JPH10253824A - 光学素子及びその製造方法と、それを用いた画像表示装置 - Google Patents
光学素子及びその製造方法と、それを用いた画像表示装置Info
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Abstract
なる遅相軸あるいは進相軸方向を有する光学素子を構成
する。またこの光学素子を用いて2次元・3次元両用の
画像表示装置を構成する。 【解決手段】 本発明は、透明基板上に、第1の複屈折
性を有する感光性フィルムを遅相軸あるいは進相軸方向
を第1の方向に合わせて第1の領域に配置し、第2の複
屈折性を有する感光性フィルムを遅相軸あるいは進相軸
方向を第2の方向に合わせて第2の領域に配置して光学
素子を構成する。また、本発明は、画像表示装置の第1
の領域から出射される光と、第2の領域から出射される
光の偏光状態を異ならせる光学素子を備えた2次元・3
次元画像表示装置であって、光学素子として、上記光学
素子を使用する。
Description
製造方法と、それを用いた画像表示装置に関し、特に、
複数の領域に、それぞれ異なる遅相軸あるいは進相軸方
向を有する光学素子に関し、この光学素子を用いて2次
元あるいは3次元表示を可能にする画像表示装置に関す
る。
は、高分子フィルムを一軸延伸することによって作製さ
れていた。よって、このような方法で作製された位相差
フィルムのような光学素子は、その遅相軸あるいは進相
軸方向が面内で均一なものであった。これに対し、本件
発明者を含む発明者等は、平成7年8月31日出願の特
願平7−224153号により複屈折性を有する新しい
感光性フィルムを提案した。この中で、上記感光性フィ
ルムは、液晶表示パネル内に液晶が充填された液晶領域
と、高分子壁などの光学的に等方性な高分子領域を有す
る液晶ディスプレイにおいて、液晶領域と高分子領域を
位相差フィルムによりそれぞれ独立に色調補償を行うた
めの光学素子として用いた。
しようという試みの歴史は非常に古く、その方式はレー
ザーホログラム等を含めると、極めて多種のものとな
る。しかしながら、3原色フルカラーで動画を表示する
ことのできる立体画像表示方式で完成度の高い方式とし
ては、次の3方式が挙げられる。いずれの方式も右目用
と左目用の画像を個々に表示し両者のずれ、つまり両眼
視差を利用して観察者に奥行き感を想起させるという原
理に基づいている。
を交互に時分割で表示し、電気的なシャッター機能のあ
る眼鏡を表示画像として交互に開閉させることによって
立体画像表示を行うシャッター眼鏡方式。この方式は投
影表示にも直視表示にも適用可能である。
方向の左右両眼用のストライプ画像を、表示装置の前面
に設置した縦又は横方向のレンチキュラーレンズ板やス
リット板により左右両眼に割り当て、それにより特別な
眼鏡等を装着せずに立体画像を観察することを可能とす
る眼鏡なし方式。
に90°の角度をなす直線偏光にしておき、偏光眼鏡で
観察することにより、立体画像表示を行う偏光眼鏡方
式。投影表示では2台の偏光プロジェクターを用い、ス
クリーン上で両者の画像を重ね合わせる。直視表示では
2台の表示装置の画像をハーフミラーあるいは偏光ミラ
ーで合成する。
装置で立体画像表示が可能であることが利点である。し
かし、電気的なシャッター機能を有する眼鏡(例えば液
晶シャッター眼鏡)を装着しなければならない点で問題
がある。すなわち、このような眼鏡は重くて、長時間の
使用による疲労は避けられない。また、このようなシャ
ッター機能のある眼鏡は高価であり、一人に1台必要と
なるため、観察者の人数分だけ購入する場合の費用は非
常に高価になる。
像は、観察者が特別な眼鏡等を装着することなしに観察
できる点が特徴である。しかし、この眼鏡なし方式は、
立体視可能ゾーンが非常に狭いという短所がある。その
理由をレンチキュラーレンズを使用した場合について、
図9及び図10を用いて説明する。
方より見た平面図を示し、左右方向の立体視可能ゾーン
Y1rを説明する。表示装置900には、右目用画素9
01(r)および左目用画素901(l)を含む複数の
画素901が配列されており、画素901間にはブラッ
クマトリクス902が設けられている。表示装置900
の全面には左右2画素を1ピッチとしてシリンドリカル
レンズ906を備えたレンチキュラーレンズ板905が
接着剤904により貼り合わせられ、レンチキュラーレ
ンズ板905により観察者907の左右両眼に画像が割
り当てられる。
者907の左目が位置し、かつE−Fの範囲に観察者9
07の右目が位置すれば、観察者907は正常な立体画
像を観察することができる。しかしながら、観察者90
7の両眼が移動し、例えば、D−Eの範囲に片方の目が
位置すると、その目は画素間のブラックマトリクス90
2の非表示部を見ることになるため、立体画像は得られ
なくなる。また、片方の目がB−Cの範囲あるいはF−
Gの範囲に位置する場合も同様である。さらに、E−F
の範囲に左目が位置し、G−Hの範囲に右目が位置する
場合には、左右画像が逆転し正常な立体画像が観察でき
ない。このように、上記(2)の方式では、原理的に1
つの立体視可能ゾーンの幅は観察者の両眼間隔を越える
ことはできない。
超えて観察者の両眼が移動すると、再び正常な画像が観
察される領域(副ローブ)が現れる。この眼鏡なし方式
の場合、このような副ローブを積極的に利用することで
数人程度であれば立体画像が観察できるが、各副ローブ
の立体視可能ゾーンも前記と同様に非常に狭い。
体視可能ゾーンを説明する。図10の符号は図9と同一
部分には同一符号を付した。図9において、表示装置9
00の両端及び中央から発した左右2画素を1組とした
表示画素からの出射光をそれぞれ1、2、・・・7、8
で示す。このとき、前後左右方向の立体視可能ゾーン
は、図10において斜視部分で示される。また、観察者
907の両眼間隔をe、表示装置900の横方向長さを
Hhとし、上述した左右方向の立体視可能ゾーンが最も
広くなる観察距離(立体視最適距離)をL(距離Lの位
置で立体画像を観察すると左右方向の立体視可能ゾーン
は最も広くなる)とすると、観察者907が、立体視最
適距離Lから前方向および後方向に移動することのでき
る距離は、NHK技研R&D No.38第52頁に掲
載されている式に基づいて、それぞれ下記の式(1)お
よび(2)で表される。
(縦方向長さH=156mm、横方向長さHh=208
mm)のTFT液晶表示パネルを用いた場合、観察者の
両眼間隔を65mmとし、観察距離L=350mmとす
ると、前後方向に移動可能な距離は式(1)、(2)よ
り、Yf=67mm、Yb=109mmとなり、この範
囲を越えて前後方向に移動すると立体視ができなくな
る。
という問題がある。特開平4−16092号公報は、こ
の問題を解決するために、遮光板を用いて副ローブを除
去する方法を開示している。
図11に示す。図11に示すように、この方法では、表
示画面801の水平方向において周期的に並べられたシ
リンドリカルレンズを有するレンチキュラーレンズ板8
02の前面に、表示画面の水平方向の視角を制限するた
めの遮光板803が配置される。各シリンドリカルレン
ズは表示画面における垂直方向に平行に延びている。遮
光板803は表示画面における垂直方向に沿って設けら
れた遮光層804を有しており、正規の左右画素からの
光以外を遮光することにより副ローブの除去を行う。こ
のようにして、この方法では、画質の良い主ローブのみ
による立体視観察を実現している。
レンチキュラーレンズ板と表示装置の間に非透過部に呼
応して、光の光路を変化させるマスク手段を備えた立体
画像装置を開示している。その概念図を図12に示す。
図12では、左目用画素と右目用画素との間に存在する
非表示部705(ブラックマトリクス)領域の前面に拡
散層702を有した拡散板706を配置することで、非
表示部以外からの光を拡散し、黒帯の発生を抑制した立
体画像を得るものである。
は2次元画像が観察でき、偏光眼鏡を装着することによ
り立体画像を観察できる方式がある。投影表示では2台
の偏光プロジェクターを用い、スクリーン上で両者の画
像を重ね合わせて立体画像を形成し、また、直視表示で
は2台の表示装置の画像をハーフミラーあるいは偏光ミ
ラーで合成するか、基板面に配置する偏光フィルムの偏
光透過軸を画素毎に異ならせて配置することで、右目用
画像と左目用画像の偏光状態の異なった画像を形成す
る。この立体画像はフリッカーがなく、観察者は非常に
軽量で安価な偏光眼鏡を装着することで立体画像を観察
できる。しかしながら、偏光軸の異なる画像2枚を常に
同時に映し出すためには、2台の表示装置や映写装置が
必要となるため高価になり、家庭向きには不向きといっ
た問題点がある。
るが画素間で互いに直交するモザイク状の偏光層を1台
の表示装置の前面に密着させ、観察者が偏光眼鏡を装着
することにより立体画像を観察することができる方式が
特開昭58−184929号公報に開示されている。こ
の方式では、図13に示すように、右目用画素607と
左目用画素605とが割り当てられたCRT等のフェー
スプレートを形成するガラス層604の前面に、偏光軸
が互いに直交する偏光板602a、602bが配置され
る。ここで、偏光層602a、602bは、偏光透過軸
が隣接する画素間で互いに直交するように、画素レベル
の大きさでモザイク状にパターニングされているもの
で、偏光層は、画素レベルの大きさに合わせてマイクロ
メートルのオーダーでパターニングされているので、以
下ではこのような偏光層をマイクロ偏光板と呼ぶ。観察
者は左右の偏光軸が互いに直交する方向の偏光板603
a、603bを装着した偏光眼鏡603を通してCRT
等に表示された画像を観察することで、立体画像を観察
することができる。従って、この方法では、偏光眼鏡6
03を装着すれば、多人数での観察が可能である。
には、液晶表示装置を構成するガラス基板の内側に、部
分的に偏光方向が異なる偏光層を設置することにより1
台の表示装置で立体画像表示を実現することができる表
示装置が開示されている。その概念図を図14に示す。
液晶表示装置は、一対のガラス基板501a、501b
の間に、シール506で周辺がシールされた領域内に封
入された液晶層505とを有しており、ガラス基板50
1a、501b上には液晶層505に電圧を印加するた
めの配線層503a、503b及び液晶層505の液晶
分子を配向させるための配向膜504a、504bが設
けられている。そして図14から分かるように、部分的
に偏光方向が異なる偏光層502a、502bは配線層
503a、503bとガラス基板501a、501bと
の間にそれぞれ設けられている。
軸延伸したポリビニルアルコール層をレジスト材を用い
てパターニングして作製したマイクロ偏光板と液晶パネ
ルを組み合わせた立体表示装置が開示されている。米国
特許5537144号は、図18に示すように、右目用
画像と左目用画像を複合的に表示するSMI(Spat
ially Multiplexed Image)3
01の上に、マイクロ偏光板302を重ね、これを左右
の偏光軸が互いに直交する方向の偏光板603a、60
3bを装着した偏光眼鏡603を通して観察すること
で、立体表示を得るものである。
方式では、図9、図10に示したように、立体視可能ゾ
ーンの左右幅は非常に狭い範囲に限定されるとともに、
前後方向についても制限を受ける。また、この方式で
は、信号配線(画面水平)方向に配置された2画素を1
組として立体表示を行う。このため2画素間に存在する
非表示部(ブラックマトリクス)のせいで立体視可能ゾ
ーンが更に狭くなる。
2号公報、図12に示した特開平6−335030号公
報に開示されている画像表示装置においては、上述した
ように画質の良い主ローブのみによる立体画像表示、あ
るいは、非表示部の存在に起因する黒帯の発生を抑えた
立体画像表示を行うことはできる。しかし、左右画像を
観察者の両眼に割り当てる手段はあくまでもレンチキュ
ラーレンズ板であり、レンチキュラーレンズ板は各シリ
ンドリカルレンズが表示画面における水平方向に並べら
れた左目用の1画素と右目用の1画素の計2画素に対応
するように配置されているので、これらの画像表示装置
によって2次元画像を観察する場合には、2次元画像の
水平解像度は、用いた表示素子本来の水平解像度の1/
2に低下する。このように水平方向において左目用画素
と右目用画素とを交互に並べると、1H期間/(水平方
向の画素数)を周期として左目用画像信号及び右目用画
像信号を正確なタイミングで交互に切り替えて表示装置
に供給しなければならない。このため表示回路は複雑に
なる。さらに、図11に示した特開平4−16092号
公報に開示されている装置のように副ローブを除去した
場合、多人数での観察は困難である。
号公報の表示装置により、立体画像を観察する場合は、
CRT等の右目用画素607に配置された右目用の偏光
板602aおよび左目用画素605に配置された左目用
の偏光板602bの偏光透過軸と観察者が装着する偏光
眼鏡の右目用偏光板603a及び左目用偏光板603b
の偏光透過軸が正確に一致する必要がある。正確に一致
している場合は立体画像が観察されるが、観察者が上下
に移動した場合等、正確に一致しない場合には、それぞ
れの目に右目用画像と左目用画像が混在して観察される
現象(クロストーク)が発生するようになり、立体視は
不可能になる。
立体画像を観察した状態で上下方向(つまり画面の縦方
向に平行な方向)に移動することのできる立体視可能ゾ
ーンのサイズYudは、1表示画素のピッチをPとし、
非表示部(ブラックマトリクス)の幅をBとし、表示装
置から観察者までの距離をLとし、ガラス層の空気換算
厚さをdとすると、式(3)で表される。
示する装置として、CRTではなく、対角10.4イン
チのTFT液晶表示パネルを用いる場合を考える。この
ときのTFT液晶表示パネルの1表示画素のピッチPを
0.33mm、非表示部の幅Bを0.03mmとする。
液晶表示パネルの対向基板が図13におけるフェースプ
レートとしてのガラス層604に相当することになる
が、対向基板の厚さd1を1.1mmとし、基板の屈折
率を1.52とすると、対向基板の空気換算厚さdは
0.72mmとなる。したがって、観察者の観察距離L
が350mmであるときの上下方向に移動可能な立体視
可能ゾーンのサイズは、上記式(3)より、Yud=1
4.5mmとなる。つまり観察者は上下方向には画面中
央から上方向に7mm、下方向に7mmしか移動でき
ず、この距離を越えるとクロストークが発生する。
3号は、リタデーション値を任意の位置において選択的
に所望の量とするものであって、遅相軸あるいは進相軸
方向を面内において任意の方向に異ならせるためのもの
ではなかった。一方、図14に示す特開昭62−135
810号公報には、左右画像間のクロストークの発生を
防止する目的で、液晶表示パネルの内部に部分的に偏光
方向が異なる偏光層502a、502bを配置すること
が開示されている。ここで、偏光層502a、502b
は、一軸延伸したポリビニルアルコールにより作製され
ているが、偏光層502a、502bを基板上に形成
後、配線層503a、503bおよび配向膜504a、
504が形成されている。現在、当業者により知りうる
液晶パネルの製造工程に対し、ポリビニルアルコールの
耐熱性が十分ではないので、ポリビニルアルコールの一
軸配向が熱により崩れ、立体視に必要な偏光状態を形成
することは極めて困難である。
層あるいは位相差層のパターニングにレジスト材を用い
ているので生産効率が低くなり、また、偏光層あるいは
位相差層を構成する材料としてポリビニルアルコールを
用いているが、前述したようにポリビニルアルコールは
耐熱性が低く、また、溶液に浸漬することで膨潤しやす
いので、レジスト材をパターニングする際の焼成工程や
現像工程などによりその偏光能やリタデーション量等の
光学特性が劣化しやすい。このため、このような材料や
方法により作製されたマイクロ偏光板を用いた場合、立
体表示に必要な高精細な画像を得ることが困難である。
すべく行われた発明であり、複数の領域にそれぞれ異な
る遅相軸あるいは進相軸方向を有する光学素子と、その
製造方法を提供することにある。さらには、このような
光学素子を用いて、表示装置の右目用画素および左目用
画素から回転方向が逆である円偏光を出射できるように
し、円偏光眼鏡をかけた多人数の観察者に観察者の位置
や顔の角度によらず、立体視可能であり、円偏光眼鏡を
装着しないときには、表示装置に形成されている画素数
より、解像度の低下することなく映像表示をすることの
できる2次元・3次元両用ディスプレイを提供すること
にある。
異なる遅相軸あるいは進相軸方向を有する光学素子であ
って、透明基板上に第1の複屈折性を有する感光性フィ
ルムが、遅相軸あるいは進相軸方向を第1の方向に合わ
せて第1の領域に配置され、第2の複屈折性を有する感
光性フィルムが、遅相軸あるいは進相軸方向を第2の方
向に合わせて第2の領域に配置されていることを特徴と
する。この特徴により、第1の複屈折性を有する感光性
フィルムと、第2の複屈折性を有する感光性フィルムに
より、第1の領域と第2の領域に遅相軸あるいは進相軸
方向がそれぞれ異なる光学素子を構成することができ
る。また、この特徴により、レジスト材などを用いず
に、第1の複屈折性を有する感光性フィルム、および、
第2の複屈折性を有する感光性フィルムのそれぞれの所
定の部分に光を照射することにより、第1の領域と第2
の領域に遅相軸あるいは進相軸方向がそれぞれ異なる光
学素子を構成することができる。
軸あるいは進相軸方向が90°異なっていることを特徴
とする。この特徴により、部分的に遅相軸あるいは進相
軸方向が90°異なる光学素子を構成することができ
る。
感光性フィルムのリタデーション値が90nm〜800
nmであることを特徴とする。この特徴により、光学素
子のリタデーション値を適切に設定することができ、可
視光線の色調を補正することができる。
の感光性フィルムのリタデーション値が1/4波長条件
であることを特徴とする。この特徴により左円偏光ある
いは右円偏光を出射することができる。
に第1の複屈折性を有する感光性フィルムを遅相軸ある
いは進相軸方向が第1の方向となるように配置する工程
と、該感光性フィルムをフォトリソグラフィー工程によ
り第1の領域にパターン形成する工程と、第2の複屈折
性を有する感光性フィルムを遅相軸あるいは進相軸方向
が第2の方向となるように配置する工程と、該感光性フ
ィルムをフォトリソグラフィー工程により第2の領域に
パターン形成する工程を含むことを特徴とする。この特
徴により精密なパターンで、高効率に一つの基板に複数
の領域にそれぞれ異なる遅相軸あるいは進相軸方向を有
する光学素子を製造することができる。
基板上に第1の複屈折性を有する感光性フィルムを遅相
軸あるいは進相軸方向が第1の方向となるように配置す
る工程と、該感光性フィルムをフォトリソグラフィー工
程により第1の領域にパターン形成する工程と、第2の
透明基板上に第2の複屈折性を有する感光性フィルムを
遅相軸あるいは進相軸方向が第2の方向となるように配
置する工程と、該感光性フィルムをフォトリソグラフィ
ー工程により第2の領域にパターン形成する工程と、前
記第1の基板と第2の基板とを感光性フィルムが形成さ
れている面を相対向させて貼り合わせる工程とを含むこ
とを特徴とする。この特徴により、光学素子を精密なパ
ターンで、高効率に製造することができる。
に配列してなる画像表示装置であって、該画像表示装置
の第1の領域から出射される光と第2の領域から出射さ
れる光の偏光状態を異ならせる光学素子を有する画像表
示装置表示において、前記光学素子は、透明基板上に第
1の複屈折性を有する感光性フィルムが遅相軸あるいは
進相軸方向を第1の方向に合わせて第1の領域に配置さ
れ、第2の複屈折性を有する感光性フィルムが遅相軸あ
るいは進相軸方向を第2の方向に合わせて第2の領域に
配置されたものであることを特徴とする。この特徴によ
り、光学素子、円偏光素子を液晶表示パネルに適用した
画像表示装置は2次元・3次元両用ディスプレイとして
利用可能であり、ディスプレイの画素より出射される光
は、配置された光学素子あるいは円偏光素子の領域に応
じて左右両円偏光とすることができる。
を挟持し、これらの基板間に各絵素を形成した液晶表示
パネルであって、前記基板の表示媒体側又は基板の表示
面側に、第1の複屈折性を有する感光性フィルムが遅相
軸あるいは進相軸方向を第1の方向に合わせて第1の領
域に配置され、第2の複屈折性を有する感光性フィルム
が遅相軸あるいは進相軸方向を第2の方向に合わせて第
2の領域に配置された光学素子を設けたことを特徴とす
る。この特徴により、光学素子、あるいは円偏光素子を
液晶表示パネル内に配置すると、液晶層と光学素子ある
いは円偏光素子が近接するため、視差を低減することが
でき、立体視可能ゾーンを広げることができる。
体として液晶材料を挟持し、前記一対の基板を挟んで円
偏光素子を配置してなる液晶表示パネルからなる画像表
示装置において、第1の複屈折性を有する感光性フィル
ムが遅相軸あるいは進相軸方向を第1の方向に合わせて
第1の領域に配置され、第2の複屈折性を有する感光性
フィルムが遅相軸あるいは進相軸方向を第2の方向に合
わせて第2の領域に配置された光学素子とマイクロレン
ズを設けたことを特徴とする。この特徴により、レンチ
キュラレンズを用いることで、光学素子あるいは円偏光
素子を液晶パネルの外に配置しても視差を低減すること
ができる。
複屈折性を有する感光性フィルムを遅相軸方向を異なら
せて配置して、遅相軸方向の異なる光学素子を作製した
場合について述べる。
ガラス等の透明基板11上の第1の領域11aに複屈折
性を有する感光性フィルムにより形成された位相差層1
2aが第1の遅相軸方向13aの方向に向けて配置され
る。また第2の領域11bに複屈折性を有する感光性フ
ィルムにより形成された位相差層12bが第2の遅相軸
方向13bの方向に向けて配置される。第1の遅相軸方
向13aと第2の遅相軸13bは互いに直交(90°)
方向に配置されている。
にして作製する。
11上に感光性フィルム12を貼着する。このとき基板
はあらかじめ加熱されていてもよい。また、貼着する際
には、感光性フィルム12を押圧し透明基板11上に圧
着してもよい。予熱されている場合や圧着する場合は、
感光性フィルム12の透明基板11に対する接着力が向
上する。
る平成7年8月31日の特許出願(特願平7−2241
53号)に記載したものを使用することができる。すな
わち、第1に複屈折性を有する感光性フィルムを使用す
ることができる。この感光性フィルムによれば、位相差
を有する領域を選択的に発生させることができる。又は
第2に分子が一軸方向または二軸方向以上に配向してい
る感光性フィルムを使用することができる。この感光性
フィルムによれば、感光性フィルムを構成する分子を配
向させることで、感光性フィルムに複屈折性を付与する
ことができる。又は第3に光硬化性ポリマーと光硬化性
モノマーを光重合開始剤とを原料として構成されている
ネガ型の感光性フィルムを使用することができる。この
感光性フィルムによれば、延伸により配向処理が可能
で、かつ光を照射することにより、光照射領域におい
て、光硬化性ポリマーと光硬化性モノマーの光重合反応
を行うことができる。又は第4に光分解性ポリマーによ
り、または感光剤と該感光剤を保持するための高分子材
料とにより構成されているポジ型の感光性フィルムを使
用することができる。この感光性フィルムによれば、延
伸により配向処理が可能で、かつフォトマスク等を介し
て光を照射することにより、光照射領域の高分子材料の
光分解反応を行うことができる。又は第5に高分子シー
ト、高分子フィルムまたは紙にて少なくとも一方の面が
覆われている感光性フィルムを用いることができる。こ
の感光性フィルムによれば、粘着性があるものでも感光
性フィルムをロール状に巻き取ることができる。これら
第1から第5の感光性フィルムは一軸あるいは二軸方向
以上に延伸処理を行うことで、延伸方向にフィルムを構
成する分子を配向させて作製することができる。また、
これら第1から第5のこの感光性フィルムにおいて、リ
タデーション値をλ/4条件となるように本実施形態で
は130nmのものを用いた。
示すように、フォトリソ工程により感光性フィルム12
を透明基板11上の第1の領域11aに配置する。この
とき、感光性フィルム12が、ポジ型の場合には遮光部
14aを第1の領域11aとほぼ一致するように配置し
たフォトマスク14を介して光を感光性フィルム12に
照射する。ネガ型の場合には透光部14bを第1の領域
11aとほぼ一致するように配置したフォトマスク14
を介して光を感光性フィルム12に照射する。フォトマ
スク14の形状は、遮光部14a、透光部14bともに
幅300μmのストライプ形状であるものを用い、スト
ライプの長手方向が感光性フィルム12aの第1の遅相
軸方向13aと一致するようにフォトマスク14を配置
した。
像液を用いて現像処理を行い、第1の領域11aに感光
性フィルム12による位相差層12aを形成する。
差層12bを形成する。このとき、図2(d)に示すよ
うに、位相差層12a表面の凹凸を平坦化したい場合に
は、透明な樹脂材料により平坦化層16を形成してもよ
い。
に示すように、フォトリソ工程を行う。このとき感光性
フィルム12'は、第2の遅相軸方向13bが、位相差
層12aの第1の遅相軸方向13aと直交(90°)す
るように配置した。ここで使用されるフォトマスク15
の形状は、遮光部15a、透光部15bともに幅300
μmのストライプ形状であるものを用い、感光性フィル
ム12'がポジ型の場合は、遮光部15aが、第2の領域
11bと一致するように、また、ネガ型の場合は、透光
部15bが第2の領域11bと一致するように配置した。
た。
光学素子を形成する複屈折性を有する感光性フィルム
は、感光性フィルムを一軸延伸することで、位相差を持
たせた複屈折性フィルムからなる。このときこの複屈折
性フィルムにおいて、有機高分子材料が一軸延伸された
方向を遅相軸あるいは、進相軸と呼び、更に総称して軸
方向と呼ぶ。
て角度θの方向から直線偏光が複屈折フィルムに入射し
た場合の偏光状態の変化を説明する。
屈折フィルムの軸方向に平行な成分と直角な成分とに分
ける。複屈折フィルム内では、それぞれの速度成分はv
⊥=c⊥/n‖、v‖=c‖/n⊥で表される。ここ
で、n‖は軸方向の屈折率、n⊥は軸方向に直角な方向
の屈折率(但しn‖>n⊥)である。また、c‖=c×
cosθ、c⊥=c×sinθ(但し、cは真空中の光
束の速度である)である。
は、複屈折フィルムの遅相軸に平行な電界成分が直角方
向の電界成分に比べて遅くなる。この結果、図16に示
すx方向とy方向での電界強度の変化が同じように起こ
らず、入射してきた直線偏光は楕円偏光、円偏光と変化
していく。
/4波長に設定し、軸方向に対してθ=45°の角度を
なす方向に偏光している直線偏光を入射した場合、偏光
状態は左回りの円偏光へと変化する。また、軸方向に対
してθ=−45°の角度をなす方向に偏光している直線
偏光を入射すると、偏光状態は先の円偏光とは逆回りの
円偏光、つまり右回りの円偏光に変化する。
した場合には、入射した直線偏光から角度2θずれた方
向に偏光している直線偏光に変化する。ここで、θ=4
5°した場合は、入射直線偏光が2θ=90°ずれた直
線偏光に変化し、入射直線偏光と直交する方向となる。
外の値の場合には、入射直線偏光は楕円偏光に変換され
る。
板をストライプ状にパターニングし、その軸方向を互い
に直交するように配置した場合、第1の1/4波長板に
対し、θ=45°で直線偏光を入射させると、結果とし
て、第2の1/4波長板に対し、θ=−45°の角度で
直線偏光を入射させることになり、第1領域から左円偏
光が、第2領域から右円偏光が発生することになる。
aの位相差層12aと第2の領域11bの位相差層12
bと遅相軸方向を直交させているが、この限りでなく、
90±20°であればよい。このことは以下の実施形態
についても同様である。
光フィルムを配置して、円偏光素子としてもよい。その
場合は偏光フィルムの偏光透過軸を光学素子の遅相軸あ
るいは進相軸方向に対し45±10°の角度をなして配
置する。このことは以下の実施形態についても同様であ
る。
相差層12aと12bを重ねたが、透明基板11の一方
の面上に位相差層12aを形成し、他方の面上に位相差
層12bを形成する構造としてもよい。また、上記実施
形態1は、遅相軸方向の異なる光学素子を説明したが、
進相軸方向の異なる光学素子も1枚の透明基板11上に
2枚の複屈折性を有する感光性フィルムを進相軸方向を
異ならせて配置して、実施形態1と同様の工程で作製す
ることができる。
明基板上に第1の複屈折性を有する感光性フィルムを配
置し、他方の透明基板上に第2の複屈折性を有する感光
性フィルムを配置し、互いに遅相軸方向を異ならせて配
置して、2枚の基板を対向させ、遅相軸方向の異なる光
学素子を作製した場合について述べる。
ガラス等の第1の透明基板21a上の第1の領域22a
に複屈折性を有する感光性フィルムにより形成された位
相差層23aが第1の遅相軸方向24aの方向に向けて
配置される。またガラス等の第2の透明基板21b上の
第2の領域22bに複屈折性を有する感光性フィルムに
より形成された位相差層23bが第2の遅相軸方向24
bの方向に向けて配置される。ここで、第1の遅相軸方
向24aと第2の遅相軸24bは互いに直交(90°)
する方向に配置されている。そして、透明基板21aと
21bを位相差層12a、12bが形成されている面を
相対向するように重ね合わせる。
作製する。
ィルム23を貼着する。感光性フィルム23は実施形態
1に第1から第5の感光性フィルムとして記載されてい
るものであればいずれでも用いることができるが、リタ
デーション値をλ/4条件となるように本実施形態では
130nmのものを用いた。このとき基板はあらかじめ
加熱されていてもよい。また、貼着する際には、感光性
フィルム23を押圧し、透明基板21a上に圧着しても
よい。予熱されている場合や圧着する場合は、感光性フ
ィルム23の透明基板21aに対する接着力が向上す
る。
ム23を透明基板21a上の第1の領域22aに配置す
る。このとき、感光性フィルム23が、ポジ型の場合に
は遮光部26aを第1の領域22aとほぼ一致するよう
に配置したフォトマスク26を介して光を感光性フィル
ム23に照射する。ネガ型の場合には透光部26bを第
1の領域22aとほぼ一致するように配置したフォトマ
スク26を介して光を感光性フィルム23照射する。フ
ォトマスク26の形状は、遮光部26a、透光部26b
ともに幅300μmのストライプ形状であるものを用
い、ストライプの長手方向が感光性フィルム23の第1
の遅相軸方向24aと一致するようにフォトマスク26
を配置した。
と、第1の領域22aに感光性フィルム23による位相
差層23aが形成される。
の第2の領域22bに位相差層23bを形成する。この
とき、感光性フィルム23'は、第2の遅相軸方向24
bが、位相差層23aの第1の遅相軸方向24aと直交
(90°)するように配置した。ここで感光性フィルム
がポジ型の場合には遮光部26bを第1の領域22bと
ほぼ一致するように配置したフォトマスク26'を介し
て光を感光性フィルム23'に照射する。ネガ型の場合
には透光部26aを第1の領域22bとほぼ一致するよ
うに配置したフォトマスク26'を介して光を感光性フ
ィルム23'に照射する。フォトマスク26'の形状は、
透光部26a、遮光部26bともに幅300μmのスト
ライプ形状であるものを用い、ストライプの長手方向が
感光性フィルム23'の第2の遅相軸方向24bと直交
するようにフォトマスク26を配置した。
21aと第2の透明基板21bを位相差層23a、23
bが相対向するように重ね合わせる。このとき位相差層
23a、23bの領域が重なり合わないよう、即ち、位
相差板23a、23bが互い違いとなるように重ね合わ
せた。このとき、位相差層23aおよび23bの表面の
凹凸を平坦化したい場合には、透明な樹脂材料により平
坦化層(図示せず)を形成してもよい。
た。
施形態1、2で説明した光学素子を液晶ディスプレイに
適用し、2次元・3次元両用ディスプレイを構成する画
像表示装置の場合について述べる。
・3次元両用ディスプレイに利用される画像表示装置の
一例の構成を示す図である。
表示ディスプレイ100の構成及びその作製方法を図5
に基づいて説明する。ガラス基板102a上に、走査配
線、信号配線、画素電極(いずれも図示せず)及びTF
T素子104を形成する。画素電極は、行及び列方向に
マトリクス状に配置された画素103のそれぞれに対し
て1つずつ設けられる。走査配線は液晶表示パネル11
1の表示画面において水平方向に沿って、各走査配線が
1行分の画素103に対応するように形成される。信号
配線は走査配線と直交するように、各信号配線が1列分
の画素103に対応するように形成される。走査配線お
よび信号配線と画素電極とは、TFT素子104によっ
て接続される。走査配線、信号配線、TFT素子104
及び画素電極は、どのような方法によって形成されてい
ても良い。なお、本明細書では、走査配線に平行な方向
を行方向、信号配線に平行な方向を列方向と呼ぶものと
する。
画素1行ごとに順に右目用画素グループ103a及び左
目用画素グループ103bに分けられる。したがって右
目用画素グループ103aおよび左目用画素グループ1
03bは、1走査配線毎に交互に配置される。
ラス基板102a上に、全面にわたって配向膜105a
を形成する。配向膜105aは、例えばスピンコート法
により基板102aの全面にポリイミド等の有機高分子
材料やその前駆体をγーブチロラクトン、N−メチルピ
ロリドン、キシレンを初めとする有機溶剤に溶解したも
のを塗布し、それを焼成することにより形成される。こ
のようにしてTFT側基板が形成される。
ーフィルター108aと、ガラス基板102a上に形成
されたTFT素子104への遮光を行うため及び走査配
線、信号配線と画素電極との隙間からの光漏れを防止す
るため、ブラックマトリクス108bが形成される。カ
ラーフィルター108a及びブラックマトリクス108
bはどのような方法によって形成されていても良い。本
実施形態3では、カラーフィルター108aを構成する
赤(R)、緑(G)、青(B)の各色のフィルター部分
が信号配線に平行なストライプとなるように、かつ走査
配線方向(画面水平方向)においてR、G、Bが周期的
に配列されるようにカラーフィルター108aを形成し
た。また、ブラックマトリクス108bは、1画素を囲
むように格子状に形成した。続いて、カラーフィルター
108a上に、基板102bの全面にわたって、透明電
極103cとして用いられる透明導電膜、例えばITO
などをスパッタ法などにより形成し、さらにその上に、
配向膜105bを配向膜105aと同様に形成する。こ
のようにして対向側基板が形成される。
基板及び対向側基板のそれぞれにラビング処理を施した
後に、両基板の間隔を一定に保つためのスペーサーを基
板全面に均一に散布し、基板の周辺をシール剤によりシ
ール107して両基板を貼り合わせる。次に、液晶を両
基板間に真空注入して液晶層112を形成する。以上で
液晶表示パネル111が完成する。なお本実施形態3で
は、液晶表示パネル111の表示モードをTN液晶表示
モードとした。
11のガラス基板102bの表示面側に隣接するよう
に、偏光軸が全面に同一である偏光フィルム101bを
設ける。続いて、偏光フィルム101bの上に実施形態
1又は2で作製した光学素子106を配置する。このと
き、光学素子106を構成する1/4波長板106b、
106cは基板106上に形成されており、1/4波長
板106b、106cは幅がほぼ画素の幅に一致するよ
うなストライプ状に、かつ、1走査配線ごとに遅相軸
(あるいは進相軸)方向が90°ずれるように作製す
る。このとき1/4波長板106b、106cの遅相軸
(あるいは進相軸)方向は偏光フィルム101bの偏光
透過軸方向からそれぞれ45°ずつ逆方向にずれて配置
している。
射されたのちに偏光フィルム101b、光学素子106
を通過する光は、画素1列毎に交互に回転方向が逆の円
偏光とされる。観察者115は、それぞれの回転方向に
対応した円偏光フィルム110a、110bを有する偏
光眼鏡110を装着することにより、3次元映像を観察
することができる。
を構成する1/4波長板106b、106cの遅相軸
(あるいは進相軸)方向のずれを90°(直交)とした
が、厳密に90°(直交)とする必要はなく、90±1
0°の角度であればよい。
01bの偏光透過軸方向と光学素子106を構成する1
/4波長板106b、106cの遅相軸(あるいは進相
軸)方向とのずれを45°としたが、厳密に45°とす
る必要はなく、45±10°の角度であればよい。
基板102aに隣接するように、偏光透過軸が全面同一
である偏光フィルム101aを、その偏光透過軸が偏光
フィルム101bの偏光透過軸と直交するように配置す
る。以上で本実施形態3の画像表示装置が完成する。
に、走査配線に平行な方向に並んだ画素1行分を一方の
目(例えば、左目)に対応する画像を提供する画素グル
ープとし、次の画素1行分を他方の目(例えば、右目)
に対応する画像を提供する画素グループとし、かつ表示
素子の全面に各走査配線に対し交互に1/4波長板10
6b、106cのストライプが対応するように光学素子
106を配置し、それにより左目用画像と右目用画像と
の分離を行っている。このように液晶表示パネルの画素
を左目用画素グループと右目用画素グループに1行ごと
に配置しているので、左目用画像信号および右目用画像
信号を1走査配線毎に切り替えて交互に切り替えて供給
することが可能である。従って、信号配線の駆動回路の
構成、駆動方法を簡単にすることができる。
素グループからの出射光は光学素子106により左及び
右の円偏光に変換されるので、円偏光フィルムからなる
偏光眼鏡110を装着すれば多人数で3次元画像を観察
することができる。また、観察者115が顔を傾けた場
合にも3次元画像の観察が可能になる。
合には、2次元画像の観察が可能となる。
1、および2で作製される光学素子106に予め偏光フ
ィルムを配置した円偏光素子を配置してもよい。尚、そ
の場合には、偏光フィルム101bは必要ない。この点
については、以下の実施形態についても同様である。
11はアクティブマトリクス型液晶表示パネルを用いて
いるが、左目用画像及び右目用画像を提示する表示手段
はこれに限定されるものではなく、単純マトリクス型液
晶表示パネル、あるいは、EL(electro lu
minescence)、CRT、プラズマディスプレ
イなどの自発光表示素子やプラズマアドレス液晶表示パ
ネルを用いた場合にも、同様の効果を得ることができ
る。
としてTN液晶を用い、TN(Twisted Nem
atic)モードで表示を行うものを用いているが、こ
れに限定されるものではなく、STN(Super T
wisted Nematic)モード、強誘電性液晶
モード、反強誘電性液晶モード、高分子分散型液晶モー
ド、軸対称配向モード、電界誘起複屈折モード、ハイブ
リッド電界効果モード、In−Plane Switc
hingモード、エレクトロクリニック効果を有するス
メクティック液晶を用いた相転移モード、動的散乱モー
ド、ゲストホストモード、液晶複合膜等など、公知のい
ずれの表示モードでも用いることができ、当業者によっ
て適宜選択されうる。
けるR、G、B各色のフィルター部分をストライプ状に
配置したが、デルタ配列でも良い。このとき、光学素子
106を構成する1/4波長板106b、106cの形
状は、カラーフィルターの形状によらず、左あるいは右
目用画素グループのいずれか一方にほぼ一致するような
形状であればいずれでも良い。
に並んだ画素1行分を左目用画素グループまたは右目用
画素グループとしたが、信号配線に平行な方向に並んだ
画素1列分を左目用画素グループまたは右目用画素グル
ープとしてもよい。但し、その場合には、光学素子10
6を構成する1/4波長板106b、106cも信号配
線方向に交互にほぼ画素の大きさに一致するように形成
する。
を配置する方法は、光学素子106を構成する基板10
6aとしてガラスやプラスティックなどの透明な材料を
用いている場合は、基板106aと偏光フィルム101
bが接するように配置してもよい。このようにして配置
した光学素子106は、粘着剤あるいは接着剤などを用
いて、偏光フィルム101b上に貼りつけられる。接着
剤などは必要に応じて、光を照射したり、加熱したりし
て硬化させてもよい。
102bの間に、特開平6−75116号公報で提案さ
れているような、屈折率楕円体の主屈折率の方向が表面
の法線方向に対して傾斜している位相差フィルムを配置
して、液晶表示装置の着色現象や反転現象に起因するコ
ントラストの低下を防止するようにしてもよい。また、
任意の位相差を有する位相差フィルムを配置しても良
い。特に、液晶表示パネル111がSTNモードである
場合には、ガラス基板102aと偏光フィルム101a
の間にも任意の位相差を有する位相差フィルムを配置し
ても良い。このようにすることで視角補償や色調補償を
することができる。
施形態1、2で説明した光学素子及び円偏光素子を液晶
ディスプレイに適用し、2次元・3次元両用ディスプレ
イを構成する画像表示装置の場合について述べる。
・3次元両用ディスプレイを構成する画像表示装置の一
例を示す図である。実施形態4において用いられる液晶
表示ディスプレイ120は、図6に示す通りで、実施形
態4において用いられる液晶表示パネル111の構成及
びその作製方法は、図5に示す実施形態3とほぼ類似し
ており、実施形態3と同一部分には同一符号を付して説
明を省略する。
ラス基板102bの表示媒体側に、実施形態1あるいは
2に説明した光学素子106'を形成した点にある。こ
のことにより表示画素部と位相差領域が近接するため、
立体視可能ゾーンを広げることができる。
る。ここでは、左目用画素103bから出射した光が光
学素子あるいは円偏光素子を構成する1/4波長板領域
形成部106bを通過する様にパターニングされている
ものとする。簡単のために、偏光フィルム、配向膜等は
図示していない。画素ピッチをP、ブラックマトリクス
幅をB、1/4波長板のピッチをP1、画素が形成され
ている平面から1/4波長板形成部の上面までの空気換
算距離をd、1/4波長板形成部の上面から観察者まで
の距離をL、立体視可能ゾーンをWとする。
察者の装着した円偏光眼鏡を通して、観察者の左目で観
察されるためには(クロストークを起こさないで観察さ
れるためには)、出射した光が1/4波長領域形成部を
通過しなければならない。図17において、左目用画素
103bの端点をA、B、該左目用画素103bに対応
する1/4波長板領域形成部の端点をC、D、直線AC
及びBDと観察者207が位置する平面との交点を各
E、Fとすれば、立体視可能ゾーンWはE−Fの範囲と
なる。更に、点Cから引いた垂線と画素が形成されてい
る平面との交点をG、観察者207が位置する平面との
交点をHとすると、三角形CAG、三角形CEHとの相
似から、 CG:CH=AG:EH d:L=B/2:(W−P1)/2 となる。従って W=P1+L/d×B (4) となる。例えば、画素ピッチP=0.33mm、ブラッ
クマトリクス幅B=0.03mm、対向ガラス基板の厚
みを1.1mmでガラスの屈折率をn=1.52とする
と、対向基板の空気換算距離d=0.72mm、1/2
波長板のピッチをP1=0.33mmとし、観察者がL
=350mmの距離から観察するとすれば、上記式
(4)より、立体視可能ゾーンは、W=約14mmとな
る。
ルムと光学素子あるいは円偏光素子が液晶パネルの内側
に配置されている場合には、左目用画素と光学素子ある
いは円偏光素子の1/2波長板の領域は近接しているの
で、原理上、視差の影響がなくなる。
は円偏光素子が基板の液晶材料側面に配置することによ
って、視差を低減することができる。
成する1/4波長板106b'、106c'は、ガラス基
板102a上に形成されている走査配線に平行なストラ
イプとなるように、かつ、1/4波長板106a'と1
06b'の幅は画素103の幅とほぼ一致するような大
きさとされ、画素1行ごとに交互に遅相軸(あるいは進
相軸)方向が直交するように形成されている。その光学
素子106'上に偏光フィルム101bを配置する。こ
のとき、1/4波長板106b'、106c'の遅相軸
(あるいは進相軸)方向と偏光フィルム101bの偏光
透過軸方向はそれぞれ45°ずつずらして配置される。
ィルター108a、ブラックマトリクス108bが形成
される。続いて、このカラーフィルター108a及びブ
ラックマトリクス108b上に、基板102bの全面に
わたって、透明電極103cとして用いられる透明導電
膜、例えばITOなどをスパッタ法などにより形成し、
さらにその上に、配向膜105bを形成する。このよう
にして対向側基板が形成される。その他の液晶表示パネ
ルの構成及び製造方法は実施形態3と同じである。
プおよび右目用画素グループからの出射光は光学素子1
06'により左および右の円偏光に変換されるので、円
偏光フィルム110a、110bからなる偏光眼鏡11
0を装着すれば多人数で3次元画像を観察することがで
きる。また、観察者115が顔を傾けた場合にも3次元
画像の観察が可能になる。
合には、2次元画像の観察が可能となる。
晶表示パネル111を構成するガラス基板102b上で
形成したが、別の基板106a上で光学素子106'を
形成したものをガラス基板102b上に配置してもよ
い。なお、このとき必要に応じて、基板106aは光学
素子106'から取り外してもよい。
上にカラーフィルタ108aおよびブラックマトリクス
108bが形成されているが、カラーフィルタ108a
及びブラックマトリクス108bは、光学素子106'
と偏光フィルム101bの間に形成されていてもよく、
また、ガラス基板102b上にカラーフィルタ108a
及びブラックマトリクス108bを形成後、光学素子1
06'が形成されても良い。
施形態1、2で説明した光学素子を液晶ディスプレイ1
30に適用し、2次元・3次元両用ディスプレイを構成
する画像表示装置の場合について述べる。
・3次元両用ディスプレイを構成する画像表示装置の一
例を示す図である。図6に示すように、実施形態5にお
いて用いられる液晶表示パネル111の構成及びその作
製方法は、図5の実施形態3とほぼ類似しており、実施
形態3と同一部分には同一符号を付して説明を省略す
る。
ネル111の表示面側に光学素子106の前方に左目用
画素グループ及び右目用画素グループの各行につき1個
のシリンドリカルレンズ109aが対応するようにレン
チキュラーレンズ板109を設ける点にある。従って、
各シリンドリカルレンズ109aは、画面水平方向(走
査配線と平行な方向)に延び、画素1行分に対応するこ
とになる。
板109のシリンドリカルレンズ109aのピッチP1
を画素103とシリンドリカルレンズ109aとの視差
によるモアレ縞の発生を防止するように設定している。
より具体的には、液晶表示パネル111の画素103の
ピッチをP、画素103が形成されている平面からシリ
ンドリカルレンズ109aが形成されている面との空気
換算距離をd、及びシリンドリカルレンズ109aが形
成されている平面から観察者までの距離をLとすると、
シリンドリカルレンズのピッチP1は、次の式(5)を
満足するように設定される。
ピッチを0.33mm、画素103が配列されている平
面と観察者との距離Lを350mm、対向基板102b
の厚さを1.1mm、その屈折率をn=1.52(つま
り、画素103が配列されている平面とシリンドリカル
レンズ109が形成されている面との空気換算距離d=
0.72mm)とし、上記式(5)よりシリンドリカル
レンズ109aのピッチP1を0.329mmに設定し
た。
レンズ109aが対応する画素の1点に集光するように
レンチキュラーレンズ板109を配置している。
ける立体視可能ゾーンのサイズについて、図18を参照
しながら説明する。図18は、光学素子を液晶パネルの
外側に配置した場合の映像表示装置の断面図である。簡
単のために、偏光フィルム、配向膜等は図示していな
い。画素ピッチをP、ブラックマトリクス幅をB、1/
4波長板のピッチをP1、画素が形成されている平面か
らシリンドリカルレンズ109aが形成されている平面
までの空気換算距離をd、シリンドリカルレンズ109
aが形成されている平面から観察者までの距離をL、立
体視可能ゾーンをWとする。
により、画素上の一点からの光を拡大する。よって、こ
の方法により立体視が可能となる範囲は、画素と上下に
設けられたブラックマトリクスの中心部(点Aあるいは
B)から出射した光が、シリンドリカルレンズの中心部
Cを通過して示される直線上の領域(辺DE)までとな
る。
ら、 P:W=d:L となる。従って、 W=P×L/d (6) となる。例えば、画素ピッチP=0.33mm、対向基
板の厚みを1.1mmでガラスの屈折率をn=1.52
とすると、対向基板の空気換算距離d=0.72mmと
し、L=350mmとすれば、上記式(6)より立体視
可能ゾーンはW=約160mmとなる。
に配置し、レンチキュラレンズを配置しない場合には、
立体視可能ゾーンはW=約14mmであった。このよう
にレンチキュラレンズを用いることで、視差の影響を低
減させることができ、立体視可能ゾーンを広げることが
できた。
いることで、偏光フィルムと光学素子、あるいは、円偏
光素子を液晶パネル内に配置する必要がなくなるため、
液晶パネル内に配置する場合、液晶材料の電圧保持率を
低下させる不純物などの制限が偏光フィルムや光学素
子、あるいは円偏光素子に加わらなくなる。
に、走査配線に平行な方向に並んだ画素1行分を一方の
目(例えば、左目)に対応する画像を提示する画素グル
ープとし、次の画素1行分を他方の目(例えば、右目)
に対応する画像を提供する画素グループとする。このよ
うにして左目用画素グループと右目用画素グループとを
信号配線に平行な方向、つまり列方向において交互に配
置し、更に表示素子の前面に1走査配線に1ストライプ
が対応するように回転方向の異なる円偏光が出射可能な
光学素子あるいは円偏光素子を配置し、左目用画像と右
目用画像との分離を行っている。このため左右方向の立
体視可能ゾーンは制限を受けず、水平解像度は1/2に
低下しない。更に、このような左目用画素グループおよ
び右目用画素グループを配置しているので、左目用画像
信号および右目用画像信号を1走査配線毎に切り替えて
交互に供給することが可能である。従って、駆動回路を
簡単に構成することができる。
表示装置では、表示装置の前面に、左目用画素及び右目
用画素からの出射光が回転方向が逆の円偏光となるよう
に光学素子、及び円偏光素子が設けられており、光学素
子に隣接し、かつ、それぞれの微小レンズが左目用画素
及び右目用画素のいずれか一方からの出射光のみを集光
するように微小レンズアレイを配置している。これによ
り、従来の立体画像表示装置と比べて、立体視可能ゾー
ンを広くできる。左目用画素を走査配線に平行な方向に
1行並べて左目用画素グループとし、また、右目用画素
も走査配線に平行な方向に1行分並べて右目用画素グル
ープとし、更に左目用画素グループ及び右目用画素グル
ープを信号配線に平行な方向に交互に配置した場合に
は、微小レンズアレイとしては各画素グループに対応す
るレンチキュラーレンズ板が用いられる。
リカルレンズは画素ピッチと同ピッチではなく、これを
補正して得られるピッチで配列されている。これによ
り、マトリクス状に配置された画素とレンチキュラーレ
ンズ板の視差により発生するモアレ縞を防止することが
できる。
平方向に並べられた1行分の画素に1本のシリンドリカ
ルレンズが対応しているので、立体画像観察時の画面水
平方向の解像度は低下しない。更に、走査配線1本毎に
左目用画素グループ及び右目用画素グループが交互に配
置されているので、信号配線に対して左目用画像信号及
び右目用画像信号を1H期間ごとに切り替えて供給する
ことができる。このため、駆動回路を簡単に構成するこ
とができる。
素グループからの出射光は光学素子106により左右の
円偏光に変換されるので、円偏光フィルムからなる偏光
眼鏡110を装着すれば多人数で3次元画像を観察する
ことができる。また、観察者が顔を傾けた場合にも3次
元画像の観察が可能になる。
合には、2次元画像の観察が可能となる。
11はアクティブマトリクス型液晶表示パネルを用いて
いるが、左目用画像及び右目用画像を提示する表示手段
はこれに限定されるものではなく、単純マトリクス型液
晶表示パネル、あるいは、EL(electro lu
minescence)、CRT、プラズマディスプレ
イなどの自発光表示素子やプラズマアドレス液晶表示パ
ネルを用いた場合にも、同様の効果を得ることができ
る。
としてTN液晶を用いたTN(Twisted Nem
atic)モードで表示を行うものを用いているが、こ
れに限定されるものではなく、STN(Super T
wisted Nematic)モード、強誘電性液晶
モード、反強誘電性液晶モード、高分子分散型液晶モー
ド、軸対称配向モード、電界誘起複屈折モード、ハイブ
リッド電界効果モード、In−Plane Switc
hingモード、エレクトロクリニック効果を有するス
メクティック液晶を用いた相転移モード、動的散乱モー
ド、ゲストホストモード、液晶複合膜等など、公知のい
ずれの表示モードでも用いることができ、当業者によっ
て適宜選択されうる。
光学素子、あるいは円偏光素子を配置した上にレンチキ
ュラーレンズ板を配置したが、レンチキュラーレンズ板
を配置した上に偏光フィルムと光学素子、あるいは円偏
光素子を配置しても良い。
けるR、G、B各色のフィルター部分をストライプ状に
配置したが、デルタ配列でも良い。このとき、光学素子
106を構成する1/4波長板106b、106cの形
状は、カラーフィルターの形状によらず、左あるいは右
目用画素グループのいずれか一方にほぼ一致するような
形状であればいずれでも良い。
に並んだ画素1行分を左目用画素グループまたは右目用
画素グループとしたが、信号配線に平行な方向に並んだ
画素1列分を左目用画素グループまたは右目用画素グル
ープとしてもよい。但し、その場合には、光学素子10
6を構成する1/4波長板106b、106cも信号配
線方向に1列毎に交互にほぼ画素の大きさに一致するよ
うに形成するとともに、レンチキュラーレンズ板109
のシリンドリカルレンズ109aも画面垂直方向(信号
配線と平行な方向)に配置する。
の配置方法は、偏光フィルム101bと光学素子106
を構成する1/4波長板106b、106cが接するよ
うに配置してもよく、光学素子106を構成する基板1
06aにガラスやプラスティックなどの透明な材料を用
いている場合は基板106aと偏光フィルム101bが
接するように配置してもよい。
レンズ109aを形成後、偏光フィルム101b上に配
置しても良い。このときシリンドリカルレンズ109a
は、左目用画素グループ及び右目用画素グループの各画
素行(あるいは各画素列)に1個ずつ対応するように形
成していれば、光学素子106の基板106a、1/4
波長板106b、106cのいずれに接するように形成
されていても良い。
は、粘着剤あるいは接着剤などを用いて、偏光フィルム
101b上に貼りつけられる。接着剤などは必要に応じ
て、光を照射したり、加熱したりして硬化させてもよ
い。
偏光フィルム101bとガラス基板102bの間に特開
平6−75116号公報で提案されているような位相差
フィルムを配置してもよく、任意の位相差を有する位相
差フィルムを配置しても良い。特に、液晶表示パネル1
11がSTNモードである場合には、ガラス基板102
aと偏光フィルム101aの間にも任意の位相差を有す
る位相差フィルムを配置しても良い。このようにするこ
とで視角補償や色調補償をすることができる。
線偏光を入射させると、微小領域ごとに極性が逆方向の
楕円偏光を発生させることができる。また、複屈折性を
有する感光性フィルムを用いることで、レジスト材等を
別途用いることなくをパターニングすることができ、生
産効率を向上した光学素子を得ることができる。
示パネルなどに適用すると、通常は2次元の映像が観察
でき、円偏光板により構成される偏光眼鏡を装着すると
3次元映像を観察できる2次元・3次元両用の画像表示
装置が作製できる。
すると、光学的に等方性のガラス基板による視差をなく
すことができる。
板を液晶表示パネルなどに適用すると、光学素子が液晶
表示パネル表面に配置されていても視差を生じることが
ない。またこのことから、電圧保持率を低下させる不純
物に対する制限を考慮することなく、材料を選択するこ
とができる。
ある。
明する図である。
ある。
明する図である。
す図である。
す図である。
す図である。
視可能ゾーンを説明する図である。
し方式による左右方向の立体視可能ゾーンを説明する図
である。
なし方式による前後方向の立体視可能ゾーンを説明する
図である。
なし方式による立体画像表示装置の構成を概略的に示す
図である。
なし方式による他の立体画像表示装置の構成を概略的に
示す図である。
構成を概略的に示す図である。
構成を概略的に示す図である。
光が回転方向の異なる2種類の楕円偏光又は2種類の円
偏光に変換される原理を説明するための図である。
能ゾーンを説明するための図である。
能ゾーンを説明するための図である。
構成を概略的に示す図である。
Claims (9)
- 【請求項1】 複数の領域に、それぞれ異なる遅相軸あ
るいは進相軸方向を有する光学素子において、透明基板
上に第1の複屈折性を有する感光性フィルムが、遅相軸
あるいは進相軸方向を第1の方向に合わせて第1の領域
に配置され、第2の複屈折性を有する感光性フィルム
が、遅相軸あるいは進相軸方向を第2の方向に合わせて
第2の領域に配置されていることを特徴とする光学素
子。 - 【請求項2】 上記第1の方向と第2の方向は遅相軸あ
るいは進相軸方向が90°異なっていることを特徴とす
る前記請求項1記載の光学素子。 - 【請求項3】 上記第1の領域および第2の領域の感光
性フィルムのリタデーション値が90nm〜800nm
であることを特徴とする前記請求項1又は請求項2記載
の光学素子。 - 【請求項4】 上記第1の領域および第2の領域の感光
性フィルムのリタデーション値が1/4波長条件である
ことを特徴とする前記請求項3記載の光学素子。 - 【請求項5】 透明な基板上に第1の複屈折性を有する
感光性フィルムを遅相軸あるいは進相軸方向が第1の方
向となるように配置する工程と、 該感光性フィルムをフォトリソグラフィー工程により第
1の領域にパターン形成する工程と、 第2の複屈折性を有する感光性フィルムを遅相軸あるい
は進相軸方向が第2の方向となるように配置する工程
と、 該感光性フィルムをフォトリソグラフィー工程により第
2の領域にパターン形成する工程とを含むことを特徴と
する学素子の製造方法。 - 【請求項6】 第1の透明な基板上に第1の複屈折性を
有する感光性フィルムを遅相軸あるいは進相軸方向が第
1の方向となるように配置する工程と、 該感光性フィルムをフォトリソグラフィー工程により第
1の領域にパターン形成する工程と、 第2の透明基板上に第2の複屈折性を有する感光性フィ
ルムを遅相軸あるいは進相軸方向が第2の方向となるよ
うに配置する工程と、 該感光性フィルムをフォトリソグラフィー工程により第
2の領域にパターン形成する工程と、 前記第1の基板と第2の基板とを感光性フィルムが形成
されている面を相対向させて貼り合わせる工程とを含む
ことを特徴とする光学素子の製造方法。 - 【請求項7】 複数の絵素を表示画面上に配列してなる
画像表示装置であって、該画像表示装置の第1の領域か
ら出射される光と、第2の領域から出射される光の偏光
状態を異ならせる光学素子を有する画像表示装置におい
て、前記光学素子は、透明基板上に第1の複屈折性を有
する感光性フィルムが遅相軸あるいは進相軸方向を第1
の方向に合わせて第1の領域に配置され、第2の複屈折
性を有する感光性フィルムが遅相軸あるいは進相軸方向
を第2の方向に合わせて第2の領域に配置されたもので
あることを特徴とする画像表示装置。 - 【請求項8】 一対の基板間に表示媒体を挟持し、これ
らの基板間に各絵素を形成した液晶表示パネルであっ
て、前記基板の表示媒体側又は基板の表示面側に、第1
の複屈折性を有する感光性フィルムが遅相軸あるいは進
相軸方向を第1の方向に合わせて第1の領域に配置さ
れ、第2の複屈折性を有する感光性フィルムが遅相軸あ
るいは進相軸方向を第2の方向に合わせて第2の領域に
配置された光学素子を設けたことを特徴とする画像表示
装置。 - 【請求項9】 一対の基板間に表示媒体として液晶材料
を挟持し、前記一対の基板を挟んで円偏光素子を配置し
てなる液晶表示パネルからなる画像表示装置において、
第1の複屈折性を有する感光性フィルムが遅相軸あるい
は進相軸方向を第1の方向に合わせて第1の領域に配置
され、第2の複屈折性を有する感光性フィルムが遅相軸
あるいは進相軸方向を第2の方向に合わせて第2の領域
に配置された光学素子とマイクロレンズを設けたことを
特徴とする画像表示装置。
Priority Applications (3)
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JP05819897A JP3461680B2 (ja) | 1997-03-13 | 1997-03-13 | 光学素子の製造方法および画像表示装置 |
US09/038,063 US6046787A (en) | 1997-03-13 | 1998-03-11 | Stereoscopic optical element including a birefringent photosensitive film having regions of mutually different prescribed slow axes or fast axes, and an image display device using the same |
US09/502,090 US6128059A (en) | 1997-03-13 | 2000-02-10 | Stereoscopic optical element including a birefringent photosensitive film having regions of mutually different prescribed slow axes or fast axes, and an image display device using the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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