JP5055406B2 - 位相差素子および表示装置 - Google Patents

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Description

本発明は、防眩フィルムが設けられた位相差素子、およびそのような位相差素子を備えた表示装置に関する。
液晶ディスプレイを始めとする各種ディスプレイでは、太陽光や室内照明などの外光が映り込むことによる視認性の悪化を低減するために、画面表面で外光を拡散反射させる防眩（AG：Anti-Glare）フィルムをディスプレイ表面に用いることが一般的である。ＡＧフィルムは、例えば、基材フィルム上にフィラー塗膜が形成されたものであり、表面を磨りガラス状にすることで防眩性を持たせたものである。
特開２００８−２６２１６５号公報
ところが、画像光がＡＧフィルムを透過する際に、ＡＧフィルム中の防眩層（例えばフィラー塗膜）による屈折や拡散によって歪を受け、画像が不鮮明になるなど、画像品位が劣化しやすいという問題がある。特に、今年に入って、各社から続々と上市されてきた３次元表示が可能な３Ｄディスプレイにおいては、ＡＧフィルムをディスプレイ表面に配置すると、３Ｄ特性（クロストーク）が顕著に劣化するという問題がある。
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、第１の目的は、３Ｄ特性の劣化を低減することの可能な位相差素子を提供することにある。第２の目的は、そのような位相差素子を備えた表示装置を提供することにある。
本発明の位相差素子は、位相差層、配向膜、基材および防眩フィルムを含んで構成されたものである。配向膜は、基材に支持され、かつ配向方向が互いに異なると共に面内において規則的に配置された２種類の配向領域を有している。位相差層は、２種類の配向領域の表面に設けられ、かつ遅相軸の向きが互いに異なると共に面内において２種類の配向領域に対応して規則的に配置された２種類の位相差領域を有している。防眩フィルムは、当該防眩フィルムのリタデーションが２０ｎｍ以下であって、かつ当該防眩フィルムのトータルヘイズが３０％以下となるように構成されている。
本発明の表示装置は、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。この表示装置に設けられた位相差素子は、表示パネル側に配置された位相差層、配向膜、基材と、位相差層、配向膜、基材との関係で表示パネルとは反対側に配置された防眩フィルムとを含んで構成されている。ここで、配向膜は、基材に支持され、かつ配向方向が互いに異なると共に面内において規則的に配置された２種類の配向領域を有している。位相差層は、２種類の配向領域の表面に設けられ、かつ遅相軸の向きが互いに異なると共に面内において２種類の配向領域に対応して規則的に配置された２種類の位相差領域を有している。一方、防眩フィルムは、当該防眩フィルムのリタデーションが２０ｎｍ以下であって、かつ当該防眩フィルムのトータルヘイズが３０％以下となるように構成されている。
本発明の位相差素子および表示装置では、防眩フィルムが、当該防眩フィルムのリタデーションが２０ｎｍ以下であって、かつ当該防眩フィルムのトータルヘイズが３０％以下となるように構成されている。これにより、例えば、位相差領域の種類が２種類となっており、一方の種類の位相差領域が右目用画像光を生成し、他方の種類の位相差領域が左目用画像光を生成するようになっている場合に、左目用画像光のクロストークと、右目用画像光のクロストークとを下記の式（１），（２）で定義したときに、左目用画像光のクロストークおよび右目用画像光のクロストークがともに、３．５％以下となる。
左目用画像光のクロストーク＝（左目用画像光を、偏光眼鏡の右目用光学素子を介して見たときの輝度）／（左目用画像光を、偏光眼鏡の左目用光学素子を介して見たときの輝度）…（１）
右目用画像光のクロストーク＝（右目用画像光を、偏光眼鏡の左目用光学素子を介して見たときの輝度）／（右目用画像光を、偏光眼鏡の右目用光学素子を介して見たときの輝度）…（２）
本発明の位相差素子および表示装置において、防眩フィルムが、当該防眩フィルムのリタデーションが１０ｎｍ以下であって、かつ当該防眩フィルムのトータルヘイズが３０％以下となるように構成されていてもよい。この場合には、左目用画像光のクロストークおよび右目用画像光のクロストークがともに、２．５％以下となる。
本発明の位相差素子および表示装置によれば、防眩フィルムのリタデーションが２０ｎｍ以下であって、かつ防眩フィルムのトータルヘイズが３０％以下となるようにしたので、３Ｄ特性の劣化を低減することができる。さらに、防眩フィルムのリタデーションが１０ｎｍ以下であって、かつ防眩フィルムのトータルヘイズが３０％以下となるようにした場合には、３Ｄ特性の劣化を格段に低減することができる。
本発明の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１の表示装置の構成の一例を表す断面図である。 図２の位相差素子の構成の一例を表す斜視図である。 図３の配向膜の構成の一例を表す斜視図である。 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３の防眩フィルムの構成の一例を表す斜視図である。 図６の防眩フィルムのリタデーションと波長との関係の実測値一例を表す図である。 図６の防眩フィルムのクロストークとヘイズとの関係の実測値一例を表す図である。 防眩フィルムのクロストークとヘイズ・リタデーションとの関係を、図８の実測値を利用した数値計算によって導出した値を表す図である。 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。
以下、本発明の実施の形態について、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（図１〜図９）
１．２ 偏光眼鏡の構成（図１０）
１．３ 基本動作（図１１〜図１４）
１．４ 効果
２．変形例
＜１．実施の形態＞
[１．１ 表示装置１の構成]
図１は、本発明の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（表示パネル）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。
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。
（バックライトユニット１０）
バックライトユニット１０は、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。この反射板は、例えば、発泡ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などによって構成されている。これにより、光源からの射出光を効率的に利用することができる。光源は、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、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。また、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。また、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。
（液晶表示パネル２０）
液晶表示パネル２０は、複数の画素が行方向および列方向に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。この液晶表示パネル２０は、例えば、図２に示したように、バックライトユニット１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、透明電極２９および偏光子２１Ｂを有している。
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，３１Ｂ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，３１Ｂ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。
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。
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。
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。カラーフィルタ２８は、バックライトユニット１０からの射出光を、例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）の三原色にそれぞれ色分離するためのフィルタ部２８Ａを配列して形成されている。このカラーフィルタ２８では、画素間の境界に対応する部分に、遮光機能を有するブラックマトリクス部２８Ｂが設けられている。
（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のうち後述の防眩フィルム３４を除いた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１１に示したように、液晶表示パネル２０側から順に、基材３１、配向膜３２、位相差層３３および防眩フィルム（ＡＧフィルム）３４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とは反対側（観察者側）から順に配置されていてもよい。
基材３１は、配向膜３２、位相差層３３および防眩フィルム３４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。そのような特性を持つ透明樹脂フィルムとしては、例えば、ＴＡＣ（トリアセチルセルロース）、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）、ＣＯＣ（シクロオレフィンコポリマー）、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）などが挙げられる。ここで、ＣＯＰとしては、例えば、ゼオノアやゼオネックス（日本ゼオン社の登録商標）、アートン（ＪＳＲ社の登録商標）などがある。基材フィルムの３１の厚さは、例えば、３０μｍ以上５００μｍ以下となっていることが好ましい。基材３１のリタデーションは、２０ｎｍ以下であることが好ましく、１０ｎｍ以下であることがより好ましい。なお、基材３１は、ガラス基板によって構成されていてもよい。
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の光射出側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および左目用配向領域３２Ｂは、液晶表示パネル２０の画素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。
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、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。
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。
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。
右目用位相差領域３３Ａおよび左目用位相差領域３３Ｂは、例えば、図３に示したように、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。
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。
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。ただし、高分子液晶材料は、重合基としてアクリロイル基あるいはメタアクリロイル基を有していることが、透明性の観点から好ましい。また、高分子液晶材料として、重合性官能基と液晶骨格との間にメチレンスペーサのない材料を用いることが好ましい。プロセス時の配向処理温度を低くすることができるためである。位相差層３３の厚みは、例えば１μｍ〜２μｍである。なお、位相差層３３が、重合した高分子液晶材料を含んで構成されている場合に、位相差層３３が、重合した高分子液晶材料だけで構成されている必要はなく、その一部に未重合の液晶性モノマを含んでいてもよい。位相差層３３に含まれる未重合の液晶性モノマは、後述の配向処理（加熱処理）によって、その周囲に存在する液晶分子の配向方向と同様の方向に配向しており、高分子液晶材料の配向特性と同様の配向特性を有しているからである。
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。
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。
次に、防眩フィルム３４について説明する。防眩フィルム３４は、太陽光や室内照明などの外光が映り込むことによる視認性の悪化を低減するために、画面表面で外光を拡散反射させるものである。防眩フィルム３４は、例えば、図６に示したように、基材３４Ａと、防眩層３４Ｂとを液晶表示パネル２０側から順に積層されたものである。
なお、図示しないが、基材３４Ａおよび防眩層３４Ｂは、液晶表示パネル２０とは反対側から順に積層されていてもよい。また、防眩フィルム３４は、図６に示したような２層構造となっているものに限られるものではなく、例えば、上述の防眩層３４Ｂが省略されるとともに、基材３４Ａの上面に凹凸（例えばエンボス）が設けられたものであってもよい。また、防眩フィルム３４は、必要に応じて、ハードコート層を含んでいてもよい。
基材３４Ａは、例えば、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。そのような特性を持つ透明樹脂フィルムとしては、例えば、ＴＡＣ（トリアセチルセルロース）、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）、ＣＯＣ（シクロオレフィンコポリマー）、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）などが挙げられる。なお、図７に、基材３４ＡがＴＡＣからなる場合の防眩フィルム３４のリタデーションと波長との関係の実測値を示した。図７において、短波長側で、符号が逆転しているのは、遅相軸と進相軸が反転していることを示している。
基材３４Ａのリタデーションは、５００ｎｍ〜５６０ｎｍ程度の緑の領域の範囲内で、２０ｎｍ以下であることが好ましく、１０ｎｍ以下であることがより好ましい。なお、リタデーション値に関して上述の波長帯を挙げた理由については、後に詳述する。なお、基材３１は、ガラス基板によって構成されていてもよい。基材３１がガラス基板からなる場合には、基材３１のリタデーションは、おおむね０（ゼロ）ｎｍとなる。
防眩層３４Ｂは、例えば、エネルギー硬化型の樹脂バインダーに、フィラーを分散させた混合液を基材３４Ａの表面に塗布し、それに対して熱や紫外線などのエネルギーを与えて硬化させたものである。防眩層３４Ｂの上面には、例えば、フィラーなどによって凹凸が形成されている。なお、防眩層３４Ｂの上面が、必ず凹凸形状となっている必要はない。
図８は、基材３４ＡがＴＡＣからなる場合の防眩フィルム３４のクロストークとヘイズとの関係の実測値を示したものである。ここで、図８中のヘイズは、JIS K6782の方法に拠って測定されたトータルヘイズである。また、図８中のクロストークは、下記の式（１），（２）で定義される左目用画像光のクロストークおよび右目用画像光のクロストークのうちいずれか大きい方の値である。
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）…（１）
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）…（２）
図９は、防眩フィルム３４のクロストークとヘイズ・リタデーションとの関係を、図８の実測値を利用した数値計算によって導出したものである。図９の各実線は、破線と交差する箇所から左側の領域（ヘイズが３０％以下となる領域）において、破線と交差する箇所から右側の領域（ヘイズが３０％を超える領域）と比べて、クロストークが緩やかに変化している様子を示している。
ところで、ヘイズの値は、基材３４Ａまたは防眩層３４Ｂの膜厚を変化させたり、防眩層３４Ｂがフィラーを含む場合にはフィラーの粒径または屈折率を変化させたりすることにより、調整可能である。なお、図８、図９には、防眩層３４Ｂ（フィラー含む）の膜厚が互いに異なる多数のサンプルを用意し、各サンプルのヘイズとクロストークを測定することにより得られた値が示されている。
図９から、防眩フィルム３４のリタデーションの値に拘わらず、防眩フィルム３４のヘイズが０％以上３０％以下の範囲内にあるときには、クロストークが概ね一定となっていることがわかる。このことから、防眩フィルム３４を設計する際に、表示装置１のスペックとして所定のクロストークが規定されている場合であっても、規定されたクロストークを超えることなく、防眩フィルム３４のリタデーションとヘイズを自由に組み合わせることの可能な範囲があると言える。
例えば、表示装置１のクロストークとして要求される値の上限が３．５％であったとすると、防眩フィルム３４のリタデーションは、０ｎｍ以上、２０ｎｍ以下の範囲内で調整可能であり、さらに、防眩フィルム３４のヘイズは、０％以上３０％以下の範囲内で調整可能である。また、例えば、表示装置１のクロストークとして要求される値の上限が２．５％であったとすると、防眩フィルム３４のリタデーションは、０ｎｍ以上、１０ｎｍ以下の範囲内で調整可能であり、さらに、防眩フィルム３４のヘイズは、０％以上３０％以下の範囲内で調整可能である。
従って、防眩フィルム３４が、当該防眩フィルム３４のリタデーションが２０ｎｍ以下であって、かつ該防眩フィルム３４のトータルヘイズが３０％以下となるように構成されている場合には、表示装置１のクロストークを３．５％以下に抑えることが可能である。また、防眩フィルム３４が、当該防眩フィルム３４のリタデーションが１０ｎｍ以下であって、かつ該防眩フィルム３４のトータルヘイズが３０％以下となるように構成されている場合には、表示装置１のクロストークを２．５％以下に抑えることが可能である。
[１．２ 偏光眼鏡２]
次に、図１、図１０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。
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てもよいし、図示しないが、観察者の鼻にだけひっかける形状となっていてもよい。また、フレーム４３の形状は、例えば、図示しないが、観察者が手で握れる形状となっていてもよい。
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。
右目用光学素子４１は、例えば、右目用位相差板４１Ａ、偏光板４１Ｂ、および支持体４１Ｃを有している。右目用位相差板４１Ａ、偏光板４１Ｂ、および支持体４１Ｃは、表示装置１の映像表示面１Ａから射出された光Ｌが入射する側（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、左目用位相差板４２Ａ、偏光板４２Ｂ、および支持体４２Ｃを有している。左目用位相差板４２Ａ、偏光板４２Ｂ、および支持体４２Ｃは、表示装置１の映像表示面１Ａから射出された光Ｌが入射する側（表示装置１側）から順に配置されている。
支持体４１Ｃ，４２Ｃは、必要に応じて省略することも可能である。また、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、支持体４１Ｃ，４２Ｃの光射出側（観察者側）の面に、支持体４１Ｃ，４２Ｃ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。
支持体４１Ｃは、例えば、右目用位相差板４１Ａおよび偏光板４１Ｂを支持するものである。支持体４１Ｃは、例えば、表示装置１の映像表示面１Ａから射出された光Ｌに対して透明な樹脂、例えば、ＰＣ（ポリカーボネート）などからなる。また、支持体４２Ｃは、例えば、左目用位相差板４２Ａおよび偏光板４２Ｂを支持するものである。支持体４２Ｃは、例えば、表示装置１の映像表示面１Ａから射出された光Ｌに対して透明な樹脂、例えば、ＰＣ（ポリカーボネート）などからなる。
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。
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。これらの位相差フィルムの厚さは、例えば、３０μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。また、これらの位相差フィルムとしては、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。そのような特性を持つ樹脂フィルムとしては、例えば、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）、ＰＣ（ポリカーボネート）などが挙げられる。ここで、ＣＯＰとしては、例えば、ゼオノアやゼオネックス（日本ゼオン（株）登録商標）、アートン（ＪＳＲ株式（株）登録商標）などがある。
右目用位相差板４１Ａおよび左目用位相差板４２Ａは、光弾性係数がＰＣ（ポリカーボネート）の光弾性係数（８０×１０-12／Ｐａ）未満の材料によって構成されていることが好ましい。そのような特性を持つ樹脂材料としては、例えば、変性ＰＣ（ポリカーボネート）が挙げられる。なお、変性ＰＣとは、一般的なＰＣの分子構造（骨格）の一部を変更し、分子構造の対象性を向上させたものを指している。なお、変性ＰＣの他にも、光弾性係数の小さな材料として、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）、ＰＳ（ポリスチレン）、ＴＡＣ（トリアセチルセルロース）、ＣＯＰ（シクロオレフィンポリマー）、ＣＯＣ（シクロオレフィンコポリマー）、またはこれらのブレンド品などでもよい。ＰＣとＰＳのブレンドとしては、特開２００１−５５４５５の手法を用いてもよい。ただし、耐衝撃性が高いことや熱に強い（ガラス転移温度Ｔｇが高い）ことから、変性ＰＣの方がより好ましいと言える。
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。
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。
（リタデーション）
次に、図１１（Ａ），（Ｂ）〜図１４（Ａ），（Ｂ）を参照して、偏光眼鏡２のリタデーションについて説明する。なお、リタデーションは、例えば、回転検光子法や、セナルモン法など、いくつかの楕円偏光解析にて測定することが可能なものである。本明細書では、リタデーションの値として、回転検光子法を用いることによって得られた値が示されている。
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。
ところで、偏光眼鏡２を用いて表示装置１の映像表示面を観察した場合に、例えば、図１１（Ａ），（Ｂ）、図１２（Ａ），（Ｂ）に示したように、右目には右目用画素の画像が認識でき、左目には右目用画素の画像が認識できないようにすることが必要である。また、同時に、例えば、図１３（Ａ），（Ｂ）、図１４（Ａ），（Ｂ）に示したように、左目には左目用画素の画像が認識でき、右目には左目用画素の画像が認識できないようにすることが必要である。そのためには、以下に示したように、右目用位相差領域３３Ａおよび右目用位相差板４１Ａのリタデーションならびに左目用位相差領域３３Ｂおよび左目用位相差板４２Ａのリタデーションを設定することが好ましい。
具体的には、右目用位相差板４１Ａおよび左目用位相差板４２Ａのリタデーションのうち一方が＋λ／４（λは波長）となっており、他方が−λ／４となっていることが好ましい。ここで、リタデーションの符号が逆になっているのは、それぞれの遅相軸の向きが９０°異なることを示している。このとき、右目用位相差領域３３Ａのリタデーションは右目用位相差板４１Ａのリタデーションと同一となっていることが好ましく、左目用位相差領域３３Ｂのリタデーションは左目用位相差板４２Ａのリタデーションと同一となっていることが好ましい。
なお、実際に、右目用位相差板４１Ａおよび左目用位相差板４２Ａに対して、全ての波長（可視領域全体）でリタデーションをλ／４にすることができる材料を選択することは容易ではない。ただし、全ての波長でリタデーションをλ／４にすることよりも、全ての波長で右目用位相差領域３３Ａのリタデーションが右目用位相差板４１Ａのリタデーションと同一（近い値）となっていること、左目用位相差領域３３Ｂのリタデーションが左目用位相差板４２Ａのリタデーションと同一（近い値）になっていることの方が重要である。一方、全ての波長でリタデーションをλ／４にする必要はないが、３Ｄ映像を明るい輝度や適切な色で視聴するためには、５００ｎｍ〜５６０ｎｍ程度の緑の領域の範囲内で、リタデーションがλ／４になるようにすることが好ましい。これは、人間の網膜は、緑の波長帯の光に対して高い感度を有していること、緑の領域で合わせることで、青や赤の領域でも比較的合うことがその理由である。
[１．３ 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。
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））。
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。
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））。
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））。
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。
[１．４ 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。本実施の形態において、防眩フィルム３４が、当該防眩フィルム３４のリタデーションが２０ｎｍ以下であって、かつ該防眩フィルム３４のトータルヘイズが３０％以下となるように構成されている場合には、左目用画像光のクロストークおよび右目用画像光のクロストークをともに、３．５％以下にすることができる。従って、このようにした場合には、３Ｄ特性の劣化を低減することができる。
また、本実施の形態において、防眩フィルム３４が、当該防眩フィルム３４のリタデーションが１０ｎｍ以下であって、かつ該防眩フィルム３４のトータルヘイズが３０％以下となるように構成されている場合には、左目用画像光のクロストークおよび右目用画像光のクロストークをともに、２．５％以下にすることができる。従って、このようにした場合には、３Ｄ特性の劣化を格段に低減することができる。
＜２．変形例＞
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。
また、上記実施の形態および変形例では、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）が位相差素子３０の水平方向もしくは垂直方向全体に渡って延在している場合が例示されていたが、例えば、図示しないが、水平方向および垂直方向の双方に２次元配置されていてもよい。
以上では、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発明を適用できる。
なお、本明細書において、「均一」、「平行」、「直交」、「垂直」、「同一の方向」という場合には、本発明の効果を損なわない限度において、それぞれが、略均一、略平行、略直交、略垂直、略同一の方向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。
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、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、３１，３４Ａ…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、３４…防眩フィルム、３４Ｂ…防眩層、４１…右目用光学素子、４１Ａ…右目用位相差領域、４１Ｂ，４２Ｂ…偏光板、４１Ｃ，４２Ｃ…支持体、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、Ｌ…光、Ｌ１…右目用画像光、Ｌ２…左目用画像光、Ｓ１…光入射面、Ｓ２…光射出面、Ｖ１，Ｖ２…溝。

Claims (4)

  1. 位相差層、配向膜、基材および防眩フィルムを含んで構成された位相差素子であって、
    前記配向膜は、前記基材に支持され、かつ配向方向が互いに異なると共に面内において規則的に配置された２種類の配向領域を有し、
    前記位相差層は、前記２種類の配向領域の表面に設けられ、かつ遅相軸の向きが互いに異なると共に面内において前記２種類の配向領域に対応して規則的に配置された２種類の位相差領域を有し、
    前記防眩フィルムは、当該防眩フィルムのリタデーションが２０ｎｍ以下であって、かつ当該防眩フィルムのトータルヘイズが３０％以下となるように構成されている
    位相差素子。
  2. 前記防眩フィルムは、当該防眩フィルムのリタデーションが１０ｎｍ以下であって、かつ当該防眩フィルムのトータルヘイズが３０％以下となるように構成されている
    請求項１に記載の位相差素子。
  3. 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、
    前記表示パネル側に配置された位相差層、配向膜、基材と、
    前記位相差層、前記配向膜および前記基材との関係で前記表示パネルとは反対側に配置された防眩フィルムと
    を含んで構成され、
    前記配向膜は、前記基材に支持され、かつ配向方向が互いに異なると共に面内において規則的に配置された２種類の配向領域を有し、
    前記位相差層は、前記２種類の配向領域の表面に設けられ、かつ遅相軸の向きが互いに異なると共に面内において前記２種類の配向領域に対応して規則的に配置された２種類の位相差領域を有し、
    前記防眩フィルムは、当該防眩フィルムのリタデーションが２０ｎｍ以下であって、かつ当該防眩フィルムのトータルヘイズが３０％以下となるように構成されている
    表示装置。
  4. 前記防眩フィルムは、当該防眩フィルムのリタデーションが１０ｎｍ以下であって、かつ当該防眩フィルムのトータルヘイズが３０％以下となるように構成されている
    請求項３に記載の表示装置。
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