JP6136665B2 - パターン位相差フィルムの製造方法、マスク及びパターン位相差フィルムのロール体 - Google Patents

Description

本発明は、パッシブ方式による３次元画像表示装置に係るパターン位相差フィルムに関するものである。

近年、パッシブ方式により３次元画像を表示する画像表示装置が提供されている。ここで図８は、液晶表示パネルを使用したパッシブ方式の画像表示装置を示す概略図である。パッシブ方式の画像表示装置は、垂直方向又は水平方向（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画像と左目用の画像とを同時に表示する。また液晶表示パネルのパネル面（視聴者側面）にパターン位相差フィルムを配置し、右目用の画素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眼鏡を装着して、右目用の画像と左目用の画像とをそれぞれ選択的に視聴者の右目及び左目に提供し、３次元画像を表示する。

このためパターン位相差フィルムは、液晶表示パネルにおける画素の設定に対応して、遅相軸方向（屈折率が最大となる方向）が直交する２種類の帯状領域が順次交互に形成される。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眼鏡を装着して、右目用の画像と左目用の画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。なおここでこの隣接する帯状領域の遅相軸方向は、通常、水平方向に対して、＋４５度と−４５度、又は０度と＋９０度の組み合わせが採用される。なおこの図８の例では、通常の画像表示装置における呼称に習って画面の長辺方向を水平方向として示す。

このパッシブ方式は、応答速度の遅い画像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。なおパッシブ方式の画像表示装置では、図８の例による垂直方向に代えて、水平方向に連続する画素を順次交互に右目用及び左目用に振り分ける方法も採用される。

この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に関して、特許文献１には、配向規制力を制御した光配向層をガラス基板上に形成し、この光配向層により液晶の配列をパターンニングして位相差層を作製する方法が開示されている。また特許文献２には、レーザーの照射によりロール版の周側面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配向層を作製する方法が開示されている。また特許文献３には、パターン位相差フィルムの評価方法が提案されている。

このようなパターン位相差フィルムは、高い品質が求められており、品質評価の基準の１つとして直進性が要求されている。ここでパターン位相差フィルムは、画面中央を基準にして画像表示パネルに配置されることにより、図９に示すように、画面中央の右目用及び左目用に係る帯状領域の境界Ｄについて、画面中央Ｏに設定した仮想直線に対するこの境界Ｄの最大ずれ量ΔＬ（画面上方向を正に取って表される）により直進性が定義される。なお直進性の計測基準の仮想直線は、画面両端の境界を結ぶ直線である。

直進性がばらつくと、画像表示装置では、パターン位相差フィルムを画像表示パネルに貼り付ける際のマージンが小さくなり、甚だしい場合にはクロストークが増大することになる。ここでクロストークは、本来、視聴者の右目及び左目に提供すべき画像表示パネルの出射光が、これとは逆の左目及び右目に漏れ込む現象であり、画像表示装置ではクロストークの増大により立体感が喪失し、画質の劣化が知覚されることになる。

このようなパターン位相差フィルムは、ロールにより提供される長尺の透明フィルム材の連続した処理により、効率良く量産することができる。しかしながらこのような透明フィルム材の連続した処理では、生産過程で透明フィルムに種々の応力が加わって歪が蓄積（保持）され、切断工程において、画面サイズに切断すると、この蓄積された応力が解放される。その結果、完成したパターン位相差フィルムにおいて直進性が劣化し、直進性がばらつくことが判った。

特開２００５−４９８６５号公報 特開２０１０−１５２２９６号公報 特開２０１３−１５５６４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、パッシブ方式の画像表示装置に適用されるパターン位相差フィルムに関して、ロールにより提供される長尺の透明フィルム材の連続した処理による生産において、直進性のばらつきを低減できるようにする。

本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究を重ね、長尺の透明フィルムの幅方向でパターン位相差フィルムを複数個取りする場合に、少なくとも両端のパターン位相差フィルムをフィルム中心に対して線対称形状とし、これによりこの線対称形状に係るパターン位相差フィルムでは、直進性のばらつきを正又は負側にそろえるとの着想に至り、本発明を完成するに至った。

（１） 長尺の透明フィルム材による基材を搬送しながら順次処理して、前記透明フィルム材の幅方向で複数個取りにより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、配向膜を作製する配向膜作製工程と、
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、
前記配向膜作製工程は、
前記透明フィルム材の幅方向の少なくとも両端部から作製されるパターン位相差フィルムについては、フィルム中心に対して線対称形状により前記配向膜を作製する。

（１）によれば、少なくとも両端部から作製されるパターン位相差フィルムについては、直進性の正負を一致させることができ、直進性のばらつきを低減することができる。

（２） （１）において、
前記配向膜作製工程は、
前記パターン位相差フィルムのダミー領域に係る前記配向膜の配置により、フィルム中心に対して線対称形状により前記配向膜を作製する。

（２）によれば、より具体的な構成により、直進性のばらつきを低減することができる。

（３） （１）又は（２）において、
前記配向膜が光配向膜であり、
前記配向膜作製工程は、
光配向材料膜を作製する光配向材料膜作製工程と、
マスクを使用して前記光配向材料膜を露光処理して前記光配向膜を作製する露光工程とを備え、
前記露光工程は、
前記マスクが、少なくとも前記長尺の透明フィルム材の両端部に対応する部位については、前記フィルム中心に対応する部位に対して線対称形状により形成されて、フィルム中心に対して線対称形状により前記配向膜を作製する。

（３）によれば、光配向膜により配向膜を作製する場合に、より具体的な構成により、直進性のばらつきを低減することができる。

（４） パターン位相差フィルムの配向膜の露光処理に供するマスクであって、
前記パターン位相差フィルムは、
長尺の透明フィルム材による基材の幅方向で複数個取りにより生産され、
前記マスクは、
少なくとも前記透明フィルム材の両端部に対応する部位については、前記透明フィルム材のフィルム中心に対して線対称形状により、露光処理に供する光を透過するスリットが形成された。

（３）によれば、光配向膜により配向膜を作製する場合に、少なくとも両端部から作製されるパターン位相差フィルムについては、直進性の正負を一致させることができる。従って直進性のばらつきを低減することができる。

（５） 長尺の透明フィルム材による基材に、配向膜、位相差層が順次積層されている、前記透明フィルム材の幅方向で複数個取りにより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ロール体であって、
前記配向膜が、
前記透明フィルム材の幅方向の少なくとも両端部では、フィルム中心に対して線対称形状により作製された。

（５）によれば、このロール体より生産されるパターン位相差フィルムにおいては、少なくとも両端部から作製されるパターン位相差フィルムについては、直進性の正負を一致させることができる。従って直進性のばらつきを低減することができる。

本発明は、ロールにより提供される長尺の透明フィルム材の連続した処理による生産において、直進性のばらつきを低減することができる。

本発明の第１実施形態に係るパターン位相差フィルムの説明に供する図である。 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。 製造工程における基材とマスクとの関係の説明に供する図である。 パターン位相差フィルムの変形の説明に供する図である。 直進性のばらつきの説明に供する図である。 実施形態に係る直進性の計測結果を示す図である。 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。 直進性の定義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。この第１実施形態に係る画像表示装置は、垂直方向（図１においては左右方向）に連続する液晶表示パネルの画素が、順次交互に、右目用の画像を表示する右目用画素、左目用の画像を表示する左目用画素に振り分けられて、それぞれ右目用及び左目用の画像データで駆動される。これにより画像表示装置は、右目用の画像を表示する帯状の領域と、左目用の画像を表示する帯状の領域とに表示画面が交互に区分され、右目用の画像と左目用の画像とを同時に表示する。この画像表示装置は、この液晶表示パネルのパネル面に、この図１に示すパターン位相差フィルム１が配置され、このパターン位相差フィルム１により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。これによりこの画像表示装置は、パッシブ方式により所望の立体画像を表示する。

パターン位相差フィルム１は、例えばトリアセチルセルロース等の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透明フィルム材により基材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。

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又は左目用の領域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又は左目用の領域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。

〔直進性の向上〕
図４は、この図２及び図３の製造工程における基材２とマスク１６との関係を示す模式図である。製造工程では、長尺透明フィルム材による基材２がロール１１により提供され、このロール１１から基材２を引き出してローラにより搬送しながら順次露光等の処理を実行する。透明フィルム材による基材２は、この一連の処理において種々の応力が印加されることになる。これにより図５に示すように、この一連の工程を経た基材２、配向膜３、位相差層４の積層体を、幅方向に延長する切断線により切断した場合、破線により模式的に示すように、全体がいわゆる樽型に変形する。

これにより幅方向の中心線Ｏにより幅方向に分割した場合、この図５における上方側では、右目用領域及び左目用領域の境界が上凸形状により形成されるのに対し、下方側では、この境界が下凸形状により作製されることになる。これによりこの長尺フィルム材の幅方向でパターン位相差フィルムを２個取りしてパターン位相差フィルム１Ａ及び１Ｂを作製する場合に、幅方向の中心線Ｏの両側で同じ向き（すなわちこの図５において、パターン位相差フィルム１Ａ及び１Ｂの上側が、共に画像表示パネルに貼り付けた際の上側となる向きである）によりパターン位相差フィルム１Ａ及び１Ｂを切り取ったのでは、それぞれ直進性が正及び負の値をとることになり、この場合、著しく直線度がばらつくことになる。

なおこの種のパターン位相差フィルム１では、有効画像表示領域の上方に対応する部位に、いわゆるダミー領域ＤＭが設けられており、このダミー領域ＤＭにより画像表示パネルに貼り付ける際に上下方向が定義される。これによりこのように幅方向の中心線Ｏの両側で同じ向きによりパターン位相差フィルム１Ａ及び１Ｂを切り出す場合は、この図５において、パターン位相差フィルム１Ａ及び１Ｂの双方で、ダミー領域ＤＭが上方側に作製されている場合である。なおダミーの領域ＤＭは、例えば右目用領域Ａ及び左目用領域Ｂの領域幅が、有効画像表示領域とは大きく異なる幅により作製されて形成される。

図６は、このように幅方向の中心線Ｏの両側で同じ向きによりパターン位相差フィルム１Ａ及び１Ｂを切り出した場合の、直進性の計測結果を示す図表である。この計測結果では、パターン位相差フィルム１Ａ及び１Ｂで、直進性が正及び負に分布していることが判る。

そこでこの実施形態では、長尺透明フィルムの幅方向両端のパターン位相差フィルムをフィルム中心に対して線対称形状とし、これによりこの線対称形状に係るパターン位相差フィルムでは、直進性のばらつきを正又は負側にそろえて直進性のばらつきを低減する（図４参照）。

すなわちこの実施形態においてマスク１６は、幅方向の２枚取りに対応するように、幅方向にスリットＳを順次配置した露光に供する領域１２Ａ及び１２Ｂが設けられ、各領域１２Ａ及び１２Ｂでは、フィルム中心Ｏに対して線対称形状に、ダミーの領域ＤＭに係るスリット形状が形成され、これにより配向膜３をフィルム中心Ｏに対して線対称形状により作製され、パターン位相差フィルム１Ａ及び１Ｂをフィルム中心Ｏに対して線対称形状により作製する。

図７は、このようにして作製されたパターン位相差フィルム１Ａ及び１Ｂの直進性の計測結果を示す図である。この図７の計測結果では、直進性の分布中心をパターン位相差フィルム１Ａ及び１Ｂで共に正側に設定することができ、これにより図６の例では、直進性の３σが０．１２１ｍｍであったものを、０．０２９ｍｍに低減することができた。

この実施形態では、このように長尺透明フィルムによる基材２の上に、配向膜３、位相差層４を順次積層した後、反射防止膜等を作製してロールに巻き取り、これによりパターン位相差フィルムのロール体が作製される。この製造工程では、このパターン位相差フィルムのロール体を別工程に搬送し、このロール体よりパターン位相差フィルムに係る積層体を引き出して順次切断し、これによりパターン位相差フィルム１Ａ、１Ｂが作製される。

以上の構成によれば、幅方向の少なくとも両端部から作製されるパターン位相差フィルムについては、フィルム中心に対して線対称形状により配向膜を作製することにより、ロールにより提供される長尺透明フィルム材の連続した処理による生産において、直進性のばらつきを低減することができる。

〔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組み合わせたり、変更したりすることができる。

すなわち上述の実施形態では、マスクを使用した露光処理の後、全面を露光処理して光配光膜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、これとは逆に全面を露光処理した後、マスクを使用して露光処理して光配光膜を作製する場合、さらにはマスクを使用した露光処理の繰り返しにより光配光膜を作製する場合等に広く適用することができる。

また上述の実施形態では、光配向膜により配向膜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、ラビング処理痕の賦型処理により配向膜を作製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、基材の幅方向にパターン位相差フィルムを２枚取りする場合について述べたが、本発明はこれに限らず、３枚取り以上の場合に、広く適用することができる。なおこのように３枚撮り以上の取り数により作製する場合にあって、少なくとも両端のパターン位相差フィルムをフィルム中心に対して線対称形状とすれば良く、両端部以外のパターン位相差フィルムにあっては、当該部位の直進性に応じて向きを設定すれば良い。

１、１Ａ、１Ｂ パターン位相差フィルム
２ 基材
３ 配光膜
４ 位相差層
１１ ロール
１６ マスク

Claims (4)

1. 長尺の透明フィルム材による基材を搬送しながら順次処理して、前記透明フィルム材の幅方向で複数個取りにより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、配向膜を作製する配向膜作製工程と、
   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、
   前記配向膜作製工程では、
   前記透明フィルム材の幅方向の少なくとも両端部から作製されるパターン位相差フィルムについては、前記透明フィルム材の幅方向の中心となるフィルム中心に対して線対称形状により前記配向膜を作製し、
   前記配向膜において、前記パターン位相差フィルムの使用状態における有効画像表示領域の上方に対応する部位に設けられるダミー領域に対応する領域を、前記フィルム中心に対して線対称形状となるように前記透明フィルム材の幅方向の両端部に形成する
   パターン位相差フィルムの製造方法。
2. 前記配向膜が光配向膜であり、
   前記配向膜作製工程は、
   光配向材料膜を作製する光配向材料膜作製工程と、
   マスクを使用して前記光配向材料膜を露光処理して前記光配向膜を作製する露光工程とを備え、
   前記露光工程では、前記マスクが、少なくとも前記透明フィルム材の幅方向の両端部に対応する部位については、前記フィルム中心に対応する部位に対して線対称形状により形成されて、前記フィルム中心に対して線対称形状により前記配向膜を作製する
   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. パターン位相差フィルムの配向膜の露光処理に供するマスクであって、
   前記パターン位相差フィルムは、長尺の透明フィルム材による基材の幅方向で複数個取りにより生産され、
   前記マスクは、少なくとも前記透明フィルム材の幅方向の両端部に対応する部位については、前記透明フィルム材の幅方向の中心となるフィルム中心に対して線対称形状により、露光処理に供する光を透過する複数のスリットが形成され、
   前記スリットのうち、前記パターン位相差フィルムの使用状態における有効画像表示領域の上方に対応する部位に設けられるダミー領域に対応するスリットが、前記フィルム中心に対して線対称形状となるように前記透明フィルム材の両端部に対応する部位に形成されている
   マスク。
4. 長尺の透明フィルム材による基材に、配向膜、位相差層が順次積層されている、前記透明フィルム材の幅方向で複数個取りにより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ロール体であって、
   前記配向膜は、前記透明フィルム材の幅方向の少なくとも両端部では、前記透明フィルム材の幅方向の中心となるフィルム中心に対して線対称形状により作製され、
   前記パターン位相差フィルムの使用状態における有効画像表示領域の上方に対応する部位に設けられるダミー領域が、前記フィルム中心に対して線対称形状となるように前記透明フィルム材の両端部に形成されている
   パターン位相差フィルムのロール体。

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