(57)【要約】【課題】【解決手段】  適当な受容材料に形成された、空間的にパターン化した単格子のような表面が周期性を持つ浮彫り状の微細構造を備える配向層を形成し；配向可能な液晶相を示す該配向層の上にコーティング材を積層し；該コーティング材層を固化し、液晶相である間に形成された該配向を固定させるステップを含む、光学リターダに使用するリターダまたは液晶素子などのパターン化した光学素子を製造する方法を開示する。また、光学リターダに使用するリターダまたは液晶素子などのパターン化した光学素子を開示する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
適当な受容材料に形成された、空間的にパターン化した表面が周期性を持つ浮彫り状の微細構造（a spatially patterned periodic surface relief microstructure）を備える配向層（alignment layer）を形成し；
該配向層の微細構造でコーティング材を配向可能な配向層の上に液晶相を示すコーティング材を積層し（laying down）；
該コーティング材を固体膜にして、該膜と配向層との間の分子配向を実質的に保つ；
工程を含む、パターン化した光学素子を製造する方法。
【請求項２】
前記コーティング材はリオトロピック液晶であり、前記固体膜の成形工程には該コーティング材から固相が形成されるようになるまで溶媒を除去することが含まれることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記コーティング材は重合可能な液晶であり、前記固体膜の成形工程には該液晶層の重合が含まれることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記重合可能な液晶は光硬化型であり、前記重合工程には前記液晶層を光硬化させる工程が含まれることを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項５】
前記光硬化型液晶は紫外線硬化型であり、前記重合過程には前記液晶層を紫外線硬化させる工程が含まれることを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記表面が浮彫り状の微細構造は適当な基板に形成されまたは該基板の一部として一体的に形成され（is deposited on or integrally formed as part of a suitable supporting substrate）、該基板が配向層（aligned layer）を形成して製作されるデバイスまたはデバイスの一部に使用するのに適当な基板となるように、前記コーティング材を該基板上に積層して配向層を形成することを特徴とする先行するいずれかの請求項に記載の方法。
【請求項７】
前記表面が浮彫り状の微細構造は、該コーティング材が積層され配向層が形成される適当な製作基板に形成されまたは該基板の一部として一体的に形成され（is deposited on or integrally formed as part of a suitable fabrication substrate）、その配向層は後で該製作基板から、該配向層を含むデバイスまたはデバイスの一部に使用するのに適当な支持基板を備える第２の基板に移されることを特徴とする請求項１〜４に記載の方法。
【請求項８】
コーティング材は単一の配向層の上に積層されることを特徴とする先行するいずれかの請求項に記載の方法。
【請求項９】
横方向（laterally）に分離した多数の配向層（alignment layer）を使用してコーティング材を積層し、それらの間で固化させたことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
２つの配向層(alignment layer)を使用し、１つの配向層が該コーティング材を配向するコーティング材のどちらかの側面であることを特徴とする請求項８記載の方法。
【請求項１１】
空間的にパターン化した単一格子のような（monograting-like）表面が浮彫り状の微細構造は、該微細構造の微細な空間パターニングに必要なパターンと該微細構造自体を作る微細パターンの両方を持つフォトマスクを使用してフォトレジストの材料を露光するフォトリソグラフィで最初に製作することを特徴とする先行するいずれかの請求項に記載の方法。
【請求項１２】
前記表面が浮彫り状の微細構造を製作するのに複製法を用いることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
前記表面が浮彫り状の微細構造は、空間的にパターン化した単一格子のような表面が浮彫り状の微細構造を備える鋳造具を最初に作製して、それから該鋳造具で該表面浮彫り状のパターンを適当な受容材料に形成するという２段階の工程で製作されることを特徴とする請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
最初に空間的にパターン化した単一格子のような表面浮彫り状の微細構造を備える単一マスターを製作し、次に該単一マスターを用いて前記鋳造具を１つまたは複数個製作することを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記が表面浮彫り状の微細構造は、最初に所定の浮彫り状の構造と一致する成形した（contoured）金属面を有するマスターパターンを形成し、最初の金属層を該金属面に電鋳して金属マスターを形成し、該金属マスターを該マスターパターンから取り外し、シム板であるか、好ましい実施例での継目のない（join-free）金属のシム管であるかを問わず、金属エンボス加工を施したシム（shim）形成するために電鋳処理を繰り返し行い、そして、該浮彫り形状の構造を重合体膜にエンボスして所定の鋳造特性を有するエンボス膜を製作することにより作られることを特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記複製法は、前記表面が浮彫り状の微細構造を適当な基板に薄膜として被覆した光硬化型重合体樹脂材料などのコーティング材にエンボスすることを含むことを特徴とする請求項１２〜１５のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１７】
前記複製法は重合可能な、そして特に硬化型または熱成可能な（thermally formable）有機材料または無機材料またはそれらの前駆体を含むレリーフ形成材料が、前進した位置にある接触線（advancing line of contact along）を用い、かつ反応成形またはマイクロ鋳造によってレリーフ形成材料を保持することが可能な受容面を有する最初の支持層に保持された表面浮彫り状の微細構造化された層を得るために、該支持層の表面全体を前進させて（progressing across）、前記支持層に塗布される、連続したエンボス工程であることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記周期的な微細構造は５．０μｍより小さい周期で形成されることを特徴とする先行するいずれかの請求項に記載の方法。
【請求項１９】
前記周期的な微細構造は０．２〜１．０μｍの範囲の周期で形成されることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
【請求項２０】
前記周期はレリーフパターン化した全領域で一律ではなく、レリーフパターン化された領域のうちの異なる領域では異なり、そして／またはレリーフパターン化された領域毎に異なることを特徴とする先行するいずれかの請求項に記載の方法。
【請求項２１】
前記周期的な微細構造はサブミクロンの深さで形成されることを特徴とする先行するいずれかの請求項に記載の方法。
【請求項２２】
前記周期的な微細構造は６０〜３５０ｎｍの範囲の深さで形成されることを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
前記深さはレリーフパターン化した全領域で一律ではなく、レリーフパターン化した領域のうち異領域については異なる溝方向のために異なり、そして／またはレリーフパターン化された領域毎に異なることを特徴とする先行するいずれかの請求項に記載の方法。
【請求項２４】
前記パターン化した光学素子に光学的な追加機能を与えるために、一連の光学的に機能する層を形成（build up）するのに繰り返して使用される先行するいずれかの請求項に記載の方法を含むことを特徴とするパターン化した光学素子の製造方法。
【請求項２５】
前記パターン化した光学素子に光学的な追加機能を与えるために、先行するいずれかの請求項に記載の方法に、さらに、１またはそれ以上の第２層を同時または連続して形成することを含むパターン化した光学素子の製造方法。
【請求項２６】
反射層を前記コーティング層または別のコーティング層に同時にまたは連続して積層することを含む請求項２５に基づくパターン化した光学素子の製造方法。
【請求項２７】
先行するいずれかの請求項に記載の方法により製造したパターン化した光学素子。
【請求項２８】
適当なパターン受容材料から製作され、任意で支持基板に積層（laid down upon）された、空間的にパターン化した表面が周期性を持つ浮彫り状の微細構造と；液晶相である間に形成された（established during the said liquid crystal phase）コーティング層と配向層の間の分子配向を実質的に保持するように前記液晶相から固化した配向材料から成る光学活性コーティング層とを備えることを特徴とするパターン化した光学素子。
【請求項２９】
添付図面を参照して詳述したようなパターン化した光学素子の製造方法またはパターン化した光学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば偏光変換光学系または液晶ディスプレイプロジェクタおよび３Ｄ立体表示ディスプレイ（autostereoscopic displays）などの用途に用いる光学リターダ（optical retarders）などの、改良されたパターン化した光学素子を製造する方法、および当該方法により製造したパターン化した光学リターダまたはこのようなパターン化した光学リターダに用いる光学的能動素子（optically active elements）に関する。
【背景技術】
【０００２】
重合可能な液晶（ＬＣ）物質を適当な基板に塗布して、液晶状態の液晶層を適当なパターンに配向し、該液晶を硬化させて配向を固定することにより、パターン化した光学リターダを製造することが知られている。基板の表面に配向を促すような特性をもたらすと考えられる外力（例えば電気または磁気）を加えることにより、または、予め基板を擦ることにより液晶層を配向させてもよい。
【０００３】
適当に配向した液晶層はリターダデバイスの光学的能動素子を形成するが、それは最初の基板上で保持され、適当な表面処理が施されて別の基板上に移され、および／または他の適当な層と一体的に用いられて、所定の特性を有するデバイスを形成する。
【０００４】
ヨーロッパ特許８９２００４２７（フィリップス、’８９年２月２２日に出願された）には、重合可能な液晶（ＬＣ）物質を用いて積層型光学素子を製造する方法が開示されている。液晶層は外力により、または、予め基板を擦ることにより配向する。また、例えば所定のネガパターンを有する表面に液晶材料を積層し、該液晶材料を外力を用いて配向させ、該液晶を重合して配向を固定して、次にもう一方の基板上の液晶層に移す（removing the LC layer onto another substrate）ことによって液晶層を物理的にパターニングする方法もいくつか開示されている。さらに、選択した液晶領域だけを重合させるためにマスクを通してそれを照射し、液晶層をパターニングする方法も開示されている。
【０００５】
ヨーロッパ特許０８８７６６７（シャープ欧州研究所）には、選択的に異なる２方向に擦られた、単一の配向層の上に配向した複屈折材料を重合させることによってパターン化したリターダを製造する方法が開示されている。前記方法は、第１方向に均一に配向層を擦り、マスクで覆って該配向層の第２領域を表面に出して（reveal a second region）、該層を該マスクを介して第２方向に擦り、該マスクを取り除き、光軸が該配向層によって配向する複屈折材料層を該配向層に積層し、該複屈折材料層の光軸を固定することを含む。
【０００６】
米国特許５８６１９３１（シャープ）には、光硬化液晶材料を使用してパターン化した偏向光学素子を製造する方法、及び、これらの素子を潜在的な視差バリア（a latent parallax barrier）として３Ｄ立体表示ディスプレイに使用することが開示されている。ＬＣＤディスプレイの奇数・偶数ピクセルが左と右の眼に異なる画像を作る。ディスプレイに取り付けられた視差バリアは人工的に各眼にそれぞれ特有の画像が映るゾーンを限定する。それから脳が３Ｄ画像を作る。
【０００７】
米国特許６２２２６７２（シャープ）には、改良型の無彩色の帯域幅を用いた画像システムが開示されている。それは、先に述べたマルチラビング法によって生じた反応分子（reactive mesogen, ＲＭ）でパターン化したリターダ素子の色分散を修正する方法を開示する。このようなパターン化したリターダには、同角であるが反対角に配向した各光学軸を持つ第１のパターン化した二分の一波長板のリターダ領域とそれに続く最初の偏光軸に対して±６７．５度の光軸の別の二分の一波長板素子が含まれる。当該特許は、フォトリソグラフィによってパターン化した光硬化型液晶ＲＭ２５７（メルク）で製作されることを明記（コラム９）する以外には、リターダの製造方法の詳細を明らかにしていない。
【０００８】
ＥＰ０６８９０８４には、複屈折材料を配向するため、パターン化した配向層として使用可能な線形の光硬化性材料が開示されている。しかしながら、異なるリターダ配向領域を持つリターダを製作するため、２またはそれ以上のフォトリソ工程のステップが線形の光硬化性材料を露光するのに必要である。当該フォトリソ工程のステップは互いに正しく記録されなければならず、それが工程の複雑さを高め、パターン化したリターダのピッチの許容差を狭める。
【０００９】
本発明は、特に、重合可能な液晶（ＬＣ）材料のような液晶相を示す適当なコーティング材を塗布して、液晶状態の間に適当なパターンに配向させ、硬化または別の固定方法で配向を固定させた基板層の配向特性を利用するパターン化した光学リターダの製造方法に関する。それは主として、ＥＰ特許０８８７６６７で説明されたような、配向パターンを作り出すために選択的に異なる２方向に擦られた単一の配向層の使用を基礎とするシステムに代わるものである。そのような方法は、特に形を複雑にしなければならない場合に、配向層の製作に多数のステップを必要とするので、当該工程は困難で遅く、迅速な製作と特に継続的な製造工程には適さない。
【００１０】
重合可能な液晶層を配向させて上述したようなパターン化したリターダ素子を製作する公知の方法に加えて、他にも多数の配向方法が主に液晶デバイスと関連して知られている。多くの情報源で、マイクログルーヴ（微細溝）化または微細構造化した表面での液晶配向について開示されている。
【００１１】
例えば、日本のＪ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ，Ｖｏｌ３２，ＰｐＬ１４３６−Ｌ１４３８（１９９３）に掲載されたＥ．Ｓ．Ｌｅｅらの「スタンプモーフォロジー法を用いた液晶配向制御」には、マイクログルーヴを有する熱硬化型樹脂層に被覆された光学配向ポリマー層における液晶の単一ドメイン配向方法が開示されている。ＵＳ５９１７５７０（ＤＥＲＡ）には、表示デバイスの液晶材料を配向するためフォトレジストで作られた表面が浮彫り状の二重格子（surface relief bi-grantings）の使用について開示されている。また、格子の表面がエンボス処理できることについても言及されている。
【特許文献１】ＥＰ特許８９２００４２７
【特許文献２】ＥＰ特許０８８７６６７
【特許文献３】ＵＳ特許５８６１９３１
【特許文献４】ＵＳ特許６２２２６７２
【特許文献５】ＥＰ特許０６８９０８４
【特許文献６】Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ，Ｖｏｌ３２，ＰｐＬ１４３６−Ｌ１４３８（１９９３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、これらの方法が重合可能な液晶と関連して適用可能であることも、パターン化したリターダ素子の製造に関わることも示されていない。
【００１３】
本発明の目的は、上記の不都合の一部または全てを軽減する、改良された光学リターダなどのパターン化した光学素子を製造する方法を提供することである。
【００１４】
特に本発明の目的は、ラビングでパターンを配向層に付加する従来技術に関連する不都合の一部または全てを軽減する、単一の配向層基板における先の配向に基づく、改良された光学リターダなどのパターン化した光学素子の製造方法を提供することである。
【００１５】
特に本発明の目的は、複雑な形状のリターダの製造および／または多量なリターダを迅速かつ簡便に、特に連続工程により製造するのに適する、改良された光学リターダのようなパターン化した光学素子の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
従って、本発明の第１の局面により、光学リターダに限定されるものではないが、光学リターダなどのパターン化した光学素子の製造方法には以下のステップが含まれる：
適当な受容材料に形成された、空間的にパターン化した表面が周期性を持つ浮彫り状の微細構造（a spatially patterned periodic surface relief microstructure）を備える配向層を形成すること；
該配向層の微細構造でコーティング材を配向可能な配向層の上に液晶相を示すコーティング材を積層（laying down）すること；
該コーティング材を固体膜にして、該膜と配向層の間の分子配向を実質的に保つこと。
【００１７】
本発明は、技術的な問題となるステージの数と、光重合可能な液晶または液晶相を示すその他の同様の材料で製作された改良型の無彩色性能（achromatic performance）を有する広波長帯域のパターン化した光学素子の製造に関する複雑さと、運用許容範囲を実質的に軽減する製造方法である。また、上記方法の別の利点は、パターン化した光学素子の領域が従前の方法を使用するよりも概ね明確に定まることである。
【００１８】
本質的に、本方法は３つの基本的なステップだけで構成される。
【００１９】
まず最初に、空間的にパターン化した周期性を持つ、例えば単格子のような（monogranting-like）表面が浮彫り状の微細構造を作製する。その目的は、前述の液晶相の状態にあるとき、液晶相を示すコーティング材をパターン化した光学リターダまたは他の光学素子に適したパターンに配向することである。同一配向であるべき場合には１つの領域またはゾーン内で同一であり、異配向であるべき場合には他の領域またはゾーンで異なるように、表面が浮彫り状の微細構造のマイクログルーヴ（狭い針溝）方向は、パターン化した光学素子のデザインによって定められる。表面が浮彫り状の微細構造は適当な受容材料で作製され、配向層を形成する。この配向層は、最初に適当な支持基板に析出されても（deposited）、このような支持基板を一体化して形成してもよい。この基板には最終的にデバイスまたはその一部に使用される基板が含まれてもよく、光学活性配向液晶層を後で代替基板材に移してもよい。
【００２０】
次に、液晶相を示す適当なコーティング材を表面が浮彫り状のパターン（以下、「表面レリーフパターン」という。）の上に被覆する。被覆層がＬＣ状態であるために、液晶相と表面レリーフパターンとの相互作用によって被覆膜の厚みを通じてコーティング材が規則正しく配向する。コーティング材の異なる領域の光軸はその下の表面レリーフ構造のマイクログルーヴ方向によって決定される。
【００２１】
第３段階は被覆層の固定化である。これは被覆層と配向層との間の分子配向がある程度実質的に保持されるように行われる。また、その配向状態を固定して、リターダや他の光学素子が光学活性基としての機能を果たすように調整された層を製作する。
【００２２】
ここで液晶相を示すコーティング材への言及がなされる場合、液晶のように配向可能な相に入る（enter a liquid-crystal-like alignable phase）ために配向層の上で積層されることによって液晶のような挙動を示し、それにより、材料層が上述のようにコーティング材と配向層の表面レリーフパターンとの間の相互作用の影響を受けて配向し、次に配向パターンを固定し、少なくとも所定の光学効果を十分に生じさせるような固体相に変形できるプロセスに適する材料すべてについても言及するため、本明細書では上記の３段階のプロセスに関して広く解釈されるべきである。
【００２３】
この挙動を示す、物質の組み合わせや混合物を含む、いかなる物質をも考慮することができる。すなわち、制限なしで、通常のサーモトロピック、リオトロピック液晶、ポリマー分散液晶、配向型の液晶のような相を示すことが可能な他の異方性材、および配向可能な液晶相が保持されるという条件で液晶と他の物質との混合物が含まれる。最後の特定例には液晶中のナノ粒子などの再生資源（secondary material）の分散が含まれる。そのような化合物は、液晶が総合的な（光学的な）効果を強めながら、ナノ粒子への光学効果と配向効果の両方を有する。
【００２４】
コーティング材を液晶として積層してもよい（may be deposited）。その代わりに、コーティング材を、例えば、加熱する方法、溶液中でコーティングして液晶のような挙動への変化が起こる程度まで溶媒を除去する方法、または他の方法により、ある他の形態で積層して（may be deposited）元の位置（in situ）で液晶相に変えてもよい。
【００２５】
配向パターンを保持して少なくとも所定の光学効果を生じさせるのに十分な既知の固体化プロセスはいずれも適当である。例えば、コーティング材はリオトロピック液晶でもよく、固体化のステップには固相がコーティング層から形成されるようになるまで溶媒を除去することが含まれる。その代わりに、コーティング材は重合可能な液晶でもよく、固体化のステップには液晶層を重合させて配向を固定することが含まれる。重合可能な液晶は、熱硬化型、光硬化型で特にＵＶ硬化型、化学硬化型またはその他、またはこれらの結合型でもよい。重合可能な液晶は多くの用途に適し、実施例として示されるが、当業者は上述の他の固体化プロセスとの互換性を高く評価し、従って液晶層の重合と硬化に関する実施例を適宜に解釈するだろう。
【００２６】
本発明の１つの実施例では、必要な液晶状態を示すコーティング材は単一の配向層の上に積層される。本発明の他の実施例では、水平方向に分離した多数の配向層がそれらの間のコーティング材と共に使用される。例えば２つの配向層が使用でき、１つはコーティング材のどちらかの側面にコーティング層を配向させるである。コーティング材は配向層の間でセルを形成して、それから当該配向層の間で配向する。この場合、各配向層上のパターンは同じでも異なってもよい。より厚い層、他の機能性がある層などを作製するのにこれを使用することができる。
【００２７】
一対の配向層をそれらの間のコーティング材と共に使用する場合には、その隙間を適当な方法でコントロールしてもよい。これには、コントロールされた所定の厚みのコーティング層を積層（laying down）すること、または、一方または両方の配向層の上でスペーサビーズやエンボスピラーのような機械的分離器を使用することが含まれる。次に、過剰なコーティング材を配向層の間に積層して、圧力を加えて所定の隙間をつくる。
【００２８】
一対の配向層をそれらの間のコーティング材と共に使用してセルを形成する場合には、さらにセル内のコーティング材の配向をアシストする手段を設けてもよい。例えば、電磁的または機械的な力を用いて配向を促進させてもよく、そして／または別の配向層を多層ラミネート構造に付加してもよい。
【００２９】
空間的にパターン化した表面が周期性を持つ浮彫り状の微細構造の配置は、パターン化したリターダや他の光学素子が使用される用途に応じて決められる。例えばＬＣＤプロジェクタの偏光変換光学系の場合は、偏光分離素子のピッチに対応する幅とピッチからなる一連の片（stripes）が含まれる。３Ｄディスプレイ用の視差バリアの場合は、液晶ディスプレイの画素サイズによって決定される幅とピッチからなる一連の片（stripes）に対応する。
【００３０】
空間的にパターン化した表面が周期性を持つ浮彫り状の微細構造は、いずれの適当な既知の方法で作製してもよい。例えば、以下のような１つまたは複数の方法が適当である：成形具による複製（例えばエンボス加工（ＵＶ硬化および熱）、鋳造、射出成形）、ホログラフィ、電子ビーム書き込み、レーザ書き込み、フォトリソグラフィ、ダイヤモンド加工、または、機械的な罫線引き。
【００３１】
例えばフォトリソグラフィの場合は、微細構造の微細な空間パターニングに必要なパターンと微細構造自体を作製する微細なパターンの両方を有する光マスクを使用するフォトレジスト材料を露光することができる。
【００３２】
本発明の最も好ましい実施例は、複製法を用いて表面が浮彫り状の微細構造を製作する場合である。この好ましい実施例では、最初の一般的な方法のステップは、最初に空間的にパターン化した表面が周期性を持つ浮彫り状の微細構造を備える鋳造具を作成し、次に該鋳造具を用いて表面レリーフパターンを適当な受容材料に形成するという２つのステージを含む。これは例えばエンボス加工（ＵＶ硬化および熱）、鋳造、または射出成形により行ってもよい。望ましくは、微細成型技術を使用して表面レリーフパターンを形成する。
【００３３】
前記方法を特に改良したものでは、最初に空間的にパターン化した表面が周期性を持つ浮彫り状の微細構造を備える単一マスターを作り、次に該単一マスターを使用して上述した１またはそれ以上の鋳造具を作製する。前記鋳造具は所定の成型プロセスに適当な、いかなる形状のものでもよい。例えばプレート形状の鋳造具が適している。しかしながら、好ましい実施例において、特に連続的な製作プロセスに用いるには、当該モールドツールはローラー形状であるのが望ましく、特にその上にほとんど継目がなく完全な円周外面であるのが望ましい。
【００３４】
別の方法では以下のように行われる：所定のレリーフ構造にぴったり合う成形した金属化された面を有するマスターパターンを形成し、該金属化表面上に第１の金属層を電鋳して金属マスターを形成し、金属マスターをマスターパターンから離し、電鋳処理を繰り返し行い金属エンボス加工を施した、シム板であるか好ましい実施例での継目のない金属シム管であるかを問わずシム（shim）形成し、そして、該レリーフ構造をポリマーフィルムにエンボスして所定の鋳造特性を有するエンボスフィルムを製作する。
【００３５】
このルートの利点の１つは、空間的にパターン化した表面が周期性を持つ複雑な浮彫り状の微細構造をマスターとして一度製作して、次により強固な鋳造具を該マスターから電鋳（例えばニッケルで）またはポリマー（例、ゴム）、ガラス、もしくは低融点金属で鋳造して製作されるだけでよいということである。それから、鋳造具を用いて多数の複製物を製作できる。マスタープレートは、以下の１または複数の方法で製作できる：ホログラフィ、電子ビーム書き込み、レーザ書き込み、フォトリソグラフィ、ダイヤモンド加工、または、機械的な罫線引き。必要に応じて、マスタープレート自体を鋳造具として使用することができる。表面レリーフ処理を鋳造具に施して、その寿命を延ばし、剥がしやすくすることができる。
【００３６】
本発明を使用して多数の異なる配向ゾーンを有する表面が浮彫り状の微細構造（およびそれゆえに多数のこのようなゾーンを有する光学素子）を製作してもよい。このような構造物を摩擦を用いて製作するのは、異なるゾーンの正確な輪郭を描き出すのが難しいので、特に困難である。異なるゾーンは別々のパターン化したレリーフ微細構造を有し、および／または異配向で同様のパターン化したレリーフ微細構造を有していても良い。
【００３７】
任意に、多数のサブマスター鋳造具から新しいマスター鋳造具を作ることによって、表面が周期性を持つ浮彫り状である微細構造の空間パターンを製作できる。各サブマスター鋳造具は最初にパターン化していない（unpatterned）表面が浮彫り状の微細構造から製作してもよい。異なる配向方向は、この場合新しいマスター鋳造具を作るためサブマスターピースを除去して再製作された方向に基づく。その後この新しいマスター鋳造具は、望ましい形をしたエンボス鋳造具に転用可能である。
【００３８】
好適な複製法は、表面が浮彫り状の微細構造を適当な基板上に薄層としてコーティングした光硬化型高分子樹脂材料などの重合可能な高分子材料にエンボスすることである。エンボスプロセスは連続的であるのが望ましい。この好適な方法では、重合可能な、そして特に硬化型（ＵＶ硬化などの光硬化型、熱硬化型、化学反応硬化型、またはこれらの組合わせであるかに関わらず）または熱成型可能な（thermally formable）有機材料または無機材料またはそれらの前駆体を含むレリーフ形成材料を、前進した位置にある接触線（advancing line of contact along）を用い、かつ反応成形またはマイクロ鋳造によってレリーフ形成材料を保持することが可能な受容面を有する最初の支持層に保持された表面浮彫り状の微細構造化された層を得るために、該支持層の表面全体を前進させて（progressing across）、前記支持層に塗布する。適用可能な場合には、その後、表面レリーフ微細構造を硬化させる。
【００３９】
特に、国際特許出願Ｎｏ．ＷＯ９６／３５９７１、ＵＳ特許出願Ｎｏ．０８／６１９，７１７で開示され、ＷＯ９８／２１６２６で利用された技術の内容をここで参考のために取り入れるのはとりわけ好ましい。
【００４０】
従って、重合可能な高分子材料でフレキシブルな基板に表面が浮彫り状の微細構造を製作するのに適した方法には以下のステップが含まれる：
表面レリーフがローラーの外周を、好ましくは無接合方式（join-free manner)でほぼ全周を転がりながら所定の配向層の表面レリーフ微細構造を形成するのに必要な大きさの表面レリーフを有するエンボス加工用ローラーを製作する；
適当な重合可能な高分子材料層でフレキシブルな基板の片面をコーティングして、この層を該エンボス加工用ローラーで密着させて配向の微細なレリーフパターンを重合可能な高分子層に転写する；
望ましくは膜が剥離する前の（prior to film release）、エンボス加工用ローラに接触している間に高分子材料層を重合させて配向層を形成する。
【００４１】
従って、硬質基板または不透明な基板に配向層を製作するのに望ましい方法には以下のステップが含まれる：
フレキシブルな分配層（a flexible dispensing layer）に形成された受容面と少なくとも１つの鋳造の特徴（mould feature）との間に接触線を形成し；
接触線に沿って重合可能な高分子材料を十分に塗布してレリーフを作る重合体を形成し、少なくとも１つの鋳造の特徴を実質的に満たし；
接触線が受容面に沿って移動し、鋳造の特徴によって高分子材料を十分に捕獲して（captured）実質的に鋳造の特徴を実質的に満たすように受容面とフレキシブルな分配層を徐々に接触させ；
少なくとも１つの鋳造の特徴を満たす高分子材料を重合させてレリーフ状の微細構造を形成し；
その後選択的に分配層をレリーフ状の微細構造層から剥がす。
【００４２】
いずれにせよ、重合可能な高分子材料は硬化可能な樹脂であるのが望ましい。
【００４３】
この方法の利点は、パターン化したリターダまたは他の素子を、連続回転（例えばシート給送）またはリール・トゥ・リールプロセスによって製作してもよいことである。その結果、このプロセスはパターン化したリターダまたは他の光学素子を大量生産するのに大変都合が良い。このアプローチの他の利点は、精密なリソグラフィが完全に不要なことである。
【００４４】
公知技術である一連の被覆・印刷方法によって要求される厚みと許容範囲（the thickness and tolerance）まで、表面が浮彫り状の微細構造にコーティング材を被覆してもよい。望ましい方法には、スピンコーティング（単一基板のため）、精密なビードコーティングまたはグラビアコーティングなどの正確にコートの厚みを計測する技術が含まれる。
【００４５】
表１は、ヨーロッパ特許０８８７６６７（シャープ）に基づく、マルチラビングによりパターン化したリターダの製作方法と、本発明による方法とを比較する。提案された新方法がプロセスステップ数を著しく減少させるのは明白である。提案された方法の別の利点は、パターン化したリターダ素子を連続回転またはリール・トゥ・リールプロセスによって製作してもよいことである。従って、このプロセスはパターン化したリターダ素子を大量生産するのに大変都合が良い。他の利点は、精密なリソグラフィが完全に不要なことである。また、従来技術と比べて加工許容値（processing tolerances）が下がることに注目すべきである。
【表１】
2005516236.tif 000002
【００４６】
支持層は硬性でも柔性でもよいが、連続回転またはリール・トゥ・リールプロセスを応用できる程度の柔軟性があるのが望ましい。
【００４７】
適当な受容材料は、ポリマー（フレキシブルで堅い）またはガラスなどの非ポリマーを含む様々な基板のタイプの上で支持される。任意に、反射防止層（素子が透過に用いられるとき）または屈折層のどちらか一方で片側の基板上を予めコーティングしてもよい。
【００４８】
周期的な微細構造の周期は、レリーフパターン化した全領域で均一でもよく、レリーフパターン化した領域中の異なる領域では異なってもよく、レリーフパターン化した領域毎に異なってもよい。いずれにしても、周期的な微細構造は５．０μｍ未満が望ましく、２．０μｍ未満がより望ましい。周期は少なくとも０．１μｍで、０．２〜１．０μｍの範囲が最も望ましい。
【００４９】
周期的な微細構造の深さは、レリーフパターン化した全領域で均一でもよく、その代わりに縞（stripes）と異なる方向の溝を互い違いにするため異なってもよく、レリーフパターン化した領域毎またはレリーフパターン化した領域の異なるゾーン毎に異なってもよい。いずれにしても、深さはサブミクロンであるのが望ましく、０．０２〜１．０μｍ、特に６０〜３５０ｎｍの範囲が望ましい。微細構造の深さは、配向に用いられるコーティング膜の厚みより極めて小さくなくてはならない。そうでなければ、微細構造自体がコーティング膜の光学位相差性に悪影響を及ぼすことになる。
【００５０】
周期的な微細構造の断面形状は、左右対称でも、非対称でもよい。
【００５１】
有益な光学リターダ素子に関する一実施例は、微細パターンに一連の交互に入れ替わるストライプ（縞）またはベルト（a series of alternating stripes or bands）が含まれる場合である。１つの縞の中では（Within one stripe)、微細溝は概ね縞と縞の境界に対して第１方向に第１の角度で平行に配向し、また隣り合う縞の中では（within an adjacent stripe)、微細溝は概ね縞と縞の境界に対して別方向に第２の角度で平行に配向する。これらの角度は０〜９０、より望ましくは１５〜４５度の範囲にあるのがよい。１つの実施例では、これらの角度は同じで、かつ反対方向を向いている。
【００５２】
硬化液晶の光学軸は、主に表面レリーフパターンの微細溝方向に沿って配向する。従って、最も単純なケースでは、パターン化されない単純な単一格子を用いることによって、パターン化した光学リターダと併用する一定の光学リターダを作製できる。
【００５３】
また、適当な受容材料は、位相遅延光学素子の性能に影響しない光学的・物理的性状を持つべきである。
【００５４】
周期的な表面レリーフ状の微細構造が作製される材料（適当な受容材料）は、重大な歪みや誤差のない表面レリーフを複製するものであるべきである。
【００５５】
光学リターダ素子が透過（transmission）で作動するように設計される場合、適当な受容材料は複屈折が無視できるほど小さく（望ましくは０．００１未満）、できるだけ素子が動作する波長範囲にわたって透明であるべきである。
【００５６】
光学リターダまたは他の光学素子が反射（reflection）で作動するように設計される場合、適当な受容材料は表面レリーフ構造でパターン化された後、それを反射させるために金属または多層誘電膜コーティングで被覆してもよく、および／または、製作して配向させたパターン化したコーティング層を後で基板に移して当該材料などで被覆してもよい。
【００５７】
適当な受容材料の支持基板は、あってもなくてもどちらでもよい。
【００５８】
当該技術分野における既知のコーティング技術（例えば、スピン、グラビア、ローラー、またはＫ−ｂａｒコーティング）が、周期的な表面レリーフ微細構造の上に、既知のコントロールされた厚みの液晶または適当な他のコーティング材料からなる一定の膜を形成するのに用いられてもよい。コーティング層の光学厚みは、その複屈折と共に、ある波長光の所定のリターデーションを得るのに必要な物理的な厚みを決定する。
【００５９】
コーティング材は溶液から被覆しても（例えばキシレンまたはＰＧＭＥＡを溶媒として用いる）、液粘度をコントロールまたは低下させるのに温度を用いて１００％固体から被覆してもよい。コーティング材は、固化前は配向させるためには液晶相でなければならない。溶液中では通常等方相で、コーティング中に溶媒を除去すると微細構造の表面で液晶相に入る。
【００６０】
配向直前に層を等方相にして欠陥や不都合な配向（ordering）などを排除するのは望ましい。当該方法の好ましい実施例では、特に塗布時にコーティング材がまだ等方相ではない場合は、コーティング材を等方相に変えて（例えば加熱して）、固化前の液晶相に戻すべきである。
【００６１】
このようなコーティング材は、通常、残存する溶媒の除去および／または例えば加熱などの重合ステップによって処理して製作され、固体層を配向する。このようなコーティング材が重合する温度は、温度が高ければ高いほど複屈折が低下して、所定の厚みの液晶相のリターデーションが下がるので、素子のリターデーションを微調整するために変えてもよい。
【００６２】
光重合型液晶ＲＭ３４（例えばメルク）の場合、液晶は窒素下でＵＶランプを用いて硬化される。
【００６３】
主なプロセスが変わることで、２つの配向基板が使用できる。  
（ａ）表面レリーフパターンは、前述の通り、適当な受容材料に作製される。  
（ｂ）例えば重合可能な液晶であるコーティング材は、該表面レリーフパターンの上に被覆される。  
（ｃ）第２の表面レリーフ配向パターンは、該コーティング材の上に積層される。  
（ｄ）例えば重合可能な液晶を重合させて、該コーティング材を固体層に変える。
【００６４】
その代わりに、２つの配向表面を製作して、該コーティング材をそれらの間の隙間に計測して入れる（metered into）。当該隙間は分配された液晶量またはスペーサを用いて調整する。
【００６５】
複製された表面レリーフの部分的な再利用を可能にする、主なプロセスのバリエーションを以下に述べる。  
（ａ）表面レリーフパターンは、前述の通り、適当な受容材料に作製される。  
（ｂ）例えば重合可能な液晶であるコーティング材は、表面レリーフパターンの上に被覆される。  
（ｃ）例えば重合可能な液晶を重合させて、該コーティング材を固体層に変える。  
（ｄ）接着層は適当なキャリア基板に被覆または積層される。適当なキャリア基板材は光学的に重要な波長範囲に亘り透明で複屈折が低い。例えば、ガラス、クオーツ、またはポリエーテルスルフォン、ポリカーボネート、ポリアリレート（polyarylate）、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート、トリメチルペント−３−エン、環状ポリオレフィン若しくは同様物などで作られた一連のプラスチックフィルムの中の１つである。  
（ｅ）例えば重合可能な液晶フィルムのようなコーティング層の表面は、該接着層に接する。  
（ｆ）適当な受容層と接着性の被覆キャリア基板を分離して、例えば重合可能な液晶フィルム層などのコーティング層を接着性の被覆層の上に移す。
【００６６】
この過程を首尾良く行うために、重合液晶層は適当な受容材料よりも接着層に強く付着しなければならない。これは、接着層及び受容層に用いる材料を慎重に選択することで達成される。
【００６７】
本発明の他の実施例では、当該方法を、本発明に従って形成された一連の第１パターン（または均一の）リターダまたは他の光機能層を製作するために繰り返し用いて、パターン化した光学素子に改良した追加機能または光学機能を付加してもよい（例えば、光学素子が波長と共にリターデーションの偏差を減少させる光学リターダ素子の場合）。その上または代わりに、再度、パターン光学素子に改良した追加機能または光学機能を付加するため、１またはそれ以上の第２の層を慣例手段（すなわち、本発明の方法以外の方法を用いるもの）で積層してもよい。このような第２の層は所定の光学特性または他の特性を得るために選択され、着色フィルム、反射層、均一の光学リターダ層または同様のものが含まれる。
【００６８】
追加のリターダ層または他の光機能層は、重合液晶もしくは他のコーティング層の上、または適当な受容材料を支持する基板の裏側のいずれかに直接形成されてもよい。形成は同時でも順次でもよい。特に、第２の層はコーティング層の前後、コーティング層の上、後発的に形成されたコーティング層より下方の配向層の表面、または、特性により異なる配向層に用いる適当な受容材料を支持する基板の裏側に形成されてもよい。
【００６９】
特に、パターン化した光学素子は少なくとも反射材料層をさらに含むのが望ましく、本方法には、このような層を同時にまたは順次に、前記コーティング層または別のコーティング層と共に（with the or a coating layer）、積層させることが含まれる。
【００７０】
本発明の他の実施例では、２つの基板が作製され、１つは配向微細レリーフ構造を備え、もう１つは異なるタイプの表面レリーフ構造の上に積層された配向レリーフ微細構造（例えば、マイクロプリズム）を備える。２つの基板を接合して、コーティング層を該基板のそれらの間の隙間に計測して入れる（is metered into）。隙間はコーティング材の配分量またはスペーサの使用により設定されてもよい。コーティング材を固体層に変えた後、任意で基板の一方または双方を除去してもよい。
【００７１】
任意に、他の光学機能を有する層を、適当な感圧接着剤または硬化接着剤を使用する積層によって前述した多層素子に取り入れてもよい。例えば、従来の均一の線形光学リターダフィルム板または染色フィルム板を用いて、着色効果を付加するか、着色フィルタとして機能するようにしてもよい。
【００７２】
配向コーティング層は光学リターダデバイスまたは他の光学デバイスに組み入れるのに適した光学活性基を形成するが、それは最初の基板上で保持され、別の基板上に移され、適当な表面処理が施され、および／または他の適当な層と一体的に用いられて、所定の特性を有するデバイスを形成する。
【００７３】
従って、別の局面において、光学リターダデバイスのようなパターン化した光学デバイスの製作方法には、最初に上述のステップにより素子を作り、それから、素子を適当な特性を有するデバイスにすることが含まれる。すなわち、本発明の当該局面の方法には、光学リターダのような光学デバイスに用いる液晶素子を作るために、最初に適当な受容材料に空間的にパターン化した周期性を持つ表面が浮彫り状の微細構造を備える層を形成し；例えば重合可能な液晶などのコーティング層、特に光硬化型の液晶のような硬化型のコーティング層をその配向を可能にする配向層の上に積層し；例えば重合可能な液晶層を重合させることにより該コーティング層を固体膜に変えて配向を固定する（すなわち、膜と配向層の間の分子配向を実質的に保持するように）ことが含まれる。本発明の当該局面の方法には、それから液晶または他のコーティング層を適当な第２基板に移すステップをさらに含み、該第２基板は、事前に選択され、および／または後で他の好ましい光学特性または他の特性のために被覆／処理されてもよく、そして、任意に、液晶または他のコーティング材層、配向層および／または配向層がその上に予め積層されたなんらかの第１基板によって形成された素子から離すステップがさらに含まれてもよい。
【００７４】
１．別の局面では、本発明は前述の方法により製作されたような光学素子に用いる光学リターダまたは液晶素子などのパターン化した光学素子を含む。特に、そのような光学素子に用いる光学リターダまたは液晶素子のようなパターン化した光学素子は、適当なパターン−受容材料から製作され、任意に、支持基板に積層した（laid down upon）空間的にパターン化した表面が周期性を持つ浮彫り状の微細構造を備える配向層と；前述の液晶相である間に形成された（established during the said liquid crystal phase）コーティング層と配向層の間の分子配向が実質的に保持されるように液晶相から固化した重合可能な液晶材料などの配向材料からなる光学活性コーティング層、とを備える。
【００７５】
本発明のこれらの別の局面に関する好ましい特徴、特に材料に関する特徴、および表面レリーフ微細構造の作製と構造体に関する特徴は、上述の類推により理解されうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００７６】
これから、特定の実施例の形式で、かつ、図１〜図６の添付図面を参照して、例として、本発明を詳述する：
図１は、パターン化したリターダ素子を製作するための、創作的なプロセスの実施例を示す；
図２は、本発明の方法で用いる格子例の表面形状を示す；
図３は、光学リターダの透過率データを示す；
図４は、デバイス例の表面レリーフ形状を示す；
図５は、デバイス例の透過スペクトル（透過帯域）を示す；
図６は、デバイス例の透過スペクトル（透過帯域）を示す。
【００７７】
図１はパターン化したリターダ素子を製作するための、創作的なプロセスの実施例を示す。任意のステップ１は鋳造具を作ることであり、ステップ２は適当な手段によって適当な材料で表面のレリーフパターンを製作することであり、ステップ３は重合可能な液晶をコーティングして硬化させて液晶の配向と配向を固定することである。適当な材料の組合せに関する例は以下に述べる。
【実施例１】
【００７８】
この実施例は、当該特許の本文で説明した改良プロセスを用いて位相遅延光学素子（a phase retarding optical element）の製作について説明する。
【００７９】
単格子（monogranting）の表面レリーフ形状は、単一ポイントのダイヤモンド回転によって、ニッケルメッキしたローラ表面に作製された。得られた格子の表面形状は原子間力顕微鏡法（ＡＦＭ）を用いて記録され、図２に示される。
【００８０】
前記格子の周期は０．３μｍで、その深さは６０ｎｍであった。前記ローラを用いて、特別仕様のＵＶ硬化型アクリル樹脂を１７５μｍ厚のＰＥＴフィルム（メリネックス  グレード５０５）に塗布して、さらに、前記表面レリーフ格子を該ローラから該ＵＶ硬化性アクリル樹脂にエンボスすることによってフレキシブルな鋳造具を作製した。ＵＶエンボスは、ＷＯ９６／３５９７１で説明されたように、０．５ｍ／分の速度、かつ、２．５バールのニップ圧で実施された。前記樹脂は、ピーク出力波長３６５ｎｍで、約１８０Ｊ／ｃｍ2のフルエンスを用いるＵＶランプシステムで硬化された。前記ＰＥＴフィルム上のエンボス加工された硬化樹脂層の厚みは３μｍであった。
【００８１】
前記フレキシブルな鋳造具の作製に対するものと同じプロセスで、該フレキシブルな鋳造具を用いて前記表面レリーフ格子をガラスプレート上の第２ＵＶ硬化アクリル樹脂（適当な受容材料）の塗膜にＵＶエンボスした。前記ガラス上のエンボス加工された硬化樹脂層の厚みは３μｍであった。
【００８２】
得られた部分は、キシレン中４０％重量の光硬化性液晶溶液ＲＭ３４（例  メルク）を使用してスピンコーティングされた。用いられた回転速度は２３５０ｒｐｍで、滞留時間は３０秒であった。前記回転速度は、波長が５５０ｎｍの光のための半波長板として機能する硬化膜厚となるように選ばれた。配向かつ硬化した液晶フィルムにおける常光線と異常光線との間の屈折率の差異は５９０ｎｍで０．１５４５になるように測定されたので、この場合のＲＭフィルムに必要な厚みは１．８μｍである。被覆されたＲＭフィルムは、１ｍＷ／ｃｍ2のパワー出力があるＵＶランプを２０分間用いて２０℃の窒素下で硬化された。
【００８３】
完成した光学部分は、透過率を平行偏光子の間の波長関数として記録することによってテストされた。ＲＭ３４層が配向し、二分の一波長板として作用していることを示しながら、当該透過率は波長５５０ｎｍで最低約１％まで下がることが分かった（波長関数として５５０ｎｍで最低値を示す偏光子の間の光学リターダ部分の透過率（％）を図表で示す図３を参照せよ）。
【実施例２】
【００８４】
この実施例は、実施例１と異なる形・振幅の表面レリーフ格子を用いる位相遅延光学素子の製作について説明する。
【００８５】
光学的に記録された反射型単格子は、ファイフ州グレンロセスにあるスペクトラゴン英国株式会社（Spectragon UK Ltd.）から入手した。当該格子は３３００列／ｍｍ（０．３μｍピッチ）に指定された。当該格子は可視操作できるように特注された（４００〜７００ｎｍ）。当該格子のＡＦＭ分析により、それが深さ８０ｎｍの、ほぼ正弦波様の波形になることが分かった。ニッケルエンボスシム（a nickel embossing shim）は、このマスタープレートから電鋳することによって成長した。ニッケルシムのＡＦＭ分析により、格子形状がピッチにおいては変化なく、深さにおいては６２〜６５μｍの間の若干の減少を伴って複製されたことが分かった。前記ニッケルエンボスシムを使用して、特別仕様のＵＶ硬化性アクリル樹脂を１７５μｍ厚のＰＥＴフィルム（メリネックス  グレード５０５）に塗布して、さらに、前記表面レリーフ格子を該ニッケルシムから該ＵＶ硬化性アクリル樹脂にエンボスすることによってフレキシブルな鋳造具を作製した。前記ＵＶエンボスは、ＷＯ９６／３５９７１で説明されたように、０．５ｍ／分の速度で、かつ、２．５バールのニップ圧で実施された。前記樹脂は、ピーク出力波長が３６５ｎｍで、約１８０Ｊ／ｃｍ2のフルエンスを用いるＵＶランプシステムで硬化された。前記ＰＥＴフィルム上のエンボス加工された硬化樹脂層の厚みは３μｍであった。
【００８６】
前記フレキシブルな鋳造具の作製に対するものと同じプロセスで、該フレキシブルな鋳造具を用いて前記表面レリーフ格子をガラスプレートの上の第２ＵＶ硬化性アクリル樹脂（適当な受容材料）の塗膜にＵＶエンボスした。前記ガラス上のエンボス加工された硬化樹脂層の厚みは３μｍであった。
【００８７】
得られた部分は、キシレン中４０％重量の光硬化性液晶溶液ＲＭ３４（例  メルク）を使用してスピンコーティングされた。用いられたスピン速度は１６００ｒｐｍで、滞留時間は４０秒であった。当該スピン速度は、波長が５７５ｎｍの光の二分の一波長板として機能する硬化膜厚にするように選択された。配向かつ硬化した液晶フィルムにおける常光線と異常光線との間の屈折率の差異は５９０ｎｍで０．１５４５になるように測定されたので、この場合のＲＭフィルムに必要な厚みは１．８６μｍである。被覆されたＲＭフィルムはエンボスに関しては同じであるが約１８Ｊ／ｃｍ2のフルエンスのＵＶランプシステムを用いて２０℃の窒素下で硬化した。
【００８８】
完成した光学リターダ部の性能は、それを平行偏光子の間に置き、波長関数として透過率を測定することによってテストされた。当該透過率は波長５７５ｎｍで１％まで下がることが分かった。これは表面レリーフ格子が液晶フィルムを配向させたことを示す。
【実施例３】
【００８９】
この実施例は、実施例１および実施例２と異なる期間、表面レリーフ格子を用いる位相遅延光学素子の製作について説明する。
【００９０】
実施例２の手順は、２４００列／ｍｍ（０．４μｍピッチ）に指定された格子を使用することを除いて繰り返された。当該格子は可視操作できるように特別に作られた（４００〜７００ｎｍ）。二分の一波長板の測定された光学性能は、実施例２の特性と酷似していた。
【実施例４】
【００９１】
この実施例は、本文で説明した転写法を用いる位相遅延光学素子の製作について説明する。また、この実施例は異なるピッチ、振幅および形状の表面レリーフ格子を用いて、どのようにして素子を首尾良く作製できるのかを示す。
【００９２】
一連の３種類の単格子の表面レリーフパターンは、ダイヤモンドマシニングによりニッケルメッキしたローラ表面に作製された。この工具の形状とパターンのピッチは変えられた。得られた表面レリーフの形状をＡＦＭで記録して、図４（ａ），図４（ｂ），図４（ｃ）に、ピッチが１μｍ、深さが３５０ｎｍである鋸歯表面レリーフ形状、ピッチが０．５μｍ、深さが１２０ｎｍである非対称の鋸歯表面レリーフ形状、およびピッチが０．５μｍ、深さが１８０ｎｍである鋸歯表面レリーフ形状を各々図示した。
【００９３】
これらのローラは各々順番に用いられ、特別仕様のＵＶ硬化性アクリル樹脂を１７５μｍ厚のＰＥＴフィルム（メリネックス  グレード５０５）に塗布して、さらに、前記表面レリーフ格子を該ローラから該ＵＶ硬化性アクリル樹脂にエンボスすることによってフレキシブルな鋳造具を作製することに使用された。ＵＶエンボスは、ＷＯ９６／３５９７１で説明されたように、０．５ｍ／分の速度で、かつ、２バールのニップ圧で実施された。前記樹脂は、ピーク出力波長が３６５ｎｍで、約１８０Ｊ／ｃｍ2のフルエンスを用いるＵＶランプシステムで硬化された。ＰＥＴフィルム上のエンボス加工された硬化樹脂層の厚みは３μｍであった。
【００９４】
得られた部分は、キシレン中４０％重量の光硬化性液晶溶液ＲＭ３４（例  メルク）を使用してスピンコーティングされた。用いられた回転速度は２３５０ｒｐｍで、滞留時間は３０秒であった。前記回転速度は、波長が４５０〜５５０ｎｍの光のための二分の一波長板として機能する硬化膜厚となるように選択された。配向かつ硬化した液晶フィルムにおける常光線と異常光線との間の屈折率の差異は５９０ｎｍで０．１５４５になるように測定されたので、この場合のＲＭフィルムに必要な厚みは１．５〜１．９μｍである。被覆されたＲＭフィルムは、１ｍＷ／ｃｍ2のパワー出力のＵＶランプを２０分間用いて２０℃の窒素下で硬化された。
【００９５】
ＵＶ硬化性アクリル樹脂接着層はスピンコーティング法で硬化液晶フィルムに塗布された。回転速度は３０００ｒｐｍで、滞留時間は３０秒であった。接着フィルムの層の厚さは１６μｍであった。接着性の被覆フィルムが、２本のローラの間に前記フィルムとガラスを通してニップ圧をかけることによって、厚さ１．１ｍｍのホウケイ酸ガラスプレートに常温で積層された。ニップ圧は４バールとした。前記接着層の積層部をパワー出力１ｍＷ／ｃｍ2のＵＶランプ下に１５分間置いて硬化させた。最後に前記ＰＥＴフィルムが剥ぎ取られて、ガラス表面に硬化かつ配向させた液晶フィルムが残った。
【００９６】
完成した光学部品は、透過率を平行偏光子間の波長関数として記録することによってテストされた。波長４５０〜５５０ｎｍの範囲で平行偏光子間の透過率が最低であることからも明らかなように、３種類の格子は全て液晶フィルムを配向させた。図５に、実施例として、格子（ｃ）から得られたサンプルの透過スペクトルを示す。これは、サンプルの直交偏光子間（上側のカーブ）と平行偏光子間（下側のカーブ）の透過率と波長との関係を示す図表である。どちらの場合も、入力偏光子の角度は出力偏光子に対して１０度差で調節され、最高透過率と最低透過率をそれぞれ得た。
【実施例５】
【００９７】
この実施例は、格子のピッチが０．４μｍより大きい場合、光学回折の影響を減らすために前記完成部品に屈折率整合層を塗布した結果を示す。
【００９８】
実施例４で使用した３つのサンプルを準備して、液晶フィルムの配向に用いた表面レリーフ格子による回折の影響を減らすためにＵＶ硬化性被覆剤ノーランド６１をスピンコーティングした。この材料の屈折率は１．５６（Ｏ線（o-rays）とＥ線（e-rays）の屈折率は各々１．５４と１．６９）である。図６は、格子（ｃ）によるサンプルにノーランド６１を塗布する前と後で得られたスペクトル（すなわち、屈折率整合樹脂を塗布したもの（曲線Ｂ）と、塗布しないもの（曲線Ａ））を示す。スペクトルの青い部分の透過率は屈折率整合膜によって非常に高まった。１μｍ周期の格子に対する効果が最も著しいのは、当該スペクトルの部分での、その回折効率が最も高いからである。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】パターン化したリターダ素子を製作するための、創作的なプロセスの実施例を示す図である。
【図２】本発明の方法で用いる格子例の表面形状を示す図である。
【図３】光学リターダの透過率データを示す図である。
【図４】デバイス例の表面レリーフ形状を示す図である。
【図５】デバイス例の透過スペクトル（透過帯域）を示す図である。
【図６】デバイス例の透過スペクトル（透過帯域）を示す図である。
【図１】
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【図２】
2005516236.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2005516236.tif 000007
【図６】
2005516236.tif 000008
【国際調査報告】
2005516236.tif 000009
2005516236.tif 000010
2005516236.tif 000011