(57)【要約】【課題】回折効率が良好で簡易構造を有するとともに、必要により電界印加によって回折状態の有無を切り替えられる簡便でしかも低コストで生産することのできる回折素子とその製造方法を提供する。さらに、回折素子を用いた偏光選択装置を提供する。【解決手段】一対の透明基板の間に化学組成が均一で同一相からなる液晶層を設けるとともに、この液晶層を光学的異方性を有する第１の領域と該第１の領域とは異なる光学的異方性を有する第２の領域から構成し、各領域を所定周期によって配列構成する。さらに、例えば、エネルギーの付与により臨界表面張力が変化する材料を用いて透明基板の表面に臨界表面張力の異なる２つの表面パターンを有する表面層を形成する。必要により一対の透明基板の各対向基板面に透明電極を設けた構成とする。【選択図】図１
2006215186.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の透明基板の間に化学組成が均一で同一相からなる液晶層が設けられた回折素子であって、
前記液晶層は、光学的異方性を有する第１の領域（第１領域）と、該第１領域とは異なる光学的異方性を有する第２の領域（第２領域）とが所定周期をもって配列されていることを特徴とする回折素子。
【請求項２】
前記一対の透明基板を構成する一方の基板界面近傍において、第１領域中の液晶の長軸方向が基板界面に対して略水平に配向し、第２領域中の液晶の長軸方向が基板界面に対して略垂直に配向しているとともに、
前記一対の透明基板を形成する他方の基板界面近傍において、第１領域中および第２領域中の液晶の長軸方向が基板界面に対して略垂直に配向していることを特徴とする請求項１に記載の回折素子。
【請求項３】
前記一対の透明基板を構成する一方の基板界面近傍において、第１領域中の液晶の長軸方向が基板界面に対して略水平に配向し、第２領域中の液晶の長軸方向が基板界面に対して略垂直に配向しているとともに、
前記一対の透明基板を形成する他方の基板界面近傍において、第１領域中および第２領域中の液晶の長軸方向が基板界面に対して略水平に配向していることを特徴とする請求項１に記載の回折素子。
【請求項４】
前記一対の透明基板を構成する双方の基板界面近傍において、第１領域中の液晶の長軸方向が各基板界面に対して略水平に配向し、第２領域中の液晶の長軸方向が各基板界面に対して略垂直に配向していることを特徴とする請求項１に記載の回折素子。
【請求項５】
前記第１領域中の液晶の各長軸方向が、基板界面に水平な面であって該第１領域の周期方向と直交する延在方向において、略同一方向に揃って配向していることを特徴とする請求項３または４に記載の回折素子。
【請求項６】
前記第１領域中の液晶の各長軸方向が、第１領域の延在方向に対して略平行または略直角であることを特徴とする請求項５に記載の回折素子。
【請求項７】
前記一対の透明基板と液晶層とが接する少なくとも一方の透明基板面に、臨界表面張力の異なる２つの表面パターンが所定周期をもって配列された表面層を備え、
該表面パターンの所定周期が前記第１領域と第２領域の所定周期に対応し、該第１領域と第２領域の液晶の長軸方向がそれぞれ表面パターン界面の臨界表面張力に対応して略水平または略垂直に配向するようにしたことを特徴とする請求項２〜６のいずれかに記載の回折素子。
【請求項８】
前記表面層が、エネルギーの付与により臨界表面張力が変化する材料を用いて形成された層であることを特徴とする請求項７に記載の回折素子。
【請求項９】
前記エネルギーの付与により臨界表面張力が変化する材料が、側鎖に疎水性基を有する高分子材料からなることを特徴とする請求項８に記載の回折素子。
【請求項１０】
前記側鎖に疎水性基を有する高分子材料が、ポリイミド骨格を含む高分子材料からなることを特徴とする請求項９に記載の回折素子。
【請求項１１】
前記臨界表面張力を変化させるためのエネルギーの付与が、紫外線照射によるものであることを特徴とする請求項８〜１０のいずれかに記載の回折素子。
【請求項１２】
前記表面層が、臨界表面張力の異なる２種類の材料により構成されていることを特徴とする請求項７に記載の回折素子。
【請求項１３】
前記一対の透明基板の各対向基板面に透明電極を備え、電界の印加により液晶の長軸方向の配向を制御可能としたことを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の回折素子。
【請求項１４】
一対の透明基板の一方または双方に、エネルギーの付与により臨界表面張力が変化する材料を用いて表面層を形成する工程と、
該表面層にエネルギーを付与し、臨界表面張力の小さい領域と大きい領域からなる２つの表面パターンを所定周期をもって形成する工程と、
上記表面パターンが形成された表面層に配向処理を施し、表面層が内側となるように一対の透明基板を対向配置させてセルを組み立てる工程と、
該セルに液晶材料を充填する工程と、
上記液晶材料が充填されたセルを、液晶材料が等方相となる温度まで加熱してから冷却する工程と
を含むことを特徴とする回折素子の製造方法。
【請求項１５】
前記臨界表面張力を変化させるためのエネルギーの付与が、紫外線照射によるものであることを特徴とする請求項１４に記載の回折素子の製造方法。
【請求項１６】
一対の透明基板の一方または双方に、臨界表面張力の異なる２種類の材料を用いて、臨界表面張力の小さい領域と大きい領域からなる２つの表面パターンを所定周期をもって形成する工程と、
上記表面パターンが形成された表面層に配向処理を施し、表面層が内側となるように一対の透明基板を対向配置させてセルを組み立てる工程と、
該セルに液晶材料を充填する工程と、
上記液晶材料が充填されたセルを、液晶材料が等方相となる温度まで加熱してから冷却する工程と
を含むことを特徴とする回折素子の製造方法。
【請求項１７】
前記一対の透明基板の双方に表面層が設けられる場合に、各表面層における臨界表面張力の異なる２つの表面パターンの該臨界表面張力が同等であるパターン同士を略対向するように配置構成したことを特徴とする請求項１４〜１６のいずれかに記載の回折素子の製造方法。
【請求項１８】
回折素子を用いて入射光を偏光方向に応じて選択的に透過もしくは回折させるように構成した偏光選択装置であって、
前記回折素子が、請求項１〜１３のいずれかに記載の回折素子であることを特徴とする偏光選択装置。
【請求項１９】
前記入射光を偏光方向に応じて異なる方向に反射分離するようにしたことを特徴とする請求項１８に記載の偏光選択装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶を用いた回折素子に関し、詳しくは簡易な構造で良好な回折効率を実現する回折素子とその製造方法および回折素子を用いた偏光選択装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、液晶ライトバルブを光スイッチング素子として利用した投射型ディスプレイの開発が盛んに行われており、特に、小型の液晶デバイスを用いた投射型大画面ディスプレイの商品化が急速に進んでいる。しかしながら、従来用いられている液晶デバイスは透過型が主であるため、解像度や光利用効率などの点において不十分な状況にある。
このような問題に対処するため、解像度や光利用効率などの特性に優れた反射型ライトバルブを投射型ディスプレイに応用する研究開発が活発化している。しかし、反射型ライトバルブは偏光変換により動作するものであるため、光学系に偏光ビームスプリッターなどの偏光分離を担う手段が必要となる。
【０００３】
現在、偏光分離手段として用いられている偏光ビームスプリッターは、全可視域における消光比や光利用効率が不十分であることに加えてガラスのプリズムであるため、重く嵩張るという難点がある。
また、プリズムを用いた偏光分離素子においては、高い偏光分離度を確保するために、誘電体多層膜を何重にも成膜する必要があるため製造コストが高価であり、また薄型化や小型化が難しいという問題がある。
この問題の解決策として、現状の偏光ビームスプリッターに替る新たな素子がいくつか提案されている。
【０００４】
例えば、第１の光学的異方性を有するパターン層と、このパターン層の間隔を充填する第２の光学的異方性を有する充填層を備え、パターン層と充填層とにおける常光線または異常光線に対するいずれか一方の屈折率を等しくした回折格子素子が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。この提案により、安価で薄くて軽く、高い偏光分離度を実現できる回折格子素子が得られるとされている。
【０００５】
すなわち、上記提案は、一方向に配向した重合性液晶と非重合性液晶を混合した材料をパターン露光して得られる回折格子素子であり、紫外線のパターン露光や二光束干渉露光によって重合した部位と重合していない部位を規則的に作製して回折素子としているため、製造工程が煩雑であるほか、高い偏光分離度を実現するために使用する材料の組み合わせに制限がある。また、得られた回折素子は、光が回折する状態と回折しない状態を切り替えることができないという制約もある。
【０００６】
また、一方の基板面に複数の線状に設けられた第１の透明電極と、これに対応するように他方の基板面に複数の線状に設けられた第２の透明電極とから構成される１組の透明基板を対向配置し、この基板の間隙に電圧印加によって屈折率が変化する物質を充填した回折素子が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。この提案により、回折する状態と回折しない状態とを切り替えることができるとしている。
【０００７】
上記提案では、電圧を印加することによって線状電極部に対応する液晶の向きを変化させ、これにより屈折率差が生じることを利用している。このように、回折格子を液晶のみで構成し、複数の透明電極を線状に形成して電界を印加する構造の場合、回折の有無を切り替えられるという利点があるが、隣り合う線状電極の間に電界洩れが発生するため、線状電極の無い部分でも液晶が応答してしまうという問題がある。
このため、回折素子の屈折率変調を大きくすることが困難で、得られる回折素子の性能には限界があった。すなわち、線状の透明電極を形成し、それに線状の配向処理を施す等の手法では微細なピッチを形成することは困難であり、効率の良い回折素子を得ることは難しい。
【０００８】
なお、本出願人は先に、２枚の透明基板の間に液晶を挟持した回折機能を有する光機能素子を提案した（例えば、特許文献３参照。）。
しかし、この素子は回折状態と非回折状態を任意に切り替えることができない構成のものであるため、応用分野に制約があった。
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−２３２９１０号公報
【特許文献２】特開２００１−４９７３号公報
【特許文献３】特開２００４−２１９７５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上記従来技術に鑑みてなされたものであり、簡易構造でかつ良好な回折効率を有するとともに、簡便でしかも低コストで生産することのできる回折素子と、その製造方法を提供することを目的とする。また、必要により、電界印加によって回折状態の有無を切り替えられる構造とした回折素子を提供する。さらに、回折素子を用いた偏光選択装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは鋭意検討した結果、一対の透明基板の間に化学組成が均一で同一相からなる液晶層を設け、この液晶層を、光学的異方性を有する２つの領域により周期的に構成すれば上記課題が解決されることを見出し本発明に至った。
【００１２】
すなわち、本発明は、一対の透明基板の間に化学組成が均一で同一相からなる液晶層が設けられた回折素子であって、
前記液晶層は、光学的異方性を有する第１の領域（第１領域）と、該第１領域とは異なる光学的異方性を有する第２の領域（第２領域）とが所定周期をもって配列されていることを特徴とする回折素子である。
【００１３】
ここで、前記一対の透明基板を構成する一方の基板界面近傍において、第１領域中の液晶の長軸方向が基板界面に対して略水平に配向し、第２領域中の液晶の長軸方向が基板界面に対して略垂直に配向しているとともに、
前記一対の透明基板を形成する他方の基板界面近傍において、第１領域中および第２領域中の液晶の長軸方向が基板界面に対して略垂直に配向していることを特徴とする。
【００１４】
また、前記一対の透明基板を構成する一方の基板界面近傍において、第１領域中の液晶の長軸方向が基板界面に対して略水平に配向し、第２領域中の液晶の長軸方向が基板界面に対して略垂直に配向しているとともに、
前記一対の透明基板を形成する他方の基板界面近傍において、第１領域中および第２領域中の液晶の長軸方向が基板界面に対して略水平に配向していることを特徴とする。
【００１５】
さらに、前記一対の透明基板を構成する双方の基板界面近傍において、第１領域中の液晶の長軸方向が各基板界面に対して略水平に配向し、第２領域中の液晶の長軸方向が各基板界面に対して略垂直に配向していることを特徴とする。
【００１６】
上記回折素子において、前記第１領域中の液晶の各長軸方向が、基板界面に水平な面であって該第１領域の周期方向と直交する延在方向において、略同一方向に揃って配向していることが望ましい。
【００１７】
ここで、前記第１領域中の液晶の各長軸方向が、第１領域の延在方向に対して略平行または略直角であることが好ましい。
【００１８】
さらに、上記いずれかの回折素子において、前記一対の透明基板と液晶層とが接する少なくとも一方の透明基板面に、臨界表面張力の異なる２つの表面パターンが所定周期をもって配列された表面層を備え、
該表面パターンの所定周期が前記第１領域と第２領域の所定周期に対応し、該第１領域と第２領域の液晶の長軸方向がそれぞれ表面パターン界面の臨界表面張力に対応して略水平または略垂直に配向するようにしたことを特徴とする。
【００１９】
上記回折素子において、前記表面層が、エネルギーの付与により臨界表面張力が変化する材料を用いて形成された層であることが望ましい。
【００２０】
ここで、前記エネルギーの付与により臨界表面張力が変化する材料が、側鎖に疎水性基を有する高分子材料からなることが好ましい。
【００２１】
さらにここで、前記側鎖に疎水性基を有する高分子材料が、ポリイミド骨格を含む高分子材料からなることが好適である。
【００２２】
そして、上記いずれかの回折素子において、前記臨界表面張力を変化させるためのエネルギーの付与が、紫外線照射によるものであることが好ましい。
【００２３】
また、前記表面層が、臨界表面張力の異なる２種類の材料により構成されていることが好ましい。
【００２４】
さらに、上記いずれかの回折素子において、前記一対の透明基板の各対向基板面に透明電極を備え、電界の印加により液晶の長軸方向の配向を制御可能としたことを特徴とする。
【００２５】
さらに、本発明は、一対の透明基板の一方または双方に、エネルギーの付与により臨界表面張力が変化する材料を用いて表面層を形成する工程と、
該表面層にエネルギーを付与し、臨界表面張力の小さい領域と大きい領域からなる２つの表面パターンを所定周期をもって形成する工程と、
上記表面パターンが形成された表面層に配向処理を施し、表面層が内側となるように一対の透明基板を対向配置させてセルを組み立てる工程と、
該セルに液晶材料を充填する工程と、
上記液晶材料が充填されたセルを、液晶材料が等方相となる温度まで加熱してから冷却する工程と
を含むことを特徴とする回折素子の製造方法に係るものである。
【００２６】
ここで、前記臨界表面張力を変化させるためのエネルギーの付与が、紫外線照射によるものであることが好ましい。
【００２７】
また、本発明は、一対の透明基板の一方または双方に、臨界表面張力の異なる２種類の材料を用いて、臨界表面張力の小さい領域と大きい領域からなる２つの表面パターンを所定周期をもって形成する工程と、
上記表面パターンが形成された表面層に配向処理を施し、表面層が内側となるように一対の透明基板を対向配置させてセルを組み立てる工程と、
該セルに液晶材料を充填する工程と、
上記液晶材料が充填されたセルを、液晶材料が等方相となる温度まで加熱してから冷却する工程と
を含むことを特徴とする回折素子の製造方法に係るものである。
【００２８】
そして、上記いずれかの回折素子の製造方法において、前記一対の透明基板の双方に表面層が設けられる場合に、各表面層における臨界表面張力の異なる２つの表面パターンの該臨界表面張力が同等であるパターン同士を略対向するように配置構成したことを特徴とする。
【００２９】
また、本発明は、回折素子を用いて入射光を偏光方向に応じて選択的に透過もしくは回折させるように構成した偏光選択装置であって、
前記回折素子が、請求項１〜１３のいずれかに記載の回折素子であることを特徴とする偏光選択装置に係るものである。
【００３０】
ここで、前記入射光を偏光方向に応じて異なる方向に反射分離するようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３１】
本発明における異なる光学的異方性領域（第１領域と第２領域）の周期構造からなる液晶層を備えた構成とすれば、構造が簡単でありながら良好な回折効率を有するとともに、簡便でしかも低コストで生産することが可能な回折素子を提供することができる。
特に、第１領域と第２領域の配向状態を制御することによって、さらに回折効率を向上させることができるとともに、回折素子の製造を簡便とすることができる。
【００３２】
上記配向状態の制御は、透明基板の表面に臨界表面張力の異なる２つの表面パターンを有する表面層を形成することによって実現でき、このような表面層は、エネルギーの付与により臨界表面張力が変化する材料を用いるか、臨界表面張力の異なる２種類の材料を用いて形成される。材料としては、任意の臨界表面張力に対応したパターンが作製できる側鎖に疎水性基を有する高分子材料、特に、信頼性の点からポリイミドが好適である。
また、一対の透明基板の各対向基板面に透明電極を備えた構成とすれば、回折状態と非回折状態を切り替え可能とする回折素子を提供することができる。
【００３３】
さらに、本発明における製造方法によれば、生産性が優れ、簡便でしかも低コストで回折素子を製造することが可能である。
【００３４】
また、本発明における偏光選択装置によれば、偏光選択性に優れ、入射光を偏光方向に応じて異なる方向に反射分離することもでき、薄型、小型かつ低コストで製造できるため、投射型ディスプレイ等における偏光分離素子として使用することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
前述のように本発明の回折素子は、一対の透明基板の間に化学組成が均一で同一相からなる液晶層が設けられており、この液晶層は、光学的異方性を有する第１の領域（第１領域と省略）と、該第１領域とは異なる光学的異方性を有する第２の領域（第２領域と省略）とが所定周期をもって繰り返し配列されて構成されていることを特徴とするものである。
なお、上記「化学組成が均一で同一相」とあるのを、以降、「単一相」と表現することがある。すなわち、液晶層が単一相から構成されるとは、液晶層を構成する材料がほぼ均一な化学組成を有し、同一の相を呈することを意味する。
【００３６】
図１は、本発明における回折素子の構成を模式的に示す断面図と上面図である。
図１において、一対の透明基板（１ａ、１ｂ）の間に液晶層（２）が充填されている。そして、液晶層（２）は、光学的異方性を有する第１の領域（第１領域（３ａ））と光学的異方性を有する第２の領域（第２領域（３ｂ））から構成されている。
このように、第１領域（３ａ）と第２領域（３ｂ）は、所定の周期で配列された周期構造を有し、基板面に水平であって周期方向に直交する方向（図１の上面図における延在方向）に延長した構造に形成されている。周期構造の周期ピッチは、入射光の波長や所望する回折角によって異なるが、概ね０．２〜１０μｍ程度である。回折素子に対して入射する光線は、第１領域と第２領域における屈折率の差によって回折される。
【００３７】
図１に示すように、本発明の回折素子は、液晶層２が単一相からなる簡易な構造であり、しかも第１領域および第２領域が所定周期で繰り返し配列された構造であるため、良好な回折効率を実現することができる。
【００３８】
本発明において、使用する液晶の種類としては、ネマティック、スメクティック、コレステリックのいずれでもよく、従来公知の材料単体あるいは混合物を用いることができる。回折素子の屈折率変調を大きくするためには、屈折率異方性、すなわち常光屈折率と異常光屈折率の差が大きな材料を選択することが好ましい。
【００３９】
なお、透明基板としては、液晶表示素子の基板として用いられるようなガラスやプラスチック製のものを用いることができる。
【００４０】
また、液晶層の厚みは、図示していないスペーサーによって制御されている。スペーサー部材は従来の液晶素子に用いられているのと同様の球形スペーサー、ファイバースペーサー、ポストスペーサー、フィルムスペーサー等を用いることができる。スペーサー部材の高さは、回折光の波長と、液晶層の各領域の光学特性に応じて適宜設定される。 
【００４１】
前記第１領域と第２領域は、互いに異なった光学的異方性を有していれば、その内部の形態について制限は無いが、より良好な回折効率を実現するという目的を達成するために好ましい形態について以降に詳述する。
【００４２】
図２の模式図に、本発明における回折素子の第１領域と第２領域の形態例（I）を示す。
図２において、一対の透明基板（２１ａ、２１ｂ）を構成する一方の基板（２１ａ）界面近傍で、第１領域（２３ａ）中の液晶の長軸方向が基板（２１ａ）界面に対して略水平に配向し、第２領域（２３ｂ）中の液晶の長軸方向が基板（２１ａ）界面に対して略垂直に配向しており、他方の基板（２１ｂ）界面近傍で、第１領域（２３ａ）中および第２領域（２３ｂ）中の液晶の長軸方向が基板（２１ｂ）界面に対して略垂直に配向している。
なお、以降「液晶の長軸方向」を「液晶ダイレクター」と呼称することがある。
【００４３】
すなわち、第１領域（２３ａ）では、液晶ダイレクターが上下基板の間で水平配向から垂直配向へと連続的に変化するハイブリッド配向状態を採り、第２領域（２３ｂ）ではホメオトロピック配向状態をとるため、互いに屈折率の異なる２つの領域が周期的に配列している回折素子となり、この素子に入射した光は回折される。
【００４４】
このような回折素子の構造により、簡易な構造でより良好な回折効率を実現することができる。
また、後述の方法により製造する場合、上下基板の貼り合わせ工程において精密な位置合せが不要のため、一方の透明基板にライン状の水平配向処理と垂直配向処理を所定周期で施し、他方の透明基板には垂直配向処理を施すだけで簡便に製造することができる。
【００４５】
図３の模式図に、本発明における回折素子の第１領域と第２領域の別の形態例（II）を示す。
図３において、一対の透明基板（３１ａ、３１ｂ）を構成する一方の基板（３１ａ）界面近傍で、第１領域（３３ａ）中の液晶の長軸方向が基板界面に対して略水平に配向し、第２領域（３３ｂ）中の液晶の長軸方向が基板界面に対して略垂直に配向しており、他方の基板（３１ｂ）界面近傍で、第１領域（３３ａ）中および第２領域（３３ｂ）中の液晶の長軸方向が基板界面に対して略水平に配向している。
【００４６】
すなわち、第１領域（３３ａ）では液晶ダイレクターが上下基板の間で水平配向状態を採り、第２領域（３３ｂ）では上下基板の間で垂直配向から水平配向へと連続的に変化するハイブリッド配向状態を採るため、互いに屈折率の異なる２つの領域が周期的に配列している回折素子となり、この素子に入射した光は回折される。
【００４７】
このような回折素子の構造は、前記図１と同様に簡易な構造であり、より良好な回折効率を実現することができる。また、後述の方法により製造する場合、上下基板の貼り合わせ工程において精密な位置合せが不要のため、一方の透明基板にライン状の水平配向処理と垂直配向処理を所定周期で施し、他方の透明基板には水平配向処理を施すだけで、簡便に製造することができる。
【００４８】
図４の模式図に、本発明における回折素子の第１領域と第２領域の別の形態例（III）を示す。
図４において、一対の透明基板を構成する双方の基板（３１ａ、３１ｂ）界面近傍で、第１領域（３３ａ）中の液晶の長軸方向が各基板（３１ａ、３１ｂ）界面に対して略水平に配向し、第２領域（３３ｂ）中の液晶の長軸方向が各基板（３１ａ、３１ｂ）界面に対して略垂直に配向している。
【００４９】
すなわち、第１領域（３３ａ）では液晶ダイレクターが水平配向状態を採り、第２領域（３３ｂ）ではホメオトロピック配向状態を採るため、互いに屈折率の異なる２つの領域が周期的に配列している回折素子となり、この素子に入射した光は回折される。この場合、第１領域（３３ａ）の実質的な屈折率は液晶分子の異常光屈折率（ne ）に近い値となり、第２領域（３３ｂ）の実質的な屈折率は液晶分子の常光屈折率（no）に近い値となるため、二つの領域の屈折率差が大きくなる。
【００５０】
したがって、このような回折素子は、前記図１と同様に簡易な構造であり、図２、図３に示した回折素子よりも屈折率変調が大きくなり、回折効率がより良好な回折素子とすることができる。そして、このような構造の回折素子は、後述の方法により製造する場合、双方の透明基板にライン状の水平配向処理と垂直配向処理を所定周期で施しておくことにより簡便に作製することは可能であるが、上下基板の貼り合わせ時には所望の構造を得るために適当な位置合せをする必要がある。
【００５１】
図５の模式図に、図３、４における回折素子の第１領域の配向例を示す。
図５に示すように、透明基板（３１ａ、３１ｂ）界面に対して略水平に配向している第１領域（３３ａ）中の液晶の各長軸方向が、該第１領域（３３ａ）の延在方向において略同一方向に揃って配向していることが好ましい。
このような構造の回折素子は、上下の基板の水平配向処理を、貼り合せたときにそれらの配向処理方向が反平行となるように行うことによって作製することができる。
【００５２】
このような構成とすることにより、第１領域では液晶ダイレクターが基板に水平かつ同一の方向に揃ったホモジーニアス配向状態を採り、第２領域（３３ｂ）では、ホメオトロピック配向状態を採る回折素子となる。
この場合、入射光の、第１領域の液晶ダイレクター方向と同じ方向に振動する偏光成分は、二つの領域の屈折率差を大きく感じるために回折効率が高く、逆に、第１領域の液晶ダイレクター方向と直交する方向に振動する偏光成分は二つの領域の屈折率差を特に小さく感じるため回折効率が小さくなる。このような効果を利用することによって、本発明における回折素子に偏光選択性を付与することができる。
【００５３】
さらに、図５における双方の基板近傍での第１領域（３３ａ）の液晶ダイレクターが、第１領域の延在方向に対して略平行または略直角に配向していることが好ましい。
図６の模式図に、図５における第１領域（３３ａ）の液晶ダイレクターが、第１領域の延在方向に対して略平行（ａ）または略直角（ｂ）に配向している状態を示す。
【００５４】
第１領域において液晶ダイレクターが、同領域の延在方向に対して略平行に配向している図６（ａ）の場合、第１領域（３３ａ）および第２領域（３３ｂ）の屈折率はいずれも液晶の常光屈折率（no）にほぼ等しくなる。このため、ｐ偏光の入射光に対して、二つの領域の屈折率差が感じられないため、回折は生じず、一方、ｓ偏光の入射光に対しては、第１領域（３３ａ）の屈折率（異常光屈折率ne）と第２領域（３３ｂ）の屈折率（常光屈折率no）の差を感じて回折する。このような効果によって、ｓ偏光を選択的に回折する回折素子となる。
【００５５】
また、第１領域において液晶ダイレクターが、同領域の延在方向に対して略垂直に配向している図６（ｂ）の場合、ｓ偏光の入射光に対しては、第１領域（３３ａ）および第２領域（３３ｂ）の屈折率はいずれも液晶の常光屈折率（no）にほぼ等しくなるため、二つの領域の屈折率差が感じられないため、回折は生じず、一方、ｐ偏光の入射光に対しては、第１領域（３３ａ）の屈折率（異常光屈折率ne）と第２領域（３３ｂ）の屈折率（常光屈折率no）の差を感じて回折する。このような効果によって、ｐ偏光を選択的に回折する回折素子となる。
【００５６】
ｓ偏光、ｐ偏光のいずれを選択的に回折する回折素子でも、用いる液晶の屈折率異方性Δｎが大きなものを選ぶことによって、素子の厚みを薄くすることができる。素子の厚みを薄くすることにより、回折効率の角度依存性がさらに小さくなり、実用的な非平行光に対する光利用効率がさらに向上する。
【００５７】
なお、前記図２〜６における第１領域と第２領域の液晶の配向処理方法としては、従来公知の方法を用いることができ、例えば、ラビング法、薬品処理、ＳｉＯ斜方蒸着などが適用できるが、中でも簡便かつ低コスト処理が可能なラビング法が好ましい。
【００５８】
また本発明の回折素子の構成として、一対の透明基板と液晶層とが接する少なくとも一方の透明基板面に、臨界表面張力の異なる２つの表面パターンが所定周期をもって配列した表面層を設けることができる。
図７の模式図に、本発明における臨界表面張力の異なる２つの表面パターンが所定周期をもって配列した表面層を有する回折素子の一例を示す。
【００５９】
図７において、一対の透明基板（７１ａ、７１ｂ）と液晶層（７２）とが接する少なくとも一方の透明基板（例えば、７１ｂ）面に、臨界表面張力の異なる表面パターンＡ（７４）と表面パターンＢ（７５）が所定周期をもって配列した表面層が設けられている。
そして、この表面パターンＡと表面パターンＢの所定周期が、それぞれ光学的異方性を有する第１領域（７３ａ）と第２領域（７３ｂ）の所定周期に対応するように調整されている。そして、第１領域と第２領域の液晶の長軸方向が表面パターンＡ、表面パターンＢの界面に対応して略水平または略垂直に配向する。
【００６０】
すなわち、臨界表面張力の大きな表面層（例えば、表面パターンＡ）の部位と、表面パターンＡに比べて臨界表面張力の小さな表面層（例えば、表面パターンＢ）を形成する。
これにより、臨界表面張力が大きい、いわゆる濡れ性が高い表面パターンＡの近傍においては、液晶ダイレクターが基板に略水平に配向し、表面パターンＡに比べて臨界表面張力の小さい、いわゆる濡れ性が低い表面パターンＢの近傍においては、液晶ダイレクターは基板に垂直に近い方向に配向することになる。
【００６１】
このため、少なくとも一方の透明基板側において液晶を水平配向させたい部位には表面パターンＡを、垂直配向させたい部位には表面パターンＢを形成することにより、基板近傍での液晶ダイレクターを制御することができる。また、表面パターンＡと表面パターンＢの臨界表面張力の差を大きくすることにより、光学的異方性の異なる二つの領域の屈折率差を大きくすることができるので、回折効率の良好な回折素子とすることができる。
このように臨界表面張力の異なる２つの表面パターンを配列した表面層を設ければ、前記図２〜６に示した第１領域と第２領域からなる形態の回折素子を精密に製造することができ、回折効率がより良好で、偏光選択性を有する素子を得ることができる。
【００６２】
さらに本発明者らは、エネルギーを付与（例えば、紫外線等のエネルギービームを照射）することによって臨界表面張力が変化する材料を用い、透明基板上に所望のパターン、例えば、所定周期をもって配列した臨界表面張力の異なる２つの表面パターンからなる表面層を設けることにより、本発明の回折素子を作製することができることを見出した。
すなわち、付与するエネルギーを制御することによって、臨界表面張力の異なる２つの表面パターンが形成できるので、簡便かつ低コストで回折素子を製造することができる。また、好適なエネルギー付与方法は、上記紫外線照射であり、この方法でエネルギーの付与を行えば、表面パターンを効率良く形成することが可能で、しかも精細度が高い回折素子とすることができ、生産性にも優れる。
【００６３】
上記エネルギーの付与により臨界表面張力が変化する材料が、側鎖に疎水性基を有する高分子材料であれば、回折素子の表面層として任意の臨界表面張力に対応したパターンを作製することができるため、さらに好ましい。
このような側鎖に疎水性基を有する高分子材料としては、具体的には、図８の概念図に示すように、ポリイミドや（メタ）アクリレート等の骨格を有する主鎖Ｌに直接あるいは図示しない結合基を介して疎水性基を有する側鎖Ｒが結合しているものを挙げることができる。
【００６４】
図中の側鎖Ｒの疎水性基としては、末端構造が−ＣＦ2ＣＨ3、−ＣＦ2ＣＦ3、−ＣＦ(ＣＦ3)2、−Ｃ(ＣＦ3)3、−ＣＦ2Ｈ、−ＣＦＨ2等である基が挙げられる。分子鎖同士を配向しやすくするためには炭素鎖長の長い基が好ましく、炭素数４以上のものがより好ましい。さらには、アルキル基の水素原子の２個以上がフッ素原子に置換されたポリフルオロアルキル基（以下、「Ｒｆ基」と記す。）が好ましく、特に炭素数４〜２０のＲｆ基が好ましく、とりわけ、炭素数６〜１２のＲｆ基が好ましい。Ｒｆ基は直鎖構造であっても分岐構造であってもよいが、直鎖構造の方が好ましい。さらに、疎水性基は、アルキル基の水素原子の実質的に全てがフッ素原子に置換されたパーフルオロアルキル基が好ましい。パーフルオロアルキル基はＣnＦ2n+1−（ただし、ｎは４〜１６の整数）で表わされる基が好ましく、特に、ｎが６〜１２の整数である場合の該基が好ましい。パーフルオロアルキル基は直鎖構造であっても分岐構造であってもよく、直鎖構造が好ましい。
【００６５】
上記材料については、特開平３−１７８４７８号公報等に詳しく記載されて周知であり、加熱状態で液体または固体と接触させたときに親液性となり、空気中で加熱すると疎液性となる性質を有する。例えば、接触媒体の選択と熱エネルギーの付与などによって臨界表面張力を変化させることができる。
【００６６】
さらに、上記疎水性基としては、フッ素原子を含まない−ＣＨ2ＣＨ3、−ＣＨ(ＣＨ3)2、−Ｃ(ＣＨ3)3等の末端構造を有する基を挙げることができる。この場合にも、分子鎖同士を配向しやすくするためには炭素鎖長の長い基が好ましく、炭素数４以上のものがより好ましい。疎水性基は直鎖構造であっても分岐構造であってもよいが、直鎖構造の方が好ましい。
【００６７】
上記アルキル基はハロゲン原子、シアノ基、フェニル基、ヒドロキシル基、カルボキシル基また炭素数１〜１２の直鎖、分岐鎖もしくは環状のアルキル基やアルコキシ基で置換されたフェニル基を含有していてもよい。Ｒの結合部位が多いほど表面エネルギーが低く（臨界表面張力が小さく）、疎液性となると考えられる。紫外線照射等によって、結合の一部が切断される、あるいは配向状態が変化するために臨界表面張力が増加し、親液性になるものと推察される。
【００６８】
側鎖に疎水性基を有する高分子材料としては、前述のようにポリイミド骨格を含む高分子材料が好適である。ポリイミドは耐薬品性、耐熱性に優れているため、製造プロセス中において損傷を受けにくく、信頼性の高い表面層を形成することが可能である。さらに、電気絶縁性にも優れているため、例えば、透明基板表面に電極を設け、電界の印加によって前記第１領域中および第２領域中の液晶の配向方向を制御するようにした回折素子においては、ポリイミドを含む高分子材料が特に好適に用いられ、より信頼性の高い回折素子とすることができる。
【００６９】
また、本発明における前記臨界表面張力の異なる２つの表面パターンを有する表面層は、臨界表面張力の異なる２種類の材料により構成されていてもよい。
２種類の材料を用いて臨界表面張力の異なる表面パターンを形成する方法としては、例えば、前記図７を参考にすると、透明基板全面に表面パターンＡをスピンコーティング法により形成した後、この上に所定のパターンの版を用いて表面パターンＢをフレキソ印刷法で形成することができる。
【００７０】
このスピンコーティング法とフレキソ印刷法の組み合わせ以外にも、ディッピング法、インクジェット法、キャスト法、バーコート法などの塗布方法を適宜組み合わせることによって表面パターンの形成が可能である。
この２種類の材料を用いる方法は、前記エネルギー付与により臨界表面張力が変化する材料を用いる場合と比較すると、高精細なパターン形成時には不利であるが、表面パターン形成に大きなエネルギーを必要としないのでエネルギー的に有利であり、低コストで生産ができるという利点がある。
【００７１】
また、前記本発明の回折素子における一対の透明基板の各対向基板面に透明電極を設け、この透明電極に電界を印加することで、前記光学的異方性を有する第１領域と第２領域中に含まれる液晶の長軸方向の配向を制御可能とし、光が回折する状態と回折しない状態を切り替えることが可能な回折素子とすることができる。
なお、電極としては、表示素子に通常用いられるようなＩＴＯ薄膜などの透明電極を使用することができる。
図９の模式図に、透明基板の各対向基板面に透明電極を設け、誘電異方性が正の液晶を使用した回折素子の液晶配向状態を示す。（ａ）：電圧非印加状態、（ｂ）：電圧印加状態。
【００７２】
図９（ａ）のように、電極（９４、９５）間に電界を印加していないときには、光学的異方性を有する第１の領域（第１領域（９３ａ））と、第１領域と異なる光学的異方性を有する第２の領域（第２領域（９３ｂ））の屈折率差により、光は回折される。
電極（９４、９５）間に電界を印加すると、図９（ｂ）に示すように、第１領域および第２領域のいずれにおいても液晶ダイレクターの向きが電界方向に揃うため、各々の領域の屈折率も同等になり、光は回折されない。図９（ａ）に例示した以外の光学的異方性を有する回折素子においても同様に、電界印加によって液晶ダイレクターの向きが揃い、光は回折しなくなる。このようにして、電界によって光の回折、非回折を制御することができる素子を得ることができる。
【００７３】
前述のように本発明の回折素子は、エネルギーの付与により臨界表面張力が変化する材料を用いる場合（Ｉ）と、臨界表面張力の異なる２種類の材料を用いる場合（II）のいずれを選択しても製造することが可能である。（Ｉ）および（II）それぞれの回折素子の製造工程は以下のようである。
【００７４】
＜（Ｉ）の場合＞
工程（１）：一対の透明基板の一方または双方に、エネルギーの付与により臨界表面張力が変化する材料を用いて表面層を形成する。
工程（２）：形成された表面層にエネルギーを付与し、臨界表面張力の小さい領域と大きい領域からなる２つの表面パターンを所定周期をもって形成する。
工程（３）：上記表面パターンが形成された表面層に配向処理を施し、表面層が内側となるように一対の透明基板を対向配置させてセルを組み立てる。
工程（４）：組み立てたセルに液晶材料を充填する。
工程（５）：上記液晶材料が充填されたセルを、液晶材料が等方相となる温度まで加熱してから冷却する。
【００７５】
上記工程（１）〜（５）を含む一連の工程により、臨界表面張力の小さい領域と大きい領域からなる所定周期構造の表面パターンが形成でき、簡易構造でかつ回折効率が良好な回折素子を簡便にしかも低コストで製造することができる。
【００７６】
上記臨界表面張力を変化させるためのエネルギーの付与を紫外線照射によって行えば、より高精細な表面パターンを効率良く形成することが可能であり、精細度が高い回折素子とすることができ、生産性にも優れる。
【００７７】
＜（II）の場合＞
工程（１）：一対の透明基板の一方または双方に、臨界表面張力の異なる２種類の材料を用いて、臨界表面張力の小さい領域と大きい領域からなる２つの表面パターンを所定周期をもって形成する。
工程（２）：上記表面パターンが形成された表面層に配向処理を施し、表面層が内側となるように一対の透明基板を対向配置させてセルを組み立てる。
工程（３）：組み立てられたセルに液晶材料を充填する。
工程（４）：上記液晶材料が充填されたセルを、液晶材料が等方相となる温度まで加熱してから冷却する。
【００７８】
上記工程（１）〜（４）を含む一連の工程により、エネルギー的に有利な方法で臨界表面張力の小さい領域と大きい領域からなる所定周期構造の表面パターンが形成でき、簡易構造でかつ回折効率が良好な回折素子を生産性良く製造することができる。
【００７９】
また、上記（Ｉ）および（II）において、表面層における臨界表面張力の異なる２つの表面パターンの当該臨界表面張力が同等であるパターン同士を略対向するように配置構成することにより、回折効率がより一層良好で、偏光選択性を有する回折素子を生産性良く製造することができる。
【００８０】
また、前記回折素子を用いて、入射光を偏光方向に応じて選択的に透過もしくは回折させるように構成すれば、偏光選択性に優れ、薄型、小型かつ低コストで製造が可能な偏光選択装置とすることができる。ここで、入射光を偏光方向に応じて異なる方向に反射分離するように構成することもできる。
【００８１】
図１０の概略模式図に、本発明における偏光選択装置の構成例を示す。
図１０の偏光選択装置（１０１）は、前記本発明の回折格子（１０２）と、反射型液晶素子（１０３）から構成されており、反射型液晶素子は入射光側とは反対側に配設されている例である。なお、本発明は、これに限定されるものではない。
【００８２】
図１０における回折素子が、前記図６（ｂ）に図示するような構造である場合を例として、以下説明する。
偏光選択装置（１０１）に対して、入射光（Ｌ）を入射させると、ｓ偏光成分Ｌｓは回折されずに直進し、透過する。一方、ｐ偏光成分Ｌｐは回折素子（１０２）によって回折されて、反射型液晶素子（１０３）に対して垂直に入射する。反射型液晶素子によりｓ偏光に変換されなかった反射光Ｌｐ1は、回折素子により再び回折されて元の入射光方向に戻り、反射型液晶素子によりｓ偏光に変換された反射光Ｌｐ2は、回折素子で回折されずに直進し、透過する。
このように、前述の回折素子（格子）は入射光のうちｓ偏光は透過してｐ偏光を回折する偏光選択装置として機能しているとともに、これを利用して、同一方向から入射した入射光を異なる方向の反射光Ｌｐ1とＬｐ2に分離する偏光選択装置として用いることができる。従って、本発明の偏光選択装置は、投射型ディスプレイ等における偏光分離素子として使用することが可能となる。
【実施例】
【００８３】
以下、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
（実施例１）
まず、エネルギー付与により臨界表面張力が変化する材料として、構造中にアルキル部位を有するポリイミド樹脂を含むＰＩＡ−Ｘ４９１（チッソ石油化学製）を準備した。次に、上下の基板となる一対の透明電極付きガラス基板それぞれの電極形成面側にスピンコーティングにより、ＰＩＡ−Ｘ４９１を膜厚約８０ｎｍで成膜した後２１０℃で焼成した。
ＰＩＡ−Ｘ４９１を成膜したそれぞれの基板に、遮光部と透過部の幅がともに４μｍで構成されたストライプ状のパターンを有する石英基板製のフォトマスクを介して、２５０ｎｍにおける光強度が５ｍＷ／ｃｍ2に制御された紫外線を３０分間照射した。照射量は、９Ｊ／ｃｍ2に相当する。
この紫外線照射により、臨界表面張力が約４０ｍＮ／ｍの表面パターンと、臨界表面張力が約２４ｍＮ／ｍの表面パターンからなるストライプ状臨界表面張力パターンを有する表面層を備えた電極付基板を作製した。続いて、双方の基板の表面層に対して、臨界表面張力のストライプ状パターンの延長方向（ストライプ状パターンの周期方向と直交する方向）と平行な方向にラビング処理を施した。
【００８４】
上記表面パターンを形成した一方の基板には、アミン硬化型のエポキシ樹脂を成分とするシール材をディスペンサーで塗布し、他方の基板には、２５μｍ粒径の樹脂ビーズをイソプロピルアルコールを溶媒として約１００個／ｍｍ2の密度で散布した。次に、表面パターンの臨界表面張力が高い部分同士を対向させ、ラビング処理を施した方向が反平行となるように基板を重ねて貼り合せ、この状態で接着剤を硬化させて空セルを作製した。
この空セルに、メルク（株）製のネマティック液晶ＴＬ−２０３を封入した後、ホットプレートに載せて１００℃まで加熱して液晶を等方相とし、その後充分に遅い冷却速度で室温まで冷却して回折素子を作製した。
【００８５】
作製した回折素子の回折効率を次の条件で測定した。
回折効率の測定には、波長４４２ｎｍ、出力９３ＶのＨｅ−Ｃｄレーザーを用いた。
１次回折光強度が最大になる入射光角度における回折効率、すなわち、入射光強度に対する１次回折光強度の比率を求め回折効率とした。
また、入射光路中に直線偏光板と半波長板を配置し、半波長板の光軸を４５度回転させることで、ホログラム素子に入射する偏光方向（ｐ偏光、ｓ偏光）を切り換え可能に構成し、１次回折効率の偏光選択性を比較した。
【００８６】
測定の結果、ｓ偏光の１次回折効率は２１％、ｐ偏光の１次回折効率は０．４％であり、良好な偏光選択性を示した。さらに、上下基板間に１０Ｖの電界を印加したところ、ｓ偏光、ｐ偏光ともに回折効率は０％となり、電界の印加によって光を回折する状態と回折しない状態（回折の有無）を良好に切り替えることができた。
【００８７】
なお、ｓ偏光の回折効率の絶対値は２１％程度であるが、これは液晶層内の屈折率変調量に対して液晶層の厚みが最適化されていないことと、基板貼り合せ精度が十分でなく臨界表面張力が同等である表面パターン同士が正確に対向していない可能性があると推定される。したがって、液晶層の厚みの最適化と貼り合せ精度の向上によって、より偏光選択性が良好で、回折効率が大きな回折素子を作製することが可能である。
【００８８】
（実施例２）
実施例１において、ラビング処理を、臨界表面張力のストライプ状パターンの延長方向と垂直な方向に施したこと以外は、実施例１と同様にして回折素子を作製した。
作製した回折素子を実施例１と同様に評価を行ったところ、ｓ偏光の１次回折効率は０．４％、ｐ偏光の１次回折効率は１９％であり、良好な偏光選択性を示した。
さらに、上下基板間に１０Ｖの電界を印加したところ、ｓ偏光、ｐ偏光ともに回折効率は０％となり、電界の印加によって光を回折する状態と回折しない状態を良好に切り替えることができた。
【００８９】
なお、ｐ偏光の回折効率の絶対値は１９％程度であるが、これは実施例１と同様に液晶層内の屈折率変調量に対して液晶層の厚みが最適化されていないことと、基板貼り合せ精度が十分でなく臨界表面張力が同等である表面パターン同士が正確に対向していない可能性があると推定される。したがって、実施例１と同様に液晶層の厚みの最適化と貼り合せ精度の向上によって、より偏光選択性が良好で、回折効率が大きな回折素子を作製することが可能である。
【００９０】
（実施例３）
エネルギー付与により臨界表面張力が変化する材料として、焼成後に下記式（１）ならびに下記式（２）で表される高分子構造体となる前駆体を溶解した混合溶液を用い、一方の透明な電極付きガラス基板の電極形成面側に、スピンコート法により塗布した後、２００℃で焼成した。膜厚は約８０ｎｍであった。
【００９１】
【化１】
2006215186.tif 000003
【００９２】
【化２】
2006215186.tif 000004
【００９３】
上記成膜した一方の基板に、実施例１と同様に遮光部と透過部の幅がともに４μｍで構成されたストライプ状のパターンを有する石英基板製のフォトマスクを介して、２５０ｎｍにおける光強度が５ｍＷ／ｃｍ2に制御された紫外線を３０分間照射（照射量：９Ｊ／ｃｍ2）した。
【００９４】
この紫外線照射により、臨界表面張力が約４０ｍＮ／ｍの表面パターンと、臨界表面張力が約２４ｍＮ／ｍの表面パターンからなるストライプ状臨界表面張力パターンを有する表面層を備えた電極付基板を作製した。続いて、臨界表面張力のストライプ状パターンの延長方向（ストライプ状パターンの周期方向と直交する方向）と平行な方向にラビング処理を施した。
【００９５】
次に、他方の透明な電極付きガラス基板の電極形成面側には、ＡＬ−３０４６（ＪＳＲ製）を用いて、ポリイミド樹脂からなる薄膜を厚さ６０ｎｍで成膜した後、ラビング処理を施した。
【００９６】
実施例１と同様に、ストライプ状臨界表面張力パターンを有する基板に、アミン硬化型のエポキシ樹脂を成分とするシール材をディスペンサーで塗布し、他方の基板には、３０μｍ粒径の樹脂ビーズをイソプロピルアルコールを溶媒として約１００個／ｍｍ2の密度で散布した。２枚の基板を対向させ、ラビング処理を施した方向が反平行となるように基板を重ねて貼り合せ、この状態で接着剤を硬化させて空セルを作製した。
この空セルに、メルク（株）製のネマティック液晶ＴＬ−２０３を封入した後、ホットプレートに載せて１００℃まで加熱して液晶を等方相とし、その後充分に遅い冷却速度で室温まで冷却して回折素子を作製した。
【００９７】
実施例１と同様に評価を行ったところ、ｓ偏光の１次回折効率は１８％、ｐ偏光の１次回折効率は０．５％であり、良好な偏光選択性を示した。
【００９８】
（実施例４）
実施例１において透明電極を設けないガラス基板を用いたこと以外は、実施例１と同様にして回折素子を作製し、実施例１と同様に作製した回折素子の回折効率を評価した。
測定の結果、ｓ偏光の１次回折効率は２１％、ｐ偏光の１次回折効率は０．４％であり、良好な偏光選択性を示した。
【００９９】
（実施例５）
実施例３において透明電極を設けないガラス基板を用いたこと以外は、実施例３と同様にして回折素子を作製し、実施例１と同様に作製した回折素子の回折効率を評価した。
測定の結果、ｓ偏光の１次回折効率は１８％、ｐ偏光の１次回折効率は０．５％であり、良好な偏光選択性を示した。
【０１００】
上記実施例１〜５の結果から、本発明の回折素子は、構造が簡単でありながら良好な回折効率を有するとともに、簡便でしかも低コストで生産することが可能である。
【０１０１】
（実施例６）
前記図１０と同様に本発明の回折格子と反射型液晶素子から構成された偏光選択装置を作製した。
この偏光選択装置について評価した結果、入射光のうちｓ偏光は透過してｐ偏光を回折する偏光選択性を示すとともに、入射光を異なる方向の反射光Ｌｐ1とＬｐ2として分離する機能を有することが確認された。これらの評価から、投射型ディスプレイ等における偏光分離素子として使用することが可能であることが分った。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明における回折素子の構成を模式的に示す断面図と上面図である。
【図２】本発明における回折素子の第１領域と第２領域の形態例（I）を示す模式図である。
【図３】本発明における回折素子の第１領域と第２領域の別の形態例（II）を示す模式図である。
【図４】本発明における回折素子の第１領域と第２領域の別の形態例（III）を示す模式図である。
【図５】図３、４における回折素子の第１領域の配向例を示す模式図である。
【図６】図５における第１領域の液晶ダイレクターが、第１領域の延在方向に対して略平行（ａ）または略直角（ｂ）に配向している状態を示す模式図である。
【図７】本発明における臨界表面張力の異なる２つの表面パターンが所定周期をもって配列した表面層を有する回折素子の一例を示す模式図である。
【図８】本発明における側鎖に疎水性基を有する高分子材料を説明するための概念図である。
【図９】透明基板の各対向基板面に透明電極を設け誘電異方性が正の液晶を使用した回折素子の電圧非印加（ａ）と電圧印加（ｂ）での液晶配向状態を示す模式図である。
【図１０】本発明における偏光選択装置の構成例を示す概略模式図である。
【符号の説明】
【０１０３】
１ａ、１ｂ  透明基板
２  液晶層
３ａ  第１領域
３ｂ  第２領域
２１ａ、２１ｂ  透明基板
２２  液晶層
２３ａ  第１領域
２３ｂ  第２領域
３１ａ、３１ｂ  透明基板
３２  液晶層
３３ａ  第１領域
３３ｂ  第２領域
７１ａ、７１ｂ  透明基板
７２  液晶層
７３ａ  第１領域
７３ｂ  第２領域
７４  表面パターンＡ
７５  表面パターンＢ
９１ａ、９１ｂ  透明基板
９２  液晶層
９３ａ  第１領域
９３ｂ  第２領域
９４、９５  電極
１０１  偏光選択装置
１０２  回折素子
１０３  反射型液晶素子
【図１】
2006215186.tif 000005
【図２】
2006215186.tif 000006
【図３】
2006215186.tif 000007
【図４】
2006215186.tif 000008
【図５】
2006215186.tif 000009
【図６】
2006215186.tif 000010
【図７】
2006215186.tif 000011
【図８】
2006215186.tif 000012
【図９】
2006215186.tif 000013
【図１０】
2006215186.tif 000014