WO2024048276A1 - シートおよび液晶光学素子の製造方法 - Google Patents

シートおよび液晶光学素子の製造方法 Download PDF

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WO2024048276A1
WO2024048276A1 PCT/JP2023/029554 JP2023029554W WO2024048276A1 WO 2024048276 A1 WO2024048276 A1 WO 2024048276A1 JP 2023029554 W JP2023029554 W JP 2023029554W WO 2024048276 A1 WO2024048276 A1 WO 2024048276A1
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liquid crystal
alignment pattern
region
sheet
crystal alignment
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PCT/JP2023/029554
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諭史 長野
誠 加茂
裕樹 斉木
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富士フイルム株式会社
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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/02—Viewing or reading apparatus
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • 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
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers

Definitions

  • the present invention relates to a sheet and a method for manufacturing a liquid crystal optical element.
  • Optical elements that control the direction of light are used in many optical devices or systems.
  • the backlight of a liquid crystal display device AR (Augmented Reality) glasses that display images such as virtual images and various information superimposed on the actual scene; VR (Virtual Reality) glasses; )) Head-mounted displays (HMD) such as glasses and MR (Mixed reality) glasses; Head-up displays (HUD); Projectors; Beam steering; and object detection
  • HMD Head-mounted displays
  • HUD Head-up displays
  • Projectors Beam steering
  • object detection Optical elements that control the direction of light are used in various optical devices, such as sensors for measuring distances to objects and the like.
  • a liquid crystal optical element As such an optical element that controls the direction of light, a liquid crystal optical element has been proposed that is formed using a liquid crystal composition containing a liquid crystal compound and has a liquid crystal layer that exhibits optical anisotropy.
  • Patent Document 1 discloses an optical element that includes a birefringent material layer having a local optical axis direction that changes in at least one direction along its surface, and the local optical axis direction varies in a plurality of directions. changing the polarization of the light from the light source between the polarizations of the light source and focusing the light from the light source to a spot at the focal plane, positioned close to the focal plane such that the scans of the neighbors spatially overlap. corresponds to an optical axis profile formed by scanning a spot in at least two dimensions along the surface of a polarization-sensitive recording medium, where changing the polarization and scanning the spot are performed independently. An optical element is described.
  • US Pat. No. 5,001,003 includes a plurality of laminated birefringent sublayers configured to change the direction of propagation of light passing therethrough according to the Bragg condition, each laminated birefringent sublayer having a respective An optical element is described with a local optical axis that varies along each interface between adjacent ones of stacked birefringent sublayers to define a grating period.
  • Patent Document 2 describes an optical element that diffracts transmitted light, and by diffracting light incident on a substrate (light guide plate) by the optical element, the light is incident on the substrate at an angle that is totally reflected within the substrate. It is described that the light is guided within the substrate in a direction substantially perpendicular to the direction of incidence of the light.
  • optical elements when used as a near-eye display, their size ranges from a few mm square to a maximum of about 5 cm square or 5 cm in diameter.
  • retardation plates and optical compensation plates have been known as liquid crystal optical elements using liquid crystal materials, and these liquid crystal optical elements can be produced in large quantities in a short time with stable quality using a roll-to-roll process.
  • a production method has been established.
  • the optical design of the liquid crystal optical element used in the above-mentioned optical device is complicated, it is difficult to manufacture the liquid crystal optical element by applying the conventional roll-to-roll process.
  • the method of manufacturing liquid crystal optical elements one by one using a batch process can accommodate complex optical designs.
  • the method of manufacturing liquid crystal optical elements with a size of about 5 cm square or smaller by a batch process there are problems not only in mass productivity but also in uniformity of quality of the manufactured liquid crystal optical elements.
  • two or more of the liquid crystal alignment pattern regions are arranged in each of the two directions, and the non-aligned region has neither the liquid crystal alignment pattern nor the slow axis.
  • the outer periphery of the liquid crystal alignment pattern area is surrounded by an outer peripheral area, and the outer peripheral area is a region that does not have the liquid crystal alignment pattern and has a slow axis, A sheet that can cut out a specific area as a liquid crystal optical element.
  • the outer periphery of the liquid crystal alignment pattern region includes a straight portion and a curved portion, and the curved portion has a minimum radius of curvature of 0.2 mm or more.
  • the non-alignment area is provided with at least one alignment mark indicating the outer periphery of the specific area or the optical center of the liquid crystal alignment pattern area.
  • the present invention it is possible to provide a sheet that can improve the uniformity of quality of liquid crystal optical elements manufactured by a batch process. Further, according to the present invention, a method for manufacturing a liquid crystal optical element can be provided.
  • FIG. 1 is a plan view showing an example of the structure of a sheet of the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view showing an example of the configuration of a liquid crystal alignment pattern region included in the sheet of the present invention.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram showing an example of an image obtained by observing a liquid crystal alignment pattern region of the sheet of the present invention with an optical microscope.
  • FIG. 3 is a plan view showing another example of the structure of the sheet of the present invention.
  • FIG. 2 is a conceptual diagram of an example of an exposure apparatus that exposes an alignment film to form an alignment pattern.
  • FIG. 7 is a conceptual diagram of another example of an exposure apparatus that exposes an alignment film to form an alignment pattern.
  • a numerical range expressed using “ ⁇ ” means a range that includes the numerical values written before and after " ⁇ ” as lower and upper limits.
  • in-plane is used to mean “inside a plane parallel to the surface (principal surface) of a sheet or liquid crystal optical element.”
  • (any) direction within the plane is used to mean “(any) direction parallel to the surface (principal surface) of the sheet or liquid crystal optical element.”
  • visible light refers to electromagnetic waves with wavelengths that can be seen by the human eye, and refers to light in the wavelength range of 380 to 780 nm.
  • Invisible light is light in a wavelength range of less than 380 nm and a wavelength range of more than 780 nm.
  • Re( ⁇ ) represents in-plane retardation at wavelength ⁇ . Unless otherwise specified, the wavelength ⁇ is 550 nm.
  • FIG. 1 conceptually shows an example of the structure of a sheet according to the present invention.
  • FIG. 1 is a plan view of the sheet 1 of the present invention as viewed from the normal direction of the surface (principal surface).
  • the direction indicated by the arrow X and the direction indicated by the arrow Y are both directions within the plane of the sheet 1, and are orthogonal to each other.
  • the direction indicated by arrow X and the direction indicated by arrow Y will also be referred to as "X direction” and "Y direction", respectively.
  • a sheet 1 of the present invention shown in FIG. 1 has a liquid crystal layer 10 containing a liquid crystal compound.
  • the liquid crystal layer 10 has a plurality of liquid crystal alignment pattern regions 12.
  • the liquid crystal alignment pattern region 12 is a liquid crystal alignment pattern (hereinafter simply referred to as a "liquid crystal alignment pattern") in which the direction of an optical axis derived from a liquid crystal compound changes while continuously rotating along at least one in-plane direction. ).
  • These plurality of liquid crystal alignment pattern regions 12 are arranged along the X direction and the Y direction, which are orthogonal to each other in the plane of the liquid crystal layer 10, and spaced apart from each other with non-alignment regions 16 interposed therebetween.
  • This non-alignment region 16 is a region having neither a liquid crystal alignment pattern nor a slow axis.
  • Two or more liquid crystal alignment pattern regions 12 are arranged in the liquid crystal layer 10 in each of the X direction and the Y direction.
  • the outer periphery of the liquid crystal alignment pattern region 12 is surrounded by an outer peripheral region 14 .
  • This outer peripheral region 14 is a region that does not have a liquid crystal alignment pattern and has a slow axis.
  • a specific region 18 including a liquid crystal alignment pattern region 12 is formed in the liquid crystal layer 10 of the sheet 1 shown in FIG. 1, a specific region 18 including a liquid crystal alignment pattern region 12 is formed. This specific region 18 is configured to be cut out as a liquid crystal optical element.
  • the outer periphery of the specific area 18 is formed by cutting lines X1 to X4 and Y1 to Y4. By cutting the sheet 1 along these cutting lines X1 to X4 and Y1 to Y4, a liquid crystal optical element corresponding to the specific region 18 is obtained.
  • liquid crystal alignment pattern regions 12 are arranged in the liquid crystal layer 10 of the sheet 1 of the present invention in each of the X direction and the Y direction, which are perpendicular to each other. That is, the sheet 1 of the present invention has at least four or more liquid crystal alignment pattern regions 12.
  • the number of liquid crystal alignment pattern regions that the sheet of the present invention has is not particularly limited as long as it is 4 or more. In this way, by arranging a large number of specific regions 18 that include the liquid crystal alignment pattern region 12 that functions as an optically anisotropic layer and that can be cut out as a liquid crystal optical element on the same surface of the sheet 1, a plurality of specific regions 18 can be cut out from the same sheet. liquid crystal optical elements can be manufactured all at once.
  • the sheet 1 of the present invention is used as a multi-sided sheet for a liquid crystal optical element.
  • the sheet 1 of the present invention compared to forming a sheet containing an individual optically anisotropic layer each time to manufacture each liquid crystal optical element. Even in a batch process, the thickness and quality of the optically anisotropic layer of the manufactured liquid crystal optical elements are the same, and variations in quality are suppressed.
  • the conditions such as temperature, humidity, pressure due to handling, and light that the plurality of liquid crystal optical elements formed from the sheet 1 of the present invention undergo are also aligned, making it possible to provide stable products with constant quality. .
  • the sheet 1 of the present invention has a plurality of liquid crystal alignment pattern regions 12 aligned along two orthogonal directions, so that a specific region including the liquid crystal alignment pattern regions 12 can be used to obtain individual liquid crystal optical elements. 18 can be cut more efficiently.
  • a plurality of liquid crystal alignment pattern regions 12 are arranged spaced apart from each other via an outer peripheral region 14 and a non-alignment region 16. By arranging it in this way, a space is created for passing the cutting line when cutting the specific region 18 into individual sheets as a liquid crystal optical element, and this ensures stable quality without damaging the liquid crystal alignment pattern that functions as a liquid crystal optical element. can be kept.
  • each liquid crystal alignment pattern region 12 is surrounded by an outer peripheral region 14.
  • the quality of the element and the uniformity of quality can be improved.
  • the liquid crystal compounds are oriented randomly in the non-aligned area, so the liquid crystal compound is not aligned in the area near the outer periphery of the liquid crystal alignment pattern area that is in contact with the non-aligned area.
  • the liquid crystal compounds contained in the outer peripheral region 14 are not arranged so regularly that a liquid crystal alignment pattern is formed, the alignment order is maintained to the extent that they have a slow axis, and the liquid crystal alignment pattern is This is because it is possible to suppress the disorder of the alignment of the liquid crystal compound in the region near the outer periphery of the region 12 and in contact with the outer periphery region 14, and to maintain a regular liquid crystal alignment pattern.
  • liquid crystal optical element means "a liquid crystal optical element manufactured by cutting out the above-mentioned specific region containing the liquid crystal alignment pattern from the sheet of the present invention. do.
  • the liquid crystal alignment pattern region 12 is a region having a liquid crystal alignment pattern in which the direction of the optical axis derived from the liquid crystal compound changes while continuously rotating along at least one in-plane direction. A liquid crystal alignment pattern region 12 is formed.
  • the outer periphery of the liquid crystal alignment pattern region 12 shown in FIG. 1 is composed of four straight parts and four curved parts. As shown in FIG. 1, the outer periphery of the liquid crystal alignment pattern region includes a straight line part and a curved part, so that the liquid crystal compound can be smoothly aligned along the outer periphery compared to a case where the outer periphery consists only of straight parts. This makes it possible to suppress the occurrence of alignment defects in the liquid crystal alignment pattern that functions as an optically anisotropic layer.
  • the minimum radius of curvature of the curved portion is preferably 0.2 mm or more, more preferably 0.4 mm or more.
  • the upper limit is not particularly limited, and is, for example, 20 mm or less, preferably 10 mm or less.
  • the outer periphery of the liquid crystal alignment pattern region 12 shown in FIG. 1 has a shape in which curved parts consisting of fan-shaped arcs are formed at the four vertices of a rectangle.
  • the shape of the region is not limited to the above shapes, and may be, for example, a polygon including a circle, an ellipse, or a quadrilateral, or a shape in which at least some of the vertices of the polygon are replaced with curves.
  • FIG. 2 conceptually shows an example of the structure of the liquid crystal alignment pattern region of the sheet of the present invention.
  • the liquid crystal alignment pattern region 12 shown in FIG. 2 is one of a plurality of liquid crystal alignment pattern regions 12 arranged in the liquid crystal layer 10 of the sheet of the present invention.
  • the liquid crystal alignment pattern area 12 functions as an optically anisotropic layer.
  • the liquid crystal optical element formed by cutting out a specific area including the liquid crystal alignment pattern area 12 shown in FIG. 2 is also called a liquid crystal diffraction element because the optically anisotropic layer exhibits a function of diffracting incident light.
  • the liquid crystal alignment pattern region 12 is formed using a composition containing a liquid crystal compound, and has a predetermined liquid crystal whose optical axis derived from the liquid crystal compound changes while continuously rotating along at least one in-plane direction. It has an orientation pattern.
  • one direction in which the direction of the optical axis derived from the liquid crystal compound 40 changes while continuously rotating is the inner side. It has a radial liquid crystal alignment pattern that exists radially in a direction outward from the center.
  • lines connecting liquid crystal compounds whose optical axes face in the same direction are circular, and the pattern is a plurality of circular line segments arranged concentrically.
  • the optical axis derived from the liquid crystal compound 40 is the longitudinal direction of the liquid crystal compound 40.
  • the optical axis derived from the liquid crystal compound 40 is directed in a number of directions outward from the center of the liquid crystal alignment pattern region 12, for example, the direction indicated by arrow A1 , and the direction indicated by arrow A2 . It changes while continuously rotating along the direction shown and the direction shown by arrow A3 .
  • Arrow A 1 , arrow A 2 , and arrow A 3 are arrangement axes that will be described later.
  • the liquid crystal alignment pattern that the liquid crystal alignment pattern area 12 has is such that the optical axis derived from the liquid crystal compound changes while continuously rotating along at least one in-plane direction, so that the light incident on the liquid crystal optical element forms the liquid crystal alignment pattern.
  • it has the effect of diffracting (bending) the azimuth direction of the light along the above-mentioned one direction.
  • Such a diffraction effect depends on the length (period ⁇ ) of the 180° in-plane rotation of the direction of the optical axis derived from the liquid crystal compound in the liquid crystal alignment pattern, and the shorter the period ⁇ , the larger the diffraction angle becomes.
  • the liquid crystal alignment pattern region 12 has a radial liquid crystal alignment pattern. Therefore, if a liquid crystal alignment pattern is formed such that the azimuth direction of incident light is diffracted toward the center along each alignment axis (A 1 to A 3 , etc.), the transmitted light of the liquid crystal optical element will be Can focus light. Alternatively, if a liquid crystal alignment pattern is formed such that the azimuth direction of incident light is diffracted outward along each alignment axis (A 1 to A 3 ), the transmitted light of the liquid crystal optical element is diverged. be able to. Whether the transmitted light is diffracted toward the center or toward the outside depends on the polarization state of the incident light and the rotation direction of the optical axis in the liquid crystal alignment pattern.
  • the period ⁇ of the liquid crystal alignment pattern in the liquid crystal alignment pattern region 12 gradually changes along one direction.
  • the period ⁇ of the liquid crystal alignment pattern changes to become gradually shorter from the center toward the outside.
  • a liquid crystal alignment pattern region is formed using a composition containing a liquid crystal compound and has a liquid crystal alignment pattern in which the direction of the optical axis derived from the liquid crystal compound changes while continuously rotating along the alignment axis direction. 12 diffracts light, and the smaller the period ⁇ of the liquid crystal alignment pattern, the larger the angle of diffraction. Therefore, when a liquid crystal alignment pattern is formed so that the period ⁇ is different in different regions within the plane, light incident on different regions within the plane is diffracted at different angles.
  • the period ⁇ of the liquid crystal alignment pattern is changed from the center side of the liquid crystal alignment pattern area 12 toward the outside.
  • a liquid crystal optical element having such a liquid crystal alignment pattern functions more suitably as a condensing lens that condenses light, for example.
  • FIG. 3 conceptually shows an example of an image obtained by observing the liquid crystal alignment pattern region of the sheet of the present invention with an optical microscope.
  • the conceptual diagram shown in FIG. 3 corresponds to an image obtained by observing the liquid crystal alignment pattern region 12 of the liquid crystal layer 10 shown in FIG. 2 using an optical microscope.
  • a striped pattern in which bright lines 42 and dark lines 44 are alternately arranged appears in an observed image of the liquid crystal alignment pattern region 12 obtained using an optical microscope.
  • a liquid crystal alignment pattern is formed in which the direction of the optical axis derived from the liquid crystal compound changes while continuously rotating along at least one in-plane direction. I can say it.
  • areas where the liquid crystal alignment pattern is not formed for example, the outer peripheral area and non-aligned area of the sheet of the present invention
  • a striped pattern consisting of bright lines and dark lines appears in the observed image obtained using an optical microscope. do not have.
  • the outer peripheral region 14 is a region that does not have a liquid crystal alignment pattern and has a slow axis.
  • the liquid crystal compound contained in the outer peripheral region 14 is not regularly oriented like the liquid crystal compound contained in the liquid crystal alignment pattern region 12, but is oriented in a direction generally close to the direction of orientation of the surrounding liquid crystal compounds.
  • the outer peripheral region 14 is arranged to surround each of the plurality of liquid crystal alignment pattern regions 12. That is, in the liquid crystal layer 10, a plurality of peripheral regions 14, each of which is a peripheral portion surrounding the liquid crystal alignment pattern region 12, are arranged along the X direction and the Y direction, which are perpendicular to each other in the plane. At the same time, two or more outer circumferential regions 14 are arranged in each of the X direction and the Y direction.
  • the presence or absence of the outer peripheral region in the liquid crystal layer can be confirmed by the following method.
  • a laminate in which a sheet is arranged between two polarizing plates arranged in a crossed nicol arrangement is observed using a polarizing microscope. At this time, the laminate is observed while rotating the sheet within the plane.
  • This observation revealed that each time the sheet was rotated 90 degrees, the region where the bright field where the brightness is maximum and the dark field where the brightness is the minimum were repeated, had a slow axis (birefringence). It can be said that it is an area where Note that when observing the liquid crystal alignment pattern region of the sheet of the present invention using the above method, a rainbow-colored striped pattern whose brightness does not change with rotation of the sheet is observed.
  • the outer peripheral area surrounding the liquid crystal alignment pattern area has an opening corresponding to the shape of the liquid crystal alignment pattern area, and has an opening corresponding to the shape of the liquid crystal alignment pattern area, for example, when aligning the photo alignment material included in the alignment film used for forming the liquid crystal layer by polarized light irradiation. It can be obtained by forming a liquid crystal layer using an alignment film formed by irradiating polarized light through a mask spaced from the film.
  • an alignment film that can form the outer circumferential area is obtained, and a liquid crystal layer is formed using the alignment film.
  • the outer peripheral area can also be obtained.
  • the non-aligned region 16 is a region that does not have a liquid crystal alignment pattern and does not have a slow axis. That is, the liquid crystal compound contained in the non-oriented region 16 is not oriented, and the directions of the optical axes derived from the liquid crystal compound are random.
  • the non-oriented region 16 consists of a plurality of strip-shaped regions extending in the X direction and the Y direction, respectively. While the liquid crystal alignment pattern region 12 is separated from other liquid crystal alignment pattern regions 12 and the outer peripheral region 14 is separated from other outer peripheral regions 14, the non-alignment region 16 is continuous.
  • the presence or absence of a non-aligned region in the liquid crystal layer can be confirmed by the above-described method for confirming the liquid crystal alignment pattern region and the above-described method for confirming the outer peripheral region.
  • the non-aligned area when observed according to the method for checking the liquid crystal alignment pattern area described above, no striped pattern indicating the liquid crystal alignment pattern is observed, and when observed according to the method for checking the outer peripheral area described above, the pattern is uniform within the plane. This is an area where an image that is bright and whose brightness does not change even when the sheet is rotated is observed.
  • the non-aligned region surrounding the outer circumferential region of the liquid crystal layer is such that, for example, when polarized light is irradiated onto the alignment film used to form the liquid crystal layer, the irradiation range is limited so that the region of the alignment film corresponding to the non-aligned region is not irradiated with polarized light. It can be formed by setting.
  • An alignment mark serving as a mark indicating a predetermined position may be provided in the non-oriented region.
  • Examples of alignment marks include marks that indicate the outer periphery of a specific area that is the outer periphery of the liquid crystal optical element. Since the alignment mark indicates the outer periphery of the specific region, it becomes easier to detect the position of the cutting line when cutting out the liquid crystal optical element from the sheet, and it is possible to manufacture a liquid crystal optical element with smaller errors from the designed shape.
  • the alignment mark may be a mark indicating the optical center of the liquid crystal alignment pattern area.
  • the alignment mark indicates the position of the optical center of the liquid crystal alignment pattern area, so the position of the cutting line can be set based on the indicated position, and errors with the designed shape can be avoided. It is possible to manufacture liquid crystal optical elements with smaller size.
  • the shape of the alignment mark may be any shape such as a cross, a point, a straight line, a circle, and a square.
  • the alignment mark may be a collection or may be in the form of a grid.
  • the number of alignment marks used to indicate the position of the target is not particularly limited, and only one may be used depending on the target, or a plurality of alignment marks may be used in combination.
  • the positions of a plurality of objects may be indicated by using a plurality of alignment marks in different combinations.
  • the alignment mark may be, for example, a region in which the optical axis derived from the liquid crystal compound contained in the liquid crystal layer is oriented in a predetermined direction as a whole. Such an alignment mark can be formed by irradiating a position corresponding to the alignment mark with polarized light when the photo-alignment material included in the alignment film used for forming the liquid crystal layer is oriented by polarized light irradiation.
  • the specific region 18 includes the liquid crystal alignment pattern region 12, and is configured to be cut out as a liquid crystal optical element.
  • the element obtained by cutting out along the outer periphery of the specific region 18 can be used as a liquid crystal optical element due to the liquid crystal alignment pattern region 12 functioning as an optically anisotropic layer.
  • a plurality of liquid crystal alignment pattern regions 12 are arranged at a distance, and each of the liquid crystal alignment pattern regions 12 is included in a specific region 18. Therefore, it is also possible to manufacture a plurality of liquid crystal optical elements from the sheet 1 by cutting along the outer periphery of the specific region 18. Further, in the sheet of the present invention, the outer periphery of the specific region including the liquid crystal alignment pattern region that can be cut out as a liquid crystal optical element may be included in either the outer peripheral region or the non-aligned region.
  • the outer peripheral region is a region where the degree of orientation of the liquid crystal compound is low, and the non-oriented region is a region where the liquid crystal compound is not oriented.
  • the specific area 18 shown in FIG. 1 is composed of the liquid crystal alignment pattern area 12 and a part of the outer peripheral area 14 that surrounds the liquid crystal alignment pattern area 12.
  • the specific region of the sheet of the present invention is not limited to the embodiment shown in FIG. 1 as long as it includes the liquid crystal alignment pattern region.
  • the specific area may be composed of only the liquid crystal alignment pattern area, may further include at least a part of the outer peripheral area, or may further include a part of the non-alignment area.
  • the specific region includes a portion of the non-oriented region, it includes at least a portion of the outer peripheral region.
  • FIG. 4 conceptually shows another example of the structure of the sheet of the present invention.
  • FIG. 4 is a plan view of the sheet 110 of the present invention as viewed from the normal direction of the surface (principal surface).
  • the sheet 110 has a liquid crystal layer (not shown) containing a liquid crystal compound, and the liquid crystal layer has a structure in which the direction of an optical axis derived from the liquid crystal compound changes while continuously rotating along at least one in-plane direction. It has a plurality of liquid crystal alignment pattern regions 200 each having a liquid crystal alignment pattern.
  • This liquid crystal alignment pattern region 200 functions as an optically anisotropic layer in a liquid crystal optical element obtained by cutting out the sheet 110.
  • the plurality of liquid crystal alignment pattern regions 200 are spaced apart from each other along the X direction and the Y direction, which are perpendicular to each other in the plane.
  • the number of liquid crystal alignment pattern regions 200 arranged along the X direction is 4, and the number of liquid crystal alignment pattern regions 200 arranged along the Y direction is (n+1). be.
  • the number of liquid crystal alignment pattern regions that the sheet of the present invention has may be two or more in each of two orthogonal directions, and four or more in total.
  • the outer periphery of the liquid crystal alignment pattern region 200 is surrounded by an outer circumferential region 201 that does not have a liquid crystal alignment pattern and has a slow axis.
  • a plurality of outer peripheral regions 201 each surrounding a plurality of liquid crystal alignment pattern regions 200 are spaced apart from each other along the X direction and the Y direction. That is, the outer circumferential edge 500 of the outer circumferential region 201 is spaced apart from the outer circumferential edges 500 of the other outer circumferential regions 201.
  • the non-aligned region 300 is located between the plurality of outer circumferential regions 201 in the sheet 110, and is a region having neither a liquid crystal alignment pattern nor a slow axis.
  • a specific region 400 including a liquid crystal alignment pattern region 200 is formed on the sheet 110.
  • the four sides of the specific area 400 are configured by the edge 112 of the sheet 110 and any of the cutting lines X1 to Xn and Y1 to Y3.
  • Each specific region 400 can be used as a liquid crystal optical element by cutting the sheet 110 along cutting lines X1 to Xn and Y1 to Y3.
  • the sheet 110 of the present invention shown in FIG. 4 has a plurality of liquid crystal alignment pattern regions 200, a plurality of outer peripheral regions 201, and a non-alignment region 300 arranged as described above, so that liquid crystal optical elements can be separated into individual sheets.
  • a multi-beveled sheet for liquid crystal optical elements that creates space for passing cutting lines X1 to Xn and Y1 to Y3 when cutting, and allows stable production of high quality liquid crystal optical elements without damaging the optically anisotropic layer. It can be used as
  • the thickness of the liquid crystal layer of the sheet of the present invention is appropriately set depending on the use of the liquid crystal optical element and the material for forming the liquid crystal layer, but is preferably 3 ⁇ m or less, and more preferably 1.0 to 2.9 ⁇ m. , 1.5 to 2.8 ⁇ m is more preferable. By setting the thickness of the liquid crystal layer to 3 ⁇ m or less, the viewing angle characteristics of the liquid crystal optical element can be expanded.
  • the sheet may further include a support that supports the liquid crystal layer.
  • a support that supports the liquid crystal layer.
  • various sheet-like materials including films and plate-like materials) can be used as long as they can support the liquid crystal layer.
  • the support may be a single layer or a multilayer.
  • Examples of the support in the case of a single layer include supports made of glass, triacetyl cellulose (TAC), polyethylene terephthalate (PET), polycarbonate, polyvinyl chloride, acrylic, polyolefin, and the like.
  • Examples of the multilayer support include a multilayer body that includes any of the above-mentioned single-layer supports as a substrate and provides another layer on the surface of this substrate.
  • the transmittance of the support to light diffracted by the liquid crystal alignment pattern region is preferably 50% or more, more preferably 70% or more, and even more preferably 85% or more.
  • the thickness of the support is not particularly limited, and depending on the use of the liquid crystal optical element and the material for forming the support, the thickness can be set to a thickness that can hold the liquid crystal layer and an alignment film or adhesive layer provided as necessary. , may be set as appropriate.
  • the thickness of the support is preferably 1 to 1000 ⁇ m, more preferably 3 to 250 ⁇ m, and even more preferably 5 to 150 ⁇ m.
  • an alignment film may be provided between the support and the liquid crystal layer.
  • an adhesive layer may be provided between the support and the liquid crystal layer.
  • the method for manufacturing the sheet of the present invention is not particularly limited as long as it forms a liquid crystal layer having regions arranged as described above.
  • a method for manufacturing the sheet for example, after forming an alignment film having a predetermined alignment regulating force on a support, a composition for forming a liquid crystal layer containing a liquid crystal compound (hereinafter also referred to as "liquid crystal composition") is applied on the alignment film. ) is laminated and the orientation of the liquid crystal compound contained in the laminated coating film is fixed.
  • liquid crystal composition a composition for forming a liquid crystal layer containing a liquid crystal compound
  • liquid crystal layer having a plurality of liquid crystal alignment pattern regions, peripheral regions, and non-aligned regions on a coating film (alignment film) obtained by applying the same composition for forming an alignment film onto a support. preferable.
  • the alignment film forming process involves forming an alignment film having an alignment pattern, and a common coating film is formed by applying a liquid crystal composition onto the alignment film, and the alignment regulating ability of the alignment film and the alignment forming ability of the liquid crystal compound are used to form liquid crystals.
  • the sheet of the present invention can be manufactured by passing through the liquid crystal layer forming step of forming an alignment pattern and forming a liquid crystal layer by fixing the liquid crystal alignment pattern in this order.
  • applying the liquid crystal composition and forming and fixing the liquid crystal alignment pattern may be repeated multiple times to form a laminate including a plurality of layers.
  • Each of the alignment film forming process and the liquid crystal layer forming process will be described in detail below.
  • the alignment film forming step is a step of forming an alignment film having a predetermined alignment pattern for forming a liquid crystal layer having a liquid crystal alignment pattern in a predetermined in-plane region on the alignment film.
  • a so-called photo-alignment film is preferably used, which is formed by irradiating polarized or non-polarized light onto a coating film containing a photo-alignable material coated on a support.
  • the support for forming the alignment film the supports mentioned above as supports for supporting the liquid crystal layer can be used.
  • the alignment film can be used as the alignment film.
  • the photo-alignment material used for forming the alignment film include JP-A-2006-285197, JP-A 2007-076839, JP-A 2007-138138, JP-A 2007-094071, and JP-A 2007-2007. -121721, JP 2007-140465, JP 2007-156439, JP 2007-133184, JP 2009-109831, Patent No. 3883848, and Patent No. 4151746 Azo compounds, aromatic ester compounds described in JP-A No. 2002-229039, maleimides and/or alkenyl-substituted nadimides having photo-orientable units described in JP-A Nos.
  • the thickness of the alignment film formed in the alignment film forming step is not particularly limited, and may be appropriately set to a thickness that provides the necessary alignment performance depending on the material for forming the alignment film.
  • the thickness of the alignment film is, for example, 0.01 to 5 ⁇ m, preferably 0.05 to 2 ⁇ m.
  • the method for imparting alignment regulating force to the above-mentioned material is not particularly limited, and various known methods can be used depending on the material for forming the alignment film.
  • Photoalignment is preferred as a method for imparting alignment regulating force. That is, irradiation with polarized light can be performed with respect to the photo-alignment film from a perpendicular direction or an oblique direction, and irradiation with non-polarized light can be performed with respect to the photo-alignment film from an oblique direction.
  • An example of the alignment film forming step is a method in which the alignment film is applied to the surface of the support, dried, and then exposed to laser light to form an alignment pattern.
  • FIG. 5 conceptually shows an example of an exposure apparatus that exposes an alignment film to form a concentric alignment pattern for forming a liquid crystal alignment pattern as shown in FIG. 1 in a liquid crystal layer.
  • the exposure apparatus 80 shown in FIG. 5 includes a light source 84 including a laser 82, a polarization beam splitter 86 that splits the laser beam M from the laser 82 into S-polarized light MS and P-polarized light MP, and a polarization beam splitter 86 arranged in the optical path of the P-polarized light MP.
  • a mirror 90A arranged in the optical path of the S-polarized light MS, a lens 92 arranged in the optical path of the S-polarized light MS, a polarizing beam splitter 94, a ⁇ /4 plate 96, and a mask 98.
  • the P-polarized light MP split by the polarizing beam splitter 86 is reflected by the mirror 90A and enters the polarizing beam splitter 94.
  • the S-polarized light MS split by the polarizing beam splitter 86 is reflected by the mirror 90B, condensed by the lens 92, and incident on the polarizing beam splitter 94.
  • the P-polarized light MP and the S-polarized light MS are combined by a polarization beam splitter 94 and turned into right-handed circularly polarized light and left-handed circularly polarized light according to the polarization direction by a ⁇ /4 plate 96.
  • the alignment region the region of the alignment film 32 on the support 30 corresponding to the opening of the mask 98 (hereinafter also referred to as the "alignment region").
  • the polarization state of the light irradiated onto the alignment film 32 changes periodically in the form of interference fringes. Since the intersection angle of the left-handed circularly polarized light and the right-handed circularly polarized light changes from the inside to the outside of the concentric circles, an exposure pattern whose pitch changes from the inside to the outside is obtained. By such interference exposure, a concentric alignment pattern in which the alignment state changes periodically in the alignment region of the alignment film 32 can be obtained.
  • the length ⁇ of one period of the liquid crystal alignment pattern in which the optical axis of the liquid crystal compound is continuously rotated by 180 degrees is determined by the refractive power of the lens 92 (F number of the lens 92), the focal length of the lens 92, and This can be controlled by changing the distance between the lens 92 and the alignment film 32, etc. Furthermore, by adjusting the refractive power of the lens 92, the length ⁇ of one period of the liquid crystal alignment pattern can be changed in one direction in which the optical axis of the liquid crystal compound continuously rotates.
  • the length ⁇ of one period of the liquid crystal alignment pattern can be changed in one direction in which the optical axis of the liquid crystal compound continuously rotates by changing the spread angle of the light that is made to interfere with parallel light and spread by the lens 92. can. More specifically, when the refractive power of the lens 92 is weakened, the light approaches parallel light, so the length ⁇ of one period of the liquid crystal alignment pattern gradually decreases from the inside to the outside, and the F number increases. Conversely, when the refractive power of the lens 92 is strengthened, the length ⁇ of one period of the liquid crystal alignment pattern becomes suddenly shorter from the inside to the outside, and the F number becomes smaller.
  • the mask 98 has an opening that limits the irradiation range of the right-handed circularly polarized light and the left-handed circularly polarized light on the alignment film 32.
  • the right-handed circularly polarized light and the left-handed circularly polarized light are irradiated in the alignment region of the alignment film 32, making it possible to form a liquid crystal alignment pattern in the stacked liquid crystal layers. A unique orientation pattern is formed.
  • the right-handed circularly polarized light and the left-handed circularly polarized light are blocked by the mask 98 in regions other than the alignment region of the alignment film 32, so that no alignment regulating force capable of forming a liquid crystal alignment pattern is applied.
  • the size and shape of the opening of the mask 98 are appropriately selected depending on the size and shape of the alignment region forming the alignment pattern in the alignment film 32, that is, the size and shape of the liquid crystal alignment pattern region formed in the liquid crystal layer. .
  • the mask 98 is installed at a position separated from the alignment film 32.
  • the exposure device 80 When exposing the alignment film 32 using the exposure device 80, by exposing the alignment film 32 with light that has passed through the opening of the mask 98 spaced apart from the alignment film 32, a region surrounding the outer periphery of the alignment region of the alignment film 32 is formed.
  • a low alignment regulating force can be imparted to the photoalignment material contained in the liquid crystal layer, and an outer peripheral region surrounding the outer periphery of the liquid crystal alignment pattern region can be easily formed in the laminated liquid crystal layer.
  • the distance between the mask 98 and the alignment film 32 depends on the size and shape of the region for forming the outer peripheral region in the alignment film 32 (i.e., the size and shape of the outer peripheral region to be formed in the liquid crystal layer), and the size of the alignment region. , is appropriately selected depending on the size and shape of the opening of the mask 98, the size and shape of the alignment region formed in the alignment film 32, and the like.
  • the alignment film used for manufacturing the sheet of the present invention is formed.
  • the exposure method in the alignment film forming step is not limited to the above method, and various exposure methods that can form an alignment film that can form a plurality of liquid crystal alignment pattern regions and a plurality of outer peripheral regions in the stacked liquid crystal layers can be used. can be adopted.
  • the alignment film may be formed by exposing the alignment film using a direct writing method.
  • FIG. 6 conceptually shows another example of an exposure apparatus that exposes an alignment film to form a concentric alignment pattern for forming a liquid crystal alignment pattern as shown in FIG. 1 in a liquid crystal layer.
  • Exposure apparatus 100 shown in FIG. 6 includes a light source 102, a ⁇ /2 plate 104 that changes the polarization direction of light emitted from the light source 102, a lens 106 disposed on the optical path, and an XY stage 108.
  • This exposure apparatus 100 focuses a linearly polarized light beam directly onto an alignment film, scans the focused position, and draws an alignment pattern on the alignment film.
  • the light source 102 includes a laser and a linearly polarizing plate, and emits linearly polarized light.
  • the emitted linearly polarized light is incident on the ⁇ /2 plate 104.
  • the ⁇ /2 plate 104 is rotatably attached and is rotatable around an axis perpendicular to the XY plane of the XY stage 108.
  • the ⁇ /2 plate 104 is rotated around an axis perpendicular to the XY plane and converts the polarization direction of the incident linearly polarized light into an arbitrary direction.
  • the lens 106 focuses the linearly polarized light that has passed through the ⁇ /2 plate 104 onto the surface of the alignment film 32 placed on the XY stage 108.
  • a support 30 having an alignment film 32 is arranged on the XY stage 108, and by moving the alignment film 32 (support 30) in the X direction and/or the Y direction (direction perpendicular to the plane of the paper), the alignment film The position at which the light is focused on the surface of 32 is changed. That is, the XY stage 108 scans the surface of the alignment film 32 with light.
  • the rotation of the ⁇ /2 plate 104 and the movement of the XY stage 108 are controlled by a computer, for example, by making the position where the light is focused on the surface of the alignment film 32 correspond to the polarization direction of the light. , forming a desired alignment pattern on the alignment film.
  • Irradiation of the light beam from the light source 102, rotation of the ⁇ /2 plate 104, and rotation of the XY stage 108 may be performed alternately or simultaneously. That is, for example, after driving the XY stage 108, moving the alignment film 32 to a predetermined position and stopping it, and rotating it so that the polarization direction of the linearly polarized light passing through the ⁇ /2 plate 104 becomes a predetermined direction, After exposing a predetermined position on the surface of the alignment film 32 by irradiating a light beam from the light source 102, the light irradiation is stopped, and then the XY stage 108 is driven again to move the alignment film 32 to the next predetermined position.
  • the alignment film is irradiated with a light beam from the light source 102. After exposing a predetermined position on the surface of 32, the light irradiation is stopped. In this way, the alignment film 32 may be exposed intermittently by alternately repeating the movement of the XY stage 108 and the irradiation of the light beam from the light source 102. Alternatively, while moving the alignment film 32 in a predetermined direction by driving the XY stage 108 and rotating the ⁇ /2 plate 104, the alignment film 32 is continuously exposed by irradiating a light beam from the light source 102. It may be something.
  • the ⁇ /2 plate is fixed in a certain direction and the regions with the orientation axes in the same direction are exposed to light from the light source 102. While irradiating the beam, drive the XY stage 108 to move the alignment film 32 in a predetermined direction to expose this area, and then expose an area whose alignment axis is different from the previous area. In order to do this, after rotating the ⁇ /2 plate, while irradiating a light beam from the light source 102, the XY stage 108 is driven to move the alignment film 32 in a predetermined direction to expose this area. . By repeating such exposure, an alignment pattern having striped regions having different orientation axes may be exposed.
  • the intensity of the irradiated light, the exposure time, etc. may be appropriately set depending on the material for forming the alignment film.
  • the amount of exposure per unit area can be adjusted by adjusting the intensity of the irradiated light and the scanning speed. From the viewpoint of performing sufficient exposure to impart orientation to the alignment film 32, the exposure amount per unit area is preferably 100 mJ/m 2 or more, and more preferably 150 mJ/m 2 . Further, from the viewpoint of preventing deterioration of orientation due to excessive irradiation, the amount is preferably 5 J/m 2 or less, and more preferably 3 J/m 2 or less. Further, the spot diameter of the light beam focused on the alignment film may be any size as long as it can impart a desired alignment pattern to the alignment film.
  • the liquid crystal layer forming step is a step of forming a liquid crystal layer on the alignment film formed in the alignment film forming step.
  • the liquid crystal layer can be formed by fixing a liquid crystal phase in which a liquid crystal compound is aligned in a predetermined liquid crystal alignment state in a layered manner.
  • the structure in which the liquid crystal phase is fixed may be any structure as long as the orientation of the liquid crystal compound forming the liquid crystal phase is maintained.
  • the polymerizable liquid crystal compound is brought into a predetermined orientation state and then exposed to ultraviolet rays.
  • the layer is polymerized and cured by heating or the like to form a layer with no fluidity, and at the same time, the orientation form is not changed by an external field or force.
  • the liquid crystal phase is fixed, it is sufficient that the optical properties of the liquid crystal phase are maintained, and the liquid crystal compound in the liquid crystal layer does not need to exhibit liquid crystallinity.
  • the polymerizable liquid crystal compound may have a high molecular weight through a curing reaction and lose its liquid crystallinity.
  • Examples of materials used to form a liquid crystal layer with a fixed liquid crystal phase include a liquid crystal composition containing a liquid crystal compound.
  • a liquid crystal composition containing a liquid crystal compound As the liquid crystal compound contained in the liquid crystal composition, known liquid crystal compounds can be used, and polymerizable liquid crystal compounds are preferred because they are excellent in heat resistance, durability, and handleability.
  • the liquid crystal composition used to form the liquid crystal layer may further contain a surfactant, a polymerization initiator, a crosslinking agent, a solvent, and the like.
  • a liquid crystal composition is applied onto an alignment film to bring the liquid crystal compound into a liquid crystal phase state in which the liquid crystal is aligned in a predetermined liquid crystal alignment state, and then the liquid crystal compound is cured to form the liquid crystal layer. It is preferable that As a result, in the liquid crystal layer, a liquid crystal alignment pattern region, a peripheral region, and a non-aligned region are formed according to the alignment regulating force applied to the alignment film in the alignment film forming step, and the sheet of the present invention is manufactured.
  • all known methods capable of uniformly coating a liquid on a support such as printing methods such as inkjet and scroll printing, and spin coating, bar coating, and spray coating can be used.
  • liquid crystal composition in the liquid crystal layer forming process, it is possible to provide a liquid crystal layer having multiple specific regions that serve as precursors for multiple liquid crystal optical elements, which improves the manufacturing efficiency and quality of liquid crystal optical elements. It has the advantage that the quality of the liquid crystal optical element manufactured is highly uniform and stable.
  • the applied liquid crystal composition is dried and/or heated as necessary, and then cured, and as a result, a liquid crystal layer is formed.
  • the liquid crystal compound in the liquid crystal composition may be oriented in a predetermined alignment state.
  • the heating temperature is preferably 200°C or lower, more preferably 130°C or lower.
  • the aligned liquid crystal compound is further polymerized, if necessary.
  • the polymerization may be thermal polymerization or photopolymerization by light irradiation, but photopolymerization is preferred. It is preferable to use ultraviolet light for light irradiation.
  • the irradiation energy is preferably 20 mJ/cm 2 to 50 J/cm 2 , more preferably 50 to 1500 mJ/cm 2 .
  • light irradiation may be performed under heating conditions or under a nitrogen atmosphere.
  • the wavelength of the irradiated ultraviolet light is preferably 250 to 430 nm.
  • the support used in the alignment film forming step may be peeled off and removed as necessary.
  • the alignment film may be peeled off together with the support, or the alignment film and the support may be peeled off and only the support may be removed.
  • the sheet of the present invention is a multi-sided sheet for a liquid crystal optical element, and by cutting the sheet of the present invention into a predetermined shape, a liquid crystal optical element including a liquid crystal alignment pattern can be manufactured.
  • the method for manufacturing a liquid crystal optical element preferably includes a step of cutting out a specific region including a liquid crystal alignment pattern from the sheet of the present invention.
  • the outer periphery of the specific region 18 including the liquid crystal alignment pattern region 12 of the sheet 1 is formed by any of the cutting lines X1 to X4 and Y1 to Y4. These cutting lines X1 to X4 and Y1 to Y4 are all included in either the outer peripheral region 14 or the non-alignment region 16, and do not pass through the liquid crystal alignment pattern region 12.
  • specific regions 18 are cut out, and a plurality of liquid crystal optical elements including liquid crystal alignment pattern regions are manufactured. Any known method can be used to cut the sheet, such as laser cutting, cutting with a blade, trimmer, or the like.
  • the method for manufacturing a liquid crystal optical element of the present invention in which a plurality of liquid crystal optical elements are manufactured by cutting out specific areas from the above-mentioned sheet, has excellent quality, uniformity, and stability.
  • a liquid crystal optical element can be manufactured more efficiently.
  • the cutting line for cutting out the specific region from the sheet of the present invention is not limited to the cutting line shown in FIG. 1.
  • the sheet 110 is cut along cutting lines X1 to Xn and Y1 to Y3, and a liquid crystal alignment pattern area 200, an outer peripheral area 201, and a part of the non-aligned area surrounding the outer peripheral area 201 are cut.
  • a liquid crystal optical element can be manufactured by cutting out a specific region 400 consisting of the region 300.
  • the cutting line for cutting out the specific area may include a straight portion and a curved portion. If the cutting lines consist only of straight parts, cracks or other cracks may occur at the corners where the plurality of cutting lines intersect when the sheet is cut. On the other hand, when the cutting line includes a straight portion and a curved portion, the occurrence of cracks such as the above-mentioned cracks can be suppressed.
  • the minimum radius of curvature of the curved part is preferably 0.2 mm or more, more preferably 0.4 mm or more.
  • the upper limit is not particularly limited, and is, for example, 20 mm or less, preferably 10 mm or less.
  • the cutting line for cutting out the specific region may be included in either the outer peripheral region or the non-oriented region.
  • the cutting line for cutting out the specific area may be included only in the outer peripheral area. That is, the cutting line may be an annular line included only in the outer peripheral area and surrounding the liquid crystal pattern area.
  • a liquid crystal optical element can also be manufactured by cutting along such an annular cutting line and extracting a specific area consisting of a liquid crystal alignment pattern area and a part of the outer peripheral area surrounding the outer periphery of the liquid crystal alignment pattern area. .
  • a liquid crystal optical element manufactured from the sheet of the present invention can be suitably used as an optical member such as an optical path changing member, a light condensing element, a diffraction element, and a light diffusing element in an optical device, for example.
  • liquid crystal optical elements manufactured from the sheet of the present invention constitute image display devices for head-mounted displays such as AR (Augmented Reality) glasses, VR glasses, and MR (Mixed Reality) glasses. It can be suitably used as an optical member.
  • AR Augmented Reality
  • VR glasses VR glasses
  • MR Mated Reality

Landscapes

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Abstract

本発明の課題は、バッチプロセスにより製造される液晶光学素子の品質の均一性を高めることができるシートを提供することにある。また、本発明の課題は、液晶光学素子の製造方法を提供することにある。本発明のシートは、液晶化合物を含む液晶層を有するシートであって、液晶層は、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を有する液晶配向パターン領域を複数有し、複数の液晶配向パターン領域は、液晶層の面内において直交する２つの方向に沿ってそれぞれ互いに無配向領域を介して離間して配置されており、液晶層には、２つの方向のそれぞれの方向において、液晶配向パターン領域が２以上配置され、無配向領域は、液晶配向パターンおよび遅相軸のいずれも有さない領域であり、液晶配向パターン領域の外周は外周領域により囲まれており、外周領域が、液晶配向パターンを有さず、かつ、遅相軸を有する領域であり、液晶配向パターン領域を含む特定領域を液晶光学素子として切り出し可能である。

Description

シートおよび液晶光学素子の製造方法
　本発明は、シートおよび液晶光学素子の製造方法に関する。
　光の方向を制御する光学素子は多くの光学デバイスあるいはシステムで利用されている。
　例えば、液晶表示装置のバックライト；実際に見ている光景に仮想の映像および各種の情報等の画像を重ねて表示する、ＡＲ（Augmented Reality（拡張現実））グラス、ＶＲ（Virtual reality（仮想現実））グラスおよびＭＲ（Mixed reality（複合現実））グラス等のヘッドマウントディスプレイ（ＨＭＤ（Head Mounted Display））；ヘッドアップディスプレイ（ＨＵＤ（Head Up Display））；プロジェクター；ビームステアリング；並びに、物体の検出および物体との距離の測定等を行うためのセンサー等、様々な光学デバイスで光の方向を制御する光学素子が用いられている。
　このような光の方向を制御する光学素子として、液晶化合物を含む液晶組成物を用いて形成され、光学異方性を示す液晶層を有する液晶光学素子が提案されている。
　特許文献１には、光学素子であって、その表面に沿った少なくとも１つの方向において変化する局所的な光軸方向を有する複屈折材料層を含んでおり、局所的な光軸方向は、複数の偏光の間で光源からの光の偏光を変化させ、光源からの光を焦点面においてスポットに合焦させ、近傍の走査が空間的に重複するように、焦点面に近接して配置された偏光感知記録媒体の表面に沿って少なくとも２次元においてスポットを走査することによって形成された光軸方向プロファイルに対応しており、偏光を変化させることとスポットを走査することとが独立に実行されるものである光学素子が記載されている。
　特許文献２には、ブラッグ条件に従って、内部を通過する光の伝播の方向を変更するように構成されている、複数の積層複屈折副層を備え、積層複屈折副層は、それぞれ、それぞれの格子周期を画定するように積層複屈折副層の隣接するものの間のそれぞれの境界面に沿って変化する局所光軸を備える、光学素子が記載されている。特許文献２には、透過光を回折する光学素子が記載されており、基板（導光板）に入射する光を光学素子で回折することによって、光を基板内で全反射する角度で基板に入射させ、基板内において光の入射方向と略垂直な方向に導光することが記載されている。
　これらの光学素子は、特にニアアイディスプレイとして用いられる場合、その大きさは、数ｍｍ四方から、大きくても５ｃｍ四方または直径５ｃｍ程度までのサイズである。
特表２０１５－５３２４６８号公報 特表２０１７－５２２６０１号公報
　従来、液晶材料を用いた液晶光学素子としては位相差板および光学補償板等が知られており、これらの液晶光学素子については、ロールトゥロールプロセスを用いて、安定した品質で短時間に大量に生産する方法が確立されている。しかし、上述した光学デバイスに用いられる液晶光学素子の場合、光学設計が複雑であることから、従来のロールトゥロールプロセスを適用して液晶光学素子を製造することが困難である。
　バッチプロセスにより液晶光学素子を１つずつ製造する方法は複雑な光学設計にも対応しうる。しかしながら、５ｃｍ四方程度またはそれ以下のサイズの液晶光学素子をバッチプロセスにより製造する方法においては、量産性はもとより、製造される液晶光学素子の品質の均一性に課題があった。
　本発明の課題は、このような従来技術の問題点を解決することにあり、バッチプロセスにより製造される液晶光学素子の品質の均一性を高めることができるシートを提供することにある。また、本発明の課題は、液晶光学素子の製造方法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〕液晶化合物を含む液晶層を有するシートであって、上記液晶層は、上記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液晶配向パターン領域を複数有し、複数の上記液晶配向パターン領域は、上記液晶層の面内において直交する２つの方向に沿ってそれぞれ互いに無配向領域を介して離間して配置されており、上記液晶層には、上記２つの方向のそれぞれの方向において、上記液晶配向パターン領域が２以上配置され、上記無配向領域は、上記液晶配向パターンおよび遅相軸のいずれも有さない領域であり、上記液晶配向パターン領域の外周は外周領域により囲まれており、上記外周領域が、上記液晶配向パターンを有さず、かつ、遅相軸を有する領域であり、上記液晶配向パターン領域を含む特定領域を液晶光学素子として切り出し可能な、シート。
〔２〕上記液晶配向パターン領域の外周が、直線部と、曲線部とを含み、上記曲線部の最小曲率半径が０．２ｍｍ以上である、〔１〕に記載のシート。
〔３〕上記無配向領域には、上記特定領域の外周または上記液晶配向パターン領域の光学的な中心を示す少なくとも１つのアライメントマークが設けられている、〔２〕に記載のシート。
〔４〕上記特定領域が、上記液晶配向パターン領域および上記外周領域の一部とで構成されている、〔１〕～〔３〕のいずれか一項に記載のシート。
〔５〕上記液晶層を支持する支持体をさらに有する、〔１〕～〔４〕のいずれか一項に記載のシート。
〔６〕〔１〕～〔５〕のいずれか一項に記載のシートから上記液晶配向パターン領域を含む特定領域を切り出す工程を有する、液晶光学素子の製造方法。
〔７〕上記工程において、直線部と曲線部とを含む切断線に沿って上記シートを切断することにより、上記特定領域が切り出され、上記曲線部の最小曲率半径が０．２ｍｍ以上である、〔６〕に記載の液晶光学素子の製造方法。
〔８〕上記切断線が上記外周領域および上記無配向領域のいずれかに含まれている、〔７〕に記載の液晶光学素子の製造方法。
〔９〕上記切断線が上記外周領域のみに含まれている、〔７〕又は〔８〕に記載の液晶光学素子の製造方法。
　本発明によれば、バッチプロセスにより製造される液晶光学素子の品質の均一性を高めることができるシートを提供できる。また、本発明によれば、液晶光学素子の製造方法を提供できる。
本発明のシートの構成の一例を示す平面図である。 本発明のシートが有する液晶配向パターン領域の構成の一例を示す平面図である。 本発明のシートが有する液晶配向パターン領域を光学顕微鏡で観察した画像の一例を示す概念図である。 本発明のシートの構成の他の例を示す平面図である。 配向膜を露光して配向パターンを形成する露光装置の一例の概念図である。 配向膜を露光して配向パターンを形成する露光装置の他の例の概念図である。
　以下、本発明のシート、および、液晶光学素子の製造方法について、添付の図面に示される好適実施形態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、「面内」は、「シートまたは液晶光学素子の表面（主面）に平行な面の内部」の意味で使用される。また、「面内の（いずれかの）方向」は、「シートまたは液晶光学素子の表面（主面）に平行な（いずれかの）方向」の意味で使用される。
　本明細書において、可視光は、電磁波のうち、ヒトの目で見える波長の光であり、３８０～７８０ｎｍの波長域の光を示す。非可視光は、３８０ｎｍ未満の波長域および７８０ｎｍを超える波長域の光である。
　本明細書において、Ｒｅ（λ）は、波長λにおける面内のレタデーションを表す。特に記載がないときは、波長λは、５５０ｎｍとする。
　本明細書において、Ｒｅ（λ）は、ＡｘｏＳｃａｎ（Ａｘｏｍｅｔｒｉｃｓ社製）において、波長λで測定した値である。ＡｘｏＳｃａｎにて平均屈折率（（ｎｘ＋ｎｙ＋ｎｚ）／３）と膜厚（ｄ（μｍ））を入力することにより、
　　　遅相軸方向（°）
　　　Ｒｅ（λ）＝Ｒ０（λ）
が算出される。
　なお、Ｒ０（λ）は、ＡｘｏＳｃａｎで算出される数値として表示されるものであるが、Ｒｅ（λ）を意味している。
［シート］
　図１に、本発明のシートの構成の一例を概念的に示す。図１は、本発明のシート１を表面（主面）の法線方向から観察した際の平面図である。
　図１において矢印Ｘで示す方向および矢印Ｙで示す方向はいずれもシート１の面内の方向であって、互いに直交している。以下、矢印Ｘで示す方向および矢印Ｙで示す方向を、それぞれ、「Ｘ方向」および「Ｙ方向」とも記載する。
　図１に示す本発明のシート１は、液晶化合物を含む液晶層１０を有する。
　液晶層１０は、液晶配向パターン領域１２を複数有する。ここで、液晶配向パターン領域１２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（以下、単に「液晶配向パターン」ともいう。）を有する。
　これらの複数の液晶配向パターン領域１２は、液晶層１０の面内において直交するＸ方向およびＹ方向に沿って、それぞれ互いに無配向領域１６を介して離間して配置されている。この無配向領域１６は、液晶配向パターンおよび遅相軸のいずれも有さない領域である。
　液晶層１０には、Ｘ方向およびＹ方向のそれぞれにおいて、液晶配向パターン領域１２が２以上配置されている。
　液晶配向パターン領域１２の外周は、外周領域１４により囲まれている。この外周領域１４は、液晶配向パターンを有さず、かつ、遅相軸を有する領域である。
　図１に示すシート１の液晶層１０には、液晶配向パターン領域１２を含む特定領域１８が形成されている。この特定領域１８は、液晶光学素子として切り出し可能に構成されている。シート１において、特定領域１８の外周は切断線Ｘ１～Ｘ４およびＹ１～Ｙ４により構成されている。これらの切断線Ｘ１～Ｘ４およびＹ１～Ｙ４に沿ってシート１を切断することにより、特定領域１８に対応する液晶光学素子が得られる。
　図示するように、本発明のシート１の液晶層１０には、互いに直交するＸ方向およびＹ方向のそれぞれにおいて、２以上の液晶配向パターン領域１２が配置されている。即ち、本発明のシート１は、少なくとも４以上の液晶配向パターン領域１２を有することになる。なお、本発明のシートが有する液晶配向パターン領域の数は、４以上であればよく、特に制限されない。
　このように、シート１の同一面上に、光学異方性層として機能する液晶配向パターン領域１２を含み、液晶光学素子として切り出し可能な特定領域１８を多数配置することによって、同一のシートから複数の液晶光学素子をまとめて製造することができる。即ち、本発明のシート１は、液晶光学素子の多面取りシートとして利用される。１つ１つの液晶光学素子を製造するために、その都度、個別の光学異方性層を含むシートを形成する場合に比べ、本発明のシート１を用いて複数の液晶光学素子を製造する場合、バッチプロセスであっても、製造される液晶光学素子が有する光学異方性層の厚さおよび品質が共通したものとなり、品質のばらつきが抑えられる。また、本発明のシート１から形成された複数の液晶光学素子が経る温度、湿度、取扱いによる加圧および光等の条件も揃えられることになり、品質が一定で安定した製品を供することができる。
　また、本発明のシート１は、複数の液晶配向パターン領域１２が直交する２つの方向に沿って整列していることにより、個々の液晶光学素子を得るために液晶配向パターン領域１２を含む特定領域１８を切り離す場合に、より効率的に切断することができる。
　また、本発明のシート１では、図１に示すように、複数の液晶配向パターン領域１２が外周領域１４および無配向領域１６を介して互いに離間して配置されている。このように配置することで、特定領域１８を液晶光学素子として個々の枚葉体に切り離す際の切断線を通すスペースが生じ、液晶光学素子として機能する液晶配向パターンを傷つけず、安定した品質を保つことができる。
　さらに、本発明のシート１では、それぞれの液晶配向パターン領域１２の外周が外周領域１４により囲まれている。これにより、液晶配向パターン領域の周囲に外周領域を設けず、最近接する２つの液晶配向パターン領域の間に無配向領域のみが配置されているシートと比較して、同一のシートから切り出される液晶光学素子の品質および品質の均一性を高めることができる。液晶配向パターン領域の周囲に外周領域を設けない場合、無配向領域では液晶化合物がランダムに配向しているため、液晶配向パターン領域のうち無配向領域と接する外周近傍の領域において、液晶化合物の配向が乱れてしまい、所望の光学特性が得られない。それに対して、外周領域１４に含まれる液晶化合物は、液晶配向パターンが形成されるほどには規則正しく配列されていないものの、遅相軸を有する程度には配向秩序が保たれており、液晶配向パターン領域１２の外周領域１４に接する外周近傍の領域における液晶化合物の配向の乱れを抑制し、規則正しい液晶配向パターンを維持することができるためである。
　以下、本発明のシートの構成についてより詳しく説明する。
　以下の説明において、「液晶光学素子」との用語は、特に言及しない限り、「本発明のシートから液晶配向パターンを含む上記特定領域を切り出すことにより製造される液晶光学素子」を意味するものとする。
〔液晶配向パターン領域〕
　液晶配向パターン領域１２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領域であり、液晶層１０には複数の液晶配向パターン領域１２が形成されている。
　図１に示す液晶配向パターン領域１２の外周は、４本の直線部と４本の曲線部とで構成されている。
　図１に示すように、液晶配向パターン領域の外周が、直線部と曲線部とを含むことにより、外周が直線部のみからなる場合と比較して、液晶化合物を外周に沿ってスムーズに配向させることができ、光学異方性層として機能する液晶配向パターンにおける配向欠陥の発生を抑制できる。
　曲線部の最小曲率半径は、０．２ｍｍ以上が好ましく、０．４ｍｍ以上がより好ましい。上限値は特に制限されず、例えば２０ｍｍ以下であり、１０ｍｍ以下が好ましい。
　図１に示す液晶配向パターン領域１２の外周は、四角形の４つの頂点に扇形の弧からなる曲線部が形成された形状を有しているが、本発明のシートにおいて液晶層が有する液晶配向パターン領域の形状は上記の形状に制限されず、例えば、円、楕円、四角形を含む多角形、および、多角形の頂点の少なくとも一部が曲線に置き換わった形状等であってもよい。
　図２に、本発明のシートが有する液晶配向パターン領域の構成の一例を概念的に示す。
　図２に示す液晶配向パターン領域１２は、本発明のシートが有する液晶層１０に複数配置されている液晶配向パターン領域１２のうちの１つである。本発明のシートから液晶配向パターン領域１２を含む特定領域を切り出してなる液晶光学素子において、液晶配向パターン領域１２は、光学異方性層として機能する。なお、図２に示す液晶配向パターン領域１２を含む特定領域を切り出してなる液晶光学素子は、光学異方性層が入射光を回折する機能を示すため、液晶回折素子とも呼ばれる。
　液晶配向パターン領域１２は、液晶化合物を含む組成物を用いて形成されており、液晶化合物由来の光学軸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所定の液晶配向パターンを有する。
　図２に示す例では、液晶配向パターン領域１２は、液晶化合物４０由来の光学軸の向きが連続的に回転しながら変化する一方向（矢印Ａ１～Ａ３のそれぞれが示す方向）が、内側から外側に向かう方向に放射状に存在する、放射状の液晶配向パターンを有する。この液晶配向パターンでは、光学軸が同じ方向を向いた液晶化合物を結んだ線が円形であり、円形の線分が同心円状に複数配置されたパターンとなる。
　図２に示す液晶配向パターン領域１２において、液晶化合物４０由来の光学軸は、液晶化合物４０の長手方向である。
　図２に示す液晶配向パターン領域１２では、液晶化合物４０由来の光学軸の向きは、液晶配向パターン領域１２の中心から外側に向かう多数の方向、例えば、矢印Ａ１で示す方向、矢印Ａ２で示す方向、および、矢印Ａ３で示す方向に沿って、連続的に回転しながら変化している。矢印Ａ１、矢印Ａ２、および、矢印Ａ３は、後述する配列軸である。
　液晶配向パターン領域１２が有する液晶配向パターンは、液晶化合物由来の光学軸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することで、液晶光学素子に入射した光が液晶配向パターン領域１２を透過する際に、光の方位方向を上記一方向に沿って回折（屈曲）させる作用を有する。このような回折の作用は、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（周期Λ）に依存し、周期Λが短いほど回折角度が大きくなる。
　図２に示す例では、液晶配向パターン領域１２は放射状の液晶配向パターンを有する。そのため、各配列軸（Ａ１～Ａ３等）に沿って、入射した光の方位方向が中心側に向かって回折するような液晶配向パターンを形成した場合には、液晶光学素子の透過光を集光することができる。あるいは、各配列軸（Ａ１～Ａ３）に沿って、入射した光の方位方向が外側に向かって回折するような液晶配向パターンを形成した場合には、液晶光学素子の透過光を発散することができる。透過光が中心側に向かって回折するか、外側に向かって回折するかは、入射する光の偏光状態と、液晶配向パターンにおける光学軸の回転方向とに依存する。
　また、液晶配向パターン領域１２の液晶配向パターンの周期Λは、一方向に沿って漸次変化している。図２に示す例では、中心から外側に向かって、液晶配向パターンの周期Λが漸次短くなるように変化している。
　上記のとおり、液晶化合物を含む組成物を用いて形成され、液晶化合物由来の光学軸の方向が配列軸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液晶配向パターン領域１２は、光を回折させるが、液晶配向パターンの周期Λが小さいほど、回折の角度が大きい。そのため、面内の異なる領域で周期Λが異なるように液晶配向パターンを形成した場合には、面内の異なる領域に入射した光は、異なる角度に回折される。
　例えば、図２に示す例のように、液晶配向パターン領域１２が有する液晶配向パターンが放射状である場合には、液晶配向パターン領域１２の中心側から外側に向かって、液晶配向パターンの周期Λを短くすることで、液晶光学素子において、液晶配向パターン領域１２の中央付近に入射した光よりもより外側の端部側に入射した光を大きく回折させることができる。そのような液晶配向パターンを有する液晶光学素子は、例えば、光を集光する集光レンズとしてより好適に機能する。
　液晶層における上記の液晶配向パターン領域の有無および形状は、光学顕微鏡を用いて液晶層を観察することにより、確認できる。
　図３に、本発明のシートが有する液晶配向パターン領域を光学顕微鏡で観察した画像の一例を概念的に示す。図３に示す概念図は、図２に示す液晶層１０が有する液晶配向パターン領域１２を、光学顕微鏡を用いて観察して得られる画像に相当する。
　図３に示すように、光学顕微鏡を用いて得られる液晶配向パターン領域１２の観察画像には、明線４２と暗線４４とが交互に配列されてなる縞模様が現れる。このような縞模様が観察される領域には、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が形成されていると言える。
　一方、液晶配向パターンが形成されていない領域（例えば、本発明のシートが有する外周領域および無配向領域等）では、光学顕微鏡を用いて得られる観察画像に明線と暗線からなる縞模様は現れない。
　上記の方法により、本発明のシートが有する液晶層において、液晶配向パターン領域と、液晶配向パターン領域以外の領域（外周領域および無配向領域）とを区別できる。
〔外周領域〕
　外周領域１４は、液晶配向パターンを有さず、かつ、遅相軸を有する領域である。外周領域１４に含まれる液晶化合物は、液晶配向パターン領域１２に含まれる液晶化合物のように規則的に配向していないが、周囲の液晶化合物の配向方向と概ね近い方向に配向している。
　図１に示すシート１（液晶層１０）では、外周領域１４は、複数の液晶配向パターン領域１２のそれぞれを囲むように配置されている。即ち、液晶層１０には、それぞれが液晶配向パターン領域１２を囲む辺縁部である複数の外周領域１４が、面内において直交するＸ方向およびＹ方向に沿って、それぞれ互いに無配向領域１６を介して離間して配置されており、かつ、Ｘ方向およびＹ方向のそれぞれにおいて２以上の外周領域１４が配置されている。
　液晶層における外周領域の有無は、以下の方法により、確認できる。
　クロスニコル配置した２枚の偏光板の間にシートを配置してなる積層体を偏光顕微鏡により観察する。このとき、シートを面内で回転しながら積層体を観察する。この観察により、シートが９０°回転されるごとに、明るさが最大となる明視野と明るさが最小となる暗視野が繰り返される現象が現れた領域は、遅相軸（複屈折性）を有する領域であると言える。
　なお、上記の方法で本発明のシートが有する液晶配向パターン領域を観察すると、シートの回転では明るさが変化しない虹色の縞模様が観察される。また、上記の方法で本発明のシートが有する無配向領域を観察すると、面内において一様に明るく、シートの回転では明るさが変化しない画像が観察される。
　光学顕微鏡を用いる液晶配向パターンを有する領域の観察結果と、上記の遅相軸を有する領域の観察結果とを対比して、液晶配向パターンを有する領域の外周に、液晶配向パターンを有さず、かつ、遅相軸を有する領域が存在するか否かを確認することにより、本発明のシートが有する外周領域の有無を確認できる。
　液晶配向パターン領域を囲む外周領域は、例えば、液晶層の形成に用いる配向膜に含まれる光配向材料を偏光照射により配向させる際、液晶配向パターン領域の形状に対応する開口部を有し、配向膜から離間したマスクを介して偏光を照射することにより形成される配向膜を用いて液晶層を形成することにより、得ることができる。
　また、外周領域に対応する配向膜の領域に照射する偏光照射の偏光度および／または照射光量を調整することにより外周領域を形成できる配向膜を得て、その配向膜を用いて液晶層を形成することにより外周領域を得ることもできる。
〔無配向領域〕
　無配向領域１６は、液晶配向パターンを有さず、かつ、遅相軸を有さない領域である。即ち、無配向領域１６に含まれる液晶化合物は配向しておらず、液晶化合物由来の光学軸の向きはランダムである。
　図１に示すシート１（液晶層１０）において、無配向領域１６は、Ｘ方向およびＹ方向にそれぞれ延びる複数の帯状領域からなる。液晶配向パターン領域１２が他の液晶配向パターン領域１２と離間しており、外周領域１４が他の外周領域１４と離間しているのに対して、無配向領域１６は連続している。
　液晶層における無配向領域の有無は、上記の液晶配向パターン領域の確認方法、および、上記の外周領域の確認方法により、確認できる。無配向領域は、上記の液晶配向パターン領域の確認方法に従って観察しても液晶配向パターンを示す縞模様が観察されず、かつ、上記の外周領域の確認方法に従って観察すると、面内において一様に明るく、シートを回転しても明るさが変化しない画像が観察される領域である。
　液晶層において外周領域を囲む無配向領域は、例えば、液晶層の形成に用いる配向膜に偏光を照射する際、無配向領域に対応する配向膜の領域には偏光を照射しないように照射範囲を設定することにより、形成できる。
　無配向領域には、所定の位置を示す目印となるアライメントマークが設けられていてもよい。
　アライメントマークとしては、例えば、液晶光学素子の外周となる特定領域の外周を示すマークが挙げられる。アライメントマークが特定領域の外周を示すことにより、シートから液晶光学素子を切り出す際、切断線の位置の検出が容易になり、設計された形状との誤差がより小さい液晶光学素子を製造できる。
　アライメントマークは、液晶配向パターン領域の光学的な中心を示すマークであってもよい。シートから液晶光学素子を切り出す際、アライメントマークが液晶配向パターン領域の光学的な中心の位置を示すことにより、示された位置に基づいて切断線の位置を設定でき、設計された形状との誤差がより小さい液晶光学素子を製造できる。
　アラインメントマークの形状は、十字、点、直線、円形および四角形等の任意の形状であってよい。アラインメントマークは、集合体であってもよく、あるいは、格子状であってもよい。
　上記対象の位置を示すために用いられるアライメントマークの数は特に制限されず、対象に合わせて１つのみ用いてもよく、複数のアライメントマークを併用してもよい。また、複数のアライメントマークを組み合わせを変えて用いることにより複数の対象の位置を示してもよい。
　アライメントマークは、例えば、液晶層に含まれる液晶化合物由来の光学軸が全体的に所定の方向に配向している領域であってよい。そのようなアライメントマークは、液晶層の形成に用いる配向膜に含まれる光配向材料を偏光照射により配向させる際、アライメントマークに対応する位置に偏光を照射することにより形成できる。
〔特定領域〕
　図１に示すように、特定領域１８は、液晶配向パターン領域１２を含み、液晶光学素子として切り出し可能に構成されている。換言すると、特定領域１８の外周に沿って切り出すことにより得られる素子は、光学異方性層として機能する液晶配向パターン領域１２により、液晶光学素子として利用可能である。
　図１に示すシート１では、複数の液晶配向パターン領域１２が離間して配置されており、液晶配向パターン領域１２のそれぞれが特定領域１８に含まれている。そのため、特定領域１８の外周に沿って切り出すことによりシート１から複数の液晶光学素子を製造することも可能である。
　また、本発明のシートにおいて、液晶光学素子として切り出し可能な液晶配向パターン領域を含む特定領域の外周が外周領域および無配向領域のいずれかに含まれていてもよい。外周領域は液晶化合物の配向度が低い領域であり、無配向領域は液晶化合物が配向していない領域であることから、上記外周に沿って切断することにより、切り出される液晶光学素子の端部に意図しない方向の割れの発生を抑えることができる。その結果、品質および品質の均一性を高めた複数の液晶光学素子を、バッチプロセスにより同一のシートから製造することができる。一方、同一のシートから複数の液晶光学素子を製造するために液晶配向パターンからなる光学異方性層が連続している領域を切断する場合、光学異方性層では液晶化合物が一定方向に規則正しく配向しているため、切断方向及び液晶化合物の配向方向によっては、切断方向とは異なる方向に沿った割れ又は欠損が生じ、液晶光学素子の品質が低下することがある。
　図１に示す特定領域１８は、液晶配向パターン領域１２と、外周領域１４のうち液晶配向パターン領域１２を囲む一部の領域とで構成されている。
　本発明のシートが有する特定領域は、液晶配向パターン領域を含む限り、図１に示す態様に制限されない。特定領域は、例えば、液晶配向パターン領域のみで構成されていてもよく、外周領域の少なくとも一部をさらに含んでいてもよく、無配向領域の一部をさらに含んでいてもよい。特定領域が無配向領域の一部を含む場合、外周領域の少なくとも一部を含む。
　図４に、本発明のシートの構成の他の例を概念的に示す。図４は、本発明のシート１１０を表面（主面）の法線方向から観察した際の平面図である。
　シート１１０は、液晶化合物を含む液晶層（図示せず）を有し、液晶層は、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を有する液晶配向パターン領域２００を複数有する。この液晶配向パターン領域２００が、シート１１０から切り出されて得られる液晶光学素子において光学異方性層として機能する。
　シート１１０において、複数の液晶配向パターン領域２００は、面内において直交するＸ方向およびＹ方向に沿って、それぞれ互いに離間して配置されている。図４に示すシート１１０では、Ｘ方向に沿って配置されている液晶配向パターン領域２００の個数は４であり、Ｙ方向に沿って配置されている液晶配向パターン領域２００の個数は（ｎ＋１）である。上記の通り、本発明のシートが有する液晶配向パターン領域の数は、直交する２方向のそれぞれに２以上、合計で４以上であればよい。
　液晶配向パターン領域２００の外周は、液晶配向パターンを有さず、かつ、遅相軸を有する外周領域２０１により囲まれている。複数の液晶配向パターン領域２００をそれぞれ囲む複数の外周領域２０１は、Ｘ方向およびＹ方向に沿って、それぞれ互いに離間して配置されている。即ち、外周領域２０１の外周縁５００は、他の外周領域２０１の外周縁５００と離間している。
　無配向領域３００は、シート１１０において、複数の外周領域２０１の間に配置されており、液晶配向パターンおよび遅相軸のいずれも有さない領域である。
　また、シート１１０には、液晶配向パターン領域２００を含む特定領域４００が形成されている。特定領域４００の４辺は、シート１１０のエッジ１１２、並びに、切断線Ｘ１～ＸｎおよびＹ１～Ｙ３のいずれかで構成されている。それぞれの特定領域４００は、シート１１０を切断線Ｘ１～ＸｎおよびＹ１～Ｙ３で切断することにより、液晶光学素子として利用可能になる。
　図４に示す本発明のシート１１０は、複数の液晶配向パターン領域２００、複数の外周領域２０１および無配向領域３００が上記のように配置されていることで、液晶光学素子を個々の枚葉体に切り離す際の切断線Ｘ１～ＸｎおよびＹ１～Ｙ３を通すスペースが生まれ、光学異方性層を傷つけることなく、品質が優れた液晶光学素子を安定して製造可能な液晶光学素子の多面取りシートとして利用できる。
　本発明のシートが有する液晶層の厚みは、液晶光学素子の用途、および、液晶層の形成材料等に応じて適宜設定されるが、３μｍ以下が好ましく、１．０～２．９μｍがより好ましく、１．５～２．８μｍがさらに好ましい。
　液晶層の厚みを３μｍ以下とすることで、液晶光学素子の視野角特性を広げることができる。
〔支持体〕
　シートは、液晶層を支持する支持体をさらに有してもよい。
　支持体は、液晶層を支持できるものであれば、各種のシート状物（フィルムおよび板状物を含む）が利用可能である。
　支持体は単層であっても、多層であってもよい。
　単層である場合の支持体としては、例えば、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が挙げられる。多層である場合の支持体としては、上記単層の支持体のいずれかを基板として含み、この基板の表面に他の層を設けてなる多層体が挙げられる。
　支持体は、液晶配向パターン領域が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。
　支持体の厚さは、特に制限されず、液晶光学素子の用途および支持体の形成材料等に応じて、液晶層、および、必要に応じて設けられる配向膜または接着層を保持できる厚さを、適宜、設定すればよい。
　支持体の厚さは、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。
　本発明のシートを、支持体上に液晶層形成用組成物を用いて液晶層を形成することにより製造する場合、支持体と液晶層との間に配向膜が設けられていてもよい。また、別途製造された液晶層を転写等によって支持体上に設ける場合、支持体と液晶層との間には、接着層が設けられていてもよい。
〔シートの製造方法〕
　本発明のシートの製造方法は、上記の通り配置された各領域を有する液晶層を形成する方法であれば特に制限されない。シートの製造方法としては、例えば、支持体上に所定の配向規制力を有する配向膜を形成した後、配向膜上に液晶化合物を含む液晶層形成用組成物（以下、「液晶組成物」ともいう。）を積層し、積層された塗膜に含まれる液晶化合物の配向を固定して製造する方法が挙げられる。
　液晶光学素子の品質の均一性を高める点では、液晶層の異なる領域に対応する配向膜が共通していることが好ましい。すなわち、同じ配向膜形成用組成物を支持体上に塗布して得られる塗膜（配向膜）上に、複数の液晶配向パターン領域、外周領域および無配向領域を有する液晶層を形成することが好ましい。
　より具体的には、支持体上に配向膜形成用組成物を塗布して共通の塗膜を形成した後、塗膜に配向規制力を付与して、それぞれの液晶光学素子を形成するための配向パターンを有する配向膜を形成する配向膜形成工程と、配向膜上に液晶組成物を付与して共通の塗膜を形成し、配向膜の配向規制力および液晶化合物が有する配向形成能力により液晶配向パターンを生じさせ、液晶配向パターンを固定することにより液晶層を形成する液晶層形成工程とをこの順に経ることで、本発明のシートを製造することができる。液晶層形成工程において、液晶組成物の塗布と液晶配向パターンの形成および固定とを複数回繰り返して、複数の層からなる積層体を形成してもよい。
　以下、配向膜形成工程および液晶層形成工程のそれぞれについて詳しく説明する。
＜配向膜形成工程＞
　配向膜形成工程は、配向膜上に面内の所定領域に液晶配向パターンを有する液晶層を形成するための所定の配向パターンを有する配向膜を形成する工程である。
　配向膜としては、支持体上に塗布された光配向性の材料を含む塗膜に偏光または非偏光を照射することにより形成される、いわゆる光配向膜が好適に利用される。
　配向膜を形成する支持体としては、上記の液晶層を支持する支持体として挙げた支持体を用いることができる。
　配向膜としては、公知の種々の材料を利用することができる。配向膜の形成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２００７－０７６８３９号公報、特開２００７－１３８１３８号公報、特開２００７－０９４０７１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２０１４－０１２８２３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、好ましい例として挙げられる。
　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、または、カルコン化合物が、好適に利用される。
　配向膜形成工程により形成される配向膜の厚さは、特に制限されず、配向膜の形成材料に応じて、必要な配向性能が得られる厚さを適宜設定すればよい。
　配向膜の厚さは、例えば、０．０１～５μｍであり、０．０５～２μｍが好ましい。
　上記材料に配向規制力を付与する方法は特に制限されず、配向膜の形成材料に応じた公知の方法が、各種、利用可能である。
　配向規制力を付与する方法としては、光配向が好ましい。すなわち、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。
　配向膜形成工程の一例として、配向膜を支持体の表面に塗布して乾燥させた後、配向膜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挙げられる。
　図５に、配向膜を露光して、図１に示すような液晶配向パターンを液晶層に形成するための同心円状の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５に示す露光装置８０は、レーザ８２を備えた光源８４と、レーザ８２からのレーザ光ＭをＳ偏光ＭＳとＰ偏光ＭＰとに分割する偏光ビームスプリッター８６と、Ｐ偏光ＭＰの光路に配置されたミラー９０ＡおよびＳ偏光ＭＳの光路に配置されたミラー９０Ｂと、Ｓ偏光ＭＳの光路に配置されたレンズ９２と、偏光ビームスプリッター９４と、λ／４板９６と、マスク９８とを備える。
　偏光ビームスプリッター８６で分割されたＰ偏光ＭＰは、ミラー９０Ａによって反射されて、偏光ビームスプリッター９４に入射する。他方、偏光ビームスプリッター８６で分割されたＳ偏光ＭＳは、ミラー９０Ｂによって反射され、レンズ９２によって集光されて偏光ビームスプリッター９４に入射する。
　Ｐ偏光ＭＰおよびＳ偏光ＭＳは、偏光ビームスプリッター９４で合波されて、λ／４板９６によって偏光方向に応じた右円偏光および左円偏光となり、さらに、マスク９８が有する開口部（図示せず）を通過して、支持体３０の上の配向膜３２のうちマスク９８の開口部に対応する領域（以下、「配向領域」ともいう。）に入射する。
　ここで、右円偏光と左円偏光との干渉により、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。同心円の内側から外側に向かうにしたがい、左円偏光と右円偏光の交差角が変化するため、内側から外側に向かってピッチが変化する露光パターンが得られる。このような干渉露光により、配向膜３２の配向領域において、配向状態が周期的に変化する同心円状の配向パターンが得られる。
　露光装置８０において、液晶化合物の光学軸が連続的に１８０°回転する液晶配向パターンの１周期の長さΛは、レンズ９２の屈折力（レンズ９２のＦナンバー）、レンズ９２の焦点距離、および、レンズ９２と配向膜３２との距離等を変化させることで、制御できる。
　また、レンズ９２の屈折力を調節することによって、液晶化合物の光学軸が連続的に回転する一方向において、液晶配向パターンの１周期の長さΛを変更できる。具体的には、平行光と干渉させる、レンズ９２で広げる光の広がり角によって、液晶化合物の光学軸が連続的に回転する一方向において、液晶配向パターンの１周期の長さΛを変えることができる。より具体的には、レンズ９２の屈折力を弱くすると、平行光に近づくため、液晶配向パターンの１周期の長さΛは、内側から外側に向かって緩やかに短くなり、Ｆナンバーは大きくなる。逆に、レンズ９２の屈折力を強めると、液晶配向パターンの１周期の長さΛは、内側から外側に向かって急に短くなり、Ｆナンバーは小さくなる。
　露光装置８０において、マスク９８は、配向膜３２における右円偏光および左円偏光の照射範囲を制限する開口部を有する。右円偏光および左円偏光がマスク９８の開口部を通過することにより、配向膜３２の配向領域においては右円偏光および左円偏光が照射され、積層される液晶層において液晶配向パターンを形成可能な配向パターンが形成される。一方、配向膜３２の配向領域以外の領域に対しては、右円偏光および左円偏光がマスク９８により遮蔽されることで、液晶配向パターンを形成可能な配向規制力が付与されない。
　マスク９８の開口部のサイズおよび形状は、配向膜３２において配向パターンを形成する配向領域のサイズおよび形状、すなわち、液晶層に形成する液晶配向パターン領域のサイズおよび形状に応じて、適宜選択される。
　図５に示す露光装置８０においては、マスク９８は配向膜３２から離間した位置に設置されている。露光装置８０を用いて配向膜３２を露光する際、配向膜３２から離間したマスク９８の開口部を通過した光で配向膜３２を露光することにより、配向膜３２の配向領域の外周を囲む領域に含まれる光配向材料に対して低い配向規制力を付与し、積層される液晶層に液晶配向パターン領域の外周を囲む外周領域を容易に形成することができる。
　マスク９８と配向膜３２との距離は、配向膜３２における外周領域を形成するための領域のサイズおよび形状（すなわち、液晶層に形成する外周領域のサイズおよび形状）、更には、配向領域のサイズ、マスク９８の開口部のサイズおよび形状、配向膜３２に形成する配向領域のサイズおよび形状等により、適宜選択される。
　上記の方法に従って、支持体上に形成された配向膜の面内の直交する２方向のそれぞれに沿って配向パターンの形成を繰返し実施することで、本発明のシートの製造に用いる配向膜を形成できる。
　なお、配向膜形成工程における露光方法は、上記の方法に制限されず、積層される液晶層に複数の液晶配向パターン領域および複数の外周領域を形成可能な配向膜を形成可能な種々の露光法を採用することができる。
　配向膜形成工程では、配向膜を直接描画法で露光することにより、配向膜を形成してもよい。
　図６に、配向膜を露光して、図１に示すような液晶配向パターンを液晶層に形成するための同心円状の配向パターンを形成する露光装置の他の例を概念的に示す。
　図６に示す露光装置１００は、光源１０２と、光源１０２から出射された光の偏光方向を変えるλ／２板１０４と、光路上に配置されたレンズ１０６と、ＸＹステージ１０８と、を有する。この露光装置１００は、直線偏光された光ビームを直接、配向膜上に合焦させて、合焦位置を走査して、配向膜に配向パターンを描画するものである。
　光源１０２は、レーザーおよび直線偏光板を備え、直線偏光を出射する。出射された直線偏光は、λ／２板１０４に入射される。λ／２板１０４は、回転可能に取り付けられており、ＸＹステージ１０８のＸＹ平面に対して垂直な軸の回りに回転可能となっている。
　λ／２板１０４は、ＸＹ平面に対して垂直な軸の回りに回転されて、入射した直線偏光の偏光方向を任意の方向に変換する。レンズ１０６は、λ／２板１０４を通過した直線偏光を、ＸＹステージ１０８上に配置される配向膜３２の表面に合焦させる。ＸＹステージ１０８上には、配向膜３２を有する支持体３０が配置され、配向膜３２（支持体３０）をＸ方向および／またはＹ方向（紙面に垂直な方向）に移動させることで、配向膜３２の表面において光が合焦される位置を変化させる。すなわち、ＸＹステージ１０８は、配向膜３２の表面に光を走査させる。
　λ／２板１０４の回転、および、ＸＹステージ１０８の移動は、例えば、コンピュータにより制御されて、配向膜３２の表面において光が合焦される位置と、光の偏光方向とを対応させることで、配向膜上に所望の配向パターンを形成する。
　光源１０２からの光ビームの照射、λ／２板１０４の回転、および、ＸＹステージ１０８は、交互に行ってもよいし、同時に行ってもよい。すなわち、例えば、ＸＹステージ１０８を駆動し、配向膜３２を所定の位置に移動させ停止すると共に、λ／２板１０４を通過する直線偏光の偏光方向が所定の方向になるように回転させた後に、光源１０２から光ビームを照射して配向膜３２の表面における所定の位置を露光した後、光の照射を停止し、次に、再度、ＸＹステージ１０８を駆動し、配向膜３２を次の所定の位置（露光位置）に移動させ停止すると共に、λ／２板１０４を通過する直線偏光の偏光方向が所定の方向になるように回転させた後に、光源１０２から光ビームを照射して配向膜３２の表面における所定の位置を露光した後、光の照射を停止する。このようにＸＹステージ１０８の移動と光源１０２からの光ビームの照射とを交互に繰り返して、配向膜３２の露光を間欠的に行うものであってもよい。
　あるいは、ＸＹステージ１０８を駆動して、配向膜３２を所定の方向に移動させつつ、λ／２板１０４を回転させながら、光源１０２から光ビームを照射して配向膜３２を連続的に露光するものであってもよい。
　あるいは、例えば、配向軸の向きが異なる領域をストライプ状に有する配向パターンを露光する場合には、λ／２板をある方向に固定して配向軸が同じ向きとなる領域を、光源１０２から光ビームを照射しながら、ＸＹステージ１０８を駆動して、配向膜３２を所定の方向に移動させて、この領域の露光を行い、次に、先の領域とは配向軸の向きが異なる領域を露光するために、λ／２板を回転させた後、光源１０２から光ビームを照射しながら、ＸＹステージ１０８を駆動して、配向膜３２を所定の方向に移動させて、この領域の露光を行う。このような露光を繰り返すことで、配向軸の向きが異なる領域をストライプ状に有する配向パターンを露光するものであってもよい。
　照射する光の強度、露光時間等は、配向膜の形成材料等に応じて適宜設定すればよい。
　単位面積あたりの露光量は、照射する光の強度と走査速度で調整することができる。配向膜３２に配向性を与えるために十分な露光を行う観点から、単位面積あたりの露光量は、１００ｍＪ／ｍ２以上が好ましく、１５０ｍＪ／ｍ２がより好ましい。また、過剰な照射による配向性の低下を防ぐ観点から、５Ｊ／ｍ２以下が好ましく、３Ｊ／ｍ２以下がより好ましい。
　また、配向膜において合焦される光ビームのスポット径は、所望の配向パターンを配向膜に付与できる大きさであればよい。
＜液晶層形成工程＞
　液晶層形成工程は、配向膜形成工程において形成された配向膜上に液晶層を形成する工程である。液晶層は、液晶化合物が所定の液晶配向状態に配向された液晶相を層状に固定することにより形成できる。
　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所定の配向状態とした上で、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が変化し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、液晶層において、液晶化合物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液晶層の形成に用いる材料としては、例えば、液晶化合物を含む液晶組成物が挙げられる。
　液晶組成物に含まれる液晶化合物としては、公知の液晶化合物が利用でき、耐熱性、耐久性、取扱性に優れることから、重合性液晶化合物が好ましい。
　また、液晶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、架橋剤、溶媒等を含んでいてもよい。
　液晶層を形成する際には、配向膜上に液晶組成物を塗布して、液晶化合物を所定の液晶配向状態に配向された液晶相の状態にした後、液晶化合物を硬化して、液晶層とすることが好ましい。その結果、液晶層において、配向膜形成工程において配向膜に付与された配向規制力に応じて、液晶配向パターン領域、外周領域および無配向領域が形成され、本発明のシートが製造される。
　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支持体上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。液晶層形成工程において液晶組成物を一様に塗布することにより、複数の液晶光学素子の前駆体となる複数の特定領域を有する液晶層を設けることができるため、液晶光学素子の製造効率および品質に優れるとともに、製造される液晶光学素子の品質の均一性および安定性が高いという利点がある。
　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、その結果、液晶層が形成される。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配向状態に配向されればよい。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、紫外線を用いるのが好ましい。照射エネルギーは、２０ｍＪ／ｃｍ２～５０Ｊ／ｃｍ２が好ましく、５０～１５００ｍＪ／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。
　なお、配向膜形成工程に用いた支持体は、必要に応じて剥離除去してもよい。支持体を剥離する際、配向膜と共に剥離除去してもよいし、配向膜と支持体との間で剥離し、支持体のみを除去してもよい。
［液晶光学素子の製造方法］
　本発明のシートは、液晶光学素子の多面取りシートであり、本発明のシートを所定の形状に切り出すことにより、液晶配向パターンを含む液晶光学素子を製造できる。
　液晶光学素子の製造方法としては、本発明のシートから液晶配向パターンを含む特定領域を切り出す工程を有することが好ましい。
　本発明のシートを用いて液晶光学素子を製造することにより、品質が優れるとともに、品質の均一性および安定性が高い液晶光学素子が得られる。
　図１に示すシート１を例に、本発明のシートから液晶光学素子を製造する方法についてより詳しく説明する。
　シート１が有する液晶配向パターン領域１２を含む特定領域１８の外周は、切断線Ｘ１～Ｘ４およびＹ１～Ｙ４のいずれかにより構成されている。これらの切断線Ｘ１～Ｘ４およびＹ１～Ｙ４はいずれも、外周領域１４および無配向領域１６のいずれかに含まれており、液晶配向パターン領域１２を通過していない。このような切断線Ｘ１～Ｘ４およびＹ１～Ｙ４に沿ってシート１を切断することにより、特定領域１８を切り出し、液晶配向パターン領域を含む液晶光学素子が複数製造される。
　シートの切断方法としては、公知の方法が利用でき、例えば、レーザーカット、ブレード、トリマー等による切断方法が適用される。
　上記のシートから特定領域を切り出すことにより複数の液晶光学素子を製造する本発明の液晶光学素子の製造方法は、既に説明したように、品質が優れ、かつ、品質の均一性および安定性に優れた液晶光学素子を、より効率的に製造することができる。
　上記の製造方法では、図１に示すシート１から、切断線Ｘ１～Ｘ４およびＹ１～Ｙ４に沿ってシート１を切断することにより、液晶配向パターン領域１２と、液晶配向パターン領域１２の外周を囲む一部の外周領域１４とからなる特定領域１８を切り出す例を示したが、本発明のシートから特定領域を切り出すための切断線は、図１に示す切断線に制限されない。
　例えば、図４に示されているように、切断線Ｘ１～ＸｎおよびＹ１～Ｙ３においてシート１１０を切断し、液晶配向パターン領域２００と、外周領域２０１と、外周領域２０１を囲む一部の無配向領域３００とからなる特定領域４００を切り出すことにより、液晶光学素子を製造することができる。
　また、特定領域を切り出すための切断線は、直線部と曲線部とを含んでいてもよい。切断線が直線部のみからなる場合、シートの切断によって複数の切断線が交差する角部にクラック等の割れが発生することがある。それに対して、切断線が直線部と曲線部とを含む場合、上記のクラック等の割れの発生を抑制できる。
　切断線が直線部と曲線部とを含む場合、曲線部の最小曲率半径は、０．２ｍｍ以上が好ましく、０．４ｍｍ以上がより好ましい。上限値は特に制限されず、例えば２０ｍｍ以下であり、１０ｍｍ以下が好ましい。
　さらに、特定領域を切り出すための切断線は、外周領域および無配向領域のいずれかに含まれていてもよい。切断線が外周領域および無配向領域のいずれかに含まれることにより、上述の通り、外周領域の外周に沿って切り出される液晶光学素子の端部において意図しない方向の割れの発生を抑え、その結果、品質および品質の均一性を高めた複数の液晶光学素子を同一のシートから製造することができる。
　特定領域を切り出すための切断線は、外周領域のみに含まれていてもよい。即ち、切断線は、外周領域のみに含まれ、かつ、液晶パターン領域を取り囲む環状の線であってもよい。このような環状の切断線に沿って切断し、液晶配向パターン領域と液晶配向パターン領域の外周を囲む一部の外周領域とからなる特定領域を抜き取ることにより、液晶光学素子を製造することもできる。
　本発明のシートから製造される液晶光学素子は、例えば、光学装置における光路変更部材、光集光素子、回折素子および光拡散素子等の光学部材として、好適に利用可能である。
　特に、本発明のシートから製造される液晶光学素子は、ＡＲ（Augmented Reality（拡張現実））グラス、ＶＲグラス、ＭＲ（Mixed reality（複合現実））グラス等のヘッドマウントディスプレイの画像表示装置を構成する光学部材として、好適に用いることができる。本発明のシートを用いることにより、液晶光学素子の個体差が少なく、期待した光学機能を発現するヘッドマウントディスプレイを製造できる。
　１，１１０　　　シート
　１０　　　液晶層
　１２，２００　　　液晶配向パターン領域
　１４，２０１　　　外周領域
　１６，３００　　　無配向領域
　１８，４００　　　特定領域
　３０　　　支持体
　３２　　　配向膜
　４０　　　液晶化合物
　４２　　　明線
　４４　　　暗線
　８０，１００　　　露光装置
　８２　　　レーザ
　８４，１０２　　　光源
　８６，９４　　　偏光ビームスプリッター
　９０Ａ，９０Ｂ　　　ミラー
　９２，１０６　　　レンズ
　９６　　　λ／４板
　９８　　　マスク
　１０４　　　λ／２板
　１０８　　　ＸＹステージ
　５００　　　外周縁
　Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４，Ｘｎ，Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｙ４　　　切断線

Claims (9)

  1. 　液晶化合物を含む液晶層を有するシートであって、
    　前記液晶層は、前記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液晶配向パターン領域を複数有し、
    　複数の前記液晶配向パターン領域は、前記液晶層の面内において直交する２つの方向に沿ってそれぞれ互いに無配向領域を介して離間して配置されており、
    　前記液晶層には、前記２つの方向のそれぞれの方向において、前記液晶配向パターン領域が２以上配置され、
    　前記無配向領域は、前記液晶配向パターンおよび遅相軸のいずれも有さない領域であり、
    　前記液晶配向パターン領域の外周は外周領域により囲まれており、
    　前記外周領域が、前記液晶配向パターンを有さず、かつ、遅相軸を有する領域であり、
    　前記液晶配向パターン領域を含む特定領域を液晶光学素子として切り出し可能な、シート。
  2. 　前記液晶配向パターン領域の外周が、直線部と、曲線部とを含み、
    　前記曲線部の最小曲率半径が０．２ｍｍ以上である、請求項１に記載のシート。
  3. 　前記無配向領域には、前記特定領域の外周または前記液晶配向パターン領域の光学的な中心を示す少なくとも１つのアライメントマークが設けられている、請求項２に記載のシート。
  4. 　前記特定領域が、前記液晶配向パターン領域および前記外周領域の一部とで構成されている、請求項１～３のいずれか一項に記載のシート。
  5. 　前記液晶層を支持する支持体をさらに有する、請求項１～３のいずれか一項に記載のシート。
  6. 　請求項１～３のいずれか一項に記載のシートから前記液晶配向パターン領域を含む特定領域を切り出す工程を有する、液晶光学素子の製造方法。
  7. 　前記工程において、直線部と曲線部とを含む切断線に沿って前記シートを切断することにより、前記特定領域が切り出され、
    　前記曲線部の最小曲率半径が０．２ｍｍ以上である、請求項６に記載の液晶光学素子の製造方法。
  8. 　前記切断線が前記外周領域および前記無配向領域のいずれかに含まれている、請求項７に記載の液晶光学素子の製造方法。
  9. 　前記切断線が前記外周領域のみに含まれている、請求項８に記載の液晶光学素子の製造方法。
     
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