JP2017015766A - 画像表示装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】高い正面輝度と外光反射抑制による視認性の向上とを両立させることができ、特に、外光反射を低く押さえたまま広い角度範囲で高い正面輝度を得ることができ、さらに表示画像の色むらを抑えることができるMEMSシャッタデバイスを用いた低反射高輝度な画像表示装置を提供する。
【解決手段】バックライト20、およびバックライト20から出射された光を透過させる開口部26を備え、開口部26を開閉して透過する光の量を制御するMEMSシャッタデバイス34を有する画像表示装置10であって、MEMSシャッタデバイスの視認側に、視認側から順次配置される吸収型偏光子12及び1/4波長板14と、1/4波長板14よりバックライト20側に配置される反射型偏光子18と、を有する。
【選択図】図1
【解決手段】バックライト20、およびバックライト20から出射された光を透過させる開口部26を備え、開口部26を開閉して透過する光の量を制御するMEMSシャッタデバイス34を有する画像表示装置10であって、MEMSシャッタデバイスの視認側に、視認側から順次配置される吸収型偏光子12及び1/4波長板14と、1/4波長板14よりバックライト20側に配置される反射型偏光子18と、を有する。
【選択図】図1
Description
本発明は、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)を用いた画像表示装置に係り、詳しくは、MEMSシャッタデバイスを用いた低反射高輝度な画像表示装置に関する。なお、本発明では、MEMSは、微小電気機械システムを指すものとして定義される。
近年、カラーフィルタを用いる液晶表示装置に対して、カラーフィルタを使用しない、MEMSシャッタデバイスを用いた画像表示装置(以下、MEMS表示装置という)提案されている(特許文献1,特許文献2)。
特許文献1および特許文献2に開示された従来のMEMS表示装置は、画素毎に、バックライトから出射された光を透過させる開口部とこの開口部を開閉するMEMSシャッタとを有するMEMSシャッタデバイスが設けられ、トランジスタを用いて高速でMEMSシャッタを開閉すると共に、その開閉時間の比率が調整されることによって、微小な単位時間当たりの透過光量が制御され、よって、各画素の輝度値が調整される。
こうして、このMEMS表示装置に、画像を表示することができる。
なお、このMEMS表示装置では、例えば、バックライトから時分割でRGBの光を出射し、画素毎のMEMSシャッタデバイスのMEMSシャッタで各色毎に開口部を開閉して、開口部を透過する各色の光量を制御し、当該画素の色を調整することにより、カラー画像を表示することができる。
特許文献1および特許文献2に開示された従来のMEMS表示装置は、画素毎に、バックライトから出射された光を透過させる開口部とこの開口部を開閉するMEMSシャッタとを有するMEMSシャッタデバイスが設けられ、トランジスタを用いて高速でMEMSシャッタを開閉すると共に、その開閉時間の比率が調整されることによって、微小な単位時間当たりの透過光量が制御され、よって、各画素の輝度値が調整される。
こうして、このMEMS表示装置に、画像を表示することができる。
なお、このMEMS表示装置では、例えば、バックライトから時分割でRGBの光を出射し、画素毎のMEMSシャッタデバイスのMEMSシャッタで各色毎に開口部を開閉して、開口部を透過する各色の光量を制御し、当該画素の色を調整することにより、カラー画像を表示することができる。
また、このMEMS表示装置では、MEMSシャッタデバイスの開口部を反射板に設けることにより、バックライトから出射され、真直ぐに開口部に向かわなかった光も、反射板とバックライトとの間で跳ね返って開口部に向かわせ、開口部を透過させることができるので、液晶表示装置に比べて、バックライトから出射される光の利用効率が高いとしている。
また、このMEMS表示装置は、カラーフィルタを使用しないので、カラーフィルタを用いて白色光を分光する液晶表示装置に対して、バックライトから出射される光の利用効率がより高いとしている。
また、このMEMS表示装置は、カラーフィルタを使用しないので、カラーフィルタを用いて白色光を分光する液晶表示装置に対して、バックライトから出射される光の利用効率がより高いとしている。
ところで、画像表示装置のディスプレイ(表示)画面の高精細化が進行する中、MEMS表示装置にも、表示画面の高精細化が求められるようになってきた。
このため、上述した特許文献1および特許文献2に開示された従来のMEMS表示装置においても、表示画面の高精細化に伴って、MEMSシャッタデバイスの開口部の開口率が小さくなった。このため、従来のMEMS表示装置でも、開口部を形成する反射板、およびMEMSシャッタ等のシャッタ金属部の面積割合が増えたことにより、シャッタ金属部の視認側の金属表面での外光反射が増加し、増加した外光反射光により視認性が悪くなる問題が発生した。
このため、上述した特許文献1および特許文献2に開示された従来のMEMS表示装置においても、表示画面の高精細化に伴って、MEMSシャッタデバイスの開口部の開口率が小さくなった。このため、従来のMEMS表示装置でも、開口部を形成する反射板、およびMEMSシャッタ等のシャッタ金属部の面積割合が増えたことにより、シャッタ金属部の視認側の金属表面での外光反射が増加し、増加した外光反射光により視認性が悪くなる問題が発生した。
従来のMEMS表示装置では、特に、反射光が目立つ斜め光の反射が、特に表示画像の視認性を悪化させていた。
さらに、MEMSシャッタデバイスを高精細化すると開口部のスリットがミクロン(μ)オーダとなり、反射光および透過光の回折の影響が無視できなくなってきた。その結果、従来のMEMS表示装置では、表示画像の虹ムラが発生するという問題があった。
さらに、MEMSシャッタデバイスを高精細化すると開口部のスリットがミクロン(μ)オーダとなり、反射光および透過光の回折の影響が無視できなくなってきた。その結果、従来のMEMS表示装置では、表示画像の虹ムラが発生するという問題があった。
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、表示画面の高精細化を図っても、光の高い利用効率を維持して高い正面輝度を保ちながら、外光反射を大きく抑えて視認性を上げることができ、高い正面輝度と外光反射抑制による視認性の向上とを両立させることができ、特に、外光反射を低く押さえたまま広い角度範囲で高い正面輝度を得ることができるMEMSシャッタデバイスを用いた低反射高輝度な画像表示装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、上記目的に加え、さらに、表示画面の高精細化を図っても、表示画像の色むらを抑える、またはなくすことができるMEMSシャッタデバイスを用いた画像表示装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、上記目的に加え、さらに、表示画面の高精細化を図っても、表示画像の色むらを抑える、またはなくすことができるMEMSシャッタデバイスを用いた画像表示装置を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明の画像表示装置は、光を出射するバックライト、およびバックライトから出射された光を透過させる開口部を備え、開口部を開閉して開口部を透過する光の量を制御するMEMS(微小電気機械システム)シャッタデバイスを有する画像表示装置であって、MEMSシャッタデバイスの視認側に、視認側から順次配置される吸収型偏光子及び1/4波長板と、1/4波長板よりバックライト側に配置される反射型偏光子と、を有することを特徴とする。
ここで、反射型偏光子は、MEMSシャッタデバイスとバックライトとの間に配置されることが好ましい。
または、反射型偏光子は、MEMSシャッタデバイスと1/4波長板との間に配置されることが好ましい。
または、反射型偏光子は、MEMSシャッタデバイスと1/4波長板との間に配置されることが好ましい。
また、反射型偏光子は、コレステリック液晶層によって構成されている、もしくは、バックライト側から順次配置される多層積層ポリマーフィルム、またはワイヤーグリッド偏光子と第2の1/4波長板とから構成されていることが好ましい。
また、コレステリック液晶層は、単層、または複層であることが好ましい。
また、MEMSシャッタデバイスの開口部の開口幅は、開口部の長手方向に沿って変化することが好ましく、また、開口幅は、開口部の長手方向に沿って一方向に連続的に狭くなるように変化することが好ましい。
また、コレステリック液晶層は、単層、または複層であることが好ましい。
また、MEMSシャッタデバイスの開口部の開口幅は、開口部の長手方向に沿って変化することが好ましく、また、開口幅は、開口部の長手方向に沿って一方向に連続的に狭くなるように変化することが好ましい。
また、さらに、反射型偏光子及びMEMSシャッタデバイスより視認側であって、1/4波長板よりバックライト側に配置される拡散フィルムを有することが好ましく、また、吸収型偏光子、1/4波長板、拡散フィルム、MEMSシャッタデバイス、および反射型偏光子は、視認側からバックライトに向かって順次配置されることが好ましい。
また、MEMSシャッタデバイスは、開口部を覆い、バックライトから出射された光を遮断する第1の位置と、開口部を開放し、バックライトから出射された光を透過する第2の位置との間を移動するMEMSシャッタを有することが好ましい。
本発明によれば、表示画面の高精細化を図っても、光の高い利用効率を維持して高い正面輝度を保ちながら、外光反射を大きく抑えて視認性を上げることができるMEMSシャッタデバイスを用いた低反射高輝度な画像表示装置を提供することができる。
また、本発明によれば、高い正面輝度と外光反射抑制による視認性の向上とを両立させることができる。
また、本発明によれば、特に、外光反射を低く押さえたまま広い角度範囲で高い正面輝度を得ることができる。
また、本発明によれば、さらに、表示画面の高精細化を図っても、表示画像の色むらを抑える、またはなくすことができる。
また、本発明によれば、高い正面輝度と外光反射抑制による視認性の向上とを両立させることができる。
また、本発明によれば、特に、外光反射を低く押さえたまま広い角度範囲で高い正面輝度を得ることができる。
また、本発明によれば、さらに、表示画面の高精細化を図っても、表示画像の色むらを抑える、またはなくすことができる。
以下に、本発明に係る画像表示装置、および画像表示装置の作製方法を添付の図面に示す好適実施形態を参照して詳細に説明する。
まず、本発明に係る画像表示装置について説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る画像表示装置の構成の一例を模式的に示す断面図である。
同図に示す画像表示装置10は、その視認側から順次配置される吸収型偏光子12と、1/4波長板14と、MEMSシャッタデバイス16、反射型偏光子18と、バックライト20とを有する。
図1は、本発明の一実施形態に係る画像表示装置の構成の一例を模式的に示す断面図である。
同図に示す画像表示装置10は、その視認側から順次配置される吸収型偏光子12と、1/4波長板14と、MEMSシャッタデバイス16、反射型偏光子18と、バックライト20とを有する。
(MEMS表示装置)
まず、MEMSシャッタデバイス16およびバックライト20から構成されるMEMS表示装置について説明する。
図2に、MEMS表示装置の構成を模式的に示す。図3(A)および(B)に、それぞれ図2に示すMEMS表示装置のMEMSシャッタデバイスの異なる動作状態を模式的に示す。
なお、図2では、1画素に対応してMEMSシャッタデバイス16とバックライト20とが示されているが、MEMSシャッタデバイス16は、多数の画素に対して画素ごとに設けられるものであり、バックライト20は多数の画素に対して共通に設けられるものである。
MEMS表示装置22は、特許文献1及び2等に開示されている構成を有するもので、MEMSシャッタデバイス16とバックライト20とを有する。
まず、MEMSシャッタデバイス16およびバックライト20から構成されるMEMS表示装置について説明する。
図2に、MEMS表示装置の構成を模式的に示す。図3(A)および(B)に、それぞれ図2に示すMEMS表示装置のMEMSシャッタデバイスの異なる動作状態を模式的に示す。
なお、図2では、1画素に対応してMEMSシャッタデバイス16とバックライト20とが示されているが、MEMSシャッタデバイス16は、多数の画素に対して画素ごとに設けられるものであり、バックライト20は多数の画素に対して共通に設けられるものである。
MEMS表示装置22は、特許文献1及び2等に開示されている構成を有するもので、MEMSシャッタデバイス16とバックライト20とを有する。
(バックライト)
図示例のバックライト20は、例えば、R(赤)G(緑)B(青)の3色の各色光を出射するLED(発光ダイオード。以下同じ)24(24Rと、24Gと、24B)とを有し、時分割でRGB各色の光を出射し、各画素のMEMSシャッタデバイス16の開口部26に向けて放射するように構成されている。
図示例では、LED24(24Rと、24Gと、24B)は、バックライト20側面に設けられており、側面から入射されたRGBの各色光は、並行に伝播して全画素領域に至り各画素において直交方向に向かい、バックライト20の上側表面から各画素毎にMEMS表示装置22に向けて出射される。
図示例のバックライト20は、例えば、R(赤)G(緑)B(青)の3色の各色光を出射するLED(発光ダイオード。以下同じ)24(24Rと、24Gと、24B)とを有し、時分割でRGB各色の光を出射し、各画素のMEMSシャッタデバイス16の開口部26に向けて放射するように構成されている。
図示例では、LED24(24Rと、24Gと、24B)は、バックライト20側面に設けられており、側面から入射されたRGBの各色光は、並行に伝播して全画素領域に至り各画素において直交方向に向かい、バックライト20の上側表面から各画素毎にMEMS表示装置22に向けて出射される。
(MEMSシャッタデバイス)
図示例のMEMSシャッタデバイス16は、画素毎に、バックライト20から出射された光を透過させる開口部26を備える反射板28が取り付けられた透明基板30と、金属製の反射板28から所定の距離離間して透明基板30に金属製のばね32を介して移動可能に支持される金属製のMEMSシャッタ34とを有する。ここで、反射板28、ばね32およびMEMSシャッタ34は、シャッタ部35を形成し、各画素のシャッタ部35およびMEMSシャッタ34を駆動するための図示しないトランジスタおよび配線などは、金属製である。
MEMSシャッタ34は、各色の画素信号に応じた電気信号が与えられた図示しない駆動トランジスタ等によってばね32を変位させることで、反射板28の開口部26上を図中矢印方向に移動して開口部26を高速で開閉する。
図示例では、MEMSシャッタ34は、2つの開口窓36を有する金属製の板状部材で構成され、各開口窓36は、開口部26と同じ開口形状を有し、開口窓36の間のシャッタ領域38、および各開口窓36の外側のシャッタ領域38は、開口部26を覆って塞ぐことができる形状を有する。
図示例のMEMSシャッタデバイス16は、画素毎に、バックライト20から出射された光を透過させる開口部26を備える反射板28が取り付けられた透明基板30と、金属製の反射板28から所定の距離離間して透明基板30に金属製のばね32を介して移動可能に支持される金属製のMEMSシャッタ34とを有する。ここで、反射板28、ばね32およびMEMSシャッタ34は、シャッタ部35を形成し、各画素のシャッタ部35およびMEMSシャッタ34を駆動するための図示しないトランジスタおよび配線などは、金属製である。
MEMSシャッタ34は、各色の画素信号に応じた電気信号が与えられた図示しない駆動トランジスタ等によってばね32を変位させることで、反射板28の開口部26上を図中矢印方向に移動して開口部26を高速で開閉する。
図示例では、MEMSシャッタ34は、2つの開口窓36を有する金属製の板状部材で構成され、各開口窓36は、開口部26と同じ開口形状を有し、開口窓36の間のシャッタ領域38、および各開口窓36の外側のシャッタ領域38は、開口部26を覆って塞ぐことができる形状を有する。
その結果、図3(A)に示すように、MEMSシャッタ34のシャッタ領域38が反射板28の開口部26の直上の第1の位置(シャッタ閉位置)にある時、開口部26を隙間なく覆い、バックライト20から出射された光を遮断する。
一方、図3(B)に示すように、MEMSシャッタ34が図3(A)に示す第1の位置から図中左側に移動し、MEMSシャッタ34の1つの開口窓36が反射板28の開口部26の直上の第2の位置(シャッタ開位置)にある時、開口部26を完全に開放し、バックライト20から出射された光を透過する。
MEMSシャッタデバイス16では、高速でMEMSシャッタ34が開閉されると共に、その開閉時間が制御されて透過光量が制御され、各色の輝度値が調整される。MEMS表示装置22の各画素において、各色の輝度値が制御されることにより、カラー画像を表示することができる。
一方、図3(B)に示すように、MEMSシャッタ34が図3(A)に示す第1の位置から図中左側に移動し、MEMSシャッタ34の1つの開口窓36が反射板28の開口部26の直上の第2の位置(シャッタ開位置)にある時、開口部26を完全に開放し、バックライト20から出射された光を透過する。
MEMSシャッタデバイス16では、高速でMEMSシャッタ34が開閉されると共に、その開閉時間が制御されて透過光量が制御され、各色の輝度値が調整される。MEMS表示装置22の各画素において、各色の輝度値が制御されることにより、カラー画像を表示することができる。
このようなMEMS表示装置22のMEMSシャッタデバイス16は、従来公知の製造プロセス、例えば、特許文献1および2に開示された製造プロセスに従って製造すればよく、製造プロセスは、特に限定されない。
例えば、透明基板30上にシャッタ部35の開口部26を持つ反射板28、ばね32およびMEMSシャッタ34の型となるフォトレジストを形成し、このフォトレジスト上に金属膜を形成し、ドライエッチングを施すことにより、この金属膜を開口部26を持つ反射板28、ばね32およびMEMSシャッタ34の形状通りに削り取り、その後、それらの全面を絶縁膜で被覆することにより、これらを完成させて、MEMSシャッタデバイス16を完成させる。なお、この時、図示しない駆動トランジスタや配線等も形成されるのは勿論である。
例えば、透明基板30上にシャッタ部35の開口部26を持つ反射板28、ばね32およびMEMSシャッタ34の型となるフォトレジストを形成し、このフォトレジスト上に金属膜を形成し、ドライエッチングを施すことにより、この金属膜を開口部26を持つ反射板28、ばね32およびMEMSシャッタ34の形状通りに削り取り、その後、それらの全面を絶縁膜で被覆することにより、これらを完成させて、MEMSシャッタデバイス16を完成させる。なお、この時、図示しない駆動トランジスタや配線等も形成されるのは勿論である。
ここで用いられるMEMS形成用に用いられるフォトレジストとしては、特に制限はないが、従来公知のフォトレジストを用いることができる。例えば、本出願人の出願に係る特開2012−98557号公報、2012−181488号公報、および特開2012−208200号公報に開示のMEMS形成用レジストを挙げることができる。
例えば、MEMS形成用レジストとしては、(成分A)カルボキシ基又はフェノール性水酸基が酸分解性基で保護された残基を有するモノマー単位(a1)と、エポキシ基及び/又はオキセタニル基を有するモノマー単位(a2)と、もしくは、モノマー単位(a1)および(a2)にさらに、アミノ基、アミド基、イミド基、スルホンイミド基、スルホンアミド基、イミノ基、ウレタン結合及びウレイド結合よりなる群から選ばれた構造を有するモノマー単位(a3)と、を有する重合体、(成分B)光酸発生剤、並びに、(成分C)溶媒、を含む感光性樹脂組成物である。これらの感光性樹脂組成物は、それぞれMEMS構造部材用感光性樹脂組成物として、またはエッチングレジスト用感光性樹脂組成物として用いることができる。この感光性樹脂組成物は、ポジ型感光性樹脂組成物であることが好ましく、化学増幅型のポジ型感光性樹脂組成物(化学増幅ポジ型感光性樹脂組成物)であることが特に好ましい。
例えば、MEMS形成用レジストとしては、(成分A)カルボキシ基又はフェノール性水酸基が酸分解性基で保護された残基を有するモノマー単位(a1)と、エポキシ基及び/又はオキセタニル基を有するモノマー単位(a2)と、もしくは、モノマー単位(a1)および(a2)にさらに、アミノ基、アミド基、イミド基、スルホンイミド基、スルホンアミド基、イミノ基、ウレタン結合及びウレイド結合よりなる群から選ばれた構造を有するモノマー単位(a3)と、を有する重合体、(成分B)光酸発生剤、並びに、(成分C)溶媒、を含む感光性樹脂組成物である。これらの感光性樹脂組成物は、それぞれMEMS構造部材用感光性樹脂組成物として、またはエッチングレジスト用感光性樹脂組成物として用いることができる。この感光性樹脂組成物は、ポジ型感光性樹脂組成物であることが好ましく、化学増幅型のポジ型感光性樹脂組成物(化学増幅ポジ型感光性樹脂組成物)であることが特に好ましい。
また、これらのMEMS構造部材用レジストを用いた開口部26を持つ反射板28、ばね32およびMEMSシャッタ34等のMEMS構造部材は、これらの公報に開示のMEMS構造部材の作製方法などを参照して作製できる。
例えば、ポジ型感光性樹脂組成物から溶媒を除去し膜を形成する膜形成工程、この膜を活性光線によりパターン状に露光する露光工程、露光された膜を水性現像液により現像しパターンを形成する現像工程、及び、このパターンを加熱するベーク工程、を含むパターン作製方法により作製したパターンを構造体積層時の犠牲層として用いて構造体を作製する工程、及び、この犠牲層をプラズマ処理にて除去する工程、を含むMEMS構造体の作製方法に従って製造すればよい。
例えば、ポジ型感光性樹脂組成物から溶媒を除去し膜を形成する膜形成工程、この膜を活性光線によりパターン状に露光する露光工程、露光された膜を水性現像液により現像しパターンを形成する現像工程、及び、このパターンを加熱するベーク工程、を含むパターン作製方法により作製したパターンを構造体積層時の犠牲層として用いて構造体を作製する工程、及び、この犠牲層をプラズマ処理にて除去する工程、を含むMEMS構造体の作製方法に従って製造すればよい。
(吸収型偏光子)
次に、本発明においては、図1に示すように、吸収型偏光子12は、最も視認側に配置される部材である。吸収型偏光子12は、光の特定の直線偏光成分を透過するものである。吸収型偏光子12は、このような機能を有する部材であればよい。
吸収型偏光子12の種類は、特に制限はなく、偏光膜の両面に保護フィルムが貼合された通常のものを用いることができる。偏光膜を利用することができ、例えば、ヨウ素系偏光膜、二色性染料を利用した染料系偏光膜、およびポリエン系偏光膜のいずれも用いることができる。ヨウ素系偏光膜、および染料系偏光膜は、一般に、ポリビニルアルコールにヨウ素または二色性染料を吸着させ、延伸することで作製される。
次に、本発明においては、図1に示すように、吸収型偏光子12は、最も視認側に配置される部材である。吸収型偏光子12は、光の特定の直線偏光成分を透過するものである。吸収型偏光子12は、このような機能を有する部材であればよい。
吸収型偏光子12の種類は、特に制限はなく、偏光膜の両面に保護フィルムが貼合された通常のものを用いることができる。偏光膜を利用することができ、例えば、ヨウ素系偏光膜、二色性染料を利用した染料系偏光膜、およびポリエン系偏光膜のいずれも用いることができる。ヨウ素系偏光膜、および染料系偏光膜は、一般に、ポリビニルアルコールにヨウ素または二色性染料を吸着させ、延伸することで作製される。
(1/4波長板)
本発明においては、1/4波長板14は、λ/4板とも呼ばれ、図1に示すように、吸収型偏光子12よりバックライト20側に配置され、吸収型偏光子12と一体として用いられることが好ましい。この際、反射型偏光子としては、反射型円偏光板を用いることが好ましい。1/4波長板14は、入射する光の直交する偏光成分の間に位相差π/2(90度)を生じさせる複屈折素子であり、光を吸収することはなく、位相のみを変えるものであり、位相板、または位相差板とも呼ばれるものの1種である。
1/4波長板14は、直線偏光の光を円偏光の光に変換する、または逆に円偏光の光を直線偏光の光に変換するために用いられる部材である。
本発明においては、1/4波長板14は、λ/4板とも呼ばれ、図1に示すように、吸収型偏光子12よりバックライト20側に配置され、吸収型偏光子12と一体として用いられることが好ましい。この際、反射型偏光子としては、反射型円偏光板を用いることが好ましい。1/4波長板14は、入射する光の直交する偏光成分の間に位相差π/2(90度)を生じさせる複屈折素子であり、光を吸収することはなく、位相のみを変えるものであり、位相板、または位相差板とも呼ばれるものの1種である。
1/4波長板14は、直線偏光の光を円偏光の光に変換する、または逆に円偏光の光を直線偏光の光に変換するために用いられる部材である。
本発明においては、1/4波長板14は、吸収型偏光子12との組み合わせにおいて円偏光板を構成する。
このような吸収型偏光子12および1/4波長板14からなる円偏光板は、視認側から表示画面に入射した外光が金属製反射板28の視認側金属表面で反射する反射光の透過を抑止すると共に、バックライト20から出射され、MEMSシャッタデバイス16の開口部26を透過した光を透過する機能を有する。
特に、斜め方向のリタデーションRthが0に近く(広視角)、逆分散特性を持つ円偏光板を用いることが好ましい。その理由は、このような円偏光板を用いることにより、斜め光でも反射光が色づかないからである。
このような吸収型偏光子12および1/4波長板14からなる円偏光板は、視認側から表示画面に入射した外光が金属製反射板28の視認側金属表面で反射する反射光の透過を抑止すると共に、バックライト20から出射され、MEMSシャッタデバイス16の開口部26を透過した光を透過する機能を有する。
特に、斜め方向のリタデーションRthが0に近く(広視角)、逆分散特性を持つ円偏光板を用いることが好ましい。その理由は、このような円偏光板を用いることにより、斜め光でも反射光が色づかないからである。
ところで、図8に示すように、吸収型偏光子12および1/4波長板14からなり、反射型偏光子を持たない比較例となる従来の画像表示装置60においては、視認側から表示画面に外光が入射すると、入射した外光は、MEMSシャッタデバイス16の開口部26を有する反射板28の視認側の金属表面によって鏡面反射されて、反射光として表示画面から放射される。このため、視認性が悪化することは、従来技術の問題点として上述した通りである。
これに対し、図1に示す本発明の画像表示装置10においては、視認側から表示画面に外光が入射すると、外光は、まず吸収型偏光子12に入射し、直線偏光の光に変換される。次に、変換された直線偏光は、1/4波長板14に入射し、位相差π/2(90度)を生じさせるように作用し、円偏光の光に変換される。変換された円偏光の光は、図8に示す画像表示装置60の場合と同様に、MEMSシャッタデバイス16の反射板28の視認側の金属表面によって鏡面反射される。この反射光は、再び、1/4波長板14に入射し、1/4波長板14が位相差π/2(90度)を生じさせるように作用し、直線偏光の光に変換される。
これに対し、図1に示す本発明の画像表示装置10においては、視認側から表示画面に外光が入射すると、外光は、まず吸収型偏光子12に入射し、直線偏光の光に変換される。次に、変換された直線偏光は、1/4波長板14に入射し、位相差π/2(90度)を生じさせるように作用し、円偏光の光に変換される。変換された円偏光の光は、図8に示す画像表示装置60の場合と同様に、MEMSシャッタデバイス16の反射板28の視認側の金属表面によって鏡面反射される。この反射光は、再び、1/4波長板14に入射し、1/4波長板14が位相差π/2(90度)を生じさせるように作用し、直線偏光の光に変換される。
なお、円偏光の光は、鏡面反射によって回転方向は変わらない性質があることから、1/4波長板14の2往復分の位相差が加算され、合計π(180度)の位相差が生じることになる。1/4波長板14を取りぬけ、位相差π(180度)が生じた直線偏光の反射光の偏光方位は、1/4波長板14に視認側から入射する外光の入射偏光方位、即ち、吸収型偏光子12によって変換された直線偏光の偏光方位に対しπ/2(90度)回転させられることになる。
これによって、反射光は、吸収型偏光子12に入射すると、吸収型偏光子12を通り抜けられることができない。
こうして、吸収型偏光子12および1/4波長板14からなる円偏光板は、外光に対しては光アイソレータとして機能し、外光反射を大きく抑えることができる。
これによって、反射光は、吸収型偏光子12に入射すると、吸収型偏光子12を通り抜けられることができない。
こうして、吸収型偏光子12および1/4波長板14からなる円偏光板は、外光に対しては光アイソレータとして機能し、外光反射を大きく抑えることができる。
なお、本発明に用いられる1/4波長板14は、入射する光の直交する偏光成分の間に位相差π/2(90度)を生じさせることができ、吸収型偏光子12との組み合わせにおいて上述した機能を発揮することができれば、特に制限的ではなく、いかなる1/4波長板であっても良い。
(反射型偏光子)
本発明に用いられる反射型偏光子18について説明する。
反射型偏光子18は、バックライトからの入射光の一部を透過し、一部を反射することで光利用効率を上げるものであり、1/4波長板14および吸収型偏光子12より、バックライト20側に配置されるものである。反射型偏光子18は、MEMSシャッタデバイス16より視認側、即ち、1/4波長板14とMEMSシャッタデバイス16との間に配置されていても良いし、MEMSシャッタデバイス16よりバックライト20側、即ち、バックライト20とMEMSシャッタデバイス16との間に配置されていても良い。
本発明においては、反射型偏光子18は、バックライト20側、即ち、バックライト20とMEMSシャッタデバイス16との間に配置されているのが好ましい。
本発明に用いられる反射型偏光子18は、上述した機能を有するものであれば、特に制限はなく、どのような反射型偏光子であっても良く、1つの部材からなるものでも、複数の部材からなるものであっても良い。反射型偏光子18としては、例えば、コレステリック液晶層などからなる反射型円偏光板、多層積層ポリマーフィルムからなる反射型直線偏光板(たとえば、DBEF(Dual Brightness Enhancement Film))および1/4波長板の組み合わせ、並びにワイヤーグリッド型偏光子および1/4波長板の組み合わせ等を挙げることができる。
本発明に用いられる反射型偏光子18について説明する。
反射型偏光子18は、バックライトからの入射光の一部を透過し、一部を反射することで光利用効率を上げるものであり、1/4波長板14および吸収型偏光子12より、バックライト20側に配置されるものである。反射型偏光子18は、MEMSシャッタデバイス16より視認側、即ち、1/4波長板14とMEMSシャッタデバイス16との間に配置されていても良いし、MEMSシャッタデバイス16よりバックライト20側、即ち、バックライト20とMEMSシャッタデバイス16との間に配置されていても良い。
本発明においては、反射型偏光子18は、バックライト20側、即ち、バックライト20とMEMSシャッタデバイス16との間に配置されているのが好ましい。
本発明に用いられる反射型偏光子18は、上述した機能を有するものであれば、特に制限はなく、どのような反射型偏光子であっても良く、1つの部材からなるものでも、複数の部材からなるものであっても良い。反射型偏光子18としては、例えば、コレステリック液晶層などからなる反射型円偏光板、多層積層ポリマーフィルムからなる反射型直線偏光板(たとえば、DBEF(Dual Brightness Enhancement Film))および1/4波長板の組み合わせ、並びにワイヤーグリッド型偏光子および1/4波長板の組み合わせ等を挙げることができる。
反射型偏光子18は、バックライト20からの出射光を視認側に配置される1/4波長板14および吸収型偏光子12を透過することができる偏光(円偏光)の光にする機能を有するものである。即ち、反射型偏光子18は、自ら出射した円偏光の光が、1/4波長板14に入射し、1/4波長板14においてπ/2(90度)位相差が生じるように直線偏光の光に変換された時、この直線偏光の光の偏光方位が吸収型偏光子12によって変換される直線偏光の偏光方位に一致するように、自身に入射するバックライト20からの出射光を右または左の特定の回転方向、例えば右回転方向の円偏光の光に変換して出射するものである。
反射型偏光子18は、また、自身を透過できなかった上記特定の回転方向と異なる回転方向、例えば左回転方向の円偏光の光を、上記特定の回転方向、例えば右回転方向の円偏光の光に変換して出射できるようにする機能を有するものであることが好ましい。
即ち、反射型偏光子18は、入射したバックライト20の出射光の半分、または約半分の光を、上記特定の回転方向の円偏光の光に変換して出射させると共に、バックライト20の出射光の残りの半分、または約半分を、上記特定の回転方向と逆の回転方向の円偏光の光に変換して反射させ、バックライト20の出射面と反射型偏光子18の入射面との間において反射を繰り返し行わせ、反射型偏光子18の入射面の反射においては、逆回転方向の円偏光の光に変換することを繰り返し行わせて、最終的には、上記特定の回転方向の円偏光の光に変換して出射させるものであることが好ましい。
このような反射型偏光子18による光リサイクルにより、バックライト20の出射光の利用効率をより高めることができ、表示画面をより高輝度にすることができる。
即ち、反射型偏光子18は、入射したバックライト20の出射光の半分、または約半分の光を、上記特定の回転方向の円偏光の光に変換して出射させると共に、バックライト20の出射光の残りの半分、または約半分を、上記特定の回転方向と逆の回転方向の円偏光の光に変換して反射させ、バックライト20の出射面と反射型偏光子18の入射面との間において反射を繰り返し行わせ、反射型偏光子18の入射面の反射においては、逆回転方向の円偏光の光に変換することを繰り返し行わせて、最終的には、上記特定の回転方向の円偏光の光に変換して出射させるものであることが好ましい。
このような反射型偏光子18による光リサイクルにより、バックライト20の出射光の利用効率をより高めることができ、表示画面をより高輝度にすることができる。
以下に、これらの反射型偏光子を用いる実施形態について説明する。
(実施形態1)
図4(A)は、本発明の実施形態1に係る画像表示装置の一例を模式的に示す断面図であり、図4(B)は、図4(A)に示す画像表示装置のMEMSシャッタデバイスの反射板の開口部の形状を示す平面図である。
図4(A)に示すように、画像表示装置10aは、反射型偏光子18として、コレステリック液晶層からなる反射型円偏光板40を有する。また、図4(B)に示すように、画像表示装置10aのMEMSシャッタデバイス16の反射板28の開口部26の開口幅は一定である。
本発明においては、MEMSシャッタデバイス16の開口部26の開口幅は、1μm〜20μmであるのが好ましく、5μm〜15μmであるのがより好ましい。
(実施形態1)
図4(A)は、本発明の実施形態1に係る画像表示装置の一例を模式的に示す断面図であり、図4(B)は、図4(A)に示す画像表示装置のMEMSシャッタデバイスの反射板の開口部の形状を示す平面図である。
図4(A)に示すように、画像表示装置10aは、反射型偏光子18として、コレステリック液晶層からなる反射型円偏光板40を有する。また、図4(B)に示すように、画像表示装置10aのMEMSシャッタデバイス16の反射板28の開口部26の開口幅は一定である。
本発明においては、MEMSシャッタデバイス16の開口部26の開口幅は、1μm〜20μmであるのが好ましく、5μm〜15μmであるのがより好ましい。
ここで、図4(A)に示す画像表示装置10aは、図1に示す画像表示装置10の反射型偏光子18として、反射型円偏光板40を用いるもので、他の構成は、図示が省略されているMEMSシャッタデバイス16のMEMSシャッタ34も含めて同一の構成を有するものであるので、同一の構成要素には同一の番号を付し、その説明を省略する。
(反射型円偏光板)
コレステリック液晶層からなる反射型円偏光板40は、円偏光の光を出射する単層のコレステリック液晶層を有するものであっても良いが、2層以上のコレステリック液晶層を積層したものであっても良い。単層のコレステリック液晶層は、可視光域に対応するコレステリック液晶層であるのが好ましく、対応する可視光域はできるだけ広いのが好ましい。コレステリック液晶層を形成するための液晶化合物としては、適宜なものを用いてよく、特に限定はないが、重合性液晶化合物を用いることが好ましい。
(反射型円偏光板)
コレステリック液晶層からなる反射型円偏光板40は、円偏光の光を出射する単層のコレステリック液晶層を有するものであっても良いが、2層以上のコレステリック液晶層を積層したものであっても良い。単層のコレステリック液晶層は、可視光域に対応するコレステリック液晶層であるのが好ましく、対応する可視光域はできるだけ広いのが好ましい。コレステリック液晶層を形成するための液晶化合物としては、適宜なものを用いてよく、特に限定はないが、重合性液晶化合物を用いることが好ましい。
また、複層積層のコレステリック液晶層としては、RGBの各色光にそれぞれ対応する3つのコレステリック液晶層を積層した3層積層コレステリック液晶層を用いることができる。
このような3層積層コレステリック液晶層からなる反射型円偏光板40は、B(青色)光の波長帯域に対応する430〜480nmの波長帯域に反射中心波長を有し、半値幅が150nm以下である反射率のピークを有し、円偏光を出射するコレステリック液晶相を固定してなる第一の光反射層と、G(緑色)光の波長帯域に対応する500〜600nmの波長帯域に反射中心波長を有し、半値幅が150nm以下である反射率のピークを有し、円偏光を出射するコレステリック液晶相を固定してなる第二の光反射層と、R(赤色)光の波長帯域に対応する600〜650nmの波長帯域に反射中心波長を有し、半値幅が150nm以下である反射率のピークを有し、円偏光を出射するコレステリック液晶相を固定してなる第三の光反射層を積層してなる反射型円偏光板であることが好ましい。
このような3層積層コレステリック液晶層からなる反射型円偏光板40は、B(青色)光の波長帯域に対応する430〜480nmの波長帯域に反射中心波長を有し、半値幅が150nm以下である反射率のピークを有し、円偏光を出射するコレステリック液晶相を固定してなる第一の光反射層と、G(緑色)光の波長帯域に対応する500〜600nmの波長帯域に反射中心波長を有し、半値幅が150nm以下である反射率のピークを有し、円偏光を出射するコレステリック液晶相を固定してなる第二の光反射層と、R(赤色)光の波長帯域に対応する600〜650nmの波長帯域に反射中心波長を有し、半値幅が150nm以下である反射率のピークを有し、円偏光を出射するコレステリック液晶相を固定してなる第三の光反射層を積層してなる反射型円偏光板であることが好ましい。
3層積層コレステリック液晶層からなる反射型円偏光板40において、コレステリック液晶相を固定してなる光反射層は、右円偏光または左円偏光の少なくとも一方をその反射中心波長の近傍の波長帯域において反射することができる。また、第一の偏光状態(例えば、右円偏光)の光が反射型円偏光板40によって実質的に反射され、一方、第二の偏光状態(例えば、左円偏光)の光が実質的に反射型円偏光板40を透過し、反射型円偏光板40を透過した第二の偏光状態(例えば、左円偏光)の光は1/4波長板14によって直線偏光に変換され吸収型偏光子12を実質的に透過することができる。
ここで、反射型円偏光板40は、第一の光反射層、第二の光反射層、第三の光反射層を有することが好ましい。膜厚を薄くする観点から、反射型円偏光板40は、コレステリック液晶相を固定してなる層として第一の光反射層、第二の光反射層、第三の光反射層のみを有することが好ましく、すなわちその他のコレステリック液晶相を固定してなる層を有さないことが好ましい。
ここで、反射型円偏光板40は、第一の光反射層、第二の光反射層、第三の光反射層を有することが好ましい。膜厚を薄くする観点から、反射型円偏光板40は、コレステリック液晶相を固定してなる層として第一の光反射層、第二の光反射層、第三の光反射層のみを有することが好ましく、すなわちその他のコレステリック液晶相を固定してなる層を有さないことが好ましい。
第一の光反射層の反射中心波長は、430〜470nmの波長帯域にあることが好ましい。
第一の光反射層の反射率のピークの半値幅は120nm以下であることが好ましく、この反射率のピークの半値幅が110nm以下であることがより好ましく、この反射率のピークの半値幅が100nm以下であることが特に好ましい。
第一の光反射層の反射率のピークの半値幅は120nm以下であることが好ましく、この反射率のピークの半値幅が110nm以下であることがより好ましく、この反射率のピークの半値幅が100nm以下であることが特に好ましい。
第二の光反射層の反射中心波長は、520〜560nmの波長帯域にあることが好ましい。
第二の光反射層の反射率のピークの半値幅は120nm以下であることが好ましく、この反射率のピークの半値幅が110nm以下であることがより好ましく、この反射率のピークの半値幅が100nm以下であることが特に好ましい。
第二の光反射層の反射率のピークの半値幅は120nm以下であることが好ましく、この反射率のピークの半値幅が110nm以下であることがより好ましく、この反射率のピークの半値幅が100nm以下であることが特に好ましい。
第三の光反射層の反射中心波長は、610〜640nmの波長帯域にあることが好ましい。
第三の光反射層の反射率のピークの半値幅は120nm以下であることが好ましく、この反射率のピークの半値幅が110nm以下であることがより好ましく、この反射率のピークの半値幅が100nm以下であることが特に好ましい。
ピークを与える波長(すなわち反射中心波長)は、コレステリック液晶層のピッチまたは屈折率を変えることにより調整することができるが、ピッチを変えることはキラル剤の添加量を変えることによって容易に調整可能である。具体的には富士フイルム研究報告No.50(2005年)pp.60−63に詳細な記載がある。
第三の光反射層の反射率のピークの半値幅は120nm以下であることが好ましく、この反射率のピークの半値幅が110nm以下であることがより好ましく、この反射率のピークの半値幅が100nm以下であることが特に好ましい。
ピークを与える波長(すなわち反射中心波長)は、コレステリック液晶層のピッチまたは屈折率を変えることにより調整することができるが、ピッチを変えることはキラル剤の添加量を変えることによって容易に調整可能である。具体的には富士フイルム研究報告No.50(2005年)pp.60−63に詳細な記載がある。
第一、第二、第三の光反射層の積層順について説明する。どの順番でも正面輝度を向上させることが出来る。しかし、斜め方位では第一、第二、第三の光反射層の影響で色づきが発生する。この理由は以下の2つである。1つ目の理由は、斜め方位において、光反射層の反射率のピーク波長は正面のピーク波長に対して短波側にシフトすることである。例えば、500〜600nmの波長帯域に反射中心波長を有する光反射層は、斜め方位では400〜500nmに波長帯域に中心波長がシフトする。もう1つの理由は、光反射層は反射しない波長領域においては負のCプレート(Rthでは正の位相差板)として作用するため、斜め方位ではリタデーションの影響で色づきが発生する。本発明者らは、本発明の構成においてこれらの色づきの理由を詳細に検討した結果、第一、第二、第三の光反射層の積層順によって、色づき抑止に最も好ましい配置順があることを見出した。すなわち、バックライトユニット(光源)側から見て、最も波長の小さい第一の光反射層を光源側に位置させ(Blue層:B)、次に最も波長の大きい第三の光反射層を位置させ(Red層:R)、次に中間の波長の第二の光反射層(Green層:G)を位置させるときに、最も好ましい。すなわち、バックライトユニット(光源)側から順に、BRG(第一の光反射層、第三の光反射層、第二の光反射層)の順となる。
第一、第二、第三の光反射層の積層順は、バックライトユニット側から順にBRG(第一の光反射層、第三の光反射層、第二の光反射層)、BGR(第一の光反射層、第二の光反射層、第三の光反射層)、GBR(第二の光反射層、第一の光反射層、第三の光反射層)、GRB(第二の光反射層、第三の光反射層、第一の光反射層)、RBG(第三の光反射層、第一の光反射層、第二の光反射層)またはRGB(第三の光反射層、第二の光反射層、第一の光反射層)という配置順のいずれかであり;
バックライトユニット側から順にBRG(第一の光反射層、第三の光反射層、第二の光反射層)、BGR(第一の光反射層、第二の光反射層、第三の光反射層)またはGBR(第二の光反射層、第一の光反射層、第三の光反射層)という配置順であることが好ましく;
バックライトユニット側から順にBRG(第一の光反射層、第三の光反射層、第二の光反射層)というという配置順であることがより好ましい。
バックライトユニット側から順にBRG(第一の光反射層、第三の光反射層、第二の光反射層)、BGR(第一の光反射層、第二の光反射層、第三の光反射層)またはGBR(第二の光反射層、第一の光反射層、第三の光反射層)という配置順であることが好ましく;
バックライトユニット側から順にBRG(第一の光反射層、第三の光反射層、第二の光反射層)というという配置順であることがより好ましい。
反射型円偏光板40に用いられるコレステリック液晶相を固定してなる光反射層の製造方法としては特に制限はないが、例えば、特開平1−133003号公報、特許3416302号、特許3363565号、特開平8−271731号公報に記載の方法を用いることができ、これらの公報の内容は本発明に組み込まれる。
以下、特開平8−271731号公報に記載の方法について説明する。
上記のコレステリック液晶層の重畳に際しては、同じ方向の円偏光を反射する組合せで用いることが好ましい。これにより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でき、光の利用効率を高めることができる。
以下、特開平8−271731号公報に記載の方法について説明する。
上記のコレステリック液晶層の重畳に際しては、同じ方向の円偏光を反射する組合せで用いることが好ましい。これにより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でき、光の利用効率を高めることができる。
(重合性液晶組成物)
上記の光反射層を形成するための重合性液晶組成物は、液晶化合物に加え、キラル剤、配向制御剤、重合開始剤、配向助剤などのその他の成分を含有していてもよい。
光反射層は、重合性液晶組成物を、λ/4板、他の光反射層、仮支持体、配向層などの他の層に塗布後、塗布膜を硬化して得ることができる。
上記の光反射層を形成するための重合性液晶組成物は、液晶化合物に加え、キラル剤、配向制御剤、重合開始剤、配向助剤などのその他の成分を含有していてもよい。
光反射層は、重合性液晶組成物を、λ/4板、他の光反射層、仮支持体、配向層などの他の層に塗布後、塗布膜を硬化して得ることができる。
(液晶化合物)
液晶化合物としては、棒状液晶化合物および円盤状液晶化合物が挙げられる。
棒状液晶化合物としては、アゾメチン類、アゾキシ類、シアノビフェニル類、シアノフェニルエステル類、安息香酸エステル類、シクロヘキサンカルボン酸フェニルエステル類、シアノフェニルシクロヘキサン類、シアノ置換フェニルピリミジン類、アルコキシ置換フェニルピリミジン類、フェニルジオキサン類、トラン類およびアルケニルシクロヘキシルベンゾニトリル類が好ましく用いられる。以上のような低分子液晶性分子だけではなく、高分子液晶性分子も用いることができる。
液晶化合物としては、棒状液晶化合物および円盤状液晶化合物が挙げられる。
棒状液晶化合物としては、アゾメチン類、アゾキシ類、シアノビフェニル類、シアノフェニルエステル類、安息香酸エステル類、シクロヘキサンカルボン酸フェニルエステル類、シアノフェニルシクロヘキサン類、シアノ置換フェニルピリミジン類、アルコキシ置換フェニルピリミジン類、フェニルジオキサン類、トラン類およびアルケニルシクロヘキシルベンゾニトリル類が好ましく用いられる。以上のような低分子液晶性分子だけではなく、高分子液晶性分子も用いることができる。
棒状液晶化合物を重合によって配向を固定することがより好ましく、重合性棒状液晶化合物としては、Makromol. Chem., 190巻、2255頁(1989年)、Advanced Materials 5巻、107頁(1993年)、米国特許4683327号公報、同5622648号公報、同5770107号公報、WO95/22586号公報、同95/24455号公報、同97/00600号公報、同98/23580号公報、同98/52905号公報、特開平1−272551号公報、同6−16616号公報、同7−110469号公報、同11−80081号公報、および特願2001−64627号公報などに記載の化合物を用いることができる。さらに棒状液晶化合物としては、例えば、特表平11−513019号公報や特開2007−279688号公報に記載のものも好ましく用いることができる。
円盤状液晶化合物としては、例えば、特開2007−108732号公報や特開2010−244038号公報に記載のものを好ましく用いることができるが、これらに限定されない。
<広帯域光反射層の作製>
上記の光反射層の反射帯域を広げ、広帯域にする方法としては、高Δn液晶化合物の使用や、ピッチグラジエント法が挙げられる。
Δnは、液晶化合物の複屈折であり、たとえば棒状液晶化合物の場合、その化合物の短軸および長軸方向それぞれの屈折率の値の差である。
コレステリック液晶相を固定してなる光反射層に用いる液晶化合物は、0.06≦Δn≦0.5程度が実用的(特表2011−510915号公報に記載の高Δn液晶材料を使用できる)であり、半値幅で15nmから150nmに相当する。また、高Δn液晶化合物としては、特許3999400号公報、特許4053782号公報、特許4947676号公報等に記載の化合物が挙げられるが、本発明に対してはこれらに限定されない。Δnの測定方法は、特許4053782号公報の段落〔0112〕や、特許4947676号公報の段落〔0142〕等の方法を参照できる。
半値幅200nm以下を制御して作製する場合、単一のピッチではなく、コレステリックの螺旋方向でピッチ数が徐々に変化することで、広い半値幅を実現できるピッチグラジエント法を用いることができる。ピッチとは上記のコレステリック液晶相における螺旋構造のピッチ長Pであり、液晶化合物の分子層の配向方向が360度回転したときの分子層の厚さをいう。
上記の光反射層の反射帯域を広げ、広帯域にする方法としては、高Δn液晶化合物の使用や、ピッチグラジエント法が挙げられる。
Δnは、液晶化合物の複屈折であり、たとえば棒状液晶化合物の場合、その化合物の短軸および長軸方向それぞれの屈折率の値の差である。
コレステリック液晶相を固定してなる光反射層に用いる液晶化合物は、0.06≦Δn≦0.5程度が実用的(特表2011−510915号公報に記載の高Δn液晶材料を使用できる)であり、半値幅で15nmから150nmに相当する。また、高Δn液晶化合物としては、特許3999400号公報、特許4053782号公報、特許4947676号公報等に記載の化合物が挙げられるが、本発明に対してはこれらに限定されない。Δnの測定方法は、特許4053782号公報の段落〔0112〕や、特許4947676号公報の段落〔0142〕等の方法を参照できる。
半値幅200nm以下を制御して作製する場合、単一のピッチではなく、コレステリックの螺旋方向でピッチ数が徐々に変化することで、広い半値幅を実現できるピッチグラジエント法を用いることができる。ピッチとは上記のコレステリック液晶相における螺旋構造のピッチ長Pであり、液晶化合物の分子層の配向方向が360度回転したときの分子層の厚さをいう。
半値幅拡大及び、ピッチグラジエントでの膜厚低減(薄手化)の観点で、Δnは、好ましくは0.16以上、より好ましくは0.2以上、更に好ましくは0.3以上、特に好ましくは現状、工業化されている液晶のΔn上限である0.5程度である。ただし、今後、さらなる高Δn液晶化合物が開発されれば、原理的に本発明に適用可能であり、より薄手化が可能である。
輝度性能の観点で、Δnが0.156である液晶化合物を用いる場合であって、ピッチグラジエント帯域400〜600nmを少なくとも有する場合は、広帯域ピッチグラジエント層の膜厚は6μm以上が好ましく、8μm以上がより好ましく、10μm以上が更に好ましくはである。Δnが0.3である液晶化合物を用いる場合であって、ピッチグラジエント帯域400〜600nmを少なくとも有する場合は、膜厚は2μm以上が好ましく、3μm以上がより好ましく、4μm以上が更に好ましく、5μm以上が特に好ましい。
輝度性能の観点で、Δnが0.156である液晶化合物を用いる場合であって、ピッチグラジエント帯域400〜600nmを少なくとも有する場合は、広帯域ピッチグラジエント層の膜厚は6μm以上が好ましく、8μm以上がより好ましく、10μm以上が更に好ましくはである。Δnが0.3である液晶化合物を用いる場合であって、ピッチグラジエント帯域400〜600nmを少なくとも有する場合は、膜厚は2μm以上が好ましく、3μm以上がより好ましく、4μm以上が更に好ましく、5μm以上が特に好ましい。
液晶のΔn分散について各波長での分散が少ないことが好ましいことが知られている。好ましくはΔn(450/550比)≦1.6、より好ましくは、Δn(450/550比)≦1.4、更に好ましくはΔn(450/550比)≦1.2以下、特に好ましくはΔn(450/550比)≦1.1である。
ピッチグラジエント法では、コレステリック液晶相の螺旋方向(通常膜厚方向)でピッチを徐々に変化させることで、広い半値幅を実現できる。ピッチグラジエント法を適用した光反射層においては、ピッチは、膜厚方向で連続的に変化していることが好ましい。また、ピッチグラジエント法を適用した光反射層においては、層の片面から他方の面に向かって、ピッチが連続的に増加しているか、または連続的に減少していることが好ましい。ピッチグラジエント法は、液晶層の厚さ方向で螺旋を形成しない化合物濃度を液晶層の厚さ方向で連続的に変化させる、またはキラル剤の濃度を液晶層の厚さ方向で連続的に変化させる、または、光異性化部分を有するキラル剤を用い、光反射層形成時に、キラル剤の光異性化部分をUV照射などで異性化させることで、キラル剤のHTP(ヘリカルツイスティングパワー)を変化させることにより達成される。この光異性化部分としては、ビニレン基や、アゾ基などが好ましい。
ピッチグラジエント法は(Nature 378、467−469 1995)や特許4990426号公報、特開2005−265896公報などの記載のものが適用できる。また、特許4570377号に記載の、螺旋を形成せずフッ化アルキル基を有する化合物を利用することもできる。
以上のような積層タイプのコレステリック液晶層からなる反射型円偏光板40としては、本出願人の出願に係るPCT/JP2015/053904号明細書に記載されたものも用いることができる。
ピッチグラジエント法は(Nature 378、467−469 1995)や特許4990426号公報、特開2005−265896公報などの記載のものが適用できる。また、特許4570377号に記載の、螺旋を形成せずフッ化アルキル基を有する化合物を利用することもできる。
以上のような積層タイプのコレステリック液晶層からなる反射型円偏光板40としては、本出願人の出願に係るPCT/JP2015/053904号明細書に記載されたものも用いることができる。
(実施形態2)
図5は、本発明の実施形態2に係る画像表示装置の一例を模式的に示す断面図である。
図5に示す実施形態2の画像表示装置10bは、図1に示す画像表示装置10の反射型偏光子18として、1/4波長板42と直線偏光型の多層積層ポリマーフィルム(DBEF)44との組み合わせからなる反射型偏光子を用いるもので、他の構成は、図示が省略されているMEMSシャッタデバイス16のMEMSシャッタ34および反射板28の開口部26の開口幅も含めて同一であるので、その説明を省略する。
反射型偏光子18の1/4波長板42は、1/4波長板12と基本的に同様の構造および機能を有するものである。
図5は、本発明の実施形態2に係る画像表示装置の一例を模式的に示す断面図である。
図5に示す実施形態2の画像表示装置10bは、図1に示す画像表示装置10の反射型偏光子18として、1/4波長板42と直線偏光型の多層積層ポリマーフィルム(DBEF)44との組み合わせからなる反射型偏光子を用いるもので、他の構成は、図示が省略されているMEMSシャッタデバイス16のMEMSシャッタ34および反射板28の開口部26の開口幅も含めて同一であるので、その説明を省略する。
反射型偏光子18の1/4波長板42は、1/4波長板12と基本的に同様の構造および機能を有するものである。
多層積層ポリマーフィルム44は、その表面に入射する入射光の一部を反射させて偏光させると共に、入射光の残りは、透過させる複屈折干渉偏光子からなるものである。この複屈折干渉偏光子は、第1平面に垂直な第2平面内の第1および第2の高分子物質間の屈折率不整合とは異なる第1平面内の第1および第2の高分子物質間の屈折率不整合を生成させるために十分に相違するそれぞれ0でない応力光学係数を有する第1および第2の高分子物質の多重交互配向層を含むものである。このような複屈折干渉偏光子は、特開平4−268505号公報に開示されたものを用いることができる。
ここで、バックライト20からの出射光は、多層積層ポリマーフィルム44に入射して、半分または約半分の光が直線偏光(P偏光:P波)の光に変換されて透過し、残りの半分または約半分の光は異なる直線偏光(S偏光:S波)の光となって反射される。多層積層ポリマーフィルム44の入射面で反射されたS偏光の光は、バックライト20の出射表面で反射されて再び多層積層ポリマーフィルム44に入射し、多層積層ポリマーフィルム44の入射面でP波となって再び反射される。この反射されたP偏光の光は、再度バックライト20の出射表面で反射されて再び多層積層ポリマーフィルム44に入射して、多層積層ポリマーフィルム44を透過する。このように、多層積層ポリマーフィルム44は、反射した直線偏光の光の反射を繰り返してリサイクルし、最終的に透過させて、光の利用効率を向上させ、表示輝度を高くすることができる。
一方、多層積層ポリマーフィルム44を透過したP偏光の光は、1/4波長板42に入射し、1/4波長板14および吸収型偏光子12を透過できる円偏光の光に変換された後、1/4波長板14に入射し、吸収型偏光子12の偏光方位に一致する偏光方位を持つ直線偏光に戻されて、吸収型偏光子12に入射し、吸収型偏光子12を透過する。
こうして、多層積層ポリマーフィルム44と1/4波長板42の組み合わせからなる反射型偏光子18は、1/4波長板14および吸収型偏光子12の組み合わせによる外交の低反射を阻害することなく維持したまま、広い角度範囲で高い輝度を得ることができる。
一方、多層積層ポリマーフィルム44を透過したP偏光の光は、1/4波長板42に入射し、1/4波長板14および吸収型偏光子12を透過できる円偏光の光に変換された後、1/4波長板14に入射し、吸収型偏光子12の偏光方位に一致する偏光方位を持つ直線偏光に戻されて、吸収型偏光子12に入射し、吸収型偏光子12を透過する。
こうして、多層積層ポリマーフィルム44と1/4波長板42の組み合わせからなる反射型偏光子18は、1/4波長板14および吸収型偏光子12の組み合わせによる外交の低反射を阻害することなく維持したまま、広い角度範囲で高い輝度を得ることができる。
なお、本実施形態2の画像表示装置10bにおいては、反射型偏光子18の多層積層ポリマーフィルム44の代わりに、同じく直線偏光型のワイヤーグリッド型偏光子を用いても良い。
ワイヤーグリッド型偏光子は、ワイヤーの配列周期が波長より短い場合、ワイヤーグリッドに平行するように偏光された光(例えば、S偏光;S波)を反射させ、直交するように偏光された光(例えば、S偏光;電磁波)を透過させることができる。
このようなワイヤーグリッド型偏光子としては、特開2001−330728号公報および特開2006−84776号公報等に開示されたワイヤーグリッド型偏光子を用いることができる。
ワイヤーグリッド型偏光子は、ワイヤーの配列周期が波長より短い場合、ワイヤーグリッドに平行するように偏光された光(例えば、S偏光;S波)を反射させ、直交するように偏光された光(例えば、S偏光;電磁波)を透過させることができる。
このようなワイヤーグリッド型偏光子としては、特開2001−330728号公報および特開2006−84776号公報等に開示されたワイヤーグリッド型偏光子を用いることができる。
例えば、特定の波長範囲にある光を透過させない基板と、基板の表裏両面に設けられたフォトレジスト層とを有し、フォトレジスト層には、基板の表裏両面で互いに平行の関係となるように複数の凹凸による平行線パターンが形成されており、基板の表裏両面に形成された凹凸による平行線パターンの凸部頂上およびその近傍にのみアルミニウムなどの金属を蒸着して、基板の表裏両面にワイヤーグリットが形成されているワイヤーグリット型偏光子を挙げることができる。
このようなワイヤーグリット型偏光子は、複数の平行基板を透過しない波長範囲にある光を用いて、光の干渉よって複数の平行線パターンを基板の一方の面に露光させた後、さらに一方の面に設けられた平行線パターンと平行となるように他方の面に光の干渉よって複数の平行線パターンを露光させて現像し、基板の表裏両面に複数の凹凸による平行線パターンを形成させ、基板の表裏両面に形成された凹凸による平行線パターンの凸部頂上及びその近傍にのみ金属を蒸着させてワイヤーグリットを形成することにより製造することができる。
このようなワイヤーグリット型偏光子は、複数の平行基板を透過しない波長範囲にある光を用いて、光の干渉よって複数の平行線パターンを基板の一方の面に露光させた後、さらに一方の面に設けられた平行線パターンと平行となるように他方の面に光の干渉よって複数の平行線パターンを露光させて現像し、基板の表裏両面に複数の凹凸による平行線パターンを形成させ、基板の表裏両面に形成された凹凸による平行線パターンの凸部頂上及びその近傍にのみ金属を蒸着させてワイヤーグリットを形成することにより製造することができる。
また、基板と、基板上に、シリコン(Si)、SiO2、クォーツガラス、ニッケル(Ni)、プラチナ(Pt)、クロム(Cr)、高分子物質等の材質の型により形成されて金属格子の周期が120nm以下である金属格子パターンが含まれるワイヤーグリッド型偏光子をあげることできる。
このようなワイヤーグリット型偏光子は、まず、型を製作し、基板上に金属薄膜とポリマーを所定の順序で形成し、次に、型を利用してポリマーを成形して、成形されたポリマーを利用して金属薄膜をエッチングして金属格子パターンを形成した後、ポリマーを除去してワイヤーグリッド型偏光子を製造することができる。
このようなワイヤーグリット型偏光子は、まず、型を製作し、基板上に金属薄膜とポリマーを所定の順序で形成し、次に、型を利用してポリマーを成形して、成形されたポリマーを利用して金属薄膜をエッチングして金属格子パターンを形成した後、ポリマーを除去してワイヤーグリッド型偏光子を製造することができる。
(実施形態3)
図6(A)は、本発明の実施形態3に係る画像表示装置の一例を模式的に示す断面図であり、図6(B)は、図6(A)に示す画像表示装置のMEMSシャッタデバイスの反射板の開口部の形状を示す平面図である。
図6(A)および(B)に示すように、画像表示装置10cは、図4(A)および(B)に示す画像表示装置10aと、図6(B)に示すMEMSシャッタデバイス16の反射板48の開口部46の形状が、図4(B)に示す反射板28の開口部26と異なる以外は、同一の構成を有するものであるので、同一の構成要素には同一の番号を付し、その説明を省略する。
図6(A)は、本発明の実施形態3に係る画像表示装置の一例を模式的に示す断面図であり、図6(B)は、図6(A)に示す画像表示装置のMEMSシャッタデバイスの反射板の開口部の形状を示す平面図である。
図6(A)および(B)に示すように、画像表示装置10cは、図4(A)および(B)に示す画像表示装置10aと、図6(B)に示すMEMSシャッタデバイス16の反射板48の開口部46の形状が、図4(B)に示す反射板28の開口部26と異なる以外は、同一の構成を有するものであるので、同一の構成要素には同一の番号を付し、その説明を省略する。
図6(B)に示すように、画像表示装置10aのMEMSシャッタデバイス16の反射板48の開口部46の開口幅は一定ではなく、開口部46の長手方向に沿って一方向に連続的に狭くなるように変化している。
図示例では、反射板48の開口部46の開口形状を台形にして、開口部46の開口幅を、両側とも長手方向に沿って一方向に連続的に狭くなるように変化させているが、片側のみ変化するものであっても良いし、少なくとも一方が、段階的に変化するものであっても良いし、曲線的に変化するものであっても良いし、狭くなったり広くなったりしても良いし、全くランダムに変化するものであっても良いが、連続的に変化するのが好ましい。
図示例では、反射板48の開口部46の開口形状を台形にして、開口部46の開口幅を、両側とも長手方向に沿って一方向に連続的に狭くなるように変化させているが、片側のみ変化するものであっても良いし、少なくとも一方が、段階的に変化するものであっても良いし、曲線的に変化するものであっても良いし、狭くなったり広くなったりしても良いし、全くランダムに変化するものであっても良いが、連続的に変化するのが好ましい。
本発明においては、反射板48の開口部46の開口幅は、1μm〜20μmであるのが好ましく、2μm〜15μmであるのがより好ましい。
また、開口部46の開口幅の最大幅と最小幅の差は、可視光領域の波長幅に応じて設定するのが好ましく、1μm〜10μmであるのが好ましく、1μm〜5μmであるのがより好ましい。
本発明においては、反射板48の開口部46の開口幅を一定ではなく、変化させることにより、開口部46の開口幅による回折角の波長依存性が緩和され、虹ムラ等の色ムラを抑えることができる。
また、開口部46の開口幅の最大幅と最小幅の差は、可視光領域の波長幅に応じて設定するのが好ましく、1μm〜10μmであるのが好ましく、1μm〜5μmであるのがより好ましい。
本発明においては、反射板48の開口部46の開口幅を一定ではなく、変化させることにより、開口部46の開口幅による回折角の波長依存性が緩和され、虹ムラ等の色ムラを抑えることができる。
(実施形態4)
図7は、本発明の実施形態3に係る画像表示装置の一例を模式的に示す断面図である。
図7に示すように、画像表示装置10dは、図4(A)に示す画像表示装置10aと、1/4波長板14とMEMSシャッタデバイス16との間に、拡散フィルム50が配置されている以外は、同一の構成を有するものであるので、同一の構成要素には同一の番号を付し、その説明を省略する。
拡散フィルム50は、反射型円偏光板40(18)及びMEMSシャッタデバイス16より視認側であって、1/4波長板14よりはバックライト20側に配置される必要がある。例えば、反射型円偏光板40が、MEMSシャッタデバイス16より視認側に配置されている場合には、反射型円偏光板40と1/4波長板14との間に配置される必要がある。
図7は、本発明の実施形態3に係る画像表示装置の一例を模式的に示す断面図である。
図7に示すように、画像表示装置10dは、図4(A)に示す画像表示装置10aと、1/4波長板14とMEMSシャッタデバイス16との間に、拡散フィルム50が配置されている以外は、同一の構成を有するものであるので、同一の構成要素には同一の番号を付し、その説明を省略する。
拡散フィルム50は、反射型円偏光板40(18)及びMEMSシャッタデバイス16より視認側であって、1/4波長板14よりはバックライト20側に配置される必要がある。例えば、反射型円偏光板40が、MEMSシャッタデバイス16より視認側に配置されている場合には、反射型円偏光板40と1/4波長板14との間に配置される必要がある。
拡散フィルム50は、開口部46の開口幅に起因する虹ムラなどの色ムラを緩和できれば、特に制限的ではなく、どのようなものであっても良いが、反射型円偏光板40による円偏光を解消しないものが好ましい。
例えば、偏光解消度の度合いとフィルムの濁度とは、関連があると言えるので、拡散フィルムの50の偏光解消度の度合いを、フィルムの濁度を表わすヘイズ値に換算した場合、拡散フィルムの50のヘイズ値は、30%〜95%であるのが好ましい。
なお、厳密には、拡散フィルムの50の偏光解消度とヘイズ値で表すのがよい。この場合、拡散フィルムの50の偏光解消度は、好ましくは0.4以下、さらに好ましくは0.2以下である。
また、偏光解消度は、Depolarization Indexとも呼ばれ、Axometrics社のAxoscanで測定することができる。
本発明の画像表示装置は、基本的に以上のように構成される。
例えば、偏光解消度の度合いとフィルムの濁度とは、関連があると言えるので、拡散フィルムの50の偏光解消度の度合いを、フィルムの濁度を表わすヘイズ値に換算した場合、拡散フィルムの50のヘイズ値は、30%〜95%であるのが好ましい。
なお、厳密には、拡散フィルムの50の偏光解消度とヘイズ値で表すのがよい。この場合、拡散フィルムの50の偏光解消度は、好ましくは0.4以下、さらに好ましくは0.2以下である。
また、偏光解消度は、Depolarization Indexとも呼ばれ、Axometrics社のAxoscanで測定することができる。
本発明の画像表示装置は、基本的に以上のように構成される。
本発明の画像表示装置を実施例に基づいて具体的に説明する。
(実施例1)
実施例1として、図4(A)及び(B)に示す実施形態1の構成の画像表示装置10aを作製するに先立ち、画像表示装置10aの各構成要素を以下のように作製した。
(実施例1)
実施例1として、図4(A)及び(B)に示す実施形態1の構成の画像表示装置10aを作製するに先立ち、画像表示装置10aの各構成要素を以下のように作製した。
(MEMSシャッタデバイス16の作製)
先ず、特開2012−208200号公報の実施例に記載の方法に従い、実施例1で得られた感光性樹脂組成物を犠牲層として用い、特表2008−533510号公報に記載の方法によりMEMSシャッタデバイス16を作製した。開口部26の幅は15μmになるように作成した。
(バックライト20の準備)
市販の液晶テレビ(東芝製 REGZA(登録商標) 50Z9X)を分解し、バックライトユニットを取り出し、光出射側に向かって、反射板、光源、拡散板の順に配置されるように組み立てた後、バックライト20とした。
先ず、特開2012−208200号公報の実施例に記載の方法に従い、実施例1で得られた感光性樹脂組成物を犠牲層として用い、特表2008−533510号公報に記載の方法によりMEMSシャッタデバイス16を作製した。開口部26の幅は15μmになるように作成した。
(バックライト20の準備)
市販の液晶テレビ(東芝製 REGZA(登録商標) 50Z9X)を分解し、バックライトユニットを取り出し、光出射側に向かって、反射板、光源、拡散板の順に配置されるように組み立てた後、バックライト20とした。
(吸収型偏光子12の準備)
次に、特開2006−293275号公報の[0219]〜[0220]と同様にして、吸収型偏光子12を製造した。
(λ/4板14の準備)
特開2003−262727号公報の[0020]〜[0033]と同様にして、広帯域λ/4板14を準備した。広帯域λ/4板14は、基材の上に2層の液晶性材料を塗布、重合後に、基材から剥離して得られた。
得られた広帯域λ/4板14のRe(450)は110nm、Re(550)は135nm、Re(630)は140nm、膜厚は1.6μmであった。
得られた広帯域λ/4板14と、上記にて製造した吸収型偏光子12を、屈折率1.47のアクリル系接着剤を用いて貼り合わせた。
次に、特開2006−293275号公報の[0219]〜[0220]と同様にして、吸収型偏光子12を製造した。
(λ/4板14の準備)
特開2003−262727号公報の[0020]〜[0033]と同様にして、広帯域λ/4板14を準備した。広帯域λ/4板14は、基材の上に2層の液晶性材料を塗布、重合後に、基材から剥離して得られた。
得られた広帯域λ/4板14のRe(450)は110nm、Re(550)は135nm、Re(630)は140nm、膜厚は1.6μmであった。
得られた広帯域λ/4板14と、上記にて製造した吸収型偏光子12を、屈折率1.47のアクリル系接着剤を用いて貼り合わせた。
(単層コレステリック液晶層からなる反射型円偏光板40(18)の準備)
まず、特許4570377号公報[0065]に記載の手順で光学活性部位を有する末端フッ化アルキル基含有重合体(化合物A)を得た。具体的には、以下のように化合物Aを得た。
コンデンサー、温度計、攪拌機及び滴下ロートを備えた四つ口フラスコに、フッ素系溶媒AK−225(旭硝子社製、1,1,1,2,2‐ペンタフルオロ‐3,3‐ジクロロプロパン:1,1,2,2,3‐ペンタフルオロ‐1,3‐ジクロロプロパン=1:1.35(モル比)の混合溶媒))50質量部、下記構造の光学活性を有する反応性キラル剤(化合物7、式中*は光学活性部位を示す)5.22質量部を仕込み、反応容器を45℃に調温し、次いで過酸化ジペルフルオロ−2−メチル−3−オキサヘキサノイル/AK225の10質量%溶液6.58質量部を5分かけて滴下した。滴下終了後、45℃、5時間、窒素気流中で反応させ、その後生成物を5mlに濃縮し、ヘキサンで再沈澱を行い、乾燥することにより光学活性部位を有する末端フッ化アルキル基含有重合体(化合物A)3.5質量部(収率60%)を得た。
得られた重合体の分子量をGPCを用いTHF(テトラヒドロフラン)を展開溶媒として測定したところ、Mn=4,000(Mw/Mn=1.77)であり、フッ素含有量を測定したところフッ素含有量は5.89質量%であった。
まず、特許4570377号公報[0065]に記載の手順で光学活性部位を有する末端フッ化アルキル基含有重合体(化合物A)を得た。具体的には、以下のように化合物Aを得た。
コンデンサー、温度計、攪拌機及び滴下ロートを備えた四つ口フラスコに、フッ素系溶媒AK−225(旭硝子社製、1,1,1,2,2‐ペンタフルオロ‐3,3‐ジクロロプロパン:1,1,2,2,3‐ペンタフルオロ‐1,3‐ジクロロプロパン=1:1.35(モル比)の混合溶媒))50質量部、下記構造の光学活性を有する反応性キラル剤(化合物7、式中*は光学活性部位を示す)5.22質量部を仕込み、反応容器を45℃に調温し、次いで過酸化ジペルフルオロ−2−メチル−3−オキサヘキサノイル/AK225の10質量%溶液6.58質量部を5分かけて滴下した。滴下終了後、45℃、5時間、窒素気流中で反応させ、その後生成物を5mlに濃縮し、ヘキサンで再沈澱を行い、乾燥することにより光学活性部位を有する末端フッ化アルキル基含有重合体(化合物A)3.5質量部(収率60%)を得た。
得られた重合体の分子量をGPCを用いTHF(テトラヒドロフラン)を展開溶媒として測定したところ、Mn=4,000(Mw/Mn=1.77)であり、フッ素含有量を測定したところフッ素含有量は5.89質量%であった。
<コレステリック液晶層(A)形成のための組成物>
化合物8 8.2質量部
化合物9 0.3質量部
先に作製した光学活性部位を有する末端フッ化アルキル基含有重合体(化合物A)
1.9質量部
メチルエチルケトン 24.0質量部
化合物8 8.2質量部
化合物9 0.3質量部
先に作製した光学活性部位を有する末端フッ化アルキル基含有重合体(化合物A)
1.9質量部
メチルエチルケトン 24.0質量部
化合物7
このコレステリック液晶層(A)の断面を走査型電子顕微鏡で観察したところ、層法線方向に螺旋軸を有し、コレステリックピッチが連続的に変化した構造を有していた。ここで、コレステリックピッチについて、コレステリック液晶層の断面を走査型電子顕微鏡で観察した際に、明部と暗部の繰り返し二回分(明暗明暗)の層法線方向の幅を1ピッチとカウントする。
コレステリックピッチが小さい面側をx面、大きい面側をy面と定義すると、計測されたコレステリックのピッチから計算した結果は、x面側付近のコレステリックの反射波長が410nm、y面側近傍のコレステリックの反射波長が700nmであった。
コレステリックピッチが小さい面側をx面、大きい面側をy面と定義すると、計測されたコレステリックのピッチから計算した結果は、x面側付近のコレステリックの反射波長が410nm、y面側近傍のコレステリックの反射波長が700nmであった。
(MEMSディスプレイの作製)
こうして準備されたバックライト20、単層コレステリック液晶層からなる反射型円偏光板40(18)、MEMSシャッタデバイス16、λ/4波長板14、および吸収型偏光子12をこの順に組み立て、実施例1のMEMSディスプレイとして図4(A)および(B)に示す構成の画像表示装置10aを作製した。作製された画像表示装置10aの構成を表1に示す。
こうして準備されたバックライト20、単層コレステリック液晶層からなる反射型円偏光板40(18)、MEMSシャッタデバイス16、λ/4波長板14、および吸収型偏光子12をこの順に組み立て、実施例1のMEMSディスプレイとして図4(A)および(B)に示す構成の画像表示装置10aを作製した。作製された画像表示装置10aの構成を表1に示す。
こうして作製された実施例1の画像表示装置10aの評価を以下の3項目について行った。その結果を表1に示す。
(外光反射)
外光反射を評価する特性として、特開2010−8475の〔0040〕に記載の方法を参考に、3人の研究員が明所での文字視認性(900ルクス環境下)を官能評価した。3人の研究員の評価が一致しなかった場合には多数決とした。
A:外光反射による文字のぼやけがなく視認性に問題がない。
B:文字ボケは気にならないレベル(許容)。
C:外光反射によって文字がぼやけてしまい視認性に問題があるレベル。
(外光反射)
外光反射を評価する特性として、特開2010−8475の〔0040〕に記載の方法を参考に、3人の研究員が明所での文字視認性(900ルクス環境下)を官能評価した。3人の研究員の評価が一致しなかった場合には多数決とした。
A:外光反射による文字のぼやけがなく視認性に問題がない。
B:文字ボケは気にならないレベル(許容)。
C:外光反射によって文字がぼやけてしまい視認性に問題があるレベル。
(正面輝度)
輝度計(TOPCON社製SR3)を用いて白表示時の正面輝度を測定した。比較例の輝度を100%としたときの相対輝度を評価指標とした。
A:95%以上:優れる
B:90%以上95%未満:やや劣る(許容)
C:90%未満::劣る
(虹ムラ)
白表示時に視角を振ったときに認められる虹の様に見えるムラ(虹ムラ)を3人の研究員が目視評価した。3人の研究員の評価が一致しなかった場合には多数決とした。
A:虹ムラは観察されない。
B:虹ムラはやや観察されるが気にならないレベル(許容)。
C:虹ムラが目立ち問題になるレベル。
輝度計(TOPCON社製SR3)を用いて白表示時の正面輝度を測定した。比較例の輝度を100%としたときの相対輝度を評価指標とした。
A:95%以上:優れる
B:90%以上95%未満:やや劣る(許容)
C:90%未満::劣る
(虹ムラ)
白表示時に視角を振ったときに認められる虹の様に見えるムラ(虹ムラ)を3人の研究員が目視評価した。3人の研究員の評価が一致しなかった場合には多数決とした。
A:虹ムラは観察されない。
B:虹ムラはやや観察されるが気にならないレベル(許容)。
C:虹ムラが目立ち問題になるレベル。
(比較例1)
比較例1として、実施例1の画像表示装置10aの作製の際に準備されたバックライト20、およびMEMSシャッタデバイス16を組み立て、図8に示す構成の画像表示装置60を作製した。その構成を表1に示す。
比較例1の画像表示装置60を実施例1と同様に上記3項目について評価した。その結果を表1に示す。
比較例1として、実施例1の画像表示装置10aの作製の際に準備されたバックライト20、およびMEMSシャッタデバイス16を組み立て、図8に示す構成の画像表示装置60を作製した。その構成を表1に示す。
比較例1の画像表示装置60を実施例1と同様に上記3項目について評価した。その結果を表1に示す。
(実施例2)
実施例2として、図4(A)に示す実施形態1の構成の画像表示装置10aの反射型円偏光板40(18)として、実施例1の単層コレステリック液晶層の代わりに複層積層コレステリック液晶層を持つ光学シートを準備して用いた。
(複層積層コレステリック液晶層からなる光学シートの準備)
実施例2として、図4(A)に示す実施形態1の構成の画像表示装置10aの反射型円偏光板40(18)として、実施例1の単層コレステリック液晶層の代わりに複層積層コレステリック液晶層を持つ光学シートを準備して用いた。
(複層積層コレステリック液晶層からなる光学シートの準備)
<支持体の作製(セルロースアシレートドープの作製)>
下記組成物をミキシングタンクに投入し攪拌して、各成分を溶解し、セルロースアセテート溶液を調製してセルロースアシレートドープを調液した。
――――――――――――――――――――――――――――――――
セルロースアセテート溶液組成
――――――――――――――――――――――――――――――――
セルロースアセテート(置換度2.88) 100質量部
P−1 12質量部
紫外線吸収剤(UV−1) 1.8質量部
紫外線吸収剤(UV−2) 0.8質量部
L−1 3質量部
メチレンクロライド 501.1質量部
メタノール 74.9質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――
P−1は、トリフェニルホスフェート(TPP)/ビフェニルジフェニルホスフェート(BDP)=2/1(質量比)の混合物である。
下記組成物をミキシングタンクに投入し攪拌して、各成分を溶解し、セルロースアセテート溶液を調製してセルロースアシレートドープを調液した。
――――――――――――――――――――――――――――――――
セルロースアセテート溶液組成
――――――――――――――――――――――――――――――――
セルロースアセテート(置換度2.88) 100質量部
P−1 12質量部
紫外線吸収剤(UV−1) 1.8質量部
紫外線吸収剤(UV−2) 0.8質量部
L−1 3質量部
メチレンクロライド 501.1質量部
メタノール 74.9質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――
P−1は、トリフェニルホスフェート(TPP)/ビフェニルジフェニルホスフェート(BDP)=2/1(質量比)の混合物である。
更に、下記のマット剤分散液を、セルロースアシレートドープ100質量部に対して3.6質量部加えた。
(マット剤分散液)
シリカ粒子分散液(平均粒径16nm) 0.7質量部
メチレンクロライド(第1溶媒) 75.5質量部
メタノール(第2溶媒) 6.5質量部
上記ドープ 17.3質量部
(マット剤分散液)
シリカ粒子分散液(平均粒径16nm) 0.7質量部
メチレンクロライド(第1溶媒) 75.5質量部
メタノール(第2溶媒) 6.5質量部
上記ドープ 17.3質量部
(セルロースアシレートフィルムの作製)
セルロースアシレートドープを流延口から20℃のドラム上に流延した。溶媒含有率略20質量%の状態で剥ぎ取り、フィルムの幅方向の両端をテンタークリップで固定しつつ乾燥した。その後、熱処理装置のロール間を搬送することにより、さらに乾燥し、15μmの膜厚を有するセルロースアシレートフィルム(CTA1)を作製した。
セルロースアシレートドープを流延口から20℃のドラム上に流延した。溶媒含有率略20質量%の状態で剥ぎ取り、フィルムの幅方向の両端をテンタークリップで固定しつつ乾燥した。その後、熱処理装置のロール間を搬送することにより、さらに乾燥し、15μmの膜厚を有するセルロースアシレートフィルム(CTA1)を作製した。
前述CTA1の支持体の表面に、以下の手順でアルカリ鹸化処理を実施した。
(アルカリ鹸化処理)
温度60℃の誘電式加熱ロールを通過させ、フィルム表面温度を40℃に昇温した。その後、フィルム片面に下記に示す組成のアルカリ溶液を、バーコーターを用いて塗布量10ml/m2で塗布し、105℃に加熱した。加熱したフィルムを(株)ノリタケカンパニーリミテド製のスチーム式遠赤外ヒーターの下に、10秒間搬送した。続いて、同じくバーコーターを用いて、純水を3ml/m2塗布した。さらに、ファウンテンコーターによる水洗とエアナイフによる水切りを3回繰り返した後に、70℃の乾燥ゾーンに10秒間搬送して乾燥し、アルカリ鹸化処理したフィルムを作製した。
(アルカリ鹸化処理)
温度60℃の誘電式加熱ロールを通過させ、フィルム表面温度を40℃に昇温した。その後、フィルム片面に下記に示す組成のアルカリ溶液を、バーコーターを用いて塗布量10ml/m2で塗布し、105℃に加熱した。加熱したフィルムを(株)ノリタケカンパニーリミテド製のスチーム式遠赤外ヒーターの下に、10秒間搬送した。続いて、同じくバーコーターを用いて、純水を3ml/m2塗布した。さらに、ファウンテンコーターによる水洗とエアナイフによる水切りを3回繰り返した後に、70℃の乾燥ゾーンに10秒間搬送して乾燥し、アルカリ鹸化処理したフィルムを作製した。
──────────────────────────────────
アルカリ溶液組成
──────────────────────────────────
水酸化カリウム 4.7質量部
水 15.8質量部
イソプロパノール 63.7質量部
界面活性剤SF−1:C14H29O(CH2CH2O)20H 1.0質量部
プロピレングリコール 14.8質量部
──────────────────────────────────
アルカリ溶液組成
──────────────────────────────────
水酸化カリウム 4.7質量部
水 15.8質量部
イソプロパノール 63.7質量部
界面活性剤SF−1:C14H29O(CH2CH2O)20H 1.0質量部
プロピレングリコール 14.8質量部
──────────────────────────────────
(配向膜の形成)
上記のように作製したTGH1の塗布型偏光子面とは逆の表面に、下記の組成の配向膜塗布液を#12のワイヤーバーで連続的に塗布した。60℃の温風で60秒、更に100℃の温風で120秒乾燥した。得られた塗布膜に連続的にラビング処理を施しTGH−Y フィルムを得た。このとき、長尺状のフィルムの長手方向と搬送方向は平行であり、フィルム長手方向とラビングローラーの回転軸とのなす角度を略45°とした。
──────────────────────────────────
配向膜塗布液の組成
──────────────────────────────────
変性ポリビニルアルコール1 10質量部
水 371質量部
メタノール 119質量部
グルタルアルデヒド 0.5質量部
光重合開始剤(イルガキュアー2959、BASF社製) 0.3質量部
──────────────────────────────────
上記のように作製したTGH1の塗布型偏光子面とは逆の表面に、下記の組成の配向膜塗布液を#12のワイヤーバーで連続的に塗布した。60℃の温風で60秒、更に100℃の温風で120秒乾燥した。得られた塗布膜に連続的にラビング処理を施しTGH−Y フィルムを得た。このとき、長尺状のフィルムの長手方向と搬送方向は平行であり、フィルム長手方向とラビングローラーの回転軸とのなす角度を略45°とした。
──────────────────────────────────
配向膜塗布液の組成
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変性ポリビニルアルコール1 10質量部
水 371質量部
メタノール 119質量部
グルタルアルデヒド 0.5質量部
光重合開始剤(イルガキュアー2959、BASF社製) 0.3質量部
──────────────────────────────────
<円盤状液晶化合物を用いた、λ/4板の形成>
配向膜を形成した、TGH−Y上に下記の組成の円盤状液晶化合物を含む塗布液A1を#3.2のワイヤーバーで連続的に塗布した。フィルムの搬送速度(V)は40m/minとした。塗布液の溶媒の乾燥及び円盤状液晶化合物の配向熟成のために、60℃の温風で80秒間加熱した。続いて、60℃にてUV照射を行い、液晶化合物の配向を固定化し光学異方性層を形成した。このとき、UV照射量は300mJ/cm2とした。なお、このフィルムをTGH−ZAとした。
──────────────────────────────────
円盤状液晶化合物を含む塗布液A1
――――――――――――――――――――――――――――――――――
円盤状液晶化合物(化合物101) 80質量部
円盤状液晶化合物(化合物102) 20質量部
配向助剤1 0.9質量部
配向助剤2 0.1質量部
メガファックF444(DIC社製) 0.12質量部
重合開始剤1 3質量部
メチルエチルケトン 301質量部
──────────────────────────────────
配向膜を形成した、TGH−Y上に下記の組成の円盤状液晶化合物を含む塗布液A1を#3.2のワイヤーバーで連続的に塗布した。フィルムの搬送速度(V)は40m/minとした。塗布液の溶媒の乾燥及び円盤状液晶化合物の配向熟成のために、60℃の温風で80秒間加熱した。続いて、60℃にてUV照射を行い、液晶化合物の配向を固定化し光学異方性層を形成した。このとき、UV照射量は300mJ/cm2とした。なお、このフィルムをTGH−ZAとした。
──────────────────────────────────
円盤状液晶化合物を含む塗布液A1
――――――――――――――――――――――――――――――――――
円盤状液晶化合物(化合物101) 80質量部
円盤状液晶化合物(化合物102) 20質量部
配向助剤1 0.9質量部
配向助剤2 0.1質量部
メガファックF444(DIC社製) 0.12質量部
重合開始剤1 3質量部
メチルエチルケトン 301質量部
──────────────────────────────────
<円盤状液晶化合物を用いた、コレステリック液晶層の形成>
上記の方法で作製したTGH−ZAのλ/4板表面に、下記の方法で液晶化合物として円盤状液晶化合物を用いたコレステリック液晶相を固定してなる光反射層として、第一の光反射層を形成した。フィルムの搬送速度(V)は30m/minとした。
下記の組成の円盤状液晶化合物を含む塗布液B1を上記作製した配向膜の表面に3.05μmの膜厚になるように調整し、連続的に塗布した。
続いて、113℃で2分間加熱熟成を行って、均一な配向状態を得た。
アイグラ社製のメタルハライドランプを用いて窒素雰囲気下にて、紫外線照射して、光反射層を形成した。このとき、UV照射量は200mJ/cm2とした。作製したフィルムをTGH−ZBとした。
上記の方法で作製したTGH−ZAのλ/4板表面に、下記の方法で液晶化合物として円盤状液晶化合物を用いたコレステリック液晶相を固定してなる光反射層として、第一の光反射層を形成した。フィルムの搬送速度(V)は30m/minとした。
下記の組成の円盤状液晶化合物を含む塗布液B1を上記作製した配向膜の表面に3.05μmの膜厚になるように調整し、連続的に塗布した。
続いて、113℃で2分間加熱熟成を行って、均一な配向状態を得た。
アイグラ社製のメタルハライドランプを用いて窒素雰囲気下にて、紫外線照射して、光反射層を形成した。このとき、UV照射量は200mJ/cm2とした。作製したフィルムをTGH−ZBとした。
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円盤状液晶化合物を含む塗布液(B1)の組成
――――――――――――――――――――――――――――――――――
円盤状液晶化合物(化合物101) 80質量部
円盤状液晶化合物(化合物102) 20質量部
重合性モノマー1 2質量部
メガファックF444(DIC社製) 0.15質量部
重合開始剤1 3質量部
キラル剤1 5質量部
メチルエチルケトン 214質量部
シクロヘキサノン 66質量部
tertブチルアルコール 50質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――
円盤状液晶化合物を含む塗布液(B1)の組成
――――――――――――――――――――――――――――――――――
円盤状液晶化合物(化合物101) 80質量部
円盤状液晶化合物(化合物102) 20質量部
重合性モノマー1 2質量部
メガファックF444(DIC社製) 0.15質量部
重合開始剤1 3質量部
キラル剤1 5質量部
メチルエチルケトン 214質量部
シクロヘキサノン 66質量部
tertブチルアルコール 50質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――
キラル剤1
<高Δn棒状液晶化合物を用いた、ピッチグラジエントコレステリック液晶層の形成>
上記の方法で作製したTGH−ZBの円盤状液晶からなるコレステリック液晶層の上に、下記の組成の棒状液晶化合物を含む塗布液B4を5μmの膜厚になるように調整し、連続的に塗布した。フィルムの搬送速度(V)は20m/minとした。
塗布液の溶媒の乾燥及び棒状液晶化合物の配向熟成のために、110℃の温風で120秒間加熱した。続いて、100℃にて照射量20mJ/cm2でUV照射した。更にその後、配向再熟成として、80℃の温風で120秒加熱した。続いて、70℃にて照射量350mJ/cm2でUV照射し、光反射層を形成した。
上記の方法で作製したTGH−ZBの円盤状液晶からなるコレステリック液晶層の上に、下記の組成の棒状液晶化合物を含む塗布液B4を5μmの膜厚になるように調整し、連続的に塗布した。フィルムの搬送速度(V)は20m/minとした。
塗布液の溶媒の乾燥及び棒状液晶化合物の配向熟成のために、110℃の温風で120秒間加熱した。続いて、100℃にて照射量20mJ/cm2でUV照射した。更にその後、配向再熟成として、80℃の温風で120秒加熱した。続いて、70℃にて照射量350mJ/cm2でUV照射し、光反射層を形成した。
――――――――――――――――――――――――――――――――――
棒状液晶化合物を含む塗布液B4
――――――――――――――――――――――――――――――――――
棒状液晶化合物204 100質量部
多官能モノマーA−TMMT(新中村化学工業(株)社製 1質量部
重合開始剤1 4質量部
界面活性剤2 0.05質量部
界面活性剤3 0.01質量部
キラル剤2 3.5質量部
メチルエチルケトン 200質量部
シクロヘキサノン 20質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――
棒状液晶化合物を含む塗布液B4
――――――――――――――――――――――――――――――――――
棒状液晶化合物204 100質量部
多官能モノマーA−TMMT(新中村化学工業(株)社製 1質量部
重合開始剤1 4質量部
界面活性剤2 0.05質量部
界面活性剤3 0.01質量部
キラル剤2 3.5質量部
メチルエチルケトン 200質量部
シクロヘキサノン 20質量部
――――――――――――――――――――――――――――――――――
棒状液晶化合物204
キラル剤2
以上の手順で、ピッチグラジエントコレステリック液晶層(5μm)、円盤状液晶化合物を用いたコレステリック液晶層(3μm)、λ/4層(1μm)、PVA配向膜(0.5μm)、TAC(15μm)、PVA配向膜(0.5μm)、塗布型偏光子(0.2μm)をこの順で有する実施例2に用いる光学シートを得た。
こうして得られた複層積層コレステリック液晶層を持つ光学シートを実施例1の単層コレステリック液晶層の代わりに反射型円偏光板40(18)として用い、実施例1と同様にして実施例2の画像表示装置10aを作製した.その構成を表1に示す。
実施例2の画像表示装置10aを実施例1と同様に3項目について評価した。その結果を表1に示す。
実施例2の画像表示装置10aを実施例1と同様に3項目について評価した。その結果を表1に示す。
(実施例3)
実施例3として、図5に示す実施形態2の構成の画像表示装置10bの反射型偏光子18を構成する1/4波長板42と多層積層ポリマーフィルム(DBEF)44との組み合わせを準備した。1/4波長板42として、実施例1で準備した1/4波長板14と同じものを用いた。
反射型偏光子18として、多層積層ポリマーフィルム44であるDBEFとλ/4波長板42とを積層したものを用いた。
こうして得られた反射型偏光子18を用い、実施例1と同様にして図5に示す実施例3の画像表示装置10bを作製した.その構成を表1に示す。
実施例3の画像表示装置10bを実施例1と同様に上記3項目について評価した。その結果を表1に示す。
実施例3として、図5に示す実施形態2の構成の画像表示装置10bの反射型偏光子18を構成する1/4波長板42と多層積層ポリマーフィルム(DBEF)44との組み合わせを準備した。1/4波長板42として、実施例1で準備した1/4波長板14と同じものを用いた。
反射型偏光子18として、多層積層ポリマーフィルム44であるDBEFとλ/4波長板42とを積層したものを用いた。
こうして得られた反射型偏光子18を用い、実施例1と同様にして図5に示す実施例3の画像表示装置10bを作製した.その構成を表1に示す。
実施例3の画像表示装置10bを実施例1と同様に上記3項目について評価した。その結果を表1に示す。
(実施例4)
実施例4として、図5に示す実施形態2の構成の画像表示装置10bの反射型偏光子40(18)として、実施例3の多層積層ポリマーフィルム(DBEF)44の代わりにワイヤーグリッド型偏光子を準備して用いた。
反射型偏光子18として、ワイヤーグリッド型偏光子(商品名:ワイヤーグリッド偏光フィルタ50×50、エドモンドオプティクス社製)と前述のλ/4波長板42を積層したものを用いた。
こうして得られたワイヤーグリッド型偏光子とλ/4波長板42とを積層した反射型偏光子18を用い、実施例1と同様にして図5に示す実施例4の画像表示装置10bを作製した.その構成を表1に示す。
実施例4の画像表示装置10bを実施例1と同様に上記3項目について評価した。その結果を表1に示す。
実施例4として、図5に示す実施形態2の構成の画像表示装置10bの反射型偏光子40(18)として、実施例3の多層積層ポリマーフィルム(DBEF)44の代わりにワイヤーグリッド型偏光子を準備して用いた。
反射型偏光子18として、ワイヤーグリッド型偏光子(商品名:ワイヤーグリッド偏光フィルタ50×50、エドモンドオプティクス社製)と前述のλ/4波長板42を積層したものを用いた。
こうして得られたワイヤーグリッド型偏光子とλ/4波長板42とを積層した反射型偏光子18を用い、実施例1と同様にして図5に示す実施例4の画像表示装置10bを作製した.その構成を表1に示す。
実施例4の画像表示装置10bを実施例1と同様に上記3項目について評価した。その結果を表1に示す。
(実施例5)
実施例5として、図6(A)および(B)に示す実施形態3の構成の画像表示装置10cの開口幅が14〜16μmで一方向に連続的に変化する台形状の開口部46を持つ反射板48を有するMEMSシャッタデバイス16を準備した。
こうして得られたMEMSシャッタデバイス16を用い、実施例1と同様にして図6(A)および(B)に示す実施例5の画像表示装置10cを作製した。その構成を表1に示す。
実施例5の画像表示装置10cを実施例1と同様に上記3項目について評価した。その結果を表1に示す。
実施例5として、図6(A)および(B)に示す実施形態3の構成の画像表示装置10cの開口幅が14〜16μmで一方向に連続的に変化する台形状の開口部46を持つ反射板48を有するMEMSシャッタデバイス16を準備した。
こうして得られたMEMSシャッタデバイス16を用い、実施例1と同様にして図6(A)および(B)に示す実施例5の画像表示装置10cを作製した。その構成を表1に示す。
実施例5の画像表示装置10cを実施例1と同様に上記3項目について評価した。その結果を表1に示す。
(実施例6)
実施例6として、図7に示す実施形態4の構成の画像表示装置10dの拡散フィルム50を準備して用いた。
(拡散フィルム50の準備)
散乱フィルム50として、富士フイルム社製:CV−UA03を用いた。JIS−K7136に準じ日本電色工業(株)製ヘーズメーターNDH4000で、フィルムのヘイズを測定したところ75%であった。
こうして得られた拡散フィルム50を用い、実施例1と同様にして図7に示す実施例6の画像表示装置10dを作製した.その構成を表1に示す。
実施例6の画像表示装置10dを実施例1と同様に上記3項目について評価した。その結果を表1に示す。
実施例6として、図7に示す実施形態4の構成の画像表示装置10dの拡散フィルム50を準備して用いた。
(拡散フィルム50の準備)
散乱フィルム50として、富士フイルム社製:CV−UA03を用いた。JIS−K7136に準じ日本電色工業(株)製ヘーズメーターNDH4000で、フィルムのヘイズを測定したところ75%であった。
こうして得られた拡散フィルム50を用い、実施例1と同様にして図7に示す実施例6の画像表示装置10dを作製した.その構成を表1に示す。
実施例6の画像表示装置10dを実施例1と同様に上記3項目について評価した。その結果を表1に示す。
表1から明らかなように、比較例1では、正面輝度の評価はAであるが、外光反射の評価がCであるのに対し、実施例1〜3、5および6では、外光反射および正面輝度の評価が全て共にAであり、実施例4でも、正面輝度の評価はBであるが外光反射の評価はAであり、いずれの実施例でも、外光反射の抑止による視認性の向上と正面輝度の向上を両立させることで来ていることが分かる。
また、実施例5および6では、更に、虹ムラの評価も共にAであり、さらなる視認性の向上が図れていることが分かる。
以上の結果から、本発明の効果は明らかである。
また、実施例5および6では、更に、虹ムラの評価も共にAであり、さらなる視認性の向上が図れていることが分かる。
以上の結果から、本発明の効果は明らかである。
以上、本発明の画像表示装置についての種々の実施形態および実施例を挙げて詳細に説明したが、本発明は、これらの実施形態および実施例に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良又は変更をしてもよいのはもちろんである。
10、10a,10b,10c,10d 画像表示装置
12 吸収型偏光子
14,42 1/4波長板
16 MEMSシャッタデバイス
18 反射型偏光子
20 バックライト
22 MEMS表示装置
24、24R、24G、24B LED
26、46 開口部
28、48 反射板
30 透明基板
32 ばね
34 MEMSシャッタ
35 シャッタ部
36 開口窓
38 シャッタ領域
40 反射型円偏光板
44 多層積層ポリマーフィルム(DBEF)
50 拡散フィルム
12 吸収型偏光子
14,42 1/4波長板
16 MEMSシャッタデバイス
18 反射型偏光子
20 バックライト
22 MEMS表示装置
24、24R、24G、24B LED
26、46 開口部
28、48 反射板
30 透明基板
32 ばね
34 MEMSシャッタ
35 シャッタ部
36 開口窓
38 シャッタ領域
40 反射型円偏光板
44 多層積層ポリマーフィルム(DBEF)
50 拡散フィルム
Claims (10)
- 光を出射するバックライト、および該バックライトから出射された光を透過させる開口部を備え、該開口部を開閉して前記開口部を透過する光の量を制御するMEMSシャッタデバイスを有する画像表示装置であって、
前記MEMSシャッタデバイスの視認側に、視認側から順次配置される吸収型偏光子及び1/4波長板と、
該1/4波長板より前記バックライト側に配置される反射型偏光子と、を有することを特徴とする画像表示装置。 - 前記反射型偏光子は、前記MEMSシャッタデバイスと前記バックライトとの間に配置される請求項1に記載の画像表示装置。
- 前記反射型偏光子は、前記MEMSシャッタデバイスと前記1/4波長板との間に配置される請求項1に記載の画像表示装置。
- 前記反射型偏光子は、コレステリック液晶層によって構成されている、もしくは、前記バックライト側から順次配置される多層積層ポリマーフィルムからなる、またはワイヤーグリッド偏光子と第2の1/4波長板とから構成されている請求項1〜3のいずれか1項に記載の画像表示装置。
- 前記コレステリック液晶層は、単層、または複層である請求項4に記載の画像表示装置。
- 前記MEMSシャッタデバイスの前記開口部の開口幅は、前記開口部の長手方向に沿って変化する請求項1〜5のいずれか1項に記載の画像表示装置。
- 前記開口幅は、前記開口部の長手方向に沿って一方向に連続的に狭くなるように変化する請求項6に記載の画像表示装置。
- さらに、前記反射型偏光子及び前記MEMSシャッタデバイスより前記視認側であって、前記1/4波長板より前記バックライト側に配置される拡散フィルムを有する請求項1〜5のいずれか1項に記載の画像表示装置。
- 前記吸収型偏光子、前記1/4波長板、前記拡散フィルム、前記MEMSシャッタデバイス、および前記反射型偏光子は、前記視認側から前記バックライトに向かって順次配置される請求項8に記載の画像表示装置。
- 前記MEMSシャッタデバイスは、前記開口部を覆い、前記バックライトから出射された光を遮断する第1の位置と、前記開口部を開放し、前記バックライトから出射された光を透過する第2の位置との間を移動するMEMSシャッタを有する請求項1〜9のいずれか1項に記載の画像表示装置。
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