(57)【要約】【課題】光透過性基材がフィルムであっても、湿度等による寸法変化が抑制でき、環境によらず安定した立体画像を表示できる光学素子及びそれを具備した立体画像表示装置を提供することにある。【解決手段】視差に対応して分割された複数の画像領域を有する画像表示部と鑑賞者の間に配置され、前記各画像領域からそれぞれ得られた光の偏光状態を制御する光学素子であって、  光透過性基材１４の一方の面にパターン位相差層１５が形成され、その他方の面に無機蒸着層１２が形成されたことを特徴とする光学素子である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
視差に対応して分割された複数の画像領域を有する画像表示部と鑑賞者の間に配置され、前記各画像領域からそれぞれ得られた光の偏光状態を制御する光学素子であって、
光透過性基材の一方の面にパターン位相差層が形成され、その他方の面に無機蒸着層が形成されたことを特徴とする光学素子。
【請求項２】
前記光透過性基材は、フィルムであることを特徴とする請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
前記無機蒸着層は、少なくとも酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化マグネシウムのいずれか一つの化合物を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の光学素子。
【請求項４】
前記無機蒸着層の上に被覆層が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項５】
前記被覆層を形成するための被覆層形成用組成物は、水溶性高分子と、１種以上のアルコキシドまたはその加水分解物のうち一つ以上を含むことを特徴とする請求項４に記載の光学素子。
【請求項６】
前記被覆層形成用組成物は、塩化スズを含むことを特徴とする請求項５に記載の光学素子。
【請求項７】
前記水溶性高分子は、ポリビニルアルコールであることを特徴とする請求項５または６に記載の光学素子。
【請求項８】
前記アルコキシドは、一般式Ｍ（ＯＲ）ｍ（Ｍ：金属元素，Ｒ：アルキル基，ｍ：金属元素の酸化数）で表せる金属アルコキシド、または一般式Ｒ’Ｍ（ＯＲ）ｍ−１（Ｒ’：官能基，Ｍ：金属元素，Ｒ：のアルキル基，ｍ：金属元素の酸化数）で表せるオルガノアルコキシメタラン、あるいはその混合物であることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項９】
前記金属アルコキシドは、テトラエトキシシランまたはトリイソプロポキシアルミニウム、あるいはその混合物であることを特徴とする請求項８に記載の光学素子。
【請求項１０】
前記オルガノアルコキシメタランは、グリシドキシプロピルトリメトキシシランであることを特徴とする請求項８に記載の光学素子。
【請求項１１】
前記光透過性基材と前記無機蒸着層との間に下地層を形成したことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の光学素子。
【請求項１２】
前記下地層を形成するための下地層形成用組成物は、水酸基またはイソシアネート基の少なくとも一方と反応する有機官能基を有するシランカップリング剤またはその加水分解物と、アクリルポリオールと、イソシアネート化合物とを含むことを特徴とする請求項１１に記載の光学素子。
【請求項１３】
前記有機官能基は、イソシアネート基、アミノ基、またはメルカプト基のいずれか１種であることを特徴とする請求項１２に記載の光学素子。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の光学素子を具備することを特徴とする立体画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、立体画像表示装置に適用可能な光学技術、特に、偏光分割方式の立体画像表示装置に適用できる光学素子および立体画像表示装置、ならびにこれらを用いた立体画像表示システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、画像などを立体（３Ｄ）表示する技術が広まりつつあり、テレビなどの画像表示機器にも立体表示の機能が搭載される例が増えている。
【０００３】
立体映像の表示方式の一つに、偏光眼鏡を用いた偏光分割方式が挙げられる。
偏光分割方式の立体画像表示装置では、画素の半分に右目用画像、画素の残りの半分に左目用画像を表示し、右目用画像の領域と左目用画像の領域に対応してパターン状に形成された位相差層を通して両画像をそれぞれ異なる偏光状態に変換し、この光に偏光眼鏡を介在させることで、右目には右目用画像、左目には左目用画像を通過させて立体表示を得る。
【０００４】
従来、このようなパターン位相差層を担持する部材としては、ガラス基板が用いられてきた（例えば、特許文献１参照）が、ガラス基板は重くかつ割れやすく、扱いに慎重さが求められ、生産時において生産効率を落とす原因にもなっていた。
【０００５】
そのような問題に対応するため、光透過性基材をガラスに代えて、可撓性のある樹脂板や柔軟な樹脂フィルム（以後、単にフィルムと記す）とした構成が考えられている。特に光透過性基材をフィルムとした構成は、長尺状のものを使用して連続生産が可能となるため、枚葉での生産に限られるガラスと比較して生産効率に優れる利点がある（例えば、特許文献２参照）。
【０００６】
しかしながら、樹脂板やフィルムは、それが置かれる環境の湿度等によって寸法が変わりやすいという、ガラスにはない欠点を抱えている。パターン状に左目用／右目用の画像を表示し、それに対応してパターン状に形成された位相差層を配することにより立体画像を表示する偏光分割方式において、位相差層を担持する光透過性基材の寸法が変化するということは、表示品質の低下に直結しかねない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４５２８３３３号公報
【特許文献２】特開２０１２−１４０６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、上記した位相差層の光透過性基材がフィルムであっても、湿度等による寸法変化が抑制でき、環境によらず安定した立体画像を表示できる光学素子及びそれを具備した立体画像表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の請求項１に係る発明は、視差に対応して分割された複数の画像領域を有する画像表示部と鑑賞者の間に配置され、前記各画像領域からそれぞれ得られた光の偏光状態を制御する光学素子であって、
光透過性基材の一方の面にパターン位相差層が形成され、その他方の面に無機蒸着層が形成されたことを特徴とする光学素子である。
【００１０】
また、請求項２の発明は、前記光透過性基材は、フィルムであることを特徴とする請求項１に記載の光学素子である。
【００１１】
また、請求項３の発明は、前記無機蒸着層は、少なくとも酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化マグネシウムのいずれか一つの化合物を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の光学素子である。
【００１２】
また、請求項４の発明は、前記無機蒸着層の上に被覆層が形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の光学素子である。
【００１３】
また、請求項５の発明は、前記被覆層を形成するための被覆層形成用組成物は、水溶性高分子と、１種以上のアルコキシドまたはその加水分解物のうち一つ以上を含むことを特徴とする請求項４に記載の光学素子である。
【００１４】
また、請求項６の発明は、前記被覆層形成用組成物は、塩化スズを含むことを特徴とする請求項５に記載の光学素子である。
【００１５】
また、請求項７の発明は、前記水溶性高分子は、ポリビニルアルコールであることを特徴とする請求項５または６に記載の光学素子である。
【００１６】
また、請求項８の発明は、前記アルコキシドは、一般式Ｍ（ＯＲ）ｍ（Ｍ：金属元素，Ｒ：アルキル基，ｍ：金属元素の酸化数）で表せる金属アルコキシド、または一般式Ｒ’Ｍ（ＯＲ）ｍ−１（Ｒ’：官能基，Ｍ：金属元素，Ｒ：のアルキル基，ｍ：金属元素の酸化数）で表せるオルガノアルコキシメタラン、あるいはその混合物であることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載の光学素子である。
【００１７】
また、請求項９の発明は、前記金属アルコキシドは、テトラエトキシシランまたはトリイソプロポキシアルミニウム、あるいはその混合物であることを特徴とする請求項８に記載の光学素子である。
【００１８】
また、請求項１０の発明は、前記オルガノアルコキシメタランは、グリシドキシプロピルトリメトキシシランであることを特徴とする請求項８に記載の光学素子である。
【００１９】
また、請求項１１の発明は、前記光透過性基材と前記無機蒸着層との間に下地層を形成したことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の光学素子である。
【００２０】
また、請求項１２の発明は、前記下地層を形成するための下地層形成用組成物は、水酸基またはイソシアネート基の少なくとも一方と反応する有機官能基を有するシランカップリング剤またはその加水分解物と、アクリルポリオールと、イソシアネート化合物とを含むことを特徴とする請求項１１に記載の光学素子である。
【００２１】
また、請求項１３の発明は、前記有機官能基は、イソシアネート基、アミノ基、またはメルカプト基のいずれか１種であることを特徴とする請求項１２に記載の光学素子である。
【００２２】
また、請求項１４の発明は、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の光学素子を具備することを特徴とする立体画像表示装置である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の請求項１〜３によれば、光透過性を有するフィルム光透過性基材の一方の面にパターン位相差層が形成され、その他方の面に無機蒸着層を形成することでガスバリア性が向上し、湿度等の環境の変化によるダメージを受けることなく精度の良い光学素子を提供することができる。
【００２４】
また、本発明の請求項４〜１０によれば、前記無機蒸着層の上に被覆層を設けることで、何らかの衝撃で無機蒸着層にクラックが生じても水蒸気の侵入を抑制することができる。
【００２５】
また、請求項１１〜１３によれば、水酸基またはイソシアネート基の少なくとも一方と反応する有機官能基を有するシランカップリング剤またはその加水分解物と、アクリルポリオールと、イソシアネート化合物とを含む地層形成用組成物からなる下地層により、光透過性光透過性基材と無機蒸着層との密着性を著しく向上することができる。
【００２６】
本発明の上記の作用効果により、湿度等による光学素子の光透過性基材の寸法変化が抑制された、環境によらず安定した立体画像を表示できる画像表示システムを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の光学素子の一実施形態を模式的に示した斜視図。
【図２】本発明の画像表示装置の一実施形態の層構成を概念的に示した分解斜視図。
【図３】図２に示す画像表示装置のＩ−Ｉ線に沿った断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の態様について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、同様または類似した機能を発揮する構成要素には全ての図面を通じて同一の参照符号を付し、重複する説明は省略する。
【００２９】
図１は、本発明の光学素子の一実施形態を模式的に示した斜視図である。位相差層１５には、面内に屈折率異方性を有する領域１６が含まれている。領域１６は、典型的には、Ｌ領域１６ａとＲ領域１６ｂよりなり、両者は周期的に配されている。Ｌ領域１６ａおよびＲ領域１６ｂのうちいずれか一方は、光学素子１０が組み合わされる画像表示部のうち、右目用の画像が表示される画素に対応した領域であり、他方は、同じく左目用の画像が表示される画素に対応した領域である。
【００３０】
Ｌ領域１６ａおよびＲ領域１６ｂは互いに光学的な状態が異なるように形成されている。光学的な状態が異なる、というのは、複屈折の有無、位相差の大小、複屈折性の種類（一軸性か二軸性か、等）、光学軸の向きのいずれか、あるいはこれらの組み合わせが異なることを指す。
【００３１】
Ｌ領域１６ａおよびＲ領域１６ｂの詳細な光学的状態は、光学素子１０が組み合わされる画像表示部の設計、および組み合わせて使用される偏光眼鏡の設計に対応していればどのようなものでもよく、特に限定されないが、典型的には、例えば、Ｌ領域１６ａは光学軸が面内の所定の向きで位相差がλ／４となるポジティブＡプレート、Ｒ領域１６ｂは光学軸が面内であってＬ領域１６ａとは９０°異なる向きで位相差がλ／４となるポジティブＡプレートである。
【００３２】
また別の一例としては、Ｌ領域１６ａは光学軸が面内の所定の向きで位相差がλ／２と
なるポジティブＡプレート、Ｒ領域１６ｂは位相差がなく（すなわち複屈折を有さず）光学的に等方性である。
【００３３】
さらにまた別の一例としては、Ｌ領域１６ａは光学軸が面内の所定の向きで位相差がλ／２となるポジティブＡプレート、Ｒ領域１６ｂは光学軸が面内であってＬ領域１６ａとは４５°異なる向きで位相差がλ／２となるポジティブＡプレートである。
【００３４】
なお、上記で「λ」は当該光学素子が設計される際に用いる基準波長を指し、どのような値も取りうるが、典型的には、視感度の高い緑の波長域、例えば５５０ｎｍ付近である。
【００３５】
Ｌ領域１６ａとＲ領域１６ｂの配置は、光学素子１０が組み合わされる画像表示部の設計に対応していればどのようなものでもよく、例えば市松模様状、小口積みの煉瓦状等を挙げることができるが、典型的には、Ｌ領域１６ａとＲ領域１６ｂは、位相差層１５の面内で左右に伸びる直線状の多数の区域から構成され、Ｌ領域１６ａの区域と第２領域１６ｂの区域が面内の上下方向に交互に配された構造となっている。
【００３６】
位相差層１５は、光透過性基材１４上に形成されている。位相差層１５の形成は、例えば、液体などの流動性のある材料を光透過性の光透過性基材１４上に塗布して、適宜乾燥固化等の工程を経ることによって行なうことができる。このような方法に好適に用いることができるものとしては、液晶性を有し、光などで重合および／または架橋することが可能な材料（以下、重合性液晶材料と記述する）などを挙げることができる。重合性液晶材料としては、例えば、特開２０１１−２３２５３７号公報に記載のものを使用することができる。
【００３７】
重合性液晶材料を用いて位相差層１５を形成する場合、Ｌ領域１６ａおよびＲ領域１６ｂを得るには、当該材料を塗布して液晶材料層を得る際、前記の領域に対応する箇所のメソゲンを所定の方向に配向させ、これに光などを照射して配向状態を保ったまま重合および／または架橋することにより固定化させるという方法を用いることができる。
【００３８】
重合性液晶材料を塗布して得られる液晶材料層のメソゲンを所定の方向に配向させるには、光透過性基材表面そのものが配向規制力を発現するように処理を施すことも可能であるが、事前に配向能を有する膜、すなわち配向膜（図示せず）を形成しておくのが簡便でよい。
【００３９】
配向膜としては、例えば光配向膜を用いることができる。光配向膜は、所定のパターンで適切な光軸を有する偏光を照射することにより異方的に変性させることで、Ｌ領域１６ａおよびＲ領域１６ｂに対応した領域に所望の向きの配向規制力を発現させることができるという点で好適である。光配向膜材料と、それを用いた光学素子の具体的な製造法については、例えば、特許第３８８１７０６号に記載のものを採用することができる。
【００４０】
光透過性の光透過性基材１４としては、可撓性を有する樹脂板や柔軟性を有する樹脂フィルムを用いることができる。樹脂板や樹脂フィルムの材料としては、例えば、トリアセチルセルロースなどのセルロースエステル、ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステル、ナイロンなどのポリアミド、直鎖状あるいは分枝ポリオレフィン、環状ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリエーテルサルフォン、ポリアリレート、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、あるいはこれらの共重合体等を挙げることができる。柔軟性を有する樹脂フィルムは、長尺状の光学素子を連続的に製造できるという点で光透過性基材として特に好適である。
【００４１】
光透過性基材１４に用いられる樹脂材料には、必要に応じて帯電防止剤、紫外線吸収剤、可塑剤、滑剤など公知の添加剤を加えることができる。
【００４２】
光透過性基材１４の位相差層１５が形成された面とは反対側の面には、無機蒸着層１２が形成されている。
【００４３】
無機蒸着層１２は、ケイ素、アルミニウム、チタン、ジルコニウム、錫、マグネシウムなどの酸化物、窒化物、弗化物の単体、或いはそれらの複合物からなり、真空蒸着法、スパッタリング法、プラズマ気相成長法（ＣＶＤ法）などの真空プロセスにより形成される。特に酸化アルミニウム、酸化ケイ素、酸化マグネシウム、あるいはこれらの複合物は、無色または色が薄くかつ透明であり、本発明の光学素子の無機蒸着層として好適である。
【００４４】
無機蒸着層１２の膜厚は、概ね数ｎｍから５００ｎｍとできるが、５ｎｍ未満では薄膜の連続性に問題があり、また３００ｎｍを越えるとクラックが発生しやすくなるため、好ましくは５〜３００ｎｍである。
【００４５】
無機蒸着層１２の上面には被覆層１１を形成してもよい。被覆層１１により、硬くてもろい無機蒸着層１２を保護することができる。
【００４６】
被覆層１１の材料はどのようなものを使用して、どのような方法で形成してもよいが、水溶性高分子と、１種以上のアルコキシドまたは／およびその加水分解物とが含まれる水溶液を塗布し、加熱乾燥して得ると、被覆層１１そのものにバリア性を付与でき、何らかの原因で無機蒸着層１２にクラックが発生しても光透過性の光透過性基材１４に対する水蒸気等の侵入を抑制できるため好ましい。
【００４７】
水溶性高分子には、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、デンプン、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、アルギン酸ナトリウムなどを用いることができる。特にポリビニルアルコール（以下、ＰＶＡとする）は、本発明の光学素子の被覆層の材料として用いた場合にガスバリア性が優れるため好適である。ここでいうＰＶＡは、一般にポリ酢酸ビニルを鹸化して得られるもので、酢酸基が数十％残存している、いわゆる部分けん化ＰＶＡから酢酸基が数％しか残存していない完全鹸化ＰＶＡまでを含み、特に限定されるものではない。
【００４８】
アルコキシドとしては、例えば、一般式Ｍ（ＯＲ）ｍ（Ｍ：金属元素，Ｒ：アルキル基，ｍ：金属元素の酸化数）で表せる金属アルコキシド、または一般式Ｒ’Ｍ（ＯＲ）ｍ−１（Ｒ’：官能基，Ｍ：金属元素，Ｒ：アルキル基，ｍ：金属元素の酸化数）で表せるオルガノアルコキシメタラン、あるいはその混合物を用いることができる。
【００４９】
金属アルコキシドの例としては、テトラエトキシシラン、トリイソプロポキシアルミニウム、テトライソプロポキシチタン、ペンタエトキシタンタル、ペンタエトキシニオブなどを挙げることができるが、なかでもテトラエトキシシランまたはトリイソプロポキシアルミニウム、あるいはその混合物が加水分解後、水系の溶媒中において比較的安定であるので好ましい。
【００５０】
オルガノアルコキシメタランの例としては、グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、イソシアナトプロピルトリエトキシシラン、アセトアルコキシジイソプロポキシアルミニウム、ビス（トリエタノールアミナト）ジイソプロポキシチタンなどを挙げることができるが、なかでもグリシドキシプロピルトリメトキシシランが、耐久性の高い塗膜が得られるので好ましい。
【００５１】
光透過性基材１４と無機蒸着層１２の間には下地層１３が介在していてもよい。下地層１３の材料およびその形成方法は、光透過性基材１４と無機蒸着層１２との密着性が向上するものが選択されるのが好ましく、この点において、アクリルポリオールの水酸基もしくはイソシアネート化合物のイソシアネート基の少なくとも一方と反応する有機官能基を有するシランカップリング剤またはその加水分解物と、アクリルポリオールと、イソシアネート化合物とが含まれる溶液を塗布し、加熱乾燥して得られる膜は下地層として好適である。
【００５２】
シランカップリング剤に含まれる有機官能基としては、イソシアネート基、アミノ基、またはメルカプト基のいずれか１種が、前記した密着性の観点からは特に好ましい。
【００５３】
光学素子１０には、その他、クリアハードコート層（ＣＨＣ）、防眩層（ＡＧ）、低反射層（ＬＲ）、反射防止層（ＡＲ）を含む、既存の画像表示装置用部材に適用される層が付加されていてもよい。
【００５４】
次に、本発明の光学素子を用いてなる画像表示装置について説明する。図２は、本発明の画像表示装置の一実施形態を概念的に示した分解斜視図である。図３は、図２に示す画像表示装置のＩ−Ｉ線に沿った断面図である。
【００５５】
本発明の画像表示装置では、典型的には、光学素子１０の位相差層１５が形成された面が、偏光板２０を介して画像表示セル３０に貼り合わされている。画像表示セルとしては、マトリクス状に配された多数の画素を有していればどのような方式のものでもよく、例えば、有機ＥＬ（ＯＬＥＤ）、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ）、プラズマチューブアレイ（ＰＴＡ）などが挙げられるが、典型的には液晶セルが選択される。
【００５６】
画像表示セル３０は、視認側基板３１ａおよび奥側基板３１ｂと、それらに狭持された画素３２を少なくとも含む。基板３１ａおよび３１ｂとして何を用いるかは、光を透過するものであれば特に問わないが、典型的にはガラス板が選択される。ガラス板の材料としては、例えば、ソーダ石灰ガラス、低アルカリ硼珪酸ガラスまたは無アルカリアルミノ硼珪酸ガラス等を挙げることができる。
【００５７】
画素３２は、左目用の画像が表示される左目用表示領域３２ａと右目用の画像が表示される右目用表示領域３２ｂが規則的に配されるように駆動される。左目用表示領域３３ａおよび右目用表示領域３２ｂの配置はどのようなものでもよいが、典型的には、奇数行目の画素および偶数行目の画素のうちいずれか一方を左目用表示領域３２ａ、他方を右目用表示領域３２ｂというように、画素３２の面内で左右に伸びる直線状の表示領域３２ａおよび３２ｂが、面内の上下方向に交互に配されるように駆動される。
【００５８】
画像表示セル３０には、視認側保護層２１ａおよび奥側保護層２１ｂと、それらの間に介在する偏光子層２２を含む偏光板２０が貼合されている。
【００５９】
視認側保護層２１ａには、光学素子１０の位相差層１５が形成された面が貼合され、Ｌ領域１６ａおよびＲ領域１６ｂが、画像表示セル３０の左目用表示領域３２ａおよび右目用表示領域３２ｂに対応するように位置合わせがなされている。
【００６０】
以上のような構成とすることにより、光透過性基材１４は無機蒸着層１２および偏光板２０を介して、画像表示セル３０の視認側基板３１ｂに両面から挟まれて保護されるかたちとなる。従って、光透過性基材１４は湿度等による寸法変化が抑制され、位置合わせがなされたＬ領域１６ａ／Ｒ領域１６ｂおよび左目用表示領域３２ａ／右目用表示領域３２
ｂの関係のずれも抑えられず。ゆえに、環境によらず安定した立体画像を表示できる画像表示システムが実現される。
【符号の説明】
【００６１】
１０…光学素子
１１…被覆層
１２…無機蒸着層
１３…下地層
１４…光透過性基材
１５…位相差層
１６…領域
１６ａ…Ｌ領域
１６ｂ…Ｒ領域
２０…偏光板
２１ａ…視認側保護層
２１ｂ…奥側保護層
２２…偏光子層
３０…画像表示セル
３１ａ…視認側基板
３１ｂ…奥側基板
３２…画素
３２ａ…左目用表示領域
３２ｂ…右目用表示領域
【図１】
2015018022.tif 000003
【図２】
2015018022.tif 000004
【図３】
2015018022.tif 000005