JP4585833B2 - 直視型表示装置の製造方法、偏光板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は一般に表示装置に係り、特に３次元画像を表示できる表示装置、かかる表示装置に使われる偏光板、およびその製造方法に関する。

偏光眼鏡を使った３次元画像表示技術は、従来主に劇場など、アトラクション向けに開発がなされている。

これら従来の３次元画像表示技術では、右目のための画像と左目のための画像とが、それぞれのプロジェクターを使って同一のスクリーン上に投射され、観客はそれを、偏光軸が互いに直交した一対の偏光レンズを有する偏光眼鏡を介して見る。
特開昭５８−１８４９２９号公報 特開平１０−２３９６４１号公報 特開２００３−１０７４０６号公報

一方、直視型液晶表示装置において、互いに偏光軸が直交する複数の偏光領域をモザイク状に形成された偏光板を使い、ユーザは対応する互いに偏光軸が直交する一対の偏光レンズを有する偏光眼鏡を介して３次元画像を観察する構成の直視型液晶表示装置も提案されている。

このような直視型液晶表示装置では、左右に隣接する画素に、右目用の画像および左目用の画像を表示させ、これを前記偏光眼鏡を介して観察することにより、ユーザは３次元画像を認識することができる。

またこのような直視型液晶表示装置では、このように左右に隣接する画素に、単一の撮像装置により撮像された画像を表示させることにより、通常の２次元画像をも、構成を変更することなく表示させることができる。

しかしながら、このような従来の直射型液晶表示装置において３次元画像を表示するのは、従来より非常に困難であった。これは、このように偏光軸が直交する複数の、非常に微細な偏光領域を、ストライプ状に形成された偏光板を製造する技術が知られていなかったためである。なお、前記特開平１０−２３９６４１号公報は、液晶表示装置の出射側偏光板上に、右目用および左目用のストライプ状位相差領域を形成する技術を提案しているが、このようなストライプ状位相差領域の形成は、さらに困難であるものと考えられる。

本発明は一の観点において、表示面に上下方向および左右方向に整列した複数の画素を行列状に形成され、前記複数の画素のうち前記左右方向に隣接する画素に、右目用の画像と左目用の画像とを表示できる画像表示部と、前記表示面上に形成された偏光板とよりなる直視型表示装置の製造方法であって、前記偏光板は、各々前記表示面上の複数の画素のうち、前記上下方向に整列した一連の画素に対応して前記上下方向に延在するストライプ状の第１および第２の偏光領域を、前記表示面上において前記左右方向に整列した画素の各々に対応して、前記左右方向に、交互に繰り返し形成されてなり、前記第１および第２の偏光領域は、それぞれ第１および第２の互いに直交する方向に偏光軸を有し、前記偏光板上において前記第１の偏光領域は、前記偏光板に前記第１の方向に作用する張力を印加した状態で、前記上下方向に延在するストライプ状の領域にエネルギビームを、前記左右方向に１画素分ずつ飛ばして、繰り返し作用させることにより形成されてなり、前記偏光板上において前記第２の偏光領域を、前記偏光板に前記第２の方向に作用する張力を印加した状態で、前記エネルギビームを、前記第１の偏光領域が形成されていない部分に、繰り返し作用させることにより形成する工程を含むことを特徴とする直視型画像表示装置の製造方法を提供する。

本発明はさらに他の観点において、各々上下方向に延在するストライプ状の第１および第2の偏光領域を、左右方向に、交互に繰り返し形成され、前記第１および第２の偏光領域は、それぞれ第１および第２の互いに直交する方向に偏光軸を有する偏光板の製造方法であって、前記第１の偏光領域を、前記偏光板に前記第１の方向に作用する張力を印加した状態で、前記上下方向に延在するストライプ状の領域にエネルギビームを、前記左右方向に１画素分ずつ飛ばして、繰り返し作用させることにより形成する工程と、前記第２の偏光領域を、前記偏光板に前記第２の方向に作用する張力を印加した状態で、前記エネルギビームを、前記第１の偏光領域が形成されていない部分に、繰り返し作用させることにより形成する工程とを含むことを特徴とする偏光板の製造方法を提供する。

本発明によれば、前記第１の偏光領域を、前記偏光板に前記第１の方向に作用する張力を印加した状態で、前記上下方向に延在する直線状の断面形状を有するエネルギビームを、前記左右方向に１画素分ずつ飛ばして、繰り返し作用させることにより形成し、前記第２の偏光領域を、前記偏光板に前記第２の方向に作用する張力を印加した状態で、前記エネルギビームを、前記第１の偏光領域が形成されていない部分に、繰り返し作用させることにより形成することにより、前記第１および第２の偏光領域を、これらが非常に微細な幅を有するものであっても、前記偏光板上においてそれぞれ第１および第２の互いに直交する方向に偏光軸を有するように、かつストライプ状に、かつ前記第１および第2の偏光領域が交互に繰り返されるように形成できる。そこで、かかる偏光板を、前記第1および第２の偏光領域に対応した画素配列を有する表示装置と組み合わせ、前記第1の偏光領域に対応した画素群により、物体を第１の角度から見た画像を表示させ、前記第２の偏光領域に対応した画素群により、物体を前記第１の角度とは異なる角度から見た画像を表示させることにより、このような直視型表示装置のユーザは、偏光眼鏡を介して３次元画像を観察することができる。

［第１実施例］
図１は、本発明の第１実施例による直視型液晶表示装置１０の構成を示す。

図１を参照するに、直視型液晶表示装置１０は、図３（Ａ），（Ｂ）に断面構造を示す液晶パネル１１と、前記液晶パネル１１の手前に配設された偏光板１２と、前記液晶パネル１１の背後に配設された別の偏光板１３とよりなり、前記液晶パネル１１は、前記偏光板１２および１３とともに、前記偏光板１３のさらに背後に配設された光源（図示せず）からの光を空間変調する。さらに前記液晶表示装置１０のユーザは、このように空間変調された光、すなわち画像を、偏光レンズ１４Ａおよび１４Ｂを含む偏光眼鏡１４を介して観察する。

前記液晶パネル１１では、表示面上に、図２に示すように画素領域１１Ａ₁〜１１Ａ₃，１１Ｂ₁〜１１Ｂ₃，１１Ｃ₁〜１１Ｃ₃，１１Ｄ₁〜１１Ｄ₃，１１Ｅ₁〜１１Ｅ₃，１１Ｆ₁〜１１Ｆ₃が上下左右に行列状に形成されており、前記画素領域１１Ａ₁〜１１Ａ₃，１１Ｃ₁〜１１Ｃ₃，１１Ｅ₁〜１１Ｅ₃には、物体を一の角度から見た左目用の画像が、また前記画素領域画素領域１１Ｂ₁〜１１Ｂ₃，１１Ｄ₁〜１１Ｄ₃，１１Ｆ₁〜１１Ｆ₃には、同じ物体を異なった角度から見た右目用の画像が表示される。

さらに前記偏光板１２中には、上下方向に延在する前記画素列１１Ａ₁〜１１Ａ₃に対応して偏光領域１２Ａが、また前記画素列１１Ｂ₁〜１１Ｂ₃に対応して偏光領域１２Ｂが、また前記画素列１１Ｃ₁〜１１Ｃ₃に対応して偏光領域１２Ｃが、また前記画素列１１Ｄ₁〜１１Ｄ₃に対応して偏光領域１２Ｄが、また前記画素列１１Ｅ₁〜１１Ｅ₃に対応して偏光領域１２Ｅが、さらに前記画素列１１Ｆ₁〜１１Ｆ₃に対応して偏光領域１２Ｆが、前記偏光板１２の左右方向に交互に繰り返し形成されており、図１中にハッチングおよび矢印示すように、偏光軸の方向が、前記偏光領域１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｅ，１２Ｆで、互いに直交するように形成されている。

同様に、前記偏光板１３中には上下方向に延在する左目用の前記画素列１１Ａ₁〜１１Ａ₃に対応して偏光領域１３Ａが、また右目用の前記画素列１１Ｂ₁〜１１Ｂ₃に対応して偏光領域１３Ｂが、また左目用の前記画素列１１Ｃ₁〜１１Ｃ₃に対応して偏光領域１３Ｃが、また右目用の前記画素列１１Ｄ₁〜１１Ｄ₃に対応して偏光領域１３Ｄが、また左目用の前記画素列１１Ｅ₁〜１１Ｅ₃に対応して偏光領域１３Ｅが、さらに右目用の前記画素列１１Ｆ₁〜１１Ｆ₃に対応して偏光領域１３Ｆが、前記偏光板１３の左右方向に交互に繰り返し形成されており、図１中にハッチングおよび矢印示すように、偏光軸の方向が、前記偏光領域１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃ，１３Ｄ，１３Ｅ，１３Ｆで、互いに直交するように形成されている。

図示の例では、偏光板１２中、偏光領域１２Ａと、偏光板１３中でこれに対応する偏光領域１３Ａとでは、偏光軸の方向が直交している。その他の偏光領域も同様である。ただし、これは使われる液晶パネル１１の種類に依存し、平行に形成することも可能である。

さらに、前記偏光眼鏡１４では、偏光レンズ１４Ａの偏光方向が、前記左目用画素に対応した偏光領域１２Ａ，１２Ｃ，１２Ｅの偏光方向に一致され、また偏光レンズ１４Ｂの偏光方向が、前記右目用画素に対応した偏光領域１２Ｂ，１２Ｄ，１２Ｆの偏光方向に一致されている。

図３（Ａ），（Ｂ）は、図１の液晶パネル１１の一画素分の断面構造を示す。ただし図３（Ａ）は前記液晶パネル１１を駆動しない非駆動状態を、また図３（Ｂ）は駆動状態を示している。

図３（Ａ），（Ｂ）を参照するに、液晶パネル１１はいわゆるＭＶＡ型の液晶表示装置であり、概略的には一対のガラス基板３１，３３の間に液晶層３２を挟持した構成を有する。

前記ガラス基板３１は図示を省略したＴＦＴを担持するＴＦＴ基板であり、各画素領域毎に設けられた前記ＴＦＴのドレイン領域に接続された画素電極３１Ａを有している。また前記画素電極３１Ａは垂直分子配向膜３１Ｂにより覆われており、前記垂直分子配向膜３１Ｂは、これに接する液晶層３２中の液晶分子の方位を、前記基板３１の面に対して略垂直な方向に規制する。

一方、基板３１に対向する対向基板３３上には、カラーフィルタ３３Ａが形成されており、さらに前記カラーフィルタ３３Ａ上にはＩＴＯなど透明導電体よりなる対向電極３３Ｂが形成されている。また前記対向電極３３Ｂ上には、樹脂などよりなる配向規制構造物３３Ｃが形成されており、前記対向電極３３Ｂ上には、前記配向規制構造物３３Ｃを覆うように、垂直分子配向膜３３Ｄが形成されている。前記垂直分子配向膜３３Ｄは、前記垂直分子配向膜３１Ｂと同様に、これに接する液晶層３２中の液晶分子の方位を、前記基板３３の面に略垂直方向に規制する。

さらに前記光源に面するガラス基板３１には、先に説明した偏光板１３が形成されており、また前記対向基板３３上には、先に説明した偏光板１２が形成されている。

図３（Ａ）は、前記電極３１Ａおよび３３Ｂ間に駆動電圧が印加されていない、非駆動状態を示す。

図３（Ａ）を参照するに、この状態では前記液晶層３２中の液晶分子は前記基板３１，３３の面に略垂直に配向し、そこで、前記光源からの入射光は前記液晶層３２中を、偏光面を実質的に回転させることなく通過し、出射側の、偏光軸が前記偏光板１３のものと直交する偏光板１２により、遮断される。

これに対し、図３（Ｂ）の状態では、前記画素電極３１Ａと対向電極３３Ｂとの間に駆動電圧が印加されており、その結果、前記液晶層３２中の液晶分子は基板３１あるいは３３の面に対して倒れ、前記光源から基板３１に入射した光は偏光面が回転し、その結果、前記出射側偏光板１２により遮断されることなく、出射することができる。なお、本実施例の液晶パネル１１はＭＶＡパネルであるため、図３（Ｂ）の駆動状態においては、前記配向規制構造物３３Ｃの左右で液晶分子の倒れる方向が逆になっており、１画素領域中に液晶分子配向の異なるドメインが形成されているのがわかる。

そこで、このような液晶パネル１１を使って、図１の液晶表示装置１０において左目用の画素と右目用の画素とを、それぞれ左目用の信号および右目用の信号で駆動し、ユーザが表示された画像を偏光眼鏡１４を介して観察した場合、ユーザには、表示されている物体の３次元画像が見える。

図４（Ａ），（Ｂ）は、図１の液晶表示装置１０で使われる偏光板１２の製造方法を示す。偏光板１３の製造方法は、偏光板１２の場合と同じであるので、説明を省略する。

図４（Ａ）を参照するに、偏光板１２には図中、矢印で示す方向に、一様な張力が印加され、この状態で、前記偏光板１２上に、断面が直線状の収束レーザビーム１が、前記レーザビーム断面の延在方向が、前記張力の作用方向に対し４５度の角度になるように照射される。

その結果、前記ビーム照射箇所にはストライプ状に、前記張力方向に偏光軸を有する偏光領域１２Ｂが形成される。さらに前記レーザビームを、図１の液晶パネル１１上の左右方向に整列した画素列に対応する方向に、１画素分ずつ飛ばしながら照射することにより、前記偏光領域１２Ｄ，１２Ｆ、・・・が、同様にして互いに平行に形成される。

次に、図４（Ｂ）の工程において、前記偏光板１２に、図４（Ａ）における張力方向に対して直交する方向に張力を印加し、さらに前記レーザビームを、図４（Ａ）の工程において偏光領域が形成されなかった部分に対して照射する。これにより、前記偏光領域１２Ａ，１２Ｃ，１２Ｅ・・・が、前記偏光領域１２Ｂ，１２Ｄ，１２Ｆに対して直交する辺光軸を有するにように形成される。

本発明ではこのように、偏光板１２，１３上にストライプ状の偏光領域を、直線状断面を有するレーザビームの照射により形成するため、前記偏光領域の幅が１０μm程度まで微細化されても、歩留まり良く偏光板を製造することが可能になる。

なお図４（Ａ），（Ｂ）の工程では、前記レーザビーム１の代わりに、電子ビームなど、その他のエネルギビームを使うことができる。また点状のビーム断面を有する収束レーザビームを走査することにより、行うことも可能である。

なお本実施例において液晶パネル１１はＭＶＡ型の液晶パネルに限定されるものではなく、他の形式の液晶パネル、たとえばＴＮ型の液晶パネルを使うことも可能である。

［第２実施例］
図１の液晶表示装置１０は、そのままで通常の２次元画像を表示する表示装置としても使うことができる。

図５を参照するに、前記液晶パネル１１には、前記画素領域により、通常の２次元画像が表示され、液晶表示装置１０のユーザは、偏光眼鏡１４を使わずに直接に前記偏光板１２から出射する空間変調光を視る。

図５の構成によれば、前記液晶パネル１１上において隣接する画素領域により、同一の２次元画像中の対応する画素が表示されるため、図１において３次元画像を表示した場合に比べ、表示の解像度を、左右方向、すなわち走査線方向に、倍増させることが可能になる。また、この場合、ユーザは単に偏光眼鏡１４の装着を省略するだけでよいため、３次元画像の表示から２次元画像の表示への切り替え、あるいはその逆の切り替えは非常に簡単である。

［第３実施例］
図６は、本発明の第３実施例による３次元表示装置４０の構成を示す。ただし図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。

図４０を参照するに、表示装置４０は、図１の液晶表示装置１０で使われた液晶パネル１１の代わりに、陰極線管表示装置など、発光型の表示装置４１を使い、前記表示装置４１の表示面に、前記偏光領域１２Ａ〜１２Ｆを交互に形成された偏光板１２を貼り付ける。

さらに、表示装置４０のユーザは、前記表示装置４１の表示面上に表示された、右目用の画像と左目用の画像を、前記偏光レンズ１４Ａ，１４Ｂを有する偏光眼鏡を介して観察する。

かかる構成により、ユーザは図１の場合と同様に、物体の３次元画像を観察することが可能になる。

なお、図６において表示装置４１は陰極線管表示装置に限定されるものではなく、プラズマ表示装置あるいは有機ＥＬ表示装置であってもよい。

以上、本発明を好ましい実施例について説明したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した要旨内において様々な変形・変更が可能である。

（付記１）
表示面に上下方向および左右方向に整列した複数の画素を行列状に形成され、前記複数の画素のうち前記左右方向に隣接する画素に、右目用の画像と左目用の画像とを表示できる画像表示部と、
前記表示面上に形成された偏光板とよりなる直視型表示装置であって、
前記偏光板は、各々前記表示面上の複数の画素のうち、前記上下方向に整列した一連の画素に対応して前記上下方向に延在するストライプ状の第１および第２の偏光領域を、前記表示面上において前記左右方向に整列した画素の各々に対応して、前記左右方向に、交互に繰り返し形成されてなり、
前記第１および第２の偏光領域は、それぞれ第１および第２の互いに直交する方向に偏光軸を有し、
前記偏光板上において前記第１の偏光領域は、前記偏光板に前記第１の方向に作用する張力を印加した状態で、前記上下方向に延在するストライプ状の領域にエネルギビームを、前記左右方向に１画素分ずつ飛ばして、繰り返し作用させることにより形成されてなり、
前記偏光板上において前記第２の偏光領域は、前記偏光板に前記第２の方向に作用する張力を印加した状態で、前記エネルギビームを、前記第１の偏光領域が形成されていない部分に、繰り返し作用させることにより形成されてなることを特徴とする直視型画像表示装置。

（付記２）
前記エネルギビームは、前記ストライプ状の領域に対応した、直線状のビーム断面を有することを特徴とする付記１記載の直視型画像表示装置。

（付記３）
前記画像表示部は、液晶表示装置よりなることを特徴とする付記１または２記載の直視型画像表示装置。

（付記４）
前記画像表示部は、発光型平面表示装置であることを特徴とする付記１または２記載の直視型画像表示装置。

（付記５）
前記画像表示部は、前記表示面上の前記複数の画素のうち、前記複数の第１の偏光領域に対応する画素群により、物体を第１の角度から見た第１の２次元画像を表示し、前記複数の第２の偏光領域に対応する画素群により、前記物体を第２の別の角度から見た第２の２次元画像を表示することを特徴とする付記１〜４のうち、いずれか一項記載の直視型画像表示装置。

（付記６）
前記画像表示部は、前記表示面上の前記複数の画素により、単一の２次元画像を表示することを特徴とする付記１〜４のうち、いずれか一項記載の直視型画像表示装置。

（付記７）
各々上下方向に延在するストライプ状の第１および第2の偏光領域を、左右方向に、交互に繰り返し形成されてなる偏光板であって、
前記第１および第２の偏光領域は、それぞれ第１および第２の互いに直交する方向に偏光軸を有し、
前記第１の偏光領域は、前記偏光板に前記第１の方向に作用する張力を印加した状態で、前記上下方向に延在するストライプ状の領域にエネルギビームを、前記左右方向に１画素分ずつ飛ばして、繰り返し作用させることにより形成されてなり、
前記第２の偏光領域は、前記偏光板に前記第２の方向に作用する張力を印加した状態で、前記エネルギビームを、前記第１の偏光領域が形成されていない部分に、繰り返し作用させることにより形成されてなることを特徴とする偏光板。

（付記８）
前記エネルギビームは、前記ストライプ状の領域に対応した、直線状のビーム断面を有することを特徴とする付記７記載の偏光板。

（付記９）
各々上下方向に延在するストライプ状の第１および第2の偏光領域を、左右方向に、交互に繰り返し形成され、前記第１および第２の偏光領域は、それぞれ第１および第２の互いに直交する方向に偏光軸を有する偏光板の製造方法であって、
前記第１の偏光領域を、前記偏光板に前記第１の方向に作用する張力を印加した状態で、前記上下方向に延在するストライプ状の領域にエネルギビームを、前記左右方向に１画素分ずつ飛ばして、繰り返し作用させることにより形成する工程と、
前記第２の偏光領域を、前記偏光板に前記第２の方向に作用する張力を印加した状態で、前記エネルギビームを、前記第１の偏光領域が形成されていない部分に、繰り返し作用させることにより形成する工程とを含むことを特徴とする偏光板の製造方法。
（付記１０）
前記エネルギビームは、前記ストライプ状の領域に対応した、直線状のビーム断面を有することを特徴とする付記９記載の偏光板の製造方法。

本発明第１実施例による液晶表示装置の構成を示す図である。 図１の液晶表示装置で使われる液晶パネルの表示面を示す図である。 （Ａ），（Ｂ）は、図２の液晶パネルの断面構造を、非駆動状態および駆動状態について示す図である。 （Ａ），（Ｂ）は、偏光板の製造工程を示す図である。 本発明第２実施例による液晶表示装置の構成を示す図である。 本発明第３実施例による表示装置の構成を示す図である。

符号の説明

１ レーザビーム
１０ 液晶表示装置
１１ 液晶パネル
１１Ａ₁〜１１Ａ₃，１１Ｂ₁〜１１Ｂ₃，１１Ｃ₁〜１１Ｃ₃，１１Ｄ₁〜１１Ｄ₃，１１Ｅ₁〜１１Ｅ₃，１１Ｆ₁〜１１Ｆ₃ 画素領域
１２，１３ 偏光板
１２Ａ〜１２Ｆ，１３Ａ〜１３Ｆ 偏光領域
１４ 偏光眼鏡
１４Ａ，１４Ｂ 偏光レンズ
４１ 発光型表示装置

Claims (4)

1. 表示面に上下方向および左右方向に整列した複数の画素を行列状に形成され、前記複数の画素のうち前記左右方向に隣接する画素に、右目用の画像と左目用の画像とを表示できる画像表示部と、
   前記表示面上に形成された偏光板とよりなる直視型表示装置の製造方法であって、
   前記偏光板は、各々前記表示面上の複数の画素のうち、前記上下方向に整列した一連の画素に対応して前記上下方向に延在するストライプ状の第１および第２の偏光領域を、前記表示面上において前記左右方向に整列した画素の各々に対応して、前記左右方向に、交互に繰り返し形成されてなり、
   前記第１および第２の偏光領域は、それぞれ第１および第２の互いに直交する方向に偏光軸を有し、
   前記偏光板上において前記第１の偏光領域は、前記偏光板に前記第１の方向に作用する張力を印加した状態で、前記上下方向に延在するストライプ状の領域にエネルギビームを、前記左右方向に１画素分ずつ飛ばして、繰り返し作用させることにより形成されてなり、
   前記偏光板上において前記第２の偏光領域を、前記偏光板に前記第２の方向に作用する張力を印加した状態で、前記エネルギビームを、前記第１の偏光領域が形成されていない部分に、繰り返し作用させることにより形成する工程を含むことを特徴とする直視型画像表示装置の製造方法。
2. 前記エネルギビームは、前記ストライプ状の領域に対応した、直線状のビーム断面を有することを特徴とする請求項１記載の直視型画像表示装置の製造方法。
3. 前記画像表示部は、前記表示面上の前記複数の画素のうち、前記複数の第１の偏光領域に対応する画素群により、物体を第１の角度から見た第１の２次元画像を表示し、前記複数の第２の偏光領域に対応する画素群により、前記物体を第２の別の角度から見た第２の２次元画像を表示することを特徴とする請求項１または２記載の直視型画像表示装置の製造方法。
4. 各々上下方向に延在するストライプ状の第１および第２の偏光領域を、左右方向に、交互に繰り返し形成され、前記第１および第２の偏光領域は、それぞれ第１および第２の互いに直交する方向に偏光軸を有する偏光板の製造方法であって、
   前記第１の偏光領域を、前記偏光板に前記第１の方向に作用する張力を印加した状態で、前記上下方向に延在するストライプ状の領域にエネルギビームを、前記左右方向に１画素分ずつ飛ばして、繰り返し作用させることにより形成する工程と、
   前記第２の偏光領域を、前記偏光板に前記第２の方向に作用する張力を印加した状態で、前記エネルギビームを、前記第１の偏光領域が形成されていない部分に、繰り返し作用させることにより形成する工程とを含むことを特徴とする偏光板の製造方法。

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