JP3596727B2

JP3596727B2 - パターン形成されたリターダの製造方法とパターン形成されたリターダ、および照明用光源

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Publication number: JP3596727B2
Application number: JP18298798A
Authority: JP
Inventors: マークサイモンジェイコブスエイドリアン; ジェーンアコスタエリザベス; ハロルドジョナサン; ジョンタウラーマイケル; ガースウォルトンハリー
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1997-06-28
Filing date: 1998-06-29
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2018-06-29
Also published as: EP0887667A3; DE69831195D1; DE69831195T2; JPH1184385A; EP0887667A2; US6624863B1; EP0887667B1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、パターン形成されたリターダの製造方法と、それにより製造されたパターン形成されるリターダ、および照明用光源に関する。このような光学装置は、例えば３次元ディスプレイなどに、広く適用される。また、本願発明は、照明用光源にも関する。
【０００２】
【従来の技術】
米国特許第５，３２７，２８５号は、化学エッチング、あるいは、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）のような複屈折材料の機械的な除去によって、パターン形成されたリターダを製造する工程を開示している。しかしながら、このような技術は、パターンの異なる領域によって吸光特性が異なるという欠点を有する。このような、効果を減少させるために、平坦化工程が続いて行われ得る。しかし、これは、更なる処理工程の追加を必要とする。さらに、その領域のエッジの定義は比較的不十分である。この技術では、１枚の基板上に異なるリターダ配向を有する領域を形成することができない。かわりに、２枚以上の基板が処理され、また、正確な位置合わせ（ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ）で、互いの基板が積層されなければならない。
【０００３】
EP0 689 084は、複屈折材料のパターン形成された配向層として用いられ得る、線状光重合性材料を開示している。リターダ配向の異なる領域を有するリターダを製造するためには、２回以上のホトリソグラフ工程が必要とされ、線状光重合性材料は、露光される。これらのホトリソグラフ工程は、互いに正確に位置決めされなければならず、このことは製造の困難さおよび製造コストを増加させる。さらに、このタイプの材料は、０あるいは低いプレチルトを有し、このことにより、複屈折材料中にチルトディスクリネーション壁を形成し得る。
【０００４】
液晶装置のパターン形成された配向層は、”ＴＮ−ＬＣＤｆａｂｒｉｃａｔｅｄｂｙｒｅｖｅｒｓｅｒｕｂｂｉｎｇｏｒｄｏｕｂｌｅｅｖａｐｏｒａｔｉｏｎ”，Ｃｈｅｎｅｔａｌ．ＳＩＤ９５Ｄｉｇｅｓｔｐ８６５と、”Ｔｗｏｄｏｍａｉｎ８０ｄｅｇｔｗｉｓｔｅｄｎｅｍａｔｉｃＬＣＤｆｏｒｇｒｅｙｓｃａｌｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”，Ｙａｎｇ，ＪａｐａｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＰｈｉｓｉｃｓ，ｖｏｌ．３１，ｐａｒｔ２，ｎｕｍｂｅｒ１１ＢｐＬ１６０３および”ＡｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙＴＮＬＣＤｗｉｔｈｗｉｄｅｖｉｅｗｉｎｇａｎｇｌｅｇｒｅｙｓｃａｌｅ， ”Ｔａｋａｔｏｒｉｅｔａｌ．，ＪａｐａｎＤｉｓｐｌａｙ１９９２，ｐ５９１に開示されている。特に、これらの出版物は、視覚特性が向上された多層ドメイン液晶装置を開示している。
【０００５】
"Photoalignment and patterning of LCDs", SID InformationDisplay 12-97は、マスク工程が１回で済み、プレチルトを制御できる新材料を説明している。この論文は、複数のラビング技術が、高い分解能のパターン形成に適さないことを説明している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、米国特許第５，３２７，２８５号に開示される、パターン形成されたリターダを製造する技術は、パターンの異なる領域によって吸光特性が異なるという欠点を有するために、平坦化工程を行う必要がある。しかし、これは、更なる処理工程の追加を必要とし、さらに、その領域のエッジの定義は比較的不十分である。
【０００７】
また、ＥＰ０６８９０８４によると、２回以上のホトリソグラフ工程が必要とされ、これらのホトリソグラフ工程は、互いに正確に位置合わせされなければならず、さらに、複屈折材料中にチルトディスクリネーション壁を形成し得る。
【０００８】
”ＰｈｏｔｏａｌｉｇｎｍｅｎｔａｎｄｐａｔｔｅｒｎｉｎｇｏｆＬＣＤｓ”，ＳＩＤＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＤｉｓｐｌａｙ１２−９７は、複数のラビング技術が、高い分解能のパターン形成に適さないことを説明している。
【０００９】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、標準的な液晶装置（ＬＣＤ）の製造に適合する様式で、材料とホトリソグラフ技術とを用いるパターン形成されたリターダを製造する方法を提供することを目的とする。
【００１０】
また、平坦化層あるいは追加の層が必要とされない、平坦なリターダを提供することを目的とする。
【００１１】
また、機械的手段あるいは化学的エッチング方法を用いて、材料を選択的に除去させることによって提供されるパターン形成よりも、非常に微細な細部のパターン形成を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明のパターン形成されたリターダの製造方法は、基板に配向層を設ける工程と、該配向層の表面全体を第１のラビング方向にラビングする第１ラビング工程と、該配向層のラビングされた表面において、少なくとも１つの第１の領域をマスクを用いてマスクして、少なくとも１つの第２の領域を露出させるマスク工程と、該第１のラビング方向とは異なる第２のラビング方向に、該マスクを通して該第２の領域をラビングする第２ラビング工程と、その後に、該マスクを除去するマスク除去工程と、その後に、光学軸が該配向層における前記第１および第２の各領域におけるラビング方向にのみ従って配向される構成の複屈折材料で形成される層を、該配向層上に設ける工程と、該複屈折材料で形成される層の該光学軸を固定する工程と、を包含し、前記第１のラビング方向は前記第１の領域の第１の所望の配向方向と実質的に同じであり、前記第２のラビング方向は、前記第２の領域の第２の所望の配向方向とは異なり、前記第１のラビング方向の影響を補償するように該第２の所望の配向方向に対してオフセットしていることを特徴とし、このことにより上記目的が達成される。
【００１３】
前記少なくとも１つの第１の領域は複数の第１の領域を含み、前記少なくとも１つの第２の領域は複数の第２の領域を含み、該第１の領域と該第２の領域とは、規則的な配列で配置されてもよい。
前記第１の領域と前記第２の領域は、交互に配置された、第１のストリップと、第２のストリップとを有する、請求項２に記載のパターン形成されてもよい。
【００１５】
前記第１のラビング方向と前記第２のラビング方向との間の角度が、前記第１の配向方向と前記第２の配向方向との間の角度よりも大きくてもよい。
【００１６】
前記第１のラビング方向のラビングが、前記第２のラビング方向のラビングよりもラビング効果を減少させるように軽く行われてもよい。
【００１７】
前記複屈折材料は重合可能材料あるいは架橋可能材料を有してもよい。
【００１８】
前記複屈折材料は照射によって重合可能あるいは架橋可能であり、前記固定工程は前記複屈折材料で形成される層を照射する工程を包含してもよい。
【００１９】
前記複屈折材料で形成される層は紫外線によって照射されてもよい。
【００２０】
前記複屈折材料は、熱重合あるいはカチオン重合によって重合可能であってもよい。
【００２１】
前記複屈折材料で形成される層は、重合可能液晶材料を有していてもよい。
【００２２】
前記重合可能液晶材料は、液晶モノマーおよびオリゴマーのうちの少なくとも１つの物質を有してもよい。
【００２３】
前記複屈折材料で形成される層は、反応性メソゲンを有してもよい。
【００２４】
前記複屈折材料で形成される層は、ジアクリレートを含む液晶材料を有してもよい。
【００２５】
前記複屈折材料で形成される層は、２色性材料を有してもよい。
【００２６】
前記２色性材料は、少なくとも１つの２色性染料を有してもよい。
【００２７】
前記マスク工程は、前記配向層上にホトリソグラフ技術で前記マスクを形成する工程を包含してもよい。
前記マスク工程は、前記配向層上にあらかじめ形成されたマスクを前記マスクとして設ける工程を包含してもよい。
【００２８】
前記配向層は、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルアセテートおよびポリビニルアルコールからなる群から選択される物質を有してもよい。
【００３０】
前記基板が、偏光子を備えてもよい。
【００３１】
前記基板が、ガラス基板あるいはプラスチック基板であってもよい。
【００３２】
前記マスク工程と、該マスク工程の後の前記第２ラビング工程および前記マスク除去工程が、前記配向層の表面における異なる領域に対して第２のラビング方向を異ならせて少なくとも１回繰り返されてもよい。
【００３３】
本発明のリターダの製造方法は、基板に配向層を設ける工程と、該配向層の表面において、少なくとも１つの第１の領域をマスクを用いてマスクして、少なくとも１つの第２の領域を露出させるマスク工程と、該マスクを通して該第２の領域を第１のラビング方向にラビングする工程と、その後に、該マスクを除去する工程と、その後に、該配向層全体を該第１のラビング方向とは異なる第２のラビング方向にラビングする工程と、その後に、光学軸が該配向層の配向方向にのみ従って配向される構成の複屈折材料で形成される層を該配向層上に設ける工程と、該配向層上に設けられた該複屈折材料から形成される層の光学軸を固定する工程とを包含し、前記第２のラビング方向は前記第１の領域の第１の所望の配向方向と実質的に同じであり、しかも、前記第１のラビング方向の影響により前記第２の領域の第２の所望の配向方向になるように、前記第１のラビング方向とは異なっていることを特徴とし、このことにより、上記目的が達成される。
【００３４】
本願発明のパターン形成されたリターダは、上記に記載のパターン形成されたリターダの製造方法によって形成され、このことにより、上記目的が達成される。
【００３５】
本発明の照明用光源は、光源を備える照明用光源であって、第１の偏光ビームスプリッタと、該第１の偏光ビームスプリッタと対をなす第２の偏光ビームスプリッタと、前記リターダを備え、第１の偏光ビームスプリッタは、前記配向層の第１の領域によって配向される複屈折材料層の第１の領域に向けて第１の偏光を透過するとともに、対をなす第２の偏光ビームスプリッタに向けて該第１の偏光に直交する第２の偏光を反射するように配置され、前記第２の偏光スプリッタは、対をなす前記第１の偏光スプリッタにて反射された前記第２の偏光を、前記配向層の前記第２の領域によって配向される複屈折材料層の第２の領域に向けて反射するように配置され、該複屈折材料層の第１の領域および第２の領域は、前記第１および第２の偏光スプリッタのそれぞれからの偏光を該複屈折材料層の該第１の領域と該第２の領域を通り抜けることによって実質的に同じ偏光状態に変化させるものであり、このことにより、上記目的が達成される。
【００３６】
以下、作用について説明する。
【００３７】
本願発明のパターン形成されたリターダの製造方法によると、配向層を第１のラビング方向にラビングし、配向層の第１の領域をマスクして、配向層の第２の領域を露出させ、第１のラビング方向とは異なる第２のラビング方向に、第２の領域をラビングし、光学軸が該配向層によって配向される、複屈折材料で形成される層を配向層上に設け、複屈折材料で形成される層の光学軸を固定する。
【００３８】
従って、標準的な液晶装置（ＬＣＤ）の製造に適合する様式で、材料とホトリソグラフ技術とを用いるパターン形成されたリターダを製造する方法を提供することができる。さらに、例えば、ＥＰ０６８９０８４のように、互いに、正確な位置合わせと調整を必要とする複数のホトリソグラフ工程を使用することを避けることができる。任意の標準的な液晶配向層が用いられ得る。液晶装置の内部素子として用いられる、適当なプレチルトおよび電圧保持率特性を有する配向層が知られている。もし配向層のプレチルトが上述のあらかじめ決められたレベルを越えれば、その正確な値は重要ではない。
【００３９】
平坦化層あるいは追加の層が必要とされない、平坦なリターダを提供することができる。例えば、可視スペクトル領域の弱い吸収によって引き起こされる複屈折材料のあらゆる着色は、配向層の配向方向に関わらず、リターダ中で均一である。このように、公知の構成においては、例えば材料の除去あるいは、後に行われる平坦化によって引き起こされる着色の変化を実質的に避けることができる。
【００４０】
機械的手段あるいは化学的エッチング方法を用いて、材料を選択的に除去させることによって提供されるパターン形成よりも、非常に微細な細部のパターン形成を提供することができる。その配向膜は、例えば０．２のオーダーのような、高い屈折率異方性を有する複屈折材料と適合するので、ＰＶＡに基づく公知の技術によって製造され得る波長板よりもかなり薄い波長板を製造することが可能である。例えば、波長が５００ｎｍに対して設計されたＰＶＡ半波長板は、約１０から２０μｍ厚である。このような厚い材料上にウエット化学エッチング法を用いると、必然的に明確なエッジを形成できない。このことは、ピクセルのピッチが層の厚さと同じオーダーであるときに、特別な問題となる。本願発明を用いれば、約１から２μｍ厚の波長板を提供することができる。このような薄い波長板は、材料を除去する必要がないので、材料の消費を低減し、マスク視差を低減することによって、改良されたエッジ定義を提供することができる。この技術は、従来の液晶装置の製造方法と適合するので、上記の薄い波長板は、液晶装置の外部あるいは内部に設けられ得る。
【００４１】
【発明の実施の形態】
図１（ａ）および（ｂ）に図示されるパターン形成されたリターダは、例えばガラスで形成される基板１、その基板上に後述する方法によって形成される配向層６および複屈折層８を備える。配向層６は、規則的に配列された第１の領域Ａおよび規則的に配列された第２の領域Ｂを備える。領域ＡおよびＢは互いに、交互のストライプ状に形成される。複数の第１の領域Ａは、同一の配向方向１０を有し、複数の第２の領域Ｂは、同一の配向方向１１を有する。配向方向１０および１１は互いに異なり、例えば互いに４５°異なり得る。
【００４２】
複屈折層８の材料は、その光学軸が配向層６の配向方向によって配向されるタイプであり得る。つまり、第１の領域Ａの上部にある複屈折層８のストライプ状領域の光学軸は、配向方向１０に沿って配向され、一方、第２の領域Ｂの上部にある複屈折層８のストライプ状領域の光学軸は、配向方向１１に配向される。後述するように、複屈折層８は、配向層６による配向に従って固定され、複屈折層８の下の配向方向１０および１１に従って光学軸が異なる方向に配向される領域を有する、パターン形成されたリターダを提供する。例えば２５０ナノメートルのリターダンスを有する、均一の厚さを有する層として、複屈折層８を提供することによって、５００ナノメートルの可視光線に対する半波長板を提供することができる。
【００４３】
図２は、複数工程のラビング処理を用いて形成される配向層６のパターン形成によって、図１（ａ）および図１（ｂ）のパターン形成されたリターダの製造方法を示す。図２（ａ）に図示される第１の工程は、基板１上に、後の工程で配向層６になる層２を形成する工程を含む。基板１は、例えば、脱イオン化水中にＤｅｃｏｎ９０（ＲＴＭ；ＤｅｃｏｎＬａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓＬｔｄから入手）を体積分率１０パーセント含む清浄剤溶液において、クリーンルームワイプを用いて軽くラビングすることによって清浄にされた研磨ソーダライムガラスを含み得る。さらに、清浄工程は、例えばアルカリ溶液、脱イオン化水およびプロパン−２−オルを用いることによって行われ得る。
【００４４】
また、代わりに、基板１は液晶装置中に組み込まれるのに適している部品を備え得る。例えば基板１は、Ｃｏｒｎｉｎｇ７０５９（ＣｏｒｎｉｎｇＩｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄＮｅｗＹｏｒｋＵＳＡから入手）のような低アルカリガラスを含み得る。このようなガラス基板は、層２が設けられる前に、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）のような透明導電体でコーティングされる。また、ブラックマスクおよびカラーフィルタも、層２が設けられる前に、基板に設けられ得る。
【００４５】
あるいは、基板１は、プラスチック材料を有し得る。
【００４６】
また、あるいは、基板１は、完成したパターン形成されたリターダと協同することが必要とされる偏光子を備え得る。
【００４７】
層２は、基板１上に設けられ得、複屈折層８に配向を与える為にラビングされ得るどんな材料をも含む。例えば、層２は、ＤｕＰｏｎｔから入手されるＰ１２５５５として知られる材料のようなポリイミドを含み得る。この材料はＤｕＰｏｎｔから入手されるＴ９０３９として知られるシンナーに、１：２０の比で溶解され得る。４０秒間、１分（ｒｐｍ）当たり４０００回転で、オープンボールスピナー中でスピンすることによって、その溶液は基板１に付与される。コーティングされた基板は、５分間９０℃に加熱され、１時間２５０℃で硬化される。
【００４８】
次にポリイミド層２は、その自由表面全体にわたって１方向にラビングされる。例えば層２は、０．２ｍｍのパイル変形で（ｐｉｌｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ）３０００ｒｐｍで回転し、前方向に１秒当たり２０ｍｍの速度のローラ上を、ラビング布を用いて３回ラビングされ得る。ラビング布は２ｍｍパイルのレーヨン（ＲＴＭ）繊維を含む布である。図示される実施例においては、第１のラビングは、基準方向に対して＋２２．５°の角度で行われ、図１（ｂ）に図示される第１領域Ａに対応する均一なラビング方向１０を有する、図２（ｂ）に図示される層２ａを形成する。
【００４９】
複屈折層上における、所望の配向方向を示すようにラビングされ得る他の材料が、層２として用いられ得る。このような材料は、ポリアミド、ポリビニルアセテートおよびポリビニルアルコールを含む。代わりに、もし、配向プレチルトが必要がなければ、層２を省いてガラス基板１を直接ラビングしても良い。
【００５０】
第１のラビングの後、標準的なホトリソグラフ技術を用いて、図２（ｃ）から図２（ｅ）に示すように、層２ａがマスクされる。ポリイミド層２ａのラビングされた表面は、例えば、ＭｉｏｃｒｏｐｏｓｉｔＥＣ溶媒（これらの材料はＳｈｉｐｌｅｙ，ＥｕｒｏｐｅＬｉｍｉｔｅｄから入手される）１部に対して、ホトレジストＭｉｃｒｏｐｏｓｉｔＳ１８０５シリーズの体積当たり２部を含むポジのホトレジスト３を用いて４０秒間４５００ｒｐｍでスピンコートされ、約２００ナノメートル厚の層を提供する。層３は、例えば９０℃で３０分間あるいは９５℃で２分間、軟焼成され、溶媒を蒸発させる。続いて、強度６．９ｍＷ／ｃｍ^２で波長３６５ナノメートルを有する紫外光を、マスク配列装置（ＫａｒｌＳｏｓｓから入手）上でのハード接触モードにおいて、ホトマスク４を介して２秒間露光する。これは、図２（ｄ）に示され、最適のエッジ分解能を与える。そのような技術が、後述するような例えば５マイクロメートルのオーダーの、非常に高い分解能を提供することができても、マスクは、例えば１００マイクロメートルのオーダーの形状を有し得る。
【００５１】
ホトレジスト３の空間選択露光は、マスク４を用いてあるいは用いずに、適切な照明用光源によって行われ得る。例えば、照射は、紫外線レーザを用いて、マスクなしに行われ得る。
【００５２】
露光に続いて、例えば、現像液Ｍｉｃｒｏｐｏｓｉｔ３５１ＣＤ３１（Ｓｈｉｐｌｅｙ，ＥｕｒｏｐｅＬｉｍｉｔｅｄから入手）に１分間浸し、図２（ｅ）の５で図示されるように第１の領域を覆う、ホトレジストにおけるマスクパターンの複製を残すように紫外線に曝された第２の領域からホトレジストを除去して、ホトレジストは現像される。基板１と、その上の層は、例えば脱イオン化水中で２分間洗浄され、曝されたホトレジストの全ての完全な除去を確実にし、基板層の汚染を防ぐ。ホトレジストは、後のラビング処理に対してより耐え得るように、例えば５０分間１１０℃で硬焼成される。
【００５３】
ホトリソグラフマスク技術の代わりとして、例えば金属あるいは高分子材料を用いてあらかじめ形成された薄いマスクが、後のラビング処理のために層２ａ上に設けられ得る。
【００５４】
図示した実施例において、配向方向１０および１１、すなわち領域ＡおよびＢの上方にある複屈折材料の光学軸が、４５°の相対角度であるように、第２の配向方向１１は、基準方向に対して−２２．５°であることが要求される。第１のラビングは、ポリイミドの第２方向の再ラビングが第２のラビング方向とは異なる結果の配向方向を生じるような残余の影響を生じることが分かった。それ故に第２のラビングは、このことを補償するように、第２の配向方向１１に対して、オフセットされ得る。例えば、第２のラビングは、−２７．５°で行われ得る。図３の（ａ）は、所望の配向方向１０に対応する第１のラビング方向を示す。図３の（ｂ）は、第２のラビング方向１２を示し、図３の（ｃ）は、結果の配向方向を示す。
【００５５】
第２のラビングは、０．３ｍｍのパイル変形で、上述した第１のラビングと同じ条件で３回行われる。また、２回ラビングされた配向層６は、図２（ｆ）に示すように形成される。そして、ホトレジスト５は、除去され、図２（ｇ）に図示されるように、最終的に基板１と配向層６が残る。標準的なホトレジストストリッパーはポリイミドに損傷を与え得るので、残っているホトレジスト５は、２分間アセテートに浸し、３分間脱イオン化水中で洗浄することによって、除去されている。この後、イソプロピルアルコール溶媒に浸すことによって、水のマークが脱イオン化水から残される水マークを避け、更に続いて、窒素気流を用いて乾燥させる。代わりにそのレジストは、紫外線の均一な露光および３５１ＣＤ３１現像液に浸すことによって、除去され得る。
【００５６】
図２に図示される方法は、第１の配向方向１０および第２の配向方向１１をそれぞれ有する第１の領域Ａおよび第２の領域Ｂを提供する。しかしながら、図２（ｃ）および２（ｇ）に図示される処理工程は任意の回数だけ繰り返され得、配向方向の異なる領域の複数のセットを提供する。
【００５７】
配向層は、２０分間１７０℃で焼成されることによって脱水され、パターン形成されたポリイミド表面上への他の層の接着を向上させるために、室温まで冷却されることが許容される。
【００５８】
図２（ｈ）に図示されるように、複屈折層あるいはリターダンス層を形成するために、層７は、配向層６の配向表面に付与される。層７は、複屈折反応性メソゲン溶液をスピンコーティングすることによって形成される。溶液は、ＲＭ２５７（ＭｅｒｃｋＵＫＬｔｄ，Ｐｏｏｌｅから入手）として知られるジアクリレートを含み、混合物を含む例えば５００ｎｍに対して半波長板になるように設計されたリターダを得る。その反応性メソゲン溶液は、ＲＭ２５７の１重量部と約１％のＤａｒｏｃｕｒ４２６５（ＣＩＢＡＧＥＩＧＹＬｔｄから入手され、約３６５ｎｍに活性ピークを有する）として知られる光開始剤を３部のトルエンに加えることによって調製され、配向が向上される。さらに、その光開始剤の濃度は、例えば、約０．１％と約１０％との間で可変であり得、あるいは、他の光開始剤が用いられ得る。
【００５９】
反応性メソゲン溶液は、数分間撹拌されて、約８０℃まで加熱され、確実に反応性メソゲンが完全に溶解される。そして、溶液は室温まで冷却される。スピンコーティングの前に、どんな不溶性の不純物も除去するように、溶液は０．２マイクロメートルのＰＴＦＥフィルタを通して濾過され得る。
【００６０】
いくつかの適用において、配向層６に層７が付与される前に、２色性染料あるいは他の２色性材料が溶液に加えられ得る。この場合、２色性染料および複屈折材料の両方が、下層の配向方向に沿って配向し、パターン形成された偏光子を形成する。
【００６１】
複屈折材料は配向層の配向を採用し、その方向に配向を固定できる、どんな材料でもよい。適切な材料は液晶ポリマー、反応性メソゲン材料および重合可能な液晶を含む。
【００６２】
パターン形成された５００ｎｍ波長の照射に対する半波長板を得るために、層７は、反応性メソゲン溶液を３０秒間１６５０ｒｐｍでスピンコーティングすることによって付与される。結果として得られる装置は、例えば３分間８５℃加熱され、どんな欠陥もアニール除去し、溶媒を蒸発させる。反応性メソゲン材料は、その光学軸をすぐ近くに隣接する下の配向層の配向方向に配向する。実質的に酸素のない（例えば窒素）雰囲気下、例えば、少なくとも５分間約０．５ｍＷ／ｃｍ^２の照射強度で紫外光に露光することによって、その複屈折材料は重合され、図２（ｉ）に図示される複屈折層８によってパターン形成されたリターダを提供する。
【００６３】
上述したように、スピン速度、温度および時間は、例として与えられ、例えば異なる材料および異なる基板サイズの必要に応じて可変である。ロールコーティングおよびブレードコーティングを含む、他の公知のコーティング技術は、どちらか一方だけあるいは互いに組み合わせて用いら得る。また、ラビング処理条件および材料は、例えばどんな公知の技術をも含むように、可変であり得る。ある実施例において、第１のラビングはその効果を減少させるように軽く行われ得、第２のラビング方向を所望の第２の配向方向からオフセットする必要性を限定する。また、その前に使用されたラビング方向とは１８０°異なる方向にラビングすることによって、要求されるオフセット角度は低下され得る。例えば、第１のラビングを基準方向に対して＋２２．５°で行う前述の実施例においては、第２のラビング方向は、基準方向に対して−２０７．５°の方向で行われ得る。このように、実質的に反対方向へのラビングは、第１のラビングの影響を減少させるのを補助し得る。
【００６４】
図４は、図２に図示される方法を用いて得られ得るパターンとパターンの形状サイズの２つの実施例を示す。図４（ａ）は、１００マイクロメートルのオーダーのサイズを有するパターンを示す。しかしながら、その方法は、非常に微細な細部のパターン形成を可能にし、図４（ｂ）は、１０マイクロメートル以下のオーダーのサイズの形状を示す。
【００６５】
上述したように、パターン形成されたリターダは、例えば、ＧＢ２２９６１５１、ＥＰ０７２１１３２、ＧＢ２３１７２９５およびＥＰ０８２９７４４に開示されているような３次元タイプのディスプレイに用いられ得る。図５は、他の公知のタイプの偏光光源の一部とする、パターン形成されたリターダの、他の適用を示す。偏光光源は、小さな光源２０として概略的に図示される非偏光を発光する構成を有する。光源２０からの拡散光は、レンズアレイ２１によってコリメートされて、偏光ビームスプリッタアレイ２２に供給される。アレイ２２は、偏光ビームスプリッタ２３を有し、偏光ビームスプリッタ２３のそれぞれは、パターン形成されたリターダ２４のそれぞれの領域に沿って配列される。
【００６６】
図５において、さらに詳細に拡大スケールで２５に図示されるように、非偏光入射光２６は、リターダ２４の第１の領域２８に沿って配向され、偏光ビームスプリッタ２３のそれぞれの入射表面２７に入射される。Ｐ偏光は、ビームスプリッタを通り抜けて、その光学軸が偏光方向に対して平行に配置される第１の領域２８まで伝わる。リターダ２４の第１の領域２８は、それ故に、偏光状態には影響を与えず、Ｐ偏光２９は、第１の領域２８を通り過ぎる。
【００６７】
Ｓ偏光は、それぞれの第１の領域２８に対して配列される各ビームスプリッタ２３に沿って反射され、３０で図示される隣接のビームスプリッタによって再び反射される。それ故、Ｓ偏光は、光学軸がＳ偏光入射光の偏光方向に対して４５°配向される第２のリターダ領域３１に向けられる。第２の領域を通り抜ける光の偏光方向は、光学軸の回りに「回転」され、第２の領域３１を通り抜ける光は３２で図示されるようにＰ偏光されている。このように、ビームスプリッタアレイ２２およびパターン形成されたリターダ２４を通り抜ける光の実質的に全ては、１００％Ｐ偏光の偏光として照射される。それ故に偏光光源は、非偏光光源２０によって照射される光を効果的に使用する。オプショナルのブラックシールド３５は、第２のリターダ領域３１からビームスプリッタ２３の反対表面に設けられ、光の直接通路を妨げる。
【００６８】
図示されていないが、実質的に１００％Ｓ偏光を与えるように、領域２９と３１は取り替えられても良い。偏光ビームスプリッタアレイは、公知のチルト化材料のスラブを切断および磨くことによっても作製され得る。この場合、内部表面３３は存在しない。
【００６９】
図６は、図２を参照して上述したパターン形成されたリターダの製造方法と同じ基本材料および技術を用いるが、処理工程が異なる順序を有する、パターン形成されたリターダの他の製造方法を示す。図６の（ａ）から（ｄ）の工程は、それぞれ、実質的に図２（ａ）と図２（ｃ）から図２（ｅ）と同じである。しかしながら、図２（ｃ）に図示されるラビング工程は、図６に図示される方法から省かれている。そのかわりに、第１のラビングは、ホトレジスト５によって形成されるマスクを介して行われ、図６（ｅ）に図示されるラビング方向Ａを有する領域を提供する。次にホトレジスト５は、例えば上述と同じ方法で、図６（ｆ）に図示されるように除去される。次に層６全体が方向Ｂにラビングされる。このことにより、配向方向Ｂを有する、先にラビングされていない領域が生じる。一方、上述したような先にラビングされた領域のラビングの影響のために、方向Ａに先にラビングされた領域は、Ａとは異なる実質的な配向Ｃを有する。領域ＢおよびＣの実質的な配向の差は、単に、第１のラビングの残余の影響から生じ、第２のラビングよりも第１のラビングを強く行うことが都合がよいであろう。
【００７０】
【発明の効果】
上述したように、本発明によると、標準的な液晶装置の製造に適合する様式で、材料とホトリソグラフ技術とを用いるパターン形成されたリターダを製造する方法を提供することができる。また、平坦化層あるいは追加の層が必要とされない、平坦なリターダを提供することができる。
【００７１】
また、機械的手段あるいは化学的エッチング方法を用いて、材料を選択的に除去させることによって提供されるパターン形成よりも、非常に微細な細部のパターン形成を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本願発明の実施例のパターン形成されたリターダの断面概略図、（ｂ）は（ａ）のリターダの配向層の概略平面図である。
【図２】（ａ）から（ｉ）は、図１（ａ）および（ｂ）で図示されるパターン形成されたリターダの製造方法を示す図である。
【図３】（ａ）から（ｃ）は、図２に図示される製造方法で用いられるラビング方向を示す図である。
【図４】（ａ）および（ｂ）は、図２で図示される製造方法によって製造される、パターン形成されたリターダを示す図である。
【図５】偏光光源を提供するために、図１（ａ）および（ｂ）のリターダの応用を示す図である。
【図６】（ａ）から（ｉ）は、本発明の実施形態によるパターン形成されたリターダの他の製造方法を示す図である。
【符号の説明】
１基板
２層
２ａ層
３ホトレジスト
４マスク
５ホトレジスト
６配向層
７層
８複屈折層
１０配向方向
１１配向方向
Ａ第１の領域
Ｂ第２の領域

Claims

基板に配向層を設ける工程と、
該配向層の表面全体を第１のラビング方向にラビングする第１ラビング工程と、
該配向層のラビングされた表面において、少なくとも１つの第１の領域をマスクを用いてマスクして、少なくとも１つの第２の領域を露出させるマスク工程と、
該第１のラビング方向とは異なる第２のラビング方向に、該マスクを通して該第２の領域をラビングする第２ラビング工程と、
その後に、該マスクを除去するマスク除去工程と、
その後に、光学軸が該配向層における前記第１および第２の各領域におけるラビング方向にのみ従って配向される構成の複屈折材料で形成される層を、該配向層上に設ける工程と、
該複屈折材料で形成される層の該光学軸を固定する工程と、
を包含し、
前記第１のラビング方向は前記第１の領域の第１の所望の配向方向と実質的に同じであり、前記第２のラビング方向は、前記第２の領域の第２の所望の配向方向とは異なり、前記第１のラビング方向の影響を補償するように該第２の所望の配向方向に対してオフセットしていることを特徴とする、パターン形成されたリターダの製造方法。
前記少なくとも１つの第１の領域は複数の第１の領域を含み、前記少なくとも１つの第２の領域は複数の第２の領域を含み、該第１の領域と該第２の領域とは、規則的な配列で配置されている、請求項１に記載のパターン形成されたリターダの製造方法。
前記第１の領域と前記第２の領域は、交互に配置された、第１のストリップと、第２のストリップとを有する、請求項２に記載のパターン形成されたリターダの製造方法。
前記第１のラビング方向と前記第２のラビング方向との間の角度が、前記第１の配向方向と前記第２の配向方向との間の角度よりも大きい、請求項１に記載のパターン形成されたリターダの製造方法。
前記第１のラビング方向のラビングが、前記第２のラビング方向のラビングよりもラビング効果を減少させるように軽く行われる、請求項１から４のいずれかに記載のパターン形成されたリターダの製造方法。
前記複屈折材料は重合可能材料あるいは架橋可能材料を有する、請求項１から５のいずれかに記載のパターン形成されたリターダの製造方法。
前記複屈折材料は照射によって重合可能あるいは架橋可能であり、前記固定工程は前記複屈折材料で形成される層を露光する工程を包含する、請求項６に記載のパターン形成されたリターダの製造方法。
前記複屈折材料で形成される層は紫外線によって露光される、請求項７に記載のパターン形成されたリターダの製造方法。
前記複屈折材料は、熱重合あるいはカチオン重合によって重合可能である、請求項６に記載のパターン形成されたリターダの製造方法。
前記複屈折材料で形成される層は、重合可能液晶材料を有する、請求項１から９のいずれかに記載のパターン形成されたリターダの製造方法。
前記重合可能液晶材料は、液晶モノマーおよびオリゴマーのうちの少なくとも１つの物質を有する、請求項１０に記載のパターン形成されたリターダの製造方法。
前記複屈折材料で形成される層は、反応性メソゲンを有する、請求項１から１１のいずれかに記載のパターン形成されたリターダの製造方法。
前記複屈折材料で形成される層は、ジアクリレートを含む液晶材料を有する、請求項１から１２のいずれかに記載のパターン形成されたリターダの製造方法。
前記複屈折材料で形成される層は、２色性材料を有する、請求項１から１３のいずれかに記載のパターン形成されたリターダの製造方法。
前記２色性材料は、少なくとも１つの２色性染料を有する、請求項１４に記載のパターン形成されたリターダの製造方法。
前記マスク工程は、前記配向層上にホトリソグラフ技術で前記マスクを形成する工程を包含する、請求項１から１５のいずれかに記載のパターン形成されたリターダの製造方法。
前記マスク工程は、前記配向層上にあらかじめ形成されたマスクを前記マスクとして設ける工程を包含する、請求項１から１５のいずれかに記載のパターン形成されたリターダの製造方法。
前記配向層は、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルアセテートおよびポリビニルアルコールからなる群から選択される物質を有する、請求項１から１７のいずれかに記載のパターン形成されたリターダの製造方法。
前記基板が、偏光子を備える、請求項１から１８のいずれかに記載のパターン形成されたリターダの製造方法。
前記基板が、ガラス基板あるいはプラスチック基板である請求項１から１９のいずれかに記載のパターン形成されたリターダの製造方法。
前記マスク工程と、該マスク工程の後の前記第２ラビング工程および前記マスク除去工程が、前記配向層の表面における異なる領域に対して第２のラビング方向を異ならせて少なくとも１回繰り返される、請求項１から２０のいずれかに記載のパターン形成されたリターダの製造方法。
基板に配向層を設ける工程と、
該配向層の表面において、少なくとも１つの第１の領域をマスクを用いてマスクして、少なくとも１つの第２の領域を露出させるマスク工程と、
該マスクを通して該第２の領域を第１のラビング方向にラビングする工程と、
その後に、該マスクを除去する工程と、
その後に、該配向層全体を該第１のラビング方向とは異なる第２のラビング方向にラビングする工程と、
その後に、光学軸が該配向層の配向方向にのみ従って配向される構成の複屈折材料で形成される層を該配向層上に設ける工程と、
該配向層上に設けられた該複屈折材料から形成される層の光学軸を固定する工程とを包含し、
前記第２のラビング方向は前記第１の領域の第１の所望の配向方向と実質的に同じであり、しかも、前記第１のラビング方向の影響により前記第２の領域の第２の所望の配向方向になるように、前記第１のラビング方向とは異なっていることを特徴とする、パターン形成されたリターダの製造方法。
請求項１から２２のいずれかに記載のパターン形成されたリターダの製造方法によって形成されたパターン形成されたリターダ。
光源を備える照明用光源であって、
第１の偏光ビームスプリッタと、該第１の偏光ビームスプリッタと対をなす第２の偏光ビームスプリッタと、請求項２３に記載のリターダを備え、
第１の偏光ビームスプリッタは、前記配向層の第１の領域によって配向される複屈折材料層の第１の領域に向けて第１の偏光を透過するとともに、対をなす第２の偏光ビームスプリッタに向けて該第１の偏光に直交する第２の偏光を反射するように配置され、
前記第２の偏光スプリッタは、対をなす前記第１の偏光スプリッタにて反射された前記第２の偏光を、前記配向層の前記第２の領域によって配向される複屈折材料層の第２の領域に向けて反射するように配置され、該複屈折材料層の第１の領域および第２の領域は、前記第１および第２の偏光スプリッタのそれぞれからの偏光を該複屈折材料層の該第１の領域と該第２の領域を通り抜けることによって実質的に同じ偏光状態に変化させる、照明用光源。