JP3813145B2 - Optical structure and polarizer - Google Patents
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Description
本発明は、光構造体に関し、さらに詳しくは、パネルディスプレー用の光構造体に関するものである。 The present invention relates to an optical structure, and more particularly to an optical structure for a panel display.
デジタル技術の迅速な発展とともに、パネルディスプレーは、次のような多くの電子機器用の主要な要素になった。その電子機器とは、例えば、ノートブック型PC、携帯電話(モバイルフォン)、情報機器(IA)、携帯情報端末(PDA)などである。一般的に、明るさ、薄さ、および/または、少ない消費電力が典型的なパネルディスプレーへの基礎的要求事項である。 With the rapid development of digital technology, panel displays have become a key element for many electronic devices such as: Examples of the electronic device include a notebook PC, a mobile phone (mobile phone), an information device (IA), and a personal digital assistant (PDA). In general, brightness, thinness, and / or low power consumption are basic requirements for a typical panel display.
しかしながら、視野角の狭さ解消、明るさの問題、高画質化、温度に対する安定性、およびそれらの関連事項は、パネルディスプレー技術の改善のために、さらなる開発途上にある。 However, narrowing of the viewing angle, brightness problems, high image quality, stability against temperature, and related matters are still under development for improvement of panel display technology.
液晶ディスプレーは、次のような顕著な特性故に、パネルディスプレーの新技術として発展してきた。その特性とは、優れた明るさ、クリアな画質、広い視野角、迅速なレスポンス、シンプルな製造プロセス、および少ない消費エネルギーである。 Liquid crystal displays have been developed as a new panel display technology due to the following remarkable characteristics. Its characteristics are excellent brightness, clear image quality, wide viewing angle, quick response, simple manufacturing process, and low energy consumption.
かくして、液晶ディスプレーは、生産者により積極的に研究・改良され、ポピュラーな製品となった。 Thus, LCDs have been actively researched and improved by producers and become popular products.
図1をご参照下さい。これは、現行の透過(トランスミッション)型液晶ディスプレーの構造を示します。図1に示すように、液晶分子それ自体では発光できないので、必要光量確保のため、そのパネルディスプレー背面にバックライトモジュール10を配置する必要がある。
Please refer to Fig.1. This shows the structure of the current transmission type liquid crystal display. As shown in FIG. 1, since the liquid crystal molecules themselves cannot emit light, it is necessary to dispose the
このバックライトモジュール10は通常、例えば、少なくとも一本の蛍光灯管、または発光ダイオード(LED)のような光源101を有し、それらを内蔵したり、両サイドに配置する。
The
バックライトモジュール10の光源101から導光プレート、反射プレート、および分散プレートを通じて、送り出された白色光11は、バックライトモジュール10の表面から均等に放射し、下偏向子12、ガラス基板13、液晶層14、カラーフィルター15、および上偏向子16を通過して、画像(イメージ)を形成する。
The
換言すれば、液晶ディスプレーは、バックライトモジュール10から放射した白色光11を、下偏向子12、ガラス基板13、液晶層14を順次透過させて、入射光をある特定角度に曲げる(位相角度を変更する)ために用いる。
In other words, the liquid crystal display sequentially transmits the
一方、液晶ディスプレー中の液晶分子の配列は、酸化インジウム錫(ITO)フィルム17間の電圧調節により、変更することができる。 On the other hand, the arrangement of liquid crystal molecules in the liquid crystal display can be changed by adjusting the voltage between the indium tin oxide (ITO) films 17.
その後、入射光はさらに、カラーフィルター15、および上偏向子16を透過する必要がある。何故なら、上偏向子16と下偏向子12間の偏光された光は、位相角度差が90度あるので、最初の入射光は、ブロックされ、遮蔽されるからである。
Thereafter, the incident light needs to further pass through the
しかしながら、液晶層14は、酸化インジウム錫(ITO)フィルム17間の電圧調節により、入射光を曲げることができるので、放射光の強さと色調は、酸化インジウム錫(ITO)フィルム17間の電圧調節により、制御することができる。このようにして、異なる光色組合せが、液晶ディスプレー上に表示できる。
However, since the
LCDに関しては、バックライトモジュール10、偏向子12、16が重要な光学装置である。これら装置の背景技術を以下に述べる。
Regarding the LCD, the
図2をご参照下さい。これは、現行偏向子の構造を示します。図2に示すように、現行偏向子は、次の要素から成る。つまり、表面保護層21、第1の保護層22、偏光層23、第2の保護層24、粘着層25、および剥離フィルム26から成る。
Please refer to Figure 2. This shows the structure of the current deflector. As shown in FIG. 2, the current deflector consists of the following elements. That is, it consists of the surface
偏光層23は、ポリビニルアルコール(PVA)から成り、それは、偏光基板として役立つ偏光形態を有する。PVAが延伸されると、PVAの機械的特性が劣化し、偏光層はもろくなってしまう。
The polarizing
従って、PVAがフィルム形成のために延伸されるとき、PVAフィルムを保護し、しわを防止するために、PVAの両面がトリアセチル・セルロース(TAC)のような、保護層22、24でコートされる。
Thus, when PVA is stretched for film formation, both sides of the PVA are coated with
さらにその上、貯蔵、搬送時に偏向子を保護するため、第1の保護層22と第2の保護層24に加えて、表面保護層21と剥離フィルム26を、追加しても良い。
Furthermore, in addition to the first
一般的に、通常の光源は多方向性(非偏光)で、LCDの偏向子は、光フィルターの役目をし、それは、光を特定方向にキープし、(つまり、非偏光の光を偏光された光に変換する)特定方向以外の光を除外(フィルターアウト)する。 In general, normal light sources are multi-directional (non-polarized), LCD deflectors act as optical filters, which keep the light in a specific direction (ie, polarized unpolarized light is polarized) Exclude light that is not in a specific direction (converted out).
LCDは通常、上偏向子と下偏向子とを含み、その中でふたつの偏向子で偏光された光は、およそ90度の位相角度を有する。 An LCD typically includes an upper deflector and a lower deflector, in which light polarized by the two deflectors has a phase angle of approximately 90 degrees.
従って、第1の偏向子を通過した光は、第2の偏向子を通過することができない。 Therefore, light that has passed through the first deflector cannot pass through the second deflector.
ふたつの偏向子間で、液晶層の液晶分子がもし介在し、偏光された光が、90度曲げられるように旋回させるならば、そのときは、この偏光された光は、第2の偏向子を通過することができるようになる。 If the liquid crystal molecules of the liquid crystal layer intervene between the two deflectors and the polarized light is swirled so that it is bent 90 degrees, then this polarized light is converted into the second deflector. Will be able to pass through.
しかし、第1の偏向子からの偏光された光と同じ方向に、もしこの液晶層が曲げられておれば、そのときは、この偏光された光は、第2の偏向子を通過することができない。 However, if the liquid crystal layer is bent in the same direction as the polarized light from the first deflector, then this polarized light may pass through the second deflector. Can not.
従って、パネルディスプレー上の光の明るさは、液晶分子の旋回角度を制御する、電圧変更手段によって、調節することが可能である。 Therefore, the brightness of the light on the panel display can be adjusted by voltage changing means for controlling the turning angle of the liquid crystal molecules.
バックライトモジュール10要素に関しては、バックライトモジュール10は、光源、導光プレート、反射シート、分散シート、および輝度向上シートから成る。
Regarding the
現行技術では、バックライトモジュールの光源は、蛍光灯管、または発光ダイオード(LED)でよかろうが、しかし、LCDの軽薄化(スリム・アンド・ライト)傾向に合わせた発展に調和させるには、一層軽薄なバックライトモジュール10が、最近の研究開発の主眼(キーパート)となってきた。
In the current technology, the light source of the backlight module may be a fluorescent lamp tube or a light emitting diode (LED), but in order to harmonize with the development of LCD lightening (slim and light) trend The lighter and
従って、バックライトモジュールの光源は、LEDに置換えられ、高輝度化、長寿命化、高信頼性化、および低コスト化形態を達成している。 Therefore, the light source of the backlight module is replaced with an LED, and high luminance, long life, high reliability, and low cost are achieved.
望ましいことに、LEDは最近、赤色、オレンジ色、黄色、グリーンイエロー、緑色、青色、および白色という数々のタイプを有するように、発展してきた。 Desirably, LEDs have recently evolved to have a number of types: red, orange, yellow, green yellow, green, blue, and white.
かくして、LEDはバックライトモジュールの光源として、最適の要素であるとみなされるようになり、パネルディスプレーのバックライトモジュール製作に、不可欠の要素になった。 Thus, the LED has been regarded as an optimum element as a light source for the backlight module, and has become an indispensable element for manufacturing a backlight module for a panel display.
図3(a)、図3(b)をご参照下さい。これはそれぞれ、二種類の光源として所望のLEDを用いたバックライトモジュールを示します。図3(a)、図3(b)に示すように、LED31は、導光プレート32の片側に配置されている。
Please refer to Fig. 3 (a) and Fig. 3 (b). Each of these shows a backlight module that uses the desired LED as two types of light sources. As shown in FIG. 3A and FIG. 3B, the
LED31から出た光は、導光プレート32、反射プレート33、分散プレート34、または輝度向上プレート35を通って伝達され、バックライトモジュールの表面から均等に放射される。
Light emitted from the
普通サイズのTFT−LCDディスプレー製作において、通常は光源として、白色LEDが採用される。 In manufacturing a normal size TFT-LCD display, a white LED is usually employed as a light source.
従来技術において、白色光LEDを作る方法は、電極フレームの溝に発光チップを埋め込み、発光チップの色調を混合して、蛍光粉からの光色を白色光にするため、発光チップの表面に、少なくとも一層の蛍光粉をコーティングする。 In the prior art, the method of making a white light LED is that the light emitting chip is embedded in the groove of the electrode frame, the color tone of the light emitting chip is mixed, and the light color from the fluorescent powder is changed to white light. At least one layer of fluorescent powder is coated.
例えば、青色と緑色の蛍光粉をコーティングした、赤色発光チップは、白色光になる(帰結する)であろうし、黄色の蛍光粉をコーティングした、青色発光チップは、白色光になるであろう。 For example, a red light emitting chip coated with blue and green fluorescent powder will be white light (results), and a blue light emitting chip coated with yellow fluorescent powder will be white light.
従って、LEDの発光効率と、寿命を考慮すると、NICHIA Companyにより販売されている白色光LEDが、使用可能なただ一種類のLED要素であろう。 Therefore, considering the luminous efficiency and lifetime of the LED, the white light LED sold by NICHIA Company will be the only type of LED element that can be used.
しかし、この白色光LEDの寿命とコストは、赤色、緑色、および黄色LEDと同等とはいえず、この白色光LEDを使用すると、パネルディスプレーの寿命が縮まり、パネルディスプレーのコストが上昇するであろう。 However, the lifetime and cost of this white light LED is not the same as that of red, green and yellow LEDs, and using this white light LED will shorten the lifetime of the panel display and increase the cost of the panel display. Let's go.
従って、容易にかつ効率的に製作できる、パネルディスプレー用光構造体を提供することが必要とされる。 Accordingly, there is a need to provide an optical structure for panel displays that can be easily and efficiently manufactured.
さらに、製作コストが低廉で、これらの難点を克服し、上記問題を解消するような、光構造体を提供することもまた必要とされる。
この発明の目的はパネルディスプレー用の改良された光構造体を提供することにあり、該光構造体は白色のみを供する従来のバックライトモジュールに取って代わるものであって、これによりパネルディスプレーの寿命を延ばすとともにコストを低減するものである。 It is an object of the present invention to provide an improved light structure for a panel display, which replaces a conventional backlight module that provides only white color, thereby providing a panel display. It extends the life and reduces costs.
この発明の他の目的はパネルディスプレー用の光構造体を提供することにあり、バックライトモジュールの光源として白色以外の数色を有したLEDを用いて、蛍光層の色上への影響により白色または他の混合色の光を供するものである。 Another object of the present invention is to provide an optical structure for a panel display, in which an LED having several colors other than white is used as a light source of a backlight module, and white due to the influence on the color of the fluorescent layer. Or it provides light of other mixed colors.
このためこの発明のパネルディスプレー用の改良された光構造体を提供することにあり、該光構造体は白色のみを供する従来のバックライトモジュールに取って代わるものであって、これによりパネルディスプレーの寿命を延ばすとともにコストを低減するものである。 Accordingly, it is an object of the present invention to provide an improved light structure for a panel display, which replaces a conventional backlight module that provides only white color, thereby providing a panel display. It extends the life and reduces costs.
またこの発明の偏光子は、第1の色の第1の光により励起される少なくとも1個の蛍光層を有しており、該層が第1の光で励起されると、白色の第2の光または第2の色の混合光を発生することを要旨とするものである。 The polarizer of the present invention has at least one fluorescent layer excited by the first light of the first color, and when the layer is excited by the first light, the white second Or the mixed light of the second color.
偏光子はパネルディスプレーの上または下偏光子である。上下の偏光子はそれぞれ偏光層と表面保護層とを有しており、蛍光層が偏光層と表面の間に介在している。偏光子はさらに蛍光層を保護するための保護層を少なくとも1個有している。一実施例においては、光源は発光ダイオード(LED)装置であり、パネルディスプレーは低温ポリシリコン(LTPS)薄膜トランジスター液晶ディスプレー(TFT−LCD)である。 The polarizer is the upper or lower polarizer of the panel display. The upper and lower polarizers each have a polarizing layer and a surface protective layer, and a fluorescent layer is interposed between the polarizing layer and the surface. The polarizer further has at least one protective layer for protecting the fluorescent layer. In one embodiment, the light source is a light emitting diode (LED) device and the panel display is a low temperature polysilicon (LTPS) thin film transistor liquid crystal display (TFT-LCD).
他の実施例においては、第1の光の色が赤色ならば、偏光子は緑色と青色の蛍光層を有していて、蛍光層が第1の光で励起されると、第2の光を白色でまたは混合光を第2の色で発生する。 In another embodiment, if the color of the first light is red, the polarizer has green and blue fluorescent layers, and when the fluorescent layer is excited with the first light, the second light In white or mixed light in a second color.
他の実施例においては、第1の光の色が緑色ならば、偏光子は赤色と青色の蛍光層を有しており、蛍光層が第1の光により励起されると、第2の光を白色でまたは混合光を第2の色で発生する。 In another embodiment, if the color of the first light is green, the polarizer has red and blue fluorescent layers, and when the fluorescent layer is excited by the first light, the second light In white or mixed light in a second color.
さらに他の実施例においては、第1の光の色が青色ならば、偏光子は黄色の蛍光層を有していて、蛍光層が第1の光で励起されると、第2の光を白色でまたは混合光を第2の色で発生する。 In yet another embodiment, if the color of the first light is blue, the polarizer has a yellow fluorescent layer, and when the fluorescent layer is excited with the first light, the second light is emitted. White or mixed light is generated in the second color.
さらに他の実施例においては、偏光子は粘着層と複数の保護層と偏光層と表面保護層とを有している。 In yet another embodiment, the polarizer has an adhesive layer, a plurality of protective layers, a polarizing layer, and a surface protective layer.
この発明はパネルディスプレーのための偏光子を提供するものであり、該偏光子は少なくとも1個の蛍光層を有しており、これが非白色LEDの放射光により励起されてパネルディスプレーのための白色または第2の色の光を発生する。この発明においては非白色LEDを用いてパネルディスプレーのための白色光を発生し、パネルディスプレーの寿命が長くなり、そのコストは低減されるかくしてこの発明は産業において用いられて多大の効果を齎すものである。 The present invention provides a polarizer for a panel display, the polarizer having at least one fluorescent layer, which is excited by the emitted light of a non-white LED and is white for a panel display. Alternatively, light of the second color is generated. In the present invention, white light is generated for a panel display using a non-white LED, and the lifetime of the panel display is extended and its cost is reduced. Thus, the present invention is used in the industry and has a great effect. It is.
図4に示すのはこの発明の光構造体の第1の実施例であって、バックライトモジュール40と偏光子41とを有している。バックライトモジュール40の非白色光源401は所要の光を発生する。その他の導光プレート、反射シート、分散シート、輝度向上シートおよびプリズムシートなどは従来のものと同じであるので、その説明を省略する。
FIG. 4 shows a first embodiment of the optical structure of the present invention, which includes a
さらに偏光子41は1個以上の蛍光層に加えて、粘着層411、第1の保護層412、偏光層413、第2の保護層414、表面保護層415などを有している。これらは全て従来技術のものと同じであるので、その説明を省略する。
Further, the
バックライトモジュール40の一実施例においては、光源401は赤色LEDである。1931 chromaticity diagram of International Commission on Illumination(CIE)によれば、赤色光、緑色光および青色光を混合することによりパネルディスプレー用の白色の第2の光を形成することができる。
In one embodiment of the
さらに粘着層411、第1の保護層412、偏光層413、第2の保護層414、表面保護層415、緑色蛍光層421および青色蛍光層422が偏光子41に添加されて光混合装置となる。保護層423は青色蛍光層422上に添加されて緑色および青色蛍光層421、422を保護する。
Further, an
混合色の第2の光はつぎのようなステップで形成される。まず光源401により与えられた赤色光42が導光プレート、反射プレート、分散シート、プリズムシートなどを透過してバックライトモジュール40の表面から均一に放射される。
The second light of the mixed color is formed by the following steps. First, the
ついで赤色光42は偏光子41の粘着層411、第1の保護層412を透過し、緑色蛍光層421と青色蛍光層422とを透過して、それ自身の蛍光粉を励起して、光混合効果により白色光43を発生する。
Next, the
その後白色光43は第2の保護層423を透過して偏光層413に至って偏光される。最後に白色偏光光44が第2の保護層414と表面保護層415とを透過して、パネルディスプレーでの使用のために放射される。
Thereafter, the
図5にこの発明の光構造体の第2の実施例を示す。バックライトモジュール40は緑色LEDを光源401としている。前記のCIEによれば、赤色光、緑色光および青色光が混合されてパネルディスプレーのための白色の第2の光を形成する。
FIG. 5 shows a second embodiment of the optical structure of the present invention. The
さらに粘着層411、第1の保護層412、偏光層413、第2の保護層414、表面保護層415、赤色蛍光層424および青色蛍光層425が偏光子41に加えられて光混合装置を形成する。青色蛍光層425上に保護層423を添加して赤色蛍光層424と青色蛍光層425とを保護する。
Further, an
混合色の第2の光はつぎのステップで形成される。まず光源401からの緑色光42が導光プレート、反射プレート、分散シート、プリズムシートなどを透過して、バックライトモジュール40の表面から均一に放射される。
The second light of the mixed color is formed in the next step. First, the
ついで緑色光42は偏光子41の粘着層411と第1の保護層412とを透過して、赤色蛍光層421と青色蛍光層422に入りその蛍光粉を励起して、光混合効果により白色光43を発生する。
Next, the
その後白色光43は第2の保護層423を透過して偏光層413に入り、偏光プロセスを行う。最後に白色偏光光44は第2の保護層414と表面保護層415とを透過して、パネルディスプレーの使用のために放射される。
Thereafter, the
図6にこの発明の光構造体の第3の実施例を示す。バックライトモジュール40は青色光源401を有しており、これが青色光42を供する。前記のCIEにより、青色と黄色とは混合されてパネルディスプレーのための白色の第2の光を形成する。さらに粘着層411、第1の保護層412、偏光層413、第2の保護層414、表面保護層415および黄色蛍光層426が偏光子41に添加されて光混合装置となる。保護層423を黄色蛍光層426上に添加して該層を保護するようにしてもよい。
FIG. 6 shows a third embodiment of the optical structure of the present invention. The
第3の実施例にあっては、混合色の第2の光が次のステップにより形成される。まず青色光42が光源401により供され、導光プレート、反射プレート、分散シート、プリズムシートなどを透過して、バックライトモジュール40の表面から均一に放射される。ついで青色光は偏光子41の粘着層411、第1の保護層412を透過して黄色蛍光層426に入り、その蛍光粉を励起して光混合効果により白色光43を発生する。その後、白色光43は保護層423を透過して偏光層413に入り偏光プロセスを行う。最後に白色偏光光44が第2の保護層414、表面保護層415を透過してパネルディスプレーのために放射される。
In the third embodiment, the second light of the mixed color is formed by the following steps. First, the
上記の実施例においては、赤色LED、青色および緑色が最も実際的な実施例として記載されたが、この発明はこれに限定されるものではない。前記のCIEによればLEDの放射色が混合蛍光層の色を定めまたは偏光子のデザインを変え、それにより白色光または混合色光(光混合により特定される色の)を発生することが分かる。 In the above embodiment, red LED, blue and green are described as the most practical embodiments, but the present invention is not limited to this. According to the CIE, it can be seen that the emission color of the LED determines the color of the mixed fluorescent layer or changes the design of the polarizer, thereby generating white light or mixed color light (of the color specified by light mixing).
さらにこの発明の光構造体は全てのタイプのパネルディスプレーに応用できるが、低温ポリシリコン(LTPS)薄膜トランジスター液晶ディスプレー(TFT−LCD)が最善の選択である。また偏光子41はパネルディスプレーの下偏光子であってもよい。上偏光子および他のパネルディスプレーのための基層も考えられる。
Furthermore, while the optical structure of the present invention can be applied to all types of panel displays, a low temperature polysilicon (LTPS) thin film transistor liquid crystal display (TFT-LCD) is the best choice. The
40 : バックライトモジュール
41 : 偏光子
42 : 赤色光
43 : 白色光
44 : 白色偏光光
401: 光源
40: Backlight module 41: Polarizer 42: Red light 43: White light 44: White polarized light 401: Light source
Claims (20)
The polarizer according to claim 13, further comprising an adhesive layer, a plurality of protective layers, a polarizing layer, and a surface protective layer.
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