(57)【要約】      （修正有）【課題】液晶デイスプレイ用コンペンセーションフィルムの加工装置及び方法を提供する。【解決手段】液晶ディスプレイフィルム材料の多重化層の加工に関するシステムであって、ウェブ１６から供給される機材上に、所望の角度で、偏光された紫外照射を適用するための放射装置６０を持つ。放射装置６０の夫々は、紫外光源６４、及び一つ以上の追加的なフィルターを含む。偏光子９０は、動くウェブ１６に対し光を偏光するため、供され、アレンジされる。放射装置６０は、ルーバーアレイ及び／又はプリズムアレイ７２を持つ。一つの放射装置６０は、ウェブ動作方向に関し０度配向を持つべく第一ＬＰＰ１層に放射し、その他の放射装置６０は、直交的な９０度配向を持つべく、ＬＰＰ２層に放射する。【選択図】        図４
2004163881.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻き取り型基材上に配向層を形成する光学的放射曝露装置であって、該装置は：
（ａ）前記基材に向かって、該基材の全幅を覆う曝露領域に対し、所定投射平均角度を以て、投射紫外光を指向する照射装置であって、該装置は：
（ａ１）前記投射紫外光を供する光源；及び
（ａ２）前記基材の表面に相対した前記所定平均角度で以て前記投射紫外光を指向する光指向手段；
で構成される照射装置；及び
（ｂ）前記光指向手段と前記基材との間に配され、ウェブの動作方向に対する所定指向性を有する偏光主軸を保つべく回転可能に指向され、前記偏光主軸が前記平均投射角度に非依存的であることを特徴とする偏光子；
で構成される放射曝露装置。
【請求項２】
前記放射装置がさらに反射体で構成されることを特徴とする請求項１に記載の光学的放射曝露装置。
【請求項３】
前記光源から放射される不要波長をフィルター化する手段をさらに構成する請求項１に記載の光学的放射曝露装置。
【請求項４】
前記光源が数個のランプで構成されることを特徴とする請求項１に記載の光学的放射曝露装置。
【請求項５】
前記光源が長アーク紫外ランプで構成されることを特徴とする請求項１に記載の放射曝露装置。
【請求項６】
第一番目の前記偏光主軸が前記基材の動作方向に平行であることを特徴とする請求項１に記載の光学的放射曝露装置。
【請求項７】
前記偏光子が数個のワイヤーグリッド偏光子で構成されることを特徴とする請求項１に記載の光学的放射曝露装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光照射エネルギーを使った、基材材料の加工をするための装置並びに方法に関する。特に、巻き取り型基材（web-fed substrate）として供された液晶ディスプレイ用コンペンセーションフィルムの位置調整装置ならびに方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年の急速な液晶ディスプレイ（LCD）技術の拡大は、その性能向上の寄与が大きい。高いコントラスト、良好な色再現性、及び安定したグレースケール強度は、液晶技術を用いた電子ディスプレイの重要な特性である。コントラストの面では、液晶ディスプレイの初期的な障壁は、暗若しくは「黒」画素状態における光漏れ傾向である。さらに、この漏れ及び液晶ディスプレイのコントラストは、このディスプレイの視野角にも依存する。典型的には、光学的コントラストは、ディスプレイの通常の中心部の範囲内つまり、狭い視野角においてのみ得られ、このコントラストは視野角の増大ともとに、急速に落ち込む。カラーディスプレイにおいて、光漏れは、コントラストを減少させるのみならず、望ましくない色や色調シフトを起こし、色再現性を減少させてしまう。加えて、黒状態での光漏れは、典型的なTN型（twisted nematic）液晶ディスプレイの視野角の制約は、視野角の機能としての光━電圧反応におけるシフトにより増悪する。これは、液晶材料特有の光学的異方性が原因である。
【０００３】
このように、LCDディスプレイの質を決定づける主な要因の一つは、視野角特性であって、相対的な視野角の違いによるコントラスト比の変化として記述される。望まれるのは、このコントラストが、液晶ディスプレイの欠点としてよく知られる視野角よりも広く保たれていることである。視野角特性を向上させる一つの方法として、適当な光学的特性を与えながら、コンペンセーター（コンペンセーションフィルム、リタデーションフィルム、又はリターダーと呼ばれる）を、偏光器と液晶セルとの間に挿入することである。これは、米国特許第5,583,679号、第5,853,801号、第5,619,352号、第5,978,055号、第6,160,597号に述べられている。米国特許第5,583,679号及び第5,853,801号に述べられているコンペンセーションフィルムは、負の複屈折を示すディスク型液晶に基づいており、広く使用されている。このフィルムは、より広い視野角によりコントラストを向上させる；しかし、正の複屈折率をもつ液晶材料でできたコンペンセーターと比較して、グレーレベル画像で、より大きな色シフトが起きてしまう。なお、この液晶材料は、Satohら著（“Comparison of Nematic Hybrid and Discotic Hybrid Films as Viewing Angle Compensator for NW-TN-LCDs”, SID 2000 Digest, pp. 347-349, (2000)）によるものである。色シフトを軽減しながら、見合うだけのコントラスト比を得るために、Chenらは、一対の液晶ポリマーフィルム（LCP）を光軸に直交的に、かつ、液晶セルの側面の各々に配した一つのコンペンセーションフィルムの解決法を提供した（“Wide Viewing Angle Photoaligned Plastic Films”, SID 99 Digest, pp. 99-101 (1999)）。この論文は、「第二のLPP/LCPリターダーフィルムは第一LCPリターダーフィルムの最上部に直接コートされるので、高視野のリターダースタックの最終的な厚みは、たった数ミクロン足らずである」と述べている。このような方法は非常にコンパクトな光学組成物を提供するにもかかわらず、光軸が直交的であるLCP層を二つ持つコンペンセーションフィルムを製造するのは難しい。特にこのフィルム基材は、巻き取り式であり、連続的な、ロールツーロール方式の製造工程を伴う。
【０００４】
液晶用のコンペンセーションフィルムの加工において、光偏光方法は、初期のラビング偏光方法に比べていくつかの利点があると認識されている。光偏光をつかって、薄い偏光媒体、典型的な光偏光媒体（LPP）は基材に適用され、典型的な紫外光を使ってその後、放射され、単一方向を持つ偏光バイアスを与える。異なる光反応工程に基づいた多くの光偏光方法がある。一般的には、光偏光方法は、３つの基本的な形が存在する。
【０００５】
（１）米国特許第4,974,941号に述べられている異性化に関して。これは、可逆的な工程であって、レーザー光照射を使って、シス−トランス異性化効果により、モノマーあるいは単分子が偏光される。
【０００６】
（２）米国特許第5,602,661号に述べられている二量化。これは、ポリマー側鎖における光誘導性の偏光及び二量化であって、クロスリンキングも含まれる。
【０００７】
（３）ポリアミックアシッド、ポリイミド、又はアミックアシッド及びイミドからなる共重合体のような媒体の偏光性の偏光を異方的に行う光解離性。
【０００８】
一つの期待される光二量化方法において、液晶ポリマー層内にある円形の液晶構造は、LPP層を所望の偏光方向に向けるべく適用される。この方法を使った光偏光の多くの解決方法は、斜め角度において、平行する偏光した紫外光をあて、LPP基材の偏光性を、ポリマー分子を所望の方向に偏光すべく導く。この所望の方向は、液晶構造を含むLCP層に続いて適用されるプレティルト（pretilt）を供する。分かってきたことは、適当な性能のため、LPP偏光層における分子の一つの画分にのみ光重合化が必要であるということである。典型的なLCP媒体が含むのは、ジアクリラート及びジエポキシドであって、液晶材料とクロスリンク可能な同様のものである。LCPsは、ジアクリラートとともに用いることにより、元来正の光学的な異方性を持っているかもしれないし、負の異方性を持っているかもしれない。そして、また、LCPは、円形の液晶材料のように、弱いながら双軸特性かもしれない。
【０００９】
数々の異なる光偏光媒体及び技術は、異なるタイプの液晶ディスプレイ媒体に対して必要なプレティルトを供するため使用されてきた。LPP媒体の適当なクラスのため、偏光のための照射を提供する光学装置には、以下の基準が必要である。
【００１０】
（１）公称で、10ないし15 mJ/cm2の照射レベル。
【００１１】
（２）狭い範囲の波長。偏光照射に最適な正確な範囲は材料に依存する。UV-B（280ないし320 nm）は、多くの偏光基材に対し好ましい範囲である。いくつかの波長は好ましくは排除される。偏光に望ましくない影響や予期せぬ温度効果を最小限にするためである。不要な波長の排除は、特に、ウェブ基材が一分間に数百フィートも加工されるようなロールツーロール製造装置の効率において重要である。このような高い速度において、所望の波長における照射において必要性の増加は、スペクトラムの他の部分から来る不要の照射レベルの増加をもたらす。例えば、紫外光は効果的に、水銀やイオンドープ型水銀分子を励起するランプにより製造される。このようなランプは典型的にUV-C（200ないし280 nm）、UV-B（280ないし320 nm）、UV-A（320ないし400 nm）、可視光、及び赤外光を生成する。UV-Bを所望の範囲として選んだ具体例の場合、ウェブに対する放射照度や曝露は、スペクトルの他の部分を除き、制限することが好ましいだろう。
【００１２】
（３）単一な曝露の供給。曝露量は単位面積当たりのエネルギー量で表現される。分かってきたのは、曝露量レベル、代替的には、曝露レベルは、いくつかの応用においてそのレベルが照射表面において±50％のように変化したとしても、許容範囲内の偏光を供することができる。しかしながら、単一曝露に関する妥当な補填は、単一偏光を供する助けになるし、基材中央部と基材端部との間における該レベルの照射強度の違いを最小限にする。
【００１３】
（４）偏光の単一方向性。適用される偏光照射が高度に偏光化されることは重要ではない。しかしながら、いくつかのLPP材料のクラスにおいては、高度に単一方向に偏光された曝露照射を行ったとき、最も良好な結果が得られる。高い質と単一偏光性を保つため、望ましくは、一貫した偏光方向を供することであり、照射表面の全範囲に対して１度以内の変化であることが望ましい。もちろん、偏光の単一方向性に関するこの耐性を維持する問題は、広い範囲の表面照射を行った場合には強化される。
【００１４】
（５）プレティルトに対する斜め照射角度。典型的には、媒体に対する通常照射に関する偏りは、LPP材料に対してプレティルト角度を供するために、要求される。多くの応用例では、照射角度の広い範囲、例えば10ないし70度のような範囲、は許容できる。単一照射角度よりも、多様な照射角度の平均角度度を参照した傾きとして理解される所望の角度を持つ照射として、この照射を参照するだろう。
【００１５】
小さなスケールにおける照射偏光媒体に関する１ないし５以上の多くの必要性が起こるいくつかの常套的なシステムが存在してきた。しかしながら、これらの必要性は特に、照射される表面もしくは曝露領域として増加して起こすことが難しくなってきていると理解することができる。常套的な解決手段は、照射装置の製造速度にて動き、その幅が１メートルを超える巻き取り型基材を効率的に照射するという要求に、いまだ適していない。
【００１６】
大スケールでの光偏光工程に対する要求性に加えて、LPP/LCP構造の複合材料を持つフィルムの提供に対する要求もある。この構造の中には、それぞれの光軸が９０度に近い、つまり、直交性であるために処理される二つの偏光表面がある。常套的な手法は、巻き取り式媒体に関するこれらの要求に対し適当な解決策を提供していない。
【００１７】
光偏光に関する提案された先行技術における解決方法の中では、いくつかの走査解決法がある。
【００１８】
米国特許第5,889,571号では、単一な配向層を得るために、基材に対し直線的に偏光した紫外光を操作するための照射装置に関し述べている。米国特許第5,889,571号が強調するのは、照射角度の重要性である。この解決法が適する基材は、連続的な巻き取り式よりも、シート状の基材に対してである。
【００１９】
米国特許第6,295,110号では、基材に対し偏光したUV照射を行うレーザー光をベースにしたシステムに関して述べている。10インチあるいはそれ以上の対角線を持つ基材をデザインし、この種の光照射に対する制限範囲を超える領域に二方向から照射を提供するという解決法を提示している。しかしながら、１ｍ以上の幅を持つ巻き取り式基材に適したこの種の解決法における寸法的で実用的な制限がある。
【００２０】
高い放射照度条件は、高速ロールツーロール式製造装置の使用に有用であり、特に、コンパクトなシステムを提供するのに望ましい。このような環境下におけるウェブに対する最大放射照度は、約５０ないし数百ミリワット/cm2が可能である。これは、いかなる偏光子の平均放射照度よりもより高いということを意味する。中圧で長いアークサイズを持ち、100ないし600ワットの範囲で水銀ランプを使用し供されるこのような照射範囲を持つ、常套的で、樹脂をベースにした偏光子は、あまり適していない。例えば、このようなタイプの照射は、HNP’B Linear Polarizer（３Ｍ社製；St. Paul, MN）のような偏光子の実用的な動作範囲を超える。シート偏光子は一般的により高い照射レベルでの操作は不可能であり、曝露時間を長くすると急速に悪化するかもしれない。このような限界において、大きな範囲に対する偏光された照射を供するための先行技術における解決方法は以下の通りである。
【００２１】
米国特許第6,190,016号は、楕円形の焦点鏡、インテグレーターレンズ、及び様々なポイントに配置した照射装置に関して述べている。偏光性能を向上させるために、平行光の値、偏光子の照射を強調している。広い範囲に適用するブルースタープレート偏光子の使用に関し述べている。
【００２２】
米国特許第5,934,780号は、楕円形焦点をもつ紫外光を使った曝露装置に関し述べている。この装置に含まれるのは、インテグレーターレンズ、偏光子及び平行光学装置である。前項のブルースタープレート偏光子が使われている。このタイプの解決法は、より広いサイズの基材によく動作するかもしれない。しかしながら、大きな基材に適用するブルースタープレート偏光子の使用を限定するという、寸法的な実用上の制約がある。同様に、欧州特許第1,020,739A2号は、改変したブルースタープレート改変物について述べている。ブルースタープレート偏光子の改変型として、欧州特許第1,172,684号は、改変したV型ブルースター角改変物に関し述べている。しかしながら、同様な重量的かつ寸法的制約が、このタイプの解決法の実行可能性を制限している。
【００２３】
米国特許第6,292,296号は、ブルースター角に配した水晶セグメントを数個持つラージスケール偏光子に関し述べており、紫外線を使った照射システムへ使用する。しかしながら、このような改変物も、特に、大きな照射領域を伴う巻き取り曝露型システムに対する解決法としては、コストがかかり、大変かさばるものである。
【００２４】
上述した特許文献が示すように、広い曝露領域に対して設計された照射装置は、かなり広範囲の偏光部材であり、典型的には水晶やガラスプレートをブルースター角に配されている。これら偏光子の相対的な寸法や重さによる妨げもあり、このような照射装置は、必然的に、曝露表面に対する光エネルギーの到達が小さい。さらに、ブルースタープレートを使った常套的な偏光子や、ブルースター角に基づいた干渉偏光子もまた、高い頻度で角度的な依存性を示す。つまり、照射光は本質的に平行でなければならない。単一偏光された光出力を得るためである。
【００２５】
米国特許第5,934,780号、米国特許第6,061,138号、米国特許第6,307,609号に見られるようなブルースタープレート偏光子は、高度に平行化された光が使われていないならば、単一な偏光を提供するのに最適ではない。照射面からみれば、ブルースタープレート偏光子の偏光主軸は、ブルースタープレートが非常に限られた範囲の角度である場合のみ、単一である。そうでなければ、ブルースタープレート偏光子は、はっきりした、単一手技な偏光主軸を持たない。ブルースタープレート偏光子において、偏光方向は、入射光の角度に依存する。それぞれのビーム方向において、照射と出力ビームを含む子午平面に偏光された特定の限局的なコーディネートシステムは、図１６ａおよび図１６ｂに示したように、照射ポイントにおいて樹立される。このように、いくつかの入射ビームが異なる角度で入射すると、ブルースタープレート偏光子は、同様に、多重化偏光方向を、つまり、多重化偏光主軸を提供する。さらに、ブルースタープレート偏光子は、一方向にのみ制御する；巻き取り型基材上に配された多重化LPP配向層の直交的な偏光を得るためのブルースタープレート偏光子の使用は実用的でないだろう。変わって、重なり合うLPP層の直交的な偏光を提供するため、媒体の個々のカットシートを曝露し、直交的な曝露を得るために媒体を回転する必要があるだろう。ブルースタープレートによる解決法は、コンパクトでも長いアーク長を持つランプを使った実用的なものでもなく、特に、直交的な曝露方向は得られるべきである。
【００２６】
図１６ａ及び１６ｂを参照すると、そこには、ブルースタープレート偏光子132が、いかにして偏光主軸126を投射ビーム124とともに異なる角度に変化させるかが示されている。これら図を参照すると、子午平面130が、投射ビーム124、反射ビーム120、及び透過ビーム122により定義されている。本質的な偏光主軸126は、投射ビーム124の投射角に依存した参照方向128に対する相対的に可変的な角度Ψ1及びΨ2を持つ。幾何学的に見ると、子午平面130の傾きの結果、偏光主軸126が変化する。
【００２７】
一方、常套的なシート偏光子は、照射角の範囲内からくる光に関する単一な偏光主軸を供するという特性を持つ。シート偏光子は、また、ウェブをベースにした連続的な製造工程に必要な直交的な偏光曝露を可能にするように回転することができる。しかしながら、シート偏光子は、強い紫外光照射環境では、頑丈ではなく、急速にその性能が悪化する。このように、常套的な偏光部材や技術を使い、比較的広い照射角度に関し、比較的高い照射レベルにおけるUV-B（280ないし320 nm）の効果的な偏光を得ることは難しく、
常套的には、赤外線や長波長への応用として、ワイヤーグリッド偏光子が使われてきた。さらに最近では、米国特許第6,234,634号及び第6,243,199号に述べられているように、ワイヤーグリッド偏光子は改変され、可視光へも適用されている。紫外線への応用に向けたワイヤーグリッド偏光子に関する実験的な取り組みは1983年に行われている（Sonekら著を参照；Appl. Opt. 22, pp. 1270-71；そこでは、蒸留したアルミニウムが115 nm間隔で、水晶基材上に配され200ないし800 nmの範囲の波長をカバーしている）が、ごく最近、ワイヤーグリッド偏光装置が、紫外範囲の光に利用できるものとして市販されている。ワイヤーグリッド偏光子は、常套的なシート偏光子では適さなかったような高温、高照射応用に関して固有の利点がある。ワイヤーグリッド偏光子は、また、特有的に、特に、ブルースタープレートや干渉型偏光子などの他のタイプの偏光子よりも角度依存性が少ない。優位的に、ワイヤーグリッド偏光子は寸法が小さく、光軸に沿って配されているシート偏光子に置き換えて使用することができる。加えて、ワイヤーグリッド偏光子は、偏光主軸の面で、上述したシート偏光子と同様、好ましい反応性を示す。例えば、図１６ｃ及び１６ｄに示したように、ワイヤーグリッド偏光子134は、偏光主軸126を与える。この主軸は、投射ビーム124が照射角度の範囲であれば、参照方向128の面でまさに単一である。これが意味するのは、例えば、ワイヤーグリッド偏光子134は、偏光主軸126を変化させることなく、投射ビーム124を傾けることができるということである。このようにして、ワイヤーグリッド偏光子134の偏光主軸126は、広い角度で、投射ビーム124の照射角度に非依存的である。しかしながら、ワイヤーグリッド偏光装置は、広い曝露領域に対して偏光光を適用するのに必要な物に適用するため寸法的に拡張性がない。
【００２８】
代替的に、ビールビー層偏光子（Williamstown社製、NY、Sterling Opticsなる名にて市販）は、紫外光の偏光を効果的に行う望ましい特性を持つ。このタイプの偏光子は、アゾ色素が適用され、研磨された石英ガラス上に単一方向に固定された形で使用する。ビールビー層の許容角度は、市販されている干渉フィルター、ブルースタープレート、あるいは紫外用ワイヤーグリッド偏光子のそれを超え、高温、高放射照度に対する表面弾性は、樹脂をベースにしたシート偏光子よりも優れている。このビールビー層偏光子はまた、寸法が小さく、分極主軸の面で好ましい反応性を示す。
【００２９】
光偏光用の光源として様々なタイプについて述べられている。例えば：
国際公開第00/46634号は、基材の偏光方法として、偏光していない、あるいは円形に偏光したソースを使って、斜め方向に適用する方法を述べている；
米国特許第4,974,941号は、光ポリマー照射用の直状に偏光した紫外線の利用について述べている。同様に、米国特許第5,936,691号は、紫外線源を基材表面近くに配し、光ポリマー照射用の直状に偏光した紫外線の使用に関し述べている。
【００３０】
上述のように、平行なあるいは本質的に平行な光の使用は、大部分が、偏光器の特性により決定づけられる。関連した曝露工程に関する応用では、平行な光は、以下の例にて、有用であると考えられる：
米国特許第5,604,615号及び欧州特許第0,684,500A2号では、フォトマスクを持つスリットと通した平行紫外線の偏光による配向層の形成に関し述べている。
【００３１】
関連した硬化に関する応用例として、米国特許第6,210,644号は、硬化樹脂用のスラットのあるコリメーターを通した紫外線の偏光に関し述べている。
【００３２】
米国特許第6,061,138号及び第6,307,609号では、「部分的偏光」及び「部分的平行化」なる曝露放射を使った偏光に関する方法及び装置に関し述べている。「部分的偏光」によれば、広範囲のＳ：Ｐ値は、１：１００ないし１００：１であり、好ましくは、０．５：１ないし３０：１であると述べている。「部分的な平行化」によれば、広い範囲の解離性は、一方向に関し、５度よりも大きく、３０度よりも小さいということを述べている。このような広い範囲の使用は、いくらかのばらつき度合いは、偏光及び平行化の両者において許容できるということを単純に示すようである。事実、実際には、多くの偏光器は、広い範囲で動作することが、米国特許第6,061,138号にも述べられており、特に、かなりの曝露範囲をカバーしている。一般的に知られ、米国特許第6,061,138号にも述べられているとおり、平行化における数度は、単純に、一貫した偏光の調節に必要である。広い範囲を覆う米国特許第6,061,138号に述べられているところの部分的な平行化は、光が単純にアパチャーを通過し、障壁物がなく、焦点化され、投影され、拡散される際に生じる。散在する光を遮るバッフルやアパチャーは、米国特許第6,061,138号に与えられた範囲内での「平行化」に必要である。米国特許第5,934,780号に述べられているような早期の業績が同様に示しているのは、比較的あまり偏光されていない部分的な平行化した光の利用や、曝露エネルギーに関して比較的高い照射角度を持つものの利用であり、米国特許第6,061,138号に述べられた範囲をカバーするものである。その他の初期特許、欧州特許第0,684,500A2号は、照射偏光ビームの平行化が好ましいが、平行化は必要ではない旨述べている。
【００３３】
このように先行技術は、平行化自体、その他の曝露放射の特性よりは重要ではないことを示しているようである。実際、平行化の数度は、基材に対し効果的に集め光を照射するために、固有的に必要である。反射フードのような装置を使ってすべての方向に光を放射する利点を持つ。上述のように、平行化の数度は光の偏光には必要である。なぜなら、偏光装置は、照射光の拡散性における広いバリエーションを制御するために典型的に装備されていないからである。しかし、平行化は、曝露光の持つその他の特性に比べて、第二に重要であるかもしれない。
【００３４】
一方、一貫した偏光方向あるいは方位角度を維持することは、良好な結果を得るために大変重要な点である。偏光方向あるいは液晶偏光材料の選択は偏光方向に関し密接に関連している。事実、米国特許第6,061,138号により提唱されており、初期業績（”Surface-induced Parallel Alignment of Liquid Crystals byLinearly Polymerized Photopolymers”, Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 31, 1992, pp. 2155-2164）としてSchadtらが述べている部分偏光は、受容されてきているし、一貫した偏光方向の維持に供されている。米国特許第5,934,780号は、偏光方向の重要性を強調する。曝露領域に関し光学的な結果が得られるのは、曝露エネルギーがいくらか単一に分布しており、偏光方向が１度以内で密に制御されている時であることが示されている。
【００３５】
上述した解決法に関する先行技術が示すように、広い曝露領域に対する偏光を得ることは、偏光方向を密に制御することとともに、特に高い強度のUV-Bの照射では難しい。合理的なコストで偏光されたUV-B光を供するUV-B源を得ることは難しい。さらに、高温及び放射照度に対する要求性は、フィルター化や偏光部材についてのかなりの要求と認識する。常套的な樹脂をベースにしたシート偏光子は、上昇した放射照度および高温条件に抵抗できそうにない。ブルースタープレートや干渉フィルターは、これらの条件に抵抗できるが、許容される角度的な制限と同様、寸法や重量の面で不利である。
【００３６】
さらなる問題として、放射エネルギーを調節することは、放射されるウェブ材料として得、維持することが困難であることを証明してきている。直状の光源に由来する単一な曝露量の分布を得ることは、照射表面の端部における照射強度が、中央表面でのそれとかなり異なることから、適用されるエネルギーを再照射する何かしらの手段を要求する。これら許容範囲は決定的ではないかもしれないが、単一性に関する妥当な数度は許容される。
【００３７】
液晶材料の大容量でのコスト面での効果的な製造は、高出力を要求する。満足のいく強度レベルを使ったこの要求は、高速で曝露され硬化される材料に対して一貫して適用される。常套的な解決手段は、高容量の巻き取り式製造方法に対しいくつかの可能性を提供してきたが、先行技術の手法における工程スピード、コスト、及び質の面で改良する余地が明らかに残されている。
【００３８】
理解することができるのは、直交的に配された光学特性を持つコンペンセーションフィルムの製作に関する製造装置や方法について利点があるということである。このようなフィルムは、TN型（Twisted Nematic）、STN型（Super Twisted Nematic）、OCB型（Optically Compensated Bend）、IPS型（In Plane Switching）、及びVA型（Vertically Aligned）液晶ディスプレイを含む液晶技術用の液晶ディスプレイの視野角特性を向上させるだろう。これら様々な液晶ディスプレイ技術は米国特許第第5,619,352号、第5,410,422号、及び第4,701,028号に述べられている。常套的な手段は、このようなコンペンセーションフィルムの大規模での製作に関する適当な解決法を提供していない。
【００３９】
したがって、巻き取り型基材として供される液晶ディスプレイ用のコンペンセーションフィルム製作装置及び方法を改良させる必要性があると考えられ、このフィルムは、直交的に適用した配向層を二つ持つものである。
【００４０】
【特許文献１】
米国特許第5,583,679号明細書
【特許文献２】
米国特許第5,853,801号明細書
【特許文献３】
米国特許第5,619,352号明細書
【特許文献４】
米国特許第5,978,055号明細書
【特許文献５】
米国特許第6,160,597号明細書
【特許文献６】
米国特許第4,974,941号明細書
【特許文献７】
米国特許第5,602,661号明細書
【特許文献８】
米国特許第5,889,571号明細書
【特許文献９】
米国特許第6,295,110号明細書
【特許文献１０】
米国特許第6,190,016号明細書
【特許文献１１】
米国特許第5,934,780号明細書
【特許文献１２】
欧州特許第1,020,739A2号明細書
【特許文献１３】
欧州特許第1,172,684号明細書
【特許文献１４】
米国特許第6,292,296号明細書
【特許文献１５】
米国特許第6,061,138号明細書
【特許文献１６】
米国特許第6,307,609号明細書
【特許文献１７】
米国特許第6,234,634号明細書
【特許文献１８】
米国特許第6,243,199号明細書
【特許文献１９】
国際公開第00/46634号パンフレット
【特許文献２０】
米国特許第5,936,691号明細書
【特許文献２１】
米国特許第5,604,615号明細書
【特許文献２２】
欧州特許第0,684,500A2号明細書
【特許文献２３】
米国特許第6,210,644号明細書
【特許文献２４】
米国特許第5,410,422号明細書
【特許文献２５】
米国特許第4,701,028号明細書
【非特許文献１】
Satohら著
“Comparison of Nematic Hybrid and Discotic Hybrid Films as Viewing Angle Compensator for NW-TN-LCDs”, SID 2000 Digest, pp. 347-349, (2000)
【非特許文献２】
Chenら著
“Wide Viewing Angle Photoaligned Plastic Films”, SID 99 Digest, pp. 99-101 (1999)
【非特許文献３】
Sonekら著
Appl. Opt. 22, pp. 1270-71（1983）
【非特許文献４】
Schadtら著
”Surface-induced Parallel Alignment of Liquid Crystals by Linearly Polymerized Photopolymers”, Japanese Journal of Applied Physics, Vol. 31, 1992, pp. 2155-2164）
【発明が解決しようとする課題】
常套的な解決手段は、高容量の巻き取り式製造方法に対しいくつかの可能性を提供してきたが、先行技術の手法における工程スピード、コスト、及び質の面で改良する余地が明らかに残されている。
【００４１】
【課題を解決するための手段】
本発明の主題は、本質的に単一な曝露及び高度に単一化された偏光方向を持つ偏光された放射を使った、液晶基材に対する照射装置及び方法を提供することである。この目的を念頭において、本発明は、巻き取り型基材上に配向層を形成する、光学的な曝露装置を供する。この装置は：
（ａ）前記基材に向かって、該基材の全幅を覆う曝露領域に対し、所定の投射平均角度を以て投射紫外光を指向する照射装置であって：
（ａ１）前記投射紫外光を供する光源；及び
（ａ２）前記基材の表面に相対し前記所定の平均角度で前記投射紫外光を照射する光照射手段；並びに
（ｂ）前記光照射手段と前記基材との間に配し、ウェブの動作方向に対する所定の指向性を有する偏光主軸を保つべく回転可能に指向され、前記偏光主軸が前記平均角度に非依存的であることを特徴とする偏光子；
で構成されている。
【００４２】
本発明のその他の面は、第一光軸に沿って配向された第一液晶フィルム層、及び、前記第一光軸に対し直交する第二光軸に沿って配向された第二液晶フィルムを持つ多重層を持つ巻き取り式基材の製作方法を提供し、該方法は：
（ａ）多重化層フィルムを形成する前記基材への第一配向層の適用；
（ｂ）第一方向に配向を供すため、前記多重化層フィルムの表面に相対的な第一角度により、第一偏光主軸を持つ第一偏光子を通じ投射紫外光を用いた前記第一配向層への放射；
（ｃ）前記多重化層フィルムに対する第二配向層の適用；及び
（ｄ）第二方向に配向を供すため、前記多重化層フィルムの表面に相対的な第二角度であって、かつ、該第二角度が前記第一角度と直交的であることを特徴とする該第二角度により、第二偏光主軸を持つ第二偏光子を通じ投射紫外光を用いた前記第二配向層への放射；
で構成される。
【００４３】
本発明の特徴は、直接的で、大きな放射領域に対し、高度に単一な偏光方向を持つ偏光された光を与えることである。本発明は、直状の偏光された光を照射することが可能であり、偏光方向の面で単一でかつ１度以内であり、１メートル以上の幅を持つ曝露領域に対して行うことができる。
【００４４】
本発明の利点は、数々の偏光方向の一つに曝露できるよう適用することができる放射装置を提供することである。この特徴を使って、基材に対し、第一偏光方向を持つ偏光された光を使って照射する第一放射装置が放射し、並びに、第一放射装置と比較して同様の構造及び構成を持つが異なる角度に調節されプリズムやルーバーを支持する特徴を持つ第二放射装置が基材に対し、前記第一方向に直行した特徴を持つ第二偏光方向により偏光された光を使って放射する。
【００４５】
本発明のさらなる利点は、広い曝露領域に対し比較的単一な放射を維持しながら、高度に一貫した偏光方向を持つ紫外光を提供することである。この曝露領域に対する一貫した単一の偏光方向は平行化光が必要なく提供される。
【００４６】
本発明のさらなる利点は、連続的に、その他の基材に対し直交的に配された数個の配向層を持つ巻き取り式基材のライン工程を可能にするシステムを提供することである。
【００４７】
本発明のさらなる利点は、基材表面近傍に配された照射源により、先行技術における光配向システムによる向上されたエネルギー効率を提供することである。
【００４８】
本発明の更なる利点は、大きな曝露領域に対し放射する比較的コンパクトな装置を提供することである。
【００４９】
本発明のさらなる利点は、工程スピードを高めるため、いくつかの放射装置を連続的に結合することができる。
【００５０】
本発明のさらなる特徴は、液晶基材中における配向層を形成するための改良されたコンタクトフリーでかつダストフリーな方法を提供することである。
【００５１】
本発明に関するこれら並びにその他の目的、特徴及び利点は、続く詳細な記載を読むことにより、かつこれら図を組み合わせ、そこに図示され述べられている本発明に関する図示的な具体例に関する記述を読むことにより、当業者に明らかになるだろう。
【００５２】
【発明の実施の形態】
請求項に係る特定の結論を特に指摘し、本発明に関する主題を明確に主張する一方、本発明は、添付した図面を組み合わせることにより、以下の詳細な記述により、より良く理解されると信じる：
図１は、本発明における液晶コンペンセーションフィルムに関する多重化層ウェブの加工用のシステムを示した図示的な構成図である；
図２は、本発明の装置を使って加工されたコンペンセーションフィルムの媒体層を示した断面図である；
図３は、コンペンセーションフィルム層中のキーとなる幾何学的な構造関係を示した透視図である；
図４は、本発明に関する放射装置の斜視図である；
図５は、部材の一つの特徴を示した放射装置の分解した正面図である；
図６ａは、０度特性における放射装置の正面図である；
図６ｂは、０度特性における放射装置の側方断面図である；
図７ａは、９０度特性における放射装置の正面図である；
図７ｂは、９０度特性における放射装置の側方断面図である；
図８ａは、９０度特性におけるルーバーアレイを示した正面図である；
図８ｂは、９０度特性における放射装置の側方断面図であり、ウェブ動作方向から見た角度的解離性障害物を示している；
図９は、９０度特性におけるダイバーティブプリズムアレイを示した正面図である；
図１０は、ルーバーアレイによる光方向制御を示した描写的な正面図である；図１１は、ダイバーティブプリズムアレイによる光方向制御を示した描写的な正面図である；
図１２ａは、プリズムアレイの上方からみた透視図である；
図１２ｂは、角度的解離性を軽減したプリズムアレイによる制御を示した描写的な正面図である；
図１３は、ダイバーティブプリズムアレイ及びプリズムアレイによる組み合わされた制御を示した描写的な正面図である；
図１４ａは、ワイヤーグリッド偏光子アレイを示した平面図である；
図１４ｂは、参照具体例において、ワイヤーグリッド偏光子アレイがどのように組み立てられているかを示した透視図である；
図１５は、光源としてのランプアレイを用い重複パターンを示した代替的な光源に関する上方図である；
図１６ａ及び１６ｂは、異なる投射角度を持つ光に対するブルースタープレート偏光子による角度反応をグラフィック的に示した図である；
図１６ｃ及び１６ｄは、図１６ａ及び１６ｂと比較するために示した、ワイヤーグリッド偏光子及びビールビー層偏光子による角度反応をグラフィック的に示した図である。
【００５３】
【実施例】
この記述は、本発明に関する装置の部分を形成し、あるいは、より直接的に組み入れられている要素を特に示している。理解されるのは、限定的に示され、又は記述されていないこれら要素は、当業者既知の様々な形を取り得るかもしれない。
（加工システム）
図１を参照すると、本発明の参照された具体例に関する加工装置10を示しており、透明基材のソースロール12が加工され、図１の左から右へと動きながらウェブ16として搬送され、最終型グッズロール14を供する。参照された具体例の中で、最終型グッズロール14は、ウェブ16が多重化層に組み上げられ、図２に示す部材であるところの、液晶ディスプレイ用コンペンセーションフィルムである。これら材料は、直状光重合媒体（linear photo-polymerization media; LPP）及び液層ポリマー媒体（liquid crystal polymer media; LCP）である。
【００５４】
図１及び図２を参照すると、透明基材層18は、ソースロール12上に供される。参照具体例の中で、透明基材層18はトリアセチルセルロースでできている。LPP1層22は、LPP1層アプリケーションステーション30において付加される。第一放射ステーション20aは、LPP1層22を処理し、好ましい角度を持つ光学的配向を得るため、ポリマーをクロスリンクすることにより所望の分子改変を供する。その後、LCP1層24は、LCP1層アプリケーションステーション32において、処理されたLPP1層22に貼り付けられる。第一硬化ステーション40aは、LPP1層22上面にあるLCP1層24を硬化する。次に、LPP2層26は、LPP2層アプリケーションステーション34において適用される。同様に、LPP2層26は、第二放射ステーション20bにおいて処理され、ウェブ16平面上において、分子改変を供されたLPP1層22に対し直交的に配向され、供される。最後にLCP2層28は、LCP2層アプリケーションステーション36において適用され、第二硬化ステーション40bにおいて硬化される。製造されたコンペンセーションフィルムは、最終型グッズロール14に巻き取られる。
【００５５】
加工装置10で示した工程を使って、連続ロールから個別のシートに切ることなく、連続的にウェブをベースにした液晶ディスプレイ媒体及び他の材料の製造が行うことが出来る。工程の記述の中で、LPP層は非常に薄く、およそ50 nm程度のオーダーである。
【００５６】
参照具体例において、ウェブ16は比較的広く、１ｍを超える幅を持つ。LPP1層22及びLPP2層26の処理のために、放射ステーション20a及び20bは、直状の偏光UV-B放射（280ないし320 nm）を供する。曝露量は、およそ10ないし15 mJ/cm2である。ウェブ16の幅の中央部における「ホットスポット」を避けるだめ、及びウェブ16の側方にも十分な曝露エネルギーを供するため、±30％以内の単一な曝露が必要とされる。LPP1層22及びLPP2層26に適当な処理を行うために最も重要なことは、ウェブ16上のいかなるポイントでも１度以内である高度に一貫した偏光方向を持つ偏光された光を供することである。
【００５７】
硬化ステーション40a及び40bは、LCP1層24及びLCP2層28を硬化するのに適した放射エネルギーを適用する。好ましくは、UV-B波長は、LPP1層22及びLPP2層26における硬化制御の衝撃を最小限にするために避けられる。参照具体例において、UV-A波長が硬化に使用される。第一及び第二放射ステーション20a及び20b並びに第一及び第二硬化ステーション40a及び40bの両者において、赤外線や可視光のような望ましくない波長をフィルターすることが好ましい。
【００５８】
図３を参照すると、LCD層配向の三次元幾何学表現を図示している。図３の上部セクションでは、LCP2層28における円形液晶構造の配向性を図示している。図３の下部セクションでは、LCP1層24における配向性を示している。光軸100及び102は、それぞれLCP1層24及びLCP2層28に関して示している。LCP1層24及びLCP2層28のそれぞれにおいて、光軸100及び102のそれぞれに適当な傾斜角θ及び、及び／又は方位角φを持たせるため、配向工程は、円形構造190を配列する。方位角φは、基材192のXY平面上に存在し、図１の放射ステーション20a又は20bの曝露領域内部にあるウェブ16と平行にX軸に対する角度を持つ。傾斜角θは、原点からZ軸方向に伸びる角度である。光軸100及び10は、互いに直交関係でなければならず、数度の誤差は許容される。
【００５９】
光軸100及び102の方位角φは、部分的に、LCP材料の異方性に関するドーパント因子である。傾斜角θは、多くの部分において、投射光角度、曝露量、及び偏光の因子であり、θ1及びθ2の範囲で若干変動する。質の高いコンペンセーションフィルムを得ることは、適当な投射角、適当な曝露量、及び単一な偏光特性を維持することに依存する。
【００６０】
参照具体例では、傾斜角度の直交方向に関する配向性は、次の通りである：０度配向は、本質的にウェブ動作方向に平行に供される；９０度配向は、０度配向に直角に供され、本質的に、ウェブ方向を横切る形である。この区別を認識しながら、続く記述は０度及び９０度特性を参照する。しかしながら、認識しなければならないのは、本発明における装置及び方法は、即座に他の直交的配向性改変物に適用することができるということである。例えば、本発明における装置及び方法を使って、多重化層に対する直交的な配向を供しながら、４５度配向改変物は組み立てることが出来る。
（放射装置）
図４を参照すると、改変物を含み、紫外光をウェブ16上の放射領域に供するため内部に放射ステーション20a及び20bを含んだ放射装置60を示している。放射装置60は、ウェブ16全幅にわたって放射源を生成し照射するフード組立部70、及び、光解離性を調節し、所望の投射角に光を照射し、かつ放射源を偏光する光調節組立部74から構成される。フード組立部70の内部では、光源64が放射源を、望ましい波長および出力レベルにて、提供する。冷却チューブ66あるいはその他の装置のような冷却部も供される。例えば、冷却チューブ66は、空冷でも水冷でもよい。空気チューブ62もまた冷却目的で供されるかもしれない。冷却チューブ66は、また、いくらかのUV-Cや赤外線のフィルター効果を供する。
【００６１】
光調節組立部74では、プリズムアレイ72が放射通路に配される。プリズムアレイ72は、放射装置60に沿った光角度の解離性を減ずる手助けをする。付加コーティング71は、例えば、UV-B反射を阻止するために供されるかもしれない。ルーバーアレイ80は、プリズムアレイ72の下部に配される。上述したように、ルーバーアレイ80は、角度の解離性を減ずる手助けをし、ウェブ16表面に向かって投射方向を持つ光を照射する手助けもする。最後に、偏光子90は、続いて述べられるように、曝露放射における偏光に必要な量を提供する。
【００６２】
光源64は、例えば、Nordson Corporation社製（Amherst, OH）のような中圧水銀長アークランプが可能である。
【００６３】
図４は、放射装置60の特性の一つを示す。続いて述べられるように、プリズムアレイ72やルーバーアレイ80のような支持部材の異なる改変物は、０度及び９０度配置用に供される。
【００６４】
図５を参照すると、放射装置の分解した正面図を示している。この図から見ることができる付加的な部材としてフィルター82が含まれる。参照例において、フィルター82は、可視光及びUV-A光に高い反射効率を持ついくつかの石英ガラスプレートで構成される。
【００６５】
放射ステーション20aあるいは20bは、一つ以上の放射装置60を含むかもしれない。シリーズでいくつかの放射装置60を使うことにより、付加的な曝露量容量を供することができ、効果的により広い範囲の曝露領域に供することにより、加工装置10による工程の加速が可能となる。
（放射装置60における０度及び９０度特性）
上述したように、第一放射ステーション20aは、一方向に配向を供するため、一つ以上の放射装置60を持つかもしれない。同様に、第二放射ステーション20bもまた、第二の直交した方向に配向を供するため、一つ以上の放射装置60を持つかもしれない。多重化放射装置60の配置ユニットは、LPP媒体の処理における利用可能な曝露量を増大させる。放射装置60の持つ若干異なる特性は、第一及び第二放射ステーション20a及び20b内部でそれぞれ使用される０度及び９０度特性に適用される。しかしながら、０度及び９０度特性のための放射装置60を適用するため、若干のマイナーな改変が必要である。
【００６６】
図６ａの正面図、及び、それに対応する図６ｂにある側方図を参照されたい。そこには、第一放射ステーション20a内部に使用される０度特性のための放射装置60の特性が図示されている。図６ａを見ると、ウェブ16動作方向は、このページの外に出ている。図６ｂにある対応する側方図を見ると、放射装置60は、ウェブ16の表面に対し角度Hにて傾いている。この傾きは、放射装置60を傾斜することにより、又は、放射装置60に対して、ウェブ16を一定の傾斜角を持って通過させることにより得られる。この改変は、０度配向を得るための最適な投射角により曝露光を供する。反射体68は、光源64の長軸方向に沿って配され、光源64に由来する放射された光を集め再照射している。
【００６７】
図７ａの正面図、及びこれに対応する図７ｂの側方図を参照されたい。そこには、第二放射ステーション20a内部に使用される９０度特性のための放射装置60の特性が図示されている。図７ａを見ると、ウェブ16の動作方向はこのページの外に出ている。図７ｂにある対応する側方図を見ると、放射装置は、ウェブ16に対して傾いていない。しかしながら、投射光の角度は、続いて述べられるように、ウェブを横切る方向に傾斜的に分割されていなければならない。この傾きは、図７ｂ及び図９に図示されている分割プリズムアレイ104を使うか、若しくは、図８ａに図示されているようにルーバーアレイ80の角度的な配向性を偏光することにより与えられる。
（角度的解離性の減弱）
フード組立部70の一つの機能は、偏光子90における光投射の角度的な解離性を最小限にすることである。図８ｂを参照すると、９０度特性における放射装置60の側方図を示している。フード組立部70における光源64及び反射体68の改変は、角度Fで示させるように、ウェブの動作方向における曝露光の角度的な解離性を効果的に制限している。参照例では、角度Fは、約４５度で制限されている。ウェブの動作方向におけるこの角度的な制限は、０度及び９０度特性両者に適用する。
【００６８】
ウェブを横切る直行方向における角度的解離性の調節は、使用される０度及び９０度特性に依存して、一つ若しくは組み合わせの異なる構造物により実行することができる。角度的解離性の調節を行う最も簡単な手段は、図５に図示した、直交的に配した不透明なルーバーアレイ80であり、角度的解離性は、ルーバーの空間的な因子により制限される。
【００６９】
ウェブ16を横切る角度的解離性の調節用の代替的なスキームは、図１２ａ及び図１２ｂに示したプリズムアレイ72を使う。プリズムアレイ72は、対照的なプリズム73の並びで構成されている。それぞれのプリズム73は、同じ寸法を持ち、ウェブ16の動作方向の長軸方向に伸びている。参照例では、高さはおよそ0.5インチ、ベースBはおよそ1インチ、角度α１は90度、角度α２およびα３は45度である。その他の寸法的な特性は適用可能である；プリズム73は、プリズムアレイ72に沿って寸法を代替的に変更できる。プリズムは、図１２ａのように直状に配することもできるし、配置効果を最小限にするため、ここのプリズム73を交互に配するように改変することもできる。プリズムアレイ72は、図８ａに示したような９０度特性において、その光効率を高めるために、最も効果的である。
【００７０】
図１２ｂは、光源64及び反射体68と共同したプリズムアレイ72による調節を示している。光源64のあらゆる点から来る光線Rは、広い角度に放射される。プリズムアレイ72を通過する際、光線Rは、狭い角度に屈折される。図１２ｂで見て取れるように、反射体68と組み合わされて、角度範囲内における光投射のいくつかを再照射、及び、再利用するために、プリズム73の屈折特性が適用される。
【００７１】
ウェブ16の動作方向において、かつ、ウェブ16を横切る角度的解離性の制御に関する組み合わされた効果は、光源64上のあらゆる点から来て偏光子90にいたる光円錐の角度的な広がりを制限する。より狭い範囲での投射光角度において、偏光子90の改変された動作が得られた。しかしながら、有意に記すべきのは、参照例における偏光子90の動作特性により、光源64に由来する光は平行化される必要性が無くなったということである。
【００７２】
図５に示す、ルーバーアレイ80に関する数々の適用があることを記すべきである。例えば、放射ステーション20a及び20bは、シリーズで多重化された放射装置60で構成されるが、ウェブ16の動作方向の面で、一つの放射装置60におけるルーバーは、対となる放射装置60におけるルーバーからオフセットされる。同等でないルーバー配置も適用される。
（所望の投射角度光による照射）
第一放射ステーション20aにおける０度配向には、傾いたフード組立部70は、図６ｂにある側方図で示すようなウェブ16に投射する、所望の曝露放射角度が供される。しかしながら、第二放射ステーション20bにおける９０度配向では、所望の投射角度は、ウェブ16を横切る形で本質的に直行方向である。この方向において、フード組立部70に由来する曝露放射を分離するために、多くの代替物がある。参照例では、ルーバーアレイ80は図１０にあるように配される。ここで、個々のルーバー81は、ウェブ16に向かってソース点Pから来る光線Rに向く最適角度である。この特性において、それぞれのルーバー81は、反射側83及び非反射側84を持つ。最適角を持つ光線Rは、ルーバーアレイ80を簡単に通過する。反射側83における光線R投射は、可能ならばより最適な投射角度に分割される。即座に分割できないその他の光線Rは、非反射側84で吸収される。結果として、得られる投射角度の範囲は、９０度配向における配向に許容できる。ルーバー81は、光源64から供給される投射光の解離的角度を制限するべく配される。
【００７３】
フード組立部70からくる曝露放射を分割する代替的な改変は、図９の正面図にあるような分割プリズムアレイ104を使用する。図１１を参照すると、分割プリズムアレイ104の制御方法が示されている。ここで、ここのプリズム105は、屈折による光線Rの投射光を分割し、最適な投射角度で光を再照射する。それぞれのプリズム105は、満足のいく再照射を行えないような光線Rを吸収するための不透明表面106で構成される。不透明表面106は典型的には吸収コーティングが施されている。寸法的には、プリズム105は、分割プリズムアレイ104を横切るのと同じサイズ、若しくは、異なるサイズであるかもしれない。
【００７４】
図１３を参照すると、代替例において、正面から、分割プリズムアレイ104がプリズムアレイ72とどのように協調するかを示している。ここで、プリズムアレイ72は、図１２ｂで述べたように、ソース点Pからくる光線Rの角度的解離性を制限している。光線Rは、好ましい配向において、最適な投射角度にて再照射されている。
（偏光子90の特性）
図１６ａないし図１６ｄに戻って参照されたい。偏光子90における偏光主軸126の単一性を保持する優位性が理解できる。偏光子90がこのような特性を持つと、投射光は、供された偏光軸を影響されることなく、様々な角度範囲を持つことができる。
【００７５】
一般側において、偏光子90は、減弱された解離性角度をもつ光を使い、かつ、ウェブ16近傍に配する時、最も良好に機能する。図１４ａ及び１４ｂを参照すると、それぞれ、参照例における偏光子90に関する平面図及び分解図が示されている。偏光子セグメント91は、典型的に、参照例において、3平方インチであり、図示されるように一緒に傾けられたワイヤーグリッド偏光子である。偏光子90は、いくつかの偏光子セグメントを用い、ウェブ16の動作方向に対する特定の角度で好ましく配されている。この角度的オフセットは、個々の偏光子セグメント91間にある境界線による起こりうる縞効果を代償している。グリッドフレーム96及びカバーフレーム94は、偏光子セグメント91を固定するため用いられ、マスク92の間に挟まれている。
【００７６】
図１４ａ及び１４ｂの改変として、偏光子90は回転可能である。つまり、完全な偏光子90組立部は、ウェブ16の曝露領域の面で、偏光主軸を効果的に変えるべく、回転することができる。代替的に、個々の偏光子セグメント91は、偏光子90が角度範囲を供するよう適用できるために回転することができる。
【００７７】
ワイヤーグリッド偏光子は、参照例において、高熱及び最適な偏光特性に耐え得る能力のため、偏光子セグメントとして使用される。一般的に、3：1の偏光あるいは5：1が好ましい配向比率である。ワイヤーグリッド偏光子は、固有にもつ熱弾性および厚みの軽減による利点を提供する。これら装置は、一般的にブルースタープレート偏光子やその他の偏光子装置に比較して角度的な改変に感受性があるので、ワイヤーグリッド偏光子は、平行化された光を必要としない。加えて、これら装置は屈折的であるので、使用しない光のいくらかの量が再度反射され、潜在的に再利用される。ワイヤーグリッド偏光子は、容易に配向され、偏光子平面上での偏光子セグメント91のワイヤー方向に回転することにより０度及び９０度配向を簡単に提供する。
【００７８】
偏光子90のその他のタイプは使用でき、比較的高温条件下においても、制御を可能とする。石英ガラスあるいは水晶でできたブルースタープレートは、ウェブ16の動作方向における配向として利用することはできる。しかしながら、寸法及び重量的な制約で、大容量の放射に対する解決方法の実行可能性を制限している。ブルースタープレート装置を使うと、偏光主軸の単一性を維持することが難しくなるだろう。さらに、この応用例の適用に関し前述したように、ブルースタープレート偏光子は、特に、光源64として長アークランプを用いた場合、ウェブを横切る放射によく適合させることができない。ブルースタープレートの原理を供する干渉型の偏光子は代替的に使用できるが、これら偏光子は、寸法的に利点がなく、ウェブを横切る放射に適していない。
【００７９】
偏光子セグメント91の代替型は、Stering Optics社製のビールビー層偏光子が供する。ビールビー層装置を使用すると、図１４ａ及び１４ｂに示したと同様なマトリックス改変物は実用的である。対応する偏光子セグメント91は、ワイヤーグリッド偏光子に比べ、より大きくなってしまう。
【００８０】
図７ａ及び７ｂに示した９０度配向では、偏光子90は、最適に、曝露領域におけるウェブ16表面に平行に配置される。図６ａ及び６ｂに示した０度配向では、偏光子90は、フード組立部70のベースに対し、ウェブ16に対し、あるいは、中間的な角度に対し、平行かもしれない。特に、０度配向において、放射レベルを最大限にし、高度に単一化された偏光を供するための角度を使うという利点があるかもしれない。図１６ｃ及び１６ｄで述べたように、ワイヤーグリッド及びビールビー層偏光子は、投射角の範囲における光の偏光主軸を単一に保つ。これにより、これら装置を使って組み立てられる時、偏光子90は、偏光方向に対し非単一的な効果を気にすることなく、光源64の長軸に平行な軸に傾けられることができる。ウェブ16の表面に対し約30度以上傾ける傾斜角度は、偏光子90のパフォーマンスに影響することなく用いることができる。
（光源64に関する代替例）
参照例において、光源64は、中圧水銀アークランプである。この装置は、電源入力を持ち、400ワット/インチを超えるランプ長と好ましい長寿命を持っている。この手法は、比較的長い有用な寿命（1000時間）を持つ単一の電球を用いる利点を供するし、装置の故障を最小限にとどめることができる。
【００８１】
光源64の代替的なものとして、典型的に10ないし15kWの入力を持つ水銀短アークランプを含む。しかしながら、水銀短アークランプは、中圧アークランプに比べ、より高価であり、典型的に有用な寿命が短い。図１５を参照すると、多重化された光源、164a、164b、164c、164d、164e、及び164fなる改変物が示されている。ウェブ16の幅を覆うために、これら光源164a、164b、164c、164d、164e、及び164fは、グループ化され、認知できるだけのギャップや境界を除くよう交互に配置されている。
（フィルター92の具体例）
紫外光をフィルターすることは、有害な波長を減弱し、望ましくない光やシステムからくる熱を取り除く手助けになる。例えば、UV-C光（200ないし270 nm）は、配向に必要なLPPのクロスリンクに有害となってくる。UV-C波長の除去方法の一つは、例えば、WG280なる吸収プレートに適用することである。しかしながら、UV-A、可視光、及び赤外光は、熱やその他の望ましくない副作用を軽減するのに余分であると考えられており、参照例は、これら望ましくない光をシステムから取り除くために、付属的にフィルター82を使っている。付加的なフィルター化は、光源64のそばの、上述したように特に水が使われる冷却チューブ辺りに供されている。
【００８２】
参照例では、光路において、フィルター82は、ルーバーアレイ80やプリズムアレイ72に続いている。この配置において、フィルター82は、制御された解離性角度の全域における投射光を受け入れる。しかしながら、フィルター82は、光路における代替的なポイントに配することもできる。
（加工装置10に関する代替例）
本発明は、特定の参照例に関し詳細に述べられてきた。しかし、これらの変形物や改変物は、付加した請求項にもあるように、当業者によって、本発明の趣旨から解離することなく、前述のように本発明の焦点の中において効果的である。例えば、フード組立部70は、参照例において、ウェブ16の動作方向の右角度であるが、その他のアレンジも可能である。例えば、フード組立部70は、ウェブ16に対して直交的に配することもできる。その他のタイプの光源も、一般的に単一な放射が得られるものであれば、適用可能である。
【００８３】
放射装置60は、また、所望の偏光方向やプレティルトを得るための必要物を適するように適用可能である。参照例では、放射装置60は、９０度特性において、プリズムアレイ72及びルーバーアレイ80を使っている。放射装置60は、ルーバーアレイ80とプリズムアレイ72のいずれか一方若しくはその両方を備えることが可能であるので、その他のアレンジも可能であることが分かる。９０度特性において、ルーバーアレイ80は、図１０で参照し、述べたように、傾けられ構成されているかもしれない。代替的に、プリズムアレイ72と分割プリズムアレイ104の組み合わせも使用することができる。
【００８４】
参照例において、LPP層は、ウェブ16の動作方向に対し横切る方向で、直交的に配されている。代替的に、異なる直交角度のセットを使用することも可能である。例えば、配向角度は、ウェブ16に対し４５度であってもよい。
【００８５】
加工装置10の代替システム改変物は、一つの配向層を持ち４５度配向されているロール型の媒体の加工するため、一つの照射装置60を適用できる。１３５度の配向を持つ第二の配向層も、放射装置60から分離した形で、製作可能である。両者の直交層は、直交的な配向において、一緒にラミネート加工することができる。
【００８６】
追加的な光調節部材は、例えば、追加的なフィルター装置のように、光路において使用可能である。放射の単一性を向上させるため、付加的に、ホログラフィックディフューザーのようなディフューザーも適用可能である。
【００８７】
本発明における放射装置60は、コンパクトで、広範囲の基材に、単一偏光方向を持つ光照射を曝露するためにエネルギーの面で効率的な装置を供することが分かる。直行方向に投射光を供するのに適した放射装置60は、直交的に指向された配向層を持つ液晶媒体が多重化的に層状化した巻き取り型式媒体の製作のための、ロールツーロール方式の製造環境において、有利に配置される。
【００８８】
このように、提供される物、並びに、液晶ディスプレイ用コンペンセーションフィルムの加工装置及び方法が提供するものは、巻き取り式基材である。
【図面の簡単な説明】
【図１】液晶コンペンセーションフィルムに関する多重化層ウェブの加工用のシステムを示した図示的な構成図である。
【図２】本発明の装置を使って加工されたコンペンセーションフィルムの媒体層を示した断面図である。
【図３】コンペンセーションフィルム層中のキーとなる幾何学的な構造関係を示した透視図である。
【図４】本発明に関する放射装置の斜視図である。
【図５】部材の一つの特徴を示した放射装置の分解した正面図である。
【図６ａ】０度特性における放射装置の正面図である。
【図６ｂ】０度特性における放射装置の側方断面図である。
【図７ａ】９０度特性における放射装置の正面図である。
【図7ｂ】９０度特性における放射装置の側方断面図である。
【図８ａ】９０度特性におけるルーバーアレイを示した正面図である。
【図８ｂ】９０度特定における放射装置の側方断面図であり、ウェブ動作方向から見た角度的解離性障害物を示している。
【図９】９０度特性におけるダイバーティブプリズムアレイを示した正面図である。
【図１０】ルーバーアレイによる光方向制御を示した描写的な正面図である。
【図１１】ダイバーティブプリズムアレイによる光方向制御を示した描写的な正面図である。
【図１２ａ】プリズムアレイの上方からみた透視図である。
【図１２ｂ】角度的解離性を軽減したプリズムアレイによる制御を示した描写的な正面図である。
【図１３】ダイバーティブプリズムアレイ及びプリズムアレイによる組み合わされた制御を示した描写的な正面図である。
【図１４ａ】ワイヤーグリッド偏光子アレイを示した平面図である。
【図１４ｂ】参照具体例において、ワイヤーグリッド偏光子アレイがどのように組み立てられているかを示した透視図である。
【図１５】光源としてのランプアレイを用い重複パターンを示した代替的な光源に関する上方図である。
【図１６ａ】異なる投射角度を持つ光に対するブルースタープレート偏光子による角度反応をグラフィック的に示した図である。
【図１６ｂ】異なる投射角度を持つ光に対するブルースタープレート偏光子による角度反応をグラフィック的に示した図である。
【図１６ｃ】図１６ａ及び１６ｂと比較するために示した、ワイヤーグリッド偏光子及びビールビー層偏光子による角度反応をグラフィック的に示した図である。
【図１６ｄ】図１６ａ及び１６ｂと比較するために示した、ワイヤーグリッド偏光子及びビールビー層偏光子による角度反応をグラフィック的に示した図である。
【符号の説明】
10  加工装置
12  ソースロール
14  最終型グッズロール
16  ウェブ
18  透明基材層
22  LPP1層
24  LCP1層
26  LPP2層
28  LCP2層
30  LPP1層アプリケーションステーション
32  LCP1層アプリケーションステーション
34  LPP2層アプリケーションステーション
36  LCP2層アプリケーションステーション
60  放射装置
62  空気チューブ
64  光源
66  冷却チューブ
68  反射体
70  フード組立部
71  付加コーティング
72  プリズムアレイ
73  プリズム
74  光調節組立部
80  ルーバーアレイ
81  ルーバー
82  フィルター
83  反射側
84  非反射側
90  偏光子
91  偏光子セグメント
92  マスク
96  グリッドフレーム
100  光軸
102  光軸
104  分割プリズムアレイ
105  プリズム
106  不透明表面
120  反射ビーム
122  透過ビーム
124  投射ビーム
126  偏光主軸
128  参照方向
130  子午平面
132  ブルースター偏光子
134  ワイヤーグリッド偏光子
190  円形液晶構造
192  基材
164a  光源
164b  光源
164c  光源
164d  光源
164e  光源
164f  光源
20a  第一放射ステーション
20b  第二放射ステーション
40a  第一硬化ステーション
40b  第二硬化ステーション
F  角度
H  角度
P  ソース点
R  光線
θ  傾斜角
φ  方位角
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７ａ】
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【図７ｂ】
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【図８ａ】
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【図８ｂ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２ａ】
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【図１２ｂ】
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【図１３】
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【図１４ａ】
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【図１４ｂ】
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【図１５】
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【図１６ａ】
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【図１６ｂ】
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【図１６ｃ】
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【図１６ｄ】
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