JPH11160539A - 偏光素子、偏光光源装置及び液晶表示装置 - Google Patents
偏光素子、偏光光源装置及び液晶表示装置Info
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- JPH11160539A JPH11160539A JP9340549A JP34054997A JPH11160539A JP H11160539 A JPH11160539 A JP H11160539A JP 9340549 A JP9340549 A JP 9340549A JP 34054997 A JP34054997 A JP 34054997A JP H11160539 A JPH11160539 A JP H11160539A
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Abstract
ポリマー層からなる円偏光分離層(1)の上に少なくと
も1/4波長板(2)を有してなり、その円偏光分離層
における1/4波長板側のコレステリック液晶ポリマー
層の表面における平均分子配向方向と1/4波長板にお
ける遅相軸方向が90〜180度の交差状態にある偏光
素子、及び側面からの入射光を上下面の一方より出射す
る導光板の出射面側に前記の偏光素子を有する偏光光源
装置、並びに液晶セルの片側にその偏光光源装置を配置
した液晶表示装置。 【効果】 1/4波長板を介して偏光度が高く、色変化
が小さい直線偏光が変換効率よく得られ、光利用効率に
優れて輝度に優れる偏光光源装置、ひいては明るくて表
示ムラが小さく視認性に優れる液晶表示装置を形成でき
る。
Description
光源装置や明るさに優れて良視認性の液晶表示装置等を
形成しうる偏光素子に関する。
り出射させるようにしたサイドライト型の導光板の下面
に反射層を設け、出射面にコレステリック液晶層からな
る円偏光分離層を設けて、その円偏光分離層を介し入射
光を左右の円偏光からなる透過光と反射光に分離し、そ
の反射光を下面の反射層を介し反射させて出射面より再
出射させるようにした照明システムが提案されていた
(特開平3−45906号公報、特開平6−32433
3号公報、特開平7−36032号公報)。
は偏光板を透過する際に導光板出射光の55%程度が吸
収されて有効利用できる光に乏しいことから、光を偏光
として供給できるようにして偏光板による吸収を防止
し、それにより光利用効率の向上をはかって液晶表示装
置等の明るさを向上させうるようにしたものである。
に対しては、1/4波長板を透過させて直線偏光化する
ことで偏光板による吸収をより低減でき、透過率の向上
を図りうる。従って液晶表示装置等には、円偏光分離層
に1/4波長板を付設して偏光素子としたものが好まし
く用いうる。
板を配置した場合に輝度のバラツキを生じる問題点があ
った。
服するために鋭意研究を重ねる中で、円偏光分離層の配
向方向と1/4波長板の光学軸が輝度のバラツキに関係
のあることを究明した。従って本発明は、輝度とその安
定性に優れる偏光素子の開発を課題とする。
ステリック液晶ポリマー層からなる円偏光分離層の上に
少なくとも1/4波長板を有してなり、その円偏光分離
層における1/4波長板側のコレステリック液晶ポリマ
ー層の表面における平均分子配向方向と1/4波長板に
おける遅相軸方向が90〜180度の交差状態にあるこ
とを特徴とする偏光素子、及び側面からの入射光を上下
面の一方より出射する導光板の出射面側に前記の偏光素
子を有することを特徴とする偏光光源装置、並びに液晶
セルの片側にその偏光光源装置を配置したことを特徴と
する液晶表示装置を提供するものである。
板を介して偏光度が高く、色変化が小さい直線偏光を変
換効率よく得ることができる。その結果、それを用いて
光利用効率に優れて輝度に優れる偏光光源装置、ひいて
は明るくて表示ムラが小さく視認性に優れる液晶表示装
置を形成することができる。
以上のコレステリック液晶ポリマー層からなる円偏光分
離層の上に少なくとも1/4波長板を有してなり、その
円偏光分離層における1/4波長板側のコレステリック
液晶ポリマー層の表面における平均分子配向方向と1/
4波長板における遅相軸方向が90〜180度の交差状
態にあるものからなる。その例を図1、図2に示した。
1が円偏光分離層、2が1/4波長板であり、11,1
3,15は支持基材、12,14はコレステリック液晶
ポリマー層である。
自然光を透過光と反射光として左右の円偏光に分離する
適宜なコレステリック液晶ポリマーの1種又は2種以上
を用いて形成しうる。従ってコレステリック液晶ポリマ
ーとしては、液晶配向性を付与する共役性の直線状原子
団(メソゲン)がポリマーの主鎖や側鎖に導入された主
鎖型や側鎖型などの種々のものを用いうる。
ーほど選択反射の波長域が広くなり、大視野角時の波長
シフトに対する余裕などの点より好ましく用いうる。ま
た液晶ポリマーとしては、取扱い性や実用温度での配向
の安定性などの点より、ガラス転移温度が30〜150
℃のものが好ましく用いうる。
例としては、屈曲性を付与するスペーサ部を必要に応じ
介してパラ置換環状化合物等からなるメソゲン基を結合
した構造を有する、例えばポリエステル系やポリアミド
系、ポリカーボネート系やポリエステルイミド系などの
ポリマーがあげられる。
ポリアクリレートやポリメタクリレート、ポリシロキサ
ンやポリマロネート等を主鎖骨格とし、側鎖として共役
性の原子団からなるスペーサ部を必要に応じ介してパラ
置換環状化合物等からなる低分子液晶化合物(メソゲン
部)を有するもの、低分子カイラル剤含有のネマチック
系液晶ポリマー、キラル成分導入の液晶ポリマー、ネマ
チック系とコレステリック系の混合液晶ポリマーなどが
あげられる。
形、アゾキシ形やエステル形、ビフェニル形やフェニル
シクロヘキサン形、ビシクロヘキサン形の如きパラ置換
芳香族単位やパラ置換シクロヘキシル環単位などからな
るネマチック配向性を付与するパラ置換環状化合物を有
するものにても、不斉炭素を有する化合物等からなる適
宜なキラル成分や低分子カイラル剤等を導入する方式な
どによりコレステリック配向性のものとすることができ
る(特開昭55−21479号公報、米国特許明細書第
5332522号等)。なおパラ置換環状化合物におけ
るパラ位における末端置換基は、例えばシアノ基やアル
キル基、アルコキシ基などの適宜なものであってよい。
えばポリメチレン鎖−(CH2)n−やポリオキシメチレ
ン鎖−(CH2CH2O)m−などがあげられる。スペー
サ部を形成する構造単位の繰返し数は、メソゲン部の化
学構造等により適宜に決定され、一般にはポリメチレン
鎖の場合にはnが0〜20、就中2〜12、ポリオキシ
メチレン鎖の場合にはmが0〜10、就中1〜3であ
る。
にポリイミドやポリビニルアルコール、ポリエステルや
ポリアリレート、ポリアミドイミドやポリエーテルイミ
ド等の膜を形成してレーヨン布等でラビング処理した配
向膜、又はSiO2の斜方蒸着層等からなる適宜な配向
膜を設けてその配向膜の上に、あるいは延伸フィルム等
からなる分子配向性の支持基材の上にコレステリック液
晶ポリマーを展開し、それをガラス転移温度以上、等方
相転移温度未満に加熱し、液晶ポリマー分子がグランジ
ャン配向した状態でガラス転移温度未満に冷却してガラ
ス状態とし、当該配向が固定化された固化層とする方法
などにより行うことができる。
フィルムやガラス板などからなる単層物や複層物等の適
宜なものを用いうる。そのプラスチックについては特に
限定はなく、耐湿性や耐熱性や強度等の使用目的に応じ
た物性などにより適宜に選択することができる。ちなみ
に前記プラスチックの例としては、ポリエチレンやポリ
プロピレンの如きポリオレフィン系、ポリエステル系、
ポリイミド系、ポリカーボネート系、ポリエーテルスル
ホン系、ポリスルホン系、セルロース系、ポリアリレー
ト系、ポリスチレン系、ポリビニルアルコール系、ポリ
塩化ビニル系、ポリ塩化ビニリデン系、ポリアクリル
系、ポリアミド系、エポキシ系、液晶ポリマー系のもの
などがあげられる。
ーの溶媒による溶液をスピンコート法やロールコート
法、フローコート法やプリント法、ディップコート法や
流延成膜法、バーコート法やグラビア印刷法等の適宜な
方法で薄層展開し、それを必要に応じ乾燥処理する方法
などにより行うことができる。前記の溶媒としては、例
えば塩化メチレンやシクロヘキサノン、トリクロロエチ
レンやテトラクロロエタン、N−メチルピロリドンやテ
トラヒドロフランなどの適宜なものを用いうる。
は等方相を呈する状態の加熱溶融物を前記に準じ展開
し、必要に応じその溶融温度を維持しつつ更に薄層に展
開して固化させる方法などの、溶媒を使用しない方法、
従って作業環境の衛生性等が良好な方法によっても液晶
ポリマーを展開させることができる。
加熱処理は、上記した如く液晶ポリマーのガラス転移温
度から等方相転移温度までの温度範囲、すなわち液晶ポ
リマーが液晶相を呈する温度範囲に加熱することにより
行うことができる。また配向状態の固定化は、ガラス転
移温度未満に冷却することで行うことができ、その冷却
条件については特に限定はない。通例、前記の加熱処理
を300℃以下の温度で行いうることから、自然冷却方
式が一般に採られる。
は、可及的に均一に配向していることが好ましい。特に
本発明にては1/4波長板の配置状態がそれを設ける側
のコレステリック液晶ポリマー層の表面における分子配
向方向に規制されるため、液晶ポリマーの配向が可及的
に均一であること、就中少なくとも前記の表面において
一方向に均一性よく揃っていることが好ましい。均一配
向のコレステリック液晶ポリマー層は、散乱のない反射
光を提供して、液晶表示装置等の視野角の拡大に有利で
あり、特に斜め方向からも直接観察される直視型液晶表
示装置等の形成に適している。
ステリック液晶ポリマー層は、その支持基材に付設した
まま、あるいは支持基材より分離して円偏光分離層の形
成に用いうる。また円偏光分離層を形成するコレステリ
ック液晶ポリマー層は、1層であってもよいし、2層以
上であってもよい。従って本発明の偏光素子は、図1
(a)や図2(a)〜(h)に例示した如く、1層又は
2層以上のコレステリック液晶ポリマー層1,12,1
4の適宜な位置に、単層若しくは複層の支持基材11,
13,15を有する形態又は支持基材を有しない形態の
適宜な層形態を有するものであってよい。
晶ポリマー層の配置による円偏光分離層の形成は、反射
波長域の拡大等を目的とする。すなわち単層のコレステ
リック液晶ポリマー層では通例、選択反射性(円偏光二
色性)を示す波長域に限界があり、その限界は約100
nmの波長域に及ぶ広い範囲の場合もあるが、その波長範
囲でも例えば液晶表示装置等に適用する場合に望まれる
可視光の全域には及ばないから、選択反射性(反射波長
域)の異なる2層以上のコレステリック液晶ポリマー層
を設けて可視光域の全域ないし可及的に全域を反射波長
域とする場合などの如く、円偏光二色性を示す波長域を
拡大させることを目的とする。ちなみに選択反射の中心
波長が300〜900nmのコレステリック液晶ポリマー
層を同じ偏光方向の円偏光を反射する組合せで、かつ選
択反射の中心波長が異なる組合せで用いて、その2〜6
種類を重畳することで可視光域をカバーできる円偏光分
離層を効率的に形成することができる。
ステリック液晶ポリマー層の可及的に少ない配置数、就
中2層の配置数で目的の反射波長域を示すものが好まし
い。ちなみに可視光域では、反射光の中心波長が400
〜550nm未満と550以上〜700nmの範囲にある2
層のコレステリック液晶ポリマー層の配置でその全域な
いし可及的に全域を反射波長域とする円偏光分離層を得
ることができ、そのより好ましい組合せは、反射光の中
心波長が450〜540nm、就中480〜520nmの範
囲、特に約500nmのものと、560〜650nm、就中
580〜620nmの範囲、特に約600nmのものとの2
層である。
ー層の組合せは、視角変化、すなわち斜め透過光の出射
角度による色変化が小さい利点なども有している。なお
反射波長域の異なる3層以上のコレステリック液晶ポリ
マー層を設ける場合には、反射光の中心波長の長短に基
づく波長順序に配置することが、前記視角変化による出
射光の色変化を抑制する点などより好ましい。
晶ポリマー層を配置する場合に、同じ偏光方向の円偏光
を反射するものの組合せとする点は、各層で反射される
円偏光の位相状態を揃えて各波長域で異なる偏光状態と
なることを防止し、利用できる状態の偏光の増量を目的
とする。
ける反射光の中心波長の相違は、クランジャン配向の螺
旋ピッチの相違に基づくが、本発明にては厚さ方向に螺
旋ピッチが変化する円偏光分離層や、螺旋ピッチ相違の
2層以上のコレステリック液晶ポリマー層が反射光の中
心波長に基づいて長短の順序通りに重畳して厚さ方向に
螺旋ピッチが変化する円偏光分離層などの適宜な形態の
円偏光分離層であってよい。
構造も反射光の波長域の拡大などに有効である。その場
合、同じ螺旋ピッチのコレステリック液晶ポリマー層間
に、螺旋ピッチの異なるコレステリック液晶ポリマー層
が前記中心波長の長短の順序通りに1層又は2層以上介
在した形態のものの如く、同じ螺旋ピッチのコレステリ
ック液晶ポリマー層を2層以上含む層構造なども許容さ
れる。
する円偏光分離層の製造は、例えば配向処理したコレス
テリック液晶ポリマー層の上に、上記したコレステリッ
ク液晶ポリマー層の形成操作に準じて、液晶ポリマーの
展開及びその加熱配向処理を行うことによりコレステリ
ック液晶ポリマー層を順次重畳する方式や、配向処理し
たコレステリック液晶ポリマー層同士の2枚又は3枚以
上の所定数を熱圧着により接着する操作などにより行う
ことができる。
化層の場合には、その固化層同士が密接するように前記
に準じて重畳処理することにより厚さ方向に螺旋ピッチ
が変化する円偏光分離層、ひいては本発明による偏光素
子を得ることができる。なお熱圧着処理には、ロールラ
ミネータ等の適宜な加熱押圧手段を介してコレステリッ
ク液晶ポリマー層をガラス転移温度以上、等方相転移温
度未満に加熱して圧着処理する方式などの適宜な方式を
採ることができる。
離層は、連続した反射光の波長域を示すものであっても
よいし、不連続な反射光の波長域を示すものであっても
よい。色ムラ防止等の点より好ましい円偏光分離層は、
連続した反射光の波長域を示すものである。その製造
は、例えば上記した熱圧着操作等で形成したコレステリ
ック液晶ポリマー層の重畳体をガラス転移温度以上、等
方相転移温度未満に加熱して、その密着界面に上下の層
を形成するコレステリック液晶ポリマーが混合した配向
層を形成する方法などにより行うことができる。
液晶ポリマーが混合して形成されたコレステリック液晶
ポリマー層は、螺旋ピッチが上下の層とも異なって厚さ
方向に螺旋ピッチが多段階に変化した円偏光分離層を形
成し、通例その螺旋ピッチは上下の層を形成するコレス
テリック液晶ポリマー層の中間値をとって、上下の層と
共に連続した反射光の波長域を示す領域を形成する。
ないコレステリック液晶ポリマー層の組合せ、すなわち
反射光の波長域に不連続による欠落域が存在する組合せ
で用いた場合に、上下の層の混合により形成されたコレ
ステリック液晶ポリマー層が前記欠落域を埋めて反射光
の波長域を連続化することができる。
のものと600nm以上のものの2種のコレステリック液
晶ポリマー層を用いて、反射波長域の不連続域である5
00〜600nmの波長域の光についても反射する円偏光
分離層を得ることができ、これは少ないコレステリック
液晶ポリマー層の重畳で、広い帯域の反射波長域を示す
円偏光分離層を形成しうることを意味する。
は、配向の乱れや透過率低下の防止、反射光の波長範囲
(反射波長域)の広さなどの点より、0.5〜50μ
m、就中1〜30μm、特に1.5〜10μmが好まし
い。また円偏光分離層の薄型化等の点よりコレステリッ
ク液晶ポリマー層の合計厚が1〜50μm、就中2〜3
0μm、特に3〜10μmであることが好ましい。
晶ポリマー層の合計厚は、2〜490μm、就中10〜
300μm、特に20〜200μmであることが好まし
い。なお円偏光分離層の形成に際しては、コレステリッ
ク液晶ポリマー層に安定剤や可塑剤、あるいは金属類な
どからなる種々の添加剤を必要に応じて配合することが
できる。
光分離層1の上方に少なくとも1/4波長板2を有する
ものであり、図1(b)に矢印で示した如くその円偏光
分離層における1/4波長板側のコレステリック液晶ポ
リマー層の表面における平均分子配向方向と1/4波長
板における遅相軸方向が90〜180度の交差状態にあ
るものである。輝度や色ムラ防止等の点より好ましい交
差角θは、100〜170度である。
として機能するものであり、円偏光分離層より出射した
円偏光が1/4波長板に入射して位相変化を受け、その
位相変化が1/4波長に相当する波長の光は直線偏光に
変換され、他の波長光は楕円偏光に変換される。変換さ
れた楕円偏光は、前記の直線偏光に変換された光の波長
に近いほど扁平な楕円偏光となる。かかる結果、偏光板
を透過しうる直線偏光成分を多く含む状態の光が1/4
波長板より出射されることとなる。
より、偏光板を透過しやすい光とすることができる。こ
の偏光板は、例えば液晶表示装置の場合、液晶セルに対
する視野角の変化で発生する偏光特性の低下を防止して
表示品位を維持する光学層や、より高度な偏光度を実現
してよりよい表示品位を達成する光学層などとして機能
するものである。
に、円偏光分離層よりの出射偏光をそのまま液晶セルに
入射させて表示を達成することは可能であるが、偏光板
を介することで前記した表示品位の向上等をはかりうる
ことから必要に応じて偏光板が用いられる。その場合
に、偏光板に対する透過率の高いほど表示の明るさの点
より有利であり、その透過率は偏光板の偏光軸(透過
軸)と一致する偏光方向の直線偏光成分を多く含むほど
高くなるので、それを目的に直線偏光変換手段を介して
円偏光分離層よりの出射偏光を所定の直線偏光に変換す
るものである。
や円偏光を入射させた場合、その透過率は約43%程度
であるが、直線偏光を偏光軸を一致させて入射させた場
合には80%を超える透過率を得ることができ、従って
光の利用効率が大幅に向上して明るさに優れる液晶表示
などが可能となる。またかかる偏光板では、99.99
%に達する偏光度も達成できる。円偏光分離層の単独で
は、かかる高偏光度の達成は困難で、特に斜めからの入
射光に対する偏光度が低下しやすい。
出射した円偏光を、1/4波長の位相差に相当して直線
偏光を多く形成し、かつ他の波長の光を前記直線偏光と
可及的にパラレルな方向に長径方向を有して直線偏光に
近い扁平な楕円偏光に変換しうるものが好ましい。かか
る1/4波長板により、その出射光の直線偏光方向や楕
円偏光の長径方向が偏光板の透過軸と可及的に平行にな
るように配置して、偏光板を透過しうる直線偏光成分の
多い状態の光を得ることができ、液晶表示の明るさを向
上させることができる。
光分離層より出射される円偏光の波長域などに応じて適
宜に決定しうる。ちなみに可視光域では波長範囲や変換
効率等の点より、殆どの位相差板がその材質特性より正
の複屈折の波長分散を示すものであることも加味して、
その位相差が小さいもの、就中100〜180nm、特に
110〜150nmの位相差を与えるものが好ましく用い
うる。
透明で均一な位相差を与えるものが好ましく、一般には
位相差板が用いられる。また1/4波長板は、図1
(a)や図2(a)に例示の如く1層又は2層以上の位
相差層21,22の重畳層として形成することができ
る。1層からなる位相差層の場合には、複屈折の波長分
散が小さいものほど波長毎の偏光状態の均一化をはかる
ことができて好ましい。一方、位相差層の重畳化は、波
長域における波長特性の改良に有効であり、その組合せ
は波長域などに応じて適宜に決定してよい。
からなる1/4波長板とする場合、上記の如く100〜
180nmの位相差を与える層を1層以上の奇数層として
含ませることが直線偏光成分の多い光を得る点より好ま
しい。100〜180nmの位相差を与える層以外の層
は、通例200nm以上の位相差を与える層、就中1/2
波長の位相差を与える層で形成することが波長特性の改
良等の点より好ましいが、これに限定するものではな
い。1/4波長板が2層以上の位相差層からなる場合、
それを円偏光分離層上に配置する際の遅相軸方向は、1
00〜180nmの位相差を与える位相差層に基づく。
示したプラスチックからなる延伸フィルムなどとして得
ることができる。発光強度や発光色を広い視野角で均一
に維持する点よりは、1/4波長板の面内における位相
差の誤差が小さいほど好ましく、就中、その誤差が±1
0nm以下であることが好ましい。
に配置されるが、その配置位置は、視角変化による出射
光の色変化を抑制する点などより、円偏光分離層のコレ
ステリック液晶ポリマー層における反射光の中心波長の
大きい側(長波長側)であることが好ましい。1/4波
長板の厚さは、その位相差などに応じて適宜に決定しう
るが、柔軟性や薄型化などの点より偏光素子の全厚が、
2〜500μm、就中10〜400μm、特に20〜30
0μmの厚さとなるように調節されていることが好まし
い。
それに拡散層3や偏光板4等の適宜な光学層の1種又は
2種以上を配置して、種々の形態に形成することができ
る。偏光板4は、上記した1/4波長板の機能より図例
の如く、1/4波長板2の上方に配置される。
その透過軸が1/4波長板を透過した直線偏光の振動面
に可及的に一致していることが輝度の向上等の点より好
ましい。なお偏光板を設けた形態の偏光素子の場合に
は、液晶セルの光源側に設ける偏光板を省略することが
できる。
一般には、偏光フィルムからなるものが用いられる。偏
光フィルムの例としては、ポリビニルアルコール系や部
分ホルマール化ポリビニルアルコール系、エチレン・酢
酸ビニル共重合体系部分ケン化物の如き親水性高分子の
フィルムにヨウ素及び/又は二色性染料を吸着させて延
伸したもの、ポリビニルアルコールの脱水処理物やポリ
塩化ビニルの脱塩酸処理物の如きポリエン配向フィルム
などがあげられる。
あるが、これに限定されない。偏光板は、偏光フィルム
の片面又は両面を透明保護層等で被覆したものなどであ
ってもよい。かかる透明保護層等は、偏光フィルムの補
強や耐熱性の向上、偏光フィルムを湿度等より保護する
ことなどの種々の目的を有するものであってよい。透明
保護層は、樹脂の塗布層や樹脂フィルムのラミネート層
などとして形成でき、拡散化や粗面化用等の微粒子を含
有していてもよい。
出射光を平準化して明暗ムラを抑制し、液晶セル等に適
用した場合に画素との干渉でモアレによるギラギラした
視認が生じることの防止などを目的とする。円偏光分離
層や1/4波長板より出射した光の偏光状態の維持性な
どの点より好ましく用いうる拡散層は、位相差が波長6
33nmの垂直入射光、好ましくは入射角30度以内の入
射光に基づいて30nm以下、就中0〜20nmのものであ
る。
式、サンドブラストや化学エッチング等の表面凹凸化処
理による方式、機械的ストレスや溶剤処理等によるクレ
イズ発生方式、所定の拡散構造を設けた金型による転写
形成方式などの任意な方式で、円偏光分離層や1/4波
長板等への塗布層や拡散シートなどとして適宜に形成す
ることができる。拡散層は、円偏光分離層の片面や両
面、1/4波長板と偏光板の間やそれらの上面などの、
円偏光分離層や1/4波長板や偏光板等に隣接した適宜
な位置に1層又は2層以上を配置することができる。
液晶表示装置の形成などに好ましく用いることができ
る。その例を図4に例示した。図は液晶表示装置6を示
しており、5が偏光光源装置である。
の入射光を上下面の一方より出射する導光板51の出射
面側に配置した円偏光分離層1に導光板より出射した光
が入射し、左右一方の円偏光が透過すると共に他方の円
偏光が反射され、その反射光は、戻り光として導光板に
再入射する。導光板に再入射した光は、下面の反射層5
2等からなる反射機能部分で反射されて再び円偏光分離
板1に入射し、透過光と反射光(再々入射光)に再度分
離される。
偏光分離層を透過しうる所定の円偏光となるまで円偏光
分離層と導光板との間に閉じ込められて反射を繰返すこ
ととなるが、本発明においては再入射光の利用効率等の
点より、可及的に少ない繰返し数で、就中、初回の再入
射光が反射の繰返しなく出射するようにしたものが好ま
しい。
を上下面の一方より出射する適宜なものを用いうる。か
かる導光板は、例えば透明又は半透明の樹脂板の光出射
面又はその裏面にドット状やストライプ状に拡散体を設
けたものや、樹脂板の裏面に凹凸構造、就中、微細プリ
ズムアレイからなる凹凸構造を付与したものなどとして
得ることができる。
上下面、及び上下面間の少なくとも一側端面からなる入
射面を有する板状物からなる。図4の如く(冷,熱)陰
極管等の線状光源や発光ダイオード等の光源53を側面
に配して光源光を入射させた場合に、板内を伝送される
光を拡散や反射、回折や干渉等により板の片面側に出射
するようにした、液晶表示装置で公知のサイドライト型
バックライトなどにおける導光板51はその例である。
位相差の影響なくその円偏光状態を良好に維持したまま
下面に導き、また下面で反射した帰路光をその円偏光状
態を維持したまま出射させる点などより好ましく用いう
る導光板は、厚さ方向における複屈折による位相差が上
記した拡散層と同様に可及的に小さいものであり、就中
30nm以下、特に0〜20nmのものである。
は、それ自体で円偏光分離層で反射された光を偏光変換
する機能を有しうるが、導光板の裏面に反射層52を設
けることで反射ロスをほぼ完全に防止することができ
る。拡散反射層や鏡面反射層などの反射層は、円偏光分
離層で反射された光を偏光変換する機能に優れ、本発明
においては好ましい。
は、その拡散に基づいて偏光状態がランダムに混在し、
実質的に偏光状態を解消する。またアルミニウムや銀等
の蒸着層、それを設けた樹脂板、金属箔などからなる金
属面で代表される鏡面反射層は、円偏光が反射されると
その偏光状態が反転する。
制御するためのプリズムシート、均一な発光を得るため
の拡散板、漏れ光を戻すための反射手段、線状光源から
の出射光を導光板の側面に導くための光源ホルダ54な
どの補助手段を必要に応じ所定位置に1層又は2層以上
配置して適宜な組合せ体とされる。
場合には、上下の層でプリズムアレイの配列方向が交差
するように配置することが、面全体での光出射方向の制
御による輝度の均一化などの点より好ましい。導光板の
光出射側に配置したプリズムシートや拡散板、あるいは
導光板に付与したドットなどは拡散効果等で反射光の位
相を変化させる偏光変換手段として機能しうる。
光光源装置5をバックライトシステムに用いたものであ
り、4が下側の偏光板、61が液晶セル、62が上側の
偏光板、63が拡散板である。下側の偏光板4や拡散板
63は、必要に応じて設けられる。本発明による偏光素
子を用いた偏光光源装置は、光の利用効率に優れて明る
い光を提供し、大面積化等も容易であり、明るくて視認
性に優れる液晶表示装置を形成する。
て機能する液晶セルとそれに付随の駆動装置、偏光板、
バックライト、及び必要に応じての補償用位相差板等の
構成部品の組立体などとして形成される。本発明におい
ては、上記した偏光素子による偏光光源装置を用いる点
を除いて特に限定はなく、従来に準じて形成でき、特に
直視型の液晶表示装置を好ましく形成しうる。
はなく、適宜なものを用いうる。就中、偏光状態の光を
液晶セルに入射させて表示を行うものに有利に用いら
れ、例えばツイストネマチック液晶やスーパーツイスト
ネマチック液晶を用いた液晶セル等に好ましく用いうる
が、非ツイスト系の液晶や二色性染料を液晶中に分散さ
せたゲストホスト系の液晶、あるいは強誘電性液晶を用
いた液晶セルなどにも用いうる。液晶の駆動方式につい
ても特に限定はない。
認側の偏光板の上に設ける拡散板やアンチグレア層、反
射防止膜や保護層や保護板、あるいは液晶セルと偏光板
の間に設ける補償用位相差板などの適宜な光学層を適宜
に配置することができる。
存性などを補償して視認性の向上等をはかることを目的
とするものである。本発明においては、視認側又は/及
びバックライト側の偏光板と液晶セルの間等に必要に応
じて配置される。なお補償用位相差板としては、波長域
などに応じて適宜なものを用いることができ、1層又は
2層以上の重畳層として形成されていてよい。補償用位
相差板は、上記した1/4波長板で例示の延伸フィルム
などとして得ることができる。
光源装置や液晶表示装置を形成する部品は、全体的又は
部分的に積層一体化されて固着されていてもよいし、分
離容易な状態に配置したものであってもよい。光学系の
ズレ防止等の点よりは固着されていることが好ましい。
その固着には、適宜な接着剤を用いうるが、熱による光
学歪の発生防止などの点よりは粘着剤が好ましく用いう
る。
直性や平行光性に優れる出射光を供給し、円偏光分離層
を介した再入射光も散乱等によるロスや角度変化の少な
い状態で、かつ初期出射光との方向の一致性よく再出射
して、視認性の向上に有効な方向の出射光を効率よく供
給する偏光光源装置が好ましく用いうる。
アルコールラビング処理面(厚さ0.1μm)に、アク
リル系サーモトロピックコレステリック液晶ポリマーの
20重量%テトラヒドロフラン溶液をスピンコート方式
で成膜後、160℃で5分間加熱配向処理して冷却する
方式で、厚さ2μm、選択反射の中心波長が500nm又
は600nmで左円偏光を透過する2種の円偏光分離層を
得、その液晶ポリマー層同士をアクリル系粘着層を介し
接着した後、その選択反射の中心波長が600nmのコレ
ステリック液晶ポリマー層の上にアクリル系粘着層を介
し、ポリカーボネートからなる位相差115nmの1/4
波長板を接着し、偏光素子を得た。その際、1/4波長
板の遅相軸と選択反射の中心波長が600nmのコレステ
リック液晶ポリマー層表面の分子配向軸(ラビング方
向)の交差角は90度とした。
交差角を135度としたほかは実施例1に準じて偏光素
子を得た。
交差角を180度としたほかは実施例1に準じて偏光素
子を得た。
交差角を45度としたほかは実施例1に準じて偏光素子
を得た。
その1/4波長板を介した直線偏光の振動面に透過軸を
一致させて偏光板(透過率43%、偏光度99.9%)
を配置し、それを面光源上に配置して分光光度計(村上
色彩技術研究所製、CMS−500)にて偏光板上にお
ける透過率と色相変化(△ab)を調べた。なお色相変
化は、基準偏光板の色相をa0、b0、前記実施例、比較
例による偏光素子による場合の色相をa1、b1として次
式より算出した。 △ab=√{(a0−a1)+(b0−b1)}
Claims (9)
- 【請求項1】 1層又は2層以上のコレステリック液晶
ポリマー層からなる円偏光分離層の上に少なくとも1/
4波長板を有してなり、その円偏光分離層における1/
4波長板側のコレステリック液晶ポリマー層の表面にお
ける平均分子配向方向と1/4波長板における遅相軸方
向が90〜180度の交差状態にあることを特徴とする
偏光素子。 - 【請求項2】 請求項1において、1/4波長板側のコ
レステリック液晶ポリマー層の表面における分子配向方
向が略一方向に揃ったものである偏光素子。 - 【請求項3】 請求項1又は2において、円偏光分離層
における反射光の中心波長の大きい側に1/4波長板が
位置する偏光素子。 - 【請求項4】 請求項1〜3において、反射光の中心波
長が400〜550nm未満のコレステリック液晶ポリマ
ーと550以上〜700nmのコレステリック液晶ポリマ
ーにて円偏光分離層が形成されてなる偏光素子。 - 【請求項5】 請求項1〜4において、コレステリック
液晶ポリマー層の合計厚が1〜50μmで、全厚が2〜
500μmである偏光素子。 - 【請求項6】 請求項1〜5において、円偏光分離層が
厚さ方向に螺旋ピッチが変化するコレステリック液晶ポ
リマー層からなる偏光素子。 - 【請求項7】 請求項1〜6において、1/4波長板の
上方に偏光板を有する偏光素子。 - 【請求項8】 側面からの入射光を上下面の一方より出
射する導光板の出射面側に請求項1〜7に記載の偏光素
子を有することを特徴とする偏光光源装置。 - 【請求項9】 液晶セルの片側に、請求項8に記載の偏
光光源装置を配置したことを特徴とする液晶表示装置。
Priority Applications (1)
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