JP2013003241A - 回折構造体、偏光板、及び液晶表示装置 - Google Patents
回折構造体、偏光板、及び液晶表示装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2013003241A JP2013003241A JP2011132024A JP2011132024A JP2013003241A JP 2013003241 A JP2013003241 A JP 2013003241A JP 2011132024 A JP2011132024 A JP 2011132024A JP 2011132024 A JP2011132024 A JP 2011132024A JP 2013003241 A JP2013003241 A JP 2013003241A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- layer
- liquid crystal
- diffractive structure
- display device
- 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.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
- Led Device Packages (AREA)
- Diffracting Gratings Or Hologram Optical Elements (AREA)
- Holo Graphy (AREA)
Abstract
【解決手段】液晶表示装置に配置されて入射面の法線方向に略平行に入射した光を所定の範囲に拡散して出射する回折構造体であって、液晶表示装置が鉛直に立てられた姿勢で、正面、水平面内方向、及び垂直面内方向にのみ輝度分布を生じる回折構造を有する。
【選択図】図2
Description
液晶層はその性質上、該液晶層の法線方向からの入射光(光源光)に対しては、出射光のコントラスト、及び効率(透過率)は優れている。しかしながら、当該法線方向に対して斜めからの入射光(光源光)については位相がずれ、偏光がずれるので、これを遮断する必要があり、その分、面光源装置からの光の利用効率が低下する。また、このような斜めからの入射光に対する位相のずれを補償するために位相差フィルムを配置することもある。
そこで、液晶表示パネルの出光面側(画像観察者側)に、該液晶表示パネルから出射した映像情報を含む光の視野角を広げるために、光を拡散する部材が用いられる。
光を拡散する部材としてはシート状透明材料の内部に該透明材料とは屈折率が異なる粒子を分散し、屈折率差による全反射や屈折を利用するものがある。また、特許文献1に記載のように、光学部材の少なくとも一面にホログラム表面拡散パターンが形成され、回折を利用して光を拡散するものもある。
一方、特許文献1のように光学部材の少なくとも一面にホログラム表面拡散パターンが形成されて回折を利用する光拡散部材では、上記のような問題を解決することができる。ところが、液晶表示装置では観察者との関係により独特の光拡散特性が求められているところ、特許文献1に記載のような従来のホログラム表面拡散パターンではそれが十分に検討されていなかった。
また、ホログラム形状10aを有する層は、生産性の観点から、硬化前にホログラム形状とし、何らかの手段でこれを硬化させることで形状を固定できる材料であることが好ましい。例えば、ポリエステル(メタ)アクリレート、ウレタン(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレート、ポリエーテル(メタ)アクリレート、ポリオール(メタ)アクリレート、メラミン(メタ)アクリレート、トリアジン(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリレート系化合物、不飽和ポリエステル系化合物、メラミン系化合物、エポキシ系化合物等からなるラジカル重合性プレポリマー、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等のラジカル重合性不飽和単量体等の中から選択した1種乃至2種以上からなる組成物からなる電離放射線硬化性樹脂を挙げることができる。ここで「(メタ)アクリレート」とは、アクリレート又メタクリレートを意味する。
硬化に用いる電離放射線としては、紫外線、X線、可視光線等の電磁波、或いは電子線、イオン線等の荷電粒子線が用いられる。特に、電離放射線として紫外線を採用する場合、該電離放射線硬化性樹脂は紫外線硬化性樹脂と呼ばれる。
その他、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、スチレン樹脂等の熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂、熱硬化性ウレタン樹脂、熱硬化性ポリエステル樹脂等の熱可塑性樹脂を用いることもできる。
またホログラム形状10aを有する層は第二層12より高い屈折率の材料で構成されている。
第二層12を構成する材料は透明性が高く、ホログラム形状10aに追随させるため、硬化前に第一層11に塗布する等して積層してから硬化させることができるものが好ましい。例えば、ポリエステル(メタ)アクリレート、ウレタン(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレート、ポリエーテル(メタ)アクリレート、ポリオール(メタ)アクリレート、メラミン(メタ)アクリレート、トリアジン(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリレート系化合物、不飽和ポリエステル系化合物、メラミン系化合物、エポキシ系化合物等からなるラジカル重合性プレポリマー、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等のラジカル重合性不飽和単量体等の中から選択した1種乃至2種以上からなる組成物からなる電離放射線硬化性樹脂を挙げることができる。
硬化に用いる電離放射線としては、紫外線、X線、可視光線等の電磁波、或いは電子線、イオン線等の荷電粒子線が用いられる。特に、電離放射線として紫外線を採用する場合、該電離放射線硬化性樹脂は紫外線硬化性樹脂と呼ばれる。
その他、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、スチレン樹脂等の熱可塑性樹脂、エポキシ樹脂、熱硬化性ウレタン樹脂、熱硬化性ポリエステル樹脂等の熱可塑性樹脂を用いることもできる。
なお、第二層12は第一層11のホログラム形状10aを有する層より低い屈折率の粘着剤により構成してもよい。粘着剤としてはアクリル樹脂系、シリコン樹脂系のものを適用することができる。該粘着剤の屈折率を低くする為に該粘着剤中に弗素系樹脂、弗化マグネシウム微粒子等の低屈折率材料を添加しても良い。第一層11と第二層12との屈折率差を実現する為の手段としては、第一層11中に、酸化ジルコニウム、酸化亜鉛、酸化タングステン等の高屈折率材料からなる微粒子を添加することもできる。これら、低屈折率材料及び高屈折率材料の微粒子の平均粒子径は、可視光線波長域に於ける十分な透明性を確保する為に、可視光線の最短波長(380nm)以下、好ましくは、10nm〜200nmの範囲とする。第一層11と第二層12の屈折率差を十分大きくする場合は、両層の一方に高屈折率材料を添加し、かつ他方に低屈折率材料を添加することが好ましい。
ここで、第一層11のホログラム形状を有する層と、第二層12との屈折率差は特に限定されることはないが、0.1以上であることが好ましい。
すなわち、第二層12を設けることにより、ホログラム形状10aが第一層11と第二層12との界面に配置され、回折構造体10の表面にあらわれない。これにより、回折構造体10の表面は平滑面となり、他の部材に回折構造体10を積層させる際にもホログラム形状10aが存在することに配慮する必要がない。また、当該平滑面を利用して液晶表示装置の画面表層を光沢のある面とすることも可能である。さらに、ホログラム形状10aの一方と他方は必ず第一層11及び第二層12であり、回折構造体10をどのような層に積層させたとしてもホログラム形状10aを挟む一方と他方の材料が変化することがない。従って、回折構造体10がどのような層に積層されたかによらず同様の回折を得ることが可能である。
従って液晶表示装置100では、観察者が画面を見る際には正面、水平面内、垂直面内の視野角で映像や画像を観察することができればよく、観察者にとって重要でない斜め方向面内の視野角に対して映像光の出射を抑制することができる。従って、不要な光の出射を抑制することができるので、光源からの光の利用効率を向上させることができる。また、回折を利用することにより光を拡散させるので、光散乱材等の屈折を利用する視野角拡大部材の場合に問題となっていた外光の後方散乱に起因するコントラスト低下、及び像の鮮明度が低下するいわゆる像ボケを防止することができる。
一方、図5に示した例では、水平面内視野角及び垂直面内視野角において上記第一の例よりも広い角度範囲で輝度が高くなる例である。より具体的には、0次光により正面で輝度が高いことに加え、1次光により水平面内及び垂直面内の±30°〜±70°の範囲で輝度が高くなる。
このように第二の例では、水平面内及び垂直面内においてより広い範囲で光を拡散するホログラム形状が形成され、液晶表示装置に適用した場合にはこれに応じた広い視野角を得ることが可能となる。
このような光拡散特性を有するホログラム形状によれば、0次光と1次光との連続性を向上させることができる。従って液晶表示装置にこれを適用する場合には、正面から水平面内、及び正面から垂直面内に向けて連続的に映像を観察可能となる。
図7及び上記説明では水平面内視野角についてのみ説明したが、垂直面内視野角についても同様である。
より具体的には、主部22aは、第一層11のホログラム形状10aを有する層より低い屈折率の材料で構成されている。主部22aを構成する材料は透明性が高く、ホログラム形状に追随させるため硬化前に第一層11に塗布する等して積層してから硬化させることができるものが好ましい。例えば前記で列記した電離放射線硬化性樹脂等を挙げることができる。
一方、光散乱材22bの光散乱機能は、例えば、主部22aをなす材料とは異なる屈折率を有した材料とすることにより発揮可能である。その他、光に対して反射作用を及ぼし得る材料であってもよい。これには例えば、平均粒径が0.5μm〜100μm程度であるシリカ(二酸化珪素)、アルミナ(酸化アルミニウム)、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、シリコーン樹脂等の透明物質からなる粒子を用いることができる。
ここで、計算機ホログラムの具体的形状を得るに際しては、上記説明した図3、図4、図5、図6の角度分布をもとに振幅分布を作成して計算することにより算出することができる。
過程S2で、その初期化した値に所定のフーリエ変換を施し、AIMG、φIMGを得る。
過程S3で、AIMGが所定の領域内でほぼ一定値になり、その所定領域外でほぼ0になったと判断された場合は、過程S1で初期化したAHOLDとφHOLDが所望の計算機ホログラムとなる。
次に過程S5で束縛条件が付与された後の条件で所定の逆フーリエ変換が施される。
逆フーリエ変換で得られたホログラム面での値は、過程S6で束縛条件が付与され、AHOLDは1に、φHOLDは多値化(元の関数をデジタルな階段状の関数に近似(量子化))される。ただし、φHOLDが連続的な値を持ってもよい場合は、この多値化は必ずしも必要ない。
このレジスト層に対し、パターン露光を行なうが、パターン露光は、板状のパターン、レーザー描画装置によるレーザービームの走査、又は電子線描画装置による電子線の走査によりおこなうことができる。
この露光によりレジスト樹脂が硬化した易溶化部分と、未露光部分と、が形成されるので、現像液を噴霧して行なうスプレー現像等によって、溶剤現像して易溶化部分を除去し、レジストパターンを形成する。
図10では紙面上が観察者側となる。
PVA層103は、PVA(ポリヴィニルアルコール)の層にヨウ素を含浸した上で延伸してなる物であり、液晶層106に積層され、入射した光を直交する二つの偏光成分(例えば、P波およびS波等)に分解し、一方の方向(透過軸と平行な方向)の偏光成分(例えば、P波)を透過させ、当該一方の方向に直交する他方の方向(吸収軸と平行な方向)の偏光成分(例えば、S波)を吸収する機能を有する層であり、実質的に偏光作用を発現する偏光板本体(いわゆる「偏光子」)に相当する。当該PVA層103は公知のものを適用することができる。
回折構造体10は、PVA層103に積層される上記第一実施形態で説明したものであり、入射した光を拡散して出射する機能を有している。
AR層104は、回折構造体10に積層されて液晶パネル101の最も観察者側に配置される層であり、光の反射を防止する機能を有する。これにより、液晶パネル101の表面へのいわゆる写り込みを防止することができる。このようなAR層は公知のものを用いることができる。
面光源装置110は、液晶パネル101のうち、観察者側とは反対側に配置され、液晶パネル101に面状の光を出射する照明装置である。図10〜図12からわかるように、面光源装置110は、エッジライト型の面光源装置として構成され、導光板111と、光源115と、光学シート120と、反射シート125と、を有している。
条件A:主切断面三角形形状の頂角以外の角、すなわち、主切断面三角形形状の基部112上に位置する底角の角度θ1、θ2が、25°以上45°以下である。
条件B:単位光学要素113aの底辺の長さWaに対する、単位光学要素113aの高さHaの比(Ha/Wa)が、0.2以上0.5以下である。
条件Aおよび条件Bの少なくとも一方が満たされる場合、後述するように、導光板111から出光する光のうち、単位光学要素113aが配列される方向(図12の紙面左右方向)に沿った成分について極めて効果的に集光作用が及ぼされる。
一方、基部112の厚さは、0.5mm〜6mmとすることができる。
条件A:主切断面三角形形状の頂角以外の角、すなわち、主切断面三角形形状の基部112上に位置する底角の角度θ1、θ2が、25°以上45°以下である。
条件B:単位光学要素113aの幅Waに対する、単位光学要素113aの基部高さHaの比(Ha/Wa)が、0.2以上0.5以下である。
また、液晶表示装置100では、回折構造体10の光拡散特性により、観察者が画面を見る際には正面、水平面内、垂直面内の視野角で映像や画像を観察することができればよく、観察者にとって重要でない斜め方向面内の視野角に対して映像光の出射を抑制することができる。従って、不要な光の出射を抑制することができるので、光源からの光の利用効率を向上させることができる。
さらに、回折構造体10の回折構造10a(ホログラム形状10a)を計算機ホログラムとすれば、光の拡散範囲等を所望のものに調整することができる。
10a ホログラム形状(回折構造)
11 第一層
12 第二層
20 回折構造体
22 第二層
22a 主部
22b 光散乱材
100 液晶表示装置
101 液晶パネル
102 上偏光板
103 PVA層(偏光子)
104 反射防止層
105 下偏光板
106 液晶層
110 面光源装置
111 導光板
112 基部
112a 主部
112b 光散乱材
113 単位光学要素部
113a 単位光学要素
115 光源
120 光学シート
121 本体部
122 単位プリズム部
122a 単位プリズム
125 反射シート
Claims (7)
- 液晶表示装置に配置されて入射面の法線方向に略平行に入射した光を所定の範囲に拡散して出射する回折構造体であって、
前記液晶表示装置が鉛直に立てられた姿勢で、正面、水平面内方向、及び垂直面内方向にのみ輝度分布を生じる回折構造を有する、
回折構造体。 - 前記回折構造が計算機ホログラムであることを特徴とする請求項1に記載の回折構造体。
- 透光性を有して積層された第一層及び第二層を有し、
前記第一層と前記第二層との界面に前記回折構造が具備されており、
前記界面を挟んだ前記第一層側と前記第二層側とでは屈折率差を有する、
請求項1又は2に記載の回折構造体。 - 前記第一層又は前記第二層のうち、前記回折構造により光が拡散された後の光が透過する層には光拡散剤が分散されていることを特徴とする請求項3に記載の回折構造体。
- 請求項1〜4のいずれか一項に記載の回折構造体と、該回折構造体に積層されたPVA層と、を有する偏光板。
- 略平行な光を生成する面光源装置と、該面光源装置の観察者側に配置される液晶パネルと、を有し、
前記液晶パネルは、液晶層、該液晶層の前記面光源装置側に配置される下偏光板、及び前記液晶層の前記観察者側に配置される上偏光板を備え、
前記上偏光板は請求項5に記載の偏光板である、
液晶表示装置。 - 前記上偏光板は、前記液晶層側にPVA層、該PVA層の観察者側に回折構造体の順であることを特徴とする請求項6に記載の液晶表示装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011132024A JP6046335B2 (ja) | 2011-06-14 | 2011-06-14 | 液晶表示装置用回折構造体、偏光板、及び液晶表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2011132024A JP6046335B2 (ja) | 2011-06-14 | 2011-06-14 | 液晶表示装置用回折構造体、偏光板、及び液晶表示装置 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016157431A Division JP2016194728A (ja) | 2016-08-10 | 2016-08-10 | 液晶表示装置用回折構造体、偏光板、及び液晶表示装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2013003241A true JP2013003241A (ja) | 2013-01-07 |
JP6046335B2 JP6046335B2 (ja) | 2016-12-14 |
Family
ID=47671901
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2011132024A Active JP6046335B2 (ja) | 2011-06-14 | 2011-06-14 | 液晶表示装置用回折構造体、偏光板、及び液晶表示装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6046335B2 (ja) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003337335A (ja) * | 2002-03-14 | 2003-11-28 | Nitto Denko Corp | 液晶表示装置 |
JP2007264428A (ja) * | 2006-03-29 | 2007-10-11 | Casio Comput Co Ltd | 液晶表示装置 |
JP2007304436A (ja) * | 2006-05-12 | 2007-11-22 | Nec Lcd Technologies Ltd | 表示装置、偏光素子、防眩性フィルム、及び、その製造方法 |
-
2011
- 2011-06-14 JP JP2011132024A patent/JP6046335B2/ja active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003337335A (ja) * | 2002-03-14 | 2003-11-28 | Nitto Denko Corp | 液晶表示装置 |
JP2007264428A (ja) * | 2006-03-29 | 2007-10-11 | Casio Comput Co Ltd | 液晶表示装置 |
JP2007304436A (ja) * | 2006-05-12 | 2007-11-22 | Nec Lcd Technologies Ltd | 表示装置、偏光素子、防眩性フィルム、及び、その製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6046335B2 (ja) | 2016-12-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6078969B2 (ja) | 光拡散フィルム、偏光板、及び液晶表示装置 | |
WO2015046439A1 (ja) | プリズムシート、面光源装置、映像源ユニット、及び液晶表示装置 | |
JP5402486B2 (ja) | 光学シート、面光源装置および透過型表示装置 | |
WO2021009943A1 (ja) | 光学構造体、光学構造体付き偏光板及び表示装置 | |
KR20060038381A (ko) | 조절 가능한 이득을 갖는 마이크로-렌즈 어레이식 광투과성스크린 | |
WO2010131430A1 (ja) | シート及び発光装置 | |
KR20060059888A (ko) | 높은 해상도와 적은 영상인공물을 갖는 마이크로-렌즈어레이식 광투과성 스크린 | |
JP2013003266A (ja) | 光拡散部材、偏光板、及び液晶表示装置 | |
JP2015069834A (ja) | 導光板、及び面光源装置 | |
KR20060059889A (ko) | 마이크로-렌즈 어레이식 광투과성 스크린 | |
JP5962142B2 (ja) | 光拡散フィルム、偏光板、及び液晶表示装置 | |
JP2010113037A (ja) | 光線制御ユニット | |
TWI390251B (zh) | Light control film and the use of its backlight device | |
JP2017167506A (ja) | 映像源ユニット、及び表示装置 | |
JP2016212191A (ja) | プリズムシート、面光源装置、映像源ユニット、及び液晶表示装置 | |
JP6046335B2 (ja) | 液晶表示装置用回折構造体、偏光板、及び液晶表示装置 | |
JP2015087774A (ja) | プリズムシート、面光源装置、映像源ユニット、及び液晶表示装置 | |
JP6237846B2 (ja) | 液晶表示装置 | |
JP5768447B2 (ja) | 立体液晶表示装置 | |
WO2018043618A1 (ja) | 偏光解消素子 | |
JP2016194728A (ja) | 液晶表示装置用回折構造体、偏光板、及び液晶表示装置 | |
JP5295826B2 (ja) | 光源ユニット及び液晶表示装置 | |
JP2015069014A (ja) | 光制御シートおよび表示装置 | |
JP2012103290A (ja) | 光学シート、バックライトユニット、および液晶表示装置 | |
JP2017219619A (ja) | 映像源ユニット |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20140417 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20150225 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20150310 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20150511 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20150602 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160810 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20161117 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6046335 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |