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TWI571659B - 相位差板的製造方法 - Google Patents

相位差板的製造方法 Download PDF

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TWI571659B
TWI571659B TW102110409A TW102110409A TWI571659B TW I571659 B TWI571659 B TW I571659B TW 102110409 A TW102110409 A TW 102110409A TW 102110409 A TW102110409 A TW 102110409A TW I571659 B TWI571659 B TW I571659B
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Inventor
角張祐一
渡部賢一
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有澤製作所股份有限公司
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Description

相位差板的製造方法
本發明是有關於一種相位差板的製造方法。
已知一種在形成有配向方向不同的多個區域的光罩(mask)上照射直線偏光，從而形成具有配向圖案的光學部件的技術，該配向圖案具有配向方向彼此不同的多個區域(例如，參照專利文獻1)。
[專利文獻1]特開平9-33914號公報
然而，在光罩的多個區域中，根據所照射的直線偏光的偏光方向與區域的配向方向之間的角度，區域的老化程度會有所不同。因此，會造成在光學部件的多個區域間，配向的散亂程度不規則的問題。
在本發明的第一形態中提供一種相位差板的製造方法，所述相位差板具有：形成有在彼此不同方向上配向的光學軸的多 個區域的配向圖案，所述相位差板的製造方法包括：在基材的一面上配置能夠由光進行配向的、未配向的光配向層的步驟；準備具有配向圖案的相位差光罩的步驟，所述配向圖案上形成有：與相位差板的配向圖案的多個區域相對應、並具有1/4波長板的相位差功能的多個區域；以及，向相位差光罩照射橢圓偏光，使從相位差光罩射出的偏光照射光配向層，而將光配向層配向的步驟。
在本發明的第二形態中提供一種相位差板的製造方法，所述相位差板上反覆出現形成有在彼此不同方向上配向的光學軸的多個區域的配向圖案，所述相位差板的製造方法包括：在基材的一面上配置能夠由光進行配向的、未配向的光配向層的步驟；準備使多個具有配向圖案的相位差板並排排列的相位差光罩的步驟，所述配向圖案上形成有：與相位差板的配向圖案的多個區域的至少一部分相對應的多個區域；以及，向相位差光罩照射偏光，使從相位差光罩射出的偏光照射光配向層，而將光配向層配向的步驟。
另外，上述發明內容並未列舉出本發明的全部必要特徵，特徵組的子組合也有可能構成發明。
10‧‧‧相位差板製造裝置
12‧‧‧送出輥
16‧‧‧配向膜乾燥部
18‧‧‧曝光部
20‧‧‧液晶膜塗佈部
22‧‧‧液晶膜配向部
24‧‧‧液晶膜硬化部
26‧‧‧分離薄膜供應部
28‧‧‧捲繞輥
32‧‧‧上游側從動輥
34‧‧‧偏光光源
36‧‧‧輸出口
38、39、338、438‧‧‧相位差光罩
40‧‧‧光罩保持部
42‧‧‧下游側從動輥
44‧‧‧上游側張力輥
46‧‧‧下游側張力輥
48‧‧‧圓偏光調制部
50‧‧‧圓偏光調制保持部
56、380、390、480‧‧‧光罩基材
58、484‧‧‧光罩板
60、104、304、388、398、488‧‧‧相位差區域
62、384、394‧‧‧光罩圖案
64‧‧‧保護膜
70、102‧‧‧樹脂基材
72、120‧‧‧配向膜
74、122‧‧‧液晶膜
90‧‧‧薄膜
92‧‧‧分離薄膜
100、300‧‧‧相位差板
106、306‧‧‧配向圖案
370、372‧‧‧光罩部件
382、392‧‧‧折射率調整層
386、396‧‧‧遮光膜
圖1是由本實施形態製造的相位差板100的整體平面圖。
圖2為沿圖1的II-II線的縱截面圖。
圖3為本實施形態所述相位差板製造裝置10的整體結構圖。
圖4為曝光部18的整體斜視圖。
圖5為相位差光罩38的縱截面圖。
圖6為說明由相位差光罩38的光罩板58進行的薄膜90的曝光的斜視圖。
圖7為顯示光罩板58的老化與累積照射能量之間的關係圖。
圖8為顯示光罩板58的老化與累積照射能量之間的關係圖。
圖9為相位差光罩38的截面圖。
圖10為顯示形成了保護膜64的光罩板58的老化與累積照射能量之間的關係圖。
圖11為說明由改變了的相位差光罩338進行配向的相位差板300的配向圖案306的平面圖。
圖12為相位差光罩338的光罩部件370及光罩部件372的縱截面圖。
圖13為顯示相位差光罩338的分解斜視圖與薄膜90的關係圖。
圖14為改變了相位差光罩438的平面圖。
圖15為改變了光罩部件370、372的實施形態的說明圖。
以下通過發明實施方式對本發明進行說明，但以下實施方式並非對申請專利範圍所涉及的發明進行限定。並且，實施方式中說明的特徵組合也並非全部為本發明的必要特徵。
圖1為由本實施形態的製造方法製造的相位差板100的 整體平面圖。將圖1中箭頭所示的垂直及水平，作為相位差板100的垂直方向及水平方向。
相位差板100被設置為例如光學低通濾波器(low pass filter)的繞射光柵的一部分。相位差板100被形成為一邊為數十cm~數m的長方形狀。如圖1所示，相位差板100包括樹脂基材102和配向圖案106。
樹脂基材102通過將後述樹脂製的長條狀薄膜切割成一定長度而形成。樹脂基材102使光透過。樹脂基材102的厚度的一例為50μm~100μm。樹脂基材102支撐配向圖案106。
樹脂基材102可以由環烯烴類(cycloolefin)的薄膜構成。作為環烯烴類薄膜，可以使用環烯烴聚合物(=COP，Cyclo-Olefin Polymer)，最好使用作為環烯烴聚合物的共聚物的環烯烴共聚物(=COC，Cyclo-Olefin Copolymer)。作為COP薄膜，可以舉出日本瑞翁(ZEON)公司製的ZEONOR薄膜ZF14。另外，樹脂基材102可以由包含三醋酸纖維素(=TAC，Tri-Acetyl Cellulose)的材料構成。TAC薄膜可以舉出：富士照片膠卷公司製的FUJITAC T80SZ及TD80UL等。另外，當使用環烯烴類薄膜時，從脆弱性的觀點出發，最好使用高韌性型的薄膜。
配向圖案106形成於樹脂基材102的一面上。在配向圖案106中形成有多個相位差區域104。相位差區域104在平面視圖中、形成為相同的形狀。各個相位差區域104是沿樹脂基材102的垂直方向延伸的長方形狀。相位差區域104沿垂直方向的邊彼此相接觸，並沿水平方向排列。另外，各個相位差區域104也可以為沿樹脂基材102的水平方向延伸的長方形狀，並可以都沿垂 直方向排列。
相位差區域104對透過的偏光的偏光狀態進行調制(modulation)。相位差區域104例如具有1/2波長板的相位差功能。另外，相位差區域104也可以具有1/4波長板的相位差功能。以下，針對相位差區域104具有1/2波長板的相位差功能的情形進行說明。
相位差區域104具有：在圖1的相位差區域104的上端箭頭所示方向的光學軸。此處的這種光學軸為：相位超前軸或相位滯後軸。多個相位差區域104被配向為：光學軸朝向彼此不同的方向。
相位差區域104的光學軸與相鄰相位差區域104的光學軸的角度差為：等角度。例如，該光學軸的角度差為2.81°。因此，如圖1所示，右端的相位差區域104的光學軸為水平方向時，從右端數的第二個相位差區域104的光學軸則朝向從水平方向傾斜2.81°的方向。進一步地，從右端數的第n個相位差區域104的光學軸則朝向從水平方向傾斜2.81×(n-1)°的方向。另外，多個相位差區域104的全部光學軸也可以不全是不同方向，在多個相位差區域104中也可以存在光學軸被配向為朝向相同方向的區域。
圖2為圖1的沿II-II線的縱截面圖。如圖2所示，相位差區域104具有，作為光配向層一例的配向膜120、和液晶膜122。另外，在圖2的相位差區域104中所示的箭頭表示：在平面視圖中的相位差區域104的光學軸方向。
配向膜120形成於樹脂基材102的面上。配向膜120可以適用光配向性化合物。光配向性化合物是在被照射紫外線等直 線偏光時，分子會沿該直線偏光的偏光方向而規則配向的材料。進一步地，光配向性化合物具有：使在自己之上形成的液晶膜122的分子沿著自己的配向排列的功能。作為光配向性化合物的舉例，可以舉出光分解型、光二聚合作用型(photo-dimerization type)、光異構化型(photo-isomerization type)等化合物。配向膜120的分子沿著與相位差區域104的光學軸相對應的方向而配向。
液晶膜122形成於配向膜120上。液晶膜122的一例是：能夠通過紫外線或加熱等方式硬化的液晶聚合物。液晶膜122沿著配向膜120的配向而被配向。
圖3為本實施形態所述相位差板製造裝置10的整體結構圖。將圖3中由箭頭所示的上下作為相位差板製造裝置10的上下方向。另外，上游及下游是指：沿輸送方向的上游及下游。另外，輸送方向是與薄膜90的長度方向及相位差板100的垂直方向相同的方向，與相位差區域104的排列方向及相位差板100的水平方向為正交。
如圖3所示，相位差板製造裝置10具有：送出輥12、配向膜塗佈部14、配向膜乾燥部16、曝光部18、液晶膜塗佈部20、液晶膜配向部22、液晶膜硬化部24、分離薄膜供應部26、和捲繞輥28。
送出輥12被配置於薄膜90的輸送路徑的最上游側。在送出輥12的外周捲繞有供應用的薄膜90。供應用的薄膜90是與樹脂基材102相同的材料。送出輥12可旋轉地被支撐。從而使送出輥12能夠以可送出的方式保持薄膜90。送出輥12可以通過電動機(motor)等驅動機構而進行旋轉，或者也可以隨著捲繞輥28 的旋轉而進行從動。可選地，也可以在輸送路徑的途中設置輸送薄膜90的機構。
配向膜塗佈部14位於送出輥12的下游側，並被配置於所輸送的薄膜90的輸送路徑的上方。配向膜塗佈部14向薄膜90的上面供應並塗佈未配向的液狀的配向膜120。
配向膜乾燥部16被配置於配向膜塗佈部14的下游側。配向膜乾燥部16通過加熱、光照或送風等方式，使通過內部的薄膜90上塗佈的配向膜120變得乾燥。
曝光部18被配置於配向膜乾燥部16的下游側。曝光部18具有：上游側從動輥32、偏光光源34、圓偏光調制部48、圓偏光調制保持部50、相位差光罩38、光罩保持部40、下游側從動輥42、一對上游側張力輥44及下游側張力輥46。曝光部18將從偏光光源34的輸出口36輸出的偏光，經由圓偏光調制部48及相位差光罩38，而照射到薄膜90上塗佈的配向膜120上。據此，由曝光部18使配向膜120配向，並形成圖案。從偏光光源34輸出的偏光的一例是：波長為280nm~340nm的紫外線。
液晶膜塗佈部20被配置於曝光部18的下游側。液晶膜塗佈部20被配置於薄膜90的輸送路徑的上方。液晶膜塗佈部20向薄膜90上所形成的配向膜120上供應並塗佈液晶膜122。
液晶膜配向部22被配置於液晶膜塗佈部20的下游側。液晶膜配向部22通過加熱、光照或送風等方式，使通過內部的配向膜120上形成的液晶膜122乾燥。此時，液晶膜122沿配向膜120的配向方向而自發地配向。
液晶膜硬化部24被配置於液晶膜配向部22的下游側。 液晶膜硬化部24通過照射紫外線而使液晶膜122硬化。據此，將沿配向膜120的配向而被配向的液晶膜122的分子的配向固定。
分離薄膜供應部26被配置於液晶膜硬化部24與捲繞輥28之間。分離薄膜供應部26向薄膜90的液晶膜122上供應並貼合分離薄膜92。分離薄膜92使捲繞的薄膜90之間易於脫離。另外，也可以省略分離薄膜供應部26。
捲繞輥28位於液晶膜硬化部24的下游側，並被配置於輸送路徑的最下游側。捲繞輥28以可進行旋轉驅動的方式被支撐。捲繞輥28捲繞形成有配向膜120及液晶膜122，並完成圖案化(patterning)的薄膜90。據此，捲繞輥28將形成有配向膜120及液晶膜122的薄膜90沿輸送方向進行輸送。
圖4為曝光部18的整體斜視圖。如圖4所示，上游側從動輥32位於配向膜乾燥部16的下游側，並被配置於上游側張力輥44的上游側。上游側從動輥32被配置於薄膜90的輸送路徑的上方。上游側從動輥32與在下方輸送的薄膜90相配合旋轉。另外，上游側從動輥32將輸送中的薄膜90向下方按壓。
偏光光源34被配置於薄膜90的輸送路徑的上方。輸出偏光的偏光光源34的輸出口36被配置於上游側張力輥44與下游側張力輥46之間。偏光光源34將直線偏光朝下方的薄膜90輸出。
圓偏光調制部48被配置於偏光光源34與相位差光罩38之間。圓偏光調制部48的一例為1/4波長板。圓偏光調制部48的光學軸在平面視圖中，相對於從偏光光源34輸出的直線偏光的偏光方向而傾斜45°。據此，圓偏光調制部48將從偏光光源34輸出的紫外線的直線偏光調制成紫外線的圓偏光，並向相位差光罩 38輸出。另外，也可以不是成為完全的圓偏光，而是成為橢圓偏光。
圓偏光調制保持部50被保持為：能夠沿著與輸送方向相正交的寬度方向相對於薄膜90移動。圓偏光調制保持部50保持圓偏光調制部48。據此，圓偏光調制部48可以通過電動機或致動器(actuator)等，而與圓偏光調制保持部50共同移動。
相位差光罩38將從圓偏光調制部48輸出的圓偏光調制成：多個具有不同光學軸的直線偏光並輸出。從而將薄膜90的多個區域曝光成設定的配向圖案。相位差光罩38被配置於圓偏光調制部48與薄膜90之間。作為一例，相位差光罩38被配置於薄膜90的數百μm的上方。相位差光罩38具有：光罩基材56和光罩板58。光罩基材56由能夠使光透過的玻璃板構成。光罩基材56保持光罩板58，並維持光罩板58的形狀。
光罩保持部40被保持為：能夠沿著與輸送方向相正交的寬度方向相對於薄膜90移動。光罩保持部40保持相位差光罩38。據此，相位差光罩38能夠通過電動機或致動器等，而與光罩保持部40共同移動。
下游側從動輥42被配置於下游側張力輥46的下游側。下游側從動輥42被配置於薄膜90的輸送路徑的上方。下游側從動輥42與在下方輸送的薄膜90相配合旋轉。另外，下游側從動輥42將輸送中的薄膜90向下方按壓。
上游側張力輥44位於偏光光源34及相位差光罩38的上游側，並被配置於上游側從動輥32的下游側。下游側張力輥46位於偏光光源34及相位差光罩38的下游側，並被配置於下游側 從動輥42的上游側。上游側張力輥44及下游側張力輥46被可旋轉地支撐。上游側張力輥44及下游側張力輥46能夠通過驅動電動機等進行自轉，也能夠通過捲繞輥28等的驅動力進行從動。
上游側張力輥44及下游側張力輥46被配置於輸送路徑之下。據此，上游側張力輥44及下游側張力輥46與薄膜90的面中作為未形成薄膜90的配向膜120的面的下面相接觸，並進行按壓。如上所述，薄膜90通過上游側從動輥32及下游側從動輥42被向下方按壓。據此，上游側張力輥44及下游側張力輥46為：向下方按壓的薄膜90賦予沿輸送方向上的張力。
上游側張力輥44及下游側張力輥46被配置為隔著相位差光罩38。上游側張力輥44被配置於比相位差光罩38的上游側端部更靠近上游側，下游側張力輥46被配置為比相位差光罩38的下游側端部更靠近下游側。據此減少了當從偏光光源34輸出的直線偏光透過薄膜90後，通過上游側張力輥44及下游側張力輥46的反射而向薄膜90進行的曝光。上游側張力輥44與下游側張力輥46之間的距離，可以比普通液晶顯示裝置上設置的數cm以上的相位差板100的長邊方向的長度更短。從而能夠充分地為上游側張力輥44與下游側張力輥46之間的薄膜90賦予沿輸送方向上的張力。
圖5為相位差光罩38的縱截面圖。在圖5的相位差區域60中所示的箭頭表示：平面視圖中的相位差區域60的光學軸的方向。如圖5所示，光罩板58具有：光罩圖案62、和保持光罩圖案62的樹脂基材70。光罩圖案62為相位差光罩的配向圖案的一例。此處，在光罩板58的樹脂基材70與光罩基材56之間，設置有： 黏著層或折射率調整層。黏著層或折射率調整層的折射率最好為：光罩基材56的折射率與樹脂基材70的折射率之間的值。另外，由玻璃構成的光罩基材56的折射率的一例為1.45~1.55。由COP構成的樹脂基材70的折射率為1.53，由TAC構成的樹脂基材70的折射率為1.48~1.49。當將折射率調整層設置於光罩板58的樹脂基材70與光罩基材56之間時，用膠帶將光罩板58的外周保持在光罩基材56上。
光罩圖案62具有：與相位差板100的配向圖案106的多個相位差區域104相對應形成的多個相位差區域60。相位差區域60具有：1/4波長板的相位差功能。多個相位差區域60排列在與輸送方向相垂直的方向上。相位差區域60具有：與相位差板100的相位差區域104相同的寬度。此處所說的寬度是指：在與輸送方向相正交的方向上的長度。多個相位差區域60具有：方向彼此不同的光學軸。相鄰相位差區域60間的光學軸的角度差是：與相位差板100的相鄰相位差區域104之間的光學軸的角度差相等。例如，當待製造的相位差板100的相鄰相位差區域104間的光學軸的角度差為2.81°時，相鄰相位差區域60間的光學軸的角度差也為2.81°。相位差區域60具有：層疊於樹脂基材70的一面上的配向膜72和液晶膜74。在將液晶膜74配置於薄膜90的塗佈有配向膜120的一側的狀態下，將相位差光罩38保持在光罩保持部40上。
圖6為說明由相位差光罩38的光罩板58對薄膜90進行曝光的斜視圖。如圖6所示，當對薄膜90進行曝光時，偏光光源34輸出直線偏光。直線偏光是：由圓偏光調制部48被調制成圓偏 光、並被輸出。圓偏光是：由光罩板58被調制成直線偏光、並被輸出。
此時，由於光罩板58的各個相位差區域60具有不同的光學軸，因此，從各個相位差區域60輸出的直線偏光的偏光方向與各個光學軸相對應，彼此也不相同。當相鄰相位差區域60間的光學軸的角度差為2.81°時，如果輸入圓偏光，則從相鄰相位差區域60輸出的直線偏光的偏光方向的角度差也為2.81°。
從相位差區域60輸出的直線偏光是：使薄膜90上塗佈的配向膜120，以與輸出了直線偏光的相位差區域60的相同寬度進行配向，從而形成具有相位差區域104的配向膜120。另外，相位差區域60的光學軸及與其對應的相位差區域104的光學軸之間的角度差為45°。這是由於相位差區域60輸出了：以將圓偏光從自身的光學軸旋轉45°後的方向作為偏光方向的直線偏光的原因。
以下，對相位差板100的製造方法進行說明。首先，準備捲繞在送出輥12上的長條狀的薄膜90。此處，薄膜90的全長的一例為約1000m。薄膜90的寬度的一例為約1m。此後，將薄膜90的一端固定於捲繞輥28上。在此狀態下，薄膜90被配置為通過上游側張力輥44及下游側張力輥46的上面。準備相位差光罩38，並將其保持在光罩保持部40上。
然後，開始捲繞輥28的旋轉驅動。其結果是，成為了將薄膜90從送出輥12送出，從而將薄膜90沿輸送方向輸送的輸送步驟。
被送出的薄膜90通過配向膜塗佈部14的下方。從而由 配向膜塗佈部14在薄膜90的上面，沿寬度方向上的幾乎整個範圍內，塗佈配置未配向的配向膜120。配向膜120的塗佈在薄膜90的輸送過程中連續執行。因此，在薄膜90的上面除兩端部分以外，沿輸送方向上的整個長度上均連續地塗佈有配向膜120。
輸送塗佈有配向膜120的薄膜90，使其通過配向膜乾燥部16的內部。從而將塗佈在薄膜90上面的配向膜120乾燥。此後，薄膜90通過上游側從動輥32的下方、及上游側張力輥44的上面。
當塗佈有配向膜120的薄膜90通過偏光光源34下方時，如圖6所說明的那樣，由偏光光源34向相位差光罩38照射圓偏光，通過將從相位差光罩38射出的直線偏光照射到配向膜120上，從而在配向膜120上形成與光罩板58的相位差區域60的光學軸相對應、並沿不同方向配向的光學軸的多個區域。
此後，配向膜120被曝光後的薄膜90通過下游側從動輥42的下方，並到達液晶膜塗佈部20的下方。從而將液晶膜122塗佈於配向膜120的上面。此處，液晶膜122的塗佈量根據所希望的相位差板100的相位差進行調整。也就是說，在完成品的相位差板100的相位差區域104上設置1/4波長板的相位差功能的情形，與在完成品的相位差板100的相位差區域104上設置1/2波長板的相位差功能的情形中，液晶膜122的塗佈量不同。進一步地，通過在輸送過程中改變液晶膜122的塗佈量，能夠在輸送方向上的薄膜90的一部分上設置1/4波長板的相位差功能的同時，在剩餘部分上設置1/2波長板的相位差功能。由於液晶膜122連續地塗佈於輸送中的薄膜90的配向膜120的上面，因此液晶膜122被塗 佈在薄膜90沿輸送方向上的整個長度上。
此後，對塗佈有液晶膜122的薄膜90進行輸送，使其通過液晶膜配向部22。據此，由於通過液晶膜配向部22對液晶膜122進行加熱，因此，液晶膜122的分子在沿形成在下面的配向膜120的配向逐步配向的同時被進行乾燥。結果是，在薄膜90上形成了具有彼此不同的光學軸的多個相位差區域104。
然後，使塗佈的液晶膜122被配向後的薄膜90通過液晶膜硬化部24。據此，由紫外線照射液晶膜122，在液晶膜122的分子沿配向膜120的光學軸被配向的狀態下進行硬化。其結果是，如圖1及圖2所示，沿薄膜90的寬度方向排列成，由配向膜120及液晶膜122形成的相位差區域104。然後，將分離薄膜92供應並被貼合於液晶膜122的上面。然後，由捲繞輥28捲繞上面貼合有分離薄膜92的薄膜90。
此後，由捲繞輥28持續輸送薄膜90，並對薄膜90進行連續曝光，直到送出輥12上捲繞的薄膜90供應完畢。然後，當送出輥12上捲繞的薄膜90被全部供應完時，結束相位差板100的製造過程。另外，也可以在最後的薄膜90的後端上、連接下一個新的薄膜90的前端，從而對薄膜90進行連續的曝光。最後，薄膜90被切割成規定的長度，完成為圖1及圖2所示的相位差板100。
在本實施形態所述相位差板的製造方法中，向相位差光罩38上設置的光罩板58輸入圓偏光。與此相對，當向光罩板58輸入直線偏光時，根據直線偏光的偏光方向與光罩板58的相位差區域60的光學軸的方向之間的關係，每個相位差區域60的老化 程度也會不同。因此，向光罩板58輸入直線偏光而製造的相位差板100是：相位差區域104之間的配向的散亂程度為不規則。與此相對，通過本實施形態，由於向光罩板58輸入圓偏光，所以使老化程度在相位差區域60之間變得均勻。因此，向光罩板58輸入圓偏光而製造的相位差板100是：相位差區域104之間的配向的散亂程度變得均勻。
另外，當使用直線偏光時，由於為適應與老化程度最大的相位差區域60而需要更換光罩板58，所以，光罩板58的壽命較短。與此相對，在本實施形態中，由於向光罩板58輸入圓偏光，光罩板58的各個相位差區域60均以大致相同的程度老化，從而能夠延長光罩板58的壽命。
另外，在本實施形態中，以與光罩板58的相位差區域60相同的寬度，在薄膜90上形成相位差區域104。據此，通過在所製造的相位差板100的相位差區域104上設置1/4波長板的相位差功能，從而能夠將所製造的相位差板100用作光罩板58。
另外，在本實施形態中，將相位差光罩38的液晶膜74配置在薄膜90形成有配向膜120的一側。從而維持由包含有液晶膜74的相位差區域60所調制的直線偏光的偏光狀態，且向配向膜120進行照射。藉此，使配向膜120更加適當地被配向。
雖然在上述實施形態中表示了一邊輸送薄膜90，一邊製造相位差板100的例子，但是也可以在向與完成品的相位差板100的形狀相同的薄膜90上塗佈配向膜120及液晶膜122的狀態下進行曝光，從而一張一張地製造相位差板100。
以下，針對用於證實上述實施形態效果的實驗進行說 明。在該實驗中，製造具有包含0°、30°、45°、60°及90°的光學軸的五個相位差區域60的光罩板58作為樣品。向該樣品中輸入具有0°的偏光方向的直線偏光和圓偏光，並檢測樣品的老化。另外，0°的偏光方向與0°的相位差區域60的光學軸相平行。
圖7及圖8是顯示光罩板58的老化與累積照射能量(accumulated irradiation energy)之間的關係圖。圖7是輸入具有與0°的光學軸相平行的偏光方向的直線偏光時的實驗結果。圖8為輸入圓偏光時的實驗結果。在圖7及圖8的實驗結果中，以在開始輸入偏光時輸入的偏光與輸出的偏光之間的相位差作為“1”，對相位差相對於輸入開始時的相位差的比的變化進行繪圖。圖7及圖8中的角度表示：相位差區域60的光學軸的角度。
如圖7所示，當輸入直線偏光時，可以看到由光學軸的差異引起的相位差區域60的老化差異較大。具有與直線偏光的偏光方向相平行的0°的光學軸的相位差區域60與具有與直線偏光的偏光方向相正交的90°的光學軸的相位差區域60相比，老化得極快。另一方面，如圖8所示，當輸入圓偏光時，可以看到相位差區域60的老化差異較小。例如，如果相位差的比以“0.8”作為老化的判定標準，當輸入直線偏光時，累積照射能量達到約為24000mJ/cm2時則判定為老化，此時必須更換光罩板58。另一方面，當輸入圓偏光時，直到累積照射能量達到約為30000mJ/cm2仍未判定為老化，此時能夠繼續使用光罩板58。
以下，針對改變上述相位差光罩38的實施形態進行了說明。圖9為改變後的相位差光罩39的截面圖。如圖9所示，相位差光罩39進一步具有保護膜64。
保護膜64形成在：與光罩基材56相對側的光罩板58的一面。換言之，保護膜64形成在光罩板58的液晶膜的外面。保護膜64防止光罩圖案62的相位差區域60發生氧化。保護膜64最好為不透過空氣的材料。保護膜64例如可以由反射防止膜、防眩膜、硬鍍膜(hard coat film)等構成。
以下，對用於證實上述保護膜64的效果的實驗進行說明。圖10為表示形成有保護膜64的光罩板58的老化、與累積照射能量之間的關係圖。形成了反射防止膜作為保護膜64。製作沒有保護膜64的光罩板58作為對比用的樣品。向這兩種光罩板58上照射波長強度峰值為280nm~320nm的4.5mW的紫外線。
如圖10所示，可以看到即便累積照射能量達到24000mJ/cm2，形成有保護膜64的光罩板58也幾乎沒有老化。而另一方面也可以看到，未形成有保護膜64的光罩板58當累積照射能量達到3000mJ/cm2時明顯發生了老化。據此可知，保護膜64能夠保護光罩板58。
針對上述相位差光罩38的製造方法進行說明。在樹脂基材70上塗佈光配向性未被配向的配向膜72。從與相位差區域60的寬度相同的縫隙(slit)向未配向的配向膜72照射直線偏光，使縫隙移動該寬度的量後照射偏光方向不同的直線偏光，反覆執行該步驟，從而將配向膜72進行配向。進一步地，在配向膜72上塗佈液晶膜74，使該液晶膜74沿配向膜72的配向方向自發性地配向並硬化。可以將該相位差光罩38作為母板，通過圖3~圖6的製造方法，而製造相位差板100用的相位差光罩38。
在上述實施形態中，雖然以具有由樹脂構成的樹脂基材 102的相位差板100為例，但也可以將支撐配向膜120及液晶膜122的玻璃基材設置在相位差板100上，以代替樹脂基材102。在製造該相位差板100時，並不是一邊輸送玻璃基材一邊對配向膜120曝光。例如，此時，準備與完成品形狀相同的玻璃基材。然後，在該玻璃基材上塗佈配向膜120，對配向膜120進行曝光以使其配向。此後，通過使塗佈在配向膜120上的液晶膜122進行配向，來製造相位差板100。
以下，針對上述部分實施形態，具體是針對改變光罩的實施形態進行說明。圖11是說明由改變後的相位差光罩338進行配向的相位差板300的配向圖案306的平面圖。圖11所示的上游及下游是：沿輸送方向上的上游及下游。圖12為相位差光罩338的光罩部件370及光罩部件372的縱截面圖。圖12的括號內所示的符號及光學軸是光罩部件372的符號及光學軸。圖12中的光學軸是平面視圖中的光學軸。圖13為顯示相位差光罩338的分解斜視圖與薄膜90之間的關係圖。本實施形態中製造的相位差板300除配向圖案306不同以外，具有與相位差板100相同的結構。在相位差板300上，相同的配向圖案306反覆多次出現。配向圖案306包含：具有彼此沿不同方向配向的光學軸的六個相位差區域304。
如圖11~圖13所示，相位差光罩338具有：光罩部件370及光罩部件372。
光罩部件370具有：光罩基材380、折射率調整層382、三個光罩圖案384、十個遮光膜386。在圖11中，塗有陰影的區域為遮光膜386。
光罩基材380由能夠使光透過的玻璃板構成。光罩基材380保持光罩圖案384，以維持光罩圖案384的形狀。
折射率調整層382設置於光罩基材380與光罩圖案384之間的交界處。折射率調整層382的折射率最好具有：位於光罩基材380的折射率與光罩圖案384的折射率之間的折射率。據此，折射率調整層382緩和光罩基材380與光罩圖案384之間的交界處的折射率變化。結果是，折射率調整層382減少了由光罩基材380與光罩圖案384之間的交界反射的光，並抑制了由光罩基材380與光罩圖案384之間的交界以及光罩基材380的上面反射的光所造成的干涉。折射率調整層382可以使用在聚烯烴類原油(base oil)中混合了芳香族物質的調節劑，例如由嘉吉公司(CARGILL)的標準折射率匹配液系列A(折射率範圍為1.460~1.640)構成。
光罩圖案384隔著折射率調整層382，而設置於光罩基材380的下面。三個光罩圖案384沿著與輸送方向相正交的方向排列。光罩圖案384的一邊被配置為：與相鄰的光罩圖案384的一邊相接觸。光罩圖案384具有：與相位差板300的配向圖案306的相位差區域304的一部分相對應的三個相位差區域388。三個相位差區域388沿著與輸送方向相正交的方向排列。相位差區域388具有1/4相位差功能。因此，相位差區域388當被輸入圓偏光時，輸出將相對於自己的光學軸旋轉45°的方向作為偏光方向的直線偏光。相鄰的相位差區域388的配向方向各相差60°。三個光罩圖案384具有相同的配向圖案。光罩圖案384的相位差區域388的寬度MW是：進行了配向的薄膜90及相位差板300上形成的相位差區域304的寬度PW的兩倍。另外，寬度MW最好大於寬度PW。 此處所說的光罩圖案384的寬度及相位差區域388的寬度是指：沿著與輸送方向相正交的方向上的長度。光罩圖案384具有配向膜、液晶膜、樹脂基材，並具有與相位差光罩38、39相同的結構。另外，光罩圖案384也可以省略樹脂基材，將配向膜及液晶膜隔著折射率調整層382而形成於光罩基材380上。
十個遮光膜386設置於光罩基材380的上面。也就是說，光罩部件370的光罩圖案384被配置於：比遮光膜386更接近於塗佈有配向膜120的薄膜90的位置。十個遮光膜386沿著與輸送方向相正交的方向排列。遮光膜386形成在相鄰光罩圖案384間的邊界線上，或者形成在各光罩圖案384內的相鄰相位差區域388間的邊界線上。具體地，遮光膜386的中心被配置在相鄰光罩圖案384間的邊界線上，或者被配置在各光罩圖案384內的相鄰相位差區域388間的邊界線上。遮光膜386的寬度為光罩圖案384的相位差區域388的寬度MW的一半。相鄰的遮光膜386間的間隔與遮光膜386的寬度相同。也就是說，光罩圖案384中未被遮光膜386覆蓋的相位差區域388是：等於薄膜90的相位差區域304的寬度PW。根據未被遮光膜386覆蓋區域的相位差區域388，使塗佈於薄膜90上的配向膜120曝光，從而被配向。
光罩部件372在輸送方向上被配置於離開光罩部件370的不同位置。光罩部件372與光罩部件370被配置為在平面視圖中彼此不重疊。光罩部件372被配置於在與輸送方向相正交的方向上，錯開與相位差區域388的寬度PW相同長度的位置。光罩部件372具有：光罩基材390、折射率調整層392、三個光罩圖案394、十個遮光膜396。光罩基材390、折射率調整層392及遮光 膜396具有：分別與光罩基材380、折射率調整層382及遮光膜386相同的結構。
光罩圖案394具有三個相位差區域398。除了相位差區域398的配向方向與光罩圖案384的相位差區域388的配向方向不同以外，光罩圖案394是與光罩圖案384相同的結構。光罩圖案394的相位差區域398被配置為在與輸送方向相正交的方向上、不與光罩圖案384的相位差區域388相重疊的位置。光罩圖案394的相位差區域398的配向方向在與輸送方向相正交的方向上，與相鄰光罩圖案384的相位差區域388的配向方向各相差30°。據此，塗佈於薄膜90上的配向膜120如圖11的下圖所示，相鄰相位差區域304的配向方向各相差30°而進行旋轉且配向。
針對上述相位差光罩338的相位差板300的製造方法進行說明。另外，本實施形態中的相位差板製造裝置是：除了在相位差板製造裝置10中省略了圓偏光調制部48以外，均是相同的。如圖13所示，準備並配置相位差光罩338的光罩部件370及光罩部件372。光罩部件370被配置於光罩部件372的上游側。光罩部件370的光罩圖案384的露出的相位差區域388是：在與輸送方向相正交的方向上，被配置在與光罩部件372的光罩圖案394的露出的相位差區域398不同的位置。
然後，對在一面上塗佈有未配向的配向膜120的薄膜90進行輸送。在此狀態下，偏光光源34向相位差光罩338照射直線偏光。首先，通過照射從相位差光罩338的光罩圖案384射出的直線偏光，而將在通過相位差光罩338下方的薄膜90上塗佈的配向膜120進行配向。在此步驟中，通過光罩部件370的形成有遮 光膜386的區域的下方的配向膜120的區域不會被配向。因此，配向膜120空出與遮光膜386的寬度相同的間隔而被配向。此後，通過進一步輸送，薄膜90的配向膜120被配向成光罩圖案394的樣子。據此，配向膜120無縫地在每個區域被配向。此時，根據光罩部件372的光罩圖案394，將配向膜120通過光罩部件370的光罩圖案384與光罩圖案384的邊界線下方的區域進行配向。另外，根據光罩部件370的光罩圖案384，將配向膜120通過光罩部件372的光罩圖案394與光罩圖案394的邊界線下方的區域進行配向。據此，在配向膜120的與光罩圖案384、394的邊界線所對應的區域中，不會留下未被被配向的非配向區域。此後，在配向膜120上塗佈液晶膜122，從而完成相位差板300。
如上所述，在本實施形態所述相位差板300的製造方法中，通過排列多個光罩圖案384、394，並重複相同的配向圖案306，能夠容易地製造在排列方向上較長的相位差板300。結果是，當如現有製造方法那樣由一枚光罩圖案製造相位差板時，如果想要製造在排列方向上較長的相位差板則必須重新製作光罩圖案，而且以也很難把他們對應起來。而本實施形態所述製造方法能夠容易地製造在排列方向上較長的相位差板。
另外，在本實施形態中，將光罩部件370和光罩部件372配置在沿輸送方向上的不同位置。另外，將與光罩部件370的光罩圖案384間的邊界線相對應的區域、根據光罩部件372的光罩圖案394進行配向的同時，將與光罩部件372的光罩圖案394間的邊界線相對應的區域、根據光罩部件370的光罩圖案384進行配向。據此，能夠抑制配向膜120的與光罩圖案384、394的邊界 線相對應的區域未被配向的狀態。結果是，將由本實施形態製造的相位差板300適用於光學低通濾波器的繞射光柵時，能夠減少未發生繞射而透過的光。
以下，針對上述改變了相位差光罩338的實施形態進行說明。圖14為改變後的相位差光罩438的平面圖。如圖14所示，相位差光罩438具有：光罩基材480和三個光罩板484。光罩基材480為與光罩基材380相同的結構。
圖15是說明將光罩部件370、372改變後的實施形態的圖。在圖11~圖13中，雖然顯示了遮光膜386配置於光罩部件370、372的上方的例子，但在圖15中，也可以將遮光膜386設置於光罩部件370、372的下方。此時，遮光膜386間的間隔被正確地反映在相位差板300的相位差區域304的寬度上。
在圖11~圖14中，認為相位差區域388、398具有1/4相位差功能進行了說明，但也可以構造成使相位差區域388、398具有1/2相位差功能。此時，相位差區域388、398的光學軸的角度與圖11不同。例如，相位差區域388的光學軸的角度從圖11的紙面左端的區域開始成為45°、15°、-15°。另外，相位差區域398的光學軸的角度從紙面左端的區域開始成為30°、0°、30°。另外，光學軸的角度是以與輸送方向相正交的方向為0°，並從此向左方向旋轉的角度。通過向該相位差區域388、398輸入偏光方向為45°的直線偏光，能夠製造出相鄰相位差區域304的光學軸以等角度間隔旋轉的相位差板300。
光罩板484設置於光罩基材480的一面。另外，最好在光罩板484與光罩基材480之間設置上述折射率調整層382。三個 光罩板484沿著與輸送方向相正交的方向無縫地排列。光罩板484具有六個相位差區域488。相位差區域488具有1/2相位差功能。六個相位差區域488具有彼此不同的光學軸。
在本實施形態所述的相位差光罩438中，也可以通過添加光罩板484來容易地製造沿排列方向較長的相位差板300。另外，在本實施形態中，由於光罩板484在光罩基材480上排成一列，因此能夠省略對曝光步驟中的光罩板484與其他光罩板484進行對位。
上述各實施形態所述結構的形狀、數值、材料、配置等可以進行適當地改變。或者也可以將各實施形態進行組合。
例如，在圖5所示的相位差光罩38中，可以排列多個形成有光罩圖案62的光罩板58。據此，能夠在圖5所示的實施形態中也與較大寬度的薄膜90相對應。
另外，在圖11~圖13所示的相位差光罩338中，可以使各相位差區域388、398具有1/4波長板的功能，向相位差光罩338照射橢圓偏光。據此，即便在相位差光罩338中也能夠防止局部老化。
在圖5中，雖然相位差光罩38具有光罩基材56和樹脂基材70，但也可以只具有其中的任意一方。另外，相位差光罩38在一個相位差區域60內具有相同的光學軸，這些相位差區域60並排配置，但也可以使光學軸連續變化。
以上，使用本發明的實施方式進行了說明，但本發明的技術範圍不限於上述實施方式所記載的範圍。所屬技術領域具有通常知識者應當清楚，在上述實施方式的基礎上可加以增加各種 改變或改進。由申請專利範圍的記載可知，這種加以改變和改進的實施方式也包含在本發明的技術範圍內。
應當注意的是，申請專利範圍、說明書及圖示中所示的裝置、系統、程序(program)以及方法中的動作、順序、步驟及階段等各個處理的執行順序，只要沒有特別明示「更早」、「早於」等，或者只要前面處理的輸出並不用在後面的處理中，則可以以任意順序實現。關於申請專利範圍、說明書及圖示中的動作流程，為方便而使用「首先」、「然後」等進行了說明，但並不意味著必須按照這樣的順序實施。
34‧‧‧偏光光源
38‧‧‧相位差光罩
48‧‧‧圓偏光調制部
60‧‧‧相位差區域
90‧‧‧薄膜
104‧‧‧相位差區域
120‧‧‧配向膜

Claims (11)

  1. 一種相位差板的製造方法，所述相位差板具有：形成有在彼此不同方向上配向的光學軸的多個區域的配向圖案，所述相位差板的製造方法包括：在基材的一面上配置能夠由光進行配向的、未配向的光配向層的步驟；準備具有配向圖案的相位差光罩的步驟，所述配向圖案上形成有：與所述相位差板的所述配向圖案的所述多個區域相對應、並具有1/4波長板的相位差功能的多個區域；以及向所述相位差光罩照射橢圓偏光，使從所述相位差光罩射出的偏光照射所述光配向層，而將所述光配向層配向的步驟；其中，在所述相位差光罩的所述配向圖案的一面上，形成有防止所述相位差光罩的所述配向圖案發生氧化的保護膜。
  2. 一種相位差板的製造方法，所述相位差板具有：形成有在彼此不同方向上配向的光學軸的多個區域的配向圖案，所述相位差板的製造方法包括：在基材的一面上配置能夠由光進行配向的、未配向的光配向層的步驟；準備具有配向圖案的相位差光罩的步驟，所述配向圖案上形成有：與所述相位差板的所述配向圖案的所述多個區域相對應、並具有1/4波長板的相位差功能的多個區域；以及向所述相位差光罩照射橢圓偏光，使從所述相位差光罩射出的偏光照射所述光配向層，而將所述光配向層配向的步驟； 其中，所述相位差光罩具有：使多個形成有所述相位差光罩的所述配向圖案的相位差板並排排列的結構。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的相位差板的製造方法，其中，所述相位差光罩的所述多個區域的寬度是：等於所述相位差板的所述多個區域的寬度。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的相位差板的製造方法，其中，所述相位差光罩的相鄰區域的光學軸間的角度差是：等於所述相位差板的相鄰區域的光學軸間的角度差。
  5. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的相位差板的製造方法，其中，所述相位差光罩具有：保持所述配向圖案的光罩基材；所述配向圖案具有：配向膜和液晶膜、及用於形成所述配向膜的基材；所述液晶膜配置於所述光配向層側。
  6. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的相位差板的製造方法，其中，所述橢圓偏光為紫外線。
  7. 一種相位差板的製造方法，所述相位差板上反覆出現形成有各相位差一定角度而進行旋轉且配向的光學軸的多個區域的配向圖案，所述相位差板的製造方法包括：在基材的一面上配置能夠由光進行配向的、未配向的光配向層的步驟；準備使多個具有配向圖案的相位差板並排排列的相位差光罩的步驟，所述配向圖案上形成有：與所述相位差板的所述配向圖案的所述多個區域的至少一部分相對應的、各相位差一定角度而 進行旋轉且配向的光學軸的多個區域；以及向所述相位差光罩照射偏光，使從所述相位差光罩射出的偏光照射所述光配向層，而將所述光配向層配向的步驟。
  8. 一種相位差板的製造方法，所述相位差板上反覆出現形成有在彼此不同方向上配向的光學軸的多個區域的配向圖案，所述相位差板的製造方法包括：在基材的一面上配置能夠由光進行配向的、未配向的光配向層的步驟；準備使多個具有配向圖案的相位差板並排排列的相位差光罩的步驟，所述配向圖案上形成有：與所述相位差板的所述配向圖案的所述多個區域的至少一部分相對應的多個區域；向所述相位差光罩照射偏光，使從所述相位差光罩射出的偏光照射所述光配向層，而將所述光配向層配向的步驟；以及輸送所述光配向層的步驟；所述相位差光罩具有：使多個形成有不同配向圖案的相位差板並排排列的第一光罩部件及第二光罩部件；所述第一光罩部件及所述第二光罩部件被配置於：在所述光配向層的輸送方向上的不同位置。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的相位差板的製造方法，其中，所述第一光罩部件及所述第二光罩部件的所述配向圖案的各區域是：比所述相位差板的所述配向圖案的各區域的寬度更大。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的相位差板的製造方法，其中，從所述偏光的照射方向觀察，在所述第一光罩部件及所述第二光罩部件的所述相位差板間的邊界處，形成有遮光膜。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的相位差板的製造方法，其中，與所述遮光膜相比，所述第一光罩部件及所述第二光罩部件的所述配向圖案是：被配置於更加靠近所述光配向層的位置。
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