立体映像表示用位相差板、立体映像表示用偏光素子、および立体映像表示装置
【課題】斜め方向から視認された場合でも、右目用映像と左目用映像との間の色の差が小さい立体映像表示装置および、それに用いられる位相差板、偏光素子を提供する。
【解決手段】本発明の立体映像形成用位相差板１０は、第１の位相差領域１１のみにおいて１／２波長のレターデーションを有する第１の位相差部材１と、第１の位相差領域および第２の位相差領域において１／４波長のレターデーションを有する第２の位相差部材２とが積層されており、第１の位相差領域１１において、第１の位相差部材１の遅相軸方向と第２の位相差部材２の遅相軸方向とが直交しており、第１の位相差部材の第１の位相差領域と第２位相差部材とは符号の異なるＡプレートである。
【解決手段】本発明の立体映像形成用位相差板１０は、第１の位相差領域１１のみにおいて１／２波長のレターデーションを有する第１の位相差部材１と、第１の位相差領域および第２の位相差領域において１／４波長のレターデーションを有する第２の位相差部材２とが積層されており、第１の位相差領域１１において、第１の位相差部材１の遅相軸方向と第２の位相差部材２の遅相軸方向とが直交しており、第１の位相差部材の第１の位相差領域と第２位相差部材とは符号の異なるＡプレートである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体映像の表示に適した位相差板、および偏光素子に関する。また、本発明は該位相差板、偏光素子を用いた立体映像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
立体映像を表示させる方法として、右目用映像と左目用映像とを異なる偏光状態で現出させ、これを右目用レンズと左目用レンズとからなる立体視用眼鏡を介して視認する方法が提案されている。かかる方法によれば、右目には右目用映像のみが、左目には左目用映像のみが視認されるため、両眼の視差によって視認者は立体感を想起する。より具体的には、映像表示装置から第１の偏光状態を有する右目用映像と、第２の偏光状態を有する左目用映像とを現出させ、これを第１の偏光状態の光を透過し第２の偏光状態の光を遮蔽（吸収または反射）する第１の偏光板を備える右目用レンズと、第１の偏光状態の光を遮蔽し第２の偏光状態の光を透過する第２の偏光板を備える左目用レンズとからなる偏光眼鏡を介して視認することにより、立体表示が可能となる。
【０００３】
このように異なる偏光状態を有する２種類の映像を１台の映像表示装置から現出させる方法として、例えば特許文献１では、透過軸方向が互いに直交する第１の領域と第２の領域とを有する偏光板を、表示装置の前面に密着させる方法が提案されている。
【０００４】
また、第１の領域と第２の領域とを有する位相差板と、均一な透過軸を有する偏光板とを組合せて、第１の領域と第２の領域で現出される映像の透過軸方向が互いに直交するように構成する方法が提案されている。例えば特許文献２では、半波長（λ／２）のレターデーションを有する第１の領域とレターデーションを有していない第２の領域とにパターン化された位相差板と、均一な透過軸を有する偏光板とを用い、第１の領域の遅相軸方向と偏光板の透過軸方向とを４５°に配置することによって、第１の領域の偏光の振動面と第２の領域の偏光の振動面を直交させる方法が提案されている。また、特許文献３では、偏光の振動面を９０°回転させる旋光素子が配置された第１の領域と該旋光素子が除去された第２の領域とからなる位相差板と偏光板とを用いる方法が提案されている。
【０００５】
このような方法によれば、例えば第１の領域から右目用映像、第２の領域から左目用映像を現出し、第１の領域の偏光を透過し第２の偏光状態の光を遮蔽する第１の偏光板を備える右目用レンズと、第１の偏光板とは透過軸方向が直交である第２の偏光板を備える左目用レンズからなる立体視用偏光眼鏡を介して視認することにより、立体表示が可能となる。しかしながら、右目用映像および左目用映像として直交する２種類の偏光を現出させる場合、右目用映像および左目用映像の透過軸方向と視認者が装着する偏光眼鏡の偏光板の透過軸方向とを正確に一致させる必要がある。そのため、視認者の位置や顔の角度、あるいは偏光眼鏡の装着状態が異なると、各々の目に右目用映像と左目用映像とが混在して視認され、立体像が不鮮明となる（このような現象は「クロストーク」と称される）。
【０００６】
かかる観点から、第１の領域と第２の領域とで極性の異なる円偏光（右円偏光と左円偏光）を現出させる方法が提案されている。例えば特許文献４においては、半波長（λ／２）のレターデーションを有する第１の領域とレターデーションを有していない第２の領域にパターン化された第１の位相差部材と、４分の１波長（λ／４）のレターデーションを有する第２位相差部材とを両者の遅相軸が直交するように配置した積層位相差板が提案されている。かかる積層位相差板は、第１の領域のレターデーションが＋λ／４、第２の領域のレターデーションが−λ／４となる。そのため、この積層位相差板と偏光板とを、光軸方向のなす角が４５°となるように積層することにより、第１の領域と第２の領域とで極性の異なる円偏光が現出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭５８−１８４９２９号公報
【特許文献２】特開２００１−５９９４８号公報
【特許文献３】特開２００２−１４３０１号公報
【特許文献４】特開平１０−２２７９９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献４に開示されているように、極性の異なる円偏光により立体映像を現出する場合は、映像表示装置と立体視用偏光眼鏡の軸方向を一致させる必要がない。そのため、視認者の顔の角度が変わったり、偏光眼鏡の装着状態が変化した場合でもクロストークが抑制される。
【０００９】
一方で、映画、ゲーム、医療用モニタ等の用途に用いられる立体映像表示装置は、複数の視認者によりさまざまな角度から視認される。しかしながら、特許文献４に記載されているようなλ／４板とパターン化されたλ／２板との組み合わせを用いた場合においては、画面を斜め方向から視認した場合に右目用映像と左目用映像の色に差が生じ、視認者の疲労感や画面酔いにつながることが判明した。
【００１０】
上記に鑑み、本発明は立体映像表示装置を斜め方向から視認した場合においても、左右の視差、特に色つきの差の発生を抑制し得る立体映像表示用の位相差板および偏光素子の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題に鑑みて検討の結果、特許文献４に記載されている従来技術においては、λ／４板とλ／２板の両者にポジティブＡプレートが用いられているために、右目用映像と左目用映像の色に大きな差が生じていることが判明した。すなわち、当該構成においては、画面が斜め方向から視認された場合に、偏光状態が円偏光からズレるが、その円偏光からのズレが右目用映像と左目用映像で大きくことなることに起因して、色の差が生じていることが判明した。
【００１２】
かかる知見に基づいてさらに検討の結果、λ／４板とλ／２板として、ポジティブＡプレートとネガティブＡプレートの組み合わせを用いた場合には、画面が斜め方向から視認されても、λ／４板とλ／２板の見かけ上の遅相軸方向の直交が保持されるため、右目用映像と左目用映像の色の差が抑制されることが見出された。
【００１３】
本発明は、当該知見に基づいてなされたものであり、本発明の立体映像形成用位相差板は、複数の第１の位相差領域と複数の第２の位相差領域とを有している。第１の位相差領域および第２の位相差領域はともに１／４波長の正面レターデーションを有し、第１の位相差領域の遅相軸方向と第２の位相差領域の遅相軸方向とが直交している。
【００１４】
本発明の立体映像形成用位相差板１０は、第１の位相差部材１と第２の位相差部材２とが積層された構成を有する。第１の位相差部材１は、位相差を有する領域１ａと位相差を有さない領域１ｂとにパターン化されており、領域１ａが位相差板１０の第１の位相差領域１１に対応し、領域１ｂが位相差板１０の第２の位相差領域１２に対応する。第１の位相差部材１は、領域１ａのみにおいて１／２波長のレターデーションを有する。第２の位相差部材２は、第１の位相差領域および第２の位相差領域において１／４波長のレターデーションを有する。第１の位相差領域において、第１の位相差部材の遅相軸方向と第２の位相差部材の遅相軸方向とは直交している。
【００１５】
以降、本明細書において、単に「第１の位相差部材がλ／２のレターデーションを有する」、「第１の位相差部材がネガティブＡプレートである」のように第１の位相差部材位相差特性について言及する場合があるが、特に断りのない限り、これらは、いずれも第１の位相差部材の位相差を有する領域１ａの位相差特性についての記載である。
【００１６】
第１の位相差部材と第２の位相差部材とは符号の異なるＡプレートである。すなわち、第１の位相差部材と第２の位相差部材の一方はポジティブＡプレートであり、他方はネガティブＡプレートである。
【００１７】
本発明の第１の実施形態においては、第１の位相差部材がポジティブＡプレートであり、第２の位相差部材２がネガティブＡプレートである。本発明の第２の実施形態においては、第１の位相差部材がネガティブＡプレートであり、第２の位相差部材がポジティブＡプレートである。これらいずれの形態においても、位相差板１０の第１の位相差領域１１においては、ポジティブＡプレートとネガティブＡプレートとが、両者の遅相軸方向が直交するように配置されており、第２の位相差領域１２においては、ポジティブＡプレートまたはネガティブＡプレートが１枚のみ配置されている。
【００１８】
本発明の位相差板において、第１の位相差領域１１と第２の位相差領域１２とはストライプ状に配置されていることが好ましい。
【００１９】
また、本発明は前記位相差板１０と偏光板２０とが積層された立体映像表示用偏光素子５０に関する。本発明の偏光素子において、位相差板１０の第１の位相差領域１１における遅相軸方向１１１と偏光板２０の透過軸方向２０１とのなす角が４５°であることが好ましい。
【００２０】
さらに、本発明は、前記位相差板１０あるいは前記偏光素子５０を備える立体映像表示装置８０に関する。本発明の立体映像表示装置は、前記位相差板１０と、偏光板２０と映像表示セル３０とを備える。本発明の立体映像表示装置においては、映像表示セル３０の視認側に偏光板２０が配置され、偏光板２０よりも視認側に位相差板１０が配置されている。位相差板１０の遅相軸方向と偏光板の透過軸方向とのなす角は４５°である。映像表示セルは第１の映像表示領域および第２の映像表示領域を有し、位相差板は、第１の位相差領域および第２の位相差領域が、映像表示セルの第１の映像表示領域および第２の映像表示領域にそれぞれ対応するように配置される。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の位相差板は、第１の位相差領域および第２の位相差領域がともに１／４波長の正面レターデーションを有しており、両者の遅相軸方向が直交している。そのため、偏光板と積層した場合に、第１の領域と第２の領域とで極性の異なる円偏光が現出されることから、立体映像表示に用いることができる。また、第１の位相差領域において、ポジティブＡプレートとネガティブＡプレートが、両者の遅相軸方向が直交するように配置されているため、斜め方向から視認した場合においても両者の見かけ上の遅相軸方向の直交関係が保持される。そのため、位相差板と偏光板とが積層された偏光素子が斜め方向から視認された場合において、第１の位相差領域の偏光状態が円偏光から大きく乖離することが抑止される。かかる位相差板、あるいは偏光素子を適用した立体映像表示装置においては、画面を斜め方向から視認した場合の右目用映像と左目用映像の色に差が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１Ａ】本発明の一実施形態による位相差板を模式的に表す平面図である。
【図１Ｂ】図１Ａの位相差板の模式的断面図である。
【図２Ａ】本発明の一実施形態による偏光素子を模式的に表す断面図である。
【図２Ｂ】本発明の一実施形態による偏光素子を模式的に表す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態による偏光素子の配置を概念的に表す斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態による立体映像表示装置の配置を概念的に表す斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態による立体映像表示装置を模式的に表す断面図である。
【図６】本発明の一実施形態による立体映像表示装置を模式的に表す断面図である。
【図７】立体映像表を視認するための立体視用偏光眼鏡の構成を模式的に表す斜視図である。
【図８】実施例における白輝度の色相の評価結果を表す図である。
【図９】比較例における白輝度の色相の評価結果を表す図である。
【図１０】実施例において、斜め方向から視認した場合の偏光状態の変化の様子をポアンカレ球上への軌跡として模式的に表す図である。
【図１１】比較例において、斜め方向から視認した場合の偏光状態の変化の様子をポアンカレ球上への軌跡として模式的に表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照しながら本発明を説明する。図１Ａは、本発明の位相差板の一実施形態を模式的に表す平面図であり、図１Ｂは、図１ＡのＩＢ−ＩＢ断面における模式的断面図である。本発明の位相差板１０は、複数の第１の位相差領域１１および複数の第２の位相差領域１２を有している。
【００２４】
図１Ｂに示すように、本発明の位相差板１０は第１の位相差部材１と第２の位相差部材２とが積層された構成を有している。第１の位相差部材１は、位相差を有する領域１ａと位相差を有さない領域１ｂとにパターン化されており、領域１ａおよび領域１ｂは、それぞれ第１の位相差領域１１および第２の領域１２に対応している。第２の位相差部材２は、第１の位相差領域１１および第２の位相差領域１２の両者において同一のレターデーションを有している。
【００２５】
第１の位相差部材は１／２波長（λ／２）の正面レターデーションを有し、第２の位相差部材は１／４波長（λ／４）の正面レターデーションを有する。第１の位相差部材１の遅相軸方向と第２の位相差部材２の遅相軸方向とは直交している。位相差板１０の第１の位相差領域１１においては、１／２波長板と１／４波長板とが遅相軸が直交するように配置されているため、１／４波長の正面レターデーションを有する。また、位相差板１０の第２の位相差領域は、第１の位相差部材１の位相差を有さない領域１ｂとλ／４の正面レターデーションを有する第２の位相差部材が配置されているため、１／４波長の正面レターデーションを有する。第１の位相差領域１１の遅相軸方向１１１と第２の位相差領域の遅相軸方向１２１とは直交している。
【００２６】
ここで、本明細書において、「直交」とは、両者のなす角が厳密に９０°であることに限定されず、本発明の目的を達成し得る範囲であれば足り、例えば９０±５°、好ましくは９０±３°である。同様に、「平行」とは、両者のなす角が厳密に０°であることに限定されず、本発明の目的を達成し得る範囲であれば足り、例えば０±５°、好ましくは０±３°である。また、「４５°」とは、厳密に４５°であることに限定されず、直線偏光が略円偏光に変換され得る範囲であれば足り、例えば４５±５°、好ましくは４５±３°である。特に明示がない限り、角度の符号は限定されず、半時計回り（＋）でも時計回り（−）でもよい。
【００２７】
また、レターデーションが「１／４波長」、あるいは「λ／４」との記載は、レターデーションが厳密に波長λの１／４倍である必要はなく、直線偏光を略円偏光に変換する範囲であればよい。なお、「略円偏光」とは、完全な円偏光のみならず、完全な円偏光に近い、すなわち楕円率が１に近い楕円偏光をも含み得る。例えば、波長λ＝５５０ｎｍにおけるレターデーションが１３７．５±３０ｎｍの範囲が「１／４波長」に包含される。波長λ＝５５０ｎｍにおけるレターデーションは、好ましくは１３７．５±２０ｎｍであり、より好ましくは１３７．５±１０ｎｍである。同様に、「１／２波長」、あるいは「λ／２」との記載は、厳密に波長λの１／２倍である必要はなく、例えば波長λ＝５５０ｎｍにおけるレターデーションが２７５±６０ｎｍの範囲が「１／２波長」に包含される。波長λ＝５５０ｎｍにおけるレターデーションは、好ましくは２７５±４０ｎｍであり、より好ましくは２７５±２０ｎｍである。
【００２８】
図２Ａおよび図２Ｂは位相差板１０と偏光板２０とが積層された偏光素子５０を模式的に表す断面図である。偏光板２０は、図２Ａに示すように位相差板１０の第１の位相差部材１側に積層されていてもよく、図２Ｂに示すように第２の位相差部材２側に積層されていてもよい。図３は偏光素子５０を概念的に表す斜視図である。偏光板２０の透過軸方向２０１と位相差板１０の遅相軸方向１１１および１２１のなす角は±４５°である。
【００２９】
図４は本発明の立体映像表示装置を概念的に表す斜視図である。なお、図４においては、簡略のために第１の位相差領域１１および第２の位相差領域をそれぞれ１つずつ図示しているが、実際の構成においては、第１の位相差領域１１および第２の位相差領域１２はいずれも複数存在している。
【００３０】
立体映像表示装置８０において、映像表示セル３０の視認側に偏光板２０が配置され、偏光板２０のさらに視認側に位相差板１０が配置される。映像表示セル３０は面内に複数の第１の映像表示領域３１および第２の映像表示領域３２を有している。図４に示すように、位相差板１０の第１の位相差領域１１と第２の位相差領域１２は、それぞれ映像表示セル３０の第１の映像表示領域３１と第２の映像表示領域３２に対応するように配置される。
【００３１】
上記構成によって立体映像を現出する原理について、図４を参照して説明する。映像表示セルの第１の映像表示領域３１からは、自然偏光、あるいは所定の偏光状態を有する光ｒ３１が射出される。光ｒ３１は偏光板２０を通過する際、偏光板２０の透過軸方向２０１に振動を有する偏光成分ｒ２１のみが位相差板１０側へ透過され、透過軸方向２０１と直交方向に振動を有する偏光成分は遮蔽される。
【００３２】
偏光板２０を透過した光ｒ２１は、位相差板１０の第１の位相差領域１１に到達する。ここで、光ｒ２１の振動方向と位相差板の遅相軸方向１１１とのなす角が＋４５°であり、正面レターデーションは波長λの１／４倍である。そのため、位相差板１０の第１の位相差領域１１を透過した光ｒ１１は円偏光となる。
【００３３】
一方、映像表示セルの第２の映像表示領域３２からは、自然偏光、あるいは所定の偏光状態を有する光ｒ３２が射出される。光ｒ３２は偏光板２０を通過する際、偏光板２０の透過軸方向２０１に振動を有する偏光成分ｒ２２のみが位相差板１０側へ透過され、透過軸方向２０１と直交方向に振動を有する偏光成分は遮蔽される。
【００３４】
偏光板２０を透過した光ｒ２２は、位相差板１０の第２の位相差領域１２に到達する。ここで、光ｒ２２の振動面と位相差板の遅相軸方向１１１とのなす角が−４５°であり、正面レターデーションは波長λの１／４倍である。そのため、位相差板１０の第２の位相差領域１２を透過した光ｒ１２も円偏光となる。
【００３５】
ここで、位相差板１０の第１の位相差領域１１の遅相軸方向１１１と第２の位相差領域１２の遅相軸方向１２１とが直交しているため、第１の位相差領域を通過した円偏光ｒ１１と、第２の位相差領域を通過した円偏光ｒ１２の位相はπずれている。したがって、ｒ１１とｒ１２とは極性の異なる円偏光として現出される。
【００３６】
例えば、映像表示セルの第１の映像表示領域３１からは右目用映像を射出し、第２の映像表示領域３２からは左目用映像を射出する場合、偏光板２０と位相差板１０の作用により、第１の映像表示領域の右目用映像は右円偏光ｒ１１として現出され、第２の領域の映像表示領域の左目用映像は左円偏光ｒ１２として現出される。視認者は、立体視用の偏光眼鏡を装着して当該映像を視認する。偏光眼鏡は、例えば右円偏光を透過し左円偏光を遮蔽する第１の円偏光板を備える右目用レンズと、左円偏光を透過し右円偏光を遮蔽する第２の円偏光板を備える右目用レンズとを備える。
【００３７】
このような構成によれば、視認者の右目には右目用映像のみが視認され、左目には左目用映像のみが視認される。そのため視認者は右目用映像と左目用映像のずれ、すなわち両眼視差により奥行き感を想起し、立体映像を認識する。
【００３８】
なお、上記は、映像表示装置を正面視した場合の説明である。一方、映像表示装置を斜め方向から視認した場合には、見かけ上の遅相軸方向や見かけ上のレターデーション値が、正面視の場合とは異なる。そのため、第１の位相差領域を通過した光ｒ１１および第２の位相差領域を透過した光ｒ１２の偏光状態は、円偏光から幾分かのズレを生じている。このような斜視時の円偏光からのズレに起因して、画像のクロストークや、右目用映像と左目用映像との色の差が生じ得る。特に、第１の位相差領域の円偏光からのズレと第２の位相差領域の円偏光からのズレが大きく異なる場合、右目用映像と左目用映像の色の差が大きくなる傾向がある。
【００３９】
第２の位相差領域１２においては、第１の位相差部材１が位相差を有していない。そのため、斜め方向から視認された場合において、第２の位相差領域１２における正面視からの位相差特性のズレは、λ／４の正面レターデーションを有する第２の位相差部材２単体が斜め方向から視認された場合における正面視からの位相差特性のズレに等しい。一方で、第１の位相差領域１１が斜め方向から視認された場合における正面視からの位相差特性のズレは、λ／２の正面レターデーションを有する第１の位相差部材１のズレとλ／４の正面レターデーションを有する第２の位相差部材２のズレが複合されたものとなる。
【００４０】
ここで、同一の符号を有する２枚のＡプレートが、遅相軸方向が直交するように積層されている場合について説明する。方位角＋４５°方向に遅相軸を有する第１のポジティブＡプレートと、方位角−４５°方向に遅相軸を有する第２のポジティブＡプレートとが積層された積層位相差板を、方位角０°の斜め方向から視認した場合、第１のポジティブＡプレートの見かけ上の遅相軸方向は＋４５°よりも＋側に、第２のポジティブＡプレートの見かけ上の遅相軸方向は−４５°よりも−側に、それぞれ変化する。一方、方位角＋４５°方向に遅相軸を有する第１のネガティブＡプレートと、方位角−４５°方向に遅相軸を有する第２のネガティブＡプレートとが積層された積層位相差板を、方位角０°の斜め方向から視認した場合、第１のネガティブＡプレートの見かけ上の遅相軸方向は＋４５°よりも−側に、第２のネガティブＡプレートの見かけ上の遅相軸方向は−４５°よりも＋側に、それぞれ変化する。
【００４１】
このように、符号が同一のＡプレート２枚が用いられる場合、斜め方向からの視認時に、２枚のＡプレートの見かけ上の遅相軸方向が異なる方向に変化してみえる。そのため、第１の位相差部材と第２の位相差部材の両者がポジティブＡプレートである場合、あるいは両者がネガティブＡプレートであ場合のように、同様の三次元屈折率特性を有する位相差部材が用いられる場合は、第１の位相差部材の見かけ上の遅相軸方向と第２の位相差部材の見かけ上の遅相軸方向は直交状態からズレを生じる。このような構成において、映像表示装置が斜め方向から視認されると、２枚の位相差層が積層された第１の位相差領域１１と１枚の位相差層のみを有する第２の位相差領域との偏光状態の差が大きくなる傾向があるため、右目用映像と左目用映像との間に色の差を生じやすい。
【００４２】
これに対して、本発明においては、第１の位相差部材と第２の位相差部材に符号の異なるＡプレートが用いられている。すなわち、本発明の第１の実施形態においては、第１の位相差部材１がポジティブＡプレートであり、第２の位相差部材２はネガティブＡプレートである。また、本発明の第２の実施形態においては、第１の位相差部材１がネガティブＡプレートであり、第２の位相差部材２はポジティブＡプレートである。
【００４３】
より詳細には、本発明の第１の実施形態において、第１の位相差部材１は、第１の位相差領域に対応する領域１ａおいて１／２波長の正面レターデーションを有するポジティブＡプレートが形成されており、第２の位相差領域に対応する領域１ｂは位相差を有していない。また、第１の実施形態において、第２の位相差部材２は、１／４波長の正面レターデーションを有するネガティブＡプレートである。一方、本発明の第２の実施形態において、第１の位相差部材１は、第１の位相差領域に対応する領域１ａおいて１／２波長の正面レターデーションを有するネガティブＡプレートが形成されており、第２の位相差領域に対応する領域１ｂは位相差を有していない。また、第２の実施形態において、第２の位相差部材２は、１／４波長の正面レターデーションを有するポジティブＡプレートである。
【００４４】
すなわち、本発明の位相差板１０の第１の位相差領域１１においては、ポジティブＡプレートとネガティブＡプレートとが、両者の遅相軸方向が直交するように積層された構成を有している。このように符号の異なる２枚のＡプレートを、両者の遅相軸方向が直交するように積層配置された構成においては、斜め方向から視認された場合でも、ポジティブＡプレートの見かけ上の遅相軸方向の変化とネガティブＡプレートの見かけ上の遅相軸方向の変化とが同一方向となり、両者の見かけ上の遅相軸方向の直交が保持される。すなわち、ポジティブＡプレートが斜め方向から視認された場合は、ポジティブＡプレートの遅相軸方向は視認者から遠ざかる方向に変化するのに対して、ネガティブＡプレートの遅相軸方向は視認者に近づく方向に変化するため、両者の直交関係が保持される。
【００４５】
ここで、フィルム面内の遅相軸方向および進相軸方向の屈折率をそれぞれｎｘおよびｎｙ、厚み方向の屈折率をｎｚとした場合、一般に、ｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚの三次元屈折率特性を有するものが「ポジティブＡプレート」と称されるが、本発明においては、ｎｘ＞ｎｙ≒ｎｚであるものも「ポジティブＡプレート」に包含される。同様に、一般に、ｎｘ＝ｎｚ＞ｎｙの三次元屈折率特性を有するものが「ネガティブＡプレート」と称されるが、本発明においては、ｎｘ≒ｎｚ＞ｎｙであるものも「ポジティブＡプレート」に包含される。具体的には、Ｎｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）で定義されるＮｚ係数が０．９〜３の範囲にあるものがポジティブＡプレートに包含され、Ｎｚ係数が−２〜０．１の範囲にあるものも「ネガティブＡプレート」に包含される。
【００４６】
以下、本発明の位相差板の製造方法について、説明する。
【００４７】
[ポジティブＡプレート]
ポジティブＡプレートは、例えば正の複屈折を有するポリマーフィルムを延伸配向させることで製造し得る。「正の複屈折を有する」とは、ポリマーを延伸等により配向させた場合に、その配向方向の屈折率が相対的に大きくなるものをいい、多くのポリマーがこれに該当する。正の複屈折を有するポリマーとしては、例えば、ポリカーボネート系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、トリアセチルセルロース、ジアセチルセルロース、トリプロピオニルセルロース、ジプロピオニルセルロース等のセルロース脂肪酸エステル、あるいは、セルロースエーテル等のセルロース系樹脂、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレートの如きポリエステル系樹脂、ポリアリレート系樹脂、ポリイミド系樹脂、環状ポリオレフィン系（ポリノルボルネン系）樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエチレンやポリプロピレンの如きポリオレフィン系樹脂等が挙げられる。これらのポリマーは一種を単独で用いることもできるし、二種以上を混合して用いることもできる。また、これらを共重合、分枝、架橋、分子末端修飾（又は封止）、及び立体規則変性等によって変性して用いることもできる。
【００４８】
一般に、正の複屈折を有するポリマーフィルムを縦一軸延伸（自由端一軸延伸）することでポジティブＡプレートが得られるが、延伸方法、延伸条件（例えば、延伸温度、延伸倍率、延伸方向）等は、ポリマーフィルムを形成する樹脂の種類や所望のレターデーションやＮｚ係数の値に応じて、適宜に選択し得る。
【００４９】
また、ポジティブＡプレートとして、正の複屈折を有する液晶性分子の配向層を用いることもできる。液晶性分子としては、液晶相がネマティック相である棒状の液晶材料が好適に用いられる。このような液晶材料としては、例えば、液晶ポリマーや液晶モノマーが使用可能である。ポジティブＡプレートを得る観点から、液晶の配向状態は、ホモジニアス配向であることが好ましい。なお、本明細書において、「ホモジニアス配向」とは、液晶化合物がフィルム面に対して平行に、かつ同一方位に配列している状態をいう。液晶ポリマーおよび液晶モノマーは、それぞれ単独で用いてもよく、組み合わせて用いてもよい。
【００５０】
上記液晶材料が液晶性モノマーである場合、例えば、重合性モノマーおよび／または架橋性モノマーであることが好ましい。液晶性モノマーを配向させた後に、例えば、液晶性モノマー同士を重合または架橋させれば、それによって配向状態を固定することができる。液晶モノマーが重合されることでポリマーが形成され、架橋により３次元網目構造が形成されるが、これらは非液晶性である。したがって、形成されたポジティブＡプレートは、例えば、液晶性化合物に特有の温度変化による液晶相、ガラス相、結晶相への転移が起きることはない。その結果、液晶性分子の配向層は、温度変化の影響を受け難く、安定性に優れた位相差部材となり得る。
【００５１】
液晶モノマーとしては、任意の適切な液晶モノマーが採用され得る。例えば、特表２００２−５３３７４２号公報（ＷＯ００／３７５８５国際公開パンフレット）、欧州特許３５８２０８号明細書（米国特許５２１１８７７号明細書）、欧州特許６６１３７（米国特許４３８８４５３号明細書）、ＷＯ９３／２２３９７国際公開パンフレット、欧州特許０２６１７１２号明細書、ドイツ特許１９５０４２２４号明細書、ドイツ特許４４０８１７１号明細書、および英国特許２２８０４４５号明細書等に記載の重合性メソゲン化合物等が使用できる。このような重合性メソゲン化合物の具体例としては、例えば、ＢＡＳＦ社の商品名ＬＣ２４２、Ｍｅｒｃｋ社の商品名Ｅ７、Ｗａｃｋｅｒ−Ｃｈｅｍ社の商品名ＬＣ−Ｓｉｌｌｉｃｏｎ−ＣＣ３７６７が挙げられる。
【００５２】
[ネガティブＡプレート]
ネガティブＡプレートは、例えば負の複屈折を有するポリマーフィルムを延伸配向させることで製造し得る。「負の複屈折を有する」とは、ポリマーを延伸等により配向させた場合に、その配向方向の屈折率が相対的に小さくなる、換言すると、配向方向と直交する方向の屈折率が大きくなるものをいう。このようなポリマーとしては、例えば、芳香族やカルボニル基などの分極異方性の大きい化学結合や官能基が、ポリマーの側鎖に導入されているものが挙げられる。具体的には、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、マレイミド系樹脂等が挙げられる。
【００５３】
上記のアクリル系樹脂、スチレン系樹脂、マレイミド系樹脂の製法としては、例えば、それぞれ、アクリル系モノマー、スチレン系モノマー、マレイミド系モノマー等を付加重合させることによって得ることができる。また、重合後に、側鎖を置換したり、マレイミド化やグラフト化反応をおこなう等によって、複屈折特性を制御することもできる。また、負の複屈折を示すポリマーとして、例えば特開２００５−３５０５４４号公報等に開示されているような環状オレフィン系共重合体等を用いることもできる。さらには、特開２００５−１５６８６２号公報や、特開２００５−２２７４２７号公報等に開示されているような、ポリマーと無機微粒子の組成物も好適に用いることができる。また、負の複屈折を示すポリマーは、一種を単独で用いることもできるし、二種以上を混合して用いてもよい。さらに、これらを共重合、分枝、架橋、分子末端修飾（又は封止）、及び立体規則変性等によって変性して用いることもできる。
【００５４】
一般に、負の複屈折を有するポリマーフィルムを縦一軸延伸（自由端一軸延伸）することでネガティブＡプレートが得られるが、延伸方法、延伸条件（例えば、延伸温度、延伸倍率、延伸方向）等は、ポリマーフィルムを形成する樹脂の種類や所望のレターデーションやＮｚ係数の値に応じて、適宜に選択し得る。
【００５５】
また、ネガティブＡプレートは、正の複屈折を有するポリマーを用いて製造することもできる。正の複屈折を有するポリマーを用いてネガティブＡプレートを得る方法としては、例えば、特開２０００−２３１０１６号公報、特開２０００−２０６３２８号公報、特開２００２−２０７１２３号公報等に開示されているような、厚み方向の屈折率を増大させる延伸方法を用いることができる。すなわち、正の複屈折を有するポリマーを有するフィルムの片面又は両面に熱収縮性フィルムを接着して、加熱処理による熱収縮性フィルムの収縮力の作用下に正の複屈折を有するポリマーを有するフィルムを幅方向、および必要に応じて長手方向にも収縮させることで、厚み方向の屈折率が増大され、ｎｘ≒ｎｚ＞ｎｙの特性を有するネガティブＡプレートが得られる。
【００５６】
負の複屈折を有するポリマーは、正の複屈折を有するポリマーに比して用い得るポリマーの種類が少ないため、所望の光学特性や耐熱性等を満足させる観点から、上記のような正の複屈折を有するポリマーによってネガティブＡプレートを得る方法は有用となり得る。
【００５７】
また、ネガティブＡプレートとして、負の複屈折を有する液晶性分子の配向層を用いることもできる。液晶性分子としては、液晶相がネマティック相であるディスコティック液晶材料が好適に用いられる。ネガティブＡプレートを得る観点から、液晶の配向状態は、ディスコティック液晶化合物の分子の円板面が、フィルム面に対して垂直であり、光軸がフィルム面に対して平行であることが好ましい。
【００５８】
好ましくは、上記ディスコティック液晶化合物は、分子構造の一部分に、少なくとも１つの重合性官能基および／または架橋性官能基を有する。このような液晶化合物を用いれば、重合反応または架橋反応により、これらの官能基を重合または架橋させることによって、位相差部材の機械的強度が増し、耐久性、寸法安定性に優れた位相差部材が得られ得る。重合性官能基または架橋性官能基としては、任意の適切な官能基が選択され得るが、アクリロイル基、メタクリロイル基、エポキシ基、ビニルエーテル基などが好ましく用いられる。
【００５９】
このようなディスコティック液晶化合物の固化層または硬化層からなるネガティブＡプレートは、例えば特開２００１−５６４１１号公報に記載の方法によって得ることができる。
【００６０】
また、リオトロピック液晶相を示すディスコティック液晶化合物を、分子の円板面がフィルム面に対して垂直であり、光軸がフィルム面に対して平行となるように配向させたものも、ネガティブＡプレートとして用い得る。「リオトロピック液晶化合物」とは、溶液状態で溶質の濃度によって液晶相が発現する液晶化合物をいう。
【００６１】
上記リオトロピック液晶化合物としては、任意の適切なものが用いられ得る。上記リオトロピック液晶化合物の具体例としては、分子の両末端に親水性基と疎水性基を有する両親媒性化合物、水溶性が付与された芳香環を有するクロモニック化合物等が挙げられる。
【００６２】
上記実質的に垂直に配向させたリオトロピック液晶化合物を含有する液晶性組成物の固化層または硬化層からなるネガティブＡプレートは、例えば特開平１０−３３３１５４号公報や特表２００４−５１９０１４号公報に記載の方法によって得ることができる。
【００６３】
[第１の位相差部材のパターン化]
次に第１の位相差部材のパターン化方法について説明する。本発明の第１の実施形態においては、第１の位相差部材１の位相差を有する領域１ａがポジティブＡプレートであり、第２の位相差部材２はネガティブＡプレートである。この場合、λ／２の正面レターデーションを有するポジティブＡプレートが位相差を有する領域１ａと位相差を有さない領域１ｂとにパターン化される。また、本発明の第２の実施形態においては、第１の位相差部材１の位相差を有する領域１ａがネガティブＡプレートであり、第２の位相差部材２がポジティブＡプレートである。この場合、λ／２の正面レターデーションを有するネガティブＡプレートが位相差を有する領域１ａと位相差を有さない領域１ｂとにパターン化されている。
【００６４】
第１の位相差部材１をパターン化する方法は特に限定されず、λ／２の正面レターデーションを有するポリマーフィルムや液晶配向層を形成した後にパターン化を行う方法、およびλ／２板の形成時にパターン化を行う方法のいずれも採用し得る。
【００６５】
λ／２の正面レターデーションを有するポリマーフィルムや液晶配向層を形成した後にパターン化を行う方法としては、位相差を有する領域１ａに対応する部分をレジスト材料で覆い、ウェットエッチング法やドライエッチング法でパターン化する方法が挙げられる。また、特開平９−６８６９９号公報記載の複屈折性を有する感光性フィルムを用いてもよい。この場合は、ポリマーフィルム自身が感光性を有するので、領域１ａに対応する部分にのみ、フォトマスクを介して光を照射すればよい。その他、レーザー照射やサンドブラスト法により、λ／２板から位相差を有さない領域１ｂに対応する部分を除去する方法も採用し得る。
【００６６】
λ／２板の形成時にパターン化を行う方法としては、例えば液晶層を配向するための配向層をパターン化しておく方法や、液晶性モノマーを重合または架橋するための紫外線等を照射する際にマスク等を用いて領域１ａのみに照射を行う方法等が挙げられる。
【００６７】
パターン化後において位相差を有さない領域１ｂは、空洞であってもよく、適宜の材料が充填されていてもよい。また、他の部材と積層するために、第１の位相差部材の表面に平坦化層（図示せず）を形成してもよい。
【００６８】
図１においては、第１の位相差領域１１に対応する領域１ａ（位相差を有する領域）と第２の位相差領域１２に対応する領域１ｂ（位相差を有さない領域）とが交互にストライプ状に配置された実施形態を示しているが、本発明はかかる形態に限定されず、例えば第１の位相差領域１１と第２の位相差領域１２とが格子状に配置されていてもよい。
【００６９】
第１の位相差領域と第２の位相差領域とがストライプ状に配置される場合には、各ストライプ列の幅が、映像表示セルの右目用映像表示列および左目用映像表示列の幅に対応することが好ましい。このような場合、各位相差領域の幅は小さい方が好ましく、具体的には映像表示装置の画素の１辺の長さ（画素の幅）に対応させることが好ましい。また、第１の位相差領域１１と第２の位相差領域１２とが格子状に配置される場合は、各位相差領域を映像表示装置の画素に対応させることが好ましい。
【００７０】
なお、第１の位相差領域と第２の位相差領域との境界部分は映像表示に用いることができない場合がある。かかる観点からは第１の位相差領域と第２の位相差領域とを交互にストライプ状に配置し、位相差領域の境界部分の面積を小さくすることが好ましい。
【００７１】
[偏光素子]
本発明の偏光素子５０は、前記位相差板１０と偏光板２０とが積層された構成を有する。偏光素子５０は、位相差板１０の第１の位相差部材１側が偏光板２０側に積層されている構成、および位相差板１０の第２の位相差部材２側が偏光板２０側に積層されている構成のいずれであってもよい。
【００７２】
図３に示すように、偏光板２０の透過軸方向２０１は位相差板１０の第２の位相差領域１２の遅相軸方向１２１と４５°の角度をなす。また、偏光板２０の透過軸方向２０１と位相差板１０の第１の位相差領域１１の遅相軸方向１１１とのなす角も４５°であるが、角度の符号（±）は、第２の位相差領域の遅相軸方向の場合と反対である。かかる構成によって、偏光板２０を透過した直線偏光が位相差板１０によって、第１の領域と第２の領域とで異なる極性を有する円偏光（右円偏光と左円偏光）に変換される。
【００７３】
偏光板２０は、任意の偏光状態を有する光を直線偏光に変換するものであれば特に限定されず、各種のものを使用できる。このような偏光板としては、例えば、偏光子の一方または両方の主面に必要に応じて透明保護フィルムを積層したものが用いられる。偏光子としては、ポリビニルアルコール系フィルム、部分ホルマール化ポリビニルアルコール系フィルム、エチレン・酢酸ビニル共重合体系部分ケン化フィルム等の親水性高分子フィルムに、ヨウ素や二色性染料等の二色性物質を吸着させて一軸延伸したもの、ポリビニルアルコールの脱水処理物やポリ塩化ビニルの脱塩酸処理物等のポリエン系配向フィルム等が挙げられる。また、米国特許５，５２３，８６３号等に開示されている二色性物質と液晶性化合物とを含む液晶性組成物を一定方向に配向させたゲスト・ホストタイプのＯ型偏光板、米国特許６，０４９，４２８号等に開示されているリオトロピック液晶を一定方向に配向させたＥ型偏光板等も用いることができる。
【００７４】
偏光子の一方または両方の主面に積層される透明保護フィルムとしては、例えば、透明性、機械的強度、熱安定性、水分遮断性、等方性などに優れるものが好適に用いられる。また、本発明の位相差板を偏光子に積層して、偏光板保護フィルムとしての機能と立体映像表示用位相差板としての機能を兼用させてもよい。
【００７５】
偏光板２０と位相差板１０は単に重ね合わせただけでもよいし、接着剤等を介して貼り合せてもよい。また、偏光板２０と位相差板１０との間には、偏光板保護フィルムやその他のフィルム、あるいは映像表示セルを形成するためのガラス基板等を介してもよい。
【００７６】
[立体映像表示装置]
位相差板１０あるいは偏光素子５０を、映像表示セル３０の視認側に配置することによって立体映像表示装置が形成される。なお、「映像表示セルの視認側」との表現は、映像表示セルを形成する全ての部材よりも視認側に配置する形態のみならず、例えば液晶セルにおいては液晶層よりも視認側であればよく、液晶セルの視認側のガラス基板よりも視認側に配置されることは必ずしも要しない。
【００７７】
図４に示すように、本発明の位相差板１０は、偏光板２０よりも視認側に配置される。また、位相差板の第１の位相差領域１１と第２の位相差領域１２とは、それぞれ映像表示セル３０の第１の映像表示領域３１と第２の映像表示領域３２に対応するように画面の法線方向視認側に配置される。第１の映像表示領域３１および第２の映像表示領域３２は、一方が右目用映像表示領域、他方が左目用映像像表示領域に対応している。かかる構成によって、映像表示セルの第１の映像表示領域および第２の映像表示領域から射出される光は、偏光板２０と位相差板１０によって極性の異なる円偏光として射出されるため、立体表示が実現される。
【００７８】
映像表示セル３０は特に限定されず、例えば、有機ＥＬセル、プラズマ表示セル、ブラウン管等の自発光型の表示セルや、液晶セル等のように、光源からの光の透過量を調整する表示セルを用いることができる。また、リアプロジェクションシステムのような投影型表示装置のスクリーンを適用することもできる。
【００７９】
中でも液晶表示装置は、映像表示のために液晶セルの視認側に偏光板が配置されているため、別途偏光板を設けることなく、本発明の位相差板を付加することによって立体映像表示装置を形成可能である。また、視認側の偏光板とは別にもう１枚の偏光板を設けてもよい。有機ＥＬ表示装置の場合は、金属電極による外光の鏡面反射を遮蔽するために、有機発光層の視認側に、１／４波長板と偏光板が積層された円偏光板が配置される場合があるが、該円偏光板の視認側に本発明の位相差板を配置することによって、立体映像表示装置としてもよい。
【００８０】
立体映像表示装置の映像表示セル３０として液晶セルを採用する液晶表示装置について説明する。液晶セルとしては、外光を利用する反射型液晶セル、バックライト等の光源からの光を利用する透過型液晶セル、外部からの光と光源からの光の両者を利用する半透過半反射型液晶セルのいずれを用いてもよい。また、液晶セルの駆動方式としては、例えばＶＡモード、ＩＰＳモード、ＴＮモード、ＳＴＮモードやベンド配向（π型）等の任意なタイプのものを用い得る。
【００８１】
図５を参照すると、液晶セル３０は、一対の基板３０１、３０２と、基板間に挟持された表示媒体としての液晶層３０３とを有する。一般的な構成においては、一方の基板３０１側に、カラーフィルタ層３０６が設けられており、他方の基板３０２に、液晶の電気光学特性を制御するスイッチング素子３０７と、このスイッチング素子にゲート信号を与える走査線およびソース信号を与える信号線と、画素電極および対向電極とが設けられている。上記基板３０１、３０２の間隔（セルギャップ）は、スペーサー等によって制御できる。基板の液晶層３０３と接する側には、例えば、ポリイミドからなる配向膜等を設けることができる。カラーフィルタ層３０６は、例えば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色に対応したカラーフィルタとブラックマトリクスを有している。
【００８２】
視認側の基板３０１側に偏光板２０および位相差板１０が配置される。位相差板１０は、第１の位相差領域１１と第２の位相差領域１２が、映像表示セル３０の第１の映像表示領域３１と第２の映像表示領域３２にそれぞれ対応するように配置される。
【００８３】
位相差板１０および偏光板２０は、粘着剤または接着剤等を介して液晶セルの基板３０１に貼り合わされることが好ましい。液晶セル３０として、透過型液晶セル、あるいは半透過半反射型液晶セルを採用する場合は、液晶セルの基板３０２側に偏光板４０と光源６０とが配置されることが好ましい。
【００８４】
また、図６に示すように、液晶セル３０を構成するガラス基板３０１の内側（液晶層３０３側）に偏光板２０および位相差板１０を配置することもできる。かかる実施形態によれば、液晶セルの形成時に位相差板１０が配置されるため、液晶セル３０の映像表示領域３１および３２と位相差板１０の位相差領域１１および１２の位置あわせを容易になし得る。また、液晶セルの画素形成領域である液晶層３０３と位相差板１０との距離が小さいために、斜め方向から映像表示装置を視認した場合でも液晶セルの映像表示領域と位相差板の位相差領域との対応関係を保持することができ、右目用映像と左目用映像の混在（クロストーク）を抑制することができる。
【００８５】
なお、図６においては、カラーフィルタ層３０６の視認側（基板３０１側）に偏光板２０および位相差板１０を設けたが、カラーフィルタ層３０６は偏光板２０と位相差板１０との間や、位相差板１０と基板３０１との間に配置することもできる。
【００８６】
映像表示セルとして液晶セル以外のセル、例えば有機ＥＬセルや、プラズマ表示セル、ブラウン管等の自発光型のセルを用いる場合においても、位相差板１０の第１の位相差領域１１と第２の位相差領域１２を、映像表示セル３０の第１の映像表示領域３１と第２の映像表示領域３２にそれぞれ対応するように配置することにより、立体映像表示装置が形成される。
【００８７】
本発明の立体映像表示装置から現出される立体映像を、右目用レンズおよび左目用レンズとして極性の異なる２枚の円偏光板を備える立体視用偏光眼鏡を装着して視認することにより、視認者は立体表示を想起する。
【００８８】
立体視用偏光眼鏡７０は、右目用レンズおよび左目用レンズの一方に第１の円偏光板７１、他方に第２の円偏光板７２を備える。図７に模式的に示すように、第１の円偏光板７１は、第１の映像表示領域３１から第１の位相差領域１１を透過して現出される第１の円偏光ｒ１１を透過し、第２の映像表示領域３２から第２の位相差領域１２を透過して現出される第２の円偏光ｒ１２１を遮蔽する。一方、第２の円偏光板７２は、第１の映像表示領域３１から第１の位相差領域１１を透過して現出される第１の円偏光ｒ１１２を遮蔽し、第２の映像表示領域３２から第２の位相差領域１２を透過して現出される第２の円偏光ｒ１２２を透過する。第１の円偏光と第２の円偏光は逆の極性を有している。すなわち、第１の円偏光と第２の円偏光の一方は右円偏光であり、他方は左円偏光である。
【００８９】
このような第１の円偏光板７１と第２の円偏光板７２としては、異なる極性の円偏光を透過する２枚の円偏光板の組合せが用いられる。このような２枚の円偏光板としては、捩れ方向の異なるコレステリック液晶による第１の反射型円偏光板と第２の反射型円偏光板の組合せや、偏光板と１／４波長板を積層した第１の円偏光板、および偏光板と３／４波長板を積層した第２の円偏光板の組合せ、偏光板と１／４波長板を積層した第１の円偏光板、および偏光板と１／４波長板の軸配置が第１の円偏光板とは鏡像関係にある第２の円偏光板の組合せ等を採用することができる。
【００９０】
本発明によれば、位相差板１０の第１の領域において、符号の異なる２枚のＡプレートが配置されているために、立体映像表示装置が斜め方向から視認された場合においても、視認者に到達する右目用映像と左目用映像の両者において、偏光状態が円偏光から大幅に乖離することが抑制されている。そのため、立体視用偏光眼鏡を介して視認される右目用映像と左目用映像の色の差が小さく、視認者の疲労感や画面酔い等が抑制される。
【実施例】
【００９１】
以下の実施例においては、位相差板の第１の領域と第２の領域を透過した光の偏光状態を評価することによって、本発明の効果を確認した。
【００９２】
（偏光板）
ヨウ素を吸着させて一軸延伸したポリビニルアルコール系フィルムからなる偏光子の両面に偏光子保護フィルムが積層された市販のヨウ素系偏光板を用いた。
【００９３】
（ポジティブＡプレート）
環状ポリオれふぃん系ポリマーを主成分とする市販の高分子フィルム（オプテス製 商品名「ゼオノアフィルム ＺＦ１4-１００」）を用い、ロール延伸機により一軸延伸して、λ／４板およびλ／２板を得た。λ／４板およびλ／２板は、いずれもＮＺ＝１．０のポジティブＡプレートであり、波長５５０ｎｍにおける正面レターデーションは、それぞれ１３７．５ｎｍおよび２７５ｎｍであった。
【００９４】
（ネガティブＡプレート)
スチレン−無水マレイン酸共重合体（ノヴァ・ケミカル・ジャパン社製、製品名「ダイラーク Ｄ２３２」）のペレット状樹脂を、単軸押出機とＴダイを用いて、２７０℃で押出し、シート状の溶融樹脂を冷却ドラムで冷却してフィルムを得た。このフィルムを、ロール延伸機により一軸延伸して、λ／４板およびλ／２板を得た。λ／４板およびλ／２板は、いずれもＮＺ＝０．０のネガティブＡプレートであり、波長５５０ｎｍにおける正面レターデーションは、それぞれ１３７．５ｎｍおよび２７５ｎｍであった。
【００９５】
[実施例１]
位相差を有する領域１ａが正面レターデーションλ／２のポジティブＡプレートである 第１の位相差部材と、正面レターデーションλ／４のネガティブＡプレートである第２の位相差部材が用いられた場合における、第１の位相差領域と第２の位相差領域における偏光状態を確認した。
【００９６】
（実施例１−１）
偏光板の一方主面の半分の領域に、λ／２の正面レターデーションを有するポジティブＡプレートを、ポジティブＡプレートの遅相軸方向が偏光板の透過軸方向に対して、＋４５°（偏光板側からみた場合）となるようにした。その上に、偏光板の全面にλ／４の正面レターデーションを有するネガティブＡプレートを、ポジティブＡプレートの遅相軸方向とネガティブＡプレートの遅相軸方向とが直交するように積層した。すなわち、実施例１−１は、図２Ａの積層形態に相当する。
【００９７】
（実施例１−２）
偏光板の一方主面の全面に、λ／４の正面レターデーションを有するネガティブＡプレートを、ネガティブＡプレートの遅相軸方向が偏光板の透過軸方向に対して、＋４５°（偏光板側からみた場合）となるように積層した。その上の半分の領域にλ／２の正面レターデーションを有するポジティブＡプレートを、ネガティブＡプレートの遅相軸方向とポジティブＡプレートの遅相軸方向とが直交するように積層した。すなわち、実施例１−２は、図２Ｂの積層形態に相当する。
【００９８】
（白画像の色つきの評価）
光源（輝度約１００００ｃｄ／ｍ２）上に、偏光板上に第１の位相差領域（ポジティブＡプレートとネガティブＡプレートとが配置された領域）と第２の位相差領域（ネガティブＡプレートのみが配置された領域）とを有する位相差板が形成された偏光素子を、偏光板が光源側となるように配置した。
【００９９】
輝度計（トプコン製 製品名「ＢＭ−５」のレンズに円偏光板（日東電工製 商品名「ＮＺＤ−ＶＥＧＱ」）を装着し、２３℃の暗室にて、光源を点灯させて６０分後に、パネルから５０ｃｍの位置に輝度計を配置し、正面方向（位相差板の法線方向）および方位角４０°、極角６０°方向におけるＸＹＺ表色系のＸ，Ｙ，Ｚを測定した。得られたＸ，Ｙ，Ｚの値から、ｘ値（Ｘ／（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ））、およびｙ値（Ｙ／（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ））を算出した。
なお、方位角の基準は、偏光板の吸収軸方向を０°とし、視認側（輝度計側）からみて反時計回りを＋とした。また、レンズに装着する円偏光板は、測定する位相差領域から現出される円偏光を透過させるような極性を有するものを用いた。
【０１００】
（偏光特性の評価）
偏光素子の第１の領域および第２の領域のそれぞれからサンプル片を切り出し、王子計測機器製のＫＯＢＲＡ−ＷＰＲにより、波長５５０ｎｍにおける正面方向および方位角４０°、極角６０°方向での楕円偏光特性を測定し、それぞれのストークスパラメーターを算出した。なお、ストークスパラメーターの算出にあたっての基準として、偏光板の透過軸方向の直線偏光のストークスパラメーターを（Ｓ１,Ｓ２,Ｓ３）＝（０,１,０）とし、Ｓ３＞０の北半球を右楕円偏光、Ｓ３＜０の南半球を左円偏光と定義した。
【０１０１】
[実施例２]
位相差を有する領域１ａが正面レターデーションλ／２のネガティブＡプレートである 第１の位相差部材と、正面レターデーションλ／４のポジティブＡプレートである第２の位相差部材が用いられた場合における、第１の位相差領域と第２の位相差領域における偏光状態を確認した。
【０１０２】
（実施例２−１）
偏光板の一方主面の半分の領域に、λ／２の正面レターデーションを有するネガティブＡプレートを、ネガティブＡプレートの遅相軸方向が偏光板の透過軸方向に対して、＋４５°（偏光板側からみた場合）となるように積層した。その上に、偏光板の全面にλ／４の正面レターデーションを有するネガティブＡプレートを、ポジティブＡプレートの遅相軸方向とネガティブＡプレートの遅相軸方向とが直交するように積層した。すなわち、実施例２−１は、図２Ａの積層形態に相当する。
【０１０３】
（実施例２−２）
偏光板の一方主面の全面に、λ／４の正面レターデーションを有するネガティブＡプレートを、ネガティブＡプレートの遅相軸方向が偏光板の透過軸方向に対して、＋４５°（偏光板側からみた場合）となるようにした。その上の半分の領域にλ／２の正面レターデーションを有するポジティブＡプレートを、ネガティブＡプレートの遅相軸方向とポジティブＡプレートの遅相軸方向とが直交するように積層した。すなわち、実施例２−２は、図２Ｂの積層形態に相当する。
【０１０４】
このようにして得られた偏光素子について、前記実施例１と同様に光学特性の評価を行った。
【０１０５】
[比較例１]
比較例１においては、前記実施例１における第１の位相差部材としてポジティブＡプレートを用いるかわりにネガティブＡプレートを用いた。すなわち、比較例１の位相差板においては、第１の位相差部材、第２の位相差部材の両者にネガティブＡプレートが用いられた。それ以外は前記実施例１と同様にして偏光素子を作製し、光学特性の評価を行った。
【０１０６】
[比較例２]
比較例２においては、前記実施例２における第１の位相差部材としてネガティブＡプレートを用いるかわりに、ポジティブＡプレートを用いた。すなわち、比較例２の位相差板は、第１の位相差部材、第２の位相差部材の両者にポジティブＡプレートが用いられた。それ以外は前記実施例２と同様にして偏光素子を作製し、光学特性の評価を行った。
【０１０７】
上記各実施例および比較例における位相差板の構成を表１に、偏光特性の評価結果(ストークスパラメーター)を表２に示す。また、各実施例における白表示の色相の評価結果を図８に、各比較例における白表示の色相の評価結果を図９に、それぞれ示す。
【０１０８】
【表１】
【０１０９】
【表２】
【０１１０】
表１に示すように、いずれの実施例および比較例においても、正面方向（方位角０°、極角０°）から視認した場合は、領域１，２のストークスパラメーターＳ３が±１となっており、極性の異なる円偏光が得られている。斜め方向（方位角４０°、極角６０°）から視認した場合は、λ／４板のみが配置されている第２の位相差領域ではいずれの実施例、比較例においてもストークスパラメーターＳ３の絶対値が０．９以上であり、円偏光状態が保たれているといえる。一方、λ／４板とλ／２板が配置されている第１の位相差領域では、実施例と比較例に明確な差がみられた。すなわち、符号の異なる２枚のＡプレートが用いられた各実施例では、第１の位相差領域においても、ストークスパラメーターＳ３の絶対値が０．９以上であり円偏光状態が保たれているのに対して、符号が同一である２枚のＡプレートが用いられた各比較例においては、実施例に比してＳ３の絶対値が大幅に低下しており、円偏光からの乖離が大きいことがわかる。
【０１１１】
図１０および図１１は、それぞれ各実施例および各比較例において、斜め方向から視認した場合の、位相差板による偏光状態の変換を、ポアンカレ球上の軌跡（Ｓ１−Ｓ２面への投影）として模式的に表したものである。図１０によれば、いずれの実施例においても、第１の位相差領域と第２の位相差領域におけるポアンカレ球上の軌跡が同一直線上に存在している。これは、第１の位相差板と第２の位相差板との見かけ上の遅相軸方向の直交状態が保たれているためである。一方、図１１によれば、いずれの比較例においても、２枚の位相差板が配置された第１の領域におけるポアンカレ球上の軌跡が同一直線内に存在していない。これは第１の位相差板と第２の位相差板の見かけ上の遅相軸方向が直交状態からずれていることに起因している。
【０１１２】
このように、符号が同一である２枚のＡプレートが用いられる場合は、斜め方向から視認された場合の第１の領域と第２の領域との間で円偏光からのズレ量が大きく異なる。そのため、図９に示すように、比較例１、２では、正面視の場合に比して斜め方向から視認された場合の領域１,２の色相の差が大きくなっている。これに対して、符号の異なる２枚のＡプレートが用いられる各実施例では、図８に示すように、斜め方向から視認された場合の第１の領域と第２の領域との色相の差が小さく、色の差が抑制されていることがわかる。
【０１１３】
なお、上記の例は、偏光状態の評価を行うためになされたものであるため、各位相差領域は微細にパターン化されていない。しかしながら、本明細書の開示等に基づいて、微細にパターン化された位相差板を用いれば、本発明の構成により、所期の効果が得られることが理解される。
【符号の説明】
【０１１４】
１, ２ 位相差部材
１０ 位相差板
２０ 偏光板
３０ 映像表示セル(液晶セル）
４０ 偏光板
５０ 偏光素子
６０ 光源
７０ 偏光眼鏡
７１,７２ 円偏光板
８０ 映像表示装置
３０１,３０２ 基板
３０３ 液晶層
３０６ カラーフィルタ層
３０７ スイッチング素子
１１,１２ 位相差領域
３１,３２ 映像表示領域
１１１,１１２ 遅相軸方向
２０１ 透過軸方向
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体映像の表示に適した位相差板、および偏光素子に関する。また、本発明は該位相差板、偏光素子を用いた立体映像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
立体映像を表示させる方法として、右目用映像と左目用映像とを異なる偏光状態で現出させ、これを右目用レンズと左目用レンズとからなる立体視用眼鏡を介して視認する方法が提案されている。かかる方法によれば、右目には右目用映像のみが、左目には左目用映像のみが視認されるため、両眼の視差によって視認者は立体感を想起する。より具体的には、映像表示装置から第１の偏光状態を有する右目用映像と、第２の偏光状態を有する左目用映像とを現出させ、これを第１の偏光状態の光を透過し第２の偏光状態の光を遮蔽（吸収または反射）する第１の偏光板を備える右目用レンズと、第１の偏光状態の光を遮蔽し第２の偏光状態の光を透過する第２の偏光板を備える左目用レンズとからなる偏光眼鏡を介して視認することにより、立体表示が可能となる。
【０００３】
このように異なる偏光状態を有する２種類の映像を１台の映像表示装置から現出させる方法として、例えば特許文献１では、透過軸方向が互いに直交する第１の領域と第２の領域とを有する偏光板を、表示装置の前面に密着させる方法が提案されている。
【０００４】
また、第１の領域と第２の領域とを有する位相差板と、均一な透過軸を有する偏光板とを組合せて、第１の領域と第２の領域で現出される映像の透過軸方向が互いに直交するように構成する方法が提案されている。例えば特許文献２では、半波長（λ／２）のレターデーションを有する第１の領域とレターデーションを有していない第２の領域とにパターン化された位相差板と、均一な透過軸を有する偏光板とを用い、第１の領域の遅相軸方向と偏光板の透過軸方向とを４５°に配置することによって、第１の領域の偏光の振動面と第２の領域の偏光の振動面を直交させる方法が提案されている。また、特許文献３では、偏光の振動面を９０°回転させる旋光素子が配置された第１の領域と該旋光素子が除去された第２の領域とからなる位相差板と偏光板とを用いる方法が提案されている。
【０００５】
このような方法によれば、例えば第１の領域から右目用映像、第２の領域から左目用映像を現出し、第１の領域の偏光を透過し第２の偏光状態の光を遮蔽する第１の偏光板を備える右目用レンズと、第１の偏光板とは透過軸方向が直交である第２の偏光板を備える左目用レンズからなる立体視用偏光眼鏡を介して視認することにより、立体表示が可能となる。しかしながら、右目用映像および左目用映像として直交する２種類の偏光を現出させる場合、右目用映像および左目用映像の透過軸方向と視認者が装着する偏光眼鏡の偏光板の透過軸方向とを正確に一致させる必要がある。そのため、視認者の位置や顔の角度、あるいは偏光眼鏡の装着状態が異なると、各々の目に右目用映像と左目用映像とが混在して視認され、立体像が不鮮明となる（このような現象は「クロストーク」と称される）。
【０００６】
かかる観点から、第１の領域と第２の領域とで極性の異なる円偏光（右円偏光と左円偏光）を現出させる方法が提案されている。例えば特許文献４においては、半波長（λ／２）のレターデーションを有する第１の領域とレターデーションを有していない第２の領域にパターン化された第１の位相差部材と、４分の１波長（λ／４）のレターデーションを有する第２位相差部材とを両者の遅相軸が直交するように配置した積層位相差板が提案されている。かかる積層位相差板は、第１の領域のレターデーションが＋λ／４、第２の領域のレターデーションが−λ／４となる。そのため、この積層位相差板と偏光板とを、光軸方向のなす角が４５°となるように積層することにより、第１の領域と第２の領域とで極性の異なる円偏光が現出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭５８−１８４９２９号公報
【特許文献２】特開２００１−５９９４８号公報
【特許文献３】特開２００２−１４３０１号公報
【特許文献４】特開平１０−２２７９９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献４に開示されているように、極性の異なる円偏光により立体映像を現出する場合は、映像表示装置と立体視用偏光眼鏡の軸方向を一致させる必要がない。そのため、視認者の顔の角度が変わったり、偏光眼鏡の装着状態が変化した場合でもクロストークが抑制される。
【０００９】
一方で、映画、ゲーム、医療用モニタ等の用途に用いられる立体映像表示装置は、複数の視認者によりさまざまな角度から視認される。しかしながら、特許文献４に記載されているようなλ／４板とパターン化されたλ／２板との組み合わせを用いた場合においては、画面を斜め方向から視認した場合に右目用映像と左目用映像の色に差が生じ、視認者の疲労感や画面酔いにつながることが判明した。
【００１０】
上記に鑑み、本発明は立体映像表示装置を斜め方向から視認した場合においても、左右の視差、特に色つきの差の発生を抑制し得る立体映像表示用の位相差板および偏光素子の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題に鑑みて検討の結果、特許文献４に記載されている従来技術においては、λ／４板とλ／２板の両者にポジティブＡプレートが用いられているために、右目用映像と左目用映像の色に大きな差が生じていることが判明した。すなわち、当該構成においては、画面が斜め方向から視認された場合に、偏光状態が円偏光からズレるが、その円偏光からのズレが右目用映像と左目用映像で大きくことなることに起因して、色の差が生じていることが判明した。
【００１２】
かかる知見に基づいてさらに検討の結果、λ／４板とλ／２板として、ポジティブＡプレートとネガティブＡプレートの組み合わせを用いた場合には、画面が斜め方向から視認されても、λ／４板とλ／２板の見かけ上の遅相軸方向の直交が保持されるため、右目用映像と左目用映像の色の差が抑制されることが見出された。
【００１３】
本発明は、当該知見に基づいてなされたものであり、本発明の立体映像形成用位相差板は、複数の第１の位相差領域と複数の第２の位相差領域とを有している。第１の位相差領域および第２の位相差領域はともに１／４波長の正面レターデーションを有し、第１の位相差領域の遅相軸方向と第２の位相差領域の遅相軸方向とが直交している。
【００１４】
本発明の立体映像形成用位相差板１０は、第１の位相差部材１と第２の位相差部材２とが積層された構成を有する。第１の位相差部材１は、位相差を有する領域１ａと位相差を有さない領域１ｂとにパターン化されており、領域１ａが位相差板１０の第１の位相差領域１１に対応し、領域１ｂが位相差板１０の第２の位相差領域１２に対応する。第１の位相差部材１は、領域１ａのみにおいて１／２波長のレターデーションを有する。第２の位相差部材２は、第１の位相差領域および第２の位相差領域において１／４波長のレターデーションを有する。第１の位相差領域において、第１の位相差部材の遅相軸方向と第２の位相差部材の遅相軸方向とは直交している。
【００１５】
以降、本明細書において、単に「第１の位相差部材がλ／２のレターデーションを有する」、「第１の位相差部材がネガティブＡプレートである」のように第１の位相差部材位相差特性について言及する場合があるが、特に断りのない限り、これらは、いずれも第１の位相差部材の位相差を有する領域１ａの位相差特性についての記載である。
【００１６】
第１の位相差部材と第２の位相差部材とは符号の異なるＡプレートである。すなわち、第１の位相差部材と第２の位相差部材の一方はポジティブＡプレートであり、他方はネガティブＡプレートである。
【００１７】
本発明の第１の実施形態においては、第１の位相差部材がポジティブＡプレートであり、第２の位相差部材２がネガティブＡプレートである。本発明の第２の実施形態においては、第１の位相差部材がネガティブＡプレートであり、第２の位相差部材がポジティブＡプレートである。これらいずれの形態においても、位相差板１０の第１の位相差領域１１においては、ポジティブＡプレートとネガティブＡプレートとが、両者の遅相軸方向が直交するように配置されており、第２の位相差領域１２においては、ポジティブＡプレートまたはネガティブＡプレートが１枚のみ配置されている。
【００１８】
本発明の位相差板において、第１の位相差領域１１と第２の位相差領域１２とはストライプ状に配置されていることが好ましい。
【００１９】
また、本発明は前記位相差板１０と偏光板２０とが積層された立体映像表示用偏光素子５０に関する。本発明の偏光素子において、位相差板１０の第１の位相差領域１１における遅相軸方向１１１と偏光板２０の透過軸方向２０１とのなす角が４５°であることが好ましい。
【００２０】
さらに、本発明は、前記位相差板１０あるいは前記偏光素子５０を備える立体映像表示装置８０に関する。本発明の立体映像表示装置は、前記位相差板１０と、偏光板２０と映像表示セル３０とを備える。本発明の立体映像表示装置においては、映像表示セル３０の視認側に偏光板２０が配置され、偏光板２０よりも視認側に位相差板１０が配置されている。位相差板１０の遅相軸方向と偏光板の透過軸方向とのなす角は４５°である。映像表示セルは第１の映像表示領域および第２の映像表示領域を有し、位相差板は、第１の位相差領域および第２の位相差領域が、映像表示セルの第１の映像表示領域および第２の映像表示領域にそれぞれ対応するように配置される。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の位相差板は、第１の位相差領域および第２の位相差領域がともに１／４波長の正面レターデーションを有しており、両者の遅相軸方向が直交している。そのため、偏光板と積層した場合に、第１の領域と第２の領域とで極性の異なる円偏光が現出されることから、立体映像表示に用いることができる。また、第１の位相差領域において、ポジティブＡプレートとネガティブＡプレートが、両者の遅相軸方向が直交するように配置されているため、斜め方向から視認した場合においても両者の見かけ上の遅相軸方向の直交関係が保持される。そのため、位相差板と偏光板とが積層された偏光素子が斜め方向から視認された場合において、第１の位相差領域の偏光状態が円偏光から大きく乖離することが抑止される。かかる位相差板、あるいは偏光素子を適用した立体映像表示装置においては、画面を斜め方向から視認した場合の右目用映像と左目用映像の色に差が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１Ａ】本発明の一実施形態による位相差板を模式的に表す平面図である。
【図１Ｂ】図１Ａの位相差板の模式的断面図である。
【図２Ａ】本発明の一実施形態による偏光素子を模式的に表す断面図である。
【図２Ｂ】本発明の一実施形態による偏光素子を模式的に表す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態による偏光素子の配置を概念的に表す斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態による立体映像表示装置の配置を概念的に表す斜視図である。
【図５】本発明の一実施形態による立体映像表示装置を模式的に表す断面図である。
【図６】本発明の一実施形態による立体映像表示装置を模式的に表す断面図である。
【図７】立体映像表を視認するための立体視用偏光眼鏡の構成を模式的に表す斜視図である。
【図８】実施例における白輝度の色相の評価結果を表す図である。
【図９】比較例における白輝度の色相の評価結果を表す図である。
【図１０】実施例において、斜め方向から視認した場合の偏光状態の変化の様子をポアンカレ球上への軌跡として模式的に表す図である。
【図１１】比較例において、斜め方向から視認した場合の偏光状態の変化の様子をポアンカレ球上への軌跡として模式的に表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照しながら本発明を説明する。図１Ａは、本発明の位相差板の一実施形態を模式的に表す平面図であり、図１Ｂは、図１ＡのＩＢ−ＩＢ断面における模式的断面図である。本発明の位相差板１０は、複数の第１の位相差領域１１および複数の第２の位相差領域１２を有している。
【００２４】
図１Ｂに示すように、本発明の位相差板１０は第１の位相差部材１と第２の位相差部材２とが積層された構成を有している。第１の位相差部材１は、位相差を有する領域１ａと位相差を有さない領域１ｂとにパターン化されており、領域１ａおよび領域１ｂは、それぞれ第１の位相差領域１１および第２の領域１２に対応している。第２の位相差部材２は、第１の位相差領域１１および第２の位相差領域１２の両者において同一のレターデーションを有している。
【００２５】
第１の位相差部材は１／２波長（λ／２）の正面レターデーションを有し、第２の位相差部材は１／４波長（λ／４）の正面レターデーションを有する。第１の位相差部材１の遅相軸方向と第２の位相差部材２の遅相軸方向とは直交している。位相差板１０の第１の位相差領域１１においては、１／２波長板と１／４波長板とが遅相軸が直交するように配置されているため、１／４波長の正面レターデーションを有する。また、位相差板１０の第２の位相差領域は、第１の位相差部材１の位相差を有さない領域１ｂとλ／４の正面レターデーションを有する第２の位相差部材が配置されているため、１／４波長の正面レターデーションを有する。第１の位相差領域１１の遅相軸方向１１１と第２の位相差領域の遅相軸方向１２１とは直交している。
【００２６】
ここで、本明細書において、「直交」とは、両者のなす角が厳密に９０°であることに限定されず、本発明の目的を達成し得る範囲であれば足り、例えば９０±５°、好ましくは９０±３°である。同様に、「平行」とは、両者のなす角が厳密に０°であることに限定されず、本発明の目的を達成し得る範囲であれば足り、例えば０±５°、好ましくは０±３°である。また、「４５°」とは、厳密に４５°であることに限定されず、直線偏光が略円偏光に変換され得る範囲であれば足り、例えば４５±５°、好ましくは４５±３°である。特に明示がない限り、角度の符号は限定されず、半時計回り（＋）でも時計回り（−）でもよい。
【００２７】
また、レターデーションが「１／４波長」、あるいは「λ／４」との記載は、レターデーションが厳密に波長λの１／４倍である必要はなく、直線偏光を略円偏光に変換する範囲であればよい。なお、「略円偏光」とは、完全な円偏光のみならず、完全な円偏光に近い、すなわち楕円率が１に近い楕円偏光をも含み得る。例えば、波長λ＝５５０ｎｍにおけるレターデーションが１３７．５±３０ｎｍの範囲が「１／４波長」に包含される。波長λ＝５５０ｎｍにおけるレターデーションは、好ましくは１３７．５±２０ｎｍであり、より好ましくは１３７．５±１０ｎｍである。同様に、「１／２波長」、あるいは「λ／２」との記載は、厳密に波長λの１／２倍である必要はなく、例えば波長λ＝５５０ｎｍにおけるレターデーションが２７５±６０ｎｍの範囲が「１／２波長」に包含される。波長λ＝５５０ｎｍにおけるレターデーションは、好ましくは２７５±４０ｎｍであり、より好ましくは２７５±２０ｎｍである。
【００２８】
図２Ａおよび図２Ｂは位相差板１０と偏光板２０とが積層された偏光素子５０を模式的に表す断面図である。偏光板２０は、図２Ａに示すように位相差板１０の第１の位相差部材１側に積層されていてもよく、図２Ｂに示すように第２の位相差部材２側に積層されていてもよい。図３は偏光素子５０を概念的に表す斜視図である。偏光板２０の透過軸方向２０１と位相差板１０の遅相軸方向１１１および１２１のなす角は±４５°である。
【００２９】
図４は本発明の立体映像表示装置を概念的に表す斜視図である。なお、図４においては、簡略のために第１の位相差領域１１および第２の位相差領域をそれぞれ１つずつ図示しているが、実際の構成においては、第１の位相差領域１１および第２の位相差領域１２はいずれも複数存在している。
【００３０】
立体映像表示装置８０において、映像表示セル３０の視認側に偏光板２０が配置され、偏光板２０のさらに視認側に位相差板１０が配置される。映像表示セル３０は面内に複数の第１の映像表示領域３１および第２の映像表示領域３２を有している。図４に示すように、位相差板１０の第１の位相差領域１１と第２の位相差領域１２は、それぞれ映像表示セル３０の第１の映像表示領域３１と第２の映像表示領域３２に対応するように配置される。
【００３１】
上記構成によって立体映像を現出する原理について、図４を参照して説明する。映像表示セルの第１の映像表示領域３１からは、自然偏光、あるいは所定の偏光状態を有する光ｒ３１が射出される。光ｒ３１は偏光板２０を通過する際、偏光板２０の透過軸方向２０１に振動を有する偏光成分ｒ２１のみが位相差板１０側へ透過され、透過軸方向２０１と直交方向に振動を有する偏光成分は遮蔽される。
【００３２】
偏光板２０を透過した光ｒ２１は、位相差板１０の第１の位相差領域１１に到達する。ここで、光ｒ２１の振動方向と位相差板の遅相軸方向１１１とのなす角が＋４５°であり、正面レターデーションは波長λの１／４倍である。そのため、位相差板１０の第１の位相差領域１１を透過した光ｒ１１は円偏光となる。
【００３３】
一方、映像表示セルの第２の映像表示領域３２からは、自然偏光、あるいは所定の偏光状態を有する光ｒ３２が射出される。光ｒ３２は偏光板２０を通過する際、偏光板２０の透過軸方向２０１に振動を有する偏光成分ｒ２２のみが位相差板１０側へ透過され、透過軸方向２０１と直交方向に振動を有する偏光成分は遮蔽される。
【００３４】
偏光板２０を透過した光ｒ２２は、位相差板１０の第２の位相差領域１２に到達する。ここで、光ｒ２２の振動面と位相差板の遅相軸方向１１１とのなす角が−４５°であり、正面レターデーションは波長λの１／４倍である。そのため、位相差板１０の第２の位相差領域１２を透過した光ｒ１２も円偏光となる。
【００３５】
ここで、位相差板１０の第１の位相差領域１１の遅相軸方向１１１と第２の位相差領域１２の遅相軸方向１２１とが直交しているため、第１の位相差領域を通過した円偏光ｒ１１と、第２の位相差領域を通過した円偏光ｒ１２の位相はπずれている。したがって、ｒ１１とｒ１２とは極性の異なる円偏光として現出される。
【００３６】
例えば、映像表示セルの第１の映像表示領域３１からは右目用映像を射出し、第２の映像表示領域３２からは左目用映像を射出する場合、偏光板２０と位相差板１０の作用により、第１の映像表示領域の右目用映像は右円偏光ｒ１１として現出され、第２の領域の映像表示領域の左目用映像は左円偏光ｒ１２として現出される。視認者は、立体視用の偏光眼鏡を装着して当該映像を視認する。偏光眼鏡は、例えば右円偏光を透過し左円偏光を遮蔽する第１の円偏光板を備える右目用レンズと、左円偏光を透過し右円偏光を遮蔽する第２の円偏光板を備える右目用レンズとを備える。
【００３７】
このような構成によれば、視認者の右目には右目用映像のみが視認され、左目には左目用映像のみが視認される。そのため視認者は右目用映像と左目用映像のずれ、すなわち両眼視差により奥行き感を想起し、立体映像を認識する。
【００３８】
なお、上記は、映像表示装置を正面視した場合の説明である。一方、映像表示装置を斜め方向から視認した場合には、見かけ上の遅相軸方向や見かけ上のレターデーション値が、正面視の場合とは異なる。そのため、第１の位相差領域を通過した光ｒ１１および第２の位相差領域を透過した光ｒ１２の偏光状態は、円偏光から幾分かのズレを生じている。このような斜視時の円偏光からのズレに起因して、画像のクロストークや、右目用映像と左目用映像との色の差が生じ得る。特に、第１の位相差領域の円偏光からのズレと第２の位相差領域の円偏光からのズレが大きく異なる場合、右目用映像と左目用映像の色の差が大きくなる傾向がある。
【００３９】
第２の位相差領域１２においては、第１の位相差部材１が位相差を有していない。そのため、斜め方向から視認された場合において、第２の位相差領域１２における正面視からの位相差特性のズレは、λ／４の正面レターデーションを有する第２の位相差部材２単体が斜め方向から視認された場合における正面視からの位相差特性のズレに等しい。一方で、第１の位相差領域１１が斜め方向から視認された場合における正面視からの位相差特性のズレは、λ／２の正面レターデーションを有する第１の位相差部材１のズレとλ／４の正面レターデーションを有する第２の位相差部材２のズレが複合されたものとなる。
【００４０】
ここで、同一の符号を有する２枚のＡプレートが、遅相軸方向が直交するように積層されている場合について説明する。方位角＋４５°方向に遅相軸を有する第１のポジティブＡプレートと、方位角−４５°方向に遅相軸を有する第２のポジティブＡプレートとが積層された積層位相差板を、方位角０°の斜め方向から視認した場合、第１のポジティブＡプレートの見かけ上の遅相軸方向は＋４５°よりも＋側に、第２のポジティブＡプレートの見かけ上の遅相軸方向は−４５°よりも−側に、それぞれ変化する。一方、方位角＋４５°方向に遅相軸を有する第１のネガティブＡプレートと、方位角−４５°方向に遅相軸を有する第２のネガティブＡプレートとが積層された積層位相差板を、方位角０°の斜め方向から視認した場合、第１のネガティブＡプレートの見かけ上の遅相軸方向は＋４５°よりも−側に、第２のネガティブＡプレートの見かけ上の遅相軸方向は−４５°よりも＋側に、それぞれ変化する。
【００４１】
このように、符号が同一のＡプレート２枚が用いられる場合、斜め方向からの視認時に、２枚のＡプレートの見かけ上の遅相軸方向が異なる方向に変化してみえる。そのため、第１の位相差部材と第２の位相差部材の両者がポジティブＡプレートである場合、あるいは両者がネガティブＡプレートであ場合のように、同様の三次元屈折率特性を有する位相差部材が用いられる場合は、第１の位相差部材の見かけ上の遅相軸方向と第２の位相差部材の見かけ上の遅相軸方向は直交状態からズレを生じる。このような構成において、映像表示装置が斜め方向から視認されると、２枚の位相差層が積層された第１の位相差領域１１と１枚の位相差層のみを有する第２の位相差領域との偏光状態の差が大きくなる傾向があるため、右目用映像と左目用映像との間に色の差を生じやすい。
【００４２】
これに対して、本発明においては、第１の位相差部材と第２の位相差部材に符号の異なるＡプレートが用いられている。すなわち、本発明の第１の実施形態においては、第１の位相差部材１がポジティブＡプレートであり、第２の位相差部材２はネガティブＡプレートである。また、本発明の第２の実施形態においては、第１の位相差部材１がネガティブＡプレートであり、第２の位相差部材２はポジティブＡプレートである。
【００４３】
より詳細には、本発明の第１の実施形態において、第１の位相差部材１は、第１の位相差領域に対応する領域１ａおいて１／２波長の正面レターデーションを有するポジティブＡプレートが形成されており、第２の位相差領域に対応する領域１ｂは位相差を有していない。また、第１の実施形態において、第２の位相差部材２は、１／４波長の正面レターデーションを有するネガティブＡプレートである。一方、本発明の第２の実施形態において、第１の位相差部材１は、第１の位相差領域に対応する領域１ａおいて１／２波長の正面レターデーションを有するネガティブＡプレートが形成されており、第２の位相差領域に対応する領域１ｂは位相差を有していない。また、第２の実施形態において、第２の位相差部材２は、１／４波長の正面レターデーションを有するポジティブＡプレートである。
【００４４】
すなわち、本発明の位相差板１０の第１の位相差領域１１においては、ポジティブＡプレートとネガティブＡプレートとが、両者の遅相軸方向が直交するように積層された構成を有している。このように符号の異なる２枚のＡプレートを、両者の遅相軸方向が直交するように積層配置された構成においては、斜め方向から視認された場合でも、ポジティブＡプレートの見かけ上の遅相軸方向の変化とネガティブＡプレートの見かけ上の遅相軸方向の変化とが同一方向となり、両者の見かけ上の遅相軸方向の直交が保持される。すなわち、ポジティブＡプレートが斜め方向から視認された場合は、ポジティブＡプレートの遅相軸方向は視認者から遠ざかる方向に変化するのに対して、ネガティブＡプレートの遅相軸方向は視認者に近づく方向に変化するため、両者の直交関係が保持される。
【００４５】
ここで、フィルム面内の遅相軸方向および進相軸方向の屈折率をそれぞれｎｘおよびｎｙ、厚み方向の屈折率をｎｚとした場合、一般に、ｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚの三次元屈折率特性を有するものが「ポジティブＡプレート」と称されるが、本発明においては、ｎｘ＞ｎｙ≒ｎｚであるものも「ポジティブＡプレート」に包含される。同様に、一般に、ｎｘ＝ｎｚ＞ｎｙの三次元屈折率特性を有するものが「ネガティブＡプレート」と称されるが、本発明においては、ｎｘ≒ｎｚ＞ｎｙであるものも「ポジティブＡプレート」に包含される。具体的には、Ｎｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）で定義されるＮｚ係数が０．９〜３の範囲にあるものがポジティブＡプレートに包含され、Ｎｚ係数が−２〜０．１の範囲にあるものも「ネガティブＡプレート」に包含される。
【００４６】
以下、本発明の位相差板の製造方法について、説明する。
【００４７】
[ポジティブＡプレート]
ポジティブＡプレートは、例えば正の複屈折を有するポリマーフィルムを延伸配向させることで製造し得る。「正の複屈折を有する」とは、ポリマーを延伸等により配向させた場合に、その配向方向の屈折率が相対的に大きくなるものをいい、多くのポリマーがこれに該当する。正の複屈折を有するポリマーとしては、例えば、ポリカーボネート系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、トリアセチルセルロース、ジアセチルセルロース、トリプロピオニルセルロース、ジプロピオニルセルロース等のセルロース脂肪酸エステル、あるいは、セルロースエーテル等のセルロース系樹脂、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレートの如きポリエステル系樹脂、ポリアリレート系樹脂、ポリイミド系樹脂、環状ポリオレフィン系（ポリノルボルネン系）樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエチレンやポリプロピレンの如きポリオレフィン系樹脂等が挙げられる。これらのポリマーは一種を単独で用いることもできるし、二種以上を混合して用いることもできる。また、これらを共重合、分枝、架橋、分子末端修飾（又は封止）、及び立体規則変性等によって変性して用いることもできる。
【００４８】
一般に、正の複屈折を有するポリマーフィルムを縦一軸延伸（自由端一軸延伸）することでポジティブＡプレートが得られるが、延伸方法、延伸条件（例えば、延伸温度、延伸倍率、延伸方向）等は、ポリマーフィルムを形成する樹脂の種類や所望のレターデーションやＮｚ係数の値に応じて、適宜に選択し得る。
【００４９】
また、ポジティブＡプレートとして、正の複屈折を有する液晶性分子の配向層を用いることもできる。液晶性分子としては、液晶相がネマティック相である棒状の液晶材料が好適に用いられる。このような液晶材料としては、例えば、液晶ポリマーや液晶モノマーが使用可能である。ポジティブＡプレートを得る観点から、液晶の配向状態は、ホモジニアス配向であることが好ましい。なお、本明細書において、「ホモジニアス配向」とは、液晶化合物がフィルム面に対して平行に、かつ同一方位に配列している状態をいう。液晶ポリマーおよび液晶モノマーは、それぞれ単独で用いてもよく、組み合わせて用いてもよい。
【００５０】
上記液晶材料が液晶性モノマーである場合、例えば、重合性モノマーおよび／または架橋性モノマーであることが好ましい。液晶性モノマーを配向させた後に、例えば、液晶性モノマー同士を重合または架橋させれば、それによって配向状態を固定することができる。液晶モノマーが重合されることでポリマーが形成され、架橋により３次元網目構造が形成されるが、これらは非液晶性である。したがって、形成されたポジティブＡプレートは、例えば、液晶性化合物に特有の温度変化による液晶相、ガラス相、結晶相への転移が起きることはない。その結果、液晶性分子の配向層は、温度変化の影響を受け難く、安定性に優れた位相差部材となり得る。
【００５１】
液晶モノマーとしては、任意の適切な液晶モノマーが採用され得る。例えば、特表２００２−５３３７４２号公報（ＷＯ００／３７５８５国際公開パンフレット）、欧州特許３５８２０８号明細書（米国特許５２１１８７７号明細書）、欧州特許６６１３７（米国特許４３８８４５３号明細書）、ＷＯ９３／２２３９７国際公開パンフレット、欧州特許０２６１７１２号明細書、ドイツ特許１９５０４２２４号明細書、ドイツ特許４４０８１７１号明細書、および英国特許２２８０４４５号明細書等に記載の重合性メソゲン化合物等が使用できる。このような重合性メソゲン化合物の具体例としては、例えば、ＢＡＳＦ社の商品名ＬＣ２４２、Ｍｅｒｃｋ社の商品名Ｅ７、Ｗａｃｋｅｒ−Ｃｈｅｍ社の商品名ＬＣ−Ｓｉｌｌｉｃｏｎ−ＣＣ３７６７が挙げられる。
【００５２】
[ネガティブＡプレート]
ネガティブＡプレートは、例えば負の複屈折を有するポリマーフィルムを延伸配向させることで製造し得る。「負の複屈折を有する」とは、ポリマーを延伸等により配向させた場合に、その配向方向の屈折率が相対的に小さくなる、換言すると、配向方向と直交する方向の屈折率が大きくなるものをいう。このようなポリマーとしては、例えば、芳香族やカルボニル基などの分極異方性の大きい化学結合や官能基が、ポリマーの側鎖に導入されているものが挙げられる。具体的には、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、マレイミド系樹脂等が挙げられる。
【００５３】
上記のアクリル系樹脂、スチレン系樹脂、マレイミド系樹脂の製法としては、例えば、それぞれ、アクリル系モノマー、スチレン系モノマー、マレイミド系モノマー等を付加重合させることによって得ることができる。また、重合後に、側鎖を置換したり、マレイミド化やグラフト化反応をおこなう等によって、複屈折特性を制御することもできる。また、負の複屈折を示すポリマーとして、例えば特開２００５−３５０５４４号公報等に開示されているような環状オレフィン系共重合体等を用いることもできる。さらには、特開２００５−１５６８６２号公報や、特開２００５−２２７４２７号公報等に開示されているような、ポリマーと無機微粒子の組成物も好適に用いることができる。また、負の複屈折を示すポリマーは、一種を単独で用いることもできるし、二種以上を混合して用いてもよい。さらに、これらを共重合、分枝、架橋、分子末端修飾（又は封止）、及び立体規則変性等によって変性して用いることもできる。
【００５４】
一般に、負の複屈折を有するポリマーフィルムを縦一軸延伸（自由端一軸延伸）することでネガティブＡプレートが得られるが、延伸方法、延伸条件（例えば、延伸温度、延伸倍率、延伸方向）等は、ポリマーフィルムを形成する樹脂の種類や所望のレターデーションやＮｚ係数の値に応じて、適宜に選択し得る。
【００５５】
また、ネガティブＡプレートは、正の複屈折を有するポリマーを用いて製造することもできる。正の複屈折を有するポリマーを用いてネガティブＡプレートを得る方法としては、例えば、特開２０００−２３１０１６号公報、特開２０００−２０６３２８号公報、特開２００２−２０７１２３号公報等に開示されているような、厚み方向の屈折率を増大させる延伸方法を用いることができる。すなわち、正の複屈折を有するポリマーを有するフィルムの片面又は両面に熱収縮性フィルムを接着して、加熱処理による熱収縮性フィルムの収縮力の作用下に正の複屈折を有するポリマーを有するフィルムを幅方向、および必要に応じて長手方向にも収縮させることで、厚み方向の屈折率が増大され、ｎｘ≒ｎｚ＞ｎｙの特性を有するネガティブＡプレートが得られる。
【００５６】
負の複屈折を有するポリマーは、正の複屈折を有するポリマーに比して用い得るポリマーの種類が少ないため、所望の光学特性や耐熱性等を満足させる観点から、上記のような正の複屈折を有するポリマーによってネガティブＡプレートを得る方法は有用となり得る。
【００５７】
また、ネガティブＡプレートとして、負の複屈折を有する液晶性分子の配向層を用いることもできる。液晶性分子としては、液晶相がネマティック相であるディスコティック液晶材料が好適に用いられる。ネガティブＡプレートを得る観点から、液晶の配向状態は、ディスコティック液晶化合物の分子の円板面が、フィルム面に対して垂直であり、光軸がフィルム面に対して平行であることが好ましい。
【００５８】
好ましくは、上記ディスコティック液晶化合物は、分子構造の一部分に、少なくとも１つの重合性官能基および／または架橋性官能基を有する。このような液晶化合物を用いれば、重合反応または架橋反応により、これらの官能基を重合または架橋させることによって、位相差部材の機械的強度が増し、耐久性、寸法安定性に優れた位相差部材が得られ得る。重合性官能基または架橋性官能基としては、任意の適切な官能基が選択され得るが、アクリロイル基、メタクリロイル基、エポキシ基、ビニルエーテル基などが好ましく用いられる。
【００５９】
このようなディスコティック液晶化合物の固化層または硬化層からなるネガティブＡプレートは、例えば特開２００１−５６４１１号公報に記載の方法によって得ることができる。
【００６０】
また、リオトロピック液晶相を示すディスコティック液晶化合物を、分子の円板面がフィルム面に対して垂直であり、光軸がフィルム面に対して平行となるように配向させたものも、ネガティブＡプレートとして用い得る。「リオトロピック液晶化合物」とは、溶液状態で溶質の濃度によって液晶相が発現する液晶化合物をいう。
【００６１】
上記リオトロピック液晶化合物としては、任意の適切なものが用いられ得る。上記リオトロピック液晶化合物の具体例としては、分子の両末端に親水性基と疎水性基を有する両親媒性化合物、水溶性が付与された芳香環を有するクロモニック化合物等が挙げられる。
【００６２】
上記実質的に垂直に配向させたリオトロピック液晶化合物を含有する液晶性組成物の固化層または硬化層からなるネガティブＡプレートは、例えば特開平１０−３３３１５４号公報や特表２００４−５１９０１４号公報に記載の方法によって得ることができる。
【００６３】
[第１の位相差部材のパターン化]
次に第１の位相差部材のパターン化方法について説明する。本発明の第１の実施形態においては、第１の位相差部材１の位相差を有する領域１ａがポジティブＡプレートであり、第２の位相差部材２はネガティブＡプレートである。この場合、λ／２の正面レターデーションを有するポジティブＡプレートが位相差を有する領域１ａと位相差を有さない領域１ｂとにパターン化される。また、本発明の第２の実施形態においては、第１の位相差部材１の位相差を有する領域１ａがネガティブＡプレートであり、第２の位相差部材２がポジティブＡプレートである。この場合、λ／２の正面レターデーションを有するネガティブＡプレートが位相差を有する領域１ａと位相差を有さない領域１ｂとにパターン化されている。
【００６４】
第１の位相差部材１をパターン化する方法は特に限定されず、λ／２の正面レターデーションを有するポリマーフィルムや液晶配向層を形成した後にパターン化を行う方法、およびλ／２板の形成時にパターン化を行う方法のいずれも採用し得る。
【００６５】
λ／２の正面レターデーションを有するポリマーフィルムや液晶配向層を形成した後にパターン化を行う方法としては、位相差を有する領域１ａに対応する部分をレジスト材料で覆い、ウェットエッチング法やドライエッチング法でパターン化する方法が挙げられる。また、特開平９−６８６９９号公報記載の複屈折性を有する感光性フィルムを用いてもよい。この場合は、ポリマーフィルム自身が感光性を有するので、領域１ａに対応する部分にのみ、フォトマスクを介して光を照射すればよい。その他、レーザー照射やサンドブラスト法により、λ／２板から位相差を有さない領域１ｂに対応する部分を除去する方法も採用し得る。
【００６６】
λ／２板の形成時にパターン化を行う方法としては、例えば液晶層を配向するための配向層をパターン化しておく方法や、液晶性モノマーを重合または架橋するための紫外線等を照射する際にマスク等を用いて領域１ａのみに照射を行う方法等が挙げられる。
【００６７】
パターン化後において位相差を有さない領域１ｂは、空洞であってもよく、適宜の材料が充填されていてもよい。また、他の部材と積層するために、第１の位相差部材の表面に平坦化層（図示せず）を形成してもよい。
【００６８】
図１においては、第１の位相差領域１１に対応する領域１ａ（位相差を有する領域）と第２の位相差領域１２に対応する領域１ｂ（位相差を有さない領域）とが交互にストライプ状に配置された実施形態を示しているが、本発明はかかる形態に限定されず、例えば第１の位相差領域１１と第２の位相差領域１２とが格子状に配置されていてもよい。
【００６９】
第１の位相差領域と第２の位相差領域とがストライプ状に配置される場合には、各ストライプ列の幅が、映像表示セルの右目用映像表示列および左目用映像表示列の幅に対応することが好ましい。このような場合、各位相差領域の幅は小さい方が好ましく、具体的には映像表示装置の画素の１辺の長さ（画素の幅）に対応させることが好ましい。また、第１の位相差領域１１と第２の位相差領域１２とが格子状に配置される場合は、各位相差領域を映像表示装置の画素に対応させることが好ましい。
【００７０】
なお、第１の位相差領域と第２の位相差領域との境界部分は映像表示に用いることができない場合がある。かかる観点からは第１の位相差領域と第２の位相差領域とを交互にストライプ状に配置し、位相差領域の境界部分の面積を小さくすることが好ましい。
【００７１】
[偏光素子]
本発明の偏光素子５０は、前記位相差板１０と偏光板２０とが積層された構成を有する。偏光素子５０は、位相差板１０の第１の位相差部材１側が偏光板２０側に積層されている構成、および位相差板１０の第２の位相差部材２側が偏光板２０側に積層されている構成のいずれであってもよい。
【００７２】
図３に示すように、偏光板２０の透過軸方向２０１は位相差板１０の第２の位相差領域１２の遅相軸方向１２１と４５°の角度をなす。また、偏光板２０の透過軸方向２０１と位相差板１０の第１の位相差領域１１の遅相軸方向１１１とのなす角も４５°であるが、角度の符号（±）は、第２の位相差領域の遅相軸方向の場合と反対である。かかる構成によって、偏光板２０を透過した直線偏光が位相差板１０によって、第１の領域と第２の領域とで異なる極性を有する円偏光（右円偏光と左円偏光）に変換される。
【００７３】
偏光板２０は、任意の偏光状態を有する光を直線偏光に変換するものであれば特に限定されず、各種のものを使用できる。このような偏光板としては、例えば、偏光子の一方または両方の主面に必要に応じて透明保護フィルムを積層したものが用いられる。偏光子としては、ポリビニルアルコール系フィルム、部分ホルマール化ポリビニルアルコール系フィルム、エチレン・酢酸ビニル共重合体系部分ケン化フィルム等の親水性高分子フィルムに、ヨウ素や二色性染料等の二色性物質を吸着させて一軸延伸したもの、ポリビニルアルコールの脱水処理物やポリ塩化ビニルの脱塩酸処理物等のポリエン系配向フィルム等が挙げられる。また、米国特許５，５２３，８６３号等に開示されている二色性物質と液晶性化合物とを含む液晶性組成物を一定方向に配向させたゲスト・ホストタイプのＯ型偏光板、米国特許６，０４９，４２８号等に開示されているリオトロピック液晶を一定方向に配向させたＥ型偏光板等も用いることができる。
【００７４】
偏光子の一方または両方の主面に積層される透明保護フィルムとしては、例えば、透明性、機械的強度、熱安定性、水分遮断性、等方性などに優れるものが好適に用いられる。また、本発明の位相差板を偏光子に積層して、偏光板保護フィルムとしての機能と立体映像表示用位相差板としての機能を兼用させてもよい。
【００７５】
偏光板２０と位相差板１０は単に重ね合わせただけでもよいし、接着剤等を介して貼り合せてもよい。また、偏光板２０と位相差板１０との間には、偏光板保護フィルムやその他のフィルム、あるいは映像表示セルを形成するためのガラス基板等を介してもよい。
【００７６】
[立体映像表示装置]
位相差板１０あるいは偏光素子５０を、映像表示セル３０の視認側に配置することによって立体映像表示装置が形成される。なお、「映像表示セルの視認側」との表現は、映像表示セルを形成する全ての部材よりも視認側に配置する形態のみならず、例えば液晶セルにおいては液晶層よりも視認側であればよく、液晶セルの視認側のガラス基板よりも視認側に配置されることは必ずしも要しない。
【００７７】
図４に示すように、本発明の位相差板１０は、偏光板２０よりも視認側に配置される。また、位相差板の第１の位相差領域１１と第２の位相差領域１２とは、それぞれ映像表示セル３０の第１の映像表示領域３１と第２の映像表示領域３２に対応するように画面の法線方向視認側に配置される。第１の映像表示領域３１および第２の映像表示領域３２は、一方が右目用映像表示領域、他方が左目用映像像表示領域に対応している。かかる構成によって、映像表示セルの第１の映像表示領域および第２の映像表示領域から射出される光は、偏光板２０と位相差板１０によって極性の異なる円偏光として射出されるため、立体表示が実現される。
【００７８】
映像表示セル３０は特に限定されず、例えば、有機ＥＬセル、プラズマ表示セル、ブラウン管等の自発光型の表示セルや、液晶セル等のように、光源からの光の透過量を調整する表示セルを用いることができる。また、リアプロジェクションシステムのような投影型表示装置のスクリーンを適用することもできる。
【００７９】
中でも液晶表示装置は、映像表示のために液晶セルの視認側に偏光板が配置されているため、別途偏光板を設けることなく、本発明の位相差板を付加することによって立体映像表示装置を形成可能である。また、視認側の偏光板とは別にもう１枚の偏光板を設けてもよい。有機ＥＬ表示装置の場合は、金属電極による外光の鏡面反射を遮蔽するために、有機発光層の視認側に、１／４波長板と偏光板が積層された円偏光板が配置される場合があるが、該円偏光板の視認側に本発明の位相差板を配置することによって、立体映像表示装置としてもよい。
【００８０】
立体映像表示装置の映像表示セル３０として液晶セルを採用する液晶表示装置について説明する。液晶セルとしては、外光を利用する反射型液晶セル、バックライト等の光源からの光を利用する透過型液晶セル、外部からの光と光源からの光の両者を利用する半透過半反射型液晶セルのいずれを用いてもよい。また、液晶セルの駆動方式としては、例えばＶＡモード、ＩＰＳモード、ＴＮモード、ＳＴＮモードやベンド配向（π型）等の任意なタイプのものを用い得る。
【００８１】
図５を参照すると、液晶セル３０は、一対の基板３０１、３０２と、基板間に挟持された表示媒体としての液晶層３０３とを有する。一般的な構成においては、一方の基板３０１側に、カラーフィルタ層３０６が設けられており、他方の基板３０２に、液晶の電気光学特性を制御するスイッチング素子３０７と、このスイッチング素子にゲート信号を与える走査線およびソース信号を与える信号線と、画素電極および対向電極とが設けられている。上記基板３０１、３０２の間隔（セルギャップ）は、スペーサー等によって制御できる。基板の液晶層３０３と接する側には、例えば、ポリイミドからなる配向膜等を設けることができる。カラーフィルタ層３０６は、例えば赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の各色に対応したカラーフィルタとブラックマトリクスを有している。
【００８２】
視認側の基板３０１側に偏光板２０および位相差板１０が配置される。位相差板１０は、第１の位相差領域１１と第２の位相差領域１２が、映像表示セル３０の第１の映像表示領域３１と第２の映像表示領域３２にそれぞれ対応するように配置される。
【００８３】
位相差板１０および偏光板２０は、粘着剤または接着剤等を介して液晶セルの基板３０１に貼り合わされることが好ましい。液晶セル３０として、透過型液晶セル、あるいは半透過半反射型液晶セルを採用する場合は、液晶セルの基板３０２側に偏光板４０と光源６０とが配置されることが好ましい。
【００８４】
また、図６に示すように、液晶セル３０を構成するガラス基板３０１の内側（液晶層３０３側）に偏光板２０および位相差板１０を配置することもできる。かかる実施形態によれば、液晶セルの形成時に位相差板１０が配置されるため、液晶セル３０の映像表示領域３１および３２と位相差板１０の位相差領域１１および１２の位置あわせを容易になし得る。また、液晶セルの画素形成領域である液晶層３０３と位相差板１０との距離が小さいために、斜め方向から映像表示装置を視認した場合でも液晶セルの映像表示領域と位相差板の位相差領域との対応関係を保持することができ、右目用映像と左目用映像の混在（クロストーク）を抑制することができる。
【００８５】
なお、図６においては、カラーフィルタ層３０６の視認側（基板３０１側）に偏光板２０および位相差板１０を設けたが、カラーフィルタ層３０６は偏光板２０と位相差板１０との間や、位相差板１０と基板３０１との間に配置することもできる。
【００８６】
映像表示セルとして液晶セル以外のセル、例えば有機ＥＬセルや、プラズマ表示セル、ブラウン管等の自発光型のセルを用いる場合においても、位相差板１０の第１の位相差領域１１と第２の位相差領域１２を、映像表示セル３０の第１の映像表示領域３１と第２の映像表示領域３２にそれぞれ対応するように配置することにより、立体映像表示装置が形成される。
【００８７】
本発明の立体映像表示装置から現出される立体映像を、右目用レンズおよび左目用レンズとして極性の異なる２枚の円偏光板を備える立体視用偏光眼鏡を装着して視認することにより、視認者は立体表示を想起する。
【００８８】
立体視用偏光眼鏡７０は、右目用レンズおよび左目用レンズの一方に第１の円偏光板７１、他方に第２の円偏光板７２を備える。図７に模式的に示すように、第１の円偏光板７１は、第１の映像表示領域３１から第１の位相差領域１１を透過して現出される第１の円偏光ｒ１１を透過し、第２の映像表示領域３２から第２の位相差領域１２を透過して現出される第２の円偏光ｒ１２１を遮蔽する。一方、第２の円偏光板７２は、第１の映像表示領域３１から第１の位相差領域１１を透過して現出される第１の円偏光ｒ１１２を遮蔽し、第２の映像表示領域３２から第２の位相差領域１２を透過して現出される第２の円偏光ｒ１２２を透過する。第１の円偏光と第２の円偏光は逆の極性を有している。すなわち、第１の円偏光と第２の円偏光の一方は右円偏光であり、他方は左円偏光である。
【００８９】
このような第１の円偏光板７１と第２の円偏光板７２としては、異なる極性の円偏光を透過する２枚の円偏光板の組合せが用いられる。このような２枚の円偏光板としては、捩れ方向の異なるコレステリック液晶による第１の反射型円偏光板と第２の反射型円偏光板の組合せや、偏光板と１／４波長板を積層した第１の円偏光板、および偏光板と３／４波長板を積層した第２の円偏光板の組合せ、偏光板と１／４波長板を積層した第１の円偏光板、および偏光板と１／４波長板の軸配置が第１の円偏光板とは鏡像関係にある第２の円偏光板の組合せ等を採用することができる。
【００９０】
本発明によれば、位相差板１０の第１の領域において、符号の異なる２枚のＡプレートが配置されているために、立体映像表示装置が斜め方向から視認された場合においても、視認者に到達する右目用映像と左目用映像の両者において、偏光状態が円偏光から大幅に乖離することが抑制されている。そのため、立体視用偏光眼鏡を介して視認される右目用映像と左目用映像の色の差が小さく、視認者の疲労感や画面酔い等が抑制される。
【実施例】
【００９１】
以下の実施例においては、位相差板の第１の領域と第２の領域を透過した光の偏光状態を評価することによって、本発明の効果を確認した。
【００９２】
（偏光板）
ヨウ素を吸着させて一軸延伸したポリビニルアルコール系フィルムからなる偏光子の両面に偏光子保護フィルムが積層された市販のヨウ素系偏光板を用いた。
【００９３】
（ポジティブＡプレート）
環状ポリオれふぃん系ポリマーを主成分とする市販の高分子フィルム（オプテス製 商品名「ゼオノアフィルム ＺＦ１4-１００」）を用い、ロール延伸機により一軸延伸して、λ／４板およびλ／２板を得た。λ／４板およびλ／２板は、いずれもＮＺ＝１．０のポジティブＡプレートであり、波長５５０ｎｍにおける正面レターデーションは、それぞれ１３７．５ｎｍおよび２７５ｎｍであった。
【００９４】
（ネガティブＡプレート)
スチレン−無水マレイン酸共重合体（ノヴァ・ケミカル・ジャパン社製、製品名「ダイラーク Ｄ２３２」）のペレット状樹脂を、単軸押出機とＴダイを用いて、２７０℃で押出し、シート状の溶融樹脂を冷却ドラムで冷却してフィルムを得た。このフィルムを、ロール延伸機により一軸延伸して、λ／４板およびλ／２板を得た。λ／４板およびλ／２板は、いずれもＮＺ＝０．０のネガティブＡプレートであり、波長５５０ｎｍにおける正面レターデーションは、それぞれ１３７．５ｎｍおよび２７５ｎｍであった。
【００９５】
[実施例１]
位相差を有する領域１ａが正面レターデーションλ／２のポジティブＡプレートである 第１の位相差部材と、正面レターデーションλ／４のネガティブＡプレートである第２の位相差部材が用いられた場合における、第１の位相差領域と第２の位相差領域における偏光状態を確認した。
【００９６】
（実施例１−１）
偏光板の一方主面の半分の領域に、λ／２の正面レターデーションを有するポジティブＡプレートを、ポジティブＡプレートの遅相軸方向が偏光板の透過軸方向に対して、＋４５°（偏光板側からみた場合）となるようにした。その上に、偏光板の全面にλ／４の正面レターデーションを有するネガティブＡプレートを、ポジティブＡプレートの遅相軸方向とネガティブＡプレートの遅相軸方向とが直交するように積層した。すなわち、実施例１−１は、図２Ａの積層形態に相当する。
【００９７】
（実施例１−２）
偏光板の一方主面の全面に、λ／４の正面レターデーションを有するネガティブＡプレートを、ネガティブＡプレートの遅相軸方向が偏光板の透過軸方向に対して、＋４５°（偏光板側からみた場合）となるように積層した。その上の半分の領域にλ／２の正面レターデーションを有するポジティブＡプレートを、ネガティブＡプレートの遅相軸方向とポジティブＡプレートの遅相軸方向とが直交するように積層した。すなわち、実施例１−２は、図２Ｂの積層形態に相当する。
【００９８】
（白画像の色つきの評価）
光源（輝度約１００００ｃｄ／ｍ２）上に、偏光板上に第１の位相差領域（ポジティブＡプレートとネガティブＡプレートとが配置された領域）と第２の位相差領域（ネガティブＡプレートのみが配置された領域）とを有する位相差板が形成された偏光素子を、偏光板が光源側となるように配置した。
【００９９】
輝度計（トプコン製 製品名「ＢＭ−５」のレンズに円偏光板（日東電工製 商品名「ＮＺＤ−ＶＥＧＱ」）を装着し、２３℃の暗室にて、光源を点灯させて６０分後に、パネルから５０ｃｍの位置に輝度計を配置し、正面方向（位相差板の法線方向）および方位角４０°、極角６０°方向におけるＸＹＺ表色系のＸ，Ｙ，Ｚを測定した。得られたＸ，Ｙ，Ｚの値から、ｘ値（Ｘ／（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ））、およびｙ値（Ｙ／（Ｘ＋Ｙ＋Ｚ））を算出した。
なお、方位角の基準は、偏光板の吸収軸方向を０°とし、視認側（輝度計側）からみて反時計回りを＋とした。また、レンズに装着する円偏光板は、測定する位相差領域から現出される円偏光を透過させるような極性を有するものを用いた。
【０１００】
（偏光特性の評価）
偏光素子の第１の領域および第２の領域のそれぞれからサンプル片を切り出し、王子計測機器製のＫＯＢＲＡ−ＷＰＲにより、波長５５０ｎｍにおける正面方向および方位角４０°、極角６０°方向での楕円偏光特性を測定し、それぞれのストークスパラメーターを算出した。なお、ストークスパラメーターの算出にあたっての基準として、偏光板の透過軸方向の直線偏光のストークスパラメーターを（Ｓ１,Ｓ２,Ｓ３）＝（０,１,０）とし、Ｓ３＞０の北半球を右楕円偏光、Ｓ３＜０の南半球を左円偏光と定義した。
【０１０１】
[実施例２]
位相差を有する領域１ａが正面レターデーションλ／２のネガティブＡプレートである 第１の位相差部材と、正面レターデーションλ／４のポジティブＡプレートである第２の位相差部材が用いられた場合における、第１の位相差領域と第２の位相差領域における偏光状態を確認した。
【０１０２】
（実施例２−１）
偏光板の一方主面の半分の領域に、λ／２の正面レターデーションを有するネガティブＡプレートを、ネガティブＡプレートの遅相軸方向が偏光板の透過軸方向に対して、＋４５°（偏光板側からみた場合）となるように積層した。その上に、偏光板の全面にλ／４の正面レターデーションを有するネガティブＡプレートを、ポジティブＡプレートの遅相軸方向とネガティブＡプレートの遅相軸方向とが直交するように積層した。すなわち、実施例２−１は、図２Ａの積層形態に相当する。
【０１０３】
（実施例２−２）
偏光板の一方主面の全面に、λ／４の正面レターデーションを有するネガティブＡプレートを、ネガティブＡプレートの遅相軸方向が偏光板の透過軸方向に対して、＋４５°（偏光板側からみた場合）となるようにした。その上の半分の領域にλ／２の正面レターデーションを有するポジティブＡプレートを、ネガティブＡプレートの遅相軸方向とポジティブＡプレートの遅相軸方向とが直交するように積層した。すなわち、実施例２−２は、図２Ｂの積層形態に相当する。
【０１０４】
このようにして得られた偏光素子について、前記実施例１と同様に光学特性の評価を行った。
【０１０５】
[比較例１]
比較例１においては、前記実施例１における第１の位相差部材としてポジティブＡプレートを用いるかわりにネガティブＡプレートを用いた。すなわち、比較例１の位相差板においては、第１の位相差部材、第２の位相差部材の両者にネガティブＡプレートが用いられた。それ以外は前記実施例１と同様にして偏光素子を作製し、光学特性の評価を行った。
【０１０６】
[比較例２]
比較例２においては、前記実施例２における第１の位相差部材としてネガティブＡプレートを用いるかわりに、ポジティブＡプレートを用いた。すなわち、比較例２の位相差板は、第１の位相差部材、第２の位相差部材の両者にポジティブＡプレートが用いられた。それ以外は前記実施例２と同様にして偏光素子を作製し、光学特性の評価を行った。
【０１０７】
上記各実施例および比較例における位相差板の構成を表１に、偏光特性の評価結果(ストークスパラメーター)を表２に示す。また、各実施例における白表示の色相の評価結果を図８に、各比較例における白表示の色相の評価結果を図９に、それぞれ示す。
【０１０８】
【表１】
【０１０９】
【表２】
【０１１０】
表１に示すように、いずれの実施例および比較例においても、正面方向（方位角０°、極角０°）から視認した場合は、領域１，２のストークスパラメーターＳ３が±１となっており、極性の異なる円偏光が得られている。斜め方向（方位角４０°、極角６０°）から視認した場合は、λ／４板のみが配置されている第２の位相差領域ではいずれの実施例、比較例においてもストークスパラメーターＳ３の絶対値が０．９以上であり、円偏光状態が保たれているといえる。一方、λ／４板とλ／２板が配置されている第１の位相差領域では、実施例と比較例に明確な差がみられた。すなわち、符号の異なる２枚のＡプレートが用いられた各実施例では、第１の位相差領域においても、ストークスパラメーターＳ３の絶対値が０．９以上であり円偏光状態が保たれているのに対して、符号が同一である２枚のＡプレートが用いられた各比較例においては、実施例に比してＳ３の絶対値が大幅に低下しており、円偏光からの乖離が大きいことがわかる。
【０１１１】
図１０および図１１は、それぞれ各実施例および各比較例において、斜め方向から視認した場合の、位相差板による偏光状態の変換を、ポアンカレ球上の軌跡（Ｓ１−Ｓ２面への投影）として模式的に表したものである。図１０によれば、いずれの実施例においても、第１の位相差領域と第２の位相差領域におけるポアンカレ球上の軌跡が同一直線上に存在している。これは、第１の位相差板と第２の位相差板との見かけ上の遅相軸方向の直交状態が保たれているためである。一方、図１１によれば、いずれの比較例においても、２枚の位相差板が配置された第１の領域におけるポアンカレ球上の軌跡が同一直線内に存在していない。これは第１の位相差板と第２の位相差板の見かけ上の遅相軸方向が直交状態からずれていることに起因している。
【０１１２】
このように、符号が同一である２枚のＡプレートが用いられる場合は、斜め方向から視認された場合の第１の領域と第２の領域との間で円偏光からのズレ量が大きく異なる。そのため、図９に示すように、比較例１、２では、正面視の場合に比して斜め方向から視認された場合の領域１,２の色相の差が大きくなっている。これに対して、符号の異なる２枚のＡプレートが用いられる各実施例では、図８に示すように、斜め方向から視認された場合の第１の領域と第２の領域との色相の差が小さく、色の差が抑制されていることがわかる。
【０１１３】
なお、上記の例は、偏光状態の評価を行うためになされたものであるため、各位相差領域は微細にパターン化されていない。しかしながら、本明細書の開示等に基づいて、微細にパターン化された位相差板を用いれば、本発明の構成により、所期の効果が得られることが理解される。
【符号の説明】
【０１１４】
１, ２ 位相差部材
１０ 位相差板
２０ 偏光板
３０ 映像表示セル(液晶セル）
４０ 偏光板
５０ 偏光素子
６０ 光源
７０ 偏光眼鏡
７１,７２ 円偏光板
８０ 映像表示装置
３０１,３０２ 基板
３０３ 液晶層
３０６ カラーフィルタ層
３０７ スイッチング素子
１１,１２ 位相差領域
３１,３２ 映像表示領域
１１１,１１２ 遅相軸方向
２０１ 透過軸方向
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の第１の位相差領域と複数の第２の位相差領域とを有し、第１の位相差領域および第２の位相差領域はともに１／４波長の正面レターデーションを有し、かつ第１の位相差領域の遅相軸方向と第２の位相差領域の遅相軸方向とが直交している立体映像形成用位相差板であって、
第１の位相差領域のみにおいて１／２波長のレターデーションを有する第１の位相差部材と、第１の位相差領域および第２の位相差領域において１／４波長のレターデーションを有する第２の位相差部材とが積層されており、
第１の位相差領域において、第１の位相差部材の遅相軸方向と第２の位相差部材の遅相軸方向とが直交しており、
第１の位相差部材の第１の位相差領域と第２位相差部材とは符号の異なるＡプレートである、立体映像形成用位相差板。
【請求項２】
第１の位相差部材の第１の位相差領域がポジティブＡプレートであり、第２の位相差部材がネガティブＡプレートである、請求項１に記載の立体映像形成用位相差板。
【請求項３】
第１の位相差部材の第１の位相差領域がネガティブＡプレートであり、第２の位相差部材がポジティブＡプレートである、請求項１に記載の立体映像形成用位相差板。
【請求項４】
第１の位相差領域と第２の位相差領域とがストライプ状に配置されている、請求項１〜３のいずれか1項に記載の立体映像形成用位相差板。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の立体映像形成用位相差板と偏光板とが積層されており、前記位相差板の第２の位相差領域における遅相軸方向と偏光板の透過軸方向とのなす角が４５°である、立体映像形成用偏光素子。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の位相差板と、偏光板と映像表示セルとを備え、
前記映像表示セルの視認側に偏光板が配置され、前記偏光板よりも視認側に前記位相差板が配置されており、
前記位相差板の第２の位相差領域における遅相軸方向と偏光板の透過軸方向とのなす角が４５°であり、
前記映像表示セルは第１の映像表示領域および第２の映像表示領域を有し、
前記位相差板の第１の位相差領域および第２の位相差領域が、前記映像表示セルの第１の映像表示領域および第２の映像表示領域にそれぞれ対応するように配置された立体映像表示装置。
【請求項１】
複数の第１の位相差領域と複数の第２の位相差領域とを有し、第１の位相差領域および第２の位相差領域はともに１／４波長の正面レターデーションを有し、かつ第１の位相差領域の遅相軸方向と第２の位相差領域の遅相軸方向とが直交している立体映像形成用位相差板であって、
第１の位相差領域のみにおいて１／２波長のレターデーションを有する第１の位相差部材と、第１の位相差領域および第２の位相差領域において１／４波長のレターデーションを有する第２の位相差部材とが積層されており、
第１の位相差領域において、第１の位相差部材の遅相軸方向と第２の位相差部材の遅相軸方向とが直交しており、
第１の位相差部材の第１の位相差領域と第２位相差部材とは符号の異なるＡプレートである、立体映像形成用位相差板。
【請求項２】
第１の位相差部材の第１の位相差領域がポジティブＡプレートであり、第２の位相差部材がネガティブＡプレートである、請求項１に記載の立体映像形成用位相差板。
【請求項３】
第１の位相差部材の第１の位相差領域がネガティブＡプレートであり、第２の位相差部材がポジティブＡプレートである、請求項１に記載の立体映像形成用位相差板。
【請求項４】
第１の位相差領域と第２の位相差領域とがストライプ状に配置されている、請求項１〜３のいずれか1項に記載の立体映像形成用位相差板。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の立体映像形成用位相差板と偏光板とが積層されており、前記位相差板の第２の位相差領域における遅相軸方向と偏光板の透過軸方向とのなす角が４５°である、立体映像形成用偏光素子。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の位相差板と、偏光板と映像表示セルとを備え、
前記映像表示セルの視認側に偏光板が配置され、前記偏光板よりも視認側に前記位相差板が配置されており、
前記位相差板の第２の位相差領域における遅相軸方向と偏光板の透過軸方向とのなす角が４５°であり、
前記映像表示セルは第１の映像表示領域および第２の映像表示領域を有し、
前記位相差板の第１の位相差領域および第２の位相差領域が、前記映像表示セルの第１の映像表示領域および第２の映像表示領域にそれぞれ対応するように配置された立体映像表示装置。
【図１Ａ】
【図１Ｂ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１Ｂ】
【図２Ａ】
【図２Ｂ】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１２−２２１４８（Ｐ２０１２−２２１４８Ａ）
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５９９７８（Ｐ２０１０−１５９９７８）
【出願日】平成２２年７月１４日（２０１０．７．１４）
【出願人】（０００００３９６４）日東電工株式会社 (5,557)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２日（２０１２．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月１４日（２０１０．７．１４）
【出願人】（０００００３９６４）日東電工株式会社 (5,557)
【Ｆターム（参考）】
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