(57)【要約】  レーザ作用またはインクジェット印刷によって、ナノレベルおよびマイクロレベルパターンのトポグラフィを有する層を第１の表面上に作成するための方法が提供される。このトポグラフィは、第１の表面の面内の第１の方向に５ｎｍ〜５００μｍの周期性を持つ。これらの層は、電気光学デバイスにおいて異方性パターン付き配向層として使用することができ、かかる層は、少なくとも０．３の配向秩序を作り出す。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の表面を提供することと、
インクジェット印刷により前記第１の表面上に溶液を堆積させて第１の異方性パターンを形成することと、
前記溶液を凝固させて、５ｎｍ〜５００μｍの大きさのフィーチャを有する第１の異方性パターン付き配向層を形成することと、を含む方法であって、
前記堆積によって形成された前記第１の異方性パターンは、前記第１の表面の面内の第１の方向に５ｎｍ〜５００μｍの第１の周期性を有する、方法。
【請求項２】
前記堆積によって形成された前記第１の異方性パターンは、前記表面の面内の第２の方向に第２の周期性を有し、
前記第１の方向と前記第２の方向とは異なる方向であり、
前記第１の周期性と前記第２の周期性とは異なる周期性であり、
前記第２の周期性は５ｎｍ〜５００μｍである、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
溶液を堆積させることは、前記溶液の液滴を堆積させることを含み、
前記溶液を凝固させることは、前記第１の周期性を持つ少なくとも一部の構造を保持しながら前記液滴を部分的に凝集させることを含む、
請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の表面は、基板の第１の表面である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の表面は、電極の第１の表面である、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の表面は、電極または基板上に配置された別個の層の第１の表面である、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
第１の基板を提供することと、
前記第１の基板より上に配置された第１の電極を提供することと、
前記第１の電極より上に前記第１の表面を配置することと、
前記第１の表面より上に配置された液晶層を提供することと、
前記液晶層より上に配置された第２の表面を提供することと、
前記第２の表面より上に配置された第２の電極を提供することと、
前記第２の電極より上に配置された第２の基板を提供することと、
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
第２の表面を提供することは、
インクジェット印刷によって前記第２の表面上に溶液を堆積させて第２の異方性パターンを形成することと、
前記溶液を凝固させて、５ｎｍ〜５００μｍの大きさのフィーチャを有する第２の異方性パターン付き配向層を形成することと、を含み、
前記堆積によって形成される前記第２の異方性パターンは、前記第２の表面の面内の第３の方向に５ｎｍ〜５００μｍの第３の周期性を有する、
請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記第２の異方性パターンは、前記第２の表面の面内の第４の方向に第４の周期性を有し、
前記第３の方向と前記第４の方向とは異なる方向であり、
前記第３の周期性と前記第４の周期性とは異なる周期性であり、
前記第４の周期性は５ｎｍ〜５００μｍである、
請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１の表面上に溶液を堆積させることは、前記第１の表面上でインクジェットを前記第１の方向に並進移動させることと、前記基板を前記第１の方向に並進移動させることのいずれかを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記溶液を凝固させるステップは、紫外線照射により前記溶液を収縮させることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記溶液を凝固させるステップは、赤外線加熱により前記溶液を収縮させることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記溶液は、共役ポリマー、アクリレート、ウレタン、オルガノシラン、およびエポキシ樹脂のうちの一種またはそれらの組み合わせを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記溶液は、界面活性剤または結合剤を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記溶液は、アルコール、ケトン、アルデヒド、アルカン、アルケン、または塩素化溶剤のうちの一種またはそれらの組み合わせを含む溶剤を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記溶液は、金属または金属酸化物のナノ粒子を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記溶液は、カーボンナノチューブを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記異方性パターン付き配向層は、ネマティック液晶層、コレステリック液晶層、スメクティック液晶層、ディスコティック液晶層、またはブルー相液晶層に顕著な配向を発生させることができる、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記異方性パターン付き配向層は、配向秩序パラメータが少なくともＳ＝０．５０である配向をネマティック液晶層に発生させることができる、請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
前記異方性パターン付き配向層は、光操作性、光散乱作用または光回折の能力を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項２１】
前記第１の方向と前記第２の方向とは互いに直交する、請求項２に記載の方法。
【請求項２２】
前記第１の表面は可撓性を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項２３】
前記第１の表面は剛性を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項２４】
溶液を堆積させるステップは、５０ｎｍ〜５００μｍのノズルサイズのインクジェットを使用することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２５】
溶液を堆積させるステップは、前記第１の表面上に第２の異方性パターンを形成することをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項２６】
第１の表面を提供することと、
前記第１の表面にレーザエネルギーを照射して、０．１ｎｍ〜５００μｍの大きさのフィーチャを有する第１の異方性パターンを含む第１の異方性パターン付き配向層を形成することと、を含む方法であって、
前記第１の異方性パターンは、前記第１の表面の面内の第１の方向に５ｎｍ〜５００μｍの第１の周期性を有する、方法。
【請求項２７】
前記レーザエネルギーはパルスとして照射される、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記第１の異方性パターンは、前記表面の面内の第２の方向に５ｎｍ〜５００μｍの第２の周期性を有し、
前記第１の方向と前記第２の方向とは異なる方向であり、
前記第１の周期性と前記第２の周期性とは異なる周期性である、
請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】
前記第１の表面は、基板の第１の表面である、請求項２６に記載の方法。
【請求項３０】
前記第１の表面は、電極の第１の表面である、請求項２６に記載の方法。
【請求項３１】
前記第１の表面は、電極または基板上に配置された別個の層の第１の表面である、請求項２６に記載の方法。
【請求項３２】
第１の基板を提供することと、
前記第１の基板より上に配置された第１の電極を提供することと、
前記第１の電極より上に前記第１の表面を配置することと、
前記第１の表面より上に配置された液晶層を提供することと、
前記液晶層より上に配置された第２の表面を提供することと、
前記第２の表面より上に配置された第２の電極を提供することと、
前記第２の電極より上に配置された第２基板を提供することと、
をさらに含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項３３】
第２の表面を提供することは、
前記第２の表面にレーザエネルギーを照射して、０．１ｎｍ〜５００μｍの大きさのフィーチャを有する第２の異方性パターンを含む第２の異方性パターン付き配向層を形成することを含み、
前記第２の異方性パターンは、前記表面の面内の第３の方向に５ｎｍ〜５００μｍの第３の周期性を有する、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記第１の表面にレーザエネルギーを照射することは、前記第１の表面上でレーザを前記第１の方向に並進移動させること、または前記基板を前記第１の方向に並進移動させることを含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項３５】
前記第１の表面は、ポリマーを含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項３６】
前記第１の表面は、無機材料を含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項３７】
前記第１の表面は、金属または金属酸化物のナノ粒子を含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項３８】
前記第１の表面は、カーボンナノチューブを含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項３９】
前記異方性パターン付き配向層は、ネマティック液晶層、コレステリック液晶層、スメクティック液晶層、ディスコティック液晶層、またはブルー相液晶層に顕著な配向を発生させることができる、請求項２６に記載の方法。
【請求項４０】
前記異方性パターン付き配向層は、配向秩序パラメータが少なくともＳ＝０．４０である配向をネマティック液晶層に発生させることができる、請求項２６に記載の方法。
【請求項４１】
前記異方性パターン付き配向層は、光操作性、光散乱作用または光回折の能力を有する、請求項２６に記載の方法。
【請求項４２】
前記第１の異方性パターン付き配向層は、５ｎｍ〜５００μｍの大きさのフィーチャを有する、請求項２６に記載の方法。
【請求項４３】
前記第１の方向と前記第２の方向とは互いに直交する、請求項２６に記載の方法。
【請求項４４】
前記第１の表面は可撓性を有する、請求項２６に記載の方法。
【請求項４５】
前記第１の表面は剛性を有する、請求項２６に記載の方法。
【請求項４６】
前記第１の異方性パターン付き配向層にレーザエネルギーを照射して第２の異方性パターンを形成することをさらに含む、請求項２６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]  本発明は、全体として、電気活性デバイスのための配向表面トポグラフィに関し、より詳細には、そのようなトポグラフィを形成する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]  電気光学デバイスは１以上の液晶（ＬＣ）層を含む場合がある。これらの層は、外部から印加される電界の下で光学的、電気的および磁気的特性が変化する材料で構成される。電気光学デバイスにこれらの層が組み込まれるのは、これらのデバイスにおける視覚的変化は、異なるデバイス動作状態（例えば、完全なＯＮ状態、完全なＯＦＦ状態、およびその間の数多くの異なる状態）においてＬＣ分子の配向が異なることによって生じるからである。電気光学デバイスの動作モードに応じて、いわゆるゼロ電界のＬＣ配向（ＯＦＦ状態）および所定の分布範囲を、電圧印加状態のＬＣ配向（ＯＮ状態）から区別することができる。電気光学デバイスをうまく動作させ、その性能を発揮させるためには、ゼロ電界状態においてＬＣ材料を適切に配向させる必要がある。
【発明の概要】
【０００３】
[0003]  一実施形態において、第１の表面を提供する方法が記載される。第１の表面上にはインクジェット印刷により溶液を堆積させることで第１の異方性パターンが形成される。堆積によって形成された第１の異方性パターンは、第１の表面の面内の第１の方向に、５ｎｍ〜５００μｍの第１の周期性を有する。溶液を凝固させることで、５ｎｍ〜５００μｍの大きさのフィーチャを有する第１の異方性パターン付き配向層が形成される。
【０００４】
[0004]  一実施形態において、第１の異方性パターンは、上記表面の面内の第２の方向に第２の周期性を有する。一実施形態において、第１の方向と第２の方向とは異なる方向であり、第１の周期性と第２の周期性とは異なる周期性であり、かつ第２の周期性は５ｎｍ〜５００μｍである。
【０００５】
[0005]  一実施形態において、第１の表面上に溶液を堆積させるステップは、第１の表面上に第２の異方性パターンを形成することを含む。
【０００６】
[0006]  一実施形態において、溶液を堆積させるステップは、該溶液の液滴を堆積させることを含み、溶液を凝固させるステップは、第１の周期性を持つ少なくとも一部の構造を保持しながら液滴を部分的に凝集させることを含む。
【０００７】
[0007]  一実施形態において、溶液を堆積させるステップは、ノズルの大きさが５０ｎｍ〜５００μｍのインクジェットを使用することを含む。
【０００８】
[0008]  一実施形態において、第１の表面は、基板の第１の表面である。一実施形態において、第１の表面は、電極の第１の表面である。一実施形態において、第１の表面は、電極または基板上に配置された別個の層の第１の表面である。
【０００９】
[0009]  一実施形態において、上記方法は、第１の基板を提供することと、該第１の基板より上に配置された第１の電極を提供することと、をさらに含む。上記第１の表面は第１の電極より上に配置される。上記方法は、第１の表面より上に配置された液晶層を提供することと、該液晶層より上に配置された第２の表面を提供することと、該第２の表面より上に配置された第２の電極を提供することと、該第２の電極より上に配置された第２の基板を提供することと、をさらに含む。
【００１０】
[0010]  一実施形態において、第２の表面を提供するステップは、インクジェット印刷によって第２の表面上に溶液を堆積させて第２の異方性パターンを形成することと、該溶液を凝固させて、５ｎｍ〜５００μｍの大きさのフィーチャを有する第２の異方性パターン付き配向層を形成することと、を含む。堆積によって形成される第２の異方性パターンは、第２の表面の面内の第３の方向に５ｎｍ〜５００μｍの第３の周期性を有する。
【００１１】
[0011]  一実施形態において、第２の異方性パターンは、第２の表面の面内の第４の方向に第４の周期性を有する。第３の方向と第４の方向とは異なる方向であり、第３の周期性と第４の周期性とは異なる周期性であり、かつ第４の周期性は５ｎｍ〜５００μｍである。
【００１２】
[0012]  一実施形態において、第１の表面に溶液を堆積させることは、第１の表面上でインクジェットを第１の方向に並進移動させることと、基板を第１の方向に並進移動させることとのいずれかを含む。
【００１３】
[0013]  一実施形態において、溶液を凝固させるステップは、紫外線照射により溶液を収縮させることを含む。一実施形態において、溶液を凝固させるステップは、赤外線加熱により溶液を収縮させることを含む。
【００１４】
[0014]  一実施形態において、溶液は、共役ポリマー、アクリレート、ウレタン、オルガノシラン、エポキシ樹脂のうちの一種またはそれらの組み合わせを含む。一実施形態において、溶液は、界面活性剤または結合剤を含む。一実施形態において、溶液は、アルコール、ケトン、アルデヒド、アルカン、アルケン、または塩素化溶剤のうちの一種またはそれらの組み合わせを含む溶剤を含む。一実施形態において、溶液は、金属または金属酸化物のナノ粒子を含む。一実施形態において、溶液は、カーボンナノチューブを含む。
【００１５】
[0015]  一実施形態において、異方性パターン付き配向層は、ネマティック液晶層、コレステリック液晶層、スメクティック液晶層、ディスコティック液晶層、またはブルー相液晶層に顕著な配向を発生させることができる。
【００１６】
[0016]  一実施形態において、異方性パターン付き配向層は、配向秩序パラメータが少なくともＳ＝０．５０である配向をネマティック液晶層に発生させることができる。
【００１７】
[0017]  一実施形態において、異方性パターン付き配向層は、光操作性、光散乱作用または光回折の能力を有する。
【００１８】
[0018]  一実施形態において、第１の方向と第２の方向とは互いに直交する。
【００１９】
[0019]  一実施形態において、第１の表面は可撓性を有する。一実施形態において、第１の表面は剛性を有する。
【００２０】
[0020]  一実施形態において、第１の表面を提供する方法が記載される。該第１の表面にレーザエネルギーが照射されることにより、０．１ｎｍ〜５００μｍの大きさのフィーチャを有する第１の異方性パターンを含む第１の異方性パターン付き配向層が形成される。第１の異方性パターンは、第１の表面の面内の第１の方向に、５ｎｍ〜５００μｍの第１の周期性を有する。一実施形態において、第１の異方性パターン付き配向層は、５ｎｍ〜５００μｍの大きさのフィーチャを有する。
【００２１】
[0021]  一実施形態において、レーザエネルギーはパルスとして照射される。
【００２２】
[0022]  一実施形態において、第１の異方性パターンは、上記表面の面内の第２の方向に、５ｎｍ〜５００μｍの第２の周期性を有する。第１の方向と第２の方向とは異なる方向であり、第１の周期性と第２の周期性とは異なる周期性である。一実施形態において、第１の方向と第２の方向とは互いに直交する。
【００２３】
[0023]  一実施形態において、第１の表面は基板の第１の表面である。一実施形態において、第１の表面は電極の第１の表面である。
【００２４】
[0024]  一実施形態において、第１の表面は電極または基板上に配置された別個の層の第１の表面である。
【００２５】
[0025]  一実施形態において、上記方法は、第１の基板を提供することと、該第１の基板より上に配置された第１の電極を提供することと、をさらに含む。第１の表面は、該第１の電極より上に配置される。上記方法は、第１の表面より上に配置された液晶層を提供することと、該液晶層より上に配置された第２の表面を提供することと、該第２の表面より上に配置された第２の電極を提供することと、該第２の電極より上に配置された第２の基板を提供することと、をさらに含む。
【００２６】
[0026]  一実施形態において、第２の表面を配置するステップは、第２の表面にレーザエネルギーを照射することで、０．１ｎｍ〜５００μｍの大きさのフィーチャを有する第２の異方性パターンを含む第２の異方性パターン付き配向層を形成することを含む。第２の異方性パターンは、第２の表面の面内の第３の方向に５ｎｍ〜５００μｍの第３の周期性を有する。
【００２７】
[0027]  一実施形態において、第１の表面にレーザエネルギーを照射することは、第１の表面上でレーザを第１の方向に並進移動させること、または第１の表面を第１の方向に並進移動させることを含む。
【００２８】
[0028]  一実施形態において、第１の表面はポリマーを含む。一実施形態において、第１の表面は無機材料を含む。一実施形態において、第１の表面は金属または金属酸化物のナノ粒子を含む。一実施形態において、第１の表面はカーボンナノチューブを含む。
【００２９】
[0029]  一実施形態において、異方性パターン付き配向層は、ネマティック液晶層、コレステリック液晶層、スメクティック液晶層、ディスコティック液晶層、またはブルー相液晶層に顕著な配向を発生させることができる。一実施形態において、異方性パターン付き配向層は、配向秩序パラメータが少なくともＳ＝０．４０である配向をネマティック液晶層に発生させることができる。
【００３０】
[0030]  一実施形態において、異方性パターン付き配向層は、光操作性、光散乱作用または光回折の能力を有する。
【００３１】
[0031]  一実施形態において、第１の表面は可撓性を有する。一実施形態において、第１の表面は剛性を有する。
【００３２】
[0032]  一実施形態において、上記方法は、第１の異方性パターン付き配向層にレーザエネルギーを照射して第２の異方性パターンを形成することを含む。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】[0033]  図１Ａおよび１Ｂは、１つの周期性を持つ異方性パターンを有する例示的な異方性パターン付き配向層を示す。
【図２】[0034]  図２は、２つの周期性を持つ異方性パターンを有する例示的な異方性パターン付き配向層を示す。
【図３】[0035]  図３は、非直交方向に２つの周期性を持つ異方性パターンを有する例示的な異方性パターン付き配向層を示す。
【図４】[0036]  図４は、異方性パターンを含む異方性パターン付き配向層の例示的な断面図を示す。
【図５】[0037]  図５Ａ〜５Ｃは、電気化学デバイスにおける配向層の例示的な位置を示す。
【図６】[0038]  図６は、インクジェット印刷を用いて異方性パターン付き配向層を作成する例示的な方法を示す。
【図７Ａ】[0039]  図７Ａは、一実施形態に係る、インクジェット印刷によって作成された例示的な異方性パターンを示す。
【図７Ｂ】[0040]  図７Ｂは、凝固によって形成された例示的な異方性パターン付き配向層を示す。
【図８】[0041]  図８は、市販のレーザの波長を示す。
【図９】[0042]  図９は、一実施形態に係る、レーザ作用によって形成された異方性パターンを有する例示的な異方性パターン付き配向層を示す。
【図１０】[0043]  図１０Ａ〜１０Ｃは、第１のＩＴＯ表面に、１０６４ｎｍのレーザビームで、スキャンスピード４００ｍｍ／ｓ、２０ｋＨｚで作成された異方性パターン付き配向層の例を示す。図１０Ａは上面図、図１０Ｂは斜投影図、図１０Ｃは断面図を示す。
【図１１】[0044]  図１１は、図１０Ａ〜１０Ｃの配向層とともに厚さ７ミクロンのネマティック液晶層を使用した場合の偏光吸収スペクトルを示す。
【図１２】[0045]  図１２Ａおよび１２Ｂは、異方性パターンにおけるナノ粒子およびカーボンナノチューブの表面配置を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
[0046]  ゼロ電界のＬＣ配向は、ＬＣ層を封じ込める幾何学的形状の境界条件によってもたらされる。この境界条件は配向層によって決定づけられる。ＬＣ材料の分子配向は、配向膜の表面上の物理的および／または化学的異方性に基づいている。これらの表面特性から、隣接するＬＣ分子の異方的な配置が生じる。
【００３５】
[0047]  従来から、配向層は、ラビング布を使ってポリマー膜を機械的に一方向にラビングすることによって作り出されている。この方法は、その簡易性、耐久性および低コスト性から広く用いられている。しかし、ラビング中に生じる粉塵の発生や表面の帯電に加え、表面に機械的な欠陥が生じることは、電気化学デバイスの性能および寿命にとって好ましくないものとなり得る。また、デブリの生成がクリーンルームの要件に合致しておらず、一方、ポリイミド配向膜の処理温度は高温であるため多くのフレキシブル基板への適用が制限される。さらに、ラビング法では、ミクロンサイズ（またはそれより小さいサイズ）の領域内に異なるＬＣ配向を達成することは難しい。
【００３６】
[0048]  機械的ラビング法の限界を克服するため、表面異方性を生じさせる代替的方法を使用し得る。有望な代替手法の一つとして光配向がある。この方法は、偏光を利用して、方向性のある光反応（例えば、異性化反応、異方的架橋反応、または方向性のある光劣化反応）によって光反応性表面に化学的異方性を発生させるものである。異なる表面分子種間の異方的な分子間相互作用も、ＬＣ分子を十分に配向させることが確認されている。光配向は、フレキシブル基板での実現可能性に加えて、複数領域でのＬＣ配向のためのフォトマスクを介したマイクロレベルのパターニングを行う可能性を提供する。しかしながら、大多数の光配向材料は長期安定性に欠ける（光、熱および／または化学的不安定性を有する）。
【００３７】
[0049]  そのため、高い製造再現性と信頼性のある継続的制御を伴う、安定したＬＣ配向をもたらす安価なＬＣ配向膜が必要とされている。配向層に対する主な要件としては、長期間にわたる熱安定性および光安定性、デバイス動作中における熱安定性および光安定性、ならびに外部から印加される電界の下で数多くの動的（スイッチング）サイクルに耐える「電気的」安定性がある。
【００３８】
[0050]  本明細書中に開示される実施形態は、さまざまなＬＣベースの受動および能動デバイス、すなわち、光操作フィルム、光学補償フィルム、偏光子、可変波長板、可変フィルタ、種々の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）モード（例えば、ねじれネマティック（ＴＮ）、超ねじれネマティック（ＳＴＮ）、電界制御型複屈折（ＥＣＢ）、光学補償ベンド（ＯＣＢ）、垂直配向（ＶＡ）、動的眼科用製品、可変ビームスプリッタ、偏光有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）、バイポーラ有機電界効果トランジスタ（ＯＦＥＴ）等における液晶分子の配向層としての潜在的用途のための、レーザ作用またはインクジェット印刷によって作成されるナノレベルおよびマイクロレベルのパターンが形成されたトポグラフィを有する層に関連する。
【００３９】
[0051]  本明細書に開示される実施形態は、その化学的性質、パターン形状、大きさ、周期性および定着強度の点で異なる、さまざまなナノレベル／マイクロレベルの異方性表面トポグラフィをカバーする。配向層が持つナノメートルおよびマイクロメートルサイズの表面フィーチャによって、平面配向、傾斜配向またはホメオトロピック配向等のさまざまな液晶（ＬＣ）配向をもたらすことができる。これらの配向層は、広範な範囲のナノレベル／マイクロレベルトポグラフィ設計を有し、これらの配向層によって、ネマティックＬＣ、スメクティックＬＣ、コレステリックＬＣ、ディスコティックＬＣ、およびブルー相ＬＣ等を含むがこれらに限定されない、種々のロッド状およびディスク形状のＬＣ分子の配向をもたらすこともできる。
【００４０】
[0052]  配向膜の表面トポグラフィと、その上を覆うＬＣ分子に対するナノレベルおよびマイクロレベル構造の封じ込め効果とが、ＬＣ−固体表面の界面における分子間相互作用（主に双極子相互作用、ファンデルワールス相互作用、および立体相互作用）の複雑な相互関係と相俟って、ＬＣ配向と、最終的なＬＣデバイスの電気光学（磁気光学）応答とを決定付ける。さらに、配向表面の物理特性だけでなく化学特性も調整することができ、このことはＬＣ分子の表面定着に直接的な影響を及ぼす。このようにして、調整された定着エネルギーをもつ配向層、すなわち、単安定、双安定、または多安定の定着状態をもたらすことができる層が可能となる。
【００４１】
[0053]  ゼロ電界のデバイス動作状態においてＬＣ配向をもたらす、本明細書に開示される配向層は、ナノメートルおよびマイクロメートルサイズのトポグラフィのフィーチャを含む層である。電気光学デバイスにおいて、これらの配向層は、通常、両基板の内側であって、ＬＣ層に隣接する位置に設けられる。本明細書で使用される「配向層」との用語は、基板より上に配置された別個の層、電極より上に配置された別個の層、および「配向層」として機能する基板または電極を含む。また、配向層は、該配向層とＬＣ層との間に別の層が介在するように位置づけることもできる。傾斜ゼロの面内（平面）ＬＣ配向から、さまざまな所定のチルト角のＬＣ配向、さらには完全に垂直な（ホメオトロピック）ＬＣ配向にわたる、特定のＬＣ配向をもたらすように、広範な範囲の表面トポグラフィを達成することができる。
【００４２】
[0054]  図１Ａは、第１の表面１００からなる例示的な配向層を示す。この第１の表面は、ナノレベルまたはマイクロレベル構造のトポグラフィを含む異方性パターン３００を持つ。ナノレベルまたはマイクロレベル構造のトポグラフィは表面フィーチャと呼ぶこともできる。
【００４３】
[0055]  異方性パターン３００は第１の周期性３０１を有する。第１の周期性の好ましい範囲としては、０．１ｎｍ〜５００μｍ、０．１ｎｍ〜１ｎｍ、０．５ｎｍ〜１ｎｍ、０．５ｎｍ〜５００μｍ、５０ｎｍ〜５００μｍが含まれ、より好ましくは５ｎｍ〜５００μｍである。本明細書を通して論じられる周期性および寸法に関しては、概して、値が小さいほど強い配向効果を有し、値が大きいほど容易に製造し得る。
【００４４】
[0056]  第１の周期性は、表面１００の第１の方向１０１に沿った周期性である。本明細書で使用される「周期性」との用語は、２つの隣接する表面フィーチャの中心間距離として定義される。これはピッチと呼ぶこともできる。図１Ｂは、異方性パターン３００の別の実施形態を示す。図１Ａおよび１Ｂの異方性パターン３００は、表面の第２の方向１０２に沿った第２の周期性は持たない。
【００４５】
[0057]  図２は、第１の表面１００上の配向層の別の実施形態を示す。この配向層は、その異方性パターン３００が第１の表面１００の第２の方向１０２に沿って第２の周期性３０２を有することを除いては、図１Ａおよび１Ｂの配向層と同様である。第２の周期性の好ましい範囲としては、０．１ｎｍ〜５００μｍ、０．１ｎｍ〜１ｎｍ、０．５ｎｍ〜１ｎｍ、０．５ｎｍ〜５００μｍ、５０ｎｍ〜５００μｍが含まれ、より好ましくは５ｎｍ〜５００μｍである。第２の周期性は第１の周期性３０１と異なることが好ましい。また、図２に示されるように、２つの周期性の方向である２つ方向１０１および１０２は互いに異なる方向である。これら２つの方向は、図２にあるように互いに直交させることもできるし、図３にあるように互いに任意の角度にあってもよい。
【００４６】
[0058]  異方性パターンの表面フィーチャまたはトポグラフィは、０．１ｎｍ〜５００μｍの大きさを有する。本明細書で使用される「大きさ」との用語は、フィーチャの高さ、幅および長さを含むことができる。表面フィーチャは、３次元全て（高さ、幅、長さ）が上記範囲にあることが好ましい。あるいは、表面フィーチャは、１次元または２次元のみ上記大きさの範囲にあってもよい。例えば、溝のトポグラフィは、溝の幅および高さは上記範囲内であるが、長さは上記範囲を超える基板寸法に相当する寸法であってもよい。本明細書に記載される表面フィーチャは、第１の表面より高くすることも低くすることもできる。本明細書で使用される「高さ」との用語は、第１の表面から表面フィーチャの頂部までの距離、または第１の表面から表面フィーチャの谷部までの距離を意味する。図４は、例示的な配向膜の断面図であって、例示的なパターンのトポグラフィにおける高さおよび幅（寸法ｄ１およびｄ３）を示している。また、図４は、１つのフィーチャの終点から別のフィーチャの始点までの間隔ｄ２も示している。ｄ２は０〜５００μｍとすることができる。ｄ２の値がゼロである場合、表面フィーチャが互いに接触しているか、または重なり合っている可能性があることを意味するが、図３ａ〜ｃに示されるように、表面フィーチャ同士が接触する方向においてもいくらかの周期上の変化があり得る。図４は、第１の表面１００の一方向における周期性３０１も示している。図４では特定の形状のトポグラフィが示されているが、本明細書に開示される実施形態はこれらの形状に限定されることはなく、本分野で公知の他の形状を含むことができる。１つのパターン３００は、複数の形状のトポグラフィを持つことができる。さらに、図１〜４には１つのパターン３００のみを有する第１の表面が示されているが、第１の表面は、第１の表面の異なる領域に２以上のパターンを含むことができる。
【００４７】
[0059]  図１〜４の配向層は、電気光学デバイスに組み込むことが可能である。配向層は、ゼロ電界状態の間、ＬＣ材料の配向に影響を及ぼす。図５Ａに示されるように、本明細書に開示される配向層は、電気光学デバイスの基板４００の表面であってよい。また、他の実施形態では、配向層は、図５Ｂに示されるような電極５００の表面であってよい。さらに別の実施形態では、配向層は、図５Ｃに示されるようなデバイスの電極層または基板層より上に配置された別個の配向層６００であってもよい。電気光学デバイスは１以上の配向層を有してよい。好ましくは、２つの配向層が存在し、それらが液晶層に隣接して配置される。このことが配向層５００および８００を含む図５Ｃに示されている。ただし、配向層は、ＬＣ層と配向層との間に別の層が介在するように配置することもできる。
【００４８】
[0060]  本明細書に開示される配向層は、ＬＣ層内に顕著な配向を発生させることができる。これらのＬＣ層は、ネマティック層、コレステリック層、スメクティック層、ディスコティック層、およびブルー相の層を含むがこれらに限定されない。本明細書で使用される「顕著な配向」との表現は、ＬＣ分子内の配向秩序パラメータＳが絶対値０．３より大きいことを意味し、該パラメータは絶対値０．４より大きいことが好ましい。これらの配向層は、配向秩序パラメータが少なくとも０．５０である配向をネマティック液晶層に発生させることができるものであることが好ましい。
【００４９】
[0061]  本明細書に開示される配向層は、第１の表面の特性に応じて、剛性とすることも可撓性とすることもできる。
【００５０】
[0062]  いくつかの実施形態では、本明細書に開示される配向層と、該配向層のナノレベルおよびマイクロレベル構造のトポグラフィとは、インクジェット印刷によって作成することができる。別の実施形態では、これらをレーザ作用によって作成することができる。これらの方法について以下で説明する。
【００５１】
[0063]  インクジェット印刷とは、溶液分配技術であって、非接触で材料効率の高い処理が高い再現性をもって行われる点に特徴がある。
【００５２】
[0064]  インクジェット印刷によって作成される配向層の最終的な表面フィーチャは、その処理パラメータに強く依存する。これらのパラメータとしては、インクジェットのノズル径、液滴量、溶液および基板の温度、基板（またはインクジェット）の移動速度、ならびに基板および溶液の材料特性が含まれるがこれらに限定されない。材料特性としては、使用する溶液の性質、特に、使用する溶剤とその粘度、蒸気圧および表面張力；インク濃度または溶液濃度；および基板の性質（例えば、その濡れ性）が含まれるがこれらに限定されない。全体的に見て、最終的なトポグラフィは多くの要素の複雑な相互関係の結果である。当業者が本開示を見れば、これらのパラメータを用いて開示される表面フィーチャを容易に生成することができるだろう。
【００５３】
[0065]  一実施形態において、配向層は、第１の表面１００上に溶液２００を堆積させることによって作成される。第１の表面は、基板、電極、または電極もしくは基板上に配置された別個の層の第１の表面とすることができる。いくつかの実施形態では、上記溶液はインクである。図６に示されるように、いくつかの実施形態では、インクジェット印刷ノズル３０００からインクの液滴２０１を１滴ずつ吐出することによって堆積を行うことができる。ノズル径は液滴の大きさに影響を及ぼす。堆積がインク液滴の吐出である場合、インクジェットのノズル径は、吐出された液滴量、および基板表面上における吐出された液滴のその後の凝集とともに、形成される最終的な表面フィーチャを部分的に画定することになる。一実施形態において、ノズル径は５０ｎｍ〜５００μｍであり、好ましくは５０ｎｍ〜１μｍである。ただし、当業者が本開示を見れば、任意の好適なノズル径で開示される表面フィーチャを容易に生成することができるだろう。
【００５４】
[0066]  溶液は、第１の表面１００上に異方性パターン１６００が形成されるように、第１の表面１００上に堆積される。（隣り合う２つの溶液液滴の中心間距離として定義される）ドット間隔と、基板／インクジェット印刷ノズルの移動速度とは、形成される異方性パターンおよび異方性パターン内に存在する周期性に影響を及ぼすことになる。いくつかの実施形態では、第１の表面を静止状態に維持しながらノズルを移動させる。別の実施形態では、第１の表面１００を移動させる。
【００５５】
[0067]  図７ａ〜７ｃは、結果として得られる例示的な異方性パターンを示す。図７ａ〜７ｃに示されるように、堆積された溶液によって作り出された各異方性パターン１６００は、第１の表面の第１の方向１０１に周期性３０１を有し、第１の表面１００の第２の方向１０２に第２の周期性３０２を有する。第１および第２の周期性の好ましい範囲としては、０．１ｎｍ〜５００μｍ、０．１ｎｍ〜１ｎｍ、０．５ｎｍ〜１ｎｍ、０．５ｎｍ〜５００μｍ、５０ｎｍ〜５００μｍが含まれ、より好ましくは５ｎｍ〜５００μｍである。この当初の異方性パターン１６００は、結果として得られる異方性パターン付き配向層に影響を及ぼす。そのため、２つの周期性を有する異方性パターン１６００は、一方が他方よりも大きい異なる周期性を有してよい。こうすることで、異方性パターン１６００の凝固後、方向性のあるチャネル／溝が第１の表面１００内に形成され、該表面を配向層として使用することができるようになる。方向１０１および方向１０２は第１の表面のｘ軸およびｙ軸に平行とすることが
できる。あるいは、両者が互いに異なる方向である限り他の方向とすることもできる。いくつかの実施形態では、方向１０１および方向１０２は互いに直交してよい。図示されていないが、本明細書におけるいくつかの実施形態は、１つの方向１０１に１つの周期性３０１のみを有する異方性パターン１６００を含む。
【００５６】
[0068]  異方性パターン１６００を堆積させた後、異方性パターン３００を含む異方性パターン付き配向層を形成するために溶液を凝固させる。ここで、異方性パターン３００は、図１〜４に記載されるものと同様の特質を有する同様のものである。表面フィーチャは、０．１ｎｍ〜５００μｍの大きさであってよい。より小さい範囲であるとＬＣ配向の点で望ましい場合があり、したがって、その大きさは、０．１ｎｍ〜１ｎｍ、０．５ｎｍ〜１ｎｍ、０．５ｎｍ〜５００μｍ、５ｎｍ〜５００μｍが好ましく、５０ｎｍ〜５００μｍがより好ましい。本明細書において使用される「凝固させる」または「凝固した」との表現は、架橋、溶剤気化、これら２つの組み合わせ、あるいは本分野で公知のその他の方法を含む、溶液を固体に変化させるあらゆる方法を含む。
【００５７】
[0069]  一実施形態において、凝固させるステップは、異方性パターン付き配向層上に結果として得られる異方性パターン３００が当初の異方性パターン１６００とは異なるものになるように、異方性パターン１６００に変更を加えてもよい。例えば、いくつかの実施形態では、溶液２００は、凝固の際に溶液に凝集を生じさせるような粘度または表面張力特性を有してよい。さらに、第１の表面１００は、溶液２００の凝集に寄与する表面濡れ性を有してよい。図８ａ〜８ｃは、溶液が第１の表面上で凝固した後の例示的なトポグラフィを示す。これらのトポグラフィは、堆積された溶液の凝集を示している。図８ａ〜８ｃに示される最終的な異方性パターン３００は、図７ａ〜７ｃに示される堆積パターン１６００とは異なる。溶液の粘度、密度および濃度、インクおよび基板の温度、ならびに使用する溶剤の性質、特に、溶剤の蒸気圧および蒸発率によって、第１の表面上の最終的なパターンが決定されることになる。また、溶液によっては、凝固の際に紫外線照射または赤外線加熱によって追加的に焼成することが必要な場合もあり、そのような段階では、溶液の収縮が異方性パターン３００の最終的な形状に主要な役割を果たすことになる。
【００５８】
[0070]  いくつかの実施形態では、堆積された異方性パターン１６００と、異方性パターン付き配向層上の最終的な異方性パターン３００とが同じものになるように、異方性パターン３００を凝固させる。例えば、いくつかの実施形態では、溶液および基板の特性が凝集に寄与するものでなく、液滴は凝集しない。本明細書において使用される「変化」または「異なる」との表現は、パターンフィーチャの大きさおよび形状の変化を含む。凝集量または２つのパターン１６００とパターン３００の間の変化量にかかわらず、結果として得られる異方性パターン３００は、異方性パターン１６００に含まれる周期性のうちの少なくとも一部の構造を保持している。
【００５９】
[0071]  いくつかの実施形態では、パターンの化学的性質が、その上を覆うＬＣ分子の配向にも影響を及ぼす場合がある。したがって、上記方法に使用される溶液の種類が、最終的なパターンに影響を及ぼすだけでなく、ＬＣ層の分子とパターンの間の化学的相互作用によりＬＣ分子の配向にも影響を及ぼすことになる。例えば、アクリレートを含む溶液で作られたパターンが、テフロン（登録商標）を含む溶液から作られた同じパターンとは大きく異なるＬＣ配向を発生させる場合がある。アクリレートのパターンの場合、ＬＣ配向は、平面ＬＣ配向または低チルト角の平面ＬＣ配向となる可能性がもっとも高い。一方、テフロン（登録商標）のパターンでは、ホメオトロピックなＬＣ配向が発生することが予想される。本明細書に開示される方法に使用される溶液としては、例えば、共役ポリマー、アクリレート、ウレタン、オルガノシラン、エポキシ樹脂、アルコール、ケトン、アルデヒド、アルカン、アルケン、または塩素化溶剤等の、溶剤、界面活性剤および結合剤を含む溶液が挙げられるがこれらに限定されない。
【００６０】
[0072]  いくつかの実施形態では、パターンを堆積させるために使用される溶液は、金属、金属酸化物のナノ粒子、および／またはカーボンナノチューブを、単独で、または組み合わせて含んでよい。そのようなナノ粒子／ナノチューブは、その上を覆うＬＣ分子の配向をさらに促進し得るだけでなく、配向層の追加的特性、例えば、光回折、光操作（光線の焦点合わせまたは焦点はずれを含むがこれに限定されない）、または光散乱効果といった特性にも寄与し得る。ナノ粒子／ナノチューブは、インクジェット印刷条件と、その凝集挙動を調整することで、基板表面上の一定のパターン内に「秩序付け」られ得る。この秩序付けを図１２Ａおよび１２Ｂに示す。このようにして、上記方法で作成された配向層は、図１〜４に記載されるような異方性パターン付き配向層となる。
【００６１】
[0073]  いくつかの実施形態における方法では、第１の表面１００を図５Ｃに示されるような電気光学デバイスに組み込むためのステップをさらに含んでよい。このステップは、第１の基板４００を提供することと、この第１の基板より上に配置された第１の電極５００を提供することと、を含む。上記方法は、第１の電極５００より上に第１の表面１００を配置することと、この第１の表面より上に配置された液晶層７００を提供することと、この液晶層より上に配置された第２の表面１１００を提供することと、この第２の表面より上に配置された第２の電極９００を提供することと、第２の電極９００より上に配置された第２の基板１０００を提供することと、をさらに含み得る。本明細書において使用される「〜より上に配置された(disposed over)」との表現は、第１の表面と基板との間にいくつかの層が介在してもよいことを意味する。第２の表面１１００は、この第２の表面上に形成された第２の異方性パターン１３００を有する。第２の異方性パターン１３００は、異方性パターン３００と同様であり、第１の異方性パターン３００と同様に形成される。
【００６２】
[0074]  一実施形態において、図１〜４に記載される配向層はレーザ作用によって作成されてもよい。図１〜４に記載される、結果として得られる表面フィーチャは、第１の表面の材料特性と、レーザ処理のパラメータ（例えば、レーザパルス、レーザ出力およびレーザスキャン速度を含むがこれらに限定されない）とに強く依存し得る。全体的に見て、配向層の最終的なトポグラフィは、材料特性およびレーザパラメータを含むがこれらに限定されない多くの要素の複雑な相互関係の結果である。当業者が本開示を見れば、これらのパラメータを用いて開示される表面フィーチャを容易に生成することができるだろう。
【００６３】
[0075]  いくつかの実施形態では、図１〜４の異方性パターン付き配向層を作成するため、第１の表面１００にレーザエネルギーを照射することで表面フィーチャを有する第１の異方性パターン３００が形成される。このフィーチャの大きさは、０．１ｎｍ〜５００μｍである。より小さい範囲であるとＬＣ配向の点で望ましい場合があり、したがって、その大きさは、０．１ｎｍ〜１ｎｍ、０．５ｎｍ〜１ｎｍ、０．５ｎｍ〜５００μｍ、５０ｎｍ〜５００μｍが好ましく、５ｎｍ〜５００μｍがより好ましい。フィーチャの長さおよび幅の少なくとも一方が、０．１ｎｍ〜５０ｎｍの範囲、好ましくは０．５ｎｍ〜５０ｎｍの範囲であってよい。
【００６４】
[0076]  第１の表面は、基板の表面、電極の表面、または別個の層の表面とすることができる。
【００６５】
[0077]  レーザパルスおよびレーザビーム速度、ならびに／または配向層の並進移動が表面パターンに影響を及ぼし得る。レーザエネルギーは、２つの隣接するパルスとパルスの間の空間距離（space to space distance）（以下、「レーザパルス間隔」という）の態様で、第１の表面に照射される。レーザパルス間隔の好ましい範囲としては、０．１ｎｍ〜５００μｍ、０．１ｎｍ〜１ｎｍ、０．５ｎｍ〜１ｎｍ、０．５ｎｍ〜５００μｍ、５０ｎｍ〜５００μｍが含まれ、より好ましくは、５ｎｍ〜５００μｍである。こうすることで、結果として得られる配向層は、表面の面内の第１の方向１０１に第１の周期性３０１を有する異方性パターン３００を持つことになる。このことが図９に示されている。
【００６６】
[0078]  レーザエネルギーは、異方性パターン３００が第２の方向１０２に第２の周期性３０２をもつように照射することもできる。第２の周期性の好ましい範囲としては、０．１ｎｍ〜５００μｍ、０．１ｎｍ〜１ｎｍ、０．５ｎｍ〜１ｎｍ、０．５ｎｍ〜５００μｍ、５０ｎｍ〜５００μｍが含まれ、より好ましくは５ｎｍ〜５００μｍである。図９は、第１の表面１００内に形成された異なる異方性パターン３００の模式図である。これらのパターンのうちの一部は、第１の表面１００の面内の異なる２つの方向１０１および１０２に沿った２つの周期性３０１および３０２を持つ。２つの周期性は、第１の表面のｘ−ｙ軸に沿うものとして示されているが、第１の表面のｘ−ｙ軸に沿わない異なる方向の周期性とすることもできる。さらに、２つの方向は互いに直交しないものとすることもできる。これらの周期性と、第１の表面とレーザエネルギーの間の反応とによって、第１の表面内の最終的な異方性パターン３００が画定されることになる。図１〜４に開示される配向層を作り出すため、第１の周期性３０１と第２の周期性３０２とは異なっている。これにより、方向性のあるチャネル／溝が第１の表面１００内に形成される。ただし、本明細書中の実施形態は、第１の表面の一方向に沿った１つの周期性のみを有する異方性パターン３００を持つ配向層も含む。図９には、両方のタイプの異方性パターン３００が示されている。
【００６７】
[0079]  本明細書に開示される実施形態は、市販のあらゆるレーザまたはその他の好適なレーザを用いて実施することができ、第１の表面の材料に応じて、異なる性質のものとすることができ、異なる波長のガスレーザ、液体レーザ、または固体レーザとすることができる。このようなレーザとしては、ＮＤ：ＹＡＧ、Ａｒレーザ、ＣＯ2レーザが含まれるがこれらに限定されない。第１の表面の材料に対するレーザ作用は異なる性質のものとすることができ、例えば、材料の融解、材料の燃焼／気化、材料の硬化、および材料のエッチングがあるがこれらに限定されない。図８は、連続発光およびパルス発光の種々の市販レーザ（それらの動作波長を含む）の概要を表している。特有のレーザ線を持つレーザ種が波長バーの上部に示される一方、波長バーの下には、ある波長範囲で発光可能なレーザが示されている。各線およびバーの高さは、市販の最大出力／パルスエネルギーを表し、色はレーザ材料を体系的に表している。ほとんどのデータは、ウェーバーによる「Handbook of Laser Wavelengths」に基づく。
【００６８】
[0080]  いくつかの実施形態では、異方性パターンの化学的性質が、かかるパターンが形成された表面上でその上を覆うＬＣ分子の配向に大きな影響を及ぼし得る。パターンの化学的性質は、第１の表面の組成の影響を受ける。そのため、レーザエネルギーが照射される第１の表面１００は、ＩＴＯ，ＳｉＯ2、ＺｒＯ2およびＺｎＯ2を含むがこれらに限定されない無機材料で構成され得る。例えば、ＩＴＯ、またはＳｉＯ2、またはテフロン（登録商標）材料内に作られた同一のパターンが大きく異なるＬＣ配向を発生させる場合がある。ＩＴＯを含む第１の表面内にパターンが作られる場合、ＬＣ配向は、平面ＬＣ配向または低プレチルト角の平面ＬＣ配向となる可能性がもっとも高い。一方、テフロン（登録商標）のような材料を含む第１の表面内に同一のパターンが作られる場合、ホメオトロピックなＬＣ配向が予想される。例えば、一実施形態において、波長１０６４ｎｍのレーザビームがＩＴＯまたはＳＩＯ2からなる第１の表面上に照射され、方向性ある材料除去、すなわち材料エッチッグにより表面パターンが生成される。
【００６９】
[0081]  いくつかの実施形態では、第１の表面はポリマーで構成され得る。例えば、一実施形態において、（架橋により顕著な収縮を示す）アクリレートプレポリマーで構成された第１の表面上を波長３６５ｎｍのレーザビームでスキャンし、異方的架橋／収縮／皺加工すなわち、方向性のある材料硬化）によって方向性のある表面フィーチャが生成される。さらに、レーザビームを直線偏光させて、「方向性のある反応性」を有する第１の表面材料内に、より広範な範囲の方向性のあるフィーチャを生成することができる。さらに別の実施形態では、強出力レーザを使用して、第１の表面の材料を燃焼／蒸発させることで異方性パターン３００を作り出すこともできる。理論的には、あらゆる材料からなる表面／基板にインクジェット法を適用することができる。溶液と基板材料との相互作用によって、さまざまな表面フィーチャが可能である。レーザ法では、基板材料とレーザビームとの相互作用には一定のタイプがある。例えば、ポリアクリレート基板またはポリカーボネート基板は１０６４ｎｍのレーザビームとはあまり相互作用を起こさないが、これら２つの基板はインクジェット印刷法とともに使用できる。インクジェットとレーザの両方のタイプの方法に適用可能な材料もあり、例えば、金属／導体の表面がある。しかし、同じ基板材料の上に２つの方法で作成された最終的に得られるパターンは異なるものとなる場合があり、その結果として、異なるＬＣ配向、つまり、異なる配向秩序パラメータをもたらす場合がある。
【００７０】
[0082]  いくつかの実施形態では、レーザは、連続レーザとすることもパルスレーザとすることもできる。連続レーザの場合、第１の表面上でのレーザビームをさまざまなスキャンスピードとすること、静止状態のレーザビームの下で第１の表面をさまざまな態様で並進移動させること、あるいは、レーザビームと第１の表面の両方をさまざまな態様で相互に並進移動させることが可能である。パルスレーザの場合、所望の異方性パターン３００が生成されるように、レーザ強度（パルス強度／出力）、パルス周波数およびレーザスキャンスピードを変更することができる。また、パルスレーザの場合、レーザ、第１の表面、またはその両方を並進移動させることが可能である。
【００７１】
[0083]  いくつかの実施形態では、第１の表面１００は、金属または金属酸化物のナノ粒子およびカーボンナノチューブを、単独で、または組み合わせてさらに含んでよい。レーザとナノ粒子／ナノチューブとの間の相互作用は、レーザと周辺材料／マトリックスとの間の相互作用とは異なる場合がある。レーザ処理条件を調整することで、図１２Ａおよび１２Ｂに示されるように、ナノ粒子／ナノチューブを含む第１の表面材料内において多様なパターンが可能となる。そのようなナノ粒子／ナノチューブは、その上を覆うＬＣ分子の配向をさらに促進し得るだけでなく、配向層の追加的特性、例えば、光回折性、光操作性（光線の焦点合わせまたは焦点はずれを含むがこれに限定されない）および光散乱効果といった特性にも寄与し得る。
【００７２】
[0084]  この方法は、第１の表面１００を図５Ｃに示されるような電気光学デバイスに組み込むためのステップをさらに含んでよい。このステップは、第１の基板４００を提供することと、この第１の基板より上に配置された第１の電極５００を提供することと、を含む。上記方法は、第１の電極５００より上に第１の表面１００を配置することと、第１の表面より上に配置された液晶層７００を提供することと、この液晶層より上に配置された第２の表面１１００を提供することと、この第２の表面より上に配置された第２の電極９００を提供することと、第２の電極９００より上に配置された第２の基板１０００を提供することと、を含むことができる。本明細書において使用される「〜より上に配置された(disposed over)」との表現は、第１の表面と基板との間にいくつかの層が介在してもよいことを意味する。第２の表面１１００は、この第２の表面上に形成された第２の異方性パターン１３００を有する。第２の異方性パターン１３００は、異方性パターン３００と同様であり、第１の異方性パターン３００と同様に形成される。
【００７３】
モデル化
[0085]  非制限的な例示として、１０６４ｎｍのレーザビームで、スキャン速度４００ｍｍ／ｓ、周波数２０ｋＨｚでＩＴＯ層に作成された表面パターンを図１０Ａ〜１０Ｃに示す。図１０Ａ〜１０Ｃに示されるように、良好なパターン再現性がある。ＩＴＯ層におけるレーザエッチング作用によって約２０ｎｍの溝深さが達成された。結果として得られた配向層は第１の表面の水平方向に７０μｍの周期性を有する。溝がスキャン方向に沿って顕著な周期性を示さない程度に、十分接近したレーザパルスであった。
【００７４】
[0086]  図１０Ａ〜１０Ｃに示される表面パターンを、ＬＣ配向性能に関してさらにテストした。このため、二色性色素（ディスパースの赤１）で低濃度にドープされた厚さ７ミクロンのネマティックＬＣセルを用意した。市販のネマティックＬＣ（ＭＤＡ−９８−１６０２、Ｍｅｒｃｋ社）を０．３〜０．５ｗｔ％の二色性色素（ディスパースの赤１、Ｓｉｇｍａ・Ａｌｄｒｉｃｈ社）でドープした後、このＬＣを、（図４に示されるもののように）レーザエッチングを行ってパターン形成したＩＴＯ層を含む基板を用いて用意しておいた空のＬＣセルに注入した。空のＬＣセルに、色素でドープしたネマティックＬＣを、ＬＣ結晶を透明化させる温度を超える温度で充填し、その後、ゆっくりと室温まで冷却した。ＬＣ配向の品質を評価するため、二色性色素（ディスパースの赤１）が周辺のロッド状ＬＣ分子と同様に配向していると仮定して、このセルについて色素の偏光吸光度を記録した。図１１は、ネマティックＬＣにドープされた色素の偏光吸収スペクトルである。ネマティックなホスト内における色素の配向により、色素の偏光スペクトルＡparallelおよびＡperpendicular（Ａparallel＝配向方向に平行な方向における色素の吸光度、Ａperpendicular＝配向方向に直交する方向における色素の吸光度）に違いが見られた。さらに、このセルの配向秩序パラメータＳを以下の式に従って算出した。
【数１】
2016507090.tif 000003
（上記式において、Ｒは二色比であり、Ａparallelは配向方向に平行な方向における色素の吸光度であり、Ａperpendicularは配向方向に直交する方向における色素の吸光度である。）この配向層は、配向秩序パラメータＳが０．５５という高い数値をもって表される非常に良好なＬＣ配向を達成した。
【図１Ａ】
2016507090.tif 000004
【図１Ｂ】
2016507090.tif 000005
【図２】
2016507090.tif 000006
【図３】
2016507090.tif 000007
【図４（ａ）】
2016507090.tif 000008
【図４（ｂ）】
2016507090.tif 000009
【図４（ｃ）】
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【図４（ｄ）】
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【図４（ｅ）】
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【図４（ｆ）】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８】
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【図９】
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【図１１】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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