JP2012198512A - マイクロリターダフィルム - Google Patents

Abstract

【課題】２Ｄ／３Ｄ画像を効果的に切り替え、かつコストを大幅に削減するためのマイクロリターダフィルムを提供する。
【解決手段】マイクロリターダフィルムは第１均質層５６、第１均質上に交互に形成される複数の遅延パターンを備えるマイクロ構造フェーズ層５８、およびマイクロ構造層上に形成される第２均質層５９からなる。さらに、第１均質層５６の材料とマイクロ構造フェーズ層５８の材料が同じであるか、第１均質層５６の厚さは約１０〜５０μである。
【選択図】図５ｄ

Description

本発明は概してパララックスバリア、特にマイクロリターダフィルムからできるパララックスバリアに関する。

平坦なパネル表示器は、高解像度、広い色域および速い応答速度を備える表示器用に広く使用されてきた。人間は最も自然な、最も実際的な、およびステレオ画像が最終的に示されることを望むので、ステレオ／３次元（３Ｄ）画像表示技術は少なからぬ重点であった。

三次元ステレオ表示技術の元の概念は、左右の目は、それぞれ異なる画像を受けることである。一般的に、空間における目標物の相対位置は多くの奥行き手がかりの組み合わせにより正しく決定される。奥行き手掛かりには、両眼視差、人間の目の適応、運動視差、遠近法、観察目標物間の寸法関係、目標物の材料などがある。すなわち、ステレオ表示は、両眼視差と運動視差の少なくとも２つの特徴を備えなくてはならず、情報の奥行きは、両眼視差によりより正確に決定される。水平方向における２つの目の間隔（約６５ｍｍ間隔）のため、２つの目により見る画像は少し異なり、従って、受ける画像の内容も、また少し異なるように、両眼視差は生成される。運動視差は、見る人の目の位置が動くに伴い、視角は変化するので、目の受ける内容も異なることを指す。したがって、三次元画像を受けるために、左目と右目で受ける各画像は、それぞれ僅かな差異が許容されなければならず、次に、奥行き情報を備える三次元画像を生成するために、脳内で融合されなければならない。現在、３Ｄ表示ステレオ画像の再構築は、殆ど両眼視差に基づき設計され、異なる視角を備える画像は、特別な光学設計を利用して左右の目に投射され、次に脳を介して２つの画像を組み合わせ、これでステレオ画像を再構築することができる。

最近、三次元画像表示は、殆ど眼鏡型ステレオ表示器を着用する。シャッタ眼鏡型３Ｄ表示速度は、更新周波数１２０ＨＺ以上で、左右の目の視角の画像を表示する。表示器が左目のフレームを示す場合、左目シャッタガラスが開き、右目はカバーされる。表示器が右目フレームを表示する場合、右目シャッタガラスが開き、左目はカバーされる。左右の目の情報を迅速に切り替えることで、左目と右目は、それぞれ正しいフレーム（絵）を見ることができる。脳により視覚統合での残像の後、それはステレオ奥行き画像を表示することができる。

しかし、上記眼鏡型ステレオ表示器の着用は、特別の器具を着用する必要がり、これは人間の自然な視覚をしばしば妨げる。したがって、近年、裸眼ステレオ画像表示器が次第に発達している。裸眼３Ｄ表示は、時間多重化と空間多重化の２タイプで実施することができる。時間多重化は、見る人の左右の目が、それぞれ左右の目の画像を見ることができるように、左右の目の画像を迅速に表示する指向性バックライトと迅速応答パネルにより利用される。空間多重化は、フレーム分解能を犠牲にして、左右の目の画像を同時に示すことで、パララックスバリアとレンチキュラーレンズにより実施される。パララックスバリアは光の前進方向を制御するため、回折格子を利用する一方、レンチキュラーレンズは光の方向制御に異なる屈折率を利用する。

さらに、円筒型レンズが、一軸方向に沿って一列に配置される多くの薄い直線状の帯型凸レンズから構成され、これは光屈折により左右の目の異なる視界を生成し、これは、分割、光損失の低減、および輝度向上の目的を達成するため、光の屈折を利用する。しかし、製造誤差、円筒型レンズの表面の不規則性またはその他の要因として、迷光が発生し、これが少しぼんやりした三次元画像の発生に至り、これにより３Ｄ画像表示全体に影響する。その他、パララックスバリアを利用して、バリア全体を利用することにより、特定角度から放射する光を制限し、特定角度の視界画像だけが、三次元画像を生成するために、それぞれ左右の目へ送られる。

さらに、従来の三次元表示装置は、三次元画像を見せることができるだけであり、平面画像（二次元）とステレオ（三次元）画像の間の切り替えはない。従って、ステレオ画像表示装置は、三次元画像と平面画像の表示を切り替えるように開発されてきた。現在、一般的な２Ｄ／３Ｄ局部切り替え技術は、主にパララックスバリアとレンチキュラーレンズを利用する。パララックスバリアとレンチキュラーレンズは表示パネルの前面に、または表示パネルとバックライトモジュールの間に設置することができる。例えば、切り替え型２Ｄ／３Ｄパララックスバリア表示器は、図１ａと図１ｂに示すように、パララックスバリア１０２、表示パネル１０１、およびバックライトモジュール１００を含む。パララックスバリア１０２は表示パネル１０１の前面に配置される。画像内容がある領域で３Ｄ画像として表示する場合、図１ａに示すように、それは対応する領域１０２ａに視差回折格子効果、すなわち、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場合、視差回折格子効果は、図１ｂに示すように、対応する位置（領域）１０２ｂで消滅する。左目と右目は、同じ正常な２Ｄ表示として、同一ピクセルを見る。別のモードは、２Ｄ／３Ｄ切り替え表示型レンチキュラーレンズであり、これは２Ｄ／３Ｄ切り替え型パララックスバリア表示器と類似した機能を有する。このような場合、２Ｄ／３Ｄ切り替え表示型レンチキュラーレンズで、レンチキュラーレンズ１０３は図２ａと２ｂに示すようにパララックスバリア１０２と置換する。レンチキュラーレンズ１０３は表示パネル１０１の前面に配置される。画像内容が、ある領域で３Ｄ画像として表示される場合、それは図２ａに示すように、対応する領域１０３ａ上にレンチキュラーレンズ効果、すなわち、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場合、レンチキュラーレンズ効果が図２ｂに示すように対応する場所（領域）１０３ｂで消滅する。左目と右目は、同一正常２Ｄ表示と同じピクセルを見る。

２Ｄ／３Ｄ切り替え型パララックスバリア表示器で、液晶は光を透過、または非透過の固有能力を有するので、ＬＣＤパネルを使用して、局部パララックスバリアを達成することは最も容易な方法の一つである。例えば、２Ｄ／３Ｄ切り替え型パララックスバリア表示器で、２つのＬＣＤパネルがバックライトモジュールの前面に配置され、第１ＬＣＤパネルは視差回折格子としてある。表示パネルは３Ｄ内容を表示する場合、白黒のストライプがＬＣＤパネルの対応エリア上に表示される。表示パネルが２Ｄ内容を表示する場合、白フレーム、光の完全透過は、全面ＬＣＤパネルの対応エリア上に表示される。従って、前面ＬＣＤパネルの表示内容は２Ｄ／３Ｄ局部化の切り替え機能を達成するように制御することができる。

２Ｄ／３Ｄ切り替え型レンチキュラーレンズ表示器で、それは２Ｄ／３Ｄ局部切り替え型レンチキュラーレンズを含み、これは能動切り替え型レンチキュラーレンズＬＣＤパネルと受動切り替え型レンチキュラーレンズＬＣＤパネルの２タイプの切り替え型ＬＣＤパネルを含む。例えば、能動切り替え型レンチキュラーレンズ表示技術は、フィリップス社によりよく開発されている。液晶は円筒状レンズ（たとえば凸レンズ）１１４の内部へ注入され、上下のガラス物質１１５と１１２により囲まれ、偏光フィルム１１１は下部ガラス物質１１２の下に構成され、表示ピクセル１１０は偏光フィルム１１１の下に配置される。液晶は複屈折材料（屈折率Ｎとｎ）であり、これはある電圧（Ｖ）を印可することによりその複屈折率を変化させることができる。液晶材料の適切な屈折率は、レンズ１１４の屈折率（例ｎ）と適合するように選択される。円筒状レンズ１１４へ電圧を印可しない場合、液晶層の屈折率はＮで、レンズの屈折率ｎと異なり、これにより、屈折率に差が発生する。光は能動切り替え型円筒状レンズ１１４を通過するに伴い、それは図３ａに示すように３Ｄモード表示を生成するように、屈折率差のため、光の伝播方向を変化させる。電圧を能動２Ｄ／３Ｄ切り替え型円筒状レンズ１１４へ印可する場合、液晶配列は変化し、液晶層１１３の屈折率はｎで、レンズの屈折率ｎと同一である。光が表示ピクセル１１０を通過するに伴い、それは図３ｂに示すように、２Ｄモード表示を生成するように、元の光入射方向に沿って伝播する。従って、このような構成で、それは２Ｄ／３Ｄ切り替え効果を発生させるため、円筒状レンズ１１４へ電圧を任意に印可する。

受動切り替え型レンチキュラーレンズＬＣＤパネル配置において、それは、光の伝播方向を制御するため、固定複屈折（屈折率Ｎとｎ）円筒状レンズ１１４と切り替え型液晶層１１６を利用する。この技術は円筒状レンズ１１４が動作するかどうかを決定するため、切り替え型液晶層１１４により利用され、そのためそれは受動モード操作に属する。電圧が切り替え型液晶層１１６へ印可されないので、例えば、ＴＮは、偏光フィルム１１１を通過する入射光の偏光方向は、ウィッチング型液晶層１１６を通過した後、０度から９０度へ変化すると想定される。ところで、円筒状レンズ１１４の液晶層１１３の屈折率はＮであり、レンズの屈折率ｎと異なり、これにより光路差が生じる。図４ａに示すように、それはレンチキュラーレンズ効果を生成するために、光の伝播方向を変える、すなわち、３Ｄモード表示を生成する。切り替え型液晶層１１６へ電圧が印可されるに伴い、ＴＮ液晶の配置が変化し、入射光の偏光方向は切り替え型液晶層１１６を通過した後、なおゼロである。ところで、円筒状レンズ１１４の液晶層１１３の屈折率は、ｎであり、レンズの屈折率ｎと同じであり、図４ｂに示すように、光の伝播方向を変更せず、即ち２Ｄモード表示を生成する。従って、このような配置で、それは２Ｄ／３Ｄ局部化切り替え効果の目的を達成するために、ウィッチング型液晶層への電圧の部分的制御を利用する。

上記のように、従来の２Ｄ／３Ｄ切り替え配置において、２Ｄ／３Ｄ切り替え効果を達成するため、少なくとも１つの液晶層を組み合わせることが必要であり、円筒状レンズへ電圧を印可しなければならない。したがって、製造費はより増大し、この配置は複雑であり、不良切り替えまたは表示を生成する傾向がある。伝統的配置のこれらの欠点を考慮して、本発明は、これらの欠点を克服するため、従来技術より優れたパララックスバリア／回折格子を提供する。

上記に基づき、本発明の目的は、パララックスバリアとして、またはマイクロリターダフィルムとして偏光ガラス３Ｄ表示へ適用できる２Ｄ／３Ｄ画像切り替え型表示装置用のマイクロリターダフィルムを提供することである。それはコストが安く、プロセスが簡単であるという利点を有する。

本発明のある態様によると、本発明は、第１均質層と、第１均質層上に形成される複数の位相遅延パターンを有するマイクロ構造フェーズ層、およびマイクロ構造フェーズ層上に形成される第２均質層を含むマイクロリターダフィルムを提供する。

第１均質層の材料と、マイクロ構造フェーズ層の材料は、変質処理または表面改良処理により形成されるものと同一であり、第２均質材料層は複数の位相遅延パターンの間の合間へ充填される。

本発明は、従来の配置の欠点を克服し、２Ｄ／３Ｄ画像を効果的に切り替え、かつコストを大幅に削減するためのマイクロリターダフィルムを提供することである。

本発明の構成要素、特徴および利点は、明細書と付属図面に要約される好適実施例の詳細記述により理解される。

２Ｄ／３Ｄパララックスバリア表示器を図示する。 ２Ｄ／３Ｄパララックスバリア表示器を図示する。 ２Ｄ／３Ｄレンチキュラーレンズ表示器を図示する。 ２Ｄ／３Ｄレンチキュラーレンズ表示器を図示する。 能動切換え型 ２Ｄ／３Ｄレンチキュラーレンズ表示器を図示する。 能動切換え型 ２Ｄ／３Ｄレンチキュラーレンズ表示器を図示する。 受動レンチキュラーレンズと切り替え型液晶パネル表示器を示す。 受動レンチキュラーレンズと切り替え型液晶パネル表示器を示す。 本発明による張力補助型圧延プロセスによるマイクロ構造フェーズ薄膜パターンの断面図を示す。 本発明によるマイクロ構造フェーズ薄膜パターン上に形成される第１均質材料層の断面図を示す。 本発明によるマイクロ構造フェーズ薄膜パターンの裏面上の照射光の断面図を示す。 本発明によるマイクロリターダフィルムの断面図を示す。

本発明のいくつかの好適実施例は、ここでより詳細に記述される。しかし、本発明の好適実施例は、本発明の限定のためではなく、説明のために提供されると認識されるべきである。さらに、本発明は明確に記載されるそれらの他に広範囲の他の実施例において実施することができ、本発明の範囲は付属する特許請求の範囲で特定されることを除き、明確に限定されない。

”一実施例”または”ある実施例”への明細書での言及は、本発明の少なくとも１つの実施例に含まれる好適実施例と関係して記載される特定の特性、構造または特徴に言及する。したがって、“一実施例で”または“ある実施例で”のような様々な表現は、必ずしも同一実施例に言及するのではない。更に、本発明の特定の特性、構造または特徴は、１つ以上の好適実施例で適切に組み合わされる。

従来の２Ｄ／３Ｄ切り替え配置において、レンチキュラーレンズは２Ｄ／３Ｄ局部切り替え効果を達成するため、少なくとも１つの液晶を組み合わせることが要求され、レンチキュラーレンズヘ電圧を印可しなければならない。従って、製造コストはより増加し、この配置は複雑であり、不良切り替えまたは表示を生じさせる傾向がある。従来配置のこれらの欠点を考慮して、本発明は低コストかつ簡単プロセスの利点を有する従来技術より優れた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、交互に第１画像層上に形成される複数の位相遅延パターンを備えるマイクロ構造フェーズ層５８の第２層、およびマイクロ構造フェーズ層５８上に形成され、かつ複数の遅延パターン間のスペースへ充填される第２透明層５６の第３層を含む、２Ｄ／３Ｄ画像切り替え型表示装置のパララックスバリアに使用される。

マイクロリターダフィルムの製造方法とステップを以下に記載する。最初に、マイクロ構造フェーズ層の不均質材料層を用意する。マイクロ構造フェーズ層（マイクロフェーズ薄膜層構造）を、光の通過により、位相変調が起こるように、光を当てた後、均質材料に変化させる。マイクロ構造フェーズ層の材料には、ポリビニルアセテート（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ナート（ＣＡＰ）がある。次に、マイクロ構造フェーズ層は、図５ａに示すように張力補助圧延（ラミネート）プロセスを介して、マイクロ構造フェーズ薄膜パターン５０を形成する。マイクロ構造フェーズ層のポリマ材料は張力補助圧延プロセスを利用して、深い凹凸パターンを備える総合マイクロ構造フェーズ薄膜を形成する。マイクロ構造フェーズ薄膜パターン５０は複数の溝（開口）部５２と溝部５２を越えて交互に配置される複数の位相遅延パターン５１を含む。複数の位相遅延パターン５１の間隔５５は約１５０〜３５０μ（μｍ）で、複数の位相遅延パターン５１の厚さ５３は約２５〜２００μである。

好適実施例で、溝（開口）部５２の幅は約７５〜１５０μ（μｍ）で、溝（開口）部５２の下の薄膜層の厚さ５４は約１０〜５０μである。

従って、第１均質材料層５６が図５ｂに示すようにマイクロ構造フェーズ薄膜パターン５０上に形成され、複数の位相遅延パターン５１の間の溝（開口）部５２へ充填される。第１均質材料層５６の材料は、コーティングプロセスにより作られる紫外線（ＵＶ）硬化ポリマまたは二液型硬化ポリマを含む。

最後に、マイクロ構造フェーズ薄膜パターン５０の裏面の表面改良または改質処理が、図５ｃに示すように実施される。一実施例で、表面改良または改質処理は、例えばエネルギの利用による熱処理であり、この熱処理には、焼鈍に限定されず、電子ビーム焼入れ、高周波焼入れ、高圧排出、プラズマ表面処理、レーザ照射（放射）がある。一実施例で、表面改良プロセスまたは改質処理は、マイクロ構造フェーズ薄膜パターン５０の裏面を照射する特定エネルギの光５７を利用する。それは、均質に粉砕されたこの種の構造のための改良プロセスを実施するために、エネルギを利用する。レーザ照射の照明強度と時間、およびレーザ光の波長は実際の用途または材料に依存する。マイクロ構造フェーズ薄膜パターン５０は、裏面上で厚さ５４より大きいその深さへ到達するため、プラズマ表面処理により処理することができる。材料は、表面改良プロセス後、均質材料へ変換される。溝深さを制御することにより、それは、溝部５２下のマイクロ構造フェーズ薄膜が完全に均質特性を有し、これにより第２均質材料層５９を形成するまで、底部まで完全に品質改良を行うことができ、少なくとも溝底部まで到達する。したがって、本発明のマイクロリターダフィルム構造が、図５ｄに示されるように完了する。第２均質材料層５９と第１均質材料層５６も光位相変化を起こさない均質材料であるが、マイクロ構造フェーズ層５８は光位相変化を起こす。第２均質材料層５９の厚さは、第１均質材料層５６のそれより薄い。

本発明のマイクロリターダフィルム構造は図５ｄに示され、それは２Ｄ／３Ｄ画像切り替え型表示装置のパララックスバリアを提供することができる。一実施例で、本発明のマイクロリターダフィルムは一般的なＬＣＤへ取り付けることができ、左目（Ｌ）と右目（Ｒ）の画像は光の偏光方向により分離することができる。本発明のマイクロリターダフィルムは、位相遅延部５８と非位相遅延部６０を含む。位相遅延部５８は、光を通過することで位相差を生成する非照射型マイクロ構造フェーズ薄膜を含む。非位相遅延部６０は、光を通過することで位相差が生成しないような均質材料である。例えば、２Ｄ／３Ｄ画像切り替え型表示装置は２層型液晶パネルを利用し、本発明のマイクロリターダフィルムは、２つのパネル間に挟まれる。一実施例で、本発明のマイクロリターダフィルムは位相遅延部（λ／２位相差、λは入射光の波長）及び特定パターンにより配置される非位相遅延部６０（０位相差）により構成される。切り替えパネルは、光を通過することで０度偏光と４５度偏光の間の変換を可能にする。０度偏光光が０位相遅延部６０を通過する場合、それはなお０偏光状態にとどまる。０度偏光光がλ／２位相遅延部５８を通過する場合、０度偏光入射光は９０度偏光状態へ変換される。ところで、もし光が０度偏光方向の偏光フィルムを通過すれば、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透明と黒の２つのパターンを示し、即ちパララックスバリア効果を生成する。切り替え型パネルから放射される４５度偏光光が０位相遅延部６０を通過する場合、なお４５度偏光方向にとどまる。ところで、λ／２位相遅延部５８を通過する場合、λ／２位相遅延部５８と平行な４５度偏光光の光軸のため、４５度偏光方向にとどまる。ところで、光が０度偏光方向を有する偏光フィルムを通過することでは透明と黒の２つのパターンを生成せず、従って、パララックスバリア効果を生成しない。本発明のマイクロリターダフィルムは、２Ｄ／３Ｄ切り替え効果を達成するため、切り替え型パネルと組み合わせることができる。

本発明のマイクロリターダフィルムは上記２Ｄ／３Ｄ画像切り替え型表示器（２層型液晶パネルを利用して）の配置に限定されず、他の２Ｄ／３Ｄ画像切り替え型表示パネルを適用することができる。

前記記載は本発明の好適実施例についてである。当業者により理解されるように、本発明の上記好適実施例は、本発明の限定のためではなく、本発明のためである。本発明は付属の特許請求の範囲の精神と範囲内に含まれる様々な修正と類似配置をカバーすることを意図し、その範囲はこの種の修正と類似構造を包含するように、最も広く解釈されるべきである。

５０：マイクロ構造フェーズ薄膜パターン
５１：位相遅延パターン
５２：溝部
５３：位相遅延パターンの厚さ
５４：薄膜層の厚さ
５５：位相遅延パターンの間隔
５６：第１均質材料層
５７：光
５８：マイクロ構造フェーズ層
５９：第２均質材料層
６０：非位相遅延部
１００：バックライトモジュール
１０１：表示パネル
１０３：レンチキュラーレンズ
１０３ａ：対応領域
１０３ｂ：対応領域
１１０：表示ピクセル
１１１：偏光膜
１１２：下部ガラス物質
１１３：液晶層
１１４：レンズ
１１５：上部ガラス層
１１６：切り替え型液晶層

Claims (5)

1. 第１均質層と；
   前記第１均質層上に形成される複数の位相遅延パターンを有するマイクロ構造フェーズ層と；及び
   前記マイクロ構造フェーズ層上に形成される第２均質層と；
   からなることを特徴とするマイクロリターダフィルム。
2. 前記第１均質層の材料と前記マイクロ構造フェーズ層の材料が同じである、請求項１に記載のマイクロリターダフィルム。
3. 前記第１均質層の前記厚さは約１０〜５０μである、請求項１に記載のマイクロリターダフィルム。
4. 前記第２均質材料層は紫外線（ＵＶ）硬化ポリマまたは二液型硬化ポリマを含み、前記マイクロ構造フェーズ層の材料はポリビニルアセテート、トリアセテートセルロース、ポリカーボネート、またはセルロースアセテートプロピオナートを含む、請求項１に記載のマイクロリターダフィルム。
5. 前記マイクロ構造フェーズ層の厚さは約２５〜２００μであり、前記複数の位相遅延パターンの間隔は約１５０〜３５０μであり、前記複数の位相遅延パターンは約７５〜１５５μである、請求項１に記載のマイクロリターダフィルム。