(57)【要約】本発明は、視差光学部品を使用する光アライン可能な材料に配向パターンを生成する方法を提供する。本発明は、さらに、視差光学素子と、パターン化された光学的異方性特性を持つ素子とを含む光学デバイスを提供する。そのようなデバイスは、様々なアプリケーションに対して有効な、角度依存の光学的異方性特性を有する。
2017517024.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光アライメント層に配向パターンを生成する方法であって、
光アライメント層（１、３１）を提供する工程と、
視差光学素子（３、２３、３２）を提供する工程と、
光アライメント層から適切な距離をおいて視差光学素子を配置する工程と、
視差光学素子の基準面に対する第一の入射角（８）での第一の偏光方向（７）のアライニング光（６）による視差光学素子の照射工程と、を含み、
光アライメント層の第一の領域に異方性を誘導するためにアライニング光が光アライメント層の表面上の第一の領域（９、３４）に向けられる
方法。
【請求項２】
視差光学素子がマイクロレンズ、レンチキュラーレンズ（３３）または視差バリア板（３、２３）を含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
光アライメント層（１、３１）が視差光学素子（２３、３２）と組み合わされる、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
光アライメント層および視差光学素子の相互の位置および配向を変化させることなく、視差光学素子（３、２３、３２）が視差光学素子の基準面に対する第二の入射角（１８）で第二の偏光方向（１７）のアライニング光（１６）によって照射され、光アライメント層の第二の領域に異方性を誘導するために、光アライメント層（１、３１）上の第二の領域（１１、３６）にアライニング光が向けられる追加的な工程によって特徴付けられる、先行する請求項のいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
追加的な領域にアライメントを生成するために追加的な偏光方向のアライニング光が追加的な角度で入射する一つ以上の追加的な照射工程によって特徴付けられる、請求項４記載の方法。
【請求項６】
パターンを含むフォトマスクがアライニング光を局所的に遮るために使用され、第一の領域の第一の区域のみが照射される、請求項１〜３のいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
視差光学素子がフォトマスクを伴ってまたは伴わずに第一の入射角で、だが第二の偏光方向のアライニング光によって照射され、第一の区域におけるものとは異なる配向方向を持つ第二の区域に異方性を誘導するために、アライニング光が光アライメント層上の第一の領域内の第二の区域に向けられる、請求項６記載の方法。
【請求項８】
光アライメント層および視差光学素子の相互の位置および配向を変化させることなく、第一のならびに場合により第二のおよびさらなる照射工程がアライニング光の第二のおよび場合によりさらなる入射角に対して適用され、アライニング光が第一のならびに場合により第二のおよびさらなる照射工程において異なる偏光方向を有する、請求項７記載の方法。
【請求項９】
アライニング光（２６）が視差光学素子（３、２３、２）を通過することなく、好ましくは視差光学素子を使用する照射に使用される偏光方向（１０、３５、３７）とは異なる偏光方向（２７、３０）で光アライメント層（１）に照射される照射工程によって特徴付けられる、先行する請求項のいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
光学デバイス（４０、６０、８３、９０）であって、
視差光学素子（４２、６２、９２）と、
パターン化された光学特性を持つ光学素子（４１、６１、９１）と、
を含み、パターンに光学特性が異方性である少なくとも一つの域を含む
光学デバイス。
【請求項１１】
視差光学素子がマイクロレンズ、レンチキュラーレンズまたは視差バリア板を含む、請求項１０記載の光学デバイス。
【請求項１２】
パターン化された光学特性を持つ光学素子がパターン化されたリターダ（９１）である、請求項１０または１１記載の光学デバイス。
【請求項１３】
パターン化された光学特性を持つ光学素子がパターン化された偏光子（４１、６１）である、請求項１０または１１記載の光学デバイス。
【請求項１４】
パターン化された光学特性を持つ光学素子が液晶ポリマーを含む、請求項１０〜１３のいずれか１項記載の光学デバイス。
【請求項１５】
液晶ポリマーがダイクロイックおよび／または蛍光染料を含む、請求項１４記載の光学デバイス。
【請求項１６】
セキュリティ情報を含むセキュリティデバイスか、偏光符号化された情報を復号化するための分析器（８３）かのいずれかとしての、セキュリティ適用のための請求項１０〜１５のいずれか１項記載のデバイスの使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
技術分野
本発明は、視差光学部品を使用する光アライン可能な材料に配向パターンを生成する方法に関する。本発明は、さらに、パターン化された異方性特性と視差光学部品とを持つ光学デバイスに関する。本発明のデバイスは、様々な適用に対して有効な、角度依存の光学的異方性特性を有する。
【０００２】
発明の背景
パターン化された異方性特性を持つ素子は、例として、局所的に異なる光学軸方向を持つ重合したまたは架橋した液晶を含む層を包含する光学素子として公知である。そのような層は、例として、局所的に異なるアライメント方向を呈するアライメント層上に架橋性液晶材料を適用することによって調製される。液晶材料は、下層のアライメント層の局所的なアライメント方向を採用し、配向を固定するために架橋される。
【０００３】
そのような種類の光学素子は、大量に作製され、見る者の左右の目に対して画像情報を符号化するために主にパッシブ３Ｄディスプレイの偏光変換用に使用される。
【０００４】
当技術分野において公知の、配向パターンを光アライン可能な材料の層に生成するための異なる方法がある。概して、配向パターンは、光アライメント層の異なる領域を異なる偏光方向を持つアライニング光に露光することによって達成される。例として、米国特許第７，３７５，８８８号では、これは、各々が独自の偏光方向を使用する続く露光工程で異なるフォトマスクで光アライメント層の一部を覆うことによって実行される。
【０００５】
米国特許第７，３７５，８８８号では、分析器を回転させることによって画像を交互に見ることができるように少なくとも二つの画像が保存される、パターン化された異方性を含む層を持つ光学素子が開示されている。画像は、例として、パターン化された異方性を持つ層内の交互ストライプに含まれる。そのような素子の製造方法は、米国特許第７，３７５，８８８号に記載されるように、個別の画像を対応する専用のストライプに転送するためにマスクの正確なアライメントを要する、個別の光マスクを持つ続く露光工程を含む。
【０００６】
発明の概要
本発明の目的は、光アライン可能な材料を含む層における配向パターンの簡便な生成方法を提供することである。本発明のもう一つの目的は、異方性特性を含む新規光学デバイスを提供することである。
【０００７】
本発明の方法では、視差光学部品は、対応する領域に異方性を生成するために、アライニング光を光アライメント層の特定の領域に向けるべく使用される。異なる領域は、視差光学素子に対するアライニング光の入射の角度によって選択される。異なる入射角のアライニング光は、例として、非コリメート光を使用することによって、続く露光工程でまたは同時に適用されることができる。これにより、フォトマスクの置き換えや再配置をすることなく、異なる角度からの照射だけで、アライメントパターンを光アライメント層、例としてストライプの形態、に生成することが可能になる。
【０００８】
視差光学部品は、当技術分野において周知であり、多くの場合、異なる視野画像を分離するために特定の視域に光を導くべく使われる。適用は、例として、裸眼立体ディスプレイや、視野角を変化させることによって異なる画像を見ることができる、インターレース画像を持つ反転画像である。
【０００９】
本発明の関連では、視差光学素子という用語は、視差光学部品を提供し、光を入射角の関数として異なる領域に導く特性を有する光学素子に対して使用される。視差光学素子の例は、視差バリア、レンチキュラーレンズアレイ、回折格子板およびマイクロレンズアレイである。以下においては、ＰＯＥという用語は、視差光学素子の略語として使用される。
【００１０】
本発明のデバイスは、ＰＯＥと、パターン化された光学特性を持つ光学素子とを含む。パターンは、光学特性が異方性である少なくとも一つの区域を含む。しかし、パターンにおいてはいかなる異方性特性もない区域があってもよい。異方性であることができる特性は、吸収、散乱、反射、発光および屈折率を包含する。好ましくは、異方性特性の対称軸の配向方向が異なる、異方性特性を持つ少なくとも二つの区域がある。一軸異方性特性に対しては、対称軸は、例えば、一軸リターダのケースの光学軸のようによく定義されている。もう一つの例は、偏光層のケースの消光軸である。異方性が二軸、例えば、二軸リターダ、のケースでは、対称軸という用語は、主軸の一つを指す。ＰＯＥおよび光学素子は、互いの後ろに配置され、それらは少なくとも一部が互いに重なる。本発明のデバイスは、入射光との相互作用のために光学素子のパターンの具体的な領域を選択するために視差光学部品を使用する。光は、入射光学素子側からまたはＰＯＥ側からデバイスへ入射するものであることができる。
【００１１】
本出願の関連では、「配向方向」という用語は、異方性特性の対称軸を指す。「配向パターン」という用語は、配向方向において異なる少なくとも二つの域を含むパターンを意味する。
【００１２】
パターン化された光学特性を持つ光学素子における配向パターンは、好ましくは光アライメント方法によって光アライン可能な材料を含む層に生成される。あるいは、配向パターンは、他の好適な方法、例として、インプリンティング、ブラッシング、フォトリソグラフィまたは異方性の表面構造を生成するための他の方法によって生成されることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
本発明は、添付図面の図によってさらに説明される。様々な特徴が必ずしも原寸に比例して描かれていないことを強調しておく。
【図１】図１ａに視差バリア板および光アライメント層の配置、図１ｂに第一の入射方向からの第一の照射、図１ｃに第二の入射方向からの第二の照射、図１ｄに生成された配向パターンを示す、本発明の方法の工程を図示する。
【図２】図２ａに光アライメント層が取り付けられた視差バリア素子、図２ｂに第一の入射方向からの第一の照射、図２ｃに視差バリア板の逆側からの第二の照射、図２ｄに生成された配向パターンを示す、本発明の方法の変形態様の工程を図示する。
【図３】光アライメント層がレンチキュラーレンズのアレイを含むＰＯＥと組み合わされる、図３ａ〜３ｅに図示される方法の例の工程を説明する。
【図４】異方性の光学素子がＰＯＥのレンチキュラーレンズの焦点面にない、第一の好ましい実施態様のデバイスを示す。
【図５】広範囲の入射角に対して機能する、第一の好ましい実施態様のデバイスを示す。
【図６】第一の好ましい実施態様のデバイスが冊子のもう一つのページ上に配置されたパターン化されたリターダにある隠し情報を分析するために冊子に組み入れられる例を示す。
【図７】光学素子がパターン化されたリターダ層である、第二の好ましい実施態様のデバイスを示す。
【００１４】
発明を実施するための形態
本発明の第一の態様によって、光アライメント層に配向パターンを生成する方法が提供される。
【００１５】
本発明の方法は、
光アライメント層を提供する工程と、
視差光学素子を提供する工程と、
光アライメント層から適切な距離をおいて視差光学素子を配置する工程と、
視差光学素子の基準面に対する第一の入射角での第一の偏光方向のアライニング光による視差光学素子の照射工程とを含み、光アライメント層の第一の領域に異方性を誘導するためにアライニング光が光アライメント層の表面上の第一の領域に向けられる。
【００１６】
本出願の関連では、光アライメント層という用語は、それが既にアライニング光に露光されたか否かにかかわらず、光アライン可能なおよび／または光アラインされた材料を含む層に対して使用される。それゆえに、本明細書において使用される光アライメント層は、アライニング光に露光されない限り異方性特性を有しなくてもよく、アライニング光に露光された後に異方性特性を有する。光アライメント層は、薄い層として基材に適用されることができる。光アライメント層が十分に厚く、機械的に安定しており、追加的な支持なしで取り扱われることができることも可能である。後者のケースでは、光アライメント層は、基材の機能も有する。
【００１７】
光アライン可能な材料は、光の偏光に感度があり、適切な波長の偏光光に露光される際に異方性特性が誘導されることができる材料である。「光アラインされた材料」という用語は、アライニング光への露光によってアラインされた光アライン可能な材料を指すために使用される。
【００１８】
本出願の関連では、「アライニング光」という用語は、光アライン可能な材料に異方性を誘導することができ、少なくとも一部が直線的にまたは楕円状に偏光される光を意味する。アライニング光が楕円状に偏光されるケースでは、偏光方向は、偏光楕円の主軸である。好ましくは、アライニング光は、５：１以上の偏光度で直線的に偏光される。アライニング光の波長、光度およびエネルギーは、光アライン可能な材料の感光性に依存して選ばれる。通常、波長は、紫外線Ａ、紫外線Ｂおよび／もしくは紫外線Ｃの範囲または可視範囲にある。好ましくは、アライニング光は、波長４５０ｎｍ未満の光を含む。アライニング光が波長４００ｎｍ未満の光を含むとより好ましい。
【００１９】
本発明の方法およびデバイスは、ＰＯＥを利用する。第一のタイプの好適なＰＯＥは、透過した光をレンズの焦点面の特定の領域に集束させる、レンズおよびレンズのアレイ、とりわけマイクロレンズおよびレンチキュラーレンズのような集束要素を包含する。光の入射角を変化させる際に、光が投射される領域は、それに応じて移動する。ＰＯＥは、光学的に異方性のレンズを含むこともでき、好ましくは、これらは光学的に異方性のレンチキュラーレンズである。
【００２０】
もう一つのタイプのＰＯＥは、遮光部位によって分離された複数個の光透過部位を含む、視差バリア板である。好ましくは、部位は、ストライプの形態を有する。視差バリア板がスクリーンから距離を置いて配置され、斜めに照らされる場合、光透過部位は、視差でスクリーンに投射される。視差は、光の入射角に依存するので、スクリーン上の照らされる領域は、光の入射角の関数として移動する。通常、遮光部位は、支持上に配置され、光を吸収および／または反射することができる。透過の作用のためには、支持は、透過性でなければならないが一方で、反射の作用であれば、これを要しない。ＰＯＥは、一つ以上の視差バリア板を含むことができる。ＰＯＥが二つ以上の視差バリア板を含む場合、それらは、好ましくは互いから距離を置いて配置され、他の方向が第二のバリア板の遮光部位によって遮られるので、第一のバリア板を通過する入射光が特定の方向にさらに導かれる。例として、これにより、光のコリメーション度を増加させることが可能になる。例として、透明基材の両側に視差バリア板を有することが可能であるが、視差バリア板は、互いから物理的に分離されることも可能である。当技術分野において公知の任意の方法を使用して、例として、印刷または局所的な材料蒸着のための他の方法によって遮光部位を生成することができる。あるいは、遮光材料は、まず遮光部位のために所望のそれより大きい範囲に適用させ、続いて適切な手段、例えば、ドライまたはウエットエッチング、局所的なアブレーションまたは脱金属化によって除去される。代替として、光透過性部位は、光吸収または反射板の全深さで材料が除去され、従って穴が作られる範囲であってもよい。
【００２１】
本発明の方法およびデバイスに使用される視差バリア板では、光透過性および遮光部位の幅は、同じまたは互いに異なることができる。光アライメント層（方法）またはパターン化された光学特性を持つ素子（デバイス）において二つの種類の領域のみが異なる入射角によりそれぞれ区別されなければならない場合、光透過性および遮光部位の幅は、好ましくは同一である。二つ以上の領域が二つ以上の入射角によって扱われる場合、遮光部位の幅は、好ましくは透過性部位のそれより広い。好ましくは、遮光および光透過性部位の幅の和に対する遮光部位の幅の比率は、０．６以上、０．７以上であるとより好ましく、０．８以上であると最も好ましい。
【００２２】
本発明の方法に対して合理的な範囲の入射角に十分な視差効果を提供するために、視差板は、光アライメント層からの適切な距離を有する。適切な距離は、視差板の光透過性および遮光部位の幅に依存する。視差板と光アライメント層との間の空間が空気で満たされている場合、視差板と光アライメント層との間の距離は、好ましくは視差板の光透過性部位の幅の０．２倍より大きい。距離が光透過性部位の幅の０．４倍より大きいとより好ましく、視差板の光透過性部位の幅の０．６倍より大きいと最も好ましい。視差板と光アライメント層との間に絶縁材料、例えば、ガラスまたはプラスチックがある場合、視差板と光アライメント層との間の距離は、好ましくは視差板の光透過性部位の幅の０．５倍より大きい。距離が光透過性部位の幅の０．８倍より大きいとより好ましく、視差板の光透過性部位の幅の１倍より大きいと最も好ましい。
【００２３】
ＰＯＥのさらにもう一つの例は、回折構造、例えば、回折格子板を含む。回折された光は、デバイスから距離を置いて位置付けられたスクリーンの特定の領域のみに当たる。光回折は、光の入射角に依存するので、光が回折されるスクリーン上の領域は、光の入射角の関数としてのそれらの位置を変化させる。
【００２４】
理想的には、本発明の方法およびデバイスに使用されるＰＯＥは、アライニング光の偏光状態に影響を及ぼさない。よって、ＰＯＥに使用される材料は、好ましくは低い光学複屈折を有するか、まったく有しない。
【００２５】
光アライメント層は、ＰＯＥを取り付けられることができまたはＰＯＥから分離されることができる。後者のケースでは、光アライメント層およびＰＯＥは、移動し、互いから独立して位置付けられることができる。さらに、光アライメント層がＰＯＥから分離される場合、本発明の方法のためにＰＯＥを多数回使用することができるという利点がある。
【００２６】
好ましくは、光アライメント層は、ＰＯＥと組み合わされる。これは、光アライメント層が本発明のデバイス用の素子を製造するために使用される場合、特に有利である。ＰＯＥが光アライメント層と組み合わされるので、ＰＯＥを通った照射によって光アライメント層に生成されたパターンは、既に完璧にＰＯＥとアラインされている。それ故に、パターンを生成する方法と、パターンを分析するデバイスとにおいて同じＰＯＥが使用される。
【００２７】
ＰＯＥと光アライメント層とを組み合わせるとき、ＰＯＥの光学活性部と光アライメント層の表面との間に適切な距離がある。この目的のために、ＰＯＥは、厚さを持つデバイスとして提供されることができ、光アライメント層がＰＯＥデバイスの所望の表面に適用されるとき、それは、ＰＯＥからの適切な距離を有する。あるいは、光アライメント層が適切な距離を提供するために適用されるよう意図されるＰＯＥの側に追加的な層が適用されることができる。光アライメント層は、例として、コーティングまたは印刷によって、ＰＯＥ上に直接作られることができる。あるいは、光アライメント層を持つ基材または光アライン可能な材料を含む基材は、ＰＯＥに積層されることができる。ＰＯＥがマイクロレンズアレイまたはレンチキュラーレンズアレイであるケースでは、多数の適用に対して、光アライメント層は、好ましくはレンズアレイの焦点面に位置付けられる。
【００２８】
好ましくは、本発明の方法は、光アライメント層および視差光学素子の相互の位置および配向を変化させることなく、視差光学素子が視差光学素子の基準面に対する第二の入射角でアライニング光によって照射され、異方性を作る光アライメント層の表面上の第二の領域にアライニング光が向けられる、追加的な工程を含む。追加的な領域にアライメントを生成するために、アライニング光が追加的な角度で入射する、追加的な露光工程を追加することができる。アライニング光の偏光方向は、露光工程の各々で同じであることができまたはそれらは、二つ以上の露光工程で異なることもできる。先の露光の各々について、アライメント層と視差光学素子との間の相対位置および配向は、同じである。
【００２９】
第一のおよび第二の入射角は、互いに異なる。それゆえに、第一のおよび第二の領域は、同一ではない。幾分かの領域の重なりがあってもよいものの、第一の領域の面積と重ならない、第二の領域の少なくとも一部がある。第一の領域の面積と重なる第二の領域の一部の全面積は、好ましくは第二の領域の全面積の５０％未満であり、３０％未満がより好ましく、１０％未満が最も好ましい。
【００３０】
好ましくは、アライニング光がＰＯＥを通過することなく光アライメント層に照射される、一つの露光工程がある。アライニング光は、ＰＯＥを通っても照射される、光アライメント層の同じ側に照射されることができる。好ましくは、アライニング光は、ＰＯＥを通って照射されるそれとは逆の、光アライメント層の側に照射される。アライニング光は、光アライメント層の全域またはその特定の区域のみに照射されることができる。光アライメント層のさらなる区域が異なる偏光方向のアライニング光によって照射される、一つ以上の続く工程を追加することがさらに可能である。これらの露光工程で照射される区域を画定するために、例として、フォトマスクを使用することができる。好ましくは、ＰＯＥなしの照射に使用されるアライニング光の偏光方向は、ＰＯＥを通る照射に使用されるそれらの各々とは異なる。ＰＯＥありおよびなしの露光工程は、任意の順序であることができる。例として、第一の露光工程は、ＰＯＥなしで、ＰＯＥありの露光工程が続くことができる。好ましくは、最後のＰＯＥありの露光工程の後にＰＯＥなしの露光工程がある。
【００３１】
図１ａ〜１ｄの図面は、本発明の方法の例を図示する。図１ａでは、基材２上の光アライメント層１から距離を置いて配置される、ＰＯＥ３として視差バリア板が使用される。視差バリア板は、結果的に遮光ストライプ５および透明ストライプ４になる、遮光材料のストライプを透明支持上に有する。図１ｂでは、コリメートアライニング光６は、ＰＯＥ表面の法線に対して第一の入射角８でＰＯＥに入射する。アライニング光の偏光方向７は、図面平面にあると仮定される。光が範囲５で遮られるので、透明部位４を通って透過した光は、光アライメント層の第一の領域９のみにおいて配向方向１０に異方性を作る。図面は、配向方向が図面の平面にあることを示すものの、光アライメント層に使用される光アライン可能な材料のタイプに依存して、配向が図面平面に垂直であることも可能であることがわかる。図１ｃは、第二の入射角１８で入射する第二の偏光方向１７を持つコリメートアライニング光１６による第二の照射を説明する。偏光方向は、円１７によって示されるように、図面平面に垂直であると仮定される。視差により、ＰＯＥの透明ストライプ４を通って透過したアライニング光は、第二の領域１１を照射し、第一の領域９に作られる配向方向１０に垂直な配向方向１２を持つ光アライメント層１に異方性を作る。結果として、図１ｄに示されるように、互いに垂直である配向方向１０および１２をそれぞれ持つストライプ９および１１を有する光アライメント層１に配向パターンが作られる。二つの照射工程におけるアライニング光の二つの具体的な偏光方向が説明を容易にするために選ばれている。しかし、偏光方向の任意の他の組み合わせ、とりわけ互いに垂直である必要のない二つの偏光方向を選ぶことができる。
【００３２】
図２ａ〜２ｄの図面は、本発明の方法のもう一つの変形態様を図示する。図１における例と反対に、ＰＯＥ２３は、遮光材料のストライプを持つ透明基材２２を含み、従ってストライプの形態の光透過部位４および遮光部位５を形成する。透明基材２２は、特定の入射角を持つ光に対するバリアパターン（裏側）の逆側に所望の視差を提供する厚さを有する。そのようなＰＯＥは、例として染料、とりわけ黒い染料を使用して、不透明ストライプが印刷された、例として透明なホイルであることができる。光アライメント層１は、ＰＯＥ２３と組み合わされる。これは、例としてコーティングもしくは印刷方法または積層プロセスによって、基材２２の裏側に光アライメント層を直接生成することで実行される。図２ｂでは、コリメートアライニング光６は、ＰＯＥ表面の法線に対して第一の入射角８でＰＯＥに入射する。アライニング光の偏光方向７は、図面平面にあると仮定される。光が範囲５で遮られるので、透明部位４を通って透過した光は、光アライメント層の第一の領域９のみにおいて配向方向１０に異方性を作る。アライニング光２６は、ＰＯＥを通過しないが、基材２２の裏側のアライメント層１に直接照射される、追加的な照射工程が図２ｃに図示される。円２７は、図面平面に垂直な偏光方向を示すが、任意の他の偏光方向も可能である。アライニング光２６は、第一の領域９に既に確立された配向方向１０に垂直な配向方向１２を持つ光アライメント層１の領域１１に異方性を作る。結果として、図２ｄに示されるように、互いに垂直である配向方向１０および１２をそれぞれ持つストライプ９および１１を有する光アライメント層１に配向パターンが作られる。先の例にあるように、二つの照射工程におけるアライニング光の二つの偏光方向が説明を容易にするために選ばれている。しかし、偏光方向の任意の他の組み合わせ、とりわけ互いに垂直である必要のない二つの偏光方向を選ぶことができる。
【００３３】
本発明の方法の第三の例が図３に図示される。この例におけるＰＯＥ３２は、図３ａに示されるようにレンチキュラーレンズのアレイ３３を含む。以下の記載に対して、ＰＯＥの「前側」という用語は、図３ａにおいては上部である、レンチキュラーレンズを呈するＰＯＥの側を意味する。図３ａにおいてはＰＯＥの下部であるＰＯＥ３２の逆側に対しては、「裏側」という用語が使用される。この用語は、記載を容易にするためのみのものであり、本発明の範囲のいかなる限定をも意味するものではない。図３ａは、さらにＰＯＥが光アライメント層３１と組み合わされることを示す。光アライメント層は、例として、コーティング、印刷または積層によって、ＰＯＥの裏側に適用される。ＰＯＥの形状寸法は、第一の入射角８で入射し、第一の偏光方向７を有するアライニング光６によるＰＯＥの第一の照射の際に、アライニング光は、図３ｂに図示されるように、第一の領域３４に向け直される。アライニング光の第一の偏光方向７は、図面平面にあると仮定される。アライニング光は、配向方向３５を持つ領域３４に異方性をもたらす。図３ｃは、第二の入射角１８で入射し、第二の偏光方向１７を有するアライニング光１６によるＰＯＥの第二の照射を説明する。第二の偏光方向１７は、図３ｃに円で示され、図面平面に垂直であると仮定される。ＰＯＥの形状寸法に従って、アライニング光は、それが配向方向３７に異方性を作る、光アライメント層の第二の領域３６に向け直される。方法の例は、図３ｄに説明されるように、第三の照射工程を組み入れる。第三の照射工程では、アライニング光は、ＰＯＥを通過しないが、光アライメント層が取り付けられたＰＯＥの裏側に照射される。アライニング光２６は、アライメント層平面に垂直に入射することができ、第三の偏光方向３０を有する。照射の際、それまで露光されなかった領域３８に、第三の配向方向３９に異方性が作られる。図３ｅは、三つの照射工程によって光アライメント層３１に作られる、ストライプの形態の配向パターンを示す。対応する配向方向によって画定された、三つのタイプの領域３４、３６、３８がある。図３ｂ〜３ｅに示された偏光方向は、例のみとして選ばれており、本発明の範囲を限定するものではない。照射工程のいずれにおいても、任意の他の偏光方向が可能だったであろう。
【００３４】
本発明の方法の第一の好ましい実施態様によると、透明および不透明域のパターンを含むマスクは、ＰＯＥの光学機能に従って、アライニング光の入射角によって選択されたそれら領域の第一の区域のみを照射するために、アライニング光を局所的に遮るべく使用される。
【００３５】
マスクが光アライメント層と密接に接触して位置付けられ、アライニング光が高いコリメーション度を有する場合、ミクロメートル範囲のパターン構造でさえも理想的には光アライメント層に転送されることができる。しかし、ミクロメートル範囲のパターン分解能が所望されない場合、より低い光コリメーション度および／または光アライメント層からのマスクのより大きい距離は、十分な再生品質をなおも提供することができる。例として、マスクが光アライメント層から数センチメートル分離される場合でさえ、コリメーション度が十分に高い限り、マスクパターンを光アライメント層の平面に投射することが可能である。よって、ＰＯＥおよび光アライメント層に対するマスクの位置には幾分かの柔軟性がある。マスクは、マスクの光アライメント層との密接な接触を可能にする、ＰＯＥと光アライメント層との間に位置付けられることができる。しかし、光アライメント層とは逆のＰＯＥの側にマスクが位置付けられることが好ましい。アライニング光は、まずマスクを、その後、それが光アライメント層に当たる前にＰＯＥを通過する。
【００３６】
好ましくは、方法の第一の好ましい実施態様は、マスクが除去されるか、変えられるか、置き換えられるかのいずれかで、光アライメント層および視差光学素子の相互の位置および配向を変化させることなく、視差光学素子がなおも第一の入射角で第二の偏光方向のアライニング光によって照射され、第一の区域におけるものとは異なる配向方向を持つ第二の区域に異方性を誘導するために、アライニング光が光アライメント層上の第一の領域内の第二の区域に向けられる、第二の照射工程を含む。それゆえに、配向パターンは、光アライメント層の第一の領域に生成される。異なる配向方向を持つ区域の数は、各々がアライニング光の異なる偏光方向および異なるもしくは変えられたマスクパターンを持つまたはマスクなしである、第三のおよびさらなる照射工程を追加することによって増加させることができる。
【００３７】
方法は、アライニング光の第二の入射角のための第一のならびに場合により第二のおよびさらなる照射工程によってさらに拡張されることができる。第一の、第二のおよびさらなる照射工程は、先の記載に従うが、これは、アライニング光が照射工程の各々において異なる偏光方向を有することを意味する。これは、光アライメント層上の第二の領域内に異方性軸の配向パターンを生成する。
【００３８】
追加的な領域をパターン化することが所望される場合、第一の、第二のおよび場合によりさらなる照射工程は、先に記載されたように、光アライメント層および視差光学素子の相互の位置および配向を変化させることなく、アライニング光の第三のおよびさらなる入射角のために適用されることができる。同じマスクが異なる入射角での照射に使用されることができる。
【００３９】
好ましくは、アライニング光がＰＯＥを通過することなく光アライメント層に照射される、一つの露光工程がある。アライニング光は、ＰＯＥを通っても照射される、光アライメント層の同じ側に照射されることができる。好ましくは、アライニング光は、ＰＯＥを通って照射されるそれとは逆の、光アライメント層の側に照射される。アライニング光は、光アライメント層の全域またはその特定の区域のみに照射されることができる。光アライメント層のさらなる区域が異なる偏光方向のアライニング光によって照射される、一つ以上の続く工程を追加することがさらに可能である。これらの露光工程で照射される区域を画定するために、例として、フォトマスクを使用することができる。好ましくは、ＰＯＥなしの照射に使用されるアライニング光の偏光方向は、ＰＯＥを通る照射に使用されるそれらの各々とは異なる。ＰＯＥありおよびなしの露光工程は、任意の順序であることができる。例として、第一の露光工程は、ＰＯＥなしで、ＰＯＥありの露光工程が続くことができる。好ましくは、最後のＰＯＥありの露光工程の後にＰＯＥなしの露光工程がある。
【００４０】
最も単純なケースでは、対応する領域の特定の区域に異方性を生成する、アライニング光の各入射角に対するＰＯＥありの第一の照射工程のみがある。区域は、好ましくは各照射工程に対して異なる、フォトマスクのパターンによって画定される。ＰＯＥなし、マスクなしだが、ＰＯＥありの照射に使用されたのとは異なる偏光方向のアライニング光による追加的な照射は、ＰＯＥありの工程で照射されなかった各領域のそれらの区域にも異方性を生成する。当技術分野において公知であるように、二つの異なる偏光方向のアライニング光に続いて露光される区域の異方性軸は、最適バランスが光アライン可能な材料の特質に依存することができる一方で、第一のおよび第二の露光工程の露光エネルギーのバランスが適切に取られるならば、第一の露光工程中に確立された異方性軸方向を実質的に維持することができる。アライニング光の同じ偏光方向がＰＯＥありの照射の各入射角に対して適用された場合、これは、結果的に、異方性軸の方向によって異なる、二つのタイプの区域を有する異方性軸の配向パターンになる。
【００４１】
第一の好ましい実施態様の方法によって、配向パターンの形態の情報を光アライメント層の異なる領域に転送することが可能である。異なる領域が異なる入射方向に個別に露光されるため、光アライメント層へ転送された情報は、各入射角に対して異なることができる。
【００４２】
第一の好ましい実施態様の方法によって、米国特許第７，３７５，８８８号に記載される素子のために要するそれらのように、交互ストライプおよび異なる配向方向を持つパターン化された光アライメント層を製作することがとりわけ可能である。新規の方法は、マスクの正確な配置を要せず、それ故に、レジスタマークの必要がないことが利点である。
【００４３】
本発明の方法の第二の好ましい実施態様では、アライニング光は、電子空間光変調器、例えば、透過性または反射型液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、デジタルミラーデバイス（ＤＭＤ）または有機発光デバイス（ＯＬＥＤ）によって空間的に変調される。本実施態様の目的は、第一の好ましい実施態様と同じであり、すなわちアライニング光を変調して、各領域の所望の区域のみがアライニング光によって照射される。静的空間光変調器と見なすことができる第一の好ましい実施態様のマスクと比較して、電子空間光変調器は、情報を表すパターンの生成に対する、はるかに高い柔軟性という利点を有する。それ故に、作製されるデバイスが各々個別の情報を要する場合、マスクを製造することなく、情報を表す光変調パターンを非常に速く生成することができるため、マスクに代わる電子空間光変調器の使用は、とりわけ有効である。電子空間光変調器が多数の製品、とりわけ投射アプリケーションに使われているため、単一の筐体に光源、空間光変調器および投射光学部品を含む装置は、空間的に変調されたアライニング光を提供するために使用されることができる。方法の第二の好ましい実施態様が第一の好ましい実施態様の方法に非常に類似しているので、第一の好ましい実施態様の記載にある詳細および変形態様は、マスクの詳細に言及するとき以外は、第二の好ましい実施態様にも適用する。
【００４４】
具体的な照射方法とは無関係に、光アライメント層に誘導された異方性は、光アライメント層と接触する従材料へさらに転送されることができる。結果として、従材料も異方性特性を呈する。従材料は、それを偏光光に露光するまたは光アラインされた材料の表面と接触するようになる前に、光アライン可能な材料と混合されていることができる。それ故に、本発明の方法の先に記載した実施態様の各々は、例として化学光への露光によって、従材料に異方性特性を確立し重合を開始させるための任意の加熱および硬化工程を包含する、従材料が光アライメント層の上部に適用される追加的な工程によって拡張されることができる。従材料は、コーティングおよび／または印刷によって適用されることができるが、光アライメント層の全面積を覆わなくてもよい。従材料の特質に依存して、不活性雰囲気、例えば、窒素または真空で重合を実施することが有用であることができる。
【００４５】
従材料が光アライメント層に包含されるまたはその上部に適用される場合、先の方法は、残りの層に微細構造を生成するために、例として蒸発または溶剤への溶解により従材料から非重合材料を除去する追加的な工程をさらに含むことができる。そのような方法で使用される従材料は、重合材料および非重合材料の相分離が重合開始の際に起こるように設計されることができる。例として、従材料は、非重合性液晶を含むことができる。
【００４６】
本出願の関連では、「従材料」は、光アラインされた材料との接触の際に異方性を確立する能力を有する任意の材料を指す。光アラインされた材料および従材料における異方性の特質は、互いに異なることができる。例として、従材料は、可視光に対する光吸収異方性を呈することができ、それ故に偏光子として動作することができるが一方で、光アラインされた材料の異方性は、分子配向にのみ関連することができる。アライニング光に対する感度はないが、アライニング光への露光の際に光反応を起こす感光性の部分との相互作用により異方性特性を作る、光アライン可能な材料、例としてコポリマーの部分があってもよい。そのような材料は、光アライン可能な材料および従材料の特性を呈するが、光アライン可能な材料の意味において包含される。
【００４７】
従材料において異方性であることができる特性は、屈折率、吸収、発光、散乱および反射を包含する。
【００４８】
従材料は、重合性および／または非重合性化合物を含むことができる。本出願の関連内では、「重合性」および「重合した」という用語は、それぞれ「架橋性」および「架橋した」の意味を包含する。同様に、「重合」は、「架橋」の意味を包含する。
【００４９】
好ましくは、従材料は、自己組織化材料である。従材料が液晶材料であることがより好ましく、従材料が液晶ポリマー材料であることがとりわけ好ましい。
【００５０】
本出願の関連内で使用される液晶ポリマー（ＬＣＰ）材料は、液晶モノマーおよび／または液晶オリゴマーおよび／または液晶ポリマーおよび／または架橋した液晶を含む、液晶材料を意味する。液晶材料が液晶モノマーを含むケースでは、そのようなモノマーは、通常、光アラインされた材料との接触に起因してＬＣＰ材料で異方性が作られた後、重合されることができる。重合は、熱処理または、好ましくは紫外線光を含む、化学光への露光によって開始させることができる。ＬＣＰ材料は、単一のタイプの液晶化合物からなることもできるが、すべての化合物が液晶化合物でなくてもよい、異なる重合性および／または非重合性化合物の組成物であることもできる。さらに、ＬＣＰ材料は、添加剤、例として、光開始剤、ダイクロイック染料または等方性もしくは異方性蛍光および／もしくは非蛍光染料を含有することができる。
【００５１】
本発明の第二の態様によると、光学特性が異方性である少なくとも一つの範囲をパターンが含む、ＰＯＥおよびパターン化された光学特性を持つ光学素子を含むデバイスが提供される。
【００５２】
好ましくは、光学素子は、先に記載された本発明の方法によって製造される。
【００５３】
好ましくは、異方性光学特性は、屈折率、吸収、発光、光学散乱または反射である。異方性光学特性が屈折率または吸収であることが最も好ましい。
【００５４】
デバイスに対して本出願で使用される「情報」という用語は、例として、マイクロテキスト、画像、写真、図形、ロゴおよび一次元または二次元バーコードを包含するテキストの形態の、表示されることができるいかなる種類の符号化されたまたは符号化されていない情報も網羅する。
【００５５】
本発明のデバイスの第一の好ましい実施態様は、偏光されていない入射光を光の入射角に依存して異なる偏光方向に偏光する、偏光デバイスである。任意のタイプのＰＯＥがそのようなデバイスに使用されることができる。例として、図４ａおよびｂは、レンチキュラーレンズのアレイを持つＰＯＥ４２を使用するデバイス４０の断面図を示す。デバイスは、好ましくはストライプとして形成された、異なる領域４３、４５に異なる偏光方向４４、４６を持つ偏光層４１をさらに含む。領域４３と４５との間に、偏光機能を有しないまたは任意の偏光方向を有する領域があってもよい。偏光されていない光４７がデバイスのＰＯＥ側からの第一の方向から入射する場合、図４ａに説明されるように、光は、図４ａにおいて図面平面にあると仮定される第一の偏光方向４４を有する第一の領域４３に向けられる。これらの領域を通って透過した光４８は、この方向によって偏光され、図４ａにおいては、偏光方向４９が図面平面内であることを意味する。他方では、図４ｂに説明されるように、第二の方向から入射する偏光されていない光５０は、図４ｂで図面平面に垂直であると仮定される、第二の偏光方向４６を有する領域４５に向けられる。これらの領域を通って透過した光５１は、この方向によって偏光され、円５２によって示されるように、図４ｂでは偏光方向５２が図面平面に垂直であることを意味する。偏光層は、任意のタイプの偏光子であることができる。例として、それは、異なる偏光方向の領域を形成するために製造された市販されているシート偏光子に基づくことができる。これは、例として、異なる偏光方向のストライプを切断し、それらを組み立ててパターン化された偏光子を形成することによって実行されることができる。好ましくは、しかし、偏光層４１は、異なる領域がパターン化されたアライメント表面、例えば、配向パターンを持つアライメント層または、例として、インプリンティング、ブラッシング、フォトリソグラフィもしくはＬＣＰ材料にパターン化された配向を作るために好適な他の方法によって処理された表面によって作られる、ダイクロイック染料を含むＬＣＰ層である。好ましくは、アライメント層は、好ましくは本発明の方法によってアラインされた光アライメント層である。
【００５６】
図４のデバイスが機能する光の第一のおよび第二の方向は、偏光層のパターンのみならずＰＯＥの形状寸法によっても画定される。図４の例では、偏光層は、レンチキュラーレンズの焦点面に位置付けられておらず、コリメート光４７および５０がストライプ４３および４５の全幅に向けられるという結果を有する。アライニング光による照射の間、光アライメント層が既にレンチキュラーレンズアレイ取り付けられた、本発明の方法によって偏光層のパターンが生成されていた場合、各タイプのストライプは、コリメート光による単一の照射によって作られることができたはずである。図４に示される入射角依存性偏光子は、小範囲の入射角に対してのみよく機能する。他の入射角に対しては、光が向け直される偏光層上の範囲がもはや完全には領域４３または４５と一致せず、透過した光の偏光度は、低減する。図５は、レンチキュラーレンズアレイを有するＰＯＥ６２を持ち、偏光方向６４および６６をそれぞれ有する領域６３および６５を持つ偏光層６１を組み合わせた類似デバイス６０を示す。図４との差異は、異なる偏光方向を持つ領域がより広く、偏光層がレンチキュラーレンズの焦点面により近いという点である。結果として、コリメート入射光は、ＰＯＥによってストライプ６３および６５の小域にのみそれぞれ向け直される。例として、図５ａの偏光されていない光６７は、第一の角度で入射し領域６３の左側の小域に向け直され、透過した光６８を偏光方向６９に偏光させる。図５ｂの偏光されていない光７０は、第二の角度で入射し領域６３の右側の小域に向け直され、透過した光７１も偏光方向６９に偏光させる。状況は、逆方向から入射する光に対する場合に対しても類似しており、もう一つの偏光方向６６を持つ領域６５に向け直される。よって、図５のデバイス６０は、それが適切に機能する、はるかにより広い範囲の入射角を有する。
【００５７】
図５のデバイスは、本発明の方法を使用して、光アライメント層に配向パターンを生成することによって製造されることができ、例として、ダイクロイック染料を含むＬＣＰ層に配向パターンを転送する。光アライメント層は、アライニング光による照射の間、ＰＯＥに既に取り付けられていることができる。光アライメント層の照射の間のレンチキュラーレンズの集束挙動は、最終的な偏光デバイス６０におけるそれとほぼ同じなので、コリメート光による単一の照射は、領域６３および６５それぞれの全幅を生成するに十分でないだろう。それ故に、作製の間の光アライメント層の照射は、異なる角度で入射するアライニング光による複数の照射工程を使うか、十分な範囲の入射角を提供する、非コリメートアライニング光による単一の照射工程を使用することができる。
【００５８】
図４および５の偏光層４１、６１における仮定された偏光方向は、例にすぎず、限定として解釈されない。先に記載されたデバイスにおいて、異なる偏光方向を持つ数多くの領域を組み入れることでさえ可能である。光入射の角度を調節することによって選択されることができる可能な偏光方向の数は、異なる偏光方向を持つ領域の数によって決定される。特定の偏光方向に対して選択される入射の角度は、パターンおよびＰＯＥの両方の形状寸法に依存する。
【００５９】
記載および関連図から明らかなように、先に記載された偏光デバイスは、偏光層側からデバイスに入る光に対しても機能する。さらに、そのようなデバイスは、例として直線偏光光の偏光方向を分析するための、分析器として使用されることもできる。
【００６０】
例として、平行から垂直の偏光へ変化させるために９０°回転させなければならない標準的なシート偏光子と反対に、本発明のデバイスは、０°および９０°の偏光方向を持つ領域が利用可能ならば、同じことを達成するためには傾斜させるだけでよい。応用は、それ故に、好ましくは異なる偏光方向が所望されるが、偏光子の回転が制限されるそれらである。例として、配向パターン化された光学リターダを含み、適切に方向付けられた標準的なシート偏光子で分析されるときポジティブコントラストを持つ画像を示し、偏光子を４５°回転させる際に画像のネガティブを示す、とりわけ光学セキュリティ素子の分野における、光学素子がある。そのような素子は、本出願の導入部で既に言及されているように、米国特許第７，３７５，８８８号に開示されているそれらに類似している。誰もがそのようなセキュリティ素子を検証するために手近にシート偏光子を有しているわけではないので、セキュリティ素子と共に偏光子を提供することは有利であるだろう。これは、例として、セキュリティ素子および偏光子を同じ基材、例として紙幣、上に配置することによって実行されることができ、偏光子は、基材を折り重ねることにより、セキュリティ素子を分析するために使用されることができる。光学セキュリティ素子と共に偏光子を提供するもう一つの手法は、セキュリティ素子および偏光子を冊子、例としてパスポートの二つの分離するページ上に配置することであり、セキュリティ素子の前に偏光子を持ってくるために、対応するページをめくることによって、セキュリティ素子が分析されることができる。観察される画像の視認性を向上させるために、透明窓を使用することができる。先の応用の欠点は、セキュリティ素子に対して偏光子をほとんど回転させることができないことであり、よって、コントラスト反転した画像を観察することはできない。しかし、先の応用例において第一の好ましい実施態様の偏光デバイスが標準的な偏光シートに代わって使用される場合、偏光子および光学素子を互いの上方に配置すると、視野角度を変化させるか、基材または冊子を傾斜させるだけで、セキュリティ素子に保存された隠し画像をそれぞれポジティブおよびネガティブ画像として可視化することができる。図６は、第一のページ８２上のパターン化されたリターダ８１に保存された隠し画像と、第二のページ８４上の透明窓に第一の好ましい実施態様のデバイス８３とを持つ冊子８０の例を示す。デバイスは、好ましくは偏光の方向が４５°異なる二つのタイプの偏光領域を有する。ページ８２を覆うためにページ８４がめくられない限り、素子８１に保存された画像は、可視ではない。ページ８４をめくった後、偏光デバイス８３は、素子８１と重なり、素子８１に保存された画像を、例として、第一の位置８５から眺めたときはポジティブコントラストで、第二の位置８６から眺めたときはネガティブコントラストで見ることができる。
【００６１】
本発明のデバイスの第二の好ましい実施態様は、異なる方向から入射する光に対して異なる光学軸方向を提供する、光学遅延デバイスである。それが実質的に光の偏光状態を変化させない限り、そのようなデバイスに任意のタイプのＰＯＥを使用することができる。光学素子は、光学軸の異なる方向の領域を持つパターン化されたリターダ層である。例として、図７は、上部に視差バリア板を持つＰＯＥ９２を含む、デバイス９０の断面図を示す。ＰＯＥが絶縁材料、例えば、ガラスまたはプラスチックを含む場合、絶縁材料の屈折率は、図７の図面に示されるように、ＰＯＥの内側に光路方向の変化をもたらす。視差バリア板は、好ましくはストライプの形態の透明部位９３および不透明部位９４を含むが、これは、部位９３および９４が図面平面に垂直な方向に沿って拡張することを意味する。デバイスは、異なる光学軸方向９６、９８の領域９５、９７を持つリターダ層９１をさらに含む。好ましくは、領域は、ストライプとして形成される。図７の例に対して、リターダ層は、デバイスが設計された入射角に対して４分の１波リターダとして動作すると仮定されている。光は、ＰＯＥ側からまたはリターダ層側から入射することができる。図７ａでは、直線偏光光９９が第一の方向からリターダ層９１上に入射し、偏光方向１００が図面平面にあると仮定されている。リターダ層の光学軸が層平面に対して傾斜しておらず、方向９６、９８が互いに垂直であり、入射光９９の偏光平面に４５°の角度で方向付けられるとさらに仮定されている。領域９７を通って透過した光がバリア板の不透明部位９４によって遮られるように光９９の入射方向が選ばれるので、領域９５を通過した光１０１のみがデバイスを通って透過される。リターダ層９１の４分の１波特性は、直線偏光光を第一の巻き方向１０２の円偏光光に変換させるが、例として、それは左巻きであることができる。図７ｂは、図７ａと同じ偏光平面内にある、偏光方向１０４を持つ光１０３が第二の方向からリターダ層に入射し、領域９５を通過する光がバリア板の不透明部位９４によって遮られる状況を説明する。それゆえに、リターダ層の領域９７を通過した光のみがデバイス９０を通って透過される。領域９７が４分の１波リターダとしても動作するので、透過した光１０５は、ここでもまた円状に偏光されるが、領域９７の偏光方向９８が領域９５の偏光方向９６に垂直であるため、巻き方向は、図７ａの光１０１のそれとは逆であり、例として、それは右巻きに円状に偏光される。よって、デバイス９０は、入射角に依存して、直線偏光光を左巻きまたは右巻き円偏光に変換させる。９９および１０３以外の方向から入射する光に対して、両タイプの領域９５および９７は、概して楕円状に偏光される、透過した光に寄与する。したがって、入射の角度を変化させることによって、透過した光の楕円率を調整することが可能である。
【００６２】
光９９および１０３の両方が左または右巻きいずれかに円状に偏光される場合、デバイス９０を通って透過される光１０１および１０５は、それぞれ、図面平面に平行および垂直な偏光方向に直線的に偏光される。
【００６３】
図７は、第二の好ましい実施態様の具体的な変形態様にすぎない。既に先に述べたように、他のタイプのＰＯＥ、例えば、レンチキュラーレンズアレイを選択的に使用することができる。さらに、リターダ層９１には、４分の１波以外の任意の数値を遅延として使用することができ、異なる光学軸方向を持つ領域の数は、二つとは異なることができ、光学軸のいかなる方向も可能である。もう一つの特別なケースは、半波板として動作するリターダ層を持つデバイスである。このケースについて、領域９５の光学軸方向９６が入射直線偏光光９９の偏光平面内にあるが一方で、光学軸方向９８が４５°の角度で方向９６と異なると仮定されている場合、図７ａのデバイス９０は、有効な域の入射光９９の偏光状態に影響を及ぼさず、デバイス９０を通って透過した光は、同じ方向１００に直線的に偏光されるだろう。第二の方向１０３から入射する偏光光に対して、図７ｂに対応して、直線偏光光は、領域９７の４分の１波リターダを透過する際に、９０°回転させられ、偏光方向は、図７ｂの図面平面に垂直である。この例については、二つの方向から入射する光は、基準面に平行または垂直のいずれかに偏光された直線偏光光として透過される。当業者は、異なる光学軸方向を持つ領域の数が二つとは異なることができ、光学軸方向が４５°のみではなく任意の数値によって異なることができることがわかる。
【００６４】
好ましくは、第二の好ましい実施態様のデバイスは、例としてパターン化されたリターダ層と隣り合った、追加的なパターン化されたまたはパターン化されていない偏光層を含む。デバイスは、例として、角度依存偏光子または分析器として使用されることができる。
【００６５】
第一の好ましい実施態様のデバイスに対するように、第二の好ましい実施態様のデバイスは、例としてデバイスを傾斜させるまたは視野角度を変化させることによって、光の偏光状態を分析するために適用されることができる。とりわけそのようなデバイスは、光の偏光状態を変調するセキュリティ素子、例えば、配向パターン化されたリターダを組み入れる素子の視覚的観察に有効である。
【００６６】
本発明のデバイスの第三の好ましい実施態様は、第二の好ましい実施態様のケースにおけるように、ＰＯＥと、配向パターン化されたリターダ層とを含む。しかし、配向パターンは、特定の入射角の光に対して光学的に有効である異なる領域が光学軸の均一な配向を有しないという点において、第二の好ましい実施態様のそれとは異なる。そればかりではなく、領域は、光学軸の方向によって異なる区域を含む。各区域の光学軸方向は、例として、情報の一部を符号化することができる。異なる光学軸方向の数は、制限されない。光学軸方向が継続的に変化することさえ可能である。本出願の関連では、光学軸方向の継続的変動を含む域は、区域が光学軸のほぼ均一な配向を持つ小域として画定される、複数の隣接区域として解釈される。情報は、例として、特定の光入射または観察角度に対して光学的に有効なすべての領域の区域によって表されることができる。このような手法で、第二のおよびさらなる入射または観察角度によってそれぞれ選択されることができる、第二のおよびさらなる情報を第二のおよびさらなるセットの領域に保存することが可能である。しかし、光が偏光されていない通常の環境光条件では、第一の情報も第二の情報もどちらも可視でない。デバイスが偏光光で照らされる場合でさえ、複屈折層の光学軸によってのみ情報が符号化され、それが光の偏光状態の空間変調をもたらすが、しかし、人間には感度がないため、情報を見ることができない。デバイスに保存された情報は、デバイスが偏光光で照らされ、直線状または円形偏光子を通じて透過した光が観察される場合にのみ、可視になる。偏光光による照明および分析器が適切な位置にある際に、観察の角度を変化させるかデバイスを傾斜させることによって異なる情報を交互に見ることができる。第三の好ましい実施態様のデバイスは、それ故に、好ましくは光学セキュリティデバイスとして使用される。
【００６７】
一つの情報が可視である角度範囲は、ＰＯＥおよびパターンの形状寸法に依存する。例として、複数の入射角に対して同じ画像を保存することによって、情報の各々に対して視野範囲を増進することが可能である。極端なケースでは、例として、左側からデバイスに目を向けるとき、第一の情報が可視であり、右側からデバイスに目を向けるとき、第二の情報が可視である。観察者の両目が異なる画像、例として、人間の脳内で３Ｄ−画像として組み合わされる二つの画像を見るようにデバイスを設計することも可能である。
【００６８】
好ましくは本発明のセキュリティデバイスは、他のセキュリティの特徴と組み合わされる。単純なケースでは、デバイスは、永続的に可視であり、好ましくは異なる視野角に対して異なる情報と組み合わされることができる。分析器なしでは、永続的な情報のみが可視であるが一方で、分析器で観察されるとき、符号化されたおよび永続的に可視である情報の両方を組み合わせて見ることができる。例として、リターダ層に符号化された情報は、観察者の左右の目に３Ｄ−画像のそれぞれの部分を提供することができる。分析器なしでは、永続的な情報のみが可視である。分析器が適切な位置に配置される際、３Ｄ−画像は、例として、永続的に可視である画像の上方に距離を置いて現れる。
【００６９】
好ましくは、第三の好ましい実施態様のデバイスは、入射する偏光されていない光に対して偏光手段を提供するために、偏光シートまたは層と永続的に組み合わされる。
【００７０】
本発明のデバイスの第四の好ましい実施態様は、情報を保存するという観点では第三の好ましい実施態様に類似しているが、第一の好ましい実施態様のリターダ層に代わって、パターン化された偏光層を使用する。第三の好ましい実施態様に類似して、異なる偏光方向の区域のそれぞれの情報を符号化することによって、異なる情報を異なる観察角度に対して保存することができる。異なる視野角に対する情報の符号化およびセキュリティデバイスとしての適用が第三の好ましい実施態様について記載されたそれに類似している一方で、第四の好ましい実施態様のデバイスを分析する手法は、わずかに異なる。差異は、主にパターン化された異方性の層が偏光子として動作し、それ故に入射する偏光光および分析器の両方を要せず、それらのうち一つのみを要するという事実に関連する。例として、入射光が偏光される場合、デバイスのパターン化された偏光子は、分析器として動作し、デバイスの局所的な偏光軸と入射する偏光光の偏光平面との間の角度に依存して、局所的な透過率を制御する。他方では、入射光が偏光されていない場合、デバイスを通って透過した光は、偏光され、偏光方向の空間変調を有する。分析器を使用することによって、光の空間変調は、空間の明るさ変調で変換され、したがって、観察者に対して可視になるか、機械で検出可能になる情報をそれぞれ復号化する。
【００７１】
本発明のデバイスの第五の好ましい実施態様は、情報を保存するという観点では第三のおよび第四の好ましい実施態様に類似しているが、しかし、パターン化された光学素子は、最大吸収および／または発光の方向がパターンの異なる区域で異なる、異方性吸収および／または発光蛍光染料を含む。最大吸収の方向は、光の吸収が最大である、層平面における方向を意味する。最大発光の方向は、発光された光の偏光方向に対応する。第三のおよび第四の好ましい実施態様に類似して、異なる異方性方向の区域のそれぞれの情報を符号化することによって、異なる情報を異なる観察角度に対して保存することができる。異なる視野角に対する情報の符号化およびセキュリティデバイスとしての適用は、第三のおよび第四の好ましい実施態様に対して記載されたそれに類似している。多数の適用に対して、最大吸収および／または発光の方向がそれぞれおよそ９０°異なる、少なくとも二つの区域があることが好ましい。このケースでは、区域は、最大コントラストで区別されることができる。しかし、例として、グレーレベルを符号化するために、９０°以外の任意の角度が可能である。好ましくは、光学素子は、蛍光分子が組み込まれた、パターン化されたＬＣＰの層を含む。蛍光分子が励起光を異方的に吸収する場合、吸収と偏光方向との間により小さい角度を有するそれらの区域がより多くの光を吸収するという効果を有する、好適な偏光方向の入射直線偏光光を観察に使用することができる。他方では、吸収軸が入射光の偏光方向に垂直である区域は、最も低い吸収を有する。蛍光光の光度がより高いほどより多くの励起光が吸収されるので、異なって方向付けられた区域は、異なる光度で蛍光を発する。したがって、情報は、観察者に対して分析器なしで可視である。蛍光分子が異方的に光を発光する場合、これは光が偏光されることを意味し、異なって方向付けられた区域を偏光されていない励起光で照らすことが可能であることができ、その際、異なって方向付けられた区域が異なる偏光方向に蛍光を発し、保存された情報を直線状偏光子によって復号化することができる。
【００７２】
本発明のデバイスにおいて視差バリア板がＰＯＥとして使用される場合、遮光部位は、とりわけ異方性の光学素子に向かう側にある、反射型であることもできる。このケースでは、ＰＯＥは、透過性および反射型モードの両方で作動することができる。透過性モードでは、透過性部位を通って透過した光が所望の光であり、デバイスは、先の好ましい実施態様に対して記載されたように機能する。反射型モードで作動するとき、反射型遮光部位で反射された光が所望の光であるが一方で、透過性部位を通って透過した光は、もはや考慮されない。
【００７３】
反射型モードで作動される本発明のデバイスのケースでは、観察光は、それが反射型バリアで反射された後第二回目に通過する、異方性の素子を通ってデバイスに入る。観察のために偏光光を要する複屈折特性に光学素子が基づく場合、侵入する光の光路と反射された光の光路との間の視差は、光学素子の異なる区域間の干渉をもたらすことがある。これは、反射型遮光部位が偏光子によって覆われるか、反射型偏光子を含むかのいずれかの場合、回避することができる。入射光は、偏光されていなくてもよく、それがバリア板の反射型部位で偏光されるまで、複屈折材料と相互作用しない。それゆえに、反射された光のみが偏光され、複屈折光学素子の所望の区域と相互作用することができる。
【００７４】
原則的に、本発明のデバイスは、広範囲の厚さに対して機能する。しかし、特定の厚さを超えるデバイスを許容しない、特定の適用がある。視差光学素子は、所望の視差を生成するために特定の距離を必要とするので、ＰＯＥは、そのような適用に対して特別に設計されなければならない。好ましくは、本発明のデバイスの厚さは、１００μｍ未満であり、６０μｍ未満がより好ましく、３０μｍ未満が最も好ましい。
【００７５】
視差板がＰＯＥとして使用される場合、それは、合理的な範囲の視野角に十分な視差効果を提供するために、パターン化された光学特性を持つ素子からの適切な距離を有する。適切な距離は、視差板の光透過性および遮光部位の幅に依存する。視差板とパターン化された光学特性を持つ素子との間の空間が空気で満たされている場合、視差板と光学素子との間の距離は、好ましくは視差板の光透過性部位の幅の０．２倍より大きい。距離が光透過性部位の幅の０．４倍より大きいことがより好ましく、視差板の光透過性部位の幅の０．６倍より大きいことが最も好ましい。しかし、視差板と光学素子との間に絶縁材料、例えば、ガラスまたはプラスチックがある場合、視差板と光学素子との間の距離は、好ましくは視差板の光透過性部位の幅の０．５倍より大きい。距離が光透過性部位の幅の０．８倍より大きいことがより好ましく、視差板の光透過性部位の幅の１倍より大きいことが最も好ましい。
【００７６】
本発明のデバイスは、他の光学デバイスと組み合わせて使用されることができる。とりわけ、パターン化された光学特性を持つ光学素子が光学遅延デバイスである場合、パターンは、通常の偏光されていない光においては可視でない。それ故に、本発明のデバイスのＰＯＥは、パターンによって邪魔されることなく、もう一つのデバイスの観察に使用されることができる。他のデバイスは、例として、本発明のデバイスのＰＯＥと組み合わせて特定の光学効果を生成するパターンも有する。結果として生じる効果は、視野角依存であるか、モアレ効果であることもできる。本発明のデバイスおよび他のデバイスは、同じ基材、例えば、紙幣上に配置されることができ、基材を折り重ねることにより、観察時間の間、二つのデバイスは、互いの上方に容易に配置されることができる。
【００７７】
先の実施態様のいずれかにおいて、例として仮定された配向方向は、本発明の範囲を限定するものではない。原則的に、明示的に除外されない限り、任意の他の方向が可能である。
【００７８】
先に記載された方法およびデバイスのいずれかのための光アライメント層の光アライン可能な材料は、光反応機構とは無関係に、アライニング光への露光の際に異方性特性が作られることができる、任意の種類の感光性の材料であることができる。それ故に、好適な光アライン可能な材料は、例として、アライニング光への露光の際に光二量化、光分解、トランス−シス異性化または光フリース転位によって異方性が誘導される材料である。好ましい光アライン可能な材料は、アライニング光への露光の際に、作られる異方性が光アラインされた材料と接触する従材料が方向付けられることができるものである。好ましくは、そのような従材料は、液晶材料、とりわけＬＣＰ材料である。
【００７９】
先に記載されるような光アライン可能な材料は、アライニング光への露光の際に好ましい方向を発現し、したがって異方性特性を作る能力がある、光アライン可能な部分を組み入れる。そのような光アライン可能な部分は、好ましくは異方性吸収特性を有する。通常、そのような部分は、波長範囲２３０〜５００ｎｍ内で吸収を示す。好ましくは、光アライン可能な部分は、波長範囲３００〜４５０ｎｍで光の吸収を示し、波長範囲３５０〜４２０ｎｍで吸収を示す部分がより好ましい。
【００８０】
好ましくは、光アライン可能な部分は、炭素−炭素、炭素−窒素または窒素−窒素二重結合を有する。
【００８１】
例として、光アライン可能な部分は、置換されたまたは置換されていないアゾ染料、アントラキノン、クマリン、メロシアニン、２−フェニルアゾチアゾール、２−フェニルアゾベンゾチアゾール、スチルベン、シアノスチルベン、フルオロスチルベン、シンナモニトリル、カルコン、シンナメート、シアノシンナメート、スチルバゾリウム、１，４−ビス（２−フェニルエチレニル）ベンゼン、４，４’−ビス（アリールアゾ）スチルベン、ペリレン、４，８−ジアミノ−１，５−ナフトキノン染料、アリールオキシカルボニル誘導体、アリールエステル、Ｎ−アリールアミド、ポリイミド、２つの芳香環、例えば、例として置換されたベンゾフェノン、ベンゾフェノンイミン、フェニルヒドラゾンおよびセミカルバゾンと共役したケトン部分またはケトン誘導体を有するジアリールケトンである。
【００８２】
先に挙げた異方性吸収材料の調製は、たとえばHoffmanらの米国特許第４，５６５，４２４号、Jonesらの米国特許第４，４０１，３６９号、Cole, Jr.らの米国特許第４，１２２，０２７号、Etzbachらの米国特許第４，６６７，０２０号およびShannonらの米国特許第５，３８９，２８５号によって示されるように周知である。
【００８３】
好ましくは、光アライン可能な部分は、アリールアゾ、ポリ（アリールアゾ）、スチルベン、シアノスチルベン、シンナメートまたはカルコンを含む。
【００８４】
光アライン可能な材料は、モノマー、オリゴマーまたはポリマーの形態を有することができる。光アライン可能な部分は、ポリマーもしくはオリゴマーの主鎖中または側鎖中に共有結合されることができまたはそれらは、モノマーの一部であることができる。光アライン可能な材料は、さらに、異なるタイプの光アライン可能な部分を含むコポリマーであることができまたはそれは、光アライン可能な部分ありおよびなしの側鎖を含む、コポリマーであることができる。
【００８５】
ポリマーとは、例として、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリイミド、ポリアミック酸、ポリマレインイミド、ポリ−２−クロロアクリレート、ポリ−２−フェニルアクリレート；置換されていないまたはＣ１〜Ｃ６アルキル置換されたポリアクリルアミド、ポリメタクリルアミド、ポリ−２−クロロアクリルアミド、ポリ−２−フェニルアクリルアミド、ポリエーテル、ポリビニルエーテル、ポリエステル、ポリビニルエステル、ポリスチレン誘導体、ポリシロキサン、ポリアクリル酸もしくはポリメタクリル酸の直鎖状もしくは分岐状アルキルエステル；１〜２０の炭素原子のアルキル残基を持つポリフェノキシアルキルアクリレート、ポリフェノキシアルキルメタクリレート、ポリフェニルアルキルメタクリレート；ポリアクリルニトリル、ポリメタクリルニトリル、シクロオレフィンポリマー、ポリスチレン、ポリ−４−メチルスチレンまたはこれらの混合物を意味する。
【００８６】
光アライン可能な材料は、光増感剤、例として、ケトクマリンおよびベンゾフェノンを含むこともできる。
【００８７】
さらに、好ましい光アライン可能なモノマーまたはオリゴマーまたはポリマーは、米国特許第５，５３９，０７４号、米国特許第６，２０１，０８７号、米国特許第６，１０７，４２７号、米国特許第６，６３２，９０９号および米国特許第７，９５９，９９０号に記載される。
【００８８】
記載された詳細な実施態様に本発明を限定する意図ではないことを理解すべきである。反対に、本発明の本質および範囲内のすべての変形、均等物および代替を網羅する意図である。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図１ｄ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図２ｄ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図３ｃ】
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【図３ｄ】
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【図３ｅ】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【国際調査報告】
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