JP5418559B2 - パターン位相差フィルムの製造方法及びマスク - Google Patents

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８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８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、配向膜の作製に供するマスクにおいて、露光処理に供するスリットを、その長手方向の端部に向かうに従って徐々に幅狭に作製する、との着想に至り、本発明を完成するに至った。

（１） 長尺による透明フィルム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作製するパターン位相差フィルムの製造方法において、
前記透明フィルム材に、光配向材料膜を作製する光配向材料膜作製工程と、
マスクを用いた前記光配向材料膜の露光処理により、光配向の手法を適用して配向膜を作製する露光工程と、
前記配向膜の上に、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による位相差層を作製する位相差層作製工程とを備え、
前記露光工程は、
前記透明フィルム材をロールに巻き付けて搬送しながら、前記ロールに対向して配置されたマスクを介した光の照射により露光処理を実行し、
前記マスクは、
前記光配向膜材料の露光に供するスリットであって、前記透明フィルム材の搬送方向に延長するスリットが、前記延長方向と直交する方向に繰り返し形成され、
前記スリットは、
長手方向の端部側の双方又は一方が、端部に向かうに従って徐々に幅狭に作製された
ことを特徴とするパターン位相差フィルムの製造方法。

（１）によれば、長尺透明フィルムの連続した処理によりパターン位相差フィルムを作製することができ、これにより簡易かつ大量にパターン位相差フィルムを作製することができる。またマスクのスリットが、長手方向の端部に向かうに従って徐々に幅狭に作製されていることにより、ロールに巻き付けて搬送しながら露光処理する場合でも、スリットの長さを長くして充分な光量により精度良く露光処理することができ、これにより精度の高いパターン位相差フィルムを効率良く生産することができる。

（２） 前記スリットは、
長手方向の中央部分では、一定の幅により作製された
（１）に記載のパターン位相差フィルムの製造方法。

（２）によれば、充分な精度により露光処理できる範囲については、露光処理する領域幅によりスリットを作製して、効率良く露光処理することができる。
（３） 長尺による透明フィルム材に設けられた光配向材料膜の露光に供するマスクにおいて、
前記光配向材料膜の露光に供するスリットであって、前記透明フィルム材の搬送方向に延長するスリットが、延長方向と直交する方向に繰り返し形成され、
前記スリットは、
長手方向の端部側の双方又は一方が、端部に向かうに従って徐々に幅狭に作製された。
（３）によれば、マスクのスリットが、長手方向の端部に向かうに従って徐々に幅狭に作製されていることにより、ロールに巻き付けて長尺フィルムを搬送しながら露光処理する場合でも、スリットの長さを長くして充分な光量により精度良く露光処理することができ、また精度良く露光処理することができる。
（４） （３）において、
前記スリットは、
長手方向の中央部分では、一定の幅により作製された。
（４）によれば、充分な精度により露光処理できる範囲については、露光処理する領域幅によりスリットを作製して、効率良く露光処理することができる。

高い精度により簡易かつ大量にパターン位相差フィルムを作製することができる。

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。 図１のパターン位相差フィルムの製造工程を示すフローチャートである。 図２の露光工程の説明に供する図である。 図２の露光工程に係る設備を示す図である。 マスクに設けられるスリットを示す図である。 スリットの他の例を示す図である。 図６とは異なるスリットの他の例を示す図である。 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。

〔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、透明フィルム材による基材２に配向膜３、位相差層４が順次作製される。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ンニングする。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。このパターンニングにより、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、光配向材料による光配向材料膜が作製された後、いわゆる光配向の手法によりこの光配向材料膜に直線偏光による紫外線を照射して配向膜３が形成される。ここでこの光配向材料膜に照射する紫外線は、その偏光の方向が右目用の領域Ａと左目用の領域Ｂとで９０度異なるように設定され、これにより位相差層４に設けられる液晶材料に関して、右目用の領域Ａ及び左目用の領域Ｂとで対応する向きに液晶分子を配向させ、透過光に対応する位相差を与える。

図２は、このパターン位相差フィルム１の製造工程を示すフローチャートである。パターン位相差フィルム１の製造工程は、ロールに巻き取った長尺フィルムにより基材２が提供され、この基材２をロールより送り出して光配向材料膜が順次作製される（ステップＳＰ１−ＳＰ２）。ここで光配向材料膜は、各種の製造方法を適用することができるものの、この実施の形態では、光配向材料をベンゼン等の溶媒に分散させた成膜用液体をダイにより塗布した後、乾燥して作製される。なお光配向材料は、光配向の手法を適用可能な各種の材料を適用することができるものの、この実施形態では、一旦配向した後には、紫外線の照射によって配向が変化しない、例えば光２量化型の材料を使用する。なおこの光２量化型の材料については、「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。また基材２には、例えばトリアセチルセルロースが適用される。

続いてこの製造工程は、露光工程により紫外線を照射して光配向膜が作製される（ステップＳＰ３）。続いてこの製造工程は、位相差層作製工程において、ダイ等により液晶材料を塗布した後、紫外線の照射によりこの液晶材料を硬化させ、位相差層４が作製される（ステップＳＰ４）。続いてこの製造工程は、必要に応じて反射防止膜の作製処理等を実行した後、切断工程において、所望の大きさに切り出してパターン位相差フィルム１が作製される（ステップＳＰ５−ＳＰ６）。

図３は、この露光工程の詳細を示す図である。この製造工程は、右目用の領域Ａ又は光目用の領域Ｂに対応する部位を遮光したマスク１６を介して、直線偏光による紫外線（偏光紫外線）を照射することにより、遮光されていない側の、左目用の領域Ｂ又は右目用の領域Ａについて、光配向材料膜を所望の方向に配向させる（図３（Ａ））。これによりこの製造工程は、１回目の露光処理を実行する。続いてこの製造工程は、１回目の露光処理とは偏光方向が９０度異なる直線偏光により紫外線を全面に照射し、１回目の露光処理で未露光の、右目用の領域Ａ又は光目用の領域Ｂについて、光配向材料膜を所望の方向に配向させる（図３（Ｂ））。これによりこの製造工程では、２回の露光処理により、右目用の領域Ａと左目用の領域Ｂとを順次露光処理して配向膜３を作製する。

図４は、１回目の露光処理に供する設備を示す図である。この製造工程では、大径のロール１７に巻き付けて基材２を搬送するようにして、このロール１７に対向するようにマスク１６が配置され、直線偏光による紫外線がマスク１６を介して照射される。またマスク１６は、基材２の搬送方向に延長するスリットＳが、延長方向と直交する方向に一定のピッチにより繰り返し形成され、このスリットＳを介して基材２に紫外線を照射する。

ここでこのようにして長尺透明フィルムの連続した処理によりパターン位相差フィルム１を作製する場合、基材２の送り速度を高速度化すれば、生産性を向上することができる。このためには短時間で露光処理することが必要となる。露光工程において、露光時間を短縮する方法として、光源の光量を増大させる方法がある。しかしながらこの方法の場合、光源を大幅に改良することが必要であり、場合によっては、改良が困難な場合もある。

これに対してスリットＳの長さを長くして、基材２に照射する光量を増大させる方法も考えられる。しかしながらこの図４に示すように、ロール１７に巻き付けた状態で基材２を搬送しながら露光処理する場合には、基材２とマスク１６との間の間隔をある程度確保することが必要であり、またこの種の設備では光源からの光を完全には平行光線に保持できない。これによりスリットＳを長くすると、露光精度が低下し、パターン位相差フィルム１における右目用の領域と左目用の領域とを精度良くパターンニングすることが困難になる。

なおこのように右目用の領域と左目用の領域との作製精度が低下する場合には、右目用の領域と左目用の領域との領域幅の差が大きくなり、液晶表示パネルに実装した際に横スジとしてこの領域幅の差が見て取られることになる。因みにロール１７の径を大きくすれば、スリットＳの長さを長くした場合に発生するパターンニング精度の低下を低減できるものの、この場合、ロール１７の熱容量の増大により基材２を適切な温度に保持することが困難になり、実用的ではない。

そこでこの実施形態では、スリットＳの長さを長くすると共に、長手方向の端部に向かうに従って徐々に幅狭にスリットＳを作製する。これによりこの実施形態では、精度の劣化を有効に回避して基材２に照射する光量を増大させ、基材２の搬送速度を高速度化する。

図５は、マスク１６に設けられるスリットＳを示す平面図である。スリットＳは、ロール１７に正対して充分な精度により露光可能な範囲ＡＲ１では、露光する領域幅により作製される。またこの領域ＡＲ１より両端部側では、中央より遠ざかって端部に向かうに従って徐々に幅狭に作製される。この実施形態では、この徐々に幅狭となる部位が、一次関数的に幅狭になるように設定されて台形形状に作製される。

これによりこの実施形態では、基材２を高速度で搬送しても、精度の劣化を有効に回避して充分な光量により露光処理し、精度の高いパターン位相差フィルムを簡易かつ大量に生産する。種々に実験した結果によれば、スリットＳを領域ＡＲ１の長さに制限して露光処理する場合に対して、この実施形態では、基材２の搬送速度を２倍に設定して、同等の精度により露光処理できることを確認することができた。

この実施形態では、配向膜の作製に供するマスクにおいて、露光処理に供するスリットＳを、その長手方向の端部に向かうに従って徐々に幅狭に作製することにより、高速度で基材を搬送して、ロールに巻き付けた状態で露光処理する場合でも、充分な精度を確保することができ、これにより高い精度で簡易かつ大量にパターン位相差フィルムを生産することができる。

〔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。

すなわち図５との対比により図６に示すように、スリットＳは、長手方向の両端を三角形形状としても良く、さらには直線的な変化に代えて２次関数等の曲線の変化により徐々に幅狭にしても良い。また図７に示すように、実用上充分な精度を確保することができる場合、一方の側のみ、徐々に幅狭にしてもよい。

また上述の実施形態では、１回目の露光処理により右目用の領域及び左目用の領域の一方の領域を露光処理した後、２回目の露光処理により全面に紫外線を照射する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、マスクを使用した各種の方式による露光処理に広く適用することができる。なおこのような露光処理は、例えば１回目の露光処理で、全面を露光処理した後、２回目の露光処理で、マスクを用いて部分的に配向し直す場合、右目用の領域及び左目用の領域のそれぞれにつて、マスクを用いて露光処理して配向させる場合等である。

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製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
１６ マスク
１７ ロール
Ｓ スリット

Claims (4)

1. 長尺による透明フィルム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作製するパターン位相差フィルムの製造方法において、
   前記透明フィルム材に、光配向材料膜を作製する光配向材料膜作製工程と、
   マスクを用いた前記光配向材料膜の露光処理により、光配向の手法を適用して配向膜を作製する露光工程と、
   前記配向膜の上に、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による位相差層を作製する位相差層作製工程とを備え、
   前記露光工程は、
   前記透明フィルム材をロールに巻き付けて搬送しながら、前記ロールに対向して配置された前記マスクを介した光の照射により露光処理を実行し、
   前記マスクは、
   前記光配向材料膜の露光に供するスリットであって、前記透明フィルム材の長手方向に対応する方向が長手方向であるスリットが、前記スリットの長手方向と直交する方向に繰り返し形成され、
   前記スリットは、
   前記スリットの長手方向の端部側の双方又は一方が、前記スリットの長手方向の端部に向かうに従って徐々に幅狭に作製された
   ことを特徴とするパターン位相差フィルムの製造方法。
2. 前記スリットは、
   長手方向の中央部分では、一定の幅により作製された
   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製造方法。
3. 長尺による透明フィルム材を搬送するロールに対向するように保持されて、前記ロールにより搬送される前記透明フィルム材に設けられた光配向材料膜の露光に供するマスクにおいて、
   前記光配向材料膜の露光に供するスリットが、前記スリットの長手方向と直交する方向に繰り返し形成され、
   前記スリットは、
   前記スリットの長手方向の端部側の双方又は一方が、前記スリットの長手方向の端部に向かうに従って徐々に幅狭に作製された
   ことを特徴とするマスク。
4. 前記スリットは、
   長手方向の中央部分では、一定の幅により作製された
   ことを特徴とする請求項３に記載のマスク。

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