JP2013142727A - 光学フィルム製造装置、光学フィルムの製造方法、および光学フィルム - Google Patents

Abstract

【課題】フィルムに光配向性樹脂を塗布し、フォトマスクを介して露光して、フィルム上にパターンを形成することが知られているが、長状のフィルムを搬送しながら、ロールトゥロール方式で上述の露光をする場合、配向パターンの境界を鮮明に形成できない問題があった。
【解決手段】長尺状のフィルムを連続的に搬送しながら、複数の配向領域を有する光学フィルムを製造する光学フィルム製造装置であって、フィルムを支持する支持ロールと、支持ロールに対向して配され、フィルムの光配向性樹脂にマスクを介して偏光で露光することにより光配向性樹脂に分子の配向方向が互いに異なる複数の配向領域を発現させる露光部とを備え、支持ロールは露光の反射を抑制する抑制部を有する光学フィルム製造装置
【選択図】図６

Description

本発明は、光学フィルム製造装置、光学フィルムの製造方法、および光学フィルムに関する。

従来、長尺状のフィルムにレジストを塗布し、複数のローラでフィルムを支持しながらフォトマスクを介して露光して、フィルム上にパターンを形成する技術が知られている（例えば、特許文献１）。また、太陽電池などに設けられた薄膜層を分割するための溝（スクライブ）を精度よく形成するために、レーザー光を透過または減衰させる誘電体層とレーザー光を吸収する光吸収層との２重構造を有する基板支持手段を用いて薄膜層に溝を形成する技術が知られている（例えば、特許文献２）。
［特許文献］
［特許文献１］ 特開平４−９７１５５号公報
［特許文献２］ 特開平１０−２７９１８号公報

しかし、特許文献１の方法によれば、フィルムのうちローラ間に位置する領域に対して露光するため、露光されたフィルムにシワが生じることがあった。そこで、フィルムをローラ上で露光することも考えられるが、その場合、ローラからの不要な反射光がフィルムに再入射するので配向パターンの境界を鮮明に形成できない問題があった。また、特許文献２の方法は、太陽電池等の薄膜層を分割するための溝を精度良く形成する方法であり、異なる配向パターンを有し、配向パターンの境界が鮮明に形成された光学フィルムを製造することはできない。

本発明の第１の態様においては、長尺状のフィルムを連続的に搬送しながら、複数の配向領域を有する光学フィルムを製造する光学フィルム製造装置であって、光配向性樹脂が塗布されたフィルムを支持する支持ロールと、支持ロールに対向して配され、フィルムの光配向性樹脂にマスクを介して偏光で露光することにより光配向性樹脂に分子の配向方向が互いに異なる複数の配向領域を発現させる露光部とを備え、支持ロールは、ロール本体および、ロール本体での露光の反射を抑制する抑制部を有する光学フィルム製造装置を提供する。

本発明の第２の態様においては、長尺状のフィルムに光配向性樹脂を塗布して乾燥する塗布段階と、フィルムを長手方向に連続的に搬送しながら、光配向性樹脂にマスクを介して偏光で露光することにより、光配向性樹脂に分子の配向方向が互いに異なる複数の配向領域を発現させる露光段階とを備え、露光段階は、フィルムのうち支持ロールが当接した領域に対して露光する段階であり、支持ロールは、ロール本体および、ロール本体の表面に設けられ露光の反射を抑制する抑制部を備える光学フィルムの製造方法を提供する。

本発明の第３の態様においては、光配向性樹脂により形成され、分子の配向方向が互いに異なる複数の配向領域を有する配向層と、配向層を支持する透明な基材と、前配向層よりも基材側に配され、光配向性樹脂を硬化する波長の光を吸収する光吸収層とを備える光学フィルムを提供する。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

第１の実施形態における光学フィルム１０の構成を示す。 光学フィルム１０を備える立体表示装置１０００の分解斜視図を示す。 本実施形態における光学フィルム製造装置１００の全体構成を示す。 本実施形態における配向処理部１１６の構成を示す。 本実施形態におけるマスク１３８の平面図を示す。 本実施形態における配向処理部１１６の露光部分の断面模式図を示す。 本実施形態における支持ロール１３０の拡大断面図を示す。 本実施形態の第１変形例における支持ロール１３０の拡大断面図を示す。 本実施形態の第２変形例における支持ロール１３０の拡大断面図を示す。 本実施形態における光学フィルム１０の製造方法を示す。 本実施形態における光学フィルム１０の製造方法を示す。 光学フィルム１０の液晶層４０の配向パターンをクロスニコルで観察した写真を示す。 本実施形態の第３変形例における光学フィルム１２の構成を示す。 本実施形態の第４変形例における光学フィルム１４の構成を示す。 比較例８で得られた光学フィルムの液晶層４０の配向パターンの境界をクロスニコルで観察した写真を示す。 実施例１０で得られた光学フィルムの液晶層４０の配向パターンの境界をクロスニコルで観察した写真を示す。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、第１の実施形態における光学フィルム１０の構成を示す。光学フィルム１０は、例えば、立体表示装置の画像光の出射側に設けられる。光学フィルム１０の一例は位相差フィルムであって、入射した画像光を左目用偏光画像および右目用偏光画像に変換して出力する。

光学フィルム１０は、基材２０と、配向層３０と、液晶層４０とを備える。基材２０は、配向層３０を支持する長尺状のフィルムである。基材２０は少なくとも可視光に対して透明であって、光学的に等方であることが好ましい。基材２０は、例えば、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）フィルムまたはトリアセチルセルロース（ＴＡＣ）フィルムである。

配向層３０は、基材２０の面上に積層されて硬化した光配向性樹脂である。配向層３０は、例えば、光分解型、光二量型、または光異性型等の光配向性樹脂の分子が直線偏光の紫外線により所定の方向に配向されて硬化したものであってよい。配向層３０は、分子の配向方向が互いに異なる複数の配向領域３２および３４を有する。図１に示す例において、配向層３０は、Ｙ方向に伸びるストライプ状の配向領域３２および３４がＸ方向に繰り返し配されたパターンを有する。

液晶層４０は、配向層３０の面上に積層された液晶化合物である。液晶層４０は、例えばネマティック液晶化合物からなる。液晶層４０に含まれる液晶化合物の高分子は、配向層３０の配向領域３２および３４の配向方向に沿って配向する。これにより、液晶層４０は、高分子の配向方向が互いに異なる複数の配向領域４２および４４を有する。図１に示す例において、液晶層４０は、Ｙ方向に伸びるストライプ状の配向領域４２および４４がＸ方向に繰り返し配されたパターンを有する。配向領域４２の配向方向５０および配向領域４４の配向方向６０は、ＸＹ平面内で互いに直交している。この様な構成からなる光学フィルム１０は、例えば、１／４波長板として機能する。

図２は、光学フィルム１０を備える立体表示装置１０００の分解斜視図を示す。立体表示装置１０００は、光源１２００と、画像表示部１３００と、光学フィルム１０とをこの順で備える。画像表示部１３００は、光源側偏光板１５００、画像生成部１６００および出射側偏光板１７００を含む。観察者がこの立体表示装置１０００が表示する立体画像を観察する場合、図２における光学フィルム１０よりも右側から観察する。

光源１２００は、観察者から見て立体表示装置１０００の最も奥側に配され、立体表示装置１０００を使用している状態（以下、「立体表示装置１０００の使用状態」と略称する）において、白色の無偏光を光源側偏光板１５００の一面に向けて出射する。

光源側偏光板１５００は、画像生成部１６００における光源１２００側に配される。光源側偏光板１５００は、光源１２００から出射した無偏光が入射すると、その無偏光のうち透過軸方向と平行な偏光方向の直線偏光を透過すると共に、吸収軸方向と平行な偏光方向の直線偏光を遮断する。光源側偏光板１５００における透過軸の方向は、図２に矢印で示すように、観察者が立体表示装置１０００を見たときの水平方向から右上４５度の方向である。

画像生成部１６００は、右目画像生成領域１６２０および左目画像生成領域１６４０を有する。これら右目画像生成領域１６２０および左目画像生成領域１６４０は、図２に示すように、画像生成部１６００を水平方向に区切った領域であり、複数の右目画像生成領域１６２０および左目画像生成領域１６４０が鉛直方向に互い違いに配されている。

立体表示装置１０００の使用状態において、画像生成部１６００の右目画像生成領域１６２０および左目画像生成領域１６４０には、それぞれ右目用画像および左目用画像が生成される。このときに光源側偏光板１５００を透過した光が画像生成部１６００の右目画像生成領域１６２０に入射すると、右目画像生成領域１６２０の透過光は右目用画像の画像光（以下、「右目用画像光」と略称する）となる。同様に、光源側偏光板１５００を透過した光が画像生成部１６００の左目画像生成領域１６４０に入射すると、左目画像生成領域１６４０の透過光は左目用画像の画像光（以下、「左目用画像光」と略称する）となる。

なお、右目画像生成領域１６２０を透過した右目用画像光および左目画像生成領域１６４０を透過した左目用画像光は、例えば、後述する出射側偏光板１７００における透過軸と同じ方向の偏光方向を有する直線偏光になる。このような画像生成部１６００には、例えば水平方向および垂直方向に二次元的に複数の小さなセルが配され、各セルにおいて配向膜間に液晶を封止したＬＣＤ（液晶ディスプレイ）が用いられる。

出射側偏光板１７００は、画像生成部１６００における観察者側に配される。この出射側偏光板１７００は、上記右目画像生成領域１６２０を透過した右目用画像光、および、上記左目画像生成領域１６４０を透過した左目用画像光が入射すると、これらのうち偏光方向が透過軸と平行な直線偏光を透過すると共に、偏光方向が吸収軸と平行な直線偏光を遮断する。ここで、出射側偏光板１７００における透過軸の方向は、図２に矢印で示すように、観察者が立体表示装置１０００を見たときの水平方向から左上４５度の方向である。

光学フィルム１０は、出射側偏光板１７００に対して観察者側に配される。光学フィルム１０は、矢印で表される配向方向を有する配向領域４２および配向領域４４を有し、１／４波長板として機能する。この光学フィルム１０における配向領域４２および配向領域４４の位置および大きさは、図２に示すように、画像生成部１６００の右目画像生成領域１６２０および左目画像生成領域１６４０の位置および大きさに対応している。したがって、立体表示装置１０００の使用状態において、右目用の配向領域４２には、上記右目画像生成領域１６２０を透過した右目用画像光が入射するとともに、左目用の配向領域４４には、上記左目画像生成領域１６４０を透過した左目用画像光が入射する。

配向領域４２は、入射した右目用画像光を右回り円偏光に変換して透過する。また、配向領域４４は、入射した左目用画像光を左回り円偏光に変換して透過する。したがって、配向領域４２を透過した右目用画像光の円偏光の回転方向と、配向領域４４を透過した左目用画像光の円偏光の回転方向は逆になる。

観察者のかける偏光眼鏡の左目フィルタおよび右目フィルタは、この回転方向の異なる円偏光をそれぞれ選択的に透過させる。そして、観察者は、それぞれのフィルタを通過した画像を左目および右目で観察することにより、立体画像を視認することができる。

図３は、本実施形態における光学フィルム製造装置１００の全体構成を示す。光学フィルム製造装置１００は、長尺状のフィルムを矢印方向に切れ目なく連続的に搬送しながら、すなわち、いわゆるロールトゥロール方式で搬送しながら、塗布、乾燥、および露光等の工程を経て、複数の配向領域を有する光学フィルム１０を製造する。以下の説明において、「上流側」とはフィルムの搬送方向と逆方向側を意味し、「下流側」とはフィルムの搬送方向と同じ側を意味する。図３の光学フィルム製造装置１００は、供給部１０８、巻取部１２６、配向層塗工部１１２、配向層乾燥部１１４、配向処理部１１６、液晶層塗工部１２０、液晶層乾燥部１２２、および液晶層硬化部１２４を備える。

供給部１０８は、光学フィルム１０の搬送方向における最も上流側に配され、光学フィルム１０の支持体となる基材２０を供給する。供給部１０８の一例は、送出ロールである。この場合、送出ロールの外周には基材２０が予め巻かれていて、送出ロールが回転することにより基材２０が巻き出される。

配向層塗工部１１２は、供給部１０８の下流側に配され、基材２０の片面上に光配向性樹脂２８を塗布する。配向層塗工部１１２は、搬送中のフィルムに対して塗工が可能な塗工装置であればよく、例えば、ダイコータ、マイクログラビアコータまたはロールコータ等である。

配向層乾燥部１１４は、配向層塗工部１１２の下流側に配され、基材２０に塗布された光配向性樹脂２８を乾燥する。配向層乾燥部１１４は、例えば、搬送中のフィルムを乾燥可能なオーブンまたは送風装置等の乾燥装置である。

配向処理部１１６は、配向層乾燥部１１４の下流側に配され、基材２０を長手方向に連続的に搬送しながら、乾燥された光配向性樹脂２８を直線偏光の紫外線で露光する。これにより、配向処理部１１６は、所定の配向パターンを有する配向層３０を形成する。

液晶層塗工部１２０は、配向処理部１１６の下流側に配され、配向層３０の面上に液晶化合物３８を塗布する。液晶層塗工部１２０は、搬送中のフィルムに対して塗工が可能な塗工装置であればよく、例えば、ダイコータ、マイクログラビアコータまたはロールコータ等である。

液晶層乾燥部１２２は、液晶層塗工部１２０の下流側に配され、配向層３０に塗布された液晶化合物３８を乾燥する。液晶層乾燥部１２２は、例えば、搬送中のフィルムを乾燥可能なオーブンまたは送風装置等の乾燥装置である。

液晶層硬化部１２４は、液晶層乾燥部１２２の下流側に配され、乾燥された液晶化合物３８に紫外線を照射することにより硬化する。これにより液晶層硬化部１２４は、配向層３０に沿って配向した液晶層４０を形成する。液晶化合物が熱硬化性である場合は、液晶層硬化部１２４は、オーブン等の加熱装置であってよい。

巻取部１２６は、光学フィルム製造装置１００の最も下流側に配され、上流の各段階を経て製造された光学フィルム１０を巻き取る。巻取部１２６は、例えば巻取ロールである。巻取部１２６が回転することにより、巻取部１２６の外周に光学フィルム１０が巻き取られる。

供給部１０８と巻取部１２６は同期して回転し、少なくともいずれかがモータ等の回転駆動装置を有する。いずれか一方のロールに回転駆動装置を有する場合、回転駆動装置を有するロールがフィルムの搬送を主動し、回転駆動装置がないロールは回転駆動装置を有するロールに従動して回転する。両方のロールに回転駆動装置を有する場合、供給部１０８と巻取部１２６は、送出速度および巻取速度を同期させて、フィルムの搬送を安定させる。これに代えて、供給部１０８と巻取部１２６は同期せずに独立した回転速度で回転してもよい。また、光学フィルム製造装置１００は、フィルム搬送経路中に別のモータ付ロール等のフィルム駆動装置を有してもよい。

図４は、本実施形態における配向処理部１１６の構成を示す。配向処理部１１６は、矢印方向に連続的に供給される基材２０に塗布された光配向性樹脂２８に対して露光を行う。配向処理部１１６は、支持ロール１３０と、搬送ロール１３２と、露光部１３４と、露光部１３６と、マスク１３８とを有する。

支持ロール１３０は、回転可能であって、供給部１０８により供給され、光配向性樹脂２８が設けられた基材２０を支持する。支持ロール１３０は、その表面に沿ってフィルムの搬送路を曲げることにより、フィルムに張力を与える。これにより、支持ロール１３０は、フィルムが幅方向に位置ずれすることを防ぎ、フィルムの当接された領域にシワ等が発生することを防ぐ。また、支持ロール１３０は、ロール間においてフィルムにシワが発生することも抑制する。

搬送ロール１３２は、回転可能であって、配向層乾燥部１１４からの基材２０を支持し、支持ロール１３０に搬送する。また、搬送ロール１３２は、基材２０を液晶層塗工部１２０に搬送する。

露光部１３４および１３６は、支持ロール１３０に対向して配される。露光部１３４および１３６は、偏光方向が互いに異なる直線偏光を出力し、マスク１３８を介して基材２０上の光配向性樹脂を露光することにより、配向方向が互いに異なる複数の配向領域を発現させる。

マスク１３８は、露光部１３４および露光部１３６と基材２０との間に配される。マスク１３８は、露光部１３４および露光部１３６からの偏光の一部を遮光し、一部を透過する。

図５は、本実施形態におけるマスク１３８の平面図を示す。矢印１４８は露光時のフィルムの搬送方向を示し、矢印１４９は長尺状フィルムの幅方向を示す。マスク１３８には、複数の開口１４２が配された第１露光領域１４０と、複数の開口１４６が配された第２露光領域１４４とが設けられている。第１露光領域１４０には露光部１３４が出力する直線偏光が入射され、第２露光領域１４４は露光部１３６が出力する直線偏光が入射される。

開口１４２は、配向層３０の配向領域３４と対応し、フィルムの幅方向において配向領域３４の幅と同じ大きさを有する。開口１４６は、配向層３０の配向領域３２と対応し、フィルムの幅方向において配向領域３２の幅と同じ大きさを有する。開口１４６は、フィルムの搬送方向において開口１４２から離れており、かつフィルムの幅方向において開口１４２の間に位置するように配される。また、開口１４２と開口１４６は、開口内の矢印に示されるように異なる偏光方向の直線偏光を透過させる。これにより、本実施形態における配向処理部１１６は、ストライプ状の配向領域３２および３４が隙間なく配された配向層３０を形成することができる。

図６は、本実施形態における配向処理部１１６の露光部分の断面模式図を示す。図６は、図４の破線で囲まれたＡ部分と対応する。矢印は、マスク１３８を通過する露光１５４の照射方向を示す。支持ロール１３０は、ロール本体１５０およびロール本体１５０の表面に設けられた抑制部１５２を含む。

ロール本体１５０は、円筒形状のロールであり、例えば、ステンレス等の金属により形成される。抑制部１５２は、ロール本体１５０の外周部に形成され、入射した露光１５４の反射を抑制する。

図６に示されるように、露光部１３６は、光配向性樹脂２８が塗布された基材２０のうち支持ロール１３０が当接した領域に対して露光する。これにより、フィルムが幅方向に張られた状態で露光されるので、本実施形態の配向処理部１１６はフィルムにシワ等が生じることを防ぐことができる。

図７には、本実施形態における支持ロール１３０の拡大断面図を示す。図７は、図６の破線で囲まれたＢ部分と対応する。この実施形態において、抑制部１５２は、ロール本体１５０の表面に設けられた露光吸収層である。露光吸収層は、露光１５４を吸収し、これにより支持ロール１３０表面における露光１５４の反射を抑制する。

露光吸収層は、例えば、黒色塗料からなる層である。黒色塗料からなる層は、例えば、支持ロール１３０の表面に黒色塗料を塗布、吹き付け、焼付け、または蒸着等することにより形成される。黒色塗料は、黒色顔料等が分散された塗料であってよい。黒色塗料は、ロール本体１５０の外周に均一な膜厚で形成されてよく、これにより搬送中の基材２０のスリップを防止することができる。また、抑制部１５２は、黒色塗料の外周にさらに磨耗防止用の樹脂等を有してもよく、これにより黒色塗料の磨耗を防止してもよい。また、これに代えて、露光吸収層は有色または無色の紫外線吸収樹脂等からなる層であってもよい。

これにより、抑制部１５２は、光配向性樹脂２８が露光１５４の反射光で配向して、配向層３０の配向パターンの境界が不鮮明になる現象を防ぐことができる。この結果、本実施形態の配向処理部１１６は、配向パターンの境界が鮮明な配向層３０を得ることができる。

さらに、配向層３０の配向パターンの境界が鮮明であることにより、配向層３０の面上に形成される液晶層４０の配向パターンも境界が鮮明になる。この結果、光学フィルム製造装置１００により製造された光学フィルム１０は、立体表示装置に設けられた場合に、左右視差画像のクロストークの少ない高品質な立体画像を表示させることができる。このような効果を十分に得るためには、支持ロール１３０の紫外線に対する反射率を５％以下にすることが好ましい。

反射率の測定に使用した機器は、分光光度計Ｕ−４１００（日立ハイテクノロジーズ製）である。測定に際し使用した波長光は、光配向性樹脂が感光する波長光であり、入射角５度のときの反射率を測定した。ここで反射率とは、基準サンプル板に対する測定サンプルの反射率（相対反射率）である。これを支持ロール１３０の紫外線に対する反射率とした。基準サンプル板には、硫酸バリウムからなる板を用いたが、他の素材の板を用いてもよい。測定サンプルは支持ロールに設けられた光吸収層を設けたガラス板とした。なお、本測定においては紫外線領域の反射率を求めるため、分光光度計に高感度積分球を取り付けて測定を行った。

図８には、本実施形態の第１変形例における支持ロール１３０の拡大断面図を示す。図８は、図６の破線で囲まれたＢ部分と対応する。本変形例において、抑制部１５２は、ロール本体１５０の表面に設けられた露光干渉層である。露光干渉層は、界面で反射した露光１５４を弱めあうように干渉させ、これにより支持ロール１３０表面における露光１５４の反射を抑制する。

露光干渉層は、例えば、各層の膜厚が露光波長の１／４となる酸化金属多層膜である。これに代えて、露光干渉層は、単層の酸化金属膜、単層または多層の樹脂膜等であってもよい。露光干渉層は、ロール本体１５０の外周に均一な膜厚で形成されてよく、これにより露光１５４の反射を確実に抑制し、搬送中の基材２０のスリップを防止することができる。

図９には、本実施形態の第２変形例における支持ロール１３０の拡大断面図を示す。図９は、図６の破線で囲まれたＢ部分と対応する。本変形例において、抑制部１５２は、ロール本体１５０の表面に設けられた露光散乱層である。抑制部１５２は、露光散乱層により露光１５４を散乱させて、これにより支持ロール１３０表面における露光１５４の反射を抑制する。

露光散乱層は、例えば、光を散乱させる微粒子等が分散した樹脂で形成されてよい。微粒子等が分散した樹脂は、ロール本体１５０の外周に均一な膜厚で形成されてよく、これにより搬送中の基材２０のスリップを防止することができる。これに代えて、露光散乱層は、ロール本体１５０の表面にシボ加工等で形成した凹凸であってもよい。

図７〜９において、抑制部１５２が露光吸収層、露光干渉層、および露光散乱層のいずれかである場合を説明したが、これに代えて、抑制部１５２は露光吸収層、露光干渉層、および露光散乱層の２つ以上が積層されたものであってもよい。例えば、抑制部１５２は、露光吸収層、および露光吸収層上に設けられた露光干渉層または露光散乱層から形成されてもよい。

図１０（ａ）〜（ｃ）および図１１（ｄ）〜（ｆ）は、本実施形態における光学フィルム１０の製造方法を示す。本実施形態における光学フィルムの製造方法は、図３で示した光学フィルム製造装置１００により実施することができる。

まず、図１０（ａ）において、供給部１０８が、長尺状のＴＡＣフィルムの基材２０を連続的に供給する。ここで、基材２０の片面または両面に光吸収層、反射防止層、または防眩層を予め設けておいてもよい。また、基材２０は、ＴＡＣフィルムに代えてＣＯＰフィルムであってもよい。

次に、図１０（ｂ）において、配向層塗工部１１２が、基材２０を長手方向に連続的に搬送しながら、片面上に塗液状の光配向性樹脂２８を塗布する。さらに、配向層乾燥部１１４は、基材２０を長手方向に連続的に搬送しながら、光配向性樹脂２８を乾燥させて溶媒を除去する。

次に、図１０（ｃ）において、配向処理部１１６が、Ｙ方向に平行な直線偏光により、マスク１３８の第１露光領域１４０を介して、光配向性樹脂２８の一部の領域に対して第１の露光をする。第１の露光は、例えば、２８０〜３４０ｎｍの波長の直線偏光の紫外線を２０〜２００ｍＷ／ｃｍ^２の強度で照射することにより行う。光配向性樹脂２８において露光された領域は、Ｙ方向と平行な方向に配向した配向領域３４を発現して硬化する。

第１の露光において、配向処理部１１６は、抑制部１５２を含む支持ロール１３０に基材２０を連続的に搬送しながら、フィルムのうち支持ロール１３０が当接している領域に対して露光を照射する。これにより、露光中のフィルムにシワ等が生じることを防止する。また、抑制部１５２は支持ロール１３０表面での露光１５４の反射を抑制するので、露光１５４の反射光により配向パターンの境界が不鮮明になることを防ぐ。

次に、図１１（ｄ）において、配向処理部１１６が、Ｘ方向に平行な直線偏光により、マスク１３８の第２露光領域１４４を介して、光配向性樹脂２８のうち露光されていない領域に対して第２の露光をする。第２の露光の直線偏光では、第１の露光と同一波長および同一強度の紫外線を用いてよい。光配向性樹脂２８のうち露光された領域は、Ｘ方向と平行な方向に配向した配向領域３２を発現して硬化する。

第２の露光において、配向処理部１１６は、支持ロール１３０に基材２０を連続的に搬送しながら、支持ロール１３０が基材２０を当接している領域に対して露光を照射する。これにより、露光中のフィルムにシワ等が生じることを防止する。また、第２の露光においても、支持ロール１３０の抑制部１５２は、露光１５４の反射光により配向パターンが不鮮明になることを防ぐ。このように、本実施形態の光学フィルムの製造方法によれば、２回の露光のいずれにおいても抑制部１５２が露光の反射を防ぐので、配向領域３２および配向領域３４からなる境界が鮮明な配向パターンの配向層３０を形成することができる。

次に、図１１（ｅ）において、液晶層塗工部１２０が、配向層３０に紫外線硬化性または熱硬化性の液晶化合物３８を塗布する。次に、液晶層乾燥部１２２が、配向層３０に塗布された液晶化合物３８を乾燥する。液晶化合物３８は、配向層３０の配向領域３２および配向領域３４に対応した、境界が鮮明な配向パターンを形成して配向する。

次に、図１１（ｆ）の液晶層硬化部１２４では、紫外線照射により液晶化合物３８を硬化して、配向領域４２および４４を有する液晶層４０を形成する。液晶化合物３８に対して照射する紫外線は、図１０（ｃ）および図１１（ｄ）において光配向性樹脂に照射する紫外線の波長と同じでも良いし異なってよい。また、これに代えて、液晶層硬化部１２４は、加熱により液晶化合物３８を硬化してもよい。

このように、図１０（ａ）〜図１１（ｆ）に示された製造方法により、配向パターンの境界が鮮明な液晶層４０を有する光学フィルム１０が得られる。得られた光学フィルム１０は巻取部１２６に巻き取られる。この後、長尺状の光学フィルム１０を表示装置等に使用するために適切な長さに切断してよい。

図１２（ａ）および（ｂ）は、光学フィルム１０の液晶層４０の配向パターンをクロスニコルで観察した写真を示す。図１２（ａ）は、抑制部１５２を含まない支持ロール１３０を用いて製造した光学フィルム１０の液晶層４０の配向パターンをクロスニコルで顕微鏡観察した写真である。観察される配向パターンは、第１配向領域３００および第２配向領域３１０により概ねストライプ形状となっている。しかし、第１配向領域３００および第２配向領域３１０の間には微小な凹凸が生じており、境界は不鮮明である。

図１２（ｂ）は、抑制部１５２を含む支持ロール１３０を用いて製造した光学フィルム１０の液晶層４０の配向パターンをクロスニコルで観察した写真である。観察される第１配向領域３００および第２配向領域３１０の間には凹凸がなく、境界は鮮明である。

図１３は、本実施形態の第３変形例における光学フィルム１２の構成を示す。光学フィルム１２は、配向層３０よりも基材２０側に配された光吸収層７０を備えること以外は、図１に示す光学フィルム１０と同一である。

光吸収層７０は、配向層３０を形成する光配向性樹脂２８を硬化する波長の光、例えば紫外線を吸収する層である。光吸収層７０は、ハードコート材料から形成することができ、例えば、（メタ）アクリロイルオキシ基を含有する多官能モノマーを主成分とする重合物から形成される。

光吸収層７０は、光配向性樹脂２８を露光する間、光配向性樹脂２８を通過した露光１５４および支持ロール１３０で反射した露光１５４を吸収するので、その上面に鮮明な境界を有する配向パターンが形成された配向層３０を形成することができる。また、光吸収層７０は、可視光を透過するので光学フィルム１２の光学特性を損なわない。これにより、光学フィルム１２を画像出力側に設けた立体表示装置は、クロストークの少ない高品質な立体画像を表示することができる。また、光吸収層７０は、基材２０と配向層３０の間ではなく、基材２０の両面のうち配向層３０と反対側の面に設けられてもよい。

図１４は、本実施形態の第４変形例における光学フィルム１４の構成を示す。光学フィルム１４は、基材２０の両面のうち配向層３０が設けられた側と反対側の面上に配された反射防止層８０をさらに備えること以外は、図１３に示す光学フィルム１２と同一である。反射防止層８０は、反射光を光干渉により抑制する。反射防止層８０は、基材２０に対して低屈折率の樹脂により、可視光波長（例えば、５５０ｎｍ）に対して１／４の膜厚となるように形成される。低屈折率の樹脂として、例えば、内部が中空構造であることにより低屈折化された平均粒径０．５〜２００ｎｍのシリカ粒子が分散された紫外線硬化樹脂等を用いてよい。

反射防止層８０は、可視光だけでなく、光配向性樹脂２８の露光中に光配向性樹脂２８を通過して入射した紫外線を層界面で反射および干渉させることで、基材２０と支持ロール１３０の界面で反射した露光１５４が光配向性樹脂２８に入射することを防ぐ。このように、本変形例では、光吸収層７０および反射防止層８０が、配向層３０の配向パターンの境界鮮明化に寄与する。

また、光学フィルム１４は、反射防止層８０に代えて、防眩層を備えてもよい。防眩層は、光を散乱する微粒子等が分散された樹脂等で形成され、露光中に入射した露光１５４を光散乱する。これにより、防眩層は露光１５４の支持ロール１３０における反射光を抑制するので、反射防止層８０と同様の効果を奏する。

また、光学フィルム１４は、反射防止層８０に代えて、さらに別の光吸収層を備えてもよい。別の光吸収層は、第３変形例における光吸収層７０と同じであってよい。

表１から３は、本実施形態の比較例１〜８および実施例１〜１３を示す。表の「フィルム」欄は、各比較例および実施例において光配向性樹脂２８が塗布され、配向層３０が形成されるフィルムの構成を示す。ＴＡＣは、それぞれ基材２０として用いられるＴＡＣフィルムに対応し、ＬＲは反射防止層８０に対応し、ＡＧは防眩層に対応し、ＨＣは光吸収層７０等に対応する。光配向性樹脂２８は、フィルムの（配向層）側に対して塗布される。例えば、比較例５の（配向層）／ＨＣ／ＴＡＣ／ＡＧは、ＴＡＣフィルムの片面に防眩層が設けられ、ＴＡＣフィルムの防眩層と反対側の面に光吸収層が設けられ、光吸収層上に光配向性樹脂２８が塗布されることを意味する。

その後、支持ロール１３０によりフィルムを支持し、光配向性樹脂を露光して配向層３０を形成した。ここで、表の「露光吸収層」欄の「有」は、支持ロール１３０が抑制部１５２として露光吸収層を含むことを示し、「無」は支持ロール１３０が抑制部１５２を含まないことを示す。「露光位置」欄の「支持ロール間」は、露光がフィルムのうち２つの支持ロール１３０間で張られた領域に対してされたこと（ロール間露光）を示し、「支持ロール上」は、露光がフィルムのうち支持ロール１３０に当接された領域に対してされたこと（バックロール露光）を示す。

その後、配向層３０上に液晶層４０を塗布、乾燥、および紫外線硬化して、各比較例および実施例の光学フィルムを得た。続いて、各比較例および実施例で得られた光学フィルムを所定の大きさに切り取り、液晶層４０が上面となるように配置し偏光板と重ね合わせることにより観察し、シワの発生の有無および配向パターンの境界部の鮮明性の観点から各光学フィルムを評価した。

表の「シワの発生」欄の×は、製造された光学フィルムにシワが発生したことを示し、○はシワが発生しなかったことを示す。「境界部の鮮明性」欄の×は、液晶層４０の配向パターンの境界に平均線から１０μｍを超える凹凸が生じたことを示し、△は５〜１０μｍの凹凸が生じたことを示し、○は５μｍ以下の凹凸が生じたことを示す。凹凸が小さいほど、光学フィルムをＬＣＤの画像表示部１３００に対して位置合わせして貼り合わせる際に、位置合わせの許容誤差を大きく確保することができる。例えば、画素間に幅３０μｍのブラックマトリックスが形成された画像表示部１３００に対しては、凹凸が１０μｍ以下であれば１０μｍ以上の貼りあわせ位置の誤差を許容することができ、凹凸が５μｍ以下であれば２０μｍ以上の貼りあわせ誤差を許容することができる。また、光学フィルムを貼り合わせる際には、貼合のストレスにより光学フィルムの伸縮が生じるが、凹凸が小さいほどこの伸縮の影響を軽減することができる。凹凸が５μｍ以下の場合、凹凸が顕微鏡でほとんど視認できなかった。

表１に示されるように、支持ロール１３０の間で光配向性樹脂２８を露光した比較例１〜７においては、製造された光学フィルムにシワが発生した。また、抑制部１５２を含まない支持ロール１３０上で光配向性樹脂２８を露光した比較例８においては、製造された光学フィルムの液晶層４０の配向パターンの境界が不鮮明になった。

図１５は、比較例８で得られた光学フィルムの液晶層４０の配向パターンの境界を、光学顕微鏡により５００倍に拡大してクロスニコルで観察した写真を示す。図に示されるように、液晶層４０の配向パターン間に凹凸が生じ、境界が不鮮明である。配向パターンの境界の凹凸は平均線（図中の太線）から１０μｍを越えている。平均線は、例えば、凹凸のうち最も突出した凸部分から配向パターンの境界線と平行に設けた凸基準線と、凹凸のうち最も陥没した凹部分から配向パターンの境界線と平行に設けた凹基準線との中間線である。

なお、光学フィルムを立体表示装置に用いる場合、クロストークを十分に抑えることができるように、複数の配向領域間の境界が平均線からの凹凸が１０μｍ以内となることが好ましく、５μｍ以内となることがさらに好ましい。

これに対して、支持ロール１３０上で光配向性樹脂２８を露光した実施例１〜１３においては、製造された光学フィルムにシワが発生しなかった。また、基材２０に光吸収層、反射防止層、および防眩層のうち１つ以上を設けた実施例１〜６および露光吸収層を含む支持ロール１３０を用いて製造された実施例７〜１３においては、製造された光学フィルムの液晶層４０の配向パターンの境界に１０μｍを越える凹凸は生じなかった。

特に、基材２０に光吸収層、反射防止層、および防眩層のうち１以上を設け、さらに露光吸収層を含む支持ロール１３０を用いて製造された実施例８〜１３の光学フィルムでは、液晶層４０の配向パターンの境界の鮮明性が非常に優れ、境界に凹凸が観察されなかった。

図１６は、実施例１０で得られた光学フィルムの液晶層４０の配向パターンの境界をクロスニコルで観察した写真を示す。図に示されるように、液晶層４０の配向パターン間にはほぼ凹凸がなく、境界が非常に鮮明である。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１０ 光学フィルム、１２ 光学フィルム、１４ 光学フィルム、２０ 基材
２８ 光配向性樹脂、３０ 配向層、３２ 配向領域、３４ 配向領域
３８ 液晶化合物 、４０ 液晶層、４２ 配向領域、４４ 配向領域
５０ 配向方向、６０ 配向方向、７０ 光吸収層、８０ 反射防止層
１００ 光学フィルム製造装置、１０８ 供給部、１１２ 配向層塗工部
１１４ 配向層乾燥部、１１６ 配向処理部、１２０ 液晶層塗工部
１２２ 液晶層乾燥部、１２４ 液晶層硬化部、１２６ 巻取部
１３０ 支持ロール、１３２ 搬送ロール、１３４、１３６ 露光部
１３８ マスク、１４０ 第１露光領域、１４２ 開口、１４４ 第２露光領域
１４６ 開口、１４８ 矢印、１４９ 矢印、１５０ ロール本体、１５２ 抑制部
１５４ 露光、３００ 第１配向領域、３１０ 第２配向領域
１０００ 立体表示装置、１２００ 光源、１３００ 画像表示部
１５００ 光源側偏光板、１６００ 画像生成部、１６２０ 右目画像生成領域
１６４０ 左目画像生成領域 １７００ 出射側偏光板

Claims (20)

1. 長尺状のフィルムを連続的に搬送しながら、複数の配向領域を有する光学フィルムを製造する光学フィルム製造装置であって、
   光配向性樹脂が設けられた前記フィルムを支持する支持ロールと、
   前記支持ロールに対向して配され、前記フィルムの前記光配向性樹脂にマスクを介して偏光で露光することにより前記光配向性樹脂に分子の配向方向が互いに異なる前記複数の配向領域を発現させる露光部とを備え、
   前記支持ロールは、ロール本体および、前記ロール本体での前記露光の反射を抑制する抑制部を有する光学フィルム製造装置。
2. 前記偏光は、紫外線である請求項１に記載の光学フィルム製造装置。
3. 前記抑制部は、前記偏光を吸収して前記偏光の反射を抑制する露光吸収層である請求項１または２に記載の光学フィルム製造装置。
4. 前記露光吸収層は、黒色塗料からなる層である請求項３に記載の光学フィルム製造装置。
5. 前記抑制部は、前記露光を干渉させて、前記露光の反射を抑制する露光干渉層である請求項１または２に記載の光学フィルム製造装置。
6. 前記抑制部は、前記露光を散乱させて、前記露光の反射を抑制する露光散乱層である請求項１または２に記載の光学フィルム製造装置。
7. 前記支持ロールの前記露光に対する反射率が５％以下である請求項１から６のいずれか１項に記載の光学フィルム製造装置。
8. 長尺状のフィルムに光配向性樹脂を塗布して乾燥する塗布段階と、
   前記フィルムを長手方向に連続的に搬送しながら、前記光配向性樹脂にマスクを介して偏光で露光することにより、前記光配向性樹脂に分子の配向方向が互いに異なる複数の配向領域を発現させる露光段階とを備え、
   前記露光段階は、前記フィルムのうち支持ロールが当接した領域に対して露光する段階であり、
   前記支持ロールは、ロール本体および、前記ロール本体の表面に設けられ前記露光の反射を抑制する抑制部を備える
   光学フィルムの製造方法。
9. 前記偏光は、紫外線である請求項８に記載の光学フィルムの製造方法。
10. 前記抑制部は、前記露光を吸収して前記露光の反射を抑制する露光吸収層である請求項８または９に記載の光学フィルムの製造方法。
11. 前記露光吸収層は、黒色塗料からなる層である請求項１０に記載の光学フィルムの製造方法。
12. 前記抑制部は、前記露光を干渉させて、前記露光の反射を抑制する露光干渉層である請求項８または９に記載の光学フィルムの製造方法。
13. 前記抑制部は、前記露光を散乱させて、前記露光の反射を抑制する露光散乱層である請求項８または９に記載の光学フィルムの製造方法。
14. 前記支持ロールの前記露光に対する反射率が５％以下である請求項８から１３のいずれか１項に記載の光学フィルムの製造方法。
15. 請求項８から１４のいずれか１項に記載された製造方法により製造された
    光学フィルム。
16. 光配向性樹脂により形成され、分子の配向方向が互いに異なる複数の配向領域を有する配向層と、
    前記配向層を支持する透明な基材と、
    前配向層よりも基材側に配され、前記光配向性樹脂を硬化する波長の光を吸収する光吸収層と
    を備える光学フィルム。
17. 前記基材の両面のうち前記配向層が設けられた側と反対側の面上に配され、反射光を光干渉により抑制する反射防止層とを備える
    請求項１６に記載の光学フィルム。
18. 前記基材の両面のうち前記配向層が設けられた側と反対側の面上に配され、反射光を光散乱により抑制する防眩層とを備える
    請求項１６または１７に記載の光学フィルム。
19. 分子の配向方向が互いに異なる複数の配向領域を有する光学フィルムであって、
    前記複数の配向領域間の境界において、平均線からの凹凸が１０μｍ以内である光学フィルム。
20. 前記複数の配向領域間の境界において、平均線からの凹凸が５μｍ以内である請求項１９に記載の光学フィルム。