WO2021132549A1 - テラヘルツ波制御素子 - Google Patents

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WO2021132549A1
WO2021132549A1 PCT/JP2020/048663 JP2020048663W WO2021132549A1 WO 2021132549 A1 WO2021132549 A1 WO 2021132549A1 JP 2020048663 W JP2020048663 W JP 2020048663W WO 2021132549 A1 WO2021132549 A1 WO 2021132549A1
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liquid crystal
carbon atoms
ring
terahertz wave
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PCT/JP2020/048663
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友之 佐々木
小野　浩司
喜弘 川月
耕平 後藤
皇晶 筒井
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国立大学法人長岡技術科学大学
公立大学法人兵庫県立大学
日産化学株式会社
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    • G02F2203/13—Function characteristic involving THZ radiation

Definitions

  • the present invention relates to a terahertz wave control element.
  • the present invention relates to a polarization-independent terahertz wave control element, particularly a polarization-independent terahertz wave control element using a liquid crystal.
  • the present invention also relates to a method for manufacturing a terahertz wave control element, particularly a method for manufacturing a polarization-independent terahertz wave control element, and more particularly a method for manufacturing a polarization-independent terahertz wave control element using a liquid crystal.
  • Electromagnetic waves in the terahertz band (0.1 THz to 10 THz) (hereinafter referred to as terahertz waves) are expected to have useful applications in many fields such as information communication, physical chemistry, biological observation, biodiagnosis, nondestructive inspection, environmental measurement, and security.
  • terahertz waves corresponds to the intermediate band between the light wave and the radio wave, has a longer wavelength and a wider band than the laser light, the optical element used in the conventional laser light cannot be used for the terahertz wave. Therefore, in order to realize and popularize the above-mentioned useful application using the terahertz wave, it is required to develop a technique for highly controlling the propagation of the terahertz wave.
  • Non-Patent Document 1 As research on elements that highly control the propagation of terahertz waves and materials for that purpose, for example, research on dynamic terahertz elements using liquid crystal has been reported, and basic elements such as phase shifters and wave plates have been reported. It has been shown that it can be realized by a liquid crystal (for example, Non-Patent Document 1 or Non-Patent Document 2). However, most of these liquid crystal terahertz elements operate by utilizing the refractive index anisotropy of the liquid crystal, and their characteristics depend on the polarization state of the incident wave in principle.
  • Non-Patent Document 3 A phase shifter using a cell has been developed (Non-Patent Document 3).
  • the phase shifter has a problem that there is a concern about an increase in scattering loss due to the domain structure, and a problem that it is technically difficult to intentionally control the domain size of random orientation, and these problems.
  • polarization-independent terahertz devices especially liquid crystal terahertz devices.
  • an object of the present invention is to provide a polarization-independent terahertz wave control element, particularly a polarization-independent terahertz wave control element using a liquid crystal.
  • an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a polarization-independent terahertz wave control element, particularly a method for manufacturing a polarization-independent terahertz wave control element using a liquid crystal. ..
  • A1> A first substrate capable of transmitting terahertz waves; (A2) A first electrode capable of transmitting a terahertz wave formed on the first substrate; and (A3) A first liquid crystal alignment film capable of transmitting a terahertz wave formed on the first electrode. ; First flat plate with (B) (B1) A second substrate capable of transmitting terahertz waves; (B2) A second electrode capable of transmitting a terahertz wave formed on the second substrate; and (B3) A second liquid crystal alignment film capable of transmitting a terahertz wave formed on the second electrode.
  • the (A) first flat plate and the (B) second flat plate are separated from each other by a predetermined distance so that the second flat plate having the above; and (C) the first and second liquid crystal alignment films face each other.
  • the first part has a first width
  • the second part has a second width
  • the first and second parts are arranged adjacent to each other and have a predetermined value.
  • the liquid crystals in the first portion and the second portion are oriented in a direction orthogonal to the (A) first substrate and the (B) second substrate.
  • the terahertz wave transmitted through the terahertz wave control element causes a phase change independent of the state of polarization. The above terahertz wave control element.
  • the first direction is preferably a direction parallel to the width direction of the first width.
  • the ratio (w1 / ⁇ ) of the first width w1 to the predetermined period ⁇ is 0.45 to 0.55, preferably 0.49 to 0.53, and more preferably 0. It is preferably .51 to 0.53, most preferably 0.523 to 0.524.
  • the predetermined distance d at which (A) the first flat plate and (B) the second flat plate are separated is 0.1 mm to 2.0 mm, preferably 0. It is preferably 2 mm to 2.0 mm, more preferably 1.0 mm to 2.0 mm.
  • the first and second liquid crystal alignment films are independently composed of (A-1) photocrosslinking and (A-2) photoisomerization. It is preferably formed with a photoreactive polymer having a photoreactive side chain that causes at least one reaction selected from the group.
  • the photoreactive polymer is represented by the following formulas (1) to (6).
  • Represents -O- or -O-CO-CH CH-;
  • S is an alkylene group having 1 to 12 carbon atoms, and the hydrogen atom bonded to them may be replaced with a halogen group;
  • T is a single bond or an alkylene group having 1 to 12 carbon atoms, and the hydrogen atom bonded to them may be replaced with a halogen group;
  • Y 1 represents a ring selected from a monovalent benzene ring, a naphthalene ring, a biphenyl ring, a furan ring, a pyrrole ring and an alicyclic hydrocarbon having 5 to 8 carbon atoms, or the same or selected from their substituents.
  • R 0 is a hydrogen atom or 1 to 1 to carbon atoms.
  • R 0 is a hydrogen atom or 1 to 1 to carbon atoms.
  • Y 2 is a group selected from the group consisting of a divalent benzene ring, a naphthalene ring, a biphenyl ring, a furan ring, a pyrrole ring, an alicyclic hydrocarbon having 5 to 8 carbon atoms, and a combination thereof.
  • R is hydroxy group, or an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or represents the same definition as Y 1;
  • CN a halogen group, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or an alkyloxy group having 1 to 5 carbon atoms;
  • One of q1 and q2 is 1 and the other is 0;
  • q3 is 0 or 1;
  • P and Q are independently selected from the group consisting of a divalent benzene ring, a naphthalene ring, a biphenyl ring, a furan ring, a pyrrole ring, an alicyclic hydrocarbon having 5 to 8 carbon atoms, and a combination thereof.
  • the photoreactive polymer is the following formulas (7) to (10).
  • Y 1 represents a ring selected from a monovalent benzene ring, a naphthalene ring, a biphenyl ring, a furan ring, a pyrrole ring and an alicyclic hydrocarbon having 5 to 8 carbon atoms, or the same or selected from their substituents. It is a group consisting of 2 to 6 different rings bonded via a bonding group B, and the hydrogen atoms bonded to them are independently ⁇ COOR 0 (in the formula, R 0 is a hydrogen atom or 1 to 1 to carbon atoms).
  • the photoreactive polymer has the following formulas (11) to (13).
  • -O-CO-CH CH-;
  • R 0 is a hydrogen atom or carbon number 1 to 5
  • R 0 is a hydrogen atom or carbon number 1 to 5
  • -NO 2 , -CN, -CH C (CN) 2
  • -CH CH-CN
  • halogen group alkyl group with 1 to 5 carbon atoms, or alkyl with 1 to 5 carbon atoms. It may be substituted with an oxy group, or represents a hydroxy group or an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms). It is preferable to have any one photoreactive side chain selected from the group consisting of.
  • the photoreactive polymer is the following formula (14) or (15).
  • -O-CO-CH CH-;
  • Y 1 represents a ring selected from a monovalent benzene ring, a naphthalene ring, a biphenyl ring, a furan ring, a pyrrole ring and an alicyclic hydrocarbon having 5 to 8 carbon atoms, or the same or selected from their substituents.
  • R 0 is a hydrogen atom or 1 to 1 to carbon atoms.
  • R 0 is a hydrogen atom or 1 to 1 to carbon atoms.
  • the photoreactive polymer is the following formula (16) or (17).
  • the photoreactive polymer is the following formula (18) or (19).
  • Y 1 represents a ring selected from a monovalent benzene ring, a naphthalene ring, a biphenyl ring, a furan ring, a pyrrole ring and an alicyclic hydrocarbon having 5 to 8 carbon atoms, or the same or selected from their substituents. It is a group consisting of 2 to 6 different rings bonded via a bonding group B, and the hydrogen atoms bonded to them are independently ⁇ COOR 0 (in the formula, R 0 is a hydrogen atom or 1 to 1 to carbon atoms).
  • the photoreactive polymer is represented by the following formula (20).
  • Y 1 represents a ring selected from a monovalent benzene ring, a naphthalene ring, a biphenyl ring, a furan ring, a pyrrole ring and an alicyclic hydrocarbon having 5 to 8 carbon atoms, or the same or selected from their substituents. It is a group consisting of 2 to 6 different rings bonded via a bonding group B, and the hydrogen atoms bonded to them are independently ⁇ COOR 0 (in the formula, R 0 is a hydrogen atom or 1 to 1 to carbon atoms).
  • Step of preparing liquid crystal alignment agent (III) A step of applying the first liquid crystal alignment agent on the first electrode of the first substrate to form a first liquid crystal alignment film; (IV) (i) A photo having a first region having a first width and transmitting a first polarized light and a second region having a second width and not transmitting a first polarized light alternately at a predetermined cycle.
  • the photomask is arranged so that a second portion different from the first portion in the first light irradiation step is a region that transmits a second polarized light orthogonal to the first polarized light. Then, the first liquid crystal alignment film is irradiated with the second polarized light via the photo mask, and the photoreactive polymer at the second portion of the first liquid crystal alignment film is caused to cause the above reaction.
  • Light irradiation step 2 (V) A step of heat-treating the substrate obtained after the first and second light irradiation steps to obtain a first flat plate; (I') A step of preparing a second substrate capable of transmitting terahertz waves, which comprises a second electrode capable of transmitting terahertz waves on one surface; A second having a photoreactive polymer having a photoreactive side chain that produces at least one reaction selected from the group consisting of (II') (A-1) photocrosslinking and (A-2) photoisomerization.
  • Process of preparing the liquid crystal alignment agent of (III') A step of applying the second liquid crystal alignment agent on the second electrode of the second substrate to form a second liquid crystal alignment film; (IV') (i') The second liquid crystal alignment film is irradiated with the first polarized light through the photomask, and the photoreactivity of the first'site of the liquid crystal alignment film corresponding to the first region.
  • the first'light irradiation step of causing the above reaction in the polymer;
  • the second portion different from the first portion in the first light irradiation step is a region that transmits the second polarized light orthogonal to the first polarized light.
  • a photomask is arranged, the second liquid crystal alignment film is irradiated with the second polarized light through the photomask, and the photoreactive polymer at the second portion of the second liquid crystal alignment film is subjected to the above.
  • Second light irradiation step that causes a reaction;
  • V' A step of heat-treating the substrate obtained after the first and second light irradiation steps to obtain a second flat plate;
  • VI The first and second liquid crystal alignment films face each other, the first portion of the first liquid crystal alignment film and the first portion of the second liquid crystal alignment film face each other, and the first liquid crystal
  • the first flat plate and the second flat plate are arranged in parallel with a predetermined distance so that the second portion of the alignment film and the second portion of the second liquid crystal alignment film face each other.
  • a polarization-independent terahertz wave control element particularly a polarization-independent terahertz wave control element using a liquid crystal.
  • a method for manufacturing a polarization-independent terahertz wave control element particularly a method for manufacturing a polarization-independent terahertz wave control element using a liquid crystal.
  • the present application provides a terahertz wave control element and a method for manufacturing the terahertz wave control element.
  • the terahertz wave control element and the method for manufacturing the terahertz wave control element will be described in this order.
  • the common items will be described in either the terahertz wave control element or the manufacturing method thereof.
  • the terahertz wave control element of the present invention is (A) First flat plate; (B) A second flat plate that may be the same as or different from the first flat plate; and (C) formed by arranging the first flat plate and the second flat plate in parallel with a predetermined distance. Liquid crystal existing in the space; Is formed with.
  • the first flat plate is (A1) A first substrate capable of transmitting terahertz waves; (A2) A first electrode capable of transmitting a terahertz wave formed on the first substrate; and (A3) A first liquid crystal alignment film capable of transmitting a terahertz wave formed on the first electrode. ; Have. Further, (B) the second flat plate is (B1) A second substrate capable of transmitting terahertz waves; (B2) A second electrode capable of transmitting a terahertz wave formed on the second substrate; and (B3) A second liquid crystal alignment film capable of transmitting a terahertz wave formed on the second electrode. ; Have.
  • the first and second substrates may be the same or different. Preferably, the first and second substrates are the same.
  • the materials of the first and second substrates are not particularly limited as long as they can transmit terahertz waves. Materials for the first and second substrates include, for example, quartz glass; Si wafers; polymer materials such as polyethylene, polytetrafluoroethylene, polypropylene, polymethylpentene (TPX®), Truupica®; However, it is not limited to these.
  • the first and second electrodes may be the same or different. Preferably, the first and second electrodes are the same.
  • the materials of the first and second electrodes are not particularly limited as long as they can transmit terahertz waves. Examples of the material of the first and second electrodes include, but are not limited to, NiCr; graphene; a conductive polymer such as a polythiophene-based conductive polymer PEDOT / PSS.
  • the first and second liquid crystal alignment films may be the same or different. Preferably, the first and second liquid crystal alignment films are the same.
  • the first and second liquid crystal alignment films are not particularly limited as long as they can transmit terahertz waves and have the property of orienting the liquid crystal in a desired direction.
  • the first and second liquid crystal alignment films are photoreactive side chains that independently cause at least one reaction selected from the group consisting of (A-1) photocrosslinking and (A-2) photoisomerization. It is preferable to have a photoreactive polymer having.
  • liquid crystal alignment film having a photoreactive polymer having a photoreactive side chain that causes the above reaction By using a liquid crystal alignment film having a photoreactive polymer having a photoreactive side chain that causes the above reaction, a liquid crystal lattice described later can be easily prepared, so that the photoreactivity that causes the above reaction can be easily produced. It is preferable to use a liquid crystal alignment film having a photoreactive polymer having a side chain.
  • the photoreactive polymer is i) a polymer that exhibits liquid crystallinity in a predetermined temperature range and has a photoreactive side chain.
  • the photoreactive polymer preferably reacts with light in the wavelength range of ii) 250 nm to 450 nm and exhibits liquid crystallinity in the temperature range of 50 to 300 ° C.
  • the photoreactive polymer preferably has a photoreactive side chain that reacts with light in the wavelength range of iii) 250 nm to 450 nm, particularly polarized ultraviolet light.
  • the photoreactive polymer preferably has a mesogen group because it exhibits liquid crystallinity in the temperature range of iv) 50 to 300 ° C.
  • the photoreactive polymer has a photoreactive side chain having photoreactivity.
  • the structure of the side chain is not particularly limited, but has a structure that causes the reaction shown in (A-1) and / or (A-2) above, and has a structure that causes the (A-1) photocrosslinking reaction. Is preferable.
  • (A-1) The structure that causes the photocrosslinking reaction is preferable in that the structure after the reaction can stably maintain the orientation of the photoreactive polymer for a long period of time even when exposed to external stress such as heat. .. It is preferable that the side chain structure of the photoreactive polymer has a rigid mesogen component because the orientation of the liquid crystal is stable.
  • mesogen component examples include, but are not limited to, a biphenyl group, a terphenyl group, a phenylcyclohexyl group, a phenylbenzoate group, and an azobenzene group.
  • the structure of the main chain of the photoreactive polymer includes, for example, radical polymerizable groups such as hydrocarbons, (meth) acrylates, itacones, fumarate, maleate, ⁇ -methylene- ⁇ -butyrolactone, styrene, vinyl, maleimide, norbornene and the like. At least one selected from the group consisting of siloxane can be mentioned, but is not limited thereto.
  • photoreactive polymer for example, it is preferable to have any one of the photoreactive side chains selected from the group consisting of the following formulas (1) to (6).
  • Represents O- or -O-CO-CH CH-;
  • S is an alkylene group having 1 to 12 carbon atoms, and the hydrogen atom bonded to them may be replaced with a halogen group;
  • T is a single bond or an alkylene group having 1 to 12 carbon atoms, and the hydrogen atom bonded to them may be replaced with a halogen group;
  • Y 1 represents a ring selected from a monovalent benzene ring, a naphthalene ring, a biphenyl ring, a furan ring, a pyrrole ring and an alicyclic hydrocarbon having 5 to 8 carbon atoms, or the same or selected from their substituents.
  • R 0 is a hydrogen atom or 1 to 1 to carbon atoms.
  • R 0 is a hydrogen atom or 1 to 1 to carbon atoms.
  • Y 2 is a group selected from the group consisting of a divalent benzene ring, a naphthalene ring, a biphenyl ring, a furan ring, a pyrrole ring, an alicyclic hydrocarbon having 5 to 8 carbon atoms, and a combination thereof.
  • R is hydroxy group, or an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, or represents the same definition as Y 1;
  • CN a halogen group, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or an alkyloxy group having 1 to 5 carbon atoms;
  • One of q1 and q2 is 1 and the other is 0;
  • q3 is 0 or 1;
  • P and Q are independently selected from the group consisting of a divalent benzene ring, a naphthalene ring, a biphenyl ring, a furan ring, a pyrrole ring, an alicyclic hydrocarbon having 5 to 8 carbon atoms, and a combination thereof.
  • photoreactive polymer for example, it is preferable to have any one kind of photoreactive side chain selected from the group consisting of the following formulas (7) to (10).
  • Represents O- or -O-CO-CH CH-;
  • Y 1 represents a ring selected from a monovalent benzene ring, a naphthalene ring, a biphenyl ring, a furan ring, a pyrrole ring and an alicyclic hydrocarbon having 5 to 8 carbon atoms, or the same or selected from their substituents. It is a group consisting of 2 to 6 different rings bonded via a bonding group B, and the hydrogen atoms bonded to them are independently ⁇ COOR 0 (in the formula, R 0 is a hydrogen atom or 1 to 1 to carbon atoms).
  • photoreactive polymer for example, it is preferable to have any one kind of photoreactive side chain selected from the group consisting of the following formulas (11) to (13).
  • -O-CO-CH CH-;
  • R 0 is a hydrogen atom or carbon number 1 to 5
  • R 0 is a hydrogen atom or carbon number 1 to 5
  • -NO 2 , -CN, -CH C (CN) 2
  • -CH CH-CN
  • halogen group alkyl group with 1 to 5 carbon atoms, or alkyl with 1 to 5 carbon atoms. It may be substituted with an oxy group, or represents a hydroxy group or an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms.
  • a photoreactive side chain represented by the following formula (14) or (15).
  • Y 1 represents a ring selected from a monovalent benzene ring, a naphthalene ring, a biphenyl ring, a furan ring, a pyrrole ring and an alicyclic hydrocarbon having 5 to 8 carbon atoms, or the same or selected from their substituents.
  • R 0 is a hydrogen atom or 1 to 1 to carbon atoms.
  • R 0 is a hydrogen atom or 1 to 1 to carbon atoms.
  • photoreactive polymer for example, it is preferable to have a photoreactive side chain represented by the following formula (16) or (17).
  • -CH CH-represents;
  • photoreactive polymer for example, it is preferable to have a photoreactive side chain represented by the following formula (18) or (19).
  • Y 1 represents a ring selected from a monovalent benzene ring, a naphthalene ring, a biphenyl ring, a furan ring, a pyrrole ring and an alicyclic hydrocarbon having 5 to 8 carbon atoms, or the same or selected from their substituents. It is a group consisting of 2 to 6 different rings bonded via a bonding group B, and the hydrogen atoms bonded to them are independently ⁇ COOR 0 (in the formula, R 0 is a hydrogen atom or 1 to 1 to carbon atoms).
  • photoreactive polymer for example, it is preferable to have a photoreactive side chain represented by the following formula (20).
  • Y 1 represents a ring selected from a monovalent benzene ring, a naphthalene ring, a biphenyl ring, a furan ring, a pyrrole ring and an alicyclic hydrocarbon having 5 to 8 carbon atoms, or the same or selected from their substituents. It is a group consisting of 2 to 6 different rings bonded via a bonding group B, and the hydrogen atoms bonded to them are independently ⁇ COOR 0 (in the formula, R 0 is a hydrogen atom or 1 to 1 to carbon atoms).
  • a polymer having any one liquid crystal side chain selected from the group consisting of the following formulas (21) to (31) may be contained.
  • the photoreactive side chain of the above-mentioned polymer forming the photoreactive polymer film does not have liquid crystallinity, or the main chain of the above-mentioned polymer forming the photoreactive polymer film is liquid crystallinity.
  • the component forming the photoreactive polymer film preferably has any one liquid crystal side chain selected from the group consisting of the following formulas (21) to (31).
  • A, B, q1 and q2 have the same definitions as above;
  • Y 3 is a monovalent benzene ring, a naphthalene ring, a biphenyl ring, a furan ring, a nitrogen-containing heterocycle, and alicyclic hydrocarbons having 5 to 8 carbon atoms, and, with a group selected from the group consisting of Yes, the hydrogen atoms attached to them may be independently substituted with -NO 2 , -CN, a halogen group, an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, or an alkyloxy group having 1 to 5 carbon atoms;
  • R 2 is a hydrogen atom, -NO 2 , -CN, a halogen group, a monovalent benzene ring, a naphthalene ring, a biphenyl ring, a furan ring, a nitrogen-containing heterocycle, and an alicyclic hydrocarbon having 5 to 8 carbon atoms.
  • the photoreactive polymer film may be composed of the photoreactive side chain monomer and the monomer having the liquid crystal side chain. Can be obtained by copolymerizing. For example, it can be produced by referring to [0062] to [0090] of WO2017 / 061536 (all the contents of the publication are incorporated in the present application by reference).
  • the terahertz wave control element of the present invention has (C) a liquid crystal.
  • the liquid crystal exists in a space formed by arranging the first flat plate and the second flat plate in parallel at a predetermined distance so that the first and second liquid crystal alignment films face each other. ..
  • liquid crystal (C) for example, a nematic liquid crystal or a ferroelectric liquid crystal conventionally used for a liquid crystal display element or the like can be used.
  • cyanobiphenyls such as 4-cyano-4'-n-pentylbiphenyl and 4-cyano-4'-n-feptyroxybiphenyl
  • cholesteryl esters such as cholesteryl acetate and cholesteryl benzoate
  • Carbonated esters such as 4-carboxyphenyl ethyl carbonate and 4-carboxyphenyl-n-butyl carbonate
  • phenyl esters such as benzoic acid phenyl ester and phthalic acid biphenyl ester
  • benzylidene-2-naphthylamine, 4'-n- Schiff bases such as butoxybenziliden-4-acetylaniline
  • benzidines such as N, N'-bisbenzidene benzidine, p-dianis alben
  • the liquid crystal (C) has the following orientation state. That is, when (D1) no voltage is applied, the liquid crystal is oriented in the first direction parallel to (A) the first flat plate and (B) the second flat plate, and the first portion. It has a second portion orthogonal to the direction and oriented in a second direction (A) parallel to the first flat plate and (B) the second flat plate.
  • the first part has a first width
  • the second part has a second width
  • the first and second parts are arranged adjacent to each other and alternate at a predetermined cycle. Is placed in.
  • the liquid crystals in the first portion and the second portion are oriented in a direction orthogonal to (A) the first substrate and (B) the second substrate.
  • the above-mentioned first direction is preferably a direction parallel to the above-mentioned width direction of the first width.
  • the ratio (w1 / ⁇ ) of the first width w1 to the predetermined period ⁇ is 0.45 to 0.55, preferably 0.49 to 0.53, more preferably 0.51 to 0.53. Most preferably, it is 0.523 to 0.524.
  • FIG. 1 is a diagram showing an outline of the terahertz wave control element of the present invention.
  • the liquid crystal is a first flat plate having a first substrate, quartz glass, a first electrode, a NiCr layer, and a first liquid crystal alignment film, and a second substrate.
  • a quartz glass, a NiCr layer as a second electrode, and a second flat plate having a second liquid crystal alignment film are arranged in parallel so as to face each other so that the first and second liquid crystal alignment films face each other. It is installed in the space.
  • the liquid crystal alignment film is in the first'direction parallel to the first flat plate and the second flat plate (in FIG. 1, the direction represented by the right-pointing arrow ⁇ ). ) And the second'direction orthogonal to the first'direction and parallel to the first flat plate and the second flat plate (in FIG. 1, orthogonal to the paper surface and far away). It has a second'site oriented in the direction away (the direction represented by ⁇ ).
  • FIG. 1A when no voltage is applied in FIG. 1D, the liquid crystal is oriented in the first direction parallel to the first flat plate and the second flat plate (in FIG. 1).
  • FIG. 1B when the voltage (D3) is applied, the liquid crystal is oriented in the direction orthogonal to the first flat plate and the second flat plate in both the first portion and the second portion. ..
  • the terahertz wave transmitted through the (E) terahertz wave control element can generate a phase change independent of the state of polarization.
  • the mechanism by which the terahertz wave control element of the present invention causes a phase change in which the terahertz wave passing through the element causes a phase change independent of the state of polarization will be described below.
  • FIG. 2 shows the configuration of the present invention, specifically, a one-dimensional lattice structure made of a uniaxial anisotropy liquid crystal having the above configurations (D1) to (D3).
  • D1 to (D3) the configurations of the present invention.
  • the liquid crystal layer is parallel to the xy plane and the propagation direction of the incident wave (wave number vector k of the incident wave) is parallel to the z axis.
  • the lattice vector K is taken in the x-axis direction and the angle formed by the x-axis and the director n (the same as the orientation direction of the liquid crystal) is ⁇ (x), it is expressed by the following equation (1).
  • ⁇ represents the grid period
  • m is an integer
  • n para and n perp is represented by the following formula (3) and (4), n e and n o, as described above, an extraordinary refractive index of the liquid crystal n e and ordinary index n o.
  • n o 1.58 + i0.031
  • the anisotropy of n para- n perp is shown in FIG. From the results of FIG. 3, it can be seen that the effective birefringence Re (n para- n perp ) can be set to 0 by appropriately selecting the filling factor F. For example, for the data shown in FIG.
  • f is the frequency of the incident wave
  • d is the thickness of the liquid crystal layer
  • c is the speed of light in vacuum
  • the terahertz wave control element of the present invention can be used for an intensity modulator for wireless information communication, a non-destructive tomographic measurement system for structures, an interference microscope applicable to biological observation, and the like.
  • the terahertz wave control element of the present invention can be manufactured as follows. That is, (I) A step of preparing a first substrate capable of transmitting terahertz waves, which comprises a first electrode capable of transmitting terahertz waves on one surface; (II) A first having a photoreactive polymer having a photoreactive side chain that produces at least one reaction selected from the group consisting of (A-1) photocrosslinking and (A-2) photoisomerization.
  • Step of preparing liquid crystal alignment agent (III) A step of applying the first liquid crystal alignment agent on the first electrode of the first substrate to form a first liquid crystal alignment film; (IV) (i) A photo having a first region having a first width and transmitting a first polarized light and a second region having a second width and not transmitting a first polarized light alternately at a predetermined cycle.
  • the photomask is arranged so that a second portion different from the first portion in the first light irradiation step is a region that transmits a second polarized light orthogonal to the first polarized light. Then, the first liquid crystal alignment film is irradiated with the second polarized light via the photo mask, and the photoreactive polymer at the second portion of the first liquid crystal alignment film is caused to cause the above reaction.
  • Light irradiation step 2 (V) A step of heat-treating the substrate obtained after the first and second light irradiation steps to obtain a first flat plate; (I') A step of preparing a second substrate capable of transmitting terahertz waves, which comprises a second electrode capable of transmitting terahertz waves on one surface; A second having a photoreactive polymer having a photoreactive side chain that produces at least one reaction selected from the group consisting of (II') (A-1) photocrosslinking and (A-2) photoisomerization.
  • Process of preparing the liquid crystal alignment agent of (III') A step of applying the second liquid crystal alignment agent on the second electrode of the second substrate to form a second liquid crystal alignment film; (IV') (i') The second liquid crystal alignment film is irradiated with the first polarized light through the photomask, and the photoreactivity of the first'site of the liquid crystal alignment film corresponding to the first region.
  • the first'light irradiation step of causing the above reaction in the polymer;
  • the second portion different from the first portion in the first light irradiation step is a region that transmits the second polarized light orthogonal to the first polarized light.
  • a photomask is arranged, the second liquid crystal alignment film is irradiated with the second polarized light through the photomask, and the photoreactive polymer at the second portion of the second liquid crystal alignment film is subjected to the above.
  • Second light irradiation step that causes a reaction;
  • V' A step of heat-treating the substrate obtained after the first and second light irradiation steps to obtain a second flat plate;
  • VI The first and second liquid crystal alignment films face each other, the first portion of the first liquid crystal alignment film and the first portion of the second liquid crystal alignment film face each other, and the first liquid crystal
  • the first flat plate and the second flat plate are arranged in parallel with a predetermined distance so that the second portion of the alignment film and the second portion of the second liquid crystal alignment film face each other.
  • VII a step of filling the space with a liquid crystal;
  • a terahertz wave control element can be obtained by having
  • the steps (I) to (V) are steps for obtaining a first flat plate
  • the steps (I') to (V') are steps for obtaining a second flat plate.
  • the first flat plate and the second flat plate may be the same or different, but preferably they are the same.
  • the first flat plate and the second flat plate are different from each other in the first or second substrate, the first or second electrode, and the first or second liquid crystal alignment film, but the same method is used.
  • the steps (I) to (V) will be described in detail, and the description of the steps (I') to (V') will be omitted.
  • Step (I) is a step of preparing a first substrate capable of transmitting terahertz waves, which comprises a first electrode capable of transmitting terahertz waves on one surface.
  • the first electrode and the first substrate are as described above.
  • the method of providing the first electrode on one surface of the first substrate depends on the first substrate used and the first electrode used. For example, NiCr is vacuum-deposited, and PEDOT / PSS is an aqueous solution. It can be obtained by spin coating.
  • Step (II) has a photoreactive polymer having a photoreactive side chain that produces at least one reaction selected from the group consisting of (A-1) photocrosslinking and (A-2) photoisomerization.
  • This is a step of preparing the first liquid crystal alignment agent.
  • the photoreactive side chain and the photoreactive polymer are as described above.
  • the first liquid crystal aligning agent is formed by having the photoreactive polymer and a solvent that dissolves the photoreactive polymer. In addition to the photoreactive polymer and the solvent, the first liquid crystal aligning agent may have components as required.
  • the step (III) is a step of applying the first liquid crystal alignment agent on the first electrode of the first substrate to form the first liquid crystal alignment film.
  • the coating method may depend on the first liquid crystal alignment agent used, but a conventionally known method can be used, for example, spin coating can be used.
  • a step of heating at a predetermined temperature may be provided.
  • the predetermined temperature depends on the photoreactive polymer used, the first liquid crystal alignment agent used, the first substrate used, the first electrode used, and the like, but for example, in paragraph number [0151] of WO2014 / 185410.
  • the listed temperatures can be mentioned, but not limited to.
  • Step (IV) includes (i) a first light irradiation step; and (ii) a second light irradiation step; (I) In the first light irradiation step, the liquid crystal alignment film is interposed through a photomask having a terahertz wave transmitting region having a first width and a terahertz wave opaque region having a second width alternately at a predetermined cycle. Is irradiated with the first polarized light, and the photoreactive polymer at the first portion of the liquid crystal alignment film corresponding to the terahertz wave transmission region is subjected to the above-mentioned reaction, that is, (A-1) photocrosslinking and (A-2). ) A step of causing at least one reaction selected from the group consisting of photoisomerization.
  • the second portion of the liquid crystal alignment film corresponding to the terahertz wave opaque region different from the first portion in the first light irradiation step becomes the terahertz wave transmission region.
  • the photomask is arranged, the first liquid crystal alignment film is irradiated with a second polarized light orthogonal to the first polarized light through the photomask, and the first polarized light corresponding to the terahertz wave transmission region is irradiated.
  • the liquid crystal becomes the above-mentioned (D1).
  • the configuration that is, the first portion in which the liquid crystal is oriented in the first direction parallel to the (A) first flat plate and (B) second flat plate when (D1) no voltage is applied, and the first It is oriented so that it has a second portion that is orthogonal to one direction and is oriented in a second direction that is orthogonal to (A) a first plate and (B) a direction parallel to the second plate.
  • the step (V) is a step of heat-treating the substrate obtained after the first and second light irradiation steps to obtain a first flat plate.
  • the heat treatment depends on the first substrate to be used, the first electrode to be used, the first liquid crystal alignment agent to be used, and the like, and is, for example, at the temperature described in paragraph numbers [0154] to [0155] of WO2014 / 185410. Heat treatment can be mentioned, but is not limited to this.
  • the steps (I') to (V') are steps for preparing the second flat plate, but in the steps (I') to (V'), the first flat plate is used as the second plate. Since it is only replaced with a flat plate and the process itself is the same, the description thereof will be omitted.
  • the first and second liquid crystal alignment films face each other, the first portion of the first liquid crystal alignment film and the first portion of the second liquid crystal alignment film face each other, and the first The first flat plate and the second flat plate are arranged in parallel with a predetermined distance so that the second portion of the liquid crystal alignment film and the second portion of the second liquid crystal alignment film face each other.
  • the step (VII) is a step of filling the space obtained in the step (VI) with a liquid crystal.
  • the liquid crystal is as described in the above-mentioned (C) liquid crystal.
  • the terahertz wave control element can be manufactured by the above steps (I) to (VII).
  • the terahertz wave control element thus obtained can exhibit the operations of the above-described configurations (D1) to (D3) and (E). That is, (D1) When no voltage is applied, the liquid crystal is oriented in the first direction parallel to (A) the first flat plate and (B) the second flat plate, and the first direction. Has a second portion orthogonal and oriented in a second direction (A) parallel to the first flat plate and (B) the second flat plate.
  • the first part has a first width
  • the second part has a second width
  • the first and second parts are arranged adjacent to each other and alternate at a predetermined cycle.
  • Placed in (D3) When a voltage is applied, the liquid crystals in the first portion and the second portion are oriented in the directions orthogonal to (A) the first substrate and (B) the second substrate.
  • the terahertz wave transmitted through the terahertz wave control element can generate a phase change independent of the state of polarization.
  • Two pieces of quartz glass (thickness 0.96 mm) having relatively high transparency in the terahertz band were prepared, and a NiCr thin film (thickness 0.01 ⁇ m) was deposited on one side of each as a transparent electrode in the terahertz band.
  • a photoaligning agent manufactured by Nissan Chemical Industries, Ltd.
  • the photoaligning agent contains photoreactive polymers derived from monomers represented by the following formulas MA1 and MA2.
  • the photoreactive polymer is irradiated with linearly polarized ultraviolet light and heat-treated to induce an orientation-regulating force, and the easy orientation axis is orthogonal to the direction of linearly polarized light.
  • the obtained substrate having the photoalignment film was subjected to a photoalignment film by an ultraviolet exposure device (KIN-ITSU-KUN50, Yamashita Denso) via a bandpass filter with a center wavelength of 313 nm, a polarizer, and a photomask (CA25E20LPMM, Edmund Optics).
  • the photomask used and the exposure method using the photomask are outlined in FIG. As the outline is shown in FIG. 4A, the photomask used was a one-dimensional amplitude type binary lattice (ronky ruling) having a lattice period ⁇ of 50 ⁇ m and a line width w of 25 ⁇ m.
  • the photomask does not transmit ultraviolet light in the black-painted opaque region, while it transmits ultraviolet light in the opening at the line width w.
  • the photomask was arranged on the obtained substrate, specifically on the photoalignment film and in contact with the photoalignment film. The exposure was performed twice on the photoalignment film of each substrate as shown below. The first time, the direction of the ultraviolet linearly polarized light was made parallel to the lattice vector direction of the photomask by the polarizer. The second time, the substrate was moved by 25 ⁇ m in the lattice vector direction by the microstage, and the direction of the ultraviolet linearly polarized light was orthogonal to the lattice vector direction by the polarizer. In each exposure, the ultraviolet light intensity was 6.3 mW / cm 2 , and the exposure time was 2.4 seconds. After exposure, the substrate was heat treated on a hot plate at 140 ° C. for 10 minutes.
  • the two substrates obtained above are superposed on each other via a zirconia ball spacer having a diameter of about 0.3 mm so that the photoalignment films of the respective substrates face each other, and the lattice vector of the bialignment films is observed under a polarizing microscope.
  • the lattices were aligned so that the directions were parallel and the spatial phase difference of the lattice was 0 (for example, the arrangement shown in FIG. 1), and the lattices were bonded with an adhesive.
  • nematic liquid crystal 5CB Tokyo Kasei was injected to obtain a liquid crystal cell, that is, a terahertz wave control element.
  • the transmission spectrum of the obtained liquid crystal cell that is, the terahertz wave control element in the terahertz band was measured by a terahertz time region spectroscopy system (TAS7500, Advantest).
  • TAS7500 terahertz time region spectroscopy system
  • Linearly polarized waves were used for incident and detection, and the electric field and the lattice vector of the liquid crystal cell were made parallel or orthogonal.
  • the terahertz wave was applied perpendicular to the cell.
  • the measurement environment was room temperature.
  • FIG. 5 (a) The measurement result of the transmittance in the terahertz band is shown in FIG. 5 (a).
  • the black circle plot is the measurement result of the transmittance when the electric field vector E and the lattice vector K are parallel
  • the white circle plot is the electric field vector E and the lattice vector K. It is a measurement result of the transmittance when is parallel. From FIG. 5A, it was confirmed that the transmittance was about the same when the electric field vector E and the lattice vector K were parallel and when they were perpendicular, and the polarization dependence was sufficiently small.
  • FIG. 5B shows the theoretical transmittance calculated by Fresnel's formula.
  • the solid line is the calculation result when the electric field vector E and the lattice vector K are parallel
  • the broken line is the calculation result when the electric field vector E and the lattice vector K are perpendicular.
  • the liquid crystal cell was modeled into a three-layer structure of a quartz glass substrate, a liquid crystal layer, and a quartz glass substrate. Since the alignment film is a dielectric and is sufficiently thinner than the wavelength of the terahertz wave, it was not considered in the calculation.
  • the refractive index of the outer space 1 a quartz glass substrate thickness d Glass: 0.96 mm, refractive index of the quartz glass substrate n glass: 1.96 + i0.9 ⁇ 10 -14 f, the thickness of the liquid crystal layer d: 0. 34 mm, refractive index n para of the liquid crystal layer when the electric field vector E and the lattice vector K are parallel : 1.65 + i0.024, refractive index n perp of the liquid crystal layer when the electric field vector E and the lattice vector K are vertical: It was assumed to be 1.66 + i0.022.
  • d glass and n glass are determined from the results of terahertz time region spectroscopic measurement of the quartz glass substrate used alone, and d is the measurement result of the void spacing of the empty cell.
  • n para and n perp, the refractive index n o of the nematic liquid crystal 5CB as described above: 1.58 + i0.031, n e: the 1.74 + i0.014, F 0 from Deyuti ratio of photomask used. It was calculated from Eqs. (3) and (4) on the assumption that it was 50.
  • the transmittance was about the same when the electric field vector E and the lattice vector K were parallel and when the electric field vector E and the lattice vector K were vertical. It also agreed relatively well with the measurement results. From this result, it can be inferred that the refractive index of the liquid crystal cell produced this time, that is, the terahertz wave control element, can be well explained by the above-mentioned effective medium theory, and the loss due to scattering is also negligible.
  • FIG. 6 shows the phase difference of the transmitted wave when the electric field vector E and the lattice vector K are parallel and when the electric field vector E and the lattice vector K are vertical.
  • the thickness of the liquid crystal layer d 0.34 mm was also set in the homogeneous oriented cell, and nematic liquid crystal 5CB was used as the liquid crystal.
  • the measurement result and the calculation result of the phase difference were in relatively good agreement. Therefore, we used in the calculation, the refractive index n o and n e of the nematic liquid crystal 5CB is considered to have been reasonable value.
  • the effective birefringence of the produced cell is about 20% of this value. From this, it is considered that the effective birefringence can be controlled by using the sub-wavelength lattice structure, and the effective birefringence can be set to 0 by appropriately selecting F.
  • FIG. 7 shows the measurement result and the calculation result of the phase shift of the terahertz wave control element obtained in the embodiment when a sufficiently large voltage is applied.
  • the phase shift is defined as the difference between the cell phase when no voltage is applied and the cell phase when a voltage is applied.
  • the voltage was a square wave having a frequency of 1 kHz and an amplitude of 5 V.
  • the polarization dependence of the phase shift was small, and the shift amount was about the same as the calculation result.
  • the refractive index of the liquid crystal when a voltage is applied and a n o irrespective of the polarization. From this result, it was demonstrated that the terahertz wave control element of the present invention can realize polarization-independent phase shift by using the sub-wavelength liquid crystal lattice structure.

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Abstract

本発明は、偏波無依存のテラヘルツ波制御素子の提供、及び偏波無依存のテラヘルツ波制御素子の製造方法を提供する。 本発明は、（Ａ）（Ａ１）第１の基板；（Ａ２）該第１の基板上に形成される第１の電極；及び（Ａ３）該第１の電極上に形成される第１の液晶配向膜；を有する第１の平板； （Ｂ）（Ｂ１）第２の基板；（Ｂ２）該第２の基板上に形成される第２の電極；及び（Ｂ３）該第２の電極上に形成される第２の液晶配向膜；を有する第２の平板；及び（Ｃ）第１及び第２の液晶配向膜が対向するように、（Ａ）第１の平板と（Ｂ）第２の平板とを所定距離を離間させて平行配置させることにより形成される空間に存在する液晶；を有するテラヘルツ波制御素子であって、（Ｄ１）電圧無印加時において、液晶が、（Ａ）第１の平板及び（Ｂ）第２の平板と平行方向である第１の方向に配向する第１の部位、及び第１の方向とは直交し且つ（Ａ）第１の平板及び前記（Ｂ）第２の平板と平行方向である第２の方向に配向する第２の部位を有し、（Ｄ２）第１の部位は第１の幅を有し、第２の部位は第２の幅を有し、第１及び第２の部位とは互いに隣接して配置され且つ所定の周期で交互に配置され、（Ｄ３）電圧印加時において、第１の部位及び第２の部位における液晶は、（Ａ）第１の基板及び（Ｂ）第２の基板と直交する方向に配向し、（Ｅ）テラヘルツ波制御素子を透過するテラヘルツ波が偏波の状態に依存しない位相変化を生じる上記テラヘルツ波制御素子を提供する。

Description

テラヘルツ波制御素子
　本発明は、テラヘルツ波制御素子に関する。特に、本発明は、偏波無依存のテラヘルツ波制御素子、特に液晶を利用した偏波無依存のテラヘルツ波制御素子に関する。
　また、本発明は、テラヘルツ波制御素子の製造方法、特に偏波無依存のテラヘルツ波制御素子の製造方法、より特に液晶を利用した偏波無依存のテラヘルツ波制御素子の製造方法に関する。
 テラヘルツ帯（０．１ＴＨｚ～１０ＴＨｚ）における電磁波（以下、テラヘルツ波）は、情報通信、物理化学、生体観察、生体診断、非破壊検査、環境計測、セキュリティー等、多くの分野で有用な応用が期待されている。テラヘルツ波は、光波と電波の中間帯域に当たり、レーザ光に比べて波長が長く、且つ広帯域であるため、従来のレーザ光で用いられている光学素子をテラヘルツ波に用いることができない。このため、テラヘルツ波を利用した、上述の有用な応用を実現させ、普及するためには、テラヘルツ波の伝搬を高度に制御する技術の開発が求められている。
　テラヘルツ波の伝搬を高度に制御する素子、及びそのための材料の研究として、例えば、液晶を用いた動的テラヘルツ素子に関する研究が報告されており、位相シフターや波長板等の基本的な素子が、液晶によって実現可能であることが示されている（例えば非特許文献１又は非特許文献２）。しかしながら、これらの液晶テラヘルツ素子のほとんどは、液晶の屈折率異方性を利用して動作するものであり、その特性は原理的に入射波の偏波状態に依存する。
　一方、偏波無依存の素子も求められている。これに対して、本願の発明者らと一部が重複する者らは、ランダム配向のドメインサイズをサブ波長程度とし、その位相が偏波に無依存となることを利用する、ランダム配向の液晶セルを用いる位相シフターを開発した（非特許文献３）。しかしながら、該位相シフターは、ドメイン構造による散乱損失の増加が懸念されるという問題点、ランダム配向のドメインサイズを意図的に制御することに技術的困難が伴う問題点などがあり、これらの問題点がない、偏波無依存のテラヘルツ素子、特に液晶テラヘルツ素子の開発が求められている。
T. Sasaki, H. Kushida, M. Sakamoto, K. Noda, H. Okamoto, N. Kawatsuki, H. Ono, Opt. Comuun. 431, 63 (2019). Anup Kumar Sahoo, Chan-Shan Yang, Chun-Ling Yen, Hung-Chun Lin, Yu-JenWang, Yi-Hsin Lin, Osamu Wada, Ci-Ling Pan, Appl. Sci. 9, 761 (2019). T. Sasaki. K. Noda, N. Kawatsuki, H. Ono, Opt. Lett. 40, 1544 (2015).
　そこで、本発明の目的は、偏波無依存のテラヘルツ波制御素子、特に液晶を利用した偏波無依存のテラヘルツ波制御素子を提供することにある。
　また、本発明の目的は、上記目的の他に、偏波無依存のテラヘルツ波制御素子の製造方法、特に液晶を利用した偏波無依存のテラヘルツ波制御素子の製造方法を提供することにある。
　本発明者らは、以下の発明を見出した。
　＜１＞　（Ａ）
　（Ａ１）テラヘルツ波を透過可能な第１の基板；
　（Ａ２）該第１の基板上に形成されるテラヘルツ波を透過可能な第１の電極；及び
　（Ａ３）該第１の電極上に形成されるテラヘルツ波を透過可能な第１の液晶配向膜；
を有する第１の平板；
（Ｂ）
　（Ｂ１）テラヘルツ波を透過可能な第２の基板；
　（Ｂ２）該第２の基板上に形成されるテラヘルツ波を透過可能な第２の電極；及び
　（Ｂ３）該第２の電極上に形成されるテラヘルツ波を透過可能な第２の液晶配向膜；
を有する第２の平板；及び
（Ｃ）第１及び第２の液晶配向膜が対向するように、前記（Ａ）第１の平板と前記（Ｂ）第２の平板とを所定距離を離間させて平行配置させることにより形成される空間に存在する液晶；
を有するテラヘルツ波制御素子であって、
　該テラヘルツ波制御素子は、
（Ｄ１）電圧無印加時において、前記液晶が、前記（Ａ）第１の平板及び前記（Ｂ）第２の平板と平行方向である第１の方向に配向する第１の部位、及び第１の方向とは直交し且つ前記（Ａ）第１の平板及び前記（Ｂ）第２の平板と平行方向である第２の方向に配向する第２の部位を有し、
（Ｄ２）前記第１の部位は第１の幅を有し、前記第２の部位は第２の幅を有し、前記第１及び第２の部位とは互いに隣接して配置され且つ所定の周期で交互に配置され、
（Ｄ３）電圧印加時において、前記第１の部位及び前記第２の部位における前記液晶は、前記（Ａ）第１の基板及び前記（Ｂ）第２の基板と直交する方向に配向し、
（Ｅ）前記テラヘルツ波制御素子を透過するテラヘルツ波が、偏波の状態に依存しない位相変化を生じる、
上記テラヘルツ波制御素子。
　＜２＞　上記＜１＞において、前記第１の方向は、前記第１の幅の幅方向と平行な方向であるのがよい。
　＜３＞　上記＜２＞において、第１の幅ｗ１と所定の周期Λとの比（ｗ１／Λ）が０．４５～０．５５、好ましくは０．４９～０．５３、より好ましくは０．５１～０．５３、最も好ましくは０．５２３～０．５２４であるのがよい。
　＜４＞　上記＜１＞～＜３＞のいずれかにおいて、（Ａ）第１の平板と（Ｂ）第２の平板とが離間した所定距離ｄが０．１ｍｍ～２．０ｍｍ、好ましくは０．２ｍｍ～２．０ｍｍ、より好ましくは１．０ｍｍ～２．０ｍｍであるのがよい。
　＜５＞　上記＜１＞～＜４＞のいずれかにおいて、第１及び第２の液晶配向膜が、各々独立に、（Ａ－１）光架橋、及び（Ａ－２）光異性化からなる群から選ばれる少なくとも１種の反応を生じる光反応性側鎖を有する光反応性高分子を有して形成されるのがよい。
　＜６＞　上記＜５＞において、光反応性高分子が、下記式（１）～（６）
（式中、Ａ、Ｂ、Ｄはそれぞれ独立に、単結合、－Ｏ－、－ＣＨ２－、－ＣＯＯ－、－ＯＣＯ－、－ＣＯＮＨ－、－ＮＨ－ＣＯ－、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＯ－Ｏ－、又は－Ｏ－ＣＯ－ＣＨ＝ＣＨ－を表す；
　Ｓは、炭素数１～１２のアルキレン基であり、それらに結合する水素原子はハロゲン基に置き換えられていてもよい；
　Ｔは、単結合または炭素数１～１２のアルキレン基であり、それらに結合する水素原子はハロゲン基に置き換えられていてもよい；
　Ｙ１は、１価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環および炭素数５～８の脂環式炭化水素から選ばれる環を表すか、それらの置換基から選ばれる同一又は相異なった２～６の環が結合基Ｂを介して結合してなる基であり、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に－ＣＯＯＲ０（式中、Ｒ０は水素原子又は炭素数１～５のアルキル基を表す）、－ＮＯ２、－ＣＮ、－ＣＨ＝Ｃ（ＣＮ）２、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＮ、ハロゲン基、炭素数１～５のアルキル基、又は炭素数１～５のアルキルオキシ基で置換されても良い；
　Ｙ２は、２価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環、炭素数５～８の脂環式炭化水素、および、それらの組み合わせからなる群から選ばれる基であり、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に－ＮＯ２、－ＣＮ、－ＣＨ＝Ｃ（ＣＮ）２、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＮ、ハロゲン基、炭素数１～５のアルキル基、又は炭素数１～５のアルキルオキシ基で置換されても良い；
　Ｒは、ヒドロキシ基、炭素数１～６のアルコキシ基を表すか、又はＹ１と同じ定義を表す；
　Ｘは、単結合、－ＣＯＯ－、－ＯＣＯ－、－Ｎ＝Ｎ－、－ＣＨ＝ＣＨ－、－Ｃ≡Ｃ－、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＯ－Ｏ－、又は－Ｏ－ＣＯ－ＣＨ＝ＣＨ－を表し、Ｘの数が２となるときは、Ｘ同士は同一でも異なっていてもよい；
　Ｃｏｕは、クマリン－６－イル基またはクマリン－７－イル基を表し、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に－ＮＯ２、－ＣＮ、－ＣＨ＝Ｃ（ＣＮ）２、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＮ、ハロゲン基、炭素数１～５のアルキル基、又は炭素数１～５のアルキルオキシ基で置換されても良い；
　ｑ１とｑ２は、一方が１で他方が０である；
　ｑ３は０または１である；
　Ｐ及びＱは、各々独立に、２価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環、炭素数５～８の脂環式炭化水素、および、それらの組み合わせからなる群から選ばれる基である；ただし、Ｘが－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＯ－Ｏ－、－Ｏ－ＣＯ－ＣＨ＝ＣＨ－である場合、－ＣＨ＝ＣＨ－が結合する側のＰ又はＱは芳香環であり、Ｐの数が２以上となるときは、Ｐ同士は同一でも異なっていてもよく、Ｑの数が２以上となるときは、Ｑ同士は同一でも異なっていてもよい；
　ｌ１は０または１である；
　ｌ２は０～２の整数である；
　ｌ１とｌ２がともに０であるときは、Ｔが単結合であるときはＡも単結合を表す；
　ｌ１が１であるときは、Ｔが単結合であるときはＢも単結合を表す；
　Ｈ及びＩは、各々独立に、２価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環、およびそれらの組み合わせから選ばれる基である。）
からなる群から選ばれるいずれか１種の光反応性側鎖を有するのがよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
　＜７＞　上記＜５＞又は＜６＞において、光反応性高分子が、下記式（７）～（１０）
（式中、Ａ、Ｂ、Ｄはそれぞれ独立に、単結合、－Ｏ－、－ＣＨ２－、－ＣＯＯ－、－ＯＣＯ－、－ＣＯＮＨ－、－ＮＨ－ＣＯ－、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＯ－Ｏ－、又は－Ｏ－ＣＯ－ＣＨ＝ＣＨ－を表す；
　Ｙ１は、１価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環および炭素数５～８の脂環式炭化水素から選ばれる環を表すか、それらの置換基から選ばれる同一又は相異なった２～６の環が結合基Ｂを介して結合してなる基であり、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に－ＣＯＯＲ０（式中、Ｒ０は水素原子又は炭素数１～５のアルキル基を表す）、－ＮＯ２、－ＣＮ、－ＣＨ＝Ｃ（ＣＮ）２、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＮ、ハロゲン基、炭素数１～５のアルキル基、又は炭素数１～５のアルキルオキシ基で置換されても良い；
　Ｘは、単結合、－ＣＯＯ－、－ＯＣＯ－、－Ｎ＝Ｎ－、－ＣＨ＝ＣＨ－、－Ｃ≡Ｃ－、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＯ－Ｏ－、又は－Ｏ－ＣＯ－ＣＨ＝ＣＨ－を表し、Ｘの数が２となるときは、Ｘ同士は同一でも異なっていてもよい；
　ｌは１～１２の整数を表す；
　ｍは、０～２の整数を表し、ｍ１、ｍ２は１～３の整数を表す；
　ｎは０～１２の整数（ただしｎ＝０のときＢは単結合である）を表す；
　Ｙ２は、２価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環、炭素数５～８の脂環式炭化水素、および、それらの組み合わせからなる群から選ばれる基であり、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に－ＮＯ２、－ＣＮ、－ＣＨ＝Ｃ（ＣＮ）２、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＮ、ハロゲン基、炭素数１～５のアルキル基、又は炭素数１～５のアルキルオキシ基で置換されても良い；
　Ｒは、ヒドロキシ基、炭素数１～６のアルコキシ基を表すか、又はＹ１と同じ定義を表す）
からなる群から選ばれるいずれか１種の光反応性側鎖を有するのがよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
　＜８＞　上記＜５＞～＜７＞のいずれかにおいて、光反応性高分子が、下記式（１１）～（１３）
（式中、Ａは、それぞれ独立に、単結合、－Ｏ－、－ＣＨ２－、－ＣＯＯ－、－ＯＣＯ－、－ＣＯＮＨ－、－ＮＨ－ＣＯ－、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＯ－Ｏ－、又は－Ｏ－ＣＯ－ＣＨ＝ＣＨ－を表す；
　Ｘは、単結合、－ＣＯＯ－、－ＯＣＯ－、－Ｎ＝Ｎ－、－ＣＨ＝ＣＨ－、－Ｃ≡Ｃ－、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＯ－Ｏ－、又は－Ｏ－ＣＯ－ＣＨ＝ＣＨ－を表し、Ｘの数が２となるときは、Ｘ同士は同一でも異なっていてもよい；
　ｌは、１～１２の整数を表し、ｍは０～２の整数を表し、ｍ１は１～３の整数を表す；
　Ｒは、１価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環および炭素数５～８の脂環式炭化水素から選ばれる環を表すか、それらの置換基から選ばれる同一又は相異なった２～６の環が結合基Ｂを介して結合してなる基であり、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に－ＣＯＯＲ０（式中、Ｒ０は水素原子又は炭素数１～５のアルキル基を表す）、－ＮＯ２、－ＣＮ、－ＣＨ＝Ｃ（ＣＮ）２、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＮ、ハロゲン基、炭素数１～５のアルキル基、又は炭素数１～５のアルキルオキシ基で置換されても良いか、又はヒドロキシ基もしくは炭素数１～６のアルコキシ基を表す）
からなる群から選ばれるいずれか１種の光反応性側鎖を有するのがよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
　＜９＞　上記＜５＞～＜８＞のいずれかにおいて、光反応性高分子が、下記式（１４）又は（１５）
（式中、Ａはそれぞれ独立に、単結合、－Ｏ－、－ＣＨ２－、－ＣＯＯ－、－ＯＣＯ－、－ＣＯＮＨ－、－ＮＨ－ＣＯ－、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＯ－Ｏ－、又は－Ｏ－ＣＯ－ＣＨ＝ＣＨ－を表す；
　Ｙ１は、１価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環および炭素数５～８の脂環式炭化水素から選ばれる環を表すか、それらの置換基から選ばれる同一又は相異なった２～６の環が結合基Ｂを介して結合してなる基であり、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に－ＣＯＯＲ０（式中、Ｒ０は水素原子又は炭素数１～５のアルキル基を表す）、－ＮＯ２、－ＣＮ、－ＣＨ＝Ｃ（ＣＮ）２、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＮ、ハロゲン基、炭素数１～５のアルキル基、又は炭素数１～５のアルキルオキシ基で置換されても良い；
　ｌは１～１２の整数を表し、ｍ１、ｍ２は１～３の整数を表す）
で表される光反応性側鎖を有するのがよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
　＜１０＞　上記＜５＞～＜９＞のいずれかにおいて、光反応性高分子が、下記式（１６）又は（１７）
（式中、Ａは単結合、－Ｏ－、－ＣＨ２－、－ＣＯＯ－、－ＯＣＯ－、－ＣＯＮＨ－、－ＮＨ－ＣＯ－、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＯ－Ｏ－、又は－Ｏ－ＣＯ－ＣＨ＝ＣＨ－を表す；
　Ｘは、単結合、－ＣＯＯ－、－ＯＣＯ－、－Ｎ＝Ｎ－、－ＣＨ＝ＣＨ－、－Ｃ≡Ｃ－、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＯ－Ｏ－、又は－Ｏ－ＣＯ－ＣＨ＝ＣＨ－を表し、Ｘの数が２となるときは、Ｘ同士は同一でも異なっていてもよい；
　ｌは、１～１２の整数を表し、ｍは０～２の整数を表す）
で表される光反応性側鎖を有するのがよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
　＜１１＞　上記＜５＞～＜１０＞のいずれかにおいて、光反応性高分子が、下記式（１８）又は（１９）
（式中、Ａ、Ｂはそれぞれ独立に、単結合、－Ｏ－、－ＣＨ２－、－ＣＯＯ－、－ＯＣＯ－、－ＣＯＮＨ－、－ＮＨ－ＣＯ－、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＯ－Ｏ－、又は－Ｏ－ＣＯ－ＣＨ＝ＣＨ－を表す；
　Ｙ１は、１価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環および炭素数５～８の脂環式炭化水素から選ばれる環を表すか、それらの置換基から選ばれる同一又は相異なった２～６の環が結合基Ｂを介して結合してなる基であり、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に－ＣＯＯＲ０（式中、Ｒ０は水素原子又は炭素数１～５のアルキル基を表す）、－ＮＯ２、－ＣＮ、－ＣＨ＝Ｃ（ＣＮ）２、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＮ、ハロゲン基、炭素数１～５のアルキル基、又は炭素数１～５のアルキルオキシ基で置換されても良い；
　ｑ１とｑ２は、一方が１で他方が０である；
　ｌは１～１２の整数を表し、ｍ１、ｍ２は１～３の整数を表す；
　Ｒ１は、水素原子、－ＮＯ２、－ＣＮ、－ＣＨ＝Ｃ（ＣＮ）２、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＮ、ハロゲン基、炭素数１～５のアルキル基、又は炭素数１～５のアルキルオキシ基を表す）
からなる群から選ばれるいずれか１種の感光性側鎖を有するのがよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000013
　＜１２＞　上記＜５＞～＜１１＞のいずれかにおいて、光反応性高分子が、下記式（２０）
（式中、Ａは、単結合、－Ｏ－、－ＣＨ２－、－ＣＯＯ－、－ＯＣＯ－、－ＣＯＮＨ－、－ＮＨ－ＣＯ－、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＯ－Ｏ－、又は－Ｏ－ＣＯ－ＣＨ＝ＣＨ－を表す；
　Ｙ１は、１価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環および炭素数５～８の脂環式炭化水素から選ばれる環を表すか、それらの置換基から選ばれる同一又は相異なった２～６の環が結合基Ｂを介して結合してなる基であり、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に－ＣＯＯＲ０（式中、Ｒ０は水素原子又は炭素数１～５のアルキル基を表す）、－ＮＯ２、－ＣＮ、－ＣＨ＝Ｃ（ＣＮ）２、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＮ、ハロゲン基、炭素数１～５のアルキル基、又は炭素数１～５のアルキルオキシ基で置換されても良い；
　Ｘは、単結合、－ＣＯＯ－、－ＯＣＯ－、－Ｎ＝Ｎ－、－ＣＨ＝ＣＨ－、－Ｃ≡Ｃ－、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＯ－Ｏ－、又は－Ｏ－ＣＯ－ＣＨ＝ＣＨ－を表し、Ｘの数が２となるときは、Ｘ同士は同一でも異なっていてもよい；
　ｌは１～１２の整数を表し、ｍは０～２の整数を表す）
で表される光反応性側鎖を有するのがよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
　＜１３＞　（Ｉ）　テラヘルツ波を透過可能な第１の電極を一方の面に備えるテラヘルツ波を透過可能な第１の基板を準備する工程；
（ＩＩ）　（Ａ－１）光架橋、及び（Ａ－２）光異性化からなる群から選ばれる少なくとも１種の反応を生じる光反応性側鎖を有する光反応性高分子を有する第１の液晶配向剤を準備する工程；
（ＩＩＩ）　前記第１の基板の第１の電極上に、前記第１の液晶配向剤を塗布して第１の液晶配向膜を形成する工程；
（ＩＶ）　（ｉ）第１の幅を有する第１の偏光を透過する第１の領域及び第２の幅を有する第１の偏光を透過しない第２の領域を所定の周期で交互に有するフォトマスクを介して前記液晶配向膜に第１の偏光を照射し、第１の領域に相応する液晶配向膜の第１の部位の光反応性高分子に上記反応を生じさせる第１の光照射工程；
（ｉｉ）前記第１の光照射工程における第１の部位とは異なる第２の部位が前記第１の偏光とは直交する第２の偏光を透過する領域となるように、前記フォトマスクを配置し、前記フォトマスクを介して前記第１の液晶配向膜に前記第２の偏光を照射し、前記第１の液晶配向膜の第２の部位の光反応性高分子に上記反応を生じさせる第２の光照射工程；
（Ｖ）　第１及び第２の光照射工程後に得られる基板を熱処理し、第１の平板を得る工程；
（Ｉ’）　テラヘルツ波を透過可能な第２の電極を一方の面に備えるテラヘルツ波を透過可能な第２の基板を準備する工程；
（ＩＩ’）　（Ａ－１）光架橋、及び（Ａ－２）光異性化からなる群から選ばれる少なくとも１種の反応を生じる光反応性側鎖を有する光反応性高分子を有する第２の液晶配向剤を準備する工程；
（ＩＩＩ’）　前記第２の基板の第２の電極上に、前記第２の液晶配向剤を塗布して第２の液晶配向膜を形成する工程；
（ＩＶ’）　（ｉ’）前記フォトマスクを介して前記第２の液晶配向膜に第１の偏光を照射し、第１の領域に相応する液晶配向膜の第１’の部位の光反応性高分子に上記反応を生じさせる第１’の光照射工程；
（ｉｉ’）前記第１’の光照射工程における第１’の部位とは異なる第２’の部位が前記第１の偏光とは直交する第２の偏光を透過する領域となるように、前記フォトマスクを配置し、前記フォトマスクを介して前記第２の液晶配向膜に前記第２の偏光を照射し、前記第２の液晶配向膜の第２’の部位の光反応性高分子に上記反応を生じさせる第２の光照射工程；
（Ｖ’）　第１及び第２の光照射工程後に得られる基板を熱処理し、第２の平板を得る工程；
（ＶＩ）　第１及び第２の液晶配向膜が対向し、第１の液晶配向膜の第１の部位と第２の液晶配向膜の第１’の部位とが対向し、且つ第１の液晶配向膜の第２の部位と第２の液晶配向膜の第２’の部位とが対向するように、前記第１の平板と前記第２の平板とを所定距離を離間させて平行配置させ、前記第１の平板と前記第２の平板との間に空間を設ける工程；及び
（ＶＩＩ）前記空間に液晶を充填する工程；
を有することによりテラヘルツ波制御素子を得る、テラヘルツ波制御素子の製造方法。
　本発明により、偏波無依存のテラヘルツ波制御素子、特に液晶を利用した偏波無依存のテラヘルツ波制御素子を提供することができる。
　また、本発明により、上記効果の他に、偏波無依存のテラヘルツ波制御素子の製造方法、特に液晶を利用した偏波無依存のテラヘルツ波制御素子の製造方法を提供することができる。
本発明のテラヘルツ波制御素子の概略を示す図である。 本発明の構成（Ｄ１）～（Ｄ３）を有する、一軸異方性の液晶による１次元格子構造の概略を示す図である。 液晶としてネマチック液晶５ＣＢを用い、該５ＣＢのテラヘルツ帯における常光屈折率ｎｏ及び異常光屈折率ｎｅをそれぞれ、ｎｏ＝１．５８＋ｉ０．０３１、ｎｅ＝１．７４＋ｉ０．０１４とした場合の、実効屈折率の異方性ｎｐａｒａ－ｎｐｅｒｐを示す図である。 実施例に用いたフォトマスク１の概略を示す図である。 実施例により得られたテラヘルツ波制御素子のテラヘルツ帯における透過率の測定結果（ａ）及び計算結果（ｂ）を示す図である。 実施例により得られたテラヘルツ波制御素子の、電場ベクトルＥと格子ベクトルＫとが平行な場合と電場ベクトルＥと格子ベクトルＫとが垂直な場合の透過波の位相差を示す図である。 実施例により得られたテラヘルツ波制御素子の、十分に大きな電圧を印加した際の位相シフトの測定結果、及び計算結果を示す図である。
　本願は、テラヘルツ波制御素子、及びテラヘルツ波制御素子の製造方法を提供する。以下、テラヘルツ波制御素子、テラヘルツ波制御素子の製造方法の順で説明する。なお、共通する事項については、テラヘルツ波制御素子又はその製造方法のいずれかに記載する。
＜テラヘルツ波制御素子＞
　本発明のテラヘルツ波制御素子は、
（Ａ）第１の平板；
（Ｂ）第１の平板と同じであっても異なってもよい第２の平板；及び
（Ｃ）第１の平板と第２の平板とを所定距離を離間させて平行配置させることにより形成される空間に存在する液晶；
を有して形成される。
　（Ａ）第１の平板は、
　（Ａ１）テラヘルツ波を透過可能な第１の基板；
　（Ａ２）該第１の基板上に形成されるテラヘルツ波を透過可能な第１の電極；及び
　（Ａ３）該第１の電極上に形成されるテラヘルツ波を透過可能な第１の液晶配向膜；
を有する。
　また、（Ｂ）第２の平板は、
　（Ｂ１）テラヘルツ波を透過可能な第２の基板；
　（Ｂ２）該第２の基板上に形成されるテラヘルツ波を透過可能な第２の電極；及び
　（Ｂ３）該第２の電極上に形成されるテラヘルツ波を透過可能な第２の液晶配向膜；
を有する。
＜＜（Ａ）第１の平板及び（Ｂ）第２の平板＞＞
　第１及び第２の基板は同じであっても異なってもよい。好ましくは、第１及び第２の基板は同じであるのがよい。
　第１及び第２の基板の材料は、テラヘルツ波を透過可能であれば、特に限定されない。第１及び第２の基板の材料として、例えば、石英ガラス；Ｓｉウエハ；ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン（ＴＰＸ（登録商標））、Ｔｓｕｒｕｐｉｃａ（登録商標）などの高分子材料；などを挙げることができるがこれらに限定されない。
　第１及び第２の電極は、同じであっても異なってもよい。好ましくは、第１及び第２の電極は同じであるのがよい。
　第１及び第２の電極の材料は、テラヘルツ波を透過可能であれば、特に限定されない。第１及び第２の電極の材料として、例えば、ＮｉＣｒ；グラフェン；ポリチオフェン系導電性ポリマーＰＥＤＯＴ／ＰＳＳなどの導電性高分子；などを挙げることができるがこれらに限定されない。
　第１及び第２の液晶配向膜は、同じであっても異なってもよい。好ましくは、第１及び第２の液晶配向膜は同じであるのがよい。
　第１及び第２の液晶配向膜は、テラヘルツ波を透過可能であり且つ液晶を所望の方向に配向させる特性を有すれば、特に限定されない。
　第１及び第２の液晶配向膜は、各々独立に、（Ａ－１）光架橋、及び（Ａ－２）光異性化からなる群から選ばれる少なくとも１種の反応を生じる光反応性側鎖を有する光反応性高分子を有して形成されるのがよい。
　なお、上記反応を生じる光反応性側鎖を有する光反応性高分子を有する液晶配向膜を用いることにより、後述する液晶格子を容易に作成することができるため、該上記反応を生じる光反応性側鎖を有する光反応性高分子を有する液晶配向膜を用いるのが好ましい。
　光反応性高分子は、ｉ）所定の温度範囲で液晶性を発現する高分子であって、光反応性側鎖を有する高分子である。
　光反応性高分子は、ｉｉ）２５０ｎｍ～４５０ｎｍの波長範囲の光で反応し、かつ５０～３００℃の温度範囲で液晶性を示すのがよい。
　光反応性高分子は、ｉｉｉ）２５０ｎｍ～４５０ｎｍの波長範囲の光、特に偏光紫外線に反応する光反応性側鎖を有することが好ましい。
　光反応性高分子は、ｉｖ）５０～３００℃の温度範囲で液晶性を示すためメソゲン基を有することが好ましい。
　光反応性高分子は、上述のように、光反応性を有する光反応性側鎖を有する。該側鎖の構造は、特に限定されないが、上記（Ａ－１）及び／又は（Ａ－２）に示す反応を生じる構造を有し、（Ａ－１）光架橋反応を生じる構造を有するのが好ましい。（Ａ－１）光架橋反応を生じる構造は、その反応後の構造が、熱などの外部ストレスに曝されたとしても、光反応性高分子の配向性を長期間安定に保持できる点で好ましい。
　光反応性高分子の側鎖の構造は、剛直なメソゲン成分を有する方が、液晶の配向が安定するため、好ましい。
　メソゲン成分として、ビフェニル基、ターフェニル基、フェニルシクロヘキシル基、フェニルベンゾエート基、アゾベンゼン基などを挙げることができるがこれらに限定されない。
　光反応性高分子の主鎖の構造として、例えば、炭化水素、（メタ）アクリレート、イタコネート、フマレート、マレエート、α－メチレン－γ－ブチロラクトン、スチレン、ビニル、マレイミド、ノルボルネン等のラジカル重合性基およびシロキサンからなる群から選択される少なくとも１種を挙げることができるがこれに限定されない。
　上述の光反応性高分子として、例えば、下記式（１）～（６）からなる群から選ばれるいずれか１種の光反応性側鎖を有するのがよい。
　式中、Ａ、Ｂ、Ｄはそれぞれ独立に、単結合、－Ｏ－、－ＣＨ２－、－ＣＯＯ－、－ＯＣＯ－、－ＣＯＮＨ－、－ＮＨ－ＣＯ－、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＯ－Ｏ－、又は－Ｏ－ＣＯ－ＣＨ＝ＣＨ－を表す；
　Ｓは、炭素数１～１２のアルキレン基であり、それらに結合する水素原子はハロゲン基に置き換えられていてもよい；
　Ｔは、単結合または炭素数１～１２のアルキレン基であり、それらに結合する水素原子はハロゲン基に置き換えられていてもよい；
　Ｙ１は、１価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環および炭素数５～８の脂環式炭化水素から選ばれる環を表すか、それらの置換基から選ばれる同一又は相異なった２～６の環が結合基Ｂを介して結合してなる基であり、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に－ＣＯＯＲ０（式中、Ｒ０は水素原子又は炭素数１～５のアルキル基を表す）、－ＮＯ２、－ＣＮ、－ＣＨ＝Ｃ（ＣＮ）２、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＮ、ハロゲン基、炭素数１～５のアルキル基、又は炭素数１～５のアルキルオキシ基で置換されても良い；
　Ｙ２は、２価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環、炭素数５～８の脂環式炭化水素、および、それらの組み合わせからなる群から選ばれる基であり、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に－ＮＯ２、－ＣＮ、－ＣＨ＝Ｃ（ＣＮ）２、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＮ、ハロゲン基、炭素数１～５のアルキル基、又は炭素数１～５のアルキルオキシ基で置換されても良い；
　Ｒは、ヒドロキシ基、炭素数１～６のアルコキシ基を表すか、又はＹ１と同じ定義を表す；
　Ｘは、単結合、－ＣＯＯ－、－ＯＣＯ－、－Ｎ＝Ｎ－、－ＣＨ＝ＣＨ－、－Ｃ≡Ｃ－、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＯ－Ｏ－、又は－Ｏ－ＣＯ－ＣＨ＝ＣＨ－を表し、Ｘの数が２となるときは、Ｘ同士は同一でも異なっていてもよい；
　Ｃｏｕは、クマリン－６－イル基またはクマリン－７－イル基を表し、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に－ＮＯ２、－ＣＮ、－ＣＨ＝Ｃ（ＣＮ）２、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＮ、ハロゲン基、炭素数１～５のアルキル基、又は炭素数１～５のアルキルオキシ基で置換されても良い；
　ｑ１とｑ２は、一方が１で他方が０である；
　ｑ３は０または１である；
　Ｐ及びＱは、各々独立に、２価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環、炭素数５～８の脂環式炭化水素、および、それらの組み合わせからなる群から選ばれる基である；ただし、Ｘが－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＯ－Ｏ－、－Ｏ－ＣＯ－ＣＨ＝ＣＨ－である場合、－ＣＨ＝ＣＨ－が結合する側のＰ又はＱは芳香環であり、Ｐの数が２以上となるときは、Ｐ同士は同一でも異なっていてもよく、Ｑの数が２以上となるときは、Ｑ同士は同一でも異なっていてもよい；
　ｌ１は０または１である；
　ｌ２は０～２の整数である；
　ｌ１とｌ２がともに０であるときは、Ｔが単結合であるときはＡも単結合を表す；
　ｌ１が１であるときは、Ｔが単結合であるときはＢも単結合を表す；
　Ｈ及びＩは、各々独立に、２価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環、およびそれらの組み合わせから選ばれる基である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
　また、上述の光反応性高分子として、例えば、下記式（７）～（１０）からなる群から選ばれるいずれか１種の光反応性側鎖を有するのがよい。
　式中、Ａ、Ｂ、Ｄはそれぞれ独立に、単結合、－Ｏ－、－ＣＨ２－、－ＣＯＯ－、－ＯＣＯ－、－ＣＯＮＨ－、－ＮＨ－ＣＯ－、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＯ－Ｏ－、又は－Ｏ－ＣＯ－ＣＨ＝ＣＨ－を表す；
　Ｙ１は、１価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環および炭素数５～８の脂環式炭化水素から選ばれる環を表すか、それらの置換基から選ばれる同一又は相異なった２～６の環が結合基Ｂを介して結合してなる基であり、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に－ＣＯＯＲ０（式中、Ｒ０は水素原子又は炭素数１～５のアルキル基を表す）、－ＮＯ２、－ＣＮ、－ＣＨ＝Ｃ（ＣＮ）２、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＮ、ハロゲン基、炭素数１～５のアルキル基、又は炭素数１～５のアルキルオキシ基で置換されても良い；
　Ｘは、単結合、－ＣＯＯ－、－ＯＣＯ－、－Ｎ＝Ｎ－、－ＣＨ＝ＣＨ－、－Ｃ≡Ｃ－、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＯ－Ｏ－、又は－Ｏ－ＣＯ－ＣＨ＝ＣＨ－を表し、Ｘの数が２となるときは、Ｘ同士は同一でも異なっていてもよい；
　ｌは１～１２の整数を表す；
　ｍは、０～２の整数を表し、ｍ１、ｍ２は１～３の整数を表す；
　ｎは０～１２の整数（ただしｎ＝０のときＢは単結合である）を表す；
　Ｙ２は、２価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環、炭素数５～８の脂環式炭化水素、および、それらの組み合わせからなる群から選ばれる基であり、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に－ＮＯ２、－ＣＮ、－ＣＨ＝Ｃ（ＣＮ）２、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＮ、ハロゲン基、炭素数１～５のアルキル基、又は炭素数１～５のアルキルオキシ基で置換されても良い；
　Ｒは、ヒドロキシ基、炭素数１～６のアルコキシ基を表すか、又はＹ１と同じ定義を表す）
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
　さらに、上述の光反応性高分子として、例えば、下記式（１１）～（１３）からなる群から選ばれるいずれか１種の光反応性側鎖を有するのがよい。
　式中、Ａは、それぞれ独立に、単結合、－Ｏ－、－ＣＨ２－、－ＣＯＯ－、－ＯＣＯ－、－ＣＯＮＨ－、－ＮＨ－ＣＯ－、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＯ－Ｏ－、又は－Ｏ－ＣＯ－ＣＨ＝ＣＨ－を表す；
　Ｘは、単結合、－ＣＯＯ－、－ＯＣＯ－、－Ｎ＝Ｎ－、－ＣＨ＝ＣＨ－、－Ｃ≡Ｃ－、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＯ－Ｏ－、又は－Ｏ－ＣＯ－ＣＨ＝ＣＨ－を表し、Ｘの数が２となるときは、Ｘ同士は同一でも異なっていてもよい；
　ｌは、１～１２の整数を表し、ｍは０～２の整数を表し、ｍ１は１～３の整数を表す；
　Ｒは、１価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環および炭素数５～８の脂環式炭化水素から選ばれる環を表すか、それらの置換基から選ばれる同一又は相異なった２～６の環が結合基Ｂを介して結合してなる基であり、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に－ＣＯＯＲ０（式中、Ｒ０は水素原子又は炭素数１～５のアルキル基を表す）、－ＮＯ２、－ＣＮ、－ＣＨ＝Ｃ（ＣＮ）２、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＮ、ハロゲン基、炭素数１～５のアルキル基、又は炭素数１～５のアルキルオキシ基で置換されても良いか、又はヒドロキシ基もしくは炭素数１～６のアルコキシ基を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
　また、上述の光反応性高分子として、例えば、下記式（１４）又は（１５）で表される光反応性側鎖を有するのがよい。
　式中、Ａはそれぞれ独立に、単結合、－Ｏ－、－ＣＨ２－、－ＣＯＯ－、－ＯＣＯ－、－ＣＯＮＨ－、－ＮＨ－ＣＯ－、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＯ－Ｏ－、又は－Ｏ－ＣＯ－ＣＨ＝ＣＨ－を表す；
　Ｙ１は、１価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環および炭素数５～８の脂環式炭化水素から選ばれる環を表すか、それらの置換基から選ばれる同一又は相異なった２～６の環が結合基Ｂを介して結合してなる基であり、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に－ＣＯＯＲ０（式中、Ｒ０は水素原子又は炭素数１～５のアルキル基を表す）、－ＮＯ２、－ＣＮ、－ＣＨ＝Ｃ（ＣＮ）２、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＮ、ハロゲン基、炭素数１～５のアルキル基、又は炭素数１～５のアルキルオキシ基で置換されても良い；
　ｌは１～１２の整数を表し、ｍ１、ｍ２は１～３の整数を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018
　さらに、上述の光反応性高分子として、例えば、下記式（１６）又は（１７）で表される光反応性側鎖を有するのがよい。
　式中、Ａは単結合、－Ｏ－、－ＣＨ２－、－ＣＯＯ－、－ＯＣＯ－、－ＣＯＮＨ－、－ＮＨ－ＣＯ－、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＯ－Ｏ－、又は－Ｏ－ＣＯ－ＣＨ＝ＣＨ－を表す；
　Ｘは、単結合、－ＣＯＯ－、－ＯＣＯ－、－Ｎ＝Ｎ－、－ＣＨ＝ＣＨ－、－Ｃ≡Ｃ－、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＯ－Ｏ－、又は－Ｏ－ＣＯ－ＣＨ＝ＣＨ－を表し、Ｘの数が２となるときは、Ｘ同士は同一でも異なっていてもよい；
　ｌは、１～１２の整数を表し、ｍは０～２の整数を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
　さらに、上述の光反応性高分子として、例えば、下記式（１８）又は（１９）で表される光反応性側鎖を有するのがよい。
　式中、Ａ、Ｂはそれぞれ独立に、単結合、－Ｏ－、－ＣＨ２－、－ＣＯＯ－、－ＯＣＯ－、－ＣＯＮＨ－、－ＮＨ－ＣＯ－、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＯ－Ｏ－、又は－Ｏ－ＣＯ－ＣＨ＝ＣＨ－を表す；
　Ｙ１は、１価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環および炭素数５～８の脂環式炭化水素から選ばれる環を表すか、それらの置換基から選ばれる同一又は相異なった２～６の環が結合基Ｂを介して結合してなる基であり、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に－ＣＯＯＲ０（式中、Ｒ０は水素原子又は炭素数１～５のアルキル基を表す）、－ＮＯ２、－ＣＮ、－ＣＨ＝Ｃ（ＣＮ）２、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＮ、ハロゲン基、炭素数１～５のアルキル基、又は炭素数１～５のアルキルオキシ基で置換されても良い；
　ｑ１とｑ２は、一方が１で他方が０である；
　ｌは１～１２の整数を表し、ｍ１、ｍ２は１～３の整数を表す；
　Ｒ１は、水素原子、－ＮＯ２、－ＣＮ、－ＣＨ＝Ｃ（ＣＮ）２、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＮ、ハロゲン基、炭素数１～５のアルキル基、又は炭素数１～５のアルキルオキシ基を表す）
からなる群から選ばれるいずれか１種の感光性側鎖を有するのがよい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000020
　また、上述の光反応性高分子として、例えば、下記式（２０）で表される光反応性側鎖を有するのがよい。
　式中、Ａは、単結合、－Ｏ－、－ＣＨ２－、－ＣＯＯ－、－ＯＣＯ－、－ＣＯＮＨ－、－ＮＨ－ＣＯ－、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＯ－Ｏ－、又は－Ｏ－ＣＯ－ＣＨ＝ＣＨ－を表す；
　Ｙ１は、１価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環および炭素数５～８の脂環式炭化水素から選ばれる環を表すか、それらの置換基から選ばれる同一又は相異なった２～６の環が結合基Ｂを介して結合してなる基であり、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に－ＣＯＯＲ０（式中、Ｒ０は水素原子又は炭素数１～５のアルキル基を表す）、－ＮＯ２、－ＣＮ、－ＣＨ＝Ｃ（ＣＮ）２、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＮ、ハロゲン基、炭素数１～５のアルキル基、又は炭素数１～５のアルキルオキシ基で置換されても良い；
　Ｘは、単結合、－ＣＯＯ－、－ＯＣＯ－、－Ｎ＝Ｎ－、－ＣＨ＝ＣＨ－、－Ｃ≡Ｃ－、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＯ－Ｏ－、又は－Ｏ－ＣＯ－ＣＨ＝ＣＨ－を表し、Ｘの数が２となるときは、Ｘ同士は同一でも異なっていてもよい；
　ｌは１～１２の整数を表し、ｍは０～２の整数を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000021
　また、光反応性高分子膜を形成する成分として、下記式（２１）～（３１）からなる群から選ばれるいずれか１種の液晶性側鎖を有する高分子を有してもよい。例えば、光反応性高分子膜を形成する上述の高分子の光反応性側鎖が液晶性を有しない場合、又は、光反応性高分子膜を形成する上述の高分子の主鎖が液晶性を有しない場合、光反応性高分子膜を形成する成分は、下記式（２１）～（３１）からなる群から選ばれるいずれか１種の液晶性側鎖を有するのがよい。
　式中、Ａ、Ｂ、ｑ１及びｑ２は上記と同じ定義を有する；
　Ｙ３は、１価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、窒素含有複素環、及び炭素数５～８の脂環式炭化水素、および、それらの組み合わせからなる群から選ばれる基であり、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に－ＮＯ２、－ＣＮ、ハロゲン基、炭素数１～５のアルキル基、又は炭素数１～５のアルキルオキシ基で置換されても良い；
　Ｒ３は、水素原子、－ＮＯ２、－ＣＮ、－ＣＨ＝Ｃ（ＣＮ）２、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＮ、ハロゲン基、１価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、窒素含有複素環、炭素数５～８の脂環式炭化水素、炭素数１～１２のアルキル基、又は炭素数１～１２のアルコキシ基を表す；
　ｌは１～１２の整数を表し、ｍは０から２の整数を表し、但し、式（２３）～（２４）において、全てのｍの合計は２以上であり、式（２５）～（２６）において、全てのｍの合計は１以上であり、ｍ１、ｍ２およびｍ３は、それぞれ独立に１～３の整数を表す；
　Ｒ２は、水素原子、－ＮＯ２、－ＣＮ、ハロゲン基、１価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、窒素含有複素環、及び炭素数５～８の脂環式炭化水素、および、アルキル基、又はアルキルオキシ基を表す；
　Ｚ１、Ｚ２は単結合、－ＣＯ－、－ＣＨ２Ｏ－、－ＣＨ＝Ｎ－、－ＣＦ２－を表す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000022
＜＜光反応性高分子膜の製法＞＞
　上述の光反応性高分子膜は、上記光反応性側鎖を有する光反応性側鎖モノマーを重合することによって、場合によっては該光反応性側鎖モノマーと上記液晶性側鎖を有するモノマーとを共重合することによって、得ることができる。例えば、ＷＯ２０１７／０６１５３６号公報（該公報の内容は全て、参照により本願に組み込まれる）の［００６２］～［００９０］を参照することによって、製造することができる。
＜＜（Ｃ）液晶＞＞
　本発明のテラヘルツ波制御素子は、（Ｃ）液晶を有する。
　（Ｃ）液晶は、第１及び第２の液晶配向膜が対向するように、第１の平板と第２の平板とを所定距離を離間させて平行配置させることにより形成される空間に存在する。
　（Ｃ）液晶は、第１及び第２の液晶配向膜により配向する液晶であれば、特に限定されない。なお、液晶の異常光屈折率ｎｅと常光屈折率ｎｏとの差Δｎ＝ｎｅ－ｎｏが大きいほどよい。
　（Ｃ）液晶として、例えば、従来、液晶表示素子などに用いられているネマチック液晶や強誘電性液晶などを用いることができる。
　具体的には、液晶として、４－シアノ－４’－ｎ－ペンチルビフェニル、４－シアノ－４’－ｎ－フェプチロキシビフェニル等のシアノビフェニル類；コレステリルアセテート、コレステリルベンゾエート等のコレステリルエステル類；４－カ ルボキシフェニルエチルカーボネート、４－カルボキシフェニル－ｎ－ブチルカーボネート等の炭酸エステル類；安息香酸フェニルエステル、フタル酸ビフェニ ルエステル等のフェニルエステル類；ベンジリデン－２－ナフチルアミン、４’－ｎ－ブトキシベンジリデン－４－アセチルアニリン等のシッフ塩基類；Ｎ，Ｎ’－ビスベンジリデンベンジジン、ｐ－ジアニスアルベンジジン等のベンジジン類；４，４’－アゾキシジアニソール、４，４’－ジ－ｎ－ブトキシ アゾキシベンゼン等のアゾキシベンゼン類；以下に具体的に示すフェニルシクロヘキシル系、ターフェニル系、フェニルビシクロヘキシル系などの液晶；などを挙げることができるがこれらに限定されない。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000023
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000024
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000025
　上述の構成を有する、本発明のテラヘルツ波制御素子は、（Ｃ）液晶が次のような配向状態を有する。
　即ち、（Ｄ１）電圧無印加時において、液晶が、（Ａ）第１の平板及び（Ｂ）第２の平板と平行方向である第１の方向に配向する第１の部位、及び第１の方向とは直交し且つ（Ａ）第１の平板及び（Ｂ）第２の平板と平行方向である第２の方向に配向する第２の部位を有する。
　（Ｄ２）第１の部位は第１の幅を有し、第２の部位は第２の幅を有し、第１及び第２の部位とは互いに隣接して配置され且つ所定の周期で交互に配置される。
　（Ｄ３）電圧印加時において、第１の部位及び第２の部位における液晶は、（Ａ）第１の基板及び（Ｂ）第２の基板と直交する方向に配向する。
　ここで、上述の第１の方向は、上述の第１の幅の幅方向と平行な方向であるのがよい。また、第１の幅ｗ１と所定の周期Λとの比（ｗ１／Λ）が０．４５～０．５５、好ましくは０．４９～０．５３、より好ましくは０．５１～０．５３、最も好ましくは０．５２３～０．５２４であるのがよい。
　図１は、本発明のテラヘルツ波制御素子の概略を示す図である。図１において、（ａ）は、上記（Ｄ１）、即ち、電圧無印加時の液晶の配向方向を示し、（ｂ）は、上記（Ｄ２）、即ち電圧印加時の液晶の配向を示す図である。（ａ）及び（ｂ）において、液晶は、第１の基板である石英ガラス、第１の電極であるＮｉＣｒ層、及び第１の液晶配向膜を有する第１の平板と、第２の基板である石英ガラス、第２の電極であるＮｉＣｒ層、及び第２の液晶配向膜を有する第２の平板とが、第１及び第２の液晶配向膜が対向するように、離間して平行配置された空間に設けられる。
　図１の（ａ）及び（ｂ）において、液晶配向膜は、第１の平板及び第２の平板と平行方向である第１’の方向（図１では、右向きの矢印→で表される方向）に配向する第１’の部位と、第１’の方向と直交し且つ第１の平板及び第２の平板と平行方向である第２’の方向（図１では、紙面と直交し遠方に遠ざかる方向（◎）で表される方向）に配向する第２’の部位とを有する。
　図１の（ａ）では、（Ｄ１）電圧無印加時において、液晶が、第１の平板及び第２の平板と平行方向である第１の方向に配向する第１の部位（図１では、右向きの矢印→で表される部位）、及び第１の方向とは直交し且つ第１の平板及び第２の平板と平行方向である第２の方向に配向する第２の部位（図１では、紙面と直交する方向で表される部位）を有する。
　また、図１の（ｂ）では、（Ｄ３）電圧印加時において、液晶が、第１の部位においても第２の部位においても、第１の平板及び第２の平板と直交する方向に配向する。
　このように構成された、本発明のテラヘルツ波制御素子は、（Ｅ）テラヘルツ波制御素子を透過するテラヘルツ波が、偏波の状態に依存しない位相変化を生じることができる。
　以下、本発明のテラヘルツ波制御素子が、該素子を透過するテラヘルツ波が偏波の状態に依存しない位相変化を生じることとなるメカニズムについて、以下に説明する。
　本発明の構成、具体的には上記（Ｄ１）～（Ｄ３）の構成を有する、一軸異方性の液晶による１次元格子構造を図２に示す。図２において、ｘｙｚの直交座標系を考え、液晶層はｘｙ面に平行であり、入射波の伝搬方向（入射波の波数ベクトルｋ）はｚ軸に平行であるとする。格子ベクトルＫをｘ軸方向にとり、ｘ軸とダイレクターｎ（液晶の配向方向と同じ）との成す角をθ（ｘ）とすると次のような式（１）で表すこととする。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000026
　ここで、Λは格子周期、ｍは整数、Ｆはθ＝０なる領域の充填率（格子のデューティー比）をそれぞれ表す。なお、０≦Ｆ≦１であり、θ＝０なる領域の幅をｗとすれば、Ｆ＝ｗ／Λである。格子周期Λが入射波の波長より十分小さければ、格子構造の比誘電率テンソルεは、有効媒質理論に基づき、式（２）で表すことができる。なお、ｎｐａｒａ及びｎｐｅｒｐは、下記式（３）及び（４）で示され、ｎｅ及びｎｏは、上述のとおり、液晶の異常光屈折率ｎｅ及び常光屈折率ｎｏである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000027
　例えば、液晶としてネマチック液晶５ＣＢを用いると、ネマチック液晶５ＣＢのテラヘルツ帯における屈折率は、文献を参考にすると、ｎｏ＝１．５８＋ｉ０．０３１、ｎｅ＝１．７４＋ｉ０．０１４として、実効屈折率の異方性ｎｐａｒａ－ｎｐｅｒｐを図３に示す。
　図３の結果から、充填率Ｆを適当に選ぶことで、実効複屈折Ｒｅ（ｎｐａｒａ－ｎｐｅｒｐ）を０にできることがわかる。例えば、図３に示したデータに対してであれば、０．５１≦Ｆ≦０．５３において実効複屈折Ｒｅ（ｎｐａｒａ－ｎｐｅｒｐ）＝０．００が実現される。一方、液晶層が均質なホメオトロピック配向となった場合（ｎとｚが平行な場合）、垂直入射に対する屈折率は偏波によらずｎｏである。したがって、図２の構造からホメオトロピック配向へと配向状態を遷移させることで、偏波によらず、２πｆ［ｎｒｅａｌ－Ｒｅ（ｎｏ）］ｄ／ｃなる位相シフトが得られる。ここで、ｆは入射波の周波数、ｄは液晶層の厚さ、ｃは真空中における光速、ｎｒｅａｌはＲｅ（ｎｐａｒａ－ｎｐｅｒｐ）＝０なる場合における格子の実効屈折率の実部である。
　本発明のテラヘルツ波制御素子は、無線情報通信用の強度変調器、構造物の非破壊断層計測システム、生体観察へも応用可能な干渉顕微鏡などに用いることができる。
＜テラヘルツ波制御素子の製造方法＞
　本発明のテラヘルツ波制御素子は、次のように製造することができる。
　即ち、
（Ｉ）　テラヘルツ波を透過可能な第１の電極を一方の面に備えるテラヘルツ波を透過可能な第１の基板を準備する工程；
（ＩＩ）　（Ａ－１）光架橋、及び（Ａ－２）光異性化からなる群から選ばれる少なくとも１種の反応を生じる光反応性側鎖を有する光反応性高分子を有する第１の液晶配向剤を準備する工程；
（ＩＩＩ）　前記第１の基板の第１の電極上に、前記第１の液晶配向剤を塗布して第１の液晶配向膜を形成する工程；
（ＩＶ）　（ｉ）第１の幅を有する第１の偏光を透過する第１の領域及び第２の幅を有する第１の偏光を透過しない第２の領域を所定の周期で交互に有するフォトマスクを介して前記液晶配向膜に第１の偏光を照射し、第１の領域に相応する液晶配向膜の第１の部位の光反応性高分子に上記反応を生じさせる第１の光照射工程；
（ｉｉ）前記第１の光照射工程における第１の部位とは異なる第２の部位が前記第１の偏光とは直交する第２の偏光を透過する領域となるように、前記フォトマスクを配置し、前記フォトマスクを介して前記第１の液晶配向膜に前記第２の偏光を照射し、前記第１の液晶配向膜の第２の部位の光反応性高分子に上記反応を生じさせる第２の光照射工程；
（Ｖ）　第１及び第２の光照射工程後に得られる基板を熱処理し、第１の平板を得る工程；
（Ｉ’）　テラヘルツ波を透過可能な第２の電極を一方の面に備えるテラヘルツ波を透過可能な第２の基板を準備する工程；
（ＩＩ’）　（Ａ－１）光架橋、及び（Ａ－２）光異性化からなる群から選ばれる少なくとも１種の反応を生じる光反応性側鎖を有する光反応性高分子を有する第２の液晶配向剤を準備する工程；
（ＩＩＩ’）　前記第２の基板の第２の電極上に、前記第２の液晶配向剤を塗布して第２の液晶配向膜を形成する工程；
（ＩＶ’）　（ｉ’）前記フォトマスクを介して前記第２の液晶配向膜に第１の偏光を照射し、第１の領域に相応する液晶配向膜の第１’の部位の光反応性高分子に上記反応を生じさせる第１’の光照射工程；
（ｉｉ’）前記第１’の光照射工程における第１’の部位とは異なる第２’の部位が前記第１の偏光とは直交する第２の偏光を透過する領域となるように、前記フォトマスクを配置し、前記フォトマスクを介して前記第２の液晶配向膜に前記第２の偏光を照射し、前記第２の液晶配向膜の第２’の部位の光反応性高分子に上記反応を生じさせる第２の光照射工程；
（Ｖ’）　第１及び第２の光照射工程後に得られる基板を熱処理し、第２の平板を得る工程；
（ＶＩ）　第１及び第２の液晶配向膜が対向し、第１の液晶配向膜の第１の部位と第２の液晶配向膜の第１’の部位とが対向し、且つ第１の液晶配向膜の第２の部位と第２の液晶配向膜の第２’の部位とが対向するように、前記第１の平板と前記第２の平板とを所定距離を離間させて平行配置させ、前記第１の平板と前記第２の平板との間に空間を設ける工程；及び
（ＶＩＩ）前記空間に液晶を充填する工程；
を有することによりテラヘルツ波制御素子を得ることができる。
　ここで、上記工程（Ｉ）～（Ｖ）は、第１の平板を得る工程であり、上記工程（Ｉ’）～（Ｖ’ ）は、第２の平板を得る工程である。
　上述のとおり、第１の平板と第２の平板とは同じであっても異なってもよいが、好ましくは同じであるのがよい。第１の平板と第２の平板とは、第１又は第２の基板、第１又は第２の電極、第１又は第２の液晶配向膜が異なるが、用いる方法については同じ方法を用いるので、以下、工程（Ｉ）～（Ｖ）について詳細に説明し、工程（Ｉ’）～（Ｖ’ ）についてはその説明を割愛する。
　工程（Ｉ）は、テラヘルツ波を透過可能な第１の電極を一方の面に備えるテラヘルツ波を透過可能な第１の基板を準備する工程である。
　第１の電極、第１の基板については、上述したとおりである。
　第１の電極を第１の基板の一方の面に設ける方法は、用いる第１の基板、用いる第１の電極に依存するが、例えば、ＮｉＣｒであれば真空蒸着、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳであれば水溶液のスピンコートにより得ることができる。
　工程（ＩＩ）は、（Ａ－１）光架橋、及び（Ａ－２）光異性化からなる群から選ばれる少なくとも１種の反応を生じる光反応性側鎖を有する光反応性高分子を有する第１の液晶配向剤を準備する工程である。
　光反応性側鎖、光反応性高分子については、上述したとおりである。
　第１の液晶配向剤は、該光反応性高分子及び該光反応性高分子を溶解する溶媒を有して形成される。なお、第１の液晶配向剤は、該光反応性高分子及び該溶媒以外に、必要に応じた成分を有してもよい。
　必要に応じた成分として、例えば、ＷＯ２０１４／１８５４１０公報に記載される「その他のモノマー」（ＷＯ２０１４／１８５４１０公報の段落番号［００９９］～［０１０３］）「重合開始剤」（同公報の段落番号［０１０５］～［０１０８］）、「溶媒」（同公報の段落番号［０１０９］～［０１１１］）、「他の重合体」（同公報の段落番号［０１１７］）、「架橋性化合物」（同公報の段落番号［０１１８］～［０１３７］）など、ＷＯ２０１４／１８５４１０公報に記載される成分を挙げることができるが、これらに限定されない。
　工程（ＩＩＩ）は、第１の基板の第１の電極上に、第１の液晶配向剤を塗布して第１の液晶配向膜を形成する工程である。
　塗布の方法は、用いる第１の液晶配向剤に依存し得るが、従来公知の手法を用いることができ、例えばスピンコートを用いることができる。
　なお、塗布後、所定の温度で加温する工程を設けてもよい。所定の温度は、用いる光反応性高分子、用いる第１の液晶配向剤、用いる第１の基板、用いる第１の電極などに依存するが、例えば、ＷＯ２０１４／１８５４１０公報の段落番号［０１５１］に記載される温度を挙げることができるが、これに限定されない。
　工程（ＩＶ）は、（ｉ）第１の光照射工程；及び（ｉｉ）第２の光照射工程；を有する。
　（ｉ）第１の光照射工程は、第１の幅を有するテラヘルツ波透過領域及び第２の幅を有するテラヘルツ波不透過領域を所定の周期で交互に有するフォトマスクを介して前記液晶配向膜に第１の偏光を照射し、テラヘルツ波透過領域に相応する液晶配向膜の第１の部位の光反応性高分子に、上述した反応、即ち（Ａ－１）光架橋、及び（Ａ－２）光異性化からなる群から選ばれる少なくとも１種の反応を生じさせる工程である。
　また、（ｉｉ）第２の光照射工程は、第１の光照射工程における第１の部位とは異なるテラヘルツ波不透過領域に相応する液晶配向膜の第２の部位がテラヘルツ波透過領域となるように、前記フォトマスクを配置し、前記フォトマスクを介して前記第１の液晶配向膜に第１の偏光とは直交する第２の偏光を照射し、テラヘルツ波透過領域に相応する前記第１の液晶配向膜の第２の部位の光反応性高分子に、上述した反応、即ち（Ａ－１）光架橋、及び（Ａ－２）光異性化からなる群から選ばれる少なくとも１種の反応を生じさせる工程である。
　工程（ＩＶ）の（ｉ）第１の光照射工程及び（ｉｉ）第２の光照射工程を終えた後、且つ（ＶＩＩ）空間に液晶を充填する工程後、液晶は、上記（Ｄ１）の構成、即ち、（Ｄ１）電圧無印加時において、液晶が、（Ａ）第１の平板及び（Ｂ）第２の平板と平行方向である第１の方向に配向する第１の部位、及び第１の方向とは直交し且つ（Ａ）第１の平板及び（Ｂ）第２の平板と平行方向である第２の方向に配向する第２の部位を有する、ように、配向する。
　工程（Ｖ）は、　第１及び第２の光照射工程後に得られる基板を熱処理し、第１の平板を得る工程である。熱処理は、用いる第１の基板、用いる第１の電極、用いる第１の液晶配向剤などに依存するが、例えば、ＷＯ２０１４／１８５４１０公報の段落番号［０１５４］～［０１５５］に記載される温度での熱処理を挙げることができるが、これに限定されない。
　なお、上述したとおり、工程（Ｉ’）～（Ｖ’）は、第２の平板の調製工程であるが、該工程（Ｉ’）～（Ｖ’）は、第１の平板を第２の平板に代えただけであり、その工程自体は同じであるため、説明は省略する。
　工程（ＶＩ）は、第１及び第２の液晶配向膜が対向し、第１の液晶配向膜の第１の部位と第２の液晶配向膜の第１の部位とが対向し、且つ第１の液晶配向膜の第２の部位と第２の液晶配向膜の第２の部位とが対向するように、前記第１の平板と前記第２の平板とを所定距離を離間させて平行配置させ、前記第１の平板と前記第２の平板との間に空間を設ける工程である。
　第１及び第２の液晶配向膜の第１の部位同士、第１及び第２の液晶配向膜の第２の部位同士が対向するように配置するために、例えば後述の実施例において記載するように、偏光顕微鏡観察下で両配向膜の格子ベクトル方向が平行であり且つ格子の空間的位相差が０となるように位置合わせをするのがよい。
　工程（ＶＩＩ）は、工程（ＶＩ）で得られた空間に液晶を充填する工程である。なお、液晶は、上述の（Ｃ）液晶で述べたとおりである。
　上記（Ｉ）～（ＶＩＩ）の工程により、テラヘルツ波制御素子を製造することができる。なお、このようにして得られたテラヘルツ波制御素子は、上述した構成（Ｄ１）～（Ｄ３）及び（Ｅ）の動作を示すことができる。
　即ち、
　（Ｄ１）電圧無印加時において、液晶が、（Ａ）第１の平板及び（Ｂ）第２の平板と平行方向である第１の方向に配向する第１の部位、及び第１の方向とは直交し且つ（Ａ）第１の平板及び（Ｂ）第２の平板と平行方向である第２の方向に配向する第２の部位を有し、
　（Ｄ２）第１の部位は第１の幅を有し、第２の部位は第２の幅を有し、第１及び第２の部位とは互いに隣接して配置され且つ所定の周期で交互に配置され、
　（Ｄ３）電圧印加時において、第１の部位及び第２の部位における液晶は、（Ａ）第１の基板及び（Ｂ）第２の基板と直交する方向に配向し、
　（Ｅ）テラヘルツ波制御素子を透過するテラヘルツ波が、偏波の状態に依存しない位相変化を生じることができる。
　以下、本発明について、実施例を用いて具体的に説明するが、本発明は該実施例によってのみ限定されるものではない。
　テラヘルツ帯で比較的透過性の高い石英ガラス（厚さ０．９６ｍｍ）２枚を準備し、各々片面に、テラヘルツ帯での透明電極としてＮｉＣｒ薄膜（厚さ０．０１μｍ）を蒸着した。
　２枚の基板の各々について、ＮｉＣｒ薄膜を設けた面に、光配向剤（日産化学社製）を塗布しスピンコート法により光配向膜（厚さ：０．１μｍ程度）を成膜した。なお、光配向剤（日産化学社製）には、下記式ＭＡ１及びＭＡ２で表されるモノマー由来の光反応性高分子が含まれる。該光反応性高分子は、直線偏光の紫外光を照射し、熱処理することで配向規制力が誘起されるものであり、配向容易軸は直線偏光の方位に対して直交する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000028
　得られた光配向膜を有する基板について、中心波長３１３ｎｍのバンドパスフィルター、偏光子、フォトマスク（CA25E20LPMM、Edmund Optics）を介し、紫外線露光装置（KIN-ITSU-KUN50、Yamashita Denso）によって光配向膜を露光した。用いたフォトマスク及び該フォトマスクを用いた露光方法について、図４に概略を示す。図４（ａ）にその概略を示すように、フォトマスクは、１次元振幅型２値格子（ロンキールーリング）であり、格子周期Λが５０μｍ、線幅ｗが２５μｍのものを用いた。図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、該フォトマスクは、黒塗りした不透明領域では紫外光を透過しない一方、線幅ｗにおける開口部では紫外光を透過する。フォトマスクを得られた基板上、具体的には光配向膜上であって且つ該光配向膜に接触するよう配置した。
　露光は、次に示すように、各基板の光配向膜に対して２回行った。
　１回目は、偏光子により紫外直線偏光の方位をフォトマスクの格子ベクトル方向に対して平行になるようにして行った。２回目は、マイクロステージによって基板を格子ベクトル方向へ２５μｍ移動し、偏光子により紫外直線偏光の方位が格子ベクトル方向に対して直交するようにして行った。いずれの露光においても、紫外光強度は６．３ｍＷ／ｃｍ２、露光時間は２．４秒とした。露光後、基板を１４０℃のホットプレートで１０分間熱処理した。
　上記により得られた２枚の基板を、直径０．３ｍｍ程度のジルコニアボールスペーサーを介して、各々の基板の光配向膜が対向するように重ね合わせ、偏光顕微鏡観察下で両配向膜の格子ベクトル方向が平行であり且つ格子の空間的位相差が０となるように（例えば図１に示す配置となるように）位置合わせをして接着剤にて張り合わせた。
　空隙の間隔を光マイクロゲージ（Ｃ１１０１１、浜松ホトニクス）によって測定した後（間隔：０．３４ｍｍ）、ネマチック液晶５ＣＢ（東京化成）を注入し、液晶セル、即ちテラヘルツ波制御素子を得た。
　得られた液晶セル、即ちテラヘルツ波制御素子のテラヘルツ帯における透過スペクトルをテラヘルツ時間領域分光システム（ＴＡＳ７５００、アドバンテスト）によって計測した。入射及び検出には直線偏波を用い、その電場と液晶セルの格子ベクトルとは平行或いは直交となるようにした。テラヘルツ波はセルに対して垂直に照射した。測定環境は室温とした。
　作製した液晶セル、即ちテラヘルツ波制御素子の偏光顕微鏡により、観察した結果、図示はしないが、得られた液晶セル、即ちテラヘルツ波制御素子において、概ね図１に示すような配向分布が得られているものと考えられた。
　テラヘルツ帯における透過率の測定結果を図５（ａ）に示す。なお、図５（ａ）において、黒い丸のプロットは、電場ベクトルＥと格子ベクトルＫとが平行な場合の透過率の測定結果であり、白い丸のプロットは、電場ベクトルＥと格子ベクトルＫとが平行な場合の透過率の測定結果である。
　図５（ａ）から、電場ベクトルＥと格子ベクトルＫとが平行な場合と垂直な場合とで、透過率は同程度となり、偏波依存性が十分に小さいことが確認された。
　図５（ｂ）にはフレネルの公式により計算した理論的な透過率を示す。実線が電場ベクトルＥと格子ベクトルＫとが平行な場合に対する計算結果であり、破線が電場ベクトルＥと格子ベクトルＫとが垂直な場合に対する計算結果である。この計算において、液晶セルは、石英ガラス基板、液晶層、石英ガラス基板の３層構造にモデル化した。配向膜は誘電体であり、テラヘルツ波の波長より十分に薄いことから、計算においては考慮しなかった。外部空間の屈折率を１、石英ガラス基板の厚さｄｇｌａｓｓ：０．９６ｍｍ、石英ガラス基板の屈折率ｎｇｌａｓｓ：１．９６＋ｉ０．９×１０－１４ｆ、液晶層の厚さｄ：０．３４ｍｍ、電場ベクトルＥと格子ベクトルＫとが平行な場合に対する液晶層の屈折率ｎｐａｒａ：１．６５＋ｉ０．０２４、電場ベクトルＥと格子ベクトルＫとが垂直な場合に対する液晶層の屈折率ｎｐｅｒｐ：１．６６＋ｉ０．０２２と仮定した。ここで、ｄｇｌａｓｓとｎｇｌａｓｓは、用いた石英ガラス基板単体のテラヘルツ時間領域分光測定の結果から決定したものであり、ｄは空セルの空隙間隔の測定結果である。また、ｎｐａｒａとｎｐｅｒｐは、前述のようにネマチック液晶５ＣＢの屈折率ｎｏ：１．５８＋ｉ０．０３１、ｎｅ：１．７４＋ｉ０．０１４とし、用いたフォトマスクのデュティー比からＦ＝０．５０と仮定した上で（３）式及び（４）式から算出した。計算結果においても、電場ベクトルＥと格子ベクトルＫとが平行な場合と電場ベクトルＥと格子ベクトルＫとが垂直な場合とで、透過率は同程度となった。また測定結果とも比較的よく一致した。この結果から、今回作製した液晶セル、即ちテラヘルツ波制御素子の屈折率は前述の有効媒質理論でよく説明できるものであり、散乱による損失も無視できる程度に小さいことが推察される。
　電場ベクトルＥと格子ベクトルＫとが平行な場合と電場ベクトルＥと格子ベクトルＫとが垂直な場合の透過波の位相差を図６に示す。図６において、白丸のプロットは、本実施例により得られたテラヘルツ波制御素子（Ｆ＝０．５）の結果を示し、実線は、Ｆ＝０．５の場合の計算結果を示す。
　また、比較のため、フォトマスクを用いずに作製した均質な平行配向（ホモジニアス配向）の液晶セル（形式的に充填率を用いればＦ＝１或いはＦ＝０）に対する測定結果並びに計算結果も図６に示す（四角プロット及び破線は、それぞれＦ＝１の場合の実測結果及び計算結果を示し、三角プロット及び一点鎖線は、それぞれＦ＝０の場合の実測結果及び計算結果を示す）。ホモジニアス配向セルにおいても液晶層の厚さｄ：０．３４ｍｍとし、液晶にはネマチック液晶５ＣＢを用いた。
　ホモジニアス配向セルに対して、位相差の測定結果と計算結果とは比較的よく一致した。このことから、計算に用いた、ネマチック液晶５ＣＢの屈折率ｎｏ及びｎｅは妥当な値であったと考えられる。
　一方、サブ波長格子構造を有する液晶セルに対しては、測定結果と計算結果の間に有意な差が見られた。実効複屈折Ｒｅ（ｎｐａｒａ－ｎｐｅｒｐ）に換算すると、理論モデルにおいては－０．０１であるのに対し、測定結果は－０．０３であった。この測定において観測された複屈折は、Ｆ＝０．４３±０．１（即ち、ｗ１＝２１μｍ）としたときの理論的複屈折と一致する。上述の図示しなかった、液晶セル、即ちテラヘルツ波制御素子の偏光顕微鏡像によると、作製した液晶セルにおいてこの程度のずれは実際に生じている可能性があると思われる。しかしながら、ホモジニアス配向セルにおいてはＲｅ（ｎｐａｒａ－ｎｐｅｒｐ）＝±０．１６であり、作製したセルの実効複屈折はこの２０％程度の値である。このことから、サブ波長格子構造を用いることで実効複屈折が制御可能であり、Ｆを適当に選ぶことで実効複屈折を０にできるものと考えられる。
　図７には、実施例により得られたテラヘルツ波制御素子の、十分に大きな電圧を印加した際の位相シフトの測定結果と計算結果を示す。位相シフトは、電圧無印加時のセルの位相と電圧印加時のセルの位相との差と定義した。電圧は、周波数１ｋＨｚ、振幅が５Ｖの矩形波とした。測定結果において、位相シフトの偏波依存性は小さく、またシフト量は計算結果と同程度であった。なお、計算において、電圧印加時の液晶の屈折率は、偏波によらずｎｏとした。この結果から、本発明のテラヘルツ波制御素子は、サブ波長液晶格子構造を用いることで、偏波無依存位相シフトが実現できることが実証された。

Claims (13)

  1. （Ａ）
    　（Ａ１）テラヘルツ波を透過可能な第１の基板；
    　（Ａ２）該第１の基板上に形成されるテラヘルツ波を透過可能な第１の電極；及び
    　（Ａ３）該第１の電極上に形成されるテラヘルツ波を透過可能な第１の液晶配向膜；
    を有する第１の平板；
    （Ｂ）
    　（Ｂ１）テラヘルツ波を透過可能な第２の基板；
    　（Ｂ２）該第２の基板上に形成されるテラヘルツ波を透過可能な第２の電極；及び
    　（Ｂ３）該第２の電極上に形成されるテラヘルツ波を透過可能な第２の液晶配向膜；
    を有する第２の平板；及び
    （Ｃ）第１及び第２の液晶配向膜が対向するように、前記（Ａ）第１の平板と前記（Ｂ）第２の平板とを所定距離を離間させて平行配置させることにより形成される空間に存在する液晶；
    を有するテラヘルツ波制御素子であって、
    　該テラヘルツ波制御素子は、
    （Ｄ１）電圧無印加時において、前記液晶が、前記（Ａ）第１の平板及び前記（Ｂ）第２の平板と平行方向である第１の方向に配向する第１の部位、及び第１の方向とは直交し且つ前記（Ａ）第１の平板及び前記（Ｂ）第２の平板と平行方向である第２の方向に配向する第２の部位を有し、
    （Ｄ２）前記第１の部位は第１の幅を有し、前記第２の部位は第２の幅を有し、前記第１及び第２の部位とは互いに隣接して配置され且つ所定の周期で交互に配置され、
    （Ｄ３）電圧印加時において、前記第１の部位及び前記第２の部位における前記液晶は、前記（Ａ）第１の基板及び前記（Ｂ）第２の基板と直交する方向に配向し、
    （Ｅ）前記テラヘルツ波制御素子を透過するテラヘルツ波が、偏波の状態に依存しない位相変化を生じる、
    上記テラヘルツ波制御素子。
  2. 　前記第１の方向は、前記第１の幅の幅方向と平行な方向である請求項１記載のテラヘルツ波制御素子。
  3. 　前記第１の幅ｗ１と前記所定の周期Λとの比（ｗ１／Λ）が０．４５～０．５５である請求項２記載のテラヘルツ波制御素子。
  4. 　前記（Ａ）第１の平板と前記（Ｂ）第２の平板とが離間した前記所定距離ｄが０．１ｍｍ～２．０ｍｍである請求項１～３のいずれか一項に記載のテラヘルツ波制御素子。
  5. 　前記第１及び第２の液晶配向膜が、各々独立に、（Ａ－１）光架橋、及び（Ａ－２）光異性化からなる群から選ばれる少なくとも１種の反応を生じる光反応性側鎖を有する光反応性高分子を有して形成される請求項１～４のいずれか一項に記載のテラヘルツ波制御素子。
  6. 　前記光反応性高分子が、下記式（１）～（６）
    （式中、Ａ、Ｂ、Ｄはそれぞれ独立に、単結合、－Ｏ－、－ＣＨ２－、－ＣＯＯ－、－ＯＣＯ－、－ＣＯＮＨ－、－ＮＨ－ＣＯ－、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＯ－Ｏ－、又は－Ｏ－ＣＯ－ＣＨ＝ＣＨ－を表す；
    　Ｓは、炭素数１～１２のアルキレン基であり、それらに結合する水素原子はハロゲン基に置き換えられていてもよい；
    　Ｔは、単結合または炭素数１～１２のアルキレン基であり、それらに結合する水素原子はハロゲン基に置き換えられていてもよい；
    　Ｙ１は、１価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環および炭素数５～８の脂環式炭化水素から選ばれる環を表すか、それらの置換基から選ばれる同一又は相異なった２～６の環が結合基Ｂを介して結合してなる基であり、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に－ＣＯＯＲ０（式中、Ｒ０は水素原子又は炭素数１～５のアルキル基を表す）、－ＮＯ２、－ＣＮ、－ＣＨ＝Ｃ（ＣＮ）２、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＮ、ハロゲン基、炭素数１～５のアルキル基、又は炭素数１～５のアルキルオキシ基で置換されても良い；
    　Ｙ２は、２価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環、炭素数５～８の脂環式炭化水素、および、それらの組み合わせからなる群から選ばれる基であり、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に－ＮＯ２、－ＣＮ、－ＣＨ＝Ｃ（ＣＮ）２、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＮ、ハロゲン基、炭素数１～５のアルキル基、又は炭素数１～５のアルキルオキシ基で置換されても良い；
    　Ｒは、ヒドロキシ基、炭素数１～６のアルコキシ基を表すか、又はＹ１と同じ定義を表す；
    　Ｘは、単結合、－ＣＯＯ－、－ＯＣＯ－、－Ｎ＝Ｎ－、－ＣＨ＝ＣＨ－、－Ｃ≡Ｃ－、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＯ－Ｏ－、又は－Ｏ－ＣＯ－ＣＨ＝ＣＨ－を表し、Ｘの数が２となるときは、Ｘ同士は同一でも異なっていてもよい；
    　Ｃｏｕは、クマリン－６－イル基またはクマリン－７－イル基を表し、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に－ＮＯ２、－ＣＮ、－ＣＨ＝Ｃ（ＣＮ）２、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＮ、ハロゲン基、炭素数１～５のアルキル基、又は炭素数１～５のアルキルオキシ基で置換されても良い；
    　ｑ１とｑ２は、一方が１で他方が０である；
    　ｑ３は０または１である；
    　Ｐ及びＱは、各々独立に、２価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環、炭素数５～８の脂環式炭化水素、および、それらの組み合わせからなる群から選ばれる基である；ただし、Ｘが－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＯ－Ｏ－、－Ｏ－ＣＯ－ＣＨ＝ＣＨ－である場合、－ＣＨ＝ＣＨ－が結合する側のＰ又はＱは芳香環であり、Ｐの数が２以上となるときは、Ｐ同士は同一でも異なっていてもよく、Ｑの数が２以上となるときは、Ｑ同士は同一でも異なっていてもよい；
    　ｌ１は０または１である；
    　ｌ２は０～２の整数である；
    　ｌ１とｌ２がともに０であるときは、Ｔが単結合であるときはＡも単結合を表す；
    　ｌ１が１であるときは、Ｔが単結合であるときはＢも単結合を表す；
    　Ｈ及びＩは、各々独立に、２価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環、およびそれらの組み合わせから選ばれる基である。）
    からなる群から選ばれるいずれか１種の光反応性側鎖を有する請求項５に記載のテラヘルツ波制御素子。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
  7. 　前記光反応性高分子が、下記式（７）～（１０）
    （式中、Ａ、Ｂ、Ｄはそれぞれ独立に、単結合、－Ｏ－、－ＣＨ２－、－ＣＯＯ－、－ＯＣＯ－、－ＣＯＮＨ－、－ＮＨ－ＣＯ－、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＯ－Ｏ－、又は－Ｏ－ＣＯ－ＣＨ＝ＣＨ－を表す；
    　Ｙ１は、１価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環および炭素数５～８の脂環式炭化水素から選ばれる環を表すか、それらの置換基から選ばれる同一又は相異なった２～６の環が結合基Ｂを介して結合してなる基であり、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に－ＣＯＯＲ０（式中、Ｒ０は水素原子又は炭素数１～５のアルキル基を表す）、－ＮＯ２、－ＣＮ、－ＣＨ＝Ｃ（ＣＮ）２、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＮ、ハロゲン基、炭素数１～５のアルキル基、又は炭素数１～５のアルキルオキシ基で置換されても良い；
    　Ｘは、単結合、－ＣＯＯ－、－ＯＣＯ－、－Ｎ＝Ｎ－、－ＣＨ＝ＣＨ－、－Ｃ≡Ｃ－、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＯ－Ｏ－、又は－Ｏ－ＣＯ－ＣＨ＝ＣＨ－を表し、Ｘの数が２となるときは、Ｘ同士は同一でも異なっていてもよい；
    　ｌは１～１２の整数を表す；
    　ｍは、０～２の整数を表し、ｍ１、ｍ２は１～３の整数を表す；
    　ｎは０～１２の整数（ただしｎ＝０のときＢは単結合である）を表す；
    　Ｙ２は、２価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環、炭素数５～８の脂環式炭化水素、および、それらの組み合わせからなる群から選ばれる基であり、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に－ＮＯ２、－ＣＮ、－ＣＨ＝Ｃ（ＣＮ）２、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＮ、ハロゲン基、炭素数１～５のアルキル基、又は炭素数１～５のアルキルオキシ基で置換されても良い；
    　Ｒは、ヒドロキシ基、炭素数１～６のアルコキシ基を表すか、又はＹ１と同じ定義を表す）
    からなる群から選ばれるいずれか１種の光反応性側鎖を有する請求項５又は６に記載のテラヘルツ波制御素子。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
  8. 　前記光反応性高分子が、下記式（１１）～（１３）
    （式中、Ａは、それぞれ独立に、単結合、－Ｏ－、－ＣＨ２－、－ＣＯＯ－、－ＯＣＯ－、－ＣＯＮＨ－、－ＮＨ－ＣＯ－、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＯ－Ｏ－、又は－Ｏ－ＣＯ－ＣＨ＝ＣＨ－を表す；
    　Ｘは、単結合、－ＣＯＯ－、－ＯＣＯ－、－Ｎ＝Ｎ－、－ＣＨ＝ＣＨ－、－Ｃ≡Ｃ－、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＯ－Ｏ－、又は－Ｏ－ＣＯ－ＣＨ＝ＣＨ－を表し、Ｘの数が２となるときは、Ｘ同士は同一でも異なっていてもよい；
    　ｌは、１～１２の整数を表し、ｍは０～２の整数を表し、ｍ１は１～３の整数を表す；
    　Ｒは、１価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環および炭素数５～８の脂環式炭化水素から選ばれる環を表すか、それらの置換基から選ばれる同一又は相異なった２～６の環が結合基Ｂを介して結合してなる基であり、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に－ＣＯＯＲ０（式中、Ｒ０は水素原子又は炭素数１～５のアルキル基を表す）、－ＮＯ２、－ＣＮ、－ＣＨ＝Ｃ（ＣＮ）２、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＮ、ハロゲン基、炭素数１～５のアルキル基、又は炭素数１～５のアルキルオキシ基で置換されても良いか、又はヒドロキシ基もしくは炭素数１～６のアルコキシ基を表す）
    からなる群から選ばれるいずれか１種の光反応性側鎖を有する請求項５～７のいずれか一項に記載のテラヘルツ波制御素子。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
  9. 　前記光反応性高分子が、下記式（１４）又は（１５）
    （式中、Ａはそれぞれ独立に、単結合、－Ｏ－、－ＣＨ２－、－ＣＯＯ－、－ＯＣＯ－、－ＣＯＮＨ－、－ＮＨ－ＣＯ－、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＯ－Ｏ－、又は－Ｏ－ＣＯ－ＣＨ＝ＣＨ－を表す；
    　Ｙ１は、１価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環および炭素数５～８の脂環式炭化水素から選ばれる環を表すか、それらの置換基から選ばれる同一又は相異なった２～６の環が結合基Ｂを介して結合してなる基であり、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に－ＣＯＯＲ０（式中、Ｒ０は水素原子又は炭素数１～５のアルキル基を表す）、－ＮＯ２、－ＣＮ、－ＣＨ＝Ｃ（ＣＮ）２、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＮ、ハロゲン基、炭素数１～５のアルキル基、又は炭素数１～５のアルキルオキシ基で置換されても良い；
    　ｌは１～１２の整数を表し、ｍ１、ｍ２は１～３の整数を表す）
    で表される光反応性側鎖を有する請求項５～８のいずれか一項に記載のテラヘルツ波制御素子。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
  10. 　前記光反応性高分子が、下記式（１６）又は（１７）（式中、Ａは単結合、－Ｏ－、－ＣＨ２－、－ＣＯＯ－、－ＯＣＯ－、－ＣＯＮＨ－、－ＮＨ－ＣＯ－、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＯ－Ｏ－、又は－Ｏ－ＣＯ－ＣＨ＝ＣＨ－を表す；
    　Ｘは、単結合、－ＣＯＯ－、－ＯＣＯ－、－Ｎ＝Ｎ－、－ＣＨ＝ＣＨ－、－Ｃ≡Ｃ－、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＯ－Ｏ－、又は－Ｏ－ＣＯ－ＣＨ＝ＣＨ－を表し、Ｘの数が２となるときは、Ｘ同士は同一でも異なっていてもよい；
    　ｌは、１～１２の整数を表し、ｍは０～２の整数を表す）
    で表される光反応性側鎖を有する請求項５～９のいずれか一項に記載のテラヘルツ波制御素子。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
  11. 　前記光反応性高分子が、下記式（１８）又は（１９）
    （式中、Ａ、Ｂはそれぞれ独立に、単結合、－Ｏ－、－ＣＨ２－、－ＣＯＯ－、－ＯＣＯ－、－ＣＯＮＨ－、－ＮＨ－ＣＯ－、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＯ－Ｏ－、又は－Ｏ－ＣＯ－ＣＨ＝ＣＨ－を表す；
    　Ｙ１は、１価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環および炭素数５～８の脂環式炭化水素から選ばれる環を表すか、それらの置換基から選ばれる同一又は相異なった２～６の環が結合基Ｂを介して結合してなる基であり、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に－ＣＯＯＲ０（式中、Ｒ０は水素原子又は炭素数１～５のアルキル基を表す）、－ＮＯ２、－ＣＮ、－ＣＨ＝Ｃ（ＣＮ）２、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＮ、ハロゲン基、炭素数１～５のアルキル基、又は炭素数１～５のアルキルオキシ基で置換されても良い；
    　ｑ１とｑ２は、一方が１で他方が０である；
    　ｌは１～１２の整数を表し、ｍ１、ｍ２は１～３の整数を表す；
    　Ｒ１は、水素原子、－ＮＯ２、－ＣＮ、－ＣＨ＝Ｃ（ＣＮ）２、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＮ、ハロゲン基、炭素数１～５のアルキル基、又は炭素数１～５のアルキルオキシ基を表す）
    からなる群から選ばれるいずれか１種の感光性側鎖を有する請求項５～１０のいずれか一項に記載のテラヘルツ波制御素子。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
  12. 　前記光反応性高分子が、下記式（２０）
    （式中、Ａは、単結合、－Ｏ－、－ＣＨ２－、－ＣＯＯ－、－ＯＣＯ－、－ＣＯＮＨ－、－ＮＨ－ＣＯ－、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＯ－Ｏ－、又は－Ｏ－ＣＯ－ＣＨ＝ＣＨ－を表す；
    　Ｙ１は、１価のベンゼン環、ナフタレン環、ビフェニル環、フラン環、ピロール環および炭素数５～８の脂環式炭化水素から選ばれる環を表すか、それらの置換基から選ばれる同一又は相異なった２～６の環が結合基Ｂを介して結合してなる基であり、それらに結合する水素原子はそれぞれ独立に－ＣＯＯＲ０（式中、Ｒ０は水素原子又は炭素数１～５のアルキル基を表す）、－ＮＯ２、－ＣＮ、－ＣＨ＝Ｃ（ＣＮ）２、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＮ、ハロゲン基、炭素数１～５のアルキル基、又は炭素数１～５のアルキルオキシ基で置換されても良い；
    　Ｘは、単結合、－ＣＯＯ－、－ＯＣＯ－、－Ｎ＝Ｎ－、－ＣＨ＝ＣＨ－、－Ｃ≡Ｃ－、－ＣＨ＝ＣＨ－ＣＯ－Ｏ－、又は－Ｏ－ＣＯ－ＣＨ＝ＣＨ－を表し、Ｘの数が２となるときは、Ｘ同士は同一でも異なっていてもよい；
    　ｌは１～１２の整数を表し、ｍは０～２の整数を表す）で表される光反応性側鎖を有する請求項５～１１のいずれか一項に記載のテラヘルツ波制御素子。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
  13. （Ｉ）　テラヘルツ波を透過可能な第１の電極を一方の面に備えるテラヘルツ波を透過可能な第１の基板を準備する工程；
    （ＩＩ）　（Ａ－１）光架橋、及び（Ａ－２）光異性化からなる群から選ばれる少なくとも１種の反応を生じる光反応性側鎖を有する光反応性高分子を有する第１の液晶配向剤を準備する工程；
    （ＩＩＩ）　前記第１の基板の第１の電極上に、前記第１の液晶配向剤を塗布して第１の液晶配向膜を形成する工程；
    （ＩＶ）　（ｉ）第１の幅を有する第１の偏光を透過する第１の領域及び第２の幅を有する第１の偏光を透過しない第２の領域を所定の周期で交互に有するフォトマスクを介して前記液晶配向膜に第１の偏光を照射し、第１の領域に相応する液晶配向膜の第１の部位の光反応性高分子に上記反応を生じさせる第１の光照射工程；
    （ｉｉ）前記第１の光照射工程における第１の部位とは異なる第２の部位が前記第１の偏光とは直交する第２の偏光を透過する領域となるように、前記フォトマスクを配置し、前記フォトマスクを介して前記第１の液晶配向膜に前記第２の偏光を照射し、前記第１の液晶配向膜の第２の部位の光反応性高分子に上記反応を生じさせる第２の光照射工程；
    （Ｖ）　第１及び第２の光照射工程後に得られる基板を熱処理し、第１の平板を得る工程；
    （Ｉ’）　テラヘルツ波を透過可能な第２の電極を一方の面に備えるテラヘルツ波を透過可能な第２の基板を準備する工程；
    （ＩＩ’）　（Ａ－１）光架橋、及び（Ａ－２）光異性化からなる群から選ばれる少なくとも１種の反応を生じる光反応性側鎖を有する光反応性高分子を有する第２の液晶配向剤を準備する工程；
    （ＩＩＩ’）　前記第２の基板の第２の電極上に、前記第２の液晶配向剤を塗布して第２の液晶配向膜を形成する工程；
    （ＩＶ’）　（ｉ’）前記フォトマスクを介して前記第２の液晶配向膜に第１の偏光を照射し、第１の領域に相応する液晶配向膜の第１’の部位の光反応性高分子に上記反応を生じさせる第１’の光照射工程；
    （ｉｉ’）前記第１’の光照射工程における第１’の部位とは異なる第２’の部位が前記第１の偏光とは直交する第２の偏光を透過する領域となるように、前記フォトマスクを配置し、前記フォトマスクを介して前記第２の液晶配向膜に前記第２の偏光を照射し、前記第２の液晶配向膜の第２’の部位の光反応性高分子に上記反応を生じさせる第２の光照射工程；
    （Ｖ’）　第１及び第２の光照射工程後に得られる基板を熱処理し、第２の平板を得る工程；
    （ＶＩ）　第１及び第２の液晶配向膜が対向し、第１の液晶配向膜の第１の部位と第２の液晶配向膜の第１’の部位とが対向し、且つ第１の液晶配向膜の第２の部位と第２の液晶配向膜の第２’の部位とが対向するように、前記第１の平板と前記第２の平板とを所定距離を離間させて平行配置させ、前記第１の平板と前記第２の平板との間に空間を設ける工程；及び
    （ＶＩＩ）前記空間に液晶を充填する工程；
    を有することによりテラヘルツ波制御素子を得る、テラヘルツ波制御素子の製造方法。
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