专利名称：立体影像观看光学元件和眼镜、以及立体影像显示系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于观看立体影像的立体影像观看光学元件和用于相同目的立体影像观看眼镜。此外，本发明涉及使用所述立体影像观看眼镜的立体影像显示系统。
背景技术：
近年来，各制造商相继推出了显示三维(3D)影像的显示设备。当使用该显示设备观看3D影像时，通常需要使用专用眼镜(偏振眼镜)。在很多文献中披露了用于3D显示的偏振眼镜(参见日本专利No. 4154653和日本待审专利申请公开No. 2003-167216、 2002-196281、H10-206796 和 H09-138371)。
发明内容
偏振眼镜已经受限制的具有平镜片。这是因为如果该眼镜具有被弯曲的镜片，则 3D影像形成变得困难。因此，用于3D显示的偏振眼镜在设计中的自由程度受到限制。期望提供那些在设计中具有高度自由的立体影像观看光学元件和立体影像观看眼镜。此外，期望提供使用所述立体影像观看眼镜的立体影像显示系统。根据本发明实施方式的立体影像观看光学元件包括包括λ /4相位差元件和偏振元件(偏光元件)的层压元件。该λ/4相位差元件设置在光入射面侧上并且在第一方向上具有的慢轴，该偏振元件设置成比所述λ/4相位差元件更靠近光出射侧并且在与第一方向大致相交成45度的方向上具有的透射轴。该层压元件具有向光入射面侧突出的弯曲形状，以及该λ /4相位差元件由光弹性系数小于约80Χ 10_12/!^的材料构成。光弹性系数(应力光学系数)相当于指示光弹性效应强度的量。光弹性效应指的是当对材料施加外力并因此变形时，在材料中导致光学各向异性并因此发生双折射的现象。该光弹性系数通过下面的表达式定义。I CRI = I Δ η I / O RI Δη I = nl-n2在表达式中，|CR|表示光弹性系数的绝对值，。R表示延伸应力，| Δη|表示双折射率的绝对值，nl表示延伸方向上的折射率，和n2表示垂直于盖延伸方向的方向上的折射率。表达式表明随着光弹性系数的绝对值更接近零，由于外力导致的双折射率的变化被减小。λ /4相位差元件的光弹性系数小于PC (聚碳酸酯)的光弹性系数(约80 X 10-12/Pa)， 优选地小于等于约50X10_12/Pa，更优选地小于等于约30X10_12/Pa。具有上述范围内的光弹性系数的材料包括，例如，但不限制于，改性PC (聚碳酸酯)。该改性PC指的是其中PC的分子结构被部分修改以改进分子结构的对称性的材料。根据本发明实施方式的立体影像观看眼镜包括用于右眼的第一光学元件；用于左眼的第二光学元件；以及支撑该第一光学元件和第二光学元件的框架。该第一光学元件包括具有第一 λ/4相位差元件和第一偏振元件的第一层压元件。该第一 λ/4相位差元件设置在光入射面侧上并且在第一方向上具有的慢轴，所述第一偏振元件设置成比所述第一λ/4相位差元件更靠近光出射侧并且在与第一方向大致相交成45度的方向上具有透射轴。该第二光学元件包括具有第二 λ /4相位差元件和第二偏振元件的第二层压元件。该第
二λ/4相位差元件设置在光入射面侧上并且在与第一方向相交的第二方向上具有慢轴， 所述第二偏振元件设置成比所述第二 λ /4相位差元件更靠近光出射侧并且在与第二方向大致相交成45度的方向上具有透射轴。该第一层压元件和第二层压元件中的每一个都具有向光入射面侧突出的弯曲形状，以及该第一 λ /4相位差元件和该第二 λ /4相位差元件中的每一个都由光弹性系数小于约80Χ 10_12/Pa的材料构成。根据本发明实施方式的立体影像显示系统包括立体影像显示设备；以及与所述立体影像显示设备分体设置的立体影像观看眼镜。该立体影像观看眼镜包括用于右眼的第一光学元件；用于左眼的第二光学元件；以及支撑该第一光学元件和第二光学元件的框架。该第一光学元件包括具有第一 λ /4相位差元件和第一偏振元件的第一层压元件。该第一 λ/4相位差元件设置在光入射面侧上并且在第一方向上具有的慢轴，该第一偏振元件设置成比该第一 λ/4相位差元件更靠近光出射侧并且在与第一方向大致相交成45度的方向上具有透射轴。该第二光学元件包括具有第二 λ/4相位差元件和第二偏振元件的第二层压元件。该第二 λ/4相位差元件设置在光入射面侧上并且在与第一方向相交的第二方向上具有慢轴，该第二偏振元件设置成比所述第二 λ/4相位差元件更靠近光出射侧面并且在与第二方向大致相交成45度的方向上具有透射轴。该第一层压元件和第二层压元件中的每一个都具有向光入射面侧突出的弯曲形状，该第一 λ/4相位差元件和该第二 λ/4 相位差元件中的每一个都由光弹性系数小于约80Χ 10_12/Pa的材料构成。在根据本发明实施方式的立体影像观看光学元件、立体影像观看眼镜和立体影像显示系统中，λ/4相位差元件(第一 λ/4相位差元件和第二 λ/4相位差元件)由光弹性系数小于约80X10_12/Pa的材料构成。因此，即使制造λ/4相位差元件同时在制造过程中施加应力，该应力也不会导致双折射率的明显改变。因此，即使将层压元件形成为向显示设备侧突出的弯曲形状，相比于现有技术减少了由于应力导致的光学特性的改变。根据本发明的实施方式的立体影像观看光学元件、立体影像观看眼镜和立体影像显示系统，即使将层压元件形成为向显示设备侧突出的弯曲形状，相比于现有技术减少了由于应力导致的光学特性的改变。因此，在设计方面改进了的层压元件，或者相对自由的设计框架的形状。结果，提供了在设计方面都具有高度自由的立体影像观看光学元件和立体影像观看眼镜。此外，还提供了在设计方面具有高度自由的使用所述立体影像观看眼镜的立体影像显示系统。此外，例如，当将曲面层压元件的曲率制作成在光入射侧相对大且在光出射侧相对小时，为所述层压元件添加视觉校正功能。在该情形中，不仅在设计方面而且在功能方面提高了自由度。应当理解前面的一般性描述和下面的详细描述都是示例性的，旨在提供对要求保护的本发明的进一步的阐述。
本申请包括附图以提供对本发明的进一步理解，并且附图结合进并构成该说明书的一部分。附图描绘了实施方式，与说明书一起用于解释本发明的原理。图1是示出了根据本发明实施方式的偏振眼镜的结构的示例的透视图，连同示出了显示设备的结构。图2A和图2B是示出了图1中的偏振眼镜的结构的另一个示例的透视图。图3是示出了图1中偏振眼镜的右眼光学元件和左眼光学元件中的每一个的结构的示例的透视图。图4A和图4B是示出了图3中的右眼光学元件和左眼光学元件中的每一个的慢轴的示例的概念图，连同示出了另一个光学元件的慢轴或透射轴。图5A和图5B是用于描绘在通过右眼观察图1中的显示设备上的影像的情形中慢轴和透射轴的示例的概念图。图6A和图6B是用于描绘在通过右眼观察图1中的显示设备上的影像的情形中慢轴和透射轴的另一个示例的概念图。图7A和图7B是用于描绘在通过左眼观察图1中的显示设备上的影像的情形中慢轴和透射轴的示例的概念图。图8A和图8B是用于描绘在通过左眼观察图1中的显示设备上的影像的情形中慢轴和透射轴的另一个示例的概念图。图9是示出了图1中偏振眼镜的右眼光学元件和左眼光学元件中的每一个的结构的另一个示例的透视图。图10是示出了图1中的显示设备的结构的示例的截面图。图11是示出了图10中的相位差元件的结构的示例的透视图。图12A和图12B是示出了图11中的配向膜的结构的示例的透视图和图示。图13是示出了根据示例和对比示例中的每一个的偏振眼镜中的串扰的测量结果的直方图。
具体实施例方式在下文中将参照附图详细描述本发明的实施方式。将按照下面的顺序进行描述。1.实施方式1.1偏振眼镜1的结构(图1至图9)1.2显示设备2的结构(图10至图12B)1. 3基本操作1. 4 优势2.实施例(图13)3.修改(1.实施方式)(1. 1偏振眼镜1的结构)图1透视地示出了根据本发明实施方式的偏振眼镜1的结构的实施例，还显示了后面将描述的偏振玻璃型显示设备2的结构。偏振眼镜1相当于本发明实施方式的“立体影像观看眼镜”的具体实施例，该偏振眼镜1与显示设备2的结合相当于本发明实施方式的 “立体影像显示系统”的具体实施例。将根据实施方式的偏振眼镜1戴在观察者(未示出)的眼球前，并且当观察者观看投射在显示设备2的影像显示面2A上的影像时，观察者使用偏振眼镜。偏振眼镜1，例
6如，是圆偏振眼镜，例如，具有如图1中所示的右眼光学元件11，左眼光学元件12，和框架 13。所述右眼光学元件11相当于本发明实施方式中的“立体影像观看光学元件”或“第一光学元件”的具体实施例，该左眼用光学元件12相当于本发明实施方式的“立体影像观看光学元件”或“第二光学元件”的具体实施例。框架13支撑右眼光学元件11和左眼光学元件12。不具体限制所述框架13的形状，但，例如，可成形为如图1中所示的挂在观察者(未示出)的鼻子和耳朵上的形状，或成形为如图2A中所示的仅挂在观察者的鼻子上的形状。可替换的，例如，框架13可成形为如图2B中所示的由观察者的一只手握持的形状。使用右眼光学元件11和左眼光学元件12面向显示设备2的影像显示面2A。尽管尽量优选将所述右眼光学元件11和左眼光学元件12设置在如图1中所示的一个水平面中使用，但这些元件可以被设置在稍微倾斜的平面中使用。右眼光学元件11具有，例如，右眼相位差片11A、偏振片(偏振元件)IlB和支撑件11C。右眼相位差片11A、偏振片IlB和支撑件IlC从显示设备2的影像显示面2A发射出的光L的入射侧(显示设备2侧)开始依次设置。左眼光学元件12具有，例如，左眼相位差片12A、偏振片(偏振元件)12B和支撑件12C。左眼相位差片12A、偏振片12B和支撑件12C从显示设备2的影像显示面2A发射出的光L的入射侧(显示设备2侧)开始依次设置。包括右眼相位差片IlA偏振片11B，和支撑件IlC的层压片相当于本发明实施方式的 “层压元件”或“第一层压元件”的具体实施例。包括左眼相位差片12A、偏振片12B和支撑件12C的层压片相当于本发明实施方式的“层压元件”或“第二层压元件”的具体实施例。 右眼相位差片IlA相当于本发明实施方式的“ λ /4相位差元件”或“第一 λ /4相位差元件”的具体实施例，左眼相位差片12Α相当于本发明实施方式的“ λ/4相位差元件”或“第二 λ/4相位差元件”的具体实施例。根据需要，可省略支撑件IlC或12C。右眼光学元件11或左眼光学元件12可具有除上面所示的元件之外的元件。例如，可在支撑件的光出射侧(观察者侧)上的表面上设置用于在支撑件破损的情况下防止支撑件IlC或12C的碎片溅射到观察者眼球的保护膜 (未示出)，或用于保护的保护性涂层(未示出)。例如，支撑件IlC支撑右眼相位差片IlA和偏振片11Β。例如，所述支撑件IlC包括对从显示设备2的影像显示面2Α发射出的光L透明的树脂，例如PC (聚碳酸酯)，作为示例。例如，支撑件12C支撑左眼相位差片12Α和偏振片12Β。例如，支撑件12C包括对从显示设备2的影像显示面2Α发射出的光L透明的树脂，例如PC (聚碳酸酯)。偏振片IlB或12Β仅透射特定振荡方向的光(偏振光)。例如，偏振片IlB和12Β 的偏振轴AXl和ΑΧ2都在与图4Α和图4Β中所示的显示设备2的偏振片31Β (后面描述的) 的偏振轴ΑΧ3垂直的方向上。例如，如图4Α所示，当偏振片31Β的偏振轴ΑΧ3在竖直方向上时，偏振轴AXl和ΑΧ2在水平方向上，再例如，如图4Β所示，当偏振片31Β的偏振轴ΑΧ3 在水平方向上时，偏振轴AXl和ΑΧ2在竖直方向上。尽管没有示出，但当偏振片31Β的偏振轴ΑΧ3在倾斜05度)方向上时，偏振轴AXl和ΑΧ2在与所述倾斜方向垂直的方向(_45度方向)上。右眼相位差片IlA和左眼相位差片12Α均包括具有光学各向异性的薄层。这些相位差片由光弹性系数小于PC(聚碳酸酯)的光弹性系数(80X10_12/Pa)的材料构成。相位差片优选由光弹性系数小于等于50Χ10_12/Ι^的材料构成，并更优选由光弹性系数小于等于30X10_12/Pa的材料构成。具有该特性的树脂材料包括，例如，改性PC(聚碳酸酯)。改性PC指的是其中普通PC的分子结构(架构)被部分修改以便改进分子结构的对称性的材料。所述右眼相位差片IlA和左眼相位差片12A包括，例如，改性PC(聚碳酸酯)。当将上面所示的树脂材料用于所述右眼相位差片IlA和左眼相位差片12A中的每一个的基本材料时，所述基本材料可与诸如无纺织物或填充物的纤维复合。除了所述改性PC，具有小光弹性系数的材料可包括PMMA (聚甲基丙烯酸甲酯)、PS (聚苯乙烯)、TAC (三醋酸纤维素)、 COP (环烯聚合物)、或COC (环烯共聚物)、或其混合物。PC和PS的混合物可通过使用日本待审专利申请公开No. 2001-55455中所披露的方法形成。然而，由于其高耐冲击性或高耐热性(高玻璃化转变温度Tg)优选改性PC。如图4A和图4B中所示，右眼相位差片1IA的慢轴AX4在与偏振轴AXl相交成45 度的方向上。如图4A和图4B中所示，左眼相位差片12A的慢轴AX5在与偏振轴AX2相交成45度的方向上，该方向与慢轴AX4的方向垂直。例如，如图4A和图4B中所示，当偏振轴 AXl和AX2在水平或竖直方向上时，慢轴AX4和AX5中的每一个都在与水平和竖直方向中的每一个相交的方向上。尽管没有示出，但当偏振轴AXl和AX2在倾斜(45度)方向上时，慢轴AX4，例如，在水平方向上，而慢轴AX5，例如，在竖直方向上。慢轴AX4在与后面所述的右眼相位差区域43A的慢轴AX6的方向相同的方向上， 该方向不同于后面所述的左眼相位差区域43B的慢轴AX7的方向。慢轴AX5在与慢轴AX7 的方向相同的方向上，该方向不同于慢轴AX6的方向。(延迟)下面，将参照图5A和图5B至图8A和图8B描述偏振眼镜1的延迟。为了描述偏振眼镜1的延迟，需要理解安装在显示设备2中的相位差元件40 (后面所述)。由于在后面将对相位差元件40进行详细的描述，此处参考描述中所用的标号描述偏振眼镜1的延迟。 可通过多种椭圆偏振分析法测量延迟，例如旋转分析仪或塞拿蒙(Senarmont)法。在该说明书中，将通过使用旋转分析仪得到的值显示成延迟的值。图5A和图5B和图6A和图6B是描绘当注意力仅集中于进入相位差层43的右眼相位差区域43A上的右眼影像光Ll时，光Ll是如何通过偏振眼镜1被双眼识别到的示意图。 图7A和图7B和图8A和图8B是描绘当注意力仅集中于进入相位差层43的左眼相位差区域4 上的左眼影像光L2时，光L2是如何通过偏振眼镜1被双眼识别到的示意图。尽管右眼影像光Ll和左眼影像光L2实际上是混合输出的，但为了便于解释，图5A和图5B至图 8A和图8B分开描述光Ll和光L2。当使用偏振眼镜1观察显示设备2的影像显示面时，需要使右眼像素的影像被右眼识别，并且使该影像不被左眼识别，例如在图5A和图5B和图6A和图6B中所示的。此外， 需要使左眼像素的影像被左眼识别，并且使该影像不被右眼识别，例如在图7A和图7B和图 8A和图8B中所示的。为了实现这一点，右眼相位差区域43A和右眼相位差片IlA中的每一个的延迟和左眼相位差区域4 和左眼相位差片12A中的每一个的延迟优选如下设置。具体的说，优选右眼相位差片IlA和左眼相位差片12A中的一个的延迟为 + λ /4 ( λ是波长)，而另一个的延迟为-λ /4。两种延迟的相对标记代表各自的慢轴方向差为90度。此处，右眼相位差区域43Α的延迟优选与右眼相位差片IlA的延迟相同，而左眼相位差区域43B的延迟优选与左眼相位差片12A的延迟相同。实际上，选择可对于右眼相位差片IlA和左眼相位差片12A中的每一个在所有波长(整个可见光范围)上将延迟调节成λ/4的材料是不容易的。然而，在所有波长上右眼相位差区域43Α的延迟与右眼相位差片IlA的延迟相同(或在值上近似)，左眼相位差区域 43Β的延迟与左眼相位差片12Α的延迟相同(或在值上近似)，比将延迟在所有波长上调节成λ /4更重要。当延迟不需要在所有波长上被调节成λ /4时，优选在约500至560nm的绿光范围内将延迟调节成λ/4以高亮度和适宜的颜色观看3D影像。这是因为人的视网膜对绿光波长范围内的光具有高敏感性，并且因为当在绿光范围内合适的调节延迟时，蓝光或红光范围内的延迟也被相对合适的调节。在该实施例中，右眼光学元件11和左眼光学元件12中的每一个都不具有平面形状，而是具有向显示设备2的影像显示面发射出的光L的入射侧(显示设备2侧)突出的曲面形状。右眼光学元件11和左眼光学元件12中的每一个都具有，例如，通过使平面弯曲形成的形状，并且，例如，具有在显示设备2侧上的面(光入射面Si)上的凸曲面和在观察者侧上的表面(光出射面S2)上的凹曲面，如图3中所示。在光入射面Sl上形成的凸曲面的曲率(在下文中，称为曲率Α)和在光出射面S2 上形成的凹曲面的曲率(在下文中，称为曲率B)中的每一个都具有等于或大于8C透镜的曲率的曲率。限定玻璃透镜的特定曲率的8C表示65. 4mm的曲率。所述曲率A和曲率B可彼此相等或不等。当所述曲率A和曲率B彼此不同时，曲率A优选大于曲率B，例如，如图9 中所示。在该示例中，例如，右眼光学元件11和左眼光学元件12中的每一个甚至都起视觉校正透镜的功能。(1. 2显示设备2的结构)下面，将描述与偏振眼镜1配合使用的显示设备2的结构的示例。图10示出了显示设备2的截面结构的示例。显示设备2通过按背光单元20、液晶显示板30 (显示板)和相位差元件40的顺序层压上述元件形成。在显示设备2中，相位差元件40的表面相当于影像显示面2A，朝向观察者设置。在该实施方式中，将显示设备2以影像显示面2A平行于竖直面(垂直面)的方式设置。观察者将偏振眼镜1戴在观察者的眼球前观察影像显示面。(背光单元2O)背光单元20具有，例如，反射片、光源和光学片材(均未示出)。所述反射片将从光源向光学片材侧发出的发射光返回，并具有反射、散射和漫射(diffusion)光的功能。所述反射片由，例如，PET(聚乙烯对苯二甲酸酯)泡沫构成。从而，来自光源的发射光被有效地利用。所述从后面照射液晶板30的光源，包括，例如，以均勻间距平行排列的多个线性光源或二维排列的多个点形光源。例如，所述线性光源包括诸如热阴极荧光灯(HCFL)和冷阴极荧光灯(CCFL)。所述点形光源包括，例如，发光二极管(LED)。所述光学片材使从光源发出的光呈均勻平面亮度分布，或在希望的范围内调节光的发散角或偏振状态，以及，例如， 包括散射板、散射片材、棱片材、反射型偏振元件，或相位差片。所述光源可以是边光型光源。在该情形中，根据需要使用导光板或导光膜。(液晶显示板30)液晶显示板30是具有在行和列方向中二维排列的大量像素的透射性显示板，并且通过根据影像信号驱动所述像素显示影像。如图10中所示，所述液晶显示板30具有，例如，从背光单元20侧开始依次排列的偏振片31A、透明基片32、像素电极33、配向膜34、液晶层35、配向膜36、共用电极37、滤色片38、透明电极39和偏振片31B。偏振片31A被设置在液晶显示板30的光入射侧上，而偏振片31B被设置在其光出射侧上。偏振片31A或31B是一种光学快门，仅透射特定振荡方向上的光(偏振光)。例如，偏振片31A或31B被设置为使得两个片的偏振轴彼此间具有预定的角度(例如，90度) 而不同，以便来自背光单元20的发射光被液晶层透射或阻挡。每个偏振片的形状不限制于片形形状。偏振片31A的透射轴的方向被设置在从背光单元20发出的光是可透射的范围内。 例如，当从背光单元20发出的光的偏振轴在竖直方向上时，偏振片31A的透射轴也在竖直方向上，当背光单元20发出的光的偏振轴在水平方向上时，偏振片31A的透射轴也在水平方向上。从背光单元20发出的光不限于线性偏振光，可以是圆形或椭圆形偏振光或非偏振光。偏振片31B的偏振轴的方向被设置在液晶显示板30透射的光可透射的范围内。例如，当偏振片31A的偏振轴在水平方向上时，偏振片31B的偏振轴在垂直于偏振片31A的偏振轴的方向(竖直方向)上。例如，偏振片31A的偏振轴在竖直方向上时，偏振片31B的偏振轴在垂直于偏振片31A的偏振轴的方向(水平方向)上。偏振轴和透射轴的意思相同。通常，透明基片32或39对于可见光是透明的。例如，在背光单元20侧上的透明基片上形成包括电连接至像素电极33和线路的作为驱动元件的TFT (薄膜晶体管)的有源驱动电路。所述像素电极33包括，例如，铟锡氧化物(ΙΤ0)，并用作用于每个像素的电极。配向膜34或36包括，例如，聚合物材料，例如聚酰亚胺用于进行液晶的配向处理。所述液晶层 35包括，例如，VA (竖直配向)-模式液晶、IPS (平面变换)-模式液晶、TN(扭曲向列)-模式液晶或STN(超级扭曲向列)_模式液晶。所述液晶层35具有根据未示出的驱动电路的施加电压针对每个像素透射或阻挡来自背光单元20的发射光的功能。共用电极37包括， 例如，ΙΤ0，用作连接像素电极33的共用对电极。滤色片38由排列的过滤部分38A构成，用于将来自背光单元20的发射光的颜色分离，例如，分离成红(R)、绿(G)和蓝(B)三原色。 在滤色片38中，在相当于像素之间的每个边界的部分中设置具有遮蔽功能的黑矩阵部分 38B。(相位差元件40)下面，描述相位差元件40。图11透视地示出了相位差元件40的结构的示例。相位差元件40改变已经透射通过液晶显示板30的偏振片31B的光的偏振状态。通过粘合剂(未示出)等类似物将相位差元件40粘固至液晶显示板30的光出射侧上的面(偏振片 31B)上。例如，相位差元件40从液晶显示板30侧开始依次具有基层41、配向膜42和相位差层43。尽管没有示出，但可从与液晶显示板30侧相对的侧(观察者侧)开始依次设置基层41、配向膜42和相位差层43。基层41支撑配向膜42和相位差层43，并且由，例如透明树脂薄膜构成。所述透明树脂薄膜优选具有小的光学各向异性，即，小的双折射率。具有该特性的透明树脂薄膜包括，例如，TAC (三醋酸纤维素)、C0P (环烯聚合物)、C0C (环烯共聚物)和PMMA (聚甲基丙烯酸甲酯)。COP 包括，例如，^ONOR或 ZEONEX (ZEON CORPORATION 的注册商标)，和 ARTON(JSR Corporation的注册商标)。例如，基层41的厚度优选是30 μ m到500 μ m。基层41的延迟优选是小于等于20nm，并且更优选小于等于lOnm。基层41可由玻璃基片构成。配向膜42具有使可配向材料例如液晶在特定的方向上对齐的功能。所述配向膜 42由透明树脂构成，例如，UV固化或EB固化透明树脂，或热塑性透明树脂。所述配向膜42 被设置在基层41的光出射侧上的面上，并且，例如，具有两种具有不同配向方向的配向区域(右眼配向区域42A和左眼配向区域42B)，如图12A中所示。所述右眼配向区域42A和左眼配向区域42B具有，例如，似带形状，每个似带形状都在共同的一个方向(水平方向) 上延伸并在右眼配向区域42A或左眼配向区域42B的短边方向(竖直方向)上交替设置。 所述右眼配向区域42A和左眼配向区域42B对应于液晶显示板30的像素设置，例如，以相当于在液晶显示板30的短边方向(竖直方向)上的像素间距的间距设置。例如，所述右眼配向区域42A具有大量沟槽VI，所述沟槽Vl在与偏振片31B的偏振轴AX3相交成45度的方向上延伸，如图12A和图12B中所示。所述左眼配向区域42B具有大量沟槽V2，所述沟槽V2在与偏振片3IB的偏振轴AX3相交成45度的方向上延伸，该方向垂直于沟槽Vl的延伸方向，如图12A和图12B中所示。例如，当偏振片31B的偏振轴AX3 在竖直或水平方向上时，沟槽Vl和V2中每一个都在如图12A和图12B中所示的倾斜05 度)方向上延伸。尽管没有示出，当偏振片31B的偏振轴AX3在倾斜(45度)方向上时，沟槽Vl，例如，在水平方向上延伸，而沟槽V2，例如，在竖直方向上延伸。每个沟槽Vl可都在一个方向上线性延伸，或，例如，都可以以波动的(曲折的)方式在一个方向中延伸。每个沟槽Vl的截面都显示，例如，V形。同样，每个沟槽V2的截面都显示，例如，V形。也就是说，所述右眼配向区域42A和左眼配向区域42B的整个截面显示锯齿形。在该沟槽结构中，间距优选是小的，几微米或更小，并更优选几百纳米或更小。例如，该形状通过使用模具转换(transfer)集中形成。所述配向膜42可以是通过偏振UV照射形成的光配向膜，替换具有上面的沟槽结构。可通过预先涂覆材料，接着使用在不同方向上偏振的UV光照射所述右眼配向区域42A和左眼配向区域42B制造所述光配向膜，其中， 当使用偏振UV照射所述材料时，所述材料在偏振UV的偏振方向上对齐。相位差层43是具有光学各向异性的薄层。例如，相位差层43设置在右眼配向区域42A和左眼配向区域42B的表面上。例如，所述相位差层43具有两种具有不同慢轴方向的相位差区域(右眼相位差区域43A和左眼相位差区域43B)，如图11中所示。所述右眼相位差区域43A和左眼相位差区域4 具有，例如，似带形状，该似带形状每个都在共同的一个方向(水平方向)上延伸，并在右眼相位差区域43A或左眼相位差区域43B的短边方向(竖直方向)上交替设置。例如，右眼相位差区域43A在与偏振片31B的偏振轴AX3相交成45度的方向上具有慢轴AX6，如图4A和图4B和图11中所示。例如，左眼相位差区域4 在与偏振片31B的偏振轴AX3相交成45度的方向上具有慢轴AX7，该方向垂直于慢轴AX6，如图4A和图4B和图11中所示。例如，当偏振片31B的偏振轴AX3在竖直或水平方向上时，慢轴AX6和AX7 中每一个都在如图4A和图4B和图11中所示的倾斜(45度)方向上延伸。尽管没有示出， 当偏振片31B的偏振轴AX3在倾斜(45度)方向上时，慢轴AX6，例如，在水平方向上延伸， 而慢轴AX7，例如，在竖直方向上延伸。慢轴A)(6在沟槽Vl的延伸方向上，并且，慢轴AX7在沟槽V2的延伸方向上。此外，例如，慢轴AX6在与偏振眼镜2的右眼相位差片1IA的慢轴AX4的方向相同的方向上，该方向不同于偏振眼镜2的左眼相位差片12A的慢轴AX5的方向。例如，所述慢轴AX7在与慢轴AX5的方向相同的方向上，该方向不同于慢轴AX4的方向。例如，相位差层43包括聚合高分子液晶材料。也就是说，所述相位差层43在液晶分子的配向状态中是固定的。材料根据诸如相变温度(液晶相到各向同性相)、液晶材料的折射率波长色散(dispersion)特性、粘度特性和加工温度的因素选择，并用作聚合物液晶材料。然而，从透明性的角度，所述聚合物液晶材料优选具有作为聚合反应基团的丙烯酰基或异丁烯酰基。此外，优选使用在聚合性官能团和液晶骨架之间没有亚甲基间隔团的材料。这是因为通过在加工时使用材料配向处理温度降低。相位差层43的厚度例如在Ιμπι 至2μπι。当相位差层43由聚合高分子液晶材料构成时，无需仅使用聚合高分子液晶材料构成相位差层43，相位差层43可部分地包括非聚合液晶单体。这是因为相位差层43中的非聚合液晶单体被配向在与单体周围的液晶分子的配向方向相似的方向中，并具有与聚合液晶材料的配向特性相似的配向特性。在相差层43中，在每个沟槽Vl和右眼相位差区域43Α之间的界限附近，液晶分子的主轴沿沟槽Vl的延伸方向排列，并且在每个沟槽V2和左眼相位差区域4 之间的界限附近，液晶分子的主轴沿沟槽V2的延伸方向排列。也就是说，根据沟槽Vl和V2的形状及其延伸的方向控制液晶分子的配向，产生对右眼相位差区域43A和左眼相位差区域43B中每一个的光学轴的设置。在相差层43中，通过调整右眼相位差区域43A和左眼相位差区域4 的构成材料以及厚度，设定右眼相位差区域43A和左眼相位差区域43B中每一个的延迟值。当基层41 产生相位差时，优选考虑基层41产生的相位差来设定延迟值。在该实施例，右眼相位差区域43A和左眼相位差区域43B由具有相同厚度的相同材料构成，所以所述区域的延迟的绝对值是彼此相等的。(1.3基本操作)下面，将参照附图5A和图5B至附图8A和图8B描述实施例的显示设备2的影像显示中的基本操作的示例。首先，当背光单元10照射的光入射到液晶显示板30上时，包括右眼影像分量和左眼影像分量的作为影像信号的视差信号被输入到液晶显示板30。接着，右眼影像光Ll被从奇数行中的像素输出(图5A和图5B或图6A和图6B)，左眼影像光L2被从偶数行中的像素输出(图7A和图7B或图8A和图8B)。接着，通过相位差元件40的右眼相位差区域43A和左眼相位差区域4 将右眼影像光Ll和左眼影像光L2转换成椭圆偏振光，然后转换的偏振光透射通过相位差元件40的基层41，接着从显示设备2的影像显示面2A输出到外面。接着，输出到显示设备2的外面的光进入偏振眼镜1，并通过右眼相位差片IlA和左眼相位差片12A被从椭圆偏振光还原回线性偏振光，并接着进入偏振片IlB和12B。在光进入偏振片IlB和12B过程中，相当于右眼影像光Ll的光的偏振轴平行于偏振片IlB的偏振轴AXl并且垂直于偏振片12B的偏振轴AX2。因此，在光进入偏振片IlB和 12B过程中，相当于右眼影像光Ll的光仅透过偏振片IlB并因此到达观察者的右眼(图5A 和图5B或图6A和图6B)。在光进入偏振片IlB和12B过程中，相当于左眼影像光L2的光的偏振轴垂直于偏振片IlB的偏振轴AXl并且平行于偏振片12B的偏振轴AX2。因此，在光进入偏振片IlB和 12B过程中，相当于左眼影像光L2的光仅透过偏振片12B并因此到达观察者的左眼(图7A 和图7B或图8A和图8B)。通过这种方法，相当于右眼影像光Ll的光到达观察者的右眼，相当于左眼影像光 L2的光到达观察者的左眼。结果，观察者视觉识别在显示设备2的影像显示面2A上的立体影像。(1.4 优势)在该实施方式中，偏振眼镜1的右眼相位差片IlA和左眼相位差片12A由光弹性系数小于约80X10_12/Pa的材料构成。因此，即使当在制造右眼相位差片IlA和左眼相位差片12A的同时在制造过程中施加应力，该应力也不会导致双折射率的明显改变。因此，例如，即使当将偏振眼镜1的右眼光学元件11和左眼光学元件12形成为如图3和图9中所示的向显示设备2侧突出的弯曲形状时，相比于现有技术减少了由于应力导致的光学特性的改变。结果，在设计中改进了右眼光学元件11和左眼光学元件12，或者相对自由的设计偏振眼镜1的框架13的形状。因此，提高了设计中的自由度。此外，在实施方式中，当将偏振眼镜1的光入射面Sl的曲率A制成大于其光出射面S2的曲率B时，为偏振眼镜1添加了视觉校正功能。当在其日常生活中佩戴视觉校正眼镜的人员观看3D影像时，所述人员通常需要在视觉校正眼镜上佩戴偏振眼镜。然而，当在该实施方式中将视觉校正功能添加到偏振眼镜1上时，所述人员仅通过佩戴偏振眼镜1观看3D影像。通过这种方法，在该实施方式中，不仅在设计方面而且在功能方面提高了自由度。(2.示例)下面，将与对比示例比较描述实施方式的偏振眼镜1的示例。图13示出了根据示例和对比示例中每一个的偏振眼镜中的串扰的测量结果。在该图中，白条表示通过当通过偏振眼镜1测量左眼影像光L2时利用用于右眼的仪器测量的亮度除以用于左眼的仪器测量的亮度(参见下面的表达式1)得到的值(左眼影像光的串扰)。在所述附图中，黑条表示通过当通过偏振眼镜1测量右眼影像光Ll时利用用于左眼的仪器测量的亮度除以用于右眼的仪器测量的亮度(参见下面的表达式幻得到的值(右眼影像光的串扰)。两个串扰值之间的微小差是由于制造过程中或测量中的误差产生的，该值实质上是相同的。左眼影像光的串扰=(在通过右眼光学元件11观察左眼影像光L2的情形中的亮度)/(在通过左眼光学元件12观察左眼影像光L2的情形中的亮度) 等式(1)右眼影像光的串扰=(在通过左眼光学元件12观察右眼影像光Ll的情形中的亮度)/(在通过右眼光学元件11观察右眼影像光Ll的情形中的亮度) 等式⑵由于减小了串扰，立体显示特性得到了改进。反过来，由于串扰增强，称为重影的现象更频繁地发生，其中在重影现象的情况下左眼影像光进入右眼或右眼影像光进入左眼。重影导致视疲劳，在严重的情况下使观察者难于观看三维视像。图13示出了在偏振眼镜1的右眼光学元件11和左眼光学元件12中的每一个都具有2C、6C或8C尺寸的弧度(curve)的情形中得到的结果。2C表示5mm的曲率，6C 表示87. 2mm的曲率，8C表示如前面所述的65. 4mm的曲率。在所述示例和对比示例中，使用热压法使右眼光学元件11和左眼光学元件12中的每一个弯曲。应当注意除了热压法，还可以将插入注射模塑法用作使每个元件弯曲的方法。从图13可以理解在所述示例和对比示例的每一个中串扰随着曲率的减小(即，弧度变得更陡)而增加。然而，在对比示例中，在6C和8C中串扰超过了 3% (低于3%时不会发生问题)。相比之下，在所述示例中，在2C到8C中串扰小于3 %，这表明即使在6C和 8C的情况下偏振眼镜1也是实际可用的。(3.修改)尽管已经通过相位差元件40的相位差区域(右眼相位差区域43A和左眼相位差区域43B)在水平方向上延伸的情形描绘了实施方式，但该区域可以在除了水平方向外的方向上延伸。例如，尽管没有示出，但相位差元件40的相位差区域(右眼相位差区域43A 和左眼相位差区域43B)可以在竖直方向上延伸。尽管已经通过相位差元件40的相位差区域(右眼相位差区域43A和左眼相位差区域43B)在水平或竖直方向上延伸的情形描绘了实施方式或修改方式，例如，尽管没有示出，但该区域可以在水平和竖直方向上都二维排列。尽管在上文中对于偏振眼镜1是圆偏振光型的以及显示设备2是用于圆偏振光眼镜的显示设备的情形进行了描述，但本发明可应用到偏振眼镜1是线性偏振光型的以及显示设备2是用于线性振光眼镜的显示设备的情形。在该说明书中，“均勻的”、“平行的”、“垂直的”、“竖直的”或“相同的方向”，在不消弱本发明的作用的范围内，分别包括近似均勻的、近似平行的、近似垂直的、近似竖直的或近似相同的方向。例如，可包括由各种因素导致的误差，例如制造误差和变化。此外，如本文所使用的，术语“片”可与术语“片材”互换使用。本申请包含于2010年6月16日向日本专利局提交的申请号为JP2010_137^1的日本在先专利申请中披露的主题相关的主题，其全部内容结合入本文作为参考。本领域的技术人员应当理解，可以根据设计要求和其它因素等进行各种修改、组合、子组合和替换，因为其包含在后附的权利要求书或其等价物的范围内。
权利要求
1.一种立体影像观看光学元件，包括包括λ/4相位差元件和偏振元件的层压元件，所述λ/4相位差元件设置在光入射面侧上、并且在第一方向上具有慢轴，所述偏振元件设置成比所述λ /4相位差元件更靠近光出射侧、并且在与所述第一方向大致相交成45度的方向上具有透射轴， 其中，所述层压元件具有向所述光入射面侧突出的弯曲形状，以及所述λ /4相位差元件由光弹性系数小于约80Χ 10_12/!^的材料构成。
2.根据权利要求1所述的立体影像观看光学元件，其中，所述λ/4相位差元件的材料具有小于等于约50Χ 10_12/Pa的光弹性系数。
3.根据权利要求2所述的立体影像观看光学元件，其中，所述λ/4相位差元件的材料具有小于等于约30Χ 10_12/Pa的光弹性系数。
4.根据权利要求1所述的立体影像观看光学元件，其中，所述λ/4相位差元件的材料包括改性聚碳酸酯。
5.根据权利要求1所述的立体影像观看光学元件，其中，所述层压元件具有大于等于约65. 4mm的曲率。
6.一种立体影像观看眼镜，包括 用于右眼的第一光学元件； 用于左眼的第二光学元件；以及支撑所述第一光学元件和所述第二光学元件的框架，所述第一光学元件包括具有第一 λ /4相位差元件和第一偏振元件的第一层压元件， 所述第一 λ /4相位差元件设置在光入射面侧上、并且在第一方向上具有慢轴，所述第一偏振元件设置成比所述第一 λ/4相位差元件更靠近光出射侧、并且在与所述第一方向大致相交成45度的方向上具有透射轴，所述第二光学元件包括具有第二 λ /4相位差元件和第二偏振元件的第二层压元件， 所述第二 λ/4相位差元件设置在光入射面侧上、并且在与所述第一方向相交的第二方向上具有慢轴，所述第二偏振元件设置成比所述第二 λ /4相位差元件更靠近光出射侧、并且在与所述第二方向大致相交成45度的方向上具有透射轴，其中，所述第一层压元件和所述第二层压元件均具有向所述光入射面侧突出的弯曲形状，以及所述第一 λ/4相位差元件和所述第二 λ/4相位差元件均由光弹性系数小于约 80X1(T12/Pa的材料构成。
7.根据权利要求6所述的立体影像观看眼镜，其中，所述第一层压元件和所述第二层压元件均具有大于等于约65. 4mm的曲率。
8.一种立体影像显示系统，包括 立体影像显示设备；以及与所述立体影像显示设备分体设置的立体影像观看眼镜， 所述立体影像观看眼镜包括 用于右眼的第一光学元件； 用于左眼的第二光学元件；以及支撑所述第一光学元件和所述第二光学元件的框架，所述第一光学元件包括具有第一 λ /4相位差元件和第一偏振元件的第一层压元件， 所述第一 λ /4相位差元件设置在光入射面侧上、并且在第一方向上具有慢轴，所述第一偏振元件设置成比所述第一 λ/4相位差元件更靠近光出射侧、并且在与所述第一方向大致相交成45度的方向上具有透射轴，所述第二光学元件包括具有第二 λ /4相位差元件和第二偏振元件的第二层压元件， 所述第二 λ /4相位差元件设置在光入射面侧上、并且在与所述第一方向相交的第二方向上具有慢轴，所述第二偏振元件设置成比所述第二 λ /4相位差元件更靠近光出射侧、并且在与所述第二方向大致相交成45度的方向上具有透射轴，其中，所述第一层压元件和所述第二层压元件均具有向所述光入射面侧突出的弯曲形状，以及所述第一 λ/4相位差元件和所述第二 λ/4相位差元件均由光弹性系数小于约 80X1(T12/Pa的材料构成。
全文摘要
本发明提供了一种立体影像观看光学元件、立体影像观看眼镜以及立体影像显示系统，该立体影像观看光学元件包括包括λ/4相位差元件和偏振元件的层压元件，所述λ/4相位差元件设置在光入射面侧上并且在第一方向上具有慢轴，所述偏振元件设置成比所述λ/4相位差元件更靠近光出射侧并且在与所述第一方向大致相交成45度的方向上具有透射轴。所述层压元件具有向光入射面侧突出的弯曲形状，以及所述λ/4相位差元件由光弹性系数小于约80×10-12/Pa的材料构成。
文档编号H04N13/00GK102289019SQ20111015441
公开日2011年12月21日 申请日期2011年6月9日 优先权日2010年6月16日
发明者星光成, 清水纯, 片仓等 申请人:索尼公司