(57)【要約】【課題】パッシブ方式の画像表示装置において、２次元画像を視聴する際の、パターン位相差フィルムにおける領域の設定に対応するスジを低減する。【解決手段】透明基材２上の位相差層４、透過光に与える位相差が異なる第１及び第２の領域Ａ及びＢが順次交互に設けられたパターン位相差フィルム１において、位相差層４が、逆分散特性により作製された。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基材上の位相差層に、透過光に与える位相差が異なる第１及び第２の領域が順次交互に設けられたパターン位相差フィルムにおいて、
前記位相差層が、逆分散特性により作製された
パターン位相差フィルム。
【請求項２】
前記位相差層が、逆分散特性の液晶材料により形成された
請求項１に記載のパターン位相差フィルム。
【請求項３】
請求項１又は請求項２のパターン位相差フィルムが画像表示パネルのパネル面に配置された
画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パッシブ方式による３次元画像表示に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、パッシブ方式により３次元画像を表示する画像表示装置が提供されている。ここで図７は、液晶表示パネルを使用したパッシブ方式の画像表示装置を示す概略図である。パッシブ方式の画像表示装置は、垂直方向又は水平方向（この図７の例では、垂直方向）に連続する液晶表示パネルの画素を、順次交互に、右目用及び左目用に割り当て、それぞれ右目用及び左目用の画像データで駆動し、これにより右目用の画像と左目用の画像とを同時に表示する。また液晶表示パネルのパネル面（視聴者側面）にパターン位相差フィルムを配置し、右目用の画素及び左目用の画素からの直線偏光による出射光を、右目用及び左目用で方向の異なる円偏光に変換する。これによりパッシブ方式では、対応する偏光フィルタを備えてなる眼鏡を装着して、右目用の画像と左目用の画像とをそれぞれ選択的に視聴者の右目及び左目に提供し、３次元画像を表示する。
【０００３】
このためパターン位相差フィルムは、液晶表示パネルにおける画素の設定に対応して、遅相軸方向（屈折率が最大となる方向）が直交する２種類の帯状領域が順次交互に形成される。これによりパッシブ方式では、対応する偏光フィルタを備えてなる眼鏡を装着して、右目用の画像と左目用の画像とをそれぞれ選択的に視聴者の右目及び左目に提供する。なおここでこの隣接する帯状領域の遅相軸方向は、通常、水平方向に対して、＋４５度と−４５度、又は０度と＋９０度の組み合わせが採用される。なおこの図７の例では、通常の画像表示装置における呼称に習って画面の長辺方向を水平方向として示す。
【０００４】
このパッシブ方式は、応答速度の遅い画像表示装置でも適用することができ、さらにパターン位相差フィルムと円偏光メガネとを用いた簡易な構成で３次元表示することができる。なおパッシブ方式の画像表示装置では、図７の例による垂直方向に代えて、水平方向に連続する画素を順次交互に右目用及び左目用に振り分ける方法も採用される。
【０００５】
このパッシブ方式に係るパターン位相差フィルムは、画素の割り当てに対応して透過光に位相差を与えるパターン状の位相差層が必要である。このパターン位相差フィルムに関して、特許文献１には、配向規制力を制御した光配向層をガラス基板上に形成し、この光配向層により液晶の配列をパターンニングして位相差層を作製する方法が開示されている。また特許文献２には、レーザーの照射によりロール版の周側面に微細な凹凸形状を形成し、この凹凸形状を転写してパターン状に配向規制力を制御した光配向層を作製する方法が開示されている。
【０００６】
この光学フィルムの位相差層に適用可能な液晶材料は、一般的には正の波長分散特性ではあるものの、近年、逆分散特性を備えるものが提案されている（特許文献３、４、５）。なおここで逆分散特性とは、短波長側ほど透過光における位相差が小さい波長分散特性であり、より具体的には、４５０ｎｍの波長におけるリタデーション（Ｒ４５０）と、５５０ｎｍの波長におけるリタデーション（Ｒ５５０）との関係が、Ｒ４５０＜Ｒ５５０である特性である。正の波長分散特性は、これとは逆に長波長側ほど透過光における位相差が小さい波長分散特性であり、より具体的には、Ｒ４５０＞Ｒ５５０である特性である。
【０００７】
また特許文献６には、この種のパターン位相差フィルムに適用可能な透明フィルムに関して、逆分散特性のフィルムが開示されている。
【０００８】
ところでパッシブ方式により３次元画像を表示する画像表示装置において、２次元画像を視聴する場合、表示画面にスジが見て取られる場合がある。なおこのスジに係る２次元画像の視聴は、２次元画像表示用の画像データにより画像表示パネルを駆動して２次元画像を表示し、この表示を３次元画像表示用の円偏光メガネを着用しないで視聴する場合である。このスジは、パターン位相差フィルムにおいて、右目用の画素からの出射光に対応する位相差を付与する領域（以下、右目用領域と呼ぶ）と、左目用の画素からの出射光に対応する位相差を付与する領域（以下、左目用領域と呼ぶ）とで、画面が異なる色味や異なる明るさで観察されて発生するものである。このような色味、明暗に係るスジにあっては、極力、低減することが望まれる。
【０００９】
なおパッシブ方式の画像表示装置では、この色味、明暗に係るスジを含めて、種々のスジの発生が広く知られている。具体的に、３次元画像表示の際に、右目用及び左目用にそれぞれ偶数ライン及び奇数ラインが割り当てられることにより、原理的に、右目用領域及び左目用領域に係るスジが見えることになる。しかしながら上述の色味、明暗に係るスジは、２次元画像を視聴する場合に発生することにより、このパッシブ方式の画像表示装置における原理的なスジとは異なるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００５−４９８６５号公報
【特許文献２】特開２０１０−１５２２９６号公報
【特許文献３】米国特許第８１１９０２６号明細書
【特許文献４】特開２００９−１７９５６３号公報
【特許文献５】特表２０１０−５２２８９２号
【特許文献６】特許第４１８７５９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、パッシブ方式の画像表示装置において、２次元画像を視聴する際の、パターン位相差フィルムにおける領域の設定に対応するスジを低減することができるパターン位相差フィルム、画像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意研究を重ね、完全な円偏光ではハイディンガーのブラシを視認できない点に着目し、出射光を完全な円偏光に近づけるとの着想に至り、本発明を完成するに至った。
【００１３】
（１）  透明基材上の位相差層に、透過光に与える位相差が異なる第１及び第２の領域が順次交互に設けられたパターン位相差フィルムにおいて、
前記位相差層が、逆分散特性により作製される。
【００１４】
（１）によれば、位相差層が逆分散特性であることにより、波長方向に見た場合に、透過光を円偏光に近づけることができ、これによりパターン位相差フィルムにおける領域の設定に対応するスジを低減することができる。
【００１５】
（２）  （１）において、
前記位相差層が、逆分散特性の液晶材料により形成される。
【００１６】
（２）によれば、より具体的構成により、パターン位相差フィルムにおける領域の設定に対応するスジを低減することができる。
【００１７】
（３）  （１）又は（２）のパターン位相差フィルムが画像表示パネルのパネル面に配置される。
【００１８】
（３）によれば、パターン位相差フィルムにおける領域の設定に対応するスジを低減してなる画像表示装置を得ることができる。
【発明の効果】
【００１９】
パッシブ方式の画像表示装置において、２次元画像を視聴する際の、パターン位相差フィルムにおける領域の設定に対応するスジを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】パッシブ方式による画像表示装置におけるスジの確認結果を示す図である。
【図２】波長分散の説明に供する特性曲線図である。
【図３】波長による楕円率の変化を示す特性曲線図である。
【図４】楕円率の説明に供する図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係るパターン位相差フィルムを示す図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係るパターン位相差フィルムを示す図である。
【図７】パッシブ方式による３次元画像表示の説明に供する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００２２】
〔スジの防止原理〕
図１は、パッシブ方式による画像表示装置において、２次元画像を表示し、その表示を画面正面によりカメラにより撮影し、また目視により観察し、パターン位相差フィルムにおける領域の設定に対応する色味、明暗に係るスジを確認した結果である。ここでＦＰＲは、パターン位相差フィルムにおける右目用領域及び左目用領域における遅相軸方向を示し、右目用領域及び左目用領域の延長方向を基準にした角度である。また偏光板は、このパターン位相差フィルムの設定に対応してパターン位相差フィルムの入射面側の画像表示パネルに設けられる直線偏光板について、その透過軸方向を示すものである。
【００２３】
この確認結果において、偏光板の透過軸方向を０度又は９０度に設定した場合に、カメラにより撮影した結果（静止画像）では、スジを検出できないにも係わらず、目視による観察では、黄色のスジが視認された。なお偏光板の透過軸方向を４５度に設定した場合、カメラによっても、目視によっても、濃淡のスジが確認されたものの、目視により確認される濃淡のスジは、偏光板の透過軸方向を０度又は９０度に設定した場合に目視により視認される黄色のスジと同程度のものであった。これらの濃淡スジ、黄色のスジのうち、濃淡スジは、カメラ及び目視の双方で確認されることにより、明らかにパターン位相差フィルムからの光量の変化によるものである。しかしながら黄色のスジにあっては、目視による場合にのみ検出されることにより人間の目に依存するものであると判断される。
【００２４】
すなわち右目用領域及び左目用領域では、パターン位相差フィルムからの出射光で光量は等しいものの偏光状態が異なる。これによりこの黄色のスジにあっては、その発生原因が、人間の目が僅かながらも偏光を知覚できることによるものであると判断される。なおこのように人間の目が偏光を知覚する内視現象については、ハイディンガーのブラシとして知られており、個人差を有するものである。
【００２５】
種々に検討したところ、直線偏光、楕円偏光ではハイディンガーのブラシが知覚されるものの、楕円偏光が完全な円偏光に近づくと徐々にハイディンガーのブラシを知覚できなくなり、完全な円偏光ではハイディンガーのブラシを全く知覚できないことが判った。そこでこの実施形態では、パターン位相差フィルムからの出射光を理想的な円偏光に近づけることにより、パターン位相差フィルムにおける領域の設定に対応するスジを低減する。
【００２６】
ここでパターン位相差フィルムでは、液晶材料による位相差層により透過光に位相差を付与し、画像表示パネルからの直線偏光による出射光を、右目用領域及び左目用領域で回転方向の異なる円偏光により出射する。ここで位相差層に適用される液晶材料は、一般に正の波長分散特性を有しており、その結果、パターン位相差フィルムにおいては、特定波長では完全な円偏光により画像表示パネルからの入射光を出射できるものの、この特定波長以外では完全な円偏光により入射光を出射し得ず、この特定波長以外では、楕円偏光により入射光を出射することになる。
【００２７】
そこでこの実施形態では、逆分散特性により位相差層を形成することにより、波長方向に見た場合における出射光を円偏光に近づけ、パターン位相差フィルムにおける領域の設定に対応するスジを低減する。
【００２８】
図２は、一定の厚みにより１／４波長板用の位相差層を作製した場合の、位相差量を示す図表である。この図２において、符号Ｌ１は、波長の増大に比例して位相差が増大する理想的な特性を示すものである。また符号Ｌ２は、一般の正の分散特性の液晶材料による特性を示すものであり、符号Ｌ３は逆分散特性の液晶材料による特性を示すものである。なお符号Ｌ３の液晶材料は、特表２０１０−５２２８９２号公報記載の化合物（１）、ＲＭ（１）、ＲＭ（３）の混合物を５：３：２の配合比で用い、膜厚２．６μｍにより作製したものである。また符号Ｌ４の特性は、特許第４１８７５９４号公報に開示のセルロースアセテートによるフィルム材である。
【００２９】
図３は、この図２の特性による楕円率を示す図である。なお楕円率は、図４に示すように、円偏光における長軸の長さａ及び短軸の長さｂの比率Ｄ＝ｂ／ａであり、Ｄ＝０は直線偏光であり、Ｄ＝１は完全な円偏光である。従って楕円偏光では、１＞Ｄ＞０である。この図４の特性曲線によれば、正の分散特性による場合（符号Ｌ２）に比して、逆分散特性の液晶材料による場合（符号Ｌ３）、逆分散特性によるフィルム材を使用する場合（符号Ｌ４）の方が、より広い波長帯域で楕円率を値１に近づけることができ、これによりパターン位相差フィルムにおける領域の設定に対応するスジを低減することができる。
【００３０】
なおこのようにパターン位相差フィルムの波長分散特性を逆分散特性に設定する場合には、３次元画像を視聴する際に着用する眼鏡においても、波長分散特性をパターン位相差フィルムの波長分散特性に極力近づけることにより、クロストークを抑圧して画質劣化を防止することができる。加えて、パターン位相差フィルムと眼鏡の位相差波長分散特性を逆分散にすることで、色ムラ(カラーシフト)も抑えることができる。
【００３１】
〔第１実施形態〕
図５は、本発明の第１実施形態に係る画像表示装置に適用されるパターン位相差フィルムを示す図である。この第１実施形態に係る画像表示装置は、２次元画像表示モードと３次元画像表示モードとを備え、３次元画像表示モードでは、パッシブ方式により３次元画像を提供する。すなわちこの３次元画像表示モードにおいて、画像表示装置は、画像表示パネルの垂直方向（図５においては左右方向が対応する方向である）に連続する画素が、順次交互に、右目用の画像を表示する右目用画素、左目用の画像を表示する左目用画素に振り分けられて、それぞれ右目用及び左目用の画像データで駆動される。これにより画像表示装置は、右目用の画像を表示する帯状の領域と、左目用の画像を表示する帯状の領域とに表示画面が交互に区分され、右目用の画像と左目用の画像とを同時に表示する。この画像表示装置は、この液晶表示パネルのパネル面に、この図５に示すパターン位相差フィルム１が配置され、このパターン位相差フィルム１により右目用及び左目用の画素からの出射光にそれぞれ対応する位相差を与える。これによりこの画像表示装置は、パッシブ方式により所望の立体画像を表示する。
【００３２】
これに対して２次元画像表示モードでは、連続する画像データにより画像表示パネルを駆動して２次元画像を表示する。
【００３３】
ここでパターン位相差フィルム１は、ＴＡＣ（トリアセチルセルロース）等の透明フィルムからなる基材２の一方の面上に、配向層３、位相差層４が順次作製される。パターン位相差フィルム１は、位相差層４が屈折率異方性を保持した状態で固化（硬化）された液晶材料により形成され、この液晶材料の配向を配向層３の配向規制力によりパターンニングする。なおこの液晶分子の配向を図５では細長い楕円により誇張して示す。このパターンニングにより、パターン位相差フィルム１は、液晶表示パネルにおける画素の割り当てに対応して、一定の幅により、右目用の領域（第1の領域）Ａと左目用の領域（第２の領域）Ｂとが順次交互に帯状に形成され、右目用及び左目用の画素からの出射光にそれぞれ対応する位相差を与える。
【００３４】
この実施形態では、この位相差層４が、符号Ｌ３について上述した逆分散特性の液晶材料により作製され、これによりパターン位相差フィルム１における領域の設定に対応するスジを低減することができる。
【００３５】
パターン位相差フィルム１は、光配向材料により光配向材料層が作製された後この光配向材料層に直線偏光による紫外線を照射し、これにより光配向の手法を適用して配向層３が形成される。ここでこの光配向材料層に照射する紫外線は、その偏光の方向が右目用の領域Ａと左目用の領域Ｂとで９０度異なるように設定され、これにより位相差層４に設けられる液晶材料に関して、右目用の領域Ａ及び左目用の領域Ｂとで対応する向きに液晶分子を配向させ、透過光に対応する位相差を与える。なお光配向材料は、光配向の手法を適用可能な各種の材料を適用することができるものの、この実施形態では、一旦配向した後には、紫外線の照射によって配向が変化しない、例えば光２量化型の材料を使用する。なおこの光２量化型の材料については、「M.Schadt,  K.Schmitt,  V.  Kozinkov  and  V.  Chigrinov  :  Jpn.  J.  Appl.Phys.,  31,  2155  (1992)」、「M.  Schadt,  H.  Seiberle  and  A.  Schuster  :  Nature,  381,  212  (1996)」等に開示されており、例えば「ROP-103」（Rolic  technologies  Ltd.社製）の商品名により既に市販されている。
【００３６】
なおこのように右目用領域又は左目用領域を選択的に露光処理した後、全面を露光処理して配向層を作製する代わりに、これとは逆に全面の露光処理の後、右目用領域又は左目用領域を選択的に露光処理して配向層を作製してもよく、また右目用領域又は左目用領域を選択的に露光処理した後、未露光の左目用領域又は右目用領域を選択的に露光処理して配向層を作製してもよい。またさらに光配向の手法により配向層を作製する代わりに、賦型処理によりラビング処理の痕跡による微細な凹凸形状を作製して配向層を作製するようにしてもよい。
【００３７】
この実施形態では、位相差層４を逆分散特性の液晶材料により作製することにより、パターン位相差フィルム１における領域の設定に対応するスジを低減することができる。
【００３８】
〔第２実施形態〕
図６は、本発明の第２実施形態に係るパターン位相差フィルムを示す図である。この実施形態のパターン位相差フィルム１１は、ＴＡＣ（トリアセチルセルロース）等の透明フィルムからなる基材２の一方の面上に、短冊状に切断した逆分散特性の透明フィルムを配置して位相差層１４が作製される。なおこの逆分散特性の透明フィルムは、符号Ｌ４について上述した透明フィルムである。この透明フィルムは、右目用領域Ａ及び左目用領域Ｂで９０度異なる方向が延長方向となるように切り出されて配置され、これにより右目用領域Ａ及び左目用領域Ｂではそれぞれ透過光に対応する位相差を付与する。
【００３９】
この実施形態では、逆分散特性の透明フィルムにより位相差層を作製するようにしても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。またこのような透明フィルムにあっては、逆分散特性をより理想的な特性に近づけることができることにより、第１実施形態に比して一段と領域の設定に対応するスジを低減することができる。
【００４０】
〔他の実施形態〕
以上、本発明の実施に好適な具体的な構成を詳述したが、本発明は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上述の実施形態の構成を種々に組み合わせたり、変更したりすることができる。
【００４１】
また上述の実施形態では液晶表示パネルによる画像表示パネルに配置する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、有機ＥＬ素子による画像表示パネル、プラズマディスプレイによる画像表示パネルに配置する場合等にも広く適用することができる。
【００４２】
また上述の実施形態では、偏光に基づく黄色のスジを防止する場合について述べたが、本発明はこれに限らず、濃淡のスジを防止する構成と組み合わせて、黄色、濃淡のスジの双方を知覚できないようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１、１１  パターン位相差フィルム
２  基材
３  配向層
４、１４  位相差層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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