JP2000221324A - Polarizing device and liquid crystal display device having that polarizing device - Google Patents
Polarizing device and liquid crystal display device having that polarizing deviceInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置に用
いられる偏光素子、およびその偏光素子を有する液晶表
示装置に関する。[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a polarizing element used for a liquid crystal display and a liquid crystal display having the polarizing element.
【0002】[0002]
【従来の技術】図5は、従来の液晶表示装置の構成を示
す断面図である。従来の液晶表示装置では、液晶パネル
の表示面の法線方向における輝度を高めるために、図5
に示されるようにバックライト107の前面にプリズム
シート105が配置されている。プリズムシート105
の、バックライト107側と反対側には、液晶パネル1
02が配置されている。液晶パネル102のプリズムシ
ート105側の面に偏光板101bが取り付けられ、液
晶パネル102の、プリズムシート105側と反対側の
面に偏光板101aが取り付けられている。2. Description of the Related Art FIG. 5 is a sectional view showing the structure of a conventional liquid crystal display device. In the conventional liquid crystal display device, in order to increase the luminance in the normal direction of the display surface of the liquid crystal panel, FIG.
The prism sheet 105 is disposed on the front surface of the backlight 107 as shown in FIG. Prism sheet 105
Of the liquid crystal panel 1 on the side opposite to the backlight 107 side.
02 is arranged. A polarizing plate 101b is attached to a surface of the liquid crystal panel 102 on the side of the prism sheet 105, and a polarizing plate 101a is attached to a surface of the liquid crystal panel 102 opposite to the side of the prism sheet 105.
【0003】このように液晶表示装置にプリズムシート
105が備えられていることにより、プリズムシート1
05のプリズム面の屈折効果を利用してバックライト1
07からの光の輝度を向上させている。しかしながら、
プリズムシート105を透過した光が偏光板101bを
透過する際に、偏光板101bの吸収軸方向の光は偏光
板101bに吸収されるため、バックライト107から
の光の光量が半分以下になる。液晶パネル102の輝度
を高めるためにバックライト107の輝度を高めると、
消費電力やバックライト107からの発熱量が増加し、
信頼性や表示品質の低下が生じる。[0003] Since the prism sheet 105 is provided in the liquid crystal display device, the prism sheet 1 is provided.
Backlight 1 using the refraction effect of prism surface 05
07 is improved. However,
When light transmitted through the prism sheet 105 passes through the polarizing plate 101b, light in the absorption axis direction of the polarizing plate 101b is absorbed by the polarizing plate 101b, so that the amount of light from the backlight 107 is reduced to half or less. When the brightness of the backlight 107 is increased to increase the brightness of the liquid crystal panel 102,
The power consumption and the amount of heat generated from the backlight 107 increase,
The reliability and display quality deteriorate.
【0004】従来、偏光板の吸収軸方向の光を、液晶パ
ネルに照射させる光として利用している液晶表示装置が
いくつか提案されている。Heretofore, several liquid crystal display devices have been proposed in which light in the direction of the absorption axis of a polarizing plate is used as light for irradiating a liquid crystal panel.
【0005】例えば、従来の液晶表示装置としては、特
開平9−326205号公報および特開平9−2741
09号公報に記載されたものがある。図6は、特開平9
−326205号公報の液晶表示装置に用いられたバッ
クライトの構成を示す断面図である。図7は、特開平9
−274109号公報の液晶表示装置に用いられたシー
ト状偏光素子の構成を示す断面図である。For example, a conventional liquid crystal display device is disclosed in JP-A-9-326205 and JP-A-9-2741.
No. 09 publication. FIG.
It is sectional drawing which shows the structure of the backlight used for the liquid crystal display device of -326205. FIG.
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a sheet-like polarizing element used in the liquid crystal display device of Japanese Patent Application No. -274109.
【0006】特開平9−326205号公報の液晶表示
装置に用いられたバックライトは、図6に示されるよう
に、光源201と、光源201が側面に取り付けられる
と共に下面に反射ドット221が形成された反射型導光
板202と、反射型導光板202の下面に配置された拡
散反射膜231と、反射型導光板202の上面に配置さ
れた偏光ビームスプリッタ(誘電体多層膜)230とか
ら構成されている。光源201から反射型導光板202
に入射した光は、拡散反射膜231および反射ドット2
21により反射型導光板202の上面に導かれた後に、
偏光ビームスプリッタ230に入射する。偏光ビームス
プリッタ230に入射した光のうち特定の偏光面を有す
る光は、偏光ビームスプリッタ230によって反射型導
光板202に戻され、液晶表示素子を照明する光として
再利用される。As shown in FIG. 6, a backlight used in a liquid crystal display device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-326205 has a light source 201, a light source 201 attached to a side surface, and a reflection dot 221 formed on a lower surface. A reflective light guide plate 202, a diffuse reflection film 231 disposed on the lower surface of the reflective light guide plate 202, and a polarization beam splitter (dielectric multilayer film) 230 disposed on the upper surface of the reflective light guide plate 202. ing. Light source 201 to reflective light guide plate 202
Incident on the diffuse reflection film 231 and the reflection dot 2
After being guided to the upper surface of the reflective light guide plate 202 by 21,
The light enters the polarization beam splitter 230. Light having a specific polarization plane among the light incident on the polarization beam splitter 230 is returned to the reflection type light guide plate 202 by the polarization beam splitter 230 and reused as light for illuminating the liquid crystal display element.
【0007】図6に示したバックライトを用いた液晶表
示装置では、特定の偏光面の光を再利用することにより
液晶表示パネルの輝度は向上する。しかしながら、光の
再利用による輝度の向上よりも大きな効果を得て表示品
質を向上させるためには、液晶表示パネルの表示面に対
して垂直な方向に光を集光させるプリズムレンズ等を液
晶表示装置にさらに設けなければならない。In a liquid crystal display device using a backlight shown in FIG. 6, the luminance of a liquid crystal display panel is improved by reusing light of a specific polarization plane. However, in order to improve the display quality by obtaining a greater effect than the improvement in brightness by reusing light, a prism lens or the like that condenses light in a direction perpendicular to the display surface of the liquid crystal display panel is used for liquid crystal display. Further equipment must be provided.
【0008】一方、特開平9−274109号公報の液
晶表示装置に用いられたシート状偏光素子は、図7に示
されるように、偏光分割プリズム320と、直角三角形
プリズム330と、偏光面変調部340と、光散乱部3
50とからなるものである。偏光分割プリズム320
は、非偏光光310を偏光分割するものである。角三角
形プリズム330の斜面は、偏光分割プリズム320の
斜面と重なり合っている。偏光面変調部340は、偏光
分割プリズム320により偏光分離された反射偏光の位
相を変調するためのものである。光散乱部350は、非
偏光光310から偏光に変換された光をランダム方向に
散乱させるものである。このシート状偏光素子は、光を
散乱させる機能を有するものであって、偏光素子を構成
する単位が連続的に加工されることで構成された形状を
有している。On the other hand, as shown in FIG. 7, a sheet-like polarizing element used in the liquid crystal display device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-274109 includes a polarization splitting prism 320, a right-angled triangular prism 330, and a polarization plane modulator. 340 and light scattering unit 3
50. Polarization splitting prism 320
Is to split the non-polarized light 310 into polarized light. The slope of the triangular prism 330 overlaps the slope of the polarization splitting prism 320. The polarization plane modulation unit 340 modulates the phase of the reflected polarized light that has been polarized and separated by the polarization splitting prism 320. The light scattering section 350 scatters light converted from non-polarized light 310 into polarized light in a random direction. This sheet-shaped polarizing element has a function of scattering light, and has a shape formed by continuously processing units constituting the polarizing element.
【0009】このシート状偏光素子における偏光分割部
は、高屈折率の偏光分割プリズム320と、低屈折率の
直角三角形プリズム330とからなるものである。偏光
分割プリズム320は、非偏光光310の入射角がほぼ
ブリュースター角θBになるように傾斜している傾斜面
321と、一方向に偏光を出射する出射面322とを有
している。直角三角形プリズム330は、非偏光光31
0の入射角が直角な入射面332と、斜面321と同様
な傾きの傾斜面331とを有している。The polarization splitting section in the sheet-like polarizing element comprises a polarization splitting prism 320 having a high refractive index and a right-angled triangular prism 330 having a low refractive index. Polarization splitting prism 320, an inclined surface 321 that the angle of incidence of the unpolarized light 310 is inclined to be substantially Brewster angle theta B, and a emitting surface 322 for emitting a polarized light in one direction. The right-angled triangular prism 330 outputs the unpolarized light 31
It has an incident surface 332 having a right angle of incidence of 0 and an inclined surface 331 having the same inclination as the inclined surface 321.
【0010】この偏光分割部は、傾斜面321と331
との界面において非偏光光310を、互いに偏光面が直
交する透過光と反射光とに分割する分割部として機能す
る。ここでは、傾斜面321と331との界面が、互い
に振動面の直交したP偏光とS偏光を分割する分割部と
して機能する。具体的には、傾斜面321と331との
界面は、その界面に対して垂直な振動面を有するP偏光
311を透過し、その界面に対して平行な振動面を有す
るS偏光312を反射する特性を有している。[0010] The polarization splitting section includes inclined surfaces 321 and 331.
At the interface with, functions as a division unit that divides the non-polarized light 310 into transmitted light and reflected light whose polarization planes are orthogonal to each other. Here, the interface between the inclined surfaces 321 and 331 functions as a dividing unit that divides P-polarized light and S-polarized light whose vibration planes are orthogonal to each other. Specifically, the interface between the inclined surfaces 321 and 331 transmits the P-polarized light 311 having a vibration plane perpendicular to the interface and reflects the S-polarized light 312 having a vibration plane parallel to the interface. Has characteristics.
【0011】上記の偏光分割部で分割された反射光は偏
光面変調部340により変調される。一方、偏光分割プ
リズム320の傾斜面321の裏面に位置する傾斜面3
23に入射する光の角度は、偏光分割プリズム320の
反対側の外部媒体(低屈折率の直角三角形プリズム33
0)に対して臨界角以上である。従って、傾斜面32
3,321は、反射光を全反射する全反射面として機能
する。The reflected light split by the polarization splitting unit is modulated by the polarization plane modulation unit 340. On the other hand, the inclined surface 3 located on the back surface of the inclined surface 321 of the polarization splitting prism 320
The angle of the light incident on the prism 23 depends on the external medium on the opposite side of the polarization splitting prism 320 (the right-angled triangular prism 33 having a low refractive index).
0) or more than the critical angle. Therefore, the inclined surface 32
Reference numeral 3321 functions as a total reflection surface that totally reflects the reflected light.
【0012】偏光面変調部340は、低屈折率の直角三
角形プリズム330と偏光分割プリズム320の、非偏
光光310に対して平行な面334,324の互いの間
に設けられた1/2波長板である。この偏光面変調部3
40は、傾斜面321で反射した反射光の偏光面を変化
させてその偏光面を透過光の偏光面と一致させる位相変
調部として機能する。ここでは、偏光面変調部340
が、傾斜面321に対して平行な振動面を有する反射S
偏光の位相を1/2波長分だけ変調させてP偏光313
に変換する特性を有している。従って、偏光面変調部3
40は、入射直線偏光の位相を半波長変換し、入射光の
偏光面と直交した出射直線偏光に変調する変調部として
機能する。The polarization plane modulation section 340 is a half-wavelength provided between the surfaces 334 and 324 of the low refractive index right-angled triangular prism 330 and the polarization splitting prism 320 that are parallel to the non-polarized light 310. It is a board. This polarization plane modulator 3
The reference numeral 40 functions as a phase modulator that changes the polarization plane of the reflected light reflected by the inclined surface 321 and matches the polarization plane with the polarization plane of the transmitted light. Here, the polarization plane modulation unit 340
Is a reflection S having a vibration surface parallel to the inclined surface 321.
P-polarized light 313 by modulating the phase of the polarized light by 波長 wavelength
Has the property of converting to Therefore, the polarization plane modulation unit 3
The 40 functions as a modulator that converts the phase of the incident linearly polarized light by half wavelength and modulates the output linearly polarized light orthogonal to the polarization plane of the incident light.
【0013】光散乱部350は、偏光分割プリズム32
0の偏光出射面322に対して平行に設けられた、少な
くとも2種類以上の屈折率の異なる物質から構成される
屈折率不均一構造を有した光散乱シートである。この光
散乱部350は、偏光出射面322から出射する偏光光
を指向性のない偏光光として光散乱させる機能を有して
いる。ここでは、光散乱部350の入射面351に入射
したP偏光は、光散乱部350を構成する屈折率不均一
構造により、屈折率の異なる物質からなる屈折率界面に
おいて光散乱する。従って、光散乱部350は、入射面
351に入射したP偏光を、指向性のないP偏光として
散乱させる機能を有している。The light scattering section 350 includes the polarization splitting prism 32.
The light-scattering sheet is provided in parallel with the zero polarization output surface 322 and has a non-uniform refractive index structure composed of at least two or more kinds of substances having different refractive indexes. The light scattering section 350 has a function of scattering the polarized light emitted from the polarized light emitting surface 322 as polarized light having no directivity. Here, the P-polarized light that has entered the incident surface 351 of the light scattering unit 350 is scattered by a refractive index interface made of a material having a different refractive index due to the non-uniform refractive index structure of the light scattering unit 350. Therefore, the light scattering section 350 has a function of scattering the P-polarized light incident on the incident surface 351 as P-polarized light having no directivity.
【0014】このような偏光素子では、それぞれのプリ
ズムの傾斜面が、入射光源としての非偏光光310の入
射角がほぼブリュースター角θB近傍になるように傾斜
していることにより、入射させたランダム偏光が傾斜面
321でP偏光311とS偏光312に分離される。次
に、反射光のS偏光312のみが入射光と平行な偏光面
変調部340としての1/2波長板によりP偏光313
に変換される。透過光であるP偏光311と、変換され
たP偏光313がそれぞれ、光散乱部350に入射し、
それらのP偏光が光散乱部350により散乱する。これ
により、ランダム偏光である非偏光光310が、一方向
に偏光した指向性のない直線偏光に揃えられて光損失な
しに液晶表示装置で利用される。In such a polarizing element, since the inclined surfaces of the respective prisms are inclined such that the incident angle of the non-polarized light 310 as the incident light source is substantially in the vicinity of the Brewster angle θ B, the light is made incident. The random polarized light is separated into a P-polarized light 311 and an S-polarized light 312 on the inclined surface 321. Next, only the S-polarized light 312 of the reflected light is converted into the P-polarized light 313 by a half-wave plate as a polarization plane modulator 340 parallel to the incident light.
Is converted to The transmitted P-polarized light 311 and the converted P-polarized light 313 respectively enter the light scattering unit 350,
The P-polarized light is scattered by the light scattering section 350. As a result, the unpolarized light 310, which is randomly polarized light, is aligned with linearly polarized light having no directivity and polarized in one direction, and is used in the liquid crystal display device without light loss.
【0015】[0015]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図7に
示したシート状偏光素子では、入射面332に非偏光光
310が斜め入射した時、非偏光光310がプリズムの
傾斜面321に入射せずに1/2波長板340に入射す
る場合がある。この時、プリズムの傾斜面321に入射
せずに1/2波長板に入射した光に対しては、直線偏光
に揃えてシート状偏光素子から出射させるという、シー
ト状偏光素子の機能が果たされない。このため、偏光素
子のその機能が低下し、偏光素子の吸収軸方向で吸収さ
れる光が増加するという問題点がある。また、光散乱部
350として光拡散シートを用いていることで、光拡散
シートに入射した光の光量が、光拡散シートを通過する
際に光拡散シートにより減少してしまう。However, in the sheet-like polarizing element shown in FIG. 7, when the non-polarized light 310 is obliquely incident on the incident surface 332, the non-polarized light 310 does not enter the inclined surface 321 of the prism. May enter the half-wave plate 340. At this time, the function of the sheet-shaped polarizing element was achieved in that the light that did not enter the inclined surface 321 of the prism and was incident on the half-wave plate was emitted from the sheet-shaped polarizing element while being made linearly polarized light. Not done. For this reason, there is a problem that the function of the polarizing element is deteriorated and light absorbed in the absorption axis direction of the polarizing element is increased. Further, by using a light diffusion sheet as the light scattering section 350, the amount of light incident on the light diffusion sheet is reduced by the light diffusion sheet when passing through the light diffusion sheet.
【0016】本発明の目的は、液晶表示装置においてバ
ックライトからの光を有効に利用することができ、高い
表示品質を得ることができる偏光素子、およびその偏光
素子を用いた液晶表示装置を提供することにある。An object of the present invention is to provide a polarizing element capable of effectively utilizing light from a backlight in a liquid crystal display device and obtaining high display quality, and a liquid crystal display device using the polarizing element. Is to do.
【0017】[0017]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、光源から出射された光のうち所定の振動
方向に振動する一方の直線偏光が透過する偏光素子であ
って、等方体と異方体を積層して構成され、前記光源か
らの光が前記異方体の、前記等方体側と反対側の面に入
射した際に、前記光のうち所定の振動方向に振動する一
方の直線偏光が、前記等方体と前記異方体の積層方向と
略平行な方向に集光されるように前記等方体と前記異方
体との界面を透過すると同時に、前記光のうち、前記所
定の振動方向と直交する方向に振動する他方の直線偏光
が前記等方体と前記異方体との界面で反射するように、
前記等方体と前記異方体との界面に幾何学的構造面が形
成されている。In order to achieve the above object, the present invention provides a polarizing element which transmits one linearly polarized light oscillating in a predetermined oscillating direction in light emitted from a light source, and the like. When the light from the light source is incident on a surface of the anisotropic body opposite to the isotropic body, the light vibrates in a predetermined vibration direction of the light. One linearly polarized light is transmitted through the interface between the isotropic body and the anisotropic body so as to be collected in a direction substantially parallel to the laminating direction of the isotropic body and the anisotropic body, and Of the other, so that the other linearly polarized light that vibrates in a direction orthogonal to the predetermined vibration direction is reflected at the interface between the isotropic body and the anisotropic body,
A geometric structure surface is formed at an interface between the isotropic body and the anisotropic body.
【0018】上記の発明では、等方体と異方体を積層す
ることで偏光素子が構成され、等方体と異方体との界面
に上記のような幾何学的構造面が形成されていることに
より、異方体の、等方体と反対側の面に光源からの光が
入射した際に、その光のうち所定の所定の振動方向に振
動する一方の直線偏光が、等方体と異方体の積層方向と
平行な方向に集光するように幾何学的構造面を透過す
る。それと同時に、異方体に入射した光のうち、前記所
定の振動方向と直交する方向に振動する他方の直線偏光
が、等方体と異方体との間の幾何学的構造面によって反
射される。この時、偏光素子が等方体と異方体とから構
成されているため、光源からの光の減衰がほとんどない
状態で一方の直線偏光を透過させて集光すると共に他方
の直線偏光を反射させることができる。例えば、この偏
光素子を用いて液晶表示装置を構成する場合、光源と液
晶パネルとの間の光路中に、偏光素子の異方体側の面が
光源側、等方体側の面が液晶パネル側となるように偏光
素子が配置される。この場合、光源からの光のうち一方
の直線偏光が偏光素子を透過する際に偏光素子の幾何学
的構造面により集光され、集光された一方の直線偏光が
液晶パネルに達する。このように幾何学的構造面の、光
を集光させる効果により、液晶パネルの正面輝度が高く
なり、液晶表示装置の表示品質が向上する。また、光源
からの光のうち他方の直線偏光は偏光素子の幾何学的構
造面によって反射される。ここで、例えば、反射された
他方の直線偏光を前記一方の直線偏光に変換して偏光素
子に再度入射させるなどすることにより、光源からの光
に含まれる他方の直線偏光も、液晶パネルを照明する光
として使用することができる。以上のことより、偏光素
子を用いることで、光源からの光の、互いに垂直な方向
に振動する2つの直線偏光を、液晶パネルを照明する光
として利用することができ、かつ、偏光素子では光の減
衰がほとんどないので、液晶表示装置における光の利用
効率を向上させることができる。In the above invention, the polarizing element is formed by laminating the isotropic body and the anisotropic body, and the above-mentioned geometric structure surface is formed at the interface between the isotropic body and the anisotropic body. When light from a light source is incident on the surface of the anisotropic body on the side opposite to the isotropic body, one of the linearly polarized light vibrating in a predetermined predetermined vibration direction of the light becomes an isotropic body. Then, the light passes through the geometric structure surface so as to converge light in a direction parallel to the stacking direction of the anisotropic body. At the same time, of the light incident on the anisotropic body, the other linearly polarized light that oscillates in a direction orthogonal to the predetermined vibration direction is reflected by a geometric structure surface between the isotropic body and the anisotropic body. You. At this time, since the polarizing element is composed of an isotropic body and an anisotropic body, one linearly polarized light is transmitted and collected while the light from the light source is hardly attenuated, and the other linearly polarized light is reflected. Can be done. For example, when a liquid crystal display device is configured using this polarizing element, in the optical path between the light source and the liquid crystal panel, the anisotropic surface of the polarizing element is the light source side, and the isotropic surface is the liquid crystal panel side. The polarizing element is arranged so that In this case, when one linearly polarized light of the light from the light source passes through the polarizing element, it is collected by the geometric structure surface of the polarizing element, and the collected linearly polarized light reaches the liquid crystal panel. As described above, the front surface brightness of the liquid crystal panel is increased by the effect of condensing light on the geometric structure surface, and the display quality of the liquid crystal display device is improved. The other linearly polarized light of the light from the light source is reflected by the geometric structure of the polarizing element. Here, for example, the other linearly polarized light included in the light from the light source also illuminates the liquid crystal panel by converting the other reflected linearly polarized light into the one linearly polarized light and re-entering the polarized light again. It can be used as light. As described above, by using the polarizing element, two linearly polarized lights of the light from the light source, which vibrate in directions perpendicular to each other, can be used as light for illuminating the liquid crystal panel. Since there is almost no attenuation of light, the light use efficiency of the liquid crystal display device can be improved.
【0019】上記の偏光素子は、前記幾何学的構造面が
複数形成されるように前記等方体と前記異方体とが交互
にそれぞれ複数積層されているものであってもよい。具
体的には、前記幾何学的構造面の形状が、前記一方の直
線偏光を前記積層方向と略平行な方向に集光させるプリ
ズム面を、前記積層方向に対して垂直な方向に連続的に
複数並べて構成されたものである。In the above-mentioned polarizing element, a plurality of the above-mentioned isotropic bodies and the above-mentioned anisotropic bodies may be alternately laminated so that a plurality of the above-mentioned geometrically structured surfaces are formed. Specifically, the shape of the geometric structure surface is such that the prism surface for condensing the one linearly polarized light in a direction substantially parallel to the laminating direction is continuously formed in a direction perpendicular to the laminating direction. It is configured by arranging a plurality.
【0020】また、本発明は、光源と、該光源から出射
された光のうち所定の振動方向に振動する一方の直線偏
光が透過する偏光素子と、該偏光素子を透過した直線偏
光を利用して画像を表示する液晶パネルとを有する液晶
表示装置において、前記偏光素子が等方体と異方体を積
層して構成されたものであり、前記光源からの光が前記
偏光素子の前記異方体側の面から前記偏光素子に入射し
た際に、前記光のうち所定の振動方向に振動する一方の
直線偏光が、前記等方体と前記異方体の積層方向と略平
行な方向に集光されるように前記等方体と前記異方体と
の界面を透過すると同時に、前記光のうち、前記所定の
振動方向と直交する方向に振動する他方の直線偏光が前
記等方体と前記異方体との界面で反射するように、前記
等方体と前記異方体との界面に幾何学的構造面が形成さ
れている。Further, the present invention utilizes a light source, a polarizing element that transmits one of linearly polarized light vibrating in a predetermined vibration direction out of light emitted from the light source, and a linearly polarized light transmitted through the polarizing element. A liquid crystal display device having a liquid crystal panel that displays an image on the display device, wherein the polarizing element is formed by laminating an isotropic body and an anisotropic body, and light from the light source is applied to the anisotropic body of the polarizing element. When the light enters the polarizing element from the body-side surface, one of the lights that vibrates in a predetermined vibration direction is condensed in a direction substantially parallel to the lamination direction of the isotropic body and the anisotropic body. And at the same time, the other linearly polarized light of the light that vibrates in the direction orthogonal to the predetermined vibration direction is transmitted through the interface between the isotropic body and the anisotropic body. The isotropic body and the anisotropic body are reflected at the interface with the Geometry surface interface is formed between the.
【0021】上記の発明では、上述したような等方体と
異方体とを積層してなる偏光素子が液晶表示装置に備え
られたことにより、光源からの光が偏光素子の異方体側
の面に入射した際に、その光のうち所定の振動方向に振
動する一方の直線偏光が偏光素子を透過する。この時、
その一方の直線偏光が、偏光素子の幾何学的構造面によ
り集光されて液晶パネルに達する。このように幾何学的
構造面の、光を集光させる効果により、液晶パネルの正
面輝度が高くなり、液晶表示装置の表示品質が向上す
る。また、光源からの光のうち他方の直線偏光は偏光素
子の幾何学的構造面によって反射される。ここで、例え
ば、反射された他方の直線偏光を、前記一方の直線偏光
に変換して偏光素子に再度入射させるなどすることによ
り、光源からの光に含まれる他方の直線偏光も、液晶パ
ネルを照明する光として使用することができる。このよ
うな幾何学的構造面が形成されるように等方体および異
方体を積層してなる偏光素子では光の減衰がほとんどな
いので、光の利用効率が高く、かつ、表示品質の高い液
晶表示装置が得られる。In the above invention, the polarizing element formed by laminating the above-described isotropic body and the anisotropic body is provided in the liquid crystal display device, so that the light from the light source is provided on the anisotropic side of the polarizing element. When the light is incident on a surface, one of the lights, which vibrates in a predetermined vibration direction, transmits through the polarizing element. At this time,
One of the linearly polarized lights is condensed by the geometric structure of the polarizing element and reaches the liquid crystal panel. As described above, the front surface brightness of the liquid crystal panel is increased by the effect of condensing light on the geometric structure surface, and the display quality of the liquid crystal display device is improved. Also, the other linearly polarized light of the light from the light source is reflected by the geometric structure surface of the polarizing element. Here, for example, the other linearly polarized light included in the light from the light source also converts the other reflected linearly polarized light into the one linearly polarized light and makes it incident on the polarizing element again. It can be used as illuminating light. In a polarizing element formed by laminating an isotropic body and an anisotropic body so that such a geometric structure surface is formed, light is hardly attenuated, so that light use efficiency is high and display quality is high. A liquid crystal display device is obtained.
【0022】前記偏光素子が、前記偏光素子に前記幾何
学的構造面が複数形成されるように前記等方体と前記異
方体とが交互にそれぞれ複数積層されて構成されたもの
であってもよい。また、具体的には、前記幾何学的構造
面の形状が、前記一方の直線偏光を前記積層方向と略平
行な方向に集光させるプリズム面を、前記積層方向に対
して垂直な方向に連続的に複数並べて構成されたもので
ある。[0022] The polarizing element is formed by alternately laminating a plurality of the isotropic bodies and the anisotropic bodies so that a plurality of the geometrically structured surfaces are formed on the polarizing element. Is also good. Further, specifically, the shape of the geometric structure surface is such that the prism surface for condensing the one linearly polarized light in a direction substantially parallel to the laminating direction is continuous in a direction perpendicular to the laminating direction. It is configured by arranging a plurality of lines.
【0023】[0023]
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
【0024】(第1の実施の形態)図1は、本発明の第
1の実施形態の液晶表示装置の構成を示す断面図であ
る。(First Embodiment) FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention.
【0025】図1に示すように、本実施形態の液晶表示
装置では、液晶パネル2の一面に偏光板1aが取り付け
られ、液晶パネル2の他面に偏光板1bが取り付けられ
ている。液晶パネル2の偏光板1b側には反射偏光素子
5が配置されている。反射偏光素子5の、液晶パネル2
側とは反対側には、光源としてのバックライト6が配置
されている。反射偏光素子5は、フィルム状の等方性部
材からなる等方体層3と、フィルム状の異方性部材から
なる異方体層4とから構成されており、等方体層3と異
方体層4の表面同士が貼り合わされている。異方体層4
がバックライト6側に配置され、等方体層3が液晶パネ
ル2側に配置されている。As shown in FIG. 1, in the liquid crystal display device of this embodiment, a polarizing plate 1a is attached to one surface of a liquid crystal panel 2, and a polarizing plate 1b is attached to the other surface of the liquid crystal panel 2. On the polarizing plate 1b side of the liquid crystal panel 2, a reflective polarizing element 5 is arranged. Liquid crystal panel 2 of reflective polarizing element 5
On the side opposite to the side, a backlight 6 as a light source is arranged. The reflective polarizing element 5 includes an isotropic layer 3 made of a film-like isotropic member and an anisotropic layer 4 made of a film-like anisotropic member. The surfaces of the cubic layer 4 are bonded together. Anisotropic layer 4
Are disposed on the backlight 6 side, and the isotropic layer 3 is disposed on the liquid crystal panel 2 side.
【0026】等方体層3と異方体層4との界面には、後
述するような複数のプリズム面10から構成された幾何
学的構造面11が形成されている。この反射偏光素子5
は、バックライト6から出射された光のうち、所定の振
動方向に振動する直線偏光を透過してその直線偏光を取
り出すためのものである。反射偏光素子5の表面および
裏面は平面となっている。At the interface between the isotropic layer 3 and the anisotropic layer 4, a geometric structure surface 11 composed of a plurality of prism surfaces 10 is formed as described later. This reflective polarizing element 5
Is for transmitting linearly polarized light oscillating in a predetermined vibration direction and extracting the linearly polarized light from the light emitted from the backlight 6. The front and back surfaces of the reflective polarizing element 5 are flat.
【0027】バックライト6は、冷陰極型蛍光ランプ
と、冷陰極型蛍光ランプからの光が入射する導光板と、
導光板に入射した光を反射偏光素子5に向けて反射する
反射板と、導光板から出射する光を均一な面状の光にす
る拡散シート等から構成された面光源である。バックラ
イト6の導光板には、均一な面光源が得られるように、
光を散乱させるドットパターンが印刷されている。液晶
パネル2は、バックライト6からの光のうち、所定の振
動方向に振動する直線偏光であるP偏光を利用して画像
を表示するものである。The backlight 6 includes a cold cathode fluorescent lamp, a light guide plate on which light from the cold cathode fluorescent lamp is incident,
The light source is a surface light source including a reflector that reflects light incident on the light guide plate toward the reflective polarizing element 5 and a diffusion sheet that converts light emitted from the light guide plate into uniform planar light. On the light guide plate of the backlight 6, a uniform surface light source is obtained.
A dot pattern that scatters light is printed. The liquid crystal panel 2 displays an image using P-polarized light, which is linearly polarized light that vibrates in a predetermined vibration direction, of the light from the backlight 6.
【0028】図2は反射偏光素子5の斜視図である。図
1および図2に示すように、異方体層4の等方体層3側
の面には、断面形状が二等辺三角形となった三角柱形状
のプリズム部が異方体層4と平行な方向に複数並べられ
ており、それぞれのプリズム部における互いに表面積が
等しい2つの側面が異方体層4の等方体層3側の面でプ
リズム面10となっている。等方体層3の異方体層4側
の面にも複数のプリズム部が形成されており、それぞれ
のプリズム部の形状は、異方体層4において互いに隣り
合う2つのプリズム部の間の凹部に対応する形状となっ
ている。等方体層3と異方体層4の互いのプリズム部の
斜面同士が対向するように等方体層3と異方体層4とが
貼り合わせられている。従って、等方体層3および異方
体層4のプリズム面は、等方体層3と異方体層4の積層
方向に対して垂直な方向に連続的に複数並んでおり、そ
れらのプリズム面により幾何学的構造面11が構成され
ている。FIG. 2 is a perspective view of the reflective polarizing element 5. As shown in FIGS. 1 and 2, on the surface of the anisotropic layer 4 on the side of the isotropic layer 3, a triangular prism-shaped prism portion having a cross-sectional shape of an isosceles triangle is parallel to the anisotropic layer 4. The two side surfaces having the same surface area in each prism portion are prism surfaces 10 on the surface of the anisotropic layer 4 on the side of the isotropic layer 3. A plurality of prism portions are also formed on the surface of the isotropic layer 3 on the side of the anisotropic layer 4, and each prism portion has a shape between two adjacent prism portions in the anisotropic layer 4. It has a shape corresponding to the recess. The isotropic layer 3 and the anisotropic layer 4 are bonded together such that the inclined surfaces of the prism portions of the isotropic layer 3 and the anisotropic layer 4 face each other. Accordingly, a plurality of prism surfaces of the isotropic layer 3 and the anisotropic layer 4 are continuously arranged in a direction perpendicular to the laminating direction of the isotropic layer 3 and the anisotropic layer 4. The surface constitutes a geometrically structured surface 11.
【0029】等方体層3および異方体層4のそれぞれの
プリズム部の稜線と平行な方向をX方向とし、X方向に
対して垂直、かつ、反射偏光素子5の表面および裏面と
平行な方向をY方向とする。さらに、反射偏光素子5の
表面および裏面に対して垂直な方向をZ方向とする。こ
こで、異方体層4におけるX方向の屈折率をNx1、Y方
向の屈折率をNy1、Z方向の屈折率をNz1とすると、N
x1>Ny1=Nz1なる関係を有し、等方体層3におけるX
方向の屈折率をNx2、Y方向の屈折率をNy2、Z方向の
屈折率をNz2とすると、Nx2=Ny2=Nz2なる関係を有
している。また、等方体層3と異方体層4との屈折率の
関係は、Nx1>Nx2(=Ny2=Nz2)>Ny1(=Nz1)
となっている。反射偏光素子5におけるそれぞれのプリ
ズム部の稜線方向は、偏光板1bの透過軸と一致してい
る。The direction parallel to the ridge line of each prism portion of the isotropic layer 3 and the anisotropic layer 4 is defined as the X direction, and is perpendicular to the X direction and parallel to the front and back surfaces of the reflective polarizing element 5. Let the direction be the Y direction. Further, a direction perpendicular to the front and back surfaces of the reflective polarizing element 5 is defined as a Z direction. Here, assuming that the refractive index of the anisotropic layer 4 in the X direction is N x1 , the refractive index in the Y direction is N y1 , and the refractive index in the Z direction is N z1 ,
x1> N y1 = N z1 made has a relationship, X in the isotropic material layer 3
Assuming that the refractive index in the direction is N x2 , the refractive index in the Y direction is N y2 , and the refractive index in the Z direction is N z2 , the relationship is N x2 = N y2 = N z2 . The relationship between the refractive indices of the isotropic layer 3 and the anisotropic layer 4 is as follows: N x1 > N x2 (= N y2 = N z2 )> N y1 (= N z1 )
It has become. The ridge direction of each prism portion in the reflective polarizing element 5 matches the transmission axis of the polarizing plate 1b.
【0030】次に、バックライト6からの光に対する反
射偏光素子5の作用について図3を参照して説明する。
図3は、バックライト6からの光に対する反射偏光素子
5の作用について説明するための図である。Next, the operation of the reflective polarizing element 5 with respect to light from the backlight 6 will be described with reference to FIG.
FIG. 3 is a diagram for explaining the effect of the reflective polarizing element 5 on light from the backlight 6.
【0031】図3に示すように、バックライト6から出
射された未偏光光7が反射偏光素子5の異方体層4側の
面から反射偏光素子5に入射した際に、未偏光光7は異
方体層4を通過した後に幾何学的構造面11に達する。
ここで、未偏光光7のうち、Y方向およびZ方向と平行
な平面内を振動するP偏光8は屈折率Ny1とNy2の差に
より屈折され、幾何学的構造面11のそれぞれのプリズ
ム面によって反射偏光素子5に対して垂直な方向に集光
される。屈折率Ny1とNy2の比であるNy1/N y2の値が
小さいほど、P偏光8を集光させる効果が大きくなる
が、この場合、P偏光8がプリズム面で反射して、液晶
パネル2に向かう方向に進まない光が増えてしまう。逆
に、Ny1/Ny2の値が1に近いほど、幾何学的構造面1
1のそれぞれのプリズム面でのP偏光の反射は少なくな
るが、この場合、集光効果が小さくなってしまう。P偏
光8を集光させる効果の向上と、反射による光の減衰の
抑制とのバランスが良好となるNy1/Ny2の値は0.7
5〜0.95である。As shown in FIG.
The emitted unpolarized light 7 is reflected on the anisotropic layer 4 side of the reflective polarizing element 5.
When the light enters the reflective polarizing element 5 from the surface, the unpolarized light 7
After passing through the cubic layer 4, it reaches the geometric surface 11.
Here, of the unpolarized light 7, parallel to the Y and Z directions
P-polarized light 8 oscillating in a simple plane has a refractive index Ny1And Ny2To the difference
More refracted, each prism of the geometric surface 11
Light in the direction perpendicular to the reflective polarizing element 5
Is done. Refractive index Ny1And Ny2N which is the ratio ofy1/ N y2Is the value of
The smaller the value, the greater the effect of condensing the P-polarized light 8
However, in this case, the P-polarized light 8 is reflected on the prism surface,
Light that does not proceed in the direction toward the panel 2 increases. Reverse
And Ny1/ Ny2Is closer to 1, the geometrically structured surface 1
1. The reflection of P-polarized light on each prism surface is small.
However, in this case, the light collecting effect is reduced. P bias
Improvement of the effect of condensing light 8 and reduction of light attenuation due to reflection
N with good balance with suppressiony1/ Ny2Is 0.7
5 to 0.95.
【0032】バックライト6から様々な方向に出射され
る光の中で、最も光量の大きい光の進行方向は一般的に
バックライト6の法線方向である。反射偏光素子5の幾
何学的構造面11でのP偏光の反射による光の減衰を最
小限に抑えるためには、図2に示される、異方体層4の
それぞれのプリズム部の頂角θは、下記の式を満足して
いることが好ましい。Of the light emitted from the backlight 6 in various directions, the traveling direction of the light having the largest light amount is generally the normal direction of the backlight 6. In order to minimize the light attenuation due to the reflection of the P-polarized light on the geometrically structured surface 11 of the reflective polarizing element 5, the apex angle θ of each prism portion of the anisotropic layer 4 shown in FIG. Preferably satisfies the following expression.
【0033】 θ=(90−arctan(Ny2/Ny1))×2Θ = (90−arctan (N y2 / N y1 )) × 2
【0034】等方体層3および異方体層4のぞれぞれの
プリズム部のピッチは30〜300μmで良いが、液晶
パネル2の画素配列とのモアレを防ぐためには、プリズ
ム部のピッチが50μm以下であることが望ましい。The pitch of each prism portion of the isotropic layer 3 and the anisotropic layer 4 may be 30 to 300 μm. In order to prevent moire with the pixel arrangement of the liquid crystal panel 2, the pitch of the prism portion is required. Is desirably 50 μm or less.
【0035】一方、幾何学的構造面11に達した未偏光
光7のうち、X方向およびZ方向と平行な平面内を振動
するS偏光9は屈折率Nx1とNx2の差により、図3に示
すように幾何学的構造面11で反射される。Nx1/Nx2
の値は1.03以上で良く、この値が大きいほど、幾何
学的構造面11におけるS偏光9の反射効率は高くな
る。反射されたS偏光9は、バックライト6の反射板で
反射されてから、バックライト6の導光板に印刷された
ドットパターンにより散乱された後に、液晶パネル2を
照明する光として再利用される。On the other hand, of the unpolarized light 7 arriving at the geometric structure surface 11, the S-polarized light 9 oscillating in a plane parallel to the X direction and the Z direction is represented by the difference between the refractive indexes N x1 and N x2 . As shown in FIG. N x1 / N x2
May be 1.03 or more, and the larger the value, the higher the reflection efficiency of the S-polarized light 9 on the geometric structure surface 11. The reflected S-polarized light 9 is reflected by the reflector of the backlight 6, is scattered by the dot pattern printed on the light guide plate of the backlight 6, and is reused as light for illuminating the liquid crystal panel 2. .
【0036】このような液晶表示装置では、従来、偏光
板1bの吸収軸で吸収されていたS偏光成分が反射偏光
素子5によりバックライト6に反射されて再利用される
ため、光の利用効率が向上する。さらには、反射偏光素
子5の幾何学的構造面11によりP偏光8が液晶パネル
2の法線方向に集光されるため、液晶パネル2の正面輝
度をより高くすることが可能となる。In such a liquid crystal display device, since the S-polarized light component conventionally absorbed by the absorption axis of the polarizing plate 1b is reflected by the backlight 6 by the reflective polarizing element 5 and reused, the light use efficiency is increased. Is improved. Further, since the P-polarized light 8 is condensed in the normal direction of the liquid crystal panel 2 by the geometric structure surface 11 of the reflective polarizing element 5, the front luminance of the liquid crystal panel 2 can be further increased.
【0037】異方体層4の材料としては、透明性に優れ
たポリメチルメタクリレートまたはポリカーボネート
や、成形性、機械的強度に優れ、吸水性が低いポリスチ
レンまたはオレフィン系樹脂などのいずかを用いること
ができる。異方体層4を成形する方法としては、例えば
押出成形プロセスにおいて、異方体層4の構成材料の融
点以下の温度で成形体を引き延ばす方法がある。このよ
うに成形体を引き延ばして引張り方向に高分子を配向さ
せることで、複屈折を発生させることが可能な異方体層
4が作製される。また、異方体層4を作製する際に成形
体を引き延ばす2つのローラーのうちの一方に、異方体
層4のプリズム部の形状に応じた凹凸を持たせること
で、異方体層4のプリズム部の形状を成形により形成す
ることが可能となる。As the material of the anisotropic layer 4, either polymethyl methacrylate or polycarbonate having excellent transparency, or polystyrene or olefin resin having excellent moldability and mechanical strength and low water absorption is used. be able to. As a method of forming the anisotropic layer 4, for example, there is a method of elongating the formed body at a temperature equal to or lower than the melting point of the constituent material of the anisotropic layer 4 in an extrusion molding process. By stretching the molded body and orienting the polymer in the tensile direction in this way, the anisotropic layer 4 capable of generating birefringence is produced. In addition, when one of the two rollers for extending the molded body when producing the anisotropic layer 4 is provided with irregularities corresponding to the shape of the prism portion of the anisotropic layer 4, the anisotropic layer 4 is formed. Can be formed by molding.
【0038】異方体層4の他の材料としては、液晶化合
物を用いることが可能である。液晶化合物を用いて異方
体層4を成形する法としては、まず、透明基板、例えば
トリアセチルセルロースフィルムに配向剤を塗布し焼成
する。配向剤としては、例えばJSR社製のJALS−
428を使うことができる。透明基板上に形成された配
向膜をY方向にラビングし、その配向膜の表面にネマテ
ィック液晶と紫外線硬化樹脂の混合液を塗布する。この
ような配向膜では、ラビング方向に対して垂直な方向に
液晶分子が配向し、プレチルト角が0度になるため、前
述したような異方体層4の屈折率分布を維持することが
できる。その配向膜の上からプリズム部の稜線方向をX
方向に合わせた金型を配向膜に押し当て、その状態で透
明基板側から紫外線を照射することで配向膜上の混合液
を硬化させる。ネマティック液晶としては、シアノ系、
フッ素系、塩素系などのいずれの液晶であっても使用す
ることができる。また、ネマティック液晶の代わりに高
分子液晶を使うこともできる。紫外線硬化樹脂として
は、単官能アクリレート化合物、単官能メタクリレート
化合物、多官能アクリレート化合物または多官能メタク
リレート化合物などを使用でき、これらのうち1つのみ
を使用することも、2つ以上の共重合体で使用すること
もできる。紫外線硬化樹脂は単独では硬化しにくいた
め、紫外線硬化樹脂に光重合開始剤を添加することが好
ましい。光重合開始剤としては、チオキサンソン系、ジ
アゾニウム塩系、スルホニウム塩系、ヨードニウム塩
系、セレニウム塩系等を使用できる。As another material of the anisotropic layer 4, a liquid crystal compound can be used. As a method of forming the anisotropic layer 4 using a liquid crystal compound, first, an alignment agent is applied to a transparent substrate, for example, a triacetyl cellulose film and baked. Examples of the aligning agent include, for example, JALS- manufactured by JSR Corporation.
428 can be used. The alignment film formed on the transparent substrate is rubbed in the Y direction, and a mixture of a nematic liquid crystal and an ultraviolet curable resin is applied to the surface of the alignment film. In such an alignment film, the liquid crystal molecules are aligned in a direction perpendicular to the rubbing direction, and the pretilt angle becomes 0 degree, so that the above-described refractive index distribution of the anisotropic layer 4 can be maintained. . From the top of the alignment film, the ridge direction of the prism part is X
The mold aligned in the direction is pressed against the alignment film, and in this state, the mixture on the alignment film is cured by irradiating ultraviolet rays from the transparent substrate side. As nematic liquid crystals, cyano-based,
Any liquid crystal such as fluorine-based and chlorine-based can be used. Also, a polymer liquid crystal can be used instead of the nematic liquid crystal. As the ultraviolet curable resin, a monofunctional acrylate compound, a monofunctional methacrylate compound, a polyfunctional acrylate compound or a polyfunctional methacrylate compound can be used, and it is possible to use only one of these, or to use two or more copolymers. Can also be used. Since the ultraviolet curable resin is hard to cure alone, it is preferable to add a photopolymerization initiator to the ultraviolet curable resin. As the photopolymerization initiator, thioxanthone-based, diazonium-based, sulfonium-based, iodonium-based, and selenium-based salts can be used.
【0039】等方体層3に光が入射した際に複屈折の現
象を起こさないものとして等方体層3を作製するため
に、等方体層3の材料として紫外線硬化樹脂を用いるこ
とが好ましい。本実施形態では、等方体層3の材料とし
て、異方体層4の材料として用いた上記の化合物におい
て液晶を除いたものを用い、等方体層3を成形する方法
は、上述した異方体層4を成形する方法において配向剤
の工程を省いたものである。In order to produce the isotropic layer 3 so as not to cause the phenomenon of birefringence when light is incident on the isotropic layer 3, an ultraviolet curable resin is used as the material of the isotropic layer 3. preferable. In the present embodiment, as the material of the isotropic layer 3, the above-mentioned compound used as the material of the anisotropic layer 4, excluding the liquid crystal, is used. In the method of forming the rectangular parallelepiped layer 4, the step of the alignment agent is omitted.
【0040】異方体層4と等方体層3を貼り付ける際に
は、紫外線硬化型の透明接着剤を用いる。例えば、紫外
線硬化型の透明接着剤としては、フッ素化エポキシやア
クリレート樹脂などをベースレジンとした低粘度の液晶
組成物を使用できる。この接着剤を用いた場合、接着剤
中のフッ素の含有量を調節することで、接着剤の屈折率
を制御することができる。この接着剤におけるフッ素含
有量の調節により、本実施形態で用いた反射偏光素子5
では接着剤の屈折率を等方体層3の屈折率と同じにして
いる。等方体層3と異方体層4を貼り付ける方法として
は、まず、等方体層3のプリズム部側の面上に上記の透
明接着剤を塗布する。次に、等方体層3上の透明接着剤
の上に異方体層4を載せ、等方体層3と異方体層4を加
圧しながら異方体層4側もしくは等方体層3側から透明
接着剤に紫外線を照射させる。When the anisotropic layer 4 and the isotropic layer 3 are attached to each other, an ultraviolet-curable transparent adhesive is used. For example, as the UV-curable transparent adhesive, a low-viscosity liquid crystal composition using a fluorinated epoxy or acrylate resin as a base resin can be used. When this adhesive is used, the refractive index of the adhesive can be controlled by adjusting the content of fluorine in the adhesive. By adjusting the fluorine content in the adhesive, the reflective polarizing element 5 used in the present embodiment is adjusted.
In this example, the refractive index of the adhesive is the same as that of the isotropic layer 3. As a method of attaching the isotropic layer 3 and the anisotropic layer 4, first, the transparent adhesive is applied to the surface of the isotropic layer 3 on the prism portion side. Next, the anisotropic layer 4 is placed on the transparent adhesive on the isotropic layer 3, and the anisotropic layer 4 and the isotropic layer 4 are pressed while the isotropic layer 3 and the anisotropic layer 4 are pressed. The transparent adhesive is irradiated with ultraviolet light from the third side.
【0041】等方体層3および異方体層4の厚さは、扱
いやすい50〜200μmがよい。The thickness of the isotropic layer 3 and the anisotropic layer 4 is preferably 50 to 200 μm which is easy to handle.
【0042】等方体層3と異方体層4の界面に形成され
た幾何学的構造面11の形状は、三角プリズムのプリズ
ム面が連続する形状以外に、図1および図2に示したそ
れぞれの三角プリズム部の頂角部を等方体層および異方
体層と平行な面でカットした台形が連続する形状であっ
てもよい。この場合、面の境界部が2倍になり、プリズ
ム部の見た目のピッチも2倍になるため、液晶パネル2
の画素配列とのモアレが発生しにくくなる。あるいは、
等方体層3および異方体層4のそれぞれのプリズム部の
先端を曲面にすることで、等方体層3および異方体層4
に傷が付きにくく、反射偏光素子5を作製する際の作業
性が良くなる。The shape of the geometric structure surface 11 formed at the interface between the isotropic layer 3 and the anisotropic layer 4 is shown in FIGS. 1 and 2 in addition to the shape of the continuous triangular prism surface. A trapezoid in which the apex of each triangular prism portion is cut on a plane parallel to the isotropic layer and the anisotropic layer may have a continuous shape. In this case, the boundary between the surfaces is doubled, and the apparent pitch of the prism is also doubled.
Moiré with the pixel array is less likely to occur. Or,
By making the tip of each prism part of the isotropic layer 3 and the anisotropic layer 4 a curved surface, the isotropic layer 3 and the anisotropic layer 4 are formed.
Is less likely to be scratched, and the workability in manufacturing the reflective polarizing element 5 is improved.
【0043】以上で説明したように、本実施形態の液晶
表示装置には、幾何学的構造面11を形成するように等
方体層3と異方体層4とを積層してなる反射偏光素子5
が備えられた。これによりバックライト6からの未偏光
光7が反射偏光素子5の異方体層4側の面に入射した際
に、未偏光光7のうちP偏光8が反射偏光素子5を透過
する。この時、P偏光8が、幾何学的構造面11によ
り、等方体層3と異方体層4の積層方向に集光されて液
晶パネル2に達する。このように幾何学的構造面11
の、P偏光8を集光させる効果により、液晶パネル2の
正面輝度が高くなり、液晶表示装置の表示品質が向上す
る。また、バックライト6からの光のうちS偏光9は幾
何学的構造面11によって反射される。ここで、例え
ば、反射されたS偏光9を、P偏光に変換して偏光素子
に再度入射させるなどすることにより、バックライト6
からの光に含まれるS偏光9も、液晶パネル2を照明す
る光として使用することができる。このような幾何学的
構造面11が形成されるように等方体層3および異方体
層4を積層してなる反射偏光素子5では光の減衰をほと
んどないので、光の利用効率が高く、かつ、表示品質の
高い液晶表示装置が得られる。As described above, in the liquid crystal display device of the present embodiment, the reflected polarized light obtained by laminating the isotropic layer 3 and the anisotropic layer 4 so as to form the geometric structure surface 11 is formed. Element 5
Was provided. Thereby, when the unpolarized light 7 from the backlight 6 is incident on the surface of the reflective polarizing element 5 on the anisotropic layer 4 side, the P-polarized light 8 of the unpolarized light 7 transmits through the reflective polarizing element 5. At this time, the P-polarized light 8 is condensed by the geometric structure surface 11 in the laminating direction of the isotropic layer 3 and the anisotropic layer 4 and reaches the liquid crystal panel 2. Thus, the geometric surface 11
Due to the effect of condensing the P-polarized light 8, the front luminance of the liquid crystal panel 2 is increased, and the display quality of the liquid crystal display device is improved. The S-polarized light 9 of the light from the backlight 6 is reflected by the geometric structure surface 11. Here, for example, by converting the reflected S-polarized light 9 into P-polarized light and re-entering the polarizing element, the backlight 6
S-polarized light 9 included in the light from the liquid crystal panel 2 can also be used as light for illuminating the liquid crystal panel 2. Since the reflective polarizing element 5 formed by laminating the isotropic layer 3 and the anisotropic layer 4 so as to form such a geometric structure surface 11 hardly attenuates light, the light use efficiency is high. In addition, a liquid crystal display device with high display quality can be obtained.
【0044】(第2の実施の形態)図4は、本発明の第
2の実施形態の液晶表示装置に用いられる反射偏光素子
の構成を示す断面図である。本実施形態の液晶表示装置
は、第1の実施形態の液晶表示装置において反射偏光素
子5の代わりに図4に示される反射偏光素子を用いたも
のである。以下では、第1の実施形態と異なる点を中心
に説明する。(Second Embodiment) FIG. 4 is a sectional view showing the structure of a reflective polarizing element used in a liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention. The liquid crystal display of the present embodiment uses the reflection polarizing element shown in FIG. 4 instead of the reflection polarizing element 5 in the liquid crystal display of the first embodiment. The following description focuses on the differences from the first embodiment.
【0045】図4に示すように、本実施形態の液晶表示
装置に用いられる反射偏光素子15は、図4に示すよう
に、等方体層と異方体層を交互に積層してなるものであ
り、異方体層14a、等方体層13a、異方体層14
b、等方体層13b、異方体層14c、等方体層13c
がこの順番で積層されている。異方体層14aと等方体
層13aとの間に幾何学的構造面21aが形成され、異
方体層14bと等方体層13bとの間に幾何学的構造面
21bが形成され、異方体層14cと等方体層13cと
の間に幾何学的構造面21cが形成されている。異方体
層14a,14b,14cはそれぞれ、フィルム状の異
方性部材から構成されたものであり、等方体層13c
は、フィルム状の等方性部材から構成されたものであ
る。As shown in FIG. 4, the reflective polarizing element 15 used in the liquid crystal display device of the present embodiment has a structure in which isotropic layers and anisotropic layers are alternately laminated as shown in FIG. And the anisotropic layer 14a, the isotropic layer 13a, and the anisotropic layer 14
b, isotropic layer 13b, anisotropic layer 14c, isotropic layer 13c
Are stacked in this order. A geometric structure surface 21a is formed between the anisotropic layer 14a and the isotropic layer 13a, and a geometric structure surface 21b is formed between the anisotropic layer 14b and the isotropic layer 13b. A geometric structure surface 21c is formed between the anisotropic layer 14c and the isotropic layer 13c. Each of the anisotropic layers 14a, 14b, and 14c is composed of a film-like anisotropic member, and is an isotropic layer 13c.
Is composed of a film-like isotropic member.
【0046】幾何学的構造面21aは、等方体と異方体
の積層方向に対して垂直な方向に連続的に並ぶ複数のプ
リズム面20aから構成されている。幾何学的構造面2
1bは、等方体と異方体の積層方向に対して垂直な方向
に連続的に並ぶ複数のプリズム面20bから構成され、
幾何学的構造面21cは、等方体と異方体の積層方向に
対して垂直な方向に連続的に並ぶ複数のプリズム面20
cから構成されている。プリズム面20a,20b,2
0cのそれぞれの形状は第1の実施形態におけるプリズ
ム面10と同様な形状となっており、幾何学的構造面2
1a,21b,21cのそれぞれの形状も、第1の実施
形態における幾何学的構造面11と同様な形状となって
いる。The geometric structure surface 21a is composed of a plurality of prism surfaces 20a that are continuously arranged in a direction perpendicular to the direction in which the isotropic body and the anisotropic body are stacked. Geometric surface 2
1b is composed of a plurality of prism surfaces 20b continuously arranged in a direction perpendicular to the stacking direction of the isotropic body and the anisotropic body,
The geometric structure surface 21c includes a plurality of prism surfaces 20 that are continuously arranged in a direction perpendicular to the stacking direction of the isotropic body and the anisotropic body.
c. Prism surfaces 20a, 20b, 2
0c has the same shape as the prism surface 10 in the first embodiment, and the geometric structure surface 2
Each of the shapes 1a, 21b, and 21c has the same shape as the geometric structure surface 11 in the first embodiment.
【0047】この反射偏光素子15では、反射偏光素子
15の異方体層14a側の面から反射偏光素子15にバ
ックライトからの光が入射した際に、幾何学的構造面2
1a,21b,21cのそれぞれでS偏光が反射され
る。従って、反射偏光素子15を液晶表示装置に用いる
ことにより、第1の実施形態の液晶表示装置と比較して
S偏光の反射の回数が増えるため、光の利用効率がより
高くなる。In the reflective polarizing element 15, when light from the backlight enters the reflective polarizing element 15 from the surface of the reflective polarizing element 15 on the side of the anisotropic layer 14 a, the geometrically structured surface 2
Each of 1a, 21b, and 21c reflects S-polarized light. Therefore, by using the reflective polarizing element 15 in a liquid crystal display device, the number of times of reflection of S-polarized light is increased as compared with the liquid crystal display device of the first embodiment, so that the light use efficiency is improved.
【0048】異方体層14a,14b,14cの成形
は、第1の実施形態で用いた異方体層4と同様に押出成
形と延伸プロセスによって行われる。異方体層14b,
14cの両面はプリズム形状であるので、異方性材料を
引き延ばすローラーの両方に異方体層14b,14cの
プリズム部に応じた形状の凹凸を持たせることで、異方
体層14b,14cを成形することが可能となる。等方
体層13a,13bの材料としては、第1の実施形態に
おいて等方体層3と異方体層4とを接合する際に用いた
紫外線硬化型の透明接着剤を用いる。The formation of the anisotropic layers 14a, 14b and 14c is performed by extrusion and a stretching process in the same manner as the anisotropic layer 4 used in the first embodiment. Anisotropic layer 14b,
Since both surfaces of the anisotropic material 14c have a prism shape, both of the rollers for extending the anisotropic material have irregularities in a shape corresponding to the prism portions of the anisotropic layers 14b and 14c, so that the anisotropic layers 14b and 14c are formed. It becomes possible to mold. As a material of the isotropic layers 13a and 13b, an ultraviolet-curing transparent adhesive used for bonding the isotropic layer 3 and the anisotropic layer 4 in the first embodiment is used.
【0049】[0049]
【発明の効果】以上説明したように本発明は、等方体と
異方体を積層してなる偏光素子の異方体側の面に入射し
た光のうち一方の直線偏光を、等方体と異方体の界面に
形成された幾何学的構造面によって集光させて偏光素子
を透過させると同時に、他方の直線偏光を幾何学的構造
面により反射させる際に、偏光素子における光の減衰が
ほとんどないので、この偏光素子を液晶表示装置に用い
ることにより、光利用効率の高く、表示品質の高い液晶
表示装置が得られるという効果がある。As described above, according to the present invention, one of linearly polarized light of light incident on the surface on the anisotropic body side of a polarizing element formed by laminating an isotropic body and an anisotropic body is converted into an isotropic body. When light is condensed by the geometric structure surface formed at the interface of the anisotropic body and transmitted through the polarizing element, and at the same time the other linearly polarized light is reflected by the geometric structure surface, attenuation of light in the polarizing element is reduced. Since there is almost no use of this polarizing element in a liquid crystal display device, there is an effect that a liquid crystal display device with high light use efficiency and high display quality can be obtained.
【0050】また、本発明は、上記の偏光素子と、光源
から出射された後に偏光素子を透過した一方の直線偏光
を利用して画像を表示する液晶パネルとから液晶表示装
置が構成されたことによって、偏光素子の幾何学的構造
面で液晶パネルの法線方向に集光された直線偏光により
液晶パネルに画像が表示されるので、液晶パネルの正面
方向の輝度が向上し、液晶表示装置の表示品質が向上す
るという効果がある。また、偏光素子では光の損失がほ
とんどなく、幾何学的構造面で反射された他方の直線偏
光を前記一方の直線偏光に変換するなどして再利用でき
るため、液晶表示装置における光の利用効率を高くする
ことが可能になるという効果がある。Further, according to the present invention, a liquid crystal display device is constituted by the above-mentioned polarizing element and a liquid crystal panel for displaying an image by using one of the linearly polarized light transmitted through the polarizing element after being emitted from the light source. As a result, an image is displayed on the liquid crystal panel by linearly polarized light condensed in the normal direction of the liquid crystal panel in the geometric structure of the polarizing element, so that the brightness in the front direction of the liquid crystal panel is improved, and There is an effect that display quality is improved. In addition, the polarizing element has little loss of light and can be reused by converting the other linearly polarized light reflected on the geometric structure surface to the one linearly polarized light. Has the effect that it is possible to increase
【図1】本発明の第1の実施形態の液晶表示装置の構成
を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a liquid crystal display device according to a first embodiment of the present invention.
【図2】図1に示した反射偏光素子の斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of the reflective polarizing element shown in FIG.
【図3】図1に示したバックライトからの光に対する反
射偏光素子の作用について説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining an operation of a reflective polarizing element with respect to light from the backlight shown in FIG.
【図4】本発明の第2の実施形態の液晶表示装置に用い
られる反射偏光素子の構成を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a reflective polarizing element used in a liquid crystal display device according to a second embodiment of the present invention.
【図5】従来の液晶表示装置の構成を示す断面図であ
る。FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a conventional liquid crystal display device.
【図6】従来の液晶表示装置に用いられたバックライト
の構成を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a backlight used in a conventional liquid crystal display device.
【図7】従来の液晶表示装置に用いられたシート状偏光
素子の構成を示す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a sheet-like polarizing element used in a conventional liquid crystal display device.
1a、1b 偏光板 2 液晶パネル 3、13a〜13b 等方体層 4、14a〜14b 異方体層 5、15 反射偏光素子 6 バックライト 7 未偏光光 8 P偏光 9 S偏光 10、20a〜20c プリズム面 11、21a〜21c 幾何学的構造面 1a, 1b Polarizing plate 2 Liquid crystal panel 3, 13a-13b Isotropic layer 4, 14a-14b Anisotropic layer 5, 15 Reflective polarizing element 6 Backlight 7 Unpolarized light 8 P polarized light 9 S polarized light 10, 20a-20c Prism surface 11, 21a-21c Geometric structure surface
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H049 BA02 BA05 BA06 BB03 BB63 BC22 2H091 FA08X FA08Z FA14Z FA21Z FA23Z FA41Z FA42Z FD04 FD06 LA03 LA16 5C094 AA10 AA22 BA43 EA05 EB02 ED01 ED11 ED14 FA01 FA02 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 2H049 BA02 BA05 BA06 BB03 BB63 BC22 2H091 FA08X FA08Z FA14Z FA21Z FA23Z FA41Z FA42Z FD04 FD06 LA03 LA16 5C094 AA10 AA22 BA43 EA05 EB02 ED01 ED11 ED14 FA01 FA02
Claims (6)
方向に振動する一方の直線偏光が透過する偏光素子であ
って、 等方体と異方体を積層して構成され、前記光源からの光
が前記異方体の、前記等方体側と反対側の面に入射した
際に、前記光のうち所定の振動方向に振動する一方の直
線偏光が、前記等方体と前記異方体の積層方向と略平行
な方向に集光されるように前記等方体と前記異方体との
界面を透過すると同時に、前記光のうち、前記所定の振
動方向と直交する方向に振動する他方の直線偏光が前記
等方体と前記異方体との界面で反射するように、前記等
方体と前記異方体との界面に幾何学的構造面が形成され
ている偏光素子。1. A polarizing element that transmits one linearly polarized light that vibrates in a predetermined vibration direction out of light emitted from a light source, and is configured by laminating an isotropic body and an anisotropic body, and When light of the anisotropic body is incident on a surface on the side opposite to the isotropic body side, one of linearly polarized lights vibrating in a predetermined vibration direction of the light is the isotropic body and the anisotropic body. While transmitting through the interface between the isotropic body and the anisotropic body so as to be condensed in a direction substantially parallel to the laminating direction of the other, and vibrating in the direction perpendicular to the predetermined vibration direction, of the light. A polarizing element having a geometrically structured surface formed at the interface between the isotropic body and the anisotropic body so that the linearly polarized light is reflected at the interface between the isotropic body and the anisotropic body.
うに前記等方体と前記異方体とが交互にそれぞれ複数積
層されている請求項1に記載の偏光素子。2. The polarizing element according to claim 1, wherein a plurality of said isotropic bodies and said anisotropic bodies are alternately laminated so that a plurality of said geometrically structured surfaces are formed.
の直線偏光を前記積層方向と略平行な方向に集光させる
プリズム面を、前記積層方向に対して垂直な方向に連続
的に複数並べて構成されたものである1または2に記載
の偏光素子。3. The shape of the geometric structure surface is such that the prism surface for condensing the one linearly polarized light in a direction substantially parallel to the laminating direction is continuously formed in a direction perpendicular to the laminating direction. 3. The polarizing element according to 1 or 2, wherein a plurality of the polarizing elements are arranged.
所定の振動方向に振動する一方の直線偏光が透過する偏
光素子と、該偏光素子を透過した直線偏光を利用して画
像を表示する液晶パネルとを有する液晶表示装置におい
て、 前記偏光素子が等方体と異方体を積層して構成されたも
のであり、前記光源からの光が前記偏光素子の前記異方
体側の面から前記偏光素子に入射した際に、前記光のう
ち所定の振動方向に振動する一方の直線偏光が、前記等
方体と前記異方体の積層方向と略平行な方向に集光され
るように前記等方体と前記異方体との界面を透過すると
同時に、前記光のうち、前記所定の振動方向と直交する
方向に振動する他方の直線偏光が前記等方体と前記異方
体との界面で反射するように、前記等方体と前記異方体
との界面に幾何学的構造面が形成されている液晶表示装
置。4. A light source, a polarizing element that transmits one linearly polarized light that vibrates in a predetermined vibration direction out of light emitted from the light source, and displays an image using the linearly polarized light that has passed through the polarizing element. In the liquid crystal display device having a liquid crystal panel, the polarizing element is configured by laminating an isotropic body and an anisotropic body, and light from the light source is emitted from a surface of the polarizing element on the anisotropic body side. When entering the polarizing element, one linearly polarized light of the light vibrating in a predetermined vibration direction is condensed in a direction substantially parallel to the laminating direction of the isotropic body and the anisotropic body. At the same time as passing through the interface between the isotropic body and the anisotropic body, of the light, the other linearly polarized light that vibrates in a direction orthogonal to the predetermined vibration direction is the same as that of the isotropic body and the anisotropic body. Some reflections occur at the interface between the isotropic body and the anisotropic body so as to reflect at the interface. LCD anatomy surface is formed.
数形成されるように前記等方体と前記異方体とが交互に
それぞれ複数積層されて前記偏光素子が構成されている
請求項4に記載の液晶表示装置。5. The polarizing element is formed by alternately laminating a plurality of the isotropic bodies and the anisotropic bodies so that a plurality of the geometrically structured surfaces are formed on the polarizing element. 5. The liquid crystal display device according to 4.
の直線偏光を前記積層方向と略平行な方向に集光させる
プリズム面を、前記積層方向に対して垂直な方向に連続
的に複数並べて構成されたものである請求項4または5
記載の液晶表示装置。6. The shape of the geometric structure surface is such that the prism surface for condensing the one linearly polarized light in a direction substantially parallel to the laminating direction is continuously formed in a direction perpendicular to the laminating direction. 6. A device according to claim 4, wherein a plurality of the devices are arranged.
The liquid crystal display device according to the above.
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