JP2006113519A - コレステリック液晶制御膜 - Google Patents

コレステリック液晶制御膜 Download PDF

Info

Publication number
JP2006113519A
JP2006113519A JP2005013445A JP2005013445A JP2006113519A JP 2006113519 A JP2006113519 A JP 2006113519A JP 2005013445 A JP2005013445 A JP 2005013445A JP 2005013445 A JP2005013445 A JP 2005013445A JP 2006113519 A JP2006113519 A JP 2006113519A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wavelength
light
liquid crystal
film
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2005013445A
Other languages
English (en)
Inventor
Tung-Lung Li
東龍 季
Chen-Yung Chang
珍永 張
龍海 ▲う▼
Long-Hai Wu
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Optimax Technology Corp
Original Assignee
Optimax Technology Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Optimax Technology Corp filed Critical Optimax Technology Corp
Publication of JP2006113519A publication Critical patent/JP2006113519A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/005Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided by one optical element, or plurality thereof, placed on the light output side of the light guide
    • G02B6/0053Prismatic sheet or layer; Brightness enhancement element, sheet or layer
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B5/00Optical elements other than lenses
    • G02B5/30Polarising elements
    • G02B5/3016Polarising elements involving passive liquid crystal elements
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/0056Means for improving the coupling-out of light from the light guide for producing polarisation effects, e.g. by a surface with polarizing properties or by an additional polarizing elements
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133528Polarisers
    • G02F1/133536Reflective polarizers
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/0001Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems
    • G02B6/0011Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings specially adapted for lighting devices or systems the light guides being planar or of plate-like form
    • G02B6/0033Means for improving the coupling-out of light from the light guide
    • G02B6/0035Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it
    • G02B6/0045Means for improving the coupling-out of light from the light guide provided on the surface of the light guide or in the bulk of it by shaping at least a portion of the light guide
    • G02B6/0046Tapered light guide, e.g. wedge-shaped light guide
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133528Polarisers
    • G02F1/133543Cholesteric polarisers
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/13363Birefringent elements, e.g. for optical compensation
    • G02F1/133638Waveplates, i.e. plates with a retardation value of lambda/n

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Polarising Elements (AREA)
  • Optical Filters (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)

Abstract

【課題】長波長光を反射できず偏赤状況を来さないコレステリック液晶膜を提供する。
【解決手段】波長が可視光よりも長い波長の光線を反射する波長選択性反射膜と、波長選択性反射膜の上に位置し、特定の直線偏光を通過させる偏光膜と、選択性反射膜と偏光膜との間に位置し、輝度増強膜を通過できない円偏光を反射させる輝度増強膜とを備えてなる。波長選択性反射膜及び輝度増強膜はそれぞれ第一及び第二のコレステリック液晶層を備え、その反射光の波長は、式λ(θ)=nPcos(sin−1sinθ/n)(λは反射波長、Pは液晶構造のねじれピッチ長、nは反射層の平均屈折率、θは光線入射角)を満足し、光線制御膜の反射光の波長を可視光の波長範囲に位置させ、大なる視野角により発生する色彩シフト現象を補償する。
【選択図】図2

Description

本発明は光線制御膜に関し、特に、液晶表示器関連のコレステリック液晶光制御膜に関する。
液晶表示技術は、近年技術進展とマーケット普及率とにおいて成長が最も早い表示技術の一つである。近年の液晶表示器が伝統的なCRT(Cathode Ray Tube)表示器に取って代わる過程にありながら、液晶表示器がずっとCRT表示器技術を越えられないネックは、液晶表示器側の輝度、カラー・コントラスト、応答速度及び視覚等の問題であった。しかし、膨大な市場需要を背景に、多くの液晶表示技術の上記問題が逐一改善されつつある。
液晶表示器の輝度表現において早期の液晶表示系統では、各層の組成素子により光源を一層づつ処理した後、真にバック・ライトの光線がスクリーン上に発現する光の使用効率は10%にも至らない。これは厳しく該表示器の輝度表現に影響すると共に、エネルギーの転換効率が悪いために熱の管理問題を派生する。液晶表示素子のうち光源使用効率が低い素子は、主として偏光・光線を生ずる偏光膜を利用する素子である。
最近のマーケットで主として使用されている偏光膜はいずれも吸収式偏光膜であり、その機能は主にある特定の直線偏光された光を通過させることにある。したがって、非偏光光線が該タイプの偏光膜を経過すれば、光線のうち偏光膜と異なる直線偏光の成分は完全に該偏光膜に吸収されて、その結果半分以上の光透過効率が損失することになる。したがって、表示器の輝度表現を向上するために、技術としては反射式偏光膜を利用する設計が開始され、これは本来透過できない吸収式偏光膜の偏光を、吸収式偏光膜を通過する前に先ず反射式偏光膜を経由して、バック・ライト・モジュールに反射させ、これを戻すことにより、これらの偏光を回収する設計である。
従来の輝度増強膜技術は、反射式偏光膜層と位相差板とを結合して、バック・ライト・モジュールからの非偏光(自然光)は輝度増強膜を透過するとともに特定の直線偏光の偏光と輝度増強膜により反射仕返しされたバック・ライト・モジュールの偏光とに分けられる。
該作用は図1に示したとおりである。バック・ライト・モジュール1’より入射した非偏光の光11’は、コレステリック液晶層22’に入射した後、右旋回の円偏光13’を生じてコレステリック液晶層22’を透過し、一方では左旋回の円偏光12’を生じて該コレステリック液晶層22’よりバック・ライト・モジュール1’へと反射する。そして左旋回の円偏光12’は、再度バック・ライト・モジュール1’を経由して反射し、同時に右旋回の円偏光13’に転換し、これはスムーズに該コレステリック液晶層22’を通過し、この結果輝度増強膜2‘の光線透過率を増加させる効果が達成される。
また、コレステリック液晶層22‘を透過した右旋回の円偏光13’は再度1/4波長位相板24’を透過して位相が直線偏光14’に転換される。該直線偏光14’の直線偏光と偏光膜3’の直線偏光の方向は同一であるので、多数の光線が偏光膜3’に吸収されることなく、いずれも該偏光膜3’を通過し、液晶表示系統の輝度を向上する効果が達成される。
従来のコレステリック液晶輝度増強膜(Cholesteric Liqid Crystal−based Brightness Enhacement Film:CBEF)は、コレステリック液晶の特殊構造を介して、非偏向の光を右旋回及び左旋回の円偏光に転換することにより、既に効果的に偏光膜の光線透過効率を向上することができるが、コレステリック液晶層自体が液晶分子間のねじれピッチ長及び分子長短軸屈折率の影響を受けるので、光線がある角度で該液晶層に入射した時、反射光線の波長スペクトルをして短波長の方向へシフトさせることになり、比較的長い波長の光線(例えば、赤外線等)が該輝度増強膜による反射ができずに輝度増強膜を透過してしまうので、結果的に、CBEF付液晶表示器で視野角が大なる状況下において偏赤状況の様相を来たすことになる。
上記の説明から分かるように、輝度増強技術は既に不可欠の技術となり、同時にCBEFの輝度増強効果を維持すると共に、視野角が大なる場合において見られる偏赤外線現象が解決された光線制御膜を提供するのが本発明の研究課題である。
上記課題を解決するために提供される光線制御膜は、波長が可視光波長範囲の光線よりも長い波長の光線を反射する波長選択性反射膜と、波長選択性反射膜の上に位置し、特定の直線偏光を通過させる偏光膜と、該波長選択性反射膜と該偏光膜との間に位置し、輝度増強膜を通過できない円偏光を反射させる輝度増強膜とを備えてなることを特徴とする(請求項1に対応)。
上記発明の光線制御膜において、
該波長選択性反射膜は第一のコレステリック液層を備えてあり、
また、該輝度増強膜は第二のコレステリック液晶層及び位相差板を備えてあり、
該第一及び第二のコレステリック液晶層の液晶構造のねじれピッチ長はことなり、
該第一及び第二のコレステリック液晶層の反射波長は、それぞれ式λ(θ)=nPcos(sin−1sinθ/n)を満足し、そして該光線制御膜の反射光の波長を可視光の範囲に位置させ、ここで、上記式中、λは反射波長、Pは液晶構造のねじれピッチ長、nは反射層の平均屈折率、θは光線入射角をそれぞれ表わし、及び/又は、
該輝度増強膜に含まれる位相差板は1/4波長板であることを特徴とする(請求項2に対応)。
また、上記発明の光線制御膜において、
該偏光膜は吸収式偏光膜であり、又は線性偏光膜であることを特徴とする。(請求項3に対応)。
さらには、上記課題の解決に提供される光線制御膜は、
透光基板と、
該基板の上に位置し、可視光波長範囲よりも長い波長の光線を反射する波長選択性反射層とを備え、その中、
該波長選択性反射層はコレステリック液晶層を備え、且つ、その反射波長はそれぞれ式λ(θ)=nPcos(sin−1sinθ/n)を満足し、入射角が大きくなると波長は可視光範囲へ移動し、ここで、上記式中、λは反射波長、Pは液晶構造のねじれピッチ長、nは反射層の平均屈折率、θは光線入射角をそれぞれ表わすことを特徴とする(請求項4に対応)。
また、該波長選択性反射層の反射光線の波長は、700nm以上であることを特徴とする(請求項5に対応)。
さらには上記課題を解決するために提供される光学膜は、
可視光波長範囲よりも長い波長の光線を反射する波長選択性反射層と、
該波長選択性反射層の上に位置し、可視光波長範囲の光線を反射する反射式偏光層と、
該反射式偏光層の上に位置する位相差板と、
を備えてなり、その中、
該波長選択性反射層及び該反射式偏光層は、それぞれ第一のコレステリック液晶層と第二のコレステリック液晶層とを備え、且つその反射波長は式λ(θ)=nPcos(sin−1sinθ/n)を満足し、そして該光学膜の反射光波長を可視光の波長範囲に位置させ、ここで上記式において、λは反射波長、Pは液晶構造のねじれピッチ長、nは反射層の平均屈折率、θは光線入射角をそれぞれ表わすことを特徴とする(請求項6に対応)。
さらには又、上記を解決するために提供される液晶表示装置は、
該表示装置の光源を提供するバック・ライト・ソースと、
該バック・ライト・ソースの上に位置し、可視光波長範囲よりも長い波長の光線を有する波長選択性反射層と、
該波長選択性反射層の上に位置する反射式偏光層と、
該反射式偏光層の上に位置し、円偏光を直線偏光に転換する位相差板と、
該位相差板の上に位置し、そしてその上の直線偏光の方向が互いに直交する第一及び第二の偏光膜と、
該第一及び第二の偏光膜の間に位置し、光線の伝達方向を制御する液晶層とを備えてなり、ここで、
該反射式偏光層は該反射式偏光層を通過できない円偏光を反射すると共に、視野角の大なるときに発生する反射波長範囲のシフト現象が波長選択性反射層の反射波長のシフトにより解決されることを特徴とする(請求項7に対応)。
上記本発明の液晶表示装置において、該波長選択性反射層は第一のコレステリック液晶層を備え、
該反射式偏光層は第二のコレステリック液晶層を備え、
該各コレステリック液晶層は異なる液晶構造のねじれピッチ長を有し、及び/又は、
該各コレステリック液晶層の反射光波長は、式λ(θ)=nPcos(sin−1sinθ/n)を満足し、そして該波長選択性反射層及び該反射式偏光層の反射光波長は可視光の範囲に位置しており、上記式中、λは反射波長、Pは液晶構造のねじれピッチ長、nは反射層の平均屈折率、θは光線入射角をそれぞれ表わすことを特徴とする(請求項8に対応)。
図2は本発明の光線制御膜の構造である。図2に示すように、100は光線制御膜であり、波長選択性反射膜20と、偏光膜30と、輝度増強膜22とを備えてなる。
ここで、波長選択性反射膜20は第一のコレステリック層202と、第一の透光基板201とを備えてなり、波長が可視光範囲よりも長い波長の光線を反射するためにある。また、輝度増強膜22は透光基板221と、第二のコレステリック液晶層222と、位相差板224とを備えてなり、その中該第二のコレステリック液晶層222は該輝度増強膜を通過できない偏光を反射し、位相差板224は第二のコレステリック液晶層222を通過した円偏光を直線偏光に転換しその上に位置する層である偏光膜30を通過させる。
また、ここで位相差板224は1/4波長板であり、そして偏光膜30は吸収式の直線偏光膜である。
また、第一及び第二のコレステリック液晶202、222は、同一のらせん方向の構造を有するが、液晶構造のねじれピッチ長さは異なる。そして、第一及び第二のコレステリック液晶層202、222の各反射光波長と各コレステリック液晶層202、222の液晶構造のねじれピッチ長とは、液晶平均屈折率及び入射光角度とに関係し、これらは式λ(θ)=nPcos(sin−1sinθ/n)を満足する。上記式中、λは反射波長、Pは液晶構造のねじれピッチ長さ、nは反射層の平均屈折率、θは光線入射角をそれぞれ表わす。
その中、第一のコレステリック液晶層202の反射光波長は、可視光波長よりも長い波長の範囲に制御され、たとえば、700nm以上の範囲である。
また、第二のコレステリック液晶層222の反射波長は可視光範囲内に制御されている。したがって、光線が波長選択性反射膜20の下方向から入射して光線制御膜100に進入すると、波長が可視光範囲より長い波長の反射光は第一のコレステリック液晶層202により反射され、他方、波長が可視光範囲内の反射光は第二のコレステリック液晶層222により反射される。
そして、光源が波長選択性反射層20の下方向から、ある角度でもって光線制御膜100に入射すると、各第一及び第二のコレステリック液晶層202、222の反射光波長は入射角度の影響を受けて短波長へシフトする。したがって、長波長の可視光(例えば赤色光)は第二のコレステリック液晶層222の反射光波長が短波長へのシフトの影響を受けることにより反射できない。そして第一のコレステリック液晶層202の反射光波長により可視光より長い波長範囲は可視光範囲にシフトする影響を受けて、本来第二のコレステリック液晶層222より反射できない長波長の可視光(例えば赤色線)を、波長選択性反射膜20における第一のコレステリック液晶層202により、予め反射して補償される。したがって、第一のコレステリック液晶層202及び第二のコレステリック液晶層222を介して制御され、反射光の波長範囲を可視光範囲内に維持し、ひいては光線制御の目的を達成する。
次に図3(a)は、本発明の光線制御を応用した光学膜の構造図である。図3(a)において、200は本発明による反射光波長範囲を制御する光学膜であり、波長選択性反射膜20は第一のコレステリック液晶層202と、第一の透光基板201とを備え、波長が可視光範囲よりも長い波長の光線を反射する。また、輝度増強膜22は透光基板221と、第二のコレステリック液晶層222と、位相差板224とを備えてなり、ここで第二のコレステリック液晶層222は通過できない偏光を反射し、そして位相差板224は第二のコレステリック液晶層222を通過する円偏光を直線偏光に転換する。
次に、光学膜200はコレステリック液晶光学補償膜であり、ここで第一及び第二のコレステリック液晶層202、222は同一のらせん方向の構造を有するが、液晶構造のらせんピッチ長は異なる。そして第一及び第二のコレステリック液晶層202、222の反射光波長は、各コレステリック液晶層202、222の液晶構造のらせんピッチ長と、液晶平均屈折率と入射光角度とに関係し、これらは式λ(θ)=nPcos(sin−1sinθ/n)を満足する。上記式中、λは反射波長、Pは液晶構造のねじれピッチ長、nは反射層の平均屈折率、θは光線入射角をそれぞれ表わす。
ここで、第一のコレステリック液晶層202の反射波長は可視光波長よりも長い波長範囲に制御され、たとえば、700nm以上の反射範囲である。また、第二のコレステリック液晶層222の反射波長は可視光波長の範囲内に制御されている。したがって、光源が波長選択性反射膜の下方向から入射して光学膜200に進入すると、波長が可視光範囲よりも長い反射光は第一のコレステリック液晶層202により反射され、他方、波長が可視光範囲内の反射光は第二のコレステリック液晶層222により反射される。そして、光源が波長選択性反射膜20の下方から、ある角度でもって光学膜200に入射すると、第一及び第二のコレステリック液晶層202、222の反射光波長は入射角度の影響を受けて短波長側へシフトする。したがって、長波長の可視光(例えば赤色光)は第二のコレステリック液晶層222の反射光波長が短波長へのシフトの影響を受けることにより反射できない。そして、第一のコレステリック液晶層202の反射光波長により可視光よりも長い波長範囲は可視光範囲にシフトする影響を受けて、本来第二のコレステリック液晶層222より反射できない長波長の可視光(例えば赤色光)を、波長選択性反射膜20における第一のコレステリック液晶層202により、予め反射して補償される。したがって、第一のコレステリック液晶層202及び第二のコレステリック液晶層222の波長範囲は可視光範囲内に維持され、ひいては偏光の回収及び反射光波長のシフトを補償する目的を達成する。
図3(a)及び(c)に示すように、本発明の光学膜200は、バック・ライト・モジュール10又は偏光膜30と共にマッチングして使用することができる。
図4は本発明の光線制御膜を応用した液晶表示装置の構造である。図4において300は本発明に係る液晶表示装置であり、該表示装置の光源を提供するバック・ライト・ソースと、第一の透光基板201及び第一のコレステリック液晶層202を備え、選択的に波長が可視光範囲の光線を反射する波長選択性反射層20と、波長選択性反射層上に位置した透光層基板221、第二のコレステリック液晶層222及び位相差板224を備えた輝度増強膜22と、位相差板224の上に位置し、且つ直線偏光の方向が互いに垂直をなす第一及び第二の偏光膜301、302と、第一及び第二の偏光膜301、302の間に位置し、光線の伝達方向を制御する液晶層40とを備えてなる。
その中、第一及び第二のコレステリック液晶層201、222の反射光波長は各コレステリック液晶層202、222の液晶構造のねじれピッチ長と、液晶平均屈折率と、入射角とに関係し、これらは式λ(θ)=nPcos(sin−1sinθ/n)を満足する。式中、λは反射波長、Pは液晶構造のねじれピッチ長、nは反射層の平均屈折率、θは光線入射角をそれぞれ表わす。
ここで第一のコレステリック液晶層202の反射光波長は、可視光波長より長い波長範囲に制御され、たとえば、700nm以上である。また、第二のコレステリック液晶層222の反射波長は可視光波長範囲内に制御されている。したがって、光線が波長選択性反射膜20の下方向から入射して光線制御膜100に進入すると、波長が可視光範囲よりも長い反射光は第一のコレステリック液晶層202より反射され、他方、波長が可視光範囲内の反射光は第二のコレステリック液晶層222により反射される。そして、光線が波長選択性反射膜20の下方から、ある角度でもって光線制御膜100に入射すると、第一及び第二のコレステリック液晶層202、222の反射光波長は入射角度の影響を受けて短波長に向ってシフトする。したがって、長波長の可視光(例えば赤色光)は第二のコレステリック液晶層222の反射光波長が短波長へのシフトの影響を受けることにより反射できない。そして、第一のコレステリック液晶層202の反射光波長により可視光よりも長い波長範囲は可視光範囲にシフトする影響を受けて、本来第二のコレステリック液晶層222より反射できない長波長の可視光(例えば赤色光)を、波長選択性反射膜20における第一のコレステリック液晶層202により、予め反射して補償される。したがって、第一のコレステリック液晶層202及び第二のコレステリック液晶層222を介して制御することにより、液晶表示装置300は波長選択性反射膜20及び輝度増強膜22より反射された反射光波長を可視光範囲内に維持することができる。
また、波長選択性反射膜20及び輝度増強膜22により反射された反射光はバック・ライト・モジュールに戻った後、再びバックライト10により再度反射すると共に、その円偏光の偏光方向はバック・ライト・モジュール10を通して反射した後、反対方向に転換するので、波長選択性反射膜20及び輝度増強膜22を通過する。そして波長選択性反射膜20及び輝度増強膜22を通過した光線は、位相差板224を通して直線偏光に転換され、この直線偏光の偏光方向とその上の第一の偏光膜301は同一の直線偏光の方向を有し、ここで位相差板224は1/4波長板であっても良い。位相差板224を通過した直線偏光は第一の偏光膜301を通過することができる。第一の偏光膜301を通過した光線は、液晶層40を通して光線伝達方向を制御することにより、光線を液晶表示装置300の上に発現させることができる。
要するに、本発明は光線色彩シフトを補償し、光線透過効率を向上できる光線制御膜を提供し、且つ該光線制御膜を光学膜及び表示装置等に応用するものである。本発明は同時に液晶表示装置の輝度を向上すると共に、コレステリック液晶輝度増強膜が遭遇した色彩シフトの問題を解決するので、新規、進歩及び産業実用性を有する発明であり、発展の価値を有する。
上記実施の形態は本発明をより具体的に説明するためのものであり、よって本発明の技術的思想はこれに限定されず、添付クレームの範囲を逸脱しない限り、当業者による単純な設計変更、付加、修飾及び置換はいづれも本発明の技術的範囲に属する。
従来のコレステリック液晶・輝度増強膜の光線制御見取図である。 本発明の光線制御膜の構造図である。 本発明の光線制御膜の光学膜構造図である。 本発明の光線制御膜を応用した光学膜と、バック・ライト・モジュール又は偏光膜とのマッチングを示す構造図である。 本発明の光線制御膜を応用した光学膜と、バック・ライト・モジュール又は偏光膜とのマッチングを示す構造図である。 本発明の光線膜を応用した液晶表示装置の構造図である。
符号の説明
1’、10 バック・ライト・モジュール
11’ 非偏光の光線
12’ 左旋回の円偏光
13’ 右旋回の円偏光
14’ 直線偏光
2’ コレステリック液晶態輝度増強膜
20 波長選択性反射膜
201、221 透光基板
22’、202、222 コレステリック液晶層
24’、224 位相差板
22 輝度増強膜
30、301 偏光膜
40 液晶層
100 光線制御膜
200 光学膜
300 液晶表示装置

Claims (8)

  1. 波長が可視光波長範囲よりも長い波長の光線を反射する波長選択性反射膜と、
    波長選択性反射膜の上に位置し、特定方向の直線偏光を通過させる偏光膜と、
    前記選択性反射膜と前記偏光膜との間に位置し、輝度増強膜を通過できない円偏光を反射させる輝度増強膜と、
    を備えてなることを特徴とする光線制御膜。
  2. 前記波長選択性反射膜は第一のコレステリック液層を備えてなり、
    また、前記輝度増強膜は第二のコレステリック液晶層及び位相差板を備えてなり、
    前記第一及び第二のコレステリック液晶層はそれぞれ異なる液晶構造のねじれピッチ長を有し、
    前記第一及び第二のコレステリック液晶層の反射波長は、それぞれ式λ(θ)=nPcos(sin−1sinθ/n)を満足し、そして前記光線制御膜の反射光の波長を可視光の波長範囲に位置させ、ここで上記式中、λは反射波長、Pは液晶構造のねじれピッチ長、nは反射層の平均屈折率、θは光線入射角をそれぞれ表わし、及び/又は、
    前記輝度増強膜に含まれる位相差板は1/4波長板であることを特徴とする請求項1に記載の光線制御膜。
  3. 前記偏光膜は吸収式偏光膜又は直線偏光膜であることを特徴とする請求項1に記載の光線制御膜。
  4. 透光基板と、
    前記基板の上に位置し、可視光波長範囲よりも長い波長の光線を反射する波長選択性反射層とを備え、ここで、
    前記波長選択性反射層はコレステリック液晶層を備え、且つ、その反射波長は、式λ(θ)=nPcos(sin−1sinθ/n)を満足し、光線の入射角が大きくなると波長が可視光範囲へ移動し、ここで上記式中、λは反射波長、Pは液晶構造のねじれピッチ長、nは反射層の平均屈折率、θは光線入射角をそれぞれ表わすことを特徴とする光線制御膜。
  5. 前記選択性反射層の反射光線の波長は、700nm以上であることを特徴とする請求項4に記載の光線制御膜。
  6. 可視光波長範囲よりも長い波長の光線を反射する波長選択性反射層と、
    前記波長選択性反射層の上に位置し、可視光波長範囲の光線を反射する反射式偏光層と、
    前記反射式偏光層の上に位置する位相差板と、
    を備えてなり、ここで、
    前記波長選択性反射層及び前記反射式偏光層は、それぞれ第一のコレステリック液晶層と第二のコレステリック液晶層とを備え、且つその反射波長はそれぞれ式λ(θ)=nPcos(sin−1sinθ/n)を満足し、そして前記光学膜の反射光波長を可視光の波長範囲に位置させ、ここで、λは反射波長、Pは液晶構造のねじれピッチ長、nは反射層の平均屈折率、θは光線入射角をそれぞれ表わすことを特徴とする光学膜。
  7. 前記表示装置の光源を提供するバック・ライト・ソースと、
    前記バック・ライト・ソースの上に位置し、可視光波長範囲よりも波長の長い光線を反射する波長選択性反射層と、
    前記波長選択性反射層の上に位置する反射式偏光層と、
    前記反射式偏光層の上に位置し、円偏光を直線偏光に転換する位相差板と、
    前記位相差板の上に位置し、そして直線偏光が互いに直交する第一及び第二の偏光膜と、
    前記第一及び第二の偏光膜の間に位置し、光線の透過方向を制御する液晶層とを備えてなり、ここで、
    前記反射式偏光層は、前記反射式偏光層を通過できない円偏光を反射すると共に、視野角の大なるときに発生する反射波長範囲のシフト現象が波長選択性反射層の反射波長のシフトにより解決されることを特徴とする液晶表示装置。
  8. 前記選択性反射層は第一のコレステリック液晶層を備え、
    前記反射式偏光層は第二のコレステリック液晶層を備え、
    前記各コレステリック液晶層の液晶構造のねじれピッチ長は異なり、及び/又は、
    前記各コレステリック液晶層の反射光波長は、式λ(θ)=nPcos(sin−1sinθ/n)を満足し、そして前記波長選択性反射層及び前記反射式偏光層の反射光波長は可視光の範囲に位置しており、ここで上記式中、λは反射波長、Pは液晶構造のねじれピッチ長、nは反射層の平均屈折率、θは光線入射角をそれぞれ表わすことを特徴とする請求項7に記載の液晶表示装置。
JP2005013445A 2004-10-13 2005-01-21 コレステリック液晶制御膜 Pending JP2006113519A (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW093131056A TWI249064B (en) 2004-10-13 2004-10-13 Cholesteric liquid crystal light control film

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2006113519A true JP2006113519A (ja) 2006-04-27

Family

ID=36144846

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005013445A Pending JP2006113519A (ja) 2004-10-13 2005-01-21 コレステリック液晶制御膜

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20060077325A1 (ja)
JP (1) JP2006113519A (ja)
TW (1) TWI249064B (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017200106A1 (ja) * 2016-05-20 2017-11-23 富士フイルム株式会社 導光部材およびバックライトユニット並びに液晶表示装置

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7652736B2 (en) * 2005-10-25 2010-01-26 3M Innovative Properties Company Infrared light reflecting film
JP5635988B2 (ja) * 2008-10-02 2014-12-03 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ スペクトル検出器
JP5020289B2 (ja) * 2009-06-11 2012-09-05 富士フイルム株式会社 赤外光反射板、及び赤外光反射性合わせガラス
CN102575959B (zh) 2009-10-16 2015-01-28 皇家飞利浦电子股份有限公司 用于检测接收光光谱成分的可调谐光谱检测设备
TWI414833B (zh) * 2009-12-14 2013-11-11 Ind Tech Res Inst 低色偏光學元件及包含此光學元件之背光模組及液晶顯示器
TWI434916B (zh) 2011-05-10 2014-04-21 Chunghwa Picture Tubes Ltd 照光聚合型之旋光性液晶單體
KR20130012782A (ko) * 2011-07-26 2013-02-05 삼성디스플레이 주식회사 광학 필름, 이의 제조 방법, 및 이를 갖는 표시 장치
CN103105705A (zh) * 2011-11-15 2013-05-15 胜华科技股份有限公司 液晶显示装置
US8816578B1 (en) * 2012-07-16 2014-08-26 Rockwell Collins, Inc. Display assembly configured for reduced reflection
WO2015050204A1 (ja) * 2013-10-03 2015-04-09 富士フイルム株式会社 投映像表示用ハーフミラーおよび投映像表示システム
CN103941470B (zh) * 2014-04-15 2017-01-11 京东方科技集团股份有限公司 一种显示面板及显示装置
US9939700B2 (en) * 2014-04-15 2018-04-10 Boe Technology Group Co., Ltd. Display panel and display apparatus

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5828488A (en) * 1993-12-21 1998-10-27 Minnesota Mining And Manufacturing Co. Reflective polarizer display
US5808794A (en) * 1996-07-31 1998-09-15 Weber; Michael F. Reflective polarizers having extended red band edge for controlled off axis color
GB2321529A (en) * 1997-01-24 1998-07-29 Sharp Kk Broadband cholesteric optical device

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2017200106A1 (ja) * 2016-05-20 2017-11-23 富士フイルム株式会社 導光部材およびバックライトユニット並びに液晶表示装置
CN109154426A (zh) * 2016-05-20 2019-01-04 富士胶片株式会社 导光部件及背光单元以及液晶显示装置
JPWO2017200106A1 (ja) * 2016-05-20 2019-02-07 富士フイルム株式会社 導光部材およびバックライトユニット並びに液晶表示装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20060077325A1 (en) 2006-04-13
TWI249064B (en) 2006-02-11
TW200612163A (en) 2006-04-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2006113519A (ja) コレステリック液晶制御膜
JP4415334B2 (ja) 非吸収性偏光カラーフィルター及びそれを組み込んだ液晶表示装置
CN100462751C (zh) 偏振干涉再循环背光模块及包含该模块的液晶显示器
JP4394146B2 (ja) 画像コントラストが向上した液晶表示パネル
KR20070118765A (ko) 원형 편광기 복합체 및 이를 포함하는 광학 시스템
WO2000025176A1 (fr) Afficheur a cristaux liquides
JP2000131684A (ja) 液晶表示素子
US8023080B2 (en) High transmittance brightness enhanced optical element for LCD by wholly coating process
JP3811465B2 (ja) 偏光素子、偏光光源およびそれらを用いた画像表示装置
US7400370B2 (en) One pixel full color display device using cholesteric mixture
JP2000275631A (ja) カラー液晶表示装置
JP2002544562A (ja) 反射型液晶デバイス
US20060028600A1 (en) High transmittance brightness enhancement optically element for LCD by wholly coating process
JP2005316511A (ja) 液晶表示装置
KR101424348B1 (ko) 편광부재 및 이를 포함하는 액정표시장치
JP2006317940A (ja) 表示パネルと液晶表示装置
JP2004163523A (ja) 位相差光学素子及び液晶表示装置
KR100722212B1 (ko) 콜레스테릭 액정 제어막
JP2017097217A (ja) 光学フィルム及び画像表示装置
JP2002169021A (ja) 偏光反射素子、これを備えた液晶表示素子、および偏光反射素子の製造方法
JP2000147250A (ja) 色相補償板及び液晶表示装置
JP2006189748A (ja) 色偏を改善する光学膜及びその形成方法
JP2004151714A (ja) 液晶表示装置
TWI806298B (zh) 顯示裝置
JP5207704B2 (ja) 液晶表示装置

Legal Events

Date Code Title Description
A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080520

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20081118