JP2000066024A - Optical element and its manufacture - Google Patents

Optical element and its manufacture

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JP2000066024A JP10232528A JP23252898A JP2000066024A JP 2000066024 A JP2000066024 A JP 2000066024A JP 10232528 A JP10232528 A JP 10232528A JP 23252898 A JP23252898 A JP 23252898A JP 2000066024 A JP2000066024 A JP 2000066024A
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謹矢 加藤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To make it possible to selectively scatter polarized light in an optical axis direction by dispersing grains which are isotropic in refractive index and are transparent into a transparent medium having double refractiveness. SOLUTION: The isotropic grains 12 which are isotropic in the refractive index and are transparent are dispersed into the transparent double refractive medium 11 having the double refractiveness. The double refractive medium 11 is a double refractive resin or double refractive thin film, etc., and is composed by polymerizing a high-polymer material or liquid crystals. The isotropic grains 12 are solid particles of a one component system, such as, for example, glass beads, and are the liquid drops of an isotropic liquid, such as, for example, glycerol, the liquid drops of the liquid crystals, etc. The structure formed by dispersing the isotropic particles 12 into the double refractive medium 11 is obtd. in the manner described above, by which the operation to scatter the specific polarized light component without electric fields is made possible. The diameter of the grains 12 to be dispersed is preferably set at about a fraction of 1 to about 10 times the wavelength of the light; for example, the diameter is set from 0.1 micron to about several microns and is more adequately set at 0.5 micron.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電界なしでの特定
の偏光成分を散乱させる動作が可能となる光学素子およ
びその作製法に関し、偏光選択性のある散乱板に用いて
好適である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an optical element capable of scattering a specific polarization component without an electric field and a method for manufacturing the same, and is suitable for use as a scattering plate having polarization selectivity.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の重合性液晶を用いた光学素子の作
製法は、液晶中に若干量の光重合性液晶を混合し光照射
することにより構成されている[テレビジョン学会技術
報告{山口留美子、和気豊、佐藤進(秋田大 鉱山):
「UV−キャアラブル液晶マトリクス・ネマティック液
晶複合セルにおけるリバースモードの特性」IDY96
−50 pp.137〜142 参照]。この方法は、液晶中に高
分子液晶からなる希薄な網を構成し、電界をかけること
により偏光に依存した散乱を得ることができる。
2. Description of the Related Art A conventional method for producing an optical element using a polymerizable liquid crystal is constituted by mixing a small amount of a photopolymerizable liquid crystal in a liquid crystal and irradiating the mixture with light. Rumiko, Yutaka Wake, Susumu Sato (Akita University Mine):
“Characteristics of Reverse Mode in UV-Carryable Liquid Crystal Matrix / Nematic Liquid Crystal Composite Cell” IDY96
-50 pp. 137 to 142]. In this method, a dilute net composed of a polymer liquid crystal is formed in a liquid crystal, and scattering depending on polarization can be obtained by applying an electric field.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の液晶中
に高分子液晶からなる希薄な網を設け、該網に電界をか
けて偏光に依存した散乱を得る技術では、以下のような
問題がある。 液晶領域が連続的であるため散乱領域と非散乱領域
を高分解能で分離することができなかった。 電界を印加しないと偏光依存性のある散乱板を実現
できなかった。 散乱光の方向を制御することが困難であった。
However, in the conventional technique of providing a dilute net made of a polymer liquid crystal in a liquid crystal and applying an electric field to the net to obtain polarization-dependent scattering, the following problems arise. is there. Since the liquid crystal region is continuous, the scattering region and the non-scattering region cannot be separated with high resolution. Without applying an electric field, a scattering plate having polarization dependence could not be realized. It was difficult to control the direction of the scattered light.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決する[請
求項1]の光学素子の発明は、複屈折性を有する透明な
媒体中に、屈折率が等方的で透明な粒体を分散させたこ
とを特徴とする。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention of an optical element according to claim 1 disperses transparent particles having an isotropic refractive index in a transparent medium having birefringence. It is characterized by having made it.

【0005】[請求項2]の光学素子の発明は、複屈折
性を有する透明な媒体中に、屈折率異方性をもつ粒体を
分散させると共に、屈折率の光学軸方向が媒体の光学軸
とは異なる方向にある複屈折性粒子または複屈折性液滴
を分散させたことを特徴とする。
[0005] The invention of an optical element according to claim 2 is to disperse particles having a refractive index anisotropy in a transparent medium having a birefringence and to adjust the optical axis direction of the refractive index to the optical axis of the medium. A birefringent particle or a birefringent droplet in a direction different from the axis is dispersed.

【0006】[請求項3]の光学素子の発明は、請求項
1又は2において、上記屈折率が等方的で透明な粒体
が、一成分からなる固体粒子、流体又は液晶のいずれか
からなることを特徴とする。
According to a third aspect of the invention, there is provided the optical element according to the first or second aspect, wherein the transparent particles having an isotropic refractive index are made of one of solid particles, fluid, and liquid crystal. It is characterized by becoming.

【0007】[請求項4]の光学素子の発明は、配向性
を有する透明な媒体中に、液晶滴を分散させたことを特
徴とする。
The invention of an optical element according to claim 4 is characterized in that liquid crystal droplets are dispersed in a transparent medium having orientation.

【0008】[請求項5]の光学素子の発明は、請求項
1又は2の光学素子において、複屈折性の媒体が高分子
液晶であることを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, in the optical element according to the first or second aspect, the birefringent medium is a polymer liquid crystal.

【0009】[請求項6]の光学素子の発明は、請求項
4の光学素子において、配向性の媒体が高分子液晶であ
ることを特徴とする
According to a sixth aspect of the present invention, in the optical element according to the fourth aspect, the alignment medium is a polymer liquid crystal.

【0010】[請求項7]の光学素子の発明は、請求項
1乃至6の光学素子において、分散する粒体の直径が、
光の波長の数分の1から10倍程度であることを特徴と
する。
The invention of an optical element according to claim 7 is the optical element according to claims 1 to 6, wherein the diameter of the dispersed particles is:
It is characterized in that it is about one-seventh to ten times the wavelength of light.

【0011】[請求項8]の光学素子の発明は、請求項
1又は2の光学素子において、前記媒体の配向軸を媒体
面から有限な角度で傾斜させたことを特徴とする。
The invention of an optical element according to claim 8 is the optical element according to claim 1 or 2, wherein the orientation axis of the medium is inclined at a finite angle from the medium surface.

【0012】[請求項9]の光学素子の発明は、請求項
4の光学素子において、前記媒体の光学軸を媒体面から
有限な角度で傾斜させたことを特徴とする。
According to a ninth aspect of the present invention, in the optical element according to the fourth aspect, the optical axis of the medium is inclined at a finite angle from the medium surface.

【0013】[請求項10]の光学素子の発明は、請求
項1乃至9の光学素子において、媒体の主屈折率と分散
した粒体の主屈折率を比較したとき、1組または2組の
等しい値であるか、または主屈折率方向の振動双極子に
よる光の散乱が生じない程度に近い値であることを特徴
とする。
The invention of an optical element according to claim 10 is the optical element according to any one of claims 1 to 9, wherein when the main refractive index of the medium and the main refractive index of the dispersed particles are compared, one or two sets are obtained. It is characterized by being equal or close to a value that does not cause light scattering by vibrating dipoles in the main refractive index direction.

【0014】[請求項11]の光学素子の発明は、請求
項1乃至10の光学素子を電極で挟み、上記電極の少な
くともひとつが透明であることを特徴とする。
[0014] The invention of an optical element according to claim 11 is characterized in that the optical element according to claims 1 to 10 is sandwiched between electrodes, and at least one of the electrodes is transparent.

【0015】[請求項12]の光学素子の作製法の発明
は、光重合性液晶と非重合性液体の混合物に、レーザ光
のスペックル光を照射することを特徴とする。
According to a twelfth aspect of the invention, there is provided a method for manufacturing an optical element, wherein a mixture of a photopolymerizable liquid crystal and a non-polymerizable liquid is irradiated with speckle light of a laser beam.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
するが、本発明はこれに限定されるものではない。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to these embodiments.

【0017】図1は本発明の素子の作用をの説明する概
略図である。図1に示すように、本発明の光学素子は、
複屈折性を有する透明な複屈折性媒体11中に、屈折率
が等方的で透明な等方性粒体12を分散させたものであ
る。ここで、上記複屈折性媒体11は複屈折性樹脂や複
屈折性薄膜等であり、高分子材料や液晶を重合させてな
るものである。上記等方性粒体12は、例えばガラスビ
ーズ等のような一成分系の固体粒子や、例えばグリセリ
ンのような等方性液体の液滴や、液晶の液滴等である。
よって、本発明の光学素子のように、複屈折性媒体11
中に、等方性粒子12が分散した構造をとることによ
り、電界なしでの特定の偏光成分を散乱させる動作が可
能となる。なお、分散する粒体12の直径は、光の波長
の数分の1から10倍程度とするのが好ましく、例えば
0.1ミクロンから数ミクロン程度とし、好適には0.5ミ
クロンとするのが好ましい。
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining the operation of the device of the present invention. As shown in FIG. 1, the optical element of the present invention
This is a transparent birefringent medium 11 having a birefringent transparent birefringent medium 11 in which transparent isotropic particles 12 having an isotropic refractive index are dispersed. Here, the birefringent medium 11 is a birefringent resin, a birefringent thin film, or the like, and is formed by polymerizing a polymer material or a liquid crystal. The isotropic particles 12 are, for example, one-component solid particles such as glass beads, droplets of an isotropic liquid such as glycerin, or liquid crystal droplets.
Therefore, like the optical element of the present invention, the birefringent medium 11
By taking a structure in which the isotropic particles 12 are dispersed therein, an operation of scattering a specific polarization component without an electric field becomes possible. It is preferable that the diameter of the dispersed particles 12 is set to a fraction of the wavelength of light to about 10 times.
It is preferably from 0.1 micron to several microns, more preferably 0.5 micron.

【0018】以下、本発明の光学素子の作用について、
図1を参照して説明する。簡便のため、分散した粒子1
1は等方的な粒子であり、その個数が一個であるとして
説明する。
Hereinafter, the operation of the optical element of the present invention will be described.
This will be described with reference to FIG. For convenience, dispersed particles 1
Reference numeral 1 denotes an isotropic particle, and the number is one.

【0019】図1に示すように、一般に光は透明物体で
ある複屈折性媒体11に入射すると、その電界によって
振動双極子13を誘起するが、一様な複屈折性媒体11
中では振動双極子13は一様に誘起されるため、個々の
振動双極子13による散乱は発生しない。次に、図1に
示すように、等方性粒体12が一個存在する場合、例え
ば、複屈折性媒体11の常屈折率と等方性粒体12との
屈折率が等しい場合は、屈折率差が複屈折性媒体11と
等方性粒体12の間で光学軸方向Xに生じる。
As shown in FIG. 1, when light generally enters a birefringent medium 11 which is a transparent object, the electric field induces an oscillating dipole 13.
Since the vibration dipoles 13 are uniformly induced therein, scattering by the individual vibration dipoles 13 does not occur. Next, as shown in FIG. 1, when there is one isotropic particle 12, for example, when the ordinary refractive index of the birefringent medium 11 is equal to the refractive index of the isotropic particle 12, An index difference occurs between the birefringent medium 11 and the isotropic particles 12 in the optical axis direction X.

【0020】ここで、同様に誘起される振動双極子13
を考えると、等方性粒子12の部分だけ光学軸方向Xの
振動双極子14の大きさが異なることになる。すなわ
ち、相対的に見れば粒子の存在する場所に屈折率差に対
応する振動双極子14が存在するのと等価である。こ
の、相対的に誘起される振動双極子14の散乱断面積は
光学軸方向Xの偏光に対してのみ存在し、散乱光は主に
双極子と垂直方向に発生する。従って、光学軸方向Xの
偏光を選択的に散乱させることができる散乱部材が実現
できる。散乱光の偏光は光学軸方向Xに平行で、散乱の
主成分は光学軸と垂直になるので、光学軸方向Xを任意
に傾斜させることにより散乱方向を制御できることとな
る。
Here, similarly induced vibration dipole 13
In consideration of the above, the size of the vibration dipole 14 in the optical axis direction X differs only in the portion of the isotropic particle 12. That is, when viewed relatively, this is equivalent to the presence of the vibrating dipole 14 corresponding to the difference in the refractive index at the place where the particles exist. The scattering cross section of the relatively induced vibration dipole 14 exists only for polarized light in the optical axis direction X, and the scattered light mainly occurs in a direction perpendicular to the dipole. Accordingly, a scattering member that can selectively scatter polarized light in the optical axis direction X can be realized. Since the polarization of the scattered light is parallel to the optical axis direction X and the main component of the scattering is perpendicular to the optical axis, the scattering direction can be controlled by arbitrarily tilting the optical axis direction X.

【0021】[0021]

【実施例】以下、本発明の好適な実施例を説明するが、
本発明はこれに限定されるものではない。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below.
The present invention is not limited to this.

【0022】[実施例1]図2は本発明の実施例1にか
かる光学素子を示す概略図である。図2に示すように、
実施例1にかかる光学素子20は、複屈折性媒体21中
に、粒径が数ミクロンで屈折率が等方的な等方性粒体2
2を分散させることにより構成される。すなわち、本実
施例にかかる光学素子は、複屈折性媒体21として高分
子液晶を用いると共に、等方性粒体22として、例えば
ガラスビーズの様な等方的な球を分散させてなるもので
あり、例えばポリイミドの様な配向膜23を有するラビ
ングしたガラス板24のような配向性のある基板で挟む
ことにより実現することができる。
Embodiment 1 FIG. 2 is a schematic view showing an optical element according to Embodiment 1 of the present invention. As shown in FIG.
The optical element 20 according to the first embodiment includes an isotropic particle 2 having a particle diameter of several microns and an isotropic refractive index in a birefringent medium 21.
2 is dispersed. That is, the optical element according to the present embodiment uses a polymer liquid crystal as the birefringent medium 21 and, as the isotropic particles 22, disperses isotropic spheres such as glass beads, for example. For example, it can be realized by sandwiching between substrates having an orientation, such as a rubbed glass plate 24 having an orientation film 23 such as polyimide.

【0023】このとき、基板であるガラス板24の配向
方向がアンチパラレルセルを構成するように配向させる
と良好な特性が得られる。これは、アンチパラレル配向
を用いると、複屈折性媒体21として用いた高分子液晶
の液晶分子が一様に配向するため、配向の方向の乱れに
より透過側の偏光を散乱することがなくなり、良好な特
性が得られるからである。
At this time, if the orientation direction of the glass plate 24 as a substrate is oriented so as to constitute an anti-parallel cell, good characteristics can be obtained. This is because, when the anti-parallel alignment is used, the liquid crystal molecules of the high-molecular liquid crystal used as the birefringent medium 21 are uniformly aligned. This is because such characteristics can be obtained.

【0024】また、高分子液晶としては、本発明では特
に限定されるものではないが、例えば『UCL−00
1』(商品名:ロディック社製)のような重合すること
が可能な光重合性液晶を使用し、ガラス板24等のよう
な基板で挟んだ後に、重合させ高分子液晶とすることに
より、より強固な構造を実現できる。
Although the polymer liquid crystal is not particularly limited in the present invention, for example, “UCL-00”
1 "(trade name: manufactured by Roddick Co., Ltd.) by using a polymerizable photopolymerizable liquid crystal, sandwiching it between substrates such as a glass plate 24 and the like, and then polymerizing to obtain a polymer liquid crystal. A stronger structure can be realized.

【0025】また、高分子液晶としてスメクティック液
晶のような、粘性の大きな液晶(粘度:数Pa・s)を
用いることにより、安定な構造を実現できる。
A stable structure can be realized by using a highly viscous liquid crystal (viscosity: several Pa · s) such as a smectic liquid crystal as a polymer liquid crystal.

【0026】例えば、等方性粒体22として光学ガラス
(例えば「BK7」)のように重合性液晶の単軸方向の
屈折率とほぼ等しい材料をガラスビーズに用いることに
より、複屈折性媒体21の光学軸方向の光を散乱し、そ
れと垂直な偏光成分を透過することで、偏光拡散板が実
現できた。
For example, a birefringent medium 21 can be obtained by using a material such as an optical glass (for example, “BK7”) having substantially the same refractive index in the uniaxial direction of the polymerizable liquid crystal as glass beads as the isotropic particles 22. By scattering light in the direction of the optical axis and transmitting a polarization component perpendicular to the light, a polarization diffusion plate was realized.

【0027】[実施例2]図3は実施例2にかかる光学
素子を示す概略図である。図4は光学素子の作製方法を
示す概略図である。図5は電極で挟んだ素子を示す概略
図である。図3に示すように、実施例2の光学素子30
は、複屈折性媒体31中に、粒体32として例えば液晶
のような複屈折性の液滴を分散することにより構成して
なるものである。
Second Embodiment FIG. 3 is a schematic view showing an optical element according to a second embodiment. FIG. 4 is a schematic view illustrating a method for manufacturing an optical element. FIG. 5 is a schematic view showing an element sandwiched between electrodes. As shown in FIG. 3, the optical element 30 of the second embodiment
Is constituted by dispersing a birefringent liquid droplet such as a liquid crystal as a particle 32 in a birefringent medium 31.

【0028】上記実施例2にかかる光学素子30は、一
例として下記に示した方法により作製が可能である。図
4は本発明の光学素子の作製法を示す概略図である。光
重合性の液晶Aと、非重合性の液体Bとを混合し互いに
溶解させて作った流体である混合液35を、例えばポリ
イミドの様な配向膜32を有しラビングしたガラス板3
4のような配向性のある基板で挟む。この状態で混合液
35が液晶性を示す温度において、表面が粗面の物体3
6にレーザ光源37からレーザ光38を照射して得られ
るスペックル光39を照射する。すると、散乱光による
スペックル光39中の光強度が大である領域で光重合性
液晶Aの重合が起こり、光強度が小さい領域に非重合性
液体Bが集中する。そのまま重合させることにより、図
3に示すように、重合性液晶Aが重合してできた高分子
液晶からなる媒体31中に、非重合性液晶Bが集中して
等方性粒子32が分散した構造を実現できた。
The optical element 30 according to the second embodiment can be manufactured by the following method as an example. FIG. 4 is a schematic view showing a method for producing the optical element of the present invention. A rubbed glass plate 3 having an alignment film 32 such as polyimide, for example, is prepared by mixing a liquid mixture 35, which is a fluid prepared by mixing and dissolving a photopolymerizable liquid crystal A and a non-polymerizable liquid B.
It is sandwiched between oriented substrates such as 4. In this state, at a temperature at which the liquid mixture 35 exhibits liquid crystallinity, the object 3 having a rough surface
6 is irradiated with speckle light 39 obtained by irradiating a laser light 38 from a laser light source 37. Then, polymerization of the photopolymerizable liquid crystal A occurs in a region where the light intensity in the speckle light 39 due to the scattered light is high, and the non-polymerizable liquid B concentrates in a region where the light intensity is low. By directly polymerizing, as shown in FIG. 3, the non-polymerizable liquid crystal B was concentrated and the isotropic particles 32 were dispersed in the medium 31 composed of the polymer liquid crystal formed by polymerizing the polymerizable liquid crystal A. The structure was realized.

【0029】このとき、ガラス板34のラビング方向を
アンチパラレルの位置関係にすると、良好な偏光特性が
得られる。これは、アンチパラレル配向を用いると、液
晶分子が一様に配向するため、配向の方向の乱れにより
透過側の偏光を散乱することがないので、良好な特性が
得られるからである。
At this time, if the rubbing direction of the glass plate 34 is set to an anti-parallel positional relationship, good polarization characteristics can be obtained. This is because when the anti-parallel alignment is used, the liquid crystal molecules are uniformly aligned, so that the polarization on the transmission side is not scattered due to the disorder of the alignment direction, so that good characteristics can be obtained.

【0030】上記表面が粗面の物体36の粗面の粗さを
適宜制御することにより、スペックルサイズが変化する
ので、形成される等方性粒体32の粒径の制御が任意に
可能である。
Since the speckle size changes by appropriately controlling the roughness of the rough surface of the object 36 having a rough surface, the particle size of the formed isotropic particles 32 can be arbitrarily controlled. It is.

【0031】本作製法は、一般の光誘起相分離法による
高分子分散液晶製作法に適用でき、液滴径を制御した高
分子液晶が製作できる。
This manufacturing method can be applied to a general method of producing a polymer-dispersed liquid crystal by a photo-induced phase separation method, and a polymer liquid crystal having a controlled droplet diameter can be produced.

【0032】図5に示すように、本実施例にかかる図3
に示す光学素子30を、配向膜33とガラス板34との
間に挿入した電極41,41で挟んで電界を加え、粒体
32である液滴中の非重合性液晶Bの配向方向を変化さ
せることにより、重合性液晶(UVキュア液晶)Aから
なるフィルムである複屈折性媒体31の光学軸方向の屈
折率と比べ、粒体32としての液滴の屈折率を異なった
ものとすることができる。この結果、複屈折性媒体31
の光学軸方向の偏光成分を他の偏光成分と比べ強く散乱
できる光学素子40を実現できる。
As shown in FIG. 5, FIG.
Is applied between the electrodes 41, 41 inserted between the alignment film 33 and the glass plate 34 to apply an electric field to change the alignment direction of the non-polymerizable liquid crystal B in the droplets as the particles 32. By doing so, the refractive index of the droplet as the granule 32 is made different from the refractive index in the optical axis direction of the birefringent medium 31 which is a film made of the polymerizable liquid crystal (UV cured liquid crystal) A. Can be. As a result, the birefringent medium 31
The optical element 40 capable of strongly scattering the polarized light component in the optical axis direction of the optical element in comparison with other polarized light components can be realized.

【0033】すなわち、本実施例のように、非重合性液
晶Bの領域からなる粒体32を1つ1つが独立した不連
続なカプセル構造にすることにより、高分解能が実現す
る。
That is, as in the present embodiment, high resolution is realized by forming each of the particles 32 composed of the region of the non-polymerizable liquid crystal B into an independent discontinuous capsule structure.

【0034】また、粒体32としての液滴の非重合性液
晶Bとして、例えば異常屈折率が媒体32に比べ大きい
など、屈折率が異なる液晶を用いることにより、電界等
を加えなくても偏光拡散板として動作する素子を実現で
きる。
Further, by using a liquid crystal having a different refractive index, for example, having an extraordinary refractive index larger than that of the medium 32, as the non-polymerizable liquid crystal B of the liquid droplets serving as the particles 32, the polarized light can be obtained without applying an electric field or the like. An element that operates as a diffusion plate can be realized.

【0035】この光学素子を加熱し、粒体32としての
液滴中の非重合性液晶Bを等方相に転移させることによ
り、実施例1の光学素子21を構成できる。
The optical element 21 of the first embodiment can be formed by heating this optical element and causing the non-polymerizable liquid crystal B in the droplets as the particles 32 to transition to the isotropic phase.

【0036】[実施例3]図6は、本発明の実施例3に
かかる光学素子を示す概略図である。本実施例の光学素
子50は例えば延伸したフィルムのように配向性を有す
る媒体51中に粒体52として液晶を分散させた構造を
有する。本光学素子50では、媒体51自体には複屈折
性はほとんどないが、延伸によりフィルムの繊維が一方
向に揃うために配向性が発生する。このフィルム中に粒
体52である液晶を分散させると、分散した液晶の配向
方向が揃った状態が得られる。ここで、例えば液晶の単
軸方向の屈折率とフィルムの屈折率を一致させておく
と、光学軸方向の偏光を散乱し、垂直な偏光を透過する
素子が実現できる。
Third Embodiment FIG. 6 is a schematic view showing an optical element according to a third embodiment of the present invention. The optical element 50 of this embodiment has a structure in which liquid crystals are dispersed as particles 52 in a medium 51 having an orientation such as a stretched film. In the present optical element 50, the medium 51 itself has almost no birefringence, but orientation occurs because the fibers of the film are aligned in one direction by stretching. When the liquid crystal as the particles 52 is dispersed in this film, a state in which the orientation directions of the dispersed liquid crystal are uniform is obtained. Here, for example, when the refractive index of the liquid crystal in the uniaxial direction is made to match the refractive index of the film, an element that scatters polarized light in the optical axis direction and transmits perpendicular polarized light can be realized.

【0037】なお、通常は、媒体51である薄膜中に粒
体52である液晶を分散させてから延伸すればよいが、
例えば媒体51である薄膜が多孔質体の場合は、延伸し
てから孔中に粒体52である液晶を含浸させても作製す
ることができる。
In general, the liquid crystal as the particles 52 may be dispersed in the thin film as the medium 51 and then stretched.
For example, in the case where the thin film as the medium 51 is a porous body, it can be produced by stretching and then impregnating the liquid crystal as the granules 52 in the pores.

【0038】[実施例4]図7は、本発明の実施例4に
かかる光学素子を示す概略図である。図7に示したよう
に本実施例にかかる光学素子60は、重合性からなる複
屈折性媒体である重合した液晶Aからなるフィルム61
の光学軸方向Xをガラス板34に対し傾斜させ、その媒
体61である薄膜中に非重合性の流体からなる粒体62
を分散させた構造としている。ここで、本実施例で粒体
62としての非重合性流体とは、例えばグリセリン等を
挙げることができるが、これに限定されるものではな
い。例えば、粒体62である流体の屈折率が媒体61で
ある薄膜の光学軸と垂直な方向の屈折率とほぼ等しいと
すると、散乱光の源となる入射した光により誘起される
双極子の方向は、光学軸と平行になるため、散乱光の方
向は、光学軸と垂直方向に限定される。この素子では、
光学軸Xが傾斜しているため、基板面であるガラス板3
4とは垂直ではない特定方向へ散乱光を発生させること
ができる。
Embodiment 4 FIG. 7 is a schematic view showing an optical element according to Embodiment 4 of the present invention. As shown in FIG. 7, the optical element 60 according to the present embodiment is composed of a film 61 made of polymerized liquid crystal A, which is a polymerizable birefringent medium.
Is tilted with respect to the glass plate 34 with respect to the optical axis direction X.
Are dispersed. Here, the non-polymerizable fluid as the particles 62 in the present embodiment may be, for example, glycerin, but is not limited thereto. For example, assuming that the refractive index of the fluid that is the particle 62 is substantially equal to the refractive index in the direction perpendicular to the optical axis of the thin film that is the medium 61, the direction of the dipole induced by the incident light serving as the source of scattered light Is parallel to the optical axis, the direction of the scattered light is limited to the direction perpendicular to the optical axis. In this element,
Because the optical axis X is inclined, the glass plate 3
4 can generate scattered light in a specific direction that is not perpendicular.

【0039】本発明では、記媒体61の光学軸を媒体面
から有限な角度(例えばガラス板34面を基準面とする
と上下方向約45°程度で傾斜させることにより、特定
方向へ散乱光を発生させることができる。
In the present invention, scattered light is generated in a specific direction by tilting the optical axis of the recording medium 61 from the medium surface at a finite angle (for example, about 45 ° in the vertical direction when the surface of the glass plate 34 is set as a reference plane). Can be done.

【0040】[実施例5]図8は、本発明の実施例5に
かかる光学素子を示す概略図である。図8に示すよう
に、複屈折性媒体71である重合性液晶Aの複屈折率性
薄膜の光学軸X方向をガラス板34に対し傾斜させ、そ
の薄膜中に粒体72である非重合性液晶Bを分散させた
構造としている。すなわち、本実施例の光学素子70の
構成は図5の光学素子と同様であるが、光学軸Xの方向
が斜めになっているものである。例えば、非重合性の液
晶Bの異常屈折率が媒体71である薄膜に比べ大きく、
常屈折率が互いにほぼ等しいとすると、散乱光の源とな
る入射した光により誘起される双極子の方向は、液晶の
配向方向に追従して変化するため、散乱光の方向が電界
による液晶配向の変化により変わる。すなわち、電極4
1により発生する電界により散乱方向が変化する散乱板
が実現できる。媒体の重合性液晶Aを薄膜の液滴中の非
重合性液晶Bと比べ光学異方性を小さくすることによ
り、偏光時の強度変化を抑えることができる。
Embodiment 5 FIG. 8 is a schematic view showing an optical element according to Embodiment 5 of the present invention. As shown in FIG. 8, the optical axis X direction of the birefringent thin film of the polymerizable liquid crystal A as the birefringent medium 71 is inclined with respect to the glass plate 34, and the non-polymerizable It has a structure in which liquid crystal B is dispersed. That is, the configuration of the optical element 70 of this embodiment is the same as that of the optical element of FIG. 5, but the direction of the optical axis X is oblique. For example, the extraordinary refractive index of the non-polymerizable liquid crystal B is larger than that of the thin film as the medium 71,
Assuming that the ordinary refractive indices are substantially equal to each other, the direction of the dipole induced by the incident light, which is the source of the scattered light, changes following the alignment direction of the liquid crystal. It changes with the change of. That is, the electrode 4
A scattering plate whose scattering direction changes due to the electric field generated by 1 can be realized. By making the optical anisotropy of the polymerizable liquid crystal A of the medium smaller than that of the non-polymerizable liquid crystal B in the thin film droplets, it is possible to suppress a change in intensity during polarization.

【0041】また本実施例のように複屈折率媒体62で
ある薄膜の代わりに、配向方向が傾斜した等方的配向性
薄膜を用いてもよい。
Further, instead of the thin film which is the birefringent medium 62 as in this embodiment, an isotropically oriented thin film whose orientation is inclined may be used.

【0042】[0042]

【発明の効果】本発明によれば、複屈折性を有する透明
な媒体中に、屈折率が等方的で透明な粒体を分散させた
ことにより、光学軸方向の偏光を選択的に散乱させるこ
とができる散乱部材が実現できる。
According to the present invention, transparent particles having an isotropic refractive index are dispersed in a transparent medium having birefringence to selectively scatter polarized light in the optical axis direction. A scattering member which can be realized can be realized.

【0043】また、散乱光の偏光は光学軸方向に平行
で、散乱の主成分は光学軸と垂直になるので、光学軸方
向を任意に傾斜させることにより散乱方向を制御できる
こととなる。
Since the polarization of the scattered light is parallel to the optical axis direction and the main component of the scattering is perpendicular to the optical axis, the scattering direction can be controlled by arbitrarily tilting the optical axis direction.

【0044】また、液晶領域を不連続な構造にすること
により、高分解能を実現することができる。
Further, high resolution can be realized by making the liquid crystal region discontinuous.

【0045】また、配向性の媒体中に液晶滴を分散させ
ることにより、電界なしで散乱状態にある偏光拡散板を
可能とする。
Further, by dispersing liquid crystal droplets in an oriented medium, it becomes possible to provide a polarizing diffuser in a scattering state without an electric field.

【0046】また、粒子・液滴の直径を制御することに
より散乱度を向上させる。
Further, the degree of scattering is improved by controlling the diameter of the particles / droplets.

【0047】また、配向軸または光学軸を傾斜させるこ
とにより、散乱方向を制御することができる。特に、液
晶滴を分散させた素子でこれを行うことにより、電界を
かけることで散乱方向が可変となる素子を実現できる。
The scattering direction can be controlled by tilting the orientation axis or the optical axis. In particular, by performing this with an element in which liquid crystal droplets are dispersed, an element whose scattering direction can be changed by applying an electric field can be realized.

【0048】また、媒体と分散した粒子の間で主屈折率
を一つ以上一致させることにより、偏光による散乱度の
差を大きくすることができる。
Further, by making one or more principal refractive indices match between the medium and the dispersed particles, the difference in the degree of scattering by polarized light can be increased.

【0049】さらに、空間的に強度分布を有するスペッ
クル光を照射することにより、スペックル光中の光強度
が大である領域で光重合性液晶の重合が起こり、一方光
強度が小さい領域に非重合性液体が集中するので、重合
性液晶が重合してできた高分子液晶からなる媒体中に、
非重合性液晶が集中して等方性粒子が分散した構造とす
ることができる。
Further, by irradiating speckle light having a spatial intensity distribution, polymerization of the photopolymerizable liquid crystal occurs in a region where the light intensity in the speckle light is large, and in a region where the light intensity is small. Since the non-polymerizable liquid is concentrated, the polymer liquid crystal is polymerized in a medium made of polymer liquid crystal,
A structure in which non-polymerizable liquid crystals are concentrated and isotropic particles are dispersed can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の光学素子の作用概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing the operation of an optical element according to the present invention.

【図2】実施例1の光学素子の概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram of an optical element of Example 1.

【図3】実施例2の光学素子の概略図である。FIG. 3 is a schematic view of an optical element according to a second embodiment.

【図4】実施例2の光学素子の作製方法図である。FIG. 4 is a view illustrating a method for manufacturing an optical element of Example 2.

【図5】実施例2の電極で挟んだ光学素子の概略図であ
る。
FIG. 5 is a schematic diagram of an optical element sandwiched between electrodes of Example 2.

【図6】実施例3の光学素子の作製方法図である。FIG. 6 is a drawing illustrating a method for manufacturing the optical element of Example 3.

【図7】実施例4の光学素子の作製方法図である。FIG. 7 is a drawing illustrating a method for manufacturing the optical element of Example 4.

【図8】実施例5の光学素子の作製方法図である。FIG. 8 is a view illustrating a method for manufacturing the optical element of Example 5.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 複屈折性媒体 12 等方性粒体 13 振動双極子 X 光学軸方向 14 振動双極子 20 光学素子 21 複屈折性媒体 22 等方性粒体 23 配向膜 24 ガラス板 30 光学素子 31 複屈折性媒体 32 粒体 35 混合液 36 表面が粗面の物体 37 レーザ光源 38 レーザ光 39 スペックル光 40 光学素子 41 電極 50 光学素子 51 媒体 52 粒体 60 光学素子 61 媒体 62 粒体 70 光学素子 71 媒体 72 粒体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Birefringent medium 12 Isotropic particle 13 Vibrating dipole X Optical axis direction 14 Vibrating dipole 20 Optical element 21 Birefringent medium 22 Isotropic particle 23 Orientation film 24 Glass plate 30 Optical element 31 Birefringence Medium 32 Particles 35 Mixed liquid 36 Object with rough surface 37 Laser light source 38 Laser light 39 Speckle light 40 Optical element 41 Electrode 50 Optical element 51 Medium 52 Particle 60 Optical element 61 Medium 62 Particle 70 Optical element 71 Medium 72 grains

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上平 員丈 東京都新宿区西新宿三丁目19番2号 日本 電信電話株式会社内 Fターム(参考) 2H042 BA02 BA20 2H049 BA25 BA42 BA44 BA47 BC04 BC06 2H079 AA02 AA12 BA02 CA24 DA08 2H089 HA02 HA03 JA03 QA16 TA04 TA17 UA09  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Katojo Uehira 3-19-2 Nishishinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo F-term in Japan Telegraph and Telephone Corporation 2H042 BA02 BA20 2H049 BA25 BA42 BA44 BA47 BC04 BC06 2H079 AA02 AA12 BA02 CA24 DA08 2H089 HA02 HA03 JA03 QA16 TA04 TA17 UA09

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複屈折性を有する透明な媒体中に、屈折
率が等方的で透明な粒体を分散させたことを特徴とする
光学素子。
1. An optical element characterized in that transparent particles having an isotropic refractive index are dispersed in a transparent medium having birefringence.
【請求項2】 複屈折性を有する透明な媒体中に、屈折
率異方性をもつ粒体を分散させると共に、屈折率の光学
軸方向が媒体の光学軸とは異なる方向にある複屈折性粒
体を分散させたことを特徴とする光学素子。
2. A birefringent transparent medium having a refractive index anisotropy dispersed therein and a birefringent optical axis having a refractive index in a direction different from the optical axis of the medium. An optical element characterized by dispersing particles.
【請求項3】 請求項1又は2において、 上記屈折率が等方的で透明な粒体が、一成分からなる固
体粒子、流体又は液晶のいずれかからなることを特徴と
する光学素子。
3. The optical element according to claim 1, wherein the transparent particles having an isotropic refractive index are made of one of solid particles, fluid, and liquid crystal.
【請求項4】 配向性を有する透明な媒体中に、液晶滴
を分散させたことを特徴とする光学素子。
4. An optical element comprising liquid crystal droplets dispersed in a transparent medium having an orientation.
【請求項5】 請求項1又は2の光学素子において、 複屈折性の媒体が高分子液晶であることを特徴とする光
学素子。
5. The optical element according to claim 1, wherein the birefringent medium is a polymer liquid crystal.
【請求項6】 請求項3の光学素子において、 配向性の媒体が高分子液晶であることを特徴とする光学
素子。
6. The optical element according to claim 3, wherein the orientation medium is a polymer liquid crystal.
【請求項7】 請求項1乃至6の光学素子において、 分散する粒体の直径が、光の波長の数分の1から10倍
程度であることを特徴とする光学素子。
7. The optical element according to claim 1, wherein the diameter of the dispersed particles is about several tenths to ten times the wavelength of light.
【請求項8】 請求項1又は2の光学素子において、 前記媒体の配向軸を媒体面から有限な角度で傾斜させた
ことを特徴とする光学素子。
8. The optical element according to claim 1, wherein an orientation axis of the medium is inclined at a finite angle from a medium surface.
【請求項9】 請求項4の光学素子において、 前記媒体の光学軸を媒体面から有限な角度で傾斜させた
ことを特徴とする光学素子。
9. The optical element according to claim 4, wherein an optical axis of the medium is inclined at a finite angle from a medium surface.
【請求項10】 請求項1乃至9の光学素子において、 媒体の主屈折率と分散した液滴または粒子の主屈折率を
比較したとき、1組または2組の等しい値であるか、ま
たは主屈折率方向の振動双極子による光の散乱が生じな
い程度に近い値であることを特徴とする光学素子。
10. The optical element according to claim 1, wherein when the main refractive index of the medium and the main refractive index of the dispersed droplets or particles are compared, one or two sets of equal values are obtained. An optical element having a value close to a value that does not cause scattering of light by vibrating dipoles in a refractive index direction.
【請求項11】 請求項1乃至10の光学素子を電極で
挟み、上記電極の少なくともひとつが透明であることを
特徴とする光学素子。
11. An optical element, wherein the optical element according to claim 1 is sandwiched between electrodes, and at least one of the electrodes is transparent.
【請求項12】 光重合性液晶と非重合性液体の混合物
に、レーザ光のスペックル光を照射することを特徴とす
る光学素子の作製法。
12. A method for manufacturing an optical element, comprising irradiating a mixture of a photopolymerizable liquid crystal and a non-polymerizable liquid with speckle light of laser light.
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