CN102654599A - 光学层压体及其制造方法，以及显示单元 - Google Patents

光学层压体及其制造方法，以及显示单元 Download PDF

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Abstract

本发明涉及光学层压体及其制造方法，以及显示单元。所述光学层压体包括：相差层，具有两种以上相差区，所述两种以上相差区具有彼此不同的慢轴方向；偏光板，利用其与相差层之间的粘结层或者粘合层来与相差层的底面接触；基材，利用其与相差层之间的粘结层或者粘合层来与相差层的顶面接触；以及防反射层或者防眩层，与基材的未与相差层接触的面直接接触。

Description

光学层压体及其制造方法,以及显示单元
技术领域
本发明涉及包括改变偏光状态的相差层的光学层压体及其制造方法。本发明还涉及包括前述光学层压体的显示单元。
背景技术
过去，作为使用偏光眼镜的立体影像显示单元，已经存在左眼像素的输出光的偏光状态不同于右眼像素的输出光的偏光状态的显示单元。在这样的显示单元中，在观看者佩戴偏光眼镜的状态下，左眼像素的输出光仅进入左眼，而右眼像素的输出光仅进入右眼，从而可以观看到立体影像。
例如，在美国专利第5676975号和美国专利第5327285号中，为了实现左眼像素的输出光的偏光状态不同于右眼像素的输出光的偏光状态的状态，提出了其中液晶单元局部地形成的相差元件或其中设置了慢轴彼此不同的多种相差材料的相差元件。此外，例如，在美国专利第3881706号中，提出通过用液晶涂覆图案化的光配向膜并将液晶聚合来形成相差元件。
发明内容
前述相差元件配置在立体影像显示单元的影像显示面中。因此，在相差元件厚的情况下，如果观看者从斜的方向观看影像显示面，则在显示面板中的液晶单元和相差元件之间产生了位移，从而3D特性(串扰)可能劣化。此外，根据需要，将防眩膜或防反射膜设置在相差元件上以提高影像质量。然而，如果相差元件厚，那么相比之下，通过在相差元件上设置防眩膜或者防反射膜，3D特性(串扰)会显著劣化。
期望提供一种能够降低3D特性(串扰)劣化的光学层压体及其制造方法。此外，期望提供一种包括这样的光学层压体的显示单元。
根据本发明的实施方式，提供了第一光学层压体，所述第一光学层压体包括：相差层，具有两种以上相差区，所述两种以上相差区具有彼此不同的慢轴方向。所述第一光学层压体进一步包括：偏光板，利用其与相差层之间的粘结层或者粘合层来与相差层的底面接触；基材，利用其与相差层之间的粘结层或者粘合层来与相差层的顶面接触；以及防反射层或者防眩层，与基材的未与相差层接触的面直接接触。
根据本发明的实施方式，提供了第一显示单元，所述第一显示单元包括：显示面板，根据影像信号在影像显示面上显示影像；以及相差元件，设置为与影像显示面接触。所述相差元件具有：相差层，具有两种以上相差区，所述两种以上相差区具有彼此不同的慢轴方向；基材，利用其与相差层之间的粘结层或者粘合层来与相差层的顶面接触；以及防反射层或者防眩层，与基材的未与相差层接触的面直接接触。所述显示面板在影像显示面中具有利用其与相差层之间的粘结层或者粘合层来与相差层接触的偏光板。
在根据本发明的实施方式的第一光学层压体和第一显示单元中，作为支撑相差层的基材，使用偏光板或者支撑防反射层或者防眩层的基材。由此，与分开设置用于支撑相差层的基材的情况相比，光学层压体的厚度减小。
根据本发明的实施方式，提供了第二光学层压体，所述第二光学层压体包括：相差层，具有两种以上相差区，所述两种以上相差区具有彼此不同的慢轴方向。所述第二光学层压体进一步包括：偏光板，与相差层的底面直接接触，或者利用其与相差层之间的粘结层或者粘合层来与相差层的底面接触；以及防反射层或者防眩层，与相差层的顶面直接接触。
根据本发明的实施方式，提供了第二显示单元，所述第二显示单元包括：显示面板，根据影像信号在影像显示面上显示影像；以及相差元件，设置为与影像显示面接触。所述相差元件具有：相差层，具有两种以上相差区，所述两种以上相差区具有彼此不同的慢轴方向；以及防反射层或者防眩层，与相差层的顶面直接接触。所述显示面板在影像显示面中具有与相差层直接接触或者利用其与相差层之间的粘结层或者粘合层来与相差层接触的偏光板。
在根据本发明的实施方式的第二光学层压体和第二显示单元中，作为支撑相差层和防反射层或者防眩层的基材，使用偏光板。由此，与分开设置用于支撑相差层的基材的情况相比，光学层压体的厚度减小。因此，与分开设置用于支撑相差层和防反射层或者防眩层的基材的情况相比，光学层压体的厚度减小。
根据本发明的实施方式，提供了制造光学层压体的第一方法，所述第一方法包括以下两个步骤：
(步骤A1)形成第一层压体，包括：层叠相差膜和光学膜，所述相差膜包括在配向基材以及相差层，所述配向基材在其表面上具有配向功能，所述相差层形成在配向基材的表面上并具有两种以上相差区，所述两种以上相差区具有彼此不同的慢轴方向，所述光学膜在支撑基材表面上具有防反射层或者防眩层；允许相差层和支撑基材利用其间的第一粘结层或者第一粘合层来相互接触；以及随后剥离配向基材；以及
(步骤A2)形成光学层压体，包括：层叠第一层压体和偏光板并允许相差层和偏光板利用其间的第二粘结层或者第二粘合层来相互接触。
在根据本发明的实施方式的制造光学层压体的第一方法中，在制造步骤中剥离了配向基材。由此，与未剥离配向基材的情况相比，光学层压体的厚度减小。
根据本发明的实施方式，提供制造光学层压体的第二方法，所述第二方法包括以下两个步骤：
(步骤B1)在相差膜的相差层的表面上形成防反射层或者防眩层，所述相差膜包括配向基材、相差层，所述配向基材在表面上具有配向功能，所述相差层形成在配向基材表面上并具有两种以上相差区，所述两种以上相差区具有彼此不同的慢轴方向；随后层叠相差膜和基材并允许防反射层或者防眩层和基材利用其间的第一粘结层或者第一粘合层来相互接触；以及剥离配向基材；以及
(步骤B2)形成光学层压体，包括：层叠第一层压体和偏光板并允许相差层和偏光板利用其间的第二粘结层或者第二粘合层来相互接触；以及随后剥离基材。
在根据本发明的实施方式的制造光学层压体的第二方法中，在制造步骤中剥离了配向基材。由此，与未剥离配向基材的情况相比，光学层压体的厚度减小。此外，在本发明的实施方式中，作为支撑防反射层或者防眩层的基材，同样使用支撑相差层的基材。因此，与分开设置用于支撑防反射层或者防眩层的基材的情况相比，光学层压体的厚度减小。
根据本发明的实施方式，提供了制造光学层压体的第三方法，所述第三方法包括以下步骤：(步骤C1)在偏光板表面上从偏光板侧依次沉积配向膜、相差层和防反射层或者防眩层，所述相差层具有两种以上相差区，所述两种以上相差区具有彼此不同的慢轴方向。
在根据本发明的实施方式的制造光学层压体的第三方法中，作为支撑相差层和防反射层或者防眩层的基材，可以使用偏光板。因此，与分开设置用于支撑相差层和防反射层或者防眩层的基材的情况相比，光学层压体的厚度减小。
在根据本发明的实施方式的第一光学层压体、第一显示单元、第二光学层压体、第二显示单元、制造光学层压体的第一方法、制造光学层压体的第二方法以及制造光学层压体的第三方法中，通过剥离基材或者通过使用双用途基材，光学层压体的厚度减小。因此，可降低3D特性(串扰)劣化。
应该理解的是，前述一般描述和以下详细描述都为例示性的，并且旨在提供所要求的技术的进一步的说明。
附图说明
附图被包括以提供对本发明的进一步的理解，并被结合至说明书中且构成说明书的一部分。附图示出了实施方式并和说明书一起用来说明技术原理。
图1为示出根据本发明的实施方式的显示单元的配置实例以及偏光眼镜的透视图。
图2为示出图1的显示单元的内部配置实例以及偏光眼镜的示图。
图3为示出图2的液晶显示面板的配置实例的截面图。
图4A和图4B为示出图2的相差元件的配置实例以及偏光板的截面图。
图5A和图5B为示出图4B的右眼相差区和左眼相差区的慢轴实例以及其他光学构件的慢轴或者透射轴(transmission axes)的概图。
图6为示出图1的偏光眼镜的右眼光学元件和左眼光学元件的配置实例的透视图。
图7A和图7B为用于说明在通过右眼观看图1的显示单元的影像过程中慢轴和透射轴实例的概图。
图8A和图8B为用于说明在通过右眼观看图1的显示单元的影像的过程中慢轴和透射轴的另一实例的概图。
图9A和图9B为用于说明在通过左眼观看图1的显示单元的影像的过程中慢轴和透射轴实例的概图。
图10A和图10B为用于说明在通过左眼观看图1的显示单元的影像的过程中慢轴和透射轴的另一实例的概图。
图11A至图11C为用于说明制造图4A的光学层压体的方法实例的截面图。
图12A至图12D为用于说明在图11A至图11C所示步骤之后的步骤的示意图。
图13为示出图4A的光学层压体的配置的第一变形例的截面图。
图14为示出图4A的光学层压体的配置的第二变形例的截面图。
图15为示出图4A的光学层压体的配置的第二变形例的另一实例的截面图。
图16A至图16C为用于说明制造图14和图15的光学层压体的方法实例的截面图。
图17A至图17C为用于说明在图16A至图16C所示步骤之后的步骤的示意图。
图18A至图18B为用于说明在图17A至图17C所示步骤之后的步骤的示意图。
图19为示出图4A的光学层压体的配置的第三变形例实例的截面图。
图20为示出图4A的光学层压体的配置的第三变形例的另一实例的截面图。
图21为用于说明图19和图20的配向膜的配置实例的透视图。
图22A至图22C为用于说明制造图19和图20的光学层压体的方法实例的截面图。
图23为示出图1的显示单元的内部配置的另一实例以及偏光眼镜的透视图。
图24为示出图23的液晶显示面板的配置实例的截面图。
具体实施方式
将参照附图详细描述本发明的实施方式。将以以下顺序描述。
1.实施方式
液晶显示面板为透射型的实例
粘结层或者粘合层设置在相差层的顶面和底面上的实例
2.变形例
粘结层或者粘合层设置在相差层的顶面上的实例
粘结层或者粘合层均不设置在相差层的顶面或者底面上的实例
液晶显示面板为反射型的实例
[1.实施方式]
[显示单元1的构成]
图1立体地示出了根据本发明实施方式的显示单元1以及后述的偏光眼镜2。图2示出了图1的显示单元1的截面结构实例以及偏光眼镜2。显示单元1为向在其眼球前佩戴偏光眼睛2的观看者(未示出)显示立体图像的偏光眼镜型显示单元。在显示单元1中，例如，如图2所示，背光单元10、液晶显示面板20和相差元件30依次层叠。在显示单元1中，相差元件30的表面为影像显示面1A，并面向观看者侧。
在本实施方式中，将显示单元1配置为使得影像显示面1A平行于垂直面。例如，影像显示面1A为长方形形状，影像显示面1A的长边方向例如平行于水平方向(图中y轴方向)。观看者在将偏光眼睛佩戴在其眼球前的状态下观看影像显示面1A。偏光眼镜2为圆偏光(圆偏振光)型眼镜。显示单元1为用于圆偏光型眼镜的显示单元。
(背光单元10)
例如，背光单元10具有反射板、光源和光学片(未示出)。反射板将来自光源的输出光返回至光学片侧，并且具有诸如反射、散射和漫射的功能。例如，反射板由发泡PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)等制成。由此，来自光源的输出光能够被有效地利用。光源从后面照射液晶显示面板20。例如，在光源中，多个线光源以均匀间隔并行设置，或者多个点光源二维地配置。线光源的实例包括热阴极荧光灯(HCFL)和冷阴极荧光灯(CCFL)。点光源的实例包括发光二极管(LED)。光学片旨在使来自光源的光的面内亮度分布均一化，或者在期望的范围内调整来自光源的光的发散角和偏光状态。例如，光学片包括漫射板、漫射片、棱镜片、反射偏光元件、波片等。此外，光源可为边缘光型。在这种情况下，根据需要来使用导光板和导光膜。
(液晶显示面板20)
液晶显示面板20为多个像素在行方向和列方向上二维排列的透射式显示面板，并且根据影像信号通过驱动各个像素来显示图像。例如，如图2和图3所示，液晶显示面板20从背光单元10侧依次具有偏光板21A、透明基板22、像素电极23、配向膜24、液晶层25、配向膜26、共用电极27、滤色器28、透明电极29和偏光板21B。
偏光板21A为设置在液晶显示面板20的光入射侧上的偏光板。偏光板21B为设置在液晶显示面板20的光输出侧上的偏光板。偏光板21A和21B为一种光阀，并且仅透射特定振动方向上的光(偏振光)。例如，偏光板21A和21B被设置为使得它们的偏光轴彼此相差特定角度(例如，90度)。由此，来自背光单元10的输出光透过液晶层或者被阻断。偏光板的形状并不限于板状。
偏光板21A的透射轴方向设定在能够透射从背光单元10输出的光的范围内。例如，在从背光单元10输出的光的偏光轴在垂直方向上的情况下，偏光板21A的透射轴也在垂直方向上。在从背光单元10输出的光的偏光轴在水平方向上的情况下，偏光板21A的透射轴也在水平方向上。从背光单元10输出的光并不限于线性偏振光，而可以为圆偏振光、椭圆偏振光或者非偏振光。
偏光板21B的偏光轴方向设定在能够透射透过液晶显示面板20的光的范围内。例如，在偏光板21A的偏光轴在水平方向上的情况下，偏光板21B的偏光轴在与偏光板21A的偏光轴垂直的方向(垂直方向)上。此外，例如，在偏光板21A的偏光轴在垂直方向上的情况下，偏光板21B的偏光轴在与偏光板21A的偏光轴垂直的方向(水平方向)上。应该注意的是，前述“偏光轴”与前述“透射轴”为同义。
透明基板22和29一般为对可见光透明的基板。例如，在背光单元10侧上的透明基板22中，形成了包括作为驱动元件电连接至像素电极23的TFT(薄膜晶体管)、导线等的有源驱动电路。例如，像素电极23由铟锡氧化物(ITO)组成，并且用作每个像素的电极。例如，配向膜24和26由诸如聚酰亚胺的聚合材料制成，并且为液晶执行配向处理。例如，液晶层25由垂直配向(VA)模式、面内切换(IPS)模式、扭曲向列(TN)模式或者超扭曲向列(STN)模式的液晶组成。液晶层25具有根据从驱动电路(未示出)施加的电压为每个像素透射或者阻断来自背光单元10的输出光的功能。例如，共用电极27由ITO组成，并且用作各个像素电极23共用的对向电极(counter electrode)。在滤色器28中，设置了用于使来自背光单元10的输出光经受色彩分离为红(R)、绿(G)和蓝(B)的滤色部28A。在滤色器28中，具有遮光功能的黑矩阵部28B设置在对应于像素之间的界面的部分中。
(相差元件30)
接着，将描述相差元件30。图4A示出相差元件30的截面配置的实例。相差元件30利用其和液晶显示面板20之间的粘合层40A来粘结至液晶显示面板的光输出侧上的表面(偏光板21B)。相差元件30可利用其和液晶显示面板20之间的粘结层(未示出)而不是粘合层40A来粘结至液晶显示面板的光输出侧上的表面(偏光板21B)。粘合层40A具有字面意义上的粘合性，并且例如由胶水制成。前述粘结层在偏光板21B和相差元件30彼此结合的状态下被固化，并且例如由粘结剂干燥而成。
实际上，例如，如图4A所示，偏光板21B利用其和透明基板29之间的粘合层20A来粘结至透明基板表面。图4A中，将相差元件30利用其和偏光板21B之间的粘合层40A来粘结至偏光板而得的主体称作“光学层压体40”。光学层压体40表示粘结至透明基板29表面的各种光学构件的层压体。光学层压体40的厚度为用于调节显示单元1的3D特性(串扰)的参数之一。串扰由以下公式定义。
左眼图像光的串扰＝(通过偏光眼镜2的右眼光学元件41(随后所述)观看左眼图像光的情况下的亮度)/(通过偏光眼镜2的左眼光学元件42(随后所述)观看左眼图像光的情况下的亮度)…1
右眼图像光的串扰＝(通过偏光眼镜2的左眼光学元件42观看右眼图像光的情况下的亮度)/(通过偏光眼镜2的右眼光学元件41观看右眼图像光的情况下的亮度)…2
偏光板21B可利用其和透明基板29之间的粘结层(未示出)而不是粘合层20A来粘结至透明基板的表面。粘合层20A具有字面意义上的粘合性，并且例如由胶水制成。前述粘结层在透明基板29和偏光板21B彼此结合的状态下被固化，并且例如由粘结剂干燥而成。
相差元件30改变透过液晶显示面板20的偏光板21B的光的偏光状态。在相差元件30中，例如，如图4A所示，从液晶显示面板20侧依次层叠有相差层31、粘合层30A和防眩膜32。粘合层30A与相差层31和防眩膜32两者接触。相差元件30可具有粘结层(未示出)而不是粘合层30A。应该注意的是，粘合层30A具有字面意义上的粘合性，并且例如由胶水制成。前述粘结层在相差层31和防眩膜32在彼此结合的状态下被固化，并且例如由粘结剂干燥而成。
相差层31为具有光学各向异性的薄层。例如，如图4B所示，相差层31具有两种相差区(右眼相差区31A和左眼相差区31B)，所述两种相差区具有彼此不同的慢轴方向。右眼相差区31A和左眼相差区31B具有在同一方向(水平方向)上延伸的带状形状。右眼相差区31A和左眼相差区31B交替设置在右眼相差区31A和左眼相差区31B的短边方向(垂直方向)上。
例如，如图4B至图5B所示，右眼相差区31A具有在与偏光板21B的偏光轴AX3相交45度的方向上的慢轴AX1。同时，例如，如图4B至图5B所示，左眼相差区31B具有在与偏光板21B的偏光轴AX3相交45度并且与慢轴AX1垂直的方向上的慢轴AX2。例如，如图5A和图5B所示，在偏光板21B的偏光轴AX3在垂直方向或者水平方向上的情况下，慢轴AX1和AX2分别在45度对角线方向上。此外，尽管未示出，但在偏光板21B的偏光轴AX3在45度对角线方向上的情况下，例如，慢轴AX1在水平方向上延伸，以及例如，慢轴AX2在垂直方向上。
此外，例如，如图5A和图5B所示，慢轴AX1在与下文所述偏光眼镜2的右眼波片41A的慢轴AX4方向相同的方向上，而在与下文所述偏光眼镜2的左眼波片42A的慢轴AX4方向不同的方向上。同时，例如，如图5A和图5B所示，慢轴AX2在与慢轴AX5方向相同的方向上，而在与慢轴AX4方向不同的方向上。
例如，相差层31含有聚合的高分子液晶材料。即，在相差层31中，液晶分子的配向状态为固定的。作为高分子液晶材料，使用根据相变温度(液晶相位-各向同性相位)、液晶材料的折射率波长分散特性、粘度特性、处理温度等选择的材料。然而，考虑到透明度，高分子液晶材料优选具有丙烯酰基(acryloyl group)或甲基丙烯酰基(metacryloyl group)作为聚合基团。此外，作为高分子液晶材料，优选使用在可聚合功能基团与液晶构架之间无亚甲基间隔物(methylene spacer)的材料，这是因为由此可降低处理时的配向处理温度。例如，相差层31的厚度为从1μm至2μm(包括两端点)。在相差层31含有聚合的高分子液晶材料的情况下，相差层31没有必要仅由高分子液晶材料制成，而是可以包含非聚合液晶单体作为其一部分，因为包含在相差层31中的非聚合液晶单体通过下文所述的配向处理(加热处理)在与存在于非聚合液晶单体周围的液晶分子的配向方向类似的方向上被配向，并且具有与高分子液晶材料的配向特性类似的配向特性。
在相差层31中，通过调整右眼相差区31A和左眼相差区31B的组成材料和厚度来设定右眼相差区31A和左眼相差区31B的延迟值。在粘合层20A、40A和30A以及防眩膜32具有相位差的情况下，同样考虑到粘合层20A、40A和30A以及防眩膜32的相位差，优选设定延迟值。应该注意的是，在本实施方式中，右眼相差区31A和左眼相差区31B的材料和厚度彼此相同。由此，右眼相差区31A和左眼相差区31B的延迟绝对值彼此相同。
接着，将描述防眩膜32。防眩膜32漫射和反射屏幕表面上的外部光以降低由于诸如阳光和室内照明的外部光反射而导致的可见性的劣化。例如，如图4A所示，在防眩膜32中，从相差层31侧依次层叠了基材32A和防眩层32B。
尽管未示出，但是可以从相差层31从相反侧依次层叠基材32A和防眩层32B。此外，防眩膜32的结构并不限于如图4A所示的两层结构。例如，防眩膜32的结构可为省略前述防眩层32B并且凹面和凸面(例如，浮雕)设置在基材32A的顶面上的结构。此外，根据需要，防眩膜32可包括硬涂层。
作为基材32A，例如，优选使用具有小的光学各向异性的材料，即，具有小的双折射的材料。具有前述特性的透明树脂膜的实例包括TAC(三乙酰基纤维素，triacetyl cellulose)、COP(环烯烃聚合物，cycloolefinpolymer)、COC(环烯烃共聚物，cycloolefin copolymer)和PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯，polymethyl methacrylate)。
通过使用其中填充剂分散在能量硬化树脂粘结剂中的混合溶液涂覆基材32A表面，并对所得产物提供诸如热量和紫外线的能量，从而硬化该产物来获得防眩层32B。在防眩层32B的顶面上，例如，通过填充剂等形成了凹面和凸面。防眩层32B的顶面不必为凹凸形状。
[偏光眼镜2的配置]
接着，将参照图1、图2和图6描述偏光眼镜2。偏光眼镜2位于观看者(未示出)眼球前。偏光眼镜2由观看者在观看显示于显示单元1的影像显示面1A上的影像的过程中使用。偏光眼镜2例如为圆形偏光眼镜。例如，如图1和图2所示，偏光眼镜2具有右眼光学元件41、左眼光学元件42和镜框43。
镜框43支撑右眼光学元件41和左眼光学元件42。镜框43的形状不特定限制。例如，如图1和图2所示，镜框43戴在观看者(未示出)的鼻子和耳朵上。另外，尽管未示出，镜框43可以仅戴在观看者的鼻子上。另外，例如，尽管未示出，镜框43可由观看者手持。
右眼光学元件41和左眼光学元件42在右眼光学元件41和左眼光学元件42与显示单元1的影像显示面1A相对的状态下使用。如图1和图2所示，右眼光学元件41和左眼光学元件42优选地在右眼光学元件41和左眼光学元件42尽可能被设置在一个水平面内的状态下使用，或者可在右眼光学元件41和左眼光学元件42被设置在略微倾斜的平面内的状态下使用。
例如，如图6所示，右眼光学元件41具有右眼波片41A、偏光板41B和支撑件41C。右眼波片41A、偏光板41B和支撑件41C从显示单元1的影像显示面1A输出的光L的入射侧(显示单元1侧)依次地设置。同时，例如，如图6所示，左眼光学元件42具有左眼波片42A、偏光板42B和支撑件42C。左眼波片42A、偏光板42B和支撑件42C从显示单元1的影像显示面1A输出的光L的入射侧(显示单元1侧)依次地设置。
根据需要，可省略支撑件41C和42C。此外，右眼光学元件41和左眼光学元件42可具有除了前述例示的构件以外的构件。例如，可以在支撑件41C和42C的光输出侧(观看者侧)上设置用于防止支撑件41C和42C破裂时碎片飞入观看者眼球的保护膜(未示出)或者用于保护的涂层(未示出)。
支撑件41C例如支撑右眼波片41A和偏光板41B。例如，支撑件41C由对从显示单元1的影像显示面1A输出的光L透明的树脂(诸如PC(聚碳酸酯))制成。此外，支撑件42C例如支撑左眼波片42A和偏光板42B。例如，支撑件42C由对从显示单元1的影像显示面1A输出的光L透明的树脂(诸如PC(聚碳酸酯))制成。
偏光板41B和42B仅透射特定振动方向上的光(偏振光)。例如，如图5A和图5B所示，偏光板41B和42B的偏光轴AX6和AX7分别在与显示单元1的偏光板21B的偏光轴AX3垂直的方向上。例如，如图5A所示，在偏光板21B的偏光轴AX3在垂直方向上的情况下，偏光轴AX6和AX7分别在水平方向上。同时，例如，如图5B所示，在偏光板21B的偏光轴AX3在水平方向上的情况下，偏光轴AX6和AX7分别在垂直方向上。此外，尽管未示出，但是在偏光板21B的偏光轴AX3在45度对角线方向上的情况下，偏光轴AX6和AX7在与其垂直的方向(-45度)上。
右眼波片41A和左眼波片42A为具有光学各向异性的薄层或者膜。作为相差膜，优选使用具有小的光学各向异性的膜，即，具有较小双折射的膜。具有这样的特性的树脂膜的实例包括COP(环烯烃聚合物)和PC(聚碳酸酯)。COP的实例包括Zeonor和Zeonex(Zeon公司的注册商标)以及Arton(JSR公司的注册商标)。
如图5A和图5B所示，右眼波片41A的慢轴AX4在与偏光轴AX6相交45度的方向上。此外，如图5A和图5B所示，左眼波片42A的慢轴AX5在与偏光轴AX7相交45度的方向上并在与慢轴AX4垂直的方向上。例如，如图5A和图5B所示，在慢轴AX6和AX7在水平方向或者垂直方向上的情况下，慢轴AX4和AX5分别在与水平方向和垂直方向两者都相交的方向上。此外，尽管未示出，但在慢轴AX6和AX7在45度对角线方向上的情况下，慢轴AX4例如在水平方向上，而慢轴AX5例如在垂直方向上。
此外，慢轴AX4在与右眼相差区31A的慢轴AX1方向相同的方向上，而在与左眼相差区31B的慢轴AX2方向不同的方向上。同时，慢轴AX5在与慢轴AX2方向相同的方向上，而在与慢轴AX1方向不同的方向上。
(延迟)
接着，将参照图7A和图7B至图10A和图10B描述偏光眼镜2的延迟。
图7A和图7B以及图8A和图8B为示出了当仅关注进入相差层31的右眼相差区31A的右眼图像光L1时光L1如何通过偏光眼镜2由右眼和左眼识别的概图。此外，图9A和图9B以及图10A和图10B为示出了当仅关注进入相差层31的左眼相差区31B的左眼图像光L2时光L2如何通过偏光眼镜2由右眼和左眼的概图。应该注意的是，实际上，右眼图像光L1和左眼图像光L2以混合状态输出。然而，在图7A和图7B至图10A和图10B中，为方便起见，分开描述右眼图像光L1和左眼图像光L2。
例如，如图7A和图7B以及图8A和图8B所示，在通过使用偏光眼镜2来观看显示单元1的影像显示面的情况下，必须是右眼能够识别右眼像素的图像，而左眼不能识别右眼像素的图像。同时，例如，如图9A和图9B以及图10A和图10B所示，必须是左眼能够识别左眼像素的图像，而右眼不能识别左眼像素的图像。为此，优选地如下所述设定右眼相差区31A和右眼波片41A的延迟以及左眼相差区31B和左眼波片42A的延迟。
具体地，优选的是，右眼波片41A的延迟和左眼波片42A的延迟中的一个为+λ/4(λ为波长)，而另一个为-λ/4。延迟符号彼此相反的事实表示慢轴方向彼此相差90度。此时，优选的是，右眼相差区31A的延迟与右眼波片41A的延迟相同，且优选的是，左眼相差区31B的延迟与左眼波片42A的延迟相同。
[制造显示单元1的方法]
接着，将参考图11A至图12D描述制造相差元件30和光学层压体40的方法实例。图11A至图11C示出相差元件30的制造步骤的实例。图12A至图12D示出光学层压体40的制造步骤的实例。
首先，形成在表面上具有配向功能的配向基材。例如，制备模具，其中，沟槽延伸方向彼此不同的两种沟槽区形成于模具表面上。接着，例如，在模具表面上设置含有UV硬化丙烯酸树脂液的UV硬化树脂层。之后，例如，利用由TAC组成的基材膜来密封UV硬化树脂层。接着，利用紫外线照射UV硬化树脂层以硬化UV硬化树脂层。之后，剥离模具。从而，形成了配向基材。可通过在基材膜表面上形成光配向膜来形成配向基材。
接着，形成相差膜110。首先，例如，通过辊涂机等用包含液晶单体的液晶层涂覆上述形成的配向基材(下文中称作配向基材100)的表面。此时，对于液晶层，根据需要，可以使用用于溶解液晶单体的溶剂、聚合物引发剂、聚合物抑制剂、界面活性剂、匀染剂等。
随后，提供配向基材上的液晶层的液晶单体的配向处理(加热处理)。在等于或者高于液晶单体相变温度的温度下执行加热处理。具体地，在使用溶剂的情况下，在等于或者高于溶剂干燥温度的温度下执行加热处理。在一些情况下，通过在先前步骤中涂覆液晶单体，切应力被施加至介于液晶单体与配向基材之间的界面，产生了由于流动而导致的配向(流动配向)和由于力而导致的配向(外力配向)，因此，液晶分子在随意方向上被配向。一旦执行前述加热处理，就会取消已经在随意方向上被配向的液晶分子的配向状态。由此，在液晶层中，溶剂被干燥，仅留下液晶单体，状态变为各向同性相位。
之后，将液晶层冷却至略微低于相变温度的温度。从而，液晶单体根据配向基材的配向调节力而被配向。例如，液晶单体沿配向基材表面的细沟槽的延伸方向被配向。随后，例如，利用UV光照射配向处理后的液晶层，从而聚合液晶单体。由此，固定了液晶分子的配向状态，形成了右眼相差区31A和左眼相差区31B。因此，完成了相差膜110(参见图11A)。
接下来，制造相差元件30。首先，层叠相差膜110和具有在基材32A的表面上的防眩层32B的防眩膜32，使得相差层31和基材32A利用两者之间的粘合层30A来相互接触(图11A和图11B)。粘合层30A可设置在防眩膜32侧或者相差膜110侧上。之后，剥离配向基材100(图11C)。因此，完成了相差元件30。
接着，形成光学层压体40。具体地，层叠相差元件30和偏光板21B，使得相差层31和偏光板21B利用两者之间的粘合层40A来相互接触(图12A和图12B)。粘合层40A可设置在相差层31侧或者偏光板21B侧上。因此，完成了光学层压体40。
最后，层叠光学层压体40和透明基板29，使得偏光板21B和透明基板29利用两者之间的粘合层20A来相互接触(图12C和图12D)。粘合层20A可设置在偏光板21B侧上，或者可设置在透明基板29侧上。因此，完成了由液晶显示面板20和相差元件30组成的层压体。
[基本操作]
接着，将参照图7A和图7B至图10A和图10B描述在本实施方式的显示单元1中显示图像时的基本操作的实例。
首先，在从背光单元10照射的光进入液晶显示面板20的状态下，包括右眼图像和左眼图像的视差信号作为影像信号输入至液晶显示面板20。右眼图像光L1从奇数行中的像素输出(图7A和图7B或者图8A和图8B)，而左眼图像光L2从偶数行中的像素输出(图9A和图9B或者图10A和图10B)。
之后，右眼图像光L1和左眼图像光L2通过相差元件30的右眼相差区31A和左眼相差区31B被转换为椭圆偏振光，并随后从显示单元1的影像显示面1A向外部输出。之后，输出至显示单元1外部的光进入偏光眼镜2。椭圆偏振光通过右眼波片41A和左眼波片42A变回为线性偏振光。之后，光进入偏光板41B和42B。
此时，与进入偏光板41B和42B的光中的右眼图像光L1相对应的光的偏光轴平行于偏光板41B的偏光轴AX6，而垂直于偏光板42B的偏光轴AX7。因此，与进入偏光板41B和42B的光中的右眼图像光L1相对应的光仅透过偏光板41B，并到达观看者的右眼(图7A和图7B或者图8A和图8B)。
同时，与进入偏光板41B和42B的光中的左眼图像光L2相对应的光的偏光轴垂直于偏光板41B的偏光轴AX6，而平行于偏光板42B的偏光轴AX7。因此，与进入偏光板41B和42B的光中的左眼图像光L2相对应的光仅透过偏光板42B，并到达观看者的左眼(图9A和图9B或者图10A和图10B)。
如上所述，与右眼图像光L1相对应的光到达观看者的右眼，而与左眼图像光L2相对应的光到达观看者左眼。结果，观看者可将显示单元1的影像显示面1A上的显示图像感知为立体图像。
[效果]
接着，将描述本实施方式的显示单元1的效果。在本实施方式中，作为支撑相差层31的基材，使用偏光板21B或者支撑防眩层32B的基材32A。由此，与分开设置用于支撑相差层31的基材的情况相比，光学层压体40的厚度减小。未设置支撑相差层31的基材的原因在于，支撑相差层31的基材(配向基材100)在制造过程中被剥离。未设置支撑相差层31的基材的另一原因在于，在剥离配向基材100的过程中，支撑防眩层32B的基材32A用作支撑相差层31的基材。在本实施方式中，由于光学层压体的厚度以上述方式减小，所以可降低3D特性(串扰)劣化。
此外，在本实施方式中，配向基材100在形成相差元件30的过程中被剥离。因此，一旦形成配向基材100，就可以在形成相差元件30的过程重复地使用配向基材100。由此，与通过逐点形成配向基材100的情况相比，能够降低显示单元1的制造时间和制造成本。
[2.变形例]
[变形例1]
在前述实施方式中，例如，如图13所示，可以取代防眩层32B来设置降低表面反射并且增加透射的防反射层32C，并取代防眩膜32，设置防反射膜33。
[变形例2]
此外，在前述实施方式及其变形例中，例如，如图14和图15所示，可以省略基材32A和粘合层30A，相差层31与防眩层32B或者防反射层32C接触。在这种情况下，存在于基材32A和粘合层30A中的相位差效果根本不存在。因此，能够进一步降低3D特性(串扰)劣化。
为了省略基材32A和粘合层30A，必须采用与前述实施方式中所述的制造方法不同的方法。因此，将描述在省略基材32A和粘合层30A的情况下的制造方法的实例。
首先，如在前述实施方式中，形成相差膜110。接着，在相差膜110上形成防眩层32B或者防反射层32C(见图16A)。随后，层叠相差膜110和基材130，使得防眩层32B或者防反射层32C利用两者之间的粘合层140来与基材130接触(图16A和图16B)。粘合层140可以设置在基材130侧上，或者可以设置在防眩层32B侧或者防反射层32C侧上。之后，剥离配向基材100(图16C)。由此，完成了包括相差层31和防眩层32B或者防反射层32C的光学膜150。
接着，形成光学层压体40。具体地，层叠光学膜150和偏光板21B，使得相差层31和偏光板21B利用两者之间的粘合层40A来相互接触(图17A和图17B)。粘合层40A可以设置在相差层31侧上，或者可以设置在偏光板21B侧上。之后，剥离基材130和粘合层140(图17C)。由此，完成了光学层压体40。
最后，层叠光学层压体40和透明基板29，使得偏光板21B和透明基板29利用两者之间的粘合层20A来相互接触(图18A和图18B)。粘合层20A可以设置在偏光板21B侧上，或者可以设置在透明基板29侧上。因此，完成了由液晶显示面板20和相差元件30组成的层压体。
[变形例3]
此外，在前述实施方式及其变形例中，例如，如图19和图20所示，可以省略基材32A和粘合层30A，并设置配向膜34取代粘合层40A。在这种情况下，同样，存在于基材32A和粘合层30A中的相位差效果根本不存在。因此，可进一步降低3D特性(串扰)劣化。此外，在这种情况下，如下文所述，配向膜34、相差层31和防眩层32B或者防反射层32C可形成于偏光板21B表面上而无需粘结步骤。由此，与使用粘结步骤的情况相比，能够降低显示单元1的制造时间和制造成本。
前述配向膜34具有将诸如液晶的配向材料在特定方向上配向的功能。配向膜34由诸如UV硬化树脂和电子束硬化树脂的透明树脂或者热塑性透明树脂制成。配向膜34设置在偏光板21B的光输出侧上的表面上。例如，如图21所示，配向膜34具有两种配向区(右眼配向区34A和左眼配向区34B)，所述两种配向区具有彼此不同的配向方向。例如，右眼配向区34A和左眼配向区34B具有在同一方向(水平方向)上延伸的带状形状。右眼配向区34A和左眼配向区34B在右眼配向区34A和左眼配向区34B的短边方向(垂直方向)上交替设置。右眼配向区34A和左眼配向区34B根据液晶显示面板20的像素来设置。例如，右眼配向区34A和左眼配向区34B以与液晶显示面板20的短边方向(垂直方向)上的像素间隔相对应的间隔来设置。
例如，如图21所示，右眼配向区34A具有在与偏光板21B的偏光轴AX3相交45度的方向上延伸的多个沟槽V1。此同时，如图21所示，左眼配向区34B具有在与偏光板21B的偏光轴AX3相交45度并且与沟槽V1延伸方向垂直的方向上延伸的多个沟槽V2。例如，在偏光板21B的偏光轴AX3在垂直方向或者水平方向上的情况下，沟槽V1和V2分别在45度对角线方向上延伸。此外，尽管未示出，但是在偏光板21B的偏光轴AX3在45度对角线方向上的情况下，沟槽V1例如在水平方向上延伸，而沟槽V2例如在垂直方向上延伸。
各沟槽V1可在一个方向上线性延伸，或者各沟槽V1可以在摇摆(蜿蜒)的同时在一个方向上延伸。各沟槽V1的截面形状例如为V形。类似地，各沟槽V2的截面形状例如为V形。换言之，右眼配向区34A和左眼配向区34B的截面形状整体为锯形。在沟槽结构中，间隔优选为较小，为几μm或者更小，更优选为几百nm或者更小。这样的形状例如通过使用模具转印而整体形成。此外，配向膜34没有必要具有上述沟槽结构，而可以为通过偏振UV照射形成的光配向膜。可以通过先前的涂覆能够在照射偏振UV时在UV偏振方向上被配向的材料，并照射用于右眼配向区34A和左眼配向区34B的分别在不同方向上偏振的UV光来形成光配向膜。
接着，将描述制造根据本变形例的光学层压体40的方法的实例。首先，在偏光板21B的表面上形成配向膜34形成。例如，首先，利用能量硬化透明树脂涂覆偏光板21B表面。接着，当通过具有延伸方向彼此不同的两种沟槽区的模具按压透明树脂时，将能量提供给透明树脂以硬化透明树脂。之后，剥离模具。因此，例如，如图21所示，形成了具有右眼配向区34A(具有沟槽V1)和左眼配向区34B(具有沟槽V2)的配向膜34。
接着，在配向膜34上形成相差层31。例如，首先，通过辊涂机等用包含液晶单体的液晶层涂覆配向膜34。此时，对于液晶层，根据需要，能够使用用于溶解液晶单体的溶剂、聚合物引发剂、聚合物抑制剂、界面活性剂、匀染剂等。
随后，提供配向膜34上的液晶层的液晶单体的配向处理(加热处理)。在等于或者高于液晶单体相变温度的温度下执行加热处理。具体地，在使用溶剂的情况下，在等于或者高于溶剂干燥温度的温度下执行加热处理。在一些情况下，通过在先前步骤中涂覆液晶单体，切应力被施加至液晶单体与配向基材之间的界面，产生了由于流动而导致的配向(流动配向)和由于力而导致的配向(外力配向)，因此，液晶分子在随意方向上被配向。一旦执行前述加热处理，就会取消已经在随意方向上被配向的液晶分子的配向状态。由此，在液晶层中，溶剂被干燥，仅留下液晶单体，并且状态变为各向同性相位。
之后，将液晶层冷却至略微低于相变温度的温度。由此，液晶单体根据配向膜34的配向调节力而被配向。例如，液晶单体沿配向膜34表面的细沟槽的延伸方向被配向。随后，例如，利用UV光照射配向处理后的液晶层，从而聚合液晶单体。由此，固定了液晶分子的配向状态，形成了右眼相差区31A和左眼相差区31B。因此，形成了相差层31。之后，在相差层31上形成防眩层32B或者防反射层32C。因此，完成了光学层压体40(见图22A)。
最后，层叠光学层压体40和透明基板29，使得偏光板21B和透明基板29利用两者之间的粘合层20A来相互接触(图22A和图22B)。粘合层20A可以设置在偏光板21B侧上，或者可以设置在透明基板29侧上。因此，完成了由液晶显示面板20和相差元件30组成的层压体。
[变形例4]
此外，在前述实施方式及其变形例中，液晶显示面板20为透射式面板。然而，液晶显示面板20可为反射式面板。在这种情况下，例如，如图23所示，省略了背光单元10，并取代透射式液晶显示面板20设置了反射式液晶显示面板50。
例如，如图24所示，通过在前述实施方式的液晶显示面板20中在透明基板29与偏光板21B之间设置λ/4波片51来获得反射式液晶显示面板50。例如，在反射式液晶显示面板50中，像素电极23可以由具有光反射功能的金属电极形成。
[变形例5]
此外，在前述实施方式及其变形例中，显示单元1包括液晶显示面板20。然而，显示单元1可包括诸如有机EL显示面板、阴极射线管和等离子显示面板的其他显示面板而不是液晶显示面板20。然而，在这种情况下，必须在这样的其他显示面板和相差元件30之间设置偏光板21B。
[变形例6]
此外，在前述实施方式及其变形例中，相差层31具有慢轴方向彼此不同的两种相差区31A和31B。然而，相差层31可以具有慢轴方向彼此不同的三种相差区。
本发明包括于2011年3月3日向日本专利局提交的日本在先专利申请JP 2011-45981中所公开的主题，其全部内容结合于此作为参考。
本领域的技术人员应当理解的是，根据设计需求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和变形，只要它们包括在所附权利要求或其等同替换的范围之内。

Claims (10)

1.一种光学层压体，包括：
相差层，具有两种以上相差区，所述两种以上相差区具有彼此不同的慢轴方向；
偏光板，利用其和所述相差层之间的粘结层或者粘合层来与所述相差层的底面接触；
基材，利用其和所述相差层之间的粘结层或者粘合层来与所述相差层的顶面接触；以及
防反射层或者防眩层，与所述基材的未与所述相差层接触的面直接接触。
2.一种光学层压体，包括：
相差层，具有两种以上相差区，所述两种以上相差区具有彼此不同的慢轴方向；
偏光板，与所述相差层的底面直接接触，或者利用其和所述相差层之间的粘结层或者粘合层来与所述相差层的底面接触；以及
防反射层或者防眩层，与所述相差层的顶面直接接触。
3.根据权利要求1或2所述的光学层压体，其中，所述相差层具有两种相差区，所述两种相差区的慢轴方向彼此垂直。
4.一种显示单元，包括：
显示面板，根据影像信号在影像显示面上显示影像；以及
相差元件，设置为与所述影像显示面接触，
其中，所述相差元件具有：
相差层，具有两种以上相差区，所述两种以上相差区具有彼此不同的慢轴方向，
基材，利用其和所述相差层之间的粘结层或者粘合层来与所述相差层的顶面接触，以及
防反射层或者防眩层，与所述基材的未与所述相差层接触的面直接接触，
并且其中，所述显示面板在所述影像显示面中具有偏光板，所述偏光板利用其和所述相差层之间的粘结层或者粘合层来与所述相差层接触。
5.一种显示单元，包括：
显示面板，根据影像信号在影像显示面上显示影像；以及
相差元件，设置为与所述影像显示面接触，
其中，所述相差元件具有：
相差层，具有两种以上相差区，所述两种以上相差区具有彼此不同的慢轴方向，以及
防反射层或者防眩层，与所述相差层的顶面直接接触，
并且其中，所述显示面板在所述影像显示面中具有偏光板，所述偏光板与所述相差层直接接触或者利用其与所述相差层之间的粘结层或者粘合层来与所述相差层接触。
6.根据权利要求4或5所述的显示单元，其中，所述相差层具有两种相差区，所述两种相差区的慢轴方向彼此垂直。
7.一种制造光学层压体的方法，包括：
形成第一层压体，包括：
层叠相差膜和光学膜，所述相差膜包括配向基材以及相差层，所述配向基材在其表面上具有配向功能，所述相差层形成在所述配向基材的表面上并具有两种以上相差区，所述两种以上相差区具有彼此不同的慢轴方向，所述光学膜在支撑基材的表面上具有防反射层或者防眩层，
使所述相差层和所述支撑基材利用其间的第一粘结层或者第一粘合层来相互接触，以及
随后剥离所述配向基材；以及
形成光学层压体，包括：
层叠所述第一层压体和偏光板，以及
使所述相差层和所述偏光板利用其间的第二粘结层或者第二粘合层来相互接触。
8.一种制造光学层压体的方法，包括：
形成第一层压体，包括：
在相差膜的相差层的表面上形成防反射层或者防眩层，所述相差膜包括配向基材、相差层，所述配向基材在其表面上具有配向功能，所述相差层形成在所述配向基材的表面上并具有两种以上相差区，所述两种以上相差区具有彼此不同的慢轴方向，以及
随后层叠所述相差膜和基材，并使所述防反射层或者防眩层和所述基材利用其间的第一粘结层或者第一粘合层来相互接触，以及
随后剥离所述配向基材；以及
形成光学层压体，包括：
层叠所述第一层压体和偏光板，并使所述相差层和所述偏光板利用其间的第二粘结层或者第二粘合层来相互接触，以及
随后剥离所述基材。
9.一种制造光学层压体的方法，包括：
在偏光板的表面上从所述偏光板一侧依次沉积配向膜、相差层和防反射层或者防眩层，所述相差层具有两种以上相差区，所述两种以上相差区具有彼此不同的慢轴方向。
10.根据权利要求7、8或9中任一项所述的方法，其中，所述相差层具有两种相差区，所述两种相差区的慢轴方向彼此垂直。
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