立体图像显示设备及其制造方法

专利名称：立体图像显示设备及其制造方法
技术领域：
本发明涉及立体图像显示设备，其利用右眼的图像和左眼的图像显示立 体图像，本发明还涉及制造立体图像显示设备的方法。
背景技术：
迄今，已经提出了用于显示立体图像的立体图像显示设备，例如，构造
为如图6所示(例如，见日本未审查专利申请〃^开No. 2002-196281 )。图6 所示的立体图像显示设备包括例如由液晶面板制作的图像显示面板51和设 置在图像显示面板51的图像输出表面侧的相位差元件52。观看者利用一副 偏光眼镜53看由立体图像显示设备提供的显示输出。更具体地讲，图像显 示面板51例如以在面内规则混合的方式显示右眼的图像R和左眼的图像L ， 使得右眼的图像R和左眼的图像L在每个水平线上交替显示。相位差元件 52具有对应于右眼图像R的右眼图像显示部分52R和对应于左眼图像L的 左眼图像显示部分52L。右眼图像显示部分52R和左眼图像显示部分52L以 每一水平线交替设置。此外，右眼图像显示部分52R和左眼图像显示部分 52L例如实现不同的偏振状态，使得右眼图像显示部分52R提供单向线性偏 振光(例如，在倾向于右侧的方向上)，而左眼图像显示部分52L提供旋转 90°的线性偏振光(例如，在倾向于左侧的方向上)以垂直于前者的线性偏 振光。图像显示面板51和相位差元件52相结合，7见看者戴上偏振眼4竟53, 其左右目艮镜具有适合于对应图像的不同偏振角。从而，右眼图像R和左眼图 像L彼此独立地进入观看者的右眼和左眼。用另一种方式说明，通过具有对 应于向右倾向方向的偏振角的右眼眼镜53R,观看者可以仅看到每个奇数线 上的右眼图像R,其与右眼眼镜53R的偏振角匹配，而不能看到偶数线上的 左眼图像L,其具有旋转90。的偏振角，通过相位差元件52的左眼图像显 示部分52L偏振到向左倾向的方向。另一方面，通过具有对应于向左倾向方 向的偏振角的左眼眼镜53L,观看者可以仅看到每个偶数线上的左眼图像L, 其与左眼眼镜53L的偏振角匹配，而不能看到奇数线上的右眼图像R，其具有旋转90°的偏振角，通过相位差元件52的右眼图像显示部分52R偏振到向右倾向的方向。还提出了具有上述之外的其它结构的立体图像显示设备，其中左右图像分开显示，并且利用偏光眼镜结合成立体图像。
在这样的立体图像显示设备中，会发生所谓的串扰现象。词语"串扰现象，，意味着这样的不利现象，当观看者例如以倾斜方向而不是从前面观看图像显示面板时，右眼图像R通过左眼图像显示部分52L，并且左眼图像L通过右眼图像显示部分52R,从而由观看者观看的图像变得不清楚且降低立体效果。
为了防止串扰现象，提出了这样的立体图像显示设备，其中用于遮挡光线的遮光层设置在相位差元件52的右眼图像显示部分52R和左眼图像显示部分52L之间的边界(例如，见日本未审查专利申请公开No. 2002-185983 )。更具体地讲，例如，当右眼图像显示部分52R和左眼图像显示部分52L每个水平线交替设置时，条形遮光层设置在仅为预定宽度区域中的位置上，其包括显示部分52R和52L二者之间的边界。例如，可以通过设置具有遮光功能的黑材料形成遮光层，以突出在相位差元件52的表面上。对于提供遮光层，甚至在观看者在倾斜方向上观看图像显示面板时，例如，遮光层以这样的方式遮蔽光，右眼图像R不通过左眼图像显示部分52L，并且左眼图像L不通过右眼图像显示部分52R。因此，可以防止串扰现象的产生。
在构造能使立体图像通过偏光眼镜53观看的立体图像显示设备时，相位差元件52必须固定地设置在图像显示面板51的图像输出表面侧上。迄今，相位差元件52 —直这样固定地设置，例如，用插设其间的;兹4M夸相位差元件52覆设在图像显示面板51上，或者用适当的粘合剂将相位差元件52粘合到图像显示面板51 (例如，见日本专利纟是前/>开2001-59948和No.2001-75048)。在一个具体示例中，相位差元件52可通过这样的方法固定地设置，例如用》兹铁或者胶带临时将相位差元件52固定在其外周边部分，然后例如用粘合剂或者紫外线固化树脂沿着相位差元件52的外周边部分在四个或者八个点上将其粘合到图像显示面板51。

发明内容
然而，当图像显示面板51和相位差元件52仅在外周边部分上彼此固定时，存在靠近显示区域的中心部分没有提供足够的粘合力或者图像显示面板51和相位差元件52之间的距离变得不均匀的风险。例如，这样的有关粘合力不足或者距离不均匀的问题要予以避免，这是因为该问题会产生例如莫尔现象或者牛顿环(干涉条紋)，并且会引起显示质量的下降。
出于这样的原因，可以想象由所谓的全表面粘合构造的立体图像显示设备，即通过将图像显示面板51和相位差元件52用插设其间的整个表面区域上的粘合剂彼此粘合。这里，词语"粘合剂"意味着插设在两个构件之间用于粘合的材料，具体地讲为胶或者粘合材料。
然而，在包括以凸起形状形成的遮光层以防止产生串扰现象的立体图像显示设备中，应当考虑的是形成在相位差元件52的表面上的遮光层凸凹的影响。
例如，当图4象显示面板51和相位差元件52用插设其间的整个表面区域上的粘合剂通过全表面粘合而彼此粘合时，存在粘合剂因遮光层形成的凸凹的影响而不能扩入每个角落的可能性。作为粘合剂没有扩入每个角落的结果而产生的空气层因空气层上的光折射作用例如会削弱均匀性或者降低显示图像的对比度，因此而引起显示图像质量下降。
这样的显示图像质量下降可以通过选择粘合剂、粘合条件等技术条件而避免，使得粘合剂甚至完全填入凹陷，即甚至填入不存在遮光层的区域，以由此防止空气层的产生。然而，刚刚所述使粘合剂随由遮光层形成的凸凹的方法伴随着这样的风险，图像显示面板51和相位差元件52之间的粘合应力(反应力)的分布状态会变得不均匀，这是由于例如存在遮光层的区域和不存在遮光层的区域之间粘合剂厚度的差别，或者包括遮光层的、相位差元件52的表面上局部波紋状态上的差别。这样的应力平面内分布状态的不均匀会引起例如显示图像亮度变化和不均匀的对比度。
以另一种方式说明，当相位差元件52在由遮光层形成的凸凹呈现在相位差元件52的表面上的条件下粘合到图像显示面板51时，必须抑制应力平面内分布状态的不均匀引起的图像质量下降，而抑制空气层上的光折射作用引起的图像质量的下降。
从而，所希望的是提供这样的立体图像显示设备，甚至存在遮光层形成的凸凹时，也可适当将相位差元件粘合到图像显示面板，并且提供制造该立体图像显示设备的方法。
根据本发明的实施例，立体图像显示设备包括图像显示面板，以在面内规则混合的方式显示右眼图像和左眼图像；相位差元件，包括对应于该右眼图像的右眼图像显示部分和对应于该左眼图像的左眼图像显示部分，该右眼图像显示部分和该左眼图像显示部分引起偏振，使得该右眼图像和该左眼图像具有不同的偏振状态；遮光层，仅形成在包括该相位差元件的该右眼图像显示部分和该左眼图像显示部分之间边界的区域中，该遮光层从相位差元件的表面朝着该图像显示面板凸起；以及粘合剂层，插设在除了遮光层的顶表面和图像显示面板之间的部分外的相位差元件的形成有遮光层的表面和该图4象显示面板之间，因此将该图像显示面板、该相位差元件和该遮光层粘合在一起。
在如此构造的立体图像显示设备中，粘合剂层插设在除了遮光层的顶表面和图像显示面板之间的部分外的相位差元件的形成有遮光层的表面和该图像显示面板之间，由此图像显示面板、相位差元件和遮光层粘合在一起。
更具体地讲，即使有由遮光层在相位差元件的表面上形成的凸凹，没有形成遮光层的凹部即透光区域的每一个都以随该凹部的形状的方式填充有粘合剂。因此，尽管遮光层提供了凸凹，但是防止了产生引起显示图像质量下降的空气层。
另 一方面，没有填充粘合剂层的空间呈现在遮光层的顶表面和图像显示面板之间。从而，该空间作用于免于粘合期间会产生的变形。结果，减少了粘合后粘合应力平面内分布的不均匀。此外，上述空间存在的位置对应于遮光层的顶表面和图像显示面板之间的位置，即由遮光层挡光的位置。因此，与这样的空间(空气层)呈现在没有形成遮光层的凹部中的情况不同，该空间的存在没有使显示图像的质量下降。
词语"粘合剂层"意味着由粘合剂形成的层。因此，"粘合剂层"意味着，例如，由这样规定的粘合材料形成的层，但是它也包括由胶形成的层。
对于本发明的实施例，因为除了遮光层的顶表面和图像显示面板之间的部分外，相位差元件形成有遮光层的表面和图像显示面板用插设其间的粘合剂层彼此粘合，所以粘合剂层实现了图像显示面板包括图像显示区域的整个区域上的粘合。因此，与图像显示面板和相位差元件通过全表面粘合而彼此粘合的情况一样，基本上可以避免会引起显示图像质量下降的诸如莫尔或者牛顿环(干涉条紋)的产生。
而且，即使在相位差元件的表面包括由遮光层形成的凸凹时，空气层也不形成在不存在遮光层的凹部中，并且可以避免由于空气层的光折射作用亏1起的显示图像质量下降。另外，没有填充粘合剂层的空间呈现在遮光层的顶表面和图像显示面板之间，减少了粘合应力平面内分布状态的不均匀，并且
因此，在根据本发明实施例的立体图像显示设备的构造中，即使在相位差元件的表面包括由遮光层形成的凸凹时，也可以抑制由应力平面内分布状态的不均勾引起的图像质量下降，而抑制由空气层的存在引起光折射作用而造成图像质量下降。


图1是以简化的形式图解根据本发明实施例的立体图像显示设备的构造
示例的示意图2A和2B是借助示例来图解在制造根据本发明实施例的立体图像显示设备的方法中遮光层形成步骤的主要点的示意图3是借助示例来图解在制造根据本发明实施例的立体图像显示设备的方法中定位步骤的主要点的示意图4A、 4B和4C是借助示例来示出在根据本发明实施例的立体图像显示设备中用于形成粘合剂层的粘合材料的硬度和保持力以及图解测量这些参数的方式的示意图5A和5B是借助示例来图解在制造根据本发明实施例的立体图像显示设备的方法中的粘合步骤以及图解采用粘合辊压力粘合的 一个具体示例的示意图；以及
图6是以简化的形式图解现有技术的立体图像显示设备的基本构造示例的示意图。
具体实施例方式
下面，将参考附图描述根据本发明实施例的立体图像显示设备和制造该立体图像显示设备的方法。首先描述立体图像显示设备的基本构造。
图1是以简化的形式图解根据本发明实施例的立体图像显示设备的构造示例的示意图。
图1所示的立体图像显示设备包括图像显示面板1、相位差元件2、遮
光层3、粘合剂层4、空气层5、抗反射层6和粘合剂层7。
图像显示面板1至少包括设置在液晶面板la的图像输出表面侧的液晶面板la和偏光板lb。图像显示面板1例如以面内规则混合的方式显示右眼图像和左眼图像，使得右眼图像和左眼图像交替地显示在每个水平线。只要右眼图像和左眼图像以面内规则混合的方式形成，图像显示面板1也可以实施为其它合适混合的显示模式而取代交替显示在每个水平线。
在如此构造的图像显示面板1中，当液晶面板la例如为透射类型时，与偏光板lb成相交Nichol关系的另 一个偏光板和用作光源的背光等(未示出)设置在偏光板lb的相反侧，其间插设有液晶面板la。图像显示面板1不一定采用液晶面板la构造，而是可以采用其它合适类型的显示装置构造，例如，有机EL (电致发光)显示面板。
相位差元件2具有对应于右眼图像的右眼图像显示部分2a和对应于左眼图像的左眼图像显示部分2b。相位差元件2设置在图像显示面板1的图像输出表面侧，使得右眼图像显示部分2a和左眼图像显示部分2b类似于图像显示面板1的右眼图像和左眼图像以面内规则混合的方式(例如，每个水平线交替)形成。这里，词语"图像输出表面侧"意味着输出要显示图像的面板表面侧。具体地讲，它意味着图像显示面板1的表面侧，其定位成面对观看显示图像的观看者。更具体地讲，相位差元件2包括由玻璃材料或者没有双折射的膜制作的支撑基座2c和形成在该支撑基座2c上的相位差层。相位差层具有对应于右眼图像提供偏振状态的部分和对应于左眼图像提供偏振状态的部分。因此，相位差元件2实现右眼图像显示部分2a和左眼图像显示部分2b的功能。换言之，相位差元件2在右眼图像显示部分2a和左眼图像显示部分2b中提供不同的偏振状态。
具体地讲，右眼图像显示部分2a和左眼图像显示部分2b的各偏振方向例如彼此垂直。右眼图像显示部分2a和左眼图像显示部分2b交替地形成在支撑基座2c上，厚度约0.7mm，与图像显示面板1中的水平线的垂直间距匹配。作为另一个示例，图像显示面板1可以这样形成，在支撑基座2c上连续覆设没有双折射的TAC (三乙酰基纤维素)膜和具有相位差功能的拉伸PVA膜，其间插设粘合剂，在以直线形状涂覆抗蚀剂的部分之外的部分上消除相位差功能，因此交替形成右眼图像显示部分2a和左眼图像显示部分2b，并且在涂覆抗蚀剂的侧面上设置没有双折射的保护材料膜。这样获得的相位差元件粘合到图像显示面板1。作为再一个示例，相位差元件2可以通过单轴取向液晶聚合物层而形成在支撑基座2c上。
遮光层3仅形成在包括相位差元件2的右眼图像显示部分2a和左眼图像显示部分2b之间边界的区域中，以从相位差元件2的表面朝着图像显示面板1突出，目的是防止串扰现象的产生。更具体地讲，例如，当右眼图像显示部分2a和左眼图像显示部分2b每个水平线交替设置时，条形遮光层4义设置在预定宽度的区域中的位置，其包括显示部分2a和2b 二者之间的边界。遮光层3例如可以通过设置诸如碳材料的具有遮光功能的黑材料形成，以凸起在相位差元件2上例如约10至15 pm的凸起高度。
粘合剂层4设置在图像显示面板1和相位差元件2之间，更准确地说，在图像显示面板1和相位差元件2的形成每个遮光层3的表面之间，除了遮光层3的顶表面和图像显示面板1之间的部分，以便实现其间的粘合。这里假定，因为如上所述不包括遮光层3的顶表面和图像显示面板1之间的部分，所以粘合剂层4在这部分中不存在。
这里，词语"粘合剂层"意味着由粘合剂形成的层。词语"粘合剂"意味着插设在两个构件之间用于粘合的材料，具体地讲为胶或者粘合材料。因此，"粘合剂层"包括由胶形成的层和粘合材料形成的层。
在根据该实施例的立体图像显示设备中，出于稍后描述的原因，粘合剂层4由透明凝胶形式的丙烯酸类粘合材料制造，并且层厚度为25至100 pn。此外，粘合剂材料的硬度范围为大于O且不大于350000 iaN,并且粘合后保持力在40。C为8至20N/20mm。
词语"粘合剂材料，，意味着半固体材料，其起初具有低弹性系数和高粘度，并且甚至在粘结后也不改变形状，即不必有固化步骤。
在遮光层3的顶表面和图像显示面板1之间因这里不存在粘合剂层4而形成空气层5。换言之，空气层5由没有填充粘合剂层4的空间形成。
抗反射膜6设置为覆盖相位差元件2的图像输出表面，因此防止在图像输出表面上的光反射，并且提高透光性。
粘合剂层7用于将抗反射膜6粘合到相位差元件2 (更准确地说，相位差元件2的支撑基座2c )。粘合剂层7可以由例如胶或者粘合材料的层制作。在具有上述构造的立体图像显示设备中，用于产生立体图像的相位差元
件2设置在位于面对观看者侧的液晶面板la的表面上的偏光板lb上，相位差元件2和偏光板lb之间插设有粘合剂层4。相位差元件2具有对应于右眼图像的右眼图像显示部分2a和对应于左眼图像的左眼图像显示部分2b,因此提供彼此不同的偏振状态。
从而，当观看者戴上其左右眼镜具有适合对应图像的不同偏振角的偏振眼镜时，右眼图像和左眼图像彼此独立地进入观看者的右眼和左眼。结果，观看者可以看到立体图像。
此外，由于遮光层3设置在图像显示面板1和相位差元件2之间，对应于右眼图像显示部分2a和左眼图像显示部分2b之间的边界，甚至在观看者在倾斜方向上观看图《象显示面板时，例如，遮光层3也这样来遮光，右眼的图像不通过左眼图像显示部分2b，并且左眼的图像不通过右眼图像显示部分2a。因此可以防止串扰现象的发生。
下面，将描述制造具有上述构造的立体图像显示设备的方法。制造立体图像显示设备的方法至少包括退火步骤、遮光层形成步骤、定位步骤和粘合步骤。
下面将逐一描述这些步骤。[退火步骤]
立体图像显示设备包括上述的相位差元件2，但是相位差元件2由自然包含水的材料制作，且具有在空气中吸湿的特性。因此，如果粘合相位差元件2而它保持这样的条件，并且如果相位差元件2的前后表面通过用诸如玻璃基板的不透气透光材料夹设它而分离密封以构造立体图像显示设备，则会发生下面的问题。
例如，当立体图像显示设备作为产品从生产厂船运时，其通常通过海运跨越赤道。在此情况下，产品的周围温度会达到60至70。C的范围。如果该产品在这样的高温环境下停留一定时间或者更长时间，则诸如乙酸的水或者气体会从相位差元件2散发以产生尺寸约为50至200 |Lim的气泡。在此情形下，如果相位差元件2的前后表面在分离密封状态下，则气泡会溜掉，因此导致立体图像显示设备会失灵的风险。
因此，在制造立体图像显示设备中，在粘合相位差元件2前，在相位差元件2上执行退火步骤。
在退火步骤中，相位差元件2在相位差元件2的至少一个表面没有分离 密封而是释放于大气环境的状态下经受热处理，具体地讲是相位差元件2形 成右眼图像显示部分2a和左眼图像显示部分2b的表面经受热处理。
在预定的温度下执行热处理预定的时间。具体地讲，考虑到相位差元件 2的抗热温度约为100至200。C，例如在40至8(TC的温度下执行热处理，优 选在约70。C的温度下，周期不短于l小时，且不长于三天，优选约48小时。
上述之外的其它热处理条件可以根据现有技术中熟知的技术设定。
通过以上述热处理执行退火步骤，即使该产品在其后放置在高温环境下 一定时间或者更长时间，也能够抑制从相位差元件2产生会导致产品故障的 气泡。
更具体地讲，已经在通过包括在70。C下热处理24小时的退火步骤获得 的立体图像显示设备和没有退火步骤获得的立体图像显示设备上进行了实 验，将完成的设备二者都放入70。C的环境下48小时，并且在面板中计算了 -現觉上可识别的面积为14 cm x 35 cm内的气泡。结果，已经确认的是没有 退火步骤的立体图像显示设备中的气泡数为61，而具有退火步骤的立体图像 显示设备中的气泡数为2。
因此，退火步骤可以彻底减少乂人相位差元件2产生且可导致产品故障的 气泡数。
如上所述，立体图像显示设备包括遮光层3 因此，在制造立体图像显 示设备的工艺中，执行遮光层形成步骤以形成遮光层3。
图2A和2B是借助示例来图解遮光层形成步骤的主要点的示意图。
在遮光层形成步骤中，如图2A和2B所示，以从其上可剥离状态形成 在基片3a上的遮光层3可以从基片3a转移到相位差元件2的表面上，使得 遮光层3从相位差元件2的表面凸起。
更具体地讲，如图2A所示，首先，粘合剂层4以均匀的厚度形成在相 位差元件2要形成遮光层3的表面(即相位差元件2形成右眼图像显示部分 2a和左眼图像显示部分2b的表面)上。
另一方面，遮光层3形成在由例如TAC膜制作的基片3a的表面上，其 间插设有用于将遮光层3以可剥离方式固定到该片表面的粘合剂层3b。此时，粘合剂层3b的粘合力设定为小于粘合剂层4的粘合力。因为遮光层3 可以通过采用诸如光刻的现有技术的熟知技术形成，所以形成遮光层3的方 法这里不再描述。
在相位差元件2上形成粘合剂层4并且在基片3a上以粘合剂层插设其 间形成遮光层3后，在遮光层3设置为面对粘合剂层4的状态下，这两个构 件彼此粘合。此时，最后的叠层从两侧受压，使得遮光层3进入粘合剂层4。
在粘合后，基片3a被剥离，如图2B所示。这里，设置在基片3a上的 粘合层3b的粘合力设定为小于粘合剂层4的粘合力。因此，作为剥离基片 3a的结果，形成在基片3a上的遮光层3从基片3a转移到相位差元件2上。 换言之，遮光层通过粘合剂层4的粘合力固定到相位差元件2的表面上。
如上所述，通过将遮光层3转移到相位差元件2上，遮光层3设置为， 在对应于右眼图像显示部分2a和左眼图像显示部分2b之间的边界的位置 上，凸起在相位差元件2的表面上。此外，不包括凸起的遮光层3且提供透 光区域的部分涂覆有粘合剂层4，以填充由两个相邻的遮光层3形成的凹陷。 另外，凸起在相位差元件2的表面上的遮光层3的顶表面(即由遮光层3形 成凸起的顶表面)处于粘合剂层4不存在且粘合剂层3b也因与基片3a—起 剥离而没有留下的状态。
通过以上述的程序执行遮光层形成步骤，以可剥离方式形成在基片3a 上的遮光层3可以/人基片3a转移到相位差元件2的表面上，/人而遮光层3 凸起在相位差元件2的表面上。从而，遮光层3可以比在相位差元件2的表 面上直接形成遮光层3的情况更容易形成。
尽管上面已经借助示例将遮光层的形成步骤描述为从基片3a转移遮光 层3,但是遮光层3也可以通过诸如光刻的现有技术的熟知技术直接形成为 突出在相位差元件2的表面上。
在构造立体图像显示设备中，对于图像显示面板l、相位差元件2和遮 光层3当中的相对关系必须精确定位。
一个原因是，例如，如果在图像显示面板1和相位差元件2之间没有执 行精确定位，则对应于右眼图像的右眼图像显示部分2a和对应于左眼图像 的左眼图像显示部分2b会偏离它们的适当位置，因此造成观看者观看的图 像变得不清楚且降低立体效果的缺点。具体地讲，当显示例如40英寸玻璃图像显示面板的HD (高清晰度)信号时， 一个像素线提供为非常薄的线， 垂直宽度约为500|nm。因此，假设位置偏差可允许的范围小于5%，则必须 执行定位步骤在25 |am的水平。
另一个原因是，例如，如果在相位差元件2和遮光层3之间不能执行精 确定位，则遮光层3设置的位置会偏离右眼图像显示部分2a和左眼图像显 示部分2b之间的边界，因此，由于通过图像显示面板的光的量减少而引起 显示图像亮度降低和不能防止串扰现象发生的缺点。
为了避免这些缺点，在制造立体图像显示设备中，在相位差元件2和遮 光层3粘合到图像显示面板1前，执行图像显示面板1、相位差元件2和遮 光层3当中平面相对位置的定位步骤。
图3是图解定位步骤主要点的示意图。
图3借助于示例来表现图像显示面板1和叠层之间执行平面定位的情 况，图^f象显示面^反1包括液晶面板la和偏光4反lb，叠层包括相位差元件2、 遮光层3、抗反射层6和粘合剂层7。除了图3所示的情况外，还可以以严 才各相同的方式将该平面定位应用于相位差元件2和包括遮光层3的基片3a 之间的定4立。
在图3所示的情况中执行平面定位，图像显示面板1支撑在定位设备的 上台阶11上，并且包括相位差元件2等的叠层支撑在定位设备的下台阶12 上。图像显示面板1和叠层定位成彼此面对。图像显示面板1和叠层可以利 用诸如真空吸附的现有技术中的熟知技术分别支撑在上台阶11和下台阶12 上。上台阶11和下台阶12中的至少一个的结构能够在图3上的垂直于图面 和左右方向上或者在图3的上下方向上滑动。
在定位设备中，用于位置检测的诸如图像处理照相机的摄像器13设置 在上台阶11和下台阶12的外侧上。此外，用于辐射光的光源14设置在摄 像器13的对面，其间插设有上台阶11和下台阶12。光源14与偏光板15 相结合，偏光板15提供对应于相位差元件2的右眼图像显示部分2a和左眼 图像显示部分2b之一的偏振状态。
定位设备可以包括两个焦点的焦深改变机构以提供定位机构，该定位机 构能够相对于从摄像器13加给图像输出的标志线执行最佳定位，而在相位 差元件2和叠层之间留下间隙。
在如此构造的定位设备中，当执行相位差元件2的平面定位时，具体地讲，包括相位差元件2和遮光层3的叠层与液晶面々反la之间的平面定位时， 引导来自光源14的辐射光，以通过设置在光源14和叠层之间的偏光板15 到达相位差元件2。已经通过相位差元件2的光由摄像器13检测。此时，来 自光源14的辐射光^皮偏光板15偏振。因此，来自光源14的辐射光通过右 眼图像显示部分2a和左眼图像显示部分2b之一，并且到达摄像器13，但是 该辐射光没有通过另一个图像显示部分而被阻挡。从而，右眼图像显示部分 2a和左眼图像显示部分2b之间的边界可以根据摄像器13检测的图像清楚识 别。
当图像显示面板1的液晶面板la是所谓的常黑类型时，即使以与背光 相当的光量^^人液晶面斧反la的一侧向其辐射光，也难于在不施加电压的状态 下使光通过液晶面板la。同样，为了定位的目的，给液晶面板la施加电压 也是不现实的。
出于这样的原因，在定位设备中，当对图像显示面板1执行平面定位时， 具体地讲，图像显示面板1的液晶面板la与包括相位差元件2、遮光层3 等的叠层之间的平面定位时，以足够通过液晶面板la的光量从光源14发射 辐射光，即使常黑类型的液晶面板la处于没有施加电压的状态下，也就是 即使液晶面板la处于其透光率最小的状态下。具体地讲，从光源14发射的 辐射光最小量例如为30,000 lux或者更大。另一方面，所希望的是辐射光的 最大量设定到这样的值，其不能反过来影响液晶面板la中的液晶分子等。
通过从光源14以这样的量发射辐射光，即使在液晶面板la是常黑类型 时，也可使辐射光通过液晶面板la，并且到达摄〗象器13，而不给液晶面板 la施加电压。从而，根据摄像器13检测的图像，可以彼此区别诸如像素区 域的光通过的部分和诸如配线区域的遮光层3覆盖的部分。因此，可以清楚 地识别包括液晶面板la的图像显示面板1的平面精确位置。
对于上述的定位步骤，与现有技术中的50至60 jim相比，图像显示面 板1和包括相位差元件2等的叠层之间定位精度上的变化可以减少到约25 fim。
在执行了图像显示面板1和包括相位差元件2等的叠层之间平面定位 后，将它们彼此粘合的粘合步骤继续执行，而保持精确的定位状态。
图像显示面板1和包括相位差元件2和遮光层3等的叠层之间的粘合通过在其间插设粘合剂层4而执行。然而，此时，粘合剂层4插设在图像显示 面板1和相位差元件2的表面之间形成遮光层3的区域中，除了遮光层3的 顶表面和图像显示面板1之间的部分。
更具体地讲，除了遮光层3的顶表面和图像显示面板1之间的部分之外 的上述区域，即相位差元件2的不包括在其上凸起的遮光层3且提供透光区 域的表面部分，涂覆有粘合剂层4以填充两个相邻遮光层3形成的凹陷，使 得在这里形成粘合剂层4。
另一方面，粘合剂层4没有插设在遮光层3的顶表面和图像显示面板1 之间。结果，在图像显示面板1和包括相位差元件2等的叠层彼此粘合后， 没有填充粘合剂层4的空气层5形成在图像显示面板1和遮光层3的顶表面 之间。
希望在除了遮光层3的顶表面和图像显示面板1之间的上述区域中填充 的粘合剂层4满足下述条件。
粘合剂层4涂覆在透光区域中。从而，粘合剂层4由在图像显示面板1 和相位差元件2之间粘合后不负面影响光学特性的材料制作。出于这样的原 因，采用透光的和透明凝胶状形式的丙烯酸类粘合材料来形成粘合剂层4。
如果粘合剂层4的厚度太小，则在保证粘合剂层4的均匀性上造成困难。 同样，当图像显示面板1或者相位差元件2的粘合表面具有例如波紋和缺乏 平面均匀性时，如果粘合剂层4太薄，则难于使粘合剂层4吸收该波紋。此 外，考虑到遮光层3例如由遮光层形成步骤中的转移而形成，希望粘合剂层 4具有至少超过遮光层3的凸起高度的厚度。另一方面，如果粘合剂层4的 厚度太大，则会发生诸如降低透光率的负面影响光学特性和增加诸如气泡的 外来物质混合在粘合剂层4中的可能性的风险。
出于这样的原因，粘合剂层4形成的厚度为25至100 pm。
如果用于形成粘合层4的粘合材料的硬度太高，则这导致不满意的后果， 例如，妨碍了粘合剂层4用作图像显示面板1和相位差元件2之间緩冲器的 功能，以及粘合剂层4填充两个相邻遮光层3形成的凹陷的功能。
此外，如果粘合剂层4粘合后的保持力太小，则难于将图像显示面板l 和相位差元件2之间的平面定位保持在所希望的状态。另一方面，如果粘合 剂层4粘合后的保持力太大，则这也是缺点，例如，在事故的情况下，非常 难于在由粘合剂层4粘合的区域中剥离图像显示面板1且将其再一次粘合。出于这些原因，用于形成粘合剂层4的粘合材料的硬度和粘合后保持力 设定为如下所述。
图4A、 4B和4C是借助于示例示出粘合材料(层)的硬度和保持力， 以及图解测量这些参数的方法的示意图。
图4A示出了几种类型粘合材料的测量结果，其每一个都具有100 pm 的厚度，用于以比较的方式研究粘合材料的硬度和保持力。
粘合材料的硬度通过测量粘合材料层受压时(具体地讲，厚度100 pm 的粘合材料(样品)21下沉例如50 |Lim时)的耐受强度作为指标来确定， 如图4B所示。
粘合材料的保持力(粘合强度)通过测量具有宽度20 mm的粘合材料 (样品)23涂覆在玻璃板22上然后剥离时的剥离强度作为指标来确定，如 图4C所示。
如图4A所见，以比较的方式，在上述条件下，实际测量和研究每个粘 合材料的硬度和保持力的结果显示，通过设定粘合材料的硬度不高于350000 和粘合后的保持力在40。C为8至20 N/20 mm,可以保持精确的定位状态， 而不产生气泡、剥离等，并且没有引起整个粘合区域上的外观的问题。
从而，用于形成粘合剂层4的粘合材料选择为，使得粘合材料的硬度设 定范围为高于0且不高于350000 并且粘合材料粘合后的保持力设定为 在40 。C为8至20 N/20 mm。
通过在图像显示面板1和相位差元件2表面之间除了遮光层3的顶表面 和图像显示面板1之间的部分外插设满足上述条件的粘合剂层4,然后通过 彼此粘合图像显示面板1和包括相位差元件2和遮光层3的叠层，上述区域 除了遮光层3的顶表面和图像显示面板1之间的部分外(即相位差元件2没 有形成凸起的遮光层3的凹陷表面)涂覆有粘合剂层4,使得在这里填充和 形成粘合剂层4。换言之，即使具有由遮光层3形成在相位差元件的表面上 的凸起和凹陷，没有形成遮光层3的凹陷，即透光区域，其每一个也都以随 凹陷形状的方式填充有粘合剂层4,并且防止因缺少粘合层4而产生空气层。 结果，可以彼此粘合图像显示面板1和相位差元件2，使得虽然遮光层3提 供有凸凹，但是防止在对应于透光区域的凹陷中产生引起显示图像质量下降 的空气层的可能性。
另一方面，空气层5，即没有填充粘合剂层4的空间，呈现在遮光层3的顶表面和图像显示面板1之间。从而，即使相对于图像显示面板l的粘合
表面，即由遮光层3的各顶表面形成的平面因遮光层3形成凸凹而具有波紋 时，空气层5也作用以免于粘合步骤中会产生的变形。结果，减少了粘合应 力在平面内分布状态在粘合后的不均匀。此外，空气层5存在的位置对应于 遮光层3的顶表面和图像显示面板1之间的位置，即由遮光层3阻挡光的位 置。因此，与空气层存在于没有形成遮光层3的凹陷中的情况不同，空气层 5的存在没有使显示图像的质量下降。
插设在图像显示面板1和相位差元件2的表面之间的区域中的粘合层4， 除了遮光层3的顶表面和图像显示面板1之间的部分外，也可以通过采用上 述粘合材料之外的一些其它适合的粘合材料或者胶形成，只要它可以涂覆为 填充由遮光层3形成的凹陷，并且可以形成遮光层3的顶表面和图Y象显示面 板1之间的空气层5。
在彼此粘合图像显示面板1和包括相位差元件2、遮光层3等的叠层时， 随着面板尺寸的增加，在粘合步骤中带入小气泡的可能性也增加。此外，随 着面板尺寸的增加，更难于保持图像显示面板1、相位差元件2和遮光层3 的顶表面每一个的高表面精度。这增加了平面均匀度因例如产生在其粘合表 面中的波紋而会受到削弱的可能性，并且也？ 1起会产生局部间隙并且其间的 粘合力和相距的距离变得不均的风险。
出于这样的原因，图像显示面板1和包括相位差元件2、遮光层3等的 叠层彼此粘合而通过采用粘合辊施加压力。
图5A是图解采用粘合辊压力粘合的一个具体示例的示意图。
当彼此粘合图像显示面板1和包括相位差元件2、遮光层3等的叠层时， 如图5A所示，在粘合剂层4插设其间的状态下，使得粘合辊31从要粘合的 包括图像显示面板l、粘合剂层4、遮光层3、相位差元件2等的叠层的一端 朝着另一端(如图5A中的箭头所示)行进，而压力在叠层的各层逐一覆设 的方向上从上下施加给叠层。
此时，粘合辊31操作为用预定范围内的力压向叠层，并且以预定范围 内的速度行进。
具体地讲，如图5B所示，粘合辊31通过落入最佳条件范围的压力施压， 并且以落入最佳条件范围的速度行进。原因是，如果压力太小或者如果行进 速度太快，混入气泡等的可能性增加。可以根据经验规则，例如根据实验，获得最佳条件。图6B表示当支撑
32 (稍后描述)的垂直位置(间隔)设定为0.4 mm时粘合辊31的压力和行 进速度之间的关系。支撑32的垂直位置根据例如要粘合的相位差元件2的 厚度和尺寸任意调节。自然，压力和行进速度之间的关系根据支撑32的垂 直位置而不同。
此外，在采用粘合辊31的压力粘合中，相位差元件2的端部位置保持 为使得相位差元件2和图像显示面板1之间留有间隙，该间隙靠近粘合辊朝 其行进而远离该粘合辊31粘合的位置的叠层的另 一端。
具体地讲，如图5A所示，相位差元件2的端部位置由支撑32支撑，以 在图像显示面板1和相位差元件2之间留下间隙。此外，相位差元件2的端 部位置相关于粘合辊31的行进而移动。更具体地讲，支撑32的位置移动为， 随着粘合辊31接近支撑32,图像显示面板1和相位差元件2之间的间隙减 小。
可以采用现有技术中熟知的技术实现以协作的方式行进粘合辊31和移 动支撑32的机构，并且因此省略了该机构的详细描述。
以另一种方式说明，采用粘合辊31的压力粘合是通过移动保持相位差 元件2端部的支撑32的垂直位置来执行的，并且该移动与粘合辊31的行进 速度协同，从而使得压力沿着长度连续地施加给相位差元件2,而相位差元 件2保持在所示的变形状态。从而，在粘合辊31朝其行进的侧面上始终保 证允许气泡等从其逃离的通道。因此，图像显示面板1和包括相位差元件2 等的叠层可以以最小化细小灰尘混合和气泡带入的方式彼此粘合。
另夕卜，粘合辊31的压力和行进速度从抑制气泡等带入的观点进行优化。
因此，用适当的和均匀压力条件下的粘合获得了包括图像显示面板1、 粘合剂层4、相位差元件2等的压力粘合叠层。结果，即使在压力粘合叠层 的部件包括因波紋等引起的平面性很差的部分时，也能够避免产生局部间 隙，并且防止粘合力和相距的距离变得不均匀。此外，即使在面板为大尺寸 的情况下，也可以防止带入气泡等。
对于上述粘合步骤，因为相位差元件2形成有遮光层3的表面和图像显 示面板1除了遮光层3的顶表面和图像显示面板1之间的部分外用插设其间 的粘合剂层4彼此粘合，所以粘合剂层4实现了粘合图像显示面板1包括图 像显示区域的整个区域。因此，基本上与图像显示面板1和相位差元件2通过全部表面粘合而彼此粘合的情况一样，可以避免产生会51起显示图像质量 下降的例如莫尔现象或者牛顿环(干涉条紋)。
而且，即使在相位差元件2的表面包括由遮光层3形成的凸凹时，空气 层也不形成在遮光层3不存在的凹陷中，并且可以避免因空气层的光折射作 用引起的显示图像质量上的下降。另外，空气层5,即没有填充粘合剂层4 的空间，呈现在遮光层3的顶表面和图像显示面板1之间，减少了粘合应力 平面内分布状态的不均匀，并且还可以抑制因应力分布状态不均匀引起的显 示图像质量的下降。
因此，对于构造立体图像显示设备中的上述粘合步骤，即使相位差元件 2的表面包括由遮光层3形成的凸凹时，可以用存在的必要空气层5抑制因 应力平面内分布状态不均匀引起的图像质量下降，而抑制因呈现不希望的空 气层的光折射作用引起的图像质量下降。结果，相位差元件2和遮光层3可 以适当粘合到图像显示面板1。
通过采用粘合材料形成粘合剂层4，例如，与采用胶的情况相比，由于 粘合材料自身相对低的成本而可以降低成本。此外，因为粘合材料不像胶那 样凝固，所以粘合剂层4针对从外面施加的负荷具有自身的减震作用。因此， 即使例如液晶面板la因外负荷的施加而破裂，玻璃基板也能防止散射到周 围。这消除了必须采用保护膜等，这在现有技术中已经采用，并且提供了减 少部件数量的优点。其次，因为粘合材料与例如胶或者紫外线树脂不同，不 提供硬固定粘合，所以压力粘合叠层可以剥离，然后在失误的情况下再一次 粘合。结果，粘合操作可以更易于实现。而且，作为粘合剂层4的粘合材料 的采用预期比胶更有效地抑制环境的负面影响，例如，采用胶时包含挥发溶 剂。
本申请包含2008年7月28日提交日本专利局的日本优先权专利申请JP 2008-193100中揭示的相关主题事项，因此其全部内容一并作为参考。
尽管前面描述了本发明的优选实施例，但是本发明不限于上述实施例， 而是可以适当地修改，而不脱离本发明的范围。
本领域的技术人员应当理解的是，在所附权利要求及其等同方案的范围 内，根据设计需要和其他因素，可以进行各种修改、结合、部分结合和替换。
权利要求
1、一种立体图像显示设备，包括图像显示面板，以在面内规则混合的方式显示右眼图像和左眼图像；相位差元件，包括对应于该右眼图像的右眼图像显示部分和对应于该左眼图像的左眼图像显示部分，该右眼图像显示部分和该左眼图像显示部分引起偏振，使得该右眼图像和该左眼图像具有不同的偏振状态；遮光层，仅形成在包括该相位差元件的该右眼图像显示部分和该左眼图像显示部分之间的边界的区域中，该遮光层从该相位差元件的表面朝着该图像显示面板凸起；以及粘合剂层，插设在该相位差元件的形成有该遮光层的表面和该图像显示面板之间的除了该遮光层的顶表面和该图像显示面板之间的部分，从而将该图像显示面板、该相位差元件和该遮光层粘合在一起。
2、 根据权利要求1所述的立体图像显示设备，其中该遮光层采用该粘 合剂层固定到该相位差元件的表面上，并且其中空气层形成在该遮光层的该顶表面和该图^f象显示面板之间。
3、 根据权利要求1或2所述的立体图像显示设备，其中该粘合剂层由 透明凝胶状形式的丙烯酸类粘合材料制作，并且其层厚度为25至100 i^im, 该粘合材料的硬度范围为大于0且不大于350000 ^N,且粘合后的保持力在 40。C为8至20N/20mm。
4、 一种制造立体图像显示设备的方法，包括下面的步骤 以在相位差元件的表面上凸起的形状形成遮光层，该相位差元件包括对应于右眼图像的右眼图像显示部分和对应于左眼图像的左眼图像显示部分， 该右眼图像显示部分和该左眼图像显示部分提供不同的偏振状态，该遮光层 设置为仅对应于包括该相位差元件的该右眼图像显示部分和该左眼图像显 示部分之间的边界的区域；以及用粘合剂层将该图像显示面板、该遮光层和该相位差元件粘合在一起， 该粘合剂层插设在以面内规则混合方式显示右眼图像和左眼图像的图像显 示面板与该相位差元件的形成有该遮光层的表面之间除了该遮光层的顶表 面和该图像显示面板之间的部分。
5、 根据权利要求4所述的制造立体图像显示设备的方法，其中，在形 成该遮光层中，以可剥离的状态形成在基片上的该遮光层从该基片转移到该 相位差元件的表面上，使得该遮光层凸起在该相位差元件的表面上。
6、 根据权利要求4所述的制造立体图像显示设备的方法，其中用于粘 合该图像显示面板、该遮光层和该相位差元件的该粘合剂层由透明凝胶状形 式的丙烯酸类粘合材料制作，并且其层厚度为25至100 |Lim，该粘合材料的 硬度范围为大于0且不大于350000 iuN，且粘合后的保持力在40。C为8至20 N/20 mm。
7、 根据权利要求6所述的制造立体图像显示设备的方法，其中在将该 图像显示面板、该遮光层和该相位差元件粘合在一起的过程中，使粘合辊以落入预定范围的速度/人包括该相位差元件、该遮光层、该粘 合剂层和该图像显示面板的叠层的一端朝着另一端行进，该粘合辊在该叠层 的各层彼此叠置的方向上从上下对该叠层施加落入预定范围的力，以及在该粘合期间，支撑该相位差元件的该另一端，并且该相位差元件的该 另一端的位置协同该粘合辊的行进而移动，^吏得该相位差元件、该遮光层和 该粘合剂层定位为在比该粘合辊更靠近该相位差元件的该另一端的一侧相 对于该图像显示面板留下间隙。
8、 根据权利要求7所述的制造立体图像显示设备的方法，其中该方法 包括在形成该遮光层以前，以平面关系定位该相位差元件和该遮光层，并且其中在定位该相位差元件和该遮光层中，通过从设置在该相位差元件一 侧的光源引入辐射光，使其通过设置在该光源和该相位差元件之间的偏光板 进入该相位差元件，并且由设置在该相位差元件的另 一侧的摄像器检测已经 通过该相位差元件的光，/人而识别该相位差元件的该右眼图〗象显示部分和该 左眼图像显示部分之间的该边界。
9、 根据权利要求7所述的制造立体图像显示设备的方法，其中该方法 包括在将该图像显示面板、该遮光层和该相位差元件粘合在一起以前，以平 面关系定位该叠层的部件，并且其中在定位该叠层的部件中，即使在作为该叠层的一个部件的该图像显 示面板具有最小透光率的状态下，从设置在该叠层一侧的光源以足够通过该 图像显示面板的光量发射辐射光，并且由设置在该叠层另一侧的摄像器检测已经通过该叠层的光，从而识别该叠层的该部件的平面相对位置。
10、根据权利要求7所述的制造立体图像显示设备的方法，还包括在将 该图^^显示面板、该遮光层和该相位差元件粘合在一起以前，为了退火，以 预定的温度和预定的时间热处理作为该叠层的一个部件的该相位差元件。
全文摘要
本发明提供立体图像显示设备，其包括图像显示面板，以在面内规则混合的方式显示右眼图像和左眼图像；相位差元件，包括对应于右眼图像的右眼图像显示部分和对应于左眼图像的左眼图像显示部分，以提供不同的偏振状态；遮光层，形成为仅在包括相位差元件的右眼图像显示部分和左眼图像显示部分之间边界的区域中凸起；以及粘合剂层，插设在相位差元件和图像显示面板之间除了遮光层的顶表面和图像显示面板之间的部分，因此将图像显示面板、遮光层和相位差元件粘合在一起。
文档编号G03B35/26GK101639619SQ20091016127
公开日2010年2月3日 申请日期2009年7月28日 优先权日2008年7月28日
发明者冈田正道, 堀江修, 大野宏, 小林孝之, 左方笃, 柄泽穰司, 阿部比吕宙, 饶村英夫 申请人:索尼株式会社