CN101861535A - 延迟膜、延迟膜的制造方法以及显示器 - Google Patents

延迟膜、延迟膜的制造方法以及显示器 Download PDF

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Abstract

本发明提供了可通过简单工艺制造的并且能够防止光使用效率下降的延迟膜。在延迟膜(10)中，与基板(11)的表面接触形成延迟层(12)，在基板(11)的表面中凹槽区域(11A)和(11B)以带状被交替地图案化。凹槽区域(11A)和(11B)分别包括在方向d1和方向d2上延伸的多个凹槽(111a)和(111b)。延迟层(12)包括与凹槽区域(11A)和(11B)相对应的延迟膜区域(12a)和(12b)。在延迟膜区域(12a)和(12b)中，液晶分子(120)分别沿着凹槽的延伸方向d1和d2被定向。延迟膜与基板的表面相接触，即，没有形成定向膜，从而防止产生光损耗。通过使用模子进行转印来集体地形成凹槽区域(11A)和(11B)的图案。

Description

延迟膜、延迟膜的制造方法以及显示器
技术领域
本发明涉及使用液晶材料的延迟膜、制造延迟膜的方法以及使用这种延迟膜的显示器。
背景技术
近年来，允许三维显示的显示器的开发已取得进展。作为三维显示系统，例如，如在USP5,686,975中所述的，例如，已经提出了一种系统，在该系统中，在显示器的屏幕上显示供用户的右眼的图像和供用户的左眼的图像，并且配戴一副偏光眼镜的用户可以观看这些图像。通过在允许二维显示的显示器(例如，阴极射线管显示器、液晶显示器、或者等离子显示器)的正面设置图案化的延迟膜来获得该系统。为了控制进入右眼的光和进入左眼的光的偏振状态，在这种延迟膜中，有必要在显示器的像素级处形成延迟的图案或者光轴。
例如，在专利文献1和专利文献2中，已经提出了通过利用光刻胶(photoresist)等部分地图案化液晶材料或者延迟材料来形成上述延迟膜的技术。然而，在这种技术中，处理步骤的数量较大，因此，难以制造低成本的延迟膜。从而，在专利文献3中，已经提出了通过利用光定向膜(photo-alignment film)执行图案化形成来形成延迟膜的技术。更具体地，在基板上形成光定向膜，然后，通过偏振紫外线来图案化光定向膜。之后，用具有可聚合性的液晶材料(下文中，称作液晶单体)涂覆图案化的光定向膜，以使液晶分子在期望的方向上定向。然后，通过用紫外线照射来使液晶单体聚合，从而形成延迟膜。而且，在液晶显示器中，经常使用通过在聚酰亚胺定向膜上进行摩擦处理(ubbing process)来执行图案化的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：USP5,686,975
专利文献2：USP5,327,285
专利文献3：日本专利第3881706号
发明内容
然而，在使用专利文献3中所述的光定向膜的技术中或者在聚酰亚胺定向膜上进行摩擦处理的技术中，存在一个问题在于：在定向膜中出现光吸收或者着色而使透光率下降，从而导致光使用效率下降的问题。而且，在使用光定向膜的技术中，在图案形成期间有必要利用偏振紫外线局部照射光定向膜，所以存在处理步骤增加的问题。
鉴于前述情况，本发明的目的是提供一种可通过简单工艺制造并且能够防止光使用效率下降的延迟膜、一种制造该延迟膜的方法以及一种显示器。
本发明的延迟膜包括：基板，在其表面上具有在特定方向上延伸的多个凹槽；以及延迟层，与该基板的表面相接触设置，并且包括液晶材料，该液晶材料沿着多个凹槽的延伸方向被定向，并被聚合。在本发明的实施例中的基板为板状或者膜状基底，并且该基板可以具有在这种基底上层压任何其他树脂层等的结构。
在根据本发明的延迟膜中，可聚合液晶材料沿着设置在基板的表面上的多个凹槽的延伸方向被定向，从而延迟膜的光轴基于凹槽的延伸方向而形成，并且表现出相差特性。在这种情况中，由于将延迟层与基板的表面相接触设置，即，由于在延迟层和基板之间的界面的周围没有设置光定向膜或者用于摩擦的定向膜，所以减少了在界面周围的光损耗。
本发明的显示器包括：光源；显示单元，基于来自光源的光进行显示；第一偏光器和第二偏光器，分别被设置在显示单元的光源侧和显示侧上；以及根据本发明的上述延迟膜，被设置在第一偏光器和第二偏光器中的一个或者两个的光发射侧上。
制造本发明的延迟膜的方法包括以下步骤：在基板的表面上形成在特定方向上延伸的多个凹槽；利用具有聚合性的液晶材料涂覆基板的其上形成有多个凹槽的表面，以使将液晶材料与基板的表面相接触设置；以及使液晶材料聚合。
在根据本发明的制造延迟膜的方法中，利用具有聚合性的液晶材料涂覆基板的其上形成有多个凹槽的表面，从而液晶分子通过凹槽的形状根据凹槽的延伸方向被定向。之后，使上述液晶材料聚合以确定液晶分子的定向状态。
另外，在根据本发明的延迟膜和制造延迟膜的方法中，多个凹槽可以包括：在第一方向上延伸的多个第一凹槽和在与第一方向垂直的第二方向上延伸的多个第二凹槽。这时，包括多个第一凹槽的第一凹槽区域和包括多个第二凹槽的第二凹槽区域可以均为带状，并且被交替地设置。
在根据本发明的延迟膜和制造延迟膜的方法中，通过将延迟层与具有多个凹槽的基板的表面接触设置由基板上的凹槽来将聚合液晶材料定向，即，没有配置光定向膜或者用于摩擦的定向膜。从而，与使用上述定向膜的情况相比，允许减少在基板和延迟层之间的界面的周围的光损耗。因此，可以通过简单的工艺来制造延迟膜，并且可防止光使用效率的下降。而且，在根据本发明的实施例的显示器中，将上述延迟膜设置在显示单元的光源侧或者显示侧上，所以，在将延迟膜用作(例如)用于使用偏光眼镜或者视角补偿膜进行立体观看的延迟膜的情况中，可获得明亮显示。
附图说明
图1为根据本发明的实施例的延迟膜的简要结构的示图。
图2为在图1中的延迟膜的变形的截面图。
图3为用于描述延迟膜的具体结构的示意图。
图4为用于描述延迟膜的具体结构的示意图。
图5为用于描述制造基板的方法的示图。
图6为由图5中的方法所制造的基板的截面图。
图7为用于制造图2中所示的基板的装置的简要结构的示图。
图8为由图7中的方法所制造的基板的截面图。
图9为描述使用由图5或者图7中的方法所制造的基板来制造延迟膜的方法的示图。
图10为根据比较实例的延迟膜的简要结构的示图。
图11为描述制造图10中所示的延迟膜的方法的示图。
图12为在按照图11的步骤制造延迟膜的方法的步骤的示图。
图13为根据变形1的延迟膜中的基板的俯视图。
图14为示出根据变形2的延迟膜的简要结构的截面图。
图15为描述制造图14中所示的延迟膜的方法的示图。
图16为在按照图15的步骤制造延迟膜的方法中的步骤的示图。
图17为示出根据变形3的延迟膜的简要结构的截面图。
图18为描述制造图17中所示的延迟膜的方法的示图。
图19为示出根据变形4的延迟膜的简要结构的截面图。
图20为示出根据变形5的延迟膜的简要结构的截面图。
图21为示出用在根据变形6的制造延迟膜的方法中的模子(mold)的平面结构的示意图。
图22为描述制造在图21中所示的模子的方法的实例的示图。
图23为描述制造模子的方法的另一实例的示图。
图24为描述根据变形7的制造模子的方法的示图。
图25为图24中的平板和在图24中的磨轮的旋转轴之间的关系的示图。
图26为描述制造根据变形8的模子的方法的示图。
图27为在图26中的辊和磨轮的旋转轴之间的关系的示图。
图28为当制造根据变形9的模子时所使用的磨轮的简要结构的示图。
图29为描述制造根据变形9的模子的方法的示图。
图30为当制造根据变形10的模子时所使用的超短脉冲激光的光束点强度分布的示图。
图31为扫描图30中的光束点的过程的实例的示图。
图32为扫描光束点的过程的另一实例的示图。
图33为当制造根据变形10的模子时所使用的装置的实例的示图。
图34为当制造根据变形10的模子时所使用的装置的另一实例的示图。
图35为在图33和图34中的装置中的扫描光束点的过程的实例的示图。
图36为在图33和图34中的装置中的扫描光束点的过程的另一实例的示图。
图37为在通过超短脉冲激光形成的图案区域中的不均匀表面的示图。
图38为在通过电子束光刻等形成的图案区域中的不平坦表面的示图。
图39为在图37中的不平坦表面上形成的液晶分子的定向的示图。
图40为在图38中的不平坦表面上所形成的液晶分子的定向的示图。
图41为被图37和图38中的不平坦表面衍射的示图。
图42为在图37中的不平坦表面上的被衍射的光的DFT分析结果的示图。
图43为在图38中的不平坦表面上的被衍射的光的DFT分析结果的示图。
图44为根据应用实例1的显示器的简要结构的截面图。
图45为在图44中所示的显示器的层压结构的示意图。
图46为根据应用实例1的另一实例的延迟膜和偏光器的示意图。
图47为根据应用实例2的显示器的简要结构的截面图。
图48为在图47中所示的显示器的层压结构的示意图。
图49为根据应用实例3的显示器的简要结构的截面图。
图50为用于在实例2中的转印的模子的表面的放大图。
图51为用于制造根据实例4的延迟膜的装置的简要结构的示图。
具体实施方式
下文中，将参照附图详细描述优选实施例。将按以下顺序给出描述。
1.实施例(延迟区域的光轴与条纹方向成+45°和-45°的实例)
2.变形1(延迟区域的光轴与条纹方向成0°和+90°的实例)
3.变形2(根据液晶材料改变延迟膜的延迟的实例)
4.变形3(根据液晶材料及其厚度改变延迟区域的延迟的实例)
5.变形4(仅在基板表面的部分区域中形成延迟层的实例)
6.变形5(仅在基板表面中的一个方向上形成延迟区域的光轴的实例)
7.变形6(通过在其端部层压具有研磨标记的金属薄板来形成用于转印的模子的凹槽的实例)
8.变形7(通过利用磨轮倾斜旋转进行处理来形成用于转印的模子的凹槽的实例)
9.变形8(通过使用切割工具进行处理来形成用于转印的模子的凹槽的实例)
10.变形9(通过凹槽的压转印来形成用于转印的模子的凹槽的实例)
11.变形10(通过超短脉冲激光来形成用于转印的模子的凹槽的实例)
12.应用实例1(3D显示器)
13.应用实例2(用于二维显示的显示器)
14.应用实例3(用于二维显示的半透射显示器)
15.实例1(利用通过电子束光刻法形成的抗蚀剂层来形成凹槽的实例)
16.实例2(利用通过超短脉冲激光所形成的平板模子来形成凹槽的实例)
17.实例3(利用由与在实例2中所使用的材料不同的材料制成的基板来形成凹槽的实例)
18.实例4(利用通过超短脉冲激光所形成的模辊来形成凹槽的实例)
19.实例5(利用由与在实例2中所使用的材料不同的材料制成的基板来形成凹槽的实例)
延迟膜10的结构
图1(A)示出了根据本发明的实施例的延迟膜10的截面结构的实例。图1(B)为从其表面看去的图1(A)中的基板11的示图。在延迟膜10中，凹槽区域11A和11B的图案形成在基板11的表面上，延迟层12与基板11接触形成。
例如，基板11由诸如塑料的热塑性材料，更具体地，聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚苯乙烯等制成。而且，在将延迟膜10用于稍后将描述的偏光眼镜型三维显示器的情况下，基板11中的相位差最好尽可能小，所以基板11最好由无定形环烯聚合体、脂环族丙烯酸酯树脂(alicyclic acrylic resin)或者降冰片烯基树脂制成。例如，基板11的厚度为30μm～500μm。在本实施例中，与通过使用与相关技术中一样的定向膜来定向液晶分子的情况不同，高温度下的热处理是没有必要的，所以可使用比玻璃材料等更容易处理的便宜的塑料材料。
例如，基板11可以具有单层结构或者多层结构。在基板11具有多层结构的情况下，例如，如在图2中所示，基板11具有两层配置，其中树脂层32形成在基底31的表面上。在这种情况下，树脂层32与日本专利第3881706号中的光定向膜或者聚酰亚胺定向膜不同，在树脂层32中很难出现光吸收或者着色。作为树脂层32，例如，可以使用丙烯酸固化树脂。另外，图2举例说明了在基板11的最外层中所形成的树脂层32中形成上述凹槽区域11A和11B的图案的情况。
例如，凹槽区域11A和11B以带状交替地设置在基板11的表面上。例如，凹槽区域11A和11B的带宽度等于显示器(稍后将描述)中的像素间距的宽度。凹槽区域11A均包括设置的多个凹槽111a，并且该多个凹槽111a沿着共同方向d1延伸。凹槽区域11B均包括设置的多个凹槽111b，并且该多个凹槽111b沿着共同方向d2延伸。而且，方向d1和d2彼此垂直。然而，在该实施例中，方向d1和d2分别相对于凹槽区域11A和11B的带的方向S形成-45°和+45°的角。在本说明书中，“垂直”不仅意味着“完全垂直”，而且意味着由诸如制造误差和变化多种因素所导致的“基本垂直”。
通过以带状交替设置延迟区域12a和12b来形成延迟层12。延迟区域12a和12b与上述凹槽区域11A和11B分别相对设置，并且具有彼此不同的相差特性。更具体地，设置延迟区域12a和12b的预定延迟值，在延迟区域12a中，在凹槽区域11A中的凹槽111a的延伸方向d1为光轴，并且在延迟区域12b中，在凹槽区域11B中的凹槽111b的延伸方向d2为光轴。在该实施例中，延迟区域12a和12b具有彼此不同的光轴方向，并且具有彼此相等的绝对延迟值。
在这种情况下，参照图3和图4(A)及图4(B)，下文中，将详细描述凹槽区域11A和11B以及延迟层12的结构。图3为在凹槽区域11A和延迟区域12a之间的界面周围的状态实例的示意性透视图。图4(A)和图4(B)分别为在图3中的界面周围的俯视图和截面图。除凹槽111a和111b的延伸方向以外，凹槽区域11A和凹槽区域11B具有相同的结构，所以下文中，将作为实例描述凹槽区域11A。
在凹槽区域11A中，例如，每个凹槽111a均具有字母V的截面形状。换句话说，整个凹槽区域11A的截面形状为锯齿形。例如，通过使用模子进行转印来集体形成具有这种形状的凹槽111a，稍后将对该模子进行描述。
例如，延迟层12包括经聚合的聚合体液晶材料。即，在延迟层12中，液晶分子120的定向状态是确定的。作为聚合体液晶材料，使用基于相变温度(液晶各向同性相)、液晶材料的折射率波长色散特性、粘性、处理温度等所选择的材料。然而，就透明性而言，该材料优选地包括作为聚合基的丙烯酰基或者甲基丙烯酰基。而且，优选地，使用在聚合官能团和液晶骨架之间没有亚甲基间隔(methylene spacer)的材料，因为该材料在处理期间允许降低用于定向处理的温度。例如，延迟层12的厚度为0.1μm～10μm。另外，在延迟层12包括经聚合的聚合体液晶材料的情况下，延迟层12没有必要仅由经聚合的聚合体液晶材料制成，并且延迟层12可以在其一部分中包括未聚合的液晶单体，因为通过稍后将描述的定向处理(热处理)，在与液晶分子120(存在于未聚合的聚合体液晶单体周围)的定向方向相同的方向上包括在延迟层12中的未聚合的液晶单体被定向，未聚合的液晶单体与那些聚合体液晶材料具有相同的定向特性。
凹槽区域11A和延迟区域12a之间的界面周围的液晶分子120的长轴沿着凹槽111a的延伸方向d1被定向。而且，延迟区域12a的上部(未示出)中的液晶分子120也沿着方向d1被定向以跟随延伸区域12a的下部中的液晶分子120的方向。即，液晶分子120的定向由凹槽区域11A中在方向d1上延伸的凹槽111a的形状来控制，从而设置延迟区域12a的光轴。
而且，在上述延迟层12中，通过调节延迟区域12a和12b的材料或者厚度来设置延迟层12的延迟值。在基板11具有相位差的情况下，优选地，考虑基板11中的相位差来设置延迟层12的延迟值。在该实施例中，延迟区域12a和12b由具有相同厚度的相同材料制成，从而如上所述，延迟区域12a和12b的绝对延迟值彼此相等。
制造延迟膜10的方法
接下来，下文中，将描述制造上述延迟膜10的方法。首先，将描述通过热转印方法来制造基板11的情况，然后，将描述通过所谓的2P成型方法(光聚合：使用光固化的成型方法)来制造基板11的情况。之后，将描述制造具有通过上述方法所制造的基板11的延迟膜10的方法。
图5示出了通过热转印方法制造基板11的过程。如图5所示，凹槽区域11A和11B的图案形成在基板11的表面上。此时，基板11可以具有单层结构或者多层结构(例如，树脂层形成在基底的表面上的两层结构)。此时，例如，通过使用模辊112的转印来集体形成凹槽区域11A和11B，模辊上形成有凹槽区域11A和11B的反图案(reverse patter)。更具体地，将由上述材料所制成的基板11加热至接近玻璃相变温度(glass-transition temperature)，并且紧靠加热的基板11的表面按压模辊112。然后，使基板11冷却，并且将模辊112与基板11分离，从而，在基板11的整个表面上形成了凹槽区域11A和11B。从而，如图6中所示，在基板11的表面上以带状交替地形成了凹槽区域11A和11B。
作为上述模辊112的材料，例如，可以使用诸如NiP、铜(Cu)或者不锈钢的金属材料、石英、硅、碳化硅、蓝宝石、金刚石等。例如通过用切割工具进行切割、各种光刻方法的任何一种等，在由这种材料所制成的基底的表面上形成反图案，然后绕着辊卷起基底来形成模辊112。另外，在通过利用切割工具进行切割来形成反转图案的情况中，作为模辊112的材料，优选地，使用NiP。而且，作为用于转印的模子，可以使用如在实施例中所述的具有辊形状的模辊112，或者可以使用板状模子。然而，具有辊形状的模子的使用使得在大规模生产中的提高了生产率。
图7示出了用于通过2P成型方法制造基板11的装置的实例。在2P成型方法中，例如，基底涂覆有可通过紫外线或者电子束固化的树脂材料以形成树脂层，然后，将具有凹槽区域的反图案的模子紧靠着形成的树脂层进行按压。之后，将诸如紫外线或者电子束的能量射线施加于树脂层以固化该树脂层，从而将在模子上的图案转印至树脂层的表面。下文中，将描述在图7中所示的制造装置的结构和通过该制造装置制造基板11的方法。
在图7中所示的制造装置包括：缠绕辊(winding roll)200、导辊(guide roll)220、230、250和260、压送辊(nip roll)240、模辊(mold roll)112、卷绕辊(take-up roll)270、出料设备(dischargingdevice)280以及紫外线照射设备290。在这种情况中，将膜状基底31同心地缠绕在缠绕辊200的周围，缠绕辊200提供基底31。从缠绕辊200抽出的基底31依次到达导辊220、导辊230、压送辊240、模辊112、导辊250以及导辊260，然后，由卷绕辊270来卷绕基底31。导辊220和230将由缠绕辊200提供的基底31引导至压送辊240。压送辊240紧靠着模辊112按压由导辊230提供的基底31。模辊112设置在距离压送辊240预定的距离处。凹槽区域11A和11B的反图案形成在模辊112的圆周表面上。导辊250从模辊112去除缠绕在模辊112的周围的基底31。而且，导辊260将由导辊250分离的基底31引导至卷绕辊270。出料设备280设置在距离与从缠绕辊200所提供的基底31的与导辊230相接触的部分预定距离处。出料设备280将复合材料32A滴在基底31上。如必要，通过将诸如光聚合引发剂(photopolymerization initiator)的添加剂添加至通过紫外线或者电子束固化的液态树脂材料来形成复合材料32A。紫外线照射设备290将紫外线施加给从缠绕辊200所提供的基底31的已穿过压送辊240并且与模辊112相接触的部分。
通过具有这种结构的制造装置来形成基底11。更具体地，首先，将从缠绕辊200抽出的基底31经由导辊220引导至导辊230，然后，由出料设备280将复合材料32A滴在基底31上。由压送辊240紧靠着模辊112(其间有基底31)的圆周表面按压从出料设备280所落下的复合材料32A。从而，复合材料32A与模辊112的圆周表面紧密接触而没有间隙，形成在模辊11的圆周表面上的不平坦形状被转印至复合材料32A。
然后，从紫外线照射设备290将紫外线UV施加于复合材料32A。从而，使包括在复合材料32A中的树脂材料聚合以形成树脂层32，形成在模辊112的圆周表面上的不平坦形状被转印至该树脂层。最后，通过导辊250使基底31与模辊112分离，然后，基底31经过导辊260由卷绕辊270卷绕。因此，形成了在基底31的表面上具有树脂层32的基板11(参照图8)。
另外，在基底31由不允许紫外线UV穿过的材料制成的情况下，模辊112可以由允许紫外线UV穿过的材料(例如，石英)制成，并且可以从模辊112的内部将紫外线UV施加于复合材料32A。
接下来，下文中，将描述制造具有通过上述方法所制造的基底11的延迟膜10的方法。
图9(A)和图9(B)示出了制造具有基板11的延迟膜10的步骤。图9(A)和图9(B)举例说明了使用通过2P成型方法所制造的基板11的情况。如在图9(A)中所示，通过利用诸如辊涂机通过在基板11的表面上(其上形成了凹槽区域11A和11B的图案)进行涂覆来形成包括液晶单体的液晶层12-1。这时，作为液晶层12-1，使用在聚合官能团和液晶骨架之间没有亚甲基间隔的高分子化合物，以在室温附近呈现向列相(nematic phase)，从而降低在稍后步骤中的定向处理中的加热温度。
这时，如果有必要，在液晶层12-1中，则可以使用用于溶解液晶单体的溶剂、聚合引发剂、聚合抑制剂(polymerization inhibitor)、表面活性剂、匀染剂(leveling agent)等。对溶剂并没有特别地限制，但是作为溶剂，优选使用具有溶解液晶单体的高溶解性、具有在室温下的低蒸汽压力并且在室温下抗蒸发的溶剂。在室温下具有抗蒸发的溶剂的实例包括：1-甲氧基-2-乙酰氧基丙烷(1-methoxy-2-acetoxypropane，PGMEA)、甲苯、甲乙酮(MEK)、甲基异丁基酮(MIBK)等，因为当使用在室温下容易蒸发的溶剂时，在通过涂覆形成液晶层12-1之后溶剂的蒸发速度太快，从而，在溶剂蒸发以后形成的液晶单体容易未定向(misaligned)。即使以等于或者高于在液晶相和各向同性相之间的相变温度的温度下对液晶层12-1进行加热的定向处理(稍后将进行描述)，往往难以校正液晶单体的未定向，然后，液晶层12-1逐渐冷却。
接下来，执行通过涂覆在基板11的表面上形成的液晶层12-1的液晶单体的定向(加热)处理。在等于或者高于液晶单体的相变温度的温度下进行加热处理，或者在使用溶剂的情况下，在等于或者高于溶剂变干的温度，例如，50℃～130℃，的温度下进行该加热处理。然而，对温度上升速率、保温温度(holding temperature)、时间、温度下降速度等进行控制是很重要的。例如，在使用通过在1-甲氧基-2-乙酰氧基丙烷(PGMEA)中以52℃的相变温度溶解液晶单体以使液晶单体的固体含量为30wt％而形成的液晶层12-1的情况下，首先，在等于或者高于液晶单体的相变温度(52℃)，例如，大约70℃，的温度下对液晶层12-1进行加热并且允许溶剂蒸发，并且将该温度保持大约几分钟。
在这种情况中，在液晶单体和通过上一步骤涂覆有液晶单体的衬底之间的界面中产生了剪应力(shear stress)，从而，由于由流动所导致的定向(流动定向)或者由压力所导致的定向(力定向)，液晶分子可以在不期望的方向(unintended direction)上被定向。进行上述加热过程以暂时取消在这种不期望的方向上被定向的液晶单体的定向状态。因此，在液晶层12-1中，对溶剂进行蒸发，并且仅留下液晶单体，液晶单体的状态为各向同性相。
之后，将液晶层12-1以约1℃/min～5℃/min的速率缓慢冷却至例如47℃的稍微低于相变温度(52℃)的温度。因此，液晶层12-1的温度降至等于或者低于相变温度，从而液晶单体根据在基板11的表面上形成的凹槽区域11A和11B的图案被定向。即，液晶单体沿着凹槽111a和111b的延伸方向d1和d2被定向。
接下来，如在图9(B)中所示，例如，将紫外线UV施加于经受定向处理的液晶层12-1以使液晶单体聚合。另外，这时，处理温度通常典型地在室温附近，但是可以将处理温度提高至等于或者低于相变温度的温度以调节延迟值。而且，不仅可以使用紫外线UV，而且可以使用加热、电子束等。然而，当使用紫外线UV时，处理比较简单。从而，沿着方向d1和d2确定了液晶分子120的定向状态以形成延迟区域12a和12b。从而，完成图2中所示的延迟膜10。
另外，可以通过在图7中所示的制造装置来制造图3、图4A和4B中所示的延迟膜10。更具体地，首先，将从缠绕辊200抽出的基底31(树脂层32可以形成或者不形成在其上)经由导辊220引导至导辊230，然后，将包括液晶单体的复合材料32A从出料设备280滴在基底31上。由压送辊240紧靠着模辊112(其间具有基底31)的圆周表面按压从出料设备280滴下的包括液晶单体的复合材料32A。从而，复合材料32A与模辊112的圆周表面紧密接触而没有间隙以将在模辊112的圆周表面上形成的不平坦形状转印至复合材料32A。之后，紫外线照射设置290将紫外线UV施加于复合材料32A。从而，使包括在复合材料32A中的液晶单体聚合，所以将液晶单体转换为在形成在模辊112的圆周表面上的不平坦形状的延伸方向上被定向的聚合体液晶，在模辊112的圆周表面上形成该不平坦形状。最后，由导辊250将基底31与模辊112分离，然后，基底31经由导辊260由卷绕辊270卷绕。因此，形成了如图3、图4A以及图4B中所示的具有包括在其表面上的聚合体液晶材料(液晶分子120)的延迟区域的基板11。另外，包括液晶单体的复合材料32A可以包括任何其他树脂材料。
接下来，将描述延迟膜10以及制造延迟膜10的方法的功能和效果。
延迟膜10的功能
在延迟膜10中，当光从基板11的背面或者延迟层12的表面进入延迟区域12a和12b时，获得了偏光状态根据延迟区域12a和12b的相差特性而改变的射出光。这时，延迟区域12a和12b例如由具有相同厚度的相同材料制成，并且在延迟区域12a和12b中的液晶分子120分别沿凹槽111a和111b的延伸方向d1和d2上被定向。因此，在延迟区域12a和12b中，延迟区域12a和12b的光轴分别在方向d1和d2上被定向，并且延迟区域12a和12b具有的相差特性，在该相差特性中其绝对延迟值彼此相等。
现在，作为比较实例，将参照图10(A)和图10(B)描述在其上通过使用定向膜形成相差特性的图案的延迟膜100。在延迟膜100中，定向膜102A和102B以带状交替地设置在基板101上，延迟层103设置在定向膜102A和102B上。定向膜102A和102B分别具有彼此垂直的定向控制方向(alignment control direction)d1和d2。在延迟层103中，形成具有不同相差特性的延迟区域103a和103b以便分别与定向膜102A和102B的图案对应。定向膜102A和102B的实例包括经受摩擦的水平聚酰亚胺定向膜、垂直聚酰亚胺定向膜、倾斜蒸发的SiO、光定向膜、LB膜等。在使用这种定向膜102A和102B的情况下，通过定向膜102A和102B产生了光吸收或者着色而导致透射率下降，从而产生光损耗而导致光使用效率下降。
另一方面，在所述实施例中，延迟层12与基板11的表面接触。即，在延迟层12和基板11之间的界面附近没有设置以上述方式导致光吸收或者着色的定向膜，所以消除了由定向膜所导致的光损耗。
另外，在具有上述相差特性的延迟膜10以(例如)偏光器方式使用的情况下，设置延迟膜10以便偏光器的光轴和上述方向d1之间以及偏光器的光轴和上述方向d2之间的角度为45°。
而且，上述延迟膜10适合作为(例如)用于用偏光眼镜观看获得立体感的三维显示器的延迟膜。制造延迟膜10的方法的功能
而且，在制造延迟膜10的方法中，当通过涂覆在其上形成有凹槽区域11A和11B在基板11的表面来形成液晶层12-1时，液晶单体通过界面与界面的作用沿着基板11的凹槽111a和111b的延伸方向被定向。之后，使上述液晶层12-1聚合以确定液晶分子的定向状态。
现在，作为比较实例，将参照图11(A)～图11(C)和图12(A)及图12(B)描述制造图10(A)和10(B)所示的延迟膜100的方法。将作为实例描述将选自上述定向膜的光定向膜用作定向膜102A和102B的情况。
首先，如图11(A)所示，通过在由玻璃材料等制成的基板101上进行涂覆来形成光定向膜102，并且干燥光定向膜102。然后，如在图11(B)中所示，通过使用光掩膜104将偏振紫外线UV1仅施加于选择的区域以形成定向膜102B。之后，如在图11(C)中所示，将偏振紫外线UV2施加于整个表面以形成定向膜102A。从而，在基板101上形成定向膜102A和102B的图案。
接下来，如在图12(A)中所示，通过在图案化的定向膜102A和102B上进行涂覆来形成包括液晶单体的液晶层103-1。之后，在预定温度下进行加热处理以便稳定液晶单体的定向。最后，如图12(B)所示，通过用紫外线UV照射来使液晶单体聚合以形成延迟膜100。
然而，在使用这种定向膜102A和102B的制造方法中，为了形成定向膜102A和102B的图案，有必要用偏振紫外线UV1和UV2进行局部照射。即，通过单张进给系统(sheet-fed system)来完成图案形成，所以增加了处理步骤。而且，在使用偏振紫外线照射装置的技术中，难以扩大延迟膜100的规模，并且延迟膜100制造成本很高。
另一方面，在所述实施例中，基板11由塑料材料制成，并且紧靠着基板11的表面按压模子，从而转印凹槽区域11A和11B的图案。因此，可集体地并且容易地形成凹槽区域11A和11B，所以与使用上述定向膜的情况相比较，允许减少处理步骤。而且，在所述实施例中，在使用热转印的情况中，没有必要使用紫外线照射装置，所以容易扩大延迟膜10规模，并且延迟膜10制造成本较低。
而且，通过在基板11的表面上进行涂覆来形成液晶层12-1，然后，在等于或者高于液晶单体的相变温度的温度来进行加热处理，从而可更精确地控制液晶单体的定向。另外，如上所述以相对低温度来进行加热处理，所以即使将塑料材料用于基板11，也不容易产生变形和扭曲(warpage)。当以这种方式将塑料材料用于基板11时，提高了可用性，并且降低了成本，所以允许大规模生产。
另外，在用于典型液晶显示器等的定向膜(例如，经受摩擦的聚酰亚胺定向膜)中，必需很强的锚固力(anchoring force)，因为在显示区域中，通过施加电压来使液晶分子倾斜以进行显示，当没有施加电压时，有必要使液晶分子再次返回其初始的液晶定向状态。然后，为了提供这种强锚固力，有必要在200℃或者以上的燃烧温度(firing temperature)对聚酰亚胺定向膜进行加热。因此，在将诸如塑料材料的热塑性树脂用于基板的情况中，基板可能变形或者扭曲。而且，在以下摩擦处理中还可能产生由于基板的变形或者扭曲所导致的故障。
另一方面，在所述实施例中的延迟膜10中，液晶单体最后通过紫外线等聚合，所以与上述显示器不同，不需要强锚固力。即，在通过紫外线固化之前，仅维持定向状态的这种程度的锚固力是有必要的。因此，如上所述，仅有必要根据液晶单体的相变温度或者溶剂变干的温度在相对低的温度下进行加热处理，所以即使使用塑料材料，在延迟膜10中也不会产生任何特殊问题。
如上所述，在所述实施例中，将延迟层12设置为与基板11的表面(在该表面上形成有凹槽区域11A和11B)相接触，并且没有使用光定向膜、用于摩擦的定向膜等，液晶分子120通过在基板11表面上的凹槽区域11A和11B被定向。从而，允许在基板11和延迟层12之间的界面周围的光损耗减少。因此，通过简单处理可制造延迟膜10，并且可防止光使用效率的降低。
而且，在所述实施例中，在基板11具有单层结构的情况下，允许光使用效率被最大化。此外，在所述实施例中，此外在基板11具有两层结构(其中，树脂层32形成在基底31的表面上)的情况下，在树脂层32中很难产生光吸收或者着色，所以可以允许光使用效率的下降被最小化。
接下来，将参照附图描述实施例的变形。在以下描述中，与根据上述实施例的延迟膜10一样，相同的组件由相同的数字表示，并且没有进一步描述。变形1～变形5为延迟膜10的结构的变形，变形6～变形10为制造延迟膜10的方法的变形。在变形1～变形5中，举例说明了使用具有单层结构的基板11的情况，但是可以使用具有多层结构(例如，树脂层形成在基底的表面上的两层结构)的基板11。
(变形1)
图13示出了从表面侧看去的根据变形1的延迟膜的基板13。在该变形中，除在基板13的表面上形成的凹槽区域13A和13B的结构以外，延迟膜具有与根据上述实施例的延迟膜10的结构相同的结构。
例如，凹槽区域13A和13B以带状交替地设置在基板13的表面上。每个凹槽区域13A包括沿着共同方向d3延伸的多个凹槽130a，并且每个凹槽区域13B包括沿着共同方向d4延伸的多个凹槽130b。而且，方向d3和d4彼此垂直。然而，在该实施例中，方向d3和d4分别相对于凹槽区域13A和13B的带方向S形成0°和90°的角度。与在上述实施例中的凹槽111a和111b的情况一样，凹槽130a和130b均具有(例如)字母V的截面形状。
形成了包括延迟区域(未示出)的延迟层，该延迟区域具有分别与这种凹槽区域13A和13B相对应的不同相差特性。即，与基板13的表面接触并且分别在方向d3和d4上具有光轴的延迟区域以带状交替形成。而且，在该变形中，延迟层由与上述实施例中的延迟层12的液晶材料相同的液晶材料制成，并且延迟区域由具有相同厚度的相同材料制成。从而，延迟区域具有其中其绝对延迟值彼此相等的相差特性，并且其光轴分别在方向d3和d4上被定向。
而且，当制造根据变形的延迟膜时，在形成凹槽区域13A和13B的步骤中，仅有必要紧靠着基板13的表面按压模辊(在模辊上形成了凹槽区域13A和13B的反图案)以进行转印，并且其他步骤与在根据上述实施例的延迟膜10中的步骤相同。
如在变形中的情况下，凹槽区域13A和13B中的凹槽130a和130b的延伸方向d3和d4可以为与带方向S平行或者垂直。因此，在凹槽区域中的凹槽的延伸方向可以相互垂直，延伸方向与带方向S形成的角度并且没有特别地限制。在该变形中的延迟膜与偏光器结合使用的情况下，设置延迟膜以便方向d3和偏光器的透射轴(transmission axis)方向之间以及方向d4和偏光器的透射轴方向之间形成的角度为45°。
(变形2)
图14示出了根据变形2的延迟膜的截面结构。除延迟层14的结构以外，根据该变形的延迟膜与根据上述实施例的延迟膜10具有相同的结构。
例如，延迟层14包括经聚合的聚合体液晶材料。即，在延迟层14中，液晶分子120的定向状态是确定的。作为聚合体液晶材料，可以使用与在上述实施例中的延迟层12相同的材料。然而，在该变形中，将延迟层14设置为延迟区域14a和14b的绝对延迟值彼此不同。更具体地，每个延迟区域14a由包括第二液晶层141的单层膜制成，而每个延迟区域14b由包括第一液晶层140和第二液晶层141的层压膜制成。第一液晶层140和第二液晶层141包括彼此不同的液晶材料。
例如，按照以下步骤来制造上述延迟膜。首先，如图在15(A)中所示，通过在凹槽区域11A和11B上的整个表面上进行涂覆来形成包括液晶单体的液晶层140-1，然后，通过使用光掩膜110将紫外线UV仅施加于与凹槽区域11B相对的区域。而且在该变形中，通过涂覆来形成液晶层140-1，然后，在施加紫外线UV以前，与上述定向处理一样，进行将液晶层140-1加热至等于或者高于液晶层140-1的相变温度的处理。从而，仅在与凹槽区域11B相对的区域(延迟区域14b)中使液晶层140-1聚合。之后，如在图15(B)中所示，清理基板11的表面，从而，仅在与凹槽区域11B相对的区域(延迟区域14b)中形成第一液晶层140。
接下来，如图16(A)所示，通过在基板11(其上形成了第一液晶层140)的整个表面上进行涂覆来形成包括液晶单体的液晶层141-1，然后，与上述定向处理一样，进行将液晶层141-1加热至等于或者高于液晶层141-1的相变温度的处理。之后，如在图16(B)中所示，当将紫外线UV施加于基板11的整个表面时，使液晶层141-1聚合以形成第二液晶层141。因此，完成了图14中所示的延迟膜。
在该变形中，在与基板11的表面接触形成的延迟区域14a和14b中，其光轴分别通过凹槽区域11A和11B在方向d1和d2上形成。因此，可获得与在上述实施例中同样的效果。另一方面，延迟区域14a和14b的材料彼此不同，所以延迟区域14a和14b的延迟值彼此不同。延迟区域可以由彼此不同的液晶材料制成。从而，可任意调节每个延迟区域的延迟值。
(变形3)
图17示出了根据变形3的延迟膜的截面结构。在该变形中，除延迟层15的结构以外，延迟膜具有与根据上述实施例的延迟膜10相同的结构。
延迟层15由与在上述实施例中的延迟层12相同的材料制成。然而，在该变形中，延迟区域15a和15b分别包括由具有不同厚度的不同材料所制成的液晶层151和150。例如，可通过以下步骤制造这种延迟膜。首先，如图在18(A)中所示，与在变形2的情况中一样，仅在与凹槽区域11B相对的区域(延迟区域15b)中形成液晶层150，然后，通过在基板11的整个表面上进行涂覆来形成包括液晶单体的液晶层151-1。之后，与上述定向处理一样进行加热处理。接下来，如在图18(B)中所示，通过使用光掩膜110将紫外线UV仅施加与与凹槽区域11A相对的区域(延迟区域15a)以使部分液晶层151-1聚合。最后，清理基板11的表面，从而仅在延迟区域15a中形成液晶层151以完成在图17中所示的延迟膜。
如在该变形的情况下，在延迟层15中，延迟区域15a和15b可以由具有不同厚度的不同材料制成。甚至在这种结构中，仍可获得与在上述实施例相同的效果，并且可任意调节每个延迟区域的延迟值。
(变形4)
图19示出了根据变形4的延迟膜的截面结构。在该变形中，除延迟层16的结构以外，延迟膜具有与根据上述实施例的延迟膜10相同的结构。
延迟膜16由与在上述实施例中的延迟层12的材料相同的材料制成。然而，在该变形中，仅在基板11上选择的区域(例如，延迟区域16b)中形成液晶层。可通过通过在基板11的整个表面上进行涂覆形成包括液晶单体的液晶层、并且执行与上述定向处理一样的加热处理、然后将紫外线UV仅施加于与凹槽区域11B相对的区域(延迟区域16b)来制造这种延迟膜。
如在该变形的情况下，在延迟层16中，可以仅在延迟区域16b中局部地形成液晶层。甚至在这种结构中，可获得基本上与在上述实施例等同的效果。
(变形5)
图20(A)示出了根据变形5的延迟膜20的截面结构。图20(B)示出了从表面侧看去的基板17。在延迟膜20中，凹槽区域17A的图案形成在基板17的表面上，并且延迟膜18接触基板17的表面形成。然而，在该变形中，凹槽区域17A形成在基板17的整个表面上。凹槽区域17A包括沿着一个方向d1延伸的多个凹槽170a。
如上所述，凹槽区域的图案没有必要在基板17的表面上的以带状形成。如上所述，例如，在上述实施例中描述的延迟膜适合作为3D显示器的组件，但是在该变形中的延迟膜20不仅可适用于上述3D显示器的组件而且可适用于(例如)二维显示的典型显示器的视角补偿膜(viewing angle compensation film)(例如，稍后将描述的A板)。
(变形6)
图21示意性地示出了在根据变形6的制造延迟膜的方法中当将每个凹槽区域的图案转印至基板时所使用的模子210的平面结构。例如，图案区域210A和210B在模子210的表面上交替地设置。在图案区域210A和210B中，形成凸起和凹陷，该凸起和凹陷形成了延迟膜10的凹槽区域11A和11B的反图案，并且凸起(凹陷)的延伸方向d1和d2彼此垂直。在该变形中，通过单个模子的结合来形成这种模子210的图案区域210A和210B。
作为形成这种模子210的方法，例如，如在图22(A)中所示，准备具有厚度等于图案区域210A的宽度的多块薄金属板310A和具有厚度等于图案区域210B的宽度的多块薄金属板310B。在每块薄金属板310A的一端形成图案区域210A，并且在每块薄金属板310B的一端形成图案区域210B。接下来，如在图22(B)中所示，交替地层压薄金属板310A和薄金属板310B以使将图案区域210A和210B设置在共同的平面中。因此，形成了根据变形的模子210。
例如，通过以下步骤来形成薄金属板310A和310B。首先，如图在23(A)中所示，准备由层压多块薄金属板311(其厚度等于图案区域210A的宽度)而形成的层压板312。这时，作为薄金属板311，例如，使用具有0.3mm厚度的SUS薄板，并且包括在层压板312中的薄金属板311的数量为10。接下来，如在图23(B)中所示，将层压板312夹置在钢板320之间以固定层压板312，然后，如通过在图23(B)中的箭头A所示，移动磨轮以使条纹与层压板312的一侧表面形成+45°以形成研磨轨迹。而且，如在图23(B)中的箭头B所示，移动磨轮以使条纹与层压板312的另一侧表面形成-45°以形成研磨轨迹。这时，作为磨轮，采用使用颗粒尺寸约为#1000～#3000的氧化铝基研磨剂的磨轮。在研磨以后，包括在层压板312中的多块薄金属板311的偶数薄金属板311保持不动，而旋转奇数薄金属板311。更具体地，如图23(C)所示，旋转奇数薄金属板311，以便将在其上形成有研磨轨迹以使条纹成-45°的表面(图案区域210A)和在其上形成有研磨轨迹以使条纹成+45°的表面((图案区域210B))设置在共同的平面中。当用以上述方式形成的模子210制造延迟膜10时，可以确认的是，液晶分子120在通过研磨所形成的条纹方向上被定向。
(变形7)
在根据变形7的制造延迟膜的方法中，通过使用凝固的研磨剂(fixed abrasives)或者疏松的研磨剂(loose abrasives)进行研磨而形成的研磨轨迹来形成在图21中所示的模子210的图案区域210A和210B。
例如，如在图24中所示，在一个方向D1上滑动未经处理的平板350，并且盘形磨轮340绕着与磨轮340的法线平行的轴AX2旋转。这时，如图在25(A)中所示，使磨轮340倾斜以使中心轴AX2以+45°与方向D1相交，并且紧靠着平板350的顶部表面(顶部表面的非磨光区域)按压形成在磨轮340的圆周表面上的研磨表面以形成研磨轨迹。而且，如在图25(B)中所示，使磨轮340倾斜以使中心轴AX2以-45°与方向D1相交，并且紧靠着平板350的顶部表面(顶部表面的非磨光区域)按压形成在磨轮340的圆周表面上的研磨表面以形成研磨轨迹。这时，作为磨轮，采用使用颗粒大小约为#1000～#3000的氧化铝基研磨剂的磨轮。当利用以这种方式形成的模子210(经受研磨的板)来制造延迟膜10时，可以确认的是，液晶分子120在通过研磨所形成的条纹的方向上被定向。
而且，例如，当在辊上形成图案区域210A和210B时，可以使用以下步骤。即，如在图26中所示，未经处理的辊330围绕着辊330的中心轴AX1旋转，而盘状磨轮340绕着与磨轮340的法线平行的轴AX2的旋转。这时，如在图27(A)中所示，使磨轮340倾斜以使中心轴AX2以+45°与中心轴AX1相交，并且紧靠着辊330的圆周表面(圆周表面的非磨光区域)按压形成在磨轮340的圆周表面上的研磨表面以形成研磨轨迹。而且，如在图27(B)中所示，使磨轮340倾斜以使中心轴AX2以-45°与中心轴AX1相交，并且紧靠着辊330的圆周表面(圆周表面的非磨光区域)按压在形成磨轮340的圆周表面上的研磨表面以形成研磨轨迹。这时，磨轮340的研磨表面的宽度可以为与图案区域210A和210B的宽度相对应的宽度。可利用以这种方式形成的模子210(经受研磨的辊)制造延迟膜10。
(变形8)
在根据变形8的制造延迟膜的方法中，通过利用切割工具(未示出)的切割处理来形成在图21中所示的模子210的图案区域210A和210B。利用切割工具切割模子材料的表面以形成亚微米级细小凹槽。为了形成图案，在分别与模子材料的表面的图案区域210A和210B相对应的区域中形成具有不同角度的凹槽。例如，在(例如)Ni-P电镀表面上以250nm间距形成具有字母V截面形状的凹槽。当利用以这种方式所形成的模子210来制造延迟膜10时，可以确认的是，液晶分子120在凹槽的方向上被定向。
(变形9)
在根据变形9的制造延迟膜的方法中，通过使用模子进行压力转印来形成在图21中所示的模子210的图案区域210A和210B，在模子上形成有与图案区域210A和210B的凸起和凹陷相对应的凹槽。
例如，如在图28(A)中所示，准备盘状模子360，在该盘状模子上多个凹槽361在以+45°与模子360的圆周表面的延伸方向相交的方向上延伸。接下来，如在图29中所示，未经处理的辊330绕着辊330的中心轴AX1旋转，而盘状模子360绕着与模子360的法线平行的轴AX3旋转。这时，使模子360旋转以使轴AX3与中心轴AX1平行，并且模子360和辊330具有相同的圆周速度(circumferential velocity)。然后，紧靠着辊330的圆周表面(圆周表面的非磨光区域)按压模子360，从而，通过压力将模子360的凹槽361转印至辊330。
而且，如在图28(B)中所示，准备盘状模子370，在该盘状模子上形成在以-45°与模子370的圆周表面的延伸方向相交的方向上延伸的多个凹槽371。接下来，如在图29中所示，未经处理的辊330围绕辊330的中心轴AX1的旋转，而盘状模子370围绕与模子370的法线平行的轴AX3的旋转。这时，使模子370旋转以使轴AX3与中心轴AX1平行，并且模子370和辊330具有相同的圆周速度。然后，紧靠着辊330的圆周表面(圆周表面的非磨光区域)按压模子370，从而，通过压力将模子370的凹槽371转印至辊330。
以这种方式，利用具有所形成的图案区域210A和210B的辊330制造延迟膜10。
(变形10)
在根据变形10的制造延迟膜的方法中，通过使用具有1皮秒(10-12秒)或者更小的脉冲宽度的超短脉冲激光，即，所谓的飞秒激光，通过在(例如)诸如SUS、Ni、Cu、Al或者Fe等金属上绘制图案来形成在图21中所示的模子210的图案区域210A和210B。
这时，通过适当地设置激光波长、重复频率(recurrencefrequency)、脉宽、光束点形状、偏振、施加于样品的激光强度、激光扫描速率等来形成具有期望的凸起和凹陷的图案区域210A和210B。而且，将激光束的偏振设置为线性偏振，并且将激光束的偏振方向角设置为与凸起(凹陷)的延迟方向d1和d2垂直的方向。
例如，用于激光处理的激光波长为800nm。然而，用于激光处理的激光波长可以为400nm、266nm等。考虑到处理时间，重复频率最好较大，但是即使重复频率为1000Hz或者2000Hz，处理仍是允许的。脉宽最好较窄，并且优选地，约为200飞秒(10-15秒)～1皮秒(10-12秒)。优选地，施加于模子的激光束的光束点为矩形形状。例如，可以利用孔径或者圆柱透镜等来进行光束点的成形(参照图33和图34)。
而且，例如，如在图30中所示，光束点的强度分布最好尽可能地均匀，因为期望形成在模子上的诸如凸起或者凹陷的深度的面内分布(in-plane distribution)尽可能地均匀。如在图30中所示，在光束点尺寸Lx×Ly，并且激光扫描方向为y方向的情况下，由要处理的图案区域的宽度来确定Lx。例如，如在图31中所示，尺寸Lx可以大致等于图案区域210A的尺寸，或者如在如图32中所示，尺寸Lx可以约为图案区域210A的尺寸的一半，从而可以通过两次扫描来形成图案区域210A。除此之外，尺寸Lx可以为图案区域210A的1/N(N为自然数)，从而可以通过N次扫描来形成图案区域210A。可以通过平台速率(stage rate)、激光强度、重复频率等来大致确定Ly，例如，Ly约为30μm～500μm。
下文中，将详细描述形成模子210的技术。图33和图34示出了用在激光处理中的光学配置的实例。图33示出了在形成平板模子的情况下的光学配置的实例，而图34示出了在形成辊形模子的情况下的光学配置的实例。
激光器主体400为由Cyber laser Inc所制造的IFRIT(产品名称)。激光波长为800nm，重复频率为1000Hz，以及脉宽为220fs。激光器主体400发出在垂直方向上线偏振的激光束。因此，在激光器主体400中，通过波片(wave plate)410(λ/2波片)来旋转偏振方向以获得在期望方向上的线偏振。而且，在该装置中，通过使用具有矩形开口的孔径420输出激光束的一部分，因为激光束的强度分布为高斯分布，所以通过仅使用在分布中心的区域来获得具有均匀面内强度分布的激光束。而且，在该装置中，激光束通过彼此垂直的两个圆柱透镜430被缩小以具有期望的光束尺寸。
当处理平板350时，以恒定速率移动线性平台(linear stage)440。例如，如在图35中所示，仅顺序扫描图案区域210A，然后，顺序扫描图案区域210B。圆括号内的参考标号表示扫描顺序。在使用这种扫描方法的情况下，在扫描图案区域210A期间和扫描图案区域210B期间没有必要改变波片410的角度。因此，仅当完成对图案区域210A的处理时有必要改变波片410的角度，然后，开始对图案区域210B的处理。
而且，例如，如在图36中所示，可以交替扫描图案区域210A和210B。在使用这种扫描方法的情况中，当从对图案区域210A的处理切换至对图案区域210B的处理时和当从对图案区域210B的处理切换至对图案区域210A的处理时，有必要改变波片410的角度以改变偏振方向。
当处理辊330时，取代移动线性平台440，仅有必要旋转辊330。当进行对辊330的处理时利用激光束的扫描顺序与当进行对平板350的处理时的利用激光束的扫描顺序相同。
接下来，下文中将描述实际上用于对模子处理的激光束的条件。
(1)在图案区域210A和210B的宽度为530μm的情况下作为模子的材料，使用SUS304，并且光束尺寸Lx和Ly分别为530μm和30μm，功率为156mW，平台速率为3mm/s。当扫描图案区域210A时，激光的偏振方向为方向d1，而当扫描图案区域210B时，激光的偏振方向为方向d2。方向d1为相对于图案区域210A和210B的延伸方向成-45°的方向，而方向d2为相对于图案区域210A和210B的延伸方向成+45°的方向。
从而，形成了其中交替设置图案区域210A和图案区域210B的模子，图案区域210A的宽度为530μm并且凹陷(凸起)的延伸方向在+45°方向，图案区域210B的宽度为530μm并且凹陷(凸起)的延伸方向在-45°方向。当在相同条件下处理SUS420J2和NiP时，以类似的方式形成模子。另外，作为NiP，使用SUS上NiP电镀。
(2)在图案区域210A和210B的宽度为270μm的情况下
将SUS304用作模子的材料，并且光束尺寸Lx和Ly分别为270μm和220μm，并且功率为200mW，并且平台速率为6mm/s。当扫描图案区域210A时，激光的偏振方向为方向d1，当扫描图案区域210B时，激光的偏振方向为方向d2。方向d1为相对于图案区域210A和210B的延伸方向成-45°的方向，而方向d2为相对于图案区域210A和210B的延伸方向成+45°的方向。
从而，形成了其中交替设置图案区域210A和图案区域210B的模子，图案区域210A的宽度为270μm并且凹陷(凸起)的延伸方向为+45°方向，而图案区域210B的宽度为270μm并且凹陷(凸起)的延伸方向为-45°方向。
在上述技术中所形成的模子的凸起和凹陷具有约700nm的周期结构间距和约50nm～250nm的深度。
除利用通过使用飞秒激光所形成的模子210进行转印的步骤以外，其他步骤与在上述实施例中的步骤相同。现在，下文中，将与使用典型光刻法的情况相比较，描述变形的功能和作用。
在上述实施例中，作为形成模子的图案的方法，描述了利用切割工具的切割法或者光刻法。作为光刻法，通常使用利用电子束的光刻法、二束干涉方法(two-beam interference method)等。在这些方法中，在使用电子束的光刻法中，模子的表面涂覆有树脂，然后，将电子束施加于树脂以绘制图案，从而通过显影步骤、蚀刻步骤等来形成期望的图案。此外，在使用二束干涉方法的光刻法中，两激光束干涉，并且施加两激光束以形成干涉图案，然后通过使用干涉图案的光刻法来形成图案。
然而，在使用电子束的光刻法中，为了在面积5mm2中绘制具有精细周期结构的图案，甚至在使用高性能装置的情况下，也要花费长达12小时。另一方向，在二束干涉方法中，用于一个绘制步骤的必需时间约几十秒，但是在一个绘制步骤中绘制的周期结构的面积由激光束的光束直径决定，所以该面积约小至几平方毫米。因此，为了形成具有几平方厘米面积的周期抗反射结构，必须通过多次进行绘制步骤来绘制几平方毫米的图案，使得在改变施加激光束的位置时将图案凑合在一起。因此，在图案的结合点处容易产生失配。而且，在二束干涉方法中，由干涉图案形成的栅格周期容易受两光束的入射角影响，所以有必要防止入射角偏转。因此，有必要严格地调节光学系统以精确地设置每条激光束的光路，从而，装置的结构被复杂化。
另一方面，在该变形中，通过控制飞秒激光的光束点形状利用飞秒激光来绘制模子210的图案区域210A和210B，从而通过一次施加激光束来集体地形成图案区域210A和210B。而且，在使用飞秒激光的情况下，形成凸起(凹陷)以使得沿着与偏振方向垂直的方向延伸，所以通过偏振控制容易设置延迟膜的凹槽方向。因此，有利于简化制造过程。而且，该变形可适用于增大模子面积的需要。
如在图37(A)和图37(B)中所示，在该变形中通过飞秒激光所形成的图案区域210A和210B具有某种程度的周期结构，但是周期结构的周期或者在该周期结构中的凸起和凹陷的方向存在波动。换句话说，在该变形中的图案区域210A和210B具有波动的周期结构。另一方面，如在图38(A)和图38(B)中所示，通过诸如电子束光刻法的其他技术所形成的图案区域210A和210B没有波动。
在使用在该变形中的其上的图案区域210A和210B具有波动的模子以进行向基板转印的情况下，将具有波动的不平坦形状转印至基板的表面。当在该基板的表面上形成液晶层时，例如，如在图39(A)和图39(B)中所示，液晶层形成在具有波动的不平坦形状(凹槽111a)上。在图40(A)和图40(B)中示出了使用其中不平坦形状(凹槽111a)没有波动的模子的情况。
在凸起和凹陷具有周期结构的情况(包括凸起和凹陷具有某种程度的波动的情况)下，当液晶分子120和基板11的折射率彼此不同时，部分入射光被衍射。如下进行在不平坦形状(凹槽111a)具有波动的情况下的衍射和在不平坦形状(凹槽111a)没有波动的情况下的衍射之间的比较。如在图41(B)中所示，在不平坦形状(凹槽111a)没有波动的情况下，入射光仅在一个特定方向上被没有波动的周期结构衍射。衍射取决于波长，所以由入射光的波长来改变衍射角，所以衍射光呈现彩虹颜色。另一方面，在该变形中，如在图41(A)中所示，不平坦形状(凹槽111a)具有波动，所以，衍射光由波动的周期结构而在某一角度范围内呈现模糊。因此，入射光的衍射光没有清晰地呈现。
在将延迟膜用于显示器的情况中，当外部光(诸如来自荧光灯的光)进入时，衍射光的影响的差异明显。更具体地，在不平坦形状(凹槽111a)没有波动的情况下，当外部光(诸如来自荧光灯的光)进入显示器时，显示器的屏幕看起来像是彩虹颜色。另一方面，在不平坦形状(凹槽111a)具有波动的情况下，即使外部光(诸如来自荧光灯的光)进入显示器时，衍射光页是模糊的，从而显示器的屏幕不是彩虹颜色。因此，在图案区域210A和210B的不平台形状中，优选地，凸起和凹陷的周期或者方向具有波动。
接下来，考虑什么程度的波动为优选的。其中，对图案区域210A的照片数据进行DFT(离散傅里叶变换)分析以根据在空间频域内波动是多宽来量化照片数据。图42(A)和图42(B)示出了在不平坦形状(凹槽111a)具有波动的情况下的DFT分析结果。图43(A)和图43(B)示出了在不平坦形状(凹槽111a)没有波动的情况下的DFT分析结果。为了量化DFT图像，在DFT图像的功率谱密度(PSD)为最大值的空间频率附近利用高斯函数进行拟合。
[数学公式1]
PSD = Aexp [ - ( f - f 0 f W ) 2 - ( θ - θ 0 θ W ) 2 ]
在这种情况中，“f”为空间频率，“θ”为角度。而且，“f0”为PSD为最大值的空间频率，“θ0”为PSD为最大值的角度。此外，“fW”和“θW”为表示在峰值附近的展宽(或加宽，spread)的量。当基于高斯函数来确定凸起和凹陷的间距的展宽和凸起和凹陷的角度的展宽时，在存在波动的情况下，间距的展宽约为2％～10％，而角度的展宽约为3％～8％，但是，另一方面，在不存在波动的情况下，间距的展宽小至约0％～2％，并且角度的展宽小至约0％～1％。
接下来，下文中将描述根据上述实施例和变形1～变形4的延迟膜的应用实例1以及根据变形5的延迟膜20的应用实例2和3。在应用实例1中，将参照在图1中所示的延迟膜10的结构作为实例给出描述。
应用实例1
图44示出了根据应用实例1的显示器1的截面结构。图45为显示器1的层压结构的示意图。例如，显示器1为3D显示器，该显示器基于右眼图像信号和左眼图像信号显示二维图像，并且通过用偏光眼镜看这些二维图案来达到立体观看。
例如，显示器1包括以矩阵形式设置的多个三原色(红(R)、绿(G)、以及蓝(B))像素，并且从靠近背光21侧起顺序包括偏光器(偏光片)22、驱动基板23、液晶层24、反向基板(opposedsubstrate)25以及偏光器26。将上述延迟膜10粘结至偏光器26的光发射侧以使(例如)延迟膜12与偏光器26相对。在这种结构中，将在延迟层12中的延迟区域12a和12b的光轴方向设置为相对于偏光器26的透射轴成45°角。而且，延迟膜10的凹槽区域11A和11B分别与显示像素区域的偶数行和奇数行对应，并且凹槽区域11A和11B的带宽度等于像素间距。
作为背光21，例如，使用用导光板的侧光式背光或者直下式背光，并且背光21包括：(例如)CCFL(冷阴极射线管)、LED(光发光二极管)等。
通过在诸如玻璃的透明基板23a的表面上形成诸如TFT(薄膜晶体管)的像素驱动装置来形成驱动基板23。通过在诸如玻璃的透明基板25a的表面上形成与上述三原色相对应的滤色层25b来形成反向基板25。
例如，液晶层24由诸如向列型液晶、近晶相液晶或者胆固相液晶的液晶材料制成，并且液晶层24由例如VA(垂直定向)模式液晶制成。将例如聚酰亚胺定向膜等的用于控制液晶层24的液晶分子的定向的定向膜(未示出)均设置在液晶层24和驱动基板23之间以及液晶层24和反向基板25之间。
偏光器22和26允许在特定方向上振动的偏振光从其穿过，并且偏光器22和26吸收或者反射在与特定方向垂直的方向上振动的偏振光。将偏光器22和26设置为偏光器22和26的透射轴彼此垂直。在这种情况中，偏光器22选择性地允许水平方向上的偏振分量从其穿过，而偏光器26选择性地允许垂直方向上的偏振分量从其穿过。
在这种显示器1中，当从背光21所发出的光进入偏光器22时，仅水平方向上的偏振分量穿过偏光器22，然后，水平方向上的偏振分量穿过驱动基板23以进入液晶层24。入射光在液晶层24中基于图像信号被调制，然后，穿过液晶层24。通过反向基板25的滤光片25b，从在三原色的像素的每个中已穿过液晶层24的光中取出红光、绿光、以及蓝光，然后，仅垂直方向上的偏振分量穿过偏光器26。然后，通过延迟膜10的延迟层12在延迟区域12a和12b的每个中将已穿过偏光器26的偏振分量转换为预定偏振状态，然后，偏振分量从基板11射出。配戴偏光眼镜的观众将以这种方式从延迟膜10射出的光识别为三维立体图像。这时，如上所述，由于在延迟膜10中没有形成定向膜，所以防止了由延迟膜10而导致的光损耗，并且改善了光使用效率。因此，达到比以前任何时候更明亮的显示。
另外，在将根据变形1的延迟膜应用于上述显示器1的情况下，例如，如在图46中所示，使用了偏光器27，该偏光器被设置为其透射轴相对于水平方向成45°角。从而，将偏光器27的透射轴方向和延迟膜的每个延迟区域的光轴方向设置为相对于彼此成45°角。
此外，将延迟膜10粘结至显示器1的正面，所以延迟膜10设置在显示器1的最外层表面中。从而，为了改善在明亮位置处的对比度，优选地，将抗反射层(未示出)或者防眩层(未示出)设置在基板11的背面上。此外，在延迟图案之间的边界的周围区域可以涂覆黑色图案。这种配置允许防止在延迟图案之间出现串扰。
应用实例2
图47示出了根据应用实例2的显示器2的截面配置。图48为显示器2的层压结构的示意图。显示器2为诸如液晶电视或者个人计算机的用于二维显示的显示器，并且显示器2使用延迟膜20作为视角补偿膜。显示器2从靠近背光21侧起顺序包括偏光器22、驱动基板23、液晶层24、反向基板25以及偏光器26，并且在显示器2中，根据变形5的延迟膜20设置在偏光器22的光射出侧上。如上所述，延迟膜20为其中在延迟层18中的可聚合的液晶分子在凹槽的延伸方向上被均匀地定向的延迟膜(A板)。在这种情况中，延迟膜20的凹槽的延伸方向，即，偏光器22的光轴方向和透射轴方向被设置为相对于彼此成0°角。
在这种情况下，作为用在上述显示器中的视角补偿膜，除了上述A板以外，还可以使用C板等。而且，可以使用通过施加(例如)偏振紫外线将二轴性(biaxiality)提供给延迟层的延迟膜。然而，在将VA模式液晶用在液晶层24中的情况下，优选地，使用A板和C板中的一块或者两块。
在作为上述C板的延迟膜中，延迟层具有例如手性向列相(cholesteric phase胆甾基相)，并且延迟层的光轴方向与基板表面的法线的方向对应。在C板中，沿着凹槽的延伸方向被定向的液晶分子通过输入手性掺杂剂等在基板表面的法线方向上形成具有螺旋轴的螺旋结构。因此，可以使用其中在延迟层的厚度方向上对液晶分子的定向进行改变的结构。换句话说，凹槽的延伸方向和延迟膜的光轴方向可以彼此不同，因为作为延迟膜的光学各向异性由在厚度方向上的液晶分子的定向状态来确定。
在这种显示器2中，当从背光21发出的光进入偏光器22时，仅在水平方向上的偏振分量穿过偏光器22以进入延迟膜20。已穿过延迟膜20的光顺序穿过驱动基板23、液晶层24、反向基板25、以及偏光器26以从偏光器26射出作为在垂直方向上的偏振分量。从而，进行二维显示。在这种情况下，当设置延迟膜20时，补偿了从倾斜方向看去的液晶的相差以允许减少倾斜方向上的光泄露或者在黑色显示中着色。换句话说，可将延迟膜20用作视角补偿膜。而且，这时，在延迟膜20中没有形成定向膜，所以通过延迟膜20防止发生光损耗，并且改善光使用效率。因此，达到比以前任何时候更明亮的显示。
另外，可以将作为这种视角补偿膜的延迟膜20设置在根据应用实例1的用于三维显示的显示器1中的偏光器22和驱动基板23之间。而且，作为实例描述了其中将延迟膜20的光轴方向d1和偏光器22的透射轴方向设置为相对于彼此成0°角的结构。然而，这些方向之间所形成的角度不仅限于0°。例如，在将圆偏光板用作偏光器22的情况下，将延迟膜20的光轴方向d1和偏光器22的透射轴方向设置为相对于彼此成45°角。
应用实例3
图49示出了根据应用实例3的显示器3的截面结构。例如，显示器3为半透射二维显示器。在显示器3中，在驱动基板23和反向基板25之间作为视角补偿膜的延迟膜20与用于显示调制的液晶层33A和33B形成在一起。更具体地，将反射层34设置在驱动基板23上的选择的区域中，而延迟层20形成在反向基板25上的与反射层34相对的区域中。在驱动基板23和延迟膜20之间密封液晶层33B。另一方面，在驱动基板23和反向基板25之间的另一区域中密封液晶层33A。液晶层33A和33B通过施加电压来调制光，并且分别具有λ/2和λ/4的相位差。另外，将背光21和偏光器22(在图49中没有示出这两者)设置在驱动基板23之下，并且将偏光器26(在图49中没有示出)设置在反向基板25之上。
因此，可以使用其中将作为视角补偿膜的延迟膜20设置在液晶单元内的结构，即，单元内(in-cell configuration)结构。
实例1
接下来，将描述根据上述实施例的延迟膜10的实例。实际上在下列条件下形成延迟膜10。首先，通过使用电子束光刻胶的电子束光刻法以1mm的带宽形成与凹槽区域11A和11B相对应的形状。在每个凹槽区域中的凹槽之间的间距为200nm。利用以这种方式所形成的光刻胶图案通过电铸方法来形成Ni原板(original plate)。在Ni原板上进行脱模处理，并且将无定形环烯聚合物膜用作基板11，并且在将Ni原板和基板11加热至160℃的同时，将凹槽区域11A和11B转印至基板11的表面。
之后，将液晶单体(由Dainippon Ink and Chemicals，Incorporated制造的UCL-017-030)溶解在浓度为30wt％的溶剂(PGMEA)中以形成溶液，并且向该溶液添加聚合引发剂，然后，用溶液涂覆基板11的表面。接下来，将涂覆有液晶单体的基板11的温度增温至80℃，并且将该温度维持3分钟以将液晶单体改变为各向同性相状态，然后，将基板11的温度以约3℃/min的速率逐渐降至室温。最后，在基板11的温度回到室温以后，通过利用紫外线UV照射来使液晶单体聚合。
作为利用偏光显微镜观测的结果，液晶分子120在凹槽方向d1和d2上被定向。经聚合的液晶层中的相位差为140nm。而且，作为利用其中插入了λ/4板的偏光显微镜观测形成的延迟图案的结果，当旋转样品时，样本具有快门功能。
实例2
而且，作为实例2，利用由在变形10中所述的飞秒激光所形成的模子(模具)210来形成延迟膜60。那时，作为模子210，使用具有1mm厚度的镜面磨光的SUS，并且作为基底，使用ZeonorFilm(ZF14：由Zeon Corporation所制造)。而且，当将凹槽图案转印至基底时，首先，在模子210上进行脱模处理，然后，对UV固化丙烯酸树脂液体(TB3042：由ThreeBond Co.，Ltd所制造)进行显影，并且通过由ZeonorFilm所制造的基底进行密封，并且从基底侧通过UV照射来固化丙烯酸树脂。之后，细小凹槽被转印在其上的基底与模子210相分离，并且当利用AFM(原子力显微镜)来观察形成的凹槽的表面时，可以确认的是，形成了亚微米级凹槽。图50示出了实际形成的图案区域的一部分的放大示图。接下来，通过旋涂方法用液晶单体溶液(RMS03-001C：由Merck Ltd所制造的)对其上形成了凹槽的基底进行涂覆，然后，以55℃对基底加热2分钟，并且在氮气环境中利用紫外线UV来照射基底以获得延迟膜60。
实例3
此外，作为实例3，利用与在实例2中所使用的基底不同的基底来形成延迟膜61。作为基底，使用三乙酰纤维素(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与在实例2中所使用的那些相同。而且，所使用的制造方法与在实例2中所执行的方法相同。在实例3中，利用AFM观察在基底上形成的凹槽的表面，可以确认的是，形成了亚微米级凹槽。
作为利用偏光显微镜观测获得的延迟膜60和61的结果，在延迟膜60和61的这两者中的液晶分子沿着凹槽方向d1和d2被定向，并且在延迟膜60和61中的相位差为135nm。而且，作为利用其中插入了λ/4板的偏光显微镜观测形成的延迟图案的结果，当旋转样本时，样品具有快门功能。
实例4
作为实例4，使用由在变形10中所述的飞秒激光所形成的模辊112通过在图7和图51中的辊处理来形成延迟膜62。那时，作为模辊112，使用Φ为100mm和宽度为150mm的镜面磨光的SUS辊，并且作为基底，使用由宽度为140mm的ZeonorFilm(ZF14：由Zeon Corporation所制造的)所制成的辊。当将凹槽图案转印至基底时，首先，在模辊112上进行脱模处理，然后，对UV固化丙烯酸树脂液体(TB3042：由ThreeBond Co.，Ltd所制造)进行显影。接下来，在0.6m/min的膜形成速率下通过由ZeonorFilm所制成的基底来密封UV固化丙烯酸树脂液体的同时，从基底表面以1500mJ/cm2的能量(365nm的波长)进行UV照射。之后，细小凹槽被转印至其上的基底与模辊112分离，并且进行卷绕。当利用AFM观测在基底上形成的凹槽的表面时，可以确认的是，形成了亚微米级凹槽。接下来，如在图51中所示，其上形成了凹槽的基底(基板11)被从缠绕辊400送出。接下来，通过辊模涂覆系统，从出料设备420向基底流出液晶单体溶液410(RMS03-001C：由Merck Ltd.所制造，30wt％)以用液晶单体溶液410涂覆基底以具有约0.8μm厚度的干燥膜。然后，在膜形成速率保持在1.0m/min的状态中，基底穿过干燥器430以在干燥温度为100℃并且干燥区为1m的条件下干燥液晶单体溶液410。然后，在氮气环境中以1500mJ/cm2的能量(365nm的波长)通过紫外线照射设备440来UV照射液晶单体溶液410，然后，通过卷绕辊450卷绕基底。以这种方式获得了延迟膜62。
实例5
此外，作为实例5，利用与实例4中使用的基底不同的基底来形成延迟膜63。作为基底，使用三乙酰纤维素(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与在实例2中所使用的那些相同。而且，所使用的制造方法与在实例4中所执行的方法相同。在实例5中，利用AFM观测在基底上形成的凹槽的表面，可以确认的是，形成了亚微米级凹槽。
作为利用偏光显微镜观测获得的延迟膜62和63的结果，在延迟膜62和63这两者中的液晶分子沿着凹槽方向d1和d2被定向，并且在延迟膜62和63中的相位差为132nm。而且，作为利用其中插入了λ/4板偏光显微镜观察形成的延迟图案的结果，当旋转样本时，样品具有快门功能。进一步，在实例4和实例5中，延迟膜通过辊处理来形成，所以与实例2和实例3的情况相比，有效地形成了延迟膜。而且，与在日本专利第3881706号中的光定向膜或者聚酰亚胺定向膜不同，在实例2～实例5中用作基底的ZeonorFilm和TAC膜和用作在基底上的树脂层的丙烯酸树脂为其中光吸收或者着色很难产生的材料，所以光使用效率下降很小。
虽然参照实例和变形描述了本发明，但是本发明不仅限于这些，并且可以进行各种变形。例如，在上述实施例等中，作为实例描述了凹槽均具有字母V的截面形状的情况，但是凹槽的截面形状不仅限于字母V的形状，而是可以为例如圆形或者多边形的任何其他形状。而且，凹槽没有必要具有相同的形状，并且可以在基板上的每个区域中改变凹槽的深度、尺寸等。
此外，在上述实施例等中，作为实例描述了没有间隙紧密地设置多个凹槽的结构，但是本发明不仅限于此，而是可以凹槽之间在预定设置间隙。而且，作为实例描述了将凹槽设置在基板的整个表面上的结构，但是可以根据必需的相差特性将凹槽设置在基板上的局部区域中。
可选地，可以通过在模子上对溶解的溶剂等中的树脂进行显影，然后蒸发溶剂来进行图案化。而且，可以通过利用具有凹槽区域的反图案的模子熔融挤压(melt extrusion)来形成由塑料材料所制成的基板。此外，可以通过用用于图案形成的任何其他材料涂覆基板，然后，紧靠着用于图案形成的材料按压玻璃基板来进行图案化。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种延迟膜，包括：
基板，在其表面上具有在特定方向上延伸的多个凹槽；以及
延迟层，与所述基板的表面接触设置，并且包括液晶材料，所述液晶材料沿着所述多个凹槽的延伸方向被定向，并且被聚合，
其中，
由所述多个凹槽形成的图案具有波动的周期结构，以及
所述周期结构在凸起和凹陷的间距中具有约2％～10％的展宽，并且在凸起和凹陷的角度中具有3％～8％的展宽。
2.一种延迟膜，其中
基板，在其表面上具有在特定方向上延伸的多个凹槽；以及
延迟层，与所述基板的表面接触设置，并且包括液晶材料，所述液晶材料沿着所述多个凹槽的延伸方向被定向，并且被聚合，
其中，
由所述多个凹槽形成的图案具有波动的周期结构，
通过模子的使用来形成所述周期结构，在所述模子中，通过利用飞秒激光的使用将线性偏振激光束照射至所述模子的表面并扫描来绘制带状图案，所述带状图案具有在与所述激光束的偏振方向垂直的方向上延伸的多个凸起和凹陷。
3.根据权利要求1或2所述的延迟膜，其中
所述多个凹槽包括在第一方向上延伸的多个第一凹槽和在与所述第一方向垂直的第二方向上延伸的多个第二凹槽，以及
包括所述多个第一凹槽的第一凹槽区域和包括所述多个第二凹槽的第二凹槽区域均为带状并且被交替地设置。
4.根据权利要求1或2所述的延迟膜，进一步包括：
偏光器，在所述基板的背面上或者在所述延迟层的正面上，所述偏光器允许选择的偏振分量从其穿过，
其中，所述偏光器的透射轴方向和所述凹槽的延伸方向之间所形成的角度为45°。
5.根据权利要求1或2所述的延迟膜，其中
所述基板由塑料材料制成。
6.根据权利要求1或2所述的延迟膜，其中
所述基板由包括形成在其表面上的树脂层的基底制成。
7.一种制造延迟膜的方法，包括以下步骤：
在基板的表面上形成在特定方向上延伸的多个凹槽；
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个凹槽的表面，以使所述液晶材料与所述基板的表面接触设置；以及
使所述液晶材料聚合，
其中，
由所述多个凹槽形成的图案具有波动的周期结构，并且
所述周期结构在凸起和凹陷的间距中具有约2％～10％的展宽，并且在凸起和凹陷的角度中具有3％～8％的展宽。
8.一种制造延迟膜的方法，包括以下步骤：
在基板的表面上形成在特定方向上延伸的多个凹槽；
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个凹槽的表面，以使所述液晶材料与所述基板的表面接触设置；以及
使所述液晶材料聚合，
其中，
由所述多个凹槽形成的图案具有波动的周期结构，并且
通过模子的使用来形成所述周期结构，在所述模子中，通过利用飞秒激光的使用将线性偏振激光束照射至所述模子的表面并扫描来绘制带状图案，所述带状图案具有在与所述激光束的偏振方向垂直的方向上延伸的多个凸起和凹陷。
9.根据权利要求8所述的制造延迟膜的方法，其中
通过热转印或者使用2P成型方法的转印来进行使用所述模子的所述周期结构的形成。
10.根据权利要求8所述的制造延迟膜的方法，其中
所述模子为具有所述第一凹槽区域的反图案的第一模子和具有所述第二凹槽区域的反图案的第二模子的交替结合。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的制造延迟膜的方法，其中
所述多个凹槽包括在第一方向上延伸的多个第一凹槽和在与所述第一方向垂直的第二方向上延伸的多个第二凹槽，以及
包括所述多个第一凹槽的第一凹槽区域和包括所述多个第二凹槽的第二凹槽区域均为带状并且被交替地设置。
12.根据权利要求7至10中任一项所述的制造延迟膜的方法，其中
所述基板由塑料材料制成。
13.根据权利要求7至10中任一项所述的制造延迟膜的方法，其中
所述基板由包括形成在其表面上的树脂层的基底制成
14.根据权利要求7至10中任一项所述的制造延迟膜的方法，其中
用所述液晶材料涂覆所述基板的其上形成有所述多个凹槽的表面，然后，以等于或者高于所述液晶材料的相变温度对所述液晶材料进行加热处理。
15.一种显示器，包括：
光源；
显示单元，基于来自所述光源的光进行显示；
第一偏光器和第二偏光器，分别设置在所述显示单元的光源侧和显示侧上；以及
延迟膜，设置在所述第一偏光器和所述第二偏光器中的一个或者两个的光发射侧上，
其中，所述延迟膜包括：
基板，在其表面上具有在特定方向上延伸的多个凹槽，以及
延迟层，与所述基板的表面接触设置，并且包括液晶材料，所述液晶材料沿着所述多个凹槽的延伸方向被定向，并且被聚合，以及
由所述多个凹槽形成的图案具有波动的周期结构，以及
所述周期结构在凸起和凹陷的间距中具有约2％～10％的展宽，并且在凸起和凹陷的角度中具有3％～8％的展宽。
16.一种显示器，包括：
光源；
显示单元，基于来自所述光源的光进行显示；
第一偏光器和第二偏光器，分别设置在所述显示单元的光源侧和显示侧上；以及
延迟膜，设置在所述第一偏光器和所述第二偏光器中的一个或者两个的光发射侧上，
其中，所述延迟膜包括：
基板，在其表面上具有在特定方向上延伸的多个凹槽，以及
延迟层，与所述基板的表面接触设置，并且包括液晶材料，所述液晶材料沿着所述多个凹槽的延伸方向被定向，并且被聚合，以及
由所述多个凹槽形成的图案具有波动的周期结构，以及
通过模子的使用来形成所述周期结构，在所述模子中，通过利用飞秒激光的使用将线性偏振激光束照射至所述模子的表面并扫描来绘制带状图案，所述带状图案具有在与所述激光束的偏振方向垂直的方向上延伸的多个凸起和凹陷。
17.根据权利要求15或者权利要求16所述的显示器，其中
将所述延迟膜设置在所述第二偏光器的光发射侧上，
所述多个凹槽包括在第一方向上延伸的多个第一凹槽和在与所述第一方向垂直的第二方向上延伸的多个第二凹槽，
包括所述多个第一凹槽的第一凹槽区域和包括所述多个第二凹槽的第二凹槽区域均为带状并且被交替地设置，以及
所述第二偏光器的透射轴方向和所述第一凹槽的延伸方向之间形成的角度以及所述第二偏光器的所述透射轴方向和所述第二凹槽的延伸方向之间形成的角度为45°。
18.根据权利要求15或16所述的显示器，其中
所述延迟膜设置在所述第一偏光器的光发射侧上，以及
所述第一偏光器的透射轴方向和所述凹槽的延伸方向之间形成的角度为0°或45°。
19.根据权利要求15或16所述的显示器，其中
所述显示单元为通过在一对基板之间密封液晶层所形成的液晶设备。
20.根据权利要求19所述的显示器，其中
所述液晶设备为半透射液晶设备，
光反射层包括在所述一对基板的一个基板的一部分中，以及
所述一对基板的另一基板还用作在所述延迟膜中的基板，并且所述凹槽形成在所述另一基板的液晶层侧上，并且所述延迟层设置为与所述光反射层相对。

Claims (20)

1.一种延迟膜，包括：
基板，在其表面上具有在特定方向上延伸的多个凹槽；以及
延迟层，与所述基板的表面接触设置，并且包括液晶材料，所述液晶材料沿着所述多个凹槽的延伸方向被定向，并且被聚合。
2.根据权利要求1所述的延迟膜，其中
所述多个凹槽包括在第一方向上延伸的多个第一凹槽和在与所述第一方向垂直的第二方向上延伸的多个第二凹槽，以及
包括所述多个第一凹槽的第一凹槽区域和包括所述多个第二凹槽的第二凹槽区域均为带状并且被交替地设置。
3.根据权利要求1或2所述的延迟膜，其中
由所述多个凹槽形成的图案具有波动的周期结构。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的延迟膜，进一步包括：
偏光器，在所述基板的背面上或者在所述延迟层的正面上，所述偏光器允许选择的偏振分量从其穿过，
其中，所述偏光器的透射轴方向和所述凹槽的延伸方向之间所形成的角度为45°。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的延迟膜，其中
所述基板由塑料材料制成。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的延迟膜，其中
所述基板由包括形成在其表面上的树脂层的基底制成。
7.一种制造延迟膜的方法，包括以下步骤：
在基板的表面上形成在特定方向上延伸的多个凹槽；
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个凹槽的表面，以使所述液晶材料与所述基板的表面接触设置；以及
使所述液晶材料聚合。
8.根据权利要求7所述的制造延迟膜的方法，其中
所述多个凹槽包括在第一方向上延伸的多个第一凹槽和在与所述第一方向垂直的第二方向上延伸的多个第二凹槽，以及
包括所述多个第一凹槽的第一凹槽区域和包括所述多个第二凹槽的第二凹槽区域均为带状并且被交替地设置。
9.根据权利要求7或8所述的制造延迟膜的方法，其中
所述基板由塑料材料制成。
10.根据权利要求7或8所述的制造延迟膜的方法，其中
所述基板由包括形成在其表面上的树脂层的基底制成。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的制造延迟膜的方法，其中
通过使用模子进行转印，在所述基板的所述表面上集体地形成所述多个凹槽。
12.根据权利要求11所述的制造延迟膜的方法，其中
使用所述模子的所述转印为热转印或者使用2P成型方法的转印。
13.根据权利要求11或12所述的制造延迟膜的方法，其中
所述模子为通过将超短脉冲激光施加于所述模子的表面的方法、用凝固的研磨剂或者疏松的研磨剂抛光所述模子的表面的方法、通过切割工具切割所述模子的表面的方法以及通过压力将在其表面上具有凹槽的模子转印至所述模子的表面的方法中的任何一种在其上形成所述多个凹槽的反图案的模子。
14.根据权利要求7至13中任一项所述的制造延迟膜的方法，其中
所述模子为具有所述第一凹槽区域的反图案的第一模子和具有所述第二凹槽区域的反图案的第二模子的结合。
15.根据权利要求7至14中任一项所述的制造延迟膜的方法，其中
用所述液晶材料涂覆所述基板的其上形成有所述多个凹槽的表面，然后，以等于或者高于所述液晶材料的相变温度对所述液晶材料进行加热处理。
16.一种显示器，包括：
光源；
显示单元，基于来自所述光源的光进行显示；
第一偏光器和第二偏光器，分别设置在所述显示单元的光源侧和显示侧上；以及
延迟膜，设置在所述第一偏光器和所述第二偏光器中的一个或者两个的光发射侧上，
其中，所述延迟膜包括：
基板，在其表面上具有在特定方向上延伸的多个凹槽，以及
延迟层，与所述基板的表面接触设置，并且包括液晶材料，所述液晶材料沿着所述多个凹槽的延伸方向被定向，并且被聚合。
17.根据权利要求16所述的显示器，其中
所述延迟膜设置在所述第二偏光器的光发射侧上，
所述多个凹槽包括在第一方向上延伸的多个第一凹槽和在与所述第一方向垂直的第二方向上延伸的多个第二凹槽，
包括所述多个第一凹槽的第一凹槽区域和包括所述多个第二凹槽的第二凹槽区域均为带状并且被交替地设置，以及
所述第二偏光器的透射轴方向和所述第一凹槽的延伸方向之间形成的角度以及所述第二偏光器的透射轴方向和所述第二凹槽的延伸方向之间形成的角度为45°。
18.根据权利要求16所述的显示器，其中
所述延迟膜设置在所述第一偏光器的光发射侧上，以及
所述第一偏光器的透射轴方向和所述凹槽的延伸方向之间形成的角度为0°或者45°。
19.根据权利要求16至18中任一项所述的显示器，其中
所述显示单元为通过在一对基板之间密封液晶层所形成的液晶设备。
20.根据权利要求19所述的显示器，其中
所述液晶设备为半透射液晶设备，
光反射层包括在所述一对基板的一个基板的一部分中，以及
所述一对基板的另一基板还用作在所述延迟膜中的基板，并且所述凹槽形成在所述另一基板的液晶层侧上，并且所述延迟层设置为与所述光反射层相对。
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