JP2015108827A - 液晶ディスプレイ用の偏光板 - Google Patents

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L S Lamberth Jr
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ブレント・ディー・ラーソン
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Abstract

【課題】高効率で高輝度に作動する液晶ディスプレイ用の偏光板を提供する。
【解決手段】偏光板は、光源と表示パネルとの間に設けられ、光源は１つ又はそれ以上の偏光面をもつ光を放射し、表示パネルは所定の偏光軸をもつようになっている。プレートは、再偏光領域及びプリ偏光領域を含む。再偏光領域は、第１の主面と第２の主面との間にあり、光源からの光を受光して拡散し、少なくとも１つの偏光面の偏光解消を行うか又は回転させるようになっている。プリ偏光領域は、第１の主面と第２の主面との間に形成されて、再偏光領域に隣接して接触するようになっている。プリ偏光領域は、実質的に非吸収性であり、所定の偏光軸に実質的に整列した偏光面をもつ光が第２の主面を通過できるが、所定の偏光軸に実質的に整列しない偏光面をもつ光が第２の主面を通過することを阻止するようになっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、全体としては液晶ディスプレイに関連し、詳細には液晶ディスプレイ用の偏
光板に関連する。
従来型の液晶ディスプレイは、反射キャビティ、光源、表示パネル、及び拡散器を有し
ている。光源は、反射キャビティに光を入射できるように配置されている。反射キャビテ
ィは、光源の周りのエンクロージャの１つ又はそれ以上の面を形成する反射面等の幾つか
の一般的な形態をとることができる。このような反射キャビティは、１つ又はそれ以上の
端部に沿って照射、又は端部照射される透明な光ガイドを含むことができる。表示パネル
は反射キャビティと離間しており、実質的に所定の偏光軸と位置合わせされた偏光面をも
つ光が通過できるように構成された背面偏光板を含むことができる。通常、拡散器は、反
射キャビティと表示パネルとの間に配置され、実質的に所定の偏光軸と位置合わせされた
偏光面をもつ光を含む、反射キャビティから出射する光の均一性を高めるよう構成されて
いる。
通常、製造業者は、エネルギー消費を最適にできると同時に最小の重量、厚さ、及びコ
ストである液晶ディスプレイ部品を組み込む。例えば、従来から製造業者は、薄くて透光
性の高い材料で作られ、片面又は両面に光拡散を高めるための表面テクスチャを有する拡
散器を組み込んでいる。通常、拡散器は、拡散器と他の表示部品との間に空隙が維持され
るように配置される。空隙は、拡散器の拡散性を高めると共に、拡散器近くの非理想的部
品による光吸収の可能性を低減する。エネルギー効率を更に高めるために、プリ偏光プラ
スチック薄膜を組み込むことができるが、これはその後に拡散器又は反射キャビティを通
過する未通過の光を再循環させるものである。従来、プリ偏光薄膜は拡散器と表示パネル
との間に配置されている。特定の表示装置において、プリ偏光薄膜は光を鏡面的に拡散器
及び反射キャビティに反射するので光の一部は表示パネルへ戻り、反射光の一部は再配向
され、表示パネルの偏光軸に実質的に整列した光が通過することができる。別の構成にお
いて、プリ偏光フイルムは、未通過の光を後方散乱するが、表示パネルの光軸に対して実
質的に整列する光を通すことができる。
前述の構成は小型表示装置に適するが、幾つかの欠点がある。特に液晶ディスプレイの
サイズが大型化すると、フイルムの特定部分の構造的完全性を維持するのが難しくなる。
例えば、フイルムの中央部は、表示装置に振動を与えたり落下させたり、又は極端な温度
又は湿度環境に晒されると、変形したり他の表示部品と接触したりする場合がある。
フイルムの破損を最小限にする１つの従来の方法は、鏡面反射性のプリ偏光フイルムを
背面偏光板に積層して、２枚を１枚のシートとして表示パネルの貼り付けるようになって
いる。しかしながら、２枚の偏光板を積層すると液晶ディスプレイの特定の光特性や物理
的特性に悪影響を及ぼす場合があり、航空用途や軍事用途等の特定の用途では適切でない
ことが分かっている。例えば、液晶ディスプレイの輝度、視野角、均一性、又は環境性能
が、航空用途や軍事用途に使用される表示装置に定められた特定の基準を満たさない場合
がある。
従って、大型サイズのものを製造する場合に又は厳しい環境で使用する場合に液晶ディ
スプレイが構造的完全性又は環境十全性を維持するようにすることが望ましい。更に、航
空用途、軍事用途、及び商業用途での使用に適する高効率で高輝度に作動する液晶ディス
プレイが望ましい。更に、従来型の表示装置に比べて広い照射角及び視野角で作動する液
晶ディスプレイが望ましい。更に、比較的簡単かつ安価に製造できる液晶ディスプレイが
望ましい。更に、本発明の主題の他の所望の特徴及び特性は、図面及び背景技術を参照し
て以下の詳細な説明及び請求項から明らかになるはずである。
構成部品は、液晶ディスプレイの光源と表示パネルとの間に設けられ、光源は１つ又は
それ以上の偏光面をもつ光を放射し、表示パネルは所定の偏光軸をもつようになっている
。また、この構成部品を含む表示装置が提供される。
１つの実施形態において、例示的に、構成部品は、プレート、再偏光領域、及びプリ偏
光領域を含む。プレートは、第１の主面、該第１の主面の反対側にある第２の主面、及び
第１の主面と第２の主面とを連結する端部を含んでいる。第１の主面は、光源からの入射
光の大部分をそこを通して第２の主面に伝達するようになっている。再偏光領域は、第１
の主面と第２の主面との間にあり、第１の主面を通って伝達される光の大部分を受光する
ようになっている。再偏光領域は、そこを通過する光を拡散して、少なくとも１つの偏光
面の偏光を変えるか又は回転させるようになっている。プリ偏光領域は、第１の主面と第
２の主面との間に形成されて、再偏光領域に隣接して接触するようになっている。プリ偏
光領域は、実質的に非吸収性であり、所定の偏光軸に実質的に整列した偏光面をもつ光が
第２の主面を通過できるが、所定の偏光軸に実質的に整列しない偏光面をもつ光が第２の
主面を通過することを阻止するようになっている。光は、再偏光領域とプリ偏光領域との
間に導入されず、プレートの端部を通って導入されない。
別の実施形態において、例示的に、構成部品は、プレート、再偏光領域、境界面、及び
プリ偏光領域を含む。プレートは、第１の主面、該第１の主面の反対側にある第２の主面
、及び第１の主面と第２の主面とを連結する端部を含んでいる。第１の主面は、光源から
の入射光の大部分をそこを通して第２の主面に伝達するようになっている。再偏光領域は
、第１の主面と第２の主面との間にあり、第１の主面を通って伝達される光の大部分を受
光するようになっている。再偏光領域は、そこを通過する光を拡散して、少なくとも１つ
の偏光面の偏光を変えるか又は回転させるようになっている。境界面は、第１の主面と第
２の主面との間にあり、第１の面及び第２の面を有する。境界面の第１の面は、再偏光領
域に隣接して接触するように配置されている。プリ偏光領域は、第１の主面と第２の主面
との間に形成されて、境界面に隣接して接触するようになっており、実質的に非吸収性で
あり、所定の偏光軸に実質的に整列した偏光面をもつ光が第２の主面を通過できるが、所
定の偏光軸に実質的に整列しない偏光面をもつ光が第２の主面を通過することを阻止する
ようになっている。光は、再偏光領域とプリ偏光領域又は境界面との間に導入されず、プ
レートの端部を通って導入されない。
別の実施形態において、例示的に、表示装置は、光源、反射面、偏光表示パネル、及び
構成部品を含む。反射面は光源の近くに配置されてそこから放射される光を反射するよう
になっている。偏光表示パネルは反射面から離間しており、所定の偏光軸を有している。
構成部品は反射面と偏光表示パネルとの間に配置され、反射光を受光するようになってい
る。偏光板は、プレート、再偏光領域、及びプリ偏光領域を含む。プレートは、第１の主
面、該第１の主面の反対側にある第２の主面、及び第１の主面と第２の主面とを連結する
端部を含んでいる。第１の主面は、光源からの入射光の大部分をそこを通して第２の主面
に伝達するようになっている。再偏光領域は、第１の主面と第２の主面との間にあり、第
１の主面を通って伝達される光の大部分を受光するようになっている。再偏光領域は、そ
こを通過する光を拡散して、少なくとも１つの偏光面の偏光を変えるか又は回転させるよ
うになっている。プリ偏光領域は、第１の主面と第２の主面との間に形成されて、再偏光
領域に隣接して接触するようになっている。プリ偏光領域は、実質的に非吸収性であり、
所定の偏光軸に実質的に整列した偏光面をもつ光が第２の主面を通過できるが、所定の偏
光軸に実質的に整列しない偏光面をもつ光が第２の主面を通過することを阻止するように
なっている。光は、再偏光領域とプリ偏光領域との間に導入されず、プレートの端部を通
って導入されない。
更に別の実施形態において、例示的に、表示装置は、光源、該光源の近傍に配置されて
そこから放射された光を反射するようになっている反射面、該反射面から離間した偏光表
示パネル、所定の偏光軸をもつ偏光表示パネル、及び反射面と偏光表示パネルとの間に配
置されて反射された拡散光を受光するようになっている構成部品を含む。構成部品は、プ
レート、再偏光領域、境界面、及びプリ偏光領域を含む。プレートは第１の主面、該第１
の主面の反対側にある第２の主面、及び第１の主面と第２の主面とを連結する端部を含ん
でいる。第１の主面は、光源からの入射光の大部分をそこを通して第２の主面に伝達する
ようになっている。再偏光領域は、第１の主面と第２の主面との間にあり、第１の主面を
通って伝達される光の大部分を受光するようになっている。再偏光領域は、そこを通過す
る光を拡散して、少なくとも１つの偏光面の偏光を変えるか又は回転させるようになって
いる。境界面は、第１の主面と第２の主面との間にあり、第１の面及び第２の面を有する
。境界面の第１の面は、再偏光領域に隣接して接触するように配置されている。プリ偏光
領域は、第１の主面と第２の主面との間に形成されて、境界面に隣接して接触するように
なっている。プリ偏光領域は、実質的に非吸収性であり、所定の偏光軸に実質的に整列し
た偏光面をもつ光が第２の主面を通過できるが、所定の偏光軸に実質的に整列しない偏光
面をもつ光が第２の主面を通過することを阻止するようになっている。光は、再偏光領域
とプリ偏光領域又は境界面との間に導入されず、プレートの端部を通って導入されない。
更に別の実施形態において、例示的に、構成部品は、プレート、再偏光領域、及びプリ
偏光領域を含む。プレートは、第１の主面、該第１の主面の反対側にある第２の主面、及
び第１の主面と第２の主面とを連結する端部を含んでいる。第１の主面は、光源からの入
射光の大部分をそこを通して第２の主面に伝達するようになっている。再偏光領域は、第
１の主面と第２の主面との間にあり、光源からの光を受光して拡散し、少なくとも１つの
偏光面の偏光解消を行うか又は回転させるようになっている。プリ偏光領域は、第１の主
面と第２の主面との間に形成されて、再偏光領域に隣接して接触するようになっている。
プリ偏光領域は、実質的に非吸収性であり、所定の偏光軸に実質的に整列した偏光面をも
つ光が第２の主面を通過できるが、所定の偏光軸に実質的に整列しない偏光面をもつ光が
第２の主面を通過することを阻止するようになっている。光は、再偏光領域とプリ偏光領
域との間に導入されず、プレートの端部を通って導入されない。
本発明の主題は、図面を参照して以下に説明するが、同じ参照番号は同じ構成部品を示
している。
以下の発明の主題の詳細な説明は単に例示的なものであり、発明の主題を限定すること
、又は発明の主題の適用又は使用を限定することを意図していない。更に、前述の背景技
術又は以下の詳細な説明に示される何らかの理論に縛られるものでもない。
図１を参照すると、１つの実施形態による表示装置１００の概略断面図が示されている
。表示装置１００は、所定の表示方向に光を偏光することで作動する、任意の形式の表示
装置の１つとすることができる。例示的な適切な表示装置１００としては、アクティブマ
トリックス型液晶ディスプレイ装置、パッシブマトリックス型液晶ディスプレイ装置、及
びダイレクトアドレス型液晶ディスプレイ装置を含むがこれらのは限定されない、液晶デ
ィスプレイ装置を挙げることができる。
表示装置１００は、光源１０２、反射面１０４、偏光表示パネル１０６、及び偏光板１
０８を含む。光源１０２は、電源（図示せず）と接続して作動するか又は電源内蔵式とす
ることができる。特定の実施形態において、光源１０２は、拡散又は直射とすることがで
きる非偏光の光を発生することができる。別の実施形態において、光源１０２は、特定の
指向性をもつように偏光された光を発生することができる。光源１０２として使用するの
に適したデバイスとしては、これらに限定されるものではないが、１つ又はそれ以上の蛍
光ランプ、発光ダイオード、白熱ランプ、レーザ、及び放電ランプを挙げることができる
。光源１０２は、少なくとも一部の光が反射面１０４又は偏光板１０８に指向するように
配置されている。
反射面１０４は、光源１０２からの少なくとも一部の光を偏光表示パネル１０６及び偏
光板１０８に反射する。光は反射すると偏光が変わる場合がある。反射面１０４は、光を
反射できる材料で作ること、又は反射材料で被覆することができる。適切な材料としては
、限定されるものではないが平坦な白色材料又は鏡面をもつ材料を挙げることができる。
光源１０２からの光を最大限利用するために、反射面１０４は、光が入射するキャビティ
を形成するようになったエンクロージャ１１２の内面の一部とすることができる。図１に
は単純な箱形キャビティが示されているが、エッジリット式キャビティ等の他の従来型の
キャビティを使用することもできる。エッジリット式キャビティにおいて、反射面１０４
は、光の均等な分散を促進する透明な光ガイドを更に含むことができる。
偏光表示パネル１０６は、光源１０２及び反射面１０４から離間しており、そこからの
光の一部を受光するようになっている。１つの実施形態において、偏光表示パネル１０６
は所定の偏光軸１１４を有しているので、実質的に偏光軸１１４に整列した特定の方向に
偏光された入射光だけが通過する。この関連で、偏光表示パネル１０６は、アクティブマ
トリックス液晶ディスプレイ、超ねじれネマチック液晶ディスプレイ、強誘電体液晶ディ
スプレイ、又は他の偏光を操作可能な光変調器とすることができる。このような表示装置
の多くでは、偏光軸１１４は、従来から理解されているような偏光面を表す場合が多い。
この場合、図示の偏光軸１１４は偏光面と表面の交点とすることができ、通過可能な垂直
方向の入射光の電場ベクトルと一致することができる。
偏光表示パネル１０６は、追加的に片面に配置された背面偏光板１１６を含むことがで
きる。背面偏光板１１６は、偏光表示パネル１０６に入射する光が所定の偏光軸１１４に
整列することを保証できるようになっている。別の実施形態において、偏光表示パネル１
０６は、反対面に配置された前面偏光板１１８を含むこともできる。前面偏光板１１８は
、光に更にフィルターにかけて表示装置１００の明瞭度又はコントラストを高めることが
できる。この関連で、前面偏光板１１８は、背面偏光板１１６の所定の偏光軸１１４と実
質的に同じであってもよく又は同じでなくてもよい偏光軸に整列した光を通過するよう機
能する。
光は、偏光表示パネル１０６に入射する前に、必ず偏光板１０８を通過する。偏光板１
０８は、エンクロージャ１１２の周縁部に沿って取り付けることができる。例えば、取り
付けは、機械的な固定具によって行うことができ、取り付け領域の周縁から光の漏れを最
小にすることができる。１つの実施形態において、偏光板１０８の中央領域は、エンクロ
ージャ１１２、反射面１０４、又は光源１０２に直接取り付ける必要はなく、これらの部
品と空気等の屈折率の低い媒体で隔てることができる。偏光板１０８は、光源１０２及び
反射面１０４からの入射光の少なくとも一部を偏光表示パネル１０６に到達する前に拡散
及びプリ偏光するようになっている。１つの実施形態において、偏光板１０８は、実質的
に所定の偏光軸１１４に整列されて入射光が通過できるようになった所定の方向に入射光
をプリ偏光する。別の実施形態において、表示装置１００のエネルギー効率を高めるため
に、偏光板１０８は、所定の偏光軸１１４に実質的に整列していない光の一部分を、再度
方向づけを行って所定の偏光軸１１４に実質的に整列するまで連続的に再循環させて、偏
光表示パネル１０６を通過できるようにしてもよい。
図２は、図１の表示装置１００に組み込むことができる１つの実施形態の偏光板１０８
の断面図である。偏光板１０８は、第１の主面１０９、該第１の主面１０９の反対側にあ
る第２の主面１１１、及び端部１１３を有する一体構造である。第１の主面１０９及び第
２の主面１１１は、端部１１３で結合されている。１つの実施形態において、第１の主面
１０９は、光源及び反射面１０４からの入射光の大部分を第２の主面１１１へ透過させる
ことができるようになっている。
また、偏光板１０８は再偏光領域１２０及びプリ偏光領域１２２を備え、各々は第１の
主面１０９と第２の主面１１１との間に配置されている。再偏光領域１２０は、そこを通
過する光を拡散して、少なくとも１つの偏光面を偏光解消又は回転させるようになってい
る。１つの実施形態において、再偏光領域１２０は、半剛体の独立構造となり得る厚さを
もつことができる。この実施形態において、再偏光領域１２０は、体積拡散器と類似の特
性を有し、入射光の一部分を通過又は前方散乱させること、及び入射光の一部分を後方散
乱させることができるようになっている。例えば、再偏光領域１２０は、終始微視的に変
化する屈折率をもつことができる。
別の実施形態において、再偏光領域１２０は、表面拡散器と類似の方法で光を拡散でき
るようになっている。１つの実施例において、再偏光領域１２０は、終始実質的に一定の
複屈折の屈折率をもつことができ、表面上に表面テクスチャを含むことができる。別の実
施形態において、再偏光領域１２０は、フイルムのような薄くて可撓性のあるものとする
ことができる。
プリ偏光領域１２２は、再偏光領域１２０を通過した光を受光する。１つの実施形態に
おいて、プリ偏光領域１２２は、所定の偏光軸１１４に実質的に整列した偏光面を有する
光を通過させるが、所定の偏光軸１１４に実質的に整列しない偏光面を有する光を通過さ
せないことで、通過光を更にフィルタリングできるようになっている。エネルギー効率を
更に高めるために、プリ偏光領域１２２は非吸収構造とすることができる。例えば、プリ
偏光領域１２２は、所定の偏光軸１１４に実質的に整列しない光を鏡面的に反射又は後方
散乱できるようになっている。図２においてプリ偏光領域１２２は空気と接する外面をも
つように示されているが、外面は他の媒体と接することもできる。例えば、プリ偏光領域
１２２は、隣接する吸収偏光板（図示せず）を含むことができる。吸収偏光板は、プリ偏
光領域１２２の所定の偏光軸１１４と実質的に同じ偏光軸をもつことができ、表示パネル
１０６の背面偏光板１１６として取り付けることができる、
図３から図６は、プリ偏光領域１２２に組み込むことができる幾つかの適切な構造体を
示す。図３に示す実施形態において、プリ偏光領域１２２は、ポリマーマトリクス３０４
に分散された液晶液滴３０２を含む、後方散乱単軸構造とすることができる。液晶液滴３
０２は、ポリマーマトリクス３０４内に均質的に整列されることができ、分離したもの又
は連続したものとすることができ、更に、対称形又は非対称形のいずれかである。液滴３
０２を形成する特定の液晶は、通常屈折率又は異常屈折率のいずれかが、ポリマーマトリ
クス３０４の対応する屈折率に一致するように選択できる。１つの実施形態において、液
滴３０２中の液晶の配向は、例えば引き伸ばすことにより物理的に引き起こすことができ
る。別の実施形態において、液晶配向は、例えば随意的な電極３０６を用いて、適切な方
向の電場又は磁場を印加することによって引き起こすことができる。図３に整合する別の
実施形態において、領域３０２は、第１の偏光軸に対するポリマーマトリクス３０４の屈
折率に一致するが、第２の偏光軸の屈折率に一致しない屈折率のポリマードメインとする
ことができる。
後方散乱の別の実施形態において、図４に示すように、プリ偏光領域１２２は、お互い
に整列し、ポリマーマトリクス４０４中に埋め込まれた透明繊維４０２を含むことができ
る。透明繊維４０２は複屈折又は非複屈折とすることができる。複屈折の場合、透明繊維
４０２、非複屈折ポリマーマトリクス４０４を用いることができる。非複屈折の場合、透
明繊維（例えば、ガラス繊維）、複屈折ポリマーマトリクス（例えば、高分子液晶）を用
いることができる。
図５は、プリ偏光領域１２２に関する好適な後方散乱構造の別の実施例を示す。この実
施形態において、プリ偏光領域１２２は、軸５０４に整列した複屈折結晶５０２を含むこ
とができる。複屈折結晶５０２は非複屈折ポリマーマトリクス５０６内に埋め込むことが
できる。
図６に示す別の実施形態によれば、プリ偏光領域１２２は、複屈折性が異なるポリマー
材料が交互になった層６０２及び層６０４で構成することができる。ここで、層６０２及
び層６０４の屈折率は、第１の偏光軸に実質的に一致するが第２の偏光軸には一致しない
。
１つの例示的な実施形態において、プリ偏光領域１２２は、米国ミネソタ州セントポー
ル所在の３Ｍ社から入手可能なＶｉｋｕｉｔｉ（商標） Ｄｉｆｆｕｓｅ Ｒｅｆｌｅｃ
ｔｉｖｅ Ｐｏｌａｒｉｚｅｒ Ｆｉｌｍｓと同じ特性をもつようにすることができる。
別の実施形態において、プリ偏光領域１２２は、米国ミネソタ州セントポール所在の３Ｍ
社から入手可能なＶｉｋｕｉｔｉ（商標） Ｄｕａｌ Ｂｒｉｇｈｔｎｅｓｓ Ｅｎｈａ
ｎｃｅｍｅｎｔ Ｆｉｌｍと同様に機能するようにすることができる。また、限定される
ものではないが、コレステリック構造及び細線格子偏光構造を含む他の非吸収偏光板を用
いることもできる。
図２を再び参照すると、領域１２０及び領域１２２は、相互に接触すること、又は適切
な方法で相互に接着することができる。例えば、再偏光領域１２０が半剛体でプリ偏光領
域１２２が可撓性の場合、プリ偏光領域１２２は再偏光領域１２０の上に直接積層するこ
とができる。再偏光領域１２０が可撓性でプリ偏光領域１２２が半剛体の場合、２つの領
域１２０、１２２は、例えばお互いに積層すること、又は再偏光領域１２０は被覆として
プリ偏光領域１２２上に塗布することができる。１つの実施形態において、再偏光領域１
２０及びプリ偏光領域１２２の両者は可撓性であり、２つの領域１２０、１２２は、お互
いに積層すること又はお互いに共押し出しすることができる。もしくは、再偏光領域１２
０は、プリ偏光領域１２２を形成するのに適した材料で被覆することができる。別の実施
形態において、２つの領域１２０、１２２は特性が連続的に変化した構造として形成する
ことができる。
別の実施形態において、図７に示すように、偏光板１０８は、２つの領域１２０、１２
２の間に配置又は形成された境界面１２４を含むことができる。境界面１２４は、再偏光
領域１２０及びプリ偏光領域１２２と実質的に同じ屈折率をもつ透明材料とすることがで
きる。別の実施形態において、境界面１２４は、光の偏光面を第１の方向から第２の方向
へ変化できるようになっている。例えば、１つの実施形態において、境界面１２４は１／
４波長リターダと同じように構成することができ、再偏光領域１２０は偏光を維持するよ
うに構成することができる。この場合、再偏光領域１２０及び境界面１２４は協働して偏
光回転を実現する。
境界面１２４は、可撓性の再偏光領域１２０及び可撓性のプリ偏光領域１２２が接着さ
れた、半剛体構造体として機能することができる。この場合、再偏光領域１２０及びプリ
偏光領域１２２は、境界面１２４の上に積層することができる。もしくは、再偏光領域１
２０及びプリ偏光領域１２２を形成する適切な材料を使用して境界面１２４の両面を被覆
することができる。１つの実施形態において、再偏光領域１２０、プリ偏光１２２、及び
境界面１２４（もし存在する場合）の各々は、表示パネル１０６の法線と直交する方向に
沿って実質的に同一の厚さ及び構造とすることができる。
図８は、１つの実施形態の偏光板１０８を通って進む光の略図を示す。この実施形態に
おいて、偏光板１０８は、隣接する再偏光領域１２０及びプリ偏光領域１２２を備え、両
者は境界面１２４においての屈折率が一致している。再偏光領域１２０及びプリ偏光領域
１２２は光を拡散するようになっている。しかしながら、再偏光領域１２０は、プリ偏光
領域１２２からの偏光を受光して、実質的に非偏光の又はランダムに偏光した光をプリ偏
光領域１２２に戻すようになっているが、プリ偏光領域１２２は、所定の軸に沿って偏光
された実質的に非屈折の光、及び別の軸に沿って偏光された方散乱の光を通すことができ
るようになっている。
光は第１の主面１０９を通って入射するが、再偏光領域１２０とプリ偏光領域１２２と
の間から又は偏光板端部１１３からは入射しない。光が再偏光領域１２０を通過する際に
、特定の光線１３０は再偏光領域１２０の小領域１３２に入射する。光線１３０は、単一
の方向から、例えば図１の光源１０２又は反射面１０４から到来するように示されている
が、光線１３０は、２つ以上の方向から小領域１３２に入射する他の光線を含むこともで
きる。また、光線１３０は、隣接する小領域１３４及び図示しない他の領域からの光線を
含むことができる。光源１０２又は反射面１０４から到来する光線１３０のサブセットは
、偏光板１０８の第１の主面１０９を通って入射することができる。第１の主面１０９は
空気との境界面とすることができる。
小領域１３２は、ランダム方向にランダムな偏光をもつ光線１３０を散乱させることが
できる。例えば、１つの実施形態において、第１の部分の光線１３８は、小領域１３２か
らプリ偏光領域１２２の偏光軸に一致する偏光でもって様々な方向に散乱する。その後、
第１の部分の光線１３８は、空気等の外部媒体に屈折するための光エネルギーの大部分を
与える入射角でもって偏光板１０８の第２の主面１１１に到達することができる。この部
分は、図１の所定の偏光軸１１４に非常に良く一致している。第２の部分の光線１４２は
、小領域１３２から散乱したものではあるが、プリ偏光領域１２２による後方散乱の場合
もある偏光を有している。この場合、第２の部分の光線１４２に関連する光エネルギーの
大部分は、第２の主面１１１に到達することなく後方散乱光線１４４の形態でもって再偏
光領域１２０に戻る。
第３の部分の光線１４６は、プリ偏光領域１２２が通すことができる偏光でもって小領
域１３２を出て行くことができるが、偏光板１０８からの臨界又は許容屈折角を超える場
合もある。その結果、第３の部分の光線１４６は、全内部反射（ＴＩＲ）によって反射し
て再偏光領域１２０に向かって戻る場合がある。その後、第３の部分の光線１４６の光エ
ネルギーは、小領域１３４近傍の再偏光領域１２０に戻り、他の可能性としては、第１の
部分の光線１３８と同じような形態で散乱して再偏光領域１２０を出て行く。１つの実施
形態において、別の部分の光線１４８は、プリ偏光領域１２２とは反対側の方向で後方散
乱して再偏光領域１２０を出て行く
別の実施形態において、光線１５０は偏光板１０８の第１の主面１０９におけるＴＩＲ
を被る。これは、戻り光線１５０（又は他の光線）の対応する境界面の法線に対応する入
射角がＴＩＲの臨界角を超えた場合に発生する。ＴＩＲに関連する場合、空気１５４と偏
光板１０８の第１の主面１０９又は第２の主面１１１との間の境界等の、基板−空気境界
のＴＩＲ臨界角（空気臨界角）は、特定の領域を形作る材料の特定の屈折率に応じて変わ
る場合がある。例えば、プラスチック又はガラス等の光学材料は、一般に２７度（ｎ＝２
．２）から４９度（ｎ＝１．３３）の範囲の空気臨界角を示す。特定の普通ガラス又はプ
ラスチック等のｎ＝１．５の屈折率をもつ材料に関して、空気臨界角は法線から約４２度
である。図８の実施形態において、例えば、光線１４２、１４４、及び１４６の部分の光
は、再偏光領域１２０とプリ偏光領域１２２との間を進んで、対応する領域の材料に関す
る空気臨界角を超える角度にて境界面１２４を通り抜けることは明らかである。
前述の偏光板１０８は、相互に空隙で隔てられた拡散器、プリ偏光フイルム、及び背面
偏光板を備える従来型の液晶ディスプレイに比べると、種々の視野角からの高い輝度をも
たらすことができる。１つの特定の実施例において、相対輝度は、垂直視野角を０度に維
持したままで、水平視野角の範囲にわたって測定した。次に、相対輝度は、図９に示すグ
ラフ９００上にプロットした。プリ偏光フイルムをもつ従来型の液晶ディスプレイの相対
輝度を表すデータは、ライン９０２に示し、偏光板１０８を備える液晶ディスプレイの相
対輝度を表すデータライン９０４に示す。グラフ９００に示すように、偏光板１０８を備
える液晶ディスプレイの輝度は、特に広い視野角において従来型のディスプレイを超えて
いる。拡散が存在すると図８に例示するような複雑な相互作用が持ち込まれるので、非拡
散層の積層組立体の直接的な比較は意味がない。例えば、表面反射を無くすことに関連す
るような単純な改善ではなく、拡散器が背面偏光板に直接積層されている従来のものは全
体的な効率の低減を示した。
偏光板１０８を包含すると表示装置１００の効率が高くなることに加えて、表示装置１
００の全体的な寸法及び／又は厚さも小さくなる。更に、偏光板１０８を備える表示装置
は、同程度の機能をもつ従来型の表示装置よりも構造的に堅牢である。
本発明の主題の詳細な説明として少なくとも１つの例示的な実施形態を説明したが、多
数の変形例が存在することを理解されたい。また、例示的な実施形態は単に実施例であり
本発明の主題の範囲、用途、又は構成を限定するものではないことを理解されたい。むし
ろ、前述の詳細な説明は、当業者に本発明の主題の例示的な実施形態を実施する際の好都
合な指針を提供するものである。請求項に記載の本発明の主題の範疇から逸脱することな
く、例示的な実施形態で説明した構成部品の機能及び構成の種々の変更を行い得ることを
理解されたい。
１つの実施形態による表示装置の概略的な断面図を示す。 図１の表示装置に組み込むことができる偏光板の断面図を示す。 １つの実施形態による偏光板のプリ偏光領域の断面図を示す。 １つの実施形態による偏光板のプリ偏光領域の断面図を示す。 １つの実施形態による偏光板のプリ偏光領域の断面図を示す。 １つの実施形態による偏光板のプリ偏光領域の断面図を示す。 図１の表示装置に組み込むことができる偏光板の断面図を示す。 偏光板を通って進む光の略図である。 従来型液晶ディスプレイと偏光板を備えたディスプレイとから得られた相対輝度測定値の比較グラフである。

Claims (7)

  1. 液晶ディスプレイの光源と表示パネルとの間に使用するための構成部品であって、
    第１の層と第２の層とからなるプレートを有し、前記プレートは、第１の主面、前記第１の主面の反対側にある第２の主面、及び前記第１の主面と前記第２の主面を連結する端部を含み、前記第１の主面が前記光源からの入射光の大部分を透過させるように構成され、第１の層の第１の側を画定し、前記第２の主面が前記第１の層から伝達された入射光の一部を受けるように構成され、前記第２の層の第１の側を画定し、
    前記第１の層は微視的に変化する屈折率を有する単一の離散（discrete）構造であり、第１の層は、第１の層に入る入射光の一部を拡散して後方散乱させ、第１の層を介して通過する入射光の偏光面を偏光解消するように適合され、
    前記第２の層は、前記第１の層に隣接して接触し、前記第１の層と実質的に屈折率が一致するように構成され、前記表示パネルの所定の偏光軸と実質的に位置合わせされた偏光面を有する第２の主面を通過する光の通過を実質的に吸収しないように構成され、前記表示パネルの所定の偏光軸と実質的に位置合わせされていない偏光面を有する第２の主面を通過する光の通過を実質的に妨げるように構成され、
    入射光が、前記第１の層と第２の層との間に注入されず、プレート端部を介して注入されず、
    第２の層に到達する光であるが第２の主面を通過しない入射光は、第１の層に戻され、戻された光の一部が偏光解消され、前記第１の層に拡散して後方散乱され、前記第２の層の方に差し向けられることを特徴とする構成部品。
  2. 前記プレートの第１の主面がそこに形成されたテクスチャを有することを特徴とする請求項１に記載の構成部品。
  3. 前記第２の層が更に、光を拡散させるように構成されることを特徴とする請求項１に記載の構成部品。
  4. 前記第２の層が更に、光を反射させるように構成されることを特徴とする請求項１に記載の構成部品。
  5. 前記第２の層が更に、光を後方散乱させるように構成されることを特徴とする請求項１に記載の構成部品。
  6. 液晶ディスプレイの光源と表示パネルとの間に使用するための構成部品であって、
    第１の主面、前記第１の主面の反対側にある第２の主面、及び前記第１の主面と前記第２の主面を連結する端部を備えた単一の構造体を形成するように一緒に結合された、第１の層と第２の層とからなるプレートを有し、前記第１の主面が前記光源からの入射光の大部分を透過させるように構成され、第１の層の第１の側を画定し、前記第２の主面が前記第１の層から伝達された入射光の一部を受けるように構成され、前記第２の層の第１の側を画定し、前記第２の主面が空気と接し、
    前記第１の層は微視的に変化する屈折率を有する単一の薄膜であり、第１の層は、第１の層に入る入射光の一部を拡散して後方散乱させ、第１の層を介して通過する入射光の偏光面を偏光解消するように適合され、
    前記第２の層は、前記第１の層に隣接して接触するように被覆され、前記第１の層と実質的に屈折率が一致するように構成された単一の薄膜であり、前記表示パネルの所定の偏光軸と実質的に位置合わせされた偏光面を有する第２の主面を通過する光の通過を実質的に吸収しないように構成され、前記表示パネルの所定の偏光軸と実質的に位置合わせされていない偏光面を有する第２の主面を通過する光の通過を実質的に妨げるように構成され、
    入射光が、前記第１の層と第２の層との間に注入されず、プレート端部を介して注入されず、
    第２の層に到達する光であるが第２の主面を通過しない入射光は、第１の層に戻され、戻された光の一部が偏光解消され、前記第１の層に拡散して後方散乱され、前記第２の層の方に差し向けられることを特徴とする構成部品。
  7. 光源と、
    前記光源の近くに配置され、そこから放射された光を反射するように構成された反射面と、
    前記反射面から離間して配置され、所定の偏光軸を備えた偏光表示パネルと、
    前記反射面と前記偏光表示パネルとの間に配置され、第１の層と第２の層とからなるプレートを有し、前記プレートは、第１の主面、前記第１の主面の反対側にある第２の主面、及び前記第１の主面と前記第２の主面を連結する端部を含み、前記第１の主面が反射光の大部分を透過させるように構成され、第１の層の第１の側を画定し、前記第２の主面が前記第１の層から反射光の一部を受けるように構成され、前記第２の層の第１の側を画定し、
    前記第１の層は微視的に変化する屈折率を有する単一の離散（discrete）構造であり、第１の層は、第１の層に入る反射光の一部を拡散して後方散乱させ、第１の層を介して通過する反射光の偏光面を偏光解消するように適合され、
    前記第２の層は、前記第１の層に隣接して接触し、前記第１の層と実質的に屈折率が一致するように構成され、所定の偏光軸と実質的に位置合わせされた偏光面を有する第２の主面を通過する光の通過を実質的に吸収しないように構成され、所定の偏光軸と実質的に位置合わせされていない偏光面を有する第２の主面を通過する光の通過を実質的に妨げるように構成され、
    入射光が、前記第１の層と第２の層との間に注入されず、プレート端部を介して注入されず、
    第２の層に到達する光であるが第２の主面を通過しない反射光は、第１の層に戻され、戻された光の一部が偏光解消され、前記第１の層に拡散して後方散乱され、前記第２の層の方に差し向けられることを特徴とする表示装置。
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