JP2012242518A - パターン位相差フィルムの作成方法、パターン位相差フィルム作成用の金型及びその作成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】パッシブ方式による３次元画像表示に適用するパターン位相差フィルムに関して、高品質なパターン位相差フィルムを容易かつ大量に作成することができるようにする。
【解決手段】転写用の金型１３に形成された凹凸形状を透明のシート材に転写して配向膜を形成し、パターン位相差フィルムを製造する。この前提において、直線状に延長する刃先によるバイト２３を母材２１に対して相対的に変位させながら、刃先を母材２１に衝突させることにより、母材２１の表面を切削して凹凸形状を形成する。
【選択図】図４

Description

本発明は、パッシブ方式による３次元画像表示に適用するパターン位相差フィルムの製造に関するものである。

フラットパネルディスプレイは、従来、２次元表示のものが主流であった。しかしながら、近年、３次元表示可能なフラットパネルディスプレイが注目を集めており、一部市販もされている。そして今後のフラットパネルディスプレイは３次元表示可能であることが当然に求められる傾向にあり、３次元表示可能なフラットパネルディスプレイの検討が幅広い分野において進められている。

フラットパネルディスプレイにおいて３次元表示をするには、通常、何らかの方式で右目用の映像と、左目用の映像とを、それぞれ選択的に視聴者の右目及び左目に提供することが必要である。右目用の映像と左目用の映像とを選択的に提供する方法としては、例えば、パッシブ方式が知られている。このパッシブ方式の３次元表示方式について図を参照しながら説明する。図７は、液晶表示パネルを使用したパッシブ方式の３次元表示の一例を示す概略図である。この図７の例では、垂直方向に連続する液晶表示パネルの画素を、順次交互に、右目用及び左目用に割り当て、それぞれ右目用及び左目用の画像データで駆動し、これにより右目用の映像と左目用の映像とを同時に表示する。また液晶表示パネルのパネル面にパターン位相差フィルムを配置し、右目用及び左目用の画素からの直線偏光による出射光を、右目用及び左目用で方向の異なる円偏光に変換する。これによりパッシブ方式では、対応する偏光フィルタを備えてなるめがねを装着して、右目用の映像と左目用の映像とをそれぞれ選択的に視聴者の右目及び左目に提供する。

このパッシブ方式は、応答速度の低い液晶表示装置でも適用することができ、さらにパターン位相差フィルムと円偏光メガネとを用いた簡易な構成で３次元表示することができる。このようなことから、パッシブ方式の液晶表示装置は今後の３次元表示装置の中心的存在となるものとして非常に注目されている。

ところでパッシブ方式に係るパターン位相差フィルムは、画素の割り当てに対応して透過光に位相差を与えるパターン状の位相差層が必要である。このパターン位相差フィルムは、まだ広く研究、開発が行われておらず、標準的な技術としても確立されているものがないのが現状である。

このパターン位相差フィルムに関して、特許文献１には、配向規制力を制御した光配向膜をガラス基板上に形成し、この光配向膜により液晶の配列をパターニングする作成方法が開示されている。しかしながらこの特許文献１に開示の方法は、ガラス基板を使用することが必要であることから、パターン位相差フィルムが高価になり、大面積のものを大量生産し難い問題がある。

またパターン位相差フィルムに関して、特許文献２には、レーザーの照射によりロール版の周囲に微細な凹凸形状を形成し、この凹凸形状を転写してパターン状に配向規制力を制御した光配向膜を作成する方法が開示されている。この特許文献２に開示の方法では、レーザーの走査によりロール版の全周に漏れ無くレーザーを照射することが必要である。従ってロール版の作成に時間を要する問題がある。また高価なレーザー加工装置を使用しなければならない問題もある。

特開２００５−４９８６５号公報 特開２０１０−１５２２９６号公報

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、パッシブ方式による３次元画像表示に適用するパターン位相差フィルムに関して、容易かつ大量に作成することができるパターン位相差フィルムの作成方法、パターン位相差フィルム作成用の金型及びその作成方法を提供することを目的とする。

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究を重ね、母材の表面に沿ってバイトを変位させながら、母材への衝突を繰り返して母材を切削し、配向膜の作成に供する凹凸形状を作成する、との着想に至り、本発明を完成するに至った。

具体的には、本発明では、以下のようなものを提供する。

（１） 転写用金型に形成された凹凸形状を透明のシート材に転写して配向膜を形成するパターン位相差フィルムの作成方法において、直線状に延長する刃先によるバイトを、前記転写用金型の母材の表面に沿って相対的に変位させながら、前記刃先を前記母材に繰り返し衝突させることにより、前記母材の表面を切削して前記凹凸形状を形成する、ことを特徴とするパターン位相差フィルムの作成方法を提供する。

（２） 前記パターン位相差フィルムは、右目用の透過光に、対応する位相差を与える右目用の領域と、左目用の透過光に、対応する位相差を与える左目用の領域とが、それぞれ帯状に順次交互に形成され、前記パターン位相差フィルムの作成方法は、前記右目用の領域に対応する領域と前記左目用の領域に対応する領域とで、前記刃先の延長方向を９０度異ならせて、前記右目用の領域及び前記左目用の領域の幅で、前記母材の表面を切削することを特徴とする（１）に記載のパターン位相差フィルムの作成方法。

（３） 前記母材が円筒又は円柱形状であり、前記母材を回転させることにより、前記バイトを前記母材の表面に沿って相対的に変位させることを特徴とする（１）又は（２）に記載のパターン位相差フィルムの作成方法。

（４） 表面に形成された凹凸形状の透明シート材への転写によりパターン位相差フィルムの配向膜を作成するパターン位相差フィルム作成用の金型であって、直線状に延長する刃先によるバイトを、前記金型の母材の表面に沿って相対的に変位させながら、前記刃先を前記母材に繰り返し衝突させることにより、前記母材の表面を切削して前記凹凸形状が形成されたことを特徴するパターン位相差フィルム作成用の金型。

（５） 前記母材が円筒又は円柱形状であり、前記母材を回転させることにより、前記バイトを前記母材の表面に沿って相対的に変位させることを特徴とする（４）に記載のパターン位相差フィルム作成用の金型。

（６） 表面に形成された凹凸形状の透明シート材への転写によりパターン位相差フィルムの配向膜の作成に供するパターン位相差フィルム作成用の金型の作成方法であって、直線状に延長する刃先によるバイトを、前記金型の母材の表面に沿って相対的に変位させながら、前記刃先を前記母材に繰り返し衝突させることにより、前記母材の表面を切削して前記凹凸形状を形成することを特徴するパターン位相差フィルム作成用の金型の作成方法。

（７） 前記母材が円筒又は円柱形状であり、前記母材を回転させることにより、前記バイトを前記母材の表面に沿って相対的に変位させることを特徴とする（６）に記載のパターン位相差フィルム作成用の金型の作成方法。

本発明によれば、ロール版の作成に適用することも可能であって、かつ高価な装置を使用しなくても、短時間で転写用の金型を作成することができる。従ってパッシブ方式による３次元画像表示に適用するパターン位相差フィルムに関して、容易かつ大量に作成することができる。

本発明の第１の実施形態に係るパターン位相差フィルムを示す図である。 図１のパターン位相差フィルムの製造装置を示す図である。 図２の製造装置におけるロール版を示す図である。 図３のロール版の説明に供する図である。 バイトの形状を示す図である。 ロール版の表面形状の説明に供する図である。 パッシブ方式による３次元画像表示の説明に供する図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。

〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係るパターン位相差フィルムを示す図である。パターン位相差フィルム１は、透明シート材による基材２に配向膜３、位相差層４が順次作成される。パターン位相差フィルム１は、位相差層４が液晶材料により形成され、この液晶材料の配向を配向膜３の配向規制力によりパターニングする。なおこの液晶分子の配向を図１では細長い楕円により示す。このパターニングにより、パターン位相差フィルム１は、液晶表示パネルにおける画素の割り当てに対応して、一定の幅により、右目用の領域Ａと、左目用の領域Ｂとが順次交互に帯状に形成され、右目用及び左目用の画素からの出射光にそれぞれ対応する位相差を与える。

パターン位相差フィルム１は、基材２の表面に紫外線硬化樹脂５が塗布された後、この紫外線硬化樹脂５の表面に微細な凹凸形状が形成され、これにより紫外線硬化樹脂を介して基材２の表面に凹凸形状が形成される。パターン位相差フィルム１は、この紫外線硬化樹脂５の表面の凹凸形状により配向膜３が形成される。この凹凸形状は、一方向に延長する多数のすじによるすじ状模様により形成され、各すじの延長方向が、配向膜３近傍における液晶材料の配向方向と一致する一方向に設定される。従ってこの紫外線硬化樹脂５の表面に形成される凹凸形状は、このすじの延長方向が、右目用及び左目用の領域Ａ及びＢで、９０度異なる方向となるように、かつ各領域の延長方向に対して４５度傾くように形成される。なおこの各領域の延長方向に対する傾きにあっては、基材２のリタデーションが無視できない程度に大きい場合には、リタデーション値に応じて、適宜、増減される。

図２は、このパターン位相差フィルム１の製造装置を示す略線図である。この製造装置１０は、基材２がロールにより提供され、この基材２を供給リール１１から供給する。製造装置１０は、ダイ１２によりこの基材２に紫外線硬化樹脂を塗布する。この製造装置１０において、ロール版１３は、パターン位相差フィルム１の配向膜３に係る凹凸形状が周囲に形成された円筒形状の金型である。製造装置１０は、紫外線硬化樹脂が塗布されてなる基材２を加圧ローラ１４によりロール版１３に押圧し、紫外線照射装置１５による紫外線の照射により紫外線硬化樹脂を硬化させる。これにより製造装置１０は、ロール版１３に形成された凹凸形状を基材２に転写する。その後、剥離ローラ１６によりロール版１３から基材２を剥離し、ダイ１９により液晶材料を塗布する。またその後、紫外線照射装置１７による紫外線の照射により液晶材料を硬化させた後、巻き取りリール１８に巻き取る。パターン位相差フィルム１は、この巻取りリール１８に巻き取ったシート材に、必要に応じて粘着層、反射防止層等を形成した後、所望の大きさに切断して作成される。これによりパターン位相差フィルム１では、このロール版１３を用いた凹凸形状の転写により、ロール形状により提供される基材２を連続して処理して、簡易な製造工程で効率良く作成される。

図３は、ロール版１３を示す斜視図である。ロール版１３は、中心軸方向に、パターン位相差フィルム１の右目用の領域Ａ及び左目用の領域Ｂにそれぞれ対応するリング状の領域ＷＡ、ＷＢが順次交互に形成される。また各領域ＷＡ、ＷＢには、それぞれ対応する凹凸形状が形成される。

図４は、このロール版１３の製造工程の説明に供する図である。ロール版１３は、周囲を研磨した銅による円筒形状のベース材に、ニッケルめっきを片肉０．１ｍｍから０．３ｍｍ施して母材２１が形成される。なおニッケルめっきにリンを含有させると切削に適しためっき層となる。また、凹凸形状を作成した後に、熱処理による後処理を適用して、表面の硬度を向上させるようにしても良い。またニッケルに代えてアルミ、銅、クロム、チタン等を適用してもよい。

この製造工程は、この母材２１を製造装置にセットして回転させながら、アクチュエータ２２によりバイト２３を母材２１の周囲に繰り返し衝突させる。ここでバイト２３は、
図５（Ａ）〜（Ｃ）における３面図により示すような形状のダイヤモンドを使用する。なお側面図においては破線により示すように、すくい面を斜めに傾けて、刃先を尖らせるようにしてもよい。バイト２３は、製造装置にセットした状態で母材２１に投影される刃先の長さが、各領域ＷＡ、ＷＢの幅に対応する長さとなるように設定される。

この製造工程では、母材２１の中心軸に対してこの刃先の延長方向が４５度の角度をなすように、バイト２３が傾いてセットされ、矢印Ｃにより示すように、母材２１を回転させながら、矢印Ｄにより示すように、バイト２３を前後させて刃先を母材２１に繰り返し衝突させ、これにより凹凸形状を母材２１に形成する。ここでこの製造工程は、母材２１の軸方向については、バイト２３を一定の箇所に保持した状態で、所定周回だけ母材２１を回転させながらバイト２３を繰り返し衝突させ、これにより領域ＷＡ又はＷＢの凹凸形状を１周分作成する。また領域ＷＡ又はＷＢの凹凸形状を１周分作成すると、続いて矢印Ｅにより示すように、バイト２３を軸方向に移動させ、隣接する領域の分だけ間を空けて、続く同種の領域の加工を開始する。この連続した処理の繰り返しにより、この製造工程では、２つの領域ＷＡ及びＷＢのうちの１方の領域の凹凸形状を全て母材２１に形成する。また続いてバイト２３の向きを９０度傾け、残りの領域の凹凸形状を母材２１に作成し、ロール版１３を形成する。

なおこのようなバイト２３の駆動に供するアクチュエータ２２は、例えば超音波振動子、ボイスコイルモータ等を適用することができる。

図６は、このようにしてバイト２３を衝突させて作成されるロール版１３の表面形状を示す断面図である。この実施形態のように母材２１を回転させながら、バイト２３の刃先を繰り返し衝突させる場合、母材２１の表面に対してバイト２３の刃先は、相対的に円又は楕円の軌跡を描き、母材２１の表面を切削することになる。その結果、この図６に示すように、表面には断面形状が円弧形状による微細な溝が繰り返し形成され、この微細な溝の繰り返しがすじ状の模様として見て取られることになる。種々に実験した結果によれば、この溝は、ピッチＰを１０μｍ以下とし、深さＤを０．１μｍ以下として実用上充分に配向膜３の配向膜規制力を確保することができる。

この実施形態によれば、ロール版の凹凸形状を転写して配向膜を形成する構成において、母材の表面に沿って、母材に対するバイトの位置を変位させながら、母材の表面にバイトを衝突させて配向膜に係る凹凸形状を形成することにより、簡易かつ効率良くロール版に凹凸形状を作成することができる。従ってパッシブ方式による３次元画像表示に適用するパターン位相差フィルムに関して、容易かつ大量に作成することができる。

より具体的に、パターン位相差フィルムの右目用の領域と左目用の領域とに対応する各領域において、刃先の延長方法を９０度異ならせて母材を切削することにより、この母材を使用して右目用及び左目用の透過光に対応する位相差を与えることができる。

また円筒形状による母材を適用して、この母材を回転させながら、バイトを前後させて切削することにより、簡易な構成によりロール版を作成することができ、これにより高品質なパターン位相差フィルムを容易かつ大量に作成することができる。

〔他の実施形態〕
以上、本発明の実施に好適な具体的な構成を詳述したが、本発明は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上述の実施形態の構成を種々に変更することができる。

すなわち上述の実施形態では、１方の領域の凹凸形状を全て作成した後、バイトの傾きを切り換えて、残りの領域の全ての凹凸形状を作成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、それぞれ領域ＷＡ及びＷＢに対応する傾きのバイトを配置し、２種類の領域ＷＡ、ＷＢの凹凸形状を同時並列的に作成しても良い。またバイトを４５度傾ける代わりに、刃先が４５度傾いたバイトを使用しても良い。また各領域にそれぞれ複数のバイトを割り当てるようにして、同時に多数の領域を加工するようにしても良い。

また上述の実施形態では、円筒形状による母材を加工してロール版を作成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、円柱形状による母材を加工してロール版を作成しても良い。

また上述の実施形態では、ロール版の外周に、リング状に、右目用の領域に係る凹凸形状の領域、左目用の領域に係る凹凸形状の領域を順次作成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、これと直交する方向である軸方向に延長するように、各凹凸形状の領域を形成するようにしても良い。なおこの場合、母材を軸方向に移動しながらバイトを母材に衝突させてもよく、バイトを軸方向に移動させながらバイトを母材に衝突させても良い。

また上述の実施形態では、ロール版を使用して連続して凹凸形状を転写する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、平板を使用する場合にも広く適用することができる。すなわちこの場合、平板に係る母材を所定方向に移動させながら、この母材の表面にバイトを衝突させて、又はバイトを母材の表面に沿って移動させながら、この母材の表面にバイトを衝突させて、右目用の領域又は左目用の領域に係る凹凸形状の領域を帯状に作成することができる。従ってこの場合、パターン位相差フィルムの作成に供する金型を平板により作成することができる。

また上述の実施形態では、各領域の幅に対応する長さに、バイトの刃先の長さを設定する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、より刃先の長さの短いバイトを使用しても良い。なおこの場合、刃先の長さが短い分だけ、バイトをシフトさせ、各凹凸形状の領域を繰り返し切削することになり、金型の作成に時間を要することになる。しかしながらこの場合、バイトの種類を増大させることなく、種々の仕様のパターン位相差フィルムの作成に対応することができる。

また上述の実施形態では、液晶表示パネルの使用を前提としたパターン位相差フィルムを作成する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、有機ＥＬパネル、プラズマディスプレイパネルの使用を前提に、偏光フィルタを一体に設ける場合等にも広く適用することができる。

１ パターン位相差フィルム
２ 基材
３ 配向膜
４ 位相差層
５ 紫外線硬化樹脂
１０ 製造装置
１１ 供給リール
１２、１９ ダイ
１３ ロール版
１４ 加圧ローラ
１５、１７ 紫外線照射装置
１６ 剥離ローラ
１８ 巻き取りリール
２１ 母材
２２ アクチュエータ
２３ バイト

Claims (7)

1. 転写用版に形成された凹凸形状を透明のシート材に転写して配向膜を形成するパターン位相差フィルムの作成方法において、
   直線状に延長する刃先によるバイトを、前記転写用金型の母材の表面に沿って相対的に変位させながら、前記刃先を前記母材に繰り返し衝突させることにより、前記母材の表面を切削して前記凹凸形状を形成する
   ことを特徴とするパターン位相差フィルムの作成方法。
2. 前記パターン位相差フィルムは、
   右目用の透過光に、対応する位相差を与える右目用の領域と、左目用の透過光に、対応する位相差を与える左目用の領域とが、それぞれ帯状に順次交互に形成され、
   前記パターン位相差フィルムの作成方法は、
   前記右目用の領域に対応する領域と前記左目用の領域に対応する領域とで、前記刃先の延長方向を９０度異ならせて、前記右目用の領域及び前記左目用の領域の幅で、前記母材の表面を切削する
   ことを特徴とする請求項１に記載のパターン位相差フィルムの作成方法。
3. 前記母材が円筒又は円柱形状であり、
   前記母材を回転させることにより、前記バイトを前記母材の表面に沿って相対的に変位させる
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のパターン位相差フィルムの作成方法。
4. 表面に形成された凹凸形状の透明シート材への転写によりパターン位相差フィルムの配向膜を作成するパターン位相差フィルム作成用の金型であって、
   直線状に延長する刃先によるバイトを、前記金型の母材の表面に沿って相対的に変位させながら、前記刃先を前記母材に繰り返し衝突させることにより、前記母材の表面を切削して前記凹凸形状が形成された
   ことを特徴するパターン位相差フィルム作成用の金型。
5. 前記母材が円筒又は円柱形状であり、
   前記母材を回転させることにより、前記バイトを前記母材の表面に沿って相対的に変位させる
   ことを特徴とする請求項４に記載のパターン位相差フィルム作成用の金型。
6. 表面に形成された凹凸形状の透明シート材への転写によりパターン位相差フィルムの配向膜の作成に供するパターン位相差フィルム作成用の金型の作成方法であって、
   直線状に延長する刃先によるバイトを、前記金型の母材の表面に沿って相対的に変位させながら、前記刃先を前記母材に繰り返し衝突させることにより、前記母材の表面を切削して前記凹凸形状を形成する
   ことを特徴するパターン位相差フィルム作成用の金型の作成方法。
7. 前記母材が円筒又は円柱形状であり、
   前記母材を回転させることにより、前記バイトを前記母材の表面に沿って相対的に変位させる
   ことを特徴とする請求項６に記載のパターン位相差フィルム作成用の金型の作成方法。

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