JP2014010358A - パターン位相差フィルムの製造装置及び製造方法 - 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、高い精度により簡易かつ大量に作製することができるパターン位相差フィルムの製造装置及び製造方法を提供する。
【解決手段】本発明の製造装置１は、位相差層形成用組成物１３’を乾燥する乾燥部７２の内部又は出口以降に設けられ、位相差層１３との配向状態を撮影する撮影部９１と、該撮影が行われたことに応じて、撮影部９１による撮影結果から、第１配向領域上の第１位相差領域１３Ａと、第２配向領域上の第２位相差領域１３Ｂとの、幅方向の相対的位置関係を計測するパターン計測部９２と、パターンの計測が行われたことに応じて、パターン計測部による計測結果に基づいて、第１マスク２１と第２マスク２２の幅方向の相対的位置関係を調整するマスク幅方向調整部９３とを備える。
【選択図】図１

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装置及び製造方法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９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９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ンニングする作製方法が開示されている。しかしながら、この特許文献１に開示の方法では、１回目の紫外線照射時のみにマスク（石英ガラス上に任意にクロムパターニングされているマスク）を用い、２回目の紫外線照射時にはマスクが用いられていない。この場合、マスクの位置の調整が比較的容易であるという利点を有するが、１回目の紫外線が照射された第１領域において再び２回目の紫外線が照射されることになるため、該第１領域における光配向膜の配向が解除され得る。そこで、所望のパターン化位相差フィルムを得るため、２回目の紫外線照射量を１回目の紫外線照射量よりも小さくしなければならず、配向領域ごとに配向制御力の程度が異なり得る。

２回目の紫外線照射量を１回目の紫外線照射量と同じにするため、２回目の紫外線照射時においてもパターニングされているマスクを用い、上記第１領域の間にパターニングされた第２領域が形成されるようにすることも考えられる。しかしながら、この場合、１回目のマスクと２回目のマスクのいずれもがパターニングされているため、マスクの位置を厳密に調整しないと第１領域と第２領域とが重なってしまう。そのため、パターン位相差フィルムの製造を開始する前の下準備に多大な時間を要する。

また、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製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製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、高い精度により簡易かつ大量に作製することができるパターン位相差フィルムの製造装置及び製造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、光配向膜形成後の透明フィルム基材を流れ方向に連続又は不連続に移動して、流れ方向に沿ったストライプ状の第１マスクを介して第１偏光を露光してストライプ状の第１配向領域を形成する第１露光手段と、流れ方向に沿ったストライプ状の第２マスクを介して第１偏光とは異なる第２偏光を露光して、第１配向領域の間にストライプ状の第２配向領域を形成する第２露光手段とを備えるパターン位相差フィルム製造装置において、位相差層との配向状態を撮影する撮影手段を乾燥手段の内部又は出口以降に設け、この撮影の結果から、第１配向領域上の第１位相差領域と、第２配向領域上の第２位相差領域との、幅方向の相対的位置関係を計測するパターン計測手段と、この計測の結果に基づいて、第１マスクと第２マスクの前記幅方向の相対的位置関係を調整するマスク幅方向調整手段とをさらに設けることで、パターン位相差フィルムの精度が高まることを見出し、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）本発明は、所定幅の長尺の透明フィルム基材を搬送しながら順次処理してパターン位相差フィルムを製造するパターン位相差フィルム製造装置であって、前記透明フィルム基材上に光配向膜を形成する光配向膜形成手段と、前記光配向膜形成後の透明フィルム基材を流れ方向に連続又は不連続に移動して、前記流れ方向に沿ったストライプ状の第１マスクを介して第１偏光を露光してストライプ状の第１配向領域を形成する第１露光手段と、前記流れ方向に沿ったストライプ状の第２マスクを介して前記第１偏光とは異なる第２偏光を露光して、前記第１配向領域の間にストライプ状の第２配向領域を形成する第２露光手段と、位相差層の形成に供する位相差層形成用組成物を前記露光後の光配向膜上に塗工する位相差層形成用組成物塗工手段と、前記位相差層形成用組成物を乾燥する乾燥手段を有し、前記位相差層形成用組成物から前記位相差層を形成する位相差層形成手段と、前記乾燥手段の内部又は出口以降に設けられ、前記位相差層との配向状態を撮影する撮影手段と、前記撮影が行われたことに応じて、前記撮影手段による撮影結果から、前記第１配向領域上の第１位相差領域と、前記第２配向領域上の第２位相差領域との、幅方向の相対的位置関係を計測するパターン計測手段と、前記パターンの計測が行われたことに応じて、前記パターン計測手段による計測結果に基づいて、前記第１マスクと第２マスクの前記幅方向の相対的位置関係を調整するマスク幅方向調整手段と、を備えるパターン位相差フィルム製造装置である。

（２）また、本発明は、前記撮影手段が前記透明フィルム基材の幅方向の両端に設けられ、前記幅方向の相対的位置関係の調整は、これら両端での前記パターン計測手段による計測結果に基づいて行われる、（１）に記載のパターン位相差フィルム製造装置である。

（３）また、本発明は、前記撮影手段が、前記第１位相差領域を撮影する第１撮影手段と、前記第２位相差領域を撮影する第２撮影手段と、前記第１撮影手段による撮影結果と前記第２撮影手段による撮影結果とを合成する合成手段とを有する、（１）又は（２）に記載のパターン位相差フィルム製造装置である。

（４）また、本発明は、前記マスク幅方向調整手段が、前記パターン計測手段によってマスク同士の前記相対的位置関係が一定の閾値を超えてずれていると判断された場合に前記閾値内に調整する、（１）から（３）のいずれかに記載のパターン位相差フィルム製造装置である。

（５）また、本発明は、前記第１マスク及び第２マスクには、本来の幅方向露光領域の外側に相当する位置に、前記相対的位置関係を計測するための別のマスクパターンがそれぞれ形成されている、（１）から（４）のいずれかに記載のパターン位相差フィルム製造装置である。

（６）また、本発明は、（１）から（５）のいずれかに記載のパターン位相差フィルム製造装置を用いてパターン位相差フィルムの製造方法である。

（７）また、本発明は、前記透明フィルム基材と異なるリード基材を、前記パターン位相差フィルム製造装置に通紙し、前記リード基材上の幅方向に沿って前記露光により発色するラベルを貼り、次いで仮露光による発色を行い、幅方向の発色の濃淡によって前記第１位相差領域と第２位相差領域との幅方向の相対的位置関係を計測し、この計測結果に基づいて前記第１マスクと第２マスクの前記幅方向の相対的位置関係を予備調整する予備マスク幅方向調整を行なった後、（６）に記載の方法を開始するパターン位相差フィルムの製造方法である。

従来、パターン位相差フィルム１０の製造前に位相差層のパターンを目視で計測していたが、本発明によると、撮影部９１が位相差層１３の配向状態を撮影し、パターン計測部９２がその撮影結果から位相差層１３のパターンを計測し、マスク幅方向調整部９３がその計測結果に基づいて、第１マスク２１と第２マスク２２の幅方向の相対的位置関係を調整するため、該調整に要する時間を大幅に短縮できるだけでなく、該調整に要する材料を大幅に削減できる。また、製造中に配向パターンのずれが生じた場合であっても、人手を介することなく配向方向を調整できるため、製造ラインを停止させることなく配向方向を調整できる。

本発明のパターン位相差フィルム製造装置１を示す図である。 第１露光部４及び第２露光部５の説明に供する図である。 マスク２１，２２の説明に供する図である。 位相差層１３における第１位相差領域１３Ａ及び第２位相差領域１３Ｂの説明に供する図である。 撮影部９１、パターン計測部９２及びマスク幅方向調整部９３を用いる前の配向パターンの一例を示す図である。 撮影部９１、パターン計測部９２及びマスク幅方向調整部９３を用いた後の配向パターンの一例を示す図である。 第１マスク２１及び第２マスク２２において、本来の幅方向露光領域の外側に相当する位置に別のマスクパターンを形成したときの一例を示す図である。 上記別のマスクパターンを有するマスク２１，２２を介してエネルギー線を照射したときの配向パターンの一例を示す図である。 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、本発明の具体的な実施形態について、詳細に説明するが、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。

＜パターン位相差フィルム製造装置１＞
図１は、本発明に係るパターン位相差フィルムの製造装置１の一例を示す。この製造装置１は、所定幅の長尺の透明フィルム基材を搬送しながら順次処理してパターン位相差フィルムを製造する。製造装置１は、ロールに巻き取った長尺フィルムから基材１１を提供する基材提供部２と、この基材１１に光配向膜形成用組成物を塗工して光配向膜１２（図４参照）を形成する光配向膜形成部３と、光配向膜形成後の基材１１を流れ方向に連続又は不連続に移動して、流れ方向に沿ったストライプ状の第１マスクを介して第１偏光を露光してストライプ状の第１配向領域を形成する第１露光部４と、流れ方向に沿ったストライプ状の第２マスクを介して、第１偏光とは異なる第２偏光を露光して、第１配向領域の間にストライプ状の第２配向領域を形成する第２露光部５と、位相差層１３の形成に供する位相差層形成用組成物１３’を露光後の光配向膜１２上に塗工する位相差層形成用組成物塗工部６と、位相差層形成用組成物１３’から位相差層１３（図４参照）を形成する位相差層形成部７と、位相差層１３を形成した後のフィルムを巻き取る、巻き取り部８とを備える。

位相差層形成部７は、位相差層形成用組成物１３’の層厚を均一にするレベリング部７１と、位相差層形成用組成物１３’の塗膜に含まれる棒状化合物を液晶相形成温度以上に加温する乾燥部７２と、該棒状化合物にエネルギー線を露光する照射する第３露光部７３とを備え、乾燥部の内部又は出口以降には、位相差層１３との配向状態を撮影する撮影部９１と、この撮影が行われたことに応じて、撮影部９１による撮影結果から、第１配向領域上の第１位相差領域１３Ａ（図４参照）と、前記第２配向領域上の第２位相差領域１３Ｂ（図４参照）との、幅方向の相対的位置関係を計測するパターン計測部９２と、パターンの計測が行われたことに応じて、パターン計測部９２による計測結果に基づいて、第１マスクと第２マスクの幅方向の相対的位置関係を調整するマスク幅方向調整部９３とを備える。

［基材提供部２］
基材１１の提供にあたっては、長尺フィルムを連続的に搬送できるものであれば、特に限定されるものではなく、一般的な搬送手段を用いる方法を用いることができる。具体的には、ロール状の長尺フィルムを供給する巻き出し機及び長尺フィルムを巻き取る巻き取り機等を用いる方法、ベルトコンベア、搬送用ロール等を用いる方法を挙げることができる。また、エアの吐出と吸引とを行うことにより、長尺配向膜形成用フィルムを浮上させた状態で搬送する浮上式搬送台を用いる方法であっても良い。

また、搬送時の長尺フィルムへのテンション付与の有無については、長尺フィルムを安定的に連続搬送できる方法であれば特に限定されるものではないが、所定のテンションを加えた状態で搬送されることが好ましい。より安定的に連続搬送することができるからである。

搬送手段の色としては、長尺フィルムに偏光紫外線が照射される部位に配置される場合には、長尺フィルムを透過した偏光紫外線を反射しない色であることが好ましい。具体的には、黒色であることが好ましい。このような黒色とする方法としては、例えば、表面をクロム処理する方法を挙げることができる。

ロールの形状としては、安定的に長尺フィルムを搬送することができるものであれば特に限定されるものではないが、長尺フィルムに偏光紫外線が照射される部位に配置される場合には、長尺フィルムの表面と、紫外線照射装置との距離を一定に保つことができるものであることが好ましく、通常、真円形状であることが好ましい。

［光配向膜形成部３］
光配向膜形成用組成物は、偏光照射により光配向性を発揮する光配向材料と、この光配向材料を溶かす溶媒とを含有する。光配向材料とは、偏光紫外線の照射により配向規制力を発現できる材料をいう。配向規制力とは、光配向材料を含む配向層を形成し、この配向層上に棒状化合物からなる層を形成したとき、棒状化合物を所定の方向に配列させる機能をいう。

光配向材料は、偏光を照射することにより上記配向規制力を発現するものであれば特に限定されるものではない。このような光配向材料はシス−トランス変化によって分子形状のみを変化させて配向規制力を可逆的に変化させる光異性化材料と、偏光を照射することにより分子そのものを変化させる光反応材料とに大別することができる。本発明においては上記光異性化材料及び上記光反応材料のいずれであっても好適に用いることができるが、光反応材料を用いることがより好ましい。光反応材料は、偏光が照射されることによって分子が反応して配向規制力を発現するものであるため、不可逆的に配向規制力を発現することが可能になる。したがって、光反応材料の方が配向規制力の経時安定性において優れるからである。光反応材料については、「M.Schadt, K.Schmitt, V. Kozinkov and V. Chigrinov : Jpn. J. Appl.Phys., 31, 2155 (1992)」、「M. Schadt, H. Seiberle and A. Schuster : Nature, 381, 212 (1996)」等に開示されており、例えば「ROP-103」の商品名により既に市販されている。

本実施形態では、グラビアコートの手法を適用して光配向膜形成用組成物を塗工しているが、これに限るものではない。具体的には、グラビアコート法のほか、リバースコート法、ナイフコート法、ディップコート法、スプレーコート法、エアーナイフコート法、ロールコート法、プリント法、浸漬引き上げ法、カーテンコート法、ダイコート法、キャスティング法、バーコート法、エクストルージョンコート法、Ｅ型塗布方法等を用いることができる。

光配向膜形成用組成物を塗布する厚さは、所望の平面性を達成できる範囲内であれば特に限定されるものではないが、０．０３μｍ〜１０μｍの範囲内であることが好ましく、０．０３μｍ〜５μｍの範囲内であることがより好ましく、０．０５μｍ〜３μｍの範囲内であることがさらに好ましい。

［第１露光部４及び第２露光部５］
第１露光部４及び第２露光部５について、図２を参照しながら説明する。まず、図２の（Ａ）に示すように、右目用の領域に対応する第１配向準備領域１２’Ａを遮光せず、左目用の領域に対応する第２配向準備領域１２’Ｂだけを遮光した第１マスク２１を介して、直線偏光による紫外線（偏光紫外線）を光配向膜形成用層１２’に向けて照射することにより、遮光されていない第１配向準備領域１２’Ａを所望の方向に配向させる。続いて、図２の（Ｂ）に示すように、左目用の領域に対応する第１配向準備領域１２’Ｂを遮光せず、右目用の領域に対応する第２配向準備領域１２’Ａだけを遮光した第２マスク２２を介して、直線偏光による紫外線（偏光紫外線）を光配向膜形成用層１２’に向けて照射することにより、遮光されていない第２配向準備領域１２’Ｂを所望の方向に配向させる。これら２回の紫外線照射により、２種類の配向パターンが形成される。

図２の例では、まず第１配向準備領域１２’Ａに偏光紫外線を照射し、その後、第２配向準備領域１２’Ｂに偏光紫外線を照射しているが、この順番に限るものではなく、まず第２配向準備領域１２’Ｂに偏光紫外線を照射し、その後、第１配向準備領域１２’Ａに偏光紫外線を照射してもよい。

図３に示すように、マスク２１，２２のパターンは、基材１１の搬送流れ方向に沿ったストライプ状であることが好ましい。より詳しくは、長尺の基材１１の長手方向に互いに平行な帯状のパターンであること、すなわち、パターン照射が、長尺の基材１１の長手方向に互いに平行な帯状のパターンに偏光紫外線を照射するものであることが好ましい。偏光紫外線の照射位置を固定し、長尺フィルムを長手方向に搬送することで容易に形成できるからである。また、精度良くパターン状に照射できるからである。また、図６で説明する位相差層１３における、右目用の領域に対応する第１位相差領域１３Ａ及び左目用の領域に対応する第２位相差領域１３Ｂが形成されているパターンと、表示装置に用いられるカラーフィルタ等において画素が形成されているパターンとを対応関係にすることが容易になるからである。

マスク２１，２２のパターン幅、すなわち、偏光紫外線の照射幅及び照射間隔（非照射幅）としては、同一であってもよく、あるいは異なっていてもよいが、右目用の領域に対応する領域の幅と左目用の領域に対応する領域との幅は同一であることが好ましい。位相差層１３における第１位相差領域１３Ａ及び第２位相差領域１３Ｂが形成されているパターンと、画素部が形成されているパターンとを対応関係にすることが容易になり、その結果、フラットパネルディスプレイを容易に製造できるからである。カラーフィルタのストライプラインと位置を合わせる場合は、右目用の領域に対応する領域及び左目用の領域に対応する領域が形成されたパターンと、上記カラーフィルタのストライプパターンとを対応関係となるような幅で照射されることが好ましい。

三次元表示用途の場合、パターン幅は、５０μｍ〜１０００μｍの範囲内であることが好ましく、１００μｍ〜６００μｍの範囲内であることがより好ましい。なお、ここでいうパターン幅は、パターン位相差フィルム１０（図４参照）に含まれる基材１１が安定収縮状態での、光配向膜１２のパターン幅を指す。

マスク２１，２２を構成する材料としては、所望の開口部を形成できるものであれば特に限定されるものではないが、紫外線による劣化がほとんどない金属や石英等を挙げることができる。具体的には、ＳＵＳ等の金属基板をエッチング加工、レーザー加工、又は電鋳加工によりパターンニングし、さらに必要に応じてニッケルメッキ等の表面処理を施したものを用いることができる。また、ソーダライムガラスや石英からなる基板上に、エマルジョン（銀塩）や、クロムからなる遮光膜を有するものとすることができる。

中でも、合成石英にＣｒをパターニングしたものであることが好ましい。温度・湿度変化等に対する寸法安定性と紫外線透過率とに優れ、光配向膜形成用組成物からなる光配向膜形成用層１２’に精度良く紫外線を照射でき、結果として精度の高い光配向膜１２を形成できるからである。

合成石英マスクの厚さとしては、寸法精度良くパターンを形成できるものであれば特に限定されるものではないが、１ｍｍ〜２０ｍｍの範囲内であることが好ましく、３ｍｍ〜１８ｍｍの範囲内であることがより好ましく、５ｍｍ〜１６ｍｍの範囲内であることがさらに好ましい。厚さが上述の範囲内であることにより、たわまないものとすることができ、寸法精度の高いものとすることができるとともに、フォトマスクとしてハンドリングする際に重過ぎることがないからである。

偏光紫外線の偏光方向は、右目用の領域に対応する領域に対する偏光方向と、左目用の領域に対応する領域に対する偏光方向とが異なるものであれば特に限定されるものではないが、両者の間で９０°異なるものであることが好ましい。第１位相差領域１３Ａと第２位相差領域１３Ｂとの間で屈折率が最も大きくなる方向（遅相軸方向）を互いに直交する関係とすることができることから、三次元表示が可能な表示装置をより好適に製造できるためである。

９０°異なる方向とは、パターン位相差フィルム１０を用いて三次元表示が可能な表示装置を形成した際に、精度良く三次元表示を行うことができるものであれば特に限定されるものではないが、通常、９０°±３°の範囲内であることが好ましく、９０°±２°程度の範囲内であることがより好ましく、９０°±１°程度の範囲内であることがさらに好ましい。高性能な三次元表示が可能な表示装置とすることができるからである。

偏光紫外線は、集光されていても良いし、集光されていないものであっても良いが、パターン照射が搬送用ロール上の長尺フィルムに対して行われるような場合、すなわち、偏光紫外線が照射される領域内で、偏光紫外線の光源からの距離の差が生じる場合には、搬送方向に対して集光されていることが好ましい。光源からの距離による影響を低減し、パターン精度良く配向領域を形成することができるからである。

集光方法としては、一般的に用いられる方法、例えば、所望の形状を有する集光リフレクターや集光レンズを用いる方法を挙げることができる。本発明においては、偏光紫外線が搬送方向と直交する方向（幅方向）に対して平行光となるものであることが好ましく、平行化方法としては一般的に用いられる方法、例えば、所望の形状を有する集光リフレクターや集光レンズを用いる方法を挙げることができる。

偏光紫外線の波長は、光配向材料等に応じて適宜設定されるものであり、一般的な光配向材料に配向規制力を発現させる際に用いられる波長とすることができ、具体的には、波長が２１０ｎｍ〜３８０ｎｍ、好ましくは２３０ｎｍ〜３８０ｎｍ、さらに好ましくは２５０ｎｍ〜３８０ｎｍの照射光を用いることが好ましい。

紫外線の光源としては、低圧水銀ランプ（殺菌ランプ、蛍光ケミカルランプ、ブラックライト）、高圧放電ランプ（高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ）、ショートアーク放電ランプ（超高圧水銀ランプ、キセノンランプ、水銀キセノンランプ）等が例示できる。中でも、メタルハライドランプ、キセノンランプ、高圧水銀ランプ灯等を好ましく用いることができる。

偏光紫外線の生成方法としては、偏光紫外線を安定的に照射できる方法であれば特に限定されるものではないが、一定方向の偏光のみが通過できる偏光子を介して紫外線照射する方法を用いることができる。

このような偏光子としては、偏光光の生成に一般的に用いられるものを使用することができ、例えば、スリット状の開口部を有するワイヤーグリッド型偏光子や、石英板を複数枚積層してブリュースター角を利用して偏光分離する方法や、屈折率の異なる蒸着多層膜のブリュースター角を利用して偏光分離する方法を用いるもの等を挙げることができる。

本実施形態では、１回目の露光時と２回目の露光時との両方においてスリットＳを有するマスク２１，２２を用いているため、１回目の露光時における偏光紫外線の照射量と、２回目の露光時における偏光紫外線の照射量とは同じであることが好ましい。照射量を同じにすることで、配向領域ごとの光配向膜１２の配向規制力の程度を同じにすることができる。偏光紫外線の照射量は、所望の配向規制力を有する配向領域を形成できる必要があり、波長３１０ｎｍである場合、５ｍＪ／ｃｍ^２〜５００ｍＪ／ｃｍ^２の範囲内であることが好ましく、５ｍＪ／ｃｍ^２〜３００ｍＪ／ｃｍ^２の範囲内であることがより好ましく、５ｍＪ／ｃｍ^２〜１００ｍＪ／ｃｍ^２の範囲内であることがさらに好ましい。

偏光紫外線の照射距離、すなわち、偏光紫外線の照射を受ける長尺フィルムの搬送方向の距離としては、各露光処理で上述の照射量とすることができるものであれば特に限定されるものではなく、ライン速度等に応じて適宜設定することができる。照射距離が短い場合には、パターン精度の高いものとすることが容易となり、照射距離が長い場合には、ライン速度の速い場合でも十分な配向規制力を有する配向領域とすることができるといった利点がある。なお、照射距離を長くする方法としては、各露光処理での偏光紫外線の照射回数を複数回としたり、搬送方向に照射面積を広くする方法を挙げることができる。

薄膜に対して偏光紫外線を照射する際、薄膜の温度が一定となるように温度調節することが好ましい。配向領域を精度良く形成することができるからである。薄膜の温度は、１５℃〜９０℃であることが好ましく、１５℃〜６０℃であることがより好ましい。温度調節の方法としては、一般的な加熱・冷却装置等の温度調節装置を用いる方法を挙げることができる。具体的には所定の温度の空気を送風することができる送風装置を用いる方法や、上記搬送手段として、温度調節可能なものを用いる方法、より具体的には、温度調節可能な搬送用ロールやベルトコンベア等を用いる方法を挙げることができる。

［位相差層形成用組成物塗工部６］
図１に戻り、位相差層形成用組成物塗工部６について説明する。本実施形態では、位相差層形成用組成物１３’の供給装置から位相差層形成用組成物１３’を塗工している。具体的な塗工の方法としては、光配向膜１２上に位相差層形成用組成物１３’からなる塗膜を安定的に形成できる方法であれば特に限定されない。

位相差層形成用組成物１３’は、液晶性を示し分子内に重合性官能基を有する棒状化合物を含む。棒状化合物は、屈折率異方性を有し、光配向材料に偏光紫外線を照射することによって発現される配向パターンに沿って規則的に配列することにより、所望の位相差性を付与する機能を有する。棒状化合物として、例えば、ネマチック相、スメクチック相等の液晶相を示す材料が挙げられるが、他の液晶相を示す液晶化合物と比較して規則的に配列させることが容易である点で、ネマチック相を示す液晶化合物を用いることがより好ましい。

位相差層形成用組成物１３’の量は、光配向膜１２上に塗布する塗布方法に応じて、位相差層形成用組成物１３’の粘度を所望の値にできるものであれば特に限定されないが、上記組成物中、５質量部〜４０質量部の範囲内であることが好ましく、１０質量部〜３０質量部の範囲内であることがより好ましい。５質量部未満であると、棒状化合物が少なすぎるために、位相差層１３への入射光を適切に配向できない可能性があるため、好ましくない。３０質量部を超えると、位相差層形成用組成物１３’の粘度が高くなりすぎるため、作業性が劣るため、好ましくない。

［位相差層形成部７］
位相差層形成部７は、位相差層形成用組成物１３’の層厚を均一にするレベリング部７１と、位相差層形成用組成物１３’の塗膜に含まれる棒状化合物を液晶相形成温度以上に加温する乾燥部７２と、該棒状化合物にエネルギー線を照射する第３露光部７３とを備える。

〔レベリング部７１〕
レベリング部７１では、位相差層形成用層の層厚を均一にする。位相差層形成用組成物１３’からなる位相差層形成用層の厚さは、その後に形成される位相差層１３の面内位相差がλ／４分に相当するような範囲内となるように塗布することが好ましい。これにより、第１位相差領域１３Ａ及び第２位相差領域１３Ｂを通過する直線偏光を、互いに直交関係にある円偏光にすることができ、結果として、より精度良く三次元映像を表示できるためである。

位相差層１３の厚さを位相差層１３の面内位相差がλ／４分に相当するような範囲内の距離にする場合、具体的にどの程度の距離にするかは、棒状化合物の種類により適宜決定されることになる。一般的な棒状化合物を用いる場合、当該距離は０．５μｍ〜２μｍの範囲内となるが、これに限られるものではない。

〔乾燥部７２〕
乾燥部７２では、位相差層形成用組成物１３’の塗膜に含まれる棒状化合物を液晶相形成温度以上に加温し、光配向膜１２に含まれる第１配向領域及び第２配向領域の異なる配向方向に沿って、棒状化合物を配列させる。

図４は、本実施形態に係る製造装置１を用いて形成される位相差層１３のパターンを模式的に示した図である。パターン位相差フィルム１０は、透明フィルム材による基材１１に光配向膜１２、位相差層１３が順次形成される。位相差層１３のパターンは、光配向膜１２のパターンと同一となり、右目用の領域に対応する第１配向領域上には、右目用の領域に対応する第１位相差領域１３Ａが形成され、左目用の領域に対応する第２配向領域上には、左目用の領域に対応する第２位相差領域１３Ｂが形成される。

ところで、乾燥部７２を用いて棒状化合物を液晶相形成温度以上に加温する際、棒状化合物が所望の方向に配列されるだけでなく、位相差層形成用組成物１３’の塗膜が乾燥される。塗膜の乾燥は、残留する溶媒量に応じて適宜調整すればよいが、上記塗膜に当てる乾燥風の風速は、３ｍ／秒以下であることが好ましく、特に２ｍ／秒以下であることが好ましい。

また、温度条件としては、用いた液晶の液晶→等方相転移温度にもよるが、４０℃〜１５０℃の範囲内であることが好ましく、５０℃〜１２０℃の範囲内であることがより好ましく、特に、５５℃〜１１０℃の範囲内であることがさらに好ましい。また、乾燥時間としては、０．２分〜３０分の範囲内であることが好ましく、０．５分〜１０分の範囲内であることがより好ましく、特に、０．５分〜５分の範囲内であることがさらに好ましい。この条件であることにより、安定的に溶媒を除去できるからである。

〔第３露光部７３〕
第３露光部は、重合性棒状化合物を重合し硬化させるために用いられる。重合性棒状化合物を重合させる方法としては、重合性棒状化合物が有する重合性官能基の種類に応じて任意に決定すればよいが、本実施形態では、適量の重合開始剤を加えて、活性放射線の照射により硬化させる方法を用いている。活性放射線としては、重合性棒状化合物を重合することが可能な放射線であれば特に限定されるものではないが、通常は装置の容易性等の観点から紫外光又は可視光を使用することが好ましく、具体的には、光配向膜１２を形成する際に用いた紫外線と同様とすることができる。このような硬化処理を経ることにより、互いに重合して、網目（ネットワーク）構造の状態にすることができるため、列安定性を備え、かつ、光学特性の発現性に優れた位相差層１３を形成できる。

［撮影部９１］
本実施形態に係る製造装置１は、さらに撮影部９１を備える。撮影部９１は、乾燥部の内部又は出口以降に設けられ、位相差層１３との配向状態を撮影する。マスク幅方向調整部９３による調整をできるだけ迅速に行うため、撮影部９１は、位相差層１３に含まれる溶剤が十分に揮発する箇所であればできるだけ乾燥部７２の入口に近い箇所に設けられることが好ましい。乾燥部７２の入口以前では、位相差層１３に溶剤が含まれるため、位相差層１３との配向状態を適切に撮影できない可能性があるため、好ましくない。

本実施形態では、撮影部９１は、右目用の領域に対応する第１位相差領域１３Ａを撮影する第１撮影部と、左目用の領域に対応する第２位相差領域１３Ｂを撮影する第２撮影部と、第１撮影部による撮影結果と第２撮影部による撮影結果とを合成する合成部とを有するものとしている。しかしながら、偏光板の設置の仕方によっては、１台の撮影装置（カメラ）で１回撮影するだけでも第１位相差領域１３Ａと第２位相差領域１３Ｂとの両方を同時に撮影可能であり、第１位相差領域１３Ａと第２位相差領域１３Ｂとを識別することは可能である。また、本実施形態のように２回撮影する場合であっても、１台の撮影装置（カメラ）で実現することは可能である。この場合、第１位相差領域１３Ａを撮影後、偏光板を回転させて第２位相差領域１３Ｂを撮影すればよい。

図５は、このことを模式的に示す図である。図５の（ａ）は第１撮影部による撮影結果の一例を示し、図５の（ｂ）は第２撮影部による撮影結果の一例を示す。図５の（ｃ）は合成部による合成結果の一例を示す。

高精度のパターン位相差フィルム１０を得るためには、第１位相差領域１３Ａと第２位相差領域１３Ｂとが交互に連続することが好ましい。図５の（ｃ）のパターンでは、第１位相差領域１３Ａと第２位相差領域１３Ｂとが重なり合う箇所や第１位相差領域１３Ａ及び第２位相差領域１３Ｂの両方が存しない箇所が存在するが、これらの箇所が存在することは、パターン位相差フィルム１０の品質に影響を及ぼし得るため、好ましくない。

［パターン計測部９２、マスク幅方向調整部９３］
本実施形態に係る製造装置１は、さらにパターン計測部９２及びマスク幅方向調整部９３を備える。パターン計測部９２は、パターン位相差フィルム１０の精度を改善するため、撮影部９１による撮影結果から、第１配向領域上の第１位相差領域１３Ａと、第２配向領域上の第２位相差領域１３Ｂとの、幅方向の相対的位置関係を計測する。そして、マスク幅方向調整部９３は、第１マスク２１と第２マスク２２の幅方向の相対的位置関係を調整する。

上記相対的位置関係の調整は、マスク２１又はマスク２２の位置を変え、スリットＳの場所を調整すること等によって行われる。

マスク幅方向調整部９３は、パターン位相差フィルム１０の製造前に限らず、パターン計測部９２によってマスク２１，２２同士の相対的位置関係が一定の閾値を超えてずれていると判断された場合に閾値内に調整することが好ましい。これによって、パターン位相差フィルム１０の製造前に限らず、パターン位相差フィルム１０の製造中においても製造ラインを停止させることなく第１マスク２１と第２マスク２２の幅方向の相対的位置関係を調整できる。

図６は、マスク幅方向調整部９３が第１マスク２１と第２マスク２２の幅方向の相対的位置関係を調整した後の状態を模式的に示す図である。図６の（ａ）は第１撮影部による撮影結果の一例を示し、図６の（ｂ）は第２撮影部による撮影結果の一例を示す。図６の（ｃ）は合成部による合成結果の一例を示す。図６の（ｃ）のパターンでは、第１位相差領域１３Ａと第２位相差領域１３Ｂとが交互に連続している。そのため、高精度のパターン位相差フィルムを簡易かつ大量に作製できる。

ところで、２枚のマスク２１，２２の基材１１の幅方向における長さが常に同一であるとはいえない。例えば、２枚のマスク２１，２２の設置位置がフィルムに対しての距離にずれが生じていたり、２枚のマスク２１，２２を保持する際に支持状態にばらつきがあったり、温度差によって２枚のマスク２１，２２の熱膨張の程度が異なることもあり得るためである。この場合、基材１１の幅方向における一端側では第１位相差領域１３Ａの幅と第２位相差領域１３Ｂの幅とが略均一であるにもかかわらず、他端側では第１位相差領域１３Ａの幅と第２位相差領域１３Ｂの幅とが異なることもあり得る。第１位相差領域１３Ａの幅と、第２位相差領域１３Ｂの幅とがばらつくと、パターン位相差フィルム１０を液晶表示パネルに適用する際、画素の開口とパターン位相差フィルム１０の領域幅との不一致が生じ、３次元表示する際にクロストーク等の原因となる。このように、第１位相差領域１３Ａの幅と、第２位相差領域１３Ｂの幅とがばらつくことは、パターン位相差フィルム１０として好ましくない。

そこで、撮影部９１は、基材１１の幅方向の両端に設けられ、幅方向の相対的位置関係の調整は、これら両端でのパターン計測部９２による計測結果に基づいて行われることが好ましい。このようにすることで、第１位相差領域１３Ａの幅と、第２位相差領域１３Ｂの幅とのばらつきをいっそう厳密に抑えることができる。なお、撮影部９１は、基材１１の幅方向の両端に２台設けられている必要はなく、１台のカメラを、基材１１の幅方向に移動させて両端から撮影するようにしてもよい。

＜変形例＞
本実施形態では、撮影部９１が第１位相差領域１３Ａ及び第２位相差領域１３Ｂそのものを撮影し、パターン計測部９２はその撮影結果に基づいて幅方向の相対的位置関係を計測していたが、これに限るものではない。例えば、図７に示すように、第１マスク２１及び第２マスク２２のそれぞれについて、パターン位相差フィルムを液晶表示パネルに適用したときの画素領域の外側に相当する位置に、第１マスク２１と第２マスク２２の幅方向の相対的位置関係を計測するための別のマスクパターン２１Ａ，２２Ａを形成してもよい。その際、図７の（ａ）に示すように、一方のマスクには上記外側の略中央に１つのマスクパターン２１Ａを設け、図７の（ｂ）に示すように、他方のマスクには上記外側の両側に２つの別のマスクパターン２２Ａを設けることが好ましい。上記実施形態では、第１位相差領域１３Ａ及び第２位相差領域１３Ｂが互いに密接し、パターン計測部９２は、その密接した撮影結果に基づいて幅方向の相対的位置関係を計測する必要があったが、本変形例では、図８に示すように、マスクパターン２１Ａに起因する別の第１位相差領域１４Ａとマスクパターン２２Ａに起因する別の第２位相差領域１４Ｂとが互いに離れているため、パターン計測部９２は、別の第１位相差領域１４Ａと別の第２位相差領域１４Ｂとの間の間隔を計測すればよく、マスク幅方向調整部９３はその間隔が均一になるように調整すればよいので、マスク幅方向調整部９３による間隔の調整が容易となる。

また、撮影部９１、パターン計測部９２及びマスク幅方向調整部９３を用いた幅方向の調整に先立つ予備工程として、基材１１と異なるリード基材を、パターン位相差フィルム製造装置１に通紙し、リード基材上の幅方向に沿って露光により発色するラベルを貼り、次いで仮露光による発色を行い、幅方向の発色の濃淡によって第１位相差領域１３Ａと第２位相差領域１３Ｂとの幅方向の相対的位置関係を計測し、この計測結果に基づいて第１マスク２１と第２マスク２２の幅方向の相対的位置関係を予備調整する予備マスク幅方向調整を行ってもよい。これにより、幅方向の調整に要する時間をより短くすることができる。

１ パターン位相差フィルムの製造装置
３ 光配向膜形成部
４ 第１露光部
５ 第２露光部
６ 位相差層形成用組成物塗工部
７ 位相差層形成部
８ 巻き取り部
１０ パターン位相差フィルム
１１ 基材
１２ 光配向膜
１３ 位相差層
９１ 撮影部
９２ パターン計測部
９３ マスク幅方向調整部

Claims (7)

1. 所定幅の長尺の透明フィルム基材を搬送しながら順次処理してパターン位相差フィルムを製造するパターン位相差フィルム製造装置であって、
   前記透明フィルム基材上に光配向膜を形成する光配向膜形成手段と、
   前記光配向膜形成後の透明フィルム基材を流れ方向に連続又は不連続に移動して、前記流れ方向に沿ったストライプ状の第１マスクを介して第１偏光を露光してストライプ状の第１配向領域を形成する第１露光手段と、
   前記流れ方向に沿ったストライプ状の第２マスクを介して前記第１偏光とは異なる第２偏光を露光して、前記第１配向領域の間にストライプ状の第２配向領域を形成する第２露光手段と、
   位相差層の形成に供する位相差層形成用組成物を前記露光後の光配向膜上に塗工する位相差層形成用組成物塗工手段と、
   前記位相差層形成用組成物を乾燥する乾燥手段を有し、前記位相差層形成用組成物から前記位相差層を形成する位相差層形成手段と、
   前記乾燥手段の内部又は出口以降に設けられ、前記位相差層との配向状態を撮影する撮影手段と、
   前記撮影が行われたことに応じて、前記撮影手段による撮影結果から、前記第１配向領域上の第１位相差領域と、前記第２配向領域上の第２位相差領域との、幅方向の相対的位置関係を計測するパターン計測手段と、
   前記パターンの計測が行われたことに応じて、前記パターン計測手段による計測結果に基づいて、前記第１マスクと第２マスクの前記幅方向の相対的位置関係を調整するマスク幅方向調整手段と、を備えるパターン位相差フィルム製造装置。
2. 前記撮影手段は、前記透明フィルム基材の幅方向の両端に設けられ、前記幅方向の相対的位置関係の調整は、これら両端での前記パターン計測手段による計測結果に基づいて行われる、請求項１に記載のパターン位相差フィルム製造装置。
3. 前記撮影手段は、
   前記第１位相差領域を撮影する第１撮影手段と、
   前記第２位相差領域を撮影する第２撮影手段と、
   前記第１撮影手段による撮影結果と前記第２撮影手段による撮影結果とを合成する合成手段とを有する、請求項１又は２に記載のパターン位相差フィルム製造装置。
4. 前記マスク幅方向調整手段は、前記パターン計測手段によってマスク同士の前記相対的位置関係が一定の閾値を超えてずれていると判断された場合に前記閾値内に調整する、請求項１から３のいずれかに記載のパターン位相差フィルム製造装置。
5. 前記第１マスク及び第２マスクには、本来の幅方向露光領域の外側に相当する位置に、前記相対的位置関係を計測するための別のマスクパターンがそれぞれ形成されている、請求項１から４のいずれかに記載のパターン位相差フィルム製造装置。
6. 請求項１から５のいずれかに記載のパターン位相差フィルム製造装置を用いたパターン位相差フィルムの製造方法。
7. 前記透明フィルム基材と異なるリード基材を、前記パターン位相差フィルム製造装置に通紙し、
   前記リード基材上の幅方向に沿って前記露光により発色するラベルを貼り、
   次いで仮露光による発色を行い、幅方向の発色の濃淡によって前記第１位相差領域と第２位相差領域との幅方向の相対的位置関係を計測し、
   この計測結果に基づいて前記第１マスクと第２マスクの前記幅方向の相対的位置関係を予備調整する予備マスク幅方向調整を行なった後、請求項６に記載の方法を開始するパターン位相差フィルムの製造方法。

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