JP2004526987A - ツイステッドネマティック微小偏光子およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
本発明は、第１および第２面を有する第１プレートを提供し、第１および第２面を有する第２プレートを提供することを含む、微小偏光子を作成するための方法である。次いで、２枚のプレートの第１面の各々にポリイミドを塗布し、続いて第１プレートの第１面に塗布されたポリイミドを予め定められた方向に沿ってこすり、かつ第２プレートの第１面に塗布されたポリイミドを前記予め定められた方向に対して予め定められた角度を有する方向に沿ってこする。アラインメントプロセスは、第１プレートの第１面と第２プレートの第１面を相互に向き合わせて第１プレートおよび第２プレートを整列させ、それによってそれらの間に空間を形成することを含む。最後に、空間内に液晶を充填し、それによってセルまたは膜を形成する。
Description
【技術分野】
【０００１】
この開示は、ツイストネマティック（ＴＮ）液晶に基づく微小偏光子（μＰｏｌ・登録商標）の開発および製造に関する発明を概説する。
【背景技術】
【０００２】
Ｒｅｖｅｏ社は以前に、交互の直交偏光線を有するパターン化された偏光子を偏光ガラスと一緒に使用したｍｉｃｒｏｐｏｌ（μＰｏｌ）パネルを使用した３Ｄディスプレイ技術を発明し、開発し、商品化した。この技術では、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）λ／２リターダがμＰｏｌアレイを作成するための基礎であった。このμＰｏｌの基本は、ＰＶＡによって誘発されるπ移相に依存する。図１に概略的に示すように、μＰｏｌは、交互に間隔をおいて配置されるπ移相子を持つ線および持たない線から構成されるように作成される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
そのようなμＰｏｌの利点は以下を含む。
・単純な処理
・低コスト
・高いスループット
しかし、ＰＶＡをベースとするμＰｏｌは次のようなそれ自体の短所を有する。
・移相機構による劣ったスペクトル特性
・比較的厚い膜厚
・比較的低い空間分解能
・線幅制御の難しさ
・低い熱および湿度抵抗
【０００４】
本発明は、本質的に上述の問題点を全て除去した高品質のμＰｏｌを製造する代替方法を記載する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、第１および第２面を有する第１プレートを提供し、かつ第１および第２面を有する第２プレートを提供することを含む、微小偏光子を作成するための方法である。次いで、２枚のプレートの第１面の各々にポリイミドを塗布し、続いて第１プレートの第１面に塗布されたポリイミドを予め定められた方向に沿ってこすり、かつ第２プレートの第１面に塗布されたポリイミドを前記予め定められた方向に対して予め定められた角度を有する方向に沿ってこする。アラインメントプロセスは、第１プレートの第１面と第２プレートの第１面を相互に向き合わせて、第１プレートおよび第２プレートを整列させ、それによってそれらの間に空間を形成することを含む。最後に、空間内に液晶が充填され、それによってセルまたは膜が形成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
ＴＮ液晶の原理
ツイステッドネマティック（ＴＮ）セルがＭａｕｇｕｉｎ条件を満たすとき、直線偏光入射光は、液晶分子により回転すると考えることができる。９０゜ＴＮセルの場合、Ｍａｕｇｕｉｎ条件は２Δｎｄ＞＞λであり、ここでそれぞれｄはセルの厚さ、λは入射光の波長、Δｎは複屈折である。図２に示すように、ＴＮ膜は直線入射光の偏光軸を９０゜回転させる。
【０００７】
９０゜ＴＮセルでは、液晶分子は、最上層が一方向に整列する一方、底層が直交方向に整列するように配向される。ＴＮセルによる光学回転は、λ／２リターダの波長依存性よりずっと低い波長依存性を示す。言い替えると、ＴＮセルの帯域幅は、図３に示す通り、リターダのそれよりずっと幅広い。図３は、ＰＶＡ膜およびＴＮセルの波長の関数としての透過率を示しており、透過率の測定は、平行なリニアの対の間にＰＶＡ膜およびＴＮセルを挿入することによって行われた。ＴＮセルの厚さは１０μｍであり、重合可能な液晶ＣＭ４２８を使用し、ＵＶ光によって硬化する。
Ｐｏｌａｒｏｉｄ社の市販リターダの３７．５μに比べて、ＴＮ膜は比較的薄く、一般的に５μの範囲内にすることができる。このような薄層は高分解能のμＰｏｌを作成するのに最適である。一般的に、表示システムに使用される液晶材料は、優れた熱および湿度抵抗を持つ。さらに、ＴＮセルが重合可能な（ＵＶ硬化可能な）液晶で作成すると、それはガラス基板から剥離することができ、他の面に転写することができる。
【０００８】
ＴＮμＰｏｌはＰＶＡμＰｏｌの利点を持ち、ＰＶＡμＰｏｌの欠点を克服する。ＴＮμＰｏｌの利点を以下に列記する。
・広い帯域における優れたスペクトル特性
・薄い膜厚。大きい複屈折液晶材料を選択することにより、ＴＮμＰｏｌ膜は非常に薄くすることができ、広帯域特性を示すことができる。
・高い空間分解能
・小さい転移領域
・線幅の制御が容易
・優れた熱および湿度抵抗
・単純な処理、低コスト、および高スループット
【０００９】
ＴＮ液晶をベースとするμＰｏｌ
ＴＮ膜をパターン化して、光学回転能力を持つ線と持たない線を交互に間隔配置すると、図４に示すように新しいμＰｏｌが作成される。
【００１０】
図４の能動ストライプでは、液晶分子がねじれているので、それらは入射光の偏光角を回転させる。しかし、受動ストライプでは、分子はイソトロピック相でもホモジニアスまたはホメオトロピック相のいずれでもねじれていないので、それらは偏光を回転させることができない。
【００１１】
ＴＮ−μＰｏｌ処理
ＴＮを処理してμＰｏｌにする方法は幾つかある。４つの予備方法が提案された。それは次の通りである。
・２段階ＵＶ曝露
・Ｅフィールド（電界）アラインメント
・マルチラビング
・光誘発アラインメント
【００１２】
以下では、上述した４つの処理法に関する基本的な詳細を記載する。
【００１３】
２段階ＵＶ曝露法
この方法は、２段階ＵＶ曝露手順を用いて、それぞれねじれ状態およびイソトロピック状態のネマティック線から成るμＰｏｌを作成する。該方法は次のステップを含む。
・２枚のガラスプレートにポリイミドを塗布する。
・ポリイミドコーティングをこする。
・１枚のプレートのポリイミドラビング方向が相互に直交するように、２枚のプレートでセルを作る。
・ＴＮセル（膜）ができるように、軽量キラル濃度の重合可能なネマティック液晶を充填する。
・ＴＮセルに、交互に間隔配置された不透明なストライプおよび透明なストライプを有するマスクをかける。
・ＵＶ光を用いて、透明な領域の下のネマティック液晶を重合させて永久ねじれテクスチャにする。
・マスクを外す。
・不透明なマスクストライプで覆われたこれらの非重合ネマティックがイソトロピック相への転移を経験し、結果的に液晶分子の非ねじれが得られるように、セルをネマティック−イソトロピック転移温度より高温に加熱する。重合ネマティックのツイストテクスチャは変化しない。
・最後に、前に硬化していないネマティックを再重合させてイソトロピック相にする。
【００１４】
結果的に得られるμＰｏｌは、図５に示す特徴を有する。この方法は、重合可能なネマティック液晶を使用してのみ実現することができる。
【００１５】
Ｅフィールド（電界）アラインメント法
この方法では、予めパターン化されたＩＴＯ電極に電界をかけて、それぞれツイストおよびホメオトロピック構造のネマティック線を含むμＰｏｌを形成する。詳細な手順は以下を含む。
・フォトリソグラフィ法を用いて、ＩＴＯを持つストライプと持たないストライプとを交互に間隔をおいて配置するように１枚のＩＴＯガラスプレートをパターン化する。
・このパターン化されたＩＴＯガラスおよび別のパターン化されていないＩＴＯガラスプレートにポリイミドを塗布する。
・ポリイミドを適切な方向にこする。
・相互に直交するラビング方向を持つ２枚のガラスプレートでＴＮセルを作成する。
・ネマティック液晶を充填する。
・ストライプＩＴＯ電極下の垂直方向に整列したネマティック液晶に電界をかける。ＩＴＯを持たないストライプの下のネマティック液晶はＴＮテクスチャのままである。
【００１６】
この方法で作成されたμＰｏｌの最終テクスチャを図６に示す。
【００１７】
マルチラビング法
１つのストライプ下の液晶がツイストテクスチャ状に整列する一方、隣接するストライプ下のネマティックがホモジニアステクスチャ状に整列するように、直交するラビング方向を持つパターン化されたポリイミドストライプが形成される。フォトリソグラフィプロセスを台無しにしない、適切なポリイミドを使用しなければならない。この方法は次のステップで概説される。
・１つのガラス基板にポリイミド（Ｂｒｅｗｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社のＳＥ７３１１または他の適切なポリイミド）を塗布する。
・ポリイミドコーティングを一方向にこする。
・こすったポリイミドの上にフォトレジスト（Ｍｉｃｒｏｐｏｓｉｔ社のＳ１８１５または他の適切なフォトレジスト）を塗布する。
・交互に間隔配置されたストライプを持つようにフォトレジストをフォトリソグラフィでパターン化する。
・フォトレジストストライプによって被覆されないままのポリイミドを、最初のラビング方向に対して直交方向に再びこする。
・アセトン浴で洗浄することによってフォトレジストを全て除去する。
・パターン化されたガラスプレートおよび別の一方向にこすったポリイミドガラスプレートでセルを形成する。
・セルにネマティック液晶を充填して、交互にＴＮテクスチャとホモジニアステクスチャのストライプを持つμＰｏｌを形成する。
・重合可能な液晶を充填する場合は、ＴＮセルを適切なＵＶ光で硬化する。結果的に得られるμＰｏｌは、図７に示すテクスチャを有する。
【００１８】
光誘発アラインメント法
最近、感光性配向膜を使用してＬＣセルを整列させる可能性が非常に注目されるようになった。その非接触性およびパターン化し易いという特性のため、この方法は、ラビングによる高分子膜に優る利点が幾つかある。ポリ４メトキシ桂皮酸ビニル（ＰＶＭＣ）、ポリ桂皮酸ビニル（ＰＶＣ）、一部のポリイミド、染色ポリイミド、およびアゾベンゼンポリマなど、幾つかの物質が、直線偏光ＵＶ光に曝露した後、液晶分子を整列させる能力を持つことが発見された。液晶分子は、ＵＶ光の偏光方向に直交する方向に整列する。光誘発アラインメント法によってＴＮ−μＰｏｌを実現する方法は幾つかあり、それを以下で詳述する。
【００１９】
Ａ．直線偏光ＵＶ光の２段階曝露
上に示した光誘発アラインメント物質の多くは、それらを異なる偏光方向の直線偏光ＵＶ光に２回曝露させると、液晶分子を２回目の曝露方向に直交する方向に整列させる特性を持つ。したがって、この特性は、ＴＮ−μＰｏｌを作成する非常に簡単な方法を提供する。詳細なステップを以下に掲げる。
・２枚のガラスプレートに適切な光誘発アライメント材を塗布し、その後ベーキングする。
・両方のプレートを直線偏光ＵＶ光に曝露させる。
・プレート上にマスクを載せ、プレートの一方を、最初の偏光方向に直交する偏光方向の直線偏光ＵＶ光に再び曝露させる。
・セルを作成し、ネマティック液晶を充填する。
【００２０】
液晶が２回目の曝露に対応して適切に整列できない材料の場合、異なる手順に従うことができる。
・適切な光誘発アライメント材を２枚のガラスプレートベークに塗布する。
・１枚のプレートを直線偏光ＵＶ光に曝露させる。
・別のプレートを、プレートにマスクを載せて、直線偏光ＵＶ光に曝露させ、マスクを精確に半周期移動し、次いで、再び（最初の偏光方向に直交する方向の）直線偏光ＵＶ光を曝露させる。
・セルを作成し、ネマティック液晶を充填する。
【００２１】
Ｂ．ラビングおよび直線偏光ＵＶ光の曝露
この方法では、ラビングプロセスと光誘発アライメント法を組み合わせてＴＮ−μＰｏｌを作成する。詳細は次の通りである。
・２枚のガラスプレートに適切な光誘発アライメント材を塗布し、続いて熱硬化および機械的ラビングを行う。
・ガラス基板の１つにマスクを通してラビング方向と平行に偏光した光を照射することによってそれをパターン化する。
・そのようなパターン化されたガラスプレートおよび別の一様にラビングされたポリイミドプレートにより、セルを作成する。
・ツイストネマティック材を充填してμＰｏｌを形成する。
【００２２】
Ｃ．バルクアライメント
この方法では、少量のフォトレジストＰＶＭＣまたはアゾ染料をネマティック液晶内に直接混合する。直線偏光した光を照射すると、ネマティック分子は偏光方向に対して直交方向に整列する。詳細のステップは次の通りである。
・２枚のガラスプレートにポリイミドを塗布し、続いてベーキングおよびラビングを行う。
・ラビングしたポリイミドガラスプレートで液晶セルを作成する。
・ネマティックを充填する。
・ラビング方向に直交する方向に偏光した直線光をセルにマスクを通して照射して、μＰｏｌを形成する。
上記のμＰｏｌの最終テクスチャは、図７に示すものと同じである。表Ｉは、上述した４つの方法でそれぞれ作成されたＴＮをベースとする全てのμＰｏｌの特徴を要約する。
【００２３】
（表１）４つの方法で処理されたμＰｏｌの概要
【００２４】
ＴＮ−μＰｏｌのピクチャ
交差偏光顕微鏡で観察された２枚のＴＮ−μＰｏｌの写真を以下に示す。図８は、２段階ＵＶ曝露法によって作成された２６０μｍの線幅を持つＴＮ−μＰｏｌである。白い部分はＴＮテクスチャを示し、暗い部分はネマティックのイソトロピック相を表す。図９は、マルチラビング法によって作成された６０μｍの線幅を持つ別のＴＮ−μＰｏｌである。同様に、白い部分はＴＮテクスチャを示すが、暗い部分はホモジニアスアラインメントを示す。
【００２５】
受動直線偏光子を基板として使用する
ＴＮ−ｍｉｃｒｏｐｏｌはまた、下の図に示すように、パターン化されたＴＮ液晶セルの１つの基板として受動線形偏光子を使用して作成することもできる。潜在的に、主要な開示で上述したＴＮ−ｍｉｃｒｏｐｏｌを作成するための４つの方法の各々に、この方法を使用することができる。結果的に得られるＴＮセルは可撓性の層状膜であり、ＬＣＤディスプレイの製造時にそれに施用することができる。そのようなＴＮ−ｍｉｃｒｏｐｏｌ構造の作成プロセスは、上述した４つの方法のどれを選択するかによって異なる。図１０は、この作成方法を示す。
【００２６】
製造に重合可能なＴＮ液晶を使用すると、ＴＮ−ｍｉｃｒｏｐｏｌの剥離可能バージョンもこの構造を用いて実現することができる。
【００２７】
この方法の利点は、大きいシート状またはロール状のＴＮ−ｍｉｃｒｏｐｏｌを作成し、ＬＣディスプレイの製造時にそれに接着することができることである。この構造は通常の検光子（ディスプレイの出力で使用される偏光子）に取って替わるであろう。通常のＬＣディスプレイで行われるように、このｍｉｃｒｏｐｏｌ構造の非複屈折基板にグレア防止手段を使用して、グレアを低減することができる。
【００２８】
ＴＮ−ｍｉｃｒｏｐｏｌをＬＣＤ上に直接作成する
前述の方法の代替法は、ディスプレイ自体を１つの基板として使用し、非複屈折層を第２基板として使用して、ＴＮ−ｍｉｃｒｏｐｏｌをＬＣディスプレイ上に直接作成するものである。前述の方法の場合と同様に、作成方法（２段階ＵＶ曝露法、Ｅフィールドアライメント法、マルチラビング方向法、および光誘発アライメント法）の各々を使用して、ディスプレイ上に直接ＴＮ−ｍｉｃｒｏｐｏｌを作成することができる。この方法の利点は、ＬＣディスプレイ製造プロセスにおける追加ステップとして、ｍｉｃｒｏｐｏｌをディスプレイ上に正確に作成できることである。図１１はこの作成方法を示す。
【００２９】
ＴＮ−ｍｉｃｒｏｐｏｌの種類
ＴＮ−ｍｉｃｒｏｐｏｌを作成するために使用されるプロセスに加えて、本発明に含まれるＴＮ−ｍｉｃｒｏｐｏｌには以下をはじめとする幾つかの種類がある。
・２基板型： この場合、ｍｉｃｒｏｐｏｌは２枚のガラス基板および非重合可能なＬＣ材を使用する。利点は、低コストのＬＣを使用できることである。
＊バリエーション１：両方のガラス基板は同一厚さである。
＊バリエーション２：ディスプレイに最も近いガラス基板を薄くして、視差効果を低減することによって観察角を増大する。
・単基板型： １つの基板を省くことができるように、重合可能なＬＣ材を使用する。基板を省くと、ＴＮ材とディスプレイの能動素子との間の距離を低減することにより、観察角が増加する。
・電気的に切替え可能な型： Ｅフィールド製造プロセスを使用すると、２Ｄと３Ｄの間を切り替えるようにｍｉｃｒｏｐｏｌを構成することができる。電界が加えられないときは、ｍｉｃｒｏｐｏｌ全体が単一ＬＣセルとして作動し、ディスプレイからの光を全て９０゜回転させる。電界が加えられると、パターン化されたＩＴＯ電極間のＬＣ材がホメオトロピック相になり、したがって偏光角は回転しない。使用者は、電界を制御するスイッチを起動することによって、２Ｄモードと３Ｄモードの間の切替えを行うことができる。
【００３０】
Ｅフィールドプロセスのバリエーション
Ｅフィールドプロセスの１つのバリエーションは重合可能な液晶を使用して、ｍｉｃｒｏｐｏｌを次の通り作成する。
・前述したステップを実行してセルを作成する。
・セルに重合可能なＬＣ材を充填する。
・電界をかけて、ＩＴＯ電極間のＬＣ材をホメオトロピック相にする。
・強力なＵＶ放射を用いて、重合可能なＬＣ材を硬化させる。
・電界を解除する。
・事後処理および掃除を行う。
この方法は、単基板型ＴＮ−ｍｉｃｒｏｐｏｌを作成するために使用することができる。
【００３１】
４５度ＴＮ−ｍｉｃｒｏｐｏｌ
既存の出願は、交互の線が０゜または９０゜のいずれかだけ偏光角を回転する、０゜−９０゜ＴＮ−ｍｉｃｒｏｐｏｌに関係する。上述した全ての方法を用いて、交互の線が−４５゜または＋４５゜のいずれかだけ偏光角を回転する、別の型のｍｉｃｒｏｐｏｌを作成することができる。代表図を図 に示す。垂直方向に偏光した光はｍｉｃｒｏｐｏｌの後ろから入り、列によって−４５゜または＋４５゜に回転する。
【００３２】
最後に、ｍｉｃｒｏｐｏｌ線は垂直または水平方向のいずれかに配向できることに留意する必要がある。水平方向の線を使用する場合、ｍｉｃｒｏｐｏｌは、ディスプレイの水平方向の線にぴったり並ぶように配置される。垂直方向の線を使用する場合、ｍｉｃｒｏｐｏｌは、ディスプレイの垂直列上にぴったり並ぶように配置される。さらに、ｍｉｃｒｏｐｏｌの線のピッチも、ディスプレイの赤、緑、および青の画素の垂直列と一致するように設計することができる。最後に、ＴＮｍｉｃｒｏｐｏｌは、チェス盤状のパターンに設計することができる。これらのバリエーションを図１２ないし１５に示す。
【００３３】
以下の参考文献はこの開示および出願に関係するものであり、参照によってここに組み込む。Ｓａｄｅｇ Ｆａｒｉｓに発行された米国特許第５５３７１４４号および第５８４４７１７号。ＳＩＤ ９１ Ｄｉｇｅｓｔ， ｐ．８４０におけるＳ．Ｍ． Ｆａｒｉｓによる論文。Ｗｏｒｌｄ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃによって出版された「Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌｓ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｕｓｅｓ」（１９９０， ｐ２３２）と題するＢ．Ｂａｈａｄｕｒの論文。Ｃｌｅａｒｅｎｄｏｎ Ｐｒｅｓｓ Ｏｘｆｏｒｄによって出版された「Ｔｈｅ Ｐｈｙｓｉｃｓ ｏｆ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌｓ」（１９９３）と題するＰ．Ｇ．ＤＥ Ｇｅｎｎｅｓの書籍。Ｍｏｌ． Ｍａｔ．， Ｖｏｌ ３， ｐ．１６１， １９９３におけるＴ．Ｙ． ＭａｒｕｓｉｉおよびＹ．Ａ．Ｒｅｚｎｉｋｏｖの論文。Ｎａｔｕｒｅ， Ｖｏｌ． ３８１， ｐ．２１２， １９９６におけるＭ． Ｓｃｈａｄｔ， Ｈ． ＳｅｉｂｅｒｌｅおよびＡ． Ｓｃｈｕｓｔｅｒの論文。Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ． Ｌｅｔｔ． ６４（２２）， ｐ．２９４６， １９９４におけるＳ．Ｃ．ＪａｉｎおよびＨ．Ｓ． Ｋｉｔｚｅｒｒｏｗの論文。Ｎａｔｕｒｅ， Ｖｏｌ ３５１， ｐ．４９， １９９１におけるＷ．Ｍ． Ｇｉｂｂｏｎｓ， Ｐ．Ｊ． Ｓｈａｎｎｏｎ， Ｓ．Ｔ． ＳｕｎおよびＢ．Ｊ． Ｓｗｅｔｌｉｎの論文。Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌｓ， Ｖｏｌ．２０， Ｎｏ．６， Ｐ．８２５， １９９６におけるＧ．Ｐ． Ｂｒｙａｎ−ＢｒｏｗｎおよびＩ．Ｃ． Ｓａｇｅの論文。Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ， Ｖｏｌ．８， ｐ．１０１４， １９９２におけるＫ． Ａｏｋｉの論文。Ｊｐｎ． Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ．， Ｖｏｌ．３４， ｐ．Ｌ７６４， １９９５におけるＭ． Ｓｃｈａｄｔ， Ｈ． Ｓｅｉｂｅｒｌｅ， Ａ． ＳｃｈｕｓｔｅｒおよびＳ．Ｍ． Ｋｅｌｌｙの論文。
【００３４】
本発明について、好適な実施形態に関連して説明したが、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変化を施すことができ、その要素を等価物に取って替えることができることを当業者は理解されるであろう。加えて、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく、特定の状況または材料を本発明の教示に適合させるために、多くの変形を施すことができる。したがって、本発明は、本発明に対して企図される最良の態様として開示した特定の実施形態に限定されず、本発明は請求の範囲内に該当する全ての実施形態を含むつもりである。
【００３５】
本願は、２００１年１月１２日に出願した暫定出願第６０／２６１，１３５号に関連し、それを参照によってここに組み込む。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】μＰｏｌ技術に基づくＰＶＡリターダの略図である。
【図２】ＴＮ液晶セルによる光学回転を示す略図である。
【図３】波長に対するＰＶＡ膜およびＴＮセルの透過率を示すグラフである。
【図４】ＴＮをベースとするμＰｏｌの略図である。
【図５】ＵＶマスク法で作成されたＴＮをベースとするμＰｏｌの略図である。
【図６】Ｅフィールドアラインメント法で作成されたＴＮをベースとするμＰｏｌの略図である。
【図７】マルチラビング法で作成されたＴＮをベースとするμＰｏｌの略図である。
【図８】２段階ＵＶ曝露法で作成された２６０μｍの線幅を持つＴＮ−μＰｏｌの写真である。
【図９】マルチラビング法で作成された６０μｍの線幅を持つＴＮ−μＰｏｌの写真である。
【図１０】１つの基板として可撓性直線偏光シートを、もう１つの基板として非複屈折シートを使用して作成されたＴＮ−μＰｏｌの略図である。
【図１１】ＬＣディスプレイ上に直接作成されたＴＮ−μＰｏｌの略図である。
【図１２】４５度ｍｉｃｒｏｐｏｌの略図である。
【図１３】水平方向に整列したＴＮ−ｍｉｃｒｏｐｏｌの略図である。
【図１４】垂直ディスプレイ画素列またはサブ画素列用の垂直方向に整列したＴＮ−ｍｉｃｒｏｐｏｌを示す略図である。
【図１５】垂直方向および水平方向に整列したチェス盤状ＴＮ−ｍｉｃｒｏｐｏｌを示す略図である。
【０００１】
この開示は、ツイストネマティック（ＴＮ）液晶に基づく微小偏光子（μＰｏｌ・登録商標）の開発および製造に関する発明を概説する。
【背景技術】
【０００２】
Ｒｅｖｅｏ社は以前に、交互の直交偏光線を有するパターン化された偏光子を偏光ガラスと一緒に使用したｍｉｃｒｏｐｏｌ（μＰｏｌ）パネルを使用した３Ｄディスプレイ技術を発明し、開発し、商品化した。この技術では、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）λ／２リターダがμＰｏｌアレイを作成するための基礎であった。このμＰｏｌの基本は、ＰＶＡによって誘発されるπ移相に依存する。図１に概略的に示すように、μＰｏｌは、交互に間隔をおいて配置されるπ移相子を持つ線および持たない線から構成されるように作成される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
そのようなμＰｏｌの利点は以下を含む。
・単純な処理
・低コスト
・高いスループット
しかし、ＰＶＡをベースとするμＰｏｌは次のようなそれ自体の短所を有する。
・移相機構による劣ったスペクトル特性
・比較的厚い膜厚
・比較的低い空間分解能
・線幅制御の難しさ
・低い熱および湿度抵抗
【０００４】
本発明は、本質的に上述の問題点を全て除去した高品質のμＰｏｌを製造する代替方法を記載する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、第１および第２面を有する第１プレートを提供し、かつ第１および第２面を有する第２プレートを提供することを含む、微小偏光子を作成するための方法である。次いで、２枚のプレートの第１面の各々にポリイミドを塗布し、続いて第１プレートの第１面に塗布されたポリイミドを予め定められた方向に沿ってこすり、かつ第２プレートの第１面に塗布されたポリイミドを前記予め定められた方向に対して予め定められた角度を有する方向に沿ってこする。アラインメントプロセスは、第１プレートの第１面と第２プレートの第１面を相互に向き合わせて、第１プレートおよび第２プレートを整列させ、それによってそれらの間に空間を形成することを含む。最後に、空間内に液晶が充填され、それによってセルまたは膜が形成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
ＴＮ液晶の原理
ツイステッドネマティック（ＴＮ）セルがＭａｕｇｕｉｎ条件を満たすとき、直線偏光入射光は、液晶分子により回転すると考えることができる。９０゜ＴＮセルの場合、Ｍａｕｇｕｉｎ条件は２Δｎｄ＞＞λであり、ここでそれぞれｄはセルの厚さ、λは入射光の波長、Δｎは複屈折である。図２に示すように、ＴＮ膜は直線入射光の偏光軸を９０゜回転させる。
【０００７】
９０゜ＴＮセルでは、液晶分子は、最上層が一方向に整列する一方、底層が直交方向に整列するように配向される。ＴＮセルによる光学回転は、λ／２リターダの波長依存性よりずっと低い波長依存性を示す。言い替えると、ＴＮセルの帯域幅は、図３に示す通り、リターダのそれよりずっと幅広い。図３は、ＰＶＡ膜およびＴＮセルの波長の関数としての透過率を示しており、透過率の測定は、平行なリニアの対の間にＰＶＡ膜およびＴＮセルを挿入することによって行われた。ＴＮセルの厚さは１０μｍであり、重合可能な液晶ＣＭ４２８を使用し、ＵＶ光によって硬化する。
Ｐｏｌａｒｏｉｄ社の市販リターダの３７．５μに比べて、ＴＮ膜は比較的薄く、一般的に５μの範囲内にすることができる。このような薄層は高分解能のμＰｏｌを作成するのに最適である。一般的に、表示システムに使用される液晶材料は、優れた熱および湿度抵抗を持つ。さらに、ＴＮセルが重合可能な（ＵＶ硬化可能な）液晶で作成すると、それはガラス基板から剥離することができ、他の面に転写することができる。
【０００８】
ＴＮμＰｏｌはＰＶＡμＰｏｌの利点を持ち、ＰＶＡμＰｏｌの欠点を克服する。ＴＮμＰｏｌの利点を以下に列記する。
・広い帯域における優れたスペクトル特性
・薄い膜厚。大きい複屈折液晶材料を選択することにより、ＴＮμＰｏｌ膜は非常に薄くすることができ、広帯域特性を示すことができる。
・高い空間分解能
・小さい転移領域
・線幅の制御が容易
・優れた熱および湿度抵抗
・単純な処理、低コスト、および高スループット
【０００９】
ＴＮ液晶をベースとするμＰｏｌ
ＴＮ膜をパターン化して、光学回転能力を持つ線と持たない線を交互に間隔配置すると、図４に示すように新しいμＰｏｌが作成される。
【００１０】
図４の能動ストライプでは、液晶分子がねじれているので、それらは入射光の偏光角を回転させる。しかし、受動ストライプでは、分子はイソトロピック相でもホモジニアスまたはホメオトロピック相のいずれでもねじれていないので、それらは偏光を回転させることができない。
【００１１】
ＴＮ−μＰｏｌ処理
ＴＮを処理してμＰｏｌにする方法は幾つかある。４つの予備方法が提案された。それは次の通りである。
・２段階ＵＶ曝露
・Ｅフィールド（電界）アラインメント
・マルチラビング
・光誘発アラインメント
【００１２】
以下では、上述した４つの処理法に関する基本的な詳細を記載する。
【００１３】
２段階ＵＶ曝露法
この方法は、２段階ＵＶ曝露手順を用いて、それぞれねじれ状態およびイソトロピック状態のネマティック線から成るμＰｏｌを作成する。該方法は次のステップを含む。
・２枚のガラスプレートにポリイミドを塗布する。
・ポリイミドコーティングをこする。
・１枚のプレートのポリイミドラビング方向が相互に直交するように、２枚のプレートでセルを作る。
・ＴＮセル（膜）ができるように、軽量キラル濃度の重合可能なネマティック液晶を充填する。
・ＴＮセルに、交互に間隔配置された不透明なストライプおよび透明なストライプを有するマスクをかける。
・ＵＶ光を用いて、透明な領域の下のネマティック液晶を重合させて永久ねじれテクスチャにする。
・マスクを外す。
・不透明なマスクストライプで覆われたこれらの非重合ネマティックがイソトロピック相への転移を経験し、結果的に液晶分子の非ねじれが得られるように、セルをネマティック−イソトロピック転移温度より高温に加熱する。重合ネマティックのツイストテクスチャは変化しない。
・最後に、前に硬化していないネマティックを再重合させてイソトロピック相にする。
【００１４】
結果的に得られるμＰｏｌは、図５に示す特徴を有する。この方法は、重合可能なネマティック液晶を使用してのみ実現することができる。
【００１５】
Ｅフィールド（電界）アラインメント法
この方法では、予めパターン化されたＩＴＯ電極に電界をかけて、それぞれツイストおよびホメオトロピック構造のネマティック線を含むμＰｏｌを形成する。詳細な手順は以下を含む。
・フォトリソグラフィ法を用いて、ＩＴＯを持つストライプと持たないストライプとを交互に間隔をおいて配置するように１枚のＩＴＯガラスプレートをパターン化する。
・このパターン化されたＩＴＯガラスおよび別のパターン化されていないＩＴＯガラスプレートにポリイミドを塗布する。
・ポリイミドを適切な方向にこする。
・相互に直交するラビング方向を持つ２枚のガラスプレートでＴＮセルを作成する。
・ネマティック液晶を充填する。
・ストライプＩＴＯ電極下の垂直方向に整列したネマティック液晶に電界をかける。ＩＴＯを持たないストライプの下のネマティック液晶はＴＮテクスチャのままである。
【００１６】
この方法で作成されたμＰｏｌの最終テクスチャを図６に示す。
【００１７】
マルチラビング法
１つのストライプ下の液晶がツイストテクスチャ状に整列する一方、隣接するストライプ下のネマティックがホモジニアステクスチャ状に整列するように、直交するラビング方向を持つパターン化されたポリイミドストライプが形成される。フォトリソグラフィプロセスを台無しにしない、適切なポリイミドを使用しなければならない。この方法は次のステップで概説される。
・１つのガラス基板にポリイミド（Ｂｒｅｗｅｒ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ社のＳＥ７３１１または他の適切なポリイミド）を塗布する。
・ポリイミドコーティングを一方向にこする。
・こすったポリイミドの上にフォトレジスト（Ｍｉｃｒｏｐｏｓｉｔ社のＳ１８１５または他の適切なフォトレジスト）を塗布する。
・交互に間隔配置されたストライプを持つようにフォトレジストをフォトリソグラフィでパターン化する。
・フォトレジストストライプによって被覆されないままのポリイミドを、最初のラビング方向に対して直交方向に再びこする。
・アセトン浴で洗浄することによってフォトレジストを全て除去する。
・パターン化されたガラスプレートおよび別の一方向にこすったポリイミドガラスプレートでセルを形成する。
・セルにネマティック液晶を充填して、交互にＴＮテクスチャとホモジニアステクスチャのストライプを持つμＰｏｌを形成する。
・重合可能な液晶を充填する場合は、ＴＮセルを適切なＵＶ光で硬化する。結果的に得られるμＰｏｌは、図７に示すテクスチャを有する。
【００１８】
光誘発アラインメント法
最近、感光性配向膜を使用してＬＣセルを整列させる可能性が非常に注目されるようになった。その非接触性およびパターン化し易いという特性のため、この方法は、ラビングによる高分子膜に優る利点が幾つかある。ポリ４メトキシ桂皮酸ビニル（ＰＶＭＣ）、ポリ桂皮酸ビニル（ＰＶＣ）、一部のポリイミド、染色ポリイミド、およびアゾベンゼンポリマなど、幾つかの物質が、直線偏光ＵＶ光に曝露した後、液晶分子を整列させる能力を持つことが発見された。液晶分子は、ＵＶ光の偏光方向に直交する方向に整列する。光誘発アラインメント法によってＴＮ−μＰｏｌを実現する方法は幾つかあり、それを以下で詳述する。
【００１９】
Ａ．直線偏光ＵＶ光の２段階曝露
上に示した光誘発アラインメント物質の多くは、それらを異なる偏光方向の直線偏光ＵＶ光に２回曝露させると、液晶分子を２回目の曝露方向に直交する方向に整列させる特性を持つ。したがって、この特性は、ＴＮ−μＰｏｌを作成する非常に簡単な方法を提供する。詳細なステップを以下に掲げる。
・２枚のガラスプレートに適切な光誘発アライメント材を塗布し、その後ベーキングする。
・両方のプレートを直線偏光ＵＶ光に曝露させる。
・プレート上にマスクを載せ、プレートの一方を、最初の偏光方向に直交する偏光方向の直線偏光ＵＶ光に再び曝露させる。
・セルを作成し、ネマティック液晶を充填する。
【００２０】
液晶が２回目の曝露に対応して適切に整列できない材料の場合、異なる手順に従うことができる。
・適切な光誘発アライメント材を２枚のガラスプレートベークに塗布する。
・１枚のプレートを直線偏光ＵＶ光に曝露させる。
・別のプレートを、プレートにマスクを載せて、直線偏光ＵＶ光に曝露させ、マスクを精確に半周期移動し、次いで、再び（最初の偏光方向に直交する方向の）直線偏光ＵＶ光を曝露させる。
・セルを作成し、ネマティック液晶を充填する。
【００２１】
Ｂ．ラビングおよび直線偏光ＵＶ光の曝露
この方法では、ラビングプロセスと光誘発アライメント法を組み合わせてＴＮ−μＰｏｌを作成する。詳細は次の通りである。
・２枚のガラスプレートに適切な光誘発アライメント材を塗布し、続いて熱硬化および機械的ラビングを行う。
・ガラス基板の１つにマスクを通してラビング方向と平行に偏光した光を照射することによってそれをパターン化する。
・そのようなパターン化されたガラスプレートおよび別の一様にラビングされたポリイミドプレートにより、セルを作成する。
・ツイストネマティック材を充填してμＰｏｌを形成する。
【００２２】
Ｃ．バルクアライメント
この方法では、少量のフォトレジストＰＶＭＣまたはアゾ染料をネマティック液晶内に直接混合する。直線偏光した光を照射すると、ネマティック分子は偏光方向に対して直交方向に整列する。詳細のステップは次の通りである。
・２枚のガラスプレートにポリイミドを塗布し、続いてベーキングおよびラビングを行う。
・ラビングしたポリイミドガラスプレートで液晶セルを作成する。
・ネマティックを充填する。
・ラビング方向に直交する方向に偏光した直線光をセルにマスクを通して照射して、μＰｏｌを形成する。
上記のμＰｏｌの最終テクスチャは、図７に示すものと同じである。表Ｉは、上述した４つの方法でそれぞれ作成されたＴＮをベースとする全てのμＰｏｌの特徴を要約する。
【００２３】
（表１）４つの方法で処理されたμＰｏｌの概要
ＴＮ−μＰｏｌのピクチャ
交差偏光顕微鏡で観察された２枚のＴＮ−μＰｏｌの写真を以下に示す。図８は、２段階ＵＶ曝露法によって作成された２６０μｍの線幅を持つＴＮ−μＰｏｌである。白い部分はＴＮテクスチャを示し、暗い部分はネマティックのイソトロピック相を表す。図９は、マルチラビング法によって作成された６０μｍの線幅を持つ別のＴＮ−μＰｏｌである。同様に、白い部分はＴＮテクスチャを示すが、暗い部分はホモジニアスアラインメントを示す。
【００２５】
受動直線偏光子を基板として使用する
ＴＮ−ｍｉｃｒｏｐｏｌはまた、下の図に示すように、パターン化されたＴＮ液晶セルの１つの基板として受動線形偏光子を使用して作成することもできる。潜在的に、主要な開示で上述したＴＮ−ｍｉｃｒｏｐｏｌを作成するための４つの方法の各々に、この方法を使用することができる。結果的に得られるＴＮセルは可撓性の層状膜であり、ＬＣＤディスプレイの製造時にそれに施用することができる。そのようなＴＮ−ｍｉｃｒｏｐｏｌ構造の作成プロセスは、上述した４つの方法のどれを選択するかによって異なる。図１０は、この作成方法を示す。
【００２６】
製造に重合可能なＴＮ液晶を使用すると、ＴＮ−ｍｉｃｒｏｐｏｌの剥離可能バージョンもこの構造を用いて実現することができる。
【００２７】
この方法の利点は、大きいシート状またはロール状のＴＮ−ｍｉｃｒｏｐｏｌを作成し、ＬＣディスプレイの製造時にそれに接着することができることである。この構造は通常の検光子（ディスプレイの出力で使用される偏光子）に取って替わるであろう。通常のＬＣディスプレイで行われるように、このｍｉｃｒｏｐｏｌ構造の非複屈折基板にグレア防止手段を使用して、グレアを低減することができる。
【００２８】
ＴＮ−ｍｉｃｒｏｐｏｌをＬＣＤ上に直接作成する
前述の方法の代替法は、ディスプレイ自体を１つの基板として使用し、非複屈折層を第２基板として使用して、ＴＮ−ｍｉｃｒｏｐｏｌをＬＣディスプレイ上に直接作成するものである。前述の方法の場合と同様に、作成方法（２段階ＵＶ曝露法、Ｅフィールドアライメント法、マルチラビング方向法、および光誘発アライメント法）の各々を使用して、ディスプレイ上に直接ＴＮ−ｍｉｃｒｏｐｏｌを作成することができる。この方法の利点は、ＬＣディスプレイ製造プロセスにおける追加ステップとして、ｍｉｃｒｏｐｏｌをディスプレイ上に正確に作成できることである。図１１はこの作成方法を示す。
【００２９】
ＴＮ−ｍｉｃｒｏｐｏｌの種類
ＴＮ−ｍｉｃｒｏｐｏｌを作成するために使用されるプロセスに加えて、本発明に含まれるＴＮ−ｍｉｃｒｏｐｏｌには以下をはじめとする幾つかの種類がある。
・２基板型： この場合、ｍｉｃｒｏｐｏｌは２枚のガラス基板および非重合可能なＬＣ材を使用する。利点は、低コストのＬＣを使用できることである。
＊バリエーション１：両方のガラス基板は同一厚さである。
＊バリエーション２：ディスプレイに最も近いガラス基板を薄くして、視差効果を低減することによって観察角を増大する。
・単基板型： １つの基板を省くことができるように、重合可能なＬＣ材を使用する。基板を省くと、ＴＮ材とディスプレイの能動素子との間の距離を低減することにより、観察角が増加する。
・電気的に切替え可能な型： Ｅフィールド製造プロセスを使用すると、２Ｄと３Ｄの間を切り替えるようにｍｉｃｒｏｐｏｌを構成することができる。電界が加えられないときは、ｍｉｃｒｏｐｏｌ全体が単一ＬＣセルとして作動し、ディスプレイからの光を全て９０゜回転させる。電界が加えられると、パターン化されたＩＴＯ電極間のＬＣ材がホメオトロピック相になり、したがって偏光角は回転しない。使用者は、電界を制御するスイッチを起動することによって、２Ｄモードと３Ｄモードの間の切替えを行うことができる。
【００３０】
Ｅフィールドプロセスのバリエーション
Ｅフィールドプロセスの１つのバリエーションは重合可能な液晶を使用して、ｍｉｃｒｏｐｏｌを次の通り作成する。
・前述したステップを実行してセルを作成する。
・セルに重合可能なＬＣ材を充填する。
・電界をかけて、ＩＴＯ電極間のＬＣ材をホメオトロピック相にする。
・強力なＵＶ放射を用いて、重合可能なＬＣ材を硬化させる。
・電界を解除する。
・事後処理および掃除を行う。
この方法は、単基板型ＴＮ−ｍｉｃｒｏｐｏｌを作成するために使用することができる。
【００３１】
４５度ＴＮ−ｍｉｃｒｏｐｏｌ
既存の出願は、交互の線が０゜または９０゜のいずれかだけ偏光角を回転する、０゜−９０゜ＴＮ−ｍｉｃｒｏｐｏｌに関係する。上述した全ての方法を用いて、交互の線が−４５゜または＋４５゜のいずれかだけ偏光角を回転する、別の型のｍｉｃｒｏｐｏｌを作成することができる。代表図を図 に示す。垂直方向に偏光した光はｍｉｃｒｏｐｏｌの後ろから入り、列によって−４５゜または＋４５゜に回転する。
【００３２】
最後に、ｍｉｃｒｏｐｏｌ線は垂直または水平方向のいずれかに配向できることに留意する必要がある。水平方向の線を使用する場合、ｍｉｃｒｏｐｏｌは、ディスプレイの水平方向の線にぴったり並ぶように配置される。垂直方向の線を使用する場合、ｍｉｃｒｏｐｏｌは、ディスプレイの垂直列上にぴったり並ぶように配置される。さらに、ｍｉｃｒｏｐｏｌの線のピッチも、ディスプレイの赤、緑、および青の画素の垂直列と一致するように設計することができる。最後に、ＴＮｍｉｃｒｏｐｏｌは、チェス盤状のパターンに設計することができる。これらのバリエーションを図１２ないし１５に示す。
【００３３】
以下の参考文献はこの開示および出願に関係するものであり、参照によってここに組み込む。Ｓａｄｅｇ Ｆａｒｉｓに発行された米国特許第５５３７１４４号および第５８４４７１７号。ＳＩＤ ９１ Ｄｉｇｅｓｔ， ｐ．８４０におけるＳ．Ｍ． Ｆａｒｉｓによる論文。Ｗｏｒｌｄ Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃによって出版された「Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌｓ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｕｓｅｓ」（１９９０， ｐ２３２）と題するＢ．Ｂａｈａｄｕｒの論文。Ｃｌｅａｒｅｎｄｏｎ Ｐｒｅｓｓ Ｏｘｆｏｒｄによって出版された「Ｔｈｅ Ｐｈｙｓｉｃｓ ｏｆ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌｓ」（１９９３）と題するＰ．Ｇ．ＤＥ Ｇｅｎｎｅｓの書籍。Ｍｏｌ． Ｍａｔ．， Ｖｏｌ ３， ｐ．１６１， １９９３におけるＴ．Ｙ． ＭａｒｕｓｉｉおよびＹ．Ａ．Ｒｅｚｎｉｋｏｖの論文。Ｎａｔｕｒｅ， Ｖｏｌ． ３８１， ｐ．２１２， １９９６におけるＭ． Ｓｃｈａｄｔ， Ｈ． ＳｅｉｂｅｒｌｅおよびＡ． Ｓｃｈｕｓｔｅｒの論文。Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ． Ｌｅｔｔ． ６４（２２）， ｐ．２９４６， １９９４におけるＳ．Ｃ．ＪａｉｎおよびＨ．Ｓ． Ｋｉｔｚｅｒｒｏｗの論文。Ｎａｔｕｒｅ， Ｖｏｌ ３５１， ｐ．４９， １９９１におけるＷ．Ｍ． Ｇｉｂｂｏｎｓ， Ｐ．Ｊ． Ｓｈａｎｎｏｎ， Ｓ．Ｔ． ＳｕｎおよびＢ．Ｊ． Ｓｗｅｔｌｉｎの論文。Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌｓ， Ｖｏｌ．２０， Ｎｏ．６， Ｐ．８２５， １９９６におけるＧ．Ｐ． Ｂｒｙａｎ−ＢｒｏｗｎおよびＩ．Ｃ． Ｓａｇｅの論文。Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ， Ｖｏｌ．８， ｐ．１０１４， １９９２におけるＫ． Ａｏｋｉの論文。Ｊｐｎ． Ｊ． Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ．， Ｖｏｌ．３４， ｐ．Ｌ７６４， １９９５におけるＭ． Ｓｃｈａｄｔ， Ｈ． Ｓｅｉｂｅｒｌｅ， Ａ． ＳｃｈｕｓｔｅｒおよびＳ．Ｍ． Ｋｅｌｌｙの論文。
【００３４】
本発明について、好適な実施形態に関連して説明したが、本発明の範囲から逸脱することなく、様々な変化を施すことができ、その要素を等価物に取って替えることができることを当業者は理解されるであろう。加えて、本発明の本質的な範囲から逸脱することなく、特定の状況または材料を本発明の教示に適合させるために、多くの変形を施すことができる。したがって、本発明は、本発明に対して企図される最良の態様として開示した特定の実施形態に限定されず、本発明は請求の範囲内に該当する全ての実施形態を含むつもりである。
【００３５】
本願は、２００１年１月１２日に出願した暫定出願第６０／２６１，１３５号に関連し、それを参照によってここに組み込む。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】μＰｏｌ技術に基づくＰＶＡリターダの略図である。
【図２】ＴＮ液晶セルによる光学回転を示す略図である。
【図３】波長に対するＰＶＡ膜およびＴＮセルの透過率を示すグラフである。
【図４】ＴＮをベースとするμＰｏｌの略図である。
【図５】ＵＶマスク法で作成されたＴＮをベースとするμＰｏｌの略図である。
【図６】Ｅフィールドアラインメント法で作成されたＴＮをベースとするμＰｏｌの略図である。
【図７】マルチラビング法で作成されたＴＮをベースとするμＰｏｌの略図である。
【図８】２段階ＵＶ曝露法で作成された２６０μｍの線幅を持つＴＮ−μＰｏｌの写真である。
【図９】マルチラビング法で作成された６０μｍの線幅を持つＴＮ−μＰｏｌの写真である。
【図１０】１つの基板として可撓性直線偏光シートを、もう１つの基板として非複屈折シートを使用して作成されたＴＮ−μＰｏｌの略図である。
【図１１】ＬＣディスプレイ上に直接作成されたＴＮ−μＰｏｌの略図である。
【図１２】４５度ｍｉｃｒｏｐｏｌの略図である。
【図１３】水平方向に整列したＴＮ−ｍｉｃｒｏｐｏｌの略図である。
【図１４】垂直ディスプレイ画素列またはサブ画素列用の垂直方向に整列したＴＮ−ｍｉｃｒｏｐｏｌを示す略図である。
【図１５】垂直方向および水平方向に整列したチェス盤状ＴＮ−ｍｉｃｒｏｐｏｌを示す略図である。
Claims (61)
- 第１および第２面を有する第１プレートを提供するステップと、
第１および第２面を有する第２プレートを提供するステップと、
前記２枚のプレートの前記第１面の各々にポリイミドを塗布するステップと、
前記第１プレートの前記第１面に塗布された前記ポリイミドを予め定められた方向に沿ってこするステップと、
前記第２プレートの前記第１面に塗布された前記ポリイミドを、前記予め定められた方向に対して予め定められた角度を有する方向に沿ってこするステップと、
前記第１プレートの前記第１面および前記第２プレートの前記第１面を相互に向き合わせて前記第１プレートおよび前記第２プレートを整列させ、それによってそれらの間に空間を形成するステップと、
前記空間内に液晶を充填し、それによってセルまたは膜を形成するステップと
を含む、微小偏光子を作成するための方法。 - 前記セルまたは膜を覆う透明なストライプおよび不透明なストライプを交互に有するマスクを使用し、それによってそこを通して固化エネルギを選択的に加えるステップと、
前記液晶の幾つかの部分を部分的に固化するステップと
をさらに含む、請求項１に記載の方法。 - 前記マスクを除去するステップと、
前記セルまたは膜を温度設定点まで加熱し、それによって前記不透明なストライプによって覆われた未固化液晶を異なる相に転移させるステップと
をさらに含む、請求項２に記載の方法。 - 未硬化ネマティックを再固化してイソトロピック相にするステップと
をさらに含む、請求項１に記載の方法。 - 前記第１プレートの前記第１面と前記第２プレートの前記第１面との間の材料を実質的に固化するステップと、
前記第１プレートを取り外すステップと、
前記第２プレートを取り外すステップと
をさらに含む、請求項１に記載の方法。 - 前記固化ステップが紫外光を当てるステップを含む、請求項２に記載の方法。
- 前記空間が前記第１プレートの前記第１面と前記第２プレートの前記第１面との間に実質的な等距離を有する、請求項１に記載の方法。
- 前記液晶がネマティック液晶を含む、請求項１に記載の方法。
- 前記ネマティック液晶が一種の重合可能なネマティック液晶を含む、請求項８に記載の方法。
- 前記予め定められた角度が約９０度である、請求項１に記載の方法。
- 前記予め定められた角度が約４５度である、請求項１に記載の方法。
- 前記２枚のプレートが偏平ガラスプレートを含む、請求項１に記載の方法。
- 第１および第２面を有する第１プレートであって、前記第１面に予め定められたストライプ幅のＩＴＯの交互ストライプコーティングを有する第１プレートを提供するステップと、
第１および第２面を有する第２プレートであって、前記第１面にＩＴＯのコーティングを有する第２プレートを提供するステップと、
前記２枚のプレートの前記第１面の各々にポリイミドを塗布するステップと、
前記第１プレートの前記第１面に塗布された前記ポリイミドを予め定められた方向に沿ってこするステップと、
前記第２プレートの前記第１面に塗布された前記ポリイミドを、前記予め定められた方向に対して予め定められた角度を有する方向に沿ってこするステップと、
前記第１プレートの前記第１面および前記第２プレートの前記第１面を相互に向き合わせて前記第１プレートおよび前記第２プレートを整列させ、それによってそれらの間に空間を形成するステップと、
前記空間内に液晶を充填し、それによってセルまたは膜を形成するステップと
を含む、微小偏光子を作成するための方法。 - 前記セルまたは膜を覆う透明なストライプおよび不透明なストライプを交互に有するマスクを使用し、それによってそこを通して固化エネルギを選択的に加えるステップと、
前記液晶の幾つかの部分を部分的に固化するステップと
をさらに含む、請求項１３に記載の方法。 - 前記マスクを除去するステップと、
前記セルまたは膜を温度設定点まで加熱し、それによって前記不透明なストライプによって覆われた未固化液晶を異なる相に転移させるステップと
をさらに含む、請求項１４に記載の方法。 - 未硬化ネマティックを再固化してイソトロピック相にするステップと
をさらに含む、請求項１４に記載の方法。 - 前記第１プレートの前記第１面と前記第２プレートの前記第１面との間の材料を実質的に固化するステップと、
前記第１プレートを取り外すステップと、
前記第２プレートを取り外すステップと
をさらに含む、請求項１３に記載の方法。 - 前記固化ステップが紫外光を当てるステップを含む、請求項１３に記載の方法。
- 前記空間が前記第１プレートの前記第１面と前記第２プレートの前記第１面との間に実質的な等距離を有する、請求項１３に記載の方法。
- 前記液晶がネマティック液晶を含む、請求項１３に記載の方法。
- 前記ネマティック液晶が一種の重合可能なネマティック液晶を含む、請求項２０に記載の方法。
- 前記予め定められた角度が約９０度である、請求項１３に記載の方法。
- 前記２枚のプレートが偏平ガラスプレートを含む、請求項１３に記載の方法。
- 第１および第２面を有する第１プレートを提供するステップと、
前記第１プレートの前記第１面にポリイミドを塗布するステップと、
前記第１プレートの前記第１面に塗布された前記ポリイミドを予め定められた方向に沿ってこするステップと、
前記ポリイミドの上にフォトレジストを塗布するステップと、
前記フォトレジストを予め定められた交互に間隔をおいて配置されたストライプにパターン化するステップと、
前記第１プレートの前記第１面に塗布された前記ポリイミドを、前記予め定められた方向に対して予め定められた角度を有する方向に沿って再びこするステップと、
前記フォトレジストを洗い落とすステップと
を含む、微小偏光子を作成するための方法。 - 第１および第２面を有する第２プレートを提供するステップと、
前記第１プレートの前記第１面にポリイミドを塗布するステップと、
前記第１プレートの前記第１面に塗布された前記ポリイミドを予め定められた方向に沿ってこするステップと、
前記第１プレートの前記第１面および前記第２プレートの前記第１面を相互に向き合わせて前記第１プレートおよび前記第２プレートを整列させ、それによってそれらの間に空間を形成するステップと、
前記空間内に液晶を充填し、それによってセルまたは膜を形成するステップと
をさらに含む、請求項２４に記載の方法。 - 前記液晶を固化するステップをさらに含む、請求項２４に記載の方法。
- 前記第１プレートの前記第１面と前記第２プレートの前記第１面との間の材料を実質的に固化するステップと、
前記第１プレートを取り外すステップと、
前記第２プレートを取り外すステップと
をさらに含む、請求項２５に記載の方法。 - 前記固化ステップが紫外光を当てるステップを含む、請求項２６に記載の方法。
- 未硬化ネマティックを再固化してイソトロピック相にするステップと
をさらに含む、請求項２４に記載の方法。 - 前記固化ステップが紫外光を当てるステップを含む、請求項２９に記載の方法。
- 前記空間が前記第１プレートの前記第１面と前記第２プレートの前記第１面との間に実質的な等距離を有する、請求項２５に記載の方法。
- 前記液晶がネマティック液晶を含む、請求項２４に記載の方法。
- 前記ネマティック液晶が一種の重合可能なネマティック液晶を含む、請求項３２に記載の方法。
- 前記予め定められた角度が約９０度である、請求項２５に記載の方法。
- 前記２枚のプレートが偏平ガラスプレートを含む、請求項２５に記載の方法。
- 第１および第２面を有する第１プレートを提供するステップと、
第１および第２面を有する第２プレートを提供するステップと、
前記２枚のプレートの前記第１面の各々に塗布可能な材料を塗布するステップと、
両方のプレートを第１直線偏光紫外光に曝露するステップと、
前記第１プレートを部分的に覆うステップと、
前記第１プレートを第２偏光紫外光に再曝露するステップと、
前記第１プレートの前記第１面および前記第２プレートの前記第１面を相互に向き合わせて前記第１プレートおよび前記第２プレートを整列させ、それによってそれらの間に空間を形成するステップと、
前記空間内に液晶を充填し、それによってセルまたは膜を形成するステップと
を含む、微小偏光子を作成するための方法。 - 前記第２偏光紫外光が、前記第１直線偏光紫外光の偏光方向に対して実質的に直交する偏光方向を有する、請求項３６に記載の方法。
- 前記塗布可能な材料がポリ４メトキシ桂皮酸ビニル（ＰＶＭＣ）、ポリ桂皮酸ビニル（ＰＶＣ）、ポリイミド、染色ポリイミド、およびアゾベンゼンポリマから構成される、請求項３６に記載の方法。
- 前記空間が前記第１プレートの前記第１面と前記第２プレートの前記第１面との間に実質的な等距離を有する、請求項３６に記載の方法。
- 前記液晶がネマティック液晶を含む、請求項３６に記載の方法。
- 前記ネマティック液晶が一種の重合可能なネマティック液晶を含む、請求項４０に記載の方法。
- 前記液晶が少量のフォトレジストＰＶＭＣまたはアゾ染料と混合される、請求項３６に記載の方法。
- 第１および第２面を有する第１プレートを提供するステップと、
第１および第２面を有する第２プレートを提供するステップと、
前記２枚のプレートの前記第１面の各々に塗布可能な材料を塗布するステップと、
前記第１プレートを第１直線偏光紫外光に曝露するステップと、
前記第２プレート上にマスクを配置するステップと、
前記第２プレートを前記第１直線偏光紫外光に曝露するステップと、
前記第１プレートを部分的に覆うステップと、
前記マスクを予め定められた距離だけ平行移動するステップと
前記第１プレートを第２偏光紫外光に再曝露するステップと、
前記第１プレートの前記第１面および前記第２プレートの前記第１面を相互に向き合わせて前記第１プレートおよび前記第２プレートを整列させ、それによってそれらの間に空間を形成するステップと、
前記空間内に液晶を充填し、それによってセルまたは膜を形成するステップと
を含む、微小偏光子を作成するための方法。 - 前記第２偏光紫外光が、前記第１直線偏光紫外光の偏光方向に対して実質的に直交する偏光方向を有する、請求項４３に記載の方法。
- 前記塗布可能な材料がポリ４メトキシ桂皮酸ビニル（ＰＶＭＣ）、ポリ桂皮酸ビニル（ＰＶＣ）、ポリイミド、染色ポリイミド、およびアゾベンゼンポリマから構成される、請求項４３に記載の方法。
- 前記空間が前記第１プレートの前記第１面と前記第２プレートの前記第１面との間に実質的な等距離を有する、請求項４３に記載の方法。
- 前記液晶がネマティック液晶を含む、請求項４３に記載の方法。
- 前記ネマティック液晶が一種の重合可能なネマティック液晶を含む、請求項４７に記載の方法。
- 前記２枚のプレートが偏平ガラスプレートを含む、請求項４３に記載の方法。
- 前記液晶が少量のフォトレジストＰＶＭＣまたはアゾ染料と混合される、請求項４３に記載の方法。
- 入射光を受けるための入力面と、
処理後の光を放出するための出力面と、
請求項１ないし１１に実質的に記載された方法によって製造された液晶ディスプレイ装置を含む方法によって製造されたツイストネマティック液晶に基づく微小偏光子と
を含む液晶ディスプレイ装置。 - 第１および第２面を有する第１プレートと、
第１および第２面を有する第２プレートと、
前記２枚のプレートの前記第１面の各々に塗布された材料と、
前記第１プレートの前記第１面および前記第２プレートの前記第１面を相互に向き合わせた前記第１プレートと前記第２プレートとの間の空間と、
前記空間を充填し、それによってセルまたは膜を形成する液晶と
を備えたツイステッドネマチック微小偏光子。 - 前記塗布材がポリ４メトキシ桂皮酸ビニル（ＰＶＭＣ）、ポリ桂皮酸ビニル（ＰＶＣ）、ポリイミド、染色ポリイミド、およびアゾベンゼンポリマから構成される、請求項５２に記載の装置。
- 前記空間が前記第１プレートの前記第１面と前記第２プレートの前記第１面との間に実質的な等距離を有する、請求項５２に記載の装置。
- 前記液晶がネマティック液晶を含む、請求項５２に記載の装置。
- 前記ネマティック液晶が一種の重合可能なネマティック液晶を含む、請求項５２に記載の装置。
- 前記２枚のプレートが偏平ガラスプレートを含む、請求項５２に記載の装置。
- 前記液晶が少量のフォトレジストＰＶＭＣまたはアゾ染料と混合される、請求項５２に記載の装置。
- 前記ＴＮ−ｍｉｃｒｏｐｏｌが水平方向に配向される、請求項５２に記載の装置。
- 前記ＴＮ−ｍｉｃｒｏｐｏｌが垂直方向に配向される、請求項５２に記載の装置。
- 前記ＴＮ−ｍｉｃｒｏｐｏｌがチェス盤状パターンに垂直方向および水平方向に配向される、請求項５２に記載の装置。
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