JP2010525394A - 低ツイストキラル液晶偏光回折格子および関連する作製方法 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図1C
Description
本出願は、2007年4月16日に出願された「低ツイストキラル液晶偏光回折格子および関連する作製方法」という表題の米国仮特許出願第60/912,044号の優先権を主張するものであり、その開示内容は、参照することによって、その全体がここに記載されているかのように含まれるものとする。
本発明は、偏光回折格子に関するものであり、さらに詳細には、液晶偏光回折格子および関連する作製方法に関するものである。
Claims (44)
- 基板と、
前記基板上の第1の偏光回折格子層であって、前記第1の偏光回折格子層の両面間に定められる第1の厚みにわたって第1の捩じれ性に従って捩じられている分子構造を含んでいる、第1の偏光回折格子層と、
を備えていることを特徴とする偏光回折格子。 - 前記第1の偏光回折格子層の分子のそれぞれの相対的配向は、前記第1の偏光回折格子層の局部的異方性パターンが前記第1の厚みにわたって連続的に変化する位相ずれを有するように、前記第1の厚みにわたって第1の捩じれ角だけ回転していることを特徴とする請求項1に記載の偏光回折格子。
- 前記第1の偏光回折格子層上の第2の偏光回折格子層であって、前記第2の偏光回折格子層の両面間に定められる第2の厚みにわたって前記第1の捩じれ性と逆の第2の捩じれ性に従って捩じられている分子構造を含んでいる、第2の偏光回折格子層
をさらに備えていることを特徴とする請求項1に記載の偏光回折格子。 - 前記第1の偏光回折格子層の分子のそれぞれの相対的配向は、前記第1の厚みにわたって第1の捩じれ角だけ回転しており、前記第2の偏光回折格子層の分子のそれぞれの相対的配向は、前記第2の厚みにわたって第2の捩じれ角だけ回転している
ことを特徴とする請求項3に記載の偏光回折格子。 - 前記第2の偏光回折格子層の局部的異方性パターンが、前記第2の厚みにわたって、前記第1の偏光回折格子層の局部的異方性パターンが前記第1の厚みにわたって連続的に変化する位相ずれと逆の連続的に変化する位相ずれを有するように、前記第2の捩じれ角は、前記第1の捩じれ角と逆の角度になっていることを特徴とする請求項4に記載の偏光回折格子。
- 前記第2の捩じれ角は、約70°であり、前記第1の捩じれ角は、約−70°であることを特徴とする請求項4に記載の偏光回折格子。
- 前記第1の偏光回折格子層および前記第2の偏光回折格子層の前記分子の前記それぞれの配向は、前記第1の偏光回折格子層と前記第2の偏光回折格子層との間の界面に沿って整合されていることを特徴とする請求項4に記載の偏光回折格子。
- 前記第1の偏光回折格子層は、前記第1の捩じれ性を有するキラル液晶分子を含む第1のキラル液晶層から構成されており、前記第2の偏光回折格子層は、前記第2の捩じれ性を有するキラル液晶分子を含む第2のキラル液晶層から構成されていることを特徴とする請求項3に記載の偏光回折格子。
- 前記第1の偏光回折格子層および前記第2の偏光回折格子層の少なくとも1つは、重合性液晶層から構成されていることを特徴とする請求項3に記載の偏光回折格子。
- 前記第1の偏光回折格子層および前記第2の偏光回折格子層の他の1つは、非反応性液晶層から構成されていることを特徴とする請求項9に記載の偏光回折格子。
- 前記非反応性液晶層は、ネマチック液晶層から構成されていることを特徴とする請求項10に記載の偏光回折格子。
- 前記基板は、透過基板から構成されていることを特徴とする請求項3に記載の偏光回折格子。
- 前記基板は、反射基板から構成されていることを特徴とする請求項1に記載の偏光回折格子。
- 前記第1の厚みは、前記偏光回折格子の使用可能な波長域内の光の半波長リタデーションをもたらすように設定されていることを特徴とする請求項1に記載の偏光回折格子。
- 第1の周期的配向状態を含む、前記基板上の第1の配向層
をさらに備えており、
前記第1の偏光回折格子層は、前記第1の配向層上に位置しており、前記第1の偏光回折格子層の分子は、前記第1の配向層の前記第1の周期的配向状態に従って配向されていることを特徴とする請求項1に記載の偏光回折格子。 - 前記第1の偏光回折格子層上に、前記第1の配向層と向き合って位置する第2の周期的配向状態を含む第2の配向層
をさらに備えており、
前記第1の偏光回折格子層は、前記第1の配向層と前記第2の配向層との間の非反応性液晶層から構成されており、前記非反応性液晶層は、前記厚みにわたって、前記第1の配向層の前記第1の周期的配向状態と前記第2の配向層の前記第2の周期的配向状態との間の相対的位相角と異なる捩じれ角だけ回転しているそれぞれの相対的配向を有する液晶分子を含んでいることを特徴とする請求項15に記載の偏光回折格子。 - 偏光回折格子を形成する方法であって、
基板を形成することと、
前記基板上に第1の偏光回折格子層を形成し、前記第1の偏光回折格子層は、前記第1の偏光回折格子層の両面間に定められる第1の厚みにわたって第1の捩じれ性に従って捩じられている分子構造を含んでいる、ことと、
を含んでいることを特徴とする方法。 - 前記第1の偏光回折格子層を形成することは、
前記第1の偏光回折格子層の局部的異方性パターンが前記第1の厚みにわたって連続的に変化する位相ずれを有するように、前記第1の厚みにわたって第1の捩じれ角だけ回転しているそれぞれの相対的配向を有する分子を含む前記第1の偏光回折格子層を形成すること
を含んでいることを特徴とする請求項17に記載の方法。 - 前記第1の偏光回折格子層上に第2の偏光回折格子層を形成し、前記第2の偏光回折格子層は、前記第2の偏光回折格子層の両面間に定められる第2の厚みにわたって、前記第1の捩じれ性と逆の第2の捩じれ性に従って捩じられている分子構造を含んでいる、こと
をさらに含んでいることを特徴とする請求項17に記載の方法。 - 前記第1の偏光回折格子層および前記第2の偏光回折格子層を形成することは、
前記第1の偏光回折格子層の分子のそれぞれの配向が前記第1の厚みにわたって第1の捩じれ角だけ回転するように、前記第1の偏光回折格子層を形成することと、
前記第2の偏光回折格子層の分子のそれぞれの配向が前記第2の厚みにわたって第2の捩じれ角だけ回転するように、前記第2の偏光回折格子層を形成することと、
を含んでいることを特徴とする請求項19に記載の方法。 - 前記第2の偏光回折格子層の局部的異方性パターンが、前記第2の厚みにわたって、前記第1の偏光回折格子層の局部的異方性パターンが前記第1の厚みにわたって連続的に変化する位相ずれと逆の連続的に変化する位相ずれを有するように、前記第2の捩じれ角は、前記第1の捩じれ角と逆の角度になっていることを特徴とする請求項20に記載の方法。
- 前記第2の捩じれ角は、約+70°であり、前記第1の捩じれ角は、約―70°であることを特徴とする請求項20に記載の方法。
- 前記第2の偏光回折格子層を形成することは、
前記第1の偏光回折格子層および前記第2の偏光回折格子層の前記分子の前記それぞれの配向が前記第1の偏光回折格子層と前記第2の偏光回折格子層との間の界面に沿って整合されるように、前記第2の偏光回折格子層を前記第1の偏光回折格子層上に形成すること
をさらに含んでいることを特徴とする請求項20に記載の方法。 - 前記第1の偏光回折格子層を形成することは、第1の液晶層に前記第1の捩じれ性を有するキラル液晶分子をドープすることを含んでおり、前記第2の偏光回折格子層を形成することは、第2の液晶層に前記第2の捩じれ性を有するキラル液晶分子をドープすることを含んでいることを特徴とする請求項19に記載の方法。
- 前記第1の偏光回折格子層および前記第2の偏光回折格子層を形成することは、
基板上に第1の配向層を形成し、前記第1の配向層は、第1の周期的配向状態を有している、ことと、
前記第1の偏光回折格子層の分子が前記第1の周期的配向状態に従って配向されるように、前記第1の偏光回折格子層を前記第1の配向層上に直接形成することと、次いで、
前記第2の偏光回折格子層を前記第1の偏光回折格子層上に形成することと、
をさらに含んでいることを特徴とする請求項23に記載の方法。 - 前記第1の偏光回折格子層が重合性液晶層から構成される請求項25に記載の方法であって、
前記重合性液晶層を前記第1の配向層上に光重合させた後、前記第2の偏光回折格子層を前記重合性液晶層上に形成すること
をさらに含んでいることを特徴とする方法。 - 前記第2の偏光回折格子層を形成することは、
第2の基板上に第2の配向層を形成し、前記第2の配向層は、第2の周期的配向状態を含んでいる、ことと、
前記第2の配向層を備える前記第2の基板を、前記第2の配向層と前記第1の配向層との間にギャップを形成するように、前記第1の偏光回折格子層に隣接して組み合わせることと、
前記第2の偏光回折格子層を前記ギャップ内に形成することと、
を含んでいることを特徴とする請求項26に記載の方法。 - 前記第2の偏光回折格子層は、非反応性液晶層から構成されていることを特徴とする請求項27に記載の方法。
- 前記第2の偏光回折格子層は、重合性液晶層から構成されていることを特徴とする請求項26に記載の方法。
- 前記基板は、透過基板から構成されていることを特徴とする請求項19に記載の方法。
- 前記基板は、反射基板から構成されていることを特徴とする請求項17に記載の方法。
- 前記第1の偏光回折格子層を形成することは、前記第1の偏光回折格子層を、前記偏光回折格子の使用可能な波長域内の光の半波長リタデーションをもたらすように設定された厚みに形成することを含んでいることを特徴とする請求項17に記載の方法。
- 切換え可能な偏光回折格子であって、
第1の周期的配向状態を含む第1の基板と、
第2の周期的配向状態を含む第2の基板と、
前記第1の基板と前記第2の基板との間の液晶層であって、その両面間に定められる厚みにわたって、前記第1の周期的配向状態と前記第2の周期的配向状態との間の相対的位相角と異なる捩じれ角だけ回転しているそれぞれの相対的配向を有する液晶分子を含んでいる、液晶層と、
を備えていることを特徴とする切換え可能な偏光回折格子。 - 前記第2の周期的配向状態は、前記第1の周期的配向状態に対して位相が異なっていることを特徴とする請求項33に記載の切換え可能な偏光回折格子。
- 前記液晶層は、その厚みにわたって前記捩じれ角だけ前記液晶層の分子構造を捩じるように設定された捩じれ性を有するキラルドーパントを含むネマチック液晶層から構成されていることを特徴とする請求項33に記載の切換え可能な偏光回折格子。
- 前記液晶分子は、前記第1の配向層との間の界面および前記第2の配向層との間の界面のそれぞれにおいて、前記第1の配向層の前記第1の配向状態または前記第2の配向層の前記第2の配向状態に従って配向されると共に、前記液晶層が弾性エネルギー歪を含むように、前記液晶層の前記厚みにわたって前記捩じれ角だけ回転していることを特徴とする請求項33に記載の切換え可能な偏光回折格子。
- 前記位相角は、約70°から約360°の範囲内にあることを特徴とする請求項33に記載の切換え可能な偏光回折格子。
- 前記捩じれ角は、約70°から約360°の範囲内にあることを特徴とする請求項33に記載の切換え可能な偏光回折格子。
- 切換え可能な偏光回折格子を作製する方法であって、
第1の周期的配向状態を含む第1の基板を形成することと、
第2の周期的配向状態を含む第2の基板を形成することと、
前記第1の基板および前記第2の基板上に液晶層を形成し、前記液晶層は、その両面間に定められる厚みにわたって、前記第1の周期的配向状態と前記第2の周期的配向状態との間の相対的位相角と異なる捩じれ角だけ回転しているそれぞれの相対的配向を有する液晶分子を含んでいる、ことと、
を含んでいることを特徴とする方法。 - 前記第1の基板および前記第2の基板を形成することは、
前記第1の基板上に第1の配向層を形成することと、
前記第1の配向層をパターンニングして、前記第1の配向層に前記第1の周期的配向状態を形成することと、
前記第2の基板上に第2の配向層を形成することと、
前記第2の配向層をパターンニングして、前記第1の周期的配向状態に対して位相を異ならせて前記第2の周期的配向状態を形成することと、
を含んでいることを特徴とする請求項39に記載の方法。 - 前記液晶層は、ネマチック液晶層から構成されており、
前記液晶層を形成することは、
前記ネマチック液晶層に、その厚みにわたって前記捩じれ角だけ前記液晶層の分子構造を捩じるように設定された捩じれ性を有するキラル分子をドープすること
を含んでいることを特徴とする請求項39に記載の方法。 - 前記液晶層を形成することは、
前記液晶層の前記分子が、前記第1の配向層と前記液晶層との間の界面および前記第2の配向層と前記液晶層との間の界面のそれぞれにおいて、前記第1の配向層の前記第1の配向状態または前記第2の配向層の前記第2の配向状態に従って配向されると共に、前記液晶層が弾性エネルギー歪を含むように、前記液晶層の前記厚みにわたって前記捩じれ角だけ回転するように、前記液晶層を形成すること
を含んでいることを特徴とする請求項39に記載の方法。 - 前記位相角は、約70°から約360の範囲内にあることを特徴とする請求項39に記載の方法。
- 前記捩じれ角は、約70°から約360の範囲内にあることを特徴とする請求項43に記載の方法。
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