KR20100113477A

KR20100113477A - 위상차 판의 제조 방법

Info

Publication number: KR20100113477A
Application number: KR1020107010694A
Authority: KR
Inventors: 켄타로 오쿠야마; 히토시 카타쿠라; 케이 오바타; 쥰 시미즈; 신야 스즈키; 미츠나리 호시; 쥰이치 이노우에; 아키토 쿠리야마
Original assignee: 소니 주식회사
Priority date: 2008-09-22
Filing date: 2009-07-14
Publication date: 2010-10-21
Also published as: EP2239602A4; JP2010152296A; US7969541B2; US20100073604A1; EP2239602A1; KR101063919B1; TW201027195A; JP4547641B2; CN101861535B; TWI463223B; BRPI0905380A2; CN101861535A; WO2010032540A1

Abstract

간이한 공정으로 제조할 수 있음과 동시에, 광 이용 효율의 저하를 억제하는 것이 가능한 위상차 판을 제공한다.
위상차 판(10)은, 홈 영역(11A, 11B)이 스트라이프모양으로 번갈아{交互} 패터닝된 기판(11)의 표면에 접해서 위상차 층(12)이 형성된 것이다. 홈 영역(11A, 11B)은 각각, 방향 d1, d2로 연재{延在; extending}하는 복수의 홈(111a, 111b)으로 이루어진다. 위상차 층(12)은, 홈 영역(11A, 11B)에 대응해서 위상차 영역(12a, 12b)을 가지고, 위상차 영역(12a, 12b)에서는 각각, 홈의 연재 방향 d1, d2를 따라 액정 분자(120)가 배향된다. 기판 표면에 위상차 층이 접해 있는 것에 의해, 즉 배향막이 형성되어 있지 않은 것에 의해, 광 손실의 발생이 억제된다. 홈 영역(11A, 11B)의 패턴은, 형{型; mold}을 이용한 전사{轉寫}에 의해 일괄 형성된다.

Description

위상차 판 및 그 제조 방법과 표시 장치{PHASE DIFFERENCE PLATE, METHOD OF MANUFACTURING SAME, AND DISPLAY DEVICE}

본 발명은, 액정 재료를 이용한 위상차 판 및 그 제조 방법과, 이와 같은 위상차 판을 이용한 표시 장치에 관한 것이다.

근래{近年}, 3차원 표시가 가능한 디스플레이의 개발이 진행되고 있다. 3차원 표시 방식으로서는, 예를 들면 오른쪽눈용{右眼用} 화상과 왼쪽눈용{左眼用} 화상을 각각 디스플레이의 화면에 표시하고, 이것을 편광 안경을 쓴 상태에서 관찰하는 방식이 있다(예를 들면, 특허 문헌 1 참조). 이 방식은, 2차원 표시가 가능한 디스플레이, 예를 들면 브라운관, 액정 디스플레이, 플라즈마 디스플레이의 앞면{前面}에, 패터닝된 위상차 판을 배치함으로써 실현된다. 이와 같은 위상차 판에서는, 좌우의 눈에 각각 입사{入射}하는 광의 편광 상태를 제어하기 위해서, 리타데이션이나 광학축을 디스플레이의 화소 레벨로 패터닝하는 것이 필요하게 된다.

예를 들면, 특허 문헌 1, 2에서는, 액정 재료나 위상차 재료를, 포토레지스트 등을 이용해서 부분적으로 패터닝하는 것에 의해, 상기와 같은 위상차 판을 제작하는 수법이 개시되어 있다. 그런데, 이와 같은 수법에서는, 프로세스 스텝수가 많고, 저코스트로 제조하기 어렵다고 하는 문제가 있었다. 그래서, 특허 문헌 3에는, 광 배향막을 이용해서 패터닝을 행하는 것에 의해 위상차 판을 제작하는 수법이 개시되어 있다. 구체적으로는, 기판 위에 배향막을 형성한 후, 이 광 배향막을, 편광 자외선을 이용해서 패터닝한다. 이 후, 패터닝한 광 배향막 위에, 중합성{重合性; polymerizability}을 가지는 액정 재료(이하, 액정성 모노머라고 한다)를 도포하고, 액정 분자를 원하는{所望} 방향으로 배향시킨다. 이 후, 자외선을 조사해서 액정성 모노머를 중합시키는 것에 의해, 위상차 판을 제작한다. 또, 액정 디스플레이에서는, 폴리이미드 배향막에 러빙 처리를 실시하는 것에 의해 패터닝을 행하는 수법이 자주 이용되고 있다.

[선행 기술 문헌]

[특허 문헌]

특허 문헌 1: USP5,686,975

특허 문헌 2: USP5,327,285

특허 문헌 3: 일본특허 제3881706호 공보

그렇지만, 상기 특허 문헌 3의 광 배향막을 이용하는 수법이나, 폴리이미드 배향막에 러빙 처리를 실시하는 수법에서는, 배향막에서 광 흡수나 착색{色付; coloring}이 생겨 투과율이 저하하고, 이용 효율이 저하해 버린다고 하는 문제가 있었다. 또, 광 배향막에 의한 수법에서는, 패터닝시에 편광 자외선을 이용해서 부분 조사를 행할 필요가 있기 때문에, 프로세스 스텝수가 많아진다고 하는 문제가 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 감안해서 이루어진 것으로, 그 목적은, 간이한 공정으로 제조할 수 있음과 동시에, 광 이용 효율의 저하를 억제하는 것이 가능한 위상차 판 및 그 제조 방법과 표시 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 위상차 판은, 특정의 방향으로 연재{延在; extending}하는 복수의 홈을 표면에 가지는 기판과, 기판의 표면에 접해서 설치되고, 복수의 홈의 연재 방향을 따라 배향된 중합성 액정 재료를 포함하는 위상차 층을 구비한 것이다. 또한, 본 발명에 있어서의 기판은, 판모양{板狀}이나 필름모양의 기재{基材; base}이며, 또 이와 같은 기재 위에 다른 수지층 등을 적층한 구성이더라도 좋다.

본 발명의 위상차 판에서는, 기판의 표면에 설치된 복수의 홈의 연재 방향을 따라 중합성 액정 재료가 배향되어 있는 것에 의해, 홈의 연재 방향에 의거해서 광학축이 형성되고, 위상차 특성이 발휘된다. 여기서, 위상차 층이 기판 표면에 접해서 설치되어 있는 것에 의해, 즉 위상차 층과 기판과의 계면 부근에 광 배향막이나 러빙용 배향막이 설치되어 있지 않은 것에 의해, 계면 부근에서의 광 손실이 저감된다.

본 발명의 표시 장치는, 광원과, 광원으로부터의 광에 의거해서 표시를 행하는 표시 셀과, 표시 셀의 광원측에 설치된 제1 편광자 및 표시측에 설치된 제2 편광자를 구비하고, 제1 편광자 및 제2 편광자중, 적어도 하나의 편광자의 광 출사{出射}측에 상기 본 발명의 위상차 판을 구비한 것이다.

본 발명의 위상차 판의 제조 방법은, 기판의 표면에, 특정의 방향으로 연재하는 복수의 홈을 형성하는 공정과, 복수의 홈을 형성한 기판의 표면에 접해서, 중합성을 가지는 액정 재료를 도포하는 공정과, 액정 재료를 중합시키는 공정을 포함하는 것이다.

본 발명의 위상차 판의 제조 방법에서는, 복수의 홈을 형성한 기판의 표면에, 중합성을 가지는 액정 재료를 도포하는 것에 의해, 액정 분자는, 홈의 형상에 의해 홈의 연재 방향에 의거해서 배향한다. 그 후, 상기 액정 재료를 중합시키는 것에 의해, 액정 분자의 배향 상태가 고정된다.

또한, 본 발명의 위상차 판 및 위상차 판의 제조 방법에 있어서, 복수의 홈은, 제1 방향으로 연재한 복수의 제1 홈과, 제1 방향에 직교하는 제2 방향으로 연재한 복수의 제2 홈을 포함하고 있어도 좋다. 이 때, 복수의 제1 홈으로 이루어지는 제1 홈 영역과, 복수의 제2 홈으로 이루어지는 제2 홈 영역이, 각각 스트라이프모양임과 동시에 번갈아{交互} 배치되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 위상차 판 및 위상차 판의 제조 방법에 의하면, 복수의 홈을 가지는 기판 표면에 접해서 위상차 층을 설치하고, 즉 광 배향막이나 러빙용 배향막을 이용하는 일없이, 기판 위의 홈에 의해서 중합성 액정 재료를 배향시키고 있다. 이것에 의해, 상기와 같은 배향막을 이용하는 경우에 비해, 기판과 위상차 층과의 계면 부근에서의 광 손실을 저감시킬 수가 있다. 따라서, 간이한 공정으로 제조할 수 있음과 동시에, 광 이용 효율의 저하를 억제하는 것이 가능해진다. 또, 본 발명의 표시 장치에 의하면, 상기 위상차 판을, 표시 셀의 광원측 혹은 표시측에 설치하도록 했으므로, 위상차 판을 예를 들면 편광 안경을 이용한 입체시{立體視}용 위상차 판이나 시야각 보상 필름으로서 이용하는 경우에, 밝은 표시를 행하는 것이 가능해진다.

도 1은 본 발명의 1실시형태에 관계된 위상차 판의 개략 구성을 도시하는 도면,
도 2는 도 1의 위상차 판의 1변형예의 단면도,
도 3은 위상차 판의 상세 구성을 설명하기 위한 모식도,
도 4는 위상차 판의 상세 구성을 설명하기 위한 모식도,
도 5는 기판의 제조 방법을 설명하는 도면,
도 6은 도 5 방법으로 제조된 기판의 단면도,
도 7은 도 2에 도시한 기판을 제조하는 장치의 개략 구성을 도시하는 도면,
도 8은 도 7의 방법으로 제조된 기판의 단면도,
도 9는 도 5 또는 도 7의 방법으로 제조된 기판을 이용한 위상차 판의 제조 방법을 설명하는 도면,
도 10은 비교예에 관계된 위상차 판의 개략 구성을 도시하는 도면,
도 11은 도 10에 도시한 위상차 판의 제조 방법을 설명하는 도면,
도 12는 도 11의 공정에 계속되는 제조 방법을 공정순으로 도시하는 도면,
도 13은 변형예 1에 관계된 위상차 판에서의 기판의 상면도,
도 14는 변형예 2에 관계된 위상차 판의 개략 구성을 도시하는 단면도,
도 15는 도 14에 도시한 위상차 판의 제조 방법을 설명하는 도면,
도 16은 도 15의 공정에 계속되는 제조 방법을 공정순으로 도시하는 도면,
도 17은 변형예 3에 관계된 위상차 판의 개략 구성을 도시하는 단면도,
도 18은 도 17에 도시한 위상차 판의 제조 방법을 설명하는 도면,
도 19는 변형예 4에 관계된 위상차 판의 개략 구성을 도시하는 단면도,
도 20은 변형예 5에 관계된 위상차 판의 개략 구성을 도시하는 단면도,
도 21은 변형예 6에 관계된 위상차 판의 제조 방법에서 이용하는 형{型; mold}의 평면 구성을 도시하는 모식도,
도 22는 도 21에 도시한 형의 제조 방법의 1예를 설명하는 도면,
도 23은 형의 제조 방법의 다른 예를 설명하는 도면,
도 24는 변형예 7에 관계된 형의 제조 방법을 설명하는 도면,
도 25는 도 24의 평판과 숫돌{砥石}과의 회전축의 관계를 도시하는 도면,
도 26은 변형예 8에 관계된 형의 제조 방법을 설명하는 도면,
도 27은 도 26의 롤과 숫돌과의 회전축의 관계를 도시하는 도면,
도 28은 변형예 9에 관계된 형의 제조시에 이용하는 숫돌의 개략 구성을 도시하는 도면,
도 29는 변형예 9에 관계된 형의 제조 방법을 설명하는 도면,
도 30은 변형예 10에 관계된 형의 제조시에 이용하는 초단{超短} 펄스 레이저의 빔 스폿의 강도 분포를 도시하는 도면,
도 31은 도 30의 빔 스폿의 스캔 수순의 1예를 도시하는 도면,
도 32는 빔 스폿의 스캔 수순의 다른 예를 도시하는 도면,
도 33은 변형예 10에 관계된 형의 제조시에 이용하는 장치의 1예를 도시하는 도면,
도 34는 변형예 10에 관계된 형의 제조시에 이용하는 장치의 다른 예를 도시하는 도면,
도 35는 도 33, 도 34의 장치에서의 빔 스폿의 스캔 수순의 1예를 도시하는 도면,
도 36은 도 31, 도 32의 장치에서의 빔 스폿의 스캔 수순의 다른 예를 도시하는 도면,
도 37은 초단 펄스 레이저를 이용해서 형성된 패턴 영역의 요철{凹凸; projection and depression} 형상을 도시하는 도면,
도 38은 전자선 묘화 등을 이용해서 형성된 패턴 영역의 요철 형상을 도시하는 도면,
도 39는 도 37의 요철 위에 형성된 액정 분자의 배향을 도시하는 도면,
도 40은 도 38의 요철 위에 형성된 액정 분자의 배향을 도시하는 도면,
도 41은 도 37, 도 38의 요철에 의한 회절을 도시하는 도면,
도 42는 도 37의 요철에서의 회절광의 DFT 해석 결과를 도시하는 도면,
도 43은 도 38의 요철에서의 회절광의 DFT 해석 결과를 도시하는 도면,
도 44는 적용예 1에 관계된 표시 장치의 개략 구성을 도시하는 단면도,
도 45는 도 44에 도시한 표시 장치의 적층 구조를 도시하는 모식도,
도 46은 적용예 1의 다른 예에 관계된 위상차 판과 편광자를 도시하는 모식도,
도 47은 적용예 2에 관계된 표시 장치의 개략 구성을 도시하는 단면도,
도 48은 도 47에 도시한 표시 장치의 적층 구조를 도시하는 모식도,
도 49는 적용예 3에 관계된 표시 장치의 개략 구성을 도시하는 단면도,
도 50은 실시예 2에서 전사{轉寫}시에 이용한 형의 표면의 확대도,
도 51은 실시예 4에 관계된 위상차 판을 제조하는 장치의 개략 구성을 도시하는 도면.

이하, 본 발명의 실시형태에 대해서, 도면을 참조해서 상세하게 설명한다. 또한, 설명은 이하의 순서로 행한다.

1. 실시형태(위상차 영역의 광학축이 스트라이프 방향과 +45°, -45°를 이루는 예)

2. 변형예 1(위상차 영역의 광학축이 스트라이프 방향과 0°, +90°를 이루는 예)

3. 변형예 2(위상차 영역의 리타데이션을 액정 재료에 의해 변화시키는 예)

4. 변형예 3(위상차 영역의 리타데이션을 액정 재료·두께에 의해 변화시키는 예)

5. 변형예 4(기판 표면의 부분적인 영역에만 위상차 층을 형성하는 예)

6. 변형예 5(위상차 영역의 광학축이 기판 면내의 한방향으로만 형성되어 있는 예)

7. 변형예 6(전사용 형의 홈을, 끝면{端面; end}에 연삭가공 자국{痕}을 가지는 금속 박판을 서로 겹치게 하는{重合; laminating} 것에 의해 형성하는 예)

8. 변형예 7(전사용 형의 홈을, 비스듬히 해서{傾; 기울여서} 회전시킨 숫돌에 의한 가공에 의해 형성하는 예)

9. 변형예 8(전사용 형의 홈을, 바이트{cutting tool}에 의한 가공에 의해 형성하는 예)

10. 변형예 9(전사용 형의 홈을, 홈의 압력 전사에 의해 형성하는 예)

11. 변형예 10(전사용 형의 홈을, 초단 펄스 레이저를 이용해서 형성하는 예)

12. 적용예 1(3D 디스플레이)

13. 적용예 2(2차원 표시용 디스플레이)

14. 적용예 3(반투과형의 2차원 표시용 디스플레이)

15. 실시예 1(전자선 묘화로 형성한 레지스트 층을 이용해서 홈을 형성한 예)

16. 실시예 2(초단 펄스 레이저로 형성한 평판 형을 이용해서 홈을 형성한 예)

17. 실시예 3(실시예 2와는 다른 재료의 기판을 이용해서 홈을 형성한 예)

18. 실시예 4(초단 펄스 레이저로 형성한 형 롤{mold roll}을 이용해서 홈을 형성한 예)

19. 실시예 5(실시예 2와는 다른 재료의 기판을 이용해서 홈을 형성한 예)

위상차 판(10)의 구성

도 1의 (a)는, 본 발명의 1실시형태에 관계된 위상차 판(10)의 단면{斷面} 구성의 1예를 도시하는 것이다. 도 1의 (b)는, 도 1의 (a)의 기판(11)을 표면측에서 본 것이다. 위상차 판(10)에서는, 기판(11)의 표면에 홈 영역(11A, 11B)이 패터닝되어 있고, 이 기판(11)의 표면에 접해서 위상차 층(12)이 형성되어 있다.

기판(11)은, 예를 들면 플라스틱 등의 열 가소성을 가지는 재료, 구체적으로는, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리카보네이트, 폴리스틸렌 등으로 구성되어 있다. 또, 위상차 판(10)을, 후술하는 편광 안경 방식에 의한 3차원 표시용으로 이용하는 경우에는, 기판(11)의 위상차는 가능한 한 작은 쪽이 바람직하므로, 비정질{非晶質} 시클로올레핀 폴리머나 지환식{脂環式} 아크릴 수지, 노르보르넨{norbornene}계 수지로 구성되는 것이 바람직하다. 기판(11) 의 두께는, 예를 들면 30㎛∼500㎛이다. 본 실시형태에서는, 종래와 같이 배향막을 이용해서 액정 분자를 배향시키는 경우와 달리, 고온에서의 가열 처리를 필요로 하지 않기 때문에, 유리 재료 등에 비해서, 가공하기 쉽고, 또한 저렴{安價}한 플라스틱 재료를 이용할 수가 있다.

기판(11) 은, 예를 들면 단층 구조이더라도 좋고, 다층 구조이더라도 좋다. 기판(11) 이 다층 구조로 되어 있는 경우에는, 기판(11) 은, 예를 들면 도 2에 도시한 바와 같이, 기재(31)의 표면에 수지층(32)이 형성된 2층 구조로 되어 있다. 여기서, 수지층(32)은, 상기 특허 문헌 3의 광 배향막이나, 폴리이미드 배향막과는 달라 있고, 수지층(32)에서 광 흡수나 착색은 거의 생기지 않는다. 수지층(32)으로서는, 예를 들면 아크릴계 경화형 수지를 사용할 수가 있다. 또한, 도 2에는, 기판(11)의 최표층{最表層; outermost layer}(표층)에 형성된 수지층(32)에, 상술한 홈 영역(11A, 11B)이 패터닝되어 있는 경우가 예시되어 있다.

홈 영역(11A, 11B)은, 기판(11)의 표면에서, 예를 들면 스트라이프모양으로, 번갈아 배열되어 있다. 이들 스트라이프 폭은, 예를 들면 표시 장치에서의 화소 피치와 동등한 폭으로 되어 있다. 이 중에서, 홈 영역(11A)은, 복수의 홈(111a)이 배열된 것이며, 이들 복수의 홈(111a)은, 서로 동일한 방향 d1을 따라 연재하고 있다. 홈 영역(11B)은, 복수의 홈(111b)이 배열된 것이며, 이들 복수의 홈(111b)이 서로 동일한 방향 d2를 따라 연재하고 있다. 또, 방향 d1, d2 는, 서로 직교하고 있다. 단, 본 실시형태에서는, 방향 d1, d2는, 홈 영역(11A, 11B)의 스트라이프 방향 S에 대해서 각각, -45°, +45°의 각도를 이루고 있다. 또한, 본 명세서에서, 「직교」라고 하는 경우에는, 완전한 직교 뿐만 아니라, 제조 오차, 편차{variation} 등의 제{諸}요인에 기인한, 대략 직교의 경우도 포함하는 것으로 한다.

위상차 층(12)은, 스트라이프모양의 위상차 영역(12a, 12b)이 번갈아 배열되어 구성된 것이다. 이들 위상차 영역(12a, 12b)은, 상기 홈 영역(11A, 11B)의 각각에 대향해서 설치되고, 서로 위상차 특성이 달라 있다. 구체적으로는, 위상차 영역(12a)에서는, 홈 영역(11A)에서의 홈(111a)의 연재 방향 d1을 광학축으로 하고, 위상차 영역(12b)에서는, 홈 영역(11B)에서의 홈(111b)의 연재 방향 d2를 광학축으로 해서, 각각 소정의 리타데이션값이 설정되어 있다. 본 실시형태에서는, 위상차 영역(12a, 12b)은, 광학 축방향이 다르며, 리타데이션의 절대값은 서로 똑같게 되어 있다.

도 3 및 도 4의 (a), (b)를 참조해서, 홈 영역(11A, 11B) 및 위상차 층(12)의 상세한 구성에 대해서 설명한다. 단, 도 3은, 홈 영역(11A)과 위상차 영역(12a)과의 계면 부근의 모습{樣子; state}의 1예를 모식적으로 도시하는 사시도이다. 도 4의 (a)는 도 3의 계면 부근의 상면도이며, 도 4의 (b)는 단면도이다. 또한, 홈 영역(11A) 및 홈 영역(11B)은, 홈(111a, 111b)의 각각의 연재 방향 이외는, 마찬가지 구성으로 되어 있기 때문에, 여기에서는 홈 영역(11A)을 예로 들어 설명한다.

홈 영역(11A)에서, 각 홈(111a)의 단면 형상은, 예를 들면 V자 모양으로 되어 있다. 바꾸어 말하면, 홈 영역(11A) 전체의 단면 형상은, 톱니모양{鋸齒狀}으로 되어 있다. 이와 같은 홈(111a)의 형상은, 예를 들면 후술하는 형을 이용한 전사에 의해서 일괄 형성된다.

위상차 층(12)은, 예를 들면 중합한 고분자 액정 재료를 포함해서 구성된 것이다. 즉, 위상차 층(12)에서는, 액정 분자(120)의 배향 상태가 고정되어 있다. 고분자 액정 재료로서는, 상전이{相轉移} 온도(액정상{液晶相}-등방상{等方相}), 액정 재료의 굴절률 파장 분산 특성, 점성 특성, 프로세스 온도 등에 따라 선정된 재료가 이용된다. 단, 중합기로서 아크릴로일기 혹은 메타아크릴로일기를 가지고 있는 것이, 투명성의 관점에서 바람직하다. 또, 중합성 관능기{官能基}와 액정 골격{骨格} 사이에 메틸렌 스페이서가 없는 재료를 이용하는 것이 바람직하다. 프로세스시의 배향 처리 온도를 낮게 할 수 있기 때문이다. 이 위상차 층(12)의 두께는, 예를 들면 0.1㎛∼10㎛이다. 또한, 위상차 층(12)이, 중합한 고분자 액정 재료를 포함해서 구성되어 있는 경우에, 위상차 층(12)이, 중합한 고분자 액정 재료만으로 구성되어 있을 필요는 없고, 그의 일부에 미{未}중합의 액정성 모노머를 포함하고 있어도 좋다. 위상차 층(12)에 포함되는 미중합의 액정성 모노머는, 후술하는 배향 처리(가열 처리)에 의해서, 그 주위에 존재하는 액정 분자(120)의 배향 방향과 마찬가지 방향으로 배향되어 있고, 고분자 액정 재료의 배향 특성과 마찬가지 배향 특성을 가지고 있기 때문이다.

이와 같은 홈 영역(11A)과 위상차 영역(12a)과의 계면 부근에서는, 액정 분자(120)의 장축{長軸}이, 홈(111a)의 연재 방향 d1을 따르도록 배열되어 있다. 또, 도시하지 않은 위상차 영역(12a)의 상층의 액정 분자(120)에 대해서도, 하층의 액정 분자(120)의 배향 방향을 따르도록 방향 d1을 따라 배향되어 있다. 즉, 홈 영역(11A)에서 방향 d1로 연재하는 홈(111a)의 형상에 의해, 액정 분자(120)의 배향이 제어되고, 위상차 영역(12a)의 광학축이 설정된다.

또, 상기 위상차 층(12)에서, 위상차 영역(12a, 12b)의 구성 재료나 두께를 조정하는 것에 의해, 위상차 층(12)의 리타데이션값이 설정된다. 이 위상차 층(12)의 리타데이션값은, 기판(11)이 위상차를 가지는 경우에는, 이 기판(11)의 위상차도 고려해서 설정되는 것이 바람직하다. 또한, 본 실시형태에서는, 위상차 영역(12a, 12b)은 서로 동일한 재료 및 두께에 의해 구성되고, 이것에 의해 상술한 바와 같이 리타데이션의 절대값이 서로 똑같게 되어 있다.

위상차 판(10)의 제조 방법

그 다음에, 상기 위상차 판(10)의 제조 방법에 대해서 설명한다. 최초에, 열 전사법에 의해 기판(11)을 제조하는 경우에 대해서 설명하고, 이어서, 이른바 2P 성형법{成型法; molding method}(PhotoPolymerization: 광 경화를 이용한 성형법)에 의해 기판(11)을 제조하는 경우에 대해서 설명한다. 그 후, 이들 방법에 의해 제조된 기판(11)을 이용해서 위상차 판(10)을 제조하는 방법에 대해서 설명한다.

도 5는, 열 전사법에 의해 기판(11)을 제조하는 과정을 도시한 것이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 기판(11)의 표면에 홈 영역(11A, 11B)을 패터닝한다. 이 때의 기판(11)은, 단층 구조로 되어 있어도 좋으며, 다층 구조(예를 들면, 기재의 표면에 수지층이 형성된 2층 구조)로 되어 있어도 좋다. 이 때, 예를 들면 홈 영역(11A, 11B)의 반전 패턴이 형성된 형 롤(112)을 이용한 전사에 의해, 홈 영역(11A, 11B)을 일괄 형성한다. 즉, 상술한 재료로 이루어지는 기판(11)을 유리 전이 온도 부근까지 가열하고, 이 가열한 기판(11) 의 표면에 형 롤(112)을 꽉 누른{押當; press} 후, 냉각, 이형{離型; separate}하는 것에 의해, 기판(11) 위의 전면{全面}에 홈 영역(11A, 11B)을 형성한다. 이것에 의해, 도 6에 도시한 바와 같이, 기판(11)의 표면에 홈 영역(11A, 11B)이 스트라이프모양으로 번갈아 형성된다.

상기 형 롤(112)의 재료로서는, 예를 들면 NiP, 구리(Cu) 및 스테인리스 등의 금속 재료나, 석영, 실리콘, 탄화 규소, 사파이어, 다이아몬드 등을 이용할 수가 있다. 형 롤(112)은, 이와 같은 재료로 이루어지는 기재의 표면에, 예를 들면 바이트 절삭이나 각종 리소그래피법 등을 이용해서 반전{反轉} 패턴을 형성한 후, 이 기재를 롤에 휘감는{卷付; wrapping} 것에 의해 형성한다. 또한, 바이트 절삭의 경우에는, 형 롤(112)의 재료로서는 NiP를 이용하는 것이 바람직하다. 또, 전사용 형으로서는, 본 실시형태와 같은 롤모양의 형 롤(112)을 이용해도 좋지만, 평판모양의 형을 이용하도록 해도 좋다. 단, 롤모양의 형을 이용한 쪽이, 양산성{量産性}을 향상시킬 수가 있다.

도 7은, 2P 성형법에 의해 기판(11)을 제조하는 장치의 1예를 도시한 것이다. 2P 성형법에서는, 예를 들면 기재 위에 자외선이나 전자선으로 경화하는 수지 재료를 도포해서 수지층을 형성하고, 형성한 수지층 위로부터 홈 영역의 반전 패턴을 가지는 형을 꽉 누른다. 이 후, 자외선이나 전자선 등의 에너지선을 조사해서 수지층을 경화시키는 것에 의해, 형의 패턴을 수지층의 표면에 전사하도록 하고 있다. 이하에, 도 7에 기재된 제조 장치의 구성과, 이 제조 장치를 이용한 기판(11)의 제조 방법에 대해서 설명한다.

도 7에 기재된 제조 장치는, 권출{卷出; winding} 롤(200)과, 가이드 롤(220, 230, 250, 260)과, 닙{nip} 롤(240)과, 형 롤(112)과, 권취{卷取; take-up} 롤(270)과, 토출기{吐出機; discharging device}(280)와, 자외선 조사기(290)를 구비한 것이다. 여기서, 권출 롤(200)은, 필름모양의 기재(31)를 동심원모양으로 감은 것이며, 기재(31)를 공급하기 위한 것이다. 권출 롤(200)로부터 권출된{풀어내어진} 기재(31)는, 가이드 롤(220), 가이드 롤(230), 닙 롤(240), 형 롤(112), 가이드 롤(250), 가이드 롤(260)의 순으로 흘러가고, 최후에 권취 롤(270)로 권취되도록 되어 있다. 가이드 롤(220, 230)은, 권출 롤(200)로부터 공급된 기재(31)를 닙 롤(240)에 이끌기 위한 것이다. 닙 롤(240)은, 가이드 롤(230)로부터 공급된 기재(31)를 형 롤(112)에 꽉 누르는 것이다. 형 롤(112)은, 닙 롤(240)과 소정의 간극{間隙}을 거쳐서 배치되어 있다. 형 롤(112)의 둘레면{周面}에는, 홈 영역(11A, 11B)의 반전 패턴이 형성되어 있다. 가이드 롤(250)은, 형 롤(112)에 휘감겨 있는 기재(31)를 벗기기 위한 것이다. 또, 가이드 롤(260)은, 가이드 롤(250)에 의해서 벗겨진 기재(31)를 권취 롤(270)에 이끌기 위한 것이다. 토출기(280)는, 권출 롤(200)로부터 공급된 기재(31)중 가이드 롤(230)과 접하는 부분과 소정의 간극을 거쳐서 설치되어 있다. 토출기(280), 자외선이나 전자선으로 경화하는 액상의 수지 재료에 광중합 개시제 등의 첨가물이 필요에 따라 첨가된 조성물(32A)을, 기재(31) 위에 적하{滴下; drop}하도록 되어 있다. 자외선 조사기(290)는, 권출 롤(200)로부터 공급된 기재(31)중 닙 롤(240)을 통과한 뒷{後}부분으로서, 또한 형 롤(112)과 접하고 있는 부분에 대해서 자외선을 조사하도록 되어 있다.

이와 같은 구성의 제조 장치를 이용해서, 기판(11)을 형성한다. 구체적으로는, 우선 권출 롤(200)로부터 권출된 기재(31)를, 가이드 롤(220) 을 거쳐서 가이드 롤(230)에 이끈 후, 기재(31) 위에, 조성물(32A)을 토출기(280)로부터 적하한다. 토출기(280)로부터 적하된 조성물(32A)을 닙 롤(240)로, 기재(31)를 거쳐서 형 롤(112)의 둘레면에 꽉 누른다. 이것에 의해, 조성물(32A)이 형 롤(112)의 둘레면에 틈새{隙間}없이 접하고, 조성물(32A)에, 형 롤(112)의 둘레면에 형성된 요철 형상이 전사된다.

그 후, 자외선 조사기(290)로부터, 조성물(32A)에 대해서 자외선 uv 를 조사한다. 이것에 의해, 조성물(32A)에 포함되는 수지 재료가 중합되므로, 형 롤(112)의 둘레면에 형성된 요철 형상이 전사된 수지층(32)으로 된다. 최후에, 가이드 롤(250)로, 기재(31)를 형 롤(112)로부터 박리한 후, 가이드 롤(260)을 거쳐서 권취 롤(270)에 권취한다. 이와 같이 해서, 수지층(32)을 기재(31)의 표면에 가지는 기판(11) 이 형성된다(도 8).

또한, 기재(31)가 자외선 UV를 투과하지 않는 재료인 경우에는, 형 롤(112)을, 자외선 UV를 투과하는 재료(예를 들면 석영)로 구성하고, 형 롤(112)의 내부로부터 조성물(32A)에 대해서 자외선 UV를 조사하도록 해도 좋다.

다음에, 상술한 방법에 의해 제조된 기판(11)을 이용해서 위상차 판(10)을 제조하는 방법에 대해서 설명한다.

도 9의 (a), (b)는, 기판(11)을 이용해서 위상차 판(10)을 제조하는 과정을 도시한 것이다. 또한, 도 9의 (a), (b)에는, 2P 성형법에 의해 제조된 기판(11)을 이용한 경우가 예시되어 있다. 도 9의 (a)에 도시한 바와 같이, 홈 영역(11A, 11B)이 패터닝된 기판(11) 의 표면에, 액정성 모노머를 포함하는 액정층(12-1)을, 예를 들면 롤코터 등으로 코팅해서 형성한다. 이 때, 액정층(12-1)으로서, 중합성 관능기와 액정 골격 사이에 메틸렌 스페이서가 없는 고분자 화합물을 이용하는 것에 의해, 실온{室溫} 부근에서 네마틱상{相}을 나타내기 때문에, 나중{後}의 공정에 있어서의 배향 처리의 가열 온도를 낮게 할 수가 있다.

이 때, 액정층(12-1)에는, 필요에 따라, 액정성 모노머를 용해시키기 위한 용매, 중합 개시제, 중합 금지제, 계면 활성제, 레벨링제 등을 이용할 수가 있다. 용매로서는, 특히 한정되지 않지만, 액정성 모노머의 용해성이 높고, 실온에서의 증기압이 낮고, 또 실온에서 증발하기 어려운 것을 이용하는 것이 바람직하다. 실온에서 증발하기 어려운 용매로서는, 예를 들면 1-메톡시-2-아세톡시프로판(PGMEA), 톨루엔, 메틸 에틸 케톤(MEK), 메틸 이소부틸 케톤(MIBK) 등을 들 수 있다. 이것은, 실온에서 증발하기 쉬운 용매를 이용하면, 액정층(12-1)을 도포 형성후의 용매의 증발 속도가 너무 빨라, 용매의 증발후에 형성되는 액정성 모노머의 배향이 흐트러지기{亂; misalign} 쉬워지기 때문이다. 이 흐트러짐은, 액정상-등방상 사이의 상전이 온도 이상의 온도로 가열한 후, 서서히 냉각하는 배향 처리(후술)를 행해도, 개선할 수 없는 경향이 있다.

이어서, 기판(11)의 표면에 도포된 액정층(12-1)의 액정성 모노머의 배향 처리(가열 처리)를 행한다. 이 가열 처리는, 액정성 모노머의 상전이 온도 이상, 용매를 이용한 경우에는, 이 용매가 건조하는 온도 이상의 온도, 예를 들면 50℃∼130℃에서 행하도록 한다. 단, 승온{昇溫} 속도나 보존유지{保持; holding} 온도, 시간, 강온{降溫} 속도 등을 제어하는 것이 중요하다. 예를 들면, 상전이 온도 52℃의 액정성 모노머를, 고형분이 30중량%로 되도록, 1-메톡시-2-아세톡시프로판(PGMEA)에 용해한 액정층(12-1)을 이용한 경우에는, 우선 액정성 모노머의 상전이 온도(52℃) 이상에서 용매가 건조하는 온도, 예를 들면 70℃ 정도로 가열하고, 수분{數分} 정도 보존유지한다.

여기서, 앞{前}공정에서의 액정성 모노머의 코팅에 의해서, 액정성 모노머와 기판과의 계면에 전단{shear} 응력이 작용하고, 흐름에 의한 배향(유동 배향)이나 힘에 의한 배향(외력 배향)이 생기고, 액정 분자가 의도하지 않은 방향으로 배향되어 버리는 일이 있다. 상기 가열 처리는, 이와 같은 의도하지 않은 방향으로 배향되어 버린 액정성 모노머의 배향 상태를 일단{一旦} 캔슬하기 위해서 행해진다. 이것에 의해, 액정층(12-1)에서는, 용매가 건조해서 액정성 모노머만으로 되며, 그 상태는 등방상으로 된다.

이 후, 상전이 온도(52℃)보다도 조금 낮은 온도, 예를 들면 47 ℃까지 1∼5℃/분 정도로 서냉{徐冷}한다. 이와 같이, 상전이 온도 이하의 온도로 강온하는 것에 의해, 액정성 모노머는, 기판(11)의 표면에 형성된 홈 영역(11A, 11B)의 패턴에 따라 배향된다. 즉, 액정성 모노머가 홈(111a, 111b)의 연재 방향 d1, d2를 따라 배향된다.

이어서, 도 9의 (b)에 도시한 바와 같이, 배향 처리후의 액정층(12-1)에 대해서, 예를 들면 자외선 UV를 조사하는 것에 의해, 액정성 모노머를 중합시킨다. 또한, 이 때, 처리 온도는, 일반적으로 실온 부근인 것이 많지만, 리타데이션값을 조정하기 위해서 온도를 상전이 온도 이하의 온도까지 올리도록 해도 좋다. 또, 자외선 UV에 한하지 않고, 열이나 전자선 등을 이용하도록 해도 좋다. 단, 자외선 UV를 이용한 쪽이 프로세스의 간편화를 도모할 수가 있다. 이것에 의해, 방향 d1, d2를 따라 액정 분자(120)의 배향 상태가 고정되고, 위상차 영역(12a, 12b)이 형성된다. 이상에 의해, 도 2에 도시한 위상차 판(10)을 완성한다.

또한, 도 7에 도시한 제조 장치를 이용해서, 도 3 내지 도 4에 도시한 바와 같은 위상차 판(10)을 제조하는 것도 가능하다. 즉, 우선, 권출 롤(200)로부터 권출된 기재(31)(수지층(32)은 형성되어 있어도, 있지 않아도 좋다)를, 가이드 롤(220)을 거쳐서 가이드 롤(230)에 이끈 후, 기재(31) 위에, 액정성 모노머를 포함하는 조성물(32A)을 토출기(280)로부터 적하한다. 토출기(280)로부터 적하된 액정성 모노머를 포함하는 조성물(32A)을 닙 롤(240)로, 기재(31)를 거쳐서 형 롤(112)의 둘레면에 꽉 누른다. 이것에 의해, 조성물(32A)이 형 롤(112)의 둘레면에 틈새없이 접하고, 조성물(32A)에, 형 롤(112)의 둘레면에 형성된 요철 형상이 전사된다. 그 후, 자외선 조사기(290)로부터, 조성물(32A)에 대해서 자외선 UV를 조사한다. 이것에 의해, 조성물(32A)에 포함되는 액정성 모노머가 중합되므로, 액정성 모노머가, 형 롤(112)의 둘레면에 형성된 요철 형상의 연재 방향으로 배향된 고분자 액정으로 된다. 최후에, 가이드 롤(250)로, 기재(31)를 형 롤(112)로부터 박리한 후, 가이드 롤(260)을 거쳐서 권취 롤(270)에 권취한다. 이와 같이 해서, 도 3 내지 도 4에 도시한 바와 같은, 중합된 고분자 액정 재료(액정 분자(120))를 포함하는 위상차 영역을 표면에 가지는 기판(11)이 형성된다. 또한, 액정성 모노머를 포함하는 조성물(32A)에는, 다른 수지 재료가 포함되어 있어도 좋다.

그 다음에, 위상차 판(10) 및 그 제조 방법의 작용, 효과에 대해서 설명한다.

위상차 판(10)의 작용

위상차 판(10)에서는, 기판(11)의 이면측 혹은 위상차 층(12)의 표면측으로부터, 위상차 영역(12a, 12b)에 광이 입사하면, 위상차 영역(12a, 12b)의 각각의 위상차 특성에 의거해서 편광 상태가 변화한 출사광이 얻어진다. 이 때, 위상차 영역(12a, 12b)은, 예를 들면 서로 동일한 재료 및 두께에 의해 구성되고, 각 영역에서의 액정 분자(120)는 각각, 홈(111a, 111b) 의 연재 방향 d1, d2를 따라 배향되어 있다. 따라서, 위상차 영역(12a, 12b)에서는, 광학축을 각각 방향 d1, d2로 하고, 또한 리타데이션의 절대값이 서로 똑같은 위상차 특성이 발휘된다.

여기서, 비교예로서, 배향막을 이용해서 위상차 특성의 패터닝이 이루어진 위상차 판(100)에 대해서, 도 10의 (a), (b)를 참조해서 설명한다. 위상차 판(100)에서는, 기판(101) 위에, 배향막(102A, 102B)이 스트라이프모양으로 번갈아 설치되고, 이들 배향막(102A, 102B) 위에 위상차 층(103)이 형성되어 있다. 배향막(102A, 102B)은, 서로 직교하는 배향 제어 방향 d1, d2를 가지고 있다. 위상차 층(103)에는, 배향막(102A, 102B)의 패턴에 대응해서, 서로 위상차 특성이 다른 위상차 영역(103a, 103b)이 형성되어 있다. 배향막(102A, 102B)으로서는, 예를 들면 러빙한 수평용 폴리이미드 배향막, 수직용 폴리이미드 배향막, 사방{斜方; obliquely} 증착 SiO, 광 배향막, LB막 등을 들 수 있다. 이와 같은 배향막(102A, 102B)을 이용한 경우에는, 이들 배향막(102A, 102B)에 의해서, 광 흡수나 착색이 생겨 투과율이 저하하며, 이것에 의해 광 손실이 생겨 광 이용 효율이 저하해 버린다.

이에 대해, 본 실시형태에서는, 위상차 층(12)이 기판(11)의 표면에 접한 구성으로 되어 있다. 즉, 위상차 층(12)과 기판(11)과의 계면 부근에는, 상기와 같이 광 흡수나 착색을 일으키는 배향막이 설치되어 있지 않기 때문에, 이와 같은 배향막에 기인해서 생기는 광 손실이 없어진다.

또한, 상기와 같은 위상차 특성을 가지는 위상차 판(10)이 예를 들면 편광자와 조합되어 사용되는 경우에는, 편광자의 광학축과 상기 방향 d1, d2가 이루는 각이, 각각 45°로 되도록 배치된다.

또, 상기 위상차 판(10)은, 예를 들면 편광 안경을 이용해서 입체시를 행하는 3차원 디스플레이에 이용되는 위상차 판으로서 매우 적합{好適}하다.

위상차 판(10)의 제조 방법의 작용

또, 위상차 판(10)의 제조 방법에서는, 홈 영역(11A, 11B)을 형성한 기판(11)의 표면에, 액정층(12-1)을 도포 형성하는 것에 의해, 액정성 모노머는, 기판(11)의 표면과의 계면에서의 작용에 의해, 홈(111a, 111b)의 연재 방향을 따라 배향된다. 그 후, 상기 액정층(12-1)을 중합시키는 것에 의해, 액정 분자의 배향 상태가 고정된다.

여기서, 비교예로서, 도 10의 (a), (b)에 도시한 위상차 판(100)의 제조 방법에 대해서 도 11의 (a)∼(c) 및 도 12의 (a), (b)를 참조해서 설명한다. 또한, 배향막(102A, 102B)으로서는, 상기 배향막중 광 배향막을 이용한 경우를 예로 들어 설명한다.

우선, 도 11의 (a)에 도시한 바와 같이, 유리 재료 등으로 이루어지는 기판(101) 위에 광 배향막(102)을 도포 형성해서 건조시킨다. 이어서, 도 11의 (b)에 도시한 바와 같이, 포토마스크(104)를 이용해서, 선택적인 영역에만 편광 자외선 UV1을 조사하는 것에 의해, 배향막(102B)이 형성된다. 이 후, 도 11의 (c)에 도시한 바와 같이, 편광 자외선 UV2를 전면{全面} 조사하는 것에 의해, 배향막(102A)이 형성된다. 이것에 의해, 기판(101) 위에, 배향막(102A, 102B)이 패터닝된다.

이어서, 도 12의 (a)에 도시한 바와 같이, 패터닝한 배향막(102A, 102B) 위에, 액정성 모노머를 포함하는 액정층(103-1)을 도포 형성한다. 이 후, 액정성 모노머의 배향을 안정화시키기 위해서, 소정의 온도로 가열 처리를 실시한다. 최후에, 도 12의 (b)에 도시한 바와 같이, 자외선 UV를 조사해서 액정성 모노머를 중합시키는 것에 의해, 위상차 판(100)을 제작한다.

그런데, 이와 같은 배향막(102A, 102B)을 이용한 제조 방법에서는, 배향막(102A, 102B)의 패터닝시에, 편광 자외선 UV1, UV2를 이용한 부분 조사가 필요하게 된다. 즉 매엽{枚葉; sheet-fed; 낱장} 방식에 의해 패터닝을 행하기 때문에, 프로세스 스텝수가 많아진다. 또, 편광 자외선 조사 장치를 이용한 수법에서는, 대형화가 곤란함과 동시에 고가로 된다.

이에 대해, 본 실시형태에서는, 기판(11)에 플라스틱 재료를 이용하고, 이 기판(11)의 표면에 형을 꽉 누르는 것에 의해, 홈 영역(11A, 11B)의 패턴을 전사하고 있다. 그 때문에, 홈 영역(11A, 11B)을 일괄해서 용이하게 형성할 수 있으므로, 상기 배향막을 이용한 경우에 비해, 프로세스수를 삭감할 수가 있다. 또, 본 실시형태에서, 열 전사를 이용한 경우에는, 자외선 조사 장치를 이용할 필요가 없으므로, 용이하게 대형화할 수 있으며, 게다가 저렴하게 제조할 수가 있다.

또, 기판(11)의 표면에 액정층(12-1)을 도포 형성한 후, 액정성 모노머의 상전이 온도 이상의 온도로, 가열 처리를 행하는 것에 의해, 액정성 모노머의 배향을 보다 정확하게 제어할 수가 있다. 게다가, 이 가열 처리는, 상술한 바와 같은 비교적 저온하에서 행해지는 것이기 때문에, 기판(11)으로서 플라스틱 재료를 이용한 경우라도, 변형이나 뒤틀림{反; warpage}이 생기기 어렵다. 이와 같이, 기판(11)에 플라스틱 재료를 이용하는 것에 의해, 가공성이 향상함과 동시에, 저코스트로 되기 때문에, 대량 생산도 가능해진다.

덧붙여서, 통상의 액정 디스플레이 등에 이용되는 배향막, 예를 들면 러빙한 폴리이미드 배향막에서는, 매우 강한 앵커링력{anchoring force}이 필요하다. 이것은, 디스플레이 분야에서는, 전압 인가에 의해서 액정 분자를 기울여서{傾倒; inclined} 표시를 행하고, 전압 무{無}인가시에 있어서는, 다시 원래의 액정 배향 상태로 되돌릴 필요가 있기 때문이다. 그리고, 이와 같은 강한 앵커링력을 부여하기 위해서는, 폴리이미드 배향막을 200℃ 이상의 소성{燒成; firing} 온도로 가열할 필요가 있다. 이 때문에, 기판에 플라스틱 재료 등의 열 가소성 수지를 이용한 경우, 기판이 변형하거나 뒤틀림이 생겨 버린다. 또, 이 기판의 변형이나 뒤틀림에 의해서, 그 후의 러빙 처리에서도 기능불량{不具合; malfunction}이 생길 우려가 있다.

이에 대해서, 본 실시형태의 위상차 판(10)에서는, 최종적으로 액정성 모노머를 자외선 등으로 중합시키므로, 상기 디스플레이와 같이 강한 앵커링력은 불필요{不要}하다. 다시 말해, 자외선 경화까지의 동안, 배향 상태를 유지할 정도의 앵커링력을 가지고 있으면 충분하다. 따라서, 상술한 대로, 액정성 모노머의 상전이 온도 혹은 용매의 건조하는 온도에 따른 비교적 저온하에서 가열 처리를 행하면 좋으므로, 플라스틱 재료를 이용했다고 해도 특히 문제는 생기지 않는다.

이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에서는, 홈 영역(11A, 11B)을 형성한 기판(11)의 표면에 접해서 위상차 층(12)을 설치하고, 광 배향막이나 러빙용 배향막 등을 이용하는 일없이, 기판(11) 표면의 홈 영역(11A, 11B)에 의해서, 액정 분자(120)를 배향시키고 있다. 이것에 의해, 기판(11)과 위상차 층(12)과의 계면 부근에서의 광 손실을 저감시킬 수가 있다. 따라서, 간이한 공정으로 제조할 수 있음과 동시에, 광 이용 효율의 저하를 억제하는 것이 가능해진다.

또, 본 실시형태에서, 기판(11)을 단층 구조로 한 경우에는, 광 이용 효율을 최대화할 수가 있다. 또, 본 실시형태에서, 기판(11)을, 기재(31)의 표면에 수지층(32)을 형성한 2층 구조로 한 경우에 있어서도, 수지층(32)에서 광 흡수나 착색은 거의 생기지 않기 때문에, 광 이용 효율의 저하를 최소한으로 억제할 수가 있다.

다음에, 본 실시형태의 변형예에 대해서 도면을 참조해서 설명한다. 이하에서는, 상기 실시형태의 위상차 판(10)과 마찬가지 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 붙이고, 적당히 설명을 생략한다. 또한, 변형예 1∼5는, 위상차 판(10)의 구성에 대한 변형예이며, 변형예 6∼10은, 위상차 판(10)의 제조 방법에 대한 변형예이다. 또한, 변형예 1∼5에서는, 기판(11)으로서 단층 구조의 것을 이용한 경우가 예시되어 있지만, 다층 구조(예를 들면, 기재의 표면에 수지층이 형성된 2층 구조)의 것을 이용하는 것은 물론 가능하다.

(변형예 1)

도 13은, 변형예 1에 관계된 위상차 판의 기판(13)을 표면측에서 본 것이다. 본 변형예에서는, 이 기판(13)의 표면에 형성된 홈 영역(13A, 13B)의 구성 이외는, 상기 실시형태의 위상차 판(10)과 마찬가지 구성으로 되어 있다.

홈 영역(13A, 13B)은, 기판(13)의 표면에서, 예를 들면 스트라이프모양으로, 번갈아 배열되어 있다. 홈 영역(13A)은, 서로 동일한 방향 d3을 따라 연재하는 복수의 홈(130a)에 의해 구성되고, 홈 영역(13B)은, 서로 동일한 방향 d4를 따라 연재하는 복수의 홈(130b)에 의해 구성되어 있다. 또, 방향 d3, d4는, 서로 직교하고 있다. 단, 본 실시형태에서는, 방향 d3, d4는, 홈 영역(13A, 13B)의 스트라이프 방향 S에 대해서 각각, 0°, 90°의 각도를 이루고 있다. 홈(130a, 130b)의 각각의 단면 형상은, 상기 실시형태의 홈(111a, 111b)과 마찬가지로, 예를 들면 V자 모양으로 되어 있다.

이와 같은 홈 영역(13A, 13B)에 대응해서, 서로 위상차 특성이 다른 위상차 영역(도시하지 않음)을 가지는 위상차 층이 형성되어 있다. 즉, 기판(13)의 표면에 접해서, 방향 d3, d4를 각각 광학축으로 하는 위상차 영역이 스트라이프모양으로 번갈아 형성되어 있다. 또, 본 변형예에서도, 위상차 층은, 상기 실시형태의 위상차 층(12)과 마찬가지 액정 재료에 의해 구성되고, 또 각 위상차 영역에 대해서도, 동일한 재료 및 두께로 구성되어 있다. 이것에 의해, 각 위상차 영역에서는, 서로 리타데이션의 절대값이 똑같고, 방향 d3, d4에 각각 광학축을 가지는 위상차 특성이 발휘된다.

또, 본 변형예의 위상차 판을 제조할 때에는, 홈 영역(13A, 13B)을 형성하는 공정에서, 기판(13)의 표면에, 홈 영역(13A, 13B)의 반전 패턴이 형성된 형 롤을 꽉 눌러서 전사를 행하도록 하면 좋고, 그 밖의 공정은, 상기 실시형태의 위상차 판(10)과 마찬가지이다.

본 변형예와 같이, 홈 영역(13A, 13B)에서의 홈(130a, 130b)의 연재 방향 d3, d4는, 스트라이프 방향 S에 평행 혹은 직교하고 있어도 좋다. 이와 같이, 각 홈 영역에서의 홈의 연재 방향은, 서로 직교하고 있으면 좋고, 스트라이프 방향 S와 이루는 각은 특히 한정되지 않는다. 또한, 본 변형예의 위상차 판이 편광자와 조합되어 사용되는 경우에는, 이들 방향 d3, d4와 편광자의 투과축 방향이 이루는 각이 45°로 되도록 배치한다.

(변형예 2)

도 14는, 변형예 2에 관계된 위상차 판의 단면 구조를 도시하는 것이다. 본 변형예에서는, 위상차 층(14)의 구성 이외는, 상기 실시형태의 위상차 판(10)과 마찬가지 구성으로 되어 있다.

위상차 층(14)는, 예를 들면 중합한 고분자 액정 재료를 포함해서 구성된 것이다. 즉, 위상차 층(14)에서는, 액정 분자(120)의 배향 상태가 고정되어 있다. 고분자 액정 재료로서는, 상기 실시형태의 위상차 층(12)과 마찬가지 재료를 이용할 수가 있다. 단, 본 변형예에서는, 이 위상차 층(14)에서, 위상차 영역(14a, 14b)의 리타데이션의 절대값이 서로 다르도록 구성되어 있다. 구체적으로는, 위상차 영역(14a)은, 제2 액정층(141)의 단층막에 의해 구성되는 한편, 위상차 영역(14b)은, 제1 액정층(140)과 제2 액정층(141)의 적층막에 의해 구성되어 있다. 제1 액정층(140) 및 제2 액정층(141)은, 서로 다른 액정 재료를 포함하고 있다.

상기 위상차 판은, 예를 들면 다음과 같이 해서 제조할 수가 있다. 우선, 도 15의 (a) 에 도시한 바와 같이, 홈 영역(11A, 11B) 위의 전면에 액정성 모노머를 포함하는 액정층(140-1)을 도포 형성한 후, 포토마스크(110)를 이용해서, 홈 영역(11B)에 대향하는 영역에만 자외선 UV를 조사한다. 또한, 본 변형예에서도, 액정층(140-1)을 도포 형성한 후, 자외선 UV를 조사하기 전에, 상술한 바와 같은 배향 처리로서, 액정층(140-1)의 상전이 온도 이상의 온도로 가열하는 처리를 행한다. 이것에 의해, 홈 영역(11B)에 대향하는 영역(위상차 영역(14b))에서만, 액정층(140-1)이 중합된다. 이 후, 도 15의 (b)에 도시한 바와 같이, 기판(11) 의 표면을 세정하는 것에 의해, 홈 영역(11B)에 대향하는 영역(위상차 영역(14b))에만, 제1 액정층(140)이 형성된다.

이어서, 도 16의 (a)에 도시한 바와 같이, 제1 액정층(140)을 형성한 기판(11)의 전면에, 액정성 모노머를 포함하는 액정층(141-1)을 도포 형성한 후, 상술한 바와 같은 배향 처리로서, 액정층(141-1)의 상전이 온도 이상의 온도로 가열하는 처리를 행한다. 이 후, 도 16의 (b)에 도시한 바와 같이, 기판(11)의 전면에 자외선 UV를 조사하는 것에 의해, 액정층(141-1)이 중합되고, 제2 액정층(141)이 형성된다. 이상에 의해, 도 14에 도시한 위상차 판을 완성한다.

본 변형예에서는, 기판(11)의 표면에 접해서 형성된 위상차 영역(14a, 14b)에서는, 홈 영역(11A, 11B)에 의해, 방향 d1, d2에 각각 광학축이 형성된다. 따라서, 상기 실시형태와 동등한 효과를 얻을 수가 있다.

또, 한편으로, 위상차 영역(14a, 14b)의 재료가 서로 다르도록 구성되어 있는 것에 의해, 각각의 리타데이션값은 서로 다른 것으로 된다. 이와 같이, 위상차 영역마다, 액정 재료를 서로 다르도록 구성해도 좋다. 이것에 의해, 각 위상차 영역의 리타데이션값을 임의로 조정하는 것이 가능해진다.

(변형예 3)

도 17은, 변형예 3에 관계된 위상차 판의 단면 구조를 도시하는 것이다. 본 변형예에서는, 위상차 층(15)의 구성 이외는, 상기 실시형태의 위상차 판(10)과 마찬가지 구성으로 되어 있다.

위상차 층(15)은, 상기 실시형태의 위상차 층(12)과 동등한 재료에 의해 구성되어 있다. 단, 본 변형예에서는, 위상차 영역(15a, 15b)이, 각각 재료 및 두께가 다른 액정층(151, 150)에 의해 구성되어 있다. 이와 같은 위상차 판은, 예를 들면 다음과 같이 해서 제조할 수가 있다. 우선, 도 18의 (a) 에 도시한 바와 같이, 상기 변형예 2와 마찬가지로 해서, 홈 영역(11B)에 대향하는 영역(위상차 영역(15b))에만 액정층(150)을 형성한 후, 액정성 모노머를 포함하는 액정층(151-1)을 기판(11)의 전면에 도포 형성한다. 이 후, 상술한 배향 처리로서의 가열 처리를 행한다. 이어서, 도 18의 (b)에 도시한 바와 같이, 포토마스크(110)를 이용해서, 홈 영역(11A)에 대향하는 영역(위상차 영역(15a))에만 자외선 UV를 조사하고, 액정층(151-1)의 일부를 중합시킨다. 최후에, 기판(11)의 표면을 세정하는 것에 의해, 위상차 영역(15a)에만, 액정층(151)이 형성되고, 도 17에 도시한 위상차 판을 완성한다.

본 변형예와 같이, 위상차 층(15)에서, 위상차 영역(15a, 15b)이 서로 다른 재료 및 두께로 구성되어 있어도 좋다. 이와 같은 구성에 의해서도, 상기 실시형태와 동등한 효과를 얻을 수 있음과 동시에, 각 위상차 영역의 리타데이션값을 임의로 조정하는 것이 가능해진다.

(변형예 4)

도 19는, 변형예 4에 관계된 위상차 판의 단면 구조를 도시하는 것이다. 본 변형예에서는, 위상차 층(16)의 구성 이외는, 상기 실시형태의 위상차 판(10)과 마찬가지 구성으로 되어 있다.

위상차 층(16)은, 상기 실시형태의 위상차 층(12)과 마찬가지 재료에 의해 구성되어 있다. 단, 본 변형예에서는, 기판(11) 위의 선택적인 영역, 예를 들면 위상차 영역(16b)에만, 액정층이 형성된 구성으로 되어 있다. 이와 같은 위상차 판은, 액정성 모노머를 포함하는 액정층을 기판(11)의 전면에 도포 형성한 후, 상술한 배향 처리로서의 가열 처리를 행하고, 홈 영역(11B)에 대향하는 영역(위상차 영역(16b))에만 자외선 UV를 조사하는 것에 의해 제조할 수가 있다.

본 변형예와 같이, 위상차 층(16)에서, 위상차 영역(16b)에만, 부분적으로 액정층이 형성되어 있어도 좋다. 이와 같은 구성에 의해서도, 상기 실시형태와 거의 동등한 효과를 얻을 수가 있다.

(변형예 5)

도 20의 (a)는, 변형예 5에 관계된 위상차 판(20)의 단면 구조를 도시하는 것이다. 도 20의 (b)는, 기판(17)을 표면측에서 본 것이다. 위상차 판(20)에서는, 기판(17)의 표면에 홈 영역(17A)이 패터닝되어 있고, 이 기판(17)의 표면에 접해서 위상차 층(18)이 형성되어 있다. 단, 본 변형예에서는, 기판(17)의 전면에 걸쳐서 홈 영역(17A)이 형성되어 있다. 홈 영역(17A)은, 하나의 방향 d1을 따라 연재하는 복수의 홈(170a)에 의해서 구성되어 있다.

이와 같이, 기판(17)의 표면에서, 홈 영역은 반드시 스트라이프모양으로 패터닝되어 있지 않아도 좋다. 상기 실시형태에서 설명한 위상차 판은, 예를 들면 3D 디스플레이의 구성부품으로서 매우 적합하다는 것은 이미 기술했지만, 본 변형예의 위상차 판(20)은, 상기와 같은 3D 디스플레이에 한하지 않고, 예를 들면 통상의 2차원 표시용 디스플레이의 시야각 보상 필름(예를 들면, 후술하는 A플레이트)으로서 매우 적합하게 이용할 수가 있다.

(변형예 6)

도 21은, 변형예 6에 관계된 위상차 판의 제조 방법에서, 각 홈 영역의 패턴을 기판에 전사할 때에 이용하는 형(210)의 평면 구성을 모식적으로 도시한 것이다. 형(210)의 표면에는, 예를 들면 패턴 영역(210A, 210B)이 번갈아 배열되어 있다. 패턴 영역(210A, 210B)에는 각각, 위상차 판(10)의 홈 영역(11A, 11B)의 반전 패턴으로 되는 요철이 형성되어 있고, 이 볼록부{凸部; projections}(오목부{凹部; depression})의 연재 방향 d1, d2가 서로 직교하고 있다. 본 변형예에서는, 이와 같은 형(210)의 패턴 영역(210A, 210B)을, 분할한 형의 조합에 의해 형성한다.

이와 같은 형(210)의 제작 방법으로서는, 예를 들면 도 22의 (a)에 도시한 바와 같이, 두께가 패턴 영역(210A)의 폭과 똑같은 복수의 금속 박판(310A)과, 두께가 패턴 영역(210B)의 폭과 똑같은 복수의 금속 박판(310B)을 준비한다. 금속 박판(310A)의 하나의 끝면에는, 패턴 영역(210A)이 형성되어 있고, 금속 박판(310B)의 하나의 끝면에는, 패턴 영역(210B)이 형성되어 있다. 다음에, 도 22의 (b)에 도시한 바와 같이, 금속 박판(310A)과, 금속 박판(310B)을, 패턴 영역(210A, 210B)이 동일 면내에 배치되도록, 번갈아 서로 겹치게 한다. 이와 같이 해서, 본 변형예에 관계된 형(210)을 제작할 수가 있다.

금속 박판(310A, 310B)은, 예를 들면 다음에 같이 해서 제작할 수가 있다. 우선, 도 23의 (a)에 도시한 바와 같이, 두께가 패턴 영역(210A)의 폭과 똑같은 복수의 금속 박판(311)을 서로 겹치게 한 적층체{積層體; laminate}(312)를 준비한다. 이 때, 금속 박판(311)으로서, 예를 들면 두께 0.3㎜의 SUS 박판을 이용하고, 적층체(312)에 포함되는 금속 박판(311)의 장수{枚數}를 10장으로 한다. 다음에, 도 23의 (b)에 도시한 바와 같이, 적층체(312)를 양측으로부터 강재{鋼材}(320) 사이에 끼우고 고정한 후, 도 23의 (b)의 화살표 A로 도시한 바와 같이, 적층체(312)의 하나의 측면에 대해서, 줄{筋目; streak}이 +45°로 되도록, 연삭 숫돌을 이동시켜 연삭 가공 자국을 넣는다. 또, 도 23의 (b)의 화살표 B로 도시한 바와 같이, 적층체(312)의 다른 측면에 대해서, 줄이 -45°로 되도록, 연삭 숫돌을 이동시켜 연삭가공 자국을 넣는다. 이 때, 연삭 숫돌로서, 알루미나계 숫돌입자{砥粒; abrasive; 연마재, 연마용구, 연삭재}가 #1000∼#3000 정도인 것을 사용한다. 연삭가공 후에, 적층체(312)에 포함되는 복수의 금속 박판(311)중 짝수{偶數}장째인 것은 그대로, 홀수{奇數}장째인 것만을 회전시킨다. 구체적으로는, 도 23의 (c)에 도시한 바와 같이, 줄이 -45°로 되도록 연삭가공 자국이 넣어진 면(패턴 영역(210A))과, 줄이 +45°로 되도록 연삭가공 자국이 넣어진 면(패턴 영역(210B))이 서로 동일 면내로 되도록 홀수장째의 금속 박판(311)을 회전시킨다. 이와 같이 해서 제작한 형(210)을 이용해서, 위상차 판(10)을 제조했더니, 액정 분자(120)가 연삭 줄의 방향으로 배향되는 것을 확인할 수 있었다.

(변형예 7)

변형예 7에 관계된 위상차 판의 제조 방법에서는, 도 21에 도시한 형(210)의 패턴 영역(210A, 210B)을, 고정 숫돌입자나 유리{遊離; loose} 숫돌입자에 의한 가공시의 가공자국을 이용해서 형성한다.

예를 들면, 도 24에 도시한 바와 같이, 미가공의 평판(350)을 하나의 방향 d1로 슬라이드시킴과 동시에, 원판모양의 숫돌(340)을, 숫돌(340)의 법선과 평행한 축 AX2를 중심으로 해서 회전시킨다. 이 때, 도 25의 (a)에 도시한 바와 같이, 숫돌(340)을, 중심축 AX2가 방향 D1에 대해서 +45°로 교차하도록 비스듬히 해서{기울여서}, 숫돌(340)의 둘레면에 형성된 숫돌입자면을 평판(350)의 상면(중 미연마 영역)에 꽉 누르는 것에 의해, 연삭가공 자국을 넣는다. 또, 도 25의 (b)에 도시한 바와 같이, 숫돌(340)을, 중심축 AX2가 방향 D1에 대해서 -45°로 교차하도록 비스듬히 해서, 숫돌(340)의 둘레면에 형성된 평판(350)의 상면(중 미연마 영역)에 꽉 누르는 것에 의해, 연삭가공 자국을 넣는다. 이 때, 연삭 숫돌로서, 알루미나계 숫돌입자가 #1000-#3000 정도인 것을 사용한다. 이와 같이 해서 제작한 형(210)(연삭가공된 평판)을 이용해서, 위상차 판(10)을 제조했더니, 액정 분자(120)가 연삭 줄의 방향으로 배향되는 것을 확인할 수가 있었다.

또, 패턴 영역(210A, 210B)을 롤에 형성할 때에는, 예를 들면 이하와 같이 하면 좋다. 즉, 도 26에 도시한 바와 같이, 미가공의 롤(330)을, 롤(330)의 중심축 AX1을 중심으로 해서 회전시킴과 동시에, 원판모양의 숫돌(340)을, 숫돌(340)의 법선과 평행한 축 AX2를 중심으로 해서 회전시킨다. 이 때, 도 27의 (a)에 도시한 바와 같이, 숫돌(340)을, 중심축 AX2가 중심축 AX1에 대해서 +45°로 교차하도록 비스듬히 해서, 숫돌(340)의 둘레면에 형성된 숫돌입자면을 롤(330)의 둘레면(중 미연마 영역)에 꽉 누르는 것에 의해, 연삭가공 자국을 넣는다. 또, 도 27의 (b)에 도시한 바와 같이, 숫돌(340)을, 중심축 AX2가 중심축 AX1에 대해서 -45°로 교차하도록 비스듬히 해서, 숫돌(340)의 둘레면에 형성된 숫돌입자면을 롤(330)의 둘레면(중 미연마 영역)에 꽉 누르는 것에 의해, 연삭가공 자국을 넣는다. 이 때, 숫돌(340)의 입자면{粒面}의 폭은, 패턴 영역(210A, 210B)의 폭에 대응하는 폭으로 하면 좋다. 이와 같이 해서 제작한 형(210)(연삭가공된 롤)을 이용해서, 위상차 판(10)을 제조할 수가 있다.

(변형예 8)

변형예 8에 관계된 위상차 판의 제조 방법에서는, 도 21에 도시한 형(210)의 패턴 영역(210A, 210B)을, 바이트에 의한 절삭 가공을 이용해서 형성한다(도시하지 않음). 금형{金型; mold} 재료의 표면을 바이트로 절삭하는 것에 의해, 서브미크론 오더의 미세한 홈을 가공한다. 패턴 형성을 위해서는, 금형 재료의 표면중 패턴 영역(210A, 210B)에 대응하는 영역에 대해서, 각각 각도가 다른 홈을 형성한다. 예를 들면, Ni-P 도금면에 피치 250㎚로 단면이 V자형 모양으로 되는 홈을 형성한다. 이와 같이 해서 제작한 형(210)을 이용해서, 위상차 판(10)을 제조했더니, 액정 분자(120)가 홈의 방향으로 배향되는 것을 확인할 수가 있었다.

(변형예 9)

변형예 9에 관계된 위상차 판의 제조 방법에서는, 도 21에 도시한 형(210)의 패턴 영역(210A, 210B)을, 패턴 영역(210A, 210B)의 요철과 동일한 요철 형상을 가지는 홈이 형성된 형의 압력 전사에 의해서 형성한다.

예를 들면, 도 28의 (a)에 도시한 바와 같이, 둘레면의 연재 방향에 대해서 +45°로 교차하는 방향으로 연재하는 복수의 홈(361)이 형성된 원판모양의 형(360)을 준비한다. 다음에, 도 29에 도시한 바와 같이, 미가공의 롤(330)을, 롤(330)의 중심축 AX1을 중심으로 해서 회전시킴과 동시에, 원판모양의 형(360)을, 형(360)의 법선과 평행한 축 AX3을 중심으로 해서 회전시킨다. 이 때, 축 AX3이 중심축 AX1과 평행하게 되고, 또한 형(360)과 롤(330)의 둘레속도{周速度; circumferential velocitty}가 같게 되도록, 형(360)을 회전시킨다. 그리고, 형(360)을 롤(330)의 둘레면(중 미연마 영역)에 꽉 누르는 것에 의해, 형(360)의 홈(361)을 롤(330)에 압력 전사한다.

또, 도 28의 (b)에 도시한 바와 같이, 둘레면의 연재 방향에 대해서 -45°로 교차하는 방향으로 연재하는 복수의 홈(371)이 형성된 원판모양의 형(370)을 준비한다. 다음에, 도 29에 도시한 바와 같이, 미가공의 롤(330)을, 롤(330)의 중심축 AX1을 중심으로 해서 회전시킴과 동시에, 원판모양의 형(370)을, 형(370)의 법선과 평행한 축 AX3을 중심으로 해서 회전시킨다. 이 때, 축 AX3이 중심축 AX1과 평행하게 되고, 형(370)과 롤(330)의 둘레속도가 같게 되도록 형(370)을 회전시킨다. 그리고, 형(370)을 롤(330)의 둘레면(중 미연마 영역)에 꽉 누르는 것에 의해, 형(370)의 홈(371)을 롤(330)에 압력 전사한다.

이와 같이 해서 제작한 패턴 영역(210A, 210B)을 가지는 롤(330)을 이용해서, 위상차 판(10)을 제조할 수가 있다.

(변형예 10)

변형예 10에 관계된 위상차 판의 제조 방법에서는, 도 21에 도시한 형(210)의 패턴 영역(210A, 210B)을, 예를 들면 SUS, Ni, Cu, Al, Fe 등의 금속 등에, 펄스폭이 1피코초(10^-12초) 이하의 초단 펄스 레이저, 이른바 펨토초레이저를 이용해서 패턴을 묘화하는 것에 의해 형성한다.

이 때, 레이저 파장, 반복{繰返} 주파수, 펄스폭, 빔 스폿 형상, 편광, 샘플에 조사하는 레이저 강도, 레이저의 주사 속도 등을 적당히 설정하는 것에 의해, 원하는 요철을 가지는 패턴 영역(210A, 210B)을 형성할 수가 있다. 또, 레이저광의 편광을 직선 편광으로 하고, 그 편광 방향 각도를 볼록부{오목부}의 연재 방향 d1, d2와 각각 직교하는 방향으로 설정한다.

레이저 가공에 이용하는 레이저의 파장은, 예를 들면 800㎚이다. 단, 레이저 가공에 이용하는 레이저의 파장은, 400㎚나 266㎚ 등이라도 상관없다. 반복 주파수는, 가공 시간을 고려하면 큰 쪽이 바람직하지만, 반복 주파수가 1000㎐나 2000㎐이더라도 가공은 가능하다. 펄스폭은 짧은 쪽이 바람직하고, 200펨토초(10^-15초)∼1피코초(10^-12초) 정도인 것이 바람직하다. 형에 조사되는 레이저의 빔 스폿은, 사각형 형상인 것이 바람직하다. 빔 스폿의 정형은, 예를 들면 애퍼처나 실린드리컬 렌즈 등에 의해서 행하는 것이 가능하다(도 33, 도 34 참조).

또, 빔 스폿의 강도 분포는, 예를 들면 도 30에 도시하는 바와 같이, 가능한 한 균일한 것이 바람직하다. 이것은, 형에 형성하는 요철의 깊이 등의 면내 분포를 가능한 한 균일화하기 위해서이다. 빔 스폿의 사이즈를, 도 30에 도시한 바와 같이, Lx, Ly로 하고, 레이저의 주사 방향을 y방향으로 하면, Lx는 가공하고 싶은 패턴 영역의 폭에 의해서 정해진다. 예를 들면, 도 31에 도시하는 바와 같이, Lx의 사이즈를 패턴 영역(210A)과 같은 정도로 해도 좋으며, 도 32에 도시하는 바와 같이, Lx의 사이즈를 패턴 영역(210A) 의 절반{半分} 정도로 하고, 2회의 주사에 의해, 패턴 영역(210A)을 형성하도록 해도 좋다. 이 밖에도, Lx의 사이즈를 패턴 영역(210A)의 1/N(N은 자연수)로 하고, N회의 주사에 의해 패턴 영역(210A)을 형성해도 좋다. Ly는 스테이지 속도나 레이저 강도, 반복 주파수 등에 의해, 적당히 정할 수 있지만, 예를 들면 30∼500㎛ 정도이다.

형(210)의 제작 수법의 상세에 대해서 설명한다. 도 33 및 도 34는, 레이저 가공시에 이용하는 광학 배치의 1예를 도시한 것이다. 도 33은 평판의 형을 제작하는 경우의 광학 배치의 1예를 도시한 것이며, 도 34는 롤모양의 형을 제작하는 경우의 광학 배치의 1예를 도시한 것이다.

레이저 본체(400)는, 사이버 레이저 주식회사제의 IFRIT(상품명)이다. 레이저 파장은 800㎚, 반복 주파수는 1000㎐, 펄스폭은 220fs이다. 레이저 본체(400)는, 수직 방향으로 직선 편광한 레이저광을 사출하도록 되어 있다. 그 때문에, 본 장치에서는, 파장판(410)(λ/2 파장판)을 이용해서, 편광 방향을 회전시킴으로써, 원하는 방향의 직선 편광을 얻도록 하고 있다. 또, 본 장치에서는, 사각형의 개구를 가지는 애퍼처(420)를 이용해서, 레이저광의 일부를 취출{取出; take out}하도록 하고 있다. 레이저광의 강도 분포가 가우스 분포로 되어 있으므로, 그 중앙 부근만을 이용함으로써, 면내 강도 분포의 균일한 레이저광을 얻기 때문이다. 또, 본 장치에서는, 직교시킨 2장의 실린드리컬 렌즈(430)를 이용해서, 레이저광을 조르는{絞; narrow down} 것에 의해, 원하는 빔 사이즈로 되도록 하고 있다.

평판(350)을 가공할 때에는, 리니어 스테이지(440)를 등속으로 이동시킨다. 예를 들면, 도 35에 도시하는 바와 같이, 우선 패턴 영역(210A)만을 순번대로 주사하고, 그 후 패턴 영역(210B)을 순번대로 주사하는 것이 가능하다. 도 35에 괄호를 붙여서 도시한 숫자는, 주사하는 순번을 나타내고 있다. 이와 같은 주사 방법을 이용한 경우에는, 패턴 영역(210A)을 주사하고 있는 동안 및 패턴 영역(210B)을 주사하고 있는 동안은, 파장판(410)의 각도를 바꿀 필요가 없다. 그 때문에, 패턴 영역(210A)의 가공이 종료하고, 다음에 패턴 영역(210B)의 가공을 개시할 때에, 파장판(410)의 각도를 바꾸는 것만으로 끝난다.

또, 예를 들면 도 36에 도시하는 바와 같이, 패턴 영역(210A)과 패턴 영역(210B)을 번갈아 주사해도 좋다. 이와 같은 주사 방법을 이용한 경우에는, 패턴 영역(210A)으로부터 패턴 영역(210B)으로 가공이 옮겨질 때와, 패턴 영역(210B)으로부터 패턴 영역(210A)으로 가공이 옮겨질 때에, 편광의 방향을 바꾸기 위해서 파장판(410)의 각도를 바꿀 필요가 있다.

롤(330)을 가공할 때에는, 리니어 스테이지(440)를 이동시키는 대신에, 롤(330)을 회전시키면 좋다. 롤(330)을 가공할 때의 레이저광의 주사 수순은, 평판(350)을 가공할 때의 레이저광의 주사 수순과 마찬가지이다.

이어서, 실제로 가공한 형의 레이저광의 조건에 대해서 기술한다.

(1) 패턴 영역(210A, 210B)의 폭이 각각, 530㎛인 경우

형의 재료로서 SUS304를 이용하고, 빔 사이즈 Lx를 530㎛로 하고, 빔 사이즈 Ly를 30㎛로 하고, 파워를 156㎽로 하고, 스테이지 속도를 3㎜/s로 했다. 패턴 영역(210A)을 주사할 때에는, 레이저의 편광 방향을 d1 방향으로 하고, 패턴 영역(210B)을 주사할 때에는, 레이저의 편광 방향을 d2 방향으로 했다. d1 방향은, 패턴 영역(210A, 210B)의 연재 방향에 대해서 -45°로 하고, d2 방향은, 패턴 영역(210A, 210B)의 연재 방향에 대해서 +45°로 했다.

이것에 의해, + 45°방향으로 오목(볼록)의 연재 방향을 가지는 530㎛ 폭의 패턴 영역(210A)과, -45°방향으로 오목(볼록)의 연재 방향을 가지는 530㎛ 폭의 패턴 영역(210B)이 번갈아 배열된 형을 제작할 수 있었다. 마찬가지 조건에서, SUS420J2, NiP도 가공했지만, 마찬가지로 형을 제작할 수 있었다. 또한, NiP로서 SUS 위에 도금한 것을 이용했다.

(2) 패턴 영역(210A, 210B)의 폭이 각각, 270㎛인 경우

형의 재료로서 SUS304를 이용하고, 빔 사이즈 Lx를 270㎛로 하고, 빔 사이즈 Ly를 220㎛로 하고, 파워를 200㎽로 하고, 스테이지 속도를 6㎜/s로 했다. 패턴 영역(210A)을 주사할 때에는, 레이저의 편광 방향을 d1 방향으로 하고, 패턴 영역(210B)을 주사할 때에는, 레이저의 편광 방향을 d2 방향으로 했다. d1 방향은, 패턴 영역(210A, 210B)의 연재 방향에 대해서 -45°로 하고, d2 방향은, 패턴 영역(210A, 210B)의 연재 방향에 대해서 +45°로 했다.

이것에 의해, +45°방향으로 오목(볼록)의 연재 방향을 가지는 270㎛ 폭의 패턴 영역(210A)과, -45°방향으로 오목(볼록)의 연재 방향을 가지는 270㎛ 폭의 패턴 영역(210B)이 번갈아 배열된 형을 제작할 수가 있었다.

이상의 수법으로 제작한 형의 요철은, 그 주기 구조의 피치가 약 700㎚, 깊이가 50∼250㎚ 정도였다.

또한, 이 펨토초 레이저를 이용해서 제작한 형(210)을 이용해서 전사를 행하는 공정 이외의 공정은, 상기 실시형태와 마찬가지이다. 이하, 본 변형예의 작용·효과에 대해서, 일반적인 리소그래피를 이용한 경우와 비교하면서 설명한다.

상기 실시형태에서는, 형의 패턴 형성법으로서, 바이트 절삭이나 리소그래피를 들었지만, 리소그래피로서는 일반적으로, 전자선이나 2광속 간섭법 등을 이용한 것이 이용되고 있다. 이들 중에서, 전자선을 이용한 리소그래피는, 형의 표면에 레지스트를 도포한 후, 전자선을 조사하는 것에 의해 패턴을 묘화하고, 현상 공정 및 에칭 공정 등을 거쳐, 원하는 패턴을 형성하는 것이다. 또, 2광속 간섭법을 이용한 리소그래피는, 2개의 레이저광을 간섭시켜 조사하는 것에 의해 간섭 줄무늬{鎬; pattern}를 발생시키고, 이 간섭 줄무늬를 이용한 리소그래피에 의해 패턴을 형성하는 것이다.

그런데, 전자선을 이용한 리소그래피에서는, 미세한 주기 구조를 가지는 패턴을 5㎜제곱{5㎜角; 5㎜ square}의 면적으로 묘화하기 위해서는, 고성능인 장치를 이용한 경우이더라도 12시간의 긴 시간을 요한다. 다른 한편, 2광속{光束} 간섭법에서는, 1번의 묘화에 요하는 시간은 수십초 정도이지만, 1번에 묘화할 수 있는 주기 구조의 면적은, 레이저광의 빔 지름에 의해서 결정되기 때문에, 수 ㎜제곱 정도로 매우 작아진다. 그 때문에, 수 ㎝제곱의 면적을 가지는 무반사 주기 구조를 형성하기 위해서는, 조사 위치를 바꾸면서, 수 ㎜제곱의 패턴을 몇번이나 이어맞추어{繫合} 묘화하지 않으면 안된다. 이 때문에, 이어맞춤부분{juncture}에 패턴의 미스매치가 생기기 쉽다. 또, 2광속 간섭법에서는, 간섭 줄무늬에 의해서 형성되는 격자의 주기가 2개의 광의 입사 각도에 영향을 받기 쉽기 때문에, 이 입사 각도의 흔들림{deflection}을 억제할 필요가 있다. 이 때문에, 광학계를 엄밀하게 조정해서 각 레이저광의 광로를 정확하게 설정하지 않으면 안되고, 장치 구성이 번잡하게 되어 버린다.

이에 대해, 본 변형예에서는, 형(210)의 패턴 영역(210A, 210B)을 펨토초 레이저를 이용해서, 그 빔 스폿 형상을 제어해서 묘화하는 것에 의해, 한번의 조사로 패턴 영역(210A, 210B)을 각각 일괄해서 형성할 수가 있다. 또, 펨토초 레이저를 이용한 경우에는, 편광 방향에 직교하는 방향을 따라 연재하도록 볼록부(오목부)가 형성되기 때문에, 편광의 제어에 의해서 용이하게 위상차 판의 홈 방향을 설정할 수가 있다. 따라서, 제조 프로세스의 간이화에 유리하게 된다. 또, 형의 대면적화에도 대응하기 쉬워진다.

본 변형예에서의 펨토초 레이저로 형성된 패턴 영역(210A, 210B)은, 도 37의 (a), (b)에 도시한 바와 같이, 어느 정도의 주기 구조를 가지지만, 그 주기나 요철 방향에 약간의 요동{搖; fluctuation}을 가지고 있다. 다시 말해, 본 변형예의 패턴 영역(210A, 210B)은, 요동한 주기 구조를 가지고 있다. 한편으로, 전자선 묘화 등, 다른 수법으로 형성된 패턴 영역(210A, 210B)은, 도 38의 (a), (b)에 도시한 바와 같이, 요동을 가지고 있지 않다.

본 변형예의 요동을 가지는 패턴 영역(210A, 210B)이 형성된 형을 사용하고, 기판에 전사를 행한 경우에는, 기판에도 요동이 있는 요철 형상이 전사되게 된다. 이 표면에, 액정층을 형성하면, 예를 들면 도 39의 (a), (b)에 도시한 바와 같이, 요동이 있는 요철 형상(홈(111a)) 위에 액정층이 형성된다. 또한 요철 형상(홈(111a))에서 요동이 생기고 있지 않은 형을 이용한 경우를 도 40의 (a), (b)에 도시했다.

요철에 주기 구조를 가지는 경우(어느 정도의 요동이 있는 경우도 포함한다)에는, 액정 분자(120)와 기판(11)과의 굴절률이 다르면, 입사된 광의 일부는 회절된다. 이하에서, 이 회절에 요철 형상(홈(111a))에 요동이 있는 경우와 요동이 없는 경우에 대해서 비교를 행한다. 도 41의 (b)에 도시한 바와 같이, 요철 형상(홈(111a))에 요동이 없는 경우에는, 입사광이, 요동을 가지지 않는 주기 구조에 의해서, 어떤 특정의 한방향으로만 회절된다. 회절은 파장 의존성을 가지고 있고, 입사광의 파장에 의해 회절각이 바뀌므로, 회절광이 무지개색{虹色}으로 보여 버린다. 이에 대해, 본 변형예에서는, 도 41의 (a)에 도시한 바와 같이, 요철 형상(홈(111a))에 요동이 있으므로, 요동한 주기 구조에 의해서, 회절광은 어떤 각도 범위에 흐릿해진{희미해진} 형{形}으로 나타난다. 이 때문에, 입사광의 회절광이 분명히는 나타나지 않는다.

이것은, 위상차 판을 표시 장치에 이용했을 때에, 예를 들면 형광등 등의 외광이 입사되었을 때에, 회절광의 영향의 차가 현저하게 나타난다. 다시 말해, 요철 형상(홈(111a))에 요동이 없는 경우에는, 형광등 등의 외광이 비쳐들어왔을{映入} 때에, 표시 화면이 무지개색으로 보인다. 그에 대해, 요철 형상(홈(111a))에 요동이 있는 경우에는, 형광등 등의 외광이 비쳐들어와도 회절광이 흐릿해지고, 표시 화면이 무지개색으로 착색하는 일이 없다. 따라서, 패턴 영역(210A, 210B)의 요철 형상에는 주기나 요철 방향으로 요동이 있는 쪽이 바람직하다.

다음에, 어느 정도의 요동이 있는 것이 바람직한지에 대해서 고찰한다. 여기서는, 패턴 영역(210A)의 사진 데이터를 DFT(이산적 푸리에 변환) 해석하고, 그 공간 주파수 영역에서 어느 정도의 폭을 가지고 있는지로 정량화{定量化}하기로 했다. 도 42의 (a),(b)는, 요철 형상(홈(111a))에 요동이 있는 경우의 DFT 해석 결과를 도시한다. 도 43의 (a), (b)는, 요철 형상(홈(111a))에 요동이 없는 경우의 DFT 해석 결과를 도시한다. 이 DFT 상{像}을 정량화하기 위해서, DFT 상의 파워 스펙트럼 밀도(PSD)가 최대로 되는 공간 주파수 부근에서, 이하의 가우스 함수로, 피팅하기로 했다.

[수학식 1]

여기서, f는 공간 주파수이며, θ는 각도이다. f₀은 PSD가 최대로 되는 공간 주파수이며, θ₀은 PSD가 최대로 되는 각도이다. f_w 및 θ_w는 피크 부근에서의 확대{擴; spread}를 나타내는 양이다. 이 가우스 함수를 토대로, 요철의 피치와 요철의 각도의 확대를 구하면, 요동이 있는 경우는, 피치의 확대가 2∼10% 정도이며, 각도의 확대가 3∼8°정도인데 대해, 요동이 없는 경우는, 피치의 확대가 0∼2% 정도로 작고, 각도의 확대도 0∼1° 정도로 작다.

다음에, 상기 실시형태 및 변형예 1∼4에 관계된 위상차 판의 적용예 1, 및 변형예 5에 관계된 위상차 판(20)의 적용예 2, 3에 대해서 설명한다. 또한, 적용예 1에서는, 도 1에 도시한 위상차 판(10)의 구성을 예로 들어 설명한다.

(적용예 1)

도 44는, 적용예 1에 관계된 표시 장치(1)의 단면 구조를 도시하는 것이다. 도 45는, 표시 장치(1)의 적층 구조를 도시하는 모식도이다. 이 표시 장치(1)는, 예를 들면 오른쪽눈용 화상 신호와 왼쪽눈용 화상 신호와의 각각에 의거해서 2차원 화상을 표시하는 것이며, 이들 2차원 화상을 편광 안경을 이용해서 관찰하는 것에 의해, 입체시를 실현하는 3D 디스플레이이다.

표시 장치(1)는, 예를 들면 적색{赤}(R: Red), 녹색{綠}(G: Green), 청색{靑}(B: Blue)의 3원색의 화소가 매트릭스모양으로 복수 배치되고, 백라이트(21) 측으로부터 차례로, 편광자(22), 구동 기판(23), 액정층(24), 대향 기판(25), 편광자(26)를 구비한 것이다. 그리고, 편광자(26)의 광 출사측에는, 상기 위상차 판(10)이, 예를 들면 위상차 층(12) 측이 편광자(26)에 대향하도록 접착{貼付}되어 있다. 이와 같은 구성에서, 위상차 층(12)에서의 위상차 영역(12a, 12b)의 각각의 광학 축방향은, 편광자(26)의 투과축에 대해 45°의 각도를 이루도록 배치되어 있다. 또, 위상차 판(10)의 홈 영역(11A, 11B)은, 표시 화소 영역의 짝수 라인과 홀수 라인에 각각 대응하고 있고, 홈 영역(11A, 11B)의 스트라이프 폭은, 화소 피치와 똑같게 되어 있다.

백라이트(21)는, 예를 들면 도광판을 이용한 에지 라이트형이나, 직하형{直下型; direct type}의 것이 이용되고, 예를 들면 CCFL(Cold Cathode Fluorescent Lamp: 냉음극 형광 램프)이나, LED(Light Emitting Diode: 발광 다이오드) 등을 포함해서 구성되어 있다.

구동 기판(23)은, 예를 들면 유리 등의 투명 기판(23a)의 표면에, TFT(Thin Film Transistor; 박막 트랜지스터) 등의 화소 구동 소자가 형성된 것이다. 대향 기판(25)은, 예를 들면 유리 등의 투명 기판(25a)의 표면에, 상기 3원색에 대응한 컬러 필터층(25b)이 형성된 것이다. 액정층(24)은, 예를 들면 네마틱 액정, 스멕틱 액정, 콜레스테릭 액정 등의 액정 재료로 구성되고, 예를 들면 VA(Vertical Alignment) 모드의 액정에 의해서 구성되어 있다. 액정층(24)과 구동 기판(23) 및 대향 기판(25)과의 각각의 사이에는, 액정층(24)의 액정 분자의 배향을 제어하기 위한 배향막(도시하지 않음), 예를 들면 폴리이미드 배향막 등이 설치되어 있다.

편광자(22, 26)는, 특정의 방향으로 진동하는 편광을 투과시키고, 그것과 직교하는 방향으로 진동하는 편광을 흡수 혹은 반사하도록 되어 있다. 이들 편광자(22, 26)는, 각각의 투과축이, 서로 직교하도록 배치되어 있다. 또한, 여기에서는, 편광자(22)는, 수평 방향의 편광 성분을 선택적으로 투과하고, 편광자(26)은, 수직 방향의 편광 성분을 선택적으로 투과하도록 되어 있다.

이와 같은 표시 장치(1)에서는, 백라이트(21)로부터 발사{發; emit}된 광은, 편광자(22)에 입사하면, 수평 방향의 편광 성분만이 투과되고, 구동 기판(23)을 투과해서, 액정층(24)에 입사한다. 이 입사광은, 액정층(24)에서, 화상 신호에 의거해서 변조되어 투과한다. 액정층(24)을 투과한 광은, 대향 기판(25)의 컬러 필터(25b)에 의해, 3원색의 화소마다, 각각 적색, 녹색, 청색의 광으로서 취출된 후, 편광판(26)에 의해서 수직 방향의 편광 성분만이 투과된다. 그리고, 편광판(26)을 투과한 편광 성분은, 위상차 판(10)에서의 위상차 층(12)에 의해, 위상차 영역(12a, 12b)마다 소정의 편광 상태로 변환되어, 기판(11) 측으로부터 출사한다. 이와 같이 해서 위상차 판(10)을 출사한 광은, 편광 안경을 쓴 관찰자에 의해서 3차원의 입체 화상으로서 인식된다. 이 때, 상술한 바와 같이, 위상차 판(10)에 배향막이 형성되어 있지 않은 것에 의해, 위상차 판(10)에 의한 광 손실의 발생이 억제되고, 광 이용 효율이 높아진다. 따라서, 종래보다도 밝은 표시를 실현할 수가 있다.

또한, 전술한 변형예 1에 관계된 위상차 판을 상기와 같은 표시 장치(1)에 적용하는 경우에는, 예를 들면 도 46에 도시한 바와 같이, 투과축이 수평 방향과 45°의 각도를 이루도록 설정된 편광자(27)를 이용하도록 한다. 이것에 의해, 편광자(27)의 투과 축방향과 위상차 판의 각 위상차 영역의 광학 축방향이, 각각 45°의 각도를 이루도록 배치된다.

또, 위상차 판(10)은, 표시 장치(1)의 앞면에 접착되어 있으므로, 디스플레이의 최표면{最表面}에 배치되게 된다. 이 때문에, 밝은 곳{明所}에서의 콘트라스트 개선을 위해서, 기판(11)의 이면에 반사 방지층이나 안티글레어층{어느것이나 도시하지 않음)을 설치하는 것이 바람직하다. 또, 위상차 패턴끼리의 경계 부근을 흑색{黑色} 패턴으로 덮도록 해도 좋다. 이와 같이 구성함으로써, 위상차 패턴 사이에서의 크로스토크의 발생을 억제할 수가 있다.

(적용예 2)

도 47은, 적용예 2에 관계된 표시 장치(2)의 단면 구조를 도시하는 것이다. 도 48은, 표시 장치(2)의 적층 구조를 도시하는 모식도이다. 이 표시 장치(2)는, 예를 들면 액정 텔레비전이나 퍼스널 컴퓨터 등의 2차원 표시용 디스플레이이며, 위상차 판(20)을 시야각 보상 필름으로서 이용한 것이다. 이 표시 장치(2)는, 백라이트(21) 측으로부터 차례로, 편광자(22), 구동 기판(23), 액정층(24), 대향 기판(25), 편광자(26)를 구비한 것이며, 편광자(22)의 광 출사측에 변형예 5에 관계된 위상차 판(20)이 배치된 것이다. 위상차 판(20)은, 상술한 바와 같이, 위상차 층(18)에서의 중합성 액정을 홈의 연재 방향으로 한결같이{一樣; 균일하게} 배향시킨 것(A플레이트)이다. 이 경우, 위상차 판(20)의 홈의 연재 방향, 즉 광학 축방향과 편광자(22)의 투과 축방향이 이루는 각이 0°로 되도록 배치된다.

여기서, 상기와 같은 디스플레이에 사용되는 시야각 보상 필름으로서는, 상기 A플레이트 외에도, C플레이트 등을 이용할 수가 있다. 또, 예를 들면 편광 자외선을 조사하는 것에 의해, 위상차 층에 이축성{二軸性}을 부여한 위상차 판을 이용하는 것도 가능하다. 단, 액정층(24)에 VA 모드의 액정을 이용한 경우에는, A플레이트, C플레이트 또는 이들 양쪽을 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 C플레이트로서의 위상차 판은, 위상차 층이, 예를 들면 카이럴{chiral} 네마틱상{相}(콜레스테릭상)을 가지고, 그 광학 축방향이 기판면의 법선 방향과 일치하고 있다. 이 C플레이트는, 홈의 연재 방향을 따라 배향된 액정 분자가, 카이럴제{劑} 등의 투입에 의해, 기판면의 법선 방향에 나선축을 가지는 나선 구조를 형성한 것이다. 이와 같이, 위상차 층의 두께 방향에서, 액정 분자의 배향이 변화하는 바와 같은 구성이더라도 좋다. 바꾸어 말하면, 홈의 연재 방향과 위상차 판의 광학 축방향이 서로 달라 있어도 좋다. 최종적으로는, 액정 분자가 두께 방향에서 어떠한 배향 상태에 있는지에 의해서, 위상차 판으로서의 광학 이방성이 정해지기 때문이다.

이와 같은 표시 장치(2)에서는, 백라이트(21)로부터 발사된 광은, 편광자(22)에 입사하면, 수평 방향의 편광 성분만이 투과되어, 위상차 판(20)에 입사한다. 위상차 판(20)을 투과한 광은, 구동 기판(23), 액정층(24), 대향 기판(25) 및 편광판(26)을 차례로 투과해서, 편광판(26)으로부터 수직 방향의 편광 성분으로서 출사한다. 이것에 의해, 2차원 표시가 이루어진다. 여기서, 위상차 판(20)이 배치되어 있는 것에 의해, 기울기{斜} 방향에서 본 경우의 액정의 위상차가 보상되고, 검은{黑} 표시시의 기울기 방향의 누설광{漏光}이나 착색을 저감할 수가 있다. 즉, 위상차 판(20)을 시야각 보상 필름으로서 이용할 수가 있다. 또, 이 때, 위상차 판(20)에 배향막이 형성되어 있지 않는 것에 의해, 위상차 판(20)에 의한 광 손실의 발생이 억제되고, 광 이용 효율이 높아진다. 따라서, 종래보다도 밝은 표시를 실현할 수가 있다.

또한, 이와 같은 시야각 보상 필름으로서의 위상차 판(20)은, 상술한 적용예 1에 관계된 3D 표시용 표시 장치(1)에서, 편광자(22)와 구동 기판(23) 사이에 배치하도록 해도 좋다. 또, 위상차 판(20)의 광학 축방향 d1과, 편광자(22)의 투과 축방향이 이루는 각이, 0°로 되도록 배치한 구성을 예로 들어 설명했지만, 이들 방향이 이루는 각은 0°에 한해지지 않는다. 예를 들면, 편광자(22)로서 원 편광판을 이용한 경우에는, 위상차 판(20)의 광학 축방향 d1과 편광자(22)의 투과 축방향이 이루는 각이 45°로 되도록 배치된다.

(적용예 3)

도 49는, 적용예 3에 관계된 표시 장치(3)의 단면 구조를 도시하는 것이다. 표시 장치(3)는, 예를 들면 반투과형의 2차원 표시 디스플레이이다. 이 표시 장치(3)에서는, 구동 기판(23)과 대향 기판(25) 사이에, 시야각 보상 필름으로서의 위상차 판(20)이 표시 변조용 액정층(33A, 33B)과 함께 형성되어 있다. 구체적으로는, 구동 기판(23) 위의 선택적인 영역에, 반사층(34)이 설치되어 있고, 대향 기판(25)측의 반사층(34)에 대향하는 영역에 위상차 판(20)이 형성되어 있다. 구동 기판(23)과 위상차 판(20) 사이에는, 액정층(33B)이 봉지{封止; seal}되어 있다. 한편, 구동 기판(23)과 대향 기판(25) 사이의 다른 영역에는 액정층(33A)이 봉지되어 있다. 액정층(33A, 33B)은, 전압 인가에 의해 광을 변조하도록 되어 있고, 각각 위상차가 λ/2, λ.4로 되어 있다. 또한, 구동 기판(23)의 아래쪽에는 백라이트(21)와 편광자(22), 대향 기판(25)의 위쪽에는, 편광자(26)(어느 것이나 도 49에는 도시하지 않음)가 배치되어 있다.

이와 같이, 시야각 보상 필름으로서의 위상차 판(20)을, 액정 셀 내부에 배치하는 구성, 즉 인셀{in-cell} 구조이더라도 좋다.

(실시예 1)

다음에, 상기 실시형태의 위상차 판(10)의 실시예에 대해서 설명한다. 위상차 판(10)을, 이하와 같은 조건하에서 실제로 제작했다. 우선, 실리콘 기판 위에, 홈 영역(11A, 11B)에 대응하는 형상을, 전자선 레지스트를 이용한 전자선 묘화로, 스트라이프폭 1㎜로 형성했다. 각 홈 영역에서의 홈의 피치는 200㎚로 했다. 이와 같이 해서 형성한 레지스트 패턴을 이용해서, 전주법{電鑄法; electroforming method}으로 Ni 원반을 작성했다. 이 Ni 원반에 이형{離型; demolding} 처리를 행하고, 비정질 시클로올레핀 폴리머 필름을 기판(11)으로 해서, Ni 원반과 기판(11)을 160℃로 가열하면서, 기판(11) 의 표면에 홈 영역(11A, 11B)을 전사했다.

이 후, 액정성 모노머(다이닛폰{大日本} 잉크 화학공업 주식회사제 UCL-017-030)를 용매(PGMEA)에 농도 30중량%로 용해시키고, 중합 개시제를 첨가한 용액을, 기판(11)의 표면에 도포했다. 이어서, 액정성 모노머를 도포한 기판(11)의 온도를 80℃까지 상승시키고, 이 온도로 3분간 보존유지해서, 액정성 모노머를 등방상{等方相} 상태로 변화시킨 후, 3℃/분 정도의 속도로 서서히 실온까지 온도를 저하시켰다. 최후에, 실온으로 되돌린 후, 자외선 UV를 조사해서 액정성 모노머를 중합시켰다.

편광 현미경 관찰의 결과, 액정 분자(120)는, 홈 방향 d1, d2로 배향되어 있었다. 중합한 액정층의 위상차는 140㎚였다. 또, 편광 현미경에 λ/4 판을 삽입해서, 작성한 위상차 패턴을 관찰한 결과, 샘플을 회전시키면 셔터 기능을 가지고 있었다.

(실시예 2)

또, 실시예 2로서, 변형예 10에서 설명한 펨토초 레이저를 이용해서 형성한 형(210)을 이용해서 위상차 판(60)을 제작했다. 이 때, 형(210)으로서는, 경면{鏡面} 가공된 두께 1㎜의 SUS를 사용하고, 기재로서는 제오노아 필름(ZF14: 일본 제온(주)제)을 이용했다. 또, 기재에 홈 패턴을 전사할 때에는, 우선 형(210)에 이형 처리를 실시한 후, UV 경화 아크릴 수지액(TB3042: 쓰리본드(주)제)을 전개{展開}하고, 제오노아 필름으로 이루어지는 기재로 봉지해서, 기재측으로부터 UV 조사해서 아크릴 수지를 경화시켰다. 이 후, 미세한 홈이 전사된 기재를 형(210)으로부터 박리하고, 형성된 홈의 표면을 AFM(Atomic Force Microscope: 원자간 힘 현미경)을 이용해서 관찰했더니, 서브미크론 오더의 홈이 형성되어 있는 것을 확인했다. 도 50에, 실제로 형성한 패턴 영역의 일부를 확대한 것을 도시한다. 그 다음에, 이 홈이 형성된 기재 위에 스핀 코트법에 의해 액정 모노머 용액(RMS03-001C: 멜크{Merck}(주)제)을 도포한 후, 55℃ 하에서 2분간 가열하고, 또 질소 분위기 하에서 UV 조사하는 것에 의해 위상차 판(60)을 얻었다.

(실시예 3)

또, 실시예 3으로서, 실시예 2에서 이용한 기재와는 다른 기재를 이용해서 위상차 판(61)을 제작했다. 기재로서는 트리아세틸셀룰로스(TAC) 필름(FT-80SZ, 파낙(주)제)을 이용했다. 또한, 기재 이외의 재료나 형에 대해서는, 실시예 2에서 사용한 것과 동일한 것을 이용했다. 또, 제조 제법에 대해서도, 실시예 2에서 실시한 방법과 동일한 방법을 이용했다. 실시예 3에서, 기재 위에 형성된 홈의 표면을, AFM을 이용해서 관찰했더니, 서브미크론 오더의 홈이 형성되어 있는 것을 확인했다.

얻어진 위상차 판(60, 61)을 편광 현미경 관찰한 결과, 양자 모두 액정 분자는 홈 방향 d1, d2를 따라 배향되어 있고, 그 위상차는 모두 135㎚였다. 또, 편광 현미경에 λ/4판을 삽입해서, 작성한 위상차 패턴을 관찰한 결과, 모두 샘플을 회전시키면 셔터 기능을 가지고 있었다.

(실시예 4)

실시예 4로서, 변형예 11에서 설명한 펨토초 레이저를 이용해서 형성한 형 롤(112)을 이용해서 도 7, 도 51의 롤 프로세스에 의해서 의해서 위상차 판(62)을 제작했다. 이 때, 형 롤(112)로서는, 경면 가공된 φ100㎜, 폭 150㎜의 SUS 롤을 사용하고, 기재로서는 140㎜ 폭의 제오노아 롤 필름(ZF14: 일본 제온(주)제)을 이용했다. 기재에 홈 패턴을 전사할 때에는, 우선 형 롤(112)에 이형 처리를 실시한 후, UV 경화 아크릴 수지액(TB3042: 쓰리본드(주)제)를 전개했다. 이어서, 성막 속도 0.6m/min 의 속도로, 제오노아 필름으로 이루어지는 기재로 UV 경화 아크릴 수지액을 봉지하면서, 기재면으로부터 1500mJ/㎠(파장 365㎚)의 에너지로 UV 조사를 행했다. 이 후, 미세한 홈이 전사된 기재를 형 롤(112)로부터 박리하고, 권취했다. 기재 위에 형성된 홈의 표면을 AFM을 이용해서 관찰했더니, 서브미크론 오더의 홈이 형성되어 있는 것을 확인했다. 그 다음에, 도 51에 도시한 바와 같이, 이 홈이 형성된 기재(기판(11))를 권출 롤(400)로부터 송출{送出}했다. 계속해서, 롤 다이코팅 방식에 의해, 기재 위에, 드라이 막두께가 약 0.8㎛로 되도록 액정 모노머 용액 410(RMS03-001C: 멜크(주)제, 30wt%)을 토출기(420)로부터 토출하고, 도포했다. 이 후, 제막{製膜} 속도를 1.0m/min으로 보존한 상태에서, 기재를 건조기(430)를 통과시키고, 건조 온도 100℃, 건조 존{zone} 1m의 조건에서 액정 모노머 용액(410)을 건조시켰다. 그리고, 1500mJ/㎠(파장 365㎚)의 에너지, 질소 분위기의 조건에서 자외선 조사기(440)로부터 액정 모노머 용액(410)을 향해서 UV 조사를 행한 후, 기재를 권취 롤(450)로 권취한다. 이와 같이 해서, 위상차 판(62)을 얻었다.

(실시예 5)

또, 실시예 5로서, 실시예 4에서 이용한 기재와는 다른 기재를 이용해서 위상차 판(63)을 제작했다. 기재로서는 트리아세틸셀룰로스(TAC) 필름(FT-80SZ, 파낙(주)제)을 이용했다. 또한, 기재 이외의 재료나 형에 대해서는, 실시예 2에서 사용한 것과 동일한 것을 이용했다. 또, 제조 제법에 대해서도, 실시예 4에서 실시한 방법과 동일한 방법을 이용했다. 실시예 5에서, 기재 위에 형성된 홈의 표면을, AFM을 이용해서 관찰했더니, 서브미크론 오더의 홈이 형성되어 있는 것을 확인했다.

얻어진 위상차 판(62, 63)을 편광 현미경을로 관찰한 결과, 양자 모두 액정 분자는 홈 방향 d1, d2를 따라 배향되어 있고, 그 위상차는 모두 132㎚였다. 또, 편광 현미경에 λ/4판을 삽입해서, 작성한 위상차 패턴을 관찰한 결과, 모두 샘플을 회전시키면 셔터 기능을 가지고 있었다. 또, 실시예 4, 5 에서는, 위상차 판을 롤 프로세스로 제작했으므로, 실시예 2, 3의 경우보다도, 위상차 판을 효율좋게 제작할 수가 있었다. 또, 실시예 2∼5에서, 기재로서 이용한 제오노아 필름 및 TAC 필름이나, 기재 위의 수지층으로서 이용한 아크릴 수지 등은, 상기 특허 문헌 3의 광 배향막이나, 폴리이미드 배향막과는 달리, 광 흡수나 착색이 거의 생기지 않는 재료이기 때문에, 광 이용 효율의 저하가 적다.

이상, 실시형태 및 변형예를 들어 본 발명을 설명했지만, 상기 실시형태 등에 한정되지 않고, 갖가지 변형이 가능하다. 예를 들면, 상기 실시형태 등에서는, 홈의 단면 형상이 V자 모양인 경우를 예로 들어 설명했지만, 홈의 단면 형상은 V자 모양에 한정되지 않고, 다른 형상, 예를 들면 원형모양{圓形狀}이나 다각형 모양{多角形狀}이더라도 좋다. 또, 각 홈 끼리의 형상은 반드시 동일하지 않아도 좋고, 기판 위의 영역마다, 홈의 깊이나 크기 등을 변화시키도록 해도 좋다.

또, 상기 실시형태 등에서는, 홈 영역에서, 복수의 홈을 틈새없이 치밀하게 배열한 구성을 예로 들어 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 각 홈기리의 사이에 소정의 간격을 설치하도록 해도 좋다. 또, 전면에 홈을 설치한 구성을 예로 들어 설명했지만, 필요로 되는 위상차 특성에 따라, 기판 위의 국부적인 영역에만 홈을 설치하도록 해도 좋다.

혹은, 용매 등에 용해한 수지를 형 위에 전개한 후, 용매 등을 증발시킴으로써 패터닝하도록 해도 좋다. 또, 홈 영역의 반전 패턴을 가지는 형을 이용해서, 플라스틱 재료로 이루어지는 기판을 용융 압출{押出; extrusion}로 형성하도록 해도 좋다. 또, 기판 위에, 패턴 형성용의 다른 재료를 도포한 후, 이 위로부터 유리 기판을 꽉 눌러서 패터닝할 수도 있다.

10: 위상차 판, 11A, 11B: 홈 영역, 11: 기판, 12: 위상차 층, 111a, 111b: 홈, 12a, 12b: 위상차 영역, d1, d2: 홈의 연재 방향, 120: 액정 분자.

Claims

특정의 방향으로 연재{延在; extending}하는 복수의 홈을 표면에 가지는 기판과,
상기 기판의 표면에 접해서 설치되고, 상기 복수의 홈의 연재 방향을 따라 배향됨과 동시에 중합{重合; polymerize}한 액정 재료를 포함하는 위상차 층
을 구비한 위상차 판.
제1항에 있어서,
상기 복수의 홈은, 제1 방향으로 연재한 복수의 제1 홈과, 상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향으로 연재한 복수의 제2 홈을 포함하고,
상기 복수의 제1 홈으로 이루어지는 제1 홈 영역과, 상기 복수의 제2 홈으로 이루어지는 제2 홈 영역은, 각각 스트라이프모양임과 동시에 번갈아{交互} 배치되어 있는 위상차 판.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 복수의 홈에 의해서 형성된 패턴은, 요동{搖; fluctuate}한 주기 구조를 가지고 있는 위상차 판.
제1항 내지 제3항중 어느 한항에 있어서,
상기 기판의 이면측 혹은 상기 위상차 층의 표면측에, 선택적인 편광 성분을 투과시키는 편광자를 구비하고,
상기 편광자의 투과 축방향과, 상기 홈의 연재 방향이 이루는 각이 45°인 위상차 판.
제1항 내지 제4항중 어느 한항에 있어서,
상기 기판은, 플라스틱 재료에 의해 구성되어 있는 위상차 판.
제1항 내지 제4항중 어느 한항에 있어서,
상기 기판은, 표면에 수지층이 형성된 기재{基材; base}에 의해 구성되어 있는 위상차 판.
기판 표면에, 특정의 방향으로 연재하는 복수의 홈을 형성하는 공정과,
상기 복수의 홈을 형성한 기판의 표면에 접해서, 중합성을 가지는 액정 재료를 도포하는 공정과,
상기 액정 재료를 중합시키는 공정
을 포함하는 위상차 판의 제조 방법.
제7항에 있어서,
상기 복수의 홈은, 제1 방향으로 연재한 복수의 제1 홈과, 상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향으로 연재한 복수의 제2 홈을 포함하고,
상기 복수의 제1 홈으로 이루어지는 제1 홈 영역과, 상기 복수의 제2 홈으로 이루어지는 제2 홈 영역은, 각각 스트라이프모양임과 동시에 번갈아 배치되어 있는 위상차 판의 제조 방법.
제7항 또는 제8항에 있어서,
상기 기판은, 플라스틱 재료에 의해 구성되어 있는 위상차 판의 제조 방법.
제7항 또는 제8항에 있어서,
상기 기판은, 표면에 수지층이 형성된 기재에 의해 구성되어 있는 위상차 판.
제7항 내지 제10항중 어느 한항에 있어서,
형{型; mold}을 이용한 전사{轉寫}에 의해, 상기 복수의 홈을 상기 기판의 표면에 일괄 형성하는 위상차 판의 제조 방법.
제11항에 있어서,
상기 형을 이용한 전사는, 열 전사, 또는 2P 성형법{成型法}을 이용한 전사인 위상차 판의 제조 방법.
제11항 또는 제12항에 있어서,
상기 형은, 그의 표면에 초단{超短} 펄스 레이저를 조사하는 방법, 그의 표면을 고정 숫돌입자{砥粒; abrasive; 연마재} 또는 유리{遊離; loose} 숫돌입자로 연마하는 방법, 그의 표면을 바이트로 절삭 가공하는 방법, 또는 그의 표면에 홈이 형성된 형을 압력 전사하는 방법의 어느 하나의 방법에 의해, 상기 복수의 홈의 반전 패턴이 형성된 것인 위상차 판의 제조 방법.
제11항 내지 제13항중 어느 한항에 있어서,
상기 형은, 상기 제1 홈 영역의 반전{反轉} 패턴을 가지는 제1 형과, 상기 제2 홈 영역의 반전 패턴을 가지는 제2 형을 번갈아 조합한 것인 위상차 판의 제조 방법.
제7항 내지 제14항중 어느 한항에 있어서,
상기 복수의 홈을 형성한 기판의 표면에 상기 액정 재료를 도포한 후, 상기 액정 재료의 상전이{相轉移} 온도 이상의 온도하에서 가열 처리를 행하는 위상차 판의 제조 방법.
광원과,
상기 광원으로부터의 광에 의거해서 표시를 행하는 표시 셀과,
상기 표시 셀의 광원측에 설치된 제1 편광자 및, 표시측에 설치된 제2 편광자와,
상기 제1 편광자 및 제2 편광자중, 적어도 하나의 편광자의 광 출사{出射}측에 배치된 위상차 판
을 구비하고,
상기 위상차 판은,
특정의 방향으로 연재하는 복수의 홈을 표면에 가지는 기판과,
상기 기판의 표면에 접해서 설치되고, 상기 복수의 홈의 연재 방향을 따라 배향함과 동시에 중합한 액정 재료를 포함하는 위상차 층
을 가지는 표시 장치.
제16항에 있어서,
상기 위상차 판은, 상기 제2 편광자의 광 출사측에 배치되고,
상기 복수의 홈은, 제1 방향으로 연재한 복수의 제1 홈과, 상기 제1 방향에 직교하는 제2 방향으로 연재한 복수의 제2 홈을 포함하고,
상기 복수의 제1 홈으로 이루어지는 제1 홈 영역과, 상기 복수의 제2 홈으로 이루어지는 제2 홈 영역은, 각각 스트라이프모양임과 동시에 번갈아 배치되고,
상기 제2 편광자의 투과 축방향과, 상기 제1 홈 및 상기 제2 홈의 연재 방향이 이루는 각이 각각 45°인 표시 장치.
제16항에 있어서,
상기 위상차 판은, 상기 제1 편광자의 광 출사측에 배치되고, 또한
상기 제1 편광자의 투과 축방향과, 상기 홈의 연재 방향이 이루는 각이 0° 혹은 45°인 표시 장치.
제16항 내지 제18항중 어느 한항에 있어서,
상기 표시 셀은, 한쌍의 기판 사이에 액정층을 봉지{封止; seal}해서 이루어지는 액정 소자인 표시 장치.
제19항에 있어서,
상기 액정 소자는, 반{半}투과형 액정 소자이며,
상기 한쌍의 기판의 하나의 기판측의 일부에 광 반사층을 가지고,
상기 한쌍의 기판중 다른 기판이, 상기 위상차 판에서의 기판을 겸하고 있고, 이 다른 기판의 상기 액정층 측에 상기 홈이 형성됨과 동시에, 상기 위상차 층이 상기 광 반사층에 대향해서 설치되어 있는 표시 장치.