專利名稱：延遲膜、延遲膜的制造方法以及顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用液晶材料的延遲膜、制造延遲膜的方法以及使用這種延遲膜的顯不器。
背景技術(shù)：
近年來，允許三維顯示的顯示器的開發(fā)已取得進(jìn)展。作為三維顯示系統(tǒng)，例如，如 在USP5，686，975中所述的，例如，已經(jīng)提出了一種系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，在顯示器的屏幕上顯 示供用戶的右眼的圖像和供用戶的左眼的圖像，并且配戴一副偏光眼鏡的用戶可以觀看這 些圖像。通過在允許二維顯示的顯示器(例如，陰極射線管顯示器、液晶顯示器、或者等離 子顯示器)的正面設(shè)置圖案化的延遲膜來獲得該系統(tǒng)。為了控制進(jìn)入右眼的光和進(jìn)入左眼 的光的偏振狀態(tài)，在這種延遲膜中，有必要在顯示器的像素級處形成延遲的圖案或者光軸。例如，在專利文獻(xiàn)1和專利文獻(xiàn)2中，已經(jīng)提出了通過利用光刻膠(photoresist) 等部分地圖案化液晶材料或者延遲材料來形成上述延遲膜的技術(shù)。然而，在這種技術(shù)中，處 理步驟的數(shù)量較大，因此，難以制造低成本的延遲膜。從而，在專利文獻(xiàn)3中，已經(jīng)提出了通 過利用光定向膜(photo-alignment film)執(zhí)行圖案化形成來形成延遲膜的技術(shù)。更具體 地，在基板上形成光定向膜，然后，通過偏振紫外線來圖案化光定向膜。之后，用具有可聚合 性的液晶材料(下文中，稱作液晶單體)涂覆圖案化的光定向膜，以使液晶分子在期望的方 向上定向。然后，通過用紫外線照射來使液晶單體聚合，從而形成延遲膜。而且，在液晶顯 示器中，經(jīng)常使用通過在聚酰亞胺定向膜上進(jìn)行摩擦處理(ubbing process)來執(zhí)行圖案化 的技術(shù)。現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 :USP5, 686，975專利文獻(xiàn)2 :USP5, 327，285專利文獻(xiàn)3 日本專利第3881706號

發(fā)明內(nèi)容
然而，在使用專利文獻(xiàn)3中所述的光定向膜的技術(shù)中或者在聚酰亞胺定向膜上進(jìn) 行摩擦處理的技術(shù)中，存在一個問題在于在定向膜中出現(xiàn)光吸收或者著色而使透光率下 降，從而導(dǎo)致光使用效率下降的問題。而且，在使用光定向膜的技術(shù)中，在圖案形成期間有 必要利用偏振紫外線局部照射光定向膜，所以存在處理步驟增加的問題。鑒于前述情況，本發(fā)明的目的是提供一種可通過簡單工藝制造并且能夠防止光使 用效率下降的延遲膜、一種制造該延遲膜的方法以及一種顯示器。本發(fā)明的延遲膜包括基板，在其表面上具有在特定方向上延伸的多個凹槽；以 及延遲層，與該基板的表面相接觸設(shè)置，并且包括液晶材料，該液晶材料沿著多個凹槽的延 伸方向被定向，并被聚合。在本發(fā)明的實(shí)施例中的基板為板狀或者膜狀基底，并且該基板可以具有在這種基底上層壓任何其他樹脂層等的結(jié)構(gòu)。在根據(jù)本發(fā)明的延遲膜中，可聚合液晶材料沿著設(shè)置在基板的表面上的多個凹槽 的延伸方向被定向，從而延遲膜的光軸基于凹槽的延伸方向而形成，并且表現(xiàn)出相差特性。 在這種情況中，由于將延遲層與基板的表面相接觸設(shè)置，即，由于在延遲層和基板之間的界 面的周圍沒有設(shè)置光定向膜或者用于摩擦的定向膜，所以減少了在界面周圍的光損耗。本發(fā)明的顯示器包括光源；顯示單元，基于來自光源的光進(jìn)行顯示；第一偏光器 和第二偏光器，分別被設(shè)置在顯示單元的光源側(cè)和顯示側(cè)上；以及根據(jù)本發(fā)明的上述延遲 膜，被設(shè)置在第一偏光器和第二偏光器中的一個或者兩個的光發(fā)射側(cè)上。制造本發(fā)明的延遲膜的方法包括以下步驟在基板的表面上形成在特定方向上延 伸的多個凹槽；利用具有聚合性的液晶材料涂覆基板的其上形成有多個凹槽的表面，以使 將液晶材料與基板的表面相接觸設(shè)置；以及使液晶材料聚合。在根據(jù)本發(fā)明的制造延遲膜的方法中，利用具有聚合性的液晶材料涂覆基板的其 上形成有多個凹槽的表面，從而液晶分子通過凹槽的形狀根據(jù)凹槽的延伸方向被定向。之 后，使上述液晶材料聚合以確定液晶分子的定向狀態(tài)。另外，在根據(jù)本發(fā)明的延遲膜和制造延遲膜的方法中，多個凹槽可以包括在第一 方向上延伸的多個第一凹槽和在與第一方向垂直的第二方向上延伸的多個第二凹槽。這 時，包括多個第一凹槽的第一凹槽區(qū)域和包括多個第二凹槽的第二凹槽區(qū)域可以均為帶 狀，并且被交替地設(shè)置。在根據(jù)本發(fā)明的延遲膜和制造延遲膜的方法中，通過將延遲層與具有多個凹槽的 基板的表面接觸設(shè)置由基板上的凹槽來將聚合液晶材料定向，即，沒有配置光定向膜或者 用于摩擦的定向膜。從而，與使用上述定向膜的情況相比，允許減少在基板和延遲層之間的 界面的周圍的光損耗。因此，可以通過簡單的工藝來制造延遲膜，并且可防止光使用效率的 下降。而且，在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的顯示器中，將上述延遲膜設(shè)置在顯示單元的光源側(cè)或 者顯示側(cè)上，所以，在將延遲膜用作(例如)用于使用偏光眼鏡或者視角補(bǔ)償膜進(jìn)行立體觀 看的延遲膜的情況中，可獲得明亮顯示。


圖1為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的延遲膜的簡要結(jié)構(gòu)的示圖。圖2為在圖1中的延遲膜的變形的截面圖。圖3為用于描述延遲膜的具體結(jié)構(gòu)的示意圖。圖4為用于描述延遲膜的具體結(jié)構(gòu)的示意圖。圖5為用于描述制造基板的方法的示圖。圖6為由圖5中的方法所制造的基板的截面圖。圖7為用于制造圖2中所示的基板的裝置的簡要結(jié)構(gòu)的示圖。圖8為由圖7中的方法所制造的基板的截面圖。圖9為描述使用由圖5或者圖7中的方法所制造的基板來制造延遲膜的方法的示 圖。圖10為根據(jù)比較實(shí)例的延遲膜的簡要結(jié)構(gòu)的示圖。圖11為描述制造圖10中所示的延遲膜的方法的示圖。
圖12為在按照圖11的步驟制造延遲膜的方法的步驟的示圖。圖13為根據(jù)變形1的延遲膜中的基板的俯視圖。圖14為示出根據(jù)變形2的延遲膜的簡要結(jié)構(gòu)的截面圖。圖15為描述制造圖14中所示的延遲膜的方法的示圖。圖16為在按照圖15的步驟制造延遲膜的方法中的步驟的示圖。圖17為示出根據(jù)變形3的延遲膜的簡要結(jié)構(gòu)的截面圖。圖18為描述制造圖17中所示的延遲膜的方法的示圖。圖19為示出根據(jù)變形4的延遲膜的簡要結(jié)構(gòu)的截面圖。圖20為示出根據(jù)變形5的延遲膜的簡要結(jié)構(gòu)的截面圖。圖21為示出用在根據(jù)變形6的制造延遲膜的方法中的模子(mold)的平面結(jié)構(gòu)的 示意圖。圖22為描述制造在圖21中所示的模子的方法的實(shí)例的示圖。圖23為描述制造模子的方法的另一實(shí)例的示圖。圖24為描述根據(jù)變形7的制造模子的方法的示圖。圖25為圖24中的平板和在圖24中的磨輪的旋轉(zhuǎn)軸之間的關(guān)系的示圖。圖26為描述制造根據(jù)變形8的模子的方法的示圖。圖27為在圖26中的輥和磨輪的旋轉(zhuǎn)軸之間的關(guān)系的示圖。圖28為當(dāng)制造根據(jù)變形9的模子時所使用的磨輪的簡要結(jié)構(gòu)的示圖。圖29為描述制造根據(jù)變形9的模子的方法的示圖。圖30為當(dāng)制造根據(jù)變形10的模子時所使用的超短脈沖激光的光束點(diǎn)強(qiáng)度分布的 示圖。圖31為掃描圖30中的光束點(diǎn)的過程的實(shí)例的示圖。圖32為掃描光束點(diǎn)的過程的另一實(shí)例的示圖。圖33為當(dāng)制造根據(jù)變形10的模子時所使用的裝置的實(shí)例的示圖。圖34為當(dāng)制造根據(jù)變形10的模子時所使用的裝置的另一實(shí)例的示圖。圖35為在圖33和圖34中的裝置中的掃描光束點(diǎn)的過程的實(shí)例的示圖。圖36為在圖33和圖34中的裝置中的掃描光束點(diǎn)的過程的另一實(shí)例的示圖。圖37為在通過超短脈沖激光形成的圖案區(qū)域中的不均勻表面的示圖。圖38為在通過電子束光刻等形成的圖案區(qū)域中的不平坦表面的示圖。圖39為在圖37中的不平坦表面上形成的液晶分子的定向的示圖。圖40為在圖38中的不平坦表面上所形成的液晶分子的定向的示圖。圖41為被圖37和圖38中的不平坦表面衍射的示圖。圖42為在圖37中的不平坦表面上的被衍射的光的DFT分析結(jié)果的示圖。圖43為在圖38中的不平坦表面上的被衍射的光的DFT分析結(jié)果的示圖。圖44為根據(jù)應(yīng)用實(shí)例1的顯示器的簡要結(jié)構(gòu)的截面圖。圖45為在圖44中所示的顯示器的層壓結(jié)構(gòu)的示意圖。圖46為根據(jù)應(yīng)用實(shí)例1的另一實(shí)例的延遲膜和偏光器的示意圖。圖47為根據(jù)應(yīng)用實(shí)例2的顯示器的簡要結(jié)構(gòu)的截面圖。圖48為在圖47中所示的顯示器的層壓結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖49為根據(jù)應(yīng)用實(shí)例3的顯示器的簡要結(jié)構(gòu)的截面圖。圖50為用于在實(shí)例2中的轉(zhuǎn)印的模子的表面的放大圖。圖51為用于制造根據(jù)實(shí)例4的延遲膜的裝置的簡要結(jié)構(gòu)的示圖。
具體實(shí)施例方式下文中，將參照附圖詳細(xì)描述優(yōu)選實(shí)施例。將按以下順序給出描述。1.實(shí)施例(延遲區(qū)域的光軸與條紋方向成+45°和-45°的實(shí)例)2.變形1(延遲區(qū)域的光軸與條紋方向成0°和+90°的實(shí)例)3.變形2 (根據(jù)液晶材料改變延遲膜的延遲的實(shí)例)4.變形3 (根據(jù)液晶材料及其厚度改變延遲區(qū)域的延遲的實(shí)例)5.變形4 (僅在基板表面的部分區(qū)域中形成延遲層的實(shí)例)6.變形5(僅在基板表面中的一個方向上形成延遲區(qū)域的光軸的實(shí)例)7.變形6 (通過在其端部層壓具有研磨標(biāo)記的金屬薄板來形成用于轉(zhuǎn)印的模子的 凹槽的實(shí)例)8.變形7(通過利用磨輪傾斜旋轉(zhuǎn)進(jìn)行處理來形成用于轉(zhuǎn)印的模子的凹槽的實(shí) 例)9.變形8 (通過使用切割工具進(jìn)行處理來形成用于轉(zhuǎn)印的模子的凹槽的實(shí)例)10.變形9 (通過凹槽的壓轉(zhuǎn)印來形成用于轉(zhuǎn)印的模子的凹槽的實(shí)例)11.變形10 (通過超短脈沖激光來形成用于轉(zhuǎn)印的模子的凹槽的實(shí)例)12.應(yīng)用實(shí)例1 (3D顯示器)13.應(yīng)用實(shí)例2 (用于二維顯示的顯示器)14.應(yīng)用實(shí)例3 (用于二維顯示的半透射顯示器)15.實(shí)例1 (利用通過電子束光刻法形成的抗蝕劑層來形成凹槽的實(shí)例)16.實(shí)例2 (利用通過超短脈沖激光所形成的平板模子來形成凹槽的實(shí)例)17.實(shí)例3 (利用由與在實(shí)例2中所使用的材料不同的材料制成的基板來形成凹槽 的實(shí)例)18.實(shí)例4 (利用通過超短脈沖激光所形成的模輥來形成凹槽的實(shí)例)19.實(shí)例5 (利用由與在實(shí)例2中所使用的材料不同的材料制成的基板來形成凹槽 的實(shí)例)延遲膜10的結(jié)構(gòu)圖I(A)示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的延遲膜10的截面結(jié)構(gòu)的實(shí)例。圖I(B)為 從其表面看去的圖I(A)中的基板11的示圖。在延遲膜10中，凹槽區(qū)域IlA和IlB的圖案 形成在基板11的表面上，延遲層12與基板11接觸形成。例如，基板11由諸如塑料的熱塑性材料，更具體地，聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸 酯、聚苯乙烯等制成。而且，在將延遲膜10用于稍后將描述的偏光眼鏡型三維顯示器的情 況下，基板11中的相位差最好盡可能小，所以基板11最好由無定形環(huán)烯聚合體、脂環(huán)族丙烯酸酯樹脂(alicyclic acrylic resin)或者降冰片烯基樹脂制成。例如，基板11的厚度 為30 μ m 500 μ m。在本實(shí)施例中，與通過使用與相關(guān)技術(shù)中一樣的定向膜來定向液晶分 子的情況不同，高溫度下的熱處理是沒有必要的，所以可使用比玻璃材料等更容易處理的便宜的塑料材料。 例如，基板11可以具有單層結(jié)構(gòu)或者多層結(jié)構(gòu)。在基板11具有多層結(jié)構(gòu)的情況 下，例如，如在圖2中所示，基板11具有兩層配置，其中樹脂層32形成在基底31的表面上。 在這種情況下，樹脂層32與日本專利第3881706號中的光定向膜或者聚酰亞胺定向膜不 同，在樹脂層32中很難出現(xiàn)光吸收或者著色。作為樹脂層32，例如，可以使用丙烯酸固化樹 月旨。另外，圖2舉例說明了在基板11的最外層中所形成的樹脂層32中形成上述凹槽區(qū)域 IlA和IlB的圖案的情況。例如，凹槽區(qū)域IlA和IlB以帶狀交替地設(shè)置在基板11的表面上。例如，凹槽區(qū) 域IlA和IlB的帶寬度等于顯示器(稍后將描述)中的像素間距的寬度。凹槽區(qū)域IlA均 包括設(shè)置的多個凹槽111a，并且該多個凹槽Illa沿著共同方向dl延伸。凹槽區(qū)域IlB均 包括設(shè)置的多個凹槽111b，并且該多個凹槽Illb沿著共同方向d2延伸。而且，方向dl和 d2彼此垂直。然而，在該實(shí)施例中，方向dl和d2分別相對于凹槽區(qū)域IlA和IlB的帶的方 向S形成-45°和+45°的角。在本說明書中，“垂直”不僅意味著“完全垂直”，而且意味著 由諸如制造誤差和變化多種因素所導(dǎo)致的“基本垂直”。通過以帶狀交替設(shè)置延遲區(qū)域12a和12b來形成延遲層12。延遲區(qū)域12a和12b 與上述凹槽區(qū)域IlA和IlB分別相對設(shè)置，并且具有彼此不同的相差特性。更具體地，設(shè)置 延遲區(qū)域12a和12b的預(yù)定延遲值，在延遲區(qū)域12a中，在凹槽區(qū)域IlA中的凹槽Illa的 延伸方向dl為光軸，并且在延遲區(qū)域12b中，在凹槽區(qū)域IlB中的凹槽Illb的延伸方向d2 為光軸。在該實(shí)施例中，延遲區(qū)域12a和12b具有彼此不同的光軸方向，并且具有彼此相等 的絕對延遲值。在這種情況下，參照圖3和圖4㈧及圖4 (B)，下文中，將詳細(xì)描述凹槽區(qū)域1IA和 IlB以及延遲層12的結(jié)構(gòu)。圖3為在凹槽區(qū)域IlA和延遲區(qū)域12a之間的界面周圍的狀態(tài) 實(shí)例的示意性透視圖。圖4(A)和圖4(B)分別為在圖3中的界面周圍的俯視圖和截面圖。 除凹槽Illa和Illb的延伸方向以外，凹槽區(qū)域IlA和凹槽區(qū)域IlB具有相同的結(jié)構(gòu)，所以 下文中，將作為實(shí)例描述凹槽區(qū)域UA0在凹槽區(qū)域IlA中，例如，每個凹槽Illa均具有字母V的截面形狀。換句話說，整 個凹槽區(qū)域IlA的截面形狀為鋸齒形。例如，通過使用模子進(jìn)行轉(zhuǎn)印來集體形成具有這種 形狀的凹槽111a，稍后將對該模子進(jìn)行描述。例如，延遲層12包括經(jīng)聚合的聚合體液晶材料。S卩，在延遲層12中，液晶分子120 的定向狀態(tài)是確定的。作為聚合體液晶材料，使用基于相變溫度(液晶各向同性相)、液晶 材料的折射率波長色散特性、粘性、處理溫度等所選擇的材料。然而，就透明性而言，該材料 優(yōu)選地包括作為聚合基的丙烯?；蛘呒谆；?。而且，優(yōu)選地，使用在聚合官能團(tuán)和 液晶骨架之間沒有亞甲基間隔(methylene spacer)的材料，因?yàn)樵摬牧显谔幚砥陂g允許降 低用于定向處理的溫度。例如，延遲層12的厚度為0. Iym 10 μ m。另外，在延遲層12包 括經(jīng)聚合的聚合體液晶材料的情況下，延遲層12沒有必要僅由經(jīng)聚合的聚合體液晶材料 制成，并且延遲層12可以在其一部分中包括未聚合的液晶單體，因?yàn)橥ㄟ^稍后將描述的定 向處理(熱處理)，在與液晶分子120(存在于未聚合的聚合體液晶單體周圍)的定向方向 相同的方向上包括在延遲層12中的未聚合的液晶單體被定向，未聚合的液晶單體與那些 聚合體液晶材料具有相同的定向特性。
凹槽區(qū)域IlA和延遲區(qū)域12a之間的界面周圍的液晶分子120的長軸沿著凹槽 Illa的延伸方向dl被定向。而且，延遲區(qū)域12a的上部(未示出)中的液晶分子120也沿 著方向dl被定向以跟隨延伸區(qū)域12a的下部中的液晶分子120的方向。S卩，液晶分子120 的定向由凹槽區(qū)域IlA中在方向dl上延伸的凹槽Illa的形狀來控制，從而設(shè)置延遲區(qū)域 12a的光軸。而且，在上述延遲層12中，通過調(diào)節(jié)延遲區(qū)域12a和12b的材料或者厚度來設(shè)置 延遲層12的延遲值。在基板11具有相位差的情況下，優(yōu)選地，考慮基板11中的相位差來 設(shè)置延遲層12的延遲值。在該實(shí)施例中，延遲區(qū)域12a和12b由具有相同厚度的相同材料 制成，從而如上所述，延遲區(qū)域12a和12b的絕對延遲值彼此相等。制造延遲膜10的方法 接下來，下文中，將描述制造上述延遲膜10的方法。首先，將描述通過熱轉(zhuǎn)印方法 來制造基板11的情況，然后，將描述通過所謂的2P成型方法(光聚合使用光固化的成型 方法)來制造基板11的情況。之后，將描述制造具有通過上述方法所制造的基板11的延 遲膜10的方法。圖5示出了通過熱轉(zhuǎn)印方法制造基板11的過程。如圖5所示，凹槽區(qū)域IlA和 IlB的圖案形成在基板11的表面上。此時，基板11可以具有單層結(jié)構(gòu)或者多層結(jié)構(gòu)(例 如，樹脂層形成在基底的表面上的兩層結(jié)構(gòu))。此時，例如，通過使用模輥112的轉(zhuǎn)印來集體 形成凹槽區(qū)域IlA和11B，模輥上形成有凹槽區(qū)域IlA和IlB的反圖案(reverse patter)。 更具體地，將由上述材料所制成的基板11加熱至接近玻璃相變溫度(glass-transition temperature)，并且緊靠加熱的基板11的表面按壓模輥112。然后，使基板11冷卻，并且 將模輥112與基板11分離，從而，在基板11的整個表面上形成了凹槽區(qū)域IlA和11B。從 而，如圖6中所示，在基板11的表面上以帶狀交替地形成了凹槽區(qū)域IlA和11B。作為上述模輥112的材料，例如，可以使用諸如NiPJH (Cu)或者不銹鋼的金屬材 料、石英、硅、碳化硅、藍(lán)寶石、金剛石等。例如通過用切割工具進(jìn)行切割、各種光刻方法的任 何一種等，在由這種材料所制成的基底的表面上形成反圖案，然后繞著輥卷起基底來形成 模輥112。另外，在通過利用切割工具進(jìn)行切割來形成反轉(zhuǎn)圖案的情況中，作為模輥112的 材料，優(yōu)選地，使用MP。而且，作為用于轉(zhuǎn)印的模子，可以使用如在實(shí)施例中所述的具有輥 形狀的模輥112，或者可以使用板狀模子。然而，具有輥形狀的模子的使用使得在大規(guī)模生 產(chǎn)中的提高了生產(chǎn)率。圖7示出了用于通過2P成型方法制造基板11的裝置的實(shí)例。在2P成型方法中， 例如，基底涂覆有可通過紫外線或者電子束固化的樹脂材料以形成樹脂層，然后，將具有凹 槽區(qū)域的反圖案的模子緊靠著形成的樹脂層進(jìn)行按壓。之后，將諸如紫外線或者電子束的 能量射線施加于樹脂層以固化該樹脂層，從而將在模子上的圖案轉(zhuǎn)印至樹脂層的表面。下 文中，將描述在圖7中所示的制造裝置的結(jié)構(gòu)和通過該制造裝置制造基板11的方法。在圖7中所示的制造裝置包括纏繞輥(winding roll) 200、導(dǎo)輥(guide roll)220、230、250 和 260、壓送輥(nip roll) 240、模輥(mold roll) 112、卷繞輥(take-up roll) 270、出料設(shè)備(dischargingdevice)280以及紫外線照射設(shè)備290。在這種情況中，將 膜狀基底31同心地纏繞在纏繞輥200的周圍，纏繞輥200提供基底31。從纏繞輥200抽出 的基底31依次到達(dá)導(dǎo)輥220、導(dǎo)輥230、壓送輥240、模輥112、導(dǎo)輥250以及導(dǎo)輥260，然后，由卷繞輥270來卷繞基底31。導(dǎo)輥220和230將由纏繞輥200提供的基底31引導(dǎo)至壓送輥240。壓送輥240緊靠著模輥112按壓由導(dǎo)輥230提供的基底31。模輥112設(shè)置在距離 壓送輥240預(yù)定的距離處。凹槽區(qū)域IlA和IlB的反圖案形成在模輥112的圓周表面上。 導(dǎo)輥250從模輥112去除纏繞在模輥112的周圍的基底31。而且，導(dǎo)輥260將由導(dǎo)輥250 分離的基底31引導(dǎo)至卷繞輥270。出料設(shè)備280設(shè)置在距離與從纏繞輥200所提供的基 底31的與導(dǎo)輥230相接觸的部分預(yù)定距離處。出料設(shè)備280將復(fù)合材料32A滴在基底31 上。如必要，通過將諸如光聚合引發(fā)劑(photopolymerization initiator)的添加劑添加 至通過紫外線或者電子束固化的液態(tài)樹脂材料來形成復(fù)合材料32A。紫外線照射設(shè)備290 將紫外線施加給從纏繞輥200所提供的基底31的已穿過壓送輥240并且與模輥112相接 觸的部分。通過具有這種結(jié)構(gòu)的制造裝置來形成基底11。更具體地，首先，將從纏繞輥200抽 出的基底31經(jīng)由導(dǎo)輥220引導(dǎo)至導(dǎo)輥230，然后，由出料設(shè)備280將復(fù)合材料32A滴在基底 31上。由壓送輥240緊靠著模輥112 (其間有基底31)的圓周表面按壓從出料設(shè)備280所 落下的復(fù)合材料32A。從而，復(fù)合材料32A與模輥112的圓周表面緊密接觸而沒有間隙，形 成在模輥11的圓周表面上的不平坦形狀被轉(zhuǎn)印至復(fù)合材料32A。然后，從紫外線照射設(shè)備290將紫外線UV施加于復(fù)合材料32A。從而，使包括在復(fù) 合材料32A中的樹脂材料聚合以形成樹脂層32，形成在模輥112的圓周表面上的不平坦形 狀被轉(zhuǎn)印至該樹脂層。最后，通過導(dǎo)輥250使基底31與模輥112分離，然后，基底31經(jīng)過導(dǎo) 輥260由卷繞輥270卷繞。因此，形成了在基底31的表面上具有樹脂層32的基板11 (參 照圖8)。另外，在基底31由不允許紫外線UV穿過的材料制成的情況下，模輥112可以由允 許紫外線UV穿過的材料(例如，石英)制成，并且可以從模輥112的內(nèi)部將紫外線UV施加 于復(fù)合材料32A。接下來，下文中，將描述制造具有通過上述方法所制造的基底11的延遲膜10的方法。圖9 (A)和圖9 (B)示出了制造具有基板11的延遲膜10的步驟。圖9㈧和圖9(B) 舉例說明了使用通過2P成型方法所制造的基板11的情況。如在圖9㈧中所示，通過利用 諸如輥涂機(jī)通過在基板11的表面上(其上形成了凹槽區(qū)域IlA和IlB的圖案)進(jìn)行涂覆 來形成包括液晶單體的液晶層12-1。這時，作為液晶層12-1，使用在聚合官能團(tuán)和液晶骨 架之間沒有亞甲基間隔的高分子化合物，以在室溫附近呈現(xiàn)向列相(nematic phase)，從而 降低在稍后步驟中的定向處理中的加熱溫度。這時，如果有必要，在液晶層12-1中，則可以使用用于溶解液晶單體的溶劑、聚合 引發(fā)劑、聚合抑制劑(polymerization inhibitor)、表面活性劑、勻染劑(leveling agent) 等。對溶劑并沒有特別地限制，但是作為溶劑，優(yōu)選使用具有溶解液晶單體的高溶解性、具 有在室溫下的低蒸汽壓力并且在室溫下抗蒸發(fā)的溶劑。在室溫下具有抗蒸發(fā)的溶劑的實(shí)例 包括1-甲氧基-2-乙酰氧基丙烷(l-methoxy-2-acetoxypropane, PGMEA)、甲苯、甲乙酮 (MEK)、甲基異丁基酮(MIBK)等，因?yàn)楫?dāng)使用在室溫下容易蒸發(fā)的溶劑時，在通過涂覆形成 液晶層12-1之后溶劑的蒸發(fā)速度太快，從而，在溶劑蒸發(fā)以后形成的液晶單體容易未定向 (misaligned)。即使以等于或者高于在液晶相和各向同性相之間的相變溫度的溫度下對液晶層12-1進(jìn)行加熱的定向處理(稍后將進(jìn)行描述)，往往難以校正液晶單體的未定向，然 后，液晶層12-1逐漸冷卻。接下來，執(zhí)行通過涂覆在基板11的表面上形成的液晶層12-1的液晶單體的定向 (加熱)處理。在等于或者高于液晶單體的相變溫度的溫度下進(jìn)行加熱處理，或者在使用 溶劑的情況下，在等于或者高于溶劑變干的溫度，例如，50°C 130°C，的溫度下進(jìn)行該加熱 處理。然而，對溫度上升速率、保溫溫度(holding temperature)、時間、溫度下降速度等進(jìn) 行控制是很重要的。例如，在使用通過在1-甲氧基-2-乙酰氧基丙烷(PGMEA)中以52°C 的相變溫度溶解液晶單體以使液晶單體的固體含量為30襯％而形成的液晶層12-1的情況 下，首先，在等于或者高于液晶單體的相變溫度(52°C )，例如，大約70°C，的溫度下對液晶 層12-1進(jìn)行加熱并且允許溶劑蒸發(fā)，并且將該溫度保持大約幾分鐘。
在這種情況中，在液晶單體和通過上一步驟涂覆有液晶單體的襯底之間的界面中 產(chǎn)生了剪應(yīng)力(shear stress)，從而，由于由流動所導(dǎo)致的定向(流動定向)或者由壓力 所導(dǎo)致的定向(力定向)，液晶分子可以在不期望的方向(unintended direction)上被定 向。進(jìn)行上述加熱過程以暫時取消在這種不期望的方向上被定向的液晶單體的定向狀態(tài)。 因此，在液晶層12-1中，對溶劑進(jìn)行蒸發(fā)，并且僅留下液晶單體，液晶單體的狀態(tài)為各向同 性相。之后，將液晶層12-1以約1°C /min 5°C /min的速率緩慢冷卻至例如47°C的稍 微低于相變溫度(52°C)的溫度。因此，液晶層12-1的溫度降至等于或者低于相變溫度，從 而液晶單體根據(jù)在基板11的表面上形成的凹槽區(qū)域IlA和IlB的圖案被定向。即，液晶單 體沿著凹槽Illa和Illb的延伸方向dl和d2被定向。接下來，如在圖9(B)中所示，例如，將紫外線UV施加于經(jīng)受定向處理的液晶層 12-1以使液晶單體聚合。另外，這時，處理溫度通常典型地在室溫附近，但是可以將處理溫 度提高至等于或者低于相變溫度的溫度以調(diào)節(jié)延遲值。而且，不僅可以使用紫外線UV，而 且可以使用加熱、電子束等。然而，當(dāng)使用紫外線UV時，處理比較簡單。從而，沿著方向dl 和d2確定了液晶分子120的定向狀態(tài)以形成延遲區(qū)域12a和12b。從而，完成圖2中所示 的延遲膜10。另外，可以通過在圖7中所示的制造裝置來制造圖3、圖4A和4B中所示的延遲膜 10。更具體地，首先，將從纏繞輥200抽出的基底31 (樹脂層32可以形成或者不形成在其 上)經(jīng)由導(dǎo)輥220引導(dǎo)至導(dǎo)輥230，然后，將包括液晶單體的復(fù)合材料32A從出料設(shè)備280 滴在基底31上。由壓送輥240緊靠著模輥112 (其間具有基底31)的圓周表面按壓從出料 設(shè)備280滴下的包括液晶單體的復(fù)合材料32A。從而，復(fù)合材料32A與模輥112的圓周表 面緊密接觸而沒有間隙以將在模輥112的圓周表面上形成的不平坦形狀轉(zhuǎn)印至復(fù)合材料 32A。之后，紫外線照射設(shè)置290將紫外線UV施加于復(fù)合材料32A。從而，使包括在復(fù)合材 料32A中的液晶單體聚合，所以將液晶單體轉(zhuǎn)換為在形成在模輥112的圓周表面上的不平 坦形狀的延伸方向上被定向的聚合體液晶，在模輥112的圓周表面上形成該不平坦形狀。 最后，由導(dǎo)輥250將基底31與模輥112分離，然后，基底31經(jīng)由導(dǎo)輥260由卷繞輥270卷 繞。因此，形成了如圖3、圖4A以及圖4B中所示的具有包括在其表面上的聚合體液晶材料 (液晶分子120)的延遲區(qū)域的基板11。另外，包括液晶單體的復(fù)合材料32A可以包括任何 其他樹脂材料。
接下來，將描述延遲膜10以及制造延遲膜10的方法的功能和效果。延遲膜10的功能在延遲膜10中，當(dāng)光從基板11的背面或者延遲層12的表面進(jìn)入延遲區(qū)域12a和 12b時，獲得了偏光狀態(tài)根據(jù)延遲區(qū)域12a和12b的相差特性而改變的射出光。這時，延遲 區(qū)域12a和12b例如由具有相同厚度的相同材料制成，并且在延遲區(qū)域12a和12b中的液 晶分子120分別沿凹槽Illa和Illb的延伸方向dl和d2上被定向。因此，在延遲區(qū)域12a 和12b中，延遲區(qū)域12a和12b的光軸分別在方向dl和d2上被定向，并且延遲區(qū)域12a和 12b具有的相差特性，在該相差特性中其絕對延遲值彼此相等。現(xiàn)在，作為比較實(shí)例，將參照圖10㈧和圖10⑶描述在其上通過使用定向膜形成 相差特性的圖案的延遲膜100。在延遲膜100中，定向膜102A和102B以帶狀交替地設(shè)置在 基板101上，延遲層103設(shè)置在定向膜102A和102B上。定向膜102A和102B分別具有彼 此垂直的定向控制方向(alignment control direction) dl和d2。在延遲層103中，形成 具有不同相差特性的延遲區(qū)域103a和103b以便分別與定向膜102A和102B的圖案對應(yīng)。 定向膜102A和102B的實(shí)例包括經(jīng)受摩擦的水平聚酰亞胺定向膜、垂直聚酰亞胺定向膜、傾 斜蒸發(fā)的SiO、光定向膜、LB膜等。在使用這種定向膜102A和102B的情況下，通過定向膜 102A和102B產(chǎn)生了光吸收或者著色而導(dǎo)致透射率下降，從而產(chǎn)生光損耗而導(dǎo)致光使用效 率下降。另一方面，在所述實(shí)施例中，延遲層12與基板11的表面接觸。即，在延遲層12和 基板11之間的界面附近沒有設(shè)置以上述方式導(dǎo)致光吸收或者著色的定向膜，所以消除了 由定向膜所導(dǎo)致的光損耗。另外，在具有上述相差特性的延遲膜10以(例如)偏光器方式使用的情況下，設(shè) 置延遲膜10以便偏光器的光軸和上述方向dl之間以及偏光器的光軸和上述方向d2之間 的角度為45°。而且，上述延遲膜10適合作為(例如)用于用偏光眼鏡觀看獲得立體感的三維顯 示器的延遲膜。制造延遲膜10的方法的功能而且，在制造延遲膜10的方法中，當(dāng)通過涂覆在其上形成有凹槽區(qū)域IlA和IlB 在基板11的表面來形成液晶層12-1時，液晶單體通過界面與界面的作用沿著基板11的凹 槽Illa和Illb的延伸方向被定向。之后，使上述液晶層12-1聚合以確定液晶分子的定向 狀態(tài)。現(xiàn)在，作為比較實(shí)例，將參照圖11㈧ 圖Il(C)和圖12㈧及圖12⑶描述制造 圖10(A)和10(B)所示的延遲膜100的方法。將作為實(shí)例描述將選自上述定向膜的光定向 膜用作定向膜102A和102B的情況。首先，如圖Il(A)所示，通過在由玻璃材料等制成的基板101上進(jìn)行涂覆來形成光 定向膜102，并且干燥光定向膜102。然后，如在圖Il(B)中所示，通過使用光掩膜104將偏 振紫外線UVl僅施加于選擇的區(qū)域以形成定向膜102B。之后，如在圖Il(C)中所示，將偏振 紫外線UV2施加于整個表面以形成定向膜102A。從而，在基板101上形成定向膜102A和 102B的圖案。接下來，如在圖12(A)中所示，通 過在圖案化的定向膜102A和102B上進(jìn)行涂覆來 形成包括液晶單體的液晶層103-1。之后，在預(yù)定溫度下進(jìn)行加熱處理以便穩(wěn)定液晶單體的定向。最后，如圖12(B)所示，通過用紫外線UV照射來使液晶單體聚合以形成延遲膜100。 然而，在使用這種定向膜102A和102B的制造方法中，為了形成定向膜102A和 102B的圖案，有必要用偏振紫外線UVl和UV2進(jìn)行局部照射。即，通過單張進(jìn)給系統(tǒng) (sheet-fed system)來完成圖案形成，所以增加了處理步驟。而且，在使用偏振紫外線照射 裝置的技術(shù)中，難以擴(kuò)大延遲膜100的規(guī)模，并且延遲膜100制造成本很高。另一方面，在所述實(shí)施例中，基板11由塑料材料制成，并且緊靠著基板11的表面 按壓模子，從而轉(zhuǎn)印凹槽區(qū)域IlA和IlB的圖案。因此，可集體地并且容易地形成凹槽區(qū)域 IlA和11B，所以與使用上述定向膜的情況相比較，允許減少處理步驟。而且，在所述實(shí)施例 中，在使用熱轉(zhuǎn)印的情況中，沒有必要使用紫外線照射裝置，所以容易擴(kuò)大延遲膜10規(guī)模， 并且延遲膜10制造成本較低。而且，通過在基板11的表面上進(jìn)行涂覆來形成液晶層12-1，然后，在等于或者高 于液晶單體的相變溫度的溫度來進(jìn)行加熱處理，從而可更精確地控制液晶單體的定向。另 外，如上所述以相對低溫度來進(jìn)行加熱處理，所以即使將塑料材料用于基板11，也不容易產(chǎn) 生變形和扭曲(warpage)。當(dāng)以這種方式將塑料材料用于基板11時，提高了可用性，并且降 低了成本，所以允許大規(guī)模生產(chǎn)。另外，在用于典型液晶顯示器等的定向膜(例如，經(jīng)受摩擦的聚酰亞胺定向膜) 中，必需很強(qiáng)的錨固力(anchoring force)，因?yàn)樵陲@示區(qū)域中，通過施加電壓來使液晶 分子傾斜以進(jìn)行顯示，當(dāng)沒有施加電壓時，有必要使液晶分子再次返回其初始的液晶定 向狀態(tài)。然后，為了提供這種強(qiáng)錨固力，有必要在200°C或者以上的燃燒溫度(firing temperature)對聚酰亞胺定向膜進(jìn)行加熱。因此，在將諸如塑料材料的熱塑性樹脂用于基 板的情況中，基板可能變形或者扭曲。而且，在以下摩擦處理中還可能產(chǎn)生由于基板的變形 或者扭曲所導(dǎo)致的故障。另一方面，在所述實(shí)施例中的延遲膜10中，液晶單體最后通過紫外線等聚合，所 以與上述顯示器不同，不需要強(qiáng)錨固力。即，在通過紫外線固化之前，僅維持定向狀態(tài)的這 種程度的錨固力是有必要的。因此，如上所述，僅有必要根據(jù)液晶單體的相變溫度或者溶劑 變干的溫度在相對低的溫度下進(jìn)行加熱處理，所以即使使用塑料材料，在延遲膜10中也不 會產(chǎn)生任何特殊問題。如上所述，在所述實(shí)施例中，將延遲層12設(shè)置為與基板11的表面(在該表面上形 成有凹槽區(qū)域IlA和11B)相接觸，并且沒有使用光定向膜、用于摩擦的定向膜等，液晶分子 120通過在基板11表面上的凹槽區(qū)域IlA和IlB被定向。從而，允許在基板11和延遲層 12之間的界面周圍的光損耗減少。因此，通過簡單處理可制造延遲膜10，并且可防止光使 用效率的降低。而且，在所述實(shí)施例中，在基板11具有單層結(jié)構(gòu)的情況下，允許光使用效率被最 大化。此外，在所述實(shí)施例中，此外在基板11具有兩層結(jié)構(gòu)(其中，樹脂層32形成在基底 31的表面上)的情況下，在樹脂層32中很難產(chǎn)生光吸收或者著色，所以可以允許光使用效 率的下降被最小化。接下來，將參照附圖描述實(shí)施例的變形。在以下描述中，與根據(jù)上述實(shí)施例的延遲 膜10 —樣，相同的組件由相同的數(shù)字表示，并且沒有進(jìn)一步描述。變形1 變形5為延遲 膜10的結(jié)構(gòu)的變形，變形6 變形10為制造延遲膜10的方法的變形。在變形1 變形5中，舉例說明了使用具有單層結(jié)構(gòu)的基板11的情況，但是可以使用具有多層結(jié)構(gòu)(例如，樹脂層形成在基底的表面上的兩層結(jié)構(gòu))的基板11。(變形1)圖13示出了從表面?zhèn)瓤慈サ母鶕?jù)變形1的延遲膜的基板13。在該變形中，除在基 板13的表面上形成的凹槽區(qū)域13A和13B的結(jié)構(gòu)以外，延遲膜具有與根據(jù)上述實(shí)施例的延 遲膜10的結(jié)構(gòu)相同的結(jié)構(gòu)。例如，凹槽區(qū)域13A和13B以帶狀交替地設(shè)置在基板13的表面上。每個凹槽區(qū)域 13A包括沿著共同方向d3延伸的多個凹槽130a，并且每個凹槽區(qū)域13B包括沿著共同方向 d4延伸的多個凹槽130b。而且，方向d3和d4彼此垂直。然而，在該實(shí)施例中，方向d3和 d4分別相對于凹槽區(qū)域13A和13B的帶方向S形成0°和90°的角度。與在上述實(shí)施例中 的凹槽Illa和Illb的情況一樣，凹槽130a和130b均具有(例如)字母V的截面形狀。形成了包括延遲區(qū)域(未示出)的延遲層，該延遲區(qū)域具有分別與這種凹槽區(qū)域 13A和13B相對應(yīng)的不同相差特性。即，與基板13的表面接觸并且分別在方向d3和d4上 具有光軸的延遲區(qū)域以帶狀交替形成。而且，在該變形中，延遲層由與上述實(shí)施例中的延遲 層12的液晶材料相同的液晶材料制成，并且延遲區(qū)域由具有相同厚度的相同材料制成。從 而，延遲區(qū)域具有其中其絕對延遲值彼此相等的相差特性，并且其光軸分別在方向d3和d4 上被定向。而且，當(dāng)制造根據(jù)變形的延遲膜時，在形成凹槽區(qū)域13A和13B的步驟中，僅有必 要緊靠著基板13的表面按壓模輥(在模輥上形成了凹槽區(qū)域13A和13B的反圖案)以進(jìn) 行轉(zhuǎn)印，并且其他步驟與在根據(jù)上述實(shí)施例的延遲膜10中的步驟相同。如在變形中的情況下，凹槽區(qū)域13A和13B中的凹槽130a和130b的延伸方向d3 和d4可以為與帶方向S平行或者垂直。因此，在凹槽區(qū)域中的凹槽的延伸方向可以相互垂 直，延伸方向與帶方向S形成的角度并且沒有特別地限制。在該變形中的延遲膜與偏光器 結(jié)合使用的情況下，設(shè)置延遲膜以便方向d3和偏光器的透射軸(transmission axis)方向 之間以及方向d4和偏光器的透射軸方向之間形成的角度為45°。(變形2)圖14示出了根據(jù)變形2的延遲膜的截面結(jié)構(gòu)。除延遲層14的結(jié)構(gòu)以外，根據(jù)該 變形的延遲膜與根據(jù)上述實(shí)施例的延遲膜10具有相同的結(jié)構(gòu)。例如，延遲層14包括經(jīng)聚合的聚合體液晶材料。S卩，在延遲層14中，液晶分子120 的定向狀態(tài)是確定的。作為聚合體液晶材料，可以使用與在上述實(shí)施例中的延遲層12相同 的材料。然而，在該變形中，將延遲層14設(shè)置為延遲區(qū)域14a和14b的絕對延遲值彼此不 同。更具體地，每個延遲區(qū)域14a由包括第二液晶層141的單層膜制成，而每個延遲區(qū)域 14b由包括第一液晶層140和第二液晶層141的層壓膜制成。第一液晶層140和第二液晶 層141包括彼此不同的液晶材料。例如，按照以下步驟來制造上述延遲膜。首先，如圖在15(A)中所示，通過在凹槽 區(qū)域IlA和IlB上的整個表面上進(jìn)行涂覆來形成包括液晶單體的液晶層140-1，然后，通過 使用光掩膜110將紫外線UV僅施加于與凹槽區(qū)域IlB相對的區(qū)域。而且在該變形中，通過 涂覆來形成液晶層140-1，然后，在施加紫外線UV以前，與上述定向處理一樣，進(jìn)行將液晶 層140-1加熱至等于或者高于液晶層140-1的相變溫度的處理。從而，僅在與凹槽區(qū)域IlB相對的區(qū)域(延遲區(qū)域14b)中使液晶層140-1聚合。之后，如在圖15(B)中所示，清理基板 11的表面，從而，僅在與凹槽區(qū)域IlB相對的區(qū)域(延遲區(qū)域14b)中形成第一液晶層140。接下來，如圖16(A)所示，通過在基板11(其上形成了第一液晶層140)的整個表 面上進(jìn)行涂覆來形成包括液晶單體的液晶層141-1，然后，與上述定向處理一樣，進(jìn)行將液 晶層141-1加熱至等于或者高于液晶層141-1的相變溫度的處理。之后，如在圖16(B)中 所示，當(dāng)將紫外線UV施加于基板11的整個表面時，使液晶層141-1聚合以形成第二液晶層 141。因此，完成了圖14中所示的延遲膜。 在該變形中，在與基板11的表面接觸形成的延遲區(qū)域14a和14b中，其光軸分別 通過凹槽區(qū)域IlA和IlB在方向dl和d2上形成。因此，可獲得與在上述實(shí)施例中同樣的 效果。另一方面，延遲區(qū)域14a和14b的材料彼此不同，所以延遲區(qū)域14a和14b的延遲值 彼此不同。延遲區(qū)域可以由彼此不同的液晶材料制成。從而，可任意調(diào)節(jié)每個延遲區(qū)域的 延遲值。(變形3)圖17示出了根據(jù)變形3的延遲膜的截面結(jié)構(gòu)。在該變形中，除延遲層15的結(jié)構(gòu) 以外，延遲膜具有與根據(jù)上述實(shí)施例的延遲膜10相同的結(jié)構(gòu)。延遲層15由與在上述實(shí)施例中的延遲層12相同的材料制成。然而，在該變形中， 延遲區(qū)域15a和15b分別包括由具有不同厚度的不同材料所制成的液晶層151和150。例 如，可通過以下步驟制造這種延遲膜。首先，如圖在18(A)中所示，與在變形2的情況中一 樣，僅在與凹槽區(qū)域IlB相對的區(qū)域(延遲區(qū)域15b)中形成液晶層150，然后，通過在基板 11的整個表面上進(jìn)行涂覆來形成包括液晶單體的液晶層151-1。之后，與上述定向處理一 樣進(jìn)行加熱處理。接下來，如在圖18(B)中所示，通過使用光掩膜110將紫外線UV僅施加 與與凹槽區(qū)域IlA相對的區(qū)域(延遲區(qū)域15a)以使部分液晶層151-1聚合。最后，清理基 板11的表面，從而僅在延遲區(qū)域15a中形成液晶層151以完成在圖17中所示的延遲膜。如在該變形的情況下，在延遲層15中，延遲區(qū)域15a和15b可以由具有不同厚度 的不同材料制成。甚至在這種結(jié)構(gòu)中，仍可獲得與在上述實(shí)施例相同的效果，并且可任意調(diào) 節(jié)每個延遲區(qū)域的延遲值。(變形4)圖19示出了根據(jù)變形4的延遲膜的截面結(jié)構(gòu)。在該變形中，除延遲層16的結(jié)構(gòu) 以外，延遲膜具有與根據(jù)上述實(shí)施例的延遲膜10相同的結(jié)構(gòu)。延遲膜16由與在上述實(shí)施例中的延遲層12的材料相同的材料制成。然而，在該變 形中，僅在基板11上選擇的區(qū)域(例如，延遲區(qū)域16b)中形成液晶層?？赏ㄟ^通過在基板 11的整個表面上進(jìn)行涂覆形成包括液晶單體的液晶層、并且執(zhí)行與上述定向處理一樣的加 熱處理、然后將紫外線UV僅施加于與凹槽區(qū)域IlB相對的區(qū)域(延遲區(qū)域16b)來制造這 種延遲膜。如在該變形的情況下，在延遲層16中，可以僅在延遲區(qū)域16b中局部地形成液晶 層。甚至在這種結(jié)構(gòu)中，可獲得基本上與在上述實(shí)施例等同的效果。(變形5)圖20㈧示出了根據(jù)變形5的延遲膜20的截面結(jié)構(gòu)。圖20⑶示出了從表面?zhèn)?看去的基板17。在延遲膜20中，凹槽區(qū)域17A的圖案形成在基板17的表面上，并且延遲膜18接觸基板17的表面形成。然而，在該變形中，凹槽區(qū)域17A形成在基板17的整個表 面上。凹槽區(qū)域17A包括沿著一個方向dl延伸的多個凹槽170a。如上所述，凹槽區(qū)域的圖案沒有必要在基板17的表面上的以帶狀形成。如上所 述，例如，在上述實(shí)施例中描述的延遲膜適合作為3D顯示器的組件，但是在該變形中的延 遲膜20不僅可適用于上述3D顯示器的組件而且可適用于(例如)二維顯示的典型顯示器 的視角補(bǔ)償膜(viewing angle compensation film)(例如，稍后將描述的A板)。(變形6)
圖21示意性地示出了在根據(jù)變形6的制造延遲膜的方法中當(dāng)將每個凹槽區(qū)域的 圖案轉(zhuǎn)印至基板時所使用的模子210的平面結(jié)構(gòu)。例如，圖案區(qū)域210A和210B在模子210 的表面上交替地設(shè)置。在圖案區(qū)域210A和210B中，形成凸起和凹陷，該凸起和凹陷形成了 延遲膜10的凹槽區(qū)域IlA和IlB的反圖案，并且凸起(凹陷)的延伸方向dl和d2彼此垂 直。在該變形中，通過單個模子的結(jié)合來形成這種模子210的圖案區(qū)域210A和210B。作為形成這種模子210的方法，例如，如在圖22(A)中所示，準(zhǔn)備具有厚度等于圖 案區(qū)域210A的寬度的多塊薄金屬板310A和具有厚度等于圖案區(qū)域210B的寬度的多塊薄 金屬板310B。在每塊薄金屬板310A的一端形成圖案區(qū)域210A，并且在每塊薄金屬板310B 的一端形成圖案區(qū)域210B。接下來，如在圖22(B)中所示，交替地層壓薄金屬板310A和薄 金屬板310B以使將圖案區(qū)域210A和210B設(shè)置在共同的平面中。因此，形成了根據(jù)變形的 模子210。例如，通過以下步驟來形成薄金屬板310A和310B。首先，如圖在23(A)中所示，準(zhǔn) 備由層壓多塊薄金屬板311 (其厚度等于圖案區(qū)域210A的寬度)而形成的層壓板312。這 時，作為薄金屬板311，例如，使用具有0. 3mm厚度的SUS薄板，并且包括在層壓板312中的 薄金屬板311的數(shù)量為10。接下來，如在圖23(B)中所示，將層壓板312夾置在鋼板320之 間以固定層壓板312，然后，如通過在圖23 (B)中的箭頭A所示，移動磨輪以使條紋與層壓 板312的一側(cè)表面形成+45°以形成研磨軌跡。而且，如在圖23(B)中的箭頭B所示，移動 磨輪以使條紋與層壓板312的另一側(cè)表面形成-45°以形成研磨軌跡。這時，作為磨輪，采 用使用顆粒尺寸約為#1000 #3000的氧化鋁基研磨劑的磨輪。在研磨以后，包括在層壓 板312中的多塊薄金屬板311的偶數(shù)薄金屬板311保持不動，而旋轉(zhuǎn)奇數(shù)薄金屬板311。更 具體地，如圖23(C)所示，旋轉(zhuǎn)奇數(shù)薄金屬板311，以便將在其上形成有研磨軌跡以使條紋 成-45°的表面(圖案區(qū)域210A)和在其上形成有研磨軌跡以使條紋成+45°的表面((圖 案區(qū)域210B))設(shè)置在共同的平面中。當(dāng)用以上述方式形成的模子210制造延遲膜10時， 可以確認(rèn)的是，液晶分子120在通過研磨所形成的條紋方向上被定向。(變形7)在根據(jù)變形7的制造延遲膜的方法中，通過使用凝固的研磨劑(fixed abrasives)或者疏松的研磨劑(loose abrasives)進(jìn)行研磨而形成的研磨軌跡來形成在 圖21中所示的模子210的圖案區(qū)域210A和210B。例如，如在圖24中所示，在一個方向Dl上滑動未經(jīng)處理的平板350，并且盤形磨輪 340繞著與磨輪340的法線平行的軸AX2旋轉(zhuǎn)。這時，如圖在25 (A)中所示，使磨輪340傾 斜以使中心軸AX2以+45°與方向Dl相交，并且緊靠著平板350的頂部表面(頂部表面的 非磨光區(qū)域)按壓形成在磨輪340的圓周表面上的研磨表面以形成研磨軌跡。而且，如在圖25(B)中所示，使磨輪340傾斜以使中心軸AX2以-45°與方向Dl相交，并且緊靠著平板 350的頂部表面(頂部表面的非磨光區(qū)域)按壓形成在磨輪340的圓周表面上的研磨表面 以形成研磨軌跡。這時，作為磨輪，采用使用顆粒大小約為#1000 #3000的氧化鋁基研磨 劑的磨輪。當(dāng)利用以這種方式形成的模子210 (經(jīng)受研磨的板)來制造延遲膜10時，可以 確認(rèn)的是，液晶分子120在通過研磨所形成的條紋的方向上被定向。而且，例如，當(dāng)在輥上形成圖案區(qū)域210A和210B時，可以使用以下步驟。S卩，如在 圖26中所示，未經(jīng)處理的輥330圍繞著輥330的中心軸AXl旋轉(zhuǎn)，而盤狀磨輪340繞著與 磨輪340的法線平行的軸AX2的旋轉(zhuǎn)。這時，如在圖27(A)中所示，使磨輪340傾斜以使中 心軸AX2以+45°與中心軸AXl相交，并且緊靠著輥330的圓周表面(圓周表面的非磨光區(qū) 域)按壓形成在磨輪340的圓周表面上的研磨表面以形成研磨軌跡。而且，如在圖27(B) 中所示，使磨輪340傾斜以使中心軸AX2以-45°與中心軸AXl相交，并且緊靠著輥330的 圓周表面(圓周表面的非磨光區(qū)域)按壓在形成磨輪340的圓周表面上的研磨表面以形成 研磨軌跡。這時，磨輪340的研磨表面的寬度可以為與圖 案區(qū)域210A和210B的寬度相對 應(yīng)的寬度?？衫靡赃@種方式形成的模子210 (經(jīng)受研磨的輥)制造延遲膜10。(變形8)在根據(jù)變形8的制造延遲膜的方法中，通過利用切割工具(未示出)的切割處理 來形成在圖21中所示的模子210的圖案區(qū)域210A和210B。利用切割工具切割模子材料的 表面以形成亞微米級細(xì)小凹槽。為了形成圖案，在分別與模子材料的表面的圖案區(qū)域210A 和210B相對應(yīng)的區(qū)域中形成具有不同角度的凹槽。例如，在(例如)Ni-P電鍍表面上以 250nm間距形成具有字母V截面形狀的凹槽。當(dāng)利用以這種方式所形成的模子210來制造 延遲膜10時，可以確認(rèn)的是，液晶分子120在凹槽的方向上被定向。(變形9)在根據(jù)變形9的制造延遲膜的方法中，通過使用模子進(jìn)行壓力轉(zhuǎn)印來形成在圖21 中所示的模子210的圖案區(qū)域210A和210B，在模子上形成有與圖案區(qū)域210A和210B的凸 起和凹陷相對應(yīng)的凹槽。例如，如在圖28(A)中所示，準(zhǔn)備盤狀模子360，在該盤狀模子上多個凹槽361在以 +45°與模子360的圓周表面的延伸方向相交的方向上延伸。接下來，如在圖29中所示，未 經(jīng)處理的輥330繞著輥330的中心軸AXl旋轉(zhuǎn)，而盤狀模子360繞著與模子360的法線平 行的軸AX3旋轉(zhuǎn)。這時，使模子360旋轉(zhuǎn)以使軸AX3與中心軸AXl平行，并且模子360和輥 330具有相同的圓周速度(circumferential velocity)。然后，緊靠著輥330的圓周表面 (圓周表面的非磨光區(qū)域)按壓模子360，從而，通過壓力將模子360的凹槽361轉(zhuǎn)印至輥 330。而且，如在圖28(B)中所示，準(zhǔn)備盤狀模子370，在該盤狀模子上形成在以-45°與 模子370的圓周表面的延伸方向相交的方向上延伸的多個凹槽371。接下來，如在圖29中 所示，未經(jīng)處理的輥330圍繞輥330的中心軸AXl的旋轉(zhuǎn)，而盤狀模子370圍繞與模子370 的法線平行的軸AX3的旋轉(zhuǎn)。這時，使模子370旋轉(zhuǎn)以使軸AX3與中心軸AXl平行，并且模 子370和輥330具有相同的圓周速度。然后，緊靠著輥330的圓周表面(圓周表面的非磨 光區(qū)域)按壓模子370，從而，通過壓力將模子370的凹槽371轉(zhuǎn)印至輥330。以這種方式，利用具有所形成的圖案區(qū)域210A和210B的輥330制造延遲膜10。
(變形10)在根據(jù)變形10的制造延遲膜的方法中，通過使用具有1皮秒(10_12秒)或者更小 的脈沖寬度的超短脈沖激光，即，所謂的飛秒激光，通過在(例如)諸如SUS、Ni、Cu、Al或 者Fe等金屬上繪制圖案來形成在圖21中所示的模子210的圖案區(qū)域210A和210B。這時，通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)置激光波長、重復(fù)頻率(recurrencefrequency)、脈寬、光束點(diǎn) 形狀、偏振、施加于樣品的激光強(qiáng)度、激光掃描速率等來形成具有期望的凸起和凹陷的圖案 區(qū)域210A和210B。而且，將激光束的偏振設(shè)置為線性偏振，并且將激光束的偏振方向角設(shè) 置為與凸起(凹陷)的延遲方向dl和d2垂直的方向。例如，用于激光處理的激光波長為800nm。然而，用于激光處理的激光波長可以為 400nm、266nm等?？紤]到處理時間，重復(fù)頻率最好較大，但是即使重復(fù)頻率為1000Hz或者 2000Hz，處理仍是允許的。脈寬最好較窄，并且優(yōu)選地，約為200飛秒(10_15秒) 1皮秒 (10_12秒)。優(yōu)選地，施加于模子的激光束的光束點(diǎn)為矩形形狀。例如，可以利用孔徑或者 圓柱透鏡等來進(jìn)行光束點(diǎn)的成形(參照圖33和圖34)。而且，例如，如在圖30中所示，光束點(diǎn)的強(qiáng)度分布最好盡可能地均勻，因?yàn)槠谕?成在模子上的諸如凸起或者凹陷的深度的面內(nèi)分布(in-plane distribution)盡可能地均 勻。如在圖30中所示，在光束點(diǎn)尺寸LxXLy，并且激光掃描方向?yàn)閥方向的情況下，由要處 理的圖案區(qū)域的寬度來確定Lx。例如，如在圖31中所示，尺寸Lx可以大致等于圖案區(qū)域 210A的尺寸，或者如在如圖32中所示，尺寸Lx可以約為圖案區(qū)域210A的尺寸的一半，從 而可以通過兩次掃描來形成圖案區(qū)域210A。除此之外，尺寸Lx可以為圖案區(qū)域210A的1/ N(N為自然數(shù))，從而可以通過N次掃描來形成圖案區(qū)域210A?？梢酝ㄟ^平臺速率(stage rate)、激光強(qiáng)度、重復(fù)頻率等來大致確定Ly，例如，Ly約為30 μ m 500 μ m。下文中，將詳細(xì)描述形成模子210的技術(shù)。圖33和圖34示出了用在激光處理中 的光學(xué)配置的實(shí)例。圖33示出了在形成平板模子的情況下的光學(xué)配置的實(shí)例，而圖34示 出了在形成輥形模子的情況下的光學(xué)配置的實(shí)例。激光器主體400為由Cyber laser Inc所制造的IFRIT (產(chǎn)品名稱)。激光波長 為800nm，重復(fù)頻率為1000Hz，以及脈寬為220fs。激光器主體400發(fā)出在垂直方向上線偏 振的激光束。因此，在激光器主體400中，通過波片(wave plate) 410 ( λ/2波片)來旋轉(zhuǎn) 偏振方向以獲得在期望方向上的線偏振。而且，在該裝置中，通過使用具有矩形開口的孔徑 420輸出激光束的一部分，因?yàn)榧す馐膹?qiáng)度分布為高斯分布，所以通過僅使用在分布中心 的區(qū)域來獲得具有均勻面內(nèi)強(qiáng)度分布的激光束。而且，在該裝置中，激光束通過彼此垂直的 兩個圓柱透鏡430被縮小以具有期望的光束尺寸。當(dāng)處理平板350時，以恒定速率移動線性平臺(linear stage) 4400例如，如在圖 35中所示，僅順序掃描圖案區(qū)域210A，然后，順序掃描圖案區(qū)域210B。圓括號內(nèi)的參考標(biāo) 號表示掃描順序。在使用這種掃描方法的情況下，在掃描圖案區(qū)域210A期間和掃描圖案區(qū) 域210B期間沒有必要改變波片410的角度。因此，僅當(dāng)完成對圖案區(qū)域210A的處理時有 必要改變波片410的角度，然后，開始對圖案區(qū)域210B的處理。
而且，例如，如在圖36中所示，可以交替掃描圖案區(qū)域210A和210B。在使用這種 掃描方法的情況中，當(dāng)從對圖案區(qū)域210A的處理切換至對圖案區(qū)域210B的處理時和當(dāng)從 對圖案區(qū)域210B的處理切換至對圖案區(qū)域210A的處理時，有必要改變波片410的角度以改變偏振方向。當(dāng)處理輥330時，取代移動線性平臺440，僅有必要旋轉(zhuǎn)輥330。當(dāng)進(jìn)行對輥330的處理時利用激光束的掃描順序與當(dāng)進(jìn)行對平板350的處理時的利用激光束的掃描順序 相同。接下來，下文中將描述實(shí)際上用于對模子處理的激光束的條件。(1)在圖案區(qū)域210A和210B的寬度為530 μ m的情況下作為模子的材料，使用 SUS304，并且光束尺寸Lx和Ly分別為530 μ m和30 μ m，功率為156mW，平臺速率為3mm/s。 當(dāng)掃描圖案區(qū)域210A時，激光的偏振方向?yàn)榉较騞l，而當(dāng)掃描圖案區(qū)域210B時，激光的偏 振方向?yàn)榉较騞2。方向dl為相對于圖案區(qū)域210A和210B的延伸方向成-45°的方向，而 方向d2為相對于圖案區(qū)域210A和210B的延伸方向成+45°的方向。從而，形成了其中交替設(shè)置圖案區(qū)域210A和圖案區(qū)域210B的模子，圖案區(qū)域210A 的寬度為530μπι并且凹陷(凸起)的延伸方向在+45°方向，圖案區(qū)域210Β的寬度為 530 μ m并且凹陷(凸起)的延伸方向在-45°方向。當(dāng)在相同條件下處理SUS420J2和NiP 時，以類似的方式形成模子。另外，作為NiP，使用SUS上NiP電鍍。(2)在圖案區(qū)域210A和210B的寬度為270 μ m的情況下將SUS304用作模子的材料，并且光束尺寸Lx和Ly分別為270 μ m和220 μ m，并 且功率為200mW，并且平臺速率為6mm/s。當(dāng)掃描圖案區(qū)域210A時，激光的偏振方向?yàn)榉较?dl,當(dāng)掃描圖案區(qū)域210B時，激光的偏振方向?yàn)榉较騞2。方向dl為相對于圖案區(qū)域210A 和210B的延伸方向成-45°的方向，而方向d2為相對于圖案區(qū)域210A和210B的延伸方向 成+45°的方向。從而，形成了其中交替設(shè)置圖案區(qū)域210A和圖案區(qū)域210B的模子，圖案區(qū)域210A 的寬度為270 μ m并且凹陷(凸起)的延伸方向?yàn)?45°方向，而圖案區(qū)域210B的寬度為 270 μ m并且凹陷(凸起)的延伸方向?yàn)?45°方向。在上述技術(shù)中所形成的模子的凸起和凹陷具有約700nm的周期結(jié)構(gòu)間距和約 50nm 250nm的深度。除利用通過使用飛秒激光所形成的模子210進(jìn)行轉(zhuǎn)印的步驟以外，其他步驟與在 上述實(shí)施例中的步驟相同。現(xiàn)在，下文中，將與使用典型光刻法的情況相比較，描述變形的 功能和作用。在上述實(shí)施例中，作為形成模子的圖案的方法，描述了利用切割工具的切割 法或者光刻法。作為光刻法，通常使用利用電子束的光刻法、二束干涉方法(two-beam interference method)等。在這些方法中，在使用電子束的光刻法中，模子的表面涂覆有樹 月旨，然后，將電子束施加于樹脂以繪制圖案，從而通過顯影步驟、蝕刻步驟等來形成期望的 圖案。此外，在使用二束干涉方法的光刻法中，兩激光束干涉，并且施加兩激光束以形成干 涉圖案，然后通過使用干涉圖案的光刻法來形成圖案。然而，在使用電子束的光刻法中，為了在面積5mm2中繪制具有精細(xì)周期結(jié)構(gòu)的圖 案，甚至在使用高性能裝置的情況下，也要花費(fèi)長達(dá)12小時。另一方向，在二束干涉方法 中，用于一個繪制步驟的必需時間約幾十秒，但是在一個繪制步驟中繪制的周期結(jié)構(gòu)的面 積由激光束的光束直徑?jīng)Q定，所以該面積約小至幾平方毫米。因此，為了形成具有幾平方厘 米面積的周期抗反射結(jié)構(gòu)，必須通過多次進(jìn)行繪制步驟來繪制幾平方毫米的圖案，使得在改變施加激光束的位置時將圖案湊合在一起。因此，在圖案的結(jié)合點(diǎn)處容易產(chǎn)生失配。而且，在二束干涉方法中，由干涉圖案形成的柵格周期容易受兩光束的入射角影響，所以有必 要防止入射角偏轉(zhuǎn)。因此，有必要嚴(yán)格地調(diào)節(jié)光學(xué)系統(tǒng)以精確地設(shè)置每條激光束的光路，從 而，裝置的結(jié)構(gòu)被復(fù)雜化。另一方面，在該變形中，通過控制飛秒激光的光束點(diǎn)形狀利用飛秒激光來繪制模 子210的圖案區(qū)域210A和210B，從而通過一次施加激光束來集體地形成圖案區(qū)域210A和 210B。而且，在使用飛秒激光的情況下，形成凸起(凹陷)以使得沿著與偏振方向垂直的方 向延伸，所以通過偏振控制容易設(shè)置延遲膜的凹槽方向。因此，有利于簡化制造過程。而且， 該變形可適用于增大模子面積的需要。如在圖37(A)和圖37(B)中所示，在該變形中通過飛秒激光所形成的圖案區(qū)域 210A和210B具有某種程度的周期結(jié)構(gòu)，但是周期結(jié)構(gòu)的周期或者在該周期結(jié)構(gòu)中的凸起 和凹陷的方向存在波動。換句話說，在該變形中的圖案區(qū)域210A和210B具有波動的周期 結(jié)構(gòu)。另一方面，如在圖38(A)和圖38(B)中所示，通過諸如電子束光刻法的其他技術(shù)所形 成的圖案區(qū)域210A和210B沒有波動。在使用在該變形中的其上的圖案區(qū)域210A和210B具有波動的模子以進(jìn)行向基板 轉(zhuǎn)印的情況下，將具有波動的不平坦形狀轉(zhuǎn)印至基板的表面。當(dāng)在該基板的表面上形成液 晶層時，例如，如在圖39(A)和圖39(B)中所示，液晶層形成在具有波動的不平坦形狀(凹 槽Illa)上。在圖40㈧和圖40⑶中示出了使用其中不平坦形狀(凹槽Illa)沒有波動 的模子的情況。在凸起和凹陷具有周期結(jié)構(gòu)的情況(包括凸起和凹陷具有某種程度的波動的情 況)下，當(dāng)液晶分子120和基板11的折射率彼此不同時，部分入射光被衍射。如下進(jìn)行在 不平坦形狀(凹槽Illa)具有波動的情況下的衍射和在不平坦形狀(凹槽Illa)沒有波動 的情況下的衍射之間的比較。如在圖41 (B)中所示，在不平坦形狀(凹槽Illa)沒有波動 的情況下，入射光僅在一個特定方向上被沒有波動的周期結(jié)構(gòu)衍射。衍射取決于波長，所以 由入射光的波長來改變衍射角，所以衍射光呈現(xiàn)彩虹顏色。另一方面，在該變形中，如在圖 41(A)中所示，不平坦形狀(凹槽Illa)具有波動，所以，衍射光由波動的周期結(jié)構(gòu)而在某一 角度范圍內(nèi)呈現(xiàn)模糊。因此，入射光的衍射光沒有清晰地呈現(xiàn)。在將延遲膜用于顯示器的情況中，當(dāng)外部光(諸如來自熒光燈的光)進(jìn)入時，衍射 光的影響的差異明顯。更具體地，在不平坦形狀(凹槽Illa)沒有波動的情況下，當(dāng)外部光 (諸如來自熒光燈的光)進(jìn)入顯示器時，顯示器的屏幕看起來像是彩虹顏色。另一方面，在 不平坦形狀(凹槽Illa)具有波動的情況下，即使外部光(諸如來自熒光燈的光)進(jìn)入顯示 器時，衍射光頁是模糊的，從而顯示器的屏幕不是彩虹顏色。因此，在圖案區(qū)域210A和210B 的不平臺形狀中，優(yōu)選地，凸起和凹陷的周期或者方向具有波動。接下來，考慮什么程度的波動為優(yōu)選的。其中，對圖案區(qū)域210A的照片數(shù)據(jù)進(jìn)行 DFT (離散傅里葉變換)分析以根據(jù)在空間頻域內(nèi)波動是多寬來量化照片數(shù)據(jù)。圖42 (A)和 圖42 (B)示出了在不平坦形狀(凹槽Illa)具有波動的情況下的DFT分析結(jié)果。圖43 (A) 和圖43(B)示出了在不平坦形狀(凹槽Illa)沒有波動的情況下的DFT分析結(jié)果。為了量 化DFT圖像，在DFT圖像的功率譜密度(PSD)為最大值的空間頻率附近利用高斯函數(shù)進(jìn)行 擬合。
[數(shù)學(xué)公式1] 在這種情況中，“f”為空間頻率，“ θ ”為角度。而且，“fQ”為PSD為最大值的空間 頻率，“ θ ^”為PSD為最大值的角度。此外，“fw”和“ θ /為表示在峰值附近的展寬(或加 寬，spread)的量。當(dāng)基于高斯函數(shù)來確定凸起和凹陷的間距的展寬和凸起和凹陷的角度的 展寬時，在存在波動的情況下，間距的展寬約為2 % 10 %，而角度的展寬約為3 % 8 %， 但是，另一方面，在不存在波動的情況下，間距的展寬小至約0% 2%，并且角度的展寬小 至約0% 1%。接下來，下文中將描述根據(jù)上述實(shí)施例和變形1 變形4的延遲膜的應(yīng)用實(shí)例1 以及根據(jù)變形5的延遲膜20的應(yīng)用實(shí)例2和3。在應(yīng)用實(shí)例1中，將參照在圖1中所示的 延遲膜10的結(jié)構(gòu)作為實(shí)例給出描述。應(yīng)用實(shí)例1圖44示出了根據(jù)應(yīng)用實(shí)例1的顯示器1的截面結(jié)構(gòu)。圖45為顯示器1的層壓結(jié) 構(gòu)的示意圖。例如，顯示器1為3D顯示器，該顯示器基于右眼圖像信號和左眼圖像信號顯 示二維圖像，并且通過用偏光眼鏡看這些二維圖案來達(dá)到立體觀看。例如，顯示器1包括以矩陣形式設(shè)置的多個三原色(紅(R)、綠(G)、以及藍(lán)(B)) 像素，并且從靠近背光21側(cè)起順序包括偏光器(偏光片)22、驅(qū)動基板23、液晶層24、反向 基板(0pp0SedSubStrate)25以及偏光器26。將上述延遲膜10粘結(jié)至偏光器26的光發(fā)射 側(cè)以使(例如)延遲膜12與偏光器26相對。在這種結(jié)構(gòu)中，將在延遲層12中的延遲區(qū)域 12a和12b的光軸方向設(shè)置為相對于偏光器26的透射軸成45°角。而且，延遲膜10的凹 槽區(qū)域IlA和IlB分別與顯示像素區(qū)域的偶數(shù)行和奇數(shù)行對應(yīng)，并且凹槽區(qū)域IlA和IlB 的帶寬度等于像素間距。作為背光21，例如，使用用導(dǎo)光板的側(cè)光式背光或者直下式背光，并且背光21包 括(例如)CCFL (冷陰極射線管)、LED (光發(fā)光二極管)等。通過在諸如玻璃的透明基板23a的表面上形成諸如TFT (薄膜晶體管)的像素驅(qū) 動裝置來形成驅(qū)動基板23。通過在諸如玻璃的透明基板25a的表面上形成與上述三原色相 對應(yīng)的濾色層25b來形成反向基板25。例如，液晶層24由諸如向列型液晶、近晶相液晶或者膽固相液晶的液晶材料制 成，并且液晶層24由例如VA(垂直定向)模式液晶制成。將例如聚酰亞胺定向膜等的用于 控制液晶層24的液晶分子的定向的定向膜(未示出)均設(shè)置在液晶層24和驅(qū)動基板23 之間以及液晶層24和反向基板25之間。偏光器22和26允許在特定方向上振動的偏振光從其穿過，并且偏光器22和26 吸收或者反射在與特定方向垂直的方向上振動的偏振光。將偏光器22和26設(shè)置為偏光器 22和26的透射軸彼此垂直。在這種情況中，偏光器22選擇性地允許水平方向上的偏振分 量從其穿過，而偏光器26選擇性地允許垂直方向上的偏振分量從其穿過。在這種顯示器1中，當(dāng)從背光21所發(fā)出的光進(jìn)入偏光器22時，僅水平方向上的偏 振分量穿過偏光器22，然后，水平方向上的偏振分量穿過驅(qū)動基板23以進(jìn)入液晶層24。入射光在液晶層24中基于圖像信號被調(diào)制，然后，穿過液晶層24。通過反向基板25的濾光 片25b，從在三原色的像素的每個中已穿過液晶層24的光中取出紅光、綠光、以及藍(lán)光，然 后，僅垂直方向上的偏振分量穿過偏光器26。然后，通過延遲膜10的延遲層12在延遲區(qū) 域12a和12b的每個中將已穿過偏光器26的偏振分量轉(zhuǎn)換為預(yù)定偏振狀態(tài)，然后，偏振分 量從基板11射出。配戴偏光眼鏡的觀眾將以這種方式從延遲膜10射出的光識別為三維立 體圖像。這時，如上所述，由于在延遲膜10中沒有形成定向膜，所以防止了由延遲膜10而 導(dǎo)致的光損耗，并且改善了光使用效率。因此，達(dá)到比以前任何時候更明亮的顯示。另外，在將根據(jù)變形1的延遲膜應(yīng)用于上述顯示器1的情況下，例如，如在圖46中 所示，使用了偏光器27，該偏光器被設(shè)置為其透射軸相對于水平方向成45°角。從而，將偏 光器27的透射軸方向和延遲膜的每個延遲區(qū)域的光軸方向設(shè)置為相對于彼此成45°角。此外，將延遲膜10粘結(jié)至顯示器1的正面，所以延遲膜10設(shè)置在顯示器1的最外 層表面中。從而，為了改善在明亮位置處的對比度，優(yōu)選地，將抗反射層(未示出)或者防 眩層(未示出)設(shè)置在基板11的背面上。此外，在延遲圖案之間的邊界的周圍區(qū)域可以涂 覆黑色圖案。這種配置允許防止在延遲圖案之間出現(xiàn)串?dāng)_。 應(yīng)用實(shí)例2圖47示出了根據(jù)應(yīng)用實(shí)例2的顯示器2的截面配置。圖48為顯示器2的層壓結(jié) 構(gòu)的示意圖。顯示器2為諸如液晶電視或者個人計(jì)算機(jī)的用于二維顯示的顯示器，并且顯 示器2使用延遲膜20作為視角補(bǔ)償膜。顯示器2從靠近背光21側(cè)起順序包括偏光器22、 驅(qū)動基板23、液晶層24、反向基板25以及偏光器26，并且在顯示器2中，根據(jù)變形5的延遲 膜20設(shè)置在偏光器22的光射出側(cè)上。如上所述，延遲膜20為其中在延遲層18中的可聚 合的液晶分子在凹槽的延伸方向上被均勻地定向的延遲膜(A板)。在這種情況中，延遲膜 20的凹槽的延伸方向，即，偏光器22的光軸方向和透射軸方向被設(shè)置為相對于彼此成0° 角。在這種情況下，作為用在上述顯示器中的視角補(bǔ)償膜，除了上述A板以外，還可以 使用C板等。而且，可以使用通過施加(例如)偏振紫外線將二軸性(biaxiality)提供給 延遲層的延遲膜。然而，在將VA模式液晶用在液晶層24中的情況下，優(yōu)選地，使用A板和 C板中的一塊或者兩塊。在作為上述C板的延遲膜中，延遲層具有例如手性向列相(cholesteric phase膽 甾基相)，并且延遲層的光軸方向與基板表面的法線的方向?qū)?yīng)。在C板中，沿著凹槽的延 伸方向被定向的液晶分子通過輸入手性摻雜劑等在基板表面的法線方向上形成具有螺旋 軸的螺旋結(jié)構(gòu)。因此，可以使用其中在延遲層的厚度方向上對液晶分子的定向進(jìn)行改變的 結(jié)構(gòu)。換句話說，凹槽的延伸方向和延遲膜的光軸方向可以彼此不同，因?yàn)樽鳛檠舆t膜的光 學(xué)各向異性由在厚度方向上的液晶分子的定向狀態(tài)來確定。在這種顯示器2中，當(dāng)從背光21發(fā)出的光進(jìn)入偏光器22時，僅在水平方向上的偏 振分量穿過偏光器22以進(jìn)入延遲膜20。已穿過延遲膜20的光順序穿過驅(qū)動基板23、液晶 層24、反向基板25、以及偏光器26以從偏光器26射出作為在垂直方向上的偏振分量。從 而，進(jìn)行二維顯示。在這種情況下，當(dāng)設(shè)置延遲膜20時，補(bǔ)償了從傾斜方向看去的液晶的相 差以允許減少傾斜方向上的光泄露或者在黑色顯示中著色。換句話說，可將延遲膜20用作 視角補(bǔ)償膜。而且，這時，在延遲膜20中沒有形成定向膜，所以通過延遲膜20防止發(fā)生光損耗，并且改善光使用效率。因此，達(dá)到比以前任何時候更明亮的顯示。另外，可以將作為這種視角補(bǔ)償膜的延遲膜20設(shè)置在根據(jù)應(yīng)用實(shí)例1的用于三維 顯示的顯示器1中的偏光器22和驅(qū)動基板23之間。而且，作為實(shí)例描述了其中將延遲膜 20的光軸方向dl和偏光器22的透射軸方向設(shè)置為相對于彼此成0°角的結(jié)構(gòu)。然而，這 些方向之間所形成的角度不僅限于0°。例如，在將圓偏光板用作偏光器22的情況下，將延 遲膜20的光軸方向dl和偏光器22的透射軸方向設(shè)置為相對于彼此成45°角。應(yīng)用實(shí)例3圖49示出了根據(jù)應(yīng)用實(shí)例3的顯示器3的截面結(jié)構(gòu)。例如，顯示器3為半透射二 維顯示器。在顯示器3中，在驅(qū)動基板23和反向基板25之間作為視角補(bǔ)償膜的延遲膜20 與用于顯示調(diào)制的液晶層33A和33B形成在一起。更具體地，將反射層34設(shè)置在驅(qū)動基板 23上的選擇的區(qū)域中，而延遲層20形成在反向基板25上的與反射層34相對的區(qū)域中。在 驅(qū)動基板23和延遲膜20之間密封液晶層33B。另一方面，在驅(qū)動基板23和反向基板25之 間的另一區(qū)域中密封液晶層33A。液晶層33A和33B通過施加電壓來調(diào)制光，并且分別具 有λ/2和λ/4的相位差。另外，將背光21 和偏光器22 (在圖49中沒有示出這兩者)設(shè) 置在驅(qū)動基板23之下，并且將偏光器26 (在圖49中沒有示出)設(shè)置在反向基板25之上。因此，可以使用其中將作為視角補(bǔ)償膜的延遲膜20設(shè)置在液晶單元內(nèi)的結(jié)構(gòu)， 艮口，單元內(nèi)(in-cell configuration)結(jié)構(gòu)。實(shí)例1接下來，將描述根據(jù)上述實(shí)施例的延遲膜10的實(shí)例。實(shí)際上在下列條件下形成延 遲膜10。首先，通過使用電子束光刻膠的電子束光刻法以Imm的帶寬形成與凹槽區(qū)域IlA 和IlB相對應(yīng)的形狀。在每個凹槽區(qū)域中的凹槽之間的間距為200nm。利用以這種方式所 形成的光刻膠圖案通過電鑄方法來形成Ni原板(original plate)。在Ni原板上進(jìn)行脫模 處理，并且將無定形環(huán)烯聚合物膜用作基板11，并且在將Ni原板和基板11加熱至160°C的 同時，將凹槽區(qū)域IlA和IlB轉(zhuǎn)印至基板11的表面。之后，液晶單體(由 Dainippon Ink and Chemicals， Incorporated 帝[J造的 UCL-017-030)溶解在濃度為30wt%的溶劑(PGMEA)中以形成溶液，并且向該溶液添加聚合 引發(fā)劑，然后，用溶液涂覆基板11的表面。接下來，將涂覆有液晶單體的基板11的溫度增 溫至80°C，并且將該溫度維持3分鐘以將液晶單體改變?yōu)楦飨蛲韵酄顟B(tài)，然后，將基板11 的溫度以約3°C /min的速率逐漸降至室溫。最后，在基板11的溫度回到室溫以后，通過利 用紫外線UV照射來使液晶單體聚合。作為利用偏光顯微鏡觀測的結(jié)果，液晶分子120在凹槽方向dl和d2上被定向。經(jīng) 聚合的液晶層中的相位差為140nm。而且，作為利用其中插入了 λ/4板的偏光顯微鏡觀測 形成的延遲圖案的結(jié)果，當(dāng)旋轉(zhuǎn)樣品時，樣本具有快門功能。實(shí)例2而且，作為實(shí)例2，利用由在變形10中所述的飛秒激光所形成的模子(模具)210 來形成延遲膜60。那時，作為模子210，使用具有Imm厚度的鏡面磨光的SUS，并且作為基底， 使用ZeonorFiIm(ZF14 由Zeon Corporation所制造)。而且，當(dāng)將凹槽圖案轉(zhuǎn)印至基底時， 首先，在模子210上進(jìn)行脫模處理，然后，對UV固化丙烯酸樹脂液體(TB3042 由ThreeBond Co.，Ltd所制造)進(jìn)行顯影，并且通過由ZeonorFilm所制造的基底進(jìn)行密封，并且從基底側(cè)通過UV照射來固化丙烯酸樹脂。之后，細(xì)小凹槽被轉(zhuǎn)印在其上的基底與模子210相分離， 并且當(dāng)利用AFM(原子力顯微鏡)來觀察形成的凹槽的表面時，可以確認(rèn)的是，形成了亞微 米級凹槽。圖50示出了實(shí)際形成的圖案區(qū)域的一部分的放大示圖。接下來，通過旋涂方法 用液晶單體溶液(RMS03-001C:由Merck Ltd所制造的)對其上形成了凹槽的基底進(jìn)行涂 覆，然后，以55°C對基底加熱2分鐘，并且在氮?dú)猸h(huán)境中利用紫外線UV來照射基底以獲得延 遲膜60。實(shí)例3此外，作為實(shí)例3，利用與在實(shí)例2中所使用的基底不同的基底來形成延遲膜61。 作為基底，使用三乙酰纖維素(TAC)膜(FT-80SZ 由Panac Co.，Ltd所制造)。除基底的材 料以外，所使用的材料和模子與在實(shí)例2中所使用的那些相同。而且，所使用的制造方法與 在實(shí)例2中所執(zhí)行的方法相同。在實(shí)例3中，利用AFM觀察在基底上形成的凹槽的表面，可 以確認(rèn)的是，形成了亞微米級凹槽。作為利用偏光顯微鏡觀測獲得的延遲膜60和61的結(jié)果，在延遲膜60和61的這兩 者中的液晶分子沿著凹槽方向dl和d2被定向，并且在延遲膜60和61中的相位差為135nm。 而且，作為利用其中插入了 λ /4板的偏光顯微鏡觀測形成的延遲圖案的結(jié)果，當(dāng)旋轉(zhuǎn)樣本 時，樣品具有快門功能。實(shí)例 4作為實(shí)例4，使用由在變形10中所述的飛秒激光所形成的模輥112通過在圖7和 圖51中的輥處理來形成延遲膜62。那時，作為模輥112，使用Φ為IOOmm和寬度為150mm 的鏡面磨光的SUS輥，并且作為基底，使用由寬度為140mm的ZeonorFiIm(ZF14 由Zeon Corporation所制造的)所制成的輥。當(dāng)將凹槽圖案轉(zhuǎn)印至基底時，首先，在模輥112上進(jìn) 行脫模處理，然后，對UV固化丙烯酸樹脂液體(TB3042 由ThreeBond Co.，Ltd所制造)進(jìn) 行顯影。接下來，在0. 6m/min的膜形成速率下通過由ZeonorFi Im所制成的基底來密封UV 固化丙烯酸樹脂液體的同時，從基底表面以1500mJ/cm2的能量(365nm的波長)進(jìn)行UV照 射。之后，細(xì)小凹槽被轉(zhuǎn)印至其上的基底與模輥112分離，并且進(jìn)行卷繞。當(dāng)利用AFM觀 測在基底上形成的凹槽的表面時，可以確認(rèn)的是，形成了亞微米級凹槽。接下來，如在圖51 中所示，其上形成了凹槽的基底(基板11)被從纏繞輥400送出。接下來，通過輥模涂覆 系統(tǒng)，從出料設(shè)備420向基底流出液晶單體溶液410(RMS03-001C:由Merck Ltd.所制造， 30wt%)以用液晶單體溶液410涂覆基底以具有約0.8 μ m厚度的干燥膜。然后，在膜形成 速率保持在1. Om/min的狀態(tài)中，基底穿過干燥器430以在干燥溫度為100°C并且干燥區(qū)為 Im的條件下干燥液晶單體溶液410。然后，在氮?dú)猸h(huán)境中以1500mJ/cm2的能量(365nm的 波長)通過紫外線照射設(shè)備440來UV照射液晶單體溶液410，然后，通過卷繞輥450卷繞基 底。以這種方式獲得了延遲膜62。實(shí)例5此外，作為實(shí)例5，利用與實(shí)例4中使用的 基底不同的基底來形成延遲膜63。作為 基底，使用三乙酰纖維素(TAC)膜(FT-80SZ 由Panac Co.，Ltd所制造)。除基底的材料以 夕卜，所使用的材料和模子與在實(shí)例2中所使用的那些相同。而且，所使用的制造方法與在實(shí) 例4中所執(zhí)行的方法相同。在實(shí)例5中，利用AFM觀測在基底上形成的凹槽的表面，可以確 認(rèn)的是，形成了亞微米級凹槽。
作為利用偏光顯微鏡觀測獲得的延遲膜62和63的結(jié)果，在延遲膜62和63這兩者 中的液晶分子沿著凹槽方向dl和d2被定向，并且在延遲膜62和63中的相位差為132nm。 而且，作為利用其中插入了 λ /4板偏光顯微鏡觀察形成的延遲圖案的結(jié)果，當(dāng)旋轉(zhuǎn)樣本 時，樣品具有快門功能。進(jìn)一步，在實(shí)例4和實(shí)例5中，延遲膜通過輥處理來形成，所以與實(shí) 例2和實(shí)例3的情況相比，有效地形成了延遲膜。而且，與在日本專利第3881706號中的光 定向膜或者聚酰亞胺定向膜不同，在實(shí)例2 實(shí)例5中用作基底的ZeonorFilm和TAC膜和 用作在基底上的樹脂層的丙烯酸樹脂為其中光吸收或者著色很難產(chǎn)生的材料，所以光使用 效率下降很小。雖然參照實(shí)例和變形描述了本發(fā)明，但是本發(fā)明不僅限于這些，并且可以進(jìn)行各 種變形。例如，在上述實(shí)施例等中，作為實(shí)例描述了凹槽均具有字母V的截面形狀的情況， 但是凹槽的截面形狀不僅限于字母V的形狀，而是可以為例如圓形或者多邊形的任何其他 形狀。而且，凹槽沒有必要具有相同的形狀，并且可以在基板上的每個區(qū)域中改變凹槽的深 度、尺寸等。此外，在上述實(shí)施例等中，作為實(shí)例描述了沒有間隙緊密地設(shè)置多個凹槽的結(jié)構(gòu)， 但是本發(fā)明不僅限于此，而是可以凹槽之間在預(yù)定設(shè)置間隙。而且，作為實(shí)例描述了將凹槽 設(shè)置在基板的整個表面上的結(jié)構(gòu)，但是 可以根據(jù)必需的相差特性將凹槽設(shè)置在基板上的局 部區(qū)域中。可選地，可以通過在模子上對溶解的溶劑等中的樹脂進(jìn)行顯影，然后蒸發(fā)溶 劑來進(jìn)行圖案化。而且，可以通過利用具有凹槽區(qū)域的反圖案的模子熔融擠壓(melt extrusion)來形成由塑料材料所制成的基板。此外，可以通過用用于圖案形成的任何其他 材料涂覆基板，然后，緊靠著用于圖案形成的材料按壓玻璃基板來進(jìn)行圖案化。
權(quán)利要求
一種延遲膜，包括基板，在其表面上具有在特定方向上延伸的多個凹槽；以及延遲層，與所述基板的表面接觸設(shè)置，并且包括液晶材料，所述液晶材料沿著所述多個凹槽的延伸方向被定向，并且被聚合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的延遲膜，其中所述多個凹槽包括在第一方向上延伸的多個第一凹槽和在與所述第一方向垂直的第 二方向上延伸的多個第二凹槽，以及包括所述多個第一凹槽的第一凹槽區(qū)域和包括所述多個第二凹槽的第二凹槽區(qū)域均 為帶狀并且被交替地設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的延遲膜，其中由所述多個凹槽形成的圖案具有波動的周期結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的延遲膜，進(jìn)一步包括偏光器，在所述基板的背面上或者在所述延遲層的正面上，所述偏光器允許選擇的偏 振分量從其穿過，其中，所述偏光器的透射軸方向和所述凹槽的延伸方向之間所形成的角度為45°。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的延遲膜，其中 所述基板由塑料材料制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的延遲膜，其中 所述基板由包括形成在其表面上的樹脂層的基底制成。
7.一種制造延遲膜的方法，包括以下步驟在基板的表面上形成在特定方向上延伸的多個凹槽；利用具有聚合性的液晶材料涂覆所述基板的在其上形成有所述多個凹槽的表面，以使 所述液晶材料與所述基板的表面接觸設(shè)置；以及 使所述液晶材料聚合。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制造延遲膜的方法，其中所述多個凹槽包括在第一方向上延伸的多個第一凹槽和在與所述第一方向垂直的第 二方向上延伸的多個第二凹槽，以及包括所述多個第一凹槽的第一凹槽區(qū)域和包括所述多個第二凹槽的第二凹槽區(qū)域均 為帶狀并且被交替地設(shè)置。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的制造延遲膜的方法，其中 所述基板由塑料材料制成。
10.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的制造延遲膜的方法，其中 所述基板由包括形成在其表面上的樹脂層的基底制成。
11.根據(jù)權(quán)利要求7至10中任一項(xiàng)所述的制造延遲膜的方法，其中通過使用模子進(jìn)行轉(zhuǎn)印，在所述基板的所述表面上集體地形成所述多個凹槽。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的制造延遲膜的方法，其中使用所述模子的所述轉(zhuǎn)印為熱轉(zhuǎn)印或者使用2P成型方法的轉(zhuǎn)印。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12所述的制造延遲膜的方法，其中所述模子為通過將超短脈沖激光施加于所述模子的表面的方法、用凝固的研磨劑或者疏松的研磨劑拋光所述模子的表面的方法、通過切割工具切割所述模子的表面的方法以及 通過壓力將在其表面上具有凹槽的模子轉(zhuǎn)印至所述模子的表面的方法中的任何一種在其 上形成所述多個凹槽的反圖案的模子。
14.根據(jù)權(quán)利要求7至13中任一項(xiàng)所述的制造延遲膜的方法，其中所述模子為具有所述第一凹槽區(qū)域的反圖案的第一模子和具有所述第二凹槽區(qū)域的 反圖案的第 二模子的結(jié)合。
15.根據(jù)權(quán)利要求7至14中任一項(xiàng)所述的制造延遲膜的方法，其中用所述液晶材料涂覆所述基板的其上形成有所述多個凹槽的表面，然后，以等于或者 高于所述液晶材料的相變溫度對所述液晶材料進(jìn)行加熱處理。
16.一種顯示器，包括光源；顯示單元，基于來自所述光源的光進(jìn)行顯示；第一偏光器和第二偏光器，分別設(shè)置在所述顯示單元的光源側(cè)和顯示側(cè)上；以及延遲膜，設(shè)置在所述第一偏光器和所述第二偏光器中的一個或者兩個的光發(fā)射側(cè)上，其中，所述延遲膜包括基板，在其表面上具有在特定方向上延伸的多個凹槽，以及延遲層，與所述基板的表面接觸設(shè)置，并且包括液晶材料，所述液晶材料沿著所述多個 凹槽的延伸方向被定向，并且被聚合。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的顯示器，其中所述延遲膜設(shè)置在所述第二偏光器的光發(fā)射側(cè)上，所述多個凹槽包括在第一方向上延伸的多個第一凹槽和在與所述第一方向垂直的第 二方向上延伸的多個第二凹槽，包括所述多個第一凹槽的第一凹槽區(qū)域和包括所述多個第二凹槽的第二凹槽區(qū)域均 為帶狀并且被交替地設(shè)置，以及所述第二偏光器的透射軸方向和所述第一凹槽的延伸方向之間形成的角度以及所述 第二偏光器的透射軸方向和所述第二凹槽的延伸方向之間形成的角度為45°。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的顯示器，其中所述延遲膜設(shè)置在所述第一偏光器的光發(fā)射側(cè)上，以及所述第一偏光器的透射軸方向和所述凹槽的延伸方向之間形成的角度為0°或者 45°。
19.根據(jù)權(quán)利要求16至18中任一項(xiàng)所述的顯示器，其中所述顯示單元為通過在一對基板之間密封液晶層所形成的液晶設(shè)備。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的顯示器，其中所述液晶設(shè)備為半透射液晶設(shè)備，光反射層包括在所述一對基板的一個基板的一部分中，以及所述一對基板的另一基板還用作在所述延遲膜中的基板，并且所述凹槽形成在所述另 一基板的液晶層側(cè)上，并且所述延遲層設(shè)置為與所述光反射層相對。
全文摘要
本發(fā)明提供了可通過簡單工藝制造的并且能夠防止光使用效率下降的延遲膜。在延遲膜(10)中，與基板(11)的表面接觸形成延遲層(12)，在基板(11)的表面中凹槽區(qū)域(11A)和(11B)以帶狀被交替地圖案化。凹槽區(qū)域(11A)和(11B)分別包括在方向d1和方向d2上延伸的多個凹槽(111a)和(111b)。延遲層(12)包括與凹槽區(qū)域(11A)和(11B)相對應(yīng)的延遲膜區(qū)域(12a)和(12b)。在延遲膜區(qū)域(12a)和(12b)中，液晶分子(120)分別沿著凹槽的延伸方向d1和d2被定向。延遲膜與基板的表面相接觸，即，沒有形成定向膜，從而防止產(chǎn)生光損耗。通過使用模子進(jìn)行轉(zhuǎn)印來集體地形成凹槽區(qū)域(11A)和(11B)的圖案。
文檔編號G02B5/30GK101861535SQ20098010100
公開日2010年10月13日 申請日期2009年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月22日
發(fā)明者井上純一, 奧山健太郎, 小幡慶, 星光成, 栗山晃人, 清水純, 片倉等, 鈴木真哉 申請人:索尼公司