JPWO2012008326A1 - 原盤の製造方法、配向膜の製造方法、位相差板の製造方法および表示装置の製造方法 - Google Patents

原盤の製造方法、配向膜の製造方法、位相差板の製造方法および表示装置の製造方法 Download PDF

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Abstract

無配向薄膜層を省略することの可能な配向膜配向膜の製造方法、そのような配向膜の製造に使用可能な原盤の製造方法、そのような配向膜を用いた位相差板の製造方法、およびそのような配向膜を用いた位相差板を備えた表示装置の製造方法を提供する。０．０４Ｊ／ｃｍ2以上０．１２Ｊ／ｃｍ2以下のフルエンスのフェムト秒レーザ光を１０００Ｈｚの繰り返し周波数、波長８００ｎｍで型２１０に照射しつつ、走査する。これにより、レーザ光の波長の半分以下（４００ｎｍ以下）のピッチの凹凸を有する型２１０が形成されるので、この型２１０を用いることにより、レーザ光の波長の半分以下（４００ｎｍ以下）のピッチの凹凸を有する基板１１（配向膜）を製造することができる。

Description

本発明は、フェムト秒レーザを用いた原盤の製造方法に関する。また、本発明は、上記原盤を用いた配向膜および位相差板の製造方法に関する。また、本発明は、上記位相差板を備えた表示装置の製造方法に関する。
近年、３次元表示が可能なディスプレイの開発が進んでいる。３次元表示方式としては、例えば、右眼用の画像と左眼用の画像とをそれぞれディスプレイの画面に表示し、これを偏光めがねをかけた状態で観察する方式がある（例えば、特許文献１参照）。この方式は、２次元表示が可能なディスプレイ、例えばブラウン管、液晶ディスプレイ、プラズマディスプレイの前面に、パターニングされた位相差板を配置することで実現される。このような位相差板では、左右の眼にそれぞれ入射する光の偏光状態を制御するために、リタデーションや光学軸をディスプレイの画素レベルでパターニングすることが必要となる。
例えば、特許文献１，２では、液晶材料や位相差材料を、フォトレジストなどを用いて部分的にパターニングすることにより、上記のような位相差板を作製する手法が開示されている。ところが、このような手法では、プロセスステップ数が多く、低コストで製造しにくいという問題があった。そこで、特許文献３には、光配向膜を用いてパターニングを行うことにより位相差板を作製する手法が開示されている。具体的には、基板上に光配向膜を形成したのち、この光配向膜を、偏光紫外線を用いてパターニングする。こののち、パターニングした光配向膜上に、重合性を有する液晶材料（以下、液晶性モノマーという）を塗布し、液晶分子を所望の方向に配向させる。こののち、紫外線を照射して液晶性モノマーを重合させることにより、位相差板を作製する。また、液晶ディスプレイにおいては、ポリイミド配向膜にラビング処理を施すことによりパターニングを行う手法がよく用いられている。
しかし、上記特許文献３の光配向膜を用いる手法や、ポリイミド配向膜にラビング処理を施す手法では、配向膜において光吸収や色づきが生じて透過率が低下し、利用効率が低下してしまうという問題があった。また、光配向膜による手法では、パターニングの際に偏光紫外線を用いて部分照射を行う必要があるため、プロセスステップ数が多くなるという問題があった。
そこで、本出願人は、特許文献４に記載したように、フェムト秒レーザを用いて直線偏光のレーザ光を基材の表面に照射すると共に走査することにより、レーザ光の偏光方向と直交する方向に延在する複数の凹凸を有する帯状パターンが描画された原盤を用いて、位相差板を製造することを提案している。これにより、簡易な工程で製造することができると共に、光利用効率の低下を抑制することが可能となる。
ＵＳＰ５，６７６，９７５ ＵＳＰ５，３２７，２８５ 特許第３８８１７０６号公報 ＷＯ／２０１０／０３２５４０
しかし、特許文献４に記載の方法では、ピッチが約７００ｎｍと比較的大きいので、液晶の配向を規制する力があまり強くないという問題があった。また、ピッチが大きい場合に、液晶を十分に配向させるためには、凹凸の深さを深くする必要がある。しかし、そのようにした場合には、深い凹凸を有する型を用いて基板表面に凹凸を形成したのち、型を配向膜から剥離すると、配向膜上に液晶を塗布したとき、剥離に起因する応力の影響で液晶が所望の方向に配向しにくくなる場合があるという問題があった。この問題については、例えば、配向膜上に無配向薄膜層を形成することで解決可能であるが、無配向薄膜層を設けるプロセスが増える分だけ、製造コストが増大するという新たな問題が生じていた。
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、無配向薄膜層を省略することの可能な配向膜の製造方法を提供することにある。また、第２の目的は、そのような配向膜の製造に使用可能な原盤の製造方法を提供することにある。また、第３の目的は、そのような配向膜を用いた位相差板の製造方法を提供することにある。また、第４の目的は、そのような配向膜を用いた位相差板を備えた表示装置の製造方法を提供することにある。
本発明の原盤の製造方法は、フェムト秒レーザを用いて、所定の閾値以下のフルエンスを有する直線偏光のレーザ光を基材表面に照射すると共に走査することにより、レーザ光の波長の半分以下のピッチの凹凸を有するパターンを描画するものである。
上述のフルエンスとは、パルス１つあたりのエネルギー密度（Ｊ／ｃｍ2）のことを指しており、以下の式で求められるものである。
Ｆ＝Ｐ／（ｆREPT×Ｓ）
Ｓ＝Ｌｘ×Ｌｙ
Ｆ：フルエンス
Ｐ：レーザのパワー
ｆREPT：レーザの繰り返し周波数
Ｓ：レーザの照射位置での面積
Ｌｘ×Ｌｙ：ビームサイズ
本発明の原盤の製造方法では、所定の閾値以下のフルエンスの（つまり、フルエンスの低い）フェムト秒レーザ光の照射により、レーザ光の波長の半分以下のピッチの凹凸を有するパターンが描画される。例えば、０．０４Ｊ／ｃｍ2以上０．１２Ｊ／ｃｍ2以下のフルエンスのフェムト秒レーザ光を１０００Ｈｚの繰り返し周波数、波長８００ｎｍでＳＵＳ基板に照射すると、８０ｎｍ程度のピッチの凹凸が形成される。また、例えば、０．０４Ｊ／ｃｍ2以上０．１２Ｊ／ｃｍ2以下のフルエンスのフェムト秒レーザ光を１０００Ｈｚの繰り返し周波数、波長８００ｎｍでＮｉＰ基板に照射すると、２４０ｎｍ程度のピッチの凹凸が形成される。これにより、例えば、この原盤を用いて液晶の配向膜を製造した場合には、配向膜の凹凸ピッチをレーザ光の波長の半分以下（上記の例では４００ｎｍ以下）にすることができるので、配向膜の配向規制力が強くなる。その結果、例えば、原盤から配向膜を転写して剥離し、この配向膜に重合性を有する液晶材料を塗布して配向させ、重合させたときに、転写の際の剥離応力による影響を無視することができる。
本発明の配向膜の製造方法は、以下の２つの工程を含むものである。
（Ａ１）フェムト秒レーザを用いて、所定の閾値以下のフルエンスを有する直線偏光のレーザ光を基材の表面に照射すると共に走査することにより、レーザ光の波長の半分以下のピッチの凹凸を有するパターンが描画された型を形成する工程
（Ａ２）上記の型を用いて、基板表面に、特定の方向に延在する複数の溝を形成する工程
本発明の配向膜の製造方法では、所定の閾値以下のフルエンスの（つまり、フルエンスの低い）フェムト秒レーザ光の照射により、レーザ光の波長の半分以下のピッチの凹凸を有するパターンが描画された型を用いて、配向膜が製造される。例えば、熱転写、または２Ｐ（Photo Polymerization)成型法を用いた転写により配向膜が製造される。これにより、配向膜の凹凸ピッチがレーザ光の波長の半分以下となり、配向膜の配向規制力が強くなる。その結果、例えば、原盤から配向膜を転写して剥離し、この配向膜に重合性を有する液晶材料を塗布して配向させ、重合させたときに、転写の際の剥離応力による影響を無視することができる。
本発明の位相差板の製造方法は、以下の４つの工程を含むものである。
（Ｂ１）フェムト秒レーザを用いて、所定の閾値以下のフルエンスを有する直線偏光のレーザ光を基材の表面に照射すると共に走査することにより、レーザ光の波長の半分以下のピッチの凹凸を有するパターンが描画された型を形成する工程
（Ｂ２）上記の型を用いて、基板表面に、特定の方向に延在する複数の溝を形成する工程
（Ｂ３）複数の溝を形成した基板の表面に接して、重合性を有する液晶材料を塗布して配向させる工程
（Ｂ４）液晶材料を重合させる工程
本発明の位相差板の製造方法では、所定の閾値以下のフルエンスの（つまり、フルエンスの低い）フェムト秒レーザ光の照射により、レーザ光の波長の半分以下のピッチの凹凸を有するパターンが描画された型を用いて、配向膜が製造される。例えば、熱転写、または２Ｐ成型法を用いた転写により配向膜が製造される。これにより、配向膜の凹凸ピッチがレーザ光の波長の半分以下となり、配向膜の配向規制力が強くなる。その結果、原盤から配向膜を転写して剥離し、この配向膜に重合性を有する液晶材料を塗布して配向させ、重合させたときに、転写の際の剥離応力による影響を無視することができる。
本発明の表示装置の製造方法は、位相差板を備えた表示装置の製造方法であって、以下の４つの工程を含むものである。
（Ｃ１）フェムト秒レーザを用いて、所定の閾値以下のフルエンスを有する直線偏光のレーザ光を基材の表面に照射すると共に走査することにより、レーザ光の波長の半分以下のピッチの凹凸を有するパターンが描画された型を形成する工程
（Ｃ２）上記の型を用いて、基板表面に、特定の方向に延在する複数の溝を形成する工程
（Ｃ３）複数の溝を形成した基板の表面に接して、重合性を有する液晶材料を塗布して配向させる工程
（Ｃ４）液晶材料を重合させることにより、位相差板を形成する工程
本発明の表示装置の製造方法では、所定の閾値以下のフルエンスの（つまり、フルエンスの低い）フェムト秒レーザ光の照射により、レーザ光の波長の半分以下のピッチの凹凸を有するパターンが描画された型を用いて、配向膜が製造される。例えば、熱転写、または２Ｐ成型法を用いた転写により配向膜が製造される。これにより、配向膜の凹凸ピッチがレーザ光の波長の半分以下となり、配向膜の配向規制力が強くなる。その結果、原盤から配向膜を転写して剥離し、この配向膜に重合性を有する液晶材料を塗布して配向させ、重合させたときに、転写の際の剥離応力による影響を無視することができる。
本発明の原盤、配向膜、位相差板および表示装置の製造方法によれば、所定の閾値以下のフルエンスの（つまり、フルエンスの低い）フェムト秒レーザを用いて形成した型（原盤）の転写により配向膜の凹凸ピッチをレーザ光の波長の半分以下にすることができるようにしたので、剥離応力による影響を無視することができる。これにより、位相差板から、無配向薄膜層を省略することができる。その結果、光学特性を改善しつつ、製造コストの上昇を抑えることができる。
本発明の一実施形態に係る位相差板の概略構成を表す図である。 図１の位相差板の一変形例の断面図である。 図１に示した位相差板の詳細構成を説明するための模式図である。 図１に示した位相差板の詳細構成を説明するための模式図である。 図１に示した基板の製造方法を説明する図である。 図５の方法で製造された基板の断面図である。 図２に示した基板を製造する装置の概略構成を表す図である。 図７の方法で製造された基板の断面図である。 図５または図７の方法で製造された基板を利用した位相差板の製造方法を説明する図である。 型の製造方法を説明する図である。 型の製造に際して用いる超短パルスレーザのビームスポットの強度分布を表す図である。 図１１のビームスポットのスキャン手順の一例を表す図である。 図１１のビームスポットのスキャン手順の他の例を表す図である。 型の製造に際して用いる装置の一例を表す図である。 型の製造に際して用いる装置の他の例を表す図である。 図１４、図１５の装置におけるビームスポットのスキャン手順の一例を表す図である。 図１４、図１５の装置におけるビームスポットのスキャン手順の他の例を表す図である。 ＳＵＳ基板におけるレーザ条件と、形成された凹凸との関係とを表す図である。 ＮｉＰ基板におけるレーザ条件と、形成された凹凸との関係を表す図である。 図１８中の黒ひし形の複数点のうちの数点に対応するレーザ加工条件と、図１９中の黒三角の複数点のうちの数点に対応するレーザ加工条件とを、形成された凹凸のピッチ、算術平均粗さＲａおよび液晶配向の有無と一緒に示した図である。 図２０中のＳ３，Ｎ３における凹凸をＡＦＭで測定することにより得られた図である。 ＤＬＣ基板において形成される凹凸ピッチがレーザ波長の半分以下になるレーザ条件を表す図である。 ＦＤＬＣ基板において、形成される凹凸ピッチがレーザ波長の半分以下になるレーザ条件を表す図である。 条件Ｄ１における型の凹凸の断面形状を表す図である。 条件Ｆ１における型の凹凸の断面形状を表す図である。 変形例１に係る位相差板における基板の上面図である。 変形例２に係る位相差板の概略構成を表す断面図である。 適用例１に係る表示装置の概略構成を表す断面図である。 図２８に示した表示装置の積層構造を表す模式図である。 適用例１の他の例に係る位相差板と偏光子とを表す模式図である。 適用例２に係る表示装置の概略構成を表す断面図である。 図３１に示した表示装置の積層構造を表す模式図である。 適用例３に係る表示装置の概略構成を表す断面図である。
以下、発明を実施するための形態（以下、実施の形態とする。）について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。

１．実施の形態（図１〜図２５）
１．１ 位相差板の構成
１．２ 位相差板の製造方法
１．３ 型の製造方法
１．４ 効果
２．変形例（図２６〜図２９）
３．適用例（図３０〜図３３）
＜１．実施の形態＞
［１．１ 位相差板の構成］
図１（Ａ）は、本発明の一実施の形態に係る製造方法によって製造された位相差板１０の断面構成の一例を表すものである。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）の基板１１を表面側からみたものである。位相差板１０は、例えば、図１（Ａ）に示したように、基板１１上に位相差層１２を形成したものである。基板１１は、位相差層１２側の表面に溝領域１１Ａ，１１Ｂを有しており、位相差層１２は、溝領域１１Ａ，１１Ｂに接している。
基板１１は、例えばプラスチックなどの熱可塑性を有する材料、具体的には、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリスチレンなどから構成されている。また、位相差板１０を、後述する偏光眼鏡方式の表示装置１に用いる場合には、基板１１の位相差はできるだけ小さい方が好ましいので、基板１１は、非晶質シクロオレフィンポリマーや脂環式アクリル樹脂、ノルボルネン系樹脂から構成されることが好ましい。基板１１の厚みは、例えば３０μｍ〜５００μｍである。
基板１１は、例えば単層構造であってもよいし、多層構造であってもよい。基板１１が多層構造となっている場合には、基板１１は、例えば、図２に示したように、基板３１の表面に樹脂層３２が形成された２層構造となっている。ここで、樹脂層３２は、光配向膜や、ポリイミド配向膜とは異なっており、樹脂層３２において光吸収や色づきはほとんど生じない。なお、図２には、基板１１の最表層に形成された樹脂層３２に、溝領域１１Ａ，１１Ｂがパターニングされている場合が例示されている。
溝領域１１Ａ，１１Ｂは、例えば、ストライプ状となっており、基板１１の表面において交互に配列されている。これらのストライプ幅は、例えば表示装置の画素ピッチと同一の幅となっている。溝領域１１Ａは、複数の溝１１１ａを含んで構成されている。各溝１１１ａの幅は、例えば数十ｎｍ〜数百ｎｍとなっており、各溝１１１ａの深さは、例えば数ｎｍ〜数百ｎｍとなっている。複数の溝１１１ａは、互いに同一の方向ｄ１に沿って延在している。溝領域１１Ｂは、複数の溝１１１ｂを含んで構成されている。各溝１１１ｂの幅は、例えば数十ｎｍ〜数百ｎｍとなっており、各溝１１１ｂの深さは、例えば数ｎｍ〜百ｎｍとなっている。複数の溝１１１ｂは、互いに同一の方向ｄ２に沿って延在している。方向ｄ１，ｄ２は、例えば、互いに直交している。方向ｄ１，ｄ２は、例えば、溝領域１１Ａ，１１Ｂのストライプ方向Ｓに対してそれぞれ、−４５°，＋４５°の角度をなしている。
位相差層１２は、位相差領域１２ａ，１２ｂを有している。位相差領域１２ａ，１２ｂは、例えば、ストライプ状となっており、交互に配列されている。これらのストライプ幅は、例えば表示装置の画素ピッチと同一の幅となっている。位相差領域１２ａは溝領域１１Ａに対向して（接して）設けられており、位相差領域１２ｂは溝領域１１Ｂに対向して（接して）設けられている。位相差領域１２ａ，１２ｂでは、位相差特性が互いに異なっている。具体的には、位相差領域１２ａは、溝１１１ａの延在方向ｄ１に遅相軸ＡＸ１を有しており、位相差領域１２ｂは、溝１１１ｂの延在方向ｄ２に遅相軸ＡＸ２を有している。遅相軸ＡＸ１，ＡＸ２は、例えば、互いに直交している。
位相差層１２のリタデーション値は、位相差領域１２ａ，１２ｂの構成材料や厚みを調整することにより設定される。位相差層１２のリタデーション値は、基板１１が位相差を有する場合には、この基板１１の位相差をも考慮して設定されることが好ましい。なお、本実施の形態では、位相差領域１２ａ，１２ｂは互いに同一の材料および厚みにより構成され、これにより、リタデーションの絶対値が互いに等しくなっている。例えば、位相差領域１２ａのリタデーションが−λ／４となっており、位相差領域１２ｂのリタデーションが＋λ／４となっている。ここで、リタデーションの符号が逆になっているのは、それぞれの遅相軸の向きが９０°異なることを示している。実際の材料では、全ての波長においてλ／４を満たすことは困難であるため、人の目の感度の高い緑色の波長領域、つまり５００〜５６０ｎｍのいずれかの波長において、リタデーションがλ／４を満たすように設計することが好ましい。
位相差層１２は、例えば、重合した高分子液晶材料を含んで構成されている。すなわち、位相差層１２では、液晶分子の配向状態が固定されている。高分子液晶材料としては、相転移温度（液晶相−等方相）、液晶材料の屈折率波長分散特性、粘性特性、プロセス温度などに応じて選定された材料が用いられる。ただし、高分子液晶材料は、重合基としてアクリロイル基あるいはメタアクリロイル基を有していることが、透明性の観点から好ましい。また、高分子液晶材料として、重合性官能基と液晶骨格との間にメチレンスペーサのない材料を用いることが好ましい。プロセス時の配向処理温度を低くすることができるためである。位相差層１２の厚みは、例えば１μｍ〜２μｍである。なお、位相差層１２が、重合した高分子液晶材料を含んで構成されている場合に、位相差層１２が、重合した高分子液晶材料だけで構成されている必要はなく、その一部に未重合の液晶性モノマーを含んでいてもよい。位相差層１２に含まれる未重合の液晶性モノマーは、後述の配向処理（加熱処理）によって、その周囲に存在する液晶分子の配向方向と同様の方向に配向しており、高分子液晶材料の配向特性と同様の配向特性を有しているからである。
ここで、図３および図４（Ａ），（Ｂ）を参照して、溝領域１１Ａ，１１Ｂおよび位相差層１２の詳細な構成について説明する。但し、図３は、溝領域１１Ａと位相差領域１２ａとの界面付近の様子の一例を模式的に表す斜視図である。図４（Ａ）は図３の界面付近の上面図であり、図４（Ｂ）は断面図である。溝領域１１１ａと位相差領域１２ａとの界面付近では、例えば、液晶分子１２０の長軸が溝１１１ａの延在方向ｄ１に沿うように配列している。また、例えば、位相差領域１２ａの上層の液晶分子１２０についても、下層の液晶分子の配向方向に倣うように方向ｄ１に沿って配向している。すなわち、位相差領域１２ａでは、例えば、方向ｄ１に延在する溝１１１ａの形状により、液晶分子１２０の配向が制御され、位相差領域１２ａの光学軸が設定される。同様に、図示しないが、溝領域１１１ｂと位相差領域１２ｂとの界面付近では、例えば、液晶分子１２０の長軸が溝１１１ｂの延在方向ｄ２に沿うように配列している。また、例えば、位相差領域１２ｂの上層の液晶分子１２０についても、下層の液晶分子１２０の配向方向に倣うように方向ｄ２に沿って配向している。すなわち、位相差領域１２ｂでは、例えば、方向ｄ２に延在する溝１１１ｂの形状により、液晶分子１２０の配向が制御され、位相差領域１２ｂの光学軸が設定される。液晶分子１２０の材料として、ネマティック液晶を用いる場合は、液晶分子１２０の長軸が遅相軸方向となるため、溝の延在方向が遅相軸の方向となる。
［１．２ 位相差板の製造方法］
次に、位相差板１０の製造方法の一例について説明する。以下では、最初に、熱転写法により基板１１を製造する場合について説明し、続いて、いわゆる２Ｐ成型法（Photo Polymerization：光硬化を利用した成型法）により基板１１を製造する場合について説明する。その後、これらの方法により製造された基板１１を利用して位相差板１０を製造する方法について説明する。
図５は、熱転写法により基板１１を製造する過程を示したものである。図５に示したように、基板１１の表面に溝領域１１Ａ，１１Ｂをパターニングする。このときの基板１１は、単層構造となっていてもよいし、多層構造（例えば、基材の表面に樹脂層が形成された２層構造）となっていてもよい。このとき、例えば、ストライプ状の溝領域１１Ａ，１１Ｂが交互に配置されたパターンの反転パターンが形成された型ロール１１２を用いた転写により、ストライプ状の溝領域１１Ａ，１１Ｂが交互に配置されたパターンを一括形成する。すなわち、上述した材料よりなる基板１１をガラス転移温度付近まで加熱し、この加熱した基板１１の表面に型ロール１１２を押し当てたのち、冷却、離型することにより、基板１１上の全面に溝領域１１Ａ，１１Ｂを形成する。このようにして、表面に溝領域１１Ａ，１１Ｂを有する基板１１（凹凸基板、配向膜）が形成される（図６）。
なお、転写用の型としては、上述したようなロール状の型ロール１１２を用いてもよいが、平板状の型を用いるようにしてもよい。但し、ロール状の型を用いた方が、量産性を向上させることができる。いずれにしても、後述の型（原盤）の製造方法を用いて製造した型を用いて、基板１１を形成する。
図７は、２Ｐ成型法により基板１１を製造する装置の一例を表したものである。２Ｐ成型法では、例えば、基材上に紫外線や電子線で硬化する樹脂材料を塗布して樹脂層を形成し、形成した樹脂層の上から溝領域の反転パターンを有する型を押し当てる。この後、紫外線や電子線などのエネルギー線を照射して樹脂層を硬化させることにより、型のパターンを樹脂層の表面に転写するようにしている。以下に、図７に記載の製造装置の構成と、この製造装置を用いた基板１１の製造方法とについて説明する。
図７に記載の製造装置は、巻き出しロール２００と、ガイドロール２２０，２３０，２５０，２６０と、ニップロール２４０と、型ロール１１２と、巻き取りロール２７０と、吐出機２８０と、ＵＶ照射機２９０とを備えたものである。ここで、巻き出しロール２００は、フィルム状の基板３１を同心円状に巻いたものであり、基板３１を供給するためものである。巻き出しロール２００から巻き出された基板３１は、ガイドロール２２０、ガイドロール２３０、ニップロール２４０、型ロール１１２、ガイドロール２５０、ガイドロール２６０の順に流れて行き、最後に巻き取りロール２７０で巻き取られるようになっている。ガイドロール２２０，２３０は、巻き出しロール２００から供給された基板３１をニップロール２４０に導くためのものである。ニップロール２４０は、ガイドロール２３０から供給された基板３１を型ロール１１２に押し当てるものである。型ロール１１２は、ニップロール２４０と所定の間隙を介して配置されている。型ロール１１２の周面には、溝領域１１Ａ，１１Ｂの反転パターン（溝領域１１１Ａ，１１１Ｂ）が形成されている。ガイドロール２５０は、型ロール１１２に巻きついている基板３１を剥がすためのものである。また、ガイドロール２６０は、ガイドロール２５０によって剥がされた基板３１を巻き取りロール２７０に導くためのものである。吐出機２８０は、巻き出しロール２００から供給された基板３１のうちガイドロール２３０と接する部分と所定の間隙を介して設けられている。吐出機２８０は、紫外線や電子線で硬化する液状の樹脂材料に光重合開始剤などの添加物が必要に応じて添加された組成物を基板３１上に滴下して、樹脂層３２Ａを形成するようになっている。ＵＶ照射機２９０は、巻き出しロール２００から供給された基板３１のうちニップロール２４０を通過した後の部分であって、かつ型ロール１１２と接している部分に対して紫外線を照射するようになっている。吐出機２８０から滴下した樹脂材料が電子線で硬化するタイプの場合は、ＵＶ照射機２９０は、ＵＶ照射機ではなく、電子線照射機（図示せず）を設置することになる。
このような構成の製造装置を用いて、基板１１を形成する。具体的には、まず、巻き出しロール２００から巻き出した基板３１を、ガイドロール２２０を介してガイドロール２３０に導いたのち、基板３１上に、上記組成物を吐出機２８０から滴下して樹脂層３２Ａ（硬化未完了のエネルギー硬化樹脂層）を形成する。次に、樹脂層３２Ａをニップロール２４０で、基板３１を介して型ロール１１２の周面に押し当てる。これにより、樹脂層３２Ａが型ロール１１２の周面に隙間無く接し、樹脂層３２Ａに、型ロール１１２の周面に形成された凹凸形状が転写される。
その後、ＵＶ照射機２９０から、凹凸形状の転写された樹脂層３２Ａに対してＵＶ光を照射する。これにより、樹脂層３２Ａに含まれる液晶性モノマーが重合するので、液晶性モノマーが型ロール１１２の周面に形成された凹凸形状の延在方向に配向した高分子液晶となる。その結果、基板３１上に樹脂層３２が形成される。最後に、ガイドロール２５０で、基板３１を型ロール１１２から剥離したのち、ガイドロール２６０を介して巻き取りロール２７０に巻き取る。このようにして、樹脂層３２を基板３１の表面に有する基板１１が形成される（図８）。
なお、基板３１がＵＶ光を透過しない材料である場合には、型ロール１１２を、ＵＶ光を透過する材料（例えば石英）で構成し、型ロール１１２の内部から樹脂層３２Ａに対して紫外線ＵＶを照射するようにしてもよい。
次に、上述した方法により製造された基板１１を利用して位相差板１０を製造する方法について説明する。
図９（Ａ），（Ｂ）は、基板１１を利用して位相差板１０を製造する過程を示したものである。図９（Ａ）に示したように、溝領域１１Ａ，１１Ｂがパターニングされた基板１１の表面に、液晶性モノマーを含む液晶層１２−１を形成する。このとき、液晶層１２−１として、重合性官能基と液晶骨格の間にメチレンスペーサのない高分子化合物を用いることにより、室温付近でネマティック相を示すため、後の工程における配向処理の加熱温度を低くすることができる。
このとき、液晶層１２−１には、必要に応じて、液晶性モノマーを溶解させるための溶媒、重合開始剤、重合禁止剤、界面活性剤、レベリング剤などが用いられる。溶媒としては、特に限定されないが、液晶性モノマーの溶解性が高く、室温での蒸気圧が低く、また室温で蒸発しにくいものを用いることが好ましい。
続いて、基板１１の表面に塗布された液晶層１２−１の液晶性モノマーの配向処理（加熱処理）を行う。この加熱処理は、液晶性モノマーの相転移温度以上、溶媒を用いた場合には、この溶媒が乾燥する温度以上の温度、例えば５０℃〜１３０℃で行うようにする。但し、昇温速度や保持温度、時間、降温速度などを制御することが重要である。例えば、相転移温度５２℃の液晶性モノマーを、固形分が３０重量％となるように、２−メトキシ−１−アセトキシプロパン（ＰＧＭＥＡ）に溶解した液晶層１２−１を用いた場合には、まず、液晶性モノマーの相転移温度（５２℃）以上で溶媒が乾燥する温度、例えば７０℃程度に加熱し、数分程度保持する。
ここで、前工程における液晶性モノマーのコーティングによって、液晶性モノマーと基板との界面にずり応力が働き、流れによる配向（流動配向）や力による配向（外力配向）が生じ、液晶分子が意図しない方向に配向してしまうことがある。上記加熱処理は、このような意図しない方向に配向してしまった液晶性モノマーの配向状態を一旦キャンセルするために行われる。これにより、液晶層１２−１では、溶媒が乾燥して液晶性モノマーのみとなり、その状態は等方相となる。
この後、相転移温度（５２℃）よりも少し低い温度、例えば４７℃まで１〜５℃／分程度で徐冷する。このように、相転移温度以下の温度に降温することにより、液晶性モノマーは、基板１１の表面に形成された溝領域１１Ａ，１１Ｂのパターンに応じて配向する。すなわち、液晶性モノマーが溝１１１ａ，１１１ｂの延在方向ｄ１，ｄ２に沿って配向する。
続いて、図９（Ｂ）に示したように、配向処理後の液晶層１２−１に対してＵＶ光を照射することにより、液晶性モノマーを重合させる。なお、このとき、処理温度は、一般に室温付近であることが多いが、リタデーション値を調整するために温度を相転移温度以下の温度まで上げるようにしてもよい。また、ＵＶ光に限らず、熱や電子線などを用いるようにしてもよい。但し、ＵＶ光を用いた方がプロセスの簡便化を図ることができる。これにより、方向ｄ１，ｄ２に沿って液晶分子の配向状態が固定され、位相差領域１２ａ，１２ｂを含む液晶層１２が形成される。以上により、基板１１上に液晶層１２を有する位相差板１０が完成する。
［１．３ 型の製造方法］
次に、基板１１製造用の型（原盤）の製造方法の一例について説明する。
位相差板１０の製造に用いられる型（原盤）は、例えば、図１０に示した型２１０のパターン領域２１０Ａ，２１０Ｂを、例えば、ＳＵＳ、ＮｉＰ、Ｃｕ、Ａｌ、Ｆｅなどの金属等に、パルス幅が１ピコ秒（１０-12秒）以下の超短パルスレーザ、いわゆるフェムト秒レーザを用いてパターンを描画することにより形成される。また、レーザ光の偏光を直線偏光とする。パターン領域２１０Ａを形成する際には、レーザ光の偏光方向角度を凹凸の延在方向ｄ１に設定し、パターン領域２１０Ａを形成する領域にレーザ光を照射するとともに、パターン領域２１０Ａを形成する領域に沿って走査する。また、パターン領域２１０Ｂを形成する際には、レーザ光の偏光方向角度を凹凸の延在方向ｄ２に設定し、パターン領域２１０Ｂを形成する領域にレーザ光を照射するとともに、パターン領域２１０Ｂを形成する領域に沿って走査する。このとき、凹凸の延在方向をパターン領域２１０Ａ，２１０Ｂの延在方向Ｓと交差させる場合には、レーザ光の偏光方向角度をレーザ光の走査方向と交差する方向に設定する。一方、凹凸の延在方向をパターン領域２１０Ａ，２１０Ｂの延在方向Ｓにする場合には、レーザ光の偏光方向角度をレーザ光の走査方向に設定する。
このとき、レーザ波長、繰り返し周波数、パルス幅、ビームスポット形状、偏光、サンプルへ照射するレーザ強度、レーザの走査速度等を適宜設定することにより、所望の凹凸を有するパターン領域２１０Ａ，２１０Ｂを形成することができる。
レーザ加工に用いるレーザの波長は、例えば８００ｎｍである。ただし、レーザ加工に用いるレーザの波長は、４００ｎｍや２６６ｎｍなどでもかまわない。繰り返し周波数は、加工時間と、形成される凹凸の狭ピッチ化とを考慮すると、大きいほうが好ましく、１０００Ｈｚ以上であることが好ましい。レーザのパルス幅は短い方が好ましく、２００フェムト秒（１０-15秒）〜１ピコ秒（１０-12秒）程度であることが好ましい。型へ照射されるレーザのビームスポットは、四角形形状であることが好ましい。ビームスポットの整形は、例えば、アパーチャーやシリンドリカルレンズ等によって行うことが可能である（図１４、図１５参照）。
また、ビームスポットの強度分布は、例えば、図１１に示すように、なるべく均一であることが好ましい。これは、型に形成する凹凸の深さなどの面内分布をなるべく均一化したいためである。ビームスポットのサイズを、図１２に示したように、Ｌｘ、Ｌｙとし、レーザの走査方向をｙ方向とすると、Ｌｘは加工したいパターン領域の幅によって決まる。例えば、図１２に示すように、Ｌｘのサイズをパターン領域２１０Ａと同程度にしてもよいし、図１３に示すように、Ｌｘのサイズをパターン領域２１０Ａの半分程度とし、２回の走査により、パターン領域２１０Ａを形成するようにしてもよい。この他にも、Ｌｘのサイズをパターン領域２１０Ａの１／Ｎ（Ｎは自然数）とし、Ｎ回の走査によりパターン領域２１０Ａを形成してもよい。Ｌｙはステージ速度やレーザ強度、繰り返し周波数などにより、適宜決めることができるが、例えば、３０〜１０００μｍ程度である。
型２１０の作製手法の詳細について説明する。図１４および図１５は、レーザ加工の際に用いる光学装置の一例を表したものである。図１４は平板の型を作製する場合の光学配置の一例を表したものであり、図１５はロール状の型を作製する場合の光学装置の一例を表したものである。
レーザ本体４００は、サイバーレーザー株式会社製のＩＦＲＩＴ（商品名）である。レーザ波長は８００ｎｍ、繰り返し周波数は１０００Ｈｚ、パルス幅は２２０ｆｓである。レーザ本体４００は、垂直方向に直線偏光したレーザ光を射出するようになっている。そのため、本装置では、波長板４１０（λ／２波長板）を用いて、偏光方向を回転させることで、所望の方向の直線偏光を得るようにしている。また、本装置では、四角形の開口を有するアパーチャー４２０を用いて、レーザ光の一部を取り出すようにしている。これは、レーザ光の強度分布がガウス分布となっているので、その中央付近のみを用いることで、面内強度分布の均一なレーザ光を得るようにしている。また、本装置では、直交させた２枚のシリンドリカルレンズ４３０を用いて、レーザ光を絞ることにより、所望のビームサイズになるようにしている。
平板３５０を加工する時には、リニアステージ４４０を等速で移動させる。例えば、図１６に示すように、まず、パターン領域２１０Ａのみを順番に走査し、その後、パターン領域２１０Ｂを順番に走査することが可能である。図１６に括弧付きで示した数字は、走査する順番を示している。このような走査方法を用いた場合には、パターン領域２１０Ａを走査する間は、波長板４１０の角度を所定の方向に設定することにより、レーザ光の偏光方向角度を凹凸の延在方向ｄ１に設定し、パターン領域２１０Ｂを走査する間は、波長板４１０の角度を所定の方向に設定することにより、レーザ光の偏光方向角度を凹凸の延在方向ｄ２に設定する。
また、例えば、図１７に示すように、パターン領域２１０Ａとパターン領域２１０Ｂとを交互に走査してもよい。このような走査方法を用いた場合には、パターン領域２１０Ａからパターン領域２１０Ｂに加工が移る際と、パターン領域２１０Ｂからパターン領域２１０Ａに加工が移る際に、偏光の方向を変えるために波長板４１０の角度を変える必要がある。
ロール３３０を加工する際には、リニアステージ４４０を移動させる代わりに、ロール３３０を回転させればよい。ロール３３０を加工する際のレーザ光の走査手順は、平板３５０を加工する際のレーザ光の走査手順と同様である。
続いて、実際に加工した型のレーザ光の条件について述べる。
図１８は、ＳＵＳ基板におけるレーザ条件と、形成された凹凸との関係とを表したものである。図１９は、ＮｉＰ基板におけるレーザ条件と、形成された凹凸との関係とを表したものである。図１８、図１９から、所定の閾値以下のフルエンスのフェムト秒レーザ光を基板に照射すると、レーザ光の波長の半分以下の狭ピッチの凹凸が形成されることがわかる。具体的には、図１８からは、０．０４Ｊ／ｃｍ2以上０．１２Ｊ／ｃｍ2以下のフルエンスのフェムト秒レーザ光を、１０００Ｈｚの繰り返し周波数、波長８００ｎｍでＳＵＳ基板に照射すると、５０〜２００ｎｍ程度の狭ピッチの凹凸が形成されることがわかる（図１８の黒ひし形のドット）。同様に、図１９からは、０．０４Ｊ／ｃｍ2以上０．１２Ｊ／ｃｍ2以下のフルエンスのフェムト秒レーザ光を、１０００Ｈｚの繰り返し周波数、波長８００ｎｍでＮｉＰ基板に照射すると、１００〜３００ｎｍ程度の狭ピッチの凹凸が形成されることがわかる（図１９の黒三角のドット）。以上のことから、基板材料によらず、単発のフルエンスが所定の閾値以下となっていれば、基板に形成される凹凸のピッチを、照射したレーザ光の波長の半分以下にすることができることがわかる。
上述のフルエンスは、パルス１つあたりのエネルギー密度（Ｊ／ｃｍ2）であり、以下の式で求められるものである。
Ｆ＝Ｐ／（ｆREPT×Ｓ）
Ｓ＝Ｌｘ×Ｌｙ
Ｆ：フルエンス
Ｐ：レーザのパワー
ｆREPT：レーザの繰り返し周波数
Ｓ：レーザの照射位置での面積
Ｌｘ×Ｌｙ：ビームサイズ
なお、０．１２Ｊ／ｃｍ2よりも大きなフルエンスのレーザ光を、１０００Ｈｚの繰り返し周波数、波長８００ｎｍでＳＵＳ基板またはＮｉＰ基板に照射すると、６００〜８００ｎｍ程度の広ピッチの凹凸が形成される（図１８の白ひし形のドット、または図１９の白三角のドット）。つまり、０．１２Ｊ／ｃｍ2を境に、基板に形成される凹凸のピッチが大きく変化する。さらに、０．１２Ｊ／ｃｍ2よりも大きなフルエンスのレーザ光を、１０００Ｈｚの繰り返し周波数、波長８００ｎｍでＳＵＳ基板またはＮｉＰ基板に照射した場合には、それによって形成された凹凸は、レーザ光の偏光方向と平行な方向に延在している。一方で、０．０４Ｊ／ｃｍ2以上０．１２Ｊ／ｃｍ2以下のフルエンスのレーザ光をＳＵＳ基板またはＮｉＰ基板に照射した場合には、それによって形成された凹凸は、レーザ光の偏光方向と直交する方向に延在している。つまり、０．１２Ｊ／ｃｍ2を境に、ＳＵＳ基板またはＮｉＰ基板に形成される凹凸の向きとレーザ光の偏光方向との関係が変化する。
図２０は、図１８中の黒ひし形の複数点のうちの数点に対応するレーザ加工条件と、図１９中の黒三角の複数点のうちの数点に対応するレーザ加工条件とを、形成された凹凸のピッチ、算術平均粗さＲａおよび液晶配向の有無と一緒に示したものである。図２０中のピッチおよびＲａはＡＦＭ（Atomic Force Microscope：原子間力顕微鏡）を用いて測定したものである。図２１（Ａ）は、図２０中のＳ３における凹凸をＡＦＭで測定することにより得られたものである。図２１（Ｂ）は、図２０中のＮ３における凹凸をＡＦＭで測定することにより得られたものである。
図２０から、Ｆが一定に保たれている場合には、パルス数Ｎ（実際には、ｖ）を変化させたとしても、凹凸のピッチが基板材料ごとにほぼ一定になることがわかる。つまり、基板に形成される凹凸ピッチは、パルス数Ｎには依存していないといえる。
なお、パルス数Ｎは、１箇所に照射されたパルスの数であり、以下の式で求められるものである。
Ｎ＝ｆREPT×Ｌｙ／ｖ
Ｌｙ：レーザの走査方向のビームサイズ
ｖ：レーザの走査速度
また、図２１（Ａ），（Ｂ）から、基板に形成された凹凸の深さは、２ｎｍ〜８０ｎｍ程度であり、算術平均粗さで表すと１ｎｍ〜２０ｎｍ程度である。つまり、図２１（Ａ），（Ｂ）に示された凹凸の深さは、従来の高エネルギー密度で凹凸を形成したときの凹凸の深さ（数百ｎｍ程度）よりも格段に浅くなっている。さらに、基板材料ごとの凹凸の深さに着目すると、ＳＵＳ基板に形成された凹凸の深さの方が、ＮｉＰ基板に形成された凹凸の深さよりも大幅に浅くなっていることがわかる。しかも、ＳＵＳ基板に形成された凹凸のピッチの方が、ＮｉＰ基板に形成された凹凸のピッチよりも大幅に狭く（小さく）なっていることがわかる。従って、液晶を配向させる場合には、ＳＵＳ基板を転写用の型（原盤）として用いることが好ましいことがわかる。もっとも、液晶を配向させる場合に、ＮｉＰ基板を転写用の型（原盤）として用いることはもちろん可能である。
なお、図２１（Ａ），（Ｂ）からわかるように、型に形成された凹凸は厳密な周期性を有している必要はない。従って、実際には、凹凸のピッチは、単位長さあたりに含まれる凹凸の数により得られる平均的な値である。
また、基板１１製造用の型（原盤）の製造方法について、他の方法を説明する。
原盤は、ＳＵＳなどの基材表面に、例えばＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）などの半導体材料を被膜し、パルス幅が１ピコ秒（１０-12秒）以下の超短パルスレーザ、いわゆるフェムト秒レーザを用いてパターンを描画することで、表面に狭いピッチの凹凸を形成することにより製造することができる。この場合、前記の金属材料のみを使用する方法よりも広い範囲のレーザ条件で形成することができ、かつ、形成される凹凸の深さが算術平均粗さ２０〜６０ｎｍと深くなるため準備する基材の平滑度がＲａ１０ｎｍ程度まで許容される。このため製造プロセス上の制約を緩和することができる。
基材表面に半導体材料を被膜する方法としては、たとえばプラズマＣＶＤやスパッタリングなどがある。被膜する半導体材料としては、ＤＬＣのほかにも、たとえばフッ素（Ｆ）を混入したＤＬＣ（以下、ＦＤＬＣという。）、窒化チタン、窒化クロムなどを使用できる。被膜の厚みとしては、たとえば１μｍ程度とすればよい。
図２２は、ＳＵＳ３０４基材上にＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）を被膜した基板（以下、ＤＬＣ基板という。）において、形成される凹凸ピッチがレーザ波長の半分以下になるレーザ条件を表したものである。図２３は、ＳＵＳ３０４基材上にフッ素を混入させたＤＬＣを被膜した基板（以後、ＦＤＬＣ基板と呼ぶ）において、形成される凹凸ピッチがレーザ波長の半分以下になるレーザ条件を表したものである。図２２、図２３から、ＤＬＣやＦＤＬＣなどの半導体材料にフェムト秒レーザ光を照射すると、レーザ光の波長の半分以下のピッチの凹凸が形成されることがわかる。
表１は、図２２および図２３中の黒丸形の複数点のうちの数点に対応するレーザ加工条件を、形成された凹凸のピッチ、算術平均粗さＲａおよび液晶配向の有無と一緒に示したものである。表１中のピッチおよびＲａはＡＦＭを用いて測定したものである。図２４は、表１中のＤ１における凹凸をＡＦＭで測定することにより得られたものである。図２５は、表１中のＦ１における凹凸をＡＦＭで測定することにより得られたものである。
Figure 2012008326
図２４および図２５から、基板に形成された凹凸のピッチは、１２５ｎｍ〜１８０ｎｍ程度であり、照射したレーザ波長８００ｎｍの半分以下になっていることがわかる。また、基板に形成された凹凸の深さは、１４０ｎｍ〜２００ｎｍ程度であり、算術平均粗さで表すと３０ｎｍ〜５０ｎｍ程度である。つまり、図２４および図２５に示された凹凸の深さは、従来のＳＵＳなどの金属材料に高エネルギーを照射して凹凸を形成したときの凹凸の深さ（数百ｎｍ程度）と同程度である。
すなわち、半導体材料に形成できる凹凸は、従来のＳＵＳなどの金属材料に高エネルギーを照射して形成される凹凸に比べ、同程度の深さのまま狭いピッチにすることができる。
［１．４ 効果］
次に、本実施の形態の製造方法の効果について説明する。
一般に、凹凸のピッチが狭ければ狭いほど、液晶は配向しやすくなることが知られている。通常、光で形成できる凹凸は、その光の波長の半分のピッチよりも大きくなってしまうので、液晶が配向しやすいピッチの凹凸を形成するためには、液晶が配向しやすいピッチに近い波長のレーザ光を用いることが必要となる。ただ、そのようにした場合であっても、転写した樹脂を原盤から剥離した際に生じる剥離の応力により、液晶が凹凸の方向に配向しにくくなる場合があるという問題がある。
一方、本実施の形態の型２１０（原盤）の製造方法では、所定の閾値以下のフルエンスの（つまり、フルエンスの低い）フェムト秒レーザ光の照射により、レーザ光の波長の半分以下のピッチの凹凸を有するパターンが描画される。例えば、０．０４Ｊ／ｃｍ2以上０．１２Ｊ／ｃｍ2以下のフルエンスのフェムト秒レーザ光を１０００Ｈｚの繰り返し周波数、波長８００ｎｍでＳＵＳ基板に照射すると、８０ｎｍ程度のピッチの凹凸が形成される。また、例えば、０．０４Ｊ／ｃｍ2以上０．１２Ｊ／ｃｍ2以下のフルエンスのフェムト秒レーザ光を１０００Ｈｚの繰り返し周波数、波長８００ｎｍでＮｉＰ基板に照射すると、２４０ｎｍ程度のピッチの凹凸が形成される。
また、本発明に係る他の実施の形態の型２１０（原盤）の製造方法によれば、ＤＬＣやＦＤＬＣなどの半導体材料にフェムト秒レーザ光を照射すると、レーザ光の波長の半分以下のピッチの凹凸が形成される。例えば、ＤＬＣの場合、１２５ｎｍ程度のピッチの凹凸が形成される。また、例えば、ＦＤＬＣの場合、１４０〜１８０ｎｍ程度のピッチの凹凸が形成される。
その結果、例えば、型２１０（原盤）の凹凸を基板１１（配向膜）に転写して剥離したときに、配向規制力の強い基板１１を作成することができるので、この基板１１上に重合性を有する液晶材料を塗布して配向させ、重合させたときに、転写の際の剥離応力による影響を無視することができる。従って、本実施の形態では、位相差板１０から無配向薄膜層を省略することができるので、光学特性を改善しつつ、製造コストの上昇を抑えることができる。
＜２．変形例＞
次に、位相差板１０の変形例について図面を参照して説明する。以下では、位相差板１０と同様の構成要素については同一の符号を付し、適宜説明を省略する。なお、変形例１〜７は、位相差板１０の構成についての変形例である。なお、変形例１〜７では、基板１１として単層構造のものを用いた場合が例示されているが、多層構造（例えば、基材の表面に樹脂層が形成された２層構造）のものを用いることはもちろん可能である。
（変形例１）
図２６は、変形例１に係る位相差板の基板１３を表面側からみたものである。本変形例では、この基板１３の表面に形成された溝領域１３Ａ，１３Ｂの構成以外は、上記実施の形態の位相差板１０と同様の構成となっている。
溝領域１３Ａ，１３Ｂは、基板１３の表面において、例えばストライプ状に、交互に配列している。溝領域１３Ａは、互いに同一の方向ｄ３に沿って延在する複数の溝１３０ａにより構成され、溝領域１３Ｂは、互いに同一の方向ｄ４に沿って延在する複数の溝１３０ｂにより構成されている。また、方向ｄ３，ｄ４は、互いに直交している。但し、本変形例では、方向ｄ３，ｄ４は、溝領域１３Ａ，１３Ｂのストライプ方向Ｓに対してそれぞれ、０°，９０°の角度をなしている。溝１３０ａ，１３０ｂのそれぞれの断面形状は、上記実施の形態の溝１１１ａ，１１１ｂと同様に、例えばＶ字状となっている。
このような溝領域１３Ａ，１３Ｂに対応して、互いに位相差特性が異なる位相差領域（図示せず）を有する位相差層が形成されている。すなわち、基板１３の表面に接して、方向ｄ３，ｄ４をそれぞれ光学軸とする位相差領域がストライプ状に交互に形成されている。また、本変形例においても、位相差層は、上記実施の形態の位相差層１２と同様の液晶材料により構成され、更に各位相差領域についても、同一の材料および厚みで構成されている。これにより、各位相差領域では、互いにリタデーション値が等しく、方向ｄ３，ｄ４にそれぞれ光学軸を有する位相差特性が発揮される。
また、本変形例の位相差板を製造する際には、溝領域１３Ａ，１３Ｂを形成する工程において、基板１３の表面に、溝領域１３Ａ，１３Ｂの反転パターンが形成された型ロールを押し当てて転写を行うようにすればよく、その他の工程は、上記実施の形態の位相差板１０と同様である。
本変形例のように、溝領域１３Ａ，１３Ｂにおける溝１３０ａ，１３０ｂの延在方向ｄ３，ｄ４は、ストライプ方向Ｓに平行もしくは直交していてもよい。このように、各溝領域における溝の延在方向は、互いに直交していればよく、ストライプ方向Ｓとのなす角は特に限定されない。なお、本変形例の位相差板が偏光子と組み合わされて使用される場合には、これらの方向ｄ３，ｄ４と偏光子の透過軸方向とのなす角が４５°となるように配置する。
（変形例２）
図２７（Ａ）は、変形例２に係る位相差板２０の断面構造を表すものである。図２７（Ｂ）は、基板１７を表面側からみたものである。位相差板２０では、基板１７の表面に溝領域１７Ａがパターニングされており、この基板１７の表面に接して位相差層１８が形成されている。但し、本変形例では、基板１７の全面に渡って溝領域１７Ａが形成されている。溝領域１７Ａは、一の方向ｄ１に沿って延在する複数の溝１７０ａによって構成されている。
このように、基板１７の表面において、溝領域１７Ａは必ずしもストライプ状にパターニングされていなくともよい。上記実施の形態で説明した位相差板１０は、例えば３Ｄディスプレイの構成部品として好適であることは既に述べたが、本変形例の位相差板２０は、上記のような３Ｄディスプレイに限らず、例えば通常の２次元表示用のディスプレイの視野角補償フィルム（例えば、Ａプレート）として好適に用いることができる。また、３Ｄディスプレイを視聴するための３Ｄ用の偏光めがねの位相差板としても用いることができる。
（変形例３）
上記実施の形態およびその変形例では、溝の断面形状がＶ字状の場合を例に挙げて説明したが、溝の断面形状はＶ字状に限定されず、他の形状、例えば円形状や多角形状であってもよい。また、各溝同士の形状は必ずしも同一でなくともよく、基板上の領域ごとに、溝の深さや大きさなどを変化させるようにしてもよい。
（変形例４）
また、上記実施の形態およびその変形例では、溝領域において、複数の溝を隙間なく緻密に配列した構成を例に挙げて説明したが、これに限定されず、各溝同士の間に所定の間隔を設けるようにしてもよい。また、全面に溝を設けた構成を例に挙げて説明したが、必要とされる位相差特性に応じて、基板上の局部的な領域にのみ溝を設けるようにしてもよい。
＜３．適用例＞
（適用例１）
図２８は、適用例１に係る表示装置１の断面構造を表すものである。図２９は、表示装置１の積層構造を表す模式図である。この表示装置１は、例えば、右眼用の画像信号と左眼用の画像信号とのそれぞれに基づいて２次元画像を表示するものであり、これらの２次元画像を、偏光めがねを用いて観察することにより、立体視を実現する３Ｄディスプレイである。
表示装置１は、例えば赤（Ｒ：Red）、緑（Ｇ：Green）、青（Ｂ：Blue）の３原色の画素がマトリクス状に複数配置され、バックライト２１の側から順に、偏光子２２、駆動基板２３、液晶層２４、対向基板２５、偏光子２６を備えたものである。そして、偏光子２６の光出射側には、上記位相差板１０が、例えば位相差層１２の側が偏光子２６に対向するように貼り付けられている。このような構成において、位相差層１２における位相差領域１２ａ，１２ｂのそれぞれの光学軸方向は、偏光子２６の透過軸に対して４５°の角度をなすように配置されている。また、位相差板１０の溝領域１１Ａ，１１Ｂは、表示画素領域の偶数ラインと奇数ラインとにそれぞれ対応しており、溝領域１１Ａ，１１Ｂのストライプ幅は、画素ピッチに等しくなっている。
バックライト２１は、例えば、導光板を用いたエッジライト型や、直下型のタイプのものが用いられ、例えば、ＣＣＦＬ（Cold Cathode Fluorescent Lamp：冷陰極蛍光ランプ）や、ＬＥＤ（Light Emitting Diode：発光ダイオード）などを含んで構成されている。
駆動基板２３は、例えばガラスなどの透明基板２３ａの表面に、ＴＦＴ（Thin Film Transistor；薄膜トランジスタ）などの画素駆動素子が形成されたものである。対向基板２５は、例えばガラスなどの透明基板２５ａの表面に、上記３原色に対応したカラーフィルタ層２５ｂが形成されたものである。
液晶層２４は、例えばネマティック液晶、スメクティック液晶、コレステリック液晶などの液晶材料より構成され、例えばＶＡ（Vertical Alignment）モード、ＩＰＳ（In-Plain Switching）モード、ＴＮ(Twisted Nematic)モードの液晶によって構成されている。液晶層２４と、駆動基板２３および対向基板２５とのそれぞれの間には、液晶層２４の液晶分子の配向を制御するための配向膜（図示せず）、例えばポリイミド配向膜などが設けられている。
偏光子２２，２６は、特定の方向に振動する偏光を透過させ、それと直交する方向に振動する偏光を吸収もしくは反射するようになっている。これらの偏光子２２，２６は、それぞれの透過軸が、互いに直交するように配置されている。なお、ここでは、偏光子２２は、水平方向の偏光成分を選択的に透過し、偏光子２６は、垂直方向の偏光成分を選択的に透過するようになっている。
このような表示装置１では、バックライト２１から発せられた光は、偏光子２２へ入射すると、水平方向の偏光成分のみが透過され、駆動基板２３を透過して、液晶層２４へ入射する。この入射光は、液晶層２４において、画像信号に基づいて変調されて透過する。液晶層２４を透過した光は、対向基板２５のカラーフィルタ２５ｂにより、３原色の画素ごとに、それぞれ赤、緑、青の光として取り出されたのち、偏光子２６によって垂直方向の偏光成分のみが透過される。そして、偏光子２６を透過した偏光成分は、位相差板１０における位相差層１２により、位相差領域１２ａ，１２ｂごとに所定の偏光状態に変換されて、基板１１の側から出射する。このようにして位相差板１０を出射した光は、偏光めがねをかけた観察者によって３次元の立体画像として認識される。このとき、上述したように、位相差板１０に配向膜が形成されていないことにより、位相差板１０による光損失の発生が抑制され、光利用効率が高まる。よって、従来よりも明るい表示を実現することができる。
なお、前述の変形例１に係る位相差板を上記のような表示装置１に適用する場合には、例えば図３０に示したように、透過軸が水平方向と４５°の角度をなすように設定された偏光子２７を用いるようにする。これにより、偏光子２７の透過軸方向と、位相差板の各位相差領域の光学軸方向とが、それぞれ４５°の角度をなすように配置される。
また、位相差板１０は、表示装置１の前面に貼り合わせられているので、ディスプレイの最表面に配置されることとなる。このため、明所でのコントラスト改善のために、基板１１の裏面に反射防止層やアンチグレア層（いずれも図示せず）を設けることが好ましい。さらに、位相差パターン同士の境界付近を黒色パターンで覆うようにしてもよい。このように構成することで、位相差パターン間でのクロストークの発生を抑制することができる。
また、表示装置１の製造に際して、上記実施の形態およびその変形例に係る製造方法を用いて、位相差板１０が製造される。例えば、熱転写、または２Ｐ成型法を用いた転写により作成した基板１１上に、重合性を有する液晶材料を塗布し、重合させることにより位相差板１０が製造される。これにより、基板１１の凹凸ピッチがレーザ光の波長の半分以下となり、基板１１の配向規制力が強くなる。その結果、例えば、型２１０（原盤）から基板１１（配向膜）を転写して剥離し、この基板１１上に重合性を有する液晶材料を塗布して配向させ、重合させたときに、転写の際の剥離応力による影響を無視することができる。従って、無配向薄膜層を設けることなく液晶を配向させた位相差板１０を用いることができるので、光学特性を改善しつつ、製造コストの上昇を抑えることができる。なお、以下の各適用例においても、同様に、無配向薄膜層を設けることなく液晶を配向させた位相差板１０を用いることができるので、光学特性を改善しつつ、製造コストの上昇を抑えることができる。
（適用例２）
図３１は、適用例２に係る表示装置２の断面構造を表すものである。図３２は、表示装置２の積層構造を表す模式図である。この表示装置２は、例えば、液晶テレビやパーソナルコンピュータなどの２次元表示用のディスプレイであり、位相差板２０を視野角補償フィルムとして用いたものである。この表示装置２は、バックライト２１の側から順に、偏光子２２、駆動基板２３、液晶層２４、対向基板２５、偏光子２６を備えたものであり、偏光子２２の光出射側に変形例２に係る位相差板２０が配置されたものである。位相差板２０は、上述したように、位相差層１８における重合性液晶を溝の延在方向に一様に配向させたもの（Ａプレート）である。この場合、位相差板２０の溝の延在方向すなわち光学軸方向と偏光子２２の透過軸方向とのなす角が０°となるように配置される。
ここで、上記のようなディスプレイに使用される視野角補償フィルムとしては、上記Ａプレートの他にも、Ｃプレートなどを用いることができる。また、例えば偏光紫外線を照射することにより、位相差層に二軸性を付与した位相差板を用いることも可能である。但し、液晶層２４にＶＡモードの液晶を用いた場合には、Ａプレート、Ｃプレートまたはこれらの両方を使用することが望ましい。
なお、上記Ｃプレートとしての位相差板は、位相差層が、例えばカイラルネマチック相（コレステリック相）を有し、その光学軸方向が基板面の法線方向に一致している。このＣプレートは、溝の延在方向に沿って配向した液晶分子が、カイラル剤などの投入により、基板面の法線方向に螺旋軸を有する螺旋構造を形成したものである。このように、位相差層の厚み方向において、液晶分子の配向が変化するような構成であってもよい。言い換えると、溝の延在方向と位相差板の光学軸方向とが互いに異なっていてもよい。最終的には、液晶分子が厚み方向においてどのような配向状態にあるかによって、位相差板としての光学異方性が決まるからである。
このような表示装置２では、バックライト２１から発せられた光は、偏光子２２へ入射すると、水平方向の偏光成分のみが透過されて、位相差板２０に入射する。位相差板２０を透過した光は、駆動基板２３、液晶層２４、対向基板２５および偏光子２６を順に透過して、偏光子２６から垂直方向の偏光成分として出射する。これにより、２次元表示がなされる。ここで、位相差板２０が配置されていることにより、斜め方向からみた場合の液晶の位相差が補償され、黒表示の際の斜め方向の漏れ光や色づきを低減することができる。すなわち、位相差板２０を視野角補償フィルムとして用いることができる。また、このとき、位相差板２０に配向膜が形成されていないことにより、位相差板２０による光損失の発生が抑制され、光利用効率が高まる。よって、従来よりも明るい表示を実現することができる。
なお、このような視野角補償フィルムとしての位相差板２０は、上述の適用例１に係る３Ｄ表示用の表示装置１において、偏光子２２と駆動基板２３との間に配置するようにしてもよい。また、位相差板２０の光学軸方向ｄ１と、偏光子２２の透過軸方向とのなす角が、０°となるように配置した構成を例に挙げて説明したが、これらの方向のなす角は０°に限られない。例えば、偏光子２２として円偏光板を用いた場合には、位相差板２０の光学軸方向ｄ１と偏光子２２の透過軸方向とのなす角が４５°となるように配置される。
（適用例３）
図３３は、適用例３に係る表示装置３の断面構造を表すものである。表示装置３は、例えば半透過型の２次元表示ディスプレイである。この表示装置３では、駆動基板２３と対向基板２５との間に、視野角補償フィルムとしての位相差板２０が表示変調用の液晶層３３Ａ，３３Ｂと共に形成されている。具体的には、駆動基板２３上の選択的な領域に、反射層３４が設けられており、対向基板２５側の反射層３４に対向する領域に位相差板２０が形成されている。駆動基板２３と位相差板２０との間には、液晶層３３Ｂが封止されている。一方、駆動基板２３と対向基板２５との間の他の領域には液晶層３３Ａが封止されている。液晶層３３Ａ，３３Ｂは、電圧印加により光を変調するようになっており、それぞれ位相差がλ／２，λ／４となっている。なお、駆動基板２３の下方にはバックライト２１と偏光子２２、対向基板２５の上方には、偏光子２６（いずれも図３３には図示せず）が配置されている。
このように、視野角補償フィルムとしての位相差板２０を、液晶セル内部に配置する構成、すなわちインセル構造であってもよい。

Claims (19)

  1. フェムト秒レーザを用いて、所定の閾値以下のフルエンスを有する直線偏光のレーザ光を基材表面に照射すると共に走査することにより、前記レーザ光の波長の半分以下のピッチの凹凸を有するパターンを描画する
    原盤の製造方法。
  2. 前記閾値は、０．１２Ｊ／ｃｍ2である
    請求項１に記載の原盤の製造方法。
  3. 前記凹凸は、前記レーザ光の偏光方向と平行な方向に延在している
    請求項１または請求項２に記載の原盤の製造方法。
  4. 前記凹凸は、前記レーザ光の走査方向と交差する方向に延在している
    請求項３に記載の原盤の製造方法。
  5. 前記凹凸は、前記レーザ光の走査方向と平行な方向に延在している
    請求項３に記載の原盤の製造方法。
  6. 前記フルエンスの下限は、０．０４Ｊ／ｃｍ2である
    請求項３に記載の原盤の製造方法。
  7. 前記型は、ＳＵＳ、またはＮｉＰからなる
    請求項３に記載の原盤の製造方法。
  8. 前記レーザ光の繰り返し周波数は、１０００Ｈｚ以上である
    請求項３に記載の原盤の製造方法。
  9. フェムト秒レーザを用いて、所定の閾値以下のフルエンスを有する直線偏光のレーザ光を基材の表面に照射すると共に走査することにより、前記レーザ光の波長の半分以下のピッチの凹凸を有するパターンが描画された型を形成する工程と、
    前記型を用いて、基板表面に、特定の方向に延在する複数の溝を形成する工程と
    を含む
    配向膜の製造方法。
  10. 前記閾値は、０．１２Ｊ／ｃｍ2である
    請求項９に記載の配向膜の製造方法。
  11. 前記凹凸は、前記レーザ光の偏光方向と平行な方向に延在している
    請求項９または請求項１０に記載の配向膜の製造方法。
  12. 前記型を用いた前記パターンの形成は、熱転写、または２Ｐ（Photo Polymerization)成型法を用いた転写により行う
    請求項９または請求項１０に記載の配向膜の製造方法。
  13. 前記パターンは、第１の方向に延在した複数の第１の溝と、前記第１の方向に直交する第２の方向に延在した複数の第２の溝とを含み、
    前記複数の第１の溝からなる第１の溝領域と、前記複数の第２の溝からなる第２の溝領域とは、それぞれ前記走査方向に延在するストライプ状であると共に交互に配置されている
    請求項９または請求項１０に記載の配向膜の製造方法。
  14. 前記基板は、プラスチック材料により構成されている
    請求項９または請求項１０に記載の配向膜の製造方法。
  15. 前記基板は、表面に樹脂層が形成された基材により構成されている
    請求項９または請求項１０に記載の配向膜の製造方法。
  16. フェムト秒レーザを用いて、所定の閾値以下のフルエンスを有する直線偏光のレーザ光を基材の表面に照射すると共に走査することにより、前記レーザ光の波長の半分以下のピッチの凹凸を有するパターンが描画された型を形成する工程と、
    前記型を用いて、基板表面に、特定の方向に延在する複数の溝を形成する工程と、
    前記複数の溝を形成した基板の表面に接して、重合性を有する液晶材料を塗布して配向させる工程と、
    前記液晶材料を重合させる工程と
    を含む
    位相差板の製造方法。
  17. 前記閾値は、０．１２Ｊ／ｃｍ2である
    請求項１６に記載の位相差板の製造方法。
  18. 前記凹凸は、前記レーザ光の偏光方向と平行な方向に延在している
    請求項１６または請求項１７に記載の位相差板の製造方法。
  19. 位相差板を備えた表示装置の製造方法であって、
    フェムト秒レーザを用いて、所定の閾値以下のフルエンスを有する直線偏光のレーザ光を基材の表面に照射すると共に走査することにより、前記レーザ光の波長の半分以下のピッチの凹凸を有するパターンが描画された型を形成する工程と、
    前記型を用いて、基板表面に、特定の方向に延在する複数の溝を形成する工程と、
    前記複数の溝を形成した基板の表面に接して、重合性を有する液晶材料を塗布して配向させる工程と、
    前記液晶材料を重合させることにより、前記位相差板を形成する工程と
    を含む
    表示装置の製造方法。
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