CN102313922B - 相位差元件以及显示单元 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了能够降低3D特性的劣化的相位差元件以及包括该相位差元件的显示单元。该相位差元件包括相位差膜以及防眩膜。相位差膜具有由两种以上相位差区域组成的相位差层，这些相位差区域分别具有不同方向的慢轴并且有规律地配置在平面内。防眩膜的延迟为20nm以下，并且防眩膜的总雾度为30％以下。

Description

相位差元件以及显示单元
技术领域
本发明涉及设置有防眩膜的相位差元件以及包括这样的相位差元件的显示单元。
背景技术
从液晶显示器开始的各种显示器中，为了降低由诸如太阳光以及室内照明的外部光的反射而引起的可视性的劣化，其普遍在显示器正面使用了能漫射和反射在屏幕正面的外部光的防眩(AG)膜。在AG膜中，例如，在其基材膜上形成填料涂层。AG膜通过以毛玻璃的状态形成表面而具有防眩特性。
发明内容
然而，AG膜具有图像质量容易劣化的缺点。例如，当图像光透过AG膜时，光被AG膜中的防眩层(例如，填料涂层)折射和漫射，从而失真。特别地，从今年年初，各个生产商已在市场上陆续提供能够三维显示的3D显示器，这种3D显示器中具有如果AG膜配置在显示器的正面上其3D特性(串扰)就显著劣化的缺点。
由于上述缺点，在本发明中，首先希望提供一种相位差元件，其能够降低3D特性的劣化。在本发明中，其次希望提供一种包括这样的相位差元件的显示单元。
根据本发明的实施方式，提供了一种相位差元件，其包括了相位差膜和防眩膜。相位差膜具有相位差层，该相位差层由两种以上相位差区域组成，这些相位差区域分别具有不同方向的慢轴(相位延迟轴，slowaxis)并且有规律地配置在平面内。同时，防眩膜的延迟为20nm以下，并且防眩膜的总雾度是30％以下。
根据本发明的实施方式，其提供了一种显示单元，其包括：显示面板，其中多个像素以矩阵状态配置；以及相位差元件，粘附于显示面板。为显示单元设置的相位差元件包括配置在显示面板侧的相位差膜，以及相对于相位差膜配置在显示面板的相反侧的防眩膜。相位差膜具有相位差层，该相位差层由两种以上相位差区域组成，这些相位差区域分别具有不同方向的慢轴并且有规律地配置在平面内。同时，防眩膜的延迟为20nm以下，并且防眩膜的总雾度是30％以下。
在本发明实施方式的相位差元件以及显示单元中，防眩膜的延迟为20nm以下，并且防眩膜的总雾度为30％以下。从而，在相位差膜中包括了两种类型的相位差区域的情况下，一种相位差区域产生右眼图像光，另一种相位差区域产生左眼图像光，当左眼图像光的串扰和右眼图像光的串扰由以下的式1和2定义时，左眼图像光的串扰和右眼图像光的串扰均被保持为3.5％以下。
式1
左眼图像光的串扰＝(在通过偏光眼镜的右眼光学装置观看左眼图像光的情况下的亮度)/(在通过偏光眼镜的左眼光学装置观看左眼图像光的情况下的亮度)
式2
右眼图像光的串扰＝(在通过偏光眼镜的左眼光学装置观看右眼图像光的情况下的亮度)/(在通过偏光眼镜的右眼光学装置观看右眼图像光的情况下的亮度)
在本发明实施方式的相位差元件以及显示单元中，防眩膜的延迟为10nm以下，并且防眩膜的总雾度为30％以下。在这种情况下，左眼图像光的串扰和右眼图像光的串扰均被保持为2.5％以下。
根据本发明实施方式的相位差元件以及显示单元，防眩膜的延迟为20nm以下，并且防眩膜的总雾度为30％以下。因此，3D特性的劣化能够被降低。此外，在防眩膜的延迟为10nm以下，并且防眩膜的总雾度为30％以下的情况下，3D特性的劣化能够被显著降低。
应当理解，上述一般性的描述以及下面详细的描述都只是示例性的，并且旨在为所要求的技术提供进一步的解释。
附图说明
附图用来提供本发明的进一步理解，并被合入且构成本说明书的一部分。附图示出了实施方式，并且连同说明书一起用于解释本技术的原理。
图1是示出了根据本发明实施方式的显示单元的构造实例以及偏光眼镜的透视图。
图2是示出了图1的显示单元的构造实例的截面图。
图3是示出了图2的相位差元件的结构实例的透视图。
图4A和图4B是示出了图3的取向膜的结构实例的透视图。
图5A和图5B是示出了图3的右眼相位差区域和左眼相位差区域的慢轴的实例、以及其他光学构件的慢轴或透射轴的概念图。
图6是示出了图3的防眩膜的结构实例的透视图。
图7是示出了图6的防眩膜的延迟和波长之间关系的实际测量值的实例的示图。
图8是示出了图6的防眩膜的串扰和雾度之间关系的实际测量值的实例的示图。
图9是通过利用图8的实际测量值的数值计算所得出的值，示出了防眩膜的串扰和雾度/延迟之间关系的图表。
图10是示出了图1的偏光眼镜的右眼光学装置和左眼光学装置的结构实例的透视图。
图11A和图11B是用于说明通过右眼观看图1的显示单元的图片时的慢轴和透射轴的实例的概念图。
图12A和图12B是用于说明通过右眼观看图1的显示单元的图片时的慢轴和透射轴的另一实例的概念图。
图13A和图13B是用于说明通过左眼观看图1的显示单元的图片时的慢轴和透射轴的实例的概念图。
图14A和图14B是用于说明通过左眼观看图1的显示单元的图片时的慢轴和透射轴的另一实例的概念图。
具体实施方式
在下文中，将参考附图详细描述本发明的实施方式。描述将按以下顺序进行。
1.实施方式
1.1显示单元的构造(图1至图9)
1.2偏光眼镜的结构(图10)
1.3基本操作(图11至图14)
1.4效果
2.修改例
(1.实施方式)
(1.1显示单元1的构造)
图1透视地示出了根据本发明的实施方式的显示单元1，以及后述的偏光眼镜2。图2示出了图1中的显示单元的截面构造的实例。显示单元1是偏光眼镜型显示单元，其为在眼球前面佩戴偏光眼镜2的观看者(未示出)显示立体图像。在显示单元1中，背光单元10、液晶显示面板20(显示面板)和相位差元件30以该顺序层叠。在显示单元1中，相位差元件30的正面是图像显示面1A，其朝向观看者侧。
在该实施方式中，显示单元1被配置为使得图像显示面1A与垂直面平行。图像显示面1A例如是矩形形状，并且图像显示面1A的纵向例如与水平方向(图中的y轴方向)平行。观看者通过在眼球前面佩戴偏光眼镜2来观看图像显示面1A。偏光眼镜2是圆偏光眼镜。显示单元1是针对圆偏光眼镜的显示单元。
(背光单元10)
背光单元10例如具有反射板、光源和光学片(未示出)。反射板将从光源输出的光返回到光学片侧，并且具有例如反射、散射和漫射的功能。反射板例如是由泡沫状的PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)等所制成。因此，从光源输出的光可以被有效地使用。光源从背面照射液晶显示面板20。例如，在光源中，多个线光源以均匀的间隔平行配置，或者多个点光源二维配置。线光源的实例包括热阴极荧光灯(HCFL)和冷阴极荧光灯(CCFL)。点光源的实例包括发光二极管(LED)。光学片用于使来自光源的光的面内亮度分布均匀，或将来自光源的光的发散角和偏光状态调节到期望的范围内。光学片例如包括漫射板、漫射片、棱镜片、反射偏光装置、相位差板(retarder)等。此外，光源可以是边缘照明型。在该情况下，根据需要使用导光板和导光膜。
(液晶显示面板20)
液晶显示面板20是透射型显示面板，其中多个像素以行方向和列方向二维排列，并且通过根据视频信号驱动每个像素而显示图像。例如，如图2所示，液晶显示面板20从背光单元10侧起依次具有偏光器21A、透明基板22、像素电极23、取向膜24，液晶层25、取向膜26、公共电极27、滤色器28、透明电极29和偏光器21B。
偏光器21A是配置在液晶显示面板20的光入射侧的偏光板。偏光器21B是配置在液晶显示面板20的光出射侧的偏光板。偏光器21A和21B是一种光闸，只透射特定振动方向的光(偏振光)。偏光器21A和21B分别被配置为使得例如各自的偏光轴彼此相差给定角度(例如，90度)。因此，从背光单元10输出的光透过液晶层或被阻挡。偏光板的形状不局限于板状。
偏光器21A的透射轴的方向设置在从背光单元10输出的光可以被透射的范围内。例如，从背光单元10输出的光的偏光轴是沿着垂直方向，这种情况下，偏光器21A的透射轴也是沿着垂直方向。在从背光单元10输出的光的偏光轴沿着水平方向的情况下，偏光器21A的透射轴也是沿着水平方向。从背光单元10输出的光不局限于线性偏振光，也可以是圆偏振光、椭圆偏振光或非偏振光。
偏光器21B的偏光轴的方向设置在透过液晶显示面板20的光可以被透射的范围内。例如，在偏光器21A的偏光轴沿着水平方向的情况下，偏光器21B的偏光轴沿着与偏光器21A的偏光轴正交的方向(垂直方向)。此外，例如，在偏光器21A的偏光轴沿着垂直方向的情况下，偏光器21B的偏光轴沿着与偏光器21A的偏光轴正交的方向(水平方向)。前述的偏光轴与前述的透射轴同义。
透明基板22和29通常是对于可见光透明的基板。在背光单元10侧的透明基板中，例如，形成了包括作为电连接至像素电极23的驱动装置的TFT(薄膜晶体管)、配线等的有源驱动电路。像素电极23例如由氧化铟锡(ITO)构成，并且用作每个像素的电极。取向膜24和26例如由诸如聚酰亚胺的高分子材料制成，并为液晶执行取向处理。液晶层25例如由垂直取向(VA)模式、面内转换(IPS)模式、扭曲向列(TN)模式、或超扭曲向列(STN)模式的液晶构成。液晶层25具有根据驱动电路(未示出)的施加电压为每个像素透射或阻挡从背光单元10输出的光的功能。公共电极27例如由ITO构成，并且用作各像素电极23所共用的对向电极。在滤色器28中，配置有将从背光单元10输出的光颜色分离为红色(R)、绿色(G)和蓝色(B)的滤光部28A。在滤色器28中，具有遮光功能的黑底部28B被设置在与像素之间的界面相应的部分中。
(相位差元件30)
下面将给出相位差元件30的描述。图3是除了稍后描述的防眩膜34之外的相位差元件30的结构实例的透视图。相位差元件30改变透过液晶显示面板20的偏光器21B的光的偏光状态。相位差元件30利用粘合剂(未示出)等而粘附于液晶显示面板20的光出射侧的表面(偏光器21B)。例如，如图3所示，相位差元件30从液晶显示面板20侧起依次具有基材31、取向膜32、相位差层33和防眩膜(AG膜)34。尽管未示出，基材31、取向膜32和相位差层33也可以从液晶显示面板20的相反侧(观看者侧)依次配置。
基材31支撑取向膜32、相位差层33和防眩膜34，并且例如由透明树脂膜制成。作为透明树脂膜，优选使用具有小的光学各向异性(即，小的双折射)的膜。这种具有上述特征的透明树脂膜的实例包括，TAC(三乙酰纤维素)、COP(环烯聚合物)、COC(环烯共聚物)和PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)。COP的实例包括Zeonor或Zeonex(ZeonCorporation的注册商标)和Arton(JSRCorporation的注册商标)。基材膜31的厚度例如优选是30μm到500μm、包括30μm和500μm。基材膜31的延迟优选为20nm以下，更优选为10nm以下。基材膜31可以由玻璃基板制成。
取向膜32具有将诸如液晶的取向材料以特定方向取向的功能。取向膜32是由诸如UV固化树脂和电子束固化树脂的透明树脂或热塑性透明树脂制成。取向膜32设置在基材31的光出射侧的表面上。例如，图4A所示，取向膜32具有两种类型的取向区域，它们各自具有不同的取向方向(右眼取向区域32A和左眼取向区域32B)。右眼取向区域32A和左眼取向区域32B例如具有沿着一个共同方向(水平方向)延伸的带状。右眼取向区域32A和左眼取向区域32B在右眼取向区域32A和左眼取向区域32B的短边方向(垂直方向)上交替配置。右眼取向区域32A和左眼取向区域32B与液晶显示面板20的像素相应地排列。例如，右眼取向区域32A和左眼取向区域32B按照与在液晶显示面板20的短边方向(垂直方向)上的像素间隔相应的间隔来配置。
例如，如图4A和图4B所示，右眼取向区域32A具有多个沿着与偏光器21B的偏光轴AX3以45度交叉的方向延伸的槽V1。同时，如图4A和图4B所示，左眼取向区域32B有多个沿着与偏光器21B的偏光轴AX3以45度交叉的方向延伸的槽V2，其与槽V1的延伸方向正交。例如，如图4A和图4B所示，在偏光器21B的偏光轴AX3沿着垂直方向或水平方向的情况下，槽V1和V2沿对角45度方向延伸。此外，尽管未示出，在偏光器21B的偏光轴AX3沿着45度对角线方向的情况下，槽V1例如沿着水平方向延伸，而槽V2例如沿着垂直方向延伸。
各个槽V1可沿着一个方向直线延伸，或可在沿着一个方向延伸的时候摆动(蜿蜒)。各个槽V1的截面形状例如是V形。同样地，各个槽V2的截面形状例如是V形。换言之，右眼取向区域32A和左眼取向区域32B的截面形状整体上为锯状。在槽结构中，间隔优选较小，为几μm以下，更优选为几百nm以下。这种形状例如是通过利用模型的转印以块形成的。此外，取向膜32并非必须具有上述的槽结构，但可以是由偏光UV照射形成的光取向膜。该光取向膜可以通过预先涂覆当被照射偏光UV时会被取向为UV偏振方向的材料、并且为右眼取向区域32A和左眼取向区域32B分别照射以不同方向偏振的UV光而形成。
相位差层33是具有光学各向异性的薄层。相位差层33例如被设置在右眼取向区域32A和左眼取向区域32B的表面上。例如，如图3所示，相位差层33具有两种类型的相位差区域(右眼相位差区域33A和左眼相位差区域33B)，它们各自具有不同方向的各自的慢轴。
例如，如图3所示，右眼相位差区域33A和左眼相位差区域33B具有沿着一个共同方向(水平方向)延伸的带状。右眼相位差区域33A和左眼相位差区域32B在右眼相位差区域33A和左眼相位差区域33B的短边方向(垂直方向)上交替地配置。
例如，如图3所示，右眼相位差区域33A具有与偏光器21B的偏光轴AX3以45度交叉的方向的慢轴AX1。同时，例如，如图3所示，左眼相位差区域33B具有与偏光器21B的偏光轴AX3以45度交叉的方向的慢轴AX2，其与慢轴AX1正交。例如，如图3所示，在偏光器21B的偏光轴AX3沿着垂直方向或水平方向的情况下，慢轴AX1和AX2分别沿着对角45度方向。此外，尽管未示出，在偏光器21B的偏光轴AX3沿着对角45度方向的情况下，慢轴AX1例如沿着水平方向延伸，并且慢轴AX2例如沿着垂直方向延伸。慢轴AX1沿着槽V1的延伸方向，并且慢轴AX2沿着槽V2的延伸方向。
此外，例如，如图5A和图5B所示，慢轴AX1沿着与偏光眼镜2的右眼相位差板41A的慢轴AX4相同的方向，并且沿着与偏光眼镜2的左眼相位差板42A的慢轴AX5不同的方向。同时，慢轴AX2沿着与慢轴AX5相同的方向，并且沿着与慢轴AX4不同的方向。
相位差层33例如包括聚合的高分子液晶材料。即，在相位差层33中，液晶分子的取向状态是固定的。作为高分子液晶材料，使用根据相变温度(液晶相-各向同性相)、液晶材料的折射率波长分散特性、粘度特性、处理温度等而选择的材料。但是，从透明度方面来讲，高分子液晶材料优选具有丙烯酰基团或甲基丙烯酰基团作为聚合基团。此外，作为高分子液晶材料，优选使用在可聚合官能团和液晶架构之间没有亚甲基间隔基的材料，因为由此处理时的取向处理温度可以降低。相位差层33的厚度例如是1μm到2μm、包括1μm和2μm。在相位差层33包括聚合的高分子液晶材料的情况下，相位差层33并非必须仅由高分子液晶材料制成，而非聚合的液晶性单体也可作为其一部分而包含于其中。包含在相位差层33中的非聚合的液晶性单体通过稍后描述的取向处理(热处理)，被取向为与存在于非聚合的液晶性单体周围的液晶分子的取向方向相同的方向，并且具有与高分子液晶材料的取向特征相同的取向特征。
在相位差层33中，在槽V1和右眼相位差区域33A之间的界面附近，液晶分子的长轴沿着槽V1的延伸方向排列，而在槽V2和左眼相位差区域33B之间的界面附近，液晶分子的长轴沿着槽V2的延伸方向排列。即，根据槽V1和槽V2的形状和延伸方向，液晶分子的取向得以控制，并且右眼相位差区域33A和左眼相位差区域33B的光学轴得以设定。
此外，在相位差层33中，通过调节右眼相位差区域33A和左眼相位差区域33B的构成材料和厚度，设定右眼相位差区域33A和左眼相位差区域33B的延迟值。在基材31具有相位差的情况下，优选还考虑基材31的相位差来设定延迟值。在本实施方式中，右眼相位差区域33A和左眼相位差区域33B的材料和厚度彼此相同。从而，它们的延迟的绝对值彼此相同。
下面，将给出防眩膜34的描述。防眩膜34在屏幕正面漫射和反射外部光，以减少由于诸如太阳光和室内照明的外部光的反射而引起的可视性的劣化。例如，如图6所示，在防眩膜34中，基材34A和防眩层34B从液晶显示面板20侧起依次层叠。
尽管未示出，基材34A和防眩层34B也可以从液晶显示面板20的相反侧起依次层叠。此外，防眩膜34的结构不限于图6所示的两层结构。防眩膜34的结构也可以是这样的结构，其中，例如，前述防眩层34B被省去，并且在基材34A的顶面上设置凹凸(例如，浮雕)。此外，防眩膜34A可根据需要包括硬涂层。
作为基材34A，例如，优选使用具有小的光学各向异性(即，小的双折射)的材料。这种具有前述特征的透明树脂膜的实例包括TAC(三乙酰纤维素)、COP(环烯聚合物)、COC(环烯共聚物)和PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)。图7示出了基材由TAC构成的防眩膜34的延迟与波长之间的关系的实际测量值。在图7中，短波侧的反转的符号标志表示慢轴和相位提前轴(phaseadvanceaxis)被反转。
在大约500nm到560nm(包括500nm和560nm)的绿色区域范围内，基材34A的延迟优选为20nm以下，更优选为10nm以下。稍后将详细说明为什么为延迟而提及上述波长的理由。基材31可以由玻璃基板制成。在基材31由玻璃基板制成的情况下，基材31的延迟大约为0nm。
防眩层34B通过以下方式获得：在基材34A的表面上涂覆将填料分散在能量固化树脂粘结剂中的混合溶液，并向所得物施加诸如热和紫外线的能量以固化该所得物。防眩层34B的顶面上，凹凸通过例如填料等而形成。防眩层34B的顶面并非必须是凹凸的形状。
图8示出了基材34A由TAC构成的防眩膜34的串扰与雾度之间的关系的实际测量值。图8中的雾度是根据JISK6782的方法测量的总雾度。此外，图8中的串扰是通过以下式1和2定义的左眼图像光的串扰或右眼图像光的串扰中的较大值。
式1
左眼图像光的串扰＝(在通过偏光眼镜2的右眼光学装置41观看左眼图像光的情况下的亮度)/(在通过偏光眼镜2的左眼光学装置42观看左眼图像光的情况下的亮度)
式2
右眼图像光的串扰＝(在通过偏光眼镜2的左眼光学装置42观看右眼图像光的情况下的亮度)/(在通过偏光眼镜2的右眼光学装置41观看右眼图像光的情况下的亮度)
图9示出了通过利用图8的实际测量值的数值计算所得出的防眩膜34的串扰与雾度/延迟之间的关系。图9中的各条实线示出了这样的状态：与从各条实线与虚线交叉的点的右侧区域(雾度超过30％的区域)相比，在各条实线与虚线交叉的点的左侧区域(雾度为30％以下的区域)中，串扰的改变更为适度。
雾度值可以通过改变基材34A或防眩层34B的膜厚，或者通过在防眩层34B包括填料的情况下改变填料的颗粒直径或反射率而进行调节。图8和图9示出了通过制备多个具有不同的防眩层34B(包括填料)的膜厚的试样、并测量各个试样的雾度和串扰而得到的值。
根据图9，可以发现，在防眩膜34的雾度在0％到30％(包括0％和30％)的范围内的情况下，不管防眩膜34的延迟值如何，串扰大致恒定。因此，即使在设计防眩膜34时，将给定的串扰确定为显示单元1的规格，也会存在这样的范围，在该范围中防眩膜34的延迟和雾度能够自由组合，而不会超过所规定的串扰。
例如，在作为显示单元1的串扰的所期望值的上限为3.5％的情况下，防眩膜34的延迟在0nm到20nm(包括0nm和20nm)的范围之内是可调节的，并且防眩膜34的雾度在0％到30％(包括0％和30％)的范围内是可调节的。进一步地，例如，在作为显示单元1的串扰的所期望值的上限为2.5％的情况下，防眩膜34的延迟在0nm到10nm(包括0nm和20nm)的范围之内是可调节的，并且防眩膜34的雾度在0％到30％(包括0％和30％)的范围内是可调节的。
因此，在防眩膜34的延迟为20nm以下并且防眩膜34的总雾度为30％以下的情况下，显示单元1的串扰能够被保持在3.5％以下。进一步地，在防眩膜34的延迟为10nm以下并且防眩膜34的总雾度为30％以下的情况下，显示单元1的串扰能够被保持在2.5％以下。
(1.2偏光眼镜2)
下面将参考图1与图10给出偏光眼镜2的描述。偏光眼镜2被设置于观看者(未示出)的眼球前面。观看者在观看显示单元1的图像显示面1A上所显示的图像时使用偏光眼镜2。偏光眼镜2例如是圆偏光眼镜。例如，如图1所示，偏光眼镜2具有右眼光学装置41、左眼光学装置42以及镜框43。
镜框43支撑着右眼光学装置41和左眼光学装置42。镜框43的形状没有具体的限制。例如，如图1所示，镜框43可用来放置在观看者(未示出)鼻子和耳朵上。可选地，尽管未示出，镜框43可用来仅仅放置在观看者的鼻子上。可选地，尽管未示出，镜框43可被观看者手持。
以右眼光学装置41以及左眼光学装置42与显示单元1的图像显示面1A相对的状态来使用右眼光学装置41以及左眼光学装置42。如图1所示，右眼光学装置41以及左眼光学装置42优选以如下状态来使用：右眼光学装置41以及左眼光学装置42尽可能被配置在同一水平面内；或者以如下状态来使用：右眼光学装置41以及左眼光学装置42被配置在稍微倾斜的平坦面内。
右眼光学装置41例如具有右眼相位差板41A、偏光板41B以及支撑体41C。从显示单元1的图像显示面1A输出的光L的入射侧(显示单元1侧)起依次配置右眼相位差板41A、偏光板41B以及支撑体41C。同时，左眼光学装置42例如具有左眼相位差板42A、偏光板42B以及支撑体42C。从显示单元1的图像显示面1A输出的光L的入射侧(显示单元1侧)起依次配置左眼相位差板42A、偏光板42B以及支撑体42C。
支撑体41C和42C能够根据需求而被省略。此外，右眼光学装置41以及左眼光学装置42可以具有除上述示例性的构件以外的其他构件。例如，可以在支撑体41C和42C的光出射侧(观看者侧)设置防止当支撑体41C和42C破损时破损的碎片飞向观看者的眼球的保护膜(未示出)、或者用于保护的涂层(未示出)。
支撑体41C支撑右眼相位差板41A以及偏光板41B。支撑体41C是由对于从显示单元1的图像显示面1A输出的光L透明的树脂制成的，例如PC(聚碳酸酯)。此外，支撑体42C支撑左眼相位差板42A以及偏光板42B。支撑体42C是由对于显示单元1的图像显示面1A输出的光L透明的树脂制成的，例如PC(聚碳酸酯)。
偏光板41B和42B仅透射特定振动方向的光(偏振光)。例如，如图5A和图5B所示，偏光板41B和42B的偏光轴AX6和AX7分别沿着与显示单元1的偏光板21B的偏光轴AX3正交的方向。例如，如图5A所示，在偏光板21B的偏光轴AX3沿垂直方向的情况下，偏光轴AX6和AX7分别沿着水平方向。同时，例如，如图5B所示，在偏光板21B的偏光轴AX3沿水平方向的情况下，偏光轴AX6和AX7分别沿着垂直方向。此外，尽管未示出，在偏光板21B的偏光轴AX3沿对角45度方向的情况下，偏光轴AX6和AX7分别沿着与其正交的方向(-45度)。
右眼相位差板41A和左眼相位差板42A是具有光学各向异性的薄层或膜。相位差膜的厚度优选例如为30μm至200μm(包括30μm和200μm)。此外，作为相位差膜，优选使用具有小的光学各向异性、即小的双折射的膜。具有这样的特性的树脂膜的实例包括COP(环烯聚合物)和PC(聚碳酸酯)。COP的实例包括Zeonor和Zeonex(ZeonCorporation的注册商标)和Arton(JSRCorporation的注册商标)。
右眼相位差板41A和左眼相位差板42A优选由光测弹性系数小于PC(聚碳酸酯)的光测弹性系数(80*10-12/pa)的材料制成。具有这样的特性的树脂材料的例子包括改性PC(聚碳酸酯)。改性PC表示通过部分地改变普通PC分子结构(架构)以及提高分子结构对称性而得到的物质。除了改性PC之外，作为具有小的光测弹性系数的物质，还可以使用PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、PS(聚苯乙烯)、TAC(三乙酰纤维素)、COP(环烯聚合物)、COC(环烯共聚物)或者它们的混合物质。对于混合PC和PS，可以使用日本未审查专利申请公开第2001-55455号中所公开的方法。但是，因为改性PC具有高的抗冲击性、且耐热性强(玻璃化转变温度TG高)，所以改性PC更为优选。
如图5A和图5B所示，右眼相位差板41A的慢轴AX4沿着与偏光轴AX6以45度交叉的方向。此外，如附图5A和图5B所示，左眼相位差板42A的慢轴AX5沿着与偏光轴AX7以45度相交的方向，并且沿着与慢轴AX4正交的方向。例如，如图5A和图5B所示，在慢轴AX6和AX7沿着水平方向或者垂直方向的情况下，慢轴AX4和AX5分别沿着同时与水平方向和垂直方向相交的方向。进一步地，尽管未示出，在慢轴AX6和AX7沿着对角45度方向的情况下，慢轴AX4例如沿着水平方向，并且慢轴AX5例如沿着垂直方向。
进一步地，慢轴AX4沿着与右眼相位差区域33A的慢轴AX1相同的方向，并且沿着与左眼相位差区域33B的慢轴AX2不同的方向。同时，慢轴AX5沿着与慢轴AX2相同的方向，并且沿着与慢轴AX1不同的方向。
(延迟)
下面将参考图11A和图11B到图14A和图14B给出偏光眼镜2的延迟的描述。延迟可通过诸如旋转检偏器法以及塞纳蒙法(Senarmontmethod)的几种椭圆偏光分析来测定。在本发明书中，描述了通过利用旋转检偏器法获得的值作为延迟值。
图11A和图11B以及图12A和图12B是例示了当只将注意力集中在进入相位差层33的右眼相位差区域33A的右眼图像光L1的时候，如何由左右眼通过偏光眼镜2来识别光L1的概念图。进一步地，图13A和图13B以及图14A和图14B例示了当只将注意力集中在进入相位差层33的左眼相位差区域33A的左眼图像光L2的时候，如何由左右眼通过偏光眼镜2来识别光L2的概念图。实际上，右眼图像光L1和左眼图像光L2以混合状态输出。但是，在图11A和图11B至图14A和图14B中，为方便起见，分别地描述右眼图像光L1和左眼图像光L2。
在显示单元1的图像显示面通过使用偏光眼镜2来观看的情况下，例如，如图11A和图11B以及图12A和图12B所示，所需要的是：右眼能够识别右眼像素的图像，并且左眼不能识别右眼像素的图像。同时，例如，如图13A和图13B以及图14A和图14B所示，所需要的是：左眼能够识别左眼像素的图像，并且右眼不能识别左眼像素的图像。为此，优选将右眼相位差区域33A和右眼相位差板41A的延迟以及左眼相位差区域33B和左眼相位差板42A的延迟设置为如下所述。
具体地，优选地，右眼相位差板41A的延迟与左眼相位差板42A的延迟中的一个为+λ/4(λ是波长)，而另一个为-λ/4。各延迟的符号是相反的事实表示各个慢轴各自的方向相差90度。这个时候，优选地，右眼相位差区域33A的延迟与右眼相位差板41A相同，以及优选地，左眼相位差区域33B的延迟与左眼相位差板42A相同。
实际上，选择这样一种材料是不容易：右眼相位差板41A与左眼相位差板42A在所有波长上(整个可见区域)的延迟都能够为λ/4。然而，相比于右眼相位差板41A与左眼相位差板42A在所有波长上的延迟都为λ/4的状态，更重要的是，在所有波长上右眼相位差区域33A的延迟等于(近似于)右眼相位差板41A的延迟，并且在所有波长上左眼相位差区域33B的延迟等于(近似于)左眼相位差板42A的延迟。同时，尽管没有必要所有波长上的延迟都等于λ/4，但是优选地，为了观看具有高亮度和合适色彩的3D图像，在大约500nm到560nm(包括500nm和560nm)的绿色区域范围中，延迟为λ/4，理由如下。即，人类视网膜对于绿色波段的光具有高敏感度，并且在绿色区域内的调节比较适合于蓝色区域和红色区域。
(1.3基本操作)
下面，将参考图11A和图11B到图14A和图14B给出本实施方式的显示单元1中显示图像的基本操作的实例的描述。
首先，在从背光10照射的光进入液晶显示面板20的状态下，作为视频信号的、包括右眼图像和左眼图像的视差信号被输入到液晶显示面板20。位于奇数行的像素输出右眼图像光L1(图11A和图11B或者图12A和图12B)，位于偶数行的像素输出左眼图像光L2(图13A和图13B或者图14A和图14B)。
此后，右眼图像光L1和左眼图像光L2被相位差元件30的右眼相位差区域33A和左眼相位差区域33B转换为椭圆偏振光，随后从显示单元1的图像显示面1A输出至外部。此后，输出到显示单元1外部的光进入偏光眼镜2。椭圆偏振光通过右眼相位差板41A和左眼相位差板42A恢复为线性偏振光。此后，光进入偏光板41B和42B。
这个时候，与进入偏光板41B和42B的光中的右眼图像光L1相对应的光的偏光轴与偏光板41B的偏光轴AX6平行，并且与偏光板42B的偏光轴AX7正交。因此，与进入偏光板41B和42B的光中的右眼图像光L1相对应的光仅透射通过偏光板41B，并到达观看者的右眼(图11A和图11B或者图12A和图12B)。
同时，与进入偏光板41B和42B的光中的左眼图像光L2相对应的光的偏光轴与偏光板41B的偏光轴AX6正交，并且与偏光板42B的偏光轴AX7平行。因此，与进入偏光板41B和42B的光中的左眼图像光L2相对应的光仅透射通过偏光板42B，并到达观看者的左眼(图13A和图13B或者图14A和图14B)。
如上所述，与右眼图像光L1相对应的光到达观看者的右眼，并且与左眼图像光L2相对应的光到达观看者的左眼。结果，观看者能够识别显示图像，就好像立体图像显示在显示单元1的图像显示面1A上。
(1.4效果)
下面将给出这个实施方式中显示单元1的效果的描述。在该实施方式中，在防眩膜34的延迟为20nm以下并且防眩膜的总雾度为30％以下的情况下，左眼图像光的串扰和右眼图像光的串扰均能够被保持为3.5％以下。因此，这种情况下，在这种情况下，3D特性的劣化能够被降低。
进一步地，在该实施方式中，在防眩膜34的延迟为10nm以下并且防眩膜的总雾度为30％以下的情况下，左眼图像光的串扰和右眼图像光的串扰均能够被保持为2.5％以下。因此，在这种情况下，3D特性的劣化能够被显著降低。
(2.修改例)
在上述实施方式中，已经例示了相位差元件30的相位差区域(右眼相位差区域33A和左眼相位差区域33B)在水平方向上延伸的情况。然而，相位差元件30的相位差区域(右眼相位差区域33A和左眼相位差区域33B)也可以在其他方向上延伸。例如，尽管未示出，相位差元件30的相位差区域(右眼相位差区域33A和左眼相位差区域33B)也可以在垂直方向上延伸。
此外，在上述实施方式和上述修改例中，已经例示了相位差元件30的相位差区域(右眼相位差区域33A和左眼相位差区域33B)整体地在相位差元件30的水平方向或垂直方向上延伸的情况。然而，尽管未示出，但是相位差元件30的相位差区域(右眼相位差区域33A和左眼相位差区域33B)可以在水平方向和垂直方向上二维地配置。
以上已经给出这样的情况的描述：偏光眼镜2是圆偏光眼镜，并且显示单元1是用于圆偏光眼镜的显示单元。然而，本发明同样适用于这样的情况：偏光眼镜2是线性偏光眼镜，并且显示单元1是用于线性偏光眼镜的显示单元。
在本说明书中，只要不损害本发明的效果，“均匀”、“平行”、“正交”、“垂直”以及“相同的方向”可以分别包括“大致均匀”、“大致平行”、“大致正交”、“大致垂直”以及“大致相同的方向”。例如，也可以包括诸如制造误差以及偏差的各种原因所导致的误差。
本发明包含于2010年6月30日向日本专利局提交的日本在先专利申请JP2010-149930所公开的主题，其所有内容结合于此作为参考。
本领域的技术人员应当理解，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和变形，均应包含在所附权利要求或其等同物的范围之内。

Claims (4)

1.一种相位差元件，用于3D显示，包括：
相位差层；
取向膜；
基材；以及
防眩膜，
其中，所述取向膜被所述基材支撑，具有两种类型的取向区域，所述取向区域分别具有不同的取向方向并且有规律地配置在平面内，
所述相位差层被设置在所述两种类型的取向区域的表面，且具有两种类型的相位差区域，所述相位差区域分别具有不同方向的慢轴并且对应所述两种类型的取向区域有规律地配置在平面内，以及
所述防眩膜的延迟为20nm以下，并且所述防眩膜的总雾度为30％以下。
2.根据权利要求1所述的相位差元件，其中，所述防眩膜的延迟为10nm以下，并且所述防眩膜的总雾度为30％以下。
3.一种显示单元，用于3D显示，包括：
显示面板，其中多个像素以矩阵状态配置；以及
相位差元件，粘附于所述显示面板，
其中，所述相位差元件包括配置在所述显示面板侧的相位差层、取向膜、基材以及关于所述相位差层、所述取向膜及所述基材在所述显示面板的相对侧配置的防眩膜，
所述取向膜被所述基材支撑，具有两种类型的取向区域，所述取向区域分别具有不同的取向方向并且有规律地配置在平面内，所述相位差层被设置在所述两种类型的取向区域的表面，且具有两种类型的相位差区域，所述相位差区域分别具有不同方向的慢轴并且对应所述两种类型的取向区域有规律地配置在平面内，以及
所述防眩膜的延迟为20nm以下，并且所述防眩膜的总雾度为30％以下。
4.根据权利要求3所述的显示单元，其中，所述防眩膜的延迟为10nm以下，并且所述防眩膜的总雾度为30％以下。
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