CN202275178U - 相位差板及使用该相位差板的立体图像显示装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型旨在解决前述相位差板相比由玻璃基板构成的相位差板而言所产生的尺寸稳定性、耐热性、密着性等问题。本实用新型提供的一种相位差板，包括：透明基板；取向层，其在所述基板的一个面上形成，取向方向的图案在沿所述基板的主面方向周期排列，并具有各向异性的高分子的；以及液晶层，其包含仿照所述取向层的取向方向周期地取向的液晶；其中，由降冰片烯和乙烯的共聚体构成的环状烯烃共聚物形成所述透明基板。

Description

相位差板及使用该相位差板的立体图像显示装置

技术领域

本发明设计一种相位差板及使用该相位差板的立体图像显示装置 

背景技术

以往的立体图像显示装置中使用的相位差板主要是在玻璃基板的主面位上赋予相差功能的相位差基板。但是，使用玻璃基板的相位差板虽然在尺寸稳定性上有优势，但问题是重量大，用手操作不方便。为解决这些问题，开发出一种以三乙酰纤维素或聚碳酸酯构成的薄膜为材料做成的薄膜基板所构成的相位差板。但是，所述相位差板比较采用玻璃基板构成的相位差板而言会产生的尺寸稳定性、耐热性、密着性等问题。 

专利文献1(公报号为2005-91834的日本专利)中公开了一种包括输出图像光的图像输出部、偏光板、相位差板的立体图像显示装置。本文对其作全文引用。 

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种相位差板及具备所述相位差板的立体图像显示装置，所述相位差板包括由降冰片烯和乙烯的共聚体构成的环状烯烃共聚物形成所述透明基板；包含具有各向异性的高分子的取向层，该取向层在所述基板的一个面上形成，取向方向的图案在沿所述基板的主面方向周期排列；以及液晶层，其包含仿照所述取向层的取向方向周期地取向的液晶。 

再有，上述的发明内容并未列举本发明所必需的全部特征。并且，这些特征群的子组合也可成为发明。 

附图说明

图1是立体图像显示装置的分解立体图。 

图2是立体图像显示装置的剖面图。 

具体实施方式

下面通过发明的实施方式来说明本发明，但下面的实施方式并非限制本申请权利要求涉及的发明的范围。并且，实施方式中说明的特征的组合并非全都是本发明的解决手段所必需的。 

图1是立体图像显示装置的分解立体图。正如图1的箭头所示出的，以用户所在的方向，即图像出射方向为立体图像显示装置的前方。正如图1示出的，立体图像显示装置10包括光源12、图像输出部14、作为第2粘着层的一个例子的粘着层44、相位差板16、以及反射防止膜18。 

光源12，在面内以大致均匀的强度照射白色的非偏光。从用户处看来，光源12配置于立体图像显示装置10的最后方。光源12可以使用扩散板和冷阴极管(CCFL：Cold Cathode Fluorescent Lamp)的组合光源、或菲涅耳透镜和发光二级管(LED：Light Emitting Diode)的组合光源等。 

图像输出部14配置在光源12的前方。图像输出部14根据光源12发出的光输出图像。图像输出部14包括偏光板22、粘着层24、保持基板26、光学元件28、保持基板30、粘着层32、偏光板34。 

偏光板22配置在光源12和保持基板26之间。偏光板22由包含PVA(聚乙烯醇)的树脂构成。再有，构成偏光板22的材料可进行适当的变更。偏光板22通过粘着层24粘在光学元件28的后面。偏光板22具有倾斜于水平方向45°的透过轴和与透过轴正交的吸收轴。由此，光源12出射的并入射到偏光板22的非偏光中，在振动方向与偏光板22的透过轴平行的成分透过的同时，与吸收轴平行的成分被吸收并阻断。因此从偏光板22出射的光成为以偏光板22的透过轴为偏光轴的直线偏光。 

粘着层24大致均匀地设置在保持基板26的后面的整个面上。粘着层24可以使用丙烯酸系粘着剂。粘着层24将偏光板22粘在保持基板26的后面。 

保持基板26配置在偏光板22和光学元件28之间。保持基板26可以使用透明玻璃 板。再有，保持基板26除玻璃板以外，也能够使用透明复合薄板，所述透明复合薄板使用包含透明树脂和玻璃布的透明的复合材料。由此，能够实现立体图像显示装置10的轻量化和挠性。保持基板26的后面借助粘着层24保持偏光板22。 

光学元件28配置并保持在保持基板26和保持基板30之间。光学元件28如图1中“R”及“L”示出的那样，具有生成右眼用图像的右眼用图像生成部38和生成左眼用图像的左眼用图像生成部40。右眼用图像生成部38及左眼用图像生成部40形成沿水平方向延伸的矩形。右眼用图像生成部38及左眼用图像生成部40沿垂直方向交替配置。 

光学元件28具有生成图像的多个像素(pixel)。多个像素在垂直方向及水平方向上以一定的节距二维排列。像素是指处理图时的单位，其输出色调及色阶的色彩信息。每个像素具有三个子像素(subpixel)。各个子像素具有液晶部、以及在液晶部的前后面上形成的透明电极。透明电极向液晶部施加电压。施加了电压的子像素的液晶部将直线偏光的偏光轴旋转90°。包含在各个像素中的三个子像素分别具有红色的滤色镜、绿色的滤色镜、以及蓝色的滤色镜。通过控制子像素的透明电极的施加电压，增强或减弱从子像素出射的红色、绿色、蓝色的光，而最终形成图像。 

保持基板30配置在光学元件28和偏光板34之间。保持基板26和保持基板30夹持光学元件28。保持基板30可以使用透明的玻璃板。再有，保持基板30除玻璃板以外，也能够使用透明复合薄板，所述透明复合薄板使用包含透明树脂和玻璃布的透明的复合材料。由此，能够实现立体图像显示装置10的轻量化和挠性。保持基板30的前面借助粘着层32保持偏光板34。 

粘着层32大致均匀地设置在保持基板30的前面整面上。粘着层32可以使用丙烯酸系粘着剂。粘着层32将偏光板34粘接在保持基板30的前面。 

偏光板34配置在保持基板30和相位差板16之间。偏光板34通过粘着层32粘在保持基板30上保持光学元件28一侧的对侧。偏光板34由含有PVA(聚乙烯醇)的树脂构成。偏光板34的厚度优选较薄，例如为100μm～200μm。偏光板34具有透过轴以及与透过轴正交的吸收轴。偏光板34的透过轴与偏光板22的透过轴正交。由此，偏光轴由被光学元件28旋转了90°的直线偏光形成透过偏光板34的变为图像光的图像。另一方面，偏光轴未被光学元件28旋转的直线偏光被偏光板34遮挡。因此，图像 输出部18输出具有一偏光的图像光。 

相位差板16通过粘着层44粘在图像输出部14的偏光板34的前方。相位差板16使由具有相同方向的偏光轴的直线偏光构成的右眼用图像及左眼用图像的偏光状态调制为不同的偏光状态。为了抑制相位差板16的尺寸变化，相位差板16的厚度优选较薄的。更优选让偏光板34变薄，以抑制偏光板34的尺寸变化。由此，更好地抑制相位差板16的尺寸变化。但是，如使偏光板变薄，而用硬粘着层贴附厚的相位差板时，相位差板的尺寸变化对偏光板的影响会变大。结果是伴随相位差板的尺寸变化，偏光板的尺寸变化变大。由于这些原因，使偏光板34变薄是有限度的。考虑这些情况，相位差板16的厚度优选50μm～200μm。在相位差板16的厚度和偏光板34的厚度之间的关系上，更优选的是相位差板16比偏光板34还要薄。例如，如果相位差板16的厚度是50μm的话，那么偏光板34的厚度优选为100μm左右。相位差板16具有多対的相位差部46及相位差部48、以及透明基板50。 

粘着层44大致均匀地设置在偏光板34的前面的整个面上。粘着层44的硬度在粘着层32的硬度以上。构成粘着层44的材料的一个例子是包含紫外线固化树脂的材料。粘着层44将相位差部46及相位差部48粘在偏光板34前方。 

相位差部46及相位差部48配置在透明基板50的后面上。相位差部46及相位差部48配置在同一垂直面上。相位差部46及相位差部48沿垂直方向交差配置。 

相位差部46是沿水平方向伸长的矩形。相位差部46与光学元件28的右眼用图像生成部38形状大致相同。相位差部46配置在右眼用图像生成部38的前方。相位差部46调制入射的偏光的偏光状态。相位差部46是将直线偏光变换为圆偏光的1/4波长板。相位差部46的光轴如图1的相位差部46左端标注的箭头示出的那样，与垂直方向平行。由此，相位差部46如光轴的箭头右侧示出的箭头那样，将从偏光板34入射的直线偏光调制为右旋的圆偏光。再有，光轴是快轴或慢轴。 

相位差部48是沿水平方向延伸的矩形。相位差部48与光学元件28的左眼用图像生成部40形状大致相同。相位差部48配置在左眼用图像生成部40的前方。相位差部46调制入射偏光的调制状态。相位差部48是将直线偏光变换为圆偏光的1/4的波长板。相位差部48的光轴如图1的相位差部48左端标注的箭头示出的那样，与水平方向平行。由 此，相位差部48如光轴的箭头右侧示出的那样，将从偏光板34入射的直线偏光调制为左旋的圆偏光。从而，相位差部46及相位差部48将作为构成右眼用图像及左眼用图像的图像光的直线偏光变换为偏光轴彼此不同的圆偏光并输出。 

此处，用户在看立体图像时佩戴偏光眼镜。该偏光眼镜的右眼用镜片透过构成从相位差部46出射的右眼用图像的右旋的圆偏光。另一方面。左眼用镜片透过构成从相位差部48出射的左眼用图像的左旋的圆偏光。由此，用户的右眼只看到从右眼用图像生成部38出射的经相位差部46调制的圆偏光。并且，用户的左眼只看到从左眼用图像生成部40出射的经相位差部48调制的圆偏光。其结果是用户观看到立体图像。 

本实施方式涉及的相位差板16使用的透明基板50能够使用由降冰片烯和乙烯的共聚比为80∶20～90∶10、MVR(熔体容积流量速率)为0.8～2.0cm³/10分钟，且玻璃转移温度为170～200℃的环状烯烃的加成(共聚)聚合体构成薄膜。通过使用这样的薄膜作为相位差板16的透明基板50，能够得到具有出色的尺寸稳定性、对机械及热负载的耐久性、以及密着性的相位膜。此处，MVR(熔体容积流量速率)是指在温度和载重一定的状态下将熔融的树脂从模具压出，通过计量以10分钟换算的树脂的吞吐量，来表示树脂流动性的指标。 

反射防止膜18配置在相位差板16的前面。反射防止膜18抑制从透明基板50出射的光的反射。由此，反射防止膜18不易受到从外部入射的光的影响，结果是能够提供高精細的立体图像。 

图2是立体图像显示装置10的剖面图。如图2所示，相位差部46具有取向层54和液晶层56。取向层54形成在透明基板50的后面的整个面上。取向层54的厚度可以是例如20nm～30nm。对于取向层54而言，一般公知的取向剂可以是光取向性化合物。光取向性化合物可以是光解型、光二次量子化型、光异构化型等的化合物。液晶层56的液晶分子的取向与取向层54的取向相对应。这些取向层54及液晶层56的取向与上述的相位差部46及相位差部48的光轴相对应。液晶层56的厚度的一个例子是约为1μm～2μm。从而，取向层54及液晶层56的厚度比粘着层24、32、44、及偏光板22、34等的厚度薄。 

接下来，说明上述的立体图像显示装置10的动作方式。首先，在立体图像显示装置1 0上，光从光源12向前方照射。照射的光是非偏光，在垂直面内光量大致均匀。光入射至图像输出部14的偏光板22。此处，偏光板22具有与水平方向呈45°倾斜的透过轴和与透过轴正交的吸收轴。从而，光作为具有与偏光板22的透过轴平行的偏光轴的直线偏光从偏光板22出射。 

从偏光板22出射的直线偏光透过粘着层24及保持基板26，入射至光学元件28的右眼用图像生成部38或左眼用图像生成部40。在光学元件28上，与生成的图像相对应地将电压施加给任意一个子像素。透过了施加有电压的子像素的直线偏光，偏光轴旋转90°后从光学元件28出射。另一方面，透过了未施加有电压的子像素的直线偏光，偏光轴不旋转，从光学元件28出射。 

从光学元件28出射的直线偏光，在透过保持基板30及粘着层32后入射至偏光板34。此处，偏光板34的透过轴与偏光板22的透过轴正交。从而，偏光轴被光学元件28旋转了90°的直线偏光透过偏光板34。另一方面偏光轴未被光学元件28旋转的直线偏光被偏光板34吸收。 

透过偏光板34的直线偏光中，从光学元件28的右眼用图像生成部38出射的直线偏光入射至相位差板16的相位差部46。相位差部46具有垂直方向的光轴。由此，从右眼用图像生成部38出射的直线偏光被相位差部46调制为右旋的圆偏光出射。另一方面，透过偏光板34的直线偏光中，从光学元件28的左眼用图像生成部40出射的直线偏光入射至相位差部48。相位差部48具有水平方向的光轴。由此，从左眼用图像生成部40出射的直线偏光被相位差部48调制为左旋的圆偏光出射。 

从相位差部46及相位差部48出射的圆偏光透过透明基板50及反射防止膜18，从立体图像显示装置10出射。圆偏光入射用户佩戴的偏光眼镜。用户佩戴的偏光眼镜的右眼用镜片透过右旋的圆偏光的同时，左眼用镜片透过左旋的圆偏光。由此用户的右旋的圆偏光入射，左旋的圆偏光入射用户的左眼。其结果是用户观看到立体图像。 

接下来，说明上述的立体图像显示装置的制造方法。首先，制造保持在透明的保持基板26和保持基板30之间的光学元件28。接下来，将粘着层24涂布在保持基板26上后，经由粘着层24，将偏光板22粘在保持基板26上。接下来，将粘着层32涂布在保持基板30上后，经由粘着层32，将偏光板34粘在保持基板30上。由此，通过粘着层32 将树脂制的偏光板34粘在保持基板30上保持光学元件28一侧的对侧。这样就完成了输出具有一偏光的图像光的图像输出部14。 

接下来，将取向剂涂布在透明基板50上，干燥后作为取向层54。透明基板50可以使用环状烯烃聚合物的共聚体的环状烯烃共聚物(＝COC)。尤其是优选由降冰片烯和乙烯的共聚体构成的薄膜。这种共聚体可以例如是TOPAS Advanced Polymers公司的TOPAS6017。 

接下来在向与相位差部46相对应的区域的取向层54上照射紫外线等的直线偏光后，将偏光轴角度相对所述直线偏光的偏光轴角度偏移90°的直线偏光，照射给与相位差部4 

8相对应的区域的取向层54。由此，得到取向于规定的方向的取向层54。接下来在取向层54上涂布光聚合性液晶组成物，经干燥或紫外线照射令其固化。由此，所述液晶组成物沿取向层54的取向排列，在透明基板50上形成由多対相位差部46及相位差部48构成的液晶层56。其结果是完成具有将入射的图像光输出为相互交叉的圆偏光的多个的相位差部46及多个的相位差部48的相位差板16。 

接下来，在偏光板34的前面或相位差板16的后面涂布粘着层44。此后，经由粘着层44将相位差板16粘在偏光板34上。在这一状态下，通过向粘着层44上照射紫外线，使粘着层44硬化。由此，相位差板16的相位差部46及相位差部48被粘着层44粘在图像输出部14的偏光板34上。其后，在相位差板16上设置反射防止膜18的同时，通过安装光源12完成立体图像显示装置10。 

上述实施方式中，示出了以相位差部46及相位差部48输出相互正交的圆偏光的例子，但也可构成为输出相互交叉的直线偏光。 

实施例1

作为透明基板，准备了使用TOPAS6017的薄膜。用自旋式涂布机将取相剂涂布在该透明基板上，干燥后形成取向层。继而使用图形化为条纹状的掩膜并以紫外线偏光曝光机对该取向层进行接近式曝光；首先以能够让将要涂布的液晶分子的排列方向与透明基板的长边方向平行的方式照射直线偏光。然后，取下掩膜，在与最初的曝光方向垂直的方向上照射直线偏光；如此形成液晶分子能够在与透明基板的长边方向平行和垂直的方向上排列的取 向层。继而，用自旋式涂布机在该取向层上涂布光聚合性液晶组成物，制成让液晶分子依照取向层的各个方向来排列的1/4波长板试料。最后将该试料切成20cm见方用作实验用相位差板。 

结合显示像素经由粘着板将该实验用相位差板贴合在规定的LCD显示器上，在温度40℃、湿度90％的环境下放置24小时后，进行3D显示，以目视来确认重影。其结果是样品整面与放之前比较，图像上看不出很大差别，观察不到重影。也未看到相位差板从LCD显示器上脱离。可知由使用TOPAS6017的薄膜构成的相位差板也有出色的尺寸稳定性、耐热性、及密着性上。 

比较例1

作为透明基板，准备了使用三乙酰纤维素的薄膜。用与使用该基板的实施例1同样的方法制作20cm见方的实验用相位差板。结合显示像素经由粘着板将该实验用相位差板贴合在LCD显示器上。在温度40℃、湿度90％的环境下放置24小时后，进行3D显示，同样地以目视来确认重影。其结果是在画面的上部及下部观察到重影，不能进行正确的3D显示。并且，在LCD显示器周边部上，LCD显示器和相位差板之间确认有脱离。 

以上，用实施方式来说明了本发明，但本法民的技术范围并不受上述实施方式所述的范围限定。本领域技术人员显然知道在上述实施方式中，能够加入多种多样的变更或改良。从专利权利要求的内容显然知道，加入了这样的变更或改良的方式也能够包含在本发明的技术范围之内。 

应该注意的是，如无特别指出“在……之前”，“早于……”等，并且只要不是后面的处理使用前面的处理的输出，在专利权利要求、说明书及附图中示出的装置、***、程序以及方法中的动作、顺序、步骤及阶段等的各个处理的执行顺序能够以任意的顺序来实现。关于专利权利要求、说明书及附图中示出的动作流程，虽然为了便于说明是用了“首先”“接下来”等，但并不意味着必须按照这一顺序来执行。 

附图标记 

10立体图像显示装置 

12光源 

14图像输出部 

16相位差板 

18反射防止膜 

22偏光板 

24粘着层 

26保持基板 

28光学元件 

30保持基板 

32粘着层 

34偏光板 

38右眼用图像生成部 

40左眼用图像生成部 

44粘着层 

46相位差部 

48相位差部 

50透明基板 

54取向层 

56液晶层 。

Claims (2)

1.一种相位差板，其特征在于，包括：

透明基板；

取向层，其在所述基板的一个面上形成，取向方向的图案在沿所述基板的主面方向上周期排列，并包含具有各向异性的高分子；以及，

液晶层，其包含依照所述取向层的取向方向周期地取向的液晶；

其中，所述透明基板由降冰片烯和乙烯的共聚体构成的环状烯烃共聚物形成。

2.一种立体图像显示装置，其特征在于，包括：

图像生成部，其包含生成右眼用图像的右眼图像生成区域及生成左眼用图像的左眼图像生成区域；

图像显示部，其将包含所述右眼用图像的右眼用图像光及包含所述左眼用图像的左眼用图像光出射为偏光轴相互平行的直线偏光；以及，

相位差板，其具有第一偏光区域及第二偏光区域，在所述右眼用图像光及所述左眼用图像光分别入射至所述第一偏光区域及所述第二偏光区域后，两者将入射的所述右眼用图像光及所述左眼用图像光出射为旋转方向相反的圆偏光，或偏光轴相互正交的直线偏光；

其中，所述相位差板是权利要求1所述的相位差板。

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