JP6968190B2 - 光学素子 - Google Patents
光学素子 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6968190B2 JP6968190B2 JP2019552756A JP2019552756A JP6968190B2 JP 6968190 B2 JP6968190 B2 JP 6968190B2 JP 2019552756 A JP2019552756 A JP 2019552756A JP 2019552756 A JP2019552756 A JP 2019552756A JP 6968190 B2 JP6968190 B2 JP 6968190B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- liquid crystal
- optically anisotropic
- anisotropic layer
- light
- optical element
- 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.)
- Active
Links
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 title claims description 197
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 claims description 287
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 113
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 61
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 313
- 239000010408 film Substances 0.000 description 89
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 29
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 29
- 229940125810 compound 20 Drugs 0.000 description 28
- JAXFJECJQZDFJS-XHEPKHHKSA-N gtpl8555 Chemical compound OC(=O)C[C@H](N)C(=O)N[C@@H](CCC(O)=O)C(=O)N[C@@H](C(C)C)C(=O)N[C@@H](C(C)C)C(=O)N1CCC[C@@H]1C(=O)N[C@H](B1O[C@@]2(C)[C@H]3C[C@H](C3(C)C)C[C@H]2O1)CCC1=CC=C(F)C=C1 JAXFJECJQZDFJS-XHEPKHHKSA-N 0.000 description 28
- ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 2-Butanone Chemical compound CCC(C)=O ZWEHNKRNPOVVGH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 20
- 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 19
- 230000008859 change Effects 0.000 description 13
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 13
- 230000003098 cholesteric effect Effects 0.000 description 12
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 11
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 description 11
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 10
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 9
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 239000003505 polymerization initiator Substances 0.000 description 8
- 230000009471 action Effects 0.000 description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 7
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 7
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 7
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 7
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 6
- 238000012662 bulk polymerization Methods 0.000 description 6
- -1 cinnamoyl group Chemical group 0.000 description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 6
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 6
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 6
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 6
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N Benzene Chemical compound C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004986 Cholesteric liquid crystals (ChLC) Substances 0.000 description 3
- YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N Dichloromethane Chemical compound ClCCl YMWUJEATGCHHMB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-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
- OPFJDXRVMFKJJO-ZHHKINOHSA-N N-{[3-(2-benzamido-4-methyl-1,3-thiazol-5-yl)-pyrazol-5-yl]carbonyl}-G-dR-G-dD-dD-dD-NH2 Chemical compound S1C(C=2NN=C(C=2)C(=O)NCC(=O)N[C@H](CCCN=C(N)N)C(=O)NCC(=O)N[C@H](CC(O)=O)C(=O)N[C@H](CC(O)=O)C(=O)N[C@H](CC(O)=O)C(N)=O)=C(C)N=C1NC(=O)C1=CC=CC=C1 OPFJDXRVMFKJJO-ZHHKINOHSA-N 0.000 description 3
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 3
- KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M Potassium hydroxide Chemical compound [OH-].[K+] KWYUFKZDYYNOTN-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N Propylene glycol Chemical compound CC(O)CO DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229940126086 compound 21 Drugs 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 150000002148 esters Chemical class 0.000 description 3
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 3
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- BTJPUDCSZVCXFQ-UHFFFAOYSA-N 2,4-diethylthioxanthen-9-one Chemical compound C1=CC=C2C(=O)C3=CC(CC)=CC(CC)=C3SC2=C1 BTJPUDCSZVCXFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002284 Cellulose triacetate Polymers 0.000 description 2
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N Dimethoxyethane Chemical compound COCCOC XTHFKEDIFFGKHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N Dimethylsulphoxide Chemical compound CS(C)=O IAZDPXIOMUYVGZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 2
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 2
- JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N Pyridine Chemical compound C1=CC=NC=C1 JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N Tetrahydrofuran Chemical compound C1CCOC1 WYURNTSHIVDZCO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NNLVGZFZQQXQNW-ADJNRHBOSA-N [(2r,3r,4s,5r,6s)-4,5-diacetyloxy-3-[(2s,3r,4s,5r,6r)-3,4,5-triacetyloxy-6-(acetyloxymethyl)oxan-2-yl]oxy-6-[(2r,3r,4s,5r,6s)-4,5,6-triacetyloxy-2-(acetyloxymethyl)oxan-3-yl]oxyoxan-2-yl]methyl acetate Chemical compound O([C@@H]1O[C@@H]([C@H]([C@H](OC(C)=O)[C@H]1OC(C)=O)O[C@H]1[C@@H]([C@@H](OC(C)=O)[C@H](OC(C)=O)[C@@H](COC(C)=O)O1)OC(C)=O)COC(=O)C)[C@@H]1[C@@H](COC(C)=O)O[C@@H](OC(C)=O)[C@H](OC(C)=O)[C@H]1OC(C)=O NNLVGZFZQQXQNW-ADJNRHBOSA-N 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 2
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 2
- 150000001350 alkyl halides Chemical class 0.000 description 2
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- JHIVVAPYMSGYDF-UHFFFAOYSA-N cyclohexanone Chemical compound O=C1CCCCC1 JHIVVAPYMSGYDF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 2
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000002341 photoisomerizing effect Effects 0.000 description 2
- 239000003504 photosensitizing agent Substances 0.000 description 2
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 2
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000007127 saponification reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- KLDXJTOLSGUMSJ-BXKVDMCESA-N (3s,3as,6s,6as)-2,3,3a,5,6,6a-hexahydrofuro[3,2-b]furan-3,6-diol Chemical class O[C@H]1CO[C@H]2[C@@H](O)CO[C@H]21 KLDXJTOLSGUMSJ-BXKVDMCESA-N 0.000 description 1
- ARXJGSRGQADJSQ-UHFFFAOYSA-N 1-methoxypropan-2-ol Chemical compound COCC(C)O ARXJGSRGQADJSQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OOLUVSIJOMLOCB-UHFFFAOYSA-N 1633-22-3 Chemical compound C1CC(C=C2)=CC=C2CCC2=CC=C1C=C2 OOLUVSIJOMLOCB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- POAOYUHQDCAZBD-UHFFFAOYSA-N 2-butoxyethanol Chemical compound CCCCOCCO POAOYUHQDCAZBD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004925 Acrylic resin Substances 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
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229920000089 Cyclic olefin copolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000004985 Discotic Liquid Crystal Substance Substances 0.000 description 1
- KLDXJTOLSGUMSJ-JGWLITMVSA-N Isosorbide Chemical compound O[C@@H]1CO[C@@H]2[C@@H](O)CO[C@@H]21 KLDXJTOLSGUMSJ-JGWLITMVSA-N 0.000 description 1
- PEEHTFAAVSWFBL-UHFFFAOYSA-N Maleimide Chemical compound O=C1NC(=O)C=C1 PEEHTFAAVSWFBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M Propionate Chemical compound CCC([O-])=O XBDQKXXYIPTUBI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- KXKVLQRXCPHEJC-UHFFFAOYSA-N acetic acid trimethyl ester Natural products COC(C)=O KXKVLQRXCPHEJC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001408 amides Chemical class 0.000 description 1
- 230000003190 augmentative effect Effects 0.000 description 1
- 125000004069 aziridinyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000000751 azo group Chemical group [*]N=N[*] 0.000 description 1
- 125000005337 azoxy group Chemical group [N+]([O-])(=N*)* 0.000 description 1
- ZDZHCHYQNPQSGG-UHFFFAOYSA-N binaphthyl group Chemical group C1(=CC=CC2=CC=CC=C12)C1=CC=CC2=CC=CC=C12 ZDZHCHYQNPQSGG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012461 cellulose resin Substances 0.000 description 1
- 150000001788 chalcone derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 235000005513 chalcones Nutrition 0.000 description 1
- 229940114081 cinnamate Drugs 0.000 description 1
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 1
- 125000000332 coumarinyl group Chemical class O1C(=O)C(=CC2=CC=CC=C12)* 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 125000003700 epoxy group Chemical group 0.000 description 1
- 150000002170 ethers Chemical class 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 150000002391 heterocyclic compounds Chemical class 0.000 description 1
- UOYPNWSDSPYOSN-UHFFFAOYSA-N hexahelicene Chemical compound C1=CC=CC2=C(C=3C(=CC=C4C=CC=5C(C=34)=CC=CC=5)C=C3)C3=CC=C21 UOYPNWSDSPYOSN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FUZZWVXGSFPDMH-UHFFFAOYSA-M hexanoate Chemical compound CCCCCC([O-])=O FUZZWVXGSFPDMH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 description 1
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 150000002484 inorganic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910010272 inorganic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006317 isomerization reaction Methods 0.000 description 1
- 229960002479 isosorbide Drugs 0.000 description 1
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 1
- VFLWKHBYVIUAMP-UHFFFAOYSA-N n-methyl-n-octadecyloctadecan-1-amine Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCCN(C)CCCCCCCCCCCCCCCCCC VFLWKHBYVIUAMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 230000010363 phase shift Effects 0.000 description 1
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 description 1
- UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N pyridine Natural products COC1=CC=CN=C1 UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 1
- 150000004756 silanes Chemical class 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 150000003462 sulfoxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N tetrahydrofuran Natural products C=1C=COC=1 YLQBMQCUIZJEEH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- WBYWAXJHAXSJNI-VOTSOKGWSA-M trans-cinnamate Chemical class [O-]C(=O)\C=C\C1=CC=CC=C1 WBYWAXJHAXSJNI-VOTSOKGWSA-M 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/42—Diffraction optics, i.e. systems including a diffractive element being designed for providing a diffractive effect
- G02B27/4261—Diffraction optics, i.e. systems including a diffractive element being designed for providing a diffractive effect having a diffractive element with major polarization dependent properties
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/01—Head-up displays
- G02B27/017—Head mounted
- G02B27/0172—Head mounted characterised by optical features
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/02—Viewing or reading apparatus
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/42—Diffraction optics, i.e. systems including a diffractive element being designed for providing a diffractive effect
- G02B27/4272—Diffraction optics, i.e. systems including a diffractive element being designed for providing a diffractive effect having plural diffractive elements positioned sequentially along the optical path
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/18—Diffraction gratings
- G02B5/1833—Diffraction gratings comprising birefringent materials
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/30—Polarising elements
- G02B5/3016—Polarising elements involving passive liquid crystal elements
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B5/00—Optical elements other than lenses
- G02B5/30—Polarising elements
- G02B5/3025—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state
- G02B5/3033—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state in the form of a thin sheet or foil, e.g. Polaroid
- G02B5/3041—Polarisers, i.e. arrangements capable of producing a definite output polarisation state from an unpolarised input state in the form of a thin sheet or foil, e.g. Polaroid comprising multiple thin layers, e.g. multilayer stacks
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
- G02F1/13363—Birefringent elements, e.g. for optical compensation
- G02F1/133634—Birefringent elements, e.g. for optical compensation the refractive index Nz perpendicular to the element surface being different from in-plane refractive indices Nx and Ny, e.g. biaxial or with normal optical axis
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
- G02F1/13363—Birefringent elements, e.g. for optical compensation
- G02F1/133636—Birefringent elements, e.g. for optical compensation with twisted orientation, e.g. comprising helically oriented LC-molecules or a plurality of twisted birefringent sublayers
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
- G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
- G02B27/0081—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 with means for altering, e.g. enlarging, the entrance or exit pupil
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
- G02F1/13363—Birefringent elements, e.g. for optical compensation
- G02F1/133631—Birefringent elements, e.g. for optical compensation with a spatial distribution of the retardation value
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
- G02F1/13363—Birefringent elements, e.g. for optical compensation
- G02F1/133632—Birefringent elements, e.g. for optical compensation with refractive index ellipsoid inclined relative to the LC-layer surface
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
- G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
- G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
- G02F1/13363—Birefringent elements, e.g. for optical compensation
- G02F1/133633—Birefringent elements, e.g. for optical compensation using mesogenic materials
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Polarising Elements (AREA)
- Liquid Crystal (AREA)
Description
特表2017−522601号公報には、棒状液晶化合物を含み光学的異方性を有する薄膜をパターニングすることによって形成される回折光学素子が開示されている。
第1の円盤状液晶化合物の光学軸が、第1の光学異方性層の面に平行であり、かつ、第1の光学異方性層が、第1の光学異方性層の面内の少なくとも一方向に沿って配列された液晶配向パターンであって、第1の円盤状液晶化合物の光学軸の向きが、連続的に回転変化した液晶配向パターンを有し、
光学軸の向きが0.5μm〜5μmの周期で180°回転している光学素子である。
子。
右円偏光PRである入射光L1は、光学異方性層14を通過することにより、λ/2の位相差が与えられて左円偏光PLに変換される。また光学異方性層14中において、入射光L1は、面内の個々の領域における円盤状液晶化合物20の光学軸22により絶対位相が変化する。ここで、円盤状液晶化合物20の光学軸22の向きがA軸方向(本例ではx軸方向)に回転して変化しているため、入射光が入射する光学異方性層14の面(x−y面)のx座標における円盤状液晶化合物20の光学軸22の向きに応じて絶対位相の変化量が異なる。図3中の破線で示す領域には、その絶対位相の変化量がx座標によって異なる様子を模式的に示している。図3に示すように光学異方性層14を通過する際の絶対位相のずれにより、光学異方性層の面に対して角度を有する絶対位相の等位相面24が形成される。これによって、法線方向から入射した入射光L1に対して、等位相面24に垂直な方向に屈曲力が与えられ、入射光L1の進行方向が変化する。すなわち、右円偏光PRである入射光L1は、光学異方性層14を通過した後には左円偏光PLとなり、かつ、法線方向と所定の角度θ2をなす方向に進行する出射光L2として光学異方性層14から出射される。
n2sinθ2−n1sinθ1=mλ/p 式(1)
ここで、n1は回折格子(ここでは光学異方性層)の入射面側の媒質1の屈折率、θ1は入射角、n2は回折格子(ここでは光学異方性層)の出射面側の媒質2の屈折率、θ2は回折角(出射角)、λは波長、pは回転周期、mは回折の次数である。ここでは、m=1で最大の回折効率が得られるように設定する。また、ここで、入射角θ1=0°であるので、式(1)は、
n2sinθ2=λ/p 式(2)
となる。
媒質n1と媒質n2との間に回折格子としての光学異方性層14が配置されている。屈折率n1である媒質1側から光学異方性層14に法線方向から入射した光L1は、光学異方性層14による回折作用により回折されて、屈折率n2である媒質2側に出射される。このとき出射角θ2で出射される出射光L2は、回折角θ2の透過回折光L2と言い換えることができる。
ここで、光学異方性層の厚さ方向の屈折率は以下のようになる。
光学軸が水平回転配向して固定化された光学異方性層の厚さ方向の屈折率は常光の屈折率noであり、面内方向の屈折率は常光の屈折率noと異常光の屈折率neの平均値になる。
円盤状液晶化合物を用いた場合、no>neなので、厚さ方向の屈折率は面内方向の屈折率より大きい。一方、棒状液晶化合物を用いた場合、no<neなので、厚さ方向の屈折率は面内方向の屈折率より小さい。
円盤状液晶化合物の場合には、回折光が斜めに液晶媒質中を進むときに感じる屈折率が棒状液晶化合物の場合と比較して大きくなり、スネルの法則を考えると、棒状液晶化合物の場合より浅い角度で液晶媒質中を光が伝播する。すなわち、同一の回転周期を有する円盤状液晶化合物の水平回転配向と棒状液晶化合物の水平回転配向と場合では、棒状液晶化合物よりも円盤状液晶化合物の方が光学異方性層内において光の進行方向の傾きが小さくなる。そのため、本来の回折条件とのずれを抑制することができ、結果として円盤状液晶化合物を用いた場合の方が、より高い回折効率を得ることができると考えられる。
一方、液晶配向パターンにおいて、光学軸が回転変化する方向は一方向に限らず、二方向あるいは複数の方向であってもよい。所望の反射光の向きに応じた液晶配向パターンを備えた光学異方性層14を用いることにより、入射光を所望の方向に反射させることができる。
なお、所定の選択波長域以外の光、および左円偏光は光学異方性層114を透過する。
第3の実施形態の光学素子210は、光学異方性層214を備えている。本実施形態の光学素子210についても、支持体上に形成された配向膜上に光学異方性層が形成される構成を有していてもよい。なお、第3の実施形態の光学素子210の光学異方性層214の面内における液晶配向パターンは第1の実施形態の光学異方性層14と略同じであり、平面模式図は図2に示した第1の実施形態のものと同様である。
第4の実施形態の光学素子220は、第1の円盤状液晶化合物を含む液晶組成物の硬化層である第1の光学異方性層224と、第2の円盤状液晶化合物を含む液晶組成物の硬化層である第2の光学異方性層225とを備えている。
広帯域化は、膜厚方向に捩れ配向を有する光学異方性層とする以外にも、光学異方性層を、複屈折率が逆分散となる液晶材料を用いて構成することでも実現することができる。したがって、光学異方性層は、複屈折率が逆分散となる液晶材料を用いて構成されていることが好ましい。また、異なる位相差層を積層することにより、入射光の波長に対して光学異方性層を実質的に広帯域にすることも好ましい。
光学異方性層を形成するための、円盤状液晶化合物を含む液晶組成物は、円盤状液晶化合物の他に、レベリング剤、配向制御剤、重合開始剤および配向助剤などのその他の成分を含有していてもよい。支持体上に配向膜を形成し、その配向膜上に液晶組成物を塗布、硬化することにより、液晶組成物の硬化層からなる、所定の液晶配向パターンが固定化された光学異方性層を得ることができる。
円盤状液晶化合物としては、例えば、特開2007−108732号公報や特開2010−244038号公報に記載のものを好ましく用いることができる。
なお、配向制御剤、重合開始剤、および配向助剤などのその他の成分については、いずれも公知の材料を利用することができる。なお、第2の実施形態の光学異方性層を形成するためには、厚み方向にコレステリック液晶相を得るためカイラル剤を添加する。また、第3あるいは第4の実施形態の光学異方性層、すなわち厚み方向に捩れ配向を形成する場合にも、カイラル剤を添加する。
カイラル剤はコレステリック液晶相の螺旋構造を誘起する機能を有する。カイラル剤は、化合物によって誘起する螺旋の捩れ方向または螺旋ピッチが異なるため、目的に応じて選択すればよい。
カイラル剤としては、特に制限はなく、公知の化合物(例えば、液晶デバイスハンドブック、第3章4−3項、TN(twisted nematic)、STN(Super Twisted Nematic)用カイラル剤、199頁、日本学術振興会第142委員会編、1989に記載)、イソソルビド、および、イソマンニド誘導体等を用いることができる。
カイラル剤は、一般に不斉炭素原子を含むが、不斉炭素原子を含まない軸性不斉化合物または面性不斉化合物もカイラル剤として用いることができる。軸性不斉化合物または面性不斉化合物の例には、ビナフチル、ヘリセン、パラシクロファン、および、これらの誘導体が含まれる。カイラル剤は、重合性基を有していてもよい。カイラル剤と液晶化合物とがいずれも重合性基を有する場合は、重合性カイラル剤と重合性液晶化合物との重合反応により、重合性液晶化合物から誘導される繰り返し単位と、カイラル剤から誘導される繰り返し単位とを有するポリマーを形成することができる。この態様では、重合性カイラル剤が有する重合性基は、重合性液晶化合物が有する重合性基と、同種の基であるのが好ましい。従って、カイラル剤の重合性基も、不飽和重合性基、エポキシ基またはアジリジニル基であるのが好ましく、不飽和重合性基であるのがより好ましく、エチレン性不飽和重合性基であるのがさらに好ましい。
また、カイラル剤は、液晶化合物であってもよい。
液晶組成物の溶媒としては、有機溶媒が好ましく用いられる。有機溶媒の例には、アミド(例、N、N−ジメチルホルムアミド)、スルホキシド(例、ジメチルスルホキシド)、ヘテロ環化合物(例、ピリジン)、炭化水素(例、ベンゼン、ヘキサン)、アルキルハライド(例、クロロホルム、ジクロロメタン)、エステル(例、酢酸メチル、酢酸ブチル)、ケトン(例、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン)、エーテル(例、テトラヒドロフラン、1、2−ジメトキシエタン)が含まれる。アルキルハライドおよびケトンが好ましい。二種類以上の有機溶媒を併用してもよい。
支持体としては、透明支持体が好ましく、ポリメチルメタクリレート等のポリアクリル系樹脂フィルム、セルローストリアセテート等のセルロース系樹脂フィルム、およびシクロオレフィンポリマー系フィルム[例えば、商品名「アートン」、JSR社製、商品名「ゼオノア」、日本ゼオン社製]等を挙げることができる。支持体は、可撓性のフィルムに限らず、ガラス基板等の非可撓性の基板であってもよい。
光学異方性層形成用の配向膜としては、例えば、ポリマー等の有機化合物からなるラビング処理膜や無機化合物の斜方蒸着膜、マイクログルーブを有する膜、あるいはω−トリコサン酸やジオクタデシルメチルアンモニウムクロライド、ステアリル酸メチルの如き有機化合物のラングミュア・ブロジェット法によるLB膜を累積させた膜などがあげられる。配向膜としては、ポリマー層の表面をラビング処理して形成されたものが好ましい。ラビング処理は、ポリマー層の表面を紙や布で一定方向に数回こすることにより実施される。配向膜に使用するポリマーの種類は、ポリイミド、ポリビニルアルコール、特開平9−152509号公報に記載された重合性基を有するポリマー、特開2005−97377号公報、特開2005−99228号公報、および特開2005−128503号公報記載の直交配向膜等を好ましく使用することができる。なお、ここで、直交配向膜とは、重合性棒状液晶化合物の分子の長軸を、直交配向膜のラビング方向と実質的に直交するように配向させる配向膜を意味する。配向膜の厚さは配向機能を提供できれば厚い必要はなく、0.01〜5μmであることが好ましく、0.05〜2μmであることがさらに好ましい。
また、光配向性の素材に偏光又は非偏光を照射して配向膜とした、いわゆる光配向膜も用いることもできる。即ち、支持体上に、光配光材料を塗布して光配向膜を作製してもよい。偏光の照射は、光配向膜に対して、垂直方向又は斜め方向から行うことができ、非偏光の照射は、光配向膜に対して、斜め方向から行うことができる。
本開示の光学素子においては、光配向膜を用いることが好ましい。
光学異方性層は、配向膜上に液晶組成物を多層塗布することにより形成することができる。多層塗布とは、配向膜の上に液晶組成物を塗布し、加熱し、さらに冷却した後に紫外線硬化を行って1層目の液晶固定化層を作製した後、2層目以降はその液晶固定化層に重ね塗りして塗布を行い、同様に加熱し、冷却後に紫外線硬化を行うことを繰り返すことをいう。光学異方性層を上記のように多層塗布して形成することにより、光学異方性層の総厚が厚くなった場合でも配向膜の配向方向を、光学異方性層の下面から上面にわたって反映させることができる。
図14に示すように、ヘッドマウントディスプレイ90は、光源の一態様である液晶表示装置92と、液晶表示装置92から出力された光を導光する導光部材94とを備えており、導光部材94の一部に、本発明の第2の実施形態の光学素子と同様に反射型回折格子として機能する光学素子110A,110Bが備えられている。液晶表示装置92と導光部材94とは、液晶表示装置92からの光が導光部材94に対して垂直に入射するように配置されており、光学素子110Aが導光部材94に入射した光が光学素子110Aの表面に垂直に入射する位置に配置されている。他方、光学素子110Bは、導光部材94中を全反射して導光された光が入射される位置に配置されている。
まず、透過型回折格子として機能する第1の実施形態の光学素子の実施例1〜3および比較例1〜3について説明する。
支持体上に配向膜を形成し、配向膜上に円盤状液晶化合物を含む液晶組成物D1の硬化層からなる光学異方性層A−1を形成して、実施例1〜3の光学素子を作製した。光学異方性層A−1は、円盤状液晶化合物が水平回転配向された液晶配向パターンとした。実施例1〜3は、光学異方性層における液晶配向パターンの回転周期pが互いに異なる。
支持体として、市販されているトリアセチルセルロースフィルム「Z−TAC」(富士フイルム社製)を用いた。
支持体を、温度60℃の誘電式加熱ロールを通過させて、支持体表面温度を40℃に昇温した。その後、支持体の片面に、バーコーターを用いて下記に示すアルカリ溶液を塗布量14mL/m2で塗布し、支持体を110℃に加熱し、さらに、(株)ノリタケカンパニーリミテド製のスチーム式遠赤外ヒーターの下を、10秒間搬送した。続いて、同じくバーコーターを用いて、支持体表面上に純水を3mL/m2塗布した。次いで、ファウンテンコーターによる水洗およびエアナイフによる水切りを3回繰り返した後に、70℃の乾燥ゾーンを10秒間搬送して支持体を乾燥させ、アルカリ鹸化処理した支持体を得た。
水酸化カリウム 4.70質量部
水 15.80質量部
イソプロパノール 63.70質量部
界面活性剤
SF−1:C14H29O(CH2CH2O)2OH 1.0 質量部
プロピレングリコール 14.8 質量部
下記の下塗り層形成用塗布液を#8のワイヤーバーで連続的に上記アルカリ鹸化処理した支持体上に塗布した。塗膜が形成された支持体を60℃の温風で60秒間、さらに100℃の温風で120秒間乾燥し、下塗り層を形成した。
下記変性ポリビニルアルコール 2.40質量部
イソプロピルアルコール 1.60質量部
メタノール 36.00質量部
水 60.00質量部
上記の下塗り層を形成した支持体上に下記の配向膜P−1形成用塗布液を#2のワイヤーバーで連続的に塗布した。この配向膜P−1形成用塗布液の塗膜が形成された支持体を60℃の温風で60秒間乾燥し、配向膜P−1を形成した。
下記光配向用素材 1.00質量部
水 16.00質量部
ブトキシエタノール 42.00質量部
プロピレングリコールモノメチルエーテル 42.00質量部
図13に示した露光装置50を用いて配向膜を露光した。露光装置50において、半導体レーザ52として波長(405nm)のレーザ光を出射するものを用いた。干渉光による露光量を100mJ/cm2とした。なお、2つのレーザ光の干渉により形成されるパターンの180°回転周期は2つの光の交差角βを変化させることによって制御した。
まず、下記の液晶組成物D1を準備した。
<液晶組成物D1>
――――――――――――――――――――――――――――――――――
円盤状液晶化合物L−2 80.00質量部
円盤状液晶化合物L−3 20.00質量部
重合開始剤(BASF製、Irgacure(登録商標)907)
5.00質量部
メガファックF444(DIC製) 0.50質量部
メチルエチルケトン 300.00質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――
光学異方性層A−1は、液晶組成物D1を配向膜P−1上に多層塗布することにより形成した。多層塗布とは、先ず配向膜の上に1層目の液晶組成物D1を塗布、加熱、冷却後に紫外線硬化を行って液晶固定化層を作製した後、2層目以降はその液晶固定化層に重ね塗りして塗布を行い、同様に加熱、冷却後に紫外線硬化を行うことを繰り返すことを指す。多層塗布により形成することにより、液晶層の総厚が厚くなった時でも配向膜の配向方向が液晶層の下面から上面にわたって反映される。
実施例1〜3に対し、円盤状液晶化合物に代えて棒状液晶化合物を含む液晶組成物E1の硬化層からなる光学異方性層A−2を備えた光学素子とした。すなわち、比較例1〜3の光学素子において、光学異方性層は、棒状液晶が水平回転配向された液晶配向パターンとした。
実施例1〜3に対し、液晶組成物D1を液晶組成物E1として光学異方性層A−2を形成した以外は、実施例1〜3と同様にして、比較例1〜3の光学素子を作製した。
下記の組成物の液晶組成物E1を準備した。
<液晶組成物E1>
――――――――――――――――――――――――――――――――――
棒状液晶化合物L−1 100.00質量部
重合開始剤(BASF製、Irgacure(登録商標)907)
3.00質量部
光増感剤(日本化薬製、KAYACURE DETX−S)1.00質量部
レベリング剤T−1 0.08質量部
メチルエチルケトン 296.50質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――
先ず1層目は、配向膜P−1上に上記液晶組成物E1を塗布した塗膜をホットプレート上で110℃に加熱し、その後、60℃に冷却した後、窒素雰囲気下で高圧水銀灯を用いて波長365nmの紫外線を100mJ/cm2の照射量で塗膜に照射することにより、液晶化合物の配向を固定化した。この時の固定化された液晶層(1層の液晶固定化層)の膜厚は0.2μmであった。
−回折角の測定−
実施例1〜3および比較例1〜3の各光学素子について、光学素子の支持体を通して光学異方層の表面に垂直に光を入射させ、その透過回折光の回折角を測定した。具体的には、550nmに出力の中心波長をもつ右円偏光としたレーザ光を、光学素子の一方の面、すなわち光学異方性層の一方の面に、法線方向に50cmの離れた位置から垂直入射させ、透過回折光のスポットを光学素子の他方の面から50cmの距離に配置したスクリーンで捉えて、回折角を算出した。
光強度の測定方法を、図15を参照して説明する。実施例および比較例の光学素子10Sは、支持体12Sの表面に備えられた配向膜13S上に光学異方性層14Sを備えている。この光学異方性層14Sの一方の面である配向膜13S側の面と対向する他方の面に、支持体12Sとほぼ同一の屈折率の第2の支持体18を接着させて測定用試料とした。
半導体レーザ30から出射した波長550nmの半導体レーザ光を直線偏光子31、およびλ/4板32を透過させて右円偏光PRの光Lとした。この光Lを支持体12Sに垂直入射させることにより、光Lを光学異方性層14Sの一方の面に垂直入射させた。この場合、光学異方性層14Sによる回折作用により回折角θ2の回折光Ltが光学異方性層14Sの他方の面から出力される。この回折光Ltは、光学異方性層14Sの他方の面に接続されている第2の支持体18中を進行し、試料の表面から大気中に出射される。この出射光Lt1の光強度を光検出器35で測定した。なお、試料と大気との界面において、屈折率差があるため回折光Ltは屈曲されて出射角θ22で出射する出射光Lt1と第2の支持体18内部に反射する反射光Lt2が生じる。光検出器35で検出した光強度と、フレネル則から内部反射した光Lt2の光強度を求め、回折光Ltの光強度を算出した。
そして、回折光Ltの光強度と光Lの光強度との比をとり、回折光Ltの入射光に対する相対光強度値を求めた。
支持体上に配向膜を形成し、配向膜上に円盤状液晶化合物を含む液晶組成物D2の硬化層からなる光学異方性層A−3を形成して、実施例11〜13の光学素子を作製した。光学異方性層は、円盤状液晶化合物が水平回転配向され、かつ厚み方向にコレステリック相を有する液晶配向パターンとした。実施例11〜13は、光学異方性層における液晶配向パターンの回転周期pが互いに異なる。
実施例1〜3に対し、液晶組成物D1を液晶組成物D2としてコレステリック相を有する液晶配向パターンを持つ光学異方性層を形成した以外は、実施例1〜3と同様にして、実施例11〜13の光学素子を作製した。光学素子の断面SEMからコレステリック相を有する液晶配向パターンであることを確認し、また、Axometrix 社のAxoscanでの測定により、円盤状液晶化合物の配向によることを確認した。
―――――――――――――――――――――――――――――――――
円盤状液晶化合物L−2 80.00質量部
円盤状液晶化合物L−3 20.00質量部
重合開始剤(BASF製、Irgacure(登録商標)907)
5.00質量部
カイラル剤Ch−2 3.79質量部
メガファックF444(DIC製) 0.50質量部
メチルエチルケトン 255.00質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――
光学異方性層A−3は、液晶組成物D2を配向膜P−1上に多層塗布することにより形成した。
実施例11〜13に対し円盤状液晶化合物に代えて棒状液晶化合物を含む液晶組成物E2の硬化層からなる光学異方性層A−4を備えた光学素子とした。すなわち、比較例11〜13の光学素子において、光学異方性層は、棒状液晶化合物が水平回転配向され、かつ厚み方向にコレステリック相を有する液晶配向パターンとした。
実施例11〜13に対し、液晶組成物D2を液晶組成物E2として光学異方性層A−4を形成した以外は、実施例11〜13と同様にして、比較例11〜13の光学素子を作製した。
下記の組成物の液晶組成物E2を準備した。
<液晶組成物E2>
――――――――――――――――――――――――――――――――――
棒状液晶化合物L−1 100.00質量部
重合開始剤(BASF製、Irgacure(登録商標)907)
3.00質量部
光増感剤(日本化薬製、KAYACURE DETX−S)1.00質量部
カイラル剤Ch−1 5.45質量部
レベリング剤T−1 0.08質量部
メチルエチルケトン 268.20質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――
光学異方性層は、実施例11において、液晶組成物D2を用いるかわりに液晶組成物E2を配向膜P−1上に多層塗布することにより形成した。
−回折角の測定−
実施例11〜13および比較例11〜13の各光学素子について、光学素子の支持体を通して光学異方層の表面の垂直に光を入射させ、その反射回折光の回折角を測定した。具体的には、550nmに出力の中心波長をもつ右円偏光としたレーザ光を、光学素子の一方の面、すなわち光学異方性層の一方の面に、法線方向に50cmの離れた位置から垂直入射させ、反射回折光のスポットを光学素子の一面から50cmの距離に配置したスクリーンで捉えて、回折角を算出した。
光強度の測定方法を、図16を参照して説明する。
半導体レーザ30から出射した波長550nmの半導体レーザ光を直線偏光子31、およびλ/4板32を透過させて右円偏光PRの光Lとした。この光Lを支持体112S上に配向膜113Aを介して備えられた光学異方性層114Sの表面に垂直入射させた。この場合、光学異方性層114Sによる回折作用および選択反射作用により、回折角θ2で反射回折された回折光Lrの光強度を光検出器35で測定した。そして、回折光Lrの光強度と光Lの光強度との比をとり、回折光Lrの入射光に対する相対光強度値を求めた。
実施例2に対し、液晶組成物D1を液晶組成物D21として厚み方向に捩れ性を有する液晶配向パターンを持つ光学異方性層を形成した以外は、実施例2と同様にして、実施例21の光学素子を作製した。
――――――――――――――――――――――――――――――――――
円盤状液晶化合物L−2 80.00質量部
円盤状液晶化合物L−3 20.00質量部
重合開始剤(BASF製、Irgacure(登録商標)907)
5.00質量部
メガファックF444(DIC製) 0.50質量部
カイラル剤Ch−2 0.14質量部
メチルエチルケトン 300.00質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――
実施例21と同様の液晶組成物D21を用いて厚み方向に捩れ性を有する液晶配向パターンを持つ第1の光学異方性層(第1の領域)を形成した後で、以下の液晶組成物D22を重ねて塗布して第2の光学異方性層(第2の領域)を形成し、液晶組成物D21による第1の光学異方性層とD22による第2の光学異方性層を積層してなる光学異方性層を形成した。液晶組成物D22は液晶組成物D21に対し左右逆の捩れ正を有する液晶配向パターン持つ第2の光学異方性層を形成する液晶組成物である。この様にして、実施例22の光学素子を作製した。
――――――――――――――――――――――――――――――――――
円盤状液晶化合物L−2 80.00質量部
円盤状液晶化合物L−3 20.00質量部
重合開始剤(BASF製、Irgacure(登録商標)907)
5.00質量部
メガファックF444(DIC製) 0.50質量部
カイラル剤Ch−3 0.14質量部
メチルエチルケトン 300.00質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――
本明細書に記載された全ての文献、特許出願および技術規格は、個々の文献、特許出願、および技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
Claims (1)
- 第1の円盤状液晶化合物を含む液晶組成物の硬化層である第1の光学異方性層を備え、
前記第1の円盤状液晶化合物の光学軸が、前記第1の光学異方性層の面に平行であり、かつ、該第1の光学異方性層が、該第1の光学異方性層の面内の少なくとも一方向に沿って配列された液晶配向パターンであって、前記第1の円盤状液晶化合物の前記光学軸の向きが、連続的に回転変化した液晶配向パターンを有し、
前記光学軸の向きが0.5μm〜5μmの周期で180°回転しており、かつ、
前記第1の光学異方性層において、前記第1の円盤状液晶化合物が厚み方向にコレステリック配向している光学素子。
Applications Claiming Priority (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017218513 | 2017-11-13 | ||
JP2017218513 | 2017-11-13 | ||
JP2018096570 | 2018-05-18 | ||
JP2018096570 | 2018-05-18 | ||
PCT/JP2018/040757 WO2019093228A1 (ja) | 2017-11-13 | 2018-11-01 | 光学素子 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2019093228A1 JPWO2019093228A1 (ja) | 2020-11-19 |
JP6968190B2 true JP6968190B2 (ja) | 2021-11-17 |
Family
ID=66437858
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019552756A Active JP6968190B2 (ja) | 2017-11-13 | 2018-11-01 | 光学素子 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11280944B2 (ja) |
JP (1) | JP6968190B2 (ja) |
WO (1) | WO2019093228A1 (ja) |
Families Citing this family (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP7136911B2 (ja) * | 2018-10-12 | 2022-09-13 | 富士フイルム株式会社 | 画像表示装置 |
US11199721B1 (en) | 2018-12-18 | 2021-12-14 | Facebook Technologies, Llc | Polarization volume hologram lens |
JP7484348B2 (ja) * | 2019-06-27 | 2024-05-16 | 株式会社リコー | 光学装置、映像表示装置、及び検眼装置 |
KR102708994B1 (ko) * | 2019-06-27 | 2024-09-23 | 가부시키가이샤 리코 | 광학 장치, 영상 표시 장치 및 검안 장치 |
JP7252355B2 (ja) | 2019-08-29 | 2023-04-04 | 富士フイルム株式会社 | 光偏向装置および光学装置 |
JP7297075B2 (ja) * | 2019-08-29 | 2023-06-23 | 富士フイルム株式会社 | 光偏向装置および光学装置 |
WO2021060316A1 (ja) | 2019-09-25 | 2021-04-01 | 富士フイルム株式会社 | 液晶回折素子、および、液晶回折素子の製造方法 |
US20230335660A1 (en) * | 2019-12-26 | 2023-10-19 | Osaka University | Solar cell device and optical device |
CN114902132B (zh) * | 2019-12-26 | 2024-03-26 | 富士胶片株式会社 | 透明屏幕 |
JP7355850B2 (ja) * | 2019-12-27 | 2023-10-03 | 富士フイルム株式会社 | 光学素子の製造方法および光学素子 |
CN115461670A (zh) * | 2020-04-01 | 2022-12-09 | 富士胶片株式会社 | 光学元件、图像显示单元及头戴式显示器 |
WO2022024677A1 (ja) * | 2020-07-30 | 2022-02-03 | 富士フイルム株式会社 | 透過型液晶回折素子 |
CN118176448A (zh) * | 2021-11-12 | 2024-06-11 | 富士胶片株式会社 | 光学元件及图像显示装置 |
WO2023167176A1 (ja) * | 2022-03-01 | 2023-09-07 | 富士フイルム株式会社 | 回折素子 |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3445689B2 (ja) * | 1995-07-11 | 2003-09-08 | 新日本石油株式会社 | 液晶性光学フィルムおよび液晶性光学フィルムから成る液晶表示素子用補償フィルム並びに該補償フィルムを備えた液晶表示装置 |
CN101846811A (zh) * | 2005-03-01 | 2010-09-29 | 荷兰聚合物研究所 | 介晶膜中的偏振光栅 |
ATE529769T1 (de) * | 2007-04-16 | 2011-11-15 | Univ North Carolina State | Chirale flüssigkristallpolarisationsgitter mit leichter drehung und herstellungsverfahren dafür |
JP5837766B2 (ja) * | 2011-03-25 | 2015-12-24 | 株式会社有沢製作所 | 光回折素子及び光学ローパスフィルタ |
CN105229499B (zh) | 2013-03-13 | 2018-12-04 | 北卡罗莱纳州立大学 | 具有几何相位全息图的偏振转换系统 |
WO2016019123A1 (en) | 2014-07-31 | 2016-02-04 | North Carolina State University | Bragg liquid crystal polarization gratings |
JP6434140B2 (ja) | 2015-06-04 | 2018-12-05 | 国立大学法人大阪大学 | 反射構造体、機器、及び反射構造体の製造方法 |
KR102359038B1 (ko) | 2015-06-15 | 2022-02-04 | 매직 립, 인코포레이티드 | 멀티플렉싱된 광 스트림들을 인-커플링하기 위한 광학 엘리먼트들을 가진 디스플레이 시스템 |
-
2018
- 2018-11-01 JP JP2019552756A patent/JP6968190B2/ja active Active
- 2018-11-01 WO PCT/JP2018/040757 patent/WO2019093228A1/ja active Application Filing
-
2020
- 2020-05-13 US US15/930,881 patent/US11280944B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPWO2019093228A1 (ja) | 2020-11-19 |
US20200271839A1 (en) | 2020-08-27 |
US11280944B2 (en) | 2022-03-22 |
WO2019093228A1 (ja) | 2019-05-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6968190B2 (ja) | 光学素子 | |
JP7062054B2 (ja) | 光学素子 | |
JP6980901B2 (ja) | 光学素子、導光素子および画像表示装置 | |
JP6893553B2 (ja) | 光学素子および光学装置 | |
WO2020066429A1 (ja) | 光学素子および光偏向装置 | |
JP7174041B2 (ja) | 光照射装置およびセンサー | |
JP7492001B2 (ja) | 透過型液晶回折素子 | |
WO2020022513A1 (ja) | 光学素子の製造方法および光学素子 | |
JP7235839B2 (ja) | 光学素子、導光素子および画像表示装置 | |
WO2021200428A1 (ja) | 光学素子、画像表示ユニットおよびヘッドマウントディスプレイ | |
JP7483111B2 (ja) | 光学素子および画像表示装置 | |
WO2020022504A1 (ja) | 光学素子の製造方法および光学素子 | |
JP7555356B2 (ja) | ハイパースペクトルセンサー、ハイパースペクトルカメラ | |
JP7196290B2 (ja) | 液晶回折素子および積層回折素子 | |
JPWO2020075702A1 (ja) | 光学素子および画像表示装置 | |
JP7541104B2 (ja) | 透過型液晶回折素子 | |
JP6931417B2 (ja) | 光学素子 | |
JPWO2020022500A1 (ja) | 光学素子の製造方法および光学素子 | |
JPWO2020075740A1 (ja) | 光学積層体、導光素子およびar表示デバイス | |
JP2023076530A (ja) | 光偏向装置および光学装置 | |
JP7360481B2 (ja) | 光学素子および画像表示装置 | |
WO2021132646A1 (ja) | 光走査装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200410 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210511 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20210709 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20211005 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20211026 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6968190 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |