JP4525808B2 - 立体画像表示装置およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、右目用画像と左目用画像とを利用して立体画像を表示する立体画像表示装置およびその製造方法に関する。

従来、立体画像を表示する立体画像表示装置としては、例えば図６に示す構成のものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。図例の立体画像表示装置は、液晶パネル等からなる画像表示パネル５１と、その画像出力面側に配された位相差素子５２とを備えるとともに、これらによる表示出力内容を観者が偏光眼鏡５３を使用して目視するように構成されたものである。さらに詳しくは、画像表示パネル５１は、例えば水平ライン毎に右目用画像Ｒと左目用画像Ｌとを交互に表示するといったように、当該右目用画像Ｒと当該左目用画像Ｌとを面内で規則的に混在させて表示する。また、位相差素子５２は、右目用画像Ｒに対応する右目用画像表示部５２Ｒと、左目用画像Ｌに対応する左目用画像表示部５２Ｌとを有しており、これらが水平ライン毎に交互に配されている。そして、例えば、右目用画像表示部５２Ｒが一方向性の直線偏光（例えば、右肩上がり。）であるのに対し、左目用画像表示部５２Ｌがこれと直交するように９０°回転させた偏光（例えば、左肩上がり。）を実現するといったように、それぞれが互いに異なる偏光状態を実現するように構成されている。このような画像表示パネル５１および位相差素子５２に対して、観者は、各画像に合った左右異なる偏光角を持つ偏光眼鏡５３を掛ける。したがって、当該観者にとっては、右目には右目用画像Ｒが、左目には左目用画像Ｌが、各々独立して入射することになる。すなわち、右肩上がりの偏光角の右目用眼鏡５３Ｒを通しては、位相差素子５２の左目用画像表示部５２Ｌによって偏光角が左肩上がりに９０°回転した偶数ラインの左目用画像Ｌは見えず、偏光角の合った奇数ラインの右目用画像Ｒだけが見える。一方、左肩上がりの偏光角の左目用眼鏡５３Ｌを通しては、位相差素子５２の右目用画像表示部５２Ｒによって偏光角が右肩上がりに９０°回転した奇数ラインの右目用画像Ｒは見えず、偏光角の合った偶数ラインの左目用映像Ｌが見える。なお、上述した構成の他にも、左右の画像を分離して表示し、これを偏光眼鏡により立体画像として合成する立体画像表示装置としては、様々な構成のものが存在する。

このような立体画像表示装置においては、いわゆるクロストーク現象の発生が問題になることがある。「クロストーク現象」とは、例えば観者が正面ではなく斜め方向から見た場合に、右目用画像Ｒが左目用画像表示部５２Ｌを通過したり、左目用画像Ｌが右目用画像表示部５２Ｒを通過したりすることで、当該観者が捕らえる画像が不鮮明になり、立体感が弱くなる等の不具合が発生することをいう。
このことから、立体画像表示装置の中には、位相差素子５２における右目用画像表示部５２Ｒと左目用画像表示部５２Ｌとの境界に、光を遮光する遮光層を設けたものも存在する（例えば、特許文献２参照。）。さらに詳しくは、例えば右目用画像表示部５２Ｒと左目用画像表示部５２Ｌとが水平ライン毎に交互に配されている場合であれば、各表示部５２Ｒ，５２Ｌの境界を含む所定幅の領域部分のみに位置するように、ストライプ状の遮光層を配置する。遮光層は、光を遮光する機能を有した黒色材を、位相差素子５２の面上から凸設されて形成することが考えられる。このような遮光層を設ければ、例えば観者が斜め方向から見た場合であっても、遮光層によって遮光されることで、右目用画像Ｒが左目用画像表示部５２Ｌを通過したり、左目用画像Ｌが右目用画像表示部５２Ｒを通過したりすることがない。つまり、クロストーク現象の発生を未然に防止し得るようになる。

ところで、偏光眼鏡５３を使用して立体画像を視認可能にする立体画像表示装置を構成する場合には、画像表示パネル５１の画像出力面側に位相差素子５２を配置固定する必要がある。この位相差素子５２を配置固定については、マグネット等で重ね合わせたり、適宜な接着剤によって貼り合わせたりすることで、行うことが提案されている（例えば、特許文献３，４参照。）。具体的には、その一例として、マグネットやテープ等での周辺仮止めの後、外周部４点または８点を接着剤や紫外線硬化樹脂等で接着する、といった手法を採用することが考えられる。

特開２００２−１９６２８１号公報 特開２００２−１８５９８３号公報 特開２００１−５９９４８号公報 特開２００１−７５０４８号公報

しかしながら、画像表示パネル５１と位相差素子５２とを外周部のみで固定すると、表示領域の中心部分付近での密着性が十分に得られなかったり、それぞれの間の距離の均一性が損なわれたりするおそれがある。このような密着性や均一性等に関する問題は、モアレ現象やニュートンリング（干渉縞）等を招き、表示画像の画質劣化の要因となり得るため、その発生を回避すべきである。

このことから、立体画像表示装置を構成するのにあたっては、画像表示パネル５１と位相差素子５２との間について、互いの全面領域に接合剤を介在させて貼り合わせる、いわゆる全面貼合を行うことが考えられる。ここで、「接合剤」とは、接合のために部材間に介在するものをいい、具体的には接着剤または粘着剤がこれに該当する。

ただし、クロストーク現象の発生を防止すべく、遮光層が凸設された構成の立体画像表示装置においては、当該遮光層によって位相差素子５２の面上に形成される凹凸の影響を考慮しなければならない。
例えば、画像表示パネル５１と位相差素子５２との間を全面貼合する場合において、これらの間にはその全面領域にわたり接合剤を介在させることになるが、遮光層が形成する凹凸の影響によって、当該接合剤が行き渡らない箇所が生じてしまう可能性がある。このような接合剤が行き渡らずに生じてしまう空気層は、当該空気層での光の屈折作用により、表示画像についてのユニフォミティーの不均一やコントラストの低下等といった、当該表示画像の画質低下を招く要因となり得る。
この点については、接合剤の仕様や貼合条件等の選択により、遮光層のない凹部分にまで接合剤を充填し、空気層が生じないようにすることで、表示画像の画質低下を回避することも考えられる。ところが、単に遮光層による凹凸に接合剤を追従させるだけでは、遮光層のある箇所とない箇所における接合剤の厚みの差異や、また遮光層も含めた位相差素子５２の表面の部分的なうねり状態の差異等によって、画像表示パネル５１と位相差素子５２との間の貼り合わせ応力（反力）の分布状態が不均一になってしまうおそれがある。このような応力分布状態の面内不均一は、表示画像についての輝度ムラやコントラスト不均一等を招く要因となり得る。
つまり、位相差素子５２の面上に遮光層による凹凸が存在する場合には、当該位相差素子５２を画像表示パネル５１に対して貼合するのにあたり、空気層での光屈折作用に起因する画質低下を抑制しつつ、応力分布状態の面内不均一に起因する画質低下についても抑制すべきである。

そこで、本発明は、遮光層による凹凸が存在する場合であっても、画像表示パネルに対する貼合を適切に行うことのできる立体画像表示装置およびその製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために案出された立体画像表示装置で、右目用画像と左目用画像とを面内で規則的に混在させて表示する画像表示パネルと、前記右目用画像と前記左目用画像を互いに異なる偏光状態となるように偏光を行う前記右目用画像に対応する右目用画像表示部および前記左目用画像に対応する左目用画像表示部とを有する位相差素子と、前記位相差素子における前記右目用画像表示部と前記左目用画像表示部との境界を含む領域部分のみに当該位相差素子の面上から前記画像表示パネルの側に向けて凸設された遮光層と、前記遮光層の頂面と前記画像表示パネルとの間を除く前記位相差素子における当該遮光層の形成面側と当該画像表示パネルとの間に介在して、当該画像表示パネルと当該位相差素子および当該遮光層とを互いに貼合する接合剤層とを備える立体画像表示装置である。

上記構成の立体画像表示装置では、遮光層の頂面と画像表示パネルとの間を除く位相差素子における当該遮光層の形成面側と当該画像表示パネルとの間に、接合剤層が介在しており、これによりそれぞれの間が互いに貼合されている。
つまり、遮光層によって位相差素子の面上に凹凸が形成されていても、当該遮光層のない凹部分、すなわち光が透過する部分については、当該凹部分の形状に追従するように、接合剤層が介在していることになる。したがって、遮光層による凹凸が存在する場合であっても、表示画像の画質低下を招く要因となり得る空気層が生じてしまうことがない。
その一方で、遮光層の頂面と画像表示パネルとの間には、接合剤層が充填されない空間が存在することになる。したがって、当該空間が貼合時に生じ得る歪みを逃がすように作用し、その結果として貼合後における面内貼り合わせ応力分布状態の不均一さが緩和されることになる。また、当該空間が存在する箇所は、遮光層の頂面と画像表示パネルとの間、すなわち当該遮光層によって光が遮られる箇所である。そのため、当該空間が存在していても、当該遮光層のない凹部分の場合とは異なり、表示画像の画質低下を招く要因となることがない。
なお、「接合剤層」とは、接合剤によって形成される層のことをいう。したがって、ここでいう「接合剤層」としては、例えば粘着剤によって形成される層が挙げられるが、接着剤によって形成される層も含まれるものとする。

本発明によれば、遮光層の頂面と画像表示パネルとの間を除く位相差素子における当該遮光層の形成面側と当該画像表示パネルとの間が接合剤層を介して貼合されるので、当該接合剤層による貼合箇所が画像表示パネルにおける画像表示領域内にも及ぶことになる。そのため、画像表示パネルと位相差素子との間が全面貼合される場合と略同様に、表示画像の画質劣化の要因となり得るモアレ現象やニュートンリング（干渉縞）等の発生を回避し得るようになる。
しかも、その場合に、位相差素子の面上に遮光層による凹凸が存在しても、当該遮光層のない凹部分には空気層が生じてしまうことがないので、当該空気層での光屈折作用に起因する表示画像の画質低下を招くことがない。さらには、遮光層の頂面と画像表示パネルとの間には接合剤層が充填されない空間が存在するので、面内貼り合わせ応力分布状態の不均一さが緩和され、当該応力分布状態の不均一さに起因する表示画像の画質低下についても抑制することができる。
したがって、本発明は、立体画像表示装置を構成するのにあたり、位相差素子の面上に遮光層による凹凸が存在する場合であっても、空気層での光屈折作用に起因する画質低下を抑制しつつ、応力分布状態の面内不均一に起因する画質低下についても抑制できるので、その結果として当該位相差素子および当該遮光層の画像表示パネルに対する貼合を適切に行うことができるものとなる。

以下、図面に基づき本発明に係る立体画像表示装置およびその製造方法について説明する。

〔立体画像表示装置の概略構成〕
先ず、立体画像表示装置の概略構成について説明する。

図１は、本発明に係る立体画像表示装置の概略構成例を示す説明図である。
図例の立体画像表示装置は、画像表示パネル１と、位相差素子２と、遮光層３と、接合剤層４と、空気層５と、反射防止膜６と、接合剤層７と、を備えて構成されている。

画像表示パネル１は、少なくとも液晶パネル１ａとその画像出力面側に配された偏光板１ｂとを有してなるもので、例えば水平ライン毎に右目用画像と左目用画像とを交互に表示するといったように、当該右目用画像と当該左目用画像とを面内で規則的に混在させて表示するものである。ただし、右目用画像と左目用画像とを面内で規則的に混在させるものであれば、水平ライン毎の交互表示ではなく、他の態様での混在表示を行うものであってもよい。
このような画像表示パネル１では、例えば液晶パネル１ａが透過型のものであれば、偏光板１ｂと液晶パネル１ａを挟んで対向する側に、当該偏光板１ｂとクロスニコルを構成する他の偏光板や光源となるバックライト等（ただし、いずれも不図示。）が配されているものとする。なお、画像表示パネル１は、必ずしも液晶パネル１ａを用いて構成されたものである必要はなく、有機ＥＬ（Electro Luminescence）表示パネル等の他の表示デバイスを用いて構成されたものであってもよい。

位相差素子２は、右目用画像に対応する右目用画像表示部２ａと、左目用画像に対応する左目用画像表示部２ｂとを有しており、これらが画像表示パネル１における右目用画像および左目用画像と同様に面内で規則的に混在するように（例えば、水平ライン毎に交互に）、当該画像表示パネル１に対して画像出力面側に配されている。ここで、「画像出力面側」とは、画像を表示出力するパネル面側のことをいい、具体的には当該画像を目視する観者に面する側をいう。さらに詳しくは、位相差素子２は、ガラス材または複屈折性の無いフィルムからなる支持基材２ｃ上に位相差層が形成されてなり、当該位相差層が右目用画像に対応する偏光状態を実現する部分と左目用画像に対応する偏光状態を実現する部分とを有することで、右目用画像表示部２ａおよび左目用画像表示部２ｂとしての機能を実現するようになっている。つまり、位相差素子２は、右目用画像表示部２ａおよび左目用画像表示部２ｂのそれぞれが互いに異なる偏光状態を実現するように構成されている。
具体的には、例えば、右目用画像表示部２ａと左目用画像表示部２ｂとの偏光方向が互いに直交するようになっており、画像表示パネル１における各水平ラインの上下ピッチと合致するように、厚み０．７ｍｍ程度の支持基材２ｃ上に交互に構成されたものを用いることが考えられる。また、例えば、支持基材２ｃ上に接着剤を介して複屈折性の無いＴＡＣ（トリアセチルセルロース）フィルムと位相差機能を有する延伸ＰＶＡフィルムを積層させた後、線状体のレジストを塗布した部分以外の位相差機能を消失せしめて、右目用画像表示部２ａと左目用画像表示部２ｂを交互に作成し、レジスト塗布側に複屈折性を有さない保護部材フィルムを設けた後に、画像表示パネル１に接合しているものであったり、支持基材２ｃ上に液晶ポリマー層を一軸配向させたもの等を用いることも考えられる。

遮光層３は、クロストーク現象の発生を防止すべく、位相差素子２における右目用画像表示部２ａと左目用画像表示部２ｂとの境界を含む領域部分のみに、当該位相差素子２の面上から、画像表示パネルの側に向けて、凸設されたものである。さらに詳しくは、例えば右目用画像表示部２ａと左目用画像表示部２ｂとが水平ライン毎に交互に配されている場合であれば、各表示部２ａ，２ｂの境界を含む所定幅の領域部分のみに位置するように、ストライプ状に配設されたものである。このような遮光層３は、光を遮光する機能を有した炭素（カーボン）材等の黒色材を、位相差素子２の面上から、例えば１０〜１５μｍ程度の突出高さで凸設して形成することが考えられる。

接合剤層４は、画像表示パネル１と位相差素子２との間、さらに詳しくは遮光層３の頂面と画像表示パネル１との間を除く位相差素子２における当該遮光層３の形成面側と当該画像表示パネル１との間に介在して、これらを互いに貼合するものである。なお、遮光層３の頂面と画像表示パネル１との間は除かれることから、これらの間には、接合剤層４が介在していないものとする。
ここで、「接合剤層」とは、接合剤によって形成される層のことをいう。「接合剤」とは、接合のために部材間に介在するものをいい、具体的には接着剤または粘着剤がこれに該当する。したがって、「接合剤層」には、接着剤によって形成される層と、粘着剤によって形成される層とが含まれる。
これに対して、本実施形態で説明する立体画像表示装置では、後述する理由により、接合剤層４が、透明ゲル状のアクリル系の粘着剤からなり、層厚が２５〜１００μｍに形成されているものとする。さらには、当該粘着剤の硬度が０より大きく３５００００μＮ以下の範囲にあり、４０℃での貼合後保持力が８〜２０Ｎ/２０ｍｍとなるように構成されているものとする。
なお、「粘着剤」とは、初めから高粘度で低弾性率の半固体であり、接合形成後もその状態が変わらないもの、つまり固化の過程が必要でないものをいう。

空気層５は、遮光層３の頂面と画像表示パネル１との間に接合剤層４が介在していないことによって形成されるものである。すなわち、空気層５は、接合剤層４が充填されない空間からなるものである。

反射防止膜６は、位相差素子２の画像出力面側を覆うように配されたもので、当該画像出力面での光の反射を防止して、光透過率を向上させるものである。
接合剤層７は、反射防止膜６を位相差素子２（さらに具体的には、当該位相差素子２を構成する支持基材２ｃ。）に対して接合させるためのもので、例えば接着剤または粘着剤からなる層を用いることが考えられる。

このような構成の立体画像表示装置では、液晶パネル１ａに設けられた観者側の偏光板１ｂ上に、接合剤層４を介して、立体映像を現出させるための位相差素子２が配設されている。そして、その位相差素子２は、右目用画像に対応する右目用画像表示部２ａと、左目用画像に対応する左目用画像表示部２ｂとを有しており、それぞれが互いに異なる偏光状態を実現するようになっている。
したがって、観者が各画像に合った左右異なる偏光角を持つ偏光眼鏡を掛ければ、当該観者にとっては、右目には右目用画像が、左目には左目用画像が、各々独立して入射することになるので、その結果として立体画像が視認可能になるのである。
また、画像表示パネル１と位相差素子２との間には、右目用画像表示部２ａと左目用画像表示部２ｂとの境界部分に対応して遮光層３が配設されているため、例えば観者が斜め方向から見た場合であっても、当該遮光層３によって遮光されることで、右目用画像が左目用画像表示部２ｂを通過したり、左目用画像が右目用画像表示部２ａを通過したりすることがない。つまり、クロストーク現象の発生を未然に防止することができる。

〔立体画像表示装置の製造方法〕
次に、以上のような構成の立体画像表示装置の製造方法について説明する。
立体画像表示装置の製造にあたっては、少なくとも、アニール工程と、遮光層形成工程と、位置決め工程と、貼合工程とを含むものとする。
以下、これらの各工程について順に説明する。

〔アニール工程〕
上述したように、立体画像表示装置は位相差素子２を備えて構成されているが、その位相差素子２は、元々水を含んだ材料からなり、また空気中の水分を吸着してしまう特性がある。そのため、その状態のまま、立体画像表示装置を構成すべく、位相差素子２についての貼合を行って、当該位相差素子２の表裏面をガラス基板等の通気性がない光透過材料で挟んで封止してしまうと、以下に述べるような問題が生じるおそれがある。
例えば、立体画像表示装置は、製品として生産工場を出荷された後、運送時に船便で赤道を越えることがあり得るが、その場合における製品の周囲温度が６０〜７０℃となることもある。このような高温環境下に一定時間以上置かれると、立体画像表示装置では、位相差素子２から水あるいは酢酸等の気体が出てきて、５０μｍ〜２００μｍ程度の大きさの気泡となることが考えられる。その場合に、位相差素子２の表裏面が封止されていると、気泡が逃げ場を失ってしまい、その結果として当該立体画像表示装置が不良品となってしまうおそれがある。
そこで、立体画像表示装置の製造にあたっては、位相差素子２についての貼合を行うのに先立ち、当該位相差素子２に対するアニール工程を実施する。

アニール工程では、少なくとも位相差素子２における一方の面、さらに具体的には右目用画像表示部２ａおよび左目用画像表示部２ｂが形成されている側の面について、当該面が封止されることなく、大気環境に解放されている状態で、当該位相差素子２に対する加熱処理を行う。
加熱処理は、所定温度で所定時間だけ行う。具体的には、位相差素子２の耐熱温度が１００〜１２０℃程度であることを考慮して、例えば４０〜８０℃、好ましくは７０℃程度の温度で、１時間以上３日間以下、好ましくは４８時間程度、行うことが考えられる。
なお、加熱処理にあたり、上述した条件以外については、公知技術を利用して行えばよい。

このような加熱処理を行うアニール工程を経れば、その後に高温環境下に一定時間以上置かれる場合であっても、製品不良の要因となる位相差素子２からの気泡発生を抑制することが実現可能となる。
具体的には、例えば７０℃で２４時間加熱処理を行ったアニール工程を経て得られた立体画像表示装置と、当該アニール工程を経ないで得られた立体画像表示装置とのそれぞれについて、完成後に７０℃となる環境下に４８時間置き、パネル内の１４ｃｍ×３５ｃｍの領域範囲において目視でわかる気泡の数をカウントする実験を行った。その結果、アニール工程を経ないものは気泡の数が６１個であったのに対し、アニール工程を経たものについては、気泡の数が２個であることがわかった。
つまり、アニール工程を経ることによって、製品不良の要因となる位相差素子２からの気泡発生について、これを激減させることが可能になる。

〔遮光層形成工程〕
上述したように、立体画像表示装置は、遮光層３を備えて構成されている。そのため、当該立体画像表示装置の製造過程では、遮光層３を形成する遮光層形成工程を実施する。

図２は、遮光層形成工程の概要の一具体例を示す説明図である。
図例のように、遮光層形成工程では、基材シート３ａ上に剥離可能に形成された遮光層３を、当該基材シート３ａ上から転写して、位相差素子２の面上への当該遮光層３の凸設を行うことが考えられる。

さらに詳しくは、先ず、図２（ａ）に示すように、位相差素子２における遮光層３の形成面上（右目用画像表示部２ａおよび左目用画像表示部２ｂが形成されている側の面上）に、接合剤層４を一様の厚さで形成する。
その一方で、遮光層３については、例えばＴＡＣフィルムからなる基材シート３ａの面上に、遮光層３を当該面上に対して剥離可能に固着させるための粘着剤層３ｂを介して、形成しておくものとする。このとき、粘着剤層３ｂは、その粘着力が、接合剤層４における粘着力よりも小さくなるように設定しておく。なお、遮光層３の具体的な形成手法は、フォトリソグラフィ技術等の公知技術を利用して行えばよいため、ここではその説明を省略する。

位相差素子２上に接合剤層４を形成し、基材シート３ａ上に粘着剤層３ｂを介して遮光層３を形成したら、その後は、当該遮光層３が接合剤層４の面した状態で、これらを互いに貼り合わせる。このとき、遮光層３が接合剤層４内に潜り込むように、両面側からの加圧を行うようにする。

そして、これらを貼り合わせた後は、図２（ｂ）に示すように、基材シート３ａの剥離を行う。このとき、基材シート３ａ上に配されている粘着剤層３ｂは、粘着剤層３ｂよりも粘着力が小さく設定されている。したがって、基材シート３ａの剥離を行うと、当該粘着力の大きさの違いにより、基材シート３ａ上に形成されていた遮光層３が当該基材シート３ａ上から位相差素子２の側に転写される。つまり、遮光層３は、接合剤層４を用いて、位相差素子２の面上に固定される。

このようにして、位相差素子２の側への遮光層３の転写を行うことで、当該位相差素子２の面上には、右目用画像表示部２ａと左目用画像表示部２ｂとの境界に対応する位置に、遮光層３が凸設されることになる。そして、遮光層３が凸設されておらず光透過領域となる箇所には、当該遮光層３によって形成される凹形状部分を埋めるように、接合剤層４が充填される。なお、位相差素子２の面上に凸設された遮光層３の頂面（当該遮光層３によって形成される凸形状部分の頂面）には、接合剤層４が介在しておらず、また基材シート３ａの剥離に伴って粘着剤層３ｂも剥がされて残っていない状態となる。

以上のような手順の遮光層形成工程を実施すれば、基材シート３ａ上に剥離可能に形成された遮光層３を当該基材シート３ａ上から転写して、位相差素子２の面上への当該遮光層３の凸設を行うことになる。したがって、位相差素子２の面上に直接的に遮光層３を形成する場合に比べて、当該遮光層３の形成の容易化が図れるようになる。
なお、ここでは遮光層形成工程として遮光層３の基材シート３ａ上からの転写を利用する場合を例に挙げたが、遮光層３は、フォトリソグラフィ技術等の公知技術を利用して位相差素子２の面上に直接的に凸設されたものであっても構わない。

〔位置決め工程〕
立体画像表示装置を構成する場合には、画像表示パネル１、位相差素子２および遮光層３について、それぞれの間の相対的な位置決めを正確に行う必要がある。
例えば、画像表示パネル１と位相差素子２との間が正確に位置決めされず、右目用画像に対する右目用画像表示部２ａの位置や左目用画像に対する左目用画像表示部２ｂの位置等にズレが生じてしまうと、観者の捕らえる画像が不鮮明となったり立体感が薄れたりする等の不具合が発生し得るからである。具体的には、例えば４０インチクラスのＨＤ信号（ハイビジョン信号）を表示する場合であれば、１画素ラインの縦方向は５００μｍ程度の極細線状となるので、位置ずれの許容範囲を５％未満とした場合に、２５μｍレベルでの位置決めを行う必要がある。
また、例えば、位相差素子２と遮光層３との間が正確に位置決めされず、遮光層３の配設位置が右目用画像表示部２ａと左目用画像表示部２ｂとの境界部分からズレてしまうと、クロストーク現象の発生を防止できなかったり、通過光の減少による表示画像の輝度低下を招いたりするからである。
これらのことから、立体画像表示装置の製造にあたっては、画像表示パネル１に対する位相差素子２および遮光層３の貼合を行うのに先立ち、画像表示パネル１、位相差素子２および遮光層３のそれぞれについての平面的な位置決めを行う位置決め工程を実施する。

図３は、位置決め工程の概要を示す説明図である。
図例では、液晶パネル１ａと偏光板１ｂとを有した画像表示パネル１と、位相差素子２、遮光層３、反射防止膜６および接合剤層７からなる積層体との間で、平面的な位置合わせを行う場合を示している。ただし、平面的な位置合わせは、図例の場合のみならず、位相差素子２と、遮光層３および基材シート３ａとの間についても、全く同様に適用することが考えられる。
図例に示した平面的な位置合わせを行う場合には、先ず、位置合わせ装置の上部台座１１に画像表示パネル１を支持させ、当該位置合わせ装置の下部台座１２に位相差素子２等の積層体を支持させ、これらを互いに対向させる。上部台座１１および下部台座１２による支持は、真空吸着等の公知技術を利用して行えばよい。また、上部台座１１および下部台座１２の少なくとも一方は、図中前後左右方向に、または上下方向に、スライド可能な構造を有しているものとする。
また、位置合わせ装置では、上部台座１１および下部台座１２の一方の側に、位置検出のための画像処理用カメラ等の撮像装置１３が配されている。また、撮像装置１３と上部台座１１および下部台座１２を挟んで対向する側には、光を照射する光源１４が配されている。そして、光源１４には、位相差素子２における右目用画像表示部２ａまたは左目用画像表示部２ｂのいずれか一方に対応する偏光状態を実現する偏光板１５が付設されている。
なお、位置合わせ装置は、２焦点の深度切り替え機構の採用により、撮像装置１３からの画像に付加されるマーキングラインに対して、空隙を有した状態のまま、最適位置合わせを可能とする位置合わせ機構が設置されたものであってもよい。

このような構成の位置合わせ装置では、位相差素子２についての平面的な位置合わせ、さらに具体的には当該位相差素子２と遮光層３との平面的な位置合わせにあたり、光源１４からの照射光を、当該光源１４と当該積層体との間に配された偏光板１５を介して、当該位相差素子２に到達させる。そして、当該位相差素子２を透過した光を、撮像装置１３で撮像する。このとき、光源１４からの照射光は、偏光板１５によって偏光されている。そのため、右目用画像表示部２ａまたは左目用画像表示部２ｂのいずれか一方については透過光が撮像装置１３まで到達するが、他方については光源１４からの照射光が透過せずに遮光される。したがって、撮像装置１３での撮像結果によれば、位相差素子２における右目用画像表示部２ａと左目用画像表示部２ｂとの境界が、明確に認識されることになる。

ところで、画像表示パネル１における液晶パネル１ａが、いわゆるノーマリーブラックタイプのものである場合、電圧非印加状態では、一方の側からバックライト光程度の光量の照明光を当てても、当該液晶パネル１ａでの光透過を実現させることは困難である。また、位置合わせのために、液晶パネル１ａに対して電圧印加を行うことは、現実的でない。
そこで、位置合わせ装置では、画像表示パネル１についての平面的な位置合わせ、さらに具体的には当該画像表示パネル１における液晶パネル１ａと位相差素子２や遮光層３等からなる積層体との平面的な位置合わせにあたり、光源１４から、ノーマリーブラックタイプの液晶パネル１ａが電圧非印加状態にあっても、すなわち当該液晶パネル１ａにおける光透過率が最小となる状態にあっても、当該液晶パネル１ａを透過する光量の照射光を出射する。具体的には、最小光量として、例えば３万ルクスを超える照射光を出射することが考えられる。ただし、最大光量は、液晶パネル１ａにおける液晶分子等に悪影響を及ぼさない程度に抑えることが望ましい。
このような光量の照射光を光源１４から出射すれば、液晶パネル１ａがノーマリーブラックタイプのものであっても、当該液晶パネル１ａに対する電圧印加を要することなく、当該液晶パネル１ａを光が透過して、撮像装置１３まで到達することになる。したがって、撮像装置１３での撮像結果によれば、例えば画素領域のような光が透過する部分と配線領域のような遮光膜で覆われている部分とについての識別が可能となり、これにより液晶パネル１ａを備えた画像表示パネル１の平面的な位置が明確に認識されることになる。

以上のような位置決め工程によれば、画像表示パネル１と位相差素子２等の積層体との間の位置合わせ精度を、従来は５０〜６０μｍのばらつきが生じていたものに対して、２５μｍ程度に向上させることが実現可能となる。

〔貼合工程〕
画像表示パネル１と位相差素子２等の積層体との間の平面的な位置合わせを行った後は、続いて、その位置合わせ状態を保ちつつ、これらを互いに貼り合わせる貼合工程を実施する。

画像表示パネル１と位相差素子２等の積層体との貼り合わせは、これらの間に接合剤層４を介在させることで行う。ただし、接合剤層４は、画像表示パネル１と位相差素子２における遮光層３の形成面側との間のうち、当該遮光層３の頂面と当該画像表示パネル１との間を除く箇所に介在させるようにする。

具体的には、遮光層３の頂面との間を除く箇所、すなわち位相差素子２の面上で遮光層３が凸設されておらず光透過領域となる箇所には、当該遮光層３によって形成される凹形状部分を埋めるように接合剤層４を充填して、当該接合剤層４を介在させる。
一方、遮光層３の頂面との間については、接合剤層４を介在させないようにする。これにより、画像表示パネル１と位相差素子２等の積層体との貼り合わせ後は、当該画像表示パネル１と遮光層３の頂面との間に、接合剤層４が充填されていない空気層５が形成されることになる。

遮光層３の頂面との間を除く箇所に介在させる接合剤層４としては、以下に述べる条件を満足するものを用いることが望ましい。

接合剤層４は、光透過領域となる箇所に存在することになる。したがって、接合剤層４は、貼合後に画像表示パネル１と位相差素子２との間における光学特性に悪影響を及ぼすものであってはならない。そのために、接合剤層４の形成材料としては、光透過性を有した透明ゲル状のアクリル系の粘着剤を用いる。

また、接合剤層４は、その層厚が薄過ぎると、当該層の均一性を確保することが困難である。さらには、例えば画像表示パネル１または位相差素子２の貼合面にうねり等が生じており平面均一性が乏しい場合に、これを吸収することも困難となる。しかも、例えば遮光層形成工程において遮光層３を転写によって形成することを考慮すると、少なくとも当該遮光層３の凸設高さを超える層厚であることが望ましい。一方、接合剤層４の層厚が厚過ぎると、光透過率低下等といった光学特性への悪影響が生じるおそれがあり、また気泡等の異物が混入する可能性も高くなる。
これらのことから、接合剤層４については、その層厚が２５〜１００μｍとなるように形成する。

さらに、接合剤層４は、形成材料である粘着剤の硬度が高過ぎると、画像表示パネル１と位相差素子２との間での緩衝材としての機能や、遮光層３によって形成される凹形状部分を埋める充填機能等が阻害されるため、好ましくない。
また、接合剤層４は、貼合後の保持力が小さ過ぎると、画像表示パネル１と位相差素子２との間の平面的な位置合わせ状態を保つことが困難となる。一方、貼合後の保持力が大き過ぎると、例えば不具合時に、接合剤層４による貼合箇所を剥がし、再度貼り合せることが不可能となることから、好ましくない。
これらのことから、接合剤層４は、形成材料である粘着剤の硬度および貼合後の保持力が以下に述べるように設定されているものとする。

図４は、粘着剤硬度および粘着剤層保持力の関係の一具定例を示す説明図である。
図４（ａ）は、厚み１００μｍの何種類かの粘着剤層について、粘着剤硬度および粘着剤層保持力を比較検討した結果を示している。
なお、粘着剤硬度に関しては、図４（ｂ）に示すように、圧縮時（例えば、１００μｍの粘着剤２１が５０μｍ沈み込んだ時）の反発強度を指標としている。
また、粘着剤の保持力（接着強度）は、図４（ｃ）に示すように、ガラス材２２に対して、幅２０ｍｍの粘着剤２３における剥離強度を指標としている。
図４（ａ）に示すように、このような条件で粘着剤硬度および粘着剤層保持力を実測して比較検討した結果、粘着剤硬度が３５００００μＮ以下であり、４０℃での貼合後保持力が８〜２０Ｎ/２０ｍｍであることが、接合面全域について、気泡や剥がれ等が生じることなく、また外観上も問題なく、正確に位置決めされた状態を維持できることが判明した。
したがって、接合剤層４は、形成材料である粘着剤の硬度が０より大きく３５００００μＮ以下の範囲にあり、４０℃での貼合後保持力が８〜２０Ｎ/２０ｍｍであるように設定されているものとする。

このような接合剤層４を遮光層３の頂面と画像表示パネル１との間を除く箇所に介在させて、画像表示パネル１と位相差素子２および遮光層３とを互いに貼合すれば、当該遮光層３の頂面以外の箇所（当該遮光層３が形成されていない凹形状部分）では、当該箇所を埋めるように当該接合剤層４が充填されることになる。つまり、遮光層３によって位相差素子２の面上に凹凸が形成されていても、当該遮光層３のない凹部分、すなわち光が透過する部分については、当該凹部分の形状に追従するように、接合剤層４が介在していることになり、当該接合剤層４が介在しないことによる空気層が生じてしまうことがない。したがって、遮光層３による凹凸が存在する場合であっても、光透過領域となる凹形状部分では、表示画像の画質低下を招く要因となり得る空気層が生じてしまうことなく、画像表示パネル１と位相差素子２との間が貼合されることになる。

その一方で、遮光層３の頂面と画像表示パネル１との間には、接合剤層４が充填されない空間である空気層５が存在することになる。したがって、例えば遮光層３が形成する凹凸によって、画像表示パネル１との貼合面、すなわち遮光層３の頂面によって構成される平面に、うねり等が存在する場合であっても、空気層５が貼合時に生じ得る歪みを逃がすように作用する。そして、その結果として、貼合後における面内貼り合わせ応力分布状態の不均一さが緩和されることになる。また、空気層５が存在する箇所は、遮光層３の頂面と画像表示パネル１との間、すなわち当該遮光層３によって光が遮られる箇所である。そのため、空気層５が存在していても、遮光層３のない凹形状部分の場合とは異なり、表示画像の画質低下を招く要因となることがない。

なお、遮光層３の頂面と画像表示パネル１との間を除く箇所に介在させる接合剤層４は、遮光層３による凹形状部分を埋めるように充填することができ、かつ、当該遮光層３の頂面との間に空気層５を形成し得るものであれば、上述したような粘着剤ではなく、他の粘着剤や接着剤を用いることも考えられる。

ところで、画像表示パネル１と位相差素子２および遮光層３等の積層体との貼り合わせを行う際には、パネルサイズが大型化するほど、その貼り合わせ時に微小な気泡等を巻き込む可能性が高くなる。また、画像表示パネル１または位相差素子２若しくは遮光層３の頂面についての面精度等を高く維持することが困難となることから、それぞれの間の貼合面にうねり等が生じて平面均一性が乏しくなる可能性が高く、局所的な隙間が生じたり、それぞれの間の密着性や離間距離等が均一ではなくなるおそれもある。
これらのことから、画像表示パネル１と位相差素子２および遮光層３等の積層体との貼り合わせに際しては、貼合用ローラを用いて加圧しながら、当該貼り合わせを行うようにする。

図５は、貼合用ローラを用いた加圧貼合の一具体例を示す説明図である。
図５（ａ）に示すように、画像表示パネル１と位相差素子２および遮光層３等の積層体との貼り合わせを行う際には、これらの間に接合剤層４を介在させた状態で、これら画像表示パネル１、接合剤層４、遮光層３および位相差素子２等からなる積層体の一端側から他端側に向けて（図中矢印参照）、当該積層体を積層方向の上下から加圧する貼合用ローラ３１を走行させて、当該積層体についての貼合を行う。

このとき、貼合用ローラ３１は、所定範囲に属する力で加圧を行い、かつ、所定範囲に属する速度で走行させる。
具体的には、図５（ｂ）に示すように、最適条件エリアに属する加圧力で加圧を行い、かつ、当該最適条件エリアに属する速度で走行させる。加圧力が小さかったり、速度が大き過ぎたりすると、気泡等を巻き込む可能性が高くなるからである。
この最適条件エリアについては、実験等の経験則を通じて導き出すことが考えられる。図例では、後述する支持子３２の上下位置（クリアランス）を０．４ｍｍとした場合の貼合用ローラ３１の加圧力と走行速度との関係を示している。ただし、上下位置は、貼り合せる位相差素子２の厚み、大きさ等に任意により調整が必要であり、それに伴って加圧力と走行速度との関係についても当然に異なったものとなる。

また、貼合用ローラ３１を用いた加圧貼合に際しては、貼合用ローラ３１による貼合位置よりも当該貼合用ローラ３１の走行先となる積層体の他端側において、位相差素子２が画像表示パネル１に対して間隙を有するように、当該位相差素子２の端縁位置を保持する。
具体的には、図５（ａ）に示すように、位相差素子２の端縁位置を支持子３２によって支持し、これにより画像表示パネル１と位相差素子２との間に隙を存在させる。そして、位相差素子２の端縁位置を貼合用ローラ３１の走行状態に連動して移動させる。すなわち、貼合用ローラ３１が支持子３２に近づくのに伴って、画像表示パネル１と位相差素子２との間隙が小さくなるように、支持子３２の位置を移動させる。
なお、貼合用ローラ３１の走行およびこれに対する支持子３２の連動を行う機構等については、公知技術を利用して実現すればよいため、ここではその詳細な説明を省略する。

このような貼合用ローラ３１を用いた加圧貼合を行えば、位相差素子２の一端を保持した支持子３２の上下位置と貼合用ローラ３１の走行速度とを連動させ、当該位相差素子２を反らせながら当該貼合用ローラ３１により順次加圧して、当該貼合を行うことになる。したがって、貼合用ローラ３１の走行先となる側には、常に気泡等の逃げ道が確保されることになるので、微細ゴミの混入や噛み込み泡を最小限にした上で、画像表示パネル１と位相差素子２等の積層体との貼り合わせを行うことができるようになる。
しかも、貼合用ローラ３１による加圧力および走行速度についても、気泡等の巻き込みを抑制する上で最適化されたものとなっている。

したがって、上述した加圧貼合の結果得られる画像表示パネル１、接合剤層４および位相差素子２等の積層体については、各構成要素におけるうねり等に起因する平面性の劣った部分があっても、適正で均一な加圧条件で貼合されるので、局所的な隙間が生じたり、密着性や離間距離等が均一ではなくなったりすることがない。また、パネルサイズが大型化した場合であっても、気泡等の巻き込みが生じてしまうのを防止することができる。

以上のような貼合工程を経れば、遮光層３の頂面と画像表示パネル１との間を除く位相差素子２における当該遮光層３の形成面側と当該画像表示パネル１との間が接合剤層４を介して貼合されるので、当該接合剤層４による貼合箇所が画像表示パネル１における画像表示領域内にも及ぶことになる。そのため、画像表示パネル１と位相差素子２との間が全面貼合される場合と略同様に、表示画像の画質劣化の要因となり得るモアレ現象やニュートンリング（干渉縞）等の発生を回避し得るようになる。
しかも、その場合に、位相差素子２の面上に遮光層３による凹凸が存在しても、当該遮光層３のない凹形状部分には空気層が生じてしまうことがないので、当該空気層での光屈折作用に起因する表示画像の画質低下を招くことがない。さらには、遮光層３の頂面と画像表示パネル１との間には接合剤層４が充填されない空間である空気層５が存在するので、面内貼り合わせ応力分布状態の不均一さが緩和され、当該応力分布状態の不均一さに起因する表示画像の画質低下についても抑制することができる。
つまり、以上のような貼合工程によれば、立体画像表示装置を構成するのにあたり、位相差素子２の面上に遮光層３による凹凸が存在する場合であっても、不要な空気層での光屈折作用に起因する画質低下を抑制しつつ、必要な空気層５により応力分布状態の面内不均一に起因する画質低下についても抑制できるので、その結果として当該位相差素子２および当該遮光層３の画像表示パネル１に対する貼合を適切に行うことができる。

さらに、接合剤層４として、粘着剤によるものを用いれば、例えば接着剤を用いる場合に比べて、粘着剤自体のコストを低く抑えられる。さらには、粘着剤は接着剤のように固化するものではないため、接合剤層４自体が外部からの加重に対して緩衝性を有することになる。そのため、例えば液晶パネル１ａに負荷が加わって割れが生じた場合にもガラス基板が飛散するのを防止でき、従来使用せざるを得なかった保護フィルム等が不要となるので、部品点数削減にも効果を挙げることが可能となる。さらにまた、接着剤やＵＶ樹脂等のような固着接合ではないため、不具合時には剥がした後に再度貼り合わせるといったことも可能となり、その結果として貼合作業も容易に行い得るものとすることが実現可能となる。その上、接合剤層４を用いることから、例えば揮発性溶剤を含む接着剤を用いる場合に比べて、環境への悪影響も抑制し得ることが期待される。

なお、上述した実施の形態では、本発明の好適な実施具体例を説明したが、本発明はその内容に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

本発明に係る立体画像表示装置の概略構成例を示す説明図である。 本発明に係る立体画像表示装置の製造方法における遮光層形成工程の概要の一具体例を示す説明図である。 本発明に係る立体画像表示装置の製造方法における位置決め工程の概要を示す説明図である。 本発明に係る立体画像表示装置で用いる接合剤層の粘着剤保持力の一具定例を示す説明図である。 本発明に係る立体画像表示装置の製造方法における貼合工程の一具体例を示す説明図であり、貼合用ローラを用いた加圧貼合の具体例を示す図である。 従来の立体画像表示装置の基本的な概略構成例を示す説明図である。

符号の説明

１…画像表示パネル、２…位相差素子、２ａ…右目用画像表示部、２ｂ…左目用画像表示部、２ｃ…支持基材、３…遮光層、４…粘着剤層、１３…撮像装置、１４…光源、１５…偏光板、３１…貼合用ローラ、３２…支持子

Claims (10)

1. 右目用画像と左目用画像とを面内で規則的に混在させて表示する画像表示パネルと、
   前記右目用画像と前記左目用画像を互いに異なる偏光状態となるように偏光を行う前記右目用画像に対応する右目用画像表示部および前記左目用画像に対応する左目用画像表示部とを有する位相差素子と、
   前記位相差素子における前記右目用画像表示部と前記左目用画像表示部との境界を含む領域部分のみに当該位相差素子の面上から前記画像表示パネルの側に向けて凸設された遮光層と、
   前記遮光層の頂面と前記画像表示パネルとの間を除く前記位相差素子における当該遮光層の形成面側と当該画像表示パネルとの間に介在して、当該画像表示パネルと当該位相差素子および当該遮光層とを互いに貼合する接合剤層と
   を備える立体画像表示装置。
2. 前記遮光層は、前記接合剤層を用いて前記位相差素子の面上に固定されており、
   前記遮光層の頂面と前記画像表示パネルとの間には、空気層が形成されている
   請求項１記載の立体画像表示装置。
3. 前記接合剤層は、透明ゲル状のアクリル系の粘着材からなり、層厚が２５〜１００μｍに形成され、当該粘着材の硬度が０より大きく３５００００μＮ以下の範囲にあり、４０℃での貼合後保持力が８〜２０Ｎ/２０ｍｍである
   請求項１または２記載の立体画像表示装置。
4. 右目用画像に対応する右目用画像表示部および左目用画像に対応する左目用画像表示部を有するとともに当該右目用画像表示部と当該左目用画像表示部が互いに異なる偏光状態を実現するように構成された位相差素子の面上に、当該右目用画像表示部と当該左目用画像表示部との境界を含む領域部分のみに対応して、遮光層を凸設する遮光層形成工程と、
   前記右目用画像と前記左目用画像とを面内で規則的に混在させて表示する画像表示パネルと、前記位相差素子における前記遮光層の形成面側との間のうち、当該遮光層の頂面と当該画像表示パネルとの間を除く箇所に、接合剤層を介在させて、当該画像表示パネルと当該遮光層および当該位相差素子とを互いに貼合する貼合工程と
   を含む立体画像表示装置の製造方法。
5. 前記遮光層形成工程では、基材シート上に剥離可能に形成された前記遮光層を当該基材シート上から転写して、前記位相差素子の面上への当該遮光層の凸設を行う
   請求項４記載の立体画像表示装置の製造方法。
6. 前記貼合工程では、前記接合剤層として、透明ゲル状のアクリル系の粘着材からなり、層厚が２５〜１００μｍに形成され、当該粘着材の硬度が０より大きく３５００００μＮ以下の範囲にあり、４０℃での貼合後保持力が８〜２０Ｎ/２０ｍｍであるものを用いる
   請求項４記載の立体画像表示装置の製造方法。
7. 前記貼合工程では、
   前記位相差素子、前記遮光層、前記接合剤層および前記画像表示パネルからなる積層体の一端側から他端側に向けて、当該積層体を積層方向の上下から所定範囲に属する力で加圧する貼合用ローラを所定範囲に属する速度で走行させて、当該積層体についての貼合を行い、
   当該貼合に際して、前記貼合用ローラよりも前記他端側にて前記位相差素子、前記遮光層および前記接合剤が前記画像表示パネルに対して間隙を有するように、当該位相差素子の前記他端側における端縁の位置を保持するとともに、前記端縁の位置を前記貼合用ローラの走行状態に連動して移動させる
   請求項６記載の立体画像表示装置の製造方法。
8. 前記遮光層形成工程に先立ち前記位相差素子と前記遮光層との平面的な位置合わせを行う位置決め工程を含むとともに、
   前記位置決め工程では、前記位相差素子の一方の側に配された光源からの照射光を、当該光源と当該位相差素子との間に配された偏光板を介して当該位相差素子に到達させ、当該位相差素子を透過した光を当該位相差素子の他方の側に配された撮像装置で撮像することで、当該位相差素子における前記右目用画像表示部と前記左目用画像表示部との境界を認識する
   請求項７記載の立体画像表示装置の製造方法。
9. 前記貼合工程に先立ち前記積層体の構成要素についての平面的な位置決めを行う位置決め工程を含むとともに、
   前記位置決め工程では、前記積層体の一方の側に配された光源から、前記積層体を構成する前記画像表示パネルにおける光透過率が最小となる状態にあっても当該画像表示パネルを透過する光量の照射光を出射して、当該積層体を透過した光を当該積層体の他方の側に配された撮像装置で撮像することで、当該積層体における各構成要素の平面的な位置を認識する
   請求項７記載の立体画像表示装置の製造方法。
10. 前記貼合工程に先立ち前記積層体の構成要素である前記位相差素子に対して所定温度で所定時間の加熱処理を行うアニール工程
    を含む請求項７記載の立体画像表示装置の製造方法。

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