[发明专利]偏振光分离元件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及分离元件及其制造方法。

背景技术

以往，在使用了高分子液晶的偏振性分离元件中，通过如下方法制作形成了规定形状的光栅的高分子液晶薄膜，从而形成具有光学各向异性的衍射光栅：在2块透明基板上涂布、热固化聚酰亚胺树脂后，利用抛光进行取向处理而形成液晶取向膜，然后在两基板间填充聚合性液晶材料，在聚合性液晶为液晶状态的温度下隔着光掩模进行曝光而形成光栅后，升温至聚合性液晶成为各向同性状态的温度，并使未固化的聚合性液晶交联。

但是，该方法具有如下问题：难以稳定并管理由形成的取向膜所引起的聚合性液晶的取向状态，而且抛光后洗涤工序是必须的。

发明内容

发明要解决的课题

本发明的目的在于解决以往技术中的前述问题而提供一种新的使用高分子液晶薄膜的分离元件及其制造方法。

解决课题的方法

本发明的偏振光分离元件的特征在于，其为将由单轴性高分子液晶构成的条纹状结构排列而成的偏振光分离元件，由单轴性高分子液晶构成的条纹状结构在各向同性介质中形成，且高分子液晶的光轴与条纹状结构的长度方向一致。

另外，本发明的偏振光分离元件的第1制造方法的特征在于，在形成于介质中的规定形状的凹槽中填充聚合性液晶后进行固化，从而形成使光学各向异性轴沿凹槽的长度方向取向的高分子液晶光栅。

本发明的偏振光分离元件的第2制造方法的特征在于，在形成于转印用金属模具上的规定形状的凹槽中填充聚合性液晶后进行固化而形成高分子液晶，利用各向同性介质将前述高分子液晶转印到基材上后，用各向同性介质填充由前述高分子液晶形成的光栅间隙。

发明效果

通过采用本发明的分离元件的结构及制造方法，能够不使用特别的取向膜而使高分子液晶良好稳定地取向，而且膜厚的调整也变得容易，因此能够稳定获得分离效率高且分离效率的均一性好的偏振光分离元件。

附图说明

图1A和图1B分别为表示本发明中的偏振光分离元件的一例的侧面截面图。图1A为表示在表面形成有凹凸形状的基板的凹槽中形成了高分子液晶的偏振光分离元件的侧面截面图；图1B为表示高分子液晶层被转印到基板上的偏振光分离元件的侧面截面图。

图2A～图2C为表示本发明的偏振光分离元件的制造工序的一例的侧面截面图。图2A为表示在具有凹凸的基板的凹槽中填充液状聚合性液晶的工序的侧面截面图；图2B为表示利用紫外线将填充的聚合性液晶进行聚合固化而形成高分子液晶的工序的侧面截面图；图2C为表示制成的偏振光分离元件的结构的侧面截面图。

图3A～图3E为表示本发明的偏振光分离元件的制造工序的另外一例的侧面截面图。图3A为表示在具有凹凸的金属模具的凹槽中填充液状聚合性液晶的工序的侧面截面图；图3B为表示利用紫外线将填充的聚合性液晶进行聚合固化而形成高分子液晶的工序的侧面截面图；图3C为表示在填充有高分子液晶的金属模具上层叠液状的紫外线固化树脂和玻璃板，利用紫外线将紫外线固化树脂进行聚合固化而形成透明各向同性介质，并将高分子液晶转印到基板上的工序的侧面截面图；图3D为表示在通过透明各向同性介质在基板上转印的高分子液晶光栅上涂布液状的紫外线固化树脂，并利用紫外线将紫外线固化树脂进行聚合固化而形成另一透明各向同性介质的工序的侧面截面图；图3E为表示制成的偏振光分离元件的结构的侧面截面图。

具体实施方式

针对上述课题，本发明中，在预先形成为规定形状的凹槽中填充聚合性液晶。聚合性液晶不实施特别的取向处理而是通过凹槽壁面与液晶分子的相互作用来自发地沿凹槽的长度方向取向。之后，维持该取向状态而使聚合性液晶聚合，从而形成高分子液晶。由此，能够不通过液晶取向膜而沿凹槽的长度方向高精度地控制高分子液晶的取向方向，并且液晶层的厚度也能够通过预先形成的凹槽的深度进行控制。

本发明中使用的用于形成高分子液晶光栅的聚合性液晶为表现出液晶性的单体、低聚物及其他的反应性化合物等的组合物。

作为固化聚合性液晶的方法，有照射可见光或UV(紫外)光等光的方法、加热的方法等，但由于照射光的固化方法不容易受聚合性液晶的相变温度的制约，因此是优选的。因此，此处说明通过光的照射将聚合性液晶聚合并固化的情况。另外，本发明书中，为了方便起见，将该液晶未聚合的状态称作“聚合性液晶”，将高分子化后的状态称作“高分子液晶”，以示区别。

将本发明的具备高分子液晶光栅的偏振光分离元件的结构的一例示于图1A和图1B。