WO2022030481A1 - 光学素子 - Google Patents

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WO2022030481A1
WO2022030481A1 PCT/JP2021/028750 JP2021028750W WO2022030481A1 WO 2022030481 A1 WO2022030481 A1 WO 2022030481A1 JP 2021028750 W JP2021028750 W JP 2021028750W WO 2022030481 A1 WO2022030481 A1 WO 2022030481A1
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liquid crystal
optical element
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alignment layer
mold
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賢太 関川
裕道 永山
総 石戸
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Ａｇｃ株式会社
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    • 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
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    • 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
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    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
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    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
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    • G—PHYSICS
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    • G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
    • G02F1/133776—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers having structures locally influencing the alignment, e.g. unevenness

Definitions

  • This disclosure relates to optical elements.
  • the liquid crystal device described in Patent Document 2 sandwiches liquid crystal molecules between a first substrate and a second substrate, and modulates a light wave by birefringence of the liquid crystal.
  • the first substrate or the second substrate is provided with a grating structure having a pitch shorter than the wavelength of the light wave.
  • the grating structure is formed by the nanoimprint method, controls the orientation direction of the liquid crystal molecules, and controls the phase of the light wave that has passed through the liquid crystal.
  • the method for producing a liquid crystal alignment film described in Patent Document 3 includes a step of injecting a liquid crystal substance onto a non-planar surface of the alignment film to form a liquid crystal layer.
  • the method for manufacturing the oriented film is as follows: (A) the uneven pattern of the mold is transferred to the transferred layer, (B) a titanium dioxide layer is formed on the uneven pattern, and (C) the titanium dioxide layer is formed into a curved surface of a lens shape. (D) The titanium dioxide layer that has been deformed and transformed into a curved surface is etched to form a fine uneven pattern on the curved surface. A liquid crystal substance is injected onto this uneven pattern.
  • One aspect of the present disclosure provides a technique for improving the alignment control force of the alignment layer and increasing the retardation of the liquid crystal layer.
  • the optical element according to one aspect of the present disclosure includes a transparent base material, an alignment layer formed on the transparent base material, and a liquid crystal layer formed on the alignment layer.
  • a plurality of parallel grooves are formed in which the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer are oriented.
  • the pitch of the grooves is 10 nm to 600 nm.
  • the alignment layer is a copolymer of an energy-curable composition and contains a fluorine element on the surface.
  • the optical element according to another aspect of the present disclosure includes a transparent base material, an alignment layer formed on the transparent base material, and a liquid crystal layer formed on the alignment layer.
  • a plurality of parallel grooves are formed in which the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer are oriented.
  • the pitch of the grooves is 10 nm to 600 nm.
  • the alignment layer is a copolymer of an energy curable composition and contains a surfactant.
  • the fluorine element or the surfactant contained in the alignment layer can improve the orientation control force of the alignment layer and increase the retardation of the liquid crystal layer.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing an optical element according to the first embodiment.
  • FIG. 2A is a perspective view showing an example of a transparent substrate and an alignment layer
  • FIG. 2B is a perspective view showing an example of liquid crystal molecules oriented by the alignment layer shown in FIG. 2A.
  • FIG. 3A is a cross-sectional view showing a state before joining the phase difference plate of the optical element according to the second embodiment and the lens
  • FIG. 3B is a phase difference plate shown in FIG. 3A.
  • FIG. 3C is a cross-sectional view of an optical element formed by joining a lens and a lens
  • FIG. 3C is a plan view of the optical element shown in FIG. 3B.
  • FIG. 3A is a cross-sectional view showing an optical element according to the first embodiment.
  • FIG. 2A is a perspective view showing an example of a transparent substrate and an alignment layer
  • FIG. 2B is a perspective view showing an example of liquid crystal molecules oriented by the alignment layer shown in FIG
  • FIG. 4A is a cross-sectional view showing an optical element according to a first modification of the second embodiment
  • FIG. 4B is a cross-sectional view showing an optical element according to a second modification of the second embodiment.
  • FIG. 4C is a cross-sectional view showing an optical element according to a third modification of the second embodiment.
  • 5 (A) is a cross-sectional view showing a state before joining the phase difference plate and the lens of the optical element according to the reference embodiment
  • FIG. 5 (B) is the phase difference plate and the lens shown in FIG. 5 (A).
  • FIG. 6 (A) is a cross-sectional view showing a state before joining the phase difference plate of the optical element and the lens according to the modified example of the reference embodiment
  • FIG. 6 (B) is the phase difference shown in FIG. 6 (A).
  • FIG. 6C is a cross-sectional view showing an optical element formed by joining a plate and a lens
  • FIG. 6C is a plan view showing the distribution of Rd of the optical element shown in FIG. 6B.
  • 7 (A) is a cross-sectional view of the optical element according to the third embodiment
  • FIG. 7 (B) is an enlarged cross-sectional view of region B of FIG. 7 (A)
  • FIG. 7 (C) is a cross-sectional view.
  • FIG. 8 (A) is a cross-sectional view of an optical element according to a modified example of the third embodiment
  • FIG. 8 (B) is an enlarged cross-sectional view of region B of FIG. 8 (A)
  • FIG. 8 (B) is shown.
  • C) is an enlarged cross-sectional view showing the area C of FIG. 8 (A).
  • the optical element 1 includes a retardation plate 3.
  • the retardation plate 3 is, for example, a flat plate.
  • the retardation plate 3 includes, for example, a transparent base material 4, an alignment layer 5 formed on the transparent base material 4, and a liquid crystal layer 6 formed on the alignment layer 5.
  • the phase difference plate 3 has a slow phase axis and a phase advance axis.
  • the slow-phase axis is the X-axis direction and the phase-advance axis is the Y-axis direction.
  • the slow axis is the direction with the highest refractive index
  • the phase advance axis is the direction with the lowest refractive index.
  • the retardation plate 3 is, for example, a 1/4 wave plate.
  • a 1/4 wave plate and a linear polarizing plate may be used in combination.
  • the absorption axis of the linear polarizing plate and the slow axis of the 1/4 wave plate are offset by 45 °.
  • a circular polarizing plate is composed of a linear polarizing plate and a 1/4 wave plate.
  • the transparent base material 4 is composed of, for example, a glass base material or a resin base material.
  • the glass base material or the resin base material has a reflection function or an absorption function for any one or more of infrared rays, visible light, and ultraviolet rays, and may be configured to transmit light in a specific wavelength band. good.
  • the transparent base material 4 may have a single-layer structure of a single base material, or a main base material (glass base material or resin base material) is laminated with a film that imparts reflection or absorption functions to emit light in a specific wavelength band. It may have a multi-layer structure for transmission. Further, the transparent base material 4 may be laminated with a film that imparts a function such as antifouling in addition to the reflection function and the absorption function.
  • the transparent base material 4 may further contain a resin film or an inorganic film in addition to the glass base material or the resin base material.
  • the resin film is, for example, a film having a function such as a color tone correction filter, a base film such as a silane coupling agent, or an antifouling film.
  • the resin film is formed by, for example, screen printing, vapor deposition, spray coating, spin coating, or the like.
  • the inorganic film is, for example, a metal oxide film having a function as an optical interference film (antireflection or wavelength selection filter).
  • the inorganic film is formed by, for example, a sputtering method, a vapor deposition, a CVD method, or the like.
  • the transparent base material 4 is preferably a resin base material from the viewpoint of bending workability.
  • resin of the resin base material include polymethyl methacrylate (PMMA), triacetyl cellulose (TAC), cycloolefin polymer (COP), cycloolefin copolymer (COC), polyethylene terephthalate (PET), or polycarbonate (PC). ).
  • the retardation of the transparent substrate 4 is, for example, 5 nm or less, preferably 3 nm or less. From the viewpoint of reducing the variation in color tone, the phase difference of the transparent substrate 4 is better as it is smaller, and may be zero.
  • the phase difference of the transparent substrate 4 is measured by, for example, the parallel Nicol rotation method.
  • the glass transition point Tgf of the transparent substrate 4 is, for example, 80 ° C to 200 ° C, preferably 90 ° C to 160 ° C. When Tgf is within the above range, bending workability is good.
  • the glass transition point of the transparent substrate 4 is measured, for example, by thermomechanical analysis (TMA).
  • the thickness T1 (see FIG. 2) of the transparent substrate 4 is, for example, 0.01 mm to 0.3 mm, preferably 0.02 mm to 0.1 mm, and more preferably 0.03 mm to 0.09 mm.
  • T1 is within the above range, both bending workability and handleability can be achieved.
  • the alignment layer 5 aligns the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 6.
  • a plurality of parallel grooves 52 for aligning the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 6 are formed on the surface 51 of the alignment layer 5 in contact with the liquid crystal layer 6, a plurality of parallel grooves 52 for aligning the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer 6 are formed.
  • the plurality of grooves 52 are formed, for example, in a striped pattern. In the Z-axis direction, the longitudinal direction of the groove 52 is the X-axis direction, and the width direction of the groove 52 is the Y-axis direction.
  • the parallelism of the groove 52 is, for example, 0 ° to 5 °, preferably 0 ° to 3 °, and more preferably 0 ° to 1 °.
  • the parallelism of the grooves 52 is the maximum value of the angle formed by the two adjacent grooves 52 in the Z-axis direction. The closer the angle formed by the two adjacent grooves 52 is to 0 °, the better the parallelism.
  • the depth D of the groove 52 is, for example, 3 nm to 500 nm, preferably 5 nm to 300 nm, and more preferably 10 nm to 150 nm.
  • D is 3 nm or more, the orientation restricting force is large and the liquid crystal molecules are easily oriented.
  • D is 500 nm or less, the transferability of the uneven pattern of the mold is good. Further, when D is 500 nm or less, diffracted light is unlikely to be generated.
  • the pitch p of the groove 52 is, for example, 10 nm to 600 nm, preferably 50 nm to 300 nm, and more preferably 80 nm to 200 nm.
  • p is 600 nm or less
  • the orientation restricting force is large and the liquid crystal molecules are easily oriented.
  • p is 300 nm or less, diffracted light is unlikely to be generated.
  • p is 10 nm or more, it is easy to form an uneven pattern of the mold.
  • the opening width W of the groove 52 is, for example, 5 nm to 500 nm, preferably 20 nm to 200 nm, and more preferably 30 nm to 150 nm.
  • the difference between the pitch p and the opening width W (p-W: p> W) is the distance between the grooves 52.
  • the cross section perpendicular to the longitudinal direction (X-axis direction) of the groove 52 is rectangular in FIG. 2, but may be triangular.
  • the alignment layer 5 is a copolymer of an energy curable composition.
  • the energy curable composition is a photocurable composition or a thermosetting composition.
  • a photocurable composition is preferable because it is excellent in processability, heat resistance and durability.
  • the photocurable composition may be, for example, a monomer, a photopolymerization initiator, a solvent, and an optional additive (for example, a surfactant, a polymerization inhibitor, an antioxidant, an ultraviolet absorber, a photostabilizing agent). Agent, antifoaming agent).
  • As the photocurable composition for example, those described in paragraphs 0028 to 0060 of Japanese Patent No. 5978761 are used.
  • the photocurable composition includes, for example, a fluorine-containing monomer containing a fluorine element and a photocurable monomer containing no fluorine element.
  • the alignment layer 5 contains a fluorine element on the surface 51 in contact with the liquid crystal layer 6.
  • the fluorine element is derived from a fluorine-containing monomer. Fluorine elements tend to collect on the surface 51 of the alignment layer 5 rather than inside the alignment layer 5.
  • the fluorine element reduces the surface free energy of the surface 51 of the alignment layer 5, and lowers the wettability of the liquid crystal composition described later. As a result, the liquid crystal composition is led to a state in which the liquid crystal composition is energetically most stable, that is, a state in which the liquid crystal molecules are arranged in parallel. Therefore, the orientation regulating force of the alignment layer 5 can be improved, and the retardation of the liquid crystal layer 6 can be increased.
  • the fluorine element concentration FC of the surface 51 of the alignment layer 5 is, for example, 0.1 atomic% to 50 atomic%, preferably 1 atomic% to 40 atomic%, and more preferably 2 atomic% to 30 atomic%. , More preferably 5 atomic% to 20 atomic%.
  • FC is 0.1 atomic% or more, the effect of improving the orientation regulating force can be obtained.
  • FC is 50 atomic% or less, cloudiness of the alignment layer 5 can be suppressed.
  • FC is 50 atomic% or less, the adhesion between the alignment layer 5 and the transparent base material 4 and the adhesion between the alignment layer 5 and the liquid crystal layer 6 can be improved.
  • the liquid crystal composition L1 (see the column of Examples) is applied to the alignment layer 5 by a spin coating method. When applied, the liquid crystal composition L1 did not adhere to the alignment layer 5 and peeled off.
  • the alignment layer 5 may contain a surfactant in place of the element of fluorine or in addition to the element of fluorine.
  • the surfactant is evenly dispersed in the alignment layer 5.
  • the surfactant is, for example, a fluorine-based or a silicone-based surfactant. Similar to the fluorine element, the surfactant lowers the surface free energy of the surface 51 of the alignment layer 5 and lowers the wettability of the liquid crystal composition described later. As a result, the liquid crystal composition is led to a state in which the liquid crystal composition is energetically most stable, that is, a state in which the liquid crystal molecules are arranged in parallel. Therefore, the orientation regulating force of the alignment layer 5 can be improved, and the retardation of the liquid crystal layer 6 can be increased.
  • the content SC of the surfactant in the alignment layer 5 is, for example, 0.05% by mass to 4% by mass, preferably 0.1% by mass to 3% by mass, and more preferably 0.2% by mass to 2%. It is mass%.
  • SC is 0.05% by mass or more, the effect of improving the orientation regulating force of the alignment layer 5 can be obtained.
  • SC is 4% by mass or less, a plurality of components constituting the energy-curable composition are easily mixed.
  • Surfactants unlike monomers, rarely polymerize. Therefore, when the energy-curable composition does not contain a solvent, the content SC of the surfactant is about the same between the energy-curable composition and the alignment layer 5.
  • the alignment layer 5 is formed by, for example, an imprint method.
  • the imprint method the energy-curable composition is sandwiched between the transparent substrate 4 and the mold, the uneven pattern of the mold is transferred to the energy-curable composition, and the energy-curable composition is cured. If the imprint method is used, the size and shape of the groove 52 can be controlled with high accuracy, and the mixing of foreign matter can be reduced.
  • the energy curable composition may be applied on the transparent substrate 4 or on the mold.
  • the application method is spin coat method, bar coat method, dip coat method, cast method, spray coat method, bead coat method, wire bar coat method, blade coat method, roller coat method, curtain coat method, slit die coat method, gravure.
  • the thickness T2 (see FIG. 2) of the alignment layer 5 is, for example, 1 nm to 20 ⁇ m, preferably 50 nm to 10 ⁇ m, and more preferably 100 nm to 5 ⁇ m.
  • the thickness T2 of the alignment layer 5 is measured in the normal direction at each point on the surface 41 on which the alignment layer 5 of the transparent substrate 4 is formed.
  • the thickness T2 of the alignment layer 5 is the distance between the bottom of the groove 52 and the surface 41 of the transparent base material 4. If the thickness of the oriented layer is 20 ⁇ m or less, the workability is good.
  • the glass transition point Tg_al of the alignment layer 5 is, for example, 40 ° C to 200 ° C, preferably 50 ° C to 160 ° C, and more preferably 70 ° C to 150 ° C. When Tg_al is within the above range, bending workability is good.
  • the glass transition point of the alignment layer 5 is measured by, for example, TMA.
  • the liquid crystal layer 6 has a slow phase axis and a phase advance axis.
  • the liquid crystal layer 6 contains a plurality of liquid crystal molecules 61 that are oriented in parallel with each other by the alignment layer 5.
  • the long-axis direction of the liquid crystal molecule 61 is the X-axis direction
  • the short-axis direction of the liquid crystal molecule 61 is the Y-axis direction.
  • the liquid crystal molecule 61 is a rod-shaped liquid crystal in this embodiment, but may be a discotic liquid crystal.
  • the liquid crystal layer 6 is formed by applying and drying the liquid crystal composition.
  • the liquid crystal composition comprises a photocurable liquid crystal containing an acrylic group or a methacrylic group.
  • the liquid crystal composition may contain a component which does not exhibit a liquid crystal phase by itself. It suffices if the liquid crystal phase is generated by the polymerization.
  • As a component that does not show a liquid crystal phase for example, monofunctional (meth) acrylate, bifunctional (meth) acrylate, trifunctional or higher (meth) acrylate and the like are used.
  • the liquid crystal composition may contain a photocurable monomer.
  • the polymerizable liquid crystal composition may contain additives.
  • a polymerization initiator As the additive, a polymerization initiator, a surfactant, a chiral agent, a polymerization inhibitor, an ultraviolet absorber, an antioxidant, a light stabilizer, an antifoaming agent, a dichroic dye or the like is used.
  • a plurality of types of additives may be used in combination.
  • the method of applying the liquid crystal composition may be a general one.
  • the method for applying the liquid crystal composition is, for example, a spin coating method, a bar coating method, an extrusion coating method, a direct gravure coating method, a reverse gravure coating method, a die coating method, or the like.
  • the solvent of the liquid crystal composition is removed by heating after coating.
  • the solvent of the liquid crystal composition is, for example, an organic solvent.
  • Organic solvents include alcohols (eg isopropyl alcohol), amides (eg N, N-dimethylformamide), sulfoxides (eg dimethylsulfoxide), hydrocarbons (eg benzene or hexane), esters (eg methyl acetate, ethyl acetate, acetate). Butyl, or propylene glycol monoethyl ether acetate), ketones (eg, acetone, cyclohexanone, or methylethylketone), or ethers (eg, tetrahydrofuran, or 1,2-dimethoxyethane). Two or more kinds of organic solvents may be used together.
  • the liquid crystal layer 6 may be formed by a vapor deposition method or a vacuum injection method that does not use a solvent.
  • liquid crystal composition to be used one having a positive wavelength dispersion of ⁇ n value after curing may be used, or one having a negative wavelength dispersion may be used.
  • the liquid crystal composition contains, for example, the compounds represented by the following formulas (a-1) to (a-13) as the polymerizable compound.
  • n is an integer of 2 to 6.
  • R is an alkyl group having 3 to 6 carbon atoms.
  • n means "normal” and means that it is linear.
  • the thickness T3 of the liquid crystal layer 6 is determined based on the wavelength of light, the phase difference, and ⁇ n, and is not particularly limited, but is, for example, 0.3 ⁇ m to 30 ⁇ m, preferably 0.5 ⁇ m to 20 ⁇ m. It is more preferably 0.8 ⁇ m to 10 ⁇ m.
  • T3 is 0.3 ⁇ m or more, the desired phase difference can be easily obtained.
  • T3 is 30 ⁇ m or less, the liquid crystal molecule 61 is likely to be oriented.
  • the liquid crystal layer 6 is not limited to the 1/4 wave plate, and may be a 1/2 wave plate or the like. Further, the liquid crystal layer 6 is not limited to the phase difference layer that shifts the phase between the two orthogonal linearly polarized light components, and may be a compensation layer.
  • the compensating layer corrects, for example, the phase difference that occurs at different viewing angles of the liquid crystal display and improves the contrast of the screen within a predetermined viewing angle.
  • the thickness T3 of the liquid crystal layer 6 is measured in the normal direction at each point on the surface 41 of the transparent substrate 4.
  • the thickness T3 of the liquid crystal layer 6 is the distance between the bottom of the groove 52 and the surface of the liquid crystal layer 6 on the opposite side of the alignment layer 5.
  • the glass transition point Tg_a of the liquid crystal layer 6 is, for example, 50 ° C to 200 ° C, preferably 80 ° C to 180 ° C. When Tg_a is within the above range, bending workability is good.
  • the glass transition point Tg_a of the liquid crystal layer 6 is measured by, for example, TMA.
  • the thickness T4 of the retardation plate 3 is not particularly limited, but is, for example, 0.011 mm to 0.301 mm, preferably 0.021 mm to 0.101 mm, and more preferably 0.031 mm to 0.091 mm.
  • the thickness T4 of the retardation plate 3 is measured in the normal direction at each point on the surface 41 of the transparent substrate 4.
  • the retardation plate 3 may be a wideband retardation plate further including a second liquid crystal layer laminated on the liquid crystal layer 6.
  • the number of liquid crystal layers included in the wideband retardation plate may be two or more, and may be three or more. In Z-axis orientation, the plurality of liquid crystal layers have slow axes in different orientations from each other.
  • the retardation plate 3 may include a plurality of alignment layers, or may repeatedly have a set of the liquid crystal layer and the alignment layer.
  • the plurality of oriented layers may have the same material or may have different materials.
  • the retardation of the retardation plate 3 is not particularly limited, but if it is a 1/4 wave plate, it is, for example, 100 nm to 180 nm, preferably 110 nm to 170 nm, and more preferably 120 nm to 160 nm.
  • the retardation plate 3 is a 1/2 wave plate, the retardation is, for example, 200 nm to 280 nm, preferably 210 nm to 270 nm, and more preferably 220 nm to 260 nm.
  • the optical element 1 is desired to have a curved surface from the viewpoint of performance.
  • the optical element 1 includes a lens 2.
  • the lens 2 may be a spherical lens or an aspherical lens.
  • the lens 2 may be any of a biconcave lens, a plano-concave lens, a concave meniscus lens, a biconvex lens, a plano-convex lens, and a convex meniscus lens.
  • the lens 2 has a curved surface 21.
  • the curved surface 21 has, for example, a radius of curvature of 10 mm to 100 mm on the entire surface or a part thereof.
  • the radius of curvature of the curved surface 21 is preferably 20 mm to 80 mm, more preferably 50 mm to 70 mm.
  • the curved surface 21 is a concave curved surface, for example, as shown in FIGS. 3 (A) and 3 (B).
  • the concave curved surface is a curved surface in which the center of gravity P0 is recessed from the peripheral edge.
  • the center of gravity P0 of the concave curved surface is recessed from the peripheral edge of the concave curved surface regardless of whether the cross section is perpendicular to the X-axis direction or the Y-axis direction.
  • the X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction are perpendicular to each other.
  • the Z-axis direction is the normal direction at the center of gravity P0 of the concave curved surface.
  • the XY plane is parallel to the tangent plane at the center of gravity P0 of the concave curved surface.
  • the curved surface 21 is a concave curved surface in the present embodiment, it may be a convex curved surface as shown in FIGS. 4 (B) and 4 (C).
  • the convex curved surface is a curved surface in which the center of gravity P0 is convex (protruding) from the peripheral edge.
  • the center of gravity P0 of the convex curved surface is more convex than the peripheral edge of the convex curved surface regardless of whether the cross section is perpendicular to the X-axis direction or the Y-axis direction.
  • the outer shape of the lens 2 is not limited to the circle shown in FIG. 3C, and may be, for example, an ellipse or a polygon (including a quadrangle).
  • the material of the lens 2 may be resin or glass.
  • the resin of the resin lens is, for example, polycarbonate, polyimide, polyacrylate, or cyclic olefin.
  • the glass of the glass lens is, for example, BK7 or synthetic quartz.
  • the optical element 1 includes a retardation plate 3.
  • the retardation plate 3 is curved along the curved surface 21 of the lens 2.
  • the retardation plate 3 includes, for example, a transparent base material 4, an alignment layer 5 formed on the transparent base material 4, and a liquid crystal layer 6 formed on the alignment layer 5.
  • the retardation plate 3 is, for example, a 1/4 wave plate.
  • a 1/4 wave plate and a linear polarizing plate may be used in combination.
  • the linear polarizing plate may be arranged on the side opposite to the lens 2 with respect to the retardation plate 3, may be arranged between the retardation plate 3 and the lens 2, or may be arranged with the lens 2 as a reference. It may be arranged on the opposite side of the phase difference plate 3.
  • the retardation plate 3 includes a transparent base material 4, an alignment layer 5, and a liquid crystal layer 6 in this order from the lens 2 side.
  • the retardation plate 3 includes the liquid crystal layer 6, the alignment layer 5, and the transparent substrate 4 in this order from the lens 2 side. But it may be.
  • the thickness T1 of the transparent base material 4 is measured in the normal direction at each point of the curved surface 21 of the lens 2.
  • the depth D of the groove 52 may be constant over the entire curved surface 21 of the lens 2, but may be different depending on the location as described later.
  • the pitch p of the groove 52 may be constant over the entire curved surface 21 of the lens 2, but may be different depending on the location.
  • the transparent base material 4 of the present embodiment is prepared separately from the lens 2 and is provided on the curved surface 21 of the lens 2, but the transparent base material 4 may be the lens 2. In the latter case, the alignment layer 5 is formed directly on the curved surface 21 of the lens 2.
  • the retardation plate 3 may be a wideband retardation plate further including a second liquid crystal layer laminated on the liquid crystal layer 6.
  • the number of liquid crystal layers included in the wideband retardation plate may be two or more, and may be three or more. In Z-axis orientation, the plurality of liquid crystal layers have slow axes in different orientations from each other.
  • the wideband retardation plate is, for example, an alignment layer 5 and a liquid crystal layer 6 alternately laminated. From the lens 2 side, the alignment layer 5 and the liquid crystal layer 6 are laminated in this order.
  • a wideband retardation plate may be formed by laminating a liquid crystal layer formed on a transparent substrate different from the lens 2 and a liquid crystal layer formed on the lens 2.
  • the retardation plate 3 is bent and joined to the lens 2.
  • the bonding layer 7 is made of, for example, a transparent optical adhesive (OCA), a liquid adhesive (OSA), polyvinyl butyral (PVB), ethylene vinyl acetate (EVA), a cycloolefin polymer (COP), or a thermoplastic polyurethane (TPU).
  • OCA transparent optical adhesive
  • OSA liquid adhesive
  • PVB polyvinyl butyral
  • EVA ethylene vinyl acetate
  • COP cycloolefin polymer
  • TPU thermoplastic polyurethane
  • the retardation of the bonding layer 7 is, for example, 5 nm or less, preferably 3 nm or less.
  • the phase difference of the bonding layer 7 is better as it is smaller from the viewpoint of reducing the variation in color tone, and may be zero.
  • the phase difference of the bonding layer 7 is measured by, for example, the parallel Nicol rotation method.
  • the glass transition point of the bonding layer 7 is, for example, ⁇ 60 ° C. to 100 ° C., preferably ⁇ 40 ° C. to 50 ° C. When the glass transition point of the bonding layer 7 is within the above range, both bending workability and shape followability can be achieved.
  • the glass transition point of the bonding layer 7 is measured by, for example, TMA.
  • the thickness of the bonding layer 7 is, for example, 0.001 mm to 0.1 mm, preferably 0.005 mm to 0.05 mm. When the thickness of the bonding layer 7 is within the above range, both bending workability and shape followability can be achieved.
  • the thickness of the bonding layer 7 is measured in the normal direction at each point on the curved surface 21 of the lens 2.
  • the retardation plate 3 and the lens 2 are joined while being heated.
  • the heating temperature is set based on the glass transition point Tgf of the transparent substrate 4, for example, in the range of (Tgf-10) ° C. or higher, (Tgf + 30) ° C. or lower, preferably (Tgf-10) ° C. or higher, It is set within the range of (Tgf + 20) ° C. or lower.
  • the joining of the retardation plate 3 and the lens 2 may be performed in a vacuum.
  • the lens 2 may be injection-molded after the retardation plate 3 is installed inside the mold for injection molding and the retardation plate 3 is bent. When the lens 2 and the retardation plate 3 are integrated by in-mold molding, the bonding layer 7 is unnecessary.
  • the optical element 1A according to the reference embodiment will be described with reference to FIGS. 5 and 6.
  • the magnitude of Rd is represented in gray scale. The closer the color is from white to black, the larger the magnitude of Rd of the optical element 1A.
  • the optical element 1A includes a lens 2A and a retardation plate 3A.
  • the retardation plate 3A includes a transparent base material 4A, an alignment layer 5A, and a liquid crystal layer 6A.
  • the lens 2A and the retardation plate 3A are joined via, for example, a joining layer 7A.
  • the elongation rate of the retardation plate 3A differs between the periphery and the center of the retardation plate 3A.
  • the thickness of the retardation plate 3A and the thickness of the liquid crystal layer 6A change concentrically. Therefore, Rd shifts concentrically, and the color tone shifts concentrically.
  • the elongation rate (%) can be obtained from the formula "(A2-A1) / A1 ⁇ 100", where A1 is the dimension before bending and A2 is the dimension after bending.
  • the curved surface 21A of the lens 2A is a concave curved surface as shown in FIG. 5A
  • the retardation plate 3A is bent as shown in FIG. 5B, from the peripheral edge of the retardation plate 3A.
  • the thickness of the retardation plate 3A becomes continuously thin toward the center. This is because the timing of contacting the curved surface 21A differs between the peripheral edge and the center of the retardation plate 3A, and the center of the retardation plate 3A contacts the curved surface 21A after the peripheral edge.
  • the thickness of the liquid crystal layer 6A becomes continuously thin from the peripheral edge to the center of the liquid crystal layer 6A.
  • Rd becomes continuously smaller from the peripheral edge to the center of the liquid crystal layer 6A as shown in FIG. 5 (C). Therefore, the color tone shifts concentrically.
  • the curved surface 21A of the lens 2A is a convex curved surface as shown in FIG. 6A
  • the retardation plate 3A is bent as shown in FIG. 6B, from the center of the retardation plate 3A.
  • the thickness of the retardation plate 3A becomes continuously thin toward the peripheral edge. This is because the timing of contacting the curved surface 21A differs between the peripheral edge and the center of the retardation plate 3A, and the peripheral edge of the retardation plate 3A contacts the curved surface 21A after the center.
  • the thickness of the liquid crystal layer 6A becomes continuously thin from the center to the periphery of the liquid crystal layer 6A.
  • Rd becomes continuously smaller from the center to the periphery of the liquid crystal layer 6A as shown in FIG. 6C. Therefore, the color tone shifts concentrically.
  • the optical element 1 includes a lens 2 and a retardation plate 3.
  • the retardation plate 3 includes a transparent base material 4, an alignment layer 5, and a liquid crystal layer 6.
  • the lens 2 and the retardation plate 3 are joined via, for example, a joining layer 7.
  • the alignment layer 5 has a plurality of grooves 52 parallel to each other on the surface in contact with the liquid crystal layer 6.
  • the elongation rate of the retardation plate 3 is different between the peripheral edge and the center of the retardation plate 3.
  • the thickness T4 of the retardation plate 3 and the thickness T3 of the liquid crystal layer 6 are different between the peripheral edge and the center of the retardation plate 3.
  • the curved surface 21 of the lens 2 is a concave curved surface as shown in FIG. 7A
  • the retardation plate 3 when the retardation plate 3 is bent as described in the above reference embodiment, it is formed from the peripheral edge of the retardation plate 3.
  • the thickness T4 of the retardation plate 3 and the thickness T3 of the liquid crystal layer 6 are continuously reduced toward the center.
  • the elongation rate of the retardation plate 3 is as follows.
  • the elongation rate of the retardation plate 3 at the peripheral edge of the retardation plate 3 is, for example, 0.1% to 20%, preferably 1% to 15%.
  • the elongation rate of the retardation plate 3 at the center of the retardation plate 3 is, for example, 0.5% to 40%, preferably 1% to 20%.
  • the retardation plate 3 when the curved surface 21 of the lens 2 is a convex curved surface as shown in FIG. 8A, when the retardation plate 3 is bent as described in the above reference embodiment, the retardation plate 3 is bent from the center of the retardation plate 3. The thickness T4 of the retardation plate 3 and the thickness T3 of the liquid crystal layer 6 are continuously reduced toward the peripheral edge.
  • the elongation rate of the retardation plate 3 is as follows.
  • the elongation rate of the retardation plate 3 at the center of the retardation plate 3 is, for example, 0.1% to 20%, preferably 1% to 15%.
  • the elongation rate of the retardation plate 3 at the peripheral edge of the retardation plate 3 is, for example, 0.5% to 40%, preferably 1% to 20%.
  • the depth D of the groove 52 in the portion where the thickness T4 of the retardation plate 3 is the thinnest is the depth D of the groove 52 in the portion where the thickness T4 of the retardation plate 3 is the thickest. Deeper than.
  • the depth D of the groove 52 is adjusted by, for example, the uneven pattern of the mold used in the imprint method.
  • the depth D of the groove 52 can also be adjusted by partially ashing the surface 51 of the alignment layer 5.
  • the curved surface 21 of the lens 2 is a concave curved surface as shown in FIG. 7 (A), as is clear from a comparison between FIGS. 7 (B) and 7 (C), in the center of the retardation plate 3.
  • the depth D of the groove 52 is deeper than the depth D of the groove 52 at the peripheral edge of the retardation plate 3. From the peripheral edge to the center of the retardation plate 3, the depth D of the groove 52 becomes deeper continuously or stepwise. Therefore, it is possible to suppress the shift of Rd concentrically, and it is possible to suppress the shift of the color tone concentrically.
  • the peripheral edge of the retardation plate 3 is formed.
  • the depth D of the groove 52 is deeper than the depth D of the groove 52 at the center of the retardation plate 3. From the center to the peripheral edge of the retardation plate 3, the depth D of the groove 52 becomes deeper continuously or stepwise. Therefore, it is possible to suppress the shift of Rd concentrically, and it is possible to suppress the shift of the color tone concentrically.
  • Photocurable compositions A1 to A13 were prepared in the blending amounts shown in Table 1.
  • photocurable compositions A1 to A13 were solvent-free types containing no solvent.
  • the photocurable compositions A12 and A13 were cloudy and difficult to pass light, so that they were unsuitable as an alignment layer.
  • Liquid crystal composition L2 100 g of liquid crystal D1, 0.4 g of surfactant C1 and 3.0 g of photopolymerization initiator E1 are mixed, and the obtained mixture is diluted with solvent F1 so as to have a solid content concentration of 25% by mass. , A liquid crystal composition L2 was obtained.
  • Molds M1 to M7 were as follows. Mold M1: A concave-convex pattern with a groove pitch of 90 nm and a groove depth of 130 nm is formed on a silicon wafer by a photolithography method. Mold M2: A groove pitch of 140 nm and a groove depth of 130 nm on a silicon wafer by a photolithography method.
  • Mold M3 Edmond Holography Diffraction Grating 3600GPM VIS 50mm Mold M4: Edmond Holography Diffraction Grating 2400GPM VIS 50mm Mold M5: Edmond Holography Diffraction Grating 1800GPM VIS 50mm Mold M6: Edmond Holography Diffraction Grating 1200GPM VIS 50mm Mold M7: Blazed diffraction grating manufactured by Edmond 900 GPM 500 nm 25 mm.
  • Mold M8 was produced by the following procedure. First, the photocurable composition A1 is sandwiched between the mold M1 and the PET film (Cosmo Shine A4300 manufactured by Toyobo Co., Ltd., thickness 250 ⁇ m), and the gap between the photocurable composition A1 is maintained at 5 ⁇ m. The photocurable composition A1 was cured by irradiating the object A1 with ultraviolet rays of 1000 mJ / cm 2 . Then, the mold M1-2 was produced by peeling off the mold M1. The uneven pattern of the mold M1-2 was an inverted version of the uneven pattern of the mold M1.
  • Mold M1-2 was ashed in vacuum at 200 ml / min oxygen and 400 W output for 5 minutes. After that, the photocurable composition A1 was sandwiched between the mold M1-2 and the PET film (Cosmo Shine A4300 manufactured by Toyobo Co., Ltd., thickness 250 ⁇ m), and the gap was maintained at 5 ⁇ m, and the photocurable composition was photocured via the PET film.
  • the photocurable composition A1 was cured by irradiating the sex composition A1 with ultraviolet rays of 1000 mJ / cm 2 .
  • the mold M8 was produced by peeling off the mold M1-2.
  • the uneven pattern of the mold M8 was an inverted version of the uneven pattern of the mold M1-2.
  • the groove depth of the mold M8 was 25 nm.
  • the mold M9 was manufactured in the same manner as the mold M8 except that the mold M2 was used instead of the mold M1 and the ashing time was set to 8 minutes.
  • the groove depth of the mold M9 was 40 nm.
  • the mold M10 was manufactured in the same manner as the mold M8 except that the mold M2 was used instead of the mold M1 and the ashing time was set to 12 minutes.
  • the groove depth of the mold M10 was 15 nm.
  • Examples 1 to 49 below an optical element was produced using the above-mentioned photocurable compositions A1 to A11, the above-mentioned molds M1 to M10, and the above-mentioned liquid crystal compositions L1 to L2.
  • Examples 2 to 12, 14, 16, 18, 24, 26, 28, 30, 32, 34, 36, 38 to 39, 41, 43, 45 to 46 and 48 below are examples, and Example 1 below.
  • 13, 15, 17, 19-23, 25, 27, 29, 31, 33, 35, 37, 40, 42, 44, 47 and 49 are comparative examples.
  • the oriented layer was prepared by the following procedure. First, the photocurable composition A1 is sandwiched between the mold M2 and the transparent base material G1, and the gap between the photocurable composition A1 is maintained at 5 ⁇ m. The photocurable composition A1 was cured by irradiating with the ultraviolet rays of the above. Then, by peeling off the mold M2, a laminated body composed of the alignment layer on which the unevenness was formed and the transparent base material G1 was produced.
  • the liquid crystal layer was produced by the following procedure. First, the liquid crystal composition L1 described above was applied to the surface of the alignment layer on which the unevenness was formed by a spin coating method and dried at 90 ° C. for 5 minutes to form a liquid film having a thickness of 1 ⁇ m. The liquid crystal composition L1 was cured by irradiating the liquid film with ultraviolet rays of 1000 mJ / cm 2 in a nitrogen atmosphere. As a result, an optical element including a liquid crystal layer, an alignment layer, and a transparent substrate was obtained.
  • Example 2 An optical element was produced in the same manner as in Example 1 except that the photocurable composition A2 was used instead of the photocurable composition A1.
  • Example 3 An optical element was produced in the same manner as in Example 1 except that the photocurable composition A3 was used instead of the photocurable composition A1.
  • Example 4 An optical element was produced in the same manner as in Example 1 except that the photocurable composition A4 was used instead of the photocurable composition A1.
  • Example 5 An optical element was produced in the same manner as in Example 1 except that the photocurable composition A5 was used instead of the photocurable composition A1.
  • Example 6 An optical element was produced in the same manner as in Example 1 except that the photocurable composition A6 was used instead of the photocurable composition A1.
  • Example 7 An optical element was produced in the same manner as in Example 1 except that the photocurable composition A7 was used instead of the photocurable composition A1.
  • Example 8 An optical element was produced in the same manner as in Example 1 except that the photocurable composition A8 was used instead of the photocurable composition A1.
  • Example 9 An optical element was produced in the same manner as in Example 1 except that the photocurable composition A9 was used instead of the photocurable composition A1.
  • Example 10 An optical element was produced in the same manner as in Example 1 except that the photocurable composition A10 was used instead of the photocurable composition A1.
  • Example 11 An optical element was produced in the same manner as in Example 1 except that the photocurable composition A11 was used instead of the photocurable composition A1.
  • Example 12 An optical element was produced in the same manner as in Example 1 except that the photocurable composition A9 was used instead of the photocurable composition A1 and the mold M1 was used instead of the mold M2.
  • Example 13 An optical element was produced in the same manner as in Example 1 except that the mold M1 was used instead of the mold M2.
  • Example 14 An optical element was produced in the same manner as in Example 1 except that the photocurable composition A9 was used instead of the photocurable composition A1 and the mold M3 was used instead of the mold M2.
  • Example 15 An optical element was produced in the same manner as in Example 1 except that the mold M3 was used instead of the mold M2.
  • Example 16 An optical element was produced in the same manner as in Example 1 except that the photocurable composition A9 was used instead of the photocurable composition A1 and the mold M4 was used instead of the mold M2.
  • Example 17 An optical element was produced in the same manner as in Example 1 except that the mold M4 was used instead of the mold M2.
  • Example 18 An optical element was produced in the same manner as in Example 1 except that the photocurable composition A9 was used instead of the photocurable composition A1 and the mold M5 was used instead of the mold M2.
  • Example 19 An optical element was produced in the same manner as in Example 1 except that the mold M5 was used instead of the mold M2.
  • Example 20 An optical element was produced in the same manner as in Example 1 except that the photocurable composition A9 was used instead of the photocurable composition A1 and the mold M6 was used instead of the mold M2.
  • Example 21 An optical element was produced in the same manner as in Example 1 except that the mold M6 was used instead of the mold M2.
  • Example 22 An optical element was produced in the same manner as in Example 1 except that the photocurable composition A9 was used instead of the photocurable composition A1 and the mold M7 was used instead of the mold M2.
  • Example 23 An optical element was produced in the same manner as in Example 1 except that the mold M7 was used instead of the mold M2.
  • Example 24 An optical element was produced in the same manner as in Example 1 except that the photocurable composition A9 was used instead of the photocurable composition A1 and the mold M8 was used instead of the mold M2.
  • Example 25 An optical element was produced in the same manner as in Example 1 except that the mold M8 was used instead of the mold M2.
  • Example 26 An optical element was produced in the same manner as in Example 1 except that the photocurable composition A9 was used instead of the photocurable composition A1 and the mold M9 was used instead of the mold M2.
  • Example 27 An optical element was produced in the same manner as in Example 1 except that the mold M9 was used instead of the mold M2.
  • Example 28 An optical element was produced in the same manner as in Example 1 except that the photocurable composition A9 was used instead of the photocurable composition A1 and the mold M10 was used instead of the mold M2.
  • Example 29 An optical element was produced in the same manner as in Example 1 except that the mold M10 was used instead of the mold M2.
  • Example 30 Same as Example 1 except that the photocurable composition A10 was used instead of the photocurable composition A1, the liquid crystal composition L2 was used instead of the liquid crystal composition L1, and the mold M1 was used instead of the mold M2. An optical element was manufactured in.
  • Example 31 An optical element was produced in the same manner as in Example 1 except that the liquid crystal composition L2 was used instead of the liquid crystal composition L1 and the mold M1 was used instead of the mold M2.
  • Example 32 An optical element was produced in the same manner as in Example 1 except that the photocurable composition A10 was used instead of the photocurable composition A1 and the liquid crystal composition L2 was used instead of the liquid crystal composition L1.
  • Example 33 An optical element was produced in the same manner as in Example 1 except that the liquid crystal composition L2 was used instead of the liquid crystal composition L1.
  • Example 34 Same as Example 1 except that the photocurable composition A10 was used instead of the photocurable composition A1, the liquid crystal composition L2 was used instead of the liquid crystal composition L1, and the mold M5 was used instead of the mold M2. An optical element was manufactured in.
  • Example 35 An optical element was produced in the same manner as in Example 1 except that the liquid crystal composition L2 was used instead of the liquid crystal composition L1 and the mold M5 was used instead of the mold M2.
  • Example 36 An optical element was produced in the same manner as in Example 1 except that the photocurable composition A9 was used instead of the photocurable composition A1, the thickness T3 of the liquid crystal layer was 2 ⁇ m, and the mold M1 was used instead of the mold M2. ..
  • Example 37 An optical element was produced in the same manner as in Example 1 except that the thickness T3 of the liquid crystal layer was 2 ⁇ m and the mold M1 was used instead of the mold M2.
  • Example 38 A photocurable composition A10 was used instead of the photocurable composition A1, and an optical element was produced in the same manner as in Example 1 except that the thickness T3 of the liquid crystal layer was 2 ⁇ m.
  • Example 39 A photocurable composition A9 was used instead of the photocurable composition A1, and an optical element was produced in the same manner as in Example 1 except that the thickness T3 of the liquid crystal layer was 2 ⁇ m.
  • Example 40 An optical element was produced in the same manner as in Example 1 except that the thickness T3 of the liquid crystal layer was set to 2 ⁇ m.
  • Example 41 An optical element was produced in the same manner as in Example 1 except that the photocurable composition A9 was used instead of the photocurable composition A1, the thickness T3 of the liquid crystal layer was 2 ⁇ m, and the mold M5 was used instead of the mold M2. ..
  • Example 42 An optical element was produced in the same manner as in Example 1 except that the thickness T3 of the liquid crystal layer was 2 ⁇ m and the mold M5 was used instead of the mold M2.
  • Example 43 The photocurable composition A9 is used instead of the photocurable composition A1, the liquid crystal composition L2 is used instead of the liquid crystal composition L1, the thickness T3 of the liquid crystal layer is 2 ⁇ m, and the mold M1 is used instead of the mold M2.
  • An optical element was produced in the same manner as in Example 1 except that the above was used.
  • Example 44 An optical element was produced in the same manner as in Example 1 except that the liquid crystal composition L2 was used instead of the liquid crystal composition L1, the thickness T3 of the liquid crystal layer was 2 ⁇ m, and the mold M1 was used instead of the mold M2.
  • Example 45 Similar to Example 1 except that the photocurable composition A10 was used instead of the photocurable composition A1, the liquid crystal composition L2 was used instead of the liquid crystal composition L1, and the thickness T3 of the liquid crystal layer was set to 2 ⁇ m. An optical element was manufactured.
  • Example 46 Similar to Example 1 except that the photocurable composition A9 was used instead of the photocurable composition A1, the liquid crystal composition L2 was used instead of the liquid crystal composition L1, and the thickness T3 of the liquid crystal layer was set to 2 ⁇ m. An optical element was manufactured.
  • Example 47 An optical element was produced in the same manner as in Example 1 except that the liquid crystal composition L2 was used instead of the liquid crystal composition L1 and the thickness T3 of the liquid crystal layer was set to 2 ⁇ m.
  • Example 48 The photocurable composition A9 is used instead of the photocurable composition A1, the liquid crystal composition L2 is used instead of the liquid crystal composition L1, the thickness T3 of the liquid crystal layer is 2 ⁇ m, and the mold M5 is used instead of the mold M2.
  • An optical element was produced in the same manner as in Example 1 except that the above was used.
  • Example 49 An optical element was produced in the same manner as in Example 1 except that the liquid crystal composition L2 was used instead of the liquid crystal composition L1, the thickness T3 of the liquid crystal layer was 2 ⁇ m, and the mold M5 was used instead of the mold M2.
  • ⁇ Groove depth D and pitch p of the alignment layer The groove depth D and pitch p of the alignment layer prepared in Examples 1 to 49 were measured by cross-sectional SEM observation. More specifically, D and p were measured at 5 points, respectively, and obtained as the average value.
  • FC on the surface of the alignment layer was measured by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). Since the detection depth in XPS is very shallow, about 5 nm, the measured value of XPS was adopted as FC.
  • the XPS measurement conditions were as follows. Equipment used: Thermo Fisher K-Alpha Analysis size; ⁇ 0.4mm Capture area Survey scan; 0eV to 1350eV Now scan; F1s, C1s, O1s, N1s Pass energy Survey scan; 1eV Now scan; 0.1 eV.
  • the retardation Rd of the optical elements produced in Examples 1 to 49 was measured using Photoal manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.
  • Rd is a retardation of light having a wavelength of 589 nm.
  • the average value obtained by randomly measuring 5 points in the plane was used as the measured value.
  • Table 2 shows the evaluation results of Examples 1 to 11.
  • ⁇ means that the improvement effect of retardation Rd was recognized
  • x means that the improvement effect of retardation Rd was not recognized.
  • Tables 3 to 7 “ ⁇ ” and “x” have the same meaning.
  • the alignment layer contained at least one of the fluorine element and the surfactant, so that Rd could be increased as compared with Example 1. Further, in Examples 1 to 12, since the pitch p of the grooves was 300 nm or less, diffracted light was not generated.
  • Table 3 shows the evaluation results of Examples 1, 9 and 12-23.
  • the oriented layer contained a fluorine element and a surfactant, and thus examples. Rd could be increased as compared with 13, 1, 15, 17 and 19.
  • the alignment layer contained a fluorine element and a surfactant, but Rd could not be increased as compared with Examples 21 and 23. From Table 3, it can be seen that if the groove pitch p is larger than 600 nm, the effect of improving Rd cannot be obtained even if the alignment layer contains a fluorine element and a surfactant. Further, in Examples 1, 9 and 12 to 15, unlike Examples 16 to 23, the pitch p of the grooves was 300 nm or less, so that diffracted light was not generated.
  • Table 4 shows the evaluation results of Examples 24 to 29.
  • the alignment layer contained a fluorine element and a surfactant, and therefore, as compared with Examples 25, 27 and 29. , Rd could be increased. From Table 4, it can be seen that when the groove depth D is 3 nm or more, the effect that the alignment layer contains at least one of the fluorine element and the surfactant can be obtained.
  • Table 5 shows the evaluation results of Examples 30 to 35.
  • Example 32 unlike Examples 30, 32 and 34, unlike Examples 31, 33 and 35, the alignment layer contained a fluorine element and a surfactant, and therefore, as compared with Examples 31, 33 and 35. , Rd could be increased. Further, in Example 32, unlike Example 10, a liquid crystal composition containing a surfactant (liquid crystal composition L2) was used, so that Rd could be increased as compared with Example 10 using the liquid crystal composition L1. rice field. When the liquid crystal composition contains a surfactant, it can be seen that the difference in Rd generated depending on whether or not the alignment layer contains a fluorine element and a surfactant becomes small (see Examples 1, 10, 32 and 33).
  • Table 6 shows the evaluation results of Examples 36 to 42.
  • the alignment layer contained a fluorine element and a surfactant, and therefore, in Examples 37, 40 and 42. In comparison, Rd could be increased. Further, in Examples 36, 39 and 41, the thickness T3 of the liquid crystal layer was twice that of Examples 12, 9 and 19, but the effect that the alignment layer contained the fluorine element and the surfactant was obtained.
  • Table 7 shows the evaluation results of Examples 43 to 49.
  • Example 43, 45 to 46 and 48 unlike Examples 44, 47 and 49, the alignment layer contained a fluorine element and a surfactant, and therefore, in Examples 44, 47 and 49. In comparison, Rd could be increased. Further, in Example 45, the thickness T3 of the liquid crystal layer was twice that of Example 32, but the effect that the alignment layer contained a fluorine element and a surfactant was obtained. Further, in Examples 43, 45 to 46 and 48, unlike Examples 36, 38 to 39 and 41, a liquid crystal composition containing a surfactant (liquid crystal composition L2) was used, so that the liquid crystal composition L1 was used. Rd could be increased as compared with Examples 36, 38 to 39 and 41 used.

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Abstract

光学素子は、透明基材と、前記透明基材の上に形成された配向層と、前記配向層の上に形成された液晶層と、を含む。前記配向層の前記液晶層と接する表面には、前記液晶層の液晶分子を配向させる互いに平行な複数の溝が形成されている。前記溝のピッチが、１０ｎｍ～６００ｎｍである。前記配向層は、エネルギー硬化性組成物の共重合体であり、前記表面にフッ素元素を含む。

Description

光学素子
　本開示は、光学素子に関する。
　特許文献１に記載の光学素子の製造方法は、（Ａ）微細な溝構造を備える配向層を形成し、（Ｂ）配向層の上に液晶相を示すコーティング材を積層し、（Ｃ）コーティング材層を固化し、液晶相の配向を固定させる。
　特許文献２に記載の液晶デバイスは、第１の基板と第２の基板とで液晶分子を挟持し、液晶の複屈折により光波を変調する。第１の基板、又は第２の基板には、光波の波長より短いピッチを有するグレーティング構造が設けられる。グレーティング構造は、ナノインプリント法で形成され、液晶分子の配向方向を制御し、かつ、液晶を通過した光波の位相制御を行う。
　特許文献３に記載の液晶配向フィルムの製造方法は、配向フィルムの非平面上に液晶物質を注入し、液晶層を形成する工程を含む。配向フィルムの製造方法は、（Ａ）被転写層にモールドの凹凸パターンを転写し、（Ｂ）その凹凸パターンの上に二酸化チタン層を形成し、（Ｃ）二酸化チタン層をレンズ形状の曲面に変形し、（Ｄ）曲面に変形した二酸化チタン層をエッチングし、曲面に微細な凹凸パターンを形成する。この凹凸パターンの上に、液晶物質が注入される。
日本国特表２００５－５１６２３６号公報 日本国特開２０１３－７７８１号公報 日本国特表２０１６－５０９９６６号公報
　従来から、液晶分子を配向させるべく、配向層に微細な溝構造を形成することが検討されている。
　本開示の一態様は、配向層による配向規制力を向上し、液晶層のリタデーションを大きくする、技術を提供する。
　本開示の一態様に係る光学素子は、透明基材と、前記透明基材の上に形成された配向層と、前記配向層の上に形成された液晶層と、を含む。前記配向層の前記液晶層と接する表面には、前記液晶層の液晶分子を配向させる互いに平行な複数の溝が形成されている。前記溝のピッチが、１０ｎｍ～６００ｎｍである。前記配向層は、エネルギー硬化性組成物の共重合体であり、前記表面にフッ素元素を含む。
　また、本開示の別の一態様に係る光学素子は、透明基材と、前記透明基材の上に形成された配向層と、前記配向層の上に形成された液晶層と、を含む。前記配向層の前記液晶層と接する表面には、前記液晶層の液晶分子を配向させる互いに平行な複数の溝が形成されている。前記溝のピッチが、１０ｎｍ～６００ｎｍである。前記配向層は、エネルギー硬化性組成物の共重合体であり、界面活性剤を含む。
　本開示の一態様によれば、配向層に含まれるフッ素元素又は界面活性剤によって、配向層による配向規制力を向上でき、液晶層のリタデーションを大きくできる。
図１は、第１実施形態に係る光学素子を示す断面図である。 図２（Ａ）は透明基材と配向層の一例を示す斜視図であり、図２（Ｂ）は図２（Ａ）に示す配向層によって配向された液晶分子の一例を示す斜視図である。 図３（Ａ）は第２実施形態に係る光学素子の位相差板とレンズとを接合する前の状態を示す断面図であり、図３（Ｂ）は図３（Ａ）に示す位相差板とレンズとを接合してなる光学素子の断面図であり、図３（Ｃ）は図３（Ｂ）に示す光学素子の平面図である。 図４（Ａ）は第２実施形態の第１変形例に係る光学素子を示す断面図であり、図４（Ｂ）は第２実施形態の第２変形例に係る光学素子を示す断面図であり、図４（Ｃ）は第２実施形態の第３変形例に係る光学素子を示す断面図である。 図５（Ａ）は参考形態に係る光学素子の位相差板とレンズとを接合する前の状態を示す断面図であり、図５（Ｂ）は図５（Ａ）に示す位相差板とレンズとを接合してなる光学素子を示す断面図であり、図５（Ｃ）は図５（Ｂ）に示す光学素子のＲｄの分布を示す平面図である。 図６（Ａ）は参考形態の変形例に係る光学素子の位相差板とレンズとを接合する前の状態を示す断面図であり、図６（Ｂ）は図６（Ａ）に示す位相差板とレンズとを接合してなる光学素子を示す断面図であり、図６（Ｃ）は図６（Ｂ）に示す光学素子のＲｄの分布を示す平面図である。 図７（Ａ）は第３実施形態に係る光学素子の断面図であり、図７（Ｂ）は図７（Ａ）の領域Ｂを拡大して示す断面図であり、図７（Ｃ）は図７（Ａ）の領域Ｃを拡大して示す断面図である。 図８（Ａ）は第３実施形態の変形例に係る光学素子の断面図であり、図８（Ｂ）は図８（Ａ）の領域Ｂを拡大して示す断面図であり、図８（Ｃ）は図８（Ａ）の領域Ｃを拡大して示す断面図である。
　以下、本開示の実施形態について図面を参照して説明する。なお、各図面において同一の又は対応する構成には同一の符号を付し、説明を省略することがある。また、明細書中、数値範囲を示す「～」は、その前後に記載された数値を下限値及び上限値として含むことを意味する。
　（第１実施形態）
　図１を参照して、第１実施形態に係る光学素子１について説明する。光学素子１は、位相差板３を含む。位相差板３は、例えば平板状である。位相差板３は、例えば、透明基材４と、透明基材４の上に形成される配向層５と、配向層５の上に形成される液晶層６と、を含む。
　位相差板３は、遅相軸と進相軸を有する。Ｚ軸方向視で、遅相軸はＸ軸方向であり、進相軸はＹ軸方向である。遅相軸は屈折率の最も大きい方向であり、進相軸は屈折率の最も小さい方向である。
　位相差板３は、例えば１／４波長板である。１／４波長板と、不図示の直線偏光板とが組み合わせて用いられてもよい。直線偏光板の吸収軸と、１／４波長板の遅相軸とは、４５°ずらして配置される。直線偏光板と１／４波長板とで、円偏光板が構成される。
　透明基材４は、例えばガラス基材又は樹脂基材で構成される。ガラス基材又は樹脂基材は、赤外線、可視光、及び紫外線のいずれか１つ、又は２つ以上に対して反射機能又は吸収機能を有し、特定の波長帯の光を透過する構成としてもよい。透明基材４は、単一の基材の単層構造でもよいし、主基材（ガラス基材又は樹脂基材）に反射や吸収機能を付与する膜を積層し特定の波長帯の光を透過させる複数層構造でもよい。また、透明基材４は、反射機能や吸収機能の他に、防汚などの機能を付与する膜を積層してもよい。
　例えば、透明基材４は、ガラス基材又は樹脂基材の他に、更に樹脂膜又は無機膜を含んでもよい。樹脂膜は、例えば、色調補正フィルタ、シランカップリング剤等の下地膜、又は防汚膜等の機能を有する膜である。樹脂膜は、例えば、スクリーン印刷、蒸着、スプレーコート又はスピンコート法等で形成される。無機膜は、例えば光干渉膜（反射防止や波長選択フィルタ）としての機能を有する金属酸化物膜等である。無機膜は、例えば、スパッタリング法、蒸着、又はＣＶＤ法等で形成される。
　透明基材４は、曲げ加工性の観点から、好ましくは樹脂基材である。樹脂基材の樹脂の具体例としては、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、シクロオレフィンコポリマー(ＣＯＣ)、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、又はポリカーボネート（ＰＣ）が挙げられる。
　透明基材４の位相差（リタデーション）は、例えば５ｎｍ以下であり、好ましくは３ｎｍ以下である。透明基材４の位相差は、色調のバラツキを低減する観点から、小さいほどよく、ゼロであってもよい。透明基材４の位相差は、例えば平行ニコル回転法により測定する。
　透明基材４のガラス転移点Ｔｇｆは、例えば８０℃～２００℃であり、好ましくは９０℃～１６０℃である。Ｔｇｆが上記範囲内であれば、曲げ加工性が良い。透明基材４のガラス転移点は、例えば熱機械分析（ＴＭＡ）により測定される。
　透明基材４の厚みＴ１（図２参照）は、例えば０．０１ｍｍ～０．３ｍｍであり、好ましくは０．０２ｍｍ～０．１ｍｍであり、より好ましくは０．０３ｍｍ～０．０９ｍｍである。Ｔ１が上記範囲内であれば、曲げ加工性と、ハンドリング性とを両立できる。
　配向層５は、液晶層６の液晶分子を配向させるものである。配向層５の液晶層６と接する表面５１には、液晶層６の液晶分子を配向させる互いに平行な複数の溝５２が形成されている。複数の溝５２は、例えばストライプパターン状に形成される。Ｚ軸方向視で、溝５２の長手方向がＸ軸方向であり、溝５２の幅方向がＹ軸方向である。
　溝５２の平行度は、例えば０°～５°であり、好ましくは０°～３°であり、より好ましくは０°～１°である。溝５２の平行度とは、Ｚ軸方向視で、隣り合う２つの溝５２のなす角の最大値である。隣り合う２つの溝５２のなす角が０°に近いほど、平行度が良い。
　溝５２の深さＤは、例えば３ｎｍ～５００ｎｍであり、好ましくは５ｎｍ～３００ｎｍであり、より好ましくは１０ｎｍ～１５０ｎｍである。Ｄが３ｎｍ以上であれば、配向規制力が大きく、液晶分子が配向されやすい。一方、Ｄが５００ｎｍ以下であれば、モールドの凹凸パターンの転写性が良い。また、Ｄが５００ｎｍ以下であれば、回折光も発生しにくい。
　溝５２のピッチｐは、例えば１０ｎｍ～６００ｎｍであり、好ましくは５０ｎｍ～３００ｎｍであり、より好ましくは８０ｎｍ～２００ｎｍである。ｐが６００ｎｍ以下であれば、配向規制力が大きく、液晶分子が配向されやすい。また、ｐが３００ｎｍ以下であれば、回折光も発生しにくい。一方、ｐが１０ｎｍ以上であれば、モールドの凹凸パターンの形成が容易である。
　溝５２の開口幅Ｗは、例えば５ｎｍ～５００ｎｍであり、好ましくは２０ｎｍ～２００ｎｍであり、より好ましくは３０ｎｍ～１５０ｎｍである。なお、ピッチｐと開口幅Ｗの差（ｐ－Ｗ：ｐ＞Ｗ）が、溝５２同士の間隔である。
　溝５２の長手方向（Ｘ軸方向）に垂直な断面は、図２では矩形であるが、三角形であってもよい。断面三角形の溝５２は、深さが浅くなるほど、幅が広くなる。この場合、インプリント法で使用されるモールドの剥離が容易である。
　配向層５は、エネルギー硬化性組成物の共重合体である。エネルギー硬化性組成物は、光硬化性組成物、又は熱硬化性組成物である。特に加工性、耐熱性及び耐久性に優れる点から光硬化性組成物が好ましい。光硬化性組成物は、例えば、単量体（モノマー）、光重合開始剤、溶剤、及び必要に応じた添加剤（例えば界面活性剤、重合禁止剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、消泡剤）を含む組成物である。光硬化性組成物として、例えば特許第５９７８７６１号公報の段落００２８～００６０に記載されているものが使用される。光硬化性組成物は、例えば、フッ素元素を含む含フッ素モノマーと、フッ素元素を含まない光硬化性モノマーとを含む。
　配向層５は、液晶層６と接する表面５１にフッ素元素を含む。フッ素元素は、含フッ素モノマーに由来する。フッ素元素は、配向層５の内部よりも、配向層５の表面５１に集まる傾向にある。フッ素元素は、配向層５の表面５１の表面自由エネルギーを低下させ、後述する液晶組成物の濡れ性を低下させる。その結果、液晶組成物は、エネルギー的に最も安定な状態、つまり、液晶分子同士が平行に並ぶ状態に導かれる。従って、配向層５による配向規制力を向上でき、液晶層６のリタデーションを大きくできる。
　配向層５の表面５１のフッ素元素濃度ＦＣは、例えば０．１原子％～５０原子％であり、好ましくは１原子％～４０原子％であり、より好ましくは２原子％～３０原子％であり、更に好ましくは５原子％～２０原子％である。ＦＣが０．１原子％以上であれば、配向規制力を向上する効果が得られる。一方、ＦＣが５０原子％以下であれば、配向層５の白濁を抑制できる。また、ＦＣが５０原子％以下であれば、配向層５と透明基材４の密着性、及び配向層５と液晶層６の密着性を向上できる。例えば、配向層５の材質がＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）であってＦＣが５８原子％である場合に、配向層５に対して液晶組成物Ｌ１（実施例の欄参照）をスピンコート法で塗布したところ、液晶組成物Ｌ１が配向層５に密着せず剥離してしまった。
　配向層５は、フッ素元素に代えて、又はフッ素元素に加えて、界面活性剤を含んでもよい。界面活性剤は、配向層５に均等に分散される。界面活性剤は、例えば、フッ素系又はシリコーン系である。界面活性剤は、フッ素元素と同様に、配向層５の表面５１の表面自由エネルギーを低下させ、後述する液晶組成物の濡れ性を低下させる。その結果、液晶組成物は、エネルギー的に最も安定な状態、つまり、液晶分子同士が平行に並ぶ状態に導かれる。従って、配向層５による配向規制力を向上でき、液晶層６のリタデーションを大きくできる。
　配向層５における界面活性剤の含有量ＳＣは、例えば０．０５質量％～４質量％であり、好ましくは０．１質量％～３質量％であり、より好ましくは０．２質量％～２質量％である。ＳＣが０．０５質量％以上であれば、配向層５の配向規制力を向上する効果が得られる。一方、ＳＣが４質量％以下であれば、エネルギー硬化性組成物を構成する複数の成分が混ざりやすい。界面活性剤は、モノマーとは異なり、ほとんど重合しない。それゆえ、エネルギー硬化性組成物が溶剤を含まない場合、エネルギー硬化性組成物と配向層５とで、界面活性剤の含有量ＳＣは同程度である。
　配向層５は、例えばインプリント法で形成される。インプリント法では、透明基材４とモールドの間にエネルギー硬化性組成物を挟み、モールドの凹凸パターンをエネルギー硬化性組成物に転写し、エネルギー硬化性組成物を硬化する。インプリント法を用いれば、溝５２の寸法及び形状を精度良く制御でき、異物の混入も軽減できる。
　エネルギー硬化性組成物は、透明基材４の上に塗布されてもよいし、モールドの上に塗布されてもよい。その塗布方法は、スピンコート法、バーコート法、ディップコート法、キャスト法、スプレーコート法、ビードコート法、ワイヤーバーコート法、ブレードコート法、ローラーコート法、カーテンコート法、スリットダイコート法、グラビアコート法、スリットリバースコート法、マイクログラビア法、又はコンマコート法等である。
　配向層５の厚みＴ２（図２参照）は、例えば１ｎｍ～２０μｍであり、好ましくは５０ｎｍ～１０μｍであり、より好ましくは１００ｎｍ～５μｍである。配向層５の厚みＴ２は、透明基材４の配向層５が形成される表面４１の各点における法線方向に測定する。配向層５が溝５２を有する場合、本明細書において、配向層５の厚みＴ２とは、溝５２の底と透明基材４の表面４１との間隔のことである。配向層の厚みが２０μｍ以下であれば加工性が良い。
　配向層５のガラス転移点Ｔｇ＿ａｌは、例えば４０℃～２００℃であり、好ましくは５０℃～１６０℃であり、より好ましくは７０℃～１５０℃である。Ｔｇ＿ａｌが上記範囲内であれば、曲げ加工性が良い。配向層５のガラス転移点は、例えばＴＭＡにより測定される。
　液晶層６は、遅相軸と進相軸を有する。遅相軸の屈折率ｎｅと進相軸の屈折率ｎｏとの差Δｎ（Δｎ＝ｎｅ－ｎｏ）と、液晶層６のＺ軸方向寸法ｄとの積が、リタデーションＲｄである。つまり、Ｒｄは、Ｒｄ＝Δｎ×ｄの式から求められる。
　液晶層６は、図２（Ｂ）に示すように、配向層５によって互いに平行に配向される複数の液晶分子６１を含む。Ｚ軸方向視で、液晶分子６１の長軸方向はＸ軸方向であり、液晶分子６１の短軸方向はＹ軸方向である。液晶分子６１は、本実施形態では棒状液晶であるが、ディスコティック液晶であってもよい。
　液晶層６は、液晶組成物の塗布及び乾燥によって形成される。液晶組成物は、アクリル基又はメタクリル基を含む光硬化性の液晶を含む。液晶組成物は、単独で液晶相を示さない成分を含んでいてもよい。重合によって液晶相が生じればよい。液晶相を示さない成分として、例えば単官能の(メタ)アクリレート、２官能の(メタ)アクリレート、３官能以上の(メタ)アクリレートなどが用いられる。液晶組成物は、光硬化性のモノマーを含んでいてもよい。重合性の液晶組成物は、添加剤を含んでもよい。添加剤としては、重合開始剤、界面活性剤、カイラル剤、重合禁止剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、光安定剤、消泡剤、又は二色性色素など用いられる。複数種類の添加剤が併用されてもよい。
　液晶組成物の塗布方法は、一般的なものであってよい。液晶組成物の塗布方法は、例えば、スピンコート法、バーコート法、押し出しコート法、ダイレクトグラビアコート法、リバースグラビアコート法、又はダイコート法等である。液晶組成物の溶剤は、塗布後の加熱によって除去される。
　液晶組成物の溶剤は、例えば有機溶剤である。有機溶剤は、アルコール(例えばイソプロピルアルコール)、アミド（例えばＮ，Ｎ－ジメチルホルムアミド）、スルホキシド（例えばジメチルスルホキシド）、炭化水素（例えばベンゼン、若しくはヘキサン）、エステル（例えば、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、若しくはプロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート）、ケトン（例えばアセトン、シクロヘキサノン、若しくはメチルエチルケトン）、又はエーテル（例えばテトラヒドロフラン、若しくは１，２－ジメトキシエタン）である。２種類以上の有機溶剤が併用されてもよい。なお、液晶層６は、溶剤を使用しない蒸着法または真空注入法で形成されてもよい。
　使用する液晶組成物は、硬化後のΔｎ値の波長分散が正のものを用いても良いし、負のものを用いても良い。
　液晶組成物は、重合性の化合物として、例えば下記式（ａ－１）～（ａ－１３）に示す化合物を含む。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
 　上記式（ａ－５）及び（ａ－８）中、ｎは２～６の整数である。上記式（ａ－６）及び（ａ－７）中、Ｒは炭素原子数３～６のアルキル基である。上記式（ａ－１１）、（ａ－１２）及び（ａ－１３）中、ｎは「ノルマル」を意味し、直鎖状であることを意味する。
　液晶層６の厚みＴ３（図２参照）は、光の波長と、位相差と、Δｎ（Δｎ＝ｎｅ－ｎｏ）とに基づいて決められる。例えば、光の波長が５４３ｎｍであり、位相差が１／４波長である場合、Ｒｄは１３６ｎｍである。Ｒｄが１３６ｎｍであってΔｎが０．１である場合、液晶層６の厚みＴ３は１３６０ｎｍである。
　液晶層６の厚みＴ３は、上記の通り、光の波長と、位相差と、Δｎとに基づいて決められ、特に限定されないが、例えば０．３μｍ～３０μｍであり、好ましくは０．５μｍ～２０μｍであり、より好ましくは０．８μｍ～１０μｍである。Ｔ３が０．３μｍ以上であれば、目的の位相差が得られやすい。また、Ｔ３が３０μｍ以下であれば、液晶分子６１が配向しやすい。
　なお、液晶層６は、１／４波長板には限定されず、１／２波長板等であってもよい。また、液晶層６は、直交する２つの直線偏光成分間の位相をずらす位相差層には限定されず、補償層であってもよい。補償層は、例えば、液晶ディスプレイの異なる視野角で生じる位相差を補正し、所定の視野角内で画面のコントラストを向上させる。
　液晶層６の厚みＴ３は、透明基材４の表面４１の各点における法線方向に測定する。配向層５が溝５２を有する場合、本明細書において、液晶層６の厚みＴ３とは、溝５２の底と液晶層６の配向層５とは反対側の表面との間隔のことである。
　液晶層６のガラス転移点Ｔｇ＿ａは、例えば５０℃～２００℃であり、好ましくは８０℃～１８０℃である。Ｔｇ＿ａが上記範囲内であれば、曲げ加工性が良い。液晶層６のガラス転移点Ｔｇ＿ａは、例えばＴＭＡで測定される。
　位相差板３の厚みＴ４は、特に限定されないが、例えば０．０１１ｍｍ～０．３０１ｍｍであり、好ましくは０．０２１ｍｍ～０．１０１ｍｍであり、より好ましくは０．０３１ｍｍ～０．０９１ｍｍである。位相差板３の厚みＴ４は、透明基材４の表面４１の各点における法線方向に測定する。
　位相差板３は、図示しないが、液晶層６の上に積層される第２液晶層を更に含む広帯域位相差板であってもよい。広帯域位相差板に含まれる液晶層の数は、２つ以上であればよく、３つ以上であってもよい。Ｚ軸方向視で、複数の液晶層は、互いに異なる方位の遅相軸を有する。位相差板３は、複数の液晶層を含む場合、複数の配向層を含んでもよく、液晶層と配向層の組を繰り返し有してもよい。複数の配向層は、同じ材質を有してもよいし、異なる材質を有してもよい。
　位相差板３のリタデーションは、特に限定されないが１／４波長板であれば、例えば１００ｎｍ～１８０ｎｍであり、好ましくは１１０ｎｍ～１７０ｎｍであり、より好ましくは１２０ｎｍ～１６０ｎｍである。位相差板３が１／２波長板の場合のリタデーションは、例えば２００ｎｍ～２８０ｎｍであり、好ましくは２１０ｎｍ～２７０ｎｍであり、より好ましくは２２０ｎｍ～２６０ｎｍである。
　（第２実施形態）
　図３を参照して、第２実施形態に係る光学素子１について説明する。以下、上記第１実施形態との相違点について主に説明する。光学素子１は、用途によっては、性能の観点から、曲面を有することが望まれる。例えば、光学素子１は、レンズ２を含む。レンズ２は、球面レンズでもよいし、非球面レンズでもよい。また、レンズ２は、両凹レンズ、平凹レンズ、凹メニスカスレンズ、両凸レンズ、平凸レンズ、及び凸メニスカスレンズのいずれでもよい。
　レンズ２は、曲面２１を有する。曲面２１は、例えば１０ｍｍ～１００ｍｍの曲率半径を全面又は一部に有する。曲面２１の曲率半径は、好ましくは２０ｍｍ～８０ｍｍ、より好ましくは５０ｍｍ～７０ｍｍである。曲面２１は、例えば、図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示すように、凹曲面である。凹曲面は、重心Ｐ０が周縁よりも凹む曲面である。Ｘ軸方向に垂直な断面でも、Ｙ軸方向に垂直な断面でも、凹曲面の重心Ｐ０は、凹曲面の周縁よりも凹む。Ｘ軸方向とＹ軸方向とＺ軸方向とは、互いに垂直である。Ｚ軸方向は、凹曲面の重心Ｐ０における法線方向である。ＸＹ平面は、凹曲面の重心Ｐ０における接平面に対して平行である。
　なお、曲面２１は、本実施形態では凹曲面であるが、図４（Ｂ）及び図４（Ｃ）に示すように凸曲面であってもよい。凸曲面は、重心Ｐ０が周縁よりも凸む（突出する）曲面である。Ｘ軸方向に垂直な断面でも、Ｙ軸方向に垂直な断面でも、凸曲面の重心Ｐ０は、凸曲面の周縁よりも凸む。
　レンズ２の外形は、図３（Ｃ）に示す円形には限定されず、例えば楕円形、又は多角形（四角形を含む）等であってもよい。
　レンズ２の材質は、樹脂でもよいし、ガラスでもよい。樹脂レンズの樹脂は、例えばポリカーボネート、ポリイミド、ポリアクリレート、または環状オレフィンである。ガラスレンズのガラスは、例えばＢＫ７、または合成石英である。
　光学素子１は、位相差板３を含む。位相差板３は、レンズ２の曲面２１に沿って湾曲する。位相差板３は、例えば、透明基材４と、透明基材４の上に形成される配向層５と、配向層５の上に形成される液晶層６と、を含む。
　位相差板３は、例えば１／４波長板である。１／４波長板と、不図示の直線偏光板とが組み合わせて用いられてもよい。直線偏光板は、位相差板３を基準としてレンズ２とは反対側に配置されてもよいし、位相差板３とレンズ２との間に配置されてもよいし、レンズ２を基準として位相差板３とは反対側に配置されてもよい。
　位相差板３は、例えば、図３（Ｂ）に示すようにレンズ２側から、透明基材４と、配向層５と、液晶層６とを、この順番で含む。なお、図４（Ａ）及び図４（Ｃ）に示すように、位相差板３は、レンズ２側から、液晶層６と、配向層５と、透明基材４とを、この順番で含んでもよい。
　透明基材４の厚みＴ１（図２参照）は、レンズ２の曲面２１の各点における法線方向に測定する。溝５２の深さＤ（図２参照）は、レンズ２の曲面２１の全体において一定でもよいが、後述するように場所に応じて差を付けてもよい。溝５２のピッチｐは、レンズ２の曲面２１の全体において一定でもよいが、場所に応じて差を付けてもよい。
　なお、本実施形態の透明基材４はレンズ２とは別に用意され、レンズ２の曲面２１の上に設けられるが、透明基材４がレンズ２であってもよい。後者の場合、レンズ２の曲面２１の上に直接に配向層５が形成される。
　位相差板３は、図示しないが、液晶層６の上に積層される第２液晶層を更に含む広帯域位相差板であってもよい。広帯域位相差板に含まれる液晶層の数は、２つ以上であればよく、３つ以上であってもよい。Ｚ軸方向視で、複数の液晶層は、互いに異なる方位の遅相軸を有する。
　広帯域位相差板は、例えば、配向層５と液晶層６を交互に積層したものである。レンズ２側から、配向層５と液晶層６とがこの順番で積層される。なお、レンズ２とは別の透明基材の上に形成された液晶層と、レンズ２の上に形成された液晶層とを貼り合わせて、広帯域位相差板を形成してもよい。
　位相差板３は、曲げ加工され、レンズ２と接合される。接合層７は、例えば、透明光学粘着剤（ＯＣＡ）、液体接着剤（ＯＳＡ）、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、エチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、又は熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）である。
　接合層７の位相差（リタデーション）は、例えば５ｎｍ以下であり、好ましくは３ｎｍ以下である。接合層７の位相差は、色調のバラツキを低減する観点から、小さいほどよく、ゼロであってもよい。接合層７の位相差は、例えば平行ニコル回転法により測定する。
　接合層７のガラス転移点は、例えば－６０℃～１００℃であり、好ましくは－４０℃～５０℃である。接合層７のガラス転移点が上記範囲内であれば、曲げ加工性と形状追従性とを両立できる。接合層７のガラス転移点は、例えばＴＭＡにより測定される。
　接合層７の厚みは、例えば０．００１ｍｍ～０．１ｍｍであり、好ましくは０．００５ｍｍ～０．０５ｍｍである。接合層７の厚みが上記範囲内であれば、曲げ加工性と形状追従性とを両立できる。接合層７の厚みは、レンズ２の曲面２１の各点における法線方向に測定する。
　位相差板３とレンズ２とは、加熱されながら接合される。加熱温度は、透明基材４のガラス転移点Ｔｇｆを基準として設定され、例えば（Ｔｇｆ－１０）℃以上、（Ｔｇｆ＋３０）℃以下の範囲内で設定され、好ましくは（Ｔｇｆ－１０）℃以上、（Ｔｇｆ＋２０）℃以下の範囲内で設定される。位相差板３とレンズ２の接合は、真空中で実施されてもよい。
　なお、射出成形用の金型の内部に位相差板３を設置し、位相差板３を曲げ加工した後、レンズ２を射出成形してもよい。インモールド成形によってレンズ２と位相差板３とが一体化される場合、接合層７は不要である。
　（第３実施形態）
　次に、第３実施形態等に係る光学素子１について説明する。以下、上記第２実施形態との相違点について主に説明する。
　先ず、図５及び図６を参照して、参考形態に係る光学素子１Ａについて説明する。図５（Ｃ）及び図６（Ｃ）において、Ｒｄの大きさは、グレースケールで表す。色が白色から黒色に近づくほど、光学素子１ＡのＲｄの大きさが大きい。
　参考形態に係る光学素子１Ａは、レンズ２Ａと、位相差板３Ａとを含む。位相差板３Ａは、透明基材４Ａと、配向層５Ａと、液晶層６Ａとを含む。レンズ２Ａと位相差板３Ａとは、例えば接合層７Ａを介して接合される。
　位相差板３Ａの曲げ加工時に、位相差板３Ａの周縁と中央とで、位相差板３Ａの伸び率が異なっている。その結果、位相差板３Ａの厚み及び液晶層６Ａの厚みが、同心円状に変化してしまう。それゆえ、Ｒｄが同心円状にシフトしてしまい、色調が同心円状にシフトしてしまう。なお、伸び率（％）は、曲げ加工前の寸法をＡ１とし、曲げ加工後の寸法をＡ２とすると、「（Ａ２－Ａ１）／Ａ１×１００」の式から求められる。
　例えば、図５（Ａ）に示すようにレンズ２Ａの曲面２１Ａが凹曲面である場合、図５（Ｂ）に示すように位相差板３Ａが曲げ加工されると、位相差板３Ａの周縁から中央にかけて位相差板３Ａの厚みが連続的に薄くなってしまう。これは、位相差板３Ａの周縁と中央とで曲面２１Ａに接触するタイミングが異なり、位相差板３Ａの中央が周縁よりも後で曲面２１Ａに接触するからである。
　従って、図５（Ｂ）に示すように、液晶層６Ａの周縁から中央にかけて液晶層６Ａの厚みが連続的に薄くなってしまう。その結果、液晶層６Ａの周縁から中央にかけて、図５（Ｃ）に示すようにＲｄが連続的に小さくなってしまう。従って、色調が同心円状にシフトしてしまう。
　また、図６（Ａ）に示すようにレンズ２Ａの曲面２１Ａが凸曲面である場合、図６（Ｂ）に示すように位相差板３Ａが曲げ加工されると、位相差板３Ａの中央から周縁にかけて位相差板３Ａの厚みが連続的に薄くなってしまう。これは、位相差板３Ａの周縁と中央とで曲面２１Ａに接触するタイミングが異なり、位相差板３Ａの周縁が中央よりも後で曲面２１Ａに接触するからである。
　従って、図６（Ｂ）に示すように、液晶層６Ａの中央から周縁にかけて液晶層６Ａの厚みが連続的に薄くなってしまう。その結果、液晶層６Ａの中央から周縁にかけて、図６（Ｃ）に示すようにＲｄが連続的に小さくなってしまう。従って、色調が同心円状にシフトしてしまう。
　本実施形態に係る光学素子１は、図７及び図８に示すように、レンズ２と、位相差板３とを含む。位相差板３は、透明基材４と、配向層５と、液晶層６とを含む。レンズ２と位相差板３とは、例えば接合層７を介して接合される。配向層５は、液晶層６と接触する面に、互いに平行な複数の溝５２を有する。
　位相差板３の曲げ加工時に、位相差板３の周縁と中央とで、位相差板３の伸び率が異なっている。その結果、上記参考形態と同様に、位相差板３の曲げ加工後に、位相差板３の周縁と中央とで、位相差板３の厚みＴ４及び液晶層６の厚みＴ３が異なる。
　例えば、図７（Ａ）に示すようにレンズ２の曲面２１が凹曲面である場合、上記参考形態でも説明したように、位相差板３が曲げ加工されると、位相差板３の周縁から中央にかけて位相差板３の厚みＴ４及び液晶層６の厚みＴ３が連続的に薄くなる。
　レンズ２の曲面２１が凹曲面である場合、位相差板３の伸び率は下記の通りである。位相差板３の周縁での位相差板３の伸び率は、例えば０．１％～２０％であり、好ましくは１％～１５％である。また、位相差板３の中央での位相差板３の伸び率は、例えば０．５％～４０％であり、好ましくは１％～２０％である。
　また、図８（Ａ）に示すようにレンズ２の曲面２１が凸曲面である場合、上記参考形態でも説明したように、位相差板３が曲げ加工されると、位相差板３の中央から周縁にかけて位相差板３の厚みＴ４及び液晶層６の厚みＴ３が連続的に薄くなる。
　レンズ２の曲面２１が凸曲面である場合、位相差板３の伸び率は下記の通りである。位相差板３の中央での位相差板３の伸び率は、例えば０．１％～２０％であり、好ましくは１％～１５％である。また、位相差板３の周縁での位相差板３の伸び率は、例えば０．５％～４０％であり、好ましくは１％～２０％である。
　そこで、本実施形態等の光学素子１では、位相差板３の厚みＴ４が最も薄い部位における溝５２の深さＤが、位相差板３の厚みＴ４が最も厚い部位における溝５２の深さＤよりも深い。溝５２の深さＤは、例えばインプリント法で使用されるモールドの凹凸パターンで調整される。また、溝５２の深さＤは、配向層５の表面５１を部分的にアッシングすることでも調整できる。
　溝５２の深さＤが深いほど、配向規制力が大きく、Δｎが大きい。Δｎの増大によるＲｄの増大で、ｄの減少によるＲｄの減少を打ち消すことができ、Ｒｄのバラツキを抑制できる。
　例えば、図７（Ａ）に示すようにレンズ２の曲面２１が凹曲面である場合、図７（Ｂ）と図７（Ｃ）を比較すれば明らかなように、位相差板３の中央における溝５２の深さＤが、位相差板３の周縁における溝５２の深さＤよりも深い。位相差板３の周縁から中央にかけて、溝５２の深さＤが連続的又は段階的に深くなる。従って、Ｒｄが同心円状にシフトするのを抑制でき、色調が同心円状にシフトするのを抑制できる。
　また、図８（Ａ）に示すようにレンズ２の曲面２１が凸曲面である場合、図８（Ｂ）と図８（Ｃ）を比較すれば明らかなように、位相差板３の周縁における溝５２の深さＤが、位相差板３の中央における溝５２の深さＤよりも深い。位相差板３の中央から周縁にかけて、溝５２の深さＤが連続的又は段階的に深くなる。従って、Ｒｄが同心円状にシフトするのを抑制でき、色調が同心円状にシフトするのを抑制できる。
　以下、実験データについて説明する。
　＜材料＞
　材料は、下記の通りであった。
単量体Ｂ１：ＡＧＣ社製品名「Ｃ６ＦＭＡ」ペルフルオロヘキシルエチルメタクリレート単量体Ｂ２：新中村化学工業社製品名「ＮＫエステル　Ａ－ＤＣＰ」、ジメチロール-トリシクロデカンジアクリレート
単量体Ｂ３：新中村化学工業社製品名「ＮＫエステル　Ａ－ＨＤ－Ｎ」、１，６－ヘキサンジオールジアクリレート
単量体Ｂ４：新中村化学工業社製品名「ＤＰＨＡ」
界面活性剤Ｃ１：ＡＧＣセイミケミカル社製品名「サーフロンＳ－６５１」
界面活性剤Ｃ２：ネオス社製品名「フタージェント７１０ＦＬ」
界面活性剤Ｃ３：ＢＹＫ社製品名「ＢＹＫ３２７」
液晶Ｄ１：ＢＡＳＦ社製品名「ＬＣ２４２」
光重合開始剤Ｅ１：チバスペシャリティーケミカルズ社製品名「ＩＲＧＡＣＵＲＥ９０７」溶剤Ｆ１：メチルエチルケトン
透明基材Ｇ１：ＴＡＣフィルム（富士フイルム社製ＺＲＤ４０ＳＬ　厚み４０μｍ）。
　＜光硬化性組成物Ａ１～Ａ１３＞
　光硬化性組成物Ａ１～Ａ１３は、表１に示す配合量で調製した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 　光硬化性組成物Ａ１～Ａ１３は、いずれも、溶剤を含まない無溶剤型であった。光硬化性組成物Ａ１２及びＡ１３は、白濁しており、光を通しにくいので、配向層として不適切であった。
　＜液晶組成物Ｌ１＞
　１００ｇの液晶Ｄ１と、３．０ｇの光重合開始剤Ｅ１とを混合し、得られた混合物を固形分濃度２５質量％となるように溶剤Ｆ１で希釈し、液晶組成物Ｌ１を得た。
　＜液晶組成物Ｌ２＞
　１００ｇの液晶Ｄ１と、０．４ｇの界面活性剤Ｃ１と、３．０ｇの光重合開始剤Ｅ１とを混合し、得られた混合物を固形分濃度２５質量％となるように溶剤Ｆ１で希釈し、液晶組成物Ｌ２を得た。
　＜モールドＭ１～Ｍ７＞
　モールドＭ１～Ｍ７は、下記の通りであった。
モールドＭ１：フォトリソグラフィー法によりシリコンウェハー上に溝のピッチ９０ｎｍ、溝の深さ１３０ｎｍの凹凸パターンを作製したもの
モールドＭ２：フォトリソグラフィー法によりシリコンウェハー上に溝のピッチ１４０ｎｍ、溝の深さ１３０ｎｍの凹凸パターンを作製したもの
モールドＭ３：エドモンド社製ホログラフィー回折格子３６００ＧＰＭ　ＶＩＳ　５０ｍｍ
モールドＭ４：エドモンド社製ホログラフィー回折格子２４００ＧＰＭ　ＶＩＳ　５０ｍｍ
モールドＭ５：エドモンド社製ホログラフィー回折格子１８００ＧＰＭ　ＶＩＳ　５０ｍｍ
モールドＭ６：エドモンド社製ホログラフィー回折格子１２００ＧＰＭ　ＶＩＳ　５０ｍｍ
モールドＭ７：エドモンド社製ブレーズド回折格子９００ＧＰＭ　５００ｎｍ ２５ｍｍ。
　＜モールドＭ８＞
　モールドＭ８は、下記の手順で作製した。先ず、モールドＭ１とＰＥＴフィルム(東洋紡社製コスモシャインＡ４３００、厚み２５０μｍ)との間に光硬化性組成物Ａ１を挟み、その間隙を５μｍに維持した状態で、ＰＥＴフィルムを介して光硬化性組成物Ａ１に１０００ｍＪ／ｃｍ２の紫外線を照射し、光硬化性組成物Ａ１を硬化させた。その後、モールドＭ１を剥離することにより、モールドＭ１－２を作製した。モールドＭ１－２の凹凸パターンは、モールドＭ１の凹凸パターンを反転したものであった。
　モールドＭ１－２を真空化において酸素２００ｍｌ／ｍｉｎ、出力４００Ｗで５分アッシングした。その後、モールドＭ１－２とＰＥＴフィルム(東洋紡社製コスモシャインＡ４３００、厚み２５０μｍ)との間に光硬化性組成物Ａ１を挟み、その間隙を５μｍに維持した状態で、ＰＥＴフィルムを介して光硬化性組成物Ａ１に１０００ｍＪ／ｃｍ２の紫外線を照射し、光硬化性組成物Ａ１を硬化させた。その後、モールドＭ１－２を剥離することにより、モールドＭ８を作製した。モールドＭ８の凹凸パターンは、モールドＭ１－２の凹凸パターンを反転したものであった。モールドＭ８の溝の深さは２５ｎｍであった。
　＜モールドＭ９＞
　モールドＭ９は、モールドＭ１の代わりにモールドＭ２を使用し、アッシングの時間を８分としたこと以外はモールドＭ８と同様に作製した。モールドＭ９の溝の深さは４０ｎｍであった。
　＜モールドＭ１０＞
　モールドＭ１０は、モールドＭ１の代わりにモールドＭ２を使用し、アッシングの時間を１２分としたこと以外はモールドＭ８と同様に作製した。モールドＭ１０の溝の深さは１５ｎｍであった。
　＜光学素子＞
　下記の例１～例４９では、上記の光硬化性組成物Ａ１～Ａ１１と、上記のモールドＭ１～Ｍ１０と、上記の液晶組成物Ｌ１～Ｌ２を用いて光学素子を作製した。下記の例２～１２、１４、１６、１８、２４、２６、２８、３０、３２、３４、３６、３８～３９、４１、４３、４５～４６及び４８が実施例であり、下記の例１、１３、１５、１７、１９～２３、２５、２７、２９、３１、３３、３５、３７、４０、４２、４４、４７及び４９が比較例である。
　（例１）
　配向層は、下記の手順で作製した。先ず、モールドＭ２と透明基材Ｇ１との間に光硬化性組成物Ａ１を挟み、その間隙を５μｍに維持した状態で、透明基材Ｇ１を介して光硬化性組成物Ａ１に１０００ｍＪ／ｃｍ２の紫外線を照射し、光硬化性組成物Ａ１を硬化させた。その後、モールドＭ２を剥離することにより、凹凸が形成された配向層と透明基材Ｇ１とからなる積層体を作製した。
　液晶層は、下記の手順で作製した。先ず、配向層の凹凸の形成された表面に、上記の液晶組成物Ｌ１をスピンコート法により塗布し、９０℃にて５分乾燥させ、厚み１μｍの液膜を形成した。窒素雰囲気下において１０００ｍＪ／ｃｍ２の紫外線を液膜に照射し、液晶組成物Ｌ１を硬化させた。これにより、液晶層と配向層と透明基材とを含む光学素子を得た。
　（例２）
　光硬化性組成物Ａ１の代わりに光硬化性組成物Ａ２を使用した以外、例１と同様に光学素子を作製した。
　（例３）
　光硬化性組成物Ａ１の代わりに光硬化性組成物Ａ３を使用した以外、例１と同様に光学素子を作製した。
　（例４）
　光硬化性組成物Ａ１の代わりに光硬化性組成物Ａ４を使用した以外、例１と同様に光学素子を作製した。
　（例５）
　光硬化性組成物Ａ１の代わりに光硬化性組成物Ａ５を使用した以外、例１と同様に光学素子を作製した。
　（例６）
　光硬化性組成物Ａ１の代わりに光硬化性組成物Ａ６を使用した以外、例１と同様に光学素子を作製した。
　（例７）
　光硬化性組成物Ａ１の代わりに光硬化性組成物Ａ７を使用した以外、例１と同様に光学素子を作製した。
　（例８）
　光硬化性組成物Ａ１の代わりに光硬化性組成物Ａ８を使用した以外、例１と同様に光学素子を作製した。
　（例９）
　光硬化性組成物Ａ１の代わりに光硬化性組成物Ａ９を使用した以外、例１と同様に光学素子を作製した。
　（例１０）
　光硬化性組成物Ａ１の代わりに光硬化性組成物Ａ１０を使用した以外、例１と同様に光学素子を作製した。
　（例１１）
　光硬化性組成物Ａ１の代わりに光硬化性組成物Ａ１１を使用した以外、例１と同様に光学素子を作製した。
　（例１２）
　光硬化性組成物Ａ１の代わりに光硬化性組成物Ａ９を使用し、モールドＭ２の代わりにモールドＭ１を使用した以外、例１と同様に光学素子を作製した。
　（例１３）
　モールドＭ２の代わりにモールドＭ１を使用した以外、例１と同様に光学素子を作製した。
　（例１４）
　光硬化性組成物Ａ１の代わりに光硬化性組成物Ａ９を使用し、モールドＭ２の代わりにモールドＭ３を使用した以外、例１と同様に光学素子を作製した。
　（例１５）
　モールドＭ２の代わりにモールドＭ３を使用した以外、例１と同様に光学素子を作製した。
　（例１６）
　光硬化性組成物Ａ１の代わりに光硬化性組成物Ａ９を使用し、モールドＭ２の代わりにモールドＭ４を使用した以外、例１と同様に光学素子を作製した。
　（例１７）
　モールドＭ２の代わりにモールドＭ４を使用した以外、例１と同様に光学素子を作製した。
　（例１８）
　光硬化性組成物Ａ１の代わりに光硬化性組成物Ａ９を使用し、モールドＭ２の代わりにモールドＭ５を使用した以外、例１と同様に光学素子を作製した。
　（例１９）
　モールドＭ２の代わりにモールドＭ５を使用した以外、例１と同様に光学素子を作製した。
　（例２０）
　光硬化性組成物Ａ１の代わりに光硬化性組成物Ａ９を使用し、モールドＭ２の代わりにモールドＭ６を使用した以外、例１と同様に光学素子を作製した。
　（例２１）
　モールドＭ２の代わりにモールドＭ６を使用した以外、例１と同様に光学素子を作製した。
　（例２２）
　光硬化性組成物Ａ１の代わりに光硬化性組成物Ａ９を使用し、モールドＭ２の代わりにモールドＭ７を使用した以外、例１と同様に光学素子を作製した。
　（例２３）
　モールドＭ２の代わりにモールドＭ７を使用した以外、例１と同様に光学素子を作製した。
　（例２４）
　光硬化性組成物Ａ１の代わりに光硬化性組成物Ａ９を使用し、モールドＭ２の代わりにモールドＭ８を使用した以外、例１と同様に光学素子を作製した。
　（例２５）
　モールドＭ２の代わりにモールドＭ８を使用した以外、例１と同様に光学素子を作製した。
　（例２６）
　光硬化性組成物Ａ１の代わりに光硬化性組成物Ａ９を使用し、モールドＭ２の代わりにモールドＭ９を使用した以外、例１と同様に光学素子を作製した。
　（例２７）
　モールドＭ２の代わりにモールドＭ９を使用した以外、例１と同様に光学素子を作製した。
　（例２８）
　光硬化性組成物Ａ１の代わりに光硬化性組成物Ａ９を使用し、モールドＭ２の代わりにモールドＭ１０を使用した以外、例１と同様に光学素子を作製した。
　（例２９）
　モールドＭ２の代わりにモールドＭ１０を使用した以外、例１と同様に光学素子を作製した。
　（例３０）
　光硬化性組成物Ａ１の代わりに光硬化性組成物Ａ１０を使用し、液晶組成物Ｌ１の代わりに液晶組成物Ｌ２を使用し、モールドＭ２の代わりにモールドＭ１を使用した以外、例１と同様に光学素子を作製した。
　（例３１）
　液晶組成物Ｌ１の代わりに液晶組成物Ｌ２を使用し、モールドＭ２の代わりにモールドＭ１を使用した以外、例１と同様に光学素子を作製した。
　（例３２）
　光硬化性組成物Ａ１の代わりに光硬化性組成物Ａ１０を使用し、液晶組成物Ｌ１の代わりに液晶組成物Ｌ２を使用した以外、例１と同様に光学素子を作製した。
　（例３３）
　液晶組成物Ｌ１の代わりに液晶組成物Ｌ２を使用した以外、例１と同様に光学素子を作製した。
　（例３４）
　光硬化性組成物Ａ１の代わりに光硬化性組成物Ａ１０を使用し、液晶組成物Ｌ１の代わりに液晶組成物Ｌ２を使用し、モールドＭ２の代わりにモールドＭ５を使用した以外、例１と同様に光学素子を作製した。
　（例３５）
　液晶組成物Ｌ１の代わりに液晶組成物Ｌ２を使用し、モールドＭ２の代わりにモールドＭ５を使用した以外、例１と同様に光学素子を作製した。
　（例３６）
　光硬化性組成物Ａ１の代わりに光硬化性組成物Ａ９を使用し、液晶層の厚みＴ３を２μｍとし、モールドＭ２の代わりにモールドＭ１を使用した以外、例１と同様に光学素子を作製した。
　（例３７）
　液晶層の厚みＴ３を２μｍとし、モールドＭ２の代わりにモールドＭ１を使用した以外、例１と同様に光学素子を作製した。
　（例３８）
　光硬化性組成物Ａ１の代わりに光硬化性組成物Ａ１０を使用し、液晶層の厚みＴ３を２μｍとした以外、例１と同様に光学素子を作製した。
　（例３９）
　光硬化性組成物Ａ１の代わりに光硬化性組成物Ａ９を使用し、液晶層の厚みＴ３を２μｍとした以外、例１と同様に光学素子を作製した。
　（例４０）
　液晶層の厚みＴ３を２μｍとした以外、例１と同様に光学素子を作製した。
　（例４１）
　光硬化性組成物Ａ１の代わりに光硬化性組成物Ａ９を使用し、液晶層の厚みＴ３を２μｍとし、モールドＭ２の代わりにモールドＭ５を使用した以外、例１と同様に光学素子を作製した。
　（例４２）
　液晶層の厚みＴ３を２μｍとし、モールドＭ２の代わりにモールドＭ５を使用した以外、例１と同様に光学素子を作製した。
　（例４３）
　光硬化性組成物Ａ１の代わりに光硬化性組成物Ａ９を使用し、液晶組成物Ｌ１の代わりに液晶組成物Ｌ２を使用し、液晶層の厚みＴ３を２μｍとし、モールドＭ２の代わりにモールドＭ１を使用した以外、例１と同様に光学素子を作製した。
　（例４４）
　液晶組成物Ｌ１の代わりに液晶組成物Ｌ２を使用し、液晶層の厚みＴ３を２μｍとし、モールドＭ２の代わりにモールドＭ１を使用した以外、例１と同様に光学素子を作製した。
　（例４５）
　光硬化性組成物Ａ１の代わりに光硬化性組成物Ａ１０を使用し、液晶組成物Ｌ１の代わりに液晶組成物Ｌ２を使用し、液晶層の厚みＴ３を２μｍとした以外、例１と同様に光学素子を作製した。
　（例４６）
　光硬化性組成物Ａ１の代わりに光硬化性組成物Ａ９を使用し、液晶組成物Ｌ１の代わりに液晶組成物Ｌ２を使用し、液晶層の厚みＴ３を２μｍとした以外、例１と同様に光学素子を作製した。
　（例４７）
　液晶組成物Ｌ１の代わりに液晶組成物Ｌ２を使用し、液晶層の厚みＴ３を２μｍとした以外、例１と同様に光学素子を作製した。
　（例４８）
　光硬化性組成物Ａ１の代わりに光硬化性組成物Ａ９を使用し、液晶組成物Ｌ１の代わりに液晶組成物Ｌ２を使用し、液晶層の厚みＴ３を２μｍとし、モールドＭ２の代わりにモールドＭ５を使用した以外、例１と同様に光学素子を作製した。
　（例４９）
　液晶組成物Ｌ１の代わりに液晶組成物Ｌ２を使用し、液晶層の厚みＴ３を２μｍとし、モールドＭ２の代わりにモールドＭ５を使用した以外、例１と同様に光学素子を作製した。
　＜配向層の溝の深さＤとピッチｐ＞
　例１～４９で作製した配向層の溝の深さＤとピッチｐは、断面ＳＥＭ観察により測定した。より詳細には、Ｄとｐは、それぞれ、５点で測定し、その平均値として求めた。
　＜配向層の表面のフッ素元素濃度ＦＣ＞
　配向層の表面のフッ素元素濃度ＦＣは、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）により測定した。ＸＰＳにおける検出深さは約５ｎｍと非常に浅いので、ＸＰＳの測定値をＦＣとして採用した。ＸＰＳの測定条件は、下記の通りであった。
使用機器：サーモフィッシャー社製　Ｋ－Ａｌｐｈａ
分析サイズ；Φ０．４ｍｍ
取込領域
　Ｓｕｒｖｅｙ　ｓｃａｎ；０ｅＶ～１３５０ｅＶ
　Ｎａｒｒｏｗ　ｓｃａｎ；Ｆ１ｓ，Ｃ１ｓ，Ｏ１ｓ，Ｎ１ｓ
Ｐａｓｓ　ｅｎｅｒｇｙ
　Ｓｕｒｖｅｙ　ｓｃａｎ；１ｅＶ
　Ｎａｒｒｏｗ　ｓｃａｎ；０．１ｅＶ。
　＜光学素子のリタデーション＞
　例１～４９で作製した光学素子のリタデーションＲｄは、大塚電子社製Ｐｈｏｔａｌを用いて測定した。なお、Ｒｄは、波長５８９ｎｍの光のリタデーションである。面内をランダムに５点測定した平均値を測定値とした。
　＜回折光の有無＞
　例１～４９で作成した光学素子の回折光の有無は、光学素子の透明基材側から白色ＬＥＤ光を照射し液晶層側から観察して、確認した。
　＜まとめ＞
　表２に、例１～１１の評価結果を示す。なお、表２において、「〇」はリタデーションＲｄの改善効果が認められたことを意味し、「×」はリタデーションＲｄの改善効果が認められなかったことを意味する。表３～７において、「〇」、「×」は同じ意味である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
 　表２から明らかなように、例２～１２では、例１とは異なり、配向層がフッ素元素及び界面活性剤の少なくとも一方を含んでいたので、例１に比べて、Ｒｄを大きくできた。また、例１～１２では、溝のピッチｐが３００ｎｍ以下であったので、回折光が発生しなかった。
　表３に、例１、９及び１２～２３の評価結果を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
 　表３から明らかなように、例１２、９、１４、１６及び１８では、例１３、１、１５、１７及び１９とは異なり、配向層がフッ素元素及び界面活性剤を含んでいたので、例１３、１、１５、１７及び１９に比べて、Ｒｄを大きくできた。但し、例２０及び２２では、例２１及び２３とは異なり、配向層がフッ素元素及び界面活性剤を含んでいたが、例２１及び２３に比べて、Ｒｄを大きくできなかった。表３から、溝のピッチｐが６００ｎｍよりも大きければ、配向層がフッ素元素及び界面活性剤を含んでいたとしても、Ｒｄの改善効果が得られないことが分かる。また、例１、９及び１２～１５では、例１６～２３とは異なり、溝のピッチｐが３００ｎｍ以下であったので、回折光が発生しなかった。
　表４に、例２４～２９の評価結果を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
 　表４から明らかなように、例２４、２６及び２８では、例２５、２７及び２９とは異なり、配向層がフッ素元素及び界面活性剤を含んでいたので、例２５、２７及び２９に比べて、Ｒｄを大きくできた。表４から、溝の深さＤが３ｎｍ以上であれば、配向層がフッ素元素及び界面活性剤の少なくとも一方を含む効果が得られることが分かる。
　表５に、例３０～３５の評価結果を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
 　表５から明らかなように、例３０、３２及び３４では、例３１、３３及び３５とは異なり、配向層がフッ素元素及び界面活性剤を含んでいたので、例３１、３３及び３５に比べて、Ｒｄを大きくできた。また、例３２では、例１０とは異なり、液晶組成物として界面活性剤を含むもの（液晶組成物Ｌ２）を用いたので、液晶組成物Ｌ１を用いた例１０に比べて、Ｒｄを大きくできた。なお、液晶組成物が界面活性剤を含む場合、配向層がフッ素元素及び界面活性剤を含むか否かで生じるＲｄの差が小さくなることが分かる（例１、１０、３２及び３３参照。）
　表６に、例３６～４２の評価結果を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
 　表６から明らかなように、例３６、３８～３９及び４１では、例３７、４０及び４２とは異なり、配向層がフッ素元素及び界面活性剤を含んでいたので、例３７、４０及び４２に比べて、Ｒｄを大きくできた。また、例３６、３９及び４１では、例１２、９及び１９に比べて液晶層の厚みＴ３が２倍であったが、配向層がフッ素元素及び界面活性剤を含む効果が得られた。
　表７に、例４３～４９の評価結果を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
 　表７から明らかなように、例４３、４５～４６及び４８では、例４４、４７及び４９とは異なり、配向層がフッ素元素及び界面活性剤を含んでいたので、例４４、４７及び４９に比べて、Ｒｄを大きくできた。また、例４５では、例３２に比べて液晶層の厚みＴ３が２倍であったが、配向層がフッ素元素及び界面活性剤を含む効果が得られた。また、例４３、４５～４６及び４８では、例３６、３８～３９及び４１とは異なり、液晶組成物として界面活性剤を含むもの（液晶組成物Ｌ２）を用いたので、液晶組成物Ｌ１を用いた例３６、３８～３９及び４１に比べて、Ｒｄを大きくできた。
　以上、本開示に係る光学素子について説明したが、本開示は上記実施形態などに限定されない。特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更、修正、置換、付加、削除、及び組み合わせが可能である。それらについても当然に本開示の技術的範囲に属する。
　本出願は、２０２０年８月７日に日本国特許庁に出願した特願２０２０－１３５０９２号、及び２０２０年１０月２８日に日本国特許庁に出願した特願２０２０－１８０３６２号に基づく優先権を主張するものであり、特願２０２０－１３５０９２号及び特願２０２０－１８０３６２号の全内容を本出願に援用する。
１　　光学素子
２　　レンズ
３　　位相差板
４　　透明基材
５　　配向層
６　　液晶層

Claims (10)

  1. 　透明基材と、前記透明基材の上に形成された配向層と、前記配向層の上に形成された液晶層と、を含む、光学素子であって、
    　前記配向層の前記液晶層と接する表面には、前記液晶層の液晶分子を配向させる互いに平行な複数の溝が形成されており、
    　前記溝のピッチが、１０ｎｍ～６００ｎｍであり、
    　前記配向層は、エネルギー硬化性組成物の共重合体であり、前記表面にフッ素元素を含む、光学素子。
  2. 　前記配向層の前記表面のフッ素元素濃度が、０．１原子％～５０原子％である、請求項１に記載の光学素子。
  3. 　前記配向層は、界面活性剤を含む、請求項１又は２に記載の光学素子。
  4. 　透明基材と、前記透明基材の上に形成された配向層と、前記配向層の上に形成された液晶層と、を含む、光学素子であって、
    　前記配向層の前記液晶層と接する表面には、前記液晶層の液晶分子を配向させる互いに平行な複数の溝が形成されており、
    　前記溝のピッチが、１０ｎｍ～６００ｎｍであり、
    　前記配向層は、エネルギー硬化性組成物の共重合体であり、界面活性剤を含む、光学素子。
  5. 　前記配向層における前記界面活性剤の含有量が、０．０５質量％～４質量％である、請求項３又は４に記載の光学素子。
  6. 　前記液晶層の厚みが、０．３μｍ～３０μｍである、請求項１～５のいずれか１項に記載の光学素子。
  7. 　前記透明基材が曲面を有するレンズであり、
    　前記配向層は、前記透明基材の前記曲面の上に形成される、請求項１～６のいずれか１項に記載の光学素子。
  8. 　前記透明基材が、レンズの曲面の上に形成される、請求項１～６のいずれか１項に記載の光学素子。
  9. 　前記液晶層は、位相差層、又は補償層である、請求項１～８のいずれか１項に記載の光学素子。
  10. 　前記溝の深さが、３ｎｍ～５００ｎｍである、請求項１～９のいずれか１項に記載の光学素子。
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