TW201042288A - Phase type diffraction element, process for producing it, and camera apparatus - Google Patents

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TW201042288A TW099104689A TW99104689A TW201042288A TW 201042288 A TW201042288 A TW 201042288A TW 099104689 A TW099104689 A TW 099104689A TW 99104689 A TW99104689 A TW 99104689A TW 201042288 A TW201042288 A TW 201042288A
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Description

201042288 六、發明說明: 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於例如在由電荷偶合(CCD)元件、互補性 金屬氧化膜半導體(CMOS)元件等所構成的、多數的受光畫 素周期性形成之攝影元件等上作爲低通濾波器(low pass filter)所使用的相位型繞射元件以及其製造方法,以及關 於使用該繞射元件之攝影裝置。 【先前技術】 在使用由CCD元件與CMOS元件等所構成之攝影元 件的攝影光學系統中,產生了與因伴隨仿真信號發生之來 自被攝影物的光不同的色光成分(波紋)。爲了使其受到抑 制,一般係使用抑制被攝影物光的高空間頻率成分之光學 低通濾波器。 以往’作爲光學低通濾波器,係大多使用利用在雙折 射物質中尋常光線與異常光線的分離之雙折射型者。最廣 泛被使用的雙折射型之光學低通濾波器的材料係水晶與鈮 酸鋰等的無機結晶。由無機結晶之雙折射型的光學低通濾 波器係合成單結晶’並實施切削·硏磨等的後加工以形成爲 板狀。爲此’會有製造上需要很多時間與勞力等的缺點。 爲了解決這樣的問題’已提案有使用光反應性的液晶 組成物作爲雙折射型的低通濾波器的材料。例如,形成光 反應性之液晶組成物的薄膜,使液晶的液晶原在自薄膜的 法線方向斜向傾斜的狀態下聚合,以得到所期望的光學特 性,係例如已記載於日本特許第3 5 9 2 3 8 3號公報。或者, 201042288 自液晶原的法線方向之傾斜角係在薄膜的厚度方向,以連 續地變化之狀態聚合,以得到所期望的光學特性,係例如 已記載於日本特開2007-93918號公報。 然而,使液晶原均一地配向於自法線方向傾斜的方 向、特別是均一地配向於傾斜2 0 ~ 7 Q度的方向係爲困難。 在使自液晶原的法線方向之傾斜角在薄膜的厚度方向連續 地變化之構成的情形中,由於光線對於厚度的分離幅度變 小,所以必須增大該薄膜的膜厚。 另一方面,作爲光學低通濾波器,係除了藉由雙折射 而分離光線的方式以外,利用藉由繞射而分離光之繞射格 子型的元件亦被廣泛利用。作爲繞射格子型的低通濾波器 最一般的係相位型繞射元件。例如,像日本特開平4 - 9 8 0 3 號公報所記載的,使用樹脂等的透明材料在表面形成具有 周期性凹凸形狀之板,而在凹部與凸部中使得光的位相產 生差異。 - 利用凹凸之相位型繞射格子由於元件表面並非平坦 的,所以容易產生格子的陰影。又,會有難以提高繞射效 率等的問題’而在以能得到高品位的圖像爲目的之攝影裝 置中難以被採用。 【發明内容】 本發明的目的係解決如上述的問題,而提供一種高品 質的相位型繞射元件,及提供一種容易穩定製造那樣的繞 射元件之製造方法。另外,本發明之目的係提供一種使用 該繞射元件作爲低通濾波器之攝影裝置。 .201042288 根據本發明的第1側面,可提供一種相位型繞射元 - 件’其特徵係具備: . 具有表面及背面之透明基板’與 設置在前述透明基板的表面上且由含有至少液晶化合 物的連續膜所構成之固體化液晶層’ 前述固體化液晶層係由周期性形成之第1領域、第2 領域、及此等之間的第3領域所構成的’ 前述第1領域係光學各向異性’前述第2領域係光學 G各向同性, 前述第3領域爲非光學各向同性’而前述液晶化合物 之液晶原的配向程度低於前述第1領域’ ' 前述第2領域的面内平均折射率ni與前述第1領域的 - 面内平均折射率na是不同的,前述第3領域係具有前述 ni與na之間的値nm作爲面内平均折射率。 根據本發明的第2形態,可提供一種攝影裝置’其係 至少具有多數個的受光畫素周期性形成之攝影元件’且使 ^ 用前述之相位型繞射元件作爲低通濾波器而形成的攝影裝 置。 根據本發明的第3形態,可提供一種相位型繞射元件 之製造方法,其特徵係含有直接或透過其他層而在透明基 . 板的表面上形成固體化液晶層,且前述固體化液晶層的形 成係具備下列步驟: 在前述透明基板上含有光聚合性或光交聯性的熱致液 晶化合物,以形成前述熱致液晶化合物的液晶原成爲指定 201042288 的配向構造之液晶材料層的成膜步驟; • 以不同的條件,對殘留有未曝光部、且前述液晶材料 . 層的至少2個領域照射光線,而在前述液晶材料層中,形 成前述熱致液晶化合物以含有率Pmax含有經聚合或交聯 之反應生成物的第1領域、不含有前述反應生成物而含有· 未反應之前述熱致液晶化合物的第2領域、與含有前述反 應生成物及未反應之前述熱致液晶化合物且前述反應生成 物的含有率爲P(P<Pmax)的第3領域之曝光步驟; 〇 然後,在與前述熱致液晶化合物從液晶相變化爲各向 同相之相轉移溫度相等的溫度以上,加熱前述液晶材料 層,且擾亂在前述第2領域及第3領域中未反應的前述熱 ' 致液晶化合物之液晶原的配向,在第2領域中成爲各向同 - 相之狀態的同時,在第3領域中成爲液晶原全體的配向降 低之狀態的顯像步驟;及 維持前述第2領域爲各向同相之狀態的同時,在第3 領域中使仍降低配向之前述未反應化合物聚合及/或交聯 Θ 的定影步驟。 根據本發明,可實現能容易且安定地製造、而且高品 質的相位型繞射元件。具體而言,由於經由設置第3領域 可迴避平均折射率的急遽變化,所以本發明的相位差繞射 _ 元件可抑制高階的干擾。又同樣地,由於經由設置第3領 域可抑制鑒別率(discrimination),所以可減低落在攝影 元件上的格子的陰影。又,根據本發明,可實現使用像這 樣的相位型繞射元件作爲低通濾波器所構成之攝影裝置。 201042288 【實施方式】 . 用以實施發明之形態 以下,針對本發明的態樣,一邊參照圖式一邊詳細地 説明。此外,發揮同樣或類似機能之構成要素係通過全部 的圖式賦予相同的參照符號,而省略重複的説明。 圖1係顯示關於本發明之一態樣的攝影裝置的光學系 統之槪略構成圖。在多數的受光畫素周期性形成之攝影元 件1 0、與攝影透鏡1 1之間配置繞射元件1。繞射元件i 〇 係至少具有作爲繞射格子作用之固體化液晶層、與支持該 固體化液晶層之透明基板。繞射元件1只要能得到作爲低 通濾波器所期望的特性即可,可任意地設置,惟較佳係配 * 置在攝影元件的附近’以使得固體化液晶層在攝影元件 . 側。所以可輕易地將作爲繞射格子作用之固體化液晶層與 攝影元件的間隙調節爲規定之値,且可輕易地利用透明基 板作爲保護層。 圖2係槪略地顯示關於本發明之一態樣的一部份繞射 Ο 元件的斜視圖。圖示的繞射元件1係包含透明基板2、與 形成於該表面之固體化液晶層3。 透明基板2係一般典型的玻璃板或樹脂板等的透光性 基板。作爲玻璃板的材料,可舉出例如使用鈉鈣玻璃、低 .鹼硼砂酸玻璃或無驗銘硼砂酸玻璃。作爲樹脂板的材料, 可舉出例如使用聚碳酸醋、聚甲基丙嫌酸甲醋或聚駄酸乙 ’ 二酯。 透明基板2未必一定要是硬質。例如,亦可使用塑料 201042288 薄膜等的透光性薄膜或塑料薄片等的透光性薄片。 - 固體化液晶層3係使用至少含有液晶化合物的材料戶斤 . 形成之連續膜,且包含周期性形成之第1領域3 a與第2領 域3i。在第1領域3a與第2領域3i之間設置第3領域3ηι。 在圖2所示之構造中,所謂的第1領域3a與第2領域3i, 係隔著第3領域3m而配置成條紋狀,惟不受限於此等。如 後所述般,亦可隔著第3領域3m設置第1領域與第2領 域,以構成棋盤格狀。 〇 無論是在形成哪一種構成之情形下,第1領域3&爲光 學各向異性,第2領域3i爲光學各向同性。又,位於此等 之間的第3領域3 m係第1領域與第2領域的中間狀態。 ' 各向異性領域(第1領域)3a、各向同性的領域(第2領 . 域)3i、與爲中間狀態的領域(第3領域)3m,係各自面對膜 面而對於來自法線方向入射之入射光12的表觀折射率、也 就是面内平均折射率各自不相同。 第2領域3i的面内平均折射率ni與第1領域3a的面 〇 w 内平均折射率na是不同的。第3領域3m係具有ni與na 之間的値nm來作爲面内平均折射率。nm係爲ni與na中 的任一較高之値以下,且爲任一較低之値以上。可按照面 内平均折射率成爲nm之單一領域,來構成作爲中間領域的 第3領域3 m。 或者,第3領域3 m亦可由鄰接之2以上的副領域所 構成的。此時,面内平均折射率係在每個副領域爲不同的, 但均爲ni與na之間的値。再者,第3領域的面内平均折 201042288 射率亦可在面内爲連續地變化的。此時,在與第1領域之 - 邊界中的面内平均折射率係與na相同,在與第2領域之邊 , 界中的面内平均折射率係與n i相同。所謂的「相同」不一 定要完全一致,±l〇nm左右的差異係可容許的,爲「大略 相同」之意。第3領域的面内平均折射率係可在第1領域 的面内平均折射率na與第2領域的面内平均折射率⑴之 間連續地變化。 面内平均折射率係在第1至第3領域爲各不相同,在 Ο 膜面的相同位置中’無論是光12爲怎樣的偏光成分、或是 光1 2爲怎樣的偏光狀態,表觀折射率較佳爲相同的。第1 領域3a、第2領域3i及第3領域3m的全部領域中’也就 ' 是涵蓋固體化液晶層3全面的任一領域裡’在面内方向大 . 略爲等向同性的,換句話說較佳係實質上不具有面内雙折 射率。此外,所謂的「實質上不具有」’係指以固體化液晶 層3的膜厚d與面内折射率△ η的積所求出的面内相位差 厶nd爲低於l〇nm的狀態。 〇 亦即,雖然涵蓋全面而在厚度方向具有各向異性,但 是可以在面内方向爲各向同性。換句話說’在相同位置無 論是怎樣的偏光狀態下’表觀折射率爲相同的。 如上所述,在光學性各向同性的領域3 i、各向異性的 _ 領域3 a、與爲中間狀態的領域3 m中’面内平均折射率爲 不同的。起因於面内平均折射率爲不同的,固體化液晶層 3中對於入射光1 2而在兩領域產生了相位差。經由使這樣 形成的2個領域被周期性的配置’固體化液晶層3係作用 -10 - 201042288 爲相位型的繞射格子。 • 另一方面,固體化液晶層3由於實質上涵蓋全面的面 , 内雙折射率爲零,所以變成入射光1 2之中無論是對於任何 的偏光成分,均具有等價的光學特性。對於入射光12藉由 兩領域而所賦予之相位差,在對於該光線的波長約略爲 1 / 2之情形中,本實施形態的繞射元件係能得到最高的特 性。爲此,爲了賦予該1 / 2波長分的相位差,而設定固體 化液晶層3的厚度係爲所期望的。一般而言,固體化液晶 〇 層3的厚度爲l~30/zm左右。 固體化液晶層3的光學性各向異性的領域3 a只要是與 爲各向同性之領域3i的面内平均折射率爲不同即可,無論 ' 是怎樣的構造也沒有關係。圖3 ~圖5中係圖式地表示其例 « 子。圖3~5係相當於沿著圖2所示之繞射元件的I-Ι線之 剖面圖。 在圖3中,固體化液晶層3中所含有的液晶化合物爲 棒狀液晶,在各向異性的領域3 a中的液晶原係以垂直配向 ^ 而固定化的(case 1)。光學性各向異性的領域3a與各向同 性的領域3 i相比’係面内平均折射率變小。爲此’形成促 進入射光1 2的位相之作用。 在第1領域3 a與第2領域3 i之間’存在有第3領域 3 m。在該第3領域3 m中’液晶化合物的液晶原係以比第1 領域的配向程度更低的垂直配向來丨吏其固定化°此時’第 1至第3領域的面内平均折射率係滿足以下的關係。 nignm2na(式中,ni>na) -11- 201042288 在圖4中’固體化液晶層3中所含有的液晶化合物爲 - 棒狀,在各向異性的領域3 a中的液晶原係以膽留醇型配向 . 來使其固定化的(case 2)。光學性各向異性的領域3a由於 與各向同性的領域3 i相比,面内平均折射率變大,所以形 成延遲入射光1 2之位相的作用。 在第1領域3a與第2領域3i之間,存在有第3領域 3m。在該第3領域3m中,液晶化合物的液晶原係以比第1 領域的配向程度要低的膽甾醇型配向來使其固定化的。此 Ο 時,第1至第3領域的面内平均折射率係滿足以下的關係。 nagnm^ni(式中,na>ni) 在圖5中,固體化液晶層3中所含有的液晶化合物爲 • 圓板狀液晶,在各向異性的領域3 a中的液晶原係以垂直配 . 向來使其固定化的(case 3)。光學性各向異性的領域3a由 於與各向同性的領域3 i相比,面内平均折射率變大,所以 形成延遲入射光1 2之位相的作用。 在第1領域3a與第2領域3i之間’存在有第3領域 〇 3m。在該第3領域3m中’液晶化合物的液晶原係以比第1 領域的配向程度更低的垂直配向來使其固定化。此時’第 1至第3領域的面内平均折射率係滿足以下的關係。 na2 nm2 rii(式中,na>ru) 在本實施形態的繞射元件中’固體化液晶層中所形成 之周期性的構造不一定必須爲一次元形狀。與其使光學性 各向同性的領域3i與各向異性的領域3a透過中間領域 3m’不如配列其棋盤格狀狀等二次元形狀爲佳。在該情形 -12- 201042288 下,是爲了符合將受光元件配列成一般二次元狀的攝影元 • 件之構造。爲了配合攝影元件的受光畫素爲配列成上下左 , 右方向者且可分離入射光12,而使各向同性的領域3與各 向異性的領域3a透過中間領域3m而配置形成的格子,與 將繞射元件基板配列成上下左右方向者相比,係較佳爲傾 斜約略45°而配列者。圖6中,部分地顯示具有如此配列 之固體化液晶層的繞射元件的一形態。 在使本實施形態的繞射元件作爲適合於多數的受光畫 〇 素爲周期性形成之攝影元件的低通濾波器使用的情形中, 含有光學性各向同性的領域3i與各向異性的領域3a之周 期較佳爲2 Ο # m以上。此外,所謂的「周期」係指在領域 3a與領域3i爲重複配置之方向中兩領域一組的長度。亦 - 即,如圖2所示般使2個領域配列成條紋狀之情形中,係 意味著第1領域3a的寬度與第3領域3rn的寬度和第2領 域3i的寬度之合計。在如圖6所示般使2個領域配列成棋 盤格狀之情形中,係意味著第1領域3a —邊的長度、第2 ^ 領域3i —邊的長·度、與此等的間的第3領域3„1的寬度之 合計。 在攝影元件中的受光畫素的間距,通常係以1 〇 y m以 下的周期而形成的。在繞射元件中所設置之領域的周期爲 . 低於2 0 # m之情形中,對於如此形成之攝影元件的受光畫 素的間距而言,光的分離幅度變得過大。除此之外’使用 含液晶化合物的材料,難以用領域3m隔離且確實地形成固 體化液晶層3的各向同性領域3 i與爲各向異性領域3 a。 -13- 201042288 圖7係顯示分離入射光1 2的樣子之剖面圖。如圖所 • 示,入射光12通過繞射元件1時’產生了分離之繞射光 . 1 3。圖8係顯示分離光線的樣子之槪略圖。利用繞射元件 1使入射光12分離時’形成了分離之光點14。圖8(a)中’ 係顯示將由各向同性的領域3 i與各向異性的領域3 a所構 成之格子配列成上下左右方向之情形,圖8(b)係顯示使此 等2個領域配列成約略4 5 °之情形。 與本發明之一形態有關的繞射元件,藉由在固體化液 〇 晶層3的光學性各向同性的領域3i、各向異性的領域3a 與中間領域3 m中面内平均折射率爲不同的’對於入射光 1 2而在兩領域設計成相位差者。在各向同性的領域3 i與 ' 各向異性的領域3a與中間領域3m中沒有使膜厚爲不同之 • 必要,也就是固體化液晶層3可以形成全面且均一的厚 度。當然也可以使各個領域的膜厚不同’但是從格子的陰 影不會落在攝影元件上的觀點而言,3個領域的膜厚差異 非常小爲佳,較佳爲膜厚沒有差異。 〇 _ ^ 此外,與本實施形態有關的繞射元件中,亦可在透明 基板2的固體化液晶層3沒有形成的面(背面)上,形成抗 反射膜。利用抗反射膜減低在基板表面中不需要的反射 光,而將本實施形態的繞射元件組裝至攝影裝置中之際, . 該反射光係進一步在攝影裝置内部引起漫反射,而可使攝 影元件上的圖像品質的降低受到抑制。 再者,亦可在與固體化液晶層3的透明基板2爲相反 側之面上設置抗靜電膜。藉由抗靜電膜,可防止固體化液 -14 * .201042288 晶層3帶有電荷,而可抑制所不希望的異物附著。抗靜電 膜係可藉由在固體化液晶層3上,形成例如氧化銦錫等的 . 導電性薄膜而得到》 接著,針對固體化液晶層3的形成方法進行説明。 固體化液晶層3係藉由例如在透明基板2上,形成含 有光聚合性或光交聯性的熱致液晶材料之液晶材料層,提 供該液晶材料層進行圖案曝光與熱處理而可得到。 液晶材料層係可藉由例如在透明基板2上,塗布含有 ^ 熱致液晶化合物與溶劑之液晶溶液,並按照需要使塗膜予 以乾燥而可得到。在液晶材料層中,熱致液晶化合物的液 晶原係形成指定的配向。 ' 熱致液晶化合物而言,可舉出例如烷基氰基聯苯、烷 • 氧基聯苯、烷基聯三苯、苯基環己烷、聯苯基環己烷、苯 基二環己烷、嘧啶、環己烷羧酸酯、鹵素化氰基酚酯、烷 基安息香酸酯、烷基氰基二苯基乙炔、二烷氧基二苯基乙 炔、烷基烷氧基二苯基乙炔、烷基環己基二苯基乙炔、院 〇 基二環己烷、環己基苯基乙烯、烷基環己基環己烯、烷基 苯甲醛吖阱、烯基苯甲醛吖畊、苯基萘、苯基四氫萘、苯 基十氫化萘、三鄰亞苯、五乙炔基苯、羥基丙基纖維素、 二氫苊并喹喏啉、陰丹酮、花青陰丹酮、茈四羧酸二苯并 - 咪唑、萘芘苯并咪唑、色甘酸、甲基苯基二氮烯基萘磺酸、 此等的衍生物、及彼等化合物的丙烯酸酯等。液晶化合物 係可單獨或混合使用。 以溶劑而言,可舉出例如環己酮、乙基溶纖劑乙酸酯、 -15- 201042288 丁基溶纖劑乙酸酯、1-甲氧基-2-丙基乙酸酯、二乙二醇二 • 甲基醚、乙基苯、乙二醇二乙基醚、二甲苯、乙基溶纖劑、 . 甲基正戊基酮、丙二醇單甲基醚、甲苯、甲基乙基酮、乙 酸乙酯、甲醇、乙醇、異丙醇、丁醇、異丁基酮、及石油 系溶劑等。此等的溶劑亦可單獨或可混合使用。 液晶溶液係除了前述的成分以外,在不使含有該液晶 化合物之組成物失去液晶性之範圍內,可添加例如對掌 劑、樹脂、多官能單體及/或寡聚物、光聚合引發劑、增感 〇 劑、熱聚合引發劑、鏈轉移劑、界面活性劑、聚合抑制劑、 儲存安定劑、及密著提昇劑等的成分。 對掌劑係具有光學活性部位的低分子化合物,可舉例 主要是分子量1 5 0 0以下的化合物。對掌劑係爲了在顯示 • 向列規則性之聚合性的液晶材料所發現的正單軸向列規則 性中,以誘發螺旋構造之目的而使用的。只要能達成該目 的的話,對掌劑的種類係沒有特別地限制。與顯示向列規 則性之聚合性的液晶化合物之間在溶液狀態或熔融狀態中 〇 爲相溶的,不損及該聚合性液晶化合物的液晶性,可在其 中誘發所期望的螺旋構造之任意化合物,係可作爲對掌劑 使用。 由於是爲了在液晶中誘發螺旋構造而使用的,對掌劑 • 必須至少在分子中多少具有一些的對掌性。因此,作爲這 裡所使用的對掌劑,可舉出例如具有1或2個以上的不對 稱碳之化合物、在如對掌的胺與對掌的亞颯等的雜原子上 具有不對稱點的化合物、或具有設有累積烯烴與聯萘酚等 -16 - .201042288 的軸不對稱之光學活性部位的化合物爲佳。具體而言,可 • 舉出市售的對掌向列液晶(例如 Paliocolor LC756(BASF . 公司製)、對掌摻雜劑液晶S-811(Merck公司製)等)。 對掌劑雖然取決於其螺旋構造的誘發力,惟只要對於 熱致液晶化合物而含有2重量份至30重量份左右的量的 話,即可得到其效果。 作爲樹脂,亦可使用熱可塑性樹脂及熱硬化性樹脂之 中的任一者。作爲熱可塑性樹脂,可舉出例如丁醛樹脂、 〇 苯乙烯-馬來酸共聚物、氯化聚乙烯、氯化聚丙烯、聚氯化 乙烯、氯化乙烯-乙酸乙烯酯共聚物、聚乙酸乙烯酯、聚胺 基甲酸酯系樹脂、聚酯樹脂、丙烯酸系樹脂、醇酸樹脂、 • 聚苯乙烯樹脂、聚醯胺樹脂、橡膠系樹脂、環化橡膠系樹 - 脂、纖維素類、聚丁二烯、聚乙烯、聚丙烯、及聚醯亞胺 樹脂等。作爲熱硬化性樹脂,可使用例如環氧樹脂、苯并 胍胺樹脂、松香變性馬來酸樹脂、松香變性富馬酸樹脂、 三聚氰胺樹脂、尿素樹脂' 及酚樹脂等。 〇 又’亦可使用感光性樹脂。作爲感光性樹脂,係可使 用:使具有羥基、羧基、及胺基等的反應性取代基的線狀 高分子,與具有異氰酸酯基、醛基、及環氧基等的反應性 取代基的丙儲酸化合物、甲基丙燒酸化合物、或桂皮酸反 _ 應,而將丙烯醯基、甲基丙烯醯基、及苯乙嫌基等的光交 聯性基導入線狀高分子中而成之樹脂。又,亦可使用利用 丙烯酸羥基烷酯及甲基丙烯酸羥基烷酯等的含有經基之丙 儲酸化合物或甲基丙嫌酸化合物,使苯乙燒-馬來酸酐共聚 -17- 201042288 物及α-烯烴-馬來酸酐共聚物等的含有酸酐的線狀 予以半酯化而成之樹脂。 . 作爲樹脂的先質之單體及/或寡聚物,可舉出例 酸2 -羥基乙酯、甲基丙烯酸2 -羥基乙酯、丙烯酸 丙酯、甲基丙烯酸2-羥基丙酯、丙烯酸環己酯、甲 酸環己酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二甲基 酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇三甲基丙烯酸 羥甲基丙烷三丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三甲基丙烯 〇 二季戊四醇六丙烯酸酯、二季戊四醇六甲基丙烯酸 環十二烷基丙烯酸酯、三環十二烷基甲基丙烯酸酯 氰胺丙烯酸酯、三聚氰胺甲基丙烯酸酯、環氧丙烯 " 及環氧甲基丙烯酸酯等的各種丙烯酸酯及甲基丙烯 • 丙烯酸、甲基丙烯酸、苯乙烯、乙酸乙烯酯、丙烯 甲基丙烯醯胺、Ν -羥基甲基丙烯醯胺、Ν -羥基甲基 烯醯胺、及丙烯腈等。如此的樹脂係可單獨、或亦 2種以上使用。 ❹ 在藉由對液晶材料層照射紫外線等的光而使其 情形’於液晶溶液中添加例如光聚合引發劑。 作爲光聚合引發劑,可使用例如以下的化合物 氧基二氯基苯乙酮、4-第三丁基-二氯基苯乙酮、二 -苯乙酮、1-(4 -異丙基苯基卜2_羥基-2_甲基丙烷-i. 經基環己基苯基酮' 2-甲基- l[4-(甲硫基)苯基]-2-两烷-1-酮、2-苄基-2-二甲基胺基-1-(4-味啉代苯 -卜酮等的苯乙酮系光聚合引發劑;苯偶姻、苯偶 高分子 如丙烯 2-羥基 基丙烯 丙烯酸 酯、三 酸酯、 酯、三 、三聚 酸酯、 酸酯、 醯胺、 甲基丙 可混合 硬化之 0 4-苯 乙氧基 .酮、1-味啉代 基)-丁 姻甲基 -18- 201042288 醚、苯偶姻乙基醚、苯偶姻異丙基醚、苄基二甲基縮酮等 • 的苯偶姻系光聚合引發劑;二苯基酮、苄醯安息香酸、节 . 醯安息香酸甲基、4 -苯基二苯基酮、羥基二苯基酮、丙嫌 酸化二苯基酮、4 -苄醯- 4,-甲基二苯基硫醚等的二苯基® 系光聚合引發劑,· 9 -氧硫灿喔、2 -氯基9 -氧硫Dill嗤、2 -甲 硫基妯酮、異丙基9 -氧硫妯唱、2,4 -二異丙基9 -氧硫卩山嗤 等的9-氧硫岫卩星系光聚合引發劑;2,4,6-三氯-s-三畊、2-苯基-4,6-雙(三氯甲基)-s-三畊、2-(p-甲氧基苯基卜4,6_ Ο 雙(三氯甲基)-s-三阱、2-(p-甲苯基)-4,6-雙(三氯甲基)_s_ 三阱、2-胡椒基-4,6-雙(三氯甲基)-s-三阱、2,4-雙(三氣 甲基)-6-苯乙烯基-s-三哄、2-(萘醯-1-基)-4,6-雙(三氯甲 ' 基)-s-三哄、2-(4-甲氧基-萘醯-1-基)-4,6-雙(三氯甲 • 基)-s-三畊、2,4-三氯甲基-(胡椒基)-6-三阱、2,4-三氯甲 基(4,-甲氧基苯乙烯基)-6-三阱等的三阱系光聚合引發 劑;硼酸酯系光聚合引發劑;咔唑系光聚合引發劑;及咪 唑系光聚合引發劑等。 〇 光聚合引發劑係可單獨或混合2種以上使用》其含量 係相對於液晶溶液中的液晶性化合物1 〇 〇重量份,以 0.1~30重量份爲佳,〇.3~10重量份爲較佳。 亦可同時使用光聚合引發劑與增感劑。作爲增感劑, . 可倂用α-醯氧基酯、醯基氧化膦、甲基苯基乙醛酸酯、节 基、9, 10 -菲醌、樟腦醌、乙基蒽醌、4,4’ -二乙基間苯二 甲醯基苯、3,3’ ,4,4’ -四(第三丁基過氧羰基)二苯基酮、 及4,4’ -二乙基胺基二苯基酮等的化合物。 -19- 201042288 相對於光聚合引發劑100重量份,增感劑係可以 * 〇·1~60重量份的量而含有。 . 作爲熱聚合引發劑,係可使用例如過氧化苄醯(ΒΡΟ)、 第二丁基過氧-2-乙基己酸酯(ΡΒΟ)、過氧化二-第三丁基 (PBD)、第三丁基過氧異丙基碳酸酯(ΡΒΙ)、正丁基-4,4_ 雙(第三丁基過氧)戊酸酯(PI IV)等的過氧化物引發劑; 2,2’-偶氮雙異丁腈、2,2’ -偶氮雙(2-甲基丁腈)、ι,Γ - 偶氮雙(環己烷-1腈)、2,2’ -偶氮雙(2-甲基丙烷)、2,2’ Ο -偶氮雙(2-甲基丁烷)、2,2’ -偶氮雙(2-甲基戊烷)、2,2’ -偶氮雙(2,3-二甲基丁烷)、2,2’ -偶氮雙(2-甲基己烷)、 2,2’ -偶氮雙(2,4-二甲基戊烷)、2,2’ -偶氮雙(2,3,3-三 • 甲基丁烷)、2,2’-偶氮雙(2,4,4-三甲基戊烷)、3,3,-偶氮 - 雙(3-甲基戊烷)、3,3’ -偶氮雙(3-甲基己烷)、3,3’ -偶氮 雙(3,4-二甲基戊烷)、3,3’-偶氮雙(3-乙基戊烷)、二甲基 -2,2’-偶氮雙(2-甲基丙酸酯)、二乙基-2,2’-偶氮雙(2-甲基 丙酸酯)、二-第三-二甲基-2,2’-偶氮雙(2-甲基丙酸酯)等 〇 的偶氮系引發劑等。 熱聚合引發劑係可單獨或混合2種以上使用。其含量 係相對於液晶溶液中的液晶性化合物1 0 0重量份,以 0·01~5重量份爲佳。 - 液晶溶液係可更含有多官能硫醇等的鏈轉移劑。 多官能硫醇係具有2個以上硫醇基的化合物。作爲多 官能硫醇,可舉出例如己烷二硫醇、癸烷二硫醇、;1,4 -丁 二醇雙硫代丙酸酯、1,4-丁二醇雙硫代乙醇酸酯、乙二醇 -20- 201042288 雙硫代乙醇酸酯、乙二醇雙硫代丙酸酯、三羥甲基丙 • 硫代乙醇酸酯、三羥甲基丙烷參硫代丙酸酯、三羥甲 . 烷參(3-氫硫基丁酸酯)、季戊四醇肆硫代乙醇酸酯、 四醇肆硫代丙酸酯、三氫硫基丙酸參(2 -羥基乙基)異 氰酸酯、1,4 -二甲基氫硫基苯、2、4、6 -三氫硫基-s-三 及2-(N,N-二丁基胺基)-4,6-二氫硫基-S-三畊等。此 多官能硫醇係可單獨或混合2種以上使用。 多官能硫醇係相對於液晶溶液中的液晶性化合物 〇 重量份’可以〇.2~30重量份、較佳爲0.5~15重量份 而使用。 作爲界面活性劑,可舉出例如聚氧乙烯烷基醚 ' 鹽、十二烷基苯磺酸鈉、苯乙烯-丙烯酸共聚物的鹼 - 鹽、烷基萘磺酸鈉、烷基二苯基醚二磺酸鈉、月桂基 單乙醇胺、月桂基硫酸三乙醇胺、月桂基硫酸銨、硬 單乙醇胺、硬脂酸鈉、月桂基硫酸鈉、苯乙烯-丙烯酸 物的單乙醇胺、及聚氧乙烯烷基醚磷酸酯等的陰離子 Θ 面活性劑:聚氧乙烯油烯基醚、聚氧乙烯月桂基醚、 乙烯壬基苯基醚、聚氧乙烯烷基醚磷酸酯、聚氧乙烯 糖醇酐單硬脂酸酯、及聚乙二醇單月桂酸酯等的非離 界面活性劑;烷基4級銨鹽或此等之環氧乙烷加成物 . 陽離子性界面活性劑、烷基二甲基胺基乙酸甜菜鹼等 基甜菜鹼、及烷基咪唑啉等的兩性界面活性劑。此等 單獨或混和2種以上使用。 作爲聚合抑制劑’可使用例如以下的化合物。2,e 院參 基丙 季戊 三聚 哄、 等的 100 的量 硫酸 金屬 硫酸 脂酸 共聚 性界 聚氧 山梨 子性 等的 的烷 係可 i-二- -21- 201042288 第三丁基-p-甲酚、3-第三丁基-4-羥基苯甲醚、2-第三丁 • 基-4 -羥基苯甲醚、2,2’ -亞甲基雙(4 -甲基-6 -第三丁基 . 酚)、2,2’-亞甲基雙(4-乙基-6-第三丁基酚)、4,4,-亞丁基 雙(3-甲基-6-第三丁基酚)、4,4’-硫代雙(3-甲基-6-第三丁 基酚)、苯乙烯化酚、苯乙烯化P -甲酹、1,1,3 -參(2 -甲基 -4-羥基-5-第三丁基苯基)丁烷、肆〔亞甲基- 3-(3’,5’-二- i_ 丁基-4’-羥基苯基)丙酸酯〕甲烷、十八烷基3-(3,5-二-第 三丁基-4-羥基苯基丙酸酯)、1,3,5-三甲基-2,4,6-參(3,5-O 二-第三丁基-4-羥基苄基)苯、2,2,-二羥基- 3,3’-二U -甲 基環己基)-5,5’-二甲基二苯基甲烷、4,4’-亞甲基雙(2,6-二-第三丁基酚)、參(3,5-二-第三丁基-4-羥基苯基)異三聚 • 氰酸酯、1,3,5-參(3’,5’-二-第三丁基-4-羥基苄醯)異三聚 , 氰酸酯、雙〔2 -甲基- 4- (3-n -烷硫基丙醯氧基卜5 -第三丁基 苯基〕硫化物、1-氧基-3-甲基-異丙基苯、2,5-二-第三丁 基氫醌、2,2’-亞甲基雙(4-甲基-6-壬基酚)、烷基化雙酚、 2,5-二-第三戊基氫醌、聚丁基化雙酚A、雙酚A、2,6-二- 〇 W 第三丁基-P-乙基酚、2,6-雙(2’-羥基-3-第三丁基- 5’-甲基 -苄基)-4-甲基酚、1,3,5-參(4-第三丁基-3-羥基-2,6-二甲 基苄基)異三聚氰酸酯、對酞醯二(2,6-二甲基-4-第三丁基 -3-羥基苄基硫化物)、2,6-二-第三丁基酚、2,6-二-第三丁 .基- 二甲基胺基-P-甲酚、2,2’-亞甲基-雙(4-甲基-6-環 己基酚)、甲苯乙二醇-雙〔3-(3 -第三丁基-5-甲基-4-羥基 苯基)丙酸酯〕、己二醇-雙(3,5 -二-第三丁基-4-羥基苯基) 丙酸酯、3,5 -二-第三丁基-4-羥基甲苯、6-(4 -羥基-3,5- -22- 201042288 二-第三丁基苯胺)-2,4-雙(辛硫基)-1,3,5-三阱、N,N,-六 ' 亞甲基雙(3,5 - 一 _第二丁基-4-經基-氨桂皮酸胺)、3,5-二-. 第三丁基-4-羥基苄基-磷酸二乙基酯、2,4 -二甲基-6-第三 丁基酚、4,4’-亞甲基雙(2,6-二-第三丁基酚)、4,4’-硫代 雙(2-甲基-6-第三丁基酚)、參〔β-(3,5-二-第三丁基- 4-羥基苯基)丙醯基-羥乙基〕異三聚氰酸酯、2,4,6-三丁基 酚、雙〔3,3 -雙(4’ -羥基- 3’ -第三丁基苯基)-丁酸〕乙二醇 酯、4 -羥基甲基-2,6 -二-第三丁基酚、雙(3 -甲基-4-羥基- 5-〇 第三丁基苄基)硫醚等的酚系抑制劑。又,亦可使用Ν -苯 基- Ν’ -異丙基-Ρ-苯二胺、Ν -苯基-Ν, -(1,3 -二甲基丁 基)-Ρ-苯二胺、Ν,Ν’-二苯基-Ρ-苯二胺、2,2,4-三甲基-1,2-' 二氫喹啉聚合物、及二芳基-Ρ-苯二胺等的胺系抑制劑;二 - 月桂基·硫代二丙酸酯、二硬脂基·硫代二丙酸酯、及2 -氫 硫基苯并咪唑等的硫系抑制劑;二硬脂基季戊四醇二亞磷 酸酯等的磷系抑制劑等。 液晶溶液中亦可添加用以提高其黏度的經過長時間的 w 安定性用的儲存安定劑。作爲儲存安定劑,可使用例如苄 基三甲基氯;二乙基羥基胺等的氯化4級銨;乳酸及草酸 等的有機酸;其有機酸的甲基醚;第三丁基鄰苯二酚;四 乙基膦及四苯基膦等的有機膦;亞磷酸鹽;或含有彼等2 . 種以上的混合物。 爲了提高與基板的密著性,亦可在液晶溶液中添加矽 烷偶合劑等的密著提昇劑。 作爲矽烷偶合劑,可舉出例如乙烯基參(β -甲氧基乙氧 -23- 201042288 基)矽烷、乙烯基乙氧基矽烷、乙烯基三甲氧基矽烷等的乙 • 烯基砂院類;7 _甲基丙稀酿氧基丙基二甲氧基砍院等的丙 . 烯酸矽烷類及甲基丙烯酸矽烷類;召-(3,4-環氧環己基)乙 基三甲氧基矽烷、沒-(3,4-環氧環己基)甲基三甲氧基矽 烷 '召-(3,4-環氧環己基)乙基三乙氧基矽烷、泠-(3,4-環 氧環己基)甲基三乙氧基矽烷、r-環氧丙氧基丙基三甲氧 基矽烷、及r-環氧丙氧基丙基三乙氧基矽烷等的環氧矽烷 類;N-沒(胺基乙基)r -胺基丙基三甲氧基矽烷、N- Θ (胺 〇 基乙基)7 -胺基丙基三乙氧基矽烷、N-yS (胺基乙基)r-胺 基丙基甲基二乙氧基二矽烷、r-胺基丙基三乙氧基矽烷、 7·-胺基丙基三甲氧基矽烷、及N-苯基-r -胺基等的胺基矽 • 烷類;τ-氫硫基丙基三甲氧基矽烷及r-氫硫基丙基三乙 • 氧基矽烷類;或含有彼等2種以上的混合物。 矽烷偶合劑係在液晶溶液中,相對於熱致液晶1 〇 〇質 量份,可以例如0.01至100質量份的量而含有。 使用含有如上所述的熱致液晶化合物、溶劑、及按照 0 需要的其他添加劑之液晶溶液,而形成固體化液晶層。對 液晶溶液的塗布來說,可利用例如旋轉塗布法、狹模塗布 法、凸版印刷法、絲網印刷、平版印刷、反轉印刷、及照 相凹版印刷等的印刷法;於此等的印刷法中組合膠印方式 . 而成之方法;噴墨法;或棒材塗布法等。 在液晶溶液的塗布之前,可對透明基板的表面施予打 磨等的配向處理。或者,在液晶溶液的塗布之前,在透明 基板上形成規定液晶化合物的配向之配向膜。該配向膜係 -24- 201042288 可藉由例如在透明基板上形成聚醯亞胺等的透明樹脂層, • 並對該透明樹脂層施予打磨等的配向處理而得到。該配向 . 膜亦可利用光配向技術而形成。 液晶材料層係可例如形成爲具有均一厚度之連續膜。 若根據上述之方法的話,只要塗布面爲充分平坦的,即可 將液晶材料層形成爲具有均一厚度的連續膜。在所得到的 '液晶材料層中,熱致液晶化合物的液晶原形成指定的配向 構造。 〇 所謂的「指定的配向」,只要不產生面内雙折射率的配 向,怎樣的配向都可以。例如,熱致液晶化合物爲棒狀液 晶,可使其液晶原的長軸朝向液晶材料層的法線方向而形 • 成垂直配向(case 1)。在對掌劑與棒狀的熱致液晶化合物 同時存在於液晶材料層中的情形下,可使其液晶原形成螺 旋狀配向之膽甾醇型配向(case 2)。或者,熱致液晶化合 物爲圓板狀液晶,可使該液晶原以在圓板面的法線方向平 行於液晶材料層的法線方向的方式並列而形成垂直配向 〇 W (case 3)。 對於液晶化合物的液晶原形成指定的配向構造之液晶 材料層,以規定的圖案進行曝光。在曝光部中,係以不同 的曝光條件對至少2個的領域照射光線。所謂的曝光條件 . 不同’係指曝光時間、照度、亮度等、或此等的組合不一 樣。通常係對應於各個領域以形成不同的照射能量、也就 是不同的曝光量的方式來進行曝光步驟。由於依照材料而 會看到相反則不軌的性質,在該情形中不一定有使曝光量 -25- 201042288 不同的必要。例如,對某些領域以高照度進行短時間的曝 • 光,而在其他領域以低照度進行長時間的曝光。如此,結 果可使雙方的曝光量(照度X曝光時間)相同。 以下,依照領域而舉例說明使曝光量不同的情形。 例如,對液晶材料層之中對應於第1領域3 a的領域 中,以最大的曝光量照射光線。對液晶材料層之中對應於 第3領域3m的領域,以與對應於第1領域3a的領域相比 而言爲較小的曝光量來照射光線。而且,例如不對液晶材 〇 料層之中對應於第2領域3i的領域照射光線。藉此,在液 晶材料層中照射光線的部分,在使液晶原形成之配向狀態 仍維持下,使熱致液晶化合物的聚合或交聯發生。 ' 熱致液晶化合物的聚合或交聯生成物係使其液晶原基 - 被固定化。在曝光量爲最大的領域中,熱致液晶化合物的 聚合或交聯生成物的含有率係爲最大(Pmax),未聚合及未 交聯的熱致液晶化合物的含有率係成爲最少。曝光量越 小’聚合或交聯生成物的含有率係變得越低,而未聚合及 Θ 未交聯的熱致液晶化合物的含有率則變得越高。 因此’在曝光量爲較大的領域中,液晶原係以較高的 比例使其固定化,在曝光量爲較小的領域中,液晶原係以 較低的比例使其固定化。而且,在曝光量爲零的領域,液 . 晶原不會被固定化。 具體而言’在棒狀液晶爲垂直配向(case 1)的情形中, 該液晶的長軸方向的折射率設爲ne、短軸方向的折射率設 爲η。時’在液晶材料層中,在圖案曝光步驟被光線照射之 -26- 201042288 各向異性領域的面内平均折射率na係大致上等於η。’沒 有被光線照射之各向同性的領域的面内平均折射率ni則大 . 致上等於{(ne + 2 X η。)/3}。因此,棒狀液晶由於通常爲 ne>n。,所以ni>na。第3領域的面内平均折射率nm係成 爲 ni2nm2na。 若在棒狀液晶爲膽甾醇型配向(c a s e 2 )的情形中,在 液晶材料層中,na係大致上等於{(ne + n〇)/2},而ni係大 致上等於{(ne +2 X η。)/3}。如上所述,棒狀液晶由於通常爲 ¢) ne>n。,所以na>ni。第3領域的面内平均折射率nffl係成 爲 na$nmgni。 再者,在圓板狀液晶爲垂直配向(c a s e 3 )的情形中, 該液晶在圓板面的法線方向之折射率設爲n e、圓板面内方 - 向之折射率設爲η。時,在液晶材料層中,在圖案曝光步驟 被光線照射之各向異性領域的面内平均折射率n a係大致 上等於η。,沒有被光線照射之各向同性的領域的面内平均 折射率ni則大致上等於{(ne + 2xn〇)/3}。圓板狀液晶由於通 〇 ^ 常爲n〇>ne,所以na>ni。第3領域的面内平均折射率nm 係成爲na2nm2ni。 使用於圖案曝光的光爲紫外線、可見光線及紅外線等 的電磁波。亦可取代電磁波,而改使用電子線、X射線、 . 及r射線等的放射線。可僅使用彼等之中的一種於圖案曝 光,亦可使用2種以上而進行圖案曝光。 圖案曝光步驟若爲能使上述之不均一的聚合或交聯發 生的話,可以任何的方法來進行。例如,在該曝光步驟亦 -27- 201042288 可進行複數次的使用光罩之曝光。或者,在該曝光歩驟亦 可進行使用半色調遮罩、灰色調遮罩或波長限制遮罩之曝 . 光。亦可取代光罩,而用光束在液晶材料層上掃瞄。再者’ 亦可組合此等。 第3領域係爲了使得其由反應生成物的含量爲不同之 至少2個領域而形成的,可進行曝光。此時,在液晶材料 層爲3個以上的領域中,曝光條件、例如可以曝光量爲不 同的方式來照射光線。具體而言,可以最大的曝光量對第 Ο 1領域3a所對應的領域照射光線。第3領域3m所對應的 領域之中,爲了得到反應生成物的含量爲較少的副領域, 可用較少的曝光量來照射光線。第3領域3m所對應的領域 ' 之中,爲了得到反應生成物的含量比Pmax少、但是比前述 . 副領域多的副領域,可以最大的曝光量以下且爲前述曝光 量以上的方式來照射光線。 或者,在與第1領域3a的邊界及與第2領域3i的邊 界之間’可以使反應生成物的含量從Pmax至零連續地變化 ^ 之第3領域3m形成的方式,進行曝光。如此進行的曝光係 可藉由例如增大光罩與液晶材料層的距離而有意地模糊前 述光罩的影像之方法、或藉由使用具有透過率從最大至零 連續變化的領域之半色調遮罩的方法等而達成。或者,亦 . 可藉由使曝光光線本身受到干擾而達成。具體而言,若使 用半透明反射鏡使光程長度及方向變化且進行曝光,亦可 形成干擾條紋。 反應生成物的含有率亦可在遍及第1領域3a、第3領 -28- 201042288 域3 m、及第2領域3 i的範圍內正弦波地變化。在該情形 - 下,在可控制高階的繞射光之點而言係爲有利的。 圖案曝光步驟結束之後,進行顯像步驟。亦即,加熱 液晶材料層到與使熱致液晶化合物從液晶相變化至各向同 相的相轉移溫度相同的溫度以上。 作爲未反應化合物之熱致液晶化合物的液晶原部位沒 有被固定。因爲如此,所以將液晶材料層加熱至相轉移溫 度以上時,未反應化合物的液晶原的配向降低。例如,未 Q 反應化合物的液晶原係從液晶相變化至各向同相。另一方 面,熱致液晶化合物的聚合或交聯生成物中,液晶原係被 固定的。因此,在受到光線照射的領域中,液晶化合物的 - 配向上沒有產生變化,而譬如使與曝光圖案對應的配向領 . 域予以顯像。 此外,在含有反應生成物及未反應之熱致液晶化合物 的領域(第3領域)中,經由此處的加熱,由於會使得未反 應的熱致液晶化合物之液晶原的配向混亂,而降低配向。 〇 在各領域達成不同的配向狀態之後,針對未反應的液 晶原係仍維持配向的狀態,而使未反應化合物聚合及/或交 聯。例如,仍然將液晶材料層維持在比使熱致液晶化合物 從各向同相變化至液晶層的相轉移溫度要高的溫度,而對 液晶材料層全體照射光線。 爲了使未反應化合物的幾乎全部產生聚合及/或交聯 反應’以充分的曝光量對液晶材料層照射光線。藉此,將 使未反應化合物產生聚合或交聯、且變化配向狀態之液晶 -29- .201042288 原固定化,而定影圖案。此外,在含有反應生成物及未反 - 應之熱致液晶化合物的領域(第3領域)中,在配向仍降低 . 下直接使未反應化合物聚合及/或交聯。其結果係得到各向 同相的領域與各向異相的領域透過中間領域,以規定的圖 案所形成之固體化液晶層、也就是相位差的繞射格子。 此外,與從液晶相變化至各向同相的第2相轉移溫度 相比,某些液晶化合物從各向同相變化至液晶相的第1相 轉移溫度比較低。因爲如此,所以在特定的情形中,與顯 ® 像步驟的加熱溫度相比,在利用光而定影時的液晶材料層 的溫度亦可比較低。但是,從簡便性之觀點,通常在利用 光而定影時的液晶材料層的溫度爲第1相轉移溫度以上。 ' 未反應化合物的聚合及/或交聯亦可以其他的方法來 ' 進行。 例如,在利用將未反應化合物、也就是熱致液晶化合 物加熱至比第1相轉移溫度高的聚合及/或交聯溫度而進 行聚合及/或交聯之材料的情形中,亦可取代利用光照射的 ❹ 定影,而進行利用加熱的定影。具體而言,取代利用光的 定影步驟,將液晶材料層加熱至聚合及/或交聯溫度以上, 而使未反應化合物聚合及/或交聯。藉此,以得到固體化液 晶層。此外,在顯像步驟中的加熱溫度係例如爲第1相轉 . 移溫度以上且低於聚合及/或交聯溫度。 該情形在連續的2個加熱步驟中,首先,經光照射的 領域係轉移成各向同相而成爲實質上無配向狀態。如此的 狀態係形成第2領域3 i。經光充分地照射之領域係即使經 -30- 201042288 由加熱也不會擾亂指定的配向而使其維持,而形成第1領 • 域3 a。第3領域中,係以比第2領域少但比第1領域多的 - 量而含有未反應化合物。在第2領域及第3領域中,係在 各自的狀態大致保持下而進行聚合及/或交聯。其結果能得 到圖案經定影之相位型的繞射格子。 或者,亦可在顯像步驟之後,依序進行利用加熱的定 影步驟與利用光的定影步驟。或者,亦可在顯像步驟之後, 依序進行利用光的定影步驟與利用加熱的定影步驟。再 ^ 者,亦可在顯像步驟之後,依序進行利用加熱的定影步驟、 利用光的定影步驟與利用加熱的定影步驟。組合如此的利 用光的定影步驟與利用加熱的定影步驟時,可使未反應化 ' 合物的聚合及/或交聯更確實地進行。因爲如此,所以可得 ' 到更堅固的相位型的繞射格子。 此外,在與本實施形態有關的相位型繞射元件中,亦 可在透明基板沒有形成固體化液晶層的面(背面)上,形成 抗反射膜。抗反射膜係可按照例如日本專利第3 4 9 0 2 1 4 〇 號、曰本專利第3965732號、及曰本專利第4051740號 等中所記載的手法,形成於透明基板的背面。抗反射膜的 形成係可在形成固體化液晶層之後進行,惟在固體化液晶 層會因抗反射膜的形成步驟而有受到損傷之虞的情形,最 - 好是在形成固體化液晶層之前進行。 又,本發明的相位型繞射元件在將固體化液晶層形成 於透明基板之後,亦可在與固體化液晶層的透明基板爲相 反側的表面上形成抗靜電膜。抗靜電膜係可藉由利用電阻 -31- 201042288 加熱蒸鍍法、電子束蒸鍍法、噴濺法、離子鍍敷法等’將 • 例如氧化銦錫等的透明導電膜積層於固體化液晶層上積層 . 而得到。 以上,根據本發明,可比較容易且穩定地得到高品質 的相位型繞射元件。 進一步的利益及變形對該業者爲容易的。因爲如此, 所以本發明係在比其更廣的形態中,不限定於此處所記載 之特定的記載與代表性的態樣。因此,在沒有超出基於附 u 錄的申請專利範圍及其等價物所規定之本發明中包括的槪 念的本意或範圍的範圍内,各式各樣的變形是可能。 【圖式簡單說明】 圖1係顯示關於本發明之一態樣的攝影裝置之光學系 ' 統的槪略構成圖。 圖2係槪略地顯示關於本發明之一態樣的一部份繞射 元件的斜視圖。 圖3係圖2所示的繞射元件之一例沿著I-Ι線的剖面 圖。 圖4係圖2所示的繞射元件之另一例沿著I-Ι線的剖 面圖。 圖5係圖2所示的繞射元件之另一例沿著ϊ_ι線的剖 - 面圖。 圖6係顯示關於本發明之其他態樣的一部份繞射元件 的槪略圖。 圖7係顯示入射光的分離情況之剖面圖。 -32- 201042288 圖8係顯示入射光的分離情況之模式圖。 【主要元件符號說明】 10 攝 影 元 件 11 攝 影 透 鏡 1 繞 射 元 件 2 透 明 基 板 3 固 體 化 液 晶 層 3a 光 學 各 向 異 性 的 域 3i 光 學 各 向 同 性 的 •r! 域 3 m 中 間 狀 態 的 領 域 12 入 射 光 13 繞 射 光 14 分 離 之 光 點 〇 -33-

Claims (1)

  1. .201042288 七、申請專利範圍: . 1 · 一種相位型繞射元件,其特徵係具備: 具有表面及背面之透明基板,與 設置在前述透明基板的表面上且由含有至少液晶 化合物的連續膜所構成之固體化液晶層, 前述固體化液晶層係由周期性形成之第1領域、第 2領域、及此等之間的第3領域所構成的, 前述第1領域係光學各向異性,前述第2領域係光 〇 學各向同性, 前述第3領域爲非光學各向同性,而前述液晶化合 物之液晶原的配向程度低於前述第1領域, . 前述第2領域的面内平均折射率m與前述第1領 . 域的面内平均折射率na是不同的,前述第3領域係具 有前述ni與na之間的値nm作爲面内平均折射率。 2 .如申請專利範圍第1項之相位型繞射元件,其中前述固 體化液晶層係在全面範圍內不具有面内雙折射率。 〇 3 .如申請專利範圍第1或2項之相位型繞射元件’其中前 述第3領域係由鄰接而配置之2個以上的副領域所構成 的,面内平均折射率係在前述各副領域中爲不同的° 4 .如申請專利範圍第1或2項之相位型繞射元件,其中前 述第3領域的面内平均折射率係在與前述第1領域的邊 界則與na相同,在與前述第2領域的邊界則與ni相 ' 同,在前述2個的邊界之間則連續地變化。 5 .如申請專利範圍第1或2項之相位型繞射元件’其中前 -34- 201042288 述液晶化合物爲棒狀液晶’在前述固體化液晶層中的前 述第1領域係在前述液晶化合物的液晶原爲垂直配向 的狀態來使其固定化, 前述第3領域係前述液晶化合物的液晶原以比前 述第1領域的配向程度低的垂直配向來使其固定化, 前述第1領域的面内平均折射率na、前述第2領 域的面内平均折射率ni、及前述第3領域的面内平均 折射率nm係滿足以下的關係: ni 3 nm 2 na(式中,m> na) 。 6 .如申請專利範圍第1或2項之相位型繞射元件,其中前 述液晶化合物爲棒狀液晶’在前述固體化液晶層中的前 述第1領域係在前述液晶化合物的液晶原爲膽甾醇型 配向的狀態來使其固定化, 前述第3領域係以比前述第1領域的配向程度低的 膽留醇型配向來使其固定化, 前述第1領域的面内平均折射率na、前述第2領 域的面内平均折射率ni、及前述第3領域的面内平均 折射率nm係滿足以下的關係: nag ni(式中,na>ni) 。 7.如申請專利範圍第1或2項之相位型繞射元件’其中前 述液晶化合物爲圓板狀液晶’在前述固體化液晶層中的 前述第1領域係在前述液晶化合物的液晶原爲垂直配 向的狀態來使其固定化’ 前述第3的間領域係以比前述第1領域的配向程度 -35- 201042288 低的垂直配向來使其固定化, - 前述第1領域的面内平均折射率na、前述第2領 . 域的面内平均折射率ni、及前述第3領域的面内平均 折射率nm係滿足以下的關係: na$ nmg ni(式中,na>ni) 。 8 .如申請專利範圍第1或2項之相位型繞射元件’其中經 由透過前述第3領域的前述第1領域與前述第2領域 所形成之周期爲20# m以上。 Ο 9 .如申請專利範圍第1或2項之相位型繞射元件,其中前 述周期性形成之第1領域及第2領域係構成棋盤格狀。 1 0 .如申請專利範圍第1或2項之相位型繞射元件,其中 ' 前述固體化液晶層的厚度係在全面範圍內爲均一的。 , 1 1 ·如申請專利範圍第1或2項之相位型繞射元件,其係 在前述透明基板之前述背面具備抗反射膜。 1 2 .如申請專利範圍第1或2項之相位型繞射元件,其係 在與前述固體化液晶層之前述透明基板爲反對的面上 〇 w 具有抗靜電膜。 1 3 ·如申請專利範圍第1 2項之相位型繞射元件,其中前述 抗靜電膜爲氧化銦錫。 14. 一種攝影裝置’其係至少具有多數個的受光畫素周期性 - 形成之攝影元件’且使用如申請專利範圍第丄至13項 中任一項之相位型繞射元件作爲低通濾波器而構成的。 15. —種相位型繞射元件之製造方法,其特徵係含有直接或 透過其他層而在透明基板的表面上形成固體化液晶 -36- 201042288 層’且前述固體化液晶層的形成係具備下列步驟: • 在前述透明基板上含有光聚合性或光交聯性的熱 - 致液晶化合物,以形成前述熱致液晶化合物的液晶原成 爲指定的配向構造之液晶材料層的成膜步驟; 以不同的條件,對殘留有未曝光部、且前述液晶材 料層的至少2個領域照射光線,而在前述液晶材料層 中,形成前述熱致液晶化合物以含有率Pmax含有經聚 合或交聯之反應生成物的第1領域、不含有前述反應生 〇 Μ 成物而含有未反應之前述熱致液晶化合物的第2領 域、與含有前述反應生成物及未反應之前述熱致液晶化 合物且前述反應生成物的含有率爲P(P<Pmax)的第3領 ' 域之曝光步驟; '然後,在與前述熱致液晶化合物從液晶相變化爲各 向同相之相轉移溫度相等的溫度以上,加熱前述液晶材 料層,且擾亂在前述第2領域及第3領域中未反應的前 述熱致液晶化合物之液晶原的配向,在第2領域中成爲 〇 各向同相之狀態的同時,在第3領域中成爲液晶原全體 的配向降低之狀態的顯像步驟;及 維持前述第2領域爲各向同相之狀態的同時,在第 3領域中使仍降低配向之前述未反應化合物聚合及/或 -交聯的定影步驟。 1 6 .如申請專利範圍第1 5項之製造方法,其係在前述曝光 步驟中,由前述反應生成物的含有率不同的至少2個副 領域,以使前述第3領域形成的方式進行曝光。 -37- 201042288 1 7 ·如申請專利範圍第if項之製造方法,其係在前述曝光 ' 步驟中,在和前述第1領域的邊界與前述第第2領域的 . 邊界之間,以使前述反應生成物的含有率在Pmax與零 之間連續地變化之第3領域形成的方式進行曝光。 18·如申請專利範圍第15至17項中任一項之製造方法, 其中前述熱致液晶化合物含有棒狀液晶,且在前述液晶 #料層中前述液晶原的指定配向構造爲垂直配向。 Q 19.如申請專利範圍第15至17項中任一項之製造方法, 其中前述熱致液晶化合物含有棒狀液晶,前述液晶材料 廢更含有對掌劑,且前述液晶原的指定配向構造爲膽备< - 醇型配向。 2(>•如申請專利範圍第15至17項中任一項之製造方法, 其中前述熱致液晶化合物含有圓盤狀液晶,且在前述液 料層中前述液晶原的指定配向構造爲垂直配向。 2 1 •如申請專利範圍第15至17項中任一項之製造方法, Ο #中在前述定影步驟中的前述熱致液晶化合物的前述 #合及/或交聯係利用光照射而誘發的。 2 2 ·如申請專利範圍第1 5至1 7項中任一項之製造方法, 其中前述熱致液晶化合物係藉由在比前述相轉移溫度 简的聚合及/或交聯溫度中加熱,而聚合及/或交聯的材 料; 在前述顯像步驟中,係藉由在低於前述聚合及/或 父聯溫度且爲前述相轉移溫度以上的溫度中加熱前述 液晶材料層,以擾亂前述液晶原的配向; -38- 201042288 在前述定影步驟中,係藉由將前述液晶材料層加熱 至則述聚合及/或交聯溫度以上的溫度,而使得前述未 聚合及未交聯的熱致液晶化合物予以聚合及/或交聯。 23. 如申請專利範圍第22項之製造方法,其中在前述定影 步驟中加熱的温度爲200〇c以上。 24. 如申請專利範圍第15至17項中任一項之製造方法, 其係將則述液晶材料層形成爲具有均一厚度的連續膜。 25. 如申請專利範圍第15至17項中任一項之製造方法, 其中更具備在形成前述固體化液晶層之前,於前述透明 基板的表面上形成配向膜的步驟。 2 6 ·如申請專利範圍第i 5至【7項中任一項之製造方法, 其中更具備在前述成膜步驟之前,於前述透明基板的背 面形成抗反射膜的步驟。 2 7 .如申請專利範圍第1 5至1 7項中任一項之製造方法, 其中更具備在前述定影步驟後的前述固體化液晶層之 上,形成抗靜電膜的步驟。 28.如申請專利範圍第27項之製造方法,其中前述抗靜電 膜的形成係藉由形成氧化銦錫的薄層而進行的° -39-
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