JPH1152376A - 光路制御層、面光源装置、偏光光源装置及び液晶表示装置 - Google Patents
光路制御層、面光源装置、偏光光源装置及び液晶表示装置Info
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- JPH1152376A JPH1152376A JP9221050A JP22105097A JPH1152376A JP H1152376 A JPH1152376 A JP H1152376A JP 9221050 A JP9221050 A JP 9221050A JP 22105097 A JP22105097 A JP 22105097A JP H1152376 A JPH1152376 A JP H1152376A
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Abstract
と暗部の縞模様を形成する導光板を液晶セルに適用した
場合に画素との間でモアレの生じることを防止できて表
示品位に優れる液晶表示装置を形成でき、導光板からの
前記出射光を液晶表示装置の視認に有利な垂直方向に近
づけること。 【解決手段】 平面に対する傾斜角が5〜35度の緩斜
面(12)と60度以上の急斜面(13)とからなる筋
状の溝(11)を周期的に、就中10〜80μmの周期
で有する光路制御層(1)、及び側面に配置した光源か
らの入射光を上下面の一方より輝部と暗部の縞模様とし
て出射する導光板の光出射側に、前記の光路制御層を有
する面光源装置、並びにその面光源装置の光出射側に偏
光分離手段を有する偏光光源装置。 【効果】 光路制御層の溝が導光板に基づく輝線を細分
してモアレを低減し、前記溝の緩斜面がウェッジ板機能
で肉厚方向に光路を指向性よく変換する。
Description
モアレの防止や視認性の向上に有用な光路制御層、及び
それを用いた発光の均一性や光の有効利用効率に優れる
面光源装置や偏光光源装置に関する。
の光透過率が低下する一方で、明るくて見やすい液晶表
示装置等が求められており、それを可能とする低消費電
力で薄型ないし小型軽量のバックライトの提供が重要な
課題となる中、本発明者らが属するグループは先にその
解決を目的に、上下面の少なくとも一方に微細プリズム
状凹凸を周期的に有して、側面からの入射光を上下面の
一方より指向性よく出射するサイドライト型バックライ
ト形成用の導光板を提案した(特願平7−321036
号)。
導光板3では光の利用効率を高めるための構造に基づい
てその発光が必然的に輝部38と暗部39の縞模様とな
る難点があり、輝部が液晶セル等の画素と干渉してモア
レが発生し、表示がギラギラして品位に劣り、また出射
光の指向性が液晶表示装置の視認に有利な方向とはズレ
がある問題点があった。
プリズム状凹凸の周期を画素サイズよりも1/5以下等
に充分に小さくすることで解決しうる。ちなみに100
μm×300μmの画素サイズに対しては、20μm以下
の微細プリズム状凹凸の周期とすることでモアレを解決
しうる。
凸の周期は、干渉や回折を生じやすいものとなり、光出
射率の低下や光の分散で表示品位が低下することとなる
難点があり、またプリズム状凹凸の微細度が増してその
高さを数μm以下、就中1μm以下とする必要が生じ、導
光板の製造が困難になると共に、プリズムの丸み等で出
射特性も低下しやすくなる難点があった。
準化して解決する公知方式の適用では前記導光板の利点
を減殺する難点があった。すなわち拡散板を介した輝部
と暗部の縞模様の平準化では、その拡散特性がガウス分
布的であることよりモアレの解消に広範囲の拡散性が要
求され、そのために出射光の指向性が低下し液晶表示装
置の視認に有利な方向の出射光量が低減して有効利用で
きる光量が低下し、その光出射の位置や方向の修正制御
も困難な難点があり、また後方散乱により光利用効率も
低下する難点があった。
射光の最大強度方向が視認に最も有利な出射面の垂直方
向ではなく、その垂直方向よりも光源から遠ざかる方向
に若干の角度、通例5〜20度の角度をもち、その方向
は液晶セルの光透過率が低く、表示の反転率も高いため
に光の有効利用効率や表示品位の点で改善が望まれるこ
とを意味する。
案されているが、従来のプリズムシートで前記した指向
性問題を克服することは困難である。すなわち図9の如
く従来のプリズムシート9は、傾斜角が約45度の二斜
面91からなる溝よりなり、導光板を5〜20度の角度
で出射した光αは、その二斜面91に略同確率で入射し
て二つの光路に分散され(α1)、大きい角度の出射光
α3となるか、全反射による導光板への戻り光α4とな
る。
性に優れる光路方向β2の出射光とはならず、光の有効
利用効率は大きく低下する。出射光がβ2の光路方向を
採るのは、入射角が40度程度の大きい角度の入射光β
であり、よって従来のプリズムシートでは、導光板より
の出射角が約20度以下の近垂直光をより垂直性に優れ
る方向に光路変換することは困難である。また特開平9
−146092号公報に記載の、楔型導光体上に偏光分
離手段と光路変換手段を順次備えた照明装置にては、そ
の偏光分離手段の配置によってはその上に配置した光路
変換手段が透過偏光を乱して光の利用効率が低下し、そ
のような配置状態は好ましくない。さらに導光板出射光
も大きい角度方向が想定されており、近垂直光のより垂
直性化は困難である。
い指向性を示して輝部と暗部の縞模様を形成する導光板
を液晶セルに適用した場合に画素との間でモアレの生じ
ることを防止できて表示品位に優れる液晶表示装置を形
成でき、導光板からの前記出射光を液晶表示装置の視認
に有利な垂直方向に近づけることを課題とする。
〜35度の緩斜面と60度以上の急斜面とからなる筋状
の溝を周期的に、就中10〜80μmの周期で有するこ
とを特徴とする光路制御層を提供するものである。
導光板に基づく輝線を細分して輝線の発光間隔を短縮
し、微細プリズム状凹凸の周期を微細化した如き作用を
なすと共に、溝を形成する特に緩斜面を介した輝線の屈
折で暗部との輝度差が平準化されて液晶セルの画素との
干渉によるモアレを低減でき、溝周期に基づく回折によ
る球面波によってもモアレを抑制することができる。
どが溝の緩斜面に入射し、そのウェッジ板機能に基づい
て透過光の光路が緩斜面の肉厚方向に指向性よく変換さ
れる。従って、溝の緩斜面が光源から遠ざかる方向に肉
薄となる状態に光路制御層を配置することにより、導光
板より出射した指向性の輝線の光路を屈折を介して、よ
り垂直方向に近い状態に指向性よく変換でき、拡散によ
る輝度の低下を防止しつつ、しかも導光板より出射した
輝線の指向性を拡散や分散で崩すことなく良好に維持し
て光路変換でき、導光板出射光を損失の少ない状態で、
かつ垂直性に優れる状態で利用できて光の有効利用効率
に優れている。
を提供するものの、モアレの発生原因となる縞状の輝線
発光と出射光の指向性がズレていることの難点がある導
光板の利点を活かした難点の克服が可能となり、液晶表
示装置等の視認性の向上に有効な方向の出射光を光利用
効率よく提供するバックライトシステムの形成が可能と
なり、明るくて見やすく低消費電力の液晶表示装置を形
成することができる。
る傾斜角が5〜35度の緩斜面と60度以上の急斜面と
からなる筋状の溝を周期的に有するものからなる。その
例を図1、図2に示した。1が光路制御層であり、11
が溝、12がその緩斜面、13がその急斜面である。ま
た14は透明基材、2は拡散層である。本発明による光
路制御層は、シート状物等からなる独立の光路制御板
や、導光板等の光学部品に直接形成した部品付属層など
の適宜な形態で形成することができる。
機能による光路変更の主体をなす部分であり、この部分
に可及的に多くの、理想的には100%の光が入射する
構造が光の有効利用効率の向上の点より好ましい。かか
る点より、緩斜面の傾斜角θ1は平面を基準に5〜35
度とされる。その角度が5度未満では光路変更の効果に
乏しく、35度を超えると同じ周期とした場合の平面に
対する投影面積が減少し、急斜面のそれが相対的に大き
くなって緩斜面への入射効率に乏しくなる。
板出射光等のそれに入射する光の角度に応じて適宜に決
定しうる。図1に例示の如く光路制御層1への入射角α
が約20度以下、就中5〜20度である場合に、垂直方
向への光路の変更性(α1,α2)や光の指向性などの点
より好ましい緩斜面の傾斜角は、7〜30度、就中10
〜25度である。
利用できないロス光となるため、それに入射する光を可
及的に抑制する点などより平面を基準に60度以上の傾
斜角θ2とされる。入射光の抑制などの点より急斜面の
好ましい傾斜角は、75〜110度、就中85〜90度
である。
く、前記の傾斜角を維持する範囲で曲面などからなって
いてもよいが、それらからなる溝は筋状に周期的に形成
される。その周期は、光路の制御を目的とする入射光の
特性などに応じて適宜に決定しうるが、一般には溝の形
成性や輝線の細分化などの点より80μm以下、就中6
5μm以下、特に10〜50μmとされる。ちなみに10
μm未満の周期では、溝の深さを5μm以下とする必要が
生じて高精度の製造の困難性が大きくなる。緩斜面を急
斜面を介して周期的に有する溝形状とすることにより、
光路制御層を薄型化することができる。
じてそれに透明性を示す適宜な材料を用いて適宜な方法
により形成することができる。ちなみに可視光域では、
例えばアクリル系樹脂やポリカーボネート系樹脂、エポ
キシ系樹脂等で代表される透明樹脂やガラスなどを用い
うる。
造方法は、所定の溝形状を形成しうる金型やロールを熱
可塑性樹脂に加熱下に押付て形状を転写する方法、所定
の溝形状を形成しうる型やロールに熱や紫外線ないし放
射線等で重合処理しうる液状樹脂を、充填ないし流延し
て重合処理する方法や透明基材上に塗布しながら、ある
いは塗布後に重合処理する方法、加熱溶融させた熱可塑
性樹脂あるいは熱や溶媒を介して流動化させた樹脂を所
定の溝形状に成形しうる金型に射出方式等で充填する方
法などがあげられる。
例示の如く例えば透明基材14の上に所定の溝を塗布形
成したものの如く、同種又は異種の材料の積層体などと
して形成されていてもよく、1種の材料による一体的単
層物として形成されている必要はない。透明基材として
は、例えば厚さが30〜500μmのプラスチックフィ
ルムなどの適宜なものを用いうる。
適宜に決定できるが、一般には薄型化などを目的に1mm
以下、就中5〜500μm、特に10〜200μmとされ
る。光路制御層が光路制御板等として形成される場合、
緩斜面と急斜面からなる溝形状は、表裏の両面に有して
いてもよい。また緩斜面と急斜面からなる溝形状を設け
る面は、平面や局面等の適宜な面形態を有していてよ
く、特に限定はない。
要に応じてその片面又は両面に拡散角の小さい拡散層2
を設けることもできる。拡散層は、上記した如く輝部と
暗部の平準化による拡散効果でモアレのさらなる抑制を
目的とするが、その場合に拡散角の小さいもの、すなわ
ち拡散性の低いものを用いることにより拡散による指向
性の低下などを抑制することができる。
に対しその入射角に応じた光路変更を行うので、面光源
装置などの光路変更を目的とした各種の目的に用いるこ
とができる。図3に面光源装置としたものの例を示し
た。これは、側面に配置した光源4からの入射光を上下
面の一方より輝部と暗部の縞模様として出射する導光板
3の光出射側に、光路制御層1を設けたものである。
なる出射光を放出する適宜なものを用いうる。光の利用
効率に優れて明るい面光源を得る点などよりは、上下面
の少なくとも一方に、光源配置の側面に沿う方向の微細
プリズム状凹凸を50〜500μmの周期で有する導光
板が好ましく用いうる。
した。また微細プリズム状凹凸の例を図5(a)〜
(c)に示した。図4において、21が上面、22,2
6,27が下面、23が光源配置側面、24が横側面、
25が光源配置側面23に対向する側端部である。また
図5において、28,29は凸部、30は凹部であり、
31,33(34),37が下り斜面、32,35,3
6が上り斜面である。
面、及び上面と下面間の光源配置側面を有する板状物よ
りなる。板状物は、同厚板等でもよいが、好ましくは図
例の如く、光源配置側面23に対向する側端部25の厚
さが光源配置側面のそれよりも薄いもの、就中50%以
下の厚さとしたものである。
(a)に示した太矢印の如く、光源配置側面より入射し
た光が伝送端としての当該対向側端部に至るまでに、下
面の上り斜面に効率よく入射し、その反射を介し上面よ
り出射して入射光を目的面に効率よく供給でき、また導
光板を軽量化することができる利点などがある。ちなみ
に、下面が図4(a)の如き直線面の場合、均一厚の導
光板の約75%の重量とすることができる。
けられる微細プリズム状凹凸は、光源配置側面に沿う方
向の斜面にて凸部又は凹部として周期的に形成される。
なお凸部又は凹部は、その凸部又は凹部を形成する斜面
の下面との交点を結ぶ直線20に基づき、斜面の交点
(頂点)が当該直線よりも突出しているか(凸)、窪ん
でいるか(凹)による。
は、下面との交点と頂点を結ぶ直線に基づいて下り斜面
と上り斜面からなるものとされる。これにより、上り斜
面に直接入射する伝送光に加えて、下り斜面に入射して
その反射を介し上り斜面に入射する伝送光もその上り斜
面を介した反射にて出射面に供給することができ、その
分の光利用効率の向上をはかりうる。なお前記の下り斜
面又は上り斜面は、光源から遠ざかる方向に下り傾斜の
斜面であるか、上り傾斜の斜面であるかによる。
通例、上記した如く傾斜面とされるが、その傾斜形状は
任意であり、図4(a)に例示の如き直線面や、図4
(b),(c)に例示の如き曲面などのように適宜な面
形状とすることができる。直線面でない場合、出射光の
出射方向を均一化する(指向性)点などよりは、微細プ
リズム状凹凸を設ける面の全位置で平均傾斜角度より5
度以内の範囲にあることが好ましい。
部の形状も、図5(a)〜(c)に例示した如く直線状
の斜面で形成されている必要はなく、屈折面や湾曲面等
を含む斜面にて形成されていてもよい。また凸部又は凹
部は、面の全体で凸凹やその形状等が同じである必要は
なく、出射光の垂直性の向上等の点よりは、光源配置側
から徐々にその形状や角度が変化する構造が好ましく、
特に上り斜面の導光板平面に対する傾斜角が光源側より
順次増大する構造が好ましい。
トライプ状の輝線の間隔に関係し、面全体における明る
さの平均化などの点よりその周期は、上記したように5
00μm以下、就中10〜400μm、特に50〜300
μmが好ましい。
斜面は、図5(a)に例示の如くその導光板平面に対す
る傾斜角θ3が10度以下、就中5度以下、特に2度以
下であることが好ましい。なお図5(b)に例示の如
く、下り斜面は当該傾斜角が0度であることも許容す
る。図例では傾斜角0度の部分34を部分的に設けてあ
るが、垂直面等からなる段差部分を介して上り斜面間の
全体が傾斜角0度の水平面であってもよい。従って本発
明における下り斜面には傾斜角0度の水平面も含まれ
る。かかる傾斜角の範囲とすることにより、図5(a)
に折線矢印で例示した如く、当該傾斜角より大きい角度
で伝送される光が下り斜面31に入射して反射され、そ
の場合に当該下り斜面の傾斜角に基づいて出射面21に
より平行な角度で反射されて上り斜面32に入射し、反
射されて出射面より出射する。
角を一定化でき、反射角のバラツキを抑制できて出射光
の平行光化をはかることができる。従って、凸部又は凹
部を形成する下り斜面と上り斜面の当該傾斜角を調節す
ることにより、出射光に指向性をもたせることができ、
それにより出射面に対して垂直方向に近い角度で光を出
射させることが可能になる。
り斜面は、図5(a)に例示の如く導光板平面に対する
傾斜角θ4が30〜50度、就中35〜45度であるこ
とが好ましい。かかる傾斜角の範囲とすることにより、
図5(a)に折線矢印で例示した如く、直接又は下り斜
面を介して入射する伝送光をその上り斜面32を介し出
射面21に対して垂直に近い角度で反射して、光を効率
よく出射させることができる。上り斜面の傾斜角が前記
範囲外では垂直方向とのずれが大きくなり、出射光に垂
直に近い指向性をもたせることが困難で、伝送光の出射
効率(利用効率)が低下する場合がある。
ては、特に限定はなく、適宜に決定してよい。一般に
は、出射面に対して垂直な面とされるが、例えば湾曲凹
形などの光源の外周等に応じた形状として、入射光率の
向上をはることもできる。また、光源との間に介在する
導入部を有する面構造などとすることもできる。その導
入部は、光源などに応じて適宜な形状とすることができ
る。
透明性を示す適宜な材料にて形成でき、その材料や製造
方法については、上記した光路制御層で例示したものな
どがあげられる。なお導光板は、例えば光の伝送を担う
導光部に微細プリズム状凹凸を形成したシートを接着し
たものの如く、異種材料の積層体などとして形成されて
いてもよく、1種の材料による一体的単層物として形成
されている必要はない。導光板の厚さは、使用目的によ
る導光板のサイズや光源の大きさなどにより適宜に決定
することができる。液晶表示装置等に用いる場合の一般
的な厚さは、その光源配置側面に基づき20mm以下、就
中0.1〜10mm、特に0.5〜8mmである。
は、図3に例示の如く必要に応じて反射層5、好ましく
は金属反射層を付設することもできる。かかる反射層
は、微細プリズム状凹凸形成面からの漏れ光の発生を防
止して出射効率の向上に有効である。また偏光分離手段
と組合せた偏光光源装置の場合には、偏光変換手段とし
ても機能する。
には、金属からなる反射層が特に好ましい。かかる金属
反射層によれば、反射時に偏光特性を効率的に反転させ
ることができ、その偏光変換効率が屈折率相違の界面を
介した全反射や拡散反射による場合よりも優れている。
ちなみに金属面に概ね垂直に円偏光が入射すると、円偏
光の左右の変換効率は100%近い値となる。
は、アルミニウム、銀、金、銅又はクロムなどからなる
高反射率の金属の少なくとも1種を含有する金属面を有
するものである。導光板との密着性に優れる金属反射層
は、バインダ樹脂による金属粉末の混入塗工層や、蒸着
方式等による金属薄膜の付設層などとして形成すること
ができる。金属反射層の片面又は両面には、必要に応じ
反射率の向上や酸化防止等を目的とした適宜なコート層
を設けることもできる。
層1は、モアレの発生を防止する点より、その溝が導光
板の微細プリズム状凹凸に対し5〜40度、就中7〜3
0度、特に10〜25度の角度で交差した状態にあるこ
とが好ましく、また溝の周期が導光板の微細プリズム状
凹凸の周期よりも小さい光路制御層を用いることが好ま
しい。前記の交差関係が垂直状態や平行状態ではモアレ
の解消効果に乏しく、また40度を超えると光路制御層
の溝方向における光路変更が大きくなり、出射光の方向
制御性が低下して指向性に乏しくなる場合がある。一
方、溝の周期が微細プリズム状凹凸の周期よりも大きい
と、輝線の細分化が不充分でモアレの防止効果に乏しく
なる場合がある。
導光板を出射した光をウェッジ板効果に基づいてより垂
直方向に指向性よく光路変更する点などより、溝におけ
る緩斜面が光源から遠ざかる方向に肉薄となる状態に配
置されていることが好ましい。図1においては、図面左
側が光源側である。
に直接形成されていてもよいし、光路制御板等の独立物
として導光板上に配置されていてもよい。独立物の場
合、本発明の光路制御層にては表裏がなく、いずれの面
も導光板側とすることができて従来のプリズムシートの
如く表裏相違の配置ミスを生じることがない。ただし、
急斜面に入射する光の抑制などの点よりは、溝のない側
を導光板側とすることが好ましい。
適宜なものを用いうるが例えば(冷,熱)陰極管等の線
状光源や、発光ダイオード等の点光源、あるいはその線
状又は面状等のアレイ体などが好ましく用いうる。低消
費電力性や耐久性等の点よりは、冷陰極管が特に好まし
い。面光源装置の形成に際しては、必要に応じて線状光
源からの発散光を導光板の側面に導くために光源を包囲
する光源ホルダ41、均等な面発光を得るための拡散層
2、漏れ光防止用の反射層5などの適宜な補助手段を適
宜な位置に配置した組合せ体とすることもできる。
付設した樹脂シートや金属箔などが一般に用いられる。
拡散層の配置は、明暗ムラの発生を防止して明るさの均
等性により優れる面光源装置の形成に有利であり、拡散
板や微細凹凸面などによる適宜な拡散角の小さい拡散層
として形成することができる。
に代えて、あるいはその反射層と共に、導光板の微細プ
リズム状凹凸の形成面に沿って反射シートを設けること
もできる。その反射シートについては、導光板で説明し
た反射層に準じることができ、従って偏光光源装置では
金属反射面を有する反射シートが好ましく用いうる。
れば、高精度に平行化された光を視認に有利な垂直性に
優れる方向に出射し、光源からの光を効率よく利用して
明るさに優れる偏光光源装置や、明るくて見やすく低消
費電力性に優れる液晶表示装置などの種々の装置を形成
でき、サイドライト型のバックライトなどとして好まし
く用いうる。
よる偏光分離手段を併用して、偏光特性を示さない入射
光を高効率に偏光に変換して取出すことを目的とし、そ
の場合に本発明による面光源装置は、高精度に平行化さ
れた垂直性に優れる出射光を提供して、偏光分離手段を
介した戻り光を角度変化の少ない状態で初期の出射光と
方向の一致性よく再出射させることを可能とする。
した。これは、上記した面光源装置における光路制御層
1の上方に、透過及び反射による偏光分離手段6を配置
したものからなる。実施例にては、その偏光分離手段と
して所定の円偏光は透過し所定外の円偏光は反射するも
のを用いており、拡散層を介することなく光路制御層1
の直上に配置されている。なお図7において、偏光分離
手段6の上面に設けた層61は、直線偏光変換手段であ
る。
射した光が偏光分離手段6に入射し、左右の内の所定
(仮に左)の円偏光は透過し、所定外(右)の円偏光は
反射され、その反射光は、戻り光として光路制御層を介
し導光板に再入射する。導光板に再入射した光は、下面
の反射層等からなる反射機能部分で反射されて再び偏光
分離手段に入射し、透過光と反射光(戻り光)に再度分
離される。従って反射光としての戻り光は、偏光分離手
段を透過しうる所定の円偏光となるまで偏光分離手段と
導光板との間に閉じ込められて反射を繰り返す。
高精度に平行化された垂直性に優れる出射光を提供し、
光路制御層の可逆性に優れる緩斜面を経由して導光板に
至ることから、偏光分離手段を介した戻り光の多くが導
光板の下り斜面に入射し、その緩やかな傾斜角に基づい
て角度を大きく変えることなく反射し、その角度変化の
少ない反射で初期の出射光と近似した方向に、従って垂
直性よく再出射させることができて、初期出射光と再出
射光の方向の一致性に優れ、偏光特性に優れる光をロス
の少ない利用効率に優れる状態で得ることができる。
光は、導光板の下り斜面による反射を介して再出射させ
るため、偏光光源装置の形成に用いる導光板としては、
その出射面に対する下り斜面の投影面積が上り斜面のそ
れの3倍以上、就中5倍以上、特に10〜100倍であ
るものが光の利用効率などの点より好ましい。
は、偏光分離手段を介した戻り光を下り斜面を介して効
率的に反射するために導光板の光出射面でない側に反射
層又は/及び反射シートを有することが好ましい。その
反射層等が金属反射面を有する場合には、戻り光がそれ
による反射反転により高効率に所定の偏光状態に変換さ
れ、光を効率よく取出すことができる。
偏光に分離するものの如く、透過と反射を介して偏光特
性が相違する状態の光に分離しうる適宜な手段を用いう
る。本発明においては、完全な分離機能を有することは
要しないが、透過又は反射により分離された偏光中に含
まれる他の状態の偏光が少ないほど好ましい。
は、直線偏光又は円偏光を選択的に分離するものなどが
あげられる。その直線偏光を選択的に分離するものの具
体例としては、複屈折により反射率の異方性を示す多層
膜などがあげられ、円偏光を選択的に分離するものの具
体例としては、コレステリック液晶相などがあげられ
る。
テリック液晶相の単独層からなっていてもよいし、それ
らをプラスチックフィルムやガラス板等の透明基材で支
持又は挾持した積層体やセルなどの適宜な形態を有する
ものであってよい。コレステリック液晶相としては、取
扱性などの点よりコレステリック液晶ポリマーからなる
ものが特に好ましい。
からなる偏光分離手段は、2層以上の重畳物からなって
いてもよい。重畳化は、分離機能の広波長域化や斜め入
射光の波長シフトに対処する点等より有利であり、その
場合には所定外の円偏光として反射する光の中心波長が
異なる組合せで重畳することが好ましい。
00nmのコレステリック液晶層を同じ偏光方向の円偏光
を反射する組合せで、かつ選択反射の中心波長が異な
る、就中それぞれ50nm以上異なる組合せで用いて、そ
の2〜6種類を重畳することで可視光域等の広い波長域
をカバーできる偏光分離手段を効率的に形成することが
できる。
の同士の組合せで重畳物とする点は、各層で反射される
円偏光の位相状態を揃えて各波長域で異なる偏光状態と
なることを防止し、利用できる状態の偏光の増量を目的
とするものである。なおコレステリック液晶層の重畳に
は、製造効率や薄膜化などの点より液晶ポリマーの使用
が特に有利である。
を選択的に分離する偏光分離手段6の上方に直線偏光変
換手段61を設けた場合には、偏光分離手段より出射し
た円偏光の位相を変化させることができる。従ってその
位相変化が1/4波長に相当する波長の光は直線偏光に
変換され、他の波長光は楕円偏光に変換される。変換さ
れたその楕円偏光は、前記の直線偏光に変換された光の
波長に近いほど扁平な楕円偏光となる。かかる結果、偏
光板を透過しうる直線偏光成分を多く含む状態の光が直
線偏光変換手段より出射される。
て配置する直線偏光変換手段は、偏光分離手段より出射
した円偏光を直線偏光成分の多い状態に変換することを
目的とするものである。直線偏光成分の多い状態に変換
することにより、偏光板を透過しやすい光とすることが
できる。この偏光板は、例えば液晶表示装置の場合、液
晶セルに対する視野角の変化で発生する偏光特性の低下
を防止して表示品位を維持する光学素子や、より高度な
偏光度を実現してよりよい表示品位を達成する光学素子
などとして機能するものである。
に、偏光分離手段よりの出射円偏光をそのまま液晶セル
に入射させて表示を達成することは可能であるが、偏光
板を介することで前記した表示品位の向上等をはかりう
ることから必要に応じて偏光板が用いられる場合があ
る。その場合に、偏光板に対する透過率の高いほど表示
の明るさの点より有利であり、その透過率は偏光板の偏
光軸(透過軸)と一致する偏光方向の直線偏光成分を多
く含むほど高くなるので、それを目的に直線偏光変換手
段を介して偏光分離手段よりの出射偏光を所定の直線偏
光に変換するものである。
円偏光を入射させた場合、その透過率は約43%程度で
あるが、直線偏光を偏光軸を一致させて入射させた場合
には80%を超える透過率を得ることができ、従って光
の利用効率が大幅に向上して明るさに優れる液晶表示な
どが可能となる。
に応じて適宜なものを用いうる。円偏光の場合には、そ
の位相を変化させうる位相差層が好ましく用いうる。そ
の位相差層としては、偏光分離手段より出射した円偏光
を、1/4波長の位相差に相当して直線偏光を多く形成
しうると共に、他の波長の光を前記直線偏光と可及的に
パラレルな方向に長径方向を有し、かつ可及的に直線偏
光に近い扁平な楕円偏光に変換しうるものが好ましい。
その出射光の直線偏光方向や楕円偏光の長径方向が偏光
板の透過軸と可及的に平行になるように配置して、偏光
板を透過しうる直線偏光成分の多い状態の光を得ること
ができる。位相差層は、適宜な材質で形成でき透明で均
一な位相差を与えるものが好ましく、一般には位相差板
が用いられる。
手段より出射される円偏光の波長域などに応じて適宜に
決定しうる。ちなみに可視光域では波長範囲や変換効率
等の点より、殆どの位相差板がその材質特性より正の複
屈折の波長分散を示すものであることも加味して、その
位相差が小さいもの、就中100〜200nm、特に10
0〜160nmの位相差を与えるものが好ましく用いうる
場合が多い。
て形成することができる。1層からなる位相差板の場合
には、複屈折の波長分散が小さいものほど波長毎の偏光
状態の均一化をはかることができて好ましい。一方、位
相差板の重畳化は、波長域における波長特性の改良に有
効であり、その組合せは波長域などに応じて適宜に決定
してよい。
とする場合、上記の如く100〜200nmの位相差を与
える層を1層以上の奇数層として含ませることが直線偏
光成分の多い光を得る点より好ましい。100〜200
nmの位相差を与える層以外の層は、通例200〜400
nmの位相差を与える層で形成することが波長特性の改良
等の点より好ましいが、これに限定するものではない。
リスルホン、ポリエステル、ポリメチルメタクリレー
ト、ポリアミド、ポリビニールアルコール等からなるフ
ィルムを延伸処理してなる複屈折性シートなどとして得
ることができる。発光強度や発光色を広い視野角で均一
に維持する点よりは、位相差層の面内における位相差の
誤差が小さいほど好ましく、就中、その誤差が±10nm
以下であることが好ましい。
は、目的とする直線偏光の振動方向などに応じて適宜に
決定することができる。ちなみに135nmの位相差を与
える位相差層の場合、円偏光の向きに応じて光学軸に対
し振動方向が+45度又は−45度の直線偏光(波長5
40nm)が得られる。なお位相差層が2層以上からなる
場合、特にその外部側表面層を100〜200nmの位相
差を与える層が占める場合にはその層に基づいて配置角
度に設定することが好ましい。
は、偏光分離手段による反射光(戻り光)を偏光変換に
よる出射光として再利用することで反射ロス等を防止
し、その出射光を必要に応じ位相差層等を介して直線偏
光成分をリッチに含む光状態に変換することで偏光板を
透過しやすくして吸収ロスを防止し、光利用効率の向上
をはかりうるようにしたものである。
装置は上記の如く、光の利用効率に優れて明るくて垂直
性に優れる光を提供し、大面積化等も容易であることよ
り液晶表示装置等におけるバックライトシステムなどと
して種々の装置に好ましく適用でき、明るくて見やすく
低消費電力の液晶表示装置等を得ることができる。
クライトシステムに用いた液晶表示装置8を例示した。
81が下側の偏光板、82が液晶セル、83が上側の偏
光板、84が拡散板である。下側の偏光板81や拡散板
84は、必要に応じて設けられる。
て機能する液晶セルとそれに付随の駆動装置、偏光板、
バックライト、及び必要に応じての補償用位相差板等の
構成部品を適宜に組立てることなどにより形成される。
本発明においては、上記した面光源装置又は偏光光源装
置を用いる点を除いて特に限定はなく、従来に準じて形
成することができる。特に、直視型の液晶表示装置を好
ましく形成することができる。
はなく、適宜なものを用いうる。偏光光源装置を用いる
場合には、偏光状態の光を液晶セルに入射させて表示を
行うものに有利に用いられ、例えばツイストネマチック
液晶やスーパーツイストネマチック液晶を用いた液晶セ
ル等に好ましく用いうるが、非ツイスト系の液晶や二色
性染料を液晶中に分散させたゲストホスト系の液晶、あ
るいは強誘電性液晶を用いた液晶セルなどにも用いう
る。液晶の駆動方式についても特に限定はない。
ントラスト比の表示を得る点よりは偏光板として、特に
バックライト側の偏光板として、例えばヨウ素系や染料
系の吸収型直線偏光子などの如く偏光度の高いものを用
いたものが好ましい。また液晶表示装置の形成に際して
は、例えば視認側の偏光板の上に設ける拡散板やアンチ
グレア層、反射防止膜、保護層や保護板、あるいは液晶
セルと偏光板の間に設ける補償用の位相差板などの適宜
な光学素子を適宜に配置することができる。
存性などを補償して視認性の向上等をはかることを目的
とするものである。本発明においては、視認側又は/及
びバックライト側の偏光板と液晶セルの間等に必要に応
じて配置される。なお補償用の位相差板としては、波長
域などに応じて適宜なものを用いることができ、1層又
は2層以上の重畳層として形成されていてよい。
光光源装置や液晶表示装置を形成する光路制御板や導光
板、偏光分離手段や液晶セル、偏光板等の光学素子ない
し部品は、全体的又は部分的に積層一体化されて固着さ
れていてもよいし、分離容易な状態に配置したものであ
ってもよい。なお面光源装置の上面には種々の拡散板な
どを配置しうるが、偏光光源装置の場合には偏光特性を
維持しうる拡散板などがその上面に配置しうる。
鎖型コレステリック液晶ポリマーを、トリアセチルセル
ロースフィルムのポリイミドラビング処理面にスピンコ
ート方式で成膜後、140℃で30秒間加熱後さらに1
20℃で5分間加熱して急冷し、鏡面状の選択反射状態
を呈する偏光分離板を得た。これは、420〜505nm
の波長範囲で良好な選択反射性を示し、この領域で90
%以上を正反射方向に選択反射するものであった。
リマーを用いて参考例1に準じて、500〜590nm又
は595〜705nmの波長範囲で良好な選択反射性を示
し、この領域で90%以上を正反射方向に選択反射する
2種の偏光分離板を得た。
射の波長順序で積層して重畳型の偏光分離板を得た。こ
れは、420〜705nmの波長範囲で良好な選択反射性
を示し、この領域で90%以上を正反射方向に選択反射
するものであった。
て所定のプリズム構造を形成した100℃の金属金型に
注入し、1分間放置後徐冷して導光板を得た。この導光
板は、幅195mm、奥行150mm、光源配置側面の厚さ
3mm、その対向端の厚さ1mmであり、出射面(上面)は
平坦、下面は光源配置側面からその対向端に向かって平
面に近い下側に突出した湾曲面(図4b)の全面に光源
配置側面に平行な凸部(図5a)を225μmの周期で
有し、その下り斜面の傾斜角が約5度で上り斜面の傾斜
角約40度であり、下り斜面/上り斜面の出射面に対す
る投影面積比が8/1のものである。
重量%配合のPMMAを塗布し、その上にポリエステル
フィルムを配置して高圧水銀ランプを照射しPMMAを
硬化させ、金型より剥離してポリエステルフィルム上に
PMMAの硬化層からなる光路制御層を有する光路制御
板を得た。その光路制御層は、傾斜角が10度の緩斜面
と80度の急斜面を30μmの周期で有するものであ
る。
得た。
得た。
得た。
スフィルムを用いたほかは実施例1に準じて光路制御板
を得た。
得た。
得た。
制御板を得た。
MMAを充填してウェッジ板を得た。
を配置して銀蒸着を施したポリエステルフィルムからな
る光源ホルダにて包囲し、導光板の下面に光源ホルダと
同素材の反射シートを銀蒸着層側を介し配置し、導光板
の出射面に実施例1で得た光路制御板をプリズム面を下
にして、かつ緩斜面の肉厚側を光源側にして配置して面
光源装置を得た。なお光路制御板は、その溝が導光板の
光源配置側面(プリズム方向)に対して10度の交差角
となるように設置した。
度の交差角となるように設置したほかは実施例6に準じ
て面光源装置を得た。
5度の交差角となるように設置したほかは実施例6に準
じて面光源装置を得た。
るように設置したほかは実施例6に準じて面光源装置を
得た。
準じて面光源装置を得た。
準じて面光源装置を得た。
準じて面光源装置を得た。
準じて面光源装置を得た。
たほかは、実施例6に準じて面光源装置を得た。
準じて面光源装置を得た。
たほかは、実施例6に準じて面光源装置を得た。
たほかは、実施例6に準じて面光源装置を得た。
装置を得た。
3で得た偏光分離板を配置して偏光光源装置を得た。
に準じて偏光光源装置を得た。
準じて偏光光源装置を得た。
準じて偏光光源装置を得た。
を点灯し、中央部における最大輝度とその方向を輝度計
(トプコン社製、BM−7)を用いて調べた。
に、白状態のTFT液晶セルを配置し、モアレの発生状
態を調べて、強いものを5、弱いものを1として5段階
評価した。また光路制御板と導光板の間にヘイズが60
%の拡散板を配置した面光源装置を形成して、同様にモ
アレを調べた。
に、白状態のTFT液晶セルを配置し、正面(垂直)方
向の輝度、及び最大輝度とその方向を輝度計を用いて調
べた。
置の上に、位相差が135nmの位相差板を配置し、そ
の上に白状態のTFT液晶セルを配置して、正面方向の
輝度を輝度計を用いて調べた。なお位相差板は、その光
軸が偏光板の光軸に対し45度となるように配置し、透
過率が最大となるように設置した。
光路制御層を有しない場合(比較例9)に比べて、少な
い最大輝度の低下、従って導光板出射光の殆どが光路制
御層を介してより垂直性に優れる方向に光路が変換され
ていることがわかる。なお比較例5,7でプリズム面を
上側としたのは、下側としたのでは垂直方向への光路変
換ができないためである。比較例5,6,7での最大輝
度の大きな低下は、急斜面に入射した光の影響が大き
く、比較例5,7では緩斜面入射光が反射により導光板
側に戻るため、比較例6では急斜面への入射光量が大き
くなるためと考えられ、出射角を加味した場合、有効利
用できる光量はさらに低くなる。
の交差角は35度が略限界で、これより大きくなると急
斜面が向いた方向の偏りが大きくなり指向性が低下して
垂直方向の最大輝度の低下を招くことがわかる。さらに
表3より、実施例の面光源装置及び偏光光源装置では、
比較例に比べて正面輝度に優れて最大輝度との差も小さ
く、明るい表示が達成されていることがわかる。
場合に比べて、実施例6,7,8,10,11,12,
13及び比較例5,6,7とも光路制御層の介在で大き
く改善されていることがわかる。なお実施例9より、溝
方向とプリズム方向が平行では輝線の細分化効果に乏し
くてモアレの防止効果が低下するものの、拡散板の配置
で実用レベルに達することがわかる。しかし比較例8の
ウェッジ板では、モアレの抑制に何の有効性もないこと
がわかる。
路制御層を介して輝度や指向性の低下を抑制しつつ導光
板出射光を視認に有効な正面方向に効率よく光路変換で
き、光の有効利用効率に優れる面光源装置やより光の有
効利用効率に優れる偏光光源装置を得ることができ、モ
アレが少なく明るくて見やすい高表示品位の液晶表示装
置を形成できることがわかる。
Claims (12)
- 【請求項1】 平面に対する傾斜角が5〜35度の緩斜
面と60度以上の急斜面とからなる筋状の溝を周期的に
有することを特徴とする光路制御層。 - 【請求項2】 請求項1において、厚さ30〜500μ
mの透明基材の少なくとも片面に溝を10〜80μmの周
期で有する光路制御層。 - 【請求項3】 請求項1又は2において、少なくとも片
面に拡散角の小さい拡散層を有する光路制御層。 - 【請求項4】 側面に配置した光源からの入射光を上下
面の一方より輝部と暗部の縞模様として出射する導光板
の光出射側に、請求項1〜3に記載の光路制御層を有す
ることを特徴とする面光源装置。 - 【請求項5】 請求項4において、導光板が光源配置の
側面に沿う方向の微細プリズム状凹凸を50〜500μ
mの周期で有するものからなり、その微細プリズム状凹
凸に対し光路制御層の溝が5〜40度の角度で交差し、
かつ溝の緩斜面が光源から遠ざかる方向に肉薄となる状
態にある光源装置。 - 【請求項6】 請求項5において、導光板の微細プリズ
ム状凹凸における光源から遠ざかる方向に上り傾斜の斜
面の導光板平面に対する傾斜角が35〜45度である面
光源装置。 - 【請求項7】 請求項6おいて、光源から遠ざかる方向
に上り傾斜の斜面の導光板平面に対する傾斜角が光源側
より順次増大する面光源装置。 - 【請求項8】 請求項5〜7において、導光板の微細プ
リズム状凹凸における光源から遠ざかる方向に下り傾斜
の斜面の導光板平面に対する傾斜角が0〜10度であ
り、導光板の出射面に対する前記下り傾斜の斜面の投影
面積がそれに対向する上り傾斜の斜面のそれの5倍以上
である面光源装置。 - 【請求項9】 請求項4〜8に記載の面光源装置の光出
射側に偏光分離手段を有することを特徴とする偏光光源
装置。 - 【請求項10】 請求項9において、偏光分離手段が円
偏光又は直線偏光を選択的に分離するものである偏光光
源装置。 - 【請求項11】 請求項9又は10において、導光板の
光出射面でない側に反射層を有する偏光光源装置。 - 【請求項12】 請求項4〜8に記載の面光源装置又は
請求項9〜11に記載の偏光光源装置における光出射側
に液晶セルを有することを特徴とする液晶表示装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22105097A JP3808598B2 (ja) | 1997-07-31 | 1997-07-31 | 面光源装置、偏光光源装置及び液晶表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22105097A JP3808598B2 (ja) | 1997-07-31 | 1997-07-31 | 面光源装置、偏光光源装置及び液晶表示装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1152376A true JPH1152376A (ja) | 1999-02-26 |
| JP3808598B2 JP3808598B2 (ja) | 2006-08-16 |
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ID=16760717
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22105097A Expired - Fee Related JP3808598B2 (ja) | 1997-07-31 | 1997-07-31 | 面光源装置、偏光光源装置及び液晶表示装置 |
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|---|---|
| JP (1) | JP3808598B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001021887A (ja) * | 1999-07-12 | 2001-01-26 | Sharp Corp | 液晶表示装置用バックライト |
| JP2006276197A (ja) * | 2005-03-28 | 2006-10-12 | Nec Corp | 光源装置及びそれを用いた表示装置、端末装置 |
| KR100956049B1 (ko) * | 2003-03-07 | 2010-05-06 | 가부시키가이샤 엔프라스 | 도광판, 면광원 장치 및 화상 표시 장치 |
| JP2018055104A (ja) * | 2017-10-27 | 2018-04-05 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | 光学積層体、照明装置および面発光装置 |
| CN115315637A (zh) * | 2020-03-31 | 2022-11-08 | 迪睿合株式会社 | 防反射膜层叠体及具备其的物品 |
-
1997
- 1997-07-31 JP JP22105097A patent/JP3808598B2/ja not_active Expired - Fee Related
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