JP2012517024A - 立体映像表示装置用光学フィルタの製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、単一の連続的な光配向工程で微小領域によって異なる配向方向を有する配向膜を形成する立体映像表示装置用光学フィルタの製造方法に関する。本発明によれば、基板上に高分子膜を形成する段階と、前記高分子膜の上部には、異なる偏光された光が選択的に通過するように光透過領域及び光遮断領域が上下及び左右に互い違いに交互に配置されたパターンマスクを、そして前記パターンマスクの上部には各々異なる偏光を透過させる区別される２つの領域を有する偏光板を位置させ、前記偏光板の上部から前記高分子膜に紫外線を照射し、前記高分子膜の微小領域で異なる配向方向を有する配向膜を形成する光配向段階と、前記配向膜上に位相遅延層を形成する段階と、を含む立体映像表示装置用光学フィルタの製造方法が提供される。本発明の立体映像表示装置用光学フィルタの製造方法によれば、一枚のパターンマスク及び単一の連続的な光照射工程で高分子膜の微小領域に異なる配向性が付与されるので、高分子膜に対する微小領域で異なる光配向方向を有する配向膜形成工程が単純化される。これにより、立体映像表示装置用光学フィルタ製造の工程収率及び生産性が向上する。
【選択図】図１

Description

本発明は、立体映像表示装置用光学フィルタの製造方法に関し、より詳細には、単一の光配向工程で微小領域によって異なる配向方向を有する配向膜を形成する立体映像表示装置用光学フィルタの製造方法に関する。

３次元の立体映像ディスプレイ技術は、３次元空間上に物体が実際に存在することのように見えるように３Ｄ立体映像を表示する技術である。３次元立体映像表示技術は、平面的な視覚情報の水準を高める新しい概念の実感映像技術であって、次世代ディスプレイを主導することが期待されている。

立体感は、両目に認知される物体の異なる左・右側の映像が脳で合成される過程を通じて認識される。すなわち、両目が約６５ｍｍ間隔をもって離れて位置するので、お互いに少し異なる２つの方向の映像を見るようになり、この際、発生する両眼視差によって立体感を認識するようになる。

立体映像表示装置では、このような効果を利用して立体映像を表示するために左右両眼に各々異なる映像、すなわちステレオスコピック映像（３次元映像）をディスプレイする方法が使用される。このようなステレオスコピック映像は、ディスプレイ方法によってめがねをかける方法と、めがねをかけない方法がある。めがねをかけずに３次元立体映像を見る方法としては、ディスプレイパネル前面または後面に規則的に配列されたバリア（ｂａｒｒｉｅｒ）が付着された構造の光学的遮蔽膜を通じて両眼視差を具現するパララックスバリア（Ｐａｒａｌｌａｘ Ｂａｒｒｉｅｒ）方式と、小さくて且つ規則的なレンチキュラーレンズ（Ｌｅｎｔｉｃｕｌａｒ Ｌｅｎｓ）と呼ばれる半円筒状のレンズを使用して両眼視差を具現するレンチキュラーレンズ（Ｌｅｎｔｉｃｕｌａｒ Ｌｅｎｓ）方式がある。これらの方式は、めがねをかけないという長所があるが、一般的に有効視野が極めて狭く、一人しか利用することができないか、あるいは二次元映像から３次元映像への転換が自由でないという短所がある。

めがねをかける方式は、大きく、シャッターめがね方式と偏光めがね方式とに分けられる。シャッターめがね方式は、スクリーン上に表示される左眼画像及び右眼画像がシャッターめがねにより、各目に交互に透過されるようにする。観覧者は、このようにスクリーン上に交互に現われる左眼画像及び右眼画像をシャッターめがねを利用して各々分離して認識し、脳で２つの異なる画像を合成することによって、立体感を感じるようになる。しかし、シャッターめがね方式の立体表示装置は、シャッターめがねを使用するため、費用が上昇するだけでなく、シャッターめがねの駆動時に発生する電磁波に直接露出されるという短所がある。

他のめがね方式である偏光めがね方式は、画像表示装置にパターン化された偏光板が装着されている方式であって、異なる偏光特性を有する左眼画像と右眼画像が偏光めがねを通じて透視されることによって、立体感を感じるようになる。偏光めがね方式は、めがねをかけなければならないという短所があるが、一般的に他の方式に比べて視野角の制約が少なく、製作が容易であるという長所を有する。

偏光めがね方式用立体画像表示装置は、表示装置の画面表示部の前面に光学フィルム（光学フィルタ）が追加されることができる。従来、偏光めがね方式用立体画像表示装置に使用される光学フィルムとして、右眼用映像表示部及び左眼用映像表示部が交互に配置された光学フィルムは、米国特許第５，３２７，２８５号に開示されているように、ＴＡＣ（ｔｒｉａｃｅｔｙｌ ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ）フィルムとヨード処理した延伸ＰＶＡ（ｐｏｌｙ ｖｉｎｙｌ ａｌｃｏｈｏｌ）フィルムを積層した偏光フィルムにフォトレジストを被覆し、所定の部分を露光した後、水酸化カリウム溶液で処理し、一定の部分の位相差遅延機能を消失させる方法で製造される。一方、大韓民国特許出願２０００−８７１８６号には、透明基板上に位相遅延性物質をコーティングし、マスクを通じて上記位相遅延性物質を光に部分的に露出させることによって、キラル特性が変調された部分と元の特性が維持される部分が交互に配列された光学フィルタ（光学フィルム）を形成する立体映像表示装置の製造方法が提示されている。

しかし、米国特許５，３２７，２８５号の製造方法は、化学的エッチングによる複雑な製造段階、これによる高い製造費用及び低い生産性が問題となる。大韓民国特許出願２０００−００８７１８６号の偏光フィルタ製造方法では、遅延性物質のキラル特性を光の強さを用いて調節することが実質的に難しいため、収率が低く、温度による不安定性など実用化に多い問題点がある。

したがって、優れた工程効率及び生産性で立体映像表示装置用光学フィルタを製造することができる方法が要求される。

これより、本発明は、前述のような従来技術の問題点を解決するためになされたもので、製造工程を単純化することによって、生産性及び工程効率を改善した立体映像表示装置用光学フィルタの製造方法を提供する。

本発明は、単一の連続的な光配向工程で微小領域によって異なる配向方向を有する配向膜を形成する立体映像表示装置用光学フィルタの製造方法を提供する。

本発明による立体映像表示装置用光学フィルタの製造方法は、
基板上に高分子膜を形成する段階と、
前記高分子膜の上部には、互いに異なる偏光された光が選択的に通過するように光透過領域及び光遮断領域が上下及び左右に互い違いに交互に配置されたパターンマスクを、そして前記パターンマスクの上部には、各々異なる偏光を透過させる区別される２つの領域を有する偏光板を位置させ、前記偏光板の上部から前記高分子膜に紫外線を照射し、前記高分子膜の微小領域によって異なる配向方向を有する配向膜を形成する光配向段階と、
前記配向膜上に位相遅延層を形成する段階と、を含む。

本発明の立体映像表示装置用光学フィルタの製造方法によれば、互いに異なる偏光された光が選択的に通過するように光透過領域及び光遮断領域が上下及び左右に互い違いに交互に配置されたパターンマスク及び各々異なる偏光を透過させる区別される２つの領域を有する偏光板を使用することによって、１回の連続的な光照射による連続光配向工程で高分子膜の微小領域が交互に異なる配向に配向される。したがって、異なる配向方向を有する微小領域が交互に連続的に形成された配向膜が得られる。このように、異なる配向方向を有する微小領域が交互に連続的に形成された配向膜が単一の連続的な光配向工程で形成されるので、従来に比べて光配向工程及び光学フィルタの製造方法が簡略になる。これにより、立体映像表示装置用光学フィルタ製造の工程収率及び生産性が向上する。

本発明による光学フィルタの製造方法において光配向段階を示す図である。 本発明による光学フィルタの製造方法において光配向段階で使用されることができる２段のパターンを有するパターンマスクの一具現例を示す図である。 本発明による光学フィルタの製造方法において光配向段階で使用されることができる１段のパターンを有するパターンマスクの一具現例を示す図である。 図３の１段のパターンを有する、２枚のパターンマスクを一緒に使用する形態を示す図である。

本発明は、偏光めがね方式を利用した立体映像表示装置に使用される光学フィルタをさらに単純な工程で、そして優れた工程効率で製造することができる方法を提供するものであって、１回の連続的な光照射工程で高分子膜の微小領域に異なる配向を付与することを技術的特徴とする。

本発明による方法では、まず、基板上に高分子膜を形成し、１回の連続的な光配向工程で高分子膜の領域によって異なる偏光の光を照射することによって、高分子膜の微小領域によって異なる配向が交互に付与される。その後、領域によって異なる配向を有する高分子膜（配向膜）上に位相遅延層（液晶層）を形成し、光学フィルタを製造する。図１に本発明による光学フィルタの製造方法において高分子膜の微小領域によって異なる配向方向を有する高分子配向膜を形成する段階を示した。

基板としては、高分子配向膜に対する基板として、この技術分野において一般的に使用されるいずれの基板も使用されることができ、これに限定されるものではないが、例えば、トリアセチルセルロース、ポリエチレンテレフタレート、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリエチレン、ノルボルネン誘導体などのシクロオレフインポリマー、ポリビニルアルコール、ジアセチルセルロース基板またはガラス基板などを挙げることができる。

図１に示したように、基板１上に高分子膜２を形成する。高分子膜２は、光の照射によって配向が付与される高分子樹脂であって、高分子配向膜の形成時に一般的に使用されるいずれの樹脂で形成されることができる。これに限定されるものではないが、高分子膜は、例えば、ポリアミド、ポリイミド、ポリビニルアルコール、ポリアミック酸及びポリシンナマートよりなる群から選択された少なくとも１種の高分子樹脂で形成されることができる。

前記形成された高分子膜２に偏光された光を照射して配向を付与することによって、配向膜となるようにする。立体映像表示装置用光学フィルタは、互いに異なる偏光特性を有する画像を透視するために、高分子膜の所定領域によって異なる配向を有するように配向が付与されなければならない。したがって、本発明による方法では、領域によって異なる配向を有する配向膜となるように、光配向時に、高分子膜の領域によって異なる偏光が選択的に透過されることができるようにするパターンが形成されたマスクが使用される。具体的に、パターンマスクは、異なる偏光された光が選択的に通過するように光透過領域及び光遮断領域が上下及び左右に互い違いに交互に配置されたパターンマスクが使用される。パターンマスクは、マスクに形成されたパターンによって１枚のパターンマスクが使用されてもよく、２枚以上のパターンマスクが使用されてもよい。

図２は、本発明による方法で使用されることができるパターンマスクの例を示す。
図２のパターンマスクは、 第１段パターンと第２段パターンとを有する。 第１段パターンは、光透過領域と光遮断領域のパターンが左右に交互に互い違いに形成されている。第２段パターンは、第１段パターンの光透過領域の下方の部分には、光遮断領域が位置し、且つ第１段パターンの光遮断領域の下方の部分には、光透過領域が位置するように、第１段パターンの光透過領域及び光遮断領域と第２段パターンの光透過領域及び光遮断領域が上下に且つ交互に互い違いに形成されている。図２に示したパターンマスクのように、光透過領域及び光遮断領域が上下及び左右に互い違いに交互に配置されたパターンマスクは、一枚を使用することによって、図１に示したように、高分子膜の微小領域で異なる配向方向を有する配向膜を形成することができる。必要に応じて、図２に示した形態のパターンマスクを２枚以上使用してもよい。

また、図３に示したように、光透過領域と光遮断領域パターンが左右に交互に互い違いに形成された１段のパターンを有するパターンマスク２枚を、図２に示したパターンマスクのパターンのようなパターンとなるように一緒に使用し、高分子膜の微小領域で異なる配向方向を有する配向膜を形成することができる。図３に示したパターンマスクを２枚使用するように配列された状態を図４に示した。すなわち、図４に示したように、図３のパターンマスクは、光透過領域と光遮断領域が上下に交互に互い違いに位置させて使用することができる。必要に応じて、図３に示した形態のパターンマスクを３枚以上使用してもよい。

これに限定されるものではないが、例えば、図１に示したように、高分子膜２の上部に図２のようなパターンを有するパターンマスク３または図３のようなパターンを有するパターンマスク3を２枚を図４のような形態で位置させ、パターンマスク３の上部に各々異なる偏光を透過させる２つの領域を有するＵＶ偏光板４をフィルム進行方向に対して並列に位置させる。その後、高分子膜を図１のフィルム進行方向に移送しながら、前記ＵＶ偏光板４の上部から前記ＵＶ偏光板及び前記パターンマスク３を通じて高分子膜２に紫外線を照射することによって、高分子膜の第１領域及び第２領域に異なる偏光された紫外線が選択的に照射され、これにより、異なる配向方向を有する一定領域が交互に配置された配向膜が得られる。より具体的には、図１に示されたように、異なる配向方向に高分子が配向された第１領域と第２領域が長さ方向に沿って交互に配置された配向膜が得られる。

その後、前記配向膜上に位相遅延層を形成する。位相遅延層は、光架橋性液晶、より具体的には、ネマティック液晶をコーティングし架橋させて形成することができる。ネマティック液晶は、重合可能な反応性液晶モノマーであって、光により周辺の液晶モノマーと重合され、液晶ポリマーを形成する。ネマティック液晶としては、この技術分野において位相遅延層の形成に使用されるものとして一般的に知られている、いずれの種類のネマティック液晶が使用されることができ、光反応により重合可能なアクリレート基を有する物質を１種以上使用することが好ましい。アクリレート基を有する液晶材料としては、シアノビフェニル（ｃｙａｎｏ ｂｉｐｈｅｎｙｌ）系、シアノフェニルシクロヘキサン（ｃｙａｎｏ ｐｈｅｎｙｌ ｃｙｃｌｏｈｅｘａｎｅ）系、シアノフェニルエステル（ｃｙａｎｏｐｈｅｎｙｌｅｓｔｅｒ）系、安息香酸フェニルエステル系、フェニルピリミジン系のアクリレイト及びこれらの混合物のように室温または高温でネマティック（ｎｅｍａｔｉｃ）相を示す低分子液晶を挙げることができる。

前記光架橋性液晶は、配向膜上に等方性物質状態でコーティングされた後、その後、乾燥及び硬化などの過程で重合反応により液晶に相転移され、特定方向（ＵＶ偏光方向の吸収軸方向）に配向され、配向方向が固定される。すなわち、上記のように、微小領域別に異なる配向方向を有する配向膜上に光学的異方性を有するネマティック液晶の光軸が領域別に異なるように配向され、微小領域を通過した光の偏光方向が異なるように調節される。さらに、後続工程で前記位相遅延層に他の層を積層しても、液晶の配向が変わらないという長所を有する。

前記位相遅延層の形成時に、適切な位相遅延値を有するように光架橋性液晶のコーティング厚さを調節することができる。一方、位相遅延層は、線偏光に切り替えるためには１／２波長、そして円偏光に切り替えるためには１／４波長の位相差値を有するように形成されることができる。

前記本発明による方法で製造された光学フィルタは、偏光めがね方式による立体映像表示技術において偏光めがね方式の表示装置に使用される。

前記本発明による光学フィルタの製造方法において特定のマスク及び各々異なる偏光を透過させる２つの領域を有する偏光板を使用することによって、異なる配向方向を有する微細領域（具体的には、第１領域及び第２領域）が交互に配置された配向膜で形成することを除いた他の事項、例えば、基材、高分子膜、液晶の種類、高分子膜や位相遅延層の形成に使用される材料、その形成方法、及び高分子膜や位相遅延層の厚さなどは、この技術分野において一般的なものであって、所望の光学的特性を示すことができるように適宜選択して適用されることができ、本発明がこれに限定されるものではない。

（実施例）
以下、実施例により本発明を説明する。下記実施例は、本発明の一具現例であって、本発明の理解を助けるためのものであり、本発明にこれらに限定されるものではない。

図１に示したように、厚さが８０μｍ（マイクロメータ）のトリアセチルセルロース基板１の上部に、乾燥厚さが１０００Å（オングストローム）であるポリシンナマート高分子膜２を形成した。

前記ポリシンナマート高分子膜２は、高分子膜形成溶液をロールコーティング方法で前記厚さ８０μｍ（マイクロメータ）のトリアセチルセルロース基板１上に、乾燥塗膜の厚さが１０００Å（オングストローム）となるようにコーティングし、８０℃（度）オブンで２分間加熱し、コーティング膜内部の溶媒を除去して形成した。この際、高分子膜形成溶液としては、下記化学式１のシンナマート基を有するポリノルボルネン（重量平均分子量、Ｍｗ＝１５０，０００）とアクリレート単量体の混合物を光開始剤（Ｉｇａｃｕｒｅ ９０７）と混合した後、これをシクロヘキサノン溶媒にポリノルボルネンの固形分濃度が２ｗｔ％（重量パーセント）となるように溶解させた溶液を使用した。一方、前記ポリノルボルネン：アクリレート単量体：光開始剤は、２：１：０．２５重量比で混合した。前記溶媒としては、シクロヘキサノン溶媒の代わりに、シクロペンタノン溶媒を使用してもよい。

その後、ポリシンナマート高分子膜２の上部に図２に示したパターンマスクのように、光透過領域の幅が５００μｍ（マイクロメータ）の光透過領域及び光遮断領域パターンが上下及び左右に互い違いに交互に配置されたパターンマスク３（１００ｍｍ（ミリメートル）ｘ１００ｍｍ（ミリメートル））を位置させた。

パターンマスク３において光透過領域の幅は、製造された光学フィルタが使用される表示装置のピクセル間隔とマッチしなければならない。これに限定されるものではないが、例えば、モニターの場合には、略３００μｍ（マイクロメータ）間隔となり、テレビの場合、約４５０μｍ（マイクロメータ）間隔となるようにすることができる。マスクパターンにおいて光透過領域の長さは、特に限定されず、この技術分野の技術者は、配向に必要な光量及び光配向時の工程上の便宜性などを考慮して適宜調節することができる。

その後、図１に示したように、前記パターンマスク３の上部に各々異なる偏光を透過させる２つの領域を有するＵＶ偏光板４をフィルム進行方向に対して並列に位置させた。その後、前記ＵＶ偏光板４の上部から強さが３００ｍＷ／ｃｍ^２（ミリワット／二乗センチメートル）の紫外線を３０秒間、基板を３ｍ／ｍｉｎ（メートル／分）の速度で図１のフィルム進行方向に移動させながら連続的に照射し、図１に示したように、ポリシンナマート高分子膜２の所定領域によって高分子が異なる方向に配向された第１配向領域と第２配向領域が高分子膜の長さ方向に沿って交互に配置された配向膜を得た。

前記配向膜上に、液晶物質としてＢＡＳＦ社のＬＣ２４２^ＴＭを約１μｍ（マイクロメータ）の乾燥厚さとなるように塗布し、強さが３００ｍＷ／ ｃｍ^２（ミリワット／二乗センチメートル）の紫外線を１０秒間照射し、液晶を硬化させて位相遅延層を形成した。液晶物質としてマーク社のＲＭ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ Ｍｅｓｏｇｅｎ）系の物質を使用してもよい。前記位相遅延層は、微小領域によって異なる配向方向に高分子が配向された配向膜上に形成されるので、微小領域において光学的異方性物質の光軸が微小領域別に異なるように配向され、これにより、立体映像表示装置用光学フィルタが得られた。

前記本発明による方法で製造された液晶の光軸が微小領域別に異なるように配向及び固定された光学フィルタを通過した光は、光学フィルタ通過領域によって光の偏光方向が異なるように調節される。したがって、このような偏光フィルタを通じて放出される異なる偏光特性を有する左眼画像及び右眼画像が偏光めがねを通じて透視されることによって、偏光めがね方式で立体感を認識するようになる。

Claims (6)

1. 基板上に高分子膜を形成する段階;
   異なった偏光が施された光が選択的に通過するように、光透過領域及び光遮断領域が一つの方向及び当該一つの方向に垂直な方向において交互に現れるように配置されたパターンマスクを前記高分子膜の上部に配置し、前記パターンマスクの上部に、各々異なる偏光を透過させる２つの区別された領域を有する偏光板を配置し、前記偏光板の上部から前記高分子膜に紫外線を照射し、前記高分子膜の微小領域によって異なる配向方向を有する配向膜を形成する光配向段階；及び
   前記配向膜上に位相遅延層を形成する段階を含む立体映像表示装置用光学フィルタの製造方法。
2. 前記パターンマスクは、光透過領域と光遮断領域のパターンが前記一つの方向において交互に現れるように形成された第１段パターン；及び前記第１段パターンの光透過領域と前記垂直な方向において隣り合う部分には光遮断領域が配置され、前記第１段パターンの光遮断領域と隣り合う部分には光透過領域が配置されるように光透過領域と光遮断領域が形成された第２段パターンを有する、請求項１に記載の立体映像表示装置用光学フィルタの製造方法。
3. 前記パターンマスクは、光透過領域と光遮断領域のパターンが前記一つの方向において交互に現れるように形成されたパターンを有する２枚のパターンマスクを、前記２枚のパターンマスクの各々の光透過領域と光遮断領域とが前記一つの方向に垂直な方向において交互に現れるように配置して使用する、請求項１に記載の立体映像表示装置用光学フィルタの製造方法。
4. 前記高分子膜は、ポリアミド、ポリイミド、ポリビニルアルコール、ポリアミック酸、ポリシンナマートよりなる群から選択された少なくとも１種で形成される、請求項１に記載の立体映像表示装置用光学フィルタの製造方法。
5. 前記位相遅延層は、ネマティック液晶で形成される、請求項１に記載の立体映像表示装置用光学フィルタの製造方法。
6. 前記位相遅延層は、１／２波長あるいは１／４波長の位相差値を有するように形成される、請求項１に記載の立体映像表示装置用光学フィルタの製造方法。

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