JP5810735B2 - パターン位相差フィルムの製造方法及び光学フィルムの製造方法 - 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、カラーフィルタ等のディスプレイに使用する光学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製造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等に関して、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、マスクを使用した露光処理により簡易かつ大量に作製できるようにして、実測値に基づいてこのマスクを部分的に拡大縮小して精度を向上する、との着想に至り、本発明を完成するに至った。

（１） マスクを使用した露光処理により透明フィルム材を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、
前記パターン位相差フィルムは、
右目用の画素からの出射光に対応する位相差を与える右目用の領域と、左目用の画素からの出射光に対応する位相差を与える左目用の領域とが、帯状に、順次交互に作製され、
前記パターン位相差フィルムの製造方法は、
前記右目用の領域と左目用の領域との幅を、前記パターン位相差フィルムの各部で計測する計測工程と、
前記計測工程の計測結果に基づいて、前記右目用の領域と左目用の領域との作製に供するマスクを局所的に拡大縮小するマスク補正工程とを備える
パターン位相差フィルムの製造方法。

（１）では、マスクを使用した露光処理により、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。また右目用の領域と左目用の領域との幅を各部で計測し、計測結果に基づいて、局所的にマスクを拡大縮小することにより、精度を向上することができる。

（２） 前記パターン位相差フィルムの製造方法は、
長尺による透明フィルム材を搬送しながら順次処理し、幅方向に分割して前記パターン位相差フィルムを作製し、
前記計測工程は、
前記分割する領域毎に、それぞれ前記右目用の領域と左目用の領域との幅を計測し、
前記マスク補正工程は、
前記分割する領域毎に、前記マスクを拡大縮小する
（１）に記載のパターン位相差フィルムの製造方法。

（２）では、長尺フィルムの連続した処理により一段と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。またこの長尺フィルムを幅方向に分割して作製することにより、例えば２面付けにより生産して、一段と大量に生産することができる。またこのとき、分割する領域毎に、それぞれ計測結果を得、分割する領域毎に、マスクを拡大縮小することにより、２面付けにより生産した製品間のばらつきを低減して一段と精度を向上することができる。

（３） マスクを使用した露光処理により透明フィルム材を処理してディスプレイ装置に使用する光学フィルムを作製する光学フィルムの製造方法において、
前記光学フィルムは、
透過光に所望の特性を設定する帯状の領域が、順次交互に作製され、
前記光学フィルムの製造方法は、
前記帯状の領域の幅を、前記光学フィルムの各部で計測する計測工程と、
前記計測工程の計測結果に基づいて、前記帯状の領域の作製に供するマスクを局所的に拡大縮小するマスク補正工程とを備える
光学フィルムの製造方法。

（３）では、カラーフィルタ等の光学フィルムに適用して、簡易な構成により精度良く大量生産することができる。

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。 マスクの製造工程の説明に供するフローチャートである。 図４の説明に供する図である。 実測値の例を示す図表である。 図６の測定値によるマスクの補正例を示す図である。 マスクの他の補正例を示す図である。 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。

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配向膜３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。なおこのためマスク１６は、基材２の搬送方向に延長し、かつ右目又は左目の領域に対応する細長いスリットが、その延長方向と直交する方向に繰り返し作製される。

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。

ところでこのようにして作製されるパターン位相差フィルム１は、各工程で加熱され、また搬送中には張力を受ける。このためパターン位相差フィルム１は、製造工程で基材２が収縮し、マスク１６に作製されたスリットに対して、右目用及び左目用の領域幅が変化する。この領域幅の変化については、基材２が収縮する分だけ、マスク１６を拡大して作製することにより、右目用及び左目用の領域幅を目標値に設定することができる。

しかしながらこのようにして拡大して作製したマスクにより露光処理した後、長尺フィルムの幅方向に基材２を２分割し、いわゆる２面付けよりパターン位相差フィルム１を作製したところ、２分割に係る一方の側と他方の側とで、右目用及び左目用の領域幅が異なることが判明した。これは基材２の製造工程まで含めて、製造装置が長尺フィルムの幅方向に完全に均一に作製されていないことによるものと考えられる。具体的には、パスラインの搬送ロールが微妙に傾いていたり、冷却部における冷やされ方が各部で微妙に相違したり、乾燥時における風の当たり方が各部で微妙に異なる等によるものと考えられる。そこでこの実施形態では、マスク１６の局所的な補正により、このような幅方向における寸法のばらつきを補正し、一段とパターン位相差フィルム１の精度を向上する。

図４は、マスク１６の作製工程のフローチャートである。この工程では、初めに、測定用のパターン位相差フィルムを作製する（ステップＳＰ１１−ＳＰ１２）。ここでこの測定用のパターン位相差フィルムは、右目用及び左目用の領域幅を、長尺フィルムの各部で測定するためのものであり、測定用のマスクを使用して、上述の製造工程により生産される。また測定用のマスクは、最終目標の領域幅に対応するスリット幅、繰り返しピッチによりスリットが作製されたマスクである。なおこの測定用のマスクに代えて、生産用のマスク１６を使用して測定用のパターン位相差フィルムを作製しても良い。但し、この場合は、この生産用のマスク１６を基準に、後述するマスクの補正処理が実行される。

この工程は、この測定用のパターン位相差フィルムを所定数量だけ生産すると、続いてこの測定用のパターン位相差フィルムを計測する（ステップＳＰ１３）。図５に示すように、この工程は、この計測において、長尺フィルムの各部における右目用及び左目用の領域幅を測定する。なお図５は、マスク１６と長尺フィルムによる基材２との関係を模式的に示す図である。この実施形態では、幅方向の中央線により長尺フィルムを２分割した２面付けによるパターン位相差フィルム１の生産を前提に、この中央線により分割される一方の側ＭＳと他方の側ＧＳとで、それぞれ右目用及び左目用の領域幅を計測する。また右目用の領域及び左目用の領域は幅狭であることにより、連続する右目用及び左目用の領域を所定数分だけまとめた幅（トータルピッチ）ＭＳＴＰ、ＧＳＴＰを計測し、これにより測定精度を確保する。またこの所定本数を、一方の側ＭＳと他方の側ＧＳがそれぞれ割り当てられる対応する液晶表示パネルの垂直方向の画素数に対応する本数に設定する。なおこの図５において、ＴＰはこの長尺フィルムの基材２に作製される右目用領域及び左目用領域の全てによる領域幅である。

なおこの領域幅の測定は、このような長手方向に２分割した領域毎の測定に代えて、各種の単位で測定することができ、例えばさらに細分割化した領域毎に測定しても良く、さらには実用上充分な測定精度を確保できる場合には、右目用の領域及び左目用の領域幅を直接計測しても良い。

図６は、この測定結果の１例を示す図である。この例は、符号Ａ〜Ｆにより示す６本のロールについての計測結果を示すものであり、全体の領域幅ＴＰの計測により、基材２が収縮する分だけ拡大したマスクを使用した場合の測定結果である。この図６では、目標値を０μｍにより示す。この例では、各ロールＡ〜Ｆおいて、一方の側ＭＳより他方の側ＧＳの方が、領域幅が幅広に作製されていることが判る。

このようにして測定用のパターン位相差フィルムを計測すると、この工程では、計測結果に基づいてマスクを補正して生産用のマスクを作製する（図４、ステップＳＰ１４）。ここでこの実施形態では、一方の側ＭＳ及び他方の側ＧＳ毎に、計測結果を平均値化し、この平均値と目標値とからのマスクの拡大縮小率を、一方の側ＭＳ及び他方の側ＧＳ毎に求める。またこの求めた拡大縮小率により、計測用のパターン位相差フィルムの作製に供したマスクについて、一方の側ＭＳ及び他方の側ＧＳにそれぞれ対応する部位を部分的に拡大縮小して生産用のマスクを作製する。

具体的に、図６の例では、他方の側ＧＳでは、所定本数による右目用及び左目用の領域幅ＧＳＴＰが目標より２６μｍだけ大きいことにより、２６μｍだけ縮小するように、計測用のパターン位相差フィルムの製造に供したマスクの対応する部位を、部分的に縮小して生産用マスクを作製する。また一方の側ＭＳでは、領域幅ＭＳＴＰが１０μｍだけ大きいことにより、１０μｍだけ縮小するように、この計測用のパターン位相差フィルムの製造に供したマスクの対応する部位を、部分的に縮小して生産用マスクを作製する。

これによりこの実施形態では、図７により補正結果を示すように、中央線より分割した各領域で補正量を異ならせてマスク１６を作製する。

この実施形態によれば、マスクを使用した露光処理により簡易かつ大量に作製できるようにして、実測値に基づいてこのマスクを部分的に拡大縮小することにより、幅方向のばらつきを低減してパターン位相差フィルムの精度を向上することができる。

また長尺フィルムの連続した処理により、２面付けにより生産する場合に、中央線により分割する領域ごとに拡大縮小してマスクを作製することにより、２面付けにより生産した製品間のばらつきを低減して一段と精度を向上することができる。

〔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、いわゆる２面付けによりパターン位相差フィルムを生産する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、３面付け等により生産する場合にも広く適用することができ、また１面付けにより生産する場合にも広く適用することができる。

また上述の実施形態では、２面付けに分割する領域単位の拡大縮小によりマスクを生産する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、図７との対比により図８において符号Ｌ１により示すように、直線近似の手法を適用して各部に必要な補正量を求め、この補正量により順次拡大縮小率を変化させてマスクを作製しても良い。またこの場合に、符号Ｌ２により示すように、段階的に補正量を可変してマスクを作製しても良く、直線近似に代えて二次関数等を使用した曲線近似により補正量を計算してマスクを作製しても良い。

また上述の実施形態では、拡大縮小してマスクを作製してばらつきを補正する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、リアルタイムで寸法の計測、マスクの補正を実行してばらつきを補正しても良い。なおこの場合、マスクを分割して作成し、分割した部分毎に光路中での傾きを調整することにより、リアルタイムで、部分的にマスクを拡大縮小することができる。

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よりパターン位相差フィルムを作製する場合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、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。

また上述の実施形態では、パターン位相差フィルムの製造に本発明を適用する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えばカラーフィルタ等のディスプレイに使用する各種光学フィルムの製造にも広く適用することができる。すなわちカラーフィルタは、上述したと同様の露光処理の繰り返しにより、カラー画像を構成する３原色のフィルタ領域が帯状に順次循環的に作製される。従ってこの帯状の領域の作製に係る露光処理のマスクについては、上述の実施形態と同様に局所的に拡大縮小して精度を向上することができる。

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

Claims (2)

1. マスクを使用した露光処理により透明フィルム材を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、
   前記パターン位相差フィルムは、
   右目用の画素からの出射光に対応する位相差を与える右目用の領域と、左目用の画素からの出射光に対応する位相差を与える左目用の領域とが、帯状に、順次交互に作製され、
   前記パターン位相差フィルムの製造方法は、
   前記右目用の領域と左目用の領域との幅を、前記パターン位相差フィルムの各部で計測する計測工程と、
   前記計測工程の計測結果に基づいて、前記右目用の領域と左目用の領域との作製に供するマスクを局所的に拡大縮小するマスク補正工程とを備え、
   長尺による透明フィルム材を搬送しながら順次処理し、幅方向に分割して前記パターン位相差フィルムを作製し、
   前記計測工程は、
   前記分割する領域毎に、それぞれ前記右目用の領域と左目用の領域との幅を計測し、
   前記マスク補正工程は、
   前記分割する領域毎に、前記マスクを拡大縮小する
   パターン位相差フィルムの製造方法。
2. マスクを使用した露光処理により透明フィルム材を処理してディスプレイ装置に使用する光学フィルムを作製する光学フィルムの製造方法において、
   前記光学フィルムは、
   透過光に所望の特性を設定する帯状の領域が、順次交互に作製され、
   前記光学フィルムの製造方法は、
   前記帯状の領域の幅を、前記光学フィルムの各部で計測する計測工程と、
   前記計測工程の計測結果に基づいて、前記帯状の領域の作製に供するマスクを局所的に拡大縮小するマスク補正工程とを備え、
   長尺による透明フィルム材を搬送しながら順次処理し、幅方向に分割して前記光学フィルムを作製し、
   前記計測工程は、
   前記分割する領域毎に、前記帯状の領域の幅を計測し、
   前記マスク補正工程は、
   前記分割する領域毎に、前記マスクを拡大縮小する
   光学フィルムの製造方法。

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