JP5660786B2 - パターニング位相差フィルムとその製造方法、偏光眼鏡、映像表示システムとその製造方法 - Google Patents
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Description
しかしながら、フリッカーが多く眼が疲れる問題、一般的な比較的応答速度の遅い液晶表示装置では人間が通常見ているように自然な画像を得ることができないという問題、常にいずれかの片目で観るという負担、得られる3D映像が暗く、ちらつき(または違和感)が大きく眼が疲れるという問題、液晶シャッター眼鏡自体が高価であるという問題があった。
偏光眼鏡方式は、常に両目で観ることによる負担軽減、フリッカーがほとんどないため眼が疲れにくい点、シャッター眼鏡方式と比較すれば得られる3D映像が明るい点、比較的応答速度の遅い液晶表示装置にも適している点で優れているものである。
[2] 前記右眼用位相差領域と前記左眼用位相差領域を含む層が、熱可塑性樹脂から構成される支持体上に形成されていることを特徴とする[1]に記載のパターニング位相差フィルム。
[3] 前記右眼用位相差領域と前記左眼用位相差領域がともにツイスト構造を有する光学機能層であることを特徴とする[1]または[2]に記載のパターニング位相差フィルム。
[4] 前記右眼用位相差領域と前記左眼用位相差領域のいずれか一方のみがツイスト構造を有する光学機能層であることを特徴とする[1]〜[3]のいずれか一項に記載のパターニング位相差フィルム。
[5] 前記右眼用位相差領域のツイスト角と前記左眼用位相差領域のツイスト角について、各ツイスト角の絶対値の和が90度であり、各ツイスト角の方向が異なることを特徴とする[1]〜[4]のいずれか一項に記載のパターニング位相差フィルム。
[6] 前記右眼用位相差領域に対応する位相差値と前記左眼用位相差領域に対応する位相差値がそれぞれ2層以上の位相差層の各位相差値の総和からなり、少なくとも一層が略λ/4の位相差値を有する層であり、別の一層が前記右眼用位相差領域では略λ/2か0のいずれか一方の位相差値を有する層であり前記左眼用位相差領域ではその他方の位相差値を有する層であることを特徴とする[1]〜[5]のいずれか一項に記載のパターニング位相差フィルム。
[7] 右眼鏡と左眼鏡の少なくとも一方がツイスト構造を有する光学機能層を含むことを特徴とする偏光眼鏡。
[8] [1]〜[6]のいずれか一項に記載のパターニング位相差フィルムと、右眼用画像を前記右眼用位相差領域に表示し、かつ、左眼用画像を前記左眼用位相差領域に表示する映像表示パネルとを含む映像表示装置と、前記右眼用画像を視認しうる右眼鏡と、前記左眼用画像を視認しうる左眼鏡とを有する偏光眼鏡と、を含むことを特徴とする映像表示システム。
[9] 前記右眼用位相差領域と前記左眼用位相差領域がともに、ツイスト構造を有する光学機能層であることを特徴とする[8]に記載の映像表示システム。
[10] 前記偏光眼鏡の前記右眼鏡と前記左眼鏡がともに、ツイスト構造を有する光学機能層を含むことを特徴とする[8]または[9]に記載の映像表示システム。
[11] 前記パターニング位相差フィルムの右眼用位相差領域のツイスト角の絶対値と前記偏光眼鏡の右眼鏡のツイスト角の絶対値の和が90度であり、前記パターニング位相差フィルムの左眼用位相差領域のツイスト角の絶対値と前記偏光眼鏡の左眼鏡のツイスト角の絶対値の和が90度であることを特徴とする[8]〜[10]のいずれか一項に記載の映像表示システム(但し、前記位相差領域または前記眼鏡がツイスト構造を有さない場合はツイスト角0度とする)。
[12] 前記偏光眼鏡の前記右眼鏡と前記左眼鏡の少なくとも一方が遅相軸を有する光学機能層を含むことを特徴とする[9]に記載の映像表示システム。
[13] 前記偏光眼鏡の前記右眼鏡と前記左眼鏡がいずれも直線偏光子のみからなることを特徴とする[9]に記載の映像表示システム。
[14] 前記右眼用位相差領域と前記左眼用位相差領域のいずれか一方のみが、ツイスト構造を有する光学機能層であることを特徴とする[8]に記載の映像表示システム。
[15] 前記偏光眼鏡の前記右眼鏡と前記左眼鏡のいずれか一方のみが位相差を有する光学機能層を含むことを特徴とする[14]に記載の映像表示システム。
[16] 前記右眼用位相差領域と前記左眼用位相差領域のうち、ツイスト構造を有する方の位相差領域の位相差値が略λ/2であり、ツイスト構造を有さない方の位相差領域の位相差値が0であり、前記偏光眼鏡のうち、位相差を有する光学機能層を含む方の眼鏡の光学機能層の位相差値が略λ/2であることを特徴とする[15]に記載の映像表示システム。
[17] 前記偏光眼鏡の前記右眼鏡と前記左眼鏡の少なくとも一方が遅相軸を有する光学機能層を含むことを特徴とする[15]または[16]に記載の映像表示システム。
[18] 前記偏光眼鏡の前記右眼鏡と前記左眼鏡がいずれも直線偏光子のみからなることを特徴とする[14]に記載の映像表示システム。
[19] 前記右眼用位相差領域の位相差値の絶対値と前記左眼用位相差領域に対応する位相差値の絶対値が異なり、前記右眼用位相差領域の位相差値の絶対値と前記偏光眼鏡の左眼鏡の位相差値が実質的に同じであり、前記左眼用位相差領域の位相差値の絶対値と前記偏光眼鏡の右眼鏡の位相差値が実質的に同じであることを特徴とする[8]に記載の映像表示システム。
[20] 配向膜上に、カイラル剤と、光重合性液晶または光重合性の屈折率異方性物質を含む組成物を塗布する工程と、得られた塗布膜を露光処理する工程を含むことを特徴とするパターニング位相差フィルムの製造方法。
[21] 前記露光処理工程後に加熱処理工程を含むことを特徴とする[20]に記載のパターニング位相差フィルムの製造方法。
[22] 映像表示パネル上に、[20]または[21]に記載のパターニング位相差フィルムの製造方法によってパターニング位相差フィルムを形成する工程を含むことを特徴とする映像表示システムの製造方法。
[23] 前記露光処理工程を、前記映像表示パネル上に前記塗布膜を形成した後に行うことを特徴とする[22]に記載の映像表示システムの製造方法。
[24] 右眼鏡と左眼鏡を有する偏光眼鏡の製造方法であって、配向膜上に、カイラル剤と、光重合性液晶または光重合性の屈折率異方性物質を含む組成物を塗布する工程と、得られた塗布膜を露光処理してツイスト構造を有する光学機能層を形成する工程と、得られたツイスト構造を有する光学機能層を前記右眼鏡または左眼鏡の少なくとも一方に配置する工程とを含むことを特徴とする偏光眼鏡の製造方法。
また、本発明の映像表示システムは、構成を変えずに2D画像も3D画像も表示することができる。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。なお、本明細書において「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
同様に、2つの物体の「位相差が異なる」とは、位相差発生機能が異なる又は偏光変換機能が異なることを意味する。それらの物体に遅相軸がないときは2つの物体を通過した光の偏光の変化が互いに異なるように偏光を変換することを意味する。位相差が異なる物体とは、上記のようにある物体が有する位相差発生機能と実効的に同等の作用を呈する偏光変換機能層(例えば、Twisted Nematic液晶層などのように直線偏光面を回転させる層)の特徴を代表して表現するものである。
本発明のパターニング位相差フィルムは、複数の右眼用位相差領域と複数の左眼用位相差領域が交互に形成され、前記右眼用位相差領域と前記左眼用位相差領域の少なくとも一方が、ツイスト構造を有する光学機能層であることを特徴とする。
パターニング位相差フィルムに用いられる代表的な材料の波長分散特性は、図8に示したとおりである。ここで、図8中、Psuはポリサルフォンを表し、PAはポリアリレートを表し、PCはポリカーボネートを表し、PVAはポリビニルアルコールを表す。すなわち、波長を特定の波長に限定すれば、位相差フィルムの位相差値は、任意の値に設定することが可能である。例えば、円偏光を用いる場合にはλ/4位相差板を緑の波長に合わせて得ることができ、直線偏光を用いる場合にはλ/2位相差板を緑の波長に合わせて得ることができる。しかしながら、カラーディスプレイでは、緑のほかに赤、青も重要であり、これら全ての波長に渡って位相差を制御するには困難を要する。例えば、PCの場合、緑色で位相差値を設定しても、青色では10%程度、赤色では5%程度のズレが生じる。
以上は波長分散、位相差自体の絶対値についても同様である。なぜなら、波長分散の議論は波長を特定した場合の、位相差の絶対値の議論に他ならないからである。具体的には、波長分散は主として、パターニング位相差と偏光眼鏡に用いる位相差フィルムの材質種に関することであり、位相差の絶対値は、材料種とともに、製造技術及び制御性に関わる問題である。
ここで、位相差フィルムとしてツイスト構造のものを用いた場合の効果を直線偏光が位相差層に入射し、その偏光度の変化を比較したもので概説する。図14から明らかなようにΔnd即ち、位相差層の膜厚を1〜4割まで変化させた場合、ツイスト構造を有する場合と、一様な方向に配列した場合とで直線偏光の偏光度は大きく異なることがわかる。即ち、ツイスト構造体(TN)の場合には、その偏光度は緩やかに変化するのに対し、一軸性の構造体(ホモジニアス)においては、急激な偏光度の低下が見られ、直線偏光からのズレが大きいことがわかる。直線偏光の偏光度においてと同様に、他の偏光状態においても同様の変化を示し、ツイスト構造体の偏光変換が導波路的であることがわかる。
以上のことは、ツイスト構造体においては、膜厚の変化に対してマージンが広いことを意味し、実際の製品製造の観点からは、非常に望ましいことであり、高画質の画像表示を可能とするものである。
本発明のパターニング位相差フィルムは、液晶ディスプレイなどの映像表示装置上に設置して偏光眼鏡と適切に組み合わせて3D表示を行った場合に、ツイスト構造を有する光学機能層を採用するものである。これにより、位相差の絶対値のズレや位相差の波長分散に起因するクロストークを低減することができる。このようにパターニング位相差フィルムの位相差領域においてツイスト構造を有する光学機能層を用いた例は従来知られておらず、本発明により初めて3D映像表示システムに用いたときに好ましいことがわかったものである。
以下、本発明の好ましい態様を参照しつつ、本発明を具体的に説明する。
(パターニング方式)
本発明のパターニング位相差フィルムにおいて、前記複数の右眼用位相差領域と前記複数の左眼用位相差領域が交互に形成されている態様については、特に制限はなく、公知のパターニングを採用することができる。パターニングの方式としては千鳥パターンまたはそれに類似のパターンであっても、ライン状のパターンであってもよいが、ライン状のパターンであることが横方向の視角特性を広くする上で好ましい。すなわち、前記複数の右眼用位相差領域がライン状位相差領域であり、前記複数の左眼用位相差領域パターニング領域がライン状位相差領域であることが好ましい。
交互に形成された複数の右眼用ライン状位相差機能領域と複数の左眼用ライン状位相差機能領域は、水平方向に設けられていることが好ましく、このように交互に形成された複数の右眼用ライン状位相差機能領域と複数の左眼用ライン状位相差機能領域が水平方向に設けられた態様とすることで、映像表示パネルの左右方向のクロストークが発生せず、良好な3D立体映像を表示できる角度を大きくすることができる。ただし、視野角として上下方向を重視する場合には、縦ストライプパターンの形状が好ましく、又、左右及び上下の視野角のバランスを重視する場合は、千鳥パターンまたはそれに類似のパターンを選択してもよい。この場合には、パターンに応じた画像データの変換が必要になる。
図1に本発明のパターニング位相差フィルムにおける前記ツイスト構造の光学機能層の構造を示す。
前記ツイスト構造の光学機能層は、TN液晶ディスプレイ(の非印加時)と同様に、該光学機能層の厚み方向の一方の面から他方の面に向かって、屈折率異方性の分子がねじれ構造をともなった形で配向しているものである。
すなわち、前記ツイスト構造の光学機能層の光学的性質は、TNモードの液晶の配向に応じた機能と同様である。TN液晶中の偏光の伝播は導波路モードと言われ、いかなる理論に拘泥するものでもないが、液晶分子に平行または垂直に入射した直線偏光は、おおむね液晶分子のねじれ構造に沿って、直線偏光を大きく乱すことなく、偏光軸を回転させることができるとされている(図14参照)。一般の一軸性位相差フィルムは、例えば延伸フィルムであっても、塗布型フィルムであっても、直線偏光をλ/2変調する場合、円偏光を経由して偏光軸を90度回転させる。これに対して、ツイスト構造を含む光学機能層は、その層の厚さの設定にもよるが、直線偏光の状態をある程度維持しながら、90度の旋光回転を行うことができる。さらに、直線偏光が前記ツイスト構造を含む光学機能層を厚み方向に透過した後の旋光性自体は、ツイスト構造のどの方位の角度から直線偏光が入射してもΔndが適切に設定されれば、同じとなり液晶の配列に対する入射偏光の偏光軸が液晶分子と平行または直交している場合には、特に、偏光度の変化も極めて小さい。前記ツイスト構造を含む光学機能層が前記5μm程度以上の層厚さで、90度ツイスト構造をとる場合には前記旋光性、即ち90度の旋光性が失われることはない。
ツイスト構造の位相差機能は、延伸フィルムや一軸性の塗布膜に比較し、その構造上、同じ位相差機能(旋光機能)を付与するのに、厚さを余分に必要とすることを特徴とする。例えば、λ/2の機能(直線偏光軸を90度回転)を付与するためには液晶層のΔnをΔn=0.094とすると、下記表1のようになり、ツイスト角の増加に伴い、厚さが必要となる。
以上より、ツイスト構造を有する光学機能層を採用することで、従来にない製造マージンの拡大がはかれ、また、クロストークを低減して3D画質を改善することができる。
本発明のパターニング位相差フィルムは、前記右眼用位相差領域のツイスト角と前記左眼用位相差領域のツイスト角について、各ツイスト角の絶対値の和が90度であり、各ツイスト角の方向が異なることが好ましい。
ここで本明細書中、前記ツイスト角とは、ツイスト構造を有する光学機能層の厚み方向において、一方の表面からもう一方の表面へ向けて光学異方性分子が回転する角度のことを言う。但し、この構造においては、偏光が通過したときに偏光面が旋光回転する角度とも概略対応する。ツイストしていない場合は、ツイスト角は0度とする。また、ツイスト角の方向が異なるとは、ツイスト角の符号(正負)が異なることを言う。ここで、ツイスト角が0度の場合には、適宜、ツイスト角の方向を正負と解釈しても良い。
本発明のパターニング位相差フィルムの第1の好ましい態様は、前記右眼用位相差領域と前記左眼用位相差領域がともに、ツイスト構造を有する光学機能層である態様である。
また、本発明のパターニング位相差フィルムは、前記右眼用位相差領域と前記左眼用位相差領域がともに、ツイスト構造を有する光学機能層であり、かつ、前記右眼用位相差領域のツイスト角と前記左眼用位相差領域のツイスト角について、各ツイスト角の絶対値の和が90度であり、各ツイスト角の方向が異なることが好ましい。
具体的には、本発明のパターニング位相差フィルムにおける前記ツイスト構造の光学機能層は、この回転角を図2のように右眼用位相差領域でα1、左眼用位相差領域でα2としたとき、α1とα2のうちの一方を時計回り、もう一方を半時計回りとして回転方向を異なる方向に設定する態様が好ましい。
本発明のパターニング位相差フィルムの第2の好ましい態様は、前記右眼用位相差領域と前記左眼用位相差領域のいずれか一方のみが、ツイスト構造を有する光学機能層である。
また、前記右眼用位相差領域と前記左眼用位相差領域のうち、ツイスト構造を有しない光学機能層は位相差機能を有しないことが好ましく、具体的には位相差値が略ゼロであることが好ましい。
本発明のパターニング位相差フィルムは、前記右眼用位相差領域と前記左眼用位相差領域を含む層のみであっても、支持体上に形成されていてもよいが、支持体上に形成されていることが好ましい。
本発明のパターニング位相差フィルムは、熱可塑性樹脂から構成される支持体を含んでいても、ガラスから構成される支持体を含んでいてもよいが、熱可塑性樹脂から構成される支持体上を含むことが、ガラスから構成される支持体を含む態様と比べて軽量化できる観点から、好ましい。
本発明のパターニング位相差フィルムの第1の好ましい態様では、前記支持体は位相差を有していないことが好ましい。具体的には、ツイスト構造の光学機能層(液晶層)のみで所望の旋光効果を得るためには、前記支持体としてリターデーションが極めて小さいフィルムを選択することが好ましく、ゼオノア(商品名、株式会社ゼオン製)、Z-TAC(商品名、富士フイルム製)などを用いることができる。
一方、本発明のパターニング位相差フィルムの第2の好ましい態様では、前記支持体は位相差を有していることが好ましく、略λ/4の位相差値を有する層であることがより好ましい。
具体的には、ベースフィルムとして略λ/4位相差板を用い、右眼用位相差領域および左眼用位相差領域はそれぞれ位相差値が略λ/2の領域とゼロの領域となるようにパターニングされ、該λ/4位相差板の遅相軸と該λ/2位相差板の遅相軸は直交し、該λ/4位相差板の遅相軸と該λ/2位相差板の遅相軸はともにディスプレイの出射光の偏光軸に対して時計回りに45度または−45度の角度である積層構成のパターニング位相差フィルムを好ましく挙げることができる。
本発明のパターニング位相差フィルムの製造方法は、配向膜上に、カイラル剤と、光重合性液晶または光重合性の屈折率異方性物質を含む組成物(以下、塗布液とも言う)を塗布する工程と、得られた塗布膜を露光処理する工程を含むことを特徴とする。
以下、本発明のパターニング位相差フィルムの製造方法を説明する。
前記基板上に配向処理を施すことが好ましい。配向処理としては特に制限はなく、公知の配向処理を行うことができるが、その中でもラビング処理を行うことが簡便の上で好ましい。前記基板上にラビング処理で配向処理をする場合には、前記基板上にPVA他、通常、液晶材料を水平配向させることができる材料を0.3〜0.1μm程度の厚さで形成できるように塗布し、焼成し、ラビング処理を行うことが好ましい。前記焼成温度は、材料によるが、150℃〜200℃に通常設定する。ここで前記ラビング処理の方向は、前記基板が遅相軸を有する場合はその遅相軸方向と90度を成すように(位相差機能を打ち消すように)行うことが好ましい。なお、ラビングの方法については特に制限はなく、公知の方法を用いることができる。
また、右眼用位相差領域および左眼用位相差領域がともにツイスト構造である場合は、後述する部分ラビングを行うことが好ましい。
一方、右眼用位相差領域および左眼用位相差領域の一方のみがツイスト構造である場合は、フィルム全面へのラビングを行うことが好ましい。また、ラビング方向については、求めるトータルの位相差機能に応じて適切に設定する必要がある。
ツイスト構造を有する領域を形成する場合、まず、カイラル剤を含む塗布液を準備する。前記カイラル剤を含む塗布液としては、カイラル剤によってツイスト構造を形成できる分子が含まれていれば特に制限はないが、例えばカイラル剤を含む重合性液晶であることが好ましい。なお、カイラル剤を含む重合性液晶に同等な塗布液であってもよい。また、前記カイラル剤の種類については、本発明の趣旨に反しない限りにおいて特に制限はない。
設定する膜厚は目的とするツイスト角または位相差値に応じて任意に設定することができる。なお、材料の複屈折(異方性)の強さに応じて膜厚は変更させる必要がある。90度ツイスト構造を形成する場合、カイラル剤の添加量は90度ツイストになるよう、適宜調整する。
前記基板上に配向処理を施した後、前記基板上にツイスト構造を有する光学機能層がパターニングされた位相差層を、所望の実効的な位相差が得られるような膜厚で成膜して積層することで本発明のパターニング位相差フィルムを製造することができる。
本発明のパターニング位相差フィルムの製造方法では、得られた塗布膜を光重合により重合させる露光工程を含む。すなわち、前記重合性液晶または重合性異方性発現物質を含む組成物(以下、塗布液とも言う)を塗布して得られた塗布膜を光重合により重合させる露光工程を含む。
また、照射波長と照射量(および照射時間)については目的とする位相差値によって適宜変更することができるが、例えば、照射波長として300〜450nmの波長の光照射を1J程度は照射する態様が好ましい。特に前記重合性液晶または重合性異方性発現物質を重合させた後に、後述の熱処理をする場合は、その後の熱処理で位相差値が大きく変化しないように十分硬化する必要がある。
また、前記重合性液晶または重合性異方性発現物質を含む塗布液の等方相転移温度Tisoより、低い温度で前記塗布液を前記基板上に塗布し、光(紫外線)硬化することが好ましい。なお、前記等方相転移温度Tisoとは、液晶性を示す液晶分子の単体、又は混合体が、一定の方向に配列した状態(いわゆる液晶状態)になる温度から、配向秩序のない状態(いわゆる等方性状態)に切り替わる温度を示す。この等方相転移温度は、偏光顕微鏡によるテクスチャー観察によって求めることができる。液晶化合物をガラス板上に載せ、加温しながら偏光顕微鏡で観察し、視野が明るく見える液晶状態から、暗く見えるようになった液体状態(光学的に等方性を示す状態)に転移したときの温度とした。
右眼用位相差領域および左眼用位相差領域がともにツイスト構造である場合は、いずれの露光方法でも構わないが、個々の領域で塗布材料を塗り分ける又は配向制御を個別に行うことで全面に露光することも可能である。
一方、右眼用位相差領域および左眼用位相差領域の一方のみがツイスト構造である場合は、部分的に露光することが好ましい。
前記ツイスト構造を有する光学機能層がパターニングされた位相差層を前記重合性液晶または重合性異方性発現物質を含む塗布液の光重合により形成するためには、該塗布液に部分的に露光をすることが好ましい。また、部分的な露光を行うためには、フォトマスクを用いることが好ましい。前記フォトマスクとしては照射部(光透過部)と、遮光部がパターニングされたフォトマスクを用いることができる。前記パターニング位相差層を形成する場合における露光の態様についても本発明の製造方法では特に制限はないが、2種類のフォトマスクを用いて2回以上露光する態様でもよい。
前記重合性液晶または重合性異方性発現物質を含む塗布液に部分的に光(紫外線)を照射することで、照射部の重合性液晶は、光重合し、配向状態を保ったまま固化することになる。
前記露光工程後、さらに熱処理を行うことによって、各領域の位相差を適宜制御することができる。また、未照射領域の重合性液晶は、次のステップの熱処理により、等方相化による位相差の解消および強制的な熱重合により硬化がある程度進み、塗布後に有していた位相差が解消した状態で安定化する。
露光後の熱処理条件は本発明の趣旨に反しない限りにおいて特に制限はなく、適当な重合条件で行うことができる。その中でも、熱処理温度は、前記等方相転移温度Tisoを超えても超えなくてもよいが、超えることが好ましい。
紫外線により十分な硬化がなされた位相差領域では、その後の熱処理(NI点以上の温度)を経た後においても、十分な分子配列を維持し、結果としてツイスト構造を得ることができる。なお、ここでいうNI点とは、前記重合性液晶または重合性異方性発現物質がネマティック相から等方相に変化する転移点温度を表し、前述の等方層転移温度Tisoとは、同じ温度である。
一方、紫外線を照射しなかった位相差領域においては、NI点以上の温度による等方処理(熱処理)により、液晶性分子の配列が乱され、実質、等方の層とすることができる。
光照射に用いられる光としては用いる重合性液晶材料に適したものを用いる必要があるが、通常、紫外線などを好ましく用いることができる。
本発明のパターニング位相差フィルムの製造方法中、前記右眼用位相差領域と前記左眼用位相差領域がともにツイスト構造を有する光学機能層である第1の好ましい態様のパターニング位相差フィルムの製造方法に独特の点を説明する。
その中でも、前記右眼用位相差領域と前記左眼用位相差領域が互いに異なる方向のツイスト構造であるより好ましい態様の本発明のパターニング位相差フィルム(より好ましくは一方が時計回りであり、もう一方が半時計回りである2方向のツイスト構造)の作製方法について以下に説明する。
また、メカニカルな従来ラビングで光学機能層の一方の基板(例えば、フロント側の基板)の配向膜のラビング方向を2方向に制御する場合は、マスクラビング(ラビングの際に、部分的なマスキングをしてラビングを行う)を用いることができる。
マスキングについては、半導体、LCD他で広く利用されているフォトレジストで行う方法と、メタルマスク他の取り外し可能なマスクを用いる方法のいずれも採用することができ、前者の方が解像度の点で優れるという利点があり、後者の方が塗布、露光、現像、剥離などのプロセスが不要である点で利点がある。
本発明のパターニング位相差フィルムの製造方法中、前記右眼用位相差領域と前記左眼用位相差領域のいずれか一方のみが、ツイスト構造を有する光学機能層である第2の好ましい態様のパターニング位相差フィルムの製造方法に独特の点を説明する。
このようなプロセスにてあらかじめ紫外線で固化されていない方の位相差領域の位相差機能は消失し、前記右眼用位相差領域と前記左眼用位相差領域のいずれか一方のみが、ツイスト構造を有する光学機能層を得ることができる。
(ツイスト構造を有する光学機能層)
本発明の偏光眼鏡は、右眼鏡と左眼鏡の少なくとも一方がツイスト構造を有する光学機能層を含むことを特徴とする。このようなツイスト構造を有する光学機能層を、偏光眼鏡方式において採用した例は従来知られていない。
本発明の偏光眼鏡は、ツイスト構造を有する光学機能層の他にその他の層が積層されていてもよい。
本発明の偏光眼鏡は、パターニング位相差フィルムから出射され、該偏光眼鏡によって旋光された偏光を通過、遮断させるために、直線偏光子を含むことが好ましい。
また、本発明の偏光眼鏡は、前記ツイスト構造を有する光学機能層と前記直線偏光子の他にその他の層を有していないことが、軽量化の観点から好ましく、本発明の偏光眼鏡は、前記ツイスト構造を有する光学機能層と前記直線偏光子の2要素層からなることが好ましい。具体的には、本発明の偏光眼鏡は、前記ツイスト構造を有する光学機能層として重合固化したTN液晶構造を用いることがあるが、該TN液晶構造に対して印圧して配向変化が可能なTN構造(重合固化しない)、その他の機能層(例えば、保護層、反射防止層)を有していても有していなくともよい。
本発明の偏光眼鏡を製造するための製造方法については、特に制限はなく、公知のツイスト構造を有する光学機能層の製造方法を利用することができる。また、本明細書中に記載の、本発明のパターニング位相差フィルムにおけるツイスト構造を有する光学機能層の製造方法に順じて製造することもできる。
本発明の映像表示システムは、本発明のパターニング位相差フィルムと、右眼用画像を前記右眼用位相差領域に表示し、かつ、左眼用画像を前記左眼用位相差領域に表示する映像表示パネルとを含む映像表示装置と、前記右眼用画像を視認しうる右眼鏡と、前記左眼用画像を視認しうる左眼鏡とを有する偏光眼鏡と、を含むことを特徴とする。
以下、本発明の映像表示システムの好ましい態様や実施例を参照しつつ、本発明を具体的に説明する。
(映像表示パネル)
本発明の映像表示装置に用いられる映像表示パネルは特に制限はなく、CRTであってもフラットパネルディスプレイであってもよいが、フラットパネルディスプレイであることが好ましい。フラットパネルディスプレイとしては、PDP、LCD、有機ELなどを用いることができるが、本発明は前記映像表示パネルが液晶表示パネルである場合に特に好ましく適用することができる。前記映像表示パネルを液晶表示パネルとすることで、フラットパネルディスプレイの中でも高画質かつ安価な映像表示システムとすることができる。
本発明に用いられる映像表示パネルは、3D映像を表示する手段を有していれば特に制限はないが、さらに2次元映像を表示する手段を有することが好ましい。前記2次元映像を表示する手段は、特に制限はなく、公知の方法を用いることができる。現状では3D専用のTV放送などは充実しておらず、依然として2次元映像が主流であることから、3Dコンテンツのみに対応した映像表示装置であるよりも、2D−3D併用ディスプレイである方が産業上の利用可能性が高い。
本発明の映像表示システムでは、前記映像表示装置の周波数は特に制限はないが、1秒間に60フレームからなる一般的な60fpsの右眼用映像および左眼用映像を用いるときは60Hz以上であることが好ましく、120Hz以上であることが好ましい。
本発明の映像表示システムは、前記右眼用画像を視認しうる右眼鏡と、前記左眼用画像を視認しうる左眼鏡とを有する偏光眼鏡を用いることを特徴とする。前記右眼用画像を視認しうる右眼鏡は、前記左目用画像を実質的に視認し得ないことが好ましい。また、前記左眼用画像を視認しうる左眼鏡は、前記右目用画像を実質的に視認し得ないことが好ましい。
従来公知の偏光眼鏡の例としては、特開平10-232365号公報に記載のものや、市販品として、3DGLASSESGREY(Hyundai株式会社)、円偏光メガネ、型番なし(ソリッドレイ研究所社製)を挙げることができる。
その中でも、本発明の映像表示システムは、前記右眼鏡と前記左眼鏡の少なくとも一方が位相差を有する光学機能層を含む偏光眼鏡を含むことが好ましく、前記偏光眼鏡の前記右眼鏡と前記左眼鏡の少なくとも一方がツイスト構造を有する光学機能層を含む偏光眼鏡(すなわち本発明の偏光眼鏡)を含むことがより好ましい。
本発明の映像表示システムは、本発明のパターニング位相差フィルムを用いることを特徴とする。
また、本発明のパターニング位相差フィルムは、前記映像表示パネルの前方(フロント側)に配置されていることが好ましい。
本発明の映像表示システムは、前記パターニング位相差フィルムの右眼用位相差領域のツイスト角の絶対値と前記偏光眼鏡の右眼鏡のツイスト角の絶対値の和が90度であり、前記パターニング位相差フィルムの左眼用位相差領域のツイスト角の絶対値と前記偏光眼鏡の左眼鏡のツイスト角の絶対値の和が90度であることが好ましい(但し、前記位相差領域または前記眼鏡がツイスト構造を有さない場合は、ツイスト角0度とする)。
但し、このようなパターニング位相差フィルムと偏光眼鏡の光学的対応関係が好ましく成立する場合は、前記位相差領域または前記眼鏡が遅相軸を有する光学機能層を含まない場合である。前記位相差領域または前記眼鏡が遅相軸を有する光学機能層を含む場合については、別途説明する。
本発明の映像表示システムは、上述の光学的対応関係、すなわち、前記パターニング位相差フィルムの右眼用位相差領域のツイスト角の絶対値と前記偏光眼鏡の右眼鏡のツイスト角の絶対値の和が90度であり、前記パターニング位相差フィルムの左眼用位相差領域のツイスト角の絶対値と前記偏光眼鏡の左眼鏡のツイスト角の絶対値の和が90度であることに加え、同時に、前記右眼用位相差領域のツイスト角と前記左眼用位相差領域のツイスト角について、各ツイスト角の絶対値の和が90度であり、各ツイスト角の方向が異なることがより好ましい。
本発明の映像表示システムの第1の好ましい態様は、前記右眼用位相差領域と前記左眼用位相差領域がともに、ツイスト構造を有する光学機能層である。
この場合、前記偏光眼鏡は、前記右眼鏡と前記左眼鏡がともにツイスト構造を有する光学機能層を含む構成であっても、前記右眼鏡と前記左眼鏡のいずれか一方のみがツイスト構造を有する光学機能層を含む構成であっても、前記右眼鏡と前記左眼鏡がいずれもツイスト構造を有していない構成であってもよい。
また、本発明の映像表示システムの第1の好ましい態様では、前記偏光眼鏡の前記右眼鏡と前記左眼鏡の少なくとも一方が遅相軸を有する光学機能層を含む態様も場合により好ましく用いることができ、その場合、前記右眼鏡と前記左眼鏡の両方が遅相軸を有していても、前記右眼鏡と前記左眼鏡のいずれか一方のみが遅相軸を有していてもよい。
以下、本発明の映像表示システムの第1の好ましい態様について順に説明する。
本発明の映像表示システムは、前記偏光眼鏡の前記右眼鏡と前記左眼鏡がともに、ツイスト構造を有する光学機能層を含み、前記右眼用位相差領域と前記左眼用位相差領域がともに、ツイスト構造を有する光学機能層である態様も好ましい。
ここでα1+α2=90度とすることで、右眼には左眼画像光を遮断する方向に、左眼には右眼画像光を遮断するように、ディスプレイ上のパターニング位相差フィルムの光学機能層と前記偏光眼鏡上の光学機能層とが働く。なお、この時、主映像(右眼への右眼映像、左眼への左映像)は、輝度が最大となるように設定されているため、2D表示時の半分程度の輝度となる(右眼、左眼にディスプレイ面をパターニング位相差機能で分割しているため半減する)。
図2の態様では、偏光眼鏡には右眼鏡、左眼鏡ともに吸収軸が鉛直(上下)方向、透過軸が水平方向の直線偏光子を積層してある。
図2の態様では、パターニング位相差フィルムの位相差領域において、ツイスト構造を構成するための液晶分子の画像光の入射する側の配向方向(以下、液晶分子の始点と呼ぶ)を液晶ディスプレイの直線偏光子の吸収軸に垂直(透過軸に平行)としてある。
また、図3の態様では、パターニング位相差フィルムの右眼用位相差領域のツイスト角がα1度であり、左眼用位相差領域のツイスト角がα2度である場合、偏光眼鏡について右眼鏡がツイスト角α2の光学機能層を含み、左眼鏡がツイスト角α1の光学機能層を含む構成とし、α1+α2=90度とすることが好ましい。また、図3の態様におけるα1とα2の好ましい範囲は、図2の態様の好ましい範囲と同様である。
本発明の映像表示システムは、前記偏光眼鏡の前記右眼鏡と前記左眼鏡のいずれか一方がツイスト構造を有する光学機能層を含み、前記右眼用位相差領域と前記左眼用位相差領域がともに、ツイスト構造を有する光学機能層である態様も好ましい。
このような態様における具体的な構成として、以下の構成を好ましく挙げることができる。
図2をもとに説明する。例として右眼鏡をツイスト構造とした場合、パターニング位相差及び右眼鏡については図2と同様にし、90°−α1/2の方位、又は−α1/2の方位にλ/2の遅相軸を配置する位相差層を有した左眼鏡を準備すればよい。但し、直線偏光子の軸は図2と同様に配置する。このようにすることで、左眼鏡についても、クロストークを十分に抑えることが出来る。
本発明の映像表示システムは、前記偏光眼鏡の前記右眼鏡と前記左眼鏡がいずれもツイスト構造を有する光学機能層を含まず、前記右眼用位相差領域と前記左眼用位相差領域がともに、ツイスト構造を有する光学機能層である態様も好ましい。
図5に示すように液晶ディスプレイ表面上にパターニング配置したツイスト構造を有する光学機能層からの出射光を、右眼用位相差領域では時計回りにα1度、左眼用位相差領域では半時計回りにα2度の2種の偏光状態(好ましくは、概ね直線偏光)とし、右眼用位相差領域からの光については、偏光眼鏡の右眼鏡により更に位相差を追加して、最終的に90度偏光軸が回転した直線偏光として、右眼に主映像を映すことになる。一方、左眼用位相差領域からの半時計回りにα2度の出射光は、偏光眼鏡の右眼鏡に設けた位相差により、できるだけ右眼鏡を透過しないようにすることで右眼に入射させず、クロストークを低減させることができる。なお、左眼に入射する光についても同様である。
なお、ツイスト構造を有する光学機能層からの出射光は、該光学機能層への入射光が直線偏光であれば、一般的に直線偏光となると考えてよい。
なお、図5の構成では、最もシンプルなα1、α2をともに45度とする態様で良好な3D映像を得ることができる。
図10は、偏光眼鏡として直線偏光子のみからなる眼鏡を用いた態様であり、右眼鏡の直線偏光子の吸収軸を液晶ディスプレイの吸収軸に対してα1だけ時計回りに回転させてあり、左眼鏡の直線偏光子の吸収軸を液晶ディスプレイの吸収軸に対してα2だけ半時計回りに回転させてある態様である。
すなわち、本発明の映像表示システムは、前記偏光眼鏡の前記右眼鏡と前記左眼鏡がいずれも直線偏光子のみからなることが、軽量化と製造コストを低減する観点から好ましい。
本発明の映像表示システムの第2の好ましい態様は、前記右眼用位相差領域と前記左眼用位相差領域のいずれか一方がツイスト構造を有する光学機能層を含む態様である。
この場合、前記偏光眼鏡は、前記右眼鏡と前記左眼鏡がともにツイスト構造を有する光学機能層を含む構成であっても、前記右眼鏡と前記左眼鏡のいずれか一方のみがツイスト構造を有する光学機能層を含む構成であっても、前記右眼鏡と前記左眼鏡がいずれもツイスト構造を有していない構成であってもよい。
また、本発明の映像表示システムの第2の好ましい態様では、前記偏光眼鏡の前記右眼鏡と前記左眼鏡の少なくとも一方が遅相軸を有する光学機能層を含む態様も場合により好ましく用いることができ、その場合、前記右眼鏡と前記左眼鏡の両方が遅相軸を有していても、前記右眼鏡と前記左眼鏡のいずれか一方のみが遅相軸を有していてもよい。
以下、本発明の映像表示システムの第2の好ましい態様について順に説明する。
本発明の映像表示システムの第2の好ましい態様は、前記偏光眼鏡の前記右眼鏡と前記左眼鏡がともにツイスト構造を有する光学機能層を含み、前記右眼用位相差領域と前記左眼用位相差領域のいずれか一方のみが、ツイスト構造を有する光学機能層であることも好ましい。
このような態様における具体的な構成として、以下の構成を好ましく挙げることができる。
図2をもとに簡単に説明する。パターニング位相差として右眼用位相差領域がツイスト構造を有し、左眼用位相差領域がツイスト構造では無い場合とする。各ツイスト構造については、図2に示す通りとし、左眼用位相差領域のみが90+α2/2度の方位に遅相軸を有する形でλ/2の位相差領域を設ける。
このようにすることで、左眼鏡についても、クロストークを十分に抑えることが出来る。
本発明の映像表示システムの第2の好ましい態様は、前記偏光眼鏡の前記右眼鏡と前記左眼鏡のいずれか一方がツイスト構造を有する光学機能層を含み、前記右眼用位相差領域と前記左眼用位相差領域のいずれか一方のみがツイスト構造を有する光学機能層であることも好ましい。
このような態様における具体的な構成として、以下の構成を好ましく挙げることができる。
図2をもとに簡単に説明する。パターニング位相差として右眼用位相差領域がツイスト構造であり、左眼鏡がツイスト構造である場合は、図2におけるα1の角度のツイスト構造が右眼用位相差領域の位相差及び左眼鏡の位相差機能層となる。この場合、左眼用位相差領域としては90+α2/2度の方位に遅相軸を有するλ/2位相差領域を設けるとともに、右眼鏡としてはα2/2度の方位にλ/2位相差板を配置すればよい。
右眼用位相差領域及び右眼眼鏡がツイスト構造を有する場合においては、左眼用位相差領域のパターニング位相差を90+α2/2度、左眼鏡の位相差板を90−α1/2度の方位に遅相軸をそれぞれ有するλ/2位相差板を配置すればよい。
本発明の映像表示システムは、前記偏光眼鏡の前記右眼鏡と前記左眼鏡がいずれもツイスト構造を有しない光学機能層を含み、前記右眼用位相差領域と前記左眼用位相差領域のいずれか一方のみが、ツイスト構造を有する光学機能層であることも好ましい。
前記右眼鏡と前記左眼鏡の両方が遅相軸を有している光学機能層である場合の構成については、図11に示した構成のパターニング位相差フィルムを用い、右眼用位相差領域および左眼用位相差領域からそれぞれ右円偏光および左円偏光を出射する態様が挙げられる。
具体的には、このツイスト構造を有する方の位相差領域の位相差値を略λ/2、もう一方の位相差値を0とした構造に、さらにλ/4位相差フィルムを積層して、ディスプレイから円偏光で出射させ、眼鏡側で右円偏光と左円偏光を分離し、3D画像を観賞する態様を挙げることができる。
その中でも、例えば、本発明の映像表示システムは、前記偏光眼鏡の前記右眼鏡と前記左眼鏡がいずれも直線偏光子のみからなることが好ましい。
右眼用位相差領域がツイスト構造を有する光学機能層であり、左眼用位相差領域がツイスト構造を有さない層であり、前記偏光眼鏡の前記右眼鏡と前記左眼鏡がいずれも位相差を有していない場合の構成について、図4に示す。
図4のような構成により、前記右眼用位相差領域に入射した右眼用画像光を、ツイスト構造により偏光軸を90度回転させて出射し、前記左眼用位相差領域に入射した左眼用画像光はその偏光軸を回転させずにそのまま出射することができる。
このような態様は、より安価な3D映像観賞用の眼鏡を用いて3D映像を観賞できる観点から好ましい。具体的には、偏光軸の90度異なる偏光子を左眼鏡と右眼鏡にそれぞれ用いた3D映像観賞用の眼鏡を用いることで、偏光変換機能を有する光学機能層を積層した偏光眼鏡を用いずとも、クロストークをある程度低減し、主映像を効率良く観賞することができる。
本発明の映像表示システムは、前記右眼用位相差領域の位相差値の絶対値と前記左眼用位相差領域に対応する位相差値の絶対値が異なり、前記右眼用位相差領域の位相差値の絶対値と前記偏光眼鏡の左眼鏡の位相差値が実質的に同じであり、前記左眼用位相差領域の位相差値の絶対値と前記偏光眼鏡の右眼鏡の位相差値が実質的に同じであることが好ましい。ここで「位相差値の絶対値が等しい」なる表現は、波長分散特性まで含めた特性が等しいことがより好ましい。
このような態様とすることで、クロストークをより低減することができる。
本発明の映像表示システムの製造方法は、映像表示パネル上に、本発明のパターニング位相差フィルムの製造方法によってパターニング位相差フィルムを形成する工程を含むことを特徴とする。
すなわち、本発明の映像表示システムの製造方法は、(ア)映像表示パネル上にパターニング位相差フィルムを形成する工程と、(イ)配向膜上に、カイラル剤と、光重合性液晶または光重合性の屈折率異方性物質を含む組成物(以下、塗布液とも言う)を塗布する工程と、(ウ)得られた塗布膜を露光処理する工程を含む。
前記(ア)〜(ウ)の各工程の順序は(イ)の後に(ウ)を行う以外は任意であり、互いに組み込まれていてもよい。例えば、(ア)、(イ)、(ウ)の順に行っても、(イ)、(ウ)、(ア)の順に行ってもよく、(イ)、(ア)、(ウ)の順に行ってもよい。
すなわち、本発明の映像表示システムの製造方法は、前記露光処理工程を、前記映像表示パネル上にパターニング位相差フィルムを形成した後に行うことが、高精度の位相差パターニングおよび高精度の画像表示装置の画素との位置合わせができる観点から、好ましい。
このような工程で映像表示システムを製造することで、アライメントを一般的な液小表示装置の製造工程における露光工程と同レベルの性能で行うことができるため、パターニング位相差フィルムのパターニング位置と液晶表示パネルの画素との位置ズレを非常に小さくすることができる。
したがって、画素部とパターニング位相差フィルムがずれると、クロストークが発生してしまうため、パターニング位相差フィルムと映像表示パネルの位置合わせズレを少なくすることは、3D表示品質上、極めて重要である。
まず、ベースフィルムに配向膜を塗布し硬化させることが好ましい(1st step)。
次に、ラビングまたは光配向処理により、配向処理を施すことが好ましい(2nd step)。
次に、光重合性液晶または光重合性の屈折率異方性物質を塗布し、プリキュア(例えば、乾燥)させることが好ましい(3rd step)。
次に、プリキュア処理をして得られた塗布膜(仮位相差フィルム)を液晶表示パネルなどの映像表示パネルへの貼り付ける処理を行うことが好ましい。ここで、本発明のパターニング位相差フィルムの第1の好ましい態様を製造する場合には、その前後に、アライメント処理(例えば、配向処理された塗布膜と液晶表示パネルの画素との位置合わせ)を行うことが好ましい(4th step)。
その後、露光工程として紫外線照射処理を行うことが好ましい。ここで、本発明のパターニング位相差フィルムの第2の好ましい態様を製造する場合には、その前後に、アライメント処理(例えば、フォトマスクと液晶表示パネルの画素との位置合わせおよび部分的かつ段階的な紫外線照射処理)を行うことが好ましい(5th step)。
さらに、必要に応じて熱処理工程を行うことが好ましく(6th step)、最後に熱処理工程後のパターニング位相差フィルム全面への紫外線照射工程(7th step)を行ってもよい。
これに対し、本発明のパターニング位相差フィルムの第2の好ましい態様を製造する場合には、ツイスト構造のパターニングは映像表示パネルとの貼り合わせの後となるため、重合性液晶を塗布した後の塗布膜(仮位相差フィルム)を映像表示パネルに貼り付けるときの位置合わせ工程は不要となる。一方、その後の露光工程では部分的な露光処理をするため、フォトマスクとの位置合わせが必要となる。
このような観点から、本発明のパターニング位相差フィルムの第2の好ましい態様を製造するときの方が、本発明のパターニング位相差フィルムの第1の好ましい態様を製造するときよりも、さらに高精度に位置合わせをすることができる。
この加熱処理は、光重合性液晶または光重合性の屈折率異方性物質の等方相転移温度Tisoより、高い温度で行うことが好ましい。
この熱処理により、該部分的な紫外線照射処理にて、紫外線未照射領域の位相差は、略ゼロとなり、目的のパターニング位相差フィルムと映像表示パネルの積層体が得られることになる。
以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。
なお、実施例2、3は、本願発明の参考例である。
(クロストーク量の測定)
本明細書中において、クロストーク量は以下の方法で求めた。
液晶表示装置の液晶表示パネル上に液晶表示パネルの奇数ライン(水平方向)上にパターニング位相差フィルムの右眼用画像を透過する領域(前記第一領域または第二領域のいずれか一方)が、偶数ライン上にパターニング位相差フィルムの左眼用画像を透過する領域(残りの一方の領域)がくるように配置した。この画面に対し、全ライン白表示とした「表示0」と、奇数ラインを黒表示、偶数ラインを白表示とした「表示1」と、奇数ラインを白表示、偶数ラインを黒表示とした「表示2」の3パターンの表示を行い、左右の眼鏡を透過した透過光の強度を測定した。このとき、各場所でのクロストーク量は下記式(1)および(2)を計算して求めたクロストーク(右眼)とクロストーク(左眼)の平均値として求めることができる。
表示2での右眼鏡透過光
クロストーク(右眼)=―――――――――――――×100%
表示0での右眼鏡透過光
式(2):
表示1での左眼鏡透過光
クロストーク(左眼)=―――――――――――――×100%
表示0での左眼鏡透過光
<右眼用位相差領域と左眼用位相差領域がともにツイスト構造を有するパターニング位相差機能層の製造>
まず、パターニング位相差フィルムの基板としてアートン(JSR製)を選択した。このフィルム(膜厚100μm)の上に、塗布性改善処理として、酸素プラズマ処理を行い、配向膜として、Rolic technologies社製の商品名LPP−JP265CPを用い部分的な配向処理を行った。配向膜の固化にはライン&スペースが282μm/282μmのフォトマスクを用いた。ここで上記配向処理方向は(偏光紫外線の偏光方向)、パターニング方向に対して、時計回りに45度と半時計回りに45度の方向とした。
その後、塵埃等を必要に応じて除去し、下記の組成の光重合性の異方性物質を塗布した。フィルム全面について硬化時の位相差が45度旋光能となり、ツイスト角が45度となるように膜厚は約2.5μmに調整した。
塗布液の主な成分はBASF製棒状液晶:LC242を主成分とする重合性液晶のミクスチャーであり、溶剤としてMEKを用いた。光重合開始剤としてEP1388538A1、page21記載のLC−1−1を用い、カイラル剤として特開2003−313187掲載の材料を用いた。なお、カイラル剤の添加量は90度ツイストになるように、適宜調整して決定するとともに、左右ツイストに対応するものとした。 ここで、用いる各種材料については特開2003−313187、特開2007−133299などで開示されている材料を適宜選択可能である。
光源として350〜400nmに強い発光スペクトルを有するD−Bulbを搭載したマイクロウェーブ発光方式の紫外線照射装置(Fusion UV Systems社製)を利用した。照度100mW/cm2で、5Jの照射を実施した。
その後、熱処理を100℃×30分の条件でオーブン内の放置により実施した。
<右眼用位相差領域と左眼用位相差領域の一方のみがツイスト構造を有するパターニング位相差機能層の製造>
まず、パターニング位相差フィルムの基板としてアートン(JSR製)を選択した。このフィルム(膜厚100μm)の上に、塗布性改善処理として、酸素プラズマ処理を行い、配向膜としてPVAを1000Åの厚さにコートした(主成分PVA、PVA205/クラレ(株)製、略3%水溶液を利用)。
配向膜は100℃で熱硬化させ、その後、ラビング処理を通常の液晶セルを作る方法と同様にして、ラビングロールを用いてフィルム全面に対して施した。
ここで上記ラビング方向は、45度方向とした。
その後、塵埃等を必要に応じて除去し、下記の組成の光重合性の異方性物質を塗布した。フィルム全面について硬化時の位相差機能がλ/2となり、ツイスト角が90度となるように膜厚は約5μmに調整した。
塗布液の主な成分はBASF製棒状液晶:LC242を主成分とする重合性液晶のミクスチャーであり、溶剤としてMEKを用いた。光重合開始剤としてEP1388538A1、page21記載のLC−1−1を用い、カイラル剤として特開2003−313187掲載の材料を用いた。なお、カイラル剤の添加量は90度ツイストになるように、適宜調整して決定した。ここで、用いる各種材料については特開2003−313187、特開2007−133299などで開示されている材料を適宜選択可能である。
光源として350〜400nmに強い発光スペクトルを有するD−Bulbを搭載したマイクロウェーブ発光方式の紫外線照射装置(Fusion UV Systems社製)を利用した。照度100mW/cm2で、5Jの照射を実施した。
その後、熱処理を100℃×30分の条件でオーブン内の放置により実施した。
得られたサンプルを偏光顕微鏡により観察した結果、部分露光部で約250nm、未露光部で位相差無し(1〜2nm以下)であることを確認した。すなわち、本発明のパターニング位相差フィルムの製造方法により、良好に図4の態様の位相差がパターニングできていることがわかった。
図9に示したように、右眼鏡が実施例2と同様であり、左眼鏡が遅相軸45を45度に配置したλ/2の位相差板と吸収軸が鉛直上下方向の直線偏光子の積層体を用いた偏光眼鏡に変更した以外は実施例2と同様にして、実施例3の映像表示システムを製造した。
<ツイスト構造のパターニング位相差フィルムと、遅相軸を有する位相差板を用いた偏光眼鏡の組み合わせの態様の映像表示システムの製造>
図5に示した構成のツイスト構造のパターニング位相差フィルム(α1=α2=45度とした)を実施例1と同様にして製造し、遅相軸を有するλ/2位相差板を用いた偏光眼鏡を組み合わせた映像表示システムを製造した。
図10に示したように偏光眼鏡側を右眼鏡および左眼鏡がいずれも互いに吸収軸が直交する直線偏光子のみとした以外は実施例4と同様にして、実施例5の映像表示システムを製造した
(図11に記載のパターニング位相差フィルムの製造)
図11に記載のパターニング位相差フィルムを実施例1において以下のようにパターニング位相差フィルムの支持体を変更した以外は同様にして、実施例6のλ/4位相差板とツイスト構造の光学機能層が積層されたパターニング位相差フィルム、パターニング位相差フィルムを用いたおよび該映像表示装置を製造した。
パターニング位相差フィルムの支持体として、耐熱性、低吸水性など光学用途として種々の優れた特性を有するノルボルネン系のものを選択し、略λ/4の位相差値を有する位相差フィルム(JSR、ARTONフィルム、Gタイプ:略100μm厚)をベース位相差フィルムとして用いた。
従来の3D表示システムの代表としてZalman社製の3Dモニター(型:ZM-M220M)をそのまま用いてクロストーク及び画素とパターニング位相差との合せズレについて評価を実施した。
なお、上記製品は、ガラス基板上にパターニング位相差として遅相軸を±45度の方位にパターニング配置したものを、液晶ディスプレイの前面に設けた構成となっている。各々の領域はλ/4の位相差値を有し、282μm幅でパターニングされている。
得られた実施例1〜5の映像表示システムにより3D画像を表示させた結果、良好な3D表示が得られることを、目視にて確認できた。
一方、市販の3D映像表示装置(Zalman社製、型番ZM−M220W)のパターニング位相差フィルムのパターニング位置と画素とのズレを顕微鏡で確認した結果2台についてのズレの平均値が±10μmであることがわかった。
高精度の貼り合せができるということは、すなわち、高画質の3D表示ができるということを意味する。
以上より、本発明の映像表示システムは良好な3D表示ができることがわかった。
2 出射光側の屈折率異方性分子
3 ツイスト構造中の任意の屈折率異方性分子
4 入射光側の屈折率異方性分子
5 ツイスト角
11 右眼用位相差領域
12 左眼用位相差領域
13 パターニング位相差フィルム
21 右眼用画像光
22 左眼用画像光
23 直線偏光子
24 液晶表示装置の直線偏光子の吸収軸
25 液晶表示装置の直線偏光子の透過軸
26 右眼用位相差領域(ツイスト構造)の入射光側の屈折率異方性分子
27 右眼用位相差領域(ツイスト構造)の出射光側の屈折率異方性分子
28 左眼用位相差領域(ツイスト構造)の入射光側の屈折率異方性分子
29 左眼用位相差領域(ツイスト構造)の出射光側の屈折率異方性分子
31 右眼鏡
32 左眼鏡
33 偏光眼鏡
34 右眼鏡の位相差領域(ツイスト構造)の入射光側の屈折率異方性分子
35 右眼鏡の位相差領域(ツイスト構造)の出射光側の屈折率異方性分子
36 右眼鏡の直線偏光子(不図示)の透過軸
37 右眼鏡の直線偏光子(不図示)の吸収軸
38 左眼鏡の位相差領域(ツイスト構造)の入射光側の屈折率異方性分子
39 左眼鏡の位相差領域(ツイスト構造)の出射光側の屈折率異方性分子
40 左眼鏡の直線偏光子(不図示)の透過軸
41 左眼鏡の直線偏光子(不図示)の吸収軸
42 右眼鏡にλ/2板(不図示)を積層時のλ/2板の遅相軸
43 右眼鏡のλ/2板(不図示)の遅相軸角度
44 左眼鏡にλ/2板(不図示)を積層時のλ/2板の遅相軸
45 右眼鏡のλ/2板(不図示)の遅相軸角度
46 液晶表示装置の直線偏光子の吸収軸の方位
47 液晶表示装置の直線偏光子の透過軸の方位
51 ポリスチレンの波長分散
52 ポリアクリレートの波長分散
53 ポリカーボネートの波長分散
54 ポリビニルアルコールの波長分散
61 ラビング処理用の上基板
62 ラビング処理用の下基板
63 出射光側の配向膜のラビング方向
64 入射光側の配向膜のラビング方向
71 第1の直線偏光
72 第1の直線偏光の偏光方向
73 第1のフォトマスク
74 第2の直線偏光
75 第2の直線偏光の偏光方向
76 第2のフォトマスク
77 光配向膜
78 基板
79 光配向膜の第1の溝の方向
80 光配向膜の第2の溝の方向
81 λ/4位相差フィルム
82 液晶ディスプレイの偏光板(フロント側)
83 液晶ディスプレイのガラス基板(フロント側)
84 液晶層
85 液晶ディスプレイのガラス基板(リア側)
86 液晶ディスプレイの偏光版(リア側)
87 バックライトユニット
88 画像光
89 液晶表示装置のディスプレイに垂直な方向と観察方位とがなす角度
d1 液晶表示装置のディスプレイに垂直な方向と観察方位とがなす角度に対する、液晶層を通過する画像光がずれる幅
101 ホモジニアス配向
102 TN配向
Claims (15)
- 異なる2方向の配向処理が施された配向膜を備えた、熱可塑性樹脂から構成される支持体の、前記配向膜上に、複数の右眼用位相差領域と複数の左眼用位相差領域が交互に形成され、
前記右眼用位相差領域と前記左眼用位相差領域がともにツイスト構造を有する光学機能層であり、
前記光学機能層の厚さが5.3μm以下であり、
前記配向膜の、前記右眼用位相差領域をなす光学機能層に対応する領域の配向方向と、前記左眼用位相差領域をなす光学機能層に対応する領域の配向方向が異なる、
ことを特徴とするパターニング位相差フィルム。 - 前記右眼用位相差領域のツイスト角と前記左眼用位相差領域のツイスト角について、各ツイスト角の絶対値の和が90度であり、各ツイスト角の方向が異なることを特徴とする請求項1に記載のパターニング位相差フィルム。
- 前記右眼用位相差領域に対応する位相差値と前記左眼用位相差領域に対応する位相差値がそれぞれ2層以上の位相差層の各位相差値の総和からなり、少なくとも一層が略λ/4の位相差値を有する層であり、別の一層が前記右眼用位相差領域では略λ/2か0のいずれか一方の位相差値を有する層であり前記左眼用位相差領域では略λ/2か0の位相差値のうち前記右眼用位相差領域の位相差値とは異なる位相差値を有する層であることを特徴とする請求項1または2に記載のパターニング位相差フィルム。
- 右眼鏡と左眼鏡の少なくとも一方がツイスト構造を有する光学機能層を含み、
前記ツイスト構造を有する光学機能層が重合固化したTN液晶構造であることを特徴とする偏光眼鏡。 - 請求項1〜3のいずれか一項に記載のパターニング位相差フィルムと、右眼用画像を前記右眼用位相差領域に表示し、かつ、左眼用画像を前記左眼用位相差領域に表示する映像表示パネルとを含む映像表示装置と、
前記右眼用画像を視認しうる右眼鏡と、前記左眼用画像を視認しうる左眼鏡とを有する偏光眼鏡と、
を含むことを特徴とする映像表示システム。 - 前記偏光眼鏡の前記右眼鏡と前記左眼鏡がともに、ツイスト構造を有する光学機能層を含むことを特徴とする請求項5に記載の映像表示システム。
- 前記パターニング位相差フィルムの右眼用位相差領域のツイスト角の絶対値と前記偏光眼鏡の右眼鏡のツイスト角の絶対値の和が90度であり、前記パターニング位相差フィルムの左眼用位相差領域のツイスト角の絶対値と前記偏光眼鏡の左眼鏡のツイスト角の絶対値の和が90度であることを特徴とする請求項5または6に記載の映像表示システム。
- 前記偏光眼鏡の前記右眼鏡と前記左眼鏡の少なくとも一方が遅相軸を有する光学機能層を含むことを特徴とする請求項5に記載の映像表示システム。
- 前記偏光眼鏡の前記右眼鏡と前記左眼鏡がいずれも直線偏光子のみからなることを特徴とする請求項5に記載の映像表示システム。
- 前記右眼用位相差領域の位相差値の絶対値と前記左眼用位相差領域に対応する位相差値の絶対値が異なり、
前記右眼用位相差領域の位相差値の絶対値と前記偏光眼鏡の左眼鏡の位相差値が実質的に同じであり、
前記左眼用位相差領域の位相差値の絶対値と前記偏光眼鏡の右眼鏡の位相差値が実質的に同じであることを特徴とする請求項5に記載の映像表示システム。 - 異なる2方向に配向処理が施された配向膜上に、カイラル剤と、光重合性液晶または光重合性の屈折率異方性物質を含む組成物を塗布する工程と、
得られた塗布膜を露光処理する工程を含むことを特徴とするパターニング位相差フィルムの製造方法。 - 前記露光処理工程後に加熱処理工程を含むことを特徴とする請求項11に記載のパターニング位相差フィルムの製造方法。
- 映像表示パネル上に、請求項11または12に記載のパターニング位相差フィルムの製造方法によってパターニング位相差フィルムを形成する工程を含むことを特徴とする映像表示システムの製造方法。
- 前記露光処理工程を、前記映像表示パネル上に前記塗布膜を形成した後に行うことを特徴とする請求項13に記載の映像表示システムの製造方法。
- 右眼鏡と左眼鏡を有する偏光眼鏡の製造方法であって、
配向膜上に、カイラル剤と、光重合性液晶または光重合性の屈折率異方性物質を含む組成物を塗布する工程と、
得られた塗布膜を露光処理してツイスト構造を有する光学機能層を形成する工程と、
得られたツイスト構造を有する光学機能層を前記右眼鏡または左眼鏡の少なくとも一方に配置する工程と、
を含むことを特徴とする偏光眼鏡の製造方法。
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