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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023179940
(43)【公開日】2023-12-20
(54)【発明の名称】液晶光学素子
(51)【国際特許分類】
G02B 5/30 20060101AFI20231213BHJP
B32B 27/00 20060101ALN20231213BHJP
【ＦＩ】
G02B5/30
B32B27/00 A
【審査請求】未請求
【請求項の数】16
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022092897
(22)【出願日】2022-06-08
(71)【出願人】
【識別番号】502356528
【氏名又は名称】株式会社ジャパンディスプレイ
(71)【出願人】
【識別番号】504176911
【氏名又は名称】国立大学法人大阪大学
(74)【代理人】
【識別番号】110001737
【氏名又は名称】弁理士法人スズエ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】樋口 絢香
(72)【発明者】
【氏名】井桁 幸一
(72)【発明者】
【氏名】岡 真一郎
(72)【発明者】
【氏名】冨岡 安
(72)【発明者】
【氏名】吉田 浩之
【テーマコード（参考）】
2H149
4F100
【Ｆターム（参考）】
2H149AA02
2H149AB01
2H149AB03
2H149BA05
2H149EA17
2H149EA22
2H149FA01Z
2H149FA21W
2H149FA27W
2H149FA39W
2H149FA40W
2H149FA42Z
2H149FA51W
2H149FA56W
2H149FA61
2H149FD01
4F100AG00A
4F100AK01A
4F100AK41B
4F100AK41C
4F100AK41H
4F100AR00A
4F100AR00B
4F100AR00C
4F100AR00D
4F100AT00
4F100BA05
4F100GB90
4F100JN08
4F100JN10
(57)【要約】
【課題】反射帯域を拡大することが可能な液晶光学素子を提供する。
【解決手段】実施形態によれば、液晶光学素子は、透明基板と、前記透明基板に重なり、第１コレステリック液晶を有する第１液晶層と、前記第１液晶層に重なり、第２コレステリック液晶を有する第２液晶層と、を備え、前記第１コレステリック液晶及び前記第２コレステリック液晶の各々の螺旋ピッチは、連続的に変化し、前記第１コレステリック液晶は、前記透明基板に近接し、第１螺旋ピッチを有する第１部分と、前記第１部分と前記第２液晶層との間に位置し、前記第１螺旋ピッチとは異なる第２螺旋ピッチを有する第２部分と、を有し、前記第２コレステリック液晶は、前記第１液晶層に近接し、第３螺旋ピッチを有する第３部分と、前記第３部分よりも前記第１液晶層から離れて位置し、前記第３螺旋ピッチとは異なる第４螺旋ピッチを有する第４部分と、を有している。
【選択図】図４
【解決手段】実施形態によれば、液晶光学素子は、透明基板と、前記透明基板に重なり、第１コレステリック液晶を有する第１液晶層と、前記第１液晶層に重なり、第２コレステリック液晶を有する第２液晶層と、を備え、前記第１コレステリック液晶及び前記第２コレステリック液晶の各々の螺旋ピッチは、連続的に変化し、前記第１コレステリック液晶は、前記透明基板に近接し、第１螺旋ピッチを有する第１部分と、前記第１部分と前記第２液晶層との間に位置し、前記第１螺旋ピッチとは異なる第２螺旋ピッチを有する第２部分と、を有し、前記第２コレステリック液晶は、前記第１液晶層に近接し、第３螺旋ピッチを有する第３部分と、前記第３部分よりも前記第１液晶層から離れて位置し、前記第３螺旋ピッチとは異なる第４螺旋ピッチを有する第４部分と、を有している。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
透明基板と、
前記透明基板に重なり、第１コレステリック液晶を有する第１液晶層と、
前記第１液晶層に重なり、第２コレステリック液晶を有する第２液晶層と、を備え、
前記第１コレステリック液晶及び前記第２コレステリック液晶の各々の螺旋ピッチは、連続的に変化し、
前記第１コレステリック液晶は、
前記透明基板に近接し、第１螺旋ピッチを有する第１部分と、
前記第１部分と前記第２液晶層との間に位置し、前記第１螺旋ピッチとは異なる第２螺旋ピッチを有する第２部分と、を有し、
前記第２コレステリック液晶は、
前記第１液晶層に近接し、第３螺旋ピッチを有する第３部分と、
前記第３部分よりも前記第１液晶層から離れて位置し、前記第３螺旋ピッチとは異なる第４螺旋ピッチを有する第４部分と、を有している、液晶光学素子。
前記透明基板に重なり、第１コレステリック液晶を有する第１液晶層と、
前記第１液晶層に重なり、第２コレステリック液晶を有する第２液晶層と、を備え、
前記第１コレステリック液晶及び前記第２コレステリック液晶の各々の螺旋ピッチは、連続的に変化し、
前記第１コレステリック液晶は、
前記透明基板に近接し、第１螺旋ピッチを有する第１部分と、
前記第１部分と前記第２液晶層との間に位置し、前記第１螺旋ピッチとは異なる第２螺旋ピッチを有する第２部分と、を有し、
前記第２コレステリック液晶は、
前記第１液晶層に近接し、第３螺旋ピッチを有する第３部分と、
前記第３部分よりも前記第１液晶層から離れて位置し、前記第３螺旋ピッチとは異なる第４螺旋ピッチを有する第４部分と、を有している、液晶光学素子。
【請求項2】
前記第１螺旋ピッチは、前記第２螺旋ピッチより小さく、
前記第３螺旋ピッチは、前記第４螺旋ピッチより大きい、請求項１に記載の液晶光学素子。
前記第３螺旋ピッチは、前記第４螺旋ピッチより大きい、請求項１に記載の液晶光学素子。
【請求項3】
前記第１部分によって形成される第１反射面の傾斜角度は、前記第２部分によって形成される第２反射面の傾斜角度より小さく、
前記第３部分によって形成される第３反射面の傾斜角度は、前記第４部分によって形成される第４反射面の傾斜角度より大きい、請求項２に記載の液晶光学素子。
前記第３部分によって形成される第３反射面の傾斜角度は、前記第４部分によって形成される第４反射面の傾斜角度より大きい、請求項２に記載の液晶光学素子。
【請求項4】
さらに、前記透明基板と前記第１液晶層との間に介在する配向膜を備えている、請求項３に記載の液晶光学素子。
【請求項5】
前記第１液晶層及び前記第２液晶層の各々は、液晶性を示す添加剤を含んでいる、請求項４に記載の液晶光学素子。
【請求項6】
前記第１螺旋ピッチは、前記第２螺旋ピッチより小さく、
前記第３螺旋ピッチは、前記第４螺旋ピッチより小さい、請求項１に記載の液晶光学素子。
前記第３螺旋ピッチは、前記第４螺旋ピッチより小さい、請求項１に記載の液晶光学素子。
【請求項7】
前記第１部分によって形成される第１反射面の傾斜角度は、前記第２部分によって形成される第２反射面の傾斜角度より小さく、
前記第３部分によって形成される第３反射面の傾斜角度は、前記第４部分によって形成される第４反射面の傾斜角度より小さい、請求項６に記載の液晶光学素子。
前記第３部分によって形成される第３反射面の傾斜角度は、前記第４部分によって形成される第４反射面の傾斜角度より小さい、請求項６に記載の液晶光学素子。
【請求項8】
さらに、前記透明基板と前記第１液晶層との間に介在する配向膜を備えている、請求項７に記載の液晶光学素子。
【請求項9】
前記第１液晶層及び前記第２液晶層の各々は、液晶性を示す添加剤を含んでいる、請求項８に記載の液晶光学素子。
【請求項10】
前記第１螺旋ピッチは、前記第２螺旋ピッチより大きく、
前記第３螺旋ピッチは、前記第４螺旋ピッチより大きい、請求項１に記載の液晶光学素子。
前記第３螺旋ピッチは、前記第４螺旋ピッチより大きい、請求項１に記載の液晶光学素子。
【請求項11】
前記第１部分によって形成される第１反射面の傾斜角度は、前記第２部分によって形成される第２反射面の傾斜角度より大きく、
前記第３部分によって形成される第３反射面の傾斜角度は、前記第４部分によって形成される第４反射面の傾斜角度より大きい、請求項１０に記載の液晶光学素子。
前記第３部分によって形成される第３反射面の傾斜角度は、前記第４部分によって形成される第４反射面の傾斜角度より大きい、請求項１０に記載の液晶光学素子。
【請求項12】
さらに、前記透明基板と前記第１液晶層との間に介在する配向膜を備えている、請求項１１に記載の液晶光学素子。
【請求項13】
前記第１液晶層及び前記第２液晶層の各々は、液晶性を示す添加剤を含んでいる、請求項１１に記載の液晶光学素子。
【請求項14】
前記第１螺旋ピッチは、前記第２螺旋ピッチより大きく、
前記第３螺旋ピッチは、前記第４螺旋ピッチより小さい、請求項１に記載の液晶光学素子。
前記第３螺旋ピッチは、前記第４螺旋ピッチより小さい、請求項１に記載の液晶光学素子。
【請求項15】
前記第１部分によって形成される第１反射面の傾斜角度は、前記第２部分によって形成される第２反射面の傾斜角度より大きく、
前記第３部分によって形成される第３反射面の傾斜角度は、前記第４部分によって形成される第４反射面の傾斜角度より小さい、請求項１４に記載の液晶光学素子。
前記第３部分によって形成される第３反射面の傾斜角度は、前記第４部分によって形成される第４反射面の傾斜角度より小さい、請求項１４に記載の液晶光学素子。
【請求項16】
前記第１液晶層及び前記第２液晶層の各々は、液晶性を示す添加剤を含んでいる、請求項１５に記載の液晶光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、液晶光学素子に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば、液晶材料を用いた液晶偏光格子が提案されている。このような液晶偏光格子では、所望の反射性能を得る観点で、格子周期Ｔ、液晶層の屈折率異方性Δｎ（液晶層の異常光に対する屈折率ｎｅと常光に対する屈折率ｎｏとの差分）、液晶層の厚さｄといった各種パラメータの調整が必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特表２０１７－５２２６０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
実施形態の目的は、反射帯域を拡大することが可能な液晶光学素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0005】
一実施形態によれば、液晶光学素子は、
透明基板と、前記透明基板に重なり、第１コレステリック液晶を有する第１液晶層と、前記第１液晶層に重なり、第２コレステリック液晶を有する第２液晶層と、を備え、前記第１コレステリック液晶及び前記第２コレステリック液晶の各々の螺旋ピッチは、連続的に変化し、前記第１コレステリック液晶は、前記透明基板に近接し、第１螺旋ピッチを有する第１部分と、前記第１部分と前記第２液晶層との間に位置し、前記第１螺旋ピッチとは異なる第２螺旋ピッチを有する第２部分と、を有し、前記第２コレステリック液晶は、前記第１液晶層に近接し、第３螺旋ピッチを有する第３部分と、前記第３部分よりも前記第１液晶層から離れて位置し、前記第３螺旋ピッチとは異なる第４螺旋ピッチを有する第４部分と、を有している。
透明基板と、前記透明基板に重なり、第１コレステリック液晶を有する第１液晶層と、前記第１液晶層に重なり、第２コレステリック液晶を有する第２液晶層と、を備え、前記第１コレステリック液晶及び前記第２コレステリック液晶の各々の螺旋ピッチは、連続的に変化し、前記第１コレステリック液晶は、前記透明基板に近接し、第１螺旋ピッチを有する第１部分と、前記第１部分と前記第２液晶層との間に位置し、前記第１螺旋ピッチとは異なる第２螺旋ピッチを有する第２部分と、を有し、前記第２コレステリック液晶は、前記第１液晶層に近接し、第３螺旋ピッチを有する第３部分と、前記第３部分よりも前記第１液晶層から離れて位置し、前記第３螺旋ピッチとは異なる第４螺旋ピッチを有する第４部分と、を有している。
【図面の簡単な説明】
【0006】
【発明を実施するための形態】
【0007】
以下、本実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、開示はあくまで一例に過ぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べて、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を適宜省略することがある。
【0008】
なお、図面には、必要に応じて理解を容易にするために、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、及び、Ｚ軸を記載する。Ｚ軸に沿った方向をＺ方向または第１方向Ａ１と称し、Ｙ軸に沿った方向をＹ方向または第２方向Ａ２と称し、Ｘ軸に沿った方向をＸ方向または第３方向Ａ３と称する。Ｘ軸及びＹ軸によって規定される面をＸ－Ｙ平面と称し、Ｘ軸及びＺ軸によって規定される面をＸ－Ｚ平面と称し、Ｙ軸及びＺ軸によって規定される面をＹ－Ｚ平面と称する。
【0009】
（基本構成)
図１は、液晶光学素子１００を模式的に示す断面図である。
液晶光学素子１００は、透明基板１と、第１液晶層３と、第２液晶層４と、を備えている。図１には示していないが、液晶光学素子１００は、透明基板１と第１液晶層３との間に介在する配向膜を備える場合がある。また、液晶光学素子１００は、第１液晶層３と第２液晶層４との間に接着層を備える場合がある。
図１は、液晶光学素子１００を模式的に示す断面図である。
液晶光学素子１００は、透明基板１と、第１液晶層３と、第２液晶層４と、を備えている。図１には示していないが、液晶光学素子１００は、透明基板１と第１液晶層３との間に介在する配向膜を備える場合がある。また、液晶光学素子１００は、第１液晶層３と第２液晶層４との間に接着層を備える場合がある。
【0010】
透明基板１は、例えば、透明なガラス板または透明な合成樹脂板によって構成されている。透明基板１は、例えば、可撓性を有する透明な合成樹脂板によって構成されていてもよい。透明基板１は、任意の形状を取り得る。例えば、透明基板１は、湾曲していてもよい。
【0011】
本明細書において、『光』は、可視光及び不可視光を含むものである。例えば、可視光域の下限の波長は３６０ｎｍ以上４００ｎｍ以下であり、可視光域の上限の波長は７６０ｎｍ以上８３０ｎｍ以下である。可視光は、第１波長帯（例えば４００ｎｍ～５００ｎｍ）の第１成分（青成分）、第２波長帯（例えば５００ｎｍ～６００ｎｍ）の第２成分（緑成分）、及び、第３波長帯（例えば６００ｎｍ～７００ｎｍ）の第３成分（赤成分）を含んでいる。不可視光は、第１波長帯より短波長帯の紫外線、及び、第３波長帯より長波長帯の赤外線を含んでいる。
本明細書において、『透明』は、無色透明であることが好ましい。ただし、『透明』は、半透明又は有色透明であってもよい。
本明細書において、『透明』は、無色透明であることが好ましい。ただし、『透明』は、半透明又は有色透明であってもよい。
【0012】
透明基板１は、Ｘ－Ｙ平面に沿った平板状に形成され、主面（外面）Ｆ１と、主面（内面）Ｆ２と、側面Ｓ１と、を有している。主面Ｆ１及び主面Ｆ２は、Ｘ－Ｙ平面に略平行な面であり、第１方向Ａ１において、互いに対向している。側面Ｓ１は、第１方向Ａ１に沿って延びた面である。図１に示す例では、側面Ｓ１は、Ｘ－Ｚ平面と略平行な面であるが、側面Ｓ１は、Ｙ－Ｚ平面と略平行な面を含んでいる。
【0013】
第１液晶層３は、第１方向Ａ１において、透明基板１に重なっている。
第２液晶層４は、第１方向Ａ１において、第１液晶層３に重なっている。
第１液晶層３は、拡大して模式的に示すように、第１コレステリック液晶３１を有している。第１コレステリック液晶３１は、第１方向Ａ１にほぼ平行な螺旋軸ＡＸ１を有し、また、第１方向Ａ１に沿った螺旋ピッチＰ３を有している。
第２液晶層４は、拡大して模式的に示すように、第２コレステリック液晶４１を有している。図示した例では、第１コレステリック液晶３１及び第２コレステリック液晶４１は、ともに同一方向に旋回しているが、互いに逆回りに旋回していてもよい。第２コレステリック液晶４１は、第１方向Ａ１にほぼ平行な螺旋軸ＡＸ２を有し、また、第１方向Ａ１に沿った螺旋ピッチＰ４を有している。螺旋軸ＡＸ１は、螺旋軸ＡＸ２に平行である。螺旋ピッチＰ３及びＰ４は、螺旋の１周期（液晶分子が３６０度回転するのに要する螺旋軸に沿った層厚）を示す。
第２液晶層４は、第１方向Ａ１において、第１液晶層３に重なっている。
第１液晶層３は、拡大して模式的に示すように、第１コレステリック液晶３１を有している。第１コレステリック液晶３１は、第１方向Ａ１にほぼ平行な螺旋軸ＡＸ１を有し、また、第１方向Ａ１に沿った螺旋ピッチＰ３を有している。
第２液晶層４は、拡大して模式的に示すように、第２コレステリック液晶４１を有している。図示した例では、第１コレステリック液晶３１及び第２コレステリック液晶４１は、ともに同一方向に旋回しているが、互いに逆回りに旋回していてもよい。第２コレステリック液晶４１は、第１方向Ａ１にほぼ平行な螺旋軸ＡＸ２を有し、また、第１方向Ａ１に沿った螺旋ピッチＰ４を有している。螺旋軸ＡＸ１は、螺旋軸ＡＸ２に平行である。螺旋ピッチＰ３及びＰ４は、螺旋の１周期（液晶分子が３６０度回転するのに要する螺旋軸に沿った層厚）を示す。
【0014】
このような第１液晶層３及び第２液晶層４は、透明基板１を介して入射した光ＬＴｉのうち、螺旋ピッチ及び屈折率異方性に応じて決定する選択反射帯域の円偏光を反射する。なお、本明細書において、各液晶層における「反射」とは、液晶層の内部における回折を伴うものである。
【0015】
第１液晶層３において、第１コレステリック液晶３１は、選択反射帯域のうち、第１コレステリック液晶３１の旋回方向に対応した円偏光を反射する反射面３２を有している。
第２液晶層４において、第２コレステリック液晶４１は、選択反射帯域のうち、第２コレステリック液晶４１の旋回方向に対応した円偏光を反射する反射面４２を有している。なお、本明細書において、円偏光は、厳密な円偏光であってもよいし、楕円偏光に近似した円偏光であってもよい。
第２液晶層４において、第２コレステリック液晶４１は、選択反射帯域のうち、第２コレステリック液晶４１の旋回方向に対応した円偏光を反射する反射面４２を有している。なお、本明細書において、円偏光は、厳密な円偏光であってもよいし、楕円偏光に近似した円偏光であってもよい。
【0016】
次に、図１に示す液晶光学素子１００の光学作用について説明する。
【0017】
図示した例では、第１液晶層３及び第２液晶層４が透明基板１の側から入射した光ＬＴｉの少なくとも一部を透明基板１に向けて反射する場合について説明する。なお、第１液晶層３及び第２液晶層４は、第２液晶層４の側から入射した光の一部も反射するが、ここでは説明を省略する。
【0018】
液晶光学素子１００に入射する光ＬＴｉは、例えば、可視光、紫外線、及び、赤外線を含んでいる。
図１に示す例では、理解を容易にするために、光ＬＴｉは、透明基板１に対して略垂直に入射するものとする。なお、透明基板１に対する光ＬＴｉの入射角度は、特に限定されない。
図１に示す例では、理解を容易にするために、光ＬＴｉは、透明基板１に対して略垂直に入射するものとする。なお、透明基板１に対する光ＬＴｉの入射角度は、特に限定されない。
【0019】
光ＬＴｉは、主面Ｆ１から透明基板１の内部に進入し、主面Ｆ２から出射して、第１液晶層３に入射する。そして、第１液晶層３は、反射面３２において光ＬＴｉの一部を透明基板１に向けて反射し、その他の光を透過する。反射された光ＬＴｒ１は、波長λ１の円偏光である。
【0020】
第１液晶層３を透過した光ＬＴｔは、第２液晶層４に入射する。そして、第２液晶層４は、反射面４２において光ＬＴｔの一部を透明基板１に向けて反射し、その他の光を透過する。反射された光ＬＴｒ２は、波長λ２の円偏光である。第２液晶層４を透過した光ＬＴｔは、例えば可視光Ｖを含んでいる。
【0021】
第１液晶層３で反射された光ＬＴｒ１の透明基板１への進入角θａ、及び、第２液晶層４で反射された光ＬＴｒ２の透明基板１への進入角θｂは、透明基板１における光導波条件を満足するように設定される。ここでの進入角θａ、θｂとは、透明基板１と空気との界面で全反射を起こす臨界角θｃ以上の角度に相当する。進入角θａ、θｂは、透明基板１の主面Ｆ１に直交する垂線に対する角度を示す。
【0022】
透明基板１、第１液晶層３、及び、第２液晶層４が同等の屈折率を有している場合、これらの積層体が単体の光導波体となり得る。この場合、光ＬＴｒ１、ＬＴｒ２は、透明基板１と空気との界面、及び、第２液晶層４と空気との界面において、反射を繰り返しながら、側面Ｓ１に向けて導光される。
【0023】
図２は、第１液晶層３に含まれる第１コレステリック液晶３１の一例を説明するための図である。
なお、図２では、第１液晶層３を第１方向Ａ１に拡大して図示している。また、簡略化のため、第１コレステリック液晶３１を構成する液晶分子ＬＭ１として、Ｘ－Ｙ平面に平行な同一平面に位置する複数の液晶分子のうちの１つの液晶分子ＬＭ１を図示している。図示した液晶分子ＬＭ１の配向方向は、同一平面に位置する複数の液晶分子の平均的な配向方向に相当する。
なお、図２では、第１液晶層３を第１方向Ａ１に拡大して図示している。また、簡略化のため、第１コレステリック液晶３１を構成する液晶分子ＬＭ１として、Ｘ－Ｙ平面に平行な同一平面に位置する複数の液晶分子のうちの１つの液晶分子ＬＭ１を図示している。図示した液晶分子ＬＭ１の配向方向は、同一平面に位置する複数の液晶分子の平均的な配向方向に相当する。
【0024】
点線で囲んだ１つの第１コレステリック液晶３１に着目すると、第１コレステリック液晶３１は、旋回しながら第１方向Ａ１に沿って螺旋状に積み重ねられた複数の液晶分子ＬＭ１によって構成されている。複数の液晶分子ＬＭ１は、第１コレステリック液晶３１の一端側の液晶分子ＬＭ１１と、第１コレステリック液晶３１の他端側の液晶分子ＬＭ１２と、を有している。液晶分子ＬＭ１１は、透明基板１に近接している。液晶分子ＬＭ１２は、第２液晶層４に近接している。
【0025】
図２に示す例の第１液晶層３において、第２方向Ａ２に沿って隣接する第１コレステリック液晶３１の配向方向は、互いに異なっている。また、第２方向Ａ２に沿って隣接する第１コレステリック液晶３１の空間位相は、互いに異なっている。
第２方向Ａ２に沿って隣接する液晶分子ＬＭ１１の配向方向は、互いに異なっている。複数の液晶分子ＬＭ１１の配向方向は、第２方向Ａ２に沿って連続的に変化している。
第２方向Ａ２に沿って隣接する液晶分子ＬＭ１２の配向方向も、互いに異なっている。複数の液晶分子ＬＭ１２の配向方向も、第２方向Ａ２に沿って連続的に変化している。
第２方向Ａ２に沿って隣接する液晶分子ＬＭ１１の配向方向は、互いに異なっている。複数の液晶分子ＬＭ１１の配向方向は、第２方向Ａ２に沿って連続的に変化している。
第２方向Ａ２に沿って隣接する液晶分子ＬＭ１２の配向方向も、互いに異なっている。複数の液晶分子ＬＭ１２の配向方向も、第２方向Ａ２に沿って連続的に変化している。
【0026】
図中に一点鎖線で示す第１液晶層３の反射面３２は、Ｘ－Ｙ平面に対して傾斜している。反射面３２とＸ－Ｙ平面とのなす角度θは、鋭角である。反射面３２は、液晶分子ＬＭ１の配向方向が揃った面、あるいは、空間位相が揃った面（等位相面）に相当する。
【0027】
このような第１液晶層３は、液晶分子ＬＭ１の配向方向が固定された状態で硬化している。つまり、液晶分子ＬＭ１の配向方向は、電界に応じて制御されるものではない。このため、液晶光学素子１００は、第１液晶層３に電界を形成するための電極を備えていない。
【0028】
一般的に、コレステリック液晶を有する液晶層において、垂直入射した光に対する選択反射帯域Δλは、コレステリック液晶の螺旋ピッチＰ、液晶層の屈折率異方性Δｎ（異常光に対する屈折率ｎｅと常光に対する屈折率ｎｏとの差分）に基づいて、次の式（１）で示される。
Δλ＝Δｎ＊Ｐ …（１）
選択反射帯域Δλの具体的な波長範囲は、（ｎｏ＊Ｐ）以上、（ｎｅ＊Ｐ）以下の範囲である。
Δλ＝Δｎ＊Ｐ …（１）
選択反射帯域Δλの具体的な波長範囲は、（ｎｏ＊Ｐ）以上、（ｎｅ＊Ｐ）以下の範囲である。
【0029】
選択反射帯域Δλの中心波長λｍは、コレステリック液晶の螺旋ピッチ、液晶層の平均屈折率ｎａｖ（＝（ｎｅ＋ｎｏ）／２）に基づいて、次の式（２）で示される。
λｍ＝ｎａｖ＊Ｐ …（２）
図３は、液晶光学素子１００を模式的に示す平面図である。
図３には、第１コレステリック液晶３１の空間位相の一例が示されている。ここに示す空間位相は、第１コレステリック液晶３１に含まれる液晶分子ＬＭ１のうち、透明基板１の近傍に位置する液晶分子ＬＭ１１の配向方向として示している。
λｍ＝ｎａｖ＊Ｐ …（２）
図３は、液晶光学素子１００を模式的に示す平面図である。
図３には、第１コレステリック液晶３１の空間位相の一例が示されている。ここに示す空間位相は、第１コレステリック液晶３１に含まれる液晶分子ＬＭ１のうち、透明基板１の近傍に位置する液晶分子ＬＭ１１の配向方向として示している。
【0030】
第２方向Ａ２に沿って並んだ第１コレステリック液晶３１の各々について、液晶分子ＬＭ１１の配向方向は互いに異なる。つまり、第１コレステリック液晶３１の空間位相は、第２方向Ａ２に沿って異なる。
一方、第３方向Ａ３に沿って並んだ第１コレステリック液晶３１の各々について、液晶分子ＬＭ１１の配向方向は略一致する。つまり、第１コレステリック液晶３１の空間位相は、第３方向Ａ３において略一致する。
一方、第３方向Ａ３に沿って並んだ第１コレステリック液晶３１の各々について、液晶分子ＬＭ１１の配向方向は略一致する。つまり、第１コレステリック液晶３１の空間位相は、第３方向Ａ３において略一致する。
【0031】
特に、第２方向Ａ２に並んだ第１コレステリック液晶３１に着目すると、各液晶分子ＬＭ１１の配向方向は、一定角度ずつ異なっている。つまり、第２方向Ａ２に沿って並んだ複数の液晶分子ＬＭ１１の配向方向は、線形に変化している。したがって、第２方向Ａ２に沿って並んだ第１コレステリック液晶３１の空間位相は、第２方向Ａ２に沿って線形に変化している。その結果、図２に示した第１液晶層３のように、Ｘ－Ｙ平面に対して傾斜する反射面３２が形成される。ここでの「線形に変化」は、例えば、液晶分子ＬＭ１１の配向方向の変化量が１次関数で表されることを示す。なお、ここでの液晶分子ＬＭ１１の配向方向とは、Ｘ－Ｙ平面における液晶分子ＬＭ１１の長軸方向に相当する。
【0032】
ここで、一平面内において、第２方向Ａ２に沿って液晶分子ＬＭ１１の配向方向が１８０度だけ変化するときの２つの液晶分子ＬＭ１１の間隔を周期Ｔと定義する。なお、図３においてＤＰは、液晶分子ＬＭ１１の旋回方向を示している。図２に示した反射面３２の傾斜角度θは、周期Ｔ及び螺旋ピッチＰによって適宜設定される。
【0033】
ここでは、詳細な説明を省略するが、第２液晶層４においても、第１コレステリック液晶３１と同様に形成された第２コレステリック液晶４１により、Ｘ－Ｙ平面に対して傾斜した反射面４２が形成される。
【0034】
（実施例１)
図４は、実施例１を説明するための図である。
図４は、実施例１を説明するための図である。
【0035】
液晶光学素子１００は、透明基板１と第１液晶層３との間に配向膜２を備えている。第２液晶層４は、第１液晶層３に密着している。
【0036】
第１液晶層３は、領域３Ａ及び領域３Ｂを有している。領域３Ａは、透明基板１に近接する領域であり、透明基板１と領域３Ｂとの間に位置している。
第２液晶層４は、領域４Ａ及び領域４Ｂを有している。領域４Ａは、第１液晶層３に近接する領域であり、第１液晶層３と領域４Ｂとの間に位置している。
第２液晶層４は、領域４Ａ及び領域４Ｂを有している。領域４Ａは、第１液晶層３に近接する領域であり、第１液晶層３と領域４Ｂとの間に位置している。
【0037】
第１液晶層３において、第１コレステリック液晶３１は、領域３Ａ及び領域３Ｂに亘って形成されている。第１コレステリック液晶３１の螺旋ピッチは、連続的に変化し、透明基板１から離れるにしたがって拡大している。第１コレステリック液晶３１は、領域３Ａに位置する部分３１Ａと、領域３Ｂに位置する部分３１Ｂと、を有している。換言すると、部分３１Ａは透明基板１と部分３１Ｂとの間に位置し、部分３１Ｂは部分３１Ａと第２液晶層４との間に位置している。部分３１Ａは螺旋ピッチＰ３Ａを有し、部分３１Ｂは螺旋ピッチＰ３Ｂを有している。螺旋ピッチＰ３Ａ及び螺旋ピッチＰ３Ｂは、互いに異なる。実施例１では、螺旋ピッチＰ３Ａは、螺旋ピッチＰ３Ｂより小さい（Ｐ３Ａ＜Ｐ３Ｂ）。
【0038】
領域３Ａにおいて、第１コレステリック液晶３１の部分３１Ａは、反射面３２Ａを形成する。領域３Ｂにおいて、第１コレステリック液晶３１の部分３１Ｂは、反射面３２Ｂを形成する。反射面３２Ａの傾斜角度θ３Ａは、反射面３２Ｂの傾斜角度θ３Ｂより小さい（θ３Ａ＜θ３Ｂ）。
【0039】
第２液晶層４において、第２コレステリック液晶４１は、領域４Ａ及び領域４Ｂに亘って形成されている。第２コレステリック液晶４１の螺旋ピッチは、連続的に変化し、透明基板１から離れるにしたがって縮小している。第２コレステリック液晶４１は、領域４Ａに位置する部分４１Ａと、領域４Ｂに位置する部分４１Ｂと、を有している。換言すると、部分４１Ａは第１液晶層３と部分４１Ｂとの間に位置し、部分４１Ｂは部分４１Ａよりも第１液晶層３から離れて位置している。部分４１Ａは螺旋ピッチＰ４Ａを有し、部分４１Ｂは螺旋ピッチＰ４Ｂを有している。螺旋ピッチＰ４Ａ及び螺旋ピッチＰ４Ｂは、互いに異なる。実施例１では、螺旋ピッチＰ４Ａは、螺旋ピッチＰ４Ｂより大きい（Ｐ４Ａ＞Ｐ４Ｂ）。
【0040】
領域４Ａにおいて、第２コレステリック液晶４１の部分４１Ａは、反射面４２Ａを形成する。領域４Ｂにおいて、第２コレステリック液晶４１の部分４１Ｂは、反射面４２Ｂを形成する。反射面４２Ａの傾斜角度θ４Ａは、反射面４２Ｂの傾斜角度θ４Ｂより大きい（θ４Ａ＞θ４Ｂ）。
【0041】
次に、液晶光学素子１００の製造方法について説明する。
【0042】
まず、透明基板１の上に配向膜２を形成する。その後、配向膜２の配向処理を行う。
そして、配向膜２の上に第１液晶材料（第１コレステリック液晶３１を形成するためのモノマー材料を含む溶液）を塗布する。その後、ｎｉ点（nematic-isotropic転移温度）付近の温度で第１液晶材料を３分ベークする。ベークにより第１液晶材料に含まれる液晶分子は、配向膜２の配向処理方向に応じて所定の方向に配向する。その後、第１液晶材料に紫外線を照射して第１液晶材料を硬化する。これにより、第１コレステリック液晶３１を有する第１液晶層３が形成される。このとき、第１コレステリック液晶３１の螺旋ピッチＰ３は、ほぼ均一である。
そして、配向膜２の上に第１液晶材料（第１コレステリック液晶３１を形成するためのモノマー材料を含む溶液）を塗布する。その後、ｎｉ点（nematic-isotropic転移温度）付近の温度で第１液晶材料を３分ベークする。ベークにより第１液晶材料に含まれる液晶分子は、配向膜２の配向処理方向に応じて所定の方向に配向する。その後、第１液晶材料に紫外線を照射して第１液晶材料を硬化する。これにより、第１コレステリック液晶３１を有する第１液晶層３が形成される。このとき、第１コレステリック液晶３１の螺旋ピッチＰ３は、ほぼ均一である。
【0043】
続いて、第１液晶層３の上に第２液晶材料（第２コレステリック液晶４１を形成するためのモノマー材料を含む溶液）を塗布する。その後、ｎｉ点よりも約１０℃低い温度で第２液晶材料を１５分ベークする。ベークにより第２液晶材料に含まれる液晶分子は、第１液晶層３の表面付近の液晶分子の配向方向に応じて所定の方向に配向する。その後、第２液晶材料に紫外線を照射して第２液晶材料を硬化する。これにより、第２コレステリック液晶４１を有する第２液晶層４が形成される。
【0044】
このとき、先行して形成された第１液晶層３には、第２液晶材料が浸透する。そして、領域３Ｂが領域３Ａよりも膨潤する。この状態で第１液晶層３が乾燥することにより、第１コレステリック液晶３１のうち、領域３Ｂに位置する部分３１Ｂの螺旋ピッチＰ３Ｂは、領域３Ａに位置する部分３１Ａの螺旋ピッチＰ３Ａよりも拡大する。
【0045】
一方、第２液晶層４においては、表層側の領域４Ｂの乾燥が促進され、領域４Ａが領域４Ｂよりも膨潤した状態が形成される。この状態で第２液晶層４を硬化することにより、第２コレステリック液晶４１のうち、領域４Ａに位置する部分４１Ａの螺旋ピッチＰ４Ａは、領域４Ｂに位置する部分４１Ｂの螺旋ピッチＰ４Ｂよりも拡大する。
【0046】
これにより、図４に示した液晶光学素子１００が製造される。
【0047】
一例では、第１液晶層３での選択反射帯域の中心波長λｍを５３０ｎｍに設定するために、第１液晶材料として、平均屈折率ｎａｖが１．６５の材料を適用し、螺旋ピッチＰ３が３２０ｎｍとなるようにカイラル剤で調整した。部分３１Ａにおける螺旋ピッチＰ３Ａは約３４０ｎｍであり、部分３１Ｂにおける螺旋ピッチＰ３Ｂは約３８０ｎｍであった。
【0048】
また、第２液晶層４での選択反射帯域の中心波長λｍを９２０ｎｍに設定するために、第２液晶材料として、平均屈折率ｎａｖが１．６３の材料を適用し、螺旋ピッチＰ４が５３０ｎｍとなるようにカイラル剤で調整した。部分４１Ａにおける螺旋ピッチＰ４Ａは約５６０ｎｍであり、部分４１Ｂにおける螺旋ピッチＰ４Ｂは約４４０ｎｍであった。
【0049】
このように、第１液晶層３は、螺旋ピッチＰ３が連続的に変化する第１コレステリック液晶３１を有し、第２液晶層４は、螺旋ピッチＰ４が連続的に変化する第２コレステリック液晶４１を有している。これにより、液晶光学素子１００における反射帯域を拡大することができる。
【0050】
（実施例２)
図５は、実施例２を説明するための図である。
図５は、実施例２を説明するための図である。
【0051】
液晶光学素子１００は、透明基板１と第１液晶層３との間に配向膜２を備えている。第２液晶層４は、図示を省略した接着剤により、第１液晶層３に接着されている。
実施例２は、実施例１と比較して、第１液晶層３及び第２液晶層４の各々が液晶性を示す添加剤５を含む点で相違している。
実施例２は、実施例１と比較して、第１液晶層３及び第２液晶層４の各々が液晶性を示す添加剤５を含む点で相違している。
【0052】
図５では図示を省略するが、図４に示した実施例１と同様に、領域３Ａは傾斜角度θ３Ａの反射面３２Ａを有し、領域３Ｂは傾斜角度θ３Ｂの反射面３２Ｂを有し、領域４Ａは傾斜角度θ４Ａの反射面４２Ａを有し、領域４Ｂは傾斜角度θ４Ｂの反射面４２Ｂを有している。
【0053】
次に、液晶光学素子１００の製造方法について図６を参照しながら説明する。
【0054】
まず、透明基板１の上に配向膜２を形成する。その後、配向膜２の配向処理を行う。
そして、配向膜２の上に第１液晶材料（第１コレステリック液晶３１を形成するためのモノマー材料を含む溶液）を塗布する。その後、ｎｉ点付近の温度で第１液晶材料を３分ベークする。ベークにより第１液晶材料に含まれる液晶分子は、配向膜２の配向処理方向に応じて所定の方向に配向する。その後、第１液晶材料に紫外線を照射して第１液晶材料を硬化する。これにより、第１コレステリック液晶３１を有する第１液晶層３が形成される。このとき、第１コレステリック液晶３１の螺旋ピッチＰ３は、ほぼ均一である。
そして、配向膜２の上に第１液晶材料（第１コレステリック液晶３１を形成するためのモノマー材料を含む溶液）を塗布する。その後、ｎｉ点付近の温度で第１液晶材料を３分ベークする。ベークにより第１液晶材料に含まれる液晶分子は、配向膜２の配向処理方向に応じて所定の方向に配向する。その後、第１液晶材料に紫外線を照射して第１液晶材料を硬化する。これにより、第１コレステリック液晶３１を有する第１液晶層３が形成される。このとき、第１コレステリック液晶３１の螺旋ピッチＰ３は、ほぼ均一である。
【0055】
一方で、支持基板ＳＵＢの上に配向膜ＡＬを形成し、この配向膜ＡＬの配向処理を行う。そして、配向膜ＡＬの上に第２液晶材料（第２コレステリック液晶４１を形成するためのモノマー材料を含む溶液）を塗布する。その後、ｎｉ点付近の温度で第２液晶材料を３分ベークする。ベークにより第２液晶材料に含まれる液晶分子は、配向膜ＡＬの配向処理方向に応じて所定の方向に配向する。その後、第２液晶材料に紫外線を照射して第２液晶材料を硬化する。これにより、第２コレステリック液晶４１を有する第２液晶層４が形成される。このとき、第２コレステリック液晶４１の螺旋ピッチＰ４は、ほぼ均一である。
【0056】
その後、第１液晶層３及び第２液晶層４の各々に、添加剤５を含む液晶溶液を塗布する。液晶溶液は、溶媒に添加剤５を溶かしたものである。溶媒としては、ヘキサン、シクロヘキサン、シクロヘキサノン、ヘプタン、トルエン、アニソール、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＧＭＥＡ）などの有機溶媒が適用可能である。添加剤５としては、第１液晶材料及び第２液晶材料の各々とは濃度が異なる液晶材料、４－Ｃｙａｎｏ－４’’－ｐｅｎｔｙｌ－ｐ－ｔｅｒｐｈｅｎｙl（別名：５ＣＴ）、４’－ｐｅｎｔｙｌ－４－ｂｉｐｈｅｎｙｌｃａｒｂｏｎｉｔｒｉｌｅ（別名:５ＣＢ）などが適用可能である。
【0057】
その後、ｎｉ点よりも１０℃低い温度で第１液晶層３及び第２液晶層４の各々を３分ベークする。その後、第１液晶層３及び第２液晶層４の各々に紫外線を照射して、第１液晶層３及び第２液晶層４の各々を硬化する。これにより、第１液晶層３については、表層側に領域３Ｂが形成され、透明基板１と領域３Ｂとの間に領域３Ａが形成され、また、第２液晶層４については、表層側に領域４Ａが形成され、支持基板ＳＵＢと領域４Ａとの間に領域４Ｂが形成される。領域３Ａ及び領域３Ｂに亘って形成された第１コレステリック液晶３１の螺旋ピッチは、透明基板１から離れるほど拡大する。また、領域４Ａ及び領域４Ｂに亘って形成された第２コレステリック液晶４１の螺旋ピッチは、支持基板ＳＵＢから離れるほど拡大する。
【0058】
つまり、第１コレステリック液晶３１のうち、領域３Ｂに位置する部分３１Ｂの螺旋ピッチＰ３Ｂは、領域３Ａに位置する部分３１Ａの螺旋ピッチＰ３Ａよりも大きい。また、第２コレステリック液晶４１のうち、領域４Ａに位置する部分４１Ａの螺旋ピッチＰ４Ａは、領域４Ｂに位置する部分４１Ｂの螺旋ピッチＰ４Ｂよりも大きい。
【0059】
その後、第２液晶層４を支持基板ＳＵＢから剥離し、第２液晶層４の表裏を反転して、領域４Ａを領域３Ｂに接着する。これにより、図５に示した液晶光学素子１００が製造される。
【0060】
このような実施例２においても、実施例１と同様に、液晶光学素子１００における反射帯域を拡大することができる。
【0061】
上記の実施例１及び実施例２においては、部分３１Ａが第１部分に相当し、螺旋ピッチＰ３Ａが第１螺旋ピッチに相当する。部分３１Ｂが第２部分に相当し、螺旋ピッチＰ３Ｂが第２螺旋ピッチに相当する。部分４１Ａが第３部分に相当し、螺旋ピッチＰ４Ａが第３螺旋ピッチに相当する。部分４１Ｂが第４部分に相当し、螺旋ピッチＰ４Ｂが第４螺旋ピッチに相当する。
領域３Ａは第１領域に相当し、反射面３２Ａは第１反射面に相当する。領域３Ｂは第２領域に相当し、反射面３２Ｂは第２反射面に相当する。領域４Ａは第３領域に相当し、反射面４２Ａは第３反射面に相当する。領域４Ｂは第４領域に相当し、反射面４２Ｂは第４反射面に相当する。
領域３Ａは第１領域に相当し、反射面３２Ａは第１反射面に相当する。領域３Ｂは第２領域に相当し、反射面３２Ｂは第２反射面に相当する。領域４Ａは第３領域に相当し、反射面４２Ａは第３反射面に相当する。領域４Ｂは第４領域に相当し、反射面４２Ｂは第４反射面に相当する。
【0062】
（実施例３)
図７は、実施例３を説明するための図である。
図７は、実施例３を説明するための図である。
【0063】
液晶光学素子１００は、透明基板１と第１液晶層３との間に配向膜２を備えている。第２液晶層４は、図示を省略した接着剤により、第１液晶層３に接着されている。
実施例３は、実施例２と比較して、第２液晶層４の領域４Ｂが第１液晶層３の領域３Ｂに接着された点で相違している。第１液晶層３及び第２液晶層４の各々は、図７では図示を省略するが、図５に示した実施例２と同様に、液晶性を示す添加剤５を含んでいる。
実施例３は、実施例２と比較して、第２液晶層４の領域４Ｂが第１液晶層３の領域３Ｂに接着された点で相違している。第１液晶層３及び第２液晶層４の各々は、図７では図示を省略するが、図５に示した実施例２と同様に、液晶性を示す添加剤５を含んでいる。
【0064】
第１液晶層３において、領域３Ａ及び領域３Ｂに亘って形成された第１コレステリック液晶３１の螺旋ピッチは、連続的に変化し、透明基板１から離れるにしたがって拡大している。つまり、領域３Ａに位置する部分３１Ａの螺旋ピッチＰ３Ａは、領域３Ｂに位置する部分３１Ｂの螺旋ピッチＰ３Ｂより小さい（Ｐ３Ａ＜Ｐ３Ｂ）。
領域３Ａに位置する反射面３２Ａの傾斜角度θ３Ａは、領域３Ｂに位置する反射面３２Ｂの傾斜角度θ３Ｂより小さい（θ３Ａ＜θ３Ｂ）。
領域３Ａに位置する反射面３２Ａの傾斜角度θ３Ａは、領域３Ｂに位置する反射面３２Ｂの傾斜角度θ３Ｂより小さい（θ３Ａ＜θ３Ｂ）。
【0065】
第２液晶層４において、領域４Ａ及び領域４Ｂに亘って形成された第２コレステリック液晶４１の螺旋ピッチは、連続的に変化し、透明基板１から離れるにしたがって拡大している。つまり、領域４Ｂに位置する部分４１Ｂの螺旋ピッチＰ４Ｂは、領域４Ａに位置する部分４１Ａの螺旋ピッチＰ４Ａより小さい（Ｐ４Ａ＞Ｐ４Ｂ）。
領域４Ｂに位置する反射面４２Ｂの傾斜角度θ４Ｂは、領域４Ａに位置する反射面４２Ａの傾斜角度θ４Ａより小さい（θ４Ａ＞θ４Ｂ）。
領域４Ｂに位置する反射面４２Ｂの傾斜角度θ４Ｂは、領域４Ａに位置する反射面４２Ａの傾斜角度θ４Ａより小さい（θ４Ａ＞θ４Ｂ）。
【0066】
実施例３の液晶光学素子１００の製造方法については、図６を参照して説明した実施例２の液晶光学素子１００の製造方法と同様である。以下簡単に説明する。
【0067】
まず、透明基板１の上に配向膜２を形成した後に、配向膜２の配向処理を行い、配向膜２の上に第１液晶材料を塗布する。その後、第１液晶材料をベークし、第１液晶材料に紫外線を照射して、第１液晶層３が形成される。
その後、第１液晶層３に、添加剤５を含む液晶溶液を塗布する。その後、第１液晶材料をベークし、第１液晶材料に紫外線を照射する。これにより、透明基板１から離れるほど螺旋ピッチが拡大した第１コレステリック液晶３１が形成される。
その後、第１液晶層３に、添加剤５を含む液晶溶液を塗布する。その後、第１液晶材料をベークし、第１液晶材料に紫外線を照射する。これにより、透明基板１から離れるほど螺旋ピッチが拡大した第１コレステリック液晶３１が形成される。
【0068】
一方で、支持基板ＳＵＢの上に配向膜ＡＬを形成した後に、配向膜ＡＬの配向処理を行い、配向膜ＡＬの上に第２液晶材料を塗布する。その後、第２液晶材料をベークし、第２液晶材料に紫外線を照射して、第２液晶層４が形成される。
その後、第２液晶層４に、添加剤５を含む液晶溶液を塗布する。その後、第２液晶材料をベークし、第２液晶材料に紫外線を照射する。これにより、支持基板ＳＵＢから離れるほど螺旋ピッチが拡大した第２コレステリック液晶４１が形成される。
その後、第２液晶層４に、添加剤５を含む液晶溶液を塗布する。その後、第２液晶材料をベークし、第２液晶材料に紫外線を照射する。これにより、支持基板ＳＵＢから離れるほど螺旋ピッチが拡大した第２コレステリック液晶４１が形成される。
【0069】
その後、第２液晶層４を支持基板ＳＵＢから剥離し、第２液晶層４の領域４Ｂを第１液晶層３の領域３Ｂに接着する。これにより、図７に示した液晶光学素子１００が製造される。
【0070】
このような実施例３においても、実施例１と同様に、液晶光学素子１００における反射帯域を拡大することができる。
【0071】
上記の実施例３においては、部分３１Ａが第１部分に相当し、螺旋ピッチＰ３Ａが第１螺旋ピッチに相当する。部分３１Ｂが第２部分に相当し、螺旋ピッチＰ３Ｂが第２螺旋ピッチに相当する。部分４１Ｂが第３部分に相当し、螺旋ピッチＰ４Ｂが第３螺旋ピッチに相当する。部分４１Ａが第４部分に相当し、螺旋ピッチＰ４Ａが第４螺旋ピッチに相当する。
領域３Ａは第１領域に相当し、反射面３２Ａは第１反射面に相当する。領域３Ｂは第２領域に相当し、反射面３２Ｂは第２反射面に相当する。領域４Ｂは第３領域に相当し、反射面４２Ｂは第３反射面に相当する。領域４Ａは第４領域に相当し、反射面４２Ａは第４反射面に相当する。
領域３Ａは第１領域に相当し、反射面３２Ａは第１反射面に相当する。領域３Ｂは第２領域に相当し、反射面３２Ｂは第２反射面に相当する。領域４Ｂは第３領域に相当し、反射面４２Ｂは第３反射面に相当する。領域４Ａは第４領域に相当し、反射面４２Ａは第４反射面に相当する。
【0072】
（実施例４)
図８は、実施例４を説明するための図である。
図８は、実施例４を説明するための図である。
【0073】
液晶光学素子１００は、透明基板１と第１液晶層３との間に配向膜２を備えている。第２液晶層４は、第１液晶層３に密着している。
【0074】
第１液晶層３は、領域３Ａ及び領域３Ｂを有している。領域３Ｂは、透明基板１に近接する領域であり、透明基板１と領域３Ａとの間に位置している。
第２液晶層４は、領域４Ａ及び領域４Ｂを有している。領域４Ａは、第１液晶層３に近接する領域であり、第１液晶層３と領域４Ｂとの間に位置している。
第２液晶層４は、領域４Ａ及び領域４Ｂを有している。領域４Ａは、第１液晶層３に近接する領域であり、第１液晶層３と領域４Ｂとの間に位置している。
【0075】
第１液晶層３において、領域３Ａ及び領域３Ｂに亘って形成された第１コレステリック液晶３１の螺旋ピッチは、連続的に変化し、透明基板１から離れるにしたがって縮小している。つまり、領域３Ｂに位置する部分３１Ｂの螺旋ピッチＰ３Ｂは、領域３Ａに位置する部分３１Ａの螺旋ピッチＰ３Ａより大きい（Ｐ３Ａ＜Ｐ３Ｂ）。
領域３Ｂに位置する反射面３２Ｂの傾斜角度θ３Ｂは、領域３Ａに位置する反射面３２Ａの傾斜角度θ３Ａより大きい（θ３Ａ＜θ３Ｂ）。
領域３Ｂに位置する反射面３２Ｂの傾斜角度θ３Ｂは、領域３Ａに位置する反射面３２Ａの傾斜角度θ３Ａより大きい（θ３Ａ＜θ３Ｂ）。
【0076】
第２液晶層４において、領域４Ａ及び領域４Ｂに亘って形成された第２コレステリック液晶４１の螺旋ピッチは、連続的に変化し、透明基板１から離れるにしたがって縮小している。つまり、領域４Ａに位置する部分４１Ａの螺旋ピッチＰ４Ａは、領域４Ｂに位置する部分４１Ｂの螺旋ピッチＰ４Ｂより大きい（Ｐ４Ａ＞Ｐ４Ｂ）。
領域４Ａに位置する反射面４２Ａの傾斜角度θ４Ａは、領域４Ｂに位置する反射面４２Ｂの傾斜角度θ４Ｂより大きい（θ４Ａ＞θ４Ｂ）。
領域４Ａに位置する反射面４２Ａの傾斜角度θ４Ａは、領域４Ｂに位置する反射面４２Ｂの傾斜角度θ４Ｂより大きい（θ４Ａ＞θ４Ｂ）。
【0077】
次に、液晶光学素子１００の製造方法について説明する。
【0078】
まず、透明基板１の上に配向膜２を形成する。その後、配向膜２の配向処理を行う。
そして、配向膜２の上に第１液晶材料（第１コレステリック液晶３１を形成するためのモノマー材料を含む溶液）を塗布する。その後、ｎｉ点（nematic-isotropic転移温度）付近の温度で第１液晶材料を３分ベークする。その後、第１液晶材料に紫外線を照射して第１液晶材料を硬化する。これにより、第１コレステリック液晶３１を有する第１液晶層３が形成される。このとき、第１コレステリック液晶３１の螺旋ピッチＰ３は、ほぼ均一である。
そして、配向膜２の上に第１液晶材料（第１コレステリック液晶３１を形成するためのモノマー材料を含む溶液）を塗布する。その後、ｎｉ点（nematic-isotropic転移温度）付近の温度で第１液晶材料を３分ベークする。その後、第１液晶材料に紫外線を照射して第１液晶材料を硬化する。これにより、第１コレステリック液晶３１を有する第１液晶層３が形成される。このとき、第１コレステリック液晶３１の螺旋ピッチＰ３は、ほぼ均一である。
【0079】
続いて、第１液晶層３の上に第２液晶材料（第２コレステリック液晶４１を形成するためのモノマー材料を含む溶液）を塗布する。その後、ｎｉ点よりも低い温度で第２液晶材料を１５分ベークする。このとき、ベークする温度は、実施例１よりもさらに低い温度であり、一例では、ｎｉ点よりも約２０℃低い温度である。その後、第２液晶材料に紫外線を照射して第２液晶材料を硬化する。これにより、第２コレステリック液晶４１を有する第２液晶層４が形成される。
【0080】
このとき、先行して形成された第１液晶層３には、第２液晶材料が浸透する。実施例１よりもさらに低い温度でベークすることにより、第１液晶層３のうち、透明基板１に近接する領域３Ｂへの第２液晶材料の浸透が促進される。そして、領域３Ｂが領域３Ａよりも膨潤する。この状態で第１液晶層３が乾燥することにより、第１コレステリック液晶３１のうち、領域３Ｂに位置する部分３１Ｂの螺旋ピッチＰ３Ｂは、領域３Ａに位置する部分３１Ａの螺旋ピッチＰ３Ａよりも拡大する。
【0081】
一方、第２液晶層４においては、表層側の領域４Ｂの乾燥が促進され、領域４Ａが領域４Ｂよりも膨潤した状態が形成される。この状態で第２液晶層４を硬化することにより、第２コレステリック液晶４１のうち、領域４Ａに位置する部分４１Ａの螺旋ピッチＰ４Ａは、領域４Ｂに位置する部分４１Ｂの螺旋ピッチＰ４Ｂよりも拡大する。
【0082】
これにより、図８に示した液晶光学素子１００が製造される。
【0083】
このような実施例４においても、実施例１と同様に、液晶光学素子１００における反射帯域を拡大することができる。
【0084】
（実施例５)
図９は、実施例５を説明するための図である。
図９は、実施例５を説明するための図である。
【0085】
液晶光学素子１００において、第１液晶層３は、図示を省略した接着剤により、透明基板１に接着されている。第２液晶層４は、図示を省略した接着剤により、第１液晶層３に接着されている。
実施例５は、実施例４と比較して、第１液晶層３及び第２液晶層４の各々が液晶性を示す添加剤５を含む点で相違している。
実施例５は、実施例４と比較して、第１液晶層３及び第２液晶層４の各々が液晶性を示す添加剤５を含む点で相違している。
【0086】
図９では図示を省略するが、図８に示した実施例４と同様に、領域３Ａは傾斜角度θ３Ａの反射面３２Ａを有し、領域３Ｂは傾斜角度θ３Ｂの反射面３２Ｂを有し、領域４Ａは傾斜角度θ４Ａの反射面４２Ａを有し、領域４Ｂは傾斜角度θ４Ｂの反射面４２Ｂを有している。
【0087】
次に、液晶光学素子１００の製造方法について図１０を参照しながら説明する。
【0088】
まず、支持基板ＳＵＢ１の上に配向膜ＡＬ１を形成する。その後、配向膜ＡＬ１の配向処理を行う。
そして、配向膜ＡＬ１の上に第１液晶材料（第１コレステリック液晶３１を形成するためのモノマー材料を含む溶液）を塗布する。その後、ｎｉ点付近の温度で第１液晶材料を３分ベークする。その後、第１液晶材料に紫外線を照射して第１液晶材料を硬化する。これにより、第１コレステリック液晶３１を有する第１液晶層３が形成される。このとき、第１コレステリック液晶３１の螺旋ピッチＰ３は、ほぼ均一である。
そして、配向膜ＡＬ１の上に第１液晶材料（第１コレステリック液晶３１を形成するためのモノマー材料を含む溶液）を塗布する。その後、ｎｉ点付近の温度で第１液晶材料を３分ベークする。その後、第１液晶材料に紫外線を照射して第１液晶材料を硬化する。これにより、第１コレステリック液晶３１を有する第１液晶層３が形成される。このとき、第１コレステリック液晶３１の螺旋ピッチＰ３は、ほぼ均一である。
【0089】
一方で、支持基板ＳＵＢ２の上に配向膜ＡＬ２を形成し、この配向膜ＡＬ２の配向処理を行う。そして、配向膜ＡＬ２の上に第２液晶材料（第２コレステリック液晶４１を形成するためのモノマー材料を含む溶液）を塗布する。その後、ｎｉ点付近の温度で第２液晶材料を３分ベークする。その後、第２液晶材料に紫外線を照射して第２液晶材料を硬化する。これにより、第２コレステリック液晶４１を有する第２液晶層４が形成される。このとき、第２コレステリック液晶４１の螺旋ピッチＰ４は、ほぼ均一である。
【0090】
その後、第１液晶層３及び第２液晶層４の各々に、添加剤５を含む液晶溶液を塗布する。液晶溶液の詳細については実施例１で説明した通りである。
【0091】
その後、ｎｉ点よりも１０℃低い温度で第１液晶層３及び第２液晶層４の各々を３分ベークする。その後、第１液晶層３及び第２液晶層４の各々に紫外線を照射して、第１液晶層３及び第２液晶層４の各々を硬化する。これにより、第１液晶層３については、表層側に領域３Ｂが形成され、支持基板ＳＵＢ１と領域３Ｂとの間に領域３Ａが形成され、また、第２液晶層４については、表層側に領域４Ａが形成され、支持基板ＳＵＢ２と領域４Ａとの間に領域４Ｂが形成される。領域３Ａ及び領域３Ｂに亘って形成された第１コレステリック液晶３１の螺旋ピッチは、支持基板ＳＵＢ１から離れるほど拡大する。また、領域４Ａ及び領域４Ｂに亘って形成された第２コレステリック液晶４１の螺旋ピッチは、支持基板ＳＵＢ２から離れるほど拡大する。
【0092】
その後、第１液晶層３を支持基板ＳＵＢ１から剥離し、第１液晶層３の表裏を反転して、領域３Ｂを透明基板１に接着する。その後、第２液晶層４を支持基板ＳＵＢ２から剥離し、第２液晶層４の表裏を反転して、領域４Ａを領域３Ａに接着する。これにより、図９に示した液晶光学素子１００が製造される。
【0093】
このような実施例５においても、実施例１と同様に、液晶光学素子１００における反射帯域を拡大することができる。
【0094】
上記の実施例４及び実施例５においては、部分３１Ｂが第１部分に相当し、螺旋ピッチＰ３Ｂが第１螺旋ピッチに相当する。部分３１Ａが第２部分に相当し、螺旋ピッチＰ３Ａが第２螺旋ピッチに相当する。部分４１Ａが第３部分に相当し、螺旋ピッチＰ４Ａが第３螺旋ピッチに相当する。部分４１Ｂが第４部分に相当し、螺旋ピッチＰ４Ｂが第４螺旋ピッチに相当する。
領域３Ｂは第１領域に相当し、反射面３２Ｂは第１反射面に相当する。領域３Ａは第２領域に相当し、反射面３２Ａは第２反射面に相当する。領域４Ａは第３領域に相当し、反射面４２Ａは第３反射面に相当する。領域４Ｂは第４領域に相当し、反射面４２Ｂは第４反射面に相当する。
領域３Ｂは第１領域に相当し、反射面３２Ｂは第１反射面に相当する。領域３Ａは第２領域に相当し、反射面３２Ａは第２反射面に相当する。領域４Ａは第３領域に相当し、反射面４２Ａは第３反射面に相当する。領域４Ｂは第４領域に相当し、反射面４２Ｂは第４反射面に相当する。
【0095】
（実施例６)
図１１は、実施例６を説明するための図である。
図１１は、実施例６を説明するための図である。
【0096】
液晶光学素子１００において、第１液晶層３は、図示を省略した接着剤により、透明基板１に接着されている。第２液晶層４は、図示を省略した接着剤により、第１液晶層３に接着されている。
実施例６は、実施例５と比較して、第２液晶層４の領域４Ｂが第１液晶層３の領域３Ａに接着された点で相違している。第１液晶層３及び第２液晶層４の各々は、図１１では図示を省略するが、図９に示した実施例５と同様に、液晶性を示す添加剤５を含んでいる。
実施例６は、実施例５と比較して、第２液晶層４の領域４Ｂが第１液晶層３の領域３Ａに接着された点で相違している。第１液晶層３及び第２液晶層４の各々は、図１１では図示を省略するが、図９に示した実施例５と同様に、液晶性を示す添加剤５を含んでいる。
【0097】
第１液晶層３において、領域３Ａ及び領域３Ｂに亘って形成された第１コレステリック液晶３１の螺旋ピッチは、連続的に変化し、透明基板１から離れるにしたがって縮小している。つまり、領域３Ｂに位置する部分３１Ｂの螺旋ピッチＰ３Ｂは、領域３Ａに位置する部分３１Ａの螺旋ピッチＰ３Ａより大きい（Ｐ３Ａ＜Ｐ３Ｂ）。
領域３Ｂに位置する反射面３２Ｂの傾斜角度θ３Ｂは、領域３Ａに位置する反射面３２Ａの傾斜角度θ３Ａより大きい（θ３Ａ＜θ３Ｂ）。
領域３Ｂに位置する反射面３２Ｂの傾斜角度θ３Ｂは、領域３Ａに位置する反射面３２Ａの傾斜角度θ３Ａより大きい（θ３Ａ＜θ３Ｂ）。
【0098】
第２液晶層４において、領域４Ａ及び領域４Ｂに亘って形成された第２コレステリック液晶４１の螺旋ピッチは、連続的に変化し、透明基板１から離れるにしたがって拡大している。つまり、領域４Ｂに位置する部分４１Ｂの螺旋ピッチＰ４Ｂは、領域４Ａに位置する部分４１Ａの螺旋ピッチＰ４Ａより小さい（Ｐ４Ａ＞Ｐ４Ｂ）。
領域４Ｂに位置する反射面４２Ｂの傾斜角度θ４Ｂは、領域４Ａに位置する反射面４２Ａの傾斜角度θ４Ａより小さい（θ４Ａ＞θ４Ｂ）。
領域４Ｂに位置する反射面４２Ｂの傾斜角度θ４Ｂは、領域４Ａに位置する反射面４２Ａの傾斜角度θ４Ａより小さい（θ４Ａ＞θ４Ｂ）。
【0099】
実施例６の液晶光学素子１００の製造方法については、図１０を参照して説明した実施例５の液晶光学素子１００の製造方法と同様である。以下簡単に説明する。
【0100】
まず、支持基板ＳＵＢ１の上に配向膜ＡＬ１を形成した後に、配向膜ＡＬ１の配向処理を行い、配向膜ＡＬ１の上に第１液晶材料を塗布する。その後、第１液晶材料をベークし、第１液晶材料に紫外線を照射して、第１液晶層３が形成される。
その後、第１液晶層３に、添加剤５を含む液晶溶液を塗布する。その後、第１液晶材料をベークし、第１液晶材料に紫外線を照射する。これにより、支持基板ＳＵＢ１から離れるほど螺旋ピッチが拡大した第１コレステリック液晶３１が形成される。
その後、第１液晶層３に、添加剤５を含む液晶溶液を塗布する。その後、第１液晶材料をベークし、第１液晶材料に紫外線を照射する。これにより、支持基板ＳＵＢ１から離れるほど螺旋ピッチが拡大した第１コレステリック液晶３１が形成される。
【0101】
一方で、支持基板ＳＵＢ２の上に配向膜ＡＬ２を形成した後に、配向膜ＡＬ２の配向処理を行い、配向膜ＡＬ２の上に第２液晶材料を塗布する。その後、第２液晶材料をベークし、第２液晶材料に紫外線を照射して、第２液晶層４が形成される。
その後、第２液晶層４に、添加剤５を含む液晶溶液を塗布する。その後、第２液晶材料をベークし、第２液晶材料に紫外線を照射する。これにより、支持基板ＳＵＢ２から離れるほど螺旋ピッチが拡大した第２コレステリック液晶４１が形成される。
その後、第２液晶層４に、添加剤５を含む液晶溶液を塗布する。その後、第２液晶材料をベークし、第２液晶材料に紫外線を照射する。これにより、支持基板ＳＵＢ２から離れるほど螺旋ピッチが拡大した第２コレステリック液晶４１が形成される。
【0102】
その後、第１液晶層３を支持基板ＳＵＢ１から剥離し、第１液晶層３の表裏を反転して、領域３Ｂを透明基板１に接着する。その後、第２液晶層４を支持基板ＳＵＢ２から剥離し、第２液晶層４の領域４Ｂを第１液晶層３の領域３Ａに接着する。これにより、図１１に示した液晶光学素子１００が製造される。
【0103】
このような実施例６においても、実施例１と同様に、液晶光学素子１００における反射帯域を拡大することができる。
【0104】
上記の実施例６においては、部分３１Ｂが第１部分に相当し、螺旋ピッチＰ３Ｂが第１螺旋ピッチに相当する。部分３１Ａが第２部分に相当し、螺旋ピッチＰ３Ａが第２螺旋ピッチに相当する。部分４１Ｂが第３部分に相当し、螺旋ピッチＰ４Ｂが第３螺旋ピッチに相当する。部分４１Ａが第４部分に相当し、螺旋ピッチＰ４Ａが第４螺旋ピッチに相当する。
領域３Ｂは第１領域に相当し、反射面３２Ｂは第１反射面に相当する。領域３Ａは第２領域に相当し、反射面３２Ａは第２反射面に相当する。領域４Ｂは第３領域に相当し、反射面４２Ｂは第３反射面に相当する。領域４Ａは第４領域に相当し、反射面４２Ａは第４反射面に相当する。
領域３Ｂは第１領域に相当し、反射面３２Ｂは第１反射面に相当する。領域３Ａは第２領域に相当し、反射面３２Ａは第２反射面に相当する。領域４Ｂは第３領域に相当し、反射面４２Ｂは第３反射面に相当する。領域４Ａは第４領域に相当し、反射面４２Ａは第４反射面に相当する。
【0105】
上記の実施例１乃至実施例６においては、第１液晶層３が透明基板１と第２液晶層４との間に位置する場合について説明したが、第２液晶層４が透明基板１と第１液晶層３との間に位置していてもよい。
【0106】
以上説明したように、本実施形態によれば、反射帯域を拡大することができ、所望の反射性能を得ることが可能な液晶光学素子を提供することができる。
【0107】
なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【0108】
１００…液晶光学素子
１…透明基板 ２…配向膜
３…第１液晶層 ３１…第１コレステリック液晶 ３２…反射面
４…第２液晶層 ４１…第２コレステリック液晶 ４２…反射面
５…添加剤
１…透明基板 ２…配向膜
３…第１液晶層 ３１…第１コレステリック液晶 ３２…反射面
４…第２液晶層 ４１…第２コレステリック液晶 ４２…反射面
５…添加剤
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】