CN104246550B - 相移板的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种相移板的制造方法，该相移板具有形成有光轴在彼此不同方向上取向的多个区域的取向图案，该方法包括：在基材的一面上配置由光进行取向的未取向光取向层的工序；准备具有取向图案的相移掩模的工序，该取向图案形成有与相移板的取向图案的多个区域相对应并具有1/4波长板的相移功能的多个区域；向相移掩模照射椭圆偏光，从而使从相移掩模射出的偏光照射光取向层，由此使光取向层取向的工序。
Description
技术领域
本发明涉及一种相移板(phase-shiftplate)的制造方法。
背景技术
已知一种形成光学部件的技术，该技术是对形成有取向方向不同的多个区域的掩模照射直线偏光，从而形成具有取向图案的光学部件的技术，所述取向图案具有取向方向彼此不同的多个区域(例如，参照专利文献1)。
专利文献1：日本专利公开平成9-33914号公报
发明内容
(一)要解决的技术问题
然而，在掩模的多个区域中，根据所照射的直线偏光的偏光方向与区域的取向方向之间的角度，使区域的退化程度会有所不同。由此，会造成在光学部件的多个区域间，取向的散乱程度不规则的问题。
(二)技术方案
在本发明的第一方式中提供一种相移板的制造方法，该相移板具有形成有在彼此不同方向上取向的光轴的多个区域的取向图案，该方法包括：在基材的一面上配置能够由光进行取向的未取向的光取向层的工序；准备具有取向图案的相移掩模的工序，该取向图案上形成有与相移板的取向图案的多个区域相对应并具有1/4波长板的相移功能的多个区域；及向相移掩模照射椭圆偏光，使从相移掩模射出的偏光照射光取向层，从而将光取向层取向的工序。
在本发明的第二方式中提供一种相移板的制造方法，该相移板上重复出现形成有在彼此不同方向上取向的光轴的多个区域的取向图案，该方法包括：在基材的一面上配置能够由光进行取向的未取向的光取向层的工序；准备使多个具有取向图案的相移板并排排列的相移掩模的工序，该取向图案上形成有与相移板的取向图案的多个区域的至少一部分相对应的多个区域；向相移掩模照射偏光，使从相移掩模射出的偏光照射光取向层，从而将光取向层取向的工序。
另外，上述发明内容并未列举出本发明的全部必要特征，特征组的子组合也有可能构成发明。
附图说明
图1为由本实施方式制造的相移板100的整体平面图。
图2为沿图1的II-II线的纵截面图。
图3为本实施方式的相移板制造装置10的整体结构图。
图4为曝光部18的整体立体图。
图5为相移掩模38的纵截面图。
图6为说明使用相移掩模38的掩模板58而进行薄膜90的曝光的立体图。
图7为表示掩模板58的退化与累计照射能量之间关系的图。
图8为表示掩模板58的退化与累计照射能量之间关系的图。
图9为相移掩模39的截面图。
图10为表示形成了保护膜64的掩模板58的退化与累计照射能量之间关系的图。
图11为说明使用变更的相移掩模338进行取向而得的相移板300的取向图案306的平面图。
图12为相移掩模338的掩模部件370及掩模部件372的纵截面图。
图13为表示相移掩模338的分解立体图与薄膜90的关系的图。
图14为变更的相移掩模438的平面图。
图15为变更了掩模部件370、372的实施方式的说明图。
具体实施方式
以下通过发明实施方式对本发明进行说明，但以下实施方式并非对权利要求书所涉及的发明进行限定。并且，实施方式中说明的特征的全部组合对于本发明的解决方案来说也不一定是必需的。
图1为根据本实施方式的制造方法制造的相移板100的整体平面图。将图1中箭头所示的垂直及水平作为相移板100的垂直方向及水平方向。
相移板100被设置为例如光学低通滤波器的衍射光栅的一部分。相移板100形成为一边为数十厘米(cm)～数米(m)的长方形。如图1所示，相移板100具备树脂基材102和取向图案106。
树脂基材102通过将后述树脂制的长条状的薄膜切割成一定长度而形成。树脂基材102使光透过。树脂基材102的厚度的一例为50μm～100μm。树脂基材102支承取向图案106。
树脂基材102可以由环烯烃类的薄膜构成。作为环烯烃类薄膜，可以使用环烯烃聚合物(COP，Cyclo-Olefin Polymer)，更优选使用作为环烯烃聚合物的共聚物的环烯烃共聚物(COC，Cyclo-Olefin Copolymer)。作为COP薄膜，可以举出日本瑞翁公司(ZeonCorporation)制备的ZEONOR薄膜ZF14。另外，树脂基材102可以由包含三醋酸纤维素(TAC，Tri-Acetyl Cellulose)的材料构成。TAC薄膜可以举出富士照片胶卷公司(Fuji PhotoFilm Corporation)制备的FUJITAC T80SZ及TD80UL等。另外，在使用环烯烃类薄膜的情况下，从脆弱性的观点考虑，优选使用高韧性类型的薄膜。
取向图案106形成于树脂基材102的一面上。在取向图案106中形成有多个相移区域104。相移区域104在平面视图中形成为相同的形状。各个相移区域104是沿树脂基材102的垂直方向延伸的长方形。相移区域104沿垂直方向的边彼此相接触，并沿水平方向排列。另外，各个相移区域104可以为沿树脂基材102的水平方向延伸的长方形，并可以沿垂直方向排列。
相移区域104对透过的偏光的偏光状态进行调制。相移区域104例如具有1/2波长板的相移功能。另外，相移区域104也可以具有1/4波长板的相移功能。以下，对相移区域104具有1/2波长板的相移功能的情况进行说明。
相移区域104具有在图1的相移区域104的上端处以箭头所示方向的光轴。此处所称的光轴为进相轴或滞相轴。多个相移区域104的光轴取向于相互不同方向。
相移区域104的光轴与相邻接的相移区域104的光轴的角度差为等角度。例如，该光轴的角度差为2.81°。因此，如图1所示，在右端的相移区域104的光轴为水平方向的情况下，则从右端数第二个相移区域104的光轴处于从水平方向倾斜2.81°的方向。进一步地，从右端数第n个相移区域104的光轴则处于从水平方向倾斜2.81×(n-1)°的方向。另外，多个相移区域104的全部光轴也可以不为不同方向，在多个相移区域104中也可以存在光轴被取向为相同方向的区域。
图2为沿图1的II-II线的纵截面图。如图2所示，相移区域104具有作为光取向层一例的取向膜120及液晶膜122。另外，在图2的相移区域104中所示的箭头表示在平面视图中的相移区域104的光轴方向。
取向膜120形成于树脂基材102的面上。取向膜120可以适用光取向性化合物。光取向性化合物是在被紫外线等直线偏光照射时，分子会沿该直线偏光的偏光方向规则性地取向的材料。进一步地，光取向性化合物具有使在自己之上形成的液晶膜122的分子沿着自己的取向排列的功能。作为光取向性化合物的例子，可以列举出光分解型、光二聚化型、光异构化型等化合物。取向膜120的分子沿着与相移区域104的光轴相对应的方向取向。
液晶膜122形成于取向膜120上。作为液晶膜122的一例，是通过紫外线或加热等方式而能够硬化的液晶聚合物。使液晶膜122沿着取向膜120的取向进行取向。
图3为本实施方式的相移板制造装置10的整体结构图。将图3中由箭头所示的上下作为相移板制造装置10的上下方向。另外，上游及下游是指沿输送方向的上游及下游。另外，输送方向是与薄膜90的长度方向及相移板100的垂直方向相同的方向，与相移区域104的排列方向及相移板100的水平方向垂直相交。
如图3所示，相移板制造装置10具有送出辊12、取向膜涂敷部14、取向膜干燥部16、曝光部18、液晶膜涂敷部20、液晶膜取向部22、液晶膜硬化部24、分离薄膜供给部26及卷取辊28。
送出辊12配置于薄膜90的输送路径的最上游侧。在送出辊12的外周卷绕有供给用的薄膜90。供给用的薄膜90是与树脂基材102相同的材料。送出辊12以可旋转的方式被支撑。由此使送出辊12能够以可送出的方式保持薄膜90。送出辊12可以通过电动机等驱动机构而进行旋转，也可以随着卷取辊28的旋转而进行从动。或者，也可以在输送路径的中途设置输送薄膜90的机构。
取向膜涂敷部14位于送出辊12的下游侧，并配置于被输送薄膜90的输送路径的上方。取向膜涂敷部14向薄膜90的上面供给并涂敷未取向的液状取向膜120。
取向膜干燥部16配置于取向膜涂敷部14的下游侧。取向膜干燥部16通过加热、光照射或送风等方式，使通过其内部的薄膜90上涂敷的取向膜120干燥。
曝光部18被配置于取向膜干燥部16的下游侧。曝光部18具有上游侧从动辊32、偏光光源34、圆偏光调制部48、圆偏光调制保持部50、相移掩模38、掩模保持部40、下游侧从动辊42、一对上游侧张力辊44及下游侧张力辊46。曝光部18使从偏光光源34的输出口36输出的偏光通过圆偏光调制部48及相移掩模38并照射到薄膜90上涂敷的取向膜120上。由此，由曝光部18使取向膜120取向并形成图案。作为从偏光光源34输出的偏光的一例，为波长为280nm～340nm的紫外线。
液晶膜涂敷部20配置于曝光部18的下游侧。液晶膜涂敷部20配置于薄膜90的输送路径的上方。液晶膜涂敷部20向形成于薄膜90上的取向膜120上供给并涂敷液晶膜122。
液晶膜取向部22配置于液晶膜涂敷部20的下游侧。液晶膜取向部22通过加热、光照射或送风等方式，使通过其内部的取向膜120上形成的液晶膜122干燥。在这种情况下，液晶膜122沿取向膜120的取向方向自发性地进行取向。
液晶膜硬化部24配置于液晶膜取向部22的下游侧。液晶膜硬化部24通过照射紫外线而使液晶膜122硬化。由此，将沿取向膜120的取向而取向的液晶膜122的分子取向进行固定。
分离薄膜供给部26配置于液晶膜硬化部24与卷取辊28之间。分离薄膜供给部26向薄膜90的液晶膜122上供给并贴合分离薄膜92。分离薄膜92使被卷取的薄膜90之间易于脱离。另外，也可以省略分离薄膜供给部26。
卷取辊28位于液晶膜硬化部24的下游侧，并配置于输送路径的最下游侧。卷取辊28以可进行旋转驱动的方式被支撑。卷取辊28卷绕形成有取向膜120及液晶膜122并完成图形成形的薄膜90。由此，卷取辊28将形成有取向膜120及液晶膜122的薄膜90沿输送方向进行输送。
图4为曝光部18的整体立体图。如图4所示，上游侧从动辊32位于取向膜干燥部16的下游侧，并配置于上游侧张力辊44的上游侧。上游侧从动辊32被配置于薄膜90的输送路径的上方。上游侧从动辊32与在其下方输送的薄膜90相配合并旋转。另外，上游侧从动辊32将输送中的薄膜90向下方按压。
偏光光源34配置于薄膜90的输送路径的上方。输出偏光的偏光光源34的输出口36配置于上游侧张力辊44与下游侧张力辊46之间。偏光光源34向下方的薄膜90输出直线偏光。
圆偏光调制部48配置于偏光光源34与相移掩模38之间。圆偏光调制部48的一例为1/4波长板。在平面视图中，圆偏光调制部48的光轴相对于从偏光光源34输出的直线偏光的偏光方向倾斜45°。由此，圆偏光调制部48将从偏光光源34输出的紫外线的直线偏光调制成紫外线的圆偏光，并向相移掩模38输出。另外，也可以不是完全的圆偏光，而为椭圆偏光。
圆偏光调制保持部50被保持为能够沿着与输送方向垂直相交的宽度方向相对于薄膜90移动。圆偏光调制保持部50保持圆偏光调制部48。由此，圆偏光调制部48可以通过马达或致动器等与圆偏光调制保持部50共同移动。
相移掩模38将从圆偏光调制部48输出的圆偏光调制成多个具有不同光轴的直线偏光并输出。由此，将薄膜90的多个区域曝光成规定的取向图案。相移掩模38配置于圆偏光调制部48与薄膜90之间。作为一例，相移掩模38被配置于薄膜90的数百微米(μm)的上方。相移掩模38具有掩模基材56和掩模板58。掩模基材56由能够使光透过的玻璃板构成。掩模基材56保持掩模板58，从而维持掩模板58的形状。
掩模保持部40被保持为能够沿着与输送方向垂直相交的宽度方向相对于薄膜90移动。掩模保持部40保持相移掩模38。由此，相移掩模38能够通过马达或致动器等与掩模保持部40共同移动。
下游侧从动辊42配置于下游侧张力辊46的下游侧。下游侧从动辊42配置于薄膜90的输送路径的上方。下游侧从动辊42与在下方输送的薄膜90相配合并旋转。另外，下游侧从动辊42将输送中的薄膜90向下方按压。
上游侧张力辊44位于偏光光源34及相移掩模38的上游侧，并配置于上游侧从动辊32的下游侧。下游侧张力辊46位于偏光光源34及相移掩模38的下游侧，并配置于下游侧从动辊42的上游侧。上游侧张力辊44及下游侧张力辊46以可旋转的方式被支撑。上游侧张力辊44及下游侧张力辊46能够通过驱动马达等进行自转，也能够通过卷取辊28等的驱动力进行从动。
上游侧张力辊44及下游侧张力辊46配置于输送路径之下。由此，上游侧张力辊44及下游侧张力辊46与薄膜90的表面中的下面相接触并进行按压，所述下面是未形成薄膜90的取向膜120的面。如上所述，薄膜90通过上游侧从动辊32及下游侧从动辊42被向下方按压。由此，上游侧张力辊44及下游侧张力辊46对向下方按压的薄膜90赋予沿输送方向的张力。
上游侧张力辊44及下游侧张力辊46配置为隔着相移掩模38。上游侧张力辊44配置于相移掩模38的上游侧端部的靠近上游侧，下游侧张力辊46配置于相移掩模38的下游侧端部的靠近下游侧。由此，减少了从偏光光源34输出的直线偏光在透过薄膜90后，被上游侧张力辊44及下游侧张力辊46反射而对薄膜90进行的曝光。上游侧张力辊44与下游侧张力辊46之间的距离可以比在普通液晶显示装置上设置的数厘米(cm)以上的相移板100沿长边方向的长度更短。由此，能够充分地对上游侧张力辊44与下游侧张力辊46之间的薄膜90赋予沿输送方向的张力。
图5为相移掩模38的纵截面图。在图5的相移区域60中所示的箭头表示平面视图中的相移区域60的光轴的方向。如图5所示，掩模板58具有掩模图案62及保持掩模图案62的树脂基材70。掩模图案62为相移掩模的取向图案的一例。此处，在掩模板58的树脂基材70与掩模基材56之间设置有粘着层或折射率调节层。粘着层或折射率调节层的折射率优选为掩模基材56的折射率与树脂基材70的折射率之间的值。另外，作为由玻璃构成的掩模基材56的折射率的一例，为1.45～1.55。由COP构成情况下的树脂基材70的折射率为1.53，由TAC构成情况下的树脂基材70的折射率为1.48～1.49。当在掩模板58的树脂基材70与掩模基材56之间设置折射率调节层的情况下，用胶带将掩模板58的外周保持在掩模基材56上。
掩模图案62具有与相移板100的取向图案106中的多个相移区域104对应形成的多个相移区域60。相移区域60具有1/4波长板的相移功能。多个相移区域60排列在与输送方向垂直相交的方向上。相移区域60具有与相移板100的相移区域104相同的宽度。此处所说的宽度，是指在与输送方向垂直相交的方向上的长度。多个相移区域60具有方向彼此不同的光轴。相邻接的相移区域60间的光轴的角度差与相移板100的相邻相移区域104之间的光轴的角度差相等。例如，当待制造的相移板100的相邻相移区域104间的光轴的角度差为2.81°时，相邻接的相移区域60间的光轴的角度差也为2.81°。相移区域60具有层叠于树脂基材70的一面上的取向膜72和液晶膜74。在将液晶膜74配置于涂敷有取向膜120的薄膜90侧的状态下，将相移掩模38保持在掩模保持部40上。
图6为说明由相移掩模38的掩模板58对薄膜90进行曝光的立体图。如图6所示，当对薄膜90进行曝光时，偏光光源34输出直线偏光。直线偏光由圆偏光调制部48被调制成圆偏光并被输出。圆偏光由掩模板58被调制成直线偏光并被输出。
此时，由于掩模板58的各个相移区域60具有不同的光轴，因此，从各个相移区域60输出的直线偏光的偏光方向与各个光轴相对应，彼此也不相同。当相邻接的相移区域60间的光轴的角度差为2.81°时，如果输入圆偏光，则从相邻接的相移区域60输出的直线偏光的偏光方向的角度差也为2.81°。
从相移区域60输出的直线偏光使薄膜90上涂敷的取向膜120以与输出直线偏光的相移区域60的相同宽度进行取向，从而形成具有相移区域104的取向膜120。另外，相移区域60的光轴和与其对应的相移区域104的光轴之间的角度差为45°。这是由于相移区域60输出以将圆偏光从自身的光轴旋转45°后的方向作为偏光方向的直线偏光。
以下，对相移板100的制造方法进行说明。首先准备卷绕在送出辊12上的长条状的薄膜90。此处，作为薄膜90的全长的一例，为大约1000m。作为薄膜90的宽度的一例，为大约1m。此后，将薄膜90的一端固定于卷取辊28上。在此状态下，薄膜90配置为通过上游侧张力辊44及下游侧张力辊46的上面。准备相移掩模38，并将其保持在掩模保持部40上。
然后开始卷取辊28的旋转驱动。其结果，薄膜90从辊12送出，从而成为将薄膜90沿输送方向输送的输送阶段。
被送出的薄膜90通过取向膜涂敷部14的下方。由此，通过取向膜涂敷部14，在薄膜90的上面沿宽度方向上的几乎整个区域内涂敷配置未取向的取向膜120。取向膜120的涂敷在薄膜90的输送过程中连续实施。因此，在薄膜90的上面除两端部分以外，沿输送方向上的整个长度上均连续地涂敷有取向膜120。
输送涂敷有取向膜120的薄膜90，使其通过取向膜干燥部16的内部。由此将涂敷在薄膜90上面的取向膜120干燥。此后，薄膜90通过上游侧从动辊32的下方及上游侧张力辊44的上面。
当涂敷有取向膜120的薄膜90通过偏光光源34下方时，如图6所说明的那样，由偏光光源34向相移掩模38照射圆偏光，通过使从相移掩模38射出的直线偏光照射到取向膜120上，由此在取向膜120上形成与掩模板58的相移区域60的光轴相对应并沿不同方向取向光轴的多个区域。
此后，取向膜120被曝光后的薄膜90通过下游侧从动辊42的下方，并到达液晶膜涂敷部20的下方。由此将液晶膜122涂敷于取向膜120的上面。此处，液晶膜122的涂敷量根据所希望的相移板100的相移进行调整。即，在成品的相移板100的相移区域104上设置1/4波长板的相移功能的情况下，与在成品的相移板100的相移区域104上设置1/2波长板的相移功能的情况下，液晶膜122的涂敷量不同。进一步地，通过在输送过程中改变液晶膜122的涂敷量，能够在输送方向上的薄膜90的一部分上设置1/4波长板的相移功能的同时，在剩余部分上设置1/2波长板的相移功能。由于液晶膜122被连续涂敷于输送中的薄膜90的取向膜120的上面，因此使得液晶膜122被涂敷在薄膜90沿输送方向上的整个长度上。
此后，输送涂敷有液晶膜122的薄膜90，使其通过液晶膜取向部22。由此，由于由液晶膜取向部22对液晶膜122进行加热，因此，液晶膜122的分子在沿形成在下面的取向膜120的取向进行取向的同时被干燥。其结果在薄膜90上形成了具有彼此不同的光轴的多个相移区域104。
然后，涂敷的液晶膜122被取向后的薄膜90通过液晶膜硬化部24。由此，由紫外线照射液晶膜122，在液晶膜122的分子沿取向膜120的光轴进行取向的状态下进行硬化。其结果如图1及图2所示，沿薄膜90的宽度方向排列形成由取向膜120及液晶膜122形成的相移区域104。接着，将分离薄膜92供给并被贴合于液晶膜122的上面。然后，由卷取辊28卷绕上面贴有分离薄膜92的薄膜90。
此后，通过卷取辊28输送薄膜90的同时，继续对薄膜90进行曝光，直到送出辊12上卷绕的薄膜90供给结束。然后，当送出辊12上卷绕的薄膜90被全部供给完时，相移板100的制造工序结束。另外，也可以在最后的薄膜90的后端上连接下一个新的薄膜90的前端，从而对薄膜90进行连续曝光。最后，薄膜90被切割成规定的长度，完成为图1及图2所示的相移板100。
在本实施方式所述相移板的制造方法中，向相移掩模38中设置的掩模板58输入圆偏光。与此相对，在向掩模板58输入直线偏光的情况下，根据直线偏光的偏光方向与掩模板58的相移区域60的光轴的方向之间的关系，每个相移区域60的退化程度也会不同。因此，向掩模板58输入直线偏光而制造得到的相移板100上，相移区域104之间取向的散乱程度不规则。与此相对，根据本实施方式，由于向掩模板58输入圆偏光，因此使退化程度在相移区域60之间变得均匀。因此，向掩模板58输入圆偏光而制造得到的相移板100上，相移区域104之间取向的散乱程度变得均匀。
另外，在使用直线偏光的情况下，由于与退化程度最大的相移区域60相适应而更换掩模板58，因此掩模板58的寿命短。与此相对，在本实施方式中，由于向掩模板58输入圆偏光，掩模板58的各个相移区域60均以大致相同的程度退化，从而能够延长掩模板58的寿命。
另外，在本实施方式中，在薄膜90上以与掩模板58的相移区域60相同的宽度形成相移区域104。由此，通过在所制造的相移板100的相移区域104上设置1/4波长板的相移功能，从而能够将所制造的相移板100用作掩模板58。
另外，在本实施方式中，将相移掩模38的液晶膜74配置于形成有取向膜120的薄膜90侧。由此，维持通过包含液晶膜74的相移区域60调制的直线偏光的偏光状态，并照射取向膜120。由此，使取向膜120更加适当地被取向。
在上述实施方式中，表示了输送薄膜90的同时制造相移板100的例子，但是也可以通过在向与成品的相移板100的形状相同的薄膜90上涂敷取向膜120及液晶膜122的状态下进行曝光，从而一张一张地制造相移板100。
以下，对用来证实上述实施方式效果的实验进行说明。在该实验中，制造具有五个相移区域60的掩模板58作为试样，该五个相移区域60具有0°、30°、45°、60°及90°的光轴。向该试样输入具有0°的偏光方向的直线偏光和圆偏光，并检测试样的退化。另外，0°的偏光方向与0°的相移区域60的光轴相平行。
图7及图8是表示掩模板58的退化与累计照射能量之间关系的图。图7是在输入具有与0°光轴相平行的偏光方向的直线偏光的情况下的实验结果。图8为在输入圆偏光情况下的实验结果。在图7及图8的实验结果中，将在开始输入偏光时输入的偏光与输出的偏光之间的相移作为“1”,对相移差对输入开始时的相移的比的变化进行绘图。图7及图8中的角度表示相移区域60的光轴的角度。
如图7所示可知，在输入直线偏光的情况下，由光轴的差异引起的相移区域60的退化差异较大。具有与直线偏光的偏光方向相平行的0°的光轴的相移区域60与具有与直线偏光的偏光方向相垂直相交的90°的光轴的相移区域60相比，退化得极快。另一方面，如图8所示可知，在输入圆偏光的情况下，相移区域60的退化差异较小。例如，在相移的比以“0.8”作为退化的判定基准的情况下，当输入直线偏光时，累计照射能量达到为大约24000mJ/cm2时则判定为退化，必须更换掩模板58。另一方面，当输入圆偏光时，直到累计照射能量达到约为30000mJ/cm2仍未判定为退化，能够继续使用掩模板58。
以下，对变更上述相移掩模38的实施方式进行说明。图9为变更的相移掩模39的截面图。如图9所示，相移掩模39进一步具备保护膜64。
保护膜64形成在掩模板58的与掩模基材56相反侧的那一面上。换言之，保护膜64形成在掩模板58的液晶膜的外面。保护膜64防止掩模图案62的相移区域60发生氧化。保护膜64优选为不透气的材料。保护膜64例如可以由抗反射膜、防眩膜、硬涂层膜等构成。
以下，对为了证实上述保护膜64的效果而进行的实验进行说明。图10为表示形成有保护膜64的掩模板58的退化与累计照射能量之间关系的图。作为保护膜64，形成了反射防止膜。作为对比用的试样，制作没有保护膜64的掩模板58。向这两种掩模板58上照射波长强度峰值为280nm～320nm的4.5mW的紫外线。
如图10所示可知，即使累计照射能量达到24000mJ/cm2，形成有保护膜64的掩模板58也几乎没有退化。而另一方面也可以看到，未形成有保护膜64的掩模板58当累计照射能量达到3000mJ/cm2时明显发生了退化。由此可知，保护膜64能够保护掩模板58。
对上述相移掩模38的制造方法进行说明。在树脂基材70上涂敷的未被取向的光取向性取向膜72。从与相移区域60的宽度相同的缝隙对未取向的取向膜72照射直线偏光，使缝隙移动该宽度的量后，照射偏光方向不同的直线偏光，反复执行该工序，从而使取向膜72进行取向。进一步地，在取向膜72上涂敷液晶膜74，使该液晶膜74沿取向膜72的取向方向自发性地取向并硬化。可以将该相移掩模38作为母板，通过图3～图6的制造方法制造相移板100用相移掩模38。
在上述实施方式中，例举了具有由树脂构成的树脂基材102的相移板100的例子，但也可以在相移板100上设置支撑取向膜120及液晶膜122的玻璃基材，来代替树脂基材102。在制造该相移板100的情况下，并不是在输送玻璃基材的同时对取向膜120曝光。例如，在这种情况下，准备与成品形状相同的玻璃基材。然后，在该玻璃基材上涂敷取向膜120，对取向膜120进行曝光以使其取向。此后，通过使涂敷在取向膜120上的液晶膜122进行取向，由此制造相移板100。
以下，对上述实施方式的一部分，特别是针对变更掩模的实施方式进行说明。图11是说明通过变更的相移掩模338进行取向的相移板300的取向图案306的平面图。图11所示的上游及下游是输送方向上的上游及下游。图12为相移掩模338的掩模部件370及掩模部件372的纵截面图。图12的括号内所示的符号及光轴是掩模部件372的符号及光轴。图12中的光轴是平面视图中的光轴。图13为表示相移掩模338的分解立体图与薄膜90之间关系的图。本实施方式中所制造的相移板300除取向图案306不同以外，具有与相移板100相同的结构。在相移板300上，重复多个相同的取向图案306。取向图案306具有六个相移区域304，该六个相移区域304具有彼此沿不同方向取向的光轴。
如图11～图13所示，相移掩模338具有掩模部件370及掩模部件372。
掩模部件370具有掩模基材380、折射率调节层382、三个掩模图案384、十个遮光膜386。在图11中，涂有阴影的区域为遮光膜386。
掩模基材380由能够使光透过的玻璃板构成。掩模基材380保持掩模图案384，从而维持掩模图案384的形状。
折射率调节层382设置于掩模基材380与掩模图案384之间的交界面处。折射率调节层382的折射率优选具有位于掩模基材380的折射率与掩模图案384的折射率之间的折射率。由此，折射率调节层382缓和掩模基材380与掩模图案384之间的交界面处的折射率变化。其结果，折射率调节层382减少了由掩模基材380与掩模图案384之间的交界面反射的光，并抑制了由掩模基材380与掩模图案384之间的交界面以及掩模基材380的上面反射的光所造成的干涉。折射率调节层382可以使用在聚烯烃类基础油中混合了芳香族物质的调节剂，例如由嘉吉公司(CARGILL)的标准折射率匹配液系列A(折射率范围为1.460～1.640)构成。
掩模图案384隔着折射率调节层382设置于掩模基材380的下面。三个掩模图案384沿与输送方向垂直相交的方向排列。掩模图案384的一边配置为与邻接的掩模图案384的一边相接触。掩模图案384具有与相移板300的取向图案306的相移区域304的一部分相对应的三个相移区域388。三个相移区域388沿着与输送方向垂直相交的方向排列。相移区域388具有1/4相移功能。因此，当相移区域388被输入圆偏光时，输出以相对于自身的光轴旋转45°的方向作为偏光方向的直线偏光。相邻接的相移区域388的取向方向各相差60°。三个掩模图案384具有相同的取向图案。掩模图案384的相移区域388的宽度MW是进行了取向的薄膜90及相移板300上形成的相移区域304的宽度PW的两倍。另外，宽度MW若大于宽度PW即可。此处所说的掩模图案384的宽度及相移区域388的宽度是指沿着与输送方向垂直的方向上的长度。掩模图案384具有取向膜、液晶膜、树脂基材，具有与相移掩模38、39相同的结构。另外，掩模图案384也可以省略树脂基材，并使取向膜及液晶膜隔着折射率调节层382而形成于掩模基材380上。
十个遮光膜386设置于掩模基材380的上面。即，掩模部件370的掩模图案384配置于比遮光膜386更接近于涂敷有取向膜120的薄膜90的位置上。十个遮光膜386沿着与输送方向垂直相交的方向排列。遮光膜386形成于相邻接的掩模图案384间的边界线上，或者形成在各掩模图案384内的相邻接的相移区域388间的边界线上。具体地，遮光膜386的中心被配置在相邻接的掩模图案384间的边界线上，或者被配置在各掩模图案384内相邻接的相移区域388间的边界线上。遮光膜386的宽度为掩模图案384的相移区域388的宽度MW的一半。相邻接的遮光膜386间的间隔与遮光膜386的宽度相同。即，掩模图案384中未被遮光膜386覆盖的相移区域388与薄膜90的相移区域304的宽度PW相等。通过未被遮光膜386覆盖区域的相移区域388，使涂敷于薄膜90上的取向膜120曝光，从而进行取向。
掩模部件372在输送方向上配置于离开掩模部件370的不同位置上。配置掩模部件372与掩模部件370，使它们在平面视图中彼此不重叠。掩模部件372配置于在与输送方向垂直相交的方向上，偏移与相移区域388的宽度PW相同长度的位置上。掩模部件372具有掩模基材390、折射率调节层392、三个掩模图案394及十个遮光膜396。掩模基材390、折射率调节层392及遮光膜396具有分别与掩模基材380、折射率调节层382及遮光膜386相同的结构。
掩模图案394具有三个相移区域398。除了相移区域398的取向方向与掩模图案384的相移区域388的取向方向不同以外，掩模图案394的结构与掩模图案384相同。掩模图案394的相移区域398被配置为在与输送方向垂直相交的方向上，与掩模图案384的相移区域388不重叠的位置上。掩模图案394的相移区域398的取向方向在与输送方向垂直相交的方向上，与相邻接的掩模图案384的相移区域388的取向方向各相差30°。由此，涂敷于薄膜90上的取向膜120如图11的下图所示，相邻接的相移区域304的取向方向依次相差30°进行旋转取向。
对使用上述相移掩模338的相移板300的制造方法进行说明。另外，本实施方式中的相移板制造装置，除了从相移板制造装置10中省略了圆偏光调制部48，以外均相同。如图13所示，准备并配置相移掩模338的掩模部件370及掩模部件372。掩模部件370配置于掩模部件372的上游侧。在与输送方向相垂直相交的方向上，掩模部件370的掩模图案384露出的相移区域388配置在与掩模部件372的掩模图案394露出的相移区域398不同的位置上。
然后，输送在一面上涂敷配置有未取向的取向膜120的薄膜90。在此状态下，偏光光源34向相移掩模338照射直线偏光。首先通过照射从相移掩模338的掩模图案384射出的直线偏光而使在通过相移掩模338下方的薄膜90上涂敷的取向膜120取向。在此阶段中，通过掩模部件370的形成有遮光膜386的区域的下方的取向膜120的区域不进行取向。因此，取向膜120空出与遮光膜386的宽度相同的间隔而进行取向。此后，通过进一步输送，薄膜90的取向膜120被取向成掩模图案394的样子。由此，取向膜120无间隙地在每个区域被取向。这里，取向膜120的通过掩模部件370的掩模图案384与掩模图案384的边界线下方的区域根据掩模部件372的掩模图案394而进行取向。另外，取向膜120的通过掩模部件372的掩模图案394与掩模图案394的边界线下方的区域根据掩模部件370的掩模图案384而进行取向。由此，在取向膜120的与掩模图案384、394的边界线所对应的区域中不会留下未进行取向的非取向区域。此后，在取向膜120上涂敷液晶膜122，从而完成相移板300。
如上所述，在本实施方式的相移板300的制造方法中，通过排列多个掩模图案384、394，来重复相同的取向图案306，能够容易地制造在排列方向上长的相移板300。其结果，在如现有制造方法那样，由一枚掩模图案制造相移板的情况下，如果想要制造在排列方向上长的相移板，则需要重新制作掩模图案，对应起来较困难。而本实施方式的制造方法能够容易地制造在排列方向上长的相移板。
另外，在本实施方式中，在输送方向上的不同位置配置掩模部件370和掩模部件372。另外，将与掩模部件370的掩模图案384间的边界线相对应的区域根据掩模部件372的掩模图案394进行取向的同时，将与掩模部件372的掩模图案394间的边界线相对应的区域根据掩模部件370的掩模图案384进行取向。由此，能够抑制取向膜120的与掩模图案384、394的边界线相对应的区域不进行取向的状态。其结果，在将通过本实施方式制造的相移板300适用于光学低通滤波器的衍射光栅的情况下，能够减少未发生衍射而透过的光。
以下，对上述变更了相移掩模338的实施方式进行说明。图14为变更的相移掩模438的平面图。如图14所示，相移掩模438具有模基材480及三个掩模板484。掩模基材480的结构与掩模基材380相同。
图15是说明将掩模部件370、372变更的实施方式的图。在图11～图13中，表示了遮光膜386配置于掩模部件370、372的上方的例子，但在图15中，也可以将遮光膜386配置于掩模部件370、372的下方。在这种情况下，遮光膜386间的间隔被准确地反映在相移板300的相移区域304的宽度上。
在图11～图14中，说明了使相移区域388、398具有1/4相移功能，但也可以构成为使相移区域388、398具有1/2相移功能。在这种情况下，相移区域388、398的光轴的角度与图11不同。例如，相移区域388的光轴的角度从图11的纸面左端的区域开始为45°、15°、-15°。另外，相移区域398的光轴的角度从纸面左端的区域开始为30°、0°、30°。另外，光轴的角度以与输送方向垂直相交的方向为0°，并从此向左方向旋转。通过向该相移区域388、398输入偏光方向为45°的直线偏光，能够制造出相邻接的相移区域304的光轴以等角度间隔旋转的相移板300。
掩模板484设置于掩模基材480的一面。另外，优选在掩模板484与掩模基材480之间设置上述折射率调节层382。三个掩模板484沿着与输送方向垂直相交的方向无间隙地排列。掩模板484具有六个相移区域488。相移区域488具有1/2相移功能。六个相移区域488具有彼此不同的光轴。
在本实施方式的相移掩模438中，也可以通过添加掩模板484来容易地制造沿排列方向长的相移板300。另外，在本实施方式中，由于掩模板484在掩模基材480上排成一列，因此能够省略曝光阶段中的掩模板484与其他掩模板484的对位。
上述各实施方式所述结构的形状、数值、材料、配置等可以进行适当地改变。另外，也可以将各实施方式进行组合。
例如，在图5所示的相移掩模38中，可以排列多个形成有掩模图案62的掩模板58。由此，能够在图5所示的实施方式中也与宽度大的薄膜90相对应。
另外，在图11～图13所示的相移掩模338中，可以使各相移区域388、398具有1/4波长板的功能，向相移掩模338照射椭圆偏光。由此，即便在相移掩模338中也能够防止局部退化。
在图5中，虽然相移掩模38具有掩模基材56及树脂基材70，但也可以具有其中的任意一方。另外，相移掩模38在一个相移区域60内具有相同的光轴，这些相移区域60并排配置，但也可以连续改变光轴。
以上，使用本发明的实施方式进行了说明，但本发明的技术范围不限于上述实施方式所记载的范围。对于本领域技术人员，应当清楚对上述实施方式可加以各种变更或改进。由权利要求书的记述内容可知，这种加以变更或改进的实施方式也包含在本发明的技术范围内。
应当注意的是，权利要求书、说明书及附图中所示的装置、系统、程序以及方法中的动作、顺序、步骤及阶段等各个处理的执行顺序，只要没有特别明示“更早”、“之前”等，或前面处理的输出并不用在后面的处理中，则可以以任意顺序实现。关于权利要求书、说明书及附图中的动作流程，为方便而使用“首先”、“然后”等进行了说明，但并不意味着必须按照这样的顺序来实施。
附图标记说明
10―相移板制造装置；12―辊；16―取向膜干燥部；18―曝光部；20―液晶膜涂敷部；22―液晶膜取向部；24―液晶膜硬化部；26―分离薄膜供给部；28―辊；32―上游侧从动辊；34―偏光光源；36―输出口；38―相移掩模；39―相移掩模；40―掩模保持部；42―下游侧从动辊；44―上游侧张力辊；46―下游侧张力辊；48―圆偏光调制部；50―圆偏光调制保持部；56―掩模基材；58―掩模板；60―相移区域；62―掩模图案；64―保护膜；70―树脂基材；72―取向膜；74―液晶膜；90―薄膜；92―分离薄膜；100―相移板；102―树脂基材；104―相移区域；106―取向图案；120―取向膜；122―液晶膜；300―相移板；304―相移区域；306―取向图案；338―相移掩模；370―掩模部件；372―掩模部件；380―掩模基材；382―折射率调节层；384―掩模图案；386―遮光膜；388―相移区域；390―掩模基材；392―折射率调节层；394―掩模图案；396―遮光膜；398―相移区域；438―相移掩模；480―掩模基材；484―掩模板；488―相移区域。
Claims (11)
1.一种相移板的制造方法，其特征在于，该相移板具有形成有光轴在彼此不同方向上取向的多个区域的取向图案，该方法包括：
在基材的一面上配置由光进行取向的未取向光取向层的工序；
准备具有取向图案的相移掩模的工序，该取向图案形成有与所述相移板的所述取向图案的所述多个区域相对应并具有1/4波长板的相移功能的多个区域；以及
向所述相移掩模照射椭圆偏光，从而使从所述相移掩模射出的偏光照射所述光取向层，由此使所述光取向层取向的工序，
其中，在所述相移掩模的所述取向图案的一面上，形成有防止所述相移掩模的所述取向图案发生氧化的保护膜。
2.一种相移板的制造方法，其特征在于，该相移板具有形成有光轴在彼此不同方向上取向的多个区域的取向图案，该方法包括：
在基材的一面上配置由光进行取向的未取向光取向层的工序；
准备具有取向图案的相移掩模的工序，该取向图案形成有与所述相移板的所述取向图案的所述多个区域相对应并具有1/4波长板的相移功能的多个区域；以及
向所述相移掩模照射椭圆偏光，从而使从所述相移掩模射出的偏光照射所述光取向层，由此使所述光取向层取向的工序，
其中，所述相移掩模具有使形成有所述相移掩模的所述取向图案的多个相移板排列的结构。
3.根据权利要求1或2所述的相移板的制造方法，所述相移掩模的所述多个区域的宽度等于所述相移板的所述多个区域的宽度。
4.根据权利要求1或2所述的相移板的制造方法，所述相移掩模的相邻区域的光轴间的角度差等于所述相移板的相邻区域的光轴间的角度差。
5.根据权利要求1或2所述的相移板的制造方法，
所述相移掩模具备保持所述取向图案的掩模基材；
所述取向图案具有取向膜、液晶膜以及形成有所述取向膜的基材；
所述液晶膜配置于所述光取向层侧。
6.根据权利要求1或2所述的相移板的制造方法，所述椭圆偏光为紫外线。
7.一种相移板的制造方法，其特征在于，该相移板上重复出现形成有光轴每转动固定角度进行取向的多个区域的取向图案，该方法包括：
在基材的一面上配置由光进行取向的未取向光取向层的工序；
准备使多个具有取向图案的相移板排列而成的相移掩模的工序，该取向图案形成有与所述相移板的所述取向图案的所述多个区域的至少一部分相对应，且光轴每转动固定角度进行取向的多个区域；
向所述相移掩模照射偏光，从而使从所述相移掩模射出的偏光照射所述光取向层，由此使所述光取向层取向的工序。
8.一种相移板的制造方法，其特征在于，该相移板上重复出现形成有光轴在彼此不同方向上取向的多个区域的取向图案，该方法包括：
在基材的一面上配置由光进行取向的未取向光取向层的工序；
准备使多个具有取向图案的相移板排列而成的相移掩模的工序，该取向图案形成有与所述相移板的所述取向图案的所述多个区域的至少一部分相对应的多个区域；
向所述相移掩模照射偏光，从而使从所述相移掩模射出的偏光照射所述光取向层，由此使所述光取向层取向的工序；以及
输送所述光取向层的工序，
其中，所述相移掩模具有使多个形成有不同取向图案的相移板排列的第一掩模部件及第二掩模部件，
所述第一掩模部件及所述第二掩模部件被配置于在所述光取向层的输送方向上的不同位置上。
9.根据权利要求8所述的相移板的制造方法，所述第一掩模部件及所述第二掩模部件的所述取向图案的各区域的宽度大于所述相移板的所述取向图案的各区域的宽度。
10.根据权利要求9所述的相移板的制造方法，从所述偏光的照射方向观察，在所述第一掩模部件及所述第二掩模部件在所述相移板间的边界处形成有遮光膜。
11.根据权利要求10所述的相移板的制造方法，与所述遮光膜相比，所述第一掩模部件及所述第二掩模部件的所述取向图案被配置于更加靠近所述光取向层的位置上。
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