KR20110137246A - 입체 영상 관찰용 광학 소자, 입체 영상 관찰용 안경 및 입체 영상 표시 시스템 - Google Patents

입체 영상 관찰용 광학 소자, 입체 영상 관찰용 안경 및 입체 영상 표시 시스템 Download PDF

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미쯔나리 호시
히또시 가따꾸라
준 시미즈
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소니 주식회사
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Abstract

디자인의 자유도가 높은 입체 영상 관찰용 광학 소자 및 입체 영상 관찰용 안경과, 상기 입체 영상 관찰용 안경을 이용한 입체 영상 표시 시스템을 제공한다.
편광 안경(1)은 우안용 광학 소자(11), 좌안용 광학 소자(12) 및 프레임(13)을 가진다. 우안용 광학 소자(11)는 우안용 위상차 판(11A), 편광판(11B) 및 지지체(11C)를 표시 장치(2) 측으로부터 순서대로 가지며, 좌안용 광학 소자(12)는 좌안용 위상차 판(12A), 편광판(12B) 및 지지체(12C)를 표시 장치(2) 측으로부터 순서대로 가지고 있다(도 3). 우안용 위상차 판(11A) 및 좌안용 위상차 판(12A)은 광탄성 계수가 80×10-12/Pa 미만의 재료로 구성되어 있으며, 우안용 광학 소자(11) 및 좌안용 광학 소자(12)는 표시 장치(2) 측으로 돌출한 만곡 형상으로 되어 있다.

Description

입체 영상 관찰용 광학 소자, 입체 영상 관찰용 안경 및 입체 영상 표시 시스템{STEREOSCOPIC IMAGE OBSERVATION OPTICAL-ELEMENT, STEREOSCOPIC IMAGE OBSERVATION GLASSES, AND STEREOSCOPIC IMAGE DISPLAY SYSTEM}
본 발명은 입체 영상을 관찰하는데 사용되는 입체 영상 관찰용 광학 소자 및 입체 영상 관찰용 안경에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 입체 영상 관찰용 안경을 사용한 입체 영상 표시 시스템에 관한 것이다.
최근, 3차원 (3D) 영상을 표시하는 표시 장치를 여러 제조사가 잇따라 내놓고 있다. 이러한 표시 장치에 의해 3D 영상이 시청될 때에는, 통상, 전용 안경(편광 안경)이 필요하게 된다. 3D용의 편광 안경은 많은 문헌에 개시되어 있다(특허 문헌 1 내지 5 참조).
[특허 문헌 1] 일본 특허 제4154653호 공보 [특허 문헌 2] 일본 특개 제2003-167216호 공보 [특허 문헌 3] 일본 특개 제2002-196281호 공보 [특허 문헌 4] 일본 특개 평10-206796호 공보 [특허 문헌 5] 일본 특개 평9-138371호 공보
편광 안경은 렌즈가 평면으로 되어 있는 것에 한정되어 있다. 이는, 편광 안경이 곡선이 형성된 렌즈를 가진다면, 3D 영상을 생성하는 것이 어렵게 되기 때문이다. 그 때문에, 3D용의 편광 안경에서는, 디자인 상의 자유도가 한정되어 있었다.
본 발명은 이러한 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 이의 제1 목적은 디자인의 자유도가 높은 입체 영상 관찰용 광학 소자 및 입체 영상 관찰용 안경을 제공하는 것이다. 또한, 제2 목적은 상기의 입체 영상 관찰용 안경을 사용한 입체 영상 표시 시스템을 제공하는 것이다.
도 1은 본 기술의 일 실시 형태에 따른 편광 안경의 구성의 일례를 표시 장치의 구성과 함께 나타내는 사시도.
도 2의 (a) 및 (b)는 도 1의 편광 안경의 구성의 다른 예를 나타내는 사시도.
도 3의 (a) 및 (b)는 도 1의 편광 안경의 우안 광학 소자 및 좌안 광학 소자 각각의 구성의 일례를 나타내는 사시도.
도 4의 (a) 및 (b)는 도 3의 (a) 및 (b)의 우안 광학 소자 및 좌안 광학 소자 각각의 지상축(遲相軸)의 일례를 다른 광학 부재의 지상축 또는 투과축과 함께 나타내는 개념도.
도 5의 (a) 및 (b)는 도 1의 표시 장치의 영상을 오른쪽 눈으로 관찰할 때의 지상축 및 투과축의 일례에 관하여 설명하기 위한 개념도.
도 6의 (a) 및 (b)는 도 1의 표시 장치의 영상을 오른쪽 눈으로 관찰할 때의 지상축 및 투과축의 다른 예에 관하여 설명하기 위한 개념도.
도 7의 (a) 및 (b)는 도 1의 표시 장치의 영상을 왼쪽 눈으로 관찰할 때의 지상축 및 투과축의 일례에 관하여 설명하기 위한 개념도.
도 8의 (a) 및 (b)는 도 1의 표시 장치의 영상을 왼쪽 눈으로 관찰할 때의 지상축 및 투과축의 다른 예에 관하여 설명하기 위한 개념도.
도 9는 도 1의 편광 안경의 우안 광학 소자 및 좌안 광학 소자 각각의 구성의 다른 예를 나타내는 사시도.
도 10은 도 1의 표시 장치의 구성의 일례를 나타내는 단면도.
도 11은 도 10의 위상차 소자의 구성의 일례를 나타내는 사시도.
도 12의 (a) 및 (b)는 도 11의 배향막의 구성의 일례를 나타내는 사시도.
도 13은 실시예 및 비교예 각각에 따른 편광 안경에서의 크로스토크의 측정 결과를 나타내는 도면.
본 발명의 입체 영상 관찰용 광학 소자는 광 입사면 측에 설치된 λ/4 위상차 판과, 상기 λ/4 위상차 판보다 광 사출 측에 설치된 편광판을 포함하도록 구성된 적층판을 구비한다. 적층판은 광 입사면 측으로 돌출한 만곡 형상으로 되어 있다. λ/4 위상차 판은 제1 방향으로 지상축을 가지며, 편광판은 제1 방향과 45°로 교차하는 방향으로 투과축을 가진다. λ/4 위상차 판은 또한 광탄성 계수가 80×10-12/Pa 미만의 재료로 구성되어 있다.
광탄성 계수(응력 광학 계수; stress-optical coefficient)는 광탄성 효과의 크기를 나타내는 양에 상당한 것이다. 광탄성 효과라는 것은, 물질에 외력을 가해서 변형을 일으키게 했을 때에, 광학적인 이방성을 발생시켜 복굴절을 발생시키는 현상을 가리킨다. 광탄성 계수는 하기식에 의해 정의된다.
|CR|=|Δn|/σR
|Δn|=|n1-n2|
상기의 식 중에, |CR|은 광탄성 계수의 절대치를 가리키고, σR은 신장 응력을 가리키고, |Δn|은 복굴절의 절대치를 가리키고, n1은 신장 방향의 굴절률을 가리키고, n2은 신장 방향과 수직한 방향의 굴절률을 가리킨다. 상기의 식은 광탄성 계수의 값이 제로(zero)에 가까울수록 외력에 의한 복굴절의 변화가 작은 것을 나타내고 있다. λ/4 위상차 판의 광탄성 계수는 PC(폴리카보네이트(polycarbonate))의 광탄성 계수(약 80×10-12/Pa)보다 작고, 약 50×10-12/Pa 이하인 것이 바람직하며, 약 30×10-12/Pa 이하인 것이 보다 바람직하다. 광탄성 계수가 상기의 범위 내에 있는 재료로서는, 예를 들면 변성 PC(폴리카보네이트)를 들 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 변성 PC라는 것은, PC의 분자 구조(골격)의 일부를 변경하여, 분자 구조의 대칭성(symmetry)을 향상시킨 것을 가리킨다.
본 발명의 입체 영상 관찰용 안경은 우안용의 제1 광학 소자와, 좌안용의 제2 광학 소자와, 제1 광학 소자 및 상기 제2 광학 소자를 지지하는 프레임을 구비한 것이다. 제1 광학 소자는 광 입사면 측에 설치된 제1 λ/4 위상차 판과, 제1 λ/4 위상차 판보다 광 사출 측에 설치된 제1 편광판을 포함하도록 구성되어 있다. 제1 λ/4 위상차 판은 제1 방향으로 지상축을 가지며, 제1 편광판은 제1 방향과 45°로 교차하는 방향으로 투과축을 가진다. 제2 광학 소자는 광 입사면 측에 설치된 제2 λ/4 위상차 판과, 제2 λ/4 위상차 판보다 광 사출 측에 설치된 제2 편광판을 포함하도록 구성되어 있다. 제2 λ/4 위상차 판은 제2 방향으로 지상축을 가지며, 제2 편광판은 제2 방향과 45°로 교차하는 방향으로 투과 축을 가진다. 제1 적층판 및 상기 제2 적층판은 모두 상기 광 입사면 측으로 돌출한 만곡 형상으로 되어 있다. 제1 λ/4 위상차 판 및 상기 제2 λ/4 위상차 판은 모두 광탄성 계수가 80×10-12/Pa 미만의 재료로 구성되어 있다.
본 발명의 입체 영상 표시 시스템은 입체 영상 표시 장치와, 입체 영상 표시 장치와는 별도 제공된 입체 영상 관찰용 안경을 포함한다. 입체 영상 표시 시스템에 포함되는 입체 영상 관찰용 안경은 상기 입체 영상 관찰용 안경과 동일한 구성 요소를 포함한다.
본 발명의 입체 영상 관찰용 광학 소자, 입체 영상 관찰용 안경 및 입체 영상 표시 시스템에 있어서, λ/4 위상차 판(제1 λ/4 위상차 판 및 제2 λ/4 위상차 판)은 약 80×10-12/Pa 미만의 광탄성 계수를 가지는 재료로 구성되어 있다. 이에 따라 제조 과정 동안 응력이 가해져 λ/4 위상차 판을 제조했을 경우에도, 응력에 의한 복굴절의 변화가 적다. 그 때문에 적층판을, 표시 장치 측으로 돌출한 만곡 형상으로 형성했을 경우에도, 응력에 기인하는 광학 특성의 변화를 종래에 비하여 감소시킬 수 있다.
본 발명의 입체 영상 관찰용 광학 소자, 입체 영상 관찰용 안경 및 입체 영상 표시 시스템에 따르면, 적층판을 표시 장치 측으로 돌출한 만곡 형상으로 형성했을 경우에도, 응력에 기인하는 광학 특성의 변화를 종래에 비하여 감소시킬 수 있다. 그래서, 적층판의 디자인성을 향상시키거나, 프레임 형상을 비교적 자유롭게 설계할 수 있다. 그 결과, 디자인의 자유도가 높은 입체 영상 관찰용 광학 소자 및 입체 영상 관찰용 안경이 제공된다. 또한, 디자인의 자유도가 높은 입체 영상 관찰용 안경을 사용한 입체 영상 표시 시스템이 제공된다. 또한, 예를 들면 곡선 적층판의 곡률을 광 입사 측에서 상대적으로 크게 하고, 광 사출 측에서 상대적으로 작게 했을 경우에는, 적층판에 시력 교정 기능이 부여된다. 그렇게 했을 경우에는, 디자인뿐만 아니라 기능면에 관해서도 자유도를 높게 할 수 있다.
이하에서는, 본 기술의 실시 형태를 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 설명은 이하의 순서로 행한다.
1. 실시 형태
1.1 편광 안경(1)의 구성(도 1 내지 도 9)
1.2 표시 장치(2)의 구성(도 10 내지 도 12의 (b))
1.3 기본 동작
1.4 효과
2. 실시 형태(도 13)
3. 변형 예
[1. 실시예]
[1.1 편광 안경(1)의 구성]
도 1은 본 기술의 일 실시 형태에 따른 편광 안경(1)의 구성의 일례를, 후술하는 편광 안경 방식의 표시 장치(2)의 구성과 함께 사시적으로 나타낸 것이다. 편광 안경(1)은 본 기술의 일 실시 형태의 "입체 영상 관찰용 안경"의 구체적인 일례에 상당하고, 표시 장치(2)와 조합된 편광 안경(1)은 본 기술의 일 실시 형태의 "입체 영상 표시 시스템"의 구체적인 일례에 상당한다.
본 실시 형태에 따른 편광 안경(1)은 관찰자(도시 생략)의 안구의 앞에 착용되는 것이며, 표시 장치(2)의 영상 표시면(2A)에 투사되는 영상을 관찰할 때에 관찰자에 의해 착용되는 것이다. 편광 안경(1)은, 예를 들면 원(circularly) 편광 안경이며, 예를 들면 도 1에 나타낸 바와 같이, 우안 광학 소자(11), 좌안 광학 소자(12) 및 프레임(13)을 갖는다. 또한, 우안 광학 소자(11)가 본 기술의 일 실시 형태의 "입체 영상 관찰용 광학 소자" 또는 "제1 광학 소자"의 구체적인 일례에 상당하고, 좌안 광학 소자(12)가 본 기술의 일 실시 형태의 "입체 영상 관찰용 광학 소자" 또는 "제2 광학 소자"의 구체적인 일례에 상당한다.
프레임(13)은 우안 광학 소자(11) 및 좌안 광학 소자(12)을 지지한다. 프레임(13)의 형상은, 특별히 한정되는 것이 아니라, 예를 들면 도 1에 나타낸 바와 같이, 관찰자(도시 생략)의 코 및 귀에 거는 형상이어도 좋고, 도 2의 (a)에 나타낸 바와 같이, 관찰자의 코에만 거는 형상이어도 된다. 대안으로서 프레임(13)의 형상은, 예를 들면 도 2의 (b)에 나타내 바와 같이, 관찰자가 손으로 쥘 수 있는 형상이어도 된다.
우안 광학 소자(11) 및 좌안 광학 소자(12)는 표시 장치(2)의 영상 표시면(2A)과 대향시켜 사용된다. 우안 광학 소자(11) 및 좌안 광학 소자(12)는, 도 1 에 나타낸 바와 같이, 일 수평면에 배치된 상태로 사용하는 것이 바람직하지만, 다소 기울어진 평면에 배치된 상태로 사용하여도 좋다.
우안 광학 소자(11)는, 예를 들면, 우안 위상차판(11A), 편광판(11B) 및 지지체(11C)를 갖는다. 우안 위상차판(11A), 편광판(11B) 및 지지체(11C)는 표시 장치(2)의 영상 표시면(2A)으로부터 방출된 광 L의 입사 측(표시 장치(2)측)으로부터 이 순서대로 배치되어 있다. 좌안 광학 소자(12)는, 예를 들면, 좌안 위상차판(12A), 편광판(편광판) (12B) 및 지지체(12C)를 갖는다. 좌안 위상차판(12A), 편광판(12B) 및 지지체(12C)는 표시 장치(2)의 영상 표시면(2A)으로부터 방출된 광 L의 입사측(표시 장치(2)측)으로부터 이 순서대로 배치되어 있다. 우안 위상차판(11A), 편광판(11B) 및 지지체(11C)를 포함하는 적층판은 본 기술의 일 실시 형태의 "적층판" 또는 "제1 적층판" 구체적인 일례에 상당한다. 좌안 위상차판(12A), 편광판(12B) 및 지지체(12C)를 포함하는 적층판은 본 기술의 일 실시 형태의 "적층판" 또는 "제2 적층판"의 구체적인 일례에 상당한다. 우안 위상차판(11A)은 본 기술의 일 실시 형태의 "λ/4 위상차 판", "제1 λ/4 위상차 판"의 구체적인 일례에 상당하고, 좌안 위상차판(12A)은 본 기술의 일 실시 형태의 "λ/4 위상차 판", "제2 λ/4 위상차 판"의 구체적인 일례에 상당한다.
지지체(11C 또는 12C)는 필요에 따라 생략하는 것도 가능하다. 우안 광학 소자(11) 또는 좌안 광학 소자(12)는 상술된 바와 같은 부재 이외의 부재를 가져도 된다. 예를 들면, 지지체(11C 또는 12C)의 광방출측(관찰자측)의 면에, 지지체가 파손되었을 경우에 파손 조각이 관찰자의 안구로 비산하는 것을 방지하는 보호 필름(도시 생략)이나 보호를 위한 코팅층(도시 생략)이 제공되어 있어도 된다.
지지체(11C)는, 예를 들면 우안 위상차판(11A) 및 편광판(11B)을 지지하는 것이다. 지지체(11C)는, 예를 들면, 표시 장치(2)의 영상 표시면(2A)으로부터 방출된 광 L에 대하여 투명한 수지, 예를 들면 PC(폴리카보네이트) 등을 포함한다. 지지체(12C)는, 예를 들면, 좌안 위상차판(12A) 및 편광판(12B)을 지지하는 것이다. 지지체(12C)는, 예를 들면, 표시 장치(2)의 영상 표시면(2A)으로부터 방출되는 광 L에 대하여 투명한 수지, 예를 들면 PC(폴리카보네이트) 등을 포함한다.
편광판(11B 또는 12B)은, 소정의 진동 방향의 광(편광)만을 통과시킨다. 예를 들면 도 4의 (a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이, 편광판(11B, 12B)의 편광축 AX1, AX2은 각각 표시 장치(2)의 편광판(31B)(후술)의 편광축 AX3과 직교하는 방향에 있다. 예를 들면 도 4의 (a)에 나타낸 바와 같이, 편광판(31B)의 편광축 AX3이 수직 방향에 있을 경우에는 편광축 AX1, AX2은 각각 수평 방향에 있으며, 예를 들면 도 4의 (b)에 나타낸 바와 같이, 편광판(31B)의 편광축 AX3이 수평 방향에 있을 경우에는 편광축 AX1, AX2은 수직 방향에 있다. 도면에는 나타내지 않았지만, 편광판(31B)의 편광축 AX3이 경사 (45°) 방향에 있을 경우에는, 편광축 AX1, AX2은 상기 경사 방향과 직교하는 방향 (-45°)에 있다.
우안 위상차판(11A) 및 좌안 위상차판(12A)은 각각 광학 이방성을 갖는 박층들을 포함한다. 이들 위상차판은 광탄성 계수가 PC(폴리카보네이트)의 광탄성 계수(80×10-12/Pa ) 미만의 재료로 구성되어 있다. 이들의 위상차판은 광탄성 계수가 50×10-12/Pa 이하의 재료로 구성되는 것이 바람직하며, 광탄성 계수가 30×10-12/Pa 이하의 재료로 구성되는 것이 보다 바람직하다. 이러한 특성을 가지는 수지 재료로서는, 예를 들면 변성 PC(폴리카보네이트)를 들 수 있다. 변성 PC라는 것은 분자 구조의 대칭성이 향상되도록 일반적인 PC의 분자 구조(골격)의 일부를 변경한 물질을 가리킨다. 우안 위상차판(11A) 및 좌안 위상차판(12A)은, 예를 들면, 변성PC(폴리카보네이트)를 포함한다. 우안 위상차판(11A) 및 좌안 위상차판(12A) 각각의 기재(base)로서, 위에서 예시한 수지 재료가 이용되고 있을 경우에, 그 기재에, 부직포 등의 섬유나, 필러 등이 복합되어 있어도 된다. 변성 PC의 이외에도, 광탄성 계수가 작은 재료로서, PMMA(폴리메틸메타크릴레이트), PS(폴리스틸렌), TAC(트리 아세틸셀룰로오스), COP(시클로올레핀 폴리머), COC(시클로올레핀 코폴리머), 또는 이들의 혼합물 등이어도 좋다. PC와 PS의 혼합물로서는, 일본 공개 특허 공보 제2001-55455호에 개시된 방법을 사용해도 된다. 다만, 이들의 높은 내충격성이나 내열성(높은 유리 전이 온도 Tg)으로 인하여, 변성 PC가 바람직하다.
우안 위상차판(11A)의 지상축 AX4은 도 4의 (a), (b)에 나타낸 바와 같이, 편광축 AX1과 45°로 교차하는 방향에 있다. 좌안 위상차판(12A)의 지상축 AX5은 도 4의 (a), (b)에 나타낸 바와 같이, 편광축 AX2과 45°로 교차하는 방향에 있으며, 지상축 AX4과 직교하는 방향에 있다. 예를 들면 도 4의 (a), (b)에 나타낸 바와 같이, 편광축 AX1, AX2이 수평 방향 또는 수직 방향에 있을 경우에는, 지상축 AX4, AX5는 각각 수평 방향 및 수직 방향의 각각의 방향과 교차하는 방향에 있다. 도면에는 나타내지 않았지만, 편광축 AX1, AX2이 경사 (45°) 방향에 있을 경우에는, 지상축 AX4이, 예를 들면 수평 방향에 있으며, 지상축 AX5이, 예를 들면 수직방향에 있다.
지상축 AX4은, 후술의 우안 위상차 영역(43A)의 지상축 AX6의 방향과 동일한 방향에 있으며, 후술의 좌안 위상차 영역(43B)의 지상축 AX7의 방향과 다른 방향에 있다. 지상축 AX5은 지상축 AX7과 동일한 방향에 있으며, 지상축 AX6의 방향과 다른 방향에 있다.
[리타데이션(retardation)]
다음으로, 도 5의 (a) 및 (b) 내지 도 8의 (a) 및 (b)를 참조하여, 편광 안경(1)의 리타데이션에 관하여 설명한다. 편광 안경(1)의 리타데이션을 설명하기 위해서는, 표시 장치(2)에 탑재되는 위상차 소자(40)(후술)에 관한 이해가 필요하다. 또한, 위상차 소자(40)에 관한 설명은 뒤에 상세히 설명하므로, 이하에서는, 그 설명에 사용되는 부호를 인용하여, 편광 안경(1)의 리타데이션에 관하여 설명한다. 리타데이션은, 예를 들면, 회전 검광자법이나, 시너먼트(Senarmont)법과 같은 몇개의 타원 편광 해석에 의해 측정될 수 있다. 본 명세서에서는, 리타데이션의 값으로서, 회전 검광자법을 사용함으로써 얻어진 값이 나타나 있다.
도 5의 (a) 및 (b)와, 도 6의 (a) 및 (b)는, 위상차층(43)의 우안 위상차 영역(43A)에 입사한 우안 화상광 L1에만 착목(着目)하고, 편광 안경(1)을 통하여, 광 L1이 좌우의 눈에 어떻게 인식될지를 예시한 개념도이다. 또한 도 7의 (a) 및 (b)와 도 8의 (a) 및 (b)는 위상차층(43)의 우안 영역(43B)에 입사한 좌안 화상광 L2에만 착목하고, 편광 안경(1)을 통하여 광 L2가 좌우의 눈에 어떻게 인식될지를 예시한 개념도이다. 실제로는, 우안 화상광 L1 및 좌안 화상광 L2은, 혼합된 상태로 출력되지만, 도 5의 (a) 및 (b) 내지 도 8의 (a) 및 (b)에서의 설명의 편의상, 우안 화상광 L1과 좌안 화상광 L2을 별개로 나누어 설명했다.
편광 안경(1)을 사용하여 표시 장치(2)의 영상 표시면을 관찰했을 경우에, 예를 들면 도 5의 (a) 및 (b)와 도 6의 (a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이, 오른쪽 눈에는 우안 화소의 화상을 인식할 수 있게 하고, 왼쪽 눈에는 우안 화소의 화상을 인식할 수 없도록 하는 것이 필요하다. 또한, 예를 들면 도 7의 (a) 및 (b)와 도 8의 (a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이, 왼쪽 눈에는 좌안 화소의 화상을 인식할 수 있게 하고, 오른쪽 눈에는 좌안 화소의 화상을 인식할 수 없도록 하는 것이 필요하다. 이를 위해서는, 우안 위상차 영역(43A) 및 우안 위상차판(11A) 각각의 리타데이션 및 좌안 위상차 영역(43B) 및 좌안 위상차판(12A) 각각의 리타데이션을 이하와 같이 설정하는 것이 바람직하다.
구체적으로, 우안 위상차판(11A) 및 좌안 위상차판(12A)의 리타데이션 중 하나가 +λ/4(λ은 파장)이 되고, 다른 하나가 -λ/4이 되게 하는 것이 바람직하다. 두 종류의 리타데이션의 반대 부호는 각각의 지상축의 방향이 90° 만큼 다른 것을 나타낸다. 여기서, 우안 위상차 영역(43A)의 리타데이션은 우안 위상차판(11A)의 리타데이션과 동일한 것이 바람직하며, 좌안 위상차 영역(43B)의 리타데이션은 좌안 위상차판(12A)의 리타데이션과 동일한 것이 바람직하다.
실제로, 우안 위상차판(11A) 및 좌안 위상차판(12A)의 각각에 대하여, 모든 파장(가시 영역 전체)에서 리타데이션을 λ/4로 할 수 있는 재료를 선택하는 것은 용이하지 않다. 다만, 모든 파장에서 리타데이션을 λ/4로 하는 것보다, 모든 파장에서 우안 위상차 영역(43A)의 리타데이션을 우안 위상차판(11A)의 리타데이션과 동일(가까운 값)하게 하는 것과, 좌안 위상차 영역(43B)의 리타데이션을 좌안 위상차판(12A)의 리타데이션과 동일(가까운 값)하게 하는 것이 보다 중요하다. 한편, 모든 파장에서 리타데이션을 λ/4로 할 필요는 없지만, 3D 영상을 높은 휘도 및 적절한 색으로 시청하기 위해서는, 약 500nm 내지 560nm의 초록 영역의 범위 내에서 리타데이션이 λ/4이 되도록 조정하는 것이 바람직하다. 이는 인간의 망막이 초록 파장대의 빛에 대하여 높은 감도를 갖는다는 것과, 리타데이션이 초록 영역에서 적절히 조정된다면 파랑이나 빨간 영역의 리타데이션도 비교적 적절히 조정되는 것이 그 이유이다.
본 실시 형태에서는, 우안 광학 소자(11) 및 좌안 광학 소자(12)의 각각이 평면 형상을 갖지 않고, 표시 장치(2)의 영상 표시면으로부터 방출된 광 L이 입사 하는 측(표시 장치(2)측)으로 돌출한 만곡 형상으로 형성되어 있다. 우안 광학 소자(11) 및 좌안 광학 소자(12)의 각각은, 예를 들면 평면을 만곡시킨 형상을 가지며, 예를 들면 도 3에 나타낸 바와 같이, 표시 장치(2)측의 표면(광 입사면 S1)에 볼록한 곡선을 가지고, 관찰자측의 표면(광 사출면 S2)에 오목한 곡선을 가진다.
광 입사면 S1에 형성된 볼록한 곡선의 곡률(이하, 곡률 A라 함) 및 광 사출면 S2에 형성된 오목한 곡선의 곡률(이하, 곡률 B라 함)은, 8C 렌즈의 곡률과 동일하거나 또는 그보다 큰 곡률을 갖는다. 상기의 8C는 안경 렌즈의 소정의 곡률을 규정한 것이며, 곡률이 65.4 mm인 것을 의미한다. 곡률 A 및 B는 서로 동일하거나, 서로 달라도 된다. 곡률 A 및 B가 서로 다른 경우, 예를 들면 도 9에 나타낸 바와 같이, 곡률 A가 곡률 B보다 큰 것이 바람직하다. 이렇게 했을 경우에는, 우안 광학 소자(11) 및 좌안 광학 소자(12)의 각각은, 예를 들면 시력 교정 렌즈로서도 기능한다.
[1.2 표시 장치(2)의 구성]
다음으로, 편광 안경(1)과 함께 사용되는 표시 장치(2)의 구성의 일례에 관하여 설명한다. 도 10은 표시 장치(2)의 단면 구성의 일례를 나타낸다. 표시 장치(2)는 백라이트 유닛(20), 액정 표시 패널(30)(표시 패널) 및 위상차 소자(40)를 이 순서대로 적층해서 구성된 것이다. 표시 장치(2)에서, 위상차 소자(40)의 표면은 영상 표시면(2A)에 상당하고, 관찰자측을 향하여 설정되어 있다. 이러한 실시 형태에서는, 영상 표시면(2A)이 수직면(연직면)과 평행이 되도록 표시 장치(2)가 배치된다. 관찰자는 편광 안경(1)을 관찰자의 안구의 앞에 착용하여, 영상 표시면(2A)을 관찰한다.
<백라이트 유닛(20)>
백라이트 유닛(20)은, 예를 들면 반사판, 광원 및 광학 시트(모두 도시 생략)을 갖는다. 반사판은 광원으로부터의 방출 광을 광학 시트 측으로 되돌리며, 광의 반사, 산란 및 확산의 기능을 갖는다. 반사판은, 예를 들면 발포 PET(폴리에틸렌테레프탈레이트)로 구성되어 있다. 이에 따라 광원으로부터의 방출 광을 효율적으로 이용할 수 있다. 광원은, 액정 표시 패널(30)을 배후로부터 조명하는 것이며, 예를 들면, 동일한 간격으로 병렬 배치된 복수의 선상(linear) 광원이나, 2차원 배열된 복수의 점상(dot-like) 광원을 포함한다. 또한, 선상 광원으로서는, 예를 들면 열음극관(HCFL; Hot Cathode Fluorescent Lamp), 냉음극관(CCFL; Cold Cathode Fluorescent Lamp) 등을 들 수 있다. 또한 점상 광원으로서는, 예를 들면 발광 다이오드(LED) 등을 들 수 있다. 광학 시트는 광원으로부터의 광의 면내 휘도 분포를 균일화하거나, 광원으로부터의 광의 발산 각이나 편광 상태를 원하는 범위내로 조정하게 하는 것이며, 예를 들면 확산판, 확산 시트, 프리즘 시트, 반사형 편광 소자, 위상차판을 포함한다. 광원은 엣지 라이트 방식일 수 있다. 이 경우에는, 필요에 따라서 도광판이나 도광 필름을 사용할 수 있다.
[액정 표시 패널(30)]
액정 표시 패널(30)은, 복수의 화소가 행 및 열 방향으로 2차원 배열된 투과형의 표시 패널이며, 영상 신호에 따라 화소들을 구동함으로써 영상을 표시하는 것이다. 액정 표시 패널(30)은, 예를 들면, 도 10에 나타낸 바와 같이, 백라이트 유닛(20) 측으로부터 순서대로, 편광판(31A), 투명 기판(32), 화소 전극(33), 배향막(34), 액정층(35), 배향막(36), 공통 전극(37), 컬러 필터(38), 투명 전극(39) 및 편광판(31B)을 갖는다.
편광판(31A)은 액정 표시 패널(30)의 광 입사측에 배치되며, 편광판(31B)은 액정 표시 패널(30)의 광 사출 측에 배치된다. 편광판(31A 또는 31B)은 광학 셔터의 일종이며, 소정의 진동 방향의 광(편광)만을 통과시킨다. 편광판(31A, 31B)은 각각, 예를 들면 편광판의 편광축이 서로 미리 정해진 각도만큼(예를 들면, 90°) 상이하도록 배치되어, 백라이트 유닛(20)으로부터의 방출 광이 액정층에 의해 투과 혹은 차단되게 된다. 편광판은 판 형상으로 한정되지 않는다.
편광판(31A)의 투과 축의 방향은, 백라이트 유닛(20)으로부터 방출된 광을 투과가능한 범위 내로 설정된다. 예를 들면, 백라이트 유닛(20)으로부터 방출되는 광의 편광축이 수직 방향에 있는 경우에는, 편광판(31A)의 투과축도 수직 방향에 있으며, 백라이트 유닛(20)으로부터 방출되는 광의 편광축이 수평 방향에 있는 경우에는, 편광판(31A)의 투과축도 수평 방향에 있다. 백라이트 유닛(20)으로부터 방출되는 광은 직선 편광에 한정되지 않으며, 원 편광이나, 타원 편광, 무편광이라도 된다.
편광판(31B)의 편광축의 방향은 액정 표시 패널(30)을 투과한 광을 투과 가능한 범위 내로 설정된다. 예를 들면, 편광판(31A)의 편광축의 방향이 수평 방향일 경우에는, 편광판(31B)의 편광축은 편광판(31A)의 편광축과 직교하는 방향(수직 방향)에 있다. 예를 들면, 편광판(31A)의 편광축의 방향이 수직 방향일 경우에는, 편광판(31B)의 편광축은 편광판(31A)의 편광축과 직교하는 방향(수평 방향)에 있다. 상기의 편광축과 상기의 투과축은 동일한 의미이다.
투명 기판(32, 39)은 일반적으로 가시광선에 대하여 투명한 기판이다. 또한, 백라이트 유닛(20) 측의 투명 기판에는, 예를 들면 화소 전극(33)에 전기적으로 접속된 구동 소자로서의 TFT(Thin Film Transistor; 박막트랜지스터) 및 배선을 포함하는 액티브형의 구동 회로가 형성되어 있다. 화소 전극(33)은, 예를 들면 산화 인듐 주석(ITO; Indium Tin Oxide)을 포함하고, 화소 마다의 전극으로서 기능한다. 배향막(34 또는 36)은, 예를 들면 폴리이미드와 같은 고분자 재료를 포함하고, 액정에 대하여 배향 처리를 행한다. 액정층(35)은, 예를 들면 VA(Vertical Alignment) 모드, IPS(In-Plane Switching) 모드, TN(Twisted Nematic) 모드 또는 STN(Super Twisted Nematic) 모드의 액정을 포함한다. 액정층(35)은, 도면에 나타나 있지 않은 구동 회로로부터의 인가 전압에 의해, 백라이트 유닛(20)으로부터의 방출 광을 화소마다 투과 또는 차단하는 기능을 갖는다. 공통 전극(37)은, 예를 들면 ITO를 포함하고, 화소 전극들(33)에 대한 공통 상대 전극으로서 기능한다. 컬러 필터(38)는 백라이트 유닛(20)으로부터의 방출 광을, 예를 들면 빨강(R), 초록(G) 및 파랑(B)의 삼원색으로 각각 색 분리하기 위한 필터부(38A)를 배열해서 형성되어 있다. 컬러 필터(38)에서는, 화소간의 각각의 경계에 대응하는 부분에, 차광 기능을 갖는 블랙 매트릭스부(38B)가 제공되어 있다.
[위상차 소자(40)]
다음으로, 위상차 소자(40)에 관하여 설명한다. 도 11은 위상차 소자(40)의 구성의 일례를 사시적으로 나타낸 것이다. 위상차 소자(40)는 액정 표시 패널(30)의 편광판(31B)을 투과한 광의 편광 상태를 변화시키는 것이다. 위상차 소자(40)는 액정 표시 패널(30)의 광방출측의 표면(편광판(31B))에 점착제(도시 생략) 등에 의해 부착되어 있다. 위상차 소자(40)는, 예를 들면 액정 표시 패널(30)측에서 순서대로, 기재(41), 배향막(42) 및 위상차층(43)을 갖는다. 또한, 도면에는 나타내지 않았지만, 기재(41), 배향막(42) 및 위상차층(43)은 액정 표시 패널(30)과는 반대측(관찰자측)으로부터 이 순서대로 배치되어 있어도 된다.
기재(41)는 배향막(42) 및 위상차층(43)을 지지하며, 예를 들면 투명 수지 필름으로 구성되어 있다. 투명 수지 필름으로서는, 광학 이방성이 작은, 즉, 복굴절이 작은 것이 바람직하다. 이러한 특성을 가지는 투명 수지 필름으로서는, 예를 들면 TAC(트리 아세틸셀룰로오스), COP(시클로올레핀 폴리머), COC(시클로올레핀 코폴리머) 및 PMMA(폴리메틸메타크릴레이트) 등을 들 수 있다. COP로서는, 예를 들면 ZEONOR 나 ZEONEX (제온사의 등록 상표), ARTON (JSR사의 등록 상표)등이 있다. 기재 필름(41)의 두께는, 예를 들면 30 ㎛ 내지 500㎛ 인 것이 바람직하다. 기재(41)의 리타데이션은, 20 nm 이하인 것이 바람직하며, 10nm 이하인 것이 보다 바람직하다. 기재(41)는 유리 기판으로 구성되어 있어도 된다.
배향막(42)은 액정 등의 배향성 재료를 특정 방향으로 배향시키는 기능을 갖는다. 배향막(42)은 투명 수지, 예를 들면 UV 경화형, 전자선 경화형, 또는 열가소성의 투명 수지로 구성되어 있다. 배향막(42)은 기재(41)의 광방출측의 표면에 설치되어 있고, 예를 들면 도 12의 (a)에 나타낸 바와 같이, 배향 방향이 상이한 2종류의 배향 영역(우안 배향 영역(42A) 및 좌안 배향 영역(42B))을 갖는다. 우안 배향 영역(42A) 및 좌안 배향 영역(42B)은, 예를 들면, 공통의 일 방향(수평 방향)으로 연장하는 띠 형태의 형상을 가지며, 우안 배향 영역(42A) 또는 좌안 배향 영역(42B)의 짧은 측 방향(수직 방향)으로 교대로 배치되어 있다. 우안 배향 영역(42A) 및 좌안 배향 영역(42B)은 액정 표시 패널(30)의 화소에 대응해서 배치되어 있으며, 예를 들면 액정 표시 패널(30)의 짧은 측 방향(수직 방향)의 화소 피치에 대응하는 피치로 배치되어 있다.
우안 배향 영역(42A)은, 예를 들면 도 12의 (a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이, 편광판(31B)의 편광축 AX3과 45°로 교차하는 방향으로 연장하는 복수의 홈 V1을 갖는다. 좌안 배향 영역(42B)은, 도 12 (a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이, 편광판(31B)의 편광축 AX3과 45°로 교차하는 방향이며, 홈 V1의 연장 방향과 직교하는 방향으로 연장하는 복수의 홈 V2를 갖는다. 예를 들면 도 12의 (a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이, 편광판(31B)의 편광축 AX3이 수직 방향 또는 수평 방향에 있는 경우에는 홈 V1, V2은 각각 경사 (45°) 방향으로 연장하고 있다. 도면에는 나타내지 않았지만, 편광판(31B)의 편광축 AX3이 경사(45°) 방향에 있는 경우에는, 홈 V1은 예를 들면 수평 방향으로 연장하며, 홈 V2은 예를 들면 수직 방향으로 연장한다.
각각의 홈 V1은 일 방향으로 직선 형태로 연장하고 있어도 좋고, 예를 들면 요동하는(구불구불한) 일 방향으로 연장하고 있어도 된다. 각각의 홈 V1의 단면 형상은, 예를 들면 V자 형상으로 되어 있다. 마찬가지로, 각각의 홈 V2의 단면형상도, 예를 들면 V자 형상으로 되어 있다. 바꿔 말하면, 우안 배향 영역(42A) 및 좌안 배향 영역(42B) 전체의 단면 형상은 톱니형상으로 되어 있다. 그 홈 구조에 있어서, 피치는 작은 것이 바람직하며, 수 ㎛ 이하이며, 더 바람직하게는 몇백 nm이하이다. 이러한 형상은, 예를 들면, 몰드를 사용한 전사에 의해 일괄 형성된다. 배향막(42)은, 상기의 홈 구조를 가지는 대신에, 편광 UV 조사에 의해 형성된 광 배향막이라도 된다. 광 배향막은, 편광 UV를 조사했을 때에 UV의 편광 방향으로 배향하는 재료를 미리 도포해 두고, 우안 배향 영역(42A) 및 좌안 배향 영역(42B)에 상이한 방향으로 편광된 UV 광을 조사함으로써 제조가능하다.
위상차층(43)은 광학 이방성을 가지는 박층이다. 위상차층(43)은, 예를 들면 우안 배향 영역(42A) 및 좌안 배향 영역(42B)의 표면에 제공된다. 위상차층(43)은, 예를 들면 도 11에 나타낸 바와 같이, 지상축의 방향이 상이한 2종류의 위상차 영역(우안 위상차 영역(43A) 및 좌안 위상차 영역(43B))을 가진다.
우안 위상차 영역(43A) 및 좌안 위상차 영역(43B)은, 예를 들면 도 11에 나타낸 바와 같이, 공통되는 일 방향(수평 방향)으로 연장하는 띠 형태의 형상을 가지며, 우안 위상차 영역(43A) 및 좌안 위상차 영역(43B)의 짧은 측 방향(수직 방향)으로 교대로 배치되어 있다.
우안 위상차 영역(43A)은, 예를 들면 도 4의 (a) 및 (b)와, 도 11에 나타낸 바와 같이, 편광판(31B)의 편광축 AX3과 45°로 교차하는 방향으로 지상축 AX6을 가진다. 좌안 위상차 영역(43B)은, 예를 들면 도 4의 (a) 및 (b)와, 도 11에 나타낸 바와 같이, 편광판(31B)의 편광축 AX3과 45°로 교차하는 방향이며, 지상축 AX6과 직교하는 방향으로 지상축 AX7을 가진다. 예를 들면 도 4의 (a) 및 (b)와, 도 11 에 나타낸 바와 같이, 편광판(31B)의 편광축 AX3이 수직 방향 또는 수평 방향에 있을 경우, 지상축 AX6, AX7는 각각 경사(45°) 방향에 있다. 도면에는 나타내지 않았지만, 편광판(31B)의 편광축 AX3이 경사 (45°) 방향에 있는 경우에는, 지상축 AX6이, 예를 들면 수평 방향으로 연장하고 있고, 지상축 AX7이, 예를 들면 수직 방향으로 연장하고 있다. 지상축 AX6은 홈 V1의 연장 방향에 있고, 지상축 AX7은 홈 V2의 연장 방향에 있다.
또한, 지상축 AX6은, 예를 들면 편광 안경(2)의 우안 위상차판(11A)의 지상축 AX4의 방향과 동일한 방향에 있으며, 편광 안경(2)의 좌안 위상차판(12A)의 지상축 AX5의 방향과 상이한 방향에 있다. 지상축 AX7은, 예를 들면 지상축 AX5의 방향과 동일한 방향에 있으며, 지상축 AX4의 방향과 상이한 방향에 있다.
위상차층(43)은, 예를 들면 중합한 고분자 액정 재료를 포함한다. 즉, 위상차층(43)에서는, 액정 분자의 배향 상태가 고정되어 있다. 고분자 액정 재료로서는, 상전이 온도(액정상-등방상), 액정 재료의 굴절률 파장 분산 특성, 점성 특성, 프로세스 온도에 따라 선정된 재료가 이용된다. 다만, 고분자 액정 재료는, 중합기로서 아크릴로일기 혹은 메타 아크릴로일기를 갖는 것이 투명성의 관점에서 바람직하다. 또한 고분자 액정 재료로서, 중합성 관능기와 액정 골격(framework)과의 사이에 메틸렌 스페이서가 없는 재료를 이용하는 것이 바람직하다. 이는 프로세스 때의 배향 처리 온도를 낮게 할 수 있기 때문이다. 위상차층(43)의 두께는, 예를 들면 1㎛ 내지 2㎛이다. 위상차층(43)이 중합된 고분자 액정 재료로 구성되어 있을 경우에, 위상차층(43)은 중합된 고분자 액정 재료만으로 구성되어 있을 필요는 없고, 그 일부에 미중합된 액정성 모노머를 포함하고 있어도 된다. 이는, 위상차층(43)에서의 미중합된 액정성 모노머가, 모노머의 주위에 존재하는 액정 분자의 배향 방향과 유사한 방향으로 배향하고, 고분자 액정 재료의 배향 특성과 유사한 배향 특성을 가지기 때문이다.
위상차층(43)에 있어서, 홈 V1과 우안 위상차 영역(43A)와의 계면 부근에서는 액정 분자의 장축이 홈 V1의 연장 방향을 따라 배열되며, 홈 V2과 좌안 위상차 영역(43B)과의 계면 부근에서는 액정 분자의 장축이 홈 V2의 연장 방향을 따라 배열되어 있다. 즉, 홈 V1 및 홈 V2의 형상 및 연장 방향에 의해 액정 분자의 배향이 제어되어, 우안 위상차 영역(43A) 및 좌안 위상차 영역(43B) 각각의 광학축이 설정된다.
또한, 위상차층(43)에 있어서, 우안 위상차 영역(43A) 및 좌안 위상차 영역(43B) 각각의 구성 재료 및 두께를 조정함으로써, 우안 위상차 영역(43A) 및 좌안 위상차 영역(43B) 각각의 리타데이션 값이 설정된다. 리타데이션 값은, 기재(41)가 위상차를 초래할 경우에는, 기재(41)에 의해 초래되는 위상차도 고려해서 설정되는 것이 바람직하다. 본 실시 형태에서, 우안 위상차 영역(43A) 및 좌안 위상차 영역(43B)은 동일한 두께를 지닌 동일한 재료로 구성되어, 상기 영역들의 리타데이션의 절대치가 서로 균등하게 된다.
[1.3 기본 동작]
다음으로, 본 실시 형태의 표시 장치(2)에 있어서 화상을 표시할 때의 기본동작의 일례에 대해서, 도 5의 (a) 및 (b) 내지 도 8의 (a) 및 (b)를 참조하여 설명한다.
우선, 백라이트(10)로부터 조사된 광이 액정 표시 패널(30)에 입사하고 있는 상태에서, 영상 신호로서 우안 화상 성분 및 좌안 화상 성분을 포함하는 시차 신호가 액정 표시 패널(30)에 입력된다. 그러면, 홀수행의 화소들로부터 우안 화상 광 L1이 출력되며(도 5의 (a) 및 (b) 또는 도 6의 (a) 및 (b)), 짝수행의 화소들로부터 좌안 화상 광 L2이 출력된다(도 7의 (a) 및 (b) 또는 도 8의 (a) 및 (b)).
그 후, 우안 화상 광 L1 및 좌안 화상 광 L2의 각각은, 위상차 소자(40)의 우안 위상차 영역(43A) 및 좌안 위상차 영역(43B)에 의해 타원 편광으로 변환되며, 변환된 편광이 위상차 소자(40)의 기재(41)를 투과한 뒤, 표시 장치(2)의 영상 표시면(2A)로부터 외부로 출력된다. 그 후에 표시 장치(2)의 외부에 출력된 광은 편광 안경(1)에 입사하고, 우안 위상차판(11A) 및 좌안 위상차판(12A)에 의해 타원 편광으로부터 직선 편광으로 되돌려진 뒤, 편광판(11B, 12B)에 입사한다.
편광판(11B, 12B)으로의 입사광 중 우안 화상광 L1에 대응하는 광의 편광축은, 편광판(11B)의 편광축 AX1과 평행하고, 편광판(12B)의 편광축 AX2과 직교한다. 따라서, 편광판(11B, 12B)으로의 입사광 중 우안 화상광 L1에 대응하는 광은, 편광판(11B)만을 투과하고, 관찰자의 오른쪽 눈에 도달한다(도 5의 (a) 및 (b) 또는 도 6의 (a) 및 (b)).
편광판(11B, 12B)으로의 입사광 중 좌안 화상광 L2에 대응하는 광의 편광축은, 편광판(11B)의 편광축 AX1과 직교하며, 편광판(12B)의 편광축 AX2과 평행하다. 따라서, 편광판(11B, 12B)으로의 입사광 중 좌안 화상광 L2에 대응하는 광은, 편광판(12B)만을 투과하고, 관찰자의 왼쪽 눈에 도달한다(도 7의 (a) 및 (b) 또는 도 8의 (a) 및 (b)).
이렇게 하여, 우안 화상광 L1에 대응하는 광이 관찰자의 오른쪽 눈에 도달하고, 좌안 화상광 L2에 대응하는 광이 관찰자의 왼쪽 눈에 도달한다. 이 결과, 관찰자는 표시 장치(2)의 영상 표시면(2A)에 입체 화상을 가상적으로 인식한다.
[1.4 효과]
본 실시 형태에서, 편광 안경(1)의 우안 위상차판(11A) 및 좌안 위상차판(12A)은, 광탄성 계수가 80×10-12/Pa 미만의 재료로 구성되어 있다. 이에 따라 제조 과정 동안 응력이 가해져 우안 위상차판(11A) 및 좌안 위상차판(12A)을 제조했을 경우에도, 응력에 의한 복굴절의 변화가 적다. 그 때문에, 예를 들면 도 3, 도 9에 나타낸 바와 같이, 편광 안경(1)의 우안 광학 소자(11) 및 좌안 광학 소자(12)를, 표시 장치(2) 측으로 돌출한 만곡 형상으로 형성한 경우에도, 응력에 기인하는 광학 특성의 변화를 종래에 비하여 감소시킬 수 있다. 그 결과, 우안 광학 소자(11) 및 좌안 광학 소자(12)의 디자인성을 향상시키거나, 편광 안경(1)의 프레임(13)의 형상을 비교적 자유롭게 설계할 수 있다. 따라서, 디자인상의 자유도를 높일 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 있어서, 편광 안경(1)의 광 입사면 S1의 곡률 A를, 편광 안경(1)의 광 사출면 S2의 곡률 B보다 큰 곡률로 했을 경우에는, 편광 안경(1)에 시력 교정 기능을 부여할 수 있다. 일상 생활에서 시력 교정용 안경을 착용하고 있는 사람이 3D 영상을 볼 때는, 일반적으로 시력 교정용 안경 위에 편광 안경을 착용할 필요가 있었다. 그러나, 본 실시예에 있어서 편광 안경(1)에 시력 교정 기능을 부여했을 경우에는, 편광 안경(1)만을 착용하는 것 만으로 3D 영상을 볼 수 있다. 이렇게, 본 실시 형태에서는, 디자인뿐만 아니라 기능면에서도 자유도를 높게 하는 것이 가능하다.
[2. 실시예]
다음으로, 상기의 실시 형태의 편광 안경(1)의 실시예를, 비교예와 대비해서 설명한다.
도 13은 실시예 및 비교예의 각각에 따른 편광 안경에서의 크로스토크(crosstalk)의 측량 결과를 나타낸 것이다. 도면 중의 백색의 막대는 편광 안경(1)을 통하여 좌안 화상광 L2을 측량했을 때에, 우안용 계측기를 사용하여 측량된 휘도를 좌안용 계측기를 사용하여 측량된 휘도로 나눠 얻어진 값(좌안 화상광의 크로스토크)을 나타낸다(하기의 식 (1) 참조). 도면 중의 흑색의 막대는, 편광 안경(1)을 통하여 우안 화상광 L1을 측량했을 때에, 좌안용 계측기를 사용하여 측량된 휘도를 우안용 계측기를 사용하여 측량된 휘도로 나눠 얻어진 값(우안 화상광의크로스토크)을 나타낸다(하기의 식 (2) 참조). 이들 크로스토크 값이 약간 다른 것은, 제조상의 편차이거나 측정상의 오차이며, 본질적으로 이들 값은 동일하다.
좌안 화상광의 크로스토크 = (좌안 화상광 L2를, 우안 광학 소자(11)를 통하여 보았을 때의 휘도) / (좌안 화상광 L2를, 좌안 광학 소자(12)를 통하여 보았을 때의 휘도) … 식 (1)
우안 화상광의 크로스토크 = (우안 화상광 L1을, 좌안 광학 소자(12)를 통하여 보았을 때의 휘도) / (우안 화상광 L1을, 우안 광학 소자(11)를 통하여 보았을 때의 휘도)… 식 (2)
크로스토크가 감소됨에 따라, 입체 표시 특성이 향상된다. 반대로, 크로스토크가 증가됨에 따라, 오른쪽 눈에 좌안 화상광이 입사하거나, 왼쪽 눈에 우안 화상광이 입사하는 고스트(ghost)라고 하는 현상이 현저하게 된다. 고스트는 안정(asthenopia) 피로를 일으키고, 심할 경우에는, 관찰자가 입체 영상을 보는 것이 곤란하게 된다.
도 13에는, 편광 안경(1)의 우안 광학 소자(11) 및 좌안 광학 소자(12) 각각의 곡선 크기가 2C, 6C, 8C인 경우에 얻어진 결과가 나타나 있다. 2C는 곡률이 261.5 mm인 것을 나타내며, 6C는 곡률이 87.2 mm인 것을 나타낸다. 8C는 상술된 바와 같이, 곡률이 65.4 mm 인 것을 나타낸다. 본 실시예 및 비교예에서는, 우안 광학 소자(11) 및 좌안 광학 소자(12)의 각각에 곡선을 형성하기 위하여, 열 프레스 법을 사용했다. 또한, 각각의 소자에 곡선을 형성하는 방법으로서, 열 프레스의 이외에, 인서트 사출 성형법을 사용할 수 있다는 것에 주목해야 한다.
도 13으로부터는, 실시예 및 비교예의 각각에 있어, 곡률이 작아짐에 따라(즉, 곡선이 예리하게 됨에 따라) 크로스토크가 증가한다는 것을 이해할 수 있다. 그러나, 비교예에 있어서, 6C 및 8C에서는 크로스토크가 실용상 문제가 되지 않는 레벨인 3%을 초과하였다. 이에 비하여, 실시예에 있어서, 2C 내지 8C에서는 크로스토크가 3% 미만이 되어, 6C 및 8C에서도 편광 안경(1)이 실용적으로 사용가능하다는 것을 나타낸다.
[3. 변형예]
본 실시 형태에서는, 위상차 소자(40)의 위상차 영역(우안 위상차 영역(43A) 및 좌안 위상차 영역(43B))이 수평 방향으로 연장하고 있을 경우가 예시되어 있었지만, 상기 위상차 영역이 수평 방향 이외의 방향으로 연장하고 있어도 좋다. 예를 들면, 도면에는 나타내지 않았지만, 위상차 소자(40)의 위상차 영역(우안 위상차 영역(43A) 및 좌안 위상차 영역(43B))이 수직 방향으로 연장하고 있어도 된다.
본 실시 형태 및 변형예에서는, 위상차 소자(40)의 위상차 영역(우안 위상차 영역(43A) 및 좌안 위상차 영역(43B))이 수평 방향 혹은 수직 방향으로 연장하고 있을 경우가 예시되어 있었지만, 예를 들면 도면에는 나타내지 않았지만, 상기 위상차 영역이 수평 방향 및 수직 방향 모두에 2차원으로 배치되어 있어도 된다.
이상에서는, 편광 안경(1)이 원 편광 형태이며, 표시 장치(2)가 원 편광 안경용의 표시 장치일 경우에 관하여 설명을 했지만, 편광 안경(1)이 직선 편광 형태이며, 표시 장치(2)가 직선 편광 안경용의 표시 장치일 경우에 관해서도 적용할 수 있다.
또한, 본 명세서에 있어서, "균일", "평행", "직교", "수직" 또는 "동일한 방향"이라고 할 경우에는, 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 한도 내에서, 각각이, 대략 균일, 대략 평행, 대략 직교, 대략 수직, 대략 동일한 방향의 경우를 포함하는 것으로 한다. 예를 들면, 제조 오차 및 편차와 같은 다양한 요인에 기인하는 오차를 포함해도 좋다.

Claims (8)

  1. 입체 영상 관찰용 광학 소자로서,
    광 입사면 측에 설치되며 제1 방향으로의 지상축(遲相軸)을 가지는 λ/4 위상차 판과, 상기 λ/4 위상차 판보다 광 사출 측에 설치되며 상기 제1 방향과 45°로 교차하는 방향으로 투과 축을 가지는 편광판을 포함하도록 구성된 적층판을 구비하고,
    상기 적층판은 상기 광 입사면 측으로 돌출한 만곡 형상으로 되어 있으며,
    상기 λ/4 위상차 판은 광탄성 계수가 약 80×10-12/Pa 미만의 재료로 구성되어 있는, 입체 영상 관찰용 광학 소자.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 λ/4 위상차 판은 광탄성 계수가 50×10-12/Pa 이하의 재료로 구성되어 있는, 입체 영상 관찰용 광학 소자.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 λ/4 위상차 판은 광탄성 계수가 30×10-12/Pa 이하의 재료로 구성되어 있는, 입체 영상 관찰용 광학 소자.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 λ/4 위상차 판은 변성 PC(폴리카보네이트)를 포함하도록 구성되어 있는, 입체 영상 관찰용 광학 소자.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 적층판은 65.4 mm 이상의 곡률을 가지는, 입체 영상 관찰용 광학 소자.
  6. 입체 영상 관찰용 안경으로서,
    우안용의 제1 광학 소자와,
    좌안용의 제2 광학 소자와,
    상기 제1 광학 소자 및 상기 제2 광학 소자를 지지하는 프레임을 구비하고,
    상기 제1 광학 소자는, 광 입사면 측에 설치되며 제1 방향으로의 지상축을 가지는 제1 λ/4 위상차 판과, 상기 제1 λ/4 위상차 판보다 광 사출 측에 설치되며 상기 제1 방향과 45°로 교차하는 방향으로 투과 축을 가지는 제1 편광판을 포함하도록 구성되는 제1 적층판을 가지며,
    상기 제2 광학 소자는, 광 입사면 측에 설치되며 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로의 지상축을 가지는 제2 λ/4 위상차 판과, 상기 제2 λ/4 위상차 판보다 광 사출 측에 설치되며 상기 제2 방향과 45°로 교차하는 방향으로 투과 축을 가지는 제2 편광판을 포함하도록 구성되는 제2 적층판을 가지며,
    상기 제1 적층판 및 상기 제2 적층판은 상기 광 입사면 측으로 돌출한 만곡 형상으로 되어 있으며,
    상기 제1 λ/4 위상차 판 및 상기 제2 λ/4 위상차 판은 광탄성 계수가 80×10-12/Pa 미만의 재료로 구성되어 있는, 입체 영상 관찰용 안경.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 적층판 및 상기 제2 적층판의 각각은 65.4 mm 이상의 곡률을 가지는, 입체 영상 관찰용 안경.
  8. 입체 영상 표시 시스템으로서,
    입체 영상 표시 장치와, 상기 입체 영상 표시 장치와는 별도로 설치되는 입체 영상 관찰용 안경을 구비하고,
    상기 입체 영상 관찰용 안경은
    우안용의 제1 광학 소자와,
    좌안용의 제2 광학 소자와,
    상기 제1 광학 소자 및 상기 제2 광학 소자를 지지하는 프레임을 가지며,
    상기 제1 광학 소자는, 광 입사면 측에 설치되며 제1 방향으로의 지상축을 가지는 제1 λ/4 위상차 판과, 상기 제1 λ/4 위상차 판보다 광 사출 측에 설치되며 상기 제1 방향과 45°로 교차하는 방향으로 투과 축을 가지는 제1 편광판을 포함하도록 구성되는 제1 적층판을 가지며,
    상기 제2 광학 소자는, 광 입사면 측에 설치되며 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로의 지상축을 가지는 제2 λ/4 위상차 판과, 상기 제2 λ/4 위상차 판보다 광 사출 측에 설치되며 상기 제2 방향과 45°로 교차하는 방향으로 투과 축을 가지는 제2 편광판을 포함하도록 구성되는 제2 적층판을 가지며,
    상기 제1 적층판 및 상기 제2 적층판은 상기 광 입사면 측으로 돌출한 만곡 형상으로 되어 있으며,
    상기 제1 λ/4 위상차 판 및 상기 제2 λ/4 위상차 판은 광탄성 계수가 80×10-12/Pa 미만의 재료로 구성되어 있는, 입체 영상 표시 시스템.
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