JP6551061B2 - 視差バリア部材の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、立体映像表示装置に用いられる視差バリア部材の製造方法及び視差バリア部材に関する。

近年、視聴者が特殊なメガネを使用せずに裸眼で立体映像を見ることができる立体映像表示装置（いわゆる裸眼３Ｄディスプレイ）が実用化されている。立体映像の表示方法の１つとして、視差バリア方式が知られている。視差バリア方式では、立体映像表示装置は、視点の異なる複数の画像を表示し、それらの画像の光線は、視差バリア部材によって出力方向を制御され、視聴者の両眼に導かれる。視聴者は、左目と右目とで異なる視差画像を見ることになるため、映像を立体的に認識することができる。

視差バリア部材には、光を透過する透過領域と、光を透過させない遮光領域とが所定パターンで設けられている。遮光領域が存在することにより、立体映像表示装置では、通常の映像表示装置（２Ｄディスプレイ）より輝度が低下する。輝度の低下を抑制するためには、バックライトの輝度を増加させる必要があるため、消費電力が増加する。

消費電力を増加させることなく輝度の低下を抑制するため、遮光領域のバックライト側に高反射層を設けた視差バリア部材を用いることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。これにより、バックライトから遮光領域に向かう光を高反射層で反射させ、この反射光を再度バックライトで反射させて透過領域に向かわせることにより、光を効率的に利用することができる。

このような視差バリア部材の製造方法について説明する。
図６（ａ）〜（ｃ）及び図７（ａ）〜（ｃ）は、従来の視差バリア部材１０Ｘの製造方法を示す断面図である。図６（ａ）〜（ｃ）及び図７（ａ）〜（ｃ）のそれぞれにおいて、左側には透過領域及び遮光領域が形成される領域を示し、右側にはアライメントマークが形成される領域を示す。

最初に、基材１１上の全面に、金属膜１２ａを形成する（図６（ａ）参照）。

次に、フォトリソグラフィー法により、金属膜１２ａ上にストライプ状のパターンのレジスト層１８及びアライメントマークのパターンのレジスト層１８Ａを形成する（図６（ｂ）参照）。

次に、レジスト層１８，１８Ａをマスクとして、金属膜１２ａに対してウェットエッチング処理を行い、高反射層１２Ｘ及びアライメントマーク１２Ｙを形成する（図６（ｃ）参照）。
次に、レジスト層１８，１８Ａを剥離する（図７（ａ）参照）。

次に、遮光性を有するブラック層用材料１３ａで、基材１１、高反射層１２Ｘ及びアライメントマーク１２Ｙを覆う（図７（ｂ）参照）。ブラック層用材料１３ａは、感光性樹脂を含んでいる。

次に、ブラック層用材料１３ａの上からカメラ等でアライメントマーク１２Ｙを読み取り、その位置に基づいて、露光マスクの開口パターンと高反射層１２Ｘのパターンとの位置合わせを行う。そして、位置合わせされた露光マスクを介して、ブラック層用材料１３ａに対して露光を行う。その後、現像等の必要な処理を行い、高反射層１２Ｘ上にブラック層１３Ｘを形成する（図７（ｃ）参照）。高反射層１２Ｘが設けられた領域が遮光領域となり、高反射層１２Ｘが設けられていない領域が透過領域となる。

高反射層１２Ｘが設けられた領域が遮光領域となり、高反射層１２Ｘが設けられていない領域が透過領域となる。ブラック層１３Ｘは、外光を遮光すると共に、バックライトからの光をより確実に遮光するために設けられている。

中国特許出願公開第１０４２３８１２５号明細書

しかしながら、露光マスクの位置合わせを行う際、アライメントマーク１２Ｙはブラック層用材料１３ａで覆われている（図６（ｂ）参照）。アライメントマークの読み取りを反射光源を用いて行う場合、ブラック層用材料１３ａの厚さはアライメントマーク１２Ｙの厚さの数倍〜数十倍程度であるため、アライメントマーク１２Ｙの輪郭は、ブラック層用材料１３ａの表面に凹凸形状としては殆ど現れない。一方、透過光源を用いる場合、ブラック層用材料１３ａは遮光性を有するため、アライメントマーク１２Ｙを透過光の光量の差として読み取ることは困難である。いずれの場合でも、高反射層１２Ｘに対して高い位置精度でブラック層１３Ｘを形成することはできない。

アライメントマーク１２Ｙを正確に読み取るためには、例えば、アライメントマーク１２Ｙ上をブラック層用材料１３ａで覆わない方法、あるいはアライメントマーク１２Ｙの読み取り前にアライメントマーク１２Ｙ上のブラック層用材料１３ａを除去しておく方法が考えられる。しかし、製造工程に制約が生じるため、製造工程が複雑になる。

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、製造工程を複雑にすること無く、高い位置精度で高反射層及びブラック層を形成できる視差バリア部材の製造方法及び視差バリア部材を提供することを目的とする。

本発明の一態様による視差バリア部材の製造方法は、
立体映像表示装置に組み込まれる視差バリア部材の製造方法であって、
基材を準備する工程と、
前記基材上に高反射層用の金属膜を形成する工程と、
前記金属膜上に、所定パターンのブラック層と、アライメントマーク用ブラック層と、を形成する工程と、
前記金属膜、前記ブラック層及び前記アライメントマーク用ブラック層をレジスト材料で覆う工程と、
前記レジスト材料に覆われた前記アライメントマーク用ブラック層の位置に基づいて、露光マスクを位置決めする工程と、
前記露光マスクを用いて前記レジスト材料を露光する工程と、
露光された前記レジスト材料を現像して、前記ブラック層を覆うレジスト層を得る工程と、
前記レジスト層をマスクとして、前記金属膜に対してエッチング処理を行い、前記ブラック層の下方に所定パターンの高反射層を形成する工程と、
を備える。

上記視差バリア部材の製造方法において、
前記高反射層を形成した後、前記レジスト層を除去する工程を備えてもよい。

本発明の一態様による視差バリア部材は、
立体映像表示装置に組み込まれる視差バリア部材であって、
基材と、
前記基材上に所定パターンをもって設けられた、金属を含む高反射層と、
前記高反射層上に設けられた、前記高反射層より反射率が低いブラック層と、を備え、
前記高反射層の幅は、前記ブラック層の幅より広い。

本発明によれば、製造工程を複雑にすること無く、高い位置精度で高反射層及びブラック層を形成できる。

一実施形態に係る立体映像表示装置を概略的に示す縦断面図である。 視差バリア部材の一部を図１の視聴者側から見た場合を示す平面図である。 図１の視差バリア部材及びバックライトの一部を拡大して示す縦断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、一実施形態に係る視差バリア部材の製造方法を示す縦断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、図４に続く、一実施形態に係る視差バリア部材の製造方法を示す縦断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、従来の視差バリア部材の製造方法を示す縦断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、図６に続く、従来の視差バリア部材の製造方法を示す縦断面図である。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。なお、本明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。

立体映像表示装置
図１は、一実施形態に係る立体映像表示装置１００を概略的に示す縦断面図である。図１に示すように、立体映像表示装置１００は、視差バリア部材１０と、バックライト２０と、透過型表示素子３０と、を備えている。即ち、視差バリア部材１０は、立体映像表示装置１００に組み込まれる。

視差バリア部材１０は、光を透過させる透過領域Ｒ１と、光を透過させず遮光する遮光領域Ｒ２とを有している。

バックライト２０は、視差バリア部材１０の視聴者側とは反対側に、視差バリア部材１０と対向するよう配置され、視差バリア部材１０へ向けて光を出射する。

透過型表示素子３０は、例えば、透過型液晶表示素子であり、右目用画素３１と、左目用画素３２とを有する。透過型表示素子３０は、視差バリア部材１０の視聴者側に、視差バリア部材１０と対向するよう配置されている。視差バリア部材１０の透過領域Ｒ１を透過した光は、右目用画素３１を透過して視聴者の右目に向かい、左目用画素３２を透過して視聴者の左目に向かう。このようにして、視聴者は、左目と右目とで異なる視差画像を見ることになるため、映像を立体的に認識することができる。

視差バリア部材
次に図２，３を参照して、視差バリア部材１０について詳細に説明する。
図２は、視差バリア部材１０の一部を図１の視聴者側から見た場合を示す平面図である。図２に示すように、透過領域Ｒ１及び遮光領域Ｒ２は、ストライプ状のパターン（所定パターン）を形成している。図２では、透過領域Ｒ１及び遮光領域Ｒ２が立体映像表示装置１００の画面の垂直方向（ｙ方向）に延びている例を示している。透過領域Ｒ１及び遮光領域Ｒ２のパターンは図２の例に限らず、立体映像表示装置１００の画面の水平方向（ｘ方向）に延びるストライプ状のパターンや、市松模様状のパターンなどであってもよい。

図３は、図１の視差バリア部材１０及びバックライト２０の一部を拡大して示す縦断面図である。図３に示すように、視差バリア部材１０は、基材１１と、高反射層１２と、ブラック層１３と、を備える。

基材１１としては、高反射層１２とブラック層１３を適切に支持することができ、かつ透明性を有する様々な材料が用いられ、例えばガラスやポリマーなどが用いられる。

高反射層１２は、基材１１上にストライプ状のパターンをもって設けられている。高反射層１２は、遮光領域Ｒ２に設けられ、透過領域Ｒ１には設けられていない。高反射層１２の厚さは、例えば、１００ｎｍ〜６００ｎｍの範囲であってもよい。

高反射層１２は、バックライト２０からの光を反射する。高反射層１２の反射率は、例えば、９０％以上であってもよい。反射率は、分光測色計（コニカミノルタ（株）製「ＣＭ−２６００ｄ」）を用いて測定波長３６０ｎｍ〜７４０ｎｍの範囲内で分光反射率を測定したときの、各波長における反射率の平均値として特定される反射率である。測定は、ＳＣＩ（正反射光込み）方式で、ＪＩＳ Ｚ８７２２の幾何条件ｃ（ｄｉ：８°）にて行えばよい。

高反射層１２は金属を含む。金属としては、例えば、金、銀、銅、アルミニウム、及び、クロムの少なくとも何れかを用いてもよく、銀合金、アルミニウム合金又を用いてもよい。銀合金としては、パラジウム及び銅を添加したＡＰＣ合金を用いることができる。

銀を含む材料を用いる場合には、基材１１と高反射層１２との間に、密着層を設けることが好ましい。これにより、基材１１と高反射層１２との密着性を高めることができる。このような密着層として、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide）又はＩＺＯ（Indium Zinc Oxide）などのインジウム系酸化物を用いてもよい。密着層の厚さは、バックライト２０からの光に光学的に影響を与えない程度に設定することができる。例えば、密着層の透過率は、９０％以上であってもよい。透過率は、分光光度計（大塚電子（株）製「ＬＣＦシリーズ」）を用いて測定波長３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの範囲内で測定したときの、各波長における透過率の平均値として特定される可視光透過率であり、密着層が無い基材１１のみでの測定値を１００％として、密着層を形成した基材１１を測定する形で相対的な透過率として規定できる。

ブラック層１３は、高反射層１２上に設けられ、平面視で高反射層１２に重なっている。ブラック層１３は、遮光領域Ｒ２に設けられ、透過領域Ｒ１には設けられていない。従って、ブラック層１３もストライプ状のパターンを有している。ブラック層１３の厚さは、例えば、０．５μｍ〜３μｍの範囲であってもよい。

ブラック層１３は、視聴者側からの外光が高反射層１２の表面で反射することによる表示装置のコントラスト低下を抑制する。また、バックライト２０からの光の一部が高反射層１２を透過する場合であっても、ブラック層１３は、この透過光を遮光する。ブラック層１３の反射率は、高反射層１２の反射率より低く、例えば、５％以下であってもよい。高反射層１２とブラック層１３とが重なった状態でのＯＤ値（光学濃度）は、４以上であることが好ましい。これにより、バックライト２０からの光をより確実に遮光することができる。

透過型表示素子３０の右目用画素３１と左目用画素３２のサイズは表示装置のサイズや視聴者と表示装置の距離に応じて、例えば、１０μｍ〜５００μｍの範囲とすることができ、ブラック層１３の幅ｗ２はこのサイズに合わせて設定される。

高反射層１２の幅ｗ１は、ブラック層１３の幅ｗ２より広い。従って、高反射層１２の両端部は、ブラック層１３からはみ出している。

ブラック層１３は、後述するように、感光性を有するブラック層用材料を、露光工程および現像工程を含むフォトリソグラフィー法によりパターニングすることによって形成される層である。

ブラック層用材料としては、所望の遮光性を有するものであれば特に限定されず、例えば、カーボンブラック、チタンブラック等の黒色着色材を含有する樹脂組成物等が挙げられる。この樹脂組成物に用いられる樹脂としては、例えば、アクリレート系、メタクリレート系、桂皮酸系、もしくは環化ゴム系等の光反応性二重結合基を有する感光性樹脂が使用される。

基材１１と高反射層１２とブラック層１３は、透明性を有するオーバーコート膜によって覆われていてもよい。これにより、高反射層１２とブラック層１３を外部環境から保護することができる。

このような構成の視差バリア部材１０により、図３に示すように、バックライト２０から遮光領域Ｒ２に向かう光Ｌ１を高反射層１２で反射させ、この反射光Ｌ２を再度バックライト２０の反射板２１等で反射させて透過領域Ｒ１に向かわせることができる。これにより、遮光領域Ｒ２に向かう光Ｌ１も映像の表示に寄与させることができるので、バックライト２０からの光を効率的に利用することができる。従って、消費電力を増加させることなく輝度の低下を抑制できる。

高反射層１２の幅ｗ１は、ブラック層１３の幅ｗ２より広いため、光Ｌ１を高反射層１２で反射させる反射効率を高くすることができる。

また、遮光領域Ｒ２に向かうバックライト２０からの光Ｌ１は、重なっている高反射層１２及びブラック層１３によってより確実に遮光される。従って、表示品質を向上できる。

また、視聴者側から立体映像表示装置１００に入射する外光は、反射率の低いブラック層１３で反射を抑制される。従って、表示品質を向上できる。

ここで、幅ｗ１と幅ｗ２との差は、例えば、３μｍ以下であってもよい。これにより、視聴者側からの外光がブラック層１３からはみ出した高反射層１２で反射される度合いを低減できる。従って、表示品質の低下を抑制できる。

視差バリア部材の製造方法
次に、図４（ａ）〜（ｃ）及び図５（ａ）〜（ｃ）を参照して、視差バリア部材１０の製造方法について説明する。図４（ａ）〜（ｃ）及び図５（ａ）〜（ｃ）は、一実施形態に係る視差バリア部材１０の製造方法を示す縦断面図である。図４（ａ）〜（ｃ）及び図５（ａ）〜（ｃ）のそれぞれにおいて、左側には透過領域Ｒ１及び遮光領域Ｒ２が形成される領域を示し、右側にはアライメントマークが形成される領域を示す。

〔金属膜形成工程〕
まず、図４（ａ）に示すように、基材１１を準備して、基材１１上の所望の領域の全面に高反射層１２用の金属膜１２ａを形成する。金属膜１２ａを形成する方法が特に限られることはなく、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法等を挙げることができる。なお、基材１１と高反射層１２との間に密着層を設ける場合には、基材１１上にインジウム系合金の膜を形成した後、インジウム系合金の膜上に金属膜１２ａを形成すればよい。

〔ブラック層形成工程〕
次に、図４（ｂ）に示すように、例えばフォトリソグラフィー法を用いて、金属膜１２ａ上に、ストライプ状のパターンのブラック層１３と、所定の形状のアライメントマーク用ブラック層１３Ａと、を形成する。

図示は省略するが、具体的には、次のようにブラック層１３を形成する。まず、上述のブラック層用材料と溶剤とを混合することにより得られる感光性ブラック層用塗工液を、金属膜１２ａ上に塗布する。感光性ブラック層用塗工液を金属膜１２ａ上に塗布する方法が特に限られることはなく、例えば、スピンコート法、ロールコート法、ダイコート法、スプレーコート法、ビードコート法などの公知の塗工法によることができる。

次に、金属膜１２ａ上に塗布された感光性ブラック層用塗工液を加熱（プリベイク）し、これによって、感光性ブラック層用塗工液中の溶剤を除去する。この結果、金属膜１２ａ上にブラック層用材料が得られる。

次に、開口部および遮光部を有する露光マスクを介して、ブラック層用材料に対して露光光を照射して露光する。ここでは、露光マスクの高精度な位置合わせは必要ない。露光の結果、ブラック層用材料のうち露光光が照射された部分が硬化する。

その後、露光されたブラック層用材料を現像液により現像し、これによって、ブラック層用材料のうち露光光が照射されなかった部分を現像液中に溶解させる。

最後に、金属膜１２ａ上に残っているブラック層用材料、即ち現像されたブラック層用材料を焼成する。これによって、図４（ｂ）に示すブラック層１３及びアライメントマーク用ブラック層１３Ａが形成される。

〔レジスト材料形成工程〕
次に、図４（ｃ）に示すように、金属膜１２ａ、ブラック層１３及びアライメントマーク用ブラック層１３Ａをレジスト材料１７ａで覆う。

〔露光マスク位置決め工程〕
次に、レジスト材料１７ａに覆われたアライメントマーク用ブラック層１３Ａの位置に基づいて、露光マスクを位置決めする（図示せず）。具体的には、カメラ等でアライメントマーク用ブラック層１３Ａを読み取り、その位置に基づいて、露光マスクのパターンとブラック層１３のパターンとの位置合わせを行う。

〔露光工程及び現像工程〕
次に、位置決めされた露光マスクを用いて、レジスト材料１７ａを露光する（図示せず）。

次に、図５（ａ）に示すように、露光されたレジスト材料１７ａを現像して、ブラック層１３の上面及び側面を覆うレジスト層１７と、アライメントマーク用ブラック層１３Ａの上面及び側面を覆うレジスト層１７Ａと、を得る。レジスト層１７，１７Ａは、金属膜１２ａにも接している。レジスト層１７の金属膜１２ａに接する下部の幅ｗ１１は、後述するエッチング工程にて当該レジスト層１７をマスクとすることで最終的に高反射層１２が所望の幅ｗ１となるように設計しておく。

〔エッチング工程〕
次に、図５（ｂ）に示すように、レジスト層１７，１７Ａをマスクとして、金属膜１２ａに対してエッチング処理を行う。よって、金属膜１２ａのうちレジスト層１７，１７Ａから露出している部分がエッチングされる。これにより、ブラック層１３の下方にストライプ状のパターンの高反射層１２を形成する。また、アライメントマーク用ブラック層１３Ａの下方に高反射層１２Ａを形成する。

レジスト層１７がブラック層１３の側面を覆うと共に金属膜１２ａに接していることにより、前述のように、高反射層１２の幅ｗ１は、ブラック層１３の幅ｗ２より広くなる。

なお、基材１１上にインジウム系合金の膜を形成している場合には、インジウム系合金の膜も同時にエッチングされ、基材１１と高反射層１２との間に密着層を形成することができる。

金属膜１２ａをエッチングする方法は、特に限定されるものではないが、ウェットエッチングを行うことが好ましい。エッチング液は、金属膜１２ａの材料に応じて適宜選択すればよい。

最後に、レジスト層１７，１７Ａを除去する。これにより、図５（ｃ）に示すように、視差バリア部材１０を得ることができる。

以上で説明したように、本実施形態によれば、金属膜１２ａ上に、ブラック層１３とアライメントマーク用ブラック層１３Ａとを金属膜１２ａの厚さより厚く形成し、金属膜１２ａ、ブラック層１３及びアライメントマーク用ブラック層１３Ａをレジスト材料１７ａで覆うようにしている。

このように、金属膜１２ａの厚さより厚いアライメントマーク用ブラック層１３Ａの上にレジスト材料１７ａが形成されるので、従来の図７（ｂ）に示した場合と比較して、レジスト材料１７ａの表面がアライメントマーク用ブラック層１３Ａの形状に応じて凸状に盛り上がり易くなり、アライメントマーク用ブラック層１３Ａの形状がより明瞭にレジスト材料１７ａの表面に現れる。従って、レジスト材料１７ａに覆われているアライメントマーク用ブラック層１３Ａの形状を、より正確に読み取ることができる。

また、反射光源にて図４（ｃ）のレジスト材料１７ａの上方より照明されるアライメント照明光に対し透明性の高いレジスト材料１７ａが、金属層１２ａおよびアライメントマーク用ブラック層１３Ａを覆っている。金属層１２ａの反射率（数十％）は、アライメントマーク用ブラック層１３Ａの反射率（数％）より高く、レジスト層１７ａの透明性も高い。従って、図４（ｃ）のレジスト材料１７ａの上方よりアライメントスコープで観察した場合、高反射率の金属層１２ａを背景にした低反射率のアライメントマーク用ブラック層１３Ａの輪郭はコントラスト良く認識できる。従って、レジスト材料１７ａに覆われているアライメントマーク用ブラック層１３Ａの形状を、より正確に読み取ることができる。

ここで、レジスト材料１７ａの感光波長域は紫外光〜可視光短波長領域（〜５００ｎｍ程度）であり、５００ｎｍ以下の波長領域では光吸収が大きいが、５００ｎｍ以上の波長領域では透明性が高い（例えば、透過率で７０％以上）。また、アライメント照明光は、レジスト材料１７ａの感光波長域を避けた可視光長波長域の照明光である。よって、前述のように、アライメント照明光に対し、レジスト材料１７ａの透明性は高くなる。

よって、アライメントマーク用ブラック層１３Ａに基づいて、露光マスクをブラック層１３に対して精度良く位置合わせできる。結果として、高い位置精度で高反射層１２及びブラック層１３を形成できる。

この際、従来技術のように基材１１上の一部の領域だけブラック層用材料で覆わないようにする必要がないため、製造工程を複雑にすることもない。

また、レジスト層１７がブラック層１３を覆うようにして、レジスト層１７をマスクとして金属膜１２ａに対してエッチング処理を行うようにしている。よって、マスクとして好ましい性能を有するレジスト材料１７ａを用いることにより、レジスト層１７を金属膜１２ａに密着させることができ、高精度に金属膜１２をエッチングできる。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１０ 視差バリア部材
１１ 基材
１２，１２Ａ 高反射層
１２ａ 金属膜
１３ ブラック層
１３Ａ アライメントマーク用ブラック層
１７ レジスト層
１７ａ レジスト材料
Ｒ１ 透過領域
Ｒ２ 遮光領域
２０ バックライト
２１ バックライト反射板
３０ 透過型表示素子
１００ 立体映像表示装置

Claims (2)

1. 立体映像表示装置に組み込まれる視差バリア部材の製造方法であって、
   基材を準備する工程と、
   前記基材上に高反射層用の金属膜を形成する工程と、
   前記金属膜上に、所定パターンのブラック層と、アライメントマーク用ブラック層と、を形成する工程と、
   前記金属膜、前記ブラック層及び前記アライメントマーク用ブラック層をレジスト材料で覆う工程と、
   前記レジスト材料に覆われた前記アライメントマーク用ブラック層の位置に基づいて、露光マスクを位置決めする工程と、
   前記露光マスクを用いて前記レジスト材料を露光する工程と、
   露光された前記レジスト材料を現像して、前記ブラック層を覆うレジスト層を得る工程と、
   前記レジスト層をマスクとして、前記金属膜に対してエッチング処理を行い、前記ブラック層の下方に所定パターンの高反射層を形成する工程と、
   を備える視差バリア部材の製造方法。
2. 前記高反射層を形成した後、前記レジスト層を除去する工程を備える、請求項１に記載の視差バリア部材の製造方法。

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