JPH1184131A - 受動的偏光変調光学素子およびその製造方法 - Google Patents

受動的偏光変調光学素子およびその製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 その適用により、自動立体ディスプレイの画
質の向上および視野特性の改善を実現する、受動的偏光
変調素子を提供する。 【解決手段】 受動的偏光変調光学素子は複屈折材料層
を含む。複屈折層は実質的に固定された複屈折を有し、
規則的なパターンを形成する複数のリターダ領域を含
む。これらのリターダは、例えば三次元ディスプレイに
おいてパララックスバリアとして作用する。リターダ領
域が２つの場合、これらの光学軸は互いに異なる方向に
配向される。素子は、例えば液晶デバイスの出射側偏光
子のような、偏光子と関連され得る。偏光子の偏光方向
は一方のリターダの光学軸と平行である。従って、一方
のリターダは素子を通過する光に影響を与えず、他方の
リターダは１／２波長板として作用して素子を通過する
光の偏光ベクトルを例えば９０度回転させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、受動的偏光変調光
学素子およびそれを含む光学デバイスに関する。本発明
はまた、受動的偏光変調光学素子の製造方法に関する。
受動的偏光変調光学素子は、例えば自動立体型の３次元
（３Ｄ）ディスプレイに適用できる。そのディスプレイ
はゲーム機、コンピュータモニター、ラップトップディ
スプレイ、ワークステーション、および医学、デザイン
または建築用の専門的な画像処理に適用することができ
る。
【０００２】
【従来の技術】通常の視覚では、２つの人間の目は、頭
の中で空間的に分離された２つの異なる視野から周囲の
光景を知覚する。その後、脳はこれらの２つの視野を用
いて、見ている光景にある様々な物体までの距離を判断
する。３次元画像を効率的に表示するディスプレイを提
供するためには、この状態を再現し、観察者のそれぞれ
の目に対応する、いわゆる画像の「双眼写真」を与える
必要がある。
【０００３】大部分の３次元ディスプレイは、両目に異
なる視野を与えるために適用される技法によって、２つ
のタイプに分類することができる。典型的には、立体デ
ィスプレイは、自由自在の広範囲の視野を有する２つの
画像を表示する。しかしそれぞれの視野は、例えば色、
偏光状態または表示時間によってコード化される。従っ
て、それぞれの目に意図された１つの視野のみを見せる
ために、観察者が装着する眼鏡のフィルタシステムによ
って、その視野を分離する試みが行われている。
【０００４】自動立体ディスプレイは、観察者が装着す
る視覚補助具を必要としない。代わりに、２つの視野は
空間の限られた領域からしか見ることができない。ディ
スプレイの活性領域全体にわたって画像が可視となる空
間領域のことを「視野領域」と称する。一方の目が一方
の視野領域内にあり、他方の目が他方の視野領域内にあ
るように観察者が位置すれば、観察者は適切な組み合わ
せの視野を見て、３次元画像を認識する。
【０００５】「平面パネル」タイプの自動立体ディスプ
レイにおいて、視野領域はディスプレイの画素構成およ
び、一般的にパララックスレンズと称される光学素子の
組み合わせによって形成される。そのようなレンズの一
例はパララックスバリアである。この素子は不透明な領
域によって分離された、垂直方向の透過スリットを有す
るスクリーンである。このタイプのディスプレイを添付
の図１に図示する。液晶タイプの空間光変調器（ＳＬ
Ｍ）１はガラス基板２を含み、ガラス基板２の間には液
晶層が、それと関連する電極および配向層と共に配置さ
れる。バックライト３は後方からＳＬＭ１を照らす。パ
ララックスバリア４はＳＬＭ１の全表面上に設置され
る。
【０００６】ＳＬＭ１は画素開口の２次元アレイを有す
る。画素は、ギャップ６によって分離される参照番号５
に示すように、縦の行に配置される。パララックスバリ
ア４は垂直方向に延びるスリット７を有する。水平方向
のピッチは画素行５の水平方向のピッチのほぼ整数倍で
ある。そのため、画素の行グループはそれぞれのスリッ
トと関連づけられる。図１に示すように、画素行１、２
および３と称される３つの画素行は、パララックスバリ
ア４の各スリット７と対応する。
【０００７】パララックスバリア４のようなパララック
スレンズの機能は、画素を透過する光を所定の出射角に
制限することである。この制限は対応するスリットの後
方の各画素行の視野角を規定する。各画素の視野角の範
囲は、画素幅および、画素を含む平面とパララックスレ
ンズを含む平面との間の距離によって決まる。図１に示
すように、各スリット７に対応する３つの画素行５はそ
れぞれの視野ウインドウで見ることができる。
【０００８】添付の図２はＳＬＭ１およびパララックス
バリア４から生成される光の角度のゾーンを示す。パラ
ラックスバリアのスリットの水平方向のピッチは、画素
行のピッチの精確な整数倍と等しい。この場合、ディス
プレイ表面にわたる異なる位置からの出射角のゾーンは
混ざり合い、画像１または画像２に対する純粋な視野ゾ
ーンは存在しない。このように、観察者のそれぞれの目
はディスプレイ全体にわたる単一の画像を見ないが、代
わりにディスプレイ表面上の異なる領域の、細切れの異
なる画像を見るであろう。この問題を解決するために、
出射角のゾーンがディスプレイの前にある（一般的に
「ウインドウ平面」として知られる）所定の平面をカバ
ーするように、パララックスレンズのピッチをわずかに
小さくする。パララックスレンズのピッチをこのように
変えることは「視覚（ビューポイント）補正」と呼ばれ
る。これを添付の図３に図示する。ウインドウ平面を参
照番号８に示し、結果として得られる実質的にカイト形
の視野領域を参照番号９及び１０に示す。観察者の右目
及び左目がそれぞれ視野領域９及び１０にあると仮定す
ると、それぞれの目はディスプレイ全体にわたる意図さ
れた単一の画像を見るであろう。その結果、観察者は３
次元効果を知覚する。ウインドウ平面８はディスプレイ
の最適観察距離を規定する。目の位置がこの平面内にあ
る観察者はディスプレイの最も高品質な画像を見る。こ
の平面内で目を水平に動かすと、目が視野領域９及び１
０の端に至るまでディスプレイの画像が維持される。こ
れらの視野領域では、片目が隣接する視野領域に入ると
全体のディスプレイが次の画像に高速で変化する。各視
野領域内のウインドウ平面のラインは一般的に「視野ウ
インドウ」と呼ばれる。
【０００９】D.J.BroerによるSLD 95 Digestの"Molecul
ar architectures in thin plasticfilms by in-situ p
hotopolymerisation of reactive liquid crystals"に
は、パターン化光学波長板の製造方法が開示されてい
る。
【００１０】SchadtらによるJapanese Journal of Appl
ied Physics, vol 31, 1992, 2155頁には、偏光を用い
てポリビニルメトキシシナメート（桂皮酸塩？）を架橋
させることによって得られる、液晶の非接触配向を含む
液晶層の光重合に基づく技法を開示している。
【００１１】SchadtによるSLD Information Display 12
/97 の"Photo-alignment and Patterning of LC Disply
s"には、液晶に対する配向層の光パターニングが開示さ
れている。それに必要なマスキング工程は一回のみであ
る。EP0689084は、光学素子及び配向表面として反応性
メソゲン層を適用することを開示している。
【００１２】米国特許第5537144号及び米国特許第53272
85号は、偏光子またはリターダをパターニングする光リ
ソグラフ法を開示している。リターダのアレイは、フォ
トレジストを通して薄く伸ばしたＰＶＡ膜をエッチング
することにより得られる。これはＰＶＡを選択的に除去
し、その結果所定の領域の複屈折を効率的に消滅させ
る。ＰＶＡの選択的機械的除去もまた記載されている。
従ってこの技法は、いくつかの領域が互いに平行な光学
軸を有するリターダとして作用し、他の領域のリターダ
ンスが実質的にゼロである、単一層の素子の提供に用い
られ得る。
【００１３】ChenらによるSLD 95 Digest 865頁の "Fou
r domain TNLCD fabricated by reverse rubbing or do
uble evaporation"には、アクティブ液晶デバイス（Ｌ
ＣＤ）の配向層のダブルラビングを含む技法の適用を開
示している。液晶配向方向は各画素内で変化し、デバイ
スの視野角特性を改善することができる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】自動立体ディスプレイ
における従来からの課題は、解像度の向上およびクロス
トークやモアレ模様等のアーチファクトの削減ようなデ
ィスプレイ特性の向上ならびに観察者の位置や角度によ
る視野特性の改善が挙げられる。
【００１５】本発明は、自動立体ディスプレイに、パラ
ラックスバリアとして受動的偏光変調素子を適用し、そ
れらの課題を克服するものであり、本発明の目的は、２
次元／３次元モードの切換可能な自動立体ディスプレイ
に適用可能な受動的偏光変調素子を提供することであ
る。本発明の他の目的はさらに、そのような受動的偏光
変調素子の、安価で大量生産可能な製造方法を提供する
ことである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明の第一の局面によ
れば、第一の配向方向を有する少なくとも１つの第一の
領域及び該第一の配向方向と異なる第二の配向方向を有
する少なくとも一つの第二の領域を含む配向層、及び該
配向層上に設置され該配向層によって配向される複屈折
材料層を備えた受動的偏光変調光学素子であって、該複
屈折層は実質的に固定された複屈折の大きさを有し、該
複屈折層は少なくとも１つの第一の領域上にあり、第一
の方向に配向した光学軸を有する少なくとも１つの第一
のリターダ、および少なくとも１つの第二の領域上にあ
り、該第一の方向と異なる第二の方向に配向した光学軸
を有する少なくとも１つの第二のリターダとを含む、受
動的偏光変調光学素子を提供でき、これにより上記目的
が達成される。
【００１７】少なくとも１つの第一のリターダは複数の
第一のリターダを含み、少なくとも１つの第二のリター
ダは複数の第二のリターダを含み得る。第一及び第二の
リターダが規則性のアレイとして配置され得る。第一及
び第二のリターダは交互の第一及び第二のストリップを
含み得る。第一のストリップが第一の幅を有し、第二の
ストリップが該第一の幅よりも小さい第二の幅を有し得
る。
【００１８】前記第一及び第二のリターダは、速軸に沿
った伝搬と遅軸に沿った伝搬との間で（２ｍ＋１）λ／
２のリターダンスを有し得る。ここでｍは整数、λは例
えば赤外線、可視光線、紫外線の光の波長である。
【００１９】前記第二の方向が前記第一の方向に対して
実質的に４５度であり得る。
【００２０】複屈折層は少なくとも１つの架橋可能な液
晶モノマー、少なくとも一つの架橋可能な液晶オリゴマ
ーまたはそれらの混合物を含み得る。例えば複屈折層は
反応性メソゲンを含み得る。架橋は、加熱手段、紫外線
照射のような照射手段、またはカチオン重合手段によっ
て起こる。
【００２１】本発明の第二の局面によると、本発明の第
一の局面による素子、および第一の光学軸に対して所定
の角度で偏光した光を透過させるための直線偏光子を含
む、光学デバイスを提供でき、これにより上記目的が達
成される。
【００２２】所定の角度は実質的に０度または９０度で
あり得る。
【００２３】偏光子はさらなるデバイスの一部であり
得、さらなるデバイスは液晶デバイスであり得る。その
液晶デバイスは第一及び第二の基板及び液晶層を含み、
前記光学素子が該第一の基板と該液晶層との間に設置さ
れ、第三の基板が該光学素子と該液晶層の間に設置され
得る。該第三の基板は実質的に該第一の基板よりも薄い
ことが好ましい。
【００２４】本発明の第三の局面によれば、配向層を形
成する工程と、少なくとも一つの配向層の第一の領域に
第一の配向方向を与える工程と、少なくとも一つの配向
層の第二の領域に該第一の配向方向と異なる第二の配向
方向を与える工程と、該配向層の上に複屈折材料層を設
置する工程であって、該複屈折材料層の光学軸が該配向
層によって配向される工程及び該複屈折層の光学軸を固
定する工程とを包含する、受動的偏光変調光学素子の製
造方法を提供でき、これにより上記目的が達成される。
【００２５】少なくとも１つの第一の領域が複数の第一
の領域を含み、少なくとも１つの第二の領域が複数の第
二の領域を含み得る。該第一及び第二の領域は規則性の
アレイとして配置され得る。第一及び第二の領域は交互
の第一及び第二のストリップを含む得る。第一のストリ
ップが第一の幅を有し、前記第二のストリップが該第一
の幅よりも小さい第二の幅を有し得る。
【００２６】複屈折層が、速軸に沿った伝搬と遅軸に沿
った伝搬との間で（２ｎ＋１）λ／２のリターダンスを
与える厚さを有し得る。ここでｎが整数で、λが赤外
線、可視光線、紫外線のような光の波長である。
【００２７】第二の方向は第一の方向に対して実質的に
４５度であり得る。
【００２８】複屈折層は少なくとも１つの架橋可能な液
晶モノマー、少なくとも一つの架橋可能な液晶オリゴマ
ーまたはそれらの混合物を含み得る。例えば複屈折層は
反応性メソゲンを含み得る。架橋は、加熱手段、紫外線
照射のような照射手段、またはカチオン重合手段によっ
て起こる。
【００２９】固定する工程は紫外線照射のような照射に
よって実施され得る。
【００３０】配向層がポリイミドを含み得る。
【００３１】配向層が線状の光重合性ポリマーを含み、
該配向層が前記または各第一の領域を露出するようにマ
スクされ、該または各第一の領域は第一の直線偏光を有
する放射線を照射され得る。該配向層は前記または各第
二の領域を露出するようにマスクされ、該または各第二
の領域は該第一の直線偏光と異なる第二の直線偏光を有
する放射線を照射され得る。
【００３２】配向層が線状の光重合性ポリマーを含み、
該配向層が前記または各第一の領域を露出するようにマ
スクされ、該または各第一の領域は第一の直線偏光を有
する放射線を照射され得る。該配向層はマスクされず
に、該または各第一の領域及び前記または各第二の領域
が該第一の直線偏光と異なる第二の直線偏光を有する放
射線を照射され得る。前記または各第一の領域の配向方
向は実質的に第二の放射線照射による影響を受けない。
【００３３】マスキングはフォトレジストによって形成
され得る。例えば、正または負のフォトレジストはまず
スピンコート、または他の公知の手段によってコーティ
ングされ、次に例えば「マスク位置合わせ器」内で、マ
スクを通して画像方向に露出される。その後、フォトレ
ジストのマスキングパターンを残すために、フォトレジ
ストの所望でない部分を除去する。
【００３４】以下に作用を説明する。この光学素子は、
例えばパララックスバリアを提供するために用いられ得
る。このパララックスバリアは自動立体ディスプレイに
適用でき、そのパララックスバリアを動作させなくする
ことも可能である。これによって、そのディスプレイを
２次元モードで用いることができる。このタイプのデバ
イスは英国出願第9713985.1号に開示されている。２次
元モードでは、３次元モードでスリットとして作用する
領域とスリットの間にある領域との光吸収の差を回避で
きる利点がある。そうでない場合、２次元モードで、吸
収の変化はディスプレイの画素構造とビート（干渉）す
るため、可視のモアレパターニングが起こり得る。
【００３５】素子の光学特性に影響を及ぼすことなく素
子表面の損傷を避けるために、素子を他の基板と結合さ
せてもよい。素子はガラス基板上に形成され得る。この
ことにより、素子を製造する前に、反対側の基板表面に
低価格の反射防止層を適用することができる。
【００３６】光学素子は、スピンコート法及び光リソグ
ラフ法によるマスキング技術のような、現存する処理方
法によって製造され得る。よって、このタイプの光学素
子は低価格で大量に製造できる。この素子はリターダ材
料を除去せずに製造できる。そのため表面または端部の
アーチファクトまたは損傷を生じず、また後で平坦化
（プラナリゼーション）を行う必要なく、より簡単に製
造できる。光リソグラフ法を用いれば、リターダ領域は
高精度且つ高解像度に形成され得る。よって、その素子
は視覚補正されたパララックスバリア用に適する。さら
に、高次元の安定性を有する素子を提供できる。
【００３７】基板は、ディスプレイ基板と実質的に同じ
温度膨張性を有し得る。
【００３８】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態を説明するため
の全ての図面において、同じ参照番号を類似の部品に付
す。
【００３９】図４に受動的偏光変調光学素子１１を示
す。素子１１は実質的に大きさが一定の複屈折を有する
複屈折材料層を含む。その層の厚さ及び複屈折は、１／
２波長板として作用するように設定される。この層の異
なる領域は、異なる方向に向いた光学軸を有するリター
ダとして作用する。具体的には、素子１１は第一のリタ
ーダ１２と第二のリターダ１３を有する。
【００４０】リターダ１２及び１３は、層内に交互に形
成された、平行な垂直方向のストリップからなる。スト
リップ１２は幅が等しく、参照方向に対して４５度に配
向された光学軸を有する。ストリップ１３は幅が等し
く、参照方向に対して９０度に配向された光学軸を有す
る。
【００４１】図４の光学素子１１は入射側偏光子１４と
協同して光学装置を形成する。例えば入射側偏光子１４
は、液晶デバイスの出射側偏光子を含んでもよい。入射
側偏光子１４は、例えばアクティブマトリクス液晶デバ
イスにおいて典型的に用いられるような、偏光ベクトル
（すなわち透過軸）が参照方向に対して４５度である直
線偏光を与える。しかし、素子１２及び１３の光学軸方
向を適切に変化させて、他のディスプレイモードに適す
る他の偏光方向を適用してもよい。
【００４２】偏光子１４からの光の偏光ベクトルは、リ
ターダ１２の光学軸に対し平行である。その結果、リタ
ーダ１２は偏光ベクトル方向に実質的に影響を及ぼさな
い。従って、リターダ１２からの光の偏光ベクトルは参
照方向に対し４５度である。領域１３の光学軸は入射光
の偏光方向に対し４５度に配向される。したがって、リ
ターダ１３は１／２波長板として作用し、光の偏光ベク
トルを９０度回転させる。その結果、リターダ１３から
の出射光の偏光ベクトルは参照方向に対し１３５度であ
る。
【００４３】図６及び図７に示す構成は、素子１１の光
学軸及び偏光子１４の偏光方向を４５度回転させた点が
図４及び５と異なる。従って、偏光子１４からの光の偏
光ベクトルは０度である。リターダ１２から出射した光
も同様に０度である。一方、リターダ１３から出射した
光の偏光ベクトルは９０度回転される。
【００４４】図８及び図９は、出射側偏光子１５と協同
してパララックスバリアを形成する、図４及び５のタイ
プの光学素子を図示する。出射側偏光子１５の偏光方向
は入射側偏光子１４の偏光方向と直交する。従って、偏
光子１５はリターダ１２を通過する光を実質的に消光す
るが、リターダ１３からの光を通過させる。
【００４５】リターダ１３による偏光の回転は、一般的
に動作スペクトル全体にわたって最適に動作しない。よ
って、可視スペクトルのある部分は他の部分よりも透過
しない。素子１１を有する図８及び図９のデバイスを通
る非偏光の透過度の計算値を図１０に示す。デバイスの
素子１１は、Merck社（イギリス）製のRM257として知ら
れる一軸性複屈折材料から作製される。偏光子１４及び
１５の偏光学軸が直交している状態では、透過度はスペ
クトルの中央領域で意図的に最も高くされ、可視スペク
トルのいずれかの端部に向かって減少する。中央の波長
を適切に選択すれば、透過光は良好な白色バランスを維
持する。
【００４６】図１０はまた、偏光子１４及び１５の偏光
学軸は互いに平行であり、リターダ１２及び１３の光学
軸を置き換えた状態における、図８及び図９のタイプの
デバイスの特性を示す。この場合、リターダ１２通過に
よる消光は、広帯域波長板の特性に依存する。中央の波
長は良好に光を消光させるが、透過度は実質的にスペク
トルの端部に向かって増大する。クロストークのレベル
を１％を超えないようにするために、自動立体ディスプ
レイのパララックスバリアは、可視スペクトル全体にわ
たって１００：１のコントラスト比を与えなければなら
ない。図１０に示すように、これは、平行な偏光子及び
偏光回転子がパララックスバリアのスリット領域間のバ
リア領域として作用する状態では達成されないであろ
う。
【００４７】中間に光学素子を用いない場合の、２つの
直交する偏光子を通過する透過率を図１１に示す。消光
は実質的に改善され、４５０から７５０ナノメータの波
長の範囲全体にわたって所望のコントラスト比が得られ
る。これは図８に示す構成に対応する。リターダ１２の
光学軸は入射光の偏光ベクトルに沿って配向されるた
め、実質的に偏光ベクトルに影響を及ぼさないからであ
る。一般的に、パララックスバリアに必要とされるコン
トラスト比を得ることができるため、このような構成が
好ましい。しかし、透過光の色消しがコントラスト比ま
たは色消しの消光よりも重要となる用途では、２つの領
域のリターダの光学軸が交換され、且つ出射側偏光子の
軸が９０度回転された状態で、図８及び図９のタイプの
構成を用いることができる。
【００４８】素子１１は入射側偏光子１４に結合され得
る。それにより、ストリップ形状のリターダ１２及び１
３の相対チルトの差を明確にでき、かつ偏光子１４を一
部品とするＬＣＤの画素構造を実現できる。このことは
また、デバイス内の反射を減少させるための界面の屈折
率整合も可能にする。高い透明度、色消し、ならびに偏
光子１４及び素子１１と似通った温度膨張特性の必要条
件を満たす最適な材料の一例は、エポキシ樹脂、アクリ
ルポリマー及びポリウレタン接着剤ベースのそれらの材
料のような、有機物接着剤を含む。
【００４９】図８及び図９のデバイスは、図１に示す自
動立体３次元ディスプレイのパララックスバリア４とし
て用いることができる。リターダ１３はパララックスバ
リアのスリットとして作用し、リターダ１２はスリット
間の不透明領域として作用する。
【００５０】軸外れの位置から見ると、観察者の目に届
く光は、素子１１を形成する層を通って斜めに移動す
る。この斜光線はわずかに異なる光路差を有する。複屈
折層内でそれらの方向が異なり、また層を通過する伝搬
経路がより長くなるからである。よって、バリアスリッ
トを通過した光は、軸外れの視野では、色及び透過度が
変化され得る。しかし、領域１２の光学軸が偏光子１４
の透過軸に対して０度または９０度の場合、画像コント
ラストは実質的にパララックスバリアの視野角特性の影
響を受けない。ＳＬＭとしてＬＣＤを用いた３次元ディ
スプレイにおいて、視野角特性は白色状態の色度が目に
見える最小値となるように設定される。構成によって
は、バリアスリットの配向方向に平行な方向では色彩の
バリエーションが低下する傾向にある。同様に、ＬＣＤ
は最も制限を受ける視野方向が一般的に垂直方向となる
ように設定された視野角特性を有し得る。ＬＣＤでは、
軸外れから見ると、ディスプレイのコントラスト及び色
彩が低下する。従って、リターダの最低品位の視野角が
ＳＬＭの最低品位の視野角に沿って配向している場合、
パララックスバリアの特性は実質的にＳＬＭの画像の品
位に影響しない。
【００５１】リターダ１３のスリット領域の光学軸をデ
ィスプレイの方向に垂直になるように配置すれば、ディ
スプレイの角度による視野特性をさらに改善させること
ができる。配向層表面のプレチルト及び／または複屈折
材料のスプレーによって色度に順々に角度のバリエーシ
ョンが生じる。そのため、スリット１３の配向方向が
（ＬＣＤからなる）デバイスの垂直軸に沿って配向され
る場合、このバリエーションは見えにくくなる。従っ
て、複屈折層のスプレーを減少させることもまた有益で
ある。
【００５２】リターダ１２及び１３は、光学軸を除い
て、層全体を通じて均質な光学特性を有する、単一の層
から形成される。またこの層の厚さは実質的に一定であ
る。この構成により、層１１は空気のギャップなく、且
つ平坦化の必要なく、他の層と結合することができる。
【００５３】３次元画像の視野自由度は、図１のディス
プレイのＬＣＤの画素に対するバリアスリットの配向に
よって、ある程度決まる。ＬＣＤに対してバリアスリッ
トにチルトを与えると、周辺部に配向不良が生じる。配
向不良が起こると、視野自由度を損ない、ディスプレイ
上の画像のクロストークが起こり得る領域を生じる。こ
れは、観察者にとって視覚上のストレスを増大させるた
め、好ましくない。層１１を偏光子１４と接触させて形
成すれば、このようなチルトは実質的に回避できる。特
に、所望の配向を与えるための技法が存在する。関連す
るＬＣＤまたは他のデバイスと一体で層１１を形成すれ
ば、製造中に適切な配向が得られ、この配向は実質的
に、機械的衝撃や温度変化のような環境条件の影響を受
けない。
【００５４】図８のタイプのディスプレイを２次元モー
ドで操作するためには、出射側偏光子１５を除去しても
よいし、そうでなければ使用しなくてもよい。このモー
ドでは、素子１１の光学軸のパターン化構造が目に見え
ないことが望ましい。例えば、ＬＣＤ構造とビート（干
渉）するモアレが目に見えないようにするためには、リ
ターダ１２及び１３は同じ光吸収特性を有しなければな
らない。他の回避すべきアーチファクトはパララックス
バリアの相構造からの回折である。この回折はＬＣＤの
画素構造とビート（干渉）し、低いコントラストのモア
レの干渉効果を与え得る。光学素子１１を用いれば、相
構造の回折効果は公知の構成と比較して小さくされ得
る。リターダ１２及び１３からの光の直交する直線偏光
状態は、実質的に互いに干渉しない。リターダ１２と１
３との間の位相の違いは最小にされる。リターダは実質
的に同じ屈折率を有する同じ材料中に形成されるからで
ある。また、領域の間にエッチングまたはカッティング
された端部を持たないため、散乱によって２次元モード
の質の低下を引き起こす。
【００５５】図１２は回折のレベルを減少させるための
別の技法を示す。以下により詳細に説明するように、光
学素子１１の製造中、素子を形成するために、参照番号
２０に示す形状のマスクを用いて参照番号２１に示す配
向層の方向の１つを規定する。その結果、パララックス
バリアスリットは非直線状の境界線によって規定され
る。代わりに、境界線は例えば正弦波形である。非周期
性の波形または周期が変化する波形を含む、他の波形を
用いても良い。この結果、異なるアスペクト比による複
数の異なる回折構造が生じ、回折効果がぼける。この構
造によって、回折構造は垂直方向にも幾分ぼける。しか
し、回折構造の垂直方向の、垂直方向の画素構造とのビ
ート（干渉）を最小にするための、ケアを施すべきであ
る。例えば、波形の周期を選択する及び／または変化さ
せることによって、最小にできる。
【００５６】図１３は光学素子１１の第一の製造方法を
示す。素子は基板３０上に作製される。基板３０上に
は、配向層３１が例えばスピンコート法によって形成さ
れている。配向層は、Schadtらの"Surface Induced Par
allel Alignment of Liquid Crystals by Linearly Pol
ymerised Photopolymers", Japanese Journal of Appli
ed Physics, vol 31 1992, 2155頁及びEP0689084に記載
されているように、線状の光重合性材料からなる。配向
層３１に、マスク３２を通して第一の直線偏光放射線を
照射し、照射領域Ａを形成する。その後、配向層３１の
照射されていない領域に、マスク３３を通して異なる直
線偏光を有する放射線を照射し、照射領域Ｂを形成す
る。代わりに、Schadtによる"Photo-alignment and Pat
terning of LC Displays", Information Display 12/97
に開示されるように、第二の照射が、第一のマスク付照
射によって得られた領域の配向方向に実質的に影響を及
ぼさない場合は、マスク３３を必要としなくてもよい。
従って、配向層３１の交互の領域は異なる配向方向を与
える。それらは、例えば４５度または９０度異なる。次
に配向層３１を、例えばスピンコート法によってリター
ダ層３４で覆う。リターダ層３４は、所定の方向に配向
され、その後実質的に固定された、任意の適当な複屈折
材料からなる。適当な材料は、ジアクリレート及び／ま
たはモノアクリレートを有する反応性液晶ポリマーを含
み得る。適当な材料の一例は、Merck社製（イギリス）
のRM257として知られる。その後、リターダ層３４は、
例えば紫外線照射により固定または重合され、固定リタ
ーダ３５を形成する。
【００５７】リターダ層３４の光学軸は、配向層３１の
下地部分による交互の方向を選択する。そのため、選択
的に重合させる必要はない。また、製造工程中にリター
ダ材料を除去しない。これによって、広い領域の光源か
らの遠隔照射が可能になり、またリターダ材料がマスク
に貼り付くリスクを回避する。
【００５８】基板３０は任意の複屈折を最小にするよう
に選択される。複屈折は最小でなければ光学素子の特性
に影響を与える。例えばコントラスト比を減少させる、
またはデバイスの色特性を低下させる。例えば基板３０
は、光学素子が偏光子１４にまたは近傍に配置された３
次元ディスプレイの場合は、周辺の構造を歪めないよう
に適度に平坦な、適当なフロートガラスであり得る。代
わりに、基板は、（配向層）製造工程に耐えるに充分な
温度安定性を有する、複屈折の小さいプラスチックまた
はポリマーであってもよい。適する材料の一例は、ポリ
エーテルスルホンである。
【００５９】図１４は光学素子の第二の製造方法を示
す。基板３０は、例えばスピンコート法によってポリイ
ミド配向層３１でコーティングされる。ポリイミドは、
T9039（N-メチル-2-ピロリジンと1-メトキシプロパン-2
-オールとの混合物、Du Pont社製）を含む溶媒に１：２
０の割合で溶解させた、PI2555（Du Pont社製）を含み
得る。例えば配向層３１は、オープンボールスピンコー
タ内で４０００ｒｐｍで３０秒回転することにより形成
される。その後、ポリイミド層３１は、摂氏１７０度で
２時間の熱処理により硬化される。配向層３１は柔らか
い布でラビングされ、領域Ａに示すように、配向層上に
好ましい方向及びプレチルトを生じる。
【００６０】フォトレジスト層３６は、例えばスピンコ
ート法によって配向層３１上に形成される。フォトレジ
スト層３６を、例えば所望のパララックスバリアをクロ
ムにコピーした形状のマスク３７を通して選択的に露出
させる。よって、マスク３７を通して照射を行った後、
フォトレジストは、パララックスバリアスリット間の不
透明領域を形成する予定の光学素子の領域を覆う。その
後、照射されたフォトレジストを除去する。
【００６１】次に素子を再度ラビングし、例えば前回の
配向に対して４５度または９０度の角度をなす、配向層
の第二の異なる配向を生じさせる。場合によっては、配
向層３１の露出領域を、所望の配向方向を得るために前
回ラビングされていない配向層の場合に必要とされた角
度とは異なる角度で、ラビングする必要があり得る。こ
れが必要であり得るのは、元の配向層が再ラビング後の
表面エネルギーに影響し続ける可能性があるためであ
る。従って、表面エネルギーに対する補正のため、所望
の配向方向と２０度を限度とする角度で異なるラビング
方向が必要であり得る。再ラビングされた領域を領域Ｂ
に示す。その後、残留しているフォトレジストを例えば
アセトン洗浄により除去する。次に、（例えば図１３を
参照して前述したタイプの）リターダ層３９がスピンコ
ート（塗布）される。リターダ層３９の光学軸は配向層
３１の下地部分による方向を選択する。リターダ層３９
は例えば紫外線照射により固定され、リターダ４０を形
成する。
【００６２】図１５は光学素子の第３の製造方法を示
す。図１５(a)から(e)に示す工程は図１４(a)から(e)に
示す工程と同じであり、さらなる説明を行わない。
【００６３】図１５(e)に示す工程の次に、別の配向層
４１を配向層３１上及びフォトレジスト３８上に設置す
る。配向層４１は上述のようなポリイミドであっても良
い。その後、例えば上述したように、配向層４１はラビ
ングされ、図１５(g)に領域Ｂで示される第二の異なる
配向を生じる。次に、例えば上述したように、フォトレ
ジスト３８が除去され、その結果としてフォトレジスト
３８上の配向層４１の領域も除去される。図１５(h)に
示しように、配向層３１は部分的に配向層４１の領域４
２に覆われる。従って、領域４２は配向方向Ｂを与え、
領域４２の間の配向層３１の領域は配向方向Ａを与え
る。その後、配向層３１及び領域４２を複屈折材料で覆
う。複屈折材料は上述のように固定され、光学素子を形
成する。図１６は光学素子の第４の製造方法を示す。こ
の方法は図１５に示す方法と、配向層３１が（例えば図
１３を参照して上述したタイプの）光配向層である点が
異なる。図１６(b)に示す第一の配向工程は、直線偏光
された紫外線照射によって行われる。
【００６４】図１７は光学素子の第５の製造方法を示
す。図１７に示す方法は図１５に示す方法と、配向層４
１が（例えば上述したタイプの）光配向層である点が異
なる。図１５を参照して上述した第二のラビング工程
は、直線偏光された紫外線照射に置き換えられ、それに
より図１７(g)に示すような所望の配向方向Ｂを与え
る。
【００６５】図１８は図８及び図９に示すタイプのパラ
ラックスバリアの別の応用を示す。このタイプのパララ
ックスバリアの自動立体３次元ディスプレイへの適用
は、C.van BerkelらによってProc. SPIE 3012 Feb. 97
に開示されている。このタイプのディスプレイは、例え
ば図１に示すディスプレイよりもかなり多数の視野を生
成する。これによって、視野の自由度は高まるが、それ
と比例して各視野の画像解像度が低下する。
【００６６】光学素子１１は図８の素子と、ストリップ
１２及び１３がディスプレイの画素列に対して微小角度
４５のチルトを生じている点が異なる。ストリップ１３
の配向層の方向は、例えば出射側偏光子の透過方向に対
して実質的に４５度に設定され得る。一方、ストリップ
１２の配向層の方向は好ましくはディスプレイ偏光子の
透過方向に対して平行または垂直であり得る。図１８の
上部は、ディスプレイの２次元モードを提供するために
偏光子１５が除去された場合の、光学素子１１を示す。
一方、図１８の下部は、偏光子１５が存在する場合の、
３次元モードの外観を図示する。
【００６７】図１９(ａ)は、図８及び図９のタイプのパ
ララックスバリアをＳＬＭと組み合わせてＬＣＤ１とし
て用いた、背面（リア）パララックスバリアタイプの自
動立体３次元ディスプレイを示す。ＬＣＤ１の入射側偏
光子はパララックスバリアの出射側偏光子１５からな
る。
【００６８】２次元モードを提供するために、図１９の
ディスプレイは切換可能な拡散板４８を含む。拡散板４
８は、入射側偏光子１４と、光学素子によって形成され
たリターダアレイ１１との間に設置される。切換可能な
拡散板４８は、具体的にはポリマー分散型液晶（ＰＤＬ
Ｃ）であり得、クリア状態と散乱状態との切換が可能で
ある。クリア状態では、リターダアレイ１１は偏光子１
５によって検光され、パララックスバリアを形成する。
拡散板４８が散乱状態に切換えられると、リターダアレ
イ１１の出射側偏光子は拡散板４８の拡散効果によって
乱される。その結果、パララックスバリアが形成され
ず、ディスプレイはフル解像度の２次元モードで動作す
る。
【００６９】図１９(b)に示すディスプレイは、拡散板
４８が省かれ、偏光子１４が２次元モードを提供するた
めに取り外し可能である点が、図１９(a)のディスプレ
イと異なる。この構成は偏光子１５が取り外し可能であ
る構成に相当するが、コストを削減できる。
【００７０】図１９(a)の構成において、２次元モード
でアーチファクトが幾分残るが、３次元モードは最適化
される。図２０に示す代わりの構成では、切換可能な拡
散板４８がリターダアレイ１１とＬＣＤ１の偏光子１５
との間に設置される。この構成によると、２次元モード
ではパララックスバリアの影響は残らないが、３次元モ
ードは拡散板４８のクリア状態での残留散乱によって画
像特性は低下され得る。
【００７１】図２１は図８及び図９に示すタイプのパラ
ラックスバリアの別の応用を示す。バリアは、関連した
ＳＬＭ等と協同して視野ウインドウを形成するための、
一般的に参照番号４９で示される従来の部分を有する。
しかしバリアは、関連したＳＬＭと協同して観察者の位
置を表示するための、ピッチが部分４９の２倍である部
分５０を有する。このタイプのディスプレイは英国出願
第9702259.4号及びEP出願第98300826.9号（出願番号の
場合は？）に開示されている。
【００７２】図２２は、例えばパララックスバリアの一
部として適用される別の光学デバイスを示し、図６及び
７のデバイスと、均質またはパターン化されていない１
／２波長板５１がパターン化１／２波長板１１の出射側
に設置される点が異なる。ストリップ１２の光学軸の方
向は、入射側偏光子１４の透過方向に対して−２２．５
度である。一方、領域１３の光学軸の方向は、入射側偏
光子１４の透過方向に対して＋２２．５度である。１／
２波長板５１の光学軸は、偏光子１４の透過方向に対し
て６７．５度である。よって、領域１２は１／２波長板
と直交した光学軸を有するため、実質的に無色となる
（色消しされる）。一方、領域１３は、図４の単一の波
長板の構成と比較して色特性が改善された、全体として
１／２波長板の機能を有する連結波長板を形成する。こ
れは、図２２及び２３の構成をパララックスバリアとし
て用いる場合、余分な１つの波長板５１のコスト、およ
びバリア領域を形成する領域１２に対する光学軸の精確
な方向付けの必要性とによって達成される。このタイプ
の、パターン化されたリターダとパターン化されていな
いリターダの組み合わせは英国出願第9725097.4号に開
示されている。
【００７３】図２４は、図２０のタイプの素子構成を用
いた自動立体３次元ディスプレイを示す。ＬＣＤ１はEP
特許第0721132号に開示されるような、マイクロ（微
小）偏光子タイプである。パララックスレンズは、ＬＣ
Ｄ１とコンパクトイルミネータの間に設置されたレンチ
キュラースクリーン５２からなる。コンパクトイルミネ
ータはバックライト３、偏光子１４、リターダアレイ１
１及び切換可能な拡散板４８を含む。このタイプのディ
スプレイのより詳細な構成及び動作はEP特許第0721132
号に開示され、この内容を参考として本願に援用する。
【００７４】図２５はビームコンバイナタイプの自動立
体３次元ディスプレイを示す。ＬＣＤ１はパララックス
レンズとしてのレンチキュラースクリーン５２と関連し
ている。スクリーン５２の後方には、バックライト３、
偏光子１４、切換可能な拡散板４８及びリターダアレイ
１１からなるコンパクトイルミネータが設置される。こ
の構成は２つ存在し、２つのディスプレイ構成からの出
射光は、ハーフミラー５３の形状のビームコンバイナに
よって結合される。各コンパクトイルミネータは、図１
９と似た構成を得るために、切換可能な拡散板４８とリ
ターダアレイ１１の位置が交換されている点で図２４の
イルミネータと異なる。ビームコンバイナディスプレイ
はEP0602934に開示され、この内容を参考として本願に
援用する。
【００７５】自動立体３次元ディスプレイの用途によっ
ては、ディスプレイとの相互作用を可能にするため、Ｓ
ＬＭ１と観察者の間にタッチスクリーンを設置する必要
があり得る。観察距離を最短にするために、リターダバ
リア１１がＳＬＭ１とタッチスクリーンの間に設置され
なければならない。タッチスクリーンとＳＬＭ１との間
のスペースに偏光子を導入することは可能だが、それに
よってディスプレイにごみが入り、画像の質を低下させ
得る。
【００７６】図２６は代わりの構成を示し、前方（フロ
ント）パララックスバリアタイプのディスプレイであ
る。タッチスクリーン５５がリターダバリア１１と３次
元偏光子１５との間に設置される。偏光子１４はＳＬＭ
１のディスプレイ偏光子によって形成される。
【００７７】この構成では、タッチスクリーン５５はバ
リア１１と偏光子１５の間に設置されるため、ディスプ
レイの３次元モードの質を低下させないように、タッチ
スクリーン５５の複屈折を考慮しなければならない。例
えばタッチスクリーン５５は透明電極とガラス基板上に
取り付けられたプラスチックスペーサとのサンドイッチ
構造を含み得る。タッチスクリーン５５の複屈折はいず
れも、それ自体が３次元モードの動作におけるコントラ
スト及び色彩の損失を意味する。
【００７８】タッチスクリーン５５の複屈折による問題
は少なくとも２つの方法で取り除くまたは減じることが
できる。第一の方法では、バリア１１から出射する偏光
の実質的な低下を生じないように、タッチスクリーン５
５は複屈折の小さいプラスチックから作製され得る。第
二の方法では、タッチスクリーン５５がゼロでない、均
質なリタデーションを有する場合、少なくとも軸上の照
明に対して、偏光を実質的に変化させないように、タッ
チスクリーン５５は偏光子１５に沿って配向され得る。
【００７９】タッチスクリーン５５のリタデーションが
制御可能な場合、例えば図２３の参照番号５１で示され
るように、タッチスクリーン自体は色消しの構成におけ
る均質な波長板として用いられ得る。よって、このよう
な構成では、余分な部品数及びその色消しの構成にかか
るコストが減少し、ディスプレイ特性が向上され得る。
【００８０】図２７ａは、ガラス基板２及び液晶層６０
からなる従来のＬＣＤを、簡易化した形状で示す。液晶
層６０は、下方の基板２の外側に設置されたパターン化
リターダアレイ１１を伴う。自動立体３次元ディスプレ
イに用いる場合、最適観察距離は、所与の画素ピッチ及
びサイズのＬＣＤにおいて、アレイ１１によって形成さ
れるパララックスバリアと液晶層６０内に形成される画
素平面との間の間隔によって決まる。一般的に、この間
隔はＬＣＤ基板２の厚さ、偏光子（図２７ａには図示せ
ず）及び存在する保護用または反射防止用コーティング
によって決まる。基板の厚さが１．１ｍｍの場合、この
間隔は約１．３ｍｍである。基板２の厚さは０．７ｍｍ
まで小さくすることができる。この場合の間隔は約０．
９ｍｍである。
【００８１】間隔をこれより小さくする必要があれば、
さらに薄い基板２を用いることができる。しかし、極め
て薄い基板を１つ有するＬＣＤの製造は困難で、十分な
強度のデバイスが作製できない可能性がある。
【００８２】図２７ｂはＬＣＤを示す。このＬＣＤは図
２７ａのＬＣＤと、アレイ１１が従来の基板２の間に設
置され、薄い基板によって液晶層６０から分離されてい
る点が異なる。薄い基板は、例えば厚さが２０から５０
０マイクロメータの範囲内であり、ガラス製である。こ
のような構成により、機械的強度を与えるため、従来の
厚さの基板２を維持しながら、画素平面とパララックス
バリアの間隔を比較的小さくできる。
【００８３】図２８はこのデバイスの製造方法を示す。
工程ａで標準のガラス基板２が与えられる。パターン化
リターダアレイ１１及び偏光子１４は、工程ｂに示すよ
うに基板２上に形成される。偏光子は、例えば英国出願
第9713627.9号で開示されるような、ＬＣＤ形成の製造
工程と両立できる材料で作製され得る。薄い基板６は工
程ｃで示すように偏光子１４上に設置され、配向層、電
極、カラーフィルタ及びブラックマスクのような他の構
成要素６２は、工程ｄで示すように基板６１上に形成さ
れる。別の標準のガラス基板２は、例えば配向層及びア
クティブマトリクス６３を伴って与えられ、基板２及び
関連した要素１１、１４、６１、６２と共に、工程ｅに
示すように液晶層６０を含むセルを形成する。
【００８４】図２９に示す方法は図２８の方法と、偏光
子１４が薄い基板６１のアレイ１１と反対側の面上に形
成される点が異なる。
【００８５】この方法によれば、配向層のスピンコート
及びラビングのような処理を、薄い基板６１のみの面上
よりも比較的強度の大きいベース上で実施することがで
きる。従って、強度の大きいデバイスを形成するための
従来の製造技術を用いて、画素平面とパララックスバリ
アの間隔を比較的小さくできる。
【００８６】図３０は工程段階が薄い基板６１上で実施
される方法を示す。工程ａで標準のガラス基板２が与え
られ、工程ｂでパターン化リターダアレイ１１及び偏光
子１４が基板２上に形成される。工程ｃで薄い基板６１
が与えられ、工程ｄで配向層、電極、カラーフィルタ及
びブラックマスクのような他の構成要素６２が基板６１
上に形成される。次に、工程ｂ及びｄで形成される組立
部品は、工程ｅに示すように、薄い基板６１を偏光子１
４上に配置して合体させる。その後、もう一方の標準ガ
ラス基板２上に配向層及びアクティブマトリクス６３を
形成し、液晶層６０を与えて、デバイスは完成する。
【００８７】図３１に示す方法は、工程ａからｄまでは
図３０の方法と同じである。しかし、工程ｅに示すよう
に、液晶層６０を含むセルは上方の標準ガラス基板２と
薄い基板６１との間に形成される。その後、工程ｆに示
すように、アレイ１１及び偏光子１４を有する下方の基
板２が基板６１の下面に接着される。
【００８８】主要基板２は、プラスチック材料が十分な
耐熱性及びデバイスの他の部分の製造と両立する溶媒を
有する場合、そのプラスチック材料から作製され得る。
主要基板は、好ましくは等方性または少なくとも実質的
に均質な複屈折材料である。
【００８９】
【発明の効果】上述したように、本発明の光学素子を適
用すれば、自動立体ディスプレイの画質を向上させ、ま
たその視野特性を改善できる。また、本発明はそのよう
なディスプレイの２次元／３次元モードの切換を容易に
実現し、両モードにおいて高品質な画像を実現する。さ
らに、本発明の構成の素子をタッチスクリーンを必要と
するディスプレイに適用する場合、素子の強度を損なわ
ずに、ディスプレイの最適観察距離を小さくできる。ま
た、本発明の製造方法によれば、そのような受動的偏光
変調素子を安価に大量に製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】公知の自動立体３次元ディスプレイの水平方向
の断面図である。
【図２】視覚補正なしの３次元ディスプレイにおける、
出射光の方向を示す、平面図である。
【図３】視覚補正された自動立体３次元ディスプレイに
よって得られた、視野ウインドウを示す平面図である。
【図４】本発明の実施形態の構成を有する、光学素子及
び光学デバイスを示す図である。
【図５】図４の素子及びデバイスの平面図である。
【図６】本発明の実施形態の構成を有する、光学素子及
び光学デバイスを示す図である。
【図７】図６の素子及びデバイスの平面図である。
【図８】本発明の別の実施形態の構成を有する、光学素
子及び光学デバイスを示す図である。
【図９】図８の素子及びデバイスの平面図である。
【図１０】直交したまたは平行な偏光子の間に設置され
た、４５度の光学軸を有する１／２波長リターダにおけ
る、波長（ナノメータ）に対する透過度（任意の単位）
を表すグラフである。
【図１１】間に光学素子を含まない、２つの直交する偏
光子の波長（ナノメータ）に対する透過度（％）を表す
グラフである。
【図１２】配向層の方向及び、本発明の実施形態を構成
を有し、スリット端の空間変調によって回折を減少させ
たパララックスバリアに対するマスクの形状を示す図で
ある。
【図１３】(a)から(e)は本発明の実施形態の構成を有す
る光学素子の製造方法を示す図である。
【図１４】(a)から(i)は本発明の実施形態の構成を有す
る光学素子の製造方法を示す図である。
【図１５】(a)から(i)は本発明の実施形態の構成を有す
る光学素子の製造方法を示す図である。
【図１６】(a)から(i)は本発明の実施形態の構成を有す
る光学素子の製造方法を示す図である。
【図１７】(a)から(i)は本発明の実施形態の構成を有す
る光学素子の製造方法を示す図である。
【図１８】傾斜したパララックスバリアとして図４のタ
イプの光学素子を用いた図である。
【図１９】(a)及び(b)は、図４のタイプの光学素子を用
いた、２次元／３次元の切換可能な自動立体ディスプレ
イの平面図である。
【図２０】図２０は、図４のタイプの光学素子を用い
た、２次元／３次元の切換可能な自動立体ディスプレイ
の平面図である。
【図２１】観察者の位置を表示するパララックスバリア
として、図４のタイプの光学素子を用いた図である。
【図２２】本発明の実施形態の構成を有する光学素子及
び光学デバイスを示す図である。
【図２３】図２２の素子及びデバイスの平面図である。
【図２４】本発明の実施形態の構成を有する光学素子を
用いた自動立体３次元ディスプレイの水平方向の断面図
である。
【図２５】本発明の実施形態の構成を有する光学素子を
用いた自動立体３次元ディスプレイの水平方向の断面図
である。
【図２６】本発明の実施形態の構成を有する光学素子を
用いた自動立体３次元ディスプレイの水平方向の断面図
である。
【図２７ａ】パターン化リターダ及び簡易化した従来の
ＬＣＤの水平方向の断面図である。
【図２７ｂ】内部リターダ及び薄い基板を有する、簡易
化したＬＣＤの水平方向の断面図である。
【図２８】図２７ｂのタイプのＬＣＤの製造方法を示す
図である。
【図２９】図２７ｂのタイプのＬＣＤの製造方法を示す
図である。
【図３０】図２７ｂのタイプのＬＣＤの製造方法を示す
図である。
【図３１】図２７ｂのタイプのＬＣＤの製造方法を示す
図である。
【符号の説明】
１ ＳＬＭ、ＬＣＤ ２ ガラス基板 ３ バックライト ４ パララックスレンズ ５ ＳＬＭ画素行 ６ 画素間のギャップ ７ スリット ８ ウインドウ平面 ９、１０ 視野領域 １１ １／２波長層、リターダアレイ １２、１３ リターダ １４、１５ 偏光子 ２０ マスク形状 ２１ 配向層の方向 ３０ 基板 ３１ 配向層 ３２、３３、３７ マスク ３４、３９ リターダ層 ３５、４０ リターダ ３６ フォトレジスト ３８ フォトレジスト ４１ 配向層 ４２ 配向層の領域 ４０ 複屈折材料 ４５ チルト角 ４８ 拡散板 ４９、５０ パララックスバリアの部分 ５１ １／２波長板 ５２ レンズ状スクリーン ５３ ハーフミラー ５５ タッチスクリーン ６０ 液晶層 ６１ 薄い基板 ６２ 構成要素（配向層、電極、カラーフィルタ及びブ
ラックマスク） ６３ 配向層及びアクティブマトリクス
フロントページの続き (72)発明者 ジョナサン ハロルド イギリス国 オーエックス４ ４エックス エス オックスフォード， サンドフォー ド−オン−テムズ， イエフトリー ドラ イブ １ (72)発明者 リチャード ロバート モーズレー イギリス国 ジーエル54 ２イーアール グロウセスターシャー， バートン−オン −ザ−ウォーター， ステーション ロー ド， ザ コートヤード ８ (72)発明者 デービッド エズラ イギリス国 オーエックス10 ０アールエ ル オックスフォードシャー， ウォリン グフォード， ブライトウェル−カム−ソ トウェル， モンクス メッド 19

Claims (23)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第一の配向方向を有する少なくとも１つ
    の第一の領域及び該第一の配向方向と異なる第二の配向
    方向を有する少なくとも一つの第二の領域を含む配向
    層、及び該配向層上に設置され該配向層によって配向さ
    れる複屈折材料層を備えた受動的偏光変調光学素子であ
    って、該複屈折層は実質的に固定された複屈折の大きさ
    を有し、該複屈折層は少なくとも１つの第一の領域上に
    あり、第一の方向に配向した光学軸を有する少なくとも
    １つの第一のリターダ、及び少なくとも１つの第二の領
    域上にあり、該第一の方向と異なる第二の方向に配向し
    た光学軸を有する少なくとも１つの第二のリターダとを
    含む、受動的偏光変調光学素子。
  2. 【請求項２】 前記少なくとも１つの第一のリターダが
    複数の第一のリターダを含み、前記少なくとも１つの第
    二のリターダが複数の第二のリターダを含み、該第一及
    び第二のリターダが規則性のアレイとして配置される、
    請求項１に記載の受動的偏光変調光学素子。
  3. 【請求項３】 前記第一及び第二のリターダが交互の第
    一及び第二のストリップを含む、請求項２に記載の受動
    的偏光変調光学素子。
  4. 【請求項４】 前記第一のストリップが第一の幅を有
    し、前記第二のストリップが該第一の幅よりも小さい第
    二の幅を有する、請求項３に記載の受動的偏光変調光学
    素子。
  5. 【請求項５】 前記第一及び第二のリターダが、速軸に
    沿った伝搬と遅軸に沿った伝搬との間で（２ｍ＋１）λ
    ／２のリターダンスを有し、ｍが整数で、λが光の波長
    である、請求項１から４のいずれかに記載の受動的偏光
    変調光学素子。
  6. 【請求項６】 前記第二の方向が前記第一の方向に対し
    て実質的に４５度である、請求項１から５のいずれかに
    記載の受動的偏光変調光学素子。
  7. 【請求項７】 前記複屈折材料が反応性メソゲンを含
    む、請求項１から６のいずれかに記載の受動的偏光変調
    光学素子。
  8. 【請求項８】 請求項１から７のいずれかに記載の素子
    及び前記第一の光学軸に対して所定の角度で偏光した光
    を透過させるための直線偏光子を含む光学デバイス。
  9. 【請求項９】 前記所定の角度が実質的に０度または９
    ０度と等しい、請求項８に記載のデバイス。
  10. 【請求項１０】 前記偏光子は液晶デバイスの一部であ
    る、請求項８または９に記載のデバイス。
  11. 【請求項１１】 前記液晶デバイスが第一及び第二の基
    板及び液晶層を含み、前記光学素子が該第一の基板と該
    液晶層との間に設置され、第三の基板が該光学素子と該
    液晶層の間に設置され、該第三の基板が実質的に該第一
    の基板よりも薄い、請求項１０に記載の液晶デバイス。
  12. 【請求項１２】 配向層を形成する工程と、 少なくとも一つの配向層の第一の領域に第一の配向方向
    を与える工程と、 少なくとも一つの配向層の第二の領域に該第一の配向方
    向と異なる、第二の配向方向を与える工程と、 該配向層の上に複屈折材料層を設置する工程であって、
    該複屈折材料層の光学軸が該配向層によって配向される
    工程と、 該複屈折層の光学軸を固定する工程とを包含する受動的
    偏光変調光学素子の製造方法。
  13. 【請求項１３】 前記少なくとも１つの第一の領域が複
    数の第一の領域を含み、前記少なくとも１つの第二の領
    域が複数の第二の領域を含み、該第一及び第二の領域が
    規則性のアレイとして配置される、請求項１２に記載の
    受動的偏光変調光学素子の製造方法。
  14. 【請求項１４】 前記第一及び第二の領域が交互の第一
    及び第二のストリップを含む、請求項１３に記載の受動
    的偏光変調光学素子の製造方法。
  15. 【請求項１５】 前記第一のストリップが第一の幅を有
    し、前記第二のストリップが該第一の幅よりも小さい第
    二の幅を有する、請求項１４に記載の受動的偏光変調光
    学素子の製造方法。
  16. 【請求項１６】 前記複屈折層が、速軸に沿った伝搬と
    遅軸に沿った伝搬との間で（２ｎ＋１）λ／２のリター
    ダンスを与える厚さを有し、ｎが整数で、λが光の波長
    である、請求項１２から１５のいずれかに記載の受動的
    偏光変調光学素子の製造方法。
  17. 【請求項１７】 前記第二の方向が前記第一の方向に対
    して実質的に４５度である、請求項１２から１６のいず
    れかに記載の受動的偏光変調光学素子の製造方法。
  18. 【請求項１８】 前記複屈折材料が反応性メソゲンを含
    む、請求項１２から１７のいずれかに記載の受動的偏光
    変調光学素子の製造方法。
  19. 【請求項１９】 前記固定する工程が照射によって実施
    される、請求項１２から１８のいずれかに記載の受動的
    偏光変調光学素子の製造方法。
  20. 【請求項２０】 前記固定する工程が紫外線照射によっ
    て実施される、請求項１９に記載の受動的偏光変調光学
    素子の製造方法。
  21. 【請求項２１】 前記配向層がポリイミドを含む、請求
    項１２から２０のいずれかに記載の受動的偏光変調光学
    素子の製造方法。
  22. 【請求項２２】 前記配向層が線状の光重合性ポリマー
    を含み、該配向層が前記または各第一の領域を露出する
    ようにマスクされ、該または各第一の領域は第一の直線
    偏光を有する放射線を照射され、該配向層は前記または
    各第二の領域を露出するようにマスクされ、該または各
    第二の領域は該第一の直線偏光と異なる第二の直線偏光
    を有する放射線を照射される、請求項１２から２０のい
    ずれかに記載の受動的偏光変調光学素子の製造方法。
  23. 【請求項２３】 前記配向層が線状の光重合性ポリマー
    を含み、該配向層が前記または各第一の領域を露出する
    ようにマスクされ、該または各第一の領域は第一の直線
    偏光を有する放射線を照射され、該配向層はマスクされ
    ずに、該または各第一の領域及び前記または各第二の領
    域が該第一の直線偏光と異なる第二の直線偏光を有する
    放射線を照射される、請求項１２から２０のいずれかに
    記載の受動的偏光変調光学素子の製造方法。
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