JP2013003344A - パターン位相差フィルムの製造方法、それに用いるマスク、およびそれを用いたパターン位相差フィルム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】透明フィルム基材1、および上記透明フィルム基材上に形成され、光配向材料を含む配向層形成用層2′を有する長尺配向膜形成用フィルム3を連続的に搬送しつつ、上記配向層形成用層に偏光紫外線を照射する第1露光処理および第2露光処理により、屈折率異方性を有する棒状化合物を一定の方向に配列させる第1配向領域2aおよび上記棒状化合物を上記第1配向領域とは異なる方向に配列させる第2配向領域2bを含む配向層2を形成する露光工程と、上記配向層上に、上記棒状化合物を含む位相差層形成用塗工液を塗布する塗布工程と、を有するパターン位相差フィルムの製造方法であって、上記第1露光処理および第2露光処理で照射される偏光紫外線の偏光方向が異なる。
【選択図】図1
Description
また、パターン位相差フィルムとした場合には、右目用映像表示画素と左目用映像表示画素の2種類のパターンをパターン精度良く形成することができないといった問題があった。具体的には、パターン位相差フィルムのパターンを右目用および左目用映像表示画素に合わせることが難しく、右目用および左目用映像表示画素に対してそれぞれ逆の位相差層が配置され、右目用および左目用映像が逆の目に届く、いわゆるクロストークが生じるといった問題があった。
また、上記保護工程が、透明フィルム基材が安定収縮状態時に、上記位相差層を保護フィルムで覆うものであることにより、透明フィルム基材の吸湿の影響が少なく、寸法変化の少ないものとすることができる。また、安定収縮状態時に行うものであることにより、上記保護工程に要する時間を短いものとすることができ、生産効率に優れたものとすることができる。
以下、本発明のパターン位相差フィルムの製造方法、マスク、およびパターン位相差フィルムについて詳細に説明する。
本発明のパターン位相差フィルムの製造方法は、透明フィルム基材、および上記透明フィルム基材上に形成され、光配向材料を含む配向層形成用層を有する長尺配向膜形成用フィルムを連続的に搬送しつつ、上記配向層形成用層に偏光紫外線を照射する第1露光処理および第2露光処理により、屈折率異方性を有する棒状化合物を一定の方向に配列させる第1配向領域および前記棒状化合物を前記第1配向領域とは異なる方向に配列させる第2配向領域を含む配向層を形成する露光工程と、上記配向層上に、上記棒状化合物を含む位相差層形成用塗工液を塗布する塗布工程と、上記位相差層形成用塗工液の塗膜に含まれる棒状化合物を、上記配向層に含まれる第1配向領域および第2配向領域の異なる配向方向に沿って配列させる配向工程と、上記塗膜を乾燥させ、位相差層を形成する乾燥工程と、上記乾燥工程後の透明フィルム基材が上記露光工程時よりも収縮した安定収縮状態時に、上記位相差層を保護フィルムで覆う保護工程と、を有するパターン位相差フィルムの製造方法であって、上記第1露光処理および第2露光処理で照射される偏光紫外線の偏光方向が異なるものであり、上記第1露光処理および第2露光処理の少なくともいずれか一方が、上記配向層形成用層に偏光紫外線をマスクを介してパターン照射するものであり、上記パターン照射に用いる上記マスクが、上記透明フィルム基材が安定収縮状態の際に目的のパターンとなるように拡大補正されていることを特徴とするものである。
次いで、図2(a)に示すように、上記棒状化合物を含む位相差層形成用塗工液を塗布し、その塗膜4´を加熱するとともに乾燥することにより(図2(b))、上記第1配向領域2aおよび第2配向領域2bの配向規制力にしたがって上記棒状化合物が一定方向に配列した第1位相差領域4aおよび第2位相差領域4bを含む位相差層4を形成し、その後、室温近くまで冷却し、紫外線を照射することにより硬化させて(図2(c))、パターン位相差フィルム10を形成し、さらに、透明フィルム基材1が上記露光工程時よりも収縮した安定収縮状態時に、透明フィルム基材1および位相差層4に保護フィルム21を積層するものである(図2(d)〜(e))。
ここで、パターン照射に用いるマスクは、上記透明フィルム基材が安定収縮状態の際に目的のパターンとなるように拡大補正されているものである。
なお、この例においては、図1(a)が配向層形成用塗工液塗布工程および配向層形成用層乾燥工程である。また、図1(b)〜(c)が露光工程であり、図1(b)が第1露光処理、図1(c)が第2露光処理である。また、図2(a)が塗布工程であり、図2(b)が配向工程および乾燥工程であり、図2(c)が硬化工程であり、図2(d)〜(e)が保護工程である。
このため、本発明によれば、上述のように安定収縮状態の際に目的のパターンとなるように拡大補正されたマスクを用いることにより、各工程での条件等の影響を受けることなく、安定的にパターン精度に優れたパターン位相差フィルムを容易に製造することができる。その結果、その後の工程での通過性を良好なものとすることができ、上述のようなクロストークを安定的に抑制できる。
また、パターンを変更した場合であっても、所望のパターンのパターン位相差フィルムを容易かつ短時間で得ることができる。
したがって、このような配向領域が形成された配向層上に棒状化合物を含む位相差層を形成した場合には、当該パターンに従って上記位相差層においても第1配向領域上に形成された位相差層(以下、「第1位相差領域」と称する場合がある。)と、上記第2配向領域上に形成された位相差層(以下、「第2位相差領域」と称する場合がある。)とがパターン状に配置されたパターン位相差フィルムを容易かつ大量に製造することができる。
また、所望の配向規制力を有する第1および第2配向領域が形成されたフィルムが、長尺配向膜形成用フィルムであることにより、例えば、この状態でロール状にして保管することや、ロール状で保管した状態から巻き出して、配向層上に屈折率異方性を有する棒状化合物を含む位相差層を形成することができる等、パターン位相差フィルムの製造プロセスの自由度を高いものとすることができる。
さらに、最終的に得られるパターン位相差フィルムを長尺状のままロール状にして保存することや、ロール状で保存した状態から、用いられる表示装置のサイズに合わせて所望のサイズのパターン位相差フィルムを切り出すことが容易に行うことができる等、表示装置の製造プロセスの自由度を高いものとすることができる。
以下、本発明のパターン位相差フィルムの製造方法の各工程について詳細に説明する。
本発明の製造方法における露光工程は、長尺配向膜形成用フィルムを連続的に搬送しつつ、上記配向層形成用層に偏光紫外線を照射する第1露光処理および第2露光処理により、屈折率異方性を有する棒状化合物を一定の方向に配列させる第1配向領域および上記棒状化合物を上記第1配向領域とは異なる方向に配列させる第2配向領域を含む配向層を形成する工程である。
また、上記第1露光処理および第2露光処理で照射される偏光紫外線の偏光方向が異なるものであり、上記第1露光処理および第2露光処理の少なくともいずれか一方が、上記配向層形成用層に偏光紫外線をマスクを介してパターン照射するものである。
本工程に用いられるマスクは、上記パターン照射に用いられるものであり、上記透明フィルム基材が本工程時よりも収縮した安定収縮状態の際に目的のパターンとなるように拡大補正されているものである。
本工程においては、なかでも、上記膨張率が0.5%〜50%の範囲内であることが好ましく、特に、3%〜40%の範囲内であることが好ましい。このような範囲内であることにより、周囲環境からの吸湿・膨張による寸法変化が少なく、かつ、安定収縮状態に至る時間を短いものとすることができ、上記保護工程に要する時間を短いものとすることができるからである。また、その結果、生産効率に優れたものとすることができるからである。
また、絶乾状態での幅H0については、上記乾燥工程後のパターン位相差フィルムに含まれる透明フィルム基材の水分率(単位%;水分の質量/透明フィルム基材の質量×100)を横軸に、パターン位相差フィルムに含まれる透明フィルム基材の幅を縦軸とするグラフを作成し、水分率が0である場合の幅H0を外挿して求めることができる。
また、水分率の異なる透明フィルム基材を得る方法としては、精度良くグラフを作成できるように調整できる方法であれば特に限定されるものではないが、例えば、温度・湿度等の調整が可能な恒温槽内に上記透明フィルム基材を入れ、温度・湿度・放置時間を調整する方法等を挙げることができる。
本工程におけるパターン照射時の透明フィルム基材の幅をHa、上記乾燥工程後であり、かつ、安定収縮状態である透明フィルム基材の幅をHbとした際の収縮率(Hb/Ha)としては、1未満であれば特に限定されるものではないが、0.99〜0.999999の範囲内であることが好ましく、中でも0.999〜0.99999の範囲内であることが好ましく、特に0.999〜0.9999の範囲内であることが好ましい。上記収縮率が上述の範囲内であることにより、マスクの拡大補正により安定的に補正することができるからである。また上記範囲より小さいと乾燥工程後の透明フィルム基材幅の吸湿による時間変化が急激過ぎて制御することが困難になるといった問題が生じる恐れがあるからである。
なお、上記乾燥工程の影響により、通常、飽和膨張状態での幅H1は、本工程におけるパターン照射時の透明フィルム基材の幅Haよりも狭いものとなる。
具体的には、本工程におけるパターン照射時の透明フィルム基材の幅をHa、上記乾燥工程後であり、かつ、安定収縮状態である透明フィルム基材の幅をHbとすると、上記透明フィルム基材が安定収縮状態の際に目的のパターンとなるように拡大補正されたマスクのパターンの大きさは、目的のパターンである本発明の製造方法により製造されたパターン位相差フィルムに要求されるパターンの大きさに、Ha/Hb倍拡大補正されたもの、すなわち、上記収縮率(Hb/Ha)の逆数倍拡大補正されたものとなる。
したがって、パターンが上記長尺配向膜形成用フィルムの長手方向に互いに平行な帯状のパターンである場合、マスクの幅およびその周期は、目的のパターンの幅および周期がHa/Hb倍拡大補正されたものとなる。
また、パターンが平行な帯状のパターンではない場合には、マスクのパターンの形状は、目的のパターンの形状をHa/Hb倍拡大補正した相似形となる。
なお、ここでいう具体的なパターン幅とは、本発明の製造方法により製造されるパターン位相差フィルムに含まれる透明フィルム基材が安定収縮状態での、上記配向層のパターン幅を指すものである。したがって、本工程に用いられるマスクのパターン幅、すなわち、マスクの開口部の幅は、このような幅に上記倍率を乗じた幅となる。
具体的には、SUS等の金属基板をエッチング加工、レーザー加工、または電鋳加工によりパターンニングし、さらに必要に応じてニッケルメッキ等の表面処理を施したものを用いることができる。また、ソーダライムガラスや石英からなる基板上に、エマルジョン(銀塩)や、クロムからなる遮光膜を有するものとすることができる。
本工程においては、なかでも、合成石英にCrをパターニングしたものであることが好ましい。温度・湿度変化等に対する寸法安定性と紫外線透過率に優れ、配向層形成用層にパターン精度良く配向領域を形成することができるからである。
本工程に用いられる長尺配向膜形成用フィルムは、透明フィルム基材、および配向層形成用層を少なくとも有するものである。
本工程に用いられる長尺配向膜形成用フィルムを構成する透明フィルム基材は、配向層形成用層および位相差層等を支持する機能を有し、長尺に形成されたものである。
このようなフレキシブル材としては、セルロース誘導体、ノルボルネン系ポリマー、シクロオレフィン系ポリマー、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルアルコール、ポリイミド、ポリアリレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、アモルファスポリオレフィン、変性アクリル系ポリマー、ポリスチレン、エポキシ樹脂、ポリカーボネート、ポリエステル類などを例示することができる。なかでも本工程においてはセルロース誘導体を用いることが好ましい。セルロース誘導体は特に光学的等方性に優れるため、光学的特性に優れたパターン位相差フィルムを製造することができるからである。
ここで、長尺状であるとは、ロール状に巻き取ることができる程度の長さのものであることをいうものであり、製造装置に設置できる重量等に応じて任意に決定すればよいが、具体的には、長さが10m以上の範囲内とすることが好ましく、なかでも、50m〜5000mの範囲内とすることが好ましく、特に、100m〜4000mの範囲内とすることが好ましい。
また、長さは幅に対して10倍以上であることが好ましく、なかでも50倍〜5000倍の範囲内であることが好ましく、特に、100倍〜4000倍の範囲内であることがこの好ましい。取扱い性等に優れたものとすることができるからである。
本工程に用いられる長尺配向膜形成用フィルムを構成する配向層形成用層は、光配向材料を含むものであり、偏光紫外線の照射により屈折率異方性を有する棒状化合物を一定方向に配列させることができる配向規制力を有する配向領域を形成可能なものである。
上記式中、Bは、水素原子を表すか、第二の物質、たとえばポリマー、オリゴマー、モノマー、光活性ポリマー、光活性オリゴマーおよび/または光活性モノマーもしくは表面と反応または相互作用することができる基を表す。
上記式中、基Cは、−O−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−NR1−、−NR1−CO−、−CO−NR1−、−NR1−CO−O−、−O−CO−NR1−、−NR1−CO−NR1−、−CH=CH−、−C≡C−、−O−CO−O−および−Si(CH3)2−O−Si(CH3)2−(R1は水素原子または低級アルキルを表す)から選択される基を表す。
上記式中、S1およびS2は、互いに独立して、単結合またはスペーサー単位、たとえば炭素原子1〜40個の直鎖状もしくは分岐鎖状アルキレン基(非置換であるか、フッ素、塩素によって一または多置換されており、1個以上の隣接しない−CH2−基が独立して基Dによって置換されていてもよいが、酸素原子が互いに直接的には結合していない)を表す。
上記式中、基Dは、−O−、−CO−、−CO−O−、−O−CO−、−NR1−、−NR1−CO−、−CO−NR1−、−NR1−CO−O−、−O−CO−NR1−、−NR1−CO−NR1−、−CH=CH−、−C≡C−、−O−CO−O−および−Si(CH3)2−O−Si(CH3)2−(R1は水素原子または低級アルキルを表す)から選択される基、芳香族基または脂環式基を表す。
上記式中、Qは、酸素原子または−NR1−(R1は水素原子または低級アルキルを表す)を表す。
上記式中、XおよびYは、互いに独立して、水素、フッ素、塩素、シアノ、炭素原子1〜12個のアルキル(場合によってはフッ素によって置換されており、場合によっては1個以上の隣接しないアルキル−CH2−基が−O−、−CO−O−、−O−CO−および/または−CH=CH−によって置換されている)を表す。
なお、このような光二量化型材料としては、具体的には、WO08/031243号公報やWO08/130555号公報ではRolic社からROP−103(商品名)として市販されているものを用いることができる。
なお、このような屈折率異方性を有する光配向材料としては、具体的には、特開2002−82224号公報に記載されるものを用いることができる。
このような他の化合物としては、本工程により形成される配向層の配向規制力を損なわないものであれば特に限定されない。本工程においては、このような他の化合物として、一つ以上の官能基を持つモノマー又はオリゴマーが好適に用いられる。このようなモノマー又はオリゴマーを含むことにより、本工程により形成される配向層上に屈折率異方性を有する棒状化合物を含む位相差層を形成した場合に、位相差層との密着性に優れたものにできるからである。
さらに、上記配向層形成用塗工液の塗膜の乾燥方法としては、一定の温度に調整された乾燥風を、上記塗膜に当てる方法を用いることもできるが、このようは乾燥方法を用いる場合は、上記塗膜に当てる乾燥風の風速が3m/秒以下であることが好ましく、特に0.5m/秒以下であることが好ましい。
本工程に用いられる長尺配向膜形成用フィルムは、上記透明フィルム基材および配向層形成用層を少なくとも含むものであるが、必要に応じて、透明フィルム基材および配向層形成用層の間の密着性向上や、透明フィルム基材から可塑剤等の成分が配向層形成用層に移行したり、配向層形成用層に含まれる光配向材料が透明フィルム基材へ移行することを防止するバリア性向上を図るため、中間層(例えばペンタエリスリトールトリアクリレート(PETA)等の架橋性モノマーを硬化させた厚み1μm程度の層)を有するものであっても良い。
また、透明フィルム基材の配向層形成用層が形成される面とは反対面上に反射防止層および/またはアンチグレア層が形成されていることが好ましい。これにより本発明の製造方法により得られたパターン位相差フィルムを用いて表示装置を製造した際に、表示品質の良い表示装置を得ることができるからである。
このようなバリア層としては、透明フィルム基材の吸湿膨張を抑制できるものであれば特に限定されるものではないが、例えば、酸化アルミニウム、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化インジウム、酸化錫、ITO(indium tin oxide)、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化ニオブ等の無機材料単層、または架橋性アクリレート材料を主成分とする有機層単層、あるいはこれらを2層以上積層した複合膜を挙げることができる。また、上記射防止層、アンチグレア層等をバリア層として用いることもできる。
本工程は、長尺配向膜形成用フィルムを連続的に搬送しつつ、上記配向層形成用層に偏光紫外線を照射する第1露光処理および第2露光処理を有するものである。
また、上記第1露光処理および第2露光処理で照射される偏光紫外線の偏光方向が異なるものであり、上記第1露光処理および第2露光処理の少なくともいずれか一方が、上記配向層形成用層に偏光紫外線をマスクを介してパターン照射するものである。
また、搬送時の長尺配向膜形成用フィルムへのテンション付与の有無については、長尺配向膜形成用フィルムを安定的に連続搬送できる方法であれば特に限定されるものではないが、所定のテンションを加えた状態で搬送されることが好ましい。より安定的に連続搬送することができるからである。
なお、90°異なる方向とは、本発明の製造方法により製造されるパターン位相差フィルムを用いて3次元表示が可能な表示装置を形成した際に、精度良く3次元表示を行うことができるものであれば特に限定されるものではないが、通常、90°±3°の範囲内であることが好ましく、なかでも、90°±2°程度の範囲内であることが好ましく、なかでも、90°±1°程度の範囲内であることが好ましい。高性能な3次元表示が可能な表示装置とすることができるからである。
なお、このような偏光方向が90°異なる方向偏光紫外線を照射して形成された配向領域における棒状化合物を配列させる方向としては、図4中に例示するように、長尺配向膜形成用フィルムの長尺方向に対して、90°(第1配向領域2a)および0°(第1配向領域2b)の方向や、図5に例示するように、長尺方向に対して、45°(第1配向領域2a)および135°(第1配向領域2b)の方向であることが好ましい。90°および0°の方向であることにより、例えば、TN方式の3次元液晶表示装置に用いられるものとすることが容易だからである。また、45°および135°の方向であることにより、例えば、VA方式やIPS方式の3次元液晶表示装置に用いられるものとすることが容易だからである。
なお、図4〜図5中の符号については、図1と同一の部材を示すものであるので、ここでの説明は省略する。また、各配向領域における矢印の方向が、それぞれの領域での棒状化合物を配列させる方向である。
なお、このような集光方法としては、一般的に用いられる方法、例えば、所望の形状を有する集光リフレクターや集光レンズを用いる方法を挙げることができる。本発明においては、偏光紫外線が搬送方向と直交する方向(幅方向)に対して平行光となるものであることが好ましく、平行化方法としては一般的に用いられる方法、例えば、所望の形状を有する集光リフレクターや集光レンズを用いる方法を挙げることができる。
このような偏光子としては、偏光光の生成に一般的に用いられるものを使用することができ、例えば、スリット状の開口部を有するワイヤーグリッド型偏光子や、石英板を複数枚積層してブリュースター角を利用して偏光分離する方法や、屈折率の異なる蒸着多層膜のブリュースター角を利用して偏光分離する方法を用いるもの等を挙げることができる。
本工程においては、照射距離が短い場合には、パターン精度の高いものとすることが容易となり、照射距離が長い場合には、ライン速度の速い場合でも十分な配向規制力を有する配向領域とすることができるといった利点がある。
なお、照射距離を長くする方法としては、各露光処理での偏光紫外線の照射回数を複数回としたり、搬送方向に照射面積を広くする方法を挙げることができる。
また、第2実施態様の場合には、配向層形成用層として、光二量化型材料などの光反応性材料等のように配向規制力を可逆的に変化することができない材料を含むものを用いることにより、第1配向領域および第2配向領域を形成することができる。具体的には、図7に例示するように、第1露光処理としてパターン照射し(図7(a))、次いで、第2露光処理として、第1露光処理とは偏光方向の異なる偏光紫外線を全面照射することで(図7(b))、第1配向領域および第2配向領域を形成することができる(図7(c))。
さらに、第3実施態様の場合には、配向層形成用層として、配向規制力を可逆的に変化するまたは可逆的に変化することができない材料を用いることにより、第1配向領域および第2配向領域を形成することができる。具体的には、図8に例示するように、第1露光処理としてパターン照射し(図8(a))、次いで、第2露光処理として、第1露光処理とは偏光方向の異なる偏光紫外線を第1露光処理で照射した領域とは異なる領域にパターン照射することで(図8(b))、第1配向領域および第2配向領域を形成することができる(図8(c))。
なお、図6〜図8中の符号については、図1と同一の部材を示すものであるので、ここでの説明は省略する。また、この例では、長手方向に互いに平行な帯状のパターンに偏光紫外線を照射するものである。
さらに、第1露光処理および第2露光処理でパターン合わせの必要がないことから、パターン精度のよい第1および第2配向領域を容易に形成可能なものとすることができるからである。
また、第2実施態様の方法であることにより、配向層形成用層を構成する材料として、上述のように配向規制力の経時安定性において優れる光反応材料を用いることができるからである。
具体的には、パターン照射パターン照射の照射回数が複数回である場合には、各露光処理で行われる複数回パターン照射が同一の搬送手段上で行う方法であること、すなわち、上記パターン照射が、複数回パターン照射であり、各露光処理で行われる複数回パターン照射が同一の搬送手段上で行われるように露光手段および搬送手段を配置することが好ましい。各露光処理で行われる複数回のパターン照射が同一搬送手段上で行われることにより、複数回パターン照射に含まれるそれぞれのパターン照射間の上記長尺配向膜形成用フィルムに対するパターンの位置合わせが容易であり、第1配向領域および第2配向領域をパターン精度良く形成できるからである。また、1回のパターン照射では照射量が不足する場合でも、同一箇所に複数回照射することで、十分な照射量とすることができ、上記長尺配向膜形成用フィルムを高速で搬送することが可能となるからである。
図9は、第1露光処理が複数台の第1露光部32aから複数回パターン照射を行う場合に、複数回パターン照射が同一搬送手段上で行われる例を示す説明図である。
なお、図9中の符号については、図1と同一の部材を示すものであるので、ここでの説明は省略する。
図10は、第1露光処理および第2露光処理がそれぞれ第1露光部32aおよび第2露光部32bから偏光紫外線をパターン状に照射するパターン照射であり、両処理のパターン照射が同一搬送手段上で行われる例を示す説明図である。
なお、図10中の符号については、図1と同一の部材を示すものであるので、ここでの説明は省略する。
図11は、非照射領域を形成する場合の一例を示す工程図である。図11に例示するように、第1露光処理および第2露光処理の両処理で偏光紫外線の照射が遮断されるような遮光部を有するマスクを用いることにより(図11(a)〜(b))、図11(c)に示すように、非照射領域2cを形成することができる。
なお、図11中の符号については、図1と同一の部材を示すものであるので、ここでの説明は省略する。
本工程においては、なかでも、配向層形成用層が15℃〜90℃の範囲内とするように温度調節することが好ましく、なかでも、15℃〜60℃の範囲内とすることが好ましい。
また、温度調節の方法としては、一般的な加熱・冷却装置等の温度調節装置を用いる方法を挙げることができる。具体的には所定の温度の空気を送風することができる送風装置を用いる方法や、上記搬送手段として、温度調節可能なものを用いる方法、より具体的には、温度調節可能な搬送用ロールやベルトコンベア等を用いる方法を挙げることができる。
本工程により形成される配向層は、上記光配向材料を含み、屈折率異方性を有する棒状化合物を一定の方向に配列させる第1配向領域および前記棒状化合物を前記第1配向領域とは異なる方向に配列させる第2配向領域を含むものである。
本発明における塗布工程は、上記配向層上に、上記棒状化合物を含む位相差層形成用塗工液を塗布する工程である。
なお、本工程においては片末端に重合性官能基を有する液晶性材料を用いた場合であっても、他の分子と架橋して配列安定化することができる。
このような溶媒としては、上記棒状化合物を均一に溶解または分散できるものであれば特に限定されるものではないが、具体的には配向層形成用塗工液に用いられる溶媒と同様とすることができる。
また、他の化合物としては、本工程により形成される位相差層において、棒状化合物の配列秩序を害するものでなければ特に限定されるものではない。本工程に用いられる上記他の化合物としては、例えば、重合開始剤、重合禁止剤、可塑剤、界面活性剤、および、シランカップリング剤等を挙げることができる。
本工程においては、上記棒状化合物として上記重合性液晶材料を用いる場合は、上記他の化合物として重合開始剤または重合禁止剤を用いることが好ましい。
したがって、本工程において形成される位相差層の厚みは、所定の位相差性を達成できる範囲内とするものであれば特に限定されるものではなく、本発明の製造方法により製造されるパターン位相差フィルムの用途等に応じて適宜決定されるものである。
本工程においては、なかでも、位相差層の厚みが、位相差層の面内レターデーションがλ/4分に相当するような範囲内となるように塗布することが好ましい。これにより、本発明の製造方法により製造されるパターン位相差フィルムにおいては、上記第1位相差領域および上記第2位相差領域を通過する直線偏光がそれぞれ互いに直交関係にある円偏光にすることができるため、より精度良く3次元映像を表示できるものとすることができるからである。
本発明における配向工程は、上記位相差層形成用塗工液の塗膜に含まれる棒状化合物を、上記配向層に含まれる第1配向領域および第2配向領域の異なる配向方向に沿って、すなわち、第1配向領域および上記第1配向領域とは異なる方向に棒状化合物を配列させることができる第2配向領域の配向規制力に沿って配列させる工程である。
本工程における棒状化合物を配列させる方法としては、所望の方向に配列させることができる方法であれば特に限定されるものではなく、一般的な方法を用いることができるが、棒状化合物が液晶性材料である場合には、上記塗膜を棒状化合物の液晶相形成温度以上に加温する方法が用いられる。
なお、本工程に形成される位相差層に第1位相差領域および第2位相差領域からなるパターンが形成されていることは、例えば、偏光板クロスニコルの中にサンプルを入れて、サンプルを回転させた場合に明線と暗線が反転することを確認することにより評価することができる。このとき、第1位相差領域および第2位相差領域からなるパターンが細かい場合は偏光顕微鏡で観察するとよい。また、後述するAxoScanで各パターン内の遅相軸の方向(角度)を測定しても良い。
Re[nm]=(Nx−Ny)×d[nm]
で表わされる値である。面内レターデーション値(Re値)は、例えば、王子計測機器株式会社製 KOBRA−WRを用い、平行ニコル回転法により測定することができるし、微小領域の面内レタデーション値はAXOMETRICS社(米国)製のAxoScanでミューラーマトリクスを使って測定することも出来る。また、本願明細書においては特に別段の記載をしない限り、Re値は波長589nmにおける値を意味するものとする。
本発明における乾燥工程は、上記塗膜を乾燥させ、位相差層を形成する工程である。
さらに、上記塗膜の乾燥方法としては、一定の温度に調整された乾燥風を、上記塗膜に当てる方法を用いることもできるが、このようは乾燥方法を用いる場合は、上記塗膜に当てる乾燥風の風速が3m/秒以下であることが好ましく、特に0.5m/秒以下であることが好ましい。
また、湿度条件としては、フィルムに吹き付けられるために加熱される前の状態において、23±3℃の温度範囲で50±10%RHの範囲に制御されていることが好ましい。
また、乾燥時間としては、0.2分〜30分の範囲内であることが好ましく、中でも0.5分〜20分の範囲内であることが好ましく、特に、1分〜10分の範囲内であることが好ましい。上述の温度・時間の条件であることにより、安定的に溶媒を除去することができるからである。
なお、上記硬化処理を実施するタイミングとしては、上記配向工程後であれば特に限定されるものではなく、上記配向工程後または乾燥工程後に行うことができる。
本発明における保護工程は、上記乾燥工程後の透明フィルム基材が安定収縮状態時に、上記位相差層を保護フィルムで覆う工程である。
具体的には、ポリハロゲン化ビニル樹脂、エチレンビニル共重合体、酢酸ビニル樹脂、セルロース誘導体を含む樹脂、シクロオレフィン系樹脂、アクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリビニルアルコール樹脂、エチレンビニルアセテート樹脂、ポリテレフタル酸エチレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエステル樹脂、エチレンビニル共重合体樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、セルロース樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂を挙げることができ、なかでも、ポリエチレンテレフタレートを好ましく用いることができる。上記位相差層および位相差層が形成された透明フィルム基材の吸湿を安定的に保護することができるからである。
このような安定化時間としては、各工程の条件、本工程を行う環境、パターン位相差フィルムの構成等により異なるものであるが、本工程においては、乾燥工程直後から、0.1分〜24時間の範囲内であることが好ましく、中でも、0.5分〜2時間の範囲内であることが好ましく、特に1分〜12分の範囲内であることが好ましい。上記安定収縮状態に安定的に達することができ、また、工程通過性に優れたものとすることができるからである。
本発明のパターン位相差フィルムの製造方法は、上記露光工程、塗布工程、配向工程、乾燥工程および保護工程を少なくとも有するものであるが、配向層形成用層2´を有する長尺配向膜形成用フィルムを準備するために、図12に例示するような透明フィルム基材上に配向層形成用塗工液を塗布し塗膜を形成する配向層形成用塗工液塗布工程(図12(a))、塗膜2´´を乾燥し、配向層形成用層を形成する配向層形成用層乾燥工程(図12(b))や、透明フィルム基材の配向層形成用層2´が形成される面と反対の面上に反射防止層および/またはアンチグレア層5等を含むバリア層を形成するバリア層形成工程(図12(c)〜(d))や、配向工程後に、長尺状のパターン位相差フィルムを裁断し、枚葉に成形されたパターン位相差フィルムとして得るための裁断工程を有するものであっても良い。
なお、配向層形成用塗工液塗布工程および配向層形成用層乾燥工程を行うタイミングとしては、露光工程前に行われるものであれば特に限定されるものではない。また、バリア層形成工程を行うタイミングとしては、安定的にバリア層を形成できるものであれば特に限定されるものではなく、保護工程と同様のタイミングであっても良いが、露光工程前、特に配向層塗布工程前であることが好ましい。透明フィルム基材を寸法安定性に優れたものとすることができるからである。なお、このようなバリア層形成工程については、1回のみ行われるものであっても良いが、例えば、露光工程前にバリア層として反射防止層および/またはアンチグレア層を形成し、乾燥工程後に、上記反射防止層および/またはアンチグレア層上に、別途、他のバリア層を形成する等、複数回行われるものであっても良い。
なお、図12中の符号については、図1と同一の部材を示すものであるので、ここでの説明は省略する。
具体的には、上述のパターン位相差フィルムの製造方法により製造されるパターン位相差フィルムが長尺状である場合には、長尺配向膜形成用フィルムから最終製造物であるパターン位相差フィルムが途中ロール状に巻き取られることなくロールトゥロールで製造されることが好ましい。
本発明の製造方法により製造されるパターン位相差フィルムは、透明フィルム基材、配向層および位相差層を有するものであり、上記配向層は、屈折率異方性を有する棒状化合物を一定の方向に配列させる第1配向領域および上記棒状化合物を上記第1配向領域とは異なる方向に配列させる第2配向領域を含むものであり、上記位相差層は、上記配向層が有する第1配向領域および第2配向領域が有する配向規制力に沿って棒状化合物を配列された第1位相差領域および第2位相差領域を有するものである。
本発明により製造されるパターン位相差フィルムの用途としては、3次元表示用の表示装置に用いることができ、なかでも、容易かつ大量に製造することが要求される3次元表示用の表示装置に好適に用いられる。
次に、本発明のマスクについて説明する。
本発明のマスクは、上述のパターン位相差フィルムの製造方法のパターン照射に用いられ、上記透明フィルム基材が安定収縮状態の際に目的のパターンとなるように拡大補正されていることを特徴とするものである。
次に、本発明のパターン位相差フィルムについて説明する。
本発明のパターン位相差フィルムは、上述のパターン位相差フィルムの製造方法により製造され、透明フィルム基材が安定収縮状態であることを特徴とするものである。
より詳細には、上記「A.パターン位相差フィルムの製造方法」の項に記載した膨張率を測定することにより確認することができる。
厚み80μmのTAC(セルローストリアセテート)フィルム(富士フィルム株式会社製フジタック)に透明な微粒子を透明な樹脂に分散させてコーティングしたヘーズ値が10〜15のAG(アンチグレア)フィルム(大日本印刷株式会社製)を、幅1m長さ2000mのロール状原反として準備した。光配向材料として光二量化反応型の光配向材料(商品名:ROP-103、ロリック社製)を含む配向層形成用塗工液を上記AG面とは反対側に塗布・乾燥し、厚み0.1μmの配向層形成用層を成膜した。更に、図3の装置を用いて、原反から連続してフィルムを供給しながら、ワイヤーグリッドを通した偏光紫外線(偏光軸がフィルムの搬送方向に対して45度の方向)を原反の搬送方向と平行な方向に延在する幅500μmの開口パターンをラインアンドスペース=1:1で781本形成した合成石英クロムマスクを介して照射した。この場合、マスク上のストライプパターンの一方の端の開口中心と他方の端の開口中心間の距離、すなわちトータルピッチは780mmである。次に、マスクを通さないでワイヤーグリッドを通して偏光紫外線(偏光軸がフィルムの搬送方向に対して-45度の方向)を照射して、配向層を有する長尺パターン配向膜を得た。
位相差層を紫外線硬化した後に、位相差層表面に積層するように幅1mの保護フィルム(ポリエチレンテレフタレートフィルム、厚み60μm)を連続的にラミネートしてロール状に巻き取った以外は比較例と同様にしてパターン位相差フィルムを形成した。フィルムは連続的に等速で搬送されているので、パターン位相差フィルムが液晶層の乾燥工程を出て前記ポリエチレンテレフタレートフィルムがラミネートされるまでに経過する時間は7.5分であった。この後、比較例と同様にシート状にカットして、元のロールにおいては色々な位置にあったシートをランダムに5枚抜き取り、パターンのトータルピッチを測定したところ、779.5782mm、779.6037mm、779.6114mm、779.5538mm、779.5917mmであった。
実施例および比較例より、比較例では保護フィルムを用いないことにより乾燥工程後に、吸湿により膨潤していることが確認できた。また、実施例では幅のばらつきが少ないことが確認できた。
2´ … 配向層形成用層
2 … 配向層
2a … 第1配向領域
2b … 第2配向領域
3 … 長尺配向膜形成用フィルム
4 … 位相差層
4a … 第1位相差領域
4b … 第2位相差領域
5 … 反射防止層またはアンチグレア層
10 … パターン位相差フィルム
Claims (3)
- 透明フィルム基材、および前記透明フィルム基材上に形成され、光配向材料を含む配向層形成用層を有する長尺配向膜形成用フィルムを連続的に搬送しつつ、前記配向層形成用層に偏光紫外線を照射する第1露光処理および第2露光処理により、屈折率異方性を有する棒状化合物を一定の方向に配列させる第1配向領域および前記棒状化合物を前記第1配向領域とは異なる方向に配列させる第2配向領域を含む配向層を形成する露光工程と、
前記配向層上に、前記棒状化合物を含む位相差層形成用塗工液を塗布する塗布工程と、
前記位相差層形成用塗工液の塗膜に含まれる棒状化合物を、前記配向層に含まれる第1配向領域および第2配向領域の異なる配向方向に沿って配列させる配向工程と、
前記塗膜を乾燥させ、配向層を形成する乾燥工程と、
前記乾燥工程後の透明フィルム基材が前記露光工程時よりも収縮した安定収縮状態時に、前記位相差層を保護フィルムで覆う保護工程と、
を有するパターン位相差フィルムの製造方法であって、
前記第1露光処理および第2露光処理で照射される偏光紫外線の偏光方向が異なるものであり、前記第1露光処理および第2露光処理の少なくともいずれか一方が、前記配向層形成用層に偏光紫外線をマスクを介してパターン照射するものであり、
前記パターン照射に用いる前記マスクが、前記透明フィルム基材が安定収縮状態の際に目的のパターンとなるように拡大補正されていることを特徴とするパターン位相差フィルムの製造方法。 - 請求項1に記載のパターン位相差フィルムの製造方法のパターン照射に用いられ、
前記透明フィルム基材が安定収縮状態の際に目的のパターンとなるように拡大補正されていることを特徴とするマスク。 - 請求項1に記載のパターン位相差フィルムの製造方法により製造され、
前記透明フィルム基材が安定収縮状態であることを特徴とするパターン位相差フィルム。
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