JPH1184385A - 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 - Google Patents

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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JPH1184385A
JPH1184385A JP10182987A JP18298798A JPH1184385A JP H1184385 A JPH1184385 A JP H1184385A JP 10182987 A JP10182987 A JP 10182987A JP 18298798 A JP18298798 A JP 18298798A JP H1184385 A JPH1184385 A JP H1184385A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 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。 【解決手段】 パターン形成されたリターダは、配向層
を設ける工程と、該配向層を第１のラビング方向にラビ
ングする工程と、該配向層の少なくとも１つの第１の領
域をマスクを用いてマスクして、該配向層の少なくとも
１つの第２の領域を露出させる工程と、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
して該少なくとも１つの第２の領域をラビングする工程
と、該マスクを除去する工程と、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、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する方法によって、パタ
ーン形成されたリターダの製造方法によって製造され
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【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-LCD fabricated by reverse rubbing or doubl
e evaporation",Chen et al. SID 95 Digest p865と、"
Two domain 80deg twisted nematic LCD for grey scal
e applications", Yang,JapaneseJournal of Applied P
hisics, vol. 31,part 2, number 11B pL1603および"A
complementary TN LCD with wide viewing angle grey
scale, "Takatori et al.,Japan Display 1992, 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 LCD
s", SID Information Display 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、EP0 689 084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】"Photoalignment and patterning of LCD
s", SID Information Display 12-97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】本願発明のパターン形成
されたリターダの製造方法は、配向層を設ける工程と、
該配向層を第１のラビング方向にラビングする工程と、
該配向層の少なくとも１つの第１の領域をマスクを用い
てマスクして、該配向層の少なくとも１つの第２の領域
を露出させる工程と、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少なくとも
１つの第２の領域をラビングする工程と、該マスクを除
去する工程と、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、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、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。
【００１４】前記第１のラビング方向は前記少なくとも
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、第２の所望の配向方向
とは異なり、該第２の所望の配向方向は前記少なくとも
１つの第２の領域の該第１の所望の配向方向とは異なっ
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軽くてもよい。
【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
能晶材料を有してもよい。
【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
成されたマスクとしてマスクを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。
【００２９】前記配向層は、基板上に形成されてもよ
い。
【００３０】前記基板が、偏光子を備えてもよい。
【００３１】前記配向層が、ガラスあるいはプラスチッ
ク基板を有してもよい。
【００３２】前記マスク工程と、該マスク工程の後の前
記ラビング工程、除去工程が、異なる方向に対して少な
くとも１回繰り返されてもよい。
【００３３】本願発明のパターン形成されたリターダの
製造方法は、配向層を設ける工程と、マスクを用いて該
配向層の少なくとも１つの第１の領域をマスクして、該
配向層の少なくとも１つの第２の領域を露出させる工程
と、第１のラビング方向にマスクを通して該少なくとも
１つの第２の領域をラビングする工程と、マスクを除去
する工程と、該配向層を該第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、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
を該配向層上に設ける工程と、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、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】本願発明の照明用光源は、光源を備える照
明用光源であって、複数対の第１の偏光ビームスプリッ
タおよび第２の偏光ビームスプリッタと、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
れたリターダを備え、第１の偏光ビームスプリッタのそ
れぞれは、該配向層の第１の領域によって配向される複
屈折材料で形成される層の第１の領域に対して第１の偏
光を透過するように配置され、かつ、各該複数対の第１
の偏光ビームスプリッタおよび第２の偏光ビームスプリ
ッタのうちの該第２のスプリッタに対して該第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、該１
対の該第２のスプリッタは該配向層の前記第２の領域に
よって配向される複屈折材料で形成される層の第２の領
域に対して該第２の偏光を反射するように配置され、該
複屈折材料で形成される層の少なくとも１つの該第１の
領域と該第２の領域は、それぞれの該スプリッタからの
偏光を変化させるように配置され、該複屈折材料で形成
される層の該第１の領域と該第２の領域を通る光が実質
的に同じ均一な偏光状態であり、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、EP 0 689 084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２０
μｍ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２
５０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; Decon Laboratories Ltd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（Corning Incorporated
NewYork USA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、Ｄｕ Ｐｏｎｔ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入手されるＴ９０３
９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（pile deformation）３００
０ｒｐｍ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、Miocroposit EC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Microposit S1805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／ｃｍ2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
（Karl Soss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Microposit
351 CD31（Shipley, Europe Limited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１
１０℃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３５１
ＣＤ３１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（Merck UK Ltd, 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
（CIBA GEIGY Ltd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ＰＴＦ
Ｅ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／ｃｍ2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２
３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２
８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
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エリザベス ジェーン アコスタ イギリス国 オーエックス４ ３エヌイー オックスフォード， カウリー， ビュ ーチャンプ レーン， ビューチャンプ プレイス 33 (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 マイケル ジョン タウラー イギリス国 オーエックス２ ９エイエル オックスフォード， ボトレー， ザ ガース 20 (72)発明者 ハリー ガース ウォルトン イギリス国 オーエックス33 １エヌジー オックスフォード， ウィートレー， ウエストフィールド ロード 32

Claims (26)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 配向層を設ける工程と、 該配向層を第１のラビング方向にラビングする工程と、 該配向層の少なくとも１つの第１の領域をマスクを用い
    てマスクして、該配向層の少なくとも１つの第２の領域
    を露出させる工程と、 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少なくとも１つの第２の領域を
    ラビングする工程と、 該マスクを除去する工程と、 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、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
    とを包含する、パターン形成されたリターダの製造方
    法。
  2. 【請求項２】 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。
  3. 【請求項３】 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。
  4. 【請求項４】 前記第１のラビング方向は前記少なくと
    も第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、第２の所望の配向方
    向とは異なり、該第２の所望の配向方向は前記少なくと
    も１つの第２の領域の該第１の所望の配向方向とは異な
    る、請求項１から３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。
  5. 【請求項５】 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４に
    記載のパターン形成されたリターダの製造方法。
  6. 【請求項６】 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軽い、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。
  7. 【請求項７】 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６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。
  8. 【請求項８】 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する、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。
  9. 【請求項９】 前記複屈折材料で形成される層は紫外線
    によって照射される、請求項８に記載のパターン形成さ
    れたリターダの製造方法。
  10. 【請求項１０】 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７に記載の
    パターン形成されたリターダの製造方法。
  11. 【請求項１１】 前記複屈折材料で形成される層は、重
    合可能晶材料を有する、請求項１から１０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。
  12. 【請求項１２】 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１１に記載のパターン形成されたリターダ
    の製造方法。
  13. 【請求項１３】 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。
  14. 【請求項１４】 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１
    ３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。
  15. 【請求項１５】 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１４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。
  16. 【請求項１６】 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１５に記載のパターン形成
    されたリターダの製造方法。
  17. 【請求項１７】 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マスクを形成する工程を包含する、
    請求項１から１６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。
  18. 【請求項１８】 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としてマスクを設ける工程を
    包含する、請求項１から１６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。
  19. 【請求項１９】 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
    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。
  20. 【請求項２０】 前記配向層は、基板上に形成される、
    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。
  21. 【請求項２１】 前記基板が、偏光子を備える、請求項
    ２０に記載のパターン形成されたリターダの製造方法。
  22. 【請求項２２】 前記配向層が、ガラスあるいはプラス
    チック基板を有する、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。
  23. 【請求項２３】 前記マスク工程と、該マスク工程の後
    の前記ラビング工程、除去工程が、異なる方向に対して
    少なくとも１回繰り返される、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。
  24. 【請求項２４】 配向層を設ける工程と、 マスクを用いて該配向層の少なくとも１つの第１の領域
    をマスクして、該配向層の少なくとも１つの第２の領域
    を露出させる工程と、 第１のラビング方向にマスクを通して該少なくとも１つ
    の第２の領域をラビングする工程と、 マスクを除去する工程と、 該配向層を該第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、 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
    される層を該配向層上に設ける工程と、 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
    とを包含する、パターン形成されたリターダの製造方
    法。
  25. 【請求項２５】 請求項１から２４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。
  26. 【請求項２６】 光源を備える照明用光源であって、複
    数対の第１の偏光ビームスプリッタおよび第２の偏光ビ
    ームスプリッタと、請求項２５に記載のリターダを備
    え、第１の偏光ビームスプリッタのそれぞれは、該配向
    層の第１の領域によって配向される複屈折材料で形成さ
    れる層の第１の領域に対して第１の偏光を透過するよう
    に配置され、かつ、 各該複数対の第１の偏光ビームスプリッタおよび第２の
    偏光ビームスプリッタのうちの該第２のスプリッタに対
    して該第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、該１対の該第２のスプリッタは該配向層の
    前記第２の領域によって配向される複屈折材料で形成さ
    れる層の第２の領域に対して該第２の偏光を反射するよ
    うに配置され、該複屈折材料で形成される層の少なくと
    も１つの該第１の領域と該第２の領域は、それぞれの該
    スプリッタからの偏光を変化させるように配置され、該
    複屈折材料で形成される層の該第１の領域と該第２の領
    域を通る光が実質的に同じ均一な偏光状態である、照明
    用光源。
JP18298798A 1997-06-28 1998-06-29 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 Expired - Fee Related JP3596727B2 (ja)

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