コレステリック液晶光学本体およびその製造方法
【課題】透過偏光の吸収率が低く、広範囲の波長にわたって一様に動作する反射偏光子を提供すること。
【解決手段】光学本体は、コレステリック液晶材料を用いて作製されることができる。コレステリック液晶材料を含む少なくとも２種類の異なるコーティング組成物が、基板上にコーティングされる。各コーティング組成物の少なくとも一部は、光学本体の厚さ寸法に沿ったピッチの変化を形成するために、相互拡散させることができる。例えば、光学ディスプレイにおいて、反射偏光子としてこの光学本体を用いることができる。
【解決手段】光学本体は、コレステリック液晶材料を用いて作製されることができる。コレステリック液晶材料を含む少なくとも２種類の異なるコーティング組成物が、基板上にコーティングされる。各コーティング組成物の少なくとも一部は、光学本体の厚さ寸法に沿ったピッチの変化を形成するために、相互拡散させることができる。例えば、光学ディスプレイにおいて、反射偏光子としてこの光学本体を用いることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コレステリック液晶を含む光学本体に関する。本発明はまた、２層以上のコレステリック液晶またはコレステリック液晶前駆物質の同時コーティングによって作製される反射型光学偏光子に関する。
【背景技術】
【０００２】
偏光子およびミラーなどの光学素子は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）をはじめとするさまざまな用途に有用である。液晶ディスプレイは、２種類に大きく分類される。それらは光がディスプレイパネルの背後から提供される背面照射型（例えば、透過型）ディスプレイおよび光がディスプレイの前面から提供される（例えば周辺光）前面照射型（例えば、反射型）ディスプレイである。例えば、薄暗い照明状態の下で、背面照射されたり、明るい周辺光の下で読んだりすることができる半透過型ディスプレイを作製するために、これらの２つのディスプレイモードを結合することができる。
【０００３】
従来の背面照射型ＬＣＤディスプレイは一般に、吸収偏光子を用い、１０％未満の光の透過率を有することができる。従来の反射型ＬＣＤディスプレイはまた、吸収偏光子に基づき、一般に２５％未満の反射率を有する。これらのディスプレイの低い透過率または反射率は、ディスプレイのコントラストおよび明るさを低減するため、高い消費電力が必要となる可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
反射偏光子は、ディスプレイおよび他の用途に利用するために開発されてきた。反射偏光子は、１つの偏光の光を優先的に透過し、直交する偏光を有する光を優先的に反射する。反射偏光子は、比較的大量の光を吸収することなく、光を透過および反射することが好ましい。反射偏光子は透過偏光のために１０％未満の吸収率を有することが好ましい。大半のＬＣＤは、広範囲の波長で動作するため、反射偏光子も一般にその広範囲の波長にわたって動作しなければならない。
【０００５】
背面照射型ディスプレイにおいて、偏光子によって背面照明に向かって透過されるのではなく、光の偏光を反射することによって光の利用効率を増大させるために、反射偏光子を用いることができる。バックライトは、反射偏光子による透過に関して、再循環される光の偏光状態を変換する。このような光の再循環は、ディスプレイ全体の明るさを増大させることができる。反射型ディスプレイおよび半透過型ディスプレイにおいて、反射偏光子は、光の通過偏光に関して、大部分の吸収偏光子より吸光率および色度が低く、ディスプレイの明るさを５０％まで増大させることができる。少なくとも一部の用途にとって重要である反射偏光子の特性としては、例えば、偏光子の厚さ、波長範囲にわたる反射の一様性、所定の波長範囲にわたって反射される光の相対的な量などが挙げられる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一般に、本発明は、コレステリック液晶を含む光学本体、それらの作製方法のほか、反射偏光子など光学素子におけるコレステリック液晶の使用に関する。一実施形態は、光学本体の作製方法である。基板と第２のコーティング組成物との間に第１のコーティング組成物を有する状態で、第１のコーティング組成物および第２のコーティング組成物が基板上にコーティングされる。第１のコーティング組成物および第２のコーティング組成物は異なり、コレステリック液晶化合物およびコレステリック液晶モノマーから選択される少なくとも１種類のコレステリック液晶材料を含む。第２のコーティング組成物の少なくとも一部が第１のコーティング組成物の一部と相互拡散する。相互拡散後、少なくとも１層のコレステリック液晶層は、第１のコーティング組成物および第２のコーティング組成物から形成される。第１のコーティング組成物および第２のコーティング組成物のコーティングは、個別または同時に行うことができる。同時コーティング方法としては、例えば、スライドコーティング、カーテンコーティング、押出バーコーティングなどが挙げられる。さらなるコーティング組成物（例えば、第３のコーティング組成物または第４のコーティング組成物）もコーティングすることができ、任意に先立つコーティング組成物と少なくとも部分的に相互拡散させることができる。例えば、ディスプレイ媒体と結合される場合には、光学ディスプレイを作製するために、光学本体を反射偏光子として用いることができる。
【０００７】
別の実施形態は、光学本体の別の作製方法である。第１のコーティング組成物が基板上に配置され、第２のコーティング組成物が第１のコーティング組成物上に配置される。各コーティング組成物は、溶媒と、コレステリック液晶ポリマーおよびコレステリック液晶モノマーから選択されるコレステリック液晶材料と、を含む。第２のコーティング組成物の少なくとも一部が、第１のコーティング組成物の少なくとも一部と相互拡散される。相互拡散後、両方のコーティング組成物から実質的にすべての溶媒が除去される。これには、例えば、溶媒を気化させることまたはポリマー組成物を形成するために溶媒を反応させることを挙げることができる。少なくとも１層のコレステリック液晶層は、第１のコーティング組成物および第２のコーティング組成物から形成される。コレステリック液晶層は、層の厚さ寸法の少なくとも一部に沿って、値域に関して実質的に連続的に変化するピッチを有することができる。
【０００８】
さらに別の実施形態は、コレステリック液晶層を含む光学本体である。コレステリック液晶層の厚さ寸法の少なくとも一部に沿って、層のピッチが第１のピッチから始まり、第２のピッチまで増大し、第３のピッチまで減少し、第４のピッチまで増大する。光学ディスプレイにおいて、反射偏光子としてこの光学本体を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】均一なピッチを有する単独のコレステリック液晶層に関する工程インデックス厚さ対工程数の計算グラフである。
【図２】図１のコレステリック液晶層に関する計算した反射率スペクトルである。
【図３】異なるピッチを有する２層のコレステリック液晶層に関する工程インデックス厚さ対工程数の計算グラフである。
【図４】図３のコレステリック液晶層に関する計算した反射率スペクトルである。
【図５】異なるピッチを有する３層のコレステリック液晶層に関する工程インデックス厚さ対工程数の計算グラフである。
【図６】図５のコレステリック液晶層に関する計算した反射率スペクトルである。
【図７】変化するピッチを有するコレステリック液晶層に関する工程インデックス厚さ対工程数の計算グラフである。
【図８】図７のコレステリック液晶層に関する計算した反射率スペクトルである。
【図９】基板上に２種類のコレステリック液晶組成物を実質的に同時にコーティングするための方法および装置の一実施形態を示す概略図である。
【図１０】基板上に２種類のコレステリック液晶組成物を実質的に同時にコーティングするための方法および装置の第２の実施形態を示す概略図である。
【図１１】本発明による少なくとも１層のコレステリック液晶層に関して、光学本体の第１の実施形態の厚さ寸法に沿ったピッチの概略的なグラフである。
【図１２】本発明による少なくとも１層のコレステリック液晶層に関して、光学本体の第２の実施形態の厚さ寸法に沿ったピッチの概略的なグラフである。
【図１３】本発明による少なくとも１層のコレステリック液晶層に関して、光学本体の第３の実施形態の厚さ寸法に沿ったピッチの概略的なグラフである。
【図１４】本発明による少なくとも１層のコレステリック液晶層に関して、光学本体の第４の実施形態の厚さ寸法に沿ったピッチの概略的なグラフである。
【図１５】本発明による少なくとも１層のコレステリック液晶層に関して、光学本体の第５の実施形態の厚さ寸法に沿ったピッチの概略的なグラフである。
【図１６】本発明による液晶ディスプレイの一実施形態の概略図である。
【図１７】本発明による液晶ディスプレイの別の実施形態の概略図である。
【図１８】基板上に２種類のコレステリック液晶組成物を実質的に同時にコーティングするための方法および装置の第３の実施形態の概略図である。
【００１０】
本発明の上述の概要は、本発明の開示された各実施形態またはすべての実装例を示すことを意図しているわけではない。さらに具体的に以下に示す図および詳細な説明により、これらの実施形態は具体化される。
【００１１】
本発明は、添付図面に関して、本発明のさまざまな実施形態に関する以下の詳細な説明を考慮すれば、より完全に理解することができると考えられる。
【００１２】
本発明は、さまざまな修正および代替形態を容易に行うことができ、本発明の明細は、図面の例によって示され、詳細に説明される。しかし、説明された特定の実施形態に本発明を限定することを意図しているわけではないことを理解すべきである。逆に言えば、発明の精神および範囲を逸脱することなく、すべての修正物、等価物、代替物を網羅することを意図している。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明は、光学本体（光学フィルムなど）およびその作製のほか、反射偏光子および光学ディスプレイ（例えば、液晶ディスプレイ）などの光学素子における光学本体の使用に適用可能であると考えられる。本発明はまた、コレステリック液晶を含む光学本体にも関する。本発明は限定されるわけではなく、本発明のさまざまな態様に関して、以下に提示される実施例の説明によって理解が得られるであろう。
【００１４】
「ポリマー」なる語は、ポリマー、コポリマー（例えば、２種類以上の異なるモノマーを用いて形成されるポリマー）およびそれらの混合物のほか、例えば、同時押出し成形またはエステル交換反応をはじめとする混和性配合物において形成されることができるポリマーまたはコポリマーを包含すると理解すべきである。特に指定のない限り、ブロックコポリマーおよびランダムコポリマーの両方が含まれる。
【００１５】
「ポリマー材料」なる語は、上述のようなポリマーおよび例えば、酸化防止剤、安定剤、オゾン分解防止剤、可塑剤などの他の有機添加剤または無機添加剤を包含すると理解されたい。
【００１６】
「相互拡散」「相互拡散する」などの語は、本願明細書で用いられるとき、いずれかの層または両方の層からの種が他の層の中で拡散する２層間の分子または高分子の拡散を指す。
【００１７】
特に指定のない限り、すべての屈折率の値は、６３２．８ｎｍの光に関して記録される。
【００１８】
「偏光」なる語は、平面偏光、円偏光、楕円偏光、または光のビームの電気ベクトルがランダムに方向を変化させるのではなく、一定の配向を維持するか、または体系的な方法で変化するかのいずれかである、任意の他のランダムではない偏光状態を指すことができる。平面偏光では電気ベクトルは単独面に維持されるのに対し、円偏光または楕円偏光では光のビームの電気ベクトルは体系的な方法で回転する。
【００１９】
反射偏光子は、１つの偏光の光を優先的に透過し、残りの光を反射する。反射型平面偏光子の場合には、１つの平面で偏光される光が優先的に透過され、直交する平面で偏光される光は優先的に反射される。円反射偏光子の場合には、ある点で円偏光される光は、時計回りであっても、反時計回りであっても（例えば、右回りまたは左回り）よく、優先的に透過され、対向する点で偏光される光は優先的に反射される。円偏光子の１つのタイプとしては、コレステリック液晶偏光子が挙げられる。
【００２０】
「コレステリック液晶化合物」なる語は、コレステリック液晶相を形成することができる化合物（ポリマーを含む）を指す。
【００２１】
コレステリック液晶化合物
コレステリック液晶化合物は、一般にキラル分子であり、ポリマーであってもよい。そのような化合物は、一般に本質的には掌性である（例えば、鏡面を持たない）分子単位および本質的にはメソゲンである（液晶相を呈する）分子単位を含む。コレステリック液晶化合物は、液晶のディレクタ（すなわち、平均的局所分子配列方向における単位ベクトル）がディレクタに垂直である寸法に沿って螺旋状に回転するコレステリック液晶相を有する化合物を含む。コレステリック液晶化合物または、キラルネマチック液晶化合物ともいう。コレステリック液晶化合物のピッチは、（ディレクタに垂直な方向において）ディレクタが３６０°回転するのにかかる距離である。この距離は一般に、１００ｎｍ以上である。
【００２２】
一般に、キラル化合物（例えば、コレステリック液晶化合物）をネマチック液晶化合物と混合するかまたは他の方法で結合することによって、コレステリック液晶化合物のピッチを変更することができる。ピッチは、キラル化合物およびネマチック液晶化合物の重量による相対比に左右される。ピッチは、所定の光のおよそ波長程度であるように一般に選択される。ディレクタの螺旋状のねじれは、誘電テンソルに空間的に周期的な変動を生じ、今度は、光の波長選択的反射を生じる。例えば、選択的反射が光の可視波長、紫外波長または赤外波長にピークとなるように、ピッチを選択することができる。
【００２３】
コレステリック液晶ポリマーを含むコレステリック液晶化合物は、一般に公知であり、通常は光学本体を作製するために用いることができるこれらの材料のいずれかである。適切なコレステリック液晶ポリマーの一例としては、米国特許第４，２９３，４３５号および米国特許第５，３３２，５２２号に記載されている。しかし、他のコレステリック液晶化合物も用いることができる。特定の用途または光学本体の場合には、一般に、コレステリック液晶化合物は、例えば、屈折率、ピッチ、加工可能性、透明度、色、所定の波長における低い吸光率、他の化合物（例えば、ネマチック液晶化合物）との互換性、作製の容易さ、液晶ポリマーを作製するための液晶化合物またはモノマーの利用可能性、レオロジ、硬化方法および要件、溶媒除去の容易さ、物理的特性および化学的特性（例えば、可撓性、引張り強さ、耐溶媒性、耐ひっかき性、および相転移温度）、および浄化の容易さをはじめとする１つ以上の要因に基づいて選択される。
【００２４】
コレステリック液晶ポリマーは一般に、メソゲン基（例えば、コレステリック液晶相の形成を促進するためのロッド状構造物を一般に有する硬質基）を含むことができるキラル（またはキラルおよびアキラルの混合物）分子（モノマーを含む）を用いて作製される。メソゲン基としては、例えば、ｐ−置換環状基（例えば、ｐ−置換ベンゼン環）が挙げられる。これらのメソゲン基は、スペーサによってポリマーバックボーンに任意に接合される。スペーサは、例えば、ベンゼン、ピリジン、ピリミジン、アルキン、エステル、アルキレン、アルカン、エーテル、チオエーテル、チオエステル、およびアミドなどを有する官能基を含み得る。
【００２５】
適切なコレステリック液晶ポリマーとしては、硬質コモノマーまたは軟質コモノマーによって任意に離隔されるメソゲン基を含むキラルポリエステル、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリメタクリレート、ポリアクリレート、ポリシロキサンまたはポリエステルイミドのバックボーンが挙げられる。他の適切なコレステリック液晶ポリマーは、キラルメソゲン側鎖基を有するポリマーバックボーン（例えば、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリシロキサン、ポリオレフィンまたはポリマロネートバックボーン）を有する。側鎖基は、可撓性を提供するために、アルキレンまたは酸化アルキレンスペーサなどのスペーサによってバックボーンから任意に離隔される。
【００２６】
一般に、コレステリック液晶層を形成するために、コレステリック液晶組成物が面上にコーティングされる。コレステリック液晶組成物は、コレステリック液晶ポリマーを形成するために用いる（例えば重合または架橋する）ことができる少なくとも１種類のキラル化合物（例えば、コレステリック液晶化合物）またはキラルモノマー（コレステリック液晶モノマー）を含む。コレステリック液晶組成物はまた、ネマチック液晶ポリマーを形成するために用いることができる少なくとも１種類のネマチック液晶化合物またはネマチック液晶モノマーを含むことができる。コレステリック液晶組成物のピッチを修正するために、ネマチック液晶化合物またはネマチック液晶モノマーを用いることができる。コレステリック液晶組成物はまた、例えば、硬化剤、架橋剤、または紫外線、赤外線、オゾン分解防止剤、酸化防止剤または可視光吸収染料などの１種類以上の加工添加剤を含むことができる。
【００２７】
コレステリック液晶組成物はまた、以下のもの、すなわち、コレステリック液晶、コレステリック液晶モノマー、ネマチック液晶、ネマチック液晶モノマーまたはそれらの組合せのいずれかのうち、２つ以上の異なるタイプを用いて形成されることができる。コレステリック液晶組成物における材料の重量による特定の比は、一般に、少なくとも部分的にコレステリック液晶層のピッチを決定する。
【００２８】
コレステリック液晶組成物はまた、一般に溶媒を含む。「溶媒」なる語は、本願明細書で用いられるとき、分散剤および２種類以上の溶媒と分散剤との組合せも指す。場合によっては、１種類以上の液晶化合物、液晶モノマーまたは加工添加剤もまた、溶媒として作用する。例えば、溶媒を気化させるために組成物を乾燥させることによって、または溶媒の一部を反応させる（例えば、液晶ポリマーを形成するために、溶媒和液晶モノマーを反応させる）ことによって、コーティング組成物から溶媒を実質的に除去することができる。
【００２９】
コーティング後、コレステリック液晶組成物は、液晶層に変換される。例えば、熱、放射線（例えば、化学線）、光（例えば、紫外光、可視光または赤外光）、電子ビームまたはこれらの組合せまたは類似の技術を用いた溶媒の気化、コレステリック液晶化合物またはコレステリック液晶モノマーの架橋またはコレステリック液晶モノマーの硬化（例えば重合）をはじめとするさまざまな技術によって、この変換を実現することができる。
【００３０】
従来の処理を用いて、コレステリック液晶相を実現することができる。例えば、コレステリック液晶相の作製方法は、延伸された基板上にコレステリック液晶組成物を蒸着することを含む。例えば、延伸技術またはレーヨンまたは他の布で擦ることを用いて、基板を延伸することができる。蒸着後、コレステリック液晶組成物は、組成物のガラス転移温度以上に加熱され、液晶相となる。次に、ガラス転移温度未満に組成物が冷却されると、液晶相が固定されたままとなる。
【００３１】
コレステリック液晶光学本体
光波長の特定の帯域幅にわたって一方の円偏光（例えば、左円偏光または右円偏光）を有する光を実質的に反射し、他方の円偏光（例えば、右円偏光または左円偏光）を有する光を実質的に透過する層にコレステリック液晶組成物（ピッチを修正するために添加される追加のネマチック液晶化合物またはモノマーの有無にかかわらず）を形成することができる。この特性は、コレステリック液晶材料のディレクタに対する垂直入射で指向される光の反射率または透過率を表す。他の角度で指向される光は一般に、コレステリック液晶材料によって楕円偏光される。コレステリック液晶材料は一般的に、以下に説明するように垂直入射光に対して特徴付けられるが、既知の技術を用いて、垂直入射でない光に関してこれらの材料の対応を決定することができることを認識されたい。
【００３２】
例えば、反射偏光子などの光学本体を作製するために、単独または他の層または素子との併用でコレステリック液晶層を用いることができる。コレステリック液晶偏光子は、あるタイプの反射偏光子において用いられる。コレステリック液晶偏光子のピッチは、多層反射偏光子の光学層の厚さに類似している。ピッチおよび光学層の厚さはそれぞれ、コレステリック液晶偏光子および多層反射偏光子の中心波長を画定する。コレステリック液晶偏光子の回転ディレクタは、多層反射偏光子において同様の光学層を有する複数の層の使用と類似した光学反復単位をなす。
【００３３】
コレステリック液晶層によって反射される光の中心波長λ0およびスペクトル帯域Δλは、コレステリック液晶のピッチｐに左右される。中心波長λ0は、
λ0＝０．５（ｎo＋ｎe）ｐ
によって近似される。式中、ｎoおよびｎeは、液晶のディレクタに平行に偏光される光（ｎe）および液晶のディレクタに垂直に偏光される光（ｎo）に関するコレステリック液晶の屈折率である。スペクトル帯域幅Δλは、
Δλ＝２λ0（ｎe−ｎo）／（ｎe＋ｎo）＝ｐ（ｎe−ｎo）
によって近似される。
【００３４】
図１は、一定のピッチを有するコレステリック液晶組成物の層に関する工程インデックス厚さ（ｎｍ）対工程数の計算グラフを示している。工程インデックス厚さは、材料の屈折率に関して２分の１の波長板に相当する材料の厚さに対応している。図１は、光の１つの偏光が２つの異なる屈折率ｎeおよびｎoを受けることを示している。高い工程インデックス厚さおよび低い工程インデックス厚さの和は、ピッチに相当する。工程数は、光の偏光の場合の１つの屈折率の領域から第２の屈折率の領域への移行を示している。２つの工程は、ピッチの１つの回転に相当する。
【００３５】
図２は、図１のコレステリック液晶層によって反射される光の偏光に関して波長の関数として計算された反射率スペクトルである。コレステリック液晶ポリマーの単独層のスペクトル帯域幅（２分の１ピークの高さにおける全幅として測定される）は、一般に約１００ｎｍ以下である。これにより、実質的に１００ｎｍより大きい可視光領域全体（約４００ｎｍ〜７００ｎｍ）または任意の他の波長領域にわたる反射率が望ましい場合には、コレステリック液晶組成物の有用性に限界がある。
【００３６】
図３は、重ねて配置される２層のコレステリック液晶層を有する反射偏光子に関するピッチ層厚さ（ｎｍ）対ピッチ層数の計算グラフを示している。２層は光の異なる波長を反射するように、異なるピッチを有する。図４は、２層構造物を用いた光の反射偏光に関する計算した反射率スペクトルである。図４に示されているように、２層構成は、全体の帯域幅にわたってより高い反射率を生じるが、反射率はほとんど一様ではない。具体的に言えば、２層構造物は、約４００〜５００ｎｍと約６００〜７００ｎｍの２つの個別の反射帯域を含む。一様でない反射により、通常、光学フィルムが着色されたように見える。透過光から観測されるとき、色は一般に、低い方の反射率の波長に相当する。反射光も着色され、一般に高い方の反射される波長に相当する。
【００３７】
図５は、３層の積層を有する反射偏光子に関するピッチ層厚さ（ｎｍ）対ピッチ層数の計算グラフを示している。３層は光の異なる波長（例えば、赤色光、緑色光、青色光）を反射するために、異なるピッチを有する。図６は、この３層構造を用いた光の反射偏光に関する計算した反射率スペクトルである。図６に示されているように、３層構成は、全体の帯域幅にわたってより高い反射率を生じ、この反射率は２層構造より一様である。著しく低い反射率の領域も依然として存在し、着色しているように見えるフィルムを生じ得る。
【００３８】
図７は、コレステリック液晶のピッチが反射偏光子の厚さ寸法の少なくとも一部に沿った値域にわたって単調に増大する反射偏光子に関する、ピッチ層厚さ（ｎｍ）対ピッチ層数の計算グラフを示している。図８は、この段階的なピッチ構造の場合の光の反射偏光に関する計算した反射率スペクトルを示している。この場合には、スペクトルは、前例の場合より著しくなだらかである可能性があり、全体の反射率はより高く、より一様な反射の結果として着色は薄いことが多い。
【００３９】
図７によって示された構造物は、異なるピッチを有する２層の既に形成されたコレステリック液晶層（例えば、コレステリックおよびネマチック液晶化合物または液晶モノマーの重量による異なる比の異なる組成物を有する層）を積層または別の方法で積み重ねることによって既に形成されている。これらの２層は、層の間の液晶材料を拡散させるために加熱される。２層間の材料の拡散は一般に、２層の個別のピッチ間の領域にわたって変化する層のピッチを生じる。
【００４０】
しかし、この方法は、各層を個別に形成すること（例えば、各層を個別に乾燥または硬化させること）と、層を積み重ねる（例えば、積層する）ことと、次に２層間の液晶材料の拡散を生じるために層を加熱することと、をはじめとする相当数の処理工程を必要とする。これはまた、特に、２層の既に形成された液晶層の間の拡散に必要な時間を考慮すれば、相当の処理時間も必要である。
【００４１】
コレステリック液晶光学本体を作製するための新たな方法
コレステリック液晶光学本体を作製するための新たな方法は、基板上に少なくとも２種類の異なるコレステリック液晶組成物をコーティングすることと、組成物をコレステリック液晶層に変換する前に、組成物間の層間拡散を可能にすることと、を含む。組成物のコレステリック液晶層への変換は、例えば、溶媒に基づくのであれば、溶媒のすべてを実質的に除去すること、または液晶組成物を硬化させることによって、実現される。次に、層は加熱された後、冷却されることによって、コレステリック液晶相における層を固定する。この方法は、液晶組成物間でより急速に混合することができ、基板上で組成物をコーティングすること、組成物において材料の少なくとも一部を相互拡散させることができるようにし、相互拡散後、組成物を乾燥または硬化させる工程以外のさらなる処理工程を行うことなく、実現されることができる。乾燥は、組成物の部分的な硬化または完全な硬化の前または後に行うことができる。
【００４２】
この方法は、一般に、基板（例えば、ポリマー基板または予め形成された液晶層）上にコレステリック液晶化合物または液晶モノマーを含む少なくとも２種類の異なる液晶組成物をコーティングすることを含む。さまざまな技術または装置を用いて、これを行うことができる。一実施形態において、２種類以上のコーティング組成物が、基板上に実質的に同時にコーティングされる。基板上に２種類以上のコーティング組成物を実質的に同時にコーティングする方法としては、例えば、スライドコーティング、カーテンコーティング、押出バーコーティングなどが挙げられる。２層以上を同時にコーティングするための適切な方法およびこれらの方法を行うための適切な装置の実例については、例えば米国特許第３，５０８，９４７号、同第３，９９６，８８５号、同第４，００１，０２４号、同第５，７４１，５４９号に開示されている。
【００４３】
図９は、基板上に２種類以上のコーティング組成物の実質的に同時のコーティングを実現するための一方法および装置を示している。押出バーコーティング装置１００は、基板２００がコーティングヘッド１０４を通り過ぎるように搬送するキャリア１０２（例えば、ローラ、鋳造ホイール、リールまたは連続ウェブキャリア）を具備している。２種類以上のコーティング組成物２０２および２０４が、コーティングヘッド１０４のスロット１０６を介して、基板２００上に実質的に同時にコーティングされる。コーティング組成物２０２および２０４は、コーティングヘッド１０４の供給ポート１０８および１１０によって外部から供給される。基板２００の速度およびコーティング組成物の流速は、組成物２０２および２０４のそれぞれの所望の厚さを提供するために制御される。一般に、ギャップ１１２により真空を適用することによって、コーティングの品質および均一性を向上させることができる。
【００４４】
コーティング組成物２０２および２０４は、例えばアクリレートまたは他の光硬化可能な官能基などの例えば紫外硬化可能な官能基を有する化合物を含むことができる。このような化合物が存在するとき、例えば、紫外線ランプなどの放射線源２０６を用いて適切な光硬化エネルギーを印加することによって、組成物２０２と２０４との間の相互拡散を制御することができる。その代わり、位置２０６’に放射線源を配置することによって、より多くの相互拡散を可能にするためにより長い時間を提供することが可能となる。また、放射線源２０６の強度または基板２００の速度を変更することによって、相互拡散の程度を制御することが可能となる。図９に示されているように、コーティング組成物２０２および２０４は、キャリア１０２から引出されることができ、光源２０７、２０７’のいずれかまたは両方を用いて、一方の側面または両側面から光によって任意に照射されることができる。
【００４５】
複数の層を塗布するために、スライドコーティングも用いることができる。適切なスライドコーティング装置および方法の一例は、図１０に示されている。スライドコーティング装置３００は、開口部３０４，３０６を有するスライド面３０２を具備するコーティングヘッド３０２を有し、開口部３０４、３０６を通って、第１のコーティング組成物３５０および第２のコーティング組成物３５２がそれぞれ分配される。スライド面は一般に、約２５°〜３０°またはそれ以上傾斜しているが、所望であれば、他の角度を用いることができる。次に、これらのコーティング組成物３５０，３５２が、スライドコーティング装置を通り過ぎて移動する基板３５４上にコーティングされる。この場合も先の場合と同様に、ギャップ３０８によって真空を適用することができ、コーティングの品質および均一性を向上させる。
【００４６】
コーティング組成物３５０および３５２は、例えばアクリレートまたは他の光硬化可能な官能基などの例えば紫外硬化可能な官能基を有する化合物を含むことができる。このような化合物が存在するとき、例えば、紫外線ランプなどの放射線源３５６および３５８を用いて適切な光硬化エネルギーを印加することによって、組成物３５０と３５２との間の相互拡散を制御することができる。放射線源３５６および３５８のいずれか一方または両方が用いられる。位置３５８’に放射線源３５８を配置することによって、より多くの相互拡散を可能にするためにより長い時間を提供することが可能となる。また、放射線源３５６または３５８の強度を修正することによって、相互拡散の程度を制御することが可能となる。図１２に示されているように、コーティング組成物３５０、３５２は、キャリア３５４から引出されることができ、光源３５７、３５７’のいずれかまたは両方を用いて、一方の側面または両側面から光によって任意に照射されることができる。
【００４７】
多層コーティングを施すために用いることができる別のコーティング方法が、カーテンコーティングである。図１８を参照すると、コーティングヘッド４０１は、開口部４０４、４０６を有する面４０２を具備し、開口部４０４、４０６を通って、第１のコーティング組成物４５０および第２のコーティング組成物４５２がそれぞれ分配される。次に、混合されたコーティング組成物が、カーテン４５７として移動中の基板４６２（例えば、ポリマーフィルム）上に落とすことができる。別の実施形態において、コーティングヘッドは、コーティングヘッドを離れる際に、コーティング組成物が落ち始めるようにすることができる実質的に垂直な面に沿った開口部を有する。
【００４８】
コーティング組成物４５２および４５４は、例えばアクリレートまたは他の光硬化可能な官能基などの例えば紫外硬化可能な官能基を有する化合物を含むことができる。このような化合物が存在するとき、例えば、紫外線ランプなどの１つ以上の放射線源（例えば、１つ以上の放射線源４５３、４５６、４５８、４６０）を用いて適切な光硬化エネルギーを印加することによって、層４５２と４５４との間の相互拡散を制御することができる。放射源４６０のみを用いることによって、より多くの相互拡散を可能にするためにより長い時間を提供することが可能となり、放射源４５３の利用によってより短い相互拡散時間を提供することが可能となる。放射線源４５３、４５６、４５８および４６０の強度を制御することによって、相互拡散の程度もまた制御してもよい。放射線源４５３、４５６、４５８および４８０のすべてを設ける必要があるとは限らず、必要に応じて、さらなる放射線源を設けることができることを十分に理解されたい。さらに、図１８に示されているランプの特定の数または位置は、例示に過ぎない。他の位置のより多くのランプまたはより少ないランプが、特定の状態に適していることが分かっている場合もある。
【００４９】
基板上に２層以上を同時にコーティングするために、図９、図１０および図１８に示されている装置および方法を修正することができる。一般に、実質的な同時コーティングを可能にするために、コーティング組成物は適合するレオロギを有するように選択される。別のコーティング方法としては、個別に、または２種類以上のグループでコーティング組成物を蒸着することができる。
【００５０】
一般に、２種類のコーティング組成物による基板のコーティング前、コーティング中またはコーティング後に、第１のコーティング組成物の少なくとも一部は、第２のコーティング組成物の少なくとも一部と相互拡散する。この相互拡散は一般に、２種類のコーティング組成物間の境界に沿って生じ、そこから広がる。
【００５１】
相互拡散の速度は、例えば、各組成物に用いられる特定の材料、材料の分子量、組成物の温度、組成物の粘度、各組成物の重合度、各コーティング組成物の中および組成物間の溶媒／溶質相互作用変数をはじめとするさまざまな要因に左右される。例えば、材料、温度、粘度、ポリマーおよび溶媒の分子量またはこれらの変数の組合せの選択によって、これらの変数の１つ以上を制御することによって、所望の拡散速度を得ることができる。
【００５２】
また、コーティング中またはコーティング後に生じる架橋または他の硬化の程度によって、相互拡散速度は影響を及ぼされ得る。コーティング分散体における重合可能または架橋可能な反応性基を提供することにより、相互拡散を制御するために用いることができると同時に、そのような反応もコーティング特性または接着力に影響を及ぼし得る。相互拡散を制御するために重合または架橋を利用するために、急激な反応または初期反応の影響をある程度避けると同時に、コーティング組成物の間に相互拡散制御層を加えることが可能である。この相互拡散制御層は、コーティング組成物のいずれかよりも高いレベルの反応性基（例えば、重合可能または架橋可能である）を含む。例えば、紫外光による放射時に、相互拡散制御層は、コーティング組成物において望ましくないレベルの重合または架橋を形成することなく、コーティング組成物間の拡散のレベルを制限するための障壁を形成する。
【００５３】
コーティング組成物は、コレステリック液晶層を作製するために重合化されるモノマーを含む一部の実施形態において、コーティング前、コーティング中またはコーティング後にモノマーを部分的に重合することができる。例えば、特定の速度でモノマーを部分的に硬化（例えば、重合または架橋）するために、処理経路に沿って１つ以上の点に１つ以上の硬化用の光源または放射線源を配置することができる。最終的なコレステリック液晶層におけるピッチ外形を制御し、拡散速度を変更するためにこれを行うことができる。
【００５４】
所望の量の相互拡散後、次に、第１および第２のコーティング組成物が１層以上の液晶層に変換される。一般に、コーティング組成物で用いられる材料に少なくとも部分的に左右される、技術の選択など、さまざまな技術によってコーティング組成物を変換することができる。変換技術としては、例えば、（例えば溶媒の乾燥または重合または架橋による）コーティング組成物からの溶媒の実質的にすべての除去およびコーティング組成物における材料の重合または架橋が挙げられる。次に、上述のように、液晶層がコレステリック液晶相に変換される。一部の実施形態において、乾燥および硬化（重合または架橋）の両方が用いられる。完全硬化または部分硬化の前、後または硬化と同時のいずれかで、乾燥を行うことができる。
【００５５】
さまざまな異なるピッチ外形を形成することができる。図１１〜図１５は、可能な外形の例を示しているが、他のさまざまな外形を生成することも可能である。例えば、ピッチｐ1およびｐ2をそれぞれ有する２種類の液体コレステリック液晶組成物間の相互拡散を可能にすることによって、図１１における外形を実現することができる。各コーティング組成物の少なくとも一部が依然として相対的に他方のコーティング組成物に混和されないように、相互拡散が制御される。これは、コレステリック液晶層のピッチがｐ1からｐ2に変化する構造物を生じる。
【００５６】
図１２は、例えば、実質的に混合されていない材料が残っていないようなピッチｐ1およびｐ2をそれぞれ有する２種類のコレステリック液晶組成物間の相互拡散を可能にすることによって実現することができるピッチ外形を示している。この構造物において、ピッチは、ｐ1とｐ2との間の２つの値の間に及んでいる。別の実施形態では、コレステリック液晶組成物の一方のみの一部が依然として混合されていない状態であるように、２つの組成物の厚さまたは組成物の相互拡散比も選択されることができることを理解されたい。
【００５７】
図１３は、ピッチｐ1、ｐ2およびｐ3をそれぞれ有する３種類のコレステリック液晶組成物間の相互拡散を可能にすることによって実現することができるピッチ外形を示している。３種類の組成物の間を同時相互拡散することによって、または第１の組成物と第２の組成物との間の相互拡散を可能にし、次に第３の組成物をコーティングし、第２の組成物と第３の組成物との間の相互拡散を可能にすることによって、これを実現することができる。
【００５８】
図１４は、例えば、第１の液晶組成物の２層間に第２のコレステリック液晶組成物をコーティングし、層間の相互拡散を可能にすることによって実現することができるピッチ外形を示している。一実施形態において、第３の層のピッチが第２の層のピッチより低く、第１の層のピッチより高いか、または低い状態で、第１の層および第３の層が異なっている。この実施形態において、ピッチは単調に増大または減少しない。つまり、ピッチは増大した後、減少する。ピッチにおける単調でない変化は、主要な反射帯域幅の外側のサイドピークのサイズを減少させるために、アポダイジング技術として有用である場合もある。そのようなサイドピークは、約７３０ｎｍおよび７８０ｎｍに関して図８に示されている。
【００５９】
図１５は、第１の層および第３の層が同一の第１のコレステリック液晶組成物を用いて形成され、第２の層および第４の層が同一の第２のコレステリック液晶組成物を用いて形成される、４層構造に関するピッチ外形を示している。この実施形態において、ピッチ外形は２つの領域にわたって増大し、２つの領域にわたって減少する。しかし、４層のそれぞれに関して異なるコレステリック液晶組成物を用いることができることと、ピッチ外形は増大と減少との間で交互に起こる必要はないことと、を理解されたい。また、５層以上の層を用いて他のピッチ外形を形成することができることも理解されたい。
【００６０】
具体的にはピッチが厚さと共に変化する部分のピッチ外形の幅および形状を修正または制御することができる。ピッチ外形の画定または制御のために用いることができる要因としては、例えば、相互拡散速度、相互拡散許容時間、液晶コーティング組成物の材料、相互拡散中または相互拡散前の組成物の変更（例えば重合または架橋）、温度、各コーティング組成物内および組成物間の溶媒／溶質相互作用変数などが挙げられる。
【００６１】
例えば、反射偏光子および偏光ビームスプリッタをはじめとするさまざまな光学本体において、この方法で形成されるコレステリック液晶層を用いることができる。これらの光学本体は、例えば、円偏光を直線偏光に変換するための４分の１波長板をはじめとする他の素子を含んでもよい。所望の反射帯域幅を実現するために、偏光子に関する特定の材料および層を選択することができる。透過型液晶ディスプレイ、反射型液晶ディスプレイまたは半透過型液晶ディスプレイおよびコントラスト強化フィルムなどの用途において、光学本体を用いることができる。
【００６２】
一例として、本願明細書に記載された方法および構成に基づいて、広帯域反射偏光子を作製することができる。この広帯域反射偏光子は、１００ｎｍ、２００ｎｍまたは３００ｎｍまたはそれ以上の波長領域にわたって、１つの偏光の光を実質的に一様に（例えば、わずか約１０％または５％の変動で）反射することができる。具体的に言えば、可視波長領域（例えば、約４００ｎｍ〜７５０ｎｍ）にわたって、１つの偏光の光を実質的に一様に反射する広帯域反射偏光子を作製することができる。
【実施例】
【００６３】
ディスプレイの実施例
透過型（例えば、背面照射）ディスプレイ、反射型ディスプレイ、半透過型ディスプレイをはじめとするさまざまな光学ディスプレイおよび他の用途において、コレステリック液晶光学本体を用いることができる。例えば、図１６は、ディスプレイ媒体６０２と、バックライト６０４と、上述したようなコレステリック液晶反射偏光子６０８と、任意の反射体６０６と、を具備している１つの例示の背面照射型ディスプレイシステム６００の概略断面図を示している。ディスプレイシステムは、コレステリック液晶反射偏光子の一部として、または液晶反射偏光子からの円偏光を直線偏光に変換するための個別の素子として、４分の１波長板を任意に具備している。観測者は、バックライト６０４ト対向するディスプレイ装置６０２の側面に位置している。
【００６４】
ディスプレイ媒体６０２は、バックライト６０４から発せられる光を透過することによって、観測者に情報または画像を表示する。ディスプレイ媒体６０２の一例は、１つの偏光状態の光のみを透過する液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）である。
【００６５】
ディスプレイシステム６００を見るために用いられる光を供給するバックライト６０４は、例えば、光源６１６および光導波路６１８を具備しているが、他の背面照射システムを用いることができる。図１６に示される光導波路６１８は、略矩形の断面を有するが、バックライドは任意の適切な形状の光導波路を用いることができる。例えば、光導波路６１８は、楔形、チャネル形、擬似楔形の導波路などであってもよい。光導波路６１８は光源６１６からの光を受光し、その光を放射することができることを主に考慮する必要がある。その結果、光６１８は、後方反射体（例えば、任意の反射体６０６）と、抽出機構と、所望の機能を実現するための他の素子と、を具備することができる。
【００６６】
反射偏光子６０８は、上述したような少なくとも１種類のコレステリック液晶光学本体を具備する光学フィルムである。反射偏光子６０８は、光導波路６１８を出る１つの偏光状態の光を実質的に透過し、光導波路６１８を出る異なる偏光状態の光を実質的に反射するために設けられる。
【００６７】
図１７は、反射型液晶ディスプレイ７００の１つのタイプの概略図である。この反射型液晶ディスプレイ７００は、ディスプレイ媒体７０２と、ミラー７０４と、反射偏光子７０６と、を具備している。ディスプレイシステムは、コレステリック液晶反射偏光子の一部として、または液晶反射偏光子からの円偏光を直線偏光に変換するための個別の素子として、４分の１波長板を任意に具備している。光７０８は、反射偏光子によって偏光され、ディスプレイ媒体を通過し、ミラーで反射し、ディスプレイ媒体および反射偏光子に戻る。この反射型液晶ディスプレイ７００の反射偏光子は、上述したような１つのコレステリック液晶光学本体を具備している。コレステリック液晶光学本体の特定の選択は、例えば、コスト、サイズ、厚さ、材料および所定の波長領域などの要因に左右され得る。
【００６８】
液晶ディスプレイに対する他の特性を強化または提供するさまざまな他の素子およびフィルムと共に、コレステリック液晶光学本体を用いることができる。そのような素子およびフィルムとしては、例えば、明るさ強化フィルム、４分の１波長板およびフィルムをはじめとする波長板、多層または連続／分散層反射偏光子、金属後方反射体、プリズム後方反射体、拡散反射後方反射体、多層誘電後方反射体などが挙げられる。
【００６９】
本発明は、上述の特定の実施例に限定されると考えるべきではなく、むしろ、添付特許請求の範囲に完全に記載されているような本発明のすべての態様を網羅するものと理解すべきである。本発明が適用可能であると考えられるさまざまな修正、等価な処理のほか、さまざまな構造物は、本願明細書を再検討すれば、本発明が狙いとしている当業者には、容易に明白となるであろう。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コレステリック液晶を含む光学本体に関する。本発明はまた、２層以上のコレステリック液晶またはコレステリック液晶前駆物質の同時コーティングによって作製される反射型光学偏光子に関する。
【背景技術】
【０００２】
偏光子およびミラーなどの光学素子は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）をはじめとするさまざまな用途に有用である。液晶ディスプレイは、２種類に大きく分類される。それらは光がディスプレイパネルの背後から提供される背面照射型（例えば、透過型）ディスプレイおよび光がディスプレイの前面から提供される（例えば周辺光）前面照射型（例えば、反射型）ディスプレイである。例えば、薄暗い照明状態の下で、背面照射されたり、明るい周辺光の下で読んだりすることができる半透過型ディスプレイを作製するために、これらの２つのディスプレイモードを結合することができる。
【０００３】
従来の背面照射型ＬＣＤディスプレイは一般に、吸収偏光子を用い、１０％未満の光の透過率を有することができる。従来の反射型ＬＣＤディスプレイはまた、吸収偏光子に基づき、一般に２５％未満の反射率を有する。これらのディスプレイの低い透過率または反射率は、ディスプレイのコントラストおよび明るさを低減するため、高い消費電力が必要となる可能性がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
反射偏光子は、ディスプレイおよび他の用途に利用するために開発されてきた。反射偏光子は、１つの偏光の光を優先的に透過し、直交する偏光を有する光を優先的に反射する。反射偏光子は、比較的大量の光を吸収することなく、光を透過および反射することが好ましい。反射偏光子は透過偏光のために１０％未満の吸収率を有することが好ましい。大半のＬＣＤは、広範囲の波長で動作するため、反射偏光子も一般にその広範囲の波長にわたって動作しなければならない。
【０００５】
背面照射型ディスプレイにおいて、偏光子によって背面照明に向かって透過されるのではなく、光の偏光を反射することによって光の利用効率を増大させるために、反射偏光子を用いることができる。バックライトは、反射偏光子による透過に関して、再循環される光の偏光状態を変換する。このような光の再循環は、ディスプレイ全体の明るさを増大させることができる。反射型ディスプレイおよび半透過型ディスプレイにおいて、反射偏光子は、光の通過偏光に関して、大部分の吸収偏光子より吸光率および色度が低く、ディスプレイの明るさを５０％まで増大させることができる。少なくとも一部の用途にとって重要である反射偏光子の特性としては、例えば、偏光子の厚さ、波長範囲にわたる反射の一様性、所定の波長範囲にわたって反射される光の相対的な量などが挙げられる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一般に、本発明は、コレステリック液晶を含む光学本体、それらの作製方法のほか、反射偏光子など光学素子におけるコレステリック液晶の使用に関する。一実施形態は、光学本体の作製方法である。基板と第２のコーティング組成物との間に第１のコーティング組成物を有する状態で、第１のコーティング組成物および第２のコーティング組成物が基板上にコーティングされる。第１のコーティング組成物および第２のコーティング組成物は異なり、コレステリック液晶化合物およびコレステリック液晶モノマーから選択される少なくとも１種類のコレステリック液晶材料を含む。第２のコーティング組成物の少なくとも一部が第１のコーティング組成物の一部と相互拡散する。相互拡散後、少なくとも１層のコレステリック液晶層は、第１のコーティング組成物および第２のコーティング組成物から形成される。第１のコーティング組成物および第２のコーティング組成物のコーティングは、個別または同時に行うことができる。同時コーティング方法としては、例えば、スライドコーティング、カーテンコーティング、押出バーコーティングなどが挙げられる。さらなるコーティング組成物（例えば、第３のコーティング組成物または第４のコーティング組成物）もコーティングすることができ、任意に先立つコーティング組成物と少なくとも部分的に相互拡散させることができる。例えば、ディスプレイ媒体と結合される場合には、光学ディスプレイを作製するために、光学本体を反射偏光子として用いることができる。
【０００７】
別の実施形態は、光学本体の別の作製方法である。第１のコーティング組成物が基板上に配置され、第２のコーティング組成物が第１のコーティング組成物上に配置される。各コーティング組成物は、溶媒と、コレステリック液晶ポリマーおよびコレステリック液晶モノマーから選択されるコレステリック液晶材料と、を含む。第２のコーティング組成物の少なくとも一部が、第１のコーティング組成物の少なくとも一部と相互拡散される。相互拡散後、両方のコーティング組成物から実質的にすべての溶媒が除去される。これには、例えば、溶媒を気化させることまたはポリマー組成物を形成するために溶媒を反応させることを挙げることができる。少なくとも１層のコレステリック液晶層は、第１のコーティング組成物および第２のコーティング組成物から形成される。コレステリック液晶層は、層の厚さ寸法の少なくとも一部に沿って、値域に関して実質的に連続的に変化するピッチを有することができる。
【０００８】
さらに別の実施形態は、コレステリック液晶層を含む光学本体である。コレステリック液晶層の厚さ寸法の少なくとも一部に沿って、層のピッチが第１のピッチから始まり、第２のピッチまで増大し、第３のピッチまで減少し、第４のピッチまで増大する。光学ディスプレイにおいて、反射偏光子としてこの光学本体を用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】均一なピッチを有する単独のコレステリック液晶層に関する工程インデックス厚さ対工程数の計算グラフである。
【図２】図１のコレステリック液晶層に関する計算した反射率スペクトルである。
【図３】異なるピッチを有する２層のコレステリック液晶層に関する工程インデックス厚さ対工程数の計算グラフである。
【図４】図３のコレステリック液晶層に関する計算した反射率スペクトルである。
【図５】異なるピッチを有する３層のコレステリック液晶層に関する工程インデックス厚さ対工程数の計算グラフである。
【図６】図５のコレステリック液晶層に関する計算した反射率スペクトルである。
【図７】変化するピッチを有するコレステリック液晶層に関する工程インデックス厚さ対工程数の計算グラフである。
【図８】図７のコレステリック液晶層に関する計算した反射率スペクトルである。
【図９】基板上に２種類のコレステリック液晶組成物を実質的に同時にコーティングするための方法および装置の一実施形態を示す概略図である。
【図１０】基板上に２種類のコレステリック液晶組成物を実質的に同時にコーティングするための方法および装置の第２の実施形態を示す概略図である。
【図１１】本発明による少なくとも１層のコレステリック液晶層に関して、光学本体の第１の実施形態の厚さ寸法に沿ったピッチの概略的なグラフである。
【図１２】本発明による少なくとも１層のコレステリック液晶層に関して、光学本体の第２の実施形態の厚さ寸法に沿ったピッチの概略的なグラフである。
【図１３】本発明による少なくとも１層のコレステリック液晶層に関して、光学本体の第３の実施形態の厚さ寸法に沿ったピッチの概略的なグラフである。
【図１４】本発明による少なくとも１層のコレステリック液晶層に関して、光学本体の第４の実施形態の厚さ寸法に沿ったピッチの概略的なグラフである。
【図１５】本発明による少なくとも１層のコレステリック液晶層に関して、光学本体の第５の実施形態の厚さ寸法に沿ったピッチの概略的なグラフである。
【図１６】本発明による液晶ディスプレイの一実施形態の概略図である。
【図１７】本発明による液晶ディスプレイの別の実施形態の概略図である。
【図１８】基板上に２種類のコレステリック液晶組成物を実質的に同時にコーティングするための方法および装置の第３の実施形態の概略図である。
【００１０】
本発明の上述の概要は、本発明の開示された各実施形態またはすべての実装例を示すことを意図しているわけではない。さらに具体的に以下に示す図および詳細な説明により、これらの実施形態は具体化される。
【００１１】
本発明は、添付図面に関して、本発明のさまざまな実施形態に関する以下の詳細な説明を考慮すれば、より完全に理解することができると考えられる。
【００１２】
本発明は、さまざまな修正および代替形態を容易に行うことができ、本発明の明細は、図面の例によって示され、詳細に説明される。しかし、説明された特定の実施形態に本発明を限定することを意図しているわけではないことを理解すべきである。逆に言えば、発明の精神および範囲を逸脱することなく、すべての修正物、等価物、代替物を網羅することを意図している。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明は、光学本体（光学フィルムなど）およびその作製のほか、反射偏光子および光学ディスプレイ（例えば、液晶ディスプレイ）などの光学素子における光学本体の使用に適用可能であると考えられる。本発明はまた、コレステリック液晶を含む光学本体にも関する。本発明は限定されるわけではなく、本発明のさまざまな態様に関して、以下に提示される実施例の説明によって理解が得られるであろう。
【００１４】
「ポリマー」なる語は、ポリマー、コポリマー（例えば、２種類以上の異なるモノマーを用いて形成されるポリマー）およびそれらの混合物のほか、例えば、同時押出し成形またはエステル交換反応をはじめとする混和性配合物において形成されることができるポリマーまたはコポリマーを包含すると理解すべきである。特に指定のない限り、ブロックコポリマーおよびランダムコポリマーの両方が含まれる。
【００１５】
「ポリマー材料」なる語は、上述のようなポリマーおよび例えば、酸化防止剤、安定剤、オゾン分解防止剤、可塑剤などの他の有機添加剤または無機添加剤を包含すると理解されたい。
【００１６】
「相互拡散」「相互拡散する」などの語は、本願明細書で用いられるとき、いずれかの層または両方の層からの種が他の層の中で拡散する２層間の分子または高分子の拡散を指す。
【００１７】
特に指定のない限り、すべての屈折率の値は、６３２．８ｎｍの光に関して記録される。
【００１８】
「偏光」なる語は、平面偏光、円偏光、楕円偏光、または光のビームの電気ベクトルがランダムに方向を変化させるのではなく、一定の配向を維持するか、または体系的な方法で変化するかのいずれかである、任意の他のランダムではない偏光状態を指すことができる。平面偏光では電気ベクトルは単独面に維持されるのに対し、円偏光または楕円偏光では光のビームの電気ベクトルは体系的な方法で回転する。
【００１９】
反射偏光子は、１つの偏光の光を優先的に透過し、残りの光を反射する。反射型平面偏光子の場合には、１つの平面で偏光される光が優先的に透過され、直交する平面で偏光される光は優先的に反射される。円反射偏光子の場合には、ある点で円偏光される光は、時計回りであっても、反時計回りであっても（例えば、右回りまたは左回り）よく、優先的に透過され、対向する点で偏光される光は優先的に反射される。円偏光子の１つのタイプとしては、コレステリック液晶偏光子が挙げられる。
【００２０】
「コレステリック液晶化合物」なる語は、コレステリック液晶相を形成することができる化合物（ポリマーを含む）を指す。
【００２１】
コレステリック液晶化合物
コレステリック液晶化合物は、一般にキラル分子であり、ポリマーであってもよい。そのような化合物は、一般に本質的には掌性である（例えば、鏡面を持たない）分子単位および本質的にはメソゲンである（液晶相を呈する）分子単位を含む。コレステリック液晶化合物は、液晶のディレクタ（すなわち、平均的局所分子配列方向における単位ベクトル）がディレクタに垂直である寸法に沿って螺旋状に回転するコレステリック液晶相を有する化合物を含む。コレステリック液晶化合物または、キラルネマチック液晶化合物ともいう。コレステリック液晶化合物のピッチは、（ディレクタに垂直な方向において）ディレクタが３６０°回転するのにかかる距離である。この距離は一般に、１００ｎｍ以上である。
【００２２】
一般に、キラル化合物（例えば、コレステリック液晶化合物）をネマチック液晶化合物と混合するかまたは他の方法で結合することによって、コレステリック液晶化合物のピッチを変更することができる。ピッチは、キラル化合物およびネマチック液晶化合物の重量による相対比に左右される。ピッチは、所定の光のおよそ波長程度であるように一般に選択される。ディレクタの螺旋状のねじれは、誘電テンソルに空間的に周期的な変動を生じ、今度は、光の波長選択的反射を生じる。例えば、選択的反射が光の可視波長、紫外波長または赤外波長にピークとなるように、ピッチを選択することができる。
【００２３】
コレステリック液晶ポリマーを含むコレステリック液晶化合物は、一般に公知であり、通常は光学本体を作製するために用いることができるこれらの材料のいずれかである。適切なコレステリック液晶ポリマーの一例としては、米国特許第４，２９３，４３５号および米国特許第５，３３２，５２２号に記載されている。しかし、他のコレステリック液晶化合物も用いることができる。特定の用途または光学本体の場合には、一般に、コレステリック液晶化合物は、例えば、屈折率、ピッチ、加工可能性、透明度、色、所定の波長における低い吸光率、他の化合物（例えば、ネマチック液晶化合物）との互換性、作製の容易さ、液晶ポリマーを作製するための液晶化合物またはモノマーの利用可能性、レオロジ、硬化方法および要件、溶媒除去の容易さ、物理的特性および化学的特性（例えば、可撓性、引張り強さ、耐溶媒性、耐ひっかき性、および相転移温度）、および浄化の容易さをはじめとする１つ以上の要因に基づいて選択される。
【００２４】
コレステリック液晶ポリマーは一般に、メソゲン基（例えば、コレステリック液晶相の形成を促進するためのロッド状構造物を一般に有する硬質基）を含むことができるキラル（またはキラルおよびアキラルの混合物）分子（モノマーを含む）を用いて作製される。メソゲン基としては、例えば、ｐ−置換環状基（例えば、ｐ−置換ベンゼン環）が挙げられる。これらのメソゲン基は、スペーサによってポリマーバックボーンに任意に接合される。スペーサは、例えば、ベンゼン、ピリジン、ピリミジン、アルキン、エステル、アルキレン、アルカン、エーテル、チオエーテル、チオエステル、およびアミドなどを有する官能基を含み得る。
【００２５】
適切なコレステリック液晶ポリマーとしては、硬質コモノマーまたは軟質コモノマーによって任意に離隔されるメソゲン基を含むキラルポリエステル、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリメタクリレート、ポリアクリレート、ポリシロキサンまたはポリエステルイミドのバックボーンが挙げられる。他の適切なコレステリック液晶ポリマーは、キラルメソゲン側鎖基を有するポリマーバックボーン（例えば、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリシロキサン、ポリオレフィンまたはポリマロネートバックボーン）を有する。側鎖基は、可撓性を提供するために、アルキレンまたは酸化アルキレンスペーサなどのスペーサによってバックボーンから任意に離隔される。
【００２６】
一般に、コレステリック液晶層を形成するために、コレステリック液晶組成物が面上にコーティングされる。コレステリック液晶組成物は、コレステリック液晶ポリマーを形成するために用いる（例えば重合または架橋する）ことができる少なくとも１種類のキラル化合物（例えば、コレステリック液晶化合物）またはキラルモノマー（コレステリック液晶モノマー）を含む。コレステリック液晶組成物はまた、ネマチック液晶ポリマーを形成するために用いることができる少なくとも１種類のネマチック液晶化合物またはネマチック液晶モノマーを含むことができる。コレステリック液晶組成物のピッチを修正するために、ネマチック液晶化合物またはネマチック液晶モノマーを用いることができる。コレステリック液晶組成物はまた、例えば、硬化剤、架橋剤、または紫外線、赤外線、オゾン分解防止剤、酸化防止剤または可視光吸収染料などの１種類以上の加工添加剤を含むことができる。
【００２７】
コレステリック液晶組成物はまた、以下のもの、すなわち、コレステリック液晶、コレステリック液晶モノマー、ネマチック液晶、ネマチック液晶モノマーまたはそれらの組合せのいずれかのうち、２つ以上の異なるタイプを用いて形成されることができる。コレステリック液晶組成物における材料の重量による特定の比は、一般に、少なくとも部分的にコレステリック液晶層のピッチを決定する。
【００２８】
コレステリック液晶組成物はまた、一般に溶媒を含む。「溶媒」なる語は、本願明細書で用いられるとき、分散剤および２種類以上の溶媒と分散剤との組合せも指す。場合によっては、１種類以上の液晶化合物、液晶モノマーまたは加工添加剤もまた、溶媒として作用する。例えば、溶媒を気化させるために組成物を乾燥させることによって、または溶媒の一部を反応させる（例えば、液晶ポリマーを形成するために、溶媒和液晶モノマーを反応させる）ことによって、コーティング組成物から溶媒を実質的に除去することができる。
【００２９】
コーティング後、コレステリック液晶組成物は、液晶層に変換される。例えば、熱、放射線（例えば、化学線）、光（例えば、紫外光、可視光または赤外光）、電子ビームまたはこれらの組合せまたは類似の技術を用いた溶媒の気化、コレステリック液晶化合物またはコレステリック液晶モノマーの架橋またはコレステリック液晶モノマーの硬化（例えば重合）をはじめとするさまざまな技術によって、この変換を実現することができる。
【００３０】
従来の処理を用いて、コレステリック液晶相を実現することができる。例えば、コレステリック液晶相の作製方法は、延伸された基板上にコレステリック液晶組成物を蒸着することを含む。例えば、延伸技術またはレーヨンまたは他の布で擦ることを用いて、基板を延伸することができる。蒸着後、コレステリック液晶組成物は、組成物のガラス転移温度以上に加熱され、液晶相となる。次に、ガラス転移温度未満に組成物が冷却されると、液晶相が固定されたままとなる。
【００３１】
コレステリック液晶光学本体
光波長の特定の帯域幅にわたって一方の円偏光（例えば、左円偏光または右円偏光）を有する光を実質的に反射し、他方の円偏光（例えば、右円偏光または左円偏光）を有する光を実質的に透過する層にコレステリック液晶組成物（ピッチを修正するために添加される追加のネマチック液晶化合物またはモノマーの有無にかかわらず）を形成することができる。この特性は、コレステリック液晶材料のディレクタに対する垂直入射で指向される光の反射率または透過率を表す。他の角度で指向される光は一般に、コレステリック液晶材料によって楕円偏光される。コレステリック液晶材料は一般的に、以下に説明するように垂直入射光に対して特徴付けられるが、既知の技術を用いて、垂直入射でない光に関してこれらの材料の対応を決定することができることを認識されたい。
【００３２】
例えば、反射偏光子などの光学本体を作製するために、単独または他の層または素子との併用でコレステリック液晶層を用いることができる。コレステリック液晶偏光子は、あるタイプの反射偏光子において用いられる。コレステリック液晶偏光子のピッチは、多層反射偏光子の光学層の厚さに類似している。ピッチおよび光学層の厚さはそれぞれ、コレステリック液晶偏光子および多層反射偏光子の中心波長を画定する。コレステリック液晶偏光子の回転ディレクタは、多層反射偏光子において同様の光学層を有する複数の層の使用と類似した光学反復単位をなす。
【００３３】
コレステリック液晶層によって反射される光の中心波長λ0およびスペクトル帯域Δλは、コレステリック液晶のピッチｐに左右される。中心波長λ0は、
λ0＝０．５（ｎo＋ｎe）ｐ
によって近似される。式中、ｎoおよびｎeは、液晶のディレクタに平行に偏光される光（ｎe）および液晶のディレクタに垂直に偏光される光（ｎo）に関するコレステリック液晶の屈折率である。スペクトル帯域幅Δλは、
Δλ＝２λ0（ｎe−ｎo）／（ｎe＋ｎo）＝ｐ（ｎe−ｎo）
によって近似される。
【００３４】
図１は、一定のピッチを有するコレステリック液晶組成物の層に関する工程インデックス厚さ（ｎｍ）対工程数の計算グラフを示している。工程インデックス厚さは、材料の屈折率に関して２分の１の波長板に相当する材料の厚さに対応している。図１は、光の１つの偏光が２つの異なる屈折率ｎeおよびｎoを受けることを示している。高い工程インデックス厚さおよび低い工程インデックス厚さの和は、ピッチに相当する。工程数は、光の偏光の場合の１つの屈折率の領域から第２の屈折率の領域への移行を示している。２つの工程は、ピッチの１つの回転に相当する。
【００３５】
図２は、図１のコレステリック液晶層によって反射される光の偏光に関して波長の関数として計算された反射率スペクトルである。コレステリック液晶ポリマーの単独層のスペクトル帯域幅（２分の１ピークの高さにおける全幅として測定される）は、一般に約１００ｎｍ以下である。これにより、実質的に１００ｎｍより大きい可視光領域全体（約４００ｎｍ〜７００ｎｍ）または任意の他の波長領域にわたる反射率が望ましい場合には、コレステリック液晶組成物の有用性に限界がある。
【００３６】
図３は、重ねて配置される２層のコレステリック液晶層を有する反射偏光子に関するピッチ層厚さ（ｎｍ）対ピッチ層数の計算グラフを示している。２層は光の異なる波長を反射するように、異なるピッチを有する。図４は、２層構造物を用いた光の反射偏光に関する計算した反射率スペクトルである。図４に示されているように、２層構成は、全体の帯域幅にわたってより高い反射率を生じるが、反射率はほとんど一様ではない。具体的に言えば、２層構造物は、約４００〜５００ｎｍと約６００〜７００ｎｍの２つの個別の反射帯域を含む。一様でない反射により、通常、光学フィルムが着色されたように見える。透過光から観測されるとき、色は一般に、低い方の反射率の波長に相当する。反射光も着色され、一般に高い方の反射される波長に相当する。
【００３７】
図５は、３層の積層を有する反射偏光子に関するピッチ層厚さ（ｎｍ）対ピッチ層数の計算グラフを示している。３層は光の異なる波長（例えば、赤色光、緑色光、青色光）を反射するために、異なるピッチを有する。図６は、この３層構造を用いた光の反射偏光に関する計算した反射率スペクトルである。図６に示されているように、３層構成は、全体の帯域幅にわたってより高い反射率を生じ、この反射率は２層構造より一様である。著しく低い反射率の領域も依然として存在し、着色しているように見えるフィルムを生じ得る。
【００３８】
図７は、コレステリック液晶のピッチが反射偏光子の厚さ寸法の少なくとも一部に沿った値域にわたって単調に増大する反射偏光子に関する、ピッチ層厚さ（ｎｍ）対ピッチ層数の計算グラフを示している。図８は、この段階的なピッチ構造の場合の光の反射偏光に関する計算した反射率スペクトルを示している。この場合には、スペクトルは、前例の場合より著しくなだらかである可能性があり、全体の反射率はより高く、より一様な反射の結果として着色は薄いことが多い。
【００３９】
図７によって示された構造物は、異なるピッチを有する２層の既に形成されたコレステリック液晶層（例えば、コレステリックおよびネマチック液晶化合物または液晶モノマーの重量による異なる比の異なる組成物を有する層）を積層または別の方法で積み重ねることによって既に形成されている。これらの２層は、層の間の液晶材料を拡散させるために加熱される。２層間の材料の拡散は一般に、２層の個別のピッチ間の領域にわたって変化する層のピッチを生じる。
【００４０】
しかし、この方法は、各層を個別に形成すること（例えば、各層を個別に乾燥または硬化させること）と、層を積み重ねる（例えば、積層する）ことと、次に２層間の液晶材料の拡散を生じるために層を加熱することと、をはじめとする相当数の処理工程を必要とする。これはまた、特に、２層の既に形成された液晶層の間の拡散に必要な時間を考慮すれば、相当の処理時間も必要である。
【００４１】
コレステリック液晶光学本体を作製するための新たな方法
コレステリック液晶光学本体を作製するための新たな方法は、基板上に少なくとも２種類の異なるコレステリック液晶組成物をコーティングすることと、組成物をコレステリック液晶層に変換する前に、組成物間の層間拡散を可能にすることと、を含む。組成物のコレステリック液晶層への変換は、例えば、溶媒に基づくのであれば、溶媒のすべてを実質的に除去すること、または液晶組成物を硬化させることによって、実現される。次に、層は加熱された後、冷却されることによって、コレステリック液晶相における層を固定する。この方法は、液晶組成物間でより急速に混合することができ、基板上で組成物をコーティングすること、組成物において材料の少なくとも一部を相互拡散させることができるようにし、相互拡散後、組成物を乾燥または硬化させる工程以外のさらなる処理工程を行うことなく、実現されることができる。乾燥は、組成物の部分的な硬化または完全な硬化の前または後に行うことができる。
【００４２】
この方法は、一般に、基板（例えば、ポリマー基板または予め形成された液晶層）上にコレステリック液晶化合物または液晶モノマーを含む少なくとも２種類の異なる液晶組成物をコーティングすることを含む。さまざまな技術または装置を用いて、これを行うことができる。一実施形態において、２種類以上のコーティング組成物が、基板上に実質的に同時にコーティングされる。基板上に２種類以上のコーティング組成物を実質的に同時にコーティングする方法としては、例えば、スライドコーティング、カーテンコーティング、押出バーコーティングなどが挙げられる。２層以上を同時にコーティングするための適切な方法およびこれらの方法を行うための適切な装置の実例については、例えば米国特許第３，５０８，９４７号、同第３，９９６，８８５号、同第４，００１，０２４号、同第５，７４１，５４９号に開示されている。
【００４３】
図９は、基板上に２種類以上のコーティング組成物の実質的に同時のコーティングを実現するための一方法および装置を示している。押出バーコーティング装置１００は、基板２００がコーティングヘッド１０４を通り過ぎるように搬送するキャリア１０２（例えば、ローラ、鋳造ホイール、リールまたは連続ウェブキャリア）を具備している。２種類以上のコーティング組成物２０２および２０４が、コーティングヘッド１０４のスロット１０６を介して、基板２００上に実質的に同時にコーティングされる。コーティング組成物２０２および２０４は、コーティングヘッド１０４の供給ポート１０８および１１０によって外部から供給される。基板２００の速度およびコーティング組成物の流速は、組成物２０２および２０４のそれぞれの所望の厚さを提供するために制御される。一般に、ギャップ１１２により真空を適用することによって、コーティングの品質および均一性を向上させることができる。
【００４４】
コーティング組成物２０２および２０４は、例えばアクリレートまたは他の光硬化可能な官能基などの例えば紫外硬化可能な官能基を有する化合物を含むことができる。このような化合物が存在するとき、例えば、紫外線ランプなどの放射線源２０６を用いて適切な光硬化エネルギーを印加することによって、組成物２０２と２０４との間の相互拡散を制御することができる。その代わり、位置２０６’に放射線源を配置することによって、より多くの相互拡散を可能にするためにより長い時間を提供することが可能となる。また、放射線源２０６の強度または基板２００の速度を変更することによって、相互拡散の程度を制御することが可能となる。図９に示されているように、コーティング組成物２０２および２０４は、キャリア１０２から引出されることができ、光源２０７、２０７’のいずれかまたは両方を用いて、一方の側面または両側面から光によって任意に照射されることができる。
【００４５】
複数の層を塗布するために、スライドコーティングも用いることができる。適切なスライドコーティング装置および方法の一例は、図１０に示されている。スライドコーティング装置３００は、開口部３０４，３０６を有するスライド面３０２を具備するコーティングヘッド３０２を有し、開口部３０４、３０６を通って、第１のコーティング組成物３５０および第２のコーティング組成物３５２がそれぞれ分配される。スライド面は一般に、約２５°〜３０°またはそれ以上傾斜しているが、所望であれば、他の角度を用いることができる。次に、これらのコーティング組成物３５０，３５２が、スライドコーティング装置を通り過ぎて移動する基板３５４上にコーティングされる。この場合も先の場合と同様に、ギャップ３０８によって真空を適用することができ、コーティングの品質および均一性を向上させる。
【００４６】
コーティング組成物３５０および３５２は、例えばアクリレートまたは他の光硬化可能な官能基などの例えば紫外硬化可能な官能基を有する化合物を含むことができる。このような化合物が存在するとき、例えば、紫外線ランプなどの放射線源３５６および３５８を用いて適切な光硬化エネルギーを印加することによって、組成物３５０と３５２との間の相互拡散を制御することができる。放射線源３５６および３５８のいずれか一方または両方が用いられる。位置３５８’に放射線源３５８を配置することによって、より多くの相互拡散を可能にするためにより長い時間を提供することが可能となる。また、放射線源３５６または３５８の強度を修正することによって、相互拡散の程度を制御することが可能となる。図１２に示されているように、コーティング組成物３５０、３５２は、キャリア３５４から引出されることができ、光源３５７、３５７’のいずれかまたは両方を用いて、一方の側面または両側面から光によって任意に照射されることができる。
【００４７】
多層コーティングを施すために用いることができる別のコーティング方法が、カーテンコーティングである。図１８を参照すると、コーティングヘッド４０１は、開口部４０４、４０６を有する面４０２を具備し、開口部４０４、４０６を通って、第１のコーティング組成物４５０および第２のコーティング組成物４５２がそれぞれ分配される。次に、混合されたコーティング組成物が、カーテン４５７として移動中の基板４６２（例えば、ポリマーフィルム）上に落とすことができる。別の実施形態において、コーティングヘッドは、コーティングヘッドを離れる際に、コーティング組成物が落ち始めるようにすることができる実質的に垂直な面に沿った開口部を有する。
【００４８】
コーティング組成物４５２および４５４は、例えばアクリレートまたは他の光硬化可能な官能基などの例えば紫外硬化可能な官能基を有する化合物を含むことができる。このような化合物が存在するとき、例えば、紫外線ランプなどの１つ以上の放射線源（例えば、１つ以上の放射線源４５３、４５６、４５８、４６０）を用いて適切な光硬化エネルギーを印加することによって、層４５２と４５４との間の相互拡散を制御することができる。放射源４６０のみを用いることによって、より多くの相互拡散を可能にするためにより長い時間を提供することが可能となり、放射源４５３の利用によってより短い相互拡散時間を提供することが可能となる。放射線源４５３、４５６、４５８および４６０の強度を制御することによって、相互拡散の程度もまた制御してもよい。放射線源４５３、４５６、４５８および４８０のすべてを設ける必要があるとは限らず、必要に応じて、さらなる放射線源を設けることができることを十分に理解されたい。さらに、図１８に示されているランプの特定の数または位置は、例示に過ぎない。他の位置のより多くのランプまたはより少ないランプが、特定の状態に適していることが分かっている場合もある。
【００４９】
基板上に２層以上を同時にコーティングするために、図９、図１０および図１８に示されている装置および方法を修正することができる。一般に、実質的な同時コーティングを可能にするために、コーティング組成物は適合するレオロギを有するように選択される。別のコーティング方法としては、個別に、または２種類以上のグループでコーティング組成物を蒸着することができる。
【００５０】
一般に、２種類のコーティング組成物による基板のコーティング前、コーティング中またはコーティング後に、第１のコーティング組成物の少なくとも一部は、第２のコーティング組成物の少なくとも一部と相互拡散する。この相互拡散は一般に、２種類のコーティング組成物間の境界に沿って生じ、そこから広がる。
【００５１】
相互拡散の速度は、例えば、各組成物に用いられる特定の材料、材料の分子量、組成物の温度、組成物の粘度、各組成物の重合度、各コーティング組成物の中および組成物間の溶媒／溶質相互作用変数をはじめとするさまざまな要因に左右される。例えば、材料、温度、粘度、ポリマーおよび溶媒の分子量またはこれらの変数の組合せの選択によって、これらの変数の１つ以上を制御することによって、所望の拡散速度を得ることができる。
【００５２】
また、コーティング中またはコーティング後に生じる架橋または他の硬化の程度によって、相互拡散速度は影響を及ぼされ得る。コーティング分散体における重合可能または架橋可能な反応性基を提供することにより、相互拡散を制御するために用いることができると同時に、そのような反応もコーティング特性または接着力に影響を及ぼし得る。相互拡散を制御するために重合または架橋を利用するために、急激な反応または初期反応の影響をある程度避けると同時に、コーティング組成物の間に相互拡散制御層を加えることが可能である。この相互拡散制御層は、コーティング組成物のいずれかよりも高いレベルの反応性基（例えば、重合可能または架橋可能である）を含む。例えば、紫外光による放射時に、相互拡散制御層は、コーティング組成物において望ましくないレベルの重合または架橋を形成することなく、コーティング組成物間の拡散のレベルを制限するための障壁を形成する。
【００５３】
コーティング組成物は、コレステリック液晶層を作製するために重合化されるモノマーを含む一部の実施形態において、コーティング前、コーティング中またはコーティング後にモノマーを部分的に重合することができる。例えば、特定の速度でモノマーを部分的に硬化（例えば、重合または架橋）するために、処理経路に沿って１つ以上の点に１つ以上の硬化用の光源または放射線源を配置することができる。最終的なコレステリック液晶層におけるピッチ外形を制御し、拡散速度を変更するためにこれを行うことができる。
【００５４】
所望の量の相互拡散後、次に、第１および第２のコーティング組成物が１層以上の液晶層に変換される。一般に、コーティング組成物で用いられる材料に少なくとも部分的に左右される、技術の選択など、さまざまな技術によってコーティング組成物を変換することができる。変換技術としては、例えば、（例えば溶媒の乾燥または重合または架橋による）コーティング組成物からの溶媒の実質的にすべての除去およびコーティング組成物における材料の重合または架橋が挙げられる。次に、上述のように、液晶層がコレステリック液晶相に変換される。一部の実施形態において、乾燥および硬化（重合または架橋）の両方が用いられる。完全硬化または部分硬化の前、後または硬化と同時のいずれかで、乾燥を行うことができる。
【００５５】
さまざまな異なるピッチ外形を形成することができる。図１１〜図１５は、可能な外形の例を示しているが、他のさまざまな外形を生成することも可能である。例えば、ピッチｐ1およびｐ2をそれぞれ有する２種類の液体コレステリック液晶組成物間の相互拡散を可能にすることによって、図１１における外形を実現することができる。各コーティング組成物の少なくとも一部が依然として相対的に他方のコーティング組成物に混和されないように、相互拡散が制御される。これは、コレステリック液晶層のピッチがｐ1からｐ2に変化する構造物を生じる。
【００５６】
図１２は、例えば、実質的に混合されていない材料が残っていないようなピッチｐ1およびｐ2をそれぞれ有する２種類のコレステリック液晶組成物間の相互拡散を可能にすることによって実現することができるピッチ外形を示している。この構造物において、ピッチは、ｐ1とｐ2との間の２つの値の間に及んでいる。別の実施形態では、コレステリック液晶組成物の一方のみの一部が依然として混合されていない状態であるように、２つの組成物の厚さまたは組成物の相互拡散比も選択されることができることを理解されたい。
【００５７】
図１３は、ピッチｐ1、ｐ2およびｐ3をそれぞれ有する３種類のコレステリック液晶組成物間の相互拡散を可能にすることによって実現することができるピッチ外形を示している。３種類の組成物の間を同時相互拡散することによって、または第１の組成物と第２の組成物との間の相互拡散を可能にし、次に第３の組成物をコーティングし、第２の組成物と第３の組成物との間の相互拡散を可能にすることによって、これを実現することができる。
【００５８】
図１４は、例えば、第１の液晶組成物の２層間に第２のコレステリック液晶組成物をコーティングし、層間の相互拡散を可能にすることによって実現することができるピッチ外形を示している。一実施形態において、第３の層のピッチが第２の層のピッチより低く、第１の層のピッチより高いか、または低い状態で、第１の層および第３の層が異なっている。この実施形態において、ピッチは単調に増大または減少しない。つまり、ピッチは増大した後、減少する。ピッチにおける単調でない変化は、主要な反射帯域幅の外側のサイドピークのサイズを減少させるために、アポダイジング技術として有用である場合もある。そのようなサイドピークは、約７３０ｎｍおよび７８０ｎｍに関して図８に示されている。
【００５９】
図１５は、第１の層および第３の層が同一の第１のコレステリック液晶組成物を用いて形成され、第２の層および第４の層が同一の第２のコレステリック液晶組成物を用いて形成される、４層構造に関するピッチ外形を示している。この実施形態において、ピッチ外形は２つの領域にわたって増大し、２つの領域にわたって減少する。しかし、４層のそれぞれに関して異なるコレステリック液晶組成物を用いることができることと、ピッチ外形は増大と減少との間で交互に起こる必要はないことと、を理解されたい。また、５層以上の層を用いて他のピッチ外形を形成することができることも理解されたい。
【００６０】
具体的にはピッチが厚さと共に変化する部分のピッチ外形の幅および形状を修正または制御することができる。ピッチ外形の画定または制御のために用いることができる要因としては、例えば、相互拡散速度、相互拡散許容時間、液晶コーティング組成物の材料、相互拡散中または相互拡散前の組成物の変更（例えば重合または架橋）、温度、各コーティング組成物内および組成物間の溶媒／溶質相互作用変数などが挙げられる。
【００６１】
例えば、反射偏光子および偏光ビームスプリッタをはじめとするさまざまな光学本体において、この方法で形成されるコレステリック液晶層を用いることができる。これらの光学本体は、例えば、円偏光を直線偏光に変換するための４分の１波長板をはじめとする他の素子を含んでもよい。所望の反射帯域幅を実現するために、偏光子に関する特定の材料および層を選択することができる。透過型液晶ディスプレイ、反射型液晶ディスプレイまたは半透過型液晶ディスプレイおよびコントラスト強化フィルムなどの用途において、光学本体を用いることができる。
【００６２】
一例として、本願明細書に記載された方法および構成に基づいて、広帯域反射偏光子を作製することができる。この広帯域反射偏光子は、１００ｎｍ、２００ｎｍまたは３００ｎｍまたはそれ以上の波長領域にわたって、１つの偏光の光を実質的に一様に（例えば、わずか約１０％または５％の変動で）反射することができる。具体的に言えば、可視波長領域（例えば、約４００ｎｍ〜７５０ｎｍ）にわたって、１つの偏光の光を実質的に一様に反射する広帯域反射偏光子を作製することができる。
【実施例】
【００６３】
ディスプレイの実施例
透過型（例えば、背面照射）ディスプレイ、反射型ディスプレイ、半透過型ディスプレイをはじめとするさまざまな光学ディスプレイおよび他の用途において、コレステリック液晶光学本体を用いることができる。例えば、図１６は、ディスプレイ媒体６０２と、バックライト６０４と、上述したようなコレステリック液晶反射偏光子６０８と、任意の反射体６０６と、を具備している１つの例示の背面照射型ディスプレイシステム６００の概略断面図を示している。ディスプレイシステムは、コレステリック液晶反射偏光子の一部として、または液晶反射偏光子からの円偏光を直線偏光に変換するための個別の素子として、４分の１波長板を任意に具備している。観測者は、バックライト６０４ト対向するディスプレイ装置６０２の側面に位置している。
【００６４】
ディスプレイ媒体６０２は、バックライト６０４から発せられる光を透過することによって、観測者に情報または画像を表示する。ディスプレイ媒体６０２の一例は、１つの偏光状態の光のみを透過する液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）である。
【００６５】
ディスプレイシステム６００を見るために用いられる光を供給するバックライト６０４は、例えば、光源６１６および光導波路６１８を具備しているが、他の背面照射システムを用いることができる。図１６に示される光導波路６１８は、略矩形の断面を有するが、バックライドは任意の適切な形状の光導波路を用いることができる。例えば、光導波路６１８は、楔形、チャネル形、擬似楔形の導波路などであってもよい。光導波路６１８は光源６１６からの光を受光し、その光を放射することができることを主に考慮する必要がある。その結果、光６１８は、後方反射体（例えば、任意の反射体６０６）と、抽出機構と、所望の機能を実現するための他の素子と、を具備することができる。
【００６６】
反射偏光子６０８は、上述したような少なくとも１種類のコレステリック液晶光学本体を具備する光学フィルムである。反射偏光子６０８は、光導波路６１８を出る１つの偏光状態の光を実質的に透過し、光導波路６１８を出る異なる偏光状態の光を実質的に反射するために設けられる。
【００６７】
図１７は、反射型液晶ディスプレイ７００の１つのタイプの概略図である。この反射型液晶ディスプレイ７００は、ディスプレイ媒体７０２と、ミラー７０４と、反射偏光子７０６と、を具備している。ディスプレイシステムは、コレステリック液晶反射偏光子の一部として、または液晶反射偏光子からの円偏光を直線偏光に変換するための個別の素子として、４分の１波長板を任意に具備している。光７０８は、反射偏光子によって偏光され、ディスプレイ媒体を通過し、ミラーで反射し、ディスプレイ媒体および反射偏光子に戻る。この反射型液晶ディスプレイ７００の反射偏光子は、上述したような１つのコレステリック液晶光学本体を具備している。コレステリック液晶光学本体の特定の選択は、例えば、コスト、サイズ、厚さ、材料および所定の波長領域などの要因に左右され得る。
【００６８】
液晶ディスプレイに対する他の特性を強化または提供するさまざまな他の素子およびフィルムと共に、コレステリック液晶光学本体を用いることができる。そのような素子およびフィルムとしては、例えば、明るさ強化フィルム、４分の１波長板およびフィルムをはじめとする波長板、多層または連続／分散層反射偏光子、金属後方反射体、プリズム後方反射体、拡散反射後方反射体、多層誘電後方反射体などが挙げられる。
【００６９】
本発明は、上述の特定の実施例に限定されると考えるべきではなく、むしろ、添付特許請求の範囲に完全に記載されているような本発明のすべての態様を網羅するものと理解すべきである。本発明が適用可能であると考えられるさまざまな修正、等価な処理のほか、さまざまな構造物は、本願明細書を再検討すれば、本発明が狙いとしている当業者には、容易に明白となるであろう。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に第１のコーティング組成物および第２のコーティング組成物をコーティングする工程であって、前記第１のコーティング組成物が前記基板と前記第２のコーティング組成物との間に配置され、前記第１のコーティング組成物および前記第２のコーティング組成物が異なり、それぞれがコレステリック液晶化合物およびコレステリック液晶モノマーから選択される少なくとも１種類のコレステリック液晶材料を含む工程と、
前記第２のコーティング組成物の少なくとも一部を前記第１のコーティング組成物と相互拡散させる工程と、
前記基板上の前記第１の液晶組成物と前記基板上で前記第２の液晶組成物の少なくとも一部を相互拡散させた後、前記第１のコーティング組成物および前記第２のコーティング組成物から少なくとも１層のコレステリック液晶層を形成する工程と、を含む光学本体の作製方法。
【請求項２】
前記第１のコーティング組成物および前記第２のコーティング組成物をコーティングする前記工程が、前記第１のコーティング組成物および前記第２のコーティング組成物を同時にコーティングする工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１のコーティング組成物および前記第２のコーティング組成物を同時にコーティングする前記工程が、スライドコーティング、カーテンコーティング、押出バーコーティングおよびそれらの組合せから選択される技術を用いて、前記基板上に前記第１のコーティング組成物および前記第２のコーティング組成物を同時にコーティングする工程を含む請求項２に記載の方法。
【請求項４】
少なくとも１層のコレステリック液晶層を形成する前記工程が、前記コレステリック液晶層のピッチが前記少なくとも１層のコレステリック液晶層の厚さ寸法の少なくとも一部に沿って、実質的に連続的に変化する少なくとも１層のコレステリック液晶層を形成する工程をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
少なくとも１層のコレステリック液晶層を形成する前記工程が、前記コレステリック液晶層のピッチが前記少なくとも１層のコレステリック液晶層の厚さ寸法の少なくとも一部に沿って単調に変化する少なくとも１層のコレステリック液晶層を形成する工程をさらに含む請求項４に記載の方法。
【請求項６】
少なくとも１層のコレステリック液晶層を形成する前記工程が、前記コレステリック液晶層のピッチが前記少なくとも１層のコレステリック液晶層の厚さ寸法の少なくとも一部に沿って、第１のピッチの値まで増大し、次に第２のピッチの値まで減少する少なくとも１層のコレステリック液晶層を形成する工程をさらに含む請求項４に記載の方法。
【請求項７】
少なくとも１層のコレステリック液晶層を形成する前記工程が、前記コレステリック液晶層のピッチが前記少なくとも１層のコレステリック液晶層の厚さ寸法の少なくとも一部に沿って、第１のピッチの値まで増大し、第２のピッチの値まで減少し、次に第３のピッチの値まで増大する少なくとも１層のコレステリック液晶層を形成する工程をさらに含む請求項４に記載の方法。
【請求項８】
前記第１のコーティング組成物が第１の溶媒をさらに含み、前記第２のコーティング組成物が第２の溶媒をさらに含み、少なくとも１層のコレステリック液晶層を形成する前記工程が前記第１の溶媒および前記第２の溶媒の実質的にすべてを除去する工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記第１のコーティング組成物の前記少なくとも１種類のコレステリック液晶材料が第１の液晶モノマーを含み、前記第２のコーティング組成物の前記少なくとも１種類のコレステリック液晶材料が第２の液晶モノマーを含み、少なくとも１層のコレステリック液晶層を形成する前記工程が前記第１の液晶モノマーおよび前記第２の液晶モノマーを重合して、第１の液晶化合物および第２の液晶化合物を形成する工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１のコーティング組成物の少なくとも一部を前記第２のコーティング組成物と混合する工程を終了する前に、前記第１の液晶モノマーおよび前記第２の液晶モノマーのうちの少なくとも１つの少なくとも一部を重合させる工程をさらに含む請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記第２のコーティング組成物の少なくとも一部を前記第１のコーティング組成物と混合する前記工程が、前記第１の液晶モノマーおよび前記第２の液晶モノマーの任意の部分を重合する前に行われる請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１の液晶モノマーおよび前記第２の液晶モノマーを重合する前記工程が、前記第２の液晶モノマーの少なくとも一部を前記第１の液晶モノマーの少なくとも一部と共重合させる工程を含む請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１のコーティング組成物が第１のネマチック液晶材料をさらに含み、前記第２のコーティング組成物が第２のネマチック液晶材料をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１のコレステリック液晶材料および前記第２のコレステリック液晶材料が同一である請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１のネマチック液晶材料および前記第２のネマチック液晶材料が同一であり、前記第１のコーティング組成物における第１のネマチック液晶材料に対する第１のコレステリック液晶材料の重量比が、前記第２のコーティング組成物における第２のネマチック液晶材料に対する第２のコレステリック液晶材料の重量比とは異なる請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記第２のコーティング組成物上に第３のコーティング組成物をコーティングする工程であり、前記第２のコーティング組成物および前記第３のコーティング組成物が異なり、前記第３のコーティング組成物がコレステリック液晶およびコレステリック液晶モノマーから選択される少なくとも１種類のコレステリック液晶材料を含む工程と、
前記第３のコーティング組成物の少なくとも一部を前記第２のコーティング組成物と相互拡散させる工程と、
をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
基板上に第１のコーティング組成物を配置する工程であって、前記第１のコーティング組成物が第１の溶媒と、コレステリック液晶およびコレステリック液晶モノマーから選択される第１のコレステリック液晶材料と、を含む工程と、
前記第１のコーティング組成物上に第２のコーティング組成物を配置する工程であって、前記第２のコーティング組成物が第２の溶媒と、コレステリック液晶およびコレステリック液晶モノマーからなる群から選択される第２のコレステリック液晶材料と、を含む工程と、
前記第１の溶媒の実質的にすべてを除去する前および前記第２の溶媒の実質的にすべてを除去する前に、前記第２のコーティング組成物の少なくとも一部を前記第１のコーティング組成物の少なくとも一部と相互拡散させる工程と、
前記第１の溶媒および前記第２の溶媒の実質的にすべてを除去する工程と、
前記第１のコーティング組成物および前記第２のコーティング組成物から少なくとも１層のコレステリック液晶層を形成する工程であって、前記コレステリック液晶層が、前記層の厚さ寸法の少なくとも一部に沿ってある範囲の値で実質的に連続的に変化するピッチを有するような工程と、
を含む光学本体の作製方法。
【請求項１８】
第１のコーティング組成物を配置する工程が、前記基板上に前記第１のコーティング組成物を配置する工程を含み、前記第１のコーティング組成物がコレステリック液晶モノマーおよびネマチック液晶モノマーを含む請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
第２のコーティング組成物を配置する工程が、前記基板上に前記第２のコーティング組成物を配置する工程を含み、前記第２のコーティング組成物が、前記第１のコーティング組成物とは重量比の異なるコレステリック液晶モノマーおよびネマチック液晶モノマーを含む請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
光学本体を作製する工程が、コレステリック液晶モノマーおよびネマチック液晶モノマーを重合する工程を含む請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
第１のコーティング組成物を配置する工程および第２のコーティング組成物を配置する工程が、前記基板上に前記第１のコーティング組成物および前記第２のコーティング組成物を実質的に同時に配置する工程を含む請求項１７に記載の方法。
【請求項２２】
前記第１のコーティング組成物および前記第２のコーティング組成物を同時に配置する前記工程が、スライドコーティング、コーティング、カーテンコーティング、押出バーコーティングおよびその組合せからなる群から選択される技術を用いて、前記基板上に前記第１のコーティング組成物および前記第２のコーティング組成物を実質的に同時に配置する工程を含む請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記第２のコーティング組成物上に、第３の溶媒と、第３のコレステリック液晶およびコレステリック液晶モノマーからなる群から選択される第３のコレステリック液晶材料と、を含む第３のコーティング組成物を配置する工程と、
前記第２の溶媒の実質的にすべてを除去する前および前記第３の溶媒の実質的にすべてを除去する前に、前記第３のコーティング組成物の少なくとも一部を前記第２のコーティング組成物の少なくとも一部と相互拡散させる工程と、
をさらに含む請求項１７に記載の方法。
【請求項２４】
前記第１の溶媒および前記第２の溶媒の実質的にすべてを除去する工程が、第１の溶媒、第２の溶媒、第３の溶媒の実質的にすべてを除去して、第１のコーティング組成物、第２のコーティング組成物、第３のコーティング組成物を含む少なくとも１層のコレステリック液晶層を含みかつ層の厚さ寸法の少なくとも一部に沿って実質的に連続的に変化するピッチを有する光学本体を作製する工程を含む請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
コレステリック液晶層のピッチが、前記層の厚さ寸法に沿って、第１のピッチから始まり、第２のピッチまで増大し、第３のピッチまで減少し、第４のピッチまで増大するコレステリック液晶層を含む光学本体。
【請求項２６】
コレステリック液晶層のピッチが、前記層の厚さ寸法に沿って、前記コレステリック液晶層の第１の主面における第１のピッチで始まり、第２のピッチまで増大し、第３のピッチまで減少し、第４のピッチで増大する請求項２５に記載の光学本体。
【請求項２７】
コレステリック液晶層のピッチが、前記層の厚さ寸法に沿って、第１の主面における第１のピッチで始まり、第２のピッチまで増大し、第３のピッチまで減少し、前記コレステリック液晶層における第２の主面における第４のピッチまで増大する請求項２５に記載の光学本体。
【請求項２８】
ディスプレイ媒体と、
コレステリック液晶層のピッチが、層の厚さ寸法に沿って、第１のピッチで始まり、第２のピッチまで増大し、第３のピッチまで減少し、第４のピッチまで増大するコレステリック液晶層を含む反射偏光子と、を具備する光学ディスプレイ。
【請求項２９】
基板上に第１のコーティング組成物および第２のコーティング組成物をコーティングする工程であって、前記第１のコーティング組成物が前記基板と前記第２のコーティング組成物との間に配置され、前記第１のコーティング組成物および前記第２のコーティング組成物が異なり、それぞれがコレステリック液晶化合物およびコレステリック液晶モノマーから選択される少なくとも１種類のコレステリック液晶材料を含む工程と、
前記第２のコーティング組成物の少なくとも一部を前記第１のコーティング組成物と相互拡散させる工程と、
前記基板上の前記第１の液晶組成物と前記基板上で前記第２の液晶組成物の少なくとも一部を相互拡散させた後に限り、前記第１のコーティング組成物および前記第２のコーティング組成物から少なくとも１層のコレステリック液晶層を形成する工程と、
前記少なくとも１層のコレステリック液晶層と前記基板と、を含む反射偏光子を形成する工程と、
前記反射偏光子およびディスプレイ媒体を用いて液晶ディスプレイを作製する工程と、
を含む光学ディスプレイの作製方法。
【請求項１】
基板上に第１のコーティング組成物および第２のコーティング組成物をコーティングする工程であって、前記第１のコーティング組成物が前記基板と前記第２のコーティング組成物との間に配置され、前記第１のコーティング組成物および前記第２のコーティング組成物が異なり、それぞれがコレステリック液晶化合物およびコレステリック液晶モノマーから選択される少なくとも１種類のコレステリック液晶材料を含む工程と、
前記第２のコーティング組成物の少なくとも一部を前記第１のコーティング組成物と相互拡散させる工程と、
前記基板上の前記第１の液晶組成物と前記基板上で前記第２の液晶組成物の少なくとも一部を相互拡散させた後、前記第１のコーティング組成物および前記第２のコーティング組成物から少なくとも１層のコレステリック液晶層を形成する工程と、を含む光学本体の作製方法。
【請求項２】
前記第１のコーティング組成物および前記第２のコーティング組成物をコーティングする前記工程が、前記第１のコーティング組成物および前記第２のコーティング組成物を同時にコーティングする工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１のコーティング組成物および前記第２のコーティング組成物を同時にコーティングする前記工程が、スライドコーティング、カーテンコーティング、押出バーコーティングおよびそれらの組合せから選択される技術を用いて、前記基板上に前記第１のコーティング組成物および前記第２のコーティング組成物を同時にコーティングする工程を含む請求項２に記載の方法。
【請求項４】
少なくとも１層のコレステリック液晶層を形成する前記工程が、前記コレステリック液晶層のピッチが前記少なくとも１層のコレステリック液晶層の厚さ寸法の少なくとも一部に沿って、実質的に連続的に変化する少なくとも１層のコレステリック液晶層を形成する工程をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項５】
少なくとも１層のコレステリック液晶層を形成する前記工程が、前記コレステリック液晶層のピッチが前記少なくとも１層のコレステリック液晶層の厚さ寸法の少なくとも一部に沿って単調に変化する少なくとも１層のコレステリック液晶層を形成する工程をさらに含む請求項４に記載の方法。
【請求項６】
少なくとも１層のコレステリック液晶層を形成する前記工程が、前記コレステリック液晶層のピッチが前記少なくとも１層のコレステリック液晶層の厚さ寸法の少なくとも一部に沿って、第１のピッチの値まで増大し、次に第２のピッチの値まで減少する少なくとも１層のコレステリック液晶層を形成する工程をさらに含む請求項４に記載の方法。
【請求項７】
少なくとも１層のコレステリック液晶層を形成する前記工程が、前記コレステリック液晶層のピッチが前記少なくとも１層のコレステリック液晶層の厚さ寸法の少なくとも一部に沿って、第１のピッチの値まで増大し、第２のピッチの値まで減少し、次に第３のピッチの値まで増大する少なくとも１層のコレステリック液晶層を形成する工程をさらに含む請求項４に記載の方法。
【請求項８】
前記第１のコーティング組成物が第１の溶媒をさらに含み、前記第２のコーティング組成物が第２の溶媒をさらに含み、少なくとも１層のコレステリック液晶層を形成する前記工程が前記第１の溶媒および前記第２の溶媒の実質的にすべてを除去する工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記第１のコーティング組成物の前記少なくとも１種類のコレステリック液晶材料が第１の液晶モノマーを含み、前記第２のコーティング組成物の前記少なくとも１種類のコレステリック液晶材料が第２の液晶モノマーを含み、少なくとも１層のコレステリック液晶層を形成する前記工程が前記第１の液晶モノマーおよび前記第２の液晶モノマーを重合して、第１の液晶化合物および第２の液晶化合物を形成する工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１のコーティング組成物の少なくとも一部を前記第２のコーティング組成物と混合する工程を終了する前に、前記第１の液晶モノマーおよび前記第２の液晶モノマーのうちの少なくとも１つの少なくとも一部を重合させる工程をさらに含む請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記第２のコーティング組成物の少なくとも一部を前記第１のコーティング組成物と混合する前記工程が、前記第１の液晶モノマーおよび前記第２の液晶モノマーの任意の部分を重合する前に行われる請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１の液晶モノマーおよび前記第２の液晶モノマーを重合する前記工程が、前記第２の液晶モノマーの少なくとも一部を前記第１の液晶モノマーの少なくとも一部と共重合させる工程を含む請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記第１のコーティング組成物が第１のネマチック液晶材料をさらに含み、前記第２のコーティング組成物が第２のネマチック液晶材料をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１のコレステリック液晶材料および前記第２のコレステリック液晶材料が同一である請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記第１のネマチック液晶材料および前記第２のネマチック液晶材料が同一であり、前記第１のコーティング組成物における第１のネマチック液晶材料に対する第１のコレステリック液晶材料の重量比が、前記第２のコーティング組成物における第２のネマチック液晶材料に対する第２のコレステリック液晶材料の重量比とは異なる請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記第２のコーティング組成物上に第３のコーティング組成物をコーティングする工程であり、前記第２のコーティング組成物および前記第３のコーティング組成物が異なり、前記第３のコーティング組成物がコレステリック液晶およびコレステリック液晶モノマーから選択される少なくとも１種類のコレステリック液晶材料を含む工程と、
前記第３のコーティング組成物の少なくとも一部を前記第２のコーティング組成物と相互拡散させる工程と、
をさらに含む請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
基板上に第１のコーティング組成物を配置する工程であって、前記第１のコーティング組成物が第１の溶媒と、コレステリック液晶およびコレステリック液晶モノマーから選択される第１のコレステリック液晶材料と、を含む工程と、
前記第１のコーティング組成物上に第２のコーティング組成物を配置する工程であって、前記第２のコーティング組成物が第２の溶媒と、コレステリック液晶およびコレステリック液晶モノマーからなる群から選択される第２のコレステリック液晶材料と、を含む工程と、
前記第１の溶媒の実質的にすべてを除去する前および前記第２の溶媒の実質的にすべてを除去する前に、前記第２のコーティング組成物の少なくとも一部を前記第１のコーティング組成物の少なくとも一部と相互拡散させる工程と、
前記第１の溶媒および前記第２の溶媒の実質的にすべてを除去する工程と、
前記第１のコーティング組成物および前記第２のコーティング組成物から少なくとも１層のコレステリック液晶層を形成する工程であって、前記コレステリック液晶層が、前記層の厚さ寸法の少なくとも一部に沿ってある範囲の値で実質的に連続的に変化するピッチを有するような工程と、
を含む光学本体の作製方法。
【請求項１８】
第１のコーティング組成物を配置する工程が、前記基板上に前記第１のコーティング組成物を配置する工程を含み、前記第１のコーティング組成物がコレステリック液晶モノマーおよびネマチック液晶モノマーを含む請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
第２のコーティング組成物を配置する工程が、前記基板上に前記第２のコーティング組成物を配置する工程を含み、前記第２のコーティング組成物が、前記第１のコーティング組成物とは重量比の異なるコレステリック液晶モノマーおよびネマチック液晶モノマーを含む請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
光学本体を作製する工程が、コレステリック液晶モノマーおよびネマチック液晶モノマーを重合する工程を含む請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
第１のコーティング組成物を配置する工程および第２のコーティング組成物を配置する工程が、前記基板上に前記第１のコーティング組成物および前記第２のコーティング組成物を実質的に同時に配置する工程を含む請求項１７に記載の方法。
【請求項２２】
前記第１のコーティング組成物および前記第２のコーティング組成物を同時に配置する前記工程が、スライドコーティング、コーティング、カーテンコーティング、押出バーコーティングおよびその組合せからなる群から選択される技術を用いて、前記基板上に前記第１のコーティング組成物および前記第２のコーティング組成物を実質的に同時に配置する工程を含む請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記第２のコーティング組成物上に、第３の溶媒と、第３のコレステリック液晶およびコレステリック液晶モノマーからなる群から選択される第３のコレステリック液晶材料と、を含む第３のコーティング組成物を配置する工程と、
前記第２の溶媒の実質的にすべてを除去する前および前記第３の溶媒の実質的にすべてを除去する前に、前記第３のコーティング組成物の少なくとも一部を前記第２のコーティング組成物の少なくとも一部と相互拡散させる工程と、
をさらに含む請求項１７に記載の方法。
【請求項２４】
前記第１の溶媒および前記第２の溶媒の実質的にすべてを除去する工程が、第１の溶媒、第２の溶媒、第３の溶媒の実質的にすべてを除去して、第１のコーティング組成物、第２のコーティング組成物、第３のコーティング組成物を含む少なくとも１層のコレステリック液晶層を含みかつ層の厚さ寸法の少なくとも一部に沿って実質的に連続的に変化するピッチを有する光学本体を作製する工程を含む請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
コレステリック液晶層のピッチが、前記層の厚さ寸法に沿って、第１のピッチから始まり、第２のピッチまで増大し、第３のピッチまで減少し、第４のピッチまで増大するコレステリック液晶層を含む光学本体。
【請求項２６】
コレステリック液晶層のピッチが、前記層の厚さ寸法に沿って、前記コレステリック液晶層の第１の主面における第１のピッチで始まり、第２のピッチまで増大し、第３のピッチまで減少し、第４のピッチで増大する請求項２５に記載の光学本体。
【請求項２７】
コレステリック液晶層のピッチが、前記層の厚さ寸法に沿って、第１の主面における第１のピッチで始まり、第２のピッチまで増大し、第３のピッチまで減少し、前記コレステリック液晶層における第２の主面における第４のピッチまで増大する請求項２５に記載の光学本体。
【請求項２８】
ディスプレイ媒体と、
コレステリック液晶層のピッチが、層の厚さ寸法に沿って、第１のピッチで始まり、第２のピッチまで増大し、第３のピッチまで減少し、第４のピッチまで増大するコレステリック液晶層を含む反射偏光子と、を具備する光学ディスプレイ。
【請求項２９】
基板上に第１のコーティング組成物および第２のコーティング組成物をコーティングする工程であって、前記第１のコーティング組成物が前記基板と前記第２のコーティング組成物との間に配置され、前記第１のコーティング組成物および前記第２のコーティング組成物が異なり、それぞれがコレステリック液晶化合物およびコレステリック液晶モノマーから選択される少なくとも１種類のコレステリック液晶材料を含む工程と、
前記第２のコーティング組成物の少なくとも一部を前記第１のコーティング組成物と相互拡散させる工程と、
前記基板上の前記第１の液晶組成物と前記基板上で前記第２の液晶組成物の少なくとも一部を相互拡散させた後に限り、前記第１のコーティング組成物および前記第２のコーティング組成物から少なくとも１層のコレステリック液晶層を形成する工程と、
前記少なくとも１層のコレステリック液晶層と前記基板と、を含む反射偏光子を形成する工程と、
前記反射偏光子およびディスプレイ媒体を用いて液晶ディスプレイを作製する工程と、
を含む光学ディスプレイの作製方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１０−１５１７０（Ｐ２０１０−１５１７０Ａ）
【公開日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２００９−２１９２３５（Ｐ２００９−２１９２３５）
【出願日】平成２１年９月２４日（２００９．９．２４）
【分割の表示】特願２００２−５６８０６４（Ｐ２００２−５６８０６４）の分割
【原出願日】平成１３年１１月１９日（２００１．１１．１９）
【出願人】（５０５００５０４９）スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー (2,080)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１月２１日（２０１０．１．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２１９２３５（Ｐ２００９−２１９２３５）
【出願日】平成２１年９月２４日（２００９．９．２４）
【分割の表示】特願２００２−５６８０６４（Ｐ２００２−５６８０６４）の分割
【原出願日】平成１３年１１月１９日（２００１．１１．１９）
【出願人】（５０５００５０４９）スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー (2,080)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]