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JPH0815681A - 光学的要素 - Google Patents

光学的要素

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JPH0815681A
JPH0815681A JP7153006A JP15300695A JPH0815681A JP H0815681 A JPH0815681 A JP H0815681A JP 7153006 A JP7153006 A JP 7153006A JP 15300695 A JP15300695 A JP 15300695A JP H0815681 A JPH0815681 A JP H0815681A
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liquid crystal
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lcp
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シャット マルティン
Andreas Schuster
シューシュター アンドレアス
Hubert Seiberle
ザイベルレ フーベルト
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F Hoffmann La Roche AG
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 単一の支持体上に配向層と、その配向層と接
触する、架橋液晶モノマー層とを有する光学的及び電気
−光学的要素を提供する。 【構成】 単一の支持体上に配向層を塗布し、これに非
架橋液晶モノマーの層を塗布し、これらの層を架橋さ
せ、異方性層を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、単一の支持体上の配向
層と接触した架橋液晶モノマー（ＬＣＰ）の異方性層の
製造、及び単一の支持体上に配向層、ＬＣＰ層及びＬＣ
Ｐ層の上の１種以上の追加の配向層を含む積層構造の光
学要素、及びそれらの好ましい用途に関する。一様な、
又は個々の場所において予め調節された光学軸の３次元
配向を有する異方性の透明あるいは着色架橋ポリマー層
は、ディスプレー技術、インテグレイティッドオプティ
ックス等の多くの部門で大きな関心がある。
【０００２】
【従来の技術】近年、おおむねこの性質を有する物質、
つまりある種の架橋液晶ジアクリレート及びジエポキシ
ドが公知になった。モノマー、すなわち架橋前のこれら
の物質は、例えば、２枚のガラスプレート表面上又は強
い磁場又は電場のような外部場の影響下で従来の配向層
の助けをかりてモノマー層を介在させたガラスプレート
を含むサンドイッチセル内で液晶相に配向させることが
でき、モノマー層の両側で作用する壁体の力又は印加さ
れた場が架橋中に予め調節された配向を保ちつづけるよ
うなセル内で光架橋させうる。これらの外部の機械的、
電気的又は磁気的な力は液晶固有の熱力学的配向緩和を
妨げ、従来の架橋法の脱配向力とは反対に作用する。こ
れらの外部力が不在の場合には、通常液晶の脱配向又は
再配向がおこる。接触面において支持体表面の向かい側
に平面乃至垂直に再配向することは、例えばHikmet及び
de Witz によるJ.Appl.Phy.70,1265-1269(1991) に記載
されているように単一の支持体の場合に示されている。
液晶ポリマーの層構造は、例えばEP-A-331233 から公知
である。セルプレートに印加された電圧を用いセル内で
モノマー層を配向させ、マスクにより一部の領域に照射
することによりそれらを製造しうる。そうすることによ
り照射された領域においてのみ架橋が開始する。次い
で、外部場の方向を変化させると、まだ架橋していない
モノマー領域が新しい場の方向に応答して再配向する。
その際、後者の領域にも照射すると架橋する。明らか
に、この方法はマスクの遮蔽のため、ラジカル架橋反応
が鋭い境界線をもたないので、局所的解像の高い配向構
造を調製することはできない。さらに、この方法は電場
内で層構造を配向させるためのサンドイッチセルを使用
することに常に限定される。
【０００３】近年、局所的に配向性が変化する配向層の
製造を許容する方法が公知になった。したがって、例え
ば写真平板法の助けをかりてポリマー中に添加された二
色性染料分子を配向させることが米国特許第4,974,941
号明細書に記載されている。米国特許第4,974,941 号明
細書に記載されているレーザー配向法により２つの表面
を光配向させたサンドイッチセル内で液晶モノマー層が
配向を形成し、光により構造を形成しうることも近年公
知になった。この方法もまたセル内におけるモノマーの
配向に限定されている。セルの表面により電圧を印加さ
れた配向は、その後のセル内の従来の液晶モノマーの光
重合により凝固する。コーティングされた単一の支持体
を得るためには、重合後セルを分解しなければならない
(P.J.Shannon,W.M.Gibbons,S.T.Sun,Nature 368,532(19
94))。
【０００４】セル内の配向液晶ポリマーを含む光学的に
強度に異方性の層を製造することもResearch Disclosur
e No.337,May 1992,Emsworth,GB,410-411 頁から公知で
ある。その文献には、セル内に液晶モノマーを置き、ポ
リイミドをこすりつけたセルの表面の媒介で２つのセル
壁により配向させ、次いでセル内で従来の光重合を実施
することによりそのような層を製造することが記載され
ている。さらに、ＬＣポリマーをコーティングした単一
のガラス支持体を得るために、重合工程後２枚のガラス
プレートのうちの一方を除去しうるということが述べら
れている。さらに、この配向した支持体には新しい配向
方向を有するポリイミド層を（こすりつけにより）供給
しうる。そのようにして調製したポリマー支持体を第二
の配向サンドイッチセル内で再び堆積させた後、このセ
ルに更なるモノマー層を充填し、次いで従来の光重合を
実施すると、セル内の２種類の配向ＬＣポリマー層の光
学ピッチの差が増減する。セルの表面にポリイミド層を
こすりつけることは巨視的な工程であるため、この工程
では配向パターンは製造されず、セルは表面全体に一様
に配向している。さらに、一様な光学ピッチの差（１０
ナノメータの範囲）を実現するためには、精確なプレー
ト分離をするセルの製造業者には非常に時間がかかり高
価である。さらに、光学リターダー層が単一の支持体上
に必要な場合には、Shannon らの場合と同様にその文献
にしたがってセルを分解しなければならない。そうする
とリターダー層が損なわれない。この複雑な製造方法
は、特に高情報コンピュータ及びＴＶ−ＬＣＤに必要と
されるような大きな支持体面積の場合には実際には実現
できない。
【０００５】光配向性ポリマー網目構造物（ＰＰＮ）の
配向層と接触した架橋液晶モノマーのフィルムを含む層
構造物は未公開のスイス特許願第488/93号に記載されて
いる。これらの層構造物の製造は、ＰＰＮ層との相互作
用及びその後の架橋工程における配向の固定化による液
晶モノマーの平面配向によりもたらされる。架橋液晶モ
ノマーも以下の文中ではＬＣＰと呼ぶ。驚くべきこと
に、ＬＣＰ層をすでに含む単一の支持体表面に液晶モノ
マー層も適用されたり架橋されたりしうることが見いだ
された。そのためにサンドイッチセルの反対側の支持体
をさらに配向させることも、配向のための磁場又は電場
も必要ない。このことは、偏光フィルムの製造のために
単一のＬＣモノマー層中で二色性染料を磁場配向させる
ことが好ましいとされ、実際には単独工程（実際には場
のない配向が請求されているが示されてはいない）とし
て例示されているEP-A-397,263とは対照的である。さら
に、驚くべきことに単一の支持体上のこれらのモノマー
層の配向がその後の重合又は架橋の影響を受けたり破壊
されたりしないことが見いだされた。したがって、単純
な連続方法で単一のＬＣＰ配向支持体上に数種の液晶ポ
リマー層を含む固体フィルムを製造することがはじめて
可能になった。さらに、異なる光学的及び／又は電気的
機能を有する追加の層をこれらの複雑なハイブリッド層
に統合しうる。このため、公知のものばかりでなく、光
−干渉フィルター、光学リターダー、偏光子等のような
新規の光学的要素をＬＣＰにより単一の支持体上で実現
し、これらの成分をハイブリッド層中で結合及び統合す
ることがはじめて可能になった。さらに、液晶の配向層
のような追加の機能層をハイブリッド層中に統合しう
る。
【０００６】本発明は、光学的及び電気−光学的成分及
び前述の種類の層構造物を用いるデバイスの新規可能性
を提供し明らかにする。配向層と接触した架橋液晶モノ
マー層の異方性層の本発明による製造は、単一の支持体
上に配向層を適用し、これに非架橋液晶モノマーの層を
適用し、次いでモノマーを架橋させることからなる。さ
らに複雑な層構造物の製造においては、追加の配向層及
び液晶層を更なる工程で適用し、これらの層を架橋させ
る。更に、所望に応じて光学的に等方性の脱結合層又は
導電性層を配向層の下の個々のＬＣＰ層の間に挿入又は
塗布しうる。本発明による光学的成分は、少なくとも１
層の配向層が光配向ポリマー網目構造物（ＰＰＮ）の層
であるか、配向パターンが局所的に異なることを特徴と
する。好ましくは、室温においてネマチック、コレステ
リック、強誘電性又は非線形光学（ＮＬＯ）性を有する
モノマー混合物を使用する。第二及びその他のＬＣＰ層
も直接、すなわち中間にＰＰＮ層を用いることなく第一
のＬＣＰ層に塗布し、次いで架橋しうる。第二及び続く
層中のモノマーは、第一の層又はその下のＬＣＰ層の好
ましい配向を引き継ぐ。ＰＰＮ及びＬＣＰ層は支持体の
全表面をおおう必要はないが、表面の全て又は一部を独
自の方法及び異なる方法でおおいうることは認められよ
う。これらの多層構造物は、光学的及び電気−光学的デ
バイス、特に種々のＬＣＰ層が異なる光学的及び配向目
的に役立つ液晶セルの製造に使用される。それらは又、
ストリップ導波管、マッハ・ツェンダー干渉計及び周波
数２倍導波管集成装置のような集積光学的デバイスにも
使用される。つまり、これらの層構造物は、偽造及びコ
ピーに対する保護手段として使用しうる。
【０００７】以下に添付図面を参照しながら本発明の実
施態様を記載する。図１は、本発明の一実施態様におけ
る層構造物の断面図であり、ガラス、ポリマー、金属、
紙等のような透明又は反射物質の支持体１を示す。光配
向したポリマー網目構造物の層２は支持体上に配置され
ており、支持体全体を一様におおっているか、局所的に
平面配向している。この層は、例えばスイス特許願第 2
244/91号及び同 2246/91号に記載されている桂皮酸誘導
体から製造しうる。層は、直線偏光したＵＶ光を選択的
に照射することにより配向させると同時に架橋しうる。
層２は、ＰＰＮ層ではなく、例えば一方向にこすりつけ
られたポリイミド層又は配向効果を有し、SiO X を斜め
スパッターすることにより得られる層のような従来の配
向層でもよい。この場合には、配向層は通常支持体表面
全体にわたって一様に配向している。表面全体にわたっ
て一様に配向しているのが望ましい用途には、このもの
の製造はＰＰＮ層より安価かもしれない。またＰＰＮ層
２は、例えば斜めスパッターされたSiO X 層又は一様に
こすりつけられたポリマー層のような支持体１上にすで
に付着している従来の配向層に適用しうる。層２は、配
向した架橋液晶モノマーの異方性層３と隣接している。
層３は、その下の層２の配向により決定された又はそれ
から液晶層に移された配向の分子配列を有する。ＬＣＰ
層３は、適する波長の光の作用により光架橋し、層２に
より予め決められた分子の配向を保持する。光架橋は、
光又は高温のようなはなはだしい外部の影響により影響
されないようにＬＣＰ層３の配向を固定する。ＰＰＮ層
２で生ずる光学的又は熱的不安定性も、架橋後にはＬＣ
Ｐ層３の配向性に悪影響を及ぼさない。
【０００８】ＬＣＰ層３は、図２に示される隣接する第
２のＬＣＰ層５に対して局所的に異なる配向パターン又
は一様な配向のいずれが好ましいかに依存して、前述の
ようにＰＰＮ層又は従来の配向層のいずれかである別の
配向層と隣接している。ＬＣＰ層５は層３と同様にして
製造され、同一の性質を有するが、２つのＬＣＰ層は通
常異なって配向している。図３は、既に記載した場合の
ようにそれぞれ配向層を有する２つのＬＣＰ層が支持体
１の上に配置されている成分の実施態様を示す。しかし
ながら、図２の実施態様とは異なり、ＬＣＰ層３が、も
ちろんリターダー層として作用しうるが、上方のハイブ
リッド層４，５、したがって層５の上に配置されている
液晶に対して配向の影響を及ぼさないように、光学的等
方性又は弱い異方性の脱結合層６が下方のＬＣＰ層３と
上方の配向層４の間に配置されている。脱結合層６は、
例えば二酸化珪素(SiO X) 又はポリビニルアルコール
（ＰＶＡ）又はナイロンのような等方性ポリマーから製
造しうる。
【０００９】図４は、図２と同様に、支持体１上に重ね
合わせた４つの層、すなわち第一のＰＰＮ層２、第一の
ＬＣＰ層３、追加のＰＰＮ層及び追加のＬＣＰ層からな
る層構造物を示す。しかしながら、図２による配置とは
異なり、２つの上方層は局所配向が異なる。ＰＰＮ層は
第一の配向を有する領域７と、第一の配向とは異なる第
二の配向を有する領域８を有する。配向は架橋するまえ
にＬＣＰ層に移されるので、ＬＣＰ層は第一の配向を有
する領域９と、第二の配向を有する領域１０を有する。
同様に、図５に示される層構造物は、脱結合層を有し、
前述のように上方のＰＰＮ層が異なる配向領域７及び８
を含み、上方のＬＣＰ層が対応して異なる配向を有する
領域９及び１０を含むこと以外図３のそれに対応する。
図１乃至５に示される、２つの個々に配向したＬＣＰ層
を有する層構造物を液晶セルの製造に使用する場合に
は、層３はリターダーとして作用し、層５又は９、１０
は液晶層の配向層として作用しうる。リターダー効果を
得るためには、ＬＣＰ層３の光路差は通常高い、すなわ
ち１００nmである。
【００１０】図６は、この種の層構造物を用いて構成さ
れた液晶セルの断面図である。液晶層１５は、液晶に面
するそれらの表面上に多くの層がコーティングされた２
つのガラスプレート１及び１２の間に位置する。プレー
ト１にはまず、好ましくは電圧を印加するための酸化錫
インジウム（ＩＴＯ）の電極層１１が設けられている。
ポリマー層の電圧降下を回避するために、ＩＴＯ層１１
は層３又は６の上に設けてもよい。その他の点では、層
構造物は図３に示される構成を有する。すなわち、脱結
合層６が介在する２つのＰＰＮ−ＬＣＰ結合２，３及び
４，５を有する。ＬＣＰ層３はリターダーとして作用
し、一方ＬＣＰ層５は液晶１５を配向させる。支持体は
また反射層でもよい。もう一方のガラスプレート１２に
も同様に、例えば一方向にこすりつけられたＰＶＡの配
向層１４の下にＩＴＯ電極層１３が塗布されている。回
転角φ＝２４０°のＳＴＮセルを得るためには、ＰＶＡ
層１４及び上部のＬＣＰ層の配向方向は相互に６０°離
れている。液晶が適するキラルドーピングを有する場合
には、液晶１５において２４０°のねじれである。図７
は、偏光子Ｐ1 及びＰ2 の配置、光学的リターダー３の
遅い光学軸ｃe の方向、及び２つの配向層５及び１４に
隣接する液晶層１５の壁配向方向ｎ1 及びｎ2 を示す。
ｎ1 及びＰ1 はリターダー側である。
【００１１】このセルは電圧が印加されていないときは
不透明であるが、適する電圧が印加されると透明にな
る。添加されたリターダーのために、ＳＴＮセル内に通
常の干渉色は生じず、セルは白色である。リターダー層
３は、キラルなドーパントを混合した液晶でもよい。ド
ーパントの濃度を変化させることにより、０乃至３６０
°のねじれ角が得られる。ねじれは左旋性又は右旋性で
ある。この種のねじれたリターダーは、ＳＴＮディスプ
レーセルの着色補償に特に適する。好ましくは、Δｎ・
ｄ≒９００nmの大きな光路差を有するリターダー層がこ
の目的のために使用される。図６のＳＴＮセルにおいて
ねじれた光学的リターダーを使用する場合には、以下の
条件に合格しなければならない。 ・光学的リターダーの回転方向は液晶層１５の回転方向
と逆であり、光学的リターダーの回転角（φ）は液晶層
のそれと同一である。 ・液晶に面する側の光学的リターダーの遅い光学軸は、
液晶１５の回転方向ｎ1と直角である。 ・光学的リターダーの光路差は液晶層１５の光路差と等
しい。
【００１２】コレステリック光学的フィルターとして作
用するねじれの大きい層は、ねじれたリターダー中のキ
ラルなドーパントの濃度を増大させることにより得られ
る。リターダー層は熱的に安定であるため、これらのフ
ィルターは約１００℃よりずっと高い温度で使用しう
る。これらのコレステリックフィルターの選択的反射の
波長は、キラルなドーパントを変化させることにより変
化させうる。フィルターの組み合わせの選択的反射のバ
ンド幅は、互いに選択的反射の異なる少なくとも２種の
コレステリック層を重ね合わせることにより変化させう
る。組み込まれた直線偏光子、又は吸収光学的フィルタ
ーを有するリターダー又は配向層は、ＬＣＰ層中の液晶
分子が配向している二色性染料を添加することにより得
られる。その他の詳細は以下の実施例に記載する。
【００１３】
【実施例】実施例１ ＰＰＮ層の製造 ＰＰＮ物質は、例えば桂皮酸誘導体を含みうる。実施例
においては、選択された物質はガラス転移点の高い（Ｔ
g ＝１３３℃）ＰＰＮであった。
【００１４】
【化１】
【００１５】ガラスプレートに、ＰＰＮ物質の５％ＮＭ
Ｐ溶液を２０００rpm の速度で１分間スピンコーティン
グした。次いで層を加熱作業台上で１３０℃において２
時間、さらに真空中１３０℃において４時間乾燥させ
た。次いで層に室温において５分間２００ＷのＨｇ超高
圧ランプから直線偏光を照射した。次いで層を液晶の配
向層として使用する。しかしながら、配向能の熱安定性
は多くの用途において低すぎる。例えば、配向能は１２
０℃において１５分後には消失した。実施例２ ＬＣＰ層のための架橋性ＬＣモノマーの混合物 実施例においては、以下のジアクリレート成分を架橋性
モノマーとして使用した。
【００１６】
【化２】
【００１７】
【化３】
【００１８】
【化４】
【００１９】これらの成分は、ＬＣＰ層が室温において
調製されうるように、特に低融点（Ｔm ≒３５℃）の超
冷却性ネマチック混合物ＭLCP を展開するのに使用し
た。ジアクリレートモノマーは混合物中に以下の割合で
存在した。 Ｍon 1 ８０％ Ｍon 2 １５％ Ｍon 3 ５％ 混合物に２％のCiba-Geigy IRGACURE 369 光開始剤を添
加した。次いでＭLCP 混合物をアニソールに溶解させ
た。ＬＣＰ層の厚さは、アニソール中のＭLCP の濃度を
変化させることにより幅広い範囲で調整しうる。ＬＣモ
ノマーの光による架橋のために、配向後、層に約３０分
間１５０Ｗのキセノンランプから等方性の光を照射し、
配向を固定させた。
【００２０】実施例３ リターダーと配向層の結合 ＰＰＮを塗布したガラスプレートに５分間偏光ＵＶ光を
照射した。ＭLCP の４０％アニソール溶液を遠心分離に
より照射した層に付着させた。スピンパラメータは２０
００rpm で２分間であった。得られた架橋性ＬＣＰ層を
ＵＶ光の偏光方向にしたがって配向させた。架橋後、Ｌ
ＣＰ層の厚さは２．２μm であった。偏光子がＰＰＮ層
の照射中に偏光方向と平行又は直角となるようにコーテ
ィングしたガラスプレートを交差した偏光子の下に配置
する場合には、プレートは暗い。しかしながら、プレー
トをプレート平面において４５°回転させると、プレー
トは明るくなる。すなわち複屈折を有する。光学的遅延
は約３００nmである。光学的遅延が３００nmのハイブリ
ッド層上にスパッターすることにより５０nmの厚さの等
方性SiO X 脱結合層を付着させた。次いで、実施例１に
記載したようにして脱結合層上にＰＰＮ層を構築した。
ＰＰＮ層を、異なる方向の偏光を照射した２つの領域に
分割した。半分の光の偏光方向はその下のリターダー層
の光学軸に平行であり、残りの半分のそれは光学軸に直
角であった。半分の光を照射する間は、他方の半分の光
をおおった。その結果、平面配向の方向が相互に直角の
２つの領域となった。
【００２１】ＭLCP の５％アニソール溶液を調製した。
溶液を遠心分離により局所的に異なる照射を実施したＰ
ＰＮ層に付着させた。スピンパラメータは２０００rpm
で２分間であった。ＬＣモノマーの配向を最適化するた
めに、コーティングした支持体を透明点（Ｔc ＝６７
℃）のすぐ上まで加熱した。次いで層を０．１℃／分の
速度で透明点より数度下まで冷却し、光化学的に架橋さ
せた。このハイブリッド支持体及び第二の粉砕ＰＶＡを
コーティングした支持体をＬＣセルの構築に使用し、セ
ルを液晶で満たす場合には、セルの半分はねじれたセル
（ＴＮ）形態となり、残りの半分はＬＣ分子の均質な平
面配置となる。ハイブリッド支持体は、一方では光学体
リターダーとして作用し、他方では液晶の配向層として
作用する。リターダーの光学軸は、ＬＣ分子が配向する
方向とは異なりうる。２つの架橋したＬＣＰ層のため
に、多層は熱的及び光学的に安定である。SiO X 層の代
わりにナイロンの等方性脱結合層を製造した。このため
に、０．１％のナイロンをトリフルオロエタノールに溶
解させ、スピンコーティングにより第一のＬＣＰ層に付
着させた。
【００２２】実施例４ 現場で一軸リターダーで補償したＳＴＮセル ＩＴＯをコーティングしたガラスプレートにＰＰＮ層を
適用し、直線偏光を照射した。次いで、ＭLCP の５３％
アニソール溶液を遠心分離により付着させ、架橋させた
（スピンパラメータ：２０００rpm において２分間）。
このリターダー層の光学的遅延は５３０nmであった。実
施例３と同様に、第二のＰＰＮ層を塗布し、等方性のSi
O2層によりリターダーから脱結合した。第二のＰＰＮ層
に照射する偏光の方向は、ＰＰＮ１の照射の偏光方向と
比較して７５°回転させた。実施例３のようにして、照
射後、ＰＰＮ２層に薄いＬＣＰ層を付着させた。この支
持体及び第二のこすりつけられたＰＶＡ−ＩＴＯガラス
支持体を、ｄ＝５μm のプレート分離を有するＬＣセル
の構築に使用した。こすりつけの方向とハイブリッド層
の配向方向間の角度が２４０°であるように第二のプレ
ートを配置させた。２つの偏光子の透過方向は図７のよ
うに調整した。まず、ｄ／ｐ比が０．５１（ｐ＝ピッ
チ）となるように、液晶混合物にキラルなドーパントを
ドープした。この混合物をＬＣセルに注いだ。セルに電
圧を印加しなければ、セルは暗い。しかしながら、十分
な電圧を印加すると、セルは黒色から白色に変化する。
したがってＳＴＮセル内の通常の干渉色は、外部に塗布
する補償ホイルを必要とすることなく、リターダー層に
より補償される。
【００２３】実施例５ ねじれたリターダーとしてのハイブリッド層 ＭLCP 混合物に、ねじり能の高い〔ヘリックスねじり能
（ＨＴＰ）＝０．２６μm -1〕左旋性のキラルなドーパ
ントを０．１６％ドープした。次いでドープした混合物
をアニソールに溶解させて４０％溶液とし、遠心分離に
より照射されたＰＰＮ層に塗布した（２０００rpm で２
分間）。架橋後、ＬＣＰ層の厚さは約２．２μm であっ
た。コーティングしたプレートを交差した偏光子の下で
観察すると、支持体側への透過方向はＰＰＮに照射する
光の偏光方向と平行であり、層は直線リターダーの場合
とは異なり暗くはなかった。しかしながら、層は分析計
を３０°回転させると最も暗くなった。従って、直線偏
光の偏光平面はＬＣＰ層内のねじれに対応してリターダ
ーによる輸送中に３０°回転した。ねじれは、キラルな
ドーパントの濃度を変化させることにより０乃至３６０
°に調整しうる。左旋性のドーパントの代わりに右旋性
のキラルなドーパントも使用しうる。これらのねじれた
リターダーは又、例えばＳＴＮディスプレーの色の補償
において重要である。
【００２４】実施例６ 現場でねじれたリターダーで補償したＳＴＮセル 直線リターダーの代わりに、第一のＰＰＮ−ＬＣＰ層結
合物がねじれたリターダーであり、コントラストを増大
させうる。従って、第一のＬＣＰ層のためのＭ LCP 混合
物に右旋性のキラルなドーパントをドープした。スピン
パラメータは、ＬＣＰ層の光学的遅延が図６の液晶１５
のそれと等しくなるように選択した。次いでＬＣＰ層の
ピッチを、リターダーの回転角が液晶の回転角と等しく
なるようにドーパントの濃度により調整した。ねじれた
リターダーの上の配向層に、その配向方向が配向層に面
した側においてリターダーの遅い軸に直角であるように
照射した。実施例４と同様にして、ＳＴＮセルの構築に
この支持体を使用し、左旋性の液晶を充填した。
【００２５】実施例７ 局所的に色の異なるハイブリッド層 直線偏光を照射したＰＰＮ層に、室温においてＭLCP の
５０％アニソール溶液を遠心分離により塗布し、架橋さ
せた。得られた光学的リターダーの遅延は４７０nmであ
った。交差した偏光子の下では、プレートは橙色に着色
した。実施例３のように、５０nmの厚さの等方性のSiO
X の脱結合層をスパッターすることにより付着させ、次
いで第二のＰＰＮ層を付着させた。次いで、層ＰＰＮ２
に異なる偏光方向で照射して３つの領域に分割した。領
域１は偏光方向がＰＰＮ１の照射の偏光方向と平行であ
り、領域２は直角であり、領域３は４５°であった。各
領域の照射中には他の領域をおおった。このようにして
得られたＰＰＮ２層に、ＭLCP の３０％アニソール溶液
を遠心分離により塗布し、架橋させた。得られたＬＣＰ
層の光学的遅延はΔｎｄ＝１４０nmであった。ＰＰＮ１
の照射の偏光方向が偏光子に対して４５°となるように
ハイブリッド層を交差した偏光子の下に配置させると、
３色が認められた。領域 Δｎｄ[nm] 色 1 610 青 2 330 黄 3 470 橙 ２つのＬＣＰ層の光学的遅延は領域１では加えられ、領
域２では減じられた。同様にしてさらにＰＰＮ−ＬＣＰ
結合物をこれらの３色の各々に適用することによりその
他の色も製造しうる。個々の層の照射はまた、第一の照
射に対して０乃至９０°の偏光方向に変化させることに
より実施しうる。したがって、透過範囲が層の数、厚さ
及び光学軸の方向により調整しうるライオット／エーマ
ン又はSolcの干渉フィルターも実現しうる。透過範囲は
構造によりピクセルで種々に調整しうる。実施例８ 光学的フィルター／偏光子（円形偏光子）用のコレステ
リックＬＣＰ層 ＭLCP 混合物に、１２％の実施例５のキラルな左旋性の
ドーパントをドープした。得られたコレステリック混合
物のピッチは約３６０nmであった。ドープした混合物を
アニソールに溶解させて４０％の溶液とし、遠心分離に
より直線偏光を照射したＰＰＮ層に塗布して架橋させ
た。得られた層は、λ0 ＝５８０nmの選択的反射波長を
有するコレステリックフィルターとして作用した。反射
バンドの幅は７０nmであった。実施例９ 直線偏光子としての二色性ＬＣＰ層 ２％の以下の構造：
【００２６】
【化５】
【００２７】を有する二色性染料をＭLCP 混合物に添加
した。この混合物をアニソールに溶解させて３０％の溶
液とし、遠心分離により直線偏光を照射したＰＰＮ層に
塗布して架橋させた。偏光子がＰＰＮの照射の偏光方向
に平行又は垂直の透過方向を保持すれば白色の光が透過
するが、直角では、染料の吸収スペクトルに依存して層
は着色する。二色性比は８：１であった。この代わりに
二色性染料分子の黒色混合物を使用すると、ハイブリッ
ド層は幅広いバンドの偏光子として作用する。ＰＰＮ層
に異なる方向の偏光を局所的に照射すると、偏光方向を
変化させることにより直線偏光層が製造されうる。これ
らは、例えば前述の実施例の構造のリターダー及び配向
層と組み合わせてＬＣディスプレーに使用しうる。
【００２８】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による光学的要素の層構造を示す図であ
る。
【図２】追加の層を有する光学的要素の層構造を示す図
である。
【図３】追加の脱結合層を有する別の層構造を示す図で
ある。
【図４】配向方向が局所的に異なる要素領域を有する別
の層構造を示す図である。
【図５】図４と同様であるが、追加の脱結合層を有する
別の層構造を示す図である。
【図６】図３の層構造を有する極度にねじれたネマチッ
ク（ＳＴＮ）液晶ディスプレーを示す図である。
【図７】図６のセル内のネマチック方向、光学リターダ
ー層及び偏光子の図である。
【図８】図２の層構造と同様であるが、追加のＩＴＯ層
を有する別の液晶を示す図である。
フロントページの続き (72)発明者 アンドレアス シューシュター ドイツ連邦共和国 デー79110 フライブ ルクファルケンベルガーシュトラーセ 14 (72)発明者 フーベルト ザイベルレ ドイツ連邦共和国 デー79595 リュンミ ンゲン レーラッハーシュトラーセ 22

Claims (28)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 単一の支持体上の配向層と接触した架橋
    液晶モノマー（ＬＣＰ）の異方性層を製造する方法にお
    いて、単一の支持体上に配向層を適用し、その上に非架
    橋液晶モノマーの層を適用し、次いでモノマーを架橋さ
    せることを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 前記ＬＣＰ層に次いで更なる配向層を適
    用する請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記第二の配向層に非架橋液晶モノマー
    の更なる層を適用し、次いで前記モノマーを架橋させる
    請求項２記載の方法。
  4. 【請求項４】 単一の支持体上に配向層、ＬＣＰ層及び
    前記ＬＣＰ層の上の１層以上の追加の配向層を含む光学
    的要素において、１層以上の配向層が光配向ポリマー網
    目構造物（ＰＰＮ）からなることを特徴とする光学的要
    素。
  5. 【請求項５】 前記１層以上の配向層の配向パターンが
    局所的に異なる請求項４記載の光学的要素。
  6. 【請求項６】 追加の配向した架橋液晶モノマーの異方
    性層が前記追加の配向層の上に配列している請求項４又
    は５記載の光学的要素。
  7. 【請求項７】 前記追加の配向層がこすりつけ又は斜め
    スパッターにより製造された表面配向構造を有する請求
    項４乃至６のいずれかに記載の光学的要素。
  8. 【請求項８】 下方の液晶層及び追加の配向層の間に等
    方性の脱結合層が設けられている請求項４乃至７のいず
    れかに記載の光学的要素。
  9. 【請求項９】 前記配向及び／又は架橋液晶モノマー層
    が前記支持体の一部のみをおおっている請求項４乃至８
    のいずれかに記載の光学的要素。
  10. 【請求項１０】 前記第一の架橋液晶モノマー層が光学
    リターダーである請求項４乃至９のいずれかに記載の光
    学的要素。
  11. 【請求項１１】 複数の液晶モノマー層が光学リターダ
    ーとして構築されている請求項１０記載の光学的要素。
  12. 【請求項１２】 前記第一の架橋液晶モノマー層がねじ
    れた光学リターダーとして構築され、前記ＬＣＰ層がコ
    レステリック液晶物質から成る請求項７記載の光学的要
    素。
  13. 【請求項１３】 一定の光の波長範囲内で光学フィルタ
    ー又は円形偏光子として作用するように、１層以上のＬ
    ＣＰ層が非常にねじれたコレステリック液晶物質から成
    る請求項４乃至１２のいずれかに記載の光学的要素。
  14. 【請求項１４】 吸収光学フィルター層が存在する請求
    項４乃至１３のいずれかに記載の光学的要素。
  15. 【請求項１５】 ＬＣＰ層の一が強誘電性である請求項
    ４乃至１４のいずれかに記載の光学的要素。
  16. 【請求項１６】 ＬＣＰ層の一が非線形光学活性を有す
    る請求項４乃至１５のいずれかに記載の光学的要素。
  17. 【請求項１７】 第二の架橋液晶モノマー層又は第二の
    ＰＰＮ層が配向層として構築されている請求項４乃至１
    ５のいずれかに記載の光学的要素。
  18. 【請求項１８】 吸収光学フィルター及び／又は直線偏
    光子として作用するように、１層以上のＬＣＰ層が二色
    性染料分子を含む請求項４乃至１７のいずれかに記載の
    光学的要素。
  19. 【請求項１９】 少なくとも１層のＬＣＰ層が、モノマ
    ー状態において少なくとも加工中１５乃至８０℃におい
    て液晶である架橋モノマー又はモノマー混合物からなる
    請求項４乃至１８のいずれかに記載の光学的要素。
  20. 【請求項２０】 前記温度範囲が１５乃至５０℃である
    請求項１９記載の光学的要素。
  21. 【請求項２１】 １層のＬＣＰ層がリターダーとして作
    用し、その他のＬＣＰ層が配向層として作用する請求項
    ４乃至１９のいずれかに記載の光学的要素の使用。
  22. 【請求項２２】 透過及び反射液晶ディスプレーにおけ
    る請求項４乃至１９のいずれかに記載の光学的要素の使
    用。
  23. 【請求項２３】 前記液晶ディスプレーが回転セルであ
    る請求項２２記載の光学的要素の使用。
  24. 【請求項２４】 前記液晶ディスプレーがＳＴＮセルで
    ある請求項２２記載の光学的要素の使用。
  25. 【請求項２５】 前記液晶ディスプレーが強誘電性セル
    である請求項２２記載の光学的要素の使用。
  26. 【請求項２６】 前記液晶セルがアドレスできる活性マ
    トリックス支持体を含む請求項２２記載の光学的要素の
    使用。
  27. 【請求項２７】 光学的及び集積光学的デバイスにおけ
    る請求項４乃至１９のいずれかに記載の光学的要素の使
    用。
  28. 【請求項２８】 透過における偽造及び複製に対する保
    護における請求項４乃至１９のいずれかに記載の光学的
    要素の使用。
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