KR101689780B1 - 위상차 소자 및 표시 장치 - Google Patents

Abstract

베이스{基材; base} 필름의 광학 이방성에 기인해서 발생하는 고스트를 저감하는 것이 가능한 위상차 소자 및 그것을 구비한 표시 장치를 제공하는 것을 과제로 하며, 이 과제를 해결하기 위해서, 베이스 필름(31)은, 광학 이방성을 가지는 얇은 수지 필름에 의해서 구성되어 있다. 베이스 필름(31)의 지상축{遲相軸; slow axis} AX3이 수직 방향을 향하고 있고, 위상차 소자(30)의 오른쪽눈용 영역(32A)의 지상축 AX1 및 왼쪽눈용 영역(32B)의 지상축 AX2와 교차하는 방향을 향하고 있다. 지상축 AX1, AX2는, 베이스 필름(31)의 지상축 AX3과 45°보다 큰 각도로 교차하는 방향을 향하고 있다.

베이스 필름, 위상차 층, 위상차 영역, 지상축, 수지 필름, 표시 패널.

Description

위상차 소자 및 표시 장치{RETARDATION ELEMENT AND DISPLAY}

본 발명은, 광학 이방성을 가지는 위상차 소자 및 그것을 구비한 표시 장치에 관한 것으로서, 특히 편광 안경을 이용한 입체 영상의 관찰시에 매우 적합하게 이용되는 위상차 소자 및 그것을 구비한 표시 장치에 관한 것이다.

종래부터, 편광 안경을 이용하는 타입의 입체 영상 표시 장치로서, 왼쪽눈용 화소와 오른쪽눈용 화소에서 다른 편광 상태의 광을 사출시키는 것이 있다. 이와 같은 표시 장치에서는, 시청자가 편광 안경을 쓴 다음에, 왼쪽눈용 화소로부터의 사출광을 왼쪽눈에만 입사{入射}시키고, 오른쪽눈용 화소로부터의 사출광을 오른쪽눈에만 입사시키는 것에 의해, 입체 영상의 관찰을 가능하게 하는 것이다.

예를 들면, 특허 문헌 1에서는, 왼쪽눈용 화소와 오른쪽눈용 화소에서 다른 편광 상태의 광을 사출시키기 위해서 위상차 소자가 이용되고 있다. 이 위상차 소자에서는, 하나의 방향으로 지상축{遲相軸; slow axis} 또는 진상축{進上軸; fast axis}을 가지는 벨트모양{片狀} 위상차 부재가 왼쪽눈용 화소에 대응해서 설치되 고, 상기 벨트모양 위상차 부재와는 다른 방향에 지상축 또는 진상축을 가지는 벨트모양 위상차 부재가 오른쪽눈용 화소에 대응해서 설치되어 있다.

[특허 문헌 1] 일본특허 제3360787호 공보

상기의 표시 장치에서는, 왼쪽눈용 화소로부터 사출된 왼쪽눈용 영상광이 왼쪽눈에만 입사되고, 오른쪽눈용 화소로부터 사출된 오른쪽눈용 영상광이 오른쪽눈에만 입사되는 것이 바람직하다. 그러나, 왼쪽눈용 영상광이 약간 오른쪽눈에 입사되어 버리거나, 오른쪽눈용 영상광이 약간 왼쪽눈에 입사되어 버리거나 하는 고스트{ghost}라고 불리는 문제가 있다.

특히, 특허 문헌 1에 기재된 표시 장치에서, 베이스{基材; base}가 플라스틱 필름에 의해 구성되어 있는 경우에는, 베이스에 얼마 안되게 존재하는 광학 이방성에 기인해서, 고스트가 강하게 생겨 버린다고 하는 문제가 있다.

본 발명은 이러한 문제점을 감안해서 이루어진 것으로, 그 목적은, 베이스 필름의 광학 이방성에 기인해서 발생하는 고스트를 저감하는 것이 가능한 위상차 소자 및 그것을 구비한 표시 장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 위상차 소자는, 광학 이방성을 가지는 베이스 필름과, 베이스 필 름 위에 형성되고, 광학 이방성을 가지는 위상차 층을 구비한 것이다. 위상차 층은 지상축의 방향이 서로 다른 2종류 이상의 위상차 영역을 가지고 있고, 2종류 이상의 위상차 영역은, 베이스 필름의 면내 방향에, 인접해서 규칙적으로 배치되어 있다. 각 위상차 영역은, 베이스 필름의 지상축과 45°보다 큰 각도로 교차하는 방향에 지상축을 가지고 있다.

본 발명의 표시 장치는, 화상 신호에 의거해서 구동되는 표시 패널과, 표시 패널을 조명하는 백라이트 유닛과, 표시 패널과의 관계로 백라이트 유닛과는 반대측에 설치된 위상차 소자를 구비한 것이다. 이 표시 장치에 내장된 위상차 소자는, 상기한 위상차 소자와 동일한 구성요소에 의해서 구성되어 있다.

본 발명의 위상차 소자 및 표시 장치에서는, 지상축의 방향이 서로 다른 2종류 이상의 위상차 영역이 베이스 필름의 면내 방향에, 인접해서 규칙적으로 배치되어 있다. 이것에 의해, 예를 들면 위상차 영역측으로부터 입사한 광은 편광 상태의 서로 다른 2종류 이상의 광으로 분리된 후, 베이스 필름을 투과한다. 여기서, 각 위상차 영역은 베이스 필름의 지상축과 45°보다 큰 각도로 교차하는 방향에 지상축을 가지고 있다. 이와 같이, 각 위상차 영역의 지상축의 방향에 대해서 오프셋을 부여하는 것에 의해, 베이스 필름의 광학 이방성에 기인하는 편광 상태의 변화가 억제된다.

본 발명의 위상차 소자 및 표시 장치에 의하면, 각 위상차 영역의 지상축의 방향에 대해서 오프셋을 부여하고, 베이스 필름의 광학 이방성에 기인하는 편광 상태의 변화를 억제하도록 했으므로, 베이스 필름의 광학 이방성에 기인해서 발생하는 고스트를 저감할 수가 있다.

이하, 발명을 실시하기 위한 최량의 형태에 대해서, 도면을 참조해서 상세하게 설명한다. 또한, 설명은 이하의 순서로 행한다.

1. 실시형태(표시 장치, 위상차 소자)

2. 변형예(표시 장치, 위상차 소자)

3. 실시예(표시 장치)

도 1은, 본 발명의 1실시형태에 관계된 표시 장치의 단면 구성을 도시하는 것이다. 또한, 본 발명의 1실시형태에 관계된 위상차 소자에 대해서는, 본 실시형태의 표시 장치에 내장되어 있는 경우를 예시해서 설명하는 것으로 한다.

[표시 장치(1)의 구성]

표시 장치(1)는, 후술하는 편광 안경(2)을 안구 앞에 장착한 관찰자(도시하지 않음)에 대해서 입체 영상을 표시하는 편광 안경 방식의 표시 장치이다. 이 표시 장치(1)는, 백라이트 유닛(10), 액정 표시 패널(20)(표시 패널) 및 위상차 소자(30)를 이 차례{順}로 적층해서 구성된 것이다. 이 표시 장치(1)에서, 위상차 소자(30)의 표면이 영상 표시면으로 되어 있고, 관찰자 측으로 향해져 있다.

또한, 본 실시형태에서는, 영상 표시면이 수직면(연직면)과 평행하게 되도록 표시 장치(1)가 배치되어 있다. 영상 표시면은 장방형상으로 되어 있고, 영상 표시면의 긴쪽 방향이 수평 방향(도면중의 y축 방향)과 평행하게 되어 있다. 관찰자는 편광 안경(2)을 안구 앞에 장착한 후에, 영상 표시면을 관찰하는 것으로 한다. 편광 안경(2)은 원 편광 타입이며, 표시 장치(1)는 원 편광 안경용 표시 장치이다.

[백라이트 유닛(10)]

백라이트 유닛(10)은, 예를 들면 반사판, 광원 및 광학 시트(어느것이나 도시하지 않음)를 가지고 있다. 반사판은, 광원으로부터의 사출광을 광학 시트 측으로 되돌리는 것이며, 반사, 산란, 확산 등의 기능을 가지고 있다. 이 반사판은, 예를 들면 발포 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트) 등에 의해 구성되어 있다. 이것에 의해, 광원으로부터의 사출광을 효과적으로 이용할 수가 있다. 광원은, 액정 표시 패널(20)을 배후로부터 조명하는 것이며, 예를 들면 복수의 선모양 광원이 등간격으로 병렬 배치되거나 복수의 점모양 광원이 2차원 배열되거나 한 것이다. 또한, 선모양 광원으로서는, 예를 들면 열 음극관(HCFL; Hot Cathode Fluorescent Lamp), 냉음극관(CCFL; Cold Cathode Fluorescent Lamp) 등을 들 수 있다. 또, 점모양 광원으로서는, 예를 들면 발광 다이오드(LED; Light Emitting Diode) 등을 들 수 있다. 광학 시트는, 광원으로부터의 광의 면내 휘도 분포를 균일화하거나, 광원으로부터의 광의 발산각이나 편광 상태를 원하는 범위내로 조정하거나 하는 것이며, 예를 들면 확산판, 확산 시트, 프리즘 시트, 반사형 편광 소자, 위상차 판 등을 포함해서 구성되어 있다. 또, 광원은, 에지 라이트 방식이라도 좋고, 그 경우 에는, 필요에 따라서 도광판이나 도광 필름을 이용한다.

[액정 표시 패널(20)]

액정 표시 패널(20)은, 복수의 화소가 행방향 및 열방향으로 2차원 배열된 투과형 표시 패널이며, 영상 신호에 따라서 각 화소를 구동하는 것에 의해서 화상을 표시하는 것이다. 이 액정 표시 패널(20)은, 예를 들면 도 1에 도시한 바와 같이, 백라이트 유닛(1) 측으로부터 차례로, 편광판(21A), 투명 기판(22), 화소 전극(23), 배향막(24), 액정층(25), 배향막(26), 공통 전극(27), 컬러 필터(28), 투명 전극(29) 및 편광판(21B)을 가지고 있다.

여기서, 편광판(21A)은, 액정 표시 패널(20)의 광 입사측에 배치된 편광판(편광자)이며, 편광판(21B)은 액정 표시 패널(20)의 광 사출측에 배치된 편광판(편광자)이다. 편광판(21A, 21B)은, 광학 셔터의 일종이며, 어떤 일정 진동 방향의 광(편광)만을 통과시킨다. 편광판(21A, 21B)은 각각, 예를 들면 편광축이 서로 소정의 각도만큼(예를 들면 90도) 다르도록 배치되어 있으며, 이것에 의해 백라이트 유닛(1)으로부터의 사출광이 액정층을 거쳐서 투과하거나, 혹은 차단되도록 되어 있다.

편광판(21A)의 투과축(도시하지 않음) 방향은, 백라이트 유닛(1)으로부터 사출된 광을 투과가능한 범위내로 설정된다. 예를 들면, 백라이트 유닛(1)으로부터 사출되는 광의 편광축이 수직 방향으로 되어 있는 경우에는, 투과축도 수직 방향을 향하고 있고, 백라이트 유닛(1)으로부터 사출되는 광의 편광축이 수평 방향으로 되어 있는 경우에는, 투과축도 수평 방향을 향하고 있다. 또한, 백라이트 유닛(1)으 로부터 사출되는 광은 직선 편광광인 경우에 한정되는 것이 아니라, 원 편광이나, 타원 편광, 무편광이더라도 좋다.

편광판(21B)의 편광축 AX4(도 2)의 방향은, 액정 표시 패널(20)을 투과한 광을 투과가능한 범위내로 설정된다. 예를 들면, 편광판(21A)의 편광축(도시하지 않음. 또한, 편광축과 투과축은 동의{同義}이다)의 방향이 수평 방향으로 되어 있는 경우에는, 편광축 AX4는 그것과 직교하는 방향(수직 방향)을 향하고 있고, 편광판(21A)의 편광축의 방향이 수직 방향으로 되어 있는 경우에는, 편광축 AX4는 그것과 직교하는 방향(수평 방향)을 향하고 있다.

투명 기판(22, 29)은 일반적으로, 가시광선에 대해서 투명한 기판이다. 또한, 백라이트 유닛(1) 측의 투명 기판에는, 예를 들면 투명 화소 전극에 전기적으로 접속된 구동 소자로서의 TFT(Thin Film Transistor; 박막 트랜지스터) 및 배선 등을 포함하는 액티브형 구동 회로가 형성되어 있다. 화소 전극(23)은, 예를 들면 산화 인듐 주석(ITO; Indium Tin Oxide)으로 이루어지고, 화소마다의 전극으로서 기능한다. 배향막(24)은, 예를 들면 폴리이미드 등의 고분자 재료로 이루어지고, 액정에 대해서 배향 처리를 행한다. 액정층(25)은, 예를 들면 VA(Vertical Alignment) 모드, TN(Twisted Nematic) 모드 또는 STN(Super Twisted Nematic) 모드의 액정으로 이루어진다. 이 액정층(25)은, 도시하지 않은 구동 회로로부터의 인가 전압에 의해, 백라이트 유닛(1)으로부터의 사출광을 화소마다 투과 또는 차단하는 기능을 가지고 있다. 공통 전극(27)은, 예를 들면 ITO로 이루어지고, 공통의 대향 전극으로서 기능한다. 컬러 필터(28)는, 백라이트 유닛(1)으로부터의 사출광 을, 예를 들면 빨강{赤}(R), 초록{綠}(G) 및 파랑{靑}(B)의 삼원색으로 각각 색분리하기 위한 필터부(28A)를 배열해서 형성되어 있다. 이 컬러 필터(28)에서는, 필터부(28A)는 화소 사이의 경계에 대응하는 부분에, 차광 기능을 가지는 블랙 매트릭스부(28B)가 설치되어 있다.

[위상차 소자(30)]

다음에, 위상차 소자(30)에 대해서 설명한다. 도 3의 (a)는, 본 실시형태의 위상차 소자(30)의 구성의 1예를 사시적으로 도시한 것이다. 도 3의 (B)는, 도 3의 (a)의 위상차 소자(30)의 지상축에 대해서 도시한 것이다. 마찬가지로, 도 4의 (a)는, 본 실시형태의 위상차 소자(30)의 구성의 다른 예를 사시적으로 도시한 것이다. 도 4의 (b)는, 도 4의 (a)의 위상차 소자(30)의 지상축에 대해서 도시한 것이다. 또한, 도 3의 (a), (b)에 도시한 위상차 소자(30)와, 도 4의 (a), (b)에 도시한 위상차 소자(30)는, 베이스 필름(31)(후술)의 지상축 AX3 방향의 점에서 상위{相違}하다.

위상차 소자(30)는, 액정 표시 패널(20)의 편광판(21B)을 투과한 광의 편광 상태를 변화시키는 것이다. 이 위상차 소자(30)는, 예를 들면 도 1에 도시한 바와 같이, 베이스 필름(31)과 위상차 층(32)을 가지고 있다.

베이스 필름(31)은, 광학 이방성을 가지는 얇은 수지 필름에 의해서 구성되어 있다. 수지 필름으로서는, 광학 이방성이 작은, 다시 말해 복굴절이 작은 것이 바람직하다. 그와 같은 특성을 가지는 수지 필름으로서, 또한 상용{商用}으로서 자주 사용되고 있는 것으로서는, 예를 들면 TAC(트리아세틸셀룰로스), COP(시클로 올레핀폴리머), PMMA(폴리메틸메타크릴레이트) 등을 들 수 있다. 여기서, COP로서는, 예를 들면 제오노아{Zeonor}(일본 제온 주식회사{Zeon Corporation}의 등록상표)나 아톤{ARTON}(JSR 주식회사의 등록상표) 등이 있다. 베이스 필름(31)의 두께는, 예를 들면 30㎛ 이상 500㎛ 이하가 바람직하다. 베이스 필름(31)의 리타데이션은, 20㎚ 이하인 것이 바람직하고, 10㎚ 이하인 것이 보다 바람직하다. 또한, 리타데이션은, 예를 들면 회전 검광자법이나, 세나르몬{Senarmont}법 등, 몇 개의 타원 편광 해석으로 측정하는 것이 가능한 것이다. 본 명세서에서는, 리타데이션의 값으로서, 회전 검광자법을 이용하는 것에 의해서 얻어진 값이 나타내어져 있다.

베이스 필름(31)의 지상축 AX3은, 예를 들면 도 3의 (a), (b) 및 도 4의 (a), (b)에 도시한 바와 같이, 수평 방향 또는 수직 방향을 향하고 있다. 보다 상세하게는, 지상축 AX3은, 후술하는 위상차 층(32)에 대한 설명으로부터 알 수 있는 바와 같이, 오른쪽눈용 영역(32A) 및 왼쪽눈용 영역(32B)의 긴쪽 방향 또는 짧은쪽 방향과 동일한 방향을 향하고 있으며, 경계선 L1의 방향과 동일한 방향 또는 직교하는 방향을 향하고 있다. 또, 지상축 AX3은, 지상축 AX1, AX2와 교차하는 방향을 향하고 있으며, 지상축 AX1과 지상축 AX2와의 수직 방향의 이등분선과 평행한 방향을 향하고 있는 것이 바람직하다.

위상차 층(32)은, 광학 이방성을 가지는 얇은 층이다. 이 위상차 층(32)은, 베이스 필름(31)의 표면에 설치된 것이며, 액정 표시 패널(20)의 광 사출 측의 표면(편광판(21B))에 점착제(도시하지 않음) 등에 의해 접착{貼付; bond}되어 있다 (도 1). 이 위상차 층(32)은, 지상축의 방향이 서로 다른 2종류의 위상차 영역(오른쪽눈용 영역(32A), 왼쪽눈용 영역(32B))을 가지고 있다. 또한, 본 실시형태의 오른쪽눈용 영역(32A)이 본 발명의 「한쪽 종류의 위상차 영역」의 1구체예에 상당하며, 본 실시형태의 왼쪽눈용 영역(32B)이 본 발명의 「다른쪽 종류의 위상차 영역」의 1구체예에 상당한다.

오른쪽눈용 영역(32A) 및 왼쪽눈용 영역(32B)은, 예를 들면 도 1, 도 3의 (a), 도 4의 (a)에 도시한 바와 같이, 공통되는 하나의 방향(수평 방향)으로 연재{延在; extend}하는 띠모양{帶狀}의 형상으로 되어 있다. 이들 오른쪽눈용 영역(32A) 및 왼쪽눈용 영역(32B)은, 베이스 필름(31)의 면내 방향에, 인접해서 규칙적으로 배치되어 있으며, 구체적으로는, 오른쪽눈용 영역(32A) 및 왼쪽눈용 영역(32B)의 짧은쪽 방향(수직 방향)으로 번갈아 배치되어 있다. 따라서, 오른쪽눈용 영역(32A) 및 왼쪽눈용 영역(32B)을 가르는 경계선 L1은, 오른쪽눈용 영역(32A) 및 왼쪽눈용 영역(32B)의 긴쪽 방향(수평 방향)과 동일한 방향을 향하고 있다.

오른쪽눈용 영역(32A)는, 도 3의 (a), (b) 및 도 4의 (a), (b)에 도시한 바와 같이, 경계선 L1과 직교 이외의 각도 θ1(0°〈θ1〈90°)로 교차하는 방향에 지상축 AX1을 가지고 있다. 한편, 왼쪽눈용 영역(32B)은, 도 3의 (a), (b) 및 도 4의 (a), (b)에 도시한 바와 같이, 경계선 L1과 직교 이외의 각도 θ2(0°〈θ2〈90°)로 교차하는 방향으로서, 또한 지상축 AX1의 방향과는 다른 방향에 지상축 AX2를 가지고 있다.

여기서, 「지상축 AX1의 방향과는 다른 방향」이란, 단지, 지상축 AX1의 방 향과는 다르다고 하는 것을 의미하고 있을 뿐만 아니라, 경계선 L1에 관해서, 지상축 AX1과는 반대 방향으로 회전하고 있다는 것을 의미하고 있다. 다시 말해, 지상축 AX1, AX2는, 경계선 L1을 사이에 두{挾}고 서로 다른 방향으로 회전하고 있다. 지상축 AX1의 각도 θ1과 지상축 AX2의 각도 θ2는, 절대값으로서는(회전 방향을 고려하지 않는 경우에는), 서로 똑같은{等} 것이 바람직하다. 단, 이들이, 제조 오차(제조 편차) 등에 의해 약간, 서로 다르게 되어 있어도 좋고, 경우에 따라서는 제조 오차보다도 큰 각도로 서로 다르게 되어 있어도 좋다. 또한, 상기한 제조 오차로서는, 오른쪽눈용 영역(32A) 및 왼쪽눈용 영역(32B)을 제조하는 기술에 의해서도 다르지만, 예를 들면 최대로 1°∼2°정도이다.

지상축 AX1, AX2는, 도 2의 (a), (b)∼도 4의 (a), (b)에 도시한 바와 같이, 수평 방향 및 수직 방향의 어느 방향과도 교차하는 방향을 향하고 있고, 베이스 필름(31)의 지상축 AX3과도 교차하는 방향을 향하고 있다. 또, 지상축 AX1, AX2는, 지상축 AX1과 지상축 AX2와의 수직 방향 또는 수평 방향의 이등분 선이 경계선 L1과 평행한 방향을 향하는 바와 같은 방향으로 향하고 있는 것이 바람직하다.

지상축 AX1, AX2는, 도 2의 (a), (b)에 도시한 바와 같이, 액정 표시 패널(20)의 편광판(21B)의 편광축 AX4와도 교차하는 방향을 향하고 있다. 또, 지상축 AX1은, 후술하는 편광 안경(2)의 오른쪽눈용 위상차 필름(41B)의 지상축 AX5의 방향과 동일한 방향이나, 또는 그 방향과 대응하는 방향을 향하고 있으며, 왼쪽눈용 위상차 필름(42B)의 지상축 AX6의 방향과 다른 방향을 향하고 있다. 한편, 지상축 AX2는, 지상축 AX6의 방향과 동일한 방향이나, 또는 그 방향과 대응하는 방향 을 향하고 있으며, 지상축 AX5의 방향과 다른 방향을 향하고 있다.

[편광 안경(2)]

다음에, 편광 안경(2)에 대해서 설명한다. 도 5는, 편광 안경(2)의 구성의 1예를, 표시 장치(1)와 함께 사시적으로 도시한 것이다. 편광 안경(2)은, 관찰자(도시하지 않음)의 안구 앞에 장착되는 것이며, 영상 표시면에 비추어내어지는{映出; display} 영상을 관찰할 때에 관찰자에 의해서 이용되는 것이다. 이 편광 안경(2)은, 예를 들면 도 5에 도시한 바와 같이, 오른쪽눈용 안경(41) 및 왼쪽눈용 안경(42)을 가지고 있다.

오른쪽눈용 안경(41) 및 왼쪽눈용 안경(42)은, 표시 장치(1)의 영상 표시면과 대향하도록 배치되어 있다. 또한, 이들 오른쪽눈용 안경(41) 및 왼쪽눈용 안경(42)은, 도 5에 도시한 바와 같이, 가능한 한 하나의 수평면 내에 배치되는 것이 바람직하지만, 다소 기울어진 평탄면 내에 배치되어 있어도 좋다.

오른쪽눈용 안경(41)은, 예를 들면 편광판(41A) 및 오른쪽눈용 위상차 필름(41B)을 가지고 있다. 한편, 왼쪽눈용 안경(42)은, 예를 들면 편광판(42A) 및 왼쪽눈용 위상차 필름(22B)을 가지고 있다. 오른쪽눈용 위상차 필름(41B)은, 편광판(41A)의 표면으로서, 또한 표시 장치(1)로부터 사출된 광 L의 입사 측에 설치된 것이다. 왼쪽눈용 위상차 필름(42B)은, 편광판(42A)의 표면으로서, 또한 광 L의 입사 측에 설치된 것이다.

편광판(41A, 42A)은, 편광 안경(2)의 광 사출 측에 배치되어 있고, 어떤 일정 진동 방향의 광(편광)만을 통과시킨다. 예를 들면, 도 2에서, 편광판(41A, 42A)의 편광축 AX7, AX8은 각각, 편광판(21B)의 편광축 AX4와 직교하는 방향을 향하고 있다. 편광축 AX7, AX8은 각각, 예를 들면 도 2의 (a), (b)에 도시한 바와 같이, 편광축 AX4가 수직 방향을 향하고 있는 경우에는 수평 방향을 향하고 있고, 편광축 AX4가 수평 방향을 향하고 있는 경우에는 수직 방향을 향하고 있다.

오른쪽눈용 위상차 필름(41B) 및 왼쪽눈용 위상차 필름(42B)은, 광학 이방성을 가지는 얇은 층 또는 필름이다. 이들 위상차 필름의 두께는, 예를 들면 30㎛ 이상 200㎛ 이하가 바람직하다. 또, 이들 위상차 필름으로서는, 광학 이방성이 작은, 다시 말해 복굴절이 작은 것이 바람직하다. 그와 같은 특성을 가지는 수지 필름으로서는, 예를 들면 COP(시클로올레핀폴리머), PC(폴리카보네이트) 등을 들 수 있다. 여기서, COP로서는, 예를 들면 제오노아나 제오넥스{Zeonex}(일본 제온(주) 등록상표), 아톤(JSR(주) 등록상표) 등이 있다. 오른쪽눈용 위상차 필름(41B)의 지상축 AX5 및 왼쪽눈용 위상차 필름(42B)의 지상축 AX6은, 도 2에 도시한 바와 같이, 수평 방향 및 수직 방향의 어느 방향과도 교차하는 방향을 향하고 있으며, 편광판(41A, 42A)의 편광축 AX7, AX8과도 교차하는 방향을 향하고 있다. 또, 지상축 AX5, AX6은, 지상축 AX5, AX6과의 수평 방향의 이등분 선이 경계선 L1과 직교하는 방향을 향하는 바와 같은 방향으로 향하고 있는 것이 바람직하다. 또, 지상축 AX5는, 지상축 AX1의 방향과 동일한 방향이나, 또는 그 방향과 대응하는 방향을 향하고 있으며, 지상축 AX2의 방향과 다른 방향을 향하고 있다. 한편, 지상축 AX6은, 지상축 AX2와 동일한 방향이나, 또는 그 방향과 대응하는 방향을 향하고 있으며, 지상축 AX1의 방향과 다른 방향을 향하고 있다.

[리타데이션]

도 6∼도 9를 참조해서, 위상차 소자(30)와 편광 안경(2)의 리타데이션에 대해서 설명한다. 도 6 및 도 7은, 위상차 층(32)의 오른쪽눈용 영역(32A)에 입사한 오른쪽눈용 화상광 L2에만 주목{着目; focusing}하고, 편광 안경(2)을 거쳐서, 광 L2가 좌우의 눈으로 어떻게 인식되는지를 도시한 개념도이다. 또, 도 8 및 도 9는, 위상차 층(32)의 오른쪽눈용 영역(32B)에 입사한 왼쪽눈용 화상광 L3에만 주목하고, 편광 안경(2)을 거쳐서, 광 L3이 좌우의 눈으로 어떻게 인식되는지를 도시한 개념도이다. 또한, 실제로는, 오른쪽눈용 화상광 L2 및 왼쪽눈용 화상광 L3은, 혼재한 상태로 출력되지만, 도 6∼도 9에서는, 설명의 편의상, 오른쪽눈용 화상광 L2와 왼쪽눈용 화상광 L3을 별개로 나누어서 기술했다.

그런데, 편광 안경(2)을 이용해서 관찰한 경우에, 예를 들면 도 6의 (a), (b), 도 7의 (a), (b)에 도시한 바와 같이, 오른쪽눈에는 오른쪽눈용 화소의 화상을 인식할 수 있고, 왼쪽눈에는 오른쪽눈용 화소의 화상을 인식할 수 없도록 하는 것이 필요하다. 또, 동시에, 예를 들면 도 8의 (a), (b), 도 9의 (a), (b)에 도시한 바와 같이, 왼쪽눈에는 왼쪽눈용 화소의 화상을 인식할 수 있고, 오른쪽눈에는 왼쪽눈용 화소의 화상을 인식할 수 없도록 하는 것이 필요하다. 그러기 위해서는, 이하에 나타낸 바와 같이, 오른쪽눈용 영역(32A) 및 오른쪽눈용 위상차 필름(41B)의 리타데이션 및 왼쪽눈용 영역(32B) 및 왼쪽눈용 위상차 필름(42B)의 리타데이션을 설정하는 것이 바람직하다.

구체적으로는, 오른쪽눈용 영역(32A) 및 왼쪽눈용 영역(32B)의 리타데이션 중의 한쪽이 +λ/4로 되어 있고, 다른쪽이 -λ/4로 되어 있는 것이 바람직하다. 여기서, 리타데이션의 부호가 역{逆}으로 되어 있는 것은, 각각의 지상축의 방향이 90°다른 것을 나타내고 있다. 이 때, 오른쪽눈용 위상차 필름(41B)의 리타데이션은 오른쪽눈용 영역(32A)의 리타데이션과 동일하게 되어 있는 것이 바람직하고, 왼쪽눈용 위상차 필름(42B)의 리타데이션은 왼쪽눈용 영역(32B)의 리타데이션과 동일하게 되어 있는 것이 바람직하다.

다음에, 베이스 필름(31)의 리타데이션 α와, 오른쪽눈용 영역(32A)의 지상축 AX1의 각도 θ1 및 왼쪽눈용 영역(32B)의 지상축 AX2의 각도 θ2와의 관계에 대해서 설명한다. 도 10의 (a), (b), 도 11의 (a), (b)에 도시한 바와 같이, 베이스 필름(31)의 리타데이션 α가 커지면, 그것에 수반해서, 이하의 2개의 식 (1), (2)에 의해서 표현되는 소광비{消光比; extinction ratio} β1, β2의 분포가 각도 θ1, θ2가 커지는 방향으로 시프트한다. 여기서, 소광비란, 고스트의 발생 정도를 정량적으로 표현하는 것이 가능한 지표의 하나이다. 그것을 위해서, 리타데이션 α의 크기에 구애{拘}받지 않고, 각도 θ1, θ2의 절대값을, 리타데이션 α가 제로일 때의 소광비 β1, β2의 피크값에 대응하는 값, 예를 들면 45°로 설정한 경우에는, 소광비 β1, β2가 작아져, 고스트가 생겨 버릴 가능성이 있다.

[수학식 1]

[수학식 2]

도 10의 (a)는, 리타데이션 α가 6㎚, 12㎚, 18㎚로 되어 있을 때의, 각도 θ1과 소광비 β1과의 관계를 도시한 것이며, 도 10의 (b)는, 리타데이션 α의 크기와, 소광비 β1이 최대로 될 때의 각도 θ1과의 관계를 도시한 것이다. 도 11의 (a)는, 리타데이션 α가 6㎚, 12㎚, 18㎚로 되어 있을 때의, 각도 θ2와 소광비 β2와의 관계를 도시한 것이며, 도 11의 (b)는, 리타데이션 α의 크기와, 소광비 β2가 최대로 될 때의 각도 θ2와의 관계를 도시한 것이다. 또한, 도 10의 (b), 도 11의 (b)에서, 각 도트의 상하에 도시한 선은, 시뮬레이션의 실행에 의해서 생긴 오차(최대값의 오차)의 폭을 의미하고 있다.

그래서, 본 실시형태에서는, 각도 θ1, θ2는, 리타데이션 α의 크기에 대응한 각도로 되어 있다. 이 때, 각도 θ1, θ2는 모두, 동일한 각도로 되어 있어도 좋고, 서로 다른 각도로 되어 있어도 좋다. 각도 θ1, θ2는, 예를 들면 소광비 β1, β2가 쌍방 모두, 가능한 한 높아지는 바와 같은 각도로 되어 있으며, 예를 들면 소광비 β1, β2의 적어도 한쪽의 피크값에 대응하는 각도로 되어 있다. 리타데이션 α가 6㎚로 되어 있는 경우에는, 각도 θ1은 예를 들면 47. 5°로 되어 있고, 각도 θ2는 예를 들면 -47°로 되어 있다. 또, 리타데이션 α가 12㎚로 되어 있는 경우에는, 각도 θ1은 예를 들면 49.5°로 되어 있고, 각도 θ2는 예를 들 면 -49.5°로 되어 있다. 또, 리타데이션 α가 18㎚로 되어 있는 경우에는, 각도 θ1은 예를 들면 51°로 되어 있고, 각도 θ2는 예를 들면 -51. 5°로 되어 있다.

또한, 리타데이션 α가 위에서 예시한 크기보다도 큰 경우에 대해서도, 각도 θ1, θ2를 리타데이션 α의 크기에 대응한 각도로 하는 것은 가능하다. 그러나, 각도 θ1, θ2가 52°보다도 커지면, 소광비의 피크값이, 예를 들면 리타데이션 α가 6㎚로 되어 있을 때, 각도 θ1, θ2의 절대값을 45°로 했을 때의 소광비와 동등 정도로 작아져 버린다. 그 때문에, 이 경우에는, 각도 θ1, θ2를 어떠한 값으로 설정했다고 해도, 고스트가 생겨 버릴 가능성이 있다. 따라서, 각도 θ1은, +45°보다도 크고, +52°이하로 되어 있는 것이 바람직하고, 각도 θ2에 대해서는, -45°보다도 작고, -52°이상으로 되어 있는 것이 바람직하다. 즉, 각도 θ1, θ2의 절대값이, 45°보다도 크고, 52°이하로 되어 있는 것이 바람직하다.

[기본 동작]

다음에, 본 실시형태의 표시 장치(1)에서 화상을 표시할 때의 기본 동작의 1예에 대해서, 도 6의 (a), (b)∼도 9의 (a), (b)를 참조하면서 설명한다.

우선, 백라이트 유닛(10)으로부터 조사된 광이 액정 표시 패널(20)에 입사하고 있는 상태에서, 영상 신호로서 오른쪽눈용 화상 및 왼쪽눈용 화상을 포함하는 시차{視差} 신호가 액정 표시 패널(20)에 입력된다. 그러면, 예를 들면 홀수행의 화소로부터 오른쪽눈용 화상광 L2가 출력되고(도 6의 (a), (b) 또는 도 7의 (a), (b)), 짝수행의 화소로부터 왼쪽눈용 화상광 L3이 출력된다(도 8의 (a), (b) 또는 도 9의 (a), (b)). 또한, 실제로는, 오른쪽눈용 화상광 L2 및 왼쪽눈용 화상광 L3 은, 혼재한 상태로 출력되지만, 도 6의 (a), (b)∼도 9의 (a), (b)에서는, 설명의 편의상, 오른쪽눈용 화상광 L2와 왼쪽눈용 화상광 L3을 별개로 나누어서 기술했다.

그 후, 오른쪽눈용 화상광 L2 및 왼쪽눈용 화상광 L3은, 위상차 소자(30)의 오른쪽눈용 영역(32A) 및 왼쪽눈용 영역(32B)에 의해서 타원 편광으로 변환되고, 위상차 소자(30)의 베이스 필름(31)을 투과한 후, 표시 장치(1)의 화상 표시면에서 외부로 출력된다. 이 때, 오른쪽눈용 영역(32A)을 통과한 광과 왼쪽눈용 영역(32B)을 통과한 광은 모두, 베이스 필름(31)에 존재하는 얼마 안 되는 광학 이방성의 영향을 받는다.

그 후, 표시 장치(1)의 외부에 출력된 광은, 편광 안경(2)에 입사하고, 오른쪽눈용 위상차 필름(41B) 및 왼쪽눈용 위상차 필름(42B)에 의해서 타원 편광으로부터 직선 편광으로 되돌려진 후, 편광 안경(2)의 편광판(41A, 42A)에 입사한다.

이 때, 도 6, 도 7에 도시하는 바와 같이, 편광판(41A, 42A)에의 입사광중 오른쪽눈용 화상광 L2에 대응하는 광의 편광축은, 편광판(41A)의 편광축 AX7과 평행하게 되어 있고, 편광판(42A)의 편광축 AX8과 직교하고 있다. 따라서, 편광판(41A, 42A)에의 입사광중 오른쪽눈용 화상광 L2에 대응하는 광은, 편광판(41A)만을 투과해서, 관찰자의 오른쪽눈에 도달한다(도 6의 (a), (b) 또는 도 7의 (a), (b)).

한편, 도 8, 도 9에 도시하는 바와 같이, 편광판(41A, 42A)에의 입사광중 왼쪽눈용 화상광 L3에 대응하는 광의 편광축은, 편광판(41A)의 편광축 AX7과 직교하고 있고, 편광판(42A)의 편광축 AX8과 평행하게 되어 있다. 따라서, 편광판(41A, 42A)에의 입사광중 왼쪽눈용 화상광 L3에 대응하는 광은, 편광판(42A)만을 투과해서, 관찰자의 왼쪽눈에 도달한다(도 8의 (a), (b) 또는 도 9의 (a), (b)).

이와 같이 해서, 오른쪽눈용 화상광 L2에 대응하는 광이 관찰자의 오른쪽눈에 도달하고, 왼쪽눈용 화상광 L3에 대응하는 광이 관찰자의 왼쪽눈에 도달한 결과, 관찰자는 표시 장치(1)의 영상 표시면에 입체 화상이 표시되어 있는 것처럼 인식할 수가 있다.

[효과]

그런데, 본 실시형태에서는, 위상차 소자(30)의 베이스 필름(31)은, 예를 들면 광학 이방성을 가지는 얇은 수지 필름에 의해서 구성되어 있다. 그 때문에, 상술한 바와 같이, 오른쪽눈용 영역(32A)을 통과한 광과, 왼쪽눈용 영역(32B)을 통과한 광은 모두, 베이스 필름(31)에 존재하는 얼마 안 되는 광학 이방성의 영향을 받는다. 그 때문에, 관찰자의 눈에 도달한 오른쪽눈용 화상광 및 왼쪽눈용 화상광에 고스트가 포함되어 있을 가능성이 있다.

그러나, 본 실시형태에서는, 오른쪽눈용 영역(32A)의 지상축 AX1의 각도 θ1 및 왼쪽눈용 영역(32B)의 지상축 AX2의 각도 θ2의 절대값이, 베이스 필름(31)의 리타데이션의 크기에 대응한 각도로 되어 있고, 45°에 대해서 오프셋을 가지고 있다. 이것에 의해, 베이스 필름(31)의 광학 이방성에 기인하는 편광 상태의 변화를 억제할 수가 있다. 그 결과, 베이스 필름(31)의 광학 이방성에 기인해서 발생하는 고스트를 저감할 수가 있다.

또, 본 실시형태에서는, 베이스 필름(31)의 지상축 AX3이 수평 방향 또는 수 직 방향을 향하고 있고, 지상축 AX1, AX2와 교차하는 방향을 향하고 있다. 그 때문에, 베이스 필름(31)의 광학 이방성에 기인하는 영향이 베이스 필름(31)을 투과하는 각각의 광에 미치{及}고, 베이스 필름(31)을 투과하는 오른쪽눈용에 대응하는 광 및 왼쪽눈용에 대응하는 광중 어느것인가 한쪽의 광에만 극단적으로 크게 미치는 일이 없다. 그 결과, 예를 들면 왼쪽눈 또는 오른쪽눈에만 고스트가 강하게 보이거나, 왼쪽눈과 오른쪽눈에서 영상의 색이 다르게 되어 버리거나 하는 등의 언밸런스를 저감할 수가 있다. 따라서, 언밸런스가 생기기 어려운 위상차 소자(30) 및 표시 장치(1)를 실현할 수가 있다.

특히, 본 실시형태에서, 베이스 필름(31)의 지상축 AX3이 지상축 AX1과 지상축 AX2와의 수직 방향 또는 수평 방향의 이등분 선과 평행한 방향을 향하고 있는 경우에는, 베이스 필름(31)의 광학 이방성에 기인하는 영향이 베이스 필름(31)을 투과하는 각각의 광에 균등하게 미친다. 그 결과, 예를 들면 왼쪽눈 또는 오른쪽눈에만 고스트가 강하게 보이거나, 왼쪽눈과 오른쪽눈에서 영상의 색이 다르게 되어 버리거나 하는 등의 언밸런스를 없앨 수가 있다. 따라서, 이 경우에는, 좌우 영상의 언밸런스가 생기지 않는 위상차 소자(30) 및 표시 장치(1)를 실현할 수가 있다.

또, 본 실시형태에서는, 위상차 소자(30)의 위상차 층(32)을 지지하는 베이스로서, 얇은 베이스 필름(예를 들면, 수지 필름)을 이용한 경우에는, 위상차 층(32)의 지지 베이스로서 유리판을 이용한 경우보다도 위상차 소자(30)를 저코스트{安價}로 수율{步留; yield}좋게 제조할 수가 있다. 또, 위상차 층(32)의 지지 베이스로서 얇은 베이스 필름(예를 들면, 수지 필름)을 사용하는 것에 의해, 표시 장치(1)를 박형화할 수도 있다.

[위상차 소자(30)의 제조 방법]

여기서, 본 발명에 관계된 위상차 소자(30)의 제조 방법의 1예에 대해서 설명한다. 여기에서는, 위상차 소자(30)에 복수의 홈 영역이 설치되어 있는 것으로 하고, 해당 홈 영역을 형성할 때에, 롤모양의 원반을 이용한 경우와 판모양의 원반을 이용한 경우로 나누어서 설명한다.

(롤모양의 원반을 이용한 경우)

도 20은, 롤모양의 원반에 의해 복수의 미세 홈을 형성하는 제조 장치의 구성의 1예를 도시한 것이다. 구체적으로는 우선, 권출{卷出; winding} 롤(200)로부터 권출한{감아낸} 베이스 필름(31)을, 가이드 롤(220)을 거쳐서 가이드 롤(230)로 이끈 후, 베이스 필름(31) 위에 UV 경화 수지액(43D)(예를 들면, UV 경화 아크릴 수지액을 포함한다)을, 예를 들면 토출기{吐出機; discharging device}(280)로부터 적하{滴下; drop}해서, UV 경화 수지층(43)을 형성한다. 또, 베이스 필름(31)을 닙{nip} 롤(240)로 누르면서, 베이스 필름(31) 위의 UV 경화 수지층(43)을 형{型; mold} 롤(210)의 둘레면에 꽉 누른다. 여기서, 형 롤(210)의 둘레면에는, 미리 위상차 소자(30)의 오른쪽눈용 영역(32A), 왼쪽눈용 영역(32B)에 각각 대응하는 복수의 미세 홈의 반전 패턴이 형성되어 있고, UV 경화 수지층(43)을 형 롤(210)의 둘레면에 꽉 누르는 것에 의해, UV 경화 수지층(43)에 복수의 미세 홈의 패턴이 전사된다.

여기서, 베이스 필름(31) 위의 수지층은, 종래의 광 배향막이나, 폴리이미드 배향막과는 달리, 수지층에서 광 흡수나 착색{色付; coloring}은 거의 생기지 않는 것이 바람직하다. 수지층으로서는, 상술했던 대로, 예를 들면 아크릴계의 UV 경화형 수지를 이용할 수가 있다.

또, 복수의 미세 홈의 개구 폭(피치)은, 예를 들면 2㎛ 이하(보다 바람직하게는 1㎛ 이하)로 되어 있는 것이 바람직하다. 피치를 2㎛ 이하로 하는 것에 의해, 후술하는 제조 과정에서, 복수의 미세 홈 위에 위상차 층(32)을 구성하는 재료(예를 들면, 후술하는 액정 재료)를 배향시키는 것이 용이하게 된다. 또, 복수의 미세 홈을 가지는 홈 영역은, 예를 들면 스트라이프 모양으로, 번갈아 배열되어 있다. 이들 스트라이프 폭은, 예를 들면 표시 장치(1)에서의 화소 피치와 동등한 폭으로 되어 있는 것이 바람직하다.

또, 오른쪽눈용 영역(32A)에 대응하는 복수의 미세 홈의 연재 방향과, 왼쪽눈용 영역(32B)에 대응하는 복수의 미세 홈의 연재 방향은, 예를 들면 서로 직교하고 있다. 또, 이들 복수의 미세 홈의 연재 방향은, 홈 영역의 스트라이프 방향을 기준으로 해서 각각, -45°, +45°의 각도를 이루고 있다.

또한, 본 명세서에서, 「평행」, 「직교」, 「수직」, 「동일한 방향」이라고 하는 경우에는, 본 발명의 효과를 해치지 않는 한도에서 각각, 대략 평행, 대략 직교, 대략 수직, 대략 동일한 방향을 포함하는 것으로 한다. 예를 들면, 제조 오차, 편차 등의 제{諸; various} 요인에 기인하는 오차를 포함하는 것이다.

그 후, 자외선 조사기(290)로부터, UV 경화 수지층(43)에 대해서 자외선 UV 를 조사해서, UV 경화 수지층(43)을 경화시킨다. 여기서, 자외선 조사기(290)는, 권출 롤(200)로부터 공급된 베이스 필름(44)중 닙 롤(240)을 통과한 후의 부분으로서, 또한 형 롤(210)과 접하고 있는 부분에 대해서 자외선을 조사하도록 되어 있다. 계속해서, 가이드 롤(250)로, 베이스 필름(31)을 형 롤(112)로부터 박리한 후, 가이드 롤(260)을 거쳐서 권취{卷取; take-up} 롤(270)에 권취된다{감긴다}. 이와 같이 해서, 수지층이 형성된 베이스 필름(31′)이 형성된다.

다음에, 위상차 층(32)의 형성 방법에 대해서 설명한다. 우선, 도 21에 도시한 바와 같이, 권출 롤(350)로부터 베이스 필름(31′)을 권출한 후, 복수의 미세 홈의 표면에, 액정성 모노머를 포함하는 액정(46D)을 토출기(360)로부터 적하해서, 액정층(46)을 형성한다. 계속해서, 히터(370)를 이용해서, 베이스 필름(31′)의 표면에 도포된 액정층(46)의 액정성 모노머의 배향 처리(가열 처리)를 행한 후, 액정층(46)을 상전이 온도보다도 조금 낮은 온도까지 서냉한다. 이것에 의해, 액정성 모노머는, 베이스 필름(31′)의 표면에 형성된 복수의 미세 홈의 패턴에 따라서 배향한다.

다음에, 자외선 조사기(380)로부터, 배향 처리 후의 액정층(46)에 대해서, UV광을 조사해서, 액정층(46) 내의 액정성 모노머를 중합시킨다. 또한, 이 때, 처리 온도는, 일반적으로 실온 부근인 일이 많지만, 리타데이션 값을 조정하기 위해서 온도를 상전이 온도 이하의 온도까지 올려도 좋다. 이것에 의해, 복수의 미세 홈의 패턴을 따라 액정 분자의 배향 상태가 고정되고, 위상차 층(32)(오른쪽눈용 영역(32A) 및 왼쪽눈용 영역(32B))이 형성된다.

또한, 위상차 층(32)의 두께는, 예를 들면 0. 1㎛∼10㎛가 바람직하다. 또, 위상차 층(32)은, 예를 들면 중합성 고분자 액정 재료를 포함하고 있어도 좋다. 고분자 액정 재료로서는, 상전이 온도(액정상-등방상), 액정 재료의 굴절률 파장 분산 특성, 점성 특성, 프로세스 온도 등에 따라서 선정된 재료가 이용된다. 단, 중합기로서 아크릴로일 기{基} 혹은 메타아크릴일 기를 가지고 있는 것이, 투명성의 관점에서 바람직하다. 또, 중합성 관능기와 액정 골격 사이에 메틸렌 스페이서가 없는 재료를 이용하는 것이 바람직하다. 프로세스시의 배향 처리 온도를 낮게 할 수 있기 때문이다.

또한, 위상차 층(32)은, 중합한 고분자 액정 재료만으로 구성되어 있어도 좋고, 상술한 바와 같이 미중합의 액정성 모노머를 포함하고 있어도 좋다. 미중합의 액정성 모노머가 포함되는 경우에는, 배향 처리(가열 처리)에 의해서, 그 주위에 존재하는 액정 분자의 배향 방향과 마찬가지 방향으로 배향하며, 고분자 액정 재료의 배향 특성과 마찬가지 배향 특성을 나타낸다.

이상에 의해, 위상차 소자(30)가 완성된다. 그 후, 위상차 소자(30)를 권취 롤(390)에 권취한다.

또한, 도시하지 않지만, 상기 제조 공정에서, UV 경화 수지층(43)을 설치하지 않고, 베이스 필름(31)에 직접, 원반의 반전 패턴을 전사해서, 복수의 미세 홈이 형성된 베이스 필름을 완성시켜도 좋다. 이 경우, 상기의 UV 경화 수지층(43)의 형성 공정을 생략하는 것 외는, 상기 제조 방법과 마찬가지로 위상차 소자(30)를 제작할 수 있다.

또, 도시하지 않지만, 베이스 필름(31)과 UV 경화 수지층(43)은, 직접 접해서 설치되어 있어도 좋고, 다른 층이 개재되어 있어도 좋다. 다른 층으로서는, 베이스 필름(31)과 UV 경화 수지층(43)의 밀착성을 높이기 위한 앵커층 등을 들 수 있다.

또, 도시하지 않지만, UV 경화 수지층(43)(수지층(43)을 설치하지 않는 경우에는, 베이스 필름(31))과 위상차 층(32) 사이에, 위상차 층(32)을 구성하는 소정의 재료(예를 들면, 상기 액정 재료)의 배향성을 양호하게 하기 위한 무배향성 박막을 별도로 형성해도 좋다. 이것에 의해, 복수의 미세 홈의 표면에 직접, 액정층(46)을 형성한 경우에 비해, 복수의 미세 홈의 표면의 분자 배향의 영향이 액정층(46)에 미치는 비율을 저감할 수가 있다. 그 결과, 복수의 미세 홈의 표면의 분자가, 미세 홈의 연재 방향과는 다른 방향으로 배향하고 있을 때이더라도, 액정층(46)(위상차 층(32))의 배향 방향을 무배향성 박막에 의해서 형성되는 구덩이{窪; depression}의 연재 방향으로 가지런히 하는 것이 가능해진다. 즉, 액정층(46)(위상차 층(32))의 배향 방향을 원하는 방향으로 가지런히 하는 것이 가능해진다.

무배향성 박막의 형성 방법으로서는, 예를 들면 복수의 미세 홈의 표면에, 예를 들면 UV 경화 수지층을 배치한다. 그 UV 경화 수지층은, 상기 수지층을 구성하는 UV 경화 수지층과 동일 재료이더라도, 다른 재료이더라도 좋다. 다음에, 그 UV 경화 수지층에 UV광을 조사해서, 경화시킨다. 이것에 의해, 복수의 미세 홈의 표면을 따라서 무배향성 박막이 형성된다. 무배향성 박막은, 예를 들면 도 20의 제조 장치와 일련의 구조의 장치를 이용해서 형성할 수가 있다.

본 실시형태에서는, 종래와 같이 배향막을 이용해서 액정 분자를 배향시키는 경우와 달리, 고온에서의 가열 처리를 필요로 하지 않기 때문에, 유리 재료 등에 비해, 가공하기 쉽고, 또한 저코스트의 베이스 필름(예를 들면, 수지 필름)을 이용할 수가 있다.

(판모양 원반을 이용한 경우)

다음에, 도 22를 참조해서, 판모양 원반을 이용한 경우의 위상차 소자(30)의 제작 방법에 대해서 설명한다. 우선, 베이스 필름(31)을 준비한다. 그리고, 위상차 소자(30)의 오른쪽눈용·왼쪽눈용 영역에 각각 대응하는 복수의 미세 홈의 반전 패턴이 형성된 판모양 원반(110)의 표면에, 예를 들면 UV 경화 수지층(43)(예를 들면, 아크릴계 수지)을 배치한 후, UV 경화 수지층(43)을, 베이스 필름(31)으로 봉지{封止}한다. 다음에, UV 경화 수지층(43)에 UV광을 조사해서 경화시킨 후, 원반(110)을 박리한다. 이것에 의해, 수지층이 형성된 베이스 필름(31′)이 형성된다(도 22의 (a)).

다음에, 위상차 층(32)의 형성 방법에 대해서 설명한다(도 22의 (b)). 우선, 복수의 미세 홈의 표면에, 액정성 모노머를 포함하는 액정층(46)을, 예를 들면 롤 코터 등으로 코팅해서 형성한다. 이 때, 액정층(46)에는, 필요에 따라서, 액정성 모노머를 용해시키기 위한 용매, 중합 개시제, 중합 금지제, 계면 활성제, 레벨링제 등을 첨가할 수가 있다. 용매로서는, 특별히 한정되지 않지만, 액정성 모노머의 용해성이 높고, 실온에서의 증기압이 낮고, 또 실온에서 증발하기 어려운 것을 이용하는 것이 바람직하다. 실온에서 증발하기 어려운 용매로서는, 예를 들면 1-메톡시-2-아세톡시프로판(PGMEA), 톨루엔, 메틸 에틸 케톤(MEK), 메틸 이소부틸 케톤(MIBK) 등을 들 수 있다. 이것은, 실온에서 증발하기 쉬운 용매를 이용하면, 액정층(46)을 도포 형성 후의 용매의 증발 속도가 너무 빨라, 용매의 증발 후에 형성되는 액정성 모노머의 배향에 흐트러짐{亂; misalign}이 생기기 쉽게 되기 때문이다.

다음에, 액정층(46)의 액정성 모노머의 배향 처리(가열 처리)를 행한다. 이 가열 처리는, 액정성 모노머의 상전이 온도 이상이며, 특히 용매를 이용한 경우에는, 이 용매가 건조하는 온도 이상의 온도로 행하도록 한다. 여기서, 전{前}공정에서의 액정성 모노머의 코팅에 의해서, 액정성 모노머와 미세 홈과의 계면에 전단{shear} 응력이 작용하고, 흐름에 의한 배향(유동 배향)이나 힘에 의한 배향(외력 배향)이 생겨, 액정 분자가 의도하지 않는 방향으로 배향해 버리는 일이 있다. 상기 가열 처리는, 이와 같은 의도하지 않는 방향으로 배향해 버린 액정성 모노머의 배향 상태를 일단 캔슬하기 위해서 행해진다. 이것에 의해, 액정층(46)에서는, 용매가 건조해서 액정성 모노머만으로 되며, 그 상태는 등방상으로 된다.

다음에, 액정층(46)을 상전이 온도보다도 조금 낮은 온도까지 서냉한다. 이것에 의해, 액정성 모노머가, 복수의 미세 홈의 패턴에 따라서 배향한다.

다음에, 배향 처리 후의 액정층(46)에 대해서, 예를 들면 UV광을 조사하는 것에 의해, 액정성 모노머를 중합시킨다. 또한, 이 때, 처리 온도는, 일반적으로 실온 부근인 일이 많지만, 리타데이션 값을 조정하기 위해서 온도를 상전이 온도 이하의 온도까지 올려도 좋다. 이것에 의해, 복수의 미세 홈의 패턴을 따라서 액정 분자의 배향 상태가 고정되고, 오른쪽눈용 영역(32A) 및 왼쪽눈용 영역(32B)이 형성된다. 이상에 의해, 위상차 소자(30)가 완성된다(도 22(B)).

또한, 롤모양 원반을 이용한 경우와 마찬가지로, UV 경화 수지층(43)을 설치하지 않고, 베이스 필름(31)에 직접, 원반의 반전 패턴을 전사해서, 복수의 미세 홈이 형성된 베이스 필름을 완성시켜도 좋다. 또, 상기 앵커층이나, 상기 무배향성 박막을 형성해도 좋다.

본 실시형태에서는, 종래와 같이 배향막을 이용해서 액정 분자를 배향시키는 경우와 달리, 고온에서의 가열 처리를 필요로 하지 않기 때문에, 유리 재료 등에 비해, 가공하기 쉽고, 또한 저코스트인 베이스 필름(예를 들면, 수지 필름)을 이용할 수가 있다.

[변형예]

상기 실시형태에서는, 위상차 소자(30)에는, 지상축의 방향이 서로 다른 2종류의 위상차 영역(오른쪽눈용 영역(32A), 왼쪽눈용 영역(32B))이 설치되어 있었지만, 지상축의 방향이 서로 다른 3종류 이상의 위상차 영역이 설치되어 있어도 좋다. 예를 들면, 도 12에 도시한 바와 같이, 위상차 소자(30)에, 오른쪽눈용 영역(32A), 왼쪽눈용 영역(32B) 외에, 이들 오른쪽눈용 영역(32A) 및 왼쪽눈용 영역(32B)의 지상축 AX1, AX2의 방향과는 다른 방향의 지상축 AX9를 가지는 제3 영역(32C)을 새롭게 설치하는 것도 가능하다.

또, 상기 실시형태에서는, 위상차 소자(30)의 위상차 영역(오른쪽눈용 영 역(32A), 왼쪽눈용 영역(32B))이 수평 방향으로 연재하고 있는 경우가 예시되어 있었지만, 그 이외의 방향으로 연재하고 있어도 좋다. 예를 들면, 도 13에 도시한 바와 같이, 위상차 소자(30)의 위상차 영역(오른쪽눈용 영역(32A), 왼쪽눈용 영역(32B))이 수직 방향으로 연재하고 있어도 좋다.

또, 상기 실시형태 및 변형예에서는, 위상차 소자(30)의 위상차 영역(오른쪽눈용 영역(32A), 왼쪽눈용 영역(32B))이 위상차 소자(30)의 수평 방향 혹은 수직 방향 전체에 걸쳐서 연재하고 있는 경우가 예시되어 있었지만, 예를 들면 도 14에 도시한 바와 같이, 수평 방향 및 수직 방향의 쌍방으로 2 차원 배치되어 있어도 좋다. 또한, 2차원 배치한 경우이더라도, 각 위상차 영역의 경계선은, 수직 방향의 경계선이라고 정의된다.

또, 상기 실시형태 및 각 변형예에서는, 위상차 소자(30)를 표시 장치(1)에 적용한 경우가 예시되어 있었지만, 다른 디바이스에 적용하는 것도 물론 가능하다.

또, 상기 실시형태 및 각 변형예에서는, 액정 표시 패널(20)로부터 출력되는 광의 발산각을 제어하는 것을 특별히 설치하고 있지 않았지만, 예를 들면 도 15에 도시한 바와 같이, 액정 표시 패널(20)과 위상차 소자(30) 사이에, 블랙 스트라이프층(40)을 설치해도 좋다. 이 블랙 스트라이프층(40)은, 액정 표시 패널(20)내의 화소 전극(23)과의 대향 영역내에 설치된 투과부(40A)와, 이 투과부(40A) 주위에 설치된 차광부(40B)를 가지고 있다. 이것에 의해, 관찰자가 비스듬히 상측이나 비스듬히 하측으로부터 화상 표시면을 관찰한 경우에, 왼쪽눈용 화소를 통과한 광이 오른쪽눈용 영역(32A)에 들어가거나, 오른쪽눈용 화소를 통과한 광이 왼쪽눈용 영역(32B)으로 들어가거나 하는 크로스토크라고 불리는 문제점을 해소할 수가 있다.

또한, 블랙 스트라이프층(40)을 항상, 액정 표시 패널(20)과 위상차 소자(30) 사이에 설치할 필요는 없으며, 예를 들면 도 16에 도시한 바와 같이, 액정 표시 패널(20)내의 편광판(21B)과 투명 기판(29) 사이에 설치하는 것도 가능하다.

이상에서는, 편광 안경(2)이 원 편광 타입이며, 표시 장치(1)로서는 원 편광 안경용 표시 장치인 경우에 대해서 설명을 했지만, 본 발명은, 편광 안경(2)이 직선 편광 타입이며, 표시 장치(1)로서 직선 편광 안경용 표시 장치인 경우에 대해서도 적용가능하다.

[실시예]

이하, 본 실시형태의 표시 장치(1)의 실시예 1, 2에 대해서 설명한다.

베이스 필름(31)의 지상축 AX3을 경계선 L1에 대해 수직 방향으로 향하게 한 것(도 3)을 실시예 1로 하고, 베이스 필름(31)의 지상축 AX3을 경계선 L1에 대해 수평 방향으로 향하게 한 것(도 4)을 실시예 2로 했다. 다시 말해, 실시예 1, 2에서는, 지상축 AX3을 지상축 AX1, AX2와 교차시키고, 게다가 지상축 AX1, AX2의 수직 방향 또는 수평 방향의 이등분 선의 방향과 대체로 동일한 방향을 향하게 했다.

우선, 상기 실시예 1, 2에 대해서 소광비를 계산하고, 평가했다. 소광비는, 상술한 산출식 (1), (2)를 이용해서 구했다.

도 2에 도시하는 바와 같이, 편광 안경(2)에서의 편광판(41A 및 42A)의 투과축 AX7 및 AX8은, 표시 장치(1)의 광 사출측의 편광판(21B)의 투과축 AX4와의 관계 로, 각각 크로스 니콜{crossed Niclos}의 배치로 되어 있는 것이 바람직하기 때문에, 출사{出射}측의 편광판(21B)의 투과축 AX4를 수직 방향으로 하고, 투과축 AX7, AX8을 수평 방향으로 했다(도 2의 (a)). 또, 위상차 층(32)의 오른쪽눈용 영역(32A) 및 왼쪽눈용 영역(32B)의 리타데이션을, 거의 λ/4로 했다. 왼쪽눈용 영역(32B)의 지상축 AX2와 왼쪽눈용 위상차 필름(42B)의 지상축 AX6을 같은 방향으로 하고, 오른쪽눈용 영역(32A)의 지상축 AX1과 오른쪽눈용 위상차 필름(41B)의 지상축 AX5를 같은 방향으로 했다. 이와 같은 배치에서, 오른쪽눈용 영역(32A) 및 왼쪽눈용 영역(32B)의 소광비의 계산을, 확장 존즈{extended Jones} 행렬법을 이용해서 행했다.

또한, 편광 안경(2)의 좌우의 위상차 필름(41B, 42B)과, 위상차 소자(30)의 오른쪽눈용 영역(32A) 및 왼쪽눈용 영역(32B)의 리타데이션은, 모든 파장에서 λ/4 또는 그것과 동등하다고 하는 것이 바람직하지만, 현재 상용{商用}으로서 이용되는 재료에서는, 리타데이션의 파장 분산이 생겨 버린다. 여기에서는, 편광 안경(2)의 위상차 필름(41B, 42B)으로서 폴리카보네이트를 상정하고, 오른쪽눈용 영역(32A) 및 왼쪽눈용 영역(32B)의 재료로서 액정 폴리머를 상정했다.

편광 안경(2)의 위상차 필름(41B, 42B)은, 오른쪽눈용이나 왼쪽눈용이나 리타데이션이 동일한 것으로 하며, 도 17에 도시하는 리타데이션 값으로 했다. 또, 오른쪽눈용 영역(32A) 및 왼쪽눈용 영역(32B)에 대해서도 리타데이션이 동일한 것으로 하며, 도 18에 도시하는 리타데이션 값으로 했다. 한편, 위상차 소자(30)의 베이스 필름(31)으로서는, 리타데이션이 0으로 되는 등방성인 것이 바람직하지만, 실제의 상용의 필름인 이상은, 약간의 리타데이션을 가진다. 여기에서는, 베이스 필름(31)으로서 100㎛, 200㎛ 및 300㎛의 두께를 가지는 제오노아(일본 제온 주식회사의 등록상표) 필름을 상정하고, 도 19에 도시하는 리타데이션 값으로 했다. 다시 말해, 가시 영역에서, 100㎛ 두께의 리타데이션을 약 6㎚로 하고, 200㎛ 두께의 리타데이션을 약 12㎚로 하며, 300㎛ 두께의 리타데이션을 약 18㎚로 했다.

소광비의 계산결과를 도 10의 (a), (b), 도 11의 (a), (b)에 도시했다. 또한, 실시예 1, 2 모두, 마찬가지 결과가 얻어졌으므로, 실시예 1의 결과만을 도 10의 (a), (b), 도 11의 (a), (b)에 도시했다. 이들 도면으로부터, 오른쪽눈용 영역(32A) 및 왼쪽눈용 영역(32B)의 어느 것에서도, 베이스 필름(31)의 두께가 얇을 수록, 소광비 β1, β2의 값이 최적으로 되는(최대로 되는) 각도 θ1, θ2의 값이 커진다는 것을 알 수 있었다. 다시말해, 베이스 필름(31)의 리타데이션 α가 클 수록, 소광비β1, β2의 값이 최적으로 되는(최대로 되는) 각도 θ1, θ2의, 45°로부터의 오프셋이 커진다는 것을 알 수 있었다. 또, 리타데이션 α의 값이 작을 수록, 소광비 β1, β2의 값을 크게 할 수 있다는 것도 알 수 있었다. 다만, 각도 θ1, θ2가 52°보다도 커지면, 소광비의 피크값이, 예를 들면 리타데이션 α가 6㎚로 되어 있을 때에, 각도 θ1, θ2의 절대값을 45°로 했을 때의 소광비와 동등 정도로 작아져 버린다. 따라서, 각도 θ1은, +45°보다도 크고, +52°이하로 되어 있는 것이 바람직하며, 각도 θ2에 대해서는, -45°보다도 작고, -52°이상으로 되어 있는 것이 바람직하다는 것을 알 수 있었다. 즉, 각도 θ1, θ2의 절대값이, 45°보다도 크고, 52°이하로 되어 있는 것이 바람직하다는 것을 알 수 있었다.

도 1은 본 발명의 1실시형태에 관계된 표시 장치의 구성의 1예를 도시하는 단면도,

도 2는 도 1의 표시 장치내의 투과축 및 지상축에 대해서 설명하기 위한 개념도,

도 3은 도 1의 위상차 소자의 구성 및 지상축의 1예를 도시하는 구성도,

도 4는 도 1의 위상차 소자의 구성 및 지상축의 다른 예를 도시하는 구성도,

도 5는 도 1의 표시 장치와 편광 안경과의 관계에 대해서 도시하는 시스템도,

도 6은 도 1의 표시 장치의 영상을 오른쪽눈으로 관찰할 때의 투과축 및 지상축의 1예에 대해서 설명하기 위한 개념도,

도 7은 도 1의 표시 장치의 영상을 오른쪽눈으로 관찰할 때의 투과축 및 지상축의 다른 예에 대해서 설명하기 위한 개념도,

도 8은 도 1의 표시 장치의 영상을 왼쪽눈으로 관찰할 때의 투과축 및 지상축의 1예에 대해서 설명하기 위한 개념도,

도 9는 도 1의 표시 장치의 영상을 왼쪽눈으로 관찰할 때의 투과축 및 지상축의 다른 예에 대해서 설명하기 위한 개념도,

도 10은 도 1의 위상차 소자의 소광비의 분포와 베이스 필름의 리타데이션과의 관계의 1예를 도시하는 관계도(a), 소광비의 최대값과 리타데이션과의 관계의 1예를 도시하는 관계도(b),

도 11은 도 1의 위상차 소자의 소광비의 분포와 베이스 필름의 리타데이션과의 관계의 다른 예를 도시하는 관계도(a), 소광비의 최대값과 베이스 필름의 리타데이션과의 관계의 다른 예를 도시하는 관계도(b),

도 12는 도 1의 위상차 소자의 다른 예에 대해서 도시하는 구성도,

도 13은 도 1의 위상차 소자의 그 밖의 예에 대해서 도시하는 구성도,

도 14는 도 1의 위상차 소자의 또 그 밖의 예에 대해서 도시하는 구성도,

도 15는 도 1의 표시 장치의 다른 예에 대해서 도시하는 구성도,

도 16은 도 1의 표시 장치의 그 밖의 예에 대해서 도시하는 구성도,

도 17은 편광 안경의 위상차 필름의 리타데이션을 도시하는 특성도,

도 18은 오른쪽눈용 영역 및 왼쪽눈용 영역의 리타데이션을 도시하는 특성도,

도 19는 베이스 필름의 리타데이션을 도시하는 특성도,

도 20은 본 발명에 관계된 위상차 소자의 제조 방법의 1예에서 이용되는 제조 장치의 구성의 1예를 도시하는 모식도{模式圖},

도 21은 도 20에 계속되는 공정에서 이용되는 제조 장치의 구성의 1예를 도시하는 모식도,

도 22는 본 발명에 관계된 위상차 소자의 제조 방법의 다른 예에 대해서 설명하기 위한 모식도.

<부호의 설명>

1…표시 장치, 2…편광 안경, 10…백라이트 유닛, 20…액정 표시 패널, 21A, 21B…액정 표시 패널(20)의 편광판, 22, 29…투명 기판, 23…화소 전극, 24, 26…배향막, 25…액정층, 27…공통 전극, 28…컬러 필터, 28A…필터부, 28B…블랙 매트릭스부, 30…위상차 소자, 31…베이스 필름, 32…위상차 층, 32A…오른쪽눈용 영역, 32B…왼쪽눈용 영역, 40…블랙 스트라이프층, 40A…투과부, 40B…차광부, 41…오른쪽눈용 안경, 42…왼쪽눈용 안경, 41A, 42A…편광 안경(2)의 편광판, 41B…오른쪽눈용 위상차 필름, 42B…왼쪽눈용 위상차 필름, 43…UV 경화 수지층, 43D…UV 경화 수지액, 46…액정층, 46D…액정, 110…원반, 200, 350…권출 롤, 210…형 롤, 220, 230, 250, 260…가이드 롤, 240…닙 롤, 270, 390…권취 롤, 280, 360…토출기, 290, 380…자외선 조사기, 370…히터, AX1, AX2, AX3, AX5, AX6…지상축, AX4, AX7, AX8…편광축(투과축), L…표시 장치(1)로부터 사출된 광, L1…경계선, L2…오른쪽눈용 화상광, L3…왼쪽눈용 화상광.

Claims (9)

1. 광학 이방성을 가지는 베이스{基材; base} 필름과,

   상기 베이스 필름 위에 형성되고, 광학 이방성을 가지는 위상차 층

   을 구비하고,

   상기 위상차 층은, 지상축{遲相軸; slow axis}의 방향이 서로 다른 2종류 이상의 위상차 영역을 가지고,

   상기 2종류 이상의 위상차 영역은, 상기 베이스 필름의 면내 방향에, 인접해서 규칙적으로 배치되고,

   상기 각 위상차 영역의 지상축은, 상기 베이스 필름의 지상축과 45°보다도 크고 52°이하의 각도로 교차하는 방향을 향하고 있는 위상차 소자.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,

   상기 각 위상차 영역의 지상축은, 이하의 2개의 식에 의해서 표현되는 소광비{消光比; extinction ratio}의 적어도 한쪽의 피크값에 대응하는 각도로, 상기 베이스 필름의 지상축과 교차하는 방향을 향하고 있는 위상차 소자.

   [수학식 1]

   

   [수학식 2]

   
4. 삭제
5. 제1항 또는 제3항에 있어서,

   상기 베이스 필름은 수지 필름으로 이루어지는 위상차 소자.
6. 제1항 또는 제3항에 있어서,

   상기 베이스 필름은, 서로 인접하는 위상차 영역의 경계선과 평행한 방향 또는 직교하는 방향에 지상축을 가지는 위상차 소자.
7. 제1항 또는 제3항에 있어서,

   상기 위상차 층은, 상기 위상차 영역을 2종류 가지고,

   상기 2종류 중 한쪽 종류의 위상차 영역은 +λ/4의 리타데이션을 가지고,

   상기 2종류 중 다른쪽 종류의 위상차 영역은 -λ/4의 리타데이션을 가지는 위상차 소자.
8. 제1항 또는 제3항에 있어서,

   상기 위상차 층은, 상기 위상차 영역을 2종류 가지고,

   상기 각 위상차 영역은, 상기 2종류 중 한쪽 종류의 위상차 영역의 지상축과, 상기 2종류 중 다른쪽 종류의 위상차 영역의 지상축과의 이등분선이 상기 베이스 필름의 지상축과 평행하게 되는 바와 같은 방향에 지상축을 가지는 위상차 소자.
9. 화상 신호에 의거해서 구동되는 표시 패널과,

   상기 표시 패널을 조명하는 백라이트 유닛과,

   상기 표시 패널과의 관계로 상기 백라이트 유닛과는 반대측에 설치된 위상차 소자

   를 구비하고,

   상기 위상차 소자는,

   광학 이방성을 가지는 베이스 필름과,

   상기 베이스 필름 위에 형성되고, 광학 이방성을 가지는 위상차 층

   을 가지고,

   상기 위상차 층은 지상축의 방향이 서로 다른 2종류 이상의 위상차 영역을 가지고,

   상기 2종류 이상의 위상차 영역은, 상기 베이스 필름의 면내 방향에, 인접해서 규칙적으로 배치되고,

   상기 각 위상차 영역의 지상축은, 상기 베이스 필름의 지상축과 45°보다도 크고 52°이하의 각도로 교차하는 방향을 향하고 있는 표시 장치.

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