光学素子部材、立体画像表示装置及び光学素子部材の製造方法
【課題】ガラスヤーン内部に存在する樹脂の複屈折性に起因すると推測される、透過する偏光の偏光状態の変化が大きい。
【解決手段】光学素子部材は、ガラス繊維に樹脂を含浸させた、可撓性を有する透明基板と、ガラス繊維に沿った方向と光学軸とが平行に、透明基板の少なくとも一方の面に形成され、入射光の偏光状態を変調する偏光変調部とを備え、偏光変調部は位相差板であり、光学軸は位相差板の進相軸または遅相軸であって、偏光変調部は一方の面において、互いに離間した複数の領域に配され、複数の領域の間に配され、入射光の偏光状態を変調せずに透過させる無変調部をさらに備える。
【解決手段】光学素子部材は、ガラス繊維に樹脂を含浸させた、可撓性を有する透明基板と、ガラス繊維に沿った方向と光学軸とが平行に、透明基板の少なくとも一方の面に形成され、入射光の偏光状態を変調する偏光変調部とを備え、偏光変調部は位相差板であり、光学軸は位相差板の進相軸または遅相軸であって、偏光変調部は一方の面において、互いに離間した複数の領域に配され、複数の領域の間に配され、入射光の偏光状態を変調せずに透過させる無変調部をさらに備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子部材、立体画像表示装置及び光学素子部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス基板を有する光学素子部材が知られているが、軽量化が難しいといった問題があった。そこで、特許文献１には、可撓性を向上させつつ、軽量化を実現可能な基板として、エポキシ樹脂液にガラス繊維製布状体を浸漬させる技術が開示されている。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］特開２００４−５１９６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述した基板を有する光学素子部材を立体画像表示装置に適用すると、ガラスヤーン内部に存在する樹脂の複屈折性に起因すると推測される、透過する偏光の偏光状態の変化が大きいといった課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様の光学素子部材は、ガラス繊維に樹脂を含浸させた、可撓性を有する透明基板と、前記ガラス繊維に沿った方向と光学軸とが平行に、前記透明基板の少なくとも一方の面に形成され、入射光の偏光状態を変調する偏光変調部とを備え、前記偏光変調部は位相差板であり、前記光学軸は前記位相差板の進相軸または遅相軸であって、前記偏光変調部は前記一方の面において、互いに離間した複数の領域に配され、前記複数の領域の間に配され、入射光の偏光状態を変調せずに透過させる無変調部をさらに備える。
【０００５】
本発明の第２の態様の光学素子部材の製造方法は、ガラス繊維に樹脂を含浸させた透明基板を準備する段階と、入射光の偏光状態を変調する偏光変調部を、前記ガラス繊維に沿った方向と光学軸とを平行にして、前記透明基板の一面に形成する段階とを備え、前記偏光変調部は位相差板であり、前記光学軸は前記位相差板の進相軸または遅相軸であって、前記偏光変調部は前記一面において、互いに離間した複数の領域に配され、前記複数の領域の間に配され、光学的に等方性を有する無変調部をさらに備える。
【０００６】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】偏光眼鏡をかけたユーザに立体画像を提供する立体画像表示装置である。
【図２】第１実施形態による立体画像表示装置の断面図である。
【図３】光学素子部材の製造工程を説明する断面図である。
【図４】光学素子部材の製造工程を説明する断面図である。
【図５】光学素子部材の製造工程を説明する断面図である。
【図６】第２実施形態による立体画像表示装置の分解斜視図である。
【図７】第３実施形態による立体画像表示装置の分解斜視図である。
【図８】第４実施形態による立体画像表示装置の分解斜視図である。
【図９】第５実施形態による立体画像表示装置の分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【０００９】
＜第１実施形態＞
第１の実施形態は、偏光眼鏡をかけたユーザに立体画像を提供する立体画像表示装置である。図１は、第１実施形態による立体画像表示装置の分解斜視図である。図２は、第１実施形態による立体画像表示装置の断面図である。尚、実施形態の説明において、図１の矢印で示すように、ユーザが位置する方向を前方とする。
【００１０】
図１及び図２に示すように、第１実施形態による立体画像表示装置１０は、光源１１と、偏光板１２と、画像生成部１３と、偏光板１４と、光学素子部材１５と、反射防止膜１６とを備える。
【００１１】
光源１１は、面内において略均一な強度で、白色の無偏光を照射する面光源である。光源１１は、ユーザから見て、立体画像表示装置１０の一番後方に配置される。光源１１には、拡散板と冷陰極管（CCFL：Cold Cathode Fluorescent Lamp）とを組み合わせた光源、導光板と冷陰極管との組み合わせ、または、フレネルレンズと発光ダイオード（LED：Light Emitting Diode）とを組み合わせた光源等を適用できる。
【００１２】
偏光板１２は、光源１１と画像生成部１３との間に配置される。偏光板１２は、水平方向から４５°傾斜した透過軸と、透過軸に直交する吸収軸とを有する。これにより、光源１１から出射されて偏光板１２に入射した無偏光のうち、振動方向が透過軸と平行な成分は透過するとともに、振動方向が吸収軸と平行な成分は吸収されて遮断される。このため、偏光板１２から出射される光は、偏光板１２の透過軸を偏光軸とする直線偏光となる。
【００１３】
画像生成部１３は、画像データ等に基づいて画像を生成する。画像生成部１３には、液晶部と、液晶部の前後面に形成された透明電極とを有する液晶ディスプレイが適用される。
【００１４】
透明電極は、液晶部に電圧を印加する。電圧が印加された領域の液晶部は、直線偏光の偏光軸を９０°回転させる。透明電極は、各ピクセルのサブピクセルに対応させて形成されている。ここで、ピクセルとは、画像を扱うときの単位をいい、色調及び階調の色情報を有する。ピクセルは、その単位領域に形成された透明電極及び液晶部からなる。ピクセルは、水平方向及び鉛直方向に二次元的に配列されている。これらのピクセルにより、画像生成部１３が構成される。サブピクセルとは、ピクセルを３つに分けた赤領域、緑領域及び青領域をいい、これらの色を強めたり弱めたりしながら様々な色を表現するための最小単位である。
【００１５】
図１の「Ｒ」及び「Ｌ」で示すように、画像生成部１３は、右目用の画像を生成する右目用画像生成領域２１と、左目用の画像を生成する左目用画像生成領域２２とを有する。右目用画像生成領域２１及び左目用画像生成領域２２は、水平方向に延びる帯状に形成される。右目用画像生成領域２１及び左目用画像生成領域２２は、鉛直方向に沿って交互に配列される。
【００１６】
偏光板１４は、透過軸と、透過軸と直交する吸収軸とを有する。ここで、偏光板１４の透過軸は、偏光板１２の透過軸と直交する。よって、画像生成部１３の液晶部によって偏光軸が９０°回転された直線偏光は、偏光板１４を透過して画像となる。一方、液晶部によって偏光軸が回転されなかった直線偏光は、偏光板１４によって遮断される。
【００１７】
光学素子部材１５は、偏光板１４の前方に配置される。光学素子部材１５は、偏光変調部２５と、無変調部２６と、透明基板２７とを備える。
【００１８】
偏光変調部２５及び無変調部２６は、偏光板１４の前方に配置されるとともに、透明基板２７の後面に形成される。偏光変調部２５及び無変調部２６は、水平方向に延びる帯状に形成される。偏光変調部２５及び無変調部２６は、それぞれ画像生成部１３の右目用画像生成領域２１及び左目用画像生成領域２２と略同形状に形成される。偏光変調部２５及び無変調部２６は、それぞれ右目用画像生成領域２１と左目用画像生成領域２２の前方に位置するように、鉛直方向に沿って交互に配列される。換言すれば、偏光変調部２５は、透明基板２７の後面において、互いに離間した領域に配されるとともに、無変調部２６は、隣接する偏光変調部２５の間に配されている。
【００１９】
偏光変調部２５は、入射する偏光の偏光状態を変調させる。偏光変調部２５は、λ／２の位相差板である。偏光変調部２５は、図１の偏光変調部２５の左端に記載の矢印に示すように、水平方向と平行な光学軸を有する。これにより、偏光変調部２５は、光学軸の矢印の右側に示す矢印のように、偏光板１４から入射した直線偏光の偏光方向を９０°回転させた直線偏光に変調する。光学軸の一例は、偏光変調部２５の進相軸である。光学軸の他の例は、遅相軸である。
【００２０】
無変調部２６は、図１の無変調部２６の左端に記載の矢印に示すように、偏光板１４の透過軸と平行な光学軸を有する。これにより、無変調部２６の光学軸は、直線偏光である入射光の偏光方向と平行になる。この結果、無変調部２６は、光学軸の矢印の右側に示す矢印のように、偏光板１４から入射した直線偏光の偏光状態を変調せずに、そのまま透過させる。尚、無変調部２６の光学軸を、偏光板１４の透過軸、即ち、入射光の偏光方向と垂直にしてもよい。
【００２１】
ここで、ユーザが掛ける偏光眼鏡の右目用フィルターは、透過軸が水平方向から右方向に４５°傾斜しているので、偏光変調部２５により変調された直線偏光を透過する。一方、左目用フィルターは、透過軸が偏光板１４の透過軸と平行な方向なので、無変調部２６を透過した直線偏光を透過する。これにより、ユーザの右目は、偏光変調部２５によって変調された直線偏光のみを見る。一方、ユーザの左目は、無変調部２６によって透過された直線偏光のみを見る。
【００２２】
図２に示すように、偏光変調部２５は、配向膜２８と、液晶膜２９とを有する。配向膜２８は、液晶膜２９の分子を配向させる。配向膜２８は、透明基板２７の後面に形成される。配向膜２８は、透明基板２７の水平方向の略全長にわたって設けられている。配向膜２８は、一般に公知の光配向性化合物を用いることができる。例えば、光分解型、光二量子化型、光異性化型等の化合物を挙げることができる。液晶膜２９は、配向膜２８の後面の略全面にわたって形成される。液晶膜２９の分子は、配向膜２８の配向に対応して配向される。これら配向膜２８及び液晶膜２９の配向は、上述した偏光変調部２５の光学軸に対応させて設定される。
【００２３】
無変調部２６は、配向膜３１と、液晶膜３２とを有する。配向膜３１は、配向膜２８と同じ材料からなる。配向膜３１は、透明基板２７の後面に形成される。配向膜３１は、透明基板２７の水平方向の略全長にわたって設けられている。配向膜３１は、隣接する配向膜２８と配向膜２８との間に設けられている。液晶膜３２は、液晶膜２９と同じ材料からなる。液晶膜３２は、配向膜３１の後面の略全面にわたって形成されている。液晶膜３２は、隣接する液晶膜２９と液晶膜２９との間に設けられている。液晶膜３２の分子は、配向膜３１の配向に対応して配向される。これら配向膜３１及び液晶膜３２の配向は、上述した無変調部２６の光学軸に対応して設定される。
【００２４】
透明基板２７は、可撓性を有し、偏光変調部２５及び無変調部２６を支持する。透明基板２７は、偏光変調部２５及び無変調部２６の前方に配置される。透明基板２７は、エポキシ樹脂を、エポキシ樹脂よりも線膨張係数の小さいガラス繊維に含浸させて形成する。ここで、図１の点線に示すように、ガラス繊維は、縦方向（即ち図１における鉛直方向）及び横方向（即ち図１における水平方向）に編まれたクロス（即ち、布状体）である。即ち、複数の偏光変調部２５及び複数の無変調部２６は、水平方向に延びるガラス繊維に沿った方向に帯状に形成されている。
【００２５】
ガラス繊維の縦糸及び横糸は、モノフィラメントからなるヤーンによって構成されている。モノフィラメントの表面には、カップリング処理等によって導入されたアミノ基、エポキシ基または水酸基等の極性基（官能基ともいう）が存在する。尚、これら極性基は単独で存在させたり、併存させたりすることもある。また、水酸基は、カップリング処理を施さなくても、空気中の水分と結合して生成される。このようなガラス繊維にエポキシ樹脂を含浸させると、モノフィラメントの表面の極性基とエポキシ樹脂の極性基とが反応し、ガラス繊維とエポキシ樹脂との結合が強固となる。一方、モノフィラメントの極性基とエポキシ樹脂、エポキシ樹脂同士の相互作用により、ヤーンの内部でのエポキシ樹脂の偏り（即ち、樹脂配列）が発生する。このため、透明基板２７を透過する偏光に位相差が生じると推測される。この結果、透明基板２７を位相差板に用いると、偏光の偏光軸がばらついて、適正な偏光軸からずれが大きくなっていると推測される。これに対し、本実施形態では、ガラス繊維に沿った方向を上述した偏光変調部２５のいずれかの光学軸（例えば、進相軸）と平行にした。ここでいうガラス繊維に沿った方向と偏光変調部２５の光学軸とが平行であるとは、数学的に完全な平行なだけでなく、例えば、ガラス繊維に沿った方向と偏光変調部２５の光学軸との間の角度が、±５°、好ましくは±１．５°の範囲を含む。
【００２６】
反射防止膜１６は、透明基板２７から出射された光の反射を抑制して、高効率で画像を構成する偏光をユーザへと出射する。
【００２７】
次に、光学素子部材の製造方法について説明する。図３〜図５は、光学素子部材の製造工程を説明する断面図である。まず、図３に示すように、透明基板２７を準備する。具体的には、縦横に編まれたガラス繊維に透明且つ液状のエポキシ樹脂を含浸させる。この後、エポキシ樹脂を熱硬化等により硬化させて透明基板２７を作成する。次に、透明基板２７の一方の面（即ち、後面）の全面に液状の感光性樹脂膜３４を塗布する。この後、偏光変調部２５の配向膜２８に対応した位置に開口部３６が形成されたマスク３５を準備する。次に、マスク３５の開口部３６を偏光変調部２５に対応する位置に配置する。
【００２８】
この後、図４に示すように、ガラス繊維に沿った方向の一方である水平方向と平行な偏光軸を有する偏光を、マスク３５を介して感光性樹脂膜３４に照射する。これにより、マスク３５の開口部３６に対応する領域の感光性樹脂膜３４の分子が、照射された偏光軸に平行、即ち、ガラス繊維に沿った方向と平行に配向された状態で硬化される。この結果、偏光変調部２５の配向膜２８が形成される。この後、偏光の照射を停止する。次に、マスク３５の開口部３６を無変調部２６に対応する位置に移動させる。この状態で、偏光板１４の透過軸と平行な偏光軸を有する偏光を、マスク３５を介して感光性樹脂膜３４に照射する。これにより、マスク３５の開口部３６に対応する領域の感光性樹脂膜３４の分子が、照射された偏光軸に平行、即ち、偏光板１４の透過軸に沿った方向と平行に配向された状態で硬化される。この結果、無変調部２６の配向膜３１が形成される。この後、偏光の照射を停止した後、マスク３５を除去する。
【００２９】
次に、図５に示すように、配向膜２８及び配向膜３１の一方の面である後面に液晶が塗布されることにより、液晶膜２９及び液晶膜３２が形成される。この後、液晶膜２９及び液晶膜３２を乾燥させた後、加熱する。これにより、配向膜２８の配向に従って、液晶膜２９の分子が配向されつつ、液晶膜２９が硬化する。この結果、透明基板２７のガラス繊維に沿った方向と光学軸とが平行な偏光変調部２５が透明基板２７の一面に形成される。また、配向膜３１の配向に従って、液晶膜３２の分子が配向されつつ、液晶膜３２が硬化する。この結果、偏光板１４の透過軸と平行な光学軸を有する無変調部２６が透明基板２７の一面に形成される。一方、配向膜３１は、光学的にランダムな配向性を有する。従って、液晶膜３２は、配向膜３１に倣って、光学的にランダムな配向性を有する状態で硬化する。これにより、入射する偏光の偏光状態を変調させるための偏光変調部２５、及び、入射する偏光の偏光状態を変調させない無変調部２６が完成する。尚、加熱の代わりに、紫外線によって液晶膜２９及び液晶膜３２を硬化させてもよい。この結果、光学素子部材１５が完成する。
【００３０】
次に、上述した第１実施形態による立体画像表示装置１０の動作について説明する。まず、立体画像表示装置１０では、光源１１から出射された白色の無偏光が、偏光板１２に入射して、偏光軸が水平方向から左方向に４５°傾斜した直線偏光に変換される。次に、偏光板１２から出射された直線偏光は、画像生成部１３に入射して、右目用画像と左目用画像を構成する直線偏光と、画像を構成しないそれ以外の直線偏光を含む直線偏光となって出射される。ここで、右目用画像及び左目用画像を構成する直線偏光の偏光軸は、画像生成部１３の右目用画像生成領域２１及び左目用画像生成領域２２の液晶部によって回転されて、水平方向から右方向に４５°に傾斜される。即ち、画像を構成する直線偏光の偏光軸は、偏光板１４の透過軸と平行である。次に、画像生成部１３から出射された直線偏光のうち、右目用画像を構成する直線偏光は、偏光板１４を透過して、光学素子部材１５の偏光変調部２５へと入射する。また、画像生成部１３から出射された直線偏光のうち、左目用画像を構成する直線偏光は、偏光板１４を透過して、光学素子部材１５の無変調部２６へと入射する。一方、右目用画像及び左目用画像を構成しない直線偏光は、偏光板１４に吸収されて遮断される。
【００３１】
上述したように、右目用画像を構成する直線偏光は、偏光変調部２５に入射する。これにより、右目用画像を構成する直線偏光は、９０°回転されて、水平方向から左方向に４５°傾斜した直線偏光に変調される。一方、左目用画像を構成する直線偏光は、無変調部２６に入射する。ここで、無変調部２６は、偏光板１４の透過軸と平行な光学軸を有するので、左目用画像を構成する直線偏光を変調させずに透過させる。従って、左目用画像を構成する直線偏光は、水平方向から右方向に４５°傾斜した偏光状態を維持する。この後、両画像を構成する直線偏光は、透明基板２７を透過する。ここで、透明基板２７のガラス繊維に沿った方向（即ち、鉛直方向及び水平方向）は、偏光変調部２５の光学軸（即ち、進相軸及び遅相軸）と平行に構成されている。このため、透明基板２７を透過する直線偏光は、透明基板２７を構成するエポキシ樹脂の偏り（即ち、樹脂配列）及び複屈折率の影響をほとんど受けない。このため、直線偏光は、透明基板２７に入射された偏光状態を略維持したまま透過する。この結果、偏光軸のばらつきが抑制されたまま、画像を構成する直線偏光は出射される。この後、直線偏光は、反射防止膜１６を透過した後、ユーザの偏光眼鏡へと入射する。そして、右目用画像を構成する水平方向から左方向に４５°傾斜した直線偏光は、偏光眼鏡の左目用フィルターでは遮蔽されるが、右目用フィルターは透過してユーザの右目に達する。一方、左目用画像を構成する水平方向から右方向に４５°傾斜した直線偏光は、偏光眼鏡の右目用フィルターでは遮蔽されるが、左目用フィルターは透過してユーザの左目に達する。これにより、ユーザは、立体画像を見る。
【００３２】
次に、上述した第１実施形態の立体画像表示装置１０の効果について説明する。上述したように第１実施形態の立体画像表示装置１０は、偏光変調部２５を保持する透明基板２７はガラス繊維およびエポキシ樹脂により形成される。これにより、立体画像表示装置１０は、透明基板２７の軽量化、可撓性及び耐久性を向上させることができる。更に、立体画像表示装置１０は、透明基板２７のガラス繊維に沿った方向と偏光変調部２５の光学軸（即ち、進相軸）とを平行にしている。これにより、偏光変調部２５により変調された直線偏光の偏光状態が、透明基板２７によって変化されることを抑制して、偏光軸のばらつき等を低減できる。この結果、ユーザは、鮮明な立体画像を見ることができる。
【００３３】
また、光学素子部材１５は、エポキシ樹脂よりも線膨張係数の小さいガラス繊維を有する透明基板２７を備える。これにより、光学素子部材１５は、透明基板２７の熱膨張を低減することができる。この結果、光学素子部材１５は、熱に起因する、右目用画像生成領域２１及び左目用画像生成領域２２と、偏光変調部２５及び無変調部２６との位置ずれを抑制することができるので、より画像を鮮明にすることができる。
【００３４】
また、偏光変調部２５では、偏光変調部２５及び無変調部２６がガラス繊維に沿った方向の一方である水平方向と平行な帯状に形成されている。
【００３５】
また、光学素子部材１５の透明基板２７のガラス繊維は、鉛直方向及び水平方向に編まれている。これにより、透明基板２７は、複数方向の外力に対する耐久性を向上させることができる。
【００３６】
＜第２実施形態＞
次に、上述した実施形態の一部を変更した第２実施形態による立体画像表示装置について説明する。尚、上述した実施形態と同様の構成には、同じ符号を付けて説明を省略する。図６は、第２実施形態による立体画像表示装置の分解斜視図である。
【００３７】
図６に示すように、第２実施形態による立体画像表示装置１１０の光学素子部材１１５の偏光変調部１２５と無変調部１２６とが、市松模様状（即ち、マトリックス状）に配置される。具体的には、偏光変調部１２５及び無変調部１２６は、それぞれ略正方形状に形成される。そして、偏光変調部１２５及び無変調部１２６は、鉛直方向及び水平方向に交互に配列される。偏光変調部１２５の光学軸は、矢印に示すように、水平方向と平行に形成される。これにより、偏光変調部２５は、光学軸の矢印の右側に示す矢印のように、偏光板１４から入射した直線偏光の偏光方向を９０°回転させた直線偏光に変調する。一方、無変調部１２６の光学軸は、矢印に示すように、偏光板１４の透過軸と平行に形成される。これにより、偏光板１４から入射した直線偏光の偏光状態を変調させることなく、出射する。
【００３８】
同様に、画像生成部１１３の右目用画像生成領域１２１及び左目用画像生成領域１２２は、偏光変調部１２５及び無変調部１２６に対応させて市松模様状に配置される。
【００３９】
第２実施形態では、偏光変調部１２５及び無変調部１２６を市松模様状に配列することにより、光学軸が縦糸または横糸に対して直交または平行になる。これにより、透明基板２７を透過する偏光は、透明基板２７を構成するエポキシ樹脂の偏り（即ち、樹脂配列）及び複屈折率の影響を受けにくい。即ち、透明基板２７に入射された偏光状態を略維持したまま透過するので、偏光軸のばらつきが抑制される。
【００４０】
＜第３実施形態＞
次に、上述した実施形態の一部を変更した第３実施形態による立体画像表示装置について説明する。尚、上述した実施形態と同様の構成には、同じ符号を付けて説明を省略する。図７は、第３実施形態による立体画像表示装置の分解斜視図である。
【００４１】
図７に示すように、第３実施形態による立体画像表示装置２１０の光学素子部材２１５の偏光変調部２２５及び無変調部２２６の延びる方向（即ち、水平方向）に対して、偏光変調部２２５の光学軸が４５°傾斜している。偏光変調部２２５は、λ／２の位相差板である。従って、偏光変調部２２５に入射した偏光は、偏光軸を９０°回転されて出射される。尚、傾斜角は、４５°に限定されるものでなく、適宜変更することができる。一方、無変調部２２６は、偏光板２１４の透過軸と平行な光学軸を有する。これにより、無変調部２２６は、偏光板２１４を透過して入射した偏光の偏光状態を変調させることなく、出射する。
【００４２】
図７に点線で示すように、透明基板２２７のガラス繊維に沿った方向は、偏光変調部２２５の光学軸に対応させて、鉛直方向から左右に４５°傾斜した方向と平行である。本実施形態においても、ガラス繊維に沿った方向と偏光変調部２２５の光学軸は平行である。一方、帯状の偏光変調部２２５は、ガラス繊維に沿った方向と交差する方向に沿って形成される。
【００４３】
また、偏光板２１２及び偏光板２１４の透過軸も偏光変調部２２５の光学軸に合わせて変更されている。具体的には、偏光板２１２及び偏光板２１４の一方の透過軸は鉛直方向と平行に、他方の透過軸は水平方向と平行に形成される。
【００４４】
第３実施形態の偏光変調部２２５では、偏光変調部２２５の光学軸と偏光変調部２２５の延びる方向とを交差させている。これにより、光学軸と偏光変調部２２５との関係の自由度を向上させることができる。
【００４５】
＜第４実施形態＞
次に、上述した実施形態の一部を変更した第４実施形態による立体画像表示装置について説明する。尚、上述した実施形態と同様の構成には、同じ符号を付けて説明を省略する。図８は、第４実施形態による立体画像表示装置の分解斜視図である。
【００４６】
図８に示すように、第４実施形態による立体画像表示装置３１０の光学素子部材３１５の透明基板３２７では、ガラス繊維が、水平方向の一方向のみに揃えられている。即ち、透明基板３２７は、一方向繊維体（即ち、ＵＤ繊維体）である。
【００４７】
第４実施形態による透明基板３２７では、ガラス繊維が一方向のみに延びるので、位相差における光学軸を容易に設定できる。また、第４実施形態は、ガラス繊維が二方向に延びる場合に比べて、透明基板３２７を透過する偏光は、透明基板３２７を構成するエポキシ樹脂の偏り（即ち、樹脂配列）及び複屈折率の影響をより受けがたいものとなる。その結果、位相差のずれを小さくすることができる。更に、第４実施形態は、ガラス繊維を編みこむ必要がないので、構成及び製造工程を簡略化することができる。
【００４８】
＜第５実施形態＞
次に、上述した実施形態の一部を変更した第５実施形態による立体画像表示装置について説明する。尚、上述した実施形態と同様の構成には、同じ符号を付けて説明を省略する。図９は、第５実施形態による立体画像表示装置の分解斜視図である。
【００４９】
図９に示すように、第５実施形態による立体画像表示装置４１０では、光学素子部材４１５の無変調部４２６を、光学的に等方性を有するように構成してもよい。光学的に等方性を有する無変調部４２６の製造方法は下記の通りである。まず、液晶膜を形成する。この後、無変調部４２６の領域の液晶膜をクリアリングポイント（即ち、透明点）以上まで加熱して液体にした後、再度硬化させる。これにより、非液晶膜からなる無変調部４２６を形成することができる。このように製造された無変調部４２６は、光学的に等方性を有するので、偏光板１４から入射した直線偏光の偏光状態を変調させることなく出射する。
【００５０】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００５１】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【００５２】
例えば、上述した各実施形態の構成の形状、材料、配置、数値等は適宜変更することができる。更に、異なる実施形態を組み合わせてもよい。
【００５３】
具体的には、上述した実施形態では、光学素子部材の偏光変調部をλ／２位相差板と適用する例をあげたが、本発明の偏光変調部をλ／４位相差板として適用してもよい。偏光変調部をλ／４位相差板として適用する場合は、偏光変調部は入射した直線偏光の偏光軸を円偏光として出射する。この場合においても、透明基板のガラス繊維に沿った方向と、偏光変調部の進相軸または遅相軸は平行に設定される。また、無変調部を波長の整数倍の位相差を有する位相差板として構成してもよい。この場合においても、無変調部は入射する偏光の偏光状態を変調させることなく出射する。
【００５４】
上述した実施形態では、光学素子部材の無変調部を、偏光変調部と同じ材料によって構成したが、無変調部を偏光変調部と異なる材料によって構成してもよい。例えば、無変調部を液晶膜及び配向膜が除去された空間、即ち、空気等の気体によって構成してもよい。また、光学素子部材の一面を平坦化するために、透明な樹脂等の複屈折性を有さない材料によって、無変調部を構成してもよい。更に、無変調部の液晶膜のみを偏光変調部の液晶膜と異なる透明材料によって構成してもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１０ 立体画像表示装置
１１ 光源
１２ 偏光板
１３ 画像生成部
１４ 偏光板
１５ 光学素子部材
１６ 反射防止膜
２１ 右目用画像生成領域
２２ 左目用画像生成領域
２５ 偏光変調部
２６ 無変調部
２７ 透明基板
２８ 配向膜
２９ 液晶膜
３４ 感光性樹脂膜
３５ マスク
３６ 開口部
１１０ 立体画像表示装置
１１３ 画像生成部
１１５ 光学素子部材
１２１ 右目用画像生成領域
１２２ 左目用画像生成領域
１２５ 偏光変調部
１２６ 無変調部
２１０ 立体画像表示装置
２１２ 偏光板
２１４ 偏光板
２１５ 光学素子部材
２２５ 偏光変調部
２２６ 無変調部
２２７ 透明基板
３１０ 立体画像表示装置
３１５ 光学素子部材
３２７ 透明基板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学素子部材、立体画像表示装置及び光学素子部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ガラス基板を有する光学素子部材が知られているが、軽量化が難しいといった問題があった。そこで、特許文献１には、可撓性を向上させつつ、軽量化を実現可能な基板として、エポキシ樹脂液にガラス繊維製布状体を浸漬させる技術が開示されている。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］特開２００４−５１９６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述した基板を有する光学素子部材を立体画像表示装置に適用すると、ガラスヤーン内部に存在する樹脂の複屈折性に起因すると推測される、透過する偏光の偏光状態の変化が大きいといった課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様の光学素子部材は、ガラス繊維に樹脂を含浸させた、可撓性を有する透明基板と、前記ガラス繊維に沿った方向と光学軸とが平行に、前記透明基板の少なくとも一方の面に形成され、入射光の偏光状態を変調する偏光変調部とを備え、前記偏光変調部は位相差板であり、前記光学軸は前記位相差板の進相軸または遅相軸であって、前記偏光変調部は前記一方の面において、互いに離間した複数の領域に配され、前記複数の領域の間に配され、入射光の偏光状態を変調せずに透過させる無変調部をさらに備える。
【０００５】
本発明の第２の態様の光学素子部材の製造方法は、ガラス繊維に樹脂を含浸させた透明基板を準備する段階と、入射光の偏光状態を変調する偏光変調部を、前記ガラス繊維に沿った方向と光学軸とを平行にして、前記透明基板の一面に形成する段階とを備え、前記偏光変調部は位相差板であり、前記光学軸は前記位相差板の進相軸または遅相軸であって、前記偏光変調部は前記一面において、互いに離間した複数の領域に配され、前記複数の領域の間に配され、光学的に等方性を有する無変調部をさらに備える。
【０００６】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】偏光眼鏡をかけたユーザに立体画像を提供する立体画像表示装置である。
【図２】第１実施形態による立体画像表示装置の断面図である。
【図３】光学素子部材の製造工程を説明する断面図である。
【図４】光学素子部材の製造工程を説明する断面図である。
【図５】光学素子部材の製造工程を説明する断面図である。
【図６】第２実施形態による立体画像表示装置の分解斜視図である。
【図７】第３実施形態による立体画像表示装置の分解斜視図である。
【図８】第４実施形態による立体画像表示装置の分解斜視図である。
【図９】第５実施形態による立体画像表示装置の分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【０００９】
＜第１実施形態＞
第１の実施形態は、偏光眼鏡をかけたユーザに立体画像を提供する立体画像表示装置である。図１は、第１実施形態による立体画像表示装置の分解斜視図である。図２は、第１実施形態による立体画像表示装置の断面図である。尚、実施形態の説明において、図１の矢印で示すように、ユーザが位置する方向を前方とする。
【００１０】
図１及び図２に示すように、第１実施形態による立体画像表示装置１０は、光源１１と、偏光板１２と、画像生成部１３と、偏光板１４と、光学素子部材１５と、反射防止膜１６とを備える。
【００１１】
光源１１は、面内において略均一な強度で、白色の無偏光を照射する面光源である。光源１１は、ユーザから見て、立体画像表示装置１０の一番後方に配置される。光源１１には、拡散板と冷陰極管（CCFL：Cold Cathode Fluorescent Lamp）とを組み合わせた光源、導光板と冷陰極管との組み合わせ、または、フレネルレンズと発光ダイオード（LED：Light Emitting Diode）とを組み合わせた光源等を適用できる。
【００１２】
偏光板１２は、光源１１と画像生成部１３との間に配置される。偏光板１２は、水平方向から４５°傾斜した透過軸と、透過軸に直交する吸収軸とを有する。これにより、光源１１から出射されて偏光板１２に入射した無偏光のうち、振動方向が透過軸と平行な成分は透過するとともに、振動方向が吸収軸と平行な成分は吸収されて遮断される。このため、偏光板１２から出射される光は、偏光板１２の透過軸を偏光軸とする直線偏光となる。
【００１３】
画像生成部１３は、画像データ等に基づいて画像を生成する。画像生成部１３には、液晶部と、液晶部の前後面に形成された透明電極とを有する液晶ディスプレイが適用される。
【００１４】
透明電極は、液晶部に電圧を印加する。電圧が印加された領域の液晶部は、直線偏光の偏光軸を９０°回転させる。透明電極は、各ピクセルのサブピクセルに対応させて形成されている。ここで、ピクセルとは、画像を扱うときの単位をいい、色調及び階調の色情報を有する。ピクセルは、その単位領域に形成された透明電極及び液晶部からなる。ピクセルは、水平方向及び鉛直方向に二次元的に配列されている。これらのピクセルにより、画像生成部１３が構成される。サブピクセルとは、ピクセルを３つに分けた赤領域、緑領域及び青領域をいい、これらの色を強めたり弱めたりしながら様々な色を表現するための最小単位である。
【００１５】
図１の「Ｒ」及び「Ｌ」で示すように、画像生成部１３は、右目用の画像を生成する右目用画像生成領域２１と、左目用の画像を生成する左目用画像生成領域２２とを有する。右目用画像生成領域２１及び左目用画像生成領域２２は、水平方向に延びる帯状に形成される。右目用画像生成領域２１及び左目用画像生成領域２２は、鉛直方向に沿って交互に配列される。
【００１６】
偏光板１４は、透過軸と、透過軸と直交する吸収軸とを有する。ここで、偏光板１４の透過軸は、偏光板１２の透過軸と直交する。よって、画像生成部１３の液晶部によって偏光軸が９０°回転された直線偏光は、偏光板１４を透過して画像となる。一方、液晶部によって偏光軸が回転されなかった直線偏光は、偏光板１４によって遮断される。
【００１７】
光学素子部材１５は、偏光板１４の前方に配置される。光学素子部材１５は、偏光変調部２５と、無変調部２６と、透明基板２７とを備える。
【００１８】
偏光変調部２５及び無変調部２６は、偏光板１４の前方に配置されるとともに、透明基板２７の後面に形成される。偏光変調部２５及び無変調部２６は、水平方向に延びる帯状に形成される。偏光変調部２５及び無変調部２６は、それぞれ画像生成部１３の右目用画像生成領域２１及び左目用画像生成領域２２と略同形状に形成される。偏光変調部２５及び無変調部２６は、それぞれ右目用画像生成領域２１と左目用画像生成領域２２の前方に位置するように、鉛直方向に沿って交互に配列される。換言すれば、偏光変調部２５は、透明基板２７の後面において、互いに離間した領域に配されるとともに、無変調部２６は、隣接する偏光変調部２５の間に配されている。
【００１９】
偏光変調部２５は、入射する偏光の偏光状態を変調させる。偏光変調部２５は、λ／２の位相差板である。偏光変調部２５は、図１の偏光変調部２５の左端に記載の矢印に示すように、水平方向と平行な光学軸を有する。これにより、偏光変調部２５は、光学軸の矢印の右側に示す矢印のように、偏光板１４から入射した直線偏光の偏光方向を９０°回転させた直線偏光に変調する。光学軸の一例は、偏光変調部２５の進相軸である。光学軸の他の例は、遅相軸である。
【００２０】
無変調部２６は、図１の無変調部２６の左端に記載の矢印に示すように、偏光板１４の透過軸と平行な光学軸を有する。これにより、無変調部２６の光学軸は、直線偏光である入射光の偏光方向と平行になる。この結果、無変調部２６は、光学軸の矢印の右側に示す矢印のように、偏光板１４から入射した直線偏光の偏光状態を変調せずに、そのまま透過させる。尚、無変調部２６の光学軸を、偏光板１４の透過軸、即ち、入射光の偏光方向と垂直にしてもよい。
【００２１】
ここで、ユーザが掛ける偏光眼鏡の右目用フィルターは、透過軸が水平方向から右方向に４５°傾斜しているので、偏光変調部２５により変調された直線偏光を透過する。一方、左目用フィルターは、透過軸が偏光板１４の透過軸と平行な方向なので、無変調部２６を透過した直線偏光を透過する。これにより、ユーザの右目は、偏光変調部２５によって変調された直線偏光のみを見る。一方、ユーザの左目は、無変調部２６によって透過された直線偏光のみを見る。
【００２２】
図２に示すように、偏光変調部２５は、配向膜２８と、液晶膜２９とを有する。配向膜２８は、液晶膜２９の分子を配向させる。配向膜２８は、透明基板２７の後面に形成される。配向膜２８は、透明基板２７の水平方向の略全長にわたって設けられている。配向膜２８は、一般に公知の光配向性化合物を用いることができる。例えば、光分解型、光二量子化型、光異性化型等の化合物を挙げることができる。液晶膜２９は、配向膜２８の後面の略全面にわたって形成される。液晶膜２９の分子は、配向膜２８の配向に対応して配向される。これら配向膜２８及び液晶膜２９の配向は、上述した偏光変調部２５の光学軸に対応させて設定される。
【００２３】
無変調部２６は、配向膜３１と、液晶膜３２とを有する。配向膜３１は、配向膜２８と同じ材料からなる。配向膜３１は、透明基板２７の後面に形成される。配向膜３１は、透明基板２７の水平方向の略全長にわたって設けられている。配向膜３１は、隣接する配向膜２８と配向膜２８との間に設けられている。液晶膜３２は、液晶膜２９と同じ材料からなる。液晶膜３２は、配向膜３１の後面の略全面にわたって形成されている。液晶膜３２は、隣接する液晶膜２９と液晶膜２９との間に設けられている。液晶膜３２の分子は、配向膜３１の配向に対応して配向される。これら配向膜３１及び液晶膜３２の配向は、上述した無変調部２６の光学軸に対応して設定される。
【００２４】
透明基板２７は、可撓性を有し、偏光変調部２５及び無変調部２６を支持する。透明基板２７は、偏光変調部２５及び無変調部２６の前方に配置される。透明基板２７は、エポキシ樹脂を、エポキシ樹脂よりも線膨張係数の小さいガラス繊維に含浸させて形成する。ここで、図１の点線に示すように、ガラス繊維は、縦方向（即ち図１における鉛直方向）及び横方向（即ち図１における水平方向）に編まれたクロス（即ち、布状体）である。即ち、複数の偏光変調部２５及び複数の無変調部２６は、水平方向に延びるガラス繊維に沿った方向に帯状に形成されている。
【００２５】
ガラス繊維の縦糸及び横糸は、モノフィラメントからなるヤーンによって構成されている。モノフィラメントの表面には、カップリング処理等によって導入されたアミノ基、エポキシ基または水酸基等の極性基（官能基ともいう）が存在する。尚、これら極性基は単独で存在させたり、併存させたりすることもある。また、水酸基は、カップリング処理を施さなくても、空気中の水分と結合して生成される。このようなガラス繊維にエポキシ樹脂を含浸させると、モノフィラメントの表面の極性基とエポキシ樹脂の極性基とが反応し、ガラス繊維とエポキシ樹脂との結合が強固となる。一方、モノフィラメントの極性基とエポキシ樹脂、エポキシ樹脂同士の相互作用により、ヤーンの内部でのエポキシ樹脂の偏り（即ち、樹脂配列）が発生する。このため、透明基板２７を透過する偏光に位相差が生じると推測される。この結果、透明基板２７を位相差板に用いると、偏光の偏光軸がばらついて、適正な偏光軸からずれが大きくなっていると推測される。これに対し、本実施形態では、ガラス繊維に沿った方向を上述した偏光変調部２５のいずれかの光学軸（例えば、進相軸）と平行にした。ここでいうガラス繊維に沿った方向と偏光変調部２５の光学軸とが平行であるとは、数学的に完全な平行なだけでなく、例えば、ガラス繊維に沿った方向と偏光変調部２５の光学軸との間の角度が、±５°、好ましくは±１．５°の範囲を含む。
【００２６】
反射防止膜１６は、透明基板２７から出射された光の反射を抑制して、高効率で画像を構成する偏光をユーザへと出射する。
【００２７】
次に、光学素子部材の製造方法について説明する。図３〜図５は、光学素子部材の製造工程を説明する断面図である。まず、図３に示すように、透明基板２７を準備する。具体的には、縦横に編まれたガラス繊維に透明且つ液状のエポキシ樹脂を含浸させる。この後、エポキシ樹脂を熱硬化等により硬化させて透明基板２７を作成する。次に、透明基板２７の一方の面（即ち、後面）の全面に液状の感光性樹脂膜３４を塗布する。この後、偏光変調部２５の配向膜２８に対応した位置に開口部３６が形成されたマスク３５を準備する。次に、マスク３５の開口部３６を偏光変調部２５に対応する位置に配置する。
【００２８】
この後、図４に示すように、ガラス繊維に沿った方向の一方である水平方向と平行な偏光軸を有する偏光を、マスク３５を介して感光性樹脂膜３４に照射する。これにより、マスク３５の開口部３６に対応する領域の感光性樹脂膜３４の分子が、照射された偏光軸に平行、即ち、ガラス繊維に沿った方向と平行に配向された状態で硬化される。この結果、偏光変調部２５の配向膜２８が形成される。この後、偏光の照射を停止する。次に、マスク３５の開口部３６を無変調部２６に対応する位置に移動させる。この状態で、偏光板１４の透過軸と平行な偏光軸を有する偏光を、マスク３５を介して感光性樹脂膜３４に照射する。これにより、マスク３５の開口部３６に対応する領域の感光性樹脂膜３４の分子が、照射された偏光軸に平行、即ち、偏光板１４の透過軸に沿った方向と平行に配向された状態で硬化される。この結果、無変調部２６の配向膜３１が形成される。この後、偏光の照射を停止した後、マスク３５を除去する。
【００２９】
次に、図５に示すように、配向膜２８及び配向膜３１の一方の面である後面に液晶が塗布されることにより、液晶膜２９及び液晶膜３２が形成される。この後、液晶膜２９及び液晶膜３２を乾燥させた後、加熱する。これにより、配向膜２８の配向に従って、液晶膜２９の分子が配向されつつ、液晶膜２９が硬化する。この結果、透明基板２７のガラス繊維に沿った方向と光学軸とが平行な偏光変調部２５が透明基板２７の一面に形成される。また、配向膜３１の配向に従って、液晶膜３２の分子が配向されつつ、液晶膜３２が硬化する。この結果、偏光板１４の透過軸と平行な光学軸を有する無変調部２６が透明基板２７の一面に形成される。一方、配向膜３１は、光学的にランダムな配向性を有する。従って、液晶膜３２は、配向膜３１に倣って、光学的にランダムな配向性を有する状態で硬化する。これにより、入射する偏光の偏光状態を変調させるための偏光変調部２５、及び、入射する偏光の偏光状態を変調させない無変調部２６が完成する。尚、加熱の代わりに、紫外線によって液晶膜２９及び液晶膜３２を硬化させてもよい。この結果、光学素子部材１５が完成する。
【００３０】
次に、上述した第１実施形態による立体画像表示装置１０の動作について説明する。まず、立体画像表示装置１０では、光源１１から出射された白色の無偏光が、偏光板１２に入射して、偏光軸が水平方向から左方向に４５°傾斜した直線偏光に変換される。次に、偏光板１２から出射された直線偏光は、画像生成部１３に入射して、右目用画像と左目用画像を構成する直線偏光と、画像を構成しないそれ以外の直線偏光を含む直線偏光となって出射される。ここで、右目用画像及び左目用画像を構成する直線偏光の偏光軸は、画像生成部１３の右目用画像生成領域２１及び左目用画像生成領域２２の液晶部によって回転されて、水平方向から右方向に４５°に傾斜される。即ち、画像を構成する直線偏光の偏光軸は、偏光板１４の透過軸と平行である。次に、画像生成部１３から出射された直線偏光のうち、右目用画像を構成する直線偏光は、偏光板１４を透過して、光学素子部材１５の偏光変調部２５へと入射する。また、画像生成部１３から出射された直線偏光のうち、左目用画像を構成する直線偏光は、偏光板１４を透過して、光学素子部材１５の無変調部２６へと入射する。一方、右目用画像及び左目用画像を構成しない直線偏光は、偏光板１４に吸収されて遮断される。
【００３１】
上述したように、右目用画像を構成する直線偏光は、偏光変調部２５に入射する。これにより、右目用画像を構成する直線偏光は、９０°回転されて、水平方向から左方向に４５°傾斜した直線偏光に変調される。一方、左目用画像を構成する直線偏光は、無変調部２６に入射する。ここで、無変調部２６は、偏光板１４の透過軸と平行な光学軸を有するので、左目用画像を構成する直線偏光を変調させずに透過させる。従って、左目用画像を構成する直線偏光は、水平方向から右方向に４５°傾斜した偏光状態を維持する。この後、両画像を構成する直線偏光は、透明基板２７を透過する。ここで、透明基板２７のガラス繊維に沿った方向（即ち、鉛直方向及び水平方向）は、偏光変調部２５の光学軸（即ち、進相軸及び遅相軸）と平行に構成されている。このため、透明基板２７を透過する直線偏光は、透明基板２７を構成するエポキシ樹脂の偏り（即ち、樹脂配列）及び複屈折率の影響をほとんど受けない。このため、直線偏光は、透明基板２７に入射された偏光状態を略維持したまま透過する。この結果、偏光軸のばらつきが抑制されたまま、画像を構成する直線偏光は出射される。この後、直線偏光は、反射防止膜１６を透過した後、ユーザの偏光眼鏡へと入射する。そして、右目用画像を構成する水平方向から左方向に４５°傾斜した直線偏光は、偏光眼鏡の左目用フィルターでは遮蔽されるが、右目用フィルターは透過してユーザの右目に達する。一方、左目用画像を構成する水平方向から右方向に４５°傾斜した直線偏光は、偏光眼鏡の右目用フィルターでは遮蔽されるが、左目用フィルターは透過してユーザの左目に達する。これにより、ユーザは、立体画像を見る。
【００３２】
次に、上述した第１実施形態の立体画像表示装置１０の効果について説明する。上述したように第１実施形態の立体画像表示装置１０は、偏光変調部２５を保持する透明基板２７はガラス繊維およびエポキシ樹脂により形成される。これにより、立体画像表示装置１０は、透明基板２７の軽量化、可撓性及び耐久性を向上させることができる。更に、立体画像表示装置１０は、透明基板２７のガラス繊維に沿った方向と偏光変調部２５の光学軸（即ち、進相軸）とを平行にしている。これにより、偏光変調部２５により変調された直線偏光の偏光状態が、透明基板２７によって変化されることを抑制して、偏光軸のばらつき等を低減できる。この結果、ユーザは、鮮明な立体画像を見ることができる。
【００３３】
また、光学素子部材１５は、エポキシ樹脂よりも線膨張係数の小さいガラス繊維を有する透明基板２７を備える。これにより、光学素子部材１５は、透明基板２７の熱膨張を低減することができる。この結果、光学素子部材１５は、熱に起因する、右目用画像生成領域２１及び左目用画像生成領域２２と、偏光変調部２５及び無変調部２６との位置ずれを抑制することができるので、より画像を鮮明にすることができる。
【００３４】
また、偏光変調部２５では、偏光変調部２５及び無変調部２６がガラス繊維に沿った方向の一方である水平方向と平行な帯状に形成されている。
【００３５】
また、光学素子部材１５の透明基板２７のガラス繊維は、鉛直方向及び水平方向に編まれている。これにより、透明基板２７は、複数方向の外力に対する耐久性を向上させることができる。
【００３６】
＜第２実施形態＞
次に、上述した実施形態の一部を変更した第２実施形態による立体画像表示装置について説明する。尚、上述した実施形態と同様の構成には、同じ符号を付けて説明を省略する。図６は、第２実施形態による立体画像表示装置の分解斜視図である。
【００３７】
図６に示すように、第２実施形態による立体画像表示装置１１０の光学素子部材１１５の偏光変調部１２５と無変調部１２６とが、市松模様状（即ち、マトリックス状）に配置される。具体的には、偏光変調部１２５及び無変調部１２６は、それぞれ略正方形状に形成される。そして、偏光変調部１２５及び無変調部１２６は、鉛直方向及び水平方向に交互に配列される。偏光変調部１２５の光学軸は、矢印に示すように、水平方向と平行に形成される。これにより、偏光変調部２５は、光学軸の矢印の右側に示す矢印のように、偏光板１４から入射した直線偏光の偏光方向を９０°回転させた直線偏光に変調する。一方、無変調部１２６の光学軸は、矢印に示すように、偏光板１４の透過軸と平行に形成される。これにより、偏光板１４から入射した直線偏光の偏光状態を変調させることなく、出射する。
【００３８】
同様に、画像生成部１１３の右目用画像生成領域１２１及び左目用画像生成領域１２２は、偏光変調部１２５及び無変調部１２６に対応させて市松模様状に配置される。
【００３９】
第２実施形態では、偏光変調部１２５及び無変調部１２６を市松模様状に配列することにより、光学軸が縦糸または横糸に対して直交または平行になる。これにより、透明基板２７を透過する偏光は、透明基板２７を構成するエポキシ樹脂の偏り（即ち、樹脂配列）及び複屈折率の影響を受けにくい。即ち、透明基板２７に入射された偏光状態を略維持したまま透過するので、偏光軸のばらつきが抑制される。
【００４０】
＜第３実施形態＞
次に、上述した実施形態の一部を変更した第３実施形態による立体画像表示装置について説明する。尚、上述した実施形態と同様の構成には、同じ符号を付けて説明を省略する。図７は、第３実施形態による立体画像表示装置の分解斜視図である。
【００４１】
図７に示すように、第３実施形態による立体画像表示装置２１０の光学素子部材２１５の偏光変調部２２５及び無変調部２２６の延びる方向（即ち、水平方向）に対して、偏光変調部２２５の光学軸が４５°傾斜している。偏光変調部２２５は、λ／２の位相差板である。従って、偏光変調部２２５に入射した偏光は、偏光軸を９０°回転されて出射される。尚、傾斜角は、４５°に限定されるものでなく、適宜変更することができる。一方、無変調部２２６は、偏光板２１４の透過軸と平行な光学軸を有する。これにより、無変調部２２６は、偏光板２１４を透過して入射した偏光の偏光状態を変調させることなく、出射する。
【００４２】
図７に点線で示すように、透明基板２２７のガラス繊維に沿った方向は、偏光変調部２２５の光学軸に対応させて、鉛直方向から左右に４５°傾斜した方向と平行である。本実施形態においても、ガラス繊維に沿った方向と偏光変調部２２５の光学軸は平行である。一方、帯状の偏光変調部２２５は、ガラス繊維に沿った方向と交差する方向に沿って形成される。
【００４３】
また、偏光板２１２及び偏光板２１４の透過軸も偏光変調部２２５の光学軸に合わせて変更されている。具体的には、偏光板２１２及び偏光板２１４の一方の透過軸は鉛直方向と平行に、他方の透過軸は水平方向と平行に形成される。
【００４４】
第３実施形態の偏光変調部２２５では、偏光変調部２２５の光学軸と偏光変調部２２５の延びる方向とを交差させている。これにより、光学軸と偏光変調部２２５との関係の自由度を向上させることができる。
【００４５】
＜第４実施形態＞
次に、上述した実施形態の一部を変更した第４実施形態による立体画像表示装置について説明する。尚、上述した実施形態と同様の構成には、同じ符号を付けて説明を省略する。図８は、第４実施形態による立体画像表示装置の分解斜視図である。
【００４６】
図８に示すように、第４実施形態による立体画像表示装置３１０の光学素子部材３１５の透明基板３２７では、ガラス繊維が、水平方向の一方向のみに揃えられている。即ち、透明基板３２７は、一方向繊維体（即ち、ＵＤ繊維体）である。
【００４７】
第４実施形態による透明基板３２７では、ガラス繊維が一方向のみに延びるので、位相差における光学軸を容易に設定できる。また、第４実施形態は、ガラス繊維が二方向に延びる場合に比べて、透明基板３２７を透過する偏光は、透明基板３２７を構成するエポキシ樹脂の偏り（即ち、樹脂配列）及び複屈折率の影響をより受けがたいものとなる。その結果、位相差のずれを小さくすることができる。更に、第４実施形態は、ガラス繊維を編みこむ必要がないので、構成及び製造工程を簡略化することができる。
【００４８】
＜第５実施形態＞
次に、上述した実施形態の一部を変更した第５実施形態による立体画像表示装置について説明する。尚、上述した実施形態と同様の構成には、同じ符号を付けて説明を省略する。図９は、第５実施形態による立体画像表示装置の分解斜視図である。
【００４９】
図９に示すように、第５実施形態による立体画像表示装置４１０では、光学素子部材４１５の無変調部４２６を、光学的に等方性を有するように構成してもよい。光学的に等方性を有する無変調部４２６の製造方法は下記の通りである。まず、液晶膜を形成する。この後、無変調部４２６の領域の液晶膜をクリアリングポイント（即ち、透明点）以上まで加熱して液体にした後、再度硬化させる。これにより、非液晶膜からなる無変調部４２６を形成することができる。このように製造された無変調部４２６は、光学的に等方性を有するので、偏光板１４から入射した直線偏光の偏光状態を変調させることなく出射する。
【００５０】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００５１】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【００５２】
例えば、上述した各実施形態の構成の形状、材料、配置、数値等は適宜変更することができる。更に、異なる実施形態を組み合わせてもよい。
【００５３】
具体的には、上述した実施形態では、光学素子部材の偏光変調部をλ／２位相差板と適用する例をあげたが、本発明の偏光変調部をλ／４位相差板として適用してもよい。偏光変調部をλ／４位相差板として適用する場合は、偏光変調部は入射した直線偏光の偏光軸を円偏光として出射する。この場合においても、透明基板のガラス繊維に沿った方向と、偏光変調部の進相軸または遅相軸は平行に設定される。また、無変調部を波長の整数倍の位相差を有する位相差板として構成してもよい。この場合においても、無変調部は入射する偏光の偏光状態を変調させることなく出射する。
【００５４】
上述した実施形態では、光学素子部材の無変調部を、偏光変調部と同じ材料によって構成したが、無変調部を偏光変調部と異なる材料によって構成してもよい。例えば、無変調部を液晶膜及び配向膜が除去された空間、即ち、空気等の気体によって構成してもよい。また、光学素子部材の一面を平坦化するために、透明な樹脂等の複屈折性を有さない材料によって、無変調部を構成してもよい。更に、無変調部の液晶膜のみを偏光変調部の液晶膜と異なる透明材料によって構成してもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１０ 立体画像表示装置
１１ 光源
１２ 偏光板
１３ 画像生成部
１４ 偏光板
１５ 光学素子部材
１６ 反射防止膜
２１ 右目用画像生成領域
２２ 左目用画像生成領域
２５ 偏光変調部
２６ 無変調部
２７ 透明基板
２８ 配向膜
２９ 液晶膜
３４ 感光性樹脂膜
３５ マスク
３６ 開口部
１１０ 立体画像表示装置
１１３ 画像生成部
１１５ 光学素子部材
１２１ 右目用画像生成領域
１２２ 左目用画像生成領域
１２５ 偏光変調部
１２６ 無変調部
２１０ 立体画像表示装置
２１２ 偏光板
２１４ 偏光板
２１５ 光学素子部材
２２５ 偏光変調部
２２６ 無変調部
２２７ 透明基板
３１０ 立体画像表示装置
３１５ 光学素子部材
３２７ 透明基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス繊維に樹脂を含浸させた、可撓性を有する透明基板と、
前記ガラス繊維に沿った方向と光学軸とが平行に、前記透明基板の少なくとも一方の面に形成され、入射光の偏光状態を変調する偏光変調部と
を備え、
前記偏光変調部は位相差板であり、前記光学軸は前記位相差板の進相軸または遅相軸であって、
前記偏光変調部は前記一方の面において、互いに離間した複数の領域に配され、
前記複数の領域の間に配され、入射光の偏光状態を変調せずに透過させる無変調部をさらに備える光学素子部材。
【請求項２】
前記無変調部は、光学的に等方性を有する請求項１に記載の光学素子部材。
【請求項３】
前記無変調部は、前記偏光変調部と同材料であって、光学軸は入射光の偏光方向と平行または垂直である請求項１または２に記載の光学素子部材。
【請求項４】
前記複数の領域のそれぞれは、前記ガラス繊維に沿った方向に帯状に形成されている請求項１から請求項３のいずれかに記載の光学素子部材。
【請求項５】
前記複数の領域のそれぞれは、前記ガラス繊維に沿った方向と交差する方向に沿った帯状に形成される請求項１から請求項３のいずれかに記載の光学素子部材。
【請求項６】
前記ガラス繊維は、交差する２方向に編まれたクロスである請求項１から請求項５のいずれかに記載の光学素子部材。
【請求項７】
前記ガラス繊維は、一方向に揃えられた一方向繊維体である請求項１から請求項５のいずれかに記載の光学素子部材。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれかに記載の光学素子部材を備える立体画像表示装置。
【請求項９】
光学素子部材の製造方法であって、
ガラス繊維に樹脂を含浸させた透明基板を準備する段階と、
入射光の偏光状態を変調する偏光変調部を、前記ガラス繊維に沿った方向と光学軸とを平行にして、前記透明基板の一面に形成する段階と
を備え、
前記偏光変調部は位相差板であり、前記光学軸は前記位相差板の進相軸または遅相軸であって、
前記偏光変調部は前記一面において、互いに離間した複数の領域に配され、
前記複数の領域の間に配され、光学的に等方性を有する無変調部をさらに備える光学素子部材の製造方法。
【請求項１】
ガラス繊維に樹脂を含浸させた、可撓性を有する透明基板と、
前記ガラス繊維に沿った方向と光学軸とが平行に、前記透明基板の少なくとも一方の面に形成され、入射光の偏光状態を変調する偏光変調部と
を備え、
前記偏光変調部は位相差板であり、前記光学軸は前記位相差板の進相軸または遅相軸であって、
前記偏光変調部は前記一方の面において、互いに離間した複数の領域に配され、
前記複数の領域の間に配され、入射光の偏光状態を変調せずに透過させる無変調部をさらに備える光学素子部材。
【請求項２】
前記無変調部は、光学的に等方性を有する請求項１に記載の光学素子部材。
【請求項３】
前記無変調部は、前記偏光変調部と同材料であって、光学軸は入射光の偏光方向と平行または垂直である請求項１または２に記載の光学素子部材。
【請求項４】
前記複数の領域のそれぞれは、前記ガラス繊維に沿った方向に帯状に形成されている請求項１から請求項３のいずれかに記載の光学素子部材。
【請求項５】
前記複数の領域のそれぞれは、前記ガラス繊維に沿った方向と交差する方向に沿った帯状に形成される請求項１から請求項３のいずれかに記載の光学素子部材。
【請求項６】
前記ガラス繊維は、交差する２方向に編まれたクロスである請求項１から請求項５のいずれかに記載の光学素子部材。
【請求項７】
前記ガラス繊維は、一方向に揃えられた一方向繊維体である請求項１から請求項５のいずれかに記載の光学素子部材。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれかに記載の光学素子部材を備える立体画像表示装置。
【請求項９】
光学素子部材の製造方法であって、
ガラス繊維に樹脂を含浸させた透明基板を準備する段階と、
入射光の偏光状態を変調する偏光変調部を、前記ガラス繊維に沿った方向と光学軸とを平行にして、前記透明基板の一面に形成する段階と
を備え、
前記偏光変調部は位相差板であり、前記光学軸は前記位相差板の進相軸または遅相軸であって、
前記偏光変調部は前記一面において、互いに離間した複数の領域に配され、
前記複数の領域の間に配され、光学的に等方性を有する無変調部をさらに備える光学素子部材の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−１８６４２３（Ｐ２０１１−１８６４２３Ａ）
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９６１０９（Ｐ２０１０−１９６１０９）
【出願日】平成２２年９月１日（２０１０．９．１）
【出願人】（０００１５５６９８）株式会社有沢製作所 (117)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年９月２２日（２０１１．９．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１日（２０１０．９．１）
【出願人】（０００１５５６９８）株式会社有沢製作所 (117)
【Ｆターム（参考）】
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