WO2023090392A1 - 透過型液晶回折素子 - Google Patents

透過型液晶回折素子 Download PDF

Info

Publication number
WO2023090392A1
WO2023090392A1 PCT/JP2022/042692 JP2022042692W WO2023090392A1 WO 2023090392 A1 WO2023090392 A1 WO 2023090392A1 JP 2022042692 W JP2022042692 W JP 2022042692W WO 2023090392 A1 WO2023090392 A1 WO 2023090392A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
liquid crystal
optically anisotropic
anisotropic layer
layer
crystal compound
Prior art date
Application number
PCT/JP2022/042692
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
和也 久永
之人 齊藤
雄二郎 矢内
Original Assignee
富士フイルム株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 富士フイルム株式会社 filed Critical 富士フイルム株式会社
Publication of WO2023090392A1 publication Critical patent/WO2023090392A1/ja

Links

Images

Classifications

    • 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
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells

Definitions

  • the present invention relates to a transmissive liquid crystal diffraction element that diffracts incident light.
  • Diffraction elements are used in many optical devices or optical systems as an optical element that bends light to control the traveling direction of the light.
  • a liquid crystal diffraction element using a liquid crystal compound has been proposed.
  • US Pat. a first polarization grating layer comprising molecular structures that are twisted according to a first twist property such that the polar orientation is rotated at the first twist angle;
  • a second polarization grating layer wherein the relative orientation of each of the molecules of the second polarization grating layer over a second thickness defined between opposite surfaces of the second polarization grating layer is a second twist angle a second polarization grating layer comprising a molecular structure twisted according to a second torsion that is opposite to the first torsion so that it rotates at It is
  • the bending direction differs depending on the polarized light. Specifically, the right-handed circularly polarized light and the left-handed circularly polarized light incident on the polarization diffraction element are bent in opposite directions and separated. Therefore, it was not possible to diffract light in a predetermined direction regardless of polarization.
  • An object of the present invention is to provide a transmissive liquid crystal diffraction element capable of diffracting different polarized light in the same direction and maintaining the polarization state at the time of incidence.
  • a first optically anisotropic layer and a second layer each having a liquid crystal alignment pattern in which the direction of the optic axis derived from the liquid crystal compound changes while continuously rotating along at least one in-plane direction.
  • an optically anisotropic layer disposed on the side of the second optically anisotropic layer opposite to the first optically anisotropic layer and between the first optically anisotropic layer and the second optically anisotropic layer, respectively and two retardation layers, the direction of rotation of the optical axis in the liquid crystal alignment pattern of the first optically anisotropic layer is opposite to the direction of rotation of the optical axis in the liquid crystal alignment pattern of the second optically anisotropic layer; Assuming that one cycle is the length in which the direction of the optic axis derived from the liquid crystal compound in the liquid crystal alignment pattern rotates 180° in the plane, one cycle of the liquid crystal alignment pattern of the first optically anisotropic layer and the second optically different One period of the liquid crystal alignment pattern of the anisotropic layer is the same, A transmission type liquid crystal diffraction element in which the retardation layer is a positive C plate or an O plate, and the positive C plate satisfies the following formula (1).
  • a first optically anisotropic layer and a second layer each having a liquid crystal alignment pattern in which the direction of the optic axis derived from the liquid crystal compound changes while continuously rotating along at least one in-plane direction.
  • the retardation layer is a positive C plate or an O plate,
  • the positive C plate is a transmissive liquid crystal diffraction element that
  • a transmissive liquid crystal diffraction element capable of diffracting different polarized light in the same direction, maintaining the polarization state at the time of incidence, and having high diffraction efficiency.
  • FIG. 1 is a diagram conceptually showing an example of a transmissive liquid crystal diffraction element
  • FIG. 2 is a diagram conceptually showing an optically anisotropic layer included in the transmissive liquid crystal diffraction element shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a front view of the optically anisotropic layer shown in FIG. 2.
  • FIG. 3 is a conceptual diagram of an example of an exposure device for exposing the alignment film of the optically anisotropic layer shown in FIG. 2 ; It is a conceptual diagram for explaining the action of the optically anisotropic layer. It is a conceptual diagram for explaining the action of the optically anisotropic layer.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram for explaining the operation of the transmissive liquid crystal diffraction element shown in FIG.
  • FIG. 3 is a diagram conceptually showing another example of a transmissive liquid crystal diffraction element
  • 9 is a diagram conceptually showing an optically anisotropic layer included in the transmissive liquid crystal diffraction element shown in FIG. 8.
  • FIG. 1 is a diagram conceptually showing an example of a transmissive liquid crystal diffraction element of the present invention
  • FIG. 3 is a diagram conceptually showing another example of a transmissive liquid crystal diffraction element
  • FIG. 4 is a diagram conceptually showing another example of the transmissive liquid crystal diffraction element of the present invention
  • a numerical range represented by “to” means a range including the numerical values before and after “to” as lower and upper limits.
  • (meth)acrylate means “either or both of acrylate and methacrylate”.
  • the terms “same”, “equal”, etc. shall include the margin of error generally accepted in the technical field.
  • the liquid crystal diffraction element of the present invention is A first optically anisotropic layer and a second optically anisotropic layer, each having a liquid crystal orientation pattern in which the direction of the optic axis derived from the liquid crystal compound changes while continuously rotating along at least one in-plane direction.
  • the retardation layer is a positive C plate or an O plate
  • the positive C plate is a transmissive liquid crystal diffraction element that satisfies the following formula (1).
  • FIG. 1 conceptually shows an example of a transmissive liquid crystal diffraction element.
  • the transmission type liquid crystal diffraction element 10 shown in FIG. 1 has a first optically anisotropic layer 36a and a second optically anisotropic layer 36b laminated in the thickness direction.
  • the first optically anisotropic layer 36a and the second optically anisotropic layer 36b are formed on the surface. Only liquid crystal compounds 40 (molecules of liquid crystal compounds) are shown conceptually. However, as conceptually shown in FIG. 2, the first optically anisotropic layer 36a and the second optically anisotropic layer 36b have a structure in which liquid crystal compounds 40 are stacked in the thickness direction. It has a structure in which the optic axes of the liquid crystal compounds 40 stacked in the thickness direction are oriented in the same direction.
  • the first optically anisotropic layer 36a and the second optically anisotropic layer 36b are laminated in the thickness direction.
  • the first optically anisotropic layer 36a and the second optically anisotropic layer 36b are liquid crystals in which the direction of the optic axis derived from the liquid crystal compound changes while continuously rotating along at least one in-plane direction. It has an orientation pattern. Since the first optically anisotropic layer 36a and the second optically anisotropic layer 36b have the above liquid crystal alignment pattern, the transmitted light can be diffracted.
  • the diffraction angle at that time is 1, where the length of the 180° in-plane rotation of the optic axis derived from the liquid crystal compound is defined as one cycle (hereinafter also referred to as one cycle of the liquid crystal alignment pattern). Depends on cycle length. Therefore, the diffraction angle can be adjusted by adjusting one period of the liquid crystal alignment pattern.
  • the direction of rotation of the optical axis in the liquid crystal alignment pattern of the first optically anisotropic layer 36a is opposite to the direction of rotation of the optical axis in the liquid crystal alignment pattern of the second optically anisotropic layer 36b. is.
  • One cycle of the liquid crystal alignment pattern of the first optically anisotropic layer 36a is the same as one cycle of the liquid crystal alignment pattern of the second optically anisotropic layer 36b.
  • the transmissive liquid crystal diffraction element having the above structure transmits and diffracts light incident on the main surface from an oblique direction. At that time, right-handed circularly polarized light and left-handed circularly polarized light can be diffracted in the same direction.
  • the transmissive liquid crystal diffraction element shown in FIG. 1 can diffract different polarized light in the same direction, and can realize a transmissive liquid crystal diffraction element with high diffraction efficiency. Such action will be described in detail later.
  • the first optically anisotropic layer 36a and the second optically anisotropic layer 36b will be described with reference to FIGS. 2 and 3.
  • the first optically anisotropic layer 36a and the second optically anisotropic layer 36b have the same configuration except that the direction of rotation of the optical axis in the liquid crystal alignment pattern is opposite.
  • the anisotropic layer 36a and the second optically anisotropic layer 36b they are collectively referred to as the optically anisotropic layer 36 for explanation.
  • the liquid crystal phase in which the liquid crystal compound is oriented is fixed, and the direction of the optical axis derived from the liquid crystal compound changes while continuously rotating along at least one in-plane direction. It is an optically anisotropic layer having a liquid crystal alignment pattern.
  • the optically anisotropic layer in the examples shown in FIGS. 2 and 3 has the same rotation direction of the optical axis in the liquid crystal alignment pattern as the first optically anisotropic layer 36a in FIG.
  • the optically anisotropic layer 36 is laminated on the alignment film 32 laminated on the support 30 .
  • the first optically anisotropic layer 36a and the second optically anisotropic layer 36b are laminated as a transmissive liquid crystal diffraction element, as in the example shown in FIG. 36 may be laminated on the support 30 and the alignment film 32 in a laminated state.
  • the optically anisotropic layer 36 may be laminated, for example, in a state in which only the alignment film 32 and the optically anisotropic layer 36 are laminated with the support 30 removed.
  • the optically anisotropic layer 36 may be laminated with only the optically anisotropic layer 36 removed from the support 30 and the alignment film 32, for example.
  • the support 30 supports the alignment film 32 and the optically anisotropic layer 36 .
  • Various sheet-like materials can be used as the support 30 as long as they can support the alignment film 32 and the optically anisotropic layer 36 .
  • the transmittance of the support 30 to diffracted light is preferably 50% or more, more preferably 70% or more, and even more preferably 85% or more.
  • the thickness of the support 30 is not limited, and the thickness capable of holding the alignment film 32 and the optically anisotropic layer 36 can be appropriately adjusted according to the use of the transmissive liquid crystal diffraction element, the material for forming the support 30, and the like. , should be set.
  • the thickness of the support 30 is preferably 1 to 1000 ⁇ m, more preferably 3 to 250 ⁇ m, even more preferably 5 to 150 ⁇ m.
  • the support 30 may be a single layer or multiple layers.
  • the single layer support 30 include support 30 made of glass, triacetyl cellulose (TAC), polyethylene terephthalate (PET), polycarbonate, polyvinyl chloride, acrylic, polyolefin, and the like.
  • TAC triacetyl cellulose
  • PET polyethylene terephthalate
  • PET polycarbonate
  • polyvinyl chloride acrylic, polyolefin, and the like.
  • the multi-layer support 30 include any one of the single-layer supports described above as a substrate, and another layer provided on the surface of this substrate.
  • the alignment film 32 is an alignment film for aligning the liquid crystal compound 40 in a predetermined liquid crystal alignment pattern when forming the optically anisotropic layer 36 .
  • the direction of the optical axis 40A (see FIG. 3) derived from the liquid crystal compound 40 changes while continuously rotating along one direction within the plane. has a liquid crystal alignment pattern. Accordingly, the alignment film 32 is formed such that the optically anisotropic layer 36 can form this liquid crystal alignment pattern.
  • “rotation of the direction of the optical axis 40A” is also simply referred to as "rotation of the optical axis 40A”.
  • rubbed films made of organic compounds such as polymers, oblique deposition films of inorganic compounds, films with microgrooves, and Langmuir films of organic compounds such as ⁇ -tricosanoic acid, dioctadecylmethylammonium chloride and methyl stearate.
  • LB Liquinuir-Blodgett
  • the alignment film 32 by rubbing treatment can be formed by rubbing the surface of the polymer layer with paper or cloth several times in one direction.
  • Materials used for the alignment film 32 include polyimide, polyvinyl alcohol, a polymer having a polymerizable group described in JP-A-9-152509, JP-A-2005-97377, JP-A-2005-99228, and , and materials used for forming the alignment film 32 and the like described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2005-128503 are preferable.
  • a so-called photo-alignment film which is formed by irradiating a photo-alignment material with polarized or non-polarized light to form the alignment film 32, is preferably used. That is, in the optically anisotropic layer 36, a photo-alignment film formed by coating a photo-alignment material on the support 30 is preferably used as the alignment film 32.
  • FIG. Irradiation with polarized light can be performed in a direction perpendicular to or oblique to the photo-alignment film, and irradiation with non-polarized light can be performed in a direction oblique to the photo-alignment film.
  • photo-alignment materials used in the alignment film include, for example, JP-A-2006-285197, JP-A-2007-76839, JP-A-2007-138138, and JP-A-2007-94071.
  • Preferable examples include photodimerizable compounds described in JP-A-177561 and JP-A-2014-12823, particularly cinnamate compounds, chalcone compounds and coumarin compounds.
  • azo compounds, photocrosslinkable polyimides, photocrosslinkable polyamides, photocrosslinkable polyesters, cinnamate compounds, and chalcone compounds are preferably used.
  • the thickness of the alignment film 32 is not limited, and the thickness may be appropriately set according to the material forming the alignment film 32 so that the required alignment function can be obtained.
  • the thickness of the alignment film 32 is preferably 0.01-5 ⁇ m, more preferably 0.05-2 ⁇ m.
  • the method for forming the alignment film 32 is not limited, and various known methods can be used depending on the material for forming the alignment film 32 . As an example, there is a method in which the alignment film 32 is applied to the surface of the support 30 and dried, and then the alignment film 32 is exposed to laser light to form an alignment pattern.
  • FIG. 4 conceptually shows an example of an exposure apparatus that exposes the alignment film 32 to form an alignment pattern.
  • the exposure device 60 shown in FIG. 4 includes a light source 64 having a laser 62, a ⁇ /2 plate 65 for changing the polarization direction of the laser beam M emitted by the laser 62, and a beam MA and a beam MA of the laser beam M emitted by the laser 62. It comprises a polarizing beam splitter 68 that splits the MB into two, mirrors 70A and 70B placed respectively on the optical paths of the two split beams MA and MB, and ⁇ /4 plates 72A and 72B.
  • the light source 64 emits linearly polarized light P 0 .
  • the ⁇ /4 plate 72A converts the linearly polarized light P 0 (light ray MA) into right circularly polarized light PR
  • the ⁇ /4 plate 72B converts the linearly polarized light P 0 (light ray MB) into left circularly polarized light P L .
  • a support 30 having an alignment film 32 before the alignment pattern is formed is placed in an exposure area, and two light beams MA and MB cross each other on the alignment film 32 to cause interference. exposed to light. Due to the interference at this time, the polarization state of the light with which the alignment film 32 is irradiated periodically changes in the form of interference fringes. As a result, an alignment film having an alignment pattern in which the alignment state changes periodically (hereinafter also referred to as a patterned alignment film) is obtained.
  • the period of the alignment pattern can be adjusted by changing the crossing angle ⁇ of the two light beams MA and MB.
  • the length of one cycle in which the optical axis 40A rotates 180° can be adjusted.
  • the optically anisotropic layer 36 By forming the optically anisotropic layer 36 on the alignment film 32 having such an alignment pattern in which the alignment state changes periodically, as described later, the optical axis 40A derived from the liquid crystal compound 40 is unidirectional.
  • An optically anisotropic layer 36 can be formed having a liquid crystal alignment pattern that rotates continuously along the . Further, by rotating the optical axes of the ⁇ /4 plates 72A and 72B by 90°, the direction of rotation of the optical axis 40A can be reversed.
  • the orientation of the optical axis of the liquid crystal compound in the optically anisotropic layer 36 formed on the patterned alignment film changes while continuously rotating along at least one in-plane direction. It has an alignment pattern for aligning the liquid crystal compound so as to form a liquid crystal alignment pattern. Assuming that the orientation axis of the patterned orientation film is along the direction in which the liquid crystal compound is oriented, the direction of the orientation axis of the patterned orientation film changes while continuously rotating along at least one in-plane direction. It can be said that it has an orientation pattern.
  • the orientation axis of the patterned orientation film can be detected by measuring the absorption anisotropy.
  • a patterned alignment film is irradiated with linearly polarized light while being rotated and the amount of light transmitted through the patterned alignment film is measured, the direction in which the light amount becomes maximum or minimum gradually changes along one direction in the plane. Observed to change.
  • the alignment film 32 is provided as a preferred embodiment, and is not an essential component.
  • the optically anisotropic layer 36 is formed from the liquid crystal compound 40. It is also possible to adopt a configuration having a liquid crystal orientation pattern in which the orientation of the optical axis 40A changes while continuously rotating along at least one direction in the plane. That is, in the present invention, the support 30 may act as an alignment film.
  • optically anisotropic layer 36 is formed on the surface of the alignment film 32 .
  • the optically anisotropic layer 36 is an optically anisotropic layer formed by fixing the liquid crystal phase in which the liquid crystal compound is oriented, and the direction of the optical axis derived from the liquid crystal compound is in at least one in-plane direction. It is an optically anisotropic layer having a liquid crystal orientation pattern that changes while continuously rotating along.
  • the liquid crystal compound 40 is not helically twisted and rotated in the thickness direction. are aligned in the same direction.
  • the optically anisotropic layer is formed by fixing a liquid crystal phase aligned in a liquid crystal alignment pattern in which the direction of the optic axis derived from the liquid crystal compound changes while continuously rotating along at least one in-plane direction.
  • the structure in which the liquid crystal phase is fixed may be a structure in which the alignment of the liquid crystal compound that is the liquid crystal phase is maintained.
  • the polymerizable liquid crystal compound is aligned along the liquid crystal alignment pattern.
  • the structure is polymerized and cured by UV irradiation, heating, or the like to form a layer having no fluidity, and at the same time, the structure is changed to a state in which the orientation is not changed by an external field or external force.
  • the liquid crystal phase is fixed, it is sufficient if the optical properties of the liquid crystal phase are maintained, and the liquid crystal compound 40 does not have to exhibit liquid crystallinity in the optically anisotropic layer.
  • the polymerizable liquid crystal compound may be polymerized by a curing reaction and lose liquid crystallinity.
  • Examples of materials used for forming the optically anisotropic layer having a fixed liquid crystal phase include liquid crystal compositions containing liquid crystal compounds.
  • the liquid crystal compound is preferably a polymerizable liquid crystal compound.
  • the liquid crystal composition used for forming the optically anisotropic layer may further contain a surfactant, a polymerization initiator, and the like.
  • the polymerizable liquid crystal compound is preferably a rod-like liquid crystal compound.
  • a rod-shaped liquid crystal compound is characterized by excellent productivity because it does not require surface treatment such as corona treatment when laminating liquid crystal layers, which will be described later.
  • Examples of rod-like polymerizable liquid crystal compounds forming the optically anisotropic layer include rod-like nematic liquid crystal compounds.
  • Rod-shaped nematic liquid crystal compounds include azomethines, azoxys, cyanobiphenyls, cyanophenyl esters, benzoic acid esters, cyclohexanecarboxylic acid phenyl esters, cyanophenylcyclohexanes, cyano-substituted phenylpyrimidines, and alkoxy-substituted phenylpyrimidines.
  • phenyldioxane, tolan, and alkenylcyclohexylbenzonitriles are preferably used. Not only low-molecular-weight liquid crystal compounds but also high-molecular liquid-crystal compounds can be used.
  • a polymerizable liquid crystal compound is obtained by introducing a polymerizable group into a liquid crystal compound.
  • polymerizable groups include unsaturated polymerizable groups, epoxy groups, and aziridinyl groups, with unsaturated polymerizable groups being preferred, and ethylenically unsaturated polymerizable groups being more preferred.
  • Polymerizable groups can be introduced into molecules of liquid crystal compounds by various methods.
  • the number of polymerizable groups possessed by the polymerizable liquid crystal compound is preferably 1 to 6, more preferably 1 to 3. Examples of polymerizable liquid crystal compounds are described in Makromol. Chem. , 190, 2255 (1989), Advanced Materials 5, 107 (1993), U.S. Pat. No. 4,683,327, U.S.
  • a cyclic organopolysiloxane compound having a cholesteric phase as disclosed in JP-A-57-165480 can be used as polymerizable liquid crystal compounds other than the above.
  • the polymer liquid crystal compounds described above there are polymers in which mesogenic groups exhibiting liquid crystal are introduced into the main chain, side chains, or both of the main chain and side chains, and polymer cholesteric compounds in which cholesteryl groups are introduced into the side chains.
  • Liquid crystals, liquid crystalline polymers as disclosed in JP-A-9-133810, and liquid-crystalline polymers as disclosed in JP-A-11-293252 and the like can be used.
  • the amount of the polymerizable liquid crystal compound added in the liquid crystal composition is preferably 75 to 99.9% by mass, and preferably 80 to 99%, based on the solid content mass (mass excluding the solvent) of the liquid crystal composition. % by mass is more preferred, and 85 to 90% by mass is even more preferred.
  • the liquid crystal composition used for forming the optically anisotropic layer may contain a surfactant.
  • the surfactant is preferably a compound that can stably or quickly function as an alignment control agent that contributes to the alignment of the liquid crystal compound.
  • Examples of surfactants include silicone-based surfactants and fluorine-based surfactants, with fluorine-based surfactants being preferred examples.
  • the surfactant include compounds described in paragraphs [0082] to [0090] of JP-A-2014-119605, and compounds described in paragraphs [0031] to [0034] of JP-A-2012-203237. , compounds exemplified in paragraphs [0092] and [0093] of JP-A-2005-99248, paragraphs [0076] to [0078] and paragraphs [0082] to [0085] of JP-A-2002-129162 compounds exemplified therein, and fluorine (meth)acrylate polymers described in paragraphs [0018] to [0043] of JP-A-2007-272185.
  • surfactant may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.
  • fluorosurfactant compounds described in paragraphs [0082] to [0090] of JP-A-2014-119605 are preferable.
  • the amount of the surfactant added in the liquid crystal composition is preferably 0.01 to 10% by mass, more preferably 0.01 to 5% by mass, and 0.02 to 1% by mass with respect to the total mass of the liquid crystal compound. is more preferred.
  • the liquid crystal composition contains a polymerizable compound, it preferably contains a polymerization initiator.
  • the polymerization initiator to be used is preferably a photopolymerization initiator capable of initiating the polymerization reaction by ultraviolet irradiation.
  • photoinitiators include ⁇ -carbonyl compounds (described in US Pat. Nos. 2,367,661 and 2,367,670), acyloin ethers (described in US Pat. No. 2,448,828), ⁇ -hydrocarbons substituted aromatic acyloin compounds (described in US Pat. No.
  • the content of the photopolymerization initiator in the liquid crystal composition is preferably 0.1 to 20% by mass, more preferably 0.5 to 12% by mass, based on the content of the liquid crystal compound.
  • the liquid crystal composition may optionally contain a cross-linking agent in order to improve film strength and durability after curing.
  • a cross-linking agent one that is cured by ultraviolet rays, heat, humidity, and the like can be preferably used.
  • the cross-linking agent is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the intended purpose.
  • polyfunctional acrylate compounds such as trimethylolpropane tri(meth)acrylate and pentaerythritol tri(meth)acrylate
  • epoxy compounds such as ethylene glycol diglycidyl ether
  • aziridine compounds such as 2,2-bishydroxymethylbutanol-tris[3-(1-aziridinyl)propionate] and 4,4-bis(ethyleneiminocarbonylamino)diphenylmethane
  • hexa isocyanate compounds such as methylene diisocyanate and biuret-type isocyanate
  • alkoxysilane compounds such as vinyltrimethoxysilane and N-(2-aminoethyl)3-aminopropyltrimethoxysilane, etc.
  • the content of the cross-linking agent is preferably 3 to 20% by mass, more preferably 5 to 15% by mass, based on the solid mass of the liquid crystal composition. When the content of the cross-linking agent is within the above range, the effect of improving the cross-linking density is likely to be obtained, and the stability of the liquid crystal phase is further improved.
  • the liquid crystal composition may further contain polymerization inhibitors, antioxidants, ultraviolet absorbers, light stabilizers, colorants, metal oxide fine particles, etc., within a range that does not reduce the optical performance. can be added at
  • the liquid crystal composition is preferably used as a liquid when forming the optically anisotropic layer.
  • the liquid crystal composition may contain a solvent.
  • the solvent is not limited and can be appropriately selected according to the purpose, but organic solvents are preferred.
  • the organic solvent is not limited and can be appropriately selected depending on the purpose. Examples include ketones, alkyl halides, amides, sulfoxides, heterocyclic compounds, hydrocarbons, esters, and ethers. etc. These may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. Among these, ketones are preferred in consideration of the load on the environment.
  • a liquid crystal composition is applied to the surface on which the optically anisotropic layer is to be formed, and the liquid crystal compound is aligned in a predetermined liquid crystal alignment pattern in a liquid crystal phase. It is preferable to cure the liquid crystal compound to form an optically anisotropic layer. That is, when an optically anisotropic layer is formed on the alignment film 32, the liquid crystal composition is applied to the alignment film 32, the liquid crystal compound is aligned in a predetermined liquid crystal alignment pattern, and then the liquid crystal compound is cured. It is preferable to form an optically anisotropic layer having a fixed liquid crystal phase.
  • the liquid crystal composition can be applied by printing methods such as inkjet and scroll printing, and known methods such as spin coating, bar coating and spray coating, which can uniformly apply the liquid to the sheet.
  • the applied liquid crystal composition is dried and/or heated as necessary, and then cured to form an optically anisotropic layer.
  • the liquid crystal compound in the liquid crystal composition may be aligned in a predetermined liquid crystal alignment pattern.
  • the heating temperature is preferably 200° C. or lower, more preferably 130° C. or lower.
  • the aligned liquid crystal compound is further polymerized as necessary.
  • Polymerization may be either thermal polymerization or photopolymerization by light irradiation, but photopolymerization is preferred.
  • the irradiation energy is preferably 20 mJ/cm 2 to 50 J/cm 2 , more preferably 50 mJ/cm 2 to 1500 mJ/cm 2 .
  • light irradiation may be performed under heating conditions or under a nitrogen atmosphere.
  • the wavelength of the ultraviolet rays to be irradiated is preferably 250 to 430 nm.
  • the polymerized liquid crystal composition may be subjected to an activation treatment in order to laminate and align the liquid crystal layers.
  • the activation treatment can employ corona treatment or plasma treatment. This can improve the wettability of the surface before the liquid crystal is applied, and has the effect of improving the orientation of the horizontal alignment of the liquid crystal molecules.
  • the amount of discharge in corona treatment is preferably 10 to 500 W/m 2 /min.
  • the manufacturing apparatus the apparatus described in republished patent WO14/054437 can be preferably used.
  • a discharge method in normal pressure air using a corona treatment machine manufactured by Kasuga Denki Co., Ltd. can be used.
  • a plasma discharge machine manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd. can be used to discharge in normal pressure air or in an inert gas atmosphere such as nitrogen or argon.
  • the thickness of the optically anisotropic layer is not limited, and may vary depending on the application of the optically anisotropic layer, the light reflectance required for the optically anisotropic layer, the material for forming the optically anisotropic layer, and the like. Then, the thickness with which the required light reflectance can be obtained may be appropriately set.
  • the optically anisotropic layer has a liquid crystal alignment pattern in which the direction of the optical axis 40A derived from the liquid crystal compound 40 changes while continuously rotating in one direction in the plane of the optically anisotropic layer.
  • the optical axis 40A derived from the liquid crystal compound 40 is an axis with the highest refractive index in the liquid crystal compound 40, a so-called slow axis.
  • the optic axis 40A is along the long axis direction of the rod shape.
  • the optic axis 40A derived from the liquid crystal compound 40 is also referred to as "the optic axis 40A of the liquid crystal compound 40" or "the optic axis 40A".
  • FIG. 3 conceptually shows a plan view of the optically anisotropic layer 36 .
  • FIG. 3 only the liquid crystal compound 40 on the surface of the alignment film 32 is shown in order to facilitate understanding of the configuration of the optically anisotropic layer (optical anisotropic layer 36).
  • the liquid crystal compound 40 that constitutes the optically anisotropic layer 36 is distributed on the surface of the optically anisotropic layer according to the alignment pattern formed on the underlying alignment film 32 .
  • it has a liquid crystal alignment pattern in which the orientation of the optical axis 40A changes while continuously rotating along a predetermined direction indicated by an arrow D (hereinafter referred to as an alignment axis D).
  • the optic axis 40A of the liquid crystal compound 40 has a liquid crystal alignment pattern that changes while continuously rotating clockwise along the alignment axis D direction.
  • the liquid crystal compound 40 constituting the optically anisotropic layer 36 is arranged two-dimensionally along the alignment axis D and a direction orthogonal to this one direction (the alignment axis D direction).
  • the direction orthogonal to the array axis D direction is referred to as the Y direction for convenience. That is, the arrow Y direction is a direction orthogonal to one direction in which the orientation of the optical axis 40A of the liquid crystal compound 40 changes while continuously rotating within the plane of the optically anisotropic layer. Therefore, in FIGS. 1 and 2 and FIGS. 5 and 6, which will be described later, the Y direction is a direction perpendicular to the plane of the paper.
  • That the direction of the optic axis 40A of the liquid crystal compound 40 changes while continuously rotating in the direction of the alignment axis D specifically means that the liquid crystal compound 40 is aligned along the direction of the alignment axis D.
  • the angle formed by the optic axis 40A of the liquid crystal compound 40 and the direction of the alignment axis D varies depending on the position in the direction of the alignment axis D, and the angle formed by the optic axis 40A and the direction of the alignment axis D along the direction of the alignment axis D. changes sequentially from ⁇ to ⁇ +180° or ⁇ 180°.
  • the difference between the angles of the optical axes 40A of the liquid crystal compounds 40 adjacent to each other in the direction of the alignment axis D is preferably 45° or less, more preferably 15° or less, and further preferably a smaller angle. preferable.
  • the liquid crystal compound 40 forming the optically anisotropic layer 36 has a Y direction orthogonal to the alignment axis D direction, that is, a Y direction orthogonal to one direction in which the optical axis 40A continuously rotates. equal orientation.
  • the angle between the optical axis 40A of the liquid crystal compound 40 and the direction of the alignment axis D is equal in the Y direction.
  • the liquid crystal compounds 40 aligned in the Y direction have an equal angle between the optic axis 40A and the direction of the alignment axis D (one direction in which the optic axes of the liquid crystal compounds 40 rotate).
  • a region R is defined as a region where the liquid crystal compound 40 having the same angle formed by the optical axis 40A and the direction of the alignment axis D is arranged in the Y direction.
  • the in-plane retardation (Re) value in each region R is preferably substantially half the wavelength, ie, ⁇ /2.
  • These in-plane retardations are calculated from the product of the refractive index difference ⁇ n associated with the refractive index anisotropy of the region R and the thickness of the optically anisotropic layer.
  • the refractive index difference associated with the refractive index anisotropy of the region R in the optically anisotropic layer is the refractive index in the direction of the slow axis in the plane of the region R and the direction orthogonal to the direction of the slow axis is the refractive index difference defined by the difference from the refractive index of That is, the refractive index difference ⁇ n accompanying the refractive index anisotropy of the region R is the difference between the refractive index of the liquid crystal compound 40 in the direction of the optical axis 40A and the refractive index of the liquid crystal compound 40 in the direction perpendicular to the optical axis 40A within the plane of the region R. Equal to the difference in refractive index. That is, the refractive index difference ⁇ n is equal to the refractive index difference of the liquid crystal compound 40 .
  • the optic axis 40A of the liquid crystal compound 40 is aligned in the direction of the alignment axis D in which the optic axis 40A continuously rotates and changes in the plane.
  • the length (distance) of 180° rotation is defined as the length ⁇ of one cycle in the liquid crystal alignment pattern. That is, the distance between the centers in the direction of the alignment axis D of two liquid crystal compounds 40 having the same angle with respect to the direction of the alignment axis D is defined as the length of one period ⁇ .
  • the distance between the centers of the two liquid crystal compounds 40 in the direction of the alignment axis D and the direction of the optical axis 40A is equal to the length of one period ⁇ and In the following description, the length ⁇ of one period is also referred to as "one period ⁇ ".
  • the liquid crystal alignment pattern of the optically anisotropic layer 36 repeats this one period ⁇ in one direction in which the direction of the alignment axis D, that is, the direction of the optical axis 40A rotates continuously and changes.
  • FIGS. 5 and 6 When circularly polarized light is incident on such an optically anisotropic layer 36, the light is refracted and the direction of the circularly polarized light is changed. This action is conceptually illustrated in FIGS. 5 and 6.
  • FIG. in the optically anisotropic layer 36 the product of the refractive index difference of the liquid crystal compound and the thickness of the optically anisotropic layer is assumed to be ⁇ /2.
  • the optically anisotropic layer 36 has a left circular shape.
  • the incident light L 1 When polarized incident light L 1 is incident, the incident light L 1 passes through the optically anisotropic layer 36 and is given a phase difference of 180°, and the transmitted light L 2 is converted into right-handed circularly polarized light. be. Further, since the liquid crystal alignment pattern formed on the optically anisotropic layer 36 is a periodic pattern in the direction of the alignment axis D, the transmitted light L2 travels in a direction different from the traveling direction of the incident light L1 . . In this manner, the left-handed circularly polarized incident light L1 is converted into right-handed circularly polarized transmitted light L2 , which is tilted by a certain angle in the direction of the array axis D with respect to the incident direction. In the example shown in FIG. 5, the transmitted light L2 is diffracted so as to travel downward and to the right.
  • the optically anisotropic layer 36 when the product of the refractive index difference of the liquid crystal compound of the optically anisotropic layer 36 and the thickness of the optically anisotropic layer is ⁇ /2, the optically anisotropic layer 36 When circularly polarized incident light L 4 is incident, the incident light L 4 passes through the optically anisotropic layer 36, is given a phase difference of 180°, and is converted into left circularly polarized transmitted light L 5 . be. Further, since the liquid crystal alignment pattern formed on the optically anisotropic layer 36 is a periodic pattern in the direction of the alignment axis D, the transmitted light L5 travels in a direction different from the traveling direction of the incident light L4. .
  • the transmitted light L5 travels in a direction different from that of the transmitted light L2 , that is, in a direction opposite to the arrow direction of the array axis D with respect to the incident direction.
  • the incident light L4 is converted into left-handed circularly polarized transmitted light L5 which is inclined by a certain angle in the direction opposite to the direction of the array axis D with respect to the incident direction.
  • the transmitted light L5 is diffracted to travel in the lower left direction.
  • the optically anisotropic layer 36 can adjust the angles of refraction of the transmitted lights L 2 and L 5 according to the length of one cycle ⁇ of the formed liquid crystal alignment pattern. Specifically, in the optically anisotropic layer 36, the shorter the period ⁇ of the liquid crystal alignment pattern, the stronger the interference between the lights passing through the liquid crystal compounds 40 adjacent to each other. can be refracted.
  • the direction of rotation of the optical axis 40A of the liquid crystal compound 40 which rotates along the direction of the alignment axis D
  • the direction of refraction of transmitted light can be reversed. That is, in the examples shown in FIGS. 5 and 6, the direction of rotation of the optical axis 40A toward the direction of the array axis D is clockwise. , can be done in the opposite direction. Specifically, in FIGS.
  • the transmissive liquid crystal diffraction element having the configuration shown in FIG.
  • the direction of rotation of the optic axis in the liquid crystal alignment pattern of the optical layer is opposite.
  • the direction of rotation of the optic axis in the liquid crystal alignment pattern of the first optically anisotropic layer 36a is clockwise (clockwise)
  • the direction of rotation of the optic axis in the second optically anisotropic layer 36b is the opposite direction. Clockwise (counterclockwise).
  • the direction of the alignment axis D of the liquid crystal alignment pattern in the first optically anisotropic layer 36a and the direction of the alignment axis D of the liquid crystal alignment pattern in the second optically anisotropic layer 36b are the same.
  • the direction of the array axis D is the left direction in the figure.
  • the length of one period ⁇ of the liquid crystal alignment pattern in the first optically anisotropic layer 36a is the same as the length of one period ⁇ of the liquid crystal alignment pattern in the second optically anisotropic layer 36b.
  • the optically anisotropic layer diffracts right-handed circularly polarized light I R and left-handed circularly polarized light I L along the alignment axis D in opposite directions.
  • the first optically anisotropic layer 36a directs the incident right-handed circularly polarized light I R along the alignment axis D in FIG . Diffracts in a direction traveling in the lower left direction. Also, as described above, the diffracted light is converted into left-handed circularly polarized light I L1 .
  • the first optically anisotropic layer 36a aligns the incident left-handed circularly polarized light I L along the alignment axis D with respect to the traveling direction of the incident left-handed circularly polarized light I L . It tries to diffract in the right direction in FIG. However, the diffraction efficiency of the optically anisotropic layer depends on the angle, and diffraction in this direction lowers the diffraction efficiency . As it is, it is transmitted through the first optically anisotropic layer 36a in the lower right direction in the figure.
  • the direction of rotation of the optical axis in the liquid crystal orientation pattern is opposite to that of the first optically anisotropic layer 36a. Therefore, the second optically anisotropic layer 36b diffracts incident circularly polarized light in a direction opposite to that of the first optically anisotropic layer 36a. That is, left circularly polarized light is diffracted leftward along the array axis D.
  • the left-handed circularly polarized light IL1 is incident on the second optically anisotropic layer 36b so as to travel from the upper right direction to the lower left direction.
  • the second optically anisotropic layer 36b aligns the incident left-handed circularly polarized light I L1 with the alignment axis D It tries to diffract in the left direction in FIG.
  • the diffraction efficiency of the optically anisotropic layer depends on the angle, and diffraction in this direction lowers the diffraction efficiency. is transmitted in the lower left direction through the second optically anisotropic layer 36b.
  • the second optically anisotropic layer 36b directs the left-handed circularly polarized light I L traveling from the upper left direction to the lower right direction along the alignment axis D in the traveling direction of the incident left-handed circularly polarized light I L . Diffracts in the direction traveling in the lower left direction in 7. Also, as described above, the diffracted light is converted to right circularly polarized light I R1 .
  • the right-handed circularly polarized light I R and the left-handed circularly polarized light I L incident obliquely on the first optically anisotropic layer 36a and the second optically anisotropic layer 36b become the left-handed circularly polarized light I L1 and right circularly polarized light I R1 are diffracted in the same direction and emitted.
  • the polarization diffraction element using a liquid crystal compound bends in different directions depending on the polarized light. It was not possible to diffract light in a predetermined direction regardless of polarization.
  • the transmissive liquid crystal diffraction element having the configuration shown in FIG. 1 can diffract right-handed circularly polarized light and left-handed circularly polarized light incident obliquely in the same direction and output them.
  • the incident angle of light to the transmissive liquid crystal diffraction element is preferably 10° to 80°, and 20°. ⁇ 70° is more preferred, and 40° to 50° is even more preferred.
  • the diffraction angles of the first optically anisotropic layer 36a and the second optically anisotropic layer 36b are is preferably 50° to 130°, more preferably 60° to 120°, even more preferably 70° to 110°.
  • the diffraction angle represents the angle formed by incident light and diffracted light.
  • ⁇ 1 be the length of one cycle of the liquid crystal alignment pattern of the first optically anisotropic layer 36a
  • ⁇ 2 be the length of one cycle of the liquid crystal alignment pattern of the second optically anisotropic layer 36b.
  • ⁇ 2 may be appropriately set according to the desired diffraction angle and the like.
  • the ratio of ⁇ 1 and ⁇ 2 is preferably about 0.2-5. If it is desired to match the angle formed by the diffracted light and the diffraction grating surface with the incident angle, the ratio of ⁇ 1 and ⁇ 2 should be set to one.
  • incident light is diffracted at a large angle and the 0th-order light and the 1st-order light are separated by an angle to utilize the difference in diffraction efficiency. It is preferable that the angle difference of the light is large.
  • 0th-order light means light that is not diffracted by the diffraction grating and does not change its direction
  • 1st-order light means that the incident light is incident on the diffraction grating in the direction of the +1st or -1st order diffraction condition. Represents light that has been diffracted and redirected.
  • ⁇ / ⁇ which is the ratio of the wavelength ⁇ corresponding to the diffraction angle of light and the liquid crystal pattern pitch ⁇ , is preferably in the range of 0.1 to 1.9, more preferably in the range of 0.2 to 1.8. more preferably 0.3 to 1.7.
  • the transmissive liquid crystal diffraction element is not limited to a configuration having only the first optically anisotropic layer 36a and the second optically anisotropic layer 36b.
  • the first optically anisotropic layer 36a and/or the second optically anisotropic layer 36b of the transmissive liquid crystal diffraction element may be laminated with the support 30 and the alignment film 32. Alternatively, it may be laminated with the alignment film 32 .
  • each of the layers 36b preferably has a structure in which the liquid crystal compounds 40 stacked in the thickness direction have their optic axes oriented in the same direction.
  • the optic axes of the liquid crystal compounds 40 existing at the same position in the plane direction are preferably oriented in the same direction. That is, it is preferable that the liquid crystal compound 40 is not twisted in the thickness direction of each of the first optically anisotropic layer 36a and the second optically anisotropic layer 36b.
  • the liquid crystal compound 40 is twisted in the first optically anisotropic layer 36a and the second optically anisotropic layer 36b.
  • the diffraction efficiency can be improved by adopting a configuration that does not
  • the liquid crystal compound is twisted in the thickness direction of each layer 37b.
  • the twist orientation in the first optically anisotropic layer 37a and the second optically anisotropic layer 37b has a twist angle of less than 360° in the thickness direction. That is, it is twisted to the extent that it is not cholesterically oriented.
  • the twist direction of the liquid crystal compound 40 in the first optically anisotropic layer 37a is opposite to the twist direction of the liquid crystal compound 40 in the second optically anisotropic layer 37b. In the example shown in FIG.
  • the direction of rotation of the optical axis in the liquid crystal alignment pattern of the first optically anisotropic layer 37a and the direction of rotation of the optical axis in the liquid crystal alignment pattern of the second optically anisotropic layer 37b is the opposite.
  • the direction of rotation of the optical axis in the liquid crystal alignment pattern is opposite, and the twisting direction of the liquid crystal compound that is twisted in the thickness direction.
  • optically anisotropic layer 37a and the second optically anisotropic layer 37b are collectively used when there is no need to distinguish between the first optically anisotropic layer 37a and the second optically anisotropic layer 37b.
  • FIG. 9 shows a diagram conceptually representing the optically anisotropic layer 37 .
  • the optically anisotropic layer 37 shown in FIG. 9 has the same configuration as the optically anisotropic layer 36 shown in FIG. 2 except that the liquid crystal compound is twisted in the thickness direction. That is, when the optically anisotropic layer 37 shown in FIG. 9 is viewed from the thickness direction, in the plane of the optically anisotropic layer 37, the optic axis 40A along the alignment axis D as in the example shown in FIG. It has a liquid crystal orientation pattern that changes while the orientation of the liquid crystal is continuously rotated.
  • the optically anisotropic layer 37 shown in FIG. 9 has a twisted structure in which the liquid crystal compounds 40 are stacked while rotating in the thickness direction.
  • the total rotation angle up to the liquid crystal compound 40 existing on the other main surface side is less than 360°.
  • the optically anisotropic layer 37 has a liquid crystal alignment pattern in which the direction of the optical axis 40A changes while continuously rotating along the alignment axis D in the plane, and the liquid crystal compound 40
  • a line segment connecting the liquid crystal compounds 40 facing the same direction in the cross section parallel to the alignment axis D is formed in the thickness direction.
  • the diffraction efficiency can be increased when the incident and outgoing angles of the light with respect to the transmissive liquid crystal diffraction element 10 are different. can be done.
  • the line segments H 1 and H 2 are preferably parallel, and the incident and exit angles of the light are preferably approximately intermediate angles with respect to the line segments H 1 and H 2 .
  • the line segment H 1 and the line segment H 2 are parallel. Therefore, it is preferable that the twist direction of the liquid crystal compound 40 in the first optically anisotropic layer 37a and the twist direction of the liquid crystal compound 40 in the second optically anisotropic layer 37b are opposite and the twist angles are equal.
  • the liquid crystal composition for forming the optically anisotropic layer should contain a chiral agent. Just do it.
  • a chiral agent (optically active compound) has a function of inducing a helical structure of a liquid crystal phase.
  • the chiral agent may be selected depending on the purpose, since the helical twisting direction and helical twisting power (HTP) induced by the compound differ.
  • the chiral agent is not particularly limited, and known compounds (for example, liquid crystal device handbook, Chapter 3, Section 4-3, chiral agent for TN (twisted nematic), STN (Super Twisted Nematic), page 199, Japan Society for the Promotion of Science 142nd Committee, 1989), isosorbide, isomannide derivatives and the like can be used.
  • Chiral agents generally contain an asymmetric carbon atom, but axially chiral compounds or planar chiral compounds that do not contain an asymmetric carbon atom can also be used as chiral agents.
  • Examples of axially or planarly chiral compounds include binaphthyl, helicene, paracyclophane, and derivatives thereof.
  • the chiral agent may have a polymerizable group. When both the chiral agent and the liquid crystal compound have a polymerizable group, a repeating unit derived from the polymerizable liquid crystal compound and a repeating unit derived from the chiral agent are formed by the polymerization reaction of the polymerizable chiral agent and the polymerizable liquid crystal compound.
  • the polymerizable group possessed by the polymerizable chiral agent is preferably the same type of group as the polymerizable group possessed by the polymerizable liquid crystal compound. Therefore, the polymerizable group of the chiral agent is also preferably an unsaturated polymerizable group, an epoxy group or an aziridinyl group, more preferably an unsaturated polymerizable group, and an ethylenically unsaturated polymerizable group. More preferred. Also, the chiral agent may be a liquid crystal compound.
  • the chiral agent has a photoisomerizable group
  • a desired twisted orientation corresponding to the emission wavelength can be formed by irradiation with a photomask such as actinic rays after application and orientation.
  • the photoisomerizable group is preferably an isomerization site of a compound exhibiting photochromic properties, an azo group, an azoxy group, or a cinnamoyl group.
  • Specific compounds include JP-A-2002-80478, JP-A-2002-80851, JP-A-2002-179668, JP-A-2002-179669, JP-A-2002-179670, JP-A-2002- 179681, JP-A-2002-179682, JP-A-2002-338575, JP-A-2002-338668, JP-A-2003-313189, and compounds described in JP-A-2003-313292, etc. can be used.
  • the content of the chiral agent in the liquid crystal composition is preferably 0.01 to 200 mol%, more preferably 1 to 30 mol%, relative to the content molar amount of the liquid crystal compound.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of the transmissive liquid crystal diffraction element of the present invention.
  • the transmission type liquid crystal diffraction element 20 shown in FIG. A first retardation layer 38 arranged between the anisotropic layer 36b and a second optically anisotropic layer 36b arranged on the side opposite to the first optically anisotropic layer 36a of retardation layer 39 .
  • the transmissive liquid crystal diffraction element 20 has a first optically anisotropic layer 36a, a first retardation layer 38, a second optically anisotropic layer 36b, and a second retardation layer 39 in this order. have.
  • the optically anisotropic layer 36 converts incident circularly polarized light into circularly polarized light with the opposite direction of rotation.
  • the light is not completely converted into circularly polarized light in the opposite direction and becomes elliptically polarized light.
  • the transmissive liquid crystal diffraction element when the light converted by the first optically anisotropic layer 36a becomes elliptically polarized light, the action of the second optically anisotropic layer 36b cannot be properly obtained, resulting in diffraction. Efficiency may decrease.
  • the incident circularly polarized light it is not preferable for the incident circularly polarized light to become elliptically polarized light when emitted from the optically anisotropic layer 36, because this increases noise when using a transmissive diffraction element for optical communication, for example.
  • the elliptically polarized light emitted from the first optically anisotropic layer 36a and the second optically anisotropic layer 36b can be circularly polarized by imparting a phase difference to the light, thereby appropriately obtaining the action of the second optically anisotropic layer 36b and increasing the diffraction efficiency, as well as the transmission type of the present invention.
  • the polarization state of the light emitted from the liquid crystal diffraction element can be maintained at the polarization state at the time of incidence. Even when the first retardation layer 38 is provided between the first optically anisotropic layer 36a and the second optically anisotropic layer 36b, the first optically anisotropic layer 36a and the second optically anisotropic layer 36b When the light travels between the optically anisotropic layer 36b, it only passes through the first retardation layer 38 and does not affect diffraction. Obtainable.
  • the first retardation layer 38 and the second retardation layer 39 can impart a retardation to the elliptically polarized light emitted from the first optically anisotropic layer 36a and the second optically anisotropic layer 36b. If possible, a C plate or an O plate can be used as appropriate. Hereinafter, when there is no need to distinguish between the first retardation layer 38 and the second retardation layer 39, they are collectively referred to as retardation layers.
  • the C plate may be a positive C plate (hereinafter also referred to as positive C plate or +C plate) or a negative C plate (hereinafter also referred to as negative C plate or ⁇ C plate).
  • the positive C plate means an optical member whose refractive indices nx, ny, and nz satisfy nz>nx ⁇ ny.
  • a negative C-plate is an optical member whose refractive indices nx, ny, and nz satisfy nx ⁇ ny>nz.
  • the O-plate has a refractive index ellipsoid itself that is tilted with respect to the main surface. There is. When viewed from the normal direction, the slow axis in the ellipsoid cross section on the XY plane is the Y-axis direction.
  • the retardation in the thickness direction of the retardation layer varies depending on the incident angle of light, the configuration of the first optically anisotropic layer 36a, the configuration of the second optically anisotropic layer 36b, and the like. It may be appropriately set so that the elliptically polarized light emitted from the layer 36a and the second optically anisotropic layer 36b can be converted into circularly polarized light.
  • can be used as the index.
  • ⁇ is the wavelength (nm) of incident light
  • Rth( ⁇ ) represents the retardation (nm) of the retardation layer in the thickness direction at the wavelength ⁇ .
  • the tilt direction of the long axis of the liquid crystal molecules is aligned with the alignment axis D from the viewpoint of converting the elliptically polarized light emitted from the optically anisotropic layer into circularly polarized light and increasing the diffraction efficiency. Parallelism is preferred. Also, from the same point of view, it is preferable that the inclination angle matches the incident angle of the incident light.
  • the angle of inclination is preferably in the range of ⁇ 15°, more preferably in the range of ⁇ 10°, and even more preferably in the range of ⁇ 5° with respect to the incident angle.
  • the tilt angle at this time represents the tilt of the long axis direction of the liquid crystal molecules with respect to the normal direction of the retardation layer.
  • Both the first retardation layer 38 and the second retardation layer 39 may be C plates, both may be O plates, or one may be a C plate and the other may be an O plate. good.
  • the retardation layer is an O-plate, which is placed on the incident side of the light, that is, the side where the light that has passed through the optical fiber before being split is incident, and the output side, that is, the side where the light that has been split for each wavelength is emitted. is preferably a C plate.
  • the first retardation layer 38 when light is incident from the side of the first optically anisotropic layer 36a, the first retardation layer 38 is an O plate and the second retardation layer 39 is a A C plate is preferred.
  • the first optically anisotropic layer 36a and the second optically anisotropic layer 36b are optically different layers in which the liquid crystal compound is twisted and oriented in the thickness direction as shown in FIG. It may be a tropic layer, or an optically anisotropic layer in which the liquid crystal compound is twisted in the thickness direction as shown in FIG.
  • the twist direction of the liquid crystal compound in the first optically anisotropic layer is preferably opposite to the twist direction of the liquid crystal compound in the second optically anisotropic layer.
  • the optically anisotropic layer 36 shown in FIG. 2 and the optically anisotropic layer 37 shown in FIG. Not limited.
  • the optical axis of the liquid crystal compound may be inclined with respect to the main surface of the optically anisotropic layer.
  • the optical axis 40A of the liquid crystal compound 40 in the liquid crystal alignment pattern of the optically anisotropic layer shown in FIG. 3 continuously rotates only along the alignment axis D direction.
  • the present invention is not limited to this, and various configurations can be used as long as the optical axis 40A of the liquid crystal compound 40 rotates continuously along one direction in the optically anisotropic layer. be.
  • At least one of the first optically anisotropic layer and the second optically anisotropic layer is formed by laminating a plurality of liquid crystal layers in which liquid crystal compounds are twisted and aligned in the thickness direction.
  • the twist angle in each liquid crystal layer is less than 360°, and the twist directions of the liquid crystal compounds alternate in the lamination direction of the plurality of liquid crystal layers.
  • FIG. 11 is a diagram conceptually showing another example of a transmissive liquid crystal diffraction element.
  • the transmissive liquid crystal diffraction element shown in FIG. 11 includes a first optically anisotropic layer 37c having a liquid crystal layer 46a and a liquid crystal layer 46b, and a second optically anisotropic layer 37c having a liquid crystal layer 48a and a liquid crystal layer 48b. 37d.
  • the orientation of the optical axis of the liquid crystal compound 40 is continuously rotated along at least one in-plane direction, as in the example shown in FIG. It is a layer having a liquid crystal alignment pattern that changes while the Moreover, the liquid crystal layer 46a and the liquid crystal layer 46b have the same one period of the liquid crystal alignment pattern and the same rotation direction of the optical axis in the liquid crystal alignment pattern.
  • the liquid crystal compound 40 is twisted in the thickness direction. is the opposite.
  • the twist direction of the liquid crystal compound 40 in the liquid crystal layer 46a is the direction of counterclockwise rotation from top to bottom in the figure.
  • the twist direction of the liquid crystal compound 40 in the liquid crystal layer 46b is the direction of clockwise rotation from top to bottom in the figure.
  • the first optically anisotropic layer 37c has a liquid crystal layer in which the twist directions of the liquid crystal compound 40 in the thickness direction are different.
  • the orientation of the optical axis of the liquid crystal compound 40 is continuous along at least one in-plane direction, as in the example shown in FIG. It is a layer having a liquid crystal orientation pattern that changes while rotationally rotating.
  • the liquid crystal layer 48a and the liquid crystal layer 48b have the same one period of the liquid crystal alignment pattern and the same rotation direction of the optical axis in the liquid crystal alignment pattern.
  • the rotation direction of the optical axis in the liquid crystal orientation patterns of the liquid crystal layers 48a and 48b of the second optically anisotropic layer 37d is the same as that of the liquid crystals of the liquid crystal layers 46a and 46b of the first optically anisotropic layer 37c. It is opposite to the direction of rotation of the optical axis in the alignment pattern.
  • the liquid crystal compound 40 is twisted in the thickness direction. is the opposite.
  • the twist direction of the liquid crystal compound 40 in the liquid crystal layer 48a is the direction of counterclockwise rotation from top to bottom in the figure.
  • the twist direction of the liquid crystal compound 40 in the liquid crystal layer 48b is the direction of clockwise rotation from top to bottom in the figure.
  • the second optically anisotropic layer 37d has a liquid crystal layer in which the twist directions of the liquid crystal compound 40 in the thickness direction are different.
  • the optically anisotropic layer has a liquid crystal layer in which the twist directions of the liquid crystal compound 40 in the thickness direction are different, thereby improving the angle dependence and wavelength dependence of the diffraction efficiency.
  • the twist angle total twist angle in the thickness direction
  • the retardation ⁇ n ⁇ d of each liquid crystal layer vary depending on the refractive index difference ⁇ n of the liquid crystal compound. Therefore, the twist angle should be optimized for each liquid crystal layer.
  • the twist angle is preferably 30-180°. Twisted orientation can be achieved by the addition of the commonly used chiral agent described above.
  • ⁇ n is preferably 0.2 to 1, more preferably 0.2 to 0.5, even more preferably 0.2 to 0.4.
  • the ⁇ n can be calculated by taking out the liquid crystal layer and performing polarization analysis.
  • ⁇ n ⁇ d and the optical axis can be determined by microscopic measurement using a rotating analyzer method or a rotating phase shifter method, which are general ellipsometry methods.
  • ⁇ n can be calculated by separately measuring the thickness d of the liquid crystal layer.
  • the first optically anisotropic layer and the second optically anisotropic layer are the first optically anisotropic layer 37c and the second optically anisotropic layer 37c shown in FIG. It may be an anisotropic layer 37d. That is, the transmission type liquid crystal diffraction element of the present invention has the first retardation layer 38 between the first optically anisotropic layer 37c and the second optically anisotropic layer 37d in FIG.
  • the second optically anisotropic layer 37d may have the second retardation layer 39 on the side opposite to the first optically anisotropic layer 37c.
  • the optically anisotropic layer has a two-layer structure in which liquid crystal layers having different twist directions are stacked, but the present invention is not limited to this.
  • the optically anisotropic layer may have three or more liquid crystal layers with different twist directions.
  • the optically anisotropic layer may have a liquid crystal layer in which the liquid crystal compound is not twisted in the thickness direction between two liquid crystal layers with different twist directions. This further improves the angle dependence and wavelength dependence of the diffraction efficiency.
  • the direction of the optic axis of the liquid crystal compound is aligned with the direction of the optic axis of the liquid crystal compound at the interface of the adjacent twisted liquid crystal layers at each in-plane location. are connected continuously (facing in the same direction).
  • Such a structure in which the directions of the optical axes of the liquid crystal compounds are continuously connected between the adjacent liquid crystal layers can be produced by laminating and coating the upper liquid crystal layer on the lower liquid crystal layer.
  • the twist angle per unit length in the thickness direction of each liquid crystal layer is the symmetry of the diffraction performance. It is preferable that they are the same in terms of sex. On the other hand, when the diffraction performance at a certain angle is to be enhanced, the twist angle per unit length in the thickness direction of each liquid crystal layer may be different.
  • the side opposite to the second optically anisotropic layer of the first optically anisotropic layer and the first optically anisotropic layer of the second optically anisotropic layer It is preferred to have a ⁇ /4 plate located on at least one side opposite the anisotropic layer.
  • FIG. 12 is a diagram conceptually showing another example of the transmissive liquid crystal diffraction element of the present invention.
  • the transmissive liquid crystal diffraction element shown in FIG. 12 includes a first ⁇ /4 plate 50, a first optically anisotropic layer 36a, a first retardation layer 38, and a second optically anisotropic layer 36b. , a second retardation layer 39, and a second ⁇ /4 plate 50 in this order.
  • the first optically anisotropic layer 36a and the second optically anisotropic layer 36b have the same structure as the first optically anisotropic layer 36a and the second optically anisotropic layer 36b shown in FIG. , a description thereof will be omitted.
  • the first ⁇ /4 plate 50 and the second ⁇ /4 plate 50 are conventionally known ⁇ /4 plates. As is well known, circularly polarized light incident on the ⁇ /4 plate is converted into linearly polarized light, and linearly polarized light incident on the ⁇ /4 plate is converted into circularly polarized light.
  • ⁇ /4 plate 50, the slow axis is 45 degrees or It is arranged to be -45 degrees.
  • the linearly polarized light beams incident on the transmissive liquid crystal diffraction element whose oscillation directions are orthogonal to each other can be bent in the same direction.
  • s-polarized light and p-polarized light are incident on the transmissive liquid crystal diffraction element from the same direction.
  • s-polarized light and p-polarized light are incident on the transmissive liquid crystal diffraction element, they are converted into right-handed circularly polarized light and left-handed circularly polarized light by the first ⁇ /4 plate 50, respectively.
  • the converted right-handed circularly polarized light and left-handed circularly polarized light pass through the first optically anisotropic layer 36a, the first retardation layer 38, the second optically anisotropic layer 36b, and the second retardation layer 39. and , in that order.
  • the light that has passed through the second retardation layer 39 is bent in the same direction in the state of left-handed circularly polarized light and right-handed circularly polarized light.
  • the bent left-handed circularly polarized light and right-handed circularly polarized light enter the second ⁇ /4 plate 50 and are converted into s-polarized light and p-polarized light. At that time, the s-polarized light and the p-polarized light are emitted in the same direction.
  • the transmissive liquid crystal diffraction element configuring the transmissive liquid crystal diffraction element to have a ⁇ /4 plate, it is possible to bend linearly polarized light whose vibration directions are orthogonal to each other without mixing them in the same direction.
  • the first optically anisotropic layer 36a, the first retardation layer 38, the second optically anisotropic layer 36b, and the second retardation layer 39 are Although the configuration has two ⁇ /4 plates 50 sandwiched therebetween, the configuration is not limited to this.
  • the transmissive liquid crystal diffraction element by configuring the transmissive liquid crystal diffraction element to have only the first ⁇ /4 plate 50 on the side of the first optically anisotropic layer 36a, the incident right-handed circularly polarized light and left-handed circularly polarized light are can be bent in the same direction as linearly polarized light orthogonal to each other.
  • transmissive liquid crystal diffraction element by configuring the transmissive liquid crystal diffraction element to have only the second ⁇ /4 plate 50 on the side of the second optically anisotropic layer 36b, incident linearly polarized light whose vibration directions are orthogonal to each other can be It can be converted into circularly polarized light and left circularly polarized light and bent in the same direction.
  • the ⁇ /4 plate is not limited, and various known plates having ⁇ /4 functions can be used. Specific examples of the ⁇ /4 plate include those described in US Patent Application Publication No. 2015/0277006.
  • ⁇ /4 plate 50 has a single layer structure
  • a stretched polymer film and a retardation film having an optically anisotropic layer having a ⁇ /4 function on a support.
  • a broadband ⁇ /4 plate formed by laminating a ⁇ /4 plate and a ⁇ /2 wavelength plate can be mentioned.
  • the thickness of the ⁇ /4 plate is not particularly limited, it is preferably 1 to 500 ⁇ m, more preferably 1 to 50 ⁇ m, even more preferably 1 to 5 ⁇ m.
  • the ⁇ /4 plate used in the present invention preferably has reverse wavelength dispersion.
  • the wavelength dependence can be improved because the ⁇ /4 plate has reverse wavelength dispersion.
  • a ⁇ /4 plate having reverse wavelength dispersion can be realized, for example, by using a reverse dispersion liquid crystal material.
  • the ⁇ /4 plate is preferably a ⁇ /4 plate with a wide viewing angle.
  • a wide viewing angle ⁇ /4 plate has a retardation in the thickness direction close to zero.
  • Such a wide viewing angle ⁇ /4 plate can be realized, for example, by laminating a positive A plate and a positive C plate.
  • Example 1 ⁇ Fabrication of transmission type liquid crystal diffraction element> (Formation of alignment film) A glass substrate was prepared as a support. The following coating solution for forming an alignment film was applied onto the support by spin coating. The support on which the coating film of the alignment film-forming coating liquid was formed was dried on a hot plate at 60° C. for 60 seconds to form an alignment film P-1.
  • the alignment film P-1 thus obtained was irradiated with polarized ultraviolet rays (50 mJ/cm 2 , using an ultra-high pressure mercury lamp) to expose the alignment film P-1.
  • the alignment film was exposed using the exposure apparatus shown in FIG. 4 to form an alignment film P-1 having an alignment pattern.
  • a laser that emits laser light with a wavelength (325 nm) was used.
  • the amount of exposure by interference light was set to 300 mJ/cm 2 .
  • the crossing angle (crossing angle ⁇ ) of the two lights is such that one cycle ⁇ (the length of the 180° rotation of the optical axis) of the alignment pattern formed by the interference of the two laser beams is 1.05 ⁇ m. was adjusted.
  • compositions B-1 and B-2 below were prepared as liquid crystal compositions for forming a liquid crystal layer.
  • Rod-shaped liquid crystal compound L-1 10.00 parts by weight Rod-shaped liquid crystal compound L-2 90.00 parts by weight Polymerization initiator (manufactured by BASF, Irgacure OXE01) 1.00 parts by mass Chiral agent C-1 0.08 parts by mass Leveling agent T-1 0.08 parts by mass Methyl ethyl ketone 4000.00 parts by mass ⁇ ⁇
  • Rod-shaped liquid crystal compound L-1 10.00 parts by weight Rod-shaped liquid crystal compound L-2 90.00 parts by weight Polymerization initiator (manufactured by BASF, Irgacure OXE01) 1.00 parts by mass Chiral agent C-2 0.10 parts by mass Leveling agent T-1 0.08 parts by mass Methyl ethyl ketone 4000.00 parts by mass ⁇ ⁇
  • Rod-shaped liquid crystal compound L-1 (including the following structure in the mass ratio shown on the right)
  • the first optically anisotropic layer was formed by coating the composition B-1 on the alignment film P-1 in multiple layers, and coating the composition B-2 thereon in multiple layers.
  • the first layer composition B-1 is applied on the alignment film P-1, the coating film is heated on a hot plate to 80 ° C., and then at 80 ° C. in a nitrogen atmosphere.
  • the alignment of the liquid crystal compound was fixed by irradiating the coating film with ultraviolet rays having a wavelength of 365 nm at an irradiation amount of 300 mJ/cm 2 using a high-pressure mercury lamp.
  • the liquid crystal layer B-1 was formed by repeatedly coating the second and subsequent layers on the liquid crystal fixing layer, heating, cooling, and UV curing in the same manner.
  • the thickness of the liquid crystal layer B-1 was set to about 0.2 ⁇ m in each repeated coating so that a good alignment state could be obtained.
  • the composition B-2 was applied thereon in multiple layers in the same manner to form a liquid crystal layer B-2.
  • a first optically anisotropic layer having a structure in which the liquid crystal layer B-1 and the liquid crystal layer B-2 were superimposed was produced.
  • the twist angle in the thickness direction of the liquid crystal layer B-1 portion of the first optically anisotropic layer was 70°
  • the twist angle in the thickness direction of the liquid crystal layer B-2 portion was ⁇ 70°.
  • a bright and dark line in the shape of a horizontal V was observed at the lower interface (interface with the glass substrate) of the first optically anisotropic layer.
  • First and second retardation layers were formed by vertically aligning the rod-like liquid crystal compound L-1 and curing it with ultraviolet rays.
  • This retardation layer was a C plate with positive refractive index anisotropy, and the retardation (Rth(1550)) in the thickness direction was ⁇ 180 nm for both the first and second retardation layers.
  • the first retardation layer was attached to the first optically anisotropic layer with an adhesive.
  • the second optically anisotropic layer is transferred onto the first retardation layer and laminated on the surface of the first retardation layer to which the first optically anisotropic layer is not attached.
  • the rotation direction of the optic axis derived from the liquid crystal compound, which changes while continuously rotating along one direction in the plane, is opposite to that of the first optically anisotropic layer, and the liquid crystal compound
  • the second optically anisotropic layer is rotated by 180 degrees with respect to the axis perpendicular to the main surface so that one direction in the plane (arrangement axis D) in which the original optical axis rotates is parallel.
  • the second retardation layer was attached to the surface of the second optically anisotropic layer to which the first retardation layer was not attached using an adhesive.
  • the slow axes of the ⁇ /4 plates on both sides are 45 degrees with respect to the orientation (alignment axis D direction) in which the optic axis derived from the liquid crystal compound changes while continuously rotating along one direction in the plane. , ⁇ 45 degrees.
  • the ⁇ /4 plate was produced by the method described in the example of WO13/137464, and had a structure in which a positive A plate and a positive C plate were laminated. At this time, the in-plane retardation Re (1550) was 388 nm, and the thickness direction retardation Rth (1550) was 0 nm.
  • Example 2 to 5 A transmissive liquid crystal diffraction element was fabricated in the same manner as in Example 1, except that the film thicknesses of the first and second retardation layers were appropriately adjusted to obtain a desired value of Rth (1550). Table 1 shows the Rth (1550) of each retardation layer.
  • Example 6 A transmissive liquid crystal diffraction element was produced in the same manner as in Example 3 except that the first retardation layer between the first optically anisotropic layer and the second optically anisotropic layer was replaced with an O plate described later. bottom.
  • composition B-3 containing a rod-like liquid crystal compound L-3 having the following composition was continuously applied onto the alignment film P-2 with a wire bar.
  • the substrate was heated with hot air at 90° C. for 60 seconds. Subsequently, the alignment of the liquid crystal compound was fixed by UV irradiation to form an O-plate layer.
  • Composition B-3 ⁇ ⁇
  • Rod-shaped liquid crystalline compound L-3 100 parts by mass ⁇
  • Photopolymerization initiator 3 parts by mass (exemplified compound 1 described in JP-A-2006-285187)
  • Sensitizer (Kayacure DETX, manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.) 1 part by mass
  • Fluorinated polymer (D) 0.1 part by mass ⁇ Methyl ethyl ketone 172 parts by mass ⁇ ⁇
  • the retardation at a wavelength of 1550 nm was 720 nm.
  • the calculated average tilt angle was 53°.
  • the average tilt angle represents the tilt of the long axis direction of the liquid crystal molecules with respect to the normal direction of the retardation film.
  • the tilt direction (azimuth direction) of the liquid crystal molecules in the O-plate layer is parallel to one direction (alignment axis D) in the plane in which the optical axis derived from the liquid crystal compound in the first optically anisotropic layer rotates. It was transferred and laminated on the first optically anisotropic layer using an adhesive.
  • a transmissive liquid crystal diffraction element was produced in the same manner as in Example 1, except that the first and second retardation layers were omitted.
  • a transmissive liquid crystal diffraction element was fabricated in the same manner as in Example 1, except that the film thicknesses of the first and second retardation layers were appropriately adjusted so that Rth(1550) was ⁇ 1320 nm.
  • Example 1 A transmission type liquid crystal diffraction element having only the first optically anisotropic layer of Example 1 was produced.
  • the azimuth angle is the direction in which the optical axis derived from the liquid crystal compound changes while continuously rotating along one direction in the plane (direction of the alignment axis D), and the transmission type liquid crystal
  • a laser beam with a wavelength of 1550 nm is incident at an incident angle ⁇ i from the normal direction of the principal surface of the diffraction element, and the output angle ⁇ o of the refracted light refracted in the direction opposite to the incident direction of the light in the azimuth direction of the incident light and
  • the intensity (diffraction efficiency), and the output angle ⁇ p and intensity (diffraction efficiency) of the refracted light refracted in the same direction as the incident direction of the light were measured with a power meter.
  • the incident light was S-polarized light and P-polarized light, respectively.
  • an intensity value for evaluating the average value of the intensity of S-polarized light and the intensity of P-polarized light was used. The criteria are as follows. ⁇ SS: intensity (diffraction efficiency) of 97% or more ⁇ S: intensity (diffraction efficiency) of 95% or more and less than 97% ⁇ A: intensity (diffraction efficiency) of 92% or more and less than 95% ⁇ B: intensity (diffraction efficiency) is 90% or more and less than 92% ⁇ C: intensity (diffraction efficiency) is 80% or more and less than 90% ⁇ D: intensity (diffraction efficiency) is 50% or more and less than 80% ⁇ E: intensity (diffraction efficiency) is less than 50%
  • the polarization maintenance characteristics were evaluated according to the following criteria.
  • a reflecting member such as a mirror used for bending light reverses the traveling direction of light in the direction perpendicular to the reflecting surface and does not change the traveling direction in the direction parallel to the reflecting surface.
  • the transmissive liquid crystal diffraction element of the present invention reverses the traveling direction of light in the direction parallel to the main surface without changing the traveling direction of the light in the direction perpendicular to the main surface. . Therefore, if the transmissive liquid crystal diffraction element of the present invention and the reflecting member are to obtain the same light bending action, the directions of the surfaces on which the light is incident are different by 90 degrees.
  • the transmissive liquid crystal diffraction element of the present invention can be easily arranged even in a position where it is difficult to arrange a reflective member.
  • it is suitable for various applications that disperse light, such as a hyperspectral camera that has an entrance part for entering light of multiple wavelengths and an exit part for light divided into individual wavelengths, and communication applications using optical fibers.
  • a spectroscopic element such as a diffraction element used to disperse light bends light over a wide wavelength range and is required to have high diffraction efficiency.
  • the transmissive liquid crystal diffraction element of the present invention can disperse incident light in a wide wavelength range with high diffraction efficiency, and can detect light with high sensitivity in hyperspectral cameras, communication applications using optical fibers, and the like.
  • Reference Signs List 10 20 transmission type liquid crystal diffraction element 30 support 32 alignment film 36, 37 optically anisotropic layers 36a, 37a, 37c first optically anisotropic layers 36b, 37b, 37d second optically anisotropic layer 38th 1 retardation layer 39 second retardation layer 40 liquid crystal compound 40A optical axis 46a, 46b, 48a, 48b liquid crystal layer 50 ⁇ /4 plate 60 exposure device 62 laser 64 light source 65 ⁇ /2 plate 68 polarizing beam splitter 70A, 70B mirror 72A, 72B ⁇ /4 plate I R , I R1 right circularly polarized light IL , IL1 left circularly polarized light D array axis R region ⁇ 1 period M laser light MA, MB light beam P O linearly polarized light P R right circularly polarized light P L left-hand circularly polarized ⁇ angle L 1 , L 2 , L 4 , L 5 light

Abstract

異なる偏光を同じ方向に回折でき、さらに入射時の偏光状態を維持できる透過型液晶回折素子を提供する。透過型液晶回折素子は、液晶化合物由来の光学軸の向きが面内の少なくとも一方向に沿って連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンをそれぞれ有する、第１および第２の光学異方性層と、第２の光学異方性層の第１の光学異方性層とは反対側、および、第１の光学異方性層と第２の光学異方性層との間、それぞれに配置される２つの位相差層とを有し、第１の光学異方性層と第２の光学異方性層とが、液晶配向パターンにおける光学軸の回転方向が逆であり、第１の光学異方性層と第２の光学異方性層とが、液晶配向パターンの１周期が同じであり、位相差層が正のＣプレート、もしくはＯプレートであり、正のＣプレートは下記式（１）を満たす。　０．１２≦｜Ｒｔｈ（λ）／λ｜≦０．６６　・・・（１）

Description

透過型液晶回折素子
　本発明は、入射した光を回折する透過型液晶回折素子に関する。
　光を屈曲させて光の進行方向を制御する光学素子として回折素子は多くの光学デバイスあるいは光学システムで利用されている。
　このような回折素子として、液晶化合物を用いた液晶回折素子が提案されている。
　例えば、特許文献１には、第１の偏光回折格子層であって、第１の偏光回折格子層の両面間に定められる第１の厚みにわたって第１の偏光回折格子層の分子のそれぞれの相対的配向が第１の捩じれ角で回転するように、第１の捩じれ性に従って捩じられている分子構造を含んでいる、第１の偏光回折格子層と、第１の偏光回折格子層上の第２の偏光回折格子層であって、第２の偏光回折格子層の両面間に定められる第２の厚みにわたって第２の偏光回折格子層の分子のそれぞれの相対的配向が第２の捩じれ角で回転するように、第１の捩じれ性と逆の第２の捩じれ性に従って捩じられている分子構造を含んでいる、第２の偏光回折格子層と、を備えてなる偏光回折格子が記載されている。
特開２０１４-０８９４７６号公報
　液晶化合物を用いた偏光回折素子においては、偏光によって屈曲する方向が異なる。具体的には、偏光回折素子に入射した右円偏光と左円偏光とは、逆方向に屈曲され分離される。そのため、偏光によらず所定の方向に光を回折することができなかった。
　また、特に斜めから偏光が入射した場合には、液晶化合物を用いた偏光回折素子により屈曲された光は入射時とは異なった偏光状態になってしまう問題があった。
　本発明の課題は、異なる偏光を同じ方向に回折でき、さらに入射時の偏光状態を維持できる透過型液晶回折素子を提供することにある。
　この課題を解決するために、本発明は、以下の構成を有する。
　〔１〕　液晶化合物由来の光学軸の向きが面内の少なくとも一方向に沿って連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンをそれぞれ有する、第１の光学異方性層および第２の光学異方性層と、
　第２の光学異方性層の第１の光学異方性層とは反対側、および、第１の光学異方性層と第２の光学異方性層との間、それぞれに配置される２つの位相差層とを有し、
　第１の光学異方性層の液晶配向パターンにおける光学軸の回転方向と、第２の光学異方性層の液晶配向パターンにおける光学軸の回転方向とが逆であり、
　液晶配向パターンにおける液晶化合物由来の光学軸の向きが面内で１８０°回転する長さを１周期とすると、第１の光学異方性層の液晶配向パターンの１周期と、第２の光学異方性層の液晶配向パターンの１周期とが同じであり、
　位相差層が正のＣプレート、もしくはＯプレートであり、正のＣプレートは下記式（１）を満たす透過型液晶回折素子。
　　０．１２≦｜Ｒｔｈ（λ）／λ｜≦０．６６　　・・・（１）
（式中、λは入射光の波長（ｎｍ）、Ｒｔｈ（λ）は位相差層の波長λｎｍにおける厚さ方向のリタデーション（ｎｍ）を表す。）
　〔２〕液晶化合物由来の光学軸の向きが面内の少なくとも一方向に沿って連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンをそれぞれ有する、第１の光学異方性層および第２の光学異方性層と、
　前記第２の光学異方性層の前記第１の光学異方性層とは反対側、および、前記第１の光学異方性層と前記第２の光学異方性層との間、それぞれに配置される２つの位相差層とを有し、
　前記第１の光学異方性層の液晶配向パターンにおける光学軸の回転方向と、前記第２の光学異方性層の液晶配向パターンにおける光学軸の回転方向とが逆であり、
　前記液晶配向パターンにおける前記液晶化合物由来の光学軸の向きが面内で１８０°回転する長さを１周期とすると、前記第１の光学異方性層の前記液晶配向パターンの１周期Λ1と、前記第２の光学異方性層の前記液晶配向パターンの１周期Λ2とは、Λ1／Λ2=０．２～５であり、
　前記位相差層が正のＣプレート、もしくはＯプレートであり、
　前記正のＣプレートは下記式（１）を満たす透過型液晶回折素子。
　　０．１２≦｜Ｒｔｈ（λ）／λ｜≦０．６６　　・・・（１）
（式中、λは入射光の波長（ｎｍ）、Ｒｔｈ（λ）は前記位相差層の波長λｎｍにおける厚さ方向のリタデーション（ｎｍ）を表す。）
　〔３〕第１の光学異方性層および第２の光学異方性層は、厚さ方向において、液晶化合物がねじれ配向しており、
　ねじれ配向のねじれ角が３６０°未満であり、
　第１の光学異方性層における液晶化合物のねじれ方向と、第２の光学異方性層における液晶化合物のねじれ方向とが逆である〔１〕または〔２〕に記載の透過型液晶回折素子。
　〔４〕液晶化合物が棒状液晶化合物である、〔１〕から〔３〕いずれかに記載の透過型液晶回折素子。
　〔５〕棒状液晶化合物の屈折率差Δnが０．２～１である、〔１〕から〔４〕いずれかに記載の透過型液晶回折素子。
　〔６〕２つの位相差層のうち、入射側の位相差層がＯプレート、出射側の位相差層が正のＣプレートである〔１〕から〔５〕いずれかに記載の透過型液晶回折素子。
　〔７〕第１の光学異方性層の第２の光学異方性層とは反対側、および、第２の光学異方性層の第１の光学異方性層とは反対側に隣接する位相差層の第１の光学異方性層とは反対側の少なくとも一方に配置されるλ／４板を有する〔１〕から〔６〕いずれかに記載の透過型液晶回折素子。
　本発明によれば、異なる偏光を同じ方向に回折でき、さらに入射時の偏光状態を維持し、高い回折効率を有する透過型液晶回折素子を提供することができる。
透過型液晶回折素子の一例を概念的に示す図である。 図１に示す透過型液晶回折素子が有する光学異方性層を概念的に示す図である。 図２に示す光学異方性層の正面図である。 図２に示す光学異方性層の配向膜を露光する露光装置の一例の概念図である。 光学異方性層の作用を説明するための概念図である。 光学異方性層の作用を説明するための概念図である。 図１に示す透過型液晶回折素子の作用を説明するための概念図である。 透過型液晶回折素子の他の一例を概念的に示す図である。 図８に示す透過型液晶回折素子が有する光学異方性層を概念的に示す図である。 本発明の透過型液晶回折素子の一例を概念的に示す図である。 透過型液晶回折素子の他の一例を概念的に表す図である。 本発明の透過型液晶回折素子の他の一例を概念的に表す図である。
　以下、本発明の透過型液晶回折素子について、添付の図面に示される好適実施例を基に詳細に説明する。
　本明細書において「～」を用いて表される数値範囲は、「～」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
　本明細書において、「（メタ）アクリレート」は、「アクリレートおよびメタクリレートのいずれか一方または双方」の意味で使用される。
　本明細書において、「同じ」、「等しい」等は、技術分野で一般的に許容される誤差範囲を含むものとする。
［透過型液晶回折素子］
　本発明の液晶回折素子は、
　液晶化合物由来の光学軸の向きが面内の少なくとも一方向に沿って連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンをそれぞれ有する、第１の光学異方性層および第２の光学異方性層と、
　第２の光学異方性層の第１の光学異方性層とは反対側、および、第１の光学異方性層と第２の光学異方性層との間に配置される位相差層とを有し、
　第１の光学異方性層の液晶配向パターンにおける光学軸の回転方向と、第２の光学異方性層の液晶配向パターンにおける光学軸の回転方向とが逆であり、液晶配向パターンにおける液晶化合物由来の光学軸の向きが面内で１８０°回転する長さを１周期とすると、第１の光学異方性層の液晶配向パターンの１周期と、第２の光学異方性層の液晶配向パターンの１周期とが同じであり、
　位相差層が正のＣプレート、もしくはＯプレートであり、
　正のＣプレートは下記式（１）を満たす透過型液晶回折素子である。
　　０．１２≦｜Ｒｔｈ（λ）／λ｜≦０．６６　　・・・（１）
（式中、λは入射光の波長（ｎｍ）、Ｒｔｈ（λ）は位相差層の波長λｎｍにおける厚さ方向のリタデーション（ｎｍ）を表す。）
　まず、２つの光学異方性層を有する透過型液晶回折素子について説明する。
　図１に、透過型液晶回折素子の一例を概念的に示す。
　図１に示す透過型液晶回折素子１０は、厚さ方向に積層された第１の光学異方性層３６ａと第２の光学異方性層３６ｂとを有する。なお、図１においては、図面を簡略化して透過型液晶回折素子１０の構成を明確に示すために、第１の光学異方性層３６ａおよび第２の光学異方性層３６ｂは、表面の液晶化合物４０（液晶化合物の分子）のみを概念的に示している。しかしながら、第１の光学異方性層３６ａおよび第２の光学異方性層３６ｂは、図２に概念的に示すように、厚さ方向において、液晶化合物４０が積み重ねられた構造を有し、厚さ方向に積み重ねられた液晶化合物４０の光学軸が同じ方向を向いている構造を有する。
　図１に示すように、第１の光学異方性層３６ａと第２の光学異方性層３６ｂとは厚さ方向に積層されている。
　第１の光学異方性層３６ａおよび第２の光学異方性層３６ｂは、液晶化合物由来の光学軸の向きが面内の少なくとも一方向に沿って連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンを有する。
　第１の光学異方性層３６ａおよび第２の光学異方性層３６ｂが、上記液晶配向パターンを有することによって、透過する光を回折することができる。その際の回折角度は、液晶配向パターンにおいて、液晶化合物由来の光学軸の向きが面内で１８０°回転する長さを１周期（以下、液晶配向パターンの１周期ともいう）とすると、この１周期の長さに依存する。そのため、液晶配向パターンの１周期を調節することによって、回折角度を調節することができる。
　ここで、本発明において、第１の光学異方性層３６ａの液晶配向パターンにおける光学軸の回転方向と、第２の光学異方性層３６ｂの液晶配向パターンにおける光学軸の回転方向とが逆である。また、第１の光学異方性層３６ａの液晶配向パターンの１周期と、第２の光学異方性層３６ｂの液晶配向パターンの１周期とは同じである。以上の構成を有する透過型液晶回折素子は、主面に斜め方向から入射した光を透過しつつ回折する。その際、右円偏光および左円偏光を同じ方向に回折することができる。すなわち、図１に示す透過型液晶回折素子は、異なる偏光を同じ方向に回折でき、高い回折効率を有する透過型液晶回折素子を実現できる。このような作用については後に詳述する。
　（光学異方性層）
　第１の光学異方性層３６ａおよび第２の光学異方性層３６ｂについて図２および図３を用いて説明する。なお、第１の光学異方性層３６ａおよび第２の光学異方性層３６ｂは、液晶配向パターンにおける光学軸の回転方向が逆である以外は同様の構成を有するので、第１の光学異方性層３６ａと第２の光学異方性層３６ｂとを区別する必要がない場合にはまとめて光学異方性層３６として説明を行う。
　図２および図３に示す例は、液晶化合物を配向させた液晶相を固定してなり、液晶化合物由来の光学軸の向きが面内の少なくとも一方向に沿って連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンを有する光学異方性層である。図２および図３に示す例における光学異方性層は、液晶配向パターンにおける光学軸の回転方向が、図１の第１の光学異方性層３６ａと同じである。
　図２に示す例では、光学異方性層３６は、支持体３０の上に積層された配向膜３２上に積層されている。
　なお、第１の光学異方性層３６ａおよび第２の光学異方性層３６ｂが透過型液晶回折素子として、積層される際には、図２に示す例のように、光学異方性層３６は、支持体３０および配向膜３２の上に積層された状態で積層されてもよい。あるいは、光学異方性層３６は、例えば、支持体３０を剥離した、配向膜３２および光学異方性層３６のみが積層された状態で積層されてもよい。または、光学異方性層３６は、例えば、支持体３０および配向膜３２を剥離した、光学異方性層３６のみの状態で積層されてもよい。
　＜支持体＞
　支持体３０は、配向膜３２、および、光学異方性層３６を支持するものである。
　支持体３０は、配向膜３２、光学異方性層３６を支持できるものであれば、各種のシート状物（フィルム、板状物）が利用可能である。
　なお、支持体３０は、回折する光に対する透過率が５０％以上であることが好ましく、７０％以上であることがより好ましく、８５％以上であることがさらに好ましい。
　支持体３０の厚さには、制限はなく、透過型液晶回折素子の用途および支持体３０の形成材料等に応じて、配向膜３２、光学異方性層３６を保持できる厚さを、適宜、設定すればよい。
　支持体３０の厚さは、１～１０００μｍが好ましく、３～２５０μｍがより好ましく、５～１５０μｍがさらに好ましい。
　支持体３０は単層であっても、多層であってもよい。
　単層である場合の支持体３０としては、ガラス、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、アクリル、および、ポリオレフィン等からなる支持体３０が例示される。多層である場合の支持体３０の例としては、前述の単層の支持体のいずれかなどを基板として含み、この基板の表面に他の層を設けたもの等が例示される。
　＜配向膜＞
　支持体３０の表面には配向膜３２が形成される。
　配向膜３２は、光学異方性層３６を形成する際に、液晶化合物４０を所定の液晶配向パターンに配向するための配向膜である。
　後述するが、本発明において、光学異方性層３６は、液晶化合物４０に由来する光学軸４０Ａ（図３参照）の向きが、面内の一方向に沿って連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンを有する。従って、配向膜３２は、光学異方性層３６が、この液晶配向パターンを形成できるように、形成される。
　以下の説明では、『光学軸４０Ａの向きが回転』を単に『光学軸４０Ａが回転』とも言う。
　配向膜３２は、公知の各種のものが利用可能である。
　例えば、ポリマーなどの有機化合物からなるラビング処理膜、無機化合物の斜方蒸着膜、マイクログルーブを有する膜、ならびに、ω－トリコサン酸、ジオクタデシルメチルアンモニウムクロライドおよびステアリン酸メチルなどの有機化合物のラングミュア・ブロジェット法によるＬＢ（Langmuir-Blodgett：ラングミュア・ブロジェット）膜を累積させた膜、等が例示される。
　ラビング処理による配向膜３２は、ポリマー層の表面を紙または布で一定方向に数回こすることにより形成できる。
　配向膜３２に使用する材料としては、ポリイミド、ポリビニルアルコール、特開平９－１５２５０９号公報に記載された重合性基を有するポリマー、特開２００５－９７３７７号公報、特開２００５－９９２２８号公報、および、特開２００５－１２８５０３号公報記載の配向膜３２等の形成に用いられる材料が好ましい。
　光学異方性層３６においては、配向膜３２は、光配向性の素材に偏光または非偏光を照射して配向膜３２とした、いわゆる光配向膜が好適に利用される。すなわち、光学異方性層３６においては、配向膜３２として、支持体３０上に、光配向材料を塗布して形成した光配向膜が、好適に利用される。
　偏光の照射は、光配向膜に対して、垂直方向または斜め方向から行うことができ、非偏光の照射は、光配向膜に対して、斜め方向から行うことができる。
　本発明に利用可能な配向膜に用いられる光配向材料としては、例えば、特開２００６－２８５１９７号公報、特開２００７－７６８３９号公報、特開２００７－１３８１３８号公報、特開２００７－９４０７１号公報、特開２００７－１２１７２１号公報、特開２００７－１４０４６５号公報、特開２００７－１５６４３９号公報、特開２００７－１３３１８４号公報、特開２００９－１０９８３１号公報、特許第３８８３８４８号公報および特許第４１５１７４６号公報に記載のアゾ化合物、特開２００２－２２９０３９号公報に記載の芳香族エステル化合物、特開２００２－２６５５４１号公報および特開２００２－３１７０１３号公報に記載の光配向性単位を有するマレイミドおよび／またはアルケニル置換ナジイミド化合物、特許第４２０５１９５号および特許第４２０５１９８号に記載の光架橋性シラン誘導体、特表２００３－５２０８７８号公報、特表２００４－５２９２２０号公報および特許第４１６２８５０号に記載の光架橋性ポリイミド、光架橋性ポリアミドおよび光架橋性ポリエステル、ならびに、特開平９－１１８７１７号公報、特表平１０－５０６４２０号公報、特表２００３－５０５５６１号公報、国際公開第２０１０／１５０７４８号、特開２０１３－１７７５６１号公報および特開２０１４－１２８２３号公報に記載の光二量化可能な化合物、特にシンナメート化合物、カルコン化合物およびクマリン化合物等が、好ましい例として例示される。
　中でも、アゾ化合物、光架橋性ポリイミド、光架橋性ポリアミド、光架橋性ポリエステル、シンナメート化合物、および、カルコン化合物は、好適に利用される。
　配向膜３２の厚さには、制限はなく、配向膜３２の形成材料に応じて、必要な配向機能を得られる厚さを、適宜、設定すればよい。
　配向膜３２の厚さは、０．０１～５μｍが好ましく、０．０５～２μｍがより好ましい。
　配向膜３２の形成方法には、制限はなく、配向膜３２の形成材料に応じた公知の方法が、各種、利用可能である。一例として、配向膜３２を支持体３０の表面に塗布して乾燥させた後、配向膜３２をレーザ光によって露光して、配向パターンを形成する方法が例示される。
　図４に、配向膜３２を露光して、配向パターンを形成する露光装置の一例を概念的に示す。
　図４に示す露光装置６０は、レーザ６２を備えた光源６４と、レーザ６２が出射したレーザ光Ｍの偏光方向を変えるλ／２板６５と、レーザ６２が出射したレーザ光Ｍを光線ＭＡおよびＭＢの２つに分離する偏光ビームスプリッター６８と、分離された２つの光線ＭＡおよびＭＢの光路上にそれぞれ配置されたミラー７０Ａおよび７０Ｂと、λ／４板７２Ａおよび７２Ｂと、を備える。
　なお、光源６４は直線偏光Ｐ0を出射する。λ／４板７２Ａは、直線偏光Ｐ0（光線ＭＡ）を右円偏光ＰRに、λ／４板７２Ｂは直線偏光Ｐ0（光線ＭＢ）を左円偏光ＰLに、それぞれ変換する。
　配向パターンを形成される前の配向膜３２を有する支持体３０が露光部に配置され、２つの光線ＭＡと光線ＭＢとを配向膜３２上において交差させて干渉させ、その干渉光を配向膜３２に照射して露光する。
　この際の干渉により、配向膜３２に照射される光の偏光状態が干渉縞状に周期的に変化するものとなる。これにより、配向状態が周期的に変化する配向パターンを有する配向膜（以下、パターン配向膜ともいう）が得られる。
　露光装置６０においては、２つの光線ＭＡおよびＭＢの交差角αを変化させることにより、配向パターンの周期を調節できる。すなわち、露光装置６０においては、交差角αを調節することにより、液晶化合物４０に由来する光学軸４０Ａが一方向に沿って連続的に回転する配向パターンにおいて、光学軸４０Ａが回転する１方向における、光学軸４０Ａが１８０°回転する１周期の長さを調節できる。
　このような配向状態が周期的に変化した配向パターンを有する配向膜３２上に、光学異方性層３６を形成することにより、後述するように、液晶化合物４０に由来する光学軸４０Ａが一方向に沿って連続的に回転する液晶配向パターンを有する、光学異方性層３６を形成できる。
　また、λ／４板７２Ａおよび７２Ｂの光学軸を、それぞれ、９０°回転することにより、光学軸４０Ａの回転方向を逆にすることができる。
　上述のとおり、パターン配向膜は、パターン配向膜の上に形成される光学異方性層３６中の液晶化合物の光学軸の向きが面内の少なくとも一方向に沿って連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンとなるように、液晶化合物を配向させる配向パターンを有する。パターン配向膜が、液晶化合物を配向させる向きに沿った軸を配向軸とすると、パターン配向膜は、配向軸の向きが面内の少なくとも一方向に沿って連続的に回転しながら変化している配向パターンを有するといえる。パターン配向膜の配向軸は、吸収異方性を測定することで検出することができる。例えば、パターン配向膜に直線偏光を回転させながら照射して、パターン配向膜を透過する光の光量を測定した際に、光量が最大または最小となる向きが、面内の一方向に沿って漸次変化して観測される。
　なお、本発明において、配向膜３２は、好ましい態様として設けられるものであり、必須の構成要件ではない。
　例えば、支持体３０をラビング処理する方法、支持体３０をレーザ光などで加工する方法等によって、支持体３０に配向パターンを形成することにより、光学異方性層３６が、液晶化合物４０に由来する光学軸４０Ａの向きが面内の少なくとも一方向に沿って連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンを有する構成とすることも、可能である。すなわち、本発明においては、支持体３０を配向膜として作用させてもよい。
　＜光学異方性層＞
　光学異方性層３６は、配向膜３２の表面に形成される。
　上述したように、光学異方性層３６は、液晶化合物を配向した液晶相を固定してなる、光学異方性層であり、液晶化合物由来の光学軸の向きが面内の少なくとも一方向に沿って連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンを有する光学異方性層である。
　光学異方性層３６は、図２に概念的に示すように、液晶化合物４０が厚さ方向に螺旋状に捩じれ回転しておらず、面方向の同じ位置の液晶化合物４０はその光学軸４０Ａの向きが同じ向きになるように配向されている。
　＜＜光学異方性層の形成方法＞＞
　光学異方性層は、液晶化合物由来の光学軸の向きが面内の少なくとも一方向に沿って連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンに配向した液晶相を層状に固定して形成できる。
　液晶相を固定した構造は、液晶相となっている液晶化合物の配向が保持されている構造であればよく、典型的には、重合性液晶化合物を液晶配向パターンに沿った配向状態としたうえで、紫外線照射、加熱等によって重合、硬化し、流動性が無い層を形成して、同時に、外場または外力によって配向形態に変化を生じさせることない状態に変化した構造が好ましい。
　なお、液晶相を固定した構造においては、液晶相の光学的性質が保持されていれば十分であり、光学異方性層において、液晶化合物４０は液晶性を示さなくてもよい。例えば、重合性液晶化合物は、硬化反応により高分子量化して、液晶性を失っていてもよい。
　液晶相を固定してなる光学異方性層の形成に用いる材料としては、一例として、液晶化合物を含む液晶組成物が挙げられる。液晶化合物は重合性液晶化合物であることが好ましい。
　また、光学異方性層の形成に用いる液晶組成物は、さらに界面活性剤、重合開始剤等を含んでいてもよい。
－－重合性液晶化合物－－
　重合性液晶化合物は、棒状液晶化合物であることが好ましい。棒状液晶化合物は後述する液晶層の積層の際にコロナ処理などの表面処理を行う必要が無く、生産性に優れるという特徴がある。
　光学異方性層を形成する棒状の重合性液晶化合物の例としては、棒状ネマチック液晶化合物が挙げられる。棒状ネマチック液晶化合物としては、アゾメチン類、アゾキシ類、シアノビフェニル類、シアノフェニルエステル類、安息香酸エステル類、シクロヘキサンカルボン酸フェニルエステル類、シアノフェニルシクロヘキサン類、シアノ置換フェニルピリミジン類、アルコキシ置換フェニルピリミジン類、フェニルジオキサン類、トラン類、および、アルケニルシクロヘキシルベンゾニトリル類等が好ましく用いられる。低分子液晶化合物だけではなく、高分子液晶化合物も用いることができる。
　重合性液晶化合物は、重合性基を液晶化合物に導入することで得られる。重合性基の例には、不飽和重合性基、エポキシ基、およびアジリジニル基が含まれ、不飽和重合性基が好ましく、エチレン性不飽和重合性基がより好ましい。重合性基は種々の方法で、液晶化合物の分子中に導入できる。重合性液晶化合物が有する重合性基の個数は、好ましくは１～６個、より好ましくは１～３個である。
　重合性液晶化合物の例は、Ｍａｋｒｏｍｏｌ．Ｃｈｅｍ．，１９０巻、２２５５頁（１９８９年）、Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　５巻、１０７頁（１９９３年）、米国特許第４６８３３２７号明細書、米国特許第５６２２６４８号明細書、米国特許第５７７０１０７号明細書、国際公開第９５／２２５８６号、国際公開第９５／２４４５５号、国際公開第９７／００６００号、国際公開第９８／２３５８０号、国際公開第９８／５２９０５号、特開平１－２７２５５１号公報、特開平６－１６６１６号公報、特開平７－１１０４６９号公報、特開平１１－８００８１号公報、および、特開２００１－３２８９７３号公報等に記載の化合物が含まれる。２種類以上の重合性液晶化合物を併用してもよい。２種類以上の重合性液晶化合物を併用すると、配向温度を低下させることができる。
　また、上記以外の重合性液晶化合物としては、特開昭５７－１６５４８０号公報に開示されているようなコレステリック相を有する環式オルガノポリシロキサン化合物等を用いることができる。さらに、前述の高分子液晶化合物としては、液晶を呈するメソゲン基を主鎖、側鎖、あるいは主鎖および側鎖の両方の位置に導入した高分子、コレステリル基を側鎖に導入した高分子コレステリック液晶、特開平９－１３３８１０号公報に開示されているような液晶性高分子、および、特開平１１－２９３２５２号公報に開示されているような液晶性高分子等を用いることができる。
　また、液晶組成物中の重合性液晶化合物の添加量は、液晶組成物の固形分質量（溶媒を除いた質量）に対して、７５～９９．９質量％であることが好ましく、８０～９９質量％であることがより好ましく、８５～９０質量％であることがさらに好ましい。
－－界面活性剤－－
　光学異方性層を形成する際に用いる液晶組成物は、界面活性剤を含有してもよい。
　界面活性剤は、安定的に、または迅速に、液晶化合物の配向に寄与する配向制御剤として機能できる化合物が好ましい。界面活性剤としては、例えば、シリコ－ン系界面活性剤およびフッ素系界面活性剤が挙げられ、フッ素系界面活性剤が好ましく例示される。
　界面活性剤の具体例としては、特開２０１４－１１９６０５号公報の段落［００８２］～［００９０］に記載の化合物、特開２０１２－２０３２３７号公報の段落［００３１］～［００３４］に記載の化合物、特開２００５－９９２４８号公報の段落［００９２］および［００９３］中に例示されている化合物、特開２００２－１２９１６２号公報の段落［００７６］～［００７８］および段落［００８２］～［００８５］中に例示されている化合物、ならびに、特開２００７－２７２１８５号公報の段落［００１８］～［００４３］等に記載のフッ素（メタ）アクリレート系ポリマー、などが挙げられる。
　なお、界面活性剤は、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
　フッ素系界面活性剤として、特開２０１４－１１９６０５号公報の段落［００８２］～［００９０］に記載の化合物が好ましい。
　液晶組成物中における、界面活性剤の添加量は、液晶化合物の全質量に対して０．０１～１０質量％が好ましく、０．０１～５質量％がより好ましく、０．０２～１質量％がさらに好ましい。
－－重合開始剤－－
　液晶組成物が重合性化合物を含む場合は、重合開始剤を含有していることが好ましい。紫外線照射により重合反応を進行させる態様では、使用する重合開始剤は、紫外線照射によって重合反応を開始可能な光重合開始剤が好ましい。
　光重合開始剤の例には、α－カルボニル化合物（米国特許第２３６７６６１号、米国特許第２３６７６７０号の各明細書記載）、アシロインエーテル（米国特許第２４４８８２８号明細書記載）、α－炭化水素置換芳香族アシロイン化合物（米国特許第２７２２５１２号明細書記載）、多核キノン化合物（米国特許第３０４６１２７号、米国特許第２９５１７５８号の各明細書記載）、トリアリールイミダゾールダイマーとｐ－アミノフェニルケトンとの組み合わせ（米国特許第３５４９３６７号明細書記載）、アクリジンおよびフェナジン化合物（特開昭６０－１０５６６７号公報、米国特許第４２３９８５０号明細書記載）、ならびに、オキサジアゾール化合物（米国特許第４２１２９７０号明細書記載）等が挙げられる。
　液晶組成物中の光重合開始剤の含有量は、液晶化合物の含有量に対して０．１～２０質量％であることが好ましく、０．５～１２質量％であることがさらに好ましい。
－－架橋剤－－
　液晶組成物は、硬化後の膜強度向上、耐久性向上のため、任意に架橋剤を含有していてもよい。架橋剤としては、紫外線、熱、および、湿気等で硬化するものが好適に使用できる。
　架橋剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばトリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレートおよびペンタエリスリトールトリ（メタ）アクリレート等の多官能アクリレート化合物；グリシジル（メタ）アクリレートおよびエチレングリコールジグリシジルエーテル等のエポキシ化合物；２，２－ビスヒドロキシメチルブタノール－トリス［３－（１－アジリジニル）プロピオネート］および４，４－ビス（エチレンイミノカルボニルアミノ）ジフェニルメタン等のアジリジン化合物；ヘキサメチレンジイソシアネートおよびビウレット型イソシアネート等のイソシアネート化合物；オキサゾリン基を側鎖に有するポリオキサゾリン化合物；ならびに、ビニルトリメトキシシラン、Ｎ－（２－アミノエチル）３－アミノプロピルトリメトキシシラン等のアルコキシシラン化合物などが挙げられる。また、架橋剤の反応性に応じて公知の触媒を用いることができ、膜強度および耐久性向上に加えて生産性を向上させることができる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
　架橋剤の含有量は、液晶組成物の固形分質量に対して、３～２０質量％が好ましく、５～１５質量％がより好ましい。架橋剤の含有量が上記範囲内であれば、架橋密度向上の効果が得られやすく、液晶相の安定性がより向上する。
－－その他の添加剤－－
　液晶組成物中には、必要に応じて、さらに重合禁止剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定化剤、色材、および、金属酸化物微粒子等を、光学的性能等を低下させない範囲で添加することができる。
　液晶組成物は、光学異方性層を形成する際には、液体として用いられることが好ましい。
　液晶組成物は溶媒を含んでいてもよい。溶媒には、制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、有機溶媒が好ましい。
　有機溶媒には、制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ケトン類、アルキルハライド類、アミド類、スルホキシド類、ヘテロ環化合物、炭化水素類、エステル類、および、エーテル類などが挙げられる。これらは、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、環境への負荷を考慮した場合にはケトン類が好ましい。
　光学異方性層を形成する際には、光学異方性層の形成面に液晶組成物を塗布して、液晶化合物を所定の液晶配向パターンに配向された液晶相の状態に配向した後、液晶化合物を硬化して、光学異方性層とすることが好ましい。
　すなわち、配向膜３２上に光学異方性層を形成する場合には、配向膜３２に液晶組成物を塗布して、液晶化合物を所定の液晶配向パターンに配向した後、液晶化合物を硬化して、液晶相を固定してなる光学異方性層を形成することが好ましい。
　液晶組成物の塗布は、インクジェットおよびスクロール印刷等の印刷法、ならびに、スピンコート、バーコートおよびスプレー塗布等のシート状物に液体を一様に塗布できる公知の方法が全て利用可能である。
　塗布された液晶組成物は、必要に応じて乾燥および／または加熱され、その後、硬化され、光学異方性層を形成する。この乾燥および／または加熱の工程で、液晶組成物中の液晶化合物が所定の液晶配向パターンに配向すればよい。加熱を行う場合、加熱温度は、２００℃以下が好ましく、１３０℃以下がより好ましい。
　配向させた液晶化合物は、必要に応じて、さらに重合される。重合は、熱重合、および、光照射による光重合のいずれでもよいが、光重合が好ましい。光照射は、紫外線を用いることが好ましい。照射エネルギーは、２０ｍＪ／ｃｍ2～５０Ｊ／ｃｍ2が好ましく、５０ｍＪ／ｃｍ2～１５００ｍＪ／ｃｍ2がより好ましい。光重合反応を促進するため、加熱条件下または窒素雰囲気下で光照射を実施してもよい。照射する紫外線の波長は２５０～４３０ｎｍが好ましい。
　重合された液晶組成物は、必要に応じて、さらに液晶層を積層配向するために活性化処理してもよい。活性化処理は、コロナ処理またはプラズマ処理を採用することができる。これにより液晶を塗布する前の表面状態の濡れ性を良くすることができ、また液晶分子の水平配向の配向性を良くする効果がある。コロナ処理における放電量は１０～５００Ｗ／ｍ２／ｍｉｎであることが好ましい。製造装置としては、再公表特許ＷＯ１４／０５４４３７号公報に記載された装置を好適に利用できる。例えば、春日電機社製のコロナ処理機による常圧空気中の放電方式を用いることができる。プラズマ処理は、例えば、積水化学社製のプラズマ放電機により常圧空気中または窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲気中で放電する方式を用いることができる。
　光学異方性層の厚さには、制限はなく、光学異方性層の用途、光学異方性層に要求される光の反射率、および、光学異方性層の形成材料等に応じて、必要な光の反射率が得られる厚さを、適宜、設定すればよい。
　＜＜光学異方性層の液晶配向パターン＞＞
　前述のように、光学異方性層は、液晶化合物４０に由来する光学軸４０Ａの向きが、光学異方性層の面内において、一方向に連続的に回転しながら変化する液晶配向パターンを有する。
　なお、液晶化合物４０に由来する光学軸４０Ａとは、液晶化合物４０において屈折率が最も高くなる軸、いわゆる遅相軸である。例えば、液晶化合物４０が棒状液晶化合物である場合には、光学軸４０Ａは、棒形状の長軸方向に沿っている。以下の説明では、液晶化合物４０に由来する光学軸４０Ａを、『液晶化合物４０の光学軸４０Ａ』または『光学軸４０Ａ』ともいう。
　図３に、光学異方性層３６の平面図を概念的に示す。
　なお、平面図とは、図２において光学異方性層を上方から見た図であり、すなわち、光学異方性層を厚さ方向（＝各層（膜）の積層方向）から見た図である。
　また、図３では、光学異方性層（光学異方性層３６）の構成を分かりやすくするため、液晶化合物４０は配向膜３２の表面の液晶化合物４０のみを示している。
　図３に示すように、配向膜３２の表面において、光学異方性層３６を構成する液晶化合物４０は、下層の配向膜３２に形成された配向パターンに応じて、光学異方性層の面内において、矢印Ｄ（以下、配列軸Ｄという）で示す所定の一方向に沿って、光学軸４０Ａの向きが連続的に回転しながら変化する液晶配向パターンを有する。図示例においては、液晶化合物４０の光学軸４０Ａが、配列軸Ｄ方向に沿って、時計方向に連続的に回転しながら変化する、液晶配向パターンを有する。
　光学異方性層３６を構成する液晶化合物４０は、配列軸Ｄ、および、この一方向（配列軸Ｄ方向）と直交する方向に、二次元的に配列された状態になっている。
　以下の説明では、配列軸Ｄ方向と直交する方向を、便宜的にＹ方向とする。すなわち、矢印Ｙ方向とは、液晶化合物４０の光学軸４０Ａの向きが、光学異方性層の面内において、連続的に回転しながら変化する一方向と直交する方向である。従って、図１、図２および後述する図５、図６では、Ｙ方向は、紙面に直交する方向となる。
　液晶化合物４０の光学軸４０Ａの向きが配列軸Ｄ方向（所定の一方向）に連続的に回転しながら変化しているとは、具体的には、配列軸Ｄ方向に沿って配列されている液晶化合物４０の光学軸４０Ａと、配列軸Ｄ方向とが成す角度が、配列軸Ｄ方向の位置によって異なっており、配列軸Ｄ方向に沿って、光学軸４０Ａと配列軸Ｄ方向とが成す角度がθからθ＋１８０°あるいはθ－１８０°まで、順次、変化していることを意味する。
　なお、配列軸Ｄ方向に互いに隣接する液晶化合物４０の光学軸４０Ａの角度の差は、４５°以下であることが好ましく、１５°以下であることがより好ましく、より小さい角度であることがさらに好ましい。
　また、本発明において、配列軸Ｄ方向に互いに隣接する液晶化合物４０の光学軸４０Ａがなす角度が小さくなる向きに液晶化合物が回転しているものとする。従って、図２および図３に示す光学異方性層においては、液晶化合物４０の光学軸４０Ａは、配列軸Ｄの矢印の方向に沿って、右回り（時計回り）に回転している。
　一方、光学異方性層３６を形成する液晶化合物４０は、配列軸Ｄ方向と直交するＹ方向、すなわち、光学軸４０Ａが連続的に回転する一方向と直交するＹ方向では、光学軸４０Ａの向きが等しい。
　言い換えれば、光学異方性層３６を形成する液晶化合物４０は、Ｙ方向では、液晶化合物４０の光学軸４０Ａと配列軸Ｄ方向とが成す角度が等しい。
　光学異方性層３６において、Ｙ方向に配列される液晶化合物４０は、光学軸４０Ａと配列軸Ｄ方向（液晶化合物４０の光学軸の向きが回転する１方向）とが成す角度が等しい。この光学軸４０Ａと配列軸Ｄ方向とが成す角度が等しい液晶化合物４０が、Ｙ方向に配置された領域を、領域Ｒとする。
　この場合に、それぞれの領域Ｒにおける面内レタデーション（Ｒｅ）の値は、実質的に半波長すなわちλ／２であることが好ましい。これは、右円偏光は左円偏光に、左円偏光は右円偏光に変換される条件である。これらの面内レタデーションは、領域Ｒの屈折率異方性に伴う屈折率差Δｎと光学異方性層の厚さとの積により算出される。ここで、光学異方性層における領域Ｒの屈折率異方性に伴う屈折率差とは、領域Ｒの面内における遅相軸の方向の屈折率と、遅相軸の方向に直交する方向の屈折率との差により定義される屈折率差である。すなわち、領域Ｒの屈折率異方性に伴う屈折率差Δｎは、光学軸４０Ａの方向の液晶化合物４０の屈折率と、領域Ｒの面内において光学軸４０Ａに垂直な方向の液晶化合物４０の屈折率との差に等しい。つまり、屈折率差Δｎは、液晶化合物４０の屈折率差に等しい。
　光学異方性層３６においては、このような液晶化合物４０の液晶配向パターンにおいて、面内で光学軸４０Ａが連続的に回転して変化する配列軸Ｄ方向において、液晶化合物４０の光学軸４０Ａが１８０°回転する長さ（距離）を、液晶配向パターンにおける１周期の長さΛとする。
　すなわち、配列軸Ｄ方向に対する角度が等しい２つの液晶化合物４０の、配列軸Ｄ方向の中心間の距離を、１周期の長さΛとする。具体的には、図３に示すように、配列軸Ｄ方向と光学軸４０Ａの方向とが一致する２つの液晶化合物４０の、配列軸Ｄ方向の中心間の距離を、１周期の長さΛとする。以下の説明では、この１周期の長さΛを『１周期Λ』とも言う。
　光学異方性層３６の液晶配向パターンは、この１周期Λを、配列軸Ｄ方向すなわち光学軸４０Ａの向きが連続的に回転して変化する一方向に繰り返す。
　このような光学異方性層３６に円偏光が入射すると、光は、屈折され、かつ、円偏光の方向が変換される。
　この作用を、図５および図６に概念的に示す。なお、光学異方性層３６は、液晶化合物の屈折率差と光学異方性層の厚さとの積の値がλ／２であるとする。
　図５に示すように、光学異方性層３６の液晶化合物の屈折率差と光学異方性層の厚さとの積の値がλ／２の場合に、光学異方性層３６に左円偏光である入射光Ｌ1が入射すると、入射光Ｌ1は、光学異方性層３６を通過することにより１８０°の位相差が与えられて、透過光Ｌ2は、右円偏光に変換される。
　また、光学異方性層３６に形成された液晶配向パターンは、配列軸Ｄ方向に周期的なパターンであるため、透過光Ｌ2は、入射光Ｌ1の進行方向とは異なる方向に進行する。このように、左円偏光の入射光Ｌ1は、入射方向に対して配列軸Ｄ方向に一定の角度だけ傾いた、右円偏光の透過光Ｌ2に変換される。図５に示す例では、透過光Ｌ2は、右下方向に進行するように回折されている。
　一方、図６に示すように、光学異方性層３６の液晶化合物の屈折率差と光学異方性層の厚さとの積の値がλ／２のとき、光学異方性層３６に右円偏光の入射光Ｌ4が入射すると、入射光Ｌ4は、光学異方性層３６を通過することにより、１８０°の位相差が与えられて、左円偏光の透過光Ｌ5に変換される。
　また、光学異方性層３６に形成された液晶配向パターンは、配列軸Ｄ方向に周期的なパターンであるため、透過光Ｌ5は、入射光Ｌ4の進行方向とは異なる方向に進行する。このとき、透過光Ｌ5は透過光Ｌ2と異なる方向、つまり、入射方向に対して配列軸Ｄの矢印方向とは逆の方向に進行する。このように、入射光Ｌ4は、入射方向に対して配列軸Ｄ方向とは逆の方向に一定の角度だけ傾いた左円偏光の透過光Ｌ5に変換される。図６に示す例では、透過光Ｌ5は、左下方向に進行するように回折されている。
　前述のとおり、光学異方性層３６は、形成された液晶配向パターンの１周期Λの長さによって、透過光Ｌ2およびＬ5の屈折の角度を調節できる。具体的には、光学異方性層３６は、液晶配向パターンの１周期Λが短いほど、互いに隣接した液晶化合物４０を通過した光同士が強く干渉するため、透過光Ｌ2およびＬ5を大きく屈折させることができる。
　また、配列軸Ｄ方向に沿って回転する、液晶化合物４０の光学軸４０Ａの回転方向を逆方向にすることにより、透過光の屈折の方向を、逆方向にできる。すなわち、図５および図６に示す例では、配列軸Ｄ方向に向かう光学軸４０Ａの回転方向は時計回りであるが、この回転方向を反時計回りにすることで、透過光の屈折の方向を、逆方向にできる。具体的には、図５および図６において、配列軸Ｄ方向に向かう光学軸４０Ａの回転方向が反時計回りの場合には、光学異方性層３６に図中上側から入射する左円偏光は、光学異方性層３６を通過することにより透過光は右円偏光に変換され、かつ、図中左下方向に進行するように回折される。また、光学異方性層３６に図中上側から入射する右円偏光は、光学異方性層３６を通過することにより透過光は左円偏光に変換され、かつ、図中右下方向に進行するように回折される。
　（透過型液晶回折素子の作用）
　次に、このような液晶配向パターンを有する光学異方性層を２層積層した構成を有する透過型液晶回折素子の作用について、図７を用いて説明する。なお、図７においては、説明のため、第１の光学異方性層３６ａと第２の光学異方性層３６ｂとを離間して示している。
　前述のとおり、図１に示す構成を有する透過型液晶回折素子は、液晶配向パターンを有する第１の光学異方性層および第２の光学異方性層が積層されており、各光学異方性層の液晶配向パターンにおける光学軸の回転方向が逆である。図７では、第１の光学異方性層３６ａの液晶配向パターンにおける光学軸の回転方向が時計回り（右回り）であり、第２の光学異方性層３６ｂにおける光学軸の回転方向が反時計回り（左回り）である。
　また、第１の光学異方性層３６ａにおける液晶配向パターンの配列軸Ｄの方向と、第２の光学異方性層３６ｂにおける液晶配向パターンの配列軸Ｄの方向とは一致している。図７に示す例では、配列軸Ｄの方向は図中左方向である。
　また、第１の光学異方性層３６ａにおける液晶配向パターンの１周期Λの長さと、第２の光学異方性層３６ｂにおける液晶配向パターンの１周期Λの長さは同じである。
　このような構成の透過型液晶回折素子に、第１の光学異方性層３６ａ側から右円偏光ＩRおよび左円偏光ＩLが入射した場合を例に説明する。
　図７に示すように、右円偏光ＩRおよび左円偏光ＩLは、第１の光学異方性層３６ａの主面に対して斜め方向から入射する。図示例においては、右円偏光ＩRおよび左円偏光ＩLは配列軸Ｄに沿って、図７中左上方向から右下方向に進行するように同じ入射角度で第１の光学異方性層３６ａに入射している。
　前述のとおり、光学異方性層は、右円偏光ＩRおよび左円偏光ＩLを配列軸Ｄに沿って逆方向に回折させる。図７に示す例では、第１の光学異方性層３６ａは、入射した右円偏光ＩRを、入射した右円偏光ＩRの進行方向に対して、配列軸Ｄに沿って図７中左下方向に進行する方向に回折する。また、前述のとおり、回折された光は、左円偏光ＩL1に変換される。
　一方、左円偏光ＩLに対しては、第１の光学異方性層３６ａは、入射した左円偏光ＩLを、入射した左円偏光ＩLの進行方向に対して、配列軸Ｄに沿って図７中右方向に回折しようとする。しかしながら、光学異方性層による回折効率の角度依存性があり、この方向への回折は、回折効率が低くなるため、入射した左円偏光ＩLはほとんど回折されずに、左円偏光ＩLのまま第１の光学異方性層３６ａを図中右下方向に透過する。
　第１の光学異方性層３６ａを透過した左円偏光ＩL1および左円偏光ＩLは、第２の光学異方性層３６ｂに入射する。前述のとおり、第２の光学異方性層３６ｂは、液晶配向パターンにおける光学軸の回転方向が、第１の光学異方性層３６ａとは逆である。そのため、第２の光学異方性層３６ｂは、入射した円偏光を第１の光学異方性層３６ａとは逆方向に回折する。すなわち、左円偏光を配列軸Ｄに沿って左方向に回折する。
　図７に示すとおり、左円偏光ＩL1は、第２の光学異方性層３６ｂに対して、右上方向から左下方向に進行するように入射する。ここで、左円偏光ＩL1に対しては、第２の光学異方性層３６ｂは、入射した左円偏光ＩL1を、入射した左円偏光ＩL1の進行方向に対して、配列軸Ｄに沿って図７中左方向に回折しようとする。しかしながら、光学異方性層による回折効率の角度依存性があり、この方向への回折は、回折効率が低くなるため、入射した左円偏光ＩL1はほとんど回折されずに、左円偏光ＩL1のまま第２の光学異方性層３６ｂを左下方向に透過する。
　一方、第２の光学異方性層３６ｂは、左上方向から右下方向に進行する左円偏光ＩLを、入射した左円偏光ＩLの進行方向に対して、配列軸Ｄに沿って図７中左下方向に進行する方向に回折する。また、前述のとおり、回折された光は、右円偏光ＩR1に変換される。
　従って、図７に示すとおり、第１の光学異方性層３６ａおよび第２の光学異方性層３６ｂに斜め方向から入射した右円偏光ＩRおよび左円偏光ＩLは、左円偏光ＩL1および右円偏光ＩR1となって、同じ方向に回折されて出射される。
　前述のとおり、液晶化合物を用いた偏光回折素子は、偏光によって屈曲する方向が異なるため、従来の偏光回折素子では、入射した右円偏光と左円偏光とは、逆方向に屈曲され分離され、偏光によらず所定の方向に光を回折することができなかった。
　これに対して、図１に示す構成を有する透過型液晶回折素子は、上述のとおり、斜め方向から入射した右円偏光および左円偏光を、同じ方向に回折して出射することができる。
　ここで、斜め方向から入射した右円偏光および左円偏光を同じ方向に回折する作用を発揮するために、透過型液晶回折素子に対する光の入射角は、１０°～８０°が好ましく、２０°～７０°がより好ましく、４０°～５０°がさらに好ましい。
　また、斜め方向から入射した右円偏光および左円偏光を同じ方向に回折する作用を発揮するために、第１の光学異方性層３６ａおよび第２の光学異方性層３６ｂそれぞれによる回折角度は、５０°～１３０°が好ましく、６０°～１２０°がより好ましく、７０°～１１０°がさらに好ましい。ここで回折角とは、入射光と回折光とがなす角度を表す。
　第１の光学異方性層３６ａの液晶配向パターンの１周期の長さをΛ1、第２の光学異方性層３６ｂの液晶配向パターンの１周期の長さをΛ2とすると、Λ1とΛ2とは、回折したい角度等に応じて適宜設定すればよい。Λ1とΛ2との比は概ね０．２～５程度であることが好ましい。回折光と回折格子面とがなす角度を、入射角と合わせたいときには、Λ1とΛ2との比を１に設定すればよい。
　また、この発明の効果を発揮するため、入射光を大きな角度で回折して、０次光と１次光を角度で分離して回折効率の違いを利用するために、０次光と１次光の角度差が大きいことが好ましい。ここで、「０次光」とは回折格子で回折せずそのまま方向を変えない光を表し、「１次光」とは回折格子で＋１次または－１次の回折条件の方向に入射光が回折して方向を変えた光を表す。一方、０次光と１次光の角度差を大きくしすぎると１次光の回折条件から外れてしまう。光の回折角に対応する波長λと、液晶パターンピッチΛとの比であるλ／Λは、０．１～１．９の範囲であることが好ましく、０．２～１．８の範囲であることがより好ましく、０．３～１．７の範囲であることが更に好ましい。
　また、透過型液晶回折素子は、第１の光学異方性層３６ａおよび第２の光学異方性層３６ｂのみを有する構成に限定はされない。前述のとおり、透過型液晶回折素子の第１の光学異方性層３６ａおよび／または第２の光学異方性層３６ｂは、支持体３０および配向膜３２と積層された状態であってもよいし、配向膜３２と積層された状態であってもよい。
　ここで、透過型液晶回折素子１０に対する光の入射角と出射角とが等しい場合には、図２に示す例のように、第１の光学異方性層３６ａおよび第２の光学異方性層３６ｂはそれぞれ、厚さ方向に積み重ねられた液晶化合物４０は、その光学軸が同じ方向を向いている構造を有することが好ましい。言い換えると、面方向の同じ位置に存在する液晶化合物４０の光学軸は、同じ方向を向いていることが好ましい。すなわち、第１の光学異方性層３６ａおよび第２の光学異方性層３６ｂはそれぞれ、厚さ方向において、液晶化合物４０がねじれ配向されていないことが好ましい。透過型液晶回折素子１０に対する光の入射角と出射角とが等しい場合には、第１の光学異方性層３６ａおよび第２の光学異方性層３６ｂをそれぞれ、液晶化合物４０がねじれ配向されていない構成とすることで回折効率を向上できる。
　一方、透過型液晶回折素子１０に対する光の入射角と出射角とが異なっている場合には、図８に示す例のように、第１の光学異方性層３７ａおよび第２の光学異方性層３７ｂはそれぞれ、厚さ方向において、液晶化合物がねじれ配向していることが好ましい。第１の光学異方性層３７ａおよび第２の光学異方性層３７ｂにおけるねじれ配向は、厚さ方向でのねじれ角が３６０°未満である。すなわち、コレステリック配向されない程度にねじれ配向されたものである。
　また、第１の光学異方性層３７ａにおける液晶化合物４０のねじれ方向と、第２の光学異方性層３７ｂにおける液晶化合物４０のねじれ方向とは逆である。図８に示す例では、第１の光学異方性層３７ａにおいては、図中上側から下側に向かって、液晶化合物４０が時計回りにねじれている。一方、第２の光学異方性層３７ｂにおいては、図中上側から下側に向かって、液晶化合物４０が反時計回りにねじれている。
　また、図１の例と同様に、第１の光学異方性層３７ａの液晶配向パターンにおける光学軸の回転方向と、第２の光学異方性層３７ｂの液晶配向パターンにおける光学軸の回転方向とは逆である。なお、第１の光学異方性層３７ａと第２の光学異方性層３７ｂとは、液晶配向パターンにおける光学軸の回転方向が逆であり、厚さ方向においてねじれ配向する液晶化合物のねじれ方向が逆である以外は同様の構成を有するので、第１の光学異方性層３７ａと第２の光学異方性層３７ｂとを区別する必要がない場合にはまとめて光学異方性層３７として説明を行う。
　図９に、光学異方性層３７を概念的に表す図を示す。図９に示す光学異方性層３７は、厚さ方向において、液晶化合物がねじれ配向している以外は、図２に示す光学異方性層３６と同様の構成を有する。すなわち、図９に示す光学異方性層３７を厚さ方向からみると、図３に示す例と同様に、光学異方性層３７の面内において、配列軸Ｄに沿って、光学軸４０Ａの向きが連続的に回転しながら変化する液晶配向パターンを有する。
　図９に示す光学異方性層３７は、液晶化合物４０が厚み方向に旋回して積み重ねられたねじれ構造を有し、光学異方性層３７の一方の主面側に存在する液晶化合物４０から他方の主面側に存在する液晶化合物４０までの合計の回転角が３６０°未満である。
　このように、光学異方性層３７が、面内において、配列軸Ｄに沿って、光学軸４０Ａの向きが連続的に回転しながら変化する液晶配向パターンを有し、かつ、液晶化合物４０が厚み方向にねじれ構造を有すると、配列軸Ｄに平行な断面において、同じ方向を向いている液晶化合物４０を厚さ方向に結んだ線分（図８中、Ｈ1およびＨ2で示す線分）が、光学異方性層３７の主面に対して傾斜した構成となる。この線分Ｈ1およびＨ2に対する光の入射角および出射角を適宜調整することで、透過型液晶回折素子１０に対する光の入射角と出射角とが異なっている場合の回折効率を高くすることができる。具体的には、線分Ｈ1およびＨ2は平行であることが好ましく、また光の入射角および出射角は、線分Ｈ1およびＨ2に対しておよそ中間の角度であることが好ましい。
　ここで、回折効率の観点から、線分Ｈ1と線分Ｈ2とは平行にすることが好ましい。従って、第１の光学異方性層３７ａにおける液晶化合物４０のねじれ方向と、第２の光学異方性層３７ｂにおける液晶化合物４０のねじれ方向とは逆であり、ねじれ角が等しいことが好ましい。
　このように、光学異方性層を、厚さ方向において液晶化合物がねじれ配向している構成とするためには、光学異方性層を形成するための液晶組成物にキラル剤を含有させればよい。
－－キラル剤（光学活性化合物）－－
　キラル剤（光学活性化合物）は液晶相の螺旋構造を誘起する機能を有する。キラル剤は、化合物によって誘起する螺旋の捩れ方向および螺旋誘起力（Helical twisting power：ＨＴＰ）が異なるため、目的に応じて選択すればよい。
　キラル剤としては、特に制限はなく、公知の化合物（例えば、液晶デバイスハンドブック、第３章４－３項、ＴＮ（twisted nematic）、ＳＴＮ（Super Twisted Nematic）用キラル剤、１９９頁、日本学術振興会第１４２委員会編、１９８９に記載）、イソソルビド、および、イソマンニド誘導体等を用いることができる。
　キラル剤は、一般に不斉炭素原子を含むが、不斉炭素原子を含まない軸性不斉化合物または面性不斉化合物もキラル剤として用いることができる。軸性不斉化合物または面性不斉化合物の例には、ビナフチル、ヘリセン、パラシクロファン、および、これらの誘導体が含まれる。キラル剤は、重合性基を有していてもよい。キラル剤と液晶化合物とがいずれも重合性基を有する場合は、重合性キラル剤と重合性液晶化合物との重合反応により、重合性液晶化合物から誘導される繰り返し単位と、キラル剤から誘導される繰り返し単位とを有するポリマーを形成することができる。この態様では、重合性キラル剤が有する重合性基は、重合性液晶化合物が有する重合性基と、同種の基であることが好ましい。従って、キラル剤の重合性基も、不飽和重合性基、エポキシ基またはアジリジニル基であることが好ましく、不飽和重合性基であることがより好ましく、エチレン性不飽和重合性基であることがさらに好ましい。
　また、キラル剤は、液晶化合物であってもよい。
　キラル剤が光異性化基を有する場合には、塗布、配向後に活性光線などのフォトマスク照射によって、発光波長に対応した所望のねじれ配向を形成することができるので好ましい。光異性化基としては、フォトクロッミック性を示す化合物の異性化部位、アゾ基、アゾキシ基、または、シンナモイル基が好ましい。具体的な化合物として、特開２００２－８０４７８号公報、特開２００２－８０８５１号公報、特開２００２－１７９６６８号公報、特開２００２－１７９６６９号公報、特開２００２－１７９６７０号公報、特開２００２－１７９６８１号公報、特開２００２－１７９６８２号公報、特開２００２－３３８５７５号公報、特開２００２－３３８６６８号公報、特開２００３－３１３１８９号公報、および、特開２００３－３１３２９２号公報等に記載の化合物を用いることができる。
　液晶組成物における、キラル剤の含有量は、液晶化合物の含有モル量に対して０．０１～２００モル％が好ましく、１～３０モル％がより好ましい。
　次に、本発明の透過型液晶回折素子について説明する。
　図１０は、本発明の透過型液晶回折素子の一例を示す図である。
　図１０に示す透過型液晶回折素子２０は、第１の光学異方性層３６ａおよび第２の光学異方性層３６ｂに加えて、第１の光学異方性層３６ａと第２の光学異方性層３６ｂとの間に配置される第１の位相差層３８、および、第２の光学異方性層３６ｂの第１の光学異方性層３６ａとは反対側に配置される第２の位相差層３９を有する。
　すなわち、透過型液晶回折素子２０は、第１の光学異方性層３６ａ、第１の位相差層３８、第２の光学異方性層３６ｂ、および、第２の位相差層３９をこの順に有する。
　前述のとおり、光学異方性層３６は、入射した円偏光を旋回方向が逆向きの円偏光に変換する。しかしながら、完全に逆向きの円偏光に変換されず、楕円偏光となる場合がある。透過型液晶回折素子において、第１の光学異方性層３６ａで変換された光が楕円偏光となった場合には、第２の光学異方性層３６ｂでの作用が適正に得られず回折効率が低下するおそれがある。
　また、入射時の円偏光が光学異方性層３６からの出射時に楕円偏光になることは、例えば光通信用途で透過型回折素子を使用した際にノイズが増えることになるため好ましくない。
　そこで、第１の光学異方性層３６ａと第２の光学異方性層３６ｂとの間、および第２の光学異方性層３６ｂの第１の光学異方性層３６ａとは反対側に、第１の位相差層３８、および、第２の位相差層３９を有する構成とすることで、第１の光学異方性層３６ａおよび第２の光学異方性３６ｂから出射される楕円偏光に位相差を与えて円偏光にすることができ、これにより、第２の光学異方性層３６ｂでの作用が適正に得られ、回折効率を高くすることができるとともに、本発明の透過型液晶回折素子から出射された光の偏光状態を入射時の偏光状態に維持できる。
　なお、第１の光学異方性層３６ａと第２の光学異方性層３６ｂとの間に第１の位相差層３８を設けた場合でも、第１の光学異方性層３６ａと第２の光学異方性層３６ｂとの間で光が進行する際に第１の位相差層３８内を通過するのみで回折に影響は与えないため、図７に示す例と同様の回折の作用を得ることができる。
　第１の位相差層３８および第２の位相差層３９としては、第１の光学異方性層３６ａおよび第２の光学異方性層３６ｂから出射される楕円偏光に位相差を与えることができればよく、Ｃプレート、あるいはＯプレートが適宜利用可能である。以下、第１の位相差層３８および第２の位相差層３９を区別する必要がない場合にはまとめて位相差層ともいう。
　Ｃプレートとしては、ポジティブＣプレート（以下、正のＣプレート、＋Ｃプレートともいう）であってもネガティブＣプレート（以下、負のＣプレート、－Ｃプレートともいう）であってもよい。
　ここで、ポジティブＣプレートとは、屈折率ｎｘ、ｎｙ、およびｎｚが、ｎｚ　＞　ｎｘ　≒　ｎｙを満たす光学部材のことを言う。また、ネガティブＣプレートとは、屈折率ｎｘ、ｎｙ、およびｎｚが、ｎｘ　≒　ｎｙ　＞　ｎｚを満たす光学部材のことを言う。
　Ｏプレートは、屈折率楕円体自体が主面に対して傾いているものであり、例えば、Ｎｘ＞Ｎｙ＞Ｎｚに対してＹ軸を回転軸として、主面の法線からある角度で傾いているものである。法線方向から見た時には、ＸＹ平面による楕円体断面における遅相軸はＹ軸方向になる。
　位相差層の厚さ方向レタデーションは、光の入射角、第１の光学異方性層３６ａの構成、第２の光学異方性層３６ｂの構成等に応じて、第１の光学異方性層３６ａおよび第２の光学異方性層３６ｂから出射される楕円偏光を円偏光に変換できるように適宜設定すればよい。その指標として、｜Ｒｔｈ（λ）／λ｜を用いることができる。ここで、λは入射光の波長（ｎｍ）であり、Ｒｔｈ（λ）は位相差層の波長λにおける厚さ方向のリタデーション（ｎｍ）を表す。
　｜Ｒｔｈ（λ）／λ｜は０．１２以上０．６６以下であることが好ましく、０．１９以上０．５８以下であることがより好ましく、０．２６以上０．５５以下であることがさらに好ましい。｜Ｒｔｈ（λ）／λ｜をこの範囲に調整すると第１の光学異方性層３６ａおよび第２の光学異方性層３６ｂから出射される楕円偏光を円偏光に変換でき、回折効率を高くすることができるとともに、本発明の透過型液晶回折素子から出射された偏光状態を入射時の偏光状態に維持できる。
　位相差層にＯプレートを使用する場合は、光学異方性層から出射された楕円偏光を円偏光に変換し、回折効率を高める観点で、液晶分子の長軸の傾斜方向が配列軸Ｄと平行になることが好ましい。また、同様の観点で傾斜角度は入射光の入射角度と一致することが好ましい。傾斜角度は、入射角度に対して±１５°の範囲であることが好ましく、±１０°の範囲であることがより好ましく、±５°の範囲であることがさらに好ましい。Ｏプレートの作製に利用する配向膜の種類、添加剤の種類もしくはその量、又は配向温度もしくは配向時間等の製造条件を選択することで調整することができる。このときの傾斜角度とは位相差層の法線方向に対する液晶分子の長軸方向の傾きを表す。
　第１の位相差層３８および第２の位相差層３９は、両方がＣプレートであってもよく、両方がＯプレートであってもよく、一方がＣプレートで他方がＯプレートであってもよい。光の入射側、すなわち光ファイバを通ってきた分光される前の光が入射する側に配置される位相差層がＯプレートで、出射側、すなわち波長ごとに分光された光が出射される側に配置される位相差層がＣプレートであることが好ましい。
　例えば、図１０に示す例のように、第１の光学異方性層３６ａ側から光が入射する場合には、第１の位相差層３８がＯプレートで、第２の位相差層３９がＣプレートであることが好ましい。
　なお、図１０に示す例において、第１の光学異方性層３６ａおよび第２の光学異方性層３６ｂは、図２に示すような厚さ方向に液晶化合物がねじれ配向していない光学異方性層であってもよいし、図９に示すような厚さ方向に液晶化合物がねじれ配向している光学異方性層であってもよい。
　図１０において、第１の光学異方性層３６ａおよび第２の光学異方性層３６ｂが厚さ方向に液晶化合物がねじれ配向している光学異方性層である場合には、図８に示す例と同様に、第１の光学異方性層における液晶化合物のねじれ方向と、第２の光学異方性層における液晶化合物のねじれ方向とは逆であることが好ましい。
　ここで、図２に示す光学異方性層３６および図９に示す光学異方性層３７は、液晶化合物の光学軸が光学異方性層の主面に平行な構成を示したがこれに限定はされない。光学異方性層において、液晶化合物の光学軸が光学異方性層の主面に傾斜していてもよい。
　また、図３に示す光学異方性層の液晶配向パターンにおける液晶化合物４０の光学軸４０Ａは、配列軸Ｄ方向のみに沿って、連続して回転している。
　しかしながら、本発明は、これに制限はされず、光学異方性層において、液晶化合物４０の光学軸４０Ａが一方向に沿って連続して回転するものであれば、各種の構成が利用可能である。
　また、本発明の透過型液晶回折素子は、第１の光学異方性層および第２の光学異方性層の少なくとも一方が、厚さ方向に液晶化合物がねじれ配向した液晶層を複数積層してなり、各液晶層におけるねじれ角が３６０°未満であり、複数の液晶層は積層方向において、液晶化合物のねじれ方向が交互であることが好ましい。
　図１１は、透過型液晶回折素子の他の一例を概念的に表す図である。
　図１１に示す透過型液晶回折素子は、液晶層４６ａと液晶層４６ｂとを有する第１の光学異方性層３７ｃと、液晶層４８ａと液晶層４８ｂとを有する第２の光学異方性層３７ｄとを有する。
　第１の光学異方性層３７ｃの液晶層４６ａおよび液晶層４６ｂは、図３に示す例と同様に、液晶化合物４０の光学軸の向きが面内の少なくとも一方向に沿って連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンを有する層である。また、液晶層４６ａおよび液晶層４６ｂは、液晶配向パターンの１周期が同じであり、かつ、液晶配向パターンにおける光学軸の回転方向が同じである。
　ここで、液晶層４６ａおよび液晶層４６ｂは、厚さ方向に液晶化合物４０がねじれ配向しているが、液晶層４６ａにおける液晶化合物４０のねじれ方向と、液晶層４６ｂにおける液晶化合物４０のねじれ方向とは逆である。
　図１１に示す例においては、液晶層４６ａにおける液晶化合物４０のねじれ方向は、図中上から下に向かって反時計回りに回転する方向である。一方、液晶層４６ｂにおける液晶化合物４０のねじれ方向は、図中上から下に向かって時計回りに回転する方向である。
　すなわち、第１の光学異方性層３７ｃは、厚さ方向における液晶化合物４０のねじれ方向が異なる液晶層を有する。
　同様に、第２の光学異方性層３７ｄの液晶層４８ａおよび液晶層４８ｂは、図３に示す例と同様に、液晶化合物４０の光学軸の向きが面内の少なくとも一方向に沿って連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンを有する層である。また、液晶層４８ａおよび液晶層４８ｂは、液晶配向パターンの１周期が同じであり、かつ、液晶配向パターンにおける光学軸の回転方向が同じである。
　また、第２の光学異方性層３７ｄの液晶層４８ａおよび液晶層４８ｂの液晶配向パターンにおける光学軸の回転方向は、第１の光学異方性層３７ｃの液晶層４６ａおよび液晶層４６ｂの液晶配向パターンにおける光学軸の回転方向とは逆である。
　ここで、液晶層４８ａおよび液晶層４８ｂは、厚さ方向に液晶化合物４０がねじれ配向しているが、液晶層４８ａにおける液晶化合物４０のねじれ方向と、液晶層４８ｂにおける液晶化合物４０のねじれ方向とは逆である。
　図１１に示す例においては、液晶層４８ａにおける液晶化合物４０のねじれ方向は、図中上から下に向かって反時計回りに回転する方向である。一方、液晶層４８ｂにおける液晶化合物４０のねじれ方向は、図中上から下に向かって時計回りに回転する方向である。
　すなわち、第２の光学異方性層３７ｄは、厚さ方向における液晶化合物４０のねじれ方向が異なる液晶層を有する。
　このように、光学異方性層が、厚さ方向における液晶化合物４０のねじれ方向が異なる液晶層を有する構成とすることにより、回折効率の角度依存性および波長依存性が向上する。この際、各液晶層のツイスト角（厚さ方向の総ねじれ角）とレタデーションΔｎ×ｄは液晶化合物の屈折率差Δｎに依存して最適値が変化する。そのため、各液晶層に合わせてツイスト角を最適化すればよい。ツイスト角は、３０～１８０°のものが好ましい。ねじれ配向は、上述した通常用いられるキラル剤の添加で実現できる。
　また、液晶化合物のΔｎが大きいと角度依存性および波長依存性がより改善し、さらに液晶層の膜厚を薄くすることができるので積層回数を減らし生産性を向上させることができる。Δｎは０．２～１であることが好ましく、０．２～０．５であることがより好ましく、０．２～０．４であることがさらに好ましい。
　前記Δｎは、液晶層を取り出して偏光解析することにより算出できる。一般的な偏光解析法である回転検光子法や回転位相子法を用いた顕微鏡測定により、Δｎ×ｄおよび光学軸を求めることができる。さらに液晶層の厚さｄを別途測定することにより、Δｎを算出することができる。
　本発明の透過型液晶回折素子において、第１の光学異方性層と第２の光学異方性層とは、図１１に示した第１の光学異方性層３７ｃおよび第２の光学異方性層３７ｄであってもよい。すなわち、本発明の透過型液晶回折素子は、図１１において、第１の光学異方性層３７ｃと第２の光学異方性層３７ｄとの間に第１の位相差層３８を有し、第２の光学異方性層３７ｄの、第１の光学異方性層３７ｃとは反対側に第２の位相差層３９を有する構成であってもよい。
　また、図１１に示す例では、光学異方性層はねじれ方向が異なる液晶層を積層した２層構成としたが、これに限定はされない。光学異方性層は、ねじれ方向が異なる液晶層を３層以上有していてもよい。あるいは、光学異方性層は、ねじれ方向が異なる２層の液晶層の間に、厚さ方向に液晶化合物がねじれていない液晶層を有していてもよい。これにより、回折効率の角度依存性および波長依存性がより向上する。
　ねじれ配向した液晶層の間の非ねじれ配向の液晶層は、液晶化合物の光学軸の方向が、面内のそれぞれの場所において、隣接するねじれ配向した液晶層の界面における液晶化合物の光学軸の方向と連続的に繋がっている（同じ向きを向いている）ことが好ましい。このように隣接する液晶層間で液晶化合物の光学軸の向きが連続的に繋がっている構成は、下層の液晶層に上層の液晶層を積層塗布することによって作製することができる。
　光学異方性層が、厚さ方向における液晶化合物４０のねじれ方向が異なる液晶層を有する構成の場合には、各液晶層の厚さ方向における単位長さ当たりのねじれ角は、回折性能の対称性の観点では同じであることが好ましい。一方、ある角度での回折性能を高くする場合には、各液晶層の厚さ方向における単位長さ当たりのねじれ角は異なっていてもよい。
　また、本発明の透過型液晶回折素子は、第１の光学異方性層の第２の光学異方性層とは反対側、および、第２の光学異方性層の第１の光学異方性層とは反対側の少なくとも一方に配置されるλ／４板を有することが好ましい。
　図１２は、本発明の透過型液晶回折素子の他の一例を概念的に表す図である。
　図１２に示す透過型液晶回折素子は、第１のλ／４板５０と、第１の光学異方性層３６ａと、第１の位相差層３８と、第２の光学異方性層３６ｂと、第２の位相差層３９と、第２のλ／４板５０とを、この順に有する。
　なお、第１の光学異方性層３６ａおよび第２の光学異方性層３６ｂは、図１に示す第１の光学異方性層３６ａおよび第２の光学異方性層３６ｂと同様の構成を有するため、その説明は省略する。
　第１のλ／４板５０および第２のλ／４板５０は、従来公知のλ／４板である。周知のとおり、λ／４板に入射した円偏光は直線偏光に変換され、また、λ／４板に入射した直線偏光は円偏光に変換される。λ／４板５０は、その遅相軸が、液晶化合物由来の光学軸が面内一方向に沿って連続的に回転しながら変化している方位（配列軸Ｄ方向）に対し、４５度または－４５度となるように配置される。
　従って、図１２に示す例では、透過型液晶回折素子に入射した振動方向が互いに直交する直線偏光を同じ向きに屈曲させることができる。
　具体的には、ｓ偏光およびｐ偏光が同じ方向から透過型液晶回折素子に入射した例を考える。まず、ｓ偏光およびｐ偏光が透過型液晶回折素子に入射すると、第１のλ／４板５０によってそれぞれ右円偏光および左円偏光に変換される。変換された右円偏光および左円偏光は、第１の光学異方性層３６ａと、第１の位相差層３８と、第２の光学異方性層３６ｂと、第２の位相差層３９とを、この順に通過する。その際、第２の位相差層３９を通過した光は、左円偏光および右円偏光の状態で同じ方向に屈曲される。屈曲された左円偏光および右円偏光は、第２のλ／４板５０に入射して、ｓ偏光およびｐ偏光に変換される。その際、ｓ偏光およびｐ偏光は、同じ方向に出射される。
　このように、透過型液晶回折素子が、λ／４板を有する構成とすることで、振動方向が互いに直交する直線偏光を混合することなく、同じ方向に屈曲することができる。
　なお、図１２に示す例においては、第１の光学異方性層３６ａと、第１の位相差層３８と、第２の光学異方性層３６ｂと、第２の位相差層３９とを挟む２つのλ／４板５０を有する構成としたがこれに限定はされない。例えば、透過型液晶回折素子が、第１の光学異方性層３６ａ側の第１のλ／４板５０のみを有する構成とすることで、入射した右円偏光および左円偏光を、振動方向が互いに直交する直線偏光として、同じ方向に屈曲することができる。また、透過型液晶回折素子が、第２の光学異方性層３６ｂ側の第２のλ／４板５０のみを有する構成とすることで、入射した振動方向が互いに直交する直線偏光を、右円偏光および左円偏光に変換して、同じ方向に屈曲することができる。
　λ／４板としては、制限はなく、公知のλ／４機能を有する板が、各種、利用可能である。λ／４板の具体例としては、例えば米国特許出願公開２０１５／０２７７００６号に記載のものなどが挙げられる。
　例えば、λ／４板５０が単層構造である態様としては、具体的には、延伸ポリマーフィルム、および、支持体上にλ／４機能を有する光学異方性層を設けた位相差フィルム等が挙げられる。また、λ／４板が複層構造である態様としては、具体的には、λ／４板とλ／２波長板とを積層してなる広帯域λ／４板が挙げられる。
　λ／４板の厚さは特に制限はないが、１～５００μｍが好ましく、１～５０μｍがより好ましく、１～５μｍがさらに好ましい。
　本発明に用いられるλ／４板は、逆波長分散性を有することが好ましい。λ／４板が逆波長分散性を有することで、波長依存性を向上することができる。逆波長分散性を有するλ／４板は、例えば、逆分散液晶材料を用いて作製することで実現することができる。
　また、λ／４板は入射角依存性を向上する観点から、広視野角λ／４板であることが好ましい。広視野角λ／４板とは、厚さ方向のレタデーションがゼロに近いものである。このような広視野角λ／４板は、例えば、正のＡプレートと正のＣプレートの積層によって実現できる。
　以上、本発明の透過型液晶回折素子について詳細に説明したが、本発明は上述の例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよいのは、もちろんである。
　以下に実施例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、試薬、使用量、物質量、割合、処理内容、および、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。
　［実施例１］
＜透過型液晶回折素子の作製＞
（配向膜の形成）
　支持体としてガラス基板を用意した。支持体上に、下記の配向膜形成用塗布液をスピンコートで塗布した。この配向膜形成用塗布液の塗膜が形成された支持体を６０℃のホットプレート上で６０秒間乾燥し、配向膜Ｐ－１を形成した。
　　配向膜形成用塗布液Ｐ－１
―――――――――――――――――――――――――――――――――
・下記光配向用素材　　１．００質量部
・水　　１６．００質量部
・ブトキシエタノール　　４２．００質量部
・プロピレングリコールモノメチルエーテル　　４２．００質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――
　　光配向用素材
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
（配向膜の露光）
　得られた配向膜Ｐ－１に偏光紫外線を照射（５０ｍＪ／ｃｍ2、超高圧水銀ランプ使用）することで、配向膜Ｐ－１の露光を行った。
　図４に示す露光装置を用いて配向膜を露光して、配向パターンを有する配向膜Ｐ－１を形成した。露光装置において、レーザとして波長（３２５ｎｍ）のレーザ光を出射するものを用いた。干渉光による露光量を３００ｍＪ／ｃｍ2とした。なお、２つのレーザー光の干渉により形成される配向パターンの１周期Λ（光学軸が１８０°回転する長さ）が、１．０５μｍとなるように、２つの光の交差角（交差角α）を調節した。
（第１の光学異方性層の形成）
　液晶層を形成する液晶組成物として、下記の組成物Ｂ－１、Ｂ－２を調製した。
　　組成物Ｂ－１
――――――――――――――――――――――――――――――――――
・棒状液晶化合物Ｌ－１　　１０．００質量部
・棒状液晶化合物Ｌ－２　　９０．００質量部
・重合開始剤（ＢＡＳＦ製、Ｉｒｇａｃｕｒｅ　ＯＸＥ０１）
　　１．００質量部
・キラル剤Ｃ－１　　０．０８質量部
・レベリング剤Ｔ－１　　０．０８質量部
・メチルエチルケトン　　４０００．００質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――
　　組成物Ｂ－２
――――――――――――――――――――――――――――――――――
・棒状液晶化合物Ｌ－１　　１０．００質量部
・棒状液晶化合物Ｌ－２　　９０．００質量部
・重合開始剤（ＢＡＳＦ製、Ｉｒｇａｃｕｒｅ　ＯＸＥ０１）
　　１．００質量部
・キラル剤Ｃ－２　　０．１０質量部
・レベリング剤Ｔ－１　　０．０８質量部
・メチルエチルケトン　　４０００．００質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――
　　棒状液晶化合物Ｌ－１　　（下記の構造を右に示す質量比で含む）
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
　　棒状液晶化合物Ｌ－２
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
　　キラル剤Ｃ－１
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
　　キラル剤Ｃ－２
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
　　レベリング剤Ｔ－１
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
　第１の光学異方性層は、組成物Ｂ－１を配向膜Ｐ－１上に多層塗布し、その上に組成物Ｂ－２を多層塗布することにより形成した。先ず１層目は、配向膜Ｐ－１上に1層目の組成物Ｂ－１を塗布して、塗膜をホットプレート上で８０℃に加熱し、その後、８０℃において、窒素雰囲気下で高圧水銀灯を用いて波長３６５ｎｍの紫外線を３００ｍＪ／ｃｍ2の照射量で塗膜に照射することにより、液晶化合物の配向を固定化した。２層目以降はその液晶固定化層に重ね塗りして塗布を行い、同様に加熱、冷却後に紫外線硬化を行うことを繰り返し液晶層Ｂ－１を形成した。この際、各回の重ね塗り時の塗布厚は液晶層Ｂ－１の厚みが約０．２μｍ程度になるようにして良好な配向状態が得られるようにした。これにより、液晶層Ｂ－１のΔｎ1550×膜厚ｄ＝Ｒｅ（１５５０）が８５２ｎｍになるようにした。このときｄ＝４．１μｍ、Δｎ1550＝０．２１であった。
　その上に、組成物Ｂ－２を同様に多層塗布し、液晶層Ｂ－２を形成した。これにより、液晶層Ｂ－２のΔｎ1550×ｄ＝Ｒｅ（１５５０）が８５２ｎｍになるようにした。このときｄ＝４．１μｍ、Δｎ1550＝０．２１であった。これにより、液晶層Ｂ－１と液晶層Ｂ－２が重なった構造の第１の光学異方性層を作製した。顕微鏡で確認した結果、周期的な配向になっていることを確認した。また、第１の光学異方性層の液晶層Ｂ－１部分の厚さ方向の捩れ角は７０°、液晶層Ｂ－２部分の厚さ方向の捩れ角は－７０°であった。また、ＳＥＭによる断面像において、第１の光学異方性層の下界面（ガラス基板との界面）に対し、Ｖの字を横にした形状の明暗線が観察された。この明暗線は、右左の異なった厚さ方向のねじれ方向を配向している液晶化合物が厚さ方向に積み重ねられた構成により観察されるものである。
（第２の光学異方性層の形成）
　第１の光学異方性層と同じ様に光学異方性層を形成し、これを第２の光学異方性層とした。
（第１、第２の位相差層の形成）
　棒状液晶化合物Ｌ－１を垂直配向させ紫外線硬化することにより、第１、第２の位相差層を形成した。この位相差層は屈折率異方性が正のＣプレートであり、厚さ方向のレタデーション（Ｒｔｈ（１５５０））は第１、第２の位相差層ともに－１８０ｎｍであった。
（透過型液晶回折素子の作製）
　まず第１の光学異方性層に第１の位相差層を粘着剤で貼合した。次に、第１の位相差層の上に第２の光学異方性層を転写して、第１の位相差層の、第１の光学異方性層が貼合されていない面に積層するように粘着剤で貼合した。このとき、面内の一方向に沿って連続的に回転しながら変化している液晶化合物由来の光学軸の回転方向が第１の光学異方性層と逆回転になるよう、かつ、液晶化合物由来の光学軸が回転する面内の一方向の向き（配列軸Ｄ）が平行になるように、主面に垂直な軸に対して第２の光学異方性層を１８０度回転させて貼合した。
　さらに第２の位相差層を第２の光学異方性層の、第１の位相差層が貼合されていない面に粘着剤で貼合した。
　最後に第１の光学異方性層の第１の位相差層が貼合されいていない面、および、第２の位相差層の第２の光学異方性層が貼合されていない面にλ/４板を粘着剤で貼合し、透過型液晶回折素子を作製した。この回折素子におけるλ／Λの値は、入射波長λ１５５０ｎｍの光に対し、１．４８であり、すなわちΛ＝１．０５μｍであった。
　両側のλ／４板の遅相軸は、液晶化合物由来の光学軸が面内の一方向に沿って連続的に回転しながら変化している方位（配列軸Ｄ方向）に対し、それぞれ４５度、－４５度となるように貼合した。なお、λ／４板は、ＷＯ１３／１３７４６４の実施例に記載の方法で作製し、ポジ型Ａプレートとポジ型Ｃプレートを積層させる構造とした。このときの面内レタデーションはＲｅ（１５５０）が３８８ｎｍ、厚さ方向のレタデーションはＲｔｈ（１５５０）が０ｎｍにした。
　[実施例２～５]
　実施例１において、第１、第２の位相差層の膜厚を適宜調整し、Ｒｔｈ（１５５０）を所望の値になるように形成した以外は同様にして透過型液晶回折素子を作製した。各位相差層のＲｔｈ（１５５０）は表１に示す通りであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
　［実施例６］
　第１の光学異方性層と第２の光学異方性層の間の第１の位相差層を後述するＯプレートに置き換えた以外は実施例３と同様にして透過型液晶回折素子を作製した。
＜Ｏプレートの作製＞
（配向膜の形成）
　セルロースアセテートフィルムの鹸化処理した表面に、下記の組成の配向膜塗布液Ｐ－２を＃１４のワイヤーバーで連続的に塗布した。６０℃の温風で６０秒、さらに１００℃の温風で１２０秒乾燥し、配向膜Ｐ－２を形成した。形成した膜に連続的にラビング処理を行った。
　　配向膜形成用塗布液Ｐ－２
――――――――――――――――――――――――――
・下記の変性ポリビニルアルコール　　１０質量部
・水　　３７１質量部
・メタノール　　１１９質量部
・グルタルアルデヒド　　０．５質量部
――――――――――――――――――――――――――
　（Ｏプレート層の形成）
　下記の組成の棒状液晶化合物Ｌ－３を含む組成物Ｂ－３を配向膜Ｐ－２上にワイヤーバーで連続的に塗布した。塗布液の溶媒の乾燥及び棒状液晶化合物の配向熟成のために、９０℃の温風で６０秒間加熱した。続いて、ＵＶ照射により液晶化合物の配向を固定化し、Ｏプレート層を形成した。
　　組成物Ｂ－３
―――――――――――――――――――――――――――――――――
・棒状液晶性化合物Ｌ－３　　１００質量部
・光重合開始剤　　３質量部
（特開２００６－２８５１８７号公報に記載の例示化合物１）
・増感剤（カヤキュアーＤＥＴＸ、日本化薬（株）製）　　１質量部
・フッ素系ポリマー（Ｄ）　　０．１質量部
・メチルエチルケトン　　１７２質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――――
　棒状液晶化合物Ｌ－３
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
　フッ素系ポリマー（Ｄ）
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
　同一の方法でガラス基板上に形成したＯプレート層の光学特性を計測したところ、波長１５５０ｎｍのレタデーションは７２０ｎｍであった。また、算出した平均傾斜角は５３°であった。ここで平均傾斜角は位相差膜の法線方向に対する液晶分子の長軸方向の傾きを表す。
　Ｏプレート層の液晶分子の傾斜方向（方位方向）が第１の光学異方性層の液晶化合物由来の光学軸が回転する面内の一方向の向き（配列軸Ｄ）と平行になるように転写し、第１の光学異方性層に粘着剤を使用して積層した。それ以外は実施例１と同様にして透過型液晶回折素子を作製した。この回折素子におけるλ／Λの値は、入射波長λ１５５０ｎｍの光に対し、１．４８であり、すなわちΛ＝１．０５μｍであった。
　［参考例１］
　第１、第２の位相差層を除いた以外は実施例１と同様にして透過型液晶回折素子を作製した。この回折素子におけるλ／Λの値は、入射波長λ１５５０ｎｍの光に対し、１．４８であり、すなわちΛ＝１．０５μｍであった。
　[参考例２]
　実施例１において、第１、第２の位相差層の膜厚を適宜調整し、Ｒｔｈ（１５５０）を－１３２０ｎｍになるように形成した以外は同様にして透過型液晶回折素子を作製した。この回折素子におけるλ／Λの値は、入射波長λ１５５０ｎｍの光に対し、１．４８であり、すなわちΛ＝１．０５μｍであった。
　［比較例１］
　実施例１の第１の光学異方性層のみを有する透過型液晶回折素子を作製した。この回折素子におけるλ／Λの値は、入射波長λ１５５０ｎｍの光に対し、１．４８であり、すなわちΛ＝１．０５μｍであった。
［評価］
　作製した透過型液晶回折素子に、方位角は液晶化合物由来の光学軸が面内一方向に沿って連続的に回転しながら変化している方位（配列軸Ｄ方向）で、かつ、透過型液晶回折素子の主面の法線方向からの入射角θiで波長１５５０ｎｍのレーザー光を入射し、光を入射した方位方向において、光の入射方向と逆方向に屈折された屈折光の出射角度θoと強度（回折効率）、ならびに、光の入射方向と同方向に屈折された屈折光の出射角度θpと強度（回折効率）をパワーメーターで測定した。このとき、入射光はＳ偏光およびＰ偏光をそれぞれ入射した。また、Ｓ偏光の強度とＰ偏光の強度の平均値を評価する強度値とした。基準は以下の通りである。
・ＳＳ：強度（回折効率）が９７％以上
・Ｓ：強度（回折効率）が９５％以上９７％未満
・Ａ：強度（回折効率）が９２％以上９５％未満
・Ｂ：強度（回折効率）が９０％以上９２％未満
・Ｃ：強度（回折効率）が８０％以上９０％未満
・Ｄ：強度（回折効率）が５０％以上８０％未満
・Ｅ：強度（回折効率）が５０％未満
　また、偏光維持特性を以下の基準で評価した。
・Ａ：Ｓ偏光とＰ偏光とが、混合せずに回折する。
・Ｂ：Ｓ偏光とＰ偏光とが、おおよそ混合せずに回折する。
・Ｃ：Ｓ偏光とＰ偏光とが、混合して回折する。
　結果を下記の表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
　表１から、本発明の実施例は、入射光の入射角が中心から変動しても（４２．６±５度）、回折効率が低下せず、入射光の角度を大きく屈曲できることがわかる。また、光の入射方向と同方向（θpの角度）に屈折される屈折光が観測されず、入射光の全ての偏光成分（右円偏光と左円偏光、または、Ｓ偏光とＰ偏光）を同じ向き（θoの角度）に回折できていることがわかる。また、入射光の偏光状態を維持したまま回折できている。すなわち、実施例１～６は、入射偏光がＳ偏光のときは回折光はＳ偏光に、入射偏光がＰ偏光のときは回折光はＰ偏光になり、それぞれ混合しないで回折できている。
　光通信などにおいて、光を屈曲させる各種の用途に好適に利用可能である。光を屈曲させる用途に用いられるミラー等の反射部材は、反射面に垂直な方向において、光の進行方向を逆向きに変えて、反射面に平行な方向には変化させない。これに対して、本発明の透過型液晶回折素子は、主面に垂直な方向においては、光の進行方向を変えずに、主面に平行な方向において、光の進行方向を逆向きに変える。そのため、本発明の透過型液晶回折素子と、反射部材とでは、同じ光の屈曲作用を得るようにすると、光が入射する面の向きが９０°異なる。従って、光通信などにおいて、小型化薄型化等によって設置スペースが限られる場合に、反射部材を配置しにくい位置にも本発明の透過型液晶回折素子を容易に配置することができる場合がある。
　また、複数波長の光を入射させる入射部と、個別の波長に分けられた光の出射部があるハイパースペクトルカメラや、光ファイバを用いた通信用途などにおいて、光を分光させる各種の用途に好適に利用可能である。光を分光させる用途に用いられる回折素子等の分光素子は、広い波長範囲において、光を屈曲し、高い回折効率が必要とされる。本発明の透過型液晶回折素子は、広い波長範囲の入射光を、高い回折効率で分光でき、ハイパースペクトルカメラや光ファイバを用いた通信用途などにおいて、高い感度で光を検出することができる。
　１０、２０　透過型液晶回折素子
　３０　支持体
　３２　配向膜
　３６、３７　光学異方性層
　３６ａ、３７ａ、３７ｃ　第１の光学異方性層
　３６ｂ、３７ｂ、３７ｄ　第２の光学異方性層
　３８　第１の位相差層
　３９　第２の位相差層
　４０　液晶化合物
　４０Ａ　光学軸
　４６ａ、４６ｂ、４８ａ、４８ｂ　液晶層
　５０　λ／４板
　６０　露光装置
　６２　レーザ
　６４　光源
　６５　λ／２板
　６８　偏光ビームスプリッター
　７０Ａ，７０Ｂ　ミラー
　７２Ａ，７２Ｂ　λ／４板
　ＩR、ＩR1　右円偏光
　ＩL、ＩL1　左円偏光
　Ｄ　配列軸
　Ｒ　領域
　Λ　１周期
　Ｍ　レーザ光
　ＭＡ，ＭＢ　光線
　ＰO　直線偏光
　ＰR　右円偏光
　ＰL　左円偏光
　α　角度
　Ｌ1，Ｌ2，Ｌ4，Ｌ5　光

Claims (7)

  1. 　液晶化合物由来の光学軸の向きが面内の少なくとも一方向に沿って連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンをそれぞれ有する、第１の光学異方性層および第２の光学異方性層と、
    　前記第２の光学異方性層の前記第１の光学異方性層とは反対側、および、前記第１の光学異方性層と前記第２の光学異方性層との間、それぞれに配置される２つの位相差層とを有し、
    　前記第１の光学異方性層の液晶配向パターンにおける光学軸の回転方向と、前記第２の光学異方性層の液晶配向パターンにおける光学軸の回転方向とが逆であり、
    　前記液晶配向パターンにおける前記液晶化合物由来の光学軸の向きが面内で１８０°回転する長さを１周期とすると、前記第１の光学異方性層の前記液晶配向パターンの１周期と、前記第２の光学異方性層の前記液晶配向パターンの１周期とが同じであり、
    　前記位相差層が正のＣプレート、もしくはＯプレートであり、
    　前記正のＣプレートは下記式（１）を満たす透過型液晶回折素子。
    　　０．１２≦｜Ｒｔｈ（λ）／λ｜≦０．６６　　・・・（１）
    （式中、λは入射光の波長（ｎｍ）、Ｒｔｈ（λ）は前記位相差層の波長λｎｍにおける厚さ方向のリタデーション（ｎｍ）を表す。）
  2. 　液晶化合物由来の光学軸の向きが面内の少なくとも一方向に沿って連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンをそれぞれ有する、第１の光学異方性層および第２の光学異方性層と、
    　前記第２の光学異方性層の前記第１の光学異方性層とは反対側、および、前記第１の光学異方性層と前記第２の光学異方性層との間、それぞれに配置される２つの位相差層とを有し、
    　前記第１の光学異方性層の液晶配向パターンにおける光学軸の回転方向と、前記第２の光学異方性層の液晶配向パターンにおける光学軸の回転方向とが逆であり、
    　前記液晶配向パターンにおける前記液晶化合物由来の光学軸の向きが面内で１８０°回転する長さを１周期とすると、前記第１の光学異方性層の前記液晶配向パターンの１周期Λ1と、前記第２の光学異方性層の前記液晶配向パターンの１周期Λ2とが、Λ1／Λ2=０．２～５であり、
    　前記位相差層が正のＣプレート、もしくはＯプレートであり、
    　前記正のＣプレートは下記式（１）を満たす透過型液晶回折素子。
    　　０．１２≦｜Ｒｔｈ（λ）／λ｜≦０．６６　　・・・（１）
    （式中、λは入射光の波長（ｎｍ）、Ｒｔｈ（λ）は前記位相差層の波長λｎｍにおける厚さ方向のリタデーション（ｎｍ）を表す。）
  3. 　前記第１の光学異方性層および前記第２の光学異方性層は、厚さ方向において、前記液晶化合物がねじれ配向しており、
    　前記ねじれ配向のねじれ角が３６０°未満であり、
    　前記第１の光学異方性層における前記液晶化合物のねじれ方向と、前記第２の光学異方性層における前記液晶化合物のねじれ方向とが逆である請求項１または２に記載の透過型液晶回折素子。
  4. 　前記液晶化合物が棒状液晶化合物である、請求項１～３のいずれか１項に記載の透過型液晶回折素子。
  5. 　前記棒状液晶化合物の屈折率差Δｎが０．２～１である、請求項１～４のいずれか１項に記載の透過型液晶回折素子。
  6. 　前記２つの位相差層のうち、入射側の位相差層がＯプレート、出射側の位相差層が正のＣプレートである請求項請求項１～５のいずれか１項に記載の透過型液晶回折素子
  7. 　前記第１の光学異方性層の前記第２の光学異方性層とは反対側、および、前記第２の光学異方性層の前記第１の光学異方性層とは反対側に配置される位相差層の前記第１の光学異方性層とは反対側の少なくとも一方に配置されるλ／４板を有する請求項１～６のいずれか１項に記載の透過型液晶回折素子。
PCT/JP2022/042692 2021-11-18 2022-11-17 透過型液晶回折素子 WO2023090392A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021187851 2021-11-18
JP2021-187851 2021-11-18

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023090392A1 true WO2023090392A1 (ja) 2023-05-25

Family

ID=86397154

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2022/042692 WO2023090392A1 (ja) 2021-11-18 2022-11-17 透過型液晶回折素子

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2023090392A1 (ja)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019131918A1 (ja) * 2017-12-28 2019-07-04 富士フイルム株式会社 光学素子および導光素子
WO2019194291A1 (ja) * 2018-04-05 2019-10-10 富士フイルム株式会社 光学素子および導光素子
WO2020075711A1 (ja) * 2018-10-12 2020-04-16 富士フイルム株式会社 光学積層体、導光素子およびａｒ表示デバイス
WO2020166691A1 (ja) * 2019-02-14 2020-08-20 富士フイルム株式会社 光学素子、導光素子および画像表示素子
WO2021029190A1 (ja) * 2019-08-13 2021-02-18 東洋紡株式会社 転写用フィルム積層体及びその製造方法
CN113093440A (zh) * 2021-04-19 2021-07-09 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 基于对称多层扭曲液晶的宽波段偏振转换器及其优化方法
WO2021235416A1 (ja) * 2020-05-20 2021-11-25 富士フイルム株式会社 透過型液晶回折素子

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019131918A1 (ja) * 2017-12-28 2019-07-04 富士フイルム株式会社 光学素子および導光素子
WO2019194291A1 (ja) * 2018-04-05 2019-10-10 富士フイルム株式会社 光学素子および導光素子
WO2020075711A1 (ja) * 2018-10-12 2020-04-16 富士フイルム株式会社 光学積層体、導光素子およびａｒ表示デバイス
WO2020166691A1 (ja) * 2019-02-14 2020-08-20 富士フイルム株式会社 光学素子、導光素子および画像表示素子
WO2021029190A1 (ja) * 2019-08-13 2021-02-18 東洋紡株式会社 転写用フィルム積層体及びその製造方法
WO2021235416A1 (ja) * 2020-05-20 2021-11-25 富士フイルム株式会社 透過型液晶回折素子
CN113093440A (zh) * 2021-04-19 2021-07-09 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 基于对称多层扭曲液晶的宽波段偏振转换器及其优化方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7397954B2 (ja) 光学素子および光偏向装置
JP7232887B2 (ja) 光学素子、導光素子および画像表示装置
WO2019131966A1 (ja) 光学素子、導光素子および画像表示装置
JP7153087B2 (ja) 導光素子、画像表示装置およびセンシング装置
JP7175995B2 (ja) 光学積層体、導光素子および画像表示装置
JP7261810B2 (ja) 光学積層体、導光素子およびａｒ表示デバイス
WO2021235416A1 (ja) 透過型液晶回折素子
JP7229274B2 (ja) 液晶回折素子および導光素子
WO2021200228A1 (ja) 導光素子
JP7196290B2 (ja) 液晶回折素子および積層回折素子
WO2020075740A1 (ja) 光学積層体、導光素子およびａｒ表示デバイス
WO2019172270A1 (ja) 光学装置
WO2023090392A1 (ja) 透過型液晶回折素子
WO2023100916A1 (ja) 光学素子および光学センサー
JP7292414B2 (ja) 導光素子および画像表示装置
JP7482991B2 (ja) 光学素子および画像表示装置
WO2022264908A1 (ja) 透過型液晶回折素子
WO2022239858A1 (ja) 光学素子および光学センサー
WO2022239835A1 (ja) 光学素子、画像表示装置、ヘッドマウントディスプレイ、センシング装置、アイトラッキング装置
WO2023085398A1 (ja) 光学素子、および、画像表示装置
JP7392160B2 (ja) 透過型液晶回折素子
WO2022239859A1 (ja) 光学素子、画像表示装置、ヘッドマウントディスプレイ、センシング装置、アイトラッキング装置
WO2021132063A1 (ja) 画像表示装置およびａｒグラス
JP7476228B2 (ja) 光学部材および画像表示装置
WO2021201218A1 (ja) 光学素子および画像表示装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 22895673

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1