易に接続できるように構成されていることが望ましい。透明電極とコネクタとの接続を容易にしたものとしては、円形に形成された透明基板の外周の一部を切欠いて、向かう合う透明電極の一部を露出させた重ね合わせ式液晶パネルが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００３−６６４０３号公報
【特許文献２】特開２００５−２４９９３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献２に示される液晶パネルでは、重ね合わされる透明電極の露出面は互いに逆方向になる。そのため、夫々の透明電極には個別のコネクタを接続する必要があり、例えば、汎用の２口式コネクタ等を使用することはできず、コスト高となる虞がある。また、仮に特許文献２に記載された透明電極とコネクタとの接続方法を特許文献１の液晶フィルタに適用したとしても、個々の透明電極及びコネクタ間の接続が容易になるだけであって、透明電極の枚数に応じた多数のコネクタが必要になる。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するものであり、透明電極に給電するためのコネクタの接続が容易であり、また、汎用の安価なコネクタを使用することができ、しかもコネクタの使用数が少ない重ね合わせ式液晶フィルタ及びこれを備えた照明装置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】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、略円形の透明基板と、前記透明基板上に設けられる透明電極と、前記透明電極上に設けられる円形の配向膜とを有する液晶フィルタ用基板を備え、前記液晶フィルタ用基板は、少なくとも２枚の透明基板が透明電極を内向きに互いに向かい合うように重ね合わされ、前記配向膜相互の隙間に液晶が充填されて成る重ね合わせ式液晶フィルタであって、前記透明基板は、前記配向膜の外周と接する接線で外縁が切欠かれた切欠部を、前記液晶フィルタ用基板を重ね合わせた状態で重ならないように、有し、前記液晶フィルタ用基板は、重ね合わせた状態で前記切欠部に対向する位置に夫々、前記透明電極に給電するための給電用端子が設けられ、一方の給電用端子は、該給電用端子が設けられた液晶フィルタ用基板を回り込んで該液晶フィルタ用基板の裏側へ立ち上がり、他方の給電用端子と同じ方向になるよう形成されているものである。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１に記載の重ね合わせ式液晶フィルタと、光源とを備えた照明装置である。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の発明によれば、透明電極に給電するための２つの給電用端子が同方向に向いているので、夫々の透明電極に給電するためのコネクタを接続する際に、構造が簡単な汎用の部品から成る安価なコネクタを用いることができる。また、従来の液晶フィルタのように、夫々の透明電極に個別のコネクタを接続する必要がなく、透明電極及びコネクタ間を容易に接続することができる。
【００１０】
請求項２の発明によれば、構造が簡単な汎用の部品から成る安価なコネクタを用いることができるので、製造コストを下げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の一実施形態に係る重ね合わせ式液晶フィルタ及びこれを備えた照明装置について、図１及び図２を参照して説明する。本実施形態の重ね合わせ式液晶フィルタ（以下、液晶フィルタ１という）は、照明装置２の光源３から出射された光Ｌ１を入射して、光Ｌ１に含まれる所定波長の光束を吸収することにより、色温度が調整された光Ｌ２を出射する。照明装置２は、液晶フィルタ１及び光源３に加えて、光源３を点灯させるための点灯回路４を含む光源給電部５と、液晶フィルタ１を制御するための液晶フィルタ制御回路６を含むフィルタ制御電源部７とを備える。フィルタ制御電源部７は、コネクタ２０を介して液晶フィルタ１に接続される。照明装置２は、光源３からの出射光を液晶フィルタ１の方向へ反射させるための反射部材８と、液晶フィルタ１、光源３及び反射部材８を収納し、光出射方向に開口部を有する筐体９とを適宜に備える。なお、液晶フィルタ１と光源３との間には、光源３から出射される紫外線から液晶フィルタ１を保護するための紫外線フィルタ（図示せず）が設けられてもよい。また、図１は、１枚の液晶フィルタ１を備えた照明装置２を示しているが、好ましくは複数の液晶フィルタ１が備えられる。
【００１２】
光源３は、汎用の光源であり、図１では蛍光灯を用いた例を示しているが、例えば、白熱灯、高輝度放電灯等であってもよく、好ましくは放射分光特性が平坦な光源が用いられる。光源給電部５は、商用電源ＡＣからの供電を受けて、光源３の種類等に応じて所定の電圧に変換して光源３へ電流を供給するものであり、例えば、光源３が蛍光灯等であるときは、インバータ回路といった適宜の点灯回路４が備えられる。
【００１３】
フィルタ制御電源部７は、ユーザの操作等によって出力された調色信号を受信して、この調色信号に対応した適宜の電圧を制御して液晶フィルタ１へ出力できる電源が用いられ、調色信号を検出すると共に、検出した信号に応じた適宜の電圧を制御する検出回路及び制御回路６等を備える。
【００１４】
反射部材８は、汎用の光学部材であって、例えば、椀型に形成された樹脂構造体に、光反射率の高いアルミニウム等を蒸着させたものが用いられる。筐体９は、一方が開口し、他方が閉口した略筒形の構造材であり、光源３から放射される熱により、内部が高温に晒される場合もあるので、好ましくは耐熱性及び耐久性に優れた金属材又は樹脂材等により形成される。なお、反射部材８は、筐体９の内表面が所望の光学特性が発揮されるような形状に形成され、また、アルミニウム蒸着等の表面処理を施すことにより構成したものであってもよい。
【００１５】
液晶フィルタ１は、略円形の透明基板１０と、透明基板１０上に設けられる透明電極１１と、透明電極１１上に設けられる円形の配向膜１２とを有する液晶フィルタ用基板１３を備え、液晶フィルタ用基板１３は、透明電極１１が互いに向かい合うように重ね合わされ、配向膜１２相互の隙間には、吸収分光特性の異なる二色性色素１４を含む液晶材１５が充填される。向かい合う透明電極１１の間隔（以下、ギャップという）は、透明基板１０の外周にスペーサ１６を貼り付けることによって設定され、透明基板１０間が封止材１７によって固定されることにより、液晶材１５の充填空間が画定される。また、各液晶フィルタ用基板１３は、透明電極１１がフィルタ制御電源部７に接続され、交流又は直流の駆動電圧が印加される。
【００１６】
透明基板１０には、汎用のガラス基板が用いられる。透明電極１１は、液晶材１５に対し、その配向を調節する任意の電圧を印加するものであり、例えば、インジウム錫系酸化物が用いられる。配向膜１２は、ポリイミド系樹脂から成り、透明電極１１上に塗布された後にラビング処理が施される。これら透明基板１０、透明電極１１及び配向膜１２から成る液晶フィルタ用基板１の具体的な構成及びその製造手順については後述する。
【００１７】
二色性色素１４は、固有の分子構造に起因する吸光ピークを持っていて、長波長域から短波長域にかけて吸収分光特性が連続的に増加するものや、短波長域から長波長域にかけて吸収分光特性が連続的に増加するものがある。なお、吸収分光特性とは、各々の物質が有する波長ごとの光の吸収特性を言う。一般的な二色性色素としては、アゾ系色素、アントラキノン系色素等が挙げられ、本実施形態においては、例えば、退色性が少ない蛍光性ベンゾチアジアゾール系二色性色素が用いられる。
【００１８】
液晶材１５は、汎用のサーモトロピック液晶が用いられ、本実施形態においては、ネマティック液晶、コレステリック液晶、スメクティック液晶のいずれを用いてもよいが、応答速度が早いネマティック液晶が好ましい。なお、スメクティック液晶の一種である強誘電性液晶を用いてもよい。なお、液晶材１５には、液晶分子にねじれを付与するカイラル剤が添加される。
【００１９】
次に、液晶フィルタ用基板１３の具体的な構成、及びその製造手順について、図３及び図４を参照して説明する。液晶フィルタ用基板１３は、図３に示されるように、１枚の透明基板１０上の所定箇所に透明電極１１が配置され、この透明電極１１の上を覆うように配向膜１２が塗布されることにより作製される。
【００２０】
透明基板１０は、この透明基板１０を対称に分ける重ね合わせ軸Ｙを軸として、重ね合わされた状態において略円形になるように形成される。具体的には、１枚の透明基板１０が、重ねあわせ軸Ｙの近傍を連結させた２つの円周形状にカットされ、更に配向膜１２の外周と接する接線で外縁が切欠かれた切欠部（オリフラ１０ａ）が、液晶フィルタ用基板１３を重ね合わせた状態で重ならないように形成される。なお、図３は、電極端子１１ａ及びオリフラ１０ａが、夫々、透明基板１０を対称に分ける重ね合わせ軸Ｙと直交する方向に並進移動させた位置に形成された例を示すが、電極端子１１ａ及びオリフラ１０ａの配置は、透明基板１０の中心を回転中心とした点対称となる位置であってもよい。透明電極１１は、配向膜１２と同様に、円形になるよう形成され、その一部に円周から突出した電極端子１１ａが設けられる。
【００２１】
配向膜１２は、電極端子１１ａを除く透明電極１１上に塗布され、その表面には液晶を配向するためのラビング処理が施される。ラビング処理後、透明基板１０を軸Ｙに沿って切断することにより、２枚の液晶フィルタ用基板１３が得られる。次に、図４に示されるように、これら２枚の液晶フィルタ用基板１３が向かい合わされる。ここに図２に示したように、２枚の液晶フィルタ用基板１３は、スペーサ１６で所定のギャップを有するように重ね合わされ、各透明基板１０間は封止材１７で固定されると共に、向かい合う配向膜１２間には液晶材１５等が充填される。なお、液晶フィルタ用基板１３の重ね合わせる際には、予め重ね合わせ軸Ｙに沿って透明基板１０上に切り込み線を設けておき、重ね合わせ軸Ｙを軸として透明基板１０を折り曲げることにより、一方の配向膜１２を他方の配向膜１２上に重ね合わせてもよい。
【００２２】
好ましくは、軸Ｙに沿って切断する前の１枚の液晶フィルタ用基板１３には、重ね合わせ軸Ｙを挟んで線対称となるいずれかの位置に予めマーキングが配置される。マーキングは、例えば、重ね合わせ軸Ｙを挟む透明基板１０上の一方に点（・）印Ｍ１、他方に丸（○）印Ｍ２が付され、２枚の液晶フィルタ用基板１３を合わせる際に、丸印Ｍ２の中に点印Ｍ１を重ね合わせる。円形基板は、角型基板と比較して、透明基板１０の貼り付け面が回転する事により、重ね合わせ位置のずれが生じ易いが、上記のマーキングを施すことにより、液晶フィルタ用基板１３を正確に重ね合わせることができる。
【００２３】
重ね合わされた液晶フィルタ用基板１３は、オリフラ１０ａに対向する位置に夫々、電極端子１１ａが配置され、これら電極端子１１ａには、夫々透明電極１１に給電するための給電用端子（電極ピン１９，１９’）が設けられる。これら電極ピン１９，１９’はコネクタ２０に接続され、フィルタ制御電源部７（図２参照）による透明電極１１に対する給電を可能とする。
【００２４】
上記ラビング処理には、向かい合う配向膜のラビング方向により、パラレル型及びアンチパラレル型がある。パラレル型の液晶フィルタにおいては、液晶分子は、印加電圧が増減によって、向かい合う透明電極の間において１／２回転する。すなわち、パラレル型においては、液晶分子が１回転する幅（以下、ねじれピッチ幅という）が向かい合う透明電極の間隔（以下、ギャップという）の２倍である液晶材が用いられる。これに対して、アンチパラレル型の液晶フィルタにおいては、液晶分子は向かい合う透明電極の間において１回転する。すなわち、アンチパラレル型においては、ねじれピッチ幅がギャップと同じである液晶材が用いられる。
【００２５】
アンチパラレル型の液晶フィルタの特徴は、印加電圧の増減によって液晶分子が配向制御されることによる色温度幅が、パラレル型に比べて大きくなることが挙げられる。また、パラレル型の液晶フィルタの特徴は、液晶分子のねじれ回転する角度が制限されているので、ヒステリシスが起こりにくいことが挙げられる。これら特徴の異なる液晶フィルタは、適用される照明装置の性能や用途に応じて適宜に使い分けられる。
【００２６】
次に、電極ピン１９，１９’及びコネクタ２０の具体的な構成について、図５（ａ）乃至（ｃ）を参照して説明する。２本の電極ピン１９，１９’のうち、電極ピン１９は、電極端子１１ａの平面に対して垂直に固定される。向かい合う透明電極１０にはオリフラ１０ａが形成されているので、電極ピン１９が電極端子１１ａから垂直に立ち上がるように固定されていても、電極ピン１９’が設けられた液晶フィルタ用基板１３と接触することはない。一方、電極ピン１９’は、電極ピン１９’が設けられた液晶フィルタ用基板１３を回り込んで液晶フィルタ用基板１３の裏側へ立ち上がるように取り付けられ、電極ピン１９と同じ方向になるよう形成される。
【００２７】
この構成により、電極ピン１９，１９’には、夫々の電極ピンに対応する挿入口が一面に設けられた２口式のコネクタ２０を接続することができる。このようなコネクタ２０は、構造が簡単であるため、汎用の部品を用いることができ、照明装置の製造コストを下げることができる。また、従来の液晶フィルタのように、夫々の透明電極に個別のコネクタを接続する必要がなく、透明電極に給電するためのコネクタを容易に接続することができる。なお、電極ピン１９，１９’は、夫々が互いに近接する位置に配置されることが望ましい。こうすれば、小型のコネクタを用いて電極ピン１９，１９’を接続することができ、しかも液晶が充填された光透過領域にコネクタ２０自体が重なり合うこともない。
【００２８】
また、上述したように、構造が簡単な汎用の部品から成る安価なコネクタを用いることにより、液晶フィルタ１を備えた照明装置１は、製造コストを下げることができる。
【００２９】
次に、液晶フィルタ１の動作について、上述した図１及び図２を参照して説明する。透明電極１１に電圧が印加されていないとき、細長い分子構造の液晶材１５及び二色性色素１４は、透明基板１０に対して平行に配向（ホモジニアス配向）していて、二色性色素１４の長軸方向に振動する偏光を強く吸収（ハイルマイヤー型ゲストホスト動作）する。従って、例えば、長波長成分に対する吸収分光特性を有する二色性色素１４を含む液晶フィルタ１は、透過した光の色温度を増加させ、短波長成分に対する吸収分光特性を有する二色性色素１４含む液晶フィルタ１は、透過した光の色温度を減少させる。
【００３０】
一方、透明電極１１に十分な電圧が印加されると、細長い分子構造の液晶材１５及び二色性色素１４は電界方向に再配向して、透明基板１０に対して垂直に立ち上がる。そのため、二色性色素１４による短波長成分及び長波長成分の吸収が減少して、液晶フィルタ１の透過分光特性は平坦になり、光の色温度は変化しない。
【００３１】
このように、吸収分光特性の異なる二色性色素１４及び液晶材１５含む液晶フィルタ１に対する印加電圧が適宜に制御されることで、液晶フィルタ１の透過分光特性は連続的に変化する。従って、液晶フィルタ１は、印加電圧の増減により、その透過分光特性をアナログ的に制御することができ、光源３から入射した光Ｌ１のうち、特定の波長の光を吸収して、色温度を広範囲かつ連続的に制御した照明光Ｌ２を出射することができる。
【００３２】
なお、本発明は、上記構成に限られることなく種々の変形が可能であり、透明電極にオリフラを設けて、一方の電極ピンを透明電極に対して垂直に設置し、他方の電極ピンを一方の電極ピンと同じ方向に向けるように構成されたものであれば、任意の形態を含む。なお、製造される液晶フィルタの形状は上述した略円形だけでなく、略円形に近い多角形を含む。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態に係る液晶フィルタを備えた照明装置の一部断面構成図。
【図２】同液晶フィルタの断面構成図。
【図３】同液晶フィルタにおける重ね合わせ前の正面図及び側面図。
【図４】同液晶フィルタにおける重ね合わせ後の正面図及び側面図。
【図５】（ａ）は同液晶フィルタの分解斜視図、（ｂ）は同液晶フィルタの斜視図、（ｃ）は（ｂ）と異なる角度からの斜視図。
【図６】従来の液晶フィルタの構成図。
【符号の説明】
【００３４】
１ 重ね合わせ式液晶フィルタ
２ 照明装置
３ 光源
１０ 透明基板
１１ 透明電極
１１ａ 電極端子
１２ 配向膜
１３ 液晶フィルタ用基板
１９，１９’ 電極ピン（給電用端子）
２０ コネクタ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、略円形の透明基板と、透明基板上に設けられる透明電極と、透明電極上に設けられる円形の配向膜とを有する液晶フィルタ用基板を備え、少なくとも２枚の液晶フィルタ用基板が、透明電極が内向きに互いに向かい合うように重ね合わされ、配向膜相互の隙間に液晶が充填されて成る重ね合わせ式液晶フィルタ及びこれを備えた照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、吸収分光特性の異なる二色性色素を含む液晶が、透明電極付きの透明基板に挟設されて成る液晶フィルタを備えた画像表示装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この種の画像表示装置に備えられた液晶フィルタの構成例を図６に示す。液晶フィルタ１１０は、互いに分子配列が直交する２枚の液晶セル１１１ａ，１１１ｂを備え、各液晶セル１１１ａ，１１１ｂは、透明電極１１５付きの透明基板１１４間に液晶１１３及び二色性色素１１２を挟持させて成る。液晶セル１１１ａ、１１１ｂの各透明電極１１５は、リード線１４０を介して電圧制御部１３０に接続される。各液晶セル１１１ａ、１１１ｂは、印加電圧の増減によって透明電極間に充填された液晶１１３及び二色性色素１１２の向きが変化し、二色性色素１１２が吸収する光束が変化する。そのため、液晶フィルタ１０１を備えた画像表示装置は、電圧制御部１３０が、各透明電極１１４に対する印加電圧を適宜に制御することにより、光源１２０から入射した光の色温度を任意に制御した光を出射することができる。
【０００４】
複数の液晶セルを備えた液晶フィルタにおいては、各液晶セルを個別に制御するため、夫々の透明電極に対して個別の給電用コネクタが接続される。そのため、透明電極は、コネクタと容易に接続できるように構成されていることが望ましい。透明電極とコネクタとの接続を容易にしたものとしては、円形に形成された透明基板の外周の一部を切欠いて、向かう合う透明電極の一部を露出させた重ね合わせ式液晶パネルが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００３−６６４０３号公報
【特許文献２】特開２００５−２４９９３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献２に示される液晶パネルでは、重ね合わされる透明電極の露出面は互いに逆方向になる。そのため、夫々の透明電極には個別のコネクタを接続する必要があり、例えば、汎用の２口式コネクタ等を使用することはできず、コスト高となる虞がある。また、仮に特許文献２に記載された透明電極とコネクタとの接続方法を特許文献１の液晶フィルタに適用したとしても、個々の透明電極及びコネクタ間の接続が容易になるだけであって、透明電極の枚数に応じた多数のコネクタが必要になる。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するものであり、透明電極に給電するためのコネクタの接続が容易であり、また、汎用の安価なコネクタを使用することができ、しかもコネクタの使用数が少ない重ね合わせ式液晶フィルタ及びこれを備えた照明装置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】
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、略円形の透明基板と、前記透明基板上に設けられる透明電極と、前記透明電極上に設けられる円形の配向膜とを有する液晶フィルタ用基板を備え、前記液晶フィルタ用基板は、少なくとも２枚の透明基板が透明電極を内向きに互いに向かい合うように重ね合わされ、前記配向膜相互の隙間に液晶が充填されて成る重ね合わせ式液晶フィルタであって、前記透明基板は、前記配向膜の外周と接する接線で外縁が切欠かれた切欠部を、前記液晶フィルタ用基板を重ね合わせた状態で重ならないように、有し、前記液晶フィルタ用基板は、重ね合わせた状態で前記切欠部に対向する位置に夫々、前記透明電極に給電するための給電用端子が設けられ、一方の給電用端子は、該給電用端子が設けられた液晶フィルタ用基板を回り込んで該液晶フィルタ用基板の裏側へ立ち上がり、他方の給電用端子と同じ方向になるよう形成されているものである。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１に記載の重ね合わせ式液晶フィルタと、光源とを備えた照明装置である。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の発明によれば、透明電極に給電するための２つの給電用端子が同方向に向いているので、夫々の透明電極に給電するためのコネクタを接続する際に、構造が簡単な汎用の部品から成る安価なコネクタを用いることができる。また、従来の液晶フィルタのように、夫々の透明電極に個別のコネクタを接続する必要がなく、透明電極及びコネクタ間を容易に接続することができる。
【００１０】
請求項２の発明によれば、構造が簡単な汎用の部品から成る安価なコネクタを用いることができるので、製造コストを下げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の一実施形態に係る重ね合わせ式液晶フィルタ及びこれを備えた照明装置について、図１及び図２を参照して説明する。本実施形態の重ね合わせ式液晶フィルタ（以下、液晶フィルタ１という）は、照明装置２の光源３から出射された光Ｌ１を入射して、光Ｌ１に含まれる所定波長の光束を吸収することにより、色温度が調整された光Ｌ２を出射する。照明装置２は、液晶フィルタ１及び光源３に加えて、光源３を点灯させるための点灯回路４を含む光源給電部５と、液晶フィルタ１を制御するための液晶フィルタ制御回路６を含むフィルタ制御電源部７とを備える。フィルタ制御電源部７は、コネクタ２０を介して液晶フィルタ１に接続される。照明装置２は、光源３からの出射光を液晶フィルタ１の方向へ反射させるための反射部材８と、液晶フィルタ１、光源３及び反射部材８を収納し、光出射方向に開口部を有する筐体９とを適宜に備える。なお、液晶フィルタ１と光源３との間には、光源３から出射される紫外線から液晶フィルタ１を保護するための紫外線フィルタ（図示せず）が設けられてもよい。また、図１は、１枚の液晶フィルタ１を備えた照明装置２を示しているが、好ましくは複数の液晶フィルタ１が備えられる。
【００１２】
光源３は、汎用の光源であり、図１では蛍光灯を用いた例を示しているが、例えば、白熱灯、高輝度放電灯等であってもよく、好ましくは放射分光特性が平坦な光源が用いられる。光源給電部５は、商用電源ＡＣからの供電を受けて、光源３の種類等に応じて所定の電圧に変換して光源３へ電流を供給するものであり、例えば、光源３が蛍光灯等であるときは、インバータ回路といった適宜の点灯回路４が備えられる。
【００１３】
フィルタ制御電源部７は、ユーザの操作等によって出力された調色信号を受信して、この調色信号に対応した適宜の電圧を制御して液晶フィルタ１へ出力できる電源が用いられ、調色信号を検出すると共に、検出した信号に応じた適宜の電圧を制御する検出回路及び制御回路６等を備える。
【００１４】
反射部材８は、汎用の光学部材であって、例えば、椀型に形成された樹脂構造体に、光反射率の高いアルミニウム等を蒸着させたものが用いられる。筐体９は、一方が開口し、他方が閉口した略筒形の構造材であり、光源３から放射される熱により、内部が高温に晒される場合もあるので、好ましくは耐熱性及び耐久性に優れた金属材又は樹脂材等により形成される。なお、反射部材８は、筐体９の内表面が所望の光学特性が発揮されるような形状に形成され、また、アルミニウム蒸着等の表面処理を施すことにより構成したものであってもよい。
【００１５】
液晶フィルタ１は、略円形の透明基板１０と、透明基板１０上に設けられる透明電極１１と、透明電極１１上に設けられる円形の配向膜１２とを有する液晶フィルタ用基板１３を備え、液晶フィルタ用基板１３は、透明電極１１が互いに向かい合うように重ね合わされ、配向膜１２相互の隙間には、吸収分光特性の異なる二色性色素１４を含む液晶材１５が充填される。向かい合う透明電極１１の間隔（以下、ギャップという）は、透明基板１０の外周にスペーサ１６を貼り付けることによって設定され、透明基板１０間が封止材１７によって固定されることにより、液晶材１５の充填空間が画定される。また、各液晶フィルタ用基板１３は、透明電極１１がフィルタ制御電源部７に接続され、交流又は直流の駆動電圧が印加される。
【００１６】
透明基板１０には、汎用のガラス基板が用いられる。透明電極１１は、液晶材１５に対し、その配向を調節する任意の電圧を印加するものであり、例えば、インジウム錫系酸化物が用いられる。配向膜１２は、ポリイミド系樹脂から成り、透明電極１１上に塗布された後にラビング処理が施される。これら透明基板１０、透明電極１１及び配向膜１２から成る液晶フィルタ用基板１の具体的な構成及びその製造手順については後述する。
【００１７】
二色性色素１４は、固有の分子構造に起因する吸光ピークを持っていて、長波長域から短波長域にかけて吸収分光特性が連続的に増加するものや、短波長域から長波長域にかけて吸収分光特性が連続的に増加するものがある。なお、吸収分光特性とは、各々の物質が有する波長ごとの光の吸収特性を言う。一般的な二色性色素としては、アゾ系色素、アントラキノン系色素等が挙げられ、本実施形態においては、例えば、退色性が少ない蛍光性ベンゾチアジアゾール系二色性色素が用いられる。
【００１８】
液晶材１５は、汎用のサーモトロピック液晶が用いられ、本実施形態においては、ネマティック液晶、コレステリック液晶、スメクティック液晶のいずれを用いてもよいが、応答速度が早いネマティック液晶が好ましい。なお、スメクティック液晶の一種である強誘電性液晶を用いてもよい。なお、液晶材１５には、液晶分子にねじれを付与するカイラル剤が添加される。
【００１９】
次に、液晶フィルタ用基板１３の具体的な構成、及びその製造手順について、図３及び図４を参照して説明する。液晶フィルタ用基板１３は、図３に示されるように、１枚の透明基板１０上の所定箇所に透明電極１１が配置され、この透明電極１１の上を覆うように配向膜１２が塗布されることにより作製される。
【００２０】
透明基板１０は、この透明基板１０を対称に分ける重ね合わせ軸Ｙを軸として、重ね合わされた状態において略円形になるように形成される。具体的には、１枚の透明基板１０が、重ねあわせ軸Ｙの近傍を連結させた２つの円周形状にカットされ、更に配向膜１２の外周と接する接線で外縁が切欠かれた切欠部（オリフラ１０ａ）が、液晶フィルタ用基板１３を重ね合わせた状態で重ならないように形成される。なお、図３は、電極端子１１ａ及びオリフラ１０ａが、夫々、透明基板１０を対称に分ける重ね合わせ軸Ｙと直交する方向に並進移動させた位置に形成された例を示すが、電極端子１１ａ及びオリフラ１０ａの配置は、透明基板１０の中心を回転中心とした点対称となる位置であってもよい。透明電極１１は、配向膜１２と同様に、円形になるよう形成され、その一部に円周から突出した電極端子１１ａが設けられる。
【００２１】
配向膜１２は、電極端子１１ａを除く透明電極１１上に塗布され、その表面には液晶を配向するためのラビング処理が施される。ラビング処理後、透明基板１０を軸Ｙに沿って切断することにより、２枚の液晶フィルタ用基板１３が得られる。次に、図４に示されるように、これら２枚の液晶フィルタ用基板１３が向かい合わされる。ここに図２に示したように、２枚の液晶フィルタ用基板１３は、スペーサ１６で所定のギャップを有するように重ね合わされ、各透明基板１０間は封止材１７で固定されると共に、向かい合う配向膜１２間には液晶材１５等が充填される。なお、液晶フィルタ用基板１３の重ね合わせる際には、予め重ね合わせ軸Ｙに沿って透明基板１０上に切り込み線を設けておき、重ね合わせ軸Ｙを軸として透明基板１０を折り曲げることにより、一方の配向膜１２を他方の配向膜１２上に重ね合わせてもよい。
【００２２】
好ましくは、軸Ｙに沿って切断する前の１枚の液晶フィルタ用基板１３には、重ね合わせ軸Ｙを挟んで線対称となるいずれかの位置に予めマーキングが配置される。マーキングは、例えば、重ね合わせ軸Ｙを挟む透明基板１０上の一方に点（・）印Ｍ１、他方に丸（○）印Ｍ２が付され、２枚の液晶フィルタ用基板１３を合わせる際に、丸印Ｍ２の中に点印Ｍ１を重ね合わせる。円形基板は、角型基板と比較して、透明基板１０の貼り付け面が回転する事により、重ね合わせ位置のずれが生じ易いが、上記のマーキングを施すことにより、液晶フィルタ用基板１３を正確に重ね合わせることができる。
【００２３】
重ね合わされた液晶フィルタ用基板１３は、オリフラ１０ａに対向する位置に夫々、電極端子１１ａが配置され、これら電極端子１１ａには、夫々透明電極１１に給電するための給電用端子（電極ピン１９，１９’）が設けられる。これら電極ピン１９，１９’はコネクタ２０に接続され、フィルタ制御電源部７（図２参照）による透明電極１１に対する給電を可能とする。
【００２４】
上記ラビング処理には、向かい合う配向膜のラビング方向により、パラレル型及びアンチパラレル型がある。パラレル型の液晶フィルタにおいては、液晶分子は、印加電圧が増減によって、向かい合う透明電極の間において１／２回転する。すなわち、パラレル型においては、液晶分子が１回転する幅（以下、ねじれピッチ幅という）が向かい合う透明電極の間隔（以下、ギャップという）の２倍である液晶材が用いられる。これに対して、アンチパラレル型の液晶フィルタにおいては、液晶分子は向かい合う透明電極の間において１回転する。すなわち、アンチパラレル型においては、ねじれピッチ幅がギャップと同じである液晶材が用いられる。
【００２５】
アンチパラレル型の液晶フィルタの特徴は、印加電圧の増減によって液晶分子が配向制御されることによる色温度幅が、パラレル型に比べて大きくなることが挙げられる。また、パラレル型の液晶フィルタの特徴は、液晶分子のねじれ回転する角度が制限されているので、ヒステリシスが起こりにくいことが挙げられる。これら特徴の異なる液晶フィルタは、適用される照明装置の性能や用途に応じて適宜に使い分けられる。
【００２６】
次に、電極ピン１９，１９’及びコネクタ２０の具体的な構成について、図５（ａ）乃至（ｃ）を参照して説明する。２本の電極ピン１９，１９’のうち、電極ピン１９は、電極端子１１ａの平面に対して垂直に固定される。向かい合う透明電極１０にはオリフラ１０ａが形成されているので、電極ピン１９が電極端子１１ａから垂直に立ち上がるように固定されていても、電極ピン１９’が設けられた液晶フィルタ用基板１３と接触することはない。一方、電極ピン１９’は、電極ピン１９’が設けられた液晶フィルタ用基板１３を回り込んで液晶フィルタ用基板１３の裏側へ立ち上がるように取り付けられ、電極ピン１９と同じ方向になるよう形成される。
【００２７】
この構成により、電極ピン１９，１９’には、夫々の電極ピンに対応する挿入口が一面に設けられた２口式のコネクタ２０を接続することができる。このようなコネクタ２０は、構造が簡単であるため、汎用の部品を用いることができ、照明装置の製造コストを下げることができる。また、従来の液晶フィルタのように、夫々の透明電極に個別のコネクタを接続する必要がなく、透明電極に給電するためのコネクタを容易に接続することができる。なお、電極ピン１９，１９’は、夫々が互いに近接する位置に配置されることが望ましい。こうすれば、小型のコネクタを用いて電極ピン１９，１９’を接続することができ、しかも液晶が充填された光透過領域にコネクタ２０自体が重なり合うこともない。
【００２８】
また、上述したように、構造が簡単な汎用の部品から成る安価なコネクタを用いることにより、液晶フィルタ１を備えた照明装置１は、製造コストを下げることができる。
【００２９】
次に、液晶フィルタ１の動作について、上述した図１及び図２を参照して説明する。透明電極１１に電圧が印加されていないとき、細長い分子構造の液晶材１５及び二色性色素１４は、透明基板１０に対して平行に配向（ホモジニアス配向）していて、二色性色素１４の長軸方向に振動する偏光を強く吸収（ハイルマイヤー型ゲストホスト動作）する。従って、例えば、長波長成分に対する吸収分光特性を有する二色性色素１４を含む液晶フィルタ１は、透過した光の色温度を増加させ、短波長成分に対する吸収分光特性を有する二色性色素１４含む液晶フィルタ１は、透過した光の色温度を減少させる。
【００３０】
一方、透明電極１１に十分な電圧が印加されると、細長い分子構造の液晶材１５及び二色性色素１４は電界方向に再配向して、透明基板１０に対して垂直に立ち上がる。そのため、二色性色素１４による短波長成分及び長波長成分の吸収が減少して、液晶フィルタ１の透過分光特性は平坦になり、光の色温度は変化しない。
【００３１】
このように、吸収分光特性の異なる二色性色素１４及び液晶材１５含む液晶フィルタ１に対する印加電圧が適宜に制御されることで、液晶フィルタ１の透過分光特性は連続的に変化する。従って、液晶フィルタ１は、印加電圧の増減により、その透過分光特性をアナログ的に制御することができ、光源３から入射した光Ｌ１のうち、特定の波長の光を吸収して、色温度を広範囲かつ連続的に制御した照明光Ｌ２を出射することができる。
【００３２】
なお、本発明は、上記構成に限られることなく種々の変形が可能であり、透明電極にオリフラを設けて、一方の電極ピンを透明電極に対して垂直に設置し、他方の電極ピンを一方の電極ピンと同じ方向に向けるように構成されたものであれば、任意の形態を含む。なお、製造される液晶フィルタの形状は上述した略円形だけでなく、略円形に近い多角形を含む。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施形態に係る液晶フィルタを備えた照明装置の一部断面構成図。
【図２】同液晶フィルタの断面構成図。
【図３】同液晶フィルタにおける重ね合わせ前の正面図及び側面図。
【図４】同液晶フィルタにおける重ね合わせ後の正面図及び側面図。
【図５】（ａ）は同液晶フィルタの分解斜視図、（ｂ）は同液晶フィルタの斜視図、（ｃ）は（ｂ）と異なる角度からの斜視図。
【図６】従来の液晶フィルタの構成図。
【符号の説明】
【００３４】
１ 重ね合わせ式液晶フィルタ
２ 照明装置
３ 光源
１０ 透明基板
１１ 透明電極
１１ａ 電極端子
１２ 配向膜
１３ 液晶フィルタ用基板
１９，１９’ 電極ピン（給電用端子）
２０ コネクタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略円形の透明基板と、前記透明基板上に設けられる透明電極と、前記透明電極上に設けられる円形の配向膜とを有する液晶フィルタ用基板を備え、前記液晶フィルタ用基板は、少なくとも２枚の透明基板が透明電極を内向きに互いに向かい合うように重ね合わされ、前記配向膜相互の隙間に液晶が充填されて成る重ね合わせ式液晶フィルタであって、
前記透明基板は、前記配向膜の外周と接する接線で外縁が切欠かれた切欠部を、前記液晶フィルタ用基板を重ね合わせた状態で重ならないように、有し、
前記液晶フィルタ用基板は、重ね合わせた状態で前記切欠部に対向する位置に夫々、前記透明電極に給電するための給電用端子が設けられ、
一方の給電用端子は、該給電用端子が設けられた液晶フィルタ用基板を回り込んで該液晶フィルタ用基板の裏側へ立ち上がり、他方の給電用端子と同じ方向になるよう形成されていることを特徴とする重ね合わせ式液晶フィルタ。
【請求項２】
請求項１に記載の重ね合わせ式液晶フィルタと、光源とを備えた照明装置。
【請求項１】
略円形の透明基板と、前記透明基板上に設けられる透明電極と、前記透明電極上に設けられる円形の配向膜とを有する液晶フィルタ用基板を備え、前記液晶フィルタ用基板は、少なくとも２枚の透明基板が透明電極を内向きに互いに向かい合うように重ね合わされ、前記配向膜相互の隙間に液晶が充填されて成る重ね合わせ式液晶フィルタであって、
前記透明基板は、前記配向膜の外周と接する接線で外縁が切欠かれた切欠部を、前記液晶フィルタ用基板を重ね合わせた状態で重ならないように、有し、
前記液晶フィルタ用基板は、重ね合わせた状態で前記切欠部に対向する位置に夫々、前記透明電極に給電するための給電用端子が設けられ、
一方の給電用端子は、該給電用端子が設けられた液晶フィルタ用基板を回り込んで該液晶フィルタ用基板の裏側へ立ち上がり、他方の給電用端子と同じ方向になるよう形成されていることを特徴とする重ね合わせ式液晶フィルタ。
【請求項２】
請求項１に記載の重ね合わせ式液晶フィルタと、光源とを備えた照明装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−１７５３７１（Ｐ２００９−１７５３７１Ａ）
【公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１３１５８（Ｐ２００８−１３１５８）
【出願日】平成２０年１月２３日（２００８．１．２３）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【出願人】（０００００４３５２）日本放送協会 (2,206)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月２３日（２００８．１．２３）
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【出願人】（０００００４３５２）日本放送協会 (2,206)
【Ｆターム（参考）】
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