JP2004037831A

JP2004037831A - 再帰性反射板、再帰性反射板付き偏光板及びこれを用いた液晶表示装置

Info

Publication number: JP2004037831A
Application number: JP2002194670A
Authority: JP
Inventors: Kazutaka Hara; 原　和孝
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2002-07-03
Filing date: 2002-07-03
Publication date: 2004-02-05

Abstract

【課題】半透過反射型液晶表示装置や反射型液晶表示装置に用いた場合、正面近傍のみならず、より広い範囲で明るい表示を得ることのできる半透過反射板としての再帰性反射板を提供する。
【解決手段】本発明に係る再帰性反射板１は、一方の面に所定ピッチ毎にプリズムが形成されたプリズムシート１０を有する。プリズムシート１０には、各プリズムの斜面の一方にのみ金属蒸着膜１３が形成されている。特に、再帰性反射板１を表示画面が縦置型とされた液晶表示装置に適用する場合、前記液晶表示装置が視認される状態において、前記液晶表示装置の視認側に延びる法線が水平面に対して仰角をなす斜面１２に対し、金属蒸着膜１３が形成される。
【選択図】　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半透過反射型液晶表示装置（反射型液晶表示装置への適用も可能）に用いるのに好適な半透過反射板としての再帰性反射板、再帰性反射板付き偏光板及びこれを用いた液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半透過反射型液晶表示装置に用いられる半透過反射板として、マイカフィラーの半透過性を利用した物や、金属蒸着薄膜の半透過性を利用した物などが使用されているが、反射率の低さや薄膜固有の着色等の問題があった。
【０００３】
また、半透過反射板として、シートの片面に三角形断面を有する微小プリズムが所定ピッチ毎に形成されたプリズムシートからなる再帰性反射板も知られている。斯かる再帰性反射板は、全反射（臨界反射）を利用する原理であるため、反射率は実質的に１００％に近い上、反射スペクトルがニュートラルである点で、優れた反射板であると言える。また、光の不透過面を有さないため、透過率も高く、半透過反射板として優れた特性を有するものである。
【０００４】
しかし、再帰性反射板単体では、光源（外光）から入射した光がプリズム面で全反射し、当該光源方向に戻るのみである。従って、半透過反射型液晶表示装置或いは反射型液晶表示装置に再帰性反射板単体を適用し、外光からの反射光を視認しようとする場合、視認者自体が写り込むのみであり、光源（外光）を効率良く利用することができず、結果的に明るい表示を得ることができないという問題があった。
【０００５】
そこで、前記再帰性反射板に拡散性を付与して散乱反射特性を生じさせることにより、再帰反射方向から若干離れた方向への反射能力を与えることで、視認性を改善することも試みられている。
【０００６】
しかしながら、たとえ拡散性を付与したとしても、全反射（臨界反射）自体は、再帰性反射板の正面方向から±数度程度の狭い範囲で入射した光に対してのみ生じるものであり、それ以上大きな角度で入射した光は、全反射条件（臨界条件）から外れることにより、再帰反射せずに損失してしまうという問題がある。例えば、図３に示すように、プリズムシート１０からなる再帰性反射板において、プリズムの頂角αが９０度、斜面１１の傾斜角β及び斜面１２の傾斜角γ（プリズムシートの正面方向に対する傾斜角）がそれぞれ４５度、プリズムの屈折率が１．５である場合、臨界角は約４２度となる。この場合、プリズムシート１０の正面方向から±５度程度の範囲で入射した光しか全反射条件を満たさないことになる。つまり、図３に示すように、前記範囲内で入射した光（図３のＬ１）は、斜面１１及び斜面１２で全反射して入射方向に再帰反射する一方、前記範囲外で入射した光（図３のＬ２、Ｌ３）は、斜面１１で全反射した後に斜面１２に到達し（Ｌ２）、或いは、直接斜面１２に到達し（Ｌ３）、斜面１２で全反射条件を満たさないために、再帰反射せずにプリズムシート１０外に出射してしまう。従って、たとえ拡散性を付与したとしても、視認方向と光源とが略同一方向にあり、且つ、プリズムシート１０の正面近傍に位置する狭い範囲で視認する（光源も当該狭い範囲に位置する）場合にのみ、明るい表示を得ることができるに留まるという問題があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、斯かる従来技術の問題点を解決するべくなされたものであり、半透過反射型液晶表示装置や反射型液晶表示装置に用いた場合、正面近傍のみならず、より広い範囲で明るい表示を得ることのできる半透過反射板としての再帰性反射板、再帰性反射板付き偏光板及びこれを用いた液晶表示装置を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するべく、本発明の発明者らは鋭意検討した結果、正面近傍外の大きな入射角を有する光が、再帰性反射板を構成するプリズムのいずれかの斜面でたとえ全反射しても、残りの斜面で全反射条件を満たさないことに起因して再帰反射できない問題を解決すれば、入射光の反射率を向上し得ることを見出し、本発明を完成させたものである。
【０００９】
すなわち、本発明は、請求項１に記載の如く、一方の面に所定ピッチ毎にプリズムが形成されたプリズムシートを有する再帰性反射板であって、前記各プリズムを構成する複数の斜面の一部に金属蒸着膜が形成されていることを特徴とする再帰性反射板を提供するものである。
【００１０】
請求項１に係る発明によれば、再帰性反射板の正面近傍外の大きな入射角を有する光の内、金属蒸着膜が形成されていない斜面で全反射した後に金属蒸着膜が形成された斜面に到達する光、或いは、金属蒸着膜が形成されている斜面に直接到達する光を、当該金属蒸着膜が形成された斜面で再帰反射させることができる。従って、請求項１に係る再帰性反射板を半透過反射型液晶表示装置や反射型液晶表示装置に用いた場合、正面近傍のみならず、より広い範囲で明るい表示を得ることが可能である。なお、金属蒸着膜が形成されていない斜面は、光透過性を有するため、半透過反射板としての機能は保持され、半透過反射型液晶表示装置への適用が可能である。また、各プリズムの形状は、再帰性反射板としての機能を奏する限りにおいて、特に限定されるものではなく（２面に限らず３面以上の斜面から構成される場合もある）、本発明には、例えば、３面の斜面から構成される各プリズム（三角錐プリズム）の２面に金属蒸着膜を形成する形態等、各プリズムを構成する斜面の一部に金属蒸着膜が形成される全ての形態が含まれる。
【００１１】
好ましくは、請求項２に記載の如く、前記金属蒸着膜は、アルミニウム、銀、金、クロム、ニッケル、白金、パラジウム等の反射率が５０％以上の金属で形成される。なお、前記反射率は、視感度補正した反射率を意味し、前記金属蒸着膜は、より好ましくは、６０％以上、さらに好ましくは、７０％以上の反射率を有する金属から形成される。
【００１２】
前記再帰性反射板が支持基材を備える場合、近年の液晶表示装置が反射偏光子を備えることが多く、当該反射偏光子の偏光特性を損なわないようにするという観点から、好ましくは、請求項３に記載の如く、支持基材の面内位相差値は、５０ｎｍ以下とされ、より好ましくは、２０ｎｍ以下、さらに好ましくは、１０ｎｍ以下とされる。
【００１３】
また、本発明は、請求項４に記載の如く、請求項１から３のいずれかに記載の再帰性反射板と、当該再帰性反射板の他方の面（プリズム形成面とは反対側の面）側に貼着された偏光板とを備えることを特徴とする再帰性反射板付き偏光板としても提供される。
【００１４】
好ましくは、請求項５に記載の如く、前記再帰性反射板付き偏光板は、前記偏光板の再帰性反射板に対向する面と反対側の面、又は、前記再帰性反射板と前記偏光板との間に配置され、実質的に偏光状態を解消しない光拡散手段を更に備えるように構成される。
【００１５】
請求項５に係る発明によれば、光拡散手段を備えることにより、再帰反射方向から離れた方向への反射能力が向上するため、当該再帰性反射板付き偏光板を半透過反射型液晶表示装置等に用いた場合の視認性が改善されるという利点を有する。
【００１６】
好ましくは、請求項６に記載の如く、前記光拡散手段は、粘着剤と、前記粘着剤に分散され、前記粘着剤とは異なる屈折率を有する等方性真球粒子とから形成された光拡散性粘着剤とされる。
【００１７】
また、本発明は、請求項７に記載の如く、液晶セルと、前記再帰性反射板の前記他方の面（プリズム形成面とは反対側の面）側が前記液晶セルと対向するように当該液晶セルに貼着された請求項１から３のいずれかに記載の再帰性反射板又は請求項４から６のいずれかに記載の再帰性反射板付き偏光板を備えることを特徴とする液晶表示装置としても提供される。
【００１８】
前記液晶表示装置の表示画面が縦置型とされている場合、好ましくは、請求項８に記載の如く、前記液晶表示装置が視認される状態において、前記液晶表示装置の視認側に延びる法線が水平面に対して仰角をなす斜面に対し、前記金属蒸着膜が形成される。
【００１９】
表示画面が縦置型の半透過反射型液晶表示装置等に入射する光の大半は、上方（水平面に対し仰角をなす方向）からの入射光であり、斯かる光は、液晶表示装置の視認側に延びる法線が水平面に対して俯角をなす斜面で全反射した後に仰角をなす斜面に到達するか、或いは、仰角をなす斜面に直接到達することになる。従って、請求項８に記載のように、液晶表示装置が視認される状態（表示画面が縦置きされた状態）において、仰角をなす斜面に金属蒸着膜を形成すれば、当該液晶表示装置の反射率を大幅に向上させることができる。
【００２０】
好ましくは、請求項９に記載の如く、前記液晶表示装置は、前記再帰性反射板の前記一方の面（プリズム形成面）側に配置されたバックライトと、前記再帰性反射板と前記バックライトとの間に配置された反射偏光子とを更に備える。
【００２１】
請求項９に係る発明によれば、バックライトを備えるため、半透過反射型液晶表示装置を構成すると共に、反射偏光子を備えるため、バックライト光の利用効率を高めることが可能である。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の一実施形態について説明する。
【００２３】
図１は、本発明の一実施形態に係る再帰性反射板の概略構成を示す縦断面図であり、図２は、図１に示す再帰性反射板を用いた半透過反射型液晶表示装置の一例を概略的に示す縦断面図である。
【００２４】
図２に示すように、本実施形態に係る半透過反射型液晶表示装置１００は、再帰性反射板１と、バックライト２と、偏光板３、４と、液晶セル５と、拡散板６と、反射偏光子７とを備えている。
【００２５】
図１及び図２に示すように、本実施形態に係る再帰性反射板１は、一方の面に所定ピッチ毎に三角形断面を有するプリズムが形成されたプリズムシート１０を有している。ここで、プリズムシート１０の各プリズムは、熱プレスやＵＶ重合による形状転写や切削等、種々の公知の手法で形成することができる。
【００２６】
本実施形態に係るプリズムシート１０は、所定ピッチ毎に形成された各プリズムの斜面１１、１２の一方（本実施形態では斜面１２）にのみ、金属蒸着膜１３が形成されている。特に、本実施形態では、表示画面が縦置型の液晶表示装置に再帰性反射板１を適用する場合を想定しているため、図１に示すように、液晶表示装置の視認側（図１の右方向）に延びる法線が水平面に対して仰角をなす斜面１２に対し、金属蒸着膜１３が形成されている。ここで、表示画面が縦置型の液晶表示装置に入射する光（外光）の大半は、上方（水平面に対し仰角をなす方向）からの入射光（図１のＬ２、Ｌ３）であり、斯かる光は、液晶表示装置の視認側に延びる法線が水平面に対して俯角をなす斜面１１で全反射した後に斜面１２に到達するか（Ｌ２）、或いは、斜面１２に直接到達する（Ｌ３）ことになる。斜面１２に到達した光（Ｌ２及びＬ３の双方）は、斜面１２に形成された金属蒸着膜１３で反射するため、上方からの入射光を再帰反射させることが可能である。なお、再帰性反射板１の正面方向近傍から入射した光は、斜面１１で全反射し斜面１２で反射することにより、或いは、斜面１２で反射し斜面１１で全反射することにより、同様にして再帰反射させることが可能である。従って、本実施形態に係る再帰性反射板１を半透過反射型液晶表示装置（図２）や、反射型液晶表示装置に用いた場合、正面近傍のみならず、より広い範囲で明るい表示を得ることが可能である。なお、金属蒸着膜１３が形成されていない斜面１１は、光透過性を有するため、換言すれば、実質的に１／２の面積しか光不透過面（金属蒸着膜１３が形成された斜面１２）を有さないため、半透過反射板としての機能は保持され、図２に示すように、再帰性反射板１のプリズム形成面側（図２の左方向）にバックライト２を配置することにより、半透過反射型液晶表示装置１００を構成することが可能である。
【００２７】
金属蒸着膜１３は、アルミニウム、銀、金、クロム、ニッケル、白金、パラジウム等の高反射率金属で形成されるのが好ましい。また、金属蒸着膜１３の蒸着パターン（つまり、一方の斜面１２にのみ金属蒸着膜１３を形成するパターン）は、レジスト処理やエッチング処理等によって形成できる他、再帰性反射板１に対して斜め蒸着を施すことにより、蒸着源に対向する斜面のみに金属薄膜を形成することによっても好適に得られる。
【００２８】
なお、再帰反射板１単独では、光の反射分布がシャープで、明るく表示できる角度範囲が狭く（再帰反射方向から離れた方向への反射能力に乏しい）、結果的に視野角特性が狭くなってしまうが、図２に示すように、光拡散手段としての拡散板６を配置することにより、この問題を解消することができる。より具体的には、再帰性反射板１と偏光板３との間に、実質的に偏光状態を解消しない拡散板６を配置することにより、より実用的な視野角特性を得ることができる。なお、拡散板６の配置は、図３に示すものに限るものではなく、例えば、再帰性反射板１のプリズム形成面と反対側の面に、拡散板６を介さずに偏光板３を貼着して再帰性反射板付き偏光板を形成し、当該再帰性反射板付き偏光板の偏光板側（図３に示す偏光板３の右側）に拡散板６を配置する構成を採用することも可能である。
【００２９】
拡散板６は、粘着剤と、前記粘着剤に分散され、前記粘着剤とは異なる屈折率を有する等方性真球粒子とから形成された光拡散性粘着剤とするのが好ましい。より具体的には、例えば、前記粘着剤として、アクリル系粘着剤（屈折率１．４８）が、前記等方性真球粒子として、メラミン系樹脂ビーズ（φ６μｍ、屈折率１．５７）、スチレン系樹脂ビーズ（φ６μｍ、屈折率１．５９）、シリカ系ビーズ（φ４μｍ、屈折率１．４４）等が好適に用いられる。
【００３０】
なお、再帰性反射板１を構成するプリズムシート１０等の部材が、透明な材料から形成される必要があることは自明である。また、再帰性反射板１が支持基材（図示せず）を有する場合には、面内位相差の小さい支持基材とすることが望ましい。特に、図３に示すように、バックライト２の出射光の利用効率を高めるべく、近年の多くの液晶表示装置に適用されている反射偏光子７を備える場合には、反射偏光子の偏光特性を損なわないようにするという観点から、前記面内位相差は、好ましくは、５０ｎｍ以下とされ、より好ましくは、２０ｎｍ以下、さらに好ましくは、１０ｎｍ以下とされる。
【００３１】
【実施例】
以下、実施例及び比較例を示すことにより、本発明の特徴をより一層明らかにする。
【００３２】
（実施例）
プリズムピッチ５０μｍのアクリル製プリズムシートからなる再帰性反射板の斜面に、図１に示すパターンと同様（斜面１２にのみ金属蒸着膜を形成する）の金属蒸着を施した。より具体的には、アルミニウムの斜め蒸着を施し、略斜面１２のみに金属蒸着膜を形成することができた。
【００３３】
本実施例の金属蒸着膜の反射率は８０％程度であり、非蒸着面（斜面１１）の反射率は１０％以下であった。また、再帰性反射板の正面方向から±５度以内の範囲で入射した光の反射率は８０％程度の高い値となった。また、拡散板を配置した後の拡散反射率は７０％、拡散透過率は２５％となり、優れた数値を示すことが分かった。さらに、本実施例の再帰性反射板を液晶表示装置に適用し、反射モードで正面方向から２０度以上離れた位置で観察したところ、表示を視認することができるほどの明るさを得られることが分かった。
【００３４】
（比較例）
実施例１と同じプリズムシート（但し、金属蒸着膜は形成せず）を用いて、同様の評価試験を行った。
【００３５】
再帰性反射板の正面方向から±５度以内の範囲で入射した光の反射率は９０％程度の高い値となった。また、拡散板を配置した後の拡散反射率は５０％、拡散透過率５０％となり、優れた数値を示した。しかしながら、正面方向から離れるに従って反射率は低下し、正面方向から２０度以上離れた方向では十分な反射率が得られず、本比較例の再帰性反射板を液晶表示装置に適用し、反射モードで正面方向から２０度以上離れた位置で観察したところ、表示を視認することが困難であった。
【００３６】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明に係る再帰性反射板によれば、再帰性反射板の正面近傍外の大きな入射角を有する光の内、金属蒸着膜が形成されていない斜面で全反射した後に金属蒸着膜が形成された斜面に到達する光、或いは、金属蒸着膜が形成されている斜面に直接到達する光を、当該金属蒸着膜が形成された斜面で再帰反射させることができる。従って、本発明に係る再帰性反射板を半透過反射型液晶表示装置や反射型液晶表示装置に用いた場合、正面近傍のみならず、より広い範囲で明るい表示を得ることが可能である。なお、金属蒸着膜が形成されていない斜面は、光透過性を有するため、半透過反射板としての機能は保持され、半透過反射型液晶表示装置への適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る再帰性反射板の概略構成を示す縦断面図である。
【図２】図２は、図１に示す再帰性反射板を用いた半透過反射型液晶表示装置の一例を概略的に示す縦断面図である。
【図３】図３は、従来の再帰性反射板の概略構成を示す縦断面図である。
【符号の説明】
１…再帰性反射板　２…バックライト　３，４…偏光板　５…液晶セル
６…拡散板　７…反射偏光子　１１，１２…斜面　１３…金属蒸着膜
１００…半透過反射型液晶表示装置

Claims

一方の面に所定ピッチ毎にプリズムが形成されたプリズムシートを有する再帰性反射板であって、
前記各プリズムを構成する複数の斜面の一部に金属蒸着膜が形成されていることを特徴とする再帰性反射板。
前記金属蒸着膜は、アルミニウム、銀、金、クロム、ニッケル、白金、パラジウム等の反射率が５０％以上の金属で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の再帰性反射板。
前記再帰性反射板は、支持基材を備え、当該支持基材の面内位相差値が５０ｎｍ以下とされていることを特徴とする請求項１又は２に記載の再帰性反射板。
請求項１から３のいずれかに記載の再帰性反射板と、当該再帰性反射板の他方の面側に貼着された偏光板とを備えることを特徴とする再帰性反射板付き偏光板。
前記偏光板の前記再帰性反射板に対向する面と反対側の面、又は、前記再帰性反射板と前記偏光板との間に配置され、実質的に偏光状態を解消しない光拡散手段を更に備えることを特徴とする請求項４に記載の再帰性反射板付き偏光板。
前記光拡散手段は、粘着剤と、前記粘着剤に分散され、前記粘着剤とは異なる屈折率を有する等方性真球粒子とから形成された光拡散性粘着剤であることを特徴とする請求項５に記載の再帰性反射板付き偏光板。
液晶セルと、前記再帰性反射板の前記他方の面側が前記液晶セルと対向するように当該液晶セルに貼着された請求項１から３のいずれかに記載の再帰性反射板又は請求項４から６のいずれかに記載の再帰性反射板付き偏光板を備えることを特徴とする液晶表示装置。
前記液晶表示装置は、表示画面が縦置型とされており、前記液晶表示装置が視認される状態において、前記液晶表示装置の視認側に延びる法線が水平面に対して仰角をなす斜面に対し、前記金属蒸着膜が形成されていることを特徴とする請求項７に記載の液晶表示装置。
前記再帰性反射板の前記一方の面側に配置されたバックライトと、前記再帰性反射板と前記バックライトとの間に配置された反射偏光子とを更に備えることを特徴とする請求項７又は８に記載の液晶表示装置。