JP2006145884A - 反射型偏光子及びカラー液晶表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 高複屈折性高分子を用いることなく反射型偏光子を形成する。
【解決手段】 複屈折性の誘電体材料を用いて形成された高屈折率層と、複屈折性の誘電体材料が有する一方の屈折率と、屈折率差を生じない屈折率である誘電体材料を用いて形成された低屈折率層とを交互に複数積層した誘電体多層膜からなることで実現する。
【選択図】 図5
【解決手段】 複屈折性の誘電体材料を用いて形成された高屈折率層と、複屈折性の誘電体材料が有する一方の屈折率と、屈折率差を生じない屈折率である誘電体材料を用いて形成された低屈折率層とを交互に複数積層した誘電体多層膜からなることで実現する。
【選択図】 図5
Description
本発明は、一つの方向に振動する直線偏光のみを透過する光学素子である偏光子に関し、詳しくは、液晶表示装置で用いられる反射型偏光子及びこの反射型偏光子を備えたカラー液晶表示装置に関する。
テレビジョン放送が開始されてから長年使用されてきたCRT(Cathode Ray Tube)に代わり、液晶表示装置(LCD:Liquid Crystal Display)や、プラズマディスプレイ(PDP:Plasma Display Panel)といった非常に薄型化されたテレビジョン受像機が考案、実用化されている。特に、カラー液晶表示パネルを用いたカラー液晶表示装置は、低消費電力での駆動が可能であることや、大型のカラー液晶表示パネルの低価格化などに伴い、加速的に普及することが考えられ、今後の更なる発展が期待できる表示装置である。
カラー液晶表示装置は、カラー液晶表示パネルで形成された画像をバックライト装置からの照明光にて照明することで表示させている。図13(a),(b)は、ツイステッドネマティック(TN:Twisted Nematic)型の液晶表示パネルの原理を説明するための概略図である。図13(a)に示すように、配光方向が垂直の2枚の配光膜af1、af2間に封入された液晶LCの分子は、ねじれるように配列される。このとき、図13(b)に示すように、液晶LCに所定の電圧を印加すると、液晶LCの分子は、垂直方向に配列を変えることになる。
したがって、図13(a)に示すように、配光膜af,af2の配光方向と同じ向きに偏光方向を揃えた偏光フィルタpf1,pf2を設けると、偏光フィルタpf1を通過した光は、液晶LCに電圧を印加していない場合、液晶LCの分子の隙間に沿って、90度ねじれながら進行するため、偏光フィルタpf2を通過することができる。
一方、図13(b)に示すように、配光膜af,af2の配光方向と同じ向きに偏光方向を揃えた偏光フィルタpf1,pf2を設けると、偏光フィルタpf1を通過した光は、液晶LCに電圧を印加した場合、液晶LCの分子に沿ってそのまま進行するため、偏光フィルタpf2を通過することができない。
このように、液晶LCは、電圧をトリガーとして光を通過又は光を遮断させるシャッターとしての機能を果たしており、これが液晶表示パネルにおける画像表示の原理となっている。また、液晶LCに印加する電圧を調節すれば、黒白の2値だけではなく所定の階調のグレースケールも表現することができる。
図13(a),(b)を用いて説明したように、液晶LCに入射させる光は、偏光フィルタpf1を介すことで、ある一つの方向に振動する直線偏光である必要がある。したがって、液晶バックライト装置から出射された光の光量は、液晶表示パネルに入射する際に半分以下とされ、液晶表示装置の輝度を大幅に減少させてしまうことになる。つまり、液晶表示装置において、所望の輝度を確保するためには、バックライト装置から出射される光の光量を、偏光フィルタによるロス分を考慮しながらアップさせる必要があり、消費電力の増加を引き起こす一要因となっている。
そこで、バックライト装置から液晶表示パネルに入射される光のうち偏光フィルタによってロスしてしまう偏光成分を再利用することで、消費電力を抑制しつつ液晶表示装置の輝度を上昇させる手法が考案されている。
具体的には、バックライト装置と、液晶表示パネルとの間に、反射型の偏光子である輝度向上フィルムと呼ばれるフィルムを入れることで、液晶表示パネルの偏光フィルタによるロス分を再利用することができる。以下に、図14に示す、エッジライト方式のバックライト装置120を備えた液晶表示装置100をモデルにして、輝度向上フィルム130を用いた場合と、用いない場合とで、それぞれにおける液晶表示パネル120に入射される照明光について検証をする。
図14に示すように、液晶表示装置100の左側領域LFでは、輝度向上フィルム130が用いられておらず、光源111から出射された光が、導光板112を介して導光されながら略垂直方向に立ち上げられ、照明光として液晶表示パネル120の下側偏光フィルタafdに直接入射される。この液晶表示パネル120の下側偏光フィルタafdは、例えば、いわゆるP偏光のみを通過させ、P偏光に直交するS偏光を遮るとする。
このとき、液晶表示装置100の左側領域LFからは、当然ながら下側偏光フィルタafdを通過し、液晶表示パネル120で空間変調されたP偏光のみが出力されることになる。
一方、図14に示す液晶表示装置100の右側領域RFでは、バックライト装置110と、液晶表示パネル120との間に、輝度向上フィルム130が設けられることで、上述したように光源111,導光板112を介して出射された照明光が、この輝度向上フィルム130に入射してから、液晶表示パネル120の下側偏光フィルタafdに入射する。輝度向上フィルム130は、下側偏光フィルタafdがP偏光のみを通過させるのに応じて、同じくP偏光を通過するようになされている。さらに、輝度向上フィルム130は、通過させなかったS偏光を、バックライト装置110側へと反射させる。
この、バックライト装置110側へ反射されたS偏光の一部は、導光板110の表面で反射されたり、導光板110内に入射して、導光板110の底面に設けられた反射シート113で反射されたりすることでP偏光へと変換され、再び、輝度向上フィルム130に入射する。輝度向上フィルム130に入射されたP偏光は、光量増加分として輝度向上フィルム130、液晶表示ディスプレイ120を通過するため、液晶表示装置100の右側領域RFの輝度を、左側領域LFよりも向上させることができる。
このように、バックライト装置110からの出射光の偏光分離と、不要とされた偏光成分の反射再利用を実行する輝度向上フィルム130は、現在使用されている多くの液晶表示装置で用いられており、液晶表示装置を構成する上で必須の機能部材となっている。輝度向上フィルムとしては、DBEF(住友3M社製:登録商標)という製品が、現在利用されている多くの液晶表示装置で用いられている(非特許文献1参照。)。
DBEFは、高複屈折性高分子を用いることで高屈折率材料/低屈折率材料を組み合わせた積層構造を形成してなり、これにより面内のある方向に屈折率差をもち、それと直交する方向では屈折率差をもたない構造となっている。DBEFは、このような構造を有することで、屈折率差のある方向に振動している光(例えば、S偏光成分)を反射し、屈折率差のない方向に振動している光(例えば、P偏光成分)を透過する特性の多層膜光学フィルムである。
インターネット<URL: http://www.mmm.co.jp/display/dbef/index.html>
本発明、上述したような背景技術を鑑みて考案されたものであり、高複屈折性高分子を用いることなく、偏光分離機能と、不要とされた偏光成分の反射再利用機能とを備えた反射型偏光子及びこの反射型偏光子を備えたカラー液晶表示装置を提供することを目的とする。
上述の目的を達成するために、本発明に係る反射型偏光子は、複屈折性を利用して、入射光の第1の偏光面で振動する第1の直線偏光成分を透過し、上記第1の偏光面と直交する第2の偏光面で振動する第2の直線偏光成分を反射することで偏光分離する反射型偏光子であって、複屈折性の誘電体材料を用いて形成された高屈折率層と、上記複屈折性の誘電体材料が有する一方の屈折率と、屈折率差を生じない屈折率である誘電体材料を用いて形成された低屈折率層とを交互に複数積層した誘電体多層膜からなることを特徴とする。
また、上述の目的を達成するために、本発明に係るカラー液晶表示装置は、赤色光、緑色光、青色光を波長選択透過する3原色フィルタからなるカラーフィルタを備えた透過型のカラー液晶表示パネルと、上記カラー液晶表示パネルを背面側から白色光で照明するバックライト装置と、上記カラー液晶表示パネルと上記バックライト装置との間に反射型偏光子を備えるカラー液晶表示装置であって、上記バックライト装置は、ピーク波長λprの赤色光を発光する赤色発光ダイオード、ピーク波長λpgの緑色光を発光する緑色発光ダイオード及びピーク波長λpbの青色光を発光する青色発光ダイオードからなる光源と、上記光源から発光された赤色光、緑色光及び青色光を混色して、上記白色光とする混色手段とを有し、上記反射型偏光子は、複屈折性の誘電体材料を用いて形成された高屈折率層と、上記複屈折性の誘電体材料が有する一方の屈折率と、屈折率差を生じない屈折率である誘電体材料を用いて形成された低屈折率層とを交互に複数積層した誘電体多層膜からなり、複屈折性を利用して、上記バックライト装置から出射された白色光を、当該白色光を構成する上記赤色光、上記緑色光、上記青色光ごとに第1の偏光面で振動する第1の直線偏光成分を透過させ、上記第1の偏光面と直交する第2の偏光面で振動する第2の直線偏光成分を反射させることで偏光分離することを特徴とする。
本発明は、複屈折性の誘電体材料を用いて形成された高屈折率層と、上記複屈折性の誘電体材料が有する一方の屈折率と、屈折率差を生じない屈折率である誘電体材料を用いて形成された低屈折率層とを交互に複数積層した誘電体多層膜からなり、複屈折性を利用して、入射光の第1の偏光面で振動する第1の直線偏光成分を透過し、上記第1の偏光面と直交する第2の偏光面で振動する第2の直線偏光成分を反射することで偏光分離する。
これにより、本発明が液晶表示装置に用いられた場合に、バックライト装置から出射された各色光を偏光分離すると共に、反射した偏光成分も再利用するため、吸収されて熱となる偏光成分のロスが抑制される。したがって、液晶表示パネルを照明するバックライト装置から出射された光の利用効率が高められるため、大幅に輝度を上昇させることを可能とする。
また、本発明は、誘電体多層膜により反射型偏光子を形成するため、バックライト装置として使用する光源の波長に対応した膜設計が容易であるため、使用する光源の種別によらず反射特性を最適化することを可能とする。
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して詳細に説明をする。なお、本発明は、以下の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更可能であることはいうまでもない。
本発明は、上述したDBEFのような高複屈折性高分子を用いて反射型偏光子を構成するのではなく、複屈折性を持つ誘電体多層膜を利用して、偏光分離機能と、偏光成分の反射再利用機能とを備えた反射型偏光子を形成するものとする。
本発明は、例えば、図1に示すような構成のバックライト方式のカラー液晶表示装置40に適用される。
透過型のカラー液晶表示装置40は、透過型のカラー液晶表示パネル10と、このカラー液晶表示パネル10の背面側に設けられたバックライト装置25と、カラー液晶表示パネル10と、バックライト装置25との間に設けられた光学機能フィルム群30とからなる。
また、図示しないが、このカラー液晶表示装置40は、地上波や衛星波を受信するアナログチューナー、デジタルチューナーといった受信部、この受信部で受信した映像信号、音声信号をそれぞれ処理する映像信号処理部、音声信号処理部、音声信号処理部で処理された音声信号を出力するスピーカといった音声信号出力部などを備えていてもよい。
透過型のカラー液晶表示パネル10は、ガラス等で構成された透明なTFT基板11と、対向電極基板12とを互いに対向配置させ、その間隙に、例えば、ツイステッドネマティック(TN)液晶を封入した液晶層13を設けた構成となっている。さらに、カラー液晶表示パネル10は、TFT基板11、対向電極基板12を挟み込むように、偏光板21,22が備えられている。
TFT基板11には、マトリクス状に配置された信号線14と、走査線15と、この信号線14、走査線15の交点に配置されたスイッチング素子としての薄膜トランジスタ16と、画素電極17とが形成されている。薄膜トランジスタ16は、走査線15により、順次選択されると共に、信号線14から供給される映像信号を、対応する画素電極17に書き込む。一方、対向電極基板12の内表面には、対向電極18及びカラーフィルタ19が形成されている。
このカラー液晶表示装置40では、このような構成の透過型のカラー液晶表示パネル10をバックライト装置25により背面側から白色光を照射した状態で、アクティブマトリクス方式で駆動することによって、所望のフルカラー映像を表示させることができる。
バックライト装置25は、図示しないが赤色光を発光する赤色発光ダイオードと、緑色光を発光する緑色発光ダイオードと、青色光を発光する青色発光ダイオードとを光源とし、光源から出射された光を混色することで得られる白色光を光出射面25aから面発光し、カラー液晶表示パネル10を照明する。
カラー液晶表示パネル10と、バックライト装置25との間には、光出射面25a上に、拡散フィルム31、プリズムフィルム32、輝度向上フィルム33などが順に積層されてなる光学機能フィルム群30が設けられている。なお、光学機能フィルム群30の構成は、拡散フィルム31、プリズムフィルム32、輝度向上フィルム33に限定されるものではなく、バックライト装置25から面発光された光をカラー液晶表示パネル10の照明に最適な光学特性を有する照明光に変換するものであれば、どのような光学機能フィルムも用いることができる。
ところで、光学機能フィルム群30のうち、輝度向上フィルム33は、従来の技術でも説明したように、バックライト装置25から出射された光を偏光分離すると共に、偏光分離されることで不要とされた偏光成分を反射再利用することで、カラー液晶表示装置40の輝度を向上させることができる。特に、本発明の実施の形態として示す輝度向上フィルム33は、バックライト装置25の光源として、3原色光を発光する発光ダイオードを用いていることから、この発光ダイオードの発光特性に対応させた光学的機能を有している。
図2に、バックライト装置25の光源として用いるピーク波長λpbが455nmである青色発光ダイオード(Blue-LED)、ピーク波長λpgが530nmである緑色発光ダイオード(Green-LED)、ピーク波長λprが640nmである赤色発光ダイオード(Red-LED)のスペクトル特性を示す。また、図3に、バックライト装置の光源として一般的に用いられている3波長域発光型のCCFL(冷陰極管:Cold Cathode Fluorescent Lamp)のスペクトル特性を示す。
図2、図3に示すように、赤色発光ダイオード、緑色発光ダイオード、青色発光ダイオードの発光スペクトルは、CCFLの発光スペクトルのように、ブロードな領域に複数のサブピークを有することなく、各色光の中心波長に対してそれぞれ所定の極めて狭い半値幅を有しているのが分かる。したがって、輝度向上フィルム33を、図2に示す発光ダイオードのスペクトル特性に対応するように形成することで、反射再利用可能な偏光成分を大幅に増加させることができる。
{誘電体多層膜による輝度向上フィルム33}
このような3原色光を発光する発光ダイオードのスペクトル特性に対応して、偏光分離機能と、偏光成分の反射再利用機能とを有する輝度向上フィルム33を形成する場合、複屈折性材料を用いて高屈折率層と、低屈折率層とを交互に積層させた誘電体多層膜を形成することで実現可能となる。
このような3原色光を発光する発光ダイオードのスペクトル特性に対応して、偏光分離機能と、偏光成分の反射再利用機能とを有する輝度向上フィルム33を形成する場合、複屈折性材料を用いて高屈折率層と、低屈折率層とを交互に積層させた誘電体多層膜を形成することで実現可能となる。
一般に、高屈折率層と、低屈折率層とを交互に積層させた誘電体多層膜は、特定の波長(以下、特定波長と呼ぶ。)の光を選択的に強く反射する。このとき、特定波長をλとすると、特定波長λの光を選択的に強く反射させる、つまり、特定波長λを中心に反射させるためには、高屈折率層、低屈折率層の光学膜厚をλ/4として誘電体多層膜を設計することになる。
また、高屈折率層として、複屈折性の誘電体材料を用い、低屈折率層として、高屈折率層に用いられる誘電体材料の小さい方の屈折率に近い屈折率、つまり屈折率差が僅かとなる屈折率を有する誘電体材料を用いる。これにより、この高屈折率層と、低屈折率層とを交互に積層させて形成される誘電体多層膜は、高屈折率層の屈折率が大きな方向に振動する光の偏光成分に対しては高い反射性を有し、高屈折率層の屈折率が小さな方向に振動する光の偏光成分に対しては反射性がないため、偏光分離機能を獲得することができる。
以上が、輝度向上フィルム33の基本的な設計方針であり、このような設計方針で設計された輝度向上フィルム33は、特定波長λの光を、偏光成分の違いに応じて、反射又は透過させることができる。特定波長として、赤色発光ダイオードのピーク波長λpr、緑色発光ダイオードのピーク波長λpg、青色発光ダイオードのピーク波長λpbとすると、それぞれのピーク波長に対応した膜厚の高屈折率層と、低屈折率層とを交互に積層させた3種類の誘電体多層膜を積層させることで、光源として3原色光を発光する発光ダイオードを用いたバックライト装置25の輝度を向上させる輝度向上フィルム33を形成することができる。
{実施例1:複屈折性の誘電体材料として炭酸カルシウム(CaCO3)を使用した場合}
実施例1では、複屈折性の誘電体材料として、直線偏光が振動している面である偏光面の違いによってそれぞれ異なる屈折率1.48,1.66を有する炭酸カルシウム(CaCO3)を用いる。つまり、炭酸カルシウム(CaCO3)によって誘電体多層膜である輝度向上フィルム33の高屈折率層を形成する。一方、低屈折率層は、炭酸カルシウム(CaCO3)の低い方の屈折率1.48に近い、1.455の屈折率を有する誘電体材料、SiO2で形成する。
実施例1では、複屈折性の誘電体材料として、直線偏光が振動している面である偏光面の違いによってそれぞれ異なる屈折率1.48,1.66を有する炭酸カルシウム(CaCO3)を用いる。つまり、炭酸カルシウム(CaCO3)によって誘電体多層膜である輝度向上フィルム33の高屈折率層を形成する。一方、低屈折率層は、炭酸カルシウム(CaCO3)の低い方の屈折率1.48に近い、1.455の屈折率を有する誘電体材料、SiO2で形成する。
この高屈折率層と、低屈折率層とをPET(ポリエチレンテレフタラート)といった基板上に、スパッタリング、真空蒸着といった一般的に知られている薄膜形成法によって交互に積層させることで輝度向上フィルム33を生成する。
まず、光源として図2に示したスペクトル特性の発光ダイオードを用いた場合において、ピーク波長λpgが530nmである緑色光に対応した誘電体多層膜を考える。具体的には、光学膜厚がλpg/4の0.5倍の厚みの高屈折率層(0.5Hとして示す。)と、光学膜厚がλpg/4の厚みの低屈折率層(1Lとして示す。)と、光学膜厚がλpg/4の0.5倍の厚みの高屈折率層(0.5Hとして示す。)とによる組み合わせを積層の最小積層単位として、この最小積層単位を27組み積層させた((0.5H1L0.5H)27として示す。)誘電体多層膜を形成すると、炭酸カルシウム(CaCO3)の屈折率が1.66となる方向を偏光面とする偏光成分の波長−反射率特性は、図4に示すようになる。
図4に示すように、この誘電体多層膜は、緑色光のピーク波長λpgと同じ波長530nmを中心とする反射特性が100%の反射ピークRPgを有している。この反射ピークRPgの幅Wrpgは、高屈折率層と、低屈折率層との屈折率差(ここでは、1.66と、1.455)で決まる。また、反射ピークRPgのエッジErpgのシャープさは、積層の繰り返しの数(ここでは、27)で決まる。図2に示したように、発光ダイオードの発光スペクトルは、半値幅が狭いため、図4に示したように比較的狭い幅の反射ピークであっても、中心波長が一致していれば緑色発光ダイオードで発光される大部分の緑色光を、この誘電体多層膜によって反射することができる。
同様に、ピーク波長λpbが455nmの青色発光ダイオード、ピーク波長λprが640nmの赤色発光ダイオードに対しても同じ設計方針で誘電体多層膜を設計することができる。したがって、高屈折率層の屈折率をnH=1.66(炭酸カルシウム(CaCO3))、低屈折率層の屈折率をnL=1.455(SiO2)として、図2に示すようなスペクトル特性の青色発光ダイオードで発光されるピーク波長λpb=455nmの青色光に対応する誘電体多層膜、赤色発光ダイオードから発光されるピーク波長λpr=640nmの赤色光に対応する誘電体多層膜を、緑色光に対応する誘電体多層膜と同様に、それぞれ光学膜厚λpb/4、λpr/4に対して(0.5H1L0.5H)で示される割合で積層された最小積層単位を27組積層させる。
この赤色光、緑色光、青色光に対応する各誘電体多層膜を全て積層させた計163層の高屈折率層、低屈折率層からなる誘電体多層膜が、図2に示したスペクトル特性の発光ダイオードから発光される光を偏光分離すると共に、偏光分離されることで不要とされた偏光成分を反射再利用することができる輝度向上フィルム33となる。
この輝度向上フィルム33の誘電体材料、炭酸カルシウム(CaCO3)の屈折率が1.66となる方向を偏光面とする偏光成分の波長−反射率特性は、図5に示すようになる。
図5に示すように、輝度向上フィルム33の反射特性は、青色光のピーク波長λpbと同じ波長455nm、緑色光のピーク波長λpgと同じ波長530nm、赤色光のピーク波長λprと同じ波長640nmを中心とする反射率100%の反射ピークRPb,RPg,RPrが現れている。これにより、輝度向上フィルム33は、高屈折率層を形成する炭酸カルシウム(CaCO3)の屈折率が1.66となる方向を偏光面とする赤色光、緑色光、青色光の各偏光成分をほぼ100%反射することができる。
一方、この輝度向上フィルム33の高屈折率層を形成する誘電体材料、炭酸カルシウム(CaCO3)の屈折率が1.48となる方向を偏光面とする偏光成分は、低屈折率層を形成する誘電体材料SiO2の屈折率が1.455であることから、屈折率差が非常に小さいため、図6に示すような波長−反射率特性を示すことになる。図6に示すように、455nm近傍、530nm近傍、640nm近傍にて、誘電体材料、炭酸カルシウム(CaCO3)の屈折率1.48と、誘電体材料SiO2の屈折率が1.455とに若干の屈折率差があることから、20〜30%程度の反射率を有しているが、ほとんどの赤色光、緑色光、青色光が反射されず透過しているのが分かる。
このように、高屈折率層、低屈折率層を163層積層させた誘電体多層膜である輝度向上フィルム33は、入射した赤色光、緑色光、青色光のうち、各層の屈折率差の大きな方向を偏光面とする偏光成分、例えば、S偏光成分をほぼ反射し、各層の屈折率差の小さな方向を偏光面とする偏光成分、例えば、P偏光成分をほぼ透過することができる。
これにより、このような輝度向上フィルム33を、図1に示したカラー液晶表示装置40に用いることで、バックライト装置25から出射された白色光を、この白色光を構成する各色光ごとに偏光分離すると共に、反射した偏光成分も再利用するため、吸収されて熱となる偏光成分のロスが抑制される。したがって、カラー液晶表示パネル10を照明するバックライト装置25から出射された光の利用効率が高められるため、大幅に輝度を上昇させることができる。
{実施例2:発光ダイオードのピーク波長を変更した場合の膜設計}
実施例2では、誘電体多層膜である輝度向上フィルム33に用いる誘電体材料を変更することなく、バックライト装置25が光源として備える発光ダイオードの各ピーク波長をそれぞれシフトさせた際の輝度向上フィルム33の反射特性を検証する。
実施例2では、誘電体多層膜である輝度向上フィルム33に用いる誘電体材料を変更することなく、バックライト装置25が光源として備える発光ダイオードの各ピーク波長をそれぞれシフトさせた際の輝度向上フィルム33の反射特性を検証する。
光源として使用する発光ダイオードは、ピーク波長λpb=450nmである青色発光ダイオード、ピーク波長λpg=550nmである緑色発光ダイオード、ピーク波長λpr=670nmである赤色発光ダイオードである。各色光に対応した誘電体多層膜は、実施例1と同様に、それぞれ光学膜厚λpb/4、λpg/4、λpr/4に対して(0.5H1L0.5H)で示される割合で、高屈折率層と、低屈折率層を積層した最小積層単位を27組積層させる((0.5H1L0.5H)27として示す。)ことで形成される。
この赤色光、緑色光、青色光に対応する各誘電体多層膜を全て積層させた計163層の高屈折率層、低屈折率層からなる誘電体多層膜である輝度向上フィルム33において、高屈折率層を形成する炭酸カルシウム(CaCO3)の屈折率が1.66となる方向を偏光面とする偏光成分の波長−反射率特性は、図7に示すようになる。
図7に示すように、輝度向上フィルム33の反射特性は、青色光のピーク波長λpbと同じ波長450nm、緑色光のピーク波長λpgと同じ波長550nm、赤色光のピーク波長λprと同じ波長670nmを中心とする反射率100%の反射ピークRPb,RPg,RPrが現れている。
つまり、光源として使用する発光ダイオードの各ピーク波長がシフトされた場合であっても、ピーク波長に応じて、高屈折率層、低屈折率層の光学膜厚を変更することで、誘電体材料、炭酸カルシウム(CaCO3)の屈折率が1.66となる方向を偏光面とする赤色光、緑色光、青色光の各偏光成分をほぼ100%反射することができる。
一方、輝度向上フィルム33の高屈折率層を形成する誘電体材料、炭酸カルシウム(CaCO3)の屈折率が1.48となる方向を偏光面とする偏光成分は、図示しないが、実施例1の場合と同様に、ほとんど反射されずに透過される。
これにより、バックライト装置25の光源となる各発光ダイオードのピーク波長を所望の値にシフトした場合でも、高屈折率層、低屈折率層の光学膜厚をピーク波長に応じて設計された輝度向上フィルム33を用いることで、実施例1と同様に、バックライト装置25から出射された白色光を、この白色光を構成する各色光ごとに偏光分離すると共に、反射した偏光成分も再利用するため、吸収されて熱となる偏光成分のロスが抑制される。したがって、カラー液晶表示パネル10を照明するバックライト装置25から出射された光の利用効率が高められるため、大幅に輝度を上昇させることができる。
{実施例3:別な複屈折性材料を用いた場合の膜設計}
実施例3では、誘電体多層膜である輝度向上フィルム33に用いる複屈折性の誘電体材料を、炭酸カルシウム(CaCO3)以外の別な誘電体材料を用いた場合の輝度向上フィルム33の反射特性を検証する。バックライト装置25の光源として用いる発光ダイオードは、実施例1と同様に、図2に示すスペクトル特性を有する発光ダイオードとする。
実施例3では、誘電体多層膜である輝度向上フィルム33に用いる複屈折性の誘電体材料を、炭酸カルシウム(CaCO3)以外の別な誘電体材料を用いた場合の輝度向上フィルム33の反射特性を検証する。バックライト装置25の光源として用いる発光ダイオードは、実施例1と同様に、図2に示すスペクトル特性を有する発光ダイオードとする。
(1) まず、複屈折性の誘電体材料として、実施例1,2で用いた炭酸カルシウム(CaCO3)に代えてイットリウム・バナデート(YVO4)を用いる場合について検証する。イットリウム・バナデート(YVO4)は、入射光(λ=630nm)の偏光面の違いによって異なる2つの屈折率、no=1.99、ne=2.22を有する。ここで、高屈折率層の屈折率nH=2.22、低屈折率層の屈折率nL=1.455の組み合わせとなる偏光方向を考える。
この場合、Δn=ne−no=0.765というように屈折率差が大きいため、まず誘電体多層膜の反射ピークの中心波長を、緑色光のピーク波長λpg=530nm、青色光のピーク波長λpr=455nmの略中間の波長であるλgb=490nmとするような誘電体多層膜を形成する。具体的には、光学膜厚λgb/4に対して(0.5H1L0.5H)で示される割合で、高屈折率層と、低屈折率層を積層することで形成される最小積層単位の誘電体多層膜を、さらに10組積層させた((0.5H1L0.5H)10として示す。)誘電体多層膜を形成する。
この誘電体多層膜において、高屈折率層を形成するイットリウム・バナデート(YVO4)の屈折率が2.22となる方向を偏光面とする偏光成分の波長−反射率特性は、図8に示すようになる。図8に示すように、複屈折性の誘電体材料としてイットリウム・バナデート(YVO4)を用い、誘電体多層膜をこのような膜構成とした場合、ピーク波長λpb=455nmの青色光、ピーク波長λpg=530nmの緑色光の発光スペクトルをカバーすることが分かる。
したがって、ピーク波長λpr=640nmの赤色光も含めた、3原色光をカバーさせるには、上述した誘電体多層膜に、さらに、赤色光を偏光分離する誘電体多層膜を積層することで輝度向上フィルム33を形成すればよい。例えば、緑色光のピーク波長λpg=530nmと、赤色光のピーク波長λpr=640nmの略中間の波長であるλgr=590nmを、形成する誘電体多層膜の反射ピークの中心波長とする。
具体的には、光学膜厚λgr/4に対して(0.5H1L0.5H)で示される割合で、高屈折率層と、低屈折率層を積層することで形成される最小積層単位の誘電体多層膜を、さらに10組積層させた((0.5H1L0.5H)10として示す。)誘電体多層膜を形成すると、この誘電体多層膜の反射ピークの中心波長をλgr=590nmとすることができる。この誘電体多層膜は、ピーク波長λpg=530nmの緑色光、ピーク波長λpr=640nmの赤色光を偏光分離することができる。
つまり、輝度向上フィルム33は、緑色光、青色光を偏光分離する誘電体多層膜と、緑色光、赤色光を偏光分離する誘電体多層膜とを積層させて形成された、計41層の高屈折率層、低屈折率層からなる誘電体多層膜である。
この輝度向上フィルム33において、高屈折率層を形成するイットリウム・バナデート(YVO4)の屈折率が2.22となる方向を偏光面とする偏光成分の波長−反射率特性は、図9に示すようになる。図9に示すように、輝度向上フィルム33は、発光ダイオードの発光スペクトル全域において、反射特性が100%となる反射ピークを有している。これにより、輝度向上フィルム33は、高屈折率層を形成するイットリウム・バナデート(YVO4)の屈折率が2.22となる方向を偏光面とする赤色光、緑色光、青色光の各偏光成分をほぼ100%反射することができる。
一方、輝度向上フィルム33は、高屈折率層を形成するイットリウム・バナデート(YVO4)の屈折率が1.99となる方向を偏光面とする偏光成分を、図示しないが、実施例1の場合と同様に、ほとんどの赤色光、緑色光、青色光が反射せずに透過する。
これにより、誘電体多層膜である輝度向上フィルム33の高屈折率層に用いる誘電体材料を、炭酸カルシウム(CaCO3)からイットリウム・バナデート(YVO4)に代えた場合でも、高屈折率層、低屈折率層を適切に設計することで、実施例1,2と同様に、バックライト装置25から出射された白色光を、この白色光を構成する各色光ごとに偏光分離すると共に、反射した偏光成分も再利用するため、吸収されて熱となる偏光成分のロスが抑制される。したがって、カラー液晶表示パネル10を照明するバックライト装置25から出射された光の利用効率が高められるため、大幅に輝度を上昇させることができる。
また、高屈折率層を形成する誘電体材料としてイットリウム・バナデート(YVO4)を用いると、炭酸カルシウム(CaCO3)を用いた場合と比較して、輝度向上フィルム33の高屈折率層、低屈折率層の積層数を163層から41層へと大幅に減らすことができるという利点がある。
さらに、イットリウム・バナデート(YVO4)を用いた場合は、図9に示すように広い波長帯域で、反射率100%を達成することができるため、図3に示したようなスペクトル特性となるCCFLをバックライト装置25の光源として用いた場合にも輝度を向上させるうえで有効となる。
(2)続いて、複屈折性の誘電体材料として、実施例1,2で用いた炭酸カルシウム(CaCO3)に代えてバリウム・ボーレイト(α−BBO)を用いる場合について検証する。バリウム・ボーレイト(α−BBO)は、入射光(λ=532nm)の偏光面の違いによって異なる2つの屈折率、no=1.68、ne=1.60を有する。ここで、高屈折率層の屈折率nH=1.68、低屈折率層の屈折率nL=1.455の組み合わせとなる偏光方向を考える。
この場合、Δn=no−ne=0.225というように屈折率差が小さいため、上述した実施例1と同様に、発光ダイオードから発光される各色光のピーク波長に対応する誘電体多層膜を形成する必要がある。
図2に示すようなスペクトル特性の青色発光ダイオードで発光されるピーク波長λpb=455nmの青色光に対応する誘電体多層膜、緑色発光ダイオードで発光されるピーク波長λpg=530nmの緑色光に対応する誘電体多層膜、赤色発光ダイオードで発光されるピーク波長λpr=640nmの赤色光に対応する誘電体多層膜を形成する。具体的には、それぞれ光学膜厚λpb/4,λpg/4、λpr/4に対して、(0.5H1L0.5H)で示される割合で、高屈折率層と、低屈折率層を積層することで形成される最小積層単位の誘電体多層膜を、さらに27組積層させた((0.5H1L0.5H)27として示す。)誘電体多層膜を形成する。
この赤色光、緑色光、青色光に対応する各誘電体多層膜を全て積層させた計163層の高屈折率層、低屈折率層からなる誘電体多層膜が、図2に示したスペクトル特性の発光ダイオードから発光される光を偏光分離すると共に、偏光分離されることで不要とされた偏光成分を反射再利用することができる輝度向上フィルム33となる。
この輝度向上フィルム33において、高屈折率層を形成するバリウム・ボーレイト(α−BBO)の屈折率が1.68となる方向を偏光面とする偏光成分の波長−反射率特性は、図10に示すようになる。
図10に示すように、輝度向上フィルム33の反射特性は、青色光のピーク波長λpbと同じ波長455nm、緑色光のピーク波長λpgと同じ波長530nm、赤色光のピーク波長λprと同じ波長640nmを中心とする反射率100%の反射ピークRPb,RPg,RPrが現れている。これにより、輝度向上フィルム33は、高屈折率層を形成するバリウム・ボーレイト(α−BBO)の屈折率が1.68となる方向を偏光面とする赤色光、緑色光、青色光の各偏光成分をほぼ100%反射することができる。
一方、輝度向上フィルム33は、高屈折率層を形成するバリウム・ボーレイト(α−BBO)の屈折率が1.60となる方向を偏光面とする偏光成分を、図示しないが、実施例1の場合と同様に、ほとんどの赤色光、緑色光、青色光が反射せずに透過する。
これにより、誘電体多層膜である輝度向上フィルム33の高屈折率層に用いる誘電体材料を、炭酸カルシウム(CaCO3)からバリウム・ボーレイト(α−BBO)に代えた場合でも、高屈折率層、低屈折率層を適切に設計することで、実施例1,2と同様に、バックライト装置25から出射された白色光を、この白色光を構成する各色光ごとに偏光分離すると共に、反射した偏光成分も再利用するため、吸収されて熱となる偏光成分のロスが抑制される。したがって、カラー液晶表示パネル10を照明するバックライト装置25から出射された光の利用効率が高められるため、大幅に輝度を上昇させることができる。
{実施例4:積層数を変更した場合の検証}
上述した実施例1において、図2に示すようなスペクトル特性の青色発光ダイオードで発光されるピーク波長λpb=455nmの青色光に対応する誘電体多層膜、緑色発光ダイオードで発光されるピーク波長λpg=530nmの緑色光に対応する誘電体多層膜、赤色発光ダイオードで発光されるピーク波長λpr=640nmの赤色光に対応する誘電体多層膜を、それぞれ光学膜厚λpb/4,λpg/4、λpr/4に対して、(0.5H1L0.5H)で示される割合で、高屈折率層と、低屈折率層を積層することで形成される最小積層単位の誘電体多層膜を、さらに27組積層させた((0.5H1L0.5H)27として示す。)することで構成した。
上述した実施例1において、図2に示すようなスペクトル特性の青色発光ダイオードで発光されるピーク波長λpb=455nmの青色光に対応する誘電体多層膜、緑色発光ダイオードで発光されるピーク波長λpg=530nmの緑色光に対応する誘電体多層膜、赤色発光ダイオードで発光されるピーク波長λpr=640nmの赤色光に対応する誘電体多層膜を、それぞれ光学膜厚λpb/4,λpg/4、λpr/4に対して、(0.5H1L0.5H)で示される割合で、高屈折率層と、低屈折率層を積層することで形成される最小積層単位の誘電体多層膜を、さらに27組積層させた((0.5H1L0.5H)27として示す。)することで構成した。
実施例4では、各色光に対する誘電体多層膜の(0.5H1L0.5H)で示される最小積層単位の積層数をNとし、Nを変化させることで、輝度向上フィルム33全体の高屈折率層及び低屈折率層の積層数を変化させ、積層数と反射率との関係を検証する。なお、複屈折性の誘電体材料は、実施例1と同じ炭酸カルシウム(CaCO3)とし、バックライト装置25の光源として用いる発光ダイオードも、実施例1と同様に図2に示すスペクトル特性を示す発光ダイオードとする。
図11に、最小積層単位の積層数をN=10,20,30とした輝度向上フィルム33のそれぞれにおいて、高屈折率層を形成する炭酸カルシウム(CaCO3)の屈折率が1.66となる方向を偏光面とする偏光成分の波長−反射率特性を示す。図11に示すように、積層数N=10,20では、反射率100%を達成することができないが、積層数N=30とすると、反射率100%を達成できることが分かる。
図12に、最小積層単位の積層数NをN=5から徐々に増加させていった場合における輝度向上フィルム33の反射率の変化を、光源として用いた発光ダイオードのピーク波長λpb=455nm、ピーク波長λpg=530nm、ピーク波長λpr=640nm毎にプロットした様子を示す。図12に示すように、積層数N=5から積層数を増加させていくと、輝度向上フィルム33の反射率は、各色光毎にほぼリニアに増加していくが、反射率80%を超えたあたりで、非線形な飽和傾向となって増加していく。
図11,12から分かるように、輝度向上フィルム33を構成する各色光に対応する誘電体多層膜の最小積層単位の積層数Nは、積層数が多ければ多いほど反射率が高くなり良好な反射特性を示す。しかしながら、積層数を増加しすぎると、膜形成に要する時間、膜形成にかかる費用が増大してしまうので、反射率の増加が非線形となり飽和傾向になる反射率80%程度を、積層数Nの下限値とし、カラー液晶表示装置40の設計要求に応じて、それ以上の積層数となるように各色光に対応する誘電体多層膜の最小積層単位の積層数Nを決定することが望ましい。
つまり、輝度向上フィルム33を構成する高屈折率層、低屈折率層の積層数を、当該輝度向上フィルム33への入射光の反射率が80%以上となるような積層数とすることで、製造時間の増加、製造コストの増加といったマイナス要因を極力抑制しながら、カラー液晶表示装置40の輝度を大幅に向上させる輝度向上フィルム33を形成することができる。
10 カラー液晶表示パネル、25 バックライト装置、30 光学機能フィルム群、31 拡散フィルム、32 プリズムフィルム、33 輝度向上フィルム、40 カラー液晶表示装置
Claims (20)
- 複屈折性を利用して、入射光の第1の偏光面で振動する第1の直線偏光成分を透過し、上記第1の偏光面と直交する第2の偏光面で振動する第2の直線偏光成分を反射することで偏光分離する反射型偏光子であって、
複屈折性の誘電体材料を用いて形成された高屈折率層と、
上記複屈折性の誘電体材料が有する一方の屈折率と、屈折率差を生じない屈折率である誘電体材料を用いて形成された低屈折率層とを交互に複数積層した誘電体多層膜からなること
を特徴とする反射型偏光子。 - 上記誘電体多層膜は、
ピーク波長λprの赤色光を偏光分離する第1の誘電体多層膜と、
ピーク波長λpgの緑色光を偏光分離する第2の誘電体多層膜と、
ピーク波長λpbの青色光を偏光分離する第3の誘電体多層膜とを積層してなること
を特徴とする請求項1記載の反射型偏光子。 - 上記第1の誘電体多層膜は、光学膜厚がλpr/4の0.5倍となる高屈折率層、光学膜厚がλpr/4である低屈折率層、光学膜厚がλpr/4の0.5倍となる高屈折率層の組み合わせを最小積層単位として、上記最小積層単位をNr(Nrは、自然数)組み積層することで形成され、
上記第2の誘電体多層膜は、光学膜厚がλpg/4の0.5倍となる高屈折率層、光学膜厚がλpg/4である低屈折率層、光学膜厚がλpg/4の0.5倍となる高屈折率層の組み合わせを最小積層単位として、上記最小積層単位をNg(Ngは、自然数)組み積層することで形成され、
上記第3の誘電体多層膜は、光学膜厚がλpb/4の0.5倍となる高屈折率層、光学膜厚がλpb/4である低屈折率層、光学膜厚がλpb/4の0.5倍となる高屈折率層の組み合わせを最小積層単位として、上記最小積層単位をNb(Nbは、自然数)組み積層することで形成されること
を特徴とする請求項2記載の反射型偏光子。 - 上記Nrは、上記第1の誘電体多層膜において反射される上記赤色光の上記第2の直線偏光成分の反射率を80%以上にする値とされ、
上記Ngは、上記第2の誘電体多層膜において反射される上記緑色光の上記第2の直線偏光成分の反射率を80%以上にする値とされ、
上記Nbは、上記第3の誘電体多層膜において反射される上記青色光の上記第2の直線偏光成分の反射率を80%以上にする値とされること
を特徴とする請求項3記載の反射型偏光子。 - 上記複屈折性の誘電体材料として炭酸カルシウム(CaCO3)を用いること
を特徴とする請求項1記載の反射型偏光子。 - 上記複屈折性の誘電体材料としてバリウム・ボーレイト(α−BBO)を用いること
を特徴とする請求項1記載の反射型偏光子。 - ピーク波長λpgの緑色光、ピーク波長λpbの青色光を偏光分離する第1の誘電体多層膜と、
ピーク波長λpgの緑色光、ピーク波長λprの赤色光を偏光分離する第2の誘電体多層膜とを積層してなること
を特徴とする請求項1記載の反射型偏光子。 - 上記第1の誘電体多層膜は、緑色光のピーク波長λpgと、青色光のピーク波長λpbとの略中間の波長をλgbとした場合に、光学膜厚がλgb/4の0.5倍となる高屈折率層、光学膜厚がλgb/4である低屈折率層、光学膜厚がλgb/4の0.5倍となる高屈折率層の組み合わせを最小積層単位として、上記最小積層単位をNgb(Ngbは、自然数)組み積層することで形成され、
上記第2の誘電体多層膜は、緑色光のピーク波長λpgと、赤色光のピーク波長λprとの略中間の波長をλgrとした場合に、光学膜厚がλgr/4の0.5倍となる高屈折率層、光学膜厚がλgr/4である低屈折率層、光学膜厚がλgr/4の0.5倍となる高屈折率層の組み合わせを最小積層単位として、上記最小積層単位をNgr(Ngrは、自然数)組み積層することで形成されること
を特徴とする請求項7記載の反射型偏光子。 - 上記Ngbは、上記第1の誘電体多層膜において反射される上記緑色光、上記青色光の上記第2の直線偏光成分の反射率を80%以上にする値とされ、
上記Ngrは、上記第2の誘電体多層膜において反射される上記緑色光、上記赤色光の上記第2の直線偏光成分の反射率を80%以上にする値とされること
を特徴とする請求項8記載の反射型偏光子。 - 上記複屈折性の誘電体材料としてイットリウム・バナデート(YVO4)を用いること
を特徴とする請求項1記載の反射型偏光子。 - 赤色光、緑色光、青色光を波長選択透過する3原色フィルタからなるカラーフィルタを備えた透過型のカラー液晶表示パネルと、上記カラー液晶表示パネルを背面側から白色光で照明するバックライト装置と、上記カラー液晶表示パネルと上記バックライト装置との間に反射型偏光子を備えるカラー液晶表示装置であって、
上記バックライト装置は、ピーク波長λprの赤色光を発光する赤色発光ダイオード、ピーク波長λpgの緑色光を発光する緑色発光ダイオード及びピーク波長λpbの青色光を発光する青色発光ダイオードからなる光源と、上記光源から発光された赤色光、緑色光及び青色光を混色して、上記白色光とする混色手段とを有し、
上記反射型偏光子は、複屈折性の誘電体材料を用いて形成された高屈折率層と、上記複屈折性の誘電体材料が有する一方の屈折率と、屈折率差を生じない屈折率である誘電体材料を用いて形成された低屈折率層とを交互に複数積層した誘電体多層膜からなり、複屈折性を利用して、上記バックライト装置から出射された白色光を、当該白色光を構成する上記赤色光、上記緑色光、上記青色光ごとに第1の偏光面で振動する第1の直線偏光成分を透過させ、上記第1の偏光面と直交する第2の偏光面で振動する第2の直線偏光成分を反射させることで偏光分離すること
を特徴とするカラー液晶表示装置。 - 上記誘電体多層膜は、
上記ピーク波長λprの赤色光を偏光分離する第1の誘電体多層膜と、
上記ピーク波長λpgの緑色光を偏光分離する第2の誘電体多層膜と、
上記ピーク波長λpbの青色光を偏光分離する第3の誘電体多層膜とを積層してなること
を特徴とする請求項11記載のカラー液晶表示装置。 - 上記第1の誘電体多層膜は、光学膜厚がλpr/4の0.5倍となる高屈折率層、光学膜厚がλpr/4である低屈折率層、光学膜厚がλpr/4の0.5倍となる高屈折率層の組み合わせを最小積層単位として、上記最小積層単位をNr(Nrは、自然数)組み積層することで形成され、
上記第2の誘電体多層膜は、光学膜厚がλpg/4の0.5倍となる高屈折率層、光学膜厚がλpg/4である低屈折率層、光学膜厚がλpg/4の0.5倍となる高屈折率層の組み合わせを最小積層単位として、上記最小積層単位をNg(Ngは、自然数)組み積層することで形成され、
上記第3の誘電体多層膜は、光学膜厚がλpb/4の0.5倍となる高屈折率層、光学膜厚がλpb/4である低屈折率層、光学膜厚がλpb/4の0.5倍となる高屈折率層の組み合わせを最小積層単位として、上記最小積層単位をNb(Nbは、自然数)組み積層することで形成されること
を特徴とする請求項12記載のカラー液晶表示装置。 - 上記Nrは、上記第1の誘電体多層膜において反射される上記赤色光の上記第2の直線偏光成分の反射率を80%以上にする値とされ、
上記Ngは、上記第2の誘電体多層膜において反射される上記緑色光の上記第2の直線偏光成分の反射率を80%以上にする値とされ、
上記Nbは、上記第3の誘電体多層膜において反射される上記青色光の上記第2の直線偏光成分の反射率を80%以上にする値とされること
を特徴とする請求項13記載のカラー液晶表示装置。 - 上記複屈折性の誘電体材料として炭酸カルシウム(CaCO3)を用いること
を特徴とする請求項11記載のカラー液晶表示装置。 - 上記複屈折性の誘電体材料としてバリウム・ボーレイト(α−BBO)を用いること
を特徴とする請求項11記載のカラー液晶表示装置。 - 上記ピーク波長λpgの緑色光、上記ピーク波長λpbの青色光を偏光分離する第1の誘電体多層膜と、
上記ピーク波長λpgの緑色光、上記ピーク波長λprの赤色光を偏光分離する第2の誘電体多層膜とを積層してなること
を特徴とする請求項11記載のカラー液晶表示装置。 - 上記第1の誘電体多層膜は、緑色光のピーク波長λpgと、青色光のピーク波長λpbとの略中間の波長をλgbとした場合に、光学膜厚がλgb/4の0.5倍となる高屈折率層、光学膜厚がλgb/4である低屈折率層、光学膜厚がλgb/4の0.5倍となる高屈折率層の組み合わせを最小積層単位として、上記最小積層単位をNgb(Ngbは、自然数)組み積層することで形成され、
上記第2の誘電体多層膜は、緑色光のピーク波長λpgと、赤色光のピーク波長λprとの略中間の波長をλgrとした場合に、光学膜厚がλgr/4の0.5倍となる高屈折率層、光学膜厚がλgr/4である低屈折率層、光学膜厚がλgr/4の0.5倍となる高屈折率層の組み合わせを最小積層単位として、上記最小積層単位をNgr(Ngrは、自然数)組み積層することで形成されること
を特徴とする請求項17記載のカラー液晶表示装置。 - 上記Ngbは、上記第1の誘電体多層膜において反射される上記緑色光、上記赤色光の上記第2の直線偏光成分の反射率を80%以上にする値とされ、
上記Ngrは、上記第2の誘電体多層膜において反射される上記緑色光、上記赤色光の上記第2の直線偏光成分の反射率を80%以上にする値とされること
を特徴とする請求項18記載のカラー液晶表示装置。 - 上記複屈折性の誘電体材料としてイットリウム・バナデート(YVO4)を用いること
を特徴とする請求項11記載のカラー液晶表示装置。
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Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007079078A (ja) * | 2005-09-14 | 2007-03-29 | Hitachi Displays Ltd | 液晶表示装置 |
JP2011507240A (ja) * | 2007-12-14 | 2011-03-03 | オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 偏光ビーム放射半導体素子 |
JP2014102488A (ja) * | 2012-11-20 | 2014-06-05 | Samsung Display Co Ltd | 偏光板及びこれを備える液晶表示装置 |
WO2014196638A1 (ja) * | 2013-06-06 | 2014-12-11 | 富士フイルム株式会社 | 光学シート部材及びそれを用いた画像表示装置 |
US8956038B2 (en) | 2012-02-22 | 2015-02-17 | Empire Technology Development Llc | Lighting device having a light guide structure |
WO2015098906A1 (ja) * | 2013-12-24 | 2015-07-02 | 富士フイルム株式会社 | 光学シート部材及び表示装置 |
JP2016090928A (ja) * | 2014-11-10 | 2016-05-23 | 住友化学株式会社 | 光学積層体、液晶パネル及び液晶表示装置 |
JP2021500628A (ja) * | 2017-10-27 | 2021-01-07 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | 光学システム |
JP2023503779A (ja) * | 2019-09-27 | 2023-02-01 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | 反射偏光子および光学システム |
Families Citing this family (18)
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---|---|---|---|---|
US20070147066A1 (en) * | 2005-12-28 | 2007-06-28 | 3M Innovative Properties Company | Lighting device including customized retarder and display device including same |
US20070147020A1 (en) * | 2005-12-28 | 2007-06-28 | 3M Innovative Properties Company | Lighting device including customized retarder and display device including same |
JP4500321B2 (ja) * | 2007-03-05 | 2010-07-14 | 株式会社 日立ディスプレイズ | 液晶表示装置 |
KR101666570B1 (ko) * | 2009-06-15 | 2016-10-17 | 삼성디스플레이 주식회사 | 액정표시장치 및 이의 제조 방법 |
KR101200770B1 (ko) * | 2011-01-11 | 2012-11-13 | 삼성코닝정밀소재 주식회사 | 액정 디스플레이 장치용 컬러시프트 저감 광학필름 및 이를 구비하는 액정 디스플레이 장치 |
KR101200768B1 (ko) * | 2011-01-13 | 2012-11-13 | 삼성코닝정밀소재 주식회사 | 액정 디스플레이 장치용 컬러시프트 저감 광학필름 및 이를 구비하는 액정 디스플레이 장치 |
KR101915623B1 (ko) | 2012-04-18 | 2018-11-08 | 삼성디스플레이 주식회사 | 액정 렌즈 패널 및 이를 구비하는 표시 장치 |
DE112013004797B4 (de) * | 2012-09-28 | 2017-02-02 | Fujifilm Corporation | Optische Kompensationsplatte |
JPWO2014196637A1 (ja) * | 2013-06-06 | 2017-02-23 | 富士フイルム株式会社 | 光学シート部材及びそれを用いた画像表示装置 |
CN103472515B (zh) | 2013-09-13 | 2015-07-15 | 京东方科技集团股份有限公司 | 滤光片及其制备方法、显示装置 |
CN105572775A (zh) * | 2014-10-17 | 2016-05-11 | 象山激智新材料有限公司 | 一种棱镜膜 |
JP2016142942A (ja) * | 2015-02-03 | 2016-08-08 | 住友化学株式会社 | 偏光板、液晶パネル及び液晶表示装置 |
CN106959541A (zh) * | 2016-01-08 | 2017-07-18 | 京东方科技集团股份有限公司 | 显示基板、显示面板和显示装置 |
CN106959543A (zh) * | 2016-01-08 | 2017-07-18 | 京东方科技集团股份有限公司 | 一种显示器 |
CN105892139B (zh) * | 2016-06-20 | 2019-02-01 | 深圳市华星光电技术有限公司 | 液晶显示装置 |
CN108319064A (zh) * | 2018-02-06 | 2018-07-24 | 京东方科技集团股份有限公司 | 阵列基板、显示面板及显示装置 |
CN109188700B (zh) * | 2018-10-30 | 2021-05-11 | 京东方科技集团股份有限公司 | 光学显示系统及ar/vr显示装置 |
US20230417979A1 (en) * | 2020-12-03 | 2023-12-28 | 3M Innovative Properties Company | Optical system and optical combination |
-
2004
- 2004-11-19 JP JP2004336375A patent/JP2006145884A/ja not_active Abandoned
-
2005
- 2005-11-09 KR KR1020050107077A patent/KR20060056244A/ko not_active Application Discontinuation
- 2005-11-15 US US11/272,643 patent/US20060109399A1/en not_active Abandoned
- 2005-11-18 CN CNA2005101250611A patent/CN1776505A/zh active Pending
Cited By (19)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4602878B2 (ja) * | 2005-09-14 | 2010-12-22 | 株式会社 日立ディスプレイズ | 液晶表示装置 |
JP2007079078A (ja) * | 2005-09-14 | 2007-03-29 | Hitachi Displays Ltd | 液晶表示装置 |
JP2011507240A (ja) * | 2007-12-14 | 2011-03-03 | オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 偏光ビーム放射半導体素子 |
US8956038B2 (en) | 2012-02-22 | 2015-02-17 | Empire Technology Development Llc | Lighting device having a light guide structure |
US9964798B2 (en) | 2012-11-20 | 2018-05-08 | Samsung Display Co., Ltd. | Polarizer and liquid crystal display including the same |
JP2014102488A (ja) * | 2012-11-20 | 2014-06-05 | Samsung Display Co Ltd | 偏光板及びこれを備える液晶表示装置 |
WO2014196638A1 (ja) * | 2013-06-06 | 2014-12-11 | 富士フイルム株式会社 | 光学シート部材及びそれを用いた画像表示装置 |
US10663800B2 (en) | 2013-06-06 | 2020-05-26 | Fujifilm Corporation | Optical sheet member and image display device using same |
US10281769B2 (en) | 2013-06-06 | 2019-05-07 | Fujifilm Corporation | Optical sheet member and image display device using same |
JPWO2014196638A1 (ja) * | 2013-06-06 | 2017-02-23 | 富士フイルム株式会社 | 光学シート部材及びそれを用いた画像表示装置 |
CN105874361A (zh) * | 2013-12-24 | 2016-08-17 | 富士胶片株式会社 | 光学片部件及显示装置 |
JPWO2015098906A1 (ja) * | 2013-12-24 | 2017-03-23 | 富士フイルム株式会社 | 光学シート部材及び表示装置 |
CN105874361B (zh) * | 2013-12-24 | 2018-08-21 | 富士胶片株式会社 | 光学片部件及显示装置 |
WO2015098906A1 (ja) * | 2013-12-24 | 2015-07-02 | 富士フイルム株式会社 | 光学シート部材及び表示装置 |
JP2016090928A (ja) * | 2014-11-10 | 2016-05-23 | 住友化学株式会社 | 光学積層体、液晶パネル及び液晶表示装置 |
JP2021500628A (ja) * | 2017-10-27 | 2021-01-07 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | 光学システム |
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