复合的衍射设备制造技术

一种复合衍射设备，它具有优异的可设计性，易于设定衍射角度，适于尺寸的增大，且通过添加来源于突起和凹陷图形的衍射功能至含有维持具有螺旋结构的近晶液晶相的螺旋晶向的液晶层中而易于处理。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
〔专利
〕本专利技术涉及适用于各种领域的复合的衍射设备，例如光学，光电子，光信息记录，液晶显示设备及各种如安全设备和设计设备的使用，它们能被制备成具有大的面积和易于处理。〔专利技术背景〕利用光衍射现象的衍射设备或作为它的一种类型的全息摄影设备，具有如透镜功能，频谱功能，分支/多路功能和光学强度分布转化的各种功能。基于这些功能，它们被广泛用于分光镜设备，条带阅读器(bar-cord reader)的全息扫描仪和压缩盘的光读取器。另外，利用全息伪造和设计的困难性，它们也被用于防止信用卡或各种票据的伪造。根据其形状，衍射设备被分为幅度型衍射设备和相位型衍射设备。幅度型衍射设备为光被允许穿过如周期性排列的细长线的，一致厚度的非光透射部分来获得衍射光。相位型衍射设备还被分为在不吸收光的衬底表面形成周期性沟槽的设备，和以一致厚度形成的其中折射率周期性变化的折射率调制型设备。不象幅度型衍射设备，由于不存在不透光的区域，相位型衍射设备的衍射效率能被提高。在其表面上具有沟槽的相位型折射设备的例子是那些通过在玻璃，金属，或塑料的表面上形成沟槽而形成的设备。折射率型衍射设备的例子是使用凝胶重铬酸盐或光学聚合体制备的全息设备。近晶液晶的螺旋结构也被了解用作如日本应用物理杂志，卷21，224页(1982)中所述的折射率型设备。在前述防止信用卡或票据伪造用途中，通过浮雕热塑性膜来形成沟槽，全息图象被制备。但是，在为了增强可设计性和反伪造属性的情形，这种全息图像受限制。如果入射到衍射设备上的光能被从它的多个方向或角度衍射，该设备能被期望有更广泛的用途。本专利技术的目的是提供复合的衍射设备，它具有使用液晶相螺旋结构折射率调制型衍射功能，兼有使用形成于其表面上的沟槽的衍射功能，导致设计性提高，且易于设置衍射角和处理，适应于尺寸的增长。〔
技术实现思路
〕根据本专利技术的衍射设备的特征在于来源于不均匀图形的衍射功能被用于包括液晶层的衍射设备，其中维持具有螺旋结构的近晶液晶相的螺旋方向。根据本专利技术的衍射设备具有两种衍射功能，其一从近晶液晶相的固定的螺旋方向获得，另一个从形成其表面的非均匀的图形获得。本专利技术使用的液晶层的近晶液晶相是指液晶分子形成为一维和两维液体的近晶层结构的液晶相。近晶液晶相的例子为近晶A相，近晶B相，近晶C相，近晶E相，近晶F相，近晶G相，近晶H相，近晶I相，近晶J相，近晶K相，近晶L相。其中，优选的是对于近晶液晶层的普通方向以倾斜方式对准的液晶分子相，如近晶C相，近晶I相，近晶F相，近晶J相，近晶G相，近晶K相，近晶H相。或者，本专利技术中，可适合使用展示出旋光性和如手性近晶C相(SmC*)，手性近晶I相(SmI*)，和手性近晶F相(SmF*)的铁电性液晶相，展示旋光性和如手性近晶CA相(SmCA*)，手性近晶IA相(SmIA*)，手性近晶FA相(SmFA*)的反铁电性液晶相，及展示旋光性和如手性近晶Cγ相(SmCγ*)，手性近晶Iγ相(SmIγ*)，手性近晶Fγ相(SmFγ*)的铁电性液晶相。进一步或者，可适合使用那些手性和展示具有如1996出版的J.Matter，Chem.Vol.6，1231页或J.Matter.Chem.Vol.7，1307页中描述的螺旋结构的近晶相。但是，对于易于合成液晶材料，易于定向近晶液晶相中的螺旋结构，易于改变螺旋间距，及螺旋结构的稳定性的目的而言，最优的为手性近晶C相或手性近晶CA相。术语“近晶液晶相中的螺旋结构”这里被用来指液晶分子的经向轴从各近晶层垂直方向倾斜一定角度，且倾斜方向在各层间一点点扭曲的结构。这种螺旋结构的中心轴被称为螺旋轴，而螺旋一圈的螺旋轴方向上的长度被称为“螺旋间距”。当光被允许透过由螺旋结构近晶液晶相组成的液晶层时，光的衍射方向依赖于液晶相的螺旋轴方向。例如，在螺旋轴平行于液晶层的情形，垂直入射的光被衍射至螺旋轴方向。没有特别限制被加于形成本专利技术复合衍射设备的液晶层的螺旋轴方向上。因此，螺旋轴方向可以适当地被选择，以便能展示理想的特性。例如，螺旋轴方向可以平行于或相对液晶层表面倾斜。另外，倾斜角可以离散或连续的变化。另外，螺旋轴方向可以由晶畴显微地确定，且可以宏观地指向各种方向或同一方向。螺旋结构不需要完全形成于液晶层上，从而可以形成于表面区域或液晶层内部，或其一部分上。液晶层的螺旋间距通常为0.1至20μm，优选0.2至15μm，为0.3至10μm更佳。在液晶层中，螺旋间距可以为常数，但依赖于其位置可以改变。变化可连续或离散。螺旋间距能以传统方式适当地被调整，例如调节如温度的定向条件，旋光性部分的光学纯度，及旋光性材料的混合比。螺旋间距相应于栅格间距。当光入射于螺旋结构时，以相应于螺旋间距的角度产生衍射。因此，必须适当地调整螺旋间距来获得理想的衍射角度。在根据本专利技术的复合衍射设备中，具有来源于其螺旋结构的衍射性的液晶层以不均匀模式被提供于其表面上。可以为如何形状，只要它能展示由其引起的衍射就行。例如，它可以为以相同间隙形成于平坦表面上的矩形槽，皱折，锯齿或阶梯状。或者，图形可以为兼有两种或多种这些不平类型。图形还可设计为通过混合具有不均匀图形部分和无不均匀部分，或形成在光沿不同方向衍射的区域以便标记，图形或标志通过衍射而显现。因为不均匀图形的周期或间隔相应于栅格间距，通过适当调节周期或间隔，理想的衍射角度能被获得。复合衍射设备可以为通过形成具有不均匀图形的层，然后层压到液晶层上，或通过在其上直接形成不均匀图形而获得。在后者情形中，不均匀图形可以被形成于液晶层表面的一边或两边。本专利技术中，液晶层衍射方向和/或角度可以与不均匀图形导致的那些方向和/或角度相同或不同。但是，当考虑复合衍射设备的效果或可设计性时，优选由螺旋结构导致的衍射方向和/或角度部分地不同于由不均匀图形导致的方向和/或角度。形成本专利技术的复合衍射设备的液晶层中，近晶液晶相的螺旋结构必须被维持。“维持螺旋结构”意味着螺旋结构随时间的改变在液晶层被用于复合衍射设备的情形下不会出现。维持螺旋结构的方法之一为用一对对准衬底夹住液晶层。以这种方法，如果衬底之一被移去，螺旋结构可能不能被维持在稳定状态。另一种方法为固定液晶相的螺旋结构。就液晶层的易生产，抗热性，实用性而言，这种方法优于上述方法。固定液晶相螺旋结构的方法大致被分为玻璃固定方法和聚合固定方法。在玻璃固定方法中，通过转化近晶液晶相成玻璃态来固定螺旋结构。这种方法可选用的液晶材料为其后称为“液晶材料A”的那种材料，它能形成具有螺旋结构的近晶液晶相，且能冷却为玻璃态。在凝聚固定方法中，具有螺旋结构的近晶液晶相通过凝聚或交联液晶分子而被固定。这种方法可选的液晶材料为其后称为“液晶材料B”的那些材料，它能形成具有螺旋结构的近晶液晶相，且能用光，电子束，或热来凝聚或交联。液晶层可选液晶材料的更具体的例子为低分子量的液晶和能形成螺旋结构的近晶液晶相的液晶聚合物。液晶仅需要为那些展现出理想的液晶态和晶向的那些液晶，可以为单一或多种低分子量-和/或液晶聚合物材料与单一或多种低分子量-和/或非液晶聚合物材料的混合物。可选的低分子量液晶为席弗碱化合物，联苯化合物，三联苯化合物，酯化合物，硫酯化合物，stillbene化合物，二苯乙炔化合物，氧化偶氮基化合物，苯基环己胺化合物，嘧啶化本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合衍射设备，其中不均匀图形导致的衍射功能被添加于包含液晶层的衍射设备，液晶层中具有螺旋结构的近晶液晶相的螺旋晶向被维持。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：佐藤康司，熊谷吉弘，豊岡武裕，
申请(专利权)人：日石三菱株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]