(57)【要約】【課題】塗布などの簡単な方法によって製造され、光利用効率を向上させることができる液晶光学素子、および当該液晶光学素子の製造方法を提供すること。このような液晶光学素子を備えた表示装置、および当該表示装置を備えた電子機器を提供すること。【解決手段】本発明の液晶光学素子２０は、無配向処理の施された基材１と、基材１上に設けられ、液晶材料からなる液晶層１０と、を備えている。液晶層１０は、基材１上において、基材１の法線方向から見た場合に円形状で均一な大きさからなる複数の円形状ドメイン部１１を有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無配向処理の施された基材と、
基材上に設けられ、液晶材料からなる液晶層と、を備え、
液晶層は、基材上において、基材の法線方向から見た場合に円形状で均一な大きさからなる複数の円形状ドメイン部を有していることを特徴とする液晶光学素子。
【請求項２】
各円形状ドメイン部は半球形状からなることを特徴とする請求項１に記載の液晶光学素子。
【請求項３】
各円形状ドメイン部の間に設けられ、円形状ドメイン部の屈折率よりも高い屈折率を持つ中間部をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の液晶光学素子。
【請求項４】
円形状ドメイン部は、基材の法線方向から見た場合に直径５００μｍ以下の円形状からなることを特徴とする請求項１に記載の液晶光学素子。
【請求項５】
円形状ドメイン部は、基材の法線方向から見た場合に直径５０μｍ以下の円形状からなることを特徴とする請求項１に記載の液晶光学素子。
【請求項６】
液晶層の液晶材料は、室温でスメクティック相を形成する材料からなることを特徴とする請求項１に記載の液晶光学素子。
【請求項７】
液晶層の液晶材料は、室温でスメクティックＡ相を形成する材料からなることを特徴とする請求項１に記載の液晶光学素子。
【請求項８】
円形状ドメイン部は、直線偏光の光強度を増加させることを特徴とする請求項１に記載の液晶光学素子。
【請求項９】
円形状ドメイン部上に設けられ、円形状ドメイン部の形状を維持する接着層をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の液晶光学素子。
【請求項１０】
前記基材は、ガラス基板からなることを特徴とする請求項１に記載の液晶光学素子。
【請求項１１】
前記基材は、フィルムからなることを特徴とする請求項１に記載の液晶光学素子。
【請求項１２】
前記基材は、カラーフィルター基板またはカラーフィルターフィルムからなることを特徴とする請求項１に記載の液晶光学素子。
【請求項１３】
無配向処理の施された基材を準備する準備工程と、
当該基材上に液晶材料を塗布し、液晶層を形成する塗布工程と、
液晶層の液晶材料が等方相を形成する温度まで、液晶材料を加熱する加熱工程と、
加熱された液晶層の液晶材料を室温まで冷却し、基材上の液晶層に、基材の法線方向から見た場合に円形状で均一な大きさからなる複数の円形状ドメイン部を形成する冷却工程と、
を備えたことを特徴とする液晶光学素子の製造方法。
【請求項１４】
各円形状ドメイン部は半球形状からなることを特徴とする請求項１３に記載の液晶光学素子の製造方法。
【請求項１５】
冷却工程において、各円形状ドメイン部の間に、円形状ドメイン部の屈折率よりも高い屈折率を持つ中間部が形成されることを特徴とする請求項１３に記載の液晶光学素子の製造方法。
【請求項１６】
基材上に塗布される液晶材料は、室温でスメクティック相を形成する材料からなることを特徴とする請求項１３に記載の液晶光学素子の製造方法。
【請求項１７】
基材上に塗布される液晶材料は、室温でスメクティックＡ相を形成する材料からなることを特徴とする請求項１３に記載の液晶光学素子の製造方法。
【請求項１８】
液晶層の円形状ドメイン部に接着剤を塗布し、円形状ドメインの形状を維持する接着層を形成する接着工程をさらに備えたことを特徴とする請求項１３に記載の液晶光学素子の製造方法。
【請求項１９】
無配向処理の施された基材を準備し、当該基材上に液晶材料を塗布して液晶層を形成し、液晶層の液晶材料が等方相を形成する温度まで液晶材料を加熱し、加熱された液晶層の液晶材料を室温まで冷却する、ことによって製造され、
前記液晶層は、基材上において、基材の法線方向から見た場合に円形状で均一な大きさからなる複数の円形状ドメイン部を有していることを特徴とする液晶光学素子。
【請求項２０】
各円形状ドメイン部は半球形状からなることを特徴とする請求項１９に記載の液晶光学素子。
【請求項２１】
各円形状ドメイン部の間に設けられ、円形状ドメイン部の屈折率よりも高い屈折率を持つ中間部をさらに備えたことを特徴とする請求項１９に記載の液晶光学素子。
【請求項２２】
液晶層の液晶材料は、室温でスメクティック相を形成する材料からなることを特徴とする請求項１９に記載の液晶光学素子。
【請求項２３】
液晶層の液晶材料は、室温でスメクティックＡ相を形成する材料からなることを特徴とする請求項１９に記載の液晶光学素子。
【請求項２４】
円形状ドメイン部上に、円形状ドメイン部の形状を維持する接着層が設けられたことを特徴とする請求項１９に記載の液晶光学素子。
【請求項２５】
請求項１または１９に記載の液晶光学素子を備えたことを特徴とする表示装置。
【請求項２６】
請求項２５に記載の表示装置を表示部として備えたことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光利用効率の向上効果を有する液晶光学素子、当該液晶光学素子の製造方法、当該液晶光学素子を備えた表示装置、および当該表示装置を備えた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）、有機ＥＬディスプレイなどの表示装置における光利用効率を向上させることは、少ない消費電力で鮮やかで明るい表示を実現するために重要である。ＬＣＤは原理的に偏光子を使用するため光利用効率が限られているという問題がある。また、有機ＥＬディスプレイにおいても外光を遮蔽し視認性を高める為に偏光子が用いられている（例えば、特許文献１参照）。さらに、有機ＥＬディスプレイやＰＤＰの様な拡散光を利用する表示装置では、基板内で全反射が生じ表示に寄与しない光が大部分を占めるため光利用効率が低いという問題がある。
【０００３】
図１１はガラス基板１内に発生する導波光によって、光Ｌが失活する様子を説明した図面である。透明なガラス基板１の近傍で発光した光Ｌのうち、入射角度の小さい光Ｌはガラス基板１と空気との界面で全反射することによって、ガラス基板１を透過して表示面に到達することなく失活する。なお、ガラス基板の屈折率は約１．５であることから全光束の約８０％が失活するため大きな問題である。
【０００４】
また、従来から、図１２に示すように、ガラス基板１と、ガラス基板１上に設けられ、樹脂からなるマイクロレンズ４０と、を備えた光学素子が知られている。しかしながら、このような光学素子では、マイクロレンズ４０によって、入射した光Ｌを基板法線方向に集光することはできるものの、入射角度の小さい光Ｌはマイクロレンズ４０と空気との界面で全反射するため、やはり、光Ｌは失活してしまう。なお、マイクロレンズ４０内の屈折率は均一になっている。
【０００５】
このような問題に対しては、例えば、基板の法線方向に光ファイバー効果を発生させて、基板内を導波する光を基板前面に取り出すというか技術が提案されている（例えば、特許文献２）。
【特許文献１】特許第２７６１４５３号
【特許文献２】特開平６-１０９９１７号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した特許文献２に示すように、２次元のマイクロドメイン構造により光利用効率を向上させることができることは原理的に明らかである。しかしながら、特許文献２のように、ガラスを束ねて切断、研磨といった機械的な工程により２次元平面状の光ファイバーを作製する方法は、微細加工、大面積、大量生産、低価格といったいわゆる産業上競争力という点では実用性に欠けることは明らかである。
【０００７】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、塗布などの簡単な方法によって製造され、光利用効率を向上させることができる液晶光学素子および当該液晶光学素子の製造方法を提供することを目的とする。また、このような液晶光学素子を備えた表示装置、および当該表示装置を備えた電子機器を提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、無配向処理の施された基材と、
基材上に設けられ、液晶材料からなる液晶層と、を備え、
液晶層が、基材上において、基材の法線方向から見た場合に円形状で均一な大きさからなる複数の円形状ドメイン部を有していることを特徴とする液晶光学素子である。
【０００９】
このような構成によって、塗布などの簡単な方法によって製造することができ、かつ光利用効率を向上させることができる液晶光学素子を得ることができる。
【００１０】
本発明は、各円形状ドメイン部が半球形状からなることを特徴とする液晶光学素子である。
【００１１】
本発明は、各円形状ドメイン部の間に設けられ、円形状ドメイン部の屈折率よりも高い屈折率を持つ中間部をさらに備えたことを特徴とする液晶光学素子である。
【００１２】
このような構成によって、低角度で基材内に入射した光であっても、基材と液晶層との界面で全反射することなく液晶光学素子を透過することができ、液晶光学素子に入射した光が失活することを防止する光ファイバー効果を得ることができる。
【００１３】
本発明は、円形状ドメイン部が、基材の法線方向から見た場合に直径５００μｍ以下の円形状からなることを特徴とする液晶光学素子である。
【００１４】
本発明は、円形状ドメイン部が、基材の法線方向から見た場合に直径５０μｍ以下の円形状からなることを特徴とする液晶光学素子である。
【００１５】
本発明は、液晶層の液晶材料が、室温でスメクティック相を形成する材料からなることを特徴とする液晶光学素子である。
【００１６】
このような構成によって、液晶層内に、円形状ドメイン部を確実に形成することができる。
【００１７】
本発明は、液晶層の液晶材料が、室温でスメクティックＡ相を形成する材料からなることを特徴とする液晶光学素子である。
【００１８】
このような構成によって、液晶層内に、円形状ドメイン部をより確実に形成することができる。
【００１９】
本発明は、円形状ドメイン部が、直線偏光の光強度を増加させることを特徴とする液晶光学素子である。
【００２０】
本発明は、円形状ドメイン部上に設けられ、円形状ドメイン部の形状を維持する接着層をさらに備えたことを特徴とする液晶光学素子である。
【００２１】
このような構成によって、円形状ドメイン部の形状を安定して維持することができ、液晶光学素子の高い光利用効率を、安定して維持することができる。
【００２２】
本発明は、前記基材が、ガラス基板からなることを特徴とする液晶光学素子である。
【００２３】
本発明は、前記基材が、フィルムからなることを特徴とする液晶光学素子である。
【００２４】
本発明は、前記基材が、カラーフィルター基板またはカラーフィルターフィルムからなることを特徴とする液晶光学素子である。
【００２５】
本発明は、無配向処理の施された基材を準備する準備工程と、
当該基材上に液晶材料を塗布し、液晶層を形成する塗布工程と、
液晶層の液晶材料が等方相を形成する温度まで、液晶材料を加熱する加熱工程と、
加熱された液晶層の液晶材料を室温まで冷却し、基材上の液晶層に、基材の法線方向から見た場合に円形状で均一な大きさからなる複数の円形状ドメイン部を形成する冷却工程と、
を備えたことを特徴とする液晶光学素子の製造方法である。
【００２６】
このような構成によって、光利用効率を向上させることができる液晶光学素子を、基材上に液晶材料を塗布するという簡単な方法によって製造することができる。
【００２７】
本発明は、各円形状ドメイン部が半球形状からなることを特徴とする液晶光学素子の製造方法である。
【００２８】
本発明は、冷却工程において、各円形状ドメイン部の間に、円形状ドメイン部の屈折率よりも高い屈折率を持つ中間部が形成されることを特徴とする液晶光学素子の製造方法である。
【００２９】
このように形成された中間部によって、低角度で基材内に入射した光であっても、基材と液晶層との界面で全反射することなく液晶光学素子を透過することができ、液晶光学素子に入射した光が失活することを防止する光ファイバー効果を得ることができる。
【００３０】
本発明は、基材上に塗布される液晶材料が、室温でスメクティック相を形成する材料からなることを特徴とする液晶光学素子の製造方法である。
【００３１】
このような液晶材料を用いることによって、液晶層内に、円形状ドメイン部を確実に形成することができる。
【００３２】
本発明は、基材上に塗布される液晶材料が、室温でスメクティックＡ相を形成する材料からなることを特徴とする液晶光学素子の製造方法である。
【００３３】
このような液晶材料を用いることによって、液晶層内に、円形状ドメイン部をより確実に形成することができる。
【００３４】
本発明は、液晶層の円形状ドメイン部に接着剤を塗布し、円形状ドメインの形状を維持する接着層を形成する接着工程をさらに備えたことを特徴とする液晶光学素子の製造方法である。
【００３５】
このような構成によって、円形状ドメイン部の形状を安定して維持することができ、液晶光学素子の高い光利用効率を、安定して維持することができる液晶光学素子を製造することができる。
【００３６】
本発明は、無配向処理の施された基材を準備し、当該基材上に液晶材料を塗布して液晶層を形成し、液晶層の液晶材料が等方相を形成する温度まで液晶材料を加熱し、加熱された液晶層の液晶材料を室温まで冷却する、ことによって製造され、
前記液晶層が、基材上において、基材の法線方向から見た場合に円形状で均一な大きさからなる複数の円形状ドメイン部を有していることを特徴とする液晶光学素子である。
【００３７】
このような構成によって、塗布などの簡単な方法によって製造することができ、かつ光利用効率を向上させることができる液晶光学素子を得ることができる。
【００３８】
本発明は、各円形状ドメイン部が半球形状からなることを特徴とする液晶光学素子である。
【００３９】
本発明は、各円形状ドメイン部の間に設けられ、円形状ドメイン部の屈折率よりも高い屈折率を持つ中間部をさらに備えたことを特徴とする液晶光学素子である。
【００４０】
このような構成によって、低角度で基材内に入射した光であっても、基材と液晶層との界面で全反射することなく液晶光学素子を透過することができ、液晶光学素子に入射した光が失活することを防止する光ファイバー効果を得ることができる。
【００４１】
本発明は、液晶層の液晶材料が、室温でスメクティック相を形成する材料からなることを特徴とする液晶光学素子である。
【００４２】
このような構成によって、液晶層内に、円形状ドメイン部を確実に形成することができる。
【００４３】
本発明は、液晶層の液晶材料が、室温でスメクティックＡ相を形成する材料からなることを特徴とする液晶光学素子である。
【００４４】
このような構成によって、液晶層内に、円形状ドメイン部をより確実に形成することができる。
【００４５】
本発明は、円形状ドメイン部上に、円形状ドメイン部の形状を維持する接着層が設けられたことを特徴とする液晶光学素子である。
【００４６】
このような構成によって、円形状ドメイン部の形状を安定して維持することができ、液晶光学素子の高い光利用効率を、安定して維持することができる。
【００４７】
本発明は、上述した液晶光学素子を備えたことを特徴とする表示装置である。
【００４８】
本発明は、上述した表示装置を表示部として備えたことを特徴とする電子機器である。
【発明の効果】
【００４９】
本発明によれば、塗布などによって基材上に設けられ、基材の法線方向から見た場合に円形状で均一な大きさからなる複数の円形状ドメイン部を有する液晶層によって、簡単に光利用効率を向上させることができる。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
第１の実施の形態
以下、本発明に係る液晶光学素子の第１の実施の形態について、図面を参照して説明する。ここで、図１乃至図８は本発明の第１の実施の形態を示す図である。
【００５１】
図１に示すように、液晶光学素子２０は、無配向処理の施されたガラス基板（基材）１と、ガラス基板１上に設けられ、液晶材料からなる液晶層１０と、を備えている。なお、図１は、本実施の形態による液晶光学素子２０の断面図を示している。
【００５２】
このうち、液晶層１０は、図２および図３（ａ）に示すように、ガラス基板１の法線方向から見た場合に円形状で均一な大きさからなる複数の円形状ドメイン部１１を有している。なお、図２および図３（ａ）は、本実施の形態による液晶光学素子２０の液晶層１０を上方から撮影した顕微鏡写真である。また、図２に中に示されている直線は、２０μｍの長さを示している。
【００５３】
ところで、本願で、円形状ドメイン部１１が「円形状で均一な大きさ」からなるとは、図２および図３（ａ）に示した顕微鏡写真からも分かるように、円形状ドメイン部１１が略円形状でほぼ均一な大きさからなっていることを意味している。
【００５４】
また、図１および図３（ｂ）に示すように、円形状ドメイン部１１は半球形状からなっている。また、各円形状ドメイン部１１の間には、円形状ドメイン部１１の屈折率ｎ１よりも高い屈折率ｎ２を持つ中間部１２が設けられている。なお、本願で、円形状ドメイン部１１が「半球形状」からなるとは、円形状ドメイン部１１が略半球形状からなっていることを意味している。
【００５５】
上述した円形状ドメイン部１１は、あまり大きいと肉眼で目だってしまい違和感が生じるので、ガラス基板１の法線方向から見た場合に直径５００μｍ以下の円形状からなることが好ましく、直径５０μｍ以下の円形状からなることがさらに好ましい。なお、円形状ドメイン部１１の大きさは、後述するように、液晶層１０を冷却する速度を調整することによって、適宜調整することができる。
【００５６】
また、液晶層１０内に円形状ドメイン部１１を確実に形成することができるため、液晶層１０の液晶材料は、室温でスメクティック相を形成する材料からなることが好ましい。なお、本願で「室温」とは、２５℃を意味している。
【００５７】
さらに、液晶層１０内に円形状ドメイン部１１をより確実に形成することができるため、液晶層１０の液晶材料は、室温でスメクティックＡ相を形成する材料からなることがさらに好ましい。なお、本発明はこのような態様に限定されるものではなく、液晶層１０の液晶材料は、室温でスメクティックＣ相を形成する材料からなってもよい。
【００５８】
ところで、室温でスメクティックＡ相を形成する材料としては、例えば、８ＣＢ（4-n-octyl-4’cyanobiphenyl）などを挙げることができる。
【００５９】
次に、このような構成からなる液晶光学素子２０の製造方法について説明する。
【００６０】
まず、無配向処理が施され、清浄されたガラス基板１を準備する（準備工程８１）（図４参照）。ここで無配向処理とは、ガラス基板１の表面が特定の配向を有さないように、当該表面を処理することであって、ガラス基板１の表面がそもそも特定の配向を持っていない場合には、何ら処理を施す必要がない。
【００６１】
すなわち、本願において、「無配向処理の施された基材（ガラス基板）１」とは、特定の配向を有さないように表面が処理されたガラス基板１だけでなく、そもそも特定の配向を持っていないガラス基板１も意味している。
【００６２】
次に、ガラス基板１上に液晶材料を塗布し、液晶層１０ａを形成する（塗布工程８３）（図４参照）。
【００６３】
次に、液晶層１０ａの液晶材料が等方相を形成する温度まで、液晶材料を加熱する（加熱工程８５）（図４参照）。
【００６４】
次に、加熱された液晶層１０ａの液晶材料を室温まで冷却する（冷却工程８７）（図４参照）。
【００６５】
このように、加熱された液晶層１０ａの液晶材料を室温まで冷却することによって、図１乃至図３（ａ）−（ｃ）に示すように、ガラス基板１上の液晶層１０に、半球形状からなり、ガラス基板１の法線方向から見た場合に円形状で均一な大きさからなる複数の円形状ドメイン部１１が形成される。
【００６６】
このとき、液晶材料が円形状ドメイン部１１間の間隙を繋ぐことによって、円形状ドメイン部１１の屈折率ｎ１よりも高い屈折率ｎ２を持つ中間部１２が形成される。
【００６７】
なお、上述のように、ガラス基板（基材）１上に設けられた液晶層１０内で、半球形状の円形状ドメイン部１１が形成される理由としては、液晶層１０内の液晶分子ｍの性質に基づいていると考えられる。
【００６８】
すなわち、液晶分子ｍは、一般的に、清浄なガラス基板１などの基材面には水平配向する傾向が強く、他方、空気界面に対しては垂直配向する性質を有している。このため、液晶分子ｍは、無配向処理の施された清浄なガラス基板１上で、同心円上に水平配向し（図３（ｃ）参照）、空気との界面に近づくに従って徐々に垂直方向に近づいて配向していく（図３（ｂ）参照）。この結果、無配向処理の施された清浄なガラス基板１上に配置された液晶層１０では、半球形状の円形状ドメイン部１１が形成されるのである。
【００６９】
なお、液晶層１０ａの液晶材料を冷却する速度を速くすると液晶層１０に形成された円形状ドメイン部１１の大きさを大きくすることができ、逆に、速度を遅くすると液晶層１０に形成された円形状ドメイン部１１の大きさを小さくすることができる。
【００７０】
次に、上述のような構成からなる本実施の形態の作用について述べる。
【００７１】
最初に、本実施の形態による液晶光学素子２０の基本的な作用について説明する。
【００７２】
図３（ｂ）および図５に示すように、本実施の形態による液晶光学素子２０の液晶層１０は、円形状ドメイン部１１と、この円形状ドメイン部１１の屈折率ｎ１よりも高い屈折率ｎ２からなり（ｎ２＞ｎ１となり）、円形状ドメイン部１１の間に周期的に形成された中間部１２とを有している。
【００７３】
このため、図５に示すように、円形状ドメイン部１１によって入射した光Ｌを集光するだけでなく、円形状ドメイン部１１の屈折率ｎ１より高い屈折率ｎ２を有する中間部１２によって、入射した光Ｌが失活することを防止することができる。
【００７４】
すなわち、上述のように、中間部１２の屈折率ｎ２が円形状ドメイン部１１の屈折率ｎ１よりも高くなっているので、（中間部１２が円形状ドメイン部１１と同じ屈折率を有しているならば全反射してしまうような）低角度でガラス基板１と液晶層１０との界面に入射した光Ｌであっても、当該界面で全反射することなく液晶光学素子２０を透過する。
【００７５】
この結果、本実施の形態による液晶光学素子２０によると、液晶光学素子２０に入射した光Ｌを集光するレンズ効果に加えて、液晶光学素子２０に入射した光Ｌが失活することを防止する光ファイバー効果も得ることができる。
【００７６】
なお、液晶層の中間部１２は、円形状ドメイン部１１と同一の液晶材料から構成されているにも係わらず、円形状ドメイン部１１の屈折率ｎ１と異なる（円形状ドメイン部１１の屈折率ｎ１より高い）屈折率ｎ２を有しているのは、円形状ドメイン部１１内と中間部１２内における液晶分子ｍの配向が異なっているためである。
【００７７】
すなわち、円形状ドメイン部１１では、上述のように、液晶分子ｍが、ガラス基板１上で同心円上に水平配向し、空気との界面に近づくに従って徐々に垂直方向に近づいて配向している。これに対して、中間部１２は、液晶材料が円形状ドメイン部１１間の間隙を繋ぐことによって形成され、円形状ドメイン部１１と異なる形状からなっているので、中間部１２内の液晶分子ｍは円形状ドメイン部１１内の液晶分子ｍと異なる態様で配向している（図３（ｂ）参照）。この結果、中間部１２は、円形状ドメイン部１１の屈折率ｎ１と異なる屈折率ｎ２を有している。
【００７８】
なお、中間部１２の屈折率ｎ２が、円形状ドメイン部１１の屈折率ｎ１よりも高くなる理由としては、液晶分子配向が異なる為と考えられるが詳細は不明である。
【００７９】
次に、液晶光学素子２０を透過する透過光の強度について、図６（ａ）−（ｃ）を用いて説明する。
【００８０】
まず、図６（ａ）に示すように、液晶光学素子２０の上方および下方の各々に直線偏光子３２，３１を配置した。なお、下方に配置された直線偏光子３１の透過軸ｔａ１と、上方に配置された直線偏光子３２の透過軸ｔａ２とは、直交するようにして配置され、クロスニコルの状態になっている。
【００８１】
次に、光源（図示せず）から光Ｌを照射した。この光Ｌは、直線偏光子３１の下方に配置されたレンズ３５を通過した後、直線偏光子３１を通過し、液晶光学素子２０に到達した（図６（ａ）参照）。
【００８２】
このようにして液晶光学素子２０に到達した光Ｌは、液晶光学素子２０を通過した後、上方に配置された直線偏光子３２を通過して、フォトディテクター（ＰＤ）３８に達した。そして、このフォトディテクター３８によって、透過光の強度を測定した（図６（ａ）参照）。
【００８３】
このようにして測定された透過光の強度を、図７（ａ）に示す。ここで、図６（ａ）に示した構成（液晶光学素子２０の上方および下方の各々に直線偏光子３２，３１を配置した構成）によって測定された結果は、図７（ａ）において三角印（△）で示されている。なお、フォトディテクター３８で測定された透過光の強度は、信号強度（ｍＶ）で示されている。
【００８４】
また、図６（ｂ）に示すように、図６（ａ）の構成から上方の直線偏光子３２を取り除いた構成（液晶光学素子２０の下方にのみ直線偏光子３１を配置した構成）によっても、液晶光学素子２０を透過する透過光を測定した。このように図６（ｂ）に示す構成によって測定された結果は、図７（ａ）に示すグラフでは、四角印（◇）で示されている。
【００８５】
また、図７（ａ）に示したグラフのうち、図６（ａ）に示した構成によって測定された結果（△で示した結果）では、横軸の「空気」は、上方の直線偏光子３２と下方の直線偏光子３１の間に何も配置していないときの結果を示し、横軸の「ガラス基板」は、上方の直線偏光子３２と下方の直線偏光子３１の間にガラス基板１を配置したときの結果を示し、横軸の「液晶光学素子」は、上方の直線偏光子３２と下方の直線偏光子３１の間に液晶光学素子２０を配置したときの結果を示している。
【００８６】
また、図７（ａ）に示したグラフのうち、図６（ｂ）に示した構成によって測定された結果（◇で示した結果）では、横軸の「空気」は、直線偏光子３１とフォトディテクター３８の間に何も配置していないときの結果を示し、横軸の「ガラス基板」は、直線偏光子３１とフォトディテクター３８の間にガラス基板１を配置したときの結果を示し、横軸の「液晶光学素子」は、直線偏光子３１とフォトディテクター３８の間に液晶光学素子２０を配置したときの結果を示している。
【００８７】
図７（ａ）に示すグラフから、液晶光学素子２０を通過したとき（横軸が「液晶光学素子」の場合）の直線偏光の透過光強度は、直交偏偏光子３１の上方に何も配置していないとき（横軸が「空気」の場合）の透過光強度、および直交偏偏光子３１の上方にガラス基板１を配置したとき（横軸が「ガラス基板」の場合）の透過光強度と比較して増加していることが分かる。なお、図６（ａ）に示した構成、および図６（ｂ）に示した構成によって測定される光は直進光であり、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）で用いられる光に対応している。
【００８８】
また、図６（ｃ）に示すように、液晶光学素子２０上に蛍光体４１を塗布したものを用いて、液晶光学素子２０を透過する透過光の強度も測定した。
【００８９】
すなわち、まず、図６（ｃ）に示すように、液晶光学素子２０上に蛍光体４１を塗布した。その後、この液晶光学素子２０の下方に直線偏光子３１を配置した。
【００９０】
次に、光源から光Ｌを照射した。この光Ｌは、直線偏光子３１の下方に配置されたレンズ３５を通過した後、直線偏光子３１を通過し、液晶光学素子２０に到達した（図６（ｃ）参照）。
【００９１】
このようにして液晶光学素子２０に到達した光Ｌは、蛍光体４１で拡散された後、フォトディテクター（ＰＤ）３８に達した。そして、このフォトディテクター３８によって、光Ｌの強度を測定した（図６（ｃ）参照）。
【００９２】
このようにして測定された透過光の強度を、図７（ｂ）に示す。なお、図７（ｂ）に示したグラフの縦軸の縮尺は、図７（ａ）に示したグラフの縦軸の縮尺と異なっているので、留意すべきである。
【００９３】
この図７（ｂ）において、横軸の「空気」は、直線偏光子３１とフォトディテクター３８の間に何も配置していないときの結果を示し、横軸の「ガラス基板」は、直線偏光子３１とフォトディテクター３８の間にガラス基板１を配置したときの結果を示し、横軸の「蛍光体」は、直線偏光子３１とフォトディテクター３８の間に蛍光体４１が塗布されたガラス基板１を配置したときの結果を示し、横軸の「液晶光学素子」は、直線偏光子３１とフォトディテクター３８の間に蛍光体４１が塗布された液晶光学素子２０を配置したときの結果を示している。
【００９４】
図７（ｂ）に示すグラフから、蛍光体４１が塗布された液晶光学素子２０を通過したとき（横軸が「液晶光学素子」の場合）の直線偏光の透過光強度は、直交偏偏光子３１とフォトディテクター３８の間に蛍光体４１が塗布されたガラス基板１を配置したとき（横軸が「蛍光体」の場合）の透過高強度と比較して、やはり、増加していることが分かる。
【００９５】
なお、蛍光体４１が塗布された液晶光学素子２０を通過した透過光強度が、直交偏偏光子３１とフォトディテクター３８の間に何も配置していないとき（横軸が「空気」の場合）の透過光強度、および直交偏偏光子３１とフォトディテクター３８の間にガラス基板１を配置したとき（横軸が「ガラス基板」の場合）の透過光強度と比較して小さくなっているのは、液晶光学素子２０上に塗布された蛍光体４１によって光が拡散されるためである。
【００９６】
また、図７（ｂ）に示した構成によって測定される光は拡散光であり、有機ＥＬディスプレイおよびプラズマディスプレイ（ＰＤＰ）で用いられる光に対応している。
【００９７】
ところで、上述したガラス基板１上に液晶層１０が設けられた液晶光学素子２０は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）、有機ＥＬディスプレイなどの表示装置の基板として利用することができる。
【００９８】
また、上述のような液晶光学素子２０を用いた表示装置は、様々な電子機器の表示部として用いることができ、例えば、携帯電話機５０ａ（図８（ａ）参照）、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）５０ｂ（図８（ｂ）参照）、ＰＣ（Personal Computer）、テレビ受像機５０ｃ（図８（ｃ）参照）、ビデオカメラ、デジタルカメラ５０ｄ（図８（ｄ）参照）などの表示部として用いることができる。
【００９９】
なお、図８（ａ）に示すように、携帯電話機５０ａは、情報を表示する表示部５２ａと、操作を行う操作部５１ａとを備えている。また、図８（ｂ）に示すように、ＰＤＡ５０ｂは、情報を表示する表示部５２ｂと、操作を行う操作部５１ｂとを備えている。また、図８（ｃ）に示すように、テレビ受像機５０ｃは、画像を表示する表示部５２ｃと、操作を行う操作部５１ｃとを備えている。さらに、図８（ｄ）に示すように、デジタルカメラ５０ｄは、画像を撮影する撮影部５３ｄと、撮影部５３ｄによって撮られた画像を表示する表示部５２ｄと、操作を行う操作部５１ｄとを備えている。
【０１００】
なお、上記では、ガラス基板１と、ガラス基板１上に設けられ、液晶材料からなる液晶層１０と、を備えた液晶光学素子２０を用いて説明したが、このような態様に限らない。例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）、有機ＥＬディスプレイなどの表示装置の表示画面に無配向処理を施し、清浄した後、液晶材料を直接塗布することによって、液晶層１０を形成してもよい。
【０１０１】
また、基材としてガラス基板１を用いる代わりに、可塑性を有するフィルムを用いてもよい。このように基材として可塑性を有するフィルムを用いた液晶光学素子２０によれば、上述のような表示装置の表示画面に貼り付けて使用することができる。
【０１０２】
さらに、基材として、カラーフィルター基板またはカラーフィルターフィルムを用いて液晶光学素子２０を得てもよい。
【０１０３】
（実施例）
次に、本発明の実施例について説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【０１０４】
最初に、本発明による液晶光学素子２０の製造例について説明する。
【０１０５】
まず、洗浄済みの無配向処理の施されたガラス基板１を準備した（図４参照）。
【０１０６】
次に、ガラス基板１上に、室温（２５℃）でスメクティックＡ相となる液晶材料８ＣＢ（4-n-octyl-4’cyanobiphenyl）を滴下し、液晶層１０ａを形成した（図４参照）。
【０１０７】
次に、この液晶層１０ａを、液晶材料が等方相となる温度（６０℃）まで加熱した（図４参照）。
【０１０８】
次に、６０℃から−０．５℃／分の早さで室温（２５℃）まで、液晶層１０ａを冷却した（図４参照）。
【０１０９】
このようにして得られた液晶光学素子２０の液晶層１０を顕微鏡によって観察したところ、図２に示すように、ガラス基板１上に塗布された８ＣＢからなる液晶層１０が、ガラス基板１の法線方向から見た場合に円形状で均一な大きさからなる複数の円形状ドメイン部１１を有していることが分かった。
【０１１０】
なお、本実施例で用いた８ＣＢでは、等方相−ネマティック相転移温度が４１℃であり、ネマティック相−スメクティックＡ相転移温度が３３℃であり、スメクティックＡ相−結晶相転移温度が２１℃である。
【０１１１】
なお、上述した方法を用いて、市販の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）および有機ＥＬディスプレイの表示画面に、直接液晶層１０を形成した後、当該液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）および有機ＥＬディスプレイの表示画面の輝度を測定したところ、輝度が上昇し、光利用効率が向上していることを確認することができた。
【０１１２】
また、上述した方法を用いて、カラーフィルター基板に液晶層１０を形成した後、光を照射して当該カラーフィルター基板を透過する透過光の強度を測定したところ、何ら処理を施していないカラーフィルター基板と比較して、透過光の強度が増加した。
【０１１３】
第２の実施の形態
次に、図９および図１０により、本発明の第２の実施の形態について説明する。図９および図１０に示す第２の実施の形態は、円形状ドメイン部１１上に、円形状ドメイン部１１の形状を維持する接着層１５を設けたものであり、その他の構成は図１乃至図８に示す第１の実施の形態と略同一である。
【０１１４】
図９および図１０に示す第２の実施の形態において、図１乃至図８に示す第１の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【０１１５】
図９に示すように、本実施の形態の液晶光学素子２０は、無配向処理の施されたガラス基板（基材）１と、ガラス基板１上に設けられ、液晶材料からなる液晶層１０と、円形状ドメイン部１１上に設けられた接着層１５と、を備えている。なお、液晶層１０は、図９に示すように、半球形状からなる複数の円形状ドメイン部１１と、各円形状ドメイン部１１間に設けられた中間部１２とを有している。
【０１１６】
このような液晶光学素子２０の製造方法を以下に示す。
【０１１７】
まず、無配向処理が施され、清浄されたガラス基板１を準備する（準備工程８１）（図１０参照）。
【０１１８】
次に、ガラス基板１上に液晶材料を塗布し、液晶層１０ａを形成する（塗布工程８３）（図１０参照）。
【０１１９】
次に、液晶層１０ａの液晶材料が等方相を形成する温度まで、液晶材料を加熱する（加熱工程８５）（図１０参照）。
【０１２０】
次に、加熱された液晶層１０ａの液晶材料を室温まで冷却する（冷却工程８７）（図１０参照）。
【０１２１】
このように、加熱された液晶層１０ａの液晶材料を室温まで冷却することによって、図１乃至図３（ａ）−（ｃ）に示すように、ガラス基板１上の液晶層１０に、半球形状からなり、ガラス基板１の法線方向から見た場合に円形状で均一な大きさからなる複数の円形状ドメイン部１１が形成される。
【０１２２】
次に、液晶層１０の円形状ドメイン部１１上に接着剤を塗布し、接着層１５を形成する（接着工程８９）（図９および図１０参照）。
【０１２３】
このように、円形状ドメイン部１１上に接着層１５を設けることによって、円形状ドメイン部１１の形状を安定して維持することができる。このため、液晶光学素子２０の高い光利用効率を、安定して維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【図１】本発明の第１の実施の形態による液晶光学素子を示す断面図。
【図２】本発明の第１の実施の形態による液晶光学素子の液晶層を上方から撮影した顕微鏡写真。
【図３】本発明の第１の実施の形態による液晶光学素子の液晶層を上方から撮影した顕微鏡写真と、液晶光学素子を示す断面図および平面図との関係を示す図。
【図４】本発明の第１の実施の形態による液晶光学素子の製造方法を示すフロー図。
【図５】本発明の第１の実施の形態による液晶光学素子を透過する光の様子を示す断面図。
【図６】本発明の第１の実施の形態による液晶光学素子を透過する透過光の強度を測定する装置を示す概略図。
【図７】本発明の第１の実施の形態による液晶光学素子を透過した透過光の強度を示すグラフ図。
【図８】本発明の第１の実施の形態による液晶光学素子および表示装置を用いることができる電子機器の例を示す概略図。
【図９】本発明の第２の実施の形態による液晶光学素子を示す断面図。
【図１０】本発明の第２の実施の形態による液晶光学素子の製造方法を示すフロー図。
【図１１】ガラス基板内に発生する導波光によって、光が失活する様子を説明した図
【図１２】従来のマイクロレンズを備えた光学素子を示す断面図。
【符号の説明】
【０１２５】
１      基材（ガラス基板）
１０    （円形状ドメイン部を有する）液晶層
１０ａ  （円形状ドメイン部を有さない）液晶層
１１    円形状ドメイン部
１２    中間部
１５    接着層
２０    液晶光学素子
３１，３２  直線偏光子
４１    蛍光体
８１    準備工程
８３    塗布工程
８５    加熱工程
８７    冷却工程
８９    接着工程
ｍ      液晶分子
ｔａ１，ｔａ２  透過軸
【図１】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図２】
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【図３】
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