WO2023021847A1 - 液晶光学素子 - Google Patents

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WO2023021847A1
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liquid crystal
crystal layer
transparent substrate
optical element
alignment film
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幸一 井桁
真一郎 岡
安 冨岡
淳二 小橋
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株式会社ジャパンディスプレイ
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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/30—Polarising elements
    • G02B5/3016—Polarising elements involving passive liquid crystal elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B7/00—Layered products characterised by the relation between layers; Layered products characterised by the relative orientation of features between layers, or by the relative values of a measurable parameter between layers, i.e. products comprising layers having different physical, chemical or physicochemical properties; Layered products characterised by the interconnection of layers
    • B32B7/02—Physical, chemical or physicochemical properties
    • B32B7/023—Optical properties
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/18—Diffraction gratings
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00—Optical elements other than lenses
    • G02B5/30—Polarising elements

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to liquid crystal optical elements.
  • a liquid crystal polarization grating using a liquid crystal material has been proposed.
  • Such a liquid crystal polarizing grating splits incident light into 0th-order diffracted light and 1st-order diffracted light when light having a wavelength ⁇ is incident thereon.
  • the refractive index anisotropy ⁇ n of the liquid crystal layer difference between the refractive index ne for extraordinary light of the liquid crystal layer and the refractive index no for ordinary light
  • Parameters such as thickness d need to be adjusted.
  • An object of the embodiments is to provide a liquid crystal optical element capable of suppressing a decrease in light utilization efficiency.
  • the liquid crystal optical element of this embodiment is a first transparent substrate having a first outer surface and a first inner surface facing the first outer surface; a first alignment film disposed on the first inner surface; overlapping the first alignment film and including a first cholesteric liquid crystal; and a first liquid crystal layer that reflects part of the light incident through the first transparent substrate toward the first transparent substrate; a second outer surface; a second transparent substrate disposed on the second inner surface; a second alignment film disposed on the second inner surface; a second substrate including a second liquid crystal layer that reflects part of light toward the first transparent substrate; and a transparent adhesive layer that attaches the first substrate and the second substrate to each other.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a liquid crystal optical element 100 according to Embodiment 1.
  • FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view along the YZ plane schematically showing the structures of the first liquid crystal layer 3A and the second liquid crystal layer 3B.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view along the XZ plane schematically showing the structures of the first liquid crystal layer 3A and the second liquid crystal layer 3B.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of alignment patterns of the liquid crystal molecules LM1 and LM2 shown in FIG.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view along the YZ plane schematically showing another structure of the first liquid crystal layer 3A and the second liquid crystal layer 3B.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of alignment patterns of the liquid crystal molecules LM1 and LM2 shown in FIG. 7A and 7B are diagrams for explaining the manufacturing method of the liquid crystal optical element 100.
  • FIG. FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing the liquid crystal optical element 100 according to the second embodiment.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing a liquid crystal optical element 100 according to Embodiment 3.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of the appearance of the solar cell device 200.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining the operation of the solar cell device 200.
  • FIG. FIG. 12 is a cross-sectional view schematically showing Modification 1 of the liquid crystal optical element 100.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view schematically showing Modification 2 of the liquid crystal optical element 100.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of alignment patterns of the liquid crystal molecules LM1 and LM2 shown in FIG. 7A and 7B are diagrams for explaining the manufacturing method of the
  • X-axis, Y-axis, and Z-axis which are orthogonal to each other, are shown as necessary for easy understanding.
  • the direction along the Z axis is called the Z direction or first direction A1
  • the direction along the Y axis is called the Y direction or second direction A2
  • the direction along the X axis is called the X direction or third direction A3.
  • a plane defined by the X axis and the Y axis is called an XY plane
  • a plane defined by the X axis and the Z axis is called an XZ plane
  • a plane defined by the Y axis and the Z axis is called a YZ plane. called a plane.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a liquid crystal optical element 100 according to Embodiment 1.
  • the liquid crystal optical element 100 includes a first substrate SUB1 having a first transparent substrate 1A, a first alignment film 2A, and a first liquid crystal layer 3A, a second transparent substrate 1B, a second alignment film 2B, and a second liquid crystal. It comprises a second substrate SUB2 having a layer 3B and an adhesive layer 4 for bonding the first substrate SUB1 and the second substrate SUB2.
  • the first transparent substrate 1A and the second transparent substrate 1B are composed of a transparent member that transmits light, such as a transparent glass plate or a transparent synthetic resin plate.
  • the first transparent substrate 1A and the second transparent substrate 1B may be made of, for example, flexible transparent synthetic resin plates.
  • the first transparent substrate 1A and the second transparent substrate 1B can take arbitrary shapes. For example, the first transparent substrate 1A and the second transparent substrate 1B may be curved.
  • the refractive indices of the first transparent substrate 1A and the second transparent substrate 1B are, for example, higher than the refractive index of air.
  • the first transparent substrate 1A and the second transparent substrate 1B function as window glass, for example.
  • light includes visible light and invisible light.
  • the lower limit wavelength of the visible light range is 360 nm or more and 400 nm or less
  • the upper limit wavelength of the visible light range is 760 nm or more and 830 nm or less.
  • Visible light includes a first component (blue component) in a first wavelength band (eg, 400 nm to 500 nm), a second component (green component) in a second wavelength band (eg, 500 nm to 600 nm), and a third wavelength band (eg, 600 nm to 700 nm) contains a third component (red component).
  • the invisible light includes ultraviolet rays in a wavelength band shorter than the first wavelength band and infrared rays in a wavelength band longer than the third wavelength band.
  • transparent is preferably colorless and transparent. However, “transparent” may be translucent or colored transparent.
  • the first transparent substrate 1A is formed in a flat plate shape along the XY plane, and has a first outer surface F11, a first inner surface F12, a first side surface S1, and a second side surface S2.
  • the first outer surface F11 and the first inner surface F12 are surfaces substantially parallel to the XY plane and face each other in the first direction A1.
  • the first side surface S1 and the second side surface S2 are surfaces substantially parallel to the XZ plane and face each other in the second direction A2.
  • the second transparent substrate 1B is formed in a flat plate shape along the XY plane, and has a second outer surface F21, a second inner surface F22, a third side surface S3, and a fourth side surface S4.
  • the second outer surface F21 and the second inner surface F22 are surfaces substantially parallel to the XY plane and face each other in the first direction A1.
  • the third side surface S3 and the fourth side surface S4 are surfaces substantially parallel to the XZ plane and face each other in the second direction A2.
  • the first transparent substrate 1A and the second transparent substrate 1B face each other with a gap in the first direction A1.
  • the first inner surface F12 and the second inner surface F22 are surfaces facing each other.
  • the first outer surface F11 and the second outer surface F21 are surfaces in contact with air.
  • the first side surface S1 is located directly above the third side surface S3 in the first direction A1.
  • the second side surface S2 is located directly above the fourth side surface S4 in the first direction A1.
  • the first alignment film 2A is arranged on the first inner surface F12.
  • the second alignment film 2B is arranged on the second inner surface F22.
  • the first alignment film 2A and the second alignment film 2B are horizontal alignment films having an alignment control force along the XY plane.
  • the first alignment film 2A and the second alignment film 2B are, for example, photo-alignment films that are aligned by light irradiation, but may be alignment films that are aligned by rubbing, or have minute unevenness. It may be a membrane.
  • the first liquid crystal layer 3A overlaps the first alignment film 2A in the first direction A1. That is, the first alignment film 2A is positioned between the first transparent substrate 1A and the first liquid crystal layer 3A, and is in contact with the first transparent substrate 1A and the first liquid crystal layer 3A.
  • the second liquid crystal layer 3B overlaps the second alignment film 2B in the first direction A1. That is, the second alignment film 2B is positioned between the second transparent substrate 1B and the second liquid crystal layer 3B, and is in contact with the second transparent substrate 1B and the second liquid crystal layer 3B.
  • the first liquid crystal layer 3A reflects part of the light LTi incident through the first transparent substrate 1A toward the first transparent substrate 1A.
  • the second liquid crystal layer 3B reflects, toward the first transparent substrate 1A, part of the light LTi that has entered through the first transparent substrate 1A and has passed through the first liquid crystal layer 3A.
  • the first liquid crystal layer 3A has the first cholesteric liquid crystals 311 swirled in the first swirling direction.
  • the first cholesteric liquid crystal 311 has a helical axis AX1 substantially parallel to the first direction A1, and has a helical pitch P11 along the first direction A1.
  • the second liquid crystal layer 3B has second cholesteric liquid crystals 312 swirled in a second swirling direction opposite to the first swirling direction.
  • the second cholesteric liquid crystal 312 has a helical axis AX2 substantially parallel to the first direction A1 and a helical pitch P12 along the first direction A1.
  • the spiral axis AX1 is parallel to the spiral axis AX2.
  • the helical pitch P11 is equivalent to the helical pitch P12.
  • the spiral pitches P11 and P12 each indicate one cycle (360 degrees) of the spiral.
  • the first liquid crystal layer 3A and the second liquid crystal layer 3B are circularly polarized in a selective reflection band determined according to the helical pitch and the refractive index anisotropy of the light LTi incident through the first transparent substrate 1A. reflect.
  • "reflection" in each liquid crystal layer is accompanied by diffraction inside the liquid crystal layer.
  • the first cholesteric liquid crystal 311 forms a reflection surface 321 that reflects the first circularly polarized light corresponding to the first rotation direction in the selective reflection band.
  • the second cholesteric liquid crystal 312 forms a reflecting surface 322 that reflects the second circularly polarized light corresponding to the second rotating direction in the selective reflection band.
  • the second circularly polarized light is circularly polarized light having a rotation opposite to that of the first circularly polarized light.
  • the first cholesteric liquid crystal 311 and the second cholesteric liquid crystal 312 are both formed so as to reflect infrared rays I as a selective reflection band, as schematically shown in an enlarged manner. That is, the first cholesteric liquid crystal 311 is configured to reflect the first circularly polarized light I1 of the infrared rays I, and the second cholesteric liquid crystals 312 is configured to reflect the second circularly polarized light I2 of the infrared light I. It is In this specification, circularly polarized light may be strictly circularly polarized light, or may be circularly polarized light that approximates elliptically polarized light.
  • the first cholesteric liquid crystal 311 and the second cholesteric liquid crystal 312 may be configured to reflect visible light V, or may be configured to reflect ultraviolet rays U. may be
  • each thickness of the first alignment film 2A and the second alignment film 2B is 5 nm to 300 nm, preferably 10 nm to 200 nm.
  • Each thickness of the first liquid crystal layer 3A and the second liquid crystal layer 3B is 1 ⁇ m to 10 ⁇ m, preferably 2 ⁇ m to 7 ⁇ m.
  • the adhesive layer 4 bonds the first liquid crystal layer 3A and the second liquid crystal layer 3B together.
  • the adhesive layer 4 is transparent and has the same refractive index as the first liquid crystal layer 3A and the second liquid crystal layer 3B.
  • the refractive index of the adhesive layer 4 is, for example, 1.3 to 1.9, preferably 1.5 to 1.7.
  • Such an adhesive layer 4 may be a photocurable resin such as an acrylic resin, an enethiol resin, an epoxy resin, or a silicone resin, or may be a thermosetting resin such as an epoxy resin or an acrylic resin.
  • various adhesives such as polyvinyl alcohol resin, polyvinyl acetal resin, and polyvinyl butyral resin may be used.
  • the adhesive layer 4 may bond the first transparent substrate 1A and the second liquid crystal layer 3B together, or may bond the second transparent substrate 1B and the first liquid crystal layer 3A together. They may be adhered to each other.
  • Embodiment 1 shown in FIG. 1 the optical action of the liquid crystal optical element 100 will be described.
  • the light LTi incident on the liquid crystal optical element 100 includes visible light V, ultraviolet light U, and infrared light I, for example.
  • the light LTi is assumed to enter the first transparent substrate 1A substantially perpendicularly.
  • the incident angle of the light LTi with respect to the first transparent substrate 1A is not particularly limited.
  • the light LTi may be incident on the first transparent substrate 1A at a plurality of different incident angles.
  • Light LTi enters the first transparent substrate 1A from the first outer surface F11, exits from the first inner surface F12, passes through the first alignment film 2A, and enters the first liquid crystal layer 3A.
  • the first liquid crystal layer 3A reflects the first circularly polarized light I1 of the infrared rays I toward the first transparent substrate 1A, and transmits the other light LTt.
  • the light LTt that has passed through the first liquid crystal layer 3A passes through the adhesive layer 4 and enters the second liquid crystal layer 3B.
  • the second liquid crystal layer 3B reflects the second circularly polarized light I2 of the infrared rays I toward the first transparent substrate 1A, and transmits the other light LTt.
  • the light LTt that has passed through the second liquid crystal layer 3B contains visible light V and ultraviolet rays U, and passes through the second alignment film 2B and the second transparent substrate 1B.
  • the first liquid crystal layer 3A reflects the first circularly polarized light I1 toward the first transparent substrate 1A at an incident angle ⁇ that satisfies the optical waveguide condition in the first transparent substrate 1A.
  • the second liquid crystal layer 3B reflects the second circularly polarized light I2 toward the first transparent substrate 1A at an incident angle ⁇ that satisfies the optical waveguide conditions in the first transparent substrate 1A.
  • the incident angle ⁇ here corresponds to an angle equal to or greater than the critical angle ⁇ c that causes total reflection at the interface between the first transparent substrate 1A and air.
  • the approach angle ⁇ indicates an angle with respect to a perpendicular line orthogonal to the first transparent substrate 1A.
  • the first transparent substrate 1A, the first alignment film 2A, the first liquid crystal layer 3A, the adhesive layer 4, the second liquid crystal layer 3B, the second alignment film 2B, and the second transparent substrate 1B have the same refractive index. If so, these laminates can be a single optical waveguide. In this case, the light LTr is guided toward the second side surface S2 and the fourth side surface S4 while being repeatedly reflected at the interface between the first transparent substrate 1A and the air and the interface between the second transparent substrate 1B and the air. be illuminated.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view along the YZ plane schematically showing the structures of the first liquid crystal layer 3A and the second liquid crystal layer 3B.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view along the XZ plane schematically showing the structures of the first liquid crystal layer 3A and the second liquid crystal layer 3B.
  • the first liquid crystal layer 3A has a plurality of first cholesteric liquid crystals 311 as a helical structure.
  • Each of the plurality of first cholesteric liquid crystals 311 has a spiral axis AX1 substantially parallel to the normal line N of the first transparent substrate 1A.
  • the normal N is parallel to the first direction A1.
  • Each of the first cholesteric liquid crystals 311 has a helical pitch P11 along the first direction A1. In the first liquid crystal layer 3A, the helical pitch P11 is constant along the first direction A1 with little change.
  • the first cholesteric liquid crystal 311 is composed of a plurality of liquid crystal molecules LM1 spirally stacked along the Z direction while rotating.
  • the liquid crystal molecules (first liquid crystal molecules) LM11 located on one end side of the first cholesteric liquid crystal 311 are close to the first alignment film 2A.
  • the liquid crystal molecules LM1 located on the other end side of the first cholesteric liquid crystal 311 are close to the adhesive layer 4. As shown in FIG.
  • the alignment directions of the plurality of first cholesteric liquid crystals 311 adjacent along the second direction A2 are different from each other.
  • the orientation directions of the plurality of liquid crystal molecules LM11 change continuously along the second direction A2.
  • the orientation directions of the plurality of liquid crystal molecules LM12 also change continuously along the second direction A2.
  • the alignment direction of liquid crystal molecules in this specification corresponds to the direction of the long axis of liquid crystal molecules in the XY plane.
  • the alignment directions of the plurality of first cholesteric liquid crystals 311 adjacent to each other along the third direction A3 are aligned with each other. That is, the alignment directions of the plurality of liquid crystal molecules LM11 are substantially the same. Also, the orientation directions of the plurality of liquid crystal molecules LM12 are substantially the same.
  • the first liquid crystal layer 3A has a plurality of reflective surfaces (first reflective surfaces) 321 .
  • the multiple reflecting surfaces 321 have a substantially planar shape extending in a certain direction and are substantially parallel to each other.
  • the reflecting surface 321 is inclined to intersect the normal line N at an acute angle on the side of the first side surface S1. 2, the angle ⁇ 1 between the reflecting surface 321 and the normal N is less than 90° on the left side of the normal N (first side surface S1 side).
  • the reflecting surface 321 selectively reflects part of the light LTr1 of the light LTi incident on the first liquid crystal layer 3A and transmits the other light LTt according to Bragg's law.
  • the reflecting surface 321 reflects the light LTr1 toward the second side surface S2 according to the angle ⁇ 1 formed.
  • the reflective surface 321 here corresponds to a surface in which the orientation directions of the liquid crystal molecules LM1 are aligned, or a surface in which the spatial phases are aligned (equiphase surface).
  • the shape of the reflecting surface 321 is not limited to a planar shape, and may be a concave or convex curved shape, and is not particularly limited.
  • a part of the reflecting surface 321 is uneven, the angle ⁇ 1 formed between the reflecting surface 321 and the normal line N is not uniform, or the plurality of reflecting surfaces 321 are not regularly aligned.
  • the reflective surface 321 can be formed in any shape.
  • Such a first liquid crystal layer 3A is cured with the alignment direction of the liquid crystal molecules LM1 fixed.
  • the alignment direction of the liquid crystal molecules LM1 is not controlled according to the electric field. Therefore, electrodes for forming an electric field are not provided in the first liquid crystal layer 3A.
  • the second liquid crystal layer 3B has a plurality of second cholesteric liquid crystals 312 as a spiral structure.
  • Each of the plurality of second cholesteric liquid crystals 312 has a spiral axis AX2 substantially parallel to the normal N.
  • Each of the second cholesteric liquid crystals 312 has a helical pitch P12 along the first direction A1. In the second liquid crystal layer 3B, the helical pitch P12 is constant along the first direction A1 with little change.
  • the second cholesteric liquid crystal 312 is composed of a plurality of liquid crystal molecules LM2 spirally stacked along the Z direction while rotating. However, the turning direction of the second cholesteric liquid crystal 312 is opposite to the turning direction of the first cholesteric liquid crystal 311 .
  • the liquid crystal molecules LM2 the liquid crystal molecules (second liquid crystal molecules) LM21 located on one end side of the second cholesteric liquid crystal 312 are close to the second alignment film 2B.
  • the liquid crystal molecules LM22 positioned on the other end side of the second cholesteric liquid crystal 312 are close to the adhesive layer 4. As shown in FIG.
  • the alignment directions of the plurality of second cholesteric liquid crystals 312 adjacent to each other along the second direction A2 are different from each other.
  • the orientation directions of the plurality of liquid crystal molecules LM21 change continuously along the second direction A2.
  • the orientation directions of the plurality of liquid crystal molecules LM22 also change continuously along the second direction A2.
  • the alignment directions of the plurality of second cholesteric liquid crystals 312 adjacent to each other along the third direction A3 are aligned. That is, the orientation directions of the plurality of liquid crystal molecules LM21 are substantially the same. Also, the orientation directions of the plurality of liquid crystal molecules LM22 are substantially the same.
  • the second liquid crystal layer 3B has a plurality of reflective surfaces (second reflective surfaces) 322 .
  • the multiple reflective surfaces 322 have a substantially planar shape extending in a certain direction and are substantially parallel to each other.
  • the reflecting surface 322 is inclined so as to intersect the normal line N at an acute angle on the side of the first side surface S1. 2, the angle ⁇ 2 formed between the reflecting surface 322 and the normal N is less than 90° on the left side of the normal N (first side surface S1 side).
  • the reflective surface 322 selectively reflects part of the light LTr2 of the light LTt transmitted through the first liquid crystal layer 3A and transmits the other light according to Bragg's law.
  • the reflecting surface 322 reflects the light LTr2 toward the second side surface S2 according to the angle ⁇ 2 formed.
  • the reflective surface 322 here corresponds to a surface in which the orientation directions of the liquid crystal molecules LM2 are aligned, or a surface in which the spatial phases are aligned (equiphase surface).
  • the shape of the reflecting surface 322 is not limited to a planar shape, and may be a concave or convex curved shape, and is not particularly limited.
  • a part of the reflecting surface 322 is uneven, the angle ⁇ 2 formed between the reflecting surface 322 and the normal N is not uniform, or the plurality of reflecting surfaces 322 are not regularly aligned.
  • the reflective surface 322 can be configured in any shape.
  • Such a second liquid crystal layer 3B is cured with the alignment direction of the liquid crystal molecules LM2 fixed.
  • the alignment direction of the liquid crystal molecules LM2 is not controlled according to the electric field. Therefore, electrodes for forming an electric field are not provided in the second liquid crystal layer 3B.
  • the selective reflection band ⁇ of the cholesteric liquid crystal for vertically incident light is "no*P to ne*P" based on the helical pitch P of the cholesteric liquid crystal, the refractive index ne for extraordinary light, and the refractive index no for ordinary light. is indicated by Therefore, in order to efficiently reflect the circularly polarized light of the specific wavelength ⁇ on the reflecting surface, the helical pitch P and the refractive indices ne and no are set so that the specific wavelength ⁇ is included in the selective reflection wavelength band ⁇ .
  • the helical pitch P11 of the first cholesteric liquid crystal 311 and the helical pitch P12 of the second cholesteric liquid crystal 312 are adjusted so that the selective reflection band ⁇ is infrared will be described.
  • the thickness of the first liquid crystal layer 3A along the first direction A1 and the thickness of the second liquid crystal layer 3B is desirably about several times to ten times the helical pitch.
  • the helical pitch is about 500 nm in order to make the infrared rays the selective reflection band.
  • the thickness of each of the first liquid crystal layer 3A and the second liquid crystal layer 3B is approximately 1 to 10 ⁇ m, preferably 2 to 7 ⁇ m.
  • FIG. 4 is a diagram showing an example of alignment patterns of the liquid crystal molecules LM1 and LM2 shown in FIG.
  • the alignment pattern of the liquid crystal molecules (first liquid crystal molecules) LM11 aligned along the interface between the first liquid crystal layer 3A and the first alignment film 2A.
  • the alignment pattern of liquid crystal molecules (second liquid crystal molecules) LM21 aligned along the interface between the second liquid crystal layer 3B and the second alignment film 2B among the liquid crystal molecules LM2 contained in the second liquid crystal layer 3B.
  • the alignment directions of the liquid crystal molecules LM11 aligned in the second direction A2 are different from each other. That is, the spatial phase in the XY plane of the first liquid crystal layer 3A differs along the second direction A2.
  • the alignment direction of each liquid crystal molecule LM11 is along the Y direction (from left to right in the figure) and clockwise. It changes by a constant angle.
  • the amount of change in the orientation direction of the liquid crystal molecules LM11 adjacent to each other is constant along the Y direction, but may gradually increase or decrease.
  • the spacing between two liquid crystal molecules LM11 when the alignment direction of the liquid crystal molecules LM11 changes by 180 degrees along the Y direction is defined as the alignment pitch ⁇ 1.
  • the orientation directions of the liquid crystal molecules LM11 aligned in the third direction A3 are substantially the same. That is, the spatial phases of the first liquid crystal layer 3A on the XY plane substantially match in the third direction A3.
  • the alignment directions of the liquid crystal molecules LM21 aligned in the second direction A2 are different from each other. That is, the spatial phase in the XY plane of the second liquid crystal layer 3B differs along the second direction A2.
  • the alignment direction of each liquid crystal molecule LM21 is counterclockwise along the Y direction (from left to right in the drawing). is changing by a constant angle.
  • the amount of change in the alignment direction of the liquid crystal molecules LM21 adjacent to each other is constant along the Y direction, but may gradually increase or decrease.
  • the spacing between the two liquid crystal molecules LM21 when the alignment direction of the liquid crystal molecules LM21 changes by 180 degrees along the Y direction is defined as the alignment pitch ⁇ 2.
  • the orientation pitches ⁇ 1 and ⁇ 2 are 700 nm or less.
  • the orientation pitch ⁇ 1 may be the same as the orientation pitch ⁇ 2, or the orientation pitch ⁇ 1 may be different from the orientation pitch ⁇ 2.
  • the alignment directions of the liquid crystal molecules LM21 aligned in the third direction A3 are substantially the same. That is, the spatial phases of the second liquid crystal layer 3B on the XY plane substantially match in the third direction A3.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view along the YZ plane schematically showing another structure of the first liquid crystal layer 3A and the second liquid crystal layer 3B.
  • the example shown in FIG. 5 is different from the example shown in FIG. 2 in that the tilt direction of the reflecting surface 322 is different from the tilt direction of the reflecting surface 321 .
  • the cross-sectional structures of the first liquid crystal layer 3A and the second liquid crystal layer 3B in the XZ plane are as shown in FIG.
  • the first liquid crystal layer 3A has a plurality of first cholesteric liquid crystals 311.
  • the first cholesteric liquid crystal 311 is composed of a plurality of liquid crystal molecules LM1 spirally stacked in the Z direction while rotating.
  • the liquid crystal molecules (first liquid crystal molecules) LM11 positioned on one end side of the first cholesteric liquid crystal 311 are close to the first alignment film 2A and liquid crystal positioned on the other end side of the first cholesteric liquid crystal 311.
  • Molecule LM12 is close to adhesion layer 4 .
  • the reflecting surface (first reflecting surface) 321 is inclined so as to intersect the normal line N at an acute angle on the side of the first side surface S1. 5, the angle ⁇ 1 between the reflecting surface 321 and the normal N is less than 90° on the left side of the normal N (first side surface S1 side).
  • the reflecting surface 321 selectively reflects part of the light LTr1 of the light LTi incident on the first liquid crystal layer 3A and transmits the other light LTt according to Bragg's law.
  • the reflecting surface 321 reflects the light LTr1 toward the second side surface S2 according to the angle ⁇ 1 formed.
  • the second liquid crystal layer 3B has a plurality of second cholesteric liquid crystals 312.
  • the second cholesteric liquid crystal 312 is composed of a plurality of liquid crystal molecules LM2 spirally stacked in the Z direction while rotating. However, the turning direction of the second cholesteric liquid crystal 312 is opposite to the turning direction of the first cholesteric liquid crystal 311 .
  • liquid crystal molecules LM2 liquid crystal molecules (second liquid crystal molecules) LM21 positioned on one end side of the second cholesteric liquid crystal 312 are close to the second alignment film 2B and liquid crystal positioned on the other end side of the second cholesteric liquid crystal 312. Molecule LM22 is close to adhesion layer 4 .
  • the reflecting surface (second reflecting surface) 322 is inclined so as to intersect the normal line N at an acute angle on the side of the second side surface S2. 5, the angle ⁇ 2 between the reflecting surface 322 and the normal N is less than 90° on the right side of the normal N (on the second side surface S2).
  • the reflective surface 322 selectively reflects part of the light LTr2 of the light LTt transmitted through the first liquid crystal layer 3A and transmits the other light according to Bragg's law.
  • the reflecting surface 322 reflects the light LTr2 toward the first side surface S1 according to the angle ⁇ 2 formed.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of alignment patterns of the liquid crystal molecules LM1 and LM2 shown in FIG.
  • the alignment pattern of the liquid crystal molecules (first liquid crystal molecules) LM11 aligned along the interface between the first liquid crystal layer 3A and the first alignment film 2A.
  • the alignment pattern of liquid crystal molecules (second liquid crystal molecules) LM21 aligned along the interface between the second liquid crystal layer 3B and the second alignment film 2B among the liquid crystal molecules LM2 contained in the second liquid crystal layer 3B.
  • the alignment directions of the liquid crystal molecules LM11 aligned in the second direction A2 are different from each other. That is, the spatial phase in the XY plane of the first liquid crystal layer 3A differs along the second direction A2.
  • the alignment direction of each liquid crystal molecule LM11 is along the Y direction (from left to right in the figure) and clockwise. It changes by a constant angle.
  • the amount of change in the orientation direction of the liquid crystal molecules LM11 adjacent to each other is constant along the Y direction, but may gradually increase or decrease.
  • the alignment directions of the liquid crystal molecules LM21 aligned in the second direction A2 are different from each other. That is, the spatial phase in the XY plane of the second liquid crystal layer 3B differs along the second direction A2.
  • the alignment direction of each liquid crystal molecule LM21 is along the Y direction (from left to right in the figure) and clockwise. It changes by a constant angle.
  • the amount of change in the alignment direction of the liquid crystal molecules LM21 adjacent to each other is constant along the Y direction, but may gradually increase or decrease.
  • the orientation pitches ⁇ 1 and ⁇ 2 are 700 nm or less, and the orientation pitch ⁇ 1 may be the same as the orientation pitch ⁇ 2, or the orientation pitch ⁇ 1 may be different from the orientation pitch ⁇ 2.
  • the alignment directions of the liquid crystal molecules LM11 aligned in the third direction A3 are substantially the same.
  • the alignment directions of the liquid crystal molecules LM21 aligned in the third direction A3 are substantially the same.
  • a first substrate SUB1 manufacturing process for forming a first alignment film 2A and a first liquid crystal layer 3A on a first transparent substrate 1A, and a second alignment film 2B and a second liquid crystal layer 3B on a second transparent substrate 1B. can be performed in parallel with the manufacturing process of the second substrate SUB2 for forming the .
  • the manufacturing process of the first substrate SUB1 is as follows. First, the first transparent substrate 1A is washed (step ST1). Then, the first alignment film 2A is formed on the first inner surface F12 of the first transparent substrate 1A (step ST2). After that, the alignment treatment of the first alignment film 2A is performed (step ST3).
  • the first liquid crystal material (monomer material for forming the first cholesteric liquid crystal) is applied onto the first alignment film 2A (step ST4). Liquid crystal molecules contained in the first liquid crystal material are aligned in a predetermined direction according to the alignment treatment direction of the first alignment film 2A. Thereafter, the chamber is evacuated to dry the first liquid crystal material (step ST5), and further the first liquid crystal material is baked (step ST6). Then, the first liquid crystal material is irradiated with ultraviolet rays to cure the liquid crystal material (step ST7). Thereby, the first liquid crystal layer 3A having the first cholesteric liquid crystal 311 is formed.
  • the manufacturing process of the second substrate SUB2 is as follows. On the other hand, the second transparent substrate 1B is washed (step ST11). Then, the second alignment film 2B is formed on the second inner surface F22 of the second transparent substrate 1B (step ST12). After that, the alignment treatment of the second alignment film 2B is performed (step ST13).
  • the second liquid crystal material (monomer material for forming the second cholesteric liquid crystal) is applied onto the second alignment film 2B (step ST14). Liquid crystal molecules contained in the second liquid crystal material are aligned in a predetermined direction according to the alignment treatment direction of the second alignment film 2B. After that, the pressure in the chamber is reduced to dry the second liquid crystal material (step ST15), and the second liquid crystal material is baked (step ST16). Then, the second liquid crystal material is irradiated with ultraviolet rays to cure the liquid crystal material (step ST17). Thereby, the second liquid crystal layer 3B having the second cholesteric liquid crystal 312 is formed.
  • the process of bonding the first substrate SUB1 and the second substrate SUB2 is as follows. First, the adhesive layer 4 is applied to the cured surface of the first liquid crystal layer 3A or the cured surface of the second liquid crystal layer 3B (step ST18). Then, the first liquid crystal layer 3A and the second liquid crystal layer 3B are pasted together with the adhesive layer 4 interposed therebetween (step ST19). Thereafter, the adhesive layer 4 is cured by irradiating the adhesive layer 4 with light such as ultraviolet rays or by heating the adhesive layer 4 (step ST20).
  • the first liquid crystal layer 3A and the second liquid crystal layer 3B are adhered has been described, but the first transparent substrate 1A and the second liquid crystal layer 3B may be adhered by the adhesive layer 4, or the second liquid crystal layer 3B may be adhered.
  • the transparent substrate 1 ⁇ /b>B and the first liquid crystal layer 3 ⁇ /b>A may be bonded together by the adhesive layer 4 .
  • the first liquid crystal layer 3A having the first cholesteric liquid crystal 311 can be formed using the first transparent substrate 1A as a base, and the second liquid crystal layer having the second cholesteric liquid crystal 312 can be formed.
  • 3B can be formed using the second transparent substrate 1B as a base. Further, the process of applying another alignment film or another liquid crystal layer to the surface of the first liquid crystal layer 3A or the surface of the second liquid crystal layer 3B is not necessary.
  • the alignment disorder of the liquid crystal molecules LM1 contained in the first cholesteric liquid crystal 311 and the liquid crystal molecules LM2 contained in the second cholesteric liquid crystal 312 is suppressed, and undesirable scattering in the first liquid crystal layer 3A (or the first liquid crystal In addition, undesirable scattering in the second liquid crystal layer 3B (or clouding of the second liquid crystal layer 3B) is suppressed. Therefore, it is possible to suppress a decrease in light utilization efficiency in the liquid crystal optical element 100 .
  • the selective reflection band ⁇ of each of the first liquid crystal layer 3A and the second liquid crystal layer 3B hardly changes. Therefore, desired reflection performance can be achieved.
  • the first cholesteric liquid crystal 311 and the second cholesteric liquid crystal 312 have the same helical pitch and rotate in opposite directions. Therefore, in the liquid crystal optical element 100, not only the first circularly polarized light in the same selective reflection band (infrared light in the above example) but also the second circularly polarized light can be guided, thereby further improving the light utilization efficiency. be able to.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing the liquid crystal optical element 100 according to the second embodiment.
  • Embodiment 2 shown in FIG. 8 differs from Embodiment 1 shown in FIG. 1 in that the helical pitch P11 of the first cholesteric liquid crystal 311 is different from the helical pitch P12 of the second cholesteric liquid crystal 312.
  • the cross-sectional structure of the liquid crystal optical element 100 of the second embodiment is the same as that of the first embodiment. That is, the liquid crystal optical element 100 includes a first transparent substrate 1A, a first alignment film 2A, a first liquid crystal layer 3A, an adhesive layer 4, a second liquid crystal layer 3B, a second alignment film 2B, and a second transparent substrate 1B. It is configured as a laminate.
  • the helical pitch P11 is smaller than the helical pitch P12.
  • the spiral pitch P12 may be smaller than the spiral pitch P11.
  • the turning direction of the first cholesteric liquid crystal 311 is the same as the turning direction of the second cholesteric liquid crystal 312 .
  • the first cholesteric liquid crystal 311 forms a reflecting surface 321 that reflects the first circularly polarized light in the selective reflection band.
  • the second cholesteric liquid crystal 312 forms a reflecting surface 322 that reflects the first circularly polarized light in the selective reflection band different from that of the first liquid crystal layer 3A.
  • the first cholesteric liquid crystal 311 is formed to reflect ultraviolet rays U as a selective reflection band. That is, the first cholesteric liquid crystal 311 is configured to reflect the first circularly polarized light U1 of the ultraviolet rays U.
  • the second cholesteric liquid crystal 312 is formed so as to reflect infrared rays I as a selective reflection band. That is, the second cholesteric liquid crystal 312 is configured to reflect the first circularly polarized light I ⁇ b>1 of the infrared rays I.
  • the first cholesteric liquid crystal 311 and the second cholesteric liquid crystal 312 may be configured to reflect visible light V.
  • Embodiment 2 shown in FIG. 8 the optical action of the liquid crystal optical element 100 will be described.
  • the light LTi incident on the liquid crystal optical element 100 includes visible light V, ultraviolet light U, and infrared light I, for example.
  • Light LTi enters the first transparent substrate 1A from the first outer surface F11, exits from the first inner surface F12, passes through the first alignment film 2A, and enters the first liquid crystal layer 3A.
  • the first liquid crystal layer 3A reflects the first circularly polarized light U1 of the ultraviolet rays U toward the first transparent substrate 1A, and transmits the other light LTt.
  • the light LTt that has passed through the first liquid crystal layer 3A passes through the adhesive layer 4 and enters the second liquid crystal layer 3B.
  • the second liquid crystal layer 3B reflects the first circularly polarized light I1 of the infrared ray I toward the first transparent substrate 1A, and transmits the other light LTt.
  • the light LTt transmitted through the second liquid crystal layer 3B includes the visible light V, the second circularly polarized light U2 of the ultraviolet light U, and the second circularly polarized light I2 of the infrared light I.
  • the first transparent substrate 1A, the first alignment film 2A, the first liquid crystal layer 3A, the adhesive layer 4, the second liquid crystal layer 3B, the second alignment film 2B, and the second transparent substrate 1B have the same refractive index. If so, these laminates can be a single optical waveguide. In this case, the light LTr is guided toward the second side surface S2 and the fourth side surface S4 while being repeatedly reflected at the interface between the first transparent substrate 1A and the air and the interface between the second transparent substrate 1B and the air. be illuminated.
  • the same effect as in the above-described first embodiment can be obtained.
  • the selective reflection band of the liquid crystal optical element 100 can be widened.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing a liquid crystal optical element 100 according to Embodiment 3.
  • Embodiment 3 shown in FIG. 9 differs from Embodiment 2 shown in FIG. 8 in that the turning direction of the first cholesteric liquid crystal 311 is opposite to the turning direction of the second cholesteric liquid crystal 312. .
  • the helical pitch P11 is smaller than the helical pitch P12.
  • the spiral pitch P12 may be smaller than the spiral pitch P11.
  • the first cholesteric liquid crystal 311 forms a reflecting surface 321 that reflects the first circularly polarized light in the selective reflection band.
  • the second cholesteric liquid crystal 312 forms a reflecting surface 322 that reflects the second circularly polarized light in the selective reflection band different from that of the first liquid crystal layer 3A.
  • the first cholesteric liquid crystal 311 is formed to reflect ultraviolet rays U as a selective reflection band. That is, the first cholesteric liquid crystal 311 is configured to reflect the first circularly polarized light U1 of the ultraviolet rays U.
  • the second cholesteric liquid crystal 312 is formed so as to reflect infrared rays I as a selective reflection band. That is, the second cholesteric liquid crystal 312 is configured to reflect the second circularly polarized light I ⁇ b>2 of the infrared rays I.
  • a solar cell device 200 will be described as an application example of the liquid crystal optical element 100 according to this embodiment.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of the appearance of the solar cell device 200.
  • a solar cell device 200 includes any of the liquid crystal optical elements 100 described above and a power generation device 210 .
  • the power generation device 210 is provided along one side of the liquid crystal optical element 100 .
  • One side of the liquid crystal optical element 100 facing the power generation device 210 is a side along the second side surface S2 of the first transparent substrate 1A and the fourth side surface S4 of the second transparent substrate 1B shown in FIG.
  • the liquid crystal optical element 100 functions as a light guide element that guides light of a predetermined wavelength to the power generation device 210 .
  • the power generation device 210 includes a plurality of solar cells.
  • a solar cell receives light and converts the energy of the received light into electric power. In other words, the solar cell generates electricity from the received light.
  • the type of solar cell is not particularly limited.
  • the solar cell is a silicon solar cell, a compound solar cell, an organic solar cell, a perovskite solar cell, or a quantum dot solar cell.
  • Silicon-based solar cells include solar cells with amorphous silicon, solar cells with polycrystalline silicon, and the like.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining the operation of the solar cell device 200.
  • FIG. A first outer surface F11 of the first transparent substrate 1A faces the outdoors.
  • the second outer surface F21 of the second transparent substrate 1B faces, for example, indoors.
  • illustration of the first alignment film and the second alignment film is omitted.
  • the first liquid crystal layer 3A and the second liquid crystal layer 3B are configured to reflect the first circularly polarized light I1 and the second circularly polarized light I2 of the infrared rays I as shown in FIG.
  • the first liquid crystal layer 3A and the second liquid crystal layer 3B may be configured to reflect the first circularly polarized light U1 of the ultraviolet rays U and the first circularly polarized light I1 of the infrared rays I, respectively, as shown in FIG.
  • the first circularly polarized light U1 of the ultraviolet light U and the second circularly polarized light I2 of the infrared light I may be reflected.
  • the power generation device 210 generates power by receiving the infrared rays I transmitted through the second side surface S2 and the fourth side surface S4.
  • Visible light V and ultraviolet light U in sunlight pass through the liquid crystal optical element 100 .
  • each of the first component (blue component), the second component (green component), and the third component (red component), which are major components of the visible light V passes through the liquid crystal optical element 100 . Therefore, coloring of light transmitted through the solar cell device 200 can be suppressed. Moreover, it is possible to suppress a decrease in the transmittance of the visible light V in the solar cell device 200 .
  • FIG. 12 is a cross-sectional view schematically showing Modification 1 of the liquid crystal optical element 100.
  • the first liquid crystal layer 3A and the second transparent substrate 1B are adhered by the adhesive layer 4.
  • the adhesive layer 4, the second transparent substrate 1B, and the second alignment film 2B are interposed between the first liquid crystal layer 3A and the second liquid crystal layer 3B.
  • the first liquid crystal layer 3A and the second liquid crystal layer 3B are not described in detail, they can be configured as in any of the first to third embodiments.
  • the turning direction of the first cholesteric liquid crystals 311 of the first liquid crystal layer 3A is opposite to the turning direction of the second cholesteric liquid crystals 312 of the second liquid crystal layer 3B.
  • the helical pitch P11 is equivalent to the helical pitch P12 of the second cholesteric liquid crystal 312 .
  • the turning direction of the first cholesteric liquid crystals 311 of the first liquid crystal layer 3A is the same as the turning direction of the second cholesteric liquid crystals 312 of the second liquid crystal layer 3B.
  • the pitch P11 is different from the helical pitch P12 of the second cholesteric liquid crystal 312 . Further, in the case of Embodiment 3, the turning direction of the first cholesteric liquid crystal 311 of the first liquid crystal layer 3A is opposite to the turning direction of the second cholesteric liquid crystal 312 of the second liquid crystal layer 3B. The helical pitch P11 is different from the helical pitch P12 of the second cholesteric liquid crystal 312 .
  • FIG. 13 is a cross-sectional view schematically showing Modification 2 of the liquid crystal optical element 100.
  • the liquid crystal optical element 100 includes a first substrate SUB1, a second substrate SUB2, a third substrate SUB3, a fourth substrate SUB4, an adhesive layer 4A, an adhesive layer 4B, and an adhesive layer 4C.
  • the first substrate SUB1 includes a first transparent substrate 1A, a first alignment film 2A, and a first liquid crystal layer 3A.
  • the second substrate SUB2 includes a second transparent substrate 1B, a second alignment film 2B, and a second liquid crystal layer 3B.
  • the adhesive layer 4A bonds the first liquid crystal layer 3A and the second transparent substrate 1B.
  • the third substrate SUB3 includes a third transparent substrate 1C, a third alignment film 2C, and a third liquid crystal layer 3C.
  • the adhesive layer 4B bonds the second liquid crystal layer 3B and the third transparent substrate 1C.
  • the fourth substrate SUB4 includes a fourth transparent substrate 1D, a fourth alignment film 2D, and a fourth liquid crystal layer 3D.
  • the adhesive layer 4C bonds the third liquid crystal layer 3C and the fourth transparent substrate 1D.
  • the turning direction of the first cholesteric liquid crystals 311 of the first liquid crystal layer 3A is opposite to the turning direction of the third cholesteric liquid crystals 313 of the third liquid crystal layer 3C, and the spiral pitch P11 of the first cholesteric liquid crystals 311 It is equivalent to the spiral pitch P13 of the 3-cholesteric liquid crystal 313 .
  • the direction of rotation of the second cholesteric liquid crystals 312 of the second liquid crystal layer 3B is opposite to the direction of rotation of the fourth cholesteric liquid crystals 314 of the fourth liquid crystal layer 3D, and the spiral pitch P12 of the second cholesteric liquid crystals 312 is the same as that of the fourth cholesteric liquid crystals 312.

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Abstract

実施形態の目的は、光の利用効率の低下を抑制することが可能な液晶光学素子を提供する。　実施形態によれば、液晶光学素子は、第１外面及び前記第１外面と対向する第１内面を有する第１透明基板と、前記第１内面に配置された第１配向膜と、前記第１配向膜に重なり、第１コレステリック液晶を有し、前記第１透明基板を介して入射した光の一部を前記第１透明基板に向けて反射する第１液晶層と、を備える第１基板と、第２外面及び前記第２外面と対向する第２内面を有する第２透明基板と、前記第２内面に配置された第２配向膜と、前記第２配向膜に重なり、第２コレステリック液晶を有し、前記第１液晶層を透過した光の一部を前記第１透明基板に向けて反射する第２液晶層と、を備える第２基板と、前記第１基板と前記第２基板とを互いに接着する透明な接着層と、を備える。

Description

液晶光学素子
　本発明の実施形態は、液晶光学素子に関する。
　例えば、液晶材料を用いた液晶偏光格子が提案されている。このような液晶偏光格子は、波長λの光が入射した際に、入射光を０次回折光及び１次回折光に分割するものである。液晶材料を用いた光学素子では、格子周期の他に、液晶層の屈折率異方性Δｎ（液晶層の異常光に対する屈折率ｎｅと常光に対する屈折率ｎｏとの差分）、及び、液晶層の厚さｄといったパラメータの調整が必要である。
特表２０１７－５２２６０１号公報
　実施形態の目的は、光の利用効率の低下を抑制することが可能な液晶光学素子を提供することにある。
　本実施形態の液晶光学素子は、
　第１外面及び前記第１外面と対向する第１内面を有する第１透明基板と、前記第１内面に配置された第１配向膜と、前記第１配向膜に重なり、第１コレステリック液晶を有し、前記第１透明基板を介して入射した光の一部を前記第１透明基板に向けて反射する第１液晶層と、を備える第１基板と、第２外面及び前記第２外面と対向する第２内面を有する第２透明基板と、前記第２内面に配置された第２配向膜と、前記第２配向膜に重なり、第２コレステリック液晶を有し、前記第１液晶層を透過した光の一部を前記第１透明基板に向けて反射する第２液晶層と、を備える第２基板と、前記第１基板と前記第２基板とを互いに接着する透明な接着層と、を備える。
　実施形態によれば、光の利用効率の低下を抑制することが可能な液晶光学素子を提供することができる。
図１は、実施形態１に係る液晶光学素子１００を模式的に示す断面図である。 図２は、第１液晶層３Ａ及び第２液晶層３Ｂの構造を模式的に示すＹ－Ｚ平面における断面図である。 図３は、第１液晶層３Ａ及び第２液晶層３Ｂの構造を模式的に示すＸ－Ｚ平面における断面図である。 図４は、図２に示した液晶分子ＬＭ１及びＬＭ２の配向パターンの一例を示す図である。 図５は、第１液晶層３Ａ及び第２液晶層３Ｂの他の構造を模式的に示すＹ－Ｚ平面における断面図である。 図６は、図５に示した液晶分子ＬＭ１及びＬＭ２の配向パターンの一例を示す図である。 図７は、液晶光学素子１００の製造方法を説明するための図である。 図８は、実施形態２に係る液晶光学素子１００を模式的に示す断面図である。 図９は、実施形態３に係る液晶光学素子１００を模式的に示す断面図である。 図１０は、太陽電池装置２００の外観の一例を示す図である。 図１１は、太陽電池装置２００の動作を説明するための図である。 図１２は、液晶光学素子１００の変形例１を模式的に示す断面図である。 図１３は、液晶光学素子１００の変形例２を模式的に示す断面図である。
　以下、本実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、開示はあくまで一例に過ぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べて、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を適宜省略することがある。
　なお、図面には、必要に応じて理解を容易にするために、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、及び、Ｚ軸を記載する。Ｚ軸に沿った方向をＺ方向または第１方向Ａ１と称し、Ｙ軸に沿った方向をＹ方向または第２方向Ａ２と称し、Ｘ軸に沿った方向をＸ方向または第３方向Ａ３と称する。Ｘ軸及びＹ軸によって規定される面をＸ－Ｙ平面と称し、Ｘ軸及びＺ軸によって規定される面をＸ－Ｚ平面と称し、Ｙ軸及びＺ軸によって規定される面をＹ－Ｚ平面と称する。
　　（実施形態１)　
　図１は、実施形態１に係る液晶光学素子１００を模式的に示す断面図である。
　液晶光学素子１００は、第１透明基板１Ａ、第１配向膜２Ａ、及び、第１液晶層３Ａを備える第１基板ＳＵＢ１と、第２透明基板１Ｂ、第２配向膜２Ｂ、及び、第２液晶層３Ｂを備える第２基板ＳＵＢ２と、第１基板ＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２とを接着する接着層４と、を備えている。
　第１透明基板１Ａ及び第２透明基板１Ｂは、光を透過する透明部材、例えば、透明なガラス板または透明な合成樹脂板によって構成されている。第１透明基板１Ａ及び第２透明基板１Ｂは、例えば、可撓性を有する透明な合成樹脂板によって構成されていてもよい。第１透明基板１Ａ及び第２透明基板１Ｂは、任意の形状を取り得る。例えば、第１透明基板１Ａ及び第２透明基板１Ｂは、湾曲していてもよい。第１透明基板１Ａ及び第２透明基板１Ｂの屈折率は、例えば、空気の屈折率よりも大きい。第１透明基板１Ａ及び第２透明基板１Ｂは、例えば、窓ガラスとして機能する。
　本明細書において、『光』は、可視光及び不可視光を含むものである。例えば、可視光域の下限の波長は３６０ｎｍ以上４００ｎｍ以下であり、可視光域の上限の波長は７６０ｎｍ以上８３０ｎｍ以下である。可視光は、第１波長帯（例えば４００ｎｍ～５００ｎｍ）の第１成分（青成分）、第２波長帯（例えば５００ｎｍ～６００ｎｍ）の第２成分（緑成分）、及び、第３波長帯（例えば６００ｎｍ～７００ｎｍ）の第３成分（赤成分）を含んでいる。不可視光は、第１波長帯より短波長帯の紫外線、及び、第３波長帯より長波長帯の赤外線を含んでいる。
　本明細書において、『透明』は、無色透明であることが好ましい。ただし、『透明』は、半透明又は有色透明であってもよい。
　第１透明基板１Ａは、Ｘ－Ｙ平面に沿った平板状に形成され、第１外面Ｆ１１と、第１内面Ｆ１２と、第１側面Ｓ１と、第２側面Ｓ２と、を有している。第１外面Ｆ１１及び第１内面Ｆ１２は、Ｘ－Ｙ平面に略平行な面であり、第１方向Ａ１において、互いに対向している。第１側面Ｓ１及び第２側面Ｓ２は、Ｘ－Ｚ平面と略平行な面であり、第２方向Ａ２において、互いに対向している。
　第２透明基板１Ｂは、Ｘ－Ｙ平面に沿った平板状に形成され、第２外面Ｆ２１と、第２内面Ｆ２２と、第３側面Ｓ３と、第４側面Ｓ４と、を有している。第２外面Ｆ２１及び第２内面Ｆ２２は、Ｘ－Ｙ平面に略平行な面であり、第１方向Ａ１において、互いに対向している。第３側面Ｓ３及び第４側面Ｓ４は、Ｘ－Ｚ平面と略平行な面であり、第２方向Ａ２において、互いに対向している。
　第１透明基板１Ａ及び第２透明基板１Ｂは、第１方向Ａ１において、間隔をおいて対向している。第１内面Ｆ１２及び第２内面Ｆ２２は、互いに向かい合う面である。第１外面Ｆ１１及び第２外面Ｆ２１は、空気に接する面である。第１側面Ｓ１は、第１方向Ａ１において第３側面Ｓ３の直上に位置している。第２側面Ｓ２は、第１方向Ａ１において第４側面Ｓ４の直上に位置している。
　第１配向膜２Ａは、第１内面Ｆ１２に配置されている。第２配向膜２Ｂは、第２内面Ｆ２２に配置されている。第１配向膜２Ａ及び第２配向膜２Ｂは、Ｘ－Ｙ平面に沿って配向規制力を有する水平配向膜である。第１配向膜２Ａ及び第２配向膜２Ｂは、例えば、光照射により配向処理される光配向膜であるが、ラビングによって配向処理される配向膜であってもよいし、微小な凹凸を有する配向膜であってもよい。
　第１液晶層３Ａは、第１方向Ａ１において、第１配向膜２Ａに重なっている。つまり、第１配向膜２Ａは、第１透明基板１Ａと第１液晶層３Ａとの間に位置し、また、第１透明基板１Ａ及び第１液晶層３Ａに接している。
　第２液晶層３Ｂは、第１方向Ａ１において、第２配向膜２Ｂに重なっている。つまり、第２配向膜２Ｂは、第２透明基板１Ｂと第２液晶層３Ｂとの間に位置し、また、第２透明基板１Ｂ及び第２液晶層３Ｂに接している。
　第１液晶層３Ａは、第１透明基板１Ａを介して入射した光ＬＴｉの一部を第１透明基板１Ａに向けて反射するものである。第２液晶層３Ｂは、第１透明基板１Ａを介して入射した光ＬＴｉのうち、第１液晶層３Ａを透過した光の一部を第１透明基板１Ａに向けて反射するものである。
　実施形態１では、第１液晶層３Ａは、第１旋回方向に旋回した第１コレステリック液晶３１１を有している。第１コレステリック液晶３１１は、第１方向Ａ１にほぼ平行な螺旋軸ＡＸ１を有し、また、第１方向Ａ１に沿った螺旋ピッチＰ１１を有している。
　第２液晶層３Ｂは、第１旋回方向とは逆回りの第２旋回方向に旋回した第２コレステリック液晶３１２を有している。第２コレステリック液晶３１２は、第１方向Ａ１にほぼ平行な螺旋軸ＡＸ２を有し、また、第１方向Ａ１に沿った螺旋ピッチＰ１２を有している。螺旋軸ＡＸ１は、螺旋軸ＡＸ２に平行である。螺旋ピッチＰ１１は、螺旋ピッチＰ１２と同等である。螺旋ピッチＰ１１及びＰ１２は、それぞれ螺旋の１周期(３６０度）を示す。
　このような第１液晶層３Ａ及び第２液晶層３Ｂは、第１透明基板１Ａを介して入射した光ＬＴｉのうち、螺旋ピッチ及び屈折率異方性に応じて決定する選択反射帯域の円偏光を反射する。なお、本明細書において、各液晶層における「反射」とは、液晶層の内部における回折を伴うものである。
　第１液晶層３Ａにおいて、第１コレステリック液晶３１１は、選択反射帯域のうち、第１旋回方向に対応した第１円偏光を反射する反射面３２１を形成する。
　第２液晶層３Ｂにおいて、第２コレステリック液晶３１２は、選択反射帯域のうち、第２旋回方向に対応した第２円偏光を反射する反射面３２２を形成する。第２円偏光は、第１円偏光とは逆回りの円偏光である。
　一例では、第１コレステリック液晶３１１及び第２コレステリック液晶３１２は、拡大して模式的に示すように、ともに選択反射帯域として赤外線Ｉを反射するように形成されている。つまり、第１コレステリック液晶３１１は、赤外線Ｉのうちの第１円偏光Ｉ１を反射するように構成され、第２コレステリック液晶３１２は、赤外線Ｉのうちの第２円偏光Ｉ２を反射するように構成されている。なお、本明細書において、円偏光は、厳密な円偏光であってもよいし、楕円偏光に近似した円偏光であってもよい。
　ここでは赤外線Ｉが反射される例について説明したが、第１コレステリック液晶３１１及び第２コレステリック液晶３１２は、可視光Ｖを反射するように構成されてもよいし、紫外線Ｕを反射するように構成されてもよい。
　液晶光学素子１００を構成する各薄膜の厚さの関係については、以下の通りである。
　第１配向膜２Ａ及び第２配向膜２Ｂのそれぞれの厚さは、５ｎｍ～３００ｎｍであり、好ましくは１０ｎｍ～２００ｎｍである。
　第１液晶層３Ａ及び第２液晶層３Ｂのそれぞれの厚さは、１μｍ～１０μｍであり、好ましくは２μｍ～７μｍである。
　接着層４は、図１に示す例では、第１液晶層３Ａと第２液晶層３Ｂとを互いに接着している。接着層４は、透明であり、第１液晶層３Ａ及び第２液晶層３Ｂと同等の屈折率を有している。接着層４の屈折率は、例えば１．３～１．９であり、好ましくは、１．５～１．７である。
　このような接着層４は、アクリル系樹脂、エンチオール系樹脂、エポキシ系樹脂、シリコーン系樹脂などの光硬化型樹脂であってもよいし、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂などの熱硬化型樹脂であってもよいし、ポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂などの各種接着剤であってもよい。
　なお、後に変形例として説明するが、接着層４は、第１透明基板１Ａと第２液晶層３Ｂとを互いに接着していてもよいし、第２透明基板１Ｂと第１液晶層３Ａとを互いに接着していてもよい。
　次に、図１に示す実施形態１において、液晶光学素子１００の光学作用について説明する。
　液晶光学素子１００に入射する光ＬＴｉは、例えば、可視光Ｖ、紫外線Ｕ、及び、赤外線Ｉを含んでいる。
　図１に示す例では、理解を容易にするために、光ＬＴｉは、第１透明基板１Ａに対して略垂直に入射するものとする。なお、第１透明基板１Ａに対する光ＬＴｉの入射角度は、特に限定されない。例えば、互いに異なる複数の入射角度をもって第１透明基板１Ａに光ＬＴｉが入射してもよい。
　光ＬＴｉは、第１外面Ｆ１１から第１透明基板１Ａの内部に進入し、第１内面Ｆ１２から出射して、第１配向膜２Ａを透過し、第１液晶層３Ａに入射する。そして、第１液晶層３Ａは、光ＬＴｉのうち、赤外線Ｉの第１円偏光Ｉ１を第１透明基板１Ａに向けて反射し、他の光ＬＴｔを透過する。
　第１液晶層３Ａを透過した光ＬＴｔは、接着層４を透過し、第２液晶層３Ｂに入射する。そして、第２液晶層３Ｂは、光ＬＴｔのうち、赤外線Ｉの第２円偏光Ｉ２を第１透明基板１Ａに向けて反射し、他の光ＬＴｔを透過する。第２液晶層３Ｂを透過した光ＬＴｔは、可視光Ｖ及び紫外線Ｕを含み、第２配向膜２Ｂ及び第２透明基板１Ｂを透過する。
　第１液晶層３Ａは、第１円偏光Ｉ１を、第１透明基板１Ａにおける光導波条件を満足する進入角θで、第１透明基板１Ａに向けて反射する。同様に、第２液晶層３Ｂは、第２円偏光Ｉ２を、第１透明基板１Ａにおける光導波条件を満足する進入角θで、第１透明基板１Ａに向けて反射する。
　ここでの進入角θとは、第１透明基板１Ａと空気との界面で全反射を起こす臨界角θｃ以上の角度に相当する。進入角θは、第１透明基板１Ａに直交する垂線に対する角度を示す。
　第１透明基板１Ａ、第１配向膜２Ａ、第１液晶層３Ａ、接着層４、第２液晶層３Ｂ、第２配向膜２Ｂ、及び、第２透明基板１Ｂが同等の屈折率を有している場合、これらの積層体が単体の光導波体となり得る。この場合、光ＬＴｒは、第１透明基板１Ａと空気との界面、及び、第２透明基板１Ｂと空気との界面において、反射を繰り返しながら、第２側面Ｓ２及び第４側面Ｓ４に向けて導光される。
　図２は、第１液晶層３Ａ及び第２液晶層３Ｂの構造を模式的に示すＹ－Ｚ平面における断面図である。図３は、第１液晶層３Ａ及び第２液晶層３Ｂの構造を模式的に示すＸ－Ｚ平面における断面図である。
　第１液晶層３Ａは、螺旋状構造体として、複数の第１コレステリック液晶３１１を有している。複数の第１コレステリック液晶３１１の各々は、第１透明基板１Ａの法線Ｎにほぼ平行な螺旋軸ＡＸ１を有している。法線Ｎは、第１方向Ａ１に平行である。第１コレステリック液晶３１１の各々は、第１方向Ａ１に沿って螺旋ピッチＰ１１を有している。第１液晶層３Ａにおいて、螺旋ピッチＰ１１は、第１方向Ａ１に沿ってほとんど変化することなく一定である。
　１つの第１コレステリック液晶３１１に着目すると、第１コレステリック液晶３１１は、旋回しながらＺ方向に沿って螺旋状に積み重ねられた複数の液晶分子ＬＭ１によって構成されている。液晶分子ＬＭ１のうち、第１コレステリック液晶３１１の一端側に位置する液晶分子（第１液晶分子）ＬＭ１１は、第１配向膜２Ａに近接している。また、液晶分子ＬＭ１のうち、第１コレステリック液晶３１１の他端側に位置する液晶分子ＬＭ１２は、接着層４に近接している。
　第１液晶層３Ａにおいて、第２方向Ａ２に沿って隣接する複数の第１コレステリック液晶３１１は、互いに配向方向が異なっている。複数の液晶分子ＬＭ１１の配向方向は、第２方向Ａ２に沿って連続的に変化している。また、複数の液晶分子ＬＭ１２の配向方向も、第２方向Ａ２に沿って連続的に変化している。なお、本明細書での液晶分子の配向方向とは、Ｘ－Ｙ平面における液晶分子の長軸の方向に相当する。
　図３に示すように、第１液晶層３Ａにおいて、第３方向Ａ３に沿って隣接する複数の第１コレステリック液晶３１１は、互いに配向方向が揃っている。つまり、複数の液晶分子ＬＭ１１の配向方向は、ほぼ一致している。また、複数の液晶分子ＬＭ１２の配向方向も、ほぼ一致している。
　第１液晶層３Ａは、複数の反射面（第１反射面）３２１を有している。一例では、複数の反射面３２１は、一定方向に延びる略平面形状を有し、互いに略平行である。反射面３２１は、第１側面Ｓ１の側において法線Ｎと鋭角に交差するように傾斜している。つまり、図２に示したＹ－Ｚ平面の断面視において、反射面３２１と法線Ｎとのなす角度θ１は、法線Ｎの左側（第１側面Ｓ１の側）で９０°未満である。
　反射面３２１は、ブラッグの法則に従って、第１液晶層３Ａに入射する光ＬＴｉのうち一部の光ＬＴｒ１を選択反射し、他の光ＬＴｔを透過する。反射面３２１は、なす角度θ１に応じて光ＬＴｒ１を第２側面Ｓ２の側に向かって反射する。
　ここでの反射面３２１は、液晶分子ＬＭ１の配向方向が揃った面、あるいは、空間位相が揃った面（等位相面）に相当する。なお、反射面３２１の形状は、平面形状に限らず、凹状や凸状の曲面形状であってもよく、特に限定されるものではない。また、反射面３２１の一部に凸凹を有していたり、反射面３２１と法線Ｎとのなす角度θ１が均一でなかったり、複数の反射面３２１が、規則的に整列していなかったりしてもよい。第１コレステリック液晶３１１の空間位相分布に応じて、任意の形状の反射面３２１を構成することができる。
　このような第１液晶層３Ａは、液晶分子ＬＭ１の配向方向が固定された状態で硬化している。つまり、液晶分子ＬＭ１の配向方向は、電界に応じて制御されるものではない。このため、第１液晶層３Ａに電界を形成するための電極は設けられていない。
　第２液晶層３Ｂは、螺旋状構造体として、複数の第２コレステリック液晶３１２を有している。複数の第２コレステリック液晶３１２の各々は、法線Ｎにほぼ平行な螺旋軸ＡＸ２を有している。第２コレステリック液晶３１２の各々は、第１方向Ａ１に沿って螺旋ピッチＰ１２を有している。第２液晶層３Ｂにおいて、螺旋ピッチＰ１２は、第１方向Ａ１に沿ってほとんど変化することなく一定である。
　１つの第２コレステリック液晶３１２に着目すると、第２コレステリック液晶３１２は、旋回しながらＺ方向に沿って螺旋状に積み重ねられた複数の液晶分子ＬＭ２によって構成されている。但し、第２コレステリック液晶３１２の旋回方向は、第１コレステリック液晶３１１の旋回方向とは逆である。液晶分子ＬＭ２のうち、第２コレステリック液晶３１２の一端側に位置する液晶分子（第２液晶分子）ＬＭ２１は、第２配向膜２Ｂに近接している。また、液晶分子ＬＭ２のうち、第２コレステリック液晶３１２の他端側に位置する液晶分子ＬＭ２２は、接着層４に近接している。
　第２液晶層３Ｂにおいて、第２方向Ａ２に沿って隣接する複数の第２コレステリック液晶３１２は、互いに配向方向が異なっている。複数の液晶分子ＬＭ２１の配向方向は、第２方向Ａ２に沿って連続的に変化している。また、複数の液晶分子ＬＭ２２の配向方向も、第２方向Ａ２に沿って連続的に変化している。
　図３に示すように、第２液晶層３Ｂにおいて、第３方向Ａ３に沿って隣接する複数の第２コレステリック液晶３１２は、互いに配向方向が揃っている。つまり、複数の液晶分子ＬＭ２１の配向方向は、ほぼ一致している。また、複数の液晶分子ＬＭ２２の配向方向も、ほぼ一致している。
　第２液晶層３Ｂは、複数の反射面（第２反射面）３２２を有している。一例では、複数の反射面３２２は、一定方向に延びる略平面形状を有し、互いに略平行である。反射面３２２は、第１側面Ｓ１の側において法線Ｎと鋭角に交差するように傾斜している。つまり、図２に示したＹ－Ｚ平面の断面視において、反射面３２２と法線Ｎとのなす角度θ２は、法線Ｎの左側（第１側面Ｓ１の側）で９０°未満である。
　反射面３２２は、ブラッグの法則に従って、第１液晶層３Ａを透過した光ＬＴｔのうち一部の光ＬＴｒ２を選択反射し、他の光を透過する。反射面３２２は、なす角度θ２に応じて光ＬＴｒ２を第２側面Ｓ２の側に向かって反射する。
　ここでの反射面３２２は、液晶分子ＬＭ２の配向方向が揃った面、あるいは、空間位相が揃った面（等位相面）に相当する。なお、反射面３２２の形状は、平面形状に限らず、凹状や凸状の曲面形状であってもよく、特に限定されるものではない。また、反射面３２２の一部に凸凹を有していたり、反射面３２２と法線Ｎとのなす角度θ２が均一でなかったり、複数の反射面３２２が、規則的に整列していなかったりしてもよい。第２コレステリック液晶３１２の空間位相分布に応じて、任意の形状の反射面３２２を構成することができる。
　このような第２液晶層３Ｂは、液晶分子ＬＭ２の配向方向が固定された状態で硬化している。つまり、液晶分子ＬＭ２の配向方向は、電界に応じて制御されるものではない。このため、第２液晶層３Ｂに電界を形成するための電極は設けられていない。
　一般的に、垂直入射した光に対するコレステリック液晶の選択反射帯域Δλは、コレステリック液晶の螺旋ピッチＰ、異常光に対する屈折率ｎｅ、常光に対する屈折率ｎｏに基づいて、「ｎｏ＊Ｐ～ｎｅ＊Ｐ」で示される。このため、反射面において特定波長λの円偏光を効率よく反射するためには、特定波長λが選択反射波長帯Δλに含まれるように、螺旋ピッチＰ、屈折率ｎｅ及びｎｏが設定される。
　一例として、選択反射帯域Δλが赤外線となるように、第１コレステリック液晶３１１の螺旋ピッチＰ１１及び第２コレステリック液晶３１２の螺旋ピッチＰ１２が調整された場合について説明する。第１液晶層３Ａの反射面３２１及び第２液晶層３Ｂの反射面３２２での反射率を高くする観点では、第１液晶層３Ａの第１方向Ａ１に沿った厚さ及び第２液晶層３Ｂの第１方向Ａ１に沿った厚さは、螺旋ピッチの数倍から１０倍程度とすることが望ましい。屈折率異方性Δｎが約０．２であると想定すると、赤外線を選択反射帯域とするためには、螺旋ピッチは約５００ｎｍとなる。この場合、第１液晶層３Ａ及び第２液晶層３Ｂの各々の厚さは、１～１０μｍ程度となり、好ましくは２～７μｍとなる。
　図４は、図２に示した液晶分子ＬＭ１及びＬＭ２の配向パターンの一例を示す図である。
　図４においては、第１液晶層３Ａに含まれる液晶分子ＬＭ１のうち、第１液晶層３Ａと第１配向膜２Ａの界面に沿って配列した液晶分子（第１液晶分子）ＬＭ１１の配向パターンと、第２液晶層３Ｂに含まれる液晶分子ＬＭ２のうち、第２液晶層３Ｂと第２配向膜２Ｂの界面に沿って配列した液晶分子（第２液晶分子）ＬＭ２１の配向パターンと、を示している。
　第１液晶層３Ａにおいて、第２方向Ａ２に並んだ液晶分子ＬＭ１１の各々の配向方向は、互いに異なる。つまり、第１液晶層３ＡのＸ－Ｙ平面における空間位相は、第２方向Ａ２に沿って異なる。例えば、Ａ－Ａ’線に沿って並んだ５つの液晶分子ＬＭ１１に着目すると、液晶分子ＬＭ１１の各々の配向方向は、Ｙ方向に沿って（図の左から右に向かって）、時計回りに一定角度ずつ変化している。ここでは、互いに隣接する液晶分子ＬＭ１１の配向方向の変化量は、Ｙ方向に沿って一定であるが、徐々に増大したり、徐々に減少したりしてもよい。
　ここで、Ｙ方向に沿って液晶分子ＬＭ１１の配向方向が１８０度だけ変化するときの２つの液晶分子ＬＭ１１の間隔を配向ピッチα１と定義する。
　一方、第１液晶層３Ａにおいて、第３方向Ａ３に並んだ液晶分子ＬＭ１１の各々の配向方向は略一致する。つまり、第１液晶層３ＡのＸ－Ｙ平面における空間位相は、第３方向Ａ３において略一致する。
　第２液晶層３Ｂにおいて、第２方向Ａ２に並んだ液晶分子ＬＭ２１の各々の配向方向は、互いに異なる。つまり、第２液晶層３ＢのＸ－Ｙ平面における空間位相は、第２方向Ａ２に沿って異なる。例えば、Ｂ－Ｂ’線に沿って並んだ５つの液晶分子ＬＭ２１に着目すると、液晶分子ＬＭ２１の各々の配向方向は、Ｙ方向に沿って（図の左から右に向かって）、反時計回りに一定角度ずつ変化している。ここでは、互いに隣接する液晶分子ＬＭ２１の配向方向の変化量は、Ｙ方向に沿って一定であるが、徐々に増大したり、徐々に減少したりしてもよい。
　ここで、Ｙ方向に沿って液晶分子ＬＭ２１の配向方向が１８０度だけ変化するときの２つの液晶分子ＬＭ２１の間隔を配向ピッチα２と定義する。一例では、配向ピッチα１及びα２は、７００ｎｍ以下である。なお、配向ピッチα１が配向ピッチα２と同一であってもよいし、配向ピッチα１が配向ピッチα２とは異なっていてもよい。
　一方、第２液晶層３Ｂにおいて、第３方向Ａ３に並んだ液晶分子ＬＭ２１の各々の配向方向は略一致する。つまり、第２液晶層３ＢのＸ－Ｙ平面における空間位相は、第３方向Ａ３において略一致する。
　図５は、第１液晶層３Ａ及び第２液晶層３Ｂの他の構造を模式的に示すＹ－Ｚ平面における断面図である。
　図５に示す例は、図２に示した例と比較して、反射面３２２の傾斜方向が反射面３２１の傾斜方向と異なる点で相違している。なお、第１液晶層３Ａ及び第２液晶層３ＢのＸ－Ｚ平面における断面構造については、図３に示した通りである。
　第１液晶層３Ａは、複数の第１コレステリック液晶３１１を有している。第１コレステリック液晶３１１は、旋回しながらＺ方向に沿って螺旋状に積み重ねられた複数の液晶分子ＬＭ１によって構成されている。液晶分子ＬＭ１のうち、第１コレステリック液晶３１１の一端側に位置する液晶分子（第１液晶分子）ＬＭ１１は、第１配向膜２Ａに近接し、第１コレステリック液晶３１１の他端側に位置する液晶分子ＬＭ１２は、接着層４に近接している。
　第１液晶層３Ａにおいて、反射面（第１反射面）３２１は、第１側面Ｓ１の側において法線Ｎと鋭角に交差するように傾斜している。つまり、図５に示したＹ－Ｚ平面の断面視において、反射面３２１と法線Ｎとのなす角度θ１は、法線Ｎの左側（第１側面Ｓ１の側）で９０°未満である。
　反射面３２１は、ブラッグの法則に従って、第１液晶層３Ａに入射する光ＬＴｉのうち一部の光ＬＴｒ１を選択反射し、他の光ＬＴｔを透過する。反射面３２１は、なす角度θ１に応じて光ＬＴｒ１を第２側面Ｓ２の側に向かって反射する。
　第２液晶層３Ｂは、複数の第２コレステリック液晶３１２を有している。第２コレステリック液晶３１２は、旋回しながらＺ方向に沿って螺旋状に積み重ねられた複数の液晶分子ＬＭ２によって構成されている。但し、第２コレステリック液晶３１２の旋回方向は、第１コレステリック液晶３１１の旋回方向とは逆である。液晶分子ＬＭ２のうち、第２コレステリック液晶３１２の一端側に位置する液晶分子（第２液晶分子）ＬＭ２１は、第２配向膜２Ｂに近接し、第２コレステリック液晶３１２の他端側に位置する液晶分子ＬＭ２２は、接着層４に近接している。
　第２液晶層３Ｂにおいて、反射面（第２反射面）３２２は、第２側面Ｓ２の側において法線Ｎと鋭角に交差するように傾斜している。つまり、図５に示したＹ－Ｚ平面の断面視において、反射面３２２と法線Ｎとのなす角度θ２は、法線Ｎの右側（第２側面Ｓ２の側）で９０°未満である。
　反射面３２２は、ブラッグの法則に従って、第１液晶層３Ａを透過した光ＬＴｔのうち一部の光ＬＴｒ２を選択反射し、他の光を透過する。反射面３２２は、なす角度θ２に応じて光ＬＴｒ２を第１側面Ｓ１の側に向かって反射する。
　図６は、図５に示した液晶分子ＬＭ１及びＬＭ２の配向パターンの一例を示す図である。
　図６においては、第１液晶層３Ａに含まれる液晶分子ＬＭ１のうち、第１液晶層３Ａと第１配向膜２Ａの界面に沿って配列した液晶分子（第１液晶分子）ＬＭ１１の配向パターンと、第２液晶層３Ｂに含まれる液晶分子ＬＭ２のうち、第２液晶層３Ｂと第２配向膜２Ｂの界面に沿って配列した液晶分子（第２液晶分子）ＬＭ２１の配向パターンと、を示している。
　第１液晶層３Ａにおいて、第２方向Ａ２に並んだ液晶分子ＬＭ１１の各々の配向方向は、互いに異なる。つまり、第１液晶層３ＡのＸ－Ｙ平面における空間位相は、第２方向Ａ２に沿って異なる。例えば、Ａ－Ａ’線に沿って並んだ５つの液晶分子ＬＭ１１に着目すると、液晶分子ＬＭ１１の各々の配向方向は、Ｙ方向に沿って（図の左から右に向かって）、時計回りに一定角度ずつ変化している。ここでは、互いに隣接する液晶分子ＬＭ１１の配向方向の変化量は、Ｙ方向に沿って一定であるが、徐々に増大したり、徐々に減少したりしてもよい。
　第２液晶層３Ｂにおいて、第２方向Ａ２に並んだ液晶分子ＬＭ２１の各々の配向方向は、互いに異なる。つまり、第２液晶層３ＢのＸ－Ｙ平面における空間位相は、第２方向Ａ２に沿って異なる。例えば、Ｂ－Ｂ’線に沿って並んだ５つの液晶分子ＬＭ２１に着目すると、液晶分子ＬＭ２１の各々の配向方向は、Ｙ方向に沿って（図の左から右に向かって）、時計回りに一定角度ずつ変化している。ここでは、互いに隣接する液晶分子ＬＭ２１の配向方向の変化量は、Ｙ方向に沿って一定であるが、徐々に増大したり、徐々に減少したりしてもよい。
　一例では、配向ピッチα１及びα２は、７００ｎｍ以下であり、配向ピッチα１が配向ピッチα２と同一であってもよいし、配向ピッチα１が配向ピッチα２とは異なっていてもよい。
　なお、第１液晶層３Ａにおいて、第３方向Ａ３に並んだ液晶分子ＬＭ１１の各々の配向方向は略一致する。また、第２液晶層３Ｂにおいて、第３方向Ａ３に並んだ液晶分子ＬＭ２１の各々の配向方向は略一致する。
　次に、液晶光学素子１００の製造方法の一例について図７を参照しながら説明する。
　第１透明基板１Ａの上に第１配向膜２Ａ及び第１液晶層３Ａを形成する第１基板ＳＵＢ１の製造工程と、第２透明基板１Ｂの上に第２配向膜２Ｂ及び第２液晶層３Ｂを形成する第２基板ＳＵＢ２の製造工程とは、並行して行うことができる。
　第１基板ＳＵＢ１の製造工程は、以下の通りである。
　まず、第１透明基板１Ａを洗浄する（ステップＳＴ１）。
　そして、第１透明基板１Ａの第１内面Ｆ１２に第１配向膜２Ａを成膜する（ステップＳＴ２）。その後、第１配向膜２Ａの配向処理を行う（ステップＳＴ３）。
　そして、第１配向膜２Ａの上に第１液晶材料（第１コレステリック液晶を形成するためのモノマー材料）を塗布する（ステップＳＴ４）。第１液晶材料に含まれる液晶分子は、第１配向膜２Ａの配向処理方向に応じて所定の方向に配向する。その後、チャンバ内を減圧することで第１液晶材料を乾燥し（ステップＳＴ５）、さらに、第１液晶材料をベークする（ステップＳＴ６）。そして、第１液晶材料に紫外線を照射して液晶材料を硬化する（ステップＳＴ７）。これにより、第１コレステリック液晶３１１を有する第１液晶層３Ａが形成される。
　第２基板ＳＵＢ２の製造工程は、以下の通りである。
　一方、第２透明基板１Ｂを洗浄する（ステップＳＴ１１）。
　そして、第２透明基板１Ｂの第２内面Ｆ２２に第２配向膜２Ｂを成膜する（ステップＳＴ１２）。その後、第２配向膜２Ｂの配向処理を行う（ステップＳＴ１３）。
　そして、第２配向膜２Ｂの上に第２液晶材料（第２コレステリック液晶を形成するためのモノマー材料）を塗布する（ステップＳＴ１４）。第２液晶材料に含まれる液晶分子は、第２配向膜２Ｂの配向処理方向に応じて所定の方向に配向する。その後、チャンバ内を減圧することで第２液晶材料を乾燥し（ステップＳＴ１５）、さらに、第２液晶材料をベークする（ステップＳＴ１６）。そして、第２液晶材料に紫外線を照射して液晶材料を硬化する（ステップＳＴ１７）。これにより、第２コレステリック液晶３１２を有する第２液晶層３Ｂが形成される。
　第１基板ＳＵＢ１と第２基板ＳＵＢ２とを接着する工程は、以下の通りである。
　まず、硬化した第１液晶層３Ａの表面、または、硬化した第２液晶層３Ｂの表面に、接着層４を塗布する（ステップＳＴ１８）。そして、接着層４を挟んで第１液晶層３Ａ及び第２液晶層３Ｂを貼り合わせる（ステップＳＴ１９）。その後、接着層４に紫外線等の光を照射する、あるいは、接着層４を加熱するなどして、接着層４を硬化させる（ステップＳＴ２０）。
　ここでは、第１液晶層３Ａと第２液晶層３Ｂとを接着する場合について説明したが、第１透明基板１Ａと第２液晶層３Ｂとが接着層４によって接着されてもよいし、第２透明基板１Ｂと第１液晶層３Ａとが接着層４によって接着されてもよい。
　以上の工程により、図１に示した液晶光学素子１００が製造される。
　このような実施形態１によれば、第１コレステリック液晶３１１を有する第１液晶層３Ａは第１透明基板１Ａをベースとして形成することができ、また、第２コレステリック液晶３１２を有する第２液晶層３Ｂは第２透明基板１Ｂをベースとして形成することができる。そして、第１液晶層３Ａの表面、あるいは、第２液晶層３Ｂの表面に、他の配向膜を塗布したり、他の液晶層を塗布したりする工程が不要となる。
　このため、第１コレステリック液晶３１１に含まれる液晶分子ＬＭ１、及び、第２コレステリック液晶３１２に含まれる液晶分子ＬＭ２の配向乱れが抑制され、第１液晶層３Ａにおける不所望な散乱（あるいは第１液晶層３Ａの白濁化）が抑制されるとともに、第２液晶層３Ｂにおける不所望な散乱（あるいは第２液晶層３Ｂの白濁化）が抑制される。したがって、液晶光学素子１００における光の利用効率の低下を抑制することができる。
　また、第１液晶層３Ａ及び第２液晶層３Ｂを貼り合わせる前後で、第１液晶層３Ａ及び第２液晶層３Ｂの各々の選択反射帯域Δλがほとんど変化しない。このため、所望の反射性能を実現することができる。
　また、実施形態１によれば、第１コレステリック液晶３１１及び第２コレステリック液晶３１２は、同等の螺旋ピッチを有し、互いに逆回りに旋回している。このため、液晶光学素子１００において、同一の選択反射帯域（上記の例では赤外線）の第１円偏光のみならず、第２円偏光も導光することができ、光の利用効率をさらに向上することができる。
　　（実施形態２)　
　図８は、実施形態２に係る液晶光学素子１００を模式的に示す断面図である。
　図８に示す実施形態２は、図１に示した実施形態１と比較して、第１コレステリック液晶３１１の螺旋ピッチＰ１１が第２コレステリック液晶３１２の螺旋ピッチＰ１２とは異なる点で相違している。液晶光学素子１００の断面構造に関しては、実施形態２も実施形態１と同一である。つまり、液晶光学素子１００は、第１透明基板１Ａ、第１配向膜２Ａ、第１液晶層３Ａ、接着層４、第２液晶層３Ｂ、第２配向膜２Ｂ、及び、第２透明基板１Ｂの積層体として構成されている。
　図示した例では、螺旋ピッチＰ１１は、螺旋ピッチＰ１２より小さい。但し、螺旋ピッチＰ１２が螺旋ピッチＰ１１より小さくてもよい。第１コレステリック液晶３１１の旋回方向は、第２コレステリック液晶３１２の旋回方向と同一である。
　第１液晶層３Ａにおいて、第１コレステリック液晶３１１は、選択反射帯域のうち、第１円偏光を反射する反射面３２１を形成する。
　第２液晶層３Ｂにおいて、第２コレステリック液晶３１２は、第１液晶層３Ａとは異なる選択反射帯域のうち、第１円偏光を反射する反射面３２２を形成する。
　一例では、第１コレステリック液晶３１１は、選択反射帯域として紫外線Ｕを反射するように形成されている。つまり、第１コレステリック液晶３１１は、紫外線Ｕのうちの第１円偏光Ｕ１を反射するように構成されている。
　また、第２コレステリック液晶３１２は、選択反射帯域として赤外線Ｉを反射するように形成されている。つまり、第２コレステリック液晶３１２は、赤外線Ｉのうちの第１円偏光Ｉ１を反射するように構成されている。
　なお、ここでは紫外線Ｕ及び赤外線Ｉが反射される例について説明したが、第１コレステリック液晶３１１及び第２コレステリック液晶３１２は、可視光Ｖを反射するように構成されてもよい。
　次に、図８に示す実施形態２において、液晶光学素子１００の光学作用について説明する。
　液晶光学素子１００に入射する光ＬＴｉは、例えば、可視光Ｖ、紫外線Ｕ、及び、赤外線Ｉを含んでいる。
　光ＬＴｉは、第１外面Ｆ１１から第１透明基板１Ａの内部に進入し、第１内面Ｆ１２から出射して、第１配向膜２Ａを透過し、第１液晶層３Ａに入射する。そして、第１液晶層３Ａは、光ＬＴｉのうち、紫外線Ｕの第１円偏光Ｕ１を第１透明基板１Ａに向けて反射し、他の光ＬＴｔを透過する。
　第１液晶層３Ａを透過した光ＬＴｔは、接着層４を透過し、第２液晶層３Ｂに入射する。そして、第２液晶層３Ｂは、光ＬＴｔのうち、赤外線Ｉの第１円偏光Ｉ１を第１透明基板１Ａに向けて反射し、他の光ＬＴｔを透過する。第２液晶層３Ｂを透過した光ＬＴｔは、可視光Ｖ、紫外線Ｕの第２円偏光Ｕ２、及び、赤外線Ｉの第２円偏光Ｉ２を含んでいる。
　第１透明基板１Ａ、第１配向膜２Ａ、第１液晶層３Ａ、接着層４、第２液晶層３Ｂ、第２配向膜２Ｂ、及び、第２透明基板１Ｂが同等の屈折率を有している場合、これらの積層体が単体の光導波体となり得る。この場合、光ＬＴｒは、第１透明基板１Ａと空気との界面、及び、第２透明基板１Ｂと空気との界面において、反射を繰り返しながら、第２側面Ｓ２及び第４側面Ｓ４に向けて導光される。
　このような実施形態２においても、上記の実施形態１と同様の効果が得られる。加えて、液晶光学素子１００の選択反射帯域を広帯域化することができる。
　　（実施形態３)　
　図９は、実施形態３に係る液晶光学素子１００を模式的に示す断面図である。
　図９に示す実施形態３は、図８に示した実施形態２と比較して、第１コレステリック液晶３１１の旋回方向が第２コレステリック液晶３１２の旋回方向とは逆である点で相違している。図示した例では、螺旋ピッチＰ１１は、螺旋ピッチＰ１２より小さい。但し、螺旋ピッチＰ１２が螺旋ピッチＰ１１より小さくてもよい。
　第１液晶層３Ａにおいて、第１コレステリック液晶３１１は、選択反射帯域のうち、第１円偏光を反射する反射面３２１を形成する。
　第２液晶層３Ｂにおいて、第２コレステリック液晶３１２は、第１液晶層３Ａとは異なる選択反射帯域のうち、第２円偏光を反射する反射面３２２を形成する。
　一例では、第１コレステリック液晶３１１は、選択反射帯域として紫外線Ｕを反射するように形成されている。つまり、第１コレステリック液晶３１１は、紫外線Ｕのうちの第１円偏光Ｕ１を反射するように構成されている。
　また、第２コレステリック液晶３１２は、選択反射帯域として赤外線Ｉを反射するように形成されている。つまり、第２コレステリック液晶３１２は、赤外線Ｉのうちの第２円偏光Ｉ２を反射するように構成されている。
　このような実施形態３においても、上記の実施形態２と同様の効果が得られる。
　次に、本実施形態に係る液晶光学素子１００の適用例として、太陽電池装置２００について説明する。
　図１０は、太陽電池装置２００の外観の一例を示す図である。
　太陽電池装置２００は、上記したいずれかの液晶光学素子１００と、発電装置２１０と、を備えている。発電装置２１０は、液晶光学素子１００の一辺に沿って設けられている。発電装置２１０と対向する液晶光学素子１００の一辺は、図１などに示した第１透明基板１Ａの第２側面Ｓ２及び第２透明基板１Ｂの第４側面Ｓ４に沿った辺である。このような太陽電池装置２００において、液晶光学素子１００は、発電装置２１０に所定波長の光を導く導光素子として機能する。
　発電装置２１０は、複数の太陽電池を備えている。太陽電池は、光を受光して、受光した光のエネルギーを電力に変換するものである。つまり、太陽電池は、受光した光によって発電する。太陽電池の種類は、特に限定されない。例えば、太陽電池は、シリコン系太陽電池、化合物系太陽電池、有機物系太陽電池、ペロブスカイト型太陽電池、又は、量子ドット型太陽電池である。シリコン系太陽電池としては、アモルファスシリコンを備えた太陽電池や、多結晶シリコンを備えた太陽電池などが含まれる。
　図１１は、太陽電池装置２００の動作を説明するための図である。
　第１透明基板１Ａの第１外面Ｆ１１は、屋外に面している。また、第２透明基板１Ｂの第２外面Ｆ２１は、例えば屋内に面している。図１１において、第１配向膜及び第２配向膜の図示を省略している。
　第１液晶層３Ａ及び第２液晶層３Ｂは、例えば、図１に示したように赤外線Ｉの第１円偏光Ｉ１及び第２円偏光Ｉ２を反射するように構成されている。なお、第１液晶層３Ａ及び第２液晶層３Ｂは、図８に示したように紫外線Ｕの第１円偏光Ｕ１及び赤外線Ｉの第１円偏光Ｉ１をそれぞれ反射するように構成されてもよいし、図９に示したように紫外線Ｕの第１円偏光Ｕ１及び赤外線Ｉの第２円偏光Ｉ２を反射するように構成されてもよい。
　第１液晶層３Ａ及び第２液晶層３Ｂで反射された赤外線Ｉは、第２側面Ｓ２及び第４側面Ｓ４に向かって液晶光学素子１００を伝播する。発電装置２１０は、第２側面Ｓ２及び第４側面Ｓ４を透過した赤外線Ｉを受光して発電する。
　太陽光のうちの可視光Ｖ及び紫外線Ｕは、液晶光学素子１００を透過する。特に、可視光Ｖの主要な成分である第１成分（青成分）、第２成分（緑成分）、及び、第３成分（赤成分）の各々は、液晶光学素子１００を透過する。このため、太陽電池装置２００を透過した光の着色を抑制することができる。また、太陽電池装置２００における可視光Ｖの透過率の低下を抑制することができる。
　　（変形例１)　
　図１２は、液晶光学素子１００の変形例１を模式的に示す断面図である。
　変形例１では、第１液晶層３Ａと第２透明基板１Ｂとが接着層４によって接着されている。つまり、第１液晶層３Ａと第２液晶層３Ｂとの間には、接着層４、第２透明基板１Ｂ、及び、第２配向膜２Ｂが介在している。
　第１液晶層３Ａ及び第２液晶層３Ｂについては、詳述しないが、上記の実施形態１乃至３のいずれのようにも構成することができる。
　例えば、実施形態１の場合、第１液晶層３Ａの第１コレステリック液晶３１１の旋回方向は、第２液晶層３Ｂの第２コレステリック液晶３１２の旋回方向とは逆であり、第１コレステリック液晶３１１の螺旋ピッチＰ１１は、第２コレステリック液晶３１２の螺旋ピッチＰ１２と同等である。
　また、実施形態２の場合、第１液晶層３Ａの第１コレステリック液晶３１１の旋回方向は、第２液晶層３Ｂの第２コレステリック液晶３１２の旋回方向と同一であり、第１コレステリック液晶３１１の螺旋ピッチＰ１１は、第２コレステリック液晶３１２の螺旋ピッチＰ１２とは異なる。
　また、実施形態３の場合、第１液晶層３Ａの第１コレステリック液晶３１１の旋回方向は、第２液晶層３Ｂの第２コレステリック液晶３１２の旋回方向とは逆であり、第１コレステリック液晶３１１の螺旋ピッチＰ１１は、第２コレステリック液晶３１２の螺旋ピッチＰ１２とは異なる。
　このような変形例１においても、上記の各実施形態と同様の効果が得られる。
　　（変形例２)　
　図１３は、液晶光学素子１００の変形例２を模式的に示す断面図である。
　液晶光学素子１００は、第１基板ＳＵＢ１と、第２基板ＳＵＢ２と、第３基板ＳＵＢ３と、第４基板ＳＵＢ４と、接着層４Ａと、接着層４Ｂと、接着層４Ｃと、を備えている。
　第１基板ＳＵＢ１は、第１透明基板１Ａ、第１配向膜２Ａ、及び、第１液晶層３Ａを備えている。
　第２基板ＳＵＢ２は、第２透明基板１Ｂ、第２配向膜２Ｂ、及び、第２液晶層３Ｂを備えている。接着層４Ａは、第１液晶層３Ａと第２透明基板１Ｂとを接着している。
　第３基板ＳＵＢ３は、第３透明基板１Ｃ、第３配向膜２Ｃ、及び、第３液晶層３Ｃを備えている。接着層４Ｂは、第２液晶層３Ｂと第３透明基板１Ｃとを接着している。
　第４基板ＳＵＢ４は、第４透明基板１Ｄ、第４配向膜２Ｄ、及び、第４液晶層３Ｄを備えている。接着層４Ｃは、第３液晶層３Ｃと第４透明基板１Ｄとを接着している。
　例えば、第１液晶層３Ａの第１コレステリック液晶３１１の旋回方向は、第３液晶層３Ｃの第３コレステリック液晶３１３の旋回方向とは逆であり、第１コレステリック液晶３１１の螺旋ピッチＰ１１は、第３コレステリック液晶３１３の螺旋ピッチＰ１３と同等である。
　第２液晶層３Ｂの第２コレステリック液晶３１２の旋回方向は、第４液晶層３Ｄの第４コレステリック液晶３１４の旋回方向とは逆であり、第２コレステリック液晶３１２の螺旋ピッチＰ１２は、第４コレステリック液晶３１４の螺旋ピッチＰ１４と同等である。
　また、第１コレステリック液晶３１１の螺旋ピッチＰ１１は、第２コレステリック液晶３１２の螺旋ピッチＰ１２とは異なる。
　このような変形例２においても、上記の各実施形態と同様の効果が得られる。
　以上説明したように、本実施形態によれば、光の利用効率の低下を抑制することが可能な液晶光学素子を提供することができる。
　なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
　１００…液晶光学素子
　１Ａ…第１透明基板　Ｆ１１…第１外面　Ｆ１２…第１内面　Ｓ１…第１側面　Ｓ２…第２側面
　１Ｂ…第２透明基板　Ｆ２１…第２外面　Ｆ２２…第２内面　Ｓ３…第３側面　Ｓ４…第４側面
　２Ａ…第１配向膜　２Ｂ…第２配向膜
　３Ａ…第１液晶層　３１１…第１コレステリック液晶　３２１…反射面
　３Ｂ…第２液晶層　３１２…第２コレステリック液晶　３２２…反射面
　４…接着層

Claims (13)

  1. 　第１外面及び前記第１外面と対向する第１内面を有する第１透明基板と、前記第１内面に配置された第１配向膜と、前記第１配向膜に重なり、第１コレステリック液晶を有し、前記第１透明基板を介して入射した光の一部を前記第１透明基板に向けて反射する第１液晶層と、を備える第１基板と、
    　第２外面及び前記第２外面と対向する第２内面を有する第２透明基板と、前記第２内面に配置された第２配向膜と、前記第２配向膜に重なり、第２コレステリック液晶を有し、前記第１液晶層を透過した光の一部を前記第１透明基板に向けて反射する第２液晶層と、を備える第２基板と、
    　前記第１基板と前記第２基板とを互いに接着する透明な接着層と、
    　を備える、液晶光学素子。
  2. 　前記第１コレステリック液晶及び前記第２コレステリック液晶は、第１方向に沿って同等の螺旋ピッチを有し、逆回りに旋回している、請求項１に記載の液晶光学素子。
  3. 　前記第１コレステリック液晶及び前記第２コレステリック液晶は、第１方向に沿って異なる螺旋ピッチを有している、請求項１に記載の液晶光学素子。
  4. 　断面視において、前記第１透明基板は、第１側面と、前記第１側面と対向する第２側面と、を有し、
    　前記第１液晶層は、前記第１側面の側において前記第１透明基板の法線と鋭角に交差する第１反射面を有し、
    　前記第２液晶層は、前記第１側面の側において前記第１透明基板の法線と鋭角に交差する第２反射面を有している、請求項１に記載の液晶光学素子。
  5. 　前記第１コレステリック液晶の各々は、前記第１配向膜に近接する一端側に第１液晶分子を有し、
    　前記第１液晶層と前記第１配向膜の界面に沿って第２方向に並んだ前記第１液晶分子の各々の配向方向は、時計回りに一定角度ずつ変化し、
    　前記第２コレステリック液晶の各々は、前記第２配向膜に近接する一端側に第２液晶分子を有し、
    　前記第２液晶層と前記第２配向膜の界面に沿って前記第２方向に並んだ前記第２液晶分子の各々の配向方向は、反時計回りに一定角度ずつ変化している、請求項１に記載の液晶光学素子。
  6. 　断面視において、前記第１透明基板は、第１側面と、前記第１側面と対向する第２側面と、を有し、
    　前記第１液晶層は、前記第１側面の側において前記第１透明基板の法線と鋭角に交差する第１反射面を有し、
    　前記第２液晶層は、前記第２側面の側において前記第１透明基板の法線と鋭角に交差する第２反射面を有している、請求項１に記載の液晶光学素子。
  7. 　前記第１コレステリック液晶の各々は、前記第１配向膜に近接する一端側に第１液晶分子を有し、
    　前記第１液晶層と前記第１配向膜の界面に沿って第２方向に並んだ前記第１液晶分子の各々の配向方向は、時計回りに一定角度ずつ変化し、
    　前記第２コレステリック液晶の各々は、前記第２配向膜に近接する一端側に第２液晶分子を有し、
    　前記第２液晶層と前記第２配向膜の界面に沿って前記第２方向に並んだ前記第２液晶分子の各々の配向方向は、時計回りに一定角度ずつ変化している、請求項１に記載の液晶光学素子。
  8. 　前記第１外面及び前記第２外面は、空気に接している、請求項１に記載の液晶光学素子。
  9. 　前記接着層は、光硬化型のアクリル系樹脂である、請求項１に記載の液晶光学素子。
  10. 　前記接着層は、前記第１液晶層と前記第２液晶層とを互いに接着している、請求項１に記載の液晶光学素子。
  11. 　前記接着層は、前記第１液晶層と前記第２透明基板とを互いに接着している、請求項１に記載の液晶光学素子。
  12. 　前記第１コレステリック液晶及び前記第２コレステリック液晶は、第１方向に沿って異なる螺旋ピッチを有し、
    　前記第１コレステリック液晶の旋回方向は、前記第２コレステリック液晶の旋回方向と同一である、請求項１に記載の液晶光学素子。
  13. 　前記第１コレステリック液晶及び前記第２コレステリック液晶は、第１方向に沿って異なる螺旋ピッチを有し、
    　前記第１コレステリック液晶の旋回方向は、前記第２コレステリック液晶の旋回方向とは逆である、請求項１に記載の液晶光学素子。
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