專利名稱：相位差元件以及顯示裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及具有光學各向異性的相位差元件以及具有該相位差元件的顯示裝置，
特別是涉及在使用偏振眼鏡觀察立體影像時適合使用的相位差元件以及具有該相位差元 件的顯示裝置。
背景技術：
以前，作為使用偏振眼鏡的類型的立體影像顯示裝置，存在左眼用像素和右眼用 像素射出不同偏振狀態的光的裝置。在這樣的顯示裝置中，視聽者戴上偏振眼鏡后，使來自 左眼用像素的射出光僅入射到左眼，并且使來自右眼用像素的射出光僅入射到右眼，從而 可以進行立體影像的觀察。 例如，在專利文獻1中，為了使左眼用像素和右眼用像素射出不同偏振狀態的光 而使用相位差元件。在該相位差元件中，與左眼用像素對應地設置在一個方向上具有滯相 軸(慢軸，slow axis)或進相軸(快軸，fast axis)的片狀相位差部件，與右眼用像素對應 地設置在與上述片狀相位差部件相反的方向上具有滯相軸或進相軸的片狀相位差部件。
[專利文獻l]日本特許第3360787號公報

發明內容
在上述顯示裝置中，希望從左眼用像素射出的左眼用影像光僅入射到左眼，從右 眼用像素射出的右眼用影像光僅入射到右眼。但是，存在被稱為鬼像(ghost)的問題，即左 眼用影像光有少許入射到右眼，右眼用影像光有少許入射到左眼。 特別是，在專利文獻1記載的顯示裝置中，在基材由塑料膜構成的情況下，存在如 下問題由于在基材中少許存在的光學各向異性，產生較嚴重的鬼像。 本發明鑒于上述問題而作出，其目的在于，提供一種可以減少由于基材膜的光學
各向異性而產生的鬼像的相位差元件以及具有該相位差元件的顯示裝置。
本發明的相位差元件具備具有光學各向異性的基材膜；和形成在所述基材膜上
并且具有光學各向異性的相位差層。相位差層具有滯相軸的朝向相互不同的兩種以上的相
位差區域，該兩種以上的相位差區域在基材膜的面內方向上相鄰地規則配置。各個相位差
區域在以大于45°的角度與基材膜的滯相軸相交的方向上具有滯相軸。 本發明的顯示裝置具備基于圖像信號被驅動的顯示面板；對顯示面板進行照明 的背光單元；和相對于顯示面板設置在與背光單元相反的一側的相位差元件。該顯示裝置 中內置的相位差元件由與上述相位差元件相同的構成要素構成。 在本發明的相位差元件和顯示裝置中，滯相軸的朝向相互不同的兩種以上的相位 差區域在基材膜的面內方向上相鄰地規則配置。由此，例如從相位差區域一側入射的光被 分離成偏振狀態彼此不同的兩種以上的光，然后透過基材膜。這里，各個相位差區域在以大 于45°的角度與基材膜的滯相軸相交的方向上具有滯相軸。這樣，通過對各相位差區域的 滯相軸的朝向附加偏移，抑制了由于基材膜的光學各向異性引起的偏振狀態的變化。
根據本發明的相位差元件和顯示裝置，通過對各相位差區域的滯相軸的朝向附加 偏移，抑制了由于基材膜的光學各向異性引起的偏振狀態的變化，因此可以減少由于基材 膜的光學各向異性而產生的鬼像。


圖1是表示本發明的一個實施方式的顯示裝置的結構的一例的剖面圖。
圖2A和2B是用于說明圖1的顯示裝置內的透過軸和滯相軸的概念圖。
圖3A和3B是表示圖1的相位差元件的結構和滯相軸的一例的結構圖。
圖4A和4B是表示圖1的相位差元件的結構和滯相軸的另一例的結構圖。
圖5是表示圖1的顯示裝置與偏振眼鏡的關系的系統圖。 圖6A和6B是用于說明用右眼觀察圖1的顯示裝置的影像時的透過軸和滯相軸的 一例的概念圖。 圖7A和7B是用于說明用右眼觀察圖1的顯示裝置的影像時的透過軸和滯相軸的 另一例的概念圖。 圖8A和8B是用于說明用左眼觀察圖1的顯示裝置的影像時的透過軸和滯相軸的 一例的概念圖。 圖9A和9B是用于說明用左眼觀察圖1的顯示裝置的影像時的透過軸和滯相軸的 另一例的概念圖。 圖IOA是表示圖1的相位差元件的消光比的分布與基材膜的相位延遲 (retardation)的關系的一例的關系圖，圖10B是表示消光比的最大值與相位延遲的關系 的一例的關系圖。 圖IIA是表示圖1的相位差元件的消光比的分布與基材膜的相位延遲的關系的另 一例的關系圖，圖11B是表示消光比的最大值與基材膜的相位延遲的關系的另一例的關系 圖。 圖12是表示圖1的相位差元件的另一例的結構圖。
圖13是表示圖1的相位差元件的另一例的結構圖。
圖14是表示圖1的相位差元件的另一例的結構圖。
圖15是表示圖1的顯示裝置的另一例的結構圖。
圖16是表示圖1的顯示裝置的另一例的結構圖。
圖17是表示偏振眼鏡的相位差膜的相位延遲的特性圖。
圖18是表示右眼用區域和左眼用區域的相位延遲的特性圖。
圖19是表示基材膜的相位延遲的特性圖。 圖20是表示在本發明的相位差元件的制造方法的一例中使用的制造裝置的結構 的一例的示意圖。 圖21是表示在圖20之后的工序中使用的制造裝置的結構的一例的示意圖。
圖22A和22B是用于說明本發明的相位差元件的制造方法的另一例的示意圖。
附圖標記說明 1 :顯示裝置；2 :偏振眼鏡；10 :背光單元；20 :液晶顯示面板；21A、21B :液晶顯 示面板20的偏振板；22、29 :透明基板；23 :像素電極；24、26 :取向膜；25 :液晶層；27 :共
5用電極；28 :濾色器；28A :濾波部；28B :黑底部；30 :相位差元件；31 :基材膜；32 :相位差 層;32A :右眼用區域;32B :左眼用區域；40 :黑條層;40A :透過部;40B :遮光部；41 :右眼用 眼鏡；42 :左眼用眼鏡；41A、42A :偏振眼鏡2的偏振板；41B :右眼用相位差膜；42B :左眼 用相位差膜；43 :UV硬化樹脂層；43D :UV硬化樹脂液；46 :液晶層；46D :液晶；110 :原盤； 200、350 :巻出輥;210 :模具輥;220、230、250、260 :引導輥;240 :夾持輥;270、390 :巻取輥;
280、360 :吐出機；290、380 :紫外線照射機;370 :加熱器；AX1、 AX2、 AX3、 AX5、 AX6 :滯相軸;
AX4、 AX7、 AX8 :偏振軸(透過軸)；L :從顯示裝置1射出的光；L1 :邊界線；L2 :右眼用圖像 光；L3:左眼用圖像光
具體實施例方式以下參照附圖詳細說明用于實施本發明的優選方式。說明按照以下的順序進行。
1.實施方式(顯示裝置、相位差元件)
2.變形例(顯示裝置、相位差元件)
3.實施例(顯示裝置) 圖1表示本發明的一個實施方式的顯示裝置的剖面結構。對于本發明的一個實施
方式的相位差元件，以內置于本實施方式的顯示裝置的情況為例進行說明。[顯示裝置l的結構] 顯示裝置1是對在眼球前佩戴了后述的偏振眼鏡2的觀察者(未圖示)顯示立體 影像的偏振眼鏡方式的顯示裝置。該顯示裝置1按照背光單元10、液晶顯示面板20(顯示 面板)以及相位差元件30的順序層疊而構成。在該顯示裝置1中，相位差元件30的表面 成為影像顯示面，朝向觀察者一側。 在本實施方式中，將顯示裝置l配置成影像顯示面與垂直面(鉛直面)平行。影 像顯示面為長方形，影像顯示面的長方向與水平方向(圖中的y軸方向)平行。觀察者將 偏振眼鏡2佩戴在眼球之前來觀察影像顯示面。偏振眼鏡2是圓偏振類型，顯示裝置1是 圓偏振眼鏡用的顯示裝置。
[背光單元10] 背光單元10例如具有反射板、光源以及光學片(都未圖示)。反射板使來自 光源的射出光返回光學片一側，具有反射、散射和擴散等功能。該反射板例如由發泡 PET (polyethylene ter印hthalate，聚對苯二甲酸乙二酯)構成。由此可以有效利用來自 光源的射出光。光源從背后對液晶顯示面板20進行照明，例如以等間隔并列配置多個線狀 光源，或者將多個點狀光源二維排列。作為線狀光源，例如可以舉出熱陰極管(HCFL)、冷陰 極管(CCFL)等。另外，作為點狀光源，例如可以舉出發光二極管(LED)等。光學片使來自 光源的光的面內亮度分布變得均勻，或者將來自光源的光的發散角或偏振狀態調整到規定 的范圍內，例如包括擴散板、擴散片、棱鏡片、反射型偏振元件、相位差板等而構成。另外，光 源可以是邊光(edge light)方式，該情況下，根據需要使用導光板或導光膜。 [OO46][液晶顯示面板20] 液晶顯示面板20是在行方向和列方向上二維排列了多個像素的透過型顯示面 板，通過根據影像信號驅動各像素來顯示圖像。該液晶顯示面板20例如圖l所示，從背光 單元1 一側依次具有偏振板21A、透明基板22、像素電極23、取向膜24、液晶層25、取向膜26、共用電極27、濾色器28、透明電極29和偏振板21B。 這里，偏振板21A是配置在液晶顯示面板20的光入射側的偏振板(偏振元件)， 偏振板21B是配置在液晶顯示面板20的光射出側的偏振板(偏振元件)。偏振板21A、21B 是光閘的一種，僅使某一定振動方向的光(偏振光)通過。偏振板21A、21B分別配置成例 如偏振軸相互相差規定的角度(例如90度)，由此，來自背光單元1的射出光經由液晶層透 過或者被遮斷。 偏振板21A的透過軸(未圖示)的方向設定在可以使從背光單元l射出的光透過 的范圍內。例如，從背光單元1射出的光的偏振軸成為垂直方向的情況下，透過軸也朝向垂 直方向，從背光單元1射出的光的偏振軸成為水平方向的情況下，透過軸也朝向水平方向。 從背光單元1射出的光不限于是直線偏振光的情況，也可以是圓偏振光、橢圓偏振光、無偏 振光。 偏振板21B的偏振軸AX4(圖2)的方向設定在可以使透過了液晶顯示面板20的 光透過的范圍內。例如，偏振板21A的偏振軸(未圖示，偏振軸與透過軸同義)的方向成為 水平方向的情況下，偏振軸AX4朝向與其正交的方向(垂直方向)，偏振板21A的偏振軸的 方向成為垂直方向的情況下，偏振軸AX4朝向與其正交的方向(水平方向)。
透明基板22、29 —般是相對于可見光透明的基板。在背光單元1側的透明基板 上例如形成有源型驅動電路，該驅動電路包括作為與透明像素電極電連接的驅動元件的 TFT(薄膜晶體管)以及配線等。像素電極23例如由氧化銦錫(IT0)構成，作為每個像素 的電極發揮作用。取向膜24例如由聚酰亞胺等高分子材料構成，對液晶進行取向處理。液 晶層25例如由VA(垂直取向)模式、TN(Twisted Nematic :扭曲向列)模式或STN(超扭曲 向列)模式的液晶構成。該液晶層25具有如下功能利用來自未圖示的驅動電路的施加電 壓，針對每個像素使來自背光單元1的射出光透過或遮斷。共用電極27例如由IT0構成， 作為共用的相對電極而發揮作用。濾色器28通過排列用于將來自背光單元1的射出光例 如分別分離成紅(R)、綠(G)、藍(B)三原色的濾波部28A而形成。在該濾色器28中，在與 像素間的邊界對應的部分上設置有具有遮光功能的黑底部28B。
[相位差元件加] 以下說明相位差元件30。圖3A以斜視圖的形式示出本實施方式的相位差元件30 的結構的一例。圖3B示出圖3A的相位差元件30的滯相軸。同樣，圖4A以斜視圖的形式 示出本實施方式的相位差元件30的結構的另一例。圖4B示出圖4A的相位差元件30的滯 相軸。圖3A、3B所示的相位差元件30與圖4A、4B所示的相位差元件30的不同點在于基材 膜31 (后述)的滯相軸AX3的方向。 相位差元件30使透過了液晶顯示面板20的偏振板21B的光的偏振狀態發生變 化。該相位差元件30例如圖1所示，具有基材膜31和相位差層32。 基材膜31由具有光學各向異性的薄的樹脂膜構成。作為樹脂膜，優選是光學各 向異性小、即雙折射小的樹脂膜。具有這樣的特性并且常用于商用的樹脂膜可以舉出例如 TAC(Triacetylcellulose，三醋酸纖維素)、COP(cycloolefinpolymer，環烯烴聚合物)、 PMMA (polymethylmethacrylate,聚甲基丙烯酸甲酯)等。這里，作為C0P，例如有Zeonor (日 本Zeon株式會社的注冊商標)、ARTON(JSR株式會社的注冊商標)等。基材膜31的厚度 例如優選是30 ii m以上500 ii m以下。基材膜31的相位延遲(retardation)優選是20nm以下，更優選是10nm以下。相位延遲例如可以通過旋轉檢偏器(rotatinganalyzer)法、 Senarmont法等幾個橢圓偏振分析法測定。在本說明書中，作為相位延遲的值，示出通過使 用旋轉檢偏器法得到的值。 基材膜31的滯相軸AX3例如圖3A、3B以及圖4A、4B所示，朝向水平方向或者垂直 方向。更具體地說，從后述針對相位差層32的說明可知，滯相軸AX3朝向與右眼用區域32A 以及左眼用區域32B的長方向或短方向相同的方向，并且朝向與邊界線L1的方向相同的方 向或者與其正交的方向。優選地，滯相軸AX3朝向與滯相軸AX1 、AX2相交的方向，并且朝向 與滯相軸AX1和滯相軸AX2的垂直方向上的二等分線平行的方向。 相位差層32是具有光學各向異性的薄層。該相位差層32設置在基材膜31的表面 上，通過粘接劑(未圖示)等貼附在液晶顯示面板20的光射出側的表面(偏振板21B)上 (圖1)。該相位差層32具有滯相軸的方向相互不同的兩種相位差區域(右眼用區域32A、 左眼用區域32B)。本實施方式的右眼用區域32A相當于本發明的"一種相位差區域"的一 個具體例，本實施方式的左眼用區域32B相當于本發明的"另一種相位差區域"的一個具體 例。 右眼用區域32A和左眼用區域32B例如圖1、圖3A、圖4A所示，成為沿共用的一個 方向(水平方向)延伸的條狀的形狀。這些右眼用區域32A和左眼用區域32B在基材膜31 的面內方向上相鄰地規則配置，具體地說，在右眼用區域32A和左眼用區域32B的短方向 (垂直方向)上交互配置。從而，將右眼用區域32A和左眼用區域32B隔開的邊界線L1朝 向與右眼用區域32A和左眼用區域32B的長方向(水平方向)相同的方向。
右眼用區域32A如圖3A、3B以及圖4A、4B所示，在與邊界線L1以正交以外的角度 91(0° <91<90° )相交的方向上具有滯相軸AX1。另一方面，左眼用區域32B如圖3A、 3B以及圖4A、4B所示，在與邊界線L1以正交以外的角度9 2(0° < e 2 < 90° )相交、并 且與滯相軸AX1的方向不同的方向上具有滯相軸AX2。 這里，"與滯相軸AX1的方向不同的方向"不僅意味著與滯相軸AX1的方向不同，而 且意味著相對于邊界線Ll，沿著與滯相軸AX1相反的方向旋轉。即，滯相軸AX1、 AX2夾著 邊界線L1沿著相互不同的方向旋轉。優選地，滯相軸AX1的角度ei和滯相軸AX2的角度 9 2作為絕對值(不考慮旋轉方向的情況下)彼此相等。但是，由于制造誤差(制造偏差) 等，它們也可以彼此稍微不同，并且，取決于情況，也可以以大于制造誤差的角度彼此不同。 作為上述制造誤差，取決于制造右眼用區域32A和左眼用區域32B的技術而不同，但例如最 大為1° 2°的程度。 滯相軸AX1、 AX2如圖2A、2B 圖4A、4B所示，朝向與水平方向和垂直方向中的任 一方向都相交的方向，并且朝向與基材膜31的滯相軸AX3也相交的方向。另外，滯相軸AX1、 AX2優選朝向如下方向使滯相軸AX1和滯相軸AX2的垂直方向或水平方向上的二等分線 朝向與邊界線L1平行的方向。 滯相軸AX1、AX2如圖2A、2B所示，朝向與液晶顯示面板20的偏振板21B的偏振軸 AX4也相交的方向。并且，滯相軸AX1朝向與后述的偏振眼鏡2的右眼用相位差膜41B的 滯相軸AX5的方向相同的方向，或者朝向與該方向對應的方向，并且朝向與左眼用相位差 膜42B的滯相軸AX6的方向不同的方向。另一方面，滯相軸AX2朝向與滯相軸AX6的方向 相同的方向，或者朝向與該方向對應的方向，并且朝向與滯相軸AX5的方向不同的方向。
[偏振眼鏡2] 以下說明偏振眼鏡2。圖5以斜視圖的形式與顯示裝置1 一起示出偏振眼鏡2的 結構的一例。偏振眼鏡2佩戴在觀察者(未圖示)的眼球之前，在觀察影像顯示面上放映的 影像時由觀察者使用。該偏振眼鏡2例如圖5所示，具有右眼用眼鏡41和左眼用眼鏡42。
右眼用眼鏡41和左眼用眼鏡42配置成與顯示裝置1的影像顯示面相對。右眼用 眼鏡41和左眼用眼鏡42如圖5所示，優選地盡可能配置在一個水平面內，但也可以配置在 稍微傾斜的平坦面內。 右眼用眼鏡41例如具有偏振板41A和右眼用相位差膜41B。另一方面，左眼用眼 鏡42例如具有偏振板42A和左眼用相位差膜42B。右眼用相位差膜41B設置在偏振板41A 的表面上，并且設置在從顯示裝置1射出的光L的入射側。左眼用相位差膜42B設置在偏 振板42A的表面上，并且設置在光L的入射側。 偏振板41A、42A配置在偏振眼鏡2的光射出側，僅使某一定振動方向的光(偏振 光)通過。例如，在圖2中，偏振板41A、42A的偏振軸AX7、AX8分別朝向與偏振板21B的偏 振軸AX4正交的方向。偏振軸AX7、 AX8分別例如圖2A、2B所示，在偏振軸AX4朝向垂直方 向的情況下朝向水平方向，在偏振軸AX4朝向水平方向的情況下朝向垂直方向。
右眼用相位差膜41B和左眼用相位差膜42B是具有光學各向異性的薄層或薄 膜。這些相位差膜的厚度例如優選為30iim以上200iim以下。作為這些相位差膜，優 選是光學各向異性小、即雙折射小的相位差膜。具有這樣的特性的樹脂膜可以舉出例如 COP(cycloolefinpolymer，環烯烴聚合物)、PC(polycarbonate,聚碳酸酯)等。這里，作為 COP，例如有Zeonor或Zeonex(日本Zeon株式會社的注冊商標)、ARTON(JSR株式會社的注 冊商標)等。右眼用相位差膜41B的滯相軸AX5和左眼用相位差膜42B的滯相軸AX6如圖 2所示，朝向與水平方向和垂直方向中的任一方向都相交的方向，并且朝向與偏振板41A、 42A的偏振軸AX7、AX8也相交的方向。另外，滯相軸AX5、AX6優選朝向如下方向使滯相軸 AX5、AX6的水平方向上的二等分線朝向與邊界線L1正交的方向。另外，滯相軸AX5朝向與 滯相軸AX1的方向相同的方向，或者朝向與該方向對應的方向，并且朝向與滯相軸AX2的方 向不同的方向。另一方面，滯相軸AX6朝向與滯相軸AX2的方向相同的方向，或者朝向與該 方向對應的方向，并且朝向與滯相軸AX1的方向不同的方向。
[相位延遲] 參照圖6 圖9，說明相位差元件30與偏振眼鏡2的相位延遲。圖6和圖7是僅 著眼于入射到相位差層32的右眼用區域32A的右眼用圖像光L2，示出光L2如何經由偏振 眼鏡2而由左右眼識別的概念圖。另外，圖8和圖9是僅著眼于入射到相位差層32的左眼 用區域32B的左眼用圖像光L3，示出光L3如何經由偏振眼鏡2而由左右眼識別的概念圖。 實際上，右眼用圖像光L2和左眼用圖像光L3以混合的狀態輸出，但在圖6 圖9中，為方 便說明而將右眼用圖像光L2和左眼用圖像光L3分開描述。 在使用偏振眼鏡2進行觀察的情況下，例如圖6A、6B以及圖7A、7B所示，必須能 夠在右眼識別右眼用像素的圖像，而不能在左眼識別右眼用像素的圖像。同時，例如圖8A、 8B、圖9A、9B所示，必須能夠在左眼識別左眼用像素的圖像，而不能在右眼識別左眼用像素 的圖像。因此，如下所示，優選設定右眼用區域32A和右眼用相位差膜41B的相位延遲、以 及左眼用區域32B和左眼用相位差膜42B的相位延遲。
具體地說，優選地，右眼用區域32A和左眼用區域32B的相位延遲中的一個是 +入/4，另一個是_ A /4。這里，相位延遲的符號相反表示各自的滯相軸的方向相差90° 。此 時，右眼用相位差膜41B的相位延遲優選與右眼用區域32A的相位延遲相同，左眼用相位差 膜42B的相位延遲優選與左眼用區域32B的相位延遲相同。 以下說明基材膜31的相位延遲a與右眼用區域32A的滯相軸AX1的角度9 1以 及左眼用區域32B的滯相軸AX2的角度9 2的關系。如圖IOA、 10B以及圖IIA、 11B所示， 如果基材膜31的相位延遲a變大，則與此相伴，利用以下兩式(1)、(2)表示的消光比13 1、 P2的分布向角度ei、 9 2變大的方向偏移。這里，消光比是可以定量地表示鬼像的發生
程度的一個指標。因此，在不管相位延遲a的大小如何都將角度e l、 e 2的絕對值設定成
與相位延遲a為0時的消光比13 1、 13 2的峰值對應的值、例如45°的情況下，消光比13 1、
P2變小，可能產生鬼像。[式1]
右眼用區域Wm光t匕—
用左眼用眼鏡觀察右眼用區域時的亮度
左眼用區域附肖光比—貼眼朋艮鏡觀察左眼用區域時的亮度
用右眼用眼鏡觀察左眼用區域時的亮度
圖IOA示出當相位延遲a為6nm、12nm、18nm時角度e 1與消光比P 1的關系，圖 IOB示出相位延遲a的大小與消光比13 l最大時的角度9 1的關系。圖IIA示出當相位延 遲a為6nm、12nm、18nm時角度e 2與消光比P 2的關系，圖11B示出相位延遲a的大小 與消光比P2最大時的角度9 2的關系。在圖10B、11B中，各個點的上下所示的線表示由 于進行模擬而產生的誤差(最大值的誤差)的幅度。在本實施方式中，角度ei、 e2是對應于相位延遲a的大小的角度。此時，角度
e l、 9 2可以都是同一角度，也可以是相互不同的角度。角度e i、 e2例如是使消光比ei、
P 2兩者都盡量高的角度，例如是與消光比13 1、 13 2中的至少一個的峰值相對應的角度。相 位延遲a為6nm的情況下，角度9 1例如是47. 5° ，角度e 2例如是-47° 。相位延遲a 為12nm的情況下，角度ei例如是49.5。，角度9 2例如是_49.5° 。相位延遲a為18nm 的情況下，角度9 1例如是51° ，角度9 2例如是-51.5° 。 在相位延遲a大于以上例示的大小的情況下，也可以使角度e 1、 9 2成為與相 位延遲a的大小對應的角度。但是，如果角度9 1、 9 2大于52° ，則例如在相位延遲a 為6nm時，消光比的峰值減小至與角度9 1、 9 2的絕對值為45。時的消光比同等的程度。 因此，這種情況下，無論將角度9 1、 9 2設定成什么樣的值，都有可能產生鬼像。因此，角 度9 1優選大于+45°并且小于等于+52° ，角度92優選小于-45°并且大于等于-52。。 即，角度9 1、 9 2的絕對值優選大于45。并且小于等于52。。
[基本動作] 以下參照圖6A、6B 圖9A、9B說明在本實施方式的顯示裝置1中顯示圖像時的基 本動作的一例。
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首先，在背光單元10照射的光入射到液晶顯示面板20的狀態下，將包含右眼用 圖像和左眼用圖像的視差信號作為影像信號輸入到液晶顯示面板20。這樣，例如從奇數行 的像素輸出右眼用圖像光L2(圖6A、6B或圖7A、7B)，從偶數行的像素輸出左眼用圖像光 L3 (圖8A、8B或圖9A、9B)。實際上，右眼用圖像光L2和左眼用圖像光L3以混合的狀態輸 出，但在圖6A、6B 圖9A、9B中，為了方便說明，將右眼用圖像光L2和左眼用圖像光L3分 開描述。 然后，右眼用圖像光L2和左眼用圖像光L3通過相位差元件30的右眼用區域32A 和左眼用區域32B轉換成橢圓偏振光，在透過相位差元件30的基材膜31后，從顯示裝置1 的圖像顯示面輸出到外部。此時，通過了右眼用區域32A的光和通過了左眼用區域32B的 光都受到存在于基材膜31中的微小的光學各向異性的影響。 然后，輸出到顯示裝置1的外部的光入射到偏振眼鏡2，通過右眼用相位差膜41B 和左眼用相位差膜42B而從圓偏振光返回到直線偏振光，然后入射到偏振眼鏡2的偏振板 41A、42A。 此時，如圖6、圖7所示，入射到偏振板41A、42A的入射光中的與右眼用圖像光L2 對應的光的偏振軸與偏振板41A的偏振軸AX7平行，與偏振板42A的偏振軸AX8正交。因 此，入射到偏振板41A、42A的入射光中的與右眼用圖像光L2對應的光僅透過偏振板41A，到 達觀察者的右眼(圖6A、6B或圖7A、7B)。 另一方面，如圖8、圖9所示，入射到偏振板41A、42A的入射光中的與左眼用圖像光 L3對應的光的偏振軸與偏振板41A的偏振軸AX7正交，與偏振板42A的偏振軸AX8平行。 因此，入射到偏振板41A、42A的入射光中的與左眼用圖像光L3對應的光僅透過偏振板42A， 到達觀察者的左眼(圖8A、8B或圖9A、9B)。 這樣，與右眼用圖像光L2對應的光到達觀察者的右眼，與左眼用圖像光L3對應的 光到達觀察者的左眼，結果，觀察者可以識別成好象立體圖像顯示在顯示裝置1的影像顯 示面上。[效果] 在本實施方式中，相位差元件30的基材膜31例如由具有光學各向異性的薄樹脂 膜構成。因此，如上所述，通過了右眼用區域32A的光和通過了左眼用區域32B的光都受到 存在于基材膜31中的微小的光學各向異性的影響。因此，到達觀察者的眼睛的右眼用圖像 光和左眼用圖像光中可能包含鬼像。 但是，在本實施方式中，右眼用區域32A的滯相軸AX1的角度ei和左眼用區域 32B的滯相軸AX2的角度e 2的絕對值是與基材膜31的相位延遲的大小對應的角度，相對 于45°具有偏移。由此，可以抑制由于基材膜31的光學各向異性引起的偏振狀態的變化。 結果，可以減少由于基材膜31的光學各向異性而產生的鬼像。 另外，在本實施方式中，基材膜31的滯相軸AX3朝向水平方向或者垂直方向，并且 朝向與滯相軸AX1、AX2相交的方向。因此，由于基材膜31的光學各向異性導致的影響作用 于透過基材膜31的各種光，而不會極大地僅作用于透過基材膜31的、對應于右眼的光和對 應于左眼的光中的某一種光。結果，例如能夠減少如下的失衡僅在左眼或右眼看到較嚴重 的鬼像，或者在左眼和右眼影像的顏色不同等。因此，可以實現不容易產生失衡的相位差元 件30和顯示裝置1。
特別是，在本實施方式中，在基材膜31的滯相軸AX3朝向與滯相軸AX1和滯相軸 AX2的垂直方向或水平方向上的二等分線平行的方向的情況下，由于基材膜31的光學各向 異性導致的影響均等地作用于透過基材膜31的各種光。結果，例如能夠消除如下的失衡 僅在左眼或右眼看到較嚴重的鬼像，或者在左眼和右眼影像的顏色不同等。因此，這種情況 下，可以實現不會產生左右影像的失衡的相位差元件30和顯示裝置1。
另外，在本實施方式中，在使用薄的基材膜(例如樹脂膜)作為支撐相位差元件30 的相位差層32的基材的情況下，與使用玻璃板作為相位差層32的支撐基材的情況相比，能 夠廉價且高產量地制造相位差元件30。另外，通過使用薄的基材膜(例如樹脂膜)作為相 位差層32的支撐基材，還可以使顯示裝置1薄型化。
[相位差元件30的制造方法] 這里說明本發明的相位差元件30的制造方法的一例。這里，在相位差元件30上 設置有多個溝槽區域，分開說明在形成該溝槽區域時使用輥狀原盤(master)的情況和在 形成該溝槽區域時使用板狀原盤的情況。 [OO97](使用輥狀原盤的情況) 圖20示出利用輥狀原盤形成多個微小溝槽的制造裝置的結構的一例。具體地說， 首先，將從巻出輥200巻出的基材膜31經由引導輥220引導到引導輥230后，例如通過從 吐出機280向基材膜31上滴下UV硬化樹脂液43D (例如包括UV硬化丙烯酸樹脂液)，而 形成UV硬化樹脂層43。進而，在用夾持輥240按壓基材膜31的同時，將基材膜31上的UV 硬化樹脂層43貼在模具輥210的周面上。這里，在模具輥210的周面上，預先形成有分別 與相位差元件30的右眼用區域32A、左眼用區域32B對應的多個微小溝槽的反轉圖案，通過 將UV硬化樹脂層43貼到模具輥210的周面上，而將多個微小溝槽的圖案轉印到UV硬化樹 脂層43上。 這里，基材膜31上的樹脂層與現有的光取向膜、聚酰亞胺取向膜不同，優選地，在 樹脂層上幾乎不發生光吸收或著色。作為樹脂層，如上所述，例如可以使用丙烯酸類的UV 硬化型樹脂。 另外，多個微小溝槽的開口寬度(間距)優選為例如2 ii m以下(更優選為1 y m以 下)。通過使間距為2 ii m以下，在后述的制造過程中，可以容易地使構成相位差層32的材 料(例如后述的液晶材料)在多個微小溝槽上取向。另外，具有多個微小溝槽的溝槽區域 例如交互配置成條狀。這些條的寬度例如優選是與顯示裝置l中的像素間距同等的寬度。
另外，與右眼用區域32A對應的多個微小溝槽的延伸方向和與左眼用區域32B對 應的多個微小溝槽的延伸方向例如相互正交。另外，這些多個微小溝槽的延伸方向以溝槽 區域的條的方向為基準，分別構成-45° 、+45°的角度。 另夕卜，在本說明書中，在"平行"、"正交"、"垂直"、"相同方向"這樣的情況下，在無損 于本發明的效果的限度內，分別包括大致平行、大致正交、大致垂直、大致相同方向。例如， 包括由于制造誤差、偏差等各種因素導致的誤差。 然后，從紫外線照射機290向UV硬化樹脂層43照射紫外線UV，使UV硬化樹脂層 43硬化。這里，紫外線照射機290向巻出輥200供給的基材膜44中的、通過了夾持輥240 之后并且與模具輥210相接的部分照射紫外線。接著，通過引導輥250將基材膜31從模具 輥112剝離后，經由引導輥260巻到巻取輥270上。由此，形成形成了樹脂層的基材膜31'。
以下說明相位差層32的形成方法。首先，如圖21所示，從巻出輥350巻出基材膜 31'后，通過從吐出機360向多個微小溝槽的表面上滴下包含液晶性單體的液晶46D，而形 成液晶層46。然后，使用加熱器370對涂覆在基材膜31'的表面上的液晶層46的液晶性 單體進行了取向處理(加熱處理)后，將液晶層46慢慢冷卻至略低于相變溫度的溫度。由 此，液晶性單體與形成在基材膜31'的表面上的多個微小溝槽的圖案相對應地取向。
然后，從紫外線照射機380對取向處理后的液晶層46照射UV光，使液晶層46內 的液晶性單體聚合。此時，處理溫度一般在室溫附近，但也可以為了調整相位延遲的值而使 溫度上升到相變溫度以下的溫度。由此，使液晶分子的取向狀態沿著多個微小溝槽的圖案 而固定，形成相位差層32 (右眼用區域32A和左眼用區域32B)。 相位差層32的厚度優選為例如0. 1 ii m 10 ii m。另外，相位差層32例如可以包 含聚合性的高分子液晶材料。作為高分子液晶材料，使用根據相變溫度(液晶相_各向同性 相)、液晶材料的折射率波長分散特性、粘性特性、處理溫度等選定的材料。但是，從透明性 的觀點看，優選具有丙烯酰基或者甲基丙烯酰基作為聚合基。另外，優選使用在聚合性官能 基與液晶骨架之間沒有亞甲基間隔基的材料。這是應為可以降低處理時的取向處理溫度。
相位差層32可以僅由聚合后的高分子液晶材料構成，也可以如上所述包含未聚 合的液晶性單體。在包含未聚合的液晶性單體的情況下，通過取向處理(加熱處理)，在與 存在于其周圍的液晶分子的取向方向同樣的方向上取向，顯示出與高分子液晶材料的取向 特性同樣的取向特性。 如上所述完成相位差元件30。然后，將相位差元件30巻到巻取輥390上。
雖然未圖示，但在上述制造工序中，也可以不設置UV硬化樹脂層43，而是將原盤 的反轉圖案直接轉印到基材膜31上，從而完成形成了多個微小溝槽的基材膜。這種情況 下，除了省略上述UV硬化樹脂層43的形成工序以外，可以與上述制造方法同樣地制作相位 差元件30。 另外，雖然未圖示，但基材膜31與UV硬化樹脂層43可以直接接觸設置，也可以經 由其它層設置。作為其它層，可以舉出用于提高基材膜31與UV硬化樹脂層43的粘接性的 錨定層(anchor layer)等。 另外，雖然未圖示，但UV硬化樹脂層43 (在沒有設置樹脂層43的情況下為基材膜 31)與相位差層32之間可以另外形成用于使構成相位差層32的規定材料(例如上述液晶 材料)的取向性良好的無取向性薄膜。由此，與在多個微小溝槽的表面上直接形成了液晶 層46的情況相比，可以降低多個微小溝槽的表面的分子取向的影響作用于液晶層46的比 例。結果，即使多個微小溝槽的表面的分子在與微小溝槽的延伸方向不同的方向上取向時， 也可以使液晶層46(相位差層32)的取向方向與由無取向性薄膜形成的凹陷的延伸方向一 致。即，可以使液晶層46(相位差層32)的取向方向與期望方向一致。
作為無取向性薄膜的形成方法，例如在多個微小溝槽的表面上配置例如UV硬化 樹脂層。該UV硬化樹脂層可以是與構成上述樹脂層的UV硬化樹脂層同樣的材料，也可以 是與其不同的材料。然后，向該UV硬化樹脂層照射UV光使其硬化。由此，沿著多個微小溝 槽的表面形成無取向性薄膜。無取向性薄膜例如可以使用與圖20的制造裝置相連的結構 的裝置來形成。 在本實施方式中，與現有使用取向膜來使液晶分子取向的情況不同，不必進行高溫下的加熱處理，因此可以使用與玻璃材料等相比容易加工且廉價的基材膜(例如樹脂 膜)。(使用板狀原盤的情況) 以下參照圖22說明使用板狀原盤的情況下的相位差元件30的制作方法。首先， 準備基材膜31。然后，在形成了分別與相位差元件30的右眼、左眼用區域相對應的多個微 小溝槽的反轉圖案的板狀原盤110的表面上配置了例如UV硬化樹脂層43(例如丙烯酸類 樹脂)后，用基材膜31密封UV硬化樹脂層43。然后，向UV硬化樹脂層43照射UV光而使 其硬化后，剝離原盤IIO。由此，形成形成了樹脂層的基材膜31'(圖22A)。
以下說明相位差層32的形成方法(圖22B)。首先，例如利用輥式涂覆機等進行涂 覆，而在多個微小溝槽的表面上形成包含液晶性單體的液晶層46。此時，可以根據需要在 液晶層46中添加用于使液晶性單體溶解的溶劑、聚合引發劑、阻聚劑、界面活性劑、流平劑 等。作為溶劑，不特別限定，但優選使用液晶性單體的溶解性高、室溫下的蒸發壓低、室溫下 難以蒸發的溶劑。作為室溫下難以蒸發的溶劑，例如可以舉出丙二醇甲醚醋酸酯(PGMEA)、 甲苯、甲乙酮(MEK)、甲基異丁基酮(MIBK)等。這是因為，如果使用在室溫下容易蒸發的溶 劑，則涂覆形成液晶層46后的溶劑的蒸發速度過快，從而在溶劑蒸發后形成的液晶性單體 的取向容易產生紊亂。 然后，進行液晶層46的液晶性單體的取向處理(加熱處理)。該加熱處理在液晶 性單體的相變溫度以上進行，特別是在使用了溶劑的情況下，在使該溶劑干燥的溫度以上 的溫度下進行。這里，通過前面工序中的液晶性單體的涂覆，剪應力作用于液晶性單體與微 小溝槽的界面上，產生基于流動的取向(流動取向)或基于力的取向(外力取向)，從而液 晶分子會在不希望的方向上取向。上述加熱處理為了消除這樣在不希望的方向上取向的液 晶性單體的取向狀態而進行。由此，在液晶層46中，溶劑干燥而僅成為液晶性單體，其狀態 成為各向同性相。 然后，將液晶層46慢慢冷卻至略低于相變溫度的溫度。由此，液晶性單體與多個 微小溝槽的圖案相對應地取向。 然后，通過對取向處理后的液晶層46照射例如UV光，使液晶性單體聚合。此時， 處理溫度一般在室溫附近，但也可以為了調整相位延遲的值而使溫度上升到相變溫度以下 的溫度。由此，液晶分子的取向狀態沿著多個微小溝槽的圖案而固定，形成右眼用區域32A 和左眼用區域32B。如上所述完成相位差元件30 (圖22B)。 與使用輥狀原盤的情況同樣，也可以不設置UV硬化樹脂層43，而是將原盤的反轉 圖案直接轉印到基材膜31上，從而完成形成了多個微小溝槽的基材膜。另外，也可以形成 上述錨定層或上述無取向性薄膜。 在本實施方式中，與現有使用取向膜來使液晶分子取向的情況不同，不必進行高 溫下的加熱處理，因此可以使用與玻璃材料等相比容易加工且廉價的基材膜(例如樹脂 膜)。[變形例] 在上述實施方式中，在相位差元件30中設置了滯相軸的方向相互不同的兩種相 位差區域(右眼用區域32A和左眼用區域32B)，但也可以設置滯相軸的方向相互不同的3 種以上的相位差區域。例如圖12所示，在相位差元件30中，除了右眼用區域32A和左眼用區域32B以外，還可以新設置具有與右眼用區域32A和左眼用區域32B的滯相軸AX1、 AX2 的方向不同的方向的滯相軸AX9的第3區域32C。 另外，在上述實施方式中，例示出相位差元件30的相位差區域(右眼用區域32A 和左眼用區域32B)沿水平方向延伸的情況，但也可以沿這以外的方向延伸。例如圖13所 示，相位差元件30的相位差區域(右眼用區域32A和左眼用區域32B)可以沿垂直方向延 伸。 另外，在上述實施方式和變形例中，例示出相位差元件30^ W'位差區域(右眼用 區域32A和左眼用區域32B)在相位差元件30的整個水平方向或垂直方向延伸的情況，但 也可以例如圖14所示，在水平方向和垂直方向這兩個方向上二維配置。在二維配置的情況 下，各相位差區域的邊界線被定義為垂直方向的邊界線。 另外，在上述實施方式和各變形例中，例示了將相位差元件30應用于顯示裝置1 的情況，但當然也可以應用于其它設備。 另外，在上述實施方式和各變形例中，沒有特別設置用于控制從液晶顯示面板20
輸出的光的發散角的部件，但也可以例如圖15所示，在液晶顯示面板20與相位差元件30
之間設置黑條層40。該黑條層40具有設置在液晶顯示面板20內的與像素電極23相對的
區域內的透過部40A、以及設置在該透過部40A的周圍的遮光部40B。由此，在觀察者從斜
上側或斜下側觀察圖像顯示面的情況下，可以解決如下的被稱為串擾的問題通過了左眼
用像素的光進入右眼用區域32A，或者通過了右眼用像素的光進入左眼用區域32B。 另外，不必總是將黑條層40設置在液晶顯示面板20與相位差元件30之間，也可
以例如圖16所示，設置在液晶顯示面板20內的偏振板21B與透明基板29之間。 以上說明了偏振眼鏡2為圓偏振光類型、顯示裝置1是圓偏振眼鏡用的顯示裝置
的情況，但本發明也可以應用于偏振眼鏡2為直線偏振類型、顯示裝置1是直線偏振眼鏡用
的顯示裝置的情況。[實施例] 以下說明本實施方式的顯示裝置1的實施例1、2。 將基材膜31的滯相軸AX3朝向相對于邊界線Ll垂直的方向的顯示裝置(圖3) 作為實施例l，將基材膜31的滯相軸AX3朝向相對于邊界線Ll水平的方向的顯示裝置(圖 4)作為實施例2。即，在實施例1、2中，使滯相軸AX3與滯相軸AX1、AX2相交并且使其朝向 與滯相軸AX1、AX2的垂直方向或水平方向上的二等分線的方向大致相同的方向。 首先，針對上述實施例1、2計算和評價消光比。消光比利;:;.::述計算式(i) 、 (2) 來求出。 如圖2所示，偏振眼鏡2中的偏振板41A和42A的透過軸AX7和AX8，與顯示裝置1 的光射出側的偏振板21B的透過軸AX4的關系優選是分別形成正交尼科爾(cross Nicols) 配置，因此使出射側的偏振板21B的透過軸AX4為垂直方向，使透過軸AX7、 AX8為水平方 向(圖2A)。另外，使相位差層32的右眼用區域32A和左眼用區域32B的相位延遲大致為 入/4。使左眼用區域32B的滯相軸AX2和左眼用相位差膜42B的滯相軸AX6為相同朝向， 使右眼用區域32A的滯相軸AX1和右眼用相位差膜41B的滯相軸AX5為相同朝向。在這樣 的配置中，使用擴展瓊斯矩陣法進行右眼用區域32A和左眼用區域32B的消光比的計算。
偏振眼鏡2的左右的相位差膜41B、42B以及相位差元件30的右眼用區域32A和左
15眼用區域32B的相位延遲優選在所有波長中為入/4或者與入/4同等，但現在用作商用的 材料中會產生相位延遲的波長分散。這里，假定聚碳酸酯作為偏振眼鏡2的相位差膜41B、 42B，假定液晶聚合體作為右眼用區域32A和左眼用區域32B的材料。 偏振眼鏡2的相位差膜41B、42B無論是右眼用還是左眼用，其相位延遲都相等，為 圖17所示的相位延遲值。另外，對于右眼用區域32A和左眼用區域32B，相位延遲也相等， 為圖18所示的相位延遲值。另一方面，作為相位差元件30的基材膜31，優選是相位延遲為 O的各向同性，但作為實際的商用膜，可以具有若干相位延遲。這里，作為基材膜31，假定具 有100iim、200iim和300iim的厚度的Zeonor(日本Zeon株式會社的注冊商標)膜，為圖 19所示的相位延遲值。即，在可視區域中，100 ii m厚的膜的相位延遲約為6nm， 200 y m厚的 膜的相位延遲約為12nm，300iim厚的膜的相位延遲約為18nm。 圖10A、10B以及圖11A、11B示出消光比的計算結果。實施例l和2都得到同樣的 結果，因此在圖10A、10B以及圖11A、11B中僅示出實施例1的結果。從這些圖可知，無論在 右眼用區域32A還是在左眼用區域32B中，基材膜31的厚度越薄，消光比P 1、 P 2的佳," 最佳(最大)的角度ei、 9 2的值越大。S卩，基材膜31的相位延遲a越大，消光比13 1、 P2的值為最佳(最大)的角度e 1、 92從45°的偏移越大。另外可知，相位延遲a的值 越小，消光比e 1、 e 2的值可以越大。但是，如果角度9 1、 9 2大于52° ，則例如在相位延 遲a為6nm時，消光比的峰值減小至與角度9 1、 e 2的絕對值為45°時的消光比同等的 程度。因此，角度9 1優選大于+45°并且小于等于+52° ，角度92優選小于-45°并且大 于等于-52° 。 S卩，角度9 1、 e2的絕對值優選大于45。并且小于等于52。。
權利要求
一種相位差元件，具備具有光學各向異性的基材膜；和形成在所述基材膜上并且具有光學各向異性的相位差層，其中，所述相位差層具有滯相軸的朝向相互不同的兩種以上的相位差區域；所述兩種以上的相位差區域在所述基材膜的面內方向上相鄰地規則配置；各個所述相位差區域在以大于45°的角度與所述基材膜的滯相軸相交的方向上具有滯相軸。
2. 如權利要求l所述的相位差元件，其中，各個所述相位差區域的滯相軸朝向以與所述基材膜的相位延遲的大小相對應的角度 與所述基材膜的滯相軸相交的方向。
3. 如權利要求l所述的相位差元件，其中，各個所述相位差區域的滯相軸朝向以與以下兩式表示的消光比中的至少一個的峰值 相對應的角度與所述基材膜的滯相軸相交的方向 [式l]右脂田反城的裕待=用右眼用眼鏡觀察右眼用區域時的亮度 右眼用區域的/肖光比用左眼用眼鏡觀察右眼用區域時的亮度[式2]左脂田反城的消條=用左眼用眼鏡觀察左眼用區域時的亮度 左服用區域W消尤比用右眼用眼鏡觀察左眼用區域時的亮度°
4. 如權利要求l所述的相位差元件，其中，各個所述相位差區域的滯相軸朝向以大于45。且小于等于52。的角度與所述基材膜 的滯相軸相交的方向。
5. 如權利要求1 4中任意一項所述的相位差元件，其中， 所述基材膜為樹脂膜。
6. 如權利要求1 4中任意一項所述的相位差元件，其中，所述基材膜在與相鄰的相位差區域的邊界線平行或者正交的方向上具有滯相軸。
7. 如權利要求1 4中任意一項所述的相位差元件，其中， 一種所述相位差區域具有+ A /4的相位延遲； 另一種所述相位差區域具有_ A /4的相位延遲。
8. 如權利要求1 4中任意一項所述的相位差元件，其中， 所述相位差層具有兩種所述相位差區域；各個所述相位差區域在使一種相位差區域的滯相軸與另一種相位差區域的滯相軸的 二等分線與所述基材膜的滯相軸平行的方向上具有滯相軸。
9. 一種顯示裝置，具備 基于圖像信號被驅動的顯示面板； 對所述顯示面板進行照明的背光單元；禾口相對于所述顯示面板設置在與所述背光單元相反的一側的相位差元件， 所述相位差元件具備 具有光學各向異性的基材膜；禾口形成在所述基材膜上并且具有光學各向異性的相位差層， 其中，所述相位差層具有滯相軸的朝向相互不同的兩種以上的相位差區域； 所述兩種以上的相位差區域在所述基材膜的面內方向上相鄰地規則配置； 各個所述相位差區域在以大于45。的角度與所述基材膜的滯相軸相交的方向上具有 滯相軸。
全文摘要
本發明提供一種可以減少由于基材膜的光學各向異性而產生的鬼像的相位差元件以及具有該相位差元件的顯示裝置。基材膜(31)由具有光學各向異性的薄樹脂膜構成。基材膜(31)的滯相軸(AX3)朝向垂直方向，并且朝向與相位差元件(30)的右眼用區域(32A)的滯相軸(AX1)和左眼用區域(32B)的滯相軸(AX2)相交的方向。滯相軸(AX1、AX2)朝向以大于45°的角度與基材膜(31)的滯相軸(AX3)相交的方向。
文檔編號G02B5/30GK101750663SQ20091026049
公開日2010年6月23日 申請日期2009年12月15日 優先權日2008年12月15日
發明者星光成 申請人:索尼株式會社