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公開番号2025084183
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-03
出願番号2023197865
出願日2023-11-22
発明の名称液晶光学素子
出願人株式会社ジャパンディスプレイ,国立大学法人大阪大学
代理人弁理士法人スズエ国際特許事務所
主分類G02B 5/30 20060101AFI20250527BHJP(光学)
要約【課題】導光損失を抑制することが可能な液晶光学素子を提供する。
【解決手段】一本実施形態によれば、液晶光学素子は、透明基板と、前記透明基板の上方に配置され、コレステリック液晶を有し、前記コレステリック液晶の旋回方向と同じ向きの第1円偏光を反射するように構成された液晶層と、前記液晶層の上に配置され、前記第1円偏光とは逆向きの第2円偏光の偏光状態を制御し、前記液晶層を透過した前記第2円偏光を全反射し前記第2円偏光として前記液晶層に出射するように構成された偏光制御層と、を備えている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
透明基板と、
前記透明基板の上方に配置され、コレステリック液晶を有し、前記コレステリック液晶の旋回方向と同じ向きの第１円偏光を反射するように構成された液晶層と、
前記液晶層の上に配置され、前記第１円偏光とは逆向きの第２円偏光の偏光状態を制御し、前記液晶層を透過した前記第２円偏光を全反射し前記第２円偏光として前記液晶層に出射するように構成された偏光制御層と、
を備えている、液晶光学素子。
続きを表示（約 710 文字）【請求項２】
前記偏光制御層は、前記液晶層に対向する第１面と、前記第１面とは反対側の第２面と、を有し、
前記第２面は、前記偏光制御層よりも低い屈折率を有する低屈折率層に接している、
請求項１に記載の液晶光学素子。
【請求項３】
透明基板と、
コレステリック液晶を有し、前記コレステリック液晶の旋回方向と同じ向きの第１円偏光を反射し前記第１円偏光とは逆向きの第２円偏光を透過するように構成された液晶層と、
前記透明基板と前記液晶層との間に配置された偏光制御層と、を備え、
前記偏光制御層は、前記液晶層で反射された前記第１円偏光を２回透過し前記第１円偏光として前記液晶層に出射するように構成されている、液晶光学素子。
【請求項４】
前記偏光制御層は、前記液晶層に対向する第１面と、前記第１面とは反対側で前記透明基板に対向する第２面と、を有している、
請求項３に記載の液晶光学素子。
【請求項５】
前記偏光制御層は、一軸異方性を有する薄膜である、
請求項１または３に記載の液晶光学素子。
【請求項６】
前記偏光制御層は、ネマティック液晶を有する薄膜である、
請求項１または３に記載の液晶光学素子。
【請求項７】
前記液晶層は、２～５μｍの厚さを有している、
請求項１または３に記載の液晶光学素子。
【請求項８】
前記偏光制御層は、前記液晶層と同等の厚さまたは前記液晶層の厚さより小さい厚さを有している、
請求項１または３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。
続きを表示（約 2,000 文字）【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、所望の光学性能を実現する上で、格子周期、液晶層の屈折率異方性（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）、及び、液晶層の厚さといった各種パラメータが調整される。
透明基板の内部で全反射を繰り返しながら導光する液晶光学素子においては、光が外部に漏れ出す導光損失を抑制することが要望されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
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、導光損失を抑制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、前記透明基板の上方に配置され、コレステリック液晶を有し、前記コレステリック液晶の旋回方向と同じ向きの第１円偏光を反射するように構成された液晶層と、前記液晶層の上に配置され、前記第１円偏光とは逆向きの第２円偏光の偏光状態を制御し、前記液晶層を透過した前記第２円偏光を全反射し前記第２円偏光として前記液晶層に出射するように構成された偏光制御層と、を備えている。
【０００６】
一実施形態によれば、液晶光学素子は、
透明基板と、コレステリック液晶を有し、前記コレステリック液晶の旋回方向と同じ向きの第１円偏光を反射し前記第１円偏光とは逆向きの第２円偏光を透過するように構成された液晶層と、前記透明基板と前記液晶層との間に配置された偏光制御層と、を備え、前記偏光制御層は、前記液晶層で反射された前記第１円偏光を２回透過し前記第１円偏光として前記液晶層に出射するように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
図１は、液晶光学素子１００の一構成例を模式的に示す断面図である。
図２は、液晶層３に含まれるコレステリック液晶ＣＬの一例を説明するための図である。
図３は、液晶層３における液晶分子の配向パターンを模式的に示す平面図である。
図４は、図１に示した偏光制御層４の一例を説明するための図である。
図５は、図１に示した液晶光学素子１００において光が伝播される様子を説明するための図である。
図６は、比較例の液晶光学素子１００において光が伝播される様子を説明するための図である。
図７は、実験条件を説明するための図である。
図８は、実験結果を示す図である。
図９は、液晶光学素子１００の他の構成例を模式的に示す断面図である。
図１０は、図９に示した偏光制御層４の一例を説明するための図である。
図１１は、図９に示した液晶光学素子１００において光が伝播される様子を説明するための図である。
図１２は、液晶光学素子１００の他の構成例を模式的に示す断面図である。
図１３は、図１２に示した液晶光学素子１００において光が伝播される様子を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
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。
【０００９】
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。Ｘ軸に沿った方向を第１方向Ｘと称し、Ｙ軸に沿った方向を第２方向Ｙと称し、Ｚ軸に沿った方向を第３方向Ｚ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。Ｘ軸及びＹ軸は、液晶光学素子を構成する透明基板に平行であり、Ｚ軸は、液晶光学素子の厚さ方向に相当する。
【００１０】
図１は、液晶光学素子１００の一構成例を模式的に示す断面図である。
（【００１１】以降は省略されています）

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