光学元件及图像显示装置的制作方法

本发明涉及一种光学元件及图像显示装置。

背景技术：

1、控制光的方向的光学元件(衍射元件)用于许多光学器件或者系统中。控制光的方向的光学元件用于例如液晶显示装置的背光、在实际看到的场景上重叠显示虚拟的影像及各种信息等的ar(augmentedreality(增强现实))眼镜及vr(virtualreality(虚拟现实))等头戴式显示器(hmd(headmounteddisplay))、投影仪、光束转向器以及用于进行物体的检测及物体距离的测量等的传感器等各种光学器件中。

2、在这种光学器件中，由于正在进行装置的薄型化及小型化，因此期望所使用的光学元件的薄型化及小型化。作为薄型且小型的光学元件，提出了使用由含有液晶化合物的液晶组合物构成的光学各向异性层。

3、例如，在专利文献1中记载了一种偏振衍射光栅，其包括对偏振敏感的光取向层和配置于光取向层上的液晶组合物，其中，与偏振光全息图对应的各向异性取向图案配置于光取向层内，使液晶组合物被取向为取向图案。该偏振衍射光栅所具有的取向图案沿平面内的至少1个直线周期性地变化，通过利用使取向图案在这样的面内变化的光学各向异性层，能够实现薄型且控制所入射的光的透射方向的光学元件。

4、以往技术文献

5、专利文献

6、专利文献1：日本特表2008-532085号公报

技术实现思路

1、发明要解决的技术课题

2、根据本发明人等的研究，发现存在如下问题：在面内改变液晶取向图案而使光衍射的光学元件中，若衍射角度变大，则衍射效率下降，即衍射光的强度变弱。

3、本发明的课题在于解决这种现有技术的问题，并提供一种透射光的衍射效率高的光学元件及使用该光学元件而成的图像显示装置。

4、用于解决技术课题的手段

5、为了解决该课题，本发明具有以下结构。

6、[1]一种光学元件，其至少包括：

7、使用含有液晶化合物的液晶组合物而形成的第1光学各向异性层；及

8、使用含有液晶化合物的液晶组合物而形成的第2光学各向异性层，

9、第1光学各向异性层及第2光学各向异性层具有源自液晶化合物的光学轴的朝向沿面内的至少一个方向连续旋转的同时发生变化的液晶取向图案，

10、第1光学各向异性层的双折射δn1与第2光学各向异性层的双折射δn2满足式(1)的关系，

11、第1光学各向异性层的厚度t1与第2光学各向异性层的厚度t2满足式(2)的关系，

12、所述光学元件使透射光衍射。

13、式(1)δn1＞δn2

14、式(2)0.002≤t2/t1≤0.3

15、[2]根据[1]所述的光学元件，其中，

16、双折射δn1为0.21以上且0.50以下，

17、双折射δn2为0.05以上且0.20以下。

18、[3]根据[1]或[2]所述的光学元件，其还包括：

19、使用含有液晶化合物的液晶组合物而形成的第3光学各向异性层，

20、第3光学各向异性层具有源自液晶化合物的光学轴的朝向沿面内的至少一个方向连续旋转的同时发生变化的液晶取向图案，

21、以第2光学各向异性层、第1光学各向异性层、第3光学各向异性层的顺序依次层叠，

22、第3光学各向异性层的双折射δn3与所述双折射δn1满足式(3)的关系，

23、第3光学各向异性层的厚度t3与厚度t1满足式(4)的关系。

24、式(3)δn1＞δn3

25、式(4)0.002≤t3/t1≤0.3

26、[4]根据[3]所述的光学元件，其中，

27、双折射δn3为0.05以上且0.20以下。

28、[5]根据[3]或[4]所述的光学元件，其中，

29、双折射δn1、双折射δn2及双折射δn3满足式(5)及式(6)的关系。

30、式(5)0.1≤δn1-δn2≤0.25

31、式(6)0.1≤δn1-δn3≤0.25

32、[6]根据[1]至[5]中任一项所述的光学元件，其中，

33、厚度t1为1μm～3μm。

34、[7]根据[1]至[6]中任一项所述的光学元件，其中，

35、液晶化合物为二苯乙炔型液晶化合物。

36、[8]根据[1]至[7]中任一项所述的光学元件，其中，液晶化合物为硫杂二苯乙炔(thiotolane)型液晶化合物。

37、[9]根据[1]至[8]中任一项所述的光学元件，其中，

38、第1光学各向异性层在面内具有液晶化合物的光学轴沿厚度方向扭曲的区域，

39、区域中的厚度方向的扭曲角为10°～360°。

40、[10]根据[3]至[9]中任一项所述的光学元件，其中，

41、第1光学各向异性层～第3光学各向异性层的液晶取向图案从内侧朝向外侧以放射状具有源自液晶化合物的光学轴的朝向连续旋转的同时发生变化的一个方向。

42、[11]一种图像显示装置，其包括[1]至[10]中任一项所述的光学元件。

43、[12]根据[11]所述的图像显示装置，其为头戴式显示器。

44、发明效果

45、根据本发明，能够提供一种透射光的衍射效率高的光学元件及使用该光学元件而的图像显示装置。

技术特征：

1.一种光学元件，其至少包括：

2.根据权利要求1所述的光学元件，其中，

3.根据权利要求1所述的光学元件，其中，还包括：

4.根据权利要求3所述的光学元件，其中，

5.根据权利要求3所述的光学元件，其中，

6.根据权利要求1所述的光学元件，其中，

7.根据权利要求1所述的光学元件，其中，

8.根据权利要求1所述的光学元件，其中，

9.根据权利要求1所述的光学元件，其中，

10.根据权利要求3所述的光学元件，其中，

11.一种图像显示装置，其包括权利要求1至10中任一项所述的光学元件。

12.根据权利要求11所述的图像显示装置，其为头戴式显示器。

技术总结本发明提供一种透射光的衍射效率高的光学元件及使用该光学元件而成的图像显示装置。一种光学元件，其至少包括：使用含有液晶化合物的液晶组合物而形成的第1光学各向异性层；及使用含有液晶化合物的液晶组合物而形成的第2光学各向异性层，其中，第1光学各向异性层及第2光学各向异性层具有源自液晶化合物的光学轴的朝向沿面内的至少一个方向连续旋转的同时发生变化的液晶取向图案，第1光学各向异性层的双折射Δn1与第2光学各向异性层的双折射Δn2满足式(1)的关系，第1光学各向异性层的厚度T1与第2光学各向异性层的厚度T2满足式(2)的关系，所述光学元件使透射光衍射。式(1)Δn1＞Δn2；式(2)0.002≤T2/T1≤0.3。技术研发人员：铃木雅明,佐藤宽受保护的技术使用者：富士胶片株式会社技术研发日：技术公布日：2024/6/13