CN103547950A - 光衍射元件、光拾取器及光衍射元件的制造方法 - Google Patents

光衍射元件、光拾取器及光衍射元件的制造方法 Download PDF

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Abstract

提供一种光衍射元件，在抑制元件整体的厚度的同时还保持了区域的强度。光衍射元件包括：基板；取向层，形成于基板的一侧面上，在至少一部分区域中高分子以相对于基板的面垂直或倾斜的方式取向；以及液晶层，形成于取向层上；其中，液晶层具有周期性形成的、液晶的取向方向互不相同的多个取向图案；多个取向图案中的至少一部分取向图案的取向方向依照形成于取向图案下面的取向层的至少一部分区域的取向而相对于基板的面垂直或倾斜。

Description

光衍射元件、光拾取器及光衍射元件的制造方法
技术领域
本发明涉及一种根据入射光的偏振方向的不同而衍射效率不同的光衍射元件、使用光衍射元件的光拾取器及光衍射元件的制造方法。
背景技术
光衍射元件用于很多用途中，例如用在对CD、DVD、蓝光碟等光存储介质的数据进行读取的光拾取器中。
专利文献1中公开了一种衍射栅格。该衍射栅格具有通过蚀刻而在一个面上周期性地形成有凹部的基板。关于该衍射栅格，通过形成有凹部的区域及其以外的区域使激光发生衍射从而分离。
专利文献1：日本特开2008-21368号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，上述衍射栅格的基板由于形成有凹部的区域很薄，因此为了保持强度而加大厚度。而且，为了防止光返回到激光器，有时会将衍射栅格与偏光滤波器及1/2波长板贴合来进行使用。将这些部件贴合在一起的结果是造成了使包含该衍射栅格的装置整体变大型的问题。
用于解决问题的方案
为了解决上述问题，本发明第一方式是一种光衍射元件，包括：基板；取向层，形成于基板的一侧面上，在至少一部分区域中高分子以相对于基板的面垂直或倾斜的方式取向，其中，所述高分子具有各向异性；以及液晶层，形成于取向层上；其中，液晶层具有周期性形成的、液晶分子的取向方向互不相同的多个取向图案；多个取向图案中的至少一部分取向图案的取向方向依照形成在多个取向图案下面的取向层的取向而相对于基板的面垂直或倾斜。
为了解决上述问题，本发明第二方式是一种光拾取器，包括：激光器，用于输出偏光；光衍射元件，被从激光器射出的偏光入射；分束器，用于将来自于光衍射元件的偏光与来自于对象物的反射光进行分离；以及受光元件，用于接收由分束器分离后的反射光；其中，光衍射元件包括：偏光滤波器用光衍射元件，配置成被来自于激光器的偏光入射并使激光器的偏光不发生衍射地透过；1/2波长层，用于使入射光的偏振方向旋转90°；以及分离用光衍射层，用于使入射光发生衍射；偏光滤波器用光衍射元件包括：基板；取向层，形成于基板的一侧面上，在至少一部分区域中高分子以相对于基板的面垂直或倾斜的方式取向，其中，所述高分子具有各向异性；以及液晶层，形成于取向层上；液晶层具有周期性形成的、液晶分子的取向方向互不相同的多个取向图案；多个取向图案中的至少一部分取向图案的取向方向依照形成在多个取向图案下面的取向层的取向而相对于基板的面垂直或倾斜。
为了解决上述问题，本发明第三方式是一种光衍射元件的制造方法，包括：光取向层形成步骤，在基板的一侧面上形成包含高分子的光取向层；第一光取向步骤，从基板的基板面的法线方向朝光取向层的一部分区域照射第一直线偏光，形成高分子取向为与基板相平行且为沿着直线偏光的朝向的方向的光取向层；第二光取向步骤，从相对于基板面倾斜的方向朝光取向层的整个面照射第二直线偏光，形成高分子以相对于基板的面垂直或倾斜的方式取向的光取向层，其中，第二直线偏光的强度比第一直线偏光的强度弱，第二直线偏光的偏振方向与第一直线偏光的偏振方向相平行；聚合性液晶形成步骤，在光取向层上涂布含有聚合性液晶分子的聚合性液晶溶液；以及液晶固化步骤，通过使聚合性液晶分子聚合，来形成固化的液晶。
为了解决上述问题，本发明第四方式是另一种光衍射元件的制造方法，包括：在基板的一侧面上形成包含高分子的光取向层的步骤；光取向步骤，从相对于基板的基板面倾斜的方向朝光取向层的整个面照射直线偏光，形成高分子以相对于基板的面倾斜的方式取向的光取向层；聚合性液晶形成步骤，在光取向层上涂布含有聚合性液晶分子的聚合性液晶溶液；第一液晶固化步骤，形成通过使聚合性液晶分子中的一部分聚合来进行固化而得到的液晶；以及第二液晶固化步骤，将基板加热到聚合性液晶分子的各向同性相相变温度以上，在进行加热的状态下，使聚合性液晶分子中的在第一液晶固化步骤中未被固化的部分以各向同性相状态进行固化。
此外，上述发明内容并未列举出本发明的全部必要特征。另外，这些特征组的子组合也有可能另外构成发明。
附图说明
图1为光拾取器的整体结构图。
图2为表示图1的光拾取器的偏光滤波器用光衍射元件3的动作的图。
图3为本发明第一实施方式的偏光滤波器用光衍射元件3的截面图。
图4为第一实施方式的偏光滤波器用光衍射元件3的分解立体图。
图5为表示第一实施方式的液晶的取向与折射率之间的关系的图。
图6为第一实施方式的变形例所涉及的光衍射元件101的分解立体图。
图7为表示第一实施方式的光衍射元件的偏光滤波器用光衍射元件3的制造方法的图。
图8为本发明第二实施方式的偏光滤波器用光衍射元件203的分解立体图。
图9为本发明第三实施方式的偏光滤波器用光衍射元件303的分解立体图。
图10为本发明第四实施方式的偏光滤波器用光衍射元件403的截面图。
图11为第四实施方式的偏光滤波器用光衍射元件403的分解立体图。
图12为表示第四实施方式的液晶的取向与折射率之间的关系的图。
图13为表示第四实施方式的偏光滤波器用光衍射元件403的制造方法的图。
具体实施方式
以下通过发明实施方式对本发明进行说明，但以下实施方式并不对权利要求书所涉及的发明进行限定。并且，实施方式中说明的特征组合也并非全部为本发明的必要解决特征。
图1为光拾取器的整体结构图。图1中以箭头所示的XYZ为XYZ方向。X方向表示从纸面背后朝向面前的方向。
如图1所示，光拾取器1向作为对象物的一例的CD、DVD、蓝光碟等光存储介质90照射光，读取光存储介质90中存储的信息。光拾取器1包括：激光器2、具有偏光滤波器用光衍射元件3和分离用光衍射元件4的光衍射元件100、偏光分束器5、准直镜6、1/4波长板7、物镜8、聚光部9以及受光元件10。此处，有时将光91从激光器2到光存储介质90的路径称为来路，光91从光存储介质90到受光元件10的路径称为回路。
激光器2沿-Z方向射出用于输入到分离用光衍射元件4等的光91。从激光器2射出的光91为以±Y方向为偏振方向的直线偏光的激光。关于该激光的波长，例如，当光存储介质90为CD时的波长为787nm，当光存储介质90为DVD时的波长为655nm，当光存储介质90为蓝光碟时的波长为405nm。
偏光滤波器用光衍射元件3设置于光91的来路中的激光器2的下游侧，从激光器2射出的偏光入射到该偏光滤波器用光衍射元件3中。偏光滤波器用光衍射元件3使以±Y方向为偏振方向的偏光通过，使以±X方向为偏振方向的偏光发生衍射。由于从激光器2射出的来路的光91的偏振方向为±Y方向，因此，偏光滤波器用光衍射元件3使来路的光91透过而不使其发生衍射。另外，有关于偏光滤波器用光衍射元件3的详细内容，如后所述。
偏光滤波器用光衍射元件3形成为与XY平面平行的方形的板状。此处，偏光滤波器用光衍射元件3的形状可以为正方形、长方形、平行四边形。尤其是，通过将偏光滤波器用光衍射元件3的形状设为长方形或平行四边形，在组装时，易于识别光学轴的朝向，从而能够组装到正确的方向上。
分离用光衍射元件4设置于光91的来路上的偏光滤波器用光衍射元件3的下游侧。分离用光衍射元件4包括：作为1/2波长板而发挥功能的1/2波长层、以及无论偏振方向如何都使入射光产生衍射的分离用光衍射层。入射到分离用光衍射元件4的来路的光91在1/2波长层中偏振方向旋转90°，作为±X方向的偏光而射出。然后，来路的光91在分离用光衍射元件4的光衍射层发生衍射，例如分离到三个方向上，从而射出0次光及±1次光。分离到这三个方向上的光91被用于三波束跟踪法，从而对准0次光。
偏光分束器5设置于光91的来路上的分离用光衍射元件4的下游侧。偏光分束器5使偏振方向为±X方向的光透过，并且将偏振方向为±Y方向的光进行反射。此处，透过分离用光衍射元件4并输入到偏光分束器的光91的偏振方向为±X方向。因此，偏光分束器5使来路的光91透过。
准直镜6设置于光91的来路上的偏光分束器5的下游侧。准直镜6将从偏光分束器5输入的散射光转换为平行光。
1/4波长板7设置于光91的来路上的准直镜6的下游侧。1/4波长板7将直线偏光转换为圆偏光，并且将圆偏光转换为直线偏光。因此，1/4波长板7将从准直镜6输入的作为直线偏光的来路的光91转换为圆偏光。
物镜8设置于光91的来路上的1/4波长板7的下游侧。物镜8在来路上将为近似平行光的光91聚光到光存储介质90上。
此处，沿-Z方向行进的来路的光91被光存储介质90反射而沿+Z方向行进。由于光存储介质90是固定端，因此来路的光91的圆偏光的旋转方向被光存储介质90反射而发生反转。进一步地，被光存储介质90反射的回路的光91输入到1/4波长板7，转换为具有±Y方向的偏振方向的直线偏光后输出。由于从1/4波长板7输出的回路的光91具有±Y方向的偏振方向，因此被偏光分束器5向+Y方向反射。
聚光部9设置于被偏光分束器5反射的光91的下游侧，即图中比偏光分束器5更靠近+Y方向侧。聚光部9例如可以由柱面透镜、凹透镜等单个或多个透镜构成。聚光部9将被偏光分束器5朝+Y方向反射的光91聚光到受光元件10。
受光元件10设置为比聚光部9更靠近光91的下游侧。受光元件10接收被聚光部9聚光的回路的光91。然后，受光元件10将接收到的光91转换为电信号后进行输出。
此处，入射到偏光分束器5的具有±Y方向的偏振方向的回路的光91的一部分没有被偏光分束器5朝+Y方向反射，而是作为漏光朝+Z方向透过。该漏光入射到分离用光衍射元件4的1/2波长层，偏振方向旋转90°成为±X方向。偏振方向成为±X方向的漏光入射到偏光滤波器用光衍射元件3而发生衍射。因此，入射到偏光滤波器用光衍射元件3的偏振方向为±X方向的漏光在激光器2跟前发生衍射，从而不会入射到激光器2中。
图2为表示图1的光拾取器的偏光滤波器用光衍射元件3的动作的图。图2的(a)示出偏光滤波器用光衍射元件3的±Y方向的偏光入射时的情形。图2的(b)示出偏光滤波器用光衍射元件3的±X方向的偏光入射时的情形。如图2的(a)、(b)所示，偏光滤波器用光衍射元件3一方面使以±Y方向为偏振方向的偏光通过，而另一方面使以±X方向为偏振方向的偏光发生衍射。这样一来，通过使用偏光滤波器用光衍射元件3的光拾取器，能够防止回路的光91的一部分入射到激光器2，从而使激光器2的输出保持稳定。
图3为图1的偏光滤波器用光衍射元件3的截面图，图4为偏光滤波器用光衍射元件3的分解立体图。本实施方式所涉及的光衍射元件100包括：基板102、形成于基板102的一侧面上的取向层104以及形成于取向层104上的液晶层106。
基板102用于保持取向层104和液晶层106。基板102的整个面具有大致均匀的厚度。例如，基板102形成为2mm～5mm×2mm～5mm的方形。基板102由对于激光的波长透过率较高的透明玻璃形成。另外，基板102可以由树脂制的板子、树脂制的薄膜或包含玻璃纤维的树脂材料等透明材料构成。尤其是，当由包含玻璃纤维的材料构成基板102时，能够提高强度及可操作性等。
取向层104形成于基板102的一侧面上，能够使液晶层106的液晶分子120、122进行取向。取向层104包含具有各向异性的高分子110、112，使包含在液晶层106中的液晶分子120、122根据该高分子110、112的取向方向来进行取向。取向层104可以是取向由直线偏光诱导的光取向层。光取向层的一例为紫外线固化树脂，可以包含有光解型、光二聚化型、光异构化型等光取向性高分子。取向层104例如具有约0.01μm～1μm的厚度。
取向层104具有高分子取向区域152和高分子取向区域154，高分子取向区域152和高分子取向区域154的取向方向相对于面的倾斜度、即取向方向相对于面方向的仰角互不相同。高分子取向区域152中，高分子110以相对于基板102的面倾斜的方式取向。高分子取向区域154中，高分子112取向成与基板102的面相平行。
高分子取向区域152的高分子110沿±X方向进行取向。进一步地，高分子取向区域154的高分子112在与基板102相平行的投影面中沿±X方向进行取向。即，高分子取向区域152的取向方向与高分子取向区域154的取向方向在与基板102相平行的面内相平行。
高分子取向区域152与高分子取向区域154分别沿±X方向排列形成为条纹形状。进一步地，高分子取向区域152与高分子取向区域154沿±Y方向周期性地排列。在本实施方式中，取向层104的高分子取向区域152及高分子取向区域154的排列方向与取向层104的高分子110、112的面内取向方向相垂直。
液晶层106位于取向层104的上面，使入射到偏光滤波器用光衍射元件3的光发生衍射。液晶层106的液晶分子120、122依照取向层104的取向方向而进行取向。液晶层106具有液晶分子120、122的取向方向互不相同的多个取向图案160。在本实施方式中，多个取向图案160具有倾斜取向图案164和平行取向图案166。多个取向图案160周期性重复地形成，从而使液晶层106发挥衍射栅格的功能。液晶层106由取向方向不同的同种液晶分子120、122形成。例如，液晶层106具有约0.5μm～20μm的厚度。
倾斜取向图案164的液晶分子120依照在其下面形成的取向层104的高分子110，以相对于基板102的面倾斜的方式取向。平行取向图案166的液晶分子122依照在其下面形成的取向层的高分子112，以相对于基板102的面平行的方式取向。
倾斜取向图案164的液晶分子120沿±X方向取向。进一步地，平行取向图案166的液晶分子122在与基板102相平行的投影面中沿±X方向取向。即，高分子取向区域152的取向方向与高分子取向区域154的取向方向在与基板102相平行的面内相平行。
倾斜取向图案164和平行取向图案166分别排列形成为沿±X方向的条纹形状。进一步地，倾斜取向图案164和平行取向图案166沿±Y方向周期性地排列。在本实施方式中，倾斜取向图案164及平行取向图案166的排列方向与液晶层106的液晶分子120、122的面内取向方向相垂直。
图5为表示第一实施方式中的液晶分子120、122的折射率椭圆体130、132的图。图5的(a)示出倾斜取向图案164中包含的液晶分子120的折射率椭圆体130。图5的(b)示出平行取向图案166中包含的液晶分子122的折射率椭圆体132。
液晶分子120、122具有单轴性的折射率各向异性。液晶分子120、122的寻常折射率no为折射率椭圆体130、132的短轴，异寻常折射率ne为折射率椭圆体130、132的长轴。液晶分子120、122在基板102面内的面内折射率以通过折射率椭圆体130、132的中心的与基板102的面相平行的截面来表示。
如图5的(a)所示，倾斜取向图案164的液晶分子120的折射率椭圆体130相对于基板102的面方向以仰角θ进行倾斜。据此，包含液晶分子120的倾斜取向图案164具有在与基板102相平行的面内的面内慢轴方向折射率nx及面内快轴方向折射率ny。
此处，折射率nx是在面内的最大折射率、ny为最小折射率。nx根据表示液晶分子120的折射率椭圆体130的倾斜度的仰角θ进行增减，而ny不依赖于仰角θ保持恒定。nx在仰角θ为90°时最小并与ny相等，随着仰角θ的减小而增加。在本实施方式中，仰角θ只要为大于0°且90°以下即可，但例如可以设为20°～90°。当仰角θ为大于0°且90°以下时，nx'大于nx。
如图5的(b)所示，平行取向图案的液晶分子122的折射率椭圆体132与基板102的面相平行地配置。包含液晶分子122的平行取向图案具有面内慢轴方向折射率nx'、面内快轴方向折射率ny'。液晶分子122的折射率椭圆体130的仰角θ为0°，其慢轴方向折射率nx'等于液晶分子120的异寻常折射率ne。ny'及ny与液晶分子120、122的寻常折射率no相等。
以下就入射到偏光滤波器用光衍射元件3的光的衍射原理进行说明。如图4所示，入射到偏光滤波器用光衍射元件3的X方向直线偏光500分别通过液晶层106中包含的倾斜取向图案164和平行取向图案166。此时，由于倾斜取向图案164的折射率nx和平行取向图案166的折射率nx'的差而使X方向直线偏光500在液晶层106发生衍射，作为衍射光600射出。
另一方面，入射到偏光滤波器用光衍射元件3的Y方向直线偏光510分别通过倾斜取向图案164和平行取向图案166，但由于倾斜取向图案164的折射率ny与平行取向图案166的折射率ny'相等，因此Y方向直线偏光510不会发生衍射，而作为透过光610射出。
能够通过对各个方向上的偏光滤波器用光衍射元件3的相位差进行调整来控制各个偏振方向上的衍射效率。在本实施方式中，Y方向直线偏光510入射到偏光滤波器用光衍射元件3时的相位差为0。X方向直线偏光500入射到偏光滤波器用光衍射元件3时的相位差通过计算(ne-nx)×d而求得。d为液晶层106的厚度。
由于nx是由所使用的液晶分子和仰角所确定的，因此，通过适当地设定使用的液晶分子120、122的种类、液晶层106的厚度及仰角，偏光滤波器用光衍射元件3能够对X方向直线偏光500的一次衍射效率等进行个别地控制。
如此，通过本实施方式的光衍射元件100的偏光滤波器用光衍射元件3，能够根据入射光的偏振方向使入射光原封不动地透过或者使其发生衍射。换言之，光衍射元件100能够使衍射效率根据入射光的偏振方向的不同而不同。
图6中示出第一实施方式变形例所涉及的光衍射元件101。本变形例所涉及的光衍射元件101具有：基板102、形成于基板102的一侧面上的取向层104、形成于取向层104上的液晶层106、形成于液晶层106上的1/2波长层107以及分离用光衍射层108。在光衍射元件101中，基板102、取向层104及液晶层106发挥图1中的偏光滤波器用光衍射元件3的功能。在光衍射元件101中，1/2波长层107和分离用光衍射层108发挥图1中的分离用光衍射元件4的功能。
1/2波长层107形成于液晶层106的上面，使入射的直线偏光的偏振方向旋转90°。1/2波长层107是具有朝一个方向取向的液晶分子的液晶层。液晶分子的取向方向相对于入射到1/2波长层107的直线偏光的偏振方向倾斜了45°。1/2波长层107包含用于使液晶分子取向的取向层。
分离用光衍射层108形成于1/2波长层107的上面，使入射光发生衍射。分离用光衍射层108为具有液晶分子的液晶层。分离用光衍射层108具有排列形成为条纹状的多个取向图案。多个取向图案具有交替形成的取向方向相垂直的两个取向图案。分离用光衍射层108可以包含用于使液晶分子进行取向的取向层。
排列形成为条纹状的多个取向图案的排列方向为±Y方向。可选地，排列形成为条纹状的多个取向图案的排列方向也可以与±X方向相平行。
在本变形例中，在光衍射元件101中，在基板102上依次形成有取向层104、液晶层106、1/2波长层107及分离用光衍射层108。可选地，光衍射元件101也可以改变1/2波长层107及分离用光衍射层108的设置。
例如，光衍射元件101具有设置于基板102与取向层104之间的1/2波长层107、以及形成于基板102的设置有取向层104的面的相反面上的分离用光衍射层108。光衍射元件101还可以具有形成于基板102的设置有取向层104的面的相反面上的1/2波长层107、以及形成于1/2波长层107上的分离用光衍射层108。另外，光衍射元件101还可以具有在基板102上依次形成的分离用光衍射层108和1/2波长层107、以及形成于其上的取向层104和液晶层106。
如此，通过本实施方式的光衍射元件101，由于偏光滤波器、1/2波长板、分离用衍射元件形成于一块基板上，因此能够抑制元件整体的厚度。
图7为表示第一实施方式中的光衍射元件的偏光滤波器用光衍射元件的制造方法的图。图7的(a)～(d)分别示出光衍射元件100的偏光滤波器用光衍射元件3的制造方法中的光取向层形成步骤、第一光取向步骤、第二光取向步骤、聚合性液晶形成步骤及液晶固化步骤。
首先，如图7的(a)所示，在光取向层形成步骤中，在基板102的一侧面上形成包含有具有各向异性的高分子的光取向层134。光取向层形成步骤例如是在透明的基板102的一整面上涂布光二聚型取向材料之后进行干燥的步骤。光二聚型取向材料可以为紫外线固化树脂。涂布可以采用辊涂、旋涂，缝模涂布等已知的涂布方法。
然后，如图7的(b)所示，在第一光取向步骤中，从基板102面的法线方向朝光取向层134的一部分区域照射第一直线偏光190，从而使区域内的具有各向异性的高分子取向为与基板102相平行的直线偏光的偏振方向196。光取向层134中的被第一直线偏光190照射的部分取向为与第一直线偏光190相平行的取向方向198。为了在光取向层的一部分区域上照射第一直线偏光190，可以使用光学掩模194。
然后，如图7的(c)所示，在第二光取向步骤中，从相对于基板102的面倾斜的方向朝光取向层134的整个面照射偏振方向与第一直线偏光190的偏振方向相同而强度比第一直线偏光190的强度弱的第二直线偏光192。光取向层134中的被第二直线偏光192照射的部分取向为与第二直线偏光192相平行的取向方向、即相对于基板102的面倾斜的方向。由于第二直线偏光192的强度比第一直线偏光190的强度弱，因此在第一光取向步骤中，被第一直线偏光190所照射的区域的光取向层134的取向不会被打乱。
第二直线偏光192的倾斜度与高分子的倾斜度呈正相关关系。因此，当想要增大此后形成的倾斜取向图案164相对于基板102的倾斜度时，增大第二直线偏光192相对于基板102的倾斜度。另外，为了便于说明，虽然在图7的(c)中第二直线偏光192从右上方向倾斜地照射，但要得到与第一实施方式对应的光衍射元件时，第二直线偏光192从纸面的前侧或背侧倾斜地照射。
然后，如图7的(d)所示，在聚合性液晶形成步骤中，在光取向层134上涂布包含有聚合性液晶分子的聚合性液晶溶液。聚合性液晶形成步骤也可以包含在涂布了聚合性液晶溶液后进行干燥的步骤。所涂布的聚合性液晶分子依照位于下面的光取向层134的取向而进行取向。聚合性液晶溶液可以包含聚合性液晶分子、溶剂及聚合引发剂。聚合性液晶分子可以通过光照射或加热进行聚合，从而进行固化。
用于聚合性液晶分子的材料可以根据偏光滤波器用光衍射元件3的用途及入射光的波长等来适当地进行选择。聚合性液晶分子例如为棒状液晶分子。该聚合性液晶分子依照设置于下面的光取向层134的约束力，在倾斜取向图案164中以与基板102的面相平行的方式取向，在平行取向图案166中以相对于基板102的面倾斜的方式取向。涂布可以使用辊涂、旋涂、缝模涂布等已知的涂布方法。
然后，在液晶固化步骤中，形成使聚合性液晶分子聚合并固化而得到的液晶层106。在本实施方式中，液晶固化步骤也可以是对涂布的聚合性液晶溶液的整个面照射使聚合性液晶分子聚合的紫外线等曝光光188的步骤。当聚合性液晶分子具有热聚合性时，也可以在液晶固化步骤中对聚合性液晶溶液进行加热。
如此，通过本实施方式的制造方法，能够制造衍射效率根据入射光的偏振方向的不同而不同的光衍射元件100的偏光滤波器用光衍射元件3。而且，通过改变入射到光取向层的光的倾斜度，能够容易地控制特定偏振方向上的光的衍射效率。
图8为本发明第二实施方式中的偏光滤波器用光衍射元件203的分解立体图。本实施方式所涉及的偏光滤波器用光衍射元件203除了具有垂直取向图案264来代替倾斜取向图案164以外，均与第一实施方式相同。垂直取向图案264以相对于基板102的面垂直的方式取向。
也就是说，在本实施方式中，多个取向图案260具有：具有相对于基板102的面相平行的取向方向的平行取向图案266以及具有相对于基板102的面相垂直的取向方向的垂直取向图案264。平行取向图案266形成于具有各向异性的高分子212以与基板102的面相平行的方式取向的高分子取向区域254的上面。垂直取向图案264形成于具有各向异性的高分子210垂直地取向的高分子取向区域252的上面。
在本实施方式中，根据与第一实施方式相同的原理，X方向直线偏光500在液晶层206发生衍射而作为衍射光600射出，而Y方向直线偏光510在液晶层206不发生衍射，作为透过光610射出。如此，通过本实施方式的偏光滤波器用光衍射元件203，能够根据入射光的偏振方向使入射光透过或衍射。
另外，根据本实施方式，由于包含液晶分子220的取向图案在±X方向上的基板面内折射率与包含液晶分子222的取向图案在±X方向上的基板面内折射率之间的差最大，因此，即便液晶层206的膜厚很薄，也能够提高衍射效率。特别地，能够得到最大衍射效率的液晶层206的膜厚d可以在下式的(nx'-nx)最大时最薄。当入射波长为λ、相邻的取向图案的折射率分别为nx'、nx时，能够得到最大衍射效率的膜厚d如下所示。
d=(λ/2)·(nx'-nx)-1…数式1
此处，在各个取向图案的液晶层206的材料相同的情况下，nx'最大且nx最小是在一个取向图案中液晶分子与基板102的面相平行而在另一个取向图案中液晶分子与基板102的面相垂直的时候。也就是说，图8所示的方式相当于此情形。因此，在图8所示的取向图案中，满足上式的厚度d为能够得到最大的衍射效率且最薄的厚度。
偏光滤波器用光衍射元件203可以与图6的方式同样地，与1/2波长层107和分离用光衍射层108一体地形成。此时，由于偏光滤波器、1/2波长板、分离用衍射层形成于一块基板上，因此能够抑制元件整体的厚度。
本实施方式的偏光滤波器用光衍射元件203例如通过以下方法制成。首先，在基板102上涂布包含具有各向异性的高分子的取向层204之后，使用光学掩模等从基板102的法线方向朝取向层204的一部分区域照射直线偏光。取向层204中的被直线偏光照射的区域的高分子取向为与直线偏光的偏振方向相同的方向。
然后，在取向层204上涂布光聚合性的垂直取向液晶后，使溶剂干燥，从而形成液晶层206。液晶层206中的存在于被直线偏光照射的取向层204的区域上的部分上存在的垂直取向液晶依照取向层204的朝向以与基板102的基板面相平行的方式取向。另一方面，液晶层206中的存在于未被直线偏光照射的取向层204的区域上的部分上存在的垂直取向液晶以相对于基板102的基板面垂直的方式取向。然后向液晶层206的整个面照射紫外线等，使液晶层206中包含的液晶固化。
图9为本发明第三实施方式中的偏光滤波器用光衍射元件303的分解立体图。偏光滤波器用光衍射元件303具有基板102、取向层304、液晶层306。本实施方式所涉及的偏光滤波器用光衍射元件303除了多个取向图案360中包含的倾斜取向图案364的液晶分子320及平行取向图案366的液晶分子322在基板102的面内的取向方向不是±X方向而是±Y方向以外，均与第一实施方式相同。
在本实施方式中，根据与第一实施方式相同的原理，X方向直线偏光500在液晶层306不发生衍射，作为透过光710射出，而Y方向直线偏光510在液晶层306发生衍射，作为衍射光700射出。如此，通过本实施方式的光衍射元件100，使衍射或透过的光的偏振方向与第一实施方式不同。
此处，倾斜取向图案364及平行取向图案366的与基板102相平行的面内的取向方向均为±Y方向。即，倾斜取向图案364及平行取向图案366的取向方向与垂直于基板102的面的单一面相平行。如果将该单一面定义为基板垂直面370，则基板垂直面370与YZ平面相平行(即，在图9中，倾斜取向图案364及平行取向图案366的取向方向均相对于X方向垂直)。
另外，在第一实施方式及第二实施方式中，单个基板垂直面370与多个取向图案360的取向方向相垂直。当该单个基板垂直面370垂直或平行时，由偏光滤波器用光衍射元件303衍射或透过的偏光的偏振方向与衍射光的扩散方向相一致。另外，基板垂直面370也可以相对于多个取向图案360的排列方向(图9中的Y方向)倾斜。即，倾斜取向图案364的取向方向也可以相对于X、Y、Z方向中的任一方向倾斜，平行取向图案366的取向方向也可以相对于X、Y方向中的任一方向倾斜。
在本实施方式中，液晶层306中包含的多个取向图案360在与基板102相平行的面内的取向方向均为±Y方向，是相同的。然而，液晶层306中包含的取向图案的面内取向方向也可以不全都相同。例如，某个取向图案的面内取向方向与另一取向图案的面内取向方向也可以不同。即便在此情形下，也能够使衍射效率根据入射光的偏振方向的不同而不同。
偏光滤波器用光衍射元件303可以与图6的方式同样地，与1/2波长层107和分离用光衍射层108一体地形成。此时，由于偏光滤波器、1/2波长板、分离用衍射层形成于一块基板上，因此能够抑制元件整体的厚度。
另外，当将本实施方式的偏光滤波器用光衍射元件303用于光拾取器时，由激光器输出的激光的偏振方向可以与单个基板垂直面370相垂直。偏光滤波器用光衍射元件303使与单个基板垂直面370相垂直的偏光透过，另一方面还使与单一基板垂直面370相平行的偏光发生衍射。因此，这样一来，设置了偏光滤波器用光衍射元件303的光拾取器能够使从激光器输出并通过了偏光滤波器用光衍射元件303的来路的光透过，并能够使从偏光分束器5泄漏而入射的偏光发生衍射。
图10为本发明第四实施方式中的偏光滤波器用光衍射元件403的截面图，图11为第四实施方式的偏光滤波器用光衍射元件403的分解立体图。本实施方式所涉及的偏光滤波器用光衍射元件403具有基板102、取向层404及液晶层406。偏光滤波器用光衍射元件403除了使取向层404在面内均匀地取向以及使液晶层406具有倾斜取向图案464和各向同性取向图案466以外，均与第一实施方式相同。
取向层404形成于基板102的一侧面上，使形成于上面的液晶层406的液晶进行取向。取向层404在整个面上具有各向异性的同种高分子410的取向。取向层404具有以相对于基板102的面倾斜的方式取向的高分子410。取向层404也可以不像该图所示的那样整体相同地取向。例如，在取向层404中，一部分区域以相对于基板102的面倾斜的方式取向，其余区域无取向。
液晶层406位于取向层404的上面。液晶层406使入射到偏光滤波器用光衍射元件403的光发生衍射。液晶层406具有多个取向图案460。多个取向图案460具有：以相对于基板的面倾斜的方式取向的倾斜取向图案464以及光学上各向同性的各向同性取向图案466。倾斜取向图案464的液晶分子420依照形成于其下面的取向层404的高分子410的取向而进行取向，但各向同性取向图案466的液晶分子422不依照形成于其下面的取向层404的高分子410的取向。倾斜取向图案464在与基板102相平行的面内沿±X方向取向。倾斜取向图案464及各向同性取向图案466形成为长度方向与±X方向相平行的周期性的条纹形状。
图12是表示第四实施方式中的液晶分子420、422的折射率椭圆体430、432的图。图12的(a)示出倾斜取向图案464中包含的液晶分子420的折射率椭圆体430。图12的(b)示出各向同性取向图案466中包含的液晶分子422的折射率椭圆体432。
如图12的(a)所示，倾斜取向图案的液晶分子420的折射率椭圆体430相对于基板面倾斜。包含液晶分子420的倾斜取向图案具有在与基板102相平行的面内的慢轴方向折射率nx和快轴方向折射率ny。
此处，折射率nx为面内的最大折射率，ny为最小折射率。ny与液晶分子420的寻常折射率no相等。nx根据表示液晶分子420的折射率椭圆体430的倾斜度的仰角θ来进行增减，而ny不依赖于仰角θ保持恒定。nx在仰角θ为90°时最小并与ny相等，随着仰角θ的减小而增加。
如图12的(b)所示，各向同性取向图案的液晶分子422没有表现出折射率各向异性，其折射率椭圆体432为球形形状。因此，包含液晶分子422的取向图案在与基板102相平行的面内的面内折射率nx'与面内折射率ny'相等。
此处，当将液晶分子420的异寻常折射率设为ne、将寻常折射率设为no时，nx可以通过计算下式来推导得出：
nx=no·ne/(no2cos2θ+ne2sin2θ)1/2…数式2
另外，nx’(及ny’)可以通过计算下式来推导得出：
nx'=(ne+2no)/3…数式3
从数式2及数式3可以推导出nx与nx'相等时的仰角θ。通过设定液晶分子420的折射率椭圆体430的仰角θ以使nx与nx'相等，能够优化偏光滤波器用光衍射元件403的偏振选择性。此处，液晶分子420的折射率椭圆体430的仰角θ可以相对于使nx与nx'相等的角度具有±10°的宽度。
此处，针对入射到偏光滤波器用光衍射元件403的光的衍射原理进行说明。如图11所示，入射到偏光滤波器用光衍射元件403的Y方向直线偏光510分别通过液晶层406中包含的倾斜取向图案464以及各向同性取向图案466。此时，由于倾斜取向图案464的折射率ny与各向同性取向图案466的折射率ny'之间的差，而使Y方向直线偏光510在液晶层406发生衍射，而作为衍射光700射出。
另一方面，入射到偏光滤波器用光衍射元件403的X方向直线偏光500分别通过倾斜取向图案464和各向同性取向图案466，但由于倾斜取向图案464的折射率nx与各向同性取向图案466的折射率nx'相等，因此，X方向直线偏光500不会发生衍射，而作为透过光710射出。
在本实施方式中，X方向直线偏光500入射到偏光滤波器用光衍射元件403时的相位差为0。Y方向直线偏光510入射到偏光滤波器用光衍射元件403时的相位差通过计算((ne+2no)/3-no)×d而求得。d为液晶层106的厚度。通过适当地设定所使用的液晶分子以及液晶层106的厚度，偏光滤波器用光衍射元件403能够个别地控制Y方向直线偏光510的一次衍射效率等。
如此，通过本实施方式的偏光滤波器用光衍射元件403，能够根据入射光的偏振方向使入射光透过或衍射。换言之，通过偏光滤波器用光衍射元件403，能够使衍射效率根据入射光的偏振方向的不同而不同。
偏光滤波器用光衍射元件403可以与图6的方式同样地，与1/2波长层107和分离用光衍射层108一体地形成。此时，由于偏光滤波器、1/2波长板、分离用衍射层形成于一块基板上，因此能够抑制元件整体的厚度。
当将本实施方式的偏光滤波器用光衍射元件403用于光拾取器时，由激光器输出的激光的偏振方向可以与倾斜取向图案464的取向方向相平行。偏光滤波器用光衍射元件403一方面使与平行于基板102的面内的倾斜取向图案464的取向方向相平行的偏光透过，另一方面使与该取向方向相垂直的偏光发生衍射。因此，像这样设置了偏光滤波器用光衍射元件403的光拾取器能够使从激光器输出并通过了偏光滤波器用光衍射元件403的来路的光透过，并使从偏光分束器5泄漏而入射的偏光发生衍射从而避开。
图13为表示第四实施方式中的光衍射元件的制造方法的图。图13的(a)～(e)分别示出偏光滤波器用光衍射元件403的制造方法中的光取向层形成步骤、光取向步骤、聚合性液晶形成步骤、第一液晶固化步骤及第二液晶固化步骤。
首先，如图13的(a)所示，在光取向层形成步骤中，在基板102的一侧面上形成包含具有各向异性的高分子的光取向层434。光取向层形成步骤例如是在向透明的基板102的一整个面上涂布光二聚型取向材料后进行干燥的步骤。涂布方法及光二聚型取向材料等可以采用与其它实施方式相同的结构。
然后，如图13的(b)所示，在光取向步骤中，从相对于基板102的面倾斜的方向朝光取向层134的整个面照射偏振方向直线偏光490，从而形成使高分子取向为相对于基板102的面倾斜的取向方向498的光取向层434。直线偏光490的倾斜度与高分子的倾斜度为正相关关系。因此，当想要增大此后形成的倾斜取向图案464相对于基板的倾斜度时，增大直线偏光490相对于基板的倾斜度。
然后，如图13的(c)所示，在聚合性液晶形成步骤中，在光取向层434上涂布含有聚合性液晶分子的聚合性液晶溶液。聚合性液晶形成步骤可以包含在涂布了聚合性液晶溶液之后进行干燥的步骤。聚合性液晶溶液可以包含聚合性液晶分子、溶剂及聚合引发剂。被涂布的聚合性液晶分子依照位于下面的光取向层434的取向而进行取向。聚合性液晶分子通过光照射或加热进行聚合，从而进行固化。
用于聚合性液晶分子的材料可以根据偏光滤波器用光衍射元件403的用途及入射光的波长等进行适当选择。聚合性液晶分子例如为棒状的热致液晶分子。涂布方法可以采用与已经说明的涂布方法相同的结构。
然后，如图13的(d)所示，在第一液晶固化步骤中，使聚合性液晶分子中的一部分聚合，形成一部分区域固化的液晶层。在本实施方式中，第一液晶固化步骤可以是借助于光学掩模494朝聚合性液晶分子的一部分照射使聚合性液晶聚合的紫外线等曝光光488的步骤。据此，在液晶层406中的被曝光的部分区域形成倾斜取向图案464。
然后，在第二液晶固化步骤中，将基板102加热到聚合性液晶分子的各向同性相相变温度以上。这样一来，将液晶层406中包含的聚合性液晶分子中的在第一液晶固化步骤中未被固化的区域的聚合性液晶分子的取向打乱，成为各向同性相状态。被固化的区域的液晶分子由于进行了固定，因此其取向不会被打乱。然后，使未被固化的区域以各向同性相状态进行固化。在本实施方式中，通过将使聚合性液晶分子聚合的紫外线等曝光光492照射到聚合性液晶的整个面而使聚合性液晶固化。
如此，通过本实施方式的制造方法，能够制造衍射效率根据入射光的偏振方向的不同而不同的光衍射元件。而且，通过改变入射到光取向层的光的倾斜度，能够容易地控制特定偏振方向上的光的衍射效率。
如上所说明的那样，第一至第四实施方式所涉及的光衍射元件具有条纹形状地形成有取向图案的液晶层。条纹的宽度可以根据光衍射元件的用途等进行适当设定。液晶层的取向图案也可以代替条纹形状地进行构图，而是格纹图案状地进行构图。
另外，第一至第四实施方式所涉及的光衍射元件具有两种取向图案交替地配置而成的液晶层，但可选地，也可以通过将三种以上的图案进行周期性重复来形成液晶层。
另外，在光衍射元件的两个外面上还可以增设防反射层、保护层等。进一步地，虽然在上述各实施方式中说明了光衍射元件具有偏光滤波器用光衍射元件及分离用光衍射元件的情形，但也可以省略分离用光衍射元件，光衍射元件可以由偏光滤波器用光衍射元件构成。
以上，使用实施方式说明本发明，但本发明的保护范围不限于上述实施方式所记载的范围。本领域技术人员应当清楚，能够对上述实施方式加以进行各种变更或改进。由权利要求书的记载可知，这种加以变更或改进的方式也能够包含在本发明的保护范围内。
应当注意的是，权利要求书、说明书及附图中所示的装置、系统、程序以及方法中的动作、顺序、步骤及阶段等各个处理的执行顺序，只要没有特别明示“更早”、“早于”等，或者只要并非将前面处理的输出用在后面的处理中，则可以以任意顺序实现。关于权利要求书、说明书及附图中的动作流程，为方便起见而使用“首先”、“然后”等进行了说明，但并不意味着必须按照这样的顺序实施。
附图标记说明
1：光拾取器；2：激光器；3：偏光滤波器用光衍射元件；4：分离用光衍射元件；5：偏光分束器；6：准直镜；7：1/4波长板；8：物镜；9：聚光部；10：受光元件；90：光存储介质；91：光；100：光衍射元件；101：光衍射元件；102：基板；104：取向层；106：液晶层；107：1/2波长层；108：分离用光衍射层；110：高分子；112：高分子；120：液晶分子；122：液晶分子；130：折射率椭圆体；132：折射率椭圆体；134：光取向层；152：高分子取向区域；154：高分子取向区域；160：多个取向图案；164：倾斜取向图案；166：平行取向图案；188：曝光光；190：第一直线偏光；192：第二直线偏光；194：光学掩模；196：偏振方向；198：取向方向；203：偏光滤波器用光衍射元件；204：取向层；206：液晶层；210：高分子；212：高分子；220：液晶分子；222：液晶分子；252：高分子取向区域；254：高分子取向区域；260：多个取向图案；264：垂直取向图案；266：平行取向图案；303：偏光滤波器用光衍射元件；304：取向层；306：液晶层；320：液晶分子；322：液晶分子；360：多个取向图案；364：倾斜取向图案；366：平行取向图案；370：基板垂直面；403：偏光滤波器用光衍射元件；404：取向层；406：液晶层；410：高分子；420：液晶分子；422：液晶分子；430：折射率椭圆体；432：折射率椭圆体；434：光取向层；460：多个取向图案；464：倾斜取向图案；466：各向同性取向图案；488：曝光光；490：直线偏光；492：曝光光；494：光学掩模；498：取向方向；500：X方向直线偏光；510：Y方向直线偏光；600：衍射光；610：透过光；700：衍射光；710：透过光。

Claims (20)

1.一种光衍射元件，包括：
基板；
取向层，形成于所述基板的一侧面上，在至少一部分区域中高分子以相对于所述基板的面垂直或倾斜的方式取向，其中，所述高分子具有各向异性；以及
液晶层，形成于所述取向层上；
其中，所述液晶层具有周期性形成的、液晶分子的取向方向互不相同的多个取向图案；
所述多个取向图案中的至少一部分取向图案的取向方向依照形成在所述多个取向图案下面的所述取向层的取向而相对于所述基板的面垂直或倾斜。
2.根据权利要求1所述的光衍射元件，其中，
所述取向层中周期性排列有所述高分子相对于所述基板的面的倾斜度不同的区域；
所述液晶层的所述多个取向图案的取向方向依照形成在所述多个取向图案下面的所述取向层的取向。
3.根据权利要求1或2所述的光衍射元件，其中，
所述多个取向图案的取向方向与垂直于所述基板的面的单一基板垂直面相平行。
4.根据权利要求3所述的光衍射元件，其中，所述多个取向图案包括：
平行取向图案，具有相对于所述基板的面平行的取向方向；以及
垂直取向图案，具有相对于所述基板的面垂直的取向方向。
5.根据权利要求3所述的光衍射元件，其中，所述多个取向图案包括：
平行取向图案，具有相对于所述基板的面平行的取向方向；以及
倾斜取向图案，具有相对于所述基板的面倾斜的取向方向。
6.根据权利要求1所述的光衍射元件，其中，所述多个取向图案包括：
光学上各向同性的各向同性取向图案；以及
具有相对于所述基板的面倾斜的取向方向的倾斜取向图案；
其中，所述倾斜取向图案的取向方向依照形成在所述取向图案下面的所述取向层的取向。
7.根据权利要求6所述的光衍射元件，其中，
所述倾斜取向图案在所述基板的面内的最大折射率与所述光学上各向同性的各向同性取向图案在所述基板的面内的折射率相等。
8.根据权利要求1～7中的任一项所述的光衍射元件，其中，
所述多个取向图案被形成为周期性的条纹形状。
9.根据权利要求3所述的光衍射元件，其中，
所述多个取向图案被形成为周期性的条纹形状；
所述条纹形状的长度方向与所述单一基板垂直面相平行或相垂直。
10.根据权利要求1～9中的任一项所述的光衍射元件，其中，所述液晶层由仅取向方向不同的同种液晶分子构成。
11.根据权利要求1～10中的任一项所述的光衍射元件，其中，所述取向层是取向由直线偏光诱导的光取向层。
12.根据权利要求1～11中的任一项所述的光衍射元件，其中，所述液晶层是通过使聚合性液晶分子聚合来进行固化而形成的。
13.根据权利要求12所述的光衍射元件，其中，所述聚合性液晶分子包含棒状液晶分子。
14.根据权利要求1～13中的任一项所述的光衍射元件，其中，还包括：
1/2波长层，设置于所述液晶层的上面；以及
分离用光衍射层，设置于所述1/2波长层的上面，无论偏振方向如何都使入射光发生衍射。
15.根据权利要求1～13中的任一项所述的光衍射元件，其中，还包括：
分离用光衍射层，设置于所述基板的与设置有所述取向层的一侧相对的面上，无论偏振方向如何都使入射光发生衍射；以及
1/2波长层，设置于所述基板与所述取向层之间的层中。
16.一种光拾取器，包括：
激光器，用于输出偏光；
光衍射元件，被从所述激光器射出的偏光入射；
分束器，用于将来自于所述光衍射元件的偏光与来自于对象物的反射光进行分离；以及
受光元件，用于接收由所述分束器分离后的反射光；
其中，所述光衍射元件包括：
偏光滤波器用光衍射元件，配置成被来自于所述激光器的偏光入射并使所述激光器的偏光不发生衍射地透过；
1/2波长层，用于使入射光的偏振方向旋转90°；以及
分离用光衍射层，用于使入射光发生衍射；
所述偏光滤波器用光衍射元件包括：
基板；
取向层，形成于所述基板的一侧面上，在至少一部分区域中高分子以相对于所述基板的面垂直或倾斜的方式取向，其中，所述高分子具有各向异性；以及
液晶层，形成于所述取向层上；
所述液晶层具有周期性形成的、液晶分子的取向方向互不相同的多个取向图案；
所述多个取向图案中的至少一部分取向图案的取向方向依照形成在所述多个取向图案下面的所述取向层的取向而相对于所述基板的面垂直或倾斜。
17.根据权利要求16所述的光拾取器，其中，
所述多个取向图案的取向方向与垂直于所述基板的面的单一基板垂直面相平行；
所述激光器输出的激光的偏振方向与所述光衍射元件的所述单一基板垂直面相垂直。
18.根据权利要求16所述的光拾取器，其中，所述多个取向图案包括：
光学上各向同性的各向同性取向图案；以及
具有相对于所述基板的面倾斜的取向方向的倾斜取向图案；
其中，所述倾斜取向图案的取向方向依照形成在所述取向图案下面的所述取向层的取向；
所述激光器输出的激光的偏振方向与位于平行于所述基板的面的面内的所述倾斜取向图案的取向方向相平行。
19.一种光衍射元件的制造方法，包括：
光取向层形成步骤，在基板的一侧面上形成包含具有各向异性的高分子的光取向层；
第一光取向步骤，从所述基板的基板面的法线方向朝所述光取向层的一部分区域照射第一直线偏光，形成所述高分子取向为与所述基板相平行且为所述直线偏光的偏振方向的光取向层；
第二光取向步骤，从相对于所述基板面倾斜的方向朝所述光取向层的整个面照射第二直线偏光，形成所述高分子以相对于所述基板的面倾斜的方式取向的光取向层，其中，所述第二直线偏光的强度比所述第一直线偏光的强度弱，所述第二直线偏光的偏振方向与所述第一直线偏光的偏振方向相平行；
聚合性液晶形成步骤，在所述光取向层上涂布含有聚合性液晶分子的聚合性液晶溶液；以及
液晶固化步骤，通过使所述聚合性液晶分子聚合来进行固化。
20.一种光衍射元件的制造方法，包括：
光取向层形成步骤，在基板的一侧面上形成包含具有各向异性的高分子的光取向层；
光取向步骤，从相对于所述基板的面倾斜的方向朝所述光取向层的整个面照射直线偏光，形成所述高分子以相对于所述基板的面倾斜的方式取向的光取向层；
聚合性液晶形成步骤，在所述光取向层上涂布含有聚合性液晶分子的聚合性液晶溶液；
第一液晶固化步骤，使所涂布的所述聚合性液晶分子中的一部分进行聚合来进行固化；以及
第二液晶固化步骤，将所述基板加热到所述聚合性液晶分子的各向同性相相变温度以上，使所述聚合性液晶分子中的在所述第一液晶固化步骤中未被固化的部分以各向同性相状态进行固化。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105717709A (zh) * 2016-04-26 2016-06-29 京东方科技集团股份有限公司 配向装置
CN110637240A (zh) * 2017-05-19 2019-12-31 富士胶片株式会社 光学元件及光学装置
CN115113448A (zh) * 2021-03-19 2022-09-27 株式会社日本显示器 液晶元件

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103728782A (zh) * 2013-12-31 2014-04-16 深圳市华星光电技术有限公司 一种液晶显示装置及相应的制造方法
CN103728780A (zh) * 2013-12-31 2014-04-16 深圳市华星光电技术有限公司 一种液晶显示装置及其制造方法
KR102276994B1 (ko) 2014-11-20 2021-07-13 삼성디스플레이 주식회사 액정 표시 장치 및 그 제조 방법
JP6644310B2 (ja) * 2015-10-13 2020-02-12 林テレンプ株式会社 光学的異方性素子、液晶配向膜、およびこれらに使用される液晶高分子膜ならびにその製造方法
CN115004489A (zh) * 2020-01-20 2022-09-02 索尼半导体解决方案公司 发光装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005091939A (ja) * 2003-09-18 2005-04-07 Ricoh Co Ltd 偏光分離素子とその製造方法、光ピックアップおよび光記録媒体駆動装置
JP2006189695A (ja) * 2005-01-07 2006-07-20 Ricoh Co Ltd 液晶回折光学素子及び光ヘッド装置及び光ディスクドライブ装置
JP2006252638A (ja) * 2005-03-09 2006-09-21 Asahi Glass Co Ltd 偏光回折素子および光ヘッド装置
JP2009025732A (ja) * 2007-07-23 2009-02-05 Jsr Corp 光学部材の作製方法及び光学部材
WO2010090184A1 (ja) * 2009-02-03 2010-08-12 凸版印刷株式会社 位相型回折素子、その製造方法、および撮像装置

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63259623A (ja) * 1987-04-17 1988-10-26 Canon Inc 高分子液晶素子
US6307609B1 (en) * 1997-08-05 2001-10-23 Wayne M. Gibbons Polarized light exposure systems for aligning liquid crystals
JP4506333B2 (ja) * 2003-07-31 2010-07-21 Ｄｉｃ株式会社 光学異方体の製造方法
JP2006243025A (ja) * 2005-02-28 2006-09-14 Nippon Oil Corp 液晶用配向膜および該配向膜より得られる液晶性光学フィルム
JP4830685B2 (ja) 2006-07-13 2011-12-07 パナソニック株式会社 波長選択性偏光ホログラム素子の製造方法
JP2008070624A (ja) * 2006-09-14 2008-03-27 Ricoh Co Ltd 偏光変換素子およびその作製方法
JP2008216424A (ja) * 2007-03-01 2008-09-18 Epson Toyocom Corp 回折素子およびそれを用いた光ヘッド装置
CN102317818A (zh) 2009-02-20 2012-01-11 凸版印刷株式会社 相位型衍射元件、其制造方法、及摄像装置
CN101943800A (zh) * 2009-07-06 2011-01-12 Lg伊诺特有限公司 偏振转换装置及其制造方法
JP2011187108A (ja) * 2010-03-05 2011-09-22 Hitachi Maxell Ltd 偏光性回折格子及びその製造方法、並びに、その偏光性回折格子を用いた光ピックアップ装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005091939A (ja) * 2003-09-18 2005-04-07 Ricoh Co Ltd 偏光分離素子とその製造方法、光ピックアップおよび光記録媒体駆動装置
JP2006189695A (ja) * 2005-01-07 2006-07-20 Ricoh Co Ltd 液晶回折光学素子及び光ヘッド装置及び光ディスクドライブ装置
JP2006252638A (ja) * 2005-03-09 2006-09-21 Asahi Glass Co Ltd 偏光回折素子および光ヘッド装置
JP2009025732A (ja) * 2007-07-23 2009-02-05 Jsr Corp 光学部材の作製方法及び光学部材
WO2010090184A1 (ja) * 2009-02-03 2010-08-12 凸版印刷株式会社 位相型回折素子、その製造方法、および撮像装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105717709A (zh) * 2016-04-26 2016-06-29 京东方科技集团股份有限公司 配向装置
CN105717709B (zh) * 2016-04-26 2019-03-01 京东方科技集团股份有限公司 配向装置
CN110637240A (zh) * 2017-05-19 2019-12-31 富士胶片株式会社 光学元件及光学装置
CN115113448A (zh) * 2021-03-19 2022-09-27 株式会社日本显示器 液晶元件

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KR101527074B1 (ko) 2015-06-09
JP6008847B2 (ja) 2016-10-19
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