JP2005504343A - コレステリック液晶光学体およびその製造方法と使用方法 - Google Patents

Abstract

ａ）第１のコレステリック液晶材料を含む第１の粒子と、ｂ）第２のコレステリック液晶材料とを含む光学体。第１の粒子と第２のコレステリック液晶材料とが構造体を形成し、該構造体において、第１のコレステリック液晶材料のピッチは第２のコレステリック液晶材料のピッチと異なる。実施例の１つとして、第２のコレステリック液晶材料が第２の粒子の状態である。別の実施例では、第１の粒子が第２のコレステリック液晶材料のマトリックス中に分散している。また別の実施例では、光学体が２層以上の層を有する。さらに、１種以上の付加的コレステリック液晶材料を光学体中に使用することができる。これらの光学体は反射型偏光子として使用でき、ディスプレイに利用できる。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射型偏光子のような光学体、該光学体を含む物品、およびその使用方法と製造方法に関する。さらに、本発明はコレステリック液晶組成物を含む光学体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
偏光子や鏡などの光学装置は、液晶ディスプレイをはじめとする様々な用途において有用である。液晶ディスプレイは２つのカテゴリーに大別される。１つはバックライト方式（例えば透過型）ディスプレイで、表示パネルの後ろ側から光があてられる。もう１つはフロントライト方式（例えば反射型）ディスプレイで、これは光がディスプレイの前からあてられる（例えば周辺光）。これらの２つの表示方式を組み合わせると、例えば、薄暗い照明条件下では背面から照らしたり、明るい周辺光のもとでも読みとれる半透過型ディスプレイを形成することができる。
【０００３】
従来のバックライト方式の液晶ディスプレイは、一般に吸収偏光子（ａｂｓｏｒｂｉｎｇ ｐｏｌａｒｉｚｅｒ）を用いて１０％未満の光透過率とすることができる。従来の反射型液晶ディスプレイも吸収偏光子をもとにして２５％未満の反射率とすることができる。これらのディスプレイは、透過率または反射率が低いことによって表示コントラストや輝度が下がり、高消費電力を必要とすることがある。
【０００４】
反射型偏光子はディスプレイや他の用途向けに開発されてきた。反射型偏光子は、ある偏光を優先的に透過させ、直交する偏光を有する光を優先的に反射させる。反射型偏光子は、比較的多量の光を吸収することなく、光を透過したり反射することが好ましい。反射型偏光子は、透過偏光に対して１０％以下の吸収であることが好ましい。大多数の液晶ディスプレイは、その動作範囲が広範囲な波長域にわたるため、反射型偏光子も同様にその広い波長域で動作することが一般的である。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一般に、本発明は、反射型偏光子のような光学体、該光学体を含む物品、およびその使用方法と製造方法に関する。さらに、本発明はコレステリック液晶組成物を含む光学体に関するものである。実施形態の１つは、ａ）第１のコレステリック液晶材料を含む第１の粒子と、ｂ）第２のコレステリック液晶材料とを含む光学体である。第１の粒子と第２のコレステリック液晶材料とによって、第１のコレステリック液晶材料が第２のコレステリック液晶材料とは異なるピッチを有する構造体が形成される。一例としては、第２のコレステリック液晶材料が第２の粒子の状態である。別の例としては、第１の粒子が第２のコレステリック液晶材料を含むマトリックス中に分散されている。他の例では、光学体が２層以上の層を有する。さらに、１種以上の付加的コレステリック液晶材料を光学体に使うことができる。これらの光学体は反射型偏光子として使用することができ、ディスプレイに利用できる。
【０００６】
もう１つの実施形態は、光学体の作製方法である。第１のコレステリック液晶組成物を含む第１の粒子を基板上に配置する。第２のコレステリック液晶組成物も基板上に配置して、第１のコレステリック液晶組成物と一緒に構造体を形成する。第１および第２のコレステリック液晶組成物を、それぞれ第１および第２のコレステリック液晶材料に変える。第１のコレステリック液晶材料は、第２の液晶材料とは異なるピッチを有する。一例においては、第２のコレステリック液晶材料が第２の粒子の状態である。別の例としては、第１の粒子が第２のコレステリック液晶材料のマトリックスに分散されている。他の例では、光学体が２層以上の層を有する。さらに、１種以上の付加的コレステリック液晶材料を光学体に使うことができる。
【０００７】
上記の本発明の開示は、開示したそれぞれの実施形態または本発明を実施するすべてのものを記載することは意図していない。図面およびより具体的な後述の詳細な説明によってこれらの実施形態を例示する。
【０００８】
後述の本発明のさまざまな実施形態についての詳細な説明を、添付の図面と関連させて考慮することにより、本発明をより完全に理解することができよう。
【０００９】
本発明が、さまざまな変形例や代替の形に適用される場合は、その詳細については図面に一例として示されており、また後から詳細に説明するものである。しかしながら、本発明を特定の記載の実施形態に限定する目的でないことは理解されるであろう。むしろ、本発明の思想と範囲内におさまるすべての変形例、均等物および代替物を含むことを意図するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明は、光学体および光の偏光方法に適用できると考えられる。特に、本発明は、コレステリック液晶組成物を用いた光学体および光の偏光方法に関するものである。少なくとも１種のコレステリック液晶組成物は粒状である。本発明はそれほど限定していないので、下記に挙げた実施例を考慮すれば本発明の様々な態様を理解することができよう。
【００１１】
コレステリック液晶は、選択的にある特定の円偏光の光を反射し、それに直交する偏光を透過させる。したがって、コレステリック液晶を反射型偏光子の作製に使用することができる。反射される光の波長は、液晶材料のピッチおよび屈折率によって異なる。ピッチとは、局所的配向方向をさす単位ベクトルである液晶のディレクタが３６０°ねじれた際に及ぶ距離として定義される。ディレクタの螺旋状のねじれによって、材料の誘電率テンソルは空間的な周期的変動をきたし、結果として光に対する波長の選択的反射が起こる。螺旋軸にそって伝搬する光に対しては、波長λが以下の範囲であるときにブラッグ反射が通常起こる。
ｎ_oｐ＜λ＜ｎ_eｐ
式中、ｐはピッチ、ｎ_eは、コレステリック液晶のディレクタに平行に偏光した光に対する液晶の屈折率、ｎ_oは、コレステリック液晶のディレクタに垂直に偏光した光に対する液晶の屈折率を表す。例えば、可視光、紫外線または赤外線波長領域にブラッグ反射のピークがくるようにピッチを選択することができる。
【００１２】
コレステリック液晶に反射される光の波長域の中心波長λ_oは以下のように概算される。
λ_o＝０．５（ｎ_o＋ｎ_e）ｐ．
【００１３】
スペクトル幅Δλ_oは、以下のように概算される。
Δλ_o＝２λ_o（ｎ_e−ｎ_o）／（ｎ_e＋ｎ_o）＝ｐ（ｎ_e−ｎ_o）．
【００１４】
コレステリック液晶組成物のスペクトル幅（ピーク長の半値における全幅として測定）は、通常およそ１００ｎｍ以下である。このため、可視光の全波長域（約４００〜７５０ｎｍ）にわたって、または１００ｎｍよりも実質的に広い他の波長域にわたって反射率を得たい場合には、コレステリック液晶の有用性には限界がある。材料の複屈折はｎ_e〜ｎ_oに対応する。
【００１５】
反射型偏光子の広範囲に及ぶ波長域での反射を可能にするためには、多数のコレステリック液晶を使うことができる。複数のコレステリック液晶による多層構造の偏光子の作製がアプローチの１つとして従来行われている。各層のピッチが異なるので、異なる波長の光を反射する。十分な層数があれば、可視光スペクトルの大半を反射するように偏光子を構成することができる。こうした構造体は、各層が異なる波長域の光を反射するので透過または反射スペクトルが不均一になる傾向がある。この均一性は、構造物を作る最中に、異なる層間で液晶同士をある程度拡散させることによって幾分改善することができる。こうすることによって、異なる層間のピッチを平均化することができる。
【００１６】
本発明の光学体は、異なる少なくとも２種のコレステリック液晶材料を基板上に配置することによって作製される。基板の表面（例えば、基板の一部として設けられる配向膜の表面）は、その上に配置されるコレステリック液晶材料の配向の均一性に対して改善可能か、または、配向の均一性の付与が可能な表面配向性を有していることが好ましい。表面配向には、その表面で液晶材料のディレクタの配向をもたらすあらゆる表面性が関わる。表面配向性は、例えば、基板を一方向に擦ったり、基板を延伸させたり、偏光した光で重合可能な材料を光配向するといったことをはじめとする異なる様々な方法で得ることができる。
【００１７】
コレステリック液晶材料の少なくとも１種は、複数のばらばらの粒子の状態で配置される。コレステリック液晶材料はそれぞれピッチが異なる。通常、ピッチは対象となる光の波長と同じようになるように選択される。例えば、可視光、紫外線または赤外線の波長と同じになるようにピッチは選択される。
【００１８】
一般に、ネマチック液晶は細長い分子で、溶液または他の液相においてその細長い分子が互いに平行に配列する傾向がある。キラルネマチック液晶（例えばコレステリック液晶）は、キラル基を１種以上含む分子である。キラルネマチック液晶は、そのネマチック性によって平行配列傾向が現れるが、この傾向はキラル基によって修正される。つまり、すべての層中ではキラルネマチック分子は互いに平行に配列する傾向を示すが、各層におけるディレクタは数値を増やしながら異なる向きを指すので、複数のキラルネマチック層を通過しながら、ディレクタは螺旋状経路をたどるのである。この層構造をコレステリック中間相と呼ぶことができる。ネマチックおよびキラルネマチック液晶の重要な性質の１つは、多くの場合、キラルネマチック液晶をネマチック液晶に加えると、キラルネマチック液晶の添加量に応じて異なるピッチを有するコレステリック中間層が形成されるということである。そのため、ある特定の波長域の光を反射するコレステリック層を設計することが可能になる。
【００１９】
コレステリック液晶材料は、通常、本質的にキラリティーを有する分子単位と中間生成分子単位とを含む。本願明細書で用いる「キラル」単位とは、不斉炭素原子を含む非対称単位（例えば、鏡面のない単位）の事を指す。キラル単位は偏光の面を円の左旋方向または右旋方向に回転させることができる。本願明細書で使用する「中間生成」単位とは、コレステリック液晶相の作製を容易にする棒状の硬い構造を有する単位である。
【００２０】
コレステリック液晶材料はポリマーとすることもできるし、キラルモノマーに任意でアキラルモノマーを加えた反応生成物として形成することもできる。例えば、コレステリック液晶材料は、キラル液晶化合物（例えばキラルネマチック液晶化合物）の重合、キラリティを有する非液晶化合物（キラルモノマー）とネマチック液晶化合物（アキラルモノマー）との共重合、またはキラル液晶化合物（キラルモノマー）とネマチック液晶化合物（アキラルモノマー）との共重合によって調製することができる。本願明細書で使用する「ネマチック」液晶化合物は、本質的にキラルではない液晶化合物のことを指す。ネマチック液晶化合物は、コレステリック液晶材料のピッチを修正するのに使用することができる。ピッチは、キラル化合物とネマチック液晶化合物との相対的な重量比によって異なる。非液晶アキラルモノマーをコレステリック液晶モノマーと一緒に用いることができるということも理解できよう。
【００２１】
コレステリック液晶ポリマーには、通常、中間生成基が含まれる。好適な中間生成基としては、例えば、パラ置換ベンゼン環のようなパラ置換環状基が挙げられる。中間生成基は、任意であるがスペーサーを介してポリマー主鎖に結合してもよい。このスペーサーには、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、アルケン、エーテル、チオエーテル、チオエステルおよびアミド官能性を有する官能基を含ませることができる。溶剤中での溶解性を異ならせるために、スペーサーの長さやタイプを変えることができる。
【００２２】
好適なコレステリック液晶ポリマーとしては、キラルまたはアキラルなポリエステル、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリシロキサンまたはポリエステルイミド主鎖に中間生成基が含まれたポリマーが挙げられ、中間生成基は任意であるが硬軟いずれかのコモノマーによって分離されていてもよい。この他の好適なコレステリック液晶ポリマーは、ポリマー主鎖（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主鎖）と、キラルまたはアキラル（またはその両方）の中間生成側鎖基を有する。柔軟性を付与する目的で、任意であるがアルキレンまたはアルキレンオキシドスペーサーのようなスペーサーを用いて側鎖を主鎖から離してもよい。できあがったポリマーは、線状、分岐または架橋したポリマーとなりうる。キラルモノマーとアキラルモノマーの選択によって組成物を設計し、所望の波長域の光を反射するポリマーを調製することができる。
【００２３】
好適なコレステリック液晶ポリマーの例は、米国特許第４２９３４３５号、同第５３３２５２２号、同第５８８６２４２号、同第５８４７０６８号、同第５７８０６２９号および同第５７４４０５７号に記載されている。この他のコレステリック液晶材料も使うことができる。通常、コレステリック液晶材料は、例えば、屈折率、ピッチ、加工性、清澄性、色、対象となる波長域での吸収の低さ、他の構成要素との親和性（例えば、ネマチック液晶化合物との親和性）、製造の容易さ、液晶ポリマー形成のための液晶材料またはモノマーの入手のしやすさ、レオロジー、硬化方法と硬化の必要条件、溶媒除去の容易さ、物理的および化学的性質（例えば柔軟性、引張り強さ、耐溶剤性、耐引掻性、相転移温度）および精製の容易さを含む要素のうち１つ以上の要素を基準にして、特定の用途または光学体用に選択される。
【００２４】
本願明細書で使用しているように、「コレステリック液晶組成物」という用語は、コレステリック液晶化合物、コレステリック液晶ポリマー、または反応によってコレステリック液晶ポリマーを形成することができるモノマーやオリゴマーをはじめとする分子量のより低い化合物を含む組成物を指す。また、コレステリック液晶組成物には、１種以上の他の添加剤、例えば架橋剤や重合開始剤のような添加剤を含ませることもできる。
【００２５】
コレステリック液晶組成物中に重合開始剤を含ませて、組成物中のモノマー化合物または他の分子量の低い化合物の重合または架橋を開始させることができる。好適な重合開始剤としては、遊離基を生成して、重合または架橋を開始、進行させることができるものが挙げられる。遊離基開始剤もまた、例えば安定性または半減期に応じて選択することができる。遊離基開始剤がコレステリック液晶層中で光の吸収などにより余計な色を発しないことが好ましい。遊離基開始剤は、一般に熱遊離基開始剤または光開始剤のいずれかである。熱遊離基開始剤としては、例えば、過酸化物、過硫酸塩またはアゾニトリル化合物が挙げられる。これらの遊離基開始剤は熱分解の際に遊離基を形成する。
【００２６】
光開始剤は、電磁線または粒子線照射によって活性化させることができる。好適な光開始剤の例としては、オニウム塩光開始剤、有機金属光開始剤、カチオン系金属塩光開始剤、光分解性オルガノシラン、潜在的な（ｌａｔｅｎｔ）スルホン酸、ホスフィンオキシド、シクロヘキシルフェニルケトン、アミン置換アセトフェノンおよびベンゾフェノンが挙げられる。一般に、光開始剤の活性化には、他の光源も使えるが紫外線照射が用いられる。光開始剤は、特定の波長の光を吸収することに基づいて選択される。
【００２７】
コレステリック液晶組成物は、通常、１種以上の溶媒を含む塗布用組成物の一部となる。塗布用組成物には、例えば分散剤、酸化防止剤およびオゾン劣化防止剤を含ませることができる。さらに、塗布用組成物には、所望であれば紫外線、赤外線または可視光を吸収するために様々な染料や顔料を含有させることができる。場合によっては、増粘剤やフィラーのような粘度調整剤を添加することも適切であろう。また、場合によっては、基板上に載せた後の粒子同士の緊密な接触を向上させるために、融合助剤を添加することも有用であろう。さらに、ポリエチレングリコール、ポリエチレングリコール（メタ）アクリレートおよびメチオキシ（ｍｅｔｈｙｏｘｙ）ポリエトキシ（メタ）アクリレートなどの特定の非液晶性化合物や、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランやガラス転移温度（Ｔｇ）が比較的低い他の（メタ）アクリレートによって、粒子の層に沿って配列の伝搬性が向上することがわかった。これらの成分は、液晶モノマーとの共重合の際に、下記に示すように中間可塑剤として作用するようである。一般に、これらの化合物は、コレステリック液晶ポリマーを作成するのに用いられるモノマー材料の全重量に対して１０重量％未満である。
【００２８】
コレステリック液晶材料を含む塗布用組成物は、様々な液体塗布方法により基板に塗布することができる。少なくともいくつかの実施形態においては、塗布の前に基板の表面（例えば、配向膜の表面）を配向させておく。塗布終了後、コレステリック液晶組成物を重合させるか、あるいはコレステリック液晶材料に変換する。この変換は、溶媒の蒸発、コレステリック液晶材料を配列させるための加熱、コレステリック液晶組成物（１種以上）の架橋、例えば、熱、電磁線（例えば化学線）、光（例えば紫外線、可視光線または赤外線）、電子ビーム、またはこのようなものまたは技術を組み合わせて用いたコレステリック液晶組成物の硬化（例えば重合）といった様々な方法で達成することができる。
【００２９】
塗布とコレステリック液晶材料への変換が終わると、広範囲な波長域にわたって有効なコレステリック反射型偏光子を所望であれば作製することができる。いくつかの実施形態においては、コレステリック反射型偏光子は、反射スペクトルのピーク高さの半値における全幅として測定された少なくとも１００、１５０、２００または３００ｎｍ以上のスペクトル幅にわたる光を実質的に反射する。
【００３０】
驚くべきことに、この反射型偏光子については、光の拡散が比較的低いレベルである。この特性については、以前より、物体が高い均質性を有することに関連づけられてきた。一方、これらの光学体によって達成される広いスペクトル範囲にわたる偏光の有効性については、異なるピッチを有する様々な粒子がそれぞれ個々の主体を保持していることを示唆しがちである。特定の理論に拘束されることは望まないが、載せられたコレステリック液晶材料の粒子は、完全に混じり合うことはなく粒子同士が合体し、１つ１つの粒子は基板に載せる前のピッチに少なくとも近い値のピッチを保持すると考えられる。さらには、完全に混合されていないので、粒子と粒子の間を伝搬する現象がおこりうると考えられるが、基板に接触しているコレステリック液晶材料の層に課される配向は層全体に伝わり、粒子のピッチは異なるがすべての粒子に伝わると考えられる。粒子の合体がさらに改善されると、一般に、偏光のスペクトル範囲に重大な欠損もなく、反射型偏光子の偏光有効性が向上することがわかった。
【００３１】
各光学体についての説明にあたり、基板が表面配向性を有していることが好ましく、例えば配向膜を有していることが好ましいことは理解できよう。コレステリック液晶材料を基板に配置する前に表面配向性が備えられることが好ましい。あるいは、表面配向性の付与は、コレステリック液晶材料を配置した後に行うこともでき、（例えば、材料を配向するための加熱により）コレステリック液晶材料は配置後に配向される。
【００３２】
図１Ａは本発明の実施形態の１つを示す概略的断面図である。光学体１００は、基板１０４と少なくとも２種のコレステリック液晶材料を含む構造体１０３とを有する。この実施形態では、構造体１０３は基板１０４の上に配置され、第１のコレステリック液晶材料の粒子１０１が第２のコレステリック液晶材料のマトリックス１０２に分散されて含まれている。マトリックス中の粒子の分散は均一であっても不均一であってもよい。図１Ａのように、粒子間の接触を得るために十分に高い濃度で粒子１０１を含有させることもできるし、あるいは、ほとんどの粒子がお互いに接触しないようなより低い濃度で粒子を含有させることもできる。第１および第２のコレステリック液晶材料は異なるピッチを有する。
【００３３】
それぞれのコレステリック液晶材料は、材料の複屈折やピッチによって決まる波長域中の円偏光を反射する。図１Ａにおける１０３のような構造体が２種以上の異なるコレステリック液晶材料を含む場合、光学体１００は、単一のコレステリック液晶材料を含む光学体に比べてより広い範囲の波長域での反射が可能である。具体的に言うならば、この構造体は２つの波長領域を反射することができる。１つは第１のコレステリック液晶材料に関わる領域で、もう１つの領域は第２のコレステリック液晶材料に関わる領域である。１０３のような構造体は、構造体作製の過程で、片方または両方のコレステリック液晶組成物の少なくとも一部の分子が他方のコレステリック液晶組成物中に拡散するように加熱することができる。拡散によって、第１と第２のコレステリック液晶材料のピッチの中間となるピッチを有する領域が形成される。拡散により、構造体が反射する光の波長領域を広げることができる。
【００３４】
図１Ｂは、第１と第２のコレステリック液晶材料１１１および１１２が両方とも粒子状である光学体１１０の概略的断面図である。粒子同士が結合して基板１１４の上に構造体１１３を形成する。これらの２つのコレステリック液晶材料のピッチは異なる。粒子の平均粒径は同じでも異なっていてもよく、均一にまたは不均一に分散されていてもよい。第２の材料の粒子が第１の材料の粒子よりも小さく、粒径と比重の差によって粒子の分離がおこる実施形態もある。
【００３５】
図１Ｃは、少なくとも２種のコレステリック液晶材料を含む構造体１５３が基板１５４の上に配置された光学体１５０の概略的断面図である。第１および第２のコレステリック液晶材料は粒子１５１および１５２の状態である。この２種の材料はマトリックス１５５中に分散されている。マトリックスは第３のコレステリック液晶材料でもよいし、液晶特性を有しないポリマーでもよい。マトリックス１５５の材料が液晶材料ではない場合は、少なくともある程度の粒子間接触があることが好ましく、それによって粒子１５１、１５２間の液晶相の配向の均一性が改善され、液晶材料の配向の均一性が向上することになる。すべてのコレステリック液晶材料のピッチは異なるが、構造体１５３全体を通して実質的に均一なコレステリック配向をつくることが可能であることがわかった。
【００３６】
図１Ｄは、３種のコレステリック液晶材料を含む構造体１６３が基板１６４の上に配置される光学体１６０の概略的断面図である。３種のコレステリック液晶材料すべては、粒子１６１、１６２および１６５の状態である。各コレステリック液晶材料のピッチは残りの材料のピッチとは異なるが、構造体１６３全体を通して実質的に均一なコレステリック配向を得られることがわかった。粒子の平均粒径は同じでも異なっていてもよく、均一または不均一に分散することができる。
【００３７】
本発明の光学体は、３種より多くのコレステリック液晶材料（ｃｈｏｌｅｓｔｅｒｉｃ ｌｉｑｕｉｄ ｍａｔｅｒｉａｌｓ）を含むことができる。それらの材料のうち少なくとも１種は粒子状である。残りの材料のうちのすべてまたはいずれかも粒子状とすることができる。
【００３８】
２種のコレステリック液晶材料間に形成される構造体は、１層以上の層を有することができる。図２Ａは、異なるコレステリック液晶材料によって複数の層１２４、１２６を有する構造体１２３が形成されている光学体１２０の概略的断面図である。層１２４は基板１２５と層１２６の間に挟まれている。各層は１種のコレステリック液晶材料を粒子状態で含有する。層１２４には、第１のコレステリック液晶材料の粒子１２１がマトリックス１２７中に分散された状態で含まれており、層１２６には、第２のコレステリック液晶材料の粒子１２２がマトリックス１２８中に分散された状態で含まれている。マトリックスはポリマー材料であり、所望であればコレステリック液晶材料でもよい。マトリックス１２７およびマトリックス１２８の材料は同じでも異なっていてもよい。
【００３９】
基板上の構造体内の層のうち、複数のコレステリック液晶材料を含有する層を１層以上設けることができる。図２Ａの実施形態の１つとして、基板１２５に一番近い層１２４には、第１のコレステリック液晶材料の粒子１２１が、第３のコレステリック液晶材料１２７を含むマトリックス中に分散された状態で含まれている。層１２６には、第２のコレステリック液晶材料の粒子１２２が、第４のコレステリック液晶材料１２８を含むマトリックス中に分散された状態で含まれている。この４種のコレステリック液晶材料はすべて異なるピッチを有する。層１２４および１２６中の粒子の平均粒子径は同じでも異なっていてもよい。
【００４０】
図２Ａの別の実施形態としては、３種のコレステリック液晶材料が存在し、各材料のピッチが異なる。マトリックス１２７および１２８が同一のコレステリック液晶材料であると、３種のコレステリック液晶組成物ができあがる。構造体中の各層は２種のコレステリック液晶材料を含んでいる。
【００４１】
あるいは、マトリックス１２７または１２８のどちらかをコレステリック液晶材料とし、他方が液晶特性のないポリマー材料とする。構造体中の１層には２種のコレステリック液晶材料が含まれ、一方、残りの層には１種しかコレステリック液晶材料が含まれていない。どちらかの層を２種のコレステリック液晶材料を含有する層とすることもできる。
【００４２】
図２Ａのもう１つ別の実施形態においては、２種のコレステリック液晶材料が存在し、各材料が異なるピッチを有する。マトリックス１２７および１２８がコレステリック液晶ポリマーでないとき、このような構造体ができあがる。構造体中のコレステリック液晶材料だけは粒子１２１および１２２の状態である。
【００４３】
図２Ｂは、多層構造体を有する本発明の別な光学体の概略的断面図である。基板１４５に最も近い層１４４では、２種類のコレステリック液晶材料の粒子１４１および１４７がマトリックス１４８中に含まれている。層１４６は層１４４の上に形成され、第３のコレステリック液晶材料の粒子１４２がマトリックス１４９中に含まれている。マトリックス１４８および１４９は同じであっても異なっていてもよい。マトリックスはポリマー材料でコレステリック液晶材料でもよい。マトリックス材料１４８または１４９のいずれかが液晶材料でない場合は、例えば合体などによって粒子１４１、１４２および１４７が十分に密着した状態をとり、構造体１４４および１４６全体を通して実質的に均一なコレステリック配向が得られることが好ましい。すべてのコレステリック液晶材料は異なるピッチを有する。粒子１４１、１４２および１４７の平均粒子径は同じでも異なっていてもよい。
【００４４】
本発明の光学体は、少なくとも１種のコレステリック液晶組成物を含有する層を３層以上有する構造体を設けることができる。任意であるが、各層は２種以上のコレステリック液晶組成物の粒子を含むことができる。各層は、様々な粒子が分散したマトリックスを有することができる。マトリックスはポリマー材料であり、コレステリック液晶材料でもよい。各層のマトリックスは同じでも異なってもよい。
【００４５】
上記の実施形態のそれぞれの場合において、異なる組成物の粒子間または粒子とそれを囲むマトリックスとの間で、またはその両方で拡散をおこすために、コレステリック液晶組成物または材料を配置した後に、任意であるが加熱を行うことが可能であることは理解できよう。この拡散によって、通常、ある波長域中でより均一な反射を得ることができる。拡散させることで、粒子間および粒子とマトリックスとの間の境界を目立たなくさせる。拡散の度合いは、例えば、加熱温度、加熱時間、材料の粘度および材料の密度で調整することができる。
【００４６】
少なくともいくつかの実施形態では、多数の異なる種類のコレステリック液晶材料を構造体中で使用することによって、偏光子が反射する光の波長域がより広範囲になる。
【００４７】
基板とは、様々なコレステリック液晶材料を含む構造体をその上に載せたり形成する際の土台を提供することができる。製造、使用またはその両方の間、基板は構造上の支持部材である。通常、基板は、光学体が作用する波長域にわたって透明である。基板の例としては、三酢酸セルロース（ＴＡＣは、例えば日本の東京にある富士写真フィルム株式会社、日本の東京にあるコニカ株式会社、およびニューヨーク州ロチェスタのイーストマン・コダックＣｏ．（Ｅａｓｔｍａｎ Ｋｏｄａｋ Ｃｏ．，（Ｒｏｃｈｅｓｔｅｒ、ＮＹ））によって販売）、「Ｓｏｌｌｘ（商標）」（マサチューセッツ州ピッツフィールドのジェネラル・エレクトリック・プラスチックス社（Ｇｅｎｅｒａｌ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｐｌａｓｔｉｃｓ （Ｐｉｔｔｓｆｉｅｌｄ，ＭＡ））によって販売）、およびポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などのポリエステルが挙げられる。実施形態によっては、基板は複屈折性ではない。
【００４８】
基板は、２層以上有することができる。ある実施形態においては、基板に配向膜を含ませることができるが、配向膜は、その上に配置する液晶組成物をかなり均一な方向に配向させることができる表面を有する。配向膜は既知の機械的な方法または化学的な方法を用いて作製できる。配向膜の機械的な作製方法としては、ポリマー膜を所望の配向方向に擦るか延伸することが挙げられる。例えば、ポリビニルアルコール、ポリアミドおよびポリイミドフィルムは、フィルムを所望の配向方向に擦ることによって配向させることができる。延伸によって配向可能なフィルムとしては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリエチレンまたはポリプロピレンなどのポリオレフィン類、ポリエチレンテレフタレートまたはポリエチレンナフタレートなどのポリエステル類およびポリスチレンが挙げられる。ポリマーフィルムは、ホモポリマー、コポリマーまたはポリマーの混合物とすることができるが、ホモポリマーはコポリマーに比べて延伸によって容易に配向する傾向がある。
【００４９】
配向膜は光化学的に作成することができる。例えば、米国特許第４９７４９４１号、同第５０３２００９号および同第５９５８２９３号に記載のように、媒体中または基板上に配置した異方性吸収分子に、所望の配向方向に直線偏光した光（例えば紫外線）を照射することによって、光配向性ポリマーを配向膜に成形することができる。好適な光配向性ポリマーとしては、置換１，４−ベンゼンジアミンを含むポリイミド類が挙げられる。
【００５０】
さらに別のグループの光配向材料を配向膜作成のために使用することができる。このポリマー類は、偏光させた紫外線の電界ベクトル方向に沿って、または電界ベクトル方向と垂直に偏光した紫外線の存在下で選択的に反応するもので、一旦反応した後は、液晶材料を配向することが明らかになった。これらの材料の例は、米国特許第５３８９６９８号、同第５６０２６６１号および同第５８３８４０７号に記載されている。好適な光重合性材料としては、ポリケイ皮酸ビニルの他に米国特許第５３８９６９８号、同第５６０２６６１号および同第５８３８４０７号に記載されているようなポリマーが挙げられる。また、米国特許第６００１２７７号に記載のように、アゾベンゼン誘導体のような光異性化性化合物も光配向に適している。また、塗工中に印加されるせん断力により自らを配向させる特定の種類のリオトロピック分子を塗工することによっても、配向膜を形成することができる。この種の分子については、本願と同一の譲受人に譲渡された、係属中の米国特許出願第０９／７０８７５２号に開示されている。
【００５１】
別の実施形態においては、構造体を基板上に形成した後、構造体表面を残して基板から構造体を取り除く。
【００５２】
図１Ａ〜図１Ｄ、図２Ａおよび図２Ｂでは平滑で平坦な基板が示されているが、基板はそのように限定されてはいない。基板は平滑でもテクスチャがあってもよく、平坦でも曲がっていてもよい。表面の形状やテクスチャは、均一でも不均一でもよい。基板の表面が図３に示すように角柱面の形状である実施形態もある。１層以上のコレステリック液晶層３１０が角柱面３１０上に載せられている。
【００５３】
本発明の光学体は他の光学的または物理学的要素と組み合わせることができる。ある実施形態では、様々なコレステリック組成物を含む構造体の上面にポリマーフィルムが取り付けられている。例えば、三酢酸セルロース（ＴＡＣ）フィルムを、構造体の上面に接着剤を用いて貼り付けることができる。別の実施形態では、基板と別のポリマーフィルムとを使って積層体を形成することができる。ＴＡＣまたは四分の一波長フィルムを基板に積層した実施形態もある。あるいは、ＴＡＣまたは四分の一波長フィルムを、コレステリック液晶ポリマー材料を含む層に積層することができる。四分の一波長フィルムは、透過された円偏光を直線偏光に変えることができる。四分の一波長フィルムを通過した後、円偏光は、その偏光軸を四分の一波長フィルムの光学軸からプラスまたはマイナス４５°隔たって直線偏光に変換されるが、プラスかマイナスかの方向は特有の円偏光状態によって決まる。さらに別の実施形態では、基板自体を四分の一波長フィルムにすることもできる。
【００５４】
図１Ａ〜図１Ｄ、図２Ａおよび図２Ｂで示した各構造体は、コレステリック液晶材料を含む複数の粒子を含有している。単に例示目的に描かれているのであるが、粒子は円形で単分散である。しかしながら、粒子は、例えば、球状、楕円状、円錐状および不定形な形をはじめとしていかなる形状でもよい。粒子の大きさや形状は均一であっても不均一であってもよい。特に粒子が非常に大きく層全体に及ぶのであれば、その非常に大きな粒子によって目に見える色の効果がもたらされる可能性があるくらいのことを除けば、粒径は重要ではない。ある実施形態において、粒径は０．０５〜５μｍ、好ましくは０．１〜１μｍの範囲である。粒径は、基板上での形成方法に応じられる様々な方法を用いて選択することができる。例えば、吹付け塗布の場合、孔口の大きさや圧力、ならびに流体特性によって粒径を変えることができる。乳化重合の場合は、通常、重合条件、エマルジョンの状態および溶媒の選択によって粒径を調整することができる。コレステリック液晶組成物を含む粒子は、ポリマー粒子を形成するための既知の方法を用いて調製することができる。
【００５５】
粒子の調製方法の１つとして乳化重合が挙げられる。コレステリック液晶ポリマーまたは分子量のより低い化合物（例えばオリゴマーまたはモノマー）を、水とは混和性のない溶媒中で溶解させる。この組成物が水と結びついてエマルジョンを形成する。必要であれば、または所望であれば、水相中にコレステリック液晶組成物の液滴を形成させるために界面活性剤を使用することができる。液滴中の組成物は、必要に応じてまたは所望であれば重合させるか硬化させることができ、コレステリック液晶の粒子状材料を残して水相を取り除く。界面活性剤を使用する場合は、コレステリック液晶材料の配向に悪影響を及ぼさないように監視または制御する必要があるかもしれない。界面活性剤を少量存在させてエマルジョンを安定化させることが好ましい。カチオン界面活性剤は通常あまり好ましくない。
【００５６】
エマルジョンの他の成分に加えて、コレステリック液晶ポリマーを形成するモノマーと共重合可能な可塑化用モノマー材料を含有させることができる。可塑化用モノマー材料が作用すると、コレステリック液晶ポリマーをより柔軟にしたり、フィルムとしての塗布をより容易にしたり、またはその両方を行なう。少なくともいくつかの実施形態では、可塑化用モノマーを使用することによって、後からできあがるコレステリック液晶ポリマーを「自己可塑性」ポリマーにすることができる。一般に、このようなモノマーとしては、柔軟なアルキレンまたは重合性官能基を有するエーテル結合鎖が挙げられる。このような可塑化用モノマーの例としては、メトキシポリエトキシ（メタ）アクリレート類、ポリ（エチレングリコール）（メタ）アクリレート類（ポリ（エチレングリコール）アルキルエーテル（メタ）アクリレートを含む）および３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランのような他の（メタ）アクリレート類が挙げられ、なかでもガラス転移温度が比較的低い特定のモノマーが挙げられる。
【００５７】
粒子形成の別の方法としては、モノマーを、そのモノマーと重合後のポリマーの両方ともと混和性のある溶媒中で重合させる。その後、できたポリマー溶液を、ポリマーと混和性のない第２の溶媒に添加する。ポリマーが安定した小粒子の形で容易に第２の溶媒中に移動できるようにするために、第２の溶媒には界面活性剤を含有させることができる。あるいは、または上記に加えて、界面活性剤をポリマー中で共重合させることもできる。例えば、「サートマー ＣＤ５５０」（Ｓａｒｔｏｍｅｒ）（ペンシルバニア州エクストンのサートマー・カンパニー（Ｓａｒｔｏｍｅｒ Ｃｏｍｐａｎｙ （Ｅｘｔｏｎ，ＰＡ））により販売）、平均分子量３５０のメトキシポリエチレングリコールモノメタクリレート、「ＢＥＭ−２５」（メリーランド州クッキーズビルのビーマックス・ケミカルズＬＴＤ．（Ｂｉｍａｘ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ ＬＴＤ．（Ｃｏｃｋｅｙｓｖｉｌｌｅ，Ｍａｒｙｌａｎｄ））により販売されているベヘニルエトキシ（２５）メタクリレート）、メトキシポリエトキシ−１２メタクリレート（メリーランド州クッキーズビルのビーマックス・ケミカルズＬＴＤ．（Ｂｉｍａｘ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ ＬＴＤ，（Ｃｏｃｋｅｙｓｖｉｌｌｅ，Ｍａｒｙｌａｎｄ））により販売）、またはラウリルメタクリレート（ウィスコンシン州ミルウォーキーのアルドリッチ・ケミカル社（Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．，（Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ，ＷＩ））により販売）を、１〜２０重量％の割合で他のモノマー成分と共重合させて、水やエタノールなどの極性溶媒との相溶性が向上したポリマー材料を作成することができる。
【００５８】
上記の方法の変形例は、モノマー類からなる溶液を作り、該モノマー類と混和しない第２の溶媒を加えるというものである。界面活性剤を用いれば、第２の溶媒中でのコレステリック液晶組成物の液滴の形成が容易になろう。液滴の中に重合および架橋に必要な薬剤を含有させて、コレステリック液晶材料の粒子を形成することもできよう。
【００５９】
コレステリック液晶組成物の粒子生成方法の別の方法として、例えば、エアロゾル吹付け機を用いて、コレステリック液晶組成物溶液を直接基板上に吹付けるという方法がある。コレステリック液晶組成物中に、あらかじめ調製しておいたポリマーまたはオリゴマーもしくはモノマーのような分子量のより低い化合物のいずれかを、架橋剤や重合開始剤に加えて含有させることができる。固定した吹付け機の基板からの距離によって、粒径を変えることができる。一般に、吹付け機を基板から遠ざけて固定するほど、粒子は小さくなる。粒子が大きすぎると、合体する可能性が高くなる。
【００６０】
噴霧乾燥も既知の粒子生成方法の１つである。あらかじめ調製しておいたポリマーの溶液を、ポリマーと溶媒の液滴にして吹付けることができる。ポリマーの粒子を残して溶媒を蒸発させ、できた粒子を回収すればよい。この技術では、粒子の形成は直接基板上で行われないが、別の工程で後から基板上に配置することができる。
【００６１】
本発明には、本発明の光学体の作製方法が含まれている。第１の方法では、第１のコレステリック液晶組成物を含む複数の粒子を基板上に配置する。第２のコレステリック液晶組成物も基板上に配置して、第１のコレステリック液晶組成物粒子と一緒に構造体を形成する。構造体を加熱してコレステリック液晶組成物を配向させて、任意であるが異なるコレステリック液晶組成物同士間に拡散領域を形成する。この方法は、例えば、図１Ａおよび図１Ｂに示す光学体の作製に用いることができよう。
【００６２】
この方法における実施形態の１つには、例えば、エアロゾル吹付け機または噴霧器を用いて直接吹付けるか、別の方法で第１および第２のコレステリック液晶組成物を基板上に形成させることが含まれている。このような方法で第１および第２のコレステリック液晶組成物を配置すると、図１Ｂに示す構造体となる。１台以上の吹付け機を用いて、順次または同時に組成物を吹付けることもできる。様々なコレステリック組成物を吹付け前に混合することもできる。それぞれのコレステリック液晶組成物には、コレステリック液晶ポリマーならびに溶媒と界面活性剤などの他の添加剤を含有させればよい。吹付け機は、通常、所望の大きさの範囲の粒子を形成できるような適当な距離を基板からとって固定する。
【００６３】
あるいは、２種のコレステリック液晶組成物を別々のエマルジョンに調製し、その後、得られた２種のエマルジョンを一緒に混合すればよい。混合したエマルジョンをロール塗りして、乾燥、拡散を行い図１Ｂに示す構造体を得る。
【００６４】
図１Ｄ示すような構造体は、３種のコレステリック液晶組成物を基板に吹付けることによって得られる。１台以上の吹付け機を用いて、連続的に、または同時に組成物を吹付けることができる。スプレーの中には、コレステリック液晶ポリマーならびに溶媒と界面活性剤などの他の添加剤を含有させればよい。あるいは、エマルジョンを用いて図１Ｂで説明したような構造体を作ることもできよう。
【００６５】
別の塗布方法を図１１に示す。一連の吹付け機１１０８から塗布ロール１１０２上にコレステリック液晶組成物を吹付け、塗布ロール上に層１１１５を形成する。塗布ロール１１０２によって、層１１１５が基板１１０１に塗布された後、基板はロール１１０４と１１０６の間を通過する。ロール１１０４と１１０６のどちらかまたは両方を加熱して、コレステリック層の乾燥と配向を促進させることができる。また、ロール１１０４は層１１１５を平滑化と、ことによると層１１１５の配向の助長にも有用であるが、ロール１１０４が必要ではない場合もあるかもしれない。
【００６６】
他の実施形態では、第１のコレステリック液晶材料の粒子をバインダーと混合し塗布用組成物を作成する。本願明細書で使用の「バインダー」という用語は、ポリマー材料または反応によってポリマー材料を形成しうる分子量のより低い化合物のいずれかを指す。また、バインダーには、モノマーまたはオリゴマーからポリマー材料を形成するのに必要な重合開始剤または架橋剤が含まれている。バインダーとはマトリックス形成材料である。バインダーはコレステリック液晶組成物であっても、または液晶特性のない組成物であってもよい。粒子とバインダーに加えて、塗布用組成物には、例えば界面活性剤、１種以上の溶媒、酸化防止剤、染料、顔料、およびバインダーの特性を変える付加的なモノマーなどを含有させることができる。例えば、スプレーコーティング、ロッドコーティング、スライドコーティング、フローコーティング、押出コーティング、およびこれらの組合わせをはじめとした既知の方法を用いて、塗布用組成物を基板に塗布する。
【００６７】
塗布用組成物を基板に塗布した後、必要に応じて溶媒を蒸発させてバインダーを硬化させる。硬化後、バインダーは、コレステリック液晶材料の粒子を取り囲む高分子マトリックスとなる。マトリックス中の粒子の適切な濃度範囲の一例としては、３０〜１００％（マトリックスを使用しない場合に相当）である。塗布後、粒子同士が互いに実質的に密接な接触をしないくらいに粒子濃度が十分低い場合は、配向が層全体に伝播されるようにバインダー材料はコレステリック液晶材料であることが好まれる。実施形態の１つは、層中のコレステリック液晶材料の乾燥後の全体の厚みが５〜１０μｍである。
【００６８】
コレステリック液晶組成物には架橋剤を含有させることができる。この薬剤は、コレステリック液晶組成物１種中のポリマーの架橋を行うことができる。あるいは、この薬剤はコレステリック液晶組成物数種中のポリマーの架橋を行うことができる。例えば、ジ（メタ）アクリレート、ジエポキシド、ジビニルまたはジアリルエーテルなどの第２のコレステリック液晶組成物中の反応性モノマーは、第１のコレステリック液晶組成物中に拡散することができる。反応性モノマー材料は、第１または第２のコレステリック液晶組成物のどちらかと架橋することができる。架橋によって、コレステリック液晶材料は「固定」され、さらに材料が拡散しないように、または拡散を実質的に抑制する。架橋によって、容易に拡散しうる低分子量物質の利用可能性は減少する。
【００６９】
熱誘導拡散によって後から様々なコレステリック液晶材料が混合しないようにするために、架橋は一役を担っている。このことは、光学体がその通常の使用においてかなりの熱をうけやすいといった用途、例えば多くのディスプレイ用途などにおいては、とりわけ有利である。コレステリック液晶材料が絶えず拡散し続けると、光学的特性が経時変化することがある。架橋によって、時が経っても実質的により安定しており、より信頼性のある耐用年数の長い製品の製造に使用できるコレステリック液晶材料の構造体を作製することができる。
【００７０】
図１Ａに示す光学体を作製するには、第１のコレステリック液晶材料の粒子と第２のコレステリック液晶組成物のバインダーとを含む塗布用組成物を調製する。第２の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または重合可能な分子量のより低い化合物のいずれかを含む。第１のコレステリック液晶材料の粒子が、第２のコレステリック液晶組成物にわずかに溶解する場合、拡散領域ができる。組成物中に低分子量コレステリック液晶化合物が存在する場合は、硬化または架橋に先立ってモノマーがある程度の拡散を起こし、拡散領域においてはピッチが異なることになる。
【００７１】
図１Ｃに示すような構造体は、第１および第２のコレステリック液晶材料の粒子をバインダー中に含む塗布用組成物を調製することによって作成することができる。バインダーには第３のコレステリック液晶組成物を含有させることができる。あるいは、バインダーには、液晶特性をもたないポリマーまたはモノマーを含ませることもできる。例えば、スプレーコーティング、ロッドコーティング、スライドコーティング、フローコーティング、押出コーティング、およびこれらの組合わせなどのいずれかの好適な塗布技術を用いて、塗布用組成物を基板に配置する。
【００７２】
またさらに別の実施形態においては、第１の液晶組成物の粒子を基板上に吹付ける。その後、例えば、スプレーコーティング、ロッドコーティング、スライドコーティング、フローコーティング、押出コーティング、およびこれらの組合わせなどのいずれかの好適な塗布技術を用いて、第２のコレステリック液晶組成物を第１のコレステリック液晶材料の粒子上に配置させることができる。
【００７３】
本発明の別の方法は、２層以上の層を有する基板上に構造体を形成させることを含む。その層は、同時にまたは順次形成することができる。それぞれの層の形成は、前述の実施形態のいずれかを用いることができる。第１のコレステリック液晶組成物を含む複数の粒子を、基板に隣接する第１の層に配置させ、第２のコレステリック液晶組成物を含む粒子を、第１の層の上にある第２の層中に配置させる。構造体を加熱して、基板上の様々なコレステリック液晶組成物を配向させる。配向のための温度は、少なくともある程度はコレステリック液晶材料と配向方法によって決まる。
【００７４】
また、加熱によって、任意であるが、隣接するコレステリック液晶組成物中へのポリマーまたはモノマーの拡散を助長することができ、その結果、拡散領域内ではコレステリック液晶組成物のピッチが変わる。このような拡散は、反射光に対してより広範なスペクトルバンド幅を有する構造体を形成するのに有利な傾向である。この方法は、例えば、図２Ａおよび図２Ｂに示す光学体を作製する際に利用できるであろう。
【００７５】
この方法は、様々なコレステリック液晶組成物を硬化して対応のコレステリック液晶材料を形成することをさらに含む。硬化、架橋またはその両方によって、様々な材料が時の経過とともにさらに拡散することを抑制または防ぐことができる。さらに、重合や架橋の度合いが高まることによって、構造体の機械的安定性および耐環境安定性が向上することがよくある。硬化および架橋の工程は、それぞれの層の塗布が終わった後、またはすべての層もしくは特定の組み合わせの層の塗布が終了した後に行うことができる。
【００７６】
実施形態の１つとして、２種類の塗布用組成物を別々に調製する。第１の塗布用組成物は第１のコレステリック液晶材料の粒子を含み、第２の塗布用組成物は第２のコレステリック液晶材料の粒子を含む。それぞれの塗布用組成物にはバインダーも含有させることができる。バインダーは、ポリマー材料または反応によってポリマー材料を形成する分子量のより低い化合物を有する。バインダーはコレステリック液晶組成物でもよいが、そのかわりに、液晶特性をもたないポリマー材料を含むことができる。バインダーには架橋剤や重合開始剤などの様々な他の化合物を含有させることができる。さらに、塗布用組成物には、例えば、界面活性剤、酸化防止剤、顔料、染料、粘度調整剤、融合助剤、およびできあがったポリマーマトリックスの様々な特性を変えるために存在する付加的なモノマーなどを含有させることができる。第１の塗布用組成物を基板の最も近接したところに配置し、第１の層を形成する。第２の塗布用組成物は、第２の層が第１の層の上に形成されるように配置する。この２つの層は、例えば、スプレーコーティング、ロッドコーティング、スライドコーティング、フローコーティング、押出コーティング、およびこれらの組合わせなどのいずれかの好適な塗布技術を用いて、同時にまたは順次塗布する。
【００７７】
第１の塗布用組成物に使用するバインダーは、第２の塗布用組成物のバインダーと同じでも異なってもよい。どちらか一方または両方のバインダーをコレステリック液晶組成物とすることができる。バインダーが両方ともコレステリック液晶組成物である場合は、ピッチは同じでも異なっていてもよい。
【００７８】
いくつかの実施形態では、バインダーによって、コレステリック液晶粒子同士が実質的に分離されていてもよいし、コレステリック液晶粒子が基板表面から離れていてもよい。バインダーがコレステリック液晶材料でない場合は、コレステリック液晶粒子の螺旋軸の配向は、例えば、製造方法、粒子の形状などに影響されることがある。または、その配向はランダムとすることもできる。例えば、バインダーが延伸フィルムである場合、製造方法や粒子の形状がコレステリック液晶の螺旋軸の配向に影響することがある。このような延伸により、コレステリック液晶粒子には局所的に内部延伸されたポリマー界面ができ、その結果配向がなされる。上記にくわえて、もしくは、上記に代えて、コレステリック螺旋の配向がフィルムの延伸方向と特定の関係がある場合、粒子の形状が細長いと系の弾性エネルギーが最小となるのかもしれない。コレステリック液晶のディレクタとして推奨される配向方向がない場合は、光学体はなおも円偏光子として作用することができる。ランダムに配向された粒子状コレステリック液晶偏光子を通過する平行光線は、退出伝搬ベクトル（ｅｘｉｔ ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ ｖｅｃｔｏｒｓ）と偏光軸比を分散させて退出してゆく。このような偏光子は、実質的に均一な角度特性（ａｎｇｕｌａｒ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）を有するが、その光軸上の伝搬は低下するであろう。
【００７９】
別の実施形態では、２種の塗布用組成物を別々に調製するが、少なくとも１つの塗布用組成物には、第１のコレステリック液晶材料の粒子および第２のコレステリック液晶材料を含む粒子が含有されている。もう片方の塗布用組成物には、第３のコレステリック液晶材料の粒子が含まれている。各塗布用組成物には粒子とバインダーとが含まれている。バインダーは、ポリマーまたは反応によってポリマーを形成する分子量のより低い化合物のいずれかを含むことができる。バインダーに分子量のより低い化合物が含まれている場合は、架橋剤や重合開始剤を含有させることができる。バインダーはコレステリック液晶組成物とすることができる。また、塗布用組成物には、他の様々な化合物として、例えば界面活性剤、酸化防止剤、顔料、染料、粘度調整剤、融合助剤、およびできあがったポリマーマトリックスの特性を変えるために存在させるその他のモノマーなどを含有させることができる。第１の塗布用組成物を基板の最も近接したところに配置し、第１の層を形成する。第２の塗布用組成物は、構造体が図２Ｃに概略的に図示されている構造体のように作成されるように、第１の層の上に配置させる。この２つの層は、例えばスプレーコーティング、ロッドコーティング、スライドコーティング、フローコーティング、押出コーティング、およびこれらの組合わせなどの既知塗布技術のいずれかを用いて、同時にまたは順次塗布する。
【００８０】
第１の層中の粒子の平均粒径は同じであっても異なっていてもよい。粒子の大きさを変えることによって、任意であるが粒子を層の中で分離させることができる。乾燥の遅い溶媒を選択することによって、比重が他の粒子より大きいか同等である粒子は、より速く沈降する。重い粒子ほど基板表面の近くにより集中することができる。
【００８１】
コレステリック液晶光学体は、透過型（例えばバックライト方式）、反射型および半透過型ディスプレイをはじめとした様々な光学ディスプレイやその他の用途に利用することができる。例えば、図４は、バックライト型ディスプレイシステム４００の概略的な断面図を示すが、このシステムは、ディスプレイ媒体４０２と、バックライト４０４と、上述のようなコレステリック液晶反射型偏光子４０８と、光学反射板４０６とを含む。ディスプレイシステムは、任意であるが、コレステリック液晶反射型偏光子の一部として、または液晶反射型偏光子からの円偏光を直線偏光に変換するための別個の構成要素としての四分の一波長板を含んでもよい。バックライト４０４と反対のディスプレイ装置４０２側に見る人は位置する。
【００８２】
ディスプレイ媒体４０２は、バックライト４０４から発せられる光を透過させることによって、見る人に情報や画像を表示する。ディスプレイ媒体４０２の一例として液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）が挙げられる。
【００８３】
バックライト４０４は、ディスプレイシステム４００を見るために使われる光を供給し、例えば、光源４１６と光導波路４１８を含むが、これ以外のバックライトシステムも利用できる。図４に示す光導波路４１８の断面はほぼ長方形であるが、バックライトはいずれかの適した形状を有する光導波路を用いることができる。例えば、光導波路４１８はＶ字形、溝形、擬似Ｖ字形などにすることができる。第一に考慮すべきことは、光導波路４１８が光源４１６からの光を受け、その光を発することがでるということである。そのために、光４１８には、背面反射板（例えば光学反射板４０６）と、抽出機構と、所望の機能を得るための他の構成要素とを含ませることができる。
【００８４】
反射型偏光子４０８は、上記のような少なくとも１種のコレステリック液晶光学体を含む光学体（例えば光学フィルム）である。反射型偏光子４０８は、光導波路４１８を抜け出たある偏光状態の光を実質的に透過させ、光導波路４１８を抜け出た別の偏光状態の光を実質的に反射するために設けられる。
【００８５】
図５は、反射型液晶ディスプレイの一例であるディスプレイ５００を示す概略図である。この反射型液晶ディスプレイ５００は、ディスプレイ媒体５０２と、鏡５０４と、反射型偏光子５０６とを含む。ディスプレイシステムは任意であるが、コレステリック液晶反射型偏光子の一部として、または液晶反射型偏光子からの円偏光を直線偏光に変換するための独立した構成要素として、四分の一波長板を含んでもよい。光５０８は、反射型偏光子５０６で偏光された後、ディスプレイ媒体５０２を通過し、鏡５０４に反射してディスプレイ媒体５０２および反射型偏光子５０６を通って戻る。この反射型液晶ディスプレイ５００の反射型偏光子５０６は、上述したような１種のコレステリック液晶光学体を含む。コレステリック液晶光学体を具体的に選択するには、例えば、価格、大きさ、厚み、材料および対象となる波長域などの要素によって決めることができる。
【００８６】
コレステリック液晶光学体は、液晶ディスプレイに別な特性を付与したり、その特性を強化できる他の様々な構成要素やフィルムと一緒に使用することができる。このような構成要素およびフィルムとしては、例えば、輝度上昇フィルム、四分の一波長板やフィルムをはじめとする位相差板、多層構造または連続／分散相反射型偏光子、金属背面反射板、プリズム背面反射板、拡散反射背面反射板、多層型誘電背面反射板、およびホログラフィー背面反射板が挙げられる。
【実施例】
【００８７】
以下の実施例において作製した偏光子の円偏光特性は、円偏光成分を有する光を生成するテストサンプルと、円偏光を直線偏光に変換する四分の一波長板と、四分の一波長板によって生成された直線偏光を配向によって通過させるか遮断するかのいずれかを行う、以後アナライザーとも呼ぶ直線偏光子とを組み合わせたものを通過する光の透過率を測定することによって求めた。これらの構成要素は、パーキンエルマー（Ｐｅｒｋｉｎ Ｅｌｍｅｒ）社製のラムダ（Ｌａｍｂｄａ）９００分光光度計の光路に連続的に設置し、光が最初にテストサンプルに入射し最後にアナライザーから出るようにした。テスト用のサンプルは、偏光後の光に影響を与える可能性のある基板の複屈折効果を避けるために、基板が光源に面するように分光光度計の光路中に設置した。透過率は可視光スペクトル全体にわたって測定したが、最初はアナライザーの透過軸を四分の一波長板の光軸に対して、最大透過率（パス透過率と以後呼ぶ）が得られる方向に４５°傾け、その後、アナライザーを反対方向に４５°、即ち、もとの向きから９０°動かし、最小透過率（ブロック透過率と以後呼ぶ）を得た。光の遮断の程度、即ち、ブロック曲線とパス曲線との差が偏光の度合いを示す。なぜならば、四分の一波長板から出てきたときに完全に直線偏光された光は、基本的には完全にアナライザーに遮断されるが、偏光されていない光はアナライザーの配向の違いには影響されないからである。そのため、この遮断レベルが、テストサンプルによって得られる偏光効果の指標となる。
【００８８】
各実施例で用いた基板は、厚みが約１２５μｍ（０．００５インチ）の透明フィルムに、厚みが５０μｍ以下のポリビニルアルコール（ＰＶＡ）の配向膜が固着されたものである。基板は、ナフタレンジカルボキシレートとジメチレンテレフタレートと好適なジオール類とを従来の方法で共重合させて作成したコポリエステルを、連続ウェブ押出にかけて作製し、「エアーボル４２５ＰＶＡ］（Ａｉｒｖｏｌ ４２５ ＰＶＡ）という商品で、ペンシルバニア州アレンタウンのエアー・プロダクツ・アンド・ケミカルズ（Ａｉｒ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ ａｎｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ（Ａｌｌｅｎｔｏｗｎ、Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａ）により販売されているＰＶＡの水性分散液をフィルムに塗布した。このＰＶＡ配向膜を乾燥させた後、ＰＶＡ塗工フィルムを加熱し、従来のオーブンと連続ウェブ幅出し機を用いて幅方向にもとの寸法の約６．８倍に延伸して、ＰＶＡ配向膜に表面配向を施した。こうした基板の例は、米国特許第６０９６３７５号、同第６１１３８１１号および同第６１１１６９７号に記載されている。他の透明基板も使用可能であることも理解できよう。
【００８９】
以下の実施例のいくつかに示されているように、塗膜は紫外線硬化を施した。この工程は、１１８ Ｗ／ｃｍ（３００Ｗ／インチ）のフュージョン（Ｆｕｓｉｏｎ）商標のコンベアタイプ硬化装置（モデルＮｏ．ＭＣ−６ＲＱＮ、メリーランド州ゲイサースバーグのフュージョンＵＶシステムズＩｎｃ．製（Ｆｕｓｉｏｎ ＵＶ Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃ．Ｇａｉｔｈｅｒｓｂｕｒｇ，ＭＤ））を窒素雰囲気下でＵＶ硬化できるように装備して行った。コンベアの速度は約６．１ｍ／分（２０フィート／分）で、各硬化工程で２回走行させて、総露光量が約２Ｊ／ｃｍ²と概算された。
【００９０】
下記の比較例Ａ〜Ｄおよび実施例１〜２では、液晶キラルモノマー「パリオカラー（商標）ＬＣ−７５６」（Ｐａｌｉｏｃｏｌｏｒ ＬＣ−７５６）および液晶アキラルモノマー「パリオカラー（商標）ＬＣ−２４２」（Ｐａｌｉｏｃｏｌｏｒ ＬＣ−２４２）（両者ともにドイツ、ルートヴィヒスハーフェンのＢＡＳＦコーポレーション（ＢＡＳＦ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ、Ｌｕｄｗｉｇｓｈａｆｅｎ，Ｇｅｒｍａｎｙ）により販売）のメチルエチルケトン（ＭＥＫ）溶液を利用した。ＬＣ−７５６およびＬＣ−２４２の量を変えたものを、「ダロキュア（商標）１１７３」（Ｄａｒｏｃｕｒ １１７３）という商品名でスイス、バーゼルのチバガイギーコーポレーション（Ｃｉｂａ Ｇｅｉｇｙ Ｃｏｒｐ．、Ｂａｓｅｌ，Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ）から販売されている光重合開始剤、α−ヒドロキシ−α，α−ジメチルアセトフェノンをＭＥＫ中で組み合わせることによって、基板に塗布する溶液を作成し、乾燥させ、加熱によって中間層になるよう配向させてＵＶ硬化を行い、偏光特性の異なる反射型偏光子を作製した。表Ｉに示すように３種類の溶液を調製した。
【００９１】
【表１】

【００９２】
表Ｉにおいて、固形分という用語にはＬＣ−７５６、ＬＣ−２４２および「ダロキュア（商標）１１７３」が含まれる。ＬＣ−７５６：ＬＣ−２４２の比は重量基準である。
【００９３】
比較例Ａ
表Ｉの１：２４溶液の塗料を、一般にメイアーロッドと呼ばれているＮｏ．１４の巻き線型塗布ロッドを使って上記のＰＶＡ配向膜に塗布した。Ｎｏ．１４のメイアーロッドによって厚みが３５．６μｍの液状塗膜ができた。その後、液状塗膜を６６℃で５分間乾燥させて、上記の通り窒素雰囲気下で紫外線硬化を施した。上記の方法で光学的偏光特性を測定し、図６に波長に対する透過率（％）として表した透過曲線を示す。図６において、曲線６１はブロック透過率であり、曲線６２はパス透過率である。曲線６１と６２の差から、５５０〜５８０ｎｍの波長域で強い偏光効果が起きていることがわかるが、これは、可視光スペクトルの緑色の領域では偏光した光がほとんど透過されないことを意味している。この範囲以外のところでは、曲線６１と６２での透過率の差はあまり目立たないが、これはこの波長域での偏光効果が実質的により小さいことを示している。
【００９４】
比較例Ｂ〜Ｄ
プリバル（Ｐｒｅｖａｌ）商標の手持ち式エアロゾル吹付け機を用いて、吹付け工程中約１２〜１８インチほど基板から離して保持し、表Ｉの３種類の溶液の塗料をそれぞれＰＶＡ配向膜（上記のもの）に塗布した。吹付け面の被覆率は、吹付けの距離と吹付け時間の長さによって変わるが、概ね、吹付けによって表面は完全に被覆された。吹付け後、液状塗膜を６６℃で５分間乾燥させて、上記の通り窒素雰囲気下で紫外線硬化を施した。上記の方法で光学的偏光特性を測定した。波長に対する透過率（％）を表した図７を参照すると、アナライザーをブロック配向にした際の透過曲線７２、７３および７４が得られた一方、パス曲線は、一群の曲線７１の全体的な領域において落ちている。曲線７２、７３および７４からわかるように、際立った偏光効果が存在するが、その効果がそれぞれ目で緑と認識される可視スペクトルの部分（表Ｉの１：２４溶液）、赤と認識される部分（１：２８溶液）または青と認識される部分（１：２０溶液）での光を反射させることに限定され、それによって可視スペクトルの緑、赤または青の領域での透過率の減少を引き起こしている。
【００９５】
実施例１
表Ｉの１：２８溶液の塗料を、比較例Ｂに記載したようにプリバル（Ｐｒｅｖａｌ）商標の手持ち式エアロゾル吹付け機を使って、前述の基板に塗布した。吹付け後、液状塗膜を６６℃で２分間乾燥させた。さらに表Ｉの１：２４溶液の塗料を、同様にして塗布して６６℃で２分間乾燥させた。最後に、表Ｉの１：２０溶液の塗料を、前述の層と同じ方法で吹付けによって塗布して６６℃で２分間乾燥させた。最後の乾燥が終わった後、組み合わせてできた層に対して、前述のように紫外線硬化を施した。上記の方法で光学的偏光特性を測定し、その結果を図８に示す。曲線８２はアナライザーをブロック配向にした場合の透過率で、曲線８１はアナライザーをパス配向にした際の透過率である。
【００９６】
実施例２
表Ｉの１：２８溶液の塗料を、比較例Ｂに記載したようにプリバル（Ｐｒｅｖａｌ）商標の手持ち式エアロゾル吹付け機を使って、前述の基板に塗布した。この層の乾燥は行わずに、表Ｉの１：２４溶液の塗料を同様にして塗布し、さらにその後、表Ｉの１：２０溶液の吹付けを行った。その後、組み合わせてできた層を６６℃で２分間乾燥させ、前述の方法により紫外線硬化を施した。上記の方法で光学的偏光特性を測定し、その結果を図９に示す。曲線９２はアナライザーをブロック配向にした場合の透過率で、曲線９１はアナライザーをパス配向にした際の透過率である。図９の曲線９２は図８の曲線８２と著しく異なるが、このことから塗料にとっての乾燥の順番が塗膜の光学的偏光特性に重大な影響を及ぼしていることがわかる。
【００９７】
実施例３
第１の溶液である溶液１は、２．８重量部のＬＣ−７５６と、１７．２重量部のＬＣ−２４２と、０．２重量部の「バゾ（ＶＡＺＯ）５２」という商品名でデラウェア州ウィルミントンのデュポンカンパニー（Ｄｕ Ｐｏｎｔ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ、Ｄｅｌａｗａｒｅ）から販売されている熱活性化開始剤２，２’−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）とを、７９．８重量部のテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）に溶解させて作成した。第２の溶液である溶液２は、ＬＣ−７５６とＬＣ−２４２の比が異なるが、４．８重量部のＬＣ−７５６と、１５．２重量部のＬＣ−２４２と、０．２重量部の「バゾ（ＶＡＺＯ）５２」を、７９．８重量部のＴＨＦに溶解させて作成した。これらの溶液は、それぞれ６０℃で１４時間重合させた後、ＴＨＦで希釈してそれぞれの固形分が１０％となる溶液を得た。プリバル（Ｐｒｅｖａｌ）商標の手持ち式エアロゾル吹付け機を前述のタイプのＰＶＡ配向膜から約１８インチ離して保持し、溶液１を吹付け、室温で風乾させた。さらに、乾燥させた溶液１の層の上に溶液２を吹付けて室温で風乾させた。組み合わせてできた層を１１５℃で１０分間加熱し冷却させた。上記の方法で光学的偏光特性を評価し、その結果を図１０に示す。曲線１０１はアナライザーをパス配向にした際の透過率を描いたもので、曲線１０２はアナライザーをブロック配向にした場合の透過率を示す。これらの曲線の差から、可視スペクトルの比較的広い部位にわたって偏光効果が起きていることがわかる。
【００９８】
実施例４
０．０９ｇのＬＣ−７５６と０．９１ｇのＬＣ−２４２とを１０．０ｇのテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）に溶解して塗布用エマルジョンを調製した。さらに、この溶液に、０．０５ｇの「ＭＰＥＭ−１２」という商品名で、メリーランド州クッキーズビルのビーマックスＩｎｃ．（Ｂｉｍａｘ Ｉｎｃ．（Ｃｏｃｋｅｙｓｖｉｌｌｅ，Ｍａｒｙｌａｎｄ））から販売されているメトキシポリエトキシ（１２）メタクリレートを添加した。開始剤の「トリゴノックス（商標）２１−Ｃ５０」（Ｔｒｉｇｏｎｏｘ ２１−Ｃ５０）という商品名で、イリノイ州シカゴのアクゾ・ノベル・ケミカルズ・Ｉｎｃ．（Ａｋｚｏ Ｎｏｂｅｌ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ Ｉｎｃ．（Ｃｈｉｃａｇｏ，Ｉｌｌｉｎｏｉｓ））から販売されている、無臭の鉱物系揮発性溶剤によるターシャリーブチルペルオキシ−２−へキサノン酸エチルの５０％溶液を前述の溶液に０．２ｇ加えた。重合を７０℃で８時間行った。ＴＨＦの一部を蒸発させて溶液の重量を約５ｇにした。さらに攪拌しながら１０．０ｇの水を溶液に添加した。こうして適度に安定したエマルジョンを得たが、このエマルジョンを前述のＰＶＡ配向膜の上にＮｏ．１４の巻き線メイアーロッドを用いて塗布した。膜を配向するのに十分な時間をかけて塗膜を１２０℃に加熱して、光学的偏光特性を上記のようにして評価した。実施例４〜１０は、コレステリック液晶ポリマー作成の際に可塑化用モノマーを使用したことを示す。
【００９９】
実施例５
０．０９ｇのＬＣ−７５６と０．９１ｇのＬＣ−２４２とを１０．０ｇのテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）に溶解して塗布用エマルジョンを調製した。さらに、この溶液に、ペンシルバニア州ワーリントンのポリサイエンシズ Ｉｎｃ．（Ｐｏｌｙｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｉｎｃ．（Ｗａｒｒｉｎｇｔｏｎ，Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａ））から販売されているポリ（エチレングリコール）（１００）モノアクリレートを２０重量％まで（例えば、５重量％、１０重量％および２０重量％）添加した。さらに、０．２ｇの「トリゴノックス（商標）２１−Ｃ５０」を溶液に添加した。重合を７０℃で８時間行った。ＴＨＦの一部を蒸発させて溶液の重量を約５ｇにした。さらに攪拌しながら１０．０ｇの水を溶液に添加した。こうして適度に安定したエマルジョンを得たが、このエマルジョンを前述のＰＶＡ配向膜の上にＮｏ．１４の巻き線メイアーロッドを用いて塗布した。塗膜を１２０℃で１０分加熱して膜を配向して、光学的偏光特性を上記のようにして評価した。
【０１００】
実施例６
０．０５ｇのＬＣ−７５６と０．９５ｇのＬＣ−２４２とを１０．０ｇのテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）に溶解して塗布用エマルジョンを調製した。この溶液に、０．０５ｇのメトキシポリエトキシ（１２）メタクリレートを添加した。さらに、０．２ｇの「トリゴノックス（商標）２１−Ｃ５０」を溶液に添加した。重合を７０℃で８時間行った。ＴＨＦの一部を蒸発させて溶液の重量を約５ｇにした。さらに、攪拌しながら１０．０ｇの水を溶液に添加した。こうして適度に安定したエマルジョンを得たが、このエマルジョンを前述のＰＶＡ配向膜の上にＮｏ．１４の巻き線メイアーロッドを用いて塗布した。膜が配向するように十分な時間をかけて塗膜を１２０℃に加熱し、光学的偏光特性を上記のようにして評価した。
【０１０１】
実施例７
０．０５ｇのＬＣ−７５６と０．９５ｇのＬＣ−２４２とを１０．０ｇのテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）に溶解して塗布用エマルジョンを調製した。この溶液に、０．０５ｇのポリエチレングリコールモノアクリレートを添加した。さらに、０．２ｇの「トリゴノックス（商標）２１−Ｃ５０」を溶液に添加した。重合を７０℃で８時間行った。ＴＨＦの一部を蒸発させて溶液の重量を約５ｇにした。さらに、攪拌しながら１０．０ｇの水を溶液に添加した。こうして適度に安定したエマルジョンを得たが、このエマルジョンを前述のＰＶＡ配向膜の上にＮｏ．１４の巻き線メイアーロッドを用いて塗布した。膜が配向するように十分な時間をかけて塗膜を１２０℃に加熱し、光学的偏光特性を上記のようにして評価した。
【０１０２】
実施例８
０．０９ｇのＬＣ−７５６と０．９１ｇのＬＣ−２４２とを１０．０ｇのテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）に溶解して塗布用エマルジョンを調製した。さらに、この溶液に、ペンシルバニア州ワーリントンのポリサイエンシズ Ｉｎｃ．（Ｐｏｌｙｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｉｎｃ．（Ｗａｒｒｉｎｇｔｏｎ，Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａ））から販売されているポリエチレングリコール（１０００）モノメチルエーテルモノメタクリレートを０．２ｇ添加した。溶液に、開始剤「バゾ５２」を０．２ｇ添加した。重合を６０℃で８時間行った。ＴＨＦの一部を蒸発させて溶液の重量を約５ｇにした。さらに、攪拌しながら１０．０ｇの水を溶液に添加した。こうして適度に安定したエマルジョンを得たが、このエマルジョンを前述のＰＶＡ配向膜の上にＮｏ．１４の巻き線メイアーロッドを用いて塗布した。膜が配向するように十分な時間をかけて塗膜を１２０℃に加熱し、光学的偏光特性を上記のようにして評価した。
【０１０３】
実施例９
最初に０．０９ｇのＬＣ−７５６と０．９１ｇのＬＣ−２４２とを１０．０ｇのテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）に溶解して、実施例８の方法と同様にして塗布用エマルジョンを調製した。さらに、この溶液に、ポリエチレングリコール（１０００）モノメチルエーテルモノメタクリレートを実施例８で使用した０．２ｇではなく０．４ｇにして添加した。溶液に、開始剤「バゾ５２」を０．２ｇ添加した。重合を６０℃で８時間行った。ＴＨＦの一部を蒸発させて溶液の重量を約５ｇにした。さらに、攪拌しながら１０．０ｇの水を溶液に添加した。こうして適度に安定したエマルジョンを得たが、このエマルジョンを前述のＰＶＡ配向膜の上にＮｏ．１４の巻き線メイアーロッドを用いて塗布した。膜が配向するように十分な時間をかけて塗膜を１２０℃に加熱し、光学的偏光特性を上記のようにして評価した。
【０１０４】
実施例１０
０．９ｇのＬＣ−７５６と９．１ｇのＬＣ−２４２とを９０ｇのテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）に溶解して塗布用エマルジョンを調製した。溶液を窒素で洗浄し酸素を取り除いた。この溶液に１ｇの「トリゴノックス（商標）２１Ｃ−５０」を添加し、固形分が完全に溶解するまで約６０℃に溶液を加熱し、ストックモノマー溶液を形成した。
【０１０５】
１５ｇのストックモノマー溶液をいれた３本のガラス瓶を用意した。ペンシルバニア州ブリストルのユナイテド・ケミカル・テクノロジーズ（Ｕｎｉｔｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ（Ｂｒｉｓｔｏｌ，ＰＡ））から販売されている３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランを２重量％含むテトラヒドロフラン溶液をそれぞれのガラス瓶に添加した。第１のガラス瓶には２ｇ、第２のガラス瓶は４ｇ、第３のガラス瓶は６ｇ添加した。重合を約６５℃で８時間行った。重合終了後、攪拌しながら１５ｇの水を溶液に添加した。約５重量％の固形分を含んだエマルジョンを取り出し、顕微鏡のスライドガラスの上に漬け塗し、乾燥させた。
【０１０６】
実施例１１
１８．２ｇの化合物Ａと
【化１】

１．８ｇのＬＣ−７５６とを８０ｇのテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）に溶解して塗布用エマルジョンを調製し、約６０℃に加熱して透明な溶液を得た。化合物Ａは、欧州特許出願公開第８３４７５４号に記載の方法で調製することができる。溶液を窒素で洗浄し酸素を取り除いた。溶液を冷却して、２ｇの「トリゴノックス（商標）２１Ｃ−５０」を添加しストックモノマー溶液を作成した。
【０１０７】
２０ｇのストックモノマー溶液をいれた１本のガラス瓶を用意した。ガラス瓶に、メトキシポリエトキシ−１２メタクリレート（メリーランド州クッキーズビルのビーマックス・ケミカルズ ＬＴＤ．（Ｂｉｍａｘ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ ＬＴＤ．，Ｃｏｃｋｅｙｓｖｉｌｌｅ，Ｍａｒｙｌａｎｄ））の１０％テトラヒドロフラン溶液を０．５ｇ添加した。四臭化炭素（５％テトラヒドロフラン溶液を３ｇ）も添加し、ガラス瓶の中で混合した。その後、重合を約６０℃で少なくとも１８時間行った。重合終了後、ポリ（エチレンオキシド）₃₅ラウリルエーテル（「ブリジ３５」（Ｂｒｉｊ３５）という商品名でウィスコンシン州ミルウォーキーのアルドリッチ・ケミカルＣｏ．（Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．，Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ，ＷＩ）から販売されている）と、酢酸エチルとテトラヒドロフランの１：１混合物とを添加して、固形分が１７重量％で２．７重量％のポリ（エチレンオキシド）₃₅ラウリルエーテルを含んだエマルジョンを得た。このエマルジョンを取り出し、顕微鏡のスライドガラスの上に漬け塗し乾燥させた。
【０１０８】
実施例１２
１８．２ｇの実施例１１記載の化合物Ａと、１．８ｇのＬＣ−７５６とを８０ｇのテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）に溶解して塗布用エマルジョンを調製し、約６０℃に加熱して透明な溶液を得た。溶液を窒素で洗浄し酸素を取り除いた。溶液を冷却して、２ｇの「トリゴノックス（商標）２１Ｃ−５０」を添加しストックモノマー溶液を作成した。
【０１０９】
２０ｇのストックモノマー溶液をいれた１本のガラス瓶を用意した。ガラス瓶に、ラウリルメタクリレート（ウィスコンシン州ミルウォーキーのアルドリッチ・ケミカルＣｏ．製（Ａｌｄｒｉｃｈ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．，Ｍｉｌｗａｕｋｅｅ，ＷＩ）の１０％テトラヒドロフラン溶液を０．５ｇ添加した。四臭化炭素（５％テトラヒドロフラン溶液を３ｇ）も添加し、ガラス瓶の中で混合した。その後、重合を約６０℃で少なくとも１８時間行った。重合終了後、ポリ（エチレンオキシド）₃₅ラウリルエーテルと、酢酸エチルとイソプロパノール１：１の混合物とを添加して、固形分が１３重量％で１０重量％のポリ（エチレンオキシド）₃₅ラウリルエーテルを含んだエマルジョンを得た。このエマルジョンを取り出し、顕微鏡のスライドガラスの上に漬け塗し乾燥させた。
【０１１０】
本発明は上記の特定の実施例に限定して考察すべきではない。むしろ、添付の請求項にかなり詳細に述べられている本発明のすべての態様を含むと理解すべきである。様々な変形例や同等な方法、ならびに本発明が適用可能な数多くの構造体については、本発明がかかわる分野の当業者にとっては、本明細書を見れば容易に明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１Ａ】第１のコレステリック液晶材料の粒子が、第２のコレステリック液晶材料のマトリックス中に分散して含まれている構造体を有する光学体の概略的断面図である。
【図１Ｂ】第１および第２のコレステリック液晶材料の粒子を含む構造体を有する光学体の概略的断面図である。
【図１Ｃ】第１および第２のコレステリック液晶材料の粒子が、第３のコレステリック液晶材料のマトリックスに分散して含まれている構造体を有する光学体の概略的断面図である。
【図１Ｄ】第１、第２および第３のコレステリック液晶材料の粒子を含む構造体を有する光学体の概略的断面図である。
【図２Ａ】２層からなる構造体で、各層には異なるコレステリック液晶材料の粒子がマトリックス中に分散して含まれている構造体を有する光学体の概略的断面図である。
【図２Ｂ】２層からなる構造体で、各層には１種以上の液晶材料の粒子がマトリックス中に分散して含まれている構造体を有する光学体の概略的断面図である。
【図３】平坦ではない基板の概略的断面図である。
【図４】本発明の液晶ディスプレイの実施形態を示す概略図である。
【図５】本発明の液晶ディスプレイの別の実施形態を示す概略図である。
【図６】可視スペクトルの緑の波長域で反射する単一のコレステリック液晶材料を含む組成物を塗布することによって作成された構造体の透過スペクトルである。
【図７】基板上にエアロゾルとして配置した単一のコレステリック液晶ポリマーを含む３種類の構造体の透過スペクトルであって、３つの構造体がそれぞれ可視スペクトルの赤、緑および青の波長域で反射する透過スペクトルである。
【図８】基板上にそれぞれ個々にエアロゾルとして配置した３種類のコレステリック液晶組成物を含む１つの構造体であって、各組成物を配置するごとに硬化させた構造体の透過スペクトルである。
【図９】基板上にそれぞれ個々にエアロゾルとして配置した３種類のコレステリック液晶組成物を含む構造体であって、３種類すべての組成物を配置してからこれらの組成物を硬化させた構造体の透過スペクトルである。
【図１０】基板上にそれぞれ個々にエアロゾルとして配置した２種類のコレステリック液晶組成物を含む構造体の透過スペクトルである。
【図１１】基板上に粒子状のコレステリック液晶組成物を配置する方法の１つを示す概略図である。

Claims (31)

1. （ａ）第１のコレステリック液晶材料を含む複数の第１の粒子と、
   （ｂ）前記複数の第１の粒子と一緒になって構造体を形成する第２のコレステリック液晶材料とを含む光学体であって、前記第１のコレステリック液晶材料が前記第２のコレステリック液晶材料とは異なるピッチを有する光学体。
2. 前記第１の粒子の平均粒径が、０．０５〜５μｍの範囲である、請求項１に記載の光学体。
3. 前記第２のコレステリック液晶材料が、複数の第２の粒子として分散されている、請求項１に記載の光学体。
4. 前記複数の第１の粒子が、前記第２のコレステリック液晶材料を含むマトリックス中に分散されている、請求項１に記載の光学体。
5. 前記第１のコレステリック液晶材料が、第１のキラルモノマーと第１のアキラルモノマーとの反応生成物を含む、請求項１に記載の光学体。
6. 前記第２のコレステリック液晶材料が、前記第１のコレステリック液晶材料とは異なる比の前記第１のキラルモノマーと前記第１のアキラルモノマーとの反応生成物を含む、請求項５に記載の光学体。
7. 前記第２のコレステリック液晶材料が、第２のキラルモノマーと第２のアキラルモノマーとの反応生成物を含み、前記第２のキラルモノマーが前記第１のキラルモノマーとは異なる、請求項５に記載の光学体。
8. 前記第１のコレステリック液晶材料が、第１のキラルモノマーと、第１のアキラルモノマーと、可塑化用モノマーとの反応生成物を含む、請求項１に記載の光学体。
9. 前記構造体が２層以上の層を備える、請求項１に記載の光学体。
10. 前記第１のコレステリック液晶材料が、前記構造体の第１の層中に配置され、前記第２のコレステリック液晶材料が、前記構造体の第２の層中に配置されている、請求項９に記載の光学体。
11. 前記光学体が、少なくとも２００ｎｍのスペクトル幅を有する光を反射する、請求項１に記載の光学体。
12. 前記第１のコレステリック液晶材料の前記粒子が、前記第２のコレステリック液晶材料と部分的に拡散されている、請求項１に記載の光学体。
13. 前記構造体中に配置された第３のコレステリック液晶材料をさらに含み、前記第３のコレステリック液晶材料のピッチが、前記第１および第２の液晶材料のピッチとは異なる、請求項１に記載の光学体。
14. 前記第３のコレステリック液晶材料が、複数の第３の粒子として配置されている、請求項１３に記載の光学体。
15. 前記第２および第３のコレステリック液晶材料が、それぞれ複数の第２および第３の粒子として配置されている、請求項１４に記載の光学体。
16. 前記第１および第３の粒子が、前記第２のコレステリック液晶材料を含むマトリックス中に分散されている、請求項１５に記載の光学体。
17. 前記第１および第２のコレステリック液晶材料のうち少なくとも１つが、界面活性剤コモノマー単位を含むポリマーである、請求項１に記載の光学体。
18. （ａ）第１のコレステリック液晶材料を含む複数の第１の粒子と、
    （ｂ）前記複数の第１の粒子と一緒になって構造体を形成する第２のコレステリック液晶材料とを含む反射型偏光子であって、前記第１のコレステリック液晶材料が前記第２のコレステリック液晶材料とは異なるピッチを有する偏光子。
19. （ａ）第１のコレステリック液晶材料を含む複数の第１の粒子と、
    （ｂ）前記複数の第１の粒子と一緒になって構造体を形成する第２のコレステリック液晶材料とを含むとともに、前記第１のコレステリック液晶材料が前記第２のコレステリック液晶材料とは異なるピッチを有する反射型偏光子を含む光学ディスプレイ。
20. さらに光源を含む、請求項１９に記載の光学ディスプレイ。
21. 光学体の作製方法であって、
    （ａ）第１のコレステリック液晶組成物を含む複数の第１の粒子を基板上に配置するステップと、
    （ｂ）第２のコレステリック液晶組成物を前記基板上に配置して、前記第１のコレステリック液晶組成物と一緒に構造体を形成するステップと、
    （ｃ）前記第１および第２のコレステリック液晶組成物を、それぞれ第１および第２のコレステリック液晶材料に変換させるステップとを含む方法であって、前記第１のコレステリック液晶材料が前記第２のコレステリック液晶材料とは異なるピッチを有する方法。
22. 前記複数の第１の粒子を配置するステップが、スプレーコーティング、ロッドコーティング、スライドコーティング、フローコーティング、押出コーティング、およびこれらの組合わせから選択される塗布技術を用いて前記複数の第１の粒子を配置することを含む、請求項２１に記載の方法。
23. 前記基板上に第２のコレステリック液晶組成物を配置するステップが、スプレーコーティング、ロッドコーティング、スライドコーティング、フローコーティング、押出コーティング、およびこれらの組合わせから選択される塗布技術を用いて前記第２のコレステリック組成物を配置することを含む、請求項２１に記載の方法。
24. 前記基板上に前記第２のコレステリック液晶組成物を配置するステップを、前記基板上に前記第１のコレステリック液晶組成物の前記第１の粒子を配置するステップと同時に行う、請求項２１に記載の方法。
25. 前記複数の第１の粒子を配置するステップと、前記第２のコレステリック液晶組成物を配置するステップとが、前記第２のコレステリック液晶組成物を含有するマトリックス中の前記第１のコレステリック液晶組成物の前記第１の粒子を前記基板上に配置することを含む、請求項２１に記載の方法。
26. 前記第２のコレステリック液晶組成物を配置するステップが、前記第２のコレステリック液晶組成物を含有する複数の第２の粒子を前記基板上に配置することを含む、請求項２１に記載の方法。
27. 第３のコレステリック液晶組成物を配置し、前記第１および第２のコレステリック液晶組成物と一緒に構造体を形成することをさらに含み、前記第３のコレステリック液晶組成物が、前記第１および第２のコレステリック液晶材料のピッチとは異なるピッチを有する第３の液晶材料に変換される、請求項２１に記載の方法。
28. 前記構造体が２層以上の層を有する、請求項２１に記載の方法。
29. 前記第１および第２のコレステリック液晶組成物を加熱し、前記第１および第２のコレステリック液晶組成物間で拡散をおこすことをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
30. 前記第１および第２のコレステリック液晶材料を加熱し、前記第１および第２のコレステリック液晶材料間で拡散をおこすことをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
31. 前記第１および第２のコレステリック液晶組成物のうち少なくとも１つが、キラルモノマーと、アキラルモノマーと、界面活性剤コモノマーとを含む、請求項２１に記載の方法。