JP5948947B2

JP5948947B2 - 位相差フィルム作成用シリンダー版及び位相差フィルム作成用シリンダー版の製造方法

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Publication number: JP5948947B2
Application number: JP2012036634A
Authority: JP
Inventors: 聖人伊東; 堀　健一; 健一堀; 司鮎澤
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 2012-02-22
Filing date: 2012-02-22
Publication date: 2016-07-06
Anticipated expiration: 2032-02-22
Also published as: JP2013171253A

Description

本発明は、位相差フィルム作成用シリンダー版及び位相差フィルム作成用シリンダー版の製造方法に関するものである。

映像表現において、立体視できる映像が普及してきた。その中でパッシブ方式という立体視の技術が知られている。スクリーンからの反射画像やディスプレイからの画像に、予め右目用の画像と左目用の画像を表示させて、右目画像用レンズと左目画像用レンズを装備したメガネを装着して観賞するものである。

ディスプレイの場合、ディスプレイの観察者側の面に、直線偏光板と直線偏光面と角度を持つ位相差板を置くことにより、映像光を円偏光に変換することができる。位相差板を置く角度により左円偏光と右円偏光の映像光が形成される。

ディスプレイの右目用の画像と左目用の画像の信号を表示する画素は、映像信号を操作することにより固定できるので、右目用の画像の画素の上に直線偏光板と組み合わせて例えば、右円偏光を生じる位相差板を置き、左目用の画像の画素の上に左円偏光を生じる位相差板を置くことにより、右円偏光の画像と左円偏光の画像を同時に観察者に向けて送り出すことができる。

右円偏光を通し、左円偏光を遮断するレンズを右に、左円偏光を通し、右円偏光を遮断するレンズを左に装備したメガネを装着することにより、右目用画像を右で見て、左目用画像を左目で見ることができる。その結果、両画像が立体視を得るために作られた映像であれば、観察者は立体映像を偽視的に見ることができる。

当該位相差板は、ディスプレイの画素に相当する微小なサイズで、両画像の画素の位置に合せてパターン状に設けられねばならず、精度よくしかも大量に製造することは困難であった。また、大量生産で安定した製品が得られるような耐久性のある印刷版は得られていなかった。

特許文献１には、特定の方向に延在する複数の溝を表面に有する型を利用して、該複数の溝の延在方向に沿って配向する性質を持つ重合性の液晶材料を塗布し、硬化させて位相差板を作成する方法が記載されている。しかしながら、重合性液晶材料を配向させる型の製造方法は、薄板を並べて溝をつけた後、溝の方向の異なる薄板を交互に並べ替えるという手間のかかる方法であったり、シリンダーロールに溝状の型を押し付けて圧力転写したり、あるいはバイトで切削加工するなど、位置精度の低い、パターンもストライプ状のパターンしか形成できないものであった。また、型の耐久性も劣ると思われる。

特開２０１０‐１５２２９６号公報

位相差フィルムを作成する版で、耐久性のある版を得ることを課題とする。

第１の発明は、円筒状の基体と、該基体上に設けられた金属層と、該金属層上に所定のパターン状に配置されたダイアモンドライクカーボン層とからなる位相差フィルム作成用シリンダー版であって、前記金属層は第１の方向の配向性表面を有しており、前記ダイアモンドライクカーボン層は、前記第１の方向とは異なる第２の方向の配向性表面を有していることを特徴とする位相差フィルム作成用シリンダー版である。

第２の発明は、前記第１の方向の配向性表面が占める総面積と、前記第２の方向の配向性表面が占める総面積の比が１対１であることを特徴とする請求項１に記載の位相差フィルム作成用シリンダー版である。

第３の発明は、前記第２の方向の配向性表面を有しているダイアモンドライクカーボン層が、ダイアゴナル配列、または、デルタ配列を形成していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の位相差フィルム作成用シリンダー版である。
また、第４の発明は、円筒状の基体の上に金属層を設ける工程と、該金属層表面を一定方向に研磨することにより第１の方向の配向性表面を形成する工程と、該金属層の第１の方向の配向性表面上にレジストを塗布し、乾燥してレジスト層を形成する工程と、該レジスト層をパターン状に露光する工程と、該パターン状に露光したレジスト層を現像する工程と、該現像により露出した前記金属層の上、及び、パターン状に形成されたレジスト層の上にダイアモンドライクカーボン層を全面に形成する工程と、該パターン状に形成されたレジスト層の上に形成されたダイアモンドライクカーボン層を研磨により除去する工程と、前記金属層の上に形成されたダイアモンドライクカーボン層の表面に第２の方向の配向性表面を形成する工程と、前記金属層の上に形成されているレジスト層を除去する工程からなることを特徴とする位相差フィルム作成用シリンダー版の製造方法である。
また、第５の発明は、前記第１の方向の配向性表面を形成する工程で形成する第１の方向の配向性表面が占める総面積と、前記第２の方向の配向性表面を形成する工程で形成する第２の方向の配向性表面が占める総面積の比が、１対１であることを特徴とする請求項４に記載の位相差フィルム作成用シリンダー版の製造方法である。
また、第６の発明は、前記レジスト層をパターン状に露光する工程で形成するパターンが、ダイアゴナル配列、または、デルタ配列を形成していることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の位相差フィルム作成用シリンダー版の製造方法である。

本発明の位相差フィルム作成用シリンダー版は、耐久性が高い。本製造法はカラー画素のダイアゴナル配列やカラー画素のデルタ配列などの複雑な配列に対応する位相差フィルムも製造することができる。

位相差フィルム作成用版の断面図本発明の位相差フィルム作成用版の製造工程を説明する工程図基体の上に金属層を形成した位相差フィルム作成用版の断面図第１の方向の配向性表面を形成した位相差フィルム作成用版の断面図レジストを塗布乾燥してレジスト層を形成した位相差フィルム作成用版の断面図レジスト層をパターン状に露光する工程を示す模式図パターン状に露光したレジスト層を現像する工程を示す模式図レジスト層を現像した位相差フィルム作成用版の断面図ＤＬＣ層を全面にコーティングした位相差フィルム作成用版の断面図ＤＬＣ層をレジスト層面まで研磨した位相差フィルム作成用版の断面図ＤＬＣ層表面に第２の方向の配向性表面を形成した位相差フィルム作成用版の断面図研磨の方法を示す模式図カラー画素の配列方法と形成される配向性表面の例を説明する図

以下、本発明の位相差フィルム作成用版について、図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の位相差フィルム作成用版１０の断面図である。図１のように本発明の位相差フィルム作成用版１０は、基体１の上に金属層２が設けられており、該金属層２の上には所定のパターン状にダイアモンドライクカーボン層３（ダイアモンドライクカーボン層を、本明細書ではＤＬＣ層と呼ぶ）が設けられている。また前記金属層２は第１の方向の配向性表面１２を有しており、前記ＤＬＣ層３は前記第１の方向とは異なる第２の方向の配向性表面１３を有している。基体１は、例えば銅板やシリンダー上にメッキされた銅円筒などが使用できる。金属層２は銅表面にメッキされた金属層であり、金属の硬度や取り扱いやすさから例えばニッケルメッキなどが利用できる。また前記金属層２の第１の方向の配向性表面１２には、微細な溝が形成されている。

配向性表面とは、一定方向に凹凸形状や微細な筋を設けたり、ポリイミドなどの高分子を塗布して一定方向にラビング処理をしたりしたものである。棒状の液晶分子が、接触する他の物体の微細表面形状などに影響されて配向する性質を利用して、該配向性表面上で一定方向に配向させる目的のものである。

配向性表面上に重合性液晶を塗布して配向させた後、重合させて液晶フィルムを作成すると、液晶は光学異方性を持つため該液晶フィルムは位相差フィルムとして作用する。

ＤＬＣ層３はイオンプレーティング法で形成されるアモルファス状硬質炭素薄膜である。ＰＶＤ装置やＣＶＤ装置でも製造することができる。ダイアモンドに次ぐ硬度を持ち、低摩耗性、樹脂に対する離型性、低摩擦などの性質を持つ。

ＤＬＣ層３は金属層２の上に設けられており、ＤＬＣ層３表面には第２の方向の配向性表面１３が形成されている。この第２の方向の配向性表面１３の配向性の向きは、第１の方向の配向性表面１２の配向性の向きとは異なる角度で、二つの配向性の向きのなす角度が例えば９０度の角度で設けられている。

また、第２の方向の配向性表面１３を備えるＤＬＣ層３は、パターン状に設けられており、そのパターンは立体画像の画素の位置、例えば右目用画像を表示するディスプレイ画素群のパターンと同一か、あるいは鏡像となっている。第１の方向の配向性表面１２を備える金属層２のＤＬＣ層３で覆われていない部分は、やはりパターン状となり、例えば左目用画像を表示するディスプレイ画素群のパターンと同一か、あるいは鏡像となっている。そのため、第１の方向の配向性表面１２の占める総面積と、第２の方向の配向性表面１３の占める総面積の比は１対１である。ただ、利用しない冗長な部分を設ける場合は必ずしも１対１である必要はない。

第１の方向の配向性表面１２をニッケルメッキで形成する場合、硬質のニッケルメッキは位相差フィルムの複製に耐える強度を備えているうえに、ニッケル表面にパターン状に設けられた第２の方向の配向性表面１３のＤＬＣ層３はダイアモンドに次ぐ硬度をもつため、本発明の位相差フィルム作成用版の耐久性はさらに高くなる。
また、ＤＬＣ層３の表面は樹脂との離型性が良好であり、硬化させた位相差フィルムを剥離するときの剥離力も低下するため、硬化した位相差フィルムが剥がれ易く、位相差フィルムが傷み難いので歩留まりも他の版にくらべて良好となる。

イオンプレーティング技術などで金属表面にＤＬＣ層３をコーティング加工する業者もあり、数メートルの部品も表面加工が可能な業者があるので、ＤＬＣコーティングをするにはそのような専門業者を利用することが簡便である。例えばナノテック株式会社のＮＡＮОＣＯＡТ−４０００の装置は３．５ｍ長さの印刷用シリンダーへのＤＬＣコーティングが可能である。

次に、製造方法について図に従って説明する。
図２に示すように、本発明の位相差フィルム作成用版の製造方法は、まず基体の上に金属層を設ける工程Ａと、金属表面を一定方向に研磨することにより第1の方向の配向性表面を形成する工程Ｂと、金属層の第１の方向の配向性表面上にレジストを塗布し、乾燥してレジスト層を形成する工程Ｃと、レジスト層をパターン状に露光する工程Ｄと、パターン状に露光したレジスト層を現像する工程Ｅと、現像面にダイアモンドライクカーボン層を設ける工程Ｆと、パターン状のレジスト層の上に形成されたダイアモンドライクカーボン層を除去する工程Ｇと、金属層の上に形成されたダイアモンドライクカーボン層の表面に第２の方向の配向性表面を形成する工程Ｈと、金属層の上に形成されているレジスト層を除去する工程Ｉからなるものである。

図３は、基体１の上に金属層２を設けた位相差フィルム作成用版の断面図を表わす。

図４は、金属層２の表面を一定の方向に研磨して第１の方向の配向性表面１２を形成した位相差フィルム作成用版の断面図を表わす。破線矢印で示す部分が第１の方向の配向性表面１２である。研磨の方法については後で述べる。

図５は、レジストを塗布乾燥した位相差フィルム作成用版の断面図を表わす。４が塗布されたレジスト層である。

図６はレジスト層４をパターン露光して硬化部５を形成する工程を表わす模式図である。６は未露光部である。２２は露光装置であり、例えば、レーザー描画装置を用いることができる。レジスト層４はポジ型でもネガ型でもどちらでも良く、図６ではネガ型のレジスト層４を用いており露光部が硬化するように描いているが、ポジ型のレジストであれば露光部が現像時に除去される。また露光装置２２はレーザー描画装置に限定されることなく、たとえば、紫外線光源を用いてマスクを介して紫外線を照射してもよい。

レジスト層にパターン露光して、第１の方向の配向性表面の箇所と第２の方向の配向性表面の箇所を正確に指定できるので、本発明ではテレビのＲＧＢ画素の配列において、単純なストライプ配列だけでなく、ダイアゴナル配列や、デルタ配列のような複雑な配列にも対応することができる。

露光装置２２による露光が終了すると、図７に示すように噴射用ノズル２３から現像液を噴射して未露光部６を除去する。図８は未露光部６を現像により除去した後の位相差フィルム作成用版の断面図を表わす。

図９は、イオンプレーティングやＣＶＤ、あるいはＰＶＤなどの装置により、全面にＤＬＣ層３を形成した後の位相差フィルム作成用版の断面図である。

図１０は研磨工程で、硬化部５とＤＬＣ層３の厚みを揃える工程である。この工程でＤＬＣは、ディスプレイの画素に関係付けられるパターン状に分離される。

図１１はＤＬＣ層３表面を研磨して、第２の方向の配向性表面を形成する工程を表す。破線矢印で示す第２の方向の配向性表面１３の配向性の方向は、第１の方向の配向性表面の配向性の方向と９０度の角度をなすように形成される。

次に、レジストの硬化部５を除去することにより第１の方向の配向性表面１２が露出して、図１の本発明の位相差フィルム作成用版１０が完成する。

図１２は位相差フィルム作成用版の表面を研磨加工する際の模式図である。
３１はシリンダー形状の位相差フィルム作成用版で、例えば時計回りに回転している。ゴムロール３５と加圧装置３６で、３２の研磨テープを位相差フィルム作成用版に押し付けながら、研磨テープ３２は巻取り部３４と給紙部３３に装着し、巻取り部により研磨テープを巻き取ることにより位相差フィルム作成用版面を研磨できる。またゴムロール３５、加圧装置３６、研磨テープ３２、巻取り部３４および給紙部３３を含む研磨装置４０は、シリンダーの軸に平行に移動が可能であり、左右に移動させながら研磨することにより、シリンダー形状の位相差フィルム作成用版の全面を研磨することができる。

シリンダーは鉄芯でできており、通常は銅を厚くメッキした後研磨して表面を整えた後
にニッケルメッキを行う。ニッケルメッキの後に再度表面を整えるために研磨する。さらに本発明では、図９のレジスト層の硬化部５の上の余分なＤＬＣ層３を研磨により除去して図１０の形状にするためにも研磨装置は使用される。

研磨装置４０は配向性表面を形成するためにも使用される。第１の方向の配向性表面１２を形成するには、例えばシリンダー形状の位相差フィルム作成用版３１を回転させながら、研磨装置４０を紙面の表面から裏面方向に計算された一定の速度で動かすことにより、版上に斜めの微細な溝をつけることができる。シリンダーの回転速度と研磨装置の移動速度を調整することにより、版上に右４５度の角度で全面に細かな溝を形成して、第１の方向の配向性表面を形成することができる。

第２の方向の配向性表面は、図１０のシリンダー形状の位相差フィルム作成用版を同様に回転させながら、研磨装置を紙面の裏面から表面方向に一定速度で移動させながら研磨することで形成することができる。この時研磨テープに接触するのはＤＬＣ層３だけで、第１の方向の配向性表面はレジストの硬化部５で保護されている。また、ＤＬＣは硬いので簡単に磨耗して下の金属メッキ面まで削られることはない。第２の方向の配向性表面の斜めの微細な溝は、第１の方向の配向性表面と９０度をなす角度に形成される。

液晶ディスプレイやプラズマディスプレイは、カラー画像を映すためにＲＧＢの画素を持っている。図１３に示すようにＲＧＢの画素の配列の方法にはいくつかの種類があり、５１はカラー画素のストライプ配列を表わしている。５３はカラー画素のダイアゴナル配列を表わしている。５５はカラー画素のデルタ配列を表わしている。

右目用の画像の画素のパターンは色々考えられるが、５２、５４，５６に示す斜線部のパターンは、５１、５３、５５の３種の画素配列に対応する第１の方向の配向性表面のパターン例を示す。必ずしもこのパターンである必要はなく、異なるパターンでも可能である。無地のパターンが第２の方向の配向性表面のパターンとなる。５２、５４、５６の図から明らかなように、第１の方向の配向性表面が占める総面積と、第２の方向が配向性表面の占める総面積の比が１対１である。

シリンダー幅１３００ｍｍ、シリンダー直径３５０ｍｍの鋼鉄製シリンダー表面に、銅メッキを３．５ｍｍの厚さで全面に施した。表面を研磨した後、硬質ニッケルメッキを１．５ｍｍの厚みで全面に施した。ニッケル表面をバフ研磨した後、シリンダーを図１２の方向に回転させながら♯２００００の研磨テープで、研磨装置を左から右に移動させ、紙面では表面から裏面方向に移動させながら研磨して、シリンダーの軸に対して右４５度の角度に第１の方向の配向性表面を形成して、図４の形状の位相差フィルム作成用版を得た。以下、シリンダー形状の版ではなく、平面形状の版の模式図で表示している。

シリンダー表面を洗浄、乾燥後、レーザー直描液状レジストのゾンネ（登録商標）ＬＤＩ（関西ペイント株式会社製）を乾燥膜厚１．５μｍとなるように全面に塗布し乾燥した。シリンダーを回転させながらレーザー描画装置２２でパターンを露光した後、噴射用ノズル２３から現像液を噴射して現像し、図８の形状の位相差フィルム作成用版を得た。

ＤＬＣコーティング装置で、ＤＬＣを１．８μｍの厚さで全面にコーティングして図９の形状の位相差フィルム作成用版を得た。

シリンダー形状の位相差フィルム作成用版３１の全面を０．３μｍ研磨して、レジストの硬化部５が露出するまでＤＬＣ層を研磨して図１０の形状の位相差フィルム作成用版を得た。

♯２００００の研磨テープで第１の方向の配向性表面を形成したときとは反対に、研磨装置を右から左に移動させながら研磨して、第１の方向の配向性表面１２の配向方向と９０度をなす角度で微細な溝を形成して、第２の方向の配向性表面１３をパターン状に形成されたＤＬＣ層３の表面に形成して、図１１の形状の位相差フィルム作成用版を得た。

シリンダー表面に残ったレジスト硬化部５を除去、洗浄して、図１に示す、本発明の位相差フィルム作成用版１０を作成した。

この位相差フィルム作成用版１０に紫外線硬化性液晶樹脂を塗布すると、該紫外線硬化性液晶樹脂は位相差フィルム作成用版１０の表面に設けられた配向性表面に沿って配向される。プライマー処理したポリエステルフィルムのプライマー処理面を、第１の方向の配向性表面および第２の方向の配向性表面のそれぞれの方向に配向した紫外線硬化性液晶樹脂と重ね合わせ、ポリエステルフィルムの面から紫外線を露光すると、紫外線硬化性液晶樹脂が硬化してポリエステルフィルム上に転写される。硬化した液晶樹脂は配向しているので、第１の方向に配向して位相差を持つ領域と、第２の方向に配向して位相差を持つ領域がパターン状に形成される。

具体的には、シリンダー形状の位相差フィルム作成用版（以下シリンダー版と呼ぶ）の下部から、つけロールにより一定量の紫外線硬化性液晶樹脂をシリンダー版に供給し、シリンダー版とシリンダー版に接する耐熱ガラスロールの間にポリエステルフィルムを導入し、ガラスロールの内側から紫外線を照射して、ポリエステルフィルム上にパターン状に配向して硬化した液晶樹脂を転写させる。

このようにして、パターン状に右円偏光と左円偏光を形成できるパターン位相差フィルムを製造することができる。ポリエステルフィルムを１０万ｍ通してパターン位相差フィルムを製造したが、製造の前後で傷の発生もなく、本発明の位相差フィルム作成用版は充分な耐久性があることがわかった。

製造したパターン位相差フィルムと直線偏光板をディスプレイの前面に貼り合わせて、
右目用画像と左目用画像を表示させたところ、立体用メガネを着用して立体画像が視認できた。パターン位相差フィルムが所定の性能を備えた品質であることを確認できた。

本発明のパターン位相差フィルム作成用版は、これを使用して連続的に精度良くパターン位相差フィルムを作成することが可能で、位相差フィルム作成用版の耐久性も高く産業上有用に使用することができる。

１：基体
２：金属層
３：ダイアモンドライクカーボン層
４：レジスト層
５：硬化部
６：未露光部
１０：位相差フィルム作成用版
１２：第１の方向の配向性表面
１３：第２の方向の配向性表面
２２：露光装置
２３：噴射用ノズル
３１：シリンダー形状の位相差フィルム作成用版
３２：研磨テープ
３３：給紙部
３４：巻取り部
３５：ゴムロール
３６：加圧装置
４０：研磨装置
５１：カラー画素のストライプ配列
５２：配向性表面のパターン例
５３：カラー画素のダイアゴナル配列
５４：配向性表面のパターン例
５５：カラー画素のデルタ配列
５６：配向性表面のパターン例

Claims

円筒状の基体と、該基体上に設けられた金属層と、該金属層上に所定のパターン状に配置されたダイアモンドライクカーボン層とからなる位相差フィルム作成用シリンダー版であって、
前記金属層は第１の方向の配向性表面を有しており、前記ダイアモンドライクカーボン層は、前記第１の方向とは異なる第２の方向の配向性表面を有していることを特徴とする位相差フィルム作成用シリンダー版。
前記第１の方向の配向性表面が占める総面積と、前記第２の方向の配向性表面が占める総面積の比が１対１であることを特徴とする請求項１に記載の位相差フィルム作成用シリンダー版。
前記第２の方向の配向性表面を有しているダイアモンドライクカーボン層が、ダイアゴナル配列、または、デルタ配列を形成していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の位相差フィルム作成用シリンダー版。
円筒状の基体の上に金属層を設ける工程と、
該金属層表面を一定方向に研磨することにより、第１の方向の配向性表面を形成する工程と、
該金属層の第１の方向の配向性表面上にレジストを塗布し、乾燥してレジスト層を形成する工程と、
該レジスト層をパターン状に露光する工程と、
該パターン状に露光したレジスト層を現像する工程と、
該現像により露出した前記金属層の上、及び、パターン状に形成されたレジスト層の上にダイアモンドライクカーボン層を全面に形成する工程と、
該パターン状に形成されたレジスト層の上に形成されたダイアモンドライクカーボン層を研磨により除去する工程と、
前記金属層の上に形成されたダイアモンドライクカーボン層の表面に第２の方向の配向性表面を形成する工程と、
前記金属層の上に形成されているレジスト層を除去する工程からなることを特徴とする位相差フィルム作成用シリンダー版の製造方法。
前記第１の方向の配向性表面を形成する工程で形成する第１の方向の配向性表面が占める総面積と、前記第２の方向の配向性表面を形成する工程で形成する第２の方向の配向性表面が占める総面積の比が、１対１であることを特徴とする請求項４に記載の位相差フィルム作成用シリンダー版の製造方法。
前記レジスト層をパターン状に露光する工程で形成するパターンが、
ダイアゴナル配列、または、デルタ配列を形成していることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の位相差フィルム作成用シリンダー版の製造方法。