(57)【要約】【課題】平面画像および裸眼で視認され得る立体画像を切り換え可能に表示する表示装置において、干渉色が十分に目立たなく、かつ、立体画像表示可能とさせること。【解決手段】表示装置１０は、立体画像を表示する一方の偏光成分の光と平面画像を表示する他方の偏光成分の光とを射出し得る画像表示ユニット１５と、偏光状態に応じて光の進行方向を制御する光学シート４０と、を含む。光学シートは、光学異方性の第１層５１と、偏光状態に応じて光の進行方向を変化させる光学界面５５を第１層との間に形成する第２層５２と、を含む。最も観察者側に配置された偏光板２８の吸収軸ＡＤ２と、第１層の遅相軸ＳＤと、によってなされる角度θａが、次の関係を満たす。  −１０°＜（θａ）＜１０°  又は  ８０°＜（θａ）＜１００°【選択図】図１
2014044258.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面画像および裸眼で視認され得る立体画像を切り換え可能に表示する表示装置であって、
前記立体画像を表示するための一方の偏光成分の光と、前記平面画像を表示するための他方の偏光成分の光とを射出し得る画像表示ユニットと、
前記画像表示ユニットの観察者側に配置され、光の偏光状態に応じて当該光の進行方向を制御する光学シートと、を備え、
前記画像表示ユニットは、少なくとも一以上の偏光板を含んでおり、
前記光学シートは、光学異方性の第１層と、前記第１層に積層され且つ光の偏光状態に応じて当該光の進行方向を変化させる光学界面を前記第１層との間に形成する第２層と、を有し、
前記画像表示ユニットに含まれた前記偏光板のうちの最も観察者側に配置された偏光板の吸収軸と、前記第１層の遅相軸と、によってなされる角度θａが、次の関係を満たす、表示装置。
−１０°＜（θａ）＜１０°  又は  ８０°＜（θａ）＜１００°
【請求項２】
前記画像表示ユニットに含まれた前記偏光板のうちの最も観察者側に配置された偏光板の吸収軸と、前記第１層の遅相軸と、によってなされる角度θａが、次の関係を満たす、請求項１に記載の表示装置。
−５°≦（θａ）≦５°  又は  ８５°≦（θａ）≦９５°
【請求項３】
前記画像表示ユニットに含まれた前記偏光板のうちの最も観察者側に配置された偏光板の吸収軸と、前記第１層の遅相軸と、が平行である、請求項１または２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記光学シートの前記第１層は、熱可塑性樹脂を含む、請求項１〜３のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項５】
前記熱可塑性樹脂が、ポリエチレンナフタレート樹脂である、請求項４に記載の表示装置。
【請求項６】
前記光学シートの前記第１層をなす材料のガラス転移温度は、１００°以上である、請求項４または５に記載の表示装置。
【請求項７】
１５０℃で３０分加熱しＪＩＳＣ２１５１の規定にしたがって測定された前記光学シートの寸法安定性が２％以下である、請求項４〜６のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項８】
前記光学シートの前記第１層の面内の複屈折Δｎが０．１３以上である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項９】
光学シートへの法線方向に進む他方の偏光成分の光が、光学シートを透過した後に、光学シートへの前記法線方向に対して２°以下の角度をなす方向へ進む、請求項１〜８のいずれか一項に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記第２層は光学等方性である、請求項１〜９のいずれか一項に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平面画像および裸眼で視認され得る立体画像を切り換え可能に表示する表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば特許文献１に開示されているように、裸眼で観察され得る立体画像を表示する表示装置の開発が行われている。このような表示装置では、表示面上に形成される平面画像の表示と、奥行き感を有し表示面からずれた位置にも視認される立体画像の表示と、を切り換えることができるようになっている。
【０００３】
特許文献１に開示された表示装置では、平面画像が一方の直線偏光成分により形成され、立体画像が他方の直線偏光成分で形成される。表示装置は、立体画像をなす他方の直線偏光成分の光に対してのみレンズ機能を発揮する複屈折レンズを有している。左目用の画像を形成する画素から射出された他方の直線偏光成分の光は、複屈折レンズで集光され、観察者の左目の位置に集められ、同様に、右目用の画像を形成する画素から射出された他方の直線偏光成分の光は、複屈折レンズで集光され、観察者の右目の位置に集められる。この結果、観察者は、左目で左目用の画像を観察すると同時に右目で右目用の画像を観察し、これにより、立体画像を視認することができる。
【０００４】
複屈折レンズは、互いに隣接して配置された光学異方性層および光学等方性層を有している。そして、光学異方性層と光学等方性層との屈折率は、一方の直線偏光成分の振動方向において同一となっており、他方の直線偏光成分の振動方向において異なっている。この結果、光学異方性層と光学等方性層との界面において、他方の偏光成分の光のみが進行方向を変化させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００４−５３８５２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、典型的には液晶表示装置のような、一方の直線偏光成分の光によって画像を形成する表示デバイスに、光学異方性のフィルムを重ねると、干渉色が発生してしまうことが知られている。このような干渉色対策として、光学異方性フィルムのリタデーションＲｅを大きくし、偏光板の吸収軸と光学異方性フィルムの遅相軸とがなす角度を、４５度に設置することで、干渉色を改善する提案がなされている。
【０００７】
一方、本件発明者らが、平面画像および裸眼で視認され得る立体画像を切り換え可能に表示する表示装置について鋭意研究を重ねたところ、このような表示装置において、従来の対策を採用し、複屈折レンズに含まれる光学異方性層のリタデーションＲｅを大きくし、偏光板の吸収軸と、複屈折レンズの遅相軸とのなす角度を４５度としたところ、干渉色は、十分に目立たないものとなったが、立体画像の表示品位が著しく低下することになった。
【０００８】
本発明は、このような点を考慮してなされたものであって、平面画像および裸眼で視認され得る立体画像を切り換え可能に表示する表示装置において、干渉色が十分に目立たなく、かつ、立体画像表示可能とさせることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による表示装置は、
平面画像および裸眼で視認され得る立体画像を切り換え可能に表示する表示装置であって、
前記立体画像を表示するための一方の偏光成分の光と、前記平面画像を表示するための他方の偏光成分の光とを射出し得る画像表示ユニットと、
前記画像表示ユニットの観察者側に配置され、光の偏光状態に応じて当該光の進行方向を制御する光学シートと、を備え、
前記画像表示ユニットは、少なくとも一以上の偏光板を含んでおり、
前記光学シートは、光学異方性の第１層と、前記第１層に積層され且つ光の偏光状態に応じて当該光の進行方向を変化させる光学界面を前記第１層との間に形成する第２層と、を有し、
前記画像表示ユニットに含まれた前記偏光板のうちの最も観察者側に配置された偏光板の吸収軸と、前記第１層の遅相軸と、によってなされる角度θａが、次の関係を満たす。
−１０°＜（θａ）＜１０°  又は  ８０°＜（θａ）＜１００°
【００１０】
本発明による表示装置において、前記画像表示ユニットに含まれた前記偏光板のうちの最も観察者側に配置された偏光板の吸収軸と、前記第１層の遅相軸と、によってなされる角度θａが、次の関係を満たすようにしてもよい。
−５°≦（θａ）≦５°  又は  ８５°≦（θａ）≦９５°
【００１１】
本発明による表示装置において、前記画像表示ユニットに含まれた前記偏光板のうちの最も観察者側に配置された偏光板の吸収軸と、前記第１層の遅相軸と、が平行であるようにしてもよい。
【００１２】
本発明による表示装置において、前記光学シートの前記第１層は、熱可塑性樹脂を含むようにしてもよい。
【００１３】
本発明による表示装置において、前記第１層は、前記熱可塑性樹脂を主成分として含むようにしてもよい。
【００１４】
本発明による表示装置において、前記第１層は、前記熱可塑性樹脂のみからなるようにしてもよい。
【００１５】
本発明による表示装置において、前記熱可塑性樹脂が、ポリエチレンナフタレート樹脂であるようにしてもよい。
【００１６】
本発明による表示装置において、前記光学シートの前記第１層をなす材料のガラス転移温度は、１００°以上であるようにしてもよい。
【００１７】
本発明による表示装置において、１５０℃で３０分加熱しＪＩＳＣ２１５１の規定にしたがって測定された前記光学シートの寸法安定性が２％以下であるようにしてもよい。
【００１８】
本発明による表示装置において、前記光学シートの前記第１層の面内の複屈折Δｎが０．１３以上であるようにしてもよい。
【００１９】
本発明による表示装置において、光学シートへの法線方向に進む他方の偏光成分の光が、光学シートを透過した後に、光学シートへの前記法線方向に対して２°以下の角度をなす方向へ進むようにしてもよい。
【００２０】
本発明による表示装置において、前記第２層は光学等方性であるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、平面画像および裸眼で視認され得る立体画像を切り換え可能に表示する表示装置において、干渉色が十分に目立たなく、かつ、立体画像表示可能とさせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、本発明の一実施の形態を説明するための図であって、表示装置を模式的に示す斜視図である。
【図２】図２は、図１の表示装置で立体画像を表示する際の画像をなす光の光路を説明するための図であって、図１の表示装置の縦断面図である。
【図３】図３は、図１の表示装置で平面画像を表示する際の画像をなす光の光路を説明するための図であって、図１の表示装置の縦断面図である。
【図４】図４は、第１層および第２層の面内における屈折率分布の一例を説明するための図である。
【図５】図５は、光学シートの第１層の遅相軸の向きを説明するための図である。
【図６】図６は、第１層および第２層の面内における屈折率分布の一変形例を示す図である。
【図７】図７は、第１層および第２層の面内における屈折率分布の他の変形例を示す図である。
【図８】図８は、第１層および第２層の面内における屈折率分布のさらに他の変形例を示す図である。
【図９】図９は、第１層および第２層の面内における屈折率分布のさらに他の変形例を示す図である。
【図１０】図１０は、光学シートの製造方法の一例を説明するための図である。
【図１１】図１１は、光学シートの製造方法の他の例を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。なお、本件明細書に添付する図面においては、図示と理解のしやすさの便宜上、適宜縮尺および縦横の寸法比等を、実物のそれらから変更し誇張してある。
【００２４】
図１〜図５は、本発明の一実施の形態を説明するための図である。このうち、図１は、表示装置を示す斜視図である。図２および図３は、それぞれ、立体画像または平面画像を表示する際の表示装置の作用を説明するための図である。図５は、光学シートの第１層および第２層の屈折率楕円体を示す斜視図である。
【００２５】
本実施の形態における表示装置１０は、平面画像および裸眼で視認され得る立体画像を切り換え可能に表示することができる。図１に示すように、表示装置１０は、画像表示ユニット１５と、画像表示ユニット１５に対向して配置された光学シート４０と、を有している。画像表示ユニット１５は、立体画像を表示するための一方の直線偏光成分の光と、平面画像を表示するための他方の直線偏光成分の光と、を射出するように構成されている。光学シート４０は、光の偏光状態に応じて当該光の進行方向を制御するようになっている。より具体的には、光学シート４０は、立体画像を表示するための一方の直線偏光成分の光の進行方向を制御し、一方の直線偏光成分の振動方向と直交する方向に振動する他方の直線偏光成分の光の進行方向を維持する。
【００２６】
ここで、平面画像とは、表示面１０ａ上に二次元的に観察される画像であり、一方、立体画像とは、表示面１０ａとは異なる位置にも観察される奥行きを持った画像である。そして、ここで説明する表示装置１０では、両眼視差と運動視差とを利用して立体画像を表示することができるようになっている。図２に示すように、立体画像を表示する場合、画像表示ユニット１５の画像形成装置２０の各画素２１が、観察者の左目または右目が位置するようになると想定された複数の位置に割り振られる。同一の位置に割り振られた複数の画素２１が、当該割り振られた位置で観察されるべき画像を形成する。一方、光学シート４０は、各画素２１から射出される光が、観察者の左目または右目が位置するようになると想定された複数の位置のうちの当該画素２１が割り振られた位置に向かうよう、光路を制御する。この結果、観察者の右目および左目には異なる画像が観察され、観察者は画像を立体的に認識する。また、観察方向を変化させると、観察位置に応じた立体画像を観察することができる。
【００２７】
以下、各構成要素についてさらに詳述する。なお、以下の説明においては、立体画像を形成する一方の直線偏光成分を、光学シート４０のシート面と平行なｘ軸方向（図１参照）に振動する第１偏光成分とする。平面画像を形成する他方の直線偏光成分を、ｘ軸方向と直交し且つ光学シート４０のシート面と平行なｙ軸方向（図１参照）に振動する第２偏光成分とする。
【００２８】
なお、本明細書において、「シート」、「フィルム」、「板」の用語は、呼称の違いのみに基づいて、互いから区別されるものではない。例えば、「フィルム」はシートや板と呼ばれ得るような部材も含む概念であり、したがって、「光学シート」は、「光学フィルム」や「光学板」と呼ばれる部材と呼称の違いのみにおいて区別され得ない。
【００２９】
また、「シート面（フィルム面、板面、パネル面）」とは、対象となるシート状（フィルム状、板状、パネル状）の部材を全体的かつ大局的に見た場合において対象となるシート状部材（フィルム状部材、板状部材、パネル状部材）の平面方向と一致する面のことを指す。本実施の形態においては、画像形成装置２０の画像形成面２０ａ、液晶表示パネル２５のパネル面、偏光制御装置３０のパネル面、光学シート４０のシート面、および、表示装置１０の表示面１０ａは平行となっている。また、正面方向とは、光学シート４０のシート面への法線方向のことを指す。
【００３０】
さらに、本件明細書において用いる形状や幾何学的条件を特定する用語、例えば、「平行」、「直交」等の用語は、厳密な意味に縛られることなく、同様の光学的機能を期待し得る程度の誤差範囲を含めて解釈することとする。
【００３１】
まず、画像表示ユニット１５は、画像形成装置２０と、画像形成装置２０からの光を透過させる偏光制御装置３０と、を有している。偏光制御装置３０は、画像形成装置２０と光学シート４０との間に配置されている。画像形成装置２０は、画像形成面２０ａと平行な面内に配列された多数の画素２１を含んでいる。図示された例では、多数の画素２１は、ストライプ配列されている。以下では、画像形成装置２０が、第１偏光成分の光によって画像を形成する例について説明する。この例では、偏光制御装置３０は、画像形成装置２０から投射された光の偏光状態を、立体画像を表示する場合に第１偏光成分に維持し、平面画像を表示する場合に第２偏光状態に変換する。ただし、この例に限られず、画像形成装置２０が第２偏光成分の光を射出し、偏光制御装置３０が、立体画像を表示する場合に画像形成装置２０から投射された光の偏光状態を第１偏光成分に変換し且つ平面画像を表示する場合に第２偏光状態に維持するようにしてもよい。
【００３２】
図示された例において、画像形成装置２０は、液晶表示装置として形成されている。すなわち、画像形成装置２０は、液晶表示パネル２５と、液晶表示パネル２５の背面に配置されたバックライト２４と、を有している。バックライト２４は、エッジライト型や直下型等の既知の構成を採用して形成され得る。
【００３３】
一方、液晶表示パネル２５は、一対の偏光板２６，２８と、一対の偏光板２６，２８間に配置された液晶セル２７と、を有している。偏光板２６，２８は、入射した光を直交する二つの偏光成分に分解し、一方の方向に振動する直線偏光成分を透過させ、前記一方の方向に直交する他方の方向に振動する直線偏光成分を吸収する機能を有した偏光子を有している。偏光板２６，２８は、互いに直交する透過軸および吸収軸を画成し、吸収軸と平行な方向に振動する直線偏光成分の光を吸収し、透過軸と平行な方向に振動する直線偏光成分の光を透過させる、といった性質を有している。ここで説明する一具体例では、バックライト２４側に配置された下偏光板２６は、ｘ軸方向と平行な方向に吸収軸ＡＤ１を画成するともにｙ軸方向と平行な方向に透過軸を画成し、結果として、第２偏光成分の光を透過させる。一方、偏光制御装置３０側に配置された上偏光板２８は、ｙ軸方向と平行な方向に吸収軸ＡＤ２を画成するとともにｘ軸方向と平行な方向に透過軸を画成し、結果として、第１偏光成分の光を透過させる。
【００３４】
液晶セル２７は、一対の支持板と、一対の支持板間に配置された液晶分子（液晶材料）と、を有している。液晶セル２７は、一つの画素を形成する領域毎に、電界印加がなされ得るようになっている。そして、電界印加された液晶セル２７の液晶の配向は変化するようになる。下偏光板２６を透過した第２偏光成分の光は、一例として、電界印加されていない液晶セル２７を通過する際にその振動方向を９０°回転させ、電界印加されている液晶セル２７を通過する際にその偏光状態を維持する。このため、液晶セル２７への電界印加の有無によって、下偏光板２６を透過した第２偏光成分の光が、下偏光板２６の出光側に配置された上偏光板２８をさらに透過するか、あるいは、上偏光板２８で吸収されて遮断されるか、を制御することができる。このようにして、上偏光板２８を選択的に透過した各画素２１からの第１偏光成分の光によって画像が形成される。
【００３５】
次に、偏光制御装置３０について説明する。偏光制御装置３０は、基本構成として、第１電極３４および第２電極３６と、第１電極３４および第２電極３６に配置された媒質層３５と、を有している。媒質層３５は、一対の電極３４，３６間において電圧を印加されることにより、屈折率の異方性を生じさせる。図示された例では、第１電極３４、媒質層３５および第２電極３６は、第１支持フィルム３３および第２支持フィルム３７の間に配置されている。第１電極３４、媒質層３５および第２電極３６は、一対の支持フィルム３３，３７によって支持および保護されている。以下では、媒質層が、液晶層３５として構成された例について説明する。
【００３６】
一対の電極３４，３６および液晶層３５は、画像形成装置２０の画像形成面２０ａの全領域に対面する広さを有している。図２および図３に示すように、液晶層３５は、液晶分子３１を含んだ層として構成されている。一対の電極３４，３６は、図示しない電圧印加手段に電気的に接続されている。なお、一対の電極３４，３６は、スペーサー（図示せず）等によって、所定の間隔に保たれている。
【００３７】
液晶層３５に含まれる液晶分子３１が、典型例としてＴＮ型の液晶分子である場合、一対の電極３４，３６間に電圧を印加すると、図２に示すように、液晶分子３１は配向される。この場合、画像形成装置２０からの光の偏光状態は、第１偏光成分のままに維持される。一方、一対の電極３４，３６間に電圧が印加されていない場合、図３に示すように、液晶分子３１はツイスト状に９０°旋回する。この場合、画像形成装置２０からの光の偏光状態は、振動方向がｘ軸方向からｙ軸方向に変換される、すなわち、第１偏光成分から第２偏光成分に変換される。
【００３８】
ただし、以上における画像表示ユニット１５、画像形成装置２０および偏光制御装置３０の説明は、一具体例に過ぎず、既知の手段を用いることができる。
【００３９】
次に、光学シート４０について説明する。図１に示すように、光学シート４０は、第１層５１と、第１層５１に隣接して設けられた第２層５２と、を有している。また、図示された例では、光学シート４０は、第２層５２上に設けられたフィルム層４３を、さらに有している。
【００４０】
フィルム層４３は、単一の層、または、複数の積層された層として形成される。フィルム層４３は、特定の機能を発揮することを期待された層であって、表示装置１０の最出光側面、すなわち表示装置１０の表示面１０ａを形成している。フィルム層４３は、一例として、反射防止機能を有した反射防止層（ＡＲ層）、防眩機能を有した防眩層（ＡＧ層）、耐擦傷性を有したハードコート層（ＨＣ層）、帯電防止機能を有した帯電防止層（ＡＳ層）等の一以上を含むように構成され得る。
【００４１】
第１層５１と第２層５２との間の境界面は、凹凸面として形成されている。この境界面は、少なくとも第１偏光成分の光の進行方向を変化させる光学界面５５をなしている。図示された例では、第１層５１と第２層５２との境界をなす光学界面５５は、複数の単位光学界面５５ａを含んだ面として構成されている。図１に示すように、単位光学界面５５ａは、ある配列方向に沿って配列されている。各単位光学界面５５ａは、当該配列方向と非平行な方向に延びている。とりわけ図示された例では、単位光学界面５５ａはｘ軸方向に隙間無く配列され、各単位光学界面５５ａはｙ軸方向に直線状に延びている。一つの単位光学界面５５ａは、ｙ軸方向に沿った各位置で同一の形状を有している。また、複数の単位光学界面５５ａは、互いに同一に構成されている。
【００４２】
この単位光学界面５５ａは、上述したように、各画素２１から射出される光が予め定められた位置に向かうよう、適宜設計される。図示された例では、正面方向および単位光学界面５５ａの配列方向の両方に平行な断面において、単位光学界面５５ａは凸レンズ状の輪郭を有し、各画素２１からの発散光束ＬＦ１（図２）を予め設定された位置に集光させる。複数の単位光学界面５５ａの集合体としての光学界面５５は、レンチキュラーレンズを形成している。
【００４３】
ただし、図示された単位光学界面５５ａおよび光学界面５５は、単なる例示に過ぎず、種々の変更が可能である。例えば、単位光学界面５５ａの断面輪郭を適宜変更することが可能である。また、複数の単位光学界面５５ａが互いに異なる形状を有するようにしてもよい。一例として、光学界面５５が、フレネルレンズを構成するようにしてもよい。さらに、単位光学界面５５ａが一次元配列された細長状の要素からなる例を示したがこれに限られず、単位光学界面５５ａが二次元配列されるようにしてもよい。
【００４４】
次に、第１層５１および第２層５２の屈折率について説明する。第１層５１は、光学異方性であり、少なくとも面内における複屈折性を有している。すなわち、第１層５１のｘ軸方向での屈折率ｎ１ｘは、第１層５１のｙ軸方向での屈折率ｎ１ｙとは異なる値となっている。加えて、ここで説明する光学シート４０では、第１層５１のｘ軸方向での屈折率ｎ１ｘ、第２層５２のｘ軸方向での屈折率ｎ２ｘ、第１層５１のｙ軸方向での屈折率ｎ１ｙ、および、第２層５２のｙ軸方向での屈折率ｎ２ｙが、次の関係を満たす。
｜ｎ１ｘ−ｎ２ｘ｜≠｜ｎ１ｙ−ｎ２ｙ｜
これにより、光学シート４０は、ｘ軸方向に振動する第１偏光成分の光とｙ軸方向に振動する第２偏光成分の光とに対して、異なる光学機能を発揮するようになる。より具体的に説明すると、互いに同一方向に進む第１偏光成分の光および第２偏光成分の光は、光学シート４０の光学界面５５を通過すると、異なる方向へ進むようになる。
【００４５】
とりわけここで説明する例においては、次の関係が満たされるようになっている。
｜ｎ１ｘ−ｎ２ｘ｜＞｜ｎ１ｙ−ｎ２ｙ｜＝０
この場合、光学シート４０の光学界面５５は、ｙ軸方向に振動する第２偏光成分の光に対して、もはや屈折率差を有した光学的な界面をなさない。したがって、第１偏光成分の光は、光学シート４０の光学界面５５から光学機能（例えば、レンズ機能）を及ぼされるが、第２偏光成分の光は、光学シート４０の光学界面５５を通過する際に、その進行方向を変化させることはない。なお本明細書において、屈折率の値は、小数第３位を四捨五入して小数第２位までの数値として取り扱うこととする。
【００４６】
ただし、平面画像および裸眼で視認され得る立体画像を切り換え可能に表示する表示装置への適用においては、｜ｎ１ｙ−ｎ２ｙ｜＝０とすることは実用上における必須の条件ではなく、｜ｎ１ｘ−ｎ２ｘ｜＞｜ｎ１ｙ−ｎ２ｙ｜且つ｜ｎ１ｙ−ｎ２ｙ｜≦０．０２が満たされれば十分である。この場合、第２偏光成分の光が、ゴーストやクロストークといった不具合が生じる程度に、光学シート４０の光学界面５５にてその進行方向を変化させることはない。
【００４７】
また、平面画像および裸眼で視認され得る立体画像を切り換え可能に表示する表示装置への適用においては、第２偏光成分の光に及ぼされる光学作用の程度は、｜ｎ１ｙ−ｎ２ｙ｜の大きさのみだけでなく、後に詳述する光学シート４０の光学界面５５の形状等のその他の構成からも影響を受ける。このような観点から、光学シート４０のシート面へ直交する方向（すなわち、正面方向）へ進むｙ軸方向に振動する偏光成分（第２偏光成分）の光が、光学シート４０を透過した後に、正面方向に対して２°以下の角度をなす方向へ進むように、光学シート４０が構成されていてもよい。この場合、不具合、例えば平面画像を表示した際におけるゴーストの発生等による画質劣化、を及ぼし得るような光学作用が、光学シート４０を透過する第２偏光成分の光に及ぼされることを効果的に防止することができる。
【００４８】
図４は、第１層５１および第２層５２の各方向での屈折率分布を示す屈折率楕円体の一例が示されている。この例では、
（ｎ１ｘ−ｎ２ｘ）＞｜ｎ１ｙ−ｎ２ｙ｜＝０
なる関係が満たされている。第１層５１のｘ軸方向での屈折率ｎ１ｘは、第１層５１のｙ軸方向での屈折率ｎ１ｙよりも大きな値となっている。また、図４に示された例において、第２層５２は、光学等方性の層として形成されている。すなわち、第２層５２のｘ軸方向での屈折率ｎ２ｘは、第２層５２のｙ軸方向での屈折率ｎ２ｙと等しい。したがって、第１層５１のｘ軸方向での屈折率ｎ１ｘは、第２層５１のｘ軸方向での屈折率ｎ２ｘよりも大きな値となっている。この結果、図１に示された光学界面５５は、凸レンズと同様のレンズ機能を発揮することができる。
【００４９】
ところで、図４に示された例では、第１層５１の面内において屈折率が最大となる遅相軸ＳＤの方向が、ｘ軸方向と一致しており、第１層５１の面内において屈折率が最小となる進相軸の方向が、ｙ軸方向と一致している。且つ、第１層５１の面内におけるｙ軸方向（進相軸方向）の屈折率ｎ２ｘと第２層５２の面内におけるｙ軸方向の屈折率ｎ２ｙとを一致させるよう構成されている。したがって、ｙ軸方向における第１層５１と第２層５２との間での屈折率差を０にしながら、ｘ軸方向における第１層５１と第２層５２との間での屈折率差を大きく設定することができる。なお、家庭用の表示装置への適用においては、容易に製造可能な形状で光学界面５５を作製することを条件とすると、第１層５１の複屈折率Δｎ（＝ｎ１ｘ−ｎ１ｙ）が０．１３以上であることが好ましい。一方、後述するように延伸によって第１層５１の光学異方性を付与する場合には、延伸工程での面内均一性等を考慮して、第１層５１の複屈折率Δｎを０．２２以下とすることが好ましい。
【００５０】
また、後に詳述するように、第１層５１の遅相軸ＳＤが、画像表示ユニット１５に含まれた偏光板２６，２８のうちの最も観察者側に配置された最観察者側偏光板２８の吸収軸ＡＤ２と、平行または直交となっていることが、干渉色発生防止かつ、立体表示においても非常に好ましい。ただし、第１層５１の遅相軸ＳＤが、画像表示ユニット１５に含まれた偏光板２６，２８のうちの最も観察者側に配置された最観察者側偏光板２８の吸収軸ＡＤ２と、平行または直交となっていることは必須ではなく、図５に示すように、第１層５１の遅相軸ＳＤが、画像表示ユニット１５に含まれた偏光板２６，２８のうちの最も観察者側に配置された最観察者側偏光板２８の吸収軸ＡＤ２に対して傾斜していてもよい。
【００５１】
図５は、光学シート４０に含まれる第１層５１の遅相軸方向ＳＤと、画像表示ユニット１５に含まれた偏光板２６，２８のうちの最も観察者側に配置された最観察者側偏光板２８の吸収軸ＡＤ２と、の関係を、表示装置１０の表示面１０ａへの法線方向からの視野にて、示している。図５に示された例において、第１層５１の面内における屈折率が最も大きくなる遅相軸方向ＳＤは、第１偏光成分の振動方向であるｘ軸方向から傾斜し、第１層５１の面内における屈折率が最も小さくなる進相軸方向ＦＤは、第２偏光成分の振動方向であるｙ軸方向から傾斜している。したがって、ｘ軸方向における第１層５１の面内の屈折率ｎ１ｘは、遅相軸方向ＳＤにおける第１層５１の屈折率ｎａ１よりも小さくなっている。また、ｙ軸方向における第１層５１の面内の屈折率ｎ１ｙは、進相軸方向ＦＤにおける第１層５１の屈折率ｎｂ１よりも大きくなっている。
【００５２】
本件発明者らが鋭意研究を重ねたところ、表示装置１０の表示面１０ａへの法線方向からの観察において、第１層５１の遅相軸ＳＤと、画像表示ユニット１５に含まれた偏光板２６，２８のうちの最も観察者側に配置された最観察者側偏光板２８の吸収軸ＡＤ２と、によってなされる角度θａ（図４参照）が、次の式（ａ）または式（ｂ）を満たすことが、表示面１０ａへ干渉色発生防止かつ、立体表示を可能とする上で有効であることが確認された。
−１０°＜（θａ）＜１０°  ・・・式（ａ）
８０°＜（θａ）＜１００°  ・・・式（ｂ）
さらに、本件発明者らの確認では、表示面１０ａへの法線方向からの観察において第１層５１の遅相軸ＳＤと最観察者側偏光板２８の吸収軸ＡＤ２とによってなされる角度θａが、次の式（ｃ）または式（ｄ）を満たす場合、テレビ受像機としての表示装置１０によって表示される画像を通常の注意力で観察する際に、映像を十分に立体的に観察することが可能となり、且つ、表示面１０ａ上への干渉色発生に気付くことはなかった。
−５°＜（θａ）＜５°      ・・・式（ｃ）
８５°＜（θａ）＜９５°    ・・・式（ｄ）
【００５３】
なお、第１層５１と第２層５２の屈折率は、レンズ形状があると直接測定することが難しいので、各々レンズ成型条件と同じ条件でサンプルをシート状に作成し、裏面の反射をキャンセルする為に黒テープを裏面に貼って、日本分光（株）製「Ｖ−７１００  ２軸偏光フィルム測定装置ＶＡＰ−７０７０Ｄ」を用い表面反射率から算出した屈折率を値とすることができる。また、第１層５１および第２層５２の屈折率は、王子計測機器製「ＫＯＢＲＡ−ＷＲ」、日本分光（株）製「エリプソメーター  Ｍ１５０」、或いは、アッベ屈折率計（アタゴ社製  ＮＡＲ−４Ｔ）を用いて測定された値とすることができる。
【００５４】
このような光学シート４０は、次のようにして製造され得る。まず、図１０に示すように、熱可塑性樹脂を用いて樹脂フィルム７１を作製する。その後、樹脂フィルム７１を延伸して、延伸された樹脂フィルム７１からなる第１層５１を作製する。その後、第１層５１上に第２層５２を形成することにより、光学シート４０が得られる。
【００５５】
樹脂フィルム７１は、熱可塑性樹脂を主成分として含む樹脂材料、あるいは、熱可塑性樹脂そのものを成形加工することにより、作製され得る。成形加工としては、射出成形や溶融押し出し成形を採用することができる。これらの成形加工によれば、光学界面５５を形成する凹凸を有した樹脂フィルム７１を作製することができる。
【００５６】
なお、樹脂フィルム７１の成形には、型面が金型あるいは樹脂で形成された型を用いることができる。特に樹脂で形成された型を用いた場合、金属製の型面を用いた場合と比較して、加熱した熱可塑性樹脂を塗布する際、熱可塑性樹脂から型面への急速な吸熱を抑制することができる。これにより、加熱した熱可塑性樹脂が型面上を十分に延び広がり、賦型率を向上させることができる。また、作製された樹脂フィルム７１の型面からの離型性が良いため、離型時における欠損等を防止することができる。型面が樹脂で形成された型としては、長尺のフィルム状の型を用いることができる。
【００５７】
樹脂フィルム７１の延伸は、樹脂フィルム７１に光学異方性を付与するための加工であるため、光学異方性を付与できれば特に限定されず、一軸延伸であっても、逐次二軸延伸であっても、同時二軸延伸であってもよい。樹脂フィルム７１がポリエステル系の樹脂からなる場合には、延伸方向（延伸軸）が遅相軸と一致するようになる。したがってこのような場合には、図１０に示すように、光学界面５５の単位光学界面５５ａをなすようになる樹脂フィルム７１の凸部の配列方向と平行な方向に、樹脂フィルム７１を延伸することになる。
【００５８】
樹脂フィルム７１の延伸は、樹脂フィルム７１をなす熱可塑性樹脂のガラス転移温度以上に当該樹脂フィルム７１を加熱した状態で、実施される。樹脂フィルム７１が溶融押し出し成形により作製される場合、押し出し直後の高温の樹脂フィルム７１を延伸すればよい。すなわち、延伸のための樹脂フィルム７１の加熱処理を別途に設ける必要がない。なお、図１０に示すように、樹脂フィルム７１は、延伸によって形状を変化させて、第１層５１を形成するようになる。したがって、上述した樹脂フィルム７１の成形工程では、延伸による変形を見込んだ形状で、樹脂フィルム７１を作製することになる。
【００５９】
次に、作製された第１層５１上に樹脂を塗布し、第１層５１上で当該樹脂を硬化させることにより、第１層５１上に第２層５２を形成する。第１層５１上に形成された第２層５２は、第１層５１に対面する面として、第１層５１の凹凸に対応した凹凸、言い換えると、第１層５１の凹凸と相補的な凹凸を有するようになる。また別の方法として、第１層５１上に、別途に成形された第２層５２を積層するようにしてもよい。第２層５２をなすようになる樹脂は、複屈折性の無い、即ち屈折率等方性（ｎ２ｘ＝ｎ２ｙ）の熱可塑性樹脂でもよいし、熱硬化性樹脂でもよいし、電離放射線硬化型樹脂でもよい。以上のようにして、光学シート４０が得られる。第２層を構成するこれら複屈折性の無い熱可塑性樹脂等の樹脂は、通常は、未延伸状態で固化されてなる。
【００６０】
また、別の方法として、図１１に示された製造方法によっても、光学シート４０を作製することができる。
【００６１】
図１１に示された製造方法では、まず、上述した凹凸を有する樹脂フィルム７１（図１０参照）と、この樹脂フィルム７１の凹凸に対応した凹凸、言い換えると、樹脂フィルム７１の凹凸と相補的な凹凸を有する第２樹脂フィルム７２と、を準備する。次に互いの凹凸が噛み合うようにして、樹脂フィルム７１および第２樹脂フィルム７２を、例えば接着剤又は粘着剤等を介して、積層する。その後、積層された樹脂フィルム７１および第２樹脂フィルム７２を延伸することにより、樹脂フィルム７１からなる第１層５１と第２樹脂フィルム７２からなる第２層５２とを有する光学シート４０が得られる。
【００６２】
図１１に示された製造方法においても、樹脂フィルム７１および第２樹脂フィルム７２は、図１０に示された上述の製造方法と同様にして、熱可塑性樹脂を用いた成形により、作製され得る。また、図１１に示された製造方法においても、樹脂フィルム７１の延伸により、樹脂フィルム７１に面内の複屈折性を付与する。なお、第２樹脂フィルム７２も樹脂フィルム７１とともに延伸されることになるが、第２樹脂フィルム７２に対しては積極的に光学異方性を付与する必要はない。したがって、第２樹脂フィルム７２に面内の複屈折性が生じることを防止するため、第２樹脂フィルム７２を構成する分子の電気双極子モーメントの大きさは小さい方が好ましい。とりわけ、第２樹脂フィルム７２を構成する分子の電気双極子モーメントの大きさが、少なくとも樹脂フィルム７１を構成する分子の電気双極子モーメントの大きさよりも小さくなっていることが好ましい。なお、電気双極子モーメントの測定は、まず、横河・ヒューレットパッカード社製のプレシジョンＬＣＲメーターＨＰ４２８４ＡのテストフィクスチャーＨＰ１６４５１Ｂ電極を用いて誘電率を測定し、次に、測定された誘電率を用いて電気双極子モーメントを特定することにより、行われ得る。
【００６３】
樹脂フィルム７１及び第２樹脂フィルム７２について、構成分子の電気双極子モーメントの大きさを斯くの如く選定することにより、樹脂フィルム７１及び第２樹脂フィルム７２に等量の延伸がかかり、等量の分子配向が生じたとしても、各フィルムに発現する複屈折率（屈折率異方性）の程度は構成分子の電気双極子モーメントの大きさに依存する為、       樹脂フィルム７１の複屈折率Δｎ１＞第２樹脂フィルム７２の複屈折率Δｎ２或いは両フィルムのｘ及びｙ軸方向の各屈折率で表記すると、
ｎ１ｘ−ｎ１ｙ＞ｎ２ｘ−ｎ２ｙ（理想的には→０）とすることが出來る。
【００６４】
以上のようにして、熱可塑性樹脂を含む光学異方性の第１層５１と、第１層５１に積層され第１偏光成分の光の進行方向を変化させる光学界面５５を第１層５１との間に形成する第２層５２と、を有する光学シート４０を作製することができる。
【００６５】
なお、第１層５１に含まれる熱可塑性樹脂として、ポリカーボネート樹脂、シクロオレフィンポリマー樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂等を用いることができる。このうち、ポリエステル樹脂は、コスト及び機械的強度の面において有利である。具体的なポリエステル樹脂としては、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンイソフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ（１，４−シクロヘキシレンジメチレンテレフタレート）、ポリエチレン−２，６−ナフタレートを例示することができる。また、第１層５０をなすポリエステル樹脂は、これらの上記ポリエステル樹脂の共重合体であってもよく、上記ポリエステルを主体（例えば８０モル％以上の成分）とし、少割合（例えば２０モル％以下）の他の種類の樹脂とブレンドしたものであってもよい。ポリエステル樹脂として、ポリエチレンナフタレートは、大きな複屈折率を確保し得る点において好ましい。また、ポリエステル樹脂として、ポリエチレンテレフタレート又はポリエチレン−２，６−ナフタレートが力学的物性や光学物性等のバランスが良いので好ましい。なお、光学シート４０の安定性の観点から、第１層５１をなす材料のガラス転移温度は１００℃以上であることが好ましい。
【００６６】
このような光学シート４０を含んだ表示装置１０では、次のようにして、平面画像および裸眼で観察され得る立体画像を表示することができる。まず、図３を主に参照しながら、平面画像を表示する場合について説明する。
【００６７】
バックライト２４が、液晶表示パネル２５を背面側から面状に照明する。液晶表示パネル２５は、バックライト２４からの光を画素２１毎に選択的に透過させる。このようにして形成された平面画像光Ｌ３１〜Ｌ３６は、画像形成装置２０の画像形成面２０ａから射出した状態において、画像形成装置２０の上偏光板２８を透過し得る第１偏光成分となっている。その後、平面画像光Ｌ３１〜Ｌ３６は、偏光制御装置３０へと入射する。平面画像を表示する場合、偏光制御装置３０の一対の電極３４，３６間には、電圧が印加されていない。このため、図３に示すように、液晶分子３１は、９０°旋回した状態となる。この結果、偏光制御装置３０を透過する平面画像光Ｌ３１〜Ｌ３６は、その偏光状態を変換させる。したがって、平面画像光Ｌ３１〜Ｌ３６は、画像表示ユニット１５から射出した状態において、第２偏光成分となっている。
【００６８】
画像表示ユニット１５から射出した平面画像光Ｌ３１〜Ｌ３６は、光学シート４０へ入射する。光学シート４０は、凹凸面として形成された光学界面５５を有している。この光学界面５５は、光学異方性の第１層５１と、第２層５２との境界面として構成されている。ただし、平面画像光Ｌ３１〜Ｌ３６をなす第２偏光成分の振動方向であるｙ軸方向における第１層５１の屈折率ｎ１ｙと、ｙ軸方向における第２層５２の屈折率ｎ２ｙとは同一に設定されている。したがって、平面画像光Ｌ３１〜Ｌ３６は、光学シート４０の光学界面５５で進行方向を曲げられることなく進む。このようにして、平面画像をなす光Ｌ３１〜Ｌ３６が、表示装置１０の表示面１０ａから出射する。この結果、観察者は、平面画像を観察することが可能となる。
【００６９】
なお、液晶表示パネル２５を照明するバックライト２４からの光は、正面方向に光軸を有するとともに（つまり正面方向に明るさのピークを有するとともに）、正面方向を中心とした或る程度の角度域内の方向に進む。したがって、各画素２１を通過した光は、発散光として、或る程度の角度範囲に向けて、表示装置１０の表示面１０ａから出射する。この結果、図３に示すように、観察者は、表示面１０ａに形成される同一の平面画像を或る程度の角度範囲から観察することができる。
【００７０】
次に、裸眼で立体的に観察される立体画像を表示する場合について説明する。立体画像を表示する場合にも、平面画像を表示する場合と同様にして、画像形成装置２０から立体画像光Ｌｌ１〜Ｌｌ６，Ｌｒ１〜Ｌｒ６が射出する。この立体画像光Ｌｌ１〜Ｌｌ６，Ｌｒ１〜Ｌｒ６は、次に、偏光制御装置３０へと入射する。ただし、立体画像を表示する場合には、画像表示ユニット１５の画像形成装置２０の各画素２１が、観察者の左目または右目が位置するようになると想定された複数の位置のうちのいずれかの位置に割り振られる。そして、画像表示ユニット１５は、同一の位置に割り振れた複数の画素２１からの光によって、割り振られた位置から観察され得る一つの画像が形成されるよう、画素２１毎の光の透過および遮断を制御する。
【００７１】
図２に示すように、立体画像を表示する場合、偏光制御装置３０の一対の電極３４，３６間には、電圧が印加される。このため、立体画像光Ｌｌ１〜Ｌｌ６，Ｌｒ１〜Ｌｒ６は、偏光状態を第１偏光状態に維持しながら、偏光制御装置３０を透過する。
【００７２】
画像表示ユニット１５から射出した立体画像光Ｌｌ１〜Ｌｌ６，Ｌｒ１〜Ｌｒ６は、光学シート４０へ入射する。そして、立体画像光Ｌｌ１〜Ｌｌ６，Ｌｒ１〜Ｌｒ６をなす第１偏光成分の振動方向であるｘ軸方向における第１層５１の屈折率ｎ１ｘは、ｘ軸方向における第２層５２の屈折率ｎ２ｘよりも大きい値となっている。これにより、光学シート４０の光学界面５５は、各画素２１からの立体画像光Ｌｌ１〜Ｌｌ６，Ｌｒ１〜Ｌｒ６の進行方向を制御する。
【００７３】
上述したように各画素２１からの光は、発散光束をなして、光学シート４０へ入射する。光学界面５５の単位光学界面５５ａは、レンズ機能を発揮し、各画素２１からの光を当該レンズ機能における焦点となる位置に収束させる。具体的には、単位光学界面５５ａは、対面する位置にある画素２１からの発散光束（例えば図２の光束ＬＦ１）を、当該画素２１が割り振られた位置、すなわち、観察者の左目または右目が位置するようになると想定されたいずれかの位置へ向けて収束させる。このようにして各画素２１からの立体画像光Ｌｌ１〜Ｌｌ６，Ｌｒ１〜Ｌｒ６は、それぞれ、予定された位置へ進む。
【００７４】
観察者が予め想定された位置から表示装置１０を観察すると、観察者の右目によって、当該右目の位置から視認されるべき画像が観察され、観察者の左目によって、当該左目の位置から視認されるべき画像が観察され得る。この結果、観察者は、両眼視差により、裸眼で立体的な画像を視認することができる。また、図２に示すように、観察者が予め想定された別の位置から表示装置１０を観察すると、当該位置から観察されるべき画像を、裸眼で立体的に視認することができる。すなわち、観察方向を変化させると、観察者は、当該観察方向に応じて観察されるべき異なる画像を裸眼で観察することができる。すなわち、観察者は、運動視差によって、より立体感を持って画像を視認することができる。
【００７５】
ところで、一方の直線偏光成分の光によって画像を形成する液晶表示パネルのような表示デバイスに、光学異方性フィルムを重ねると、干渉色（ニジムラ等）が発生してしまうことが知られている。例えば特開２０１１−１０７１９８号によれば、光学異方性フィルムの遅相軸を液晶表示パネルの観察者側の偏光板の吸収軸に対して４５°傾斜させるとともに、異方性フィルムのリタデーションＲｅを所定の値以上に設定することにより、干渉色を解消し得る旨が開示されている。
【００７６】
本件発明者らが調査したところ、ここで説明した表示装置１０、すなわち、平面画像および裸眼で視認され得る立体画像を切り換え可能に表示する表示装置にも、表示画質を劣化させる干渉色が発生した。干渉色の濃さ、すなわち、干渉色の視認されやすさは、偏光板の吸収軸と複屈折フィルムの遅相軸とのなす角度を４５度とした時に、目立たなくなるが、立体画像表示の時、立体画像を裸眼で視認できなかった。
【００７７】
その一方で、ここで説明した表示装置１０においては、上述したように、画像表示ユニット１５に含まれた偏光板２６，２８のうちの最も観察者側に配置された偏光板２８の吸収軸方向ＡＤ２と、光学シート４０の第１層５１の遅相軸方向ＳＤと、によってなされる角度θａが、式（ａ）および（ｂ）の一方を満たす場合に、干渉色を目立たなくさせるとともに、立体画像を裸眼で認識できた。
−１０°＜（θａ）＜１０°  ・・・式（ａ）
８０°＜（θａ）＜１００°  ・・・式（ｂ）
また、最観察者側偏光板２８の吸収軸方向ＡＤ２と第１層５１の遅相軸方向ＳＤとによってなされる角度θａによって、次の式（ｃ）および（ｄ）の一方が満たされる場合には、テレビ受像機としての表示装置１０によって表示される画像を通常の注意力で観察する際に、表示面１０ａ上に干渉色の発生に気付くことはなく、立体画像を裸眼でさらに認識しやすくなった。
−５°＜（θａ）＜５°      ・・・式（ｃ）
８５°＜（θａ）＜９５°    ・・・式（ｄ）
さらに、最観察者側偏光板２８の吸収軸方向ＡＤ２と第１層５１の遅相軸方向ＳＤとによってなされる角度θａが０°または９０°となった場合には、注意深く観察したとしても、干渉色を発見し難くなったとともに、立体画像を最も良く裸眼で認識できた。
【００７８】
その一方で、特開２０１１−１０７１９８号に開示された対策では、ここで説明した表示装置１０における干渉色を十分に発見し難くすることはできたが、立体画像の表示品位が著しく低下した。より具体的には、像が立体的に観察されず、且つ、表示される像自体が大きくぼけてしまった。
【００７９】
特開２０１１−１０７１９８号によれば、液晶表示装置上に設けられた光学異方性フィルムを透過して干渉色をなす光の強度Ｉ（λ）が、次の式（ｘ）で表されるとされている。
Ｉ（λ）＝Ｉ０（λ）×ｓｉｎ２（２×θ）×ｓｉｎ２（π×Ｒｅ/λ）  ・・式（ｘ）
式（ｘ）中において、「Ｉ（λ）」は光学異方性フィルムを透過して干渉色の原因となり得る光の強度であり、「Ｉ０（λ）」は液晶表示パネルの観察者側の偏光板に入射した光の強度である。「θ」は光学異方性フィルムの遅相軸と液晶表示パネルの観察者側の偏光板の吸収軸とによってなされる角度である。「λ」は透過光の波長であり、「Ｒｅ」は、光学異方性フィルムのリタデーションである。
【００８０】
特開２０１１−１０７１９８号に開示された対策では、θが４５°に設定され且つリタデーションが高く設定される。この対策によれば、可視光全域の種々の波長の光についての透過光強度が高められる。すなわち、干渉色として視認されていた光が、全体的に、より連続的なスペクトル分布を有するようになり、結果として、もはや特異な色を呈するムラとしての干渉色が視認されないようにしている。
【００８１】
しかしながら、このような特開２０１１−１０７１９８号に開示された方法を採用した場合には、光学異方性フィルムの遅相軸と液晶表示パネルの観察者側の偏光板の吸収軸とによってなされる角度が４５°に設定されるため、立体画像光の偏光状態が光学シート４０の光学異方性の第１層５１にて大きく乱されてしまう。このため、当該立体画像光が、もはや光学界面５５から意図したレンズ機能を及ぼされなくなる、すなわち、各画素からの立体画像光が、当該画素に対して割り振られた位置に集められなくなることが予想される。結果として、特開２０１１−１０７１９８号に開示された対策を上述した表示装置１０に採用した場合、干渉色を十分に発見し難くすることはできるが、像が立体的に観察されず、そもそも表示される像自体が大きくぼけてしまっていると想定される。
【００８２】
これに対して、上述した条件の（ａ）および（ｂ）の一方が満たされる場合、画像表示ユニット１５から投射された立体画像光の偏光状態が、光学シート４０の光学異方性の第１層５１によって大きく乱されてしまうことを防止することができる。すなわち、上述した条件の（ａ）および（ｂ）の一方が満たされる場合には、立体画像の画質が大きく劣化してしまうことを効果的に防止することができる。
【００８３】
また、上述した条件の（ａ）および（ｂ）の一方が満たされる場合、式（ｘ）における「ｓｉｎ２（２×θ）」が０．１２未満となる。すなわち、干渉色を構成する各波長の光の強度を１／１０以下程度にまで低下させることができる。このため、式（ａ）または（ｂ）が満たされる場合に、干渉色を効果的に目立たなくさせることができるものと推定される。
【００８４】
また、以上の推定によれば、第１層５１の遅相軸ＳＤと最観察者側偏光板２８の吸収軸ＡＤ２とによってなされる角度θａが０°または９０°に近付く程、式（ｘ）における「ｓｉｎ２（２×θ）」が０に近づく。すなわち、干渉色を構成する各波長の光が、発生しなくなる。これにより、極めて有効にムラ模様を目立たなくすること、さらには、干渉色の発生自体を防止することが可能になるものと推定される。
【００８５】
なお、第１層５１の遅相軸ＳＤの向きは、第１層５１内において、厳密には一定とならないこともある。ただし、一般的に、ここで対象とするニジムラ等の干渉色は、表示面１０ａの中央に発生する際に観察者によって感知されやすく、逆に、表示面１０の縁部に発生する干渉色は観察者によって感知されにくい。したがって、干渉色を目立たなくさせる目的からは、第１層５１の遅相軸ＳＤの向きを表示面１０ａの中央にて評価することが重要であり、本発明において、第１層５１の遅相軸ＳＤの向きは、第１層５１のうちの、表示面１０ａの中央に対応する部分で特定することとする。例えば、表示面１０ａが矩形状に形成されていれば、当該矩形状に関する一対の対角線の交点の位置において、第１層５１の遅相軸ＳＤの向きを特定することとする。
【００８６】
なお、本件発明者らは、上述した実施の形態に係る表示装置（サンプルＡ〜Ｆ）を実際に作製し、複屈折レンズをなす光学シート４０以外の表示装置の構成要素は、裸眼３Ｄに対応している東芝製ＤｙｎａｂｏｏｋＴ８５１／Ｄ８ＥＢを用いた。より具体的には、ＤｙｎａｂｏｏｋＴ８５１／Ｄ８ＥＢの画像表示ユニットのガラス基材上の最表面に設置されていた複屈折レンズを、ガラス基材を残して剥離し、その代わりに、実施例及び比較例で得られた光学シート（複屈折レンズシート）をシート厚みが合うようにして最表面に光学透明粘着を介して設置した。
【００８７】
各表示装置を用いて、第１層５１の遅相軸ＳＤと最観察者側偏光板２８の吸収軸ＡＤ２とによってなされる角度θａと、干渉色の発生および画像の立体化と、の関係を調査した。作製した表示装置のサンプルＡ〜Ｆの間で、第１層５１の遅相軸ＳＤと最観察者側偏光板２８の吸収軸ＡＤ２とによってなされる角度θａが表１に示すように異なっているが、第１層５１のリタデーション等の光学シート４０のその他の構成は互いに同一とした。第１層５１のリタデーションは、複屈折率Δｎは０．２０とした。光学シートの法線方向に沿った断面を観察したところ、第１層５１の最も膜厚の厚い部分は６５μｍであり、リタデーションは１３０００ｎｍとなった。また、第１層５１の最も膜厚の薄い部分は２０μｍであり、リタデーションは４０００ｎｍとなった。すなわち、サンプルＡ〜Ｆに組み込まれた光学シート４０の第１層５１は、凸部の高さが４５μｍであり、凸部を支持するシート状基部の厚みが２０μｍであった。また、第１層５１の凸部の配列ピッチは、２６０μｍであった。
【００８８】
各表示装置のサンプルで立体画像を表示して、立体画像の表示品位を調査した。表１の「立体画像」の欄に、立体画像の表示品位の評価結果を示す。評価方法は次のようにした。
◎：立体的に画像を観察することができた。
○：注意深く観察すると若干のクロストークが確認されたが、立体的に画像を観察する上での実用上の問題は無かった。
×：クロストークが確認され、実質上、立体的に画像を観察することができなかった。
【００８９】
また、各表示装置のサンプルで画像を表示して、干渉色の発生を目視と偏光サングラス越しにて調査した。表１の「干渉色」の欄に、干渉色の評価結果を示す。評価方法は次のようにした。
◎：干渉色が確認されなかった。
○：注意深く観察すると若干の干渉色が確認されたが、実用上の問題は無かった。
×：実用上許容され得ない程度の干渉色が発生した。
【００９０】
【表１】
2014044258.tif 000003
【００９１】
以上のようにして、本実施の形態によれば、平面画像および裸眼で視認され得る立体画像を切り換え可能に表示する表示装置において、干渉色が十分に目立たなく、かつ、立体画像表示可能とさせることができる。
【００９２】
また、本実施の形態によれば、光学シート４０の面内複屈折率を有した第１層５１は、延伸された熱可塑性樹脂によって光学異方性を発現している。したがって、第１層５１は、１００°以上のガラス転移温度を有することも十分に可能である。このため、本実施の形態による光学シート４０、並びに、この光学シート４０を含んだ表示装置１０は、優れた安定性を呈するようになる。一例として、本実施の形態による光学シート４０は、１５０℃で３０分加熱しＪＩＳＣ２１５１の規定にしたがって測定された寸法安定性を飛躍的に改善することができる。具体的には、本実施の形態によれば、１５０℃で３０分加熱しＪＩＳＣ２１５１の規定にしたがって測定された光学シート４０の寸法安定性を２％以下に抑えることができる。結果として、家庭用テレビ受像器等の一般用途の範囲内での使用環境において、大きな制約を受けることなく、本実施の形態による光学シート４０を使用することができ、且つ、本実施の形態による光学シート４０が、期待された光学機能を発現することができる。
【００９３】
なお、上述した実施の形態に対して様々な変更を加えることが可能である。以下、図面を参照しながら、変形の一例について説明する。以下の説明および以下の説明で用いる図面では、上述した実施の形態と同様に構成され得る部分について、上述の実施の形態における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いることとし、重複する説明を省略する。
【００９４】
光学シート４０は、例示に過ぎず適宜変更することができる。まず、フィルム層４３は、必須の層ではなく、光学シート４０から省略することができる。また、第１層５１および第２層５２よりも偏光制御装置３０側に、何らかの機能を発揮することが期待されたフィルム層が設けられてもよい。さらに、上述したように、光学界面５５および単位光学界面５５ａの構成は、期待される光学機能に応じて適宜変更することができる。さらに、光学異方性の第１層５１が、第２層５２よりも観察側に配置されていてもよい。
【００９５】
また、上述した実施の形態において、第１層５１のｘ軸方向の屈折率ｎ１ｘ、第１層５１のｙ軸方向の屈折率ｎ１ｙ、第２層５２のｘ軸方向の屈折率ｎ２ｘおよび第２層５１のｙ軸方向の屈折率ｎ２ｙの関係を説明したが、上述した屈折率ｎ１ｘ，ｎ１ｙ，ｎ２ｘ，ｎ２ｙの関係は例示に過ぎない。以下、図６〜図９を参照して、屈折率ｎ１ｘ，ｎ１ｙ，ｎ２ｘ，ｎ２ｙの関係についての変形例を説明する。なお、以下に説明する図６〜図９の例では、屈折率ｎ１ｘ，ｎ１ｙ，ｎ２ｘ，ｎ２ｙの関係を理解する上での便宜から、第１層５１の遅相軸ＳＤを、最観察者側偏光板２８の吸収軸ＡＤ２に直交するｘ軸方向と平行にしている。しかしながら、以下の屈折率ｎ１ｘ，ｎ１ｙ，ｎ２ｘ，ｎ２ｙの関係は、第１層５１の遅相軸ＳＤの向きに依らず、成立する。したがって、画像表示ユニット１５に含まれた偏光板２６，２８のうちの最も観察者側に配置された偏光板２８の吸収軸方向ＡＤ２と、光学シート４０の第１層５１の遅相軸方向ＳＤと、が直交する又は平行となる必要ない。画像表示ユニット１５に含まれた偏光板２６，２８のうちの最も観察者側に配置された偏光板２８の吸収軸方向ＡＤ２と、光学シート４０の第１層５１の遅相軸方向ＳＤと、によってなされる角度θａが、上述した式（ａ）および（ｂ）の一方を満たすようにしてもよく、或いは、上述した式（ｃ）および（ｄ）の一方を満たすようにしてもよい。
【００９６】
例えば、上述した実施の形態において、第１層５１のｘ軸方向の屈折率ｎ１ｘが第２層５２のｘ軸方向の屈折率ｎ２ｘよりも大きくなっている例を示したがこれに限られず、第１層５１のｘ軸方向の屈折率ｎ１ｘが第２層５２のｘ軸方向の屈折率ｎ２ｘよりも小さくなっていてもよい。一例としての図６に示された例においては、次の関係が満たされる。
（ｎ２ｘ−ｎ１ｘ）＞｜ｎ１ｙ−ｎ２ｙ｜＝０
図６の関係が成り立つ場合、例えば、光学界面５５の単位光学界面５５ａを凹レンズとして構成することにより、上述した実施の形態の光学シート４０と概ね同様の光学機能を得ることが可能となる。なお、既に説明したように、図６に示された屈折率の関係に代えて、次の二条件が満たされるようにしてもよい。
（ｎ２ｘ−ｎ１ｘ）＞｜ｎ１ｙ−ｎ２ｙ｜
｜ｎ１ｙ−ｎ２ｙ｜≦０．０２
さらに、（ｎ２ｘ−ｎ１ｘ）＞｜ｎ１ｙ−ｎ２ｙ｜が満たされるとともに、正面方向へ進む第２偏光成分の光が、光学シート４０を透過した後に、正面方向に対して２°以下の角度をなす方向へ進むように、光学シート４０が構成されてもよい。
【００９７】
なお、図６に示された屈折率分布を有する第１層５１は、図１０の樹脂フィルム７１を、単位光学界面５５ａの配列方向と直交する方向、言い換えると単位光学界面５５ａの長手方向に延伸することにより、作製される。本件発明者らが確認したところ、単位光学界面５５ａの長手方向に延伸して第１層５１を作製することにより、作製された第１層５１内において、屈折率の分布を極めて安定して均一化することができた。
【００９８】
また、上述した実施の形態においては、ｘ軸方向における第１層５１と第２層５２との間での屈折率差の大きさ（｜ｎ１ｘ−ｎ２ｘ｜）がｙ軸方向における第１層５１と第２層５２との間での屈折率差の大きさ（｜ｎ１ｙ−ｎ２ｙ｜）よりも大きくなっている例を示したが、上述した例に代えて、ｘ軸方向における第１層５１と第２層５２との間での屈折率差の大きさがｙ軸方向における第１層５１と第２層５２との間での屈折率差の大きさよりも小さくなっていてもよい。
【００９９】
一例として、次の関係が満たされるようにしてもよい。
｜ｎ１ｙ−ｎ２ｙ｜＞｜ｎ１ｘ−ｎ２ｘ｜＝０
この場合、ｙ軸方向に振動する第２偏光成分の光の進行方向が、光学界面５５によって制御される。その一方で、ｘ軸方向に振動する第１偏光成分の光は、進行方向を維持して光学界面５５を通過する。この例では、画像表示ユニット１５が、例えば偏光制御装置３０の切り換えにより、立体画像を表示するための光を第２偏光成分の光として射出し、平面画像を表示するための光を第１偏光成分の光として射出するようにすればよい。このような例によっても、上述した実施の形態と同様の作用効果を期待することができる。また、この例では、図７に示すように、第１層５１のｙ軸方向の屈折率ｎ１ｙが第２層５２のｙ軸方向の屈折率ｎ２ｙよりも大きくなり、次の関係が満たされるようにしてもよい。
（ｎ１ｙ−ｎ２ｙ）＞｜ｎ１ｘ−ｎ２ｘ｜＝０
あるいは、図８に示すように、第１層５１のｙ軸方向の屈折率ｎ１ｙが第２層５２のｙ軸方向の屈折率ｎ２ｙよりも小さくなり、次の関係が満たされるようにしてもよい。
（ｎ２ｙ−ｎ１ｙ）＞｜ｎ１ｘ−ｎ２ｘ｜＝０
【０１００】
なお、既に説明したように、図７に示された屈折率の関係に代えて、次の二条件が満たされるようにしてもよい。
（ｎ１ｙ−ｎ２ｙ）＞｜ｎ１ｘ−ｎ２ｘ｜
｜ｎ１ｘ−ｎ２ｘ｜≦０．０２
さらに、（ｎ１ｙ−ｎ２ｙ）＞｜ｎ１ｘ−ｎ２ｘ｜が満たされるとともに、光学シート４０のシート面へ直交する方向（すなわち、正面方向）へ進むｘ軸方向に振動する偏光成分（第１偏光成分）の光が、光学シート４０を透過した後に、正面方向に対して２°以下の角度をなす方向へ進むように、光学シート４０が構成されていてもよい。
【０１０１】
同様に、図８に示された屈折率の関係に代えて、次の二条件が満たされるようにしてもよい。
（ｎ２ｙ−ｎ１ｙ）＞｜ｎ１ｘ−ｎ２ｘ｜
｜ｎ１ｘ−ｎ２ｘ｜≦０．０２
さらに、（ｎ２ｙ−ｎ１ｙ）＞｜ｎ１ｘ−ｎ２ｘ｜が満たされるとともに、正面方向へ進む第１偏光成分の光が、光学シート４０を透過した後に、正面方向に対して２°以下の角度をなす方向へ進むように、光学シート４０が構成されていてもよい。
【０１０２】
さらに、上述した実施の形態では、第１層５１のみが光学異方性であり、第２層５１は光学等方性である例を説明したが、第１層５１および第２層５２の両方とも光学異方性であるようにしてもよい。一例としての図９に示された例では、第１層５１のｘ軸方向の屈折率ｎ１ｘ、第１層５１のｙ軸方向の屈折率ｎ１ｙ、第２層５２のｘ軸方向の屈折率ｎ２ｘおよび第２層５１のｙ軸方向の屈折率ｎ２ｙが、次の関係を満たすようになっている。
（ｎ１ｘ−ｎ２ｘ）＞｜ｎ１ｙ−ｎ２ｙ｜＝０
ｎ１ｘ＞ｎ１ｙ
ｎ２ｘ＜ｎ２ｙ
図９に示された例によれば、ｙ軸方向における第１層５１と第２層５２との間での屈折率差を小さく、典型的には０に保ちながら、ｘ軸方向における第１層５１と第２層５２との間での屈折率差を大きくすることができる。これにより、光学シート４０の光学界面５５は、ｘ軸方向に振動する偏光成分の光に対してのみ、強い光学機能を発揮することができる。なお、図９に示された例は、一例として、図１１を参照しながら説明した製造方法により作製され得る。この際、延伸方向と遅相軸方向とが一致するようになる材料（例えばポリエチレンナフタレート樹脂）を用いて樹脂フィルム７１を作製し、延伸方向と進相軸方向とが一致するようになる材料、例えば（スチレン系樹脂）を用いて第２樹脂フィルム７２を作製すればよい。
【０１０３】
なお、既に説明したように、図９に示された屈折率の関係に代えて、次の四条件が満たされるようにしてもよい。
（ｎ１ｘ−ｎ２ｘ）＞｜ｎ１ｙ−ｎ２ｙ｜
｜ｎ１ｙ−ｎ２ｙ｜≦０．０２
ｎ１ｘ＞ｎ１ｙ
ｎ２ｘ＜ｎ２ｙ
さらに、（ｎ１ｘ−ｎ２ｘ）＞｜ｎ１ｙ−ｎ２ｙ｜、ｎ１ｘ＞ｎ１ｙおよびｎ２ｘ＜ｎ２ｙが満たされるとともに、光学シート４０のシート面へ直交する方向（すなわち、正面方向）へ進むｙ軸方向に振動する偏光成分（第２偏光成分）の光が、光学シート４０を透過した後に、正面方向に対して２°以下の角度をなす方向へ進むように、光学シート４０が構成されていてもよい。
【０１０４】
さらに、上述した実施の形態において、ｘ軸方向およびｙ軸方向のいずれか一方向における第１層５１と第２層５２との間での屈折率差が０となる例を説明した。しかしながら、ｘ軸方向およびｙ軸方向のいずれの方向においても第１層５１と第２層５２との間での屈折率差が０とならないようにしてもよい。この例においても、光学界面５５及び単位光学界面５５ａの構成を適宜設計することにより、上述した実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
【０１０５】
さらに、上述した実施の形態において、第１層５１の面内における主軸（遅相軸および進相軸）が、立体画像を形成する光および平面画像を形成する光の振動方向と一致している例を示したが、一致していなくてもよい。この例においても、各屈折率ｎ１ｘ，ｎ１ｙ，ｎ２ｘ，ｎ２ｙの大きさを適宜調節することにより、上述した実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
【０１０６】
さらに、上述した実施の形態およびその変形例において、熱可塑性樹脂を含む樹脂フィルムを延伸することによって、光学シート４０の第１層５１および第２層５２に光学異方性、言い換えると面内の複屈折性を付与する例を示した。しかしながら、光学シート４０の第１層５１および第２層５２が、液晶（液晶分子、液晶材料）を含有する層として形成され、液晶の配向によって、光学異方性を付与されるようにしてもよい。このような光学シート４０の第１層５１または第２層５２は、典型的には、ラビング等の配向処理をなされた基材上で、液晶（液晶分子、液晶材料）を含有する紫外線硬化型樹脂を硬化させることによって、作製され得る。このような変形例において、第１層５１または第２層５２の賦型時に、単位光学界面５６をなすようになる凹部または凸部をうねらせて成形すること可能であり、この場合、上述した実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
【０１０７】
なお、以上において上述した実施の形態に対するいくつかの変形例を説明してきたが、当然に、複数の変形例を適宜組み合わせて適用することも可能である。
【符号の説明】
【０１０８】
１０   表示装置
１０ａ 表示面
１５   画像表示ユニット
２０   画像形成装置
２０ａ 画像形成面
２１   画素
２４   バックライト
２５   液晶表示パネル
２６   偏光板、下偏光板
２７   液晶セル
２８   偏光板、上偏光板
３０   偏光制御装置
３１   液晶分子、液晶材料、液晶
３３   第１支持フィルム
３４   第１電極
３５   液晶層
３６   第２電極
３７   第２支持フィルム
４０   光学シート
４３   フィルム層
５１   第１層
５２   第２層
５５   光学界面、複屈折界面、レンズ面
５５ａ 単位光学界面、単位レンズ
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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