(57)【要約】  薄型で、可撓性に対する要求にも対応可能な立体画像表示装置、および、この立体画像示装置を利用するウェアラブルディスプレイデバイスの提供を課題とする。ディスプレイパネルと、光学素子と、円偏光板とを有し、光学素子は、液晶化合物を用いて形成された光学異方性層を有し、光学異方性層は、液晶化合物由来の光軸の向きが光学異方性層の面内の少なくとも一方向に沿って連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンを有し、ディスプレイパネルから放出された円偏光を、入射の方向とは異なる方向に進行させる立体画像示装置により、課題を解決する。【選択図】図１
2019004442.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスプレイパネルと、光学素子と、円偏光板と、を有し、
前記光学素子は、液晶化合物を含む組成物を用いて形成された光学異方性層を有し、
前記光学異方性層は、前記液晶化合物由来の光軸の向きが前記光学異方性層の面内の少なくとも一方向に沿って連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンを有し、前記ディスプレイパネルの複数の画素を介して射出された光のうち前記光学異方性層に入射された円偏光成分の一部を、前記入射の方向とは異なる方向に進行させることを特徴とする立体画像表示装置。
【請求項２】
円偏光を射出するディスプレイパネルと、光学素子と、を有し、
前記光学素子は、液晶化合物を含む組成物を用いて形成された光学異方性層を有し、
前記光学異方性層は、前記液晶化合物由来の光軸の向きが前記光学異方性層の面内の少なくとも一方向に沿って連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンを有し、前記ディスプレイパネルの複数の画素を介して射出された光のうち前記光学異方性層に入射された円偏光成分の一部を、前記入射の方向とは異なる方向に進行させることを特徴とする立体画像表示装置。
【請求項３】
前記液晶配向パターンは、内側から外側に向かう同心円状に、前記光軸の向きが一方向に沿って連続的に回転しながら変化する、同心円状の配向パターンであり、
前記光学異方性層は、前記同心円状の配向パターンを有する小領域を、二次元的に配列したものである、請求項１または２に記載の立体画像表示装置。
【請求項４】
前記同心円状の液晶配向パターンは、内側から外側に向かうに従い、前記光軸が１８０°回転する距離が変化する、同心円状の液晶配向パターンである、請求項３に記載の立体画像表示装置。
【請求項５】
前記ディスプレイパネルは、１つの前記小領域に対応して、異なる複数の画像を表示する、請求項３または４に記載の立体画像表示装置。
【請求項６】
前記液晶配向パターンは、前記光軸の向きが一方向に沿って連続的に変化するもので、前記光軸の回転方向が互いに逆の、第１配向パターンと第２配向パターンとを有し、
前記光学異方性層は、前記第１配向パターンを有する、前記液晶配向パターンの前記光軸の向きの変化方向と直交する方向に長尺な第１領域と、前記第２配向パターンを有する、前記液晶配向パターンの前記光軸の向きの変化方向と直交する方向に長尺な第２領域とを、前記液晶配向パターンの前記光軸の向きの変化方向に交互に配列したものである、請求項１または２に記載の立体画像表示装置。
【請求項７】
前記液晶配向パターンは、前記第１領域と前記第２領域において、前記液晶配向パターンの前記光軸の向きの変化する方向で、領域の一方の端から他方の端に向かうに従い、前記光軸が１８０°回転する距離が変化する、液晶配向パターンである、請求項６に記載の立体表示装置。
【請求項８】
前記ディスプレイパネルは、１つの前記第１領域と１つの前記第２領域との組み合わせに対応して、複数の異なる画像を表示する、請求項６または７に記載の立体画像表示装置。
【請求項９】
前記液晶配向パターンは、前記光軸の向きが一方向に沿って連続的に変化するものであり、
前記円偏光板は、直線偏光子とλ／４板とを組み合わせたものであり、前記λ／４板は、前記液晶配向パターンの前記光軸の向きの変化方向に分割された、前記液晶配向パターンの前記光軸の向きの変化方向と直交する方向に長尺な第１位相差領域と第２位相差領域とを有し、前記第１位相差領域と前記第２位相差領域とは、遅相軸の方向が互いに直交する、請求項１または２に記載の立体画像表示装置。
【請求項１０】
前記液晶配向パターンは、前記液晶配向パターンの前記光軸の向きの変化する方向で、前記光軸が１８０°回転する距離が変化する、液晶配向パターンである、請求項９に記載の立体表示装置。
【請求項１１】
前記ディスプレイパネルは、１つの前記第１位相差領域と１つの前記第２位相差領域との組み合わせに対応して、複数の異なる画像を表示する、請求項９または１０に記載の立体画像表示装置。
【請求項１２】
波長５５０ｎｍにおける前記液晶化合物の屈折率異方性をΔｎ550とし、前記光学異方性層の厚さをｄとしたときに、下記式（１）を満たす、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の立体画像表示装置。
２００ｎｍ≦Δｎ550×ｄ≦３５０ｎｍ・・・（１）
【請求項１３】
波長４５０ｎｍにおける前記液晶化合物の屈折率異方性をΔｎ450とし、波長５５０ｎｍにおける前記液晶化合物の屈折率異方性をΔｎ550とし、前記光学異方性層の厚さをｄとしたときに、下記式（２）を満たす、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の立体画像表示装置。
（Δｎ450×ｄ）／（Δｎ550×ｄ）＜１・・・（２）
【請求項１４】
前記円偏光板が、直線偏光子と、波長５５０ｎｍにおける面内レタデーションＲｅ（５５０）が、
１００ｎｍ≦Ｒｅ（５５０）≦１８０ｎｍ
を満たすλ／４板と、を組み合わせたものである、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の立体画像表示装置。
【請求項１５】
前記λ／４板は、波長４５０ｎｍにおける面内レタデーションＲｅ（４５０）と、波長５５０ｎｍにおける面内レタデーションＲｅ（５５０）とが、
Ｒｅ（４５０）／Ｒｅ（５５０）＜１
を満たす、請求項１４に記載の立体画像表示装置。
【請求項１６】
請求項１〜１５のいずれか１項に記載の立体画像表示装置と、前記立体画像表示装置が表示した画像を集光する接眼レンズと、を有するウェアラブルディスプレイデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体画像を表示する立体画像表示装置、および、この立体画像表示装置を用いるウェアラブルディスプレイデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
立体画像表示では、一例として、表示する対象を異なる方向から観察した複数の画像を生成し、各画像を分割して、画像に対応して配列してディスプレイパネルに表示し、表示した画像を、例えばレンチキュラーレンズおよびレンズアレイ等を介して観察することで、視差を利用して立体画像を表示する。
立体画像表示装置として、左目用と右目用の画像を生成し、左右両眼の視差を利用して立体視を知覚させる二眼式立体表示装置、三つ以上の視点を設定した多眼式立体表示装置（超多眼式立体表示装置）、および、二次元の表示面を有するディスプレイから射出した光を空間中で結像させて、空間中に立体像を再生させる空間像再生方式（ライトフィールドディスプレイ、インテグラルフォトグラフィ方式ディスプレイ）などが知られている。【０００３】
例えば、特許文献１には、二次元の表示面を有するディスプレイパネル（表示部）と、表示面から所定距離離間して表示面と略平行な面に複数の要素レンズを二次元的に配列させたレンズアレイと、レンズアレイのレンズピッチよりも小さいピッチで、複数の要素レンズの個々に対応する画像をディスプレイパネルに表示させる表示制御部と、を有する立体画像表示装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第６０８０１２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１にも示されるように、従来の立体画像表示装置では、レンチキュラーレンズおよびレンズアレイ等を用いているため、薄型のディスプレイパネルを用いても、立体画像表示装置の薄型化には限界がある。
また、レンチキュラーレンズおよびレンズアレイ等は、可撓性も低いため、可撓性を有するディスプレイパネルを用いた場合でも、可撓性を有する立体画像表示装置を得ることは困難である。【０００６】
本発明の目的は、このような従来技術の問題点を解決することにあり、薄く、かつ、良好な可撓性も実現できる立体画像表示装置、および、この立体画像表示装置を利用するウェアラブルディスプレイデバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、以下の構成により、この課題を解決する。
［１］  ディスプレイパネルと、光学素子と、円偏光板と、を有し、
光学素子は、液晶化合物を含む組成物を用いて形成された光学異方性層を有し、
光学異方性層は、液晶化合物由来の光軸の向きが光学異方性層の面内の少なくとも一方向に沿って連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンを有し、ディスプレイパネルの複数の画素を介して射出された光のうち光学異方性層に入射された円偏光成分の一部を、入射の方向とは異なる方向に進行させることを特徴とする立体画像表示装置。
［２］  円偏光を射出するディスプレイパネルと、光学素子と、を有し、
光学素子は、液晶化合物を含む組成物を用いて形成された光学異方性層を有し、
光学異方性層は、液晶化合物由来の光軸の向きが光学異方性層の面内の少なくとも一方向に沿って連続的に回転しながら変化している液晶配向パターンを有し、ディスプレイパネルの複数の画素を介して射出された光のうち光学異方性層に入射された円偏光成分の一部を、入射の方向とは異なる方向に進行させることを特徴とする立体画像表示装置。
［３］  液晶配向パターンは、内側から外側に向かう同心円状に、光軸の向きが一方向に沿って連続的に回転しながら変化する、同心円状の配向パターンであり、
光学異方性層は、同心円状の配向パターンを有する小領域を、二次元的に配列したものである、［１］または［２］に記載の立体画像表示装置。
［４］  同心円状の液晶配向パターンは、内側から外側に向かうに従い、光軸が１８０°回転する距離が変化する、同心円状の液晶配向パターンである、［３］に記載の立体画像表示装置。
［５］  ディスプレイパネルは、１つの小領域に対応して、異なる複数の画像を表示する、［３］または［４］に記載の立体画像表示装置。
［６］  液晶配向パターンは、光軸の向きが一方向に沿って連続的に変化するもので、光軸の回転方向が互いに逆の、第１配向パターンと第２配向パターンとを有し、
光学異方性層は、第１配向パターンを有する、液晶配向パターンの光軸の向きの変化方向と直交する方向に長尺な第１領域と、第２配向パターンを有する、液晶配向パターンの光軸の向きの変化方向と直交する方向に長尺な第２領域とを、液晶配向パターンの光軸の向きの変化方向に交互に配列したものである、［１］または［２］に記載の立体画像表示装置。
［７］  液晶配向パターンは、第１領域と第２領域において、液晶配向パターンの光軸の向きの変化する方向で、領域の一方の端から他方の端に向かうに従い、光軸が１８０°回転する距離が変化する、液晶配向パターンである、［６］に記載の立体表示装置。
［８］  ディスプレイパネルは、１つの第１領域と１つの第２領域との組み合わせに対応して、複数の異なる画像を表示する、［６］または［７］に記載の立体画像表示装置。
［９］  液晶配向パターンは、光軸の向きが一方向に沿って連続的に変化するものであり、
円偏光板は、直線偏光子とλ／４板とを組み合わせたものであり、λ／４板は、液晶配向パターンの光軸の向きの変化方向に分割された、液晶配向パターンの光軸の向きの変化方向と直交する方向に長尺な第１位相差領域と第２位相差領域とを有し、第１位相差領域と第２位相差領域とは、遅相軸の方向が互いに直交する、［１］または［２］に記載の立体画像表示装置。
［１０］  液晶配向パターンは、液晶配向パターンの光軸の向きの変化する方向で、光軸が１８０°回転する距離が変化する、液晶配向パターンである、［９］に記載の立体表示装置。
［１１］  ディスプレイパネルは、１つの第１位相差領域と１つの第２位相差領域との組み合わせに対応して、複数の異なる画像を表示する、［９］または［１０］に記載の立体画像表示装置。
［１２］  波長５５０ｎｍにおける液晶化合物の屈折率異方性をΔｎ550とし、光学異方性層の厚さをｄとしたときに、下記式（１）を満たす、［１］〜［１１］のいずれかに記載の立体画像表示装置。
２００ｎｍ≦Δｎ550×ｄ≦３５０ｎｍ・・・（１）
［１３］  波長４５０ｎｍにおける液晶化合物の屈折率異方性をΔｎ450とし、波長５５０ｎｍにおける液晶化合物の屈折率異方性をΔｎ550とし、光学異方性層の厚さをｄとしたときに、下記式（２）を満たす、［１］〜［１２］のいずれかに記載の立体画像表示装置。
（Δｎ450×ｄ）／（Δｎ550×ｄ）＜１・・・（２）
［１４］  円偏光板が、直線偏光子と、波長５５０ｎｍにおける面内レタデーションＲｅ（５５０）が、
１００ｎｍ≦Ｒｅ（５５０）≦１８０ｎｍ
を満たすλ／４板と、を組み合わせたものである、［１］〜［１３］のいずれかに記載の立体画像表示装置。
［１５］  λ／４板は、波長４５０ｎｍにおける面内レタデーションＲｅ（４５０）と、波長５５０ｎｍにおける面内レタデーションＲｅ（５５０）とが、
Ｒｅ（４５０）／Ｒｅ（５５０）＜１
を満たす、［１４］に記載の立体画像表示装置。
［１６］  ［１］〜［１５］のいずれかに記載の立体画像表示装置と、立体画像表示装置が表示した画像を集光する接眼レンズと、を有するウェアラブルディスプレイデバイス。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、薄型で、さらに、必要に応じて良好な可撓性も実現できる立体画像表示装置、および、この立体画像表示装置を利用するウェアラブルディスプレイデバイスを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係る立体画像表示装置の簡略化した構成を示す図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態１におけるディスプレイパネルと円偏光板と光学素子の部分側面断面図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態１における光学素子の部分側面断面図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態１における光学素子の部分平面図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態１における光学異方性層を説明するための平面図である。
【図６】図６は、本発明の実施の形態１における光学素子に左円偏光が入射した場合の透過光の挙動を示す図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態１における光学素子に左円偏光が入射した場合の透過光の挙動を示す図である。
【図８】図８は、本発明の実施の形態２における光学素子の部分平面図である。
【図９】図９は、本発明の実施の形態２における光学異方性層を説明するための平面図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施の形態２における光学素子に円偏光が入射した場合の透過光の挙動を示す図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施の形態３における光学素子の部分平面図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施の形態３における液晶配向パターンである。
【図１３】図１３は、本発明の実施の形態３におけるディスプレイパネルの表示を説明するための平面図である。
【図１４】図１４は、本発明の実施の形態４における光学素子の部分側面断面図である。
【図１５】図１５は、本発明の実施の形態４における光学素子の部分平面図である。
【図１６】図１６は、配向膜に対して干渉光を照射する露光装置の概略構成図である。
【図１７】図１７は、配向膜に対して干渉光を照射する露光装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の立体画像表示装置およびウェアラブルディスプレイデバイスについて、添付の図面に示される好適実施例を基に詳細に説明する。
なお、各図面においては、視認しやすくするため、構成要素の縮尺は実際のものとは適宜異ならせてある。
【００１１】
＜実施の形態１＞
図１に、本発明の実施の形態１に係る立体画像表示装置１０の簡略化した構成を示す。立体画像表示装置１０は、画像を表示するためのディスプレイパネル１１、光学素子２１、および、ディスプレイパネル１１と光学素子２１との間に設けられる円偏光板３１を有している。
【００１２】
図２に、ディスプレイパネル１１、光学素子２１および円偏光板３１の側面断面図を示す。
ディスプレイパネル１１は、液晶ディスプレイ、有機エレクトロルミネセンスディスプレイ、および、発光ダイオードディスプレイ（ＬＥＤ（Light Emitting Diode）ディスプレイ、マイクロＬＥＤディスプレイ）等に利用される、動画および／または静止画を表示する公知のディスプレイパネルである。
図示例において、ディスプレイパネル１１は、右目２Ｒによる観察に対応する画像１２Ｒと、左目２Ｌによる観察に対応する画像１２Ｌとを、後述する棒状液晶化合物２４の光軸２４Ａの向きが変化する方向に、交互に配列した画像を表示している。棒状液晶化合物２４の光軸２４Ａの向きが変化する方向とは、後述する配列軸Ａの方向であり、図中に矢印Ｘで示す方向である。
【００１３】
ディスプレイパネル１１は、表示した画像（光）を円偏光板３１および光学素子２１に向けて光を出射する。
ここで、説明のために、光学素子２１からディスプレイパネル１１に向かう方向を図中に矢印Ｚで示す方向とし、矢印Ｚ方向に垂直な平面をＸＹ面として、ディスプレイパネル１１と光学素子２１とはＸＹ面に平行に配置されているとする。図２には、ディスプレイパネル１１が表示した画像１２Ｒと画像１２Ｌとを、矢印Ｘ方向に交互に繰り返し表示した様子が示されている。
【００１４】
図３に、光学素子２１の側面断面図を示す。図３に示すように、光学素子２１は、プラスチックフィルム等の透明な支持体２２と、厚さｄを有する光学異方性層２３により構成されている。光学異方性層２３は、一般的なλ／２板としての機能、すなわち、光学異方性層２３に入射した光に含まれる互いに直交する２つの直線偏光成分に半波長すなわち１８０°の位相差を与える機能を有している。また、光学異方性層２３は、液晶化合物である複数の棒状液晶化合物２４を含む組成物を用いて形成されたものであり、これら複数の棒状液晶化合物２４は、それぞれ、光学異方性層２３においてＸＹ面と平行な面内に配向している。
また、光学異方性層２３は、棒状液晶化合物２４に由来する光軸２４Ａを有している。この光軸２４Ａは、棒状液晶化合物２４の棒形状の長軸方向に沿っており、棒状液晶化合物２４において屈折率が最も高くなる軸、いわゆる遅相軸である。以下の説明では、『棒状液晶化合物２４に由来する光軸２４Ａ』を『棒状液晶化合物の光軸２４Ａ』ともいう。
また、光学素子２１は、透明な支持体がなく、光学異方性層２３により構成されていても良い。例えば、透明な支持体２２上に光学異方性層２３を形成し、その後、透明な支持体２２を剥離して用いても良い。
【００１５】
図４に、光学素子２１の部分平面図を示す。図４に示すように、光学異方性層２３の複数の棒状液晶化合物２４は、ＸＹ面内の互いに平行な複数の配列軸Ａに沿って配置されており、それぞれの配列軸Ａ上において、複数の棒状液晶化合物２４の光軸２４Ａの向きが、配列軸Ａに沿った一方向に連続的に回転しながら変化している。ここで、説明のため、配列軸Ａが矢印Ｘ方向に向いているとする。また、矢印Ｘ方向と直交する図中に矢印Ｙで示す方向においては、光軸２４Ａの向きが等しい複数の棒状液晶化合物２４が等間隔で配置されている。
また、棒状液晶化合物２４の光軸２４Ａの向きが配列軸Ａに沿った一方向に連続的に回転しながら変化しているとは、配列軸Ａに沿って配列されている複数の棒状液晶化合物２４の光軸２４Ａと配列軸Ａとがなす角度が、配列軸Ａ方向の位置により異なっており、配列軸Ａに沿って光軸２４Ａと配列軸Ａとのなす角度がθからθ＋１８０°あるいはθ−１８０°まで徐々に変化していることを意味する。
この際に、複数の棒状液晶化合物２４の光軸２４Ａは、図４に示すように、配列軸Ａに沿って一定の角度ずつ回転しながら変化することができる。配列軸Ａに沿って隣接する棒状液晶化合物２４において、互いの光軸２４Ａがなす角度は、４５°以下が望ましく、より小さい角度であるのがさらに望ましい。
【００１６】
また、複数の棒状液晶化合物２４の光軸２４Ａの向きが配列軸Ａに沿って反時計回りに回転しながら変化していることにより、光学異方性層２３に、液晶配向パターンＡＰ１（第１配向パターン）が形成されている。
同様に、複数の棒状液晶化合物２４の光軸２４Ａの向きが配列軸Ａに沿って時計回りに回転しながら変化していることにより、光学異方性層２３に、液晶配向パターンＡＰ２（第２配向パターン）が形成されている。
すなわち、光学異方性層２３は、棒状液晶化合物２４の回転方向が逆である、２つの液晶配向パターンを有する。
液晶配向パターンＡＰ１およびＡＰ２は、共に、配列軸Ａに沿った繰り返しパターンであり、そのピッチＰは、棒状液晶化合物２４の光軸２４Ａと配列軸Ａとのなす角度がθからθ＋１８０°となるまでの距離により定義される（１８０°回転ピッチ）。このピッチＰの長さは、４５μｍ以下が好ましく、３０μｍ以下がより好ましく、１５μｍ以下がさらに好ましい。
【００１７】
また、図４に示すように、光学異方性層２３において、互いに同一の方向を向いた複数の光軸２４Ａを有する棒状液晶化合物２４が矢印Ｙ方向に配列されている。
互いに同一の方向を向いた複数の光軸２４Ａを有する棒状液晶化合物２４が矢印Ｙ方向に配列された長尺な領域を領域Ｒとする。その場合に、それぞれの領域Ｒにおける面内レタデーション（Ｒｅ）の値が半波長すなわちλ／２であることが望ましい。これらの面内レタデーションは、領域Ｒの屈折率異方性に伴う屈折率差Δｎと光学異方性層２３の厚さｄとの積により算出される。ここで、光学異方性層２３における領域Ｒの屈折率異方性に伴う屈折率差とは、領域Ｒの面内における遅相軸の方向の屈折率と、遅相軸の方向に直交する方向の屈折率との差により定義される屈折率差である。すなわち、領域Ｒの屈折率異方性に伴う屈折率差Δｎは、光軸２４Ａの方向の棒状液晶化合物２４の屈折率と、領域Ｒの面内において光軸２４Ａに垂直な方向の棒状液晶化合物２４の屈折率との差に等しい。
【００１８】
図５に示すように、光学異方性層２３は、液晶配向パターンＡＰ１からなる第１領域２３Ａと、液晶配向パターンＡＰ２からなる第２領域２３Ｂとが、配列軸Ａの方向すなわち棒状液晶化合物２４の光軸２４Ａが変化する方向（図中矢印Ｘ方向）に、交互に配列されている。
図５に示すように、第１領域２３Ａおよび第２領域２３Ｂは、共に、配列軸Ａの方向と直交する方向、すなわち、上述の長尺な領域Ｒの長手方向と同方向（図中矢印Ｙ方向）に長尺なものである。
なお、図４および図５の左側では、液晶配向パターンＡＰ１と液晶配向パターンＡＰ２とを、隣接して１ピッチずつのみ示しているが、実際には、図５の右側の図からの拡大図に示すように、液晶配向パターンＡＰ１および液晶配向パターンＡＰ２は、共に、複数ピッチが連続的に形成されている。従って、所定ピッチ数の液晶配向パターンＡＰ１の繰り返しで、第１領域２３Ａが形成され、同ピッチ数の液晶配向パターンＡＰ２の繰り返しで、第２領域２３Ｂが形成される。
【００１９】
次に、実施の形態１における光学素子２１の光学異方性層２３に光が入射した場合の、透過光の挙動について説明する。
図６に示すように、光学素子２１の光学異方性層２３における第１領域２３Ａすなわち液晶配向パターンＡＰ１の領域に左円偏光ＰLの入射光Ｌ1が入射すると、入射光Ｌ1は、光学異方性層２３を通過することにより、１８０°の位相差が与えられて、右円偏光ＰRの透過光Ｌ2に変換される。
また、入射光Ｌ1は、光学異方性層２３を通過する際に、それぞれの棒状液晶化合物２４に由来する光軸２４Ａの向きに応じて絶対位相が変化する。このとき、光軸２４Ａは、反時計回りに回転しながら配列軸Ａに沿って変化しているため、光軸２４Ａの向きにより、入射光Ｌ1の絶対位相の変化量が異なる。
さらに、光学異方性層２３に形成された液晶配向パターンＡＰ１は、矢印Ｘ方向に周期的なパターンであるため、光学異方性層２３を通過した入射光Ｌ１には、図６に示すように、それぞれの光軸２４Ａの向きに対応した矢印Ｘ方向に周期的な絶対位相Ｑ１が与えられる。これにより、ＸＹ面に対して矢印Ｚ方向に傾いた等位相面Ｅ１が形成される。そのため、入射光Ｌ1は、等位相面Ｅ１に対して垂直な方向に向かって傾くように屈曲され、入射光Ｌ1の進行方向とは異なる方向に進行する。このように、左円偏光ＰLの入射光Ｌ1は、矢印Ｚ方向に対して一定の角度だけ傾いた右円偏光ＰRの透過光Ｌ2に変換される。
【００２０】
他方、光学素子２１の光学異方性層２３における第２領域２３Ｂすなわち液晶配向パターンＡＰ２の領域に左円偏光ＰLの入射光Ｌ1が入射すると、入射光Ｌ1は、同様に、異方性層２３を通過することにより、１８０°の位相差が与えられて、右円偏光ＰRの透過光Ｌ2に変換される。
また、同様に、入射光Ｌ1は、光学異方性層２３を通過する際に、それぞれの棒状液晶化合物２４に由来する光軸２４Ａの向きに応じて絶対位相が変化する。光軸２４Ａは、時計回りに回転しながら配列軸Ａに沿って変化しているため、光軸２４Ａの向きにより、入射光Ｌ1の絶対位相の変化量が異なる。さらに、光学異方性層２３に形成された液晶配向パターンＡＰ２は、矢印Ｘ方向に周期的なパターンであるため、光学異方性層２３を通過した入射光Ｌ1には、図６に示すように、それぞれの光軸２４Ａの向きに対応した矢印Ｘ方向に周期的な絶対位相Ｑ２が与えられる。
ここで、液晶配向パターンＡＰ２において、光軸２４Ａは、配列軸Ａに沿って、上述の液晶配向パターンＡＰ１とは逆の時計回りに回転しながら変化している。そのため、光軸２４Ａの向きに対応した矢印Ｘ方向に周期的な絶対位相Ｑ２は、液晶配向パターンＡＰ１とは逆になる。その結果、第２領域２３Ｂすなわち液晶配向パターンＡＰ２の領域では、第１領域２３Ａすなわち液晶配向パターンＡＰ１の領域とは逆に傾斜した等位相面Ｅ２が形成される。
そのため、第２領域２３Ｂ（液晶配向パターンＡＰ２）に入射した左円偏光ＰLの入射光Ｌ1は、矢印Ｚ方向に対して一定の角度だけ傾いた、第１領域２３Ａに入射した右円偏光ＰRの透過光Ｌ2に向かって進む右円偏光ＰRの透過光Ｌ3に変換される。
【００２１】
従って、立体画像表示装置１０では、ディスプレイパネル１１による表示画像を、所定の円偏光（図示例では左円偏光）として光学素子２１に入射させることにより、レンチキュラーレンズおよびレンズアレイ等を用いた立体画像表示装置と同様、図７に示すように、第１領域２３Ａおよび第２領域２３Ｂによって光を屈折させて右と左に分けて集光して、右目２Ｒによる観察に対応する画像１２Ｒを観察者の右目２Ｒに、左目２Ｌによる観察に対応する画像１２Ｌを観察者の左目２Ｌに、それぞれ入射させて、良好な立体画像を表示できる。
また、後述するように、光学素子２１の光学異方性層２３は、液晶化合物を含む組成物を用いて形成するので、レンチキュラーレンズおよびレンズアレイ等に比して、大幅に薄く、すなわち、薄型の立体画像表示装置を実現でき、また、可撓性を有する立体画像表示装置にも、好適に対応可能である。
【００２２】
なお、光学異方性層２３に形成された液晶配向パターンＡＰ１およびＡＰ２のピッチＰを変化させることにより、透過光Ｌ2および透過光Ｌ3の矢印Ｚ方向に対する傾きを変化させることができる。より詳細には、液晶配向パターンＡＰ１およびＡＰ２のピッチＰを小さくするほど、互いに隣接した棒状液晶化合物２４を通過した光同士が強く干渉するため、透過光Ｌ２を大きく屈曲させることができる。また、液晶配向パターンＡＰ１およびＡＰ２のピッチＰを光学異方性層面内で変えることにより、面内で透過光の屈曲する角度を変えることができる。
従って、光学異方性層２３の位相差および液晶配向パターンＡＰ１およびＡＰ２のピッチＰを調節することで、二次回折光による影響を少なくし、かつ、光の方向を制御して、立体視認性に優れた立体画像表示装置を実現できる。第１領域２３Ａおよび第２領域２３Ｂにおいて、液晶配向パターンＡＰ１およびＡＰ２は、液晶配向パターンＡＰ１およびＡＰ２の光軸の向きが変化する方向で、領域の一方の端から他方の端に向かうに従い、光軸２４Ａが１８０°回転する距離が変化する、液晶配向パターンであるのも好ましい。
以上の点に関しては、後述する実施の形態２および実施の形態３も同様である。
【００２３】
以上の例では、図２および図７に示すように、ディスプレイパネル１１は、１対の第１領域２３Ａおよび第２領域２３Ｂに対応して、右目２Ｒによる観察に対応する画像１２Ｒと、左目２Ｌによる観察に対応する画像１２Ｌとの２画像を表示しているが、本発明は、これに制限はされない。
すなわち、立体画像表示装置１０では、１対の第１領域２３Ａおよび第２領域２３Ｂが、立体画像を表示するためにディスプレイパネル１１が表示する画像の数に対応すればよい。従って、ディスプレイパネル１１は、１対の第１領域２３Ａおよび第２領域２３Ｂに対応して、３画像以上の異なる画像を表示してもよい。３画像以上の視差画像とすることで運動視差に対応した立体画像を表示することができる点でより好ましい。さらに視差画像数を増やすことで、いわゆるライトフィールド（インテグラルフォトグラフィ）のような、高画質な立体画像を表示できる点で、より好ましい。
【００２４】
光学素子２１の光学異方性層２３において、複数の領域Ｒの面内レタデーションの値は、半波長であるのが好ましいが、波長が５５０ｎｍである入射光に対する光学異方性層２３の複数の領域Ｒの面内レタデーションＲｅ（５５０）＝Δｎ550×ｄが下記式（１）に規定される範囲内であれば、実施の形態１に係る立体画像表示装置１０の効果を十分に得ることができる。ここで、Δｎ550は、入射光の波長が５５０ｎｍである場合の、領域Ｒの屈折率異方性に伴う屈折率差であり、ｄは、光学異方性層２３の厚さである。
２００ｎｍ≦Δｎ550×ｄ≦３５０ｎｍ・・・（１）
すなわち、光学異方性層２３の複数の領域Ｒの面内レタデーションＲｅ（５５０）＝Δｎ550×ｄが式（１）を満たしていれば、光学異方性層２３に入射した光の十分な量の円偏光成分を、矢印Ｚ方向に対して傾いた方向に進行する円偏光に変換することができる。面内そのため、立体画像表示装置１０において、好適に立体画像を表示できる。面内レタデーションＲｅ（５５０）＝Δｎ550×ｄは、２２５ｎｍ≦Δｎ550×ｄ≦３４０ｎｍがより好ましく、２５０ｎｍ≦Δｎ550×ｄ≦３３０ｎｍがさらに好ましい。
【００２５】
さらに、波長が４５０ｎｍの入射光に対する光学異方性層２３の領域Ｒのそれぞれの面内レタデーションＲｅ（４５０）＝Δｎ450×ｄと、波長が５５０ｎｍの入射光に対する光学異方性層２３の領域Ｒのそれぞれの面内レタデーションＲｅ（５５０）＝Δｎ550×ｄは、下記式（２）を満たすことが望ましい。ここで、Δｎ450は、入射光の波長が４５０ｎｍである場合の、領域Ｒの屈折率異方性に伴う屈折率差である。
（Δｎ450×ｄ）／（Δｎ550×ｄ）＜１．０・・・（２）
式（２）は、光学異方性層２３に含まれる棒状液晶化合物２４が逆分散性を有していることを表している。すなわち、式（２）が満たされることにより、光学異方性層２３は、広帯域の波長の入射光に対応できる。
【００２６】
光学素子２１と、ディスプレイパネル１１との間には、円偏光板３１が設けられる。
図２に示すように、円偏光板３１は、ディスプレイパネル１１側の偏光子３１Ａと、光学素子２１側のλ／４板３１Ｂとを有する。なお、ディスプレイパネル１１が偏光子を有する場合、すなわち、所定の直線偏光のみを出射する場合には、λ／４板３１Ｂのみを設けて円偏光板３１とすればよい。
立体画像表示装置１０においては、ディスプレイパネル１１が照射した光のうち、所定の直線偏光のみ偏光子３１Ａを透過させ、この直線偏光をλ／４板３１Ｂを透過させることにより、左円偏光の光を光学素子２１に入射させている。
また、図示しないが、偏光子３１Ａとλ／４板３１Ｂを備える円偏光板３１の代わりに、コレステリック液晶層を円偏光板３１として用いても良い。
さらに、円偏光板３１を用いずに、円偏光を射出するディスプレイを用いても良い。例えば、円偏光を発光する有機エレクトロルミネセンスディスプレイ等を用いることができる。直線偏光を発光するディスプレイにλ／４板を組み合わせてもよく、たとえば、特開２００４−３０９５５号公報に記載の態様が挙げられる。また、有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイパネルであって、異なる波長の光を発光する発光部に対応して、発光波長に対応する円偏光領域を持つものであってもよい。
【００２７】
偏光子３１Ａは、公知の偏光子が全て利用可能であり、ヨウ素化合物を含む吸収型偏光板またはワイヤーグリッドなどの反射型偏光板等、一般的な直線偏光板が、各種、利用可能である。
【００２８】
λ／４板３１Ｂも、液晶化合物を利用するλ／４板およびポリマーフィルムを利用するλ／４板等、波長５５０ｎｍにおける面内レタデーションＲｅ（５５０）が、『１００ｎｍ≦Ｒｅ（５５０）≦１８０ｎｍ』を満たすものであれば、公知のλ／４板が、各種、利用可能である。
λ／４板３１Ｂの面内レタデーションは、１１０ｎｍ≦Ｒｅ（５５０）≦１７０ｎｍがより好ましく、１２０ｎｍ≦Ｒｅ（５５０）≦１６０ｎｍがさらに好ましい。
また、λ／４板３１Ｂは、波長４５０ｎｍにおける面内レタデーションＲｅ（４５０）と、波長５５０ｎｍにおける面内レタデーションＲｅ（５５０）とが、『Ｒｅ（４５０）／Ｒｅ（５５０）＜１』を満たすのが好ましい。すなわち、λ／４板３１Ｂは、逆分散性のλ／４板であるのが好ましい。
【００２９】
立体画像表示装置１０においては、円偏光板３１は、光学素子２１とディスプレイパネル１１との間に配置されているが、本発明は、これに制限はされず、円偏光板３１は、観察者とディスプレイパネル１１との間に配置されればよい。具体的には、円偏光板３１は、光学素子２１のディスプレイパネル１１とは逆側に配置してもよい。
すなわち、本発明の立体画像表示装置は、全ての光を光学素子２１に入射させて、円偏光板３１を透過した光を、観察者が観察するようにしてもよい。
【００３０】
＜実施の形態２＞
本発明の実施の形態２の立体画像表示装置も、上述の実施の形態１の立体画像表示装置１０と同様に、光学素子と、円偏光板と、ディスプレイパネルとを有する。また、実施の形態２の立体画像表示装置においても、光学素子は、支持体と光学異方性層とを有し、円偏光板は、偏光子と、λ／４板とを有する。さらに、実施の形態１と同様に、円偏光板３１としてコレステリック層を用いてもよく、円偏光を射出するディスプレイを用いてもよい。
実施の形態２の立体画像表示装置と、上述の実施の形成１の形態の立体画像表示装置１０とは、光学素子の光学異方性層、および、円偏光板のλ／４板が異なる以外は、基本的に、同じ構成を有する。
【００３１】
図８に、実施の形態２の光学素子の光学異方性層５３の部分平面図を示す。
上述の光学異方性層２３は、図４に示すように、棒状液晶化合物２４の光軸２４Ａの回転方向が互いに逆方向である、液晶配向パターンＡＰ１による第１領域２３Ａと、液晶配向パターンＡＰ２による第２領域２３Ｂとを有している。
これに対して、本発明の実施の形態２では、光学異方性層５３は、図８に示すように、棒状液晶化合物５４の光軸５４Ａの回転方向が一方向である。図示例においては、棒状液晶化合物の光軸５４Ａの回転方向が、上述の液晶配向パターンＡＰ１と同様の反時計回りの一方向の回転のみである。
【００３２】
図９に、実施の形態２の光学素子の円偏光板のλ／４板３３の平面図を示す。
図９に示すように、λ／４板３３は、配列軸Ａの方向すなわち棒状液晶化合物５４の光軸５４Ａが変化する方向に、複数に分割されており、隣接する領域において、遅相軸の方向が直交している。配列軸Ａの方向は、図中矢印Ｘ方向である。
すなわち、λ／４板３３は、棒状液晶化合物５４の光軸５４Ａが変化する方向（配列軸方向＝矢印Ｘ方向）に分割された、矢印Ｙ方向に長尺な、第１位相差領域３３Ａと第２位相差領域３３Ｂとを有する。また、図９の左側にλ／４板３３の一部を拡大して示すように、第１位相差領域３３Ａおよび第２位相差領域３３Ｂは、共にλ／４板であるが、第１位相差領域３３Ａの遅相軸３４Ａと第２位相差領域３３Ｂの遅相軸３４Ｂとが、互いに直交している。
【００３３】
第１位相差領域３３Ａおよび第２位相差領域３３Ｂの幅は、同数の所定ピッチ数の液晶配向パターンの繰り返しに対応する幅である。第１位相差領域３３Ａおよび第２位相差領域３３Ｂの幅とは、すなわち、第１位相差領域３３Ａおよび第２位相差領域３３Ｂの矢印Ｘ方向のサイズである。
また、上述の実施の形態１の立体画像表示装置１０では、１対の第１領域２３Ａおよび第２領域２３Ｂが、立体画像を表示するためにディスプレイパネル１１が表示する画像の数に対応している。これに対し、実施の形態２の立体画像表示装置では、一対の第１位相差領域３３Ａおよび第２位相差領域３３Ｂが、ディスプレイパネル１１が表示する画像の数に対応する。
【００３４】
実施の形態２の立体画像表示装置における光の挙動について説明する。
この立体画像表示装置では、円偏光板のλ／４板３３における第１位相差領域３３Ａを透過した光は、例えば左円偏光になり、第２位相差領域３３Ｂを通過した光は、例えば右円偏光になる。
【００３５】
図１０に示すように、光学素子の光学異方性層５３に左円偏光ＰLの入射光Ｌ11が入射すると、先と同様、入射光Ｌ11は、光学異方性層５３を通過して、１８０°の位相差が与えられて、右円偏光ＰRの透過光Ｌ21に変換される。
また、入射光Ｌ11は、光学異方性層５３を通過する際に、それぞれの棒状液晶化合物５４に由来する光軸５４Ａの向きに応じて絶対位相が変化する。このとき、光軸２４Ａは、回転しながら配列軸Ａに沿って変化しているため、光軸５４Ａの向きにより、入射光Ｌ11の絶対位相の変化量が異なる。
さらに、光学異方性層５３に形成された液晶配向パターンは、矢印Ｘ方向に周期的なパターンであるため、光学異方性層２３を通過した入射光Ｌ11には、図１０に示すように、それぞれの光軸５４Ａの向きに対応した矢印Ｘ方向に周期的な絶対位相Ｑ３が与えられる。これにより、ＸＹ面に対して矢印Ｚ方向に傾いた等位相面Ｅ３が形成される。そのため、入射光Ｌ11は、等位相面Ｅ３に対して垂直な方向に向かって傾くように屈曲され、入射光Ｌ1の進行方向とは異なる方向に進行する。このように、左円偏光ＰLの入射光Ｌ1は、矢印Ｚ方向に対して一定の角度だけ傾いた右円偏光ＰRの透過光Ｌ2に変換される。
【００３６】
他方、光学素子の光学異方性層５３に右円偏光ＰRの入射光Ｌ12が入射すると、入射光Ｌ12は、同様に、光学異方性層５３を通過することにより、１８０°の位相差が与えられて、左円偏光ＰLの透過光Ｌ2に変換される。
また、同様に、入射光Ｌ12は、光学異方性層５３を通過する際に、それぞれの棒状液晶化合物５４に由来する光軸５４Ａの向きに応じて絶対位相が変化する。同様に、光軸５４Ａは、回転しながら配列軸Ａに沿って変化しているため、光軸２４Ａの向きにより、入射光Ｌ12の絶対位相の変化量が異なる。さらに、光学異方性層５３に形成された液晶配向パターンは、矢印Ｘ方向に周期的なパターンであるため、光学異方性層５３を通過した入射光Ｌ12には、図１０に示すように、それぞれの光軸５４Ａの向きに対応した矢印Ｘ方向に周期的な絶対位相Ｑ４が与えられる。
ここで、入射光Ｌ12は、右円偏光ＰRであるので、光軸５４Ａの向きに対応した矢印Ｘ方向に周期的な絶対位相Ｑ４は、左円偏光ＰLである入射光Ｌ11とは逆になる。その結果、入射光Ｌ12では、入射光Ｌ11とは逆に傾斜した等位相面Ｅ４が形成される。
そのため、右円偏光ＰRの入射光Ｌ12は、矢印Ｚ方向に対して一定の角度だけ傾いた、左円偏光ＰLである入射光Ｌ11から変換された右円偏光ＰRの透過光Ｌ21に向かって進む、右円偏光ＰRの透過光Ｌ31に変換される。
従って、本発明の実施の形態２の立体画像表示装置でも、上述の立体画像表示装置１０と同様、右目２Ｒによる観察に対応する画像１２Ｒを観察者の右目２Ｒに、左目２Ｌによる観察に対応する画像１２Ｌを観察者の左目２Ｌに、それぞれ入射させて、良好な立体画像を表示できる。
【００３７】
＜実施の形態３＞
本発明の実施の形態３の立体画像表示装置も、上述の実施の形態１の立体画像表示装置１０と同様に、光学素子と、円偏光板と、ディスプレイパネルとを有する。また、実施の形態２の立体画像表示装置においても、光学素子は、支持体と光学異方性層とを有し、円偏光板は、偏光子と、λ／４板とを有する。さらに、実施の形態１と同様に円偏光板３１としてコレステリック層を用いてもよく、円偏光を射出するディスプレイを用いてもよい。
実施の形態３の立体画像表示装置と、上述の実施の形成１の形態の立体画像表示装置１０とは、光学素子の光学異方性層が異なる以外は、基本的に、同じ構成を有する。
【００３８】
図１１に、実施の形態３における光学素子７１の平面図を示す。
実施の形態３における光学素子７１の光学異方性層７３は、矢印Ｘ方向および矢印Ｙ方向に配列された複数の小領域Ｎにより構成されている。
これらの複数の小領域Ｎは、図１２に示すように、複数の棒状液晶化合物７４を含んでおり、複数の棒状液晶化合物７４の光軸７４Ａは、それぞれの小領域Ｎにおいて、図１２に示す液晶配向パターンＡＰ３を形成している。実施の形態３における液晶配向パターンＡＰ３において、棒状液晶化合物７４の光軸７４Ａの向きは、液晶配向パターンＡＰ３の中心から外側の多方向、例えば、配列軸Ａ３、Ａ４、Ａ５…に沿って徐々に回転しながら同心円状に変化している。この同心円状の液晶配向パターンＡＰ３を有する小領域Ｎを通過した円偏光は、棒状液晶化合物７４の光軸７４Ａの向きが異なる個々の局所的な領域において、それぞれ、絶対位相が変化する。この際に、それぞれの絶対位相の変化量は、円偏光が通過した棒状液晶化合物７４の光軸７４Ａの向きに応じて異なる。中心から外側に向かうに従い、液晶配向パターンＡＰ３における液晶化合物７４の光軸７４Ａが１８０°回転する距離（ピッチ）を変化させることにより、小領域Ｎ面内での円偏光の屈曲角度を変えることができ、好ましい。
【００３９】
このような放射状に光軸が回転変化する液晶配向パターンを備えれば、発散光もしくは集束光として透過させることができる。すなわち、光学異方性層７３中の液晶配向パターンＡＰ３によって凹レンズあるいは凸レンズとしての機能を実現できる。
従って、実施の形態３における光学素子７１の小領域Ｎに円偏光を通過させることにより、小領域Ｎを透過した円偏光をＸＹ面内の全ての方向に傾くように屈曲させて進行させることができる。
すなわち、光学異方性層７３は、レンズアレイと同様の作用を発現する。
【００４０】
従って、ディスプレイパネル１１が、１個の小領域Ｎに対応して、例えば、図１３に示すように、正面から観察した画像ＩＦ、右から観察した画像ＩＲ、左から観察した画像ＩＬ、上方から観察した画像ＩＵ、下方から観察した画像ＩＤ、右上方から観察したＩＲＵ、左上方から観察した画像ＩＬＵ、右下方から観察したＩＲＤ、および、左下方から観察した画像ＩＬＤの、９画像（３×３画像）を表示することで、水平方向だけではなく、垂直方向および／または斜め方向に対応した立体画像を表示できる。１個の小領域Ｎに対応する画像数をさらに増やすことで、いわゆるライトフィールド（インテグラルフォトグラフィ）のような、高画質な立体画像を表示できる点で好ましい。
【００４１】
＜実施の形態４＞
本発明の実施の形態３の立体画像表示装置も、上述の実施の形態１の立体画像表示装置１０と同様に、光学素子と、円偏光板と、ディスプレイパネルとを有する。また、実施の形態２の立体画像表示装置においても、光学素子は、支持体と光学異方性層とを有し、円偏光板は、偏光子と、λ／４板とを有する。さらに、実施の形態１と同様に円偏光板３１としてコレステリック層を用いてもよく、円偏光を射出するディスプレイを用いてもよい。
実施の形態４の立体画像表示装置と、上述の実施の形成１の形態の立体画像表示装置１０とは、光学素子の光学異方性層が異なる以外は、基本的に、同じ構成を有する。
【００４２】
実施の形態１〜３における光学異方性層２３、５３および７３は、棒状液晶化合物２４、５４および７４を含んでいるが、本発明の光学異方性層は、棒状液晶化合物の代わりに、円盤状液晶化合物を含んでいてもよい。
図１４は、実施の形態４の光学素子８１の構成を示す側面断面図である。図１４に示すように、実施の形態４における光学素子８１は、光学異方性層が円盤状液晶化合物８４を含むことを除いて実施の形態１における光学素子２１と同一である。すなわち、実施の形態４の光学素子８１は、基材８２と、基材８２上に形成された光学異方性層８３を有し、光学異方性層８３は、複数の円盤状液晶化合物８４を含んでいる。
光学異方性層８３に含まれる複数の円盤状液晶化合物８４は、それぞれ、矢印Ｙ方向に立ち上がっており、円盤状液晶化合物８４の光軸８４Ａは、円盤面に垂直な軸、いわゆる進相軸として定義される。
【００４３】
図１５に、実施の形態４における光学素子８１の平面図を示す。図１５に示されるように、円盤状液晶化合物８４の光軸８４Ａは、配列軸Ａに沿って連続的に回転しながら変化している。すなわち、配列軸Ａと対する円盤状液晶化合物８４の光軸８４Ａとのなす角が、配列軸Ａに沿って徐々に変化している。これにより、実施の形態４における光学異方性層８３に、実施の形態１における光学異方性層２３と同様に、ピッチＰを有する液晶配向パターンＡＰ４が形成されている。
そのため、実施の形態４における光学素子８１は、実施の形態１における光学素子２１と同様の作用を有している。すなわち、図示しないが、光学素子８１の光学異方性層８３に入射する光のうち円偏光成分を、入射の方向とは異なる方向に傾くように屈曲して進行させることができ、良好な立体画像を表示することができる。
【００４４】
以下、本発明の光学素子の詳細について説明する。
【００４５】
＜支持体＞
支持体としては、透明支持体が好ましく、ポリメチルメタクリレート等のポリアクリル系樹脂フィルム、セルローストリアセテート等のセルロース系樹脂フィルム、および、シクロオレフィンポリマー系フィルム（例えば、ＪＳＲ社製、商品名「アートン」、日本ゼオン社製、商品名「ゼオノア」）等を挙げることができる。支持体は、可撓性のフィルムに限らず、ガラス基板等の非可撓性の基板であってもよい。
【００４６】
＜光学異方性層＞
光学異方性層は、棒状液晶化合物もしくは円盤状液晶化合物を含む液晶組成物の硬化層からなり、棒状液晶化合物の光軸もしくは円盤状液晶化合物の光軸が上述のように配向された液晶配向パターンを有している。支持体上に配向膜を形成し、その配向膜上に液晶組成物を塗布、硬化することにより、液晶組成物の硬化層からなる光学異方性層を得ることができる。なお、いわゆるλ／２板として機能するのは光学異方性層であるが、本発明は、支持体および配向膜を一体的に備えた積層体がλ／２板として機能する態様を含む。
また、光学異方性層を形成するための液晶組成物は、棒状液晶化合物または円盤状液晶化合物を含有し、さらに、レベリング剤、配向制御剤、重合開始剤および配向助剤などのその他の成分を含有していてもよい。
【００４７】
また、光学異方性層は、入射光の波長に対して広帯域であることが望ましく、複屈折が逆分散の液晶材料を用いて構成されていることが好ましい。また、液晶に捩れ成分を付与することにより、また、異なる位相差層を積層することにより、入射光の波長に対して光学異方性層を実質的に広帯域にすることも好ましい。例えば、光学異方性層において、捩れ方向が異なる２層の液晶を積層することによって広帯域のパターン化されたλ／２板を実現する方法が特開２０１４−０８９４７６号公報等に示されており、本発明において好ましく使用することが出来る。
【００４８】
―棒状液晶化合物―
棒状液晶化合物としては、アゾメチン類、アゾキシ類、シアノビフェニル類、シアノフェニルエステル類、安息香酸エステル類、シクロヘキサンカルボン酸フェニルエステル類、シアノフェニルシクロヘキサン類、シアノ置換フェニルピリミジン類、アルコキシ置換フェニルピリミジン類、フェニルジオキサン類、トラン類、および、アルケニルシクロヘキシルベンゾニトリル類等が好ましく用いられる。以上のような低分子液晶性分子だけではなく、高分子液晶性分子も用いることができる。
【００４９】
棒状液晶化合物を重合によって配向を固定することがより好ましく、重合性棒状液晶化合物としては、Ｍａｋｒｏｍｏｌ．  Ｃｈｅｍ．，  １９０巻、２２５５頁（１９８９年）、Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ５巻、１０７頁（１９９３年）、米国特許４６８３３２７号公報、同５６２２６４８号公報、同５７７０１０７号公報、ＷＯ９５／２２５８６号公報、同９５／２４４５５号公報、同９７／００６００号公報、同９８／２３５８０号公報、同９８／５２９０５号公報、特開平１−２７２５５１号公報、同６−１６６１６号公報、同７−１１０４６９号公報、同１１−８００８１号公報、および、特願２００１−６４６２７号公報などに記載の化合物を用いることができる。さらに棒状液晶化合物としては、例えば、特表平１１−５１３０１９号公報および特開２００７−２７９６８８号公報等に記載のものも好ましく用いることができる。
【００５０】
―円盤状液晶化合物―
円盤状液晶化合物としては、例えば、特開２００７−１０８７３２号公報および特開２０１０−２４４０３８号公報等に記載のものを好ましく用いることができる。
【００５１】
＜光学異方性層形成用の配向膜＞
光学異方性層形成用の配向膜としては、例えば、ポリマー等の有機化合物からなるラビング処理膜、無機化合物の斜方蒸着膜、マイクログルーブを有する膜、ならびに、ω−トリコサン酸、ジオクタデシルメチルアンモニウムクロライドおよびステアリル酸メチルなどの有機化合物のラングミュア・ブロジェット法によるＬＢ（Langmuir-Blodgett）膜を累積させた膜、等が挙げられる。
配向膜としては、ポリマー層の表面をラビング処理して形成されたものを用いることができる。ラビング処理は、ポリマー層の表面を紙および布等で一定方向に数回こすることにより実施される。配向層に使用するポリマーの種類は、ポリイミド、ポリビニルアルコール、特開平９−１５２５０９号公報に記載された重合性基を有するポリマー、特開２００５−９７３７７号公報、特開２００５−９９２２８号公報、および、特開２００５−１２８５０３号公報記載の直交配向膜等を好ましく使用することができる。なお、本発明で言う直交配向膜とは、本発明の重合性棒状液晶化合物の分子の長軸を、直交配向膜のラビング方向と実質的に直交するように配向させる配向膜を意味する。配向層の厚さは配向機能を提供できれば厚い必要はなく、０．０１〜５μｍが好ましく、０．０５〜２μｍがさらに好ましい。
また、光配向性の素材に偏光または非偏光を照射して配向膜とした、いわゆる光配向膜も用いることもできる。即ち、支持体上に、光配光材料を塗布して光配向膜を作製してもよい。偏光の照射は、光配向膜に対して、垂直方向または斜め方向から行うことができ、非偏光の照射は、光配向膜に対して、斜め方向から行うことができる。
【００５２】
本発明に利用可能な光配向膜に用いられる光配向材料としては、例えば、特開２００６−２８５１９７号公報、特開２００７−７６８３９号公報、特開２００７−１３８１３８号公報、特開２００７−９４０７１号公報、特開２００７−１２１７２１号公報、特開２００７−１４０４６５号公報、特開２００７−１５６４３９号公報、特開２００７−１３３１８４号公報、特開２００９−１０９８３１号公報、特許第３８８３８４８号、特許第４１５１７４６号に記載のアゾ化合物、特開２００２−２２９０３９号公報に記載の芳香族エステル化合物、特開２００２−２６５５４１号公報、特開２００２−３１７０１３号公報に記載の光配向性単位を有するマレイミドおよび／またはアルケニル置換ナジイミド化合物、特許第４２０５１９５号、特許第４２０５１９８号に記載の光架橋性シラン誘導体、特表２００３−５２０８７８号公報、特表２００４−５２９２２０号公報、特許第４１６２８５０号に記載の光架橋性ポリイミド、ポリアミドおよびエステル、特開平９−１１８７１７号公報、特表平１０−５０６４２０号公報、特表２００３−５０５５６１号公報、ＷＯ２０１０／１５０７４８号公報、特開２０１３−１７７５６１号公報、ならびに、特開２０１４−１２８２３号公報に記載の光二量化可能な化合物、特にシンナメート化合物、カルコン化合物およびクマリン化合物等が好ましい例として挙げられる。特に好ましくは、アゾ化合物、光架橋性ポリイミド、ポリアミド、エステル、シンナメート化合物、および、カルコン化合物等が挙げられる。
本発明においては、光配向膜を用いることが好ましい。
【００５３】
配向膜を支持体上に塗布して乾燥させた後、配向膜をレーザ露光して配向パターンを形成する。
配向膜の露光装置の模式図を図１６に示す。この露光装置は、図４に示す光学異方性層２３および図８に示す光学異方性層５３の形成に対応するものである。
露光装置９０は、半導体レーザ９１を備えた光源９２と、半導体レーザ９１からのレーザ光Ｍを２つに分離するビームスプリッター９３と、分離された２つの光線ＭＡ、ＭＢの光路上にそれぞれ配置されたミラー９４Ａ、９４Ｂおよびλ／４板９５Ａ、９５Ｂを備える。ここで、図示はしないが、光源９２には偏光板を備え、直線偏光Ｐ0を出射する。λ／４板９５Ａおよび９５Ｂは互いに直交する光学軸を備えており、λ／４板９５Ａは、直線偏光Ｐ0を右円偏光ＰRに、λ／４板９５Ｂは直線偏光Ｐ0を左円偏光ＰLに変換する。
【００５４】
配向膜１０１を備えた支持体１００が露光部に配置され、２つの光線ＭＡ、ＭＢを配向膜１０１上において交差させて干渉させ、その干渉光を配向膜１０１に照射して露光する。この際の干渉により、配向膜１０１に照射される光の偏光状態が干渉縞状に周期的に変化するものとなる。これにより、配向膜１０１において、配向状態が周期的に変化する配向パターンが得られる。露光装置９０において、２つの光ＭＡおよびＭＢの交差角αを変化させることにより、配向パターンのピッチ（１８０°回転ピッチ）を変化させることができる。配向状態が周期的に変化した配向パターンを有する配向膜上に光学異方性層を形成することにより、この周期に応じた液晶配向パターンを備えた光学異方性層を形成することができる。
また、図４に示す光学異方性層２３のように、光軸２４Ａの回転方向が逆となる領域を有する光学異方性層には、例えば、長尺な遮光部と露光部（光透過部）とを交互に有するストライプ状のマスクを用い、第１領域２３Ａおよび第２領域２３Ｂの一方に対応する領域をマスキングして露光装置９０で露光を行い、次いで、光源９２が出射するレーザ光Ｍの偏光方向を９０°回転して、かつ、マスクをずらして先に露光した領域をマスキングして露光装置９０で露光を行うことで、形成できる。
【００５５】
配向膜の露光装置の別の例の模式図を図１７に示す。この露光装置は、図１２に示す同心円状の液晶配向パターンを有する光学異方性層７３の形成に対応するものである。
露光装置１１０は、同様に半導体レーザ９１を備えた光源９２と、半導体レーザ９１からのレーザ光ＭをＳ偏光ＭＳとＰ偏光ＭＰとに分割する偏光ビームスプリッター１１２と、Ｐ偏光ＭＰの光路に配置されたミラー１１４ＡおよびＳ偏光ＭＳの光路に配置されたミラー１１４Ｂと、Ｓ偏光ＭＳの光路に配置されたレンズ１１６と、偏光ビームスプリッター１１８と、λ／４板１２０とを有する。
【００５６】
偏光ビームスプリッター１１２で分割されたＰ偏光ＭＰは、ミラー１１４Ａによって反射されて、偏光ビームスプリッター１１８に入射する。他方、偏光ビームスプリッター１１２で分割されたＳ偏光ＭＳは、ミラー１１４Ｂによって反射され、レンズ１１６によって集光されて偏光ビームスプリッター１１８に入射する。
Ｐ偏光ＭＰおよびＳ偏光ＭＳは、偏光ビームスプリッター１１８で合波されて、λ／４板１２０によって偏光方向に応じた右円偏光および左円偏光となって、支持体１００の上の配向膜１０１に入射する。
ここで、右円偏光と左円偏光の干渉により、配向膜１０１に照射される光の偏光状態が干渉縞状に周期的に変化するものとなる。同心円の内側から外側に向かうにしたがい、左円偏光と右円偏光の交差角が変化するため、内側から外側に向かってピッチが変化する露光パターンが得られる。これにより、配向膜１０１において、配向状態が周期的に変化する同心円状の配向パターンが得られる。
【００５７】
このような露光を、四角のマスクを用い、マスクの位置を変更して行うことで、図１１に示すような、図１２に示す同心円状の液晶配向パターンを有する小領域Ｎを二次元的に配列した光学異方性層７３を形成できる。
また、液晶配向パターンのピッチ（１８０°回転ピッチ）は、レンズ１１６のＦナンバー、レンズ１１６の焦点距離、および、レンズ１１６と配向膜１０１との距離等を変化させることで、制御できる。
さらに、レンズ１６をレンズアレーに変更することで、四角のマスクを用いずに、同心円状の液晶配向パターンを有する小領域Ｎを二次元的に配列した光学異方性層７３を形成することもできる。
【００５８】
＜光学異方性層の形成＞
光学異方性層は、配向膜上に液晶組成物を多層塗布することにより形成してもよい。多層塗布とは、配向膜の上に液晶組成物を塗布し、加熱し、さらに冷却した後に紫外線硬化を行って１層目の液晶固定化層を作製した後、２層目以降はその液晶固定化層に重ね塗りして塗布を行い、同様に加熱し、冷却後に紫外線硬化を行うことを繰り返すことをいう。光学異方性層を上記のように多層塗布して形成することにより、光学異方性層の総厚が厚くなった場合でも配向膜の配向方向を、光学異方性層の下面から上面にわたって反映させることができる。
【００５９】
なお、上記のようにして得られた支持体と光学異方性層を接着層により貼り合わせることにより、支持体と光学異方性層が積層されてなる光学素子を得ることができる。
【００６０】
接着層に用いられる粘着剤の例としては、ポリエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリウレタン系樹脂、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂等の樹脂を挙げることができる。これらは単独または２種以上混合して使用してもよい。特に、アクリル系樹脂は、耐水性、耐熱性、耐光性等の信頼性に優れ、接着力、透明性が良く、さらに、屈折率を液晶ディスプレイに適合するように調整し易い等の観点から好ましい。
【００６１】
＜ウェアラブルディスプレイデバイス＞
本発明のウェアラブルディスプレイデバイスは、このような本発明の立体画像表示装置と、立体画像表示装置が表示した画像（出射光）を集光する接眼レンズとを有するものである。
本発明のウェアラブルディスプレイデバイスは、本発明の立体画像表示装置を用いる以外は、基本的に、ヘッドマウンドディスプレイおよび眼鏡型ウェアラブルディスプレイ等の、公知の立体画像を表示するウェアラブルディスプレイデバイスである。
【００６２】
以上の例では、例えば右目２Ｒ用の画像と左目２Ｌ用の画像とを、１台のディスプレイパネル１１に表示している。
しかしながら、本発明の立体画像表示装置は、これに制限はされず、例えば、右目用の複数の画像を表示する立体画像表示装置と、左目用の複数の画像を表示する立体画像表示装置との、２台の立体画像表示装置を組み合わせて、１つの立体画像表示装置を構成してもよい。
あるいは、本発明の立体画像表示装置は、ディスプレイパネル１１を２つ設け、一方のディスプレイパネル１１では左目用の画像のみを表示し、他方のディスプレイパネル１１では右目用の画像のみを表示するようにしてもよい。この際においては、仕切り等を用いて、右目側と左目側との光路を完全に分離する必要がある。
このような構成を有することにより、より優れた立体感を有する立体画像を表示することができる。
【実施例】
【００６３】
以下、本発明の光学素子の実施例および比較例について説明する。【００６４】
[実施例１（実施の形態３）]
光学素子Ａを下記方法で作製した。【００６５】
［光学異方性層Ｈ−１の作製］
（支持体の鹸化）
支持体として、市販されているトリアセチルセルロースフィルム（富士フイルム社製、Ｚ−ＴＡＣ）を用いた。
支持体を、温度６０℃の誘電式加熱ロールを通過させて、支持体表面温度を４０℃に昇温した。その後、支持体の片面に、バーコーターを用いて下記に示すアルカリ溶液を塗布量１４ｍＬ（リットル）／ｍ2で塗布し、支持体を１１０℃に加熱し、さらに、ノリタケカンパニーリミテド社製のスチーム式遠赤外ヒーターの下を、１０秒間搬送した。続いて、同じくバーコーターを用いて、支持体表面上に純水を３ｍＬ／ｍ2塗布した。次いで、ファウンテンコーターによる水洗およびエアナイフによる水切りを３回繰り返した後に、７０℃の乾燥ゾーンを１０秒間搬送して支持体を乾燥させ、アルカリ鹸化処理した支持体を得た。【００６６】
＜アルカリ溶液＞
―――――――――――――――――――――――――――――――
水酸化カリウム                              ４．７０質量部
水                                        １５．８０質量部
イソプロパノール                            ６３．７０質量部
界面活性剤
ＳＦ−１：Ｃ14Ｈ29Ｏ（ＣＨ2ＣＨ2Ｏ）2ＯＨ      １．０質量部
プロピレングリコール                        １４．８質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――【００６７】
（下塗り層の形成）
アルカリ鹸化処理した支持体上に、下記の下塗り層形成用塗布液を＃８のワイヤーバーで連続的に塗布した。塗膜が形成された支持体を６０℃の温風で６０秒間、さらに１００℃の温風で１２０秒間乾燥し、下塗り層を形成した。【００６８】
＜塗り層形成用塗布液＞
―――――――――――――――――――――――――――――――
下記変性ポリビニルアルコール                ２．４０質量部
イソプロピルアルコール                      １．６０質量部
メタノール                                ３６．００質量部
水                                        ６０．００質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――【００６９】
【化１】
2019004442.tif 000003
【００７０】
（配向膜Ｐ−１の形成）
下塗り層を形成した支持体上に、下記の配向膜Ｐ−１形成用塗布液を＃２のワイヤーバーで連続的に塗布した。この配向膜Ｐ−１形成用塗布液の塗膜が形成された支持体を６０℃のホットプレート上で６０秒間乾燥し、配向膜Ｐ−１を形成した。【００７１】
＜配向膜Ｐ−１形成用塗布液＞
―――――――――――――――――――――――――――――――
下記光配向用素材                            １．００質量部
水                                        １６．００質量部
ブトキシエタノール                        ４２．００質量部
プロピレングリコールモノメチルエーテル    ４２．００質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――【００７２】
−光配向用素材−
【化２】
2019004442.tif 000004
【００７３】
（配向膜Ｐ−１の露光）
図１７に示す露光装置１１０を用いて配向膜を露光した。
露光装置１１０において、半導体レーザ９１として波長（４０５ｎｍ）のレーザ光を出射するものを用いた。干渉光による露光量を１００ｍＪ／ｃｍ2とした。
また、四角形状の開口を有するマスクを用い、開口以外の箇所は露光されないようにして露光を実施した。マスクをずらし、隣接箇所を露光する工程を繰り返し、配向膜Ｐ−１の露光を行った。なお、２つのレーザ光の干渉により形成されるパターンの回転ピッチはレンズのｆナンバー、焦点距離、レンズと配向膜Ｐ−１面間の距離を変化させることによって制御した。
この配向膜は、図１２に示すような、実施の形態３の同心円状の液晶配向パターンを有する光学素子（光学異方性層）に対応するものである。【００７４】
（光学異方性層Ｈ−１の形成）
光学異方性層として、逆分散液晶化合物からなる層を形成した。光学異方性層は、下記の組成物Ａ−１を配向膜Ｐ−１上に多層塗布することにより形成した。多層塗布とは、先ず配向膜の上に１層目の組成物Ａ−１を塗布、加熱、冷却後に紫外線硬化を行って液晶固定化層を作製した後、２層目以降は、形成した液晶固定化層に重ね塗りして塗布を行い、同様に加熱、冷却後に紫外線硬化を行うことを繰り返すことを指す。多層塗布により形成することにより、液晶層の総厚が厚くなった時でも配向膜の配向方向が液晶層の下面から上面にわたって反映される。【００７５】
先ず１層目は、配向膜Ｐ−１上に下記の組成物Ａ−１を塗布した塗膜をホットプレート上で１１０℃に加熱し、その後、６０℃に冷却した後、窒素雰囲気下で高圧水銀灯を用いて波長３６５ｎｍの紫外線を１００ｍＪ／ｃｍ2の照射量で塗膜に照射することにより、液晶化合物の配向を固定化した。この時の１層目の液晶層の膜厚は０．２μｍであった。【００７６】
２層目以降は、この液晶層に重ね塗りして、１層目と同じ条件で、加熱、冷却後に紫外線硬化を行って液晶固定化層を作製した。このようにして、総厚が所望の膜厚になるまで重ね塗りを繰り返して、光学異方性層Ｈ−１を形成し、光学素子Ａを作製した。
最終的に液晶のΔｎ550×ｄ（Ｒｅ（５５０））が２７５ｎｍになり、かつ周期的な配向表面になっていることを偏光顕微鏡で確認した。以下、『Δｎ550×ｄ』等の測定は、同様に行った。【００７７】
＜組成物Ａ−１＞
―――――――――――――――――――――――――――――――
下記液晶化合物Ｌ−１                      ４２．００質量部
下記液晶化合物Ｌ−２                      ４２．００質量部
下記液晶化合物Ｌ−３                      １６．００質量部
下記重合開始剤ＰＩ−１                      ０．５０質量部
下記レベリング剤Ｔ−１                      ０．５０質量部
メチルエチルケトン                      １７６．００質量部
シクロペンタノン                          ４４．００質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――【００７８】
−液晶化合物Ｌ−１−
【化３】
2019004442.tif 000005
【００７９】
−液晶化合物Ｌ−２−
【化４】
2019004442.tif 000006
【００８０】
−液晶化合物Ｌ−３−
【化５】
2019004442.tif 000007
【００８１】
−重合開始剤ＰＩ−１−
【化６】
2019004442.tif 000008
【００８２】
−レベリング剤Ｔ−１−
【化７】
2019004442.tif 000009
【００８３】
［λ／４板の作製］
λ／４板を下記の方法で作製した。
まず、上述の光学素子Ａと同様にして下塗り層を形成した支持体を用意した。【００８４】
（配向膜Ｐ−２の形成）
下塗り層を形成した支持体上に、下記の配向膜Ｐ−２形成用塗布液を＃２.４のワイヤーバーで連続的に塗布した。この配向膜Ｐ−２形成用塗布液の塗膜が形成された支持体を８０℃のホットプレート上で５分間乾燥し、配向膜Ｐ−２を形成した。【００８５】
＜配向膜Ｐ−２形成用塗布液＞
―――――――――――――――――――――――――――――――
下記光配向用素材  重合体Ａ２                ４．３５質量部
下記低分子化合物Ｂ２                        ０．８０質量部
下記架橋剤Ｃ１                              ２．２０質量部
下記化合物Ｄ１                              ０．４８質量部
下記化合物Ｄ２                              １．１５質量部
酢酸ブチル                              １００．００質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――
−重合体Ａ２−
撹拌機、温度計、滴下漏斗および還流冷却管を備えた反応容器に、２−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン１００．０質量部、メチルイソブチルケトン５００質量部、および、トリエチルアミン１０．０質量部を仕込み、室温で混合した。次いで、脱イオン水１００質量部を滴下漏斗より３０分かけて滴下した後、還流下で混合しつつ、８０℃で６時間反応させた。反応終了後、有機相を取り出し、０．２質量％硝酸アンモニウム水溶液により洗浄後の水が中性になるまで洗浄した後、減圧下で溶媒および水を留去することにより、エポキシ含有ポリオルガノシロキサンを粘調な透明液体として得た。
このエポキシ含有ポリオルガノシロキサンについて、1Ｈ−ＮＭＲ（Nuclear Magnetic Resonance）分析を行ったところ、化学シフト（δ）＝３．２ｐｐｍ付近にオキシラニル基に基づくピークが理論強度どおりに得られ、反応中にエポキシ基の副反応が起こっていないことが確認された。このエポキシ含有ポリオルガノシロキサンの重量平均分子量Ｍｗは２，２００、エポキシ当量は１８６ｇ／モルであった。
次に、１００ｍＬの三口フラスコに、上記で得たエポキシ含有ポリオルガノシロキサン１０．１質量部、アクリル基含有カルボン酸（東亜合成社製、アロニックスＭ−５３００、アクリル酸ω−カルボキシポリカプロラクトン（重合度ｎ≒２））０．５質量部、酢酸ブチル２０質量部、特開２０１５−２６０５０号公報の合成例１の方法で得られた桂皮酸誘導体１．５質量部、および、テトラブチルアンモニウムブロミド０．３質量部を仕込み、９０℃で１２時間撹拌した。反応終了後、反応溶液と等量（質量）の酢酸ブチルで希釈し、３回水洗した。この溶液を濃縮し、酢酸ブチルで希釈する操作を２回繰り返し、最終的に、光配向性基を有するポリオルガノシロキサン（下記重合体Ａ２）を含む溶液を得た。この重合体Ａ２の重量平均分子量Ｍｗは９，０００であった。また、1Ｈ−ＮＭＲ分析の結果、重合体Ａ２中のシンナメート基を有する成分は２３．７質量％であった。【００８６】
−重合体Ａ２−
【化８】
2019004442.tif 000010
【００８７】
−低分子化合物Ｂ２−
下記式で表される低分子化合物Ｂ２（日清オリイオ社、ノムコートＴＡＢ）を用いた。
【化９】
2019004442.tif 000011
【００８８】
−架橋剤Ｃ１−
下記式で表わされる架橋剤Ｃ１（ナガセケムテックス社製、デナコールＥＸ４１１）を用いた。
【化１０】
2019004442.tif 000012
【００８９】
−化合物Ｄ１−
下記式で表わされる化合物Ｄ１（川研ファインケミカル社製、アルミキレートＡ（Ｗ））を用いた。
【化１１】
2019004442.tif 000013
【００９０】
−化合物Ｄ２−
下記式で表わされる化合物Ｄ２（東洋サイエンス社製、トリフェニルシラノール）を用いた。
【化１２】
2019004442.tif 000014
【００９１】
（配向膜Ｐ−２の露光）
得られた配向膜Ｐ−２を偏光紫外線照射（２０ｍＪ／ｃｍ2、超高圧水銀ランプ使用）することで、配向膜の露光を行った。【００９２】
［光学異方性層ＱＡ−１の作製］
光学異方性層ＱＡ−１として、逆分散液晶からなる層を形成した。
光学異方性層は、下記の組成物ＱＡ−１を配向膜Ｐ−２上に塗布することにより形成した。塗布した塗膜をホットプレート上で１１０℃に加熱し、その後、６０℃に冷却した後、窒素雰囲気下で高圧水銀灯を用いて波長３６５ｎｍの紫外線を５００ｍＪ／ｃｍ2の照射量で塗膜に照射することにより、液晶化合物の配向を固定化した。
液晶層の膜厚は２．３μｍであった。得られた光学異方性層のΔｎ550×ｄ（Ｒｅ（５５０））は１３８ｎｍであった。【００９３】
＜組成物ＱＡ−１＞
―――――――――――――――――――――――――――――――
上記液晶化合物Ｌ−１                      ４２．００質量部
上記液晶化合物Ｌ−２                      ４２．００質量部
上記液晶化合物Ｌ−３                      １６．００質量部
上記重合開始剤ＰＩ−１                      ０．５０質量部
下記レベリング剤Ｇ−１                      ０．２０質量部
メチルエチルケトン                      １７６．００質量部
シクロペンタノン                          ４４．００質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――【００９４】
−レベリング剤Ｇ−１−
【化１３】
2019004442.tif 000015
【００９５】
［光学異方性層ＱＣ−１の作製］
光学異方性層ＱＣ−１として、逆分散液晶化合物からなる層を形成した。
光学異方性層ＱＣ−１は、下記の組成物Ｃ−１を光学異方性層ＱＡ−１上に塗布することにより形成した。塗布した塗膜をホットプレート上で７０℃に加熱し、その後、６５℃に冷却した後、窒素雰囲気下で高圧水銀灯を用いて波長３６５ｎｍの紫外線を５００ｍＪ／ｃｍ2の照射量で塗膜に照射することにより、液晶化合物の配向を固定化した。これにより、λ／４板を得た。
液晶層の膜厚は０．８μｍであった。得られた光学異方性層の厚さ方向のレタデーションＲｔｈ（５５０）は−６０ｎｍであった。【００９６】
＜組成物Ｃ−１＞
―――――――――――――――――――――――――――――――
上記液晶化合物Ｌ−１                      ４４．００質量部
上記液晶化合物Ｌ−２                      ２２．００質量部
下記液晶化合物Ｌ−４                      ３４．００質量部
下記重合開始剤ＰＩ−１                      １．５０質量部
下記レベリング剤Ｔ−２                      ０．４０質量部
下記レベリング剤Ｔ−３                      ０．２０質量部
下記化合物Ｓ−１                            ０．５０質量部
下記化合物Ｍ−１                          １４．００質量部
メチルエチルケトン                      ２４８．００質量部
―――――――――――――――――――――――――――――――【００９７】
液晶化合物Ｌ−４
【化１４】
2019004442.tif 000016
【００９８】
レベリング剤Ｔ−２
【化１５】
2019004442.tif 000017
【００９９】
レベリング剤Ｔ−３
【化１６】
2019004442.tif 000018
【０１００】
化合物Ｓ−１
【化１７】
2019004442.tif 000019
【０１０１】
化合物Ｍ−１
【化１８】
2019004442.tif 000020
【０１０２】
[円偏光板の作製]
λ／４板のトリアセチルセルロースフィルム側に、粘着剤を介して偏光板を貼り合わせて円偏光板を得た。【０１０３】
[実施例２（実施の形態１）]
実施例１において、光学素子Ａの作製における配向膜Ｐ−１の露光を下記のように変更した以外は実施例１と同様にして光学素子Ａを作製した。【０１０４】
（配向膜Ｐ−１の露光）
図１６に示す露光装置９０を用いて配向膜Ｐ−１を露光した。
露光装置９０において、半導体レーザ９１として波長（４０５ｎｍ）のレーザ光を出射するものを用いた。干渉光による露光量を１００ｍＪ／ｃｍ2とした。
ここで、ストライプ状（遮光部、露光部）のマスクを用い、遮光マスク箇所は露光されないようにして露光を実施した。次いで、マスクをずらし、1回目のレーザ光の照射とは、レーザ光の偏光方向を直交させて、隣接箇所を露光し、配向膜Ｐ−１の露光を行った。なお、２つのレーザ光の干渉により形成されるパターンのピッチ（１８０°回転ピッチ）は２つの光の交差角βを変化させることによって制御した。
この露光方法で形成される配向膜は、図４および図５に示すような、液晶化合物の光軸の回転方向が逆になる、第１領域および第２領域を有する、実施の形態１の光学素子（光学異方性層）に対応するものである。【０１０５】
[実施例３（実施の形態２）]
実施例１において，配向膜Ｐ−１の露光を下記のように変更して光学素子Ａを作製し、かつ、配向膜Ｐ−２の露光を下記のように変更してλ／４板および円偏光板を作製した以外は、実施例１と同様にして光学素子を作製した。【０１０６】
（配向膜Ｐ−１の露光）
図１６に示した露光装置９０を用いて配向膜Ｐ−１を露光した。
露光装置９０において、半導体レーザ９１として波長（４０５ｎｍ）のレーザ光を出射するものを用いた。干渉光による露光量を１００ｍＪ／ｃｍ2とした。ストライプ状のマスクは用いずに、全面、一様に露光を行った。なお、２つのレーザ光の干渉により形成されるパターンのピッチ（１８０°回転ピッチ）は２つの光の交差角βを変化させることによって制御した。
この露光方法で形成される配向膜は、図８に示すような、液晶化合物の光軸の回転方向が全面で同じ、実施の形態２の光学素子（光学異方性層）に対応するものである。【０１０７】
（配向膜Ｐ−２の露光）
配向膜Ｐ−２を偏光紫外線を照射（２０ｍＪ／ｃｍ2、超高圧水銀ランプ使用）することで、配向膜の露光を行った。なお、超高圧水銀ランプの光は、偏光子を透過させることで、直線偏光とした。
ここで、ストライプ状（遮光部、露光部）のマスクを用い、遮光マスク箇所は露光されないようにして露光を実施した。マスクをずらし、かつ、偏光子を回転して１回目の偏光紫外線照射と照射光の偏光方向が直交するようにして隣接箇所を露光し、配向膜Ｐ−１の露光を行った。
この露光方法で形成される配向膜は、図９に示すような、遅相軸が直交する第１位相差領域および第２位相差領域を有する、実施の形態２のλ／４板に対応するものである。【０１０８】
[実施例４（実施の形態３）]
実施例１の光学素子Ａの作製において、光学異方性層Ｈ−１を順分散液晶からなる光学異方性層に変え、λ／４板の作製において、光学異方性層ＱＡ−１を順分散液晶からなる光学異方性層に変更して光学素子を作製した。【０１０９】
実施例１の光学素子Ａの作製工程において、組成物Ａ−１に代えて下記の組成物Ａ−２を用いた。組成物Ａ−２を配向膜Ｐ−１上に多層塗布することにより形成した。
多層塗布方法は、ホットプレート上での加熱温度を９０℃とし、液晶のΔｎ550×ｄ（Ｒｅ（５５０））を２７５ｎｍになるように調整した以外は、実施例１と同様とした。【０１１０】
＜組成物Ａ−２＞
――――――――――――――――――――――――――――――――――
上記液晶化合物Ｌ−４                            １００．００質量部
重合開始剤（ＢＡＳＦ製、Irgacure（登録商標）９０７）３．００質量部
光増感剤（日本化薬製、KAYACURE  ＤＥＴＸ−Ｓ）      １．００質量部
レベリング剤Ｔ−１                                  ０．５０質量部
メチルエチルケトン                              ２１１．００質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――【０１１１】
実施例１のλ／４板の作製工程において、組成物ＱＡ−１に代えて下記の組成物ＱＡ−２を用いた。組成物ＱＡ−２を配向膜Ｐ−２上に塗布することにより形成した。
塗布方法は、ホットプレート上での加熱温度を９０℃とし、液晶のΔｎ550×ｄ（Ｒｅ（５５０））を１３８ｎｍになるように調整した以外は、実施例１と同様とした。【０１１２】
＜組成物ＱＡ−２＞
――――――――――――――――――――――――――――――――――
上記液晶化合物Ｌ−４                            １００．００質量部
重合開始剤（ＢＡＳＦ製、Irgacure（登録商標）９０７）３．００質量部
光増感剤（日本化薬製、KAYACURE  ＤＥＴＸ−Ｓ）      １．００質量部
レベリング剤Ｇ−１                                  ０．２０質量部
メチルエチルケトン                              ２１１．００質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――【０１１３】
［評価］
評価は以下の通り行った。
ｉＰｈｏｎｅ７Ｐｌｕｓ（登録商標。以下、同様）（Ａｐｐｌｅ社製）に円偏光板、光学素子Ａを画像表示部側から偏光板、λ／４板、光学素子Ａの順になるように貼合した。その際、粘着剤を介して貼合した。
画像表示部へ視差画像を表示して、以下の評価を行った。
また、比較例として、ｉＰｈｏｎｅ７Ｐｌｕｓ（Ａｐｐｌｅ社製）の画像表示部に視差画像を表示して、同様の評価を行った。【０１１４】
＜立体視認性＞
画像表示部へ視差画像を表示し、目視で立体視認性を観察し、以下の４段階で評点付けを行った。鮮明な立体表示が視認されることが好ましい。
Ａ：立体表示がはっきり視認される。
Ｂ：立体表示が視認される。ボケが視認されるが軽微。
Ｃ：立体表示が視認される。ボケが視認されるが許容範囲内。
Ｄ：立体表示が視認されない。【０１１５】
光学素子Ａおよびλ／４板の特性および評価結果を表１に示す。【０１１６】
【表１】
2019004442.tif 000021
液晶配向パターンのピッチ（１８０°回転ピッチ）は、偏光顕微鏡による観察で測定した。表１において、液晶配向パターンのピッチは、実施の形態１（形態１）では、第１領域と第２領域との各中央部におけるピッチを、実施の形態２（形態２）では、第１位相差領域と第２位相差領域とに対応する領域の各中央部におけるピッチを、実施の形態３（形態３）では、小領域ＮのピッチをＮＰとしたとき、中心からＮＰ／４ピッチ離れた位置におけるピッチを、それぞれ記載している。【０１１７】
表１の結果より、本発明の立体画像表示装置は、良好な立体画像を表示できることが確認できた。
以上の結果より、本発明の効果は明らかである。
【産業上の利用可能性】
【０１１８】
各種の用途の立体画像表示およびヘッドマウンドディスプレイ等に好適に利用可能である。
【符号の説明】
【０１１９】
２Ｌ  左目
２Ｒ  右目
１０  立体画像表示装置
１１  ディスプレイパネル
１２Ｌ，１２Ｒ  画像
２１，７１，８１  光学素子
２２，１００  支持体
２３，５３，７３  光学異方性層
２３Ａ  第１領域
２３Ｂ  第２領域
２４，５４，７４  棒状液晶化合物
２４Ａ，５４Ａ，７４Ａ，８４Ａ  光軸
３１  円偏光板
３１Ａ  偏光子
３１Ｂ，３３  λ／４板
３３Ａ  第１位相差領域
３３Ｂ  第２位相差領域
３４Ａ，３４Ｂ  遅相軸
８４  円盤状液晶化合物
９０，１１０  露光装置
９１  半導体レーザ
９２  光源
９３  ビームスプリッター
９４Ａ，９４Ｂ，１１４Ａ，１１４Ｂ  ミラー
９５Ａ，９５Ｂ，１２０  λ／４板
１１２，１１８  偏光ビームスプリッター
１０１  配向膜
Ａ，Ａ３，Ａ４，Ａ５  配列軸
ＡＰ１，ＡＰ２，ＡＰ３  液晶配向パターン
ｄ  厚さ
Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３，Ｅ４  等位相面
ＩＤ，ＩＦ，ＩＬ，ＩＬＤ，ＩＬＵ，ＩＲ，ＩＲＤ，ＩＲＵ，ＩＵ  画像
Ｌ1，Ｌ11，Ｌ12，入射光
Ｌ2，Ｌ3，Ｌ21，Ｌ31，  透過光
Ｍ  レーザ光
ＭＡ，ＭＢ  光線
ＭＰ  Ｐ偏光
ＭＳ  Ｓ偏光
Ｎ  小領域
Ｏ  領域
Ｐ  ピッチ
ＰＬ  左円偏光
ＰＲ  右円偏光
ＰＯ  直線偏光
Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４  絶対位相
α  交差角
【図１】
2019004442.tif 000022
【図２】
2019004442.tif 000023
【図３】
2019004442.tif 000024
【図４】
2019004442.tif 000025
【図５】
2019004442.tif 000026
【図６】
2019004442.tif 000027
【図７】
2019004442.tif 000028
【図８】
2019004442.tif 000029
【図９】
2019004442.tif 000030
【図１０】
2019004442.tif 000031
【図１１】
2019004442.tif 000032
【図１２】
2019004442.tif 000033
【図１３】
2019004442.tif 000034
【図１４】
2019004442.tif 000035
【図１５】
2019004442.tif 000036
【図１６】
2019004442.tif 000037
【図１７】
2019004442.tif 000038
【国際調査報告】
2019004442.tif 000039
2019004442.tif 000040
2019004442.tif 000041