ねじれパターンを有するポリマーフィルム
本発明は、異なるねじれの領域のパターンを有するらせん状にねじれた構造の重合キラル液晶材料を含むポリマーフィルム、およびその液晶ディスプレイ、他の光学素子、部品または装置における使用に関する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の技術分野
本発明は、異なるねじれを有する領域のパターンを有するらせん状にねじれた構造を有する重合キラル液晶材料を含むポリマーフィルムに関する。本発明はさらに、そのようなフィルムの製造方法、および液晶ディスプレイまたは他の光学素子、部品または装置へのその使用に関する。
【０００２】
背景および従来技術
リタデーションフィルムは、液晶ディスプレイ中で直線偏光と環状偏光との間を切り替えるのに通常用いられる。文献では、反応性メソゲン（ＲＭ）としてもまた知られている重合液晶（ＬＣ）化合物の層が、リタデーション層を提供するために製造することができ、たとえば、ＲＭＳ０３００１（Merck KGaA, Darmstadt, Germany）は、平面ネマティックフィルムを提供するためのスピンコートおよび光重合が可能な、市場で入手できるＲＭ溶液である。スピンコートの速度を変えることで、異なる厚さのフィルムを製造することができ、その結果半波長および４分の１波長リタデーションフィルムを製造することができる。
【０００３】
非パターン化ねじれリタデーションフィルムは、これまでWO 02/73301に報告されている。たとえば、市場で入手できるＲＭＳ０３００１（Merck KGaA, Darmstadt, Germany）などの重合可能なネマティックホストにキラルドーパントを添加することにより、たとえばGB 2330360およびWO 02/73301に開示されている配向キラルフィルムもまた良好に製造できる。製造されたキラルフィルムは、フィルムの厚み全体にわたってＲＭ分子のらせん状配置を有する。ＲＭ層に導入されるらせんの方向は、使用したキラルドーパントのキラリティーの方向（左よりまたは右より）に依存する。このようにして、使用したドーパントに依存するらせんの左よりまたは右よりのねじれのいずれかを有するフィルムを製造することができる。ＲＭフィルムにもたらされるキラリティーの程度（すなわち、フィルム全体に存在するらせんの回転数）は、添加されるドーパントの濃度およびキラルドーパントのＨＴＰにもまた依存する。
【０００４】
しかしながら、ディスプレイがさらに要求の厳しいものになるにつれ、たとえば携帯電話などに用いることができる、US 6,437,915およびUS 6,046,849に開示された、たとえば、切り替え可能な２次元（２Ｄ）／３次元（３Ｄ）ディスプレイにおける視差バリア層のためのリタデーション層をパターン化可能にすることが急速に望まれている。
EP 1 295 929は、装飾またはセキュリティマーキングとして用いられる異なるねじれ方向を有する領域のパターンを示すパターン化ねじれフィルムを開示する。これらのフィルムは、対向するねじれ方向を有する２つのキラルドーパントを含む重合可能なキラルＬＣ混合物の層から製造される。混合物の網状ねじれは、それぞれのドーパントのねじれ力および濃度によって与えられる。ドーパントの１つは、光異性化可能であり、光照射でねじれ力を変える。このようにして、パターン化フィルムを製造するために、網状ねじれは、光照射によって層の選択領域中で変えることができ、および熱または光重合によってねじれ構造が固定される。
【０００５】
EP 1 295 929に開示されたコレステリックポリマーフィルムでは、らせんは、比較的短い可視光の波長の配列のピッチを有し、そのような異なる領域は、右よりまたは左より環状偏光可視光のいずれかを選択的に反射する。
しかしながら、たとえば、上述の２Ｄ／３Ｄディスプレイのような多くの用途では、可視光が遅延され、それによりＴＮまたはＳＴＮ型装置に適するリタデーション層、すなわち、ねじれＡ−プレートリターダー（retarder）を提供することが可能であるために、長いピッチのキラルらせんが、要求される。
WO 98/57223は、異なるねじれ方向（掌性）を持つ異なる領域を有するマルチドメイン液晶ディスプレイの製造のためのキラル光異性化可能な化合物の使用を開示する。しかし、被覆されたポリマーフィルムについて言及されていない。
WO 02/07330は、ねじれＡ−プレートリターダーの使用および利点について開示している。しかし、WO 02/07330のねじれＡ−プレートリターダーフィルムは、容易にパターン化することができず、たとえば、US 6,437,915およびUS 6,046,849で記載された２Ｄ／３Ｄディスプレイでの視差バリアなどで要求されるようなパターン化リタデーションフィルムを製造する簡便な方法を提供するものでない。
【０００６】
Sharp Technical Journal Issue #74 1999で出版されている記事「シャープ研究所の３Ｄディスプレイハードウェアリサーチ：最新版（3D Display Hardware Research at Sharp Labs: an update）」では、US 6,437,914で報告されているような視差バリアとして用いるパターン化ＲＭフィルムの製造方法について記載されている。しかしながら、この方法は、複雑であって、多くのステップを含むものである。たとえば：
１．ポリイミドを被覆、焼成する
２．９０°でポリイミドを研磨する
３．フォトレジストでポリイミドを被覆する
４．フォトレジストを予め焼成する
５．フォトレジストを選択的に照射するためにフォトマスクを用いる
６．フォトレジストを生成する（照射領域からフォトレジストを洗う）
７．フォトレジストを焼成する
８．４５°でさらされたポリイミドを研磨する
９．残存フォトレジストを除去する
１０．ポリイミド上にＲＭ層を被覆する
１１．ＲＭ層を重合する
したがって、従来技術のフィルムおよび方法の欠点を有さない、改善されたパターン化リタデーションフィルムおよびその改善された製造方法が必要とされる。
【０００７】
本発明の目的は、改善されたパターン化リタデーションフィルムおよびその製造方法を提供することにある。本発明の他の目的は以下の記載から専門家には、即座に明らかである。
本発明の発明者らは、本発明に記載されたリタデーションフィルムおよびその製造方法を提供することにより、とくにキラル重合液晶材料を含み、ねじれ（twisted）領域および非ねじれ（untwisted）領域のパターンまたは異なるねじれ角を有する領域のパターンを示す異方性フィルムによって、これらの目的が達成でき、上記問題を解決できることを見出した。
【０００８】
本発明は、光パターン化可能なリタデーションフィルムを得るための光異性化可能なキラルドーパントを低濃度含む重合可能な液晶材料を用いる。そのようなフィルムは、たとえば以下のステップ：
１．ポリイミドを被覆、焼成するステップ
２．ポリイミドを研磨するステップ
３．ポリイミド上にＲＭ層を被覆するステップ
４．フォトマスクを介してＲＭ層を照射するステップ
５．ＲＭ層を重合するステップ
により、上述の従来技術の方法よりもはるかに少ないステップで製造できる。
キラルドーパントの低濃度の使用もまた、（はるかに高い濃度で使用されることが必要とされる）一連の新しい重合可能な液晶材料をとくにスケールアップする必要性もなく、広範囲の既存の重合可能な液晶ホスト材料を本発明のフィルムに容易に適用できるために望ましい。
【０００９】
本発明の他の利点は、それぞれの領域が異なるねじれを有する、パターン化ねじれリタデーション層を製造することができることにある。このことにより、ねじれの程度に基づくのみで、異なる領域が光を遅延することができ、直線から環状の偏光へと変化させるかまたは遅延直線偏光として維持することができるリタデーションフィルムを構築することができる。
【００１０】
発明の要約
本発明は、異なるねじれ角を有する少なくとも２つの領域のパターンおよび／または少なくとも１つのねじれ領域および少なくとも１つの非ねじれ領域のパターンを有する、重合キラル液晶（ＬＣ）材料を含むパターン化ポリマーフィルムに関する。
本発明は、さらに
−キラル材料中に所定のねじれ方向のらせん状ねじれをもたらし、異なるねじれ力を有する少なくとも２つの状態間を変換可能であり、ここでキラル化合物の変換は、光照射によってもたらされ得る、少なくとも１つの第１のキラル化合物、および
−キラル材料中に前記第１のキラル化合物とは反対のねじれ方向のらせん状ねじれをもたらし、前記第１のキラル化合物と同じ条件下で異なるねじれ力を有する２または３以上の状態間を変換可能でない、少なくとも１つの第２のキラル化合物、
を含む重合可能なキラルＬＣ材料の層を提供すること、第１のキラル化合物のキラリティーの程度を変える光照射で層の選択された領域を照射すること、ならびに、前記選択された領域を重合することによる、本明細書に記載のポリマーフィルムの製造方法に関する。
【００１１】
本発明は、さらに本明細書に記載のポリマーフィルムの、液晶ディスプレイまたは他の光学素子、部品または装置、とくに切り替え可能な２次元（２Ｄ）／３次元（３Ｄ）ディスプレイにおける、補償板、リターダーあるいは偏光子としての使用に関する。
本発明は、さらに本明細書に記載のポリマーフィルムを含む、液晶ディスプレイ、光学素子、部品または装置、とくに２Ｄ／３Ｄディスプレイに関する。
【００１２】
用語の定義
本出願において用いられている用語「フィルム」は、多かれ少なかれ顕著な機械的安定性および柔軟性を有する自己支持（self-supporting）フィルム、すなわち自立（free-standing）フィルムおよび支持基材（substrate）上または二つの基材間のコーティングまたは層を含む。
用語「液晶またはメソゲン材料」または「液晶またはメソゲン化合物」は、１種または２種以上の棒状、板状もしくは円板状のメソゲン基、すなわち液晶相挙動をもたらし得る基を含む材料または化合物を示すべきである。メソゲン基を含む化合物または材料は、必ずしもそれ自身液晶相を示さなければならないわけではない。他の化合物との混合物またはメソゲン化合物または材料またはそれの混合物を重合したときにのみ液晶相挙動を示してもまたよい。
【００１３】
用語「らせん状ねじれ構造」は、１層または２層以上の液晶材料層を含むフィルムに関し、ここでは、メソゲンは分子副層（molecular sublayer）内で好ましい方向に主分子軸で配向し、異なる副層でのかかる好ましい配向方向は、らせん軸の周りにねじれたものであり、ここで、らせん軸は、実質的にフィルム面に垂直、すなわち実質的にフィルム法線に平行である。この定義は、フィルム面に対して７５〜９０°、好ましくは８０〜９０°、とくに好ましくは８５〜９０°および最も好ましくは、８８〜９０°のらせん軸の配向を含む。
用語「４分の１波長フィルム」または「ＱＷＦ」は、異方性材料中を伝播する２つの直交直線偏光状態間でπ／２の位相差をもたらす光学フィルムを意味する。
用語「半波長フィルム」または「ＨＷＦ」は、異方性材料中を伝播する２つの直交直線偏光状態間でπの位相差をもたらす光学フィルムを意味する。
【００１４】
発明の詳細な説明
本発明は、ねじれまたは平面リタデーションフィルムのいずれかを得るために、キラルドーパントのらせん状ねじれ力（ＨＴＰ）を制御できることを利用するものである。キラルドーパントのＨＴＰは、ＬＣホスト材料にねじれをもたらす能力を示すものであり、式（１）で表される。：
【数１】
式中、ｐは、第１の近似での分子らせんのピッチｐであり、多くの実用的用途では十分なものであって、ｃは、液晶ホストにおけるキラルドーパントの濃度である。
【００１５】
本発明のポリマーフィルムは、好ましくは、基材上に重合可能なキラルＬＣ材料の薄い層を被覆し、分子らせんの軸が層の面に実質的に垂直に配向するように材料を配向させ、光照射によって層の選択された部分のキラリティーを変化させ、パターン化ポリマーフィルムを得るために重合によってキラル構造を固定することによって製造する。
重合可能なキラルＬＣ材料は、異なるねじれ方向を有する少なくとも２つのキラル化合物を含む。第１のキラル化合物は、たとえば、所定の波長での光照射または所定の波長および強度での光照射で異性化することによりそのＨＴＰが変化する、光異性化可能なキラル化合物である。第２のキラル化合物は、第１の化合物を同じ条件ではそのＨＴＰは変化しない。たとえば、第２のキラル化合物は、光照射されたときそのＨＴＰが全く変化しない、異性化可能でない化合物であってもよい。第２のキラル化合物は、第１のキラル化合物に用いられるのとは異なる波長および／または強度の光照射でＨＴＰが変化する、光異性化可能なキラル化合物であってもよい。
【００１６】
ここでは、重合可能なキラルＬＣ材料の選択された部分での全ねじれ角の変化は、第１および第２のキラル化合物の量およびＨＴＰを適切に選択することで得ることができる。たとえば、適するキラルＬＣ材料は、光異性化可能なキラル化合物および異性化可能でないキラル化合物を含み、その１つは、左旋性であり、他は右旋性である。異性化可能な化合物は、たとえば、より大きな絶対的（absolute）ＨＴＰを有し、および／または異性化可能でない化合物と比較して過剰量に存在し、その結果、キラルＬＣ材料の網状ねじれ方向は、第１のキラル化合物のねじれ方向と同じである。キラルＬＣ材料の選択された部分の光照射で光異性化可能なキラル化合物は、異なるＨＴＰを有する形態に変換され、たとえば、そのねじれ力は、キラル材料をより低いＨＴＰキラル材料へと部分的または完全に変換することによって減少させることができるが、その一方で異性化可能でないキラル化合物のＨＴＰは変化しない。その結果、キラルＬＣ材料の選択された部分の網状ねじれ角は、非選択部分よりもずっと小さいものであるか、または、キラルＬＣ材料の選択された領域の網状ねじれ角は、ゼロ、すなわち、これらの部分で材料は、非ねじれ構造を示す。
【００１７】
可視波長の光を反射する高いねじれ角を有する本発明のパターン化ポリマーフィルムもまた製造することができる。高いが異なるねじれ角を有する領域のパターンを有するフィルムの場合、これらの領域は、異なる反射色を示す。このようなフィルムは、たとえばカラーフィルターとして用いることができる。
しかし、可視波長範囲よりも大きいピッチを有するフィルム、とくに１μｍより大きいピッチを有するものがより好ましい。
重合可能なキラルＬＣ材料の選択された部分での上述のようなキラリティの変化の後、材料はそのままＬＣ材料の選択された部分またはその全体でキラル構造を永久に固定するために重合される。重合は、たとえば光重合または熱重合によって行われる。光重合が好ましい。とくに好ましいＬＣ材料の重合は、前記第１のキラル化合物のキラリティを変化させたのと同様の光照射によって開始することである。
【００１８】
本発明のパターン化リタデーションフィルムの好ましい製造方法は、以下のステップ：
１、基材に、好ましくはポリイミドを被覆および任意に焼成または硬化させることによって、配向材料の層を提供するステップ、
２、任意に、ポリイミドなどの配向材料を好ましい配向方向をもたらすために一定方向に研磨するステップ、
３、上記または下記の光重合可能なキラルＬＣ材料の層を配向層に被覆するステップ、
４、フォトマスクで被覆されていない領域の異性化可能なキラルドーパントの光異性化をもたらすために、フォトマスクを介してＬＣ材料を照射し、層中に異なるねじれを有する領域のパターンを作製するステップ、
５、ねじれパターンを永久に固定するためにＬＣ層を重合するステップ、
を含む。
【００１９】
本発明の他の好ましい態様では、酸素の存在下で重合しないかまたはゆっくりでのみ重合する重合可能なキラルＬＣ材料から製造された異方性ポリマーフィルムに関する。この態様での適するキラルＬＣ材料は、たとえば、酸素の存在下では反応しないまたは良好には反応しない、好適な光開始剤を選択することによって調製することができる。フィルムは、重合が、妨げられ、または阻害されるように、酸素の存在下で第１のキラル化合物のＨＴＰを変化させる光照射で重合可能な材料の選択された領域を照射し、続けて、酸素の非存在下で選択された領域または材料全体を重合することで製造することができる。
この態様での重合可能なキラルＬＣ材料の好ましい重合は、第１のキラル化合物の異性化よりも速く、光重合の間、重合されていない部分のＬＣ材料のキラリティは、変化せず、または少なくとも実質的に変化しない。
【００２０】
キラル材料において、たとえば、選択された領域で重合するために低い強度の照射を用い、そしてその後、材料全体を重合するためにより高い強度を用いることにより、、または、異性化および重合を開始する異なる波長を用いることにより、全く異性化することなく重合することもまた可能である。
この好ましい態様による異方性フィルムは、酸素の存在下、たとえば、空気雰囲気下で、基材へ重合可能なキラルＬＣ材料を被覆し、塗膜の選択された領域を光線照射することによって製造することができる。これは、たとえばフォトマスクを介して照射することで達成する。または、精細に集束された照射源、たとえばレーザーなどによって、選択された領域を照射することができる。光照射は、上述のＬＣ材料の選択領域でのキラリティの変化をもたらす一方で、非選択領域でのキラリティは変化しないままである。コーティング全体の重合は酸素の存在で妨げられる。その後、コーティング全体が、酸素の非存在下、選択領域および非選択領域でのキラル構造を固定化するためにたとえば、熱重合または光重合によって重合される。これは、たとえば、不活性ガス下で重合またはたとえばＰＥＴフィルムなどの酸素バリア層のコーティングで被覆することによって行われる。その結果、選択領域および非選択領域で異なるキラリティおよびねじれ角を有するパターン化フィルムが得られる。
【００２１】
かわりに、この好ましい態様での異方性ポリマーフィルムは、酸素の存在下で以下のステップを含む方法によって得ることができる。
（Ａ）酸素の存在下で重合せず、上述の第１および第２のキラル化合物を含む、光重合可能なキラルＬＣ材料の層を提供するステップ、
（Ｂ）１）基材を有する層の選択された領域を被覆するステップ、および、第１のキラル化合物のねじれ力を変え、キラル重合可能材料の重合を開始させる光照射で層を照射するステップ、ここで、基材は、酸素バリア層の性質を有し、光照射に透過性であり、
２）ステップＢ１の手順を１または２回以上、前の段階ステップにおいて基材で被覆されていない層の少なくとも１つの領域について繰り返すステップ。
【００２２】
ステップＢ１においてキラルＬＣ材料は、光照射に透過性であり、重合を阻害し得る酸素を除く基材で被覆された層の領域でのみ重合される。重合は異性化よりも速いために、被覆された領域のキラル構造は、それが実質的に変化する前に永久に固定される。被覆されていない領域では、重合は、酸素の存在によって妨げられ、異性化およびそれによるキラリティの変化が起こり得る。ステップＢ２において予め被覆されていない部分での変化したキラル構造は、透過性の酸素バリア基材下で重合することによって固定される。
その結果、ステップＢ１での被覆領域および被覆されていない領域で異なるキラリティおよびねじれ角を有するパターン化フィルムが得られる。
【００２３】
好ましくは、ステップＢ１での照射は、第１キラル化合物が非被覆領域で完全に異性化する十分に高い強度および／または十分に長い期間で行い、そのためキラリティの変化が完全となる。ステップＢ２では、予め被覆されていない領域のすべてが重合され、すなわち、ステップＢ２は１回のみ行われる。
しかし、たとえば、低い照射強度または短い照射時間によって非被覆領域でのキラリティがある程度だけ変化するようにステップＢ１の照射を行うこともまた可能である。最初のステップＢ２では、重合し変化した構造を固定するために、ステップＢ１で予め被覆されていない領域のいくらかでのみ酸素バリア基材を通して照射し、その間、まだ被覆されていない領域では第２のまたはさらなるステップＢ２において固定される、さらなる異性化が起こり得る。したがって、異なるねじれ角を有する２より大きい異なる領域を有するパターン化フィルムを製造することができる。
【００２４】
酸素存在下で重合しない材料の上述のとくに好ましい態様のかわりに、空気中で重合する重合可能なキラルＬＣ材料を用い、材料の選択された領域を異性化するために低い強度の照射および材料を重合するためにより高い強度の照射を行うこともまたできる。
本発明の異方性ポリマーフィルムの製造に用いられる重合可能なキラルＬＣ材料は、好ましくは、キラルスメクチックまたはキラルネマチック液晶材料である。キラルネマチック液晶材料がとくに好ましい。
重合可能なキラルＬＣ材料は、好ましくは有機溶媒に溶解または分散され、溶媒を蒸発中または蒸発後に重合または架橋する。
【００２５】
ドーパントの量およびＨＴＰは、異性化前の開始混合物が非ねじれ構造（すなわちラセミ）を有し、光異性化でねじれたものとなるように、または開始混合物がねじれ構造を有し、光異性化でラセミおよび非ねじれとなるように選択することができる。
本発明の他の好ましい態様は、異なるねじれ角を有する少なくとも２つの領域のパターンを有するパターン化フィルムに関する。
本発明の他の好ましい態様は、少なくとも１つのねじれ領域および少なくとも１つの非ねじれ領域のパターンを有するパターン化フィルムに関する。
本発明の他の好ましい態様は、被覆および重合時に４分の１波長または半波長リタデーションフィルムのいずれかを製造する最初のラセミ混合物に関する。かかる混合物は、左よりまたは右よりいずれかのねじれリタデーションフィルムを製造するように光異性化することができる。
【００２６】
本発明の他の態様は、異なるねじれ領域のパターンおよび／またはねじれ領域および非ねじれ領域のパターンを有するパターン化フィルムに関し、ここで、ねじれは、フィルムが可視光を反射しないように、とくに、ねじれ領域でのらせんピッチが１μｍよりも大きいものとなるように選択される。この層は、たとえば、従来技術で記載されているコレステリックフィルムのような可視光を反射しないリタデーションフィルムとして用いるのに有利であるが、たとえば、液晶ディスプレイ装置で生ずる位相シフトを補償するための可視光での位相シフトが生ずる。通常、そのようなリタデーションフィルムでのねじれ角は、０°よりも大きい〜３６０°の範囲である。低いねじれのみが要求されるためにコレステリックフィルムと比較してそのようなフィルムでは、少量のキラル化合物のみが必要とされる。
【００２７】
本発明の特に好ましい態様は、
−少なくとも１つの０°のねじれ角の領域、および少なくとも１つの、０より大きい〜＋２７０°または０より小さい〜−２７０°のねじれ角の領域
−少なくとも１つの０°のねじれ角の領域、および少なくとも１つの、０より大きい〜＋１８０°または０より小さい〜−１８０°のねじれ角の領域
−少なくとも１つの０°のねじれ角の領域および少なくとも１つの、０より大きい〜＋９０°または０より小さい〜−９０°のねじれ角の領域
−０°ではない＋９０°〜−９０°から選択される異なるねじれ角を有する少なくとも２つの領域
−少なくとも１つの０°のねじれ角の領域および少なくとも１つの＋９０°〜−９０°のねじれ角の領域
−少なくとも３つの０〜＋９０°または−９０°〜０から選択されるねじれ角を有し、好ましくはそれぞれ少なくとも１つの±９０°、±７５°および±６０°のねじれ角を有する領域を有し、好ましくはすべての領域が、同じねじれ角の標示を有するものである領域
を有するパターン化フィルムに関する。
【００２８】
図１は、見本としておよび概略的に、０°のねじれを有する領域（２）とたとえば９０°のねじれを有する領域（３）を含む、本発明の好ましい態様のパターン化フィルム（１）を示す。フィルムは、平面配向を有する、カラミチック（calamitic）一軸正複屈折重合ＬＣ材料を含み、ここでは、領域（２）のＬＣ分子のメソゲンは、２重の矢印で示した方向にフィルム面に配向し、領域（３）では、９０°のねじれ角でフィルム面に垂直のらせん軸のまわりをねじれたものである（一組の矢印で示す）。フィルム（１）を透過する、波長λの直線偏光の効果的なリタデーションは、偏光子（４）によって二重の矢印によって示された方向で直線偏光されたものであるが、非ねじれ領域（２）では０であり、領域（３）ではλ／２である。
【００２９】
好ましくは、重合可能なキラルＬＣ材料は、
−所定のねじれ方向を有し、光照射でＨＴＰが変化する、少なくとも１つの第１のキラル化合物、および
−第１のキラル化合物とは反対のねじれ方向を有し、第１のキラル化合物のＨＴＰが変化する光照射を行ったときにそのＨＴＰが変化しない、少なくとも１つの第２のキラル化合物
を含み、さらに少なくとも１の重合可能な基を有する、少なくとも１つの重合可能な化合物を含む。
【００３０】
重合可能な化合物は、第１および／または第２のキラル化合物であることもまたできる。かわりに、重合可能な化合物は、好ましくは液晶またはメソゲンであるさらなる重合可能な化合物である。
非常に好ましくは、重合可能なキラルＬＣ材料は、
ａ１）所定のねじれ方向および光照射でそのキラリティが変化し、さらに重合可能および／またはメソゲンであってもよい、少なくとも１つの第１のキラル化合物、
ａ２）第１のキラル化合物とは反対のねじれ方向を有し、第１のキラル化合物のキラリティが変化する光照射を行ったときにそのキラリティが変化せず、さらに重合可能および／またはメソゲンであってもよい、少なくとも１つの第２のキラル化合物、
ｂ）少なくとも１つの重合可能な基を含む、少なくとも１つの重合可能なメソゲン化合物、および
ｃ)重合開始剤
を含む。
第１および第２のキラル化合物として用いられるとくに好ましい化合物は、高いらせん状ねじれ力（ＨＴＰ）を有するものであり、その結果、材料中のキラル化合物の量を減少させることができる。
【００３１】
光照射でそのキラリティが変化する本発明に用いることができるキラル化合物は、専門家に知られている。たとえば、好適で好ましい化合物は、これには限定されないが、光異性化、光誘起２＋２付加環化、フォトフリーズアレンジメント（photo-fries arrangement）、または同等の光分解プロセスを含む反応による光照射でその構造または形が変化する感光性キラル化合物である。
とくに好適で好ましいものは、光照射でＥ−Ｚまたはシス−トランス異性化を示し、それによって異なるＨＴＰを有する形態へと変化し、異なる量の液晶材料のピッチを割り出す光異性化可能なキラル化合物である。さらに好適で好ましいものは、キラル中心での光脱離または光開裂によってそのキラリティが破壊するために、光照射でキラルからアキラルまたはラセミ混合物へと変化する光分解または（光）可変キラル材料（ＴＣＭ）である。
【００３２】
たとえば、好適な光異性化可能なキラル材料は、P. van de Witte et al., Liq. Cryst. 24 (1998), 819-27, J. Mat. Chem. 9 (1999), 2087-94およびLiq. Cryst. 27 (2000), 929-33およびA. Bobrovski et al., Liq. Cryst. 25 (1998), 679-687に記載されているメントン、カンフル、ノピノン（nopinone）誘導体またはキラルスチルベンを含むものである。キラル中心に結合している光開裂可能なカルボン酸基または芳香族ケト基を含む好適なＴＣＭは、US 5,668,614に記載されている。さらにF. Vicentini, J. ChoおよびL. Chien, Liq. Cryst. 24 (1998), 483-488は、ＴＣＭとしてのビナフトール誘導体およびそのマルチカラーコレステリックディスプレイにおける使用について記載している。
とくに好ましいのは、P. van de Witte et al., Liq. Cryst. 24 (1998), 819-27, J. Mat. Chem. 9 (1999), 2087-94およびLiq. Cryst. 27 (2000), 929-33およびA. Bobrovski et al., Liq. Cryst. 25 (1998), 679-687に記載されているメントン、カンフル、ノピノン誘導体またはキラルスチルベンを含む重合可能で光異性化可能なキラル材料である。
さらに、WO 02/40614に記載の重合可能で光異性化可能なキラル化合物が好ましい。
【００３３】
重合可能なキラルＬＣ材料は、さらに第１のキラルドーパントと同じ条件下でそのキラリティが変化しない第２のキラル化合物を含む。好ましくは、第２のキラル化合物は、異性化可能でない化合物である。それは重合可能または重合可能でなくてもよく、メソゲンまたは液晶であってもまたよい。
好適なキラルドーパントは、たとえば市場で入手可能なR-またはS-811、R-またはS-1011、R-またはS-2011、R-またはS-3011、R-またはS-4011、R-またはS-5011または CB 15 (Merck KGaA, Darmstadt, Germany)から選択することができる。とくに好ましくは、高いらせん状ねじれ力（ＨＴＰ）を有するキラル化合物であり、とくにWO 98/00428に記載のソルビトール基を含む化合物、GB 2,328,207に記載のヒドロベンゾイン基を含む化合物、WO 02/94805に記載のキラルビナフチル誘導体、WO 02/34739に記載のキラルビナフトールアセタール誘導体、WO 02/06265に記載のキラルＴＡＤＤＯＬ誘導体および少なくとも１つのフッ素化結合基および末端または中心キラル基を有するWO 02/06196およびWO 02/06195に記載のキラル化合物を含む化合物である。
【００３４】
とくに好適な重合可能であって異性化可能でないキラル化合物は、以下の記載から用いることができる。
キラル化合物に加え、重合可能なＬＣ材料は、好ましくは少なくとも１つの重合可能な官能基を有する少なくとも１つのアキラルで重合可能なメソゲン化合物を含む。
好ましい態様では、重合可能なＬＣ材料は、２または３以上の重合可能な官能基を有する少なくとも１つのキラルまたはアキラルで重合可能なメソゲン化合物（２または多反応性または２または多官能性化合物）を含む。そのような混合物の重合時、３次元ポリマーネットワークが形成され、それは、自己支持型であり高い機械的および熱的安定性および物理的および光学的特性の低い温度依存性を示す。多官能性メソゲンまたは非メソゲン化合物の濃度を変えることで、ポリマーフィルムの架橋密度およびそれによる物理的および化学的特性、とくに光学特性の温度依存性、熱的および機械的安定性および溶媒耐性を容易に調整することができる。
【００３５】
本発明に用いられる重合可能なメソゲン１、２−および多反応性化合物は、それ自体公知で、たとえば、有機化学の標準的な学術書、例えばHouben-Weyl, Methoden der organischen Chemie, Thieme-Verlag, Stuttgartに記載された方法により製造することができる。
重合可能なＬＣ混合物に本発明の化合物とともにモノマーとしてまたはコモノマーとして用いることができる好適な重合可能なメソゲン化合物の例は、例えばWO93/22397、EP 0 261 712、DE 195 04 224、WO95/22586、WO97/00600およびGB 2 351 734に開示されている。しかし、これらの文献に開示されている化合物は、単なる例であって、本発明の範囲を限定しないものとみなすべきである。
【００３６】
とくに有用なキラルおよびアキラルで重合可能なメソゲン化合物（反応性メソゲン）の例を下記のリストに示すが、これは例示にすぎず、限定を全く意図せずに本発明を説明するものである：
【化１】
【００３７】
【化２】
【００３８】
【化３】
【００３９】
【化４】
上記式において、Ｐは、重合可能な基であり、好ましくは、アクリル、メタクリル、ビニル、ビニルオキシ、プロペニルエーテル、エポキシ、オクセタンまたはスチリル基であり、ｘおよびｙは、１〜１２の同一または異なる整数であり、Ａは、Ｌ１によって任意に１、２または３置換された１，４−フェニレンであり、または１，４−シクロヘキシレンであり、ｕおよびｖは、それぞれ独立して０または１であり、Ｚ０は、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−または単結合であり、Ｒ０は、極性基または非極性基であり、Ｔｅｒは、たとえば、メンチルなどのテルペノイド基であり、Ｃｈｏｌは、コレステリル基であり、Ｌ、Ｌ１およびＬ２は、それぞれ互いに独立してＨ、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮまたは任意にハロゲン化した１〜７個の炭素原子を有するアルキル、アルコキシ、アルキルカルボニル、アルキルカルボニルオキシ、アルコキシカルボニルまたはアルコキシカルボニルオキシ基であり、ｒは、０、１、２、３または４である。上式におけるフェニル環は、任意に１、２、３または４個のＬ基で置換されている。
【００４０】
これに関し、用語「極性基」は、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮ、ＮＯ２、ＯＨ、ＯＣＨ３、ＯＣＮ、ＳＣＮ、４個までの炭素原子を有する任意にフッ素化したアルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシまたはアルコキシカルボニルオキシ基、あるいは、１〜４個の炭素原子を有する１−、オリゴ−またはポリ−フッ素化アルキルまたはアルコキシ基から選択された基を意味する。用語「非極性基」は、１または２以上の、好ましくは、１〜１２個の炭素原子を有する任意にハロゲン化されたアルキル、アルコキシ、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシまたはアルコキシカルボニルオキシ基であり、「極性基」の上述の定義に含まれないものを意味する。
WO 02/40614に記載されたとくに好ましい重合可能で光異性化可能なキラル化合物は、以下の式の化合物である。
【化５】
式中、Ｒ１およびＲ２は、互いに独立して上で定義したＲ０またはＰであり、ａおよびｂは、０また１であり、Ｚは、Ｚ０であり、Ａ１およびＡ２は、互いに独立して上で定義したＡである。
【００４１】
重合可能なキラルＬＣ材料の重合は、熱または化学線に暴露することにより達成される。化学線は、ＵＶ光、ＩＲ光もしくは可視光のような光による照射、Ｘ線もしくはガンマ線による照射または例えばイオンもしくは電子のような高エネルギー粒子による照射を意味する。好ましくは、重合は光照射、とくに好ましくはＵＶ照射によって行う。化学線の源として、例えば、単一のＵＶランプまたはＵＶランプのセットを用いることができる。大きいランプ出力を用いる際には、硬化時間を減少させることができる。光照射の他の可能な源は、レーザー、例えばＵＶレーザー、ＩＲレーザーまたは可視レーザーである。重合に用いる光照射は、好ましくは、重合ＬＣ材料のキラルティを変えるのに用いるものと同じ波長、とくに好ましくは、同じ波長および強度のものである。
【００４２】
重合は、化学線の波長において吸収を示す開始剤の存在下で行う。例えば、ＵＶ光により重合する際には、ＵＶ照射の下で分解されて重合反応を開始する遊離基またはイオンを生成することができる光開始剤を用いることができる。アクリレートまたはメタクリレート基を有する重合可能なメソゲンを硬化する際に、好ましくはラジカル光開始剤を用い、ビニルおよびエポキシド基を有する重合可能なメソゲンを硬化させる際に、好ましくは、陽イオン性光開始剤を用いる。また、加熱した際に分解して、重合を開始する遊離基またはイオンを生成する重合開始剤を用いることもできる。
ラジカル重合のための光開始剤として、例えば、市場で入手できるイルガキュア(Irgacure)（登録商標）６５１、イルガキュア（登録商標）１８４、ダロキュア(Darocure)（登録商標）１１７３またはダロキュア（登録商標）４２０５（全てCiba Geigy AGから）を用いることができ、また、陽イオン性光重合の場合には、市場で入手できるＵＶＩ６９７４（Union Carbide）を用いることができる。重合可能なＬＣ材料は、重合開始剤を好ましくは０．０１〜１０％、極めて好ましくは０．０５〜５％、とくに０．１〜３％含む。ＵＶ光開始剤が好ましく、とくにラジカル性ＵＶ光開始剤が好ましい。
光開始剤は、キラル材料が、上述のように酸素の存在下で重合しないまたは良好には重合しないようにまた選択することもできる。たとえば、空気中での重合が必要となるとき、イルガキュア（登録商標）９０７が好ましく用いられ、またイルガキュア（登録商標）３６９が空気中で良好には重合しない材料で用いられる。
【００４３】
硬化時間は、とくに重合可能なメソゲン材料の反応性、コーティング層の厚さ、重合開始剤のタイプおよびＵＶランプの出力に依存する。本発明における硬化時間は、好ましくは１０分未満であり、とくに好ましくは５分未満であり、極めてとくに好ましくは２分未満である。大量生産のためには、３分以下、極めて好ましくは１分以下、とくに３０秒以下の短い硬化時間が好ましい。
本発明の重合可能な液晶混合物は、さらに、１種または２種以上の他の好適な成分、例えば触媒、増感剤、安定剤、連鎖移動剤、阻害剤、共反応単量体、界面活性化合物、平滑剤、湿潤剤、分散剤、疎水剤（hydrophobing agent）、粘着剤、流動性向上剤、消泡剤、脱気剤（deaerator）、希釈剤、反応性希釈剤、助剤、着色剤、染料または顔料を含んでもよい。
【００４４】
また、ポリマーの架橋を増大せしめるために、２０％までの２または３以上の重合可能な官能基を有する非メソゲン化合物の重合可能なＬＣ材料への添加を、２官能性または多官能性の重合可能なメソゲン化合物の代わりに、またはこれに加えて行い、ポリマーの架橋を増加させることも可能である。
２官能性非メソゲン単量体の典型例は、１〜２０個のＣ原子を有するアルキル基を有するアルキルジアクリレートまたはアルキルジメタクリレートである。２より多い重合可能な基を有する非メソゲン単量体の典型例は、トリメチルプロパントリメタクリレートまたはペンタエリスリトールテトラアクリレートである。
他の好ましい態様において、重合可能な材料の混合物は、７０％まで、好ましくは３〜５０％の、１つの重合可能な官能基を有する非メソゲン化合物を含む。１官能性非メソゲン単量体の典型例は、アルキルアクリレートまたはアルキルメタクリレートである。
【００４５】
本発明の光学リタデーションフィルムは、従来のＬＣＤのリタデーションまたは補償フィルムに用いることができ、特にＤＡＰ（配向層の変形）またはたとえば、ＥＣＢ（電界制御複屈折）、ＣＳＨ（カラースーパーホメオトロピック）、ＶＡＮまたはＶＡＣ（垂直配向ネマチックまたはコレステリック）ディスプレイ、ＭＶＡ（マルチドメイン垂直配向）またはＰＶＡ（パターン化垂直配向）ディスプレイなどのＶＡ（垂直配向）方式、ＯＣＢ（光学的補償ベンドセルまたは光学的補償複屈折）、Ｒ−ＯＣＢ（反射ＯＣＢ）、ＨＡＮ（ハイブリッド配向ネマチック）またはパイセル（πセル）ディスプレイのようなベンドモードまたはハイブリッドタイプディスプレイのディスプレイさらにＴＮ（ねじれネマチック）方式、ＨＴＮ（高度ねじれネマチック）またはＳＴＮ（超ねじれネマチック）方式のディスプレイ、ＡＭＤ−ＴＮ（アクティブマトリックスドライブＴＮ）ディスプレイまたは「スーパーＴＦＴ」ディスプレイとしてもまた知られているＩＰＳ（インプレーンスイッチング）方式のディスプレイ、ＩＳＰ（等方性スイッチングパネル）としても知られているたとえばWO 02/93244 A1に記載の光学的等方性相に液晶を用いたディスプレイ、US 6,437,915およびUS 6,046,849に開示された切り替え可能な２次元（２Ｄ）／３次元（３Ｄ）ディスプレイ、ＣＲＴ（ブラウン管)ディスプレイまたは有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）などである。
特に好ましくは、ＴＮ、ＳＴＮ、ＶＡおよびＩＰＳディスプレイ、とくにアクティブマトリックスタイプ、さらに２Ｄ／３Ｄディスプレイである。
【００４６】
本発明のフィルムは、上述以外の他の用途、たとえば、配向層、光学フィルターまたは偏光ビームスプリッタ、光導波または装飾用途またはセキュリティ用途に用いることもまたできる。
好ましい態様では、本発明のフィルムは、ディスプレイの切り替え可能なＬＣセルの外側でなく、通常ガラス基材であって、切り替え可能なＬＣセルを形成し、切り替え可能なＬＣ媒体を含む基材間において、ＬＣＤの光学リタデーションフィルムとして用いる（セル内（incell）用途）。
光学リターダーが通常ＬＣセルおよび偏光子間に置かれる従来のディスプレイと比較して、光学リタデーションフィルムのセル内用途は、いくらかの利点を有する。たとえば、光学フィルムが、ＬＣセルを形成するガラス基材の外側に取りつけられているディスプレイは、通常、視差の問題を有し得るものであり、視野角適性を大きく害し得るものである。ＬＣディスプレイセルの内側にリタデーションフィルムを形成すると、これらの視差の問題を減じ、または避けることすらできる。
【００４７】
この態様のＬＣＤは、好ましくは、以下のものを含む。
１）以下に記載の順序でセルの端から開始して中心へ至る、以下の素子
１１）少なくとも１つが入射光に対して透過性である、互いに面並行な第１および第２の基材
１２）ＬＣセルの個々の画素を個々に切り替えるのに用いることができる、前記基材のうちの１つの上の非直線電気素子の配列であって、前記素子がトランジスタ、とくに好ましくはＴＦＴなどの好ましくは能動素子である、前記配列、
１３）前記基材のうちの１つの上、好ましくは非直線素子の配列を有するものと反対側の基材上に、提供されたカラーフィルター配列であって、前記カラーフィルターは任意に平坦化層で被覆されている、前記配列、
１４）前記第１の基材の内側に提供された第１の電極層
１５）前記第２の基材の内側に提供された任意の第２の電極層
１６）前記第１および第２の電極上に提供された任意の第１および第２の配列層
１７）電場を与えることで少なくとも２つの異なる状態間に切り替え可能であるＬＣ媒体
を含む液晶（ＬＣ）セル、
２）ＬＣセルの片側上の第１の直線偏光子
３）第１の直線偏光子の側とは反対側のＬＣセル側上の任意の第２の直線偏光子、および
４）本発明の少なくとも１つのパターン化光学リタデーションフィルムを含むＬＣＤであって、前記パターン化光学リタデーションフィルム４）は、ＬＣセルの第１および第２の基板間、好ましくは、カラーフィルターおよびＬＣ媒体間、非常に好ましくは、カラーフィルターと前記電極層のうちの１つとの間、または平坦化層が存在する場合には、平坦化層と前記電極層のうちの１つとの間に位置することを特徴とする。
以下の例は、本発明を限定することなく例示するものである。前記および以下において、別に示されていない限り、すべての温度は、摂氏度で記載され、全てのパーセントは重量によるものである。
【００４８】
例１
重合可能なネマチックＬＣ混合物Ｍ１は、以下のように調製された。
【化６】
イルガキュア（登録商標）６５１は、光開始剤、イルガノックス（登録商標）１０７６は、安定剤であり、ともに市場で入手可能である（Ciba AG, Basel, Switzerland）。ＦＣ１７１（登録商標）は、非イオン性過フッ化炭素界面活性剤（3M Co.）である。
【００４９】
混合物Ｍ１は、確実によく混合するために加熱し攪拌した。Ｍ１のサンプルは、７４℃の透明温度（clearing temperature）が測定された。
Ｍ１は、ホスト混合物Ｈ１を形成するために、４０％の濃度で、ＰＧＭＥＡ（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート）に溶解した。このホスト混合物Ｈ１に異性化可能でないキラルドーパントＤｎｉ０．１％および光異性化可能なキラルドーパントＤｉ０．０８％を添加した。
【化７】
【００５０】
溶液は、２枚のガラス／研磨したポリイミド（JSR AL1054）スライド上でスピンコート（２０００ＲＰＭ）した。フィルムの１つは、コート後、即座に光重合し（20 mWcm-2,UV-a, 60s, N2）、他は、光重合（20 mWcm-2,UV-a, 60s, N2）前に光異性化（20 mWcm-2, 365nm, 30s, air）した。それぞれのフィルムの透過率は、交差延伸直線ヨウ素偏光子（延伸方向に対して４５°でカットする）間で測定した。透過値は、Hitachi U2000分光光度計を用いて記録した。ＲＭフィルムは、偏光子が同一の配向を維持している間、３６０°回転できる自家製の試料台上に取り付けた。図２は、ＲＭフィルムが、交差偏光子間を３６０°で回転したときに得られる、ＲＭフィルムの回転の関数としての透過データのプロットを示す。
図２のグラフ（ａ）に示されている生成された最初のフィルム（非異性化）の透過プロットは、最初のフィルムが平面の非ねじれリタデーション層であることを予測させる４つの極大部分を有することを示している。図２のグラフ（ｂ）に示されている異性化フィルムのプロットは、フィルムが、らせん状にねじれたリタデーションフィルムに特徴的である、すべての角度においておおよそ同等の透過を有することを示している。
【００５１】
例２
パターン化リタデーション層を例１の混合物を用いて生成した。溶液は、研磨したポリイミド／ガラススライド上でスピンコート（２０００ＲＰＭ、３０ｓ）し、ＵＶ光の透過を１００％または０％のいずれかとするフォトマスクで異性化 (20 mWcm-2,365 nm, 60s,air) した。得られたフィルムを光重合した（20 mWcm-2,UV-a, 60s, N2）。交差偏光子を通してライトボックス上から見た写真を図３に示す。
図３は、フィルムが、パターン化した、ねじれ領域（異性化）および非ねじれ（非異性化）領域を有することを示す。示されているように、非異性化領域でのＲＭ分子の配向に偏光子の方向を整列させることで、縞模様のリタデーションフィルムを製造することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】非ねじれ領域（２）およびねじれ領域（３）を含み、偏光子（４）と組み合わせた本発明のポリマーフィルム（１）を概略的に示した図である。
【図２】例１に従って製造された異性化されていないポリマーフィルム（ａ）および異性化ポリマーフィルム（ｂ）の回転角度に対する透過データであって、交差偏光子間を３６０°回転したものを示す図である、。
【図３】ライトボックスにおいて交差偏光子を通して見た、ねじれ領域および非ねじれ領域を含む例２のポリマーフィルムの写真を示す図である。
【技術分野】
【０００１】
発明の技術分野
本発明は、異なるねじれを有する領域のパターンを有するらせん状にねじれた構造を有する重合キラル液晶材料を含むポリマーフィルムに関する。本発明はさらに、そのようなフィルムの製造方法、および液晶ディスプレイまたは他の光学素子、部品または装置へのその使用に関する。
【０００２】
背景および従来技術
リタデーションフィルムは、液晶ディスプレイ中で直線偏光と環状偏光との間を切り替えるのに通常用いられる。文献では、反応性メソゲン（ＲＭ）としてもまた知られている重合液晶（ＬＣ）化合物の層が、リタデーション層を提供するために製造することができ、たとえば、ＲＭＳ０３００１（Merck KGaA, Darmstadt, Germany）は、平面ネマティックフィルムを提供するためのスピンコートおよび光重合が可能な、市場で入手できるＲＭ溶液である。スピンコートの速度を変えることで、異なる厚さのフィルムを製造することができ、その結果半波長および４分の１波長リタデーションフィルムを製造することができる。
【０００３】
非パターン化ねじれリタデーションフィルムは、これまでWO 02/73301に報告されている。たとえば、市場で入手できるＲＭＳ０３００１（Merck KGaA, Darmstadt, Germany）などの重合可能なネマティックホストにキラルドーパントを添加することにより、たとえばGB 2330360およびWO 02/73301に開示されている配向キラルフィルムもまた良好に製造できる。製造されたキラルフィルムは、フィルムの厚み全体にわたってＲＭ分子のらせん状配置を有する。ＲＭ層に導入されるらせんの方向は、使用したキラルドーパントのキラリティーの方向（左よりまたは右より）に依存する。このようにして、使用したドーパントに依存するらせんの左よりまたは右よりのねじれのいずれかを有するフィルムを製造することができる。ＲＭフィルムにもたらされるキラリティーの程度（すなわち、フィルム全体に存在するらせんの回転数）は、添加されるドーパントの濃度およびキラルドーパントのＨＴＰにもまた依存する。
【０００４】
しかしながら、ディスプレイがさらに要求の厳しいものになるにつれ、たとえば携帯電話などに用いることができる、US 6,437,915およびUS 6,046,849に開示された、たとえば、切り替え可能な２次元（２Ｄ）／３次元（３Ｄ）ディスプレイにおける視差バリア層のためのリタデーション層をパターン化可能にすることが急速に望まれている。
EP 1 295 929は、装飾またはセキュリティマーキングとして用いられる異なるねじれ方向を有する領域のパターンを示すパターン化ねじれフィルムを開示する。これらのフィルムは、対向するねじれ方向を有する２つのキラルドーパントを含む重合可能なキラルＬＣ混合物の層から製造される。混合物の網状ねじれは、それぞれのドーパントのねじれ力および濃度によって与えられる。ドーパントの１つは、光異性化可能であり、光照射でねじれ力を変える。このようにして、パターン化フィルムを製造するために、網状ねじれは、光照射によって層の選択領域中で変えることができ、および熱または光重合によってねじれ構造が固定される。
【０００５】
EP 1 295 929に開示されたコレステリックポリマーフィルムでは、らせんは、比較的短い可視光の波長の配列のピッチを有し、そのような異なる領域は、右よりまたは左より環状偏光可視光のいずれかを選択的に反射する。
しかしながら、たとえば、上述の２Ｄ／３Ｄディスプレイのような多くの用途では、可視光が遅延され、それによりＴＮまたはＳＴＮ型装置に適するリタデーション層、すなわち、ねじれＡ−プレートリターダー（retarder）を提供することが可能であるために、長いピッチのキラルらせんが、要求される。
WO 98/57223は、異なるねじれ方向（掌性）を持つ異なる領域を有するマルチドメイン液晶ディスプレイの製造のためのキラル光異性化可能な化合物の使用を開示する。しかし、被覆されたポリマーフィルムについて言及されていない。
WO 02/07330は、ねじれＡ−プレートリターダーの使用および利点について開示している。しかし、WO 02/07330のねじれＡ−プレートリターダーフィルムは、容易にパターン化することができず、たとえば、US 6,437,915およびUS 6,046,849で記載された２Ｄ／３Ｄディスプレイでの視差バリアなどで要求されるようなパターン化リタデーションフィルムを製造する簡便な方法を提供するものでない。
【０００６】
Sharp Technical Journal Issue #74 1999で出版されている記事「シャープ研究所の３Ｄディスプレイハードウェアリサーチ：最新版（3D Display Hardware Research at Sharp Labs: an update）」では、US 6,437,914で報告されているような視差バリアとして用いるパターン化ＲＭフィルムの製造方法について記載されている。しかしながら、この方法は、複雑であって、多くのステップを含むものである。たとえば：
１．ポリイミドを被覆、焼成する
２．９０°でポリイミドを研磨する
３．フォトレジストでポリイミドを被覆する
４．フォトレジストを予め焼成する
５．フォトレジストを選択的に照射するためにフォトマスクを用いる
６．フォトレジストを生成する（照射領域からフォトレジストを洗う）
７．フォトレジストを焼成する
８．４５°でさらされたポリイミドを研磨する
９．残存フォトレジストを除去する
１０．ポリイミド上にＲＭ層を被覆する
１１．ＲＭ層を重合する
したがって、従来技術のフィルムおよび方法の欠点を有さない、改善されたパターン化リタデーションフィルムおよびその改善された製造方法が必要とされる。
【０００７】
本発明の目的は、改善されたパターン化リタデーションフィルムおよびその製造方法を提供することにある。本発明の他の目的は以下の記載から専門家には、即座に明らかである。
本発明の発明者らは、本発明に記載されたリタデーションフィルムおよびその製造方法を提供することにより、とくにキラル重合液晶材料を含み、ねじれ（twisted）領域および非ねじれ（untwisted）領域のパターンまたは異なるねじれ角を有する領域のパターンを示す異方性フィルムによって、これらの目的が達成でき、上記問題を解決できることを見出した。
【０００８】
本発明は、光パターン化可能なリタデーションフィルムを得るための光異性化可能なキラルドーパントを低濃度含む重合可能な液晶材料を用いる。そのようなフィルムは、たとえば以下のステップ：
１．ポリイミドを被覆、焼成するステップ
２．ポリイミドを研磨するステップ
３．ポリイミド上にＲＭ層を被覆するステップ
４．フォトマスクを介してＲＭ層を照射するステップ
５．ＲＭ層を重合するステップ
により、上述の従来技術の方法よりもはるかに少ないステップで製造できる。
キラルドーパントの低濃度の使用もまた、（はるかに高い濃度で使用されることが必要とされる）一連の新しい重合可能な液晶材料をとくにスケールアップする必要性もなく、広範囲の既存の重合可能な液晶ホスト材料を本発明のフィルムに容易に適用できるために望ましい。
【０００９】
本発明の他の利点は、それぞれの領域が異なるねじれを有する、パターン化ねじれリタデーション層を製造することができることにある。このことにより、ねじれの程度に基づくのみで、異なる領域が光を遅延することができ、直線から環状の偏光へと変化させるかまたは遅延直線偏光として維持することができるリタデーションフィルムを構築することができる。
【００１０】
発明の要約
本発明は、異なるねじれ角を有する少なくとも２つの領域のパターンおよび／または少なくとも１つのねじれ領域および少なくとも１つの非ねじれ領域のパターンを有する、重合キラル液晶（ＬＣ）材料を含むパターン化ポリマーフィルムに関する。
本発明は、さらに
−キラル材料中に所定のねじれ方向のらせん状ねじれをもたらし、異なるねじれ力を有する少なくとも２つの状態間を変換可能であり、ここでキラル化合物の変換は、光照射によってもたらされ得る、少なくとも１つの第１のキラル化合物、および
−キラル材料中に前記第１のキラル化合物とは反対のねじれ方向のらせん状ねじれをもたらし、前記第１のキラル化合物と同じ条件下で異なるねじれ力を有する２または３以上の状態間を変換可能でない、少なくとも１つの第２のキラル化合物、
を含む重合可能なキラルＬＣ材料の層を提供すること、第１のキラル化合物のキラリティーの程度を変える光照射で層の選択された領域を照射すること、ならびに、前記選択された領域を重合することによる、本明細書に記載のポリマーフィルムの製造方法に関する。
【００１１】
本発明は、さらに本明細書に記載のポリマーフィルムの、液晶ディスプレイまたは他の光学素子、部品または装置、とくに切り替え可能な２次元（２Ｄ）／３次元（３Ｄ）ディスプレイにおける、補償板、リターダーあるいは偏光子としての使用に関する。
本発明は、さらに本明細書に記載のポリマーフィルムを含む、液晶ディスプレイ、光学素子、部品または装置、とくに２Ｄ／３Ｄディスプレイに関する。
【００１２】
用語の定義
本出願において用いられている用語「フィルム」は、多かれ少なかれ顕著な機械的安定性および柔軟性を有する自己支持（self-supporting）フィルム、すなわち自立（free-standing）フィルムおよび支持基材（substrate）上または二つの基材間のコーティングまたは層を含む。
用語「液晶またはメソゲン材料」または「液晶またはメソゲン化合物」は、１種または２種以上の棒状、板状もしくは円板状のメソゲン基、すなわち液晶相挙動をもたらし得る基を含む材料または化合物を示すべきである。メソゲン基を含む化合物または材料は、必ずしもそれ自身液晶相を示さなければならないわけではない。他の化合物との混合物またはメソゲン化合物または材料またはそれの混合物を重合したときにのみ液晶相挙動を示してもまたよい。
【００１３】
用語「らせん状ねじれ構造」は、１層または２層以上の液晶材料層を含むフィルムに関し、ここでは、メソゲンは分子副層（molecular sublayer）内で好ましい方向に主分子軸で配向し、異なる副層でのかかる好ましい配向方向は、らせん軸の周りにねじれたものであり、ここで、らせん軸は、実質的にフィルム面に垂直、すなわち実質的にフィルム法線に平行である。この定義は、フィルム面に対して７５〜９０°、好ましくは８０〜９０°、とくに好ましくは８５〜９０°および最も好ましくは、８８〜９０°のらせん軸の配向を含む。
用語「４分の１波長フィルム」または「ＱＷＦ」は、異方性材料中を伝播する２つの直交直線偏光状態間でπ／２の位相差をもたらす光学フィルムを意味する。
用語「半波長フィルム」または「ＨＷＦ」は、異方性材料中を伝播する２つの直交直線偏光状態間でπの位相差をもたらす光学フィルムを意味する。
【００１４】
発明の詳細な説明
本発明は、ねじれまたは平面リタデーションフィルムのいずれかを得るために、キラルドーパントのらせん状ねじれ力（ＨＴＰ）を制御できることを利用するものである。キラルドーパントのＨＴＰは、ＬＣホスト材料にねじれをもたらす能力を示すものであり、式（１）で表される。：
【数１】
式中、ｐは、第１の近似での分子らせんのピッチｐであり、多くの実用的用途では十分なものであって、ｃは、液晶ホストにおけるキラルドーパントの濃度である。
【００１５】
本発明のポリマーフィルムは、好ましくは、基材上に重合可能なキラルＬＣ材料の薄い層を被覆し、分子らせんの軸が層の面に実質的に垂直に配向するように材料を配向させ、光照射によって層の選択された部分のキラリティーを変化させ、パターン化ポリマーフィルムを得るために重合によってキラル構造を固定することによって製造する。
重合可能なキラルＬＣ材料は、異なるねじれ方向を有する少なくとも２つのキラル化合物を含む。第１のキラル化合物は、たとえば、所定の波長での光照射または所定の波長および強度での光照射で異性化することによりそのＨＴＰが変化する、光異性化可能なキラル化合物である。第２のキラル化合物は、第１の化合物を同じ条件ではそのＨＴＰは変化しない。たとえば、第２のキラル化合物は、光照射されたときそのＨＴＰが全く変化しない、異性化可能でない化合物であってもよい。第２のキラル化合物は、第１のキラル化合物に用いられるのとは異なる波長および／または強度の光照射でＨＴＰが変化する、光異性化可能なキラル化合物であってもよい。
【００１６】
ここでは、重合可能なキラルＬＣ材料の選択された部分での全ねじれ角の変化は、第１および第２のキラル化合物の量およびＨＴＰを適切に選択することで得ることができる。たとえば、適するキラルＬＣ材料は、光異性化可能なキラル化合物および異性化可能でないキラル化合物を含み、その１つは、左旋性であり、他は右旋性である。異性化可能な化合物は、たとえば、より大きな絶対的（absolute）ＨＴＰを有し、および／または異性化可能でない化合物と比較して過剰量に存在し、その結果、キラルＬＣ材料の網状ねじれ方向は、第１のキラル化合物のねじれ方向と同じである。キラルＬＣ材料の選択された部分の光照射で光異性化可能なキラル化合物は、異なるＨＴＰを有する形態に変換され、たとえば、そのねじれ力は、キラル材料をより低いＨＴＰキラル材料へと部分的または完全に変換することによって減少させることができるが、その一方で異性化可能でないキラル化合物のＨＴＰは変化しない。その結果、キラルＬＣ材料の選択された部分の網状ねじれ角は、非選択部分よりもずっと小さいものであるか、または、キラルＬＣ材料の選択された領域の網状ねじれ角は、ゼロ、すなわち、これらの部分で材料は、非ねじれ構造を示す。
【００１７】
可視波長の光を反射する高いねじれ角を有する本発明のパターン化ポリマーフィルムもまた製造することができる。高いが異なるねじれ角を有する領域のパターンを有するフィルムの場合、これらの領域は、異なる反射色を示す。このようなフィルムは、たとえばカラーフィルターとして用いることができる。
しかし、可視波長範囲よりも大きいピッチを有するフィルム、とくに１μｍより大きいピッチを有するものがより好ましい。
重合可能なキラルＬＣ材料の選択された部分での上述のようなキラリティの変化の後、材料はそのままＬＣ材料の選択された部分またはその全体でキラル構造を永久に固定するために重合される。重合は、たとえば光重合または熱重合によって行われる。光重合が好ましい。とくに好ましいＬＣ材料の重合は、前記第１のキラル化合物のキラリティを変化させたのと同様の光照射によって開始することである。
【００１８】
本発明のパターン化リタデーションフィルムの好ましい製造方法は、以下のステップ：
１、基材に、好ましくはポリイミドを被覆および任意に焼成または硬化させることによって、配向材料の層を提供するステップ、
２、任意に、ポリイミドなどの配向材料を好ましい配向方向をもたらすために一定方向に研磨するステップ、
３、上記または下記の光重合可能なキラルＬＣ材料の層を配向層に被覆するステップ、
４、フォトマスクで被覆されていない領域の異性化可能なキラルドーパントの光異性化をもたらすために、フォトマスクを介してＬＣ材料を照射し、層中に異なるねじれを有する領域のパターンを作製するステップ、
５、ねじれパターンを永久に固定するためにＬＣ層を重合するステップ、
を含む。
【００１９】
本発明の他の好ましい態様では、酸素の存在下で重合しないかまたはゆっくりでのみ重合する重合可能なキラルＬＣ材料から製造された異方性ポリマーフィルムに関する。この態様での適するキラルＬＣ材料は、たとえば、酸素の存在下では反応しないまたは良好には反応しない、好適な光開始剤を選択することによって調製することができる。フィルムは、重合が、妨げられ、または阻害されるように、酸素の存在下で第１のキラル化合物のＨＴＰを変化させる光照射で重合可能な材料の選択された領域を照射し、続けて、酸素の非存在下で選択された領域または材料全体を重合することで製造することができる。
この態様での重合可能なキラルＬＣ材料の好ましい重合は、第１のキラル化合物の異性化よりも速く、光重合の間、重合されていない部分のＬＣ材料のキラリティは、変化せず、または少なくとも実質的に変化しない。
【００２０】
キラル材料において、たとえば、選択された領域で重合するために低い強度の照射を用い、そしてその後、材料全体を重合するためにより高い強度を用いることにより、、または、異性化および重合を開始する異なる波長を用いることにより、全く異性化することなく重合することもまた可能である。
この好ましい態様による異方性フィルムは、酸素の存在下、たとえば、空気雰囲気下で、基材へ重合可能なキラルＬＣ材料を被覆し、塗膜の選択された領域を光線照射することによって製造することができる。これは、たとえばフォトマスクを介して照射することで達成する。または、精細に集束された照射源、たとえばレーザーなどによって、選択された領域を照射することができる。光照射は、上述のＬＣ材料の選択領域でのキラリティの変化をもたらす一方で、非選択領域でのキラリティは変化しないままである。コーティング全体の重合は酸素の存在で妨げられる。その後、コーティング全体が、酸素の非存在下、選択領域および非選択領域でのキラル構造を固定化するためにたとえば、熱重合または光重合によって重合される。これは、たとえば、不活性ガス下で重合またはたとえばＰＥＴフィルムなどの酸素バリア層のコーティングで被覆することによって行われる。その結果、選択領域および非選択領域で異なるキラリティおよびねじれ角を有するパターン化フィルムが得られる。
【００２１】
かわりに、この好ましい態様での異方性ポリマーフィルムは、酸素の存在下で以下のステップを含む方法によって得ることができる。
（Ａ）酸素の存在下で重合せず、上述の第１および第２のキラル化合物を含む、光重合可能なキラルＬＣ材料の層を提供するステップ、
（Ｂ）１）基材を有する層の選択された領域を被覆するステップ、および、第１のキラル化合物のねじれ力を変え、キラル重合可能材料の重合を開始させる光照射で層を照射するステップ、ここで、基材は、酸素バリア層の性質を有し、光照射に透過性であり、
２）ステップＢ１の手順を１または２回以上、前の段階ステップにおいて基材で被覆されていない層の少なくとも１つの領域について繰り返すステップ。
【００２２】
ステップＢ１においてキラルＬＣ材料は、光照射に透過性であり、重合を阻害し得る酸素を除く基材で被覆された層の領域でのみ重合される。重合は異性化よりも速いために、被覆された領域のキラル構造は、それが実質的に変化する前に永久に固定される。被覆されていない領域では、重合は、酸素の存在によって妨げられ、異性化およびそれによるキラリティの変化が起こり得る。ステップＢ２において予め被覆されていない部分での変化したキラル構造は、透過性の酸素バリア基材下で重合することによって固定される。
その結果、ステップＢ１での被覆領域および被覆されていない領域で異なるキラリティおよびねじれ角を有するパターン化フィルムが得られる。
【００２３】
好ましくは、ステップＢ１での照射は、第１キラル化合物が非被覆領域で完全に異性化する十分に高い強度および／または十分に長い期間で行い、そのためキラリティの変化が完全となる。ステップＢ２では、予め被覆されていない領域のすべてが重合され、すなわち、ステップＢ２は１回のみ行われる。
しかし、たとえば、低い照射強度または短い照射時間によって非被覆領域でのキラリティがある程度だけ変化するようにステップＢ１の照射を行うこともまた可能である。最初のステップＢ２では、重合し変化した構造を固定するために、ステップＢ１で予め被覆されていない領域のいくらかでのみ酸素バリア基材を通して照射し、その間、まだ被覆されていない領域では第２のまたはさらなるステップＢ２において固定される、さらなる異性化が起こり得る。したがって、異なるねじれ角を有する２より大きい異なる領域を有するパターン化フィルムを製造することができる。
【００２４】
酸素存在下で重合しない材料の上述のとくに好ましい態様のかわりに、空気中で重合する重合可能なキラルＬＣ材料を用い、材料の選択された領域を異性化するために低い強度の照射および材料を重合するためにより高い強度の照射を行うこともまたできる。
本発明の異方性ポリマーフィルムの製造に用いられる重合可能なキラルＬＣ材料は、好ましくは、キラルスメクチックまたはキラルネマチック液晶材料である。キラルネマチック液晶材料がとくに好ましい。
重合可能なキラルＬＣ材料は、好ましくは有機溶媒に溶解または分散され、溶媒を蒸発中または蒸発後に重合または架橋する。
【００２５】
ドーパントの量およびＨＴＰは、異性化前の開始混合物が非ねじれ構造（すなわちラセミ）を有し、光異性化でねじれたものとなるように、または開始混合物がねじれ構造を有し、光異性化でラセミおよび非ねじれとなるように選択することができる。
本発明の他の好ましい態様は、異なるねじれ角を有する少なくとも２つの領域のパターンを有するパターン化フィルムに関する。
本発明の他の好ましい態様は、少なくとも１つのねじれ領域および少なくとも１つの非ねじれ領域のパターンを有するパターン化フィルムに関する。
本発明の他の好ましい態様は、被覆および重合時に４分の１波長または半波長リタデーションフィルムのいずれかを製造する最初のラセミ混合物に関する。かかる混合物は、左よりまたは右よりいずれかのねじれリタデーションフィルムを製造するように光異性化することができる。
【００２６】
本発明の他の態様は、異なるねじれ領域のパターンおよび／またはねじれ領域および非ねじれ領域のパターンを有するパターン化フィルムに関し、ここで、ねじれは、フィルムが可視光を反射しないように、とくに、ねじれ領域でのらせんピッチが１μｍよりも大きいものとなるように選択される。この層は、たとえば、従来技術で記載されているコレステリックフィルムのような可視光を反射しないリタデーションフィルムとして用いるのに有利であるが、たとえば、液晶ディスプレイ装置で生ずる位相シフトを補償するための可視光での位相シフトが生ずる。通常、そのようなリタデーションフィルムでのねじれ角は、０°よりも大きい〜３６０°の範囲である。低いねじれのみが要求されるためにコレステリックフィルムと比較してそのようなフィルムでは、少量のキラル化合物のみが必要とされる。
【００２７】
本発明の特に好ましい態様は、
−少なくとも１つの０°のねじれ角の領域、および少なくとも１つの、０より大きい〜＋２７０°または０より小さい〜−２７０°のねじれ角の領域
−少なくとも１つの０°のねじれ角の領域、および少なくとも１つの、０より大きい〜＋１８０°または０より小さい〜−１８０°のねじれ角の領域
−少なくとも１つの０°のねじれ角の領域および少なくとも１つの、０より大きい〜＋９０°または０より小さい〜−９０°のねじれ角の領域
−０°ではない＋９０°〜−９０°から選択される異なるねじれ角を有する少なくとも２つの領域
−少なくとも１つの０°のねじれ角の領域および少なくとも１つの＋９０°〜−９０°のねじれ角の領域
−少なくとも３つの０〜＋９０°または−９０°〜０から選択されるねじれ角を有し、好ましくはそれぞれ少なくとも１つの±９０°、±７５°および±６０°のねじれ角を有する領域を有し、好ましくはすべての領域が、同じねじれ角の標示を有するものである領域
を有するパターン化フィルムに関する。
【００２８】
図１は、見本としておよび概略的に、０°のねじれを有する領域（２）とたとえば９０°のねじれを有する領域（３）を含む、本発明の好ましい態様のパターン化フィルム（１）を示す。フィルムは、平面配向を有する、カラミチック（calamitic）一軸正複屈折重合ＬＣ材料を含み、ここでは、領域（２）のＬＣ分子のメソゲンは、２重の矢印で示した方向にフィルム面に配向し、領域（３）では、９０°のねじれ角でフィルム面に垂直のらせん軸のまわりをねじれたものである（一組の矢印で示す）。フィルム（１）を透過する、波長λの直線偏光の効果的なリタデーションは、偏光子（４）によって二重の矢印によって示された方向で直線偏光されたものであるが、非ねじれ領域（２）では０であり、領域（３）ではλ／２である。
【００２９】
好ましくは、重合可能なキラルＬＣ材料は、
−所定のねじれ方向を有し、光照射でＨＴＰが変化する、少なくとも１つの第１のキラル化合物、および
−第１のキラル化合物とは反対のねじれ方向を有し、第１のキラル化合物のＨＴＰが変化する光照射を行ったときにそのＨＴＰが変化しない、少なくとも１つの第２のキラル化合物
を含み、さらに少なくとも１の重合可能な基を有する、少なくとも１つの重合可能な化合物を含む。
【００３０】
重合可能な化合物は、第１および／または第２のキラル化合物であることもまたできる。かわりに、重合可能な化合物は、好ましくは液晶またはメソゲンであるさらなる重合可能な化合物である。
非常に好ましくは、重合可能なキラルＬＣ材料は、
ａ１）所定のねじれ方向および光照射でそのキラリティが変化し、さらに重合可能および／またはメソゲンであってもよい、少なくとも１つの第１のキラル化合物、
ａ２）第１のキラル化合物とは反対のねじれ方向を有し、第１のキラル化合物のキラリティが変化する光照射を行ったときにそのキラリティが変化せず、さらに重合可能および／またはメソゲンであってもよい、少なくとも１つの第２のキラル化合物、
ｂ）少なくとも１つの重合可能な基を含む、少なくとも１つの重合可能なメソゲン化合物、および
ｃ)重合開始剤
を含む。
第１および第２のキラル化合物として用いられるとくに好ましい化合物は、高いらせん状ねじれ力（ＨＴＰ）を有するものであり、その結果、材料中のキラル化合物の量を減少させることができる。
【００３１】
光照射でそのキラリティが変化する本発明に用いることができるキラル化合物は、専門家に知られている。たとえば、好適で好ましい化合物は、これには限定されないが、光異性化、光誘起２＋２付加環化、フォトフリーズアレンジメント（photo-fries arrangement）、または同等の光分解プロセスを含む反応による光照射でその構造または形が変化する感光性キラル化合物である。
とくに好適で好ましいものは、光照射でＥ−Ｚまたはシス−トランス異性化を示し、それによって異なるＨＴＰを有する形態へと変化し、異なる量の液晶材料のピッチを割り出す光異性化可能なキラル化合物である。さらに好適で好ましいものは、キラル中心での光脱離または光開裂によってそのキラリティが破壊するために、光照射でキラルからアキラルまたはラセミ混合物へと変化する光分解または（光）可変キラル材料（ＴＣＭ）である。
【００３２】
たとえば、好適な光異性化可能なキラル材料は、P. van de Witte et al., Liq. Cryst. 24 (1998), 819-27, J. Mat. Chem. 9 (1999), 2087-94およびLiq. Cryst. 27 (2000), 929-33およびA. Bobrovski et al., Liq. Cryst. 25 (1998), 679-687に記載されているメントン、カンフル、ノピノン（nopinone）誘導体またはキラルスチルベンを含むものである。キラル中心に結合している光開裂可能なカルボン酸基または芳香族ケト基を含む好適なＴＣＭは、US 5,668,614に記載されている。さらにF. Vicentini, J. ChoおよびL. Chien, Liq. Cryst. 24 (1998), 483-488は、ＴＣＭとしてのビナフトール誘導体およびそのマルチカラーコレステリックディスプレイにおける使用について記載している。
とくに好ましいのは、P. van de Witte et al., Liq. Cryst. 24 (1998), 819-27, J. Mat. Chem. 9 (1999), 2087-94およびLiq. Cryst. 27 (2000), 929-33およびA. Bobrovski et al., Liq. Cryst. 25 (1998), 679-687に記載されているメントン、カンフル、ノピノン誘導体またはキラルスチルベンを含む重合可能で光異性化可能なキラル材料である。
さらに、WO 02/40614に記載の重合可能で光異性化可能なキラル化合物が好ましい。
【００３３】
重合可能なキラルＬＣ材料は、さらに第１のキラルドーパントと同じ条件下でそのキラリティが変化しない第２のキラル化合物を含む。好ましくは、第２のキラル化合物は、異性化可能でない化合物である。それは重合可能または重合可能でなくてもよく、メソゲンまたは液晶であってもまたよい。
好適なキラルドーパントは、たとえば市場で入手可能なR-またはS-811、R-またはS-1011、R-またはS-2011、R-またはS-3011、R-またはS-4011、R-またはS-5011または CB 15 (Merck KGaA, Darmstadt, Germany)から選択することができる。とくに好ましくは、高いらせん状ねじれ力（ＨＴＰ）を有するキラル化合物であり、とくにWO 98/00428に記載のソルビトール基を含む化合物、GB 2,328,207に記載のヒドロベンゾイン基を含む化合物、WO 02/94805に記載のキラルビナフチル誘導体、WO 02/34739に記載のキラルビナフトールアセタール誘導体、WO 02/06265に記載のキラルＴＡＤＤＯＬ誘導体および少なくとも１つのフッ素化結合基および末端または中心キラル基を有するWO 02/06196およびWO 02/06195に記載のキラル化合物を含む化合物である。
【００３４】
とくに好適な重合可能であって異性化可能でないキラル化合物は、以下の記載から用いることができる。
キラル化合物に加え、重合可能なＬＣ材料は、好ましくは少なくとも１つの重合可能な官能基を有する少なくとも１つのアキラルで重合可能なメソゲン化合物を含む。
好ましい態様では、重合可能なＬＣ材料は、２または３以上の重合可能な官能基を有する少なくとも１つのキラルまたはアキラルで重合可能なメソゲン化合物（２または多反応性または２または多官能性化合物）を含む。そのような混合物の重合時、３次元ポリマーネットワークが形成され、それは、自己支持型であり高い機械的および熱的安定性および物理的および光学的特性の低い温度依存性を示す。多官能性メソゲンまたは非メソゲン化合物の濃度を変えることで、ポリマーフィルムの架橋密度およびそれによる物理的および化学的特性、とくに光学特性の温度依存性、熱的および機械的安定性および溶媒耐性を容易に調整することができる。
【００３５】
本発明に用いられる重合可能なメソゲン１、２−および多反応性化合物は、それ自体公知で、たとえば、有機化学の標準的な学術書、例えばHouben-Weyl, Methoden der organischen Chemie, Thieme-Verlag, Stuttgartに記載された方法により製造することができる。
重合可能なＬＣ混合物に本発明の化合物とともにモノマーとしてまたはコモノマーとして用いることができる好適な重合可能なメソゲン化合物の例は、例えばWO93/22397、EP 0 261 712、DE 195 04 224、WO95/22586、WO97/00600およびGB 2 351 734に開示されている。しかし、これらの文献に開示されている化合物は、単なる例であって、本発明の範囲を限定しないものとみなすべきである。
【００３６】
とくに有用なキラルおよびアキラルで重合可能なメソゲン化合物（反応性メソゲン）の例を下記のリストに示すが、これは例示にすぎず、限定を全く意図せずに本発明を説明するものである：
【化１】
【００３７】
【化２】
【００３８】
【化３】
【００３９】
【化４】
上記式において、Ｐは、重合可能な基であり、好ましくは、アクリル、メタクリル、ビニル、ビニルオキシ、プロペニルエーテル、エポキシ、オクセタンまたはスチリル基であり、ｘおよびｙは、１〜１２の同一または異なる整数であり、Ａは、Ｌ１によって任意に１、２または３置換された１，４−フェニレンであり、または１，４−シクロヘキシレンであり、ｕおよびｖは、それぞれ独立して０または１であり、Ｚ０は、−ＣＯＯ−、−ＯＣＯ−、−ＣＨ２ＣＨ２−、−ＣＨ＝ＣＨ−、−Ｃ≡Ｃ−または単結合であり、Ｒ０は、極性基または非極性基であり、Ｔｅｒは、たとえば、メンチルなどのテルペノイド基であり、Ｃｈｏｌは、コレステリル基であり、Ｌ、Ｌ１およびＬ２は、それぞれ互いに独立してＨ、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮまたは任意にハロゲン化した１〜７個の炭素原子を有するアルキル、アルコキシ、アルキルカルボニル、アルキルカルボニルオキシ、アルコキシカルボニルまたはアルコキシカルボニルオキシ基であり、ｒは、０、１、２、３または４である。上式におけるフェニル環は、任意に１、２、３または４個のＬ基で置換されている。
【００４０】
これに関し、用語「極性基」は、Ｆ、Ｃｌ、ＣＮ、ＮＯ２、ＯＨ、ＯＣＨ３、ＯＣＮ、ＳＣＮ、４個までの炭素原子を有する任意にフッ素化したアルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシまたはアルコキシカルボニルオキシ基、あるいは、１〜４個の炭素原子を有する１−、オリゴ−またはポリ−フッ素化アルキルまたはアルコキシ基から選択された基を意味する。用語「非極性基」は、１または２以上の、好ましくは、１〜１２個の炭素原子を有する任意にハロゲン化されたアルキル、アルコキシ、アルキルカルボニル、アルコキシカルボニル、アルキルカルボニルオキシまたはアルコキシカルボニルオキシ基であり、「極性基」の上述の定義に含まれないものを意味する。
WO 02/40614に記載されたとくに好ましい重合可能で光異性化可能なキラル化合物は、以下の式の化合物である。
【化５】
式中、Ｒ１およびＲ２は、互いに独立して上で定義したＲ０またはＰであり、ａおよびｂは、０また１であり、Ｚは、Ｚ０であり、Ａ１およびＡ２は、互いに独立して上で定義したＡである。
【００４１】
重合可能なキラルＬＣ材料の重合は、熱または化学線に暴露することにより達成される。化学線は、ＵＶ光、ＩＲ光もしくは可視光のような光による照射、Ｘ線もしくはガンマ線による照射または例えばイオンもしくは電子のような高エネルギー粒子による照射を意味する。好ましくは、重合は光照射、とくに好ましくはＵＶ照射によって行う。化学線の源として、例えば、単一のＵＶランプまたはＵＶランプのセットを用いることができる。大きいランプ出力を用いる際には、硬化時間を減少させることができる。光照射の他の可能な源は、レーザー、例えばＵＶレーザー、ＩＲレーザーまたは可視レーザーである。重合に用いる光照射は、好ましくは、重合ＬＣ材料のキラルティを変えるのに用いるものと同じ波長、とくに好ましくは、同じ波長および強度のものである。
【００４２】
重合は、化学線の波長において吸収を示す開始剤の存在下で行う。例えば、ＵＶ光により重合する際には、ＵＶ照射の下で分解されて重合反応を開始する遊離基またはイオンを生成することができる光開始剤を用いることができる。アクリレートまたはメタクリレート基を有する重合可能なメソゲンを硬化する際に、好ましくはラジカル光開始剤を用い、ビニルおよびエポキシド基を有する重合可能なメソゲンを硬化させる際に、好ましくは、陽イオン性光開始剤を用いる。また、加熱した際に分解して、重合を開始する遊離基またはイオンを生成する重合開始剤を用いることもできる。
ラジカル重合のための光開始剤として、例えば、市場で入手できるイルガキュア(Irgacure)（登録商標）６５１、イルガキュア（登録商標）１８４、ダロキュア(Darocure)（登録商標）１１７３またはダロキュア（登録商標）４２０５（全てCiba Geigy AGから）を用いることができ、また、陽イオン性光重合の場合には、市場で入手できるＵＶＩ６９７４（Union Carbide）を用いることができる。重合可能なＬＣ材料は、重合開始剤を好ましくは０．０１〜１０％、極めて好ましくは０．０５〜５％、とくに０．１〜３％含む。ＵＶ光開始剤が好ましく、とくにラジカル性ＵＶ光開始剤が好ましい。
光開始剤は、キラル材料が、上述のように酸素の存在下で重合しないまたは良好には重合しないようにまた選択することもできる。たとえば、空気中での重合が必要となるとき、イルガキュア（登録商標）９０７が好ましく用いられ、またイルガキュア（登録商標）３６９が空気中で良好には重合しない材料で用いられる。
【００４３】
硬化時間は、とくに重合可能なメソゲン材料の反応性、コーティング層の厚さ、重合開始剤のタイプおよびＵＶランプの出力に依存する。本発明における硬化時間は、好ましくは１０分未満であり、とくに好ましくは５分未満であり、極めてとくに好ましくは２分未満である。大量生産のためには、３分以下、極めて好ましくは１分以下、とくに３０秒以下の短い硬化時間が好ましい。
本発明の重合可能な液晶混合物は、さらに、１種または２種以上の他の好適な成分、例えば触媒、増感剤、安定剤、連鎖移動剤、阻害剤、共反応単量体、界面活性化合物、平滑剤、湿潤剤、分散剤、疎水剤（hydrophobing agent）、粘着剤、流動性向上剤、消泡剤、脱気剤（deaerator）、希釈剤、反応性希釈剤、助剤、着色剤、染料または顔料を含んでもよい。
【００４４】
また、ポリマーの架橋を増大せしめるために、２０％までの２または３以上の重合可能な官能基を有する非メソゲン化合物の重合可能なＬＣ材料への添加を、２官能性または多官能性の重合可能なメソゲン化合物の代わりに、またはこれに加えて行い、ポリマーの架橋を増加させることも可能である。
２官能性非メソゲン単量体の典型例は、１〜２０個のＣ原子を有するアルキル基を有するアルキルジアクリレートまたはアルキルジメタクリレートである。２より多い重合可能な基を有する非メソゲン単量体の典型例は、トリメチルプロパントリメタクリレートまたはペンタエリスリトールテトラアクリレートである。
他の好ましい態様において、重合可能な材料の混合物は、７０％まで、好ましくは３〜５０％の、１つの重合可能な官能基を有する非メソゲン化合物を含む。１官能性非メソゲン単量体の典型例は、アルキルアクリレートまたはアルキルメタクリレートである。
【００４５】
本発明の光学リタデーションフィルムは、従来のＬＣＤのリタデーションまたは補償フィルムに用いることができ、特にＤＡＰ（配向層の変形）またはたとえば、ＥＣＢ（電界制御複屈折）、ＣＳＨ（カラースーパーホメオトロピック）、ＶＡＮまたはＶＡＣ（垂直配向ネマチックまたはコレステリック）ディスプレイ、ＭＶＡ（マルチドメイン垂直配向）またはＰＶＡ（パターン化垂直配向）ディスプレイなどのＶＡ（垂直配向）方式、ＯＣＢ（光学的補償ベンドセルまたは光学的補償複屈折）、Ｒ−ＯＣＢ（反射ＯＣＢ）、ＨＡＮ（ハイブリッド配向ネマチック）またはパイセル（πセル）ディスプレイのようなベンドモードまたはハイブリッドタイプディスプレイのディスプレイさらにＴＮ（ねじれネマチック）方式、ＨＴＮ（高度ねじれネマチック）またはＳＴＮ（超ねじれネマチック）方式のディスプレイ、ＡＭＤ−ＴＮ（アクティブマトリックスドライブＴＮ）ディスプレイまたは「スーパーＴＦＴ」ディスプレイとしてもまた知られているＩＰＳ（インプレーンスイッチング）方式のディスプレイ、ＩＳＰ（等方性スイッチングパネル）としても知られているたとえばWO 02/93244 A1に記載の光学的等方性相に液晶を用いたディスプレイ、US 6,437,915およびUS 6,046,849に開示された切り替え可能な２次元（２Ｄ）／３次元（３Ｄ）ディスプレイ、ＣＲＴ（ブラウン管)ディスプレイまたは有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）などである。
特に好ましくは、ＴＮ、ＳＴＮ、ＶＡおよびＩＰＳディスプレイ、とくにアクティブマトリックスタイプ、さらに２Ｄ／３Ｄディスプレイである。
【００４６】
本発明のフィルムは、上述以外の他の用途、たとえば、配向層、光学フィルターまたは偏光ビームスプリッタ、光導波または装飾用途またはセキュリティ用途に用いることもまたできる。
好ましい態様では、本発明のフィルムは、ディスプレイの切り替え可能なＬＣセルの外側でなく、通常ガラス基材であって、切り替え可能なＬＣセルを形成し、切り替え可能なＬＣ媒体を含む基材間において、ＬＣＤの光学リタデーションフィルムとして用いる（セル内（incell）用途）。
光学リターダーが通常ＬＣセルおよび偏光子間に置かれる従来のディスプレイと比較して、光学リタデーションフィルムのセル内用途は、いくらかの利点を有する。たとえば、光学フィルムが、ＬＣセルを形成するガラス基材の外側に取りつけられているディスプレイは、通常、視差の問題を有し得るものであり、視野角適性を大きく害し得るものである。ＬＣディスプレイセルの内側にリタデーションフィルムを形成すると、これらの視差の問題を減じ、または避けることすらできる。
【００４７】
この態様のＬＣＤは、好ましくは、以下のものを含む。
１）以下に記載の順序でセルの端から開始して中心へ至る、以下の素子
１１）少なくとも１つが入射光に対して透過性である、互いに面並行な第１および第２の基材
１２）ＬＣセルの個々の画素を個々に切り替えるのに用いることができる、前記基材のうちの１つの上の非直線電気素子の配列であって、前記素子がトランジスタ、とくに好ましくはＴＦＴなどの好ましくは能動素子である、前記配列、
１３）前記基材のうちの１つの上、好ましくは非直線素子の配列を有するものと反対側の基材上に、提供されたカラーフィルター配列であって、前記カラーフィルターは任意に平坦化層で被覆されている、前記配列、
１４）前記第１の基材の内側に提供された第１の電極層
１５）前記第２の基材の内側に提供された任意の第２の電極層
１６）前記第１および第２の電極上に提供された任意の第１および第２の配列層
１７）電場を与えることで少なくとも２つの異なる状態間に切り替え可能であるＬＣ媒体
を含む液晶（ＬＣ）セル、
２）ＬＣセルの片側上の第１の直線偏光子
３）第１の直線偏光子の側とは反対側のＬＣセル側上の任意の第２の直線偏光子、および
４）本発明の少なくとも１つのパターン化光学リタデーションフィルムを含むＬＣＤであって、前記パターン化光学リタデーションフィルム４）は、ＬＣセルの第１および第２の基板間、好ましくは、カラーフィルターおよびＬＣ媒体間、非常に好ましくは、カラーフィルターと前記電極層のうちの１つとの間、または平坦化層が存在する場合には、平坦化層と前記電極層のうちの１つとの間に位置することを特徴とする。
以下の例は、本発明を限定することなく例示するものである。前記および以下において、別に示されていない限り、すべての温度は、摂氏度で記載され、全てのパーセントは重量によるものである。
【００４８】
例１
重合可能なネマチックＬＣ混合物Ｍ１は、以下のように調製された。
【化６】
イルガキュア（登録商標）６５１は、光開始剤、イルガノックス（登録商標）１０７６は、安定剤であり、ともに市場で入手可能である（Ciba AG, Basel, Switzerland）。ＦＣ１７１（登録商標）は、非イオン性過フッ化炭素界面活性剤（3M Co.）である。
【００４９】
混合物Ｍ１は、確実によく混合するために加熱し攪拌した。Ｍ１のサンプルは、７４℃の透明温度（clearing temperature）が測定された。
Ｍ１は、ホスト混合物Ｈ１を形成するために、４０％の濃度で、ＰＧＭＥＡ（プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート）に溶解した。このホスト混合物Ｈ１に異性化可能でないキラルドーパントＤｎｉ０．１％および光異性化可能なキラルドーパントＤｉ０．０８％を添加した。
【化７】
【００５０】
溶液は、２枚のガラス／研磨したポリイミド（JSR AL1054）スライド上でスピンコート（２０００ＲＰＭ）した。フィルムの１つは、コート後、即座に光重合し（20 mWcm-2,UV-a, 60s, N2）、他は、光重合（20 mWcm-2,UV-a, 60s, N2）前に光異性化（20 mWcm-2, 365nm, 30s, air）した。それぞれのフィルムの透過率は、交差延伸直線ヨウ素偏光子（延伸方向に対して４５°でカットする）間で測定した。透過値は、Hitachi U2000分光光度計を用いて記録した。ＲＭフィルムは、偏光子が同一の配向を維持している間、３６０°回転できる自家製の試料台上に取り付けた。図２は、ＲＭフィルムが、交差偏光子間を３６０°で回転したときに得られる、ＲＭフィルムの回転の関数としての透過データのプロットを示す。
図２のグラフ（ａ）に示されている生成された最初のフィルム（非異性化）の透過プロットは、最初のフィルムが平面の非ねじれリタデーション層であることを予測させる４つの極大部分を有することを示している。図２のグラフ（ｂ）に示されている異性化フィルムのプロットは、フィルムが、らせん状にねじれたリタデーションフィルムに特徴的である、すべての角度においておおよそ同等の透過を有することを示している。
【００５１】
例２
パターン化リタデーション層を例１の混合物を用いて生成した。溶液は、研磨したポリイミド／ガラススライド上でスピンコート（２０００ＲＰＭ、３０ｓ）し、ＵＶ光の透過を１００％または０％のいずれかとするフォトマスクで異性化 (20 mWcm-2,365 nm, 60s,air) した。得られたフィルムを光重合した（20 mWcm-2,UV-a, 60s, N2）。交差偏光子を通してライトボックス上から見た写真を図３に示す。
図３は、フィルムが、パターン化した、ねじれ領域（異性化）および非ねじれ（非異性化）領域を有することを示す。示されているように、非異性化領域でのＲＭ分子の配向に偏光子の方向を整列させることで、縞模様のリタデーションフィルムを製造することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】非ねじれ領域（２）およびねじれ領域（３）を含み、偏光子（４）と組み合わせた本発明のポリマーフィルム（１）を概略的に示した図である。
【図２】例１に従って製造された異性化されていないポリマーフィルム（ａ）および異性化ポリマーフィルム（ｂ）の回転角度に対する透過データであって、交差偏光子間を３６０°回転したものを示す図である、。
【図３】ライトボックスにおいて交差偏光子を通して見た、ねじれ領域および非ねじれ領域を含む例２のポリマーフィルムの写真を示す図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
重合キラル液晶（ＬＣ）材料を含むパターン化ポリマーフィルムであって、異なるねじれ角を有する少なくとも２つの領域のパターンおよび／または少なくとも１つのねじれ領域および少なくとも１つの非ねじれ領域のパターンを有することを特徴とする、前記ポリマーフィルム。
【請求項２】
異なるねじれ角を有する少なくとも２つの領域のパターンを有することを特徴とする、請求項１に記載のポリマーフィルム。
【請求項３】
少なくとも１つのねじれ領域および少なくとも１つの非ねじれ領域のパターンを有することを特徴とする、前記ポリマーフィルム。
【請求項４】
最初は重合可能なラセミキラルＬＣ材料から得られ、被覆および重合されるときには、４分の１波長または半波長のいずれかのリタデーションフィルムを生成し、左よりまたは右よりいずれかのねじれリタデーションフィルムを生成するように該材料を重合前に光異性化することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のポリマーフィルム。
【請求項５】
少なくとも１つの０°のねじれ角の領域および少なくとも１つの、０より大きい〜＋２７０°または０より小さい〜−２７０°のねじれ角の領域を含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のポリマーフィルム。
【請求項６】
少なくとも１つの０°のねじれ角の領域および少なくとも１つの、０より大きい〜＋１８０°または０より小さい〜−１８０°のねじれ角の領域を含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のポリマーフィルム。
【請求項７】
少なくとも１つの０°のねじれ角の領域および少なくとも１つの、０より大きい〜＋９０°または０より小さい〜−９０°のねじれ角の領域を含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のポリマーフィルム。
【請求項８】
０°ではない−９０°〜＋９０°から選択される異なるねじれ角を有する少なくとも２つの領域を有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のポリマーフィルム。
【請求項９】
少なくとも１つの０°のねじれ角の領域および少なくとも１つの０°ではない−９０°〜＋９０°から選択されるねじれ角の領域を有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のポリマーフィルム。
【請求項１０】
少なくとも３つの０〜＋９０°または−９０°〜０から選択される異なるねじれ角を有する領域を有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のポリマーフィルム。
【請求項１１】
−キラル材料中に所定のねじれ方向のらせん状ねじれをもたらし、異なるねじれ力を有する少なくとも２つの状態間を変換可能であり、ここでキラル化合物の変換は、光照射によってもたらされ得る、少なくとも１つの第１のキラル化合物、および
−キラル材料中に第１のキラル化合物とは反対のねじれ方向のらせん状ねじれをもたらし、第１のキラル化合物と同じ条件下で異なるねじれ力を有する２または３以上の状態間を変換可能でない、少なくとも１つの第２のキラル化合物、
を含む重合可能なキラルＬＣ材料の層を提供し、第１のキラル化合物のキラリティーの程度を変える光照射で層の選択された領域を照射し、該選択された領域を重合することによって得られることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれかに記載のポリマーフィルム。
【請求項１２】
第１のキラル化合物が光異性化可能なキラル化合物であり、および、第２のキラル化合物が異性化可能でないキラル化合物であることを特徴とする、請求項１１に記載のポリマーフィルム。
【請求項１３】
キラルＬＣ材料の重合を第１のキラル化合物のねじれ力を変える光照射によって開始することを特徴とする、請求項１１または１２に記載のポリマーフィルム。
【請求項１４】
以下のステップ：
１、基材に配向材料の層を提供すること、
２、任意に配向材料を一定方向に研磨し、好ましい配向方向を作製すること、
３、上記または下記にの光重合可能なキラルＬＣ材料の層を配向層に被覆すること、
４、フォトマスクで被覆されていない領域の異性化可能なキラルドーパントの光異性化をもたらすように、フォトマスクを通してＬＣ層を照射し、層中に異なるねじれを有する領域のパターンを作製すること、
５、ねじれパターンを永久に固定するためにＬＣ層を重合すること、
を含む工程によって得られることを特徴とする、請求項１１〜１３のいずれかに記載のポリマーフィルム。
【請求項１５】
重合可能なキラルＬＣ材料の重合が酸素の存在下で妨害され、ここで、重合可能な材料の選択された領域を酸素の存在下で第１のキラル化合物のキラリティーを変える光照射により照射し、および、選択された領域または材料全体を酸素の非存在下で重合することを特徴とする、請求項１１〜１４のいずれかに記載のポリマーフィルム。
【請求項１６】
重合可能な材料の選択された領域の照射が、フォトマスクを介して行われる、請求項１５に記載のポリマーフィルム。
【請求項１７】
重合可能な材料の選択された領域の照射が、精細に集束された放射線源によって行われる、請求項１５に記載のポリマーフィルム。
【請求項１８】
酸素の存在下で、以下のステップ：
Ａ）酸素の存在下で重合せず、請求項１１に記載の第１および第２のキラル化合物を含む、光重合可能なキラル液晶材料の層を提供するステップ、
Ｂ）１）基材を有する層の選択された領域を被覆するステップ、および第１のキラル化合物のねじれ力を変え、かつキラル重合可能材料の重合を開始させる光照射で層を照射するステップ、ここで、基材は、酸素バリア層の性質を有し、光照射に透過性であり、ならびに
２）ステップＢ１の手順を１または２回以上、前のステップにおいて基材で被覆されていない層の少なくとも１つの領域について繰り返すステップ、
を含む工程によって得ることができる、請求項１１〜１７のいずれかに記載のポリマーフィルム。
【請求項１９】
少なくとも１つの他の領域とは異なるねじれ角を有する少なくとも１つの領域を含むねじれ構造を有するポリマーフィルムの製造方法であって、請求項１１〜１８のいずれかに記載のステップを行うことによる、前記製造方法。
【請求項２０】
請求項１〜１８のいずれかに記載のポリマーフィルムの、液晶ディスプレイまたは他の光学素子、部品または装置における補償板、リターダーまたは偏光子としての使用。
【請求項２１】
請求項１〜１８のいずれかに記載のフィルムの、ＬＣＤの光学リタデーションフィルムとしての使用であって、フィルムが切り替え可能なＬＣセルの基材間に位置するものであることを特徴とする、前記使用。
【請求項２２】
請求項１〜１８のいずれかに記載のポリマーフィルムを含む、液晶ディスプレイ、光学素子、部品または装置。
【請求項２３】
２つの面平行基材によって形成されるＬＣセル、ここで、前記２つの面平行基材の少なくとも１つは入射光に透過性であり、該２つの透過基材の少なくとも１つの内側に提供されかつ任意に上に配向層が置かれた電極層、および電場を与えることによって少なくとも２つの異なる状態間を切り替え可能な２つの基材間に存在するＬＣ媒体を含むＬＣＤであって、ＬＣＤがＬＣセルを形成する２つの面平行基材間に位置する、請求項１〜１８のいずれかに記載のフィルムを少なくとも１つ含む、前記ＬＣＤ。
【請求項２４】
ＴＮ、ＳＴＮ、ＶＡ、ＩＰＳ、ＩＳＰまたは２Ｄ／３Ｄディスプレイであることを特徴とする、請求項２２または２３に記載のＬＣＤ。
【請求項２５】
１）以下に記載の順序でセルの端から開始して中心まで至る、以下の要素
１１）少なくとも１つが入射光に対して透過性である、互いに面並行な第１および第２の基材、
１２）ＬＣセルの個々の画素を個々に切り替えるのに用いることができる、前記基材のうちの１つの上の非直線電気素子の配列であって、前記素子は、トランジスタ、とくに好ましくはＴＦＴなどの好ましくは能動素子である、前記配列、
１３）前記基材のうちの１つ、好ましくは非直線素子の配列を有するものと反対側の基材上に提供されたカラーフィルター配列であって、前記カラーフィルターは任意に平坦化層で被覆されている、前記フィルター配列、
１４）前記第１の基材の内側に提供された第１の電極層、
１５）前記第２の基材の内側に提供された任意の第２の電極層、
１６）前記第１および第２の電極上に提供された任意の第１および第２の配向層、
１７）電場を与えることで少なくとも２つの異なる状態間に切り替え可能であるＬＣ媒体、
を含む液晶（ＬＣ）セル、
２）ＬＣセルの片側上の第１の直線偏光子、
３）第１の直線偏光子の側とは反対のＬＣセル側上の任意の第２の直線偏光子、および
４）請求項１〜１８のいずれかに記載の少なくとも１つの光学リタデーションフィルム、
を含むＬＣＤであって、前記光学リタデーションフィルム４）は、カラーフィルターおよびＬＣ媒体の間に位置することを特徴とする、前記ＬＣＤ。
【請求項１】
重合キラル液晶（ＬＣ）材料を含むパターン化ポリマーフィルムであって、異なるねじれ角を有する少なくとも２つの領域のパターンおよび／または少なくとも１つのねじれ領域および少なくとも１つの非ねじれ領域のパターンを有することを特徴とする、前記ポリマーフィルム。
【請求項２】
異なるねじれ角を有する少なくとも２つの領域のパターンを有することを特徴とする、請求項１に記載のポリマーフィルム。
【請求項３】
少なくとも１つのねじれ領域および少なくとも１つの非ねじれ領域のパターンを有することを特徴とする、前記ポリマーフィルム。
【請求項４】
最初は重合可能なラセミキラルＬＣ材料から得られ、被覆および重合されるときには、４分の１波長または半波長のいずれかのリタデーションフィルムを生成し、左よりまたは右よりいずれかのねじれリタデーションフィルムを生成するように該材料を重合前に光異性化することを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のポリマーフィルム。
【請求項５】
少なくとも１つの０°のねじれ角の領域および少なくとも１つの、０より大きい〜＋２７０°または０より小さい〜−２７０°のねじれ角の領域を含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のポリマーフィルム。
【請求項６】
少なくとも１つの０°のねじれ角の領域および少なくとも１つの、０より大きい〜＋１８０°または０より小さい〜−１８０°のねじれ角の領域を含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のポリマーフィルム。
【請求項７】
少なくとも１つの０°のねじれ角の領域および少なくとも１つの、０より大きい〜＋９０°または０より小さい〜−９０°のねじれ角の領域を含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のポリマーフィルム。
【請求項８】
０°ではない−９０°〜＋９０°から選択される異なるねじれ角を有する少なくとも２つの領域を有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のポリマーフィルム。
【請求項９】
少なくとも１つの０°のねじれ角の領域および少なくとも１つの０°ではない−９０°〜＋９０°から選択されるねじれ角の領域を有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のポリマーフィルム。
【請求項１０】
少なくとも３つの０〜＋９０°または−９０°〜０から選択される異なるねじれ角を有する領域を有することを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のポリマーフィルム。
【請求項１１】
−キラル材料中に所定のねじれ方向のらせん状ねじれをもたらし、異なるねじれ力を有する少なくとも２つの状態間を変換可能であり、ここでキラル化合物の変換は、光照射によってもたらされ得る、少なくとも１つの第１のキラル化合物、および
−キラル材料中に第１のキラル化合物とは反対のねじれ方向のらせん状ねじれをもたらし、第１のキラル化合物と同じ条件下で異なるねじれ力を有する２または３以上の状態間を変換可能でない、少なくとも１つの第２のキラル化合物、
を含む重合可能なキラルＬＣ材料の層を提供し、第１のキラル化合物のキラリティーの程度を変える光照射で層の選択された領域を照射し、該選択された領域を重合することによって得られることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれかに記載のポリマーフィルム。
【請求項１２】
第１のキラル化合物が光異性化可能なキラル化合物であり、および、第２のキラル化合物が異性化可能でないキラル化合物であることを特徴とする、請求項１１に記載のポリマーフィルム。
【請求項１３】
キラルＬＣ材料の重合を第１のキラル化合物のねじれ力を変える光照射によって開始することを特徴とする、請求項１１または１２に記載のポリマーフィルム。
【請求項１４】
以下のステップ：
１、基材に配向材料の層を提供すること、
２、任意に配向材料を一定方向に研磨し、好ましい配向方向を作製すること、
３、上記または下記にの光重合可能なキラルＬＣ材料の層を配向層に被覆すること、
４、フォトマスクで被覆されていない領域の異性化可能なキラルドーパントの光異性化をもたらすように、フォトマスクを通してＬＣ層を照射し、層中に異なるねじれを有する領域のパターンを作製すること、
５、ねじれパターンを永久に固定するためにＬＣ層を重合すること、
を含む工程によって得られることを特徴とする、請求項１１〜１３のいずれかに記載のポリマーフィルム。
【請求項１５】
重合可能なキラルＬＣ材料の重合が酸素の存在下で妨害され、ここで、重合可能な材料の選択された領域を酸素の存在下で第１のキラル化合物のキラリティーを変える光照射により照射し、および、選択された領域または材料全体を酸素の非存在下で重合することを特徴とする、請求項１１〜１４のいずれかに記載のポリマーフィルム。
【請求項１６】
重合可能な材料の選択された領域の照射が、フォトマスクを介して行われる、請求項１５に記載のポリマーフィルム。
【請求項１７】
重合可能な材料の選択された領域の照射が、精細に集束された放射線源によって行われる、請求項１５に記載のポリマーフィルム。
【請求項１８】
酸素の存在下で、以下のステップ：
Ａ）酸素の存在下で重合せず、請求項１１に記載の第１および第２のキラル化合物を含む、光重合可能なキラル液晶材料の層を提供するステップ、
Ｂ）１）基材を有する層の選択された領域を被覆するステップ、および第１のキラル化合物のねじれ力を変え、かつキラル重合可能材料の重合を開始させる光照射で層を照射するステップ、ここで、基材は、酸素バリア層の性質を有し、光照射に透過性であり、ならびに
２）ステップＢ１の手順を１または２回以上、前のステップにおいて基材で被覆されていない層の少なくとも１つの領域について繰り返すステップ、
を含む工程によって得ることができる、請求項１１〜１７のいずれかに記載のポリマーフィルム。
【請求項１９】
少なくとも１つの他の領域とは異なるねじれ角を有する少なくとも１つの領域を含むねじれ構造を有するポリマーフィルムの製造方法であって、請求項１１〜１８のいずれかに記載のステップを行うことによる、前記製造方法。
【請求項２０】
請求項１〜１８のいずれかに記載のポリマーフィルムの、液晶ディスプレイまたは他の光学素子、部品または装置における補償板、リターダーまたは偏光子としての使用。
【請求項２１】
請求項１〜１８のいずれかに記載のフィルムの、ＬＣＤの光学リタデーションフィルムとしての使用であって、フィルムが切り替え可能なＬＣセルの基材間に位置するものであることを特徴とする、前記使用。
【請求項２２】
請求項１〜１８のいずれかに記載のポリマーフィルムを含む、液晶ディスプレイ、光学素子、部品または装置。
【請求項２３】
２つの面平行基材によって形成されるＬＣセル、ここで、前記２つの面平行基材の少なくとも１つは入射光に透過性であり、該２つの透過基材の少なくとも１つの内側に提供されかつ任意に上に配向層が置かれた電極層、および電場を与えることによって少なくとも２つの異なる状態間を切り替え可能な２つの基材間に存在するＬＣ媒体を含むＬＣＤであって、ＬＣＤがＬＣセルを形成する２つの面平行基材間に位置する、請求項１〜１８のいずれかに記載のフィルムを少なくとも１つ含む、前記ＬＣＤ。
【請求項２４】
ＴＮ、ＳＴＮ、ＶＡ、ＩＰＳ、ＩＳＰまたは２Ｄ／３Ｄディスプレイであることを特徴とする、請求項２２または２３に記載のＬＣＤ。
【請求項２５】
１）以下に記載の順序でセルの端から開始して中心まで至る、以下の要素
１１）少なくとも１つが入射光に対して透過性である、互いに面並行な第１および第２の基材、
１２）ＬＣセルの個々の画素を個々に切り替えるのに用いることができる、前記基材のうちの１つの上の非直線電気素子の配列であって、前記素子は、トランジスタ、とくに好ましくはＴＦＴなどの好ましくは能動素子である、前記配列、
１３）前記基材のうちの１つ、好ましくは非直線素子の配列を有するものと反対側の基材上に提供されたカラーフィルター配列であって、前記カラーフィルターは任意に平坦化層で被覆されている、前記フィルター配列、
１４）前記第１の基材の内側に提供された第１の電極層、
１５）前記第２の基材の内側に提供された任意の第２の電極層、
１６）前記第１および第２の電極上に提供された任意の第１および第２の配向層、
１７）電場を与えることで少なくとも２つの異なる状態間に切り替え可能であるＬＣ媒体、
を含む液晶（ＬＣ）セル、
２）ＬＣセルの片側上の第１の直線偏光子、
３）第１の直線偏光子の側とは反対のＬＣセル側上の任意の第２の直線偏光子、および
４）請求項１〜１８のいずれかに記載の少なくとも１つの光学リタデーションフィルム、
を含むＬＣＤであって、前記光学リタデーションフィルム４）は、カラーフィルターおよびＬＣ媒体の間に位置することを特徴とする、前記ＬＣＤ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公表番号】特表２００７−５０４４８４（Ｐ２００７−５０４４８４Ａ）
【公表日】平成１９年３月１日（２００７．３．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−５２４２５２（Ｐ２００６−５２４２５２）
【出願日】平成１６年７月２９日（２００４．７．２９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００４／００８４７８
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０１９３７９
【国際公開日】平成１７年３月３日（２００５．３．３）
【出願人】（５９１０３２５９６）メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフトング (1,043)
【氏名又は名称原語表記】Ｍｅｒｃｋ Ｐａｔｅｎｔ Ｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ ｍｉｔ ｂｅｓｃｈｒａｅｎｋｔｅｒ Ｈａｆｔｕｎｇ
【住所又は居所原語表記】Ｆｒａｎｋｆｕｒｔｅｒ Ｓｔｒ． ２５０，Ｄ−６４２９３ Ｄａｒｍｓｔａｄｔ，Ｆｅｄｅｒａｌ Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年３月１日（２００７．３．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月２９日（２００４．７．２９）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＥＰ２００４／００８４７８
【国際公開番号】ＷＯ２００５／０１９３７９
【国際公開日】平成１７年３月３日（２００５．３．３）
【出願人】（５９１０３２５９６）メルク パテント ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフトング (1,043)
【氏名又は名称原語表記】Ｍｅｒｃｋ Ｐａｔｅｎｔ Ｇｅｓｅｌｌｓｃｈａｆｔ ｍｉｔ ｂｅｓｃｈｒａｅｎｋｔｅｒ Ｈａｆｔｕｎｇ
【住所又は居所原語表記】Ｆｒａｎｋｆｕｒｔｅｒ Ｓｔｒ． ２５０，Ｄ−６４２９３ Ｄａｒｍｓｔａｄｔ，Ｆｅｄｅｒａｌ Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｇｅｒｍａｎｙ
【Ｆターム（参考）】
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