【手続補正書】
【提出日】平成21年12月28日(2009.12.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
右回りまたは左回りの円偏光で入射する所定の波長範囲の光のうちいずれか一方の回転方向の光を反射させる反射回折偏光子であって、
反射回折偏光子は屈折率異方性を有するコレステリック相液晶からなる複屈折膜を有していて、
前記複屈折膜の厚さ方向と前記コレステリック相液晶の液晶分子の螺旋軸とが平行で前記液晶分子の厚さ方向の螺旋ピッチが一様となっており、
前記複屈折膜が、一方の表面に実質的に等しい幅と深さを有する複数の溝の凹凸の回折格子構造を有し、
隣り合う前記溝の格子ピッチが一定の周期である反射回折偏光子。
【請求項２】
前記複屈折膜がコレステリック相高分子液晶からなる請求項１に記載の反射回折偏光子。
【請求項３】
前記凹凸を前記複屈折膜の異常光屈折率と常光屈折率との間の屈折率を有する等方性材料で充填平坦化されている請求項１または請求項２に記載の反射回折偏光子。
【請求項４】
前記複屈折膜を２枚以上含む請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の反射回折偏光子。
【請求項５】
２枚以上の前記複屈折膜の螺旋ピッチが互いに異なる請求項４に記載の反射回折偏光子。
【請求項６】
入射する光の波長λに対して位相差が（０．２５＋ｍ）λとなる１／４波長板を含む請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の反射回折偏光子（ｍは整数を示す）。
【請求項７】
前記複屈折膜が、進相軸または遅相軸が直交されて配置された２枚の前記１／４波長板に挟まれている請求項６に記載の反射回折偏光子。
【請求項８】
光源と、前記光源からの可視光を複数の色の光に分離する色分離手段と、表示する画像に応じて前記複数の色の光を変調する複数の液晶パネルと、前記色分離手段が分離した前記複数の色の光を対応する前記複数の液晶パネルに導く複数の反射ミラーと、前記光源から前記複数の液晶パネルまでの光路上に配置され光の偏光状態を変える複数の第１の偏光手段と、前記複数の液晶パネルの光を透過する側に配置され光の偏光状態を変える複数の第２の偏光手段と、前記複数の第２の偏光手段を透過する光を合成する光合成手段と、前記光合成手段によって合成された光を拡大投影する投影手段と、を備えた投射型表示装置において、
前記複数の第１の偏光手段および前記複数の第２の偏光手段のうちの少なくとも一方の偏光手段が、請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の反射回折偏光子によって構成されていることを特徴とする投射型表示装置。
【請求項９】
光源と、前記光源からの出射光を光記録媒体上に集光させる対物レンズと、集光されて前記光記録媒体によって反射された反射光を前記出射光の光路とは異なる光路へ偏向分離する偏光ビームスプリッタと、前記偏光ビームスプリッタに入射する前記光源からの出射光から前記光記録媒体と異なる光路へ分離されるモニタ光を受光するモニタ光検出器と、偏向分離された前記反射光を検出する光検出器と、を備える光ヘッド装置において、前記光源と前記光検出器との間の光路中または、前記偏光ビームスプリッタと前記モニタ光検出器との間の光路中に、請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載の反射回折偏光子が設置されていることを特徴とする光ヘッド装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
また、上記目的を達成するため、入射する光の波長λに対して位相差が（０．２５＋ｍ）λとなる１／４波長板を含む上記に記載の反射回折偏光子を提供する（ｍは整数を示す）。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
また、上記目的を達成するために、光源と、前記光源からの可視光を複数の色の光に分離する色分離手段と、表示する画像に応じて前記複数の色の光を変調する複数の液晶パネルと、前記色分離手段が分離した前記複数の色の光を対応する前記複数の液晶パネルに導く複数の反射ミラーと、前記光源から前記複数の液晶パネルまでの光路上に配置され光の偏光状態を変える複数の第１の偏光手段と、前記複数の液晶パネルの光を透過する側に配置され光の偏光状態を変える複数の第２の偏光手段と、前記複数の第２の偏光手段を透過する光を合成する光合成手段と、前記光合成手段によって合成された光を拡大投影する投影手段と、を備えた投射型表示装置において、前記複数の第１の偏光手段および前記複数の第２の偏光手段のうちの少なくとも一方の偏光手段が、上記に記載の反射回折偏光子によって構成されていることを特徴とする投射型表示装置を提供する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
（第１の実施の態様）
図１は、本実施の形態に係る反射回折偏光子１０の概念的な構成を示す図である。図１（ａ）において、反射回折偏光子１０は複屈折材料として、重合部位を有する液晶とカイラル材からなるコレステリック相液晶を重合・高分子化した高分子液晶膜を用いている。図１（ａ）に示されるように、透明基板１１上に形成された図示しないポリイミド膜を塗布・焼成し、ラビング処理を施して配向膜とする。重合部位を有するコレステリック相液晶モノマーを、配向膜上に塗布した後、紫外線照射により重合固定化しコレステリック相高分子液晶膜１２とする。コレステリック相液晶は重合固定化しなくても液晶分子の螺旋軸が厚さ方向に平行で一定のピッチで螺旋していれば同じ効果が得られるが、重合固定化すると信頼性が向上し好ましい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
コレステリック相液晶は、螺旋ピッチＰが入射光の波長λとコレステリック相液晶の屈折率ｎとの積と同程度の場合、螺旋軸方向と平行に入射する光のうち、液晶分子のねじれ方向と同じ回転方向となる円偏光がほぼ反射され、逆向きの回転方向となる円偏光はほぼ透過する円偏光依存性を有する。この反射特性を示す波長帯域の中心波長λ０は、螺旋ピッチをＰ、液晶の常光屈折率をｎｏ、異常光屈折率をｎｅとすると（１）式の関係で示される。また、反射帯域幅Δλは、（２）式の関係で示される。また、以下（λ０±Δλ）を反射波長帯域と定義する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
図４（ａ）に、中心波長λ０が約４２０ｎｍで反射波長帯域幅Δλが約６５ｎｍである厚さ４．５μｍのコレステリック相高分子液晶膜に、液晶分子のねじれ方向と同じ回転方向となる円偏光の光の反射スペクトル計算値を実線で示す。このときの反射波長帯域を第１反射波長帯域とする。同様に中心波長λ０が約４９０ｎｍで反射波長帯域幅Δλが約７５ｎｍである厚さ４．５μｍのコレステリック相高分子液晶膜に、液晶分子のねじれ方向と同じ回転方向となる円偏光の光の反射スペクトル計算値を破線で示す。このときの反射波長帯域を第２反射波長帯域とする。図３のように２層のコレステリック相高分子液晶を積層することにより約３９０ｎｍ〜５２５ｎｍの波長の光に対して連続する反射波長帯域が得られることが確認できる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５６】
光源１０１から出射するランダムな偏光状態の白色の可視光は、ダイクロイックミラー１３１によってＲ（赤）成分の光が透過（分離）し、Ｒ（赤）成分の光は反射回折偏光子１２１を透過し、反射ミラー１３１ａで反射されて液晶パネル１４１に入射する。また、ダイクロイックミラー１３１によってＲ（赤）成分が分離され反射された光は、ダイクロイックミラー１３２でＧ（緑）成分の光が反射して分離され、Ｇ（緑）成分の光は反射回折偏光子１２２を透過して液晶パネル１４２に入射する。さらに、ダイクロイックミラー１３２によってＧ（緑）成分が分離されて透過されたＢ（青）成分の光は、反射ミラー１３３ａで反射され、反射回折偏光子１２３を透過し、反射ミラー１３３ｂで反射されて液晶パネル１４３に入射する。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５８】
反射回折偏光子１２１、１２２、１２３は、第３の実施の態様で図３を用いて説明した反射回折偏光子５０と同じ構成である。ここで、反射回折偏光子１２１、１２２、１２３は、それぞれ、Ｒ（赤）用、Ｇ（緑）用、Ｂ（青）用の波長帯域に反射波長帯域が実質的に一致するように最適設定されている。具体的な設計例としてコレステリック相高分子液晶膜の、反射波長帯域の中心波長λ０、反射波長帯域幅Δλ、および周期的な凹凸の深さｄの条件を表１に示す。また、図７（ａ）および図７（ｂ）にそれぞれ、反射回折偏光子１２１、１２２、１２３に用いるコレステリック相高分子液晶膜の反射スペクトルおよび反射０次回折効率を示す。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６６】
反射回折偏光子２０２としては、第３の実施の態様で図５を用いて説明した反射回折偏光子５０と等しい構成のものを用いる。反射波長帯域の中心波長λ０が約６６０ｎｍ、反射波長帯域幅Δλが約１００ｎｍとなるコレステリック相高分子液晶膜の表面に、深さｄが約９８ｎｍの周期的な凹凸を有し、リタデーションが約１６５ｎｍとなる２枚の位相差板で挟まれ積層された反射回折偏光子が好適に用いられる。また、反射回折偏光子２０２と回折素子２０３を一体化することによって、部品点数の削減が可能となり好ましい。回折素子２０３は、反射回折偏光子の光の出射側の面に一体化して形成することで不要となる迷光の発生が抑制されるため好ましい。反射回折偏光子との積層一体化は前述の回折素子に限定されるものではなく、光学系が成立する範囲においてさまざまな光学機能を有する素子との積層一体化が可能であり、調整簡略化、部品点数削減、小型化などの点から好ましい。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７０】
（実施例１）
本実施例では、図１および図２を参照しながら第１の実施態様に係る反射回折偏光子の具体的な作製方法を説明する。図示しない低反射コートを施した透明基板１１上に形成された図示しないポリイミド膜を塗布・焼成し、ポリイミド膜表面にラビングを施して配向膜とする。重合部位を有する液晶とカイラル材の混合物からなるコレステリック相液晶を配向膜上に塗布し、波長３６５ｎｍの紫外線を照射して重合・高分子化し、厚さが約５μｍのコレステリック相高分子液晶膜１２とする。コレステリック相高分子液晶膜１２の入射する円偏光の光の波長に対する反射率スペクトルは、図２（ａ）に等しく、中心波長が約４５５ｎｍで反射波長帯域幅は約６５ｎｍである。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７３】
（実施例２）
本実施例では、図３および図４を参照しながら第２の実施態様に係る反射回折偏光子の具体的な作製方法を説明する。実施例１と同様に図示しない低反射コートを施した透明基板３１と透明基板３５上に、コレステリック相高分子液晶膜３２および３６を重合・高分子化により形成する。コレステリック相高分子液晶膜３６の入射する円偏光の光の波長に対する反射スペクトルは、図４（ａ）に実線で示した第１波長帯域で高反射特性を示すスペクトルと等しく、中心波長が約４２０ｎｍで反射波長帯域幅は約６０ｎｍである。また、コレステリック相高分子液晶膜３２の入射する円偏光の光の波長に対する反射スペクトルは、図４（ａ）に破線で示した第２の波長帯域で高反射特性を示すスペクトルと等しく、中心波長が約４９０ｎｍで反射波長帯域幅は約７０ｎｍである。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７６】
（実施例３）
本実施例では、図５を参照しながら第３の実施態様に係る反射回折偏光子の具体的な作製方法を説明する。図示しない低反射コートを施した透明基板５８および５９上に図示しない接着剤で、４５５ｎｍの波長におけるリタデーションが１１４ｎｍのポリカーボネートを延伸し作製したリタデーションが１／４波長となる第１の位相差板５６、第２の位相差板５７をそれぞれ積層し、図示しない低反射コートを施した透明基板５１、５４で挟み接着層にて積層接着する。それ以外のコレステリック相高分子液晶膜および等方性材料の充填に関する製造方法は実施例１と同様である。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７８】
（実施例４）
本実施例では、図６および図７を参照しながら第４の実施態様に係る反射回折偏光子を用いた投影型表示装置を具体的に説明する。本実施例で使用する反射回折偏光子１２１、１２２、１２３は、実施例３の反射回折偏光子と等しい構成である。配置する反射回折偏光子のコレステリック相高分子液晶膜の材料および周期的凹凸の深さを、反射波長帯域がそれぞれ、反射回折偏光子１２１が赤用（Ｒ）、反射回折偏光子１２２が緑用（Ｇ）、反射回折偏光子１２３が青用（Ｂ）となるように設計する。これは、図７に示したそれぞれの特性と等しい。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７９】
これらの反射回折偏光子１２１、１２２、１２３を、第４の実施の態様で説明した投影型表示装置１００に、吸収型偏光子用の放熱基板なしで配置する。ランダムな偏光の光を発する白色光源を使用して画像を表示すると、十分にコントラストが高い実用レベルの表示特性が得られることが確認できる。投影型表示装置として組み立てられた筐体の内部温度は室温と比較して高温であるが、温度上昇による反射回折偏光子の特性変化は確認されず、良好な画像表示を継続することができる。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８０】
（実施例５）
本実施例では、図８を参照しながら第５の実施態様に係る反射回折偏光子を用いた光ヘッド装置を具体的に説明する。本実施例で使用する反射回折偏光子２０２は、実施例３と等しい構成である。反射波長帯域の中心波長λ０が約６６０ｎｍ、反射波長帯域幅Δλが約１００ｎｍとなるコレステリック相高分子液晶膜の表面に、周期的で格子ピッチが３μｍで深さｄが９８ｎｍの凹凸を有し、リタデーションが約１６５ｎｍの２枚の位相差板で挟まれ積層された反射回折偏光子２０２とし、外形を２ｍｍ×２ｍｍ角になるように切断する。