JP2016501387A - 光学素子 - Google Patents

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Abstract

この出願は、光学素子及び光学パネルに関する。この出願では、光軸または光吸収軸が連続的に変化する光学層を有する光学素子が提供される。この出願の光学素子は、例えば、ディスプレイ装置などの電子装置で光の特性を調節する用途と、ビルや自動車などの窓やシェード（ｓｈａｄｅ）などの用途を含み、光軸または光吸収軸の連続的な変化が要求される様々な用途に使用しうる。

Description

本出願は、光学素子及び光学パネルに関する。
位相差フィルムまたは偏光板などの光学素子は、例えば、ディスプレイデバイスで光の特性を調節する用途またはビルや自動車などの窓やシェード（ｓｈａｄｅ）などを含む様々な用途に使用されうる。
このような光学素子としては、ＰＶＡ（ｐｏｌｙ（ｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ））フィルムなどのような高分子フィルムに二色性染料を吸着および配向させたフィルム、液晶化合物と二色性染料を用いて製作されたフィルム、延伸により光学異方性が付与されたフィルムまたは液晶化合物を用いて光学異方性を付与したフィルムなどが知られている。
韓国公開特許第２００８−００７７９７５号 韓国登録特許第０３６４５０４号 米国特許第５，７０７，５６６号
本出願は、光学素子及び光学パネルを提供する。
例示的な光学素子は、光学層を含みうる。本出願において用語の光学層は、光学的に要求される機能、例えば、入射光の位相を遅延させたり、偏光状態などの状態を変化させることができるように形成されたすべての種類の層を含みうる。
光学層は、光軸または光吸収軸の方向が一方向に沿って変化する領域（以下、変化領域と称しうる）を含みうる。本出願において用語の光軸は、異方性領域での遅相軸（ｓｌｏｗ ａｘｉｓ）または進相軸（ｆａｓｔ ａｘｉｓ）を意味しうる。光学層の変化領域で光軸または光吸収軸の方向の変化は連続的に発生しうる。光軸または光吸収軸の方向の変化が連続的に発生することは、前記光軸または光吸収軸がなす角度が一方向に沿って増加したり、あるいは減少することを意味しうる。
図１は、例示的な光学層の上部の形態を模式的に示した図であり、図面において双方向の矢印は、光学層の光軸または光吸収軸を示す。図１では反時計回りに測定した時に一方向（図１の場合、上部から下部方向）に沿って光軸または光吸収軸がなす角度が増加する形態を示す。
変化領域で光軸または光吸収軸の平均変化率は、下記数式１により決定されうる。
[数式１]
Ｖ＝３６０／Ｐ
数式１において、Ｖは平均変化率であり、Ｐは変化領域のピッチである。
本出願において、用語の変化領域のピッチは、光軸または光吸収軸がなす角度が一方向に沿って連続的に増加または減少する領域である変化領域において、前記光軸または光吸収軸が３６０度の回転を完成するために必要とされる前記一方向に沿って測定される長さである。本出願で別段の規定がない限り、長さの単位ではミリメートル（ｍｍ）が適用されうる。したがって、数式１において平均変化率（Ｖ）の単位は、度／ｍｍでありうる。
例えば、図２は、時計回りに測定した際に光軸または光吸収軸の角度が一方向（図２の上部から下部方向）に沿って連続的に減少する領域が表示されていて、そのピッチ、すなわち、前記光軸または光吸収軸が３６０度の回転を完成するために必要とされる前記一方向に沿って測定される距離がＰで表示されている。
一つの変化領域内で光軸または光吸収軸が３６０度の回転を完成しない場合には、前記ピッチは、変化領域が始まる地点の光軸または光吸収軸を基準に時計回りまたは反時計回りのいずれかの方向に測定した変化領域が終わる地点の光軸または光吸収軸が回転した角度（Ａ）と前記変化領域の長さ（Ｌ）を下記数式２に代入して求めることができる。
[数式２]
Ｐ＝３６０×（Ｌ／Ａ）
数式２において、Ｐは、変化領域のピッチであり、Ｌは、変化領域の長さであり、Ａは、変化領域が開始する地点の光軸または光吸収軸を基準に時計回りまたは反時計回りのいずれかの方向に測定した変化領域が終わる地点の光軸または光吸収軸が回転した角度である。
変化領域で数式１により決まる平均変化率は０を超えて、５以下でありうる。他の例示において前記平均変化率は、４．５以下、４以下、３．５以下、３以下、２．５以下、２．０以下、１．５以下、１．０以下、または０．７以下でありうる。また、平均変化率は、０．１以上、０．２以上、または０．２以上でありうる。このような平均変化率を持つように光学層を設計して目的とする用途に適した素子を得ることができる。
本出願において光学層は、単一層でありうる。本出願において用語の単一層は、２つ以上の層が組み合わされ、または積層されて形成される層を除外する概念として使用される。たとえば、変化する光軸または光吸収軸をなすために、光軸または光吸収軸が異なる２つ以上の層を組み合わせて形成されるか、あるいは偏光層と位相差層を積層する方法で形成される層は、前記単一層のカテゴリから除外される。
一例として、光学層の変化領域で光軸または光吸収軸が異なる領域間に境界が観察されないことがある。すなわち、光学層では、光軸または光吸収軸の変化が実質的に完全に連続的になされて、ドメインが観察されないことがある。
たとえば、光学層の変化領域で光軸または光吸収軸が異なる領域間に境界が観察されないというのは、変化領域の光軸または光吸収軸の変化が下記数式３を満す場合を意味しうる。
[数式３]
Ｙ＝ａ×Ｘ
数式３において、Ｘは、変化領域の開始地点から光軸または光吸収軸の変化が発生する一方向に沿って測定される距離であり、Ｙは、変化領域の開始地点の光軸または光吸収軸を基準に測定した前記Ｘ地点で光軸または光吸収軸が回転した角度であり、ａは０を超えて、５以下である範囲内の数である。
数式３において、光軸または光吸収軸の回転角度（Ｙ）は、変化領域が始まる地点の光軸または光吸収軸の角度を０度とし、前記０度を基準に時計回りまたは反時計回りのいずれかの方向に測定される角度である。数式３において、ａは、他の例示で４．５以下、４以下、３．５以下、３以下、２．５以下、２．０以下、１．５以下、１．０以下、または０．７以下でありうる。また、前記ａは、０．１以上、０．２以上、または０．２以上でありうる。
光軸または光吸収軸の変化が前記数式３を満たし、連続的に発生するようにして目的とする用途に適した光学素子が提供されうる。
変化領域の回転角は、下記数式４により決定されうる。
［数式４］
φ＝Ｖ×Ｌ
数式４において、φは、回転角であり、Ｖは、平均変化率であり、Ｌは、変化領域の長さである。
数式４において、平均変化率（Ｖ）は、数式１により測定されうる。
変化領域の回転角の範囲は、光学素子が適用される用途を考慮して決定され得て、特に制限されるものではないが、例えば、約１０度以上、２０度以上、３０度以上、４０度以上、５０度以上、６０度以上、７０度以上、８０度以上、９０度以上、１００度以上、１１０度以上、１２０度以上、１３０度以上、１４０度以上、１５０度以上、１６０度以上、１７０度以上、１８０度以上、１９０度以上、２００度以上、２１０度以上、２２０度以上、２３０度以上、２４０度以上、２５０度以上、２６０度以上、２７０度以上、２８０度以上、２９０度以上、３００度以上、３１０度以上、３２０度以上、３３０度以上、３４０度以上または３５０度以上でありうる。前記回転角の上限も目的とする用途に応じて決まるもので、特に制限されるものではないが、例えば、１，０００度以下、９００度以下、または８００度以下程度でありうる。
光学素子の光学層は、上記で言及した変化領域１種のみを含んでなったり、必要に応じて２種以上の変化領域を含んだり、変化領域のほかに他の領域、例えば、光軸または光吸収軸が一方向にのみ均一に形成されている領域、または光軸または光吸収軸の変化が非連続的に発生する領域などを含みうる。
光学層は、位相遅延層であるか、または偏光層でありうる。位相遅延層である場合に光学層は、前述の形態の光軸を有し得、偏光層である場合に光学層は、前述の形態の光吸収軸を有しうる。
光学層が位相遅延層である場合に、その位相差または光学層が偏光層である場合に、その偏光効率などは特に制限されず、目的とする用途を考慮して適切な原料を選択することにより、自由に調節しうる。
光学層は、液晶高分子層でありうる。本出願において用語の液晶高分子層は、重合性液晶化合物（いわゆる、ＲＭ（ｒｅａｃｔｉｖｅ ｍｅｓｏｇｅｎ）と称される液晶化合物）を重合させて形成される層を意味しうる。たとえば、後述のように配向膜上に重合性液晶化合物を配向させた状態で重合させて前記液晶高分子層を形成しうる。必要に応じて液晶高分子層は、公知の追加成分、例えば、非重合性液晶化合物、重合性非液晶性化合物、非重合性非液晶性化合物、界面活性剤またはレベリング剤などをさらに含みうる。
液晶高分子層を形成する重合性液晶化合物としては、目的に応じて適切な種類が選択されうる。例えば、液晶化合物としては、スメクチック相（ｓｍｅｃｔｉｃ ｐｈａｓｅ）、ネマチック相（ｎｅｍａｔｉｃ ｐｈａｓｅ）、またはコレステリック相（ｃｈｏｌｅｓｔｅｒｉｃ ｐｈａｓｅ）を示す化合物を使用しうる。
このような特性の液晶化合物を介して目的とする形態の光学層をより効率的に形成しうる。
前記重合性液晶化合物としては、例えば、下記化学式１の重合性液晶化合物を使用しうる。
［化学式１］
Figure 2016501387
化学式１において、Ａは、単結合、−ＣＯＯ−または−ＯＣＯ−であり、Ｒ１〜Ｒ１０、それぞれ独立して水素、ハロゲン、アルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、シアノ基、ニトロ基、−Ｏ−Ｑ−Ｐ、または下記化学式２の置換基であるか、Ｒ１〜Ｒ５の隣接する２つの置換基の対、またはＲ６〜Ｒ１０の隣接する２つの置換基の対は、互いに連結されて−Ｏ−Ｑ−Ｐに置換されたベンゼンを形成するが、Ｒ１〜Ｒ１０の少なくとも一つは−Ｏ−Ｑ−Ｐまたは下記化学式２の置換基であるか、Ｒ１〜Ｒ５の隣接する２つの置換基、またはＲ６〜Ｒ１０の隣接する２つの置換基の少なくとも一つの対は互いに連結されて−Ｏ−Ｑ−Ｐに置換されたベンゼンを形成し、前記でＱは、アルキル基またはアルキリデン基であり、Ｐはアルケニル基、エポキシ基、シアノ基、カルボキシル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、アクリロイルオキシ基またはメタクリロイルオキシ基などの重合性官能基である。
［化学式２］
Figure 2016501387
化学式２において、Ｂは、単結合、−ＣＯＯ−または−ＯＣＯ−であり、Ｒ１１〜Ｒ１５は、それぞれ独立して水素、ハロゲン、アルキル基、アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、シアノ基、ニトロ基または−Ｏ−Ｑ−Ｐであるか、Ｒ１１〜Ｒ１５の隣接する２つの置換基の対は互いに連結されて−Ｏ−Ｑ−Ｐに置換されたベンゼンを形成するが、Ｒ１１〜Ｒ１５の少なくとも一つが−Ｏ−Ｑ−Ｐであるか、Ｒ１１〜Ｒ１５の隣接する２つの置換基の対は互いに連結されて−Ｏ−Ｑ−Ｐで置換されたベンゼンを形成し、前記でＱは、アルキレン基またはアルキリデン基であり、Ｐは、アルケニル基、エポキシ基、シアノ基、カルボキシル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、アクリロイルオキシ基、またはメタクリロイルオキシ基などの重合性官能基である。
化学式１および化学式２において隣接する２つの置換基が互いに連結されて−Ｏ−Ｑ−Ｐに置換されたベンゼンを形成するというのは、隣接する２つの置換基が互いに連結されて全体的に−Ｏ−Ｑ−Ｐに置換されたナフタレン骨格を形成することを意味しうる。
化学式２においてＢの左側の「−」は、Ｂが化学式１のベンゼンに直接連結されていることを意味しうる。
化学式１および化学式２において用語の「単結合」は、ＡまたはＢで表示される部分に別途の原子が存在しない場合を意味する。たとえば、化学式１においてＡが単結合である場合、Ａの両側のベンゼンが直接連結されてビフェニル（ｂｉｐｈｅｎｙｌ）構造を形成しうる。
化学式１および化学式２においてハロゲンとしては、例えば、塩素、臭素またはヨウ素などが挙げられる。
本出願において用語の「アルキル基」は、別段の指示がない限り、例えば、炭素数１〜２０、炭素数１〜１６、炭素数１〜１２、炭素数１〜８、または炭素数１〜４の直鎖状または分岐鎖状アルキル基を意味するか、または、例えば、炭素数３〜２０、炭素数３〜１６、または炭素数４〜１２のシクロアルキル基を意味しうる。前記アルキル基は、任意に一つ以上の置換基によって置換されうる。
本出願において用語の「アルコキシ基」は、別段の指示がない限り、例えば、炭素数１〜２０、炭素数１〜１６、炭素数１〜１２、炭素数１〜８または炭素数１〜４のアルコキシ基を意味しうる。前記アルコキシ基は、直鎖状、分岐鎖状または環状でありうる。また、前記アルコキシ基は任意に一つ以上の置換基によって置換されうる。
本出願において用語の「アルキレン基」または「アルキリデン基」は、別段の指示がない限り、例えば、炭素数１〜１２、炭素数４〜１０、または炭素数６〜９のアルキレン基またはアルキリデン基を意味しうる。前記アルキレン基 またはアルキリデン基は、例えば、直鎖状、分岐鎖状または環状でありうる。また、前記アルキレン基またはアルキリデン基は、任意に一つ以上の置換基によって置換されうる。
本出願において用語の「アルケニル基」は、別段の指示がない限り、例えば、炭素数２〜２０、炭素数２〜１６、炭素数２〜１２、炭素数２〜８、または炭素数２〜４のアルケニル基を意味しうる。前記アルケニル基は、例えば、直鎖状、分岐鎖状または環状でありうる。また、前記アルケニル基は、任意に一つ以上の置換基によって置換されうる。
化学式１および化学式２において、Ｐは、例えば、アクリロイル基、メタクリロイル基、アクリロイルオキシ基またはメタクリロイルオキシ基、アクリロイルオキシ基またはメタクリロイルオキシ基、またはアクリロイルオキシ基でありうる。
本明細書において特定の官能基に置換されうる置換基としては、アルキル基、アルコキシ基、アルケニル基、エポキシ基、オキソ基、オキセタニル基、チオール基、シアノ基、カルボキシル基、アクリロイル基、メタクリロイル基、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基、またはアリール基などが挙げられるが、これに限定されるものではない。
化学式１および化学式２において、少なくとも１つ以上存在しうる−Ｏ−Ｑ−Ｐまたは化学式２の残基は、例えば、Ｒ３、Ｒ８またはＲ１３の位置に存在しうる。また、互いに連結されて−Ｏ−Ｑ−Ｐに置換されたベンゼンを構成する置換基は、例えば、Ｒ３およびＲ４であるか、またはＲ１２およびＲ１３でありうる。また、化学式１の化合物または化学式２の残基で−Ｏ−Ｑ−Ｐまたは化学式２の残基以外の置換基または互いに連結されてベンゼンを形成している置換基以外の置換基は、例えば、水素、ハロゲン、炭素数１〜４の直鎖状または分岐鎖状のアルキル基、炭素数１〜４の直鎖状または分岐鎖状アルコキシ基を含むアルコキシカルボニル基、炭素数４〜１２のシクロアルキル基、炭素数１〜４のアルコキシ基、シアノ基、またはニトロ基であり得、他の例示では、塩素、炭素数１〜４の直鎖状または分岐鎖状のアルキル基、炭素数４〜１２のシクロアルキル基、炭素数１〜４のアルコキシ基、炭素数１〜４の直鎖状または分岐鎖状のアルコキシ基を含むアルコキシカルボニル基、またはシアノ基でありうる。
化学式１で表される重合性液晶化合物は、例えば、重合性官能基（化学式１または化学式２でＰ）を１個、２個以上、１個〜１０個、１個〜８個、１個〜６個、１個〜５個、１個〜４個、１個〜３個、または１個〜２個を含みうる。
偏光層である場合に光学層は、二色性染料を含む液晶高分子層であるか、または有方性液晶層（ＬＬＣ（Ｌｙｏｔｒｏｐｉｃ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ）ｌａｙｅｒ）でありうる。たとえば、後述の配向膜上に重合性液晶化合物と二色性染料を含む層を配向させた状態で前記重合性液晶化合物を重合させて光学層を形成したり、有方性液晶に所望の方向にせん断力（ｓｈｅａｒ ｆｏｒｃｅ）を付与して層を形成することにより、上記で言及した光学層を形成しうる。
光学層が二色性染料を含む液晶高分子層である場合に、その高分子層を形成する重合性液晶化合物の種類は、目的とする偏光層の性能を考慮して適宜選択され得、例えば、前述の種類を使用しうる。
光学層である液晶高分子層は、二色性染料を含みうる。本出願において用語の染料は、可視光領域、例えば、４００ｎｍ〜８００ｎｍの波長範囲内で少なくとも一部または全範囲内の光を集中的に吸収および／または変形させることができる物質を意味し得、用語の二色性染料は、前記可視光領域の少なくとも一部または全体の範囲で光の異方性吸収が可能な物質を意味しうる。二色性染料は、原則として可視光領域、例えば、４００ｎｍ〜８００ｎｍ内で最大吸光度を持つすべての種類の染料が使用されうる。このような染料は、例えば、アゾ染料またはアントラキノン染料などが公知されている。例えば、アゾ染料Ｆ３５５（登録商標）、Ｆ３５７（登録商標）、またはＦ５９３（登録商標）（Ｎｉｐｐｏｎ Ｋａｎｋｏｈ Ｓｈｉｋｉｓｏ ｋｅｎｋｙｕｓｈｏ Ｌｔｄ）などや、前記と対等な効果を示すことが公知されている種類の染料などが使用されうるが、これに制限されるものではない。
二色性染料としては、例えば、前記のような特性を持ち、液晶化合物の配向により配向されうる特性を持つものと公知されたすべての種類の染料が使用されうる。
光学素子は、基材層をさらに含みうる。例えば、光学素子は、基材層をさらに含み、前記光学層が、前記基材層の少なくとも一面に形成されている形態でありうる。光学層は、必要に応じて基材層の両面に形成されうる。図３は、光学素子の一つの例示の模式図であって、基材層１０と光学層２０が順次形成されている形態を示す。
基材層は、特別な制限なしに公知の素材を使用しうる。例えば、ガラス板、結晶性またはアモルファスシリコンフィルム、石英またはＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）膜などの無機フィルムやプラスチックフィルムなどを使用しうる。基材層としては、光学的に等方性である基材層や、光学的に異方性である基材層を使用しうる。
プラスチック基材層としては、ＴＡＣ（ｔｒｉａｃｅｔｙｌ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）；ノルボルネン誘導体などのＣＯＰ（ｃｙｃｌｏ ｏｌｅｆｉｎ ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）； ＰＭＭＡ（ｐｏｌｙ（ｍｅｔｈｙｌ ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）； ＰＣ（ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）；（ＰＥ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）； ＰＰ（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）； ＰＶＡ（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ）；（ＤＡＣ ｄｉａｃｅｔｙｌ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）； Ｐａｃ（Ｐｏｌｙａｃｒｙｌａｔｅ）； ＰＥＳ（ｐｏｌｙ ｅｔｈｅｒ ｓｕｌｆｏｎｅ）； ＰＥＥＫ（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｅｔｈｅｒｋｅｔｏｎ）； ＰＰＳ（ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｓｕｌｆｏｎｅ）、ＰＥＩ（ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｉｍｉｄｅ）； ＰＥＮ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｍａｐｈｔｈａｔｌａｔｅ）； ＰＥＴ（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅｔｅｒｅｐｈｔａｌａｔｅ）； ＰＩ（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）； ＰＳＦ（ｐｏｌｙｓｕｌｆｏｎｅ）； ＰＡＲ（ｐｏｌｙａｒｙｌａｔｅ）または非晶質フッ素樹脂などを含む基材層を使用しうるが、これに制限されるものではない。基材層には必要に応じて金、銀、二酸化ケイ素、または一酸化ケイ素などのケイ素化合物のコーティング層や、反射防止層などのコーティング層が存在しうる。
光学素子は、配向膜をさらに含みうる。配向膜は、前述の光学層と接して形成されうる。たとえば、光学素子が基材層をさらに含み、その一面に光学層が形成されている場合には配向膜は、前記基材層と光学層の間に存在しうる。
配向膜としては、隣接する光学層の配向、例えば前述の液晶化合物や二色性染料の配向を適切に調節できるものであればどのような種類も使用され得、例えば、光配向膜を使用しうる。
配向膜は配向性化合物、例えば光配向性化合物を含みうる。本出願において用語の光配向性化合物は、光の照射により所定の方向に整列（ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎａｌｌｙ ｏｒｄｅｒｅｄ）され、前記整列状態で隣接する液晶化合物などを所定方向に配向させることができる化合物を意味しうる。配向性化合物は単分子化合物、モノマー性化合物、オリゴマー性化合物、または高分子性化合物でありうる。
光配向性化合物は、光感応性残基（ｐｈｏｔｏｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｍｏｉｅｔｙ）を含む化合物でありうる。液晶化合物の配向に使用されうる光配向性化合物は、多様に公知されている。光配向性化合物としては、例えば、トランス−シス光異性化（ｔｒａｎｓ−ｃｉｓ ｐｈｏｔｏｉｓｏｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ）により整列される化合物と、鎖切断（ｃｈａｉｎ ｓｃｉｓｓｉｏｎ）または光酸化（ｐｈｏｔｏ−ｏｘｉｄａｔｉｏｎ）などの光分解（ｐｈｏｔｏ−ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｏｎ）によって整列される化合物と、 ［２＋２］添加環化（［２＋２］ ｃｙｃｌｏａｄｄｉｔｉｏｎ）、［４＋４］添加環化または光二量化（ｐｈｏｔｏｄｉｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ）などの光架橋または光重合によって整列される化合物と、光フリーズ再配列（ｐｈｏｔｏ−Ｆｒｉｅｓ ｒｅａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）によって整列される化合物または開環／閉環（ｒｉｎｇ ｏｐｅｎｉｎｇ／ｃｌｏｓｕｒｅ）反応によって整列される化合物などを使用しうる。トランス−シス光異性化によって整列される化合物としては、例えば、スルホン化ジアゾ染料（ｓｕｌｆｏｎａｔｅｄ ｄｉａｚｏ ｄｙｅ）またはアゾポリマー（ａｚｏ ｐｏｌｙｍｅｒ）などのアゾ化合物やスチルベン化合物（ｓｔｉｌｂｅｎｅｓ）などが挙げられ、光分解によって整列される化合物としては、シクロブタンテトラカルボン酸二無水物（ｃｙｃｌｏｂｕｔａｎｅ−１，２，３，４−ｔｅｔｒａｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ ｄｉａｎｈｙｄｒｉｄｅ）、芳香族ポリシランまたはポリエステル、ポリスチレン、またはポリイミドなどが挙げられる。また、光架橋または光重合によって整列される化合物としては、シンナメート（ｃｉｎｎａｍａｔｅ）化合物、クマリン（ｃｏｕｍａｒｉｎ）化合物、シンナムアミド（ｃｉｎｎａｍａｍｉｄｅ）化合物、テトラヒドロフタルイミド（ｔｅｔｒａｈｙｄｒｏｐｈｔｈａｌｉｍｉｄｅ）化合物、マレイミド（ｍａｌｅｉｍｉｄｅ）化合物、ベンゾフェノン化合物、またはジフェニルアセチレン（ｄｉｐｈｅｎｙｌａｃｅｔｙｌｅｎｅ）化合物や光感応性残基としてカルコニル（ｃｈａｌｃｏｎｙｌ）残基を有する化合物（以下、カルコン化合物という）またはアントラセニル（ａｎｔｈｒａｃｅｎｙｌ）残基を有する化合物（以下、アントラセニル化合物という）などが挙げられ、光フリーズ再配列によって整列される化合物としてはベンゾエート（ｂｅｎｚｏａｔｅ）化合物、ベンゾアミド（ｂｅｎｚｏａｍｉｄｅ）化合物、メタアクリルアミドアリール（メタ）アクリレート（ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｍｉｄｏａｒｙｌ ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）化合物などの芳香族化合物が挙げられ、開環／閉環反応によって整列する化合物としてはスピロピラン化合物などのように［４＋２］π電子システム（［４＋２］π ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｓｙｓｔｅｍ）の開環／閉環反応によって整列する化合物などが挙げられ、これに制限されるものではない。
光配向性化合物は、単分子化合物、モノマー性化合物、オリゴマー性化合物または高分子性化合物であるか、前記光配向性化合物と高分子のブレンド（ｂｌｅｎｄ）の形態でありうる。前記でオリゴマー性または高分子性化合物は、前述の光配向性化合物から誘導された残基または前述の光感応性残基を主鎖内または側鎖に有しうる。
光配向性化合物から誘導された残基または光感応性残基を有するか、前記光配向性化合物と混合可能な高分子としては、ポリノルボルネン、ポリオレフィン、ポリアリレート、ポリアクリレート、ポリ（メタ）アクリレート、ポリミッド、ポリアミド酸（ｐｏｌｙ（ａｍｉｃ ａｃｉｄ））、ポリマレイミド、ポリアクリルアミド、ポリメタクリルアミド、ポリビニルエーテル、ポリビニルエステル、ポリスチレン、ポリシロキサン、ポリアクリルニトリル、またはポリメタクリルニトリルなどが挙げられるが、これに制限されるものではない。
配向性化合物に含まれうる代表的な高分子としては、ポリノルボルネンシンナメート、ポリノルボルネンアルコキシシンナメート、ポリノルボルネンアリーロイルオキシシンナメート、ポリノルボルネンフッ素化シンナメート、ポリノルボルネン塩素化シンナメートまたは、ポリノルボルネンジシンナメートなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。
配向性化合物としては、前述の種類の中から適切なものを選択して使用しうるが、前述の光軸または光吸収軸の連続的な変化をより適切に誘導するために可逆性を有する配向性化合物を用いることが適切でありうる。本出願で配向性化合物が可逆性を持つというのは、例えば、直線偏光の照射などの配向処理により決められた整列方向が、追加的な他の配向処理、例えば、他の方向に偏光された直線偏光の照射等に影響を受けて変化されうる特性を持つことを意味しうる。すなわち、後述のように、前記光学素子は、同じ部位に異なる方向に偏光された直線偏光を複数回照射する工程を含んで形成された配向膜を用いて形成されうるが、このような工程により適切な光学素子が形成されるために前記可逆性を有する化合物が使用されうる。
本出願は、光学パネルに関するものである。光学パネルは、例えば、前述の光学素子を少なくとも２つ含みうる。光学パネルにおいて、前記２つの光学素子は、互いに対向配置され得、対向配置された光学素子の互いの相対的な位置が変化されうるように配置されうる。
このような配置で光学素子間の相対的な位置を変化させることにより光の透過率または偏光状態を調節しうる。
たとえば、光学素子の光学層が偏光層である場合に、光学層の各光吸収軸が互いに垂直になるように光学素子を配置すると、光学パネルの透過率を最小に調節することができ、前記光吸収軸が互いに平行になるように配置すると、光学パネルの透過率を最大にすることができる。また、各光吸収軸がなす角度が０度を超えて、９０度未満の範囲内に存在するように光学素子を配置すると、前記最大及び最小透過率の間で一定の範囲の透過率が具現されるようにすることができる。また、光学素子の光学層が位相遅延層であれば、各光軸の関係を前記のように調節することにより、透過光の偏光状態ないしは透過率を調節しうる。図４は、光学素子３０の各光軸または光吸収軸が互いに垂直になるように光学素子が配置された場合の例であり、図５は、前記軸が互いに平行になるように配置された場合の例であり、図６は、前記軸がなす角度が０度を超えて、９０度未満の範囲内に存在するように光学素子が配置された場合の例である。
光学パネルの構成時に、前記対向配置される光学素子間の間隔や、光学素子間の相対的な位置が変化されうるように素子を配置する方法は、特に制限されるものではない。
本出願は、偏光マスクに関するものである。本出願の偏光マスクは、例えば、前記光学素子の製造過程、具体的には、前記光学素子を製造するための配向膜の露光過程に使用されうる。
偏光マスクは、所定の方向（以下、第１方向という。）に沿って隣接して配置されている複数の偏光領域を含む偏光ラインを含みうる。前記偏光ラインは、前記第１方向と垂直方向（以下、第２方向という。）に沿って隣接して配置されうる。前記において用語の垂直は、実質的な垂直であって、例えば、約７０度〜１２０度、約８０度〜１００度、または約８５度〜９５度の範囲内の角度も実質的垂直のカテゴリに含まれうる。
図７は、前記偏光マスクを上部で観察した場合を模式的に示す図であり、図面では縦方向が第１方向であり、横方向が第２方向である。図面では、第１方向に沿って隣接して配置されている第１偏光領域１０１１、１０１２、１０１３、１０１４、１０１５が第１偏光ライン１０１を形成していて、同じ方法で形成された第２〜第５偏光ライン１０２、１０３、１０４、１０５が第２方向に沿って隣接して配置されている。
偏光マスクに含まれている複数の偏光ラインの少なくとも一つの偏光ラインは、透過軸の方向が異なる偏光領域を含みうる。例えば、図８には、図７の偏光マスクの各偏光領域１０１１〜１０１５、２０１１〜２０１５、３０１１〜３０１５、４０１１〜４０１５、５０１１〜５０１５に形成された透過軸の角度が記載されている（図８の各偏光領域内の数字）。本出願において偏光マスクの各偏光領域の透過軸の角度を言及する場合に、前記角度は、偏光マスクの偏光領域のいずれかの偏光領域の角度を０度とし、前記０度を基準に時計回りまたは反時計回りのいずれかの方向に測定した角度を意味しうる。
図８を見ると、第１〜第５偏光ライン１０１〜１０５で第２〜第４偏光ライン１０１〜１０４がそれぞれ透過軸の方向が互いに異なる少なくとも２つの偏光領域を含んでいる。
偏光マスクの少なくとも１つの偏光ラインは、所定の方向（以下、第１方向という）に形成された透過軸を有する第１偏光領域と前記第１方向とは異なる第２方向に形成された透過軸を有する第２偏光領域を持ちうる。前記第１および第２偏光領域は互いに隣接して配置されうる。例えば、図７および図８を参照すると、第２偏光ライン１０２は、第２偏光領域１０２２と第３偏光領域１０２３が、互いに異なる方向に形成された透過軸を有し、互いに隣接して配置されている。
前記のような場合に、第１偏光領域の透過軸の方向（第１方向）と第２偏光領域の透過軸の方向（第２方向）がなす角度は、例えば、約１５度〜３０度、約１６度〜２９度、約１７度〜２８度、約１８度〜２７度、約１９度〜２６度、約２０度〜２５度、または約２１度〜２４度程度でありうる。
偏光マスクにおいて偏光ラインの少なくとも２つの偏光ラインは、互いに異なる平均透過軸を有することができる。本出願において用語の平均透過軸は、その偏光ラインに含まれるすべての偏光領域の透過軸の角度の平均値を意味しうる。例えば、図８を参照すると、第１偏光ラインの平均透過軸は０度であり、第２偏光ラインの平均透過軸は４．５度であり、第３偏光ラインの平均透過軸は９であり、第４偏光ラインの平均透過軸は１３．５であり、第５偏光ラインの平均透過軸は２２．５である。
偏光マスクは、所定の方向（以下、第１方向という）に形成される平均透過軸を有する第１偏光ラインと前記第１方向とは異なる第２方向に形成される平均透過軸を有する第２偏光ラインと、を含みうる。前記第１および第２偏光ラインは、隣接して配置されうる。
例えば、図８は、平均透過軸がそれぞれ０度、４．５度、９度、１３．５度および２２．５度として異なる第１〜第５偏光ライン１０１〜１０５が横方向に沿って隣接して配置されている場合の例である。
前記例において、第１偏光ラインの平均透過軸の方向（第１方向）と第２偏光ラインの平均透過軸の方向（第２方向）がなす角度は、例えば、約１度〜２０度程度でありうる。前記角度は、他の例では、約２度以上、約３度以上、または約３．５度以上でありうる。また、前記角度は、他の例では、約１９度以下、約１８度以下、約１７度以下、約１６度以下、または約１５度以下でありうる。
偏光マスクは、第２方向に沿って偏光ラインの平均透過軸が増加する増加領域または減少する減少領域を含みうる。
例えば、図９の例示的な偏光マスクを参照すると、前記マスクは、図面の左側から右側方向に平均透過軸が７２度、７６．５度、８１度および９０度に増加する偏光ラインＡ〜Ｄに形成される増加領域と平均透過軸が９０度、８５．５度、８１度、７６．５度および６７．５度に減少する偏光ラインＤ〜Ｈから形成される減少領域が含まれている。
このような増加または減少領域での増加または減少率は、下記数式７により決定されうる。
［数式７］
Ｒ＝Ｑ／Ｎ
数式７において、Ｒは、増加率または減少率であり、Ｑは、第２方向に沿って配置されている増加領域または減少領域で平均透過軸が増加または減少し始める偏光ラインの平均透過軸と平均透過軸の増加または減少が終了される偏光ラインの平均透過軸がなす角度であり、Ｎは、前記増加または減少領域に含まれている偏光ラインの個数である。
数式７により増加率または減少率を規定するときに増加領域または減少領域での平均透過軸の増加または減少は、時計回り及び反時計回りのいずれかの方向を基準に決定されうる。
例えば、図９で偏光ラインＡ〜Ｄからなる増加領域の増加率（Ｒ）および偏光ラインＤ〜Ｈからなる減少領域での減少率（Ｒ）は、４．５である。
偏光マスクにおいて前記増加率（Ｒ）または減少率（Ｒ）は、例えば、約１〜１０の範囲内でありうる。他の例では、前記増加率（Ｒ）または減少率（Ｒ）は、約２以上、３以上、４以上、または４．５以上でありうる。また、他の例において前記増加率（Ｒ）または減少率（Ｒ）は、約９以下、８以下、７以下、６以下、または約５．５以下でありうる。
数式７においてＱは、約７０度〜１２０度、約８０度〜１００度、または約８５度〜９５度の範囲内でありうる。また、数式７においてＮは、約５〜３０の範囲内でありうる。他の例においてＮは、７〜２８、９〜２６、１１〜２４、または１３〜２２程度の範囲内でありうる。
前記のような形態で具現された偏光マスクを使用すると、前述の形態の光学層を形成しうる配向膜を具現することができる。
偏光マスクにおいて偏光ラインの幅（第２方向に沿って測定される寸法）及び長さ（第１方向に沿って測定される寸法）は、特に制限されず、目的とする用途に応じて決定されうる。例えば、前記幅は、約１ｍｍ〜２０ｍｍの範囲内でありうる。また、前記長さは、例えば、約３０ｍｍ〜７０ｍｍの範囲内でありうる。
また、偏光マスクの各偏光ラインに含まれる偏光領域の個数も特に制限されず、目的とする配向効率などを考慮して、例えば、約２個〜１０個の範囲内で適宜選ばれうる。
このような偏光マスクを製造する方法は、特に限定されず、例えば、ＰＶＡ（ｐｏｌｙ（ｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ））偏光板やＷＧＰ（Ｗｉｒｅ Ｇｒｉｄ Ｐｏｌａｒｉｚｅｒ）などを複数組み合わせて製造することができる。
一つの例で前記マスクは、曲面を形成している状態に保持されうる。たとえば、前記マスクを使用した露光工程の被照射体の表面が曲面に保持された場合に、偏光マスクが曲面に保持されることが必要でありうる。
表面が曲面に保持された被照射体としては、例えば、いわゆるロールツーロール工程で光が照射される被照射体が挙げられる。この出願において用語のロールツーロール工程には、ガイドロール、移送ロール、または巻取りロールなどのロールを用いて被照射体を連続的に移送しながら光を照射する過程を含む工程がすべて含まれうる。ロールツーロール工程で被照射体に光を照射する過程は、例えば、被照射体がロールに巻かれた状態で行われうる。このような方法で光を照射すると、被照射体が効果的に固定された状態で光が照射されうる。
図１０は、ロールツーロール工程で被照射体５０に偏光マスク４０を介して光を照射する過程を例示的に示したものである。図１０のように、被照射体５０がロール６０に巻かれて表面が曲面に保持され、この状態で光が照射されうる。
曲面状に保持されたマスクの形態、例えば、マスクの曲率半径などは特に制限されず、被照射体に適切な光の照射が可能なように選択されればよい。例えば、マスクの曲率半径は、曲面状に保持された被照射体の曲率半径と対等になるように調節されうる。例えば、マスクが曲面に保持された場合に、マスクの透光性支持構造体は、１０ｍｍ〜５００ｍｍ程度の曲率半径を持ちうる。
この出願は、さらに前記偏光マスクを含む光照射装置、または光学素子の製造装置に対するものである。前記製造装置によって製造される光学素子は、前述の光学素子でありうる。
前記製造装置は、例えば、前記偏光マスク及び被照射体を載置することができるように設けられている載置手段を含みうる。前記装置において偏光マスク及び載置手段は、前記被照射体の前記偏光マスクに対する相対的な位置が前記第１方向、すなわち偏光ラインの長さ方向に沿って移動できるように構成されうる。
前記装置で載置手段の種類は、特に制限されず、光が照射される間に被照射体が安定的に保持されうるように設計されているすべての種類の装置が含まれうる。
載置手段は、被照射体の表面を曲面に保持した状態で載置することができる装備でありうる。このような装備の例としては、前記ロールツーロール工程でのロールが挙げられるが、これらに制限されるものではない。被照射体が載置される装備が前記被照射体の表面を曲面に保持した状態で載置することができる装備である場合に、マスクも曲面に保持された状態で装置に含まれうる。このような場合、マスクの曲面形状が、被照射体が載置される装備の曲面に対応するように装置に含まれうる。
装置は、偏光マスクに光を照射できる光源をさらに含みうる。光源としては、偏光マスクの方向に光を照射することができるものであれば、特別な制限なしに使用しうる。例えば、偏光マスクを介して光配向膜の配向やフォトレジストの露光などを行いたい場合には、光源としては、紫外線の照射が可能な光源として高圧水銀ＵＶランプ、メタルハライドランプ、またはガリウム紫外線ランプなどが使用されうる。
装置は、また、光源から照射される光の光量の調節のためには、１つ以上の集光板をさらに含みうる。集光板は、例えば、光源から照射された光が集光板に入射されて集光された後に、集光された光が偏光マスクに照射されうるように装置内に含まれうる。集光板としては、光源から照射された光を集光することができるように形成されているならば、この分野で通常使用される構成を使用しうる。集光板としてはレンチキュラーレンズ層などが挙げられる。
装置が前記のような構成を含む場合に、前記装置は、例えば、順次に配置された光源、集光板、偏光マスク及び載置手段を含みうる。これにより、光源から照射された光が、まず集光板に入射して集光され、再び偏光マスクに入射した後にそれを透過して被照射体の表面に照射されうる。
この出願は、光照射方法、または光学素子の製造方法に関するものである。例示的な前記方法は、前述の装置を用いて行うことができる。
前記方法は、例えば、前記偏光マスクの下部に配向膜、例えば、光配向膜を配置し、前記偏光マスクを介して前記配向膜に光を照射する過程を含みうる。前記過程は、例えば、前記配向膜の前記偏光マスクの相対的な位置を第１方向（偏光ラインの長さ方向）に沿って変化させながら行うことができる。
このような過程を経て上記で言及した光学素子を具現できる配向膜が提供されうる。例えば、図９を参照してこれを説明する。図９のような形の偏光マスクの下部を適切な配向膜を第１方向（図面の縦方向）に沿って移動させながら露光する場合、例えば、偏光ラインＡの下部を通る配向膜の領域は、それぞれ６７．５度、６７．５度、９０度、６７．５度、および６７．５度に偏光された直線偏光に順次露光される。同じ方法で偏光ラインＢ〜Ｈの下部を通る配向膜の領域は、各偏光領域の透過軸方向に対応する角度に偏光された直線偏光に順次露光されることになる。前述のように、偏光ラインの平均透過軸は互いに異なる場合、所定のルールを持って配置されていて、これにより、各偏光ラインの下部を経た配向膜の領域は、各偏光ラインの偏光領域の配置及び平均透過軸にしたがって変化する整列方向を持つようになり、それによりその上部に形成される光学層の光軸または光吸収軸は、上記で言及した構造で具現されうる。
前記過程で配向膜と偏光マスク間の第１方向に沿う相対的位置の変化速度は、適切な配向がなされる場合は、特に制限されず、例えば、約５ｍ／ｍｉｎ以下の範囲で速度が決定されうる。前記速度は、他の例では、約４ｍ／ｍｉｎ以下、または約３ｍ／ｍｉｎ以下でありうる。また、前記速度は、例えば、約０．５ｍ／ｍｉｎ以上、約１ｍ／ｍｉｎ以上でありうる。
前述のように、前記露光工程は、被照射体である配向膜の表面を曲面に保持した状態で行うことができる。
前記のように形成された配向膜上に光学層を形成して光学素子を製造しうる。光学層を形成する方法は特に制限されず、例えば、配向膜上に上記で言及した重合性液晶化合物、および／または二色性染料などを含む層を形成し、配向させた後に光の照射または熱の印加などの方法でエネルギーを付与して形成しうる。
前記で液晶化合物および／または二色性染料などを含む層を形成し、配向処理、すなわち、下部の配向膜の配向パターンに応じて整列させる方法や、整列された液晶化合物などを重合させる方法は、特に制限されない。例えば、配向は、液晶化合物および／または二色性染料の種類に応じて整列されうる適切な温度に保持する方法などで進行されうる。また、重合は、液晶化合物の種類に応じて適切な架橋または重合が誘導されうる水準の光を照射したり、あるいは熱を印加して行うことができる。
この出願では、光軸または光吸収軸の変化が連続的に発生する光学層を含む光学素子が提供される。この出願の光学素子は、例えば、ビルや自動車などの窓やシェード（ｓｈａｄｅ）などのように熱、光またはグレアの調整が必要な領域で使用されたり、他の光軸または光吸収軸の連続的な変化が要求される様々な装置などで効果的に使用されうる。
例示的な光学素子を示す概念図である。 例示的な光学パネルの配置を示す概念図である。 例示的な偏光マスクを示す図である。 例示的な装置の形態を示す図である。 実施例で用いた偏光マスクを説明するための図である。 実施例で製造された光学層の光軸の変化を示す図である。
以下、実施例により前記光学素子などを具体的に説明するが、前記光学素子などの範囲が下記実施例により制限されるものではない。
＜実施例１＞
偏光マスクの製作
通常のＷＧＰ（Ｗｉｒｅ Ｇｒｉｄ Ｐｏｌａｒｉｚｅｒ）を横および縦の 長さがそれぞれ１０ｍｍとなるように裁断して偏光領域を構成するＷＧＰを準備した。その後、５つのＷＧＰ（偏光領域）が一つの偏光ラインを構成するように貼り付けて偏光マスクを製作した。この時、偏光マスクの偏光領域の透過軸の配置は、図１１及び図１２に示すように設定した。図１１及び図１２に示した数字は、各領域の透過軸の角度を示す。すなわち、図１１を参照すると、最も上側に０度の透過軸を有するように配置された５つのＷＧＰが存在し、下方に１６個の偏光ラインが存在している。偏光マスクは、図１１のマスクの下端と、図１２のマスクの上端を互いに貼り付けて、最終的に製作した。
配向膜の形成
配向性化合物として、韓国登録特許第１０６４５８５号に開示されているようなシンナメート基を有するポリノルボルネンを適量の光開始剤（Ｉｇａｃｕｒｅ９０７）と配合した混合物をトルエン溶媒に配向性化合物の固形分濃度が２重量％となるように溶解させて配向膜前駆体を製造した。次に、ＰＥＴ（ｐｏｌｙ（ｅｔｈｙｌｅｎｅ ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ））フィルムの一面に前記前駆体をコーティングし、適正温度で乾燥させた。その後、前記乾燥された層を前記製作された偏光マスクの下部を通過するように移動させながら偏光マスクの上部から紫外線（１，２００ｍＪ／ｃｍ２）を照射して配向膜を形成した。前記で配向膜の移動は、図１１及び図１２を参照すると、図面の左から右方向に移動させ、移動速度は約２．５ｍ／ｍｉｎ程度に保持した。
光学素子の製造
重合性液晶化合物（ＬＣ２４２、ＢＡＳＦ（製））を適量の光開始剤（Ｉｇａｃｕｒｅ９０７）と配合したコーティング液を配向膜上に適正の厚さでコーティングし、下部配向膜の配向パターンに応じて配向させた状態で紫外線（３０ｍＷ／ｃｍ２）を照射して光学層を形成し、光学素子を製造した。図１３は、前記のような方法で形成された光学層の光軸分布を示す図であり、図１４は、前記光学層の横方向をＸ軸（ＴＤ軸）とし、光軸（遅相軸）の角度をＹ軸（ｒｅｔａｒｄａｔｉｏｎ ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ）として示したグラフである。図１４においてＹ軸の単位は、度（ｄｅｇｒｅｅ）であり、Ｘ軸の単位は、ｍｍである。図面から各領域間の境界が観察されず、均一に光軸が変化する光学層が形成されたことを確認しうる。
＜実施例２＞
配向膜の形成のための紫外線の照射時に配向膜の移動速度を約１ｍ／ｍｉｎに変更したことを除いては、実施例１と同じ方法で光学層を形成して光学素子を製造した。図１４では、このような光学層の横方向をＸ軸とし、光軸（遅相軸）の角度をＹ軸として示したグラフが、実施例１の結果とともに表われている。図１４においてグラフが実施例１の結果とほぼ重なって観察されていて、これから各領域間の境界が観察されず、均一に光軸が変化する光学層が形成されたことを確認しうる。
＜実施例３＞
重合性液晶化合物を含むコーティング液に重合性液晶化合物の配向によって 配向し、可視光領域（４００ｎｍ〜８００ｎｍ）内で最大吸光度を有するアゾ系二色性染料を配合したコーティング液を用いたことを除いては、実施例１と同じ方法で光学素子を製造した。このような光学素子では、前記二色性染料によって実施例１での光軸分布に準じた方法により連続的に変化する光吸収軸を有する光学層が形成された。
＜実施例４＞
重合性液晶化合物を含むコーティング液に重合性液晶化合物の配向によって配向し、可視光領域（４００ｎｍ〜８００ｎｍ）内で最大吸光度を有するアゾ系二色性染料を配合したコーティング液を用いたことを除いては、実施例２と同じ方法で光学素子を製造した。このような光学素子では、前記二色性染料によって実施例２での光軸分布に準じた方法で連続的に変化する光吸収軸を有する光学層が形成された。
１０ 基材層
２０ 光学層
３０ 光学素子
１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ 偏光ライン
１０１１〜１０１５、２０１１〜２０１５、３０１１〜３０１５、４０１１〜４０１５、５０１１〜５０１５ 偏光領域
４０ 偏光マスク
５０ 被照射体
６０ 載置手段

Claims (11)

  1. 光軸または光吸収軸の方向が一方向に沿って変化し、下記数式１により決定される前記光軸または光吸収軸の平均変化率（Ｖ）が０を超えて、５以下の変化領域を含む光学層を有する光学素子。
    ［数式１］
    Ｖ＝３６０／Ｐ
    数式１において、Ｖは平均変化率であり、Ｐは変化領域のピッチである。
  2. 変化領域内で光軸または光吸収軸が互いに異なる領域間に境界が観察されない請求項１に記載の光学素子。
  3. 変化領域の光軸または光吸収軸の変化が下記数式３を満たす請求項１または２に記載の光学素子。
    [数式３]
    Ｙ＝ａ×Ｘ
    数式３において、Ｘは、変化領域の開始地点から一方向に沿って測定される距離であり、Ｙは、変化領域の開始地点の光軸または光吸収軸を基準に測定した前記Ｘの地点で光軸または光吸収軸が回転した角度であり、ａは０を超えて、５以下である範囲内の数である。
  4. 前記光学層は、単層である請求項１から３のいずれか１項に記載の光学素子。
  5. 下記数式４により決められる変化領域の回転角（φ）が４０度以上である請求項１から４のいずれか１項に記載の光学素子。
    ［数式４］
    φ＝Ｖ×Ｌ
    数式４において、φは、回転角であり、Ｖは、平均変化率であり、Ｌは、変化領域の長さである。
  6. 前記光学層は、液晶高分子層である請求項１から５のいずれか１項に記載の光学素子。
  7. 前記光学層は、二色性染料を含む液晶高分子層または有方性液晶層である請求項１から６のいずれか１項に記載の光学素子。
  8. 基材層をさらに含み、前記光学層は、前記基材層の一面に形成されている請求項１から７のいずれか１項に記載の光学素子。
  9. 前記光学層と接する配向膜をさらに含む請求項１から８のいずれか１項に記載の光学素子。
  10. 前記配向膜は、可逆性を有する配向性化合物を含む請求項９に記載の光学素子。
  11. 対向配置されている二つの請求項１から１０のいずれか１項に記載の光学素子を含み、前記二つの光学素子は、互いの相対的な位置が変化されうるように配置されていて、前記相対的な位置の変化によって光の透過率または偏光状態が調節される光学パネル。
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