專利名稱：相位型衍射元件、其制造方法、及攝像裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及由例如電荷耦 合(CXD)元件、互補(bǔ)型金屬氧化膜半導(dǎo)體(CMOS)元件等形成的、作為低通濾波器用于周期性地形成有多個(gè)受光像素的攝像元件等中的相位型衍射元件以及其制造方法，進(jìn)一步涉及使用了該衍射元件的攝像裝置。
背景技術(shù)：
在使用了由CXD元件或CMOS元件等形成的攝像元件的攝像光學(xué)系統(tǒng)中，伴隨著偽信號(hào)(false signal)的發(fā)生而產(chǎn)生與由被攝體產(chǎn)生的光不同的色光成分(干涉條紋， moire)。為了抑制這個(gè)現(xiàn)象，一般來(lái)說(shuō)，使用對(duì)被攝體光的高空間頻率成分進(jìn)行限制的光學(xué)低通濾波器。以前，作為光學(xué)低通濾波器，利用了雙折射物質(zhì)中的尋常光線與非常光線的分離的雙折射型濾波器被廣泛使用。最被廣泛使用的雙折射型光學(xué)低通濾波器的材料為水晶或鈮酸鋰等無(wú)機(jī)晶體。由無(wú)機(jī)晶體形成的雙折射型光學(xué)低通濾波器通過(guò)合成單晶并實(shí)施切害ι]、研磨等后加工而形成為板狀。因此，有制造時(shí)需要較多的時(shí)間和勞動(dòng)這樣的缺點(diǎn)。為了解決這樣的問(wèn)題，有提案將光反應(yīng)性的液晶組合物作為雙折射型低通濾波器的材料來(lái)使用。例如，形成光反應(yīng)性的液晶組合物的薄膜，在液晶的介晶從薄膜的法線方向傾斜的狀態(tài)下使其聚合，從而得到所期望的光學(xué)特性，該內(nèi)容記載于例如日本專利第 3592383號(hào)公報(bào)?；蛘?，在介晶從法線方向的傾斜角在薄膜的厚度方向連續(xù)地變化的狀態(tài)下使其聚合，得到所期望的光學(xué)特性，該內(nèi)容記載于例如日本特開2007-93918號(hào)公報(bào)。但是，使介晶在從法線方向傾斜的方向、特別是傾斜20 70度的方向上均勻取向是困難的。在使介晶從法線方向的傾斜角在薄膜的厚度方向連續(xù)地變化的構(gòu)成時(shí)，由于相對(duì)于厚度的光線的分離幅(S印aration width)變小，因此該薄膜的膜厚必須變大。另一方面，作為光學(xué)低通濾波器，除通過(guò)雙折射來(lái)分離光線的方式以外，利用了由衍射引起光分離的衍射柵格型元件被廣泛利用。作為衍射柵格型低通濾波器而最普通的濾波器為相位型衍射元件。例如，如日本特開平4-9803號(hào)公報(bào)所記載，使用樹脂等透明材料形成在表面具有周期性凹凸形狀的板，通過(guò)凹部和凸部使光的相位產(chǎn)生相位差。利用了凹凸的相位型衍射柵格由于元件表面不平坦而容易產(chǎn)生柵格的影。另外， 有難以提高衍射效率這樣的問(wèn)題，難以在以得到高品質(zhì)的圖像為目的的攝像裝置中采用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決如上述的問(wèn)題，以提供高品質(zhì)的相位型衍射元件、及提供容易且穩(wěn)定地制造那樣的衍射元件的方法為目的。另外，本發(fā)明以提供將該衍射元件作為低通濾波器來(lái)使用的攝像裝置為目的。根據(jù)本發(fā)明的第1側(cè)面，提供一種相位型衍射元件，其特征在于，具備具有表面及背面的透明基板、設(shè)置在所述透明基板的表面且由至少含有液晶化合物的連續(xù)膜形成的固體化液晶層，所述固體化液晶層由周期性地形成的第1區(qū)域、第2區(qū)域、及它們之間的第3區(qū)域構(gòu)成，所述第1待區(qū)域?yàn)楣鈱W(xué)各向異性，所述第2區(qū)域?yàn)楣鈱W(xué)各向同性，所述第3區(qū)域不為光學(xué)各向同性，但所述液晶化合物的介晶的取向程度低于所述第1區(qū)域，所述第2區(qū)域的面內(nèi)的平均折射率Iii與所述第1區(qū)域的面內(nèi)的平均折射率^不同，所述第3區(qū)域具有所述Iii與na之間的值！^作為面內(nèi)的平均折射率。根據(jù)本發(fā)明的第2側(cè)面，提供一種攝像裝置，其至少具有周期性地形成有多個(gè)受光像素的攝像元件，將所述相位型衍射元件作為低通濾波器使用。根據(jù)本發(fā)明的第3側(cè)面，提供一種相位型衍射元件的制造方法，其特征在于，其包括在透明基板的表面上直接或者隔著其他層形成固體化液晶層的步驟，所述固體化液晶層的形成具備在所述透明基板上形成含有光聚合性或光交聯(lián)性的熱致性液晶化合物、所述熱致性液晶化合物的介晶形成為規(guī)定的取向構(gòu)造的液晶材料層的成膜工序、一邊保留未曝光部，一邊對(duì)所述液晶材料層的至少2個(gè)區(qū)域在不同的條件下照射光，在所述液晶材料層中，形成以含有率Pmax含有所述熱致性液晶化合物聚合或交聯(lián)而成的反應(yīng)產(chǎn)物的第1區(qū)域、不含有所述反應(yīng)產(chǎn)物而含有未反應(yīng)的所述熱致性液晶化合物的第 2區(qū)域、含有所述反應(yīng)產(chǎn)物及未反應(yīng)的所述熱致性液晶化合物且所述反應(yīng)產(chǎn)物的含有率為 P(P< Pfflax)的第3區(qū)域的曝光工序、之后，在與所述熱致性液晶化合物從液晶相向各向同性相變化的相轉(zhuǎn)變溫度相等的溫度以上對(duì)所述液晶材料層進(jìn)行加熱，擾亂所述第2區(qū)域及第3區(qū)域中的未反應(yīng)的所述熱致性液晶化合物的介晶的取向，使在第2區(qū)域中為各向同性相的狀態(tài)，并使在第3區(qū)域中為整體上介晶的取向降低的狀態(tài)的顯影工序、維持所述第2區(qū)域?yàn)楦飨蛲韵嗟臓顟B(tài)，并在第3區(qū)域中保持取向降低的狀態(tài)使所述未反應(yīng)化合物聚合及/或交聯(lián)的定影工序。通過(guò)本發(fā)明，能夠容易且穩(wěn)定地制造、且實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)的相位型衍射元件。具體來(lái)說(shuō)，通過(guò)設(shè)置第3區(qū)域來(lái)避免平均折射率的急劇的變化，因此本發(fā)明的相位差衍射元件能夠抑制高次干涉。另外，同樣地，通過(guò)設(shè)置第3區(qū)域來(lái)抑制向錯(cuò)(disclination)，因此能夠減少落在攝像元件上的柵格的影。另外，通過(guò)本發(fā)明，可以實(shí)現(xiàn)將那樣的相位型衍射元件作為低通濾波器使用而得到的攝像裝置。


圖1是表示本發(fā)明的一個(gè)方式所涉及的攝像裝置的光學(xué)系統(tǒng)的概略構(gòu)成圖。圖2是概略地表示本發(fā)明的一個(gè)方式所涉及的衍射元件的部分的立體圖。圖3是圖2所示的衍射元件的一個(gè)例子的沿著I-I線的剖面圖。圖4是圖2所示的衍射元件的其他例子的沿著I-I線的剖面圖。圖5是圖2所示的衍射元件的其他例子的沿著I-I線的剖面圖。圖6是表示本發(fā)明的其他方式所涉及的衍射元件的部分的概略圖。
圖7是表示入射光的分離的狀況的剖面圖。圖8是表示入射光的分離的狀況的示意圖。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。而且，對(duì)于發(fā)揮相同或類似的功能的構(gòu)成要素，在全部附圖中標(biāo)示相同的參照符號(hào)，省略重復(fù)的說(shuō)明。圖1是表示本發(fā)明的一個(gè)方式所涉及的攝像裝置的光學(xué)系統(tǒng)的概略構(gòu)成圖。在周期性地形成有多個(gè)受光像素的攝像元件10與攝像鏡頭11之間，配置衍射元件1。衍射元件 1至少具有作為衍射柵格起作用的固體化液晶層、和支撐該固體化液晶層的透明基板。衍射元件1只要能夠得到作為低通濾波器所期望的特性，能夠任意設(shè)置，但優(yōu)選以使固體化液晶層為攝像元件側(cè)的方式配置在攝像元件的附近。其理由是，容易將作為衍射柵格起作用的固體化液晶層與攝像元件的間隙調(diào)節(jié)至規(guī)定的值，容易將透明基板作為保護(hù)層來(lái)利用。圖2是概略地表示本發(fā)明的一個(gè)方式所涉及的衍射元件的部分的立體圖。圖示的衍射元件1含有透明基板2、形成在該表面的固體化液晶層3。透明基板2典型地為玻璃板或樹脂板等光透射性基板。作為玻璃板的材料，可以使用例如堿石灰玻璃、低堿硼硅酸鹽玻璃或無(wú)堿鋁硼硅酸鹽玻璃。作為樹脂板的材料，可以使用例如聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯或聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯。透明基板2不必是硬質(zhì)的。例如，可以使用塑料薄膜等光透射性薄膜或塑料薄片等光透射性薄片。固體化液晶層3為使用至少含有液晶化合物的材料而形成的連續(xù)膜，含有周期性形成的第1區(qū)域3a和第2區(qū)域3i。在第1區(qū)域3a與第2區(qū)域3i之間，配設(shè)第3區(qū)域3m。 在圖2所示的構(gòu)造中，第1區(qū)域3a與第2區(qū)域3i隔著第3區(qū)域3m被配置為條紋狀，但不限于此。還可以如后述，以構(gòu)成方格花紋的方式隔著第3區(qū)域3m配置第1區(qū)域和第2區(qū)域。即使設(shè)為任一個(gè)構(gòu)成，第1區(qū)域3a均為光學(xué)各向異性，而第2區(qū)域3i均為光學(xué)各向同性。另外，位于它們之間的第3區(qū)域3m為第1區(qū)域與第2區(qū)域的中間的狀態(tài)。各向異性的區(qū)域(第1區(qū)域)3a、各向同性的區(qū)域(第2區(qū)域)3i與中間狀態(tài)的區(qū)域(第3區(qū)域)3m的對(duì)于分別從法線方向朝膜面入射的光12的表觀上的折射率、即面內(nèi)的平均折射率分別不同。第2區(qū)域3i的面內(nèi)的平均折射率Iii與第1區(qū)域3a的面內(nèi)的平均折射率na不同。 第3區(qū)域3m具有位于Iii與na之間的值nm作為面內(nèi)的平均折射率。nm在Iii與na中任一個(gè)較高的值以下且任一個(gè)較低的值以上。通過(guò)面內(nèi)的平均折射率為nm的單一區(qū)域，能夠構(gòu)成作為中間區(qū)域的第3區(qū)域3m。 或者，第3區(qū)域3m可以由鄰接的2個(gè)以上的副區(qū)域構(gòu)成。此時(shí)，面內(nèi)的平均折射率在各副區(qū)域中不同，但均為Iii與na之間的值。進(jìn)而，第3區(qū)域的面內(nèi)的平均折射率也可以在面內(nèi)連續(xù)地變化。此時(shí)，與第1區(qū)域的邊界處的面內(nèi)的平均折射率與~相同，與第2區(qū)域的邊界處的面內(nèi)的平均折射率與Hi相同?！跋嗤笔侵笡]必要完全一致，允許士 IOnm左右的誤差，是“大致相同”的意思。第3區(qū)域的面內(nèi)的平均折射率能夠在第1區(qū)域的面內(nèi)的平均折射率na與第2區(qū)域的面內(nèi)的平均折射率Iii之間連續(xù)地變化。面內(nèi)的平均折射率在各第1至第3區(qū)域中不同，另一方面，優(yōu)選在膜面的相同位置中，即使是光12的任何偏振光成分、或者光12是任何偏振光狀態(tài)，表觀上的折射率也相同。 優(yōu)選在第1區(qū)域3a、第2區(qū)域3i及第3區(qū)域3m的所有區(qū)域中，也就是固體化液晶層3的遍及全面的任一個(gè)區(qū)域均在面內(nèi)方向大致各向同性，換句話說(shuō)即實(shí)質(zhì)上不具有面內(nèi)雙折射率。而且，“實(shí)質(zhì)上不具有”是指，用固體化液晶層3的膜厚d與面內(nèi)折射率Δη的乘積求出的面內(nèi)相位差A(yù)nd小于IOnm的狀態(tài)。S卩，能夠 實(shí)現(xiàn)在遍及全面上即使在厚度方向具有各向異性、但在面內(nèi)方向?yàn)楦飨蛲?。換句話說(shuō)，在相同位置上，即使在任何偏振光狀態(tài)下，表觀上的折射率均相同。如上述，在光學(xué)各向同性的區(qū)域3i、各向異性的區(qū)域3a、和中間狀態(tài)的區(qū)域3m中， 面內(nèi)的平均折射率不同。由于面內(nèi)的平均折射率不同，導(dǎo)致在固體化液晶層中對(duì)于入射光 12在兩區(qū)域產(chǎn)生相位差。通過(guò)將這樣的2個(gè)區(qū)域周期性地配置，使得固體化液晶層3作為相位型的衍射柵格起作用。另一方面，固體化液晶層3在遍及全面上實(shí)質(zhì)性的面內(nèi)雙折射率為零，因此對(duì)于入射光12中的任一個(gè)偏振光成分均具有等價(jià)的光學(xué)特性。在對(duì)于入射光12通過(guò)兩區(qū)域而產(chǎn)生的相位差為相對(duì)于該光線的波長(zhǎng)的大致1/2時(shí)，本實(shí)施方式的衍射元件可以得到最高的特性。因此，期望以產(chǎn)生該1/2波長(zhǎng)量的相位差的方式來(lái)設(shè)定固體化液晶層3的厚度。一般來(lái)說(shuō)，固體化液晶層3的厚度為1 30 μ m左右。固體化液晶層3的光學(xué)各向異性的區(qū)域3a只要與各向同性的區(qū)域3i的面內(nèi)的平均折射率不同，則任何構(gòu)造都可以。在圖3 圖5中，模式地表示其例子。圖3 5相當(dāng)于圖2所示的衍射元件的沿著I-I線的剖面圖。在圖3中，固體化液晶層3中所含有的液晶化合物為棒狀液晶，各向異性的區(qū)域3a 中的介晶在垂直(homeotropic)取向下被固定化(例1)。光學(xué)各向異性的區(qū)域3a與各向同性的區(qū)域3i相比，面內(nèi)的平均折射率變小。因此，起到使入射光12的相位前進(jìn)的作用。在第1區(qū)域3a與第2區(qū)域3i之間，存在第3區(qū)域3m。在該第3區(qū)域3m中，液晶化合物的介晶以比第1區(qū)域取向程度低的垂直取向被固定化。此時(shí)，第1至第3區(qū)域的面內(nèi)平均折射率滿足以下的關(guān)系。Iii 彡 nm 彡 na(其中 Iii > na)在圖4中，固體化液晶層3中所含有的液晶化合物為棒狀，各向異性的區(qū)域3a中的介晶以膽甾醇(cholesteric)取向被固定化(例2)。光學(xué)各向異性的區(qū)域3a與各向同性的區(qū)域3i相比，面內(nèi)的平均折射率變大，因此其起到使入射光12的相位延遲的作用。在第1區(qū)域3a與第2區(qū)域3i之間，存在第3區(qū)域3m。在該第3區(qū)域3m中，液晶化合物的介晶以比第1區(qū)域取向程度低的膽留醇取向被固定化。此時(shí)，第1至第3區(qū)域的面內(nèi)平均折射率滿足以下的關(guān)系。na 彡 nm 彡 Iii (其中 na > Iii)在圖5中，固體化液晶層3中所含有的液晶化合物為圓板狀液晶，各向異性的區(qū)域 3a中的介晶以垂直取向被固定化(例3)。光學(xué)各向異性的區(qū)域3a與各向同性的區(qū)域3i 相比，面內(nèi)的平均折射率變大，因此起到使入射光12的相位延遲的作用。在第1區(qū)域3a與第2區(qū)域3i之間，存在第3區(qū)域3m。在該第3區(qū)域3m中，以液晶化合物的介晶以比第1區(qū)域取向程度低的垂直取向被固定化。此時(shí)，第1至第3區(qū)域的面內(nèi)平均折射率滿足以下的關(guān)系。
在本實(shí)施方式的衍射元件中，形成在固體化液晶層上的周期性的構(gòu)造沒有必要一定是一維形狀。不如說(shuō)優(yōu)選將光學(xué)各向同性的區(qū)域3i與各向異性的區(qū)域3a隔著中間區(qū)域 3m配置成方格花紋狀等二維形狀。這是因?yàn)榇藭r(shí)與通常將受光元件配列為二維形狀的攝像元件的構(gòu)造相一致。為了能夠與將攝像元件的受光像素配列在上下左右方向的結(jié)構(gòu)相對(duì)應(yīng)地分離入射光12，將各向同性的區(qū)域3i與各向異性的區(qū)域3a隔著中間區(qū)域3m配置而成的柵格與配列在衍射元件基板的上下左右方向相比，更優(yōu)選大致傾斜45°地配列。在圖6 中，局部地表示具有這樣的配列的固體化液晶層3的衍射元件的一個(gè)方式。在將本實(shí)施方式的衍射元件作為適用于周期性地形成有多個(gè)受光像素的攝像元件的低通濾波器使用時(shí)，含有光學(xué)各向同性的區(qū)域3i和各向異性的區(qū)域3a的周期優(yōu)選為 20 μ m以上。而且，“周期”是指將區(qū)域3a與區(qū)域3i反復(fù)設(shè)置的方向上的兩區(qū)域一組的長(zhǎng)度。即，在如圖2所示將2個(gè)區(qū)域配置成條紋狀時(shí)，其意指第1區(qū)域3a的寬度、第3區(qū)域3m 的寬度與第2區(qū)域3i的寬度的總計(jì)。在如圖6所示將2個(gè)區(qū)域配置為方格花紋時(shí)，其意指第1區(qū)域3a的一邊的長(zhǎng)度、第2區(qū)域3i的一邊的長(zhǎng)度、它們之間的第3區(qū)域3m的寬度的總、ο攝像元件中的受光像素的間距通常以10 μ m以下的周期形成。在設(shè)置于衍射元件上的區(qū)域的周期小于20 μ m時(shí)，相對(duì)于這樣的攝像元件的受光像素的間距，光的分離幅變得過(guò)大。另外，難以使用含有液晶化合物的材料將固體化液晶層3的各向同性的區(qū)域3i與各向異性的區(qū)域3a用區(qū)域3m隔離并確實(shí)地形成。圖7是表示入射光12的分離的狀況的剖面圖。如圖示，如果入射光12穿過(guò)衍射元件1，則產(chǎn)生分離的衍射光13。圖8是表示光的分離的狀況的概略圖。如果通過(guò)衍射元件1分離入射光12，則產(chǎn)生分離的光點(diǎn)14。在圖8(a)中，表示由各向同性的區(qū)域3i與各向異性的區(qū)域3a形成的柵格配列在上下左右方向的情況，圖8(b)表示這2個(gè)區(qū)域以大致 45°配列的情況。本發(fā)明的一個(gè)方式所涉及的衍射元件為以下的元件通過(guò)在固體化液晶層3的光學(xué)各向同性的區(qū)域3i、各向異性的區(qū)域3a和中間區(qū)域3m中使得面內(nèi)的平均折射率不同，從而對(duì)于入射光12在兩區(qū)域中設(shè)置相位差。沒有必要使各向同性的區(qū)域3i、各向異性的區(qū)域 3a和中間區(qū)域3m的膜厚不同，即可以將固體化液晶層3設(shè)為遍及全面為均勻的厚度。當(dāng)然，也可以在各自的各區(qū)域使膜厚不同，但從不使柵格的影子落在攝像元件上的觀點(diǎn)出發(fā)， 優(yōu)選使得3個(gè)區(qū)域的膜厚差極小，更加優(yōu)選沒有膜厚差。而且，在本實(shí)施方式所涉及的衍射元件中，可以在透明基板2的沒有形成固體化液晶層3的面(背面)上形成反射防止膜。通過(guò)反射防止膜來(lái)降低基板表面上的不需要的反射光，在將本實(shí)施方式的衍射元件組裝到攝像裝置中時(shí)，能夠抑制該反射光在攝像裝置內(nèi)部進(jìn)一步引起漫反射，從而抑制攝像元件上的圖像質(zhì)量降低。進(jìn)而，可以在固體化液晶層3的與透明基板2成相反側(cè)的面上設(shè)置靜電防止膜。通過(guò)靜電防止膜，能夠防止固體化液晶層3帶電荷，從而抑制不期望的異物的附著。靜電防止膜通過(guò)在固體化液晶層3上形成例如氧化銦錫等導(dǎo)電性薄膜而得到。接著，對(duì)固體化液晶層3的形成方法進(jìn)行說(shuō)明。固體化液晶層3通過(guò)例如在透明基板2上形成含有光聚合性或光交聯(lián)性的熱致液晶材料的液晶材料層、并對(duì)該液晶材料層進(jìn)行圖案曝光和熱處理來(lái)得到。 液晶材料層通過(guò)例如在透明基板2上涂布含有熱致性液晶化合物和溶劑的液晶溶液、根據(jù)需要使涂膜干燥而得到。在液晶材料層中，熱致性液晶化合物的介晶為規(guī)定的取向。作為熱致性液晶化合物，可以列舉出例如烷基氰基聯(lián)苯、烷氧基聯(lián)苯、烷基聯(lián)三苯、苯基環(huán)己烷、聯(lián)苯基環(huán)己烷、苯基聯(lián)環(huán)己烷、嘧啶、環(huán)己烷羧酸酯、鹵化氰基苯酚酯、烷基安息香酸酯、烷基氰基二苯乙炔、二烷氧基二苯乙炔、烷基烷氧基二苯乙炔、烷基環(huán)己基二苯乙炔、烷基聯(lián)環(huán)己烷、環(huán)己基苯基乙烯、烷基環(huán)己基環(huán)己烯、烷基苯甲醛吖嗪、鏈烯基苯甲醛吖嗪、苯基萘、苯基四氫化萘、苯基十氫化萘、三鄰亞苯、五乙炔基苯、羥丙基纖維素、苊并喹喔啉、陰丹酮、花青陰丹酮、茈四羧酸二苯并咪唑、萘?；讲⑦溥?、色苷酸、甲基苯基二氮烯基萘磺酸、它們的衍生物、及這些化合物的丙烯酸酯等。液晶化合物可以單獨(dú)使用或者混合使用。作為溶劑，可以列舉出例如環(huán)己酮、乙基溶纖劑乙酸酯、丁基溶纖劑乙酸酯、1-甲氧基-2-丙基乙酸酯、二甘醇二甲基醚、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、異丁酮、及石油類溶劑等。這些溶劑也可以單獨(dú)使用或者混合使用。液晶溶液中除上述成分以外，可以在含有該液晶化合物的組合物不喪失液晶性的范圍內(nèi)，添加例如手性試劑、樹脂、多官能團(tuán)單體及/或低聚物、光聚合引發(fā)劑、增感劑、熱聚合引發(fā)劑、鏈轉(zhuǎn)移劑、表面活性劑、阻聚劑、貯藏穩(wěn)定劑、及密合提高劑等成分。手性試劑是具有光學(xué)活性部位的低分子化合物，主要可列舉出分子量為1500以下的化合物。采用手性試劑的目的是，對(duì)顯示向列規(guī)則性的聚合性液晶材料所實(shí)現(xiàn)的正的一軸向列規(guī)則性引發(fā)螺旋結(jié)構(gòu)。只要能達(dá)到此目的，手性試劑的種類沒有特別的限定。可以將與顯示向列規(guī)則性的聚合性液晶材料之間在溶液狀態(tài)或熔融狀態(tài)下相容的、不損害該聚合性液晶化合物的液晶性且能夠?qū)ζ湟l(fā)所希望的螺旋結(jié)構(gòu)的任意的化合物作為手性試劑使用。由于是為了對(duì)液晶引發(fā)螺旋結(jié)構(gòu)而采用的，因此手性試劑需要至少在分子中具有任一種手性。所以，作為這里所用的手性試劑，例如優(yōu)選具有1個(gè)或2個(gè)以上的不對(duì)稱碳的化合物、如手性的胺或手性的亞砜等在雜原子上具有不對(duì)稱點(diǎn)的化合物、或累積烯烴或聯(lián)萘等具有軸不對(duì)稱的光學(xué)活性部位的化合物。具體地講，可列舉出市售的手性向相液晶 (例如PaliocolorLC756 (BASF公司制造)、手性摻雜液晶S-811 (Merck公司制造)等)。手性試劑根據(jù)其螺旋構(gòu)造的誘導(dǎo)力而有所不同，但如果相對(duì)于熱致性液晶化合物含有2重量份至30重量份左右的量，則能夠得到其效果。作為樹脂，可以使用熱塑性樹脂樹脂及熱固性樹脂中的任一個(gè)。作為熱塑性樹脂， 可以列舉例如丁縮醛樹脂、苯乙烯_馬來(lái)酸共聚物、氯化聚乙烯、氯化聚丙烯、聚氯乙烯、氯乙烯_醋酸乙烯酯共聚物、聚醋酸乙烯酯、聚氨酯類樹脂、聚酯樹脂、丙烯酸類樹脂、醇酸樹月旨、聚苯乙烯樹脂、聚酰胺樹脂、橡膠類樹脂、環(huán)化橡膠類樹脂、纖維素類、聚丁二烯、聚乙烯、聚丙烯及聚酰亞胺樹脂等。作為熱固性樹脂，可以使用例如環(huán)氧樹脂、苯并胍胺樹脂、松香改性馬來(lái)酸樹脂、松香改性富馬酸樹脂、蜜胺樹脂、尿素樹脂及酚醛樹脂等。另外，也可以使用感光性樹脂。作為感光性樹脂，可以使用使具有羥基、羧基和氨基等反應(yīng)性取代基的線狀高分子與具有異氰酸酯基、醛基和環(huán)氧基等反應(yīng)性取代基的丙烯酸化合物、甲基丙烯酸化合物或肉桂酸發(fā)生反應(yīng)、從而將丙烯酰基、甲基丙烯酰基及苯乙烯基等光交聯(lián)性基團(tuán)導(dǎo)入至線狀高分子中而得到的樹脂。另外，還可以使用通過(guò)丙烯酸羥基烷基酯及甲基丙烯酸羥基烷基酯等具有羥基的丙烯酸化合物或甲基丙烯酸化合物將含有苯乙烯-馬來(lái)酸酐共聚物和α-烯烴-馬來(lái)酸酐共聚物等酸酐的線狀高分子進(jìn)行半酯化而得到的樹脂。作 為樹脂的前體即單體及/或低聚物，可以列舉出例如丙烯酸2-羥基乙酯、甲基丙烯酸2-羥基乙酯、丙烯酸2-羥基丙酯、甲基丙烯酸2-羥基丙酯、丙烯酸環(huán)己酯、甲基丙烯酸環(huán)己酯、二丙烯酸聚乙二醇酯、二甲基丙烯酸聚乙二醇酯、三丙烯酸季戊四醇酯、三甲基丙烯酸季戊四醇酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、六丙烯酸二季戊四醇酯、六甲基丙烯酸二季戊四醇酯、丙烯酸三環(huán)癸酯、甲基丙烯酸三環(huán)癸酯、蜜胺丙烯酸酯、蜜胺甲基丙烯酸酯、環(huán)氧丙烯酸酯和環(huán)氧甲基丙烯酸酯等各種丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯；丙烯酸、甲基丙烯酸、苯乙烯、醋酸乙烯酯、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-羥甲基丙烯酰胺、N-羥甲基甲基丙烯酰胺、及丙烯腈等。這些樹脂可以單獨(dú)使用或者混合2種以上使用。通過(guò)照射紫外線等光使液晶材料層固化時(shí)，在液晶溶液中添加例如光聚合引發(fā)劑。作為光聚合引發(fā)劑，可以使用例如以下的化合物。4-苯氧基二氯苯乙酮、4-叔丁基二氯苯乙酮、二乙氧基苯乙酮、1- (4-異丙基苯基)-2-羥基-2-甲基丙烷-1-酮、1-羥基環(huán)己基苯基酮、2-甲基-1 [4-甲基硫代苯基]-2-嗎啉丙烷-1-酮、2-芐基-2- 二甲基氨基-1-(4-嗎啉苯基)_ 丁烷-1-酮等苯乙酮類光聚合引發(fā)劑；苯偶姻、苯偶姻甲基醚、苯偶姻乙基醚、苯偶姻異丙基醚和芐基二甲基縮酮等苯偶姻類光聚合引發(fā)劑，二苯甲酮、苯甲酰苯甲酸、苯甲酰苯甲酸甲酯、4-苯基二苯甲酮、羥基二苯甲酮、丙烯酸化二苯甲酮、4-苯甲酰-4’-甲基二苯基硫化物等二苯甲酮類光聚合引發(fā)劑；噻噸酮、2-氯噻噸酮、2-甲基噻噸酮、異丙基噻噸酮、2，4_ 二異丙基噻噸酮等噻噸酮類光聚合引發(fā)劑；2，4，6_三氯-均三嗪、 2-苯基-4，6-雙(三氯甲基)_均三嗪、2-(對(duì)甲氧基苯基)-4，6-雙(三氯甲基)_均三嗪、 2_(對(duì)甲苯基)-4，6_雙(三氯甲基)_均三嗪、2-胡椒基-4，6-雙(三氯甲基)_均三嗪、2， 4-雙(三氯甲基)-6_苯乙烯基-均三嗪、2-(萘-1-基)-4，6_雙(三氯甲基)_均三嗪、 2- (4-甲氧基-萘-1-基)-4，6-雙(三氯甲基)-均三嗪、2，4-三氯甲基-(胡椒基)-6-三嗪、2，4_三氯甲基-(4’-甲氧基苯乙烯基)-6_三嗪等三嗪類光聚合引發(fā)劑；硼酸鹽類光聚合引發(fā)劑；咔唑類光聚合引發(fā)劑；以及咪唑類光聚合引發(fā)劑等。光聚合引發(fā)劑可以單獨(dú)使用或者混合2種以上使用。其含量?jī)?yōu)選相對(duì)于液晶溶液中的液晶性化合物100重量份為0. 1 30重量份，更加優(yōu)選為0. 3 10重量份。光聚合引發(fā)劑也可以與增感劑一起使用。作為增感劑，可以并用α -酰氧基酯、酰基氧化膦、甲基苯基乙醛酸酯、苯偶酰、9，10-菲醌、莰醌、乙基蒽醌、4，4’ - 二乙基間二苯代酚酞、3，3’，4，4’ -四(叔丁基過(guò)氧羰基)二苯甲酮及4，4’ - 二乙基氨基二苯甲酮等化合物。增感劑可以含有相對(duì)于光聚合引發(fā)劑100重量份為0. 1 60重量份的量。作為熱聚合引發(fā)劑，可以使用例如過(guò)氧化苯甲酰(BPO)、叔丁基過(guò)氧-2-乙基己酸酯(PBO)、二叔丁基過(guò)氧化物(PBD)、叔丁基過(guò)氧異丙基碳酸酯(PBI)、和正丁基-4，4-雙 (叔丁基過(guò)氧)戊酸酯(PIIV)等過(guò)氧化物引發(fā)劑；2，2’-偶氮二異丁腈、2，2’-偶氮二 (2-甲基丁腈)、1，1’ _偶氮二(環(huán)己烷-1-腈)、2，2’ -偶氮二(2-甲基丙烷)、2，2’ -偶氮二(2-甲基丁烷)、2，2’-偶氮二(2-甲基戊烷)、2，2’ -偶氮二(2，3_ 二甲基丁烷)、2， 2，_偶氮二(2-甲基己烷)、2，2，_偶氮二(2，4_ 二甲基戊烷)、2，2，_偶氮二(2，3，3_三甲基丁烷)、2，2，-偶氮二(2，4，4_三甲基戊烷)、3，3，-偶氮二(3-甲基戊烷)、3，3，-偶氮二(3-甲基己烷)、3，3，_偶氮二(3，4_ 二甲基戊烷)、3，3，-偶氮二(3-乙基戊烷)、二甲基-2，2，-偶氮二(2 -甲基丙酸酯)、二乙基-2，2，-偶氮二(2-甲基丙酸酯)、二 -tert- 二甲基-2，2’ -偶氮二(2-甲基丙酸酯)等偶氮類引發(fā)劑等。

熱聚合引發(fā)劑可以單獨(dú)使用或者混合2種以上使用。其含量?jī)?yōu)選相對(duì)于液晶溶液中的液晶性化合物100重量份為0. 01 5重量份。液晶溶液也可以進(jìn)一步含有多官能硫醇等鏈轉(zhuǎn)移劑。多官能硫醇是具有2個(gè)以上硫醇基的化合物。作為多官能硫醇，可以列舉出例如己二硫醇、癸二硫醇、1，4_ 丁二醇雙硫代丙酸酯、1，4_ 丁二醇雙硫代乙醇酸酯、乙二醇雙硫代乙醇酸酯、乙二醇雙硫代丙酸酯、三羥甲基丙烷三硫代乙醇酸酯、三羥甲基丙烷三硫代丙酸酯、三羥甲基丙烷三(3-巰基丁酸酯)、季戊四醇四硫代乙醇酸酯、季戊四醇四硫代丙酸酯、三巰基丙酸三(2-羥乙基)異氰脲酸酯、1，4_ 二甲基巰基苯、2，4，6_三巰基-均三嗪、 以及2-(N，N-二丁基氨基)-4，6-二巰基-均三嗪等。這些多官能硫醇可以單獨(dú)使用或者混合2種以上使用。多官能硫醇能夠以相對(duì)于液晶溶液中的液晶化合物100重量份為0. 2 30重量份、優(yōu)選0. 5 15重量份的量使用。作為表面活性劑，可以列舉出例如聚氧乙烯烷基醚硫酸鹽、十二烷基苯磺酸鈉、苯乙烯_丙烯酸共聚物的堿金屬鹽、烷基萘磺酸鈉、烷基二苯基醚二磺酸鈉、月桂基硫酸單乙醇胺、月桂基硫酸三乙醇胺、月桂基硫酸銨、硬脂酸單乙醇胺、硬脂酸鈉、月桂基硫酸鈉、苯乙烯_丙烯酸共聚物的單乙醇胺及聚氧乙烯烷基醚磷酸酯等陰離子型表面活性劑；聚氧乙烯油烯醚、聚氧乙烯月桂基醚、聚氧乙烯壬基苯基醚、聚氧乙烯烷基醚磷酸酯、聚氧乙烯山梨糖醇酐單硬脂酸酯及聚乙二醇單月桂酯等非離子型表面活性劑；烷基季銨鹽及它們的氧化乙烯加成物等陽(yáng)離子型表面活性劑；烷基二甲基氨基醋酸甜菜堿等烷基甜菜堿及烷基咪唑啉等兩性表面活性劑。這些物質(zhì)可以單獨(dú)使用或者混合2種以上使用。作為阻聚劑，例如可以使用以下化合物。例如2，6_ 二叔丁基對(duì)甲酚、3-叔丁基-4-羥基苯甲醚、2-叔丁基-4-羥基苯甲醚、2，2 ’ -亞甲基雙(4-甲基-6-叔丁基苯酚)、 2，2’ -亞甲基雙(4-乙基-6-叔丁基苯酚)、4，4’ - 丁叉雙(3-甲基-6-叔丁基苯酚)、4， 4’ -硫代雙(3-甲基-6-叔丁基苯酚)、苯乙烯化苯酚、苯乙烯化對(duì)甲酚、1，1，3_三(2-甲基-4-羥基-5-叔丁基苯基)丁烷、四[亞甲基_3-(3’，5’ - 二-1-丁基-4’ -羥基苯基) 丙酸酯]甲烷、十八烷基3-(3，5_ 二叔丁基-4-羥基苯基丙酸酯)、1，3，5_三甲基_2，4， 6-三(3，5-二叔丁基-4-羥基芐基)苯、2，2，- 二羥基-3，3，- 二(α -甲基環(huán)己基)-5， 5，- 二甲基二苯基甲烷、4，4，-亞甲基雙(2，6-二叔丁基苯酚)、三(3，5_ 二叔丁基-4-羥基苯基)異氰脲酸酯、1，3，5-三(3，，5，-二叔丁基-4-羥基苯甲酰)異氰脲酸酯、雙[2-甲基-4-(3-正烷基硫代丙酰氧基)-5-叔丁基苯基]硫化物、1-氧-3-甲基-異丙基苯、2，5-二叔丁基氫醌、2，2’ -亞甲基雙(4-甲基-6-壬基苯酚)、烷基化雙酚、2，5-二叔戊基氫醌、聚丁基化雙酚A、雙酚A、2，6-二叔丁基-對(duì)乙基苯酚、2，6_雙(2’ -羥基-3-叔丁基-5，-甲基-芐基)-4_甲基苯酚、1，3，5_三(4-叔丁基-3-羥基-2，6-二甲基芐基)異氰脲酸酯、對(duì)苯二甲酰基-二(2，6- 二甲基-4-叔丁基-3-羥基芐基硫化物)、2，6- 二叔丁基苯酚、2，6_ 二叔丁基-α-二甲基氨基-對(duì)甲酚、2，2’ -亞甲基-雙(4-甲基_6_環(huán)己基苯酚)、三乙二醇-雙[3- (3-叔丁基-5-甲基-4-羥基苯基)丙酸酯]、六亞甲基二醇-雙 (3，5- 二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸酯、3，5- 二叔丁基-4-羥基甲苯、6- (4-羥基-3，5- 二叔丁基苯胺)-2，4-雙(辛硫基)-1，3，5-三嗪、隊(duì)^ -六亞甲基雙(3，5-二叔丁基-4-羥基_氫化肉桂酰胺)、3，5- 二叔丁基-4-羥基芐基-磷酸二乙基酯、2，4- 二甲 基-6-叔丁基苯酚、4，4’-亞甲基雙(2，6-二叔丁基苯酚)、4，4’-硫代雙(2-甲基_6_叔丁基苯酚)、 三[β-(3，5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酰基_氧基乙基]-異氰脲酸酯、2，4，6_三丁基苯酚、雙[3，3-雙(4’ -羥基-3’ -叔丁基苯基)-丁酸]二醇酯、4-羥甲基-2，6-二叔丁基苯酚、雙(3-甲基-4-羥基-5-叔丁基芐基)硫化物等苯酚類阻聚劑。另外，還可以使用 N-苯基-N’ -異丙基-對(duì)苯二胺、N-苯基-N，_(1，3-二甲基丁基)-對(duì)苯二胺、N，N’ - 二苯基-對(duì)苯二胺、2，2，4_三甲基-1，2-二氫喹啉聚合物、以及二芳基-對(duì)苯二胺等胺類阻聚劑；硫代二丙酸二月桂酯、硫代二丙酸二硬脂酯、以及2-巰基苯并咪唑等硫類阻聚劑；二硬脂基季戊四醇二亞磷酸酯等磷類阻聚劑等。在液晶溶液中，為了提高其粘度的經(jīng)時(shí)穩(wěn)定性，也可以添加貯藏穩(wěn)定劑。作為貯藏穩(wěn)定劑，可以使用例如芐基三甲基氯化物、二乙基羥基胺等氯化季銨鹽、乳酸和草酸等有機(jī)酸；該有機(jī)酸的甲基醚；叔丁基鄰苯二酚、四乙基膦及四苯基膦等有機(jī)膦、亞磷酸鹽、或含有它們中的2種以上的混合物。在液晶溶液中，為了提高與基板的密合性，也可以添加硅烷偶聯(lián)劑等密合提高劑。作為硅烷偶聯(lián)劑，可以列舉出例如乙烯基三(β -甲氧基乙氧基)硅烷、乙烯基乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷等乙烯基硅烷類；Y “甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷等丙烯酸硅烷類及甲基丙烯酸硅烷類；β-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷、β_(3， 4-環(huán)氧環(huán)己基)甲基三甲氧基硅烷、β-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基三乙氧基硅烷、β-(3， 4-環(huán)氧環(huán)己基)甲基三乙氧基硅烷、Y-環(huán)氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷及Y-環(huán)氧丙氧基丙基三乙氧基硅烷等環(huán)氧硅烷類；N- β -(氨乙基)-γ -氨丙基三甲氧基硅烷、N- β -(氨乙基)_ Y -氨丙基三乙氧基硅烷、N- β _ (氨乙基)_ Y -氨丙基甲基二乙氧基硅烷、Y -氨丙基三乙氧基硅烷、Y-氨丙基三甲氧基硅烷、及N-苯基-γ-氨基等氨基硅烷類；Y-巰基丙基三甲氧基硅烷及Y-巰基丙基三乙氧基硅烷類；或者含有這些的2種以上的混合物。硅烷偶聯(lián)劑在液晶溶液中含有相對(duì)于熱致性液晶100質(zhì)量份為例如0. 01至100 質(zhì)量份的量。使用如上述的含有熱致性液晶化合物、溶劑、及根據(jù)需要的其他添加劑的液晶溶液，形成固體化液晶層。在液晶溶液的涂布中，能夠利用例如旋涂法、縫涂法、凸版印刷法、 絲網(wǎng)印刷、平版印刷、反轉(zhuǎn)印刷及照相凹版印刷等印刷法；這些印刷法與膠版印刷方式組合的方法；噴墨法；或棒涂法等。也可以在液晶溶液的涂布之前，對(duì)透明基板的表面實(shí)施摩擦等取向處理?；蛘撸部梢栽谕坎家壕芤褐?，在透明基板上形成規(guī)定了液晶化合物取向的取向膜。該取向膜例如可通過(guò)在透明基板上形成聚酰亞胺等透明樹脂層、對(duì)該透明樹脂層實(shí)施摩擦等取向處理來(lái)得到。該取向膜也可以利用光取向技術(shù)來(lái)形成。液晶材料層例如形成為具有均勻的厚度的連續(xù)膜。根據(jù)上述的方法，只要涂布面充分平坦，就能使液晶材料層形成為具有均勻的厚度的連續(xù)膜。在所得到的液晶材料層中， 熱致性液晶化合物的介晶形成為規(guī)定的取向構(gòu)造?！耙?guī)定的取向 ”是指，只要是不產(chǎn)生面內(nèi)雙折射率的取向，則可以是任何取向。例如熱致性液晶化合物為棒狀液晶，可以將其介晶的長(zhǎng)軸設(shè)為朝向液晶材料層的法線方向的垂直取向(例1)。在液晶材料層中同時(shí)存在棒狀的熱致性液晶化合物和手性試劑時(shí)，可以將該介晶設(shè)為取向?yàn)槁菪隣畹哪懥舸既∠?例2)。或者，熱致性液晶化合物為圓板狀液晶，可以設(shè)為以使其介晶的圓板面的法線方向與液晶材料層的法線方向平行的方式排列的垂直取向(例3)。對(duì)于液晶化合物的介晶形成為規(guī)定的取向構(gòu)造的液晶材料層，以規(guī)定的圖案進(jìn)行曝光。在曝光部，以不同的曝光條件在至少2個(gè)區(qū)域照射光。曝光條件不同的是指曝光時(shí)間、照度、亮度等、或者這些的組合不同。通常以對(duì)應(yīng)于各自的區(qū)域?yàn)椴煌恼丈淠芰?、即不同的曝光量的方式進(jìn)行曝光工序。根據(jù)材料不同能夠觀察到倒易律失效的性質(zhì)，因此這時(shí)不必使曝光量不同。例如，對(duì)某個(gè)區(qū)域以高照度進(jìn)行短時(shí)間的曝光，對(duì)別的區(qū)域以低照度進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的曝光。這樣，作為結(jié)果是雙方的曝光量(照度X曝光時(shí)間)可以相同。以下，以根據(jù)區(qū)域不同而使曝光量不同的情況作為例子進(jìn)行說(shuō)明。例如對(duì)液晶材料層中對(duì)應(yīng)于第1區(qū)域3a的區(qū)域中以最大的曝光量照射光。對(duì)液晶材料層中對(duì)應(yīng)于第3區(qū)域3m的區(qū)域，與對(duì)應(yīng)于第1區(qū)域3a的區(qū)域相比，以較小的曝光量照射光。并且，對(duì)例如液晶材料層中對(duì)應(yīng)于第2區(qū)域3i的區(qū)域不照射光。由此，在液晶材料層的照射光的部分，在維持介晶形成的取向狀態(tài)的情況下而使熱致性液晶化合物發(fā)生聚合或者交聯(lián)。在熱致性液晶化合物的聚合或者交聯(lián)產(chǎn)物中，其介晶基被固定化。在曝光量最大的區(qū)域，熱致性液晶化合物的聚合或交聯(lián)產(chǎn)物的含有率為最大(Pmax)，而未聚合及未交聯(lián)的熱致性液晶化合物的含有率為最少。曝光量越小，聚合或交聯(lián)產(chǎn)物的含有率就越低，而未聚合及未交聯(lián)的熱致性液晶化合物的含有率就越高。所以，在曝光量更大的區(qū)域，介晶以更高的比例被固定化，而在曝光量更小的區(qū)域，介晶以更小的比例被固定化。并且，在曝光量為零的區(qū)域，介晶沒有被固定化。具體來(lái)說(shuō)，在棒狀液晶為垂直取向(例1)時(shí)，如果將該液晶的長(zhǎng)軸方向的折射率設(shè)為ne、將短軸方向的折射率設(shè)為no，則在液晶材料層中，在圖案曝光工序中照射了光的各向異性的區(qū)域的面內(nèi)平均折射率na大致與no相等，而沒有照射光的各向同性的區(qū)域的面內(nèi)平均折射率Iii大致與{(ne+2Xno)/3}相等。所以，由于在棒狀液晶中通常ne> no， 因此Iii > na。第3區(qū)域的面內(nèi)平均折射率nm滿足Iii彡nm彡na。如果是棒狀液晶為膽甾醇取向(例2)的情況，則在液晶材料層中，na大致與 {(ne+no)/2}相等，Hi大致與{(ne+2 Xno)/3}相等。如上述，在棒狀液晶中通常ne > no, 因此na > IV第3區(qū)域的面內(nèi)平均折射率nm滿足na彡nm彡叫。進(jìn)而，在圓板狀液晶為垂直取向(例3)時(shí)，如果將該液晶的圓板面的法線方向的折射率設(shè)為ne、將圓板面內(nèi)方向的折射率設(shè)為no，則在液晶材料層中，在圖案曝光工序中照射了光的各向異性的區(qū)域的面內(nèi)平均折射率na大致與no相等，而沒有照射光的各向同性的區(qū)域的面內(nèi)平均折射率Hi大致與{(ne+2Xno)/3}相等。在圓板狀液晶中通常no > ne,因此na > IV第3區(qū)域的面內(nèi)平均折射率nm滿足na彡nm彡叫。使用于圖案曝 光的光為紫外線、可見光線及紅外線等電磁波。也可以使用電子射線、X射線及伽馬射線等放射線代替電磁波?？梢詢H將它們中的一個(gè)使用于圖案曝光，還可以使用2個(gè)以上進(jìn)行圖案曝光。圖案曝光工序只要能夠發(fā)生上述不均勻的聚合或交聯(lián)，則可以通過(guò)任意的方法進(jìn)行。例如，在該曝光工序中，可以多次進(jìn)行使用了光掩模的曝光。或者，在該曝光工序中，還可以進(jìn)行使用了半色調(diào)掩模、灰色調(diào)掩?；蛘卟ㄩL(zhǎng)限制掩模的曝光。也可以代替使用光掩模，使光束在液晶材料層上掃描。進(jìn)而，還可以將這些方法組合。能夠以使第3區(qū)域由反應(yīng)產(chǎn)物的含量不同的至少2個(gè)區(qū)域形成的方式進(jìn)行曝光。 此時(shí)，在液晶材料層的3個(gè)以上區(qū)域中，以使曝光條件、例如曝光量不同的方式照射光。具體來(lái)說(shuō)，對(duì)與第1區(qū)域3a對(duì)應(yīng)的區(qū)域，以最大的曝光量照射光。為了得到在對(duì)應(yīng)于第3區(qū)域3m的區(qū)域中的反應(yīng)產(chǎn)物的含量較少的副區(qū)域，以較少的曝光量照射光。為了得到在對(duì)應(yīng)于第3區(qū)域3m的區(qū)域中的反應(yīng)產(chǎn)物的含量少于Pmax且多于所述副區(qū)域的副區(qū)域，以成為最大的曝光量以下且上述曝光量以上的曝光量的方式照射光。或者，也可以以在與第1區(qū)域3a邊界和與第2區(qū)域3i的邊界之間形成反應(yīng)產(chǎn)物的含量從Pmax向零連續(xù)地變化的第3區(qū)域3m的方式進(jìn)行曝光。這樣的曝光可以通過(guò)例如將光掩模與液晶材料層之間的距離擴(kuò)大并有意圖地將所述光掩模的像調(diào)淡的方法、使用具有透射率從最大向零連續(xù)變化的區(qū)域的半色調(diào)掩模的方法等達(dá)成?；蛘?，還可以通過(guò)使曝光的光本身發(fā)生干涉而達(dá)成。具體來(lái)說(shuō)，一邊使用半鏡面使光路長(zhǎng)及方向變化一邊進(jìn)行曝光，形成干涉紋即可。反應(yīng)產(chǎn)物的含有率也可以貫穿在第1區(qū)域3a、第3區(qū)域3m、及第2區(qū)域3i中而呈正弦波地變化。這種情況下，在能夠控制高次的衍射光方面有利。在圖案曝光工序結(jié)束之后，進(jìn)行顯影工序。即，將液晶材料層在與熱致性液晶化合物從液晶相向各向同性相變化的相轉(zhuǎn)變溫度相等的溫度以上進(jìn)行加熱。未反應(yīng)化合物即熱致性液晶化合物的介晶部位沒有被固定。因此，如果將液晶材料層在相轉(zhuǎn)變溫度以上進(jìn)行加熱，則未反應(yīng)化合物的介晶的取向降低。例如未反應(yīng)化合物的介晶從液晶相向各向同性相變化。另一方面，在熱致性液晶化合物的聚合或交聯(lián)產(chǎn)物中， 介晶被固定。所以，在照射了光的區(qū)域，液晶化合物的取向不發(fā)生變化，也就是說(shuō)對(duì)應(yīng)于曝光圖案的取向區(qū)域被顯影。而且，在含有反應(yīng)產(chǎn)物及未反應(yīng)的熱致性液晶化合物的區(qū)域(第3區(qū)域)中，通過(guò)此時(shí)的加熱，未反應(yīng)的熱致性液晶化合物的介晶的取向被擾亂，因此取向降低。在達(dá)成各區(qū)域取向不同的狀態(tài)之后，在對(duì)于未反應(yīng)的介晶維持取向的狀態(tài)的情況下使未反應(yīng)化合物發(fā)生聚合及/或交聯(lián)。例如以在比熱致性液晶化合物從各向同性相向液晶層變化的相轉(zhuǎn)變溫度高的溫度下維持液晶材料層的狀態(tài)而對(duì)液晶材料層整體照射光。對(duì)液晶材料層，以對(duì)于使幾乎全部的未反應(yīng)化合物產(chǎn)生聚合及/或交聯(lián)反應(yīng)而言是充分的曝光量照射光。由此，使未反應(yīng)化合物發(fā)生聚合或交聯(lián)，將取向狀態(tài)發(fā)生變化的介晶固定化從而將圖案定影。另外，在含有反應(yīng)產(chǎn)物及未反應(yīng)的熱致性液晶化合物的區(qū)域(第3區(qū)域)中，保持取向降低的狀態(tài)使未反應(yīng)化合物發(fā)生聚合及/或交聯(lián)。其結(jié)果是，得到各向同性相的區(qū)域與各向異性相的區(qū)域隔著中間區(qū)域而以規(guī)定的圖案形成的固體化液晶層、即相位差的衍射柵格。 另外，某些液晶化合物的從各向同性相向液晶相變化的第1相轉(zhuǎn)變溫度與從液晶相向各向同性相變化的第2相轉(zhuǎn)變溫度相比較低。因此，在特定的情況下，通過(guò)光進(jìn)行定影時(shí)的液晶材料層的溫度與顯影工序的加熱溫度相比可以較低。其中，通常從簡(jiǎn)便性的觀點(diǎn)出發(fā)，將通過(guò)光進(jìn)行定影時(shí)的液晶材料層的溫度設(shè)為第1相轉(zhuǎn)變溫度以上。未反應(yīng)化合物的聚合及/或交聯(lián)還可以通過(guò)其他方法進(jìn)行。例如，在未反應(yīng)化合物、即熱致性液晶化合物為通過(guò)在高于第1相轉(zhuǎn)變溫度的聚合及/或交聯(lián)溫度下進(jìn)行加熱而發(fā)生聚合及/或交聯(lián)的材料時(shí)，代替通過(guò)光照射進(jìn)行的定影，也可以通過(guò)加熱進(jìn)行定影。具體來(lái)說(shuō)，代替通過(guò)光進(jìn)行的定影工序，將液晶材料層加熱到聚合及/或交聯(lián)溫度以上，使未反應(yīng)化合物發(fā)生聚合及/或交聯(lián)。由此，得到固體化液晶層。而且，顯影工序中的加熱溫度被設(shè)為例如第1相轉(zhuǎn)變溫度以上且低于聚合及/或交聯(lián)溫度。此時(shí)，在連續(xù)的2個(gè)加熱工序中，首先，沒有照射光的區(qū)域向各向同性相轉(zhuǎn)變，實(shí)質(zhì)上為無(wú)取向狀態(tài)。這樣的狀態(tài)成為第2區(qū)域3i。充分照射了光的區(qū)域即使進(jìn)行加熱，規(guī)定的取向也不會(huì)被擾亂而被維持，為第1區(qū)域3a。在第3區(qū)域中，以少于第2區(qū)域但多于第1區(qū)域的量含有未反應(yīng)化合物。在第2區(qū)域及第3區(qū)域中，在分別大致保持其狀態(tài)的情況下進(jìn)行聚合及/或交聯(lián)。其結(jié)果是，圖案被定影從而得到相位型衍射柵格?；蛘撸梢栽陲@影工序之后，依次進(jìn)行通過(guò)加熱進(jìn)行的定影工序和通過(guò)光進(jìn)行的定影工序?；蛘撸梢栽陲@影工序之后，依次進(jìn)行通過(guò)光進(jìn)行的定影工序和通過(guò)加熱進(jìn)行的定影工序。進(jìn)而，還可以在顯影工序之后，依次進(jìn)行通過(guò)加熱進(jìn)行的定影工序、通過(guò)光進(jìn)行的定影工序和通過(guò)加熱進(jìn)行的定影工序。如果像這樣將通過(guò)光進(jìn)行的定影工序和通過(guò)加熱進(jìn)行的定影工序組合，則能夠使未反應(yīng)化合物確實(shí)地進(jìn)行聚合及/或交聯(lián)。因此，得到更加堅(jiān)固的相位型衍射柵格。而且，在本實(shí)施方式所涉及的相位型衍射元件中，在透明基板的沒有形成固體化液晶層的面(背面)上，可以形成反射防止膜。反射防止膜可以通過(guò)例如日本專利第 3490214號(hào)、日本專利第3965732號(hào)、及日本專利第4051740號(hào)等所記載的方法形成在透明基板的背面。反射防止膜的形成可以在形成固體化液晶層之后進(jìn)行，但當(dāng)固體化液晶層有可能因反射防止膜的形成工序而受到損壞時(shí)，期望在形成固體化液晶層之前進(jìn)行。另外，在本發(fā)明的相位型衍射元件中，可以在將固體化液晶層形成在透明基板上之后，在固體化液晶層的與透明基板成相反側(cè)的表面上，形成靜電防止膜。靜電防止膜可以通過(guò)例如將氧化銦錫等的透明導(dǎo)電膜利用電阻加熱蒸鍍法、電子束蒸鍍法、濺射法、離子鍍法等層疊在固體化液晶層上而得到。以上，通過(guò)本發(fā)明，能夠比較容易且穩(wěn)定地得到高品質(zhì)的相位型衍射元件。對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)和變形是容易的。因此，本發(fā)明具有更廣的范圍，不限于在此記載的特定的說(shuō)明或代表性的方式。因此，在不脫離所附的權(quán)利要求書及其等價(jià)物所規(guī)定的本發(fā)明的概括性概念的本意或范圍的范圍內(nèi)，能夠進(jìn)行各種變形。符號(hào)說(shuō)明
10…攝像元件；11…攝像鏡頭；1…衍射元件；2…透明基板3…固體化液晶層； 3a…光學(xué)各向異性的區(qū)域；3i…光學(xué)各向同性的區(qū)域；12···入射光；13…衍射光；14…分離的光點(diǎn) 。
權(quán)利要求
1.一種相位型衍射元件，其特征在于，具備 具有表面及背面的透明基板、設(shè)置在所述透明基板的表面且由至少含有液晶化合物的連續(xù)膜形成的固體化液晶層， 所述固體化液晶層由周期性地形成的第1區(qū)域、第2區(qū)域、及它們之間的第3區(qū)域構(gòu)成，所述第1區(qū)域?yàn)楣鈱W(xué)各向異性，所述第2區(qū)域?yàn)楣鈱W(xué)各向同性， 所述第3區(qū)域不為光學(xué)各向同性，但所述液晶化合物的介晶的取向程度低于所述第1 區(qū)域，所述第2區(qū)域的面內(nèi)的平均折射率Iii與所述第1區(qū)域的面內(nèi)的平均折射率^不同，所述第3區(qū)域具有所述Iii與na之間的值nm作為面內(nèi)的平均折射率。
2.如權(quán)利要求1所述的相位型衍射元件，其特征在于， 所述固體化液晶層在遍及全面上不具有面內(nèi)雙折射率。
3.如權(quán)利要求1或2所述的相位型衍射元件，其特征在于，所述第3區(qū)域由鄰接配置的2個(gè)以上的副區(qū)域構(gòu)成，面內(nèi)的平均折射率在各所述副區(qū)域中不同。
4.如權(quán)利要求1或2所述的相位型衍射元件，其特征在于，所述第3區(qū)域的面內(nèi)的平均折射率在與所述第1區(qū)域的邊界處與na相同，在與所述第 2區(qū)域的邊界處與Iii相同，且在所述兩個(gè)邊界之間連續(xù)地變化。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的相位型衍射元件，其特征在于，所述液晶化合物為棒狀液晶，所述固體化液晶層中的所述第1區(qū)域以所述液晶化合物的介晶為垂直取向的狀態(tài)被固定化，所述第3區(qū)域以所述液晶化合物的介晶為比所述第1區(qū)域取向程度低的垂直取向被固定化，所述第1區(qū)域的面內(nèi)的平均折射率na、所述第2區(qū)域的面內(nèi)的平均折射率Iii、及所述第 3區(qū)域的面內(nèi)的平均折射率1^滿足以下的關(guān)系 Πι ^ nm ^ na，其中 IIi > na。
6.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的相位型衍射元件，其特征在于，所述液晶化合物為棒狀液晶，所述固體化液晶層中的所述第1區(qū)域以所述液晶化合物的介晶為膽甾醇取向的狀態(tài)被固定化，所述第3區(qū)域以比所述第1區(qū)域取向程度低的膽留醇取向被固定化， 所述第1區(qū)域的面內(nèi)的平均折射率na、所述第2區(qū)域的面內(nèi)的平均折射率Iii、及所述第 3區(qū)域的面內(nèi)的平均折射率1^滿足以下的關(guān)系 na ^ nm ^叫，其中na >叫。
7.如權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的相位型衍射元件，其特征在于，所述液晶化合物為圓板狀液晶，所述固體化液晶層中的所述第1區(qū)域以所述液晶化合物的介晶為垂直取向的狀態(tài)被固定化，所述第3區(qū)域以比所述第1區(qū)域取向程度低的垂直取向被固定化， 所述第1區(qū)域的面內(nèi)的平均折射率na、所述第2區(qū)域的面內(nèi)的平均折射率Iii、及所述第 3區(qū)域的面內(nèi)的平均折射率1^滿足以下的關(guān)系na ≥ nm ≥ni，其中na >ni。
8.如權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的相位型衍射元件，其特征在于，由隔著所述第3區(qū)域的所述第1區(qū)域和所述第2區(qū)域所形成的周期為20 μ m以上。
9.如權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的相位型衍射元件，其特征在于， 所述周期性地形成的第1區(qū)域及第2區(qū)域構(gòu)成方格花紋。
10.如權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的相位型衍射元件，其特征在于， 所述固體化液晶層的厚度在遍及全面上均勻。
11.如權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的相位型衍射元件，其特征在于， 在所述透明基板的所述背面，具備反射防止膜。
12.如權(quán)利要求1至11中任一項(xiàng)所述的相位型衍射元件，其特征在于， 在所述固體化液晶層的與所述透明基板相反的面上，具有靜電防止膜。
13.如權(quán)利要求12所述的相位型衍射元件，其特征在于， 所述靜電防止膜為氧化銦錫。
14.一種攝像裝置，其至少具有周期性地形成有多個(gè)受光像素的攝像元件，并將權(quán)利要求1至13中任一項(xiàng)所述的相位型衍射元件作為低通濾波器使用。
15.一種相位型衍射元件的制造方法，其特征在于，其包括在透明基板的表面上直接或者隔著其他層形成固體化液晶層的步驟，所述固體化液晶層的形成具備成膜工序在所述透明基板上，形成含有光聚合性或光交聯(lián)性的熱致性液晶化合物、且所述熱致性液晶化合物的介晶形成為規(guī)定的取向構(gòu)造的液晶材料層；曝光工序一邊保留未曝光部，一邊對(duì)所述液晶材料層的至少2個(gè)區(qū)域在不同的條件下照射光，在所述液晶材料層中，形成以含有率Pmax含有所述熱致性液晶化合物聚合或交聯(lián)而成的反應(yīng)產(chǎn)物的第1區(qū)域、不含有所述反應(yīng)產(chǎn)物而含有未反應(yīng)的所述熱致性液晶化合物的第2區(qū)域、含有所述反應(yīng)產(chǎn)物及未反應(yīng)的所述熱致性液晶化合物且所述反應(yīng)產(chǎn)物的含有率為P的第3區(qū)域，其中P < Pmax;顯影工序之后，在與所述熱致性液晶化合物從液晶相向各向同性相變化的相轉(zhuǎn)變溫度相等的溫度以上對(duì)所述液晶材料層進(jìn)行加熱，擾亂所述第2區(qū)域及第3區(qū)域中的未反應(yīng)的所述熱致性液晶化合物的介晶的取向，成為在第2區(qū)域中為各向同性相的狀態(tài)、在第3區(qū)域中介晶的作為整體的取向降低的狀態(tài)；定影工序維持所述第2區(qū)域?yàn)楦飨蛲韵嗟臓顟B(tài)，并在第3區(qū)域中保持取向降低的狀態(tài)使所述未反應(yīng)化合物聚合及/或交聯(lián)。
16.如權(quán)利要求15所述的制造方法，其特征在于，在所述曝光工序中，以由所述反應(yīng)產(chǎn)物的含有率不同的至少2個(gè)副區(qū)域來(lái)形成所述第 3區(qū)域的方式進(jìn)行曝光。
17.如權(quán)利要求15所述的制造方法，其特征在于，在所述曝光工序中，以在與所述第1區(qū)域的邊界和與所述第2區(qū)域的邊界之間形成所述反應(yīng)產(chǎn)物的含有率在Pmax和零之間連續(xù)地變化的第3區(qū)域的方式進(jìn)行曝光。
18.如權(quán)利要求15至17中任一項(xiàng)所述的制造方法，其特征在于，所述熱致性液晶化合物含有棒狀液晶，所述液晶材料層中的所述介晶的規(guī)定的取向構(gòu)造為垂直取向。
19.如權(quán)利要求15至17中任一項(xiàng)所述的制造方法，其特征在于，所述熱致性液晶化合物含有棒狀液晶，所述液晶材料層還含有手性試劑，所述介晶的規(guī)定的取向構(gòu)造為膽甾醇取向。
20.如權(quán)利要求15至17中任一項(xiàng)所述的制造方法，其特征在于，所述熱致性液晶化合物含有圓盤狀液晶，所述液晶材料層中的所述介晶的規(guī)定的取向構(gòu)造為垂直取向。
21.如權(quán)利要求15至20中任一項(xiàng)所述的制造方法，其特征在于，所述定影工序中的所述熱致性液晶化合物的所述聚合及/或交聯(lián)通過(guò)光照射而引發(fā)。
22.如權(quán)利要求15至21中任一項(xiàng)所述的制造方法，其特征在于，所述熱致性液晶化合物為通過(guò)在比所述相轉(zhuǎn)變溫度高的聚合及/或交聯(lián)溫度下進(jìn)行加熱來(lái)聚合及/或交聯(lián)的材料，在所述顯影工序中，通過(guò)在低于所述聚合及/或交聯(lián)溫度且為所述相轉(zhuǎn)變溫度以上的溫度下對(duì)所述液晶材料層進(jìn)行加熱，從而擾亂所述介晶的取向，在所述定影工序中，通過(guò)將所述液晶材料層在所述聚合及/或交聯(lián)溫度以上的溫度下進(jìn)行加熱，使所述未聚合及未交聯(lián)的熱致性液晶化合物發(fā)生聚合及/或交聯(lián)。
23.如權(quán)利要求22中所述的制造方法，其特征在于， 在所述定影工序中，加熱的溫度為200°C以上。
24.如權(quán)利要求15至23中任一項(xiàng)所述的制造方法，其特征在于， 將所述液晶材料層作為具有均勻厚度的連續(xù)膜而形成。
25.如權(quán)利要求15至24中任一項(xiàng)所述的制造方法，其特征在于，還具備下述工序在形成所述固體化液晶層之前，在所述透明基板的表面上形成取向膜。
26.如權(quán)利要求15至25中任一項(xiàng)所述的制造方法，其特征在于，還具備下述工序在所述成膜工序之前，在所述透明基板的背面形成反射防止膜。
27.如權(quán)利要求15至26中任一項(xiàng)所述的制造方法，其特征在于，還具備下述工序在所述定影工序后的所述固體化液晶層上，形成靜電防止膜。
28.如權(quán)利要求27所述的制造方法，其特征在于，所述靜電防止膜的形成是通過(guò)形成氧化銦錫的薄層而進(jìn)行的。
全文摘要
本發(fā)明的相位型衍射元件具備具有表面及背面的透明基板(2)、設(shè)置在所述透明基板的表面且由至少含有液晶化合物的連續(xù)膜形成的固體化液晶層(3)。其特征在于，所述固體化液晶層由周期性地形成的第1區(qū)域(3a)、第2區(qū)域(3i)、及它們之間的第3區(qū)域(3m)構(gòu)成。所述第1區(qū)域?yàn)楣鈱W(xué)各向異性，所述第2區(qū)域?yàn)楣鈱W(xué)各向同性，所述第3區(qū)域不為光學(xué)各向同性，但所述液晶化合物的介晶的取向程度低于所述第1區(qū)域。所述第2區(qū)域的面內(nèi)的平均折射率ni與所述第1區(qū)域的面內(nèi)的平均折射率na不同，所述第3區(qū)域具有所述ni與na之間的值nm作為面內(nèi)的平均折射率。
文檔編號(hào)G02B27/46GK102317818SQ201080007670
公開日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2010年2月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月20日
發(fā)明者系井健, 赤尾壯介 申請(qǐng)人:凸版印刷株式會(huì)社