(57)【要約】本発明は、一回の配向工程によって光配向膜上にパターン化した配向膜を形成することで、λ／４波長の位相遅延層パターンが形成された液晶シートを含むパターン化した光位相変調板の製造方法に関する。本発明に係る光位相変調板の製造方法は、マスクを用いた光配向過程において一回の過程により光配向が可能となり、これにより、既存の方法による不良率を解消することができ、工程コストが減少するという優れた効果を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ａ）基板に感光性高分子組成物をコーティングおよび乾燥して光配向膜を形成する段階と、
ｂ）前記光配向膜の上部に所定の透過軸を有する偏光板およびλ／２位相遅延パターンの光軸が４５度の角度差を有して交互に形成されたパターン化した位相遅延マスク（ｐａｔｔｅｒｎｅｄ  ｒｅｔａｒｄｉｎｇ  ｍａｓｋ）の光軸が前記偏光板の透過軸に対して２２．５度、‐２２．５度になるように調節して被せ、光源を照射して、パターン化した光配向膜を形成する段階と、
ｃ）前記パターン化した光配向膜の上部に光架橋性液晶を塗布して液晶層を形成する段階と、
ｄ）前記液晶層に光源を照射して光架橋を行い、光軸パターンが形成された液晶シートを形成する段階と、を含む、パターン化した光位相変調板の製造方法。
【請求項２】
前記パターン化した位相遅延マスクは、
ｂ１）基板に感光性高分子組成物をコーティングおよび乾燥して光配向膜を形成する段階と、
ｂ２）前記光配向膜の上部に偏光板を積層した後、光源を照射して１次表面配向処理する段階と、
ｂ３）前記１次配向処理された配向膜に所定の間隔で離隔した透過部を有するフォトマスクを載せ、その上部に前記ｂ２）段階の偏光板の透過軸に対して４５度の角度に調節した透過軸を有する偏光板を積層した後、光源を照射して配向パターンを形成する２次配向段階と、
ｂ４）前記２次配向された配向膜上に液晶を塗布した後、光源を照射してλ／２位相遅延パターンの光軸が４５度の角度差を有して交互に形成された高分子液晶層を形成する段階と、を含む方法により製造されるものを利用する、請求項１に記載のパターン化した光位相変調板の製造方法。
【請求項３】
前記ｄ）段階における高分子液晶シートは、λ／４波長の位相遅延パターンが形成されて位相変調特性を有する、請求項１に記載のパターン化した光位相変調板の製造方法。
【請求項４】
前記ｂ）段階における光源は、紫外線、イオンビームおよびプラズマビームから選択されるものである、請求項１に記載のパターン化した光位相変調板の製造方法。
【請求項５】
前記ｃ）段階における液晶は、ネマチック液晶、ディスコティック液晶およびコレステリック液晶から選択されるいずれか一つ以上のものである、請求項１に記載のパターン化した光位相変調板の製造方法。
【請求項６】
前記ｂ２）段階からｂ４）段階における光源は、紫外線、イオンビームおよびプラズマビームから選択されるものである、請求項２に記載のパターン化した光位相変調板の製造方法。
【請求項７】
前記ｂ４）段階における液晶は、ネマチック液晶、ディスコティック液晶およびコレステリック液晶から選択されるいずれか一つ以上のものである、請求項２に記載のパターン化した光位相変調板の製造方法。
【請求項８】
請求項１または請求項２に記載の製造方法により製造される、パターン化した光位相変調板。
【請求項９】
請求項８に記載の光位相変調板を用いて製造される、３Ｄ  ＬＣＤ用偏光板。
【請求項１０】
請求項９に記載の偏光板を用いて製造される、３Ｄ  ＬＣＤ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一回の配向工程によって光配向膜上にパターン化した配向膜を形成することで、λ／４波長の位相遅延パターンが形成された液晶シートを含むパターン化した光位相変調板の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
三次元立体映像技術は、両眼視差方式（ｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）と、複合視差方式（ａｕｔｏｓｔｅｒｅｏｓｃｏｐｉｃ  ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）とに大別することができる。また、両眼視差方式は、最も立体効果の大きい左右の眼の視差映像を利用するものであり、眼鏡式と裸眼式とが挙げられる。
【０００３】
前記立体映像技術では、液晶を用いた光位相変調板を活用する場合が多い。通常の液晶を用いた光位相変調板は、基板と、前記基板にコーティングして表面配向処理される配向膜と、前記配向膜上にコーティングされて配向される液晶と、からなっている。また、前記液晶は、光反応性液晶であり、配向膜上で表面配向された後、紫外線などの光照射によって架橋固相化されて高分子液晶フィルム状になることが一般的である。また、前記配向膜の表面配向方向に準じて液晶の配向方向に沿って形成された光軸が光位相変調機能を行う。
【０００４】
従来の配向方式は、柔らかい織物で巻き取られたロールを用いて配向膜をラビング（ｒｕｂｂｉｎｇ）し、ラビング方向に応じて表面配向方向を設定するか、偏光された紫外線などを配向膜に照射して偏光方向に応じて表面配向方向を設定することが一般的であった。
【０００５】
前記の方式により形成される配向膜でパターン化した光位相変調板を製造する従来の方法は、基板を準備する段階と、前記基板に配向膜を形成する段階と、前記配向膜上にフォトリソグラフィ方式でパターンを形成し、ラビング（ｒｕｂｂｉｎｇ）配向する段階と、フォトレジストをエッチングにより除去し、またフォトリソグラフィ方式でパターンを形成して、ラビング配向されていない部分をラビング配向する段階と、前記パターンが形成された配向膜上に液晶を塗布する段階と、前記塗布された液晶を光で照射して光架橋させることで高分子液晶フィルム化する段階と、を含む方法からなる。
【０００６】
前記製造方法は、ラビング方式を用いており、前記パターンの形成のためにフォトリソグラフィを使用しなければならないため、その工程が非常に複雑であり、使用される材料が高価であり、不良率も高くて、全体的に生産性に劣るという問題点がある。
【０００７】
前記ラビング配向方式の欠点を解消するために、非接触配向方式である光配向法が開発された。従来の光配向法による配向膜の形成過程を含む光位相変調板の製造方法について説明すると次のとおりである。
【０００８】
前記光配向法を利用する光位相変調板を製造する従来の方法は、基板を準備する段階と、前記基板に配向膜を形成する段階と、前記配向膜上に所定のパターンを有するフォトマスク１を被せて偏光で照射し、前記光が前記フォトマスク１を通過した部分にのみ表面配向処理を施す段階と、前記部分表面配向処理された配向膜上に所定のパターンを有するフォトマスク２をまた被せて角度を変更した偏光で照射し、前記光がフォトマスク２を通過した部分にのみ表面配向処理を施す段階と、前記表面配向処理された配向膜上に液晶を塗布する段階と、前記の塗布された液晶を光で照射して光架橋させることで高分子液晶フィルム化する段階と、を含む方法からなる。
【０００９】
この技術は、２マスク工程（マスクを２回使用する工程）であり、前記配向膜が形成された基板上にフォトマスク１を被せて１次光配向を行った後、フォトマスク２をまた被せて光配向を行う方式で処理されることを特徴とする。
【００１０】
前記方法は、非接触配向方式である光配向法を使用してほこりが入り込むことを元から防ぎ、ラビング配向を使用する工程より生産性に著しく優れているという利点がある。
【００１１】
しかし、前記の方法も各パターンの形成のために２つの互いに異なるフォトマスクが必要となり、各パターンの形成のためにフォトマスクを整列する際にその寸法正確度に劣っていると、パターンとパターンとの間にその配向が均一になっていない領域が発生して、光位相変調板としての品質が低下する恐れがある。マスクの位置整列が誤っている場合、マスク接境地域の配向が誤る場合が発生する。すなわち、１次および２次の光配向時に光配向が全くなされていない部分が発生するか、光配向が重複する部分が発生することがある。
【００１２】
また、フォトマスクの整列（ｐｈｏｔｏｍａｓｋ  ａｌｉｇｎ）は、高い寸法精度で正確になされなければならないため、整列工程におけるタクトタイム（ｔａｃｔ  ｔｉｍｅ）が長くなるだけでなく、マスク整列装置（ｍａｓｋ  ａｌｉｇｎｅｒ）のような高価の設備が必要となるという問題点がある。
【００１３】
このような問題点を解消するために、韓国登録特許第１０‐０４９１７５２号には、可逆的な光反応性物質を用いて１次配向段階で、フォトマスクを使用することなく偏光された紫外線を照射することで全領域をすべて同じ配向方向に光配向処理した後、２次配向段階で、所定の領域に対して１次配向段階で形成された配向を他の配向に変更するために所定のパターンを有するフォトマスクを被せて偏光軸の方向が変更された光を再照射し、２種の配向パターンが混在する配向膜を製造する方法が開示されている。
【００１４】
しかし、前記特許の方法により配向膜を製造するためには、少なくとも２回以上の光配向処理工程が必要となり、これによる可逆的な光反応性物質として、最初の光配向で形成された配向方向を以降の光配向、イオンビームまたはプラズマビームの照射またはラビングにより他の方向に変えられる制限的な光反応性物質を使用しなければならないため、その製造が制限的であるという欠点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
前記の問題点を解消するために本発明が解決しようとする課題は、光配向膜にパターンを形成する過程でマスクの使用が最小化されたパターン化した光学フィルムを製造する方法を提供することにある。
【００１６】
具体的に、本発明は、偏光板および前記偏光板の透過軸に対して２２．５度、‐２２．５度に調節された二つの透過軸が交互に形成されたパターン化した位相遅延マスクを使用することで、一回の光照射によって光配向膜上にパターン配向が形成されることにより、以降の液晶コーティングの際にλ／４波長の位相遅延パターンが形成されて製造工程およびコストを低減できるパターン化した光位相変調板を製造する方法を提供することを目的とする。
【００１７】
また、本発明は、光配向時に光配向物質として可逆的物質および非可逆的物質の両方を使用できることにより、材料選択において制限されないパターン化した光位相変調板を製造する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
前記の課題を解決するための本発明は、既存のフォトマスクを用いて２回の配向工程を実施することに伴う問題を解消するためのものであり、フォトマスクの代わりにパターン化した位相遅延マスクを使用することで、一回の光配向工程によりパターン化した光位相変調板を製造する工程に関するものである。
【００１９】
より具体的に、本発明は、
ａ）基板に感光性高分子組成物をコーティングおよび乾燥して光配向膜を形成する段階と、
ｂ）前記光配向膜の上部に所定の透過軸を有する偏光板およびλ／２位相遅延パターンの光軸が４５度の角度差を有して交互に形成されたパターン化した位相遅延マスク（ｐａｔｔｅｒｎｅｄ  ｒｅｔａｒｄｉｎｇ  ｍａｓｋ）の光軸が前記偏光板の透過軸に対して２２．５度、‐２２．５度になるように調節して被せ、光源を照射して、パターン化した光配向膜を形成する段階と、
ｃ）前記パターン化した光配向膜の上部に光架橋性液晶を塗布して液晶層を形成する段階と、
ｄ）前記液晶層に光源を照射して光架橋を行い、光軸パターンが形成された液晶シートを形成する段階と、
を含むパターン化した光位相変調板の製造方法に関するものである。
【００２０】
本発明において、前記パターン化した位相遅延マスクは、
ｂ１）基板に感光性高分子組成物をコーティングおよび乾燥して光配向膜を形成する段階と、
ｂ２）前記光配向膜の上部に偏光板を積層した後、光源を照射して１次表面配向処理する段階と、
ｂ３）前記１次配向処理された配向膜に所定の間隔で離隔した透過部を有するフォトマスクを載せ、その上部に前記ｂ２）段階の偏光板の透過軸に対して４５度の角度に調節した透過軸を有する偏光板を積層した後、光源を照射して配向パターンを形成する２次配向段階と、
ｂ４）前記２次配向された配向膜上に液晶を塗布した後、光源を照射してλ／２位相遅延パターンの光軸が４５度の角度差を有して交互に形成された高分子液晶層を形成する段階と、
を含む方法により製造されたものを使用する。
【００２１】
本発明において、前記ｄ）段階における高分子液晶シートは、λ／４波長の位相遅延パターンが形成されて位相変調特性を有する。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る光位相変調板の製造方法は、マスクを用いた光配向過程において一回の過程により光配向が可能となり、これにより、既存の方法による不良率を解消することができ、工程コストが減少するという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明のパターン化した光位相変調板の製造工程を示す図である。
【図２】本発明のパターン化した光位相変調板の製造工程に使用されるパターン化した位相遅延マスクの製造工程を示す図である。
【図３】図２によって製造されたパターン化した位相遅延マスクを用いて光配向する工程を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、図面を参照して本発明についてより具体的に説明する。
【００２５】
図１は本発明のパターン化した光位相変調板の製造工程を示す図である。図１に示したように、本発明のパターン化した光位相変調板を製造する方法は、
ａ）基板１００に感光性高分子組成物をコーティングおよび乾燥して光配向膜２００を形成する段階と、
ｂ）前記光配向膜２００の上部に所定の透過軸を有する偏光板４００およびλ／２位相遅延パターンの光軸が４５度の角度差を有して交互に形成されたパターン化した位相遅延マスク（ｐａｔｔｅｒｎｅｄ  ｒｅｔａｒｄｉｎｇ  ｍａｓｋ）３００の光軸を前記偏光板の透過軸に対して２２．５度、‐２２．５度になるように調節して被せ、光源１を照射して、パターン化した光配向膜２１０を形成する段階と、
ｃ）前記パターン化した光配向膜２１０の上部に光架橋性液晶を塗布して液晶層５００を形成する段階と、
ｄ）前記液晶層５００に光源１を照射して光架橋を行い、光軸パターンが形成された液晶シート５１０を形成する段階と、
を含む。
【００２６】
本発明において、前記ａ）段階の光配向膜を形成する段階における基板１００は、高分子フィルムやガラスなどの光学的に等方性を有する透明な基板素材であれば制限されることなく使用可能である。また、透明で、かつλ／２位相遅延特性を有する基板を使用することがより好ましい。また、前記光配向膜２００を形成する感光性高分子組成物は、非可逆的な反応で配向される高分子または可逆的な反応で配向される高分子の両方を含むことができる。ここで、非可逆的（ｉｒｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅ）反応とは、光二量化（ｐｈｏｔｏ  ｄｉｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ）、光分解（ｐｈｏｔｏ  ｄｉｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ）などの非可逆的な反応を起こす方式であり、表面配向処理後に表面が永久的に改質されてこのような光配向膜上に塗布される液晶の配列方向を決定することを意味し、可逆的（ｒｅｖｅｒｓｉｂｌｅ）反応とは、最初の光配向において形成された配向方向を以降の光配向、イオンビームまたはプラズマビームの照射またはラビングにより他の方向に変えられるということを意味する。
【００２７】
本発明において、前記ａ）段階における光配向膜２００は、感光性高分子組成物をコーティングおよび乾燥した膜を意味し、以降、ｂ）段階によりパターン化した光配向膜２１０を形成することができる。
【００２８】
本発明は、ｂ）段階に特徴があり、ここで、前記光配向膜２００の上部に偏光板４００および前記偏光板の透過軸に対して光軸を２２．５度、‐２２．５度に調節して、λ／２波長位相遅延層がパターン化した位相遅延マスク（ｐａｔｔｅｒｎｅｄ  ｒｅｔａｒｄｉｎｇ  ｍａｓｋ）３００を被せ、光源１を照射して、各パターン化した位相遅延領域をパターン配向処理することでパターン化した光配向膜２１０を形成する。前記パターン化した光配向膜２１０の配向は、偏光板の透過軸に対してそれぞれ４５度、‐４５度が交互に光配向された形態を有する。
【００２９】
前記ｂ）段階における偏光板４００としては、グラントムソン（Ｇｌａｎ‐ｔｈｏｍｐｓｏｎ）、ニコル（Ｎｉｃｏｌ）、ウォラストン（Ｗｏｌｌａｓｔｏｎ）など多様な形態のプリズム（ｐｒｉｓｍ）偏光素子およびＬＣＤ用偏光板などを使用してもよい。
【００３０】
本発明は、前記ｂ）段階において偏光板４００に積層したλ／２波長位相遅延層がパターン化したマスク（ｐａｔｔｅｒｎｅｄ  ｒｅｔａｒｄｉｎｇ  ｍａｓｋ）３００に特徴がある。また、可逆的な高分子組成物を塗布した後、フォトマスクなしに前面の一方向に配向してからまたフォトマスクを用いて一部分のみ他の方向に配向を変更させる従来の方法よりパターン化した光配向膜を形成するための高分子組成物の選択が制限されないという有利な効果を有する。また、非可逆的な高分子組成物を塗布してからフォトマスクを用いて１次光配向を行った後、１次光配向方向に対して９０度に配向された偏光板とフォトマスクを用いて２次光配向を行うことにより、２回の光配向工程によって発生する問題点を解決できるという有利な効果がある。
【００３１】
前記ｂ）段階における光源１は、紫外線、イオンビームおよびプラズマビームから選択されるいずれか一つを使用してもよい。
【００３２】
次に、前記ｃ）段階は、前記ｂ）段階により一回のマスク工程によってパターン化した光配向膜２１０の上部に光架橋性液晶を塗布して液晶層５００を形成する段階である。前記光架橋性液晶は、ネマチック液晶、ディスコティック液晶およびコレステリック液晶から選択されるいずれか一つ以上のものであり、該分野において通常使用するものであれば制限されない。
【００３３】
この際、コーティングされた液晶の厚さ、液晶の屈折率異方性に応じて光位相変調特性が異なる。本発明では、数μｍ以下の厚さを有し、より好ましくはλ／４波長の位相遅延パターンが形成される厚さを有してコーティングされることが好ましい。
【００３４】
次に、前記ｄ）段階は、前記液晶層５００に光源１を照射して光架橋を行い、光軸パターンが形成された液晶シート５１０を形成する段階である。前記ｄ）段階における光源１は、紫外線、イオンビームおよびプラズマビームから選択されるいずれか一つを使用してもよい。
【００３５】
前記ｄ）段階における高分子液晶シートは、λ／４波長の位相遅延パターンが形成され、前記ａ）〜ｄ）段階により位相変調特性を有するパターン化した光位相変調板を製造することができる。
【００３６】
図２は本発明のパターン化した光位相変調板の製造工程に使用されるパターン化した位相遅延マスクの製造工程を示す図である。
【００３７】
図２に示したように、前記パターン化した位相遅延マスク３００は、
ｂ１）基板１０に感光性高分子組成物をコーティングおよび乾燥して光配向膜２０を形成する段階と、
ｂ２）前記光配向膜２０の上部に偏光板４０を積層した後、光源１を照射して１次表面配向処理する段階と、
ｂ３）前記１次配向処理された配向膜２１に所定の間隔で離隔した透過部を有するフォトマスク３０を載せ、その上部に前記ｂ２）段階の偏光板４０の透過軸４１に対して４５度の角度に調節した透過軸５１を有する偏光板５０を積層した後、光源１を照射して配向パターンを形成する２次配向段階と、
ｂ４）前記２次配向された配向膜２１上に液晶を塗布した後、光源１を照射してλ／２位相遅延層のパターンの光軸が４５度の角度差を有して交互に形成された高分子液晶層６０を形成する段階と、
を含む方法により製造されたものを使用する。
【００３８】
前記製造方法によって製造されたパターン化した位相遅延マスク３００は、偏光板４０の透過軸４１に対して４５度の角度に調節した二つの透過軸が交互に形成されたλ／２波長の位相遅延層がパターン化した形態を有する。
【００３９】
本発明において、前記ｂ１）段階の光配向膜２０を形成する段階における基板１０は、高分子フィルムやガラスなどの光学的に等方性を有する透明な基板素材であれば制限されることなく使用可能である。また、前記光配向膜２０を形成する感光性高分子組成物は、非可逆的な反応で配向される高分子を使用することが好ましいが、非可逆的な反応で配向される高分子を使用してもよい。この場合には、ｂ２）段階でも所定の間隔で離隔した透過部を有するフォトマスク３０を載せ、配向パターンを形成した後、ｂ３）段階ではフォトマスク３０の位置を調節し、ｂ２）段階で覆われた領域が透過されるように調節する。
【００４０】
本発明において、前記ｂ１）段階における光配向膜２０は、感光性高分子組成物をコーティングおよび乾燥した膜を意味し、以降、ｂ２）段階およびｂ３）段階により４５度の角度に傾斜した光軸が交互に形成されたパターン化した光配向膜２１を形成することができる。
【００４１】
前記ｂ２）段階およびｂ３）段階は、通常、２次光配向を形成する過程によりなされることができ、１次光配向に使用された偏光板４０の透過軸４１に対して４５度の角度に調節した透過軸５１を有する偏光板５０を用いて２次光配向を行うことを特徴とする。
【００４２】
次に、液晶を塗布して液晶層６０を形成した後、光源１を照射してλ／２位相遅延層パターンの光軸が４５度の角度差を有して交互に形成された高分子液晶層６０を形成する。
【００４３】
前記製造方法により、全体的に光軸が４５度の角度差を有して交互に形成された構造のパターン化した位相遅延マスクを製造することができる。
【００４４】
図３は図２によって製造されたパターン化した位相遅延マスクを用いて図１のｂ）段階、すなわち光配向する工程を示す図である。
【００４５】
図３に示したように、光配向膜２００の上部に所定の透過軸４１０を有する偏光板４００と、その下部にλ／２パターンの位相遅延層の光軸が４５度の角度差を有して交互に形成されたパターン化した位相遅延マスク３００を被せて光源を照射し、この際、前記パターン化した位相遅延マスク３００の光軸３１１、３１２が前記偏光板の透過軸４１０に対して２２．５度、‐２２．５度になるように調節して被せ、光源１を照射して、偏光板４００の透過軸４１０に対してそれぞれ４５度、‐４５度が交互に光配向された光軸２１１、２１２を形成する。すなわち、パターン化した位相遅延マスク３００を通過した偏光は入射した偏光に対して＋４５度、‐４５度の角度を有する。
【符号の説明】
【００４６】
１  光源
１００  基板
２００  光配向膜
２１０  パターン化した光配向膜
２１１、２１２  光軸
３００  パターン化した位相遅延マスク
３１１、３１２  光軸
４００  偏光板
４１０  透過軸
５００  液晶層
５１０  光軸パターンが形成された液晶シート
１０  基板
２０  光配向膜
２１  配向処理された配向膜
３０  フォトマスク
４０  偏光板
４１  透過軸
５０  偏光板
５１  透過軸
６０  液晶層
【図１】
2014507012.tif 000003
【図２】
2014507012.tif 000004
【図３】
2014507012.tif 000005
【国際調査報告】
2014507012.tif 000006
2014507012.tif 000007
2014507012.tif 000008
2014507012.tif 000009