JP2012084387A

JP2012084387A - 表示装置

Info

Publication number: JP2012084387A
Application number: JP2010229701A
Authority: JP
Inventors: Ryuichiro Isobe; 隆一郎礒部
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2010-10-12
Filing date: 2010-10-12
Publication date: 2012-04-26

Abstract

【課題】円偏光フィルムの外光反射低減機能を維持し、かつプリズムシートによる表示品位を向上させることができる表示装置を提供する。
【解決手段】基板の上に、光学反射板、発光素子、位相差フィルム、偏光フィルム、プリズムシートがこの順で配置された表示装置であって、表示装置の法線方向かつプリズムシート側から入射し、プリズムシートにて屈折され、偏光フィルムを透過して位相差フィルムに入射した外光を弱めるように、位相差フィルムの膜厚もしくは光学軸が設定されていることを特徴とする表示装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、表示装置に関し、例えば有機ＥＬ表示装置等の画像表示装置に関する。

表示装置を屋外等の非常に明るい場所にて使用する場合の外光反射による表示妨害を低減する技術として、表示装置表面に位相差フィルムと偏光フィルムの積層フィルムである円偏光フィルムを設置する技術が知られている。このような外光反射を低減するための円偏光フィルムとしては、位相差フィルムの位相差が光波長λに対してλ／４となるものが使われる。一般的なλとして人間の視覚的感度の高い波長である５５０ｎｍのものが用いられた場合、λ／４＝１３７．５ｎｍとなる。通常、λ／４＝１３０ｎｍ〜１４０ｎｍ程度であれば、実用上、円偏光板として機能する。

また、表示装置の表示品位向上を目的として、表示装置表面にプリズムシートを設け、シート表面での屈折や反射を制御する技術が知られている。例えば、プリズムシートとして三角プリズムやマイクロレンズを用いて表示装置が発する光線を正面方向に集光し、正面方向の輝度を高め表示品位を向上する技術が知られている。特許文献１にはプリズムシートとしてコーナーキューブのような再帰性反射構造を設けることで外光の表面反射を低減し表示品位を向上する技術が開示されている。以下、シート表面での屈折や反射を制御するために、シート表面に凸凹構造を多数設置したシートをプリズムシートと称する。

上記二つの技術を組み合わせた技術が特許文献２に開示されている。この技術によると発光素子の観察者側に円偏光フィルムが設置され、更に円偏光フィルム上の観察者側にプリズムシートとしてマイクロレンズが設置される。これにより、円偏光フィルムによる外光反射防止と、マイクロレンズによる正面輝度向上を両立できる。

特開平１１−３１６５５２号公報特開２００２−２１６９４７号公報

表示装置の外光反射においては、表示装置の法線方向から入射した光が表示装置内部にて反射し、表示装置の法線方向に射出し、観察者に達する場合が表示品位に最も影響する。このため、表示装置の外光反射の影響を低減するには表示装置の法線方向から入射し表示装置内部で反射する光を低減する必要がある。

円偏光フィルム上にプリズムシートを設置した場合、表示装置の法線方向からプリズムシートに入射した光はプリズムシートにより法線方向から傾いた角度にて円偏光フィルムに入射する。しかし、通常用いられる円偏光フィルムは法線方向から入射する光に最適化されており、法線方向から傾いた角度から入射する光に対しては最適化されていない。このため、円偏光フィルムを通過後の光は完全には円偏光にならずに楕円偏光になる場合がある。これにより、円偏光フィルムによる外光反射低減効果が限られたものになってしまうことがある。

そこで、本発明は、円偏光フィルム上にプリズムシートを設置した場合においても円偏光フィルムの外光反射低減機能を維持し、かつプリズムシートによる表示品位を向上させることができる表示装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、基板の上に、光学反射板、発光素子、位相差フィルム、偏光フィルム、プリズムシートがこの順で配置された表示装置であって、表示装置の法線方向かつ前記プリズムシート側から入射し、前記プリズムシートにて屈折され、前記偏光フィルムを透過して前記位相差フィルムに入射した外光を弱めるように、前記位相差フィルムの膜厚もしくは光学軸が設定されていることを特徴とする表示装置を提供するものである。

本発明によれば、円偏光フィルム上にプリズムシートを設置した場合においても円偏光フィルムの外光反射低減機能を維持し、かつプリズムシートによる表示品位を向上させることができ、屋外における良好な表示品位を実現できる。

本発明の表示装置を示す図である。本発明の表示装置に好適に用いられるプリズムシートの斜視図である。

以下、本発明の好適な実施形態を図１により説明する。

図１は本実施形態の表示装置の断面概略図である。図１の表示装置において、１５は表示装置を保持する基板であり、基板１５の上には、光学反射板１０、発光素子１１、位相差フィルム１２、偏光フィルム１３、プリズムシート１４がこの順で配置されている。表示装置を構成するこれらの各部材の積層方向が表示装置の法線方向である。観察者はプリズムシート側から表示される画像を観察する。

本実施形態の表示装置は以下の方法で作製する。

まず、基板１５を作成する。基板１５としてはガラスやＳＵＳ等を用いることができる。次に、基板１５の上に光学反射板１０を形成する。光学反射板１０としてはアルミや銀又はその合金等を用いることができ、蒸着法やスパッタリング法等の方法により反射面を形成する。続いて、光学反射板１０の上に発光素子１１を形成する。発光素子１１としては有機ＥＬ発光素子や無機ＥＬ発光素子等を用いることができる。なお、光学反射板１０は、発光素子１１の電極を兼ねることもできる。

次に、発光素子１１の上に位相差フィルム１２を貼合する。位相差フィルム１２の位相差は表示装置の法線方向から入射しプリズムシート１４にて屈折され位相差フィルム１２を透過した光が円偏光になるよう定める。つまり、表示装置の法線方向かつプリズムシート１４側から入射し、プリズムシート１４にて屈折され、偏光フィルム１３を透過して位相差フィルム１２に入射した外光に対する、位相差フィルム１２の位相差が外光波長の４分の１になるよう定める。

例えば、位相差フィルム１２として一軸性の位相差フィルムを用いる場合は入射光が位相差フィルムを通過する距離をｄ_opt、複屈折をΔｎ、厚さ（膜厚）をｄ、λを入射光の波長としたとき、Δｎ・ｄ_opt＝λ／４となるようそれぞれ定める。一軸性の位相差フィルムとしてはポリカーボネート樹脂やシクロオレフィン樹脂等の透明樹脂を延伸し屈折率の一軸異方性を持たせたものが知られている。また、位相差フィルム１２としては一軸性の位相差フィルム以外にもＳＴＮフィルムやＷＶフィルム等のようにフィルム内で屈折率楕円体の方向が連続的に変化するフィルムを用いても良い。この場合も、表示装置の法線方向かつプリズムシート１４側から入射し、プリズムシート１４にて屈折され、偏光フィルム１３を透過して位相差フィルム１２に入射した外光に対する、位相差フィルム１２の位相差が外光波長の４分の１になるよう定める。

ここで、プリズムシート１４の屈折率を１．５、頂角を７０°とすると、表示装置の法線方向かつプリズムシート１４側から入射した光は法線に対して約２０°の角度にて屈折され、位相差フィルム１２を通過する。このときｄとｄ_optの関係はｄ＝ｄ_opt・ＣＯＳ２０°であるので、Δｎ・ｄ＝λ／４・ＣＯＳ２０°となるようΔｎとｄを定めるのが好ましい。例えば、人間の視感度が最も高い５５０ｎｍについてこの場合のΔｎ・ｄの値を求めると１２９．２ｎｍとなる。このようにΔｎ・ｄの値を定めることにより、外光がプリズムで屈折することによる理想状態からの位相のずれを補償することができる。これにより、法線方向から入射し、プリズムシート１４にて屈折され、位相差フィルム１２を透過した外光が円偏光となり、良好な外光反射低減効果を得ることができる。

続いて、位相差フィルム１２の上に偏光フィルム１３を貼合する。偏光フィルム１３としてはポリビニルアルコール膜を延伸したものをトリアセチルセルロースフィルムにて挟持したもの等を用いることができる。位相差フィルム１２と偏光フィルム１３を貼り合わせて円偏光フィルムを作る際には、一般的に位相差フィルム１２と偏光フィルム１３の光学軸の方向を４５°ずらして貼り合わせるのが好ましい。このように光学軸を４５°ずらして設定することで位相差フィルム１２中の一軸性屈折率楕円体に対して常光成分と異常光成分の振幅の大きさを等しくすることができる。ここでいう光学軸とは、偏光フィルムの場合は透過軸及び吸収軸のどちらでも良いし、位相差フィルムの場合は遅相軸、進相軸のどちらでも良い。

次に、偏光フィルム１３の上にプリズムシート１４を貼合し、本発明の表示装置を得る。プリズムシート１４の方向（図２参照）は位相差フィルム１２の遅相軸の方向と一致させるのが好ましい。即ち、プリズムシート１４の上に設置されたプリズムの斜面の傾き方向（図２参照）を位相差フィルム１２の遅相軸から９０°ずらすことが好ましい。このように配置することでプリズムにより屈折する方向の方位角方向を前述の位相差フィルムの光学補償の方向と一致させることができ、良好な外光反射低減効果を得ることができる。なお、図２の構成では、プリズムシート１４は、観察側（基板側とは反対側）に凸部を有する三角柱形状のプリズムが配列されたシートである。

また、発光素子１１、位相差フィルム１２、偏光フィルム１３、プリズムシート１４の各光学部材の配置に関しては、各光学部材間での外光反射を低減させるために、空気層がないことが好ましい。

プリズムシート１４の上に配置されるプリズム構造のピッチについては以下のことが知られている。プリズム構造のピッチは発光素子１１が表示装置の平面方向（表示装置の法線方向に垂直な方向）に多数、マトリクス状に配置されている場合には、発光素子１１のピッチよりも十分小さくすることでモアレ等の表示妨害を防げる。プリズム構造のピッチを発光素子１１のピッチの整数分の１に揃えるのが好ましい。モアレを防ぐためにプリズム構造のピッチを場所によりランダムに変化させるのが好ましい。

上記実施形態ではプリズムシート１４として図２に示すような一方向に形成されたプリズム構造のシートを用いた場合について説明したが、プリズムシート１４として三次元的構造を持つプリズムシートを用いても良い。三次元的構造の場合にはプリズムシート１４における屈折方向が方位角特性を持つ。三次元的構造の一つの例としては、再帰性反射特性を有するプリズムがあり、再帰性反射構造の場合には位相差フィルム１２として一軸異方性を持つフィルムではなく二軸異方性を持つフィルムを用いるのが好ましい。例えば、位相差フィルム１２の平面方向で互いに垂直な方向の、位相差フィルム１２の屈折率をそれぞれｎ_x、ｎ_yとし、位相差フィルム１２の法線方向の、位相差フィルム１２の屈折率をｎ_zとする。このとき、ｎ_zがｎ_xとｎ_yの相乗平均、即ちｎ_z＝（ｎ_x・ｎ_y）^1/2となるようにすると方位角方向、極角方向共に良好な角度特性を得ることが知られている。位相差フィルム１２を用いて二軸性の位相差フィルムを作成する場合、一般的に、ｎ_z係数、即ち（ｎ_x−ｎ_z）／（ｎ_x−ｎ_y）が０．５乃至０．６程度であれば、方位角方向、極角方向共に良好な角度特性が得られる。

次に、本発明の表示装置内部に外光が入射した場合に、どのようにして入射した外光が表示装置内部で低減されるのか図１を用いて動作を説明する。

表示装置の法線方向かつプリズムシート１４側から入射した外光はプリズムシート１４により法線に対して傾いた角度に屈折する。屈折した光は偏光フィルム１３により直線偏光に変換され位相差フィルム１２に入射する。位相差フィルム１２の位相差は上述の通りプリズムシート１４の角度に応じてΔｎ・ｄが定められているので、位相差フィルム１２を通過した時点で楕円偏光にならずに円偏光に変換される。位相差フィルム１２を通過した円偏光は光学反射板１０により位相がπずれた偏光状態にて反射し、再び位相差フィルム１２を通過する。位相差フィルム１２を通過した光は光学反射板１０にて反射される際に位相がπずれているので位相差フィルム１２により光学軸が入射時とは９０°ずれた直線偏光に変換される。このため、変換後の直線偏光は射出時には偏光フィルム１３を通過できずに吸収される。

ここで、本実施形態の表示装置と従来の表示装置における、偏光フィルム１３を射出した光強度の違いについて説明する。

まず、本実施形態の表示装置では、表示装置の法線方向かつプリズムシート１４側から入射し、プリズムシート１４にて屈折され、偏光フィルム１３を透過して位相差フィルム１２に入射した外光に対する、位相差フィルム１２の位相差を外光波長の４分の１とする。プリズムシート１４の屈折率を１．５、頂角を７０°、位相差を１２９．２ｎｍとすると、偏光フィルム１３を射出した光強度は波長５５０ｎｍの入射光に対して１．０％程度となる。

一方、従来の表示装置では、表示装置の法線方向から入射する外光に対する位相差フィルム１２の位相差を外光波長の４分の１とする。位相差を１３７．５ｎｍとすると、偏光フィルム１３を射出した光強度は波長５５０ｎｍの入射光に対して１．４％程度となる。

以上より、本実施形態では、表示装置の法線方向から入射した外光を従来の表示装置に比べて約３割程度低減できることが分かる。

このように、位相差フィルム１２の位相差をプリズムシート１４の傾斜角に応じて定めることによって、プリズムシート１４による屈折の影響を受けずに円偏光フィルムによる外光反射低減効果が得られる。これにより、円偏光フィルム上にプリズムシートを設置した場合においても円偏光フィルムの外光反射低減機能を維持し、かつプリズムシートによる表示品位を向上させることができ、屋外における良好な表示品位を実現できる。

１０：光学反射板、１１：発光素子、１２：位相差フィルム、１３：偏光フィルム、１４：プリズムシート、１５：基板

Claims

基板の上に、光学反射板、発光素子、位相差フィルム、偏光フィルム、プリズムシートがこの順で配置された表示装置であって、
表示装置の法線方向かつ前記プリズムシート側から入射し、前記プリズムシートにて屈折され、前記偏光フィルムを透過して前記位相差フィルムに入射した外光を弱めるように、前記位相差フィルムの膜厚もしくは光学軸が設定されていることを特徴とする表示装置。
前記プリズムシートが再帰性反射構造であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
前記プリズムシートは前記基板側と反対側に凸部を有する三角柱形状のプリズムが配列されたシートであり、
前記位相差フィルムの光学軸の方向は、前記プリズムシートの、プリズムシートの方向と一致していることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。