光衍射元件、光拾取器及光衍射元件的制造方法
【專利摘要】提供一種光衍射元件，在抑制元件整體的厚度的同時還保持了區(qū)域的強(qiáng)度。光衍射元件包括：基板；取向?qū)樱纬捎诨宓囊粋?cè)面上，在至少一部分區(qū)域中高分子以相對于基板的面垂直或傾斜的方式取向；以及液晶層，形成于取向?qū)由?；其中，液晶層具有周期性形成的、液晶的取向方向互不相同的多個取向圖案；多個取向圖案中的至少一部分取向圖案的取向方向依照形成于取向圖案下面的取向?qū)拥闹辽僖徊糠謪^(qū)域的取向而相對于基板的面垂直或傾斜。
【專利說明】光衍射元件、光拾取器及光衍射元件的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種根據(jù)入射光的偏振方向的不同而衍射效率不同的光衍射元件、使用光衍射元件的光拾取器及光衍射元件的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]光衍射元件用于很多用途中，例如用在對CD、DVD、藍(lán)光碟等光存儲介質(zhì)的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取的光拾取器中。
[0003]專利文獻(xiàn)I中公開了一種衍射柵格。該衍射柵格具有通過蝕刻而在一個面上周期性地形成有凹部的基板。關(guān)于該衍射柵格，通過形成有凹部的區(qū)域及其以外的區(qū)域使激光發(fā)生衍射從而分離。
[0004]專利文獻(xiàn)1:日本特開2008-21368號公報
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明要解決的問題
[0006]然而，上述衍射柵格的基板由于形成有凹部的區(qū)域很薄，因此為了保持強(qiáng)度而加大厚度。而且，為了防止光返回到激光器，有時會將衍射柵格與偏光濾波器及1/2波長板貼合來進(jìn)行使用。將這些部件貼合在一起的結(jié)果是造成了使包含該衍射柵格的裝置整體變大型的問題。
[0007]用于解決問題的方案
[0008]為了解決上述問題，本發(fā)明第一方式是一種光衍射元件，包括:基板；取向?qū)?，形成于基板的一?cè)面上，在至少一部分區(qū)域中高分子以相對于基板的面垂直或傾斜的方式取向，其中，所述高分子具有各向異性；以及液晶層，形成于取向?qū)由?；其中，液晶層具有周期性形成的、液晶分子的取向方向互不相同的多個取向圖案；多個取向圖案中的至少一部分取向圖案的取向方向依照形成在多個取向圖案下面的取向?qū)拥娜∠蚨鄬τ诨宓拿娲怪被騼A斜。
[0009]為了解決上述問題，本發(fā)明第二方式是一種光拾取器，包括:激光器，用于輸出偏光；光衍射兀件，被從激光器射出的偏光入射；分束器，用于將來自于光衍射兀件的偏光與來自于對象物的反射光進(jìn)行分離；以及受光元件，用于接收由分束器分離后的反射光；其中，光衍射元件包括:偏光濾波器用光衍射元件，配置成被來自于激光器的偏光入射并使激光器的偏光不發(fā)生衍射地透過；1/2波長層，用于使入射光的偏振方向旋轉(zhuǎn)90° ;以及分離用光衍射層，用于使入射光發(fā)生衍射；偏光濾波器用光衍射元件包括:基板；取向?qū)?，形成于基板的一?cè)面上，在至少一部分區(qū)域中高分子以相對于基板的面垂直或傾斜的方式取向，其中，所述高分子具有各向異性；以及液晶層，形成于取向?qū)由希灰壕泳哂兄芷谛孕纬傻?、液晶分子的取向方向互不相同的多個取向圖案；多個取向圖案中的至少一部分取向圖案的取向方向依照形成在多個取向圖案下面的取向?qū)拥娜∠蚨鄬τ诨宓拿娲怪被騼A斜。[0010]為了解決上述問題，本發(fā)明第三方式是一種光衍射元件的制造方法，包括:光取向?qū)有纬刹襟E，在基板的一側(cè)面上形成包含高分子的光取向?qū)?；第一光取向步驟，從基板的基板面的法線方向朝光取向?qū)拥囊徊糠謪^(qū)域照射第一直線偏光，形成高分子取向?yàn)榕c基板相平行且為沿著直線偏光的朝向的方向的光取向?qū)?；第二光取向步驟，從相對于基板面傾斜的方向朝光取向?qū)拥恼麄€面照射第二直線偏光，形成高分子以相對于基板的面垂直或傾斜的方式取向的光取向?qū)?，其中，第二直線偏光的強(qiáng)度比第一直線偏光的強(qiáng)度弱，第二直線偏光的偏振方向與第一直線偏光的偏振方向相平行；聚合性液晶形成步驟，在光取向?qū)由贤坎己芯酆闲砸壕Х肿拥木酆闲砸壕芤?；以及液晶固化步驟，通過使聚合性液晶分子聚合，來形成固化的液晶。
[0011]為了解決上述問題，本發(fā)明第四方式是另一種光衍射元件的制造方法，包括:在基板的一側(cè)面上形成包含高分子的光取向?qū)拥牟襟E；光取向步驟，從相對于基板的基板面傾斜的方向朝光取向?qū)拥恼麄€面照射直線偏光，形成高分子以相對于基板的面傾斜的方式取向的光取向?qū)?；聚合性液晶形成步驟，在光取向?qū)由贤坎己芯酆闲砸壕Х肿拥木酆闲砸壕芤?；第一液晶固化步驟，形成通過使聚合性液晶分子中的一部分聚合來進(jìn)行固化而得到的液晶；以及第二液晶固化步驟，將基板加熱到聚合性液晶分子的各向同性相相變溫度以上，在進(jìn)行加熱的狀態(tài)下，使聚合性液晶分子中的在第一液晶固化步驟中未被固化的部分以各向同性相狀態(tài)進(jìn)行固化。
[0012]此外，上述
【發(fā)明內(nèi)容】
并未列舉出本發(fā)明的全部必要特征。另外，這些特征組的子組合也有可能另外構(gòu)成發(fā)明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為光拾取器的整體結(jié)構(gòu)圖。
[0014]圖2為表示圖1的光拾取器的偏光濾波器用光衍射元件3的動作的圖。
[0015]圖3為本發(fā)明第一實(shí)施方式的偏光濾波器用光衍射兀件3的截面圖。
[0016]圖4為第一實(shí)施方式的偏光濾波器用光衍射元件3的分解立體圖。
[0017]圖5為表示第一實(shí)施方式的液晶的取向與折射率之間的關(guān)系的圖。
[0018]圖6為第一實(shí)施方式的變形例所涉及的光衍射元件101的分解立體圖。
[0019]圖7為表不第一實(shí)施方式的光衍射兀件的偏光濾波器用光衍射兀件3的制造方法的圖。
[0020]圖8為本發(fā)明第二實(shí)施方式的偏光濾波器用光衍射元件203的分解立體圖。
[0021]圖9為本發(fā)明第三實(shí)施方式的偏光濾波器用光衍射元件303的分解立體圖。
[0022]圖10為本發(fā)明第四實(shí)施方式的偏光濾波器用光衍射元件403的截面圖。
[0023]圖11為第四實(shí)施方式的偏光濾波器用光衍射元件403的分解立體圖。
[0024]圖12為表示第四實(shí)施方式的液晶的取向與折射率之間的關(guān)系的圖。
[0025]圖13為表示第四實(shí)施方式的偏光濾波器用光衍射元件403的制造方法的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]以下通過發(fā)明實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)行說明，但以下實(shí)施方式并不對權(quán)利要求書所涉及的發(fā)明進(jìn)行限定。并且，實(shí)施方式中說明的特征組合也并非全部為本發(fā)明的必要解決特征。
[0027]圖1為光拾取器的整體結(jié)構(gòu)圖。圖1中以箭頭所示的XYZ為XYZ方向。X方向表示從紙面背后朝向面前的方向。
[0028]如圖1所示，光拾取器I向作為對象物的一例的⑶、DVD、藍(lán)光碟等光存儲介質(zhì)90照射光，讀取光存儲介質(zhì)90中存儲的信息。光拾取器I包括:激光器2、具有偏光濾波器用光衍射兀件3和分離用光衍射兀件4的光衍射兀件100、偏光分束器5、準(zhǔn)直鏡6、1/4波長板7、物鏡8、聚光部9以及受光元件10。此處，有時將光91從激光器2到光存儲介質(zhì)90的路徑稱為來路，光91從光存儲介質(zhì)90到受光元件10的路徑稱為回路。
[0029]激光器2沿-Z方向射出用于輸入到分離用光衍射元件4等的光91。從激光器2射出的光91為以±Y方向?yàn)槠穹较虻闹本€偏光的激光。關(guān)于該激光的波長，例如，當(dāng)光存儲介質(zhì)90為CD時的波長為787nm，當(dāng)光存儲介質(zhì)90為DVD時的波長為655nm，當(dāng)光存儲介質(zhì)90為藍(lán)光碟時的波長為405nm。
[0030]偏光濾波器用光衍射元件3設(shè)置于光91的來路中的激光器2的下游側(cè)，從激光器2射出的偏光入射到該偏光濾波器用光衍射兀件3中。偏光濾波器用光衍射兀件3使以土Y方向?yàn)槠穹较虻钠馔ㄟ^，使以±X方向?yàn)槠穹较虻钠獍l(fā)生衍射。由于從激光器2射出的來路的光91的偏振方向?yàn)橥罽方向，因此，偏光濾波器用光衍射兀件3使來路的光91透過而不使其發(fā)生衍射。另外，有關(guān)于偏光濾波器用光衍射元件3的詳細(xì)內(nèi)容，如后所述。
[0031]偏光濾波器用光衍射元件3形成為與XY平面平行的方形的板狀。此處，偏光濾波器用光衍射元件3的形狀可以為正方形、長方形、平行四邊形。尤其是，通過將偏光濾波器用光衍射元件3的形狀設(shè)為長方形或平行四邊形，在組裝時，易于識別光學(xué)軸的朝向，從而能夠組裝到正確的方向上。
[0032]分離用光衍射元件4設(shè)置于光91的來路上的偏光濾波器用光衍射元件3的下游偵U。分離用光衍射元件4包括:作為1/2波長板而發(fā)揮功能的1/2波長層、以及無論偏振方向如何都使入射光產(chǎn)生衍射的分離用光衍射層。入射到分離用光衍射元件4的來路的光91在1/2波長層中偏振方向旋轉(zhuǎn)90° ,作為±X方向的偏光而射出。然后，來路的光91在分離用光衍射元件4的光衍射層發(fā)生衍射，例如分離到三個方向上，從而射出O次光及±1次光。分離到這三個方向上的光91被用于三波束跟蹤法，從而對準(zhǔn)O次光。
[0033]偏光分束器5設(shè)置于光91的來路上的分離用光衍射兀件4的下游側(cè)。偏光分束器5使偏振方向?yàn)椤繶方向的光透過,并且將偏振方向?yàn)橥罽方向的光進(jìn)行反射。此處，透過分離用光衍射兀件4并輸入到偏光分束器的光91的偏振方向?yàn)椤繶方向。因此,偏光分束器5使來路的光91透過。
[0034]準(zhǔn)直鏡6設(shè)置于光91的來路上的偏光分束器5的下游側(cè)。準(zhǔn)直鏡6將從偏光分束器5輸入的散射光轉(zhuǎn)換為平行光。
[0035]1/4波長板7設(shè)置于光91的來路上的準(zhǔn)直鏡6的下游側(cè)。1/4波長板7將直線偏光轉(zhuǎn)換為圓偏光，并且將圓偏光轉(zhuǎn)換為直線偏光。因此，1/4波長板7將從準(zhǔn)直鏡6輸入的作為直線偏光的來路的光91轉(zhuǎn)換為圓偏光。
[0036]物鏡8設(shè)置于光91的來路上的1/4波長板7的下游側(cè)。物鏡8在來路上將為近似平行光的光91聚光到光存儲介質(zhì)90上。
[0037]此處，沿-Z方向行進(jìn)的來路的光91被光存儲介質(zhì)90反射而沿+Z方向行進(jìn)。由于光存儲介質(zhì)90是固定端，因此來路的光91的圓偏光的旋轉(zhuǎn)方向被光存儲介質(zhì)90反射而發(fā)生反轉(zhuǎn)。進(jìn)一步地，被光存儲介質(zhì)90反射的回路的光91輸入到1/4波長板7，轉(zhuǎn)換為具有±Y方向的偏振方向的直線偏光后輸出。由于從1/4波長板7輸出的回路的光91具有土 Y方向的偏振方向，因此被偏光分束器5向+Y方向反射。
[0038]聚光部9設(shè)置于被偏光分束器5反射的光91的下游側(cè)，即圖中比偏光分束器5更靠近+Y方向側(cè)。聚光部9例如可以由柱面透鏡、凹透鏡等單個或多個透鏡構(gòu)成。聚光部9將被偏光分束器5朝+Y方向反射的光91聚光到受光兀件10。
[0039]受光元件10設(shè)置為比聚光部9更靠近光91的下游側(cè)。受光元件10接收被聚光部9聚光的回路的光91。然后，受光元件10將接收到的光91轉(zhuǎn)換為電信號后進(jìn)行輸出。
[0040]此處,入射到偏光分束器5的具有土Y方向的偏振方向的回路的光91的一部分沒有被偏光分束器5朝+Y方向反射,而是作為漏光朝+Z方向透過。該漏光入射到分離用光衍射兀件4的1/2波長層,偏振方向旋轉(zhuǎn)90°成為±Χ方向。偏振方向成為±Χ方向的漏光入射到偏光濾波器用光衍射元件3而發(fā)生衍射。因此，入射到偏光濾波器用光衍射元件3的偏振方向?yàn)椤捆斗较虻穆┕庠诩す馄?跟前發(fā)生衍射,從而不會入射到激光器2中。
[0041]圖2為表示圖1的光拾取器的偏光濾波器用光衍射元件3的動作的圖。圖2的
(a)不出偏光濾波器用光衍射兀件3的土Y方向的偏光入射時的情形。圖2的(b)不出偏光濾波器用光衍射兀件3的±X方向的偏光入射時的情形。如圖2的(a)、(b)所不,偏光濾波器用光衍射兀件3—方面使以土Y方向?yàn)槠穹较虻钠馔ㄟ^,而另一方面使以±X方向?yàn)槠穹较虻钠獍l(fā)生衍射。這樣一來，通過使用偏光濾波器用光衍射兀件3的光拾取器，能夠防止回路的光91的一部分入射到激光器2,從而使激光器2的輸出保持穩(wěn)定。
[0042]圖3為圖1的偏光濾波器用光衍射元件3的截面圖，圖4為偏光濾波器用光衍射元件3的分解立體圖。本實(shí)施方式所涉及的光衍射元件100包括:基板102、形成于基板102的一側(cè)面上的取向?qū)?04以及形成于取向?qū)?04上的液晶層106。
[0043]基板102用于保持取向?qū)?04和液晶層106?；?02的整個面具有大致均勻的厚度。例如，基板102形成為2mm?5mmX 2mm?5mm的方形。基板102由對于激光的波長透過率較高的透明玻璃形成。另外，基板102可以由樹脂制的板子、樹脂制的薄膜或包含玻璃纖維的樹脂材料等透明材料構(gòu)成。尤其是，當(dāng)由包含玻璃纖維的材料構(gòu)成基板102時，能夠提高強(qiáng)度及可操作性等。
[0044]取向?qū)?04形成于基板102的一側(cè)面上，能夠使液晶層106的液晶分子120、122進(jìn)行取向。取向?qū)?04包含具有各向異性的高分子110、112，使包含在液晶層106中的液晶分子120、122根據(jù)該高分子110、112的取向方向來進(jìn)行取向。取向?qū)?04可以是取向由直線偏光誘導(dǎo)的光取向?qū)?。光取向?qū)拥囊焕秊樽贤饩€固化樹脂，可以包含有光解型、光二聚化型、光異構(gòu)化型等光取向性高分子。取向?qū)?04例如具有約0.01 μ m?I μ m的厚度。
[0045]取向?qū)?04具有高分子取向區(qū)域152和高分子取向區(qū)域154，高分子取向區(qū)域152和高分子取向區(qū)域154的取向方向相對于面的傾斜度、即取向方向相對于面方向的仰角互不相同。高分子取向區(qū)域152中，高分子110以相對于基板102的面傾斜的方式取向。高分子取向區(qū)域154中，高分子112取向成與基板102的面相平行。
[0046]高分子取向區(qū)域152的高分子110沿±X方向進(jìn)行取向。進(jìn)一步地，高分子取向區(qū)域154的高分子112在與基板102相平行的投影面中沿±X方向進(jìn)行取向。即，高分子取向區(qū)域152的取向方向與高分子取向區(qū)域154的取向方向在與基板102相平行的面內(nèi)相平行。
[0047]高分子取向區(qū)域152與高分子取向區(qū)域154分別沿±X方向排列形成為條紋形狀。進(jìn)一步地，高分子取向區(qū)域152與高分子取向區(qū)域154沿土Y方向周期性地排列。在本實(shí)施方式中，取向?qū)?04的高分子取向區(qū)域152及高分子取向區(qū)域154的排列方向與取向?qū)?04的高分子110、112的面內(nèi)取向方向相垂直。
[0048]液晶層106位于取向?qū)?04的上面，使入射到偏光濾波器用光衍射元件3的光發(fā)生衍射。液晶層106的液晶分子120、122依照取向?qū)?04的取向方向而進(jìn)行取向。液晶層106具有液晶分子120、122的取向方向互不相同的多個取向圖案160。在本實(shí)施方式中，多個取向圖案160具有傾斜取向圖案164和平行取向圖案166。多個取向圖案160周期性重復(fù)地形成，從而使液晶層106發(fā)揮衍射柵格的功能。液晶層106由取向方向不同的同種液晶分子120、122形成。例如，液晶層106具有約0.5 μ m?20 μ m的厚度。
[0049]傾斜取向圖案164的液晶分子120依照在其下面形成的取向?qū)?04的高分子110，以相對于基板102的面傾斜的方式取向。平行取向圖案166的液晶分子122依照在其下面形成的取向?qū)拥母叻肿?12，以相對于基板102的面平行的方式取向。
[0050]傾斜取向圖案164的液晶分子120沿±X方向取向。進(jìn)一步地，平行取向圖案166的液晶分子122在與基板102相平行的投影面中沿±X方向取向。即，高分子取向區(qū)域152的取向方向與高分子取向區(qū)域154的取向方向在與基板102相平行的面內(nèi)相平行。
[0051]傾斜取向圖案164和平行取向圖案166分別排列形成為沿±X方向的條紋形狀。進(jìn)一步地，傾斜取向圖案164和平行取向圖案166沿土Y方向周期性地排列。在本實(shí)施方式中，傾斜取向圖案164及平行取向圖案166的排列方向與液晶層106的液晶分子120、122的面內(nèi)取向方向相垂直。
[0052]圖5為表示第一實(shí)施方式中的液晶分子120、122的折射率橢圓體130、132的圖。圖5的(a)示出傾斜取向圖案164中包含的液晶分子120的折射率橢圓體130。圖5的(b)示出平行取向圖案166中包含的液晶分子122的折射率橢圓體132。
[0053]液晶分子120、122具有單軸性的折射率各向異性。液晶分子120、122的尋常折射率no為折射率橢圓體130、132的短軸，異尋常折射率ne為折射率橢圓體130、132的長軸。液晶分子120、122在基板102面內(nèi)的面內(nèi)折射率以通過折射率橢圓體130、132的中心的與基板102的面相平行的截面來表示。
[0054]如圖5的(a)所示，傾斜取向圖案164的液晶分子120的折射率橢圓體130相對于基板102的面方向以仰角Θ進(jìn)行傾斜。據(jù)此，包含液晶分子120的傾斜取向圖案164具有在與基板102相平行的面內(nèi)的面內(nèi)慢軸方向折射率nx及面內(nèi)快軸方向折射率ny。
[0055]此處，折射率nx是在面內(nèi)的最大折射率、ny為最小折射率。nx根據(jù)表示液晶分子120的折射率橢圓體130的傾斜度的仰角Θ進(jìn)行增減，而ny不依賴于仰角Θ保持恒定。nx在仰角Θ為90°時最小并與ny相等，隨著仰角Θ的減小而增加。在本實(shí)施方式中，仰角Θ只要為大于0°且90°以下即可，但例如可以設(shè)為20°?90°。當(dāng)仰角Θ為大于0°且90°以下時，nx’大于nx。
[0056]如圖5的(b)所示，平行取向圖案的液晶分子122的折射率橢圓體132與基板102的面相平行地配置。包含液晶分子122的平行取向圖案具有面內(nèi)慢軸方向折射率nx’、面內(nèi)快軸方向折射率ny’。液晶分子122的折射率橢圓體130的仰角Θ為O。，其慢軸方向折射率nx’等于液晶分子120的異尋常折射率ne。ny’及ny與液晶分子120、122的尋常折射率no相等。
[0057]以下就入射到偏光濾波器用光衍射元件3的光的衍射原理進(jìn)行說明。如圖4所示，入射到偏光濾波器用光衍射元件3的X方向直線偏光500分別通過液晶層106中包含的傾斜取向圖案164和平行取向圖案166。此時，由于傾斜取向圖案164的折射率nx和平行取向圖案166的折射率nx’的差而使X方向直線偏光500在液晶層106發(fā)生衍射，作為衍射光600射出。
[0058]另一方面，入射到偏光濾波器用光衍射元件3的Y方向直線偏光510分別通過傾斜取向圖案164和平行取向圖案166，但由于傾斜取向圖案164的折射率ny與平行取向圖案166的折射率ny’相等，因此Y方向直線偏光510不會發(fā)生衍射，而作為透過光610射出。
[0059]能夠通過對各個方向上的偏光濾波器用光衍射元件3的相位差進(jìn)行調(diào)整來控制各個偏振方向上的衍射效率。在本實(shí)施方式中，Y方向直線偏光510入射到偏光濾波器用光衍射兀件3時的相位差為O。X方向直線偏光500入射到偏光濾波器用光衍射兀件3時的相位差通過計算(ne-nx) Xd而求得。d為液晶層106的厚度。
[0060]由于nx是由所使用的液晶分子和仰角所確定的，因此，通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)定使用的液晶分子120、122的種類、液晶層106的厚度及仰角，偏光濾波器用光衍射元件3能夠?qū)方向直線偏光500的一次衍射效率等進(jìn)行個別地控制。
[0061]如此，通過本實(shí)施方式的光衍射元件100的偏光濾波器用光衍射元件3，能夠根據(jù)入射光的偏振方向使入射光原封不動地透過或者使其發(fā)生衍射。換言之，光衍射元件100能夠使衍射效率根據(jù)入射光的偏振方向的不同而不同。
[0062]圖6中示出第一實(shí)施方式變形例所涉及的光衍射元件101。本變形例所涉及的光衍射兀件101具有:基板102、形成于基板102的一側(cè)面上的取向?qū)?04、形成于取向?qū)?04上的液晶層106、形成于液晶層106上的1/2波長層107以及分離用光衍射層108。在光衍射元件101中，基板102、取向?qū)?04及液晶層106發(fā)揮圖1中的偏光濾波器用光衍射元件3的功能。在光衍射元件101中，1/2波長層107和分離用光衍射層108發(fā)揮圖1中的分離用光衍射元件4的功能。
[0063]1/2波長層107形成于液晶層106的上面，使入射的直線偏光的偏振方向旋轉(zhuǎn)90°。1/2波長層107是具有朝一個方向取向的液晶分子的液晶層。液晶分子的取向方向相對于入射到1/2波長層107的直線偏光的偏振方向傾斜了 45°。1/2波長層107包含用于使液晶分子取向的取向?qū)印?br> [0064]分離用光衍射層108形成于1/2波長層107的上面，使入射光發(fā)生衍射。分離用光衍射層108為具有液晶分子的液晶層。分離用光衍射層108具有排列形成為條紋狀的多個取向圖案。多個取向圖案具有交替形成的取向方向相垂直的兩個取向圖案。分離用光衍射層108可以包含用于使液晶分子進(jìn)行取向的取向?qū)印?br> [0065]排列形成為條紋狀的多個取向圖案的排列方向?yàn)橥罽方向?？蛇x地，排列形成為條紋狀的多個取向圖案的排列方向也可以與±x方向相平行。
[0066]在本變形例中，在光衍射元件101中，在基板102上依次形成有取向?qū)?04、液晶層
106、1/2波長層107及分離用光衍射層108?？蛇x地，光衍射元件101也可以改變1/2波長層107及分離用光衍射層108的設(shè)置。
[0067]例如，光衍射元件101具有設(shè)置于基板102與取向?qū)?04之間的1/2波長層107、以及形成于基板102的設(shè)置有取向?qū)?04的面的相反面上的分離用光衍射層108。光衍射元件101還可以具有形成于基板102的設(shè)置有取向?qū)?04的面的相反面上的1/2波長層
107、以及形成于1/2波長層107上的分離用光衍射層108。另外，光衍射元件101還可以具有在基板102上依次形成的分離用光衍射層108和1/2波長層107、以及形成于其上的取向?qū)?04和液晶層106。
[0068]如此，通過本實(shí)施方式的光衍射元件101，由于偏光濾波器、1/2波長板、分離用衍射元件形成于一塊基板上，因此能夠抑制元件整體的厚度。
[0069]圖7為表不第一實(shí)施方式中的光衍射兀件的偏光濾波器用光衍射兀件的制造方法的圖。圖7的(a)?(d)分別示出光衍射元件100的偏光濾波器用光衍射元件3的制造方法中的光取向?qū)有纬刹襟E、第一光取向步驟、第二光取向步驟、聚合性液晶形成步驟及液晶固化步驟。
[0070]首先，如圖7的(a)所示，在光取向?qū)有纬刹襟E中，在基板102的一側(cè)面上形成包含有具有各向異性的高分子的光取向?qū)?34。光取向?qū)有纬刹襟E例如是在透明的基板102的一整面上涂布光二聚型取向材料之后進(jìn)行干燥的步驟。光二聚型取向材料可以為紫外線固化樹脂。涂布可以采用輥涂、旋涂，縫模涂布等已知的涂布方法。
[0071]然后，如圖7的(b)所示，在第一光取向步驟中，從基板102面的法線方向朝光取向?qū)?34的一部分區(qū)域照射第一直線偏光190，從而使區(qū)域內(nèi)的具有各向異性的高分子取向?yàn)榕c基板102相平行的直線偏光的偏振方向196。光取向?qū)?34中的被第一直線偏光190照射的部分取向?yàn)榕c第一直線偏光190相平行的取向方向198。為了在光取向?qū)拥囊徊糠謪^(qū)域上照射第一直線偏光190,可以使用光學(xué)掩模194。
[0072]然后，如圖7的(C)所示，在第二光取向步驟中，從相對于基板102的面傾斜的方向朝光取向?qū)?34的整個面照射偏振方向與第一直線偏光190的偏振方向相同而強(qiáng)度比第一直線偏光190的強(qiáng)度弱的第二直線偏光192。光取向?qū)?34中的被第二直線偏光192照射的部分取向?yàn)榕c第二直線偏光192相平行的取向方向、即相對于基板102的面傾斜的方向。由于第二直線偏光192的強(qiáng)度比第一直線偏光190的強(qiáng)度弱，因此在第一光取向步驟中，被第一直線偏光190所照射的區(qū)域的光取向?qū)?34的取向不會被打亂。
[0073]第二直線偏光192的傾斜度與高分子的傾斜度呈正相關(guān)關(guān)系。因此，當(dāng)想要增大此后形成的傾斜取向圖案164相對于基板102的傾斜度時，增大第二直線偏光192相對于基板102的傾斜度。另外，為了便于說明，雖然在圖7的(c)中第二直線偏光192從右上方向傾斜地照射，但要得到與第一實(shí)施方式對應(yīng)的光衍射元件時，第二直線偏光192從紙面的前側(cè)或背側(cè)傾斜地照射。
[0074]然后，如圖7的(d)所示，在聚合性液晶形成步驟中，在光取向?qū)?34上涂布包含有聚合性液晶分子的聚合性液晶溶液。聚合性液晶形成步驟也可以包含在涂布了聚合性液晶溶液后進(jìn)行干燥的步驟。所涂布的聚合性液晶分子依照位于下面的光取向?qū)?34的取向而進(jìn)行取向。聚合性液晶溶液可以包含聚合性液晶分子、溶劑及聚合引發(fā)劑。聚合性液晶分子可以通過光照射或加熱進(jìn)行聚合，從而進(jìn)行固化。
[0075]用于聚合性液晶分子的材料可以根據(jù)偏光濾波器用光衍射元件3的用途及入射光的波長等來適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行選擇。聚合性液晶分子例如為棒狀液晶分子。該聚合性液晶分子依照設(shè)置于下面的光取向?qū)?34的約束力，在傾斜取向圖案164中以與基板102的面相平行的方式取向，在平行取向圖案166中以相對于基板102的面傾斜的方式取向。涂布可以使用輥涂、旋涂、縫模涂布等已知的涂布方法。
[0076]然后，在液晶固化步驟中，形成使聚合性液晶分子聚合并固化而得到的液晶層106。在本實(shí)施方式中，液晶固化步驟也可以是對涂布的聚合性液晶溶液的整個面照射使聚合性液晶分子聚合的紫外線等曝光光188的步驟。當(dāng)聚合性液晶分子具有熱聚合性時，也可以在液晶固化步驟中對聚合性液晶溶液進(jìn)行加熱。
[0077]如此，通過本實(shí)施方式的制造方法，能夠制造衍射效率根據(jù)入射光的偏振方向的不同而不同的光衍射元件100的偏光濾波器用光衍射元件3。而且，通過改變?nèi)肷涞焦馊∠驅(qū)拥墓獾膬A斜度，能夠容易地控制特定偏振方向上的光的衍射效率。
[0078]圖8為本發(fā)明第二實(shí)施方式中的偏光濾波器用光衍射元件203的分解立體圖。本實(shí)施方式所涉及的偏光濾波器用光衍射元件203除了具有垂直取向圖案264來代替傾斜取向圖案164以外,均與第一實(shí)施方式相同。垂直取向圖案264以相對于基板102的面垂直的方式取向。
[0079]也就是說，在本實(shí)施方式中，多個取向圖案260具有:具有相對于基板102的面相平行的取向方向的平行取向圖案266以及具有相對于基板102的面相垂直的取向方向的垂直取向圖案264。平行取向圖案266形成于具有各向異性的高分子212以與基板102的面相平行的方式取向的高分子取向區(qū)域254的上面。垂直取向圖案264形成于具有各向異性的高分子210垂直地取向的高分子取向區(qū)域252的上面。
[0080]在本實(shí)施方式中,根據(jù)與第一實(shí)施方式相同的原理,X方向直線偏光500在液晶層206發(fā)生衍射而作為衍射光600射出，而Y方向直線偏光510在液晶層206不發(fā)生衍射,作為透過光610射出。如此,通過本實(shí)施方式的偏光濾波器用光衍射兀件203,能夠根據(jù)入射光的偏振方向使入射光透過或衍射。
[0081]另外，根據(jù)本實(shí)施方式，由于包含液晶分子220的取向圖案在±X方向上的基板面內(nèi)折射率與包含液晶分子222的取向圖案在±X方向上的基板面內(nèi)折射率之間的差最大，因此，即便液晶層206的膜厚很薄，也能夠提高衍射效率。特別地，能夠得到最大衍射效率的液晶層206的膜厚d可以在下式的(nx’ -nx)最大時最薄。當(dāng)入射波長為λ、相鄰的取向圖案的折射率分別為nx’、nx時，能夠得到最大衍射效率的膜厚d如下所示。
[0082]d= ( λ /2).(nx，-nx)…數(shù)式 I
[0083]此處，在各個取向圖案的液晶層206的材料相同的情況下，nx’最大且nx最小是在一個取向圖案中液晶分子與基板102的面相平行而在另一個取向圖案中液晶分子與基板102的面相垂直的時候。也就是說，圖8所示的方式相當(dāng)于此情形。因此，在圖8所示的取向圖案中，滿足上式的厚度d為能夠得到最大的衍射效率且最薄的厚度。
[0084]偏光濾波器用光衍射兀件203可以與圖6的方式同樣地,與1/2波長層107和分離用光衍射層108—體地形成。此時，由于偏光濾波器、1/2波長板、分離用衍射層形成于一炔基板上，因此能夠抑制元件整體的厚度。
[0085]本實(shí)施方式的偏光濾波器用光衍射元件203例如通過以下方法制成。首先，在基板102上涂布包含具有各向異性的高分子的取向?qū)?04之后，使用光學(xué)掩模等從基板102的法線方向朝取向?qū)?04的一部分區(qū)域照射直線偏光。取向?qū)?04中的被直線偏光照射的區(qū)域的高分子取向?yàn)榕c直線偏光的偏振方向相同的方向。
[0086]然后，在取向?qū)?04上涂布光聚合性的垂直取向液晶后，使溶劑干燥，從而形成液晶層206。液晶層206中的存在于被直線偏光照射的取向?qū)?04的區(qū)域上的部分上存在的垂直取向液晶依照取向?qū)?04的朝向以與基板102的基板面相平行的方式取向。另一方面，液晶層206中的存在于未被直線偏光照射的取向?qū)?04的區(qū)域上的部分上存在的垂直取向液晶以相對于基板102的基板面垂直的方式取向。然后向液晶層206的整個面照射紫外線等，使液晶層206中包含的液晶固化。
[0087]圖9為本發(fā)明第三實(shí)施方式中的偏光濾波器用光衍射元件303的分解立體圖。偏光濾波器用光衍射元件303具有基板102、取向?qū)?04、液晶層306。本實(shí)施方式所涉及的偏光濾波器用光衍射元件303除了多個取向圖案360中包含的傾斜取向圖案364的液晶分子320及平行取向圖案366的液晶分子322在基板102的面內(nèi)的取向方向不是±X方向而是土Y方向以外，均與第一實(shí)施方式相同。
[0088]在本實(shí)施方式中,根據(jù)與第一實(shí)施方式相同的原理,X方向直線偏光500在液晶層306不發(fā)生衍射，作為透過光710射出，而Y方向直線偏光510在液晶層306發(fā)生衍射，作為衍射光700射出。如此,通過本實(shí)施方式的光衍射兀件100,使衍射或透過的光的偏振方向與第一實(shí)施方式不同。
[0089]此處，傾斜取向圖案364及平行取向圖案366的與基板102相平行的面內(nèi)的取向方向均為土Y方向。即，傾斜取向圖案364及平行取向圖案366的取向方向與垂直于基板102的面的單一面相平行。如果將該單一面定義為基板垂直面370，則基板垂直面370與YZ平面相平行(即，在圖9中，傾斜取向圖案364及平行取向圖案366的取向方向均相對于X方向垂直)。
[0090]另外，在第一實(shí)施方式及第二實(shí)施方式中，單個基板垂直面370與多個取向圖案360的取向方向相垂直。當(dāng)該單個基板垂直面370垂直或平行時，由偏光濾波器用光衍射元件303衍射或透過的偏光的偏振方向與衍射光的擴(kuò)散方向相一致。另外，基板垂直面370也可以相對于多個取向圖案360的排列方向(圖9中的Y方向)傾斜。即，傾斜取向圖案364的取向方向也可以相對于X、Y、Z方向中的任一方向傾斜,平行取向圖案366的取向方向也可以相對于X、Y方向中的任一方向傾斜。
[0091]在本實(shí)施方式中，液晶層306中包含的多個取向圖案360在與基板102相平行的面內(nèi)的取向方向均為土Y方向，是相同的。然而，液晶層306中包含的取向圖案的面內(nèi)取向方向也可以不全都相同。例如，某個取向圖案的面內(nèi)取向方向與另一取向圖案的面內(nèi)取向方向也可以不同。即便在此情形下，也能夠使衍射效率根據(jù)入射光的偏振方向的不同而不同。
[0092]偏光濾波器用光衍射兀件303可以與圖6的方式同樣地,與1/2波長層107和分離用光衍射層108—體地形成。此時，由于偏光濾波器、1/2波長板、分離用衍射層形成于一塊基板上，因此能夠抑制元件整體的厚度。
[0093]另外，當(dāng)將本實(shí)施方式的偏光濾波器用光衍射兀件303用于光拾取器時，由激光器輸出的激光的偏振方向可以與單個基板垂直面370相垂直。偏光濾波器用光衍射兀件303使與單個基板垂直面370相垂直的偏光透過,另一方面還使與單一基板垂直面370相平行的偏光發(fā)生衍射。因此，這樣一來，設(shè)置了偏光濾波器用光衍射兀件303的光拾取器能夠使從激光器輸出并通過了偏光濾波器用光衍射元件303的來路的光透過，并能夠使從偏光分束器5泄漏而入射的偏光發(fā)生衍射。
[0094]圖10為本發(fā)明第四實(shí)施方式中的偏光濾波器用光衍射元件403的截面圖，圖11為第四實(shí)施方式的偏光濾波器用光衍射元件403的分解立體圖。本實(shí)施方式所涉及的偏光濾波器用光衍射元件403具有基板102、取向?qū)?04及液晶層406。偏光濾波器用光衍射元件403除了使取向?qū)?04在面內(nèi)均勻地取向以及使液晶層406具有傾斜取向圖案464和各向同性取向圖案466以外,均與第一實(shí)施方式相同。
[0095]取向?qū)?04形成于基板102的一側(cè)面上，使形成于上面的液晶層406的液晶進(jìn)行取向。取向?qū)?04在整個面上具有各向異性的同種高分子410的取向。取向?qū)?04具有以相對于基板102的面傾斜的方式取向的高分子410。取向?qū)?04也可以不像該圖所示的那樣整體相同地取向。例如，在取向?qū)?04中，一部分區(qū)域以相對于基板102的面傾斜的方式取向，其余區(qū)域無取向。
[0096]液晶層406位于取向?qū)?04的上面。液晶層406使入射到偏光濾波器用光衍射兀件403的光發(fā)生衍射。液晶層406具有多個取向圖案460。多個取向圖案460具有:以相對于基板的面傾斜的方式取向的傾斜取向圖案464以及光學(xué)上各向同性的各向同性取向圖案466。傾斜取向圖案464的液晶分子420依照形成于其下面的取向?qū)?04的高分子410的取向而進(jìn)行取向，但 各向同性取向圖案466的液晶分子422不依照形成于其下面的取向?qū)?04的高分子410的取向。傾斜取向圖案464在與基板102相平行的面內(nèi)沿±X方向取向。傾斜取向圖案464及各向同性取向圖案466形成為長度方向與±X方向相平行的周期性的條紋形狀。
[0097]圖12是表示第四實(shí)施方式中的液晶分子420、422的折射率橢圓體430、432的圖。圖12的(a)示出傾斜取向圖案464中包含的液晶分子420的折射率橢圓體430。圖12的
(b)示出各向同性取向圖案466中包含的液晶分子422的折射率橢圓體432。
[0098]如圖12的(a)所示，傾斜取向圖案的液晶分子420的折射率橢圓體430相對于基板面傾斜。包含液晶分子420的傾斜取向圖案具有在與基板102相平行的面內(nèi)的慢軸方向折射率nx和快軸方向折射率ny。
[0099]此處，折射率nx為面內(nèi)的最大折射率，ny為最小折射率。ny與液晶分子420的尋常折射率no相等。nx根據(jù)表示液晶分子420的折射率橢圓體430的傾斜度的仰角Θ來進(jìn)行增減，而ny不依賴于仰角Θ保持恒定。nx在仰角Θ為90。時最小并與ny相等，隨著仰角Θ的減小而增加。
[0100]如圖12的(b)所示，各向同性取向圖案的液晶分子422沒有表現(xiàn)出折射率各向異性，其折射率橢圓體432為球形形狀。因此，包含液晶分子422的取向圖案在與基板102相平行的面內(nèi)的面內(nèi)折射率nx’與面內(nèi)折射率ny’相等。
[0101]此處，當(dāng)將液晶分子420的異尋常折射率設(shè)為ne、將尋常折射率設(shè)為no時，nx可以通過計算下式來推導(dǎo)得出:
[0102]nx=n0.ne/ (no2cos2 Θ +ne2sin2 θ )1/2…數(shù)式 2
[0103]另外，nx’(及ny’)可以通過計算下式來推導(dǎo)得出:
[0104]nx，= (ne+2no)/3…數(shù)式 3[0105]從數(shù)式2及數(shù)式3可以推導(dǎo)出nx與nx’相等時的仰角Θ。通過設(shè)定液晶分子420的折射率橢圓體430的仰角Θ以使nx與nx’相等，能夠優(yōu)化偏光濾波器用光衍射元件403的偏振選擇性。此處，液晶分子420的折射率橢圓體430的仰角Θ可以相對于使nx與nx’相等的角度具有±10°的寬度。
[0106]此處，針對入射到偏光濾波器用光衍射元件403的光的衍射原理進(jìn)行說明。如圖11所不，入射到偏光濾波器用光衍射兀件403的Y方向直線偏光510分別通過液晶層406中包含的傾斜取向圖案464以及各向同性取向圖案466。此時，由于傾斜取向圖案464的折射率ny與各向同性取向圖案466的折射率ny’之間的差，而使Y方向直線偏光510在液晶層406發(fā)生衍射,而作為衍射光700射出。
[0107]另一方面，入射到偏光濾波器用光衍射兀件403的X方向直線偏光500分別通過傾斜取向圖案464和各向同性取向圖案466，但由于傾斜取向圖案464的折射率nx與各向同性取向圖案466的折射率nx’相等，因此，X方向直線偏光500不會發(fā)生衍射，而作為透過光710射出。
[0108]在本實(shí)施方式中，X方向直線偏光500入射到偏光濾波器用光衍射兀件403時的相位差為O。Y方向直線偏光510入射到偏光濾波器用光衍射兀件403時的相位差通過計算((ne+2no)/3-no) Xd而求得。d為液晶層106的厚度。通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)定所使用的液晶分子以及液晶層106的厚度，偏光濾波器用光衍射元件403能夠個別地控制Y方向直線偏光510的一次衍射效率等。
[0109]如此，通過本實(shí)施方式的偏光濾波器用光衍射元件403，能夠根據(jù)入射光的偏振方向使入射光透過或衍射。換言之，通過偏光濾波器用光衍射元件403，能夠使衍射效率根據(jù)入射光的偏振方向的不同而不同。
[0110]偏光濾波器用光衍射兀件403可以與圖6的方式同樣地,與1/2波長層107和分離用光衍射層108—體地形成。此時，由于偏光濾波器、1/2波長板、分離用衍射層形成于一塊基板上，因此能夠抑制元件整體的厚度。
[0111]當(dāng)將本實(shí)施方式的偏光濾波器用光衍射兀件403用于光拾取器時，由激光器輸出的激光的偏振方向可以與傾斜取向圖案464的取向方向相平行。偏光濾波器用光衍射兀件403 一方面使與平行于基板102的面內(nèi)的傾斜取向圖案464的取向方向相平行的偏光透過，另一方面使與該取向方向相垂直的偏光發(fā)生衍射。因此，像這樣設(shè)置了偏光濾波器用光衍射元件403的光拾取器能夠使從激光器輸出并通過了偏光濾波器用光衍射元件403的來路的光透過，并使從偏光分束器5泄漏而入射的偏光發(fā)生衍射從而避開。
[0112]圖13為表示第四實(shí)施方式中的光衍射元件的制造方法的圖。圖13的(a)?(e)分別示出偏光濾波器用光衍射元件403的制造方法中的光取向?qū)有纬刹襟E、光取向步驟、聚合性液晶形成步驟、第一液晶固化步驟及第二液晶固化步驟。
[0113]首先，如圖13的(a)所示，在光取向?qū)有纬刹襟E中，在基板102的一側(cè)面上形成包含具有各向異性的高分子的光取向?qū)?34。光取向?qū)有纬刹襟E例如是在向透明的基板102的一整個面上涂布光二聚型取向材料后進(jìn)行干燥的步驟。涂布方法及光二聚型取向材料等可以采用與其它實(shí)施方式相同的結(jié)構(gòu)。
[0114]然后，如圖13的(b)所示，在光取向步驟中，從相對于基板102的面傾斜的方向朝光取向?qū)?34的整個面照射偏振方向直線偏光490，從而形成使高分子取向?yàn)橄鄬τ诨?02的面傾斜的取向方向498的光取向?qū)?34。直線偏光490的傾斜度與高分子的傾斜度為正相關(guān)關(guān)系。因此，當(dāng)想要增大此后形成的傾斜取向圖案464相對于基板的傾斜度時，增大直線偏光490相對于基板的傾斜度。
[0115]然后，如圖13的(C)所示，在聚合性液晶形成步驟中，在光取向?qū)?34上涂布含有聚合性液晶分子的聚合性液晶溶液。聚合性液晶形成步驟可以包含在涂布了聚合性液晶溶液之后進(jìn)行干燥的步驟。聚合性液晶溶液可以包含聚合性液晶分子、溶劑及聚合引發(fā)劑。被涂布的聚合性液晶分子依照位于下面的光取向?qū)?34的取向而進(jìn)行取向。聚合性液晶分子通過光照射或加熱進(jìn)行聚合，從而進(jìn)行固化。
[0116]用于聚合性液晶分子的材料可以根據(jù)偏光濾波器用光衍射元件403的用途及入射光的波長等進(jìn)行適當(dāng)選擇。聚合性液晶分子例如為棒狀的熱致液晶分子。涂布方法可以采用與已經(jīng)說明的涂布方法相同的結(jié)構(gòu)。
[0117]然后，如圖13的(d)所示，在第一液晶固化步驟中，使聚合性液晶分子中的一部分聚合，形成一部分區(qū)域固化的液晶層。在本實(shí)施方式中，第一液晶固化步驟可以是借助于光學(xué)掩模494朝聚合性液晶分子的一部分照射使聚合性液晶聚合的紫外線等曝光光488的步驟。據(jù)此，在液晶層406中的被曝光的部分區(qū)域形成傾斜取向圖案464。
[0118]然后，在第二液晶固化步驟中，將基板102加熱到聚合性液晶分子的各向同性相相變溫度以上。這樣一來，將液晶層406中包含的聚合性液晶分子中的在第一液晶固化步驟中未被固化的區(qū)域的聚合性液晶分子的取向打亂，成為各向同性相狀態(tài)。被固化的區(qū)域的液晶分子由于進(jìn)行了固定，因此其取向不會被打亂。然后，使未被固化的區(qū)域以各向同性相狀態(tài)進(jìn)行固化。在本實(shí)施方式中，通過將使聚合性液晶分子聚合的紫外線等曝光光492照射到聚合性液晶的整個面而使聚合性液晶固化。
[0119]如此，通過本實(shí)施方式的制造方法，能夠制造衍射效率根據(jù)入射光的偏振方向的不同而不同的光衍射元件。而且，通過改變?nèi)肷涞焦馊∠驅(qū)拥墓獾膬A斜度，能夠容易地控制特定偏振方向上的光的衍射效率。
[0120]如上所說明的那樣，第一至第四實(shí)施方式所涉及的光衍射元件具有條紋形狀地形成有取向圖案的液晶層。條紋的寬度可以根據(jù)光衍射元件的用途等進(jìn)行適當(dāng)設(shè)定。液晶層的取向圖案也可以代替條紋形狀地進(jìn)行構(gòu)圖，而是格紋圖案狀地進(jìn)行構(gòu)圖。
[0121]另外，第一至第四實(shí)施方式所涉及的光衍射元件具有兩種取向圖案交替地配置而成的液晶層，但可選地，也可以通過將三種以上的圖案進(jìn)行周期性重復(fù)來形成液晶層。
[0122]另外，在光衍射元件的兩個外面上還可以增設(shè)防反射層、保護(hù)層等。進(jìn)一步地，雖然在上述各實(shí)施方式中說明了光衍射元件具有偏光濾波器用光衍射元件及分離用光衍射元件的情形，但也可以省略分離用光衍射元件，光衍射元件可以由偏光濾波器用光衍射元件構(gòu)成。
[0123]以上，使用實(shí)施方式說明本發(fā)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于上述實(shí)施方式所記載的范圍。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)清楚，能夠?qū)ι鲜鰧?shí)施方式加以進(jìn)行各種變更或改進(jìn)。由權(quán)利要求書的記載可知，這種加以變更或改進(jìn)的方式也能夠包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0124]應(yīng)當(dāng)注意的是，權(quán)利要求書、說明書及附圖中所示的裝置、系統(tǒng)、程序以及方法中的動作、順序、步驟及階段等各個處理的執(zhí)行順序，只要沒有特別明示“更早”、“早于”等，或者只要并非將前面處理的輸出用在后面的處理中，則可以以任意順序?qū)崿F(xiàn)。關(guān)于權(quán)利要求書、說明書及附圖中的動作流程，為方便起見而使用“首先”、“然后”等進(jìn)行了說明，但并不意味著必須按照這樣的順序?qū)嵤?br> [0125]附圖標(biāo)記說明
[0126]1:光拾取器；2:激光器；3:偏光濾波器用光衍射兀件；4:分離用光衍射兀件；5:偏光分束器；6:準(zhǔn)直鏡；7:1/4波長板；8:物鏡；9:聚光部；10:受光元件；90:光存儲介質(zhì)；91:光；100:光衍射兀件；101:光衍射兀件；102:基板；104:取向?qū)樱?06:液晶層；107:1/2波長層；108:分離用光衍射層；110:高分子；112:高分子；120:液晶分子；122:液晶分子；130:折射率橢圓體；132:折射率橢圓體；134:光取向?qū)樱?52:高分子取向區(qū)域；154:高分子取向區(qū)域；160:多個取向圖案；164:傾斜取向圖案；166:平行取向圖案；188:曝光光；190:第一直線偏光；192:第二直線偏光；194:光學(xué)掩模；196:偏振方向；198:取向方向；203:偏光濾波器用光衍射元件；204:取向?qū)樱?06:液晶層；210:高分子；212:高分子；220:液晶分子；222:液晶分子；252:高分子取向區(qū)域；254:高分子取向區(qū)域；260:多個取向圖案；264:垂直取向圖案；266:平行取向圖案；303:偏光濾波器用光衍射元件；304:取向?qū)樱?06:液晶層；320:液晶分子；322:液晶分子；360:多個取向圖案；364:傾斜取向圖案；366:平行取向圖案；370:基板垂直面；403:偏光濾波器用光衍射兀件；404:取向?qū)樱?06:液晶層；410:高分子；420:液晶分子；422:液晶分子；430:折射率橢圓體；432:折射率橢圓體；434:光取向?qū)樱?60:多個取向圖案；464:傾斜取向圖案；466:各向同性取向圖案；488:曝光光；490:直線偏光；492:曝光光；494:光學(xué)掩模；498:取向方向；500:X方向直線偏光；510:Y方向直線偏光；600:衍射光；610:透過光；700:衍射光；710:透過光。
【權(quán)利要求】
1.一種光衍射兀件，包括: 基板； 取向?qū)樱纬捎谒龌宓囊粋?cè)面上，在至少一部分區(qū)域中高分子以相對于所述基板的面垂直或傾斜的方式取向，其中，所述高分子具有各向異性；以及液晶層，形成于所述取向?qū)由希? 其中，所述液晶層具有周期性形成的、液晶分子的取向方向互不相同的多個取向圖案； 所述多個取向圖案中的至少一部分取向圖案的取向方向依照形成在所述多個取向圖案下面的所述取向?qū)拥娜∠蚨鄬τ谒龌宓拿娲怪被騼A斜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光衍射元件，其中， 所述取向?qū)又兄芷谛耘帕杏兴龈叻肿酉鄬τ谒龌宓拿娴膬A斜度不同的區(qū)域；所述液晶層的所述多個取向圖案的取向方向依照形成在所述多個取向圖案下面的所述取向?qū)拥娜∠颉?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的光衍射元件，其中， 所述多個取向圖案的取向方向與垂直于所述基板的面的單一基板垂直面相平行。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光衍射元件，其中，所述多個取向圖案包括: 平行取向圖案，具有相對于所述基板的面平行的取向方向；以及 垂直取向圖案，具有相對于所述基板的面垂直的取向方向。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光衍射元件，其中，所述多個取向圖案包括: 平行取向圖案，具有相對于所述基板的面平行的取向方向；以及 傾斜取向圖案，具有相對于所述基板的面傾斜的取向方向。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光衍射元件，其中，所述多個取向圖案包括: 光學(xué)上各向同性的各向同性取向圖案；以及 具有相對于所述基板的面傾斜的取向方向的傾斜取向圖案； 其中，所述傾斜取向圖案的取向方向依照形成在所述取向圖案下面的所述取向?qū)拥娜∠颉?br> 7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光衍射元件，其中， 所述傾斜取向圖案在所述基板的面內(nèi)的最大折射率與所述光學(xué)上各向同性的各向同性取向圖案在所述基板的面內(nèi)的折射率相等。
8.根據(jù)權(quán)利要求1~7中的任一項(xiàng)所述的光衍射元件，其中， 所述多個取向圖案被形成為周期性的條紋形狀。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光衍射元件，其中， 所述多個取向圖案被形成為周期性的條紋形狀； 所述條紋形狀的長度方向與所述單一基板垂直面相平行或相垂直。
10.根據(jù)權(quán)利要求1~9中的任一項(xiàng)所述的光衍射元件，其中，所述液晶層由僅取向方向不同的同種液晶分子構(gòu)成。
11.根據(jù)權(quán)利要求1~10中的任一項(xiàng)所述的光衍射元件，其中，所述取向?qū)邮侨∠蛴芍本€偏光誘導(dǎo)的光取向?qū)印?br> 12.根據(jù)權(quán)利要求1~11中的任一項(xiàng)所述的光衍射元件，其中，所述液晶層是通過使聚合性液晶分子聚合來進(jìn)行固化而形成的。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的光衍射元件，其中，所述聚合性液晶分子包含棒狀液晶分子。
14.根據(jù)權(quán)利要求1~13中的任一項(xiàng)所述的光衍射元件，其中，還包括: 1/2波長層，設(shè)置于所述液晶層的上面；以及 分離用光衍射層，設(shè)置于所述1/2波長層的上面，無論偏振方向如何都使入射光發(fā)生衍射。
15.根據(jù)權(quán)利要求1~13中的任一項(xiàng)所述的光衍射元件，其中，還包括: 分離用光衍射層，設(shè)置于所述基板的與設(shè)置有所述取向?qū)拥囊粋?cè)相對的面上，無論偏振方向如何都使入射光發(fā)生衍射；以及 1/2波長層，設(shè)置于所述基板與所述取向?qū)又g的層中。
16.—種光拾取器,包括: 激光器，用于輸出偏光； 光衍射兀件，被從所述激光器射出的偏光入射； 分束器，用于將來自于所述光衍射元件的偏光與來自于對象物的反射光進(jìn)行分離；以及· 受光元件，用于接收由所述分束器分離后的反射光； 其中，所述光衍射元件包括: 偏光濾波器用光衍射兀件，配置成被來自于所述激光器的偏光入射并使所述激光器的偏光不發(fā)生衍射地透過； 1/2波長層，用于使入射光的偏振方向旋轉(zhuǎn)90° ;以及 分離用光衍射層，用于使入射光發(fā)生衍射； 所述偏光濾波器用光衍射元件包括: 基板； 取向?qū)樱纬捎谒龌宓囊粋?cè)面上，在至少一部分區(qū)域中高分子以相對于所述基板的面垂直或傾斜的方式取向，其中，所述高分子具有各向異性；以及液晶層，形成于所述取向?qū)由希? 所述液晶層具有周期性形成的、液晶分子的取向方向互不相同的多個取向圖案；所述多個取向圖案中的至少一部分取向圖案的取向方向依照形成在所述多個取向圖案下面的所述取向?qū)拥娜∠蚨鄬τ谒龌宓拿娲怪被騼A斜。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的光拾取器，其中， 所述多個取向圖案的取向方向與垂直于所述基板的面的單一基板垂直面相平行； 所述激光器輸出的激光的偏振方向與所述光衍射元件的所述單一基板垂直面相垂直。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的光拾取器，其中，所述多個取向圖案包括: 光學(xué)上各向同性的各向同性取向圖案；以及 具有相對于所述基板的面傾斜的取向方向的傾斜取向圖案； 其中，所述傾斜取向圖案的取向方向依照形成在所述取向圖案下面的所述取向?qū)拥娜∠颍? 所述激光器輸出的激光的偏振方向與位于平行于所述基板的面的面內(nèi)的所述傾斜取向圖案的取向方向相平行。
19.一種光衍射兀件的制造方法,包括: 光取向?qū)有纬刹襟E，在基板的一側(cè)面上形成包含具有各向異性的高分子的光取向?qū)?；第一光取向步驟，從所述基板的基板面的法線方向朝所述光取向?qū)拥囊徊糠謪^(qū)域照射第一直線偏光，形成所述高分子取向?yàn)榕c所述基板相平行且為所述直線偏光的偏振方向的光取向?qū)樱? 第二光取向步驟，從相對于所述基板面傾斜的方向朝所述光取向?qū)拥恼麄€面照射第二直線偏光，形成所述高分子以相對于所述基板的面傾斜的方式取向的光取向?qū)?，其中，所述第二直線偏光的強(qiáng)度比所述第一直線偏光的強(qiáng)度弱，所述第二直線偏光的偏振方向與所述第一直線偏光的偏振方向相平行； 聚合性液晶形成步驟，在所述光取向?qū)由贤坎己芯酆闲砸壕Х肿拥木酆闲砸壕芤?；以? 液晶固化步驟，通過使所述聚合性液晶分子聚合來進(jìn)行固化。
20.—種光衍射兀件的制造方法,包括: 光取向?qū)有纬刹襟E，在基板的一側(cè)面上形成包含具有各向異性的高分子的光取向?qū)?；光取向步驟，從相對于所述基板的面傾斜的方向朝所述光取向?qū)拥恼麄€面照射直線偏光，形成所述高分子以相對于所述基板的面傾斜的方式取向的光取向?qū)樱? 聚合性液晶形成步驟，在所述光取向?qū)由贤坎己芯酆闲砸壕Х肿拥木酆闲砸壕芤海? 第一液晶固化步驟，使所涂·布的所述聚合性液晶分子中的一部分進(jìn)行聚合來進(jìn)行固化；以及 第二液晶固化步驟，將所述基板加熱到所述聚合性液晶分子的各向同性相相變溫度以上，使所述聚合性液晶分子中的在所述第一液晶固化步驟中未被固化的部分以各向同性相狀態(tài)進(jìn)行固化。
【文檔編號】G02B5/30GK103547950SQ201280024552
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2012年3月23日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月20日
【發(fā)明者】梅澤康昭, 渡部賢一 申請人:株式會社有澤制作所