TWI425257B - Phase difference element and display device - Google Patents

Description

相位差元件及顯示裝置

本發明係關於一種具有光學異向性之相位差元件及包括其之顯示裝置，尤其係關於一種較佳地用於利用偏光眼鏡觀察立體影像時之相位差元件及包括其之顯示裝置。

自先前以來，作為使用偏光眼鏡之類型之立體影像顯示裝置，存在著使因左眼用像素與右眼用像素而不同之偏光狀態之光射出者。於上述顯示裝置中，於視聽者戴上偏光眼鏡之後，使使來自左眼用像素之射出光僅入射至左眼，且使來自右眼用像素之射出光僅入射至右眼，藉此便能觀察立體影像。

例如，專利文獻1中，為了使因左眼用像素與右眼用像素而不同之偏光狀態之光射出，而使用相位差元件。該相位差元件中，對應於左眼用像素而設置沿一個方向具有慢軸或進相軸之片狀相位差構件，且對應於右眼用像素而設置沿與上述片狀相位差構件為不同之方向具有慢軸或進相軸之片狀相位差構件。

[專利文獻1]專利第3360787號公報

於上述顯示裝置中，較理想的是使自左眼用像素射出之左眼用影像光僅入射至左眼中，且使自右眼用像素射出之右眼用之影像光僅入射至右眼中。然而，存在左眼用影像光會少許入射至右眼中，或者右眼用影像光會少許入射至左眼中之稱為重影之問題。

尤其是，於專利文獻1揭示之顯示裝置中，當基材包含塑膠薄膜時，存在因少許存在於基材上之光學異向性而嚴重產生重影之問題。

本發明係鑒於上述問題而完成者，其目的在於提供一種可使因基材薄膜之光學異向性而產生之重影降低之相位差元件及包括其之顯示裝置。

本發明之相位差元件包括：具有光學異向性之基材薄膜，及形成於基材薄膜上且具有光學異向性之相位差層。相位差層包括慢軸之方位互不相同之兩種以上之相位差區域，兩種以上之相位差區域係鄰接且規則地配置於基材薄膜之面內方向。各相位差區域在以大於45°之角度與基材薄膜之慢軸交叉之方向上具有慢軸。

本發明之顯示裝置包括：基於圖像信號予以驅動之顯示面板、對顯示面板進行照明之背光單元、以及依據與顯示面板之關係而設置於與背光單元為相反側上之相位差元件。內置於該顯示裝置中之相位差元件包括與上述相位差元件相同之構成要素。

於本發明之相位差元件及顯示裝置中，慢軸之方位互不相同之兩種以上之位相差區域係鄰接且規則地配置於基材薄膜之面內方向。藉此，例如自相位差區域側入射之光於被分離為偏光狀態互不相同之兩種以上之光之後，穿透基材薄膜。此處，各相位差區域在以大於45°之角度與基材薄膜之慢軸交叉之方向上具有慢軸。如上所述，藉由使各相位差區域之慢軸之方位產生偏移，來抑制因基材薄膜之光學異向性而引起之偏光狀態之變化。

根據本發明之相位差元件及顯示裝置，由於藉由使各相位差區域之慢軸之方位產生偏移，來抑制因基材薄膜之光學異向性引起之偏光狀態之變化，因此，可降低因基材薄膜之光學異向性而產生之重影。

以下，參照圖式詳細說明本發明之實施方式。再者，說明按照以下順序進行。

1.實施形態(顯示裝置、相位差元件)

2.變形例(顯示裝置、相位差元件)

3.實施例(顯示裝置)

圖1係表示本發明一實施形態之顯示裝置之剖面構成之圖。再者，對於本發明一實施形態之相位差元件，例示內置於本實施形態之顯示裝置之情形進行說明。

[顯示裝置1之構成]

顯示裝置1係對下述偏光眼鏡2佩戴於眼球前之觀察者(未圖示)顯示立體影像之偏光眼鏡方式之顯示裝置。該顯示裝置1係將背光單元10、液晶顯示面板20(顯示面板)及相位差元件30依此順序積層而構成者。於該顯示裝置1中，相位差元件30之表面為影像顯示面，且朝向觀察者側。

再者，於本實施形態中，以影像顯示面與垂直面(鉛垂面)平行之方式配置顯示裝置1。影像顯示面呈長方形，影像顯示面之長邊方向平行於水平方向(圖中之y軸方向)。觀察者係將偏光眼鏡2佩戴於眼球前，然後觀察影像顯示面。偏光眼鏡2為圓偏光類型，顯示裝置1為圓偏光眼鏡用之顯示裝置。

[背光單元10]

背光單元10包括例如反射板、光源及光學片(均未圖示)。反射板係使來自光源之射出光返回至光學片側者，其具有反射、散射、擴散等功能。該反射板包含例如發泡PET(polyethylene terephthalate，聚對苯二甲酸乙二酯)等。藉此，可有效地利用來自光源之射出光。光源係自背後對液晶顯示面板20進行照明者，例如以等間隔並列配置著複數個線狀光源，或二維排列著複數個點狀光源。再者，作為線狀光源，可列舉例如熱陰極螢光燈管(HCFL，Hot Cathode Fluorescent Lamp)、冷陰極螢光燈管(CCFL，Cold Cathode Fluorescent Lamp)等。又，作為點狀光源，可列舉例如發光二極體(LED，Light Emitting Diode)等。光學片係使來自光源之光之面內亮度分布均一化、或將來自光源之光之發散角或偏光狀態調整為期望之範圍內者，其構成為包含例如擴散板、擴散片、稜鏡片、反射型偏光元件、相位差板等。又，光源亦可為端面照光方式，此時，視需要而使用導光板或導光膜。

[液晶顯示面板20]

液晶顯示面板20係沿列方向及行方向二維排列有複數個像素之透過型顯示面板，其係藉由根據影像信號驅動各像素而顯示圖像者。如圖1所示，該液晶顯示面板20自背光單元10側依序包括偏光板21A、透明基板22、像素電極23、配向膜24、液晶層25、配向膜26、共通電極27、彩色濾光片28、透明電極29、及偏光板21B。

此處，偏光板21A係配置於液晶顯示面板20之光入射側之偏光板(偏光片)，偏光板21B係配置於液晶顯示面板20之光射出側之偏光板(偏光片)。偏光板21A、21B係光閘之一種，其僅使某一固定之振動方向之光(偏光)穿過。偏光板21A、21B分別配置成例如偏光軸相互僅相差特定之角度(例如90度)，藉此，來自背光單元10之射出光經由液晶層透射或被遮蔽。

將偏光板21A之透射軸(未圖示)之方位設定於可使自背光單元10射出之光透射之範圍內。例如，於自背光單元10射出之光之偏光軸為垂直方向之情形時，透射軸亦朝向垂直方向，於自背光單元10射出之光之偏光軸為水平方向之情形時，透射軸亦朝向水平方向。再者，自背光單元10射出之光並非限定於直線偏光光束之情形，亦可為圓偏光、橢圓偏光、或無偏光。

將偏光板21B之偏光軸AX4(圖2)之方位設定為可使穿透液晶顯示面板20之光透射之範圍內。例如，於偏光板21A之偏光軸(未圖示，再者，偏光軸與透射軸為相同定義)之方位為水平方向之情形時，偏光軸AX4朝向與其正交之方向(垂直方向)，於偏光板21A之偏光軸之方位為垂直方向之情形時，偏光軸AX4朝向與其正交之方向(水平方向)。

一般而言，透明基板22、29係相對可見光為透明之基板。再者，於背光單元10側之透明基板上，例如形成有包含電性連接於透明像素電極之作為驅動元件之TFT(Thin Film Transistor，薄膜電晶體)及配線等的主動型驅動電路。像素電極23包括例如氧化銦錫(ITO，Indium Tin Oxide)，從而起到每個像素之電之作用。配向膜24包括例如聚醯亞胺等之高分子材料，對液晶進行配向處理。液晶層25包括例如VA(Vertical Alignment，垂直配向)模式、TN(Twisted Nematic，扭轉向列)模式、或STN(Super Twisted Nematic，超扭轉向列)模式之液晶。該液晶層25具有藉由來自未圖示之驅動電路之施加電壓而使來自背光單元10之射出光透射每個像素或於每個像素中被遮蔽之功能。共通電極27包括例如ITO，起到共通之對向電極之作用。彩色濾光片28形成為排列著用於將來自背光單元10之射出光分別色彩分離為例如紅(R)、綠(G)及藍(B)之三原色之濾光片部28A。於該彩色濾光片28中，在濾光片部28A對應於像素間之分界之部分，設有具備遮光功能之黑矩陣部28B。

[相位差元件30]

其次說明相位差元件30。圖3(A)係立體化表示本實施形態之相位差元件30之構成之一例之圖。圖3(B)係表示圖3(A)之相位差元件30之慢軸之圖。同樣地，圖4(A)係立體化表示本實施形態之相位差元件30之構成之其他例之圖。圖4(B)係表示圖4(A)之相位差元件30之慢軸之圖。再者，圖3(A)、圖3(B)中所示之相位差元件30與圖4(A)、圖4(B)中所示之相位差元件30，其不同之處在於基材薄膜31(下述)之慢軸AX3之方位。

相位差元件30係改變穿透液晶顯示面板20之偏光板21B之光之偏光狀態者。如圖1所示，該相位差元件30包括基材薄膜31及相位差層32。

基材薄膜31包含具有光學異向性之較薄之樹脂薄膜而構成。作為樹脂薄膜，較好的是光學異向性小，即雙折射小者。作為具有上述之特性且常用於商業用途之樹脂薄膜，可列舉例如TAC(triacetyl cellulose，三醋酸纖維素)、COP(cyclo olefin polymer，環烯烴聚合物)、PMMA(polymethyl methacrylate，聚甲基丙烯酸甲酯)等。此處，作為COP，例如有ZEONOR(日本Zeon股份有限公司之註冊商標)或ARTON(JSR股份有限公司之註冊商標)等。基材薄膜31之厚度較好的是例如30 μm以上500 μm以下。基材薄膜31之相位延遲較好的是20 nm以下，更好的是10 nm以下。再者，相位延遲可藉由例如旋轉檢偏板法(Rotating Analyzer Method)、或塞拿蒙(Senarmont)法等若干個橢圓偏光分析來進行測定。於本說明書中，作為相位延遲值，以藉由使用旋轉檢偏板法而獲得之值表示。

如圖3(A)、圖3(B)及圖4(A)、圖4(B)所示，基材薄膜31之慢軸AX3朝向水平方向或垂直方向。更詳細而言，由下述針對相位差層32之說明可知，慢軸AX3朝向與右眼用區域32A及左眼用區域32B之長邊方向或短邊方向相同之方向，且朝向與分界線L1之方向相同之方向或正交之方向。又，較好的是慢軸AX3朝向與慢軸AX1、AX2交叉之方向，且朝向與慢軸AX1和慢軸AX2之垂直方向之等分線平行之方向。

相位差層32係具有光學異向性之薄層。該相位差層32係設於基材薄膜31之表面者，藉由黏著劑(未圖示)等而黏附於液晶顯示面板20之光射出側之表面(偏光板21B)(圖1)。該相位差層32包括慢軸之方位互不相同之二種相位差區域(右眼用區域32A、左眼用區域32B)。再者，本實施形態之右眼用區域32A相當於本發明之「其中一種之相位差區域」之一具體例，本實施形態之左眼用區域32B相當於本發明之「另一種之相位差區域」之一具體例。

如圖1、圖3(A)、圖4(A)所示，右眼用區域32A及左眼用區域32B呈現沿共通之一個方向(水平方向)延伸之帶狀形狀。該等右眼用區域32A及左眼用區域32B沿基材薄膜31之面內方向鄰接且規則性配置，具體而言，係沿右眼用區域32A及左眼用區域32B之短邊方向(垂直方向)交替配置。因此，分隔右眼用區域32A及左眼用區域32B之分界線L1朝向與右眼用區域32A及左眼用區域32B之長邊方向(水平方向)相同之方向。

如圖3(A)、圖3(B)及圖4(A)、圖4(B)所示，右眼用區域32A沿著以正交以外之角度θ1(0°<θ1<90°)與分界線L1交叉之方向具有慢軸AX1。另一方面，如圖3(A)、圖3(B)及圖4(A)、圖4(B)所示，左眼用區域32B沿著以正交以外之角度θ2(0°<θ2<90°)與分界線L1交叉且與慢軸AX1之方位不同之方向具有慢軸AX2。

此處，所謂「與慢軸AX1之方位不同之方向」，不僅指與慢軸AX1之方位不同，亦指沿與慢軸AX1相反方向圍繞分界線L1進行旋轉之情形。即，慢軸AX1、AX2夾著分界線L1沿互不相同之方向進行旋轉。較好的是，慢軸AX1之角度θ1與慢軸AX2之角度θ2為絕對值(不考慮旋轉方向時)相等者。但是，該等可因製造誤差(製造偏差)等而相互略微不同，亦可因不同情況而以大於製造誤差之角度相互不同。再者，上述製造誤差亦因製造右眼用區域32A及左眼用區域32B之技術不同而不同，例如最大1°~2°左右。

如圖2(A)、圖2(B)~圖4(A)、圖4(B)所示，慢軸AX1、AX2朝向與水平方向及垂直方向中之任一方向交叉之方向，且朝向亦與基材薄膜31之慢軸AX3交叉之方向。又，慢軸AX1、AX2較好的是慢軸AX1與慢軸AX2之垂直方向或水平方向之等分線平行於分界線L1之方向。

如圖2(A)、圖2(B)所示，慢軸AX1、AX2朝向亦與液晶顯示面板20之偏光板21B之偏光軸AX4交叉之方向。進而，慢軸AX1朝向與下述之偏光眼鏡2之右眼用相位差薄膜41B之慢軸AX5之方位相同之方向、或與該方向相對應之方向，且朝向與左眼用相位差薄膜42B之慢軸AX6之方位不同之方向。另一方面，慢軸AX2朝向與慢軸AX6之方位相同之方向、或與該方向相對應之方向，且朝向與慢軸AX5之方位不同之方向。

[偏光眼鏡2]

其次，說明偏光眼鏡2。圖5係一併立體化表示偏光眼鏡2之構成之一例與顯示裝置1之圖。偏光眼鏡2係佩戴於觀察者(未圖示)之眼球前者，且其係觀察者於對映射於影像顯示面上之影像進行觀察時所使用者。如圖5所示，該偏光眼鏡2包括右眼用眼鏡41及左眼用眼鏡42。

右眼用眼鏡41及左眼用眼鏡42以與顯示裝置1之影像顯示面對向之方式配置。再者，如圖5所示，較好的是，將該等右眼用眼鏡41及左眼用眼鏡42儘量配置於一個水平面內，但亦可配置於略微傾斜之平坦面內。

右眼用眼鏡41包括例如偏光板41A及右眼用相位差薄膜41B。另一方面，左眼用眼鏡42包括例如偏光板42A及左眼用相位差薄膜42B。右眼用相位差薄膜41B係設於偏光板41A之表面且自顯示裝置1射出之光L之入射側者。左眼用相位差薄膜42B係設於偏光板42A之表面且光L之入射側者。

偏光板41A、42A配置於偏光眼鏡2之光射出側，僅使某一固定之振動方向之光(偏光)通過。例如，於圖2中，偏光板41A、42A之偏光軸AX7、AX8分別朝向與偏光板21B之偏光軸AX4正交之方向。如圖2(A)、圖2(B)所示，於偏光軸AX4朝向垂直方向之情形時，偏光軸AX7、AX8分別朝向水平方向，於偏光軸AX4朝向水平方向之情形時，偏光軸AX7、AX8分別朝向垂直方向。

右眼用相位差薄膜41B及左眼用相位差薄膜42B係具有光學異向性之薄層或薄膜。該等相位差薄膜之厚度較好的是例如30 μm以上且200 μm以下。又，作為該等相位差薄膜，較好的是光學異向性較小、即雙折射較小者。作為具有如此特性之樹脂薄膜，可列舉例如COP(環烯烴聚合物)、PC(polycarbonate，聚碳酸酯)等。此處，作為COP，可列舉例如Zeonor或Zeonex(日本Zeon(股)註冊商標)、Arton(JSR股份有限(股)註冊商標)等。如圖2所示，右眼用相位差薄膜41B之慢軸AX5及左眼用相位差薄膜42B之慢軸AX6朝向與水平方向及垂直方向中之任一方向交叉之方向，且朝向亦與偏光板41A、42A之偏光軸AX7、AX8交差之方向。又，慢軸AX5、AX6較好的是慢軸AX5與慢軸AX6之水平方向之等分線正交於分界線L1之方向。又，慢軸AX5朝向與慢軸AX1之方位相同之方向、或者與該方向相對應之方向，且朝向與慢軸AX2之方位不同之方向。另一方面，慢軸AX6朝向與慢軸AX2相同之方向、或者與該方向相對應之方向，且朝向與慢軸AX1之方位不同之方向。

[相位延遲]

參照圖6~圖9，說明相位差元件30與偏光眼鏡2之相位延遲。圖6及圖7係僅著眼於入射至相位差層32之右眼用區域32A中之右眼用圖像光L2而表示如何以左右眼經由偏光眼鏡2識別光L2之概念圖。又，圖8及圖9係僅著眼於入射至相位差層32之左眼用區域32B中之左眼用圖像光L3而表示如何以左右眼經由偏光眼鏡2識別光L3之概念圖。再者，實際上右眼用圖像光L2及左眼用圖像光L3係以混合之狀態輸出，而於圖6~圖9中，為了便於說明，而將右眼用圖像光L2與左眼用圖像光L3單獨分開進行敍述。

於使用偏光眼鏡2進行觀察之情形時，如圖6(A)、圖6(B)、圖7(A)、圖7(B)所示，必需可使右眼識別右眼用像素之圖像而無法使左眼識別右眼用像素之圖像。又，同時，如圖8(A)、圖8(B)、圖9(A)、圖9(B)所示，必需可使左眼識別左眼用像素之圖像而無法使右眼識別左眼用像素之圖像。為此，如下所示，較好的是，設定右眼用區域32A及右眼用相位差薄膜41B之相位延遲、以及左眼用區域32B及左眼用相位差薄膜42B之相位延遲。

具體而言，較好的是，右眼用區域32A及左眼用區域32B之相位延遲中之其中一個為+λ/4，而另一個為-λ/4。此處，相位延遲之符號相反，表示各自之慢軸之方位相差90°。此時，右眼用相位差薄膜41B之相位延遲較好的是與右眼用區域32A之相位延遲相同，而左眼用相位差薄膜42B之相位延遲較好的是與左眼用區域32B之相位延遲相同。

其次，說明基材薄膜31之相位延遲α、與右眼用區域32A之慢軸AX1之角度θ1及左眼用區域32B之慢軸AX2之角度θ2之關係。如圖10(A)、圖10(B)、圖11(A)、圖11(B)所示，若基材薄膜31之相位延遲α變大，則由以下二式(1)、(2)表示之消光比β1、β2之分布將隨之朝角度θ1、θ2變大之方向位移。此處，所謂消光比，係可定量地表示重影之產生程度之指標之一。因此，無論相位延遲α之大小，若將角度θ1、θ2之絕對值設定為與相位延遲α為零時之消光比β1、β2之峰值相對應之值例如45°時，消光比β1、β2將變小，導致可能產生重影。

[數1]

[數2]

圖10(A)係表示相位延遲α為6 nm、12 nm、18 nm時角度θ1與消光比β1之關係之圖，圖10(B)係表示相位延遲α之大小、與消光比β1為最大時之角度θ1之關係之圖。圖11(A)係表示相位延遲α為6 nm、12 nm、18 nm時角度θ2與消光比β2之關係之圖，圖11(B)係表示相位延遲α之大小、與消光比β2為最大時之角度θ2之關係之圖。再者，於圖10(B)、圖11(B)中，示於各點上下之線表示藉由執行模擬而產生之誤差(最大值之誤差)之幅度。

因此，於本實施形態中，角度θ1、θ2為與相位延遲α之大小相對應之角度。此時，角度θ1、θ2可均為相同之角度，亦可為互不相同之角度。角度θ1、θ2例如為消光比β1、β2兩者均儘量變高之角度，例如為與消光比β1、β2之至少其中一個之峰值相對應之角度。於相位延遲α為6 nm之情形時，角度θ1例如為47.5°，角度θ2例如為-47°。又，於相位延遲α為12 nm之情形時，角度θ1例如為49.5°，角度θ2例如為-49.5°。又，於相位延遲α為18 nm之情形時，角度θ1例如為51°，角度θ2例如為-51.5°。

再者，於相位延遲α大於上述例示之大小之情形時，角度θ1、θ2亦可設為與相位延遲α之大小相對應之角度。然而，若角度θ1、θ2大於52°，則例如當相位延遲α為6 nm時，消光比之峰值將減少為與使角度θ1、θ2之絕對值為45°時之消光比相同之程度。因此，此時無論角度θ1、θ2設定為何值，均可能導致產生重影。因此，角度θ1較好的是大於+45°且為+52°以下，角度θ2較好的是小於-45°且為-52°以上。即，角度θ1、θ2之絕對值較好的是大於45°且為52°以下。

[基本動作]

繼而，一面參照圖6(A)、圖6(B)~圖9(A)、圖9(B)，一面說明本實施形態之顯示裝置1中顯示圖像時之基本動作之一例。

首先，於自背光10照射之光入射至液晶顯示面板20之狀態下，將包含右眼用圖像及左眼用圖像之視差信號作為影像信號輸入至液晶顯示面板20。如此，則將例如自奇數列之像素輸出右眼用圖像光L2(圖6(A)、圖6(B)或圖7(A)、圖7(B))、自偶數列之像素輸出左眼用圖像光L3(圖8(A)、圖8(B)或圖9(A)、圖9(B))。再者，實際上右眼用圖像光L2及左眼用圖像光L3係以混合之狀態輸出，而於圖6(A)、圖6(B)~圖9(A)、圖9(B)中，為了便於說明，而將右眼用圖像光L2與左眼用圖像光L3單獨分開進行敍述。

其後，右眼用圖像光L2及左眼用圖像光L3藉由相位差元件30之右眼用區域32A及左眼用區域32B而轉換為橢圓偏光，且穿透相位差元件30之基材薄膜31之後，自顯示裝置1之圖像顯示面輸出至外部。此時，穿過右眼用區域32A之光、與穿過左眼用區域32B之光均受到存在於基材薄膜31中之少許之光學異向性之影響。

其後，被輸出至顯示裝置1之外部之光入射至偏光眼鏡2，藉由右眼用相位差薄膜41B及左眼用相位差薄膜42B而自橢圓偏光回復為直線偏光之後，入射至偏光眼鏡2之偏光板41A、42A中。

此時，如圖6、圖7所示，朝向偏光板41A、42A之入射光中與右眼用圖像光L2相對應之光之偏光軸係平行於偏光板41A之偏光軸AX7，且與偏光板42A之偏光軸AX8正交。因此，朝向偏光板41A、42A之入射光中與右眼用圖像光L2相對應之光僅會穿透偏光板41A而到達觀察者之右眼(圖6(A)、圖6(B)或圖7(A)、圖7(B))。

另一方面，如圖8、圖9所示，朝向偏光板41A、42A之入射光中與左眼用圖像光L3相對應之光之偏光軸係正交於偏光板41A之偏光軸AX7，且與偏光板42A之偏光軸AX8平行。因此，朝向偏光板41A、42A之入射光中與左眼用圖像光L3相對應之光僅會穿透偏光板42A而到達觀察者之左眼(圖8(A)、圖8(B)或圖9(A)、圖9(B))。

如此般，與右眼用圖像光L2相對應之光到達觀察者之右眼，而與左眼用圖像光L3相對應之光到達觀察者之左眼，其結果，觀察者便可識別於顯示裝置1之影像顯示面是否顯示出立體圖像。

[效果]

然而，在本實施形態中，相位差元件30之基材薄膜31包含例如具有光學異向性之較薄之樹脂薄膜而構成。因此，如上所述，穿過右眼用區域32A之光與穿過左眼用區域32B之光均會受到存在於基材薄膜31之些微之光學異向性之影響。因此，到達觀察者眼中之右眼用圖像光及左眼用圖像光中可能含有重影。

然而，於本實施形態中，右眼用區域32A之慢軸AX1之角度θ1及左眼用區域32B之慢軸AX2之角度θ2之絕對值，乃為與基材薄膜31之相位延遲之大小相對應之角度，且相對於45°有所偏移。藉此，可抑制因基材薄膜31之光學異向性而引起之偏光狀態之變化。其結果，可降低因基材薄膜31之光學異向性而引起之重影。

又，於本實施形態中，基材薄膜31之慢軸AX3朝向水平方向或垂直方向，且朝向與慢軸AX1、AX2交叉之方向。因此，基材薄膜31之光學異向性所引起之影響將波及穿透基材薄膜31之各個光，而不會僅過度影響穿透基材薄膜31之與右眼用相對應之光及與左眼用相對應之光中之任一個光。其結果，可降低例如僅左眼或右眼中嚴重地呈現重影、或左眼與右眼中影像之顏色不同等之不均衡。因此，可實現不均衡難以出現之相位差元件30及顯示裝置1。

尤其於本實施形態中，當基材薄膜31之慢軸AX3朝向和慢軸AX1與慢軸AX2之垂直方向或水平方向之等分線平行之方向時，基材薄膜31之光學異向性引起之影響將均等地波及穿透基材薄膜31之各個光。其結果，可消除例如僅左眼或右眼中嚴重呈現重影、或左眼與右眼中影像之顏色不同等之不均衡。因此，此時可實現不產生左右影像不均衡之相位差元件30及顯示裝置1。

又，於本實施形態中，當使用較薄之基材薄膜(例如樹脂薄膜)作為支持相位差元件30之相位差層32之基材時，與使用玻璃板作為相位差層32之支持基材之情形相比，可更價廉且良率更佳地製造相位差元件30。又，亦可藉由使用較薄之基材薄膜(例如樹脂薄膜)作為相位差層32之支持基材，而使顯示裝置1薄型化。

[相位差元件30之製造方法]

此處，說明本發明之相位差元件30之製造方法之一例。此處，作為相位差元件30上設置有複數個槽區域者，於形成該槽區域時，將使用輥狀母盤之情形、與使用板狀母盤之情形分開進行說明。

(使用輥狀母盤之情形)

圖20係表示藉由輥狀母盤來形成複數個微槽之製造裝置之構成之一例之圖。具體而言，首先，使自展開輥200展開之基材薄膜31經由導輥220導向導輥230之後，自例如點膠機280將UV(ultra-violet，紫外線)固化樹脂液43D(例如含有UV固化丙烯酸樹脂液)滴落至基材薄膜31上，形成UV固化樹脂層43。進而，一面藉由夾輥240壓住基材薄膜31，一面使基材薄膜31上之UV固化樹脂層43抵壓於成型輥210之周面上。此處，於成型輥210之周面上，預先形成有與相位差元件30之右眼用區域32A、左眼用區域32B分別對應之複數個微槽之反轉圖案，並藉由使UV固化樹脂層43抵壓於成型輥210之周面，而將複數個微槽之圖案轉印於UV固化樹脂層43上。

此處，較好的是，基材薄膜31上之樹脂層不同於先前之光配向膜、或聚醯亞胺配向膜，幾乎不會使樹脂層上產生光吸收或著色。作為樹脂層，如上所述，可使用例如丙烯酸系之UV固化型樹脂。

又，複數個微槽之開口寬度(間距)較好的是例如2 μm以下(更好的是1 μm以下)。藉由將間距設為2 μm以下，而容易於下述之製造過程中，使構成相位差層32之材料(例如下述之液晶材料)配向於複數個微槽上。又，具有複數個微槽之槽區域例如交替地排列為條紋狀。該等之條紋寬度較好的是例如與顯示裝置1中之像素間距同等之寬度。

又，與右眼用區域32A相對應之複數個微槽之延伸方向、及與左眼用區域32B相對應之複數個微槽之延伸方向例如為相互正交。又，該等之複數個微槽之延伸方向係以槽區域之條紋方向為基準分別呈-45°、+45°之角度。

再者，於本說明書中，言及「平行」、「正交」、「垂直」、「相同方向」之情形時，係於不損害本發明之效果之限度內，分別包含大致平行、大致正交、大致垂直、大致相同方向。例如包含製造誤差、偏差等各要因引起之誤差者。

其後，自紫外線照射機290對UV固化樹脂層43照射紫外線UV，使UV固化樹脂層43固化。此處，紫外線照射機290對由展開輥200供給之基材薄膜44中穿過夾輥240後且與成型輥210接觸之部分照射紫外線。繼而，利用導輥250使基材薄膜31自成型輥112上剝離之後，經由導輥260纏繞於捲輥270上。如此，形成基材薄膜31'，該基材薄膜31'形成有樹脂層。

其次，說明相位差層32之形成方法。首先，如圖21所示，自展開輥350展開基材薄膜31'之後，使包含液晶性單體之液晶46D自點膠機360滴落於複數個微槽之表面上，形成液晶層46。繼而使用加熱器370，對塗佈於基材薄膜31'之表面上之液晶層46之液晶性單體進行配向處理(加熱處理)之後，將液晶層46緩冷至較相轉移溫度稍低之溫度為止。藉此，液晶性單體對應著形成於基材薄膜31'之表面上之複數個微槽之圖案進行配向。

其次，自紫外線照射機380對配向處理後之液晶層46照射UV光，使液晶層46內之液晶性單體進行聚合。再者，此時，處理溫度一般而言大多接近室溫，但亦可為了調整相位延遲值而將溫度升至相轉移溫度以下之溫度為止。藉此，沿著複數個微槽之圖案使液晶分子之配向狀態固定，從而形成相位差層32(右眼用區域32A及左眼用區域32B)。

再者，相位差層32之厚度較好的是例如0.1 μm~10 μm。又，相位差層32亦可包含例如聚合性之高分子液晶材料。作為高分子液晶材料，可使用根據相轉移溫度(液晶相－等向相)、液晶材料之折射率波長分散特性、黏性特性、製程溫度等而選定之材料。其中，自透明性之觀點考慮，較好的是具有丙烯醯基或者甲基丙烯醯基作為聚合基。又，較好的是使用於聚合性官能基與液晶骨架之間無亞甲基間隔基之材料。其原因在於可降低製程時之配向處理溫度。

再者，相位差層32可僅由經聚合之高分子液晶材料構成，如上所述，亦可包含未聚合之液晶性單體。於包含未聚合之液晶性單體之情形時，藉由配向處理(加熱處理)，而沿與存在於其周圍之液晶分子之配向方向相同之方向進行配向，從而顯示與高分子液晶材料之配向特性相同之配向特性。

藉由以上方式，完成相位差元件30。其後，將相位差元件30纏繞於捲輥390上。

再者，雖未圖示，但於上述製造步驟中亦可不設置UV固化樹脂層43而直接將母盤之反轉圖案轉印於基材薄膜31，從而完成形成有複數個微槽之基材薄膜。此時，不僅可省略上述之UV固化樹脂層43之形成步驟，而且可以與上述製造方法相同之方式製作相位差元件30。

又，雖未圖示，但基材薄膜31與UV固化樹脂層43可以直接接觸之方式設置，亦可經由其他層而設置。作為其他層，可列舉用於提高基材薄膜31與UV固化樹脂層43之密著性之增黏層等。

又，雖未圖示，但亦可於UV固化樹脂層43(未設置樹脂層43之情形時係為基材薄膜31)與相位差層32之間，另外形成用於使構成相位差層32之特定之材料(例如上述液晶材料)之配向性變得良好之無配向性薄膜。藉此，與複數個微槽表面上直接形成液晶層46之情形相比，可降低複數個微槽表面上之分子配向之影響波及液晶層46之比例。其結果，即使複數個微槽之表面之分子配向於與微槽之延伸方向不同之方向時，亦可使液晶層46(相位差層32)之配向方向與藉由無配向性薄膜而形成之凹痕之延伸方向一致。即，可使液晶層46(相位差層32)之配向方向與期望之方向一致。

作為無配向性薄膜之形成方法，例如於複數個微槽之表面配置例如UV固化樹脂層。該UV固化樹脂層可為與構成上述樹脂層之UV固化樹脂層相同之材料，亦可為不同之材料。其次，對該UV固化樹脂層照射UV光，使其固化。藉此，按照複數個微槽之表面，形成無配向性薄膜。無配向性薄膜可使用與例如圖20之製造裝置為一個系列之構造之裝置而形成。

於本實施形態中，與如先前般使用配向膜使液晶分子配向之情形不同，無需進行高溫下之加熱處理，因此可使用與玻璃材料等相比易於加工、且價廉之基材薄膜(例如樹脂薄膜)。

(使用板狀母盤之情形)

其次，參照圖22，說明使用板狀母盤之情形之相位差元件30之製作方法。首先，準備基材薄膜31。繼而，於形成有分別與相位差元件30之右眼用‧左眼用區域相對應之複數個微槽之反轉圖案的板狀之母盤110之表面上，配置例如UV固化樹脂層43(例如丙烯酸系樹脂)之後，藉由基材薄膜31來密封UV固化樹脂層43。其次，對UV固化樹脂層43照射UV光使其固化之後，剝離母盤110。藉此，形成形成有樹脂層之基材薄膜31'(圖22(A))。

其次，說明相位差層32之形成方法(圖22(B))。首先，於複數個微槽之表面上，藉由例如輥塗機等塗覆形成包含液晶性單體之液晶層46。此時，可視需要而對液晶層46中添加用於使液晶性單體溶解之溶劑、聚合起始劑、聚合抑制劑、界面活性劑、調平劑等。作為溶劑，並無特別限定，但較好的是使用液晶性單體之溶解性較高、室溫下之蒸汽壓較低且室溫下難以蒸發者。作為於室溫下難以蒸發之溶劑，可列舉例如1-甲氧基-2-乙醯氧基丙烷(PGMEA，propylene glycol mono-methyl ether acetate，丙二醇單甲基醚乙酸酯)、甲苯、甲基乙基酮(MEK，methyl ethyl ketone)、甲基異丁基酮(MIBK，methyl iso butyl ketone)等。其原因在於，若使用室溫下容易蒸發之溶劑，則塗佈形成液晶層46之後之溶劑之蒸發速度過快，溶劑之蒸發後所形成之液晶性單體之配向容易產生混亂。

其次，進行液晶層46之液晶性單體之配向處理(加熱處理)。該加熱處理於液晶性單體之相轉移溫度以上進行，尤其於使用溶劑之情形時，於該溶劑乾燥之溫度以上之溫度進行。此處，藉由前段步驟中之液晶性單體之塗覆，而使剪切應力作用於液晶性單體與微槽之界面上，產生流動之配向(流動配向)或力之配向(外力配向)，導致有時液晶分子沿非期望之方向配向。上述加熱處理係為了暫時消除如此之沿非期望之方向配向之液晶性單體之配向狀態而進行。藉此，液晶層46中，溶劑乾燥而僅變成液晶性單體，其狀態為等向相。

其次，將液晶層46緩冷至較相轉移溫度稍低之溫度為止。藉此，液晶性單體對應著複數個微槽之圖案進行配向。

其次，對配向處理後之液晶層46，照射例如UV光，藉此使液晶性單體聚合。再者，此時處理溫度一般而言大多接近室溫，但亦可為了調整相位延遲值而使溫度上升至相轉移溫度以下之溫度為止。藉此，沿著複數個微槽之圖案，液晶分子之配向狀態得以固定，形成右眼用區域32A及左眼用區域32B。藉由以上，完成相位差元件30(圖22(B))。

再者，亦可與使用輥狀母盤之情形相同，不設置UV固化樹脂層43而直接將母盤之反轉圖案轉印於基材薄膜31上，從而完成形成有複數個微槽之基材薄膜。又，亦可形成上述增黏層、或上述無配向性薄膜。

於本實施形態中，與如先前般使用配向膜而使液晶分子配向之情形不同，無需進行高溫下之加熱處理，因此可使用與玻璃材料等相比易於加工且價廉之基材薄膜(例如樹脂薄膜)。

[變形例]

於上述實施形態中，相位差元件30上設置有慢軸之方位互不相同之兩種相位差區域(右眼用區域32A、左眼用區域32B)，但亦可設置慢軸之方位互不相同之三種以上之相位差區域。如圖12所示，於相位差元件30上，除了設置右眼用區域32A、左眼用區域32B以外，亦可新設置具有與該等右眼用區域32A及左眼用區域32B之慢軸AX1、AX2之方位不同之方位之慢軸AX9之第3區域32C。

又，於上述實施形態中，例示了相位差元件30之相位差區域(右眼用區域32A、左眼用區域32B)沿水平方向延伸之情形，但亦可沿此外之方向延伸。如圖13所示，相位差元件30之相位差區域(右眼用區域32A、左眼用區域32B)亦可沿垂直方向延伸。

又，於上述實施形態及變形例中，例示了相位差元件30之相位差區域(右眼用區域32A、左眼用區域32B)遍及相位差元件30之整個水平方向或垂直方向而延伸之情形，但如圖14所示，亦可沿水平方向及垂直方向之兩者進行二維配置。再者，即使於二維配置之情形時，各相位差區域之分界線亦定義為垂直方向之分界線。

又，於上述實施形態及各變形例中，例示了將相位差元件30應用於顯示裝置1之情形，當然，亦可應用於其他之器件。

又，於上述實施形態及各變形例中，並未特別設置控制自液晶顯示面板20輸出之光之發散角者，但如圖15所示，亦可於液晶表示面板20與相位差元件30之間，設置黑色條紋層40。該黑色條紋層40包括設置於液晶顯示面板20內之與像素電極23對向之區域內之透射部40A、與設置於該透射部40A之周圍之遮光部40B。藉此，當觀察者自斜上側或斜下側觀察圖像顯示面時，可消除穿過左眼用像素之光進入右眼用區域32A、或穿過右眼用像素之光進入左眼用區域32B之稱為干擾之問題。

再者，黑色條紋層40通常無需設於液晶顯示面板20與相位差元件30之間，而亦可如圖16所示，設置於液晶顯示面板20內之偏光板21B與透明基板29之間。

以上說明了偏光眼鏡2為圓偏光類型且顯示裝置1為圓偏光眼鏡用之顯示裝置之情形，但本發明亦可應用於偏光眼鏡2為直線偏光類型且顯示裝置1為直線偏光眼鏡用之顯示裝置之情形。

[實施例]

以下，說明本實施形態之顯示裝置1之實施例1、2。

將基材薄膜31之慢軸AX3朝向相對分界線L1為垂直方向者(圖3)作為實施例1，將基材薄膜31之慢軸AX3朝向相對分界線L1為水平方向者(圖4)作為實施例2。即，於實施例1、2中，使慢軸AX3與慢軸AX1、AX2交叉、且朝向與慢軸AX1、AX2之垂直方向或水平方向之等分線之方向大致相同之方向。

首先，對於上述實施例1、2計算消光比，並進行評價。利用上述計算式(1)、(2)求出消光比。

如圖2所示，偏光眼鏡2中之偏光板41A及42A之透射軸AX7及AX8，因與顯示裝置1之光射出側之偏光板21B之透射軸AX4之關係，而較好的是分別成為正交偏光之配置，因此使出射側之偏光板21B之透射軸AX4為垂直方向，透射軸AX7、AX8為水平方向(圖2(A))。又，使相位差層32之右眼用區域32A及左眼用區域32B之相位延遲為大致λ/4。使左眼用區域32B之慢軸AX2與左眼用相位差薄膜42B之慢軸AX6為相同方位，使右眼用區域32A之慢軸AX1與右眼用相位差薄膜41B之慢軸AX5為相同之方位。於如此之配置中，利用延伸瓊斯矩陣法進行右眼用區域32A及左眼用區域32B之消光比之計算。

再者，較好的是，偏光眼鏡2之左右相位差薄膜41B、42B、及相位差元件30之右眼用區域32A及左眼用區域32B之相位延遲為於所有波長中為λ/4或與其相同，目前用作商業用途之材料會產生相位延遲之波長分散。此處，假定聚碳酸脂作為偏光眼鏡2之相位差薄膜41B、42B，假定液晶聚合物作為右眼用區域32A及左眼用區域32B之材料。

使偏光眼鏡2之相位差薄膜41B、42B為右眼用與左眼用均相位延遲相等者，從而成為圖17中所示之相位延遲值。又，對於右眼用區域32A及左眼用區域32B亦設為相位延遲相等者，從而成為圖18中所示之相位延遲值。另一方面，較好的是，作為相位差元件30之基材薄膜31為相位延遲達到0之等向性，但實際商業用途之薄膜之上述情況中存在少許相位延遲。此處，假定具有100 μm、200 μm及300 μm之厚度之Zeonor(日本Zeon股份有限公司之註冊商標)薄膜作為基材薄膜31，且為圖19中所示之相位延遲值。即，於可見光區域內，使100 μm厚度之相位延遲約為6 nm，使200 μm厚度之相位延遲約為12 nm，使300 μm厚度之相位延遲約為18 nm。

將消光比之計算結果示於圖10(A)、圖10(B)、圖11(A)、圖11(B)中。再者，實施例1、2均獲得相同之結果，因此僅將實施例1之結果示於圖10(A)、圖10(B)、圖11(A)、圖11(B)中。由該等圖可知，於右眼用區域32A及左眼用區域32B之任一個中，基材薄膜31之厚度越薄，則消光比β1、β2之值成為最佳(最大)角度θ1、θ2之值越大。即，可知基材薄膜31之相位延遲α越大，則消光比β1、β2之值成為最佳(最大)角度θ1、θ2之與45°之偏移越大。又，可知相位延遲α之值越小，則越可增大消光比β1、β2之值。其中，若角度θ1、θ2達到大於52°，則例如當相位延遲α為6 nm時，消光比之峰值將減小至與角度θ1、θ2之絕對值為45°時之消光比為同等程度。因此，可知角度θ1較好的是大於+45°且為+52°以下，角度θ2較好的是小於-45°且為-52°以上。即，可知角度θ1、θ2之絕對值較好的是大於45°且為52°以下。

1．．．顯示裝置

2．．．偏光眼鏡

10．．．背光單元

20．．．液晶顯示面板

21A、21B．．．液晶顯示面板20之偏光板

22、29．．．透明基板

23．．．像素電極

24、26．．．配向膜

25．．．液晶層

27．．．共通電極

28．．．彩色濾光片

28A．．．濾光片部

28B．．．黑矩陣部

30．．．相位差元件

31．．．基材薄膜

32．．．相位差層

32A．．．右眼用區域

32B．．．左眼用區域

40．．．黑色條紋層

40A．．．透射部

40B．．．遮光部

41．．．右眼用眼鏡

41A、42A．．．偏光眼鏡2之偏光板

41B．．．右眼用相位差薄膜

42．．．左眼用眼鏡

42B．．．左眼用相位差薄膜

43．．．UV固化樹脂層

43D．．．UV固化樹脂液

46．．．液晶層

46D．．．液晶

110．．．母盤

200、350．．．展開輥

210．．．成型輥

220、230、250、260．．．導輥

240．．．夾輥

270、390．．．捲輥

280、360．．．點膠機

290、380．．．紫外線照射機

370．．．加熱器

AX1、AX2、AX3、AX5、AX6．．．慢軸

AX4、AX7、AX8．．．偏光軸(透射軸)

L．．．自顯示裝置1射出之光

L1．．．分界線

L2．．．右眼用圖像光

L3．．．左眼用圖像光

圖1係表示本發明一實施形態之顯示裝置之構成之一例之剖面圖。

圖2A、圖2B係用於說明圖1之顯示裝置內之透射軸及慢軸之概念圖。

圖3A、圖3B係表示圖1之相位差元件之構成及慢軸之一例之構成圖。

圖4A、圖4B係表示圖1之相位差元件之構成及慢軸之其他例之構成圖。

圖5係表示圖1之顯示裝置與偏光眼鏡之關係之系統圖。

圖6A、圖6B係用於說明由右眼觀察圖1之顯示裝置之影像時之透射軸及慢軸之一例之概念圖。

圖7A、圖7B係用於說明由右眼觀察圖1之顯示裝置之影像時之透射軸及慢軸之其他例之概念圖。

圖8A、圖8B係用於說明由左眼觀察圖1之顯示裝置之影像時之透射軸及慢軸之一例之概念圖。

圖9A、圖9B係用於說明由左眼觀察圖1之顯示裝置之影像時之透射軸及慢軸之其他例之概念圖。

圖10A係表示圖1之相位差元件之消光比之分布與基材薄膜之相位延遲之關係之一例之關係圖，圖10B係表示消光比之最大值與相位延遲之關係之一例之關係圖。

圖11A係表示圖1之相位差元件之消光比之分布與基材薄膜之相位延遲之關係之其他例之關係圖，圖11B係表示消光比之最大值與基材薄膜之相位延遲之關係之其他例之關係圖。

圖12係表示圖1之相位差元件之其他例之構成圖。

圖13係表示圖1之相位差元件之另外其他例之構成圖。

圖14係表示圖1之相位差元件之進而另外其他例之構成圖。

圖15係表示圖1之顯示裝置之其他例之構成圖。

圖16係表示圖1之顯示裝置之另外其他例之構成圖。

圖17係表示偏光眼鏡之相位差薄膜之相位延遲之特性圖。

圖18係表示右眼用區域及左眼用區域之相位延遲之特性圖。

圖19係表示基材薄膜之相位延遲之特性圖。

圖20係表示本發明之相位差元件之製造方法之一例中所用之製造裝置之構成之一例之模式圖。

圖21係表示接著圖20後之步驟中所用之製造裝置之構成之一例之模式圖。

圖22A、圖22B係用於說明本發明之相位差元件之製造方法之其他例之模式圖。

30．．．相位差元件

31．．．基材薄膜

32．．．相位差層

32A．．．右眼用區域

32B．．．左眼用區域

AX1、AX2、AX3．．．慢軸

L1．．．分界線

θ1、θ2．．．角度

x、y、z．．．軸

Claims (9)

1. 一種相位差元件，其包括：基材薄膜，其具有光學異向性；以及相位差層，其形成於上述基材薄膜上，且具有光學異向性；且上述相位差層包括慢軸之方位互不相同之兩種以上之相位差區域，上述兩種以上之相位差區域係鄰接且規則地配置於上述基材薄膜之面內方向，上述各相位差區域在以大於45°之角度與上述基材薄膜之慢軸交叉之方向上具有慢軸。
2. 如請求項1之相位差元件，其中上述各相位差區域之慢軸係朝向以與上述基材薄膜之相位延遲之大小相對應之角度與上述基材薄膜之慢軸交叉之方向。
3. 如請求項1之相位差元件，其中上述相位差層具有兩種之上述相位差區域，上述各相位差區域之慢軸係朝向以與以下二式表示之消光比中至少之其中一者的峰值相對應之角度與上述基材薄膜之慢軸交叉之方向，上述相位差層之一種之相位差區域係右眼用區域，其他一種之相位差區域係左眼用區域。[數1]
4. 如請求項1之相位差元件，其中上述各相位差區域之慢軸係朝向以大於45°且52°以下之角度與上述基材薄膜之慢軸交叉之方向。
5. 如請求項1至4中任一項之相位差元件，其中上述基材薄膜包括樹脂薄膜。
6. 如請求項1至4中任一項之相位差元件，其中上述基材薄膜在與相互鄰接之相位差區域之分界線平行之方向或正交之方向上具有慢軸。
7. 如請求項1至4中任一項之相位差元件，其中上述相位差層具有兩種之上述相位差區域，上述其中一種之相位差區域具有+λ/4之相位延遲，上述另一種之相位差區域具有-λ/4之相位延遲。
8. 如請求項1至4中任一項之相位差元件，其中上述相位差層包括兩種上述相位差區域，上述各相位差區域在上述其中一種之相位差區域之慢軸與上述另一種之相位差區域之慢軸之等分線平行於上述基材薄膜之慢軸之方向上具有慢軸。
9. 一種顯示裝置，其包括：顯示面板，其基於圖像信號予以驅動； 背光單元，其對上述顯示面板進行照明；以及相位差元件，其依據與上述顯示面板之關係而設置於與上述背光單元相反側；且上述相位差元件包括：具有光學異向性之基材薄膜，以及形成於上述基材薄膜上且具有光學異向性之相位差層，上述相位差層具有慢軸之方位互不相同之兩種以上之相位差區域，上述兩種以上之相位差區域係鄰接且規則地配置於上述基材薄膜之面內方向，上述各相位差區域在以大於45°之角度與上述基材薄膜之慢軸交叉之方向上具有慢軸。