JPWO2018212348A1

JPWO2018212348A1 - 光学素子および光学装置

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Publication number: JPWO2018212348A1
Application number: JP2019518900A
Authority: JP
Inventors: 齊藤　之人; 之人齊藤; 佐藤　寛; 佐藤　　寛
Original assignee: Fujifilm Corp
Current assignee: Fujifilm Corp
Priority date: 2017-05-19
Filing date: 2018-05-18
Publication date: 2020-02-27
Anticipated expiration: 2038-05-18
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Abstract

特定の波長領域の光であって特定の円偏光を選択的に反射する波長選択性反射偏光子と、波長選択性反射偏光子の少なくとも一方の面側に配置されたλ／２板とを有し、λ／２板が面と平行な方向の光学軸を有する、液晶組成物の硬化層からなる光学異方性層を備え、かつ、光学異方性層中に面内の少なくとも一方向に光学軸の向きが連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンを有することにより、λ／２板側の面に入射する光のうち、特定の円偏光とは逆向きの円偏光であって、特定の波長領域の光を、入射する光の正反射方向とは異なる方向に反射する。

Description

本開示は、入射光の反射方向を制御可能な光学素子および光学素子を備えた光学装置に関する。

多くの光学デバイスあるいはシステムにおいて、偏光が利用されており、偏光の反射、集光および発散などの制御を行うための光学素子が求められている。

特開２００８−２６８７２４号公報（以下において、特許文献１という。）では、コレステリック液晶層の表面に凹凸の回折格子構造を備えた反射回折偏光子が提案されている。特許文献１には、この反射回折格子に特定の円偏光がコレステリック液晶相の螺旋軸と平行に入射された場合、高い反射率および低い反射０次回折効率が得られる旨記載されている。

他方、偏光回折格子としては、特開２００８−５３２０８５号公報（以下において、特許文献２という。）には、液晶が偏光ホログラムに対応する異方性配向パターンに配向させられてなる偏光回折格子が開示されている。特許文献２には、異方性配向パターンの配向方向が、配向層の平面内の少なくとも１つの直線に沿って周期的である例が挙げられている。また、特表２０１６−５１９３２７号公報（以下において、特許文献３という。）には、特許文献２と同様に異方性配向パターンを備えた幾何学的位相差ホログラムを用いる偏光変換システムが開示されている。

特許文献１の反射回折格子のような、表面に凹凸を備えたコレステリック液晶の作製は容易ではない。また、反射光の０次反射を抑制するが、反射光の方向は制御されておらず、所望の方向への反射は意図されていない。

本開示は、入射光を正反射とは異なる所望の方向に反射することが可能な光学素子およびその光学素子を備えた光学装置を提供することを目的とする。

本開示の光学素子は、特定の波長領域の光であって特定の円偏光を選択的に反射する波長選択性反射偏光子と、
波長選択性反射偏光子の少なくとも一方の面側に配置されたλ／２板とを有し、
λ／２板が、面と平行な方向の光学軸を有する、液晶組成物の硬化層からなる光学異方性層を備え、かつ、光学異方性層の面内の少なくとも一方向に光学軸の向きが連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンを有し、
λ／２板側の表面に入射する光のうち、特定の円偏光を逆向きの円偏光であって、特定の波長領域の光を、入射する光の正反射方向とは異なる方向に反射する光学素子である。

本開示の光学素子は、λ／２板の面内の少なくとも一方向における光学軸の向きの１８０°回転ピッチが４５μｍ以下であることが好ましい。

本開示の光学素子は、波長選択性反射偏光子がコレステリック液晶層を備えてなることが好ましい。
ここで、コレステリック液晶層は、棒状液晶化合物を含む重合性液晶組成物の硬化層からなることが好ましい。

本開示の光学素子においては、λ／２板における液晶配向パターンは、棒状液晶がパターン状に配向されてなることが好ましい。

本開示の光学装置は、本開示の光学素子と、光学素子のλ／２板側に光を入射させる光源とを備えている。

本開示の光学素子は、特定の波長領域の光であって特定の円偏光を選択的に反射する波長選択性反射偏光子と、波長選択性反射偏光子の少なくとも一方の面側に配置されたλ／２板とを有し、λ／２板が、面と平行な方向の光学軸を有する、液晶組成物の硬化層からなる光学異方性層を備え、かつ、光学異方性層の面内の少なくとも一方向に光学軸の向きが連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンを有しているので、λ／２板側の表面に入射する光のうち、特定の円偏光とは逆向きの円偏光であって、特定の波長領域の光を、入射する光の正反射方向とは異なる方向に反射させることができる。このとき、光学軸の向きの１８０°回転ピッチを適宜設定することにより、特定の波長領域の光であって、特定の円偏光と逆向きの円偏光を、所望の角度で反射させることが可能となる。

第１の実施形態の光学素子の側面模式図である。第１の実施形態の光学素子の平面模式図である。光学素子において正反射方向と異なる方向に反射光が生じる原理を説明するための図である。第１の実施形態の光学素子にランダム偏光の入射光が入射した場合の反射光および透過光を示す図である。第１の実施形態の光学素子に入射光が斜め入射した場合の反射光の状態を示す図である。 λ／２板における光学軸の他の配向パターンを示す平面模式図である。第２の実施形態の光学素子の側面模式図である。第２の実施形態の光学素子の平面模式図である。配向膜に対して干渉光を照射する露光装置の概略構成図である。光学装置の一例であるヘッドマウントディスプレイの概略構成図である。

以下、本発明の光学素子の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各図面においては、視認しやすくするため、構成要素の縮尺は実際のものとは適宜異ならせてある。なお、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。また、角度について「直交」および「平行」とは、厳密な角度±１０°の範囲を意味するものとする。

図１は、本発明の第１の実施形態の光学素子１０の構成を示す側面模式図であり、図２は、図１に示す光学素子１０のλ／２板１４における液晶配向パターンを示す平面模式図である。なお、図においては、シート状の光学素子１０のシート面はｘ−ｙ面、厚み方向をｚ方向として定義している。

本実施形態の光学素子１０は、コレステリック液晶層からなる波長選択性反射偏光子１２（以下において、「反射偏光子１２」という。）と、反射偏光子１２の少なくとも一方の面側に備えられた、λ／２板１４とを有する。

反射偏光子１２は、特定の波長領域の光であって、特定の円偏光を選択的に反射する。反射偏光子１２は、棒状液晶化合物もしくは円盤状液晶化合物が螺旋状に配列されたコレステリック相が固定されてなるコレステリック液晶層を備える。本実施形態においては反射偏光子１２がコレステリック液晶層からなるものとして以下説明する。本実施形態においては、反射偏光子１２が右円偏光を反射するとして説明するが、反射偏光子１２が反射する特定の円偏光は、用途に応じて設定されていればよく、右円偏光および左円偏光のいずれか一方を反射する。同様に、反射偏光子１２が選択的に反射する特定の波長領域の光は、用途に応じて青色、緑色および赤色などから適宜設定されていればよい。反射する特定の円偏光および反射波長領域は、コレステリック液晶層の作製時に、液晶層の屈折率およびコレステリック相の螺旋ピッチなどを調整することにより適宜設定することができる。

本光学素子におけるλ／２板１４は、一般的なλ／２板としての機能、すなわち、入射光の直交する直線偏光成分の間に１８０°（＝π＝λ／２）の位相差を与える機能に加え、以下の構成により波面制御する機能をさらに備えている。

λ／２板１４は、液晶組成物の硬化層からなる光学異方性層を備える。本実施形態においてはλ／２板１４が光学異方性層からなる。光学異方性層においてはその面内の少なくとも一方向に光学軸２２の向きが連続的に回転しながら変化する液晶配向パターンを有する。λ／２板を形成する液晶化合物については、反射偏光子に用いるものと区別するために、本願においては必要に応じて「棒状液晶」、あるいは「円盤状液晶」とすることがある。図１および図２において、棒状液晶２０の長軸が面内の一方向に回転しながら変化する液晶配向パターンを模式的に示している。棒状液晶２０の長軸（遅相軸）が棒状液晶２０における光学軸２２であり、棒状液晶２０の長軸の回転とは棒状液晶２０の光学軸の回転と同義である。

図１および図２に示すように、本実施形態の光学素子１０のλ／２板１４においては、棒状液晶２０の光学軸２２がλ／２板１４の面と平行に配向されており、かつ、面内の少なくとも一方向（軸Ａ）に、連続的に回転しながら変化している配向パターンで固定されている。光学軸２２の向きが一方向に連続的に回転しながら変化しているとは、軸Ａに沿って配置されている棒状液晶２０の光学軸２２と軸Ａとのなす角度が、軸Ａ方向の位置によって異なっており、軸Ａに沿って光学軸２２と軸Ａとのなす角度がθからθ＋１８０°あるいはθ−１８０°まで徐々に変化していることを意味する。ここで、徐々に変化するとは、図１、２に示す通り、３０°刻みなどの一定の角度の領域が隣接して０°から１８０°（＝０°）まで回転するものであってもよく、完全に連続的でなくてもよい。単位範囲の平均値が一定の割合で線形に変化していれば徐々に変化していることになる。ただし、軸Ａ方向に隣接して異なる傾きを有する領域の光学軸の傾きの変化は４５°以下とする。しかしながら、隣接する領域の傾きの変化は、より小さいことが好ましい。

Ａ軸方向において、光学軸２２のＡ軸となす角度θがθ＋１８０°あるいはθ−１８０°（元に戻る）まで変化する距離が１８０°回転ピッチＰである。この光学軸の向きの１８０°回転ピッチＰは可視光用の回折格子のピッチと同程度以下である。具体的には１８０°回転ピッチＰは４５μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以下がより好ましく、５μｍ以下が特に好ましい。なお、この１８０°回転ピッチＰは、光学素子への入射光に対する所望の反射方向に応じて定めればよい。

本光学素子１０は、上記のような反射偏光子１２およびλ／２板１４を備えた構成により、λ／２板１４側の表面に入射する光のうち、特定の円偏光とは逆向きの円偏光であって特定の波長領域の光を、正反射方向とは異なる方向に反射する。例えば、反射偏光子１２が緑色の波長領域の光であって右円偏光Ｐ_Ｒを反射するものである場合、図１に示すように、光学素子１０の表面の法線に平行な方向（以下において、法線方向という。）から左円偏光Ｐ_Ｌの光Ｌ_１（以下において、入射光Ｌ_１という。）を入射させると、法線方向とは異なる方向に左円偏光Ｐ_Ｌの緑色光Ｌ_４（以下において、反射光Ｌ_４という。）が反射される。光学素子１０は、λ／２板１４における上述の１８０°回転ピッチが小さいほど、正反射方向に対して大きな傾きを有する方向に光を反射させることができる。

図３は、光学素子１０に入射された入射光Ｌ_１が、入射光Ｌ_１の正反射方向とは異なる方向に反射光Ｌ_４として反射される原理を模式的に示す図である。以下、図３を参照して説明する。

左円偏光Ｐ_Ｌである入射光Ｌ_１は、λ／２板１４を通過することにより、λ／２の位相差が与えられて右円偏光Ｐ_Ｒに変換される。またλ／２板１４中において、入射光Ｌ_１は、面内の個々の領域における棒状液晶２０の光学軸２２により絶対位相が変化する。このとき、棒状液晶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λ／２板１４の面（ｘ−ｙ面）のｘ座標における棒状液晶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λ／２板１４を通過する際の絶対位相のずれにより、λ／２板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Ｎに平行な方向に沿って入射した入射光Ｌ_１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Ｌ_１の進行方向が変化する。すなわち、入射光Ｌ_１は、λ／２板１４を通過した後には右円偏光Ｐ_Ｒとなり、かつ、法線方向に角度を有する方向に進行する光Ｌ_２となる。そして、光Ｌ_２は反射偏光子１２に対して斜めに所定の角度で入射することとなる。

反射偏光子１２に入射した右円偏光Ｐ_Ｒである光Ｌ_２のうちの特定の波長領域の光（たとえば緑色光）が正反射される。すなわち、反射偏光子１２に入射した光Ｌ_２は、右円偏光Ｐ_Ｒは維持された緑色光の反射光Ｌ_３となる。反射光Ｌ_３は、再びλ／２板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Ｐ_Ｌに変換される。また、入射時と同様に、棒状液晶２０の光学軸２２の向きに応じた絶対位相の変化量のずれによって形成される等位相面２４によって入射時と同様に屈曲力が与えられて法線方向からさらに傾きが大きくなる方向に進行方向が変化され、反射光Ｌ_４としてλ／２板１４側の面（光学素子１０の表面）１０ａから出射される。

以上のようにして、光学素子１０においては、光学素子１０の面に対する法線Ｎから入射した入射光Ｌ_１が法線方向とは異なる方向の反射光Ｌ_４として反射される。

このとき、λ／２板１４中の液晶配向パターンにおける光学軸の向きの１８０°回転ピッチを変化させることにより、反射光の正反射方向に対する傾きを変化させることができる。１８０°回転ピッチを小さくするほど入射光に大きな屈曲力を与えることができるので、傾きを大きくすることができる。

このように、λ／２板１４における液晶配向パターンによって、絶対位相の変化量を変化させて入射光の波面を変化させることができる。

一方、光学素子１０に右円偏光Ｐ_Ｒが入射光Ｌ_１１として入射した場合には、λ／２板１４において左円偏光Ｐ_Ｌに変換されると共に進行方向が、左円偏光Ｐ_Ｌの入射光Ｌ_１の場合とは逆向きの屈曲力を受けて変化された光Ｌ_１２となる。そして、光Ｌ_１２は左円偏光Ｐ_Ｌであるためそのまま反射偏光子１２を透過して、光学素子１０の反射偏光子１２側の面（光学素子１０の裏面）１０ｂから出射される。

図４に示すように、光学素子１０に対して、ランダム偏光、かつ白色である入射光Ｌ_４１を入射させた場合、その光Ｌ_４１のうち、反射偏光子１２により選択的に反射される右円偏光と逆の円偏光である左円偏光Ｐ_Ｌかつ特定の波長領域の光は反射光Ｌ_４４として、入射光Ｌ_４１の正反射方向とは異なる方向に反射される。また、入射光Ｌ_４１のうち、左円偏光Ｐ_Ｌであるが特定の波長領域以外の光はλ／２板１４において右円偏光Ｐ_Ｒに変換され、液晶配向パターンによって屈曲力を受けて進行方向が変化した状態で反射偏光子１２を透過して光学素子１０の裏面１０ｂから第１の透過光Ｌ_４２として出射される。入射光Ｌ_４１のうちの右円偏光Ｐ_Ｒはλ／２板１４で左円偏光Ｐ_Ｌに変換されると共に、左円偏光から右円偏光に変換された光とは逆向きの屈曲力を受けて進行方向が変化した状態で反射偏光子１２を透過して光学素子１０の裏面１０ｂから第２の透過光Ｌ_４５として出射される。なお、第１の透過光Ｌ_４２と第２の透過光Ｌ_４５の進行方向は入射光Ｌ_４１の進行方向に対して略線対称の関係となる。

また、図５に示すように、光学素子１０に対して、左円偏光Ｐ_Ｌの入射光Ｌ_２１を、図３の反射光Ｌ_４の法線に対する角度αと同一の角度αの入射角で入射させた場合、図３において説明した光路の逆をたどり、法線方向Ｎに反射する反射光Ｌ_２４を得ることができる。

本発明の一実施形態の光学素子においては、λ／２板における上記１８０°回転ピッチは全面に亘って一様である必要はない。また、λ／２板の面内の少なくとも一方向（軸Ａ）に光学軸の向きが回転している液晶配向パターンを一部に有していればよく、光学軸の向きが一定の部分を備えていてもよい。

図１および図２に示した光学素子１０のλ／２板１４のように、面に平行な光学軸が面内の一方向に一定の１８０°回転ピッチで回転変化している液晶配向パターンを面内に一様に備えている場合には、反射方向が一方向に定まる。一方、面内の一方向に異なる複数の１８０°回転ピッチを含む液晶配向パターンを備えた場合、入射光を液晶配向パターンに含まれている回転ピッチに応じた複数の反射方向に反射させることができる。また、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λ／２板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。

図６は、光学素子の設計変更例におけるλ／２板３４の平面模式図である。λ／２板３４における液晶配向パターンが上記実施形態のλ／２板１４における液晶配向パターンと異なる。図６においては、光学軸２２のみを示している。図６のλ／２板３４は、光学軸２２の向きが中心側から外側の多方向、例えば、軸Ａ_１、Ａ_２、Ａ_３…に沿って徐々に回転して変化している液晶配向パターンを有している。図６に示す液晶配向パターンによって、入射光は光学軸２２の向きが異なる個々の局所領域において、それぞれ異なる変化量で絶対位相が変化する。このような放射状に光学軸が回転変化する液晶配向パターンを備えれば、発散光もしくは集束光として反射させることができる。すなわち、λ／２板３４中の液晶配向パターンによって凹レンズあるいは凸レンズとしての機能を実現できる。

このように本発明の一実施形態の光学素子は、λ／２板中の液晶配向パターンを適宜設計することにより、光を正反射方向とは異なる方向に反射させる光反射素子の他、光を集光または発散するマイクロレンズとして利用することができる。また、入射光を拡散させる反射スクリーンとしても利用可能である。

上記実施形態においては、λ／２板が、棒状液晶がパターン状に配向されてなる液晶配向パターンを備えた構成について説明した。しかしながら、棒状液晶に代えて円盤状液晶がパターン状に配向されてなる液晶配向パターンを備えていてもよい。

図７は、本発明の第２の実施形態の光学素子１１０の構成を示す側面模式図であり、図８は、図７に示す光学素子１１０のλ／２板１１４の構成を示す平面模式図である。ここでも、シート状の光学素子１１０のシート面をｘ−ｙ面、厚み方向をｚ方向として定義している。

第２の実施形態の光学素子１１０は、反射偏光子１２と、反射偏光子１２の少なくとも一方の面側に備えられた、λ／２板１１４とを有する。

反射偏光子１２は第１の実施形態の光学素子１０のものと同様であるが、λ／２板１１４が第１の実施形態の光学素子１０のλ／２板１４と異なり、円盤状液晶１２０による液晶配向パターンを有する。円盤状液晶１２０の円盤面に垂直な軸（進相軸）が円盤状液晶における光学軸２２である。

図７および図８に示すように、本実施形態の光学素子１１０のλ／２板においては、円盤状液晶１２０が、その円盤面がλ／２板１１４の面に垂直な方向に立ち上がった状態で、一方向（軸Ａ）に連続的に回転しながら変化している。すなわち、軸Ａに対する円盤状液晶１２０の円盤面とのなす角度が徐々に変化している配向パターンで固定されている。これにより、λ／２板（光学異方性層）１１４において光学軸２２が、面と平行に配向されており、かつ面内の少なくとも一方向（軸Ａ）に、連続的に回転しながら変化している配向パターンを実現している。

本光学素子１１０における光学軸２２の変化は図２に示した第１の実施形態の光学素子１０の場合と同等であるため、光学素子１０と同様の作用を生じる。したがって、光学素子１１０は、第１の実施形態の光学素子１０と同様に、λ／２板１１４側の面に入射する光のうち、特定の円偏光とは逆向きの円偏光であって特定の波長領域の光を、正反射方向とは異なる方向に反射する。例えば、反射偏光子１２が緑色の波長領域の光であって右円偏光Ｐ_Ｒを反射するものである場合、図７に示すように、光学素子１１０の表面（λ／２板１１４側の面）１１０ａに法線方向から左円偏光Ｐ_Ｌの光Ｌ_１を入射させると、法線方向とは異なる方向に左円偏光Ｐ_Ｌの緑色光Ｌ_４が反射される。

以上の通り、λ／２板における液晶配向パターンは棒状液晶による配向パターンであっても、円盤状液晶による配向パターンであっても同様の効果を得ることができる。既述の通り、反射偏光子１２についても、棒状液晶化合物および円盤状液晶化合物のいずれから構成されたものであってもよい。λ／２板と反射偏光子とが、同種の液晶化合物から構成されていてもよいし、一方が棒状液晶化合物からなり他方が円盤状液晶化合物からなるものであってもよい。また、λ／２板と反射偏光子のうち一方が棒状液晶化合物からなり、他方が円盤状液晶化合物からなる構成であってもよい。この場合は斜め方向のリタデーションをお互いにキャンセルする方向に働くので斜め方向のリタデーションが正面方向のリタデーションに近くなるため有効な角度が広くなるので好ましい。

なお、本発明の一実施形態の光学素子は、波長選択性反射偏光子とλ／２板とを有するが、さらに他の層や支持体を備えていてもよい。また、波長選択性反射偏光子とλ／２板とが接着層を介して積層されていてもよい。さらには本発明の一実施形態の光学素子は、波長選択性反射偏光子とλ／２板とが保持部材によって、両者間で干渉を生じない程度の間隙、例えば０．１μｍ以下の空隙を有して固定配置されて構成されていてもよい。

本発明の一実施形態の光学素子においては、反射偏光子が反射する特定の円偏光（ここでは、右円偏光とする。）とは逆の左円偏光が、最初にλ／２板に入射して通過する際に右円偏光に変換されると共に、液晶配向パターンによって生じる屈曲力を受けて進行方向が変化した状態で反射偏光子に入射し、反射偏光子により正反射される。反射偏光子による正反射時には右円偏光が維持されたまま、λ／２板に入射時とは逆方向から入射する。この際、λ／２板中において、左円偏光に変換されると共に、液晶配向パターンによって生じる屈曲力が入射時と同一の向きに作用する。これにより、入射光の正反射方向からさらに傾いた方向に反射光は出射する。なお、反射偏光子に代えて、金属誘電多層膜や金属膜からなる従来の反射板を備えた場合、λ／２板を経て反射板に入射する円偏光は正反射時に逆向きの円偏光となる。このように反射板で偏光方向が変化した円偏光がλ／２板に戻る場合、λ／２板において入射時と逆向きに屈曲力が作用するため、結果として入射光は正反射方向に反射されることとなる。したがって、金属誘電多層膜や金属膜からなる従来の反射板を備えた構成では、本発明の一実施形態の光学素子で得られる正反射方向とは異なる方向に反射するという効果を得ることはできない。

なお、上記においては、反射偏光子の一方の面側にのみ、面内異方性を有するλ／２板を備える構成としたが、同様のλ／２板を反射偏光子の両面に備えてもよい。
また、異なる選択波長領域を有する反射偏光子を備えた光学素子を組み合わせて利用してもよい。この説明では入射光が正面入射の例を示したが、入射光が斜めになった時も同様の効果が得られる。おおよそ、正面から斜めに角度ずれるとそのずれた角度に相当する分だけ反射光および透過光の角度がずれることとなる。

以下、本発明の一実施形態の光学素子を構成する反射偏光子およびλ／２板の詳細について説明する。

［反射偏光子］
反射偏光子は、棒状液晶もしくは円盤状液晶が螺旋状に配列されたコレステリック相が固定されてなるコレステリック液晶層を備えてなる。コレステリック液晶層は、棒状液晶化合物もしくは円盤状液晶化合物を含む重合性液晶組成物の硬化層からなる。螺旋構造のピッチはキラル剤の添加量を変えることによって容易に調整可能である。具体的には富士フイルム研究報告Ｎｏ．５０（２００５年）ｐ．６０−６３に詳細な記載がある。また、コレステリック相を固定するときの温度や照度と照射時間などの条件などで調整することもできる。支持体上に配向膜を形成し、その配向膜上に重合性液晶組成物を塗布、硬化することにより、重合性液晶組成物の硬化層からなるコレステリック液晶層を得ることができる。なお、反射偏光子として機能するのはコレステリック液晶層であるが、支持体および配向膜を一体的に備えた積層体を反射偏光子と称する場合もあり、本発明はその態様を含む。

＜コレステリック液晶層＞
コレステリック液晶層を形成するための重合性液晶組成物は、棒状液晶化合物もしくは円盤状液晶化合物およびキラル剤を含有し、さらに、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。

−棒状液晶化合物−
棒状液晶化合物としては、アゾメチン類、アゾキシ類、シアノビフェニル類、シアノフェニルエステル類、安息香酸エステル類、シクロヘキサンカルボン酸フェニルエステル類、シアノフェニルシクロヘキサン類、シアノ置換フェニルピリミジン類、アルコキシ置換フェニルピリミジン類、フェニルジオキサン類、トラン類およびアルケニルシクロヘキシルベンゾニトリル類が好ましく用いられる。以上のような低分子液晶性分子だけではなく、高分子液晶性分子も用いることができる。

棒状液晶化合物を重合によって配向を固定することがより好ましく、重合性棒状液晶化合物としては、Ｍａｋｒｏｍｏｌ．Ｃｈｅｍ．，１９０巻、２２５５頁（１９８９年）、ＡｄｖａｎｃｅｄＭａｔｅｒｉａｌｓ５巻、１０７頁（１９９３年）、米国特許４６８３３２７号公報、同５６２２６４８号公報、同５７７０１０７号公報、ＷＯ９５／２２５８６号公報、同９５／２４４５５号公報、同９７／００６００号公報、同９８／２３５８０号公報、同９８／５２９０５号公報、特開平１−２７２５５１号公報、同６−１６６１６号公報、同７−１１０４６９号公報、同１１−８００８１号公報、および特開２００１−３２８９７３号公報などに記載の化合物を用いることができる。さらに棒状液晶化合物としては、例えば、特表平１１−５１３０１９号公報や特開２００７−２７９６８８号公報に記載のものも好ましく用いることができる。

−円盤状液晶化合物−
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。

−その他の成分−
なお、キラル剤、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。

−溶媒−
コレステリック液晶層を形成するための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＞
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。

＜コレステリック液晶層形成用の配向層＞
支持体上にコレステリック液晶層の製膜面に配向層が備えられていてもよい。コレステリック液晶層形成用の配向層は有機化合物（好ましくはポリマー）のラビング処理、無機化合物の斜方蒸着、マイクログルーブを有する層の形成等の手段で設けることができる。さらには、電場の付与、磁場の付与、或いは光照射により配向機能が生じる配向層も知られている。配向層は、ポリマーの膜の表面を、ラビング処理することにより形成することが好ましい。

支持体に用いられるポリマー種によっては、配向層を設けなくても、支持体を直接配向処理（例えば、ラビング処理）することで、配向層として機能させることもできる。そのような支持体の一例としては、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）を挙げることができる。

＜コレステリック液晶層の形成＞
配向層上に重合性液晶組成物を塗布して塗布膜を形成する。
重合性液晶組成物の塗布は、ロールコーティング方式やグラビア印刷方式、スピンコート方式などの適宜な方式で展開する方法などにより行うことができる。さらにワイヤーバーコーティング法、押し出しコーティング法、ダイレクトグラビアコーティング法、リバースグラビアコーティング法、ダイコーティング法、等の種々の方法によって行うことができる。また、インクジェット装置を用いて、液晶組成物をノズルから吐出して、塗布膜を形成することもできる。

その後、塗布膜中の液晶をコレステリック相に配向させ、重合性液晶組成物を硬化させることにより、配向状態を維持して固定することにより、コレステリック液晶層を得る。支持体および配向膜はコレステリック液晶層形成後に、剥離してもよい。

［λ／２板］
λ／２板は、棒状液晶もしくは円盤状液晶が既述の配向パターンで配向されてなる光学異方性層を備えてなる。光学異方性層は、棒状液晶もしくは円盤状液晶を含む液晶組成物の硬化層からなる。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光学異方性層を得ることができる。なお、λ／２板として機能するのは光学異方性層であるが、支持体および配向膜を一体的に備えた積層体をλ／２板と称する場合もあり、本発明はその態様を含む。支持体は反射偏光子に備えられる支持体と同様のものを用いることができる。

＜光学異方性層＞
光学異方性層を形成するための液晶組成物は、棒状液晶もしくは円盤状液晶を含有し、さらに、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。

棒状液晶、円盤状液晶としては、コレステリック液晶層形成用の重合性液晶組成物に適用される既述の棒状液晶化合物、円盤状液晶化合物を適宜使用することができるが、λ／２板は、波長に対して広帯域であることが望ましく、複屈折が逆分散の液晶材料を用いることが好ましい。また、液晶に捩れ成分を付与することや異なる位相差層を積層することで実質的に広帯域にすることも好ましい。例えば、捩れ方向が異なる２層の液晶を積層することによって広帯域のパターン化されたλ／２板を実現する方法が特開２０１４−０８９４７６号公報等に示されており、本発明の一実施形態において好ましく使用することが出来る。

＜光学異方性層形成用の配向膜＞
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。配向層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、及び特開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、本明細書において直交配向膜とは、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。配向層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。

本発明の一実施形態に利用可能な光配向膜に用いられる光配向材料としては、例えば、特開２００６−２８５１９７号公報、特開２００７−７６８３９号公報、特開２００７−１３８１３８号公報、特開２００７−９４０７１号公報、特開２００７−１２１７２１号公報、特開２００７−１４０４６５号公報、特開２００７−１５６４３９号公報、特開２００７−１３３１８４号公報、特開２００９−１０９８３１号公報、特許第３８８３８４８号、特許第４１５１７４６号に記載のアゾ化合物、特開２００２−２２９０３９号公報に記載の芳香族エステル化合物、特開２００２−２６５５４１号公報、特開２００２−３１７０１３号公報に記載の光配向性単位を有するマレイミド及び／又はアルケニル置換ナジイミド化合物、特許第４２０５１９５号、特許第４２０５１９８号に記載の光架橋性シラン誘導体、特表２００３−５２０８７８号公報、特表２００４−５２９２２０号公報、特許第４１６２８５０号に記載の光架橋性ポリイミド、ポリアミド、又はエステル、特開平９−１１８７１７号公報、特表平１０−５０６４２０号公報、特表２００３−５０５５６１号公報、ＷＯ２０１０／１５０７４８号公報、特開２０１３−１７７５６１号公報、特開２０１４−１２８２３号公報に記載の光二量化可能な化合物、特にシンナメート化合物、カルコン化合物、クマリン化合物が好ましい例として挙げられる。特に好ましくは、アゾ化合物、光架橋性ポリイミド、ポリアミド、エステル、シンナメート化合物、カルコン化合物である。
本発明の一実施形態においては、光配向膜を用いることが好ましい。

配向膜を支持体上に塗布して乾燥させた後、配向膜をレーザ露光して配向パターンを形成する。配向膜の露光装置の模式図を図９に示す。露光装置５０は、半導体レーザ５２を備えた光源５４と、半導体レーザ５２からのレーザ光７０を２つに分離するビームスプリッター５６と、分離された２つの光線７２Ａ、７２Ｂの光路上にそれぞれ配置されたミラー５８Ａ、５８Ｂおよびλ／４板６０Ａ、６０Ｂを備える。λ／４板６０Ａおよび６０Ｂは互いに直交する光学軸を備えており、λ／４板６０Ａは、直線偏光Ｐ_０を右円偏光Ｐ_Ｒに、λ／４板６０Ｂは直線偏光Ｐ_０を左円偏光Ｐ_Ｌに変換する。

配向膜８２を備えた支持体８０が露光部に配置され、２つの光線７２Ａ、７２Ｂを配向膜８２上で交差させて干渉させ、その干渉光を配向膜８２に照射して露光する。この際の干渉により、配向膜８２に照射される光の偏光状態が干渉縞状に周期的に変化するものとなる。これによって、配向状態が周期的に変化する配向パターンが得られる。露光装置５０において、２つの光７２Ａおよび７２Ｂの交差角βを変化させることにより、配向パターンのピッチを変化させることができる。配向状態が周期的に変化した配向パターンを有する配向膜上に後述の光学異方性層を形成することにより、この周期に応じた液晶配向パターンを備えた光学異方性層を形成することができる。

＜光学異方性層の形成＞
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した。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。

なお、上記のようにして得られた反射偏光子とλ／２板を接着層により貼り合わせることにより、反射偏光子とλ／２板が積層されてなる光学素子を得ることができる。

接着層に用いられる粘着剤の例としては、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリウレタン系樹脂、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂等の樹脂をあげることができる。これらは単独もしくは２種以上混合して使用してもよい。特に、アクリル系樹脂は、耐水性、耐熱性、耐光性等の信頼性に優れ、接着力、透明性が良く、さらに、屈折率を液晶ディスプレイに適合するように調整し易い等の観点から好ましい。

次に、本発明の一実施形態の光学素子を備えた光学装置の一例を説明する。図１０は光学装置の一例であるヘッドマウントディスプレイ９０の要部構成を示す図である。
図１０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、本発明の実施形態の光学素子１０Ａ，１０Ｂ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１０Ａが導光部材９４に入射した光が光学素子１０Ａ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１０Ｂ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。

光学素子１０Ａは反射偏光子１２Ａとλ／２板１４Ａを備え、λ／２板１４Ａに垂直に入射する光を斜め方向に反射するように構成されている。光学素子１０Ｂは反射偏光子１２Ｂとλ／２板１４Ｂを備え、λ／２板１４Ｂに斜め方向から入射する光を垂直方向に反射するように構成されている。

このように、本発明の一実施形態の光学素子を用いれば、入射光の反射方向を所望の方向とすることができ、反射素子と光路変更のための素子を別途に設ける必要がないため、光学装置の小型化を図ることができる。

以下、本発明の光学素子の実施例および比較例について説明する。

「実施例１〜４」
λ／２板、反射偏光子をそれぞれ支持体あるいは基板上に形成した後、両者を貼り合せて光学素子を作製した。実施例１〜４は、λ／２板の１８０°回転ピッチがそれぞれ異なるものである。

［λ／２板の作製］
（支持体の鹸化）
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／ｍ^２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／ｍ^２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。

＜アルカリ溶液＞
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：Ｃ_１４Ｈ_２９Ｏ（ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）_２ＯＨ１．０質量部
プロピレングリコール１４．８質量部

（下塗り層の形成）
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。

＜塗り層形成用塗布液＞
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

（配向膜Ｐ−１の形成）
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。

＜配向膜Ｐ−１形成用塗布液＞
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

−光配向用素材−

（配向膜Ｐ−１の露光）
図９に示した露光装置５０を用いて配向膜を露光する。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／ｃｍ^２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°回転ピッチは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。

（光学異方性層Ａ−１の形成）
光学異方性層として、逆分散液晶からなる層を形成した。光学異方性層は、下記の組成物Ａ−１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層目の組成物Ａ−１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。

先ず１層目は、配向膜Ｐ−１上に下記の組成物Ａ−１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／ｃｍ^２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１層液晶層の膜厚は０．２μｍであった。

２層目以降は、この液晶層に重ね塗りして、上と同じ条件で加熱、冷却後に紫外線硬化を行って液晶固定化層を作製した。このようにして、総厚が所望の膜厚になるまで重ね塗りを繰り返し光学異方性層Ａ−１を得た。最終的に液晶の複屈折率が２７５ｎｍ（＝λ／２）になり、かつ周期的な配向表面になっていることを偏光顕微鏡で確認した。

＜組成物Ａ−１＞
下記液晶化合物Ｌ−１４２．００質量部
下記液晶化合物Ｌ−２４２．００質量部
下記液晶化合物Ｌ−３１６．００質量部
下記重合開始剤ＰＩ−１０．５０質量部
下記レベリング剤Ｔ−１０．５０質量部
メチルエチルケトン１７６．００質量部
シクロペンタノン４４．００質量部

−液晶化合物Ｌ−１−

−液晶化合物Ｌ−２−

−液晶化合物Ｌ−３−

−重合開始剤ＰＩ−１−

−レベリング剤Ｔ−１−

「反射偏光子の作製」
（配向層の形成）
下記に示す配向層形成用組成物Ａの成分を、８０℃に保温された容器中にて攪拌、溶解させ、配向層形成用組成物Ａを調製した。

＜配向層形成用組成物Ａ＞
純水９７．２質量部
ＰＶＡ−２０５（クラレ製）２．８質量部

上記で調製した配向層形成用組成物Ａを、ガラス基板上にスリットコーターを用いて均一塗布した後、１００℃のオーブン内で２分乾燥し、膜厚０．５μｍの配向層付きガラス基板を得た。

（反射偏光子（コレステリック液晶層）の形成）
下記に示すコレステリック液晶組成物Ｇｍの成分を、２５℃に保温された容器中にて、攪拌、溶解させ、コレステリック液晶組成物Ｇｍを調製した。

＜コレステリック液晶組成物Ｇｍ＞
メトキシエチルアクリレート１４５．０質量部
下記液晶化合物Ｌ−４１００．０質量部
ＩＲＧＡＣＵＲＥ８１９（ＢＡＳＦ社製）１０．０質量部
下記構造のキラル剤Ａ５．７８質量部
下記構造の界面活性剤０．０８質量部

−液晶化合物Ｌ−４−

−キラル剤Ａ−

−界面活性剤−

コレステリック液晶組成物Ｇｍは、垂直方向から入反射した場合の中心波長５５０ｎｍの右円偏光を反射する層を形成する材料である。

上記で作製した配向膜付きガラス基板の配向膜表面をラビング処理した後、上記で調製したコレステリック液晶組成物Ｇｍを、スリットコーターを用いて均一塗布した後、９５℃、３０秒間乾燥した後に、紫外線照射装置により、室温で５００ｍＪ／ｃｍ^２の紫外線を照射して硬化させて、膜厚２μｍのコレステリック液晶層からなる反射偏光子を形成した。

（積層方法）
上記のようにして作製した反射偏光子とλ／２板とを綜研化学株式会社製のＳＫダイン（登録商標）を用いて貼合した。

［実施例５］
実施例１のλ／２板の作製方法において、光学異方性層Ａ−１を光学異方性層Ａ−２に代え、順分散液晶からなる光学異方性層を形成した。

実施例１の作製工程において、組成物Ａ−１に代えて下記の組成物Ａ−２を用いた。組成物Ａ−２を配向膜Ｐ−１上に多層塗布することにより形成した。多層塗布方法は、ホットプレート上での加熱温度を９０℃とした以外は、実施例１と同様とした。

＜組成物Ａ−２＞
上記液晶化合物Ｌ−４１００．００質量部
重合開始剤（Ｉｒｇａｃｕｒｅ（登録商標）９０７、ＢＡＳＦ製）
３．００質量部
光増感剤（ＫＡＹＡＣＵＲＥＤＥＴＸ−Ｓ、日本化薬製）
１．００質量部
レベリング剤Ｔ−１０．５０質量部
メチルエチルケトン２１１．００質量部

「比較例１」
比較のため、λ／２板を備えない反射偏光子のみからなる光学素子を比較例１とした。

「比較例２」
反射偏光子の代わりに、シグマ光機株式会社製のハーフミラーＰＳＣＨ−２５．４Ｃ０３−１０−５５０（商品番号）を用いた。
実施例２と同じλ／２板をハーフミラーと貼合させて比較例２の光学素子とした。

［評価］
各光学素子について、光学素子のλ／２板側の表面に、表面の法線方向（極角０°）から光を入射し、その反射光の反射角を測定した。このとき、５５０ｎｍに出力の中心波長をもつレーザ光を、光学素子の表面に、法線方向に５０ｃｍの離れた位置から法線方向に沿って入射させ、反射光のスポットを光学素子の表面から５０ｃｍの距離に配置したスクリーンで捉えて、反射角度を算出した。測定は空気中にて行った。

表１に各例の構成および評価結果を纏めて示す。

表１に示すように、比較例１の反射偏光子のみの場合、比較例２の反射偏光子に代えてハーフミラーを備えた場合には、入射光は正反射した。一方、本発明の実施例１から５は、入射光に対して正反射とは異なる方向に反射光が検出され、本発明の効果が明らかであった。また、１８０°回転ピッチが小さいほど大きな反射角が得られた。

このように、面内異方性を有するλ／２板とコレステリック液晶層からなる反射偏光子とを組み合わせることによって、法線方向から入射する入射光を斜めに反射するという特殊な効果を奏することが可能になった。コレステリック液晶層からなる反射偏光子に代えて、比較例２に用いたハーフミラーなどの金属誘電多層膜や金属膜からなる従来の反射板を用いた場合には、上記効果を得ることができなかった。

２０１７年５月１９日に出願された日本出願特願２０１７−１００２６５号の開示はその全体が参照により本明細書に取り込まれる。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、及び技術規格は、個々の文献、特許出願、及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。

１０，１０Ａ，１０Ｂ，１１０光学素子
１０ａ光学素子の表面（λ／２板側の面）
１０ｂ光学素子の裏面（反射偏光子側の面）
１２，１２Ａ，１２Ｂ波長選択性反射偏光子
１４，１４Ａ，１４Ｂ，３４，１１４ λ／２板
２０棒状液晶
２２光学軸
２４等位相面
５０露光装置
５２半導体レーザ
５４光源
５６ビームスプリッター
５８Ａ，５８Ｂミラー
６０Ａ，６０Ｂ λ／４板
７０レーザ光
７２Ａ，７２Ｂ光線
８０支持体
８２配向膜
９０ヘッドマウントディスプレイ
９２液晶表示装置
９４導光部材
１２０円盤状液晶

Claims

特定の波長領域の光であって特定の円偏光を選択的に反射する波長選択性反射偏光子と、
該波長選択性反射偏光子の少なくとも一方の面側に配置されたλ／２板とを有し、
前記λ／２板が、面と平行な方向の光学軸を有する、液晶組成物の硬化層からなる光学異方性層を備え、かつ、該光学異方性層の面内の少なくとも一方向に前記光学軸の向きが連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンを有し、
前記λ／２板側の表面に入射する光のうち、前記特定の円偏光とは逆向きの円偏光であって、前記特定の波長領域の光を、前記入射する光の正反射方向とは異なる方向に反射する光学素子。
前記λ／２板の前記一方向における前記光学軸の向きの１８０°回転ピッチが４５μｍ以下である請求項１に記載の光学素子。
前記波長選択性反射偏光子が、コレステリック液晶層を備えてなる請求項１または２記載の光学素子。
前記コレステリック液晶層が、棒状液晶化合物を含む重合性液晶組成物の硬化層からなる請求項３に記載の光学素子。
前記λ／２板における前記液晶配向パターンは、棒状液晶がパターン状に配向されてなる請求項１から４いずれか１項に記載の光学素子。
請求項１から５のいずれか１項に記載の光学素子と、
該光学素子の、前記λ／２板側の表面に光を入射させる光源とを備えた光学装置。