JP2014182200A - 光学フィルムの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】光配向膜により液晶を配向させて透過光に所望の位相差を付与する光学フィルムに関して、位相差層に係る液晶を所望する方向に精度良く配向させることができるようにする。
【解決手段】ロールから透明フィルムによる基材を引き出して搬送しながら順次処理することにより、透過光に所望の位相差を付与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、ロールから引き出された基材に、光配向膜の塗工液を塗工する塗工工程と、登校工程で塗工液を塗工した基材の加熱により、基材に塗布した塗工液溶剤成分を飛散させて光配向膜材料層を作製する焼成工程と、光配向膜材料層への直線偏光による紫外線の照射により光配向膜を作製する露光工程と、光配向膜に位相差層の塗工液を塗布して乾燥、硬化させることにより、位相差層を作製する位相差層の作製工程とを備え、位相差層における位相差層の配向方向の計測結果に基づいて、焼成工程における加熱の温度を可変する。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば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の光学フィルムに関するものである。

従来、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等の光学フィルムにおいては、配向した液晶により位相差層を構成し、この位相差層により透過光に所望の位相差を付与している。またこの位相差層の作製方法にあっては、種々の作製手法が提供されているものの、その１つにいわゆる光配向の手法により光配向膜を作製し、この光配向膜により位相差層の液晶を配向される方法が提供されている。

図６は、液晶表示パネルを使用したパッシブ方式による３次元画像表示装置の一例を示す概略図である。この図６の例では、液晶表示パネルの垂直方向に連続する画素を、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、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。なおこれにより液晶表示パネルの画面は、短辺が垂直方向で長辺が水平方向となる帯状の領域により、右目用の画像を表示する領域と左目用の画像を表示する領域とに交互に区分されることになる。

さらにパッシブ方式では、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回転方向の異なる円偏光に変換する。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領域の設定に対応して、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度の何れかの組み合わせが採用される。なおこの図６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。光配向の手法により光配向膜を作製するパターン位相差フィルムでは、このパターン状の位相差層に対応するように、右目用の領域と左目用の領域とで偏光方向が直交する直線偏光による紫外線の照射により光配向膜が作製される。またこの光配向膜により位相差層の液晶を配向させた状態で硬化させることにより、位相差層が作製される。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して位相差層を作製する方法が開示されている。

このような光学フィルムは、位相差層に係る液晶を所望する方向に精度良く配向させることが必要である。

特開２００５−４９８６５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、光配向膜により液晶を配向させて透過光に所望の位相差を付与する光学フィルムに関して、位相差層に係る液晶を所望する方向に精度良く配向させることができる光学フィルムの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、光配向膜の作製時における基材の伸長により光軸の向きを補正するとの着想に至り、本発明を完成するに至った。

具体的には、本発明では、以下のようなものを提供する。

（１） ロールから透明フィルムによる基材を引き出して搬送しながら順次処理することにより、透過光に所望の位相差を付与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、
前記ロールから引き出された前記基材に、光配向膜の塗工液を塗工する塗工工程と、
前記塗工工程で塗工液を塗工した前記基材の加熱により、前記基材に塗布した塗工液から溶剤成分を飛散させて光配向膜材料層を作製する焼成工程と、
前記光配向膜材料層への直線偏光による紫外線の照射により光配向膜を作製する露光工程と、
前記光配向膜に位相差層の塗工液を塗布して乾燥、硬化させることにより、位相差層を作製する位相差層の作製工程とを備え、
前記位相差層における液晶の配向方向の計測結果に基づいて、前記焼成工程における加熱の温度を可変する。

（１）によれば、配向方向の計測結果に基づいて、焼成工程における加熱温度を可変することにより、配向方向を補正することができ、これにより位相差層に係る液晶を所望する方向に精度良く配向させることができる。

（２） （１）において、
前記光学フィルムは、
前記位相差層に、第1の方向に遅相軸を有する第１の領域と、前記第１の領域とは異なる第２の方向に遅相軸を有する第２の領域とが順次交互に設けられ、
前記露光工程は、
前記第１及び第２の領域にそれぞれ対応する第１及び第２の露光処理を備える。

（２）によれば、パターン位相差フィルムに適用して、位相差層に係る液晶を所望する方向に精度良く配向させることができる。

本発明によれば、光配向膜により液晶を配向させて透過光に所望の位相差を付与する光学フィルムに関して、位相差層に係る液晶を所望する方向に精度良く配向させることができる。

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の説明に供する図である。 配向方向の変化の説明に供する図である。 光軸の変化の実測値を示す図である。 焼成温度による光軸の変化を示す図である。 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。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。

〔第１実施形態の全体構成〕
図１は、本発明の第１実施形態に係る画像表示装置に適用され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が対応する方向である）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。

ここでパターン位相差フィルム１は、ＴＡＣ（トリアセチルセルロース）等の透明フィルムからなる基材２の一方の面上に、光配向膜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が屈折率異方性を保持した状態で固化（硬化）された液晶材料により形成され、この液晶材料の配向を光配向膜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誇張して示す。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（第1の領域）Ａと左目用の領域（第２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。

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、このロールから引き出された基材２に、光配向膜の塗工液が塗工される（ステップＳＰ１−ＳＰ２）。なお塗工方法にあっては、ダイにより塗工する場合等、種々の手法を適用することができる。続いてこの製造工程は、焼成炉により塗工液を塗工した基材２を加熱し、基材２に塗布した塗工液から溶剤成分を飛散させて光配向膜材料層を作製する（ＳＰ３）。

続いて製造工程は、この光配向膜材料層への直線偏光による紫外線の照射により光配向膜３を作製する（ＳＰ４）。この実施形態では、光配向膜の材料に、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適用して、露光工程では、始めに右目用領域Ａ及び左目用領域Ｂのうちの１方の領域に対応する部位を直線偏光による紫外線で選択的に露光処理した後、これと異なる方向に偏光した直線偏光による紫外線により全面を露光処理し、これにより光配向膜３を作製する。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。

続いてこの実施形態では、このようにして作製した光配向膜３の上に、位相差層４の塗工液を塗布した後、乾燥工程により溶剤成分を飛散させる。さらにその後、加熱、紫外線の照射等により光配向膜３の配向規制力により液晶を配向させた状態で、位相差層の材料層を硬化させ、これにより位相差層４を作製する（ＳＰ５）。

続いてこの実施形態では、このようにして位相差層４を作製すると、画像表示パネルへの配置に使用する粘着剤層、この粘着剤層に係るセパレータフィルム等が設けられた後、所望の大きさに切断されてパターン位相差フィルムが作製される。

〔配向方向の調整〕
さらにこの製造工程では、このようにして作成されるパターン位相差フィルムについて、計測工程において、位相差層を構成する液晶の配向方向が計測される（ＳＰ６）。なおこの計測は、サンプリングにより実行される。さらにこの計測結果に基づいて、焼成工程における温度が可変される。

ここでこの計測工程では、平行ニコル配置による直線偏光板によりパターン位相差フィルムを挟持し、この直線偏光板に対するパターン位相差フィルムの傾きを徐々に変化させて最も透過光量が大きくなる角度、又は最も透過光量が小さくなる角度を計測することにより実行される。ここでこのようにして計測される角度は、領域Ａ、Ｂにおける遅相軸方向（又は進相軸方向）であり、上述したように、通常は、領域Ａ、Ｂの延長方向（直線偏光板の透過軸方向が対応する）に対して、＋４５度と−４５度との角度である。これにより一般的に、露光工程における２回の露光処理における直線偏光の向きを、それぞれこの角度に対応するように設定することにより、領域Ａ及びＢにおける遅相軸方向を領域Ａ、Ｂの延長方向に対して、＋４５度と−４５度に設定することができる。

しかしながら種々に検討した結果、パターン位相差フィルムでは、露光処理における直線偏光の向きに対して、遅相軸方向が変化している場合があることが判った。より詳細に、光配向膜材料は、焼成温度が高くなると、位相差層の配向性が向上するもの、このように焼成温度が高くなると、位相差層における遅相軸方向のずれが大きくなる。なお配向性は、液晶の配向方向のばらつきであり、直交ニコル配置による直線偏光板によりパターン位相差フィルムを挟持した状態で、消光位における透過光量により計測される。この消光位における透過光量が小さい程、配向性が優れていることになり、より理想的な光学特性を得ることができる。

ここでこの実施形態のように、ロールより基材を引き出して順次処理する場合、基材は、搬送のために常に張力が加わっており、この張力による伸長量が焼成工程における温度によって変化することになる。この焼成工程における基材の伸長により、その後の露光工程で直線偏光の紫外線を照射する場合であっても、光配向膜における光軸の方向が変化することが判った。

図３は、この光軸の変化の説明に供する図である。基材２は、極太の矢印の方向に搬送され、この搬送方向に張力を受けることになる。この基材２の搬送方向に対して、狙いとして示すように、偏光方向が斜め４５度方向である直線偏光の紫外線を照射して、この斜め４５度方向が光軸の方向となるようにしても、完成したパターン位相差フィルムでは、矢印ａにより示すように、搬送方向に光軸が傾くようになる。

図４は、この光軸の傾きと焼成温度との関係を示す図である。この図４の計測結果は、基材２にガラス転移点温度Ｔｇが１００．５℃であるアクリル系の透明フィルムを使用した例である。基材２の幅は、１０００ｍｍである。張力と加熱温度との影響により、基材２が搬送方向（ＭＤ方向）に伸長し、その結果、基材２の幅（ＴＤ幅）が幅１０００ｍｍから低下していることが判る。またこの幅の低下量に比例するように、光軸の向きが搬送方向に傾くことが判る。なお図５は、この計測結果をグラフ化したものである。なおガラス転移点温度Ｔｇは、ＴＭＡにより温度-伸長量のグラフを作成し、このグラフの変曲点を間に挟む直線部の外挿点をガラス転移点温度Ｔｇとした。

これによりこの実施形態では、極力、焼成温度を高くして配向性を向上させることを前提に、液晶配向の向きの計測結果により、液晶が正しく＋４５度と−４５度の角度となるように、焼成工程における温度を可変し、所望する方向に液晶を正しく配向させて、このパターン位相差フィルムの光学特性を向上させる。

より具体的に、この実施形態では、焼成工程における加熱による基材の伸長により、最終的に目的とする光軸の向きになるように、２回の露光処理における偏光の向きを、図３における４５度方向から矢印ａの方向とは逆方向に傾いた方向に設定する。またこのようにして偏光の向きを設定して生産して、配向方向の計測結果から、狙いとする方向から生産品における配向方向の偏差を計測し、この偏差に対応する焼成温度の可変量を図５の特性曲線より計測して焼成温度を可変する。

〔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し、さらに組み合わせることができる。

すなわち上述の実施形態では、焼成温度を可変する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、併せて張力を可変するようにしてもよい。

また上述の実施形態では、右目用領域Ａ及び左目用領域Ｂのうちの１方の領域に対応する部位を直線偏光による紫外線で選択的に露光処理した後、これと異なる方向に偏光した直線偏光による紫外線により全面を露光処理する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、全面を露光処理した後、右目用領域Ａ及び左目用領域Ｂのうちの１方の領域に対応する部位を直線偏光による紫外線で選択的に露光処理する場合、さらには領域Ａ及びＢを順次選択的に露光処理する場合に、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に本発明を適応する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、各種波長板等、光配向膜の配向規制力により液晶を配向させて位相差層を作成し、この位相差層により透過光に種々の位相差を付与する各種の光学フィルムに広く適用することができる。

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とする場合にも広く適用することができ、また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。

１、６１ パターン位相差フィルム
２ 基材
３ 光配向膜
４ 位相差層

Claims (2)

1. ロールから透明フィルムによる基材を引き出して搬送しながら順次処理することにより、透過光に所望の位相差を付与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、
   前記ロールから引き出された前記基材に、光配向膜の塗工液を塗工する塗工工程と、
   前記塗工工程で塗工液を塗工した前記基材の加熱により、前記基材に塗布した塗工液から溶剤成分を飛散させて光配向膜材料層を作製する焼成工程と、
   前記光配向膜材料層への直線偏光による紫外線の照射により光配向膜を作製する露光工程と、
   前記光配向膜に位相差層の塗工液を塗布して乾燥、硬化させることにより、位相差層を作製する位相差層の作製工程とを備え、
   前記位相差層における液晶の配向方向の計測結果に基づいて、前記焼成工程における加熱の温度を可変する
   光学フィルムの製造方法。
2. 前記光学フィルムは、
   前記位相差層に、第1の方向に遅相軸を有する第１の領域と、前記第１の領域とは異なる第２の方向に遅相軸を有する第２の領域とが順次交互に設けられ、
   前記露光工程は、
   前記第１及び第２の領域にそれぞれ対応する第１及び第２の露光処理を備える
   請求項１に記載の光学フィルムの製造方法。

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