JP2012185499A - マイクロリターダフィルムを形成するための方法 - Google Patents

マイクロリターダフィルムを形成するための方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 本発明は、マイクロリターダフィルムを形成するための方法を提供する。
【解決手段】 この方法は、マイクロ構造位相フィルム層に対する応力アシスト圧延プロセスを利用して複数の開口部および複数の位相リターダパターンを備えたマイクロ構造位相フィルムパターンを形成するステップを含む。次に、均質の材料層がマイクロ構造位相フィルムパターン上に形成される。最後に、変成処理がマイクロ構造位相フィルムパターンの裏面に適用される。
【選択図】なし

Description

本発明は、一般にパララックスバリアに、および、より詳しくはマイクロリターダフィルムでできているパララックスバリアに関する。
フラットパネルディスプレイは、より高い解像度、より広い色域およびより大きい応答速度を備えたディスプレイの用途に広く使われている。人間が、最も自然な、最も現実的なおよび立体画像が最終的に示されることを求めるので、それで、立体/三次元(3D)画像表示技術は少なからぬ重点であった。
三次元立体表示技術の創意は、それぞれ、左右の眼が異なる画像を受け入れることである。一般的に言って、空間内の対象物の相対位置は複数の奥行き手がかりの組合せで正確に測定される。奥行き手がかりは、両眼視差、人間の眼の順応、運動視差、遠近法、観測する対象物間の寸法関係、対象物の材料を含む。すなわち、立体ディスプレイは両眼差異および運動視差の少なくとも2つの特性を有しなければならず、情報の深度は、両眼差異でより正確に測定される。水平方向の2つの眼の間の変位(間隔約65mm)に起因し、2つの眼によって見られる画像がわずかな差異を有するように両眼差異が作り出され、したがって、受け取られた画像の内容もまたわずかに異なる。運動視差は、視聴者の眼の位置が動くにつれて、視角が変化するので、眼が受け取った内容もまた異なることを示す。それゆえに、三次元画像を受け取るために、それぞれ左眼および右眼によって受け取られる個々の画像は、わずかな差異だけが可能にされなければならず、そして次に、深さ情報を備えた三次元画像を作り出すために脳内で融合されなければならない。現在、3D表示立体画像に対する再構築は、大部分は両眼差異に基づいて設計されており、異なる視角を備えた画像が、特別な光学設計を用いて左右の眼に投影され、そして次に、脳を通して2つの画像を統合し、それが立体画像を再構築されることができる。
初期のものにおいて、三次元画像ディスプレイは、大部分はグラス(眼鏡)着用タイプ立体ディスプレイである。シャッタグラス3Dディスプレイ速度は、更新周波数120Hz以上で左右の眼の視角の画像を再生する。ディスプレイが左眼のフレームを示している時、左眼シャッタグラスが開いて、右眼が覆われる。ディスプレイが右眼のフレームを示している時、右眼シャッタグラスが開いて、左眼が覆われる。左右の眼の情報を急速に切り替えることによって、左眼および右眼は、それぞれ、正しいフレーム(画像)を見ることができる。脳による視覚統合による視覚の残像の後、それは立体深度画像を示していることができる。
しかしながら、上述のグラス着用タイプ立体ディスプレイはしばしば人間の自然視覚を妨げる特別な機器を着用する必要がある。それゆえに、近年では、裸眼立体画像ディスプレイが徐々に開発されている。裸眼3Dディスプレイは、時分割多重方式および空間多重方式の2つのタイプによって実現されることができる。時分割多重方式は、視聴者の左右の眼がそれぞれ左右眼画像を見ることができるように、左右眼画像をすばやく表示する方向指示バックライトおよび高速応答パネルによって利用される。空間多重方式は、パララックスバリアおよびレンチキュラレンズによって実現される、フレーム解像度の代価で左右眼画像を同時に示すことである。パララックスバリアは、光の順方向を制御するために格子を利用し、一方レンチキュラレンズは光の方向を制御するために異なる屈折率を使用している。
さらに、円柱レンズが1つの軸線方向に沿って行内に配置される多くの薄い直線ストリップ凸レンズから成り、それが光屈折によって左右の眼の異なる視界を生成し、および、それが分離、光のより少ない損失およびより良い明るさの目的を達成するために光屈折を利用している。しかしながら、製造誤差、円柱レンズの表面不規則性または他の要因として、いくつかのはっきりしない三次元画像に至る迷光が生じ、したがって、全体的な3D画像表示に影響を及ぼす。その上、パララックスバリアがバリア全体を用いて特定の角度から放出する光を制限するために使用され、および、三次元画像を生成するために、それぞれ、左右の眼に送られる指定された角度の画像を見るだけである。
さらに、従来の三次元表示装置は三次元画像を、しかし、平面(二次元)画像と立体(三次元)画像との間の切り替えなしで、示すことができるだけである。それゆえに、立体画像表示装置が、三次元画像および平面画像を表示する切り替えをするために開発された。現在、一般的な局部限定2D/3D切り替え技術は主にパララックスバリアおよびレンチキュラレンズを使用している。パララックスバリアおよびレンチキュラレンズは、ディスプレイパネルの前面に配置されるかまたはディスプレイパネルとバックライトモジュールとの間に配置されることができる。例えば、切り替え可能2D/3Dパララックスバリアディスプレイは、図1aおよび図1bに示されるパララックスバリア102、ディスプレイパネル101およびバックライトモジュール100を備える。パララックスバリア102は、ディスプレイパネル101の前面に配置されている。画像内容がいくつかの領域で3D画像として表示する時、それは対応する領域102a上でパララックス格子効果、すなわち、図1aに示される3D表示モードを生成する。画像内容が2D画像として表示するとき、パララックス格子効果は、図1b内に示される対応する位置(領域)102b上で消滅する。左眼および右眼は同じ画素を同じ通常の2D表示として見る。別のモードは2D/3D切り替え可能ディスプレイレンチキュラレンズであり、それは2D/3D切り替え可能パララックスバリアディスプレイを備えた同様の機能を有する。このような場合、2D/3D切り替え可能ディスプレイレンチキュラレンズでは、図2aおよび図2bに示される、レンチキュラレンズ103がパララックスバリア102を置換する。レンチキュラレンズ103は、ディスプレイパネル101の前面に配置されている。画像内容がいくつかの領域内に3D画像として表示する時、それは対応する領域103a上でレンチキュラレンズ効果、すなわち、図2a内に示される3D表示モードを生成する。画像内容が、2D画像として表示するとき、レンチキュラレンズ効果は、図2b内に示される対応する位置(領域)103b上で消滅する。左眼および右眼は同じ画素を同じ通常の2D表示として見る。
2D/3D切り替え可能パララックスバリアディスプレイでは、液晶が光を透過させるかまたはさせない固有能力を有するので、液晶表示パネルを用いて領域性パララックスバリアを達成することが最も簡単な方法のうちの1つである。例えば、2D/3D切り替え可能パララックスバリアディスプレイでは、第1の液晶表示パネルがパララックス格子としてあるバックライトモジュールの前面に、2枚の液晶表示パネルが配設される。ディスプレイパネルが3D内容を表示するべき時、白黒のストライプが前面液晶表示パネルの対応する領域上に表示される。ディスプレイパネルが2D内容を表示する時、白フレーム、光の完全な透過が前面液晶表示パネルの対応する領域上に表示される。それゆえに、前面液晶表示パネルの表示内容は、2D/3D領域化の切り替え機能を達成するために制御されることができる。
2D/3D切り替え可能レンチキュラレンズディスプレイでは、それが領域化2D/3D切り替えレンチキュラレンズを含み、それは2つのタイプの切り替え液晶表示パネル、能動切り替えレンチキュラレンズ液晶表示パネルおよび受動切り替えレンチキュラレンズ液晶表示パネルを含む。例えば、能動切り替えレンチキュラレンズディスプレイ技術はフィリップス社によって十分に開発されている。液晶は、円柱レンズ(例えば凹レンズ)114の内側に注入されて上下のガラス製基板115および112によって取り囲まれ、および、偏光フィルム111が下部のガラス製基板112の下に構成され、およびディスプレイ画素110が偏光フィルム111の下に配設される。液晶が複屈折材料(屈折率Nおよびn)であるので、それは、その屈折率を変化させるために電圧(V)を印加されることができる。液晶材料の適切な屈折率は、レンズ114の屈折率(例えば、nに対して)に適合させるために選ばれることができる。何の電圧も円柱レンズ114に印加されない時、液晶層の屈折率がレンズの屈折率nと異なるNであって、それによって屈折率差に結びつく。光が能動切り替え円柱レンズ114を通過するにつれて、それは屈折率差に起因して光の伝播方向を変化させ、図3aに示される、この種の3Dモード表示を作り出す。電圧が能動2D/3D切り替え円柱レンズ114に印加される時、液晶の配列が変化し、液晶層113の屈折率は、レンズの屈折率nと同じnとなる。光がディスプレイ画素110を通過するにつれて、それは元の光入射方向に沿って伝播し、図3bに示される、この種の2Dモード表示を作り出す。それゆえに、この種の方式では、2D/3D切り替え効果を生成するために、任意選択で電圧を円柱レンズ114に印加している。
受動切り替えレンチキュラレンズ液晶表示パネル方式では、固定された複屈折(屈折率Nおよびn)円柱レンズ114および切り替え液晶層116を利用して光の伝播方向を制御する。この技術は円柱レンズ114が機能するかどうかを決定する切り替え液晶層114によって利用されるので、それは受動動作モードに属する。電圧が切り替え液晶層116、例えばTNに印加しないとき、偏光フィルム111を通過する入射光の偏光方向が切り替え液晶層116を通過した後に零度から90度に変化すると想定する。一方、円柱レンズ114の液晶層113の屈折率は、レンズの屈折率nと異なるNであり、それによって光路差に結びつく。それは光の伝播方向を変化させてレンチキュラレンズ効果を生成する、すなわち図4aに示される3Dモード表示を作り出す。電圧が切り替え液晶層116に印加されるにつれて、TN液晶の配列がその時変化し、入射光の偏光方向は切り替え液晶層116を通過した後でなお零度である。一方、円柱レンズ114の液晶層113の屈折率は、レンズの屈折率nと同じnであり、かつ光の伝播方向を変化させず、すなわち、図4bに示される2Dモード表示を作り出す。それゆえに、この種の方式では、切り替え液晶層に対する電圧の部分的制御を利用して領域化2D/3D切り替え効果の目的に到達する。
上述した、従来の2D/3D切り替え方式では、レンチキュラレンズは少なくとも1つの液晶層を組み合わせる必要があり、領域性2D/3D切り替え効果を達成するために、円柱レンズに対して電圧が印加されなければならない。それゆえに、製造費用はより高価であり、この方式は複雑で不良切り替えまたはディスプレイを造りやすい。従来の方式のこれらの欠点からみて、本発明はこれらの欠点を克服するために従来技術より優れているパララックスバリア/格子を提供する。
上記に基づいて、本発明の一目的は2D/3D画像切り替え表示装置のために使用されるマイクロリターダフィルムを形成するための一方法を提供することであり、このマイクロリターダフィルムが、パララックスバリアとしてあることができるか、またはマイクロリターダフィルムとしてあるように偏光グラス3Dディスプレイに施着されることができる。それは、ローコストおよび簡単なプロセスの利点がある。
本発明の一態様によれば、本発明は応力アシスト圧延プロセスをマイクロ構造位相フィルム層のために利用して複数の開口部および複数の位相リターダパターンを備えたマイクロ構造位相フィルムパターンを形成するステップを含むマイクロリターダフィルムを形成するための一方法を提供する。次に、第1の均質の層がマイクロ構造位相フィルムパターン上に形成されて複数の開口部内に充填される。最後に、変成処理を実行することが、マイクロ構造位相フィルムパターンの裏面に対して実行される。
複数の開口部の下にマイクロ構造位相薄フィルムが完全に均質の特性を有し、かつそれによって第2の均質の層を形成するまで、変成処理が実行される。
本発明は、従来の方式の欠点を克服して2D/3D画像を効果的に切り替えてかつコストを高度に低下させるためにマイクロリターダフィルムを提供する。
本発明の構成要素、特性および効果は、明細書および添付図面内に概説される好ましい実施態様の詳細な説明によって理解されることができる:
切り替え可能2D/3Dパララックスバリアディスプレイを例示する。 切り替え可能2D/3Dパララックスバリアディスプレイを例示する。 切り替え可能2D/3Dレンチキュラレンズディスプレイを例示する。 切り替え可能2D/3Dレンチキュラレンズディスプレイを例示する。 能動切り替え可能2D/3Dレンチキュラレンズディスプレイを例示する。 能動切り替え可能2D/3Dレンチキュラレンズディスプレイを例示する。 受動レンチキュラレンズおよび切り替え液晶パネルディスプレイを例示する。 受動レンチキュラレンズおよび切り替え液晶パネルディスプレイを例示する。 本発明に従う応力アシスト圧延プロセスによるマイクロ構造位相薄フィルムパターンの断面図を例示する。 本発明に従うマイクロ構造位相薄フィルムパターン上に形成される第1の均質の材料層の断面図を例示する。 本発明に従うマイクロ構造位相薄フィルムパターンの裏面上の照射光の断面図を例示する。 本発明に従うマイクロリターダフィルムの断面図を例示する。
本発明のいくつかの好ましい実施態様が、次により詳細に記載される。しかしながら、本発明の好ましい実施態様は本発明を限定することよりむしろ例証のために提供されることが認識されるべきである。加えて、本発明は明示的に記載されているものの他に広範囲にわたる他の実施態様において実践されることができ、および、本発明の有効範囲は添付の請求の範囲内に指定される場合を除いて、明白に限定されない。
「1つの実施態様」または「一実施態様」に対する明細書内の参照は、好ましい実施態様と関連して記載され、かつ本発明の少なくとも1つの実施態様内に含まれる特定の特徴、構造または特性を指す。それゆえに、「1つの実施態様において」または「一実施態様において」の種々の出現は、必ずしも同じ実施態様を指すというわけではない。さらに、本発明の特定の特徴、構造または特性は、1つ以上の好ましい実施態様において適切に組み合わせられることができる。
従来の2D/3D切り替え方式では、レンチキュラレンズは少なくとも1つの液晶層を組み合わせることを必要とされ、かつ領域性2D/3D切り替え効果を達成するために、レンチキュラレンズに電圧が印加されなければならない。それゆえに、製造費用はより高価であり、この方式は複雑で不良切り替えまたはディスプレイを生じやすい。従来の方式のこれらの欠点からみて、本発明はローコストおよび簡単なプロセスの効果を有する従来技術より優れているマイクロリターダフィルムを提供する。マイクロリターダフィルムは、3層構造、透明層59の第1層、第1の透明層上に交互に形成される複数の位相リターダパターンを備えたマイクロ構造位相層58の第2層およびマイクロ構造位相層58上に形成されて複数のリターダパターン間の間隔に充填される第2の透明層56の第3の層を含む2D/3D画像切り替え表示装置のパララックスバリアであるように使用される。
マイクロリターダフィルムの製造方法およびステップが、以下に記載される。第1に、マイクロ構造位相層である、非均質の材料層が準備される。マイクロ構造位相層(マイクロ位相薄フィルム層状構造)は、通過する光が位相変調を引き起こすように、光に遭遇した後で均質の材料として変化する。マイクロ構造位相層の材料は、ポリ酢酸ビニール(PVA)、トリアセテートセルロース(TAC)、ポリカーボネート(PC)またはセルロースアセテートプロピオネート(CAP)を含む。次に、マイクロ構造位相層は、図5aに示されるマイクロ構造位相薄フィルムパターン50を形成するために応力アシスト圧延(ラミネート加工)プロセスを通される。マイクロ構造位相層のポリマー材料は、応力アシスト圧延プロセスを利用して、ある深さの凹面凸面パターンを備えた、一体的なマイクロ構造位相薄フィルムを形成する。マイクロ構造位相薄フィルムパターン50は、複数の溝(開口部)部分52および溝部分52を横切って交互に配置される複数の位相リターダパターン51を含む。複数の位相リターダパターン51の間隔55は約150〜350ミクロン(μm)であり、複数の位相リターダパターン51の厚さ53は約25〜200ミクロンである。
好ましい実施態様において、溝(開口部)部分52の幅は約75〜150ミクロン(μm)であり、溝(開口部)部分52の下にある薄フィルム層の厚さ54は約10〜50ミクロンである。
その後、第1の均質の材料層56がマイクロ構造位相薄フィルムパターン50上に形成されて、図5bに示される複数の位相リターダパターン51の間隔の間の溝(開口部)部分52に充填される。第1の均質の材料層56の材料は紫外線(UV)硬化性ポリマーまたは2液タイプ硬化性ポリマーを含み、それはコーティングプロセスによって作られることができる。
最後に、図5cに示される、マイクロ構造位相薄フィルムパターン50の裏面に対する表面改質プロセスまたは変成処理が実行される。一実施態様において、表面改質または変成処理は、例えばエネルギを利用することによる熱処理であり、および、この熱処理は、焼鈍し、電子ビーム焼入れ、高周波焼入れ、高圧放電、プラズマ表面処理、レーザ露光(照射)その他を含むが、これに限定されるものではない。一実施態様において、表面改質プロセスまたは変成処理は、マイクロ構造位相薄フィルムパターン50の裏面に照射する特定のエネルギを備えた光57を利用する。均質に分解されるこの種の構造に対する改質プロセスを実行することは、エネルギを利用する。レーザ露光の照射強度および時間ならびにレーザ光線の波長は、実際の用途または材料に依存する。マイクロ構造位相薄フィルムパターン50は、裏面表面より上の厚さ54より大きいその深度に到達するためにプラズマ表面処理によって処理されることができる。材料は、表面改質プロセスの後で均質の材料に変えられる。溝深さを制御することによって、溝部分52の下のマイクロ構造位相薄フィルムが完全に均質の特性を有し、かつそれによって第2の均質の材料層59を形成するまで、それは底部に対する品質変更を完全にすること、および溝の底部に少なくとも到達させることができる。したがって、本発明のマイクロリターダフィルム構造体はそれで完成され、図5dに示される。第2の均質の材料層59および第1の均質の材料層56はまた、光学相変化を引き起こさない均質の材料であるが、しかしマイクロ構造位相層58は光学相変化を引き起こす。第2の均質の材料層59の厚さは、第1の均質の材料層56の厚さ未満である。
本発明のマイクロリターダフィルム構造体が図5dに示され、それは2D/3D画像切り替え表示装置のパララックスバリアとして提供することができる。一実施態様において、本発明のマイクロリターダフィルムは一般的な液晶ディスプレイに付着させることができ、左眼(L)および右眼(R)の画像が光の偏光方向によって分離される。本発明のマイクロリターダフィルムは、位相遅れ部分58および非位相遅れ部分60を含む。通過する光が位相差を作り出すように、位相遅れ部分58は非照明マイクロ構造位相薄フィルムを含む。通過する光が位相差を作り出さないように、非位相遅れ部分60は均質の材料である。例えば、2D/3D画像切り替え表示装置は二層液晶パネルを使用し、本発明のマイクロリターダフィルムがこの2枚のパネルの間にはさまれる。一実施態様において、特定のパターンに従って配置される位相遅れ部分(λ/2位相差、λは入射光の波長である)58および非位相遅れ部分60(零位相差)によって本発明のマイクロリターダフィルムが造られる。切り替えパネルは、通過する光が零度偏光と45度偏光との間で変換されることを可能にするためにある。零度偏光光が零位相遅れ部分60を通過する時、それは零度偏光状態になおとどまる。零度偏光光がλ/2位相遅れ部分58を通過する時、零度偏光入射光は90度偏光状態に変えられる。一方、光が零度偏光方向を備えた偏光フィルムを通過するならば、それはマイクロリターダフィルムのパターン構成と同じである透明および黒い2つのパターンを示す、すなわちパララックスバリア効果を作り出す。切り替えパネルから放出される45度偏光光が零位相遅れ部分60を通過する時、それは45度偏光状態になおとどまる。一方、光がλ/2位相遅れ部分58を通過するならば、それはλ/2位相遅れ部分58と平行の45度偏光光の光軸に起因して45度偏光方向になおとどまる。一方、光が零度偏光方向を備えた偏光フィルムを通過して透明および黒い2つのパターンを生成せず、したがって、パララックスバリア効果を作り出さない。本発明のマイクロリターダフィルムは、2D/3D切り替え効果に到達するために切り替えパネルと組み合わせられることができる。
本発明のマイクロリターダフィルムは上述の2D/3D画像切り替え表示装置の方式(二層液晶パネルを使用する)に限定されず、他の2D/3D画像切り替えディスプレイパネル装置が適用されることができる。
前述の記述は、本発明の好ましい実施態様である。当業者によってよく理解されているように、本発明の上述した好ましい実施態様は本発明を限定することよりむしろ本発明の例証となるものである。本発明は、添付の請求の範囲の趣旨および範囲内に含まれる種々の変更および同様の配置を包含することを意図され、その有効範囲は、全てのこの種の変更および同様の構造体を含むために最も幅広い解釈と一致されるべきである。
50 マイクロ構造位相薄フィルムパターン
51 位相リターダパターン
52 溝(開口部)部分
53 位相リターダパターンの厚さ
54 薄フィルム層の厚さ
56 第2の透明層
57 光
58 マイクロ構造位相層 位相遅れ部分
59 透明層
60 非位相遅れ部分
100 バックライトモジュール
101 ディスプレイパネル
102 パララックスバリア
102a 領域
102b 位置(領域)
103 レンチキュラレンズ
103a 領域
103b 位置(領域)
110 ディスプレイ画素
111 偏光フィルム
112 下のガラス製基板
113 液晶層
114 円柱レンズ
115 上のガラス製基板
116 切り替え液晶層

Claims (5)

  1. マイクロリターダフィルムを形成するための一方法であって、
    マイクロ構造位相フィルム層のための応力アシスト圧延プロセスを利用して複数の開口部および複数の位相リターダパターンを備えたマイクロ構造位相フィルムパターンを形成するステップと、
    前記マイクロ構造位相フィルムパターン上に第1の均質の層を形成してかつ前記複数の開口部内に充填されるステップと、
    前記マイクロ構造位相フィルムパターンの裏面に対して変成処理を実行するステップと、を含むことを特徴とする方法。
  2. 前記複数の開口部の下の前記マイクロ構造位相薄フィルムが完全に均質の特性を有し、かつそれによって第2の均質の層を形成するまで、前記変成処理が実行されることを特徴とする請求項1に記載の方法。
  3. 前記第1の均質の層の前記厚さが、約10〜50ミクロンであり、前記マイクロ構造位相層の厚さが、約25〜200ミクロンであり、前記複数の位相リターダパターンの間隔が、約150〜350ミクロンであり、前記複数の位相リターダパターンの幅が、約75〜155ミクロンであることを特徴とする請求項2に記載の方法。
  4. 前記変成処理が、熱処理を含み、前記熱処理が、焼鈍し、電子ビーム焼入れ、高周波焼入れ、高圧放電、プラズマ表面処理またはレーザ照射を含むことを特徴とする請求項2に記載の方法。
  5. 前記第2の均質の層の材料が、紫外線(UV)硬化性ポリマーまたは2液タイプ硬化性ポリマーを含み、前記マイクロ構造位相層の材料が、ポリ酢酸ビニール、トリアセテートセルロース、ポリ炭酸塩またはセルロースアセテートプロピオネートを含むことを特徴とする請求項2に記載の方法。
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