JP2012185500A - マイクロ構造光位相シフトフィルムとレンズ - Google Patents

Abstract

【課題】２Ｄ／３Ｄ画像間の動的切り替え技術としてのマイクロ構造光位相シフトフィルムとレンズを提供する。
【解決手段】光位相シフトフィルム３１０は、光位相シフトフィルムベース３１１と、その上に位置する凸型表面を含む積層構造である。凸型表面は、同一高さを有し、互いに一定ピッチで離間される、突起状の複数の半円筒体を有する。レンズ層は、マイクロ構造レンズを形成するため、光位相シフトフィルムの表面上をカバーする。光位相シフトフィルムは、異なる偏光角を有する光のため、異なる屈折率を示す。従って、マイクロ構造は、２Ｄ／３Ｄ切り替え表示器で使用されるレンチキュラーレンズとして機能する。
【選択図】図３

Description

この発明は、モノコック構造のマイクロ構造光位相シフトフィルムとマイクロ構造円筒型レンズ、特に２Ｄ／３Ｄ表示切り替え用マイクロ構造位相シフトフィルムに関する。

３Ｄ表示技術は新世代の製品と見なされる。眼鏡型３Ｄ表示器のハードウェア技術は、十分開発され、かつ多くの人が同一表示器を見る要求を満足させることができるが、表示器を見る場合、眼鏡をかけることは、なお邪魔である。従って、多くの製造業者は、メガネをかけずに作動できる３Ｄ表示技術の調査に努力している。従って、裸眼３Ｄ表示技術は未来の主流である。今日、裸眼３Ｄ表示技術は、多くの人が同時に見るための多視点表示を達成している。

しかし、裸眼多視点３Ｄ表示器は、ぼやけた文章を表示し、読み取り問題を発生させる。従って、３Ｄ表示器のハードウェアは、リアルタイムに２Ｄと３Ｄ間を部分的に切り替えながら、３Ｄモードで画像を表示し、かつ従来の２Ｄモードで文章を表示するために、文章／画像とそれらの表示領域を自動検出しなければならない。

平坦なテレビの切り替え型３Ｄ表示器の光制御技術は、図１（ａ）のバリア技術と、図１（ｂ）のレンチキュラーレンズとを含む。基本的理論は、画像を右目用のピクセル１１１と左目用のピクセル１１２に分割することである。パララックスバリア技術で、パララックスバリアを利用して、左目１０２用のピクセル１１１から右目１０１を遮蔽し、右目１０１用のピクセル１１２から左目１０２を遮蔽する。従って、右目１０１と左目１０２は異なる光位相で画像を見ることができ、こうして、３Ｄ画像となる。レンチキュラーレンズ技術は、右目１０１用ピクセル１１２と左目１０２用ピクセル１１１を、それぞれ右目１０１と左目１０２へ屈折させるため、レンチキュラーレンズ１３０の屈折特性を利用する。従来技術で、レンチキュラーレンズは良好な明度を有するが、その製造はパララックスバリアのように安定でなく、または成熟していないので、このため、パララックスバリアはコスト面で有利である。しかし、上記２つの技術は、固定３Ｄ画像を表示するだけで、２Ｄ／３Ｄ画像間を動的に切り替えることはできない。

図２は、２Ｄ／３Ｄ画像間の動的切り替え用の従来技術を示す。この技術は、切り替え層２２０の上／下の偏光フィルム２１０上に偏光電圧を印可することにより、光の偏光角を変化させる切り替え層２２０；電圧を制御してその屈折率を変化させる結晶層２４０；及び固定屈折率ｎを有するレンズ層２５０；を有する。図２（ａ）で、偏向電圧Ｖｓ２７１が切り替え結晶層２２０の上／下の偏光フィルム２１０へ印可される場合、結晶分子の方位は、ピクセル２０１を通して切り替え結晶層２２０へ入射する、０度偏光方位を有する光２８０を作るために変化し、９０度偏光方位を有する光２８１になる。中でも、結晶層２４０の屈折率は、レンズ層２５０の屈折率ｎと異なるＮに制御され、これにより光の前進方向はレンチキュラーレンズと３Ｄモードの効果を達成するために変化する。図２（ｂ）で、偏光電圧Ｖｂ２７２が切り替え結晶層２２０の上／下の偏光フィルム２１０へ印加される場合、切り替え結晶層２２０へ入射する、０度偏光方位を有する光２８０を作るため、結晶分子の方位は変化し、なお、０度偏光方位を有する光２８０である。しかし、結晶層２４０の屈折率は、レンズ層２５０の屈折率ｎと同じｎに制御され、これにより、光の前進方向は変化しない、即ち２Ｄモードである。

しかし、従来技術は多くの利点を有する。例えば、結晶層２４０とレンズ層２５０はガラス基板２３０上に形成されなければならず、その上をカバーするガラス基板２６０を必要とする。および、結晶層２４０は電圧により、または２Ｄ／３Ｄ間の切り替え機能を達成するため、レンズ層２５０と連携するために、その屈折率を変化させるための別の方法により、制御されなければならない。

本発明は多くの利点を有する。例えば、本発明はガラス基板を省略することができ、屈折率を変化させるため、結晶レンズを制御する必要はない。さらに、本発明のレンズフィルムはモノコック構造で、製造コストを低減させる。

本発明はマイクロ構造光位相シフトフィルムとレンズについて開示する。マイクロ構造光位相シフトフィルムは、光位相シフトフィルムベース上に位置する凸型表面を含み、凸型表面は、一定ピッチで、かつ互いに平行に配列される、等しい高さの突起状の複数の半円筒体を有し、高さは突起状半円筒体の最高点とベース点の間に形成され、突起状半円筒体の軸とマイクロ構造光位相シフトフィルムの材料分子の位相配列とは、ある角度を形成する。

光位相シフトフィルムの材料は、以下で構成される透明な材料である：ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリカーボネート（ＰＣ），ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン（ＰＥ）、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、セルロースアセテートプロピオナート（ＣＡＰ）。光位相シフトフィルムベースの厚さは５０〜１５０μｍ、一定ピッチは１２０〜４５０μｍ、および高さは１０〜１８０μｍである。マイクロ構造光位相シフトフィルムの屈折率の変更に利用される要因は、角度、突起状の半円筒体の高さ、突起状の半円筒体の一定ピッチ、又は入射光の偏光角を含む。

本発明は、光位相シフトフィルムベースの平坦な底面からの偏光角を有する入射光が、マイクロ構造光位相シフトフィルムとレンズ層を貫通する、マイクロ構造光位相シフトフィルムと、突起状の半円筒体の第一屈折率を有するレンズ層からなる、レンズについて開示する。入射光の第一偏光角におけるマイクロ構造光位相シフトフィルムの第一屈折率は、入射光の第二偏光角におけるマイクロ構造光位相シフトフィルムの第二屈折率とは異なる。

ある実施例で、第一偏光角は、０又は１８０度からなり、第二偏光角は、９０又は２７０度からなる。別の実施例で、第一偏光角は９０又は２７０度からなり、第二偏光角は０又は１８０度からなる。

請求される、及び／又はここに記載される本発明は、典型的実施例に関して、さらに記載される。これらの典型的実施例は図面を参照して詳細に記載される。これらの実施例は限定しない典型的実施例であり、ここでは類似する参照番号は数枚の図面を通して類似構造を表示する。

３Ｄ画像の従来技術を示す。 ２Ｄ／３Ｄ画像の間で切り替える従来技術を示す。 本発明の典型的なモノコック構造のマイクロ構造光位相シフトフィルムを示す。 本発明の光位相シフトフィルムの屈折原理を示す。 本発明の光位相シフトフィルムの典型的適用を示す。

本発明の実施例と態様は、本発明の請求項に対して、限定よりも例として構造とプロセスを図示するために記載される。従って、明細書の好適実施例に加えて、本発明は他の実施例で広く適用されることができる。

本発明のモノコック構造のマイクロ構造光位相シフトフィルムとレンズは、従来技術に対して多くの利点を有する。例えば、本発明はガラス基板を省略することができ、屈折率を変化させるため、結晶レンズを制御する必要がない。更に、本発明のレンズフィルムはモノコック構造で、本発明は、２Ｄ／３Ｄ画像間の切り替えのため、光位相シフトフィルムを生成するためのコストを削減する。

図３（ａ）の断面図はモノコック構造の本発明のマイクロ構造光位相シフトフィルム３１０の例を示す。記載の明確化のため、光位相シフトフィルム３１０は、その底部３０１が平坦な面を有し、光位相シフトフィルムベース３１１と、突起３１２状半円筒体とに分割される。実施例のベースの厚さは、５０〜１５０μｍである。図３（ｂ）は、本発明の底部３０１の底部図を示す。底部３０１は長方形で、その長手側面３０２とその幅側面３０３の長さは、適用されるプレートに基づき設計することができる。光位相シフトフィルム３１０の突起３１２状半円筒体はピッチＰで配置され、ある実施例では１５０〜２００μｍで、別の実施例では１２０〜４５０μｍである。実施において、ピッチＰは適用されるプレートのピクセル間のピッチに基づき変動する。突起３１２状円筒体軸は、長手側面３０２と幅側面３０３に平行になるように設計することができる。

光位相シフトフィルム３１０のベースの厚さは、例えば透明性、歩留り、柔軟性及び接着性などの要件に基づき変更することができる。突起３１２状の半円筒体の高さｈは、光位相シフトフィルムベース３１１のそのベース点から突起３１２状円筒体の最高点までの測定値である。ある実施例で、高さｈは、例えば１０〜１８０μｍである。突起３１２状半円筒体の高さｈは、突起３１２状半円筒体の曲率に影響を与え、高さｈは突起３１２状半円筒体の屈折率を変化させるため変えることができる。従って、高さｈは設計され、要件に基づき変更することができる。

ある実施例で、光位相シフトフィルム３１０の材料は、以下を含む透明材料である：
ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン（ＰＥ）、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、セルロースアセテートプロピオナート（ＣＡＰ）。

ある実施例で、図３（ｃ）に示すように、レンズ層３２０は、マイクロ構造レンズ３３０を形成するため、光位相シフトフィルム３１０の突起３１２状半円筒体の表面をカバーする。マイクロ構造レンズ３３０は、光位相シフトフィルム３１０の底部３０１により、表示器のプレートへ固定される。

図４は本発明における光位相シフトフィルム３１０の屈折原理を示す。表示するように、光位相シフトフィルム３１０の材料分子４２１は、一つの方位に配列される。光位相シフトフィルムの突起状半円筒体の軸４１０と、材料分子の位相軸４２０は、角θを形成し、これを光位相シフトフィルム３１０の屈折率を変化させるように制御することができる。ある実施例で、光位相シフトフィルム３１０の屈折率は、光位相シフトフィルム３１０の突起３１２状半円筒体の高さｈとピッチを調節することにより変化させることができる。

以下に、マイクロ構造レンズ３３０が、如何に２Ｄ／３Ｄ間の切り替え機能を達成するために、表示プレートへ適用されるかを説明する。図５は、光位相シフトフィルム３１０の底部３０１は切り替え層２２０へ取り付けられ、切り替え層２２０を備える表示器上へ適用される本発明のマイクロ構造レンズ３３０を示す。図５（ａ）で、偏光電圧Ｖａ２７１が切り替え結晶層２２０の上／下の偏光フィルム２１０へ印加される場合、結晶分子の方位はピクセル２０１を通して切り替え結晶層２２０へ入射する、０度偏光方位を有する光５８０を作るために変化し、９０又は２７０度偏光方位を有する入射光５８１になる。中でも、結晶層２４０の屈折率はＮであり、これはレンズ層３２０の屈折率ｎと異なり、このため光の前進方向５８３は、レンチキュラーレンズと３Ｄモードの効果を達成するため変化する。別の実施例で、偏光電圧Ｖａ２７１が切り替え結晶層２２０の上／下の偏光フィルム２１０へ印加される場合、結晶分子の方位は、ピクセル２０１を通して切り替え結晶層２２０へ入射する、０度偏光方位を有する光５８０を作るために変化し、０又は１８０度偏光方位を有する光になる（表示なし）。中でも、光位相シフトフィルム３１０の屈折率はＮで、これはレンズ層３２０の屈折率ｎと異なり、このため、光の前進方向はレンチキュラーレンズと３Ｄモードの効果を達成するため変化する。

図５（ｂ）で、偏光電圧Ｖｂ２７２が切り替え結晶層２２０の上／下の偏光フィルム２１０へ印加される場合、結晶分子の方位はピクセル２０１を通して切り替え結晶層２２０へ入射する、０度偏光を有する光５８０を作るために変化し、０度又は１８０度偏光方位を有する入射光５８２になる。中でも、光位相シフトフィルム３１０の屈折率はｎで、これはレンズ層３２０の屈折率ｎと同じであり、このため、光の前進方向は変化しない、すなわち２Ｄモードである。別の実施例で、偏光電圧Ｖｂ２７２が切り替え結晶層２２０の上／下の偏光フィルム２１０へ印加される場合、結晶分子の方位は、ピクセル２０１を通して切り替え結晶層２２０へ入射する、０度偏光方位を有する光５８０を作るために変化し、９０又は２７０度偏光方位を有する入射光（表示なし）になる。中でも、光位相シフトフィルム３１０の屈折率はｎであり、これはレンズ層３２０の屈折率ｎと同じであり、このため、光の前進方向は変化せず、すなわち２Ｄモードである。

本発明は本発明の精神と基本的特徴から離れることなく、他の特定形式で具体化することができることは当業者には明らかである。このため、上記実施例は、あらゆる点で図示として、であり限定ではないと考えるべきである。本発明の範囲は、付属の特許請求の範囲の合理的解釈により決定されるべきであり、本発明の同等の範囲内にある全ての変更は、本発明の範囲に含まれる。

１０１：右目
１０２：左目
１１１、１１２、２０１：ピクセル
１２０：パララックスバリア
１３０：レンチキュラーレンズ
２１０：偏光フィルム
２２０：切り替え層
２３０、２６０：ガラス基板
２４０：結晶層
２５０：レンズ層
２７１：偏光電圧Ｖｓ
２７２：偏光電圧Ｖｂ
２８０、２８７、５８０、５８１、５８２：光
３０１：底面
３０２：長手側面
３０３：幅側面
３１０：光位相シフトフィルム
３１１：光位相シフトフィルムベース
３１２：突起
３２０：レンズ層
３３０：マイクロ構造レンズ
４１０：円筒体軸
４２０：材料分子の位相軸
４２１：材料分子
５８３、５８４：前進方向

Claims (5)

1. モノコック構造のマイクロ構造光位相シフトフィルムであって、光位相シフトフィルムベースが、等長の２つの幅側面と等長の２つの長手側面とを有し、ある厚さと長方形の上部を備える光位相フィルムベースと、高さは、突起状の半円筒体の最高点から、突起状の半円筒体が光位相シフトフィルムベースと交差する点までの寸法であり、突起状の半円筒体軸とマイクロ構造光位相シフトフィルムの材料分子の位相配列がある角度を形成し、一定ピッチで、かつ互いに平行に配列され、等しい高さを備える突起状の複数の半円筒体を備える光位相シフトフィルム上に配置される凸型表面と、からなるマイクロ構造光位相シフトフィルム。
2. マイクロ構造光位相シフトフィルムの屈折率の変更に利用される要因は：角度、突起状半円筒体の高さ、突起状半円筒体の一定ピッチ、又は入射光の偏光角からなる、請求項１に記載のマイクロ構造位相シフトフィルム。
3. マイクロ構造光位相シフトフィルムの材料は透明な材料であり、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン（ＰＥ）、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、セルロースアセテートプロピオナート（ＣＡＰ）、からなる、請求項１に記載のマイクロ構造光位相シフトフィルム。
4. 請求項１に記載のマイクロ構造光位相シフトフィルムからなるレンズであって光位相シフトフィルムベースの平坦底面からの偏光角での入射光は、マイクロ構造光位相シフトフィルムとレンズ層を貫通し、突起状半円筒体上に第一屈折率を備えるレンズ層から更になる、レンズ。
5. 入射光の第一偏光角におけるマイクロ構造光位相シフトフィルムの第一屈折率は、入射光の第二偏光角におけるマイクロ構造光位相シフトフィルムの第二屈折率と異なる、請求項４に記載のレンズ。