JP2007240628A - Optical element and method of manufacturing same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical element which has a refractive index distribution based upon alignment of liquid crystal molecules and also has the refractive index distribution fixed, and to provide a method of manufacturing the same. <P>SOLUTION: The optical element at least includes a liquid crystal material and pigment; and the refractive index distribution is formed by irradiating a polymerizable composition having polymerization property with light and aligning liquid crystal molecules through the light irradiation and the refractive index distribution is fixed by polymerizing the polymerizable composition. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、液晶分子の配向に基づく屈折率分布を有し、且つ、該屈折率分布が固定化されている光学素子、およびその製造方法に関する。   The present invention relates to an optical element having a refractive index distribution based on the orientation of liquid crystal molecules and having the refractive index distribution fixed, and a method for manufacturing the same.

本発明は屈折率分布を利用する光学素子(例えば、レンズ、プリズム、ミラー、フィルター等)に特に制限なく適用可能であるが、説明の便宜上、以下では光学素子の典型的な態様の一つである「レンズ」に関する背景技術について、主に説明する。   The present invention can be applied to an optical element (for example, a lens, a prism, a mirror, a filter, etc.) that uses a refractive index distribution without any particular limitation. Background art related to a certain “lens” will be mainly described.

レンズは集光・拡散機能を有し、最も広く使われている光学素子の一つである。   The lens has a condensing / diffusing function and is one of the most widely used optical elements.

近年、いわゆる軽薄短小の一般的な傾向に沿って、光学分野においても、デバイスの小型軽量化が望まれている。このため、例えば、マイクロメーター(μm)オーダーのレンズが注目されており、このようなレンズの作製方法が数多く報告されている。   In recent years, along with the general trend of so-called lightness, thinness, and miniaturization of devices have been desired also in the optical field. For this reason, for example, lenses of the order of micrometers (μm) have attracted attention, and many methods for producing such lenses have been reported.

このような注目技術の一つに、液晶材料を用いる方法が挙げられる。液晶材料を用いた場合には、液晶分子の配向を精密に制御することにより、マイクロレンズ作製に応用することができるからである。   One of such attention techniques is a method using a liquid crystal material. This is because when a liquid crystal material is used, it can be applied to the production of a microlens by precisely controlling the orientation of liquid crystal molecules.

マイクロレンズ作製に関しては、特に、光ピックアップ、光通信機器等に使用すべきμmオーダーのマイクロレンズや、それらを周期的に配列したマイクロレンズアレイが注目されており、数多くの作製方法が提案されている。例えば、佐藤ら(Masuda、S.;Fujioka、S.;Honma、m.;Nose、T.;Sato、S.Jpn.J.Appl.Phys.1996、35、4668;非特許文献1)は液晶材料と不均一電界を用いることにより、開口数の大きな焦点可変型平板マイクロレンズの作製に成功している。   Regarding microlens fabrication, in particular, micrometer-order microlenses to be used in optical pickups, optical communication devices, and the like, and microlens arrays in which they are periodically arranged, have attracted attention, and many fabrication methods have been proposed. Yes. For example, Sato et al. (Masuda, S .; Fujioka, S .; Honma, m .; Nose, T .; Sato, S. Jpn. J. Appl. Phys. 1996, 35, 4668; Non-Patent Document 1) By using a material and a non-uniform electric field, a focus variable type flat microlens having a large numerical aperture has been successfully produced.

しかしながら、喩えレンズ等の光学素子に適した液晶分子の配向が得られたとしても、このような「好ましい分子の配向」は一時的なものであり、電界等のエネルギーの供給が無くなると、次第に元の分布に戻ってしまっていた。上記液晶分子の配向に関連する種々の現象の詳細は、非特許文献2〜4に記載されている。   However, even if alignment of liquid crystal molecules suitable for an optical element such as a metaphor lens is obtained, such a “preferable molecular alignment” is temporary, and gradually, when the supply of energy such as an electric field is stopped, It had returned to the original distribution. The details of various phenomena related to the alignment of the liquid crystal molecules are described in Non-Patent Documents 2 to 4.

Masuda、S.; Fujioka、S.;Honma、m.; Nose、T.; Sato、S. Jpn. J. Appl. Phys. 1996,35,4668Masuda, S .; Fujioka, S .; Honma, m .; Nose, T .; Sato, S. Jpn. J. Appl. Phys. 1996, 35, 4668 Zhang、 H. et al. Adv. Mater. 2000,12,1336.Zhang, H. et al. Adv. Mater. 2000, 12, 1336. Yaegashi、 M. et al. Chem. Mater. 2005,17,4304.Yaegashi, M. et al. Chem. Mater. 2005, 17, 4304. Nose、 T.; Sato、 S. Liq. Cryst. 1989,5,1425.Nose, T .; Sato, S. Liq. Cryst. 1989, 5, 1425.

本発明の目的は、上記した従来技術の欠点を解消することが可能な光学素子、およびその製造方法を提供することにある。   The objective of this invention is providing the optical element which can eliminate the fault of the above-mentioned prior art, and its manufacturing method.

本発明の他の目的は、液晶分子の配向に基づく屈折率分布を有し、且つ、該屈折率分布が固定化されている光学素子、およびその製造方法を提供することにある。   Another object of the present invention is to provide an optical element having a refractive index distribution based on the orientation of liquid crystal molecules and having the refractive index distribution fixed, and a method for producing the same.

本発明者は鋭意研究の結果、液晶材料と、色素とを少なくとも含み、且つ重合性を有する組成物に光照射して、該光照射に基づき液晶分子を配向させることが、上記目的の達成のために極めて効果的なことを見出した。   As a result of diligent research, the present inventor achieved the above object by irradiating a composition having at least a liquid crystal material and a dye and having a polymerizable property to align liquid crystal molecules based on the light irradiation. And found it extremely effective.

本発明の光学素子は上記知見に基づくものであり、より詳しくは、少なくとも液晶材料と色素とを含む光学素子であって、液晶分子の配向に基づく屈折率分布を有し、且つ、該屈折率分布が固定化されていることを特徴とするものである。
電界を用いる場合においては、下記の特徴がある。
(1)液晶の誘電率異方性と電場との相互作用により配向が変化する。
(2)誘電率異方性材料が必須である。
(3)電極を用いるため所望のレンズを作製するには、予めパターニングが必須である。
(4)偏光レンズを作製するためには、配向膜が必須である。
他方、光を用いる光学素子の作製においては、下記の特徴がある。
(1)光照射に基づき色素の配向変化による系全体(液晶)の配向が変化する。
(2)光物理配向する色素が必須である。
(3)照射光源の偏光方向を任意の方向に変えるだけで、所望の偏光レンズを作製可能である。
(4)光を用いるので遠隔から非接触的にレンズを作製できる。
したがって、光照射を用いる場合にはプロセスの工程数を簡便化できるだけでなく、容易に偏光レンズアレイ等の光学素子の作製が可能である。
The optical element of the present invention is based on the above knowledge. More specifically, the optical element includes at least a liquid crystal material and a dye, and has a refractive index distribution based on the orientation of liquid crystal molecules. The distribution is fixed.
In the case of using an electric field, it has the following characteristics.
(1) The orientation changes due to the interaction between the dielectric anisotropy of the liquid crystal and the electric field.
(2) A dielectric anisotropy material is essential.
(3) Since an electrode is used, patterning is essential for producing a desired lens.
(4) An alignment film is essential for producing a polarizing lens.
On the other hand, the production of an optical element using light has the following characteristics.
(1) The orientation of the whole system (liquid crystal) changes due to the change in the orientation of the pigment based on the light irradiation.
(2) A pigment that undergoes photophysical alignment is essential.
(3) A desired polarizing lens can be produced simply by changing the polarization direction of the irradiation light source to an arbitrary direction.
(4) Since light is used, a lens can be produced from a remote location in a contactless manner.
Therefore, when light irradiation is used, not only the number of process steps can be simplified, but an optical element such as a polarizing lens array can be easily produced.

上述したように本発明によれば、液晶分子の配向に基づく屈折率分布を有し、且つ、該屈折率分布が固定化されている光学素子、およびその製造方法が提供される。   As described above, according to the present invention, an optical element having a refractive index distribution based on the orientation of liquid crystal molecules and having the refractive index distribution fixed, and a method for manufacturing the same are provided.

以下、必要に応じて図面を参照しつつ本発明を更に具体的に説明する。以下の記載において量比を表す「部」および「%」は、特に断らない限り質量基準とする。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to the drawings as necessary. In the following description, “parts” and “%” representing the quantity ratio are based on mass unless otherwise specified.

(光学素子)
本発明の光学素子は、少なくとも液晶材料と色素とを含む光学素子であって、液晶分子の配向に基づく屈折率分布を有し、且つ、該屈折率分布が固定化されていることが特徴である。
(Optical element)
The optical element of the present invention is an optical element containing at least a liquid crystal material and a dye, and has a refractive index distribution based on the orientation of liquid crystal molecules, and the refractive index distribution is fixed. is there.

(色素)
光照射に基づく配向が可能である限り、色素の種類は特に制限されない。このような光照射に基づく配向が可能な色素としては、例えば、以下のものが挙げられる。
(Dye)
As long as orientation based on light irradiation is possible, the type of the dye is not particularly limited. Examples of the dye capable of orientation based on such light irradiation include the following.

(好適な例)
ターチオフェン系液晶性共役色素。例えば下記式に示すものが挙げられる。
(Preferred example)
Terthiophene-based liquid crystalline conjugated dye. For example, what is shown to a following formula is mentioned.

(液晶材料)
光照射に基づく色素分子の配向に基づき、該色素分子周囲の液晶分子が配向可能であり限り、液晶材料の種類は特に制限されない。このような光照射に基づく配向が可能な液晶材料としては、例えば、以下のものが挙げられる。
(Liquid crystal material)
The type of the liquid crystal material is not particularly limited as long as the liquid crystal molecules around the dye molecules can be aligned based on the alignment of the dye molecules based on the light irradiation. Examples of liquid crystal materials that can be aligned based on such light irradiation include the following.

(好適な例)
(Preferred example)

(屈折率分布)
本発明の光学素子は、液晶分子の配向に基づく屈折率分布を有し、且つ、該屈折率分布が固定化されている。この場合の液晶分子の配向のメカニズムは、光学素子に好適な配向が得られる限り、特に制限されない。
(Refractive index distribution)
The optical element of the present invention has a refractive index distribution based on the orientation of liquid crystal molecules, and the refractive index distribution is fixed. The alignment mechanism of the liquid crystal molecules in this case is not particularly limited as long as the alignment suitable for the optical element can be obtained.

(屈折率分布の固定化)
本発明の光学素子においては、上記した屈折率分布が固定化されている。この固定化は、該光学素子の作製時のポリマー形成によって得ることができるが、その該ポリマー形成のメカニズムは特に制限されない。ポリマー形成に寄与すべき重合性材料は、上記した色素および/又は液晶材料自体が重合性を有していてもよく、また、色素ないし液晶材料とは別の重合性材料により、上記ポリマー形成が達成されてもよい。
(Fixed refractive index distribution)
In the optical element of the present invention, the above refractive index distribution is fixed. This immobilization can be obtained by polymer formation during the production of the optical element, but the mechanism of the polymer formation is not particularly limited. The polymerizable material that should contribute to the formation of the polymer may have the above-described dye and / or liquid crystal material itself polymerizable, and the polymer formation may be performed by a polymerizable material different from the dye or the liquid crystal material. May be achieved.

(好適な一態様)
本発明の光学素子形成の好適な一態様として、後述する「実施例1」の系について詳細に説明する。
(Preferred embodiment)
As a preferred embodiment of the optical element formation of the present invention, the system of “Example 1” described later will be described in detail.

(色素分子の配向)
すなわち、この系においては、(特定の色素+ネマチック液晶分子+重合モノマー)の系に、レーザ光(偏光)を照射することにより、色素分子が光照射に応じて配向する。この場合、光が比較的に強い部分においては、セル(すなわち、ネマチック液晶材料の分子の層を挟む一対の基板)に平行に色素分子が配向し、他方、光が比較的に弱い部分においては、セルに垂直に色素分子が配向する。この結果、上記の光照射により、屈折率分布に基づくレンズ形状が形成される。本発明においては、このような屈折率分布に基づくレンズ形状の形成を基本とするが、必要に応じて、形状(例えば、凸レンズ等)のように、形状に基づく屈折率分布を組み合わせてもよい。
(Orientation of dye molecules)
That is, in this system, by irradiating a system of (specific dye + nematic liquid crystal molecule + polymerization monomer) with laser light (polarized light), the dye molecules are aligned in response to light irradiation. In this case, in the portion where the light is relatively strong, the dye molecules are aligned parallel to the cell (that is, the pair of substrates sandwiching the molecule layer of the nematic liquid crystal material), while in the portion where the light is relatively weak. The dye molecules are oriented perpendicular to the cell. As a result, a lens shape based on the refractive index distribution is formed by the light irradiation. In the present invention, the formation of a lens shape based on such a refractive index distribution is fundamental, but if necessary, a refractive index distribution based on the shape may be combined, such as a shape (for example, a convex lens). .

(液晶分子の配向)
上記した色素分子の配向の結果、色素分子の周囲に存在する液晶分子も、この色素分子の配向に「つられて」配向するようになる。すなわち、セルの中央に強い光を照射すると、そのセルの中央の屈折率が大となる。このようにして、内部屈折率分布に基づくレンズが形成される。本発明において内部屈折率分布に基づくレンズが形成される場合、該レンズ材料の厚さは一定であってもよい。
(Alignment of liquid crystal molecules)
As a result of the above-described alignment of the dye molecules, the liquid crystal molecules present around the dye molecules are also aligned with the alignment of the dye molecules. That is, when strong light is irradiated to the center of the cell, the refractive index at the center of the cell increases. In this way, a lens based on the internal refractive index distribution is formed. In the present invention, when a lens based on the internal refractive index distribution is formed, the thickness of the lens material may be constant.

(屈折率分布の固定化)
上記したような色素分子(および液晶分子)の配向に基づく屈折率分布は、通常は一時的なものであって、配向の原因となった光照射が無くなると、次第に元の分布に戻る。本発明においては、光照射に基づく屈折率分布を固定することが特徴である。
(Fixed refractive index distribution)
The refractive index distribution based on the orientation of the dye molecules (and liquid crystal molecules) as described above is usually temporary, and gradually returns to the original distribution when the light irradiation that caused the orientation is eliminated. The present invention is characterized in that the refractive index distribution based on light irradiation is fixed.

(構成材料)
以下、本発明の光学素子を構成する(ないしは、その製造方法に使用する)各構成要素ないし材料に関して詳細に説明する。
(Constituent materials)
Hereinafter, each constituent element or material constituting the optical element of the present invention (or used in the manufacturing method thereof) will be described in detail.

(液晶分子+色素の組合せ)
本発明の製造方法においては、液晶材料と、色素とを少なくとも含み、且つ重合性を有する重合性組成物に光を照射することが特徴である。後述する実施例1の系においては、(ネマチック液晶分子+色素)+重合モノマー=本発明の新しい系である。液晶材料は、上述したように、ネマチック液晶材料には限定されない。
(Liquid crystal molecule + dye combination)
The production method of the present invention is characterized by irradiating light to a polymerizable composition having at least a liquid crystal material and a dye and having polymerizability. In the system of Example 1 described later, (nematic liquid crystal molecule + dye) + polymerization monomer = a new system of the present invention. As described above, the liquid crystal material is not limited to the nematic liquid crystal material.

上述したように、本発明においては、ポリマー形成に寄与すべき重合性材料は、上記した色素および/又は液晶材料自体が重合性を有していてもよく、また、色素ないし液晶材料とは別の重合性材料により、上記ポリマー形成が達成されてもよい。   As described above, in the present invention, the polymerizable material that should contribute to the formation of the polymer may have the above-described dye and / or liquid crystal material itself polymerizable, and is separate from the dye or liquid crystal material. The above polymer formation may be achieved by the polymerizable material.

(重合性材料)
本発明において、色素ないし液晶材料とは別の重合性材料を使用する場合には、該重合性材料の種類、重合メカニズム、量比等は、目的とする光学素子の形成が可能である限り、特に制限されない。重合性材料は、重合性基を有することが必須であり、系全体(色素+液晶材料+重合性材料)として液晶性を有しているものであればとくに限定されない。本発明においては、重合性材料としては、下記のもの(例えばビニル基を有する化合物)が好適に使用可能である。
(Polymerizable material)
In the present invention, when a polymerizable material different from the dye or liquid crystal material is used, the type of the polymerizable material, the polymerization mechanism, the amount ratio, etc. are as long as the target optical element can be formed. There is no particular limitation. The polymerizable material is required to have a polymerizable group and is not particularly limited as long as it has liquid crystallinity as the whole system (pigment + liquid crystal material + polymerizable material). In the present invention, the following materials (for example, compounds having a vinyl group) can be suitably used as the polymerizable material.

(好適な例)
(Preferred example)

(重合性組成物)
本発明において使用すべき重合性組成物においては、下記のような各要素の量比が好適に使用可能である。
(Polymerizable composition)
In the polymerizable composition to be used in the present invention, the following ratios of elements can be preferably used.

液晶材料:100部(基準)
色素:0.0001〜10部(更には0.001〜1部)
重合性材料(使用する場合):1〜100部(更には5〜30部)
上述したように、本発明においては、液晶材料が重合性材料を兼ねてもよい。
(副材料ないし添加剤)
上記した以外に、必要に応じて、種々の副材料ないし添加剤を本発明において使用すべき重合性組成物に添加しても良い。このような副材料ないし添加剤としては、例えば、下記に示すようなものが挙げられる。
Liquid crystal material: 100 parts (standard)
Dye: 0.0001 to 10 parts (further 0.001 to 1 part)
Polymerizable material (when used): 1 to 100 parts (further 5 to 30 parts)
As described above, in the present invention, the liquid crystal material may also serve as the polymerizable material.
(Sub-materials or additives)
In addition to the above, various auxiliary materials or additives may be added to the polymerizable composition to be used in the present invention as necessary. Examples of such auxiliary materials or additives include those shown below.

(好適な重合性組成物)
本発明において光学素子の形成に用いるべき重合性組成物は、例えば、以下のような性質を有していることが好ましい。
本発明においては、重合性組成物は、光照射時に、系全体(色素+液晶材料+重合性材料)で液晶を示すことが必須である。例えば、後述する実施例では、室温付近にネマチック液晶相を示すものを用いている。
上記系全体の液晶温度範囲は広ければ広いほど好ましい。取扱いの容易性の点からは室温(20℃)近くで液晶相を発現するものが好ましい(液晶相の種類は特に制限されない)。
より具体的には例えば−50〜50℃程度(更には−20〜40℃程度)で液晶相を発現するものが好ましい。後述する実施例においては、室温20℃でネマチック液晶相を発現するものを使用している。
液晶および相の同定に関しては、「液晶便覧」、第1〜448頁、液晶便覧編集委員会編(丸善、2000)を必要に応じて参考に参照することができる。
(Suitable polymerizable composition)
In the present invention, the polymerizable composition to be used for forming the optical element preferably has, for example, the following properties.
In the present invention, it is essential that the polymerizable composition exhibits liquid crystal in the entire system (pigment + liquid crystal material + polymerizable material) upon light irradiation. For example, in the examples described later, those showing a nematic liquid crystal phase near room temperature are used.
The wider the liquid crystal temperature range of the entire system, the better. From the viewpoint of ease of handling, those that exhibit a liquid crystal phase near room temperature (20 ° C.) are preferred (the type of liquid crystal phase is not particularly limited).
More specifically, for example, those that exhibit a liquid crystal phase at about -50 to 50 ° C (further about -20 to 40 ° C) are preferable. In the examples to be described later, those that exhibit a nematic liquid crystal phase at room temperature of 20 ° C. are used.
Regarding identification of liquid crystals and phases, “Liquid Crystal Handbook”, pages 1 to 448, edited by Liquid Crystal Handbook Editorial Committee (Maruzen, 2000) can be referred to as necessary.

(形成された光学素子)
本発明により形成された光学素子(レンズ等)は、通常は、色素分子の配向に基づく異方性(すなわち、偏光性)を有する。すなわち、本発明により形成された光学素子は、通常は、偏光光学素子(例えば、偏光レンズ)となる。照射する光の偏光の向きを変えることにより、種々の偏光の向きを有する偏光光学素子の製造が可能である。本発明において、円偏光または無指向性の光を使用すれば、通常の「異方性が無い」光学素子を形成することも可能である。
(Formed optical element)
The optical element (lens or the like) formed according to the present invention usually has anisotropy (that is, polarization) based on the orientation of the dye molecules. That is, the optical element formed according to the present invention is usually a polarizing optical element (for example, a polarizing lens). By changing the direction of polarization of the irradiated light, it is possible to manufacture polarizing optical elements having various directions of polarization. In the present invention, when circularly polarized light or omnidirectional light is used, it is possible to form a normal “non-anisotropic” optical element.

(液晶分子の協同効果)
液晶分子は、通常は協同効果があるため、ある液晶分子が配向すれば、その周囲の液晶分子も配向する傾向がある。よって、重合性組成物に照射すべき光強度が強くなれば、液晶分子配向の範囲も広がる(すなわち、レンズ径等の光学素子の径も大きくなる)。
(Cooperative effect of liquid crystal molecules)
Since liquid crystal molecules usually have a cooperative effect, if a certain liquid crystal molecule is aligned, the surrounding liquid crystal molecules also tend to be aligned. Therefore, when the light intensity to be irradiated to the polymerizable composition is increased, the range of liquid crystal molecular alignment is expanded (that is, the diameter of the optical element such as the lens diameter is increased).

(好適な光学素子の形状)
本発明の光学素子は、その素子内部に屈折率分布を持つことから、該光学素子の表面が平坦な形状であっても、平凸レンズ、両凸レンズ、平凹レンズ、両凹レンズ、フレネルレンズ等のレンズの光学機能を有する光学素子とすることができる。本発明によれば、平坦な形状であっても、薄くて、焦点距離が短い光学素子を得ることができ、加工性、デザイン性の点で有用である。
(Preferable optical element shape)
Since the optical element of the present invention has a refractive index distribution inside the element, even if the surface of the optical element is flat, a lens such as a planoconvex lens, a biconvex lens, a planoconcave lens, a biconcave lens, a Fresnel lens, etc. It can be set as the optical element which has these optical functions. According to the present invention, an optical element that is thin and has a short focal length can be obtained even in a flat shape, which is useful in terms of workability and design.

また本発明の発光装置は、本発明の光学素子と発光素子とを有することを特徴とする。発光素子としては、有機EL素子、無機EL素子、化合物半導体発光素子が挙げられ、また発光色の観点では、白色LED、青色LED、赤色LED、緑色LED等が挙げられる。発光素子として有機EL素子を用いる場合、本発明の発光装置は、有機EL素子が発する光の全反射を抑制しつつ、効率的に外部に取出すことができ、好ましい態様である。本発明の発光装置において、光学素子は、発光素子の内部に存在していてもよいし、外部に配置されていてもよい。発光素子として、有機EL素子を用いる場合の発光装置の例を図1、図2に示す。   The light-emitting device of the present invention includes the optical element and the light-emitting element of the present invention. Examples of the light emitting element include an organic EL element, an inorganic EL element, and a compound semiconductor light emitting element. From the viewpoint of emission color, a white LED, a blue LED, a red LED, a green LED, and the like can be given. When an organic EL element is used as the light-emitting element, the light-emitting device of the present invention is a preferable embodiment because it can be efficiently taken out while suppressing total reflection of light emitted from the organic EL element. In the light emitting device of the present invention, the optical element may be present inside the light emitting element or may be disposed outside. Examples of a light-emitting device in the case where an organic EL element is used as the light-emitting element are shown in FIGS.

(好適な光学素子、光学素子アレイ)
本発明によれば、種々の光学素子を作成できる。本発明を発光装置の部材として使用する点からは、光学素子の直径は0.5μm〜3mmであることが好ましく、さらに好ましくは直径1μm〜0.5mmである。直径が0.5μmより小さいと、上記の光学機能が得られない場合があり、また3mmを超えると、得られる光学的な像が視野角に依存し、像が均一とならない場合がある。また、ある範囲に複数の光学素子を規則的に配置した態様、すなわち、光学素子アレイ(例えばレンズアレイ)の形態とする際にも、本発明は好適に適用可能である。該アレイ中の光学素子の集積度は1cm×1cmの範囲内に、10〜4×10個の光学素子が規則的に配置されていることが好ましく、さらに好ましくは400〜1×10個である。
(Preferred optical element, optical element array)
According to the present invention, various optical elements can be created. From the viewpoint of using the present invention as a member of a light emitting device, the diameter of the optical element is preferably 0.5 μm to 3 mm, and more preferably 1 μm to 0.5 mm. If the diameter is smaller than 0.5 μm, the above optical function may not be obtained, and if it exceeds 3 mm, the obtained optical image depends on the viewing angle and the image may not be uniform. Also, the present invention can be suitably applied to an aspect in which a plurality of optical elements are regularly arranged in a certain range, that is, an optical element array (for example, a lens array). The degree of integration of the optical elements in the array is preferably 10 to 4 × 10 8 optical elements regularly arranged within a range of 1 cm × 1 cm, more preferably 400 to 1 × 10 8. It is.

(好適な光学素子の特性)
本発明の光学素子は、以下の(1)〜(3)の物性を有する場合が好ましい。
(1)全光線透過率
発光装置の部材として用いる場合、発光を効率的に外部に取出す観点で、全光線透過率が70%以上であることが好ましく、さらに好ましくは80%以上である。
(2)表面の平坦性
本発明の光学素子は、発光装置の部材として用いる観点から、光学素子の表面が平坦な形状であることが好ましく、表面が平坦な形状である度合いを示す中心線平均粗さ(Ra)が100nm以下であることが好ましく、さらに好ましくは50nm以下である。
(3)厚み
発光装置の部材として用いる場合、軽量かつコンパクトである点では、厚みは5mm以下が好ましく、より好ましくは3mm以下、さらに好ましくは1mm以下である。
(Characteristics of suitable optical elements)
The optical element of the present invention preferably has the following physical properties (1) to (3).
(1) Total light transmittance When used as a member of a light-emitting device, the total light transmittance is preferably 70% or more, more preferably 80% or more, from the viewpoint of efficiently extracting emitted light to the outside.
(2) Surface flatness From the viewpoint of using the optical element of the present invention as a member of a light-emitting device, the surface of the optical element is preferably a flat shape, and a centerline average indicating the degree of flatness of the surface The roughness (Ra) is preferably 100 nm or less, and more preferably 50 nm or less.
(3) Thickness When used as a member of a light-emitting device, the thickness is preferably 5 mm or less, more preferably 3 mm or less, and even more preferably 1 mm or less in terms of being lightweight and compact.

以下、実施例により本発明を更に具体的に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples.

実施例1
(アルゴンイオンレーザー/水銀灯を用いるマイクロレンズ作製)
本実施例において用いた化合物を、図3に示す。
図3を参照して、ネマチック液晶材料(ホスト液晶材料)5CBに、類似した骨格を有するアクリレートモノマーA6CBおよび架橋剤(HDDAおよびHDDMA)を下記表1に示す割合(組成比)で混合し、液晶材料/モノマー混合物(13種類)を調製した。
Example 1
(Preparation of micro lens using argon ion laser / mercury lamp)
The compounds used in this example are shown in FIG.
Referring to FIG. 3, acrylate monomer A6CB having a similar skeleton and a crosslinking agent (HDDA and HDDMA) are mixed in nematic liquid crystal material (host liquid crystal material) 5CB at a ratio (composition ratio) shown in Table 1 below to obtain a liquid crystal A material / monomer mixture (13 types) was prepared.

なお、これ以後の記載においては、5CB:A6CB:架橋剤をX:Y:Zの組成比で混合したサンプルをX/Y/Zと表記する)。語尾につくAならびにMは重合基の種類を表し、それぞれアクリレート(HDDA)、メタクリレート(HDDA)を意味する。   In the following description, a sample obtained by mixing 5CB: A6CB: crosslinking agent at a composition ratio of X: Y: Z is expressed as X / Y / Z). A and M at the end represent the type of polymerized group, which means acrylate (HDDA) and methacrylate (HDDA), respectively.

上記した液晶材料/モノマー混合物のそれぞれに、オリゴチオフェンTD(ゲスト色素)を0.1mol%、光重合開始剤イルガキュア(Irgacure)184を0.5mol%添加し、垂直配向処理したセル厚60μmのセルに封入して測定サンプルとした(なお、上記表1中の「サンプルNo.84/12/4A」の透明点は28.3°Cであった)。   A cell having a cell thickness of 60 μm, in which 0.1 mol% of oligothiophene TD (guest dye) and 0.5 mol% of photopolymerization initiator Irgacure 184 are added to each liquid crystal material / monomer mixture described above, and the cell thickness is 60 μm. To be a measurement sample (in addition, the clearing point of “Sample No. 84/12 / 4A” in Table 1 above was 28.3 ° C.).

ここで用いた実験系を、図4の模式斜視図に示す。より詳しい光学系を、図5(a)のブロック図に示す。   The experimental system used here is shown in the schematic perspective view of FIG. A more detailed optical system is shown in the block diagram of FIG.

図5(a)を参照して、集光したアルゴンイオンレーザーの波長488nmの水平偏光をサンプルに照射し、液晶材料の再配向を誘起した。サンプルを透過した光がスクリーン上に干渉模様を形成することを確認した後、高圧水銀灯の366nmの輝線を光強度0.5mW/cmで照射し、光重合を行った。 Referring to FIG. 5 (a), the sample was irradiated with horizontally polarized light having a wavelength of 488 nm of a focused argon ion laser to induce realignment of the liquid crystal material. After confirming that the light transmitted through the sample forms an interference pattern on the screen, a 366-nm bright line of a high-pressure mercury lamp was irradiated at a light intensity of 0.5 mW / cm 2 to perform photopolymerization.

この図5(a)における、各記号の意味は、以下の通りである。
BS: ビームスプリッター
CF: カラーフィルター (505 nm以下を除く)
L: レンズ (f = 200、 60)
M: ミラー
ND: NDフィルター
P: 偏光板
PH: ピンホール
WP: 1/2波長版 (水平偏光)
上記手順によりマイクロレンズ作製できたか否かは、以下の方法にて判別した。
すなわち、図5(a)に示すように、プローブ光としてヘリウム―ネオンレーザーの波長633nmの水平偏光を用いた。このプローブ光を、アルゴンイオンレーザー光と同軸でサンプル中に入射し、サンプルを透過したプローブ光を遠方のスクリーンにて観察を行なった。
The meaning of each symbol in FIG. 5A is as follows.
BS: Beam splitter CF: Color filter (except 505 nm or less)
L: Lens (f = 200, 60)
M: Mirror ND: ND filter P: Polarizer PH: Pinhole WP: 1/2 wavelength version (Horizontal polarization)
Whether or not a microlens could be produced by the above procedure was determined by the following method.
That is, as shown in FIG. 5A, horizontal polarized light of a wavelength of 633 nm of a helium-neon laser was used as the probe light. The probe light was incident on the sample coaxially with the argon ion laser light, and the probe light transmitted through the sample was observed on a distant screen.

サンプルはこの波長領域に吸収帯を持たないため、ヘリウム―ネオンレーザー光をサンプルに入射してもマイクロレンズ作製に何も影響を与えない。したがって、より簡略化した光学系(図5(b))を使用した場合においても、マイクロレンズ作製は可能である。   Since the sample does not have an absorption band in this wavelength region, even if helium-neon laser light is incident on the sample, it does not affect the microlens fabrication. Therefore, even when a more simplified optical system (FIG. 5B) is used, the microlens can be manufactured.

アルゴンイオンレーザー光照射によりマイクロレンズが形成されると、スクリーン(図5(a)または図5(b))上には干渉模様が現れる。アルゴンイオンレーザー光照射を止めた10分後にその干渉模様を観察し、マイクロレンズが作製できたか否かを判別した。   When a microlens is formed by irradiation with argon ion laser light, an interference pattern appears on the screen (FIG. 5A or FIG. 5B). The interference pattern was observed 10 minutes after the argon ion laser beam irradiation was stopped, and it was determined whether or not a microlens could be produced.

実施例2
(光学的性質の確認)
サンプルに光照射をおこなうと、サンプルを透過した光はスクリーン上にこのような環状の干渉模様を形成する。形成された干渉模様を図6の写真に示す。
Example 2
(Confirmation of optical properties)
When the sample is irradiated with light, the light transmitted through the sample forms such an annular interference pattern on the screen. The formed interference pattern is shown in the photograph of FIG.

この環状の干渉模様は、液晶の再配向に基づき形成する屈折率勾配を光が透過することで現れる。すなわち、干渉縞が現れることは、液晶分子が再配向し、マイクロレンズを形成したことを示す。観察される干渉縞の数はこの式で表されるように、光により誘起された屈折率変調度、すなわちスポット中心と端の屈折率差に依存する(このような測定に関しては、必要に応じて、文献Durbin、 S. D. et al. Opt. Lett. 1981、6、411を参照することができる)。   This annular interference pattern appears when light passes through a refractive index gradient formed on the basis of realignment of the liquid crystal. That is, the appearance of interference fringes indicates that the liquid crystal molecules have been reoriented to form microlenses. The number of observed fringes depends on the refractive index modulation induced by the light, ie, the difference in refractive index between the center of the spot and the edge, as shown in this equation (for such measurements, if necessary Reference can be made to the document Durbin, SD et al. Opt. Lett. 1981, 6, 411).

Δn:屈折率差
N:リングの個数
d:セル厚さ
λ:レーザビームの波長
本発明ではこの干渉縞を光によって誘起された屈折率差の度合いとして評価した。干渉縞の数と光強度の関係を示す。マイクロレンズ形成には一定以上の光強度が必要であり、しきい値が存在することが判明した。光強度が8W/cm以下の領域においては、光強度に依存して干渉縞の数が大きく変化する、すなわち大きく屈折率差が変化していることを示している。一方、光強度の大きな領域では、その変化は小さくなった。
Δn: Refractive index difference N: Number of rings d: Cell thickness λ: Wavelength of laser beam In the present invention, this interference fringe was evaluated as a degree of refractive index difference induced by light. The relationship between the number of interference fringes and light intensity is shown. It was found that a light intensity of a certain level or more is necessary for forming a microlens, and a threshold value exists. In the region where the light intensity is 8 W / cm 2 or less, the number of interference fringes changes greatly depending on the light intensity, that is, the refractive index difference changes greatly. On the other hand, the change was small in the region with high light intensity.

実施例3
(固定化されたことの確認)
マイクロレンズが形成されたときに紫外光照射を行い、光重合を試みた。5CBと色素のみからなるサンプルにおいてアルゴンイオンレーザー光照射を行い、レンズを形成させた後、紫外光を照射し、その後アルゴンイオンレーザー光、紫外光を切り、室温暗所で10分間放置した。そして再びしきい値以下の微弱なアルゴンイオンレーザー光照射したところ先の干渉縞は消失した(図7)。
Example 3
(Confirmation of immobilization)
When the microlens was formed, ultraviolet light irradiation was performed to attempt photopolymerization. A sample composed only of 5CB and a dye was irradiated with argon ion laser light to form a lens, and then irradiated with ultraviolet light, and then the argon ion laser light and ultraviolet light were turned off, and left at room temperature in a dark place for 10 minutes. When the weak argon ion laser light below the threshold was irradiated again, the previous interference fringes disappeared (FIG. 7).

これは配向緩和が起こり、初期状態に戻るためである。続いてモノマーを分散させたサンプルについても同様の操作を行い、再びしきい値以下の微弱なアルゴンイオンレーザー光を照射したところ、光照射を止める直前とほぼ同様の干渉縞が現れた。連続的な光照射なしでも同様の干渉縞が現れることから、光重合によりマイクロレンズを固定化できることが明らかとなった。   This is because orientation relaxation occurs and the initial state is restored. Subsequently, the same operation was performed on the sample in which the monomer was dispersed, and when a weak argon ion laser beam below the threshold value was irradiated again, interference fringes almost the same as those immediately before the light irradiation was stopped appeared. Since similar interference fringes appear even without continuous light irradiation, it was revealed that the microlens can be fixed by photopolymerization.

実施例4
(偏光性の確認)
図8に、得られたマイクロレンズの偏光顕微鏡写真を示す。アルゴンイオンレーザー光の強度に依存せず、偏波面に対して、偏光子・検光子がプラスマイナス45度となるとき明瞭なスポットが見られた。一方、偏光子・検光子が0度・90度となるとき、スポット上に暗視野が観察された。これは、アルゴンイオンレーザー光照射により誘起された一軸配向状態を保持したまま、マイクロレンズが固定化していることを示唆している。
Example 4
(Confirmation of polarization)
FIG. 8 shows a polarizing microscope photograph of the obtained microlens. Regardless of the intensity of the argon ion laser beam, a clear spot was observed when the polarizer / analyzer was at plus or minus 45 degrees with respect to the plane of polarization. On the other hand, when the polarizer / analyzer was 0 ° / 90 °, a dark field was observed on the spot. This suggests that the microlens is fixed while maintaining the uniaxial alignment state induced by the argon ion laser light irradiation.

実施例5
(光強度依存性の確認)
続いて、アルゴンイオンレーザー光の強度に対して、得られたマイクロレンズの直径をプロットし、光強度依存性を調べた(図9)。その結果、マイクロレンズの直径は光強度の増加に伴い大きくなることが判明した。これは、液晶のもつ性質の一つである、協同効果に基づき、光未照射部分においても配向変化が誘起されているためと考えている。
Example 5
(Confirmation of light intensity dependency)
Subsequently, the diameter of the obtained microlens was plotted against the intensity of the argon ion laser beam, and the light intensity dependency was examined (FIG. 9). As a result, it was found that the diameter of the microlens increases as the light intensity increases. This is thought to be due to the fact that alignment changes are induced even in the non-irradiated portion based on the cooperative effect, which is one of the properties of liquid crystals.

実施例6
(焦点距離の確認)
得られたマイクロレンズの焦点距離を、偏光顕微鏡ならびにCCDカメラを用いて測定した。焦点距離の光強度依存性を示す。光強度が8W/cm以下の領域においては光強度が大きくなるに従って、焦点距離が短くなることが判明した。一方光強度が8W/cm以上の領域においては光強度が大きくなるに従って、焦点距離が長くなることが判明した(図10)。液晶レンズの焦点距離はレンズの半径r、厚さd、および中心と端の屈折率差Δnに依存し、下記式のような関係で表される。
Example 6
(Confirm focal length)
The focal length of the obtained microlens was measured using a polarizing microscope and a CCD camera. The dependence of the focal length on the light intensity is shown. In the region where the light intensity is 8 W / cm 2 or less, it has been found that the focal length decreases as the light intensity increases. On the other hand, in the region where the light intensity is 8 W / cm 2 or more, it was found that the focal length increases as the light intensity increases (FIG. 10). The focal length of the liquid crystal lens depends on the radius r of the lens, the thickness d, and the difference in refractive index Δn between the center and the end, and is expressed by the following relationship.

すなわち、レンズ半径が大きくなれば焦点距離が長くなり、屈折率差が大きくなれば焦点距離が短くなる。先にも述べたように、マイクロレンズの直径は光強度の増加によって大きくなる。一方屈折率差Δnすなわち、干渉縞の数は光強度が8W/cm以下の領域においてはわずかな光強度の差でも大きく変化する。したがって、ここの領域においては、レンズ径の増加分よりも屈折率差の増加分の寄与が大きいため、焦点距離が短くなると考えている。一方光強度の大きな領域においては、光強度に対して屈折率差の変化が小さいため、レンズ径の増加分の寄与が大きくなり焦点距離が長くなると考えている。 That is, as the lens radius increases, the focal length increases, and as the refractive index difference increases, the focal length decreases. As described above, the diameter of the microlens increases as the light intensity increases. On the other hand, the refractive index difference Δn, that is, the number of interference fringes greatly changes even in a slight difference in light intensity in a region where the light intensity is 8 W / cm 2 or less. Therefore, in this region, the contribution of the increase in the refractive index difference is greater than the increase in the lens diameter, so the focal length is considered to be shortened. On the other hand, in the region where the light intensity is high, the change in the refractive index difference with respect to the light intensity is small.

以上のように、色素ドープ液晶の光誘起再配向と光重合を組み合わせることによって、液晶の分子配向を損なうことなく固定化し、マイクロレンズを作製できることが明らかとなった。しかしながら、この方法では、光重合をサンプル全面に対しておこなうため、マイクロレンズ一つ得るには、サンプル一枚が必要となる。アルゴンイオンレーザー光の照射スポットのみで、レンズ形成と光重合を同時におこなうことができれば、簡便な方法で一つのサンプルに対して複数のマイクロレンズを作製でき、さらにマイクロレンズを自在に配置したマイクロレンズアレイへ展開できる。   As described above, it has been clarified that by combining the light-induced reorientation of the dye-doped liquid crystal and photopolymerization, the molecular orientation of the liquid crystal can be fixed and the microlens can be produced. However, in this method, since photopolymerization is performed on the entire surface of the sample, one sample is required to obtain one microlens. If lens formation and photopolymerization can be performed simultaneously with only the irradiation spot of argon ion laser light, a plurality of microlenses can be produced for a single sample by a simple method, and microlenses can be arranged freely Can be deployed to arrays.

実施例7
(液晶分子の再配向と光重合)
そこでアルゴンイオンレーザー光照射のみでマイクロレンズの作製を目指し、このような方法を試みた。先と同様の材料に、可視域にも吸収をもつ光重合開始剤イルガキュア369を0.5mol%加え、サンプルとした(図11)。同じ光学系を用い、光強度8.3W/cmで55秒間光照射した。光照射をやめ20分後に再び微弱な光を入射したところ、光照射を止める直前とほぼ同様の干渉縞が観察できた。これは、アルゴンイオンレーザー光照射に伴い、液晶の再配向と光重合が同時に起こる結果マイクロレンズ部分のみ固定化できるためと考えている。
Example 7
(Realignment and photopolymerization of liquid crystal molecules)
Therefore, such a method was attempted with the aim of producing a microlens only by irradiation with an argon ion laser beam. 0.5 mol% of a photopolymerization initiator Irgacure 369 having absorption in the visible region was added to the same material as above to prepare a sample (FIG. 11). Using the same optical system, light was irradiated for 55 seconds at a light intensity of 8.3 W / cm 2 . When light irradiation was stopped and weak light was incident again 20 minutes later, interference fringes almost the same as those immediately before the light irradiation was stopped were observed. This is thought to be because only the microlens portion can be fixed as a result of realignment of liquid crystal and photopolymerization occurring simultaneously with the irradiation of argon ion laser light.

実施例8
(マイクロレンズアレイの形成)
次に、55秒間の光照射およびサンプルの周期的な移動、この2つの操作を数回繰り返し、最後に一面に紫外光照射をして、残存する光重合開始剤をクエンチした。得られたサンプルを偏光顕微鏡で観察したところ、マイクロレンズが六方格子状に配列したマイクロレンズアレイが形成されていることが明らかとなった(図12)。また、偏光子・検光子を回転させると、45度おきに明・暗を示すことから、全てのマイクロレンズ内において液晶分子が一軸配向していることが判明した。
Example 8
(Formation of microlens array)
Next, light irradiation for 55 seconds and periodic movement of the sample, these two operations were repeated several times. Finally, the entire surface was irradiated with ultraviolet light to quench the remaining photopolymerization initiator. Observation of the obtained sample with a polarizing microscope revealed that a microlens array in which microlenses were arranged in a hexagonal lattice shape was formed (FIG. 12). In addition, when the polarizer / analyzer is rotated, light / darkness is shown every 45 degrees, so that it is found that liquid crystal molecules are uniaxially aligned in all the microlenses.

実施例9
(マイクロレンズアレイの偏光特性)
続いて、マイクロレンズアレイの偏光特性を調べた。アルゴンイオンレーザー光の偏波面に対して平行な光を入射して顕微鏡で観察したところ、このようにレンズとして働くことが判明した(図13)。一方、アルゴンイオンレーザー光の偏波面に対して垂直な光を入射した場合レンズ効果は現れず、偏光選択性を有するマイクロレンズアレイであることが明らかとなった。
Example 9
(Polarization characteristics of microlens array)
Subsequently, the polarization characteristics of the microlens array were examined. When light parallel to the plane of polarization of the argon ion laser light was incident and observed with a microscope, it was found that it worked as a lens in this way (FIG. 13). On the other hand, when light perpendicular to the plane of polarization of the argon ion laser light is incident, the lens effect does not appear, and it has been clarified that the microlens array has polarization selectivity.

実施例10
(種々のマイクロレンズアレイ形成)
最後に作製した種々のマイクロレンズアレイの顕微鏡写真を示す。この方法を用いれば、先の六方格子状のみならず、周期的にサンプルを移動させることで面心長方形格子状、正方形格子状と種々の格子状に並ぶマイクロレンズアレイを光照射のみで作製できることが明らかとなった(図14)。さらに、このサンプルにおいては、1、3、5段目は水平偏光を用いて、2、4段目は垂直偏光を用いて作製した。その結果、それぞれの偏波面に対して垂直な光を入射するとレンズとして働かないことが判明した。すなわちアルゴンイオンレーザー光の偏波面を変えることで、マイクロレンズアレイの偏光特性を制御できることを明らかにした。このような特性をもつマイクロレンズアレイは、偏光板フリーな液晶パネル用素子などへ応用できると考えられる。
Example 10
(Formation of various microlens arrays)
The micrograph of the various microlens arrays produced at the end is shown. Using this method, it is possible to produce microlens arrays arranged in various lattice shapes such as face-centered rectangular lattices and square lattices by moving the sample periodically in addition to the above hexagonal lattice shape. Became clear (FIG. 14). Further, in this sample, the first, third, and fifth stages were manufactured using horizontal polarization, and the second and fourth stages were manufactured using vertical polarization. As a result, it was found that when light perpendicular to each polarization plane is incident, it does not work as a lens. That is, it was clarified that the polarization characteristics of the microlens array can be controlled by changing the polarization plane of the argon ion laser beam. It is considered that the microlens array having such characteristics can be applied to a polarizing plate-free liquid crystal panel element.

実施例11
(紫外光照射時間の検討)
上記表1に示す重合性組成物サンプル「85:12:3M」を用い、紫外光照射時間を変えて、光重合条件を検討した。
Example 11
(Examination of UV light irradiation time)
Using the polymerizable composition sample “85: 12: 3M” shown in Table 1 above, the photopolymerization conditions were examined by changing the ultraviolet light irradiation time.

この実験系においては、紫外光照射時間が3−5分であるとき、アルゴンイオンレーザー光照射時の配向を固定化できず、液晶材料は初期状態へ戻った(図15(a)、(b))。他方、紫外光照射時間が6分以上のとき、アルゴンイオンレーザー光照射時の配向が固定化され、マイクロレンズとして得ることができた(図15(c))。また照射時間が8分以上であると、徐々に光散乱が生じた(図15(d))。   In this experimental system, when the ultraviolet light irradiation time was 3-5 minutes, the alignment during the argon ion laser light irradiation could not be fixed, and the liquid crystal material returned to the initial state (FIGS. 15A and 15B). )). On the other hand, when the ultraviolet light irradiation time was 6 minutes or more, the orientation during the irradiation with the argon ion laser light was fixed and could be obtained as a microlens (FIG. 15C). When the irradiation time was 8 minutes or longer, light scattering gradually occurred (FIG. 15 (d)).

以上のことより、本実施例で使用した実験系においては、マイクロレンズを作製するには一定時間以上の紫外光照射が必要であり、さらに照射時間が長すぎるとレンズ特性が低下することが判明した。したがって重合性組成物サンプル「85:12:3M」を用いた場合、紫外光照射時間6分が適切であると判断した。   From the above, in the experimental system used in this example, it was found that ultraviolet light irradiation for a certain time or longer was necessary to produce a microlens, and that the lens characteristics deteriorated if the irradiation time was too long. did. Therefore, when the polymerizable composition sample “85: 12: 3M” was used, it was judged that an ultraviolet light irradiation time of 6 minutes was appropriate.

実施例3
(モノマー組成比の検討)
表1に示す組成比で混合したサンプルについて、任意の時間で光照射を行いモノマー組成比の影響を検討した。
Example 3
(Examination of monomer composition ratio)
About the sample mixed by the composition ratio shown in Table 1, light irradiation was carried out for arbitrary time and the influence of the monomer composition ratio was examined.

重合性組成物サンプル「90/10/0」を用いた場合、60分間光照射を行っても配向の固定化はできず、液晶材料は初期状態へ戻った。   When the polymerizable composition sample “90/10/0” was used, the alignment could not be fixed even after 60 minutes of light irradiation, and the liquid crystal material returned to the initial state.

重合性組成物サンプル「90/8/2M」を用いた場合、60分間光照射することでわずかにアルゴンイオンレーザー光照射時の配向を固定化することができたが、不安定で、光散乱を生じていた。   In the case of using the polymerizable composition sample “90/8 / 2M”, the orientation at the time of argon ion laser light irradiation could be slightly fixed by light irradiation for 60 minutes, but it was unstable and light scattering. Was produced.

重合性組成物サンプル「89/8/3M」を用いた場合、8分間光照射することでアルゴンイオンレーザー光照射時の配向を固定化することができたが、不安定で、光散乱を生じていた。照射時間がそれ以下の場合では固定化はできず、またそれ以上長く行っても安定なマイクロレンズは得られなかった。   When the polymerizable composition sample “89/8 / 3M” was used, the alignment at the time of argon ion laser irradiation could be fixed by irradiating with light for 8 minutes, but it was unstable and caused light scattering. It was. When the irradiation time was shorter than that, immobilization could not be performed, and a stable microlens could not be obtained even when the irradiation time was longer than that.

重合性組成物サンプル「87/10/3M」を用いた場合、7分間光照射することでアルゴンイオンレーザー光照射時の配向が固定化され、マイクロレンズとして得ることができ、照射時間がそれ以下の場合では得られなかった。   When the polymerizable composition sample “87/10 / 3M” is used, the orientation at the time of argon ion laser light irradiation is fixed by irradiating with light for 7 minutes, and can be obtained as a microlens, and the irradiation time is less than that. It was not obtained in the case of.

重合性組成物サンプル「84/12/4M」を用いた場合、5.5分間光照射することでアルゴンイオンレーザー光照射時の配向が固定化され、マイクロレンズとして得ることができ、照射時間がそれ以下の場合では得られなかった。   When the polymerizable composition sample “84/12 / 4M” is used, the orientation at the time of argon ion laser light irradiation is fixed by light irradiation for 5.5 minutes, and can be obtained as a microlens. It was not obtained in the case of less than that.

重合性組成物サンプル「82/14/4M」を用いた場合、5分間光照射することでアルゴンイオンレーザー光照射時の配向が固定化され、マイクロレンズとして得ることができ、照射時間がそれ以下の場合では得られなかった。   When the polymerizable composition sample “82/14 / 4M” is used, the orientation upon irradiation with argon ion laser light is fixed by irradiating with light for 5 minutes, and can be obtained as a microlens, and the irradiation time is less than that. In the case of, it was not obtained.

以上のことより、モノマーならびに架橋剤含有量が多ければ、短時間の紫外光照射でマイクロレンズを作製できることが判明した。   From the above, it has been found that if the monomer and cross-linking agent content is large, a microlens can be produced by short-time ultraviolet irradiation.

実施例4
(架橋剤における重合基の影響)
重合基としてアクリレートを有する架橋剤を添加し、マイクロレンズ形成挙動を検討した。
Example 4
(Influence of polymerized groups in the crosslinking agent)
A micro-lens formation behavior was examined by adding a crosslinking agent having acrylate as a polymerization group.

重合性組成物サンプル「90/8/2A」を用いた場合、5分間光照射することでアルゴンイオンレーザー光照射時の配向が固定化され、マイクロレンズとして得ることができ、照射時間がそれ以下の場合では得られなかった。   When the polymerizable composition sample “90/8 / 2A” is used, the orientation upon irradiation with argon ion laser light is fixed by irradiating with light for 5 minutes, and can be obtained as a microlens, and the irradiation time is less than that. In the case of, it was not obtained.

重合性組成物サンプル「9/8/3A」を用いた場合、3.5分間光照射することでアルゴンイオンレーザー光照射時の配向が固定化され、マイクロレンズとして得ることができ、照射時間がそれ以下の場合では得られなかった。   When the polymerizable composition sample “9/8 / 3A” is used, the orientation at the time of argon ion laser light irradiation is fixed by irradiating with light for 3.5 minutes, and it can be obtained as a microlens, and the irradiation time is It was not obtained in the case of less than that.

重合性組成物サンプル「87/10/3A」を用いた場合、3分間光照射することでアルゴンイオンレーザー光照射時の配向が固定化され、マイクロレンズとして得ることができ、照射時間がそれ以下の場合では得られなかった。   When the polymerizable composition sample “87/10 / 3A” is used, the orientation at the time of argon ion laser light irradiation is fixed by irradiating with light for 3 minutes, and can be obtained as a microlens, and the irradiation time is less than that. In the case of, it was not obtained.

重合性組成物サンプル「85/12/3A」を用いた場合、2.5分間光照射することでアルゴンイオンレーザー光照射時の配向が固定化され、マイクロレンズとして得ることができ、照射時間がそれ以下の場合では得られなかった。   When the polymerizable composition sample “85/12 / 3A” is used, the alignment at the time of argon ion laser irradiation is fixed by irradiating with light for 2.5 minutes, and can be obtained as a microlens, and the irradiation time is It was not obtained in the case of less than that.

重合性組成物サンプル「84/12/4A」を用いた場合、2分間光照射することでアルゴンイオンレーザー光照射時の配向が固定化され、マイクロレンズとして得ることができ、照射時間がそれ以下の場合では得られなかった。   When the polymerizable composition sample “84/12 / 4A” is used, the orientation during irradiation with argon ion laser light is fixed by irradiating with light for 2 minutes, and can be obtained as a microlens, and the irradiation time is less than that. In the case of, it was not obtained.

重合性組成物サンプル「82/14/4A」を用いた場合、1.5分間光照射することでアルゴンイオンレーザー光照射時の配向が固定化され、マイクロレンズとして得ることができ、照射時間がそれ以下の場合では得られなかった。   When the polymerizable composition sample “82/14 / 4A” is used, the alignment at the time of irradiation with argon ion laser light is fixed by irradiating with light for 1.5 minutes, and can be obtained as a microlens. It was not obtained in the case of less than that.

以上のことより架橋剤にHDDAを用いることで短時間の光照射でマイクロレンズを得られることが判明した。一方、上記の照射時間よりも数十秒長く光照射をすると光散乱が生じる、得られるマイクロレンズが不安定である、ということが判明した。   From the above, it was found that microlenses can be obtained by light irradiation for a short time by using HDDA as a crosslinking agent. On the other hand, it has been found that light irradiation occurs when light irradiation is performed for several tens of seconds longer than the above irradiation time, and the resulting microlens is unstable.

上記した実施例1〜4で得られた結果から、アルゴンイオンレーザー/水銀灯を用いてマイクロレンズを作製する場合、重合性組成物サンプル「85:12:3M」を用い、6分間の紫外光照射を行う条件が最も適切であると判断した。したがって、得られたマイクロレンズの物性評価には、この条件で作製したものを用いた。   From the results obtained in Examples 1 to 4 described above, when producing a microlens using an argon ion laser / mercury lamp, a polymerizable composition sample “85: 12: 3M” was used for 6 minutes of ultraviolet light irradiation. It was judged that the conditions for performing Therefore, what was produced on these conditions was used for the physical-property evaluation of the obtained microlens.

実施例5
(アルゴンイオンレーザー光照射によるマイクロレンズアレイ作製)
上記表1に示す組成比で混合した液晶材料/モノマー混合物のそれぞれに、色素TDを0.1mol%、光重合開始剤イルガキュア(Irgacure)369を0.5mol%添加し、垂直配向処理したセル厚60μmのセルに封入して測定サンプルとした。用いた光学系を図16(a)に示す。集光したアルゴンイオンレーザーの波長488nmの水平偏光をサンプルに照射した。マイクロレンズ作製判定は先と同様の方法を用いた。したがって、より簡略化した光学系(図16(b))においてもマイクロレンズ作製は可能である。
Example 5
(Preparation of microlens array by argon ion laser irradiation)
Cell thickness obtained by adding 0.1 mol% of dye TD and 0.5 mol% of photopolymerization initiator Irgacure 369 to each of the liquid crystal material / monomer mixture mixed at the composition ratio shown in Table 1 and performing vertical alignment treatment. A measurement sample was sealed in a 60 μm cell. The optical system used is shown in FIG. The sample was irradiated with horizontally polarized light having a wavelength of 488 nm of a focused argon ion laser. The microlens fabrication determination was performed using the same method as described above. Accordingly, the microlens can be manufactured even in a more simplified optical system (FIG. 16B).

実施例6
(光照射時間の検討)
重合性組成物サンプル「85:12:3M」を用い、任意の光強度、任意の光照射時間で光重合条件を検討した。
Example 6
(Examination of light irradiation time)
Using the polymerizable composition sample “85: 12: 3M”, photopolymerization conditions were examined at an arbitrary light intensity and an arbitrary light irradiation time.

得られた結果を、下記表2にまとめる。   The results obtained are summarized in Table 2 below.

上記表2における記号の意味は、以下の通りである。
○: マイクロレンズとして得られた;
×: 初期状態へ戻った;
光散乱: 配向がわずかに固定化されるが光散乱を生じマイクロレンズとして使えない;
-: 実施していない
The meanings of the symbols in Table 2 are as follows.
○: obtained as a microlens;
×: Returned to the initial state;
Light scattering: The orientation is slightly fixed, but it causes light scattering and cannot be used as a microlens;
-: Not performed

以上の実験結果より、マイクロレンズを作製するには一定強度以上で一定時間以上の光照射が必要であり(図17(a))、さらに照射時間が長すぎるとレンズ特性が低下することが判明した(図17(b))。したがって重合性組成物サンプル「85:12:3M」を用いた場合、光強度8.3W/cmで55秒間光照射する条件が適切であると判断した。 From the above experimental results, it has been found that to produce a microlens, it is necessary to irradiate light with a certain intensity or more for a certain period of time (FIG. 17 (a)). (FIG. 17B). Therefore, when the polymerizable composition sample “85: 12: 3M” was used, it was determined that the conditions of light irradiation for 55 seconds at a light intensity of 8.3 W / cm 2 were appropriate.

実施例7
(モノマー組成比の検討)
上記表1に示す組成比で混合したサンプルについて、任意の光強度、任意の時間で光照射を行いモノマー組成比の影響を検討した。
Example 7
(Examination of monomer composition ratio)
About the sample mixed by the composition ratio shown in the said Table 1, light irradiation was carried out at arbitrary light intensity and arbitrary time, and the influence of the monomer composition ratio was examined.

重合性組成物サンプル「90/10/0」を用いた場合、光強度11W/cmで45分間光照射を行ったところ配向の固定化はできず、液晶材料は初期状態へ戻った。 When the polymerizable composition sample “90/10/0” was used, when light irradiation was performed for 45 minutes at a light intensity of 11 W / cm 2 , the alignment could not be fixed, and the liquid crystal material returned to the initial state.

重合性組成物サンプル「90/8/2M」を用いた場合、光強度7.0−9.8W/cmで3−10分間のアルゴンイオンレーザー光照射を行ったところ、マイクロレンズを得ることができなかった。 When the polymerizable composition sample “90/8 / 2M” is used, a microlens is obtained when argon ion laser light irradiation is performed at a light intensity of 7.0-9.8 W / cm 2 for 3-10 minutes. I could not.

得られた結果の詳細を、下記表3にまとめる。光強度に関わらず短時間の光照射では配向の固定化はできず、液晶材料は初期状態へ戻った。一方長時間光照射を行った場合、光散乱を生じることが判明した。   Details of the results obtained are summarized in Table 3 below. Irrespective of the light intensity, the alignment could not be fixed by light irradiation for a short time, and the liquid crystal material returned to the initial state. On the other hand, it was found that light scattering occurs when light irradiation is performed for a long time.

上記表3における記号の意味は、以下の通りである。
×、 初期状態へ戻った;
光散乱、 配向がわずかに固定化されるが光散乱を生じマイクロレンズとして使えない;
-: 実施していない
The meanings of the symbols in Table 3 are as follows.
×, returned to the initial state;
Light scattering, orientation is slightly fixed, but light scattering occurs and cannot be used as a microlens;
-: Not performed

重合性組成物サンプル「89/8/3M」を用いた場合、光強度7.0−9.8W/cmで90−210秒間のアルゴンイオンレーザー光照射を行ったところ、マイクロレンズを得ることができなかった。 When the polymerizable composition sample “89/8 / 3M” is used, a microlens is obtained by performing irradiation with argon ion laser light for 90 to 210 seconds at a light intensity of 7.0 to 9.8 W / cm 2. I could not.

得られた結果の詳細を、下記表4にまとめる。短時間の光照射では配向の固定化はできず、液晶材料は初期状態へ戻った。一方長時間光照射を行った場合、光散乱を生じることが判明した。   Details of the results obtained are summarized in Table 4 below. The alignment could not be fixed by light irradiation for a short time, and the liquid crystal material returned to the initial state. On the other hand, it was found that light scattering occurs when light irradiation is performed for a long time.

上記表4における記号の意味は、以下の通りである。
×: 初期状態へ戻った;
光散乱: 配向がわずかに固定化されるが光散乱を生じマイクロレンズとして使えない;
-: 実施していない
The meanings of the symbols in Table 4 are as follows.
×: Returned to the initial state;
Light scattering: The orientation is slightly fixed, but it causes light scattering and cannot be used as a microlens;
-: Not performed

重合性組成物サンプル「87/10/3M」を用いた場合、光強度5.6−9.8W/cmで50−90秒間のアルゴンイオンレーザー光照射を行ったところ、マイクロレンズを得ることができなかった。 When the polymerizable composition sample “87/10 / 3M” is used, a microlens is obtained by performing irradiation with an argon ion laser beam for 50 to 90 seconds at a light intensity of 5.6 to 9.8 W / cm 2. I could not.

得られた結果の詳細を、下記表5にまとめる。短時間の光照射では配向の固定化はできず、液晶材料は初期状態へ戻った。一方長時間光照射を行った場合、光散乱を生じることが判明した。   Details of the results obtained are summarized in Table 5 below. The alignment could not be fixed by light irradiation for a short time, and the liquid crystal material returned to the initial state. On the other hand, it was found that light scattering occurs when light irradiation is performed for a long time.

上記表5における記号の意味は、以下の通りである。
×: 初期状態へ戻った;
××:マイクロレンズが形成されなかった
光散乱: 配向がわずかに固定化されるが光散乱を生じマイクロレンズとして使えない; -: 実施していない
The meanings of the symbols in Table 5 are as follows.
×: Returned to the initial state;
XX: Microlens was not formed Light scattering: Orientation is slightly fixed, but light scattering occurs and cannot be used as a microlens;-: Not implemented

重合性組成物サンプル「84/12/4M」を用いた場合、光強度5.6−9.8W/cmで30−60秒間のアルゴンイオンレーザー光照射を行った。 When the polymerizable composition sample “84/12 / 4M” was used, argon ion laser irradiation was performed at a light intensity of 5.6 to 9.8 W / cm 2 for 30 to 60 seconds.

得られた結果の詳細を下記の表6にまとめる。光強度が小さい場合、マイクロレンズが形成されなかった。光強度を大きくしていくとマイクロレンズが形成され、短時間の光照射では配向の固定化はできず、液晶材料は初期状態へ戻った。一方長時間光照射を行った場合、光散乱を生じることが判明した。このサンプルを用いた場合、精密に光照射時間を制御する必要がある。   Details of the results obtained are summarized in Table 6 below. When the light intensity was low, no microlens was formed. As the light intensity was increased, microlenses were formed, and the alignment could not be fixed by light irradiation for a short time, and the liquid crystal material returned to the initial state. On the other hand, it was found that light scattering occurs when light irradiation is performed for a long time. When this sample is used, it is necessary to precisely control the light irradiation time.

上記表6における記号の意味は、以下の通りである。
○: マイクロレンズとして得られた;
×: 初期状態へ戻った;
××:マイクロレンズが形成されなかった
光散乱: 配向がわずかに固定化されるが光散乱を生じマイクロレンズとして使えない; -: 実施していない
The meanings of the symbols in Table 6 are as follows.
○: obtained as a microlens;
×: Returned to the initial state;
XX: Microlens was not formed Light scattering: Orientation is slightly fixed, but light scattering occurs and cannot be used as a microlens;-: Not implemented

重合性組成物サンプル「82/14/4M」を用いた場合、光強度7.0−14W/cmで20−60秒間のアルゴンイオンレーザー光照射を行った。 When the polymerizable composition sample “82/14 / 4M” was used, argon ion laser light irradiation was performed at a light intensity of 7.0-14 W / cm 2 for 20-60 seconds.

得られた結果の詳細を表7にまとめる。光強度が小さい場合、マイクロレンズが形成されなかった。光強度を大きくしていくとマイクロレンズが形成され、短時間の光照射では配向の固定化はできず、液晶材料は初期状態へ戻った。一方長時間光照射を行った場合、光散乱を生じることが判明した。このサンプルを用いた場合、精密に光照射時間を制御する必要がある。   Details of the results obtained are summarized in Table 7. When the light intensity was low, no microlens was formed. As the light intensity was increased, microlenses were formed, and the alignment could not be fixed by light irradiation for a short time, and the liquid crystal material returned to the initial state. On the other hand, it was found that light scattering occurs when light irradiation is performed for a long time. When this sample is used, it is necessary to precisely control the light irradiation time.

上記表7における記号の意味は、以下の通りである。
○: マイクロレンズとして得られた;
×: 初期状態へ戻った;
××:マイクロレンズが形成されなかった
光散乱: 配向がわずかに固定化されるが光散乱を生じマイクロレンズとして使えない; -: 実施していない
The meanings of the symbols in Table 7 are as follows.
○: obtained as a microlens;
×: Returned to the initial state;
XX: Microlens was not formed Light scattering: Orientation is slightly fixed, but light scattering occurs and cannot be used as a microlens;-: Not implemented

以上の結果より、マイクロレンズ作製には一定以上のモノマーならびに架橋剤が必要であり、含有量が多ければ、短時間の光照射でマイクロレンズを作製できることが判明した。一方、モノマーならびに架橋剤含有量が多い場合、光散乱を生じやすくなるため、精密に光照射時間を制御する必要がある。   From the above results, it was found that a certain amount or more of monomers and a crosslinking agent are necessary for the production of the microlens, and if the content is large, the microlens can be produced by short-time light irradiation. On the other hand, when the content of the monomer and the crosslinking agent is large, light scattering is likely to occur. Therefore, it is necessary to precisely control the light irradiation time.

実施例8
(架橋剤における重合基の影響)
重合基としてアクリレートを有する架橋剤を添加し、マイクロレンズ形成挙動を検討した。
Example 8
(Influence of polymerized groups in the crosslinking agent)
A micro-lens formation behavior was examined by adding a crosslinking agent having acrylate as a polymerization group.

重合性組成物サンプル「90/8/2A」を用いた場合、光強度5.6−17W/cmで90−150秒間のアルゴンイオンレーザー光照射を行った。 When the polymerizable composition sample “90/8 / 2A” was used, irradiation with argon ion laser light for 90 to 150 seconds was performed at a light intensity of 5.6 to 17 W / cm 2 .

得られた結果を、下記の表8にまとめる。光強度が小さい場合、マイクロレンズが形成されなかった。光強度を大きくしていくとマイクロレンズが形成され、短時間の光照射では配向の固定化はできず、液晶材料は初期状態へ戻った。一方長時間光照射を行った場合、光散乱を生じることが判明した。さらに得られたマイクロレンズは不安定であった。   The results obtained are summarized in Table 8 below. When the light intensity was low, no microlens was formed. As the light intensity was increased, microlenses were formed, and the alignment could not be fixed by light irradiation for a short time, and the liquid crystal material returned to the initial state. On the other hand, it was found that light scattering occurs when light irradiation is performed for a long time. Furthermore, the obtained microlens was unstable.

上記表8における記号の意味は、以下の通りである。
○: マイクロレンズとして得られた;
×: 初期状態へ戻った;
××:マイクロレンズが形成されなかった
光散乱: 配向がわずかに固定化されるが光散乱を生じマイクロレンズとして使えない; -: 実施していない
The meanings of the symbols in Table 8 are as follows.
○: obtained as a microlens;
×: Returned to the initial state;
XX: Microlens was not formed Light scattering: Orientation is slightly fixed, but light scattering occurs and cannot be used as a microlens;-: Not implemented

重合性組成物サンプル「89/8/3A」を用いた場合、光強度5.6−17W/cmでアルゴンイオンレーザー光照射を行ったところ、マイクロレンズが形成せず、得ることができなかった。 When the polymerizable composition sample “89/8 / 3A” was used, irradiation with argon ion laser light at a light intensity of 5.6-17 W / cm 2 did not form a microlens and could not be obtained. It was.

重合性組成物サンプル「87/10/3A」を用いた場合、光強度5.6−14W/cmでアルゴンイオンレーザー光照射を行ったところ、マイクロレンズが形成せず、得ることができなかった。 When the polymerizable composition sample “87/10 / 3A” was used, irradiation with argon ion laser light at a light intensity of 5.6-14 W / cm 2 did not form a microlens and could not be obtained. It was.

重合性組成物サンプル「85/12/3A」を用いた場合、光強度4.2−12W/cmでアルゴンイオンレーザー光照射を行ったところ、マイクロレンズが形成せず、得ることができなかった。 When the polymerizable composition sample “85/12 / 3A” was used, irradiation with an argon ion laser beam with a light intensity of 4.2-12 W / cm 2 failed to form a microlens. It was.

以上の結果より、架橋剤にHDDAを用いた場合、モノマー含有量が少ない場合においてのみマイクロレンズを得られることが判明した。モノマー含有量が多いときは、アルゴンイオンレーザー光照射によりマイクロレンズを形成することができなかった。   From the above results, it was found that when HDDA is used as the cross-linking agent, microlenses can be obtained only when the monomer content is low. When the monomer content was high, microlenses could not be formed by argon ion laser light irradiation.

アルゴンイオンレーザー光照射によりマイクロレンズを作製する場合、85:12:3Mを用い、光強度8.3W/cmで55秒間光照射を行う条件が最も適切であると判断した。 In the case of producing a microlens by irradiation with argon ion laser light, it was determined that the condition of using 85: 12: 3M and performing light irradiation for 55 seconds at a light intensity of 8.3 W / cm 2 was most appropriate.

得られた知見を基に、この条件での光照射、サンプルの周期的な移動、これら二つの操作を数十回繰り返し、一面に紫外光照射を行い残存する光重合開始剤をクエンチすることでマイクロレンズアレイを作製した。   Based on the obtained knowledge, light irradiation under these conditions, periodic movement of the sample, repeating these two operations several tens of times, irradiating ultraviolet light on one side and quenching the remaining photopolymerization initiator A microlens array was produced.

本発明の光学素子と、発光素子(この例では有機EL素子)とを有する発光装置の一例を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows an example of the light-emitting device which has the optical element of this invention, and a light emitting element (this example organic EL element). 本発明の光学素子と、発光素子(この例では有機EL素子)とを有する発光装置の他の例を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows the other example of the light-emitting device which has the optical element of this invention, and a light emitting element (this example organic EL element). 実施例1において用いた化合物材料を示す図である。1 is a diagram showing compound materials used in Example 1. FIG. 実施例1において用いた実験系を示す模式斜視図である。1 is a schematic perspective view showing an experimental system used in Example 1. FIG. 図4の光学系を、より詳細に示すブロック図(a)、および、この(a)の光学系を、より簡略化した光学系示すブロック図(b)である。FIG. 5 is a block diagram (a) showing the optical system of FIG. 4 in more detail, and a block diagram (b) showing a simplified optical system of the optical system of (a). スクリーン上に形成された環状の干渉模様を示す写真の一例である。It is an example of the photograph which shows the cyclic | annular interference pattern formed on the screen. 干渉縞の消失を示す写真の一例である。It is an example of the photograph which shows disappearance of an interference fringe. 実施例4で得られたマイクロレンズの偏光顕微鏡写真の一例である。6 is an example of a polarizing microscope photograph of the microlens obtained in Example 4. FIG. マイクロレンズ直径の光強度依存性の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the light intensity dependence of a micro lens diameter. 光強度と焦点距離との関係の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the relationship between light intensity and a focal distance. 実施例7で用いた実験系を示す模式図である。10 is a schematic diagram showing an experimental system used in Example 7. FIG. 実施例8で形成された六方格子状配列のマイクロレンズアレイの一例を示す写真である。10 is a photograph showing an example of a microlens array having a hexagonal lattice arrangement formed in Example 8. FIG. 実施例9で形成されたマイクロレンズアレイの偏光特性の一例を示す写真である。10 is a photograph showing an example of polarization characteristics of the microlens array formed in Example 9. FIG. 実施例10で形成された種々のマイクロレンズアレイの例を示す顕微鏡写真である。10 is a photomicrograph showing examples of various microlens arrays formed in Example 10. FIG. 初期状態へ戻ったマイクロレンズの干渉縞((a)、(b))、アルゴンイオンレーザー光照射時の配向が固定化され、マイクロレンズとして得ることができたレンズの干渉縞(c)、および徐々に光散乱が生じたレンズの干渉縞(d)を示す写真である。The interference fringes ((a), (b)) of the microlens that have returned to the initial state, the interference fringes (c) of the lens that can be obtained as a microlens, with the orientation at the time of argon ion laser light irradiation fixed, and It is a photograph which shows the interference fringe (d) of the lens which light scattering produced gradually. 実施例5における用いた光学系を示すブロック図(a)、および、この(a)の光学系を、より簡略化した光学系示すブロック図(b)である。FIG. 10 is a block diagram (a) showing an optical system used in Example 5 and a block diagram (b) showing a simplified optical system of the optical system of (a). マイクロレンズの作製に成功した場合の干渉縞(a)、照射時間が長すぎてレンズ特性が低下した場合の干渉縞(b)を示す写真である。It is a photograph which shows the interference fringe (a) at the time of producing a microlens successfully, and the interference fringe (b) when an irradiation time is too long and a lens characteristic falls.

Claims (9)

少なくとも液晶材料と色素とを含む光学素子であって、液晶分子の配向に基づく屈折率分布を有し、且つ、該屈折率分布が固定化されていることを特徴とする光学素子。   An optical element comprising at least a liquid crystal material and a dye, wherein the optical element has a refractive index distribution based on the orientation of liquid crystal molecules, and the refractive index distribution is fixed. レンズの光学機能を有する請求項1に記載の光学素子。   The optical element according to claim 1, having an optical function of a lens. 光学素子アレイの形態を有する請求項1または2に記載の光学素子。   The optical element according to claim 1, which has the form of an optical element array. 表面が平坦な形状である請求項1〜3のいずれかに記載の光学素子。   The optical element according to claim 1, wherein the surface has a flat shape. 液晶材料と、色素とを少なくとも含み、且つ重合性を有する重合性組成物に光を照射し、該光照射に基づき液晶分子を配向させて、屈折率分布を形成し、且つ、
前記重合性組成物を重合させて前記屈折率分布を固定化することを特徴とする光学素子の製造方法。
Irradiating light to a polymerizable composition containing at least a liquid crystal material and a dye and having polymerizability, aligning liquid crystal molecules based on the light irradiation, forming a refractive index distribution, and
A method for producing an optical element, wherein the polymerizable composition is polymerized to fix the refractive index distribution.
前記重合性組成物の重合が、液晶分子の配向と少なくとも一部同時に生ずる請求項5に記載の光学素子の製造方法。   The method for producing an optical element according to claim 5, wherein the polymerization of the polymerizable composition occurs at least partially simultaneously with the alignment of liquid crystal molecules. 前記重合性組成物の重合が、液晶分子の配向とは同時には生じない請求項4に記載の光学素子の製造方法。   The method for producing an optical element according to claim 4, wherein polymerization of the polymerizable composition does not occur simultaneously with alignment of liquid crystal molecules. 請求項1〜4のいずれかに記載の光学素子と発光素子とを有する発光装置。   A light emitting device comprising the optical element according to claim 1 and a light emitting element. 発光素子が有機EL素子である請求項8記載の発光装置。   The light emitting device according to claim 8, wherein the light emitting element is an organic EL element.
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