JP2007047206A - 光学シート、電界制御型パネル、照明装置、液晶表示装置、および光学シートの製造方法 - Google Patents
光学シート、電界制御型パネル、照明装置、液晶表示装置、および光学シートの製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】光の進行方向を制御できる光学シート、光学シートを備えた電界制御型パネル、電界制御型パネルを備えた照明装置、照明装置を備えた液晶表示装置、および光学シートの製造方法を提供する。
【解決手段】光学シート50は、それぞれほぼ三角形の断面を有した複数の凸部53が第1表面S1に形成されているとともに、光学的に等方性の媒体で形成された等方性媒体層51と、それぞれほぼ三角形の断面を有した複数の凹部54が第2表面S2に形成されているとともに、光学的に一軸性の媒体で形成された異方性媒体層52と、を備えている。等方性媒体層51および異方性媒体層52は各凸部53と各凹部54とが密着した状態で積層されている。
【選択図】図1
【解決手段】光学シート50は、それぞれほぼ三角形の断面を有した複数の凸部53が第1表面S1に形成されているとともに、光学的に等方性の媒体で形成された等方性媒体層51と、それぞれほぼ三角形の断面を有した複数の凹部54が第2表面S2に形成されているとともに、光学的に一軸性の媒体で形成された異方性媒体層52と、を備えている。等方性媒体層51および異方性媒体層52は各凸部53と各凹部54とが密着した状態で積層されている。
【選択図】図1
Description
この発明は、液晶表示装置に用いる光学シート、光学シートを備えた電界制御型パネル、電界制御型パネルを備えた照明装置、照明装置を備えた液晶表示装置、および光学シートの製造方法に関する。
近年、液晶表示装置はノートパソコン、モニター、カーナビゲーション、関数電卓、中小型TV、大型TV、携帯電話、電子手帳など様々な製品に応用されている。これらの製品の中でも、電子手帳、パーソナル・デジタル・アシスタント(PDA)、携帯電話、タブレットパソコン(PC)、およびノートPC等は、表示装置に用いられる液晶表示装置が軽薄短小のため、携帯して利用される機会が多い。また、POP(Point of Purchase)用途、ATM(automated teller machine)用途、および券売機用途の製品の液晶表示装置は公共の場で利用される機会が多い。
上記した製品において、使用状況によっては他人に表示内容を識別されては困る場合がある。例えば、携帯電話、PDA、またはタブレットPCにプライベートな内容を公共の場において表示している場合である。こうした場合、上記製品の液晶表示装置の視野角特性は狭いほうが望ましい。しかしながら、複数の人で表示画像を観察する機会もあることから液晶表示装置が視野角を制御できる機能を有していることが望まれている。これに限らず、携帯機器および公共情報端末機器も視野角を制御する機能を有していることが望まれている。
近年、液晶表示装置やブラウン管(CRT)の視野角を制御する手段として、着脱可能なルーバーシート(例えば、3M製のライトコントロールフィルム)が利用されている(例えば、特許文献1参照)。また、偏光板を用いる液晶表示装置においては、観察者側の偏光板を設けない構成とし、偏光メガネをかけたときのみ表示が識別できるシステムも応用されている。
特開2003−58066号公報
従来のルーバーシートは視野角を十分狭くさせるためにシート法線方向に数ミリ程度の膜厚を有した遮光層を設けている。このため、ルーバーシートを用いた方法では、光の透過率が低く、液晶表示装置の輝度が低下する問題を有している。ルーバーシートの製造工程も複雑で製造コストも高い。ルーバーシートを着脱する際に手間がかかる問題も有している。また、偏光メガネを用いた方法では、不特定の人に表示画像を見せることができない問題が生じる。
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、光の進行方向を制御できる光学シート、光学シートを備えた電界制御型パネル、電界制御型パネルを備えた照明装置、照明装置を備えた液晶表示装置、および光学シートの製造方法を提供することにある。
上記課題を解決するため、本発明の態様に係る光学シートは、
それぞれほぼ三角形の断面を有した複数の凸部が第1表面に形成されているとともに、光学的に等方性の媒体で形成された等方性媒体層と、
それぞれほぼ三角形の断面を有した複数の凹部が第2表面に形成されているとともに、光学的に一軸性の媒体で形成された異方性媒体層と、を備え、
前記等方性媒体層および異方性媒体層の面方向であり、かつ、互いに直交する方向を第1方向および第2方向とした場合、
前記複数の凸部および複数の凹部は、前記第1方向に並んでいるとともに、それぞれ前記第2方向に延び、前記各凸部の断面は、それぞれ前記第1表面から突出しほぼ等しい長さの隣合う2辺と、これら2辺により規定された概ね直角の頂角とを有し、前記各凹部の断面は、それぞれ前記第2表面から陥没しほぼ等しい長さの隣合う2辺と、これら2辺により規定された概ね直角の頂角とを有し、
前記等方性媒体層および前記異方性媒体層は各凸部と各凹部とが密着した状態で積層されている。
それぞれほぼ三角形の断面を有した複数の凸部が第1表面に形成されているとともに、光学的に等方性の媒体で形成された等方性媒体層と、
それぞれほぼ三角形の断面を有した複数の凹部が第2表面に形成されているとともに、光学的に一軸性の媒体で形成された異方性媒体層と、を備え、
前記等方性媒体層および異方性媒体層の面方向であり、かつ、互いに直交する方向を第1方向および第2方向とした場合、
前記複数の凸部および複数の凹部は、前記第1方向に並んでいるとともに、それぞれ前記第2方向に延び、前記各凸部の断面は、それぞれ前記第1表面から突出しほぼ等しい長さの隣合う2辺と、これら2辺により規定された概ね直角の頂角とを有し、前記各凹部の断面は、それぞれ前記第2表面から陥没しほぼ等しい長さの隣合う2辺と、これら2辺により規定された概ね直角の頂角とを有し、
前記等方性媒体層および前記異方性媒体層は各凸部と各凹部とが密着した状態で積層されている。
また、本発明の他の態様に係る電界制御型パネルは、
それぞれほぼ三角形の断面を有した複数の凸部が第1表面に形成されているとともに、光学的に等方性の媒体で形成された等方性媒体層と、それぞれほぼ三角形の断面を有した複数の凹部が第2表面に形成されているとともに、光学的に一軸性の媒体で形成された異方性媒体層と、を有し、前記等方性媒体層および異方性媒体層の面方向であり、かつ、互いに直交する方向を第1方向および第2方向とした場合、前記複数の凸部および複数の凹部は、前記第1方向に並んでいるとともに、それぞれ前記第2方向に延び、前記各凸部の断面は、それぞれ前記第1表面から突出しほぼ等しい長さの隣合う2辺と、これら2辺により規定された概ね直角の頂角とを有し、前記各凹部の断面は、それぞれ前記第2表面から陥没しほぼ等しい長さの隣合う2辺と、これら2辺により規定された概ね直角の頂角とを有し、前記等方性媒体層および前記異方性媒体層は各凸部と各凹部とが密着した状態で積層された光学シートと、
前記光学シートと対向し、かつ、前記等方性媒体層側に位置した液晶素子と、を備え、
前記液晶素子は、この液晶素子に入射される前記第1方向の偏光を、第1方向の偏光または前記第2方向の偏光として出射させ、
前記光学シートは、前記液晶素子からこの光学シートに入射される前記第1方向の偏光を、偏光方向を維持し、かつ、散乱して出射させるとともに、前記液晶素子からこの光学シートに入射される前記第2方向の偏光を、偏光方向を維持し、かつ、この光学シートの法線方向に集光して出射させる。
それぞれほぼ三角形の断面を有した複数の凸部が第1表面に形成されているとともに、光学的に等方性の媒体で形成された等方性媒体層と、それぞれほぼ三角形の断面を有した複数の凹部が第2表面に形成されているとともに、光学的に一軸性の媒体で形成された異方性媒体層と、を有し、前記等方性媒体層および異方性媒体層の面方向であり、かつ、互いに直交する方向を第1方向および第2方向とした場合、前記複数の凸部および複数の凹部は、前記第1方向に並んでいるとともに、それぞれ前記第2方向に延び、前記各凸部の断面は、それぞれ前記第1表面から突出しほぼ等しい長さの隣合う2辺と、これら2辺により規定された概ね直角の頂角とを有し、前記各凹部の断面は、それぞれ前記第2表面から陥没しほぼ等しい長さの隣合う2辺と、これら2辺により規定された概ね直角の頂角とを有し、前記等方性媒体層および前記異方性媒体層は各凸部と各凹部とが密着した状態で積層された光学シートと、
前記光学シートと対向し、かつ、前記等方性媒体層側に位置した液晶素子と、を備え、
前記液晶素子は、この液晶素子に入射される前記第1方向の偏光を、第1方向の偏光または前記第2方向の偏光として出射させ、
前記光学シートは、前記液晶素子からこの光学シートに入射される前記第1方向の偏光を、偏光方向を維持し、かつ、散乱して出射させるとともに、前記液晶素子からこの光学シートに入射される前記第2方向の偏光を、偏光方向を維持し、かつ、この光学シートの法線方向に集光して出射させる。
また、本発明の他の態様に係る照明装置は、
それぞれほぼ三角形の断面を有した複数の凸部が第1表面に形成されているとともに、光学的に等方性の媒体で形成された等方性媒体層と、それぞれほぼ三角形の断面を有した複数の凹部が第2表面に形成されているとともに、光学的に一軸性の媒体で形成された異方性媒体層と、を有し、前記等方性媒体層および異方性媒体層の面方向であり、かつ、互いに直交する方向を第1方向および第2方向とした場合、前記複数の凸部および複数の凹部は、前記第1方向に並んでいるとともに、それぞれ前記第2方向に延び、前記各凸部の断面は、それぞれ前記第1表面から突出しほぼ等しい長さの隣合う2辺と、これら2辺により規定された概ね直角の頂角とを有し、前記各凹部の断面は、それぞれ前記第2表面から陥没しほぼ等しい長さの隣合う2辺と、これら2辺により規定された概ね直角の頂角とを有し、前記等方性媒体層および前記異方性媒体層は各凸部と各凹部とが密着した状態で積層された光学シートと、
前記光学シートと対向し、かつ、前記等方性媒体層側に位置した液晶素子と、
前記液晶素子と対向して設けられたバックライトユニットと、を備え、
前記液晶素子は、この液晶素子に入射される前記第1方向の偏光を、第1方向の偏光または前記第2方向の偏光として出射させ、
前記光学シートは、前記液晶素子からこの光学シートに入射される前記第1方向の偏光を、偏光方向を維持し、かつ、散乱して出射させるとともに、前記液晶素子からこの光学シートに入射される前記第2方向の偏光を、偏光方向を維持し、かつ、この光学シートの法線方向に集光して出射させる。
それぞれほぼ三角形の断面を有した複数の凸部が第1表面に形成されているとともに、光学的に等方性の媒体で形成された等方性媒体層と、それぞれほぼ三角形の断面を有した複数の凹部が第2表面に形成されているとともに、光学的に一軸性の媒体で形成された異方性媒体層と、を有し、前記等方性媒体層および異方性媒体層の面方向であり、かつ、互いに直交する方向を第1方向および第2方向とした場合、前記複数の凸部および複数の凹部は、前記第1方向に並んでいるとともに、それぞれ前記第2方向に延び、前記各凸部の断面は、それぞれ前記第1表面から突出しほぼ等しい長さの隣合う2辺と、これら2辺により規定された概ね直角の頂角とを有し、前記各凹部の断面は、それぞれ前記第2表面から陥没しほぼ等しい長さの隣合う2辺と、これら2辺により規定された概ね直角の頂角とを有し、前記等方性媒体層および前記異方性媒体層は各凸部と各凹部とが密着した状態で積層された光学シートと、
前記光学シートと対向し、かつ、前記等方性媒体層側に位置した液晶素子と、
前記液晶素子と対向して設けられたバックライトユニットと、を備え、
前記液晶素子は、この液晶素子に入射される前記第1方向の偏光を、第1方向の偏光または前記第2方向の偏光として出射させ、
前記光学シートは、前記液晶素子からこの光学シートに入射される前記第1方向の偏光を、偏光方向を維持し、かつ、散乱して出射させるとともに、前記液晶素子からこの光学シートに入射される前記第2方向の偏光を、偏光方向を維持し、かつ、この光学シートの法線方向に集光して出射させる。
また、本発明の他の態様に係る液晶表示装置は、
それぞれほぼ三角形の断面を有した複数の凸部が第1表面に形成されているとともに、光学的に等方性の媒体で形成された等方性媒体層と、それぞれほぼ三角形の断面を有した複数の凹部が第2表面に形成されているとともに、光学的に一軸性の媒体で形成された異方性媒体層と、を有し、前記等方性媒体層および異方性媒体層の面方向であり、かつ、互いに直交する方向を第1方向および第2方向とした場合、前記複数の凸部および複数の凹部は、前記第1方向に並んでいるとともに、それぞれ前記第2方向に延び、前記各凸部の断面は、それぞれ前記第1表面から突出しほぼ等しい長さの隣合う2辺と、これら2辺により規定された概ね直角の頂角とを有し、前記各凹部の断面は、それぞれ前記第2表面から陥没しほぼ等しい長さの隣合う2辺と、これら2辺により規定された概ね直角の頂角とを有し、前記等方性媒体層および前記異方性媒体層は各凸部と各凹部とが密着した状態で積層された光学シートと、
前記光学シートと対向し、かつ、前記等方性媒体層側に位置した液晶素子と、
前記液晶素子と対向して設けられたバックライトユニットと、を含む照明装置と、
アレイ基板と、前記アレイ基板に隙間を置いて対向配置された対向基板と、前記アレイ基板および対向基板間に狭持された液晶層と、を含む液晶表示パネルと、を備え、
前記アレイ基板および光学シートは対向して設けられ、
前記液晶素子は、この液晶素子に入射される前記第1方向の偏光を、第1方向の偏光または前記第2方向の偏光として出射させ、
前記光学シートは、前記液晶素子からこの光学シートに入射される前記第1方向の偏光を、偏光方向を維持し、かつ、散乱して出射させるとともに、前記液晶素子からこの光学シートに入射される前記第2方向の偏光を、偏光方向を維持し、かつ、この光学シートの法線方向に集光して出射させる。
それぞれほぼ三角形の断面を有した複数の凸部が第1表面に形成されているとともに、光学的に等方性の媒体で形成された等方性媒体層と、それぞれほぼ三角形の断面を有した複数の凹部が第2表面に形成されているとともに、光学的に一軸性の媒体で形成された異方性媒体層と、を有し、前記等方性媒体層および異方性媒体層の面方向であり、かつ、互いに直交する方向を第1方向および第2方向とした場合、前記複数の凸部および複数の凹部は、前記第1方向に並んでいるとともに、それぞれ前記第2方向に延び、前記各凸部の断面は、それぞれ前記第1表面から突出しほぼ等しい長さの隣合う2辺と、これら2辺により規定された概ね直角の頂角とを有し、前記各凹部の断面は、それぞれ前記第2表面から陥没しほぼ等しい長さの隣合う2辺と、これら2辺により規定された概ね直角の頂角とを有し、前記等方性媒体層および前記異方性媒体層は各凸部と各凹部とが密着した状態で積層された光学シートと、
前記光学シートと対向し、かつ、前記等方性媒体層側に位置した液晶素子と、
前記液晶素子と対向して設けられたバックライトユニットと、を含む照明装置と、
アレイ基板と、前記アレイ基板に隙間を置いて対向配置された対向基板と、前記アレイ基板および対向基板間に狭持された液晶層と、を含む液晶表示パネルと、を備え、
前記アレイ基板および光学シートは対向して設けられ、
前記液晶素子は、この液晶素子に入射される前記第1方向の偏光を、第1方向の偏光または前記第2方向の偏光として出射させ、
前記光学シートは、前記液晶素子からこの光学シートに入射される前記第1方向の偏光を、偏光方向を維持し、かつ、散乱して出射させるとともに、前記液晶素子からこの光学シートに入射される前記第2方向の偏光を、偏光方向を維持し、かつ、この光学シートの法線方向に集光して出射させる。
また、本発明の他の態様に係る光学シートの製造方法は、
それぞれほぼ三角形の断面を有した複数の凸部が第1表面に形成されているとともに、光学的に等方性の媒体で形成され、前記複数の凸部が、第1方向に並んでいるとともに、それぞれ前記第1方向と直交した第2方向に延び、前記各凸部の断面は、それぞれ前記第1表面から突出しほぼ等しい長さの隣合う2辺と、これら2辺により規定された概ね直角の頂角とを有した等方性媒体層を用意し、
前記用意した等方性媒体層の第1表面にネマティック液晶ポリマを滴下、塗布、または充填し、
前記各凸部に密着した状態で、それぞれほぼ三角形の断面を有した複数の凹部が第2表面に形成され、前記複数の凹部が、第1方向に並んでいるとともに、それぞれ前記第1方向と直交した第2方向に延び、前記各凹部の断面が、それぞれ前記第2表面から陥没しほぼ等しい長さの隣合う2辺と、これら2辺により規定された概ね直角の頂角とを有した異方性媒体層を積層する。
それぞれほぼ三角形の断面を有した複数の凸部が第1表面に形成されているとともに、光学的に等方性の媒体で形成され、前記複数の凸部が、第1方向に並んでいるとともに、それぞれ前記第1方向と直交した第2方向に延び、前記各凸部の断面は、それぞれ前記第1表面から突出しほぼ等しい長さの隣合う2辺と、これら2辺により規定された概ね直角の頂角とを有した等方性媒体層を用意し、
前記用意した等方性媒体層の第1表面にネマティック液晶ポリマを滴下、塗布、または充填し、
前記各凸部に密着した状態で、それぞれほぼ三角形の断面を有した複数の凹部が第2表面に形成され、前記複数の凹部が、第1方向に並んでいるとともに、それぞれ前記第1方向と直交した第2方向に延び、前記各凹部の断面が、それぞれ前記第2表面から陥没しほぼ等しい長さの隣合う2辺と、これら2辺により規定された概ね直角の頂角とを有した異方性媒体層を積層する。
この発明によれば、光の進行方向を制御できる光学シート、光学シートを備えた電界制御型パネル、電界制御型パネルを備えた照明装置、照明装置を備えた液晶表示装置、および光学シートの製造方法を提供することができる。
以下、図面を参照しながらこの発明に係る光学シートを液晶表示装置に用いた実施の形態について詳細に説明する。
図3ないし図5に示すように、液晶表示装置の大きさは、対角15インチであり、その縦横比は4:3である。液晶表示装置は、透過型であり、MVA型(マルチバーティカルアラインモード)の液晶表示パネル1と、照明装置2と、を有している。照明装置2は、液晶表示パネル1に間隔を置いて対向配置されたバックライトユニット7と、液晶表示パネルおよびバックライトユニットの間に配置された電界制御型パネル3と、第1偏光板4と、を有している。また、液晶表示装置は第2偏光板5を有している。
図3ないし図5に示すように、液晶表示装置の大きさは、対角15インチであり、その縦横比は4:3である。液晶表示装置は、透過型であり、MVA型(マルチバーティカルアラインモード)の液晶表示パネル1と、照明装置2と、を有している。照明装置2は、液晶表示パネル1に間隔を置いて対向配置されたバックライトユニット7と、液晶表示パネルおよびバックライトユニットの間に配置された電界制御型パネル3と、第1偏光板4と、を有している。また、液晶表示装置は第2偏光板5を有している。
液晶表示パネル1は、アレイ基板10、対向基板20、および液晶層30を備えている。アレイ基板10は、ガラス基板11と、このガラス基板上に形成された複数の画素電極12と、各画素電極を含みガラス基板上に成膜された配向膜13と、を有している。また、アレイ基板10は、ガラス基板11上に形成された図示しない各種配線やスイッチング素子としての薄膜トランジスタ(TFT)等を有している。対向基板20は、ガラス基板21と、このガラス基板上に形成された共通電極22と、共通電極上に形成された配向膜23と、を有している。画素電極12および共通電極22は、ITO(インジウム・ティン・オキサイド)等の透明な導電材料により形成されている。配向膜13および配向膜23には配向処理(ラビング)が施されている。
アレイ基板10および対向基板20は、複数のスペーサ31により所定の隙間を保持して対向配置されている。アレイ基板10および対向基板20は、両基板の周縁部に配置されたシール材32により互いに接合されている。液晶層30は、アレイ基板10、対向基板20、およびシール材32の間に狭持されている。
バックライトユニット7は、アレイ基板10の外面側に設けられている。バックライトユニット7は、拡散板を含む導光体41、この導光体の一側縁に対向配置された光源42、および反射板43を有している。光源42から直接或は反射板43により反射されて導光体41に入射した光は、導光体41内を伝わり、導光体の表面から拡散光、つまりバックライト光として出射される。
電界制御型パネル3は、光学シート50と、この光学シートに所定の隙間を置いて対向配置されたガラス等からなる透明基板60と、光学シートおよび透明基板間に狭持された液晶素子80と、を有している。
光学シート50は、透明な等方性媒体層51、およびこの等方性媒体層に密着した異方性媒体層52を有している。等方性媒体層51はバックライトユニット7と対向し、異方性媒体層52はアレイ基板10と対向している。液晶素子80は、等方性媒体層51上に形成された第1透明電極81および配向膜82と、透明基板60上に形成された第2透明電極83および配向膜84と、配向膜82および配向膜84間に設けられたスペーサ85と、液晶層86と、を有している。
配向膜82および配向膜84間の隙間はスペーサ85により保持されている。液晶層86は配向膜82および配向膜84間に狭持されている。等方性媒体層51および透明基板60は、配向膜82および配向膜84の周縁部に配置された図示しないシール材により互いに接合されている。
液晶層86の層厚は、4.8μmである。液晶層86を構成する液晶材料には、以下に示す特性が得られるよう所定のカイラル材が添加されている。液晶材料のリタデーション(Δn)は、550nmの波長に対して0.091である。液晶分子の捩れ角は90°、捩れピッチは60μmである。液晶分子の捩れは左回りである。上記したことから、液晶素子80はツイステッドネマティック(TN)型の液晶素子である。
液晶表示パネル1および電界制御型パネル3は、ガラス基板11および異方性媒体層52が対向するよう配置されている。透明基板60の外面には第1偏光板4が配置され、ガラス基板21の外面には第2偏光板5が配置されている。第1偏光板4の外面側にはバックライトユニット7が設けられている。
上記した液晶表示パネル1の面方向、電界制御型パネル3の面方向、第1偏光板4の面方向、および第2偏光板5の面方向は平行である。
上記した液晶表示パネル1の面方向、電界制御型パネル3の面方向、第1偏光板4の面方向、および第2偏光板5の面方向は平行である。
次に、上記光学シート50の一層詳しい構成を説明する。以下、光学シート50の面方向であり、かつ、互いに直交する方向を第1方向(X軸方向)a1および第2方向(Y軸方向)a2、光学シート50の法線方向を第3方向(Z軸方向)a3として説明する。
図1、図2、および図5に示すように、等方性媒体層51は、光学的に等方性の媒体として、例えば透明な高分子材料で形成されている。また、等方性媒体層51の第1表面S1には、それぞれほぼ三角形の断面を有した複数の凸部53が形成されている。複数の凸部53は、第1方向a1に並んでいるとともに、それぞれ第2方向a2に延びている。各凸部53の断面は、それぞれ等方性媒体層51の第1表面S1から突出しほぼ等しい長さの隣合う2辺と、これら2辺により規定された概ね直角の頂角とを有している。等方性媒体層51は、第1表面S1の反対側に位置した滑らかな第3表面S3を有している。各凸部53の2辺は、第3表面S3に対して概ね45°傾斜している。
異方性媒体層52は、光学的に正の一軸性の屈折率異方性媒体として、例えば、ネマティック液晶をポリマ化したネマティック液晶ポリマで形成されている。また、異方性媒体層52の第2表面S2には、それぞれほぼ三角形の断面を有した複数の凹部54が形成されている。複数の凹部54は、第1方向a1に並んでいるとともに、それぞれ第2方向a2に延びている。各凹部54の断面は、それぞれ異方性媒体層52の第2表面S2から陥没しほぼ等しい長さの隣合う2辺と、これら2辺により規定された概ね直角の頂角とを有している。異方性媒体層52は、第2表面S2の反対側に位置した滑らかな第4表面S4を有している。異方性媒体層52の光軸は第2方向a2と平行である。等方性媒体層51および異方性媒体層52は、各凸部53と各凹部54とが密着した状態で積層されている。光学シート50の両外面は滑らかな面である。この実施の形態において、第1方向a1に並んだ複数の凸部53のピッチは30μmである。
異方性媒体層52の第1方向a1の屈折率nx(2)は常光屈折率noであり、第2方向a2の屈折率ny(2)は異常光屈折率neである。等方性媒体層51の屈折率をn(1)とした場合、
n(1)=nx(2)
の関係式が成立つ。
この実施の形態において、550nmの波長に対する屈折率n(1)は1.732、屈折率nx(2)は1.732、屈折率ny(2)は1.513である。
n(1)=nx(2)
の関係式が成立つ。
この実施の形態において、550nmの波長に対する屈折率n(1)は1.732、屈折率nx(2)は1.732、屈折率ny(2)は1.513である。
次に、上記液晶表示装置の製造方法について説明する。
始めに、光学シート50の製造方法について説明する。まず、それぞれほぼ三角形の断面を有した複数の凸部53が第1表面S1に形成されているとともに、光学的に等方性の媒体で形成され、複数の凸部が、第1方向a1に並んでいるとともに、それぞれ第2方向a2に延び、各凸部の断面が、それぞれ凸部が形成された第1表面から突出しほぼ等しい長さの隣合う2辺と、これら2辺により規定された概ね直角の頂角とを有した透明な等方性媒体層51を用意する。次いで、用意した等方性媒体層51の第1表面S1上全面にネマティック液晶ポリマを充填する。ここで、ネマティック液晶ポリマは、ネマティック相の状態(液晶状態)である。
始めに、光学シート50の製造方法について説明する。まず、それぞれほぼ三角形の断面を有した複数の凸部53が第1表面S1に形成されているとともに、光学的に等方性の媒体で形成され、複数の凸部が、第1方向a1に並んでいるとともに、それぞれ第2方向a2に延び、各凸部の断面が、それぞれ凸部が形成された第1表面から突出しほぼ等しい長さの隣合う2辺と、これら2辺により規定された概ね直角の頂角とを有した透明な等方性媒体層51を用意する。次いで、用意した等方性媒体層51の第1表面S1上全面にネマティック液晶ポリマを充填する。ここで、ネマティック液晶ポリマは、ネマティック相の状態(液晶状態)である。
これにより、等方性媒体層51の第1表面S1の各凸部53に密着した状態で、それぞれほぼ三角形の断面を有した複数の凹部54が第2表面S2に形成され、複数の凹部が、第1方向a1に並んでいるとともに、それぞれ第2方向a2に延び、各凹部の断面が、それぞれ凹部が形成された第2表面から陥没しほぼ等しい長さの隣合う2辺と、これら2辺により規定された概ね直角の頂角とを有した異方性媒体層52が積層される。なお、異方性媒体層52は、各凸部53と各凹部54とが密着した状態で積層されていることは言うまでもない。上記したことから、光学シート50が完成する。完成した光学シート50は対角15インチ、縦横比4:3である。
次いで、光学シート50の等方性媒体層51上全面に透明な導電材料として、例えばITOにより第1透明電極81を形成する。その後、第1透明電極81上に配向膜材料を塗布および焼成して配向膜82を成膜する。そして、配向膜82にラビングを施す。
一方、ガラス基板等の透明基板60を用意する。用意した透明基板60上全面に透明な導電材料として、例えばITOにより第2透明電極83を形成する。続いて、第2透明電極83上に複数のスペーサ85を形成する。その後、第2透明電極83上に配向膜材料を塗布および焼成して配向膜84を成膜する。そして、配向膜84にラビングを施す。
次いで、配向膜84の周縁部にシール材を塗布し、配向膜82および配向膜84の周縁部同士を貼り合せる。これにより、透明基板60および光学シート50は接合される。ここで、配向膜82には、第1方向a1にラビングが施されている。配向膜84には、第2方向a2ラビングが施されている。
その後、真空注入法を用い、配向膜82および配向膜84間に、シール材の一部に形成された液晶注入口から液晶を注入する。液晶が注入された後、上記液晶注入口を図示しない封止材で封止する。これにより、TN型の液晶素子80が完成する。完成した液晶素子80において、第1透明電極81および第2透明電極83間に電圧が印加されていない状態では配向膜82と対向した液晶分子の長軸の方向は第1方向a1と平行である。
次いで、透明基板60の外面に第1偏光板4を、例えば糊を用いて貼り合わせる。第1偏光板4の透過軸の方向は第1方向a1である。続いて、第1偏光板4の外面側にバックライトユニット7を配置し、異方性媒体層52の外面側に液晶表示パネル1を配置する。ここで、液晶表示パネル1は、画素電極12および共通電極22間に電圧を印加した状態で、液晶層30の液晶分子が第2方向a2と45°、135°、225°、315°の角度をなす方向にチルトするように設計されている。その後、液晶表示パネル1のガラス基板21の外面に第2偏光板5を、例えば糊を用いて貼り合わせる。第2偏光板5の透過軸の方向は第1方向a1である。
次に、電界制御型パネル3および第1偏光板4により、液晶表示装置の視野角(バックライト光の散乱角)を制御する原理について説明する。
まず、液晶素子80の第1透明電極81および第2透明電極83間に電圧が印加されていない(液晶層86に電界が印加されていない)状態での制御原理について説明する。
まず、液晶素子80の第1透明電極81および第2透明電極83間に電圧が印加されていない(液晶層86に電界が印加されていない)状態での制御原理について説明する。
図6に示すように、第1偏光板4は、バックライトユニット7より入射される拡散した光を、第1方向a1の偏光として液晶素子80に出射させる。液晶素子80はこの液晶素子に入射される第1方向a1の偏光を、その偏光方向を第2方向a2に90°反転させ、第2方向の偏光として光学シート50に出射させる。光学シート50は、液晶素子80からこの光学シートに入射される第2方向a2の偏光を、偏光方向を維持し、かつ、この光学シートの法線方向である第3方向a3に集光して出射させる。すなわち、光学シートに入射される第2方向a2の偏光は、等方性媒体層51および異方性媒体層52間の境界面で屈折し、第3方向a3に出射する。
上記したことから、第1透明電極81および第2透明電極83間に電圧が印加されていない状態では、電界制御型パネル3は、偏光方向が第2方向a2であり、かつ、第3方向a3に集光された偏光を液晶表示パネル1に出射させることになる。
次に、液晶素子80の第1透明電極81および第2透明電極83間に電圧が印加された(液晶層86に電界が印加された)状態での制御原理について説明する。
図7に示すように、第1偏光板4は、バックライトユニット7より入射される拡散した光を、第1方向a1の偏光として液晶素子80に出射させる。液晶素子80はこの液晶素子に入射される第1方向a1の偏光を、偏光方向を維持し、第1方向a1の偏光として光学シート50に出射させる。光学シート50は、液晶素子80からこの光学シートに入射される第1方向a1の偏光を、偏光方向を維持し、かつ、散乱して出射させる。すなわち、光学シートに入射される第1方向a1の偏光は、等方性媒体層51および異方性媒体層52間の境界面を直進して出射する。
上記したことから、第1透明電極81および第2透明電極83間に電圧が印加された状態では、電界制御型パネル3は、偏光方向が第1方向a1であり、かつ、散乱した偏光を液晶表示パネル1に出射させることになる。
上記視野角を制御する原理の説明から、光学シート50は、この光学シートに入射される偏光の偏光方向に依存して集光性が異なることが判る。このため、液晶素子80の第1透明電極81および第2透明電極83間に電圧が印加されていない状態では、液晶表示パネル1の表示モードは、画素電極12および共通電極22間に電圧が印加されていない状態にて黒色表示となるノーマリーブラックモードとなる。また、液晶素子80の第1透明電極81および第2透明電極83間に電圧が印加された状態では、液晶表示パネル1の表示モードは、画素電極12および共通電極22間に電圧が印加されていない状態にて白色表示となるノーマリーホワイトモードとなる。
上記したことから、液晶素子80の第1透明電極81および第2透明電極83間に印加される電圧の有無により、液晶表示パネル1の表示モードが反転することが判る。従って、上記液晶表示装置を用いて画像を表示する場合、液晶素子80の第1透明電極81および第2透明電極83間に印加される電圧の有無により、液晶表示パネル1の画素電極12および共通電極22間に印加する電圧(駆動電圧)を反転させて表示する。
ここで、本願発明者は、上記液晶素子80の第1透明電極81および第2透明電極83間に電圧を印加した状態および印加していない状態の2通りにおいて、液晶表示装置を用いて画像を表示し、輝度視角、コントラスト視角、正面輝度、および正面コントラスト特性の各種表示特性を調査した。
その際、液晶表示パネル1は、TFTを介して駆動電圧4Vにて駆動し、液晶素子80は駆動電圧5V(第1透明電極81および第2透明電極83間に印加される電圧)にて駆動した。また、バックライトユニット7を稼動させ、点灯した状態とし、液晶表示装置を照度0lx(ルクス)の環境下に配置した。
まず、液晶素子80(第1透明電極81および第2透明電極83間)に電圧が印加された状態における各種特性について説明する。
30cd/m2以上の輝度を有した視野角は、左右方向で±60°と広く、コントラスト比10:1以上の視野角は上下左右方向で±80°と十分に広い。また、正面輝度は200cd/m2と十分高く、電界制御型パネル3を設けない構造の液晶表示装置と同等の輝度および輝度視角を得ていることか判る。また、正面コントラストは200:1と十分に高い。
30cd/m2以上の輝度を有した視野角は、左右方向で±60°と広く、コントラスト比10:1以上の視野角は上下左右方向で±80°と十分に広い。また、正面輝度は200cd/m2と十分高く、電界制御型パネル3を設けない構造の液晶表示装置と同等の輝度および輝度視角を得ていることか判る。また、正面コントラストは200:1と十分に高い。
次に、液晶素子80(第1透明電極81および第2透明電極83間)に電圧が印加されていない状態における各種特性について説明する。
30cd/m2以上の輝度を有した視野角は、左右方向で±10°と十分に狭い。また、正面輝度は400cd/m2であり、正面コントラストは600:1である。これら正面輝度および正面コントラストは、電界制御型パネル3を設けない構造や、液晶素子80に電圧が印加された状態よりも、高い値が得られる。
30cd/m2以上の輝度を有した視野角は、左右方向で±10°と十分に狭い。また、正面輝度は400cd/m2であり、正面コントラストは600:1である。これら正面輝度および正面コントラストは、電界制御型パネル3を設けない構造や、液晶素子80に電圧が印加された状態よりも、高い値が得られる。
上記のように構成された光学シート50を用いた液晶表示装置によれば、液晶表示装置は、液晶表示パネル1およびバックライトユニット7間に電界制御型パネル3を設けている。電界制御型パネル3は、光学シート50および液晶素子80を有している。
光学シート50は、それぞれほぼ三角形の断面を有した複数の凸部53が第1表面S1に形成されているとともに、光学的に等方性の媒体で形成された等方性媒体層51と、それぞれほぼ三角形の断面を有した複数の凹部54が第2表面S2に形成されているとともに、光学的に一軸性の媒体で形成された異方性媒体層52と、を備えている。
複数の凸部53および複数の凹部54は、第1方向a1に並んでいるとともに、それぞれ第2方向a2に延びている。各凸部の断面は、それぞれ等方性媒体層51の第1表面S1から突出しほぼ等しい長さの隣合う2辺と、これら2辺により規定された概ね直角の頂角とを有し、各凹部の断面は、それぞれ異方性媒体層52の第2表面S2から陥没しほぼ等しい長さの隣合う2辺と、これら2辺により規定された概ね直角の頂角とを有している。等方性媒体層51および異方性媒体層52は各凸部53と各凹部54とが密着した状態で積層されている。等方性媒体層51の屈折率n(1)は、異方性媒体層52の第1方向a1の屈折率nx(2)と等しい。
液晶素子80は、等方性媒体層51上に形成された第1透明電極81および配向膜82と、透明基板60上に形成された第2透明電極83および配向膜84と、液晶層86と、を有したTN型である。
第1透明電極81および第2透明電極83間に電圧が印加された状態および印加されていない状態の2つの状態を切替えることにより、液晶素子80は、この液晶素子に入射される第1方向a1の偏光を、第1方向の偏光または第2方向a2の偏光として出射させている。光学シート50は、液晶素子80からこの光学シートに入射される第1方向a1の偏光を、偏光方向を維持し、かつ、散乱して出射させるとともに、液晶素子80からこの光学シートに入射される第2方向a2の偏光を、偏光方向を維持し、かつ、第3方向a3に集光して出射させている。このため、光学シート50は、この光学シートに入射される偏光(光)の進行方向を制御できる。
液晶表示装置の視野角を狭くして画像を表示する際は、液晶素子80の第1透明電極81および第2透明電極83間に電圧が印加されていない状態にて表示し、液晶表示装置の視野角を広くして画像を表示する際は、液晶素子80の第1透明電極81および第2透明電極83間に電圧が印加された状態にて表示すれば良い。液晶表示装置の視野角を制御する際、図示しないスイッチやボリューム1つで容易に視野角を制御することができる。
このため、モバイルPC、携帯電話、PDA,電子手帳、およびタブレットPC等、公共の場で使用する場合であっても、他人に表示内容を識別されては困る場合には視野角を狭く、また複数の観察者で表示画像を観察する場合には視野角を広くすることができる。これにより、他人に表示内容を覗かれる心配を排除することができる。また、複数の観察者が表示画面を同時に、かつ、良好に視認できるようにもできる。
第1方向a1に並んだ複数の凸部53のピッチは30μmである。このため、光学シート50での光(バックライト光や外光)の回折はほぼ発生せず、また、異方性媒体層52の凹部54(等方性媒体層51の凸部53)のパタンも肉眼では認識できない。液晶表示装置に光学シート50を設けた場合でも表示品位に悪影響を及ぼすことはない。上記した効果は、第1方向a1に並んだ複数の凸部53のピッチが10μmないし70μmであれば有効である。
また、電界制御型パネル3は、液晶表示パネル1およびバックライトユニット7の間、すなわち、液晶表示パネル1の表示画面の裏側に設けられている。このため、電界制御型パネル3の光学シート50のパタンも視認しづらいし、外光が入射しても干渉等の問題も生じない。
第1偏光板4は、電界制御型パネル3およびバックライトユニット7の間に設けられ、その透過軸の方向は、第1方向a1と平行である。このため、第1偏光板4はこの第1偏光板に入射されるバックライト光を、第1方向a1の偏光として電界制御型パネル3に出射させることができる。
等方性媒体層51上に異方性媒体層52を積層する際、ネマティック液晶ポリマを等方性媒体層の第1表面S1に充填して積層したが、ネマティック液晶ポリマを滴下、または塗布して積層しても良い。
異方性媒体層52はネマティック液晶ポリマの材料で形成されているが、ネマティック液晶で形成されても良い。この場合、ネマティック液晶を等方性媒体層51の第1表面S1に滴下、塗布、または充填して積層すれば良い。
また、等方性媒体層51上に異方性媒体層52を積層する際、等方性媒体層の第1表面S1に等方相状態(液体状態)のネマティック液晶を滴下、塗布、または充填し、滴下、塗布、または充填したネマティック液晶に紫外線を照射してこのネマティック液晶をポリマ化し、上記異方性媒体層を積層しても良い。
異方性媒体層52はネマティック液晶ポリマの材料で形成されているが、ネマティック液晶で形成されても良い。この場合、ネマティック液晶を等方性媒体層51の第1表面S1に滴下、塗布、または充填して積層すれば良い。
また、等方性媒体層51上に異方性媒体層52を積層する際、等方性媒体層の第1表面S1に等方相状態(液体状態)のネマティック液晶を滴下、塗布、または充填し、滴下、塗布、または充填したネマティック液晶に紫外線を照射してこのネマティック液晶をポリマ化し、上記異方性媒体層を積層しても良い。
液晶素子80はTN型であるが、複屈折制御(Electrically Controlled Birefringence、以下、ECBと称する)型であっても良い。バックライトユニット7は、拡散板を含む導光体41を有しているため、散乱した光を出射させることができる。
また、本実施の形態に係る液晶表示装置にはルーバーシートが設けられていない。このため、ルーバーシート自体の光吸収によるバックライト光の透過率の低下、すなわち、輝度低下を防止することができる。液晶表示装置全体の厚みの増大を抑制でき、かつ、製造コストにおける低コスト化を実現することができる。
上記したことから、輝度の低下を抑制し、かつ、視野角を任意に制御できる液晶表示装置が得られる。
上記したことから、輝度の低下を抑制し、かつ、視野角を任意に制御できる液晶表示装置が得られる。
次に、他の実施の形態に係る液晶表示装置について説明する。この実施の形態において、液晶表示装置を構成する液晶表示パネル1およびバックライトユニット7は上述した液晶表示パネルおよびバックライトユニットと同様に構成されている。なお、この実施の形態において、他の構成は上述した実施の形態と同一であり、同一の部分には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。
図8および図9に示すように、液晶表示装置の大きさは、対角15インチであり、その縦横比は4:3である。液晶表示装置は、液晶表示パネル1と、照明装置2と、を有している。照明装置2は、液晶表示パネル1に間隔を置いて対向配置されたバックライトユニット7と、液晶表示パネルおよびバックライトユニットの間に配置された電界制御型パネル3と、第1偏光板4と、を有している。また、液晶表示装置は、第2偏光板5と、第3偏光板6と、を有している。
電界制御型パネル3は、光学シート50と、この光学シートの両側にそれぞれ所定の隙間を置いて対向配置されたガラス等からなる透明基板60および他の透明基板70と、光学シートおよび透明基板間、並びに光学シートおよび他の透明基板間にそれぞれ狭持された液晶素子80と、を有している。すなわち、電界制御型パネル3は、光学シート50の両側に位置した一対の液晶素子80を有している。
光学シート50は、透明な等方性媒体層51、およびこの等方性媒体層に密着した異方性媒体層52を有している。等方性媒体層51はバックライトユニット7と対向し、異方性媒体層52はアレイ基板10と対向している。一対の液晶素子80は、光学シート50上に形成された第1透明電極81および配向膜82と、透明基板60または他の透明基板70上に形成された第2透明電極83および配向膜84と、配向膜82および配向膜84間に設けられたスペーサ85と、液晶層86と、をそれぞれ有している。
各液晶素子80において、配向膜82および配向膜84間の隙間はスペーサ85により保持されている。液晶層86は配向膜82および配向膜84間に狭持されている。等方性媒体層51および透明基板60、並びに異方性媒体層52および他の透明基板70は、配向膜82および配向膜84の周縁部に配置された図示しないシール材によりそれぞれ互いに接合されている。
各液晶層86の層厚は、4.8μmである。
等方性媒体層51側に位置した液晶層86を構成する液晶材料には、以下に示す特性が得られるよう所定のカイラル材が添加されている。液晶材料のΔnは、550nmの波長に対して0.091である。液晶分子の捩れ角は90°、捩れピッチは60μmである。液晶分子の捩れは左回りである。上記したことから、バックライトユニット7側に位置した液晶素子80はTN型の液晶素子である。
等方性媒体層51側に位置した液晶層86を構成する液晶材料には、以下に示す特性が得られるよう所定のカイラル材が添加されている。液晶材料のΔnは、550nmの波長に対して0.091である。液晶分子の捩れ角は90°、捩れピッチは60μmである。液晶分子の捩れは左回りである。上記したことから、バックライトユニット7側に位置した液晶素子80はTN型の液晶素子である。
異方性媒体層52側に位置した液晶層86を構成する液晶材料には、以下に示す特性が得られるよう所定のカイラル材が添加されている。液晶材料のΔnは、550nmの波長に対して0.091である。液晶分子の捩れ角は90°、捩れピッチは60μmである。液晶分子の捩れは右回りである。上記したことから、アレイ基板10側に位置した液晶素子80はTN型の液晶素子である。
液晶表示パネル1および電界制御型パネル3は、ガラス基板11および他の透明基板70が対向するよう配置されている。透明基板60の外面には第1偏光板4が配置され、上記ガラス基板21の外面には第2偏光板5が配置され、ガラス基板11の外面には第3偏光板6が配置されている。ここで、第3偏光板6はガラス基板11および他の透明基板70の間に設けられていれば良い。第1偏光板4の外面側にはバックライトユニット7が設けられている。
上記した液晶表示パネル1の面方向、電界制御型パネル3の面方向、第1偏光板4の面方向、第2偏光板5の面方向、および第3偏光板6の面方向は平行である。
上記した液晶表示パネル1の面方向、電界制御型パネル3の面方向、第1偏光板4の面方向、第2偏光板5の面方向、および第3偏光板6の面方向は平行である。
次に、上記液晶表示装置の製造方法について説明する。
まず、上記した実施の形態と同様に上記光学シート50を形成する。この実施の形態において、光学シート50は対角15インチ、縦横比4:3である。次いで、光学シート50の等方性媒体層51上全面、および異方性媒体層52上全面に透明な導電材料として、例えばITOにより第1透明電極81をそれぞれ形成する。その後、各第1透明電極81上に配向膜材料を塗布および焼成して配向膜82をそれぞれ成膜する。そして、各配向膜82にラビングを施す。
まず、上記した実施の形態と同様に上記光学シート50を形成する。この実施の形態において、光学シート50は対角15インチ、縦横比4:3である。次いで、光学シート50の等方性媒体層51上全面、および異方性媒体層52上全面に透明な導電材料として、例えばITOにより第1透明電極81をそれぞれ形成する。その後、各第1透明電極81上に配向膜材料を塗布および焼成して配向膜82をそれぞれ成膜する。そして、各配向膜82にラビングを施す。
一方、ガラス基板等の透明基板60および他の透明基板70を用意する。用意した透明基板60上全面および他の透明基板70上全面に透明な導電材料として、例えばITOにより第2透明電極83をそれぞれ形成する。続いて、各第2透明電極83上に複数のスペーサ85を形成する。その後、各第2透明電極83上に配向膜材料を塗布および焼成して配向膜84を成膜する。そして、各配向膜84にラビングを施す。
次いで、各配向膜84の周縁部にシール材を塗布し、配向膜82および配向膜84の周縁部同士をそれぞれ貼り合せる。これにより、透明基板60および光学シート50、並びに他の透明基板70および光学シートはそれぞれ接合される。ここで、各配向膜82には、第1方向a1にラビングが施されている。各配向膜84には、第2方向a2ラビングが施されている。
その後、真空注入法を用い、各配向膜82および配向膜84間に、シール材の一部に形成された液晶注入口から液晶を注入する。液晶が注入された後、上記液晶注入口を図示しない封止材で封止する。これにより、一対のTN型の液晶素子80が完成する。完成した一対の液晶素子80において、第1透明電極81および第2透明電極83間に電圧が印加されていない状態では、各配向膜82と対向した液晶分子の長軸の方向は平行であり、第1方向a1を向いている。
次いで、透明基板60の外面に第1偏光板4を、例えば糊を用いて貼り合わせる。第1偏光板4の透過軸の方向は第1方向a1である。続いて、第1偏光板4の外面側にバックライトユニット7を配置し、異方性媒体層52の外面側に液晶表示パネル1を配置する。ここで、液晶表示パネル1は、画素電極12および共通電極22間に電圧を印加した状態で、液晶層30の液晶分子が第2方向a2と45°、135°、225°、315°の角度をなす方向にチルトするように設計されている。その後、液晶表示パネル1のガラス基板21の外面に第2偏光板5を、例えば糊を用いて貼り合わせる。また、ガラス基板11の外面に第3偏光板6を、例えば糊を用いて貼り合わせる。第2偏光板5の透過軸の方向および第3偏光板6の透過軸の方向は第1方向a1である。
次に、電界制御型パネル3および第1偏光板4により、液晶表示装置の視野角(バックライト光の散乱角)を制御する原理について説明する。
まず、各液晶素子80の第1透明電極81および第2透明電極83間に電圧が印加されていない(液晶層86に電界が印加されていない)状態での制御原理について説明する。
まず、各液晶素子80の第1透明電極81および第2透明電極83間に電圧が印加されていない(液晶層86に電界が印加されていない)状態での制御原理について説明する。
図10に示すように、第1偏光板4は、バックライトユニット7より入射される拡散した光を、第1方向a1の偏光として等方性媒体層51側に位置した液晶素子80に出射させる。等方性媒体層51側に位置した液晶素子80はこの液晶素子に入射される第1方向a1の偏光を、その偏光方向を第2方向a2に90°反転させ、第2方向の偏光として光学シート50に出射させる。
光学シート50は、等方性媒体層51側に位置した液晶素子80からこの光学シートに入射される第2方向a2の偏光を、偏光方向を維持し、かつ、この光学シートの法線方向である第3方向a3に集光して出射させる。すなわち、光学シートに入射される第2方向a2の偏光は、等方性媒体層51および異方性媒体層52間の境界面で屈折し、第3方向a3に出射する。
異方性媒体層52側に位置した液晶素子80は、光学シート50からこの液晶素子に入射される集光した偏光を、その偏光方向を第1方向a1に90°反転させ、かつ、第3方向a3に集光して出射させる。
上記したことから、各第1透明電極81および第2透明電極83間に電圧が印加されていない状態では、電界制御型パネル3は、偏光方向が第1方向a1であり、かつ、第3方向a3に集光された偏光を液晶表示パネル1に出射させることになる。
次に、各液晶素子80の第1透明電極81および第2透明電極83間に電圧が印加された(液晶層86に電界が印加された)状態での制御原理について説明する。
図11に示すように、第1偏光板4は、バックライトユニット7より入射される拡散した光を、第1方向a1の偏光として等方性媒体層51側に位置した液晶素子80に出射させる。等方性媒体層51側に位置した液晶素子80はこの液晶素子に入射される第1方向a1の偏光を、偏光方向を維持し、第1方向a1の偏光として光学シート50に出射させる。
光学シート50は、等方性媒体層51側に位置した液晶素子80からこの光学シートに入射される第1方向a1の偏光を、偏光方向を維持し、かつ、散乱して出射させる。すなわち、光学シートに入射される第1方向a1の偏光は、等方性媒体層51および異方性媒体層52間の境界面を直進して出射する。
異方性媒体層52側に位置した液晶素子80は、光学シートからこの液晶素子に入射される第1方向a1の偏光を、偏光方向を維持し、かつ、散乱して出射させる。
異方性媒体層52側に位置した液晶素子80は、光学シートからこの液晶素子に入射される第1方向a1の偏光を、偏光方向を維持し、かつ、散乱して出射させる。
上記したことから、各第1透明電極81および第2透明電極83間に電圧が印加された状態では、電界制御型パネル3は、偏光方向が第1方向a1であり、かつ、散乱した偏光を液晶表示パネル1に出射させることになる。
上記視野角を制御する原理の説明から、光学シート50は、この光学シートに入射される偏光の偏光方向に依存して集光性が異なることが判る。このため、各液晶素子80の第1透明電極81および第2透明電極83間に電圧が印加されている状態か電圧が印加されていない状態かを問わず、液晶表示パネル1の表示モードは、画素電極12および共通電極22間に電圧が印加されていない状態にて白色表示となるノーマリーホワイトモードとなる。
上記したことから、各液晶素子80の第1透明電極81および第2透明電極83間に印加される電圧の有無を問わず、液晶表示パネル1の表示モードは反転しない。従って、上記液晶表示装置を用いて画像を表示する場合、各液晶素子80の第1透明電極81および第2透明電極83間に印加される電圧の有無により、液晶表示パネル1の画素電極12および共通電極22間に印加する電圧(駆動電圧)を反転させて表示する必要はない。
ここで、本願発明者は、上記各液晶素子80の第1透明電極81および第2透明電極83間に電圧を印加した状態および印加していない状態の2通りにおいて、液晶表示装置を用いて画像を表示し、輝度視角、コントラスト視角、正面輝度、および正面コントラスト特性の各種表示特性を調査した。
その際、液晶表示パネル1は、TFTを介して駆動電圧4Vにて駆動し、各液晶素子80は駆動電圧5V(第1透明電極81および第2透明電極83間に印加される電圧)にて駆動した。また、バックライトユニット7を稼動させ、点灯した状態とし、液晶表示装置を照度0lxの環境下に配置した。
まず、各液晶素子80(第1透明電極81および第2透明電極83間)に電圧が印加された状態における各種特性について説明する。
30cd/m2以上の輝度を有した視野角は、左右方向で±60°と広く、コントラスト比10:1以上の視野角は上下左右方向で±80°と十分に広い。また、正面輝度は200cd/m2と十分高く、電界制御型パネル3を設けない構造の液晶表示装置と同等の輝度および輝度視角を得ていることか判る。また、正面コントラストは600:1と十分に高い。
30cd/m2以上の輝度を有した視野角は、左右方向で±60°と広く、コントラスト比10:1以上の視野角は上下左右方向で±80°と十分に広い。また、正面輝度は200cd/m2と十分高く、電界制御型パネル3を設けない構造の液晶表示装置と同等の輝度および輝度視角を得ていることか判る。また、正面コントラストは600:1と十分に高い。
次に、各液晶素子80(第1透明電極81および第2透明電極83間)に電圧が印加されていない状態における各種特性について説明する。
30cd/m2以上の輝度を有した視野角は、左右方向で±10°と十分に狭い。また、正面輝度は400cd/m2であり、電界制御型パネル3を設けない構造や、液晶素子80に電圧が印加された状態よりも、高い値が得られる。また、正面コントラストは600:1である。
30cd/m2以上の輝度を有した視野角は、左右方向で±10°と十分に狭い。また、正面輝度は400cd/m2であり、電界制御型パネル3を設けない構造や、液晶素子80に電圧が印加された状態よりも、高い値が得られる。また、正面コントラストは600:1である。
上記のように構成された光学シート50を用いた液晶表示装置によれば、液晶表示装置は、液晶表示パネル1およびバックライトユニット7間に電界制御型パネル3を設けている。電界制御型パネル3は、光学シート50および光学シートの両側に位置した一対の液晶素子80を有している。各液晶素子80は、第1透明電極81および配向膜82と、第2透明電極83および配向膜84と、液晶層86と、を有したTN型である。
各液晶素子80の第1透明電極81および第2透明電極83間に電圧が印加された状態および印加されていない状態の2つの状態を切替えることにより、等方性媒体層51側に位置した液晶素子80は、この液晶素子に入射される第1方向a1の偏光を、第1方向の偏光または第2方向a2の偏光として出射させている。
光学シート50は、等方性媒体層51側に位置した液晶素子80からこの光学シートに入射される第1方向a1の偏光を、偏光方向を維持し、かつ、散乱して出射させるとともに、等方性媒体層51側に位置した液晶素子80からこの光学シートに入射される第2方向a2の偏光を、偏光方向を維持し、かつ、第3方向a3に集光して出射させている。このため、光学シート50は、この光学シートに入射される偏光(光)の進行方向を制御できる。
異方性媒体層52側に位置した液晶素子80は、光学シート50からこの液晶素子に入射される第1方向a1の偏光を、偏光方向を維持し、かつ、散乱して出射させるとともに、光学シートからこの液晶素子に入射される集光した偏光を、その偏光方向を第1方向に反転させ、かつ、第3方向a3に集光して出射させる。
液晶表示装置の視野角を狭くして画像を表示する際は、各液晶素子80の第1透明電極81および第2透明電極83間に電圧が印加されていない状態にて表示し、液晶表示装置の視野角を広くして画像を表示する際は、各液晶素子80の第1透明電極81および第2透明電極83間に電圧が印加された状態にて表示すれば良い。液晶表示装置の視野角を制御する際、図示しないスイッチやボリューム1つで容易に視野角を制御することができる。
このため、モバイルPC、携帯電話、PDA,電子手帳、およびタブレットPC等、公共の場で使用する場合であっても、他人に表示内容を識別されては困る場合には視野角を狭く、また複数の観察者で表示画像を観察する場合には視野角を広くすることができる。これにより、他人に表示内容を覗かれる心配を排除することができる。また、複数の観察者が表示画面を同時に、かつ、良好に視認できるようにもできる。
一対の液晶素子80はTN型である。等方性媒体層51側に位置した液晶素子80の配向膜82と対向した液晶分子、および異方性媒体層52側に位置した液晶素子の配向膜と対向した液晶分子の捩れ方向は互いに逆の方向である。このため、電界制御型パネル3は、この電界制御型パネルに入射される偏光の波長に関係なく、入射時の偏光方向を維持して出射させることができる。
また、一対の液晶素子80はTN型に限らず、ECB型であっても良い。この場合、等方性媒体層51側に位置した液晶素子80の配向膜82と対向した液晶分子の長軸方向、および異方性媒体層52側に位置した液晶素子の配向膜と対向した液晶分子の長軸方向は、互いに直交している。各液晶素子80は、この液晶素子に入射される偏光の位相を2分の1波長ずらしている。このため、電界制御型パネル3は、この電界制御型パネルに入射される偏光を、入射時の位相に戻して出射させることができ、入射時の偏光方向に出射させることができる。
第3偏光板6は、電界制御型パネル3およびアレイ基板10の間に設けられ、その透過軸の方向は、第1方向a1と平行である。これにより、液晶表示パネル1に入射される偏光の偏光度を高めることができるため、コントラスト特性を高くすることができる。液晶表示装置は、第3偏光板6を設けない構成としても良いが、第3偏光板を設けたほうがコントラスト特性を高くすることができる分優位である。
上記したことから、輝度の低下を抑制し、かつ、視野角を任意に制御できる液晶表示装置が得られる。
上記したことから、輝度の低下を抑制し、かつ、視野角を任意に制御できる液晶表示装置が得られる。
なお、この発明は、上述した実施の形態に限定されることなく、この発明の範囲内で種々変形可能である。例えば、液晶表示装置全体の厚みを薄くするため、液晶素子80の第1透明電極81は、光学シート50上に形成されているが、光学シートに限らずガラス等の透明基板上に形成しても良い。光学シート50および第1透明電極81は対向して配置されていれば良い。液晶表示パネル1は、透過型に限らず、バックライトユニット7のバックライト光を用いて表示するタイプのものであれば良い。光学シート50は、等方性媒体層51および異方性媒体層52の位置が逆であっても上述した効果が得られる。この場合、等方性媒体層51はアレイ基板10と対向し、異方性媒体層52はバックライトユニット7と対向している。また、光学シート50は、屈折率n(1)と屈折率nx(2)が等しく、例えば、550nmの波長に対する屈折率n(1)が1.513、屈折率nx(2)が1.513、屈折率ny(2)が1.732であれば良い。
1…液晶表示パネル、2…照明装置、3…電界制御型パネル、4…第1偏光板、5…第2偏光板、6…第3偏光板、7…バックライトユニット、10…アレイ基板、11…ガラス基板、12…画素電極、13…配向膜、20…対向基板、21…ガラス基板、22…共通電極、23…配向膜、30…液晶層、31…スペーサ、32…シール材、41…導光体、42…光源、43…反射板、50…光学シート、51…等方性媒体層、52…異方性媒体層、53…凸部、54…凹部、60…透明基板、70…透明基板、80…液晶素子、81…第1透明電極、82…配向膜、83…第2透明電極、84…配向膜、85…スペーサ、86…液晶層、a1…第1方向、a2…第2方向、a3…第3方向、n1,n2(x),n2(y)…屈折率、no…常光屈折率、ne…異常光屈折率、S1,S2,S3,S4…表面。
Claims (37)
- それぞれほぼ三角形の断面を有した複数の凸部が第1表面に形成されているとともに、光学的に等方性の媒体で形成された等方性媒体層と、
それぞれほぼ三角形の断面を有した複数の凹部が第2表面に形成されているとともに、光学的に一軸性の媒体で形成された異方性媒体層と、を備え、
前記等方性媒体層および異方性媒体層の面方向であり、かつ、互いに直交する方向を第1方向および第2方向とした場合、
前記複数の凸部および複数の凹部は、前記第1方向に並んでいるとともに、それぞれ前記第2方向に延び、前記各凸部の断面は、それぞれ前記第1表面から突出しほぼ等しい長さの隣合う2辺と、これら2辺により規定された概ね直角の頂角とを有し、前記各凹部の断面は、それぞれ前記第2表面から陥没しほぼ等しい長さの隣合う2辺と、これら2辺により規定された概ね直角の頂角とを有し、
前記等方性媒体層および前記異方性媒体層は各凸部と各凹部とが密着した状態で積層されている光学シート。 - 前記等方性媒体層は前記第1表面の反対側に位置した滑らかな第3表面を有し、前記異方性媒体層は前記第2表面の反対側に位置した滑らかな第4表面を有し、
前記各凸部の2辺は、前記第3表面に対して概ね45°傾斜している請求項1に記載の光学シート。 - 前記光学シートは、この光学シートに入射される前記第1方向の偏光を、偏光方向を維持し、かつ、散乱して出射させるとともに、この光学シートに入射される前記第2方向の偏光を、偏光方向を維持し、かつ、この光学シートの法線方向に集光して出射させる請求項1または2に記載の光学シート。
- 前記第1方向に並んだ複数の凸部のピッチは10μmないし70μmである請求項1ないし3のいずれか1項に記載の光学シート。
- 前記等方性媒体層の屈折率は、前記異方性媒体層の第1方向の屈折率と等しい請求項1ないし4のいずれか1項に記載の光学シート。
- 前記異方性媒体層は、ネマティック液晶またはこのネマティク液晶をポリマ化した材料で形成されている請求項1ないし5のいずれか1項に記載の光学シート。
- それぞれほぼ三角形の断面を有した複数の凸部が第1表面に形成されているとともに、光学的に等方性の媒体で形成された等方性媒体層と、それぞれほぼ三角形の断面を有した複数の凹部が第2表面に形成されているとともに、光学的に一軸性の媒体で形成された異方性媒体層と、を有し、前記等方性媒体層および異方性媒体層の面方向であり、かつ、互いに直交する方向を第1方向および第2方向とした場合、前記複数の凸部および複数の凹部は、前記第1方向に並んでいるとともに、それぞれ前記第2方向に延び、前記各凸部の断面は、それぞれ前記第1表面から突出しほぼ等しい長さの隣合う2辺と、これら2辺により規定された概ね直角の頂角とを有し、前記各凹部の断面は、それぞれ前記第2表面から陥没しほぼ等しい長さの隣合う2辺と、これら2辺により規定された概ね直角の頂角とを有し、前記等方性媒体層および前記異方性媒体層は各凸部と各凹部とが密着した状態で積層された光学シートと、
前記光学シートと対向し、かつ、前記等方性媒体層側に位置した液晶素子と、を備え、
前記液晶素子は、この液晶素子に入射される前記第1方向の偏光を、第1方向の偏光または前記第2方向の偏光として出射させ、
前記光学シートは、前記液晶素子からこの光学シートに入射される前記第1方向の偏光を、偏光方向を維持し、かつ、散乱して出射させるとともに、前記液晶素子からこの光学シートに入射される前記第2方向の偏光を、偏光方向を維持し、かつ、この光学シートの法線方向に集光して出射させる電界制御型パネル。 - それぞれほぼ三角形の断面を有した複数の凸部が第1表面に形成されているとともに、光学的に等方性の媒体で形成された等方性媒体層と、それぞれほぼ三角形の断面を有した複数の凹部が第2表面に形成されているとともに、光学的に一軸性の媒体で形成された異方性媒体層と、を有し、前記等方性媒体層および異方性媒体層の面方向であり、かつ、互いに直交する方向を第1方向および第2方向とした場合、前記複数の凸部および複数の凹部は、前記第1方向に並んでいるとともに、それぞれ前記第2方向に延び、前記各凸部の断面は、それぞれ前記第1表面から突出しほぼ等しい長さの隣合う2辺と、これら2辺により規定された概ね直角の頂角とを有し、前記各凹部の断面は、それぞれ前記第2表面から陥没しほぼ等しい長さの隣合う2辺と、これら2辺により規定された概ね直角の頂角とを有し、前記等方性媒体層および前記異方性媒体層は各凸部と各凹部とが密着した状態で積層された光学シートと、
前記光学シートと対向し、かつ、前記異方性媒体層側に位置した液晶素子と、を備え、
前記液晶素子は、この液晶素子に入射される前記第1方向の偏光を、第1方向の偏光または前記第2方向の偏光として出射させ、
前記光学シートは、前記液晶素子からこの光学シートに入射される前記第1方向の偏光を、偏光方向を維持し、かつ、散乱して出射させるとともに、前記液晶素子からこの光学シートに入射される前記第2方向の偏光を、偏光方向を維持し、かつ、この光学シートの法線方向に集光して出射させる電界制御型パネル。 - 前記液晶素子は、前記光学シートと対向した第1透明電極およびこの第1透明電極上に形成された第1配向膜と、
第2透明電極およびこの第2透明電極上に形成された第2配向膜と、
前記第1配向膜および第2配向膜間に狭持された液晶層と、を備え、
前記液晶素子は、前記第1透明電極および第2透明電極間に電圧が印加された状態で入射される偏光を前記第1方向の偏光として出射させるとともに、電圧が印加されていない状態で入射される偏光を第2方向の偏光として出射させる請求項7または8に記載の電界制御型パネル。 - それぞれほぼ三角形の断面を有した複数の凸部が第1表面に形成されているとともに、光学的に等方性の媒体で形成された等方性媒体層と、それぞれほぼ三角形の断面を有した複数の凹部が第2表面に形成されているとともに、光学的に一軸性の媒体で形成された異方性媒体層と、を有し、前記等方性媒体層および異方性媒体層の面方向であり、かつ、互いに直交する方向を第1方向および第2方向とした場合、前記複数の凸部および複数の凹部は、前記第1方向に並んでいるとともに、それぞれ前記第2方向に延び、前記各凸部の断面は、それぞれ前記第1表面から突出しほぼ等しい長さの隣合う2辺と、これら2辺により規定された概ね直角の頂角とを有し、前記各凹部の断面は、それぞれ前記第2表面から陥没しほぼ等しい長さの隣合う2辺と、これら2辺により規定された概ね直角の頂角とを有し、前記等方性媒体層および前記異方性媒体層は各凸部と各凹部とが密着した状態で積層された光学シートと、
前記光学シートの両側に位置した一対の液晶素子と、を備え、
前記等方性媒体層側に位置した液晶素子は、この液晶素子に入射される前記第1方向の偏光を、第1方向の偏光または前記第2方向の偏光として出射させ、
前記光学シートは、前記等方性媒体層側に位置した液晶素子からこの光学シートに入射される前記第1方向の偏光を、偏光方向を維持し、かつ、散乱して出射させるとともに、前記等方性媒体層側に位置した液晶素子からこの光学シートに入射される前記第2方向の偏光を、偏光方向を維持し、かつ、この光学シートの法線方向に集光して出射させ、
前記異方性媒体層側に位置した液晶素子は、前記光学シートからこの液晶素子に入射される前記第1方向の偏光を、偏光方向を維持し、かつ、散乱して出射させるとともに、前記光学シートからこの液晶素子に入射される集光した偏光を、その偏光方向を第1方向に反転させ、かつ、前記法線方向に集光して出射させる電界制御型パネル。 - 前記一対の液晶素子は、前記光学シートと対向した第1透明電極およびこの第1透明電極上に形成された第1配向膜と、
第2透明電極およびこの第2透明電極上に形成された第2配向膜と、
前記第1配向膜および第2配向膜間に狭持された液晶層と、をそれぞれ備え、
前記等方性媒体層側に位置した液晶素子は、この液晶素子の前記第1透明電極および第2透明電極間に電圧が印加された状態で入射される偏光を前記第1方向の偏光として出射させるとともに、電圧が印加されていない状態で入射される偏光を前記第2方向の偏光として出射させ、
前記異方性媒体層側に位置した液晶素子は、この液晶素子の前記第1透明電極および第2透明電極間に電圧が印加された状態で入射される偏光を前記第1方向の偏光として出射させるとともに、電圧が印加されていない状態で入射される偏光を前記第1方向の偏光として出射させる請求項10に記載の電界制御型パネル。 - それぞれほぼ三角形の断面を有した複数の凸部が第1表面に形成されているとともに、光学的に等方性の媒体で形成された等方性媒体層と、それぞれほぼ三角形の断面を有した複数の凹部が第2表面に形成されているとともに、光学的に一軸性の媒体で形成された異方性媒体層と、を有し、前記等方性媒体層および異方性媒体層の面方向であり、かつ、互いに直交する方向を第1方向および第2方向とした場合、前記複数の凸部および複数の凹部は、前記第1方向に並んでいるとともに、それぞれ前記第2方向に延び、前記各凸部の断面は、それぞれ前記第1表面から突出しほぼ等しい長さの隣合う2辺と、これら2辺により規定された概ね直角の頂角とを有し、前記各凹部の断面は、それぞれ前記第2表面から陥没しほぼ等しい長さの隣合う2辺と、これら2辺により規定された概ね直角の頂角とを有し、前記等方性媒体層および前記異方性媒体層は各凸部と各凹部とが密着した状態で積層された光学シートと、
前記光学シートの両側に位置した一対の液晶素子と、を備え、
前記異方性媒体層側に位置した液晶素子は、この液晶素子に入射される前記第1方向の偏光を、第1方向の偏光または前記第2方向の偏光として出射させ、
前記光学シートは、前記異方性媒体層側に位置した液晶素子からこの光学シートに入射される前記第1方向の偏光を、偏光方向を維持し、かつ、散乱して出射させるとともに、前記異方性媒体層側に位置した液晶素子からこの光学シートに入射される前記第2方向の偏光を、偏光方向を維持し、かつ、この光学シートの法線方向に集光して出射させ、
前記等方性媒体層側に位置した液晶素子は、前記光学シートからこの液晶素子に入射される前記第1方向の偏光を、偏光方向を維持し、かつ、散乱して出射させるとともに、前記光学シートからこの液晶素子に入射される集光した偏光を、その偏光方向を第1方向に反転させ、かつ、前記法線方向に集光して出射させる電界制御型パネル。 - 前記一対の液晶素子は、前記光学シートと対向した第1透明電極およびこの第1透明電極上に形成された第1配向膜と、
第2透明電極およびこの第2透明電極上に形成された第2配向膜と、
前記第1配向膜および第2配向膜間に狭持された液晶層と、をそれぞれ備え、
前記異方性媒体層側に位置した液晶素子は、この液晶素子の前記第1透明電極および第2透明電極間に電圧が印加された状態で入射される偏光を前記第1方向の偏光として出射させるとともに、電圧が印加されていない状態で入射される偏光を前記第2方向の偏光として出射させ、
前記等方性媒体層側に位置した液晶素子は、この液晶素子の前記第1透明電極および第2透明電極間に電圧が印加された状態で入射される偏光を前記第1方向の偏光として出射させるとともに、電圧が印加されていない状態で入射される偏光を前記第1方向の偏光として出射させる請求項12に記載の電界制御型パネル。 - 前記液晶素子は、複屈折制御型またはツイステッドネマティック型である請求項9、11、および13のいずれか1項に記載の電界制御型パネル。
- 前記一対の液晶素子はツイステッドネマティック型であり、前記等方性媒体層側に位置した液晶素子の第1配向膜と対向した液晶分子、および前記異方性媒体層側に位置した液晶素子の第1配向膜と対向した液晶分子の捩れ方向は互いに逆の方向である請求項11または13に記載の電界制御型パネル。
- 前記一対の液晶素子は複屈折制御型であり、前記等方性媒体層側に位置した液晶素子の第1配向膜と対向した液晶分子の長軸方向、および前記異方性媒体層側に位置した液晶素子の第1配向膜と対向した液晶分子の長軸方向は、互いに直交している請求項11または13に記載の電界制御型パネル。
- 前記等方性媒体層側に位置した液晶素子の外側に設けられた偏光板を備え、
前記偏光板の透過軸の方向は、前記第1方向と平行である請求項7、10、および11のいずれか1項に記載の電界制御型パネル。 - 前記異方性媒体層側に位置した液晶素子の外側に設けられた偏光板を備え、
前記偏光板の透過軸の方向は、前記第1方向と平行である請求項8、12、および13のいずれか1項に記載の電界制御型パネル。 - それぞれほぼ三角形の断面を有した複数の凸部が第1表面に形成されているとともに、光学的に等方性の媒体で形成された等方性媒体層と、それぞれほぼ三角形の断面を有した複数の凹部が第2表面に形成されているとともに、光学的に一軸性の媒体で形成された異方性媒体層と、を有し、前記等方性媒体層および異方性媒体層の面方向であり、かつ、互いに直交する方向を第1方向および第2方向とした場合、前記複数の凸部および複数の凹部は、前記第1方向に並んでいるとともに、それぞれ前記第2方向に延び、前記各凸部の断面は、それぞれ前記第1表面から突出しほぼ等しい長さの隣合う2辺と、これら2辺により規定された概ね直角の頂角とを有し、前記各凹部の断面は、それぞれ前記第2表面から陥没しほぼ等しい長さの隣合う2辺と、これら2辺により規定された概ね直角の頂角とを有し、前記等方性媒体層および前記異方性媒体層は各凸部と各凹部とが密着した状態で積層された光学シートと、
前記光学シートと対向し、かつ、前記等方性媒体層側に位置した液晶素子と、
前記液晶素子と対向して設けられたバックライトユニットと、を備え、
前記液晶素子は、この液晶素子に入射される前記第1方向の偏光を、第1方向の偏光または前記第2方向の偏光として出射させ、
前記光学シートは、前記液晶素子からこの光学シートに入射される前記第1方向の偏光を、偏光方向を維持し、かつ、散乱して出射させるとともに、前記液晶素子からこの光学シートに入射される前記第2方向の偏光を、偏光方向を維持し、かつ、この光学シートの法線方向に集光して出射させる照明装置。 - それぞれほぼ三角形の断面を有した複数の凸部が第1表面に形成されているとともに、光学的に等方性の媒体で形成された等方性媒体層と、それぞれほぼ三角形の断面を有した複数の凹部が第2表面に形成されているとともに、光学的に一軸性の媒体で形成された異方性媒体層と、を有し、前記等方性媒体層および異方性媒体層の面方向であり、かつ、互いに直交する方向を第1方向および第2方向とした場合、前記複数の凸部および複数の凹部は、前記第1方向に並んでいるとともに、それぞれ前記第2方向に延び、前記各凸部の断面は、それぞれ前記第1表面から突出しほぼ等しい長さの隣合う2辺と、これら2辺により規定された概ね直角の頂角とを有し、前記各凹部の断面は、それぞれ前記第2表面から陥没しほぼ等しい長さの隣合う2辺と、これら2辺により規定された概ね直角の頂角とを有し、前記等方性媒体層および前記異方性媒体層は各凸部と各凹部とが密着した状態で積層された光学シートと、
前記光学シートと対向し、かつ、前記異方性媒体層側に位置した液晶素子と、
前記液晶素子と対向して設けられたバックライトユニットと、を備え、
前記液晶素子は、この液晶素子に入射される前記第1方向の偏光を、第1方向の偏光または前記第2方向の偏光として出射させ、
前記光学シートは、前記液晶素子からこの光学シートに入射される前記第1方向の偏光を、偏光方向を維持し、かつ、散乱して出射させるとともに、前記液晶素子からこの光学シートに入射される前記第2方向の偏光を、偏光方向を維持し、かつ、この光学シートの法線方向に集光して出射させる照明装置。 - それぞれほぼ三角形の断面を有した複数の凸部が第1表面に形成されているとともに、光学的に等方性の媒体で形成された等方性媒体層と、それぞれほぼ三角形の断面を有した複数の凹部が第2表面に形成されているとともに、光学的に一軸性の媒体で形成された異方性媒体層と、を有し、前記等方性媒体層および異方性媒体層の面方向であり、かつ、互いに直交する方向を第1方向および第2方向とした場合、前記複数の凸部および複数の凹部は、前記第1方向に並んでいるとともに、それぞれ前記第2方向に延び、前記各凸部の断面は、それぞれ前記第1表面から突出しほぼ等しい長さの隣合う2辺と、これら2辺により規定された概ね直角の頂角とを有し、前記各凹部の断面は、それぞれ前記第2表面から陥没しほぼ等しい長さの隣合う2辺と、これら2辺により規定された概ね直角の頂角とを有し、前記等方性媒体層および前記異方性媒体層は各凸部と各凹部とが密着した状態で積層された光学シートと、
前記光学シートの両側に位置した一対の液晶素子と、
前記等方性媒体層側に位置した液晶素子と対向して設けられたバックライトユニットと、を備え、
前記等方性媒体層側に位置した液晶素子は、この液晶素子に入射される前記第1方向の偏光を、第1方向の偏光または前記第2方向の偏光として出射させ、
前記光学シートは、前記等方性媒体層側に位置した液晶素子からこの光学シートに入射される前記第1方向の偏光を、偏光方向を維持し、かつ、散乱して出射させるとともに、前記等方性媒体層側に位置した液晶素子からこの光学シートに入射される前記第2方向の偏光を、偏光方向を維持し、かつ、この光学シートの法線方向に集光して出射させ、
前記異方性媒体層側に位置した液晶素子は、前記光学シートからこの液晶素子に入射される前記第1方向の偏光を、偏光方向を維持し、かつ、散乱して出射させるとともに、前記光学シートからこの液晶素子に入射される集光した偏光を、その偏光方向を第1方向に反転させ、かつ、前記法線方向に集光して出射させる照明装置。 - それぞれほぼ三角形の断面を有した複数の凸部が第1表面に形成されているとともに、光学的に等方性の媒体で形成された等方性媒体層と、それぞれほぼ三角形の断面を有した複数の凹部が第2表面に形成されているとともに、光学的に一軸性の媒体で形成された異方性媒体層と、を有し、前記等方性媒体層および異方性媒体層の面方向であり、かつ、互いに直交する方向を第1方向および第2方向とした場合、前記複数の凸部および複数の凹部は、前記第1方向に並んでいるとともに、それぞれ前記第2方向に延び、前記各凸部の断面は、それぞれ前記第1表面から突出しほぼ等しい長さの隣合う2辺と、これら2辺により規定された概ね直角の頂角とを有し、前記各凹部の断面は、それぞれ前記第2表面から陥没しほぼ等しい長さの隣合う2辺と、これら2辺により規定された概ね直角の頂角とを有し、前記等方性媒体層および前記異方性媒体層は各凸部と各凹部とが密着した状態で積層された光学シートと、
前記光学シートの両側に位置した一対の液晶素子と、
前記異方性媒体層側に位置した液晶素子と対向して設けられたバックライトユニットと、を備え、
前記異方性媒体層側に位置した液晶素子は、この液晶素子に入射される前記第1方向の偏光を、第1方向の偏光または前記第2方向の偏光として出射させ、
前記光学シートは、前記異方性媒体層側に位置した液晶素子からこの光学シートに入射される前記第1方向の偏光を、偏光方向を維持し、かつ、散乱して出射させるとともに、前記異方性媒体層側に位置した液晶素子からこの光学シートに入射される前記第2方向の偏光を、偏光方向を維持し、かつ、この光学シートの法線方向に集光して出射させ、
前記等方性媒体層側に位置した液晶素子は、前記光学シートからこの液晶素子に入射される前記第1方向の偏光を、偏光方向を維持し、かつ、散乱して出射させるとともに、前記光学シートからこの液晶素子に入射される集光した偏光を、その偏光方向を第1方向に反転させ、かつ、前記法線方向に集光して出射させる照明装置。 - 前記等方性媒体層側に位置した液晶素子およびバックライトユニット間に設けられた偏光板を備え、
前記偏光板の透過軸の方向は、前記第1方向と平行である請求項19または21に記載の照明装置。 - 前記異方性媒体層側に位置した液晶素子およびバックライトユニット間に設けられた偏光板を備え、
前記偏光板の透過軸の方向は、前記第1方向と平行である請求項20または22に記載の照明装置。 - 前記バックライトユニットは散乱した光を出射させる請求項19ないし25のいずれか1項に記載の照明装置。
- それぞれほぼ三角形の断面を有した複数の凸部が第1表面に形成されているとともに、光学的に等方性の媒体で形成された等方性媒体層と、それぞれほぼ三角形の断面を有した複数の凹部が第2表面に形成されているとともに、光学的に一軸性の媒体で形成された異方性媒体層と、を有し、前記等方性媒体層および異方性媒体層の面方向であり、かつ、互いに直交する方向を第1方向および第2方向とした場合、前記複数の凸部および複数の凹部は、前記第1方向に並んでいるとともに、それぞれ前記第2方向に延び、前記各凸部の断面は、それぞれ前記第1表面から突出しほぼ等しい長さの隣合う2辺と、これら2辺により規定された概ね直角の頂角とを有し、前記各凹部の断面は、それぞれ前記第2表面から陥没しほぼ等しい長さの隣合う2辺と、これら2辺により規定された概ね直角の頂角とを有し、前記等方性媒体層および前記異方性媒体層は各凸部と各凹部とが密着した状態で積層された光学シートと、
前記光学シートと対向し、かつ、前記等方性媒体層側に位置した液晶素子と、
前記液晶素子と対向して設けられたバックライトユニットと、を含む照明装置と、
アレイ基板と、前記アレイ基板に隙間を置いて対向配置された対向基板と、前記アレイ基板および対向基板間に狭持された液晶層と、を含む液晶表示パネルと、を備え、
前記アレイ基板および光学シートは対向して設けられ、
前記液晶素子は、この液晶素子に入射される前記第1方向の偏光を、第1方向の偏光または前記第2方向の偏光として出射させ、
前記光学シートは、前記液晶素子からこの光学シートに入射される前記第1方向の偏光を、偏光方向を維持し、かつ、散乱して出射させるとともに、前記液晶素子からこの光学シートに入射される前記第2方向の偏光を、偏光方向を維持し、かつ、この光学シートの法線方向に集光して出射させる液晶表示装置。 - それぞれほぼ三角形の断面を有した複数の凸部が第1表面に形成されているとともに、光学的に等方性の媒体で形成された等方性媒体層と、それぞれほぼ三角形の断面を有した複数の凹部が第2表面に形成されているとともに、光学的に一軸性の媒体で形成された異方性媒体層と、を有し、前記等方性媒体層および異方性媒体層の面方向であり、かつ、互いに直交する方向を第1方向および第2方向とした場合、前記複数の凸部および複数の凹部は、前記第1方向に並んでいるとともに、それぞれ前記第2方向に延び、前記各凸部の断面は、それぞれ前記第1表面から突出しほぼ等しい長さの隣合う2辺と、これら2辺により規定された概ね直角の頂角とを有し、前記各凹部の断面は、それぞれ前記第2表面から陥没しほぼ等しい長さの隣合う2辺と、これら2辺により規定された概ね直角の頂角とを有し、前記等方性媒体層および前記異方性媒体層は各凸部と各凹部とが密着した状態で積層された光学シートと、
前記光学シートと対向し、かつ、前記異方性媒体層側に位置した液晶素子と、
前記液晶素子と対向して設けられたバックライトユニットと、を含む照明装置と、
アレイ基板と、前記アレイ基板に隙間を置いて対向配置された対向基板と、前記アレイ基板および対向基板間に狭持された液晶層と、を含む液晶表示パネルと、を備え、
前記アレイ基板および光学シートは対向して設けられ、
前記液晶素子は、この液晶素子に入射される前記第1方向の偏光を、第1方向の偏光または前記第2方向の偏光として出射させ、
前記光学シートは、前記液晶素子からこの光学シートに入射される前記第1方向の偏光を、偏光方向を維持し、かつ、散乱して出射させるとともに、前記液晶素子からこの光学シートに入射される前記第2方向の偏光を、偏光方向を維持し、かつ、この光学シートの法線方向に集光して出射させる液晶表示装置。 - それぞれほぼ三角形の断面を有した複数の凸部が第1表面に形成されているとともに、光学的に等方性の媒体で形成された等方性媒体層と、それぞれほぼ三角形の断面を有した複数の凹部が第2表面に形成されているとともに、光学的に一軸性の媒体で形成された異方性媒体層と、を有し、前記等方性媒体層および異方性媒体層の面方向であり、かつ、互いに直交する方向を第1方向および第2方向とした場合、前記複数の凸部および複数の凹部は、前記第1方向に並んでいるとともに、それぞれ前記第2方向に延び、前記各凸部の断面は、それぞれ前記第1表面から突出しほぼ等しい長さの隣合う2辺と、これら2辺により規定された概ね直角の頂角とを有し、前記各凹部の断面は、それぞれ前記第2表面から陥没しほぼ等しい長さの隣合う2辺と、これら2辺により規定された概ね直角の頂角とを有し、前記等方性媒体層および前記異方性媒体層は各凸部と各凹部とが密着した状態で積層された光学シートと、
前記光学シートの両側に位置した一対の液晶素子と、
前記等方性媒体層側に位置した液晶素子と対向して設けられたバックライトユニットと、を含む照明装置と、
アレイ基板と、前記アレイ基板に隙間を置いて対向配置された対向基板と、前記アレイ基板および対向基板間に狭持された液晶層と、を含む液晶表示パネルと、を備え、
前記アレイ基板および異方性媒体層側に位置した液晶素子は対向して設けられ、
前記等方性媒体層側に位置した液晶素子は、この液晶素子に入射される前記第1方向の偏光を、第1方向の偏光または前記第2方向の偏光として出射させ、
前記光学シートは、前記等方性媒体層側に位置した液晶素子からこの光学シートに入射される前記第1方向の偏光を、偏光方向を維持し、かつ、散乱して出射させるとともに、前記等方性媒体層側に位置した液晶素子からこの光学シートに入射される前記第2方向の偏光を、偏光方向を維持し、かつ、この光学シートの法線方向に集光して出射させ、
前記異方性媒体層側に位置した液晶素子は、前記光学シートからこの液晶素子に入射される前記第1方向の偏光を、偏光方向を維持し、かつ、散乱して出射させるとともに、前記光学シートからこの液晶素子に入射される集光した偏光を、その偏光方向を第1方向に反転させ、かつ、前記法線方向に集光して出射させる液晶表示装置。 - それぞれほぼ三角形の断面を有した複数の凸部が第1表面に形成されているとともに、光学的に等方性の媒体で形成された等方性媒体層と、それぞれほぼ三角形の断面を有した複数の凹部が第2表面に形成されているとともに、光学的に一軸性の媒体で形成された異方性媒体層と、を有し、前記等方性媒体層および異方性媒体層の面方向であり、かつ、互いに直交する方向を第1方向および第2方向とした場合、前記複数の凸部および複数の凹部は、前記第1方向に並んでいるとともに、それぞれ前記第2方向に延び、前記各凸部の断面は、それぞれ前記第1表面から突出しほぼ等しい長さの隣合う2辺と、これら2辺により規定された概ね直角の頂角とを有し、前記各凹部の断面は、それぞれ前記第2表面から陥没しほぼ等しい長さの隣合う2辺と、これら2辺により規定された概ね直角の頂角とを有し、前記等方性媒体層および前記異方性媒体層は各凸部と各凹部とが密着した状態で積層された光学シートと、
前記光学シートの両側に位置した一対の液晶素子と、
前記異方性媒体層側に位置した液晶素子と対向して設けられたバックライトユニットと、を含む照明装置と、
アレイ基板と、前記アレイ基板に隙間を置いて対向配置された対向基板と、前記アレイ基板および対向基板間に狭持された液晶層と、を含む液晶表示パネルと、を備え、
前記アレイ基板および等方性媒体層側に位置した液晶素子は対向して設けられ、
前記異方性媒体層側に位置した液晶素子は、この液晶素子に入射される前記第1方向の偏光を、第1方向の偏光または前記第2方向の偏光として出射させ、
前記光学シートは、前記異方性媒体層側に位置した液晶素子からこの光学シートに入射される前記第1方向の偏光を、偏光方向を維持し、かつ、散乱して出射させるとともに、前記異方性媒体層側に位置した液晶素子からこの光学シートに入射される前記第2方向の偏光を、偏光方向を維持し、かつ、この光学シートの法線方向に集光して出射させ、
前記等方性媒体層側に位置した液晶素子は、前記光学シートからこの液晶素子に入射される前記第1方向の偏光を、偏光方向を維持し、かつ、散乱して出射させるとともに、前記光学シートからこの液晶素子に入射される集光した偏光を、その偏光方向を第1方向に反転させ、かつ、前記法線方向に集光して出射させる液晶表示装置。 - 前記等方性媒体層側に位置した液晶素子およびバックライトユニット間に設けられた偏光板を備え、
前記偏光板の透過軸の方向は、前記第1方向と平行である請求項26または28に記載の液晶表示装置。 - 前記異方性媒体層側に位置した液晶素子およびバックライトユニット間に設けられた偏光板を備え、
前記偏光板の透過軸の方向は、前記第1方向と平行である請求項27または29に記載の液晶表示装置。 - 前記対向基板の外面側に設けられた他の偏光板を備え、
前記他の偏光板の透過軸の方向は、前記第1方向と平行である請求項30または31に記載の液晶表示装置。 - 前記等方性媒体層側に位置した液晶素子およびバックライトユニット間に設けられた第1偏光板と、
前記対向基板の外面側に設けられた第2偏光板と、
前記異方性媒体層側に位置した液晶素子およびアレイ基板間に設けられた第3偏光板と、を備え、
前記第1偏光板、第2偏光板、および第3偏光板の透過軸の方向は、それぞれ前記第1方向と平行である請求項28に記載の液晶表示装置。 - 前記異方性媒体層側に位置した液晶素子およびバックライトユニット間に設けられた第1偏光板と、
前記対向基板の外面側に設けられた第2偏光板と、
前記等方性媒体層側に位置した液晶素子およびアレイ基板間に設けられた第3偏光板と、を備え、
前記第1偏光板、第2偏光板、および第3偏光板の透過軸の方向は、それぞれ前記第1方向と平行である請求項29に記載の液晶表示装置。 - それぞれほぼ三角形の断面を有した複数の凸部が第1表面に形成されているとともに、光学的に等方性の媒体で形成され、前記複数の凸部が、第1方向に並んでいるとともに、それぞれ前記第1方向と直交した第2方向に延び、前記各凸部の断面が、それぞれ前記第1表面から突出しほぼ等しい長さの隣合う2辺と、これら2辺により規定された概ね直角の頂角とを有した等方性媒体層を用意し、
前記用意した等方性媒体層の第1表面にネマティック液晶ポリマを滴下、塗布、または充填し、
前記各凸部に密着した状態で、それぞれほぼ三角形の断面を有した複数の凹部が第2表面に形成され、前記複数の凹部が、第1方向に並んでいるとともに、それぞれ前記第1方向と直交した第2方向に延び、前記各凹部の断面が、それぞれ前記第2表面から陥没しほぼ等しい長さの隣合う2辺と、これら2辺により規定された概ね直角の頂角とを有した異方性媒体層を積層する光学シートの製造方法。 - それぞれほぼ三角形の断面を有した複数の凸部が第1表面に形成されているとともに、光学的に等方性の媒体で形成され、前記複数の凸部が、第1方向に並んでいるとともに、それぞれ前記第1方向と直交した第2方向に延び、前記各凸部の断面が、それぞれ前記第1表面から突出しほぼ等しい長さの隣合う2辺と、これら2辺により規定された概ね直角の頂角とを有した等方性媒体層を用意し、
前記用意した等方性媒体層の第1表面にネマティック液晶を滴下、塗布、または充填し、
前記各凸部に密着した状態で、それぞれほぼ三角形の断面を有した複数の凹部が第2表面に形成され、前記複数の凹部が、第1方向に並んでいるとともに、それぞれ前記第1方向と直交した第2方向に延び、前記各凹部の断面が、それぞれ前記第2表面から陥没しほぼ等しい長さの隣合う2辺と、これら2辺により規定された概ね直角の頂角とを有した異方性媒体層を積層する光学シートの製造方法。 - それぞれほぼ三角形の断面を有した複数の凸部が第1表面に形成されているとともに、光学的に等方性の媒体で形成され、前記複数の凸部が、第1方向に並んでいるとともに、それぞれ前記第1方向と直交した第2方向に延び、前記各凸部の断面が、それぞれ前記第1表面から突出しほぼ等しい長さの隣合う2辺と、これら2辺により規定された概ね直角の頂角とを有した等方性媒体層を用意し、
前記用意した等方性媒体層の第1表面にネマティック液晶を滴下、塗布、または充填し、
前記滴下、塗布、または充填したネマティック液晶に紫外線を照射してこのネマティック液晶をポリマ化し、
前記各凸部に密着した状態で、それぞれほぼ三角形の断面を有した複数の凹部が第2表面に形成され、前記複数の凹部が、第1方向に並んでいるとともに、それぞれ前記第1方向と直交した第2方向に延び、前記各凹部の断面が、それぞれ前記第2表面から陥没しほぼ等しい長さの隣合う2辺と、これら2辺により規定された概ね直角の頂角とを有した異方性媒体層を積層する光学シートの製造方法。
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