JPH11281975A - 偏光性導光板及びそれを用いた偏光性面光源装置 - Google Patents

偏光性導光板及びそれを用いた偏光性面光源装置

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JPH11281975A
JPH11281975A JP10079480A JP7948098A JPH11281975A JP H11281975 A JPH11281975 A JP H11281975A JP 10079480 A JP10079480 A JP 10079480A JP 7948098 A JP7948098 A JP 7948098A JP H11281975 A JPH11281975 A JP H11281975A
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JP
Japan
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light
guide plate
light source
light guide
polarizing
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JP10079480A
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English (en)
Inventor
Takashi Kushida
尚 串田
Kazuo Hachiman
一雄 八幡
Toshiaki Yatabe
俊明 谷田部
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Teijin Ltd
Original Assignee
Teijin Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、平易かつ安価な方法で、かつ液晶
表示装置における光の利用効率を向上させることで高コ
ントラストかつ低消費電力という相反する2点を満たす
偏光性面光源装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 透明樹脂からなる端面入射型の導光板、
該導光板の端面に装着した光源灯、および該導光板の裏
面に設けた光反射層を主要な構成要素とする面光源装置
において、該導光板が、該導光板の少なくとも片面に、
熱可塑性高分子からなり、かつ厚みが0.1〜200μ
mである延伸フィルムを、粘着剤層あるいは接着剤層を
介して貼付されてなる偏光性導光板であることを特徴と
する偏光性面光源装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は導光板及びそれを用
いた面光源装置に関する。更に詳しくは端面入射型の非
偏光性面光源装置において、汎用液晶表示装置のように
直線偏光を用いる画像表示装置における光の利用効率を
向上させる事ができる、偏光性導光板及びそれを用いた
偏光性面光源装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】液晶表示装置は、薄く軽量であり、低電
圧駆動であるため消費電力が少ないといった特徴を有し
ており、有力な画像情報表示装置として急成長してい
る。
【0003】液晶表示素子は捻じれた液晶を基板で保持
したセルとその両側に直交に配置した偏光板によって構
成されている。偏光板としては例えばPVA-よう素系のよ
うな配向した二色性色素を用いた二色性偏光板が用いら
れている。この二色性偏光板は互いに直交する偏光成分
のうち一方の直線偏光性分のみを選択的に吸収し、他方
の直線偏光性分のみを透過する事により、非偏光光を直
線偏光に変換している。
【0004】液晶表示装置ではバックライトにより出射
された非偏光光は偏光板により直線偏光に変換され、液
晶セル内を液晶分子の捻じれに沿って旋光するため出射
側の偏光板で吸収されず表示光として出射される。反対
にセルに電圧を印加すると液晶分子が電界方向に配列し
て捻じれがなくなるために、セルを透過した偏光は出射
側偏光板で吸収される。
【0005】液晶表示装置の光利用効率は、主として
(1)偏光板の光透過率、(2)液晶パネルの開口率、
(3)カラーフィルタの光透過率により規制される。こ
こで光利用効率が低い場合は映像光のコントラスト(相
対輝度)が低くなるために、表示品位が低下してしま
う。一方光源の出力を増強すれば、映像光のコントラス
トは増加するが、消費電力が増えてしまい、特に携帯機
器として用いる場合に駆動時間が低下するといった問題
が生じる。
【0006】また映像光のコントラストを増す目的で、
プリズムシート等を用いて光を集光する方法もあるが、
この場合正面方向のコントラストは向上するもののそれ
以外の角度では輝度が著しく低下し、近年の広視野角化
の流れに相反するものとなる。
【0007】光の利用効率の点で最も規制を受けるのは
偏光板の光透過率である。光源光(非偏光光)から直線
偏光を偏光板により抽出する過程では、理論上光の50
%以上が失われる。そこで光源光を直線偏光に変換し、
この振動面を偏光板を透過する直線偏光の振動面を一致
させると、光の利用効率は著しく向上することが知られ
ている。
【0008】例えば特表平9−506873号公報、特
表平9−506985号公報において2種類のPENフ
ィルムを多層に積層した光学フィルムを用いて、一方の
直線偏光のみを分離し、直交方向の直線偏光を反射、再
利用する方法が開示されている。また特開平6−281
814号公報、特開平10−3079号公報およびD.J.
Broer, J.A.M.M.van.Haaren, G.N.Mol, F.Leenhouts; A
sia Display '95, 735(1995)において、コレステリック
液晶と1/4波長板を用いる事により、一方の円偏光の
みを選択的に透過し、他方を反射、再利用する事により
光の利用効率を高める方法が開示されている。
【0009】これらの方法は偏光への変換効率、光の利
用効率向上といった点では効果が高いものの、厳密な高
次構造を要求される事から製造が難しく、従って高価で
あるといった問題点がある。
【0010】また特開平9−265010号公報、特開
平9−274109号公報およびF.M.Weber; SID 93 DI
GEST, 669(1993)においてブリュースター角を利用し
て、偏光分離を行う方式が開示されている。これらの方
式は比較的安価に製造可能であるものの、偏光変換効率
が不十分であり、更には偏光出射角の角度依存性が大き
く、また着色等の問題が生じる可能性がある。
【0011】また特開平8−76114号公報、特開平
9−274108号公報において高分子と液晶の複合体
を延伸する事により添加物を配向させた異方性散乱体を
用いる方法が開示されている。これらの方法は複合体の
屈折率が液晶成分により限定されるため、大きな偏光効
率を得る事が難しい。また製造時に相分離等の技術を用
いる必要があり、安定した製造が難しい。
【0012】一方特開平9−297204号公報におい
ては異方散乱を発現させる成分としてアスペクト比が1
以上の繊維状あるいは板状の無機物を配列させたフィル
ムが開示されている。この方法で十分な異方散乱性を得
るには、大量の無機物を添加する必要があり力学物性上
非常に問題がある。従って大面積化や連続生産性に非常
に問題がある。
【0013】
【発明が解決しようとしている課題】本発明の目的は、
平易かつ安価な方法で偏光性面光源を得ることであり、
更にはそれにより液晶表示装置における光の利用効率を
向上させることで高コントラストかつ低消費電力という
相反する2点を満たすことである。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、端面入射型の面光
源装置の導光板上の少なくとも片面に延伸フィルムを粘
着剤あるいは接着剤層を介して貼付することにより、偏
光性面光源となることを見出し本発明に至った。更には
本発明の偏光性面光源を用いることにより、液晶表示装
置としての光利用効率を向上させる事ができる。
【0015】すなわち本発明は、透明樹脂からなる端面
入射型の導光板、該導光板の端面に装着した光源灯、お
よび該導光板の裏面に設けた光反射層を主要な構成要素
とする面光源装置において、該導光板が、熱可塑性高分
子からなり、かつ厚みが0.1〜200μmである延伸
フィルムを、粘着剤層あるいは接着剤層を介して、該導
光板の少なくとも片面に貼付されてなる偏光性導光板で
あることを特徴とする偏光性面光源装置である。
【0016】
【発明の実施の形態】以下本発明について詳細に説明す
る。本発明の偏光性面光源装置は、透明樹脂からなる導
光板の少なくとも片面に、熱可塑性高分子からなり、か
つ厚みが0.1〜200μmである延伸フィルムを粘着
剤層あるいは接着剤層を介して貼付されてなる偏光性導
光板を、用いるものである。
【0017】本発明に用いる延伸フィルムとしては特に
限定はないが、熱可塑性高分子からなる基本的に透明で
あるものが好適であり、例えばポリエステルフィルム、
ポリカーボネートフィルム、ポリスチレンフィルム、ポ
リメタクリル酸エステルフィルム、ポリエチレンフィル
ム、ポリプロピレンフィルム、トリアセチルセルロース
フィルム、ポリエーテルスルホンフィルム等フィルムを
挙げることができる。
【0018】上記延伸フィルムというのは、どちらか1
軸方向に強く延伸されたものが好ましい。例えばいわゆ
る1軸延伸フィルムのほか等幅1軸延伸および(MD延伸
倍率/TD延伸倍率)>1.5の2軸延伸フィルムを例示
できる。
【0019】延伸フィルムの高延伸倍率方向の延伸倍率
は1.5倍以上であることが好ましい。延伸倍率が大き
いほど、延伸方向とその垂直方向での屈折率差が大きく
なりそれにより各偏光成分のフィルム表面での反射率が
異なってくるため、偏光度が高くなる。
【0020】また延伸による結晶化、またはボイドの発
生による散乱の異方性も、延伸倍率が大きい方が大きく
なるため、力学物性等を考慮して許される範囲でできる
だけ高延伸倍率であることが好ましい。
【0021】上記延伸フィルムは無機フィラー等の添加
成分が含有されていてもよい。しかしながら本発明にお
ける効果は添加成分によるものではなく、その点で従来
技術として先に紹介した特開平8−76114号公報、
特開平9−274108号公報および特開平9−297
204号公報とは本質的に異なっている。従ってかかる
添加成分としては、屈折率が均一または形状が球状等の
等方体のものを用いることができる。
【0022】上記延伸フィルムの厚さは、0.1〜20
0μmの範囲で好適に用いることができる。
【0023】本発明によれば、上記の延伸フィルムを導
光板と組み合わせて用いるときに、驚くべきことに、粘
着層あるいは接着層を用いることにより、具体的には、
導光板の少なくとも片面に粘着層あるいは接着層を介し
て上記延伸フィルムと貼付することにより、単に非偏光
光を偏光に効率よく変換することができる。ここで用い
られる粘着層あるいは接着層としては、透明な光学用粘
着材、接着剤であれば特に制限はなく用いることがで
き、例えばアクリル系粘着剤例示できる。ここで粘着も
しくは接着層は必ず必要である。この層が存在しない場
合、例えば上記フィルムを導光板上に置いた場合は偏光
変換が起きないか、もしくは非常に弱い偏光効果しか得
ることができない。
【0024】また界面反射による偏光分離の効果を考慮
し、延伸フィルムを粘着層を介して多層に積層すること
もできる。この際フィルムの延伸軸をそろえる必要があ
る。
【0025】本発明で用いる延伸フィルムの導光板への
貼付方向には特に制限はなく、常に高延伸倍率方向と平
行な振動面を持つ偏光光が出射する。この点が上記先行
技術とは明らかに異なっている。好ましくは高延伸方向
が冷陰極管と平行となるように貼付した場合に、最も高
い偏光度を得ることができる。
【0026】
【発明の効果】本発明の偏光性面光源装置は、通常の端
面入射型面光源装置の導光板上に、粘着あるいは接着層
を介して1軸延伸フィルムを貼付することによって、非
偏光光を偏光に効率よく変換することができる。更には
本発明の偏光性面光源を液晶表示装置に用いた場合、本
発明の偏光性面光源の偏光軸と二色性偏光板の偏光軸を
一致させることにより光の利用効率を高めることがで
き、それにより高コントラストを達成することが可能と
なる。
【0027】
【実施例】以下実施例を挙げて本発明を詳しく説明する
が、本発明はこれに限定されるものではない。
【0028】[実施例1]ポリエチレンテレフタレート
(PET)樹脂に添加剤として真球状シリカ(日本触媒製
シーホースターKE−E30)を0.15重量%加えて
混練押し出しした後、100℃にてIR延伸法により
3.6倍に1軸延伸し、厚さ50μmのフィルムを得
た。
【0029】この1軸延伸フィルムを、粘着剤(綜研化
学(株)製 SKダインョ1811L)を介して、12
5mm x 125mm x 2mmのアクリル板からなる導
光板の上面に貼り、更に図1に示すように、管径3m
m、管長138mm、中心輝度3万cd/m2の棒状の
光源灯(冷陰極管)を、光入射端に装着した。この際冷
陰極管と貼付したフィルムの延伸方向が冷陰極管の方向
と平行になるようにした。なお、粘着層の厚みは2μm
であった。また光源灯の導光板に対面していない部分
と、導光板の光入射面以外の端面、および導光板の出射
面の裏面をアルミ蒸着フィルムで被覆し光反射層とし
た。
【0030】上記導光板上に偏光板を置きそれを回転さ
せながら輝度計(ミノルタカメラ(株)製 LS−11
0)にて測定し、その輝度から偏光度を以下の式で計算
した。
【0031】
【数1】偏光度δ=(S−P)/(S+P)
【0032】ここでSは光源灯と平行な振動面を持つ偏
光光の輝度、Pはそれと直交する振動面を持つ偏光光の
輝度である。結果は下記の表にまとめる。
【0033】[実施例2]ポリエチレンテレフタレート
(PET)樹脂を添加剤を加えずにフィルムとした以外は実
施例1と同様にしてサンプルを作製し、測定を行った。
作製したフィルムの厚さは55μmであった。結果は後
掲の表に併記した。
【0034】[実施例3]ポリエチレンナフタレート
(PEN)樹脂に添加剤として真球状シリカ(日本触媒製
シーホースターKE-E30)を0.15重量%加えて混練押
し出しした後、145℃にてIR延伸法により3.6倍
に1軸延伸し、厚さ40μmのフィルムを得た。評価法
に関しては実施例1と同様にして行った。結果は後掲の
表に併記した。
【0035】[実施例4]ポリエチレンナフタレート
(PEN)樹脂を添加剤を加えずにフィルムとした以外は実
施例3と同様にしてサンプルを作製し、測定を行った。
作製したフィルムの厚さは50μmであった。結果は後
掲の表に併記した。
【0036】[比較例]実施例1と同様の装置を用い
て、フィルムを貼らずアクリル導光板のみを用いた結果
を比較例として示す。
【0037】
【表1】
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1における偏光性面光源装置の模式図で
ある。
【符号の説明】
1:冷陰極管 2:導光板 3:光反射層 4:一軸延伸フィルム 5:粘着剤

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 透明樹脂からなる端面入射型の導光板、
    該導光板の端面に装着した光源灯、および該導光板の裏
    面に設けた光反射層を主要な構成要素とする面光源装置
    において、該導光板が、熱可塑性高分子からなり、かつ
    厚みが0.1〜200μmである延伸フィルムを、粘着
    剤層あるいは接着剤層を介して、該導光板の少なくとも
    片面に貼付されてなる偏光性導光板であることを特徴と
    する偏光性面光源装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の偏光性面光源装置を用い
    た透過型液晶表示装置。
  3. 【請求項3】 透明樹脂からなる導光板の少なくとも片
    面に、熱可塑性高分子からなり、かつ厚みが0.1〜2
    00μmである延伸フィルムを、粘着剤層あるいは接着
    剤層を介して貼付されてなる偏光性導光板。
JP10079480A 1998-03-26 1998-03-26 偏光性導光板及びそれを用いた偏光性面光源装置 Pending JPH11281975A (ja)

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