光学元件的制作方法

本发明涉及一种利用于ar眼镜等的光学元件。

背景技术：

1、近年来，如非专利文献1中所记载的实际观察到的场景中叠加显示虚拟的图像及各种信息等的ar(augmented reality(增强现实))眼镜被实用化。ar眼镜还称为智能眼镜、头戴式显示器(hmd(head mounted display))及ar眼镜等。

2、如非专利文献1所示，作为一例，ar眼镜将由显示器(光学引擎)显示的图像入射到导光板的其中一端而传播，并从另一端射出，从而在使用人员实际观察到的场景中叠加显示虚拟的图像。

3、在ar眼镜中，使用衍射元件使来自显示器的光(投影光)衍射(折射)并入射到导光板的其中一个端部。由此，以一定角度向导光板导入光，并且使光在导光板内传播。在导光板内传播的光在导光板的另一个端部同样地被衍射元件衍射而从导光板射出，并照射(投影)到由使用人员观察的位置上。

4、作为能够利用于ar眼镜中的使光入射到导光板并使光从导光板射出的衍射元件的一例，可以例示出专利文献1中所记载的使用将胆甾醇型液晶相固定而成的胆甾醇型液晶层的反射结构体。

5、该反射结构体具备分别沿规定方向延伸的多个螺旋状结构体。并且，该反射结构体具有与规定方向交叉且光入射的第1入射面和与该规定方向交叉且反射从第1入射面入射的光的反射面，第1入射面包含多个螺旋状结构体中的每一个的两个端部中的其中一个端部。并且，多个螺旋状结构体中的每一个包含沿规定方向连接的多个结构单元，该多个结构单元包含以螺旋状回转并堆叠的多个要件。并且，多个结构单元的每一个具有第1端部和第2端部，沿规定方向彼此相邻的结构单元中的其中一个结构单元的第2端部构成另一个结构单元的第1端部，并且位于多个螺旋状结构体中所包含的多个第1端部的要件的取向方向一致。而且，反射面包含多个螺旋状结构体中的每一个中所包含的至少1个第1端部，并且与第1入射面不平行。

6、总而言之，在专利文献1中所记载的胆甾醇型液晶层(反射结构体)具有源自液晶化合物的光学轴的朝向一边沿面内的至少一个方向连续旋转一边发生变化的液晶取向图案。在专利文献1中所记载的胆甾醇型液晶层由于具有这种液晶取向图案，因此具有与第1入射面不平行的反射面。

7、通常的胆甾醇型液晶层镜面反射所入射的光。

8、相对于此，在专利文献1中所记载的胆甾醇型液晶层不是镜面反射，而是衍射所入射的光以使其相对于镜面反射在规定方向上具有角度而反射。例如，根据在专利文献1中所记载的胆甾醇型液晶层，不是将从法线方向入射的光向法线方向反射，而是衍射光以使其相对于法线方向倾斜而反射。

9、因此，通过将该胆甾醇型液晶层用作向导光板的入射用的衍射元件，能够使由显示器显示的图像衍射并以一定角度向导光板导入光，并且使光在导光板内全反射而传播。

10、并且，通过将胆甾醇型液晶层用作从导光板的射出用的衍射元件，能够使通过导光板传播的光衍射并从导光板射出。

11、以往技术文献

12、专利文献

13、专利文献1：国际公开第2016/194961号

14、非专利文献

15、非专利文献1：bernard c.kress et al.,towards the ultimate mixed realityexperience(走向终极混合现实体验):hololens display architect ure choices,sid2017digest,pp.127-131

技术实现思路

1、发明要解决的技术课题

2、如上所述，根据在专利文献1中所记载的使用胆甾醇型液晶层的反射结构体，能够通过胆甾醇型液晶层衍射所入射的圆偏振光以使圆偏振光相对于入射方向倾斜而反射。

3、众所周知，胆甾醇型液晶层根据液晶化合物的螺旋结构的螺旋节距选择性地反射规定的波长区域的光。因此，例如通过与红色光、绿色光及蓝色光对应地层叠使用选择性地反射各色的光的胆甾醇型液晶层，也能够对应于显示全色图像的ar眼镜。

4、其中，根据本发明人等的研究，在使用液晶层的衍射元件中，在层叠了多个液晶层的情况下，有时在液晶层的面内方向上衍射角度产生偏差。

5、在将在面内方向上衍射角度具有偏差的衍射元件用于ar眼镜中的情况下，在显示图像上产生模糊。

6、本发明的目的在于解决这种现有技术的问题点，并且在于提供一种光学元件，其在基板上层叠了多层液晶层，并且抑制面内方向上的液晶层的衍射角度的偏差，从而例如能够在利用于ar眼镜等时不产生图像模糊而显示清晰的图像。

7、用于解决技术课题的手段

8、为了解决该课题，本发明的光学元件的制造方法具有以下结构。

9、[1]一种光学元件，其具有基板和设置于基板上且将液晶化合物取向而成的液晶层层叠多个而获得的层叠体，

10、构成层叠体的液晶层具有源自液晶化合物的光学轴的朝向一边沿面内的至少一个方向连续旋转一边发生变化的液晶取向图案，

11、构成层叠体的液晶层中的至少1层满足以下所示的膜厚分布要件。

12、膜厚分布要件为如下：

13、通过在液晶层的面内方向上连续地移动观察位置来进行用扫描电子显微镜以10000倍观察液晶层的厚度方向上的截面的操作，从而获取20张液晶层的面内方向上的200μm的范围内的图像，并在液晶层的任意10个截面上进行获取液晶层的面内方向上的200μm的范围内的最大膜厚与最小膜厚之差的操作，对所获取的10个截面上的最大膜厚与最小膜厚之差进行算术平均而获得的值为0.1μm以下。

14、[2]根据[1]所述的光学元件，其中，构成层叠体的液晶层中位于层叠方向上的端部的液晶层满足膜厚分布要件。

15、[3]根据[2]所述的光学元件，其中，构成层叠体的液晶层中最靠基板侧的液晶层满足膜厚分布要件。

16、[4]根据[1]至[3]中任一项所述的光学元件，其中，构成层叠体的液晶层中除了距基板最远的液晶层以外的液晶层满足膜厚分布要件。

17、[5]根据[1]至[4]中任一项所述的光学元件，其中，构成层叠体的所有液晶层满足膜厚分布要件。

18、[6]根据[1]至[5]中任一项所述的光学元件，其中，构成层叠体的液晶层为将胆甾醇型液晶相固定而成的胆甾醇型液晶层。

19、[7]根据[1]至[6]中任一项所述的光学元件，其中，基板为导光板，并具有使光入射到导光板的入射部及使光从导光板射出的射出部，

20、入射部及射出部中的至少一个使用层叠体构成。

21、[8]根据[7]所述的光学元件，其中，入射部使用层叠体构成。

22、[9]根据[8]所述的光学元件，其中，射出部使用层叠体构成。

23、发明效果

24、根据本发明，能够提供一种例如能够在ar眼镜等中显示没有图像模糊的清晰的图像的光学元件。

技术特征：

1.一种光学元件，其具有基板和设置于所述基板上且将液晶化合物取向而成的液晶层层叠多个而获得的层叠体，

2.根据权利要求1所述的光学元件，其中，

3.根据权利要求2所述的光学元件，其中，

4.根据权利要求1至3中任一项所述的光学元件，其中，

5.根据权利要求1至4中任一项所述的光学元件，其中，

6.根据权利要求1至5中任一项所述的光学元件，其中，

7.根据权利要求1至6中任一项所述的光学元件，其中，

8.根据权利要求7所述的光学元件，其中，

9.根据权利要求8所述的光学元件，其中，

技术总结
本发明的课题在于提供一种能够在AR眼镜等中显示没有模糊的清晰的图像的光学元件。光学元件具有基板和设置于基板上且将液晶化合物取向而成的液晶层层叠多个而获得的层叠体，液晶层具有源自液晶化合物的光学轴的朝向一边沿面内的至少一个方向连续旋转一边发生变化的液晶取向图案，在液晶层中的至少1层中，对在用扫描电子显微镜观察10个截面时所获得的最大膜厚与最小膜厚之差进行算术平均而获得的值为0.1μm以下。

技术研发人员：渡野亮子,实藤竜二,筱田克己,三户部史岳,佐藤宽,齐藤之人
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：2024/1/13