位相差素子および表示装置
【課題】基材フィルムの光学異方性に起因して発生するゴーストを低減することの可能な位相差素子およびそれを備えた表示装置を提供する。
【解決手段】基材フィルム３１は、光学異方性を有する薄い樹脂フィルムによって構成されている。基材フィルム３１の遅相軸ＡＸ３が垂直方向を向いており、位相差素子３０の右目用領域３２Ａの遅相軸ＡＸ１および左目用領域３２Ｂの遅相軸ＡＸ２と交差する方向を向いている。遅相軸ＡＸ１，ＡＸ２は、基材フィルム３１の遅相軸ＡＸ３と４５°より大きな角度で交差する方向を向いている。
【解決手段】基材フィルム３１は、光学異方性を有する薄い樹脂フィルムによって構成されている。基材フィルム３１の遅相軸ＡＸ３が垂直方向を向いており、位相差素子３０の右目用領域３２Ａの遅相軸ＡＸ１および左目用領域３２Ｂの遅相軸ＡＸ２と交差する方向を向いている。遅相軸ＡＸ１，ＡＸ２は、基材フィルム３１の遅相軸ＡＸ３と４５°より大きな角度で交差する方向を向いている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学異方性を有する位相差素子およびそれを備えた表示装置に係わり、特に偏光眼鏡を用いた立体映像の観察に際して好適に用いられる位相差素子およびそれを備えた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、偏光眼鏡を用いるタイプの立体映像表示装置として、左目用画素と右目用画素とで異なる偏光状態の光を射出させるものがある。このような表示装置では、視聴者が偏光眼鏡をかけた上で、左目用画素からの射出光を左目のみに入射させ、右目用画素からの射出光を右目のみに入射させることにより、立体映像の観察を可能とするものである。
【０００３】
例えば、特許文献１では、左目用画素と右目用画素とで異なる偏光状態の光を射出させるために位相差素子が用いられている。この位相差素子では、一の方向に遅相軸または進相軸を有する片状位相差部材が左目用画素に対応して設けられ、上記片状位相差部材とは異なる方向に遅相軸または進相軸を有する片状位相差部材が右目用画素に対応して設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３３６０７８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の表示装置では、左目用画素から射出された左目用の映像光が左目のみに入射され、右目用画素から射出された右目用の映像光が右目のみに入射されることが望ましい。しかし、左目用の映像光が若干右目に入射されてしまったり、右目用の映像光が若干左目に入射されてしまったりといったゴーストと呼ばれる問題がある。
【０００６】
特に、特許文献１に記載の表示装置において、基材がプラスチックフィルムにより構成されている場合には、基材にわずかに存在する光学異方性に起因して、ゴーストが強く生じてしまうという問題がある。
【０００７】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、基材フィルムの光学異方性に起因して発生するゴーストを低減することの可能な位相差素子およびそれを備えた表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の位相差素子は、光学異方性を有する基材フィルムと、基材フィルム上に形成され、光学異方性を有する位相差層とを備えたものである。位相差層は遅相軸の向きが互いに異なる２種類以上の位相差領域を有しており、２種類以上の位相差領域は、基材フィルムの面内方向に、隣接して規則的に配置されている。各位相差領域は、基材フィルムの遅相軸と４５°より大きな角度で交差する方向に遅相軸を有している。
【０００９】
本発明の表示装置は、画像信号に基づいて駆動される表示パネルと、表示パネルを照明するバックライトユニットと、表示パネルとの関係でバックライトユニットとは反対側に設けられた位相差素子とを備えたものである。この表示装置に内蔵された位相差素子は、上記した位相差素子と同一の構成要素によって構成されている。
【００１０】
本発明の位相差素子および表示装置では、遅相軸の向きが互いに異なる２種類以上の位相差領域が基材フィルムの面内方向に、隣接して規則的に配置されている。これにより、例えば、位相差領域側から入射した光は偏光状態の互いに異なる２種類以上の光に分離されたのち、基材フィルムを透過する。ここで、各位相差領域は基材フィルムの遅相軸と４５°より大きな角度で交差する方向に遅相軸を有している。このように、各位相差領域の遅相軸の向きに対してオフセットを付与することにより、基材フィルムの光学異方性に起因する偏光状態の変化が抑制される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の位相差素子および表示装置によれば、各位相差領域の遅相軸の向きに対してオフセットを付与し、基材フィルムの光学異方性に起因する偏光状態の変化を抑制するようにしたので、基材フィルムの光学異方性に起因して発生するゴーストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施の形態に係る表示装置の構成の一例を表す断面図である。
【図２】図１の表示装置内の透過軸および遅相軸について説明するための概念図である。
【図３】図１の位相差素子の構成および遅相軸の一例を表す構成図である。
【図４】図１の位相差素子の構成および遅相軸の他の例を表す構成図である。
【図５】図１の表示装置と偏光眼鏡との関係について表すシステム図である。
【図６】図１の表示装置の映像を右目で観察する際の透過軸および遅相軸の一例について説明するための概念図である。
【図７】図１の表示装置の映像を右目で観察する際の透過軸および遅相軸の他の例について説明するための概念図である。
【図８】図１の表示装置の映像を左目で観察する際の透過軸および遅相軸の一例について説明するための概念図である。
【図９】図１の表示装置の映像を左目で観察する際の透過軸および遅相軸の他の例について説明するための概念図である。
【図１０】図１の位相差素子の消光比の分布と、基材フィルムのリタデーションとの関係の一例を表す関係図（Ａ）、図１の位相差素子の消光比の最大値と、基材フィルムのリタデーションとの関係の一例を表す関係図（Ｂ）である。
【図１１】図１の位相差素子の消光比の分布と、基材フィルムのリタデーションとの関係の他の例を表す関係図（Ａ）、図１の位相差素子の消光比の最大値と、基材フィルムのリタデーションとの関係の他の例を表す関係図（Ｂ）である。
【図１２】本発明に係る位相差素子の製造方法の一例で用いられる製造装置の構成の一例を表す模式図である。
【図１３】図１２に続く工程で用いられる製造装置の構成の一例を表す模式図である。
【図１４】本発明に係る位相差素子の製造方法の他の例について説明するための模式図である。
【図１５】図１の位相差素子の他の例について表す構成図である。
【図１６】図１の位相差素子のその他の例について表す構成図である。
【図１７】図１の位相差素子の更にその他の例について表す構成図である。
【図１８】図１の表示装置の他の例について表す構成図である。
【図１９】図１の表示装置のその他の例について表す構成図である。
【図２０】偏光眼鏡の位相差フィルムのリタデーションを表す特性図である。
【図２１】右目用領域および左目用領域のリタデーションを表す特性図である。
【図２２】基材フィルムのリタデーションを表す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．実施の形態（表示装置、位相差素子）
２．変形例（表示装置、位相差素子）
３．実施例（表示装置）
【００１４】
＜実施の形態＞
図１は、本発明の一実施の形態に係る表示装置の断面構成を表すものである。なお、本発明の一実施の形態に係る位相差素子については、本実施の形態の表示装置に内蔵されている場合を例示して説明するものとする。
【００１５】
[表示装置１の構成]
表示装置１は、後述する偏光眼鏡２を眼球の前に装着した観察者（図示せず）に対して立体映像を表示する偏光眼鏡方式の表示装置である。この表示装置１は、バックライトユニット１０、液晶表示パネル２０（表示パネル）および位相差素子３０をこの順に積層して構成されたものである。この表示装置１において、位相差素子３０の表面が映像表示面となっており、観察者側に向けられている。
【００１６】
なお、本実施の形態では、映像表示面が垂直面（鉛直面）と平行となるように表示装置１が配置されている。映像表示面は長方形状となっており、映像表示面の長手方向が水平方向（図中のｙ軸方向）と平行となっている。観察者は偏光眼鏡２を眼球の前に装着した上で、映像表示面を観察するものとする。偏光眼鏡２は円偏光タイプであり、表示装置１は円偏光眼鏡用の表示装置である。
【００１７】
[バックライトユニット１０]
バックライトユニット１０は、例えば、反射板、光源および光学シート（いずれも図示せず）を有している。反射板は、光源からの射出光を光学シート側に戻すものであり、反射、散乱、拡散などの機能を有している。この反射板は、例えば、発泡ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などによって構成されている。これにより、光源からの射出光を効率的に利用することができる。光源は、液晶表示パネル２０を背後から照明するものであり、例えば、複数の線状光源が等間隔で並列配置されたり、複数の点状光源が２次元配列されたりしたものである。なお、線状光源としては、例えば、熱陰極管(ＨＣＦＬ；Hot Cathode Fluorescent Lamp)、冷陰極管（ＣＣＦＬ；Cold Cathode Fluorescent Lamp）などが挙げられる。また、点状光源としては、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ；Light Emitting Diode）などが挙げられる。光学シートは、光源からの光の面内輝度分布を均一化したり、光源からの光の発散角や偏光状態を所望の範囲内に調整したりするものであり、例えば、拡散板、拡散シート、プリズムシート、反射型偏光素子、位相差板などを含んで構成されている。また、光源は、エッジライト方式のものでもよく、その場合には、必要に応じて導光板や導光フィルムが用いられる。
【００１８】
[液晶表示パネル２０]
液晶表示パネル２０は、複数の画素が行方向および列方向に２次元配列された透過型の表示パネルであり、映像信号に応じて各画素を駆動することによって画像を表示するものである。この液晶表示パネル２０は、例えば、図１に示したように、バックライトユニット１側から順に、偏光板２１Ａ、透明基板２２、画素電極２３、配向膜２４、液晶層２５、配向膜２６、共通電極２７、カラーフィルタ２８、透明電極２９および偏光板２１Ｂを有している。
【００１９】
ここで、偏光板２１Ａは、液晶表示パネル２０の光入射側に配置された偏光板（偏光子）であり、偏光板２１Ｂは液晶表示パネル２０の光射出側に配置された偏光板（偏光子）である。偏光板２１Ａ，２１Ｂは、光学シャッタの一種であり、ある一定の振動方向の光（偏光）のみを通過させる。偏光板２１Ａ，２１Ｂはそれぞれ、例えば、偏光軸が互いに所定の角度だけ（例えば９０度）異なるように配置されており、これによりバックライトユニット１０からの射出光が液晶層を介して透過し、あるいは遮断されるようになっている。
【００２０】
偏光板２１Ａの透過軸（図示せず）の向きは、バックライトユニット１０から射出された光を透過可能な範囲内に設定される。例えば、バックライトユニット１０から射出される光の偏光軸が垂直方向となっている場合には、透過軸も垂直方向を向いており、バックライトユニット１０から射出される光の偏光軸が水平方向となっている場合には、透過軸も水平方向を向いている。なお、バックライトユニット１０から射出される光は直線偏光光である場合に限られるものではなく、円偏光や、楕円偏光、無偏光であってもよい。
【００２１】
偏光板２１Ｂの偏光軸ＡＸ４（図２）の向きは、液晶表示パネル２０を透過した光を透過可能な範囲内に設定される。例えば、偏光板２１Ａの偏光軸（図示せず）の向きが水平方向となっている場合には、偏光軸ＡＸ４はそれと直交する方向（垂直方向）を向いており、偏光板２１Ａの偏光軸の向きが垂直方向となっている場合には、偏光軸ＡＸ４はそれと直交する方向（水平方向）を向いている。なお、上記の偏光軸と、上記の透過軸とは互いに同義である。
【００２２】
透明基板２２，２９は、一般に、可視光に対して透明な基板である。なお、バックライトユニット１側の透明基板には、例えば、透明画素電極に電気的に接続された駆動素子としてのＴＦＴ（Thin Film Transistor；薄膜トランジスタ）および配線などを含むアクティブ型の駆動回路が形成されている。画素電極２３は、例えば酸化インジウムスズ（ＩＴＯ；Indium Tin Oxide）からなり、画素ごとの電極として機能する。配向膜２４，２６は、例えばポリイミドなどの高分子材料からなり、液晶に対して配向処理を行う。液晶層２５は、例えばＶＡ（Vertical Alignment）モード、ＴＮ（Twisted Nematic）モードまたはＳＴＮ（Super Twisted Nematic）モードの液晶からなる。この液晶層２５は、図示しない駆動回路からの印加電圧により、バックライトユニット１０からの射出光を画素ごとに透過または遮断する機能を有している。共通電極２７は、例えばＩＴＯからなり、共通の対向電極として機能する。カラーフィルタ２８は、バックライトユニット１０からの射出光を、例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）の三原色にそれぞれ色分離するためのフィルタ部２８Ａを配列して形成されている。このカラーフィルタ２８では、フィルタ部２８Ａは画素間の境界に対応する部分に、遮光機能を有するブラックマトリクス部２８Ｂが設けられている。
【００２３】
[位相差素子３０]
次に、位相差素子３０について説明する。図３（Ａ）は、本実施の形態の位相差素子３０の構成の一例を斜視的に表したものである。図３（Ｂ）は、図３（Ａ）の位相差素子３０の遅相軸について表したものである。同様に、図４（Ａ）は、本実施の形態の位相差素子３０の構成の他の例を斜視的に表したものである。図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の位相差素子３０の遅相軸について表したものである。なお、図３（Ａ），（Ｂ）に示した位相差素子３０と、図４（Ａ），（Ｂ）に示した位相差素子３０は、基材フィルム３１（後述）の遅相軸ＡＸ３の向きの点で相違している。
【００２４】
位相差素子３０は、液晶表示パネル２０の偏光板２１Ｂを透過した光の偏光状態を変化させるものである。この位相差素子３０は、例えば、図１に示したように、基材フィルム３１と、位相差層３２とを有している。
【００２５】
基材フィルム３１は、光学異方性を有する薄い樹脂フィルムによって構成されている。樹脂フィルムとしては、光学異方性の小さい、つまり複屈折の小さいものが好ましい。そのような特性を持つ樹脂フィルムであって、かつ商用としてよく使われているものとしては、例えば、ＴＡＣ（トリアセチルセルロース）、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）などが挙げられる。ここで、ＣＯＰとしては、例えば、ゼオノア（日本ゼオン株式会社の登録商標）やアートン（ＪＳＲ株式会社の登録商標）などがある。基材フィルムの３１の厚さは、例えば、３０μｍ以上５００μｍ以下となっていることが好ましい。基材フィルム３１のリタデーションは、２０ｎｍ以下であることが好ましく、１０ｎｍ以下であることがより好ましい。なお、リタデーションは、例えば、回転検光子法や、セナルモン法など、いくつかの楕円偏光解析にて測定することが可能なものである。本明細書では、リタデーションの値として、回転検光子法を用いることによって得られた値が示されている。
【００２６】
基材フィルム３１の遅相軸ＡＸ３は、例えば、図３（Ａ），（Ｂ）および図４（Ａ），（Ｂ）に示したように、水平方向または垂直方向を向いている。より詳細には、遅相軸ＡＸ３は、後述の位相差層３２についての説明からわかるように、右目用領域３２Ａおよび左目用領域３２Ｂの長手方向または短手方向と同一の方向を向いており、境界線Ｌ１の向きと同一の方向または直交する方向を向いている。また、遅相軸ＡＸ３は、遅相軸ＡＸ１，ＡＸ２と交差する方向を向いており、遅相軸ＡＸ１と遅相軸ＡＸ２との垂直方向の二等分線と平行な方向を向いていることが好ましい。
【００２７】
位相差層３２は、光学異方性を有する薄い層である。この位相差層３２は、基材フィルム３１の表面に設けられたものであり、液晶表示パネル２０の光射出側の表面（偏光板２１Ｂ）に粘着剤（図示せず）などによって貼り付けられている（図１）。この位相差層３２は、遅相軸の向きが互いに異なる二種類の位相差領域（右目用領域３２Ａ，左目用領域３２Ｂ）を有している。なお、本実施の形態の右目用領域３２Ａが本発明の「一方の種類の位相差領域」の一具体例に相当し、本実施の形態の左目用領域３２Ｂが本発明の「他方の種類の位相差領域」の一具体例に相当する。
【００２８】
右目用領域３２Ａおよび左目用領域３２Ｂは、例えば、図１、図３（Ａ）、図４（Ａ）に示したように、共通する一の方向（水平方向）に延在する帯状の形状となっている。これら右目用領域３２Ａおよび左目用領域３２Ｂは、基材フィルム３１の面内方向に、隣接して規則的に配置されており、具体的には、右目用領域３２Ａおよび左目用領域３２Ｂの短手方向（垂直方向）に交互に配置されている。従って、右目用領域３２Ａおよび左目用領域３２Ｂを隔てる境界線Ｌ１は、右目用領域３２Ａおよび左目用領域３２Ｂの長手方向（水平方向）と同一の方向を向いている。
【００２９】
右目用領域３２Ａは、図３（Ａ），（Ｂ）および図４（Ａ），（Ｂ）に示したように、境界線Ｌ１と直交以外の角度θ１（０°＜θ１＜９０°）で交差する方向に遅相軸ＡＸ１を有している。一方、左目用領域３２Ｂは、図３（Ａ），（Ｂ）および図４（Ａ），（Ｂ）に示したように、境界線Ｌ１と直交以外の角度θ２（０°＜θ２＜９０°）で交差する方向であって、かつ遅相軸ＡＸ１の向きとは異なる方向に遅相軸ＡＸ２を有している。
【００３０】
ここで、「遅相軸ＡＸ１の向きとは異なる方向」とは、単に、遅相軸ＡＸ１の向きとは異なるということを意味しているだけでなく、境界線Ｌ１に関して、遅相軸ＡＸ１とは反対方向に回転しているということを意味している。つまり、遅相軸ＡＸ１，ＡＸ２は、境界線Ｌ１を挟んで互いに異なる方向に回転している。遅相軸ＡＸ１の角度θ１と、遅相軸ＡＸ２の角度θ２とは、絶対値としては（回転方向を考慮しない場合には）、互いに等しいことが好ましい。ただし、これらが、製造誤差（製造ばらつき）などによって若干、互いに異なっていてもよく、場合によっては製造誤差よりも大きな角度で互いに異なっていてもよい。なお、上記した製造誤差としては、右目用領域３２Ａおよび左目用領域３２Ｂを製造する技術によっても異なるが、例えば最大で１°〜２°程度である。
【００３１】
遅相軸ＡＸ１，ＡＸ２は、図２（Ａ），（Ｂ）〜図４（Ａ），（Ｂ）に示したように、水平方向および垂直方向のいずれの方向とも交差する方向を向いており、基材フィルム３１の遅相軸ＡＸ３とも交差する方向を向いている。また、遅相軸ＡＸ１，ＡＸ２は、遅相軸ＡＸ１と遅相軸ＡＸ２との垂直方向または水平方向の二等分線が境界線Ｌ１と平行な方向を向くような方向に向いていることが好ましい。
【００３２】
遅相軸ＡＸ１，ＡＸ２は、図２（Ａ），（Ｂ）に示したように、液晶表示パネル２０の偏光板２１Ｂの偏光軸ＡＸ４とも交差する方向を向いている。さらに、遅相軸ＡＸ１は、後述する偏光眼鏡２の右目用位相差フィルム４１Ｂの遅相軸ＡＸ５の向きと同一の方向か、またはその方向と対応する方向を向いており、左目用位相差フィルム４２Ｂの遅相軸ＡＸ６の向きと異なる方向を向いている。一方、遅相軸ＡＸ２は、遅相軸ＡＸ６の向きと同一の方向か、またはその方向と対応する方向を向いており、遅相軸ＡＸ５の向きと異なる方向を向いている。
【００３３】
[偏光眼鏡２]
次に、偏光眼鏡２について説明する。図５は、偏光眼鏡２の構成の一例を、表示装置１と共に斜視的に表したものである。偏光眼鏡２は、観察者（図示せず）の眼球の前に装着されるものであり、映像表示面に映し出される映像を観察する際に観察者によって用いられるものである。この偏光眼鏡２は、例えば、図５に示したように、右目用眼鏡４１および左目用眼鏡４２を有している。
【００３４】
右目用眼鏡４１および左目用眼鏡４２は、表示装置１の映像表示面と対向するように配置されている。なお、これら右目用眼鏡４１および左目用眼鏡４２は、図５に示したように、できるだけ一の水平面内に配置されることが好ましいが、多少傾いた平坦面内に配置されていてもよい。
【００３５】
右目用眼鏡４１は、例えば、偏光板４１Ａおよび右目用位相差フィルム４１Ｂを有している。一方、左目用眼鏡４２は、例えば、偏光板４２Ａおよび左目用位相差フィルム４２Ｂを有している。右目用位相差フィルム４１Ｂは、偏光板４１Ａの表面であって、かつ表示装置１から射出された光Ｌの入射側に設けられたものである。左目用位相差フィルム４２Ｂは、偏光板４２Ａの表面であって、かつ光Ｌの入射側に設けられたものである。
【００３６】
偏光板４１Ａ，４２Ａは、偏光眼鏡２の光射出側に配置されており、ある一定の振動方向の光（偏光）のみを通過させる。例えば、図２（Ａ），（Ｂ）において、偏光板４１Ａ，４２Ａの偏光軸ＡＸ７，ＡＸ８はそれぞれ、偏光板２１Ｂの偏光軸ＡＸ４と直交する方向を向いている。偏光軸ＡＸ７，ＡＸ８はそれぞれ、例えば、図２（Ａ），（Ｂ）に示したように、偏光軸ＡＸ４が垂直方向を向いている場合には水平方向を向いており、偏光軸ＡＸ４が水平方向を向いている場合には垂直方向を向いている。
【００３７】
右目用位相差フィルム４１Ｂおよび左目用位相差フィルム４２Ｂは、光学異方性を有する薄い層またはフィルムである。これらの位相差フィルムの厚さは、例えば、３０μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。また、これらの位相差フィルムとしては、光学異方性の小さい、つまり複屈折の小さいものが好ましい。そのような特性を持つ樹脂フィルムとしては、例えば、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）、ＰＣ（ポリカーボネート）などが挙げられる。ここで、ＣＯＰとしては、例えば、ゼオノアやゼオネックス（日本ゼオン（株）登録商標）、アートン（ＪＳＲ（株）登録商標）などがある。右目用位相差フィルム４１Ｂの遅相軸ＡＸ５および左目用位相差フィルム４２Ｂの遅相軸ＡＸ６は、図２（Ａ），（Ｂ）に示したように、水平方向および垂直方向のいずれの方向とも交差する方向を向いており、偏光板４１Ａ，４２Ａの偏光軸ＡＸ７，ＡＸ８とも交差する方向を向いている。また、遅相軸ＡＸ５，ＡＸ６は、遅相軸ＡＸ５，ＡＸ６との二等分線が境界線Ｌ１と直交する方向を向くような方向に向いていることが好ましい。また、遅相軸ＡＸ５は、遅相軸ＡＸ１の向きと同一の方向か、またはその方向と対応する方向を向いており、遅相軸ＡＸ２の向きと異なる方向を向いている。一方、遅相軸ＡＸ６は、遅相軸ＡＸ２と同一の方向か、またはその方向と対応する方向を向いており、遅相軸ＡＸ１の向きと異なる方向を向いている。
【００３８】
[リタデーション]
図６（Ａ），（Ｂ）〜図９（Ａ），（Ｂ）を参照して、位相差素子３０と偏光眼鏡２のリタデーションについて説明する。図６（Ａ），（Ｂ）および図７（Ａ），（Ｂ）は、位相差層３２の右目用領域３２Ａに入射した右目用画像光Ｌ２のみに着目し、偏光眼鏡２を介して、光Ｌ２が左右の目でどのように認識されるかを示した概念図である。また、図８（Ａ），（Ｂ）および図９（Ａ），（Ｂ）は、位相差層３２の右目用領域３２Ｂに入射した左目用画像光Ｌ３のみに着目し、偏光眼鏡２を介して、光Ｌ３が左右の目でどのように認識されるかを示した概念図である。なお、実際には、右目用画像光Ｌ２および左目用画像光Ｌ３は、混在した状態で出力されるが、図６（Ａ），（Ｂ）〜図９（Ａ），（Ｂ）では、説明の便宜上、右目用画像光Ｌ２と左目用画像光Ｌ３を別個に分けて記述した。
【００３９】
ところで、偏光眼鏡２を用いて観察した場合に、例えば、図６（Ａ），（Ｂ）、図７（Ａ），（Ｂ）に示したように、右目には右目用画素の画像が認識でき、左目には右目用画素の画像が認識できないようにすることが必要である。また、同時に、例えば、図８（Ａ），（Ｂ）、図９（Ａ），（Ｂ）に示したように、左目には左目用画素の画像が認識でき、右目には左目用画素の画像が認識できないようにすることが必要である。そのためには、以下に示したように、右目用領域３２Ａおよび右目用位相差フィルム４１Ｂのリタデーションならびに左目用領域３２Ｂおよび左目用位相差フィルム４２Ｂのリタデーションを設定することが好ましい。
【００４０】
具体的には、右目用領域３２Ａおよび左目用領域３２Ｂのリタデーションのうち一方が＋λ／４となっており、他方が−λ／４となっていることが好ましい。ここで、リタデーションの符号が逆になっているのは、それぞれの遅相軸の向きが９０°異なることを示している。このとき、右目用位相差フィルム４１Ｂのリタデーションは右目用領域３２Ａのリタデーションと同一となっていることが好ましく、左目用位相差フィルム４２Ｂのリタデーションは左目用領域３２Ｂのリタデーションと同一となっていることが好ましい。
【００４１】
次に、基材フィルム３１のリタデーションαと、右目用領域３２Ａの遅相軸ＡＸ１の角度θ１および左目用領域３２Ｂの遅相軸ＡＸ２の角度θ２との関係について説明する。図１０（Ａ），（Ｂ）、図１１（Ａ），（Ｂ）に示したように、基材フィルム３１のリタデーションαが大きくなると、それに伴って、以下の２つの式（１），（２）によって表される消光比β１、β２の分布が角度θ１，θ２の大きくなる方向にシフトする。ここで、消光比とは、ゴーストの発生度合いを定量的に表すことの可能な指標の一つである。そのため、リタデーションαの大きさに拘らず、角度θ１，θ２の絶対値を、リタデーションαがゼロのときの消光比β１、β２のピーク値に対応する値、例えば、４５°に設定した場合には、消光比β１、β２が小さくなり、ゴーストが生じてしまう可能性がある。
【００４２】
【数１】
【数２】
【００４３】
図１０（Ａ）は、リタデーションαが６ｎｍ、１２ｎｍ、１８ｎｍとなっているときの、角度θ１と消光比β１との関係を表したものであり、図１０（Ｂ）は、リタデーションαの大きさと、消光比β１が最大となるときの角度θ１との関係を表したものである。図１１（Ａ）は、リタデーションαが６ｎｍ、１２ｎｍ、１８ｎｍとなっているときの、角度θ２と消光比β２との関係を表したものであり、図１１（Ｂ）は、リタデーションαの大きさと、消光比β２が最大となるときの角度θ２との関係を表したものである。なお、図１０（Ｂ）、図１１（Ｂ）において、各ドットの上下に示した線は、シミュレーションの実行によって生じた誤差（最大値の誤差）の幅を意味している。
【００４４】
そこで、本実施の形態では、角度θ１，θ２は、リタデーションαの大きさに対応した角度となっている。このとき、角度θ１，θ２は共に、同一の角度となっていてもよいし、互いに異なる角度となっていてもよい。角度θ１，θ２は、例えば、消光比β１、β２が双方ともに、なるべく高くなるような角度となっており、例えば、消光比β１、β２の少なくとも一方のピーク値に対応する角度となっている。リタデーションαが６ｎｍとなっている場合には、角度θ１は例えば４７．５°となっており、角度θ２は例えば−４７°となっている。また、リタデーションαが１２ｎｍとなっている場合には、角度θ１は例えば４９．５°となっており、角度θ２は例えば−４９．５°となっている。また、リタデーションαが１８ｎｍとなっている場合には、角度θ１は例えば５１°となっており、角度θ２は例えば−５１．５°となっている。
【００４５】
なお、リタデーションαが上で例示した大きさよりも大きい場合についても、角度θ１，θ２をリタデーションαの大きさに対応した角度とすることは可能である。しかし、角度θ１，θ２が５２°よりも大きくなると、消光比のピーク値が、例えば、リタデーションαが６ｎｍとなっているときに、角度θ１，θ２の絶対値を４５°としたときの消光比と同等程度に小さくなってしまう。そのため、この場合には、角度θ１，θ２をどのような値に設定したとしても、ゴーストが生じてしまう可能性がある。従って、角度θ１は、＋４５°よりも大きく、＋５２°以下となっていることが好ましく、角度θ２については、−４５°よりも小さく、−５２°以上となっていることが好ましい。すなわち、角度θ１、θ２の絶対値が、４５°よりも大きく、５２°以下となっていることが好ましい。
【００４６】
[基本動作]
次に、本実施の形態の表示装置１において画像を表示する際の基本動作の一例について、図６（Ａ），（Ｂ）〜図９（Ａ），（Ｂ）を参照しつつ説明する。
【００４７】
まず、バックライト１０から照射された光が液晶表示パネル２０に入射している状態で、映像信号として右目用画像および左目用画像を含む視差信号が液晶表示パネル２０に入力される。すると、例えば、奇数行の画素から右目用画像光Ｌ２が出力され（図６（Ａ），（Ｂ）または図７（Ａ），（Ｂ））、偶数行の画素から左目用画像光Ｌ３が出力される（図８（Ａ），（Ｂ）または図９（Ａ），（Ｂ））。なお、実際には、右目用画像光Ｌ２および左目用画像光Ｌ３は、混在した状態で出力されるが、図６（Ａ），（Ｂ）〜図９（Ａ），（Ｂ）では、説明の便宜上、右目用画像光Ｌ２と左目用画像光Ｌ３を別個に分けて記述した。
【００４８】
その後、右目用画像光Ｌ２および左目用画像光Ｌ３は、位相差素子３０の右目用領域３２Ａおよび左目用領域３２Ｂによって楕円偏光に変換され、位相差素子３０の基材フィルム３１を透過したのち、表示装置１の画像表示面から外部に出力される。このとき、右目用領域３２Ａを通過した光と、左目用領域３２Ｂを通過した光は共に、基材フィルム３１に存在するわずかな光学異方性の影響を受ける。
【００４９】
その後、表示装置１の外部に出力された光は、偏光眼鏡２に入射し、右目用位相差フィルム４１Ｂおよび左目用位相差フィルム４２Ｂによって楕円偏光から直線偏光に戻されたのち、偏光眼鏡２の偏光板４１Ａ，４２Ａに入射する。
【００５０】
このとき、図６（Ａ），（Ｂ）、図７（Ａ），（Ｂ）に示すように、偏光板４１Ａ，４２Ａへの入射光のうち右目用画像光Ｌ２に対応する光の偏光軸は、偏光板４１Ａの偏光軸ＡＸ７と平行となっており、偏光板４２Ａの偏光軸ＡＸ８と直交している。従って、偏光板４１Ａ，４２Ａへの入射光のうち右目用画像光Ｌ２に対応する光は、偏光板４１Ａだけを透過して、観察者の右目に到達する（図６（Ａ），（Ｂ）または図７（Ａ），（Ｂ））。
【００５１】
一方、図８（Ａ），（Ｂ）、図９（Ａ），（Ｂ）に示すように、偏光板４１Ａ，４２Ａへの入射光のうち左目用画像光Ｌ３に対応する光の偏光軸は、偏光板４１Ａの偏光軸ＡＸ７と直交しており、偏光板４２Ａの偏光軸ＡＸ８と平行となっている。従って、偏光板４１Ａ，４２Ａへの入射光のうち左目用画像光Ｌ３に対応する光は、偏光板４２Ａだけを透過して、観察者の左目に到達する（図８（Ａ），（Ｂ）または図９（Ａ），（Ｂ））。
【００５２】
このようにして、右目用画像光Ｌ２に対応する光が観察者の右目に到達し、左目用画像光Ｌ３に対応する光が観察者の左目に到達した結果、観察者は表示装置１の映像表示面に立体画像が表示されているかのように認識することができる。
【００５３】
[効果]
ところで、本実施の形態では、位相差素子３０の基材フィルム３１は、例えば、光学異方性を有する薄い樹脂フィルムによって構成されている。そのため、上述したように、右目用領域３２Ａを通過した光と、左目用領域３２Ｂを通過した光は共に、基材フィルム３１に存在するわずかな光学異方性の影響を受ける。そのため、観察者の目に到達した右目用の画像光および左目用の画像光にゴーストが含まれている可能性がある。
【００５４】
しかし、本実施の形態では、右目用領域３２Ａの遅相軸ＡＸ１の角度θ１および左目用領域３２Ｂの遅相軸ＡＸ２の角度θ２の絶対値が、基材フィルム３１のリタデーションの大きさに対応した角度となっており、４５°に対してオフセットを有している。これにより、基材フィルム３１の光学異方性に起因する偏光状態の変化を抑制することができる。その結果、基材フィルム３１の光学異方性に起因して発生するゴーストを低減することができる。
【００５５】
また、本実施の形態では、基材フィルム３１の遅相軸ＡＸ３が水平方向または垂直方向を向いており、遅相軸ＡＸ１，ＡＸ２と交差する方向を向いている。そのため、基材フィルム３１の光学異方性に起因する影響が基材フィルム３１を透過するそれぞれの光に及び、基材フィルム３１を透過する右目用に対応する光および左目用に対応する光のうちいずれか一方の光にだけ極端に大きく及ぶことがない。その結果、例えば、左目または右目だけにゴーストが強く見えたり、左目と右目で映像の色が異なってしまったりするなどのアンバランスを低減することができる。従って、アンバランスの生じにくい位相差素子３０および表示装置１を実現することができる。
【００５６】
特に、本実施の形態において、基材フィルム３１の遅相軸ＡＸ３が遅相軸ＡＸ１と遅相軸ＡＸ２との垂直方向または水平方向の二等分線と平行な方向を向いている場合には、基材フィルム３１の光学異方性に起因する影響が基材フィルム３１を透過するそれぞれの光に均等に及ぶ。その結果、例えば、左目または右目だけにゴーストが強く見えたり、左目と右目で映像の色が異なってしまったりするなどのアンバランスをなくすることができる。従って、この場合には、左右の映像のアンバランスが生じない位相差素子３０および表示装置１を実現することができる。
【００５７】
また、本実施の形態では、位相差素子３０の位相差層３２を支持する基材として、薄い基材フィルム（例えば、樹脂フィルム）を用いた場合には、位相差層３２の支持基材としてガラス板を用いた場合よりも位相差素子３０を安価に歩留まり良く製造することができる。また、位相差層３２の支持基材として薄い基材フィルム（例えば、樹脂フィルム）を使用することにより、表示装置１を薄型化することもできる。
【００５８】
［位相差素子３０の製造方法］
ここで、本実施の形態に係る位相差素子３０の製造方法の一例について説明する。ここでは、位相差素子３０に複数の溝領域が設けられているものとし、該溝領域を形成する際に、ロール状の原盤を用いた場合と、板状の原盤を用いた場合とに分けて説明する。
【００５９】
（ロール状の原盤を用いた場合）
図１２は、ロール状の原盤により複数の微細溝を形成する製造装置の構成の一例を表したものである。具体的にはまず、巻き出しロール２００から巻き出した基材フィルム３１を、ガイドロール２２０を介してガイドロール２３０に導いた後、基材フィルム３１上にＵＶ硬化樹脂液４３Ｄ（例えば、ＵＶ硬化アクリル樹脂液を含む。）を、例えば吐出機２８０から滴下して、ＵＶ硬化樹脂層４３を形成する。さらに、基材フィルム３１をニップロール２４０で押さえながら、基材フィルム３１上のＵＶ硬化樹脂層４３を型ロール２１０の周面に押し当てる。ここで、型ロール２１０の周面には、予め位相差素子３０の右目用領域３２Ａ、左目用領域３２Ｂにそれぞれ対応する複数の微細溝の反転パターンが形成されており、ＵＶ硬化樹脂層４３を型ロール２１０の周面に押し当てることにより、ＵＶ硬化樹脂層４３に複数の微細溝のパターンが転写される。
【００６０】
ここで、基材フィルム３１上の樹脂層は、従来の光配向膜や、ポリイミド配向膜とは異なり、樹脂層において光吸収や色づきがほとんど生じないものであることが好ましい。樹脂層としては、上述したとおり、例えば、アクリル系のＵＶ硬化型樹脂を用いることができる。
【００６１】
また、複数の微細溝の開口幅（ピッチ）は、例えば２μｍ以下となっているのが好ましいく、１μｍとなっていることがより好ましい。ピッチを２μｍ以下とすることにより、後述する製造過程において、複数の微細溝上に位相差層３２を構成する材料（例えば、後述する液晶材料）を配向させることが容易となる。また、複数の微細溝を有する溝領域は、例えば、ストライプ状に、交互に配列されている。これらのストライプ幅は、例えば、表示装置１における画素ピッチと同等の幅となっていることが好ましい。
【００６２】
また、右目用領域３２Ａに対応する複数の微細溝の延在方向と、左目用領域３２Ｂに対応する複数の微細溝の延在方向は、例えば、互いに直交している。また、これらの複数の微細溝の延在方向は、溝領域のストライプ方向を基準としてそれぞれ、−４５°，＋４５°の角度をなしている。
【００６３】
なお、本明細書において、「平行」、「直交」、「垂直」、「同一の方向」という場合には、本発明の効果を損なわない限度において、それぞれが、略平行、略直交、略垂直、略同一の方向、を含むものとする。例えば、製造誤差、バラツキ等の諸要因に起因する誤差が含まれている。
【００６４】
その後、紫外線照射機２９０から、ＵＶ硬化樹脂層４３に対して紫外線ＵＶを照射して、ＵＶ硬化樹脂層４３を硬化させる。ここで、紫外線照射機２９０は、巻き出しロール２００から供給された基材フィルム３１のうちニップロール２４０を通過した後の部分であって、かつ型ロール２１０と接している部分に対して紫外線を照射するようになっている。続いて、ガイドロール２５０で、基材フィルム３１を型ロール２１０から剥離したのち、ガイドロール２６０を介して巻き取りロール２７０に巻き取る。このようにして、樹脂層が形成された基材フィルム３１’が形成される。
【００６５】
次に、位相差層３２の形成方法について説明する。まず、図１３に示したように、巻き出しロール３５０から基材フィルム３１’を巻き出したのち、複数の微細溝の表面に、液晶性モノマーを含む液晶４６Ｄを吐出機３６０から滴下して、液晶層４６を形成する。続いてヒータ３７０を用いて、基材フィルム３１’の表面に塗布された液晶層４６の液晶性モノマーの配向処理（加熱処理）を行った後、液晶層４６を相転移温度よりも少し低い温度まで徐冷する。これにより、液晶性モノマーは、基材フィルム３１’の表面に形成された複数の微細溝のパターンに応じて配向する。
【００６６】
次に、紫外線照射機３８０から、配向処理後の液晶層４６に対して、ＵＶ光を照射して、液晶層４６内の液晶性モノマーを重合させる。なお、このとき、処理温度は、一般的に室温付近であることが多いが、リタデーション値を調整するために温度を相転移温度以下の温度まで上げてもよい。これにより、複数の微細溝のパターンに沿って液晶分子の配向状態が固定され、位相差層３２（右目用領域３２Ａおよび左目用領域３２Ｂ）が形成される。
【００６７】
なお、位相差層３２の厚みは、例えば０．１μｍ〜１０μｍであることが好ましい。また、位相差層３２は、例えば、重合性の高分子液晶材料を含んでいてもよい。高分子液晶材料としては、相転移温度（液晶相−等方相）、液晶材料の屈折率波長分散特性、粘性特性、プロセス温度などに応じて選定された材料が用いられる。但し、重合基としてアクリロイル基あるいはメタアクリロイル基を有していることが、透明性の観点から好ましい。また、重合性官能基と液晶骨格との間にメチレンスペーサのない材料を用いることが好ましい。プロセス時の配向処理温度を低くすることができるためである。
【００６８】
なお、位相差層３２は、重合した高分子液晶材料のみで構成されていてもよいし、上述のように未重合の液晶性モノマーを含んでいてもよい。未重合の液晶性モノマーが含まれる場合には、配向処理（加熱処理）によって、その周囲に存在する液晶分子の配向方向と同様の方向に配向し、高分子液晶材料の配向特性と同様の配向特性を示す。
【００６９】
以上のようにして、位相差素子３０が完成する。その後、位相差素子３０を巻き取りロール３９０に巻き取る。
【００７０】
なお、図示しないが、上記製造工程において、ＵＶ硬化樹脂層４３を設けずに、基材フィルム３１に直接、原盤の反転パターンを転写して、複数の微細溝が形成された基材フィルムを完成させてもよい。この場合、上記のＵＶ硬化樹脂層４３の形成工程を省略するほかは、上記製造方法と同様の方法で位相差素子３０を作製することができる。
【００７１】
また、図示しないが、基材フィルム３１とＵＶ硬化樹脂層４３は、直接接して設けられていてもよいし、他の層が介在して設けられていてもよい。他の層としては、基材フィルム３１とＵＶ硬化樹脂層４３の密着性を高めるためのアンカー層などが挙げられる。
【００７２】
また、図示しないが、ＵＶ硬化樹脂層４３（樹脂層４３を設けない場合には、基材フィルム３１）と位相差層３２の間に、位相差層３２を構成する所定の材料（例えば、上記液晶材料）の配向性を良好にするための無配向性薄膜を別途形成してもよい。これにより、複数の微細溝の表面に直接、液晶層４６を形成した場合と比べて、複数の微細溝の表面の分子配向の影響が液晶層４６に及ぶ割合を低減することができる。その結果、複数の微細溝の表面の分子が、微細溝の延在方向とは異なる方向に配向しているときであっても、液晶層４６（位相差層３２）の配向方向を無配向性薄膜によって形成される窪みの延在方向に揃えることが可能となる。すなわち、液晶層４６（位相差層３２）の配向方向を所望の方向に揃えることが可能となる。
【００７３】
無配向性薄膜の形成方法としては、例えば、複数の微細溝の表面に、例えばＵＶ硬化樹脂層を配置する。該ＵＶ硬化樹脂層は、上記ＵＶ硬化樹脂層４３を構成する材料と同一材料であっても、異なる材料であってもよい。次に、該ＵＶ硬化樹脂層にＵＶ光を照射して、硬化させる。これにより、複数の微細溝の表面に倣って無配向性薄膜が形成される。無配向性薄膜は、例えば、図１２の製造装置と一連の構造の装置を用いて形成することができる。
【００７４】
本実施の形態では、従来のように配向膜を用いて液晶分子を配向させる場合と異なり、高温での加熱処理を必要としないため、ガラス材料などに比べて、加工し易く、かつ安価な基材フィルム（例えば、樹脂フィルム）を用いることができる。
【００７５】
（板状の原盤を用いた場合）
次に、図１４（Ａ），（Ｂ）を参照して、板状の原盤を用いた場合の位相差素子３０の作製方法について説明する。まず、基材フィルム３１を用意する。そして、位相差素子３０の右目用・左目用領域にそれぞれ対応する複数の微細溝の反転パターン１１０Ａが形成された板状の原盤１１０の表面に、例えばＵＶ硬化樹脂層４３（例えば、アクリル系樹脂）を配置したのち、ＵＶ硬化樹脂層４３を、基材フィルム３１で封止する。次に、ＵＶ硬化樹脂層４３にＵＶ光を照射して硬化させた後、原盤１１０を剥離する。これにより、樹脂層が形成された基材フィルム３１’が形成される（図１４（Ａ））。
【００７６】
次に、位相差層３２の形成方法について説明する（図１４（Ｂ））。まず、複数の微細溝の表面に、液晶性モノマーを含む液晶層４６を、例えばロールコータなどでコーティングして形成する。このとき、液晶層４６には、必要に応じて、液晶性モノマーを溶解させるための溶媒、重合開始剤、重合禁止剤、界面活性剤、レベリング剤などを添加することができる。溶媒としては、特に限定されないが、液晶性モノマーの溶解性が高く、室温での蒸気圧が低く、また室温で蒸発しにくいものを用いることが好ましい。室温で蒸発しにくい溶媒としては、例えば、１−メトキシ−２−アセトキシプロパン（ＰＧＭＥＡ）、トルエン、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）などが挙げられる。これは、室温で蒸発しやすい溶媒を用いると、液晶層４６を塗布形成後の溶媒の蒸発速度が速すぎて、溶媒の蒸発後に形成される液晶性モノマーの配向に乱れが生じやすくなるためである。
【００７７】
次に、液晶層４６の液晶性モノマーの配向処理（加熱処理）を行う。この加熱処理は、液晶性モノマーの相転移温度以上であって、特に溶媒を用いた場合には、この溶媒が乾燥する温度以上の温度で行うようにする。ここで、前工程における液晶性モノマーのコーティングによって、液晶性モノマーと微細溝との界面にずり応力が働き、流れによる配向（流動配向）や力による配向（外力配向）が生じ、液晶分子が意図しない方向に配向してしまうことがある。上記加熱処理は、このような意図しない方向に配向してしまった液晶性モノマーの配向状態を一旦キャンセルするために行われる。これにより、液晶層４６では、溶媒が乾燥して液晶性モノマーのみとなり、その状態は等方相となる。
【００７８】
次に、液晶層４６を相転移温度よりも少し低い温度まで徐冷する。これにより、液晶性モノマーが、複数の微細溝のパターンに応じて配向する。
【００７９】
次に、配向処理後の液晶層４６に対して、例えばＵＶ光を照射することにより、液晶性モノマーを重合させる。なお、このとき、処理温度は、一般に室温付近であることが多いが、リタデーション値を調整するために温度を相転移温度以下の温度まで上げてもよい。これにより、複数の微細溝のパターンに沿って液晶分子の配向状態が固定され、右目用領域３２Ａおよび左目用領域３２Ｂが形成される。以上により、位相差素子３０が完成する（図１４（Ｂ））。
【００８０】
なお、ロール状の原盤を用いた場合と同様に、ＵＶ硬化樹脂層４３を設けずに、基材フィルム３１に直接、原盤の反転パターンを転写して、複数の微細溝が形成された基材フィルムを完成させてもよい。また、上記アンカー層や、上記無配向性薄膜を形成してもよい。
【００８１】
本実施の形態では、従来のように配向膜を用いて液晶分子を配向させる場合と異なり、高温での加熱処理を必要としないため、ガラス材料などに比べて、加工し易く、かつ安価な基材フィルム（例えば、樹脂フィルム）を用いることができる。
【００８２】
＜変形例＞
上記実施の形態では、位相差素子３０には、遅相軸の向きが互いに異なる２種類の位相差領域（右目用領域３２Ａ，左目用領域３２Ｂ）が設けられていたが、遅相軸の向きが互いに異なる３種類以上の位相差領域が設けられていてもよい。例えば、図１５に示したように、位相差素子３０に、右目用領域３２Ａ，左目用領域３２Ｂのほかに、これら右目用領域３２Ａおよび左目用領域３２Ｂの遅相軸ＡＸ１，ＡＸ２の向きとは異なる向きの遅相軸ＡＸ９を有する第３の領域３２Ｃを新たに設けることも可能である。
【００８３】
また、上記実施の形態では、位相差素子３０の位相差領域（右目用領域３２Ａ，左目用領域３２Ｂ）が水平方向に延在している場合が例示されていたが、それ以外の方向に延在していてもかまわない。例えば、図１６に示したように、位相差素子３０の位相差領域（右目用領域３２Ａ，左目用領域３２Ｂ）が垂直方向に延在していていてもよい。
【００８４】
また、上記実施の形態および変形例では、位相差素子３０の位相差領域（右目用領域３２Ａ，左目用領域３２Ｂ）が位相差素子３０の水平方向もしくは垂直方向全体に渡って延在している場合が例示されていたが、例えば、図１７に示したように、水平方向および垂直方向の双方に２次元配置されていてもよい。なお、２次元配置した場合であっても、各位相差領域の境界線は、垂直方向の境界線と定義される。
【００８５】
また、上記実施の形態および各変形例では、位相差素子３０を表示装置１に適用した場合が例示されていたが、他のデバイスに適用することももちろん可能である。
【００８６】
また、上記実施の形態および各変形例では、液晶表示パネル２０から出力される光の発散角を制御するものを特に設けていなかったが、例えば、図１８に示したように、液晶表示パネル２０と位相差素子３０との間に、ブラックストライプ層４０を設けてもよい。このブラックストライプ層４０は、液晶表示パネル２０内の画素電極２３との対向領域内に設けられた透過部４０Ａと、この透過部４０Ａの周囲に設けられた遮光部４０Ｂとを有している。これにより、観察者が斜め上側や斜め下側から画像表示面を観察した場合に、左目用画素を通過した光が右目用領域３２Ａに入ったり、右目用画素を通過した光が左目用領域３２Ｂに入ったりするクロストークと呼ばれる問題点を解消することができる。
【００８７】
なお、ブラックストライプ層４０を常に、液晶表示パネル２０と位相差素子３０との間に設ける必要はなく、例えば、図１９に示したように、液晶表示パネル２０内の偏光板２１Ｂと透明基板２９の間に設けることも可能である。
【００８８】
以上では、偏光眼鏡２が円偏光タイプであり、表示装置１としては円偏光眼鏡用の表示装置である場合について説明をしたが、本発明は、偏光眼鏡２が直線偏光タイプであり、表示装置１として直線偏光眼鏡用の表示装置である場合についても適用可能である。
【００８９】
＜実施例＞
以下、本実施の形態の表示装置１の実施例１，２について説明する。
【００９０】
基材フィルム３１の遅相軸ＡＸ３を境界線Ｌ１に対し垂直方向に向けたもの（図３（Ａ），（Ｂ））を実施例１とし、基材フィルム３１の遅相軸ＡＸ３を境界線Ｌ１に対し水平方向に向けたもの（図４（Ａ），（Ｂ））を実施例２とした。つまり、実施例１，２では、遅相軸ＡＸ３を遅相軸ＡＸ１，ＡＸ２と交差させ、しかも遅相軸ＡＸ１，ＡＸ２の垂直方向または水平方向の二等分線の方向とおおよそ同一の方向を向かせた。
【００９１】
まず、上記実施例１，２について消光比を計算し、評価した。消光比は、上述した算出式（１），（２）を用いて求めた。
【００９２】
図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、偏光眼鏡２における偏光板４１Ａおよび４２Ａの透過軸ＡＸ７およびＡＸ８は、表示装置１の光射出側の偏光板２１Ｂの透過軸ＡＸ４との関係で、それぞれクロスニコルの配置になっていることが好ましいので、出射側の偏光板２１Ｂの透過軸ＡＸ４を垂直方向とし、透過軸ＡＸ７，ＡＸ８を水平方向とした（図２（Ａ））。また、位相差層３２の右目用領域３２Ａおよび左目用領域３２Ｂのリタデーションを、ほぼλ／４とした。左目用領域３２Ｂの遅相軸ＡＸ２と左目用位相差フィルム４２Ｂの遅相軸ＡＸ６を同じ向きとし、右目用領域３２Ａの遅相軸ＡＸ１と右目用位相差フィルム４１Ｂの遅相軸ＡＸ５とを同じ向きとした。このような配置において、右目用領域３２Ａおよび左目用領域３２Ｂの消光比の計算を、拡張ジョーンズ行列法を用いて行った。
【００９３】
なお、偏光眼鏡２の左右の位相差フィルム４１Ａ，４２Ｂならびに位相差素子３０の右目用領域３２Ａおよび左目用領域３２Ｂのリタデーションは、全ての波長でλ／４またはそれと同等であることが好ましいが、現在商用として用いられる材料では、リタデーションの波長分散が生じてしまう。ここでは、偏光眼鏡２の位相差フィルム４１Ａ，４２Ｂとしてポリカーボネートを想定し、右目用領域３２Ａおよび左目用領域３２Ｂの材料として液晶ポリマーを想定した。
【００９４】
偏光眼鏡２の位相差フィルム４１Ａ，４２Ｂは、右目用も左目用もリタデーションが等しいものとし、図２０に示すリタデーション値とした。また、右目用領域３２Ａおよび左目用領域３２Ｂについてもリタデーションが等しいものとし、図２１に示すリタデーション値とした。位相差素子３０の基材フィルム３１としては、リタデーションが０となる等方性であることが好ましいが、実際の商用のフィルムである以上は、若干のリタデーションを有する。ここでは、基材フィルム３１として１００μｍ、２００μｍおよび３００μｍの厚みを有するゼオノア（日本ゼオン株式会社の登録商標）フィルムを想定し、図２２に示すリタデーション値とした。つまり、可視領域において、１００μｍ厚のリタデーションを約６ｎｍとし、２００μｍ厚のリタデーションを約１２ｎｍとし、３００μｍ厚のリタデーションを約１８ｎｍとした。
【００９５】
消光比の計算結果を図１０（Ａ），（Ｂ）、図１１（Ａ），（Ｂ）に示した。なお、実施例１，２ともに、同様の結果が得られたので、実施例１の結果だけを図１０（Ａ），（Ｂ）、図１１（Ａ），（Ｂ）に示した。これらの図から、右目用領域３２Ａおよび左目用領域３２Ｂのいずれにおいても、基材フィルム３１の厚みが薄いほど、消光比β１，β２の値が最適となる（最大となる）角度θ１，θ２の値が大きくなることがわかった。つまり、基材フィルム３１のリタデーションαが大きいほど、消光比β１，β２の値が最適となる（最大となる）角度θ１，θ２の、４５°からのオフセットが大きくなることがわかった。また、リタデーションαの値が小さいほど、消光比β１，β２の値を大きくすることができることもわかった。だたし、角度θ１，θ２が５２°よりも大きくなると、消光比のピーク値が、例えば、リタデーションαが６ｎｍとなっているときに、角度θ１，θ２の絶対値を４５°としたときの消光比と同等程度に小さくなってしまう。従って、角度θ１は、＋４５°よりも大きく、＋５２°以下となっていることが好ましく、角度θ２については、−４５°よりも小さく、−５２°以上となっていることが好ましいことがわかった。すなわち、角度θ１、θ２の絶対値が、４５°よりも大きく、５２°以下となっていることが好ましいことがわかった。
【符号の説明】
【００９６】
１…表示装置、２…偏光眼鏡、１０…バックライトユニット、２０…液晶表示パネル、２１Ａ，２１Ｂ…液晶表示パネル２０の偏光板、２２，２９…透明基板、２３…画素電極、２４，２６…配向膜、２５…液晶層、２７…共通電極、２８…カラーフィルタ、２８Ａ…フィルタ部、２８Ｂ…ブラックマトリクス部、３０…位相差素子、３１，３１’…基材フィルム、３２…位相差層、３２Ａ…右目用領域、３２Ｂ…左目用領域、４０…ブラックストライプ層、４０Ａ…透過部、４０Ｂ…遮光部、４１…右目用眼鏡、４１Ａ，４２Ａ…偏光眼鏡２の偏光板、４１Ｂ…右目用位相差フィルム、４２…左目用眼鏡、４２Ｂ…左目用位相差フィルム、４３…ＵＶ硬化樹脂層、４３Ｄ…ＵＶ硬化樹脂液、４６…液晶層、４６Ｄ…液晶、１１０…原盤、１１０Ａ…反転パターン、２００，３５０…巻き出しロール、２１０…型ロール、２２０，２３０，２５０，２６０…ガイドロール、２４０…ニップロール、２７０，３９０…巻き取りロール、２８０，３６０…吐出機、２９０，３８０…紫外線照射機、３７０…ヒータ、ＡＸ１，ＡＸ２，ＡＸ３，ＡＸ５，ＡＸ６，ＡＸ９…遅相軸、ＡＸ４，ＡＸ７，ＡＸ８…偏光軸（透過軸）、Ｌ…表示装置１から射出された光、Ｌ１…境界線、Ｌ２…右目用画像光、Ｌ３…左目用画像光，θ１，θ２…角度、β１，β２…消光比。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学異方性を有する位相差素子およびそれを備えた表示装置に係わり、特に偏光眼鏡を用いた立体映像の観察に際して好適に用いられる位相差素子およびそれを備えた表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、偏光眼鏡を用いるタイプの立体映像表示装置として、左目用画素と右目用画素とで異なる偏光状態の光を射出させるものがある。このような表示装置では、視聴者が偏光眼鏡をかけた上で、左目用画素からの射出光を左目のみに入射させ、右目用画素からの射出光を右目のみに入射させることにより、立体映像の観察を可能とするものである。
【０００３】
例えば、特許文献１では、左目用画素と右目用画素とで異なる偏光状態の光を射出させるために位相差素子が用いられている。この位相差素子では、一の方向に遅相軸または進相軸を有する片状位相差部材が左目用画素に対応して設けられ、上記片状位相差部材とは異なる方向に遅相軸または進相軸を有する片状位相差部材が右目用画素に対応して設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第３３６０７８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の表示装置では、左目用画素から射出された左目用の映像光が左目のみに入射され、右目用画素から射出された右目用の映像光が右目のみに入射されることが望ましい。しかし、左目用の映像光が若干右目に入射されてしまったり、右目用の映像光が若干左目に入射されてしまったりといったゴーストと呼ばれる問題がある。
【０００６】
特に、特許文献１に記載の表示装置において、基材がプラスチックフィルムにより構成されている場合には、基材にわずかに存在する光学異方性に起因して、ゴーストが強く生じてしまうという問題がある。
【０００７】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、基材フィルムの光学異方性に起因して発生するゴーストを低減することの可能な位相差素子およびそれを備えた表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の位相差素子は、光学異方性を有する基材フィルムと、基材フィルム上に形成され、光学異方性を有する位相差層とを備えたものである。位相差層は遅相軸の向きが互いに異なる２種類以上の位相差領域を有しており、２種類以上の位相差領域は、基材フィルムの面内方向に、隣接して規則的に配置されている。各位相差領域は、基材フィルムの遅相軸と４５°より大きな角度で交差する方向に遅相軸を有している。
【０００９】
本発明の表示装置は、画像信号に基づいて駆動される表示パネルと、表示パネルを照明するバックライトユニットと、表示パネルとの関係でバックライトユニットとは反対側に設けられた位相差素子とを備えたものである。この表示装置に内蔵された位相差素子は、上記した位相差素子と同一の構成要素によって構成されている。
【００１０】
本発明の位相差素子および表示装置では、遅相軸の向きが互いに異なる２種類以上の位相差領域が基材フィルムの面内方向に、隣接して規則的に配置されている。これにより、例えば、位相差領域側から入射した光は偏光状態の互いに異なる２種類以上の光に分離されたのち、基材フィルムを透過する。ここで、各位相差領域は基材フィルムの遅相軸と４５°より大きな角度で交差する方向に遅相軸を有している。このように、各位相差領域の遅相軸の向きに対してオフセットを付与することにより、基材フィルムの光学異方性に起因する偏光状態の変化が抑制される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の位相差素子および表示装置によれば、各位相差領域の遅相軸の向きに対してオフセットを付与し、基材フィルムの光学異方性に起因する偏光状態の変化を抑制するようにしたので、基材フィルムの光学異方性に起因して発生するゴーストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施の形態に係る表示装置の構成の一例を表す断面図である。
【図２】図１の表示装置内の透過軸および遅相軸について説明するための概念図である。
【図３】図１の位相差素子の構成および遅相軸の一例を表す構成図である。
【図４】図１の位相差素子の構成および遅相軸の他の例を表す構成図である。
【図５】図１の表示装置と偏光眼鏡との関係について表すシステム図である。
【図６】図１の表示装置の映像を右目で観察する際の透過軸および遅相軸の一例について説明するための概念図である。
【図７】図１の表示装置の映像を右目で観察する際の透過軸および遅相軸の他の例について説明するための概念図である。
【図８】図１の表示装置の映像を左目で観察する際の透過軸および遅相軸の一例について説明するための概念図である。
【図９】図１の表示装置の映像を左目で観察する際の透過軸および遅相軸の他の例について説明するための概念図である。
【図１０】図１の位相差素子の消光比の分布と、基材フィルムのリタデーションとの関係の一例を表す関係図（Ａ）、図１の位相差素子の消光比の最大値と、基材フィルムのリタデーションとの関係の一例を表す関係図（Ｂ）である。
【図１１】図１の位相差素子の消光比の分布と、基材フィルムのリタデーションとの関係の他の例を表す関係図（Ａ）、図１の位相差素子の消光比の最大値と、基材フィルムのリタデーションとの関係の他の例を表す関係図（Ｂ）である。
【図１２】本発明に係る位相差素子の製造方法の一例で用いられる製造装置の構成の一例を表す模式図である。
【図１３】図１２に続く工程で用いられる製造装置の構成の一例を表す模式図である。
【図１４】本発明に係る位相差素子の製造方法の他の例について説明するための模式図である。
【図１５】図１の位相差素子の他の例について表す構成図である。
【図１６】図１の位相差素子のその他の例について表す構成図である。
【図１７】図１の位相差素子の更にその他の例について表す構成図である。
【図１８】図１の表示装置の他の例について表す構成図である。
【図１９】図１の表示装置のその他の例について表す構成図である。
【図２０】偏光眼鏡の位相差フィルムのリタデーションを表す特性図である。
【図２１】右目用領域および左目用領域のリタデーションを表す特性図である。
【図２２】基材フィルムのリタデーションを表す特性図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．実施の形態（表示装置、位相差素子）
２．変形例（表示装置、位相差素子）
３．実施例（表示装置）
【００１４】
＜実施の形態＞
図１は、本発明の一実施の形態に係る表示装置の断面構成を表すものである。なお、本発明の一実施の形態に係る位相差素子については、本実施の形態の表示装置に内蔵されている場合を例示して説明するものとする。
【００１５】
[表示装置１の構成]
表示装置１は、後述する偏光眼鏡２を眼球の前に装着した観察者（図示せず）に対して立体映像を表示する偏光眼鏡方式の表示装置である。この表示装置１は、バックライトユニット１０、液晶表示パネル２０（表示パネル）および位相差素子３０をこの順に積層して構成されたものである。この表示装置１において、位相差素子３０の表面が映像表示面となっており、観察者側に向けられている。
【００１６】
なお、本実施の形態では、映像表示面が垂直面（鉛直面）と平行となるように表示装置１が配置されている。映像表示面は長方形状となっており、映像表示面の長手方向が水平方向（図中のｙ軸方向）と平行となっている。観察者は偏光眼鏡２を眼球の前に装着した上で、映像表示面を観察するものとする。偏光眼鏡２は円偏光タイプであり、表示装置１は円偏光眼鏡用の表示装置である。
【００１７】
[バックライトユニット１０]
バックライトユニット１０は、例えば、反射板、光源および光学シート（いずれも図示せず）を有している。反射板は、光源からの射出光を光学シート側に戻すものであり、反射、散乱、拡散などの機能を有している。この反射板は、例えば、発泡ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などによって構成されている。これにより、光源からの射出光を効率的に利用することができる。光源は、液晶表示パネル２０を背後から照明するものであり、例えば、複数の線状光源が等間隔で並列配置されたり、複数の点状光源が２次元配列されたりしたものである。なお、線状光源としては、例えば、熱陰極管(ＨＣＦＬ；Hot Cathode Fluorescent Lamp)、冷陰極管（ＣＣＦＬ；Cold Cathode Fluorescent Lamp）などが挙げられる。また、点状光源としては、例えば、発光ダイオード（ＬＥＤ；Light Emitting Diode）などが挙げられる。光学シートは、光源からの光の面内輝度分布を均一化したり、光源からの光の発散角や偏光状態を所望の範囲内に調整したりするものであり、例えば、拡散板、拡散シート、プリズムシート、反射型偏光素子、位相差板などを含んで構成されている。また、光源は、エッジライト方式のものでもよく、その場合には、必要に応じて導光板や導光フィルムが用いられる。
【００１８】
[液晶表示パネル２０]
液晶表示パネル２０は、複数の画素が行方向および列方向に２次元配列された透過型の表示パネルであり、映像信号に応じて各画素を駆動することによって画像を表示するものである。この液晶表示パネル２０は、例えば、図１に示したように、バックライトユニット１側から順に、偏光板２１Ａ、透明基板２２、画素電極２３、配向膜２４、液晶層２５、配向膜２６、共通電極２７、カラーフィルタ２８、透明電極２９および偏光板２１Ｂを有している。
【００１９】
ここで、偏光板２１Ａは、液晶表示パネル２０の光入射側に配置された偏光板（偏光子）であり、偏光板２１Ｂは液晶表示パネル２０の光射出側に配置された偏光板（偏光子）である。偏光板２１Ａ，２１Ｂは、光学シャッタの一種であり、ある一定の振動方向の光（偏光）のみを通過させる。偏光板２１Ａ，２１Ｂはそれぞれ、例えば、偏光軸が互いに所定の角度だけ（例えば９０度）異なるように配置されており、これによりバックライトユニット１０からの射出光が液晶層を介して透過し、あるいは遮断されるようになっている。
【００２０】
偏光板２１Ａの透過軸（図示せず）の向きは、バックライトユニット１０から射出された光を透過可能な範囲内に設定される。例えば、バックライトユニット１０から射出される光の偏光軸が垂直方向となっている場合には、透過軸も垂直方向を向いており、バックライトユニット１０から射出される光の偏光軸が水平方向となっている場合には、透過軸も水平方向を向いている。なお、バックライトユニット１０から射出される光は直線偏光光である場合に限られるものではなく、円偏光や、楕円偏光、無偏光であってもよい。
【００２１】
偏光板２１Ｂの偏光軸ＡＸ４（図２）の向きは、液晶表示パネル２０を透過した光を透過可能な範囲内に設定される。例えば、偏光板２１Ａの偏光軸（図示せず）の向きが水平方向となっている場合には、偏光軸ＡＸ４はそれと直交する方向（垂直方向）を向いており、偏光板２１Ａの偏光軸の向きが垂直方向となっている場合には、偏光軸ＡＸ４はそれと直交する方向（水平方向）を向いている。なお、上記の偏光軸と、上記の透過軸とは互いに同義である。
【００２２】
透明基板２２，２９は、一般に、可視光に対して透明な基板である。なお、バックライトユニット１側の透明基板には、例えば、透明画素電極に電気的に接続された駆動素子としてのＴＦＴ（Thin Film Transistor；薄膜トランジスタ）および配線などを含むアクティブ型の駆動回路が形成されている。画素電極２３は、例えば酸化インジウムスズ（ＩＴＯ；Indium Tin Oxide）からなり、画素ごとの電極として機能する。配向膜２４，２６は、例えばポリイミドなどの高分子材料からなり、液晶に対して配向処理を行う。液晶層２５は、例えばＶＡ（Vertical Alignment）モード、ＴＮ（Twisted Nematic）モードまたはＳＴＮ（Super Twisted Nematic）モードの液晶からなる。この液晶層２５は、図示しない駆動回路からの印加電圧により、バックライトユニット１０からの射出光を画素ごとに透過または遮断する機能を有している。共通電極２７は、例えばＩＴＯからなり、共通の対向電極として機能する。カラーフィルタ２８は、バックライトユニット１０からの射出光を、例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）の三原色にそれぞれ色分離するためのフィルタ部２８Ａを配列して形成されている。このカラーフィルタ２８では、フィルタ部２８Ａは画素間の境界に対応する部分に、遮光機能を有するブラックマトリクス部２８Ｂが設けられている。
【００２３】
[位相差素子３０]
次に、位相差素子３０について説明する。図３（Ａ）は、本実施の形態の位相差素子３０の構成の一例を斜視的に表したものである。図３（Ｂ）は、図３（Ａ）の位相差素子３０の遅相軸について表したものである。同様に、図４（Ａ）は、本実施の形態の位相差素子３０の構成の他の例を斜視的に表したものである。図４（Ｂ）は、図４（Ａ）の位相差素子３０の遅相軸について表したものである。なお、図３（Ａ），（Ｂ）に示した位相差素子３０と、図４（Ａ），（Ｂ）に示した位相差素子３０は、基材フィルム３１（後述）の遅相軸ＡＸ３の向きの点で相違している。
【００２４】
位相差素子３０は、液晶表示パネル２０の偏光板２１Ｂを透過した光の偏光状態を変化させるものである。この位相差素子３０は、例えば、図１に示したように、基材フィルム３１と、位相差層３２とを有している。
【００２５】
基材フィルム３１は、光学異方性を有する薄い樹脂フィルムによって構成されている。樹脂フィルムとしては、光学異方性の小さい、つまり複屈折の小さいものが好ましい。そのような特性を持つ樹脂フィルムであって、かつ商用としてよく使われているものとしては、例えば、ＴＡＣ（トリアセチルセルロース）、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）などが挙げられる。ここで、ＣＯＰとしては、例えば、ゼオノア（日本ゼオン株式会社の登録商標）やアートン（ＪＳＲ株式会社の登録商標）などがある。基材フィルムの３１の厚さは、例えば、３０μｍ以上５００μｍ以下となっていることが好ましい。基材フィルム３１のリタデーションは、２０ｎｍ以下であることが好ましく、１０ｎｍ以下であることがより好ましい。なお、リタデーションは、例えば、回転検光子法や、セナルモン法など、いくつかの楕円偏光解析にて測定することが可能なものである。本明細書では、リタデーションの値として、回転検光子法を用いることによって得られた値が示されている。
【００２６】
基材フィルム３１の遅相軸ＡＸ３は、例えば、図３（Ａ），（Ｂ）および図４（Ａ），（Ｂ）に示したように、水平方向または垂直方向を向いている。より詳細には、遅相軸ＡＸ３は、後述の位相差層３２についての説明からわかるように、右目用領域３２Ａおよび左目用領域３２Ｂの長手方向または短手方向と同一の方向を向いており、境界線Ｌ１の向きと同一の方向または直交する方向を向いている。また、遅相軸ＡＸ３は、遅相軸ＡＸ１，ＡＸ２と交差する方向を向いており、遅相軸ＡＸ１と遅相軸ＡＸ２との垂直方向の二等分線と平行な方向を向いていることが好ましい。
【００２７】
位相差層３２は、光学異方性を有する薄い層である。この位相差層３２は、基材フィルム３１の表面に設けられたものであり、液晶表示パネル２０の光射出側の表面（偏光板２１Ｂ）に粘着剤（図示せず）などによって貼り付けられている（図１）。この位相差層３２は、遅相軸の向きが互いに異なる二種類の位相差領域（右目用領域３２Ａ，左目用領域３２Ｂ）を有している。なお、本実施の形態の右目用領域３２Ａが本発明の「一方の種類の位相差領域」の一具体例に相当し、本実施の形態の左目用領域３２Ｂが本発明の「他方の種類の位相差領域」の一具体例に相当する。
【００２８】
右目用領域３２Ａおよび左目用領域３２Ｂは、例えば、図１、図３（Ａ）、図４（Ａ）に示したように、共通する一の方向（水平方向）に延在する帯状の形状となっている。これら右目用領域３２Ａおよび左目用領域３２Ｂは、基材フィルム３１の面内方向に、隣接して規則的に配置されており、具体的には、右目用領域３２Ａおよび左目用領域３２Ｂの短手方向（垂直方向）に交互に配置されている。従って、右目用領域３２Ａおよび左目用領域３２Ｂを隔てる境界線Ｌ１は、右目用領域３２Ａおよび左目用領域３２Ｂの長手方向（水平方向）と同一の方向を向いている。
【００２９】
右目用領域３２Ａは、図３（Ａ），（Ｂ）および図４（Ａ），（Ｂ）に示したように、境界線Ｌ１と直交以外の角度θ１（０°＜θ１＜９０°）で交差する方向に遅相軸ＡＸ１を有している。一方、左目用領域３２Ｂは、図３（Ａ），（Ｂ）および図４（Ａ），（Ｂ）に示したように、境界線Ｌ１と直交以外の角度θ２（０°＜θ２＜９０°）で交差する方向であって、かつ遅相軸ＡＸ１の向きとは異なる方向に遅相軸ＡＸ２を有している。
【００３０】
ここで、「遅相軸ＡＸ１の向きとは異なる方向」とは、単に、遅相軸ＡＸ１の向きとは異なるということを意味しているだけでなく、境界線Ｌ１に関して、遅相軸ＡＸ１とは反対方向に回転しているということを意味している。つまり、遅相軸ＡＸ１，ＡＸ２は、境界線Ｌ１を挟んで互いに異なる方向に回転している。遅相軸ＡＸ１の角度θ１と、遅相軸ＡＸ２の角度θ２とは、絶対値としては（回転方向を考慮しない場合には）、互いに等しいことが好ましい。ただし、これらが、製造誤差（製造ばらつき）などによって若干、互いに異なっていてもよく、場合によっては製造誤差よりも大きな角度で互いに異なっていてもよい。なお、上記した製造誤差としては、右目用領域３２Ａおよび左目用領域３２Ｂを製造する技術によっても異なるが、例えば最大で１°〜２°程度である。
【００３１】
遅相軸ＡＸ１，ＡＸ２は、図２（Ａ），（Ｂ）〜図４（Ａ），（Ｂ）に示したように、水平方向および垂直方向のいずれの方向とも交差する方向を向いており、基材フィルム３１の遅相軸ＡＸ３とも交差する方向を向いている。また、遅相軸ＡＸ１，ＡＸ２は、遅相軸ＡＸ１と遅相軸ＡＸ２との垂直方向または水平方向の二等分線が境界線Ｌ１と平行な方向を向くような方向に向いていることが好ましい。
【００３２】
遅相軸ＡＸ１，ＡＸ２は、図２（Ａ），（Ｂ）に示したように、液晶表示パネル２０の偏光板２１Ｂの偏光軸ＡＸ４とも交差する方向を向いている。さらに、遅相軸ＡＸ１は、後述する偏光眼鏡２の右目用位相差フィルム４１Ｂの遅相軸ＡＸ５の向きと同一の方向か、またはその方向と対応する方向を向いており、左目用位相差フィルム４２Ｂの遅相軸ＡＸ６の向きと異なる方向を向いている。一方、遅相軸ＡＸ２は、遅相軸ＡＸ６の向きと同一の方向か、またはその方向と対応する方向を向いており、遅相軸ＡＸ５の向きと異なる方向を向いている。
【００３３】
[偏光眼鏡２]
次に、偏光眼鏡２について説明する。図５は、偏光眼鏡２の構成の一例を、表示装置１と共に斜視的に表したものである。偏光眼鏡２は、観察者（図示せず）の眼球の前に装着されるものであり、映像表示面に映し出される映像を観察する際に観察者によって用いられるものである。この偏光眼鏡２は、例えば、図５に示したように、右目用眼鏡４１および左目用眼鏡４２を有している。
【００３４】
右目用眼鏡４１および左目用眼鏡４２は、表示装置１の映像表示面と対向するように配置されている。なお、これら右目用眼鏡４１および左目用眼鏡４２は、図５に示したように、できるだけ一の水平面内に配置されることが好ましいが、多少傾いた平坦面内に配置されていてもよい。
【００３５】
右目用眼鏡４１は、例えば、偏光板４１Ａおよび右目用位相差フィルム４１Ｂを有している。一方、左目用眼鏡４２は、例えば、偏光板４２Ａおよび左目用位相差フィルム４２Ｂを有している。右目用位相差フィルム４１Ｂは、偏光板４１Ａの表面であって、かつ表示装置１から射出された光Ｌの入射側に設けられたものである。左目用位相差フィルム４２Ｂは、偏光板４２Ａの表面であって、かつ光Ｌの入射側に設けられたものである。
【００３６】
偏光板４１Ａ，４２Ａは、偏光眼鏡２の光射出側に配置されており、ある一定の振動方向の光（偏光）のみを通過させる。例えば、図２（Ａ），（Ｂ）において、偏光板４１Ａ，４２Ａの偏光軸ＡＸ７，ＡＸ８はそれぞれ、偏光板２１Ｂの偏光軸ＡＸ４と直交する方向を向いている。偏光軸ＡＸ７，ＡＸ８はそれぞれ、例えば、図２（Ａ），（Ｂ）に示したように、偏光軸ＡＸ４が垂直方向を向いている場合には水平方向を向いており、偏光軸ＡＸ４が水平方向を向いている場合には垂直方向を向いている。
【００３７】
右目用位相差フィルム４１Ｂおよび左目用位相差フィルム４２Ｂは、光学異方性を有する薄い層またはフィルムである。これらの位相差フィルムの厚さは、例えば、３０μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。また、これらの位相差フィルムとしては、光学異方性の小さい、つまり複屈折の小さいものが好ましい。そのような特性を持つ樹脂フィルムとしては、例えば、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）、ＰＣ（ポリカーボネート）などが挙げられる。ここで、ＣＯＰとしては、例えば、ゼオノアやゼオネックス（日本ゼオン（株）登録商標）、アートン（ＪＳＲ（株）登録商標）などがある。右目用位相差フィルム４１Ｂの遅相軸ＡＸ５および左目用位相差フィルム４２Ｂの遅相軸ＡＸ６は、図２（Ａ），（Ｂ）に示したように、水平方向および垂直方向のいずれの方向とも交差する方向を向いており、偏光板４１Ａ，４２Ａの偏光軸ＡＸ７，ＡＸ８とも交差する方向を向いている。また、遅相軸ＡＸ５，ＡＸ６は、遅相軸ＡＸ５，ＡＸ６との二等分線が境界線Ｌ１と直交する方向を向くような方向に向いていることが好ましい。また、遅相軸ＡＸ５は、遅相軸ＡＸ１の向きと同一の方向か、またはその方向と対応する方向を向いており、遅相軸ＡＸ２の向きと異なる方向を向いている。一方、遅相軸ＡＸ６は、遅相軸ＡＸ２と同一の方向か、またはその方向と対応する方向を向いており、遅相軸ＡＸ１の向きと異なる方向を向いている。
【００３８】
[リタデーション]
図６（Ａ），（Ｂ）〜図９（Ａ），（Ｂ）を参照して、位相差素子３０と偏光眼鏡２のリタデーションについて説明する。図６（Ａ），（Ｂ）および図７（Ａ），（Ｂ）は、位相差層３２の右目用領域３２Ａに入射した右目用画像光Ｌ２のみに着目し、偏光眼鏡２を介して、光Ｌ２が左右の目でどのように認識されるかを示した概念図である。また、図８（Ａ），（Ｂ）および図９（Ａ），（Ｂ）は、位相差層３２の右目用領域３２Ｂに入射した左目用画像光Ｌ３のみに着目し、偏光眼鏡２を介して、光Ｌ３が左右の目でどのように認識されるかを示した概念図である。なお、実際には、右目用画像光Ｌ２および左目用画像光Ｌ３は、混在した状態で出力されるが、図６（Ａ），（Ｂ）〜図９（Ａ），（Ｂ）では、説明の便宜上、右目用画像光Ｌ２と左目用画像光Ｌ３を別個に分けて記述した。
【００３９】
ところで、偏光眼鏡２を用いて観察した場合に、例えば、図６（Ａ），（Ｂ）、図７（Ａ），（Ｂ）に示したように、右目には右目用画素の画像が認識でき、左目には右目用画素の画像が認識できないようにすることが必要である。また、同時に、例えば、図８（Ａ），（Ｂ）、図９（Ａ），（Ｂ）に示したように、左目には左目用画素の画像が認識でき、右目には左目用画素の画像が認識できないようにすることが必要である。そのためには、以下に示したように、右目用領域３２Ａおよび右目用位相差フィルム４１Ｂのリタデーションならびに左目用領域３２Ｂおよび左目用位相差フィルム４２Ｂのリタデーションを設定することが好ましい。
【００４０】
具体的には、右目用領域３２Ａおよび左目用領域３２Ｂのリタデーションのうち一方が＋λ／４となっており、他方が−λ／４となっていることが好ましい。ここで、リタデーションの符号が逆になっているのは、それぞれの遅相軸の向きが９０°異なることを示している。このとき、右目用位相差フィルム４１Ｂのリタデーションは右目用領域３２Ａのリタデーションと同一となっていることが好ましく、左目用位相差フィルム４２Ｂのリタデーションは左目用領域３２Ｂのリタデーションと同一となっていることが好ましい。
【００４１】
次に、基材フィルム３１のリタデーションαと、右目用領域３２Ａの遅相軸ＡＸ１の角度θ１および左目用領域３２Ｂの遅相軸ＡＸ２の角度θ２との関係について説明する。図１０（Ａ），（Ｂ）、図１１（Ａ），（Ｂ）に示したように、基材フィルム３１のリタデーションαが大きくなると、それに伴って、以下の２つの式（１），（２）によって表される消光比β１、β２の分布が角度θ１，θ２の大きくなる方向にシフトする。ここで、消光比とは、ゴーストの発生度合いを定量的に表すことの可能な指標の一つである。そのため、リタデーションαの大きさに拘らず、角度θ１，θ２の絶対値を、リタデーションαがゼロのときの消光比β１、β２のピーク値に対応する値、例えば、４５°に設定した場合には、消光比β１、β２が小さくなり、ゴーストが生じてしまう可能性がある。
【００４２】
【数１】
【数２】
【００４３】
図１０（Ａ）は、リタデーションαが６ｎｍ、１２ｎｍ、１８ｎｍとなっているときの、角度θ１と消光比β１との関係を表したものであり、図１０（Ｂ）は、リタデーションαの大きさと、消光比β１が最大となるときの角度θ１との関係を表したものである。図１１（Ａ）は、リタデーションαが６ｎｍ、１２ｎｍ、１８ｎｍとなっているときの、角度θ２と消光比β２との関係を表したものであり、図１１（Ｂ）は、リタデーションαの大きさと、消光比β２が最大となるときの角度θ２との関係を表したものである。なお、図１０（Ｂ）、図１１（Ｂ）において、各ドットの上下に示した線は、シミュレーションの実行によって生じた誤差（最大値の誤差）の幅を意味している。
【００４４】
そこで、本実施の形態では、角度θ１，θ２は、リタデーションαの大きさに対応した角度となっている。このとき、角度θ１，θ２は共に、同一の角度となっていてもよいし、互いに異なる角度となっていてもよい。角度θ１，θ２は、例えば、消光比β１、β２が双方ともに、なるべく高くなるような角度となっており、例えば、消光比β１、β２の少なくとも一方のピーク値に対応する角度となっている。リタデーションαが６ｎｍとなっている場合には、角度θ１は例えば４７．５°となっており、角度θ２は例えば−４７°となっている。また、リタデーションαが１２ｎｍとなっている場合には、角度θ１は例えば４９．５°となっており、角度θ２は例えば−４９．５°となっている。また、リタデーションαが１８ｎｍとなっている場合には、角度θ１は例えば５１°となっており、角度θ２は例えば−５１．５°となっている。
【００４５】
なお、リタデーションαが上で例示した大きさよりも大きい場合についても、角度θ１，θ２をリタデーションαの大きさに対応した角度とすることは可能である。しかし、角度θ１，θ２が５２°よりも大きくなると、消光比のピーク値が、例えば、リタデーションαが６ｎｍとなっているときに、角度θ１，θ２の絶対値を４５°としたときの消光比と同等程度に小さくなってしまう。そのため、この場合には、角度θ１，θ２をどのような値に設定したとしても、ゴーストが生じてしまう可能性がある。従って、角度θ１は、＋４５°よりも大きく、＋５２°以下となっていることが好ましく、角度θ２については、−４５°よりも小さく、−５２°以上となっていることが好ましい。すなわち、角度θ１、θ２の絶対値が、４５°よりも大きく、５２°以下となっていることが好ましい。
【００４６】
[基本動作]
次に、本実施の形態の表示装置１において画像を表示する際の基本動作の一例について、図６（Ａ），（Ｂ）〜図９（Ａ），（Ｂ）を参照しつつ説明する。
【００４７】
まず、バックライト１０から照射された光が液晶表示パネル２０に入射している状態で、映像信号として右目用画像および左目用画像を含む視差信号が液晶表示パネル２０に入力される。すると、例えば、奇数行の画素から右目用画像光Ｌ２が出力され（図６（Ａ），（Ｂ）または図７（Ａ），（Ｂ））、偶数行の画素から左目用画像光Ｌ３が出力される（図８（Ａ），（Ｂ）または図９（Ａ），（Ｂ））。なお、実際には、右目用画像光Ｌ２および左目用画像光Ｌ３は、混在した状態で出力されるが、図６（Ａ），（Ｂ）〜図９（Ａ），（Ｂ）では、説明の便宜上、右目用画像光Ｌ２と左目用画像光Ｌ３を別個に分けて記述した。
【００４８】
その後、右目用画像光Ｌ２および左目用画像光Ｌ３は、位相差素子３０の右目用領域３２Ａおよび左目用領域３２Ｂによって楕円偏光に変換され、位相差素子３０の基材フィルム３１を透過したのち、表示装置１の画像表示面から外部に出力される。このとき、右目用領域３２Ａを通過した光と、左目用領域３２Ｂを通過した光は共に、基材フィルム３１に存在するわずかな光学異方性の影響を受ける。
【００４９】
その後、表示装置１の外部に出力された光は、偏光眼鏡２に入射し、右目用位相差フィルム４１Ｂおよび左目用位相差フィルム４２Ｂによって楕円偏光から直線偏光に戻されたのち、偏光眼鏡２の偏光板４１Ａ，４２Ａに入射する。
【００５０】
このとき、図６（Ａ），（Ｂ）、図７（Ａ），（Ｂ）に示すように、偏光板４１Ａ，４２Ａへの入射光のうち右目用画像光Ｌ２に対応する光の偏光軸は、偏光板４１Ａの偏光軸ＡＸ７と平行となっており、偏光板４２Ａの偏光軸ＡＸ８と直交している。従って、偏光板４１Ａ，４２Ａへの入射光のうち右目用画像光Ｌ２に対応する光は、偏光板４１Ａだけを透過して、観察者の右目に到達する（図６（Ａ），（Ｂ）または図７（Ａ），（Ｂ））。
【００５１】
一方、図８（Ａ），（Ｂ）、図９（Ａ），（Ｂ）に示すように、偏光板４１Ａ，４２Ａへの入射光のうち左目用画像光Ｌ３に対応する光の偏光軸は、偏光板４１Ａの偏光軸ＡＸ７と直交しており、偏光板４２Ａの偏光軸ＡＸ８と平行となっている。従って、偏光板４１Ａ，４２Ａへの入射光のうち左目用画像光Ｌ３に対応する光は、偏光板４２Ａだけを透過して、観察者の左目に到達する（図８（Ａ），（Ｂ）または図９（Ａ），（Ｂ））。
【００５２】
このようにして、右目用画像光Ｌ２に対応する光が観察者の右目に到達し、左目用画像光Ｌ３に対応する光が観察者の左目に到達した結果、観察者は表示装置１の映像表示面に立体画像が表示されているかのように認識することができる。
【００５３】
[効果]
ところで、本実施の形態では、位相差素子３０の基材フィルム３１は、例えば、光学異方性を有する薄い樹脂フィルムによって構成されている。そのため、上述したように、右目用領域３２Ａを通過した光と、左目用領域３２Ｂを通過した光は共に、基材フィルム３１に存在するわずかな光学異方性の影響を受ける。そのため、観察者の目に到達した右目用の画像光および左目用の画像光にゴーストが含まれている可能性がある。
【００５４】
しかし、本実施の形態では、右目用領域３２Ａの遅相軸ＡＸ１の角度θ１および左目用領域３２Ｂの遅相軸ＡＸ２の角度θ２の絶対値が、基材フィルム３１のリタデーションの大きさに対応した角度となっており、４５°に対してオフセットを有している。これにより、基材フィルム３１の光学異方性に起因する偏光状態の変化を抑制することができる。その結果、基材フィルム３１の光学異方性に起因して発生するゴーストを低減することができる。
【００５５】
また、本実施の形態では、基材フィルム３１の遅相軸ＡＸ３が水平方向または垂直方向を向いており、遅相軸ＡＸ１，ＡＸ２と交差する方向を向いている。そのため、基材フィルム３１の光学異方性に起因する影響が基材フィルム３１を透過するそれぞれの光に及び、基材フィルム３１を透過する右目用に対応する光および左目用に対応する光のうちいずれか一方の光にだけ極端に大きく及ぶことがない。その結果、例えば、左目または右目だけにゴーストが強く見えたり、左目と右目で映像の色が異なってしまったりするなどのアンバランスを低減することができる。従って、アンバランスの生じにくい位相差素子３０および表示装置１を実現することができる。
【００５６】
特に、本実施の形態において、基材フィルム３１の遅相軸ＡＸ３が遅相軸ＡＸ１と遅相軸ＡＸ２との垂直方向または水平方向の二等分線と平行な方向を向いている場合には、基材フィルム３１の光学異方性に起因する影響が基材フィルム３１を透過するそれぞれの光に均等に及ぶ。その結果、例えば、左目または右目だけにゴーストが強く見えたり、左目と右目で映像の色が異なってしまったりするなどのアンバランスをなくすることができる。従って、この場合には、左右の映像のアンバランスが生じない位相差素子３０および表示装置１を実現することができる。
【００５７】
また、本実施の形態では、位相差素子３０の位相差層３２を支持する基材として、薄い基材フィルム（例えば、樹脂フィルム）を用いた場合には、位相差層３２の支持基材としてガラス板を用いた場合よりも位相差素子３０を安価に歩留まり良く製造することができる。また、位相差層３２の支持基材として薄い基材フィルム（例えば、樹脂フィルム）を使用することにより、表示装置１を薄型化することもできる。
【００５８】
［位相差素子３０の製造方法］
ここで、本実施の形態に係る位相差素子３０の製造方法の一例について説明する。ここでは、位相差素子３０に複数の溝領域が設けられているものとし、該溝領域を形成する際に、ロール状の原盤を用いた場合と、板状の原盤を用いた場合とに分けて説明する。
【００５９】
（ロール状の原盤を用いた場合）
図１２は、ロール状の原盤により複数の微細溝を形成する製造装置の構成の一例を表したものである。具体的にはまず、巻き出しロール２００から巻き出した基材フィルム３１を、ガイドロール２２０を介してガイドロール２３０に導いた後、基材フィルム３１上にＵＶ硬化樹脂液４３Ｄ（例えば、ＵＶ硬化アクリル樹脂液を含む。）を、例えば吐出機２８０から滴下して、ＵＶ硬化樹脂層４３を形成する。さらに、基材フィルム３１をニップロール２４０で押さえながら、基材フィルム３１上のＵＶ硬化樹脂層４３を型ロール２１０の周面に押し当てる。ここで、型ロール２１０の周面には、予め位相差素子３０の右目用領域３２Ａ、左目用領域３２Ｂにそれぞれ対応する複数の微細溝の反転パターンが形成されており、ＵＶ硬化樹脂層４３を型ロール２１０の周面に押し当てることにより、ＵＶ硬化樹脂層４３に複数の微細溝のパターンが転写される。
【００６０】
ここで、基材フィルム３１上の樹脂層は、従来の光配向膜や、ポリイミド配向膜とは異なり、樹脂層において光吸収や色づきがほとんど生じないものであることが好ましい。樹脂層としては、上述したとおり、例えば、アクリル系のＵＶ硬化型樹脂を用いることができる。
【００６１】
また、複数の微細溝の開口幅（ピッチ）は、例えば２μｍ以下となっているのが好ましいく、１μｍとなっていることがより好ましい。ピッチを２μｍ以下とすることにより、後述する製造過程において、複数の微細溝上に位相差層３２を構成する材料（例えば、後述する液晶材料）を配向させることが容易となる。また、複数の微細溝を有する溝領域は、例えば、ストライプ状に、交互に配列されている。これらのストライプ幅は、例えば、表示装置１における画素ピッチと同等の幅となっていることが好ましい。
【００６２】
また、右目用領域３２Ａに対応する複数の微細溝の延在方向と、左目用領域３２Ｂに対応する複数の微細溝の延在方向は、例えば、互いに直交している。また、これらの複数の微細溝の延在方向は、溝領域のストライプ方向を基準としてそれぞれ、−４５°，＋４５°の角度をなしている。
【００６３】
なお、本明細書において、「平行」、「直交」、「垂直」、「同一の方向」という場合には、本発明の効果を損なわない限度において、それぞれが、略平行、略直交、略垂直、略同一の方向、を含むものとする。例えば、製造誤差、バラツキ等の諸要因に起因する誤差が含まれている。
【００６４】
その後、紫外線照射機２９０から、ＵＶ硬化樹脂層４３に対して紫外線ＵＶを照射して、ＵＶ硬化樹脂層４３を硬化させる。ここで、紫外線照射機２９０は、巻き出しロール２００から供給された基材フィルム３１のうちニップロール２４０を通過した後の部分であって、かつ型ロール２１０と接している部分に対して紫外線を照射するようになっている。続いて、ガイドロール２５０で、基材フィルム３１を型ロール２１０から剥離したのち、ガイドロール２６０を介して巻き取りロール２７０に巻き取る。このようにして、樹脂層が形成された基材フィルム３１’が形成される。
【００６５】
次に、位相差層３２の形成方法について説明する。まず、図１３に示したように、巻き出しロール３５０から基材フィルム３１’を巻き出したのち、複数の微細溝の表面に、液晶性モノマーを含む液晶４６Ｄを吐出機３６０から滴下して、液晶層４６を形成する。続いてヒータ３７０を用いて、基材フィルム３１’の表面に塗布された液晶層４６の液晶性モノマーの配向処理（加熱処理）を行った後、液晶層４６を相転移温度よりも少し低い温度まで徐冷する。これにより、液晶性モノマーは、基材フィルム３１’の表面に形成された複数の微細溝のパターンに応じて配向する。
【００６６】
次に、紫外線照射機３８０から、配向処理後の液晶層４６に対して、ＵＶ光を照射して、液晶層４６内の液晶性モノマーを重合させる。なお、このとき、処理温度は、一般的に室温付近であることが多いが、リタデーション値を調整するために温度を相転移温度以下の温度まで上げてもよい。これにより、複数の微細溝のパターンに沿って液晶分子の配向状態が固定され、位相差層３２（右目用領域３２Ａおよび左目用領域３２Ｂ）が形成される。
【００６７】
なお、位相差層３２の厚みは、例えば０．１μｍ〜１０μｍであることが好ましい。また、位相差層３２は、例えば、重合性の高分子液晶材料を含んでいてもよい。高分子液晶材料としては、相転移温度（液晶相−等方相）、液晶材料の屈折率波長分散特性、粘性特性、プロセス温度などに応じて選定された材料が用いられる。但し、重合基としてアクリロイル基あるいはメタアクリロイル基を有していることが、透明性の観点から好ましい。また、重合性官能基と液晶骨格との間にメチレンスペーサのない材料を用いることが好ましい。プロセス時の配向処理温度を低くすることができるためである。
【００６８】
なお、位相差層３２は、重合した高分子液晶材料のみで構成されていてもよいし、上述のように未重合の液晶性モノマーを含んでいてもよい。未重合の液晶性モノマーが含まれる場合には、配向処理（加熱処理）によって、その周囲に存在する液晶分子の配向方向と同様の方向に配向し、高分子液晶材料の配向特性と同様の配向特性を示す。
【００６９】
以上のようにして、位相差素子３０が完成する。その後、位相差素子３０を巻き取りロール３９０に巻き取る。
【００７０】
なお、図示しないが、上記製造工程において、ＵＶ硬化樹脂層４３を設けずに、基材フィルム３１に直接、原盤の反転パターンを転写して、複数の微細溝が形成された基材フィルムを完成させてもよい。この場合、上記のＵＶ硬化樹脂層４３の形成工程を省略するほかは、上記製造方法と同様の方法で位相差素子３０を作製することができる。
【００７１】
また、図示しないが、基材フィルム３１とＵＶ硬化樹脂層４３は、直接接して設けられていてもよいし、他の層が介在して設けられていてもよい。他の層としては、基材フィルム３１とＵＶ硬化樹脂層４３の密着性を高めるためのアンカー層などが挙げられる。
【００７２】
また、図示しないが、ＵＶ硬化樹脂層４３（樹脂層４３を設けない場合には、基材フィルム３１）と位相差層３２の間に、位相差層３２を構成する所定の材料（例えば、上記液晶材料）の配向性を良好にするための無配向性薄膜を別途形成してもよい。これにより、複数の微細溝の表面に直接、液晶層４６を形成した場合と比べて、複数の微細溝の表面の分子配向の影響が液晶層４６に及ぶ割合を低減することができる。その結果、複数の微細溝の表面の分子が、微細溝の延在方向とは異なる方向に配向しているときであっても、液晶層４６（位相差層３２）の配向方向を無配向性薄膜によって形成される窪みの延在方向に揃えることが可能となる。すなわち、液晶層４６（位相差層３２）の配向方向を所望の方向に揃えることが可能となる。
【００７３】
無配向性薄膜の形成方法としては、例えば、複数の微細溝の表面に、例えばＵＶ硬化樹脂層を配置する。該ＵＶ硬化樹脂層は、上記ＵＶ硬化樹脂層４３を構成する材料と同一材料であっても、異なる材料であってもよい。次に、該ＵＶ硬化樹脂層にＵＶ光を照射して、硬化させる。これにより、複数の微細溝の表面に倣って無配向性薄膜が形成される。無配向性薄膜は、例えば、図１２の製造装置と一連の構造の装置を用いて形成することができる。
【００７４】
本実施の形態では、従来のように配向膜を用いて液晶分子を配向させる場合と異なり、高温での加熱処理を必要としないため、ガラス材料などに比べて、加工し易く、かつ安価な基材フィルム（例えば、樹脂フィルム）を用いることができる。
【００７５】
（板状の原盤を用いた場合）
次に、図１４（Ａ），（Ｂ）を参照して、板状の原盤を用いた場合の位相差素子３０の作製方法について説明する。まず、基材フィルム３１を用意する。そして、位相差素子３０の右目用・左目用領域にそれぞれ対応する複数の微細溝の反転パターン１１０Ａが形成された板状の原盤１１０の表面に、例えばＵＶ硬化樹脂層４３（例えば、アクリル系樹脂）を配置したのち、ＵＶ硬化樹脂層４３を、基材フィルム３１で封止する。次に、ＵＶ硬化樹脂層４３にＵＶ光を照射して硬化させた後、原盤１１０を剥離する。これにより、樹脂層が形成された基材フィルム３１’が形成される（図１４（Ａ））。
【００７６】
次に、位相差層３２の形成方法について説明する（図１４（Ｂ））。まず、複数の微細溝の表面に、液晶性モノマーを含む液晶層４６を、例えばロールコータなどでコーティングして形成する。このとき、液晶層４６には、必要に応じて、液晶性モノマーを溶解させるための溶媒、重合開始剤、重合禁止剤、界面活性剤、レベリング剤などを添加することができる。溶媒としては、特に限定されないが、液晶性モノマーの溶解性が高く、室温での蒸気圧が低く、また室温で蒸発しにくいものを用いることが好ましい。室温で蒸発しにくい溶媒としては、例えば、１−メトキシ−２−アセトキシプロパン（ＰＧＭＥＡ）、トルエン、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）などが挙げられる。これは、室温で蒸発しやすい溶媒を用いると、液晶層４６を塗布形成後の溶媒の蒸発速度が速すぎて、溶媒の蒸発後に形成される液晶性モノマーの配向に乱れが生じやすくなるためである。
【００７７】
次に、液晶層４６の液晶性モノマーの配向処理（加熱処理）を行う。この加熱処理は、液晶性モノマーの相転移温度以上であって、特に溶媒を用いた場合には、この溶媒が乾燥する温度以上の温度で行うようにする。ここで、前工程における液晶性モノマーのコーティングによって、液晶性モノマーと微細溝との界面にずり応力が働き、流れによる配向（流動配向）や力による配向（外力配向）が生じ、液晶分子が意図しない方向に配向してしまうことがある。上記加熱処理は、このような意図しない方向に配向してしまった液晶性モノマーの配向状態を一旦キャンセルするために行われる。これにより、液晶層４６では、溶媒が乾燥して液晶性モノマーのみとなり、その状態は等方相となる。
【００７８】
次に、液晶層４６を相転移温度よりも少し低い温度まで徐冷する。これにより、液晶性モノマーが、複数の微細溝のパターンに応じて配向する。
【００７９】
次に、配向処理後の液晶層４６に対して、例えばＵＶ光を照射することにより、液晶性モノマーを重合させる。なお、このとき、処理温度は、一般に室温付近であることが多いが、リタデーション値を調整するために温度を相転移温度以下の温度まで上げてもよい。これにより、複数の微細溝のパターンに沿って液晶分子の配向状態が固定され、右目用領域３２Ａおよび左目用領域３２Ｂが形成される。以上により、位相差素子３０が完成する（図１４（Ｂ））。
【００８０】
なお、ロール状の原盤を用いた場合と同様に、ＵＶ硬化樹脂層４３を設けずに、基材フィルム３１に直接、原盤の反転パターンを転写して、複数の微細溝が形成された基材フィルムを完成させてもよい。また、上記アンカー層や、上記無配向性薄膜を形成してもよい。
【００８１】
本実施の形態では、従来のように配向膜を用いて液晶分子を配向させる場合と異なり、高温での加熱処理を必要としないため、ガラス材料などに比べて、加工し易く、かつ安価な基材フィルム（例えば、樹脂フィルム）を用いることができる。
【００８２】
＜変形例＞
上記実施の形態では、位相差素子３０には、遅相軸の向きが互いに異なる２種類の位相差領域（右目用領域３２Ａ，左目用領域３２Ｂ）が設けられていたが、遅相軸の向きが互いに異なる３種類以上の位相差領域が設けられていてもよい。例えば、図１５に示したように、位相差素子３０に、右目用領域３２Ａ，左目用領域３２Ｂのほかに、これら右目用領域３２Ａおよび左目用領域３２Ｂの遅相軸ＡＸ１，ＡＸ２の向きとは異なる向きの遅相軸ＡＸ９を有する第３の領域３２Ｃを新たに設けることも可能である。
【００８３】
また、上記実施の形態では、位相差素子３０の位相差領域（右目用領域３２Ａ，左目用領域３２Ｂ）が水平方向に延在している場合が例示されていたが、それ以外の方向に延在していてもかまわない。例えば、図１６に示したように、位相差素子３０の位相差領域（右目用領域３２Ａ，左目用領域３２Ｂ）が垂直方向に延在していていてもよい。
【００８４】
また、上記実施の形態および変形例では、位相差素子３０の位相差領域（右目用領域３２Ａ，左目用領域３２Ｂ）が位相差素子３０の水平方向もしくは垂直方向全体に渡って延在している場合が例示されていたが、例えば、図１７に示したように、水平方向および垂直方向の双方に２次元配置されていてもよい。なお、２次元配置した場合であっても、各位相差領域の境界線は、垂直方向の境界線と定義される。
【００８５】
また、上記実施の形態および各変形例では、位相差素子３０を表示装置１に適用した場合が例示されていたが、他のデバイスに適用することももちろん可能である。
【００８６】
また、上記実施の形態および各変形例では、液晶表示パネル２０から出力される光の発散角を制御するものを特に設けていなかったが、例えば、図１８に示したように、液晶表示パネル２０と位相差素子３０との間に、ブラックストライプ層４０を設けてもよい。このブラックストライプ層４０は、液晶表示パネル２０内の画素電極２３との対向領域内に設けられた透過部４０Ａと、この透過部４０Ａの周囲に設けられた遮光部４０Ｂとを有している。これにより、観察者が斜め上側や斜め下側から画像表示面を観察した場合に、左目用画素を通過した光が右目用領域３２Ａに入ったり、右目用画素を通過した光が左目用領域３２Ｂに入ったりするクロストークと呼ばれる問題点を解消することができる。
【００８７】
なお、ブラックストライプ層４０を常に、液晶表示パネル２０と位相差素子３０との間に設ける必要はなく、例えば、図１９に示したように、液晶表示パネル２０内の偏光板２１Ｂと透明基板２９の間に設けることも可能である。
【００８８】
以上では、偏光眼鏡２が円偏光タイプであり、表示装置１としては円偏光眼鏡用の表示装置である場合について説明をしたが、本発明は、偏光眼鏡２が直線偏光タイプであり、表示装置１として直線偏光眼鏡用の表示装置である場合についても適用可能である。
【００８９】
＜実施例＞
以下、本実施の形態の表示装置１の実施例１，２について説明する。
【００９０】
基材フィルム３１の遅相軸ＡＸ３を境界線Ｌ１に対し垂直方向に向けたもの（図３（Ａ），（Ｂ））を実施例１とし、基材フィルム３１の遅相軸ＡＸ３を境界線Ｌ１に対し水平方向に向けたもの（図４（Ａ），（Ｂ））を実施例２とした。つまり、実施例１，２では、遅相軸ＡＸ３を遅相軸ＡＸ１，ＡＸ２と交差させ、しかも遅相軸ＡＸ１，ＡＸ２の垂直方向または水平方向の二等分線の方向とおおよそ同一の方向を向かせた。
【００９１】
まず、上記実施例１，２について消光比を計算し、評価した。消光比は、上述した算出式（１），（２）を用いて求めた。
【００９２】
図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、偏光眼鏡２における偏光板４１Ａおよび４２Ａの透過軸ＡＸ７およびＡＸ８は、表示装置１の光射出側の偏光板２１Ｂの透過軸ＡＸ４との関係で、それぞれクロスニコルの配置になっていることが好ましいので、出射側の偏光板２１Ｂの透過軸ＡＸ４を垂直方向とし、透過軸ＡＸ７，ＡＸ８を水平方向とした（図２（Ａ））。また、位相差層３２の右目用領域３２Ａおよび左目用領域３２Ｂのリタデーションを、ほぼλ／４とした。左目用領域３２Ｂの遅相軸ＡＸ２と左目用位相差フィルム４２Ｂの遅相軸ＡＸ６を同じ向きとし、右目用領域３２Ａの遅相軸ＡＸ１と右目用位相差フィルム４１Ｂの遅相軸ＡＸ５とを同じ向きとした。このような配置において、右目用領域３２Ａおよび左目用領域３２Ｂの消光比の計算を、拡張ジョーンズ行列法を用いて行った。
【００９３】
なお、偏光眼鏡２の左右の位相差フィルム４１Ａ，４２Ｂならびに位相差素子３０の右目用領域３２Ａおよび左目用領域３２Ｂのリタデーションは、全ての波長でλ／４またはそれと同等であることが好ましいが、現在商用として用いられる材料では、リタデーションの波長分散が生じてしまう。ここでは、偏光眼鏡２の位相差フィルム４１Ａ，４２Ｂとしてポリカーボネートを想定し、右目用領域３２Ａおよび左目用領域３２Ｂの材料として液晶ポリマーを想定した。
【００９４】
偏光眼鏡２の位相差フィルム４１Ａ，４２Ｂは、右目用も左目用もリタデーションが等しいものとし、図２０に示すリタデーション値とした。また、右目用領域３２Ａおよび左目用領域３２Ｂについてもリタデーションが等しいものとし、図２１に示すリタデーション値とした。位相差素子３０の基材フィルム３１としては、リタデーションが０となる等方性であることが好ましいが、実際の商用のフィルムである以上は、若干のリタデーションを有する。ここでは、基材フィルム３１として１００μｍ、２００μｍおよび３００μｍの厚みを有するゼオノア（日本ゼオン株式会社の登録商標）フィルムを想定し、図２２に示すリタデーション値とした。つまり、可視領域において、１００μｍ厚のリタデーションを約６ｎｍとし、２００μｍ厚のリタデーションを約１２ｎｍとし、３００μｍ厚のリタデーションを約１８ｎｍとした。
【００９５】
消光比の計算結果を図１０（Ａ），（Ｂ）、図１１（Ａ），（Ｂ）に示した。なお、実施例１，２ともに、同様の結果が得られたので、実施例１の結果だけを図１０（Ａ），（Ｂ）、図１１（Ａ），（Ｂ）に示した。これらの図から、右目用領域３２Ａおよび左目用領域３２Ｂのいずれにおいても、基材フィルム３１の厚みが薄いほど、消光比β１，β２の値が最適となる（最大となる）角度θ１，θ２の値が大きくなることがわかった。つまり、基材フィルム３１のリタデーションαが大きいほど、消光比β１，β２の値が最適となる（最大となる）角度θ１，θ２の、４５°からのオフセットが大きくなることがわかった。また、リタデーションαの値が小さいほど、消光比β１，β２の値を大きくすることができることもわかった。だたし、角度θ１，θ２が５２°よりも大きくなると、消光比のピーク値が、例えば、リタデーションαが６ｎｍとなっているときに、角度θ１，θ２の絶対値を４５°としたときの消光比と同等程度に小さくなってしまう。従って、角度θ１は、＋４５°よりも大きく、＋５２°以下となっていることが好ましく、角度θ２については、−４５°よりも小さく、−５２°以上となっていることが好ましいことがわかった。すなわち、角度θ１、θ２の絶対値が、４５°よりも大きく、５２°以下となっていることが好ましいことがわかった。
【符号の説明】
【００９６】
１…表示装置、２…偏光眼鏡、１０…バックライトユニット、２０…液晶表示パネル、２１Ａ，２１Ｂ…液晶表示パネル２０の偏光板、２２，２９…透明基板、２３…画素電極、２４，２６…配向膜、２５…液晶層、２７…共通電極、２８…カラーフィルタ、２８Ａ…フィルタ部、２８Ｂ…ブラックマトリクス部、３０…位相差素子、３１，３１’…基材フィルム、３２…位相差層、３２Ａ…右目用領域、３２Ｂ…左目用領域、４０…ブラックストライプ層、４０Ａ…透過部、４０Ｂ…遮光部、４１…右目用眼鏡、４１Ａ，４２Ａ…偏光眼鏡２の偏光板、４１Ｂ…右目用位相差フィルム、４２…左目用眼鏡、４２Ｂ…左目用位相差フィルム、４３…ＵＶ硬化樹脂層、４３Ｄ…ＵＶ硬化樹脂液、４６…液晶層、４６Ｄ…液晶、１１０…原盤、１１０Ａ…反転パターン、２００，３５０…巻き出しロール、２１０…型ロール、２２０，２３０，２５０，２６０…ガイドロール、２４０…ニップロール、２７０，３９０…巻き取りロール、２８０，３６０…吐出機、２９０，３８０…紫外線照射機、３７０…ヒータ、ＡＸ１，ＡＸ２，ＡＸ３，ＡＸ５，ＡＸ６，ＡＸ９…遅相軸、ＡＸ４，ＡＸ７，ＡＸ８…偏光軸（透過軸）、Ｌ…表示装置１から射出された光、Ｌ１…境界線、Ｌ２…右目用画像光、Ｌ３…左目用画像光，θ１，θ２…角度、β１，β２…消光比。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学異方性を有する基材フィルムと、
前記基材フィルム上に形成され、光学異方性を有する位相差層と
を備え、
前記位相差層は、遅相軸の向きが互いに異なる２種類以上の位相差領域を有し、
前記２種類以上の位相差領域は、前記基材フィルムの面内方向に、隣接して規則的に配置され、
前記各位相差領域は、前記基材フィルムの遅相軸と４５°より大きな角度で交差する方向に遅相軸を有する
位相差素子。
【請求項２】
前記各位相差領域の遅相軸は、前記基材フィルムのリタデーションの大きさに対応した角度で、前記基材フィルムの遅相軸と交差する方向を向いている
請求項１に記載の位相差素子。
【請求項３】
前記各位相差領域の遅相軸は、以下の２つの式によって表される消光比の少なくとも一方のピーク値に対応する角度で、前記基材フィルムの遅相軸と交差する方向を向いている
請求項１に記載の位相差素子。
【数１】
【数２】
【請求項４】
前記各位相差領域の遅相軸は、４５°よりも大きく、５２°以下の角度で、前記基材フィルムの遅相軸と交差する方向を向いている
請求項１に記載の位相差素子。
【請求項５】
前記基材フィルムは樹脂フィルムからなる
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の位相差素子。
【請求項６】
前記基材フィルムは、互いに隣接する位相差領域の境界線と平行な方向または直交する方向に遅相軸を有する
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の位相差素子。
【請求項７】
前記一方の種類の位相差領域は＋λ／４のリタデーションを有し、
前記他方の種類の位相差領域は−λ／４のリタデーションを有する
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の位相差素子。
【請求項８】
前記位相差層は、前記位相差領域を２種類有し、
前記各位相差領域は、前記一方の種類の位相差領域の遅相軸と、前記他方の種類の位相差領域の遅相軸との二等分線が前記基材フィルムの遅相軸と平行となるような方向に遅相軸を有する
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の位相差素子。
【請求項９】
画像信号に基づいて駆動される表示パネルと、
前記表示パネルを照明するバックライトユニットと、
前記表示パネルとの関係で前記バックライトユニットとは反対側に設けられた位相差素子と
を備え、
前記位相差素子は、
光学異方性を有する基材フィルムと、
前記基材フィルム上に形成され、光学異方性を有する位相差層と
を有し、
前記位相差層は遅相軸の向きが互いに異なる２種類以上の位相差領域を有し、
前記２種類以上の位相差領域は、前記基材フィルムの面内方向に、隣接して規則的に配置され、
前記各位相差領域は、前記基材フィルムの遅相軸と４５°より大きな角度で交差する方向に遅相軸を有する
表示装置。
【請求項１】
光学異方性を有する基材フィルムと、
前記基材フィルム上に形成され、光学異方性を有する位相差層と
を備え、
前記位相差層は、遅相軸の向きが互いに異なる２種類以上の位相差領域を有し、
前記２種類以上の位相差領域は、前記基材フィルムの面内方向に、隣接して規則的に配置され、
前記各位相差領域は、前記基材フィルムの遅相軸と４５°より大きな角度で交差する方向に遅相軸を有する
位相差素子。
【請求項２】
前記各位相差領域の遅相軸は、前記基材フィルムのリタデーションの大きさに対応した角度で、前記基材フィルムの遅相軸と交差する方向を向いている
請求項１に記載の位相差素子。
【請求項３】
前記各位相差領域の遅相軸は、以下の２つの式によって表される消光比の少なくとも一方のピーク値に対応する角度で、前記基材フィルムの遅相軸と交差する方向を向いている
請求項１に記載の位相差素子。
【数１】
【数２】
【請求項４】
前記各位相差領域の遅相軸は、４５°よりも大きく、５２°以下の角度で、前記基材フィルムの遅相軸と交差する方向を向いている
請求項１に記載の位相差素子。
【請求項５】
前記基材フィルムは樹脂フィルムからなる
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の位相差素子。
【請求項６】
前記基材フィルムは、互いに隣接する位相差領域の境界線と平行な方向または直交する方向に遅相軸を有する
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の位相差素子。
【請求項７】
前記一方の種類の位相差領域は＋λ／４のリタデーションを有し、
前記他方の種類の位相差領域は−λ／４のリタデーションを有する
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の位相差素子。
【請求項８】
前記位相差層は、前記位相差領域を２種類有し、
前記各位相差領域は、前記一方の種類の位相差領域の遅相軸と、前記他方の種類の位相差領域の遅相軸との二等分線が前記基材フィルムの遅相軸と平行となるような方向に遅相軸を有する
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の位相差素子。
【請求項９】
画像信号に基づいて駆動される表示パネルと、
前記表示パネルを照明するバックライトユニットと、
前記表示パネルとの関係で前記バックライトユニットとは反対側に設けられた位相差素子と
を備え、
前記位相差素子は、
光学異方性を有する基材フィルムと、
前記基材フィルム上に形成され、光学異方性を有する位相差層と
を有し、
前記位相差層は遅相軸の向きが互いに異なる２種類以上の位相差領域を有し、
前記２種類以上の位相差領域は、前記基材フィルムの面内方向に、隣接して規則的に配置され、
前記各位相差領域は、前記基材フィルムの遅相軸と４５°より大きな角度で交差する方向に遅相軸を有する
表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【公開番号】特開２０１０−１６４９５６（Ｐ２０１０−１６４９５６Ａ）
【公開日】平成２２年７月２９日（２０１０．７．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８０７５３（Ｐ２００９−２８０７５３）
【出願日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月２９日（２０１０．７．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月１０日（２００９．１２．１０）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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