JP5869144B2 - マスクを含む装置およびこれを用いた光照射方法 - Google Patents

Description

本発明は、マスク、マスクの製造方法、光照射装置、光照射方法及び整列された光配向膜の製造方法に関する。

液晶分子を一定方向に配列するために使用される液晶配向膜は多様な分野に適用されている。液晶配向膜では、光の照射により処理された表面として隣接する液晶分子を配列させることができる光配向膜がある。通常的に、光配向膜は、感光性物質(ｐｈｏｔｏｓｅｎｓｉｔｉｖｅ ｍａｔｅｒｉａｌ)の層に光、例えば、直線偏光された光を照射することにより、前記感光性物質を一定方向に整列(ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎａｌｌｙ ｏｒｄｅｒｉｎｇ)させて製造することができる。

例えば、特許文献１及び特許文献２などには、光配向膜を形成するための装置が開示されている。

より効率的に光配向膜を形成するためには、直進度が優れた光を均一な照度で被照射表面に照射する必要がある。このように直進度が優れた光を均一な照度で照射する技術は、光配向膜の形成工程はもちろん、例えば、フォトリソグラフィーのための露光などを含んだ多様な分野で有用に活用することができる。

大韓民国公開特許第２００６−００５３１１７号公報 大韓民国公開特許第２００９−０１１２５４６号公報

本発明の目的は、マスク、マスクの製造方法、光照射装置、光照射方法及び整列された光配向膜の製造方法を提供することにある。

例示的なマスクは、透光性支持構造体及び前記透光性支持構造体の一面に形成された金属層を含むことができる。前記金属層には、例えば、被照射体に光をガイド(ｇｕｉｄｅ)できる開口部が一つ以上形成されている。図１は、透光性支持構造体101及び開口部1021が形成されている金属層102を含む例示的なマスクを示した図である。

透光性支持構造体は、例えば、開口部によってガイドされる光を透過させることができる素材を使用して具現された構造体である。前記構造体は、例えば、剛性を有して一面に形成される金属層の形状を維持することができる構造体である。前記構造体を形成できる透光性素材は、特別に限定されないで、例えば、ジルコニア、アルミナ、チタニアまたはクオーツ(ｑｕａｒｔｚ)などのような透光性セラミックスを使用して具現することができる。

透光性支持構造体の少なくとも一つの表面には金属層が形成され、前記金属層には、被照射体の表面に光をガイドすることができる開口部が一つ以上形成されている。用語「被照射体の表面に光をガイドすることができる開口部」は、マスクの一側面、例えば、マスクの透光性支持構造体側またはその反対側に照射された光が、開口部を経由してマスクの他の側面に放射されて被照射体の表面に到逹するように形成された開口部を意味する。

開口部を経由して被照射体の表面に到逹する光は、直進度を有する光(ｃｏｌｌｉｍａｔｅｄ ｌｉｇｈｔ ｏｒ ｎｅａｒｌｙ ｃｏｌｌｉｍａｔｅｄ ｌｉｇｈｔ)である。用語「直進度を有する光」は、マスクから放射された光が被照射体の表面に到逹する過程で拡散されるか、照射方向が意図しない方向に変更される現象が最小化に抑制されるか発生しない光を意味する。例えば、「直進度を有する光」は、マスクの他の側面に放射される過程で、発散角(ｄｉｖｅｒｇｅｎｃｅ ａｎｇｌｅ)が、約±１０度以内、約±５度以内または約±３.５度以内である光を意味する。用語「発散角」は、マスクの平面に垂直した法線と開口部によってガイドされた光が進行する方向が成す角度を意味する。

開口部によってガイドされる光は、例えば、直線偏光された光(ｌｉｎｅａｒｌｙ ｐｏｌａｒｉｚｅｄ ｌｉｇｈｔ)である。直線偏光された光は、被照射体が光配向膜の場合に、光配向膜の感光性物質を整列させて配向性を付与するために使用することができる。

金属層の開口部のサイズ、例えば、開口部の厚さ、幅または縦横比などは、ガイドされた光が照射される被照射体の表面とマスクとの距離を考慮して選択することができる。例えば、開口部の厚さ、幅または縦横比は、マスクと被照射体の表面との距離と一定な関数関係を有するように選択することができる。

図２及び図３は、例示的なマスクで開口部４２が形成されている金属層４0だけを示した図である。図２において、金属層４0は、共通される方向に延長されながらお互いに平行に配置された複数の開口部４２を含んでいる。図示しなかったが、前記マスクの金属層で開口部は一つのみを形成することができ、開口部の配置も図２及び図３に限定されないで、多様に設計することができる。金属層４0で開口部４２の数と配置形態は、特別に限定されないで、被照射体の種類によって適切に調節することができる。例えば、金属層４0の開口部４２の数と配置形態は、被照射体５０がフォトレジストであれば、露光される部位の数や形態によって選択することができ、被照射体５０が光配向膜であれば、配向性が付与される部位の数や形態などを考慮して選択することができる。

開口部４２のサイズ、例えば、開口部４２の厚さｔ、幅ｗまたは縦横比ｗ/ｔは、被照射体５０の表面とマスクの距離によって調節することができる。前記マスクと被照射体の表面との距離は、例えば、金属層の表面と被照射体の表面との距離を意味する。すなわち、マスクの透光性支持構造体が被照射体と対向して配置される場合にも、前記距離は、金属層の表面と被照射体の表面との距離で規定することができる。前記開口部４２の厚さｔは、マスクの一側面に照射された光が金属層４0の開口部４２を経由する最短距離を意味することができ、例えば、金属層４0の一側面と他の側面を垂直に連結した直線の距離を意味する。また、開口部４２の幅ｗは、開口部４２の両側面を垂直に連結した直線の距離を意味する。前記被照射体の表面との距離によって調節される開口部のサイズは、例えば、開口部４２の厚さｔであることができる。開口部４２のサイズは、開口部４２から光の直進性を向上させるように調節することができる。

図３は、図２の金属層４0をＩ−Ｉ方向に沿って切断した切断面として、金属層４0の開口部４２のサイズが被照射体５０の表面との距離によって調節される場合を例示的に示している。

図３において、Ｌ２は、開口部４２によりガイドされた光のうち発散角が０度である光を示し、Ｌ１は、開口部４２によりガイドされた光として、発散角がθ度である光を示している。発散角θは、図３のように、金属層４0の平面に垂直した法線と開口部４２によりガイドされた光が進行する方向が成す角度を意味する。

金属層４0の開口部４２は、直進度が優れた光を生成して被照射体５０表面の照射領域、例えば、図３のＳで表示される領域にのみ光が照射されるように構成することができる。例えば、発散角が大きい光が存在する場合にも、被照射体５０で目的部位Ｓの外に、例えば、図面で「ｂ」で表示される距離(以下、「離脱距離」と称する。)まで光が照射されないように、開口部４２のサイズを被照射体５０の表面とマスクの距離(例えば、図３のａ)を考慮して、図３で離脱距離が最小化されるか存在しないように調節することができる。

例えば、開口部のサイズは、図３を参照すれば、被照射体５０とマスクの距離ａ、開口部４２の厚さｔ及び幅ｗが、下記数式１を満足するように選択することができる。

［数１］
ｂ ＝ (ａ/ｔ) × ｗ

図３において、離脱距離の範囲は、マスクの適用用途によって変更することができる。例えば、マスクのパターンの幅が大きい場合には、離脱距離を長くする必要があり、マスクのパターンの均一性が要求される場合には、離脱距離を最小化する必要がある。

例えば、離脱距離は、開口部４２の幅ｗの１/５倍以下であり、したがって、開口部のサイズは、前記開口部の厚さｔがマスクと被照射体５０の表面との距離ａとともに下記数式２を満足するように設定することができる。

［数２］
５ａ ≦ ｔ

図３を参照すれば、開口部４２の厚さｔは、例えば、被照射体５０の表面とマスクの距離ａの約５倍以上、約６倍以上、約７倍以上、約８倍以上、約９倍以上または約１０倍以上で調節することができる。開口部４２の厚さの上限は、目的する離脱領域の程度によって調節されることで、特別に限定されるものではない。但し、厚さが厚くなれば、光の直進度は改善、すなわち、発散角は減るが、被照射体５０に到逹する光の照度が下がるので、前記厚さｔは、例えば、前記距離ａの３０倍以下、２０倍以下または１５倍以下で調節することができる。

金属層の開口部は、照射される光をガイドできるように形成する限り、多様な形状を有することができる。例えば、開口部４２は、図３に示したように、対向する内壁が平行に形成されている形状であってもよい。このような場合、開口部４２は、金属層４0の厚さによって、正四角形または直四角形の断面形状を有する。必要な場合に、開口部は、光が照射される側、例えば、マスクで透光性支持構造体と接する金属層の面側を広く形成し、光が放射される側、例えば、金属層の透光性支持構造体と接する面の反対側を狭く形成して、光が照射される側から光が放射される側に行くほど幅が細くなるように構成することができる。前記幅が細くなる割合は、規則的であるかあるいは不規則的であってもよい。必要に応じて、開口部の幅が厚さ方向に沿って規則的または不規則的に細くなってから広くなるか、または広くなってから細くなるように開口部を形成することができる。

金属層は、例えば、透光性支持構造体上に形成された金属蒸着層または金属フィルム層である。このような金属層は、例えば、支持構造体上に金属を蒸着するか、または金属フィルムを付着して形成することができる。金属層を形成する素材は、特別に限定されない。例えば、金属層は、光を遮断または反射することができる金属を含む層であるあることができる。このような金属では、金、銀、クロム、アルミニウム、銅、チタニウム、ニッケル、モリブデンまたはタングステンなどを例示することができる。

マスクの開口部によってガイドされた光が照射される被照射体の種類は、特別に限定されない。被照射体の範疇には、直進度を有する光が均一な照度で照射される必要がある全ての種類の対象が含まれる。例えば、被照射体には、露光が必要なフォトレジストまたは光配向が必要な光配向膜などが含まれる。

マスクは、曲面を形成している状態で維持することができる。例えば、開口部によってガイドされた光が照射される表面が曲面で維持された表面の場合に、マスクが曲面で維持される必要がある。

表面が曲面で維持された被照射体では、例えば、ロールツーロール過程で光が照射される被照射体を例示することができる。用語「ロールツーロール工程」には、がイドロール、移送ロールまたは巻取ロールなどのロールを使用して被照射体を連続的に移送しながら光を照射する過程を含む工程が全て含まれる。ロールツーロール工程で被照射体に光を照射する過程は、例えば、被照射体がロールに巻かれた状態で実行することができる。このような方式で光を照射すれば、被照射体が効果的に固定された状態で光が照射される。

図４は、ロールツーロール工程で被照射体５０にマスク４０を媒介で光を照射する過程を例示的に示した図である。図４のように、被照射体５０がロールに巻かれて表面が曲面で維持され、この状態で光を照射することができる。マスク４０の開口部４２の厚さｔは、被照射体５０との距離ａによって調節することができ、また、表面の曲率半径も考慮することができる。マスク４０が複数の開口部４２を含む場合、各開口部４２の厚さは同一に調節することができ、相違に調節してもよい。例えば、図４のように、曲面で形成された表面に光を照射する時には、マスク４０と被照射体５０の距離ａは、各開口部４２別に相違であり、このような場合に、各開口部４２の厚さは、相違に調節することができるが、これに限定されるものではない。

マスクを曲面で維持する方法は、特別に限定されない。例えば、前記マスクで金属層が形成される透光性支持構造体の一面を曲面で形成し、金属層が前記曲面上にその曲面の形成によって曲面形状を有する状態で形成して、曲面で維持されたマスクを製造することができる。図５は、曲面を有する透光性支持構造体５０１及び前記構造物５０１の曲面に曲面形状で形成されている金属層４0を含むマスクを例示的に示している。

曲面形状で維持されたマスクの形態、例えば、マスクの曲率半径などは、特別に限定されないで、被放射体に適切に光が照射されるように選択すれば良い。例えば、マスクの曲率半径は、曲面形状で維持された被照射体の曲率半径と対等になるように調節することができる。例えば、マスクが曲面で維持された場合に、マスクの透光性支持構造体は、１０ｍｍ〜５００ｍｍ程度の曲率半径を有することができる。

マスクは、例えば、透光性支持構造体の表面に前記開口部が形成された金属層を形成する方式で製造することができる。

透光性支持構造体の表面に金属層を形成する方法は、特別に限定されるものではない。例えば、透光性支持構造体の表面にスパッタリングや物理的または化学的蒸着方式で金属層を形成するか、薄い金属フィルムを透光性薄膜層にラミネートする方式で金属層を形成することができる。前記形成される金属層の厚さは、特別に限定されないで、例えば、目的する開口部の厚さなどを考慮して調節することができる。

金属層を形成した後に金属層を加工して開口部を形成することができる。開口部の形成は、透光性支持構造体の表面に金属層を形成した後に加工により実行するか、金属フィルムが付着される場合には、薄膜層にフィルムを付着する前または後に加工により実行することができる。開口部は、例えば、スクリーン印刷、レジストプリンティング、フォトリソグラフィー工程やレーザーの照射による加工を通じて実行することができる。

マスクを製造する過程で、金属層が形成される支持構造体の表面は、曲面で形成されており、金属層を前記曲面によって曲面形状で支持構造体上に形成して曲面形状を有するマスクを製造することができる。

また、本発明は、前記マスクを含む装置、例えば、光照射置に関するものである。例示的な装置は、前記マスク及び被照射体が据え置かれる装備を含む。

前記マスクは、例えば、装備に据え置かれた被照射体の表面との距離が約５０ｍｍ以下になるように設置することができる。前記距離は、例えば、０ｍｍを超過するか、０.００１ｍｍ以上、０.０１ｍｍ以上、０.１ｍｍ以上または１ｍｍ以上である。また、前記距離は、４０ｍｍ以下、３０ｍｍ以下、２０ｍｍ以下または１０ｍｍ以下である。被照射体の表面とマスクとの距離は、上述した上限及び下限の多様な組合せで設計することができる。

上述のように、装置に含まれるマスクで開口部の厚さは、前記被照射体の表面とマスクとの距離の約５倍以上、約６倍以上、約７倍以上、約８倍以上、約９倍以上または約１０倍以上である。開口部の厚さは、前記被照射体の表面との距離の約３０倍以下、約２０倍以下または約２５倍以下である。

被照射体が据え置かれる装備の種類は、特別に限定されないで、光が照射される間被照射体が安定的に維持されるように設計されている全ての種類の装備を含むことができる。

被照射体が据え置かれる装備は、被照射体の表面を曲面で維持した状態で被照射体を据え置くことができる装備である。このような装備の例では、上述のロールツーロール工程でのロールを例示することができるが、これに限定されるものではない。被照射体が据え置かれる装備が前記被照射体の表面を曲面で維持した状態で据え置くことができる装備の場合に、マスクも曲面で維持された状態で装置に含まれる。このような場合、マスクの曲面形状が被照射体が据え置かれる装備の曲面に対応するように装置に含まれる。例えば、図４のように、被照射体が据え置かれる装備６０及びマスク４０を含む装置に、図５のような形態のマスクが使用される場合に、マスクの曲面形状の凹部の表面が装備６０に対応するように装置内に含まれることができる。すなわち、図５のような形態のマスクで金属層４0が装備６０に対向するように配置される。

曲面形状のマスクの曲率半径は、例えば、装備により維持される被照射体の曲率半径と対等な水準で調節できる。例えば、被照射体の表面の曲率半径が、約１０ｍｍ〜５００ｍｍ程度である場合、曲面形状のマスクの曲率半径も約１０ｍｍ〜５００ｍｍ程度で調節できる。

装置は、マスクに光を照射することができる光源を追加で含むことができる。光源では、マスク方向に光を照射することができるものであれば、目的によって特別な制限なしに使用することができる。例えば、マスクの開口部にガイドされる光を通じて光配向膜の配向やフォトレジストの露光などを実行しようとする場合には、光源では、紫外線の照射が可能な光源として、高圧水銀紫外線ランプ、メタルハライドランプまたはガリウム紫外線ランプなどを使用することができる。

光源は、一つまたは複数個の光照射手段を含むことができる。複数の光照射手段が含まれる場合に、照射手段の数や配置形態は、特別に限定されない。光源が複数の光照射手段を含む場合に、光照射手段は、２個以上の列を形成しており、２個以上の列の中でいずれの一つの列に位置する光照射手段と前記いずれの一つの列と隣接する他の列に位置されている光照射手段は、お互いに交差重畳するように配置することができる。

光照射手段がお互いに交差重畳されている場合は、いずれの一つの列に存在する光照射手段といずれの一つの列と隣接する他の列に存在する光照射手段の中心を連結する線は、各列と垂直した方向と平行しない方向(所定角度で傾いた方向)で形成されながら、光照射手段の照射面積は、各列と垂直した方向で一定部分がお互いに重なって存在する場合を意味する。

図６は、前記光照射手段の配置を例示的に説明している図である。図６では、複数の光照射手段１０が２個の列、すなわち、Ａ列とＢ列を形成しながら配置されている。図６の光照射手段の中で１０１で表示される光照射手段を第１の光照射手段とし、１０２で表示される光照射手段を第２の光照射手段とすれば、第１及び第２の光照射手段の中心を連結する線Ｐは、Ａ列及びＢ列の方向と垂直する方向に形成されている線Ｃと平行ではないように形成されている。また、第１の光照射手段の照射面積と第２の光照射手段の照射面積は、Ａ列及びＢ列の方向と垂直する方向にＱの範囲ほど重畳されている。

このように配置すれば、光源により照射される光の光量を均一に維持することができる。前記いずれの一つの光照射手段と他の光照射手段が重畳される程度、例えば、図６でＱの長さは、特別に限定されない。例えば、重畳される程度は、光照射手段の直径、例えば、図６のＬの約１/３以上〜２/３以下である。

また、装置は、光源から照射される光の光量を調節するために、一つ以上の集光板を追加で含むことができる。集光板は、例えば、光源から照射された光が集光板に入射されて集光された後に、集光された光がマスクに照射されるように装置内に含まれることができる。集光板では、光源から照射された光を集光できるように形成されているものであれば、この分野で通常的に使われる構成を使用することができる。集光板では、レンチキュラーレンズ層などを例示することができる。

また、装置は、偏光板を追加で含むことができる。偏光板は、例えば、光源から照射された光から直線に偏光された光を生成するために使用することができる。偏光板は、例えば、光源から照射された光が偏光板に入射され、偏光板を透過した光が更にマスクに照射されるように装置内に含まれることができる。また、例えば、装置が集光板を含む場合には、偏光板は、光源から照射された光が集光板に集光された後に偏光板に入射できる位置に存在する。

偏光板では、光源から照射された光から直線偏光された光を生成することができるものであれば、特別に制限なしに使用できる。このような偏光板では、ブルースター角で配置されたガラス板またはワイヤグリッド偏光板などを例示することができる。

図７は、光照射装置１の一つの例を示した図である。図７の装置１は、順に配置された光源１０、集光板２０、偏光板３０、マスク４０及び被照射体５０を据え置く装備６０を含んでいる。図７の装置１では、光源１０から照射された光が、まず集光板２０に入射して集光され、更に偏光板３０に入射される。偏光板３０に入射された光は、直線に偏光された光で生成され、更にマスク４０に入射されて開口部によってガイドされて被照射体５０の表面に照射される。

本発明は、光照射方法に対するのもである。例示的な前記方法は、上述した光照射装置を使用して実行することができる。例えば、前記方法は、前記被照射体を据え置くことができる装備に被照射体を据え置いて、前記マスクを媒介で前記被照射体に光を照射する方法を含む。

前記過程でマスクに照射された光は、マスクの開口部を通じてガイドされて被照射体に照射される。この過程で、上述のようにマスクの開口部のサイズや形状などは、被照射体との距離や形状などによって調節することができる。

一つの例示で、前記被照射体は、光配向膜である。このような場合、前記光照射方法は、整列された光配向膜を製造する方法である。例えば、光配向膜が装備に固定された状態でマスクを媒介で直線偏光された光などを照射して光配向膜に含まれている光感性物質を所定方向に整列させて配向性が発現された光配向膜を製造することができる。

前記方法に適用できる光配向膜の種類は、特別に限定されない。該当分野では、光感性残基を含む化合物として、光配向膜の形成に使用できる多様な種類の光配向性化合物が公知されており、このような公知の物質は、全て光配向膜の形成に使用することができる。光配向性化合物では、例えば、トランス−シス光異性化(ｔｒａｎｓ−ｃｉｓ ｐｈｏｔｏｉｓｏｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ)によって整列される化合物；鎖の切断(ｃｈａｉｎ ｓｃｉｓｓｉｏｎ)または光酸化(ｐｈｏｔｏ−ｏｘｉｄａｔｉｏｎ)などのような光分解(ｐｈｏｔｏ−ｄｅｓｔｒｕｃｔｉｏｎ)によって整列される化合物；[２＋２]付加環化([２＋２]ｃｙｃｌｏａｄｄｉｔｉｏｎ)、[４＋４]付加環化または光二量化(ｐｈｏｔｏｄｉｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ)などのような光架橋または光重合によって整列される化合物；光フリース転位(ｐｈｏｔｏ−Ｆｒｉｅｓ ｒｅａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ)によって整列される化合物または開環/閉環(ｒｉｎｇ ｏｐｅｎｉｎｇ/ｃｌｏｓｕｒｅ)反応によって整列される化合物などを使用することができる。トランス−シス光異性化によって整列される化合物では、例えば、スルホン酸化ジアゾ色素(ｓｕｌｆｏｎａｔｅｄ ｄｉａｚｏ ｄｙｅ)またはアゾポリマー(ａｚｏ ｐｏｌｙｍｅｒ)などのアゾ化合物やスチルベン化合物(ｓｔｉｌｂｅｎｅｓ)などを例示することができ、光分解によって整列される化合物では、シクロブタンテトラカルボン酸二無水物(ｃｙｃｌｏｂｕｔａｎｅ−１,２,３,４−ｔｅｔｒａｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ ｄｉａｎｈｙｄｒｉｄｅ)、芳香族ポリシランまたはポリエステル、ポリスチレンまたはポリイミドなどを例示することができる。また、光架橋または光重合によって整列される化合物では、シンナメート(ｃｉｎｎａｍａｔｅ)化合物、クマリン(ｃｏｕｍａｒｉｎ)化合物、シンナムアミド(ｃｉｎｎａｍａｍｉｄｅ)化合物、テトラヒドロフタルイミド(ｔｅｔｒａｈｙｄｒｏｐｈｔｈａｌｉｍｉｄｅ)化合物、マレイミド(ｍａｌｅｉｍｉｄｅ)化合物、ベンゾフェノン化合物またはジフェニルアセチレン(ｄｉｐｈｅｎｙｌａｃｅｔｙｌｅｎｅ)化合物や光感応性残基としてカルコニル(ｃｈａｌｃｏｎｙｌ)残基を有する化合物(以下、カルコン化合物)またはアントラセニル(ａｎｔｈｒａｃｅｎｙｌ)残基を有する化合物(以下、アントラセニル化合物)などを例示することができ、光フリース転位によって整列される化合物では、ベンゾエート(ｂｅｎｚｏａｔｅ)化合物、ベンゾアミド(ｂｅｎｚｏａｍｉｄｅ)化合物、メタアクリルアミドアリール(メタ)アクリレート(ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｍｉｄｏａｒｙｌ ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ)化合物などの芳香族化合物を例示することができ、開環/閉環反応によって整列する化合物では、スピロピラン化合物などのように[４＋２]π電子システム([４＋２]π ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ ｓｙｓｔｅｍ)の開環/閉環反応によって整列する化合物などを例示することができるが、これに限定されるものではない。このような光配向性化合物を使用した公知の方式を通じて前記光配向膜を形成することができる。例えば、光配向膜は、前記化合物を使用して適切な支持基材上に形成することができ、このような光配向膜は、被照射体を据え置くことができる装備、例えば、ロールにより移送されながら前記方法に適用されることができる。

前記方法で、マスクを媒介で光が照射される光配向膜は、１次配向処理された光配向膜である。１次配向処理は、例えば、一定方向に直線偏光された紫外線をマスクを媒介で光を照射する前に光配向膜、例えば、光配向膜の全体面に照射することにより実行することができる。１次配向処理された光配向膜にマスクを媒介で光を照射する際に、前記１次配向処理時とは異なる方向に偏光された光を照射すれば、開口部に対応する光配向膜の領域にのみ光が照射されて光配向性化合物が再整列され、これを通じて光配向性化合物の整列方向がパターン化されている光配向膜を製造することができる。

光配向膜の配向のために、例えば、直線偏光された紫外線を１回以上照射すると、配向層の配向は最終的に照射される光の偏光方向により決定される。したがって、光配向膜に一定方向に直線偏光された紫外線を照射して１次配向させた後に、マスクを媒介で所定部位にのみ１次配向処理時に使用した方向とは異なる方向に直線偏光された光に露出させると、光が照射される所定部位でばかり配向層の方向が１次配向処理時の方向とは異なる方向に変更される。これによって、第１の配向方向を有する第１の配向領域と第１の配向方向とは異なる第２の配向方向を有する第２の配向領域を少なくとも含むパターンまたは配向方向が相違である２種類以上の配向領域を光配向膜に形成することができる。

一つの例示で、１次配向時に照射される直線偏光された紫外線の偏光軸と１次配向後にマスクを媒介で実行される２次配向時に照射される直線偏光された紫外線の偏光軸が成す角度は、垂直である。前記垂直は、実質的な垂直を意味する。このような方式で、１次及び２次配向時に照射される光の偏光軸を制御して製造された光配向膜は、例えば、立体映像を具現することができる光学フィルタに使用することができる。

例えば、前記のように形成された光配向膜上に液晶層を形成して光学フィルタを製造することができる。液晶層を形成する方法は、特別に限定されないで、例えば、光配向膜上に光による架橋または重合が可能な液晶化合物を塗布及び配向した後に液晶化合物の層に光を照射して架橋または重合させて形成することができる。このような段階を経れば、液晶化合物の層は、光配向膜の配向によって配向及び固定され、配向方向が相異なっている２種類以上の領域を含む液晶フィルムを製造することができる。

光配向膜に塗布される液晶化合物の種類は、特別に限定されないで、光学フィルタの用途によって適切に選択することができる。例えば、光学フィルタが立体映像の具現のためのフィルタの場合には、液晶化合物は、下部に存在する配向層の配向パターンによって配向することができ、光架橋または光重合によってλ/４の位相差特性を示す液晶高分子層を形成できる液晶化合物である。用語「λ/４の位相差特性」は、入射される光をその波長の１/４倍ほど位相遅延させることができる特性を意味する。このような液晶化合物を使用すると、例えば、入射光を左円偏光された光及び右円偏光された光に分割できる光学フィルタを製造することができる。

また、液晶化合物を塗布して配向処理、すなわち、下部の配向層の配向パターンによって整列させる方式や、整列された液晶化合物を架橋または重合させる方式は、特別に限定されない。例えば、配向は、液晶化合物の種類によって化合物が液晶性を示すことができる適切な温度で液晶層を維持する方式などで進行することができる。また、架橋または重合は、液晶化合物の種類によって適切な架橋または重合が誘導できる水準の光を液晶層に照射して実行することができる。

本発明のマスクを使用すれば、被照射体の表面に直進性が優れた光を均一な照度で照射することができる。また、本発明のマスクは、例えば、被照射体が曲面の場合にも効率的に光を照射することができる。

例示的なマスクを示した模式図である。 開口部のサイズと被照射体とマスクの距離の関係を例示的に示した図である。 開口部のサイズと被照射体とマスクの距離の関係を例示的に示した図である。 例示的な光照射装置を示した図である。 曲面で維持された例示的なマスクを示した図である。 例示的な光照射手段の配置を示した図である。 例示的な光照射装置を示した図である[１０：光源, ２０：集光板, ３０：偏光板, ４０：マスク]。 第１の実施例により形成された光配向膜の状態を示した図である。 第２の実施例により形成された光配向膜の状態を示した図である。 第３の実施例により形成された光配向膜の状態を示した図である。

以下、実施例を通じて上述した内容をより詳しく説明するが、本発明のマスクなどの範囲は、下記提示された実施例により限定されるものではない。

＜実施例１＞
［マスクの製作］
透光性維持構造体のクオーツ板の一面を曲面加工して、曲率半径が約２００ｍｍ程度の曲面を形成した。その後、形成された曲面上にスパッタリングでクロムを蒸着して、厚さが約２００ｎｍ程度である金属層を形成した。その後、レーザー蝕刻方式で金属層を加工して、図２のような形態を有し、開口部の幅ｗが約５４０μｍであり、厚さｔが約１００ｍｍであり、開口部間の間隔が約５４０μｍである金属層を製作して、図５のような形態のマスクを製作した。

［光学フィルタの製造］
前記製造されたマスクを使用して、図５及び図７に示したような装置を構成した。具体的には、光源ではＵＶランプを使用し、集光板では一般的なコリメーターレンズを使用し、偏光板ではワイヤグリッド偏向板を使用して、光源から照射された光が集光板で集光された後に偏向板を経てマスクに入射されるように装置を設計した。被照射体が据え置かれる装備では、曲面を有するロールを使用し、製作されたマスクの凹部の表面が前記ロールに対応するようにマスクを設置した。この時、マスクと被照射体が据え置かれるロールとの距離が約２００μｍ程度になるようにした。ロールの曲率半径とマスクの曲率半径をおおよそ一致させて前記距離がロールの表面とマスクの全面でおおよそ同一に確保されるようにした。

その後、次のような方式で光配向膜及び光学フィルタを製造した。厚さが８０μｍであるＴＡＣ(Ｔｒｉａｃｅｔｙｌ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ)基材の上部に乾燥厚さが１,０００Åになるようにポリシンナメート系列の化合物を含む光配向膜形成用コーティング液の層を形成した。前記層は、コーティング液をロールコーティング方法でＴＡＣ基材上にコーティングし、８０℃で２分間乾燥させて、溶媒を除去して形成した。この時、溶液では、下記化学式１のシンナメート基を有するポリノルボルネン(重量平均分子量(Ｍｗ) ＝ １５０,０００)及びアクリル系単量体の混合物を光開始剤(Ｉｇａｃｕｒｅ ９０７)と混合し、シクロヘキサノン溶媒にポリノルボルネンの固形分濃度が２ｗｔ%になるように溶解させて製造した(ポリノルボルネン：アクリル形単量体：光開始剤 ＝ ２：１：０.２５(重量比))。光配向膜上にマスクを媒介としないで直線偏光された紫外線(３００ｍＷ/ｃｍ^２)を照射して、１次配向させた。その後、マスクを媒介で光配向膜上に１次配向時に使用した直線偏光された紫外線の偏光軸とは９０度の角度で偏光軸を有する直線偏光された紫外線を照射(３００ｍＷ/ｃｍ^２)して、２次配向を実施した。２次配向工程後に、配向層上にλ/４波長特性を有する位相遅延層を形成した。具体的には、光配向膜上に液晶化合物(ＬＣ２４２^ＴＭ、ＢＡＳＦ(製))を約１μｍの乾燥厚さになるように塗布し、下部の光配向膜の配向によって配向させた後に、紫外線(３００ｍＷ/ｃｍ^２)を約１０秒間照射して液晶を架橋及び重合させて、下部光配向膜の配向によって遅相軸の方向が相異なっている領域を含む光学フィルタを製造した。

図８には、前記方式で配向処理された光配向膜の状態を示した拡大写真を示されている。図面から確認できるように、前記方式により効率的な配向パターンを有する光配向膜が形成された。

＜実施例２＞
［マスクの製作］
厚さが約５０μｍ程度である金属フィルム(銅フィルム)をレーザー蝕刻で加工して、図２のような形態を有し、開口部の幅ｗが約５４０μｍであり、厚さｔが約１００ｍｍであり、開口部間の間隔が約５４０μｍである開口部が形成された金属フィルムを製造した。その後、製造された金属フィルムを、一面に約２００ｍｍ程度の曲面で形成されるように曲面加工されたクオーツ板の曲面に付着して、図５ような形態のマスクを製作した。

［光学フィルタの製造］
前記製造されたマスクを使用したことの以外は、実施例１と同一な方式で光学フィルタを製造した。このような方式で配向処理された光配向膜の拡大写真は、図９に示した。

＜実施例３＞
２次配向過程で、マスクと光配向膜の間隔が約５００μｍ程度になるように調節したことの以外は、実施例１と同一な方式で光学フィルタを製造した。このような方式で配向処理された光配向膜の拡大写真は、図１０に示した。

101、５０１：透光性支持構造体
４0, 102：金属層
４２, 1021：開口部
５０：被照射体
ｔ：開口部の厚さ
ｗ：開口部の幅
Ｌ１、Ｌ２：光
ａ：マスクと被照射体間の距離
ｂ：離脱距離
Ｓ：照射部位
６０：被照射体が据え置かれる装備
１０、１０１、１０２：光照射手段
１：マスクを含む装置

Claims (13)

1. 被照射体が据え置かれる装備と、
   マスクと、
   を含み、
   前記マスクは、
   曲面形状の一面を有する透光性支持構造体と、
   前記透光性支持構造体の前記曲面形状に沿った一面を有し、被照射体に光をガイドすることができる開口部が一つ以上形成されている金属層と、を含み、
   前記マスクの前記金属層の前記開口部の厚さは、前記マスクと前記被照射体が据え置かれる前記装備との間の距離の５倍以上であることを特徴とする装置。
2. 前記透光性支持構造体は、透光性セラミックス構造物であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記金属層は、金属蒸着層または金属フィルム層であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
4. 前記金属層は、金、銀、クロム、アルミニウム、銅、チタニウム、ニッケル、モリブデンまたはタングステンを含むことを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の装置。
5. 前記透光性支持構造体の金属層が形成される一面は、曲面で形成されており、金属層は、前記曲面上に曲面形状で形成されていることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の装置。
6. 曲面形状の金属層の曲率半径は、１０ｍｍ〜５００ｍｍであることを特徴とする請求項５に記載の装置。
7. 前記マスク及び前記被照射体が据え置かれる装備との距離は、５０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
8. 前記被照射体が据え置かれる装備は、前記被照射体の表面を曲面で維持した状態で前記被照射体を据え置くことができるように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
9. 前記被照射体が据え置かれる装備は、前記被照射体の表面を１０ｍｍ〜５００ｍｍの曲率半径を有する曲面で維持するように形成されていることを特徴とする請求項８に記載の装置。
10. 前記マスクに向いて直線偏光された光を照射することができる光源をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
11. 請求項１に記載の装置に含まれる被照射体が据え置かれる装備に被照射体を据え置き、請求項１に記載の装置のマスクを媒介で前記被照射体に光を照射することを特徴とする方法。
12. 前記被照射体の表面を曲面で維持した状態で前記マスクを媒介で光を照射することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
13. 曲面形状を有するマスクを媒介で表面が曲面で維持された被照射体に光を照射することを特徴とする請求項１２に記載の方法。

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