(57)【要約】本発明は光学フィルム及びコーティングに関し、より詳細には、拡散反射器又は散光器として機能するフィルム又はコーティングに関し、モノマー波形フィルム又はコーティングの形状を成し、選択された方向の下でＣＩＥ標準光Ｄ65で照射された場合、少なくとも５°の観測の所望の角度範囲内で、前記拡散反射器又は散光器と、標準白色ＢａＳＯ4とのＣＩＥ色度座標（ｘ，ｙ）の差が0.05以下であり、かつ、標準白色ＢａＳＯ4と比較した輝度のゲインが２以上である特性を有する。本発明の散光器及び反射器は、その形状が溝のトポロジーによって定義される所望の非反射（off-specular）ビューイングコーンに、透過又は反射入射光を向けることができる。サイズ（溝の周期及び高さの両方）、波形の縦のプロファイル並びにその分布及び体積分率は、ＭＣ法によって調整できる。それは、透過及び反射光の空間分布を調節し、所望の偏光状態及び白色度を達成するために使用できる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モノマー波形フィルム又はコーティングの形状を成す拡散反射器又は散光器であって、
選択された方向の下で、ＣＩＥ標準光源Ｄ65で照射された場合、
少なくとも５°の観測の所望の角度範囲内で、
前記拡散反射器又は散光器と、標準白色ＢａＳＯ4のＣＩＥ色度座標（ｘ，ｙ）の差が0.05以下であり、かつ、標準白色ＢａＳＯ4と比較した輝度のゲインが２以上である特性を有する前記拡散反射器又は散光器。
【請求項２】
少なくとも５°の観測の所望の角度範囲が少なくとも15°〜20°の極角θを含む、請求項１記載の拡散反射器又は散光器。
【請求項３】
ＣＩＥ標準光源Ｄ65での照射の選択された方向が表面法線に対して20°〜40°の間、好ましくは30°である、請求項１又は２記載の拡散反射器又は散光器。
【請求項４】
輝度のゲインが５以上、好ましくは10以上である、請求項１〜３のいずれか１項記載の拡散反射器又は散光器。
【請求項５】
前記ＣＩＥ色度座標（ｘ，ｙ）の差が0.025以下、より好ましい実施態様において0.01以下である、請求項１〜４のいずれか１項記載の拡散反射器又は散光器。
【請求項６】
前記ＣＩＥ色度座標（ｘ，ｙ）の差及び輝度のゲインが少なくとも10°の観測の所望の角度範囲内、より好ましくは少なくとも20°の観測の所望の角度範囲内、最も好ましくは少なくとも30°の観測の所望の角度範囲内で特定される、請求項１〜５のいずれか１項記載の拡散反射器又は散光器。
【請求項７】
モノマー波形フィルム又はコーティングの構造が溝の周期（Λ）及び／又は溝の高さ（ｈ）の予め選択された分布を有する、請求項１〜６のいずれか１項記載の拡散反射器又は散光器。
【請求項８】
溝の周期（Λ）の分布が実質的に0.5〜10μmである、請求項７記載の拡散反射器又は散光器。
【請求項９】
溝の周期（Λ）の分布が実質的に1.5〜５μmである、請求項７記載の拡散反射器又は散光器。
【請求項１０】
溝の高さ（ｈ）の分布が実質的に50〜450nmである、請求項７〜９のいずれか１項記載の拡散反射器又は散光器。
【請求項１１】
溝の高さ（ｈ）の分布が実質的に100〜300nmである、請求項７〜９のいずれか１項記載の拡散反射器又は散光器。
【請求項１２】
溝の体積分率（Φ）が30〜70％、好ましくは約50％である、請求項７〜11のいずれか１項記載の拡散反射器又は散光器。
【請求項１３】
溝の縦方向に垂直である表面プロファイルの平均一次元フーリエ変換の二乗が約0.1〜約２μm-1の有効数値の主要部を有する溝の周波数の分布を有する、請求項１〜12のいずれか１項記載の拡散反射器又は散光器。
【請求項１４】
溝の縦方向に垂直である表面プロファイルの平均一次元フーリエ変換の二乗が約0.1〜約1.3μm-1の有効数値の主要部を有する溝の周波数の分布を有する、請求項１〜12のいずれか１項記載の拡散反射器又は散光器。
【請求項１５】
前記溝の周波数の分布が約0.1〜約２μm-1の間に、特に約0.1〜約1.3μm-1の間に、さらに特に約0.1〜約１μm-1の間に最大値を有する、請求項13又は14記載の拡散反射器又は散光器。
【請求項１６】
前記観測の所望の角度範囲内で、前記拡散反射器又は散光器の反射率又は透過率が実質的に偏光に依存しない、請求項１〜15のいずれか１項記載の拡散反射器又は散光器。
【請求項１７】
モノマー波形フィルム又はコーティングを作製するために使用される架橋性材料が架橋する際の側面にそった異方性アライニング力によって配向状態で維持された、請求項１〜16のいずれか１項記載の拡散反射器又は散光器。
【請求項１８】
前記配向が、調整された基板表面又は下にある配向層に起因する、請求項１〜17のいずれか１項記載の拡散反射器又は散光器。
【請求項１９】
配向層が光配向層である、請求項18記載の拡散反射器又は散光器。
【請求項２０】
反射層、好ましくは銀層がモノマー波形フィルム又はコーティングに施される、請求項１〜19のいずれか１項記載の拡散反射器又は散光器。
【請求項２１】
モノマー波形フィルム又はコーティングを作製するために使用される架橋性材料が棒状又はカラミティック形状の分子を含み、好ましくは前記架橋性材料が液晶性である、請求項１〜20のいずれか１項記載の拡散反射器又は散光器。
【請求項２２】
請求項１〜21のいずれか１項記載の拡散反射器又は散光器のモノマー波形フィルム又はコーティングの作製方法であって、
少なくとも２つの材料、１つは架橋性材料であり、もう１つは非架橋性材料である混合物を作製する工程、
前記混合物を基板に塗布する工程、
架橋性材料の少なくとも実質的な部分を架橋する工程、及び
非架橋性材料の少なくとも実質的な部分を除去する工程
を含む前記方法。
【請求項２３】
前記混合物自体が光配向性成分を含む、請求項22記載の方法。
【請求項２４】
請求項１〜21のいずれか１項記載の拡散反射器又は散光器を含む光学ディスプレイデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
一般に、本発明は光学フィルム及びコーティングに関する。より詳細には、本発明は拡散反射器又は散光器として機能するフィルム又はコーティングに関する。
【背景技術】
【０００２】
拡散反射器及び散光器は、光源からの光が能率的に使用される場合、種々の用途で使用される。前記用途には、例えば反射ディスプレイ、投影用スクリーン、照明器具の反射器などが含まれる。
特に、拡散反射器は反射ディスプレイ、特に液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）の特性を改善するために有用である。改善されるパラメータは、主に輝度、最大輝度の画角、及びグレアによって妨害される弱いコントラストである。優れた白色紙様反射ディスプレイの実現は広いビューイングゾーン、低グレア、偏光に依存しない反射率、紙のように白い外観及び輝度の高ゲインを有する拡散反射器が必要である。
【０００３】
白色度は、例えば「標準白色」との比較によって特徴付けられる。標準白色として、しばしばＢａＳＯ4又はスペクトラロン（spectralon）が使用される。異なる反射器の色を比較するために、その色座標、例えばＣＩＥ標準昼光Ｄ65による照射下のＣＩＥ 1931標準に基づく色座標の測定が行われ、次いでこれらの色座標はＢａＳＯ4の対応する色座標と比較される。ＢａＳＯ4のＣＩＥ座標は（Ｙ，ｘ，ｙ）＝（1.33，0.314，0.330）である。
また、輝度のゲイン（輝度の増加）は、ＢａＳＯ4又はスペクトラロンのような標準白色との比較によって特徴付けられる。それは、同じ照射及び観察条件の下で問題の反射器からの反射率と標準白色からの反射率との比として定義できる。例えば、ＣＩＥ座標から、ゲインは、問題の反射器の輝度ＹとＢａＳＯ4の輝度Ｙ0の比Ｙ／Ｙ0として定義してもよい。
【０００４】
従来の反射型ＬＣＤは、例えばグレア角で最も明るい金属反射器を使用する。しかし、反射器及びディスプレイ表面からの鏡面反射（グレア角での反射）による重大なイメージ劣化を避けるために、見る人は、最大反射を有するグレア角からのオフセットを生じるように傾けた位置でディスプレイを見る。結果として、コントラスト及び輝度は低下し、色は彩度を減じる。
これらの問題を改善するために、ディスプレイイメージをグレア角から外すことによって輝度及びコントラストを改善したホログラフィック反射器が開発された。同じことは、ブレーズのような非対称の、機械加工トポロジーによる特定の拡散指向性反射器又はわずかに傾斜した反射器について適用できる。しかし、既存の解決策は、依然として制限された画角、可視スペクトル領域における不十分な輝度、波長及び視角に依存した着色の外観、入射光線の偏光の状態に対する敏感さ、製造の複雑さ、大面積への適用の困難さ、コスト、又は反射器の非インシトゥ適用のような制限を示す。
【０００５】
背景情報として、図１に、周期Λ及び高さｈの単一変調正弦関数レリーフ回折格子（single-modulation sinusoidal relief diffraction grating）を概略的に示す。そのような格子構造に格子法線に対して角θiで入射する波長λの光が表面法線に対して角θmを作るいくつかのビーム又は次数（ｍ）に、溝の方向に垂直に回折されることはよく知られている。回折次数（ｍ＝０，±１，±２など）は格子方程式（grating equation）ｍλｆ＝ｓｉｎ（θi）−ｓｉｎ（θm）に従う（式中、ｆ＝１／Λは溝の周波数又は密度である）。特定の波長λについて、｜ｍλ／Λ｜＜２である回折次数ｍのすべての値は、物理的に実現可能な回折次数に相当する。したがって、有限数の回折次数は伝搬でき、例えば図１に示されるようにＲ0はθi＝θ0でゼロ次（ｍ＝０）又は鏡面反射であり、Ｒ1はθ1で一次回折（ｍ＝１）であり、Ｒ2はθ2で二次（ｍ＝２）である。
【０００６】
回折格子は反射又は透過のいずれかで利用でき、サイズは選択された波長及び／又は回折次数（視角）で高い効率を生じるように選択できる。単一周波数回折格子の欠点としては、狭いビューイングゾーンと波長依存反射又は透過の生成が挙げられる。これは、一般に、波長及び視角に依存する着色外観又は入射光の偏光状態に依存する反射率を有する反射器で生じる。
【０００７】
特定の波形又はトポロジーを用いてこれらの問題の多くを回避することは原理的に可能である。例えば、単一周波数の代わりに、複数の周波数、又はより一般的な多くの溝のサイズが単一層に存在する場合、その値及び分布を調整して、所望の特性（より高いゲイン、より広い視角、より白い外観、偏光に依存しない反射率など）を生じさせることができる。溝の周波数と角度θi及びθの値の特定の組について、格子方程式は１つ以上の波長によって満たされる。連続する整数ｍを掛けたときに、強め合う干渉の条件を満たすいくつかの別個の波長が存在してもよい。同様に、波長と視角θi及びθの値の特定の組について、格子方程式は１つ以上の溝の周波数又は溝の周期によって満たされる。連続する回折次数は、また同じ視角に従って重なってもよい。１次（ｍ＝１）で入射する波長λの光が２次（ｍ＝２）で回折される波長λ／２の光と一致すること等、格子方程式を満たすすべてのｍについて、この方程式から明らかである。単一周波数の代わりに、複数の周波数（サイズ）が存在する場合、同じことは溝の周波数を変えることによって適用される。すなわち、例えば、１次（ｍ＝１）の溝の周波数２ｆから回折される波長λの光は２次（ｍ＝２）で回折される溝の周波数ｆからの光と一致し、それによってその特定の角度に従う輝度においてゲインを増大させる。また、いくつかの周波数の存在はビューイングゾーンを拡大する場合がある。例えば、波長λの光は、角度θ1に従う溝の周波数ｆ1及び角度θ2に従う溝の周波数ｆ2から１次（ｍ＝１）で回折される。
【０００８】
表面散乱及び反射を考察及び特徴付けするための手段は双方向反射分布関数ＢＲＤＦ（例えば、John C. Stover in SPIE Vol. 1165, Scatter from optical components (1989) p.2-9参照）である。表面の微分照度を反射微分輝度と関連付けるＢＲＤＦは、表面から反射及び散乱された光の強度の角度及び偏光依存性を示す多方面関数である。一部の例では、ＢＲＤＦは、空間周波数ベクトルｆに関する電力スペクトル密度関数ＰＳＤ（ｆ）に本質的に比例する。したがって、散乱データの解釈はＰＳＤ（ｆ）に基づいてもよく、それは表面プロファイルｈ（ｘ，ｙ）のフーリエ変換の二乗を求めることによって表面プロファイルデータから直接導くことができる。ＰＳＤは、それが純粋に表面の量であり、散乱の原因である表面についての情報（周期性、形など）を含むために、ＢＲＤＦの式において最も重要な因子の１つである。表面周波数ベクトルの成分は下記格子方程式： 
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によって散乱角と関係し、前記方程式は、空間波長Λ＝１／ｆを有する回折格子から１次回折の格子方程式の一般化と考えることができる。ここで、散乱角θは、表面法線に関して測定され（極角）、φsは入射面に関して測定され（方位角）、ｆｘ及びｆｙは、それぞれｘ及びｙ軸に沿った波形の周波数である。
【０００９】
表面波形が空間的に等方性である場合、ＰＳＤは表面空間周波数の大きさにのみ依存し、表面のその方向（すなわち、方位方向φs）には依存しない。一方、表面波形が正弦波の溝のような周期成分を含む場合、散乱光は格子方程式によって与えられる位置の離れた鋭い回折ピークのシリーズを有する角度分布を生じる。溝の長さが短くなると、鋭さが弱くなり、回折ピークは溝の方向に沿って広がり、より多くの光が方位方向に散乱される。また、溝が入射面に垂直に向いている場合（φs＝０）、回折次数は、図１に示されるようにこの面に沿って生じる。しかし、溝が入射面の外に向いている場合（φｓ≠０）、光は、少なくとも部分的に面の外に散乱される。したがって、極ビューイングゾーンに加えて、方位ビューイングゾーンに対するいくつかの制御は、また溝の方向及びサイズ分布の程度のようなパラメータを調節することによって達成できる。これは、中程度の指向性を有する散光器及び反射器を作製することを可能にする。前記散光器又は拡散反射器は、方位ビューイングゾーンの完全な狭窄なしに効果的に極ビューイングゾーンに沿って拡散光のより多くの部分を使用できるために、例えば液晶ディスプレイで好ましい。
【００１０】
いくつかの散乱メカニズムが存在し、異なる源から、又は異なる散乱トポロジー又は異なる溝の方向によって生じ、それらが統計的に独立している場合、そのＢＳＤＦは加算される。それらが独立していない場合、中間波長依存性を有する重要な干渉効果が存在する場合がある。
【００１１】
最近、ポリマーフィルムの表面に波形を生成するための新しい技術が記載されている。それは、モノマー波形（ＭＣ）技術として知られ、例えばRolic AGのＰＣＴ特許出願公開WO01/29148、M.Ibn-Elhaj & M.SchadtのNature Vol. 410, p.796799 (2001) 及びM.Ibn-Elhaj & M.SchadtのAsia Display / IDW'01 (Proceedings of the 21st International Display Research Conference), p.505508に開示されている（これらのすべては参照により本明細書に組込まれるものとする）。
【００１２】
ＭＣ技術は、液晶性プレポリマーとモノマー液晶のブレンドのような架橋性及び非架橋性材料のブレンドのコーティングに基づく（前記プレポリマーのみが架橋性である）。コーティング後、層分離又は偏析が架橋性成分を架橋することによって、好ましくは紫外線照射によって、徐々に誘導される。続く非架橋性成分の除去により、架橋した固体ポリマー薄膜に細孔が作られる。細孔のサイズ及び形状はＭＣ材料設計及びフィルム調製に依存する。トポロジー的に等方性の細孔以外に、例えば液晶用の配向層のような異方性アライニング（aligning）力を示す表面に異方性のＭＣトポロジーを作製できる。
【００１３】
細孔又は溝の周期及び縦のＭＣプロファイルの高さ並びに細孔又は溝の分布及び体積分率は、生成パラメータ、特に溶媒の種類、混合物の比、溶媒中の濃度、膜厚、強度、持続時間、波長、入射角及び光の偏光状態並びにアライニング方向及びアラインメントの強度を調整することによって調整できる。図２に30×30μmの接触式原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）像を示し、前記ＭＣフィルムの典型的なトポロジーを示す。溝の平均周期及び平均高さは、Λa＝3.75μm及びｈa＝218nmであり、溝の体積分率Φは約48％である。図３は、白線で示されるトレースに沿った、図２に示されるＭＣフィルムの溝付き構造体のＡＦＭ断面プロファイルを与える。
【００１４】
また、原理的に、散光器及び拡散反射器（散光器の上部に堆積された金属薄層を有する）として作用するＭＣトポロジーを作製することができ、前記散光器又は拡散反射器が改善された輝度増強を示し得ることが記載されている。しかし、よい輝度を有する散光器及び拡散反射器について、一般に十分に広いビューイングゾーンにわたって標準白色に匹敵する実際の白色外観を同時に達成することは困難であり、またこの発見はＭＣフィルムについても言える。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
特定の波長範囲にわたって実質的に一様で、かつ、一定の反射率を示す散光器及び拡散反射器を有することが望まれている。特に、明らかな輝度の増加及び同時にＢａＳＯ4又はスペクトラロンのような標準白色に近い白色度を示す散光器及び拡散反射器を有することが望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の発明者らは、ＭＣ技術のさらなる改良に成功し、特に高められた特性を有するＭＣトポロジーを作製することができた。
したがって、本発明は、
モノマー波形フィルム又はコーティングの形状を成す拡散反射器又は散光器であって、
選択された方向の下で、ＣＩＥ標準光源Ｄ65で照射された場合（例えば、表面法線に対して30°以内で）、
少なくとも５°の観測の所望の角度範囲内で（例えば、15°〜20°の極角θ内で）、
前記拡散反射器又は散光器と、標準白色ＢａＳＯ4のＣＩＥ色度座標（ｘ，ｙ）の差が0.05以下であり、かつ、標準白色ＢａＳＯ4と比較した輝度のゲインが２以上である特性を有する前記拡散反射器又は散光器を提供する。
【００１７】
モノマー波形フィルム又はコーティングは、少なくとも２つの材料、１つは架橋性材料であり、もう１つは非架橋性材料である混合物を作製する工程、前記混合物を基板に塗布する工程、架橋性材料の少なくとも実質的な部分を架橋する工程、及び非架橋性材料の少なくとも実質的な部分を除去する工程を含む方法によって作製される。
【００１８】
好ましくは、ＣＩＥ色度座標（ｘ，ｙ）の差は0.025以下、より好ましい実施態様において0.01以下である。
有利には、輝度のゲインは５以上、より好ましくは10以上である。
好ましくは、ＣＩＥ色度座標（ｘ，ｙ）の差及び輝度のゲインが少なくとも10°の観測の所望の角度範囲内、より好ましくは少なくとも20°の観測の所望の角度範囲内、最も好ましくは少なくとも30°の観測の所望の角度範囲内で特定される。
【００１９】
役に立つことには、モノマー波形フィルム又はコーティングの構造体は、溝の周期及び／又は溝の高さの予め選択された分布を有する。好ましくは、溝の周期の分布は、実質的に0.5〜10μmの範囲である。好ましくは、溝の高さの分布は、実質的に50〜450nmの範囲である。
有利には、観測の所望の角度範囲内で、拡散反射器又は散光器の反射率又は透過率は、実質的に偏光に依存しない。
【００２０】
役に立つことには、モノマー波形フィルム又はコーティングを作製するために使用される架橋性材料は、架橋の際に側面に沿った異方性アライニング力によって配向状態で維持され得る。
配向は、例えば調整された基板表面又は下にある配向層（特に、アゾ染料又は線状重合フォトポリマーのような光配向層又はラビングしたポリイミドのような機械的に生成された配向層であってもよい）によって達成してもよい。別の可能なものは、それ自体光配向性成分を含む混合物を使用することであり、この種の配向方法の例は、例えばRolic AGのＰＣＴ特許出願公開WO99/64924に見つけることができる。
好ましくは、モノマー波形フィルム又はコーティングを作製するために使用される架橋性材料は、棒状（カラミティック（calamitic））形状の分子を含む。より好ましくは、架橋性材料は液晶性であり、このような場合には、非架橋性材料も液晶性であるのが有利である。
【００２１】
適した材料の例は当業者によく知られている。前記材料並びにその製造及び使用方法の例は、例えば欧州特許出願公開EP-0331233、ＰＣＴ特許出願公開WO-95/24454、WO-00/04110、WO-00/07975、WO-00/48985、WO-00/55110及びWO-00/63154、並びに米国特許US-5,567,349に見つけることができる。
【００２２】
本発明は、反射又はフレキシブルディスプレイのようなディスプレイ、特に液晶ディスプレイに適用できるが、投影用スクリーン、照明器具の反射器、光通信にも適用できると考えられる。
したがって、本発明は、さらに上記拡散反射器又は散光器を含む光学ディスプレイデバイス、好ましくは液晶ディスプレイに及ぶ。
本発明の散光器及び反射器は、その形状が溝のトポロジーによって定義される所望の非反射（off-specular）ビューイングコーンに、透過又は反射入射光を向けることができる。サイズ（溝の周期及び高さの両方）、波形の縦のプロファイル並びにその分布及び体積分率は、ＭＣ法によって調整できる。それは、透過及び反射光の空間分布を調節し、所望の偏光状態及び白色度を達成するために使用できる。
【００２３】
それらが単一層コーティングプロセスで作製できることは、本発明の散光器及び拡散反射器のさらなる利点である。
本発明の上記要約は、本発明の開示された各実施態様又はすべての実施を記載することを目的とするものではない。本発明は、添付図面と関連して本発明の種々の実施態様の以下の記載を考慮してより完全に理解できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明者らは、ＭＣ技術が適した位相パラメータを有する本発明の散光器及び拡散反射器の調製を相分離方法の際の調製パラメータを制御することによって可能にすることを見出した。例えば、架橋エネルギーを適切に変えることによって、異なる体積分率の溝並びに異なる溝の周期及び高さ分布を有するＭＣトポロジーを達成することができる。しかし、同様の溝の周期分布を有するが、異なる溝の高さ分布及び体積分率を有する適したＭＣトポロジーも達成できる。
【００２５】
前記波形コーティングの例は、いくつかの溝のサイズの重ね合わせを有するものであり、空間的に規則的又は不規則的であってもよい。各溝（ｉ）のサイズが周波数（ｆi）及び高さ（ｈi）によって定義される場合、存在する周波数及び高さの範囲並びにその関係は架橋方法を制御することによって調整できる。周波数ｆiの各溝（すなわち、溝のセット）は格子方程式に従う明確な角度に光を散乱する。ｈi及びｆiの値並びにその分布は、所定の波長範囲で、ビューイングゾーンがそのトポロジーから散乱することによって著しく高められるように調整できる。
【００２６】
格子方程式に従って調節できるビューイングゾーンに加えて、ゼロ次反射及び散乱光の相対的な量は、またアスペクト比（ｈ／Λと定義される）の範囲及び分布を調節することによって調整できる。例えば、アスペクト比を調整することによって、グレアを劇的に低減でき、より多くの光は、非反射角での強い輝度増加を生じる非反射方向に再度向けられる。
【００２７】
本発明の拡散反射器又は散光器を示すいくつかの例は、それぞれ記載される。
すべての実施例について、光架橋性及び非架橋性液晶モノマーの混合物が使用された。化合物の化学構造を以下に示す。化合物Ａ、Ｂ及びＣは架橋性ジアクリレートモノマー（プレポリマー）であり、５ＣＡＰＯ２と呼ばれる化合物Ｄは非架橋性ネマティック液晶モノマーである。
化合物Ａ：
2005526275.tif 000004
化合物Ｂ：
2005526275.tif 000005
化合物Ｃ：
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化合物Ｄ：
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【００２８】
前記混合物を40重量％の化合物Ａ、7.5重量％の化合物Ｂ、2.5重量％の化合物Ｃ、49重量％の化合物Ｄ，0.5重量％の光開始剤（ＣＩＢＡのIrgacure（商標）369）、及び抑制剤としての0.5重量％のＢＨＴ（ブチルヒドロキシトルエン）から調製した。
上記混合物から、２つの溶液、酢酸ブチル／エタノール混合物（19部／１部）中22重量％溶液（ＭＣ溶液１）及び15重量％溶液（ＭＣ溶液２）を調製した。前記溶液を中程度の撹拌で５分間超音波振動（ＢＲＡＮＳＯＮウルトラソニックス社製Sonifier（商標）”W-250”デジタルによる）を用いて均質化し、0.2μmのフィルターを通して濾過した。
【００２９】
位相構造体フィルムの調製について、ＭＣ溶液１又はＭＣ溶液２を配向層にコートした。これらの実施例において、非接触線状光重合（ＬＰＰ）技術によって作製した配向層を用いた。特異的に、Vanticoにより市販されている光配向材料ＪＰ265（線状光重合性ポリマー）のシクロペンタノン中の２％溶液を3000rpmでガラスプレート上に薄くスピンコートした。プレートを10分間180℃でホットプレート上で暖めた。得られる層は約60nmの厚さを有した。次いで、前記層を30秒間室温で200Ｗ水銀高圧ランプからの直線偏光ＵＶ光により照射した。プレートでのＵＶ光の強度は１mW/cm2であった。光の偏光方向はプレートに垂直な面内である。
【００３０】
混合物／溶液の特定の組成及び対応するフィルム又はコーティングの調製で使用した特定のパラメータは、意図された適した溝形成（例えば、溝の周期の調節された変化、溝の高さ、溝の形状、溝の方向など）を示す表面位相構造を誘導する。
【実施例】
【００３１】
実施例１
この実施例は本発明の拡散反射器の第１例を説明する。
実施例を行うために、上述のＭＣ溶液１を6000rpmで上述の方法で調製したＬＰＰ配向層上に薄くスピンコートした。次いで、前記層を１分間窒素雰囲気下で室温で水銀ランプからの等方性（非偏光）光によって0.7mW/cm2の紫外光強度で照射して架橋性液晶モノマーを架橋した。その後、前記層をエタノールで洗浄して非架橋性材料を除去し、50℃で約５分間アニールして残留溶媒を除去した。接触型ＡＦＭを用いて、下の配向層の方向に引き伸ばされた溝（又はチャネル）が形成されたことを観察した。最後に、約100nm厚さの薄い銀層を溝付き層上に蒸着した。ＡＦＭの研究により、蒸着金属層が溝付き層を完全に覆い、その溝が存在することが示された。
【００３２】
平均１次元電力スペクトル密度関数ＰＳＤ（ｆ）の形式で表される前記サンプルの溝の周波数分布を図４ａに示す。ＰＳＤ関数は表面プロファイルのフーリエ変換の二乗である（導入部分の説明を参照されたい）。この図から、１つよりも多い溝の周波数、すなわち１つよりも多い溝の周期が存在することがわかる。実際、約0.1μm-1〜約0.66μm-1に主要部分を有する溝の周波数の全分布、すなわち約1.5μm〜約10μmの溝の周期の分布が存在する。
【００３３】
図４ｂには、対応する散乱特性、すなわち550nmの波長を有するＰ-偏光（溝の方向に平行）及びＳ-偏光（溝の方向に垂直）光により法線に対して-30°で照射された場合のサンプルからの反射率のビューイング角度依存性が示される。大部分の光は鏡面反射（30°）されず、０°〜60°のビューイング角度に散乱された光の有意な形状を有する広い散乱プロファイルをもたらすように異なる方向に散乱されることが分かる。比較のために、標準白色ＢａＳＯ4からの反射率も示す。さらに、相対的に大きなビューイングゾーン内で、反射率が偏光に依存しないことは、Ｐ-偏光及びＳ-偏光測定から明らかである。
【００３４】
図４ｃのグラフには、非偏光光を-30°で照射し、異なるビューイング角度で観察した場合のサンプルからの反射率の波長依存性が示される。これらの結果は、相対的に大きなビューイングゾーン内で、反射率が実質的に波長に依存しない、すなわち白色外観を有することを示す。より正確には、これら曲線から決定される、Ｄ65光源を用いるＣＩＥ座標（Ｙ，ｘ，ｙ）は、-5°で（2.41，0.308，0.321）、０°で（3.6，0.32，0.329）、５°で（5.64，0.332，0.344）、10°で（9.94，0.326，0.35）、15°で（13.4，0.296，0.328）及び25°で（11.13，0.316，0.323）であり、標準白色ＢａＳＯ4のＣＩＥ座標（Ｙ0，ｘ0，ｙ0）は（1.33，0.314，0.330）である。
【００３５】
（Δｘ，Δｙ）として標準白色からの差を定義する場合（式中、Δｘ＝ｘ−ｘ0及びΔｙ＝ｙ−ｙ0）、示されたデータの比較は、その差が小さい、すなわち（Δｘ，Δｙ）は-5°で（-0.006，-0.009）、０°で（0.006，-0.001）、５°で（0.018，0.014）、10°で（0.012，0.020）、15°で（-0.018，-0.002）及び25°で（0.002，-0.007）であることを示す。
さらに、輝度が標準白色と比較して著しく高められていることは、図４ｂ及び４ｃからも明らかである。輝度ゲインの測定として、輝度比Ｙ／Ｙ0を得ることができ、相対的な比較は、Ｙ／Ｙ0が-5°で1.81、０°で2.71、５°で4.24、10°で7.47、15°で10.08及び25°で8.27である増加を示す。
したがって、実施例１の拡散反射器は、ＢａＳＯ4の標準白色に近い白色外観を有し、同時に広いビューイング角度ゾーンにわたって高い輝度を維持する。
【００３６】
実施例２
実施例２の調製は、ＭＣ溶液１が2000rpmでスピンコーティングされることを除いて実施例１と同様である。得られる溝の周波数分布を図５ａに示す。それは、約0.1μm-1〜約1.3μm-1に主要部分を有する。すなわち、溝の周期は主に約0.8μm〜約10μmにある。法線に対して-30°で照射される場合の対応する散乱特性を図５ｂに示し、光のほとんどの部分が10°〜60°のビューイング角度にほぼ均一に散乱されることがわかる。さらに、反射率がほとんど完全に偏光に依存しないことが、Ｐ-及びＳ-偏光測定から明らかである。Ｐ-及びＳ-偏光光と非偏光光との反射率の差は４％未満である。図５ｃのグラフは、-30°で非偏光光を照射し、異なるビューイング角度で観察した場合のサンプルからの反射率の波長依存性を示す。また、この場合、反射率は実質的に波長に依存しない。すなわち、白色外観を有する。Ｄ65光源を用いるこれらの曲線から決定されるＣＩＥ座標（Ｙ，ｘ，ｙ）は、-5°で（2.6，0.303，0.322）、0°で（3.6，0.304，0.324）、５°で（5.3，0.307，0.327）、10°で（7.7，0.316，0.331）、15°で（12.0，0.339，0.35）及び25°で（21.3，0.313，0.324）である。
【００３７】
標準白色との差に相当する値（Δｘ，Δｙ）は、-5°で（0.011，-0.008）、0°で（-0.010，-0.006）、５°で（-0.007，-0.003）、10°で（0.002，0.001）、15°で（0.025，0.020）及び25°で（-0.001，-0.006）であり、輝度ゲインＹ／Ｙ0は、-5°で1.95、0°で2.71、５°で3.98、10°で5.79、15°で9.02及び25°で16.02である。
したがって、実施例２の拡散反射器も白色外観を有し、同時に広いビューイング角度ゾーンにわたって高い輝度を維持する。
【００３８】
実施例３
この実施例では、ＭＣ溶液１を2100rpmで上述の線状光重合性ポリマー材料ＪＰ265から作製されるＬＰＰ配向層上に薄くスピンコートした。次いで、この層を窒素雰囲気下で室温で水銀ランプからの等方性（非偏光）光によって0.7mW/cm2の紫外線強度で30秒間照射して架橋性液晶モノマーを架橋した。次いで、この層をエタノールで洗浄して非架橋性材料を除去し、その後50℃で約５分間アニールして残留溶媒を除去した。最後に、厚さが約100nmの薄い銀層を前記層上に蒸着した。蒸着後、ＡＦＭ研究により、下の配向層の方向に伸びる溝が架橋性液晶モノマーの層に形成され、この層が蒸着した銀層によって完全に覆われていることが示された。最終サンプルの合計厚さは380nmであった。
【００３９】
前記サンプルは、溝の平均周期Λaが4.3μmであり、溝の平均高さｈaが153nmであった。図６ａにおいて、このサンプルの平均１次元電力スペクトル密度関数、すなわち溝の周波数分布が示される。それは、溝の縦方向に垂直であるＡＦＭ像の平均１次元フーリエ変換の二乗から計算され、0.25μm-1（約４μmの溝の周期に相当する）の主ピークを有する溝の周波数分布を示す。
【００４０】
光学特性、すなわち絶対角反射率を積分球を備えるPerkin-Elmer Lambda 900スペクトロメータを用いて調べた。図６ｂに、法線に対して-30°の角度で550nm波長の緑色光を照射した場合の標準白色ＢａＳＯ4に対する反射率又は輝度のゲインのビューイング角度変化を示す。輝度のゲインは10°及び50°のビューイング角度で４未満であり、25°〜35°の領域で20よりも大きく増加する。
【００４１】
この実施例３のサンプルについて決定されるＣＩＥ座標（Ｙ，ｘ，ｙ）は、-5°で（1.9，0.302，0.320）、0°で（2.7，0.304，0.321）、５°で（3.9，0.309，0.325）、10°で（6.5，0.322，0.337）、15°で（12.3，0.328，0.349）、20°で（18.6，0.301，0.330）及び25°で（27.7，0.337，0.344）であり、標準白色との差を示す（Δｘ，Δｙ）は、-5°で（0.012，-0.010）、0°で（-0.010，-0.009）、５°で（-0.005，-0.005）、10°で（0.008，0.007）、15°で（0.014，0.019）、20°で（-0.013，0.000）及び25°で（0.023，0.014）であり、輝度ゲインの値Ｙ／Ｙ0は、-5°で1.43、0°で2.03、５°で2.93、10°で4.89、15°で9.25、20°で13.98及び25°で20.83である。
【００４２】
実施例４〜６
実施例４〜６として、同様の溝の体積分率を有するが、溝の周期及び高さの異なる分布を有する本発明の拡散反射器の３つのサンプルを調製した。
調製のために、上述のＭＣ溶液２を用いた。前記溶液を、実施例１に記載される配向層上に、スピンコーティング速度を変えて薄くスピンコートした。実施例４では、2000rpmであり、実施例５では、1700rpmであり、実施例６では、1200rpmである。次いで、得られる層を0.7mW/cm2の紫外光照射により60秒間架橋し、その後エタノールで洗浄し、実施例１に記載される同じ方法を用いてアニールした。最後に、約100nmの銀層を前記層上に蒸着した。３つのサンプルは、それぞれ合計厚さが300、320及び350nmであった。
【００４３】
３つのサンプルの30×30μmのＡＦＭ像を図７ａに示す（左側に実施例４、中央に実施例５、右側に実施例６）。ＡＦＭ研究は、前記サンプルが約50％のほとんど同じ溝体積分率を有することを示した。しかし、溝の平均周期Λa及び溝の平均高さｈaは異なっていた。溝の平均周期は、実施例４で1.53μm、実施例５で1.9μm、及び実施例６で2.32μmであった。溝の平均高さは、実施例４で104nm、実施例５で123nm、及び実施例６で147nmであった。
【００４４】
図７ｂには、前記サンプルの１次元電力スペクトル密度関数、すなわち溝の周波数分布が示され、図７ｃには、法線に対して-30°の角度で550nmの波長の光を照射したサンプルの反射率の測定ビューイング角度依存性が示される。図７ｃの矢印は、散乱（非反射）光の最大に相当する散乱角を示す。これらの角度は、図７ｂの１次元電力スペクトル密度関数の最大に相当する平均、又は主周波数と、格子方程式に従って、一致している。
【００４５】
前記サンプルについて決定されたＣＩＥ座標（Ｙ，ｘ，ｙ）、標準白色との差（Δｘ，Δｙ）、及び輝度ゲインの値Ｙ／Ｙ0を以下に示す。
実施例４：（Ｙ，ｘ，ｙ）＝-5°で（5.7，0.334，0.351）、０°で（8.5，0.315，0.343）、及び５°で（10.5，0.287，0.319）；（Δｘ，Δｙ）＝-5°で（0.020，0.021）、０°で（0.001，0.013）、及び５°で（-0.027，-0.011）；Ｙ／Ｙ0＝-5°で4.29、０°で6.39、及び５°で7.89。
実施例５：（Ｙ，ｘ，ｙ）＝-5°で（4.8，0.326，0.333）、０°で（7.6，0.330，0.345）、５°で（11.2，0.318，0.344）、10°で（14.3，0.295，0.327）、55°で（5.5，0.296，0.329）、60°で（3.9，0.312，0.345）及び65°で（2.5，0.326，0.354）；（Δｘ，Δｙ）＝-5°で（0.012，0.003）、０°で（0.016，0.015）、５°で（0.004，0.014）、10°で（-0.019，-0.003）)、55°で（-0.018，-0.001）、60°で（-0.002，0.015）及び65°で（0.012，0.024）；Ｙ／Ｙ0＝-5°で3.61、０°で5.71、５°で8.42、10°で10.75、55°で4.14、60°で2.93及び65°で1.88。
実施例６：（Ｙ，ｘ，ｙ）＝-5°で（4.4，0.309，0.321）、０°で（6.5，0.328，0.332）、５°で（9.9，0.322，0.347）、10°で（15.0，0.325，0.351）、及び15°で（17.9，0.300，0.333）；（Δｘ，Δｙ）＝-5°で（-0.005，-0.009）、０°で（0.014，0.002）、５°で（0.008，0.017）、10°で（0.011，0.021）、及び15°で（-0.014，0.003）；Ｙ／Ｙ0＝-5°で3.31、０°で4.89、５°で7.44、10°で11.28、及び15°で13.46。
【００４６】
実施例７及び８
次の２つのサンプル、実施例７及び実施例８は、同様の溝の周期分布を有するが、異なる溝の高さ分布を有するように調製された本発明の拡散反射器を示す。
スピンコーティング速度を3000rpmとし、架橋のための照射時間を実施例７で120秒間、実施例８で60秒間にしたことを除いて、実施例３に記載される方法に従って、これらのサンプルを作製した。
図８ａには、２つのサンプルについて、１次元電力スペクトル密度関数、すなわち溝の周波数分布が示される。分布の形は両サンプルで非常に似ており、このことはその溝の周期分布に関して同様のトポロジーを有することを意味する。しかし、前記サンプルは、図８ｂに示されるその溝の高さ分布から明らかであるように、溝の高さの点で異なっている。
【００４７】
図８ｃは得られる散乱特性を示す。それは、法線に対して-30°で550nmの波長の光を照射した場合の、Perkin-Elmerスペクトロメータを用いて測定された反射率のビューイング角度変化を示す。比較のため、標準白色ＢａＳＯ4及び薄い銀層を滑らかなガラス基板上に蒸着することによって作製した従来の金属反射器の反射率値もこの図に含まれる。金属反射器及びその強い反射（又はグレア）ピークを比較すると、実施例７のグレアは約80％減少し、実施例８のグレアは約90％減少する。これは、アスペクト比（溝の高さと周期の比）を調整することによって、グレアを相当程度低減でき、より多くの光を非反射方向に向けることができることを示す。
ＣＩＥ座標（Ｙ，ｘ，ｙ）、標準白色との差（Δｘ，Δｙ）、及び輝度ゲインの値Ｙ／Ｙ0は、実施例７について（Ｙ，ｘ，ｙ）＝25°で（20.1，0.290，0.321）、及び30°で（21.6，0.288，0.319）；（Δｘ，Δｙ）＝25°で（-0.024，-0.009）、及び30°で（-0.026，-0.011）；Ｙ／Ｙ0＝25°で15.11、及び30°で16.24；実施例８について、（Ｙ，ｘ，ｙ）＝-5°で（5.1，0.325，0.337）、０°で（6.6，0.340，0.347）、20°で（11.3，0.299，0.338）、及び50°で（10.8，0.284，0.322）；（Δｘ，Δｙ）＝-5°で（0.011，0.007）、０°で（0.026，0.017）、20°で（-0.015，0.008）、及び50°で（-0.030，-0.008）；Ｙ／Ｙ0＝-5°で3.83、０°で4.96、20°で8.50、及び50°で8.12。
【００４８】
記載された特定の実施態様に本発明を限定することを意図しないことは理解されるべきである。これに対して、本発明の精神及び範囲内のすべての修正、均等物、及び代替物を包含することを意図する。本発明が適用されてもよい種々の修正、均等な方法、及び多くの構造体は、本明細書を精査することによって、本発明が向けられる当業者にとって極めて明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】格子方程式に従ういくつかの回折次数を示す単一周波数正弦波回折格子の概略図である。
【図２】モノマー波形技術によって作製された位相構造体フィルムの例を示す原子間力顕微鏡像（30×30μm）である。
【図３】白線で示されるトレースに沿った図２に示される溝付き構造体のＡＦＭ断面プロファイルを示す。
【図４ａ】本発明の拡散反射器の例（実施例１）の溝の周波数分布のグラフであり、平均１次元電力スペクトル密度関数１Ｄ-ＰＳＤ（ｆ）と表される。
【図４ｂ】法線に対して-30°で照射した場合の実施例１の反射率対ビューイング角度のグラフである。
【図４ｃ】-30°で照射し、５°〜25°の異なるビューイング角度で観察した場合の実施例１の反射率の波長依存性のグラフである。
【図５ａ】本発明の拡散反射器の別の例（実施例２）の溝の周波数分布のグラフであり、１次元電力スペクトル密度関数１Ｄ-ＰＳＤ（ｆ）と表される。
【図５ｂ】法線に対して-30°で照射した場合の実施例２の反射率対ビューイング角度のグラフである。
【図５ｃ】-30°で照射し、５°〜25°の異なるビューイング角度で観察した場合の実施例２の反射率の波長依存性のグラフである。
【図６ａ】本発明の拡散反射器のさらに別の例（実施例３）の溝の周波数分布のグラフであり、１次元電力スペクトル密度関数１Ｄ-ＰＳＤ（ｆ）と表される。
【図６ｂ】法線に対して-30°で照射した場合の実施例３の反射率におけるゲインのビューイング角度変化のグラフである。
【図７ａ】本発明の拡散反射器の３つの別の例（実施例４〜６）の原子間力顕微鏡象（30×30μm）を示す。
【図７ｂ】実施例４〜６の溝の周波数分布のグラフであり、１次元電力スペクトル密度関数１Ｄ-ＰＳＤ（ｆ）と表される。
【図７ｃ】法線に対して-30°で照射した場合の実施例４〜６の反射率対ビューイング角度のグラフである。
【図８ａ】本発明の拡散反射器のさらに２つの別の例（実施例７及び８）の溝の周波数分布のグラフであり、１次元電力スペクトル密度関数１Ｄ-ＰＳＤ（ｆ）と表される。
【図８ｂ】実施例７及び８の溝の高さ分布のグラフである。
【図８ｃ】法線に対して-30°で照射した場合の実施例７及び８の反射率対ビューイング角度のグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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2005526275.tif 000011
【図４ｂ】
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【図４ｃ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図６ｂ】
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【図７ｂ】
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【図７ｃ】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図８ｃ】
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【国際調査報告】
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2005526275.tif 000026
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