相位差薄膜及其制造方法、采用其的偏振片及图像显示装置、使用该装置的3d图像显示系统的制作方法_3

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处理,从卷绕在辊轮31上的长条薄膜提供基材11,在该基材11上涂敷图案取向 层用组成物(取向层组成物)32。接着,(B)进行图案取向层形成用层形成处理,将该取向 层组成物通过烘干机33进行热固化,形成薄膜状的图案取向层形成用层12'。接着,(C)进 行紫外线照射处理,从紫外线照射装置34、35向图案取向层形成用层12'照射紫外线。通 过这些㈧~(C)的处理,形成图案取向层12。
[0169] 接着,(D)进行相位差层形成用涂敷液涂敷处理,从包含用于形成相位差层的聚合 性液晶组成物的相位差层形成用涂敷液的供给装置36涂敷相位差层形成用涂敷液13',形 成相位差层形成用层。之后,(E)进行平整处理,使用平整装置37,使得相位差层形成用层 的层厚均匀。之后,(F)进行取向处理,使用烘干机38,将包含在相位差层形成用涂敷液13' 的涂层中的液晶化合物加热至液晶相形成温度以上,从而使得液晶化合物沿着上述的图案 取向层12所具有的、与右眼用区域对应的第一取向区域12A和与左眼用区域对应的第二取 向区域12B的不同的取向方向排列。通过该取向处理,相位差层形成用层成为相位差层13。
[0170] 之后,(G)进行冷却处理,使用冷却机39,对由基材11/图案取向层12/相位差层 13构成的层叠体进行冷却,(H)使用紫外线照射装置40向聚合性液晶化合物照射紫外线。 之后,(I)进行切割处理,将薄膜卷绕在卷轴41之后,切割出期望的尺寸。经过上述的工序, 制作图案相位差薄膜1。
[0171] [(A)取向层组成物涂敷处理]
[0172] 首先,进行取向层组成物涂敷处理,从卷绕在辊轮31上的长条薄膜提供基材11, 在该基材11上涂敷图案取向层用组成物32。
[0173] 〔基材的提供〕
[0174] 在提供基材11时,只要能够连续地提供长条薄膜即可,并不特别限定,可以采用 利用一般的输送工具的方法。具体地,可以列举利用辊状的供给长条薄膜的导出机以及卷 曲长条薄膜的卷绕机等的方法、利用带式输送机、输送用辊等的方法。另外,还可以采用通 过喷出和抽吸空气来以悬浮状态输送长条的取向层形成用薄膜的悬浮式输送台的方法。另 外,在输送时,优选地,在施加预定的张力的状态下进行输送,由此,能够更加稳定地连续输 送。
[0175] 对于输送工具的颜色,当配置在向长条薄膜照射紫外线的部位时,优选为对于透 过长条薄膜的紫外线不发生反射的颜色。具体地,优选为黑色。作为这样设为黑色的方法, 可列举出例如对表面进行铬处理的方法。
[0176] 对于辊轮31的形状,只要能够稳定地输送长条薄膜即可,并不特别限定,但是,配 置在向长条薄膜照射紫外线的部位时,优选采用能够将长条薄膜的表面与紫外线照射装置 的距离保持恒定的辊轮,通常优选为圆形形状。
[0177] 其中,对于基材11,从辊轮31拉出后,依次进行防眩处理(AG处理)、反射防止处 理(AR处理)等,从而可在基材11的表面形成防眩层和反射防止层。
[0178] 〔取向层组成物32的涂敷〕
[0179] 在涂敷取向层组成物32时,作为涂敷方法,可以采用狭缝涂敷法、凹版涂敷法、反 向涂敷法、刮刀涂敷法、浸渍涂敷法、喷雾涂敷法、气刀涂敷法、旋涂法、辊式涂敷法、印刷 法、浸渍提拉法、幕式涂敷法、流延涂敷法、棒式涂敷法、挤压涂敷法、E型涂敷方法等。通过 这些涂敷方法将取向层组成物32涂敷在基材11上,从而形成图案取向层形成用层12'。
[0180] 对于图案取向层形成用层12'的厚度,只要在能够实现期望的平面性的范围内即 可,不特别限定,但是,优选在〇. Iym以上10 μL?以下的范围内,更加优选在0. 1 μL?以上 5 μπι以下的范围内,进一步优选在0. 1 μπι以上3 μπι以下的范围内。
[0181] 在此,在本实施方式中,作为取向层组成物32,采用一种包含光取向材料、同时相 对于光取向材料100质量份以3.0质量份以上8.0质量份以下的范围包含折射率在1.60 以上的环氧单体的组成物。通过将这样的取向层组成物32涂敷在基材11上来形成图案取 向层12,从而,通过添加在该图案取向层12的环氧单体,可提高图案取向层12的折射率,能 够有效地抑制由与形成在图案取向层12上的相位差层13的折射率差导致的干涉条纹的产 生。
[0182] [(B)图案取向层形成用层形成处理]
[0183] 在图案取向层形成用层形成处理中,利用烘干机33,对涂敷在基材11上的取向层 组成物32进行热固化。在该处理中,将涂敷有取向层组成物32的基材11向烘干机33引 导,对该取向层组成物32进行热固化,之后,以半干状态送入下一个工序。
[0184] 对于取向层组成物32的固化温度,优选在100°C以上130°C以下。如果固化温度 低于KKTC,则无法使取向层组成物32均匀热固化,有可能薄膜不均匀,因此,不理想。另一 方面,如果固化温度超过130°C,则基材11或薄膜有可能收缩,因此,不理想。
[0185] 另外,对于取向层组成物32的固化时间,优选在1分钟以上且少于10分钟。如果 固化时间少于1分钟,则无法实现热固化,薄膜有可能不均匀,因此,不理想。另一方面,如 果固化时间在10分钟以上,则有可能产生龟裂或缺点,或者基材11或薄膜有可能收缩,因 此,不理想。
[0186] [(C)紫外线照射处理]
[0187] 接着,进行向图案取向层形成用层12'照射紫外线的紫外线照射处理。在该紫外 线照射处理中,首先,如图4的(A)所示,经由不遮挡对应于右眼用区域的第一取向准备区 域12' A而只遮挡对应于左眼用区域的第二取向准备区域12' B的掩膜21,将线偏振光的 紫外线(偏振光紫外线)向图案取向层形成用层12'照射,从而,使未被遮挡的第一取向准 备区域12'A向期望的方向取向。接着,如图4的(B)所示,经由只遮挡第一取向准备区域 12'A而未遮挡第二取向准备区域12'B的掩膜22,将偏振方向与第一次的照射相差90°的 线偏振光的紫外线向图案取向层形成用层12'照射,从而使未被遮挡的第二取向准备区域 12' B在期望的方向上取向。通过这样的两次的紫外线照射,形成两种取向图案。
[0188] 在图4的例子中,首先向第一取向准备区域12' A照射偏振光紫外线,之后,向第二 取向准备区域12' B照射了偏振光紫外线,但是,并不限定于这个顺序,可以首先向第二取 向准备区域12'B照射偏振光紫外线,之后,向第一取向准备区域12'A照射偏振光紫外线。 另外,在图4中,在第一次照射和第二次照射的两次照射中使用了掩膜21、22,但是还可以 采用只有在第一次照射中使用掩膜21,在第二次照射中不使用掩膜22的方法进行。
[0189] 对于掩膜的图案、即图案照射的图案,只要能够稳定地形成对应于右眼用区域的 第一取向区域12A(参照图2)和对应于左眼用区域的第二取向区域12B(参照图2)的图案 即可,并不特别限定。例如可以是带状图案、镶嵌图案、交错配置图案等图案形状。其中,优 选采用带状的图案,尤其是,优选为在长条薄膜的较长方向上彼此平行的带状的图案、即图 案照射是向在长条薄膜的较长方向上彼此平行的带状的图案照射偏振光紫外线。
[0190] 另外,对于掩膜的图案宽度、即偏振光紫外线的照射宽度以及照射间隔(非照射 宽度),可以相同,或者也可以不同,但是,优选地,与右眼用区域对应的区域的宽度和与左 眼用区域对应的区域的宽度相同。另外,优选地,以在与滤色器的条纹线对准位置时,对应 于右眼用区域的区域以及对应于左眼用区域的区域所形成的图案与该滤色器的条纹图案 成为对应关系的宽度照射。
[0191] 例如,在用于三维显示时,该图案宽度优选在50 μm以上1000 μm以下的范围内, 更加优选在100 μ m以上800 μ m以下的范围内。此外,这里所说的图案宽度是指基材11处 于稳定收缩状态时的图案取向层12的图案宽度。
[0192] 对于构成掩膜的材料,只要是能够形成期望的开口部的材料即可,并不特别限定, 可以列举几乎不会因紫外线外线老化的金属、石英等。具体地,可以使用通过蚀刻加工、激 光加工或者电铸加工对SUS等金属基板进行图案化,进一步地,根据需要,进行镀镍等表面 处理的掩膜。另外,还可以是在钠钙玻璃或石英构成的基板上具有由乳剂(卤化银)或铬 构成的遮光膜的掩膜。
[0193] 其中,优选为在合成石英上形成Cr图案的掩膜。对温度变化、湿度变化等的尺寸 稳定性以及紫外线透光率优异,能够精确地向由图案取向层用组成物的固化物构成的图案 取向层形成用层12'照射紫外线,其结果,能够形成高精度的图案取向层12。
[0194] 对于合成石英掩膜的厚度,只要能够以精确的尺寸形成图案即可,并不特别限定, 但是,优选在Imm以上20mm以下的范围内,更加优选在5mm以上18mm以下的范围内,进一 步优选在9mm以上16mm以下的范围内。通过使厚度在上述的范围内,能够形成不烧曲的掩 膜,能够形成高精度尺寸的图案。另外,考虑到光掩膜的操作性,也是比较优选。
[0195] 对于偏振光紫外线的偏振方向,只要是针对与右眼用区域对应的区域的偏振方向 和针对与左眼用区域对应的区域的偏振方向不同即可,并不特别限定,但是,优选地,两者 之间相差90°。这样能够使第一相位差区域13A和第二相位差区域13B之间的折射率最大 的方向(滞相轴方向)成为彼此正交的关系,能够更加恰当地制作可进行三维显示的显示 装置。
[0196] 对于相差90°的方向,只要是利用切割长条状的图案相位差薄膜1形成的相位 差薄膜来形成可三维显示的显示装置时,能够精确地进行三维显示即可,并不特别限定。 通常,优选在90° ±3°的范围内,更加优选在90° ±2°左右的范围内,进一步优选在 90° ±Γ左右的范围内。
[0197] 偏振光紫外线可以是集中的,也可以是分散的,但是,在对输送用辊上的长条薄膜 进行图案照射时、即在照射偏振光紫外线的区域内,与偏振光紫外线的光源之间产生距离 差时,优选地,集中于输送方向。由此,降低与光源之间的距离带来的影响,能够形成图案精 度较高的取向区域。
[0198] 偏振光紫外线的波长是根据光取向材料等适当设定,可以设为使一般的光取向材 料显现取向约束力时使用的波长,具体地,利用波长在210nm以上380nm以下,优选在230nm 以上380nm以下,进一步优选在250nm以上380nm以下的照射光。
[0199] 对于偏振光紫外线的生成方法,只要能够稳定地照射偏振光紫外线的方法即可, 并不特别限定,可以采用通过只有一定方向的偏振光才能通过的偏振片来照射紫外线的方 法。作为这样的偏振片,可以使用通常用于生成偏振光的偏振片,可以列举例如具有缝隙状 开口部的线栅型偏振片、或者层叠多个石英板并利用布儒斯特角进行偏振光分离的方法、 或者利用不同折射率的蒸镀多层膜的布儒斯特角进行偏振光分离的方法等。
[0200] 对于偏振光紫外线的照射量(累计光量),只要能够形成具有期望的取向约束力 的取向区域即可,并不特别限定,例如波长为310nm时,照射量优选在5mJ/cm 2以上500mJ/ cm2以下的范围内,更加优选在7mJ/cm2以上300mJ/cm2以下的范围内,进一步优选在IOmJ/ cm2以上lOOmJ/cm2以下的范围内。通过设定这样的照射量,能够形成具有充分的取向约束 力的取向区域。
[0201] 优选地,在对薄膜照射偏振光紫外线时,调节温度使得薄膜的温度恒定。这是因 为,能够形成高精度的取向区域。薄膜的温度优选地在15°C以上90°C以下,更加优选地在 15°C以上60°C以下。作为调节温度的方法,可以列举使用一般的加热?冷却装置等温度调 节装置的方法。
[0202] [ (D)相位差层形成用涂敷液涂敷处理]
[0203] 接着,在相位差层形成用涂敷液涂敷处理中,从相位差层形成用涂敷液的供给装 置36向所形成的图案取向层12上涂敷相位差层形成用涂敷液。对于涂敷方法,只要是能 够向图案取向层12上稳定地涂敷由相位差层形成用涂敷液构成的涂层的方法即可,并不 特别限定,可以例示与在(A)取向层组成物涂敷处理中说明的方法相同的方法。
[0204] 相位差层13由于含有液晶化合物,所以显现相位差性,因此,根据液晶化合物的 种类以及该相位差层13的厚度来确定其相位差性的程度。因此,对于相位差层形成用层的 厚度,只要能够达到预定的相位差性的范围内即可,并不特别限定,可以根据图案相位差薄 膜1的用途等适当地确定。
[0205] [ (E)平整处理]
[0206] 接着,利用平整装置37,进行使得相位差层形成用层的层厚均匀的平整处理。优 选地,涂敷能够使得相位差层形成用层成为之后形成的相位差层13的面内相位差相当于 λ/4量的范围内的厚度的量的相位差层形成用涂敷液。由此,能够使通过第一相位差区域 13Α以及第二相位差区域13Β的线偏振光变成彼此正交关系的圆偏振光,其结果,能够更加 高精确地显示三维映像。
[0207] 在相位差层13的面内相位差相当于λ/4量的范围内的距离时,根据液晶化合 物的种类,适当地确定具体设为哪种程度的距离。当使用一般的液晶化合物时,该距离为 0. 5 μ m以上2 μ m以下的范围内,但是,并不限定于该距离。
[0208] [(F)取向处理]
[0209] 接着,使得包含在相位差层形成用涂敷液的涂层中的液晶化合物沿着包含于图案 取向层12的第一取向区域12A以及第二取向区域12B的不同的取向方向排列。对于使液 晶化合物排列的方法,只要是能够在期望的方向上排列的方法即可,并不特别限定,可以列 举例如利用烘干机38将液晶化合物加热至液晶相形成温度以上的方法等。
[0210] 通过该取向处理形成的相位差层13的图案与图案取向层12的图案相同,在对应 于右眼用区域的第一取向区域12A上形成对应于右眼用区域的第一相位差区域13A,在对 应于左眼用区域的第二取向区域12B上形成对应于左眼用区域的第二相位差区域13B。
[0211] [(G)冷却处理]
[0212] 之后,利用冷却机39,进行对由基材11/图案取向层12/相位差层13构成的层叠 体进行冷却的冷却处理。该冷却处理进行至例如层叠体变成室温程度即可。
[0213] [(H)固化处理]
[0214] 接着,进行使聚合性液晶化合物聚合并固化的固化处理。作为聚合性液晶化合物 的聚合方法,根据聚合性液晶化合物所具有的聚合性官能团的种类任意确定即可,但是,优 选采用添加适量的聚合引发剂并照射活化放射线来进行固化的方法。对于该活化放射线, 只要是能够聚合聚合性液晶化合物的放射线即可,并不特别限定,通常,出于装置的便利性 等观点,优选使用紫外光或可视光,具体地,可以使用与形成图案取向层12时使用的紫外 线相同的紫外线。通过进行这样的固化处理,液晶化合物彼此聚合,能够成为网眼(网络) 结构的状态,能够形成具有排列稳定性且具有优异的光学特性的显现性的相位差层13。
[0215] [ (I)图案相位差薄膜1的制作]
[0216] 接着,将薄膜卷绕在卷轴41。之后,按照期望的大小切出薄膜。通过上述的工序, 制作了图案相位差薄膜1。
[0217] 〔实施例〕
[0218] 下面,通过实施例进行进一步的具体说明,但是,本发明并不限定于下面的实施 例。
[0219] [实施例 1-1]
[0220] 作为基材,使用对表面进行了防眩处理的丙烯酸薄膜40 μπι(折射率1. 48),在其 背面侧通过模具涂敷法涂敷光取向层组成物,使得固化后的膜厚度达到200nm,其中,该光 取向层组成物是将具有聚乙烯醇肉桂酸酯(PVCi)基的光取向材料100质量份和折射率为 1. 70的环氧单体(具有芴类骨架的双官能团的环氧单体、商品名:0GS0L CG-500,日本大阪 燃气化学(日文:大阪力'彡力;P ))3.0质量份溶解于包含乙酸异丁酯的混合溶剂中而 固形物占比为5 %。之后,在调整为KKTC的烘干机内干燥2分钟,蒸发掉溶剂并且使组成 物热固化,从而形成了光取向层(折射率1. 57)。
[0221] 接着,对于该光取向层,在与原料的输送方向平行的方向上以隔开约500 μm的间 隔的图案状照射累计光量为40mJ/cm2的偏振光紫外线,形成了厚度200nm的图案取向层。 此外,偏振光紫外线的偏振光轴相对于薄膜的输送方向保持±45度的角度。
[0222] 接着,在所形成的图案取向层上,通过模具涂敷法涂敷光聚合性向列液晶的液晶 组成物(固形物30%,溶剂使用MIBK),并干燥,之后,通过照射紫外线使其聚合,形成了厚 度为1 μ m的相位差层(折射率I. 60),获得了相位差薄膜。
[0223] [实施例 1_2]
[0224] 除了相对于光取向材料100质量份以5. 0质量份的比率包含与实施例1-1相同的 环氧单体之外,其他与实施例1-1相同地获得了相位差薄膜。
[0225] [实施例 1_3]
[0226] 除了相对于光取向材料100质量份以7. 0质量份的比率包含与实施例1-1相同的 环氧单体之外,其他与实施例1-1相同地获得了相位差薄膜。
[0227] [比较例 1-1]
[0228] 除了相对于光取向材料100质量份以5. 0质量份的比率包含折射率为1. 61的高 折射率树脂(商品名:HIC-GL,日本共荣社化学株式会社制造)之外,其他与实施例1-1相 同地获得了相位差薄膜。
[0229] [比较例 1-2]
[0230] 除了相对于光取向材料100质量份以7. 0质量份的比率包含折射率为1. 61的高 折射率树脂(商品名:HIC-GL,日本共荣社化学株式会社制造)之外,其他与实施例1-1相 同地获得了相位差薄膜。
[0231] [比较例 1-3]
[0232] 除了相对于光取向材料100质量份以3. 0质量份的比率包含折射率为1. 79的含 无机粒子树脂(商品名:ASR-179S50,日本共荣社化学株式会社制造)之外,其他与实施例 1-1相同地获得了相位差薄膜。
[0233] [比较例 1-4]
[0234] 除了相对于光取向材料100质量份以3. 0质量份的比率包含折射率为1. 53的环 氧酯(商品名:M-600A,日本共荣社化学株式会社制造)之外,其他与实施例1-1相同地获 得了相位差薄膜。
[0235] [比较例 1-5]
[0236] 除了相对于光取向材料100质量份以5. 0质量份的比率包含折射率为1. 53的环 氧酯(商品名:M-600A,日本共荣社化学株式会社制造)之外,其他与实施例1-1相同地获 得了相位差薄膜。
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