表示装置
【課題】３Ｄ特性（クロストーク）の劣化を低減することの可能な表示装置を提供する。
【解決手段】液晶表示パネルの光射出側の表面に位相差素子が貼り合わされている。位相差素子には、遅相軸の向きの互いに異なる２種類の位相差領域（右目用位相差領域，左目用位相差領域）が各画素に対応して配置されている。各位相差領域は、他の種類の位相差領域と接して配置されており、各位相差領域のうち、他の種類の位相差領域と接する辺部は、以下の式を満たす振幅ａのうねりを有している。
０＜ａ＜ａｍａｘ（φ）
ａｍａｘ（φ）＝−０．７／（φ−１．２）＋０．３５
φ＝ａｒｃｔａｎ（Ｐ／（４ｄ））
Ｐ：画素のピッチ
ｄ：画素と位相差素子との距離
【解決手段】液晶表示パネルの光射出側の表面に位相差素子が貼り合わされている。位相差素子には、遅相軸の向きの互いに異なる２種類の位相差領域（右目用位相差領域，左目用位相差領域）が各画素に対応して配置されている。各位相差領域は、他の種類の位相差領域と接して配置されており、各位相差領域のうち、他の種類の位相差領域と接する辺部は、以下の式を満たす振幅ａのうねりを有している。
０＜ａ＜ａｍａｘ（φ）
ａｍａｘ（φ）＝−０．７／（φ−１．２）＋０．３５
φ＝ａｒｃｔａｎ（Ｐ／（４ｄ））
Ｐ：画素のピッチ
ｄ：画素と位相差素子との距離
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、光の偏光状態を変化させる位相差素子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、立体映像の観察が可能である。
【０００３】
例えば、特許文献１，２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、部分的に液晶セルが形成された位相差素子や、遅相軸の互いに異なる複数種類の位相差材料が配置された位相差素子を設けることが提案されている。また、例えば、特許文献３では、パターニングされた光配向膜上に液晶を塗布し、重合させることにより形成された位相差素子を設けることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第５６７６９７５号明細書
【特許文献２】米国特許第５３２７２８５号明細書
【特許文献３】米国特許第３８８１７０６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記の位相差素子は、立体映像表示装置の映像表示面に配置される。そのため、位相差素子と映像表示面との距離が長い場合に、視聴者が斜め方向から映像表示面を眺めたときには、表示パネル内の液晶セルと位相差素子との位置ずれが発生し、３Ｄ特性（クロストーク）が劣化する可能性がある。
【０００６】
本技術はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、クロストークの劣化を低減することの可能な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】
【０００７】
本技術による表示装置は、複数の画素が行列状に配置された表示パネルと、表示パネルに貼り合わされた位相差素子とを備えたものである。この表示装置において、位相差素子は、遅相軸の向きの互いに異なる２種類以上の位相差領域が各画素に対応して配置された位相差層を有している。各位相差領域は、他の種類の位相差領域と接して配置されており、各位相差領域のうち、他の種類の位相差領域と接する辺部は、以下の式を満たす振幅ａのうねりを有している。
０＜ａ＜ａｍａｘ（φ）
ａｍａｘ（φ）＝−０．７／（φ−１．２）＋０．３５
φ＝ａｒｃｔａｎ（Ｐ／（４ｄ））
Ｐ：画素のピッチ
ｄ：画素と前記位相差素子との距離
【０００８】
本技術による表示装置では、位相差素子に含まれる各位相差領域において、他の種類の位相差領域と接する辺部に、以下の式を満たす振幅ａのうねりが設けられている。これにより、各位相差領域の辺部のうねりに起因して、右目用画像光が左目用の位相差領域に入り込んだり、その逆に左目用画像光が右目用の位相差領域に入り込んだりする割合が従来の割合よりも低減される。
【発明の効果】
【０００９】
本技術による表示装置によれば、各位相差領域の辺部のうねりに起因した光の入り込みを抑えることができるようにしたので、クロストークの劣化を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本技術による一実施の形態に係る表示装置の構成の一例を偏光眼鏡と共に表す斜視図である。
【図２】図１の表示装置の内部構成の一例を表す断面図である。
【図３】図２の位相差素子の構成の一例を表す断面図である。
【図４】図３の配向膜の構成の一例を表す断面図である。
【図５】図３の右目用位相差領域および左目用位相差領域の遅相軸の一例を他の光学部材の遅相軸または透過軸と共に表す概念図である。
【図６】図１の偏光眼鏡の右目用光学素子および左目用光学素子の構成の一例を表す斜視図である。
【図７】図２の表示パネルおよび位相差素子の一部を拡大して表す断面図である。
【図８】φとａｍａｘ（φ）との関係を表す図である。
【図９】視野角とクロストークとの関係の一例を表す図である。
【図１０】図２の位相差素子の製造方法の一例について説明するための模式図である。
【図１１】図１の表示装置の映像を右目で観察する際の遅相軸および透過軸の一例について説明するための概念図である。
【図１２】図１の表示装置の映像を右目で観察する際の遅相軸および透過軸の他の例について説明するための概念図である。
【図１３】図１の表示装置の映像を左目で観察する際の遅相軸および透過軸の一例について説明するための概念図である。
【図１４】図１の表示装置の映像を左目で観察する際の遅相軸および透過軸の他の例について説明するための概念図である。
【図１５】図７の境界線の一変形例を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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
１．１ 表示装置の構成
１．２ 偏光眼鏡の構成
１．３ 位相差素子の製造方法
１．４ 表示装置の基本動作
１．５ 効果
２．変形例
【００１２】
＜１．実施の形態＞
[１．１ 表示装置１の構成]
図１は、本技術による一実施の形態に係る表示装置１を、後述する偏光眼鏡２とともに斜視的に表したものである。図２は、図１の表示装置１の断面構成の一例を表したものである。表示装置１は、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１Ａとなっており、観察者側に向けられている。
【００１３】
なお、本実施の形態では、映像表示面１Ａ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１Ａは、例えば長方形状となっており、映像表示面１Ａの長手方向が、例えば水平方向（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１Ａ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。
【００１４】
（バックライトユニット１０）
バックライトユニット１０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、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。光源は、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。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。なお、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。
【００１５】
（液晶表示パネル２０）
液晶表示パネル２０は、複数の画素が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。液晶表示パネル２０は、例えば、図２に示したように、バックライトユニット１０側から順に、偏光子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、透明基板２９および偏光子２１Ｂを有している。
【００１６】
ここで、偏光子２１Ａは、液晶表示パネル２０の光入射側に配置された偏光板であり、偏光子２１Ｂは液晶表示パネル２０の光射出側に配置された偏光板である。偏光子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。偏光子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。なお、偏光板は、板状に限定されない。
【００１７】
偏光子２１Ａの透過軸の向きは、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、偏光子２１Ａの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、偏光子２１Ａの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。
【００１８】
偏光子２１Ｂの偏光軸の向きは、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、偏光子２１Ａの偏光軸の向きが水平方向となっている場合には、偏光子２１Ｂの偏光軸は偏光子２１Ａの偏光軸と直交する方向（垂直方向）を向いている。また、例えば、偏光子２１Ａの偏光軸の向きが垂直方向となっている場合には、偏光子２１Ｂの偏光軸は偏光子２１Ａの偏光軸と直交する方向（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。
【００１９】
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１０側の透明基板２２には、例えば、画素電極２３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、ＩＰＳ（In-Plane Switching）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。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、各画素電極２３に対する共通の対向電極として機能する。
【００２０】
カラーフィルタ２８は、画素電極２３に対応して配置された複数のフィルタ部２８Ａと、画素電極２３の周辺領域に対応して配置されたブラックマトリクス部２８Ｂとを有している。フィルタ部２８Ａは、光透過性を有しており、かつ、バックライトユニット１０からの光を、例えば、赤、緑または青に色分離するようになっている。ブラックマトリクス部２８Ｂは、遮光性を有している。液晶表示パネル２０において、フィルタ部２８Ａと対向する部分が液晶表示パネル２０の画素２０Ａを構成しており、画素２０Ａ内において、フィルタ部２８Ａは、映像表示面１Ａ側に配置されている。
【００２１】
（位相差素子３０）
次に、位相差素子３０について説明する。図３は、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。位相差素子３０は、液晶表示パネル２０の偏光子２１Ｂを透過した光の偏光状態を変化させるものである。位相差素子３０は、液晶表示パネル２０の光射出側の表面（偏光子２１Ｂ）に粘着剤（図示せず）などによって貼り付けられている。位相差素子３０は、例えば、図２に示したように、映像表示面１Ａ側から順に、基材３１、配向膜３２および位相差層３３を有している。なお、図示しないが、基材３１、配向膜３２および位相差層３３は、液晶表示パネル２０側からこの順に配置されていてもよい。
【００２２】
基材３１は、配向膜３２および位相差層３３を支持するものであり、例えば、透明樹脂フィルムによって構成されている。透明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。配向膜３２は、液晶などの配向性材料を特定の配向させる機能を有するものである。配向膜３２は、透明な樹脂、例えば、ＵＶ硬化型、電子線硬化型、または熱可塑性の透明樹脂によって構成されている。配向膜３２は、基材３１の表面に設けられており、例えば、図４（Ａ）に示したように、配向方向が互いに異なる２種類の配向領域（右目用配向領域３２Ａ，左目用配向領域３２Ｂ）を有している。右目用配向領域３２Ａおよび左目用配向領域３２Ｂは、例えば、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おり、右目用配向領域３２Ａおよび左目用配向領域３２Ｂの短手方向（垂直方向）に交互に配置されている。右目用配向領域３２Ａの長手方向（水平方向）に延在する辺部と、左目用配向領域３２Ｂの長手方向（水平方向）に延在する辺部は、互いに接している。右目用配向領域３２Ａおよび左目用配向領域３２Ｂは、液晶表示パネル２０の画素２０Ａに対応して配置されており、例えば、液晶表示パネル２０の短手方向（垂直方向）の画素ピッチに対応するピッチで配置されている。
【００２３】
右目用配向領域３２Ａは、例えば、図４（Ａ），（Ｂ）に示したように、偏光子２１Ｂの偏光軸ＡＸ３と４５°で交差する方向に延在する複数の溝Ｖ１を有している。一方、左目用配向領域３２Ｂは、例えば、図４（Ａ），（Ｂ）に示したように、偏光子２１Ｂの偏光軸ＡＸ３と４５°で交差する方向であって、かつ溝Ｖ１の延在方向と直交する方向に延在する複数の溝Ｖ２を有している。溝Ｖ１，Ｖ２はそれぞれ、例えば、図４（Ａ），（Ｂ）に示したように、偏光子２１Ｂの偏光軸ＡＸ３が垂直方向または水平方向を向いている場合には斜め４５°方向に延在している。また、図示しないが、偏光子２１Ｂの偏光軸ＡＸ３が斜め４５°方向を向いている場合には、溝Ｖ１が例えば水平方向に延在しており、溝Ｖ２が例えば垂直方向に延在している。
【００２４】
各溝Ｖ１は、一の方向に直線状に延在していてもよいし、例えば、揺らぎながら（蛇行しながら）一の方向に延在していてもよい。各溝Ｖ１の断面形状は、例えばＶ字状となっている。同様に、各溝Ｖ２の断面形状も、例えばＶ字状となっている。言い換えると、右目用配向領域３２Ａおよび左目用配向領域３２Ｂ全体の断面形状は、鋸歯状となっている。その溝構造において、ピッチは小さい方が好ましく、数μｍ以下であり、さらに好ましくは数百ｎｍ以下である。このような形状は、例えば、型を用いた転写によって一括形成される。また、配向膜３２は、上記で示した溝構造によるものではなく、偏光ＵＶ照射によって形成された光配向膜であってもよい。光配向膜は、偏光ＵＶを照射したときにＵＶの偏光方向に配向する材料をあらかじめ塗布しておき、右目用配向領域３２Ａおよび左目用配向領域３２Ｂにそれぞれ異なる方向に偏光したＵＶ光を照射することにより製造可能である。
【００２５】
位相差層３３は、光学異方性を有する薄い層である。この位相差層３３は、例えば、右目用配向領域３２Ａおよび左目用配向領域３２Ｂの表面に設けられたものである。位相差層３３は、例えば、図３に示したように、遅相軸の向きが互いに異なる２種類の位相差領域（右目用位相差領域３３Ａ，左目用位相差領域３３Ｂ）を有している。
【００２６】
右目用位相差領域３３Ａは、右目用配向領域３２Ａ上に形成されており、左目用位相差領域３３Ｂは、左目用配向領域３２Ｂ上に形成されている。従って、右目用位相差領域３３Ａおよび左目用位相差領域３３Ｂは、右目用配向領域３２Ａおよび左目用配向領域３２Ｂと同様、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。さらに、右目用位相差領域３３Ａおよび左目用位相差領域３３Ｂは、右目用位相差領域３３Ａおよび左目用位相差領域３３Ｂの短手方向（垂直方向）に交互に配置されている。右目用位相差領域３３Ａの長手方向（水平方向）に延在する辺部と、左目用位相差領域３３Ｂの長手方向（水平方向）に延在する辺部は、互いに接しており、その互いに接する境界線Ｌｂは、水平方向に延在している。右目用位相差領域３３Ａおよび左目用位相差領域３３Ｂは、液晶表示パネル２０の画素２０Ａに対応して配置されており、例えば、液晶表示パネル２０の短手方向（垂直方向）の画素ピッチに対応するピッチで配置されている。なお、液晶表示パネル２０の画素２０Ａと位相差素子３０との関係については、後に詳述する。
【００２７】
右目用位相差領域３３Ａは、例えば、図３に示したように、偏光子２１Ｂの偏光軸ＡＸ３と４５°で交差する方向に遅相軸ＡＸ１を有している。一方、左目用位相差領域３３Ｂは、例えば、図３に示したように、偏光子２１Ｂの偏光軸ＡＸ３と４５°で交差する方向であって、かつ遅相軸ＡＸ１と直交する方向に遅相軸ＡＸ２を有している。遅相軸ＡＸ１，ＡＸ２はそれぞれ、例えば、図３に示したように、偏光子２１Ｂの偏光軸ＡＸ３が垂直方向または水平方向を向いている場合には斜め４５°方向を向いている。また、図示しないが、偏光子２１Ｂの偏光軸ＡＸ３が斜め４５°方向を向いている場合には、遅相軸ＡＸ１が例えば水平方向に延在しており、遅相軸ＡＸ２が例えば垂直方向を向いている。遅相軸ＡＸ１は、溝Ｖ１の延在方向を向いており、遅相軸ＡＸ２は、溝Ｖ２の延在方向を向いている。
【００２８】
さらに、遅相軸ＡＸ１は、例えば、図５（Ａ），（Ｂ）に示したように、偏光眼鏡２の右目用位相差板４１Ａ（後述）の遅相軸ＡＸ４の向きと同一の方向を向いており、偏光眼鏡２の左目用位相差板４２Ａ（後述）の遅相軸ＡＸ５の向きと異なる方向を向いている。一方、遅相軸ＡＸ２は、例えば、遅相軸ＡＸ５の向きと同一の方向を向いており、遅相軸ＡＸ４の向きと異なる方向を向いている。
【００２９】
位相差層３３は、例えば、重合した高分子液晶材料を含んで構成されている。すなわち、位相差層３３では、液晶分子の配向状態が固定されている。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。
【００３０】
位相差層３３において、溝Ｖ１と右目用位相差領域３３Ａとの界面付近では、液晶分子の長軸が、溝Ｖ１の延在方向に沿うように配列しており、溝Ｖ２と左目用位相差領域３３Ｂとの界面付近では、液晶分子の長軸が、溝Ｖ２の延在方向に沿うように配列している。すなわち、溝Ｖ１および溝Ｖ２の形状および延在方向により、液晶分子の配向が制御され、右目用位相差領域３３Ａおよび左目用位相差領域３３Ｂの光学軸が設定される。
【００３１】
また、位相差層３３において、右目用位相差領域３３Ａおよび左目用位相差領域３３Ｂの構成材料や厚みを調整することにより、右目用位相差領域３３Ａおよび左目用位相差領域３３Ｂのリタデーション値が設定される。このリタデーション値は、基材３１が位相差を有する場合には、基材３１の位相差をも考慮して設定されることが好ましい。なお、本実施の形態では、右目用位相差領域３３Ａおよび左目用位相差領域３３Ｂは互いに同一の材料および厚みにより構成され、これにより、リタデーションの絶対値が互いに等しくなっている。
【００３２】
[１．２ 偏光眼鏡２の構成]
次に、図１、図６を参照しつつ、偏光眼鏡２について説明する。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、表示装置１の映像表示面１Ａ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、円偏光眼鏡であり、例えば、図１に示したように、右目用光学素子４１、左目用光学素子４２、およびフレーム４３を有している。
【００３３】
フレーム４３は、右目用光学素子４１および左目用光学素子４２を支持するものである。フレーム４３の形状は、特に限られるものではないが、例えば、図１に示したように、観察者（図示せず）の鼻および耳にひっかける形状となっている。右目用光学素子４１および左目用光学素子４２は、表示装置１の映像表示面１Ａと対向した状態で用いられる。右目用光学素子４１および左目用光学素子４２は、図１に示したように、できるだけ一の水平面内に配置した状態で用いられることが好ましいが、多少傾いた平坦面内に配置した状態で用いられてもよい。
【００３４】
右目用光学素子４１は、例えば、図６に示したように、右目用位相差板４１Ａおよび偏光板４１Ｂを有している。右目用位相差板４１Ａおよび偏光板４１Ｂは、表示装置１側から順に配置されている。一方、左目用光学素子４２は、例えば、図６に示したように、左目用位相差板４２Ａおよび偏光板４２Ｂを有している。左目用位相差板４２Ａおよび偏光板４２Ｂは、表示装置１側から順に配置されている。
【００３５】
右目用光学素子４１および左目用光学素子４２は、上で例示したもの以外の部材を有していてもよい。例えば、右目用光学素子４１および左目用光学素子４２の光射出側（観察者側）の面に、偏光板４１Ｂ，４２Ｂが破損したときに破損片が観察者の眼球に飛散するのを防止する保護フィルム（図示せず）や保護のためのコーティング層（図示せず）が設けられていてもよい。また、右目用光学素子４１および左目用光学素子４２は、例えば、図６に示したように、平坦な板状の形状となっていてもよいし、図示しないが、光入射側に突出した湾曲形状となっていてもよい。
【００３６】
偏光板４１Ｂ，４２Ｂは、ある一定の振動方向の光（偏光）のみを通過させるようになっている。例えば、図５（Ａ），（Ｂ）に示したように、偏光板４１Ｂ，４２Ｂの偏光軸ＡＸ６，ＡＸ７はそれぞれ、表示装置１の偏光板２１Ｂの偏光軸ＡＸ３と直交する方向を向いている。偏光軸ＡＸ６，ＡＸ７はそれぞれ、例えば、図５（Ａ）に示したように、偏光板２１Ｂの偏光軸ＡＸ３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、例えば、図５（Ｂ）に示したように、偏光板２１Ｂの偏光軸ＡＸ３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。また、図示しないが、偏光板２１Ｂの偏光軸ＡＸ３が斜め４５°方向を向いている場合には、偏光軸ＡＸ６，ＡＸ７は、それと直交する方向（−４５°）を向いている。
【００３７】
右目用位相差板４１Ａおよび左目用位相差板４２Ａは、光学異方性を有する薄い層またはフィルムである。右目用位相差板４１Ａの遅相軸ＡＸ４は、図５（Ａ），（Ｂ）に示したように、偏光軸ＡＸ６と４５°で交差する方向を向いている。また、左目用位相差板４２Ａの遅相軸ＡＸ５は、図５（Ａ），（Ｂ）に示したように、偏光軸ＡＸ７と４５°で交差する方向を向いており、かつ遅相軸ＡＸ４と直交する方向を向いている。遅相軸ＡＸ４，ＡＸ５はそれぞれ、例えば、図５（Ａ），（Ｂ）に示したように、偏光軸ＡＸ６，ＡＸ７が水平方向または垂直方向を向いている場合には、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いる。また、図示しないが、偏光軸ＡＸ６，ＡＸ７が斜め４５°方向を向いている場合には、遅相軸ＡＸ４が例えば水平方向を向いており、遅相軸ＡＸ５が例えば垂直方向を向いている。
【００３８】
また、遅相軸ＡＸ４は、右目用位相差領域３３Ａの遅相軸ＡＸ１の向きと同一の方向を向いており、左目用位相差領域３３Ｂの遅相軸ＡＸ２の向きと異なる方向を向いている。一方、遅相軸ＡＸ５は、遅相軸ＡＸ２と同一の方向を向いており、遅相軸ＡＸ１の向きと異なる方向を向いている。
【００３９】
（画素２０Ａと位相差素子３０との関係）
次に、画素２０Ａと位相差素子３０との関係について説明する。図７は、液晶表示パネル２０および位相差素子３０の断面の一部を拡大して表したものである。液晶表示パネル２０では、右目用の映像光を生成する画素２０Ａ（図中のＲと描かれた部位）と、左目用の映像光を生成する画素２０Ａ（図中のＬと描かれた部位）が１画素行ごとに交互に配置されている。画素行と直交する方向（垂直方向）において、互いに隣り合う右目用の画素２０Ａおよび左目用の画素２０Ａの間には、ブラックマトリクス部２８Ｂが設けられている。さらに、図７には示されていないが、画素行と平行な方向（水平方向）においても、互いに隣り合う右目用の画素２０Ａ同士の間には、ブラックマトリクス部２８Ｂが設けられている。同様に、画素行と平行な方向（水平方向）において、互いに隣り合う左目用の画素２０Ａ同士の間にも、ブラックマトリクス部２８Ｂが設けられている。右目用の画素２０Ａの映像表示面１Ａ側には、フィルタ部２８Ａが配置されており、このフィルタ部２８Ａが右目用の画素２０Ａの開口部として機能している。同様に、左目用の画素２０Ａの映像表示面１Ａ側にも、フィルタ部２８Ａが配置されており、このフィルタ部２８Ａが左目用の画素２０Ａの開口部として機能している。各フィルタ部２８Ａの垂直方向の幅Ｄ１と、垂直方向において互いに隣接するフィルタ部２８Ａ同士の間の距離Ｄ２とは、互いに等しくなっている。
【００４０】
画素２０Ａと位相差素子３０との間には、透明基板２９および偏光子２１Ｂが配置されている。従って、透明基板２９および偏光子２１Ｂの合計厚さが画素２０Ａと位相差素子３０との間の距離ｄを規定している。また、位相差層３３の右目用位相差領域３３Ａは、右目用の画素２０Ａ（フィルタ部２８Ａ）の垂直方向の中心線Ｌｃ１と、右目用位相差領域３３Ａの垂直方向の中心線Ｌｃ２とが互いに同一面内となるように配置されている。同様に、位相差層３３の左目用位相差領域３３Ｂは、左目用の画素２０Ａ（フィルタ部２８Ａ）の垂直方向の中心線Ｌｃ３と、左目用位相差領域３３Ｂの垂直方向の中心線Ｌｃ４とが互いに同一面内となるように配置されている。さらに、右目用位相差領域３３Ａの垂直方向の幅Ｄ３は、画素２０ＡピッチＰと等しくなっており、左目用位相差領域３３Ｂの垂直方向の幅Ｄ４も、画素２０ＡピッチＰと等しくなっている。従って、境界線Ｌｂと画素２０Ａの上端とのずれ量Ｄ５と、距離ｄとが、右目用の映像光の左目用位相差領域３３Ｂへの漏れ量や、左目用の映像光の右目用位相差領域３３Ａへの漏れ量を規定している。より具体的には、ずれ量Ｄ５および距離ｄを用いて得られる角度φ（＝ａｒｃｔａｎ（Ｄ５／ｄ））＝ａｒｃｔａｎ（Ｐ／（４ｄ）））が、上記の漏れ量と相関関係にある。
【００４１】
ところで、図７の右上の枠内には、境界線Ｌｂの構成の一例が示されている。境界線Ｌｂは、以下の式（１）〜（３）を満たす振幅ａのうねりを有している。ここで、ａｍａｘ（φ）は、下記の式（４），（５）で定義される２種類のクロストークのうち悪い方の値が５％となるときの振幅ａの最大値である。なお、下記の式（４），（５）は、観察方向として、上下視野角±５度の範囲を対象とする。
【００４２】
０＜ａ＜ａｍａｘ（φ）…（１）
ａｍａｘ（φ）＝−０．７／（φ−１．２）＋０．３５…（２）
φ＝ａｒｃｔａｎ（Ｐ／（４ｄ））…（３）
【００４３】
左目用画像光のクロストーク＝（左目用画像光を、偏光眼鏡２の右目用光学素子４１を介して見たときの輝度）／（左目用画像光を、偏光眼鏡２の左目用光学素子４２を介して見たときの輝度）…（４）
右目用画像光のクロストーク＝（右目用画像光を、偏光眼鏡２の左目用光学素子４２を介して見たときの輝度）／（右目用画像光を、偏光眼鏡２の右目用光学素子４１を介して見たときの輝度）…（５）
【００４４】
境界線Ｌｂは直線状となっているのが理想的であるが、実際に光学顕微鏡で観察してみると、意外にも、うねった形状となっている。境界線Ｌｂのうねりは、配向膜３２を光配向膜で構成したときに大きくなりやすく、配向膜３２を後述の製造方法（型転写）で製造したときに小さくなりやすい。実際、上市されている表示装置の１つで光配向膜の境界線を計測してみると、境界線Ｌｂのうねりは、上記の式を満たさない程に大きくなっていた。
【００４５】
境界線Ｌｂのうねりが上記の式を満たさない程に大きくなると、境界線Ｌｂのうねりにより、クロストークが悪くなる。従って、境界線Ｌｂのうねりをできるだけ小さくすることにより、クロストークの悪化を低減することが可能となる。図８は、クロストークが５％となるときの、角度φと、ａｍａｘ（φ）との関係をシミュレーションにより求めたものである。図８中のひし形のドットはｄ＝９００μｍのときの結果であり、図８中の正方形のドットはｄ＝７００μｍのときの結果であり、図８中の三角形のドットはｄ＝５００μｍのときの結果である。なお、図８には、画素２０Ａおよび位相差素子３０が図７に記載の関係となっていると仮定したときの結果が示されている。図８に示したシミュレーションの結果から、ａｍａｘ（φ）≦−０．７／（φ−１．２）＋０．３５を満たすとき、クロストークを５％以下に抑えることができることがわかる。
【００４６】
図９は、視野角とクロストークとの関係をシミュレーションにより求めたものである。図９（Ａ）は、パネルサイズ２３インチ、画素ピッチ２６５μｍにおける結果であり、図９（Ｂ）は、パネルサイズ４７インチ、画素ピッチ５４２μｍにおける結果であり、図９（Ｃ）は、パネルサイズ５５インチ、画素ピッチ６３０μｍにおける結果である。なお、なお、図９には、画素２０Ａおよび位相差素子３０が図７に記載の関係となっていると仮定したときの結果が示されている。図９から、画素ピッチが大きくなるにつれて、つまり角度φが大きくなるにつれて、クロストークを５％以下に抑えることができる振幅ａの最大値も大きくなることがわかる。また、図９から、画素ピッチが大きくなるにつれて、クロストークを５％以下に抑えることができる視野角の最大値も大きくなることがわかる。
【００４７】
［１．３ 位相差素子３０の製造方法］
次に、位相差素子３０の製造方法の一例について説明する。以下では、位相差素子３０に含まれる配向膜３２を板状の原盤を用いて製造する場合について説明しているが、ロール状の原盤を用いて製造することももちろん可能である。
【００４８】
図１０（Ａ），（Ｂ）は、位相差素子３０を製造する過程を示したものである。まず、右目用配向領域３２Ａの表面凹凸の反転パターンを有する複数の凹凸領域１１０Ａと、左目用配向領域３２Ｂの表面凹凸の反転パターンを有する複数の凹凸領域１１０Ｂとが表面に交互に形成された板状の原盤１１０を用意する。次に、原盤１１０の表面に、例えばＵＶ硬化アクリル樹脂液を含むＵＶ硬化樹脂層３２Ｄを配置したのち、ＵＶ硬化樹脂層３２Ｄを基材３１で封止する(図１０（Ａ）)。次に、図示しないが、ＵＶ硬化樹脂層３２Ｄに紫外線を照射して、ＵＶ硬化樹脂層３２Ｄを硬化させる。これにより、基材３１上に、右目用配向領域３２Ａおよび左目用配向領域３２Ｂが交互に配置された配向膜３２が形成される。その後、原盤１１０を剥離する。
【００４９】
次に、配向膜３２の表面に、液晶性モノマーを含む液晶層３３Ｄを、例えばロールコータ１２０でコーティングして形成する(図１０（Ｂ）)。このとき、液晶層３３Ｄ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用いることができる。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３３Ｄ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。
【００５０】
続いて、図示しないが、液晶層３３Ｄ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、液晶性モノマーと配向膜３２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３３Ｄ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。
【００５１】
この後、図示しないが、液晶層３３Ｄ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、配向膜３２の表面に形成された右目用配向領域３２Ａおよび左目用配向領域３２Ｂのパターンに応じて配向する。すなわち、液晶性モノマーが溝Ｖ１および溝Ｖ２の延在方向に沿って配向する。
【００５２】
続いて、図示しないが、配向処理後の液晶層３３Ｄ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、溝Ｖ１および溝Ｖ２の延在方向に沿って液晶分子の配向状態が固定され、右目用位相差領域３３Ａおよび左目用位相差領域３３Ｂが形成される。以上により、位相差素子３０が完成する。
【００５３】
[１．４ 基本動作]
次に、本実施の形態の表示装置２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１１（Ａ），（Ｂ）〜図１４（Ａ），（Ｂ）を参照しつつ説明する。
【００５４】
図１１（Ａ），（Ｂ）および図１２（Ａ），（Ｂ）は、位相差層３３の右目用位相差領域３３Ａに入射した右目用画像光Ｌ１のみに着目し、偏光眼鏡２を介して、光Ｌ１が左右の目でどのように認識されるかを例示した概念図である。また、図１３（Ａ），（Ｂ）および図１４（Ａ），（Ｂ）は、位相差層３３の右目用領域３３Ｂに入射した左目用画像光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例示した概念図である。なお、実際には、右目用画像光Ｌ１および左目用画像光Ｌ２は、混在した状態で出力されるが、図１１（Ａ），（Ｂ）〜図１４（Ａ），（Ｂ）では、説明の便宜上、右目用画像光Ｌ１と左目用画像光Ｌ２を別個に分けて記述した。
【００５５】
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、奇数行の画素から右目用画像光Ｌ１が出力され（図１１（Ａ），（Ｂ）または図１２（Ａ），（Ｂ））、偶数行の画素から左目用画像光Ｌ２が出力される（図１３（Ａ），（Ｂ）または図１４（Ａ），（Ｂ））。
【００５６】
その後、右目用画像光Ｌ１および左目用画像光Ｌ２は、位相差素子３０の右目用位相差領域３３Ａおよび左目用位相差領域３３Ｂによって楕円偏光に変換されたのち、表示装置１の映像表示面１Ａから外部に出力される。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、右目用位相差板４１Ａおよび左目用位相差板４２Ａによって楕円偏光から直線偏光に戻されたのち、偏光板４１Ｂ，４２Ｂに入射する。
【００５７】
このとき、偏光板４１Ｂ，４２Ｂへの入射光のうち右目用画像光Ｌ１に対応する光の偏光軸は、偏光板４１Ｂの偏光軸ＡＸ６と平行となっており、偏光板４２Ｂの偏光軸ＡＸ７と直交している。従って、偏光板４１Ｂ，４２Ｂへの入射光のうち右目用画像光Ｌ１に対応する光は、偏光板４１Ｂだけを透過して、観察者の右目に到達する（図１１（Ａ），（Ｂ）または図１２（Ａ），（Ｂ））。
【００５８】
一方、偏光板４１Ｂ，４２Ｂへの入射光のうち左目用画像光Ｌ２に対応する光の偏光軸は、偏光板４１Ｂの偏光軸ＡＸ６と直交しており、偏光板４２Ｂの偏光軸ＡＸ７と平行となっている。従って、偏光板４１Ｂ，４２Ｂへの入射光のうち左目用画像光Ｌ２に対応する光は、偏光板４２Ｂだけを透過して、観察者の左目に到達する（図１３（Ａ），（Ｂ）または図１４（Ａ），（Ｂ））。
【００５９】
このようにして、右目用画像光Ｌ１に対応する光が観察者の右目に到達し、左目用画像光Ｌ２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１Ａ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。
【００６０】
[１．５ 効果]
次に、本実施の形態の表示装置１の効果について説明する。本実施の形態では、液晶表示パネル２０に貼り合わされた位相差素子３０において、右目用位相差領域３３Ａおよび左目用位相差領域３３Ｂの境界線Ｌｂは、上記の式（１）〜（３）を満たす振幅ａのうねりを有している。これにより、境界線Ｌｂのうねりに起因して、右目用画像光が左目用位相差領域３３Ｂに入り込んだり、その逆に左目用画像光が右目用位相差領域３３Ａに入り込んだりする割合を従来の割合よりも低減することができる。その結果、クロストークの劣化を低減することができる。
【００６１】
＜２．変形例＞
上記実施の形態では、境界線Ｌｂは、規則的または周期的なうねりとなっている場合が例示されていたが、例えば、不規則なうねりとなっていてもよいし、例えば、図１５（Ａ），（Ｂ）に示したように、上側または下側に弓なりに曲がっていてもよい。
【００６２】
また、上記実施の形態では、位相差素子３０の位相差領域（右目用位相差領域３３Ａ，左目用位相差領域３３Ｂ）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、図示しないが、位相差素子３０の位相差領域（右目用位相差領域３３Ａ，左目用位相差領域３３Ｂ）が垂直方向に延在していていてもよい。ただし、その場合には、上記実施の形態の説明において、「垂直方向」を「水平方向」に読み替え、「水平方向」を「垂直方向」に読み替えることが必要である。
【００６３】
また、上記実施の形態では、位相差素子３０の位相差領域は２種類しかなかったが、３種類以上あってもよい。
【００６４】
また、上記実施の形態では、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、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本技術を適用できる。
【００６５】
なお、本明細書において、「等しい」、「同一」、「平行」、「直交」、「垂直」、「水平」という場合には、本技術の効果を損なわない限度において、それぞれが、略等しい、略同一、略平行、略直交、略垂直、略水平の場合を含むものとする。例えば、製造誤差、バラツキ等の諸要因に起因する誤差を含んでもよいものとする。
【００６６】
また、例えば、本技術は以下のような構成を取ることができる。
（Ａ）
複数の画素が行列状に配置された表示パネルと、
前記表示パネルに貼り合わされた位相差素子と
を備え、
前記位相差素子は、遅相軸の向きの互いに異なる２種類以上の位相差領域が各画素に対応して配置された位相差層を有し、
各位相差領域は、他の種類の位相差領域と接して配置されており、
各位相差領域のうち、他の種類の位相差領域と接する辺部は、以下の式を満たす振幅ａのうねりを有する
表示装置。
０＜ａ＜ａｍａｘ（φ）
ａｍａｘ（φ）＝−０．７／（φ−１．２）＋０．３５
φ＝ａｒｃｔａｎ（Ｐ／（４ｄ））
Ｐ：前記画素のピッチ
ｄ：前記画素と前記位相差素子との距離
（Ｂ）
前記表示パネルは、各画素のうち前記位相差素子側に、光透過性のフィルタ部を有し、さらに、前記フィルタ部と同一面内にブラックマトリクス部を有し、
前記位相差領域は、当該位相差領域の中心線と前記フィルタ部の中心線とが互いに同一面内となるように配置されている
（Ａ）に記載の表示装置。
（Ｃ）
各フィルタ部の幅と、互いに隣接するフィルタ部同士の間の距離とは、互いに等しくなっている
（Ｂ）に記載の表示装置。
【符号の説明】
【００６７】
１…表示装置、１Ａ…映像表示面、２…偏光眼鏡、１０…バックライトユニット、２０…液晶表示パネル、２０Ａ…画素、２１Ａ，２１Ｂ…偏光子、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…基材、３２…配向膜、３２Ａ…右目用配向領域、３２Ｂ…左目用配向領域、３３…位相差層、３３Ａ…右目用位相差領域、３３Ｂ…左目用位相差領域、４１…右目用光学素子、４１Ａ…右目用位相差領域、４１Ｂ，４２Ｂ…偏光板、４２…左目用光学素子、４２Ａ…左目用位相差板、４３…フレーム、ＡＸ３，ＡＸ６，ＡＸ７…偏光軸、ＡＸ１，ＡＸ２，ＡＸ４，ＡＸ５…遅相軸、Ｌ１…右目用画像光、Ｌ２…左目用画像光、Ｌｂ…境界線、Ｖ１，Ｖ２…溝。
【技術分野】
【０００１】
本技術は、光の偏光状態を変化させる位相差素子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、立体映像の観察が可能である。
【０００３】
例えば、特許文献１，２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、部分的に液晶セルが形成された位相差素子や、遅相軸の互いに異なる複数種類の位相差材料が配置された位相差素子を設けることが提案されている。また、例えば、特許文献３では、パターニングされた光配向膜上に液晶を塗布し、重合させることにより形成された位相差素子を設けることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第５６７６９７５号明細書
【特許文献２】米国特許第５３２７２８５号明細書
【特許文献３】米国特許第３８８１７０６号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記の位相差素子は、立体映像表示装置の映像表示面に配置される。そのため、位相差素子と映像表示面との距離が長い場合に、視聴者が斜め方向から映像表示面を眺めたときには、表示パネル内の液晶セルと位相差素子との位置ずれが発生し、３Ｄ特性（クロストーク）が劣化する可能性がある。
【０００６】
本技術はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、クロストークの劣化を低減することの可能な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】
【０００７】
本技術による表示装置は、複数の画素が行列状に配置された表示パネルと、表示パネルに貼り合わされた位相差素子とを備えたものである。この表示装置において、位相差素子は、遅相軸の向きの互いに異なる２種類以上の位相差領域が各画素に対応して配置された位相差層を有している。各位相差領域は、他の種類の位相差領域と接して配置されており、各位相差領域のうち、他の種類の位相差領域と接する辺部は、以下の式を満たす振幅ａのうねりを有している。
０＜ａ＜ａｍａｘ（φ）
ａｍａｘ（φ）＝−０．７／（φ−１．２）＋０．３５
φ＝ａｒｃｔａｎ（Ｐ／（４ｄ））
Ｐ：画素のピッチ
ｄ：画素と前記位相差素子との距離
【０００８】
本技術による表示装置では、位相差素子に含まれる各位相差領域において、他の種類の位相差領域と接する辺部に、以下の式を満たす振幅ａのうねりが設けられている。これにより、各位相差領域の辺部のうねりに起因して、右目用画像光が左目用の位相差領域に入り込んだり、その逆に左目用画像光が右目用の位相差領域に入り込んだりする割合が従来の割合よりも低減される。
【発明の効果】
【０００９】
本技術による表示装置によれば、各位相差領域の辺部のうねりに起因した光の入り込みを抑えることができるようにしたので、クロストークの劣化を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本技術による一実施の形態に係る表示装置の構成の一例を偏光眼鏡と共に表す斜視図である。
【図２】図１の表示装置の内部構成の一例を表す断面図である。
【図３】図２の位相差素子の構成の一例を表す断面図である。
【図４】図３の配向膜の構成の一例を表す断面図である。
【図５】図３の右目用位相差領域および左目用位相差領域の遅相軸の一例を他の光学部材の遅相軸または透過軸と共に表す概念図である。
【図６】図１の偏光眼鏡の右目用光学素子および左目用光学素子の構成の一例を表す斜視図である。
【図７】図２の表示パネルおよび位相差素子の一部を拡大して表す断面図である。
【図８】φとａｍａｘ（φ）との関係を表す図である。
【図９】視野角とクロストークとの関係の一例を表す図である。
【図１０】図２の位相差素子の製造方法の一例について説明するための模式図である。
【図１１】図１の表示装置の映像を右目で観察する際の遅相軸および透過軸の一例について説明するための概念図である。
【図１２】図１の表示装置の映像を右目で観察する際の遅相軸および透過軸の他の例について説明するための概念図である。
【図１３】図１の表示装置の映像を左目で観察する際の遅相軸および透過軸の一例について説明するための概念図である。
【図１４】図１の表示装置の映像を左目で観察する際の遅相軸および透過軸の他の例について説明するための概念図である。
【図１５】図７の境界線の一変形例を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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
１．１ 表示装置の構成
１．２ 偏光眼鏡の構成
１．３ 位相差素子の製造方法
１．４ 表示装置の基本動作
１．５ 効果
２．変形例
【００１２】
＜１．実施の形態＞
[１．１ 表示装置１の構成]
図１は、本技術による一実施の形態に係る表示装置１を、後述する偏光眼鏡２とともに斜視的に表したものである。図２は、図１の表示装置１の断面構成の一例を表したものである。表示装置１は、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１Ａとなっており、観察者側に向けられている。
【００１３】
なお、本実施の形態では、映像表示面１Ａ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１Ａは、例えば長方形状となっており、映像表示面１Ａの長手方向が、例えば水平方向（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１Ａ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。
【００１４】
（バックライトユニット１０）
バックライトユニット１０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、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。光源は、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。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。なお、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。
【００１５】
（液晶表示パネル２０）
液晶表示パネル２０は、複数の画素が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。液晶表示パネル２０は、例えば、図２に示したように、バックライトユニット１０側から順に、偏光子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、透明基板２９および偏光子２１Ｂを有している。
【００１６】
ここで、偏光子２１Ａは、液晶表示パネル２０の光入射側に配置された偏光板であり、偏光子２１Ｂは液晶表示パネル２０の光射出側に配置された偏光板である。偏光子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。偏光子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。なお、偏光板は、板状に限定されない。
【００１７】
偏光子２１Ａの透過軸の向きは、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、偏光子２１Ａの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、偏光子２１Ａの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。
【００１８】
偏光子２１Ｂの偏光軸の向きは、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、偏光子２１Ａの偏光軸の向きが水平方向となっている場合には、偏光子２１Ｂの偏光軸は偏光子２１Ａの偏光軸と直交する方向（垂直方向）を向いている。また、例えば、偏光子２１Ａの偏光軸の向きが垂直方向となっている場合には、偏光子２１Ｂの偏光軸は偏光子２１Ａの偏光軸と直交する方向（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。
【００１９】
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１０側の透明基板２２には、例えば、画素電極２３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、ＩＰＳ（In-Plane Switching）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。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、各画素電極２３に対する共通の対向電極として機能する。
【００２０】
カラーフィルタ２８は、画素電極２３に対応して配置された複数のフィルタ部２８Ａと、画素電極２３の周辺領域に対応して配置されたブラックマトリクス部２８Ｂとを有している。フィルタ部２８Ａは、光透過性を有しており、かつ、バックライトユニット１０からの光を、例えば、赤、緑または青に色分離するようになっている。ブラックマトリクス部２８Ｂは、遮光性を有している。液晶表示パネル２０において、フィルタ部２８Ａと対向する部分が液晶表示パネル２０の画素２０Ａを構成しており、画素２０Ａ内において、フィルタ部２８Ａは、映像表示面１Ａ側に配置されている。
【００２１】
（位相差素子３０）
次に、位相差素子３０について説明する。図３は、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。位相差素子３０は、液晶表示パネル２０の偏光子２１Ｂを透過した光の偏光状態を変化させるものである。位相差素子３０は、液晶表示パネル２０の光射出側の表面（偏光子２１Ｂ）に粘着剤（図示せず）などによって貼り付けられている。位相差素子３０は、例えば、図２に示したように、映像表示面１Ａ側から順に、基材３１、配向膜３２および位相差層３３を有している。なお、図示しないが、基材３１、配向膜３２および位相差層３３は、液晶表示パネル２０側からこの順に配置されていてもよい。
【００２２】
基材３１は、配向膜３２および位相差層３３を支持するものであり、例えば、透明樹脂フィルムによって構成されている。透明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。配向膜３２は、液晶などの配向性材料を特定の配向させる機能を有するものである。配向膜３２は、透明な樹脂、例えば、ＵＶ硬化型、電子線硬化型、または熱可塑性の透明樹脂によって構成されている。配向膜３２は、基材３１の表面に設けられており、例えば、図４（Ａ）に示したように、配向方向が互いに異なる２種類の配向領域（右目用配向領域３２Ａ，左目用配向領域３２Ｂ）を有している。右目用配向領域３２Ａおよび左目用配向領域３２Ｂは、例えば、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おり、右目用配向領域３２Ａおよび左目用配向領域３２Ｂの短手方向（垂直方向）に交互に配置されている。右目用配向領域３２Ａの長手方向（水平方向）に延在する辺部と、左目用配向領域３２Ｂの長手方向（水平方向）に延在する辺部は、互いに接している。右目用配向領域３２Ａおよび左目用配向領域３２Ｂは、液晶表示パネル２０の画素２０Ａに対応して配置されており、例えば、液晶表示パネル２０の短手方向（垂直方向）の画素ピッチに対応するピッチで配置されている。
【００２３】
右目用配向領域３２Ａは、例えば、図４（Ａ），（Ｂ）に示したように、偏光子２１Ｂの偏光軸ＡＸ３と４５°で交差する方向に延在する複数の溝Ｖ１を有している。一方、左目用配向領域３２Ｂは、例えば、図４（Ａ），（Ｂ）に示したように、偏光子２１Ｂの偏光軸ＡＸ３と４５°で交差する方向であって、かつ溝Ｖ１の延在方向と直交する方向に延在する複数の溝Ｖ２を有している。溝Ｖ１，Ｖ２はそれぞれ、例えば、図４（Ａ），（Ｂ）に示したように、偏光子２１Ｂの偏光軸ＡＸ３が垂直方向または水平方向を向いている場合には斜め４５°方向に延在している。また、図示しないが、偏光子２１Ｂの偏光軸ＡＸ３が斜め４５°方向を向いている場合には、溝Ｖ１が例えば水平方向に延在しており、溝Ｖ２が例えば垂直方向に延在している。
【００２４】
各溝Ｖ１は、一の方向に直線状に延在していてもよいし、例えば、揺らぎながら（蛇行しながら）一の方向に延在していてもよい。各溝Ｖ１の断面形状は、例えばＶ字状となっている。同様に、各溝Ｖ２の断面形状も、例えばＶ字状となっている。言い換えると、右目用配向領域３２Ａおよび左目用配向領域３２Ｂ全体の断面形状は、鋸歯状となっている。その溝構造において、ピッチは小さい方が好ましく、数μｍ以下であり、さらに好ましくは数百ｎｍ以下である。このような形状は、例えば、型を用いた転写によって一括形成される。また、配向膜３２は、上記で示した溝構造によるものではなく、偏光ＵＶ照射によって形成された光配向膜であってもよい。光配向膜は、偏光ＵＶを照射したときにＵＶの偏光方向に配向する材料をあらかじめ塗布しておき、右目用配向領域３２Ａおよび左目用配向領域３２Ｂにそれぞれ異なる方向に偏光したＵＶ光を照射することにより製造可能である。
【００２５】
位相差層３３は、光学異方性を有する薄い層である。この位相差層３３は、例えば、右目用配向領域３２Ａおよび左目用配向領域３２Ｂの表面に設けられたものである。位相差層３３は、例えば、図３に示したように、遅相軸の向きが互いに異なる２種類の位相差領域（右目用位相差領域３３Ａ，左目用位相差領域３３Ｂ）を有している。
【００２６】
右目用位相差領域３３Ａは、右目用配向領域３２Ａ上に形成されており、左目用位相差領域３３Ｂは、左目用配向領域３２Ｂ上に形成されている。従って、右目用位相差領域３３Ａおよび左目用位相差領域３３Ｂは、右目用配向領域３２Ａおよび左目用配向領域３２Ｂと同様、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。さらに、右目用位相差領域３３Ａおよび左目用位相差領域３３Ｂは、右目用位相差領域３３Ａおよび左目用位相差領域３３Ｂの短手方向（垂直方向）に交互に配置されている。右目用位相差領域３３Ａの長手方向（水平方向）に延在する辺部と、左目用位相差領域３３Ｂの長手方向（水平方向）に延在する辺部は、互いに接しており、その互いに接する境界線Ｌｂは、水平方向に延在している。右目用位相差領域３３Ａおよび左目用位相差領域３３Ｂは、液晶表示パネル２０の画素２０Ａに対応して配置されており、例えば、液晶表示パネル２０の短手方向（垂直方向）の画素ピッチに対応するピッチで配置されている。なお、液晶表示パネル２０の画素２０Ａと位相差素子３０との関係については、後に詳述する。
【００２７】
右目用位相差領域３３Ａは、例えば、図３に示したように、偏光子２１Ｂの偏光軸ＡＸ３と４５°で交差する方向に遅相軸ＡＸ１を有している。一方、左目用位相差領域３３Ｂは、例えば、図３に示したように、偏光子２１Ｂの偏光軸ＡＸ３と４５°で交差する方向であって、かつ遅相軸ＡＸ１と直交する方向に遅相軸ＡＸ２を有している。遅相軸ＡＸ１，ＡＸ２はそれぞれ、例えば、図３に示したように、偏光子２１Ｂの偏光軸ＡＸ３が垂直方向または水平方向を向いている場合には斜め４５°方向を向いている。また、図示しないが、偏光子２１Ｂの偏光軸ＡＸ３が斜め４５°方向を向いている場合には、遅相軸ＡＸ１が例えば水平方向に延在しており、遅相軸ＡＸ２が例えば垂直方向を向いている。遅相軸ＡＸ１は、溝Ｖ１の延在方向を向いており、遅相軸ＡＸ２は、溝Ｖ２の延在方向を向いている。
【００２８】
さらに、遅相軸ＡＸ１は、例えば、図５（Ａ），（Ｂ）に示したように、偏光眼鏡２の右目用位相差板４１Ａ（後述）の遅相軸ＡＸ４の向きと同一の方向を向いており、偏光眼鏡２の左目用位相差板４２Ａ（後述）の遅相軸ＡＸ５の向きと異なる方向を向いている。一方、遅相軸ＡＸ２は、例えば、遅相軸ＡＸ５の向きと同一の方向を向いており、遅相軸ＡＸ４の向きと異なる方向を向いている。
【００２９】
位相差層３３は、例えば、重合した高分子液晶材料を含んで構成されている。すなわち、位相差層３３では、液晶分子の配向状態が固定されている。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。
【００３０】
位相差層３３において、溝Ｖ１と右目用位相差領域３３Ａとの界面付近では、液晶分子の長軸が、溝Ｖ１の延在方向に沿うように配列しており、溝Ｖ２と左目用位相差領域３３Ｂとの界面付近では、液晶分子の長軸が、溝Ｖ２の延在方向に沿うように配列している。すなわち、溝Ｖ１および溝Ｖ２の形状および延在方向により、液晶分子の配向が制御され、右目用位相差領域３３Ａおよび左目用位相差領域３３Ｂの光学軸が設定される。
【００３１】
また、位相差層３３において、右目用位相差領域３３Ａおよび左目用位相差領域３３Ｂの構成材料や厚みを調整することにより、右目用位相差領域３３Ａおよび左目用位相差領域３３Ｂのリタデーション値が設定される。このリタデーション値は、基材３１が位相差を有する場合には、基材３１の位相差をも考慮して設定されることが好ましい。なお、本実施の形態では、右目用位相差領域３３Ａおよび左目用位相差領域３３Ｂは互いに同一の材料および厚みにより構成され、これにより、リタデーションの絶対値が互いに等しくなっている。
【００３２】
[１．２ 偏光眼鏡２の構成]
次に、図１、図６を参照しつつ、偏光眼鏡２について説明する。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、表示装置１の映像表示面１Ａ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、円偏光眼鏡であり、例えば、図１に示したように、右目用光学素子４１、左目用光学素子４２、およびフレーム４３を有している。
【００３３】
フレーム４３は、右目用光学素子４１および左目用光学素子４２を支持するものである。フレーム４３の形状は、特に限られるものではないが、例えば、図１に示したように、観察者（図示せず）の鼻および耳にひっかける形状となっている。右目用光学素子４１および左目用光学素子４２は、表示装置１の映像表示面１Ａと対向した状態で用いられる。右目用光学素子４１および左目用光学素子４２は、図１に示したように、できるだけ一の水平面内に配置した状態で用いられることが好ましいが、多少傾いた平坦面内に配置した状態で用いられてもよい。
【００３４】
右目用光学素子４１は、例えば、図６に示したように、右目用位相差板４１Ａおよび偏光板４１Ｂを有している。右目用位相差板４１Ａおよび偏光板４１Ｂは、表示装置１側から順に配置されている。一方、左目用光学素子４２は、例えば、図６に示したように、左目用位相差板４２Ａおよび偏光板４２Ｂを有している。左目用位相差板４２Ａおよび偏光板４２Ｂは、表示装置１側から順に配置されている。
【００３５】
右目用光学素子４１および左目用光学素子４２は、上で例示したもの以外の部材を有していてもよい。例えば、右目用光学素子４１および左目用光学素子４２の光射出側（観察者側）の面に、偏光板４１Ｂ，４２Ｂが破損したときに破損片が観察者の眼球に飛散するのを防止する保護フィルム（図示せず）や保護のためのコーティング層（図示せず）が設けられていてもよい。また、右目用光学素子４１および左目用光学素子４２は、例えば、図６に示したように、平坦な板状の形状となっていてもよいし、図示しないが、光入射側に突出した湾曲形状となっていてもよい。
【００３６】
偏光板４１Ｂ，４２Ｂは、ある一定の振動方向の光（偏光）のみを通過させるようになっている。例えば、図５（Ａ），（Ｂ）に示したように、偏光板４１Ｂ，４２Ｂの偏光軸ＡＸ６，ＡＸ７はそれぞれ、表示装置１の偏光板２１Ｂの偏光軸ＡＸ３と直交する方向を向いている。偏光軸ＡＸ６，ＡＸ７はそれぞれ、例えば、図５（Ａ）に示したように、偏光板２１Ｂの偏光軸ＡＸ３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、例えば、図５（Ｂ）に示したように、偏光板２１Ｂの偏光軸ＡＸ３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。また、図示しないが、偏光板２１Ｂの偏光軸ＡＸ３が斜め４５°方向を向いている場合には、偏光軸ＡＸ６，ＡＸ７は、それと直交する方向（−４５°）を向いている。
【００３７】
右目用位相差板４１Ａおよび左目用位相差板４２Ａは、光学異方性を有する薄い層またはフィルムである。右目用位相差板４１Ａの遅相軸ＡＸ４は、図５（Ａ），（Ｂ）に示したように、偏光軸ＡＸ６と４５°で交差する方向を向いている。また、左目用位相差板４２Ａの遅相軸ＡＸ５は、図５（Ａ），（Ｂ）に示したように、偏光軸ＡＸ７と４５°で交差する方向を向いており、かつ遅相軸ＡＸ４と直交する方向を向いている。遅相軸ＡＸ４，ＡＸ５はそれぞれ、例えば、図５（Ａ），（Ｂ）に示したように、偏光軸ＡＸ６，ＡＸ７が水平方向または垂直方向を向いている場合には、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いる。また、図示しないが、偏光軸ＡＸ６，ＡＸ７が斜め４５°方向を向いている場合には、遅相軸ＡＸ４が例えば水平方向を向いており、遅相軸ＡＸ５が例えば垂直方向を向いている。
【００３８】
また、遅相軸ＡＸ４は、右目用位相差領域３３Ａの遅相軸ＡＸ１の向きと同一の方向を向いており、左目用位相差領域３３Ｂの遅相軸ＡＸ２の向きと異なる方向を向いている。一方、遅相軸ＡＸ５は、遅相軸ＡＸ２と同一の方向を向いており、遅相軸ＡＸ１の向きと異なる方向を向いている。
【００３９】
（画素２０Ａと位相差素子３０との関係）
次に、画素２０Ａと位相差素子３０との関係について説明する。図７は、液晶表示パネル２０および位相差素子３０の断面の一部を拡大して表したものである。液晶表示パネル２０では、右目用の映像光を生成する画素２０Ａ（図中のＲと描かれた部位）と、左目用の映像光を生成する画素２０Ａ（図中のＬと描かれた部位）が１画素行ごとに交互に配置されている。画素行と直交する方向（垂直方向）において、互いに隣り合う右目用の画素２０Ａおよび左目用の画素２０Ａの間には、ブラックマトリクス部２８Ｂが設けられている。さらに、図７には示されていないが、画素行と平行な方向（水平方向）においても、互いに隣り合う右目用の画素２０Ａ同士の間には、ブラックマトリクス部２８Ｂが設けられている。同様に、画素行と平行な方向（水平方向）において、互いに隣り合う左目用の画素２０Ａ同士の間にも、ブラックマトリクス部２８Ｂが設けられている。右目用の画素２０Ａの映像表示面１Ａ側には、フィルタ部２８Ａが配置されており、このフィルタ部２８Ａが右目用の画素２０Ａの開口部として機能している。同様に、左目用の画素２０Ａの映像表示面１Ａ側にも、フィルタ部２８Ａが配置されており、このフィルタ部２８Ａが左目用の画素２０Ａの開口部として機能している。各フィルタ部２８Ａの垂直方向の幅Ｄ１と、垂直方向において互いに隣接するフィルタ部２８Ａ同士の間の距離Ｄ２とは、互いに等しくなっている。
【００４０】
画素２０Ａと位相差素子３０との間には、透明基板２９および偏光子２１Ｂが配置されている。従って、透明基板２９および偏光子２１Ｂの合計厚さが画素２０Ａと位相差素子３０との間の距離ｄを規定している。また、位相差層３３の右目用位相差領域３３Ａは、右目用の画素２０Ａ（フィルタ部２８Ａ）の垂直方向の中心線Ｌｃ１と、右目用位相差領域３３Ａの垂直方向の中心線Ｌｃ２とが互いに同一面内となるように配置されている。同様に、位相差層３３の左目用位相差領域３３Ｂは、左目用の画素２０Ａ（フィルタ部２８Ａ）の垂直方向の中心線Ｌｃ３と、左目用位相差領域３３Ｂの垂直方向の中心線Ｌｃ４とが互いに同一面内となるように配置されている。さらに、右目用位相差領域３３Ａの垂直方向の幅Ｄ３は、画素２０ＡピッチＰと等しくなっており、左目用位相差領域３３Ｂの垂直方向の幅Ｄ４も、画素２０ＡピッチＰと等しくなっている。従って、境界線Ｌｂと画素２０Ａの上端とのずれ量Ｄ５と、距離ｄとが、右目用の映像光の左目用位相差領域３３Ｂへの漏れ量や、左目用の映像光の右目用位相差領域３３Ａへの漏れ量を規定している。より具体的には、ずれ量Ｄ５および距離ｄを用いて得られる角度φ（＝ａｒｃｔａｎ（Ｄ５／ｄ））＝ａｒｃｔａｎ（Ｐ／（４ｄ）））が、上記の漏れ量と相関関係にある。
【００４１】
ところで、図７の右上の枠内には、境界線Ｌｂの構成の一例が示されている。境界線Ｌｂは、以下の式（１）〜（３）を満たす振幅ａのうねりを有している。ここで、ａｍａｘ（φ）は、下記の式（４），（５）で定義される２種類のクロストークのうち悪い方の値が５％となるときの振幅ａの最大値である。なお、下記の式（４），（５）は、観察方向として、上下視野角±５度の範囲を対象とする。
【００４２】
０＜ａ＜ａｍａｘ（φ）…（１）
ａｍａｘ（φ）＝−０．７／（φ−１．２）＋０．３５…（２）
φ＝ａｒｃｔａｎ（Ｐ／（４ｄ））…（３）
【００４３】
左目用画像光のクロストーク＝（左目用画像光を、偏光眼鏡２の右目用光学素子４１を介して見たときの輝度）／（左目用画像光を、偏光眼鏡２の左目用光学素子４２を介して見たときの輝度）…（４）
右目用画像光のクロストーク＝（右目用画像光を、偏光眼鏡２の左目用光学素子４２を介して見たときの輝度）／（右目用画像光を、偏光眼鏡２の右目用光学素子４１を介して見たときの輝度）…（５）
【００４４】
境界線Ｌｂは直線状となっているのが理想的であるが、実際に光学顕微鏡で観察してみると、意外にも、うねった形状となっている。境界線Ｌｂのうねりは、配向膜３２を光配向膜で構成したときに大きくなりやすく、配向膜３２を後述の製造方法（型転写）で製造したときに小さくなりやすい。実際、上市されている表示装置の１つで光配向膜の境界線を計測してみると、境界線Ｌｂのうねりは、上記の式を満たさない程に大きくなっていた。
【００４５】
境界線Ｌｂのうねりが上記の式を満たさない程に大きくなると、境界線Ｌｂのうねりにより、クロストークが悪くなる。従って、境界線Ｌｂのうねりをできるだけ小さくすることにより、クロストークの悪化を低減することが可能となる。図８は、クロストークが５％となるときの、角度φと、ａｍａｘ（φ）との関係をシミュレーションにより求めたものである。図８中のひし形のドットはｄ＝９００μｍのときの結果であり、図８中の正方形のドットはｄ＝７００μｍのときの結果であり、図８中の三角形のドットはｄ＝５００μｍのときの結果である。なお、図８には、画素２０Ａおよび位相差素子３０が図７に記載の関係となっていると仮定したときの結果が示されている。図８に示したシミュレーションの結果から、ａｍａｘ（φ）≦−０．７／（φ−１．２）＋０．３５を満たすとき、クロストークを５％以下に抑えることができることがわかる。
【００４６】
図９は、視野角とクロストークとの関係をシミュレーションにより求めたものである。図９（Ａ）は、パネルサイズ２３インチ、画素ピッチ２６５μｍにおける結果であり、図９（Ｂ）は、パネルサイズ４７インチ、画素ピッチ５４２μｍにおける結果であり、図９（Ｃ）は、パネルサイズ５５インチ、画素ピッチ６３０μｍにおける結果である。なお、なお、図９には、画素２０Ａおよび位相差素子３０が図７に記載の関係となっていると仮定したときの結果が示されている。図９から、画素ピッチが大きくなるにつれて、つまり角度φが大きくなるにつれて、クロストークを５％以下に抑えることができる振幅ａの最大値も大きくなることがわかる。また、図９から、画素ピッチが大きくなるにつれて、クロストークを５％以下に抑えることができる視野角の最大値も大きくなることがわかる。
【００４７】
［１．３ 位相差素子３０の製造方法］
次に、位相差素子３０の製造方法の一例について説明する。以下では、位相差素子３０に含まれる配向膜３２を板状の原盤を用いて製造する場合について説明しているが、ロール状の原盤を用いて製造することももちろん可能である。
【００４８】
図１０（Ａ），（Ｂ）は、位相差素子３０を製造する過程を示したものである。まず、右目用配向領域３２Ａの表面凹凸の反転パターンを有する複数の凹凸領域１１０Ａと、左目用配向領域３２Ｂの表面凹凸の反転パターンを有する複数の凹凸領域１１０Ｂとが表面に交互に形成された板状の原盤１１０を用意する。次に、原盤１１０の表面に、例えばＵＶ硬化アクリル樹脂液を含むＵＶ硬化樹脂層３２Ｄを配置したのち、ＵＶ硬化樹脂層３２Ｄを基材３１で封止する(図１０（Ａ）)。次に、図示しないが、ＵＶ硬化樹脂層３２Ｄに紫外線を照射して、ＵＶ硬化樹脂層３２Ｄを硬化させる。これにより、基材３１上に、右目用配向領域３２Ａおよび左目用配向領域３２Ｂが交互に配置された配向膜３２が形成される。その後、原盤１１０を剥離する。
【００４９】
次に、配向膜３２の表面に、液晶性モノマーを含む液晶層３３Ｄを、例えばロールコータ１２０でコーティングして形成する(図１０（Ｂ）)。このとき、液晶層３３Ｄ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用いることができる。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３３Ｄ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。
【００５０】
続いて、図示しないが、液晶層３３Ｄ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、液晶性モノマーと配向膜３２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３３Ｄ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。
【００５１】
この後、図示しないが、液晶層３３Ｄ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、配向膜３２の表面に形成された右目用配向領域３２Ａおよび左目用配向領域３２Ｂのパターンに応じて配向する。すなわち、液晶性モノマーが溝Ｖ１および溝Ｖ２の延在方向に沿って配向する。
【００５２】
続いて、図示しないが、配向処理後の液晶層３３Ｄ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、溝Ｖ１および溝Ｖ２の延在方向に沿って液晶分子の配向状態が固定され、右目用位相差領域３３Ａおよび左目用位相差領域３３Ｂが形成される。以上により、位相差素子３０が完成する。
【００５３】
[１．４ 基本動作]
次に、本実施の形態の表示装置２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１１（Ａ），（Ｂ）〜図１４（Ａ），（Ｂ）を参照しつつ説明する。
【００５４】
図１１（Ａ），（Ｂ）および図１２（Ａ），（Ｂ）は、位相差層３３の右目用位相差領域３３Ａに入射した右目用画像光Ｌ１のみに着目し、偏光眼鏡２を介して、光Ｌ１が左右の目でどのように認識されるかを例示した概念図である。また、図１３（Ａ），（Ｂ）および図１４（Ａ），（Ｂ）は、位相差層３３の右目用領域３３Ｂに入射した左目用画像光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例示した概念図である。なお、実際には、右目用画像光Ｌ１および左目用画像光Ｌ２は、混在した状態で出力されるが、図１１（Ａ），（Ｂ）〜図１４（Ａ），（Ｂ）では、説明の便宜上、右目用画像光Ｌ１と左目用画像光Ｌ２を別個に分けて記述した。
【００５５】
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、奇数行の画素から右目用画像光Ｌ１が出力され（図１１（Ａ），（Ｂ）または図１２（Ａ），（Ｂ））、偶数行の画素から左目用画像光Ｌ２が出力される（図１３（Ａ），（Ｂ）または図１４（Ａ），（Ｂ））。
【００５６】
その後、右目用画像光Ｌ１および左目用画像光Ｌ２は、位相差素子３０の右目用位相差領域３３Ａおよび左目用位相差領域３３Ｂによって楕円偏光に変換されたのち、表示装置１の映像表示面１Ａから外部に出力される。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、右目用位相差板４１Ａおよび左目用位相差板４２Ａによって楕円偏光から直線偏光に戻されたのち、偏光板４１Ｂ，４２Ｂに入射する。
【００５７】
このとき、偏光板４１Ｂ，４２Ｂへの入射光のうち右目用画像光Ｌ１に対応する光の偏光軸は、偏光板４１Ｂの偏光軸ＡＸ６と平行となっており、偏光板４２Ｂの偏光軸ＡＸ７と直交している。従って、偏光板４１Ｂ，４２Ｂへの入射光のうち右目用画像光Ｌ１に対応する光は、偏光板４１Ｂだけを透過して、観察者の右目に到達する（図１１（Ａ），（Ｂ）または図１２（Ａ），（Ｂ））。
【００５８】
一方、偏光板４１Ｂ，４２Ｂへの入射光のうち左目用画像光Ｌ２に対応する光の偏光軸は、偏光板４１Ｂの偏光軸ＡＸ６と直交しており、偏光板４２Ｂの偏光軸ＡＸ７と平行となっている。従って、偏光板４１Ｂ，４２Ｂへの入射光のうち左目用画像光Ｌ２に対応する光は、偏光板４２Ｂだけを透過して、観察者の左目に到達する（図１３（Ａ），（Ｂ）または図１４（Ａ），（Ｂ））。
【００５９】
このようにして、右目用画像光Ｌ１に対応する光が観察者の右目に到達し、左目用画像光Ｌ２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１Ａ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。
【００６０】
[１．５ 効果]
次に、本実施の形態の表示装置１の効果について説明する。本実施の形態では、液晶表示パネル２０に貼り合わされた位相差素子３０において、右目用位相差領域３３Ａおよび左目用位相差領域３３Ｂの境界線Ｌｂは、上記の式（１）〜（３）を満たす振幅ａのうねりを有している。これにより、境界線Ｌｂのうねりに起因して、右目用画像光が左目用位相差領域３３Ｂに入り込んだり、その逆に左目用画像光が右目用位相差領域３３Ａに入り込んだりする割合を従来の割合よりも低減することができる。その結果、クロストークの劣化を低減することができる。
【００６１】
＜２．変形例＞
上記実施の形態では、境界線Ｌｂは、規則的または周期的なうねりとなっている場合が例示されていたが、例えば、不規則なうねりとなっていてもよいし、例えば、図１５（Ａ），（Ｂ）に示したように、上側または下側に弓なりに曲がっていてもよい。
【００６２】
また、上記実施の形態では、位相差素子３０の位相差領域（右目用位相差領域３３Ａ，左目用位相差領域３３Ｂ）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、図示しないが、位相差素子３０の位相差領域（右目用位相差領域３３Ａ，左目用位相差領域３３Ｂ）が垂直方向に延在していていてもよい。ただし、その場合には、上記実施の形態の説明において、「垂直方向」を「水平方向」に読み替え、「水平方向」を「垂直方向」に読み替えることが必要である。
【００６３】
また、上記実施の形態では、位相差素子３０の位相差領域は２種類しかなかったが、３種類以上あってもよい。
【００６４】
また、上記実施の形態では、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、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本技術を適用できる。
【００６５】
なお、本明細書において、「等しい」、「同一」、「平行」、「直交」、「垂直」、「水平」という場合には、本技術の効果を損なわない限度において、それぞれが、略等しい、略同一、略平行、略直交、略垂直、略水平の場合を含むものとする。例えば、製造誤差、バラツキ等の諸要因に起因する誤差を含んでもよいものとする。
【００６６】
また、例えば、本技術は以下のような構成を取ることができる。
（Ａ）
複数の画素が行列状に配置された表示パネルと、
前記表示パネルに貼り合わされた位相差素子と
を備え、
前記位相差素子は、遅相軸の向きの互いに異なる２種類以上の位相差領域が各画素に対応して配置された位相差層を有し、
各位相差領域は、他の種類の位相差領域と接して配置されており、
各位相差領域のうち、他の種類の位相差領域と接する辺部は、以下の式を満たす振幅ａのうねりを有する
表示装置。
０＜ａ＜ａｍａｘ（φ）
ａｍａｘ（φ）＝−０．７／（φ−１．２）＋０．３５
φ＝ａｒｃｔａｎ（Ｐ／（４ｄ））
Ｐ：前記画素のピッチ
ｄ：前記画素と前記位相差素子との距離
（Ｂ）
前記表示パネルは、各画素のうち前記位相差素子側に、光透過性のフィルタ部を有し、さらに、前記フィルタ部と同一面内にブラックマトリクス部を有し、
前記位相差領域は、当該位相差領域の中心線と前記フィルタ部の中心線とが互いに同一面内となるように配置されている
（Ａ）に記載の表示装置。
（Ｃ）
各フィルタ部の幅と、互いに隣接するフィルタ部同士の間の距離とは、互いに等しくなっている
（Ｂ）に記載の表示装置。
【符号の説明】
【００６７】
１…表示装置、１Ａ…映像表示面、２…偏光眼鏡、１０…バックライトユニット、２０…液晶表示パネル、２０Ａ…画素、２１Ａ，２１Ｂ…偏光子、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…基材、３２…配向膜、３２Ａ…右目用配向領域、３２Ｂ…左目用配向領域、３３…位相差層、３３Ａ…右目用位相差領域、３３Ｂ…左目用位相差領域、４１…右目用光学素子、４１Ａ…右目用位相差領域、４１Ｂ，４２Ｂ…偏光板、４２…左目用光学素子、４２Ａ…左目用位相差板、４３…フレーム、ＡＸ３，ＡＸ６，ＡＸ７…偏光軸、ＡＸ１，ＡＸ２，ＡＸ４，ＡＸ５…遅相軸、Ｌ１…右目用画像光、Ｌ２…左目用画像光、Ｌｂ…境界線、Ｖ１，Ｖ２…溝。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の画素が行列状に配置された表示パネルと、
前記表示パネルに貼り合わされた位相差素子と
を備え、
前記位相差素子は、遅相軸の向きの互いに異なる２種類以上の位相差領域が各画素に対応して配置された位相差層を有し、
各位相差領域は、他の種類の位相差領域と接して配置されており、
各位相差領域のうち、他の種類の位相差領域と接する辺部は、以下の式を満たす振幅ａのうねりを有する
表示装置。
０＜ａ＜ａｍａｘ（φ）
ａｍａｘ（φ）＝−０．７／（φ−１．２）＋０．３５
φ＝ａｒｃｔａｎ（Ｐ／（４ｄ））
Ｐ：前記画素のピッチ
ｄ：前記画素と前記位相差素子との距離
【請求項２】
前記表示パネルは、各画素のうち前記位相差素子側に、光透過性のフィルタ部を有し、さらに、前記フィルタ部と同一面内にブラックマトリクス部を有し、
前記位相差領域は、当該位相差領域の中心線と前記フィルタ部の中心線とが互いに同一面内となるように配置されている
請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
各フィルタ部の幅と、互いに隣接するフィルタ部同士の間の距離とは、互いに等しくなっている
請求項２に記載の表示装置。
【請求項１】
複数の画素が行列状に配置された表示パネルと、
前記表示パネルに貼り合わされた位相差素子と
を備え、
前記位相差素子は、遅相軸の向きの互いに異なる２種類以上の位相差領域が各画素に対応して配置された位相差層を有し、
各位相差領域は、他の種類の位相差領域と接して配置されており、
各位相差領域のうち、他の種類の位相差領域と接する辺部は、以下の式を満たす振幅ａのうねりを有する
表示装置。
０＜ａ＜ａｍａｘ（φ）
ａｍａｘ（φ）＝−０．７／（φ−１．２）＋０．３５
φ＝ａｒｃｔａｎ（Ｐ／（４ｄ））
Ｐ：前記画素のピッチ
ｄ：前記画素と前記位相差素子との距離
【請求項２】
前記表示パネルは、各画素のうち前記位相差素子側に、光透過性のフィルタ部を有し、さらに、前記フィルタ部と同一面内にブラックマトリクス部を有し、
前記位相差領域は、当該位相差領域の中心線と前記フィルタ部の中心線とが互いに同一面内となるように配置されている
請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
各フィルタ部の幅と、互いに隣接するフィルタ部同士の間の距離とは、互いに等しくなっている
請求項２に記載の表示装置。
【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】
【公開番号】特開２０１３−３３１７５（Ｐ２０１３−３３１７５Ａ）
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７０００８（Ｐ２０１１−１７０００８）
【出願日】平成２３年８月３日（２０１１．８．３）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月３日（２０１１．８．３）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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