JP2022020360A - Optical element and method of manufacturing the same - Google Patents
Optical element and method of manufacturing the same Download PDFInfo
- Publication number
- JP2022020360A JP2022020360A JP2020123813A JP2020123813A JP2022020360A JP 2022020360 A JP2022020360 A JP 2022020360A JP 2020123813 A JP2020123813 A JP 2020123813A JP 2020123813 A JP2020123813 A JP 2020123813A JP 2022020360 A JP2022020360 A JP 2022020360A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- liquid crystal
- point
- crystal layer
- virtual line
- curved surface
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims abstract description 44
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 6
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 claims abstract description 157
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims abstract description 72
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 35
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 claims abstract description 20
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 16
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 12
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 12
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 135
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 10
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 9
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 6
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 6
- 239000000463 material Substances 0.000 description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 6
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 6
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 4
- 238000011907 photodimerization Methods 0.000 description 4
- 238000007699 photoisomerization reaction Methods 0.000 description 4
- 238000009281 ultraviolet germicidal irradiation Methods 0.000 description 4
- ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 2-Butanone Chemical compound CCC(C)=O ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920000089 Cyclic olefin copolymer Polymers 0.000 description 3
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 3
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 3
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 3
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N Diethyl ether Chemical compound CCOCC RTZKZFJDLAIYFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N Dimethoxyethane Chemical compound COCCOC XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MWPLVEDNUUSJAV-UHFFFAOYSA-N anthracene Chemical compound C1=CC=CC2=CC3=CC=CC=C3C=C21 MWPLVEDNUUSJAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 238000007756 gravure coating Methods 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 230000005499 meniscus Effects 0.000 description 2
- DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N monopropylene glycol Natural products CC(O)CO DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical class CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 description 2
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 description 2
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 2
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 239000011342 resin composition Substances 0.000 description 2
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- UWCWUCKPEYNDNV-LBPRGKRZSA-N 2,6-dimethyl-n-[[(2s)-pyrrolidin-2-yl]methyl]aniline Chemical compound CC1=CC=CC(C)=C1NC[C@H]1NCCC1 UWCWUCKPEYNDNV-LBPRGKRZSA-N 0.000 description 1
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M Acetate Chemical compound CC([O-])=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- DKPFZGUDAPQIHT-UHFFFAOYSA-N Butyl acetate Natural products CCCCOC(C)=O DKPFZGUDAPQIHT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DQFBYFPFKXHELB-UHFFFAOYSA-N Chalcone Natural products C=1C=CC=CC=1C(=O)C=CC1=CC=CC=C1 DQFBYFPFKXHELB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical class CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004985 Discotic Liquid Crystal Substance Substances 0.000 description 1
- 239000005264 High molar mass liquid crystal Substances 0.000 description 1
- 238000004971 IR microspectroscopy Methods 0.000 description 1
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M Propionate Chemical compound CCC([O-])=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000006087 Silane Coupling Agent Substances 0.000 description 1
- PJANXHGTPQOBST-VAWYXSNFSA-N Stilbene Natural products C=1C=CC=CC=1/C=C/C1=CC=CC=C1 PJANXHGTPQOBST-VAWYXSNFSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- KXKVLQRXCPHEJC-UHFFFAOYSA-N acetic acid trimethyl ester Natural products COC(C)=O KXKVLQRXCPHEJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007792 addition Methods 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 description 1
- 230000003373 anti-fouling effect Effects 0.000 description 1
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 1
- 235000006708 antioxidants Nutrition 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DMLAVOWQYNRWNQ-UHFFFAOYSA-N azobenzene Chemical compound C1=CC=CC=C1N=NC1=CC=CC=C1 DMLAVOWQYNRWNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007611 bar coating method Methods 0.000 description 1
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 239000005388 borosilicate glass Substances 0.000 description 1
- 235000005513 chalcones Nutrition 0.000 description 1
- 229940114081 cinnamate Drugs 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- -1 cyclic olefin Chemical class 0.000 description 1
- 238000012217 deletion Methods 0.000 description 1
- 230000037430 deletion Effects 0.000 description 1
- 238000007607 die coating method Methods 0.000 description 1
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 1
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 description 1
- 238000007765 extrusion coating Methods 0.000 description 1
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 description 1
- FUZZWVXGSFPDMH-UHFFFAOYSA-N hexanoic acid Chemical compound CCCCCC(O)=O FUZZWVXGSFPDMH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 239000003112 inhibitor Substances 0.000 description 1
- 239000003999 initiator Substances 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 1
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 1
- 239000004611 light stabiliser Substances 0.000 description 1
- 125000005395 methacrylic acid group Chemical group 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N olefin Natural products CCCCCCCC=C JRZJOMJEPLMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 238000006303 photolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 1
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000003505 polymerization initiator Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- PJANXHGTPQOBST-UHFFFAOYSA-N stilbene Chemical compound C=1C=CC=CC=1C=CC1=CC=CC=C1 PJANXHGTPQOBST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000021286 stilbenes Nutrition 0.000 description 1
- 150000003462 sulfoxides Chemical class 0.000 description 1
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 1
- DQFBYFPFKXHELB-VAWYXSNFSA-N trans-chalcone Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(=O)\C=C\C1=CC=CC=C1 DQFBYFPFKXHELB-VAWYXSNFSA-N 0.000 description 1
- WBYWAXJHAXSJNI-VOTSOKGWSA-M trans-cinnamate Chemical compound [O-]C(=O)\C=C\C1=CC=CC=C1 WBYWAXJHAXSJNI-VOTSOKGWSA-M 0.000 description 1
- 239000006097 ultraviolet radiation absorber Substances 0.000 description 1
- 230000037303 wrinkles Effects 0.000 description 1
Images
Abstract
Description
本開示は、光学素子、及びその製造方法に関する。 The present disclosure relates to an optical element and a method for manufacturing the same.
特許文献1に、曲面形状に形成した位相差フィルムが記載されている。位相差フィルムは、延伸フィルムである。位相差フィルムは、高温で曲げ加工され、レンズの曲面に貼合される。位相差フィルムは、主ポリマーとして、シクロオレフィンコポリマー(COC)樹脂又はシクロオレフィンポリマー(COP)樹脂を含む。COC樹脂又はCOP樹脂を含む位相差フィルムは、ポリカーボネート(PC)樹脂を含む位相差フィルムに比べて、熱及び応力による複屈折性の変化が小さい。
特許文献2に記載の位相差層は、曲面にコーティングされる。コーティング方法としては、例えばスピンコート法が用いられる。レンズの曲面に位相差層をコーティングする場合、レンズの曲面に位相差フィルムを貼合する場合に比べて、シワの発生を抑制でき、また、厚みムラを抑制できる。
The retardation layer described in
光学素子は、曲面を有するレンズと、レンズの曲面に形成される位相差層と、を含む。 The optical element includes a lens having a curved surface and a retardation layer formed on the curved surface of the lens.
本発明者は、実験等によって、レンズの曲面に均一な厚みの位相差層を形成すると、位相差層のリタデーションのバラツキが大きくなってしまうという課題を見出した。 The present inventor has found a problem that when a retardation layer having a uniform thickness is formed on a curved surface of a lens by an experiment or the like, the variation in retardation of the retardation layer becomes large.
本開示の一態様は、位相差層のリタデーションのバラツキを低減する、技術を提供する。 One aspect of the present disclosure provides a technique for reducing variation in retardation of retardation layers.
本開示の一態様に係る光学素子は、曲面を有するレンズと、前記レンズの前記曲面に形成される位相差層と、を含む。前記位相差層は、遅相軸と進相軸とを有する液晶層を含む。前記曲面の重心における法線方向から見て、前記重心と前記曲面の周縁の各点とを結ぶ各線分を前記重心から前記曲面の周縁に4:1で分割する分割線と、前記重心を通る前記遅相軸に平行な第1仮想線と、前記重心を通る前記進相軸に平行な第2仮想線と、が設定される。前記法線方向から見て、前記第1仮想線と前記分割線とは第1点と第2点とで交差し、前記第2仮想線と前記分割線とは第3点と第4点とで交差する。前記第2仮想線上の前記第3点及び前記第4点での前記液晶層の厚みの和が、前記第1仮想線上の前記第1点及び前記第2点での前記液晶層の厚みの和よりも薄い。 The optical element according to one aspect of the present disclosure includes a lens having a curved surface and a retardation layer formed on the curved surface of the lens. The retardation layer includes a liquid crystal layer having a slow phase axis and a phase advance axis. When viewed from the normal direction at the center of gravity of the curved surface, it passes through a dividing line that divides each line segment connecting the center of gravity and each point on the peripheral edge of the curved surface from the center of gravity to the peripheral edge of the curved surface at a ratio of 4: 1 and the center of gravity. A first virtual line parallel to the slow axis and a second virtual line parallel to the phase advance axis passing through the center of gravity are set. When viewed from the normal direction, the first virtual line and the dividing line intersect at the first point and the second point, and the second virtual line and the dividing line are the third point and the fourth point. Cross at. The sum of the thicknesses of the liquid crystal layers at the third point and the fourth point on the second virtual line is the sum of the thicknesses of the liquid crystal layers at the first point and the second point on the first virtual line. Thinner than.
本開示の一態様によれば、位相差層のリタデーションのバラツキを低減できる。 According to one aspect of the present disclosure, variation in retardation of the retardation layer can be reduced.
以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各図面において同一の又は対応する構成には同一の符号を付し、説明を省略することがある。また、明細書中、数値範囲を示す「~」は、その前後に記載された数値を下限値及び上限値として含むことを意味する。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings. In each drawing, the same or corresponding configurations may be designated by the same reference numerals and description thereof may be omitted. Further, in the specification, "-" indicating a numerical range means that the numerical values described before and after the numerical range are included as the lower limit value and the upper limit value.
先ず、主に図1を参照して、参考形態に係る光学素子101について説明する。図1(A)及び図1(B)に示すように、光学素子101は、レンズ102を含む。レンズ102は、曲面102aを含む。
First, the
曲面102aは、例えば凹曲面である。凹曲面は、重心P100が周縁よりも凹む曲面である。X軸方向に垂直な断面でも、Y軸方向に垂直な断面でも、凹曲面の重心P100は、凹曲面の周縁よりも凹む。X軸方向とY軸方向とZ軸方向とは、互いに垂直である。Z軸方向は、凹曲面の重心P100における法線方向である。XY平面は、凹曲面の重心P100における接平面に対して平行である。
The
光学素子101は、レンズ102の曲面102aに形成される位相差層103を更に含む。位相差層103は、例えば、レンズ102の上に形成される配向層104と、配向層104の上に形成される液晶層105と、を含む。但し、配向層104は、任意の構成であって無くてもよい。
The
液晶層105は、遅相軸と進相軸を有する。Z軸方向視で、遅相軸はX軸方向であり、進相軸はY軸方向である。遅相軸は屈折率の最も大きい方向であり、進相軸は屈折率の最も小さい方向である。
The
図2に示すように、液晶層105は、互いに平行な複数の液晶分子105aを含む。Z軸方向視で、液晶分子105aの長軸方向はX軸方向であり、液晶分子105aの短軸方向はY軸方向である。
As shown in FIG. 2, the
本発明者は、実験等によって、レンズ102の曲面102aに均一な厚みの液晶層105を形成すると、液晶層105のリタデーションRdのバラツキが大きくなってしまうという課題を見出した。
The present inventor has found a problem that when a
Rdは、遅相軸の屈折率neと進相軸の屈折率noとの差Δn(Δn=ne-no)と、液晶層105のZ軸方向寸法dとの積である。つまり、Rdは、Rd=Δn×dの式から求められる。
Rd is the product of the difference Δn (Δn = ne-no) between the refractive index ne of the slow phase axis and the refractive index no of the phase advance axis and the dimension d in the Z-axis direction of the
液晶層105の厚みが均一な場合に、上記課題の生じる理由について説明する。液晶層105は、図1(A)及び図1(B)に示すように、レンズ102の曲面102aの上に形成される。その結果、曲面102aの重心P100から離れた位置では、XY平面に対して液晶分子105aが傾斜する。
The reason why the above problem occurs when the thickness of the
液晶分子105aの傾斜は、図1(C)に示す第1仮想線L101上の点P101、P102と、第2仮想線L102上の点P103、P104とで異なる。Z軸方向視で、第1仮想線L101は、重心P100を通り、遅相軸に平行な仮想線である。また、Z軸方向視で、第2仮想線L102は、重心P100を通り、進相軸に平行な仮想線である。
The inclination of the
図3に、第1仮想線L101上の点P101での液晶分子105aの傾斜を示す。図3において、破線は重心P100での液晶分子105aを示し、実線は点P101での液晶分子105aを示す。図3から明らかなように、点P101では、重心P100に比べて、液晶分子105aのX軸方向寸法が小さくなるのに対し、液晶分子105aのY軸方向寸法は変わらない。点P102でも同様である。
FIG. 3 shows the inclination of the
その結果、第1仮想線L101上の点P101、P102では、重心P100に比べて、neが小さくなり、noが変わらないので、Δnが小さくなる。また、点P101、P102では、重心P100に比べて、dが大きくなる。Δnの減少によるRdの減少は、dの増大によるRdの増大よりも大きい。その結果、点P101、P102では、重心P100に比べて、Δnとdの積であるRdは小さくなる。 As a result, at the points P101 and P102 on the first virtual line L101, ne is smaller and no is unchanged as compared with the center of gravity P100, so that Δn is smaller. Further, at points P101 and P102, d is larger than that of the center of gravity P100. The decrease in Rd due to the decrease in Δn is larger than the increase in Rd due to the increase in d. As a result, at points P101 and P102, Rd, which is the product of Δn and d, is smaller than that of the center of gravity P100.
図4に、第2仮想線L102上の点P103での液晶分子105aの傾斜を示す。図4において、破線は重心P100での液晶分子105aを示し、実線は点P103での液晶分子105aを示す。図4から明らかなように、点P103では、重心P100に比べて、液晶分子105aのY軸方向寸法がわずかに小さくなるのに対し、液晶分子105aのX軸方向寸法は変わらない。点P104でも同様である。
FIG. 4 shows the inclination of the
その結果、第2仮想線L102上の点P103、P104では、重心P100に比べて、noが小さくなり、neが変わらないので、Δnが大きくなる。また、点P103、P104では、重心P100に比べて、dが大きくなる。従って、点P103、P104では、重心P100に比べて、Rdが大きくなる。 As a result, at the points P103 and P104 on the second virtual line L102, no is smaller and ne does not change as compared with the center of gravity P100, so Δn becomes larger. Further, at points P103 and P104, d is larger than that of the center of gravity P100. Therefore, at points P103 and P104, Rd is larger than that of the center of gravity P100.
図5に、平板状の液晶層の傾斜角度と、Rdの測定値との関係の一例を示す。図5において、傾斜角度が0°であることは、平板状の液晶層がXY平面に平行配向であることを意味する。 FIG. 5 shows an example of the relationship between the tilt angle of the flat plate-shaped liquid crystal layer and the measured value of Rd. In FIG. 5, the inclination angle of 0 ° means that the flat plate-shaped liquid crystal layer is oriented parallel to the XY plane.
図5の黒丸は、平板状の液晶層を、第2仮想線L102を中心に時計回りと反時計回りに回転させ、傾斜させたデータである。傾斜角度が正であることは、回転方向が時計回りであることを意味する。また、傾斜角度が負であることは、回転方向が反時計回りであることを意味する。 The black circles in FIG. 5 are data in which the flat plate-shaped liquid crystal layer is rotated clockwise and counterclockwise around the second virtual line L102 and tilted. A positive tilt angle means that the direction of rotation is clockwise. Further, a negative tilt angle means that the rotation direction is counterclockwise.
図5の黒丸の傾斜角度の横軸の絶対値は、第1仮想線L101上の点P101、P102と重心P100との距離に相当する。点P101、P102と重心P100との距離が大きいほど、液晶分子105aの傾斜角度の絶対値が大きく、Rdが小さくなる。
The absolute value of the horizontal axis of the inclination angle of the black circle in FIG. 5 corresponds to the distance between the points P101 and P102 on the first virtual line L101 and the center of gravity P100. The larger the distance between the points P101 and P102 and the center of gravity P100, the larger the absolute value of the inclination angle of the
一方、図5の白丸は、平板状の液晶層を、第1仮想線L101を中心に時計回りと反時計回りに回転させ、傾斜させたデータである。傾斜角度が正であることは、回転方向が時計回りであることを意味する。また、傾斜角度が負であることは、回転方向が反時計回りであることを意味する。 On the other hand, the white circles in FIG. 5 are data in which the flat plate-shaped liquid crystal layer is rotated clockwise and counterclockwise around the first virtual line L101 and tilted. A positive tilt angle means that the direction of rotation is clockwise. Further, a negative tilt angle means that the rotation direction is counterclockwise.
図5の白丸の傾斜角度の横軸の絶対値は、第2仮想線L102上の点P103、P104と重心P100との距離に相当する。点P103、P104と重心P100との距離が大きいほど、液晶分子105aの傾斜角度の絶対値が大きく、Rdが大きくなる。
The absolute value of the horizontal axis of the inclination angle of the white circle in FIG. 5 corresponds to the distance between the points P103 and P104 on the second virtual line L102 and the center of gravity P100. The larger the distance between the points P103 and P104 and the center of gravity P100, the larger the absolute value of the inclination angle of the
図5の黒丸と白丸を比較すれば明らかなように、第1仮想線L101上と第2仮想線L102上とでは、Rdの変化の傾向が異なる。第1仮想線L101上では、重心P100からの距離が大きいほど、Rdが小さくなる。一方、第2仮想線L102上では、重心P100からの距離が大きいほど、Rdが大きくなる。 As is clear from comparing the black circles and the white circles in FIG. 5, the tendency of the change of Rd is different between the first virtual line L101 and the second virtual line L102. On the first virtual line L101, the larger the distance from the center of gravity P100, the smaller the Rd. On the other hand, on the second virtual line L102, the larger the distance from the center of gravity P100, the larger the Rd.
なお、レンズ102の曲面102aは、本参考形態では凹曲面であるが、凸曲面であってもよい。凸曲面は、重心P100が周縁よりも凸む(突出する)曲面である。X軸方向に垂直な断面でも、Y軸方向に垂直な断面でも、凸曲面の重心P100は、凸曲面の周縁よりも凸む。
The
凸曲面と凹曲面とで、液晶分子105aの傾斜角度の絶対値は同程度になる。従って、凸曲面と凹曲面とで、Rdの分布は同程度になる。
The absolute value of the inclination angle of the
次に、図6を参照して、本実施形態に係る光学素子1について説明する。図6(A)及び図6(B)に示すように、光学素子1は、レンズ2を含む。レンズ2は、曲面2aを含む。曲面2aは、例えば凹曲面である。凹曲面は、重心P0が周縁よりも凹む曲面である。X軸方向に垂直な断面でも、Y軸方向に垂直な断面でも、凹曲面の重心P0は、凹曲面の周縁よりも凹む。
Next, the
光学素子1は、レンズ2の曲面2aに形成される位相差層3を更に含む。位相差層3は、例えば、レンズ2の上に形成される配向層4と、配向層4の上に形成される液晶層5と、を含む。但し、配向層4は、任意の構成であって無くてもよい。
The
液晶層5は、遅相軸と進相軸を有する。Z軸方向視で、遅相軸はX軸方向であり、進相軸はY軸方向である。遅相軸は屈折率の最も大きい方向であり、進相軸は屈折率の最も小さい方向である。X軸方向とY軸方向とZ軸方向とは、互いに垂直である。Z軸方向は、凹曲面の重心P0における法線方向である。XY平面は、凹曲面の重心P0における接平面に対して平行である。
The
図6(C)に示すように、Z軸方向視で、第1仮想線L1は、重心P0を通り、遅相軸に平行な仮想線である。また、Z軸方向視で、第2仮想線L2は、重心P0を通り、進相軸に平行な仮想線である。 As shown in FIG. 6C, in the Z-axis direction view, the first virtual line L1 is a virtual line that passes through the center of gravity P0 and is parallel to the slow phase axis. Further, in the Z-axis direction view, the second virtual line L2 is a virtual line that passes through the center of gravity P0 and is parallel to the phase advance axis.
Z軸方向視で、分割線L3は、重心P0と曲面2aの周縁の各点とを結ぶ各線分を、重心P0側から曲面2aの周縁に4:1で分割する。また、Z軸方向視で、第1仮想線L1と分割線L3とは第1点P1と第2点P2とで交差し、第2仮想線L2と分割線L3とは第3点P3と第4点P4とで交差する。
In the Z-axis direction view, the dividing line L3 divides each line segment connecting the center of gravity P0 and each point on the peripheral edge of the
第1点P1と重心P0との距離は、X1の0.8倍である。X1は、重心P0からX軸正方向に伸びる直線と曲面2aの周縁との交点と、重心P0との距離である。第2点P2と重心P0との距離は、X2の0.8倍である。X2は、重心P0からX軸負方向に伸びる直線と曲面2aの周縁との交点と、重心P0との距離である。
The distance between the first point P1 and the center of gravity P0 is 0.8 times that of X1. X1 is the distance between the center of gravity P0 and the intersection of the straight line extending in the positive direction of the X-axis from the center of gravity P0 and the peripheral edge of the
第3点P3と重心P0との距離は、Y1の0.8倍である。Y1は、重心P0からY軸正方向に伸びる直線と曲面2aの周縁との交点と、重心P0との距離である。第4点P4と重心P0との距離は、Y2の0.8倍である。Y2は、重心P0からY軸負方向に伸びる直線と曲面2aの周縁との交点と、重心P0との距離である。
The distance between the third point P3 and the center of gravity P0 is 0.8 times that of Y1. Y1 is the distance between the center of gravity P0 and the intersection of the straight line extending in the positive direction of the Y axis from the center of gravity P0 and the peripheral edge of the
本実施形態によれば、第2仮想線L2上の第3点P3及び第4点P4での液晶層5の厚みty1、ty2の和が、第1仮想線L1上の第1点P1及び第2点P2での液晶層5の厚みtx1、tx2の和よりも小さい。つまり、下記式(1)が成立する。
According to the present embodiment, the sum of the thicknesses ty1 and ty2 of the
液晶層5の厚みは、レンズ2の曲面2aの各点における法線方向に測定する。液晶層5の厚みは、例えば、分光干渉から算出するか、又は走査電子顕微鏡(SEM)の写真から算出する。
The thickness of the
上記式(1)に加えて、好ましくは、下記式(2)が成立する。 In addition to the above formula (1), the following formula (2) is preferably established.
また、上記式(1)に加えて、好ましくは、下記式(3)が成立する。 Further, in addition to the above formula (1), the following formula (3) is preferably established.
また、上記式(3)に加えて、好ましくは、下記式(4)が成立する。 Further, in addition to the above formula (3), the following formula (4) is preferably established.
また、本実施形態によれば、第1仮想線L1上の第1点P1及び第2点P2での液晶層5の厚みtx1、tx2が、重心P0での液晶層5の厚みtoよりも厚い。つまり、下記式(5)が成立する。
Further, according to the present embodiment, the thicknesses tx1 and tx2 of the
また、上記式(5)に加えて、好ましくは、下記式(6)が成立する。
上記式(6)が成立すれば、上記式(5)のみが成立する場合に比べて、液晶層5のRdのムラがより小さくなる。従って、色調のムラをより抑制できる。to/tx1及びto/tx2は、それぞれ、好ましくは0.80よりも大きく、より好ましくは0.85よりも大きい。また、to/tx1及びto/tx2は、それぞれ、好ましくは0.99よりも小さく、より好ましくは0.98よりも小さい。
If the above formula (6) is satisfied, the unevenness of Rd of the
また、本実施形態によれば、第2仮想線L2上の第3点P3及び第4点P4での液晶層5の厚みty1、ty2が、重心P0での液晶層5の厚みtoよりも薄い。つまり、下記式(7)が成立する。
Further, according to the present embodiment, the thicknesses ty1 and ty2 of the
また、上記式(7)に加えて、好ましくは、下記式(8)が成立する。 Further, in addition to the above formula (7), the following formula (8) is preferably established.
また、本実施形態によれば、分割線L3内の領域(分割線L3を含む)における、Z軸方向に平行な光(波長543nm)のRdの標準偏差σが3.0nm以下である。つまり、下記式(9)が成立する。 Further, according to the present embodiment, the standard deviation σ of Rd of the light (wavelength 543 nm) parallel to the Z-axis direction in the region (including the dividing line L3) in the dividing line L3 is 3.0 nm or less. That is, the following equation (9) holds.
なお、レンズ2の曲面2aは、本実施形態では凹曲面であるが、凸曲面であってもよい。凸曲面は、重心P0が周縁よりも凸む曲面である。X軸方向に垂直な断面でも、Y軸方向に垂直な断面でも、凸曲面の重心P0は、凸曲面の周縁よりも凸む。
The
凸曲面と凹曲面とで、液晶分子の傾斜角度の絶対値は同じ傾向になる。従って、曲面2aが凸曲面でも、上記式(1)が成立すればよい。また、曲面2aが凸曲面でも、上記式(2)~(9)の1つ以上が成立することが好ましい。
The absolute value of the tilt angle of the liquid crystal molecule has the same tendency between the convex curved surface and the concave curved surface. Therefore, even if the
次に、図6等を再度参照して、光学素子1について説明する。光学素子1が有するレンズ2は、用途によって、性能の観点から、曲面2aを有することが望まれる。
Next, the
レンズ2は、球面レンズでもよいし、非球面レンズでもよい。また、レンズ2は、両凹レンズ、平凹レンズ、凹メニスカスレンズ、両凸レンズ、平凸レンズ、及び凸メニスカスレンズのいずれでもよい。レンズ2は、曲面2aを有すればよい。
The
レンズ2の外形は、図6(C)に示す円形には限定されず、例えば楕円形、又は多角形等であってもよい。レンズ2の外形に関係なく、上記式(1)が成立すればよい。また、レンズ2の外形に関係なく、上記式(2)~(9)の1つ以上が成立することが好ましい。
The outer shape of the
レンズ2の材質は、樹脂でもよいし、ガラスでもよい。樹脂レンズの樹脂は、例えば・ポリカーボネート、ポリイミド、ポリアクリレート、環状オレフィンである。ガラスレンズのガラスは、例えばBK7、合成石英である。
The material of the
位相差層3は、例えば1/4波長板である。1/4波長板と、不図示の直線偏光板とが組み合わせて用いられてもよい。直線偏光板の吸収軸と、1/4波長板の遅相軸とは、45°ずらして配置される。直線偏光板と1/4波長板とで、円偏光板が構成される。 The retardation layer 3 is, for example, a 1/4 wave plate. A 1/4 wave plate and a linear polarizing plate (not shown) may be used in combination. The absorption axis of the linear polarizing plate and the slow axis of the 1/4 wave plate are offset by 45 °. A circular polarizing plate is composed of a linear polarizing plate and a 1/4 wave plate.
直線偏光板は、位相差層3を基準としてレンズ2とは反対側に配置されてもよいし、位相差層3とレンズ2との間に配置されてもよいし、レンズ2を基準として位相差層3とは反対側に配置されてもよい。
The linear polarizing plate may be arranged on the side opposite to the
位相差層3は、図示しないが、液晶層5の上に積層される第2液晶層を更に含む広帯域位相差層であってもよい。第2液晶層では、上記式(1)が成立しても成立しなくてもよいが、好ましくは上記式(1)が成立する。上記式(2)~(9)も、上記式(1)と同様である。
Although not shown, the retardation layer 3 may be a broadband retardation layer further including a second liquid crystal layer laminated on the
広帯域位相差層に含まれる液晶層の数は、2つ以上であればよく、3つ以上であってもよい。Z軸方向視で、複数の液晶層は、互いに異なる方位の遅相軸を有する。少なくとも1つの液晶層で、上記式(1)が成立すればよい。好ましくは、全ての液晶層で、上記式(1)が成立する。上記式(2)~(9)も、上記式(1)と同様である。 The number of liquid crystal layers included in the broadband retardation layer may be two or more, and may be three or more. In Z-axis orientation, the plurality of liquid crystal layers have slow axes in different orientations from each other. The above formula (1) may be satisfied with at least one liquid crystal layer. Preferably, the above formula (1) is established in all the liquid crystal layers. The above equations (2) to (9) are also the same as the above equation (1).
広帯域位相差層は、例えば、配向層4と液晶層5を交互に積層したものである。レンズ2側から、配向層4と液晶層5とがこの順番で積層される。なお、レンズ2とは別の透明基材の上に形成された液晶層と、レンズ2の上に形成された液晶層とを貼り合わせて、広帯域位相差層を形成してもよい。
The broadband retardation layer is, for example, an alignment layer 4 and a
配向層4は、液晶層5の液晶分子を配向させるものである。配向層4は、例えばポリイミドのラビング、偏光UV照射によるシランカップリング剤又はポリイミドの光分解、偏光UV照射による光二量化若しくは光異性化の利用、剪断力による流動配向処理、又は無機物の斜め蒸着による配向処理等の処理が施されたものである。複数の処理が、組み合わせて使用されてもよい。これらの中でも、配向規制力、曲面への適用性、異物の軽減の観点から、偏光UV照射による光二量化若しくは光異性化の利用が好ましい。
The alignment layer 4 aligns the liquid crystal molecules of the
偏光UV照射による光二量化の生じる材料としては、クマリン、ジフェニルアセチレン、又はアントラセンが用いられる。偏光UV照射による光異性化の生じる材料としては、アゾベンゼン、スチルベン、α-イミノ-βケトエステル、又はスピロピランが用いられる。偏光UV照射による光二量化と光異性化の両方の生じる材料としては、シンナメート、カルコン、又はスチルバゾールが用いられる。 Coumarin, diphenylacetylene, or anthracene is used as a material that causes photodimerization by polarized UV irradiation. As a material that causes photoisomerization by polarized UV irradiation, azobenzene, stilbene, α-imino-β ketoester, or spiropyran is used. As a material that causes both photodimerization and photoisomerization by polarized UV irradiation, cinnamate, chalcone, or stillbazole is used.
配向層4は、レンズ2の曲面2aにコーティングされる。コーティングの方法は、例えば、スピンコート法、バーコート法、ディップコート法、キャスト法、スプレーコート法、ビードコート法、ワイヤーバーコート法、ブレードコート法、ローラーコート法、カーテンコート法、スリットダイコート法、グラビアコート法、スリットリバースコート法、マイクログラビア法、又はコンマコート法等である。樹脂組成物がレンズ2の曲面2aに塗布され、乾燥される。樹脂組成物の溶剤は、塗布後の加熱によって除去される。なお、コーティングの方法は、溶剤を使用しない蒸着法であってもよい。
The alignment layer 4 is coated on the
配向層4の厚みは、例えば1nm~10μm、好ましくは10nm~5μm、より好ましくは50nm~2μmである。配向層4の厚みは、液晶層5の厚みと同様に、レンズ2の曲面2aの各点における法線方向に測定する。
The thickness of the alignment layer 4 is, for example, 1 nm to 10 μm, preferably 10 nm to 5 μm, and more preferably 50 nm to 2 μm. The thickness of the alignment layer 4 is measured in the normal direction at each point of the
なお、上記の通り、配向層4は、任意の構成であって、無くてもよい。その場合、レンズ2の曲面2aには、液晶層5の液晶分子を配向させる処理が施されてもよい。
As described above, the alignment layer 4 has an arbitrary structure and may be omitted. In that case, the
液晶層5は、図2に示す液晶層105と同様に、互いに平行に配向される複数の液晶分子を含む。Z軸方向視で、液晶分子の長軸方向はX軸方向であり、液晶分子の短軸方向はY軸方向である。液晶分子は、本実施形態では棒状液晶であるが、ディスコティック液晶であってもよい。
The
液晶層5は、例えば光硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂等のエネルギー硬化性樹脂を含む。液晶層5は、液晶組成物の塗布及び乾燥によって形成される。液晶組成物は、例えば、アクリル基又はメタクリル基を含む光硬化性の高分子液晶などである。液晶組成物は、単独で液晶相を示さない成分で構成されてもよい。重合によって液晶相が生じればよい。重合性の液晶組成物は、添加剤を含んでもよい。添加剤としては、重合開始剤、レベリング剤、重合禁止剤、カイラル剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、光安定剤、又は二色性色素など用いられる。複数種類の添加剤が併用されてもよい。
The
液晶組成物の塗布方法は、一般的なものであってよい。液晶組成物の塗布方法は、例えば、スピンコート法、バーコート法、押し出しコート法、ダイレクトグラビアコート法、リバースグラビアコート法、又はダイコート法等である。液晶組成物の溶剤は、塗布後の加熱によって除去される。 The method of applying the liquid crystal composition may be a general one. The method for applying the liquid crystal composition is, for example, a spin coating method, a bar coating method, an extrusion coating method, a direct gravure coating method, a reverse gravure coating method, a die coating method, or the like. The solvent of the liquid crystal composition is removed by heating after coating.
液晶組成物の溶剤は、例えば有機溶剤である。有機溶剤は、アミド(例えばN,N-ジメチルホルムアミド)、スルホキシド(例えばジメチルスルホキシド)、炭化水素(例えばベンゼン、若しくはヘキサン)、エステル(例えば、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、若しくはプロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート)、ケトン(例えばアセトン、若しくはメチルエチルケトン)、又はエーテル(例えばテトラヒドロフラン、若しくは1,2-ジメトキシエタン)である。2種類以上の有機溶剤が併用されてもよい。なお、液晶層5は、溶剤を使用しない蒸着法または真空注入法で形成されてもよい。
The solvent of the liquid crystal composition is, for example, an organic solvent. Organic solvents include amides (eg N, N-dimethylformamide), sulfoxides (eg dimethyl sulfoxides), hydrocarbons (eg benzene or hexanes), esters (eg methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, or propylene glycol monoethyl). Ether acetate), ketones (eg acetone, or methyl ethyl ketone), or ethers (eg tetrahydrofuran, or 1,2-dimethoxyethane). Two or more kinds of organic solvents may be used together. The
液晶層5の厚みは、光の波長と、位相差と、Δn(Δn=ne-no)とに基づいて決められる。例えば、光の波長が543nmであり、位相差が1/4波長である場合、Rdは136nmである。Rdが136nmであってΔnが0.1である場合、液晶層5の厚みは1360nmである。
The thickness of the
液晶層5の厚みは、上記の通り、光の波長と、位相差と、Δnとに基づいて決められ、特に限定されないが、例えば0.1μm~20μm、好ましくは0.2μm~10μm、より好ましくは0.5μm~5μmである。なお、液晶層5は、1/4波長板には限定されず、1/2波長板等であってもよい。
As described above, the thickness of the
ところで、本実施形態では、上記の通り、液晶層5の厚みは、少なくとも式(1)を満たす。つまり、第2仮想線L2上の第3点P3及び第4点P4での液晶層5の厚みty1、ty2の和が、第1仮想線L1上の第1点P1及び第2点P2での液晶層5の厚みtx1、tx2の和よりも小さい。
By the way, in the present embodiment, as described above, the thickness of the
液晶層5の厚みは、例えばドライエッチング法によって調整する。ドライエッチング法として、例えばプラズマエッチング法が用いられる。プラズマエッチング法では、液晶層5の一部を覆うマスクを用いて、酸素等のプラズマで液晶層5の露出部をエッチングする。
The thickness of the
図7に示すように、マスクMは、例えば、第1仮想線L1上の第1点P1及び第2点P2を覆う。第2仮想線L2上の第3点P3及び第4点P4は、マスクMから露出している。この状態で液晶層5をエッチングすれば、ty1、ty2の和がtx1、tx2の和よりも小さくなる。液晶層5の厚みの変化が滑らかになるように、大きさの異なる複数のマスクMが順番に用いられてもよい。
As shown in FIG. 7, the mask M covers, for example, the first point P1 and the second point P2 on the first virtual line L1. The third point P3 and the fourth point P4 on the second virtual line L2 are exposed from the mask M. If the
プラズマエッチング法では、例えば、RIE(Reactive Ion Etching)装置が用いられる。プラズマの発生に用いられるガスは、例えば酸素ガスを含み、酸素ガスの他にCF4又はCCl4等のハロゲン含有ガスを更に含んでもよい。エッチング時間及びガス流量などで、エッチング量を制御できる。 In the plasma etching method, for example, a RIE (Reactive Ion Etching) apparatus is used. The gas used to generate the plasma contains, for example, oxygen gas, and may further contain a halogen-containing gas such as CF 4 or CCl 4 in addition to the oxygen gas. The etching amount can be controlled by the etching time, gas flow rate, and the like.
なお、光学素子1は、図示しないが、ハードコート層又は防汚層等の保護層を更に含んでもよい。保護層は、位相差層3を保護するものであり、位相差層3を基準としてレンズ2とは反対側に配置される。
Although not shown, the
以下、実験データについて説明する。下記の例1が実施例であり、下記の例2が比較例である。 The experimental data will be described below. Example 1 below is an example, and Example 2 below is a comparative example.
[例1]
例1では、レンズと配向層と液晶層とからなる光学素子を作製した。レンズとしては、平凹レンズ(エドモンドオプティクス社製、商品コード#45-038)を用意した。このレンズの直径は、50mmであった。
[Example 1]
In Example 1, an optical element composed of a lens, an alignment layer, and a liquid crystal layer was produced. As a lens, a plano-concave lens (manufactured by Edmond Optics, product code # 45-038) was prepared. The diameter of this lens was 50 mm.
配向層は、偏光UV照射により配向規制力が発現する光配向膜を用いた。光配向膜の材料を含む溶液を、スピンコーターで平凹レンズの凹曲面に塗布した。塗布後の乾燥は、100℃で10分間実施した。乾燥後、配向層の表面には、偏光露光装置(山下電装社製、HC-1001)を用いて、240mW/cm2の光を照射し、配向規制力を付与した。配向層の厚みは、およそ0.1μmであった。 As the alignment layer, a photoalignment film that exerts an orientation regulating force by irradiation with polarized UV was used. A solution containing the material of the photoalignment film was applied to the concave curved surface of the plano-concave lens with a spin coater. Drying after application was carried out at 100 ° C. for 10 minutes. After drying, the surface of the alignment layer was irradiated with light of 240 mW / cm 2 using a polarization exposure apparatus (HC-1001 manufactured by Yamashita Denso Co., Ltd.) to impart an orientation regulating force. The thickness of the oriented layer was about 0.1 μm.
液晶層は、液晶組成物の塗布及び乾燥によって形成した。液晶組成物は、紫外線硬化型の液晶(BASF社製、LC242)に光重合開始剤(BASF社製、DarocureTPO)とレベリング剤を加え、酢酸エチルで溶解したものを用いた。液晶組成物は、スピンコーターで配向層の上に塗布した。塗布後の乾燥は、100℃で10分間実施した。乾燥後、紫外線照射装置(浜松フォトニクス社製、LC6)を用い、3000mW/cm2の光を照射し、液晶組成物を硬化させた。 The liquid crystal layer was formed by applying and drying the liquid crystal composition. As the liquid crystal composition, a photopolymerization initiator (BASF, Darocure TPO) and a leveling agent were added to an ultraviolet curable liquid crystal (BASF, LC242) and dissolved in ethyl acetate. The liquid crystal composition was applied onto the alignment layer with a spin coater. Drying after application was carried out at 100 ° C. for 10 minutes. After drying, the liquid crystal composition was cured by irradiating with light of 3000 mW / cm 2 using an ultraviolet irradiation device (LC6 manufactured by Hamamatsu Photonics Co., Ltd.).
液晶層の厚みは、ドライエッチング法によって調整した。マスクとしては、ホウケイ酸ガラス(ショット社製、D263)のガラス板を用いた。ガラス板は、図7に示すように液晶層の上に載せた。ガラス板は、Y軸方向寸法が35mmであり、X軸方向寸法が76mmであり、Z軸方向寸法(厚み)が0.5mmであった。エッチング装置としては、反応性イオンエッチング装置(SAMCO社製、RIE-10NR)を用いた。酸素ガスの流量は20sccmであり、気圧は5.3Paであり、エッチング時間は20秒であった。 The thickness of the liquid crystal layer was adjusted by a dry etching method. As the mask, a glass plate of borosilicate glass (manufactured by Schott AG, D263) was used. The glass plate was placed on the liquid crystal layer as shown in FIG. The glass plate had a Y-axis direction dimension of 35 mm, an X-axis direction dimension of 76 mm, and a Z-axis direction dimension (thickness) of 0.5 mm. As the etching apparatus, a reactive ion etching apparatus (RIE-10NR manufactured by SAMCO) was used. The flow rate of oxygen gas was 20 sccm, the atmospheric pressure was 5.3 Pa, and the etching time was 20 seconds.
[例2]
例2では、液晶層のドライエッチングを省いた以外、例1と同じ条件で光学素子を作製した。
[Example 2]
In Example 2, the optical element was manufactured under the same conditions as in Example 1 except that the dry etching of the liquid crystal layer was omitted.
[評価]
(1.液晶層の厚み)
液晶層の厚みは、近赤外顕微分光測定機(オリンパス株式会社製、USPM-RU-W)を用いて、空気と液晶層との界面で反射した光と、液晶層と配向層との界面で反射した光との干渉波の波形から測定した。この測定では、液晶層の屈折率は1.56とした。
[evaluation]
(1. Thickness of liquid crystal layer)
The thickness of the liquid crystal layer is determined by using a near-infrared microspectroscopy measuring device (USPM-RU-W manufactured by Olympus Co., Ltd.) to reflect light reflected at the interface between air and the liquid crystal layer and the interface between the liquid crystal layer and the alignment layer. It was measured from the waveform of the interference wave with the light reflected by. In this measurement, the refractive index of the liquid crystal layer was set to 1.56.
表1に、液晶層の厚みの測定結果を示す。 Table 1 shows the measurement results of the thickness of the liquid crystal layer.
例2では、tx1、tx2、ty1、及びty2が、略同一であり、且つtoよりも大きかった。ドライエッチング前の液晶層の厚みは、主に凹曲面の重心P0からの距離に依存し、重心P0からの方位には依存しなかった。 In Example 2, tx1, tx2, ty1, and ty2 were substantially the same and greater than to. The thickness of the liquid crystal layer before dry etching mainly depended on the distance from the center of gravity P0 of the concave curved surface, and did not depend on the orientation from the center of gravity P0.
凹曲面の重心P0からの距離が遠いほど、ドライエッチング前の液晶層の厚みが厚かった。これは、凹曲面の重心P0からの距離が遠い位置では、勾配が急であり、液晶組成物が重力に逆らって這い上がろうとし、液晶組成物の流動が妨げられるからである。 The farther the concave curved surface is from the center of gravity P0, the thicker the liquid crystal layer before dry etching. This is because, at a position where the concave curved surface is far from the center of gravity P0, the gradient is steep, the liquid crystal composition tries to crawl up against gravity, and the flow of the liquid crystal composition is hindered.
ドライエッチング前の液晶層の厚みの分布は、凹曲面の勾配、液晶組成物の粘度、固形分の濃度、溶剤の沸点、並びにスピンコートの回転数などで決まる。ちなみに、例1~例2では、tx1、tx2、ty1、及びty2の測定点における傾斜角度は、約20°であった。 The distribution of the thickness of the liquid crystal layer before dry etching is determined by the gradient of the concave curved surface, the viscosity of the liquid crystal composition, the concentration of the solid content, the boiling point of the solvent, the rotation speed of the spin coat, and the like. Incidentally, in Examples 1 and 2, the inclination angles at the measurement points of tx1, tx2, ty1 and ty2 were about 20 °.
なお、液晶層の厚みは、走査電子顕微鏡(SEM)を用いても測定可能である。SEMの試料は、図6(C)に示す第1仮想線L1と第2仮想線L2とで光学素子を切断し、作製する。切断面のSEM写真を用いて、液晶層の厚みを測定可能である。 The thickness of the liquid crystal layer can also be measured using a scanning electron microscope (SEM). The SEM sample is prepared by cutting an optical element with the first virtual line L1 and the second virtual line L2 shown in FIG. 6 (C). The thickness of the liquid crystal layer can be measured by using the SEM photograph of the cut surface.
(2.液晶層のRd)
液晶層のRdは、二次元複屈折率評価装置(フォトニックラティス社製、WPA-200)を用い、曲面2aの全体で一括測定した。Rdの測定に用いる光の波長は、543nmであった。
(2. Rd of liquid crystal layer)
The Rd of the liquid crystal layer was collectively measured on the entire
図8に、例1の光学素子の第1仮想線L1上及び第2仮想線L2上でのRdを示す。図8において、黒丸は第1仮想線L1上でのRdの測定値を示し、白丸は第2仮想線L2上でのRdの測定値を示す。図8から明らかなように、例1の光学素子は、第1仮想線L1上でも、第2仮想線L2上でも、Rdの分布が均一であった。 FIG. 8 shows Rd on the first virtual line L1 and the second virtual line L2 of the optical element of Example 1. In FIG. 8, black circles indicate the measured values of Rd on the first virtual line L1, and white circles indicate the measured values of Rd on the second virtual line L2. As is clear from FIG. 8, in the optical element of Example 1, the distribution of Rd was uniform on both the first virtual line L1 and the second virtual line L2.
図9に、例2の光学素子の第1仮想線L1上及び第2仮想線L2上でのRdを示す。図9において、黒丸は第1仮想線L1上でのRdの測定値を示し、白丸は第2仮想線L2上でのRdの測定値を示す。図9から明らかなように、例2の光学素子は、第1仮想線L1上ではRdの分布が均一であったが、第2仮想線L2上ではRdの分布が不均一であった。 FIG. 9 shows Rd on the first virtual line L1 and the second virtual line L2 of the optical element of Example 2. In FIG. 9, black circles indicate the measured values of Rd on the first virtual line L1, and white circles indicate the measured values of Rd on the second virtual line L2. As is clear from FIG. 9, in the optical element of Example 2, the distribution of Rd was uniform on the first virtual line L1, but the distribution of Rd was non-uniform on the second virtual line L2.
図10に、例1及び例2の光学素子の分割線L3内の領域におけるRdの分布を示す。各例で、Rdの測定点は、約16000点である。例1では、液晶層のドライエッチングを実施したので、Rdの標準偏差σは1.7nmであり、上記式(9)が成立した。一方、例2では、液晶層のドライエッチングを省略したので、Rdの標準偏差σは3.4nmであり、上記式(9)が成立しなかった。 FIG. 10 shows the distribution of Rd in the region in the dividing line L3 of the optical elements of Examples 1 and 2. In each example, the measurement points of Rd are about 16000 points. In Example 1, since the liquid crystal layer was dry-etched, the standard deviation σ of Rd was 1.7 nm, and the above formula (9) was established. On the other hand, in Example 2, since the dry etching of the liquid crystal layer was omitted, the standard deviation σ of Rd was 3.4 nm, and the above formula (9) did not hold.
以上、本開示に係る光学素子及びその製造方法について説明したが、本開示は上記実施形態などに限定されない。特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更、修正、置換、付加、削除、及び組み合わせが可能である。それらについても当然に本開示の技術的範囲に属する。 Although the optical element and the method for manufacturing the optical element according to the present disclosure have been described above, the present disclosure is not limited to the above-described embodiment and the like. Various changes, modifications, replacements, additions, deletions, and combinations are possible within the scope of the claims. Of course, they also belong to the technical scope of the present disclosure.
1 光学素子
2 レンズ
2a 曲面
3 位相差層
5 液晶層
L1 第1仮想線
L2 第2仮想線
L3 分割線
P0 重心
P1 第1点
P2 第2点
P3 第3点
P4 第4点
1
Claims (9)
前記レンズの前記曲面に形成される位相差層と、を含み、
前記位相差層は、遅相軸と進相軸とを有する液晶層を含み、
前記曲面の重心における法線方向から見て、前記重心と前記曲面の周縁の各点とを結ぶ各線分を前記重心から前記曲面の周縁に4:1で分割する分割線と、前記重心を通る前記遅相軸に平行な第1仮想線と、前記重心を通る前記進相軸に平行な第2仮想線と、が設定され、
前記法線方向から見て、前記第1仮想線と前記分割線とは第1点と第2点とで交差し、前記第2仮想線と前記分割線とは第3点と第4点とで交差し、
前記第2仮想線上の前記第3点及び前記第4点での前記液晶層の厚みの和が、前記第1仮想線上の前記第1点及び前記第2点での前記液晶層の厚みの和よりも小さい、光学素子。 A lens with a curved surface and
Including a retardation layer formed on the curved surface of the lens.
The retardation layer includes a liquid crystal layer having a slow phase axis and a phase advance axis.
When viewed from the normal direction at the center of gravity of the curved surface, it passes through a dividing line that divides each line segment connecting the center of gravity and each point on the peripheral edge of the curved surface from the center of gravity to the peripheral edge of the curved surface at a ratio of 4: 1 and the center of gravity. A first virtual line parallel to the slow axis and a second virtual line parallel to the phase advance axis passing through the center of gravity are set.
When viewed from the normal direction, the first virtual line and the dividing line intersect at the first point and the second point, and the second virtual line and the dividing line are the third point and the fourth point. Cross at
The sum of the thicknesses of the liquid crystal layers at the third point and the fourth point on the second virtual line is the sum of the thicknesses of the liquid crystal layers at the first point and the second point on the first virtual line. Smaller than an optical element.
前記レンズの前記曲面の上に液晶組成物を塗布し、前記液晶層を形成することと、
前記液晶層をドライエッチングし、前記第2仮想線上の前記第3点及び前記第4点での前記液晶層の厚みを、前記第1仮想線上の前記第1点及び前記第2点での前記液晶層の厚みよりも薄くすることと、
を含む、光学素子の製造方法。 The manufacturing method for manufacturing the optical element according to any one of claims 1 to 8.
By applying the liquid crystal composition on the curved surface of the lens to form the liquid crystal layer,
The liquid crystal layer is dry-etched, and the thickness of the liquid crystal layer at the third point and the fourth point on the second virtual line is measured by the first point and the second point on the first virtual line. To make it thinner than the thickness of the liquid crystal layer,
A method for manufacturing an optical element, including.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020123813A JP2022020360A (en) | 2020-07-20 | 2020-07-20 | Optical element and method of manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2020123813A JP2022020360A (en) | 2020-07-20 | 2020-07-20 | Optical element and method of manufacturing the same |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2022020360A true JP2022020360A (en) | 2022-02-01 |
Family
ID=80216220
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2020123813A Pending JP2022020360A (en) | 2020-07-20 | 2020-07-20 | Optical element and method of manufacturing the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2022020360A (en) |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007133167A (en) * | 2005-11-10 | 2007-05-31 | Fujifilm Corp | Optical compensation element and its manufacturing method, liquid crystal display, and liquid crystal projector |
CN102162873A (en) * | 2010-02-23 | 2011-08-24 | 山本光学株式会社 | Circularly polarizing plate, circularly polarizing lens, and circularly polarizing glasses |
WO2013054673A1 (en) * | 2011-10-14 | 2013-04-18 | 大日本印刷株式会社 | Pattern phase difference film and method for manufacturing same |
JP2015052679A (en) * | 2013-09-06 | 2015-03-19 | 大日本印刷株式会社 | Retardation film and manufacturing method of the same |
JP2018533073A (en) * | 2015-10-30 | 2018-11-08 | トランジションズ オプティカル, インコーポレイテッド | Optical article and method for preparing the same |
US10520772B1 (en) * | 2017-12-15 | 2019-12-31 | Facebook Technologies, Llc | Self-compensated liquid crystal polymer coatings on curved optical surface |
-
2020
- 2020-07-20 JP JP2020123813A patent/JP2022020360A/en active Pending
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007133167A (en) * | 2005-11-10 | 2007-05-31 | Fujifilm Corp | Optical compensation element and its manufacturing method, liquid crystal display, and liquid crystal projector |
CN102162873A (en) * | 2010-02-23 | 2011-08-24 | 山本光学株式会社 | Circularly polarizing plate, circularly polarizing lens, and circularly polarizing glasses |
JP2011197629A (en) * | 2010-02-23 | 2011-10-06 | Yamamoto Kogaku Co Ltd | Circularly polarizing plate, circularly polarizing lens and circularly polarizing glasses |
WO2013054673A1 (en) * | 2011-10-14 | 2013-04-18 | 大日本印刷株式会社 | Pattern phase difference film and method for manufacturing same |
JP2015052679A (en) * | 2013-09-06 | 2015-03-19 | 大日本印刷株式会社 | Retardation film and manufacturing method of the same |
JP2018533073A (en) * | 2015-10-30 | 2018-11-08 | トランジションズ オプティカル, インコーポレイテッド | Optical article and method for preparing the same |
US10520772B1 (en) * | 2017-12-15 | 2019-12-31 | Facebook Technologies, Llc | Self-compensated liquid crystal polymer coatings on curved optical surface |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6643226B2 (en) | Microstructured diffuser including first microstructured layer and coating, optical laminate, and method | |
JP5405763B2 (en) | Directional diffusion film, polarizing plate, liquid crystal display device, and method of manufacturing directional diffusion film | |
US20080180619A1 (en) | Phase difference layer laminated body and manufacturing method thereof | |
JP4724427B2 (en) | Coating composition, optical film, antireflection film, polarizing plate, and display device using them | |
BRPI1004420A2 (en) | Optical element with anti-reflection function and display device | |
TW200809274A (en) | Glare-proof polarizing film laminate and liquid crystal display comprising the same | |
TWI512318B (en) | Anti-dizzy polarized board and image display device using the polarized board | |
CN109643013A (en) | Transmission-variable film | |
TWI439761B (en) | Liquid crystal display and glare-proof polarizing film laminate used therein | |
EP3546992A1 (en) | Method for producing optical article and optical article | |
KR101610871B1 (en) | Organic light emitting diode display | |
WO2015012347A1 (en) | Phase difference film, method for manufacturing phase difference film, polarizing plate and image display device which use phase difference film, and 3d image display system using image display device | |
JP4953575B2 (en) | Coating composition, optical film, polarizing plate and image display device | |
JP5545262B2 (en) | Light-emitting display device | |
JP7217359B2 (en) | Optical film, circularly polarizing plate, organic electroluminescence display | |
JP2022020360A (en) | Optical element and method of manufacturing the same | |
CN114051586A (en) | Long film | |
CN113661420A (en) | Laminate and composition for forming vertically aligned liquid crystal cured film | |
JP2006091276A (en) | Anti-reflection film, polarizer, image display device, and method of manufacturing anti-reflection film | |
JP2004271695A (en) | Phase differential film consisting of liquid crystal layer and manufacturing method therefor | |
JP7376600B2 (en) | optical film | |
JP6586363B2 (en) | Film-forming composition, hard coat film, polarizing plate, and method for producing hydrophilized hard coat film | |
JP2022057624A (en) | Optical element and method for manufacturing the same | |
JP2010506205A (en) | Polarizing plate and polarized light irradiation apparatus including the same | |
WO2022030482A1 (en) | Optical element and method for producing same |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20230207 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20230628 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230704 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230825 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20231121 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20240220 |
|
A911 | Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911 Effective date: 20240228 |