(57)【要約】【課題】青色等の短波長光においても十分大きな分離角が得られ、高効率で、かつ回折効率の温度変化の少ない液晶光学素子を提供する。【解決手段】本発明の液晶光学素子は、室温で固体層またはガラス相を呈する液晶性高分子ないしオリゴマーと、非液晶性モノマーの反応生成物とが微小領域で分散した構造を有してなり、青色等の短波長光においても十分大きな分離角が得られ、液晶相を呈する温度未満では温度依存性が少なくなり、光学特性の温度依存性が少ない。【選択図】        図１
2005091940.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
室温で固体層またはガラス相を呈する液晶性高分子ないしオリゴマーと、非液晶性モノマーの反応生成物とが微小領域で分散した構造を有することを特徴とする液晶光学素子。
【請求項２】
液晶性高分子ないしオリゴマーと、非液晶性モノマーの反応生成物からなる領域が、周期的構造をなし、液晶性高分子ないしオリゴマーが該領域内において配向しており、かつ、異なる領域間での配向方向が一致していることを特徴とする請求項１に記載の液晶光学素子。
【請求項３】
非液晶性モノマーの反応生成物からなる領域の屈折率が、液晶性高分子ないしオリゴマーからなる領域の常光屈折率または異常光屈折率に一致していることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶光学素子。
【請求項４】
室温で固体層またはガラス相を呈する液晶性高分子ないしオリゴマーと、非液晶性モノマーの混合物を主成分とする組成物の非液晶性モノマーの重合反応に伴い、非液晶性モノマーの反応生成物と液晶性高分子ないしオリゴマーとの相分離を誘起させることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の液晶光学素子の製造方法。
【請求項５】
重合反応が光誘起の重合反応であり、室温で固体層またはガラス相を呈する液晶性高分子ないしオリゴマーと、非液晶性モノマーの混合物を主成分とする組成物からなる層に重合を誘起する波長の光でパターン露光することによって周期的構造を形成することを特徴とする請求項４に記載の液晶光学素子の製造方法。
【請求項６】
露光が干渉露光によってなされることを特徴とする請求項５に記載の液晶光学素子の製造方法。
【請求項７】
露光が混合組成物の等方相であって、液晶性高分子ないしオリゴマーが液晶相ないし等方相を呈する温度においてなされるとともに、露光後冷却によって液晶性高分子ないしオリゴマーの液晶相における配向構造をガラス相に固定化したことを特徴とする請求項４から６のいずれか一つに記載の液晶光学素子の製造方法。
【請求項８】
請求項１から３のいずれか一つに記載の液晶光学素子および請求項４から７のいずれか一つに記載の製造方法で製造された液晶光学素子を偏光分離素子として用いたことを特徴とする光ピックアップ。
【請求項９】
請求項８に記載のピックアップを備えたことを特徴とする光記録媒体駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ピックアップ等に用いられ、入射光の偏光方向によって素子を透過または回折させる機能を有する回折格子型の液晶光学素子とその製造方法に関する。また、本発明はかかる偏光分離素子を用いた光ディスクや光磁気ディスクなどの光ピックアップおよび光記録媒体駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、液晶光学素子である偏光分離素子としては、例えば光学異方性基板上に回折格子形状を形成し、この回折格子形状の溝部に屈折率を規定した材料を充填した偏光分離素子が提案されている（特許文献１）。
【０００３】
また、等方性基板上に回折格子形状を形成し、この回折格子形状の溝部に光学異方性の材料を充填した偏光分離素子が提案されている（特許文献２）。
【０００４】
また、光重合性液晶の透明電極を有する透光性基板で狭持した液晶セルを用い、透明電極に電圧を印加することで液晶を垂直配向させて光重合させるとともに、非電圧印加部は水平配向の状態で光重合させる方法が開示さることで水平配向領域と垂直配向領域を形成する方法が提案されている（特許文献３）。
【０００５】
さらに、上述のような光重合性液晶を用い、水平配向させた状態で干渉露光等の方法で露光を行い、露光部の液晶を重合固化させた後に未露光部に外場を印加させ垂直配向させた状態で反応固化する方法が提案されている（特許文献４）。
【０００６】
一方、高分子分散液晶技術を応用し、光重合性モノマーと液晶の混合組成物から光重合誘起相分離によって光重合性モノマーの重合生成物であるポリマーと液晶の相分離構造を形成し、この相分離構造に周期性を持たせることで回折効果を持たせた素子が提案されている（非特許文献１）。
【０００７】
【特許文献１】特開平７−２８７１１７号公報
【特許文献２】特開平１０−９２００４号公報
【特許文献３】特開平１０−７４３３３号公報
【特許文献４】特開平１１−２７１５３６号公報
【非特許文献１】Ａ．Ｏｇｉｗａｒａ、 Ｔ． Ｔａｋｅｄａ、 Ｐｒｏｃ． ＩＤＷ２００２、 Ｐ１６１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、近年の光ディスクは高密度化のために短波長化が進展している。ここで、回折角は波長に依存するため、ピックアップとしての必要な回折角を得るためにはより短いピッチの回折格子が必要とされている。一方、短波長化に伴い、受光素子の感度が低下するため、光学系の高効率化が必要とされている。さらに、書き込みや読み込み速度を向上させるためにも光学系の効率向上が求められており、偏光分離素子としては短いピッチで高い回折効率のものが求められている。
【０００９】
それに対して、特許文献１や特許文献２のような提案のものはドライエッチング等の方法で回折格子形状を形成する必要がある。このような構造において、高い回折効率を得るためには溝形状の深さをより深くする必要があり、加工上の困難を伴う。また、深い溝形状に均一に材料を充填することが困難である、という問題もある。
【００１０】
特許文献３の提案の例では、格子のピッチは透明電極のピッチで決まるが、電極の微細化の制約とともに、回折効率を高くするために厚膜化すると電極のピッチよりも膜厚が厚くなり、隣接電極の影響によって液晶層に所望の電界がかけられなくなる、という問題がある。また、短いピッチでは、垂直配向領域の配向が隣接する水平配向領域に影響を及ぼし、所望の配向分布が得られない、という問題がある。
【００１１】
特許文献４の提案の例では、露光のピッチを微細化することは可能であるが、反応活性種の熱拡散のために露光通りの短いピッチが形成できない、という課題がある。
【００１２】
非特許文献１の提案の例は、干渉露光等の方法によって所望の短いピッチが得られるが、液晶を用いているために屈折率の温度変化が大きく、室温で高い回折効率が得られたとしても、高温で効率が低下する、という問題がある。
【００１３】
そこで、本発明の目的は、青色等の短波長光においても十分大きな分離角が得られ、高効率で、かつ回折効率の温度変化の少ない液晶光学素子を提供することを目的とする。また、本発明は、かかる偏光分離素子の製造方法を提供することを目的とする。さらに本発明は、かかる偏光分離素子を用いた光ピックアップ及び光記録媒体駆動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１にかかる発明は、室温で固体層またはガラス相を呈する液晶性高分子ないしオリゴマーと、非液晶性モノマーの反応生成物とが微小領域で分散した構造を有することを特徴とする液晶光学素子にある。
【００１５】
請求項２にかかる発明は、液晶性高分子ないしオリゴマーと、非液晶性モノマーの反応生成物からなる領域が、周期的構造をなし、液晶性高分子ないしオリゴマーが該領域内において配向しており、かつ、異なる領域間での配向方向が一致していることを特徴とする請求項１に記載の液晶光学素子にある。
【００１６】
請求項３にかかる発明は、非液晶性モノマーの反応生成物からなる領域の屈折率が、液晶性高分子ないしオリゴマーからなる領域の常光屈折率または異常光屈折率に一致していることを特徴とする請求項１又は２に記載の液晶光学素子にある。
【００１７】
請求項４にかかる発明は、室温で固体層またはガラス相を呈する液晶性高分子ないしオリゴマーと、非液晶性モノマーの混合物を主成分とする組成物の非液晶性モノマーの重合反応に伴い、非液晶性モノマーの反応生成物と液晶性高分子ないしオリゴマーとの相分離を誘起させることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の液晶光学素子の製造方法にある。
【００１８】
請求項５の発明は、重合反応が光誘起の重合反応であり、室温で固体層またはガラス相を呈する液晶性高分子ないしオリゴマーと、非液晶性モノマーの混合物を主成分とする組成物からなる層に重合を誘起する波長の光でパターン露光することによって周期的構造を形成することを特徴とする請求項４に記載の液晶光学素子の製造方法にある。
【００１９】
請求項６の発明は、露光が干渉露光によってなされることを特徴とする請求項５に記載の液晶光学素子の製造方法にある。
【００２０】
請求項７の発明は、露光が混合組成物の等方相であって、液晶性高分子ないしオリゴマーが液晶相ないし等方相を呈する温度においてなされるとともに、露光後冷却によって液晶性高分子ないしオリゴマーの液晶相における配向構造をガラス相に固定化したことを特徴とする請求項４から６のいずれか一つに記載の液晶光学素子の製造方法にある。
【００２１】
請求項８の発明は、請求項１から３のいずれか一つに記載の液晶光学素子および請求項４から７のいずれか一つに記載の製造方法で製造された液晶光学素子を偏光分離素子として用いたことを特徴とする光ピックアップにある。
【００２２】
請求項９の発明は、請求項８に記載のピックアップを備えたことを特徴とする光記録媒体駆動装置にある。
【発明の効果】
【００２３】
請求項１の発明によれば、室温で固体層またはガラス相を呈する液晶性高分子ないしオリゴマーと、非液晶性モノマーの反応生成物とが微小領域で分散した構造を有するため、液晶相を呈する温度未満では温度依存性が少なく、従って光学特性の温度依存性が少ない液晶光学素子を提供することができる。
【００２４】
請求項２の発明によれば、偏光依存性を有する回折格子として機能させることができる。特に光ディスク用ピックアップや液晶プロジェクター用偏光変換素子などに好適な偏光分離素子を提供することができる。特性の温度依存性が少ないため、特に高温環境で使用するのに適した素子を提供することができる。また、微小な周期構造が制御可能であるので、大きな回折角が得られ、素子や装置の小型化を図ることができる。
【００２５】
請求項３の発明によれば、より高い偏光分離特性を得ることができる。
【００２６】
請求項４の発明によれば、上述の偏光分離素子の好適な製造方法を提供することができる。
【００２７】
請求項５の発明によれば、光誘起の重合反応を用いることで、容易に製造可能な偏光分離素子の好適な製造方法を提供することができる。
【００２８】
請求項６の発明によれば、干渉露光を用いることで、マスクを用いる際に問題となる基板厚による解像度の限界を克服でき、特に微小な屈折率の周期構造を実現することができる。また、試料を斜めにして露光することで傾斜した配向構造を実現でき、より高い光利用効率の素子を提供することができる。
【００２９】
請求項７の発明によれば、配向構造が固定化された液晶光学素子の製造方法を提供する。使用温度において、液晶が固体ないしガラス相であるので、請求項１の発明のように温度依存性の少ない素子を製造することができるとともに、液晶状態の高い配向性能を維持できるため、より効率の高い素子を製造することができる。
【００３０】
請求項８の発明によれば、高効率で小型の光ピックアップを提供することができる。特に回折効率の温度依存性が少ない素子を用いているため、ピックアップとしての光利用効率の温度変化が少なく、高温環境下でも高速の読み出しが可能となる。短波長光に対しても大きい分離角が得られるため、高密度記録に対応した小型のピックアップを提供することができる。
【００３１】
請求項９の発明によれば、高効率で使用温度範囲の広い光記録媒体駆動装置を提供することができる。特に屈折率分布のピッチの小さい素子においては回折角が大きくとれるため、ピックアップが小型化でき、携帯型機器に好適な小型の駆動装置を提供することができる。また、素子の回折効率が高いため、高速の書き込み、読み出しが可能な光記録媒体駆動装置を提供することができる。短波長光に対しても大きい分離角が得られるため、高密度記録に対応した小型の光記録媒体駆動装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる液晶光学素子の最良な実施の形態を詳細に説明する。
【００３３】
図１は本発明になる液晶光学素子である偏光分離素子の断面模式図の例である。
図１に示すように、素子は基板１１と必要に応じて設けられる対向基板２１との間に形成された光回折層２０から実質的に構成されている。
【００３４】
光回折層は、室温で固体層またはガラス相を呈する液晶性高分子ないしオリゴマーと、非液晶性モノマーの反応生成物とが微小領域で分散した構造を有している。
【００３５】
前記光回折層２０は、図２に模式的に示すように、液晶性高分子ないしオリゴマーが一方向に配向した領域Ａと非液晶性モノマーの反応生成物である等方性ポリマーからなる領域Ｂとからなる微細な周期構造から本質的に構成される。図２で楕円形は液晶性高分子ないしオリゴマーに液晶性を誘起するメソーゲンの配向を表している。
【００３６】
液晶性高分子ないしオリゴマーの配向方向は、異なる領域間での配向方向が一致していることが好ましい。ここで、図２に示す例ではメソーゲンは水平に配向している。
【００３７】
いま、図１に示すように座標軸ｘｙｚ（ｙは紙面に垂直な方向）をとる。Ａの領域が光学的に一軸性であるとするとＡ１のｘ方向、ｙ方向の屈折率をｎａｘ、ｎａｙ、Ｂの屈折率をｎｂとする。ｎａｘがｎｂと等しくないとき、ｘ方向に振動する偏光はｎａｘとｎｂの周期的な屈折率を感じることとなり、Δｎｘ＝ｎａｘ−ｎｂおよび膜厚ｔで決まる回折効率で、ピッチで決まる角度に回折を生ずる。
【００３８】
また、ｎａｙ＝ｎｂとすることでｙ方向に振動する偏光に対しては屈折率はｎａｙ＝ｎｂと均質であり、回折を受けることがない。すなわち、屈折率の周期構造が面内方向に異方性を有することになる。
【００３９】
ｘ方向に振動する偏光は、屈折率の周期構造によって回折を受け、一方、ｙ方向に振動する光は回折を受けることなく直進することになる。このようにして入射する偏光の偏光状態によって光路を分離することができる。なお、周期構造の方向と配向の方向は必ずしも図のように一致している必要はない。
【００４０】
このような屈折率の関係は、非液晶性モノマーの反応生成物であるポリマーの屈折率を、液晶性高分子ないしオリゴマーからなる領域の常光屈折率または異常光屈折率に一致させることで達成でき、このような条件は用いる材料を選択することで達成できる。
【００４１】
本発明は、このような屈折率分布構造を室温で固体層またはガラス相を呈する液晶性高分子ないしオリゴマーと、非液晶性モノマーの反応生成物とが微小領域で分散した構造で構成したことにある。
【００４２】
ここで液晶性高分子ないしオリゴマーの液晶相への転移温度は、該素子の使用温度範囲の上限以上であることが好ましい。用途にもよるが一般的には５０℃以上であることが好ましく、６０℃以上であることがより好ましく、さらに過酷な温度条件で使用される場合には７０℃以上であることがさらに好ましい。
このようにすることにより、常用温度範囲において液晶性高分子ないしオリゴマーはガラス相または固体相とすることができる。
【００４３】
一般に液晶の屈折率は温度に大きく依存する。これは、液体状態であるために温度による分子運動の影響を受けることによる。
それに対して、本発明の素子では常用温度範囲で固体層またはガラス相であるので屈折率の温度変化が小さく、その結果、回折効率の温度変化が小さい素子を提供することができる。
なお、均一な配向特性を得るためにはガラス相であることがより好ましい。
【００４４】
このような構造を持つ素子を作製するには、室温で固体層またはガラス相を呈する液晶性高分子ないしオリゴマーと、非液晶性モノマーの混合物を主成分とする組成物を調整し、これをガラス等の基板間に配置し、非液晶性モノマーを重合させることで、非液晶性モノマーの反応生成物と液晶性高分子ないしオリゴマーとの相分離を誘起させることで実現できる。ここで重合反応は、周子構造を容易に制御できるという点で光誘起の重合反応であることが好ましい。
【００４５】
具体的には室温で固体層またはガラス相を呈する液晶性高分子ないしオリゴマーと、非液晶性モノマーの混合物を主成分とする組成物からなる層に重合を誘起する波長の光でパターン露光することによって周期的構造を形成することができる。
【００４６】
このときの露光方法は図３に示すようなフォトマスク１２０を用いた方法を用いることができる。
【００４７】
また、図４に模式的に示すような可干渉性の光Ｌ２，Ｌ３を用いた二光束干渉露光の方法を用いることができる。なお、図４中、符号１３０、１３１は干渉縞の暗部と明部を表す。特に、大きな回折角が必要な場合には微小領域の露光を制御できる干渉露光による方法を好ましく用いる。
また、別の方法としてレーザービームを走査する方法によっても作成することができる。
【００４８】
露光は均質な相分離構造を得るために混合組成物の等方相であって、液晶性高分子ないしオリゴマーが液晶相ないし等方相を呈する温度においてなされることが好ましい。液晶性高分子ないしオリゴマーは前述のようにメソーゲンが一軸に配向していることが好ましいが、このような配向は、相分離時の非液晶性モノマーの重合反応に伴う体積収縮過程での異方的応力によって実現可能である。
【００４９】
また、基板の液晶と接する面に、液晶を一方向に優先的に配向させるための配向膜層を設けることもできる。また、両者を同時に用いることもできる。相分離の過程でより高い配向性を得るためには、相分離後の液晶性高分子ないしオリゴマーが液晶相は液晶相を呈することがより好ましい。
【００５０】
ここで好適に用いられる液晶性高分子ないしオリゴマーは、上述のような固相ないしガラス相から液晶相への転移温度を有するものが好ましい。オリゴマーは上述のような転移温度、および相系列の条件を満たすものであればもちいることができ、特に分子量は規定されないが、安定なガラス相を形成するためには、５００以上の分子量であることが好ましく、８００以上であることがより好ましい。相分離は液晶性高分子ないしオリゴマーと非液晶性モノマーの相溶系から誘起されるものであるので、用いる非液晶性モノマーと相溶することも必要である。
【００５１】
本発明で用いる高分子液晶ないしオリゴマーとしては、ポリアクリレートやポリメタクリレート等のビニルポリマーの重合生成物であるポリメチレン鎖や、ポリシロキサンなどの主鎖にビフェニル基、ターフェニル基、フェニルシクロヘキシル基、シクロヘキシルフェニル基、ビフェニルエステル基、フェニルピリミジン基、フェニルシクロヘキシルエステル基、フェニルジオキサン基、ジフェニルトラン基、ジフェニルエタン基などの多環性基ないし芳香族基や環状脂肪族基がトラン基や、エステル基、短鎖メチレン鎖などを介して結合された液晶性基（メソーゲン）Ｍを側鎖内に有する側鎖型高分子液晶が第一の好ましい例として例示できる。
【００５２】
これらの基は、必要に応じてメチレン鎖やエチレングリコール、プロピレングリコール等の繰り返し単位からなるスペーサーを介してポリマー主鎖に結合される。液晶性基Mは、液晶性の制御などの目的で、アルキル基、アルコキシ基、シアノ基、ハロゲン置換基等で置換されていることもできる。また、メソーゲンを有する側鎖の他に、メソーゲン基を有さない側鎖を導入することも可能である。
【００５３】
また、第二の例として、芳香族ポリエステルや芳香族ポリアミドのように、上述のメソーゲン基を主鎖に導入した主鎖型の高分子液晶ないしオリゴマーを用いることもできる。
高分子液晶ないしオリゴマーの呈する液晶相としては、一軸配向性を有するものが好ましく、ネマティック液晶やスメクティックＡ液晶を好ましく用い、特にネマティック液晶相を呈するものを特に好ましく用いる。
【００５４】
具体的には下記「化１」及び「化２」の式（Ａ）〜（Ｅ）式に示すような材料を例示することができる。
【００５５】
【化１】
2005091940.tif 000003
【００５６】
【化２】
2005091940.tif 000004
【００５７】
なお、上記式において置換基やスペーサーの炭素数、重合度は相転移温度に大きく影響するため、その組み合わせにおいて適宜選択する必要がある。
用いることのできる非液晶性モノマーとしては、単官能または多官能のアクリレート、メタクリレートを好適に用いる。単官能アクリレートとしては分岐していても良いアルキルアクリレート、アルコキシアルキルアクリレート、アルキル基またはアルコキシ基で置換されていても良いフェニルアクリレートまたはメタクリレート、末端にアルキル置換基を有していても良い（ポリ）アルキレングリコールアクリレートまたはメタクリレートなどを例示することができる。
【００５８】
具体的には下記「化３」の式（１）〜（４）式に示すような材料を例示することができる。
【００５９】
【化３】
2005091940.tif 000005
【００６０】
二官能アクリレートとしては、下記「化４」の式に示すようなものを例示することができる。
【００６１】
【化４】
2005091940.tif 000006
【００６２】
さらに、３官能や４官能のモノマーを用いることができる。これらは、一般的には相分離速度を制御するために複数が混合されて用いられる。
組成物には更に、必要に応じて重合開始剤や増感剤を添加することもできる。
【００６３】
これまでの図では、簡略化のためにバイナリー型の回折格子を例に説明したが、図５に示すように、傾斜した構造を導入することで、回折光を非対称にし、特定の次数の回折光の効率を高めることもできる。このような構造は、二光束干渉露光において試料を傾けて露光したり、マスク露光において斜めから平行光路光を行ったりすることで比較的容易に達成できる。
このような構造によっては容易に光利用効率を高めることができるため、特に好ましく採用することができる。
【００６４】
周期構造を形成した層の厚さは目的とする回折特性や誘起される屈折率の異方性によって異なるが、概ね数μｍ〜数十μｍの範囲である。
また、周期構造のピッチは所望の回折角や波長によって異なるが、概ね０．２μｍから１０μｍの範囲であるが、特に限定されるものではない。
例えば、４０５ｎｍに対して２０°の分離角を得るためには、１．１μｍ程度のピッチ、６５０ｎｍに対しては２．３μｍ程度のピッチが必要となる。
また、層の傾斜角としては０°から２０°程度が好ましいが、特に限定されるものではない。
【００６５】
相分離を誘起する露光量としては０． ３Ｊ／ｃｍ2〜３０Ｊ／ｃｍ2が好ましく、０．５Ｊ／ｃｍ2〜１０Ｊ／ｃｍ2がより好ましい。
【００６６】
本発明になる偏光分離素子は、前述のように短いピッチが容易に形成できることから、小型化のために大きい回折角を必要とする光ピックアップ用の偏光分離素子に用いたときに特に効果的である。また、光学特性の温度依存性が改善されているため、より広い温度範囲で使用することができる。図６は偏光分離素子を用いたピックアップの基本的な構成例である。
【００６７】
半導体レーザー５１から出た読み出し光である直線偏光はコリメーターレンズ６１によって略平行光となって対物レンズ６３に導かれる。光ディスク８１で反射された光は入出射の共通光路におかれた１／４λ板６２によって偏光面が９０°回転される。偏光分離素子７１は発光ダイオード近傍の入出射の共通光路中におかれる。
【００６８】
半導体レーザーからの出射偏光が図１でいうｙ方向に偏向する光であれば、この光はほとんど損失なく透過し、光ディスクの記録層に集光される。光ディスクからの戻り光は偏光面が９０°回転しているためｘ方向に偏向する直線偏光となって偏光分離素子に入射し、回折を受ける。
【００６９】
この際、偏光分離素子の分離角が１５°以上であれば、偏光分離素子と半導体レーザーおよびフォトダイオード９１を近接させることができ、光路長を短く構成することができる。分離角を２０°、波長を４０５ｎｍとしたとき、所望の回折格子のピッチはおおよそ１ミクロン前後である。本発明になる偏光分離素子は、前述のように格子間隔をきわめて短く構成することができるため、このような短い格子間隔であっても高い回折効率を得ることができる。
【実施例１】
【００７０】
実施例１はマスク露光に適用したものである。
構造式ＣにおいてＲ1=−ＣＨ3、ｍ＝６，Ｒ2＝−ＯＣＨ3である高分子液晶（相系列：ガラス−９５℃−ネマティック相−１０５℃−等方相）と二官能アクリレートであるＨＸ２２０（商品名：日本化薬社製）、＃３１０ＨＧ（商品名：大阪有機化学社製）、単官能アクリレートであるＨＥＡ（商品名：大阪有機化学社製）を混合した組成物を調整した。３種のアクリレートの組成は重量比で８０：５:１５とし、アクリレートと高分子液晶の重量組成比は７：３とした。組成物にはアクリレートに対して２重量％の光重合開始剤イルガキュア３６９（商品名）を添加した。５μｍピッチのライン＆スペースのフォトマスクを密着させ、５０ｍＷのクリプトンイオンレーザを用いて露光を行った。露光時間は３０秒間であり、露光は１００℃で行った。露光後試料を高圧水銀ランプによって全面露光し、露光を完了した。このようにしてポリマーと高分子液晶が５μｍピッチで周期的に相分離した素子を作製した。高分子液晶は周期方向に配向しており、この配向は、高分子液晶がガラス相を呈する２５℃に冷却した後も保持されていた。
【００７１】
この素子に、フォトマスクの周期方向と一致する波長４０５ｎｍの直線偏光を垂直に入射させたところ±５°の角度に＋１次の回折光が２０％、−１次光が２０％の回折効率で得られた。一方、直交する偏光に対しての回折はおこらず、０次光のみが観察され、高分子液晶の常光屈折率とアクリレートの硬化物の屈折率が一致しており、高い偏光分離機能を有することが確認された。また、この回折効率は８５℃まで温度を上昇させてもほとんど変化せず、高い温度安定性が確認できた。
【実施例２】
【００７２】
実施例２は干渉露光に適用したものである。
実施例１において、露光は二光束干渉法を用い、２μｍピッチの干渉縞で高分子液晶を露光した他は実施例１と同様にして資料を作成した。
直線偏光した露光光はそれぞれ液晶相法線から＋５°、−５°傾斜させて入射させた。このようにしてポリマーと高分子液晶が２μｍピッチで周期的に相分離した素子を作製した。高分子液晶は周期方向に配向しており、この配向は、高分子液晶がガラス相を呈する２５℃に冷却した後も保持されていた。
【００７３】
この素子に、波長４０５ｎｍで干渉縞の周期方向と一致する直線偏光を垂直に入射させたところ±１５°の角度に＋１次の回折光が３０％、−１次光が３０％の回折効率で得られた。一方、直交する偏光に対しての回折はおこらず、０次光のみが観察され、偏光分離機能が確認された。
また、この回折効率は８５℃まで温度を上昇させてもほとんど変化せず、高い温度安定性が確認できた。
【実施例３】
【００７４】
実施例３は斜め配向に適用したものである。
実施例２において、二光束干渉を行う際に、試料を１０°傾斜させ、周期方向に１０°傾斜した干渉縞で露光を行ったほかは同様にして素子を作成した。この素子に、波長４０５ｎｍで干渉縞の周期方向と一致する直線偏光を垂直に入射させたところ２０°の角度に＋１次の回折光が７０％以上の回折効率で得られた。一方、直交する偏光に対しての回折はおこらず、０次光のみが観察され、偏光分離機能が確認された。
また、この回折効率は８５℃まで温度を上昇させてもほとんど変化せず、高い温度安定性が確認できた。
【実施例４】
【００７５】
実施例４はレーザー用のピックアップなどの駆動装置に適用したものである。
実施例３の偏光分離素子を用いて図６に示す青紫レーザー用の光ピックアップを構成した。半導体レーザーとフォトディテクターの距離を１ｍｍとしたとき、偏光分離素子と半導体レーザーの間隔は３．２ｍｍまで薄くすることができた。
一方、回折角が１０°の偏光分離素子を用いた場合には約６ｍｍであり、本素子が駆動装置の小型、薄型化に有効であることが確認できた。また、７０℃の使用環境においても良好な読みとりが行えた。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
以上のように、本発明にかかる液晶光学素子は、光学特性の温度依存性がなく、特に、偏光分離素子を用いた光ディスクや光磁気ディスクなどの光ピックアップおよび光記録媒体駆動装置に用いて適している。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】偏向分離素子の断面概略図である。
【図２】偏向分離素子の配向模式図である。
【図３】偏向分離素子の露光及び配向模式図である。
【図４】偏向分離素子の露光及び配向模式図である。
【図５】偏向分離素子の配向模式図である。
【図６】偏向分離素子を用いた光ピックアップの概略図である。
【符号の説明】
【００７８】
１１  基板
２０  光回析層
２１  対向基板
【図１】
2005091940.tif 000007
【図２】
2005091940.tif 000008
【図３】
2005091940.tif 000009
【図４】
2005091940.tif 000010
【図５】
2005091940.tif 000011
【図６】
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