JP2011003262A

JP2011003262A - 偏光性回折素子

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Publication number: JP2011003262A
Application number: JP2009179645A
Authority: JP
Inventors: Min Je Jo; ジョ、ミン、ジェ; Man Tack Hwang; ウォン、マン、タク; Jin Young Chung; チュン、ジン、ヤン; Jun Won Ahn; アン、ジュン、ウォン; Jung Ae An; アン、ジュン、エ; Hye Jin Jang; ジャン、ヘ、ジン
Original assignee: LMS Co Ltd
Current assignee: LMS Co Ltd
Priority date: 2009-06-18
Filing date: 2009-07-31
Publication date: 2011-01-06
Anticipated expiration: 2029-07-31
Also published as: CN101930091B; CN101930091A; JP5107313B2; KR100975120B1

Abstract

【課題】偏光性回折素子と位相遅延層とを一体化させ、一つのベース基材に連続積層することによって、光損失を低減し、スリム化された位相遅延を有する複合偏光性回折素子を提供する。
【解決手段】交互に形成された凹部と凸部とで構成される回折格子を有する透光性基板と、上記透光性基板上に充填された複屈折性液晶とを含む偏光性回折素子、及び上記偏光性回折素子の液晶上に連続して積層され、複屈折性を有する物質で形成された少なくとも一つの位相遅延層、を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、位相遅延を有する偏光性回折素子に関する。より詳しくは、回折格子上に複屈折液晶偏光層を形成した後、多数の位相遅延層を連続工程で積層することによって作製される位相遅延を有する偏光性回折素子に関する。

一般的に、光ヘッド装置は光源から発生されたレーザー光がビームスプリッターと視準レンズ及び対物レンズを経て光ディスクに集光誘導され、光ディスクからの反射光を光検出器で受光することで、光ディスクに保存された情報を読み取る。

このように、レーザー光を利用してＣＤ又はＤＶＤのような光記録媒体に情報を記録したり、光記録媒体に記録された情報を読み込んだりする光ヘッド装置では、光記録媒体で反射されたレーザー光が再び光源に入射され、光源の発振状態が不安定になり、光源が損傷されることを防止するために、光アイソレーター（isolator）の一種である偏光性回折素子が使用される。

偏光性回折素子は、一方向に偏光された直線偏光の光だけを選択的に回折させる光学素子を意味する。光ヘッド装置では位相遅延素子を追加し、ＣＤ又はＤＶＤのような光記録媒体で反射されたレーザー光の偏光方向を調節した後、偏光性回折素子に入射させ、回折されるようにすることで、レーザー光が光源に入射することを防止することができる。

図２１は、従来の光ヘッド装置の概略的な構成図である。図２１に示されるように、光源２１０から発生されたレーザー光がビームスプリッター２２０と視準レンズ２３０及び対物レンズ２４０を経て光ディスク２５０に集光誘導され、光ディスク２５０からの反射光を光検出器２６０で受光することで、光ディスク２５０に保存された情報を読み取る。

この時、光源２１０から発生されたレーザー光は、直線偏光状態で光ディスク２５０を向かうようになるが、このような直線偏光状態のレーザー光は、偏光素子Ａ及び位相遅延板Ｂを経て位相遅延された直線偏光に変換された後、光ディスク２５０に照射され、光ディスク２５０より反射される直線偏光は再び位相遅延板Ｂ及び偏光素子Ａを経ながら直線偏光に変換された後、光検出器２６０に伝達され、光ディスク２５０の情報を読み取ることができる。

このように、光源２１０と光ディスク２５０と間の光路上に偏光素子Ａ及び位相遅延板Ｂが別途に配置され、レーザー光の偏光状態の変換に使用される。

しかし、このような偏光素子Ａ及び位相遅延板Ｂをそれぞれのベース基材に形成させ、離隔配置する場合、全体的な厚みが厚くなり、０次ビームの損失が発生しうる問題点がある。

本発明は、上記のような問題点を解決するためのものであり、本発明の目的は、偏光性回折素子と位相遅延層とを一体化させ、一つのベース基材に連続積層することによって、光損失を低減し、スリム化された位相遅延を有する複合偏光性回折素子を提供することにある。

本発明の一側面係る位相遅延を有する偏光性回折素子は、交互に形成された凹部と凸部とで構成される回折格子を有する透光性基板と、上記透光性基板上に充填された複屈折性液晶とを含む偏光性回折素子、及び上記偏光性回折素子の液晶上に連続して積層されて複屈折性を有する物質で形成された少なくとも一つの位相遅延層を含む。

本発明の位相遅延を有する複合偏光性回折素子によれば、単一のベース基材に偏光性回折素子及び位相遅延層を連続工程で作製することによって、素子を薄膜化することができ、偏光性回折素子の液晶偏光層又はそれぞれの位相遅延層を直接ラビングし、配向処理することで、別途のポリイミド配向膜を用いることなく、液晶を配向させることができるので、作製工程を簡略化でき、材料費節減及び原価節減効果を得ることができる。また、偏光性回折素子と位相遅延層とを連続積層することによって、０次損失を低減することができる。

本発明の第１の実施例に係る位相遅延を有する偏光性回折素子の断面図である。本発明の第２の実施例に係る位相遅延を有する偏光性回折素子の断面図である。本発明の第３の実施例に係る位相遅延を有する偏光性回折素子の断面図である。本発明の第４の実施例に係る位相遅延を有する偏光性回折素子の断面図である。本発明の実施例に係る位相遅延を有する偏光性回折素子の回折格子に対する別の実施例の断面図である。本発明の実施例に係る位相遅延を有する偏光性回折素子の回折格子に対するさらに別の実施例の断面図である。本発明の実施例に係る位相遅延を有する偏光性回折素子の凹部深さに伴う回折特性の均一度を示すグラフである。本発明の実施例に係る位相遅延を有する偏光性回折素子に使われる偏光性回折素子の光透過率を示すグラフである。本発明の実施例に係る位相遅延を有する偏光性回折素子に使われる偏光性回折素子の光透過率を示すグラフである。本発明の実施例に係る位相遅延を有する偏光性回折素子に使われる偏光性回折素子の光透過率を示すグラフである。本発明の実施例に係る位相遅延を有する偏光性回折素子に使われる偏光性回折素子の光透過率を示すグラフである。本発明の実施例に係る位相遅延を有する偏光性回折素子に使われる偏光性回折素子の光透過率を示すグラフである。本発明の実施例に係る位相遅延を有する偏光性回折素子に使われる偏光性回折素子の光透過率を示すグラフである。本発明の実施例に係る位相遅延を有する偏光性回折素子の作製順序を示す図である。本発明の実施例に係る位相遅延を有する偏光性回折素子の第１位相遅延層の接触角及び濡れエネルギーに伴う接触力を示す図である。本発明の実施例に係る位相遅延を有する偏光性回折素子の第１位相遅延層の接触角及び濡れエネルギーに伴う接触力を示す図である。本発明の実施例に係る位相遅延を有する偏光性回折素子の第１位相遅延層の接触角及び濡れエネルギーに伴う接触力を示す図である。本発明の実施例に係る位相遅延を有する偏光性回折素子の第１位相遅延層の接触角及び濡れエネルギーに伴う接触力を示す図である。本発明の実施例に係る位相遅延を有する偏光性回折素子の第１位相遅延層の接触角及び濡れエネルギーに伴う接触力を示す図である。本発明の実施例に係る位相遅延を有する偏光性回折素子の第１位相遅延層の接触角及び濡れエネルギーに伴う接触力を示す図である。従来の光ヘッド装置の概略的な構成図である。

本発明は、様々な変更を加えることができ、種々実施例を有し得るが、特定の実施例を図面に例示し、詳細な説明に詳細に説明する。しかし、これは本発明を特定の実施形態に限定するものではなく、本発明の思想及び技術範囲に含まれる全ての変更、均等物〜代替物を含むべきと理解しなければならない。

第１、第２などのように序数を含む用語は、様々な構成要素を説明するために使用できるが、上記構成要素は上記用語によって限定されない。上記用語は一つの構成要素を他の構成要素から区別する目的にのみ使用される。

例えば、本発明の権利範囲を逸脱しなければ、第２構成要素は第１構成要素として命名でき、同様に第１構成要素も第２構成要素として命名することができる。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施例に係る位相遅延を有する偏光性回折素子について詳細に説明する。図面符号に関係なく同一であるか、又は対応する構成要素は同じ参照番号を付与し、これに対する重複説明は省略する。

図１〜図４は、本発明の実施例に係る位相遅延を有する偏光性回折素子の断面図である。
本発明の実施例に係る位相遅延を有する偏光性回折素子１０００は、偏光性回折素子１１００及び位相遅延素子１２００からなる。上記偏光性回折素子１１００は、透光性基板１１１０と、上記透光性基板１１１０上に交互に形成された凹部と凸部とで構成される回折格子及び上記回折格子上に充填された複屈折性液晶１１２０を含む。

まず、透光性基板１１１０はガラスのような光透光性透明材質で形成することができ、好ましくは強度と耐熱性に優れた透明ガラス板又は透明フィルムで作製でき、光透過率が９０％以上でなければならない。

また、上記透光性基板１１１０は、単一の透光性部材で形成されることが一般的であるが（図１及び図２参照）、ガラス材質の基板１１１２上に等方性高分子樹脂層１１１４を積層する方式で形成することができ、上記高分子樹脂層１１１４を用いて回折格子を形成することができる（図３及び図４参照）。

高分子樹脂層１１１４は、ＵＶ硬化性樹脂又は熱硬化性樹脂などで形成されることが一般的である。

ガラス基板１１１２の熱膨張係数Ｔ_Ｇ、高分子樹脂層１１１４の熱膨張係数Ｔ_Ｒ及び液晶１１２０の熱膨張係数Ｔ_ＬＣは、Ｔ_Ｒ＞Ｔ_ＬＣ＞Ｔ_Ｇの関係を有するようにすることによって、素子の動作及び周辺環境によって発生し得る熱的変形を最小化することができる。

透光性基板１１１０は、捩れ変形などから液晶１１２０及び位相遅延素子１２００の形態を保持する役割をする。

また、回折格子は入射する光を回折させるためのものであり、上記透光性基板１１１０と一体で形成されるか、又は透光性基板１１１０上に接合配置され、凹部と凸部とが交互に形成されている。

このように形成された回折格子の深さ又は間隔によって回折程度が異なり、これは光透過率及び均一度と相関する。回折格子の深さは量産性確保のために０．２μｍ〜１０μｍであることが好ましい。

上記凹部と凸部は図１〜４に示されるように、エッチング又はプレスロール加工で形成される垂直状側壁を有する。しかし、上記回折格子の形状は必ずしもこれらに限定されるものではない。例えば、図５又は図６に示されるように、凹部と凸部の両側壁が階段状側壁１１１０ａで構成されるか、又は一側壁が階段状側壁１１１０ｂになるように構成され得る（以下では、説明の便宜のために垂直状側壁を有する回折格子を説明する。）。

図７は上記凹部の深さに伴う回折特性の均一度を示す図である。
回折格子では、凹部と凸部とが交互に形成され難いことから、位置によって光の回折程度に差が発生し得る。

このように回折程度の差は、光の透過率で把握することができ、回折格子の深さに伴う均一度を下記式から求められる。
均一度（％）＝（最大透過率−最小透過率）／（最大透過率＋最小透過率）
（式中、最大透過率と最小透過率は、光透過率が最大である地点と最小である地点での光透過率を意味する。）

図７に示されるように、回折格子凹部の深さが０．２μｍ〜１０μｍの場合には、２％以下の均一度を示したが、回折格子の深さが１０μｍを超える場合、均一度が急激に不安定になることが分かる。従って、回折格子の量産性を確保するために、回折格子の凹部深さは０．２μｍ〜１０μｍであることが好ましい。

また、液晶１１２０の残留厚みｄ_２である凸部の上端から第１位相遅延層１２１０下端までの長さは１〜２μｍであることが好ましい。上記液晶１１２０の上面に、位相遅延層を連続積層するためには液晶１１２０の上部面が平坦でなければならなく、上部面の平坦化のために液晶１１２０の残留厚みｄ_２は１〜２μｍが実験的に求めることができる。

従って、上記透光性基板上に充填される液晶１１２０の高さは、上記凸部の上端より高く、上記凹部の下端から１．２μｍ以上１２μｍ以下で形成されていてもよい。

また、液晶１１２０は回折格子上に形成された複屈折性媒体として、回折格子を配向処理することによって、液晶１１２０と間にポリイミドなどの配向膜又は接着剤を使用することなく、直接積層することができる（図１〜図３参照）。

さらに、偏光性回折素子１１００の回折格子の上側面、液晶１１２０の上側面をそれぞれ配向処理でき、位相遅延素子１２００が複数個の位相遅延層１２１０、１２２０で形成された場合には、まず、積層される位相遅延層（以下、「第１位相遅延層１２１０」といい、後に積層される上部位相遅延層を「第２位相遅延層１２２０」という）の上側面を配向処理し、配向膜又は接着剤によることなく、連続積層が可能になる（図１及び図３参照）。

位相遅延素子１２００は、偏光性回折素子１１００の液晶１１２０上に連続して積層され、複屈折性を有する物質で形成される。位相遅延素子１２００は、少なくとも一つの位相遅延層１２１０、１２２０を含み、配向性を有する物質、例えば、耐熱性及び耐久性に優れたポリイミド配向膜を有する液晶で形成され得る。

位相遅延素子１２００は、液晶分子配向を通じて位相遅延値λ'を調節し、入射される入射光の偏光が変化した後、出射される。このようなポリイミド配向膜を有する液晶からなる位相遅延素子１２００は、液晶１１２０上に直接積層された状態で硬化されるため、別途の接着物質を使用しなくても積層することができ、素子の薄膜化に効果的である。

位相遅延素子１２００は、少なくとも二つの異なる波長に対して、位相遅延が生じるように形成され得る。位相遅延素子１２００は、各層の位相遅延層が下記式を満たす位相遅延値λ'を有するように作製され得る。
λ'＝Δｎ・ｄ
（式中、Δｎは単一位相遅延層の複屈折率値であり、ｄは単一位相遅延層の厚みである。）

例えば、ＣＤ及びＤＶＤ互換型光ピックアップ装置で、一般的にＤＶＤ系光ディスクに対して、略６６０ｎｍ波長帯域のレーザー光を使用し、ＣＤ系光ディスクに対して、７８０ｎｍ波長帯域のレーザー光を使用する場合に、６６０ｎｍ波長帯域と７８０ｎｍ波長帯域に対して、それぞれ半波長板（Half wave plate）として機能し得るように作製される（大韓民国登録特許第１０−０６１６０７２号参照）。

下記表１は、２個の波長に対して、半波長位相遅延を有する偏光性回折素子が、第１位相遅延層１２１０の速光軸は３゜であり、第２位相遅延層１２２０の速光軸は６２゜に固定され、入射される直線偏光の入射角度は入射面を眺める位置で１５０゜で入射される時、６６０ｎｍ及び７８０ｎｍ波長の楕円率は−０．１〜＋０．１範囲であり、出射角は８５゜〜９５゜で出射されるように、シミュレーションしたデータを示したものである。

図５を参照にするとき、本発明の他の実施例に係る位相遅延を有する偏光性回折素子１０００は、偏光性回折素子１１００の透光性基板１１１０と液晶１１２０と間、液晶１１２０と第１位相遅延層１２１０と間、第１位相遅延層１２１０と第２位相遅延層１２２０と間に、ポリイミドなどで配向膜１１１５が形成されるか、又は表面改質剤又は界面活性剤１２０５、１２１５などで表面処理した後、配向膜を形成することができる。

即ち、回折格子が形成された透光性基板１１１０の表面には、ポリイミドなどからなる配向膜１１１５を形成でき、配向膜１１１５は液晶１１２０を一定方向に整列するように配向処理される。配向処理は、ラビングロールなどを用いて、配向膜をラビングする方式で行われることが一般的であり、本発明では、ラビング方向が回折格子の長手方向と平行な方向に整列するようにすれば、均一な配向膜１１１５を形成することができる。

同様に、偏光性回折素子１１００の一側面、複数個の位相遅延層１２１０、１２２０の場合、まず、積層される第１位相遅延層１２１０の上側面に配向膜が形成されるか、又は表面改質剤又は界面活性剤１２０５、１２１５で表面処理した後、配向膜を形成することができる。多数個の位相遅延層が形成される場合、それぞれの位相遅延層は光軸が異なるので、位相遅延層間に配向膜を形成することが好ましい。

以下、説明の便宜上、透光性基板１１００上に配向膜１１１５を形成し、配向膜１１１５に配向処理をした場合を基準に説明するが、これは配向膜１１１５を使用することなく、直接回折格子の表面に配向処理をした場合も含むものと理解しなければならない。

配向処理された配向膜１１１５又は回折格子上に液体状態の液晶を塗布すれば、液晶の長軸は回折格子の長手方向と平行した方向に整列される。従って、液晶１１２０は一方向に偏光された光に対しては、常光屈折率を有し、上記一方向と直角をなす方向に偏光された光に対しては、異常光屈折率を有する。

例えば、光がＺ軸に沿って進行する場合、液晶１１２０がＸ軸方向に偏光された光に対し、常光屈折率を有するのであれば、Ｙ軸方向に偏光された光に対して、異常光屈折率を有するようになる。もし、Ｙ軸方向に偏光された光に対し、液晶１１２０が常光屈折率を有する場合であれば、Ｘ軸方向に偏光された光に対し、異常光屈折率を有するようになる。この時、異常光屈折率は常光屈折率より大きな値を有することが好ましい。

以下、上記構成を有する偏光性回折素子１１００での回折工程を説明する。
この時、説明の便宜上液晶１１２０が常光屈折率を有することになる方向に偏光された光を「常光線」といい、異常光屈折率を有することになる方向に偏光された光を「異常光線」という。

また、光源から出射され、透光性基板１１１０を介して入射される光は入射光といい、入射光とは反対に位相遅延素子を介して入射される光は反射光という。この時、反射光は偏光性回折素子１１００を透過した入射光がＣＤ又はＤＶＤなどの光記録媒体で反射された後、戻ってくるものであり、光経路上に位置した様々な光学フィルムを経ながら偏光の方向が入射光とは直角をなすように調節された光を意味する。

偏光性回折素子１１００は、一方向に偏光された直線偏光の入射光は回折をさせずに、そのまま通過させるが、入射光の偏光方向と直角をなす方向に偏光された反射光は、回折することによって反射光が光源に入射することを防止することができる。

従って、入射光は、回折格子を認識することができなく、反射光のみが回折格子を認識するようにしなければならないので、これは透光性基板１１１０の屈折率を調節することで達成することができる。

透光性基板１１１０の屈折率が液晶１１２０の常光屈折率と同じ状態で、常光線の特性を有する入射光が入射されれば、入射光は透光性基板１１１０と液晶１１２０との屈折率が同一であるので、回折格子を認識することがでず、その結果、回折が生じることなく、そのまま透過してしまう。しかし、反射光は入射光の偏光方向と直角をなす方向に偏光された光で、異常光線の特性を有することになる。従って、反射光は液晶１１２０の異常光屈折率値を有することになり、液晶１１２０と透光性基板１１１０との屈折率が変わるようになるので、反射光は回折格子を認識するようになり、その結果、回折を生じる。

このとき、上記説明のように、透光性基板１１１０の屈折率は、常光屈折率と同じ値を有することが理想的であるが、透光性基板１１１０及び液晶１１２０として使用され得る物質の種類は制限的になるしかないので、透光性基板１１１０と液晶１１２０との屈折率を一致させることは、多くの労力が求められる。従って、当該技術分野で求められる仕様が満たされる範囲内で屈折率を調節する必要がある。

以下、透光性基板１１１０の屈折率を１．５２と仮定した状態で、入射光の９５％以上を通過させることができる液晶１１２０の常光屈折率の範囲を限定する。

図８は、透光性基板１１１０の屈折率が１．５２０であり、液晶１１２０の常光屈折率が１．５３の場合、入射光の透過率を凹部の深さによって示されたグラフであり、図１０は常光屈折率が１．５２５の場合のグラフである。

図８に示されるように、常光屈折率が１．５３の場合には、凹部の深さが４．５μｍを超えると、入射光の透過率は９５％未満に減少したことが分かる。しかし、図９に示されるように、常光屈折率をさらに小さくし、１．５２５になるようにして透光性基板１１１０との屈折率差が０．００５以下になるようにすれば、凹部の深さが０．２〜１０μｍの範囲で入射光の透過率は９５％以上になることが分かる。

従って、入射光が９５％以上透過するようにするためには、透光性基板１１１０の屈折率と液晶１１２０の常光屈折率との差は０．００５以下にならなければならない。

以上では入射光の９５％以上を透過させる常光屈折率の範囲を限定した。ところが、偏光性回折素子１１１０は、その目的上、入射光に対して高い透過率を示すと同時に、反射光は効率的に回折させなければならなく、以下では反射光の９５％以上を回折しうる液晶の異常光屈折率の範囲を限定する。

図１０は、透光性基板の屈折率が１．５２０であり、液晶の異常光屈折率が１．５４０の場合、反射光の透過率％を回折格子の凹部の深さによって示したグラフであり、液晶の異常光屈折率は透光性基板１１１０の屈折率と０．０２の差を有する場合を示したものである。

図１０に示されるように、反射光の透過率は凹部の深さｄ_１が深くなるほど、減少する。しかし、透過率が最小の場合、即ち、反射光の回折が最大であるｄ_１＝１０μｍの場合にも、透過率は約１０％に達するようになるので、これは反射光の約９０％のみが回折によって遮断されることを意味するので、偏光性回折素子１１００の分野で一般的に求められる回折率である９５％には到っていない。従って、回折率が９５％以上になるためには、屈折率の差が０．０２を超えなければならないことが分かる。

図１１は、屈折率の差が０．０３の場合の反射光の透過率を示したグラフであり、図１２と図１３はそれぞれ屈折率の差が０．１及び０．２の場合のグラフである。

図１１に示されるように、屈折率の差が０．０３の場合には、凹部の深さｄ_１が９．５〜１０μｍの範囲で、５％以下の透過率を示したので、９５％以上の反射光が回折していることが分かる。

従って、透光性基板１１１０の屈折率と液晶の異常光屈折率は０．０２５以上差があることが、好ましいことが分かる。

図１２では、屈折率の差０．１以上での場合であり、このとき、凹部の深さｄ_１が３〜３．５μｍ、９．５〜１０μｍの範囲で５％以下の透過率を示したので、屈折率の差が大きくなるほど反射光の９５％以上を回折しうる凹部の深さｄ_１の範囲が増大し、回折格子の作製の容易性が増大することが分かる。

また、図１３は屈折率の差が０．２つ以上の場合であり、凹部の深さｄ_１が１．５〜２μｍ、４．５〜５．０μｍ、及び８．０〜８．５μｍの範囲で求められる透過率を示していることが分かる。

以上で説明したように、反射光の９５％以上を回折させるためには、透光性基板１１１０の屈折率と液晶偏光層１１２０の異常光屈折率との差は０．０２５以上であることが好ましい。

以上、入射光が常光線の特徴を有し、反射光は異常光線の特徴を有する場合を説明したが、これは入射光が異常光線の特性を有し、反射光が常光線の特性を有する場合にも同様に発生する。

以下、本発明に係る位相遅延を有する偏光性回折素子１０００の作製方法について説明する。図１４は本発明に係る位相遅延を有する偏光性回折素子１０００の作製方法を示した流れ図である。

位相遅延を有する偏光性回折素子１０００の作製工程は、回折格子形成工程（Ｓ１１）、配向膜コーティング工程（Ｓ１２）、配向処理工程（Ｓ１３）、液晶偏光層形成工程（Ｓ１４）、液晶偏光層硬化工程（Ｓ１５）及び位相遅延層積層工程（Ｓ１６、Ｓ１７）を含む。

回折格子は、図１４に示されるように、回折格子の形状に対応される格子成形パターンが形成されたマスター２０００で透光性基板１１１０を加圧して形成する（Ｓ１１）。このようにマスター２０００で加圧する方式で回折格子を作製すれば、フォトリソグラフィー工程を通して液晶層をエッチングした従来の方式に比べて、高価な装備を使用することなく、簡単に回折格子を形成することができる。

回折格子が形成されれば、回折格子上に配向膜１１１５を薄膜コーティングし（Ｓ１２）、ラビングロール３０００で配向膜１１１５をラビングして配向処理をする（Ｓ１３）。このとき、上記で説明したように、配向膜１１１５を使用することなく、回折格子の表面を直接ラビングして配向処理をすることができる。

配向処理が完了すれば、回折格子上に液体状胎衣液晶を塗布する（Ｓ１４）。このとき、入射光が液晶で過度に吸収されることを防止し、液晶上部が平坦に形成されるようにするために、回折格子の凸部上に形成される液晶の厚みｄ_２は１〜２μｍ以下になることが好ましい。

塗布された液晶１１２０はＵＶ又は熱などを用いて硬化させ（Ｓ１５）、偏光性回折素子１１００を作製する。偏光性回折素子１１００が作製されれば、液晶１１２０の上部に配向膜を形成し、配向処理をした後、第１位相遅延層１２１０を形成する（Ｓ１６）。第１位相遅延層が形成されれば、再び第１位相遅延層上部に配向膜を形成するか、又は表面改質剤又は界面活性剤１２１５で表面処理した後、配向膜を形成し、配向処理をした後、第２位相遅延層１２２０を形成し（Ｓ１７）、２個の波長に対して位相遅延を有する偏光性回折素子を作製することができる。

上記第１位相遅延層１２１０又は第２位相遅延層１２２０は空気と接する上部面と空気と直接接しない下部面の表面エネルギー差が発生し得る。

表２〜表５は、第１位相遅延層１２１０表面接触角と第２位相遅延層１２２０の表面接触角の変化に伴う上部位相遅延層のコーティング可能性を実験したものであり、図１５〜図２０は、本発明の実施例に係る位相遅延を有する偏光性回折素子の第１位相遅延層の上部面の蒸留水の接触角及び濡れエネルギーに伴う接触力（work of adhesion）を示す図面である。

表２〜表５に示されるように、位相遅延層のコーティング可能性は接合面の接触角又は濡れエネルギーが影響していることが分かる。

即ち、第２位相遅延層（上部位相遅延層）と接する第１位相遅延層（下部位相遅延層）の上部面の接触角が８０°以下又は濡れエネルギーが１０ｍＮ／ｍ以上になるように、第１位相遅延層が形成されれば、上部位相遅延層がコーティングされ得る。

図１５〜図２０に示されるように、接触角が８０°以上である場合、接触力が８５以下になり、第２位相遅延層のコーティングが不可になることが分かる。

従って、第１位相遅延層の上部面の接触角が８０°以上の場合には、表面改質剤コーティング及び界面活性剤コーティングを通して接触角を下げた後、第２位相遅延層を形成することができる。

本発明に係る位相遅延を有する偏光性回折素子は、一つのベース基材を利用して回折格子を形成した後、液晶を充填し、上記液晶上に連続工程で位相遅延層を積層する方法で作製される。

本発明に係る位相遅延を有する偏光性回折素子の製造方法は、位相遅延層が少なくとも二つの異なる波長に対し、位相遅延が発生するように形成することができ、例えば、光ピックアップ装置に利用される場合には、上記位相遅延層は６６０ｎｍ及び７８０ｎｍに対し、位相遅延が発生するように形成され得る。

位相遅延層は、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリアルキレート、ポリエステルスルホン、（脂環族）ポリオレフィン、ポリ（メタ）アクリレート、ポリエーテルイミドのいずれか一つ又はこれらの重合体などの高分子薄膜を一軸延伸する等の方法で複屈折性を与え、位相遅延を実現する有機物薄膜を作製でき、上記位相遅延層は複屈折特性を有するいかなる媒体もまた応用できる。

また、本発明に係る位相遅延を有する偏光性回折素子の両側面にＡＲコーティング層を形成し、光透光性を向上させることができる。

以上、本発明の記載された具体例のみを詳細に説明した。しかし、本発明の技術思想範囲内で様々な変形及び修飾が可能であることは当業者にとって自明なことであり、このような変形及び修飾が添付された態様は、特許請求の範囲に属するものである。

１０００位相遅延を有する偏光性回折素子
１１００偏光性回折素子
１１１０透光性基板
１１２０液晶
１１１２ガラス基板
１１１４高分子樹脂層
１１１５配向膜
１２００位相遅延素子
１２１０第１位相遅延層
１２２０第２位相遅延層

Claims

凹部と凸部とが交互に配列した回折格子を有する透光性基板と、上記透光性基板の回折格子上に充填された複屈折性液晶とを含む、偏光性回折素子。
前記偏光性回折素子の液晶上に連続して積層され、複屈折性を有する物質で形成された一つ以上の位相遅延層をさらに含み、
前記位相遅延層は、少なくとも一つの波長に対して、位相遅延させることを特徴とする、請求項１に記載の偏光性回折素子。
前記凹部の深さは０．２μｍ以上１０μｍ以下に形成されることを特徴とする、請求項１に記載の偏光性回折素子。
前記凹部と凸部は階段状側壁が形成されたことを特徴とする、請求項１に記載の偏光性回折素子。
前記透光性基板は光透過率が９０％以上であり、前記透光性基板上に充填される液晶の高さは前記凸部の上端より高く、前記凹部の下端から１．２μｍ以上１２μｍ以下に形成されることを特徴とする、請求項１に記載の偏光性回折素子。
前記透光性基板上に充填される液晶の高さは、前記凸部の上端から１μｍ以上２μｍ以下に形成されることを特徴とする、請求項１に記載の偏光性回折素子。
前記位相遅延層は、配向性を有する物質で形成されることを特徴とする、請求項２に記載の偏光性回折素子。
前記液晶又は前記それぞれの位相遅延層の少なくとも一側面に配向膜が形成されることを特徴とする、請求項２に記載の偏光性回折素子。
前記１層の位相遅延層は、下記式が満たされる位相遅延値λ'を有することを特徴とする、請求項２に記載の偏光性回折素子：
λ'＝Δｎ・ｄ
（式中、Δｎは単一位相遅延層の複屈折率値であり、ｄは単一位相遅延層の厚みである。）。
前記多数の位相遅延層が積層されるとき、下部に積層される位相遅延層の上部面の表面接触角が８０度以下であることを特徴とする、請求項２に記載の偏光性回折素子。
前記多数の位相遅延層が積層されるとき、下部に積層される位相遅延層の上部面の濡れエネルギーが１０ｍＮ／ｍ以上であることを特徴とする、請求項２に記載の偏光性回折素子。
前記液晶又は前記それぞれの位相遅延層の少なくとも一側面に、表面改質剤又は界面活性剤が塗布されることを特徴とする、請求項２に記載の偏光性回折素子。
前記回折格子の表面は、前記液晶の長軸が上記回折格子の長手方向と平行に配列し得るように配向処理されていることを特徴とする、請求項１に記載の偏光性回折素子。