專利名稱：偏振衍射元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有相位延遲作用的偏振衍射元件。更詳細(xì)地講，涉及一種在衍射光 柵上形成復(fù)折射液晶偏振層后，通過用連續(xù)工序?qū)盈B多層相位延遲層所制作出的具有相位 延遲作用的偏振衍射元件。
背景技術(shù)：
通常，光讀寫頭裝置將光源所產(chǎn)生的激光經(jīng)過光束分離器與準(zhǔn)直透鏡及物鏡后聚 光引導(dǎo)至光盤中，并用光檢測(cè)器接收來自光盤的反射光，以此讀取存儲(chǔ)在光盤中的信息。如此地，在利用激光向如CD或DVD這樣的光存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)信息，或者讀取記錄 在光存儲(chǔ)介質(zhì)上的信息的光讀寫頭裝置中，為了防止被光存儲(chǔ)介質(zhì)反射的激光重新射入 到光源中，以使光源的振動(dòng)狀態(tài)變得不穩(wěn)定，因而使光源受到損傷的情況，使用光絕緣體 (isolator)之一的偏振衍射元件。所謂偏振衍射元件是指，僅使向一個(gè)方向偏振的線偏振光選擇性地發(fā)生衍射的光 學(xué)元件。在光讀寫頭裝置中，追加相位延遲元件來調(diào)節(jié)被如CD或DVD這樣的光存儲(chǔ)介質(zhì)反 射的激光的偏振方向后，使激光入射到偏振衍射元件中發(fā)生衍射，從而能夠防止激光入射 到光源中。圖21是現(xiàn)有光讀寫頭裝置的簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)圖。如圖21所示，光源210所產(chǎn)生的激光 經(jīng)過光束分離器220與準(zhǔn)直透鏡230及物鏡240后聚光引導(dǎo)至光盤250上，并用檢測(cè)器260 接收來自光盤250的反射光，以此讀取存儲(chǔ)在光盤250中的信息。此時(shí)，從光源210產(chǎn)生的激光以線偏振狀態(tài)向光盤250傳播，但是這樣的線偏振狀 態(tài)的激光，經(jīng)過偏振元件A以及相位延遲板B變成相位延遲的線偏振光后，照射到光盤250 上，而且，被光盤250反射的線偏振光再次經(jīng)過相位延遲板B以及偏振元件A變成線偏振光 后，入射到光檢測(cè)器260中，以此能夠讀取光盤250的信息。如此地，在光源210和光盤250之間的光路上另外配置偏振元件A以及相位延遲 板B，用于變換激光的偏振狀態(tài)。但是，若將這樣的偏振元件A以及相位延遲板B在各自的基底材料上形成，并將兩 者相隔開配置，則會(huì)存在如下問題整體的厚度變厚，所以可能會(huì)發(fā)生0級(jí)光束的損耗。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的課題本發(fā)明為了解決如上所述的問題而提出的，其目的在于提供一種實(shí)現(xiàn)薄化的具 有相位延遲作用的復(fù)合偏振衍射元件，該復(fù)合偏振衍射元件通過使偏振衍射元件與相位延 遲層成為一體，并在一個(gè)基底材料上連續(xù)層疊，從而減少光損耗。解決課題的方法本發(fā)明的一側(cè)面的具有相位延遲作用的偏振衍射元件包括偏振衍射元件以及至 少一個(gè)相位延遲層，其中，上述偏振衍射元件包括透光基板，其具有由交替形成的凹部和凸部構(gòu)成的衍射光柵；復(fù)折射性液晶，其在上述透光基板上填充，上述相位延遲層在上述偏 振衍射元件的液晶上連續(xù)層疊，并由具有復(fù)折射性的物質(zhì)形成。發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明的具有相位延遲作用的復(fù)合偏振衍射元件，在單一的基底材料上用連 續(xù)工序來制作偏振衍射元件以及相位延遲層，以此能夠?qū)崿F(xiàn)元件的薄膜化，并直接對(duì)偏振 衍射元件的液晶偏振層或各個(gè)相位延遲層進(jìn)行摩擦以實(shí)施定向處理，所以無需使用另外的 聚酰亞胺定向膜就能夠?qū)σ壕?shí)施定向，因此能夠簡(jiǎn)化制作工序，從而能夠得到節(jié)約材料 費(fèi)以及節(jié)約成本的效果。另外，通過連續(xù)層疊偏振衍射元件和相位延遲層，能夠減少0級(jí)損
^^ O


圖1是本發(fā)明的第1實(shí)施例的具有相位延遲作用的偏振衍射元件的剖面圖。圖2是本發(fā)明的第2實(shí)施例的具有相位延遲作用的偏振衍射元件的剖面圖。圖3是本發(fā)明的第3實(shí)施例的具有相位延遲作用的偏振衍射元件的剖面圖。圖4是本發(fā)明的第4實(shí)施例的具有相位延遲作用的偏振衍射元件的剖面圖。圖5是本發(fā)明實(shí)施例的具有相位延遲作用的偏振衍射元件的衍射光柵的其他實(shí) 施例的剖面圖。圖6是本發(fā)明實(shí)施例的具有相位延遲作用的偏振衍射元件的衍射光柵的又一個(gè) 其他實(shí)施例的剖面圖。圖7是表示衍射特性的均勻性隨本發(fā)明實(shí)施例的具有相位延遲作用的偏振衍射 元件的凹部深度而變化的曲線圖。圖8 圖13是表示在本發(fā)明實(shí)施例的具有相位延遲作用的偏振衍射元件上使用 的偏振衍射元件的光透過率的曲線圖。圖14是表示本發(fā)明實(shí)施例的具有相位延遲作用的偏振衍射元件的制作順序的 圖。圖15 圖20是表示接觸力隨本發(fā)明實(shí)施例的具有相位延遲作用的偏振衍射元件 的第1相位延遲層的接觸角以及潤(rùn)濕能而變化的圖。圖21是現(xiàn)有光讀寫頭裝置的簡(jiǎn)要結(jié)構(gòu)圖。
符號(hào)說明
1000具有相位延遲作用的偏振衍射元件
1100偏振衍射元件
1110透光基板
1120液晶
1112玻璃基板
1114高分子樹脂層
1115定向膜
1200相位延遲元件
1210第1相位延遲層
1220第2相位延遲層
具體實(shí)施例方式對(duì)本發(fā)明，能夠添加各種變更，所以可以有種種實(shí)施例，但是在附圖上例示特定的 實(shí)施例，并進(jìn)行詳細(xì)的說明。然而，本發(fā)明不應(yīng)限定于特定的實(shí)施方式，而必須理解為本發(fā) 明包含本發(fā)明的思想以及技術(shù)范圍所包含的全部變更、等同物 代替物。包括如第1、第2這樣的序數(shù)的用語，是為了說明各種結(jié)構(gòu)要素而使用的，但是上 述結(jié)構(gòu)要素不因使用上述用語而被限定。上述用語僅僅為了將一種結(jié)構(gòu)要素與其他結(jié)構(gòu)要 素區(qū)別開來的目的而被使用。例如，在沒有脫離本發(fā)明的技術(shù)方案的范圍的情況下，第2結(jié)構(gòu)要素可以命名為 第ι結(jié)構(gòu)要素，同樣，第ι結(jié)構(gòu)要素也可以命名為第2結(jié)構(gòu)要素。以下，參照附圖，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例的具有相位延遲作用的偏振衍射元件進(jìn)行詳 細(xì)的說明。無論附圖標(biāo)記如何，對(duì)相同或者對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)要素賦予相同的附圖標(biāo)記，并省略對(duì) 該結(jié)構(gòu)要素的重復(fù)說明。圖1 圖4是本發(fā)明實(shí)施例的具有相位延遲作用的偏振衍射元件的剖面圖。本發(fā)明的實(shí)施例的具有相位延遲作用的偏振衍射元件1000由偏振衍射元件1100 以及相位延遲元件1200構(gòu)成。上述偏振衍射元件1100包括透光基板1110 ；衍射光柵，其 由在上述透光基板1110上交替形成的凹部和凸部構(gòu)成；以及復(fù)折射性液晶1120，其在上述 衍射光柵上填充。首先，透光基板1110可以由如玻璃的透光透明材質(zhì)形成，優(yōu)先可以由具有良好的 強(qiáng)度和耐熱性的透明玻璃板或者透明薄膜制成，而且光透過率必須在90%以上。另外，上述透光基板1110通常由單一的透光構(gòu)件形成(參照?qǐng)D1及圖2)，但是可 以在玻璃材質(zhì)的基板1112上層疊各向同性的高分子樹脂層1114的方式形成，所以可以使 用上述高分子樹脂層1114來形成衍射光柵(參照?qǐng)D3以及圖4)。高分子樹脂層1114通常由UV固化樹脂或者熱固化樹脂等形成。通過使玻璃基板1112的熱膨脹系數(shù)Te、高分子樹脂層1114的熱膨脹系數(shù)Tk以及 液晶1120的熱膨脹系數(shù)IV。具有Tk > Tlc > Tg的關(guān)系，能夠使因元件的工作以及周邊環(huán)境 而發(fā)生的熱變形最小。透光基板1110起到使液晶1120以及相位延遲元件1200不發(fā)生扭曲變形等以保 持它們的形狀的作用。另外，衍射光柵用于使入射的光發(fā)生衍射，該衍射光柵與上述透光基板1110 —體 形成，或者接合配置在透光基板1110上，其凹部和凸部交替形成。衍射程度根據(jù)這樣形成的衍射光柵的深度或者間隔而不同，這個(gè)與光透過率以及 均勻性具有相關(guān)性。為了確保批量生產(chǎn)率，衍射光柵的深度優(yōu)選為0.2μπι ΙΟμπι。上述凹部和凸部如圖1 4所示，具有通過蝕刻或壓輥(press roll)加工來形成 的垂直狀側(cè)壁。但是，上述衍射光柵的形狀并非一定限定于這些形狀。例如，如圖5或圖6 所示，凹部和凸部的兩側(cè)壁可以由階梯狀側(cè)壁IllOa構(gòu)成，或者也可以將其一側(cè)壁構(gòu)成為 階梯狀側(cè)壁1110b(以下，為了便于說明，對(duì)具有垂直狀側(cè)壁的衍射光柵進(jìn)行說明)。圖7是表示衍射特性的均勻性隨著上述凹部的深度而變化的圖。在衍射光柵中，由于難以交替形成凹部和凸部，因此在不同位置之間可能會(huì)產(chǎn)生光的衍射程度的差異。如此地，衍射程度的差異可以通過光的透過率來把握，所以可由下述公式求得隨 衍射光柵的深度而變化的均勻性。公式1均勻性(％)=(最大透過率-最小透過率)/(最大透過率+最小透過率)式中，所謂最大透過率和最小透過率是指，光透過率最大處和光透過率最小處的 光透過率。從圖7所示可知，當(dāng)衍射光柵凹部的深度為0. 2 μ m 10 μ m時(shí)，呈2%以下的均勻 性，而當(dāng)衍射光柵的深度超過ΙΟμπι時(shí)，均勻性急劇變?yōu)椴环€(wěn)定。因此，為了確保衍射光柵 的批量生產(chǎn)率，衍射光柵的凹部深度優(yōu)選為0. 2 μ m 10 μ m。另外，從液晶1120的殘留厚度為d2的凸部的上端開始至第1相位延遲層1210的 下端為止的長(zhǎng)度，優(yōu)選為1 2μπι。為了在上述液晶1120的上面連續(xù)層疊相位延遲層，必 須使液晶1120的上部面平坦，可以通過實(shí)驗(yàn)得到為使上部面平坦的液晶1120的殘留厚度 d2 為 1 2 μ m。因此，填充在上述透光基板上的液晶1120的高度，比上述凸部的上端高，也可以 形成為從上述凹部的下端開始1. 2 μ m以上12 μ m以下的范圍內(nèi)。另外，液晶1120作為衍射光柵上形成的復(fù)折射性介質(zhì)，對(duì)衍射光柵進(jìn)行定向處 理，所以無需在其與液晶1120之間使用聚酰亞胺(polyimid)等定向膜或粘著劑就能夠直 接疊層(參照?qǐng)D1 圖3)。進(jìn)而，偏振衍射元件1100的衍射光柵的上側(cè)面、液晶1120的上側(cè)面分別被定向處 理，相位延遲元件1200由多個(gè)相位延遲層1210、1220形成的情況下，首先，對(duì)所層疊的相位 延遲層(以下，稱之為“第1相位延遲層1210”，稱后被層疊的上部位相位延遲層為“第2相 位延遲層1220”)的上側(cè)面進(jìn)行定向處理，所以無需使用定向膜或者粘著劑就能夠連續(xù)層 疊(參照?qǐng)D1及圖3)。相位延遲元件1200連續(xù)層疊在偏振衍射元件1100的液晶1120上，并由具有復(fù)折 射性的物質(zhì)形成。相位延遲元件1200包括至少一層相位延遲層1210、1220，而且可以由具 有定向性的物質(zhì)形成，例如，由具有良好的耐熱性以及耐久性的聚酰亞胺定向膜的液晶形 成。相位延遲元件1200通過液晶分子的定向來調(diào)節(jié)相位延遲值λ ‘，在所入射的入 射光的偏振狀態(tài)被變換后再出射。由具有這樣的聚酰亞胺定向膜的液晶構(gòu)成的相位延遲元 件1200，以在液晶1120上直接層疊的狀態(tài)被固化，因此即便不使用另外的粘著物質(zhì)也能夠 層疊起來，因而在實(shí)現(xiàn)元件的薄膜化時(shí)非常有效。可以將相位延遲元件1200形成為至少對(duì)兩個(gè)不同的波長(zhǎng)產(chǎn)生相位延遲。而且，可 以將相位延遲元件1200制作成各層的相位延遲層具有滿足下述公式的相位延遲值λ'。公式2λ ‘ = An*d在這里，Δη 單一相位延遲層的復(fù)折射值；d:單一相位延遲層的厚度。
例如，可以以如下方式制作在⑶以及DVD互換型光拾取裝置中，在一般對(duì)于DVD 類光盤使用約660nm波長(zhǎng)段的激光，對(duì)于CD類光盤使用780nm波長(zhǎng)段的激光的情況下，使 其能夠?qū)τ?60nm波長(zhǎng)段和780nm波長(zhǎng)段，分別發(fā)揮半波長(zhǎng)板(Half wave plate)的作用 (參照大韓民國(guó)注冊(cè)專利第10-0616072號(hào))。下述表格1表示針對(duì)2個(gè)波長(zhǎng)以如下方式進(jìn)行模擬的數(shù)據(jù)在具有半波長(zhǎng)相位延 遲作用的偏振衍射元件中，第1相位延遲層1210的快軸為3°，第2相位延遲層1220的 快軸被固定為62°，所入射的線偏振光的入射角度為在眺望入射面的位置處以150°入射 時(shí)，使660nm以及780nm波長(zhǎng)的橢圓率在-0. 1 +0. 1范圍，使出射角以85 95°出射。表1
當(dāng)參照?qǐng)D5時(shí)，就本發(fā)明其他實(shí)施例的具有相位延遲作用的偏振衍射元件1000而 言，在偏振衍射元件1100的透光基板1110和液晶1120之間、在液晶1120和第1相位延遲 層1210之間以及在第1相位延遲層1210和第2相位延遲層1220之間，用聚酰亞胺等形成 定向膜1115，或者可以用表面改性劑或界面活性劑1205、1215等進(jìn)行表面處理之后再形成
定向膜。即，在形成有衍射光柵的透光基板1110的表面上，可以形成由聚酰亞胺等構(gòu)成的 定向膜1115，定向膜1115被定向處理為使液晶1120向一定方向排列。定向處理通常采用 摩擦滾輪(rubbing roll)等來摩擦定向膜的方式進(jìn)行，在本發(fā)明中，如果使摩擦方向排列 在與衍射光柵的長(zhǎng)度方向相平行的方向上，則能夠形成均勻的定向膜1115。同樣地，在偏振衍射元件1100的一側(cè)面具有多個(gè)相位延遲層1210、1220時(shí)，首先， 可以在所層疊的第1相位延遲層1210的上側(cè)面形成定向膜，或者在通過表面改性劑或界面 活性劑1205、1215進(jìn)行表面處理之后再形成定向膜。當(dāng)形成有多個(gè)相位延遲層時(shí)，由于各 相位延遲層的光軸不同，因此優(yōu)先在相位延遲層之間形成定向膜。以下，為便于說明，以在透光基板1100上形成定向膜1115，并對(duì)定向膜1115進(jìn)行 定向處理的情況為基準(zhǔn)進(jìn)行說明，但是應(yīng)該理解成這也包括這樣的情況，即，無需使用定向 膜1115，就直接對(duì)衍射光柵的表面進(jìn)行定向處理的情況。如果在被定向處理過的定向膜1115或衍射光柵上涂敷液體狀態(tài)的液晶，則液晶 的長(zhǎng)軸在與衍射光柵的長(zhǎng)度方向相平行的方向上排列。因此，液晶1120對(duì)于向一個(gè)方向偏 振的光具有尋常光折射率，對(duì)于向與上述一個(gè)方向垂直的方向偏振的光具有非尋常光折射率。例如，當(dāng)光線沿Z軸傳播時(shí)，如果液晶1120對(duì)于向X軸方向偏振的光具有尋常光折射率，則對(duì)于向Y軸方向偏振的光具有非尋常光折射率。如果，若液晶1120對(duì)于向Y軸 方向偏振的光具有尋常光折射率，則對(duì)于向X方向偏振的光具有非尋常光折射率。此時(shí)，非 尋常光折射率優(yōu)先具有比尋常光折射率大的值。以下，對(duì)具有上述結(jié)構(gòu)的偏振衍射元件1100中的衍射工序進(jìn)行說明。此時(shí)，為便于說明，向液晶1120具有尋常光折射率的方向偏振的光稱為“尋常光 線”，向液晶1120具有非尋常光折射率的方向偏振的光稱為“非尋常光線”。另外，從光源出射并經(jīng)由透光基板1110入射的光稱為入射光，與入射光相反地經(jīng) 由相位延遲元件入射的光稱為反射光。此時(shí)，反射光是指，透過偏振衍射元件1100的入射 光被CD或DVD等光存儲(chǔ)介質(zhì)反射后返回的光，其偏振的方向在經(jīng)由位于光路上的各種光學(xué) 薄膜的過程中被調(diào)節(jié)成與入射光成直角。偏振衍射元件1100不會(huì)使向一個(gè)方向偏振的線偏振狀態(tài)的入射光發(fā)生衍射，使 其直接通過，而使向與入射光的偏振方向成直角的方向偏振的反射光發(fā)生衍射，由此能夠 防止反射光向光源入射。因而，必須使入射光不能辨認(rèn)衍射光柵，而只使反射光辨認(rèn)衍射光柵，這可以通過 調(diào)節(jié)透光基板1110的折射率來實(shí)現(xiàn)。如果在透光基板1110的折射率與液晶1120的尋常光折射率相同的狀態(tài)下，入射 了具有尋常光特性的入射光，那么由于透光基板1110和液晶1120的折射率相同，所以入射 光不能辨認(rèn)衍射光柵，其結(jié)果，不發(fā)生衍射就直接透過。但是，反射光是向與入射光的偏振 方向成直角的方向偏振的光，因而具有非尋常光線的特性。因此，反射光具有液晶1120的 非尋常光折射率值，由于在液晶1120和透光基板1110之間折射率產(chǎn)生變化，所以反射光能 夠辨認(rèn)衍射光柵，其結(jié)果，發(fā)生衍射。此時(shí)，如上述說明，透光基板1110的折射率優(yōu)選為與尋常光折射率相同的值，但 由于能作為透光基板1110以及液晶1120所使用的物質(zhì)的種類受限，因而要使透光基板 1110和1120的折射率一致需要很大的努力。因此，必須在符合本技術(shù)領(lǐng)域所要求的規(guī)格的 范圍內(nèi)調(diào)節(jié)折射率。以下，在假設(shè)透光基板1110的折射率為1. 52的狀態(tài)下，對(duì)能夠使入射光通過95% 以上的液晶1120的尋常光折射率的范圍進(jìn)行限定。圖8是在透光基板1110的折射率為1. 520且液晶1120的尋常光折射率為1. 53 的情況下通過凹部的深度來表示入射光透過率的曲線圖，圖10是在尋常光折射率為1. 525 的情況下的曲線圖。從圖8可知，在尋常光折射率為1. 53的情況下，如果凹部的深度超過4. 5 μ m,則入 射光的透過率減小為小于95%。但是，從圖9可知，如果進(jìn)而減小尋常光折射率使其變?yōu)?1. 525，以使其與透光基板1110的折射率差在0. 005以下，則在凹部深度為0. 2 10 μ m的 范圍內(nèi)，入射光的透過率在95%以上。因此，為使入射光透過95%以上，必須使透光基板1110的折射率和液晶1120的尋 常光折射率之差在0. 005以下。以上，限定了使入射光透過95%以上的尋常光折射率的范圍。但是，對(duì)偏振衍射元 件1110而言，從其目的上看，在對(duì)于入射光呈高的透過率的同時(shí)，必須高效地使反射光發(fā) 生衍射，因此，以下，對(duì)能夠使反射光的95%以上發(fā)生衍射的液晶的非尋常光折射率的范圍進(jìn)行限定。圖10是在透光基板的折射率為1. 520且液晶的非尋常光折射率為1. 540的情況 下通過衍射光柵的凹部的深度來表示反射光的透過率％的曲線圖，示出了液晶的非尋常光 折射率和透光基板1110的折射率之差為0. 02時(shí)的情況。如圖10所示，反射光的透過率隨凹部的深度Cl1變深而降低，但是在透過率最小 的情況下，即，在反射光的衍射最大的Cl1 = 10 μ m的情況下，透過率也能達(dá)到約10%，這意 味著只有反射光的約90%因衍射而被攔截，因此未達(dá)到在偏振衍射元件1100領(lǐng)域中通常 所要求的95 %的衍射率。因此，可知，為使衍射率達(dá)到95 %以上，必須使折射率之差超過 0. 02。圖11是表示折射率之差為0. 03時(shí)的反射光的透過率的曲線圖，圖12和圖13分 別是折射率之差為0. 1及0. 2時(shí)的曲線圖。如圖11所示，在折射率之差為0、03的情況下，當(dāng)凹部的深度Cl1在9. 5 10 μ m的 范圍內(nèi)時(shí)，透過率呈5%以下，可知95%以上的反射光被衍射。因此可知，透光基板1110的折射率和液晶的非尋常光折射率之差優(yōu)選為0. 025以上。圖12示出了折射率之差為0. 1以上的情形，此時(shí)，當(dāng)凹部的深度屯在3 3.5 μ m、 9. 5 10 μ m的范圍內(nèi)時(shí)，透過率呈5%以下，由此可知能夠使反射光的95%以上發(fā)生衍 射的凹部的深度Cl1的范圍隨折射率之差的增大而增大，從而能夠提高制作衍射光柵的容易 性。另外，圖13示出了折射率之差為0. 2以上的情形，示出了凹部的深度Cl1在1. 5 2μπι、4. 5 5. Oym以及8. 0 8. 5 μ m的范圍內(nèi)時(shí)所要求的透過率。如以上說明，要使反射光的95%以上發(fā)生衍射，則透光基板1110的折射率和液晶 偏振層1120的非尋常光折射率之差優(yōu)選為0. 025以上。以上，說明了入射光具有尋常光線的特性且反射光具有非尋常光線的特性的情 況，這也同樣發(fā)生在入射光具有非尋常光線特性且反射光具有尋常光特性的情況中。以下，對(duì)本發(fā)明的具有相位延遲作用的偏振衍射元件1000的制作方法進(jìn)行說明。 圖14是表示本發(fā)明的具有相位延遲作用的偏振衍射元件1000的制作方法的流程圖。具有相位延遲作用的偏振衍射元件1000的制作工序包括衍射光柵形成工序 (Sll)、定向膜涂覆工序(S12)、定向處理工程(S13)、液晶偏振層形成工序(S14)、液晶偏振 層固化工序(S15)以及相位延遲層層疊工序(S16、S17)。如圖14所示，衍射光柵是通過母版(master) 2000對(duì)透光基板1110加壓而成的 (Sll)，在該母版2000上形成有與衍射光柵的形狀對(duì)應(yīng)的光柵成形圖案。如此以通過母版 2000來加壓的方式制作衍射光柵，那么，與通過光刻工序來蝕刻液晶層的現(xiàn)有的方法相比， 無需使用昂貴的裝備就能夠簡(jiǎn)單地形成衍射光柵。如果已形成衍射光柵，則在衍射光柵上涂覆定向膜1115的薄膜(S12)，并通過摩 擦滾輪3000來對(duì)定向膜1115進(jìn)行摩擦以實(shí)施定向處理(S13)。此時(shí)，如上述說明，無需使 用定向膜1115就能夠直接對(duì)衍射光柵進(jìn)行摩擦以實(shí)施定向處理。在定向處理結(jié)束之后，在衍射光柵上涂敷液體狀態(tài)的液晶(S14)。此時(shí)，為了防止 入射光被液晶過度吸收，以及形成平坦的液晶上部，在衍射光柵的凸部上形成的液晶的厚度優(yōu)選為1 2μπι以下。利用UV或熱量等來固化所涂敷的液晶1120 (S15)，制作偏振衍射元件1100。若已 制作偏振衍射元件1100，則在液晶1120的上部形成定向膜，并進(jìn)行定向膜處理，然后形成 第1相位延遲層1210 (S16)。若已形成第1相位延遲層，則再次在第1相位延遲層上部形成 定向膜，或者通過表面改性劑或界面活性劑1215來進(jìn)行表面處理，然后形成定向膜，并進(jìn) 行定向處理，然后形成第2相位延遲層1220(S17)，從而制作對(duì)2個(gè)波長(zhǎng)具有相位延遲作用 的偏振衍射元件。上述第1相位延遲層1210或第2相位延遲層1220，可能會(huì)在與空氣接觸的上部面 和沒有直接與空氣接觸的下部面之間發(fā)生表面能量差。下述的表2 表5是隨第1相位延遲層1210表面接觸角和第2相位延遲層1220 的表面接觸角的變化的上部相位延遲層的涂覆可能性的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，圖15 圖20是表示接 觸力(work of adhesion)隨本發(fā)明的實(shí)施例的具有相位延遲作用的偏振衍射元件的第1 相位延遲層的上部面的蒸餾水的接觸角以及潤(rùn)濕能而變化的圖。表2
從上述表2 表5可知，相位延遲層的涂覆可能性受接合面的接觸角或潤(rùn)濕能的影響。S卩，如果將第1相位延遲層形成為與第2相位延遲層(上部相位延遲層)接觸的 第1相位延遲層(下部相位延遲層)的上部面的接觸角為80°以下或潤(rùn)濕能為10mN/M以 上，則上部相位延遲層能夠涂覆。從圖15 圖20可知，當(dāng)接觸角為80°以上時(shí)，接觸力變成85以下，所以不可涂覆 第2相位延遲層。因此，當(dāng)?shù)?相位延遲層的上部面的接觸角為80°以上時(shí)，能夠在通過涂覆表面 改性劑以及涂覆界面活性劑來降低接觸角之后，再形成第2相位延遲層。本發(fā)明的具有相位延遲作用的偏振衍射元件是通過如下的方法制作的在利用基 底材料形成衍射光柵之后，填充液晶，在上述液晶上通過連續(xù)工序?qū)盈B相位延遲層。本發(fā)明的具有相位延遲作用的偏振衍射元件的制造方法，能夠?qū)⑾辔谎舆t層形成 為至少對(duì)于兩個(gè)不同波長(zhǎng)產(chǎn)生相位延遲，例如，在光拾取裝置上使用的情況下，能夠?qū)⑸鲜?相位延遲層形成為對(duì)于660nm以及780nm產(chǎn)生相位延遲。就相位延遲層而言，通過單軸拉伸等方法來對(duì)聚碳酸酯、聚酰亞胺、聚烷基化物 (polyalkylate)、聚酯砜(polyester sulfone),(脂環(huán)族)聚烯烴、聚(甲基)丙烯酸酯、 聚醚酰亞胺中的任意一個(gè)或這些聚合物等的高分子薄膜賦予復(fù)折射性，由此能夠制作實(shí)現(xiàn) 相位延遲的有機(jī)物薄膜，而且在上述相位延遲層上也能夠應(yīng)用具有復(fù)折射性特性的任何介 質(zhì)。另外，在本發(fā)明的具有相位延遲作用的偏振衍射元件的兩側(cè)面上形成AR涂覆層， 由此能夠提高透光特性。以上，僅詳細(xì)說明了本發(fā)明所記載的具體例子。但是，在本發(fā)明技術(shù)思想范圍內(nèi)能 夠進(jìn)行各種變形以及修飾，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是顯而易見的，所以這樣的變形以 及修飾屬于本申請(qǐng)的技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種偏振衍射元件，包括透光基板，其具有凹部和凸部交替排列的衍射光柵；以及復(fù)折射性液晶，其在上述透光基板上填充。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏振衍射元件，其特征在于還包括一個(gè)以上的相位延遲層，這些相位延遲層在上述偏振衍射元件的液晶上連續(xù)層 疊，并由具有復(fù)折射性的物質(zhì)形成，上述相位延遲層使至少一個(gè)波長(zhǎng)產(chǎn)生相位延遲。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏振衍射元件，其特征在于上述凹部的深度在0.2μπι以上 10 μ m以下。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏振衍射元件，其特征在于上述凹部和凸部具有階梯狀側(cè)壁。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏振衍射元件，其特征在于上述透光基板的光透過率在 90%以上，在上述透光基板上填充的液晶的高度比上述凸部的上端高，并形成為從上述凹 部的下端開始1.2μπι以上12 μ m以下的范圍內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏振衍射元件，其特征在于填充在上述透光基板上的液晶 高度形成為上述凸部的上端開始1 μ m以上2 μ m以下的范圍內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的偏振衍射元件，其特征在于上述相位延遲層由具有定向性 的物質(zhì)形成。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的偏振衍射元件，其特征在于在上述液晶或上述各相位延遲 層的至少一側(cè)面上形成有定向膜。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的偏振衍射元件，其特征在于1層上述相位延遲層具有滿足下述公式的相位延遲值λ ‘ λ ‘ = An*d其中，Δη 單一相位延遲層的復(fù)折射值； d:單一相位延遲層的厚度。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述的偏振衍射元件，其特征在于在層疊有多個(gè)上述相位延遲層 的情況下，層疊在下部的相位延遲層的上部面的表面接觸角為80度以下。
11.根據(jù)權(quán)利要求2所述的偏振衍射元件，其特征在于在層疊有多個(gè)上述相位延遲層 的情況下，層疊在下部的相位延遲層的上部面的潤(rùn)濕能為10mN/M以上。
12.根據(jù)權(quán)利要求2所述的偏振衍射元件，其特征在于在上述液晶或各上述相位延遲 層的至少一側(cè)面上涂敷有表面改性劑或界面活性劑。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的偏振衍射元件，其特征在于上述衍射光柵的表面實(shí)施過定 向處理，使上述液晶的長(zhǎng)軸與上述衍射光柵的長(zhǎng)度方向平行地排列。全文摘要
本發(fā)明提供一種實(shí)現(xiàn)薄化的具有相位延遲作用的復(fù)合偏振衍射元件，該復(fù)合偏振衍射元件通過使偏振衍射元件和相位延遲層成為一起，并連續(xù)層疊在一個(gè)基底材料上，從而減少光損耗。包括偏振衍射元件以及至少一個(gè)相位延遲層，上述偏振衍射元件包括透光基板，其具有由交替形成的凹部和凸部構(gòu)成的衍射光柵；復(fù)折射性液晶，其在上述透光基板上填充，上述相位延遲層在上述偏振衍射元件的液晶上連續(xù)層疊，并由具有復(fù)折射性的物質(zhì)形成。
文檔編號(hào)G11B7/135GK101930091SQ20091016107
公開日2010年12月29日 申請(qǐng)日期2009年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月18日
發(fā)明者安俊遠(yuǎn), 安正愛, 張惠珍, 趙珉濟(jì), 鄭鎮(zhèn)永, 黃滿澤 申請(qǐng)人:株式會(huì)社Lms