JP2005092023A - 光構造体および偏光子 - Google Patents

Abstract

【課題】パネルディスプレー用の改良された光構造体を提供することにあり、該光構造体は白色のみを供する従来のバックライトモジュールに取って代わるものであって、これによりパネルディスプレーの寿命を延ばすとともにコストを低減すること。
【解決手段】光構造体は第１の色の第１の光を提供する光源を具えたバックライトモジュールと、第１の光により励起されて白色の第２の光または第２の色の混合光を発生する少なくとも１個の蛍光層を有した偏光子とを含んでなる。偏光子は第１の色の第１の光により励起される少なくとも１個の蛍光層を有し、該層が第１の光で励起されると、白色の第２の光または第２の色の混合光を発生する。
【選択図】図４

Description

本発明は、光構造体に関し、さらに詳しくは、パネルディスプレー用の光構造体に関するものである。

デジタル技術の迅速な発展とともに、パネルディスプレーは、次のような多くの電子機器用の主要な要素になった。その電子機器とは、例えば、ノートブック型ＰＣ、携帯電話（モバイルフォン）、情報機器（ＩＡ）、携帯情報端末（ＰＤＡ）などである。一般的に、明るさ、薄さ、および／または、少ない消費電力が典型的なパネルディスプレーへの基礎的要求事項である。

しかしながら、視野角の狭さ解消、明るさの問題、高画質化、温度に対する安定性、およびそれらの関連事項は、パネルディスプレー技術の改善のために、さらなる開発途上にある。

液晶ディスプレーは、次のような顕著な特性故に、パネルディスプレーの新技術として発展してきた。その特性とは、優れた明るさ、クリアな画質、広い視野角、迅速なレスポンス、シンプルな製造プロセス、および少ない消費エネルギーである。

かくして、液晶ディスプレーは、生産者により積極的に研究・改良され、ポピュラーな製品となった。

図１をご参照下さい。これは、現行の透過（トランスミッション）型液晶ディスプレーの構造を示します。図１に示すように、液晶分子それ自体では発光できないので、必要光量確保のため、そのパネルディスプレー背面にバックライトモジュール１０を配置する必要がある。

このバックライトモジュール１０は通常、例えば、少なくとも一本の蛍光灯管、または発光ダイオード（ＬＥＤ）のような光源１０１を有し、それらを内蔵したり、両サイドに配置する。

バックライトモジュール１０の光源１０１から導光プレート、反射プレート、および分散プレートを通じて、送り出された白色光１１は、バックライトモジュール１０の表面から均等に放射し、下偏向子１２、ガラス基板１３、液晶層１４、カラーフィルター１５、および上偏向子１６を通過して、画像（イメージ）を形成する。

換言すれば、液晶ディスプレーは、バックライトモジュール１０から放射した白色光１１を、下偏向子１２、ガラス基板１３、液晶層１４を順次透過させて、入射光をある特定角度に曲げる（位相角度を変更する）ために用いる。

一方、液晶ディスプレー中の液晶分子の配列は、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）フィルム１７間の電圧調節により、変更することができる。

その後、入射光はさらに、カラーフィルター１５、および上偏向子１６を透過する必要がある。何故なら、上偏向子１６と下偏向子１２間の偏光された光は、位相角度差が９０度あるので、最初の入射光は、ブロックされ、遮蔽されるからである。

しかしながら、液晶層１４は、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）フィルム１７間の電圧調節により、入射光を曲げることができるので、放射光の強さと色調は、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）フィルム１７間の電圧調節により、制御することができる。このようにして、異なる光色組合せが、液晶ディスプレー上に表示できる。

ＬＣＤに関しては、バックライトモジュール１０、偏向子１２、１６が重要な光学装置である。これら装置の背景技術を以下に述べる。

図２をご参照下さい。これは、現行偏向子の構造を示します。図２に示すように、現行偏向子は、次の要素から成る。つまり、表面保護層２１、第１の保護層２２、偏光層２３、第２の保護層２４、粘着層２５、および剥離フィルム２６から成る。

偏光層２３は、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）から成り、それは、偏光基板として役立つ偏光形態を有する。ＰＶＡが延伸されると、ＰＶＡの機械的特性が劣化し、偏光層はもろくなってしまう。

従って、ＰＶＡがフィルム形成のために延伸されるとき、ＰＶＡフィルムを保護し、しわを防止するために、ＰＶＡの両面がトリアセチル・セルロース（ＴＡＣ）のような、保護層２２、２４でコートされる。

さらにその上、貯蔵、搬送時に偏向子を保護するため、第１の保護層２２と第２の保護層２４に加えて、表面保護層２１と剥離フィルム２６を、追加しても良い。

一般的に、通常の光源は多方向性（非偏光）で、ＬＣＤの偏向子は、光フィルターの役目をし、それは、光を特定方向にキープし、（つまり、非偏光の光を偏光された光に変換する）特定方向以外の光を除外（フィルターアウト）する。

ＬＣＤは通常、上偏向子と下偏向子とを含み、その中でふたつの偏向子で偏光された光は、およそ９０度の位相角度を有する。

従って、第１の偏向子を通過した光は、第２の偏向子を通過することができない。

ふたつの偏向子間で、液晶層の液晶分子がもし介在し、偏光された光が、９０度曲げられるように旋回させるならば、そのときは、この偏光された光は、第２の偏向子を通過することができるようになる。

しかし、第１の偏向子からの偏光された光と同じ方向に、もしこの液晶層が曲げられておれば、そのときは、この偏光された光は、第２の偏向子を通過することができない。

従って、パネルディスプレー上の光の明るさは、液晶分子の旋回角度を制御する、電圧変更手段によって、調節することが可能である。

バックライトモジュール１０要素に関しては、バックライトモジュール１０は、光源、導光プレート、反射シート、分散シート、および輝度向上シートから成る。

現行技術では、バックライトモジュールの光源は、蛍光灯管、または発光ダイオード（ＬＥＤ）でよかろうが、しかし、ＬＣＤの軽薄化（スリム・アンド・ライト）傾向に合わせた発展に調和させるには、一層軽薄なバックライトモジュール１０が、最近の研究開発の主眼（キーパート）となってきた。

従って、バックライトモジュールの光源は、ＬＥＤに置換えられ、高輝度化、長寿命化、高信頼性化、および低コスト化形態を達成している。

望ましいことに、ＬＥＤは最近、赤色、オレンジ色、黄色、グリーンイエロー、緑色、青色、および白色という数々のタイプを有するように、発展してきた。

かくして、ＬＥＤはバックライトモジュールの光源として、最適の要素であるとみなされるようになり、パネルディスプレーのバックライトモジュール製作に、不可欠の要素になった。

図３（ａ）、図３（ｂ）をご参照下さい。これはそれぞれ、二種類の光源として所望のＬＥＤを用いたバックライトモジュールを示します。図３（ａ）、図３（ｂ）に示すように、ＬＥＤ３１は、導光プレート３２の片側に配置されている。

ＬＥＤ３１から出た光は、導光プレート３２、反射プレート３３、分散プレート３４、または輝度向上プレート３５を通って伝達され、バックライトモジュールの表面から均等に放射される。

普通サイズのＴＦＴ−ＬＣＤディスプレー製作において、通常は光源として、白色ＬＥＤが採用される。

従来技術において、白色光ＬＥＤを作る方法は、電極フレームの溝に発光チップを埋め込み、発光チップの色調を混合して、蛍光粉からの光色を白色光にするため、発光チップの表面に、少なくとも一層の蛍光粉をコーティングする。

例えば、青色と緑色の蛍光粉をコーティングした、赤色発光チップは、白色光になる（帰結する）であろうし、黄色の蛍光粉をコーティングした、青色発光チップは、白色光になるであろう。

従って、ＬＥＤの発光効率と、寿命を考慮すると、ＮＩＣＨＩＡ Ｃｏｍｐａｎｙにより販売されている白色光ＬＥＤが、使用可能なただ一種類のＬＥＤ要素であろう。

しかし、この白色光ＬＥＤの寿命とコストは、赤色、緑色、および黄色ＬＥＤと同等とはいえず、この白色光ＬＥＤを使用すると、パネルディスプレーの寿命が縮まり、パネルディスプレーのコストが上昇するであろう。

従って、容易にかつ効率的に製作できる、パネルディスプレー用光構造体を提供することが必要とされる。

さらに、製作コストが低廉で、これらの難点を克服し、上記問題を解消するような、光構造体を提供することもまた必要とされる。
１９３１ ｃｈｒｏｍａｔｉｃｉｔｙ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ ｏｎ Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ（ＣＩＥ）

この発明の目的はパネルディスプレー用の改良された光構造体を提供することにあり、該光構造体は白色のみを供する従来のバックライトモジュールに取って代わるものであって、これによりパネルディスプレーの寿命を延ばすとともにコストを低減するものである。

この発明の他の目的はパネルディスプレー用の光構造体を提供することにあり、バックライトモジュールの光源として白色以外の数色を有したＬＥＤを用いて、蛍光層の色上への影響により白色または他の混合色の光を供するものである。

このためこの発明のパネルディスプレー用の改良された光構造体を提供することにあり、該光構造体は白色のみを供する従来のバックライトモジュールに取って代わるものであって、これによりパネルディスプレーの寿命を延ばすとともにコストを低減するものである。

またこの発明の偏光子は、第１の色の第１の光により励起される少なくとも１個の蛍光層を有しており、該層が第１の光で励起されると、白色の第２の光または第２の色の混合光を発生することを要旨とするものである。

偏光子はパネルディスプレーの上または下偏光子である。上下の偏光子はそれぞれ偏光層と表面保護層とを有しており、蛍光層が偏光層と表面の間に介在している。偏光子はさらに蛍光層を保護するための保護層を少なくとも１個有している。一実施例においては、光源は発光ダイオード（ＬＥＤ）装置であり、パネルディスプレーは低温ポリシリコン（ＬＴＰＳ）薄膜トランジスター液晶ディスプレー（ＴＦＴ−ＬＣＤ）である。

他の実施例においては、第１の光の色が赤色ならば、偏光子は緑色と青色の蛍光層を有していて、蛍光層が第１の光で励起されると、第２の光を白色でまたは混合光を第２の色で発生する。

他の実施例においては、第１の光の色が緑色ならば、偏光子は赤色と青色の蛍光層を有しており、蛍光層が第１の光により励起されると、第２の光を白色でまたは混合光を第２の色で発生する。

さらに他の実施例においては、第１の光の色が青色ならば、偏光子は黄色の蛍光層を有していて、蛍光層が第１の光で励起されると、第２の光を白色でまたは混合光を第２の色で発生する。

さらに他の実施例においては、偏光子は粘着層と複数の保護層と偏光層と表面保護層とを有している。

この発明はパネルディスプレーのための偏光子を提供するものであり、該偏光子は少なくとも１個の蛍光層を有しており、これが非白色ＬＥＤの放射光により励起されてパネルディスプレーのための白色または第２の色の光を発生する。この発明においては非白色ＬＥＤを用いてパネルディスプレーのための白色光を発生し、パネルディスプレーの寿命が長くなり、そのコストは低減されるかくしてこの発明は産業において用いられて多大の効果を齎すものである。

図４に示すのはこの発明の光構造体の第１の実施例であって、バックライトモジュール４０と偏光子４１とを有している。バックライトモジュール４０の非白色光源４０１は所要の光を発生する。その他の導光プレート、反射シート、分散シート、輝度向上シートおよびプリズムシートなどは従来のものと同じであるので、その説明を省略する。

さらに偏光子４１は１個以上の蛍光層に加えて、粘着層４１１、第１の保護層４１２、偏光層４１３、第２の保護層４１４、表面保護層４１５などを有している。これらは全て従来技術のものと同じであるので、その説明を省略する。

バックライトモジュール４０の一実施例においては、光源４０１は赤色ＬＥＤである。１９３１ ｃｈｒｏｍａｔｉｃｉｔｙ ｄｉａｇｒａｍ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｍｍｉｓｓｉｏｎ ｏｎ Ｉｌｌｕｍｉｎａｔｉｏｎ（ＣＩＥ）によれば、赤色光、緑色光および青色光を混合することによりパネルディスプレー用の白色の第２の光を形成することができる。

さらに粘着層４１１、第１の保護層４１２、偏光層４１３、第２の保護層４１４、表面保護層４１５、緑色蛍光層４２１および青色蛍光層４２２が偏光子４１に添加されて光混合装置となる。保護層４２３は青色蛍光層４２２上に添加されて緑色および青色蛍光層４２１、４２２を保護する。

混合色の第２の光はつぎのようなステップで形成される。まず光源４０１により与えられた赤色光４２が導光プレート、反射プレート、分散シート、プリズムシートなどを透過してバックライトモジュール４０の表面から均一に放射される。

ついで赤色光４２は偏光子４１の粘着層４１１、第１の保護層４１２を透過し、緑色蛍光層４２１と青色蛍光層４２２とを透過して、それ自身の蛍光粉を励起して、光混合効果により白色光４３を発生する。

その後白色光４３は第２の保護層４２３を透過して偏光層４１３に至って偏光される。最後に白色偏光光４４が第２の保護層４１４と表面保護層４１５とを透過して、パネルディスプレーでの使用のために放射される。

図５にこの発明の光構造体の第２の実施例を示す。バックライトモジュール４０は緑色ＬＥＤを光源４０１としている。前記のＣＩＥによれば、赤色光、緑色光および青色光が混合されてパネルディスプレーのための白色の第２の光を形成する。

さらに粘着層４１１、第１の保護層４１２、偏光層４１３、第２の保護層４１４、表面保護層４１５、赤色蛍光層４２４および青色蛍光層４２５が偏光子４１に加えられて光混合装置を形成する。青色蛍光層４２５上に保護層４２３を添加して赤色蛍光層４２４と青色蛍光層４２５とを保護する。

混合色の第２の光はつぎのステップで形成される。まず光源４０１からの緑色光４２が導光プレート、反射プレート、分散シート、プリズムシートなどを透過して、バックライトモジュール４０の表面から均一に放射される。

ついで緑色光４２は偏光子４１の粘着層４１１と第１の保護層４１２とを透過して、赤色蛍光層４２１と青色蛍光層４２２に入りその蛍光粉を励起して、光混合効果により白色光４３を発生する。

その後白色光４３は第２の保護層４２３を透過して偏光層４１３に入り、偏光プロセスを行う。最後に白色偏光光４４は第２の保護層４１４と表面保護層４１５とを透過して、パネルディスプレーの使用のために放射される。

図６にこの発明の光構造体の第３の実施例を示す。バックライトモジュール４０は青色光源４０１を有しており、これが青色光４２を供する。前記のＣＩＥにより、青色と黄色とは混合されてパネルディスプレーのための白色の第２の光を形成する。さらに粘着層４１１、第１の保護層４１２、偏光層４１３、第２の保護層４１４、表面保護層４１５および黄色蛍光層４２６が偏光子４１に添加されて光混合装置となる。保護層４２３を黄色蛍光層４２６上に添加して該層を保護するようにしてもよい。

第３の実施例にあっては、混合色の第２の光が次のステップにより形成される。まず青色光４２が光源４０１により供され、導光プレート、反射プレート、分散シート、プリズムシートなどを透過して、バックライトモジュール４０の表面から均一に放射される。ついで青色光は偏光子４１の粘着層４１１、第１の保護層４１２を透過して黄色蛍光層４２６に入り、その蛍光粉を励起して光混合効果により白色光４３を発生する。その後、白色光４３は保護層４２３を透過して偏光層４１３に入り偏光プロセスを行う。最後に白色偏光光４４が第２の保護層４１４、表面保護層４１５を透過してパネルディスプレーのために放射される。

上記の実施例においては、赤色ＬＥＤ、青色および緑色が最も実際的な実施例として記載されたが、この発明はこれに限定されるものではない。前記のＣＩＥによればＬＥＤの放射色が混合蛍光層の色を定めまたは偏光子のデザインを変え、それにより白色光または混合色光（光混合により特定される色の）を発生することが分かる。

さらにこの発明の光構造体は全てのタイプのパネルディスプレーに応用できるが、低温ポリシリコン（ＬＴＰＳ）薄膜トランジスター液晶ディスプレー（ＴＦＴ−ＬＣＤ）が最善の選択である。また偏光子４１はパネルディスプレーの下偏光子であってもよい。上偏光子および他のパネルディスプレーのための基層も考えられる。

従来の透過型液晶ディスプレーの構造を示す断面側面図である。 従来の偏光子の構造を示す断面側面図である。 光源としてＬＥＤを有したバックライトモジュールの一例を示す斜視図である。 光源としてＬＥＤを有したバックライトモジュールの他の例を示す側面図である。 この発明のパネルディスプレー用光構造体の第１の実施例の断面側面図である。 この発明のパネルディスプレー用光構造体の第２実施例の断面側面図である。 この発明のパネルディスプレー用光構造体の第３の実施例の断面側面図である。

符号の説明

４０ ： バックライトモジュール
４１ ： 偏光子
４２ ： 赤色光
４３ ： 白色光
４４ ： 白色偏光光
４０１： 光源

Claims (20)

1. 第１の色の第１の光を提供する光源を具えたバックライトモジュールと、第１の光により励起されて白色の第２の光または第２の色の混合光を発生する少なくとも１個の蛍光層を有した偏光子とを含んでなるパネルディスプレーの光構造体。
2. 偏光子がパネルディスプレーの上下の偏光子の一方であることを特徴とする請求項１に記載の光構造体。
3. 上下の偏光子がそれぞれ偏光層と表面保護層とを有し、かつ蛍光層が偏光層と表面との間に配置されていることを特徴とする請求項２に記載の光構造体。
4. 偏光子がさらに蛍光層を保護するための少なくとも１個の保護層を有していることを特徴とする請求項１に記載の光構造体。
5. オード（ＬＥＤ）装置であることを特徴とする請求項１に記載の光構造体。
6. 第１の光の第１の色が赤色であることを特徴とする請求項５に記載の光構造体。
7. 偏光子がさらに緑色の蛍光層と青色の蛍光層とを有していて、蛍光層を第１の色で励起することにより第２の光を白色でまたは混合光を第２の色で発生することを特徴とする請求項６に記載の光構造体。
8. 第１の光の第１の色が緑色であることを特徴とする請求項５に記載の光構造体。
9. 偏光子がさらに赤色の蛍光層と青色の蛍光層とを有していて、蛍光層を第１の光で励起することにより第２の光を白色でまたは混合光を第２の色で発生することを特徴とする請求項８に記載の光構造体。
10. 第１の光の第１の色が青色であることを特徴とする請求項５に記載の光構造体。
11. 偏光子がさらに黄色の蛍光層を有しており、蛍光層を第１の光で励起することにより、第２の光を白色でまたは混合光を第２の色で発生することを特徴とする請求項１０に記載の光構造体。
12. パネルディスプレーが低温ポリシリコン（ＬＴＰＳ）薄膜トランジスター液晶ディスプレー（ＴＦＴ−ＬＣＤ）であることを特徴とする請求項１に記載の光構造体。
13. 第１の色の第１の光により励起される少なくとも１個の蛍光層を有しており、該層が第１の光で励起されると、白色の第２の光または第２の色の混合光を発生することを特徴とするパネルディスプレーのバックライトモジュール用偏光子。
14. 第１の光の第１の色が赤色であることを特徴とする請求項１３に記載の偏光子。
15. さらに緑色の蛍光層と青色の蛍光層とを有しており、第１の光で励起されたときに、第２の光を白色でまたは混合光を第２の色で発生することを特徴とする請求項１４に記載の偏光子。
16. 第１の光の第１の色が緑色であることを特徴とする請求項１３に記載の偏光子。
17. さらに赤色の蛍光層と青色の蛍光層とを有しており、第１の光で励起されたときに、第２の光を白色でまたは混合光を第２の色で発生することを特徴とする請求項１６に記載の偏光子。
18. 第１の光の第１の色が青色であることを特徴とする請求項１３に記載の偏光子。
19. さらに黄色の蛍光層を有しており、第１の光で励起されたときに、第２の光を白色でまたは混合光を第２の色で発生することを特徴とする請求項１８に記載の偏光子。
20. さらに粘着層と複数の保護層と偏光層と表面保護層とを有していることを特徴とする請求項１３に記載の偏光子。

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