JP7734893B2 - 空間光位相変調用液晶配向部材、空間光変調素子及び立体表示装置 - Google Patents

Description

本開示は、空間光位相変調用液晶配向部材、空間光変調素子及び立体表示装置に関する。

立体ディスプレイは、テレビ放送やテレビ電話といった放送・通信分野だけでなく、医療や製造業、教育をはじめとする様々な分野での応用が期待されている。近年では、Augmented reality（ＡＲ）技術やVirtual reality（ＶＲ）技術の発達とともに、立体像や仮想空間を立体表示する立体ディスプレイが提案されている。中でもホログラフィックディスプレイは、立体視の生理的要因をすべて満たす自然な立体表示を可能とするため、次世代の立体ディスプレイとして実用化が期待されている。ホログラフィックディスプレイは、レーザー光源などの干渉性の高い光を変調し、物体の光の波面を再現し、立体画像を表示するディスプレイである。光源の光はホログラム（干渉縞）を表示した光変調素子により変調され、光が伝搬する過程で生じる干渉により物体の光の方向や強度が再現される。光変調素子の変調方式としては、二次元的な光の振幅分布を再現する振幅方式と、光の位相分布を再現する位相方式（位相変調素子）が存在する。この中でも位相方式は前者に比べ光の利用効率が高く、また再生像の観察を妨害する高次回折光が抑制可能であるという利点を有しているため、実用化に向けて有用な方式と考えられている。

液晶を用いた空間光位相変調素子ＬＣＯＳ－ＳＬＭ（Liquid Crystal on Silicon-Spatial Light Modulator）は、透明な共通電極を有するガラス基板と、シリコンバックプレーン上に並び反射板を兼ねた駆動電極で液晶を挟んだ構造をとる反射型の光デバイスである。液晶と共通・駆動電極の界面には配向膜と呼ばれる無機・有機薄膜が形成されており、水平配向の液晶方式では、液晶分子は配向膜から受ける配向規制力により分子の長軸方向が面内で１方向に定められると同時に、長軸が基板に対して水平な方向になるように束縛される。このため、電界を印加していないときは、液晶は基板に水平に配向する。このとき、液晶分子の長軸方向に平行に振動する直線偏光を入射すると、入射光が感じる屈折率は高い状態となる。一方、電界を印加した場合、液晶分子は誘電率異方性により、電気力線の方向と長軸が平行に近づくように液晶分子が回転するため、入射した直線偏光が感じる屈折率は低い状態となる。この結果、ＯＮ状態の画素を反射する光と、ＯＦＦ状態の画素を反射する光との間で位相に差が生じるため、各画素での電界の印加により位相の二次元分布を得ることが可能である。

Y. Isomae, Y. Shibata, T. Ishinabe, and H. Fujikake, "Design of 1-maikurom-pitch liquid crystal spatial light modulators having dielectric shield wall structure for holographic display with wide field of view," Opt. Rev., vol. 24, no. 2, pp. 165-176, Apr. 2017.DOI: 10.1007/s10043-017-0316-0

Y.Isomae et al., Experimental study of 1-μm-pitch light modulation of a liquid crystal separated by dielectric shield walls formed by nanoimprint technology for electronic holographic displays, Opt. Eng. 57(6), 061624 (2018).

特開２０２０－１８７３４５号公報

ホログラフィックディスプレイは、光の干渉により物体光を再現するため、再生像が観察可能な角度範囲（視域角）は、空間光位相変調素子の画素ピッチによって決定される最大回折角に依存する。

本発明者らは、実用的なホログラフィックディスプレイを実現するために必要な画素ピッチについて調査を行った。具体的には、タブレットのような携帯端末を卓上に置いて使用する視聴環境を想定し、５０ｃｍ離れた位置に一辺２０ｃｍの大きさの像を再生することを考える。この場合、理論的に３０°の視域角が必要となる。３０°の視域角を実現する場合、位相変調素子に要求される画素ピッチはおおよそ１μｍとなる計算結果を得ている。

しかし、現在、実現されている位相変調素子の最小の画素ピッチは３．７４μｍであり、光の波長を５５０ｎｍとすると、視域角は８．４°となる。以上により、実用的なホログラフィックディスプレイを実現するためには、空間光位相変調素子の画素の狭ピッチ化が必要である。

本発明者らにより、１μｍピッチ程度の微小な画素では、電界のもれ出しと液晶配向の弾性力の伝搬により画素ごとの独立した駆動が困難となり、コントラストが低下することが判明した。

また、連続弾性体理論に基づくシミュレーションによると、画素ピッチが３μｍ以下となると画素電極を駆動させた際の電界が隣接画素上まで伝播し、一部の液晶が回転してしまう事が明らかとなった（非特許文献１参照）。

本発明者らは、このような背景から、画素構造として、誘電体シールド壁構造を提
案してきた（非特許文献２）。誘電体シールド壁構造とは、画素と画素の間に誘電体の壁を形成したものである。

ここで、液晶デバイスでは、画素電極側、対向電極（共通電極）側の双方に配向膜の形成が必要となるが、上記技術のような高アスペクト構造の誘電体シールド壁構造を形成した後に、画素電極側へ配向膜を形成する事は困難であることが判った。例えば液晶フラットパネルディスプレイの製造工程にて主流となっているラビング法や光配向法を用いる場合、高アスペクト構造体が形成された基板上へ配向膜材料を塗布する事が難しいという問題があった。従って、液晶の配向の制御が難しく、液晶の配向の向きを揃えることが難しいという問題があった。

そこで本発明者らは、さらに検討を重ねたところ、画素ピッチが３μｍ以下と狭い画素電極の各々に対応する１又は２以上の液晶充填用微細空間に、基台部平面における互いに直交する方向で形状異方性を持たせることによって、その構造自体が自己組織化的な液晶配向機能を持ち、液晶の弾性を活用して配向を規制することが可能となることを見出している（特許文献１）。

一方、微細化が進むにつれ、より強い配向規制力を有する空間光位相変調用液晶配向部材が求められている。
本開示は、上記事情に鑑みてなされたものであり、高い液晶の配向規制力を有し、画素電極のピッチが３μｍ以下の空間光変調素子を得ることができる、空間光位相変調用液晶配向部材を提供することを主目的とする。

本開示の一実施形態は、シリコン基板と、上記シリコン基板表面に設けられた、マトリクス状に３μｍ以下の周期で並んで配置された画素電極とを具備した基台部と、上記基台部上に配置された、誘電体材料からなる、複数の線状凸部が組み合わされた格子状の壁構造と、上記格子状の壁構造に連接し、上記誘電体材料からなるベース層と、上記格子状の壁構造によって互いに区切られ、上記ベース層上に設けられる、液晶を充填するための複数の液晶充填用微細空間と、を有し、上記格子状の壁構造は、少なくとも、隣接する上記画素電極が形成された画素領域間に配置され、上記基台部と平行な平面で互いに直交するように第１の軸および第２の軸をとった場合であって、上記液晶充填用微細空間は、第１の軸方向および第２の軸方向で形状異方性を有し、上記第１の軸方向の空間幅をＷ_Ａ、上記第２の軸方向の空間幅をＷ_Ｂとした場合に、Ｗ_ＡがＷ_Ｂよりも小さい値であり、上記ベース層は、上記液晶充填用微細空間の上記第２の軸方向に延びるベース溝が形成された溝付きベース層である、ことを特徴とする、空間光位相変調用液晶配向部材を提供する。

本実施形態の空間光位相変調用液晶配向部材であれば、液晶を充填し光変調素子とした際に、画素ピッチが３μｍ以下と狭い場合であっても、隣接画素からの電界漏れ及び液晶弾性力の伝播を遮断することができる。また、同時に、画素ピッチが３μｍ以下と狭い画素電極の各々に対応する１又は２以上の液晶充填用微細空間が、基台部平面における互いに直交する方向で形状異方性を有していることで、その構造自体が液晶配向機能を持つため、液晶の配向を揃えることが可能となる。さらには、このように形状異方性を有する液晶充填用微細空間が、第２の軸方向（長軸方向）に延びるベース溝を有するベース層上に設けられていることで、液晶の配向性をより精度良く制御することが可能となる。

また、上記ベース溝は、各上記液晶充填用微細空間に対応する上記ベース層に２つ以上設けられることが好ましい。

本開示の一実施形態は、シリコン基板と、上記シリコン基板表面に設けられた、マトリクス状に３μｍ以下の周期で並んで配置された画素電極とを具備した基台部と、上記基台部上に配置された、誘電体材料からなる、複数の線状凸部が組み合わされた格子状の壁構造と、上記格子状の壁構造に連接した、上記誘電体材料からなるベース層と、上記格子状の壁構造によって互いに区切られ、上記ベース層上に設けられる、液晶を充填するための複数の液晶充填用微細空間と、を有し、上記格子状の壁構造は、少なくとも、隣接する上記画素電極が形成された画素領域間に配置され、上記基台部と平行な平面で互いに直交するように第１の軸および第２の軸をとった場合であって、上記液晶充填用微細空間は、第１の軸方向および第２の軸方向で形状異方性を有し、上記第１の軸方向の空間幅をＷ_Ａ、上記第２の軸方向の空間幅をＷ_Ｂとした場合に、Ｗ_ＡがＷ_Ｂよりも小さい値であり、上記ベース層は、上記液晶充填用微細空間の上記第２の軸方向では、一方の端部と他方の端部における厚みが異なる厚差ベース層であることを特徴とする、空間光位相変調用液晶配向部材を提供する。

本実施形態においては、厚差ベース層は、液晶充填用微細空間の第２の軸方向では、一方の端部と他方の端部における厚みが異なることにより、液晶分子に基台部平面に対して僅かに傾斜したプレチルト角を付与することができ、液晶の配向性をより精度良く制御することが可能となる。

この場合、上記厚差ベース層は、上記液晶充填用微細空間の上記第２の軸方向では、傾斜部および段差部の少なくともいずれかを有することによって、一方の端部と他方の端部における厚みが異なることが好ましい。

また、本開示においては、上記Ｗ_Ａが３μｍ以下であることが好ましい。このような値であれば、液晶配向部材として十分な液晶配向機能を持たせる事ができる。

また、上記Ｗ_Ａに対する上記Ｗ_Ｂの比（Ｗ_Ｂ／Ｗ_Ａ）が２以上であることが好ましい。この範囲であれば、基台部と平行な平面における、第１の軸方向および第２の軸方向での形状異方性が十分であるため、確実に、充填する液晶の弾性を活用して液晶の配向を制御することができる。

本開示の一実施形態は、入射した光を反射しつつ、入射光および反射光の位相を制御する反射型空間光位相変調素子であって、透明基板と、上記透明基板における一方の面に配置された共通電極と、上記共通電極の上記透明基板とは反対側の面に配置される、上述の空間光位相変調用液晶配向部材と、上記空間光位相変調用液晶配向部材における上記液晶充填用微細空間に充填された液晶層と、を有することを特徴とする、空間光変調素子を提供する。液晶配向機能を更に安定化させることを目的に、上記共通電極と、上述した空間光位相変調用液晶配向部材の間に配向膜を配置してもよい。

また、本開示の一実施形態では、上述した空間光変調素子と、上記画素電極を駆動するための駆動手段を具備することを特徴とする立体表示装置を提供する。

本開示の空間光変調素子及び立体表示装置であれば、画素電極のピッチが３μｍ以下といった狭ピッチの場合でも、各々の画素で独立して容易に液晶の配向性を制御することが可能となる。

本開示の一実施形態は、シリコン基板と、上記シリコン基板表面に設けられた、マトリクス状に３μｍ以下の周期で並んで配置された画素電極とを具備した基台部と、上記基台部上に配置された、誘電体材料からなる、複数の線状凸部が組み合わされた格子状の高壁構造と、上記格子状の高壁構造によって互いに区切られた、液晶を充填するための複数の液晶充填用高微細空間と、を有し、上記格子状の高壁構造は、少なくとも、隣接する上記画素電極が形成された画素領域間に配置され、上記基台部と平行な平面で互いに直交するように第１の軸および第２の軸をとり、さらに、上記基台部と平行な平面に対して垂直方向に第３の軸をとった場合であって、上記液晶充填用高微細空間における、上記第１の軸方向の空間幅をＷ_３Ａ、第２の軸方向の空間幅をＷ_３Ｂ、第３の軸方向の空間幅をＷ_３Ｃとした場合に、Ｗ_３ｃがＷ_３ＡおよびＷ_３Ｂよりも大きく、Ｗ_３ｃ／Ｗ_３ＡおよびＷ_３ｃ／Ｗ_３Ｂのうち少なくともいずれかが１．１以上である、空間光位相変調用液晶配向部材を提供する。

本実施形態においては、上記Ｗ_３ｃ／Ｗ_３Ａおよび上記Ｗ_３ｃ／Ｗ_３Ｂのうち少なくともいずれかが、１．３以上であることが好ましい。この範囲内であれば、基台部と平行な平面における第１の軸方向または第２の軸方向と、基台部と平行な平面に対して垂直方向である第３の軸方向とで、形状異方性が十分であるため、確実に、充填する液晶の弾性を活用して液晶の配向を制御することが可能となる。

また、上記Ｗ_３Ｃは、例えば８００ｎｍ以上であることが好ましい。この範囲内であれば、基台部と平行な平面における第１の軸方向または第２の軸方向と、基台部と平行な平面に対して垂直方向である第３の軸方向とで、形状異方性が十分となりやすい。

また、本実施形態においては、上記格子状の高壁構造は、各上記液晶充填用高微細空間に面する４面のうち、１面以上に、第３の軸方向に延びる壁溝を有することが好ましい。
高壁構造に液晶充填用高微細空間の長軸方向である第３の軸方向に延びる壁溝が形成されていることにより、長軸方向に延びる壁溝に沿って液晶分子が配向するため、より高い配向規制力を有し、液晶の配向性を精度良く制御することが可能となる。

また、本実施形態においては、さらに、上記格子状の高壁構造に連接し、上記格子状の高壁構造と共に上記液晶充填用高微細空間を囲むベース層を有し、上記ベース層は、上記誘電体材料からなり、上記液晶充填用高微細空間の上記第１の軸方向または上記第２の軸方向では、一方の端部と他方の端部における厚みが異なることが好ましい。電圧印加時に液晶分子に基台部平面に対して僅かに傾斜したプレチルト角を付与することができるからである。

またこの場合、上記ベース層は、上記液晶充填用高微細空間の上記第１の軸方向または上記第２の軸方向では、傾斜部および段差部の少なくともいずれかを有することによって、一方の端部と他方の端部における厚みが異なることが好ましい。

本開示の一実施形態は、入射した光を反射しつつ、入射光および反射光の位相を制御する反射型空間光位相変調素子であって、透明基板と、上記透明基板における一方の面に配置された共通電極と、上記共通電極の上記透明基板とは反対側の面に配置される、上述の空間光位相変調用液晶配向部材と、上記空間光位相変調用液晶配向部材における上記液晶充填用高微細空間に充填された液晶層と、を有することを特徴とする、空間光変調素子を提供する。

また、本開示の一実施形態では上述の空間光変調素子と、上記画素電極を駆動するための駆動手段を具備することを特徴とする立体表示装置を提供する。
本開示の空間光変調素子及び立体表示装置であれば、画素電極のピッチが３μｍ以下といった狭ピッチの場合でも、各々の画素で独立して容易に液晶の配向性を制御することが可能となる。

本開示においては、高い液晶の配向規制力を有し、画素電極のピッチが３μｍ以下の空間光変調素子を得ることができる、空間光位相変調用液晶配向部材を提供することができる、といった作用効果を奏する。また、本開示により超高精細なプロジェクタや、光回折を用いたホログラフィックディスプレイなどに有用な空間光変調素子や立体表示装置を提供できる。

本開示の第一実施形態の空間光位相変調用液晶水平配向部材の一例を示す上面図および概略断面図ならびに基台部の上面図である。 本開示の第一実施形態の空間光位相変調用液晶水平配向部材の一例を示す上面図および概略断面図ならびに基台部の上面図である。 本開示の第一実施形態の空間光位相変調用液晶水平配向部材の一例を示す上面図および概略断面図である。 本開示の第二実施形態の空間光位相変調用液晶水平配向部材の一例を示す上面図および概略断面図である。 本開示の第二実施形態の空間光位相変調用液晶水平配向部材の一例を示す上面図および概略断面図である。 本開示の第二実施形態の空間光位相変調用液晶水平配向部材の一例を示す上面図および概略断面図である。 本開示の第二実施形態の空間光位相変調用液晶水平配向部材の一例を示す上面図および概略断面図である。 本開示の第三実施形態の空間光位相変調用液晶垂直配向部材の一例を示す上面図および概略断面図ならびに基台部の上面図である。 本開示の第三実施形態の空間光位相変調用液晶垂直配向部材の一例を示す上面図および概略断面図である。 本開示の第三実施形態の空間光位相変調用液晶垂直配向部材の一例を示す上面図および概略断面図である。 本開示の第三実施形態の空間光位相変調用液晶垂直配向部材の一例を示す上面図および概略断面図である。 本開示の第三実施形態の空間光位相変調用液晶垂直配向部材の一例を示す上面図および概略断面図である。 本開示の第三実施形態の空間光位相変調用液晶垂直配向部材の一例を示す上面図および概略断面図である。 本開示の第三実施形態の空間光位相変調用液晶垂直配向部材の一例を示す上面図および概略断面図である。 本開示の空間光位相変調素子（第一実施形態）の一例を示す概略断面図である。 実施例で製造したベース層および格子状の壁構造を示す概略断面図である。 実施例１における、偏光顕微鏡観察結果である。 実施例および比較例の配向部材評価用サンプルの上面図である。

下記に、図面等を参照しながら本開示の実施の形態を説明する。ただし、本開示は多くの異なる態様で実施することが可能であり、下記に例示する実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。また、図面は説明をより明確にするため、実際の形態に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表わされる場合があるが、あくまで一例であって、本開示の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。

本明細書において、ある部材の上に他の部材を配置する態様を表現するにあたり、単に「上に」、あるいは「下に」と表記する場合、特に断りの無い限りは、ある部材に接するように、直上、あるいは直下に他の部材を配置する場合と、ある部材の上方、あるいは下方に、さらに別の部材を介して他の部材を配置する場合との両方を含むものとする。また、本明細書において、ある部材の面に他の部材を配置する態様を表現するにあたり、単に「面側に」または「面に」と表記する場合、特に断りの無い限りは、ある部材に接するように、直上、あるいは直下に他の部材を配置する場合と、ある部材の上方、あるいは下方に、さらに別の部材を介して他の部材を配置する場合との両方を含むものとする。

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、後述する第一実施形態～第三実施形態の空間光位相変調用液晶配向部材であれば、上記課題を解決することができることを見出し、本発明を完成するに至った。第一実施形態および第二実施形態は、液晶分子を、液晶層への電圧無印加時に基台部と略水平な方向に配向させることができる空間光位相変調用液晶水平配向部材に関し、第三実施形態は、液晶分子を、液晶層への電圧無印加時に基台部と略垂直な方向に配向させることができる空間光位相変調用液晶垂直配向部材に関する。

Ａ．空間光位相変調用液晶配向部材（第一実施形態）
本実施形態の空間光位相変調用液晶配向部材（以下、単に配向部材ともいう）について図を参照して説明する。図１（Ａ）は、本実施形態の配向部材の一例を示す上面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＡ－Ａ’概略断面図、図１（Ｃ）は図１（Ｂ）における基台部の上面図である。

図１に例示するように、本実施形態の配向部材１００は、基板１と基板表面に設けられた、マトリクス状に３μｍ以下の周期で形成された画素電極２とを具備する基台部３と、上記基台部３上に配置され、誘電体材料からなる、複数の線状凸部が組み合わされた格子状の壁構造４と、格子状の壁構造４に連接し、誘電体材料からなるベース層５と、格子状の壁構造４によって互いに区切られ、ベース層５上に設けられる、液晶を充填するための複数の液晶充填用微細空間６と、を有する。

格子状の壁構造４は、少なくとも、隣接する上記画素電極２が形成された画素領域間に配置されている。図１においては、画素電極のマトリクス方向であるＸ軸方向に第１の軸方向をとり、基台部と平行な平面において第１の軸方向と直交する方向（Ｙ軸方向）に第２の軸方向をとっている。格子状の壁構造４により区切られた各液晶充填用微細空間６は、基台部平面における互いに直交する第１の軸方向および第２の軸方向で形状に異方性を有し、第２の軸方向の空間幅Ｗ_Ｂが第１の軸方向の空間幅Ｗ_Ａより長い。さらに、液晶充填用微細空間６を格子状の壁構造４とともに囲むベース層５には、長軸方向である第２の軸方向に延びるベース溝７が形成されている。尚、図１では、１つの画素電極２上に、１つの液晶充填用微細空間６が形成されている。

本実施形態の空間光位相変調用液晶配向部材であれば、格子状の壁構造が、少なくとも、隣接する上記画素電極が形成された画素領域間に配置され、液晶充填用微細空間が格子状の壁構造によって区分けされたものであるため、液晶を充填し光変調素子とした際に、画素ピッチが３μｍ以下と狭い場合であっても、隣接画素からの電界漏れ及び液晶弾性力の伝播を遮断することができる。また、同時に、画素ピッチが３μｍ以下と狭い画素電極の各々に対応する１又は２以上の液晶充填用微細空間が、基台部と平行な平面における互いに直交する方向（第１の軸方向および第２の軸方向）で形状異方性を有することで、その構造自体に液晶配向機能を持たせることができるため、基台部上に配向膜がない場合であっても、液晶の配向を揃えることが可能となる。そのため、各々の画素で独立して、容易に液晶の配向性を制御することが可能となる。さらに、本実施形態においては、液晶充填用微細空間を格子状の壁構造とともに囲むベース層に、液晶充填用微細空間の長軸方向である第２の軸方向に延びるベース溝が形成されている。従って、長軸方向に延びるベース溝に沿って液晶分子が配向するため、より高い配向規制力を有し、液晶の配向性を精度良く制御することが可能となる。

なお、本実施形態における空間光位相変調用液晶配向部材は、液晶分子を、液晶層への電圧無印加時に基台部と略水平な方向に配向させることができる空間光位相変調用液晶水平配向部材である。以下、本実施形態の配向部材について、詳細に説明する。

１．シリコン基板
本実施形態において、画素電極が設けられる基板はシリコン基板である。シリコン基板は、画素電極の周期が３μｍ以下といった微細なデバイスを作製することが可能である。上記シリコン基板の膜厚は、特に限定されるものではないが、通常２８０μｍ～７７５μｍの範囲内とされる。また、その平面視上の大きさは、通常５０ｍｍφ～３００ｍｍφ程度とされる。

２．画素電極
本実施形態における表示画素を駆動するための画素電極は、シリコン基板表面に、マトリクス状に３μｍ以下の周期で配置されている。これらの画素電極によって、空間光変調素子の複数の画素が規定される。「マトリクス状」とは、Ｘ軸方向のみに配列されている一次元マトリクス状であってもよいし、Ｘ軸方向及びＸ軸方向に直交するＹ軸方向に配列されている二次元マトリクス状であってもよい。通常は、画素電極は二次元マトリクス状に配列されている。

本実施形態において、画素電極の周期とは、隣接する画素電極の中心間距離をいう。また、画素電極が一次元マトリクス状に配列されている場合には、隣接する画素電極の周期が３μｍ以下であり、画素電極がＸ軸方向及びＹ軸方向に二次元マトリクス状に配列されている場合には、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の周期が同じ場合にはその周期が３μｍ以下であり、異なる場合には短い方の周期が３μｍ以下である。本実施形態においては、画素電極が二次元マトリクス状に配列されている場合にはＸ軸方向及びＹ軸方向の周期のいずれもが３μｍ以下であることが好ましい。

このように画素ピッチが３μｍ以下と狭い場合であっても、本実施形態の配向部材であれば、液晶を充填し光変調素子とした際に、液晶の制御を画素領域ごとに独立して行うことができる。なお、本実施形態においては、上記周期は３μｍ以下（このとき視域角は約１０°以上となる）であればよいが、１μｍ以下であると実用的視域角３０°が得られるため好ましい。

画素電極の表面は、通常、平坦かつ滑らかに加工されており、シリコン基板上の画素電極は、反射板としての機能を有することもある。

画素電極としては、導電性を有する材料からなるものであれば特に限定されないが、Ａｌ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｎｄ、及びこれらの合金等が挙げられる。更に表面に反射率の高い誘電体多層膜を積層してもよい。

画素電極の平面視形状は、特に限定されないが、通常、矩形、正方形のいずれかである。また、画素電極の大きさは、画素電極の周期が３μｍ以下となる大きさであれば特に限定されない。

画素電極の厚さとしては、導電性が確保できる厚さであれば特に限定されるものではな
く、公知の技術を用いることができる。また、画素電極の配置については、ＸＹ方向のマトリクス状であることが望ましいが、それに限るものではない。

画素電極の形成方法としては、所望の厚さおよびパターンとなるように形成することが可能な方法であれば特に限定されず、一般的な画素電極の成膜方法を用いることができる。具体的には、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等のＰＶＤ（物理蒸着）法、ＣＶＤ（化学蒸着）法、導電ペーストを塗布する方法、インクジェット法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、メッキ法等が挙げられる。

３．基台部
本実施形態における基台部は、少なくとも、シリコン基板と、画素電極とを備える。シリコン基板と、画素電極は、それぞれ、上記「１．シリコン基板」、「２．画素電極」で説明したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。

４．格子状の壁構造
本実施形態における格子状の壁構造は、基台部上に形成され、誘電体材料からなり、複数の線状凸部が組み合わされた構造を有する。

本実施形態において格子状の壁構造を構成する材料は、誘電体材料であり、かつ、ナノインプリント法、エッチング法等の微細加工が可能な材料であれば特に限定されない。誘電体材料の中でも、低誘電体材料で形成されていることが好ましく、特には、比誘電率が４．０以下、更に好ましくは２．０以下の材料で形成されていることが好ましい。

ナノインプリント加工が可能な材料としては、具体的には、熱硬化性樹脂及び光硬化性樹脂が挙げられるが、特には、光硬化性樹脂であることが好ましい。また、光硬化性樹脂である場合は透明樹脂であることが好ましい。
このような格子状の壁構造を構成する材料としては、中でも、アクリル系樹脂、塗布型ガラス、ガラス等が好ましい。

また、上記材料に黒色顔料を混入した材料を用いることで、変調されていない光を吸収することができる。このような黒色顔料としては、後述する「Ａ．空間光位相変調用液晶配向部材 ７．その他 （２）光吸収層」の項で説明するものと同様であるので、ここでの説明は省略する。

格子状の壁構造は、複数の線状凸部が組み合わされた構造であり、好ましくは、互いに直交した線状凸部が組み合わされた構造である。例えば、第１の軸方向に延びる線状凸部と、第１の軸方向に直交する第２の軸方向に延びる線状凸部とが交差するように組み合わされた構造である。

格子状の壁構造の厚さは、特に限定されないが、５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下であることが好ましく、更には、２００ｎｍ以下であることが好ましい。
ここで、格子状の壁構造の厚さとは、図１中（Ｔａ）（Ｔｂ）で示すように、線状凸部の非交差部分における厚さをいう。

また、上記格子状の壁構造の高さは特に限定されないが、５００ｎｍ以上３０００ｎｍ以下の高さを有することが好ましく、更には、８００ｎｍ以上１５００ｎｍ以下であることが好ましい。

ここで、図１中（Ｈ１）で示すように、格子状の壁構造４の高さとは、ベース層５の面内方向に対して垂直方向における、ベース層５の第一面５Ｓから、上記格子状の壁構造４（線状凸部）の頂部までの長さの最大距離（具体的には、図１において、ベース層５に形成されたベース溝７の底面から上記格子状の壁構造４（線状凸部）の頂部までの長さの最大距離）をいう。

本実施形態において、壁構造４に含まれるすべての線状凸部の高さＨ１が上記数値範囲内であることが好ましい。壁構造４の高さＨ１は、例えば、走査型電子顕微鏡等を用いて測定され得る。

本実施形態においては、図２に示すように格子状の壁構造４は、隣接する画素領域間に設けられる壁部４Ａと、１つの画素領域を２以上に区分する間仕切り部４Ｂに大別することができる。図２（Ａ）は、本実施形態の配向部材の一例を示す上面図、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＡ－Ａ’概略断面図、図２（Ｃ）は画素電極の配置を示す図である。以下、壁部と間仕切り部についてそれぞれ詳述する。

（１）壁部
壁部は、隣接する画素領域間を区切るように、即ち、各画素領域を囲むように設けられる。図２のように画素領域が形状異方性を持たない場合には、後述する間仕切り部を設ける必要があるが、図１に示すように、画素領域自体が形状異方性を有する場合には、壁部４Ａのみで格子状の壁構造４が構成されていてもよい。

（ａ）厚み
壁部の厚さは、特に限定されないが、１８０ｎｍ以上４００ｎｍ以下であることが好ましい。更に好ましくは、１８０ｎｍ以上２５０ｎｍ以下である。上記値以下であれば、十分な広さの液晶充填用微細空間を確保することができる。また、上記値以上であれば、確実に、隣接する画素からの電界の漏れ出し及び液晶配向の弾性力の伝播を遮断することができるため、充填する液晶の配向を制御することが可能となる。

（ｂ）高さ
壁部の高さは、特に限定されないが、５００ｎｍ以上３０００ｎｍ以下であることが好ましく、更には、８００ｎｍ以上１５００ｎｍ以下であることが好ましい。このような高さ（即ち液晶層の厚み）であれば、理想的な変調量である２πに対して充分な幅の位相変調が可能となる。

（２）間仕切り部
間仕切り部は画素領域を２以上に区分するものである。２以上に区分する場合には、液晶の配向が制御可能な限り、特に限定されないが、画素電極の配列方向であるＸ軸方向、Ｙ軸方向のいずれか一方又は両方に設けてもよい。また、間仕切り部は、通常は、画素領域が完全に区分されるように、壁部との間に隙間ができないように壁部に連結して形成されることが望ましいが、連結しなくてもよい。なお、上記間仕切り部は、例えば、画素領域を２以上に等区分するものである。

間仕切り部は、１つの画素領域を２以上に区分するように、即ち、１つの画素領域に対応する液晶充填用微細空間が２以上形成されるように、設けられる。

（ａ）厚み
間仕切り部の厚さは、特に限定されないが、５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下であることが好ましく、更に好ましくは、５０ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。この厚み以下であれば、充分な開口率を確保し、光利用効率を上げることが可能となる。

（ｂ）高さ
間仕切り部の高さは、特に限定されないが、５００ｎｍ以上３０００ｎｍ以下であることが好ましく、更には、５００ｎｍ以上１５００ｎｍ以下であることが好ましい。このような高さであれば、液晶充填用微細空間に液晶配向機能を持たせるのに十分である。

本開示において、図２に示すように、壁部４Ａと間仕切り部４Ｂの高さは同一であってもよいし、壁部と間仕切り部の高さは異なっていてもよい。
このように、間仕切り部と壁部との高さが異なる場合は、通常は壁部の高さより間仕切り部の高さが小さくなるように形成される。この場合、壁部の高さを１００とした場合の間仕切り部の高さは、５０以上であることが好ましく、特に８０以上であることが好ましい。

５．ベース層（溝付きベース層）
本実施形態における空間光位相変調用液晶配向部材は、格子状の壁構造に連接したベース層を有する。ベース層は、通常、上記格子状の壁構造を形成する過程において形成される誘電体層であり、格子状の壁構造の誘電体材料と同一の誘電体材料から構成される。ベース層は、格子状の壁構造とともに液晶充填用微細空間を囲んでおり、ベース層には、液晶充填用微細空間の長軸方向である第２の軸方向に延びるベース溝が形成されている。

ベース溝は、各液晶充填用微細空間に対応するベース層に２つ以上設けられることが好ましい。図１においては、１つの液晶充填用微細空間６に面するベース層５に、３つのベース溝７が形成されている。図３においては、１つの液晶充填用微細空間６に面するベース層５に、２つのベース溝７が形成されている。このように形状異方性を有する液晶充填用微細空間が、長軸方向に延びるベース溝を有するベース層上に設けられていることで、液晶の配向性をより精度良く制御することが可能となる。

配向部材の厚さ方向から見たベース溝の形状、すなわちベース溝の断面形状については、特に限定されるものではなく、矩形、三角形等が挙げられる。また、ベース溝の角は曲率を有していてもよい。

ベース溝の深さ（Ｄ１）の格子状の壁構造の高さ（Ｈ１）に対する比（Ｄ１／Ｈ１）は、例えば０．１以上であることが好ましい。上記値以上であれば、液晶充填用微細空間に高い液晶配向機能を持たせるのに十分である。一方、例えば０．５以下であり、０．４以下であることが好ましい。上記値以下であれば、溝の形成が容易であり、また、溝の形状を安定的に形成できるためである。ここで、ベース溝の深さ（Ｄ１）とは、図１に示すような、溝の最大深さをいう。

具体的なベース溝の深さ（Ｄ１）は、特に限定されないが、例えば１００ｎｍ以上が好ましい。上記値以上であれば、液晶充填用微細空間に高い液晶配向機能を持たせることができる。一方、例えば５００ｎｍ以下であり、４００ｎｍ以下であることが好ましい。上記値以下であれば、ベース溝の形成が容易であり、また、ベース溝の形状を安定的に形成できるためである。

ベース溝の幅（Ｇ１）は、特に限定されないが、例えば５０ｎｍ以上が好ましく、７０ｎｍ以上がより好ましい。一方、例えば２００ｎｍ以下が好ましく、１５０ｎｍ以下がより好ましい。ここで、ベース溝の幅（Ｇ１）とは、図１に示すような、ベース溝の最大幅をいう。

ベース溝は、液晶充填用微細空間の第２の軸方向に延びるようにベース層に形成されており、通常、直線状に設けられている。ベース溝は連続的に形成されていることが好ましいが、途中で途切れていても良い。

６．液晶充填用微細空間
本実施形態における複数の液晶充填用微細空間は、格子状の壁構造によって互いに区切られ、ベース層上に設けられた空間である。即ち、各液晶充填用微細空間は線状凸部により囲まれた空間である。この液晶充填用微細空間は、液晶が配向する程度に、基台部平面における互いに直交する方向で形状に異方性を有する。すなわち、基台部と平行な平面において互いに直交するように、第１の軸および第２の軸をとった場合において、第１の軸方向の空間幅Ｗ_Ａが第２の軸方向の空間幅Ｗ_Ｂより短い。

このような液晶充填用微細空間の平面（ＸＹ面）形状としては、特に限定されないが、長方形や楕円、平行四辺形といった、長辺（長軸）と短辺（短軸）を有する形状が挙げられる。このように異方性を有する空間であることにより、充填する液晶の配向性の制御が可能となる。さらに、本実施形態においては、液晶充填用微細空間が、長軸方向に延びるベース溝を有するベース層上に設けられることで、液晶の配向性をより精度良く制御することが可能となる。

本実施形態においては、第１の軸方向（短辺または短軸方向）の空間幅Ｗ_Ａが３μｍ以下であることが好ましい。さらに、第１の軸方向の空間幅Ｗ_Ａは短い方がより好ましく、０．６μｍ以下が好ましく、０．３μｍ以下が特に好ましい。

また、上記液晶充填用微細空間における上記第１の軸方向（短辺または短軸方向）の空間幅Ｗ_Ａに対する上記第２の軸方向（長辺または長軸方向）の空間幅Ｗ_Ｂの長さの比（即ち、Ｗ_Ｂ／Ｗ_Ａ）は、おおよそ２以上であることが好ましく、特に２．５以上であると好ましい。なお、上限については、特に限定されるものではなく無限大であっても良いが、通常は、１０以下とすることができる。この範囲内であれば、基台部平面における互いに直交する方向での形状異方性が十分であるため、確実に、充填する液晶の弾性を活用して液晶の配向を制御することが可能となる。

本実施形態においては、第１の軸および第２の軸は、いずれか一方または両方が、前記マトリクス状に並んで配置された画素電極のマトリクス方向と一致してもよい。

すなわち、画素電極がＸ軸方向のみに配列されている一次元マトリクス状に配置されている場合には、上記第１の軸方向および上記第２の軸方向のいずれか一方が、画素電極の配列方向であるＸ軸方向と一致してもよい。

また、画素電極がＸ軸方向及びＸ軸方向に直交するＹ軸方向に配列されている二次元マトリクス状に配置されている場合には、上記第１の軸方向および上記第２の軸方向は、画素電極の配列方向であるＸ軸方向とＹ軸方向と一致してもよい。すなわち、各液晶充填用微細空間は、画素電極の配列方向であるＸ軸方向とＹ軸方向で形状に異方性を有し、Ｘ軸方向とＹ軸方向で辺（軸）の長さが異なってもよい。

６．用途
本実施形態の空間光位相変調用液晶配向部材は、入射した光を反射しつつ、入射光および反射光の位相を制御する反射型空間光変調素子用の液晶配向部材として好適に使用される。また、本実施形態の配向部材であれば、液晶の制御を画素領域ごとに独立して行うことができ、画素ピッチが３μｍ以下の光変調素子を得ることができる。従って、本実施形態の空間光位相変調用液晶配向部材を表示装置に使用した場合、再生像が観察可能な角度範囲を広く確保することができるため、光回折を用いたホログラフィックディスプレイや立体表示装置、超高精細なプロジェクタ等に好適に使用することができる。

７．その他
（１）密着層
本開示においては、基台部と、凸状構造体との密着性を高めるために、密着層を形成することができる。密着層としては、基台部と、凸状構造体との密着性を高めることができるものであれば特に限定されず、密着層材料として公知の材料を使用することができ、シランカップリング材などが挙げられる。

（２）光吸収層
変調されていない光の出射防止の為に、画素電極が形成されている領域（画素領域）を除く基台部表面や、格子状の壁構造の表層に光吸収層を設けることが好ましい。光吸収層としては、例えば、黒色顔料およびバインダー樹脂を含有することができる。黒色顔料としては、例えば、低次酸化チタンや酸窒化チタン等のチタンブラック、カーボンブラック等が挙げられる。また、光吸収剤の主成分となるバインダー樹脂は、感光性樹脂を含有することが好ましい。

感光性樹脂としては、例えば、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリ桂皮酸ビニル系樹脂、環化ゴム、等の反応性ビニル基等の光反応性基を有する感光性樹脂を１種以上用いることができる。アクリル系樹脂では、例えば、アルカリ可溶性樹脂、多官能アクリレート系モノマー、光重合開始剤、その他添加剤等からなる感光性樹脂をバインダー樹脂の樹脂成分として用いることができる。なお、バインダー樹脂は、上述した材料の他にも、光増感剤、分散剤、界面活性剤、安定剤、レベリング剤等の、公知の各種添加剤を含むことができる。

（３）切り欠き、スペーサー
液晶の充填時の流動性を向上させるために、格子状の壁構造の頂部に、部分的に、スペーサーが形成されていてもよい。このようなスペーサーを設けることによって、スペーサー形成箇所の高さを他の壁構造の高さと異なるものとすることができ、液晶を流動性良く充填することができる。このスペーサーは、格子状の壁構造と同じ材料で一体に形成することができる。また、液晶の充填時の流動性を向上させるために、格子状の壁構造の頂部には、切り欠き部を部分的に設けても良い。

８．製造方法
次に、本開示の空間位相変換用液晶配向部材の製造方法の一例を示す。本開示の空間光位相変調用液晶配向部材は、画素電極を有するシリコン基板上に、溝付きベース層および格子状の壁構造を配置することで製造することができる。本開示における溝付きベース層および格子状の壁構造は、公知の様々な高精細パターンを形成するための加工技術を用いて製造することができ、例えば、ナノインプリント法やエッチング法等が挙げられ、特にナノインプリント法で形成することが好ましい。ナノインプリント法による製造方法としては、基台部上に、光硬化性樹脂等の誘電体材料で誘電体層を形成し、溝付きベース層および格子状の壁構造に対応するパターンを有するモールドを押し付け、その後光照射等による硬化を行い、モールドを除去することで製造することができる。また、別途ナノインプリント法等により溝付きベース層および格子状の壁構造を同時に準備し、この格子状の壁構造を基台部上に密着させることにより、製造することもできる。

Ｂ． 空間光位相変調用液晶配向部材（第二実施形態）
本実施形態の空間光位相変調用液晶配向部材（以下、単に配向部材ともいう）について図を参照して説明する。図４～図７は、本実施形態の空間光位相変調用液晶配向部材の一例を示す上面図および概略断面図である。本実施形態の空間光位相変調用液晶配向部材２００は、シリコン基板２１と、シリコン基板２１表面に設けられた、マトリクス状に３μｍ以下の周期で並んで配置された画素電極２２とを具備した基台部２３と、基台部２３上に配置された、誘電体材料からなる、複数の線状凸部が組み合わされた格子状の壁構造２４と、格子状の壁構造２４に連接したベース層２５と、格子状の壁構造２４によって互いに区切られ、ベース層２５上に設けられた、液晶を充填するための複数の液晶充填用微細空間２６と、を有する。

格子状の壁構造２４は、少なくとも、隣接する上記画素電極２２が形成された画素領域間に配置されている。図４～図７においては、画素電極のマトリクス方向であるＸ軸方向に第１の軸方向をとり、画素電極のマトリクス方向であるＹ軸方向に第２の軸方向をとっている。格子状の壁構造２４により区切られた各液晶充填用微細空間２６は、基台部平面における互いに直交する第１の軸方向および第２の軸方向で形状に異方性を有し、第２の軸方向の空間幅Ｗ_Ｂが第１の軸方向の空間幅Ｗ_Ａより長い。さらに、格子状の壁構造２４とともに液晶充填用微細空間２６を囲むベース層２５は、傾斜部Ｐおよび段差部Ｑの少なくともいずれかが形成されていることにより、液晶充填用微細空間２６の第２の軸方向において、一方の端部Ｅ１の厚みと他方の端部Ｅ２の厚みが異なる厚差ベース層２５であることを特徴とするものである。

本実施形態の空間光位相変調用液晶配向部材であれば、格子状の壁構造が、少なくとも、隣接する上記画素電極が形成された画素領域間に配置され、液晶充填用微細空間が格子状の壁構造によって区分けされたものであるため、液晶を充填し光変調素子とした際に、画素ピッチが３μｍ以下と狭い場合であっても、隣接画素からの電界漏れ及び液晶弾性力の伝播を遮断することができる。

また、同時に、画素ピッチが３μｍ以下と狭い画素電極の各々に対応する１又は２以上の液晶充填用微細空間が、基台部平面における互いに直交する方向（第１の軸方向および第二の軸方向）で形状異方性を有することで、その構造自体に液晶配向機能を持たせることができるため、基台部上に配向膜がない場合であっても、液晶の配向を揃えることが可能となる。そのため、各々の画素で独立して、容易に液晶の配向性を制御することが可能となる。

さらに、ベース層は、液晶充填用微細空間の第２の軸方向において、一方の端部と他方の端部における厚みが異なることにより、液晶分子に基台部平面に対して僅かに傾斜したプレチルト角を付与することができる。例えば、Koichi Miyachi, Yuichiro Yamada, Naofumi Kimura and Shigeaki Mizushima, “The UV2A Technology for Large Size LCD-TV Panels,” ISSN-L 1883-2490/17/0013 2010 ITE and SID、Yu-Ping Kuo, Shih-Chyuan Fan Jiang ,Chih-hung Shih , Wei-Ming Huang, “New MVA Design to Improve Color Washout for Mobile Applications,” ISSN-L 1883-2490/17/1799 2010 ITE and SID等には、傾斜や段差により、プレチルト角を付与できることが記載されている。具体的に、上記の文献では、一方の基板表面に断面が三角形状もしくは半球状の突起を設けて、傾いた突起表面で液晶配向がわずかに傾くことをきっかけに、電圧印加時に液晶配向の倒れる方向を任意の方向に制御するものである。

なお、本実施形態において、プレチルト角とは、基台部平面に対する液晶分子の長軸方向の平均傾斜角である。プレチルト角は、電圧印加時の動作特性（特に、液晶分子の立ち上がり方向）に大きな影響を与える。したがって、液晶分子にプレチルト角が付与されることで液晶分子の回転方向を規制することができるため、液晶の配向性を過渡的配向を含めて的確に制御することが可能となる。さらに、本実施形態においては、上述した、隣接画素からの電界漏れ及び液晶弾性力の伝播を遮断する機能、液晶配向機能およびプレチルト角付与機能とを有する構造（格子状の壁構造および厚差ベース層）を、一度に一括成形することができる。

なお、本実施形態における空間光位相変調用液晶配向部材は、液晶分子を、液晶層への電圧無印加時に、プレチルト角を付与しつつ、基台部と略水平な方向に配向させることができる。以下、本実施形態の配向部材について、詳細に説明する。

本実施形態におけるシリコン基板、画素電極、基台部、および格子状の壁構造は、上述した「Ａ．空間光位相変調用液晶配向部材（第一実施形態）」で説明したものと同じであるため、ここでの説明は省略する。

１．ベース層（厚差ベース層）
本実施形態における空間光位相変調用液晶配向部材は、格子状の壁構造に連接した厚差ベース層を有する。ベース層は、通常、上記格子状の壁構造を形成する過程において形成された誘電体層であり、格子状の壁構造の誘電体材料と同一の誘電体材料から構成される。厚差ベース層は、液晶充填用微細空間を格子状の壁構造とともに囲み、液晶充填用微細空間の第２の軸方向において、一方の端部と他方の端部における厚みが異なる。

具体的には、厚差ベース層は、液晶充填用微細空間の第２の軸方向において、傾斜部および段差部の少なくともいずれかを有することによって、一方の端部と他方の端部における厚みが異なることが好ましい。図４では、厚差ベース層２５が、液晶充填用微細空間２６の第２の軸方向における一方の端部Ｅ１から他方の端部Ｅ２にかけて直線的に傾斜する傾斜部Ｐを有する。図５では、厚差ベース層２５が、液晶充填用微細空間２６の第２の軸方向における一方の端部Ｅ１に曲面形状である傾斜部Ｐを有する。図６では、厚差ベース層２５が、液晶充填用微細空間２６の第２の軸方向における一方の端部Ｅ１から他方の端部Ｅ２にかけて、段差部Ｑを有する。図７では、ベース層２５が、液晶充填用微細空間２６の第２の軸方向における一方の端部Ｅ１から他方の端部Ｅ２にかける途中まで、傾斜部Ｐを有する。

液晶充填用微細空間の第２の軸方向における、一方の端部（Ｅ１）と他方の端部（Ｅ２）における厚みの差は、例えば、２００ｎｍ以上であることが好ましい。上記値以上であれば、液晶分子にプレチルト角を付与するのに十分な厚みであり、液晶の配向性をより精度良く制御することが可能となる。一方、例えば３００ｎｍ以下であり、２４０ｎｍ以下であることが好ましい。上記値以下であれば、十分な広さの液晶充填用微細空間を確保することができる。

傾斜部は、液晶充填用微細空間２６の第２の軸方向における一方の端部Ｅ１から他方の端部Ｅ２にかけての全域で設けられていてもよく、一部領域に設けられていてもよい。また、傾斜部の傾斜角度（θ）は、例えば３度以上であってもよい。一方、例えば２０度以下であり、１６度以下であってもよい。上記範囲であれば、液晶分子にプレチルト角を付与するのに十分な角度であり、液晶の配向性をより精度良く制御することが可能となる。
本実施形態において、傾斜部の傾斜角度（θ）は、基台部平面に対して、ベース層の表面がなす角度である。

液晶充填用微細空間２６の第２の軸方向における一方の端部Ｅ１から他方の端部Ｅ２にかけて、段差部は１つであってもよいし、複数であってもよい。段差部は、全域で設けられていてもよく、一部領域に設けられていてもよい。

なお、本実施形態においては、格子状の壁構造２４の高さとは、図４中（Ｈ２）で示すように、ベース層２５の面内方向に対して直交する方向における、ベース層２５の第一面２５Ｓから、上記格子状の壁構造２４（線状凸部）の頂部までの長さの最大長さをいう。

また、厚差ベース層は、液晶充填用微細空間の第１の軸方向において、一方の端部と他方の端部における厚みが同一でも異なってもよいが、同一であることが好ましい。

さらに、厚差ベース層には、液晶充填用微細空間の長軸方向である第２の軸方向に延びるベース溝が形成されていてもよい。このような溝としては、上記「Ａ．空間光位相変調用液晶配向部材（第一実施形態）」で説明したものと同じであるため、ここでの説明は省略する。

Ｃ．空間光変調素子（第一実施形態）
本開示においては、入射した光を反射しつつ、入射光および反射光の位相を制御する反射型位相変調素子であって、透明基板と、上記透明基板における一方の面に配置された共通電極と、上記共通電極の上記透明基板とは反対側の面に配置される、上述の空間光位相変調用液晶配向部材と、上記空間光位相変調用液晶配向部材における上記液晶充填用微細空間に充填された液晶層と、を有する空間光変調素子を提供する。

なお、本実施形態における空間光変調素子は、液晶充填用微細空間に充填された液晶分子が、電圧無印加時に基台部と略水平な方向に配向（ホモジニアス配向）したものである。以下、本実施形態の空間光変調素子について、詳細に説明する。

図１５は、上述の第一実施形態の空間光位相変調用液晶配向部材を使用した本開示の空間光変調素子の一例を示す概略断面図である。本開示の空間光変調素子１０１は、入射した光を反射しつつ、入射光および反射光の位相を制御する反射型空間光位相変調素子１０１であって、透明基板８と、上記透明基板に形成された共通電極９と、上述した第一実施形態の空間光位相変調用液晶配向部材１００と、上記空間光位相変調用液晶配向部材における上記液晶充填用微細空間に充填された液晶層１１と、を有することを特徴とする。本開示の空間光変調素子１０１は、図１５に示すように、共通電極９と、空間光位相変調用液晶配向部材１００との間に、配向膜１０を有していても良い。以下、本開示の空間光変調素子について説明する。

１．透明基板
透明基板は、空間光変調素子の表面を構成しており、空間光変調素子の表面から入射した所定波長の光を、空間光変調素子の内部に透過する。透明基板としては石英ガラスや無アルカリガラス等のガラス材料や、ポリカーボネート系、アクリル系、ポリイミド系、ポリスチレン系、ポリオレフィン系をはじめ、既存のプラスチック基板を用いることができる。

２．共通電極
共通電極は透明基板の裏面上に形成されており、一般的な透明電極を使用することができる。具体的には、ＩＴＯ、ＩＺＯ等が挙げられる。

３．空間光位相変調用液晶配向部材
本開示の空間光変調素子に用いられる空間光位相変調用液晶配向部材は、上記「Ａ．空間光位相変調用液晶配向部材（第一実施形態）」または上記「Ｂ．空間光位相変調用液晶配向部材（第二実施形態）」で説明したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。

４．液晶層
本実施形態における液晶層は、光変調素子に用いられる誘電率異方性を有する液晶であれば特に限定されず、例えば、応答性に優れたネマティック結晶が好ましく、特にシアノ系やフッ素系、ビフェニル系、ターフェニル系、トラン系の液晶が有用である。具体的には、分子形状の短軸よりも長軸方向の誘電率が高い液晶材料（すなわち、誘電率異方性が正の液晶（Ｎｐ液晶））を用いることができる。この場合、液晶層は、Ｎｐ液晶を含み、液晶分子が基台部に対して平行に、かつ、同一方向に初期配向するホモジニアス配向（水平配向）を採用することができる。また、Ｎｐ液晶は、電圧印加時には液晶分子は電界方向に平行に配列する。なお、位相変調素子では短軸よりも長軸方向の誘電率が高い液晶材料（Ｎｐ液晶）のほうが、長軸方向と短軸方向の屈折率差が大きく、高い変調度を得やすい。そのため、分子の長軸方向のほうが高い誘電率を有する、上記のネマティック液晶を用いることが好ましい。

液晶層は、各画素電極によって形成される電界に応じて光を変調する。すなわち、後述する駆動手段によって或る画素電極に電圧が印加されると、共通電極と画素電極との間に電界が形成される。そして、液晶層に印加された電界の大きさに応じて液晶分子の配列方向が変化する。光が透明基板及び共通電極を透過して液晶層に入射すると、この光は液晶層を通過する間に配向した液晶領域によって変調され、画素電極において反射した後、再び液晶層により変調されてから取り出される。このとき、液晶分子は法面内でその配向方向が変化する。この結果、画素位置によって液晶層の屈折率が変化する。液晶層に入射した読み出し光はこの屈折率変化により位相変調され、画素電極により反射されて、入射面から再び出力される。

５．配向膜
液晶分子群を一定方向に配列させるための規制力を強化し、プレチルト角を規定する為に、液晶層の共通電極側の端面に配向膜を形成しても良い。配向膜としては公知のものを用いることができるが、例えば、ポリイミド等の高分子材料からなり、液晶層との接触面にラビング処理等がされたもの、紫外光照射により高分子表面を分子配向させた光配向膜、ＳｉＯｘの斜方蒸着膜等を適用することができる。

６．製造方法
本開示の空間光変調素子は、上述した空間光位相変調用液晶配向部材と、共通電極を有する透明基板との位置を合わせた状態で周辺をシール材などで固定し、液晶を真空下で注入、若しくは基板の貼り合わせ前に真空下で滴下することにより、製造することができる。
本開示においては、必要があれば、上記共通電極を有する透明基板上に予め配向部材を配置していてもよい。
また、透明基板側に、「Ａ．空間光位相変調用液晶配向部材 ４．格子状の壁構造」において説明した格子状の壁構造を配置し、液晶を注入した後に、これと「Ａ．空間光位相変調用液晶配向部材 ３．基台部」で説明した基台部とをシール材等で封止してもよい。

Ｄ．立体表示装置（第一実施形態）
本開示では、上述した空間光変調素子と、上記画素電極を駆動するための駆動手段を具備することを特徴とする立体表示装置を提供する。

１．空間光変調素子
本開示の立体表示装置に用いられる空間光変調素子は、上記「Ｃ．空間光変調素子（第一実施形態）」で説明したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。

２．駆動手段
画素電極を駆動するための駆動手段は、空間光変調素子から出力しようとする光像に応じて各画素電極への印加電圧を制御する手段である。例えば、Ｘ軸方向に並んだ各画素列の印加電圧を制御する第１のドライバ回路と、Ｙ軸方向に並んだ各画素列の印加電圧を制御する第２のドライバ回路とを有しており、双方のドライバ回路によって指定された画素の画素電極と、共通電極との間に所定電圧が印加される。これにより、液晶層に電界が生じる。例えば、上記の空間光変調素子へ光を入射し、出射光の干渉を制御して三次元的な空間光画像を任意の位置へ形成する立体表示装置を構成することが出来る。若しくは、眼鏡型の立体表示装置を構成することが出来る。

Ｅ．空間光位相変調用液晶配向部材（第三実施形態）
本実施形態の空間光位相変調用液晶配向部材（以下、単に配向部材ともいう）について図を参照して説明する。図８（Ａ）は、本実施形態の配向部材の一例を示す上面図、図８（Ｂ）は図８（Ａ）のＡ－Ａ’概略断面図、図８（Ｃ）は図８（Ｂ）における基台部の上面図である。
本実施形態の空間光位相変調用液晶配向部材３００は、シリコン基板３１と、シリコン基板３１表面に設けられた、マトリクス状に３μｍ以下の周期で並んで配置された画素電極３２とを具備した基台部３３と、基台部３３上に配置された、誘電体材料からなる、複数の線状凸部が組み合わされた格子状の高壁構造３４と、格子状の高壁構造３４に連接したベース層３５と、格子状の高壁構造３４によって互いに区切られ、ベース層３５上に設けられる、液晶を充填するための複数の液晶充填用高微細空間３６と、を有する。格子状の高壁構造３４は、少なくとも、隣接する上記画素電極３２が形成された画素領域間に配置されている。

さらに、基台部３３と平行な平面において互いに直交するように、第１の軸および第２の軸をとり（図８においては、画素電極３２のマトリクス方向であるＸ軸方向に第１の軸をとり、基台部３３と平行な平面において第１の軸方向と直交し、画素電極３２のマトリクス方向であるＹ軸方向に第２の軸をとり）、さらに、基台部と平行な平面に対して垂直方向に第３の軸をとった場合であって、格子状の高壁構造３４により区切られた各液晶充填用高微細空間３６は、第１の軸方向の空間幅をＷ_３Ａ、第２の軸方向の空間幅をＷ_３Ｂ、第３の軸方向の空間幅をＷ_３Ｃとした場合に、Ｗ_３ｃがＷ_３ＡおよびＷ_３Ｂよりも大きく、Ｗ_３ｃ／Ｗ_３ＡおよびＷ_３ｃ／Ｗ_３Ｂのうち少なくともいずれかが１．１以上であることを特徴とする。

本実施形態の空間光位相変調用液晶配向部材であれば、格子状の高壁構造が、少なくとも、隣接する上記画素電極が形成された画素領域間に配置され、液晶充填用高微細空間が格子状の高壁構造によって区分けされたものであるため、液晶を充填し光変調素子とした際に、画素ピッチが３μｍ以下と狭い場合であっても、隣接画素からの電界漏れ及び液晶弾性力の伝播を遮断することができる。
また、同時に、画素ピッチが３μｍ以下と狭い画素電極の各々に対応する１又は２以上の液晶充填用高微細空間が、基台部と平行な平面における第１の軸方向および第２の軸方向と、基台部と平行な平面に対して垂直方向である第３の軸方向とで形状異方性を有することで、その構造自体に液晶配向機能を持たせることができるため、基台部上に配向膜がない場合であっても、液晶の配向を揃えることが可能となる。そのため、各々の画素で独立して、容易に液晶の配向性を制御することが可能となる。

なお、本実施形態における空間光位相変調用液晶配向部材は、液晶分子を、液晶層への電圧無印加時に、基台部平面に対して略垂直な方向に配向させることができる空間光位相変調用液晶垂直配向部材である。以下、本実施形態の配向部材について、詳細に説明する。

本実施形態におけるシリコン基板、画素電極、基台部は、上述した「Ａ．空間光位相変調用液晶配向部材（第一実施形態）」で説明したものと同じであるため、ここでの説明は省略する。

１．格子状の高壁構造
本実施形態における格子状の高壁構造の厚さは、特に限定されないが、５０ｎｍ以上４００ｎｍ以下であることが好ましく、更には、２００ｎｍ以下であることが好ましい。ここで、本実施形態における格子状の高壁構造の厚さとは、図１と同様に、線状凸部の非交差部分における厚さをいう。

また、本実施形態における格子状の高壁構造の高さは、第３の軸方向の空間幅Ｗ_３Ｃが第１の軸方向の空間幅Ｗ_３Ａ、第２の軸方向の空間幅Ｗ_３Ｂよりも大きくなる高さであれば、特に限定されない。

なお、本実施形態においては、格子状の高壁構造３４の高さとは、図８中（Ｈ３）で示すように、配向部材３００がベース層３５を備える場合には、ベース層３５の面内方向に対して直交する方向におけるベース層３５の第一面３５Ｓから、壁構造３４（線状凸部）の頂部までの最大長さをいう。また、配向部材３００がベース層３５を備えないものである場合、格子状の高壁構造３４の高さとは、シリコン基板３１の面内方向に対して直交する方向におけるシリコン基板３１の第１面３１Ｓから壁構造３４（壁部）の頂部までの長さを意味するものとする。

格子状の高壁構造の高さは、例えば、５００ｎｍ以上３０００ｎｍ以下であることが好ましく、８００ｎｍ以上１５００ｎｍ以下であることが特に好ましい。

本実施形態においても、図９に示すように、格子状の高壁構造３４は、隣接する画素領域間に設けられる高壁部３４Ａと、１つの画素領域を２以上に区分する高間仕切り部３４Ｂに大別することができる。以下、高壁部と高間仕切り部についてそれぞれ詳述する。

（１）高壁部
高壁部は、隣接する画素領域間を区切るように、即ち、各画素領域を囲むように設けられ、高さ以外は、上述した「Ａ．空間光位相変調用液晶配向部材（第一実施形態）」に記載の壁部と同様である。

本実施形態における高壁部の高さは、特に限定されないが、５００ｎｍ以上３０００ｎｍ以下であることが好ましく、更には、８００ｎｍ以上１５００ｎｍ以下であることが好ましい。このような高さ（即ち液晶層の厚み）であれば、液晶を充填し光変調素子とした際に、隣接画素からの電界漏れ及び液晶弾性力の伝播を確実に遮断することができ、また、基台部上に配向膜がない場合であっても、液晶の配向を揃えることが可能となる。さらに、基台部と平行な平面に対して形状異方性が十分な液晶充填用高微細空間が得られる。また、理想的な変調量である２πに対して十分な幅の位相変調が可能となる。

（２）高間仕切り部
高間仕切り部は画素領域を２以上に区分するものであり、高さ以外は、上述した「Ａ．空間光位相変調用液晶配向部材（第一実施形態）」に記載の間仕切り部と同様である。
高間仕切り部の高さは、特に限定されないが、５００ｎｍ以上３０００ｎｍ以下であることが好ましく、更には、５００ｎｍ以上１５００ｎｍ以下であることが好ましい。このような高さであれば、液晶充填用高微細空間に液晶配向機能を持たせるのに十分である。

本実施形態において、高壁部と高間仕切り部の高さは同一であってもよいし、図９に示すように、高壁部３４Ａと高間仕切り部３４Ｂの高さは異なっていてもよい。
このように、高間仕切り部と高壁部との高さが異なる場合は、通常は高壁部の高さより高間仕切り部の高さが小さくなるように形成される。この場合、高壁部の高さを１００とした場合の高間仕切り部の高さは、５０以上であることが好ましく、特に８０以上であることが好ましい。上記範囲より高間仕切り部の高さが小さい場合は、液晶配向機能が十分では無くなる可能性があるからである。

本実施形態における格子状の高壁構造は、図１０に示すように、各液晶充填用高微細空間３６に面する４面のうち、１面以上に、第３の軸方向に延びる壁溝３７を有することが好ましい。図１０においては、各液晶充填用高微細空間３６に面する４面のうち対向する２面に、それぞれ３つ壁溝３７が形成されている。１面当たりの壁溝の数は、特に限定されないが、２以上が好ましい。
このように形状異方性を有する液晶充填用高微細空間が、長軸方向（第３の軸方向）に延びる壁溝を有する壁に面することで、液晶の配向性をより精度良く制御することが可能となる。

配向部材の平面視における壁溝の形状、すなわち壁溝の断面形状については、特に限定されるものではなく、矩形、三角形等が挙げられる。また、壁溝の角は曲率を有していてもよい。

具体的な壁溝の深さ（Ｄ２）は、特に限定されないが、例えば１００ｎｍ以上が好ましい。上記値以上であれば、液晶充填用高微細空間に高い液晶配向機能を持たせるのに十分である。一方、例えば５００ｎｍ以下であり、４００ｎｍ以下であることが好ましい。上記値以下であれば、溝の形成が容易であり、また、溝の形状を安定的に形成できるためである。ここで、壁溝の深さ（Ｄ２）とは、図１０に示すように、溝の最大深さをいう。

壁溝の幅（Ｇ２）は、特に限定されないが、例えば５０ｎｍ以上が好ましい。一方、例えば７０ｎｍ以下であることが好ましい。

本実施形態における壁溝は、液晶充填用高微細空間の第３の軸方向に延びるように格子状の高壁構造に形成されており、通常、直線状に設けられている。壁溝は連続的に形成されていることが好ましいが、途中で途切れていても良い。

２．液晶充填用高微細空間
本実施形態における複数の液晶充填用高微細空間は、格子状の高壁構造によって互いに区切られており、即ち、各液晶充填用高微細空間は線状凸部により囲まれた空間である。この液晶充填用高微細空間は、液晶が配向する程度に、基台部平面における方向（第１の軸方向および第２の軸方向）と、基台部と平行な平面に対して垂直方向である第３の軸方向とで形状に異方性を有する。

すなわち、基台部と平行な平面において互いに直交するように、第１の軸および第２の軸をとり、さらに、基台部と平行な平面に対して垂直方向に第３の軸をとり、液晶充填用高微細空間の第１の軸方向の空間幅をＷ_３Ａ、第２の軸方向の空間幅をＷ_３Ｂ、第３の軸方向の空間幅をＷ_３Ｃとした場合に、Ｗ_３ｃがＷ_３ＡおよびＷ_３Ｂよりも大きく、Ｗ_３ｃ／Ｗ_３ＡおよびＷ_３ｃ／Ｗ_３Ｂのうち少なくともいずれかが１．１以上である。Ｗ_３ｃ／Ｗ_３ＡおよびＷ_３ｃ／Ｗ_３Ｂのうち少なくともいずれかは１．３以上であることが好ましく、１．５以上であることが特に好ましい。第１の軸および第２の軸は、基台部と平行な平面において、例えば、いずれか一方または両方が、マトリクス状に並んで配置された画素電極のマトリクス方向と一致するようにとってもよい。

このような液晶充填用高微細空間の断面（ＸＺ面およびＹＺ面）形状としては、特に限定されないが、長方形や平行四辺形といった、長辺（長軸）と短辺（短軸）を有する形状が挙げられる。このように異方性を有する空間であることにより、充填する液晶の配向性の制御が可能となる。

第１の軸方向の空間幅Ｗ_３Ａおよび第２の軸方向の空間幅Ｗ_３Ｂの値は同じであっても良いし、異なっていても良い。第１の軸方向の空間幅Ｗ_３Ａおよび第２の軸方向の空間幅Ｗ_３Ｂの値が同じ場合には、第３の軸方向の空間幅Ｗ_３Ｃは、Ｗ_３Ｃ＞Ｗ_３Ａ＝Ｗ_３Ｂを満たす。この場合、第１の軸方向の空間幅Ｗ_３Ａおよび第２の軸方向の空間幅Ｗ_３Ｂに対する第３の軸方向の空間幅Ｗ_３Ｃの長さの比（Ｗ_３Ｃ／Ｗ_３ＡおよびＷ_３Ｃ／Ｗ_３Ｂ）は、おおよそ１．１以上であり、１．３以上が好ましく、特に１．５以上であると好ましい。この範囲内であれば、基台部平面における方向（第１の軸方向または第２の軸方向）と、基台部と平行な平面に対して垂直方向である第３の軸方向とでの形状異方性が十分であるため、確実に、充填する液晶の弾性を活用して液晶の配向を制御することが可能となる。

本実施形態においては、画素電極がＸ軸方向のみに配列されている一次元マトリクス状に配置されている場合には、上記第１の軸方向および上記第２の軸方向のいずれか一方が、画素電極の配列方向であるＸ軸方向と一致してもよい。

また、画素電極がＸ軸方向及びＸ軸方向に直交するＹ軸方向に配列されている二次元マトリクス状に配置されている場合には、上記第１の軸方向および上記第２の軸方向は、画素電極の配列方向であるＸ軸方向とＹ軸方向と一致することが好ましい。すなわち、各液晶充填用高微細空間は、画素電極の配列方向であるＸ軸方向とＹ軸方向とでは（ＸＹ平面）、形状に異方性を有しても有していなくてもよいが、Ｘ軸方向とＺ軸方向（ＸＺ平面）およびＹ軸方向とＺ軸方向（ＹＺ平面）とでは、形状に異方性を有するものである。

３．ベース層
本実施形態における液晶充填用高微細空間の底部は、図８～図１０に示すように、ベース層３５があっても良いし、このようなベース層が除去され、画素電極３２が露出していてもよい。ベース層３５は、通常、上記格子状の高壁構造を形成する過程において形成される誘電体からなる。ベース層３５は、格子状の高壁構造３４に連接し、格子状の高壁構造３４と共に液晶充填用高微細空間３６を囲む。

さらに、本実施形態におけるベース層は、液晶充填用高微細空間の第２の軸方向において、一方の端部と他方の端部における厚みが異なる厚差ベース層であることが好ましい。厚差ベース層であることで、電圧印加時に、プレチルト角を付与しつつ、基台部と略水平な方向に配向させることができる。

ベース層は、液晶充填用高微細空間の第２の軸方向において、傾斜部および段差部の少なくともいずれかを有することによって、一方の端部と他方の端部における厚みが異なることが好ましい。
図１１では、ベース層３５が、液晶充填用高微細空間３６の第２の軸方向における一方の端部Ｅ３から他方の端部Ｅ４にかけて直線的に傾斜する傾斜部Ｐを有する。
図１２では、ベース層３５が、液晶充填用高微細空間３６の第２の軸方向における一方の端部Ｅ３に曲面形状である傾斜部Ｐを有する。
図１３では、ベース層３５が、液晶充填用高微細空間３６の第２の軸方向における一方の端部Ｅ１から他方の端部Ｅ２にかけて途中まで、傾斜部Ｐを有する。
図１４では、ベース層３５が、液晶充填用高微細空間３６の第２の軸方向における一方の端部Ｅ３から他方の端部Ｅ４にかけて、段差部Ｑを有する。

液晶充填用高微細空間の第１の軸方向または第２の軸方向において、一方の端部（Ｅ３）と他方の端部（Ｅ４）における厚みの差は、例えば、２００ｎｍ以上であることが好ましい。上記値以上であれば、液晶分子にプレチルト角を付与するのに十分な厚みであり、液晶の配向性をより精度良く制御することが可能となる。一方、例えば３００ｎｍ以下であり、２４０ｎｍ以下であることが好ましい。上記値以下であれば、十分な広さの液晶充填用微細空間を確保することができる。

傾斜部は、液晶充填用高微細空間３６の第１の軸方向または第２の軸方向における、一方の端部Ｅ３から他方の端部Ｅ４にかけての全域で設けられていてもよく、一部領域に設けられていてもよい。

また、傾斜部の傾斜角度は、例えば３度以上であってもよい。一方、例えば２０度以下であり、１６度以下であってもよい。上記範囲であれば、電圧印加時における液晶分子にプレチルト角が付与されることで液晶分子の回転方向を規制することができるため、液晶の配向性をより精度良く制御することが可能となる。本実施形態において、傾斜部の傾斜角度（θ）は、基台部平面に対して、ベース層の表面がなす角度である。

液晶充填用高微細空間３６の第２の軸方向における一方の端部Ｅ３から他方の端部Ｅ４にかけて、段差部は１つであってもよいし、複数であってもよい。段差部は、全域で設けられていてもよく、一部に設けられていてもよい。

Ｆ．空間光変調素子（第二実施形態）
本開示においては、入射した光を反射しつつ、入射光および反射光の位相を制御する反射型位相変調素子であって、透明基板と、上記透明基板における一方の面に配置された共通電極と、上記共通電極の上記透明基板とは反対側の面に配置される、上述の第三実施形態の空間光位相変調用液晶配向部材と、上記空間光位相変調用液晶配向部材における上記液晶充填用高微細空間に充填された液晶層と、を有する空間光変調素子を提供する。

なお、本実施形態における空間光変調素子は、液晶充填用高微細空間に充填された液晶分子が、電圧無印加時に基台部と略垂直な方向に配向したものである。以下、本実施形態の空間光変調素子について、詳細に説明する。

透明基板および共通電極については、上記「Ｃ．空間光変調素子（第一実施形態）」で説明したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。

１．空間光位相変調用液晶配向部材
本実施形態の空間光変調素子に用いられる空間光位相変調用液晶配向部材は、上記「Ｅ．空間光位相変調用液晶配向部材（第三実施形態）」で説明したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。

２．液晶層
本実施形態における液晶層は、光変調素子に用いられる誘電率異方性を有する液晶であれば特に限定されず、例えば、応答性に優れたネマティック結晶が好ましく、特にシアノ系やフッ素系、ビフェニル系、ターフェニル系、トラン系の液晶が有用である。具体的には、分子形状の長軸よりも短軸方向の誘電率が高い液晶材料（すなわち、誘電率異方性が負の液晶（Ｎｎ液晶）を用いることができる。この場合、液晶層は、Ｎｎ液晶を含み、液晶分子が基台部に対して垂直に、かつ、同一方向に初期配向するホメオトロピック配向（垂直）を採用することができる。また、Ｎｎ液晶は、電圧印加時には液晶分子は電界方向に垂直に配列する。

本実施形態の空間光変調素子のその他の構成および製造方法については、上記「Ｅ．空間光位相変調用液晶配向部材（第三実施形態）」で説明したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。

Ｇ．立体表示装置（第二実施形態）
本実施形態では、上述した第二実施形態の空間光変調素子と、上記画素電極を駆動するための駆動手段を具備することを特徴とする立体表示装置を提供する。

１．空間光変調素子
本実施形態の立体表示装置に用いられる空間光変調素子は、上記「Ｆ．空間光変調素子（第二実施形態）」で説明したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。

２．駆動手段
本実施形態の立体表示装置に用いられる駆動手段としては、上記「Ｄ．立体表示装置（第一実施形態）」で説明したものと同様であるので、ここでの説明は省略する。

なお、本開示は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本開示の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本開示の技術的範囲に包含される。

以下に実施例および比較例を示し、本開示をさらに詳細に説明する。

（実施例１）
ガラス基板上に、アクリレートを主原料とした、光硬化性樹脂からなるアクリル樹脂層を形成し、ナノインプリント加工を施し、図１６に示す断面形状を有する溝付きベース層および格子状の壁構造を有する、第１実施形態の配向部材の評価用サンプルを作製した。図１８（Ａ）に上面図を示す。格子状の壁構造の厚さが１９０ｎｍ、格子状の壁構造の高さは１０００ｎｍ、液晶充填用微細空間の短軸（短辺）方向の空間幅（Ｗ_Ａ）は３１０ｎｍ、長軸（長辺）方向の空間幅（Ｗ_Ｂ）は８３０ｎｍであった。また、ベース層は、長軸方向（第二の軸方向）に沿って、幅（図１６中（ｂ））９４ｎｍ、深さ１００ｎｍのベース溝を２本有するものとした。また、隣接するベース溝間の距離（図１６中（ａ））は１２３ｎｍとした。

（実施例２～６）
以下の表１に示すように、液晶充填用微細空間の短軸（短辺）方向の空間幅（Ｗ_Ａ）、長軸（長辺）方向の空間幅（Ｗ_Ｂ）、ベース溝の本数、および、隣接するベース溝間の距離（ａ）を変更し、図１８（Ａ）、（Ｂ）の上面視となるようにベース溝を形成した以外は、実施例１と同様の方法で、ベース溝付きベース層および格子状の壁構造を有する配向部材評価用サンプルを製造した。

（比較例１）
ベース層にベース溝を形成しなかった以外は、実施例１と同様の方法で、ベース層および格子状の壁構造を有する第１実施形態の配向部材の評価用サンプルを製造した。

（比較例２～４）
以下の表１に示すように、液晶充填用微細空間の短軸（短辺）方向の空間幅（Ｗ_Ａ）、長軸（長辺）方向の空間幅（Ｗ_Ｂ）を変更し、上記液晶充填用微細空間の短辺方向（第１の軸方向）に沿って、以下の表１に示すベース溝の本数、ベース溝間の距離（ａ）とし、図１８（Ｃ）～（Ｅ）の上面視となるようにベース溝を形成した以外は、実施例１と同様の方法で、溝付きベース層および格子状の壁構造を有する第１実施形態の配向部材の評価用サンプルを製造した。

［評価］
（配向膜なし）
実施例１～６、比較例１～４で製造した液晶充填用微細空間に液晶材料を充填し、ＩＺＯからなる共通電極、ポリカーボネート基板を、ポリカーボネート基板が最表面となるように周辺をシール材で固定して重ねることにより、空間光変調素子評価用サンプルを製造した。液晶材料としては、ネマティック液晶であるシアノビフェニル系Ｅ７（メルク社製）を使用した。

２枚の偏光板を９０°ずらしたクロスニコル状態に配置し、この偏光板の間に、実施例１で製造した配向部材を使用した空間光変調素子を配置し、１００倍の対物レンズで明暗状態を観察した。Ｙ軸（長軸）方向と偏光板の偏光方向の角度差が４５°の時の偏向顕微鏡観察結果を図１７（ａ）に、Ｙ軸方向と偏光板の偏光方向の角度差が０°の時の偏向顕微鏡観察結果を図１７（ｂ）に示す。

実施例１では、Ｙ軸方向と偏光板の偏光方向の角度差が４５°のとき、明状態となり（図１７（ａ））、Ｙ軸方向と偏光板の偏光方向の角度差が０°のとき、ほぼ完全に黒状態となった（図１７（ｂ））。

また、実施例１～６および比較例１～４について、Ｙ軸方向と偏光板の偏光方向の角度差が４５°の時の明状態の平均透過率（Ｔ_４５°）と、角度差が０°の時の暗状態の平均透過率（Ｔ_０°）との比（Ｒ）を以下の式で算出し（平均透過率比）、評価指標とした。
Ｒ＝（Ｔ_４５°）／（Ｔ_０°）
液晶が均一に配向していると、偏光が液晶を通過する際に偏光軸が回転し、クロスニコルで配置した偏光板を透過する事となる。つまり、平均透過率の比Ｒが高いほど、意図した方向に均一に液晶が配向していることを示している。結果を表１に示す。

［評価］
（配向膜あり）
上記（配向膜なし）におけるポリカーボネート基板の代わりに、配向膜が形成されたポリカーボネート基板を用い、ポリカーボネート基板が最表面となるように配置した以外は、上記（配向膜なし）と同様に、空間光変調素子評価用サンプルを製造し、平均透過率比を算出した。配向膜として、ポリイミド系ラビング配向膜ＡＬ１２５４（ＪＳＲ社製）を使用した。結果を表２に示す。

配向膜なし

配向膜あり

表１および表２の結果から、配向膜あり、配向膜なしのいずれの場合においても、実施例１～６は比較例１～４に比べて平均透過率比が高く、長軸方向に沿ったベース溝が形成されたベース層によって、液晶の配向をより揃えることができたことが確認された。

１ … シリコン基板
２ … 画素電極
３ … 基台部
４ … 格子状の壁構造
５ … ベース層
６ … 液晶充填用微細空間
１００ …空間光位相変調用液晶配向部材

Claims (18)

1. シリコン基板と、前記シリコン基板表面に設けられた、マトリクス状に３μｍ以下の周期で並んで配置された画素電極とを具備した基台部と、
   前記基台部上に配置された、誘電体材料からなる、複数の線状凸部が組み合わされた格子状の壁構造と、
   前記格子状の壁構造に連接した、前記誘電体材料からなるベース層と、
   前記格子状の壁構造によって互いに区切られ、前記ベース層上に設けられる、液晶を充填するための複数の液晶充填用微細空間と、を有し、
   前記格子状の壁構造は、少なくとも、隣接する前記画素電極が形成された画素領域間に配置され、
   前記基台部と平行な平面において互いに直交するように第１の軸および第２の軸をとった場合であって、
   前記液晶充填用微細空間は、第１の軸方向および第２の軸方向で形状異方性を有し、
   前記第１の軸方向の空間幅をＷ_Ａ、前記第２の軸方向の空間幅をＷ_Ｂとした場合に、Ｗ_ＡがＷ_Ｂよりも小さい値であり、
   前記ベース層は、前記液晶充填用微細空間の前記第２の軸方向に延びるベース溝が形成された溝付きベース層である、ことを特徴とする、空間光位相変調用液晶配向部材。
2. 前記ベース溝は、各前記液晶充填用微細空間に対応する前記ベース層に２つ以上設けられる、請求項１に記載の空間光位相変調用液晶配向部材。
3. 前記ベース溝の深さが、１００ｎｍ以上５００ｎｍ以下である、請求項１または請求項２に記載の空間光位相変調用液晶配向部材。
4. シリコン基板と、前記シリコン基板表面に設けられた、マトリクス状に３μｍ以下の周期で並んで配置された画素電極とを具備した基台部と、
   前記基台部上に配置された、誘電体材料からなる、複数の線状凸部が組み合わされた格子状の壁構造と、
   前記格子状の壁構造に連接した、前記誘電体材料からなるベース層と、
   前記格子状の壁構造によって互いに区切られ、前記ベース層上に設けられる、液晶を充填するための複数の液晶充填用微細空間と、を有し、
   前記格子状の壁構造は、少なくとも、隣接する前記画素電極が形成された画素領域間に配置され、
   前記基台部と平行な平面において互いに直交するように第１の軸および第２の軸をとった場合であって、
   前記液晶充填用微細空間は、第１の軸方向および第２の軸方向で形状異方性を有し、
   前記第１の軸方向の空間幅をＷ_Ａ、前記第２の軸方向の空間幅をＷ_Ｂとした場合に、Ｗ_ＡがＷ_Ｂよりも小さい値であり、
   前記ベース層は、前記液晶充填用微細空間の前記第２の軸方向において、一方の端部と他方の端部における厚みが異なる厚差ベース層であることを特徴とする、空間光位相変調用液晶配向部材。
5. 前記厚差ベース層は、前記液晶充填用微細空間の前記第２の軸方向において、傾斜部および段差部の少なくともいずれかを有する、請求項４に記載の空間光位相変調用液晶配向部材。
6. 前記Ｗ_Ａが３μｍ以下であることを特徴とする、請求項１から請求項５までのいずれかの請求項に記載の空間光位相変調用液晶配向部材。
7. 前記Ｗ_Ａに対する前記Ｗ_Ｂの比（Ｗ_Ｂ／Ｗ_Ａ）が２以上であることを特徴とする、請求項１から請求項６までのいずれかの請求項に記載の空間光位相変調用液晶配向部材。
8. 入射した光を反射しつつ、入射光および反射光の位相を制御する反射型空間光位相変調素子であって、
   透明基板と、前記透明基板における一方の面に配置された共通電極と、前記共通電極の前記透明基板とは反対側の面に配置される、請求項１から請求項７までのいずれかの請求項に記載の空間光位相変調用液晶配向部材と、前記空間光位相変調用液晶配向部材における前記液晶充填用微細空間に充填された液晶層と、を有することを特徴とする、空間光変調素子。
9. 前記共通電極と、前記空間光位相変調用液晶配向部材の間に、配向膜を配置することを特徴とする、請求項８に記載の空間光変調素子。
10. 請求項８または請求項９に記載の空間光変調素子と、前記画素電極を駆動するための駆動手段を具備することを特徴とする立体表示装置。
11. シリコン基板と、前記シリコン基板表面に設けられた、マトリクス状に３μｍ以下の周期で並んで配置された画素電極とを具備した基台部と、
    前記基台部上に配置された、誘電体材料からなる、複数の線状凸部が組み合わされた格子状の高壁構造と、
    前記格子状の高壁構造によって互いに区切られた、液晶を充填するための複数の液晶充填用高微細空間と、を有し、
    前記格子状の高壁構造は、少なくとも、隣接する前記画素電極が形成された画素領域間に配置され、
    前記基台部と平行な平面において互いに直交するように、第１の軸および第２の軸をとり、さらに、前記基台部と平行な平面に対して垂直方向に第３の軸をとった場合であって、
    前記液晶充填用高微細空間における、前記第１の軸方向の空間幅をＷ_３Ａ、第２の軸方向の空間幅をＷ_３Ｂ、第３の軸方向の空間幅をＷ_３Ｃとした場合に、Ｗ_３ｃがＷ_３ＡおよびＷ_３Ｂよりも大きく、Ｗ_３ｃ／Ｗ_３ＡおよびＷ_３ｃ／Ｗ_３Ｂのうち少なくともいずれかが１．１以上である、空間光位相変調用液晶配向部材。
12. 前記Ｗ_３ｃ／Ｗ_３Ａおよび前記Ｗ_３ｃ／Ｗ_３Ｂのうち少なくともいずれかが１．３以上である、請求項１１に記載の空間光位相変調用液晶配向部材。
13. 前記Ｗ_３Ｃが、８００ｎｍ以上である、請求項１１または請求項１２に記載の空間光位相変調用液晶配向部材。
14. 前記格子状の高壁構造は、各前記液晶充填用高微細空間に面する４面のうち、１面以上に、第３の軸方向に延びる壁溝を有する、請求項１１から請求項１３までのいずれかの請求項に記載の空間光位相変調用液晶配向部材。
15. さらに、前記格子状の高壁構造に連接し、前記格子状の高壁構造と共に前記液晶充填用高微細空間を囲むベース層を有し、
    前記ベース層は、前記誘電体材料からなり、前記液晶充填用高微細空間の前記第１の軸方向または前記第２の軸方向では、一方の端部と他方の端部における厚みが異なることを特徴とする、請求項１１から請求項１４までのいずれかの請求項に記載の空間光位相変調用液晶配向部材。
16. 前記ベース層は、前記液晶充填用高微細空間の前記第１の軸方向または前記第２の軸方向では、傾斜部および段差部の少なくともいずれかを有する、請求項１５に記載の空間光位相変調用液晶配向部材。
17. 入射した光を反射しつつ、入射光および反射光の位相を制御する反射型空間光位相変調素子であって、
    透明基板と、前記透明基板における一方の面に配置された共通電極と、前記共通電極の前記透明基板とは反対側の面に配置される、請求項１１から請求項１６までのいずれかの請求項に記載の空間光位相変調用液晶配向部材と、前記空間光位相変調用液晶配向部材における前記液晶充填用高微細空間に充填された液晶層と、を有することを特徴とする、空間光変調素子。
18. 請求項１７に記載の空間光変調素子と、前記画素電極を駆動するための駆動手段を具備することを特徴とする立体表示装置。