[發明專利]液晶光學元件和液晶光學元件的制造方法

有效

• 申請號: 201780051423.8
• 申請日: 2017-06-21
• 公開（公告）號: CN109643036B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 野田浩平;小野浩司;川月喜弘;后藤耕平;筒井皇晶
• 申請（專利權）人: 國立大學法人長岡技術科學大學;公立大學法人兵庫縣立大學;日產化學株式會社
• 主分類號: G02F1/1337
• 分類號: G02F1/1337;G02B1/08;G02B3/08;G02B5/30;G02F1/13
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;李茂家

本發明提供使用液晶使光學特性可變的液晶光學元件、具體而言為液晶菲涅爾透鏡，更具體而言提供高品質且以簡便的方法得到的液晶菲涅爾透鏡。本發明提供一種液晶取向膜和具有該液晶取向膜的液晶光學元件，所述液晶取向膜具備取向分子，前述取向分子位于與前述液晶取向膜的規定點相距規定距離的位置時，前述取向分子的取向方向相對于與前述液晶取向膜所形成的平面平行的直線呈現與前述距離相應的角度。

技術領域

本發明涉及使用液晶而使光學特性可變的液晶光學元件。特別是涉及作為液晶菲涅爾透鏡具有偏振光的聚光和擴散功能、具有能轉換入射光的偏振狀態的功能的液晶光學元件。

背景技術

作為使用液晶單元的光學元件之一，有液晶菲涅爾透鏡。為了形成液晶菲涅爾透鏡，重要的是，形成限制液晶的取向的基板。

為了形成該基板，常用納米壓印法(nanoimprint method)。

專利文獻1中公開了如下內容：使用單側制成菲涅爾結構的基板，制成液晶單元，從而可以實現透鏡光學能力大的液晶透鏡。

另一方面，還已知如下方法：通過控制對配置于單側的基板的梳齒電極施加的電壓，從而制成液晶菲涅爾透鏡(專利文獻2)。公開了如下內容：上述情況下，通過控制在電極間施加的電壓，且控制液晶菲涅爾透鏡的折射率分布，從而可以控制透鏡的焦點距離、入射光的折射狀態。

另外，還有如下方法：使用利用掩模曝光制成菲涅爾圖形的基板(非專利文獻1、2)。然而，這些文獻中公開的液晶菲涅爾透鏡的情況下，夾持于2張基板間的液晶僅用于：使指向矢(director)的朝向沿著光的行進方向改變各向異性，控制透鏡的折射率，因此，無法根據入射光的偏振狀態改變聚光特性、或轉換入射光的偏振狀態而聚光。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2014-38349號公報。

專利文獻2：日本特開2015-165312號公報。

非專利文獻

非專利文獻1：Appl.Phys.Lett.88,203505(2006)。

非專利文獻2：Opt.Express 18(25),26325-26331(2010)。

發明內容

發明要解決的問題

本發明的目的在于，提供使用液晶使光學特性可變的液晶光學元件、具體而言為液晶菲涅爾透鏡，更具體而言提供以高品質且簡便的方法得到的液晶菲涅爾透鏡。

用于解決問題的方案

本發明人等發現以下的發明。

1一種液晶取向膜，其為具備取向分子的液晶取向膜，前述取向分子位于與前述液晶取向膜的規定點相距規定距離的位置時，前述取向分子的取向方向相對于與前述液晶取向膜所形成的平面平行的直線呈現與前述距離相應的角度。

2根據1所述的液晶取向膜，其中，位于前述規定距離r1的位置的前述取向方向的角度為θ1、位于跟前述規定距離r1最鄰近的距離r2的位置的取向分子的取向方向的角度為θ2時，角度θ1與θ2之差Δθ超過0°且低于90°、優選超過0°且60°以下。

3根據1或2中任一者所述的液晶取向膜，其中，與前述距離相應的前述角度具有近似于菲涅爾透鏡形狀的角度分布和/或相當的角度分布。需要說明的是，關于“具有近似于菲涅爾透鏡形狀的角度分布和/或相當的角度分布”，之后詳述，可以具有滿足下述數學式[7]的角度分布(數學式中，θ表示與菲涅爾透鏡的中心相距距離r的第m個菲涅爾帶的角度。λ表示波長、f表示焦點距離。)。