(57)【要約】高耐久性円偏光子は、ＫＥ偏光子シートのような無防備のＫ型偏光子および４分の１波長リターダを含む。円偏光子を用いる光学系は、有機発光ダイオードまたはプラズマディスプレイ装置のような放射ディスプレイモジュールをさらに含む。
2004505316.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無防備のＫ型偏光子および４分の１波長リターダを含む高耐久性円偏光子。
【請求項２】
前記Ｋ型偏光子がＫＥ偏光子シートを含む、請求項１に記載の高耐久性円偏光子。
【請求項３】
前記Ｋ型偏光子および前記４分の１波長リターダが薄膜である、請求項１に記載の高耐久性円偏光子。
【請求項４】
前記Ｋ型偏光子が第１の面を有し、前記４分の１波長リターダが下面を有し、前記Ｋ型偏光子を前記４分の１波長リターダの下面に固着するために、前記Ｋ型偏光子の前記第１の面に配置される第１の接着層をさらに含む、請求項１に記載の高耐久性円偏光子。
【請求項５】
前記Ｋ型偏光子が第２の面を有し、前記Ｋ型偏光子の前記第２の面に配置される支持層をさらに含む、請求項１に記載の高耐久性円偏光子。
【請求項６】
前記支持層が、ポリエチレンテレフタレートを含む、請求項５に記載の高耐久性円偏光子。
【請求項７】
前記４分の１波長リターダが上面を有し、前記円偏光子をディスプレイ面に取り付けるために、前記４分の１波長リターダの前記上面に配置される第２の接着層をさらに含む、請求項１に記載の高耐久性円偏光子。
【請求項８】
前記第２の接着層の上に配置される除去可能な剥離ライナをさらに含む、請求項７に記載の高耐久性円偏光子。
【請求項９】
その上に保護コーティングを備えていないＫ型偏光子および　４分の１波長リターダを含む高耐久性円偏光子。
【請求項１０】
前記Ｋ型偏光子が、ＫＥ偏光子シートである、請求項９に記載の高耐久性円偏光子。
【請求項１１】
前記Ｋ型偏光子および前記４分の１波長リターダが薄膜である、請求項９に記載の高耐久性円偏光子。
【請求項１２】
放射ディスプレイモジュールと、無防備のＫ型偏光子および４分の１波長リターダを含む円偏光子と、を含む光学系。
【請求項１３】
前記放射ディスプレイモジュールが有機発光ダイオードである、請求項１２に記載の光学系。
【請求項１４】
前記放射ディスプレイモジュールがプラズマディスプレイ装置である、請求項１２に記載の光学系。
【請求項１５】
前記円偏光子が周辺光を吸収し、前記ディスプレイモジュールによって発せられる光信号と周辺光との干渉を減少させる、請求項１２に記載の光学系。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
技術分野
本発明は、円偏光子に関し、さらに詳細には放射ディスプレイと共に用いるための高耐久性円偏光子に関する。
【０００２】
背景
偏光しない周辺光波は、単独の特徴を示す電磁放射ベクトルがなく、さまざまな方向に振動する。対照的に、平面偏光は、単独の電磁放射ベクトルに沿った振動方向を有する光波からなる。また、円偏光は、光が空間を介して伝搬するときに回転する電磁放射ベクトルに沿った振動の方向を有する。偏光は、ディスプレイにおけるグレアを低減させるために、平面偏光フィルタおよび円偏光フィルタの利用などの電気光学装置におけるさまざまな用途がある。
【０００３】
フラットパネルディスプレイ、特に発光のためのバックライティングを必要とするディスプレイより薄型で、かつよりコンパクトなフラットパネルディスプレイの開発および改良に商業的な関心が多く寄せられていた。そのようなフラットパネルディスプレイは、放射ディスプレイまたは電子発光ディスプレイ、すなわちバックライトを必要としない自己発光を用いることができる。
【０００４】
合成偏光フィルムの形態の偏光子は、フラットパネルディスプレイのような電気光学装置に組み込まれることができる、製作や取り扱いが比較的容易で、比較的備えつけやすいものであることが望ましい。一般に、平面偏光フィルムは、所与の電磁放射ベクトルに沿って振動する放射を選択的に通過させ、透過フィルム媒体の異方特性に基づき、第２の電磁放射ベクトルに沿って振動する電磁放射を吸収する性質を有する。平面偏光フィルムは二色性偏光子を含み、二色性偏光子は、入射光波の吸収のベクトルの異方性を利用する吸収平面偏光子である。「二色性」なる語は、成分光波の振動方向に応じて、入射光の成分の異なる吸収特性を指す。二色性平面偏光フィルムに入射する光は、横断面に沿って２つの異なる吸収係数に遭遇する。一方の係数は高く、他方の係数は低い。二色性フィルムから射出する光は、低い吸収係数によって特徴付けられる平面において顕著に振動する。
【０００５】
二色性平面偏光フィルムは、ヨウ素系偏光子、染料系偏光子、Ｈ型偏光子を含む。Ｈ型偏光子は、ポリビニルアルコール−ヨウ素コンプレックスを含む合成二色性シート偏光子である。このような化学錯体は、発色団と呼ばれる。Ｈ型偏光子の基礎材料は水溶性の高い分子量の物質であり、結果として生じるフィルムは耐水性および耐熱性が比較的弱く、周辺の大気状態に曝されると、カールしやすく、剥離しやすく、そうでなければそりやすい。
【０００６】
Ｈ型偏光子および他の合成二色性平面偏光子とは対照的な偏光子が、Ｋ型偏光子である。Ｋ型偏光子は、調和の取れた集中度の光吸収発色団を有する分子配向性ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）シートまたはフィルムに基づく合成二色性平面偏光子である。Ｋ型偏光子は、染料添加剤、染色剤または浮遊結晶材料の光吸収特性からではなく、そのマトリックスの光吸収特性から二色性を導出する。したがって、Ｋ型偏光子は、優れた偏光効率および優れた耐熱性および耐水性の両方を兼ね備えることができる。
【０００７】
ＫＥ偏光子と呼ばれる改良型Ｋ型偏光子は、３Ｍ　Ｃｏｒｐ．（Ｎｏｒｗｏｏｄ，Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ）によって製作されている。ＫＥ偏光子は、高温および高湿などの厳しい環境条件下で向上した偏光子の安定性を有する。光吸収特性がＰＶＡと３価のヨウ素イオンとの間の発色団の形によるＨ型偏光子とは対照的に、ＫＥ偏光子は、酸触媒熱脱水反応によってＰＶＡに化学反応することによって形成される。結果として生じる発色団はポリビニレンと呼ばれ、結果として生じるポリマーはビニルアルコールおよびビニレンのブロックコポリマーとみなすことができる。
【０００８】
Ｈ型偏光子の場合には、偏光子のそれぞれの側に１つずつある三酢酸セルロース（ＣＴＡ）の２層のような２つのプラスチック物質の間に、偏光子を挟むことによって安定性が実現される。しかし、このような構造であっても、熱、湿度および／または真空を必要とする用途は、偏光子の特性に悪影響を及ぼし得る。対照的に、ＫＥ偏光子のようなＫ型偏光子は、ＣＴＡのシートの間に挟む必要がない。発色団が高分子に本来備わっているものであるため、ＫＥ偏光子のポリビニレン発色団は、きわめて安定な化学物質である。この発色団は、熱に対して安定であるほか、さまざまな溶剤および薬品の侵食に対しても耐性がある。
【０００９】
ＫＥ偏光子のようなＫ型偏光子は、たとえば、ヨウ素系偏光子、染料系偏光子などの他のタイプの偏光子に比べて、複数の利点がある。Ｋ型偏光子は、より耐久性のある発色団を有し、より薄く、可変透過レベルを考慮して設計することができる。最も注目に値することは、ＫＥ偏光子のようなＫ型偏光子は、長期間、８５℃の高温および相対湿度８５％の高湿のような厳しい環境条件下で、高性能を必要とする用途で用いることができることである。そのような極度の環境条件下では、ヨウ素系偏光子および染料系偏光子の安定性は著しく低下するため、放射型フラットパネルディスプレイのような用途における実用性が制限される。Ｋ型偏光子は固有の化学安定性を備えていることから、感圧接着剤をはじめとするさまざまな接着剤調合物をＫ型偏光子に直接塗布することができる。さらに、片面プラスチック支持材がＫ型偏光子用の物理的な支持材を形成するのに適している。ディスプレイモジュールの外側にこの支持材を配置することができ、光学的に等方性である必要はなく、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）のようなより廉価な基板が許容可能な代替物であるためである。また、片側ラミネートを構成することができるため、光学的構造物をより薄くすることができ、フラットパネルディスプレイ素子の設計および製作においてさらなる自由度が許容される。フラットパネルディスプレイのような光学用途に、Ｋ型偏光子のこれらの利点を利用することができる。
【００１０】
円偏光子は、平面偏光子および４分の１波長リターダから構成されてもよい。４分の１波長リターダは、リターダを通る１つの面に沿って伝搬する光波の入そうを４分の１波長分シフトするが、横断面に沿ってリターダを伝搬する光波の位相はシフトしない。４分の１波長ずれた位相である光波と、垂直面に沿って振動する光波の結合の結果が、円偏光であり、結合された光波が空間を介して進むときに、電磁放射ベクトルが回転する。
【００１１】
円偏光は、２つの異なる偏光状態、すなわち左回り（Ｌ）円偏光および右回り（Ｒ）円偏光に関して表されることができる。円偏光子は、これらの偏光状態の一方の光を吸収し、他方の偏光状態の光を透過する。ディスプレイにおいてグレアを低減するために円偏光子を用いることは、公知である。特に、放射ディスプレイからの光は、円偏光子を選択的に透過されることができ、グレアを生じる原因となるディスプレイにおいて反射される背景の周辺光は、低減または削減されることができる。
【００１２】
一般的な薄膜円偏光子１０が、図１に示されている。ヨウ素系偏光子のような二色性平面偏光子１２は、偏光子に４分の１波長リターダ１８を積層する前に、偏光子の両面に塗布される通常３ミルの三酢酸セルロース（ＣＴＡ）コーティング１４、１６を有する。この構成における三酢酸セルロースコーティングは、偏光子に損傷を与える恐れがある二色性平面偏光子を熱および湿気から保護する。
【００１３】
発明の概要
一般に、一態様において、本発明は、無防備のＫ型偏光子および４分の１波長リターダを含む高耐久性円偏光子を特徴とする。
【００１４】
本発明の実装は、１つ以上の以下の特徴も含むことができる。Ｋ型偏光子は、ＫＥ偏光子を含むことができる。Ｋ型偏光子および４分の１波長リターダは、薄膜を含むことができる。
【００１５】
Ｋ型偏光子は第１の面を有し、４分の１波長リターダは下面を有し、円偏光子は、４分の１波長リターダの下層面にＫ型偏光子を固着するために、Ｋ型偏光子の第１の面に配置される第１の接着層を含むことができる。Ｋ型偏光子は第２の面を有し、円偏光子はＫ型偏光子の第２の面に配置される支持層を含むことができる。支持層は、ポリエチレンテレフタレートを含むことができる。４分の１波長リターダは上面を有し、円偏光子は円偏光子をディスプレイ面に取り付けるために、４分の１波長リターダの上面に配置される第２の接着層を含むことができる。除去可能な剥離ライナが、第２の接着層の上に配置されてもよい。
【００１６】
一般に、別の態様において、本発明は、その上に保護用コーティングを備えていないＫ型偏光子および４分の１波長リターダを含む高耐久性円偏光子を特徴とする。
【００１７】
一般に、別の態様において、本発明は、放射ディスプレイモジュールと、無防備のＫ型偏光子および４分の１波長リターダを含む円偏光子と、を含む光学系を特徴とする。
【００１８】
本発明の実装は、１つ以上の以下の特徴も含むことができる。放射ディスプレイは、有機発光ダイオードまたはプラズマディスプレイ装置であってもよい。円偏光子は、ディスプレイモジュールによって発せられた光信号と周辺光との干渉を減少させるために、周辺光を吸収することができる。
【００１９】
本発明の利点は、高温および高湿のような厳しい環境条件で安定している高耐久性円偏光子を構成することができることである。本発明のさらなる利点は、そのような高耐久性円偏光子を備えた放射ディスプレイを構成することができることである。
【００２０】
本発明の１つ以上の実施形態の詳細は、添付の図面および以下の詳細において記載される。本発明の他の特徴、目的、利点は、詳細、図面、請求項から明白であると思われる。
【００２１】
さまざまな図面における類似の参照符号は、類似の要素を指す。
【００２２】
好適な実施態様の説明
図２は、本発明で用いられる高耐久性円偏光子２０を示している。円偏光子２０は、Ｋ型偏光子２２および４分の１波長リターダ２４を含む。Ｋ型偏光子は、３Ｍ　Ｃｏｒｐ．（Ｎｏｒｗｏｏｄ，Ｍａｓｓａｃｈｕｓｅｔｔｓ）によって製作されるタイプのＫＥ偏光子シートであれば好ましい。４分の１波長リターダは、帝人（Ｔｅｉｊｉｎ）によって製作される広帯域４分の１波長リターダのような可視電磁スペクトルの全体または相当な部分にわたって有効な薄膜広帯域４分の１波長リターダであれば好ましい。
【００２３】
Ｋ型偏光子は、偏光子を４分の１波長リターダに固着するために、偏光子の１つの面、すなわち上面にコーティングされる接着層２６を含むことができる。Ｋ型偏光子はまた、他方の面、すなわち下面にＰＥＴ支持層２８も含むことができ、ＰＥＴ層は厚さ１ミルであれば好ましい。ＰＥＴ支持層２８はまた、その上に配置される反射防止フィルムまたはコーティング２９を有することができる。また、支持基板層がないＫ型偏光子を構成することも可能である。
【００２４】
上述したように、Ｋ型偏光子２２は、コーティング接着層２６によって４分の１波長リターダ２４の１つの面、すなわち下面に固着されることができる。４分の１波長リターダの他方の面、すなわち上面はまた、ガラスなどのディスプレイ面に合成円偏光子２０を取り付けるために、第２の接着層３０でコーティングされることができる。円偏光子をディスプレイ面に取り付ける前に、第２の接着層は、除去可能な剥離ライナ３２によって被覆されることができる。
【００２５】
高耐久性円偏光子２０は、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）のような放射ディスプレイモジュールに用いられることができる。図３および図４に示されるように、一般的なＯＬＥＤディスプレイ４０は、金属陰極材料層４２と、有機層４４と、透明陽極導電材料層４６と、ディスプレイ面４８と、を含む。陰極材料層４２は、たとえば、アルミニウムから構成されることができる。陽極材料層４６は、たとえば、酸化スズインジウムから構成されることができる。ディスプレイ面４８は、たとえば、ガラスから構成されることができる。有機層４４は、陰極材料層４２と、陽極材料層４６との間に配置され、正孔注入層と、正孔輸送層と、放射層と、電子輸送層と、を含む。たとえば、数ボルト程度の電圧が陽極層および陰極層に印加されると、正孔輸送層および電子輸送層に注入される正の電荷および負の電荷は、放射層に再結合し、光、すなわちエレクトロルミネセンスを生成する。ＯＬＥＤの構成は、フラットパネルディスプレイの分野では公知である。
【００２６】
ＯＬＥＤディスプレイ４０において、アルミニウムを含む陰極材料層４２は、反射率が高く、ＯＬＥＤディスプレイにおける周辺光の反射が、見られる対象であるＯＬＥＤディスプレイによって発せられる光信号５２と干渉する可能性がある。図３は、周辺光５４が発せられる光と干渉し、反射率の高い陰極材料層４２からどのように反射されるかを示している。高い周辺照明の下では、ＯＬＥＤディスプレイにおける周辺光の反射は、発せられる信号の明るさと競合するほどきわめて高いため、発せられる信号によって形成される画像の表示コントラストを低下させる。
【００２７】
ＯＬＥＤディスプレイ４０のような放射ディスプレイと高耐久性円偏光子２０の組合せは、望ましくない反射周辺光の強度を著しく低下させることによって、ＯＬＥＤディスプレイから発せられる信号によって形成される画像のコントラストを増大させる。図４に示されているように、偏光しない周辺光５４は、左回り（Ｌ）円偏光成分５６および右回り（Ｒ）円偏光成分５８の結合として表されることもできる。偏光しない周辺光５４がＯＬＥＤディスプレイ４０に入射すると、周辺光の１つの円偏光成分、たとえば左回り円偏光５６が円偏光子２０によって吸収され、他方の成分、すなわち右回り円偏光５８がＯＬＥＤディスプレイの中に透過される。透過される右回り円偏光は、ＯＬＥＤディスプレイにおける反射陰極材料層から鏡面反射される。しかし、円偏光の左右像は、鏡面反射によって逆転され、透過される右回り円偏光５８は左回り円偏光となる。反射される左回り円偏光は円偏光子２０の方に反射され、周辺光の左回り円偏光成分５６と同様に吸収される。したがって、周辺光の左回り円偏光成分も右回り円偏光成分も、ＯＬＥＤディスプレイ４０における透過および反射中に、円偏光子２０によって吸収されるため、発光信号５２と干渉しない。
【００２８】
さらに、フルカラー発光ダイオードの場合には、カラーフィルタ構成要素が印刷、マイクロリソグラフィ、レーザ蒸着のような多くの方法のうちの任意の１つによって、４分の１波長リターダの上に配置されることができる。カラーフィルタは、単色または多色であってもよく、いずれの場合もカラーフィルタは、円偏光子の上または中の１つ以上の位置に配置されることができる。
【００２９】
プラズマディスプレイパネルは、表示強化のために、高耐久性円偏光子と組合せることができる別のタイプの放射ディスプレイモジュールである。図５は、プラズマディスプレイ装置６２と、ディスプレイ面６４と、高耐久性円偏光子６６と、を含む放射ディスプレイモジュール６０を示している。一般的な気体プラズマディスプレイパネルにおいて、ディスプレイの各個別のピクセルまたは画素は、異なる色の光を生成する３つの小さな電球を含む。電球は、気体を通じて高圧の電流を流すことによって光を生成し、気体を物質のプラズマ状態に変換して、光を発する。プラズマディスプレイパネルと共に使用される円偏光子は、通常の室温より高いプラズマディスプレイパネルの作動温度に耐える耐久性を備えていなければならない。ＫＥ偏光子のようなＫ型平面偏光子を含む円偏光子は、このようなプラズマディスプレイパネルで用いるのに適していることが理想的である。
【００３０】
本発明の高耐久性円偏光子のさらなる用途は、たとえば、ディスプレイで用いるための光学フィルムのロールツーロール構成にある。このようなロールツーロール組立て工程は、この組合せが確実に円偏光子として効率的に機能するようにするために、二色性Ｋ型平面偏光子の透過平面と、４分の１波長分、光波の位相をシフトする４分の１波長リターダの平面との間で維持される適切な角度を必要とする。平面偏光子と４分の１波長リターダとの間の適切な角度を維持しない場合には、円偏光子は、ロールツーロール工程を用いて組立てることも可能ではなく、個別の平面偏光子および４分の１波長リターダを手動で配置しなければならないと推測される。
【００３１】
本発明のさまざまな実施形態について述べられてきた。しかし、本発明の精神および範囲を逸脱することなく、さまざまな修正を行うことができることを理解されたい。たとえば、本発明の高耐久性円偏光子は、本願明細書に開示された物以外のＯＬＥＤの構成も含め、任意のタイプの放射ディスプレイモジュールに関して用いることもできる。したがって、他の実施形態は、以下の請求項の範囲内に包含されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】二色性平面偏光子を含む従来の薄膜円偏光子の断面図である。
【図２】本発明による高耐久性円偏光子の断面図である。
【図３】円偏光子がない場合のＯＬＥＤ放射ディスプレイモジュールの断面図である。
【図４】本発明による円偏光子を有するＯＬＥＤ放射ディスプレイモジュールの断面図である。
【図５】本発明による円偏光子を有するプラズマディスプレイ装置放射ディスプレイモジュールの断面図である。
【国際公開パンフレット】
2004505316.tif 000003
2004505316.tif 000004
2004505316.tif 000005
2004505316.tif 000006
2004505316.tif 000007
2004505316.tif 000008
2004505316.tif 000009
2004505316.tif 000010
2004505316.tif 000011
2004505316.tif 000012
2004505316.tif 000013
2004505316.tif 000014
2004505316.tif 000015
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004505316.tif 000016
【国際調査報告】
2004505316.tif 000017
2004505316.tif 000018
2004505316.tif 000019