JP2022075485A - Liquid crystal optical element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、液晶光学素子に関する。 Embodiments of the present invention relate to liquid crystal optical elements.
例えば、液晶材料を用いた液晶偏光格子が提案されている。このような液晶偏光格子は、波長λの光が入射した際に、入射光を0次回折光及び1次回折光に分割するものである。このような液晶偏光格子を実現する場合、生産性を上げることが要望されている。 For example, a liquid crystal polarizing lattice using a liquid crystal material has been proposed. Such a liquid crystal polarizing grid divides the incident light into 0th-order diffracted light and 1st-order diffracted light when light having a wavelength λ is incident. When realizing such a liquid crystal polarizing grid, it is required to increase the productivity.
本実施形態の目的は、量産化が可能な液晶光学素子を提供することにある。 An object of the present embodiment is to provide a liquid crystal optical element capable of mass production.
本実施形態の液晶光学素子は、
第1主面を有する基板と、前記第1主面に配置され、所定のピッチで並んだ複数の構造体と、前記構造体の各々を囲み、隣接する前記構造体の間において前記第1主面に接する液晶層と、を備え、前記液晶層の厚さは、前記構造体の厚さより大きく、前記液晶層は、前記構造体に沿って並んだ液晶分子を有し、前記液晶分子の配向方向が固定された状態で硬化している。
The liquid crystal optical element of this embodiment is
A substrate having a first main surface, a plurality of structures arranged on the first main surface and arranged at a predetermined pitch, and the first main surface surrounding each of the structures and adjacent to each other. A liquid crystal layer in contact with a surface is provided, the thickness of the liquid crystal layer is larger than the thickness of the structure, the liquid crystal layer has liquid crystal molecules arranged along the structure, and the orientation of the liquid crystal molecules is provided. It is cured in a fixed direction.
以下、本実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、開示はあくまで一例に過ぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べて、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を適宜省略することがある。 Hereinafter, this embodiment will be described with reference to the drawings. It should be noted that the disclosure is merely an example, and those skilled in the art can easily conceive of appropriate changes while maintaining the gist of the invention, which are naturally included in the scope of the present invention. Further, in order to clarify the explanation, the drawings may schematically represent the width, thickness, shape, etc. of each part as compared with the actual embodiment, but the drawings are merely examples and are merely examples of the present invention. It does not limit the interpretation. Further, in the present specification and each figure, the same reference reference numerals may be given to the components exhibiting the same or similar functions as those described above with respect to the above-mentioned figures, and the overlapping detailed description may be omitted as appropriate. ..
なお、図面には、必要に応じて理解を容易にするために、互いに直交するX軸、Y軸、及び、Z軸を記載する。X軸に沿った方向をX方向または第1方向と称し、Y軸に沿った方向をY方向または第2方向と称し、Z軸に沿った方向をZ方向または第3方向と称する。X軸及びY軸によって規定される面をX-Y平面と称し、X軸及びZ軸によって規定される面をX-Z平面と称する。X-Y平面を見ることを平面視という。 In the drawings, the X-axis, the Y-axis, and the Z-axis, which are orthogonal to each other, are described as necessary for facilitating understanding. The direction along the X axis is referred to as the X direction or the first direction, the direction along the Y axis is referred to as the Y direction or the second direction, and the direction along the Z axis is referred to as the Z direction or the third direction. The plane defined by the X-axis and the Y-axis is referred to as an XY plane, and the plane defined by the X-axis and the Z-axis is referred to as an XY plane. Looking at the XY plane is called plan view.
図1は、本実施形態に係る液晶光学素子1を模式的に示す断面図である。液晶光学素子1は、基板10と、複数の構造体20と、液晶層LCと、を備えている。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a liquid crystal
基板10は、光を透過する透明基板であり、例えば、透明なガラス板または透明な合成樹脂板によって構成されている。基板10は、例えば、可撓性を有する透明な合成樹脂板によって構成されていてもよい。基板10は、任意の形状を取り得る。例えば、基板10は、湾曲していてもよい。基板10の屈折率は、例えば、空気の屈折率よりも大きい。
The
本明細書において、『光』は、可視光及び不可視光を含むものである。例えば、可視光域の下限の波長は360nm以上400nm以下であり、可視光域の上限の波長は760nm以上830nm以下である。可視光は、第1波長帯(例えば400nm~500nm)の第1成分(青成分)、第2波長帯(例えば500nm~600nm)の第2成分(緑成分)、及び、第3波長帯(例えば600nm~700nm)の第3成分(赤成分)を含んでいる。不可視光は、第1波長帯より短波長帯の紫外線、及び、第3波長帯より長波長帯の赤外線を含んでいる。
本明細書において、『透明』は、無色透明であることが好ましい。ただし、『透明』は、半透明又は有色透明であってもよい。
As used herein, "light" includes visible and invisible light. For example, the lower limit wavelength of the visible light region is 360 nm or more and 400 nm or less, and the upper limit wavelength of the visible light region is 760 nm or more and 830 nm or less. Visible light has a first component (blue component) in the first wavelength band (for example, 400 nm to 500 nm), a second component (green component) in the second wavelength band (for example, 500 nm to 600 nm), and a third wavelength band (for example). It contains a third component (red component) of 600 nm to 700 nm). The invisible light includes ultraviolet rays in a wavelength band shorter than the first wavelength band and infrared rays in a wavelength band longer than the third wavelength band.
In the present specification, "transparent" is preferably colorless and transparent. However, "transparent" may be translucent or colored transparent.
基板10は、X-Y平面に沿った平板状に形成され、第1主面F1と、第2主面F2と、を有している。第1主面F1及び第2主面F2は、X-Y平面に略平行な面であり、Z方向において、互いに対向している。第2主面F2は、例えば空気に接しているが、他の薄膜で覆われていてもよい。
The
複数の構造体20は、第1主面F1に配置され、所定の第1ピッチP1でX方向に沿って並んでいる。ここでの構造体20とは、第1主面F1からZ方向に延びた凸状体である。このような複数の構造体20は、後に詳述するが、液晶層LCに含まれる液晶分子の配向方向を規定する機能を有するものである。構造体20の各々は、第1主面F1に接しているが、構造体20と第1主面F1との間に他の薄膜が介在していてもよい。構造体20は、例えば、有機材料によって形成されているが、無機材料によって形成されてもよい。
The plurality of
構造体20は、X-Z平面において、Z方向に沿って先細る断面形状を有している。つまり、構造体20は、第1主面F1に接する底部20Bと、底部20Bの反対側の頂部20Tと、を有し、底部20BのX方向に沿った幅WBは、頂部20Tの幅WTより大きい。図1に示す例では、隣接する底部20Bの間で第1主面F1が露出している。但し、隣接する底部20Bの間の第1主面F1が薄膜で覆われていてもよい。
また、構造体20は、底部20Bと頂部20Tとの間に側面20Sを有している。側面20Sは、X方向において、互いに対向している。側面20Sの各々は、Z方向に対して傾斜した傾斜面である。
The
Further, the
構造体20が基板10に接している構成例では、構造体20の屈折率は、基板10の屈折率と同等である。このため、基板10と構造体20との界面に到達した光は、ほとんど屈折しない。
In the configuration example in which the
構造体20の各々は、第1主面F1からZ方向に沿ってほぼ一定の厚さD20を有している。構造体20の厚さD20は、底部20Bの幅WBより大きい。一例では、厚さD20は、100nm~2000nmであり、望ましくは、300nm~1000nmである。幅WBは、例えば、50nm~1500nmであり、望ましくは、100nm~1000nmである。幅WBと厚さD20との比(WB/D20)は、1より小さく、0.1より大きい。
Each of the
構造体20の側面20Sと底部20Bとのなす角度θは、90度より小さいことが望ましい。一例では、角度θは、65°~88°であり、望ましくは、75°~85°である。
It is desirable that the angle θ formed by the
液晶層LCは、構造体20の各々を囲み、頂部20T及び側面20Sに接している。しかも、図1に示す例では、液晶層LCは、隣接する構造体20の間において第1主面F1に接している。液晶層LCは、第1主面F1からZ方向に沿って厚さDLCを有している。液晶層LCの厚さDLCは、構造体20の厚さD20より大きい。一例では、厚さDLCは、1000nm~14000nmであり、望ましくは、5000nm~12000nmである。厚さD20は、上記の通りである。厚さD20と厚さDLCとの比(D20/DLC)は、1より小さく、0.01より大きい。望ましくは、比(D20/DLC)は、1より小さく、0.04より大きい。
ここで説明する液晶層LCの厚さDLCは、液晶層LCが単層体である場合の厚さに相当する。なお、液晶層LCは、複数の層が積層された多層体であってもよい。
The liquid crystal layer LC surrounds each of the
The thickness DLC of the liquid crystal layer LC described here corresponds to the thickness when the liquid crystal layer LC is a single layer. The liquid crystal layer LC may be a multilayer body in which a plurality of layers are laminated.
X方向に沿って隣接する構造体20の底部20Bの間の距離Lは、液晶層LCの厚さDLCより小さい。一例では、距離Lは、50nm~1500nmであり、望ましくは、100nm~1000nmである。厚さDLCは、上記の通りである。距離Lと厚さDLCとの比(L/DLC)は、1より小さく、0.007より大きい。望ましくは、比(L/DLC)は、0.2より小さく、0.014より大きい。
The distance L between the
また、距離Lは、厚さD20と同等、あるいは、厚さD20より小さい。一例では、距離Lと厚さD20との比(L/D20)は、1以下であり、0.3より大きい。なお、液晶分子の配向方向を規定する観点では、距離Lは小さい方が望ましく、また、厚さD20は大きい方が望ましい。但し、後述する金型を用いた製造方法で構造体20を形成する場合の生産性を考慮すると、距離Lは大きい方が望ましく、また、厚さD20は小さい方が望ましい。
Further, the distance L is equal to or smaller than the thickness D20. In one example, the ratio of distance L to thickness D20 (L / D20) is 1 or less, greater than 0.3. From the viewpoint of defining the orientation direction of the liquid crystal molecules, it is desirable that the distance L is small and that the thickness D20 is large. However, considering the productivity when the
図1に示す例では、Z方向において、液晶層LCの上には他の薄膜や基板は重なっていない。つまり、液晶層LCは、空気に接する主面F3を有している。なお、主面F3は、保護膜などの他の薄膜で覆われる場合があり得る。 In the example shown in FIG. 1, no other thin film or substrate is overlapped on the liquid crystal layer LC in the Z direction. That is, the liquid crystal layer LC has a main surface F3 in contact with air. The main surface F3 may be covered with another thin film such as a protective film.
液晶層LCは、複数の液晶構造体LMSを有している。液晶構造体LMSは、その一端側に位置する第1液晶分子LM1と、その他端側に位置する第2液晶分子LM2と、を有している。第1液晶分子LM1は第1主面F1に近接し、第2液晶分子LM2は主面F3に近接している。
液晶構造体LMSの各々の第1液晶分子LM1は、X方向に隣接する構造体20の間に位置している。液晶構造体LMSの各々の第2液晶分子LM2は、構造体20よりもZ方向に沿った上方に位置している。また、液晶構造体LMSは、構造体20の上方にも位置している。
The liquid crystal layer LC has a plurality of liquid crystal structures LMS. The liquid crystal structure LMS has a first liquid crystal molecule LM1 located on one end side thereof and a second liquid crystal molecule LM2 located on the other end side. The first liquid crystal molecule LM1 is close to the first main surface F1, and the second liquid crystal molecule LM2 is close to the main surface F3.
Each first liquid crystal molecule LM1 of the liquid crystal structure LMS is located between the
第1液晶分子LM1の配向方向は、隣接する構造体20によって規定される。配向方向と構造体20との関係については、後に図2を参照しながら説明する。各液晶構造体LMSは、第1液晶分子LM1及び第2液晶分子LM2を含む複数の液晶分子がZ方向に並んだ連続体としてみなすことができる。このため、第1液晶分子LM1の配向方向が構造体20によって規定されることにより、第2液晶分子LM2を含むZ方向に並んだ複数の液晶分子の配向方向は、第1液晶分子LM1の配向方向に応じて規定される。これにより、各液晶構造体LMSにおける第1液晶分子LM1及び第2液晶分子LM2を含む複数の液晶分子は、それぞれX-Y平面において所定の方向に配向する。
The orientation direction of the first liquid crystal molecule LM1 is defined by the
本実施形態の液晶層LCは、第1液晶分子LM1及び第2液晶分子LM2を含む液晶分子の配向方向が固定された状態で硬化している。つまり、液晶分子の配向方向は、電界に応じて制御されるものではない。このため、液晶光学素子1は、配向制御のための電極を備えていない。このような液晶層LCは、例えば、モノマーに光などのエネルギーを与えて重合させることで形成される。
The liquid crystal layer LC of the present embodiment is cured in a state where the orientation direction of the liquid crystal molecules including the first liquid crystal molecule LM1 and the second liquid crystal molecule LM2 is fixed. That is, the orientation direction of the liquid crystal molecules is not controlled according to the electric field. Therefore, the liquid crystal
図2は、図1に示した液晶光学素子1の第1主面F1近傍における第1液晶分子LM1の配向方向を説明するための平面図である。図1は、図2に示したA-B線に沿った液晶光学素子1の断面図に相当する。
FIG. 2 is a plan view for explaining the orientation direction of the first liquid crystal molecule LM1 in the vicinity of the first main surface F1 of the liquid crystal
複数の構造体20は、平面視において、略同一形状を有するように形成され、それぞれ湾曲している。複数の構造体20は、X方向に沿って間隔をおいて並んでいる。X方向に隣接する構造体20の間の第1液晶分子LM1は、その長軸LXが構造体20の接線TLに沿うように配向した状態で、硬化している。ここでの接線TLは、例えば、構造体20のうち底部20Bの外縁に接する接線である。
The plurality of
図3は、図1に示した液晶光学素子1の製造方法の一例を説明するための図である。
FIG. 3 is a diagram for explaining an example of a method for manufacturing the liquid crystal
まず、ステップST1では、基板10の第1主面F1に、透明な構造体材料20Mを塗布し、溶媒を除去して構造体材料20Mが仮硬化した状態を形成する。ここでは、構造体材料20Mとして紫外線硬化性樹脂が適用可能である。
First, in step ST1, the
続いて、ステップST2では、予め構造体20の形状に応じた凹部が形成された金型MDを用意し、金型MDを構造体材料20Mに重ね合わせ、加圧しながら紫外線を照射する。これにより、構造体材料20Mが金型MDの凹部に応じた形状に硬化し、構造体20が形成される。その後、金型MDを除去する。
図3に示す例では、金型MDの凸部CVが第1主面F1に接した状態で、紫外線を照射している。このため、形成された構造体20は互いに離間し、構造体20の間の第1主面F1が露出する。
なお、金型MDが加圧された際に、凸部CVと第1主面F1との間に構造体材料20Mが介在した状態で紫外線が照射されてもよい。この場合、構造体20の間の第1主面F1は、構造体20と同一材料の薄膜で覆われる。
Subsequently, in step ST2, a mold MD in which recesses corresponding to the shape of the
In the example shown in FIG. 3, the convex portion CV of the mold MD is in contact with the first main surface F1 and is irradiated with ultraviolet rays. Therefore, the formed
When the mold MD is pressurized, ultraviolet rays may be irradiated with the
続いて、ステップST3では、基板10の上に液晶層LCを形成する。液晶層LCは、例えば以下のようにして形成される。まず、第1主面F1及び構造体20に接するように液晶材料を塗布する。そして、紫外線等の光を照射して液晶材料を硬化させ、液晶層LCを形成する。
Subsequently, in step ST3, the liquid crystal layer LC is formed on the
但し、液晶材料を硬化させる以前の段階では、液晶材料に含まれる液晶分子の配向方向は、以下のようにして固定される。すなわち、第1主面F1に近接する第1液晶分子LM1は、隣接する構造体20の間において、X-Y平面に沿うように水平配向するとともに、長軸が構造体20の接線に沿うように配向する。第1液晶分子LM1に対してZ方向に重なる液晶分子(第2液晶分子LM2を含む)LMの配向方向は、第1液晶分子LM1の配向方向に応じて決定される。構造体20の上方に位置する液晶分子LMは、その周辺の液晶分子LMに追従して配向する。
However, before the liquid crystal material is cured, the orientation direction of the liquid crystal molecules contained in the liquid crystal material is fixed as follows. That is, the first liquid crystal molecule LM1 close to the first main surface F1 is horizontally oriented along the XY plane between the
図3に示す例では、第1液晶分子LM1に重なる液晶分子LMの配向方向は、第1液晶分子LM1の配向方向とほぼ一致しているが、液晶材料にカイラル剤が添加されている場合には、第1液晶分子LM1を起点として複数の液晶分子LMが旋回しながらZ方向に重なる。
このように、第1液晶分子LM1の配向方向に応じて、各液晶分子LMの配向方向が固定された後に、液晶材料の硬化処理が行われる。
In the example shown in FIG. 3, the orientation direction of the liquid crystal molecule LM overlapping the first liquid crystal molecule LM1 is almost the same as the orientation direction of the first liquid crystal molecule LM1, but when the chiral agent is added to the liquid crystal material. In, a plurality of liquid crystal molecules LM are swirled and overlapped in the Z direction starting from the first liquid crystal molecule LM1.
In this way, the liquid crystal material is cured after the orientation direction of each liquid crystal molecule LM is fixed according to the orientation direction of the first liquid crystal molecule LM1.
本実施形態によれば、波長オーダーの微小な凹凸を有する金型MDを用いて、微小な構造体20を容易に形成することができる。このような構造体20は、液晶材料が塗布された際に、液晶材料に含まれる液晶分子の配向方向を規定する機能を有している。構造体20のパターンは、液晶分子LMが所望の配向パターンを形成するように形成されている。このため、液晶材料は、各液晶分子の配向方向が所定の方向に固定された状態で硬化しており、所定のリタデーションを有する液晶層LCが形成される。したがって、所望の光学特性を有する液晶光学素子1を量産することができる。
According to this embodiment, the
一実施例として、構造体20の幅WBを150nmとし、距離Lを300nmとし、厚さD20を300nmとして、液晶光学素子1を試作したところ、所定の方向に配向した液晶分子を有する液晶層LCが形成され、所望のリタデーションを得られることが確認された。
As an example, when a liquid crystal
次に、本実施形態に係る液晶光学素子1の具体的な構成例について説明する。
Next, a specific configuration example of the liquid crystal
(第1構成例)
図4は、液晶光学素子1の第1構成例を模式的に示す断面図である。図4は、図2に示したC-D線に沿った液晶光学素子1の断面図に相当する。第1構成例は、液晶光学素子1が透過型の回折格子として機能する例に相当する。液晶層LCは、配向方向が揃ったネマティック液晶を有している。第1主面F1に沿って並んだ複数の第1液晶分子LM1の配向方向は、Y方向に沿って連続的に変化している。
なお、液晶層LCが上記したような多層体の場合、一部がツイスト配向したネマティック液晶であってもよい。
(First configuration example)
FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a first configuration example of the liquid crystal
When the liquid crystal layer LC is a multilayer body as described above, it may be a nematic liquid crystal in which a part of the liquid crystal layer LC is twist-oriented.
液晶層LCの屈折率異方性あるいは複屈折性をΔn(液晶分子の異常光に対する屈折率neと常光に対する屈折率noとの差分)とし、液晶層LCの厚さをDLCとし、回折光の波長をλとしたときに、液晶層LCのリタデーションΔn・DLCは、λ/2とすることが望ましい。 The refractive index anisotropy or birefringence of the liquid crystal layer LC is Δn (difference between the refractive index ne for abnormal light of the liquid crystal molecule and the refractive index no for normal light), the thickness of the liquid crystal layer LC is DLC, and the diffracted light. When the wavelength is λ, it is desirable that the refractive index Δn · DLC of the liquid crystal layer LC is λ / 2.
1つの液晶構造体LMSに着目すると、第1液晶分子LM1の配向方向、及び、第2液晶分子LM2の配向方向は、ほぼ一致している。また、第1液晶分子LM1と第2液晶分子LM2との間の他の液晶分子LMの配向方向も、第1液晶分子LM1の配向方向とほぼ一致している。 Focusing on one liquid crystal structure LMS, the orientation direction of the first liquid crystal molecule LM1 and the orientation direction of the second liquid crystal molecule LM2 are almost the same. Further, the orientation direction of the other liquid crystal molecules LM between the first liquid crystal molecule LM1 and the second liquid crystal molecule LM2 is also substantially the same as the orientation direction of the first liquid crystal molecule LM1.
このような液晶光学素子1に対しては、液晶層LCの側から光が入射する場合もあり得るし、基板10の側から光が入射する場合もあり得る。ここでは、液晶層LCの側から光が入射する場合について説明する。入射光LTiは、液晶光学素子1を透過した後に、0次回折光LT0及び1次回折光LT1に分割される。0次回折光LT0の回折角θd0は、入射光LTiの入射角θiと同等である。1次回折光LT1の回折角θd1は、入射角θiとは異なる。
Light may be incident on the liquid crystal
(第2構成例)
図5は、液晶光学素子1の第2構成例を模式的に示す断面図である。図5は、図2に示したC-D線に沿った液晶光学素子1の断面図に相当する。第2構成例は、液晶光学素子1が反射型の回折格子として機能する例に相当する。液晶層LCは、コレステリック液晶を有している。なお、図5では、図面の簡略化のため、1つの液晶分子LMは、X-Y平面内に位置する複数の液晶分子のうち、平均的配向方向を向いている液晶分子を代表して示している。第1主面F1に沿って並んだ複数の第1液晶分子LM1の配向方向は、Y方向に沿って連続的に変化している。
(Second configuration example)
FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing a second configuration example of the liquid crystal
1つの液晶構造体LMSに着目すると、複数の液晶分子LMは、旋回しながらZ方向に沿って螺旋状に積み重ねられている。第1液晶分子LM1の配向方向、及び、第2液晶分子LM2の配向方向は、ほぼ一致している。液晶構造体LMSは、螺旋ピッチPを有している。螺旋ピッチPは、螺旋の1周期(360度)を示す。 Focusing on one liquid crystal structure LMS, a plurality of liquid crystal molecules LM are spirally stacked along the Z direction while swirling. The orientation direction of the first liquid crystal molecule LM1 and the orientation direction of the second liquid crystal molecule LM2 are almost the same. The liquid crystal structure LMS has a spiral pitch P. The spiral pitch P indicates one cycle (360 degrees) of the spiral.
液晶層LCは、一点鎖線で示すような複数の反射面13を有している。一例では、複数の反射面13は、互いに略平行である。反射面13は、第1主面F1に対して傾斜しており、一定方向に延びる略平面形状を有している。反射面13は、ブラッグの法則に従って、入射光LTiのうち一部の光LTrを選択反射し、他の光LTtを透過する。反射面13は、第1主面F1に対する反射面13の傾斜角度φに応じて光LTrを反射する。
図5に示す例では、螺旋ピッチPは、第1液晶分子LM1と第2液晶分子LM2との間のZ方向に沿った距離として示されているが、反射面13での反射率を向上する観点では、液晶層LCの厚さDLCは、螺旋ピッチPの5倍以上であることが望ましく、10倍以上であることがさらに望ましい。
The liquid crystal layer LC has a plurality of reflecting
In the example shown in FIG. 5, the spiral pitch P is shown as the distance along the Z direction between the first liquid crystal molecule LM1 and the second liquid crystal molecule LM2, but improves the reflectance at the reflecting
ここでの反射面13は、液晶分子LMの配向方向が揃った面、あるいは、空間位相が揃った面(等位相面)に相当する。なお、反射面13の形状は、平面形状に限らず、凹状や凸状の曲面形状であってもよく、特に限定されるものではない。また、反射面13の一部に凸凹を有していたり、反射面13の傾斜角度φが均一でなかったり、複数の反射面13が、規則的に整列していなかったりしてもよい。液晶構造体LMSの空間位相分布に応じて、任意の形状の反射面13を構成することができる。
The
液晶構造体LMSであるコレステリック液晶は、選択反射帯域Δλに含まれる所定波長λの光のうち、コレステリック液晶の旋回方向と同じ旋回方向の円偏光を反射する。例えば、コレステリック液晶の旋回方向が右回りの場合、所定波長λの光のうち、右回りの円偏光を反射し、左回りの円偏光を透過する。同様に、コレステリック液晶の旋回方向が左回りの場合、所定波長λの光のうち、左回りの円偏光を反射し、右回りの円偏光を透過する。 The cholesteric liquid crystal, which is a liquid crystal structure LMS, reflects circularly polarized light having a predetermined wavelength λ included in the selective reflection band Δλ in the same swirling direction as the swirling direction of the cholesteric liquid crystal. For example, when the turning direction of the cholesteric liquid crystal is clockwise, the clockwise circular polarization of the light having a predetermined wavelength λ is reflected and the counterclockwise circular polarization is transmitted. Similarly, when the swirling direction of the cholesteric liquid crystal is counterclockwise, the counterclockwise circular polarization of the light having a predetermined wavelength λ is reflected and the clockwise circular polarization is transmitted.
コレステリック液晶の螺旋ピッチをP、液晶分子の異常光に対する屈折率をne、液晶分子の常光に対する屈折率をnoと記載すると、一般的に、垂直入射した光に対するコレステリック液晶の選択反射帯域Δλは、「no*P~ne*P」で示される。なお、詳細には、コレステリック液晶の選択反射帯域Δλは、「no*P~ne*P」の範囲に対して、反射面13の傾斜角度φや、入射角θiなどに応じて変化する。
なお、液晶層LCは、単層体であってもよいし多層体であってもよい。液晶層LCが多層体の場合、螺旋ピッチが異なる液晶層が積層されてもよいし、螺旋の旋回方向が互いに逆となる液晶層が積層されてもよい。また、液晶層LCが単層体の場合、螺旋ピッチが連続的に変化する液晶層であってもよい。
When the spiral pitch of the cholesteric liquid crystal is P, the refractive index of the liquid crystal molecule to abnormal light is ne, and the refractive index of the liquid crystal molecule to normal light is no, generally, the selective reflection band Δλ of the cholesteric liquid crystal for vertically incident light is It is indicated by "no * P to ne * P". Specifically, the selective reflection band Δλ of the cholesteric liquid crystal changes with respect to the range of “no * P to ne * P” according to the inclination angle φ of the
The liquid crystal layer LC may be a single layer or a multilayer. When the liquid crystal layer LC is a multilayer body, liquid crystal layers having different spiral pitches may be laminated, or liquid crystal layers having spirals whose spiral directions are opposite to each other may be laminated. Further, when the liquid crystal layer LC is a single layer, it may be a liquid crystal layer in which the spiral pitch changes continuously.
(配向パターン例)
図6は、液晶層LCにおける配向パターンの一例を模式的に示す平面図である。図6には、各液晶構造体に含まれる液晶分子のうち、第1液晶分子LM1の配向方向が示されており、構造体20の図示を省略している。
(Example of orientation pattern)
FIG. 6 is a plan view schematically showing an example of the orientation pattern in the liquid crystal layer LC. FIG. 6 shows the orientation direction of the first liquid crystal molecule LM1 among the liquid crystal molecules contained in each liquid crystal structure, and the
Y方向に沿って並んだ第1液晶分子LM1の配向方向は、互いに異なる。つまり、X-Y平面における空間位相は、Y方向に沿って異なる。例えば、第1液晶分子LM1の各々の配向方向は、Y方向に沿って(図の左から右に向かって)、一定角度ずつ変化している。ここでは、第1液晶分子LM1の配向方向の変化量は、Y方向に沿って一定であるが、徐々に増大したり、徐々に減少したりしてもよい。ここで、図6に示すように、Y方向に沿って第1液晶分子LM1の配向方向が180度だけ変化するときの2つの第1液晶分子LM1の間隔を配向ピッチαと定義する。 The orientation directions of the first liquid crystal molecules LM1 arranged along the Y direction are different from each other. That is, the spatial topologies in the XY planes differ along the Y direction. For example, the orientation direction of each of the first liquid crystal molecules LM1 changes by a constant angle along the Y direction (from the left to the right in the figure). Here, the amount of change in the orientation direction of the first liquid crystal molecule LM1 is constant along the Y direction, but may be gradually increased or gradually decreased. Here, as shown in FIG. 6, the distance between the two first liquid crystal molecules LM1 when the orientation direction of the first liquid crystal molecule LM1 changes by 180 degrees along the Y direction is defined as the orientation pitch α.
一方、X方向に沿って並んだ第1液晶分子LM1の配向方向は略一致する。つまり、X-Y平面における空間位相は、X方向において略一致する。 On the other hand, the orientation directions of the first liquid crystal molecules LM1 arranged along the X direction are substantially the same. That is, the spatial topologies in the XY planes substantially match in the X direction.
例えば、液晶光学素子1が図4を参照して説明した透過型の回折格子として機能する場合、配向ピッチαは、回折光の波長をλとし、入射角をθiとし、1次回折光の回折角をθd1としたときに、次の関係を満たすように設定される。
For example, when the liquid crystal
α=λ/(sinθd1-sinθi)
配向ピッチαは、例えば、3μm以下である。
α = λ / (sinθd1-sinθi)
The orientation pitch α is, for example, 3 μm or less.
次に、図6に示した配向パターンを実現するための構造体20のレイアウト例について説明する。
Next, a layout example of the
(第1レイアウト)
図7は、構造体20の第1レイアウトを示す平面図である。第1レイアウトは、複数の構造体20が1種類の構造体(第1構造体)21を有する例に相当する。構造体21の各々は、平面視において、同様に湾曲したアーチ状に形成されている。
(1st layout)
FIG. 7 is a plan view showing the first layout of the
複数の構造体21は、X方向及びY方向にそれぞれ配列されている。複数の構造体21は、X方向に沿って第1ピッチP1で並んでいる。また、複数の構造体21は、Y方向に沿って第1ピッチP1とは異なる第2ピッチP2で並んでいる。一例では、第2ピッチP2は、第1ピッチP1より大きい。第2ピッチP2は、図6に示した配向ピッチαと同等である。
The plurality of
このような第1レイアウトによれば、X方向に隣接する構造体21の間の液晶分子は、構造体21の接線に沿うように配向し、Y方向に並んだ液晶分子の配向方向は、連続的に変化する。Y方向に隣接する構造体21の間の液晶分子は、X方向に沿って配向する。
According to such a first layout, the liquid crystal molecules between the
(第2レイアウト)
図8は、構造体20の第2レイアウトを示す平面図である。第2レイアウトは、複数の構造体20が複数種類の構造体(第1構造体)21及び構造体(第2構造体)22を有する例に相当する。第2レイアウトは、第1レイアウトと比較して、構造体22が追加された点で相違している。構造体22の各々は、平面視において、構造体21とは異なる形状を有し、湾曲したアーチ状に形成されている。
(2nd layout)
FIG. 8 is a plan view showing the second layout of the
ここでの異なる形状とは、構造体22の全長が構造体21の全長とは異なる場合や、構造体22の曲率が構造体21の曲率と異なる場合などを含むものである。図8に示す例では、構造体22の全長は構造体21の全長より短いが、構造体22の曲率は構造体21の曲率と同等である。
The different shape here includes a case where the total length of the
複数の構造体22は、X方向及びY方向にそれぞれ配列されている。X方向において、構造体21及び構造体22は、交互に並んでいる。また、1つの構造体22は、X方向に隣接する2つの構造体21のほぼ中間地点に配置されている。なお、X方向に隣接する2つの構造体21の間に、複数の構造体22が配置されてもよい。
The plurality of
複数の構造体22は、X方向に沿ってピッチP11で並んでいる。また、複数の構造体22は、Y方向に沿ってピッチP11とは異なるピッチP12で並んでいる。一例では、ピッチP11は第1ピッチP1と同等であり、ピッチP12は第2ピッチP2と同等であり、ピッチP12は配向ピッチαと同等である。
The plurality of
このような第2レイアウトによれば、X方向に隣接する構造体21と構造体22との間の液晶分子は、構造体21及び構造体22のそれぞれの接線に沿うように配向し、Y方向に並んだ液晶分子の配向方向は、連続的に変化する。Y方向に隣接する構造体21の間の液晶分子は、X方向に沿って配向する。
According to such a second layout, the liquid crystal molecules between the
(第3レイアウト)
図9は、構造体20の第3レイアウトを示す平面図である。第3レイアウトは、複数の構造体20が複数種類の構造体(第1構造体)21及び構造体(第3構造体)23を有する例に相当する。第3レイアウトは、第1レイアウトと比較して、構造体23が追加された点で相違している。なお、第3レイアウトでは、図8に示した第2レイアウトの如く、構造体22をさらに追加してもよい。
(3rd layout)
FIG. 9 is a plan view showing a third layout of the
構造体23の各々は、平面視において、構造体21とは異なる形状を有し、X方向に沿って直線状に延出している。構造体23は、Y方向において隣接する構造体21の間に配置されている。複数の構造体23は、Y方向に沿ってピッチP22で並んでいる。一例では、ピッチP22は第2ピッチP2と同等であり、ピッチP22は配向ピッチαと同等である。
Each of the
このような第3レイアウトによれば、X方向に隣接する構造体21の間の液晶分子は、構造体21の接線に沿うように配向し、Y方向に並んだ液晶分子の配向方向は、連続的に変化する。Y方向に隣接する構造体21の間の液晶分子は、構造体23に沿って配向する。
なお、第3レイアウトにおいて、Y方向に隣接する構造体21の間に位置する構造体23の本数は、2本以上であってもよい。
According to such a third layout, the liquid crystal molecules between the
In the third layout, the number of
(第4レイアウト)
図10は、構造体20の第4レイアウトを示す平面図である。第4レイアウトは、複数の構造体20が複数種類の構造体(第1構造体)21及び構造体(第2構造体)22を有する例に相当する。構造体21及び22は、いずれも、図8の第2レイアウトで説明したのと同様に、アーチ状に形成されている。但し、第4レイアウトは、第2レイアウトと比較して、Y方向に隣接する構造体列において、構造体21が半周期ずれて配列されるとともに、構造第22も半周期ずれて配列されている点で相違している。
(4th layout)
FIG. 10 is a plan view showing a fourth layout of the
ここでは、Y方向に隣接する構造体列R1及びR2に着目する。構造体列R1及びR2の各々において、構造体21及び構造体22はX方向に沿って交互に並び、また、構造体22はX方向に隣接する2つの構造体21のほぼ中間に位置している。また、構造体列R1及びR2の各々において、複数の構造体21はX方向に沿って第1ピッチP1で並び、また、複数の構造体22はX方向に沿ってピッチP11で並んでいる。
Here, attention is paid to the structure rows R1 and R2 adjacent to each other in the Y direction. In each of the structure rows R1 and R2, the
構造体列R1における構造体21及び構造体22の配列周期は、構造体列R2における構造体21及び構造体22の配列周期に対して、半周期ずれている。このため、構造体列R1における構造体21のピークP211の位置は、Y方向において、構造体列R2における構造体22のピークP222の位置に並んでいる。また、構造体列R1における構造体22のピーク221の位置は、Y方向において、構造体列R2における構造体21のピークP212の位置に並んでいる。
The arrangement period of the
このような第4レイアウトによれば、X方向に隣接する構造体21と構造体22との間の液晶分子は、構造体21及び構造体22のそれぞれの接線に沿うように配向し、Y方向に並んだ液晶分子の配向方向は、連続的に変化する。Y方向に隣接する構造体列R1及びR2の間の液晶分子は、X方向に沿って配向する。
According to such a fourth layout, the liquid crystal molecules between the
(第5レイアウト)
図11は、構造体20の第5レイアウトを示す平面図である。第5レイアウトは、複数の構造体20が複数種類の構造体(第1構造体)24及び構造体(第2構造体)25を有する例に相当する。構造体24及び25の各々は、アーチ状に形成されているが、図において、左右非対称の形状を有している。但し、構造体24の形状は、X方向に平行な軸に対して、構造体25の形状と線対称である。構造体24及び25は、X方向に沿って交互に並んでいる。複数の構造体24はX方向に沿ってピッチP4で並び、複数の構造体25はX方向に沿ってピッチP5で並んでいる。
(Fifth layout)
FIG. 11 is a plan view showing a fifth layout of the
構造体24においては、ピークP24の位置を中心として、図の右側の長さが図の左側の長さよりも短い。構造体25においては、ピークP25の位置を中心として、図の右側の長さが図の左側の長さよりも長い。
In the
このような第5レイアウトによれば、X方向に隣接する構造体24と構造体25との間の液晶分子は、構造体24及び構造体25のそれぞれの接線に沿うように配向し、Y方向に並んだ液晶分子の配向方向は、連続的に変化する。Y方向に隣接する構造体列R1及びR2の間の液晶分子は、X方向に沿って配向する。
According to such a fifth layout, the liquid crystal molecules between the
(変形例1)
図12は、変形例1を示す平面図である。
ここに示す変形例1は、図11に示した第5レイアウトと比較して、構造体24のX方向に沿ったピッチP4及び構造体25のX方向に沿ったピッチP5をそれぞれ拡大した点で相違するものである。
(Modification 1)
FIG. 12 is a plan view showing a
In the modified example 1 shown here, the pitch P4 along the X direction of the
(変形例2)
図13は、変形例2を示す平面図である。
図13の上段に示すレイアウトは、図11に示した第5レイアウトにおいて、隣接する構造体列Rの間に1本の構造体23を追加した例に相当する。構造体23は、上記の通り、X方向に沿って直線状に延出している。
図13の下段に示すレイアウトは、図12に示した変形例1のレイアウトにおいて、隣接する構造体列Rの間に1本の構造体23を追加した例に相当する。
(Modification 2)
FIG. 13 is a plan view showing a
The layout shown in the upper part of FIG. 13 corresponds to an example in which one
The layout shown in the lower part of FIG. 13 corresponds to an example in which one
(変形例3)
図14は、変形例3を示す平面図である。
図14の上段に示すレイアウトは、図11に示した第5レイアウトにおいて、隣接する構造体列Rの間に2本の構造体23を追加した例に相当する。構造体23の各々は、上記の通り、X方向に沿って直線状に延出している。
図14の下段に示すレイアウトは、図12に示した変形例1のレイアウトにおいて、隣接する構造体列Rの間に2本の構造体23を追加した例に相当する。
(Modification 3)
FIG. 14 is a plan view showing a modification 3.
The layout shown in the upper part of FIG. 14 corresponds to an example in which two
The layout shown in the lower part of FIG. 14 corresponds to an example in which two
(変形例4)
図15は、変形例4を示す平面図である。
図15の上段に示すレイアウトは、図11に示した第5レイアウトにおいて、隣接する構造体列Rの間に3本の構造体23を追加した例に相当する。
図15の下段に示すレイアウトは、図12に示した変形例1のレイアウトにおいて、隣接する構造体列Rの間に3本の構造体23を追加した例に相当する。
隣接する構造体列Rの間に位置する構造体23の本数は、4本以上であってもよい。
(Modification example 4)
FIG. 15 is a plan view showing a modified example 4.
The layout shown in the upper part of FIG. 15 corresponds to an example in which three
The layout shown in the lower part of FIG. 15 corresponds to an example in which three
The number of
(第6レイアウト)
図16は、構造体20の第6レイアウトを示す平面図である。
第6レイアウトは、複数の構造体20がN種類の構造体(第1構造体)201、構造体(第2構造体)202、構造体(第3構造体)203、及び、構造体(第4構造体)204を有する例に相当する。ここでは、Nが4である。構造体201乃至204の各々は、いずれも直線状に形成されている。但し、構造体201乃至204の各々の延出方向は、互いに異なっている。構造体201乃至204は、Y方向に沿って間隔を置いて並んでいる。
(6th layout)
FIG. 16 is a plan view showing a sixth layout of the
In the sixth layout, the plurality of
構造体201乃至204を一群の構造体とみなした場合、構造体の繰り返しピッチ(周期)βは、図6を参照して説明した配向ピッチαと同等である。
例えば、一群の構造体をN階調に分割して、各階調を直線状の構造体で表現する場合、各階調の構造体の延出方向は、(180°/N)で表される角度ずつ変化する。つまり、Y方向に隣接する構造体の延出方向のなす角度は、(180°/N)である。
ここに示す例は、Nが4である場合に相当し、Y方向に並んだ構造体201乃至204の延出方向は、時計回りの45°ずつ変化している。以下、構造体201乃至204の各々について具体的に説明する。
When the
For example, when a group of structures is divided into N gradations and each gradation is expressed by a linear structure, the extension direction of the structure of each gradation is an angle represented by (180 ° / N). It changes little by little. That is, the angle formed by the extending direction of the structures adjacent to the Y direction is (180 ° / N).
The example shown here corresponds to the case where N is 4, and the extending directions of the
複数の構造体201は、それぞれY方向に延出し、互いに平行であり、X方向に沿って等しい間隔D201で並んでいる。間隔D201は、例えば、100nmである。ピッチβが3μmの場合、構造体201のY方向に沿った長さL201は、例えば、600nmである。
複数の構造体202は、互いに平行であり、X方向に沿って等間隔で並んでいる。構造体202の延出方向は、構造体201の延出方向を基準としたとき、構造体201に対して時計回りに45°の方向である。隣接する構造体202の間隔D202は、例えば、100nmである。
複数の構造体203は、それぞれX方向に延出し、互いに平行であり、Y方向に沿って等しい間隔D203で並んでいる。換言すると、構造体203の延出方向は、構造体201の延出方向を基準としたとき、構造体201に対して時計回りに90°の方向である。隣接する構造体203の間隔D203は、例えば、100nmである。
複数の構造体204は、互いに平行であり、X方向に沿って等間隔で並んでいる。構造体204の延出方向は、構造体201の延出方向を基準としたとき、構造体201に対して時計回りに135°の方向である。隣接する構造体204の間隔D204は、例えば、100nmである。
The plurality of
The plurality of
The plurality of
The plurality of
このような第6レイアウトによれば、X方向に隣接する構造体201の間の液晶分子は構造体201の延出方向に沿って配向し、X方向に隣接する構造体202の間の液晶分子は構造体202の延出方向に沿って配向し、X方向に隣接する構造体203の間の液晶分子は構造体203の延出方向に沿って配向し、X方向に隣接する構造体204の間の液晶分子は構造体204の延出方向に沿って配向する。
なお、ここでは、Nが4である場合について説明したが、Nは2以上の整数であり、4以外の整数であってもよい。
According to such a sixth layout, the liquid crystal molecules between the
Although the case where N is 4 has been described here, N is an integer of 2 or more and may be an integer other than 4.
以下に、いくつかの変形例について説明する。各変形例は、Nが4である場合に相当する。各変形例においては、構造体201乃至204の各々の延出方向がそれぞれ異なる。以下の説明において、Y方向を示す矢印の先端の方位を基準とし、Y方向に対する構造体の延出方向は、時計回りの角度θの方向として示す。
Some modifications will be described below. Each modification corresponds to the case where N is 4. In each modification, the extension direction of each of the
(変形例5)
図17は、変形例5を示す平面図である。
Y方向に対する構造体201の延出方向は、角度θ201が15°の方向である。同様に、構造体202の延出方向は、角度θ202が60°の方向である。構造体203の延出方向は、角度θ203が105°の方向である。構造体204の延出方向は、角度θ204が150°の方向である。
つまり、変形例5では、構造体201乃至204のいずれもY方向には延出していないし、X方向にも延出していない。
また、構造体202と構造体203との間を通り且つX方向に平行な軸に対して、構造体201及び202のセットは、構造体203及び204のセットと非対称である。
Y方向に隣接する構造体の延出方向のなす角度は、いずれも同等であり、45°である。
(Modification 5)
FIG. 17 is a plan view showing a modification 5.
The extending direction of the
That is, in the modified example 5, none of the
Also, the set of
The angles formed by the extending directions of the structures adjacent to each other in the Y direction are the same, and are 45 °.
(変形例6)
図18は、変形例6を示す平面図である。
Y方向に対する構造体201の延出方向は、角度θ201が22.5°の方向である。同様に、構造体202の延出方向は、角度θ202が67.5°の方向である。構造体203の延出方向は、角度θ203が112.5°の方向である。構造体204の延出方向は、角度θ204が157.5°の方向である。
また、構造体202と構造体203との間を通り且つX方向に平行な軸に対して、構造体201及び202のセットは、構造体203及び204のセットと線対称である。
Y方向に隣接する構造体の延出方向のなす角度は、いずれも45°である。
(Modification 6)
FIG. 18 is a plan view showing a modification 6.
The extending direction of the
Further, the set of the
The angle formed by the extending direction of the structures adjacent to each other in the Y direction is 45 °.
(変形例7)
図19は、変形例7を示す平面図である。
Y方向に隣接する構造体の延出方向のなす角度は、一定であるとは限らない。
すなわち、Y方向に対する構造体201の延出方向は、角度θ201が25°の方向である。同様に、構造体202の延出方向は、角度θ202が75°の方向である。構造体203の延出方向は、角度θ203が105°の方向である。構造体204の延出方向は、角度θ204が155°の方向である。
構造体201及び202の延出方向は、互いに50°で交差している。構造体202及び203の延出方向は、互いに30°で交差している。構造体203及び204の延出方向は、互いに50°で交差している。構造体204及び201の延出方向は、互いに50°で交差している。
(Modification 7)
FIG. 19 is a plan view showing a modification 7.
The angle formed by the extending direction of the structures adjacent to the Y direction is not always constant.
That is, the extending direction of the
The extending directions of the
(変形例8)
図20は、変形例8を示す平面図である。
Y方向に対する構造体201の延出方向は、角度θ201が20°の方向である。同様に、構造体202の延出方向は、角度θ202が60°の方向である。構造体203の延出方向は、角度θ203が120°の方向である。構造体204の延出方向は、角度θ204が160°の方向である。
構造体201及び202の延出方向は、互いに40°で交差している。構造体202及び203の延出方向は、互いに60°で交差している。構造体203及び204の延出方向は、互いに40°で交差している。構造体204及び201の延出方向は、互いに40°で交差している。
変形例7及び変形例8で説明したように、Y方向に隣接する構造体の延出方向のなす角度は、必ずしも一定の角度(180°/N)でなくてもよい。ここに示した角度は一例であって、この角度に限定されるものではない。
(Modification 8)
FIG. 20 is a plan view showing a modification 8.
The extending direction of the
The extending directions of the
As described in the modified example 7 and the modified example 8, the angle formed by the extending direction of the structures adjacent to the Y direction does not necessarily have to be a constant angle (180 ° / N). The angle shown here is an example and is not limited to this angle.
以上説明したように、本実施形態によれば、量産化が可能な液晶光学素子を提供することができる。 As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide a liquid crystal optical element capable of mass production.
なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although some embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented as examples and are not intended to limit the scope of the invention. These novel embodiments can be implemented in various other embodiments, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and variations thereof are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.
1…液晶光学素子 10…基板 F1…第1主面
20…構造体 20B…底部 20T…頂部 20S…側面
LC…液晶層 LM1…第1液晶分子 LM2…第2液晶分子 LMS…液晶構造体
1 ... Liquid crystal
Claims (16)
前記第1主面に配置され、所定のピッチで並んだ複数の構造体と、
前記構造体の各々を囲み、隣接する前記構造体の間に配置された液晶層と、を備え、
前記液晶層の厚さは、前記構造体の厚さより大きく、
前記液晶層は、前記構造体に沿って並んだ液晶分子を有し、前記液晶分子の配向方向が固定された状態で硬化している、液晶光学素子。 A substrate having a first main surface and
A plurality of structures arranged on the first main surface and arranged at a predetermined pitch,
A liquid crystal layer that surrounds each of the structures and is disposed between the adjacent structures is provided.
The thickness of the liquid crystal layer is larger than the thickness of the structure,
The liquid crystal layer is a liquid crystal optical element having liquid crystal molecules arranged along the structure and cured in a state where the orientation direction of the liquid crystal molecules is fixed.
前記底部の幅は、前記頂部の幅より大きい、請求項1に記載の液晶光学素子。 The structure is made of a transparent organic material and has a bottom in contact with the first main surface and a top on the opposite side of the bottom.
The liquid crystal optical element according to claim 1, wherein the width of the bottom is larger than the width of the top.
隣接する前記構造体の間に位置する前記液晶分子は、その長軸が前記構造体の接線に沿うように配向している、請求項2に記載の液晶光学素子。 In plan view, each of the structures is curved and
The liquid crystal optical element according to claim 2, wherein the liquid crystal molecules located between the adjacent structures are oriented so that their long axes are oriented along the tangent line of the structure.
前記複数の第1構造体は、第1方向に沿って第1ピッチで並び、前記第1方向と交差する第2方向に沿って前記第1ピッチとは異なる第2ピッチで並んでいる、請求項1に記載の液晶光学素子。 The plurality of structures have a plurality of curved first structures.
The plurality of first structures are arranged at a first pitch along the first direction, and are arranged at a second pitch different from the first pitch along a second direction intersecting with the first direction. Item 2. The liquid crystal optical element according to item 1.
前記第2構造体は、前記第1構造体とは異なる形状を有し、湾曲している、請求項8に記載の液晶光学素子。 The plurality of structures further include a second structure arranged between the first structures adjacent to each other in the first direction.
The liquid crystal optical element according to claim 8, wherein the second structure has a shape different from that of the first structure and is curved.
前記第3構造体は、前記第1方向に沿って直線状に延出している、請求項8に記載の液晶光学素子。 The plurality of structures further include at least one third structure disposed between the first structures adjacent to each other in the second direction.
The liquid crystal optical element according to claim 8, wherein the third structure extends linearly along the first direction.
前記第1構造体の形状は、前記第1方向に平行な軸について、前記第2構造体の形状と線対称である、請求項8に記載の液晶光学素子。 The plurality of structures further include a second structure arranged between the first structures adjacent to each other in the first direction.
The liquid crystal optical element according to claim 8, wherein the shape of the first structure is axisymmetric with the shape of the second structure with respect to an axis parallel to the first direction.
前記N種類の構造体は、それぞれ直線状に形成され、且つ、互いに延出方向が異なり、
前記N種類の構造体のうち、互いに隣接する構造体の延出方向のなす角度は、(180°/N)である、請求項1に記載の液晶光学素子。 The plurality of structures have N types of structures, and the plurality of structures have N types of structures.
The N types of structures are each formed in a straight line and have different extending directions from each other.
The liquid crystal optical element according to claim 1, wherein among the N types of structures, the angle formed by the extending directions of the structures adjacent to each other is (180 ° / N).
前記第1構造体、前記第2構造体、及び、前記第3構造体は、それぞれ直線状に形成され、
前記第1構造体の延出方向、前記第2構造体の延出方向、及び、前記第3構造体の延出方向は、互いに異なり、
前記第1構造体、前記第2構造体、及び、前記第3構造体は、前記第1方向に交差する第2方向に沿って順に並び、
前記第1構造体の延出方向と前記第2構造体の延出方向とのなす角度は、前記第2構造体の延出方向と前記第3構造体の延出方向とのなす角度と同等である、請求項1に記載の液晶光学素子。 The plurality of structures include a plurality of first structures arranged at equal intervals along the first direction, a plurality of second structures arranged at equal intervals along the first direction, and the first direction. It has a plurality of third structures, which are arranged at equal intervals along the
The first structure, the second structure, and the third structure are each formed linearly.
The extension direction of the first structure, the extension direction of the second structure, and the extension direction of the third structure are different from each other.
The first structure, the second structure, and the third structure are arranged in order along a second direction intersecting the first direction.
The angle formed by the extending direction of the first structure and the extending direction of the second structure is equivalent to the angle formed by the extending direction of the second structure and the extending direction of the third structure. The liquid crystal optical element according to claim 1.
前記第1構造体、前記第2構造体、及び、前記第3構造体は、それぞれ直線状に形成され、
前記第1構造体の延出方向、前記第2構造体の延出方向、及び、前記第3構造体の延出方向は、互いに異なり、
前記第1構造体、前記第2構造体、及び、前記第3構造体は、前記第1方向に交差する第2方向に沿って順に並び、
前記第1構造体の延出方向と前記第2構造体の延出方向とのなす角度は、前記第2構造体の延出方向と前記第3構造体の延出方向とのなす角度とは異なる、請求項1に記載の液晶光学素子。 The plurality of structures include a plurality of first structures arranged at equal intervals along the first direction, a plurality of second structures arranged at equal intervals along the first direction, and the first direction. It has a plurality of third structures, which are arranged at equal intervals along the
The first structure, the second structure, and the third structure are each formed linearly.
The extension direction of the first structure, the extension direction of the second structure, and the extension direction of the third structure are different from each other.
The first structure, the second structure, and the third structure are arranged in order along a second direction intersecting the first direction.
The angle formed by the extending direction of the first structure and the extending direction of the second structure is the angle formed by the extending direction of the second structure and the extending direction of the third structure. The liquid crystal optical element according to claim 1, which is different.
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