特表 2023-540026 光学スタック

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-09-21

(54)【発明の名称】光学スタック

(51)【国際特許分類】

   G02B 5/30 20060101AFI20230913BHJP

   G02F 1/1335 20060101ALN20230913BHJP

   G02F 1/13363 20060101ALN20230913BHJP

【ＦＩ】

G02B5/30

G02F1/1335 510

G02F1/13363

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023513280

(86)(22)【出願日】2021-07-29

(85)【翻訳文提出日】2023-02-24

(86)【国際出願番号】 IB2021056936

(87)【国際公開番号】W WO2022043791

(87)【国際公開日】2022-03-03

(31)【優先権主張番号】63/070,486

(32)【優先日】2020-08-26

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】505005049

【氏名又は名称】スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー

(74)【代理人】

【識別番号】100130339

【弁理士】

【氏名又は名称】藤井 憲

(74)【代理人】

【識別番号】100135909

【弁理士】

【氏名又は名称】野村 和歌子

(74)【代理人】

【識別番号】100133042

【弁理士】

【氏名又は名称】佃 誠玄

(74)【代理人】

【識別番号】100171701

【弁理士】

【氏名又は名称】浅村 敬一

(72)【発明者】

【氏名】ハーグ，アダム ディー．

(72)【発明者】

【氏名】パク，サン－ヨン

(72)【発明者】

【氏名】デンカー，マーティン イー．

【テーマコード（参考）】

2H149

2H291

【Ｆターム（参考）】

2H149AA02

2H149AB01

2H149BA02

2H149BA04

2H149BA22

2H149DA05

2H149EA02

2H149EA10

2H149FD10

2H291FA22X

2H291FA25X

2H291FA27X

2H291FA28X

2H291FA30X

2H291FD09

2H291FD12

2H291PA42

(57)【要約】

光学スタックが、反射偏光子、吸収偏光子、及び半波リターダを含む。半波リターダは、反射偏光子と吸収偏光子との間に配置される。実質的に垂直な入射光及び第１の偏光状態に対して、反射偏光子は、カットオフ波長よりも小さい少なくとも第１の波長に対して入射光の少なくとも約６０％を反射し、カットオフ波長よりも大きい少なくとも第２の波長に対して入射光の少なくとも約５０％を透過させる。実質的に垂直な入射光に対して、半波リターダは、第１の波長における約２５０ナノメートル（ｎｍ）よりも小さい第１の位相差と、第２の波長における第２の位相差とを有する。第１の波長に対応する第１の半波位相差からの第１の位相差のずれが、第２の波長に対応する第２の半波位相差からの第２の位相差のずれよりも小さい。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

互いに直交する透過軸及び反射軸を有する反射偏光子と、
吸収偏光子と、
前記反射偏光子と前記吸収偏光子との間に配置された半波リターダと、を備え、実質的に垂直な入射光に対して、
第１の偏光状態に対して、前記反射偏光子が、カットオフ波長を有する透過帯域を含み、前記反射偏光子が、前記カットオフ波長よりも小さい少なくとも第１の波長に対して前記入射光の少なくとも約６０％を反射し、前記カットオフ波長よりも大きい少なくとも第２の波長に対して前記入射光の少なくとも約５０％を透過させ、
直交する第２の偏光状態に対して、前記反射偏光子が、前記少なくとも第１の波長及び第２の波長のそれぞれに対して前記入射光の少なくとも７０％を透過させ、
前記半波リターダが、前記第１の波長における約２５０ナノメートル（ｎｍ）よりも小さい第１の位相差と、前記第２の波長における第２の位相差とを有し、前記第１の波長に対応する第１の半波位相差からの前記第１の位相差のずれが、前記第２の波長に対応する第２の半波位相差からの前記第２の位相差のずれよりも小さく、
前記第１の偏光状態に対して、前記吸収偏光子が、前記第１の波長における第１の透過率を有し、前記第２の波長におけるより大きい第２の透過率を有するようになっている、光学スタック。

【請求項2】

前記半波リターダとは反対側で前記反射偏光子の下に配置された表示パネルを更に備え、前記表示パネルが、最小波長と最大波長との間に青色半値全幅（ＦＷＨＭ）が規定された青色発光スペクトルを含む表示光を放出するように構成され、前記最小波長が、前記反射偏光子の前記透過帯域の前記カットオフ波長よりも小さい、請求項１に記載の光学スタック。

【請求項3】

前記反射偏光子の前記透過帯域の前記カットオフ波長が、前記青色ＦＷＨＭの前記最大波長よりも小さい、請求項２に記載の光学スタック。

【請求項4】

前記反射偏光子の前記透過帯域の前記カットオフ波長が、前記青色ＦＷＨＭの前記最大波長よりも大きい、請求項２に記載の光学スタック。

【請求項5】

前記反射偏光子の前記透過帯域の前記カットオフ波長が、約５５０ｎｍよりも小さく、約４５０ｎｍよりも大きい、請求項１に記載の光学スタック。

【請求項6】

前記反射偏光子が、合計で少なくとも４０個に達する交互する複数の第１のポリマー層及び第２のポリマー層を含み、前記第１のポリマー層及び前記第２のポリマー層がそれぞれ、約３５０ｎｍよりも小さい平均厚さを有する、請求項１に記載の光学スタック。

【請求項7】

前記第２の位相差が、約２００ｎｍよりも大きく、前記吸収偏光子の前記第１の透過率が、少なくとも約６０％である、請求項１に記載の光学スタック。

【請求項8】

最小波長と最大波長との間に青色半値全幅（ＦＷＨＭ）が規定された青色発光スペクトルを含む表示光を放出するように構成された表示パネルと、
前記表示パネルから前記表示光を受けて、前記表示光の一部分を反射された偏光として反射するように構成された反射偏光子であって、互いに直交する透過軸及び反射軸を有する反射偏光子と、
吸収偏光子と、
前記反射偏光子と前記吸収偏光子との間に配置された半波リターダと、を備え、実質的に垂直な入射光に対して、
第１の偏光状態に対して、前記反射偏光子が、前記表示パネルの前記青色発光スペクトルの前記最小波長よりも大きいカットオフ波長を有する透過帯域を含み、前記反射偏光子が、前記カットオフ波長よりも小さい少なくとも第１の波長に対して前記入射光の少なくとも約６０％を反射し、前記カットオフ波長よりも大きい少なくとも第２の波長に対して前記入射光の少なくとも約５０％を透過させ、
直交する第２の偏光状態に対して、前記反射偏光子が、前記少なくとも第１の波長及び第２の波長のそれぞれに対して前記入射光の少なくとも７０％を透過させ、
前記半波リターダが、前記第１の波長における約２５０ｎｍよりも小さい第１の位相差と、前記第２の波長における第２の位相差とを有し、前記第１の波長に対応する第１の半波位相差からの前記第１の位相差のずれが、前記第２の波長に対応する第２の半波位相差からの前記第２の位相差のずれよりも小さく、
前記第１の偏光状態に対して、前記吸収偏光子が、前記第１の波長における第１の透過率を有し、前記第２の波長におけるより大きい第２の透過率を有するようになっている、光学スタック。

【請求項9】

前記最小波長が、約４３０ｎｍよりも大きく、前記最大波長が、約４８０ｎｍよりも小さく、前記反射偏光子の前記透過帯域の前記カットオフ波長が、前記青色ＦＷＨＭの前記最大波長よりも小さい、請求項８に記載の光学スタック。

【請求項10】

前記反射偏光子の前記透過帯域の前記カットオフ波長が、前記青色ＦＷＨＭの前記最大波長よりも大きい、請求項８に記載の光学スタック。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、概して光学スタックに関し、特にバックライト用の光学スタックに関する。

【背景技術】

【0002】

バックライトでは、光を再利用し、ディスプレイの最終的な効率及び輝度を高めるために、反射偏光子が一般に使用される。更に、液晶モジュールによる適切な変調のために光を偏光させるために、液晶モジュールと共に吸収偏光子などが使用される。いくつかの製造プロセスでは、ロール形態の反射偏光子が、横方向（すなわち、ロールの幅方向）に反射軸（すなわち、ブロック軸又は遅相軸）を有することがある。ロール形態の吸収偏光子が、ロールの長さ方向に沿う吸収軸を有することがある。場合によっては、光学スタック内で反射偏光子の反射軸と吸収偏光子の吸収軸とを位置合わせすることが望ましいことがある。従来の製造プロセスでは、偏光子のロールの一方又は両方が切断及び回転され、製造時間及びプロセス費用を追加する。

【発明の概要】

【0003】

第１の態様では、本開示は、光学スタックを提供する。光学スタックは、反射偏光子、吸収偏光子、及び半波リターダを含む。反射偏光子は、互いに直交する透過軸及び反射軸を有する。半波リターダは、反射偏光子と吸収偏光子との間に配置される。実質的に垂直な入射光及び第１の偏光状態に対して、反射偏光子は、カットオフ波長を有する透過帯域を含む。反射偏光子は、カットオフ波長よりも小さい少なくとも第１の波長に対して入射光の少なくとも約６０％を反射し、カットオフ波長よりも大きい少なくとも第２の波長に対して入射光の少なくとも約５０％を透過させる。実質的に垂直な入射光及び直交する第２の偏光状態に対して、反射偏光子は、少なくとも第１の波長及び第２の波長の各々に対して入射光の少なくとも７０％を透過させる。実質的に垂直な入射光に対して、半波リターダは、第１の波長における約２５０ナノメートル（ｎｍ）よりも小さい第１の位相差と、第２の波長における第２の位相差とを有する。第１の波長に対応する第１の半波位相差からの第１の位相差のずれが、第２の波長に対応する第２の半波位相差からの第２の位相差のずれよりも小さい。実質的に垂直な入射光及び第１の偏光状態に対して、吸収偏光子は、第１の波長における第１の透過率を有し、第２の波長におけるより大きい第２の透過率を有する。

【0004】

第２の態様では、本開示は、別の光学スタックを提供する。光学スタックは、表示パネル、反射偏光子、吸収偏光子、及び半波リターダを含む。表示パネルは、最小波長と最大波長との間に青色半値全幅（ＦＷＨＭ）が規定された青色発光スペクトルを含む表示光を放出するように構成される。反射偏光子は、表示パネルから表示光を受けて、表示光の一部分を反射された偏光として反射するように構成される。反射偏光子は、互いに直交する透過軸及び反射軸を有する。半波リターダは、反射偏光子と吸収偏光子との間に配置される。実質的に垂直な入射光及び第１の偏光状態に対して、反射偏光子は、表示パネルの青色発光スペクトルの最小波長よりも大きいカットオフ波長を有する透過帯域を含む。反射偏光子は、カットオフ波長よりも小さい少なくとも第１の波長に対して入射光の少なくとも約６０％を反射し、カットオフ波長よりも大きい少なくとも第２の波長に対して入射光の少なくとも約５０％を透過させる。実質的に垂直な入射光及び直交する第２の偏光状態に対して、反射偏光子は、少なくとも第１の波長及び第２の波長の各々に対して入射光の少なくとも７０％を透過させる。実質的に垂直な入射光に対して、半波リターダは、第１の波長における約２５０ｎｍよりも小さい第１の位相差と、第２の波長における第２の位相差とを有する。第１の波長に対応する第１の半波位相差からの第１の位相差のずれが、第２の波長に対応する第２の半波位相差からの第２の位相差のずれよりも小さい。実質的に垂直な入射光及び第１の偏光状態に対して、吸収偏光子は、第１の波長における第１の透過率を有し、第２の波長におけるより大きい第２の透過率を有する。

【図面の簡単な説明】

【0005】

以下の図と共に以下の「発明を実施するための形態」を検討することで、本明細書に開示する例示的実施形態は、より完全に理解することができる。図は、必ずしも原寸に比例して描かれているとは限らない。図面で使用されている同様の番号は同様の構成要素を示す。しかし、所与の図内で構成要素を示すための番号の使用は、同じ番号で示されている別の図内の構成要素を限定することを意図していないことが理解されよう。

【図1】本開示の一実施形態による光学スタックの展開された上面斜視模式図である。

【図2】図１の光学スタックの展開された正面模式図である。

【図3】本開示の一実施形態による光学スタックの半波リターダの模式図である。

【図4】本開示の一実施形態による反射偏光子の詳細な模式図である。

【図5】本開示の一実施形態による透過帯域を有する反射偏光子について波長に対する透過率を示すグラフである。

【図6】本開示の別の実施形態による他の透過帯域を有する反射偏光子について波長に対する透過率を示すグラフである。

【図7】本開示の一実施形態による光学スタックの半波リターダの模式図である。

【図8】本開示の一実施形態による半波リターダについて波長に対する位相差を示すグラフである。

【図9】本開示の一実施形態による半波リターダについて波長に対する位相差のずれを示すグラフである。

【図10】本開示の一実施形態による光学スタックの吸収偏光子の模式図である。

【図11】本開示の一実施形態による吸収偏光子について波長に対する透過率を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0006】

以下の説明では、説明の一部を形成する添付図面を参照し、それらの図面には様々な実施形態が実例として示されている。本開示の範囲又は趣旨から逸脱することなく、他の実施形態が想定され、実施され得ることを理解されたい。したがって、以下の発明を実施するための形態は、限定的な意味では解釈されないものとする。

【0007】

本開示は、光学スタックに関する。光学スタックは、コンピュータモニタ、テレビ、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、ウェアラブルデバイス、及び他の携帯デバイスなど、ディスプレイを組み込んだ電子デバイスのバックライトに使用され得る。典型的な光学スタックが、反射偏光子及び吸収偏光子を含む。

【0008】

従来の製造プロセス及び従来の材料選択では、反射偏光子が、反射軸（反射偏光子によって優先的に反射される偏光状態に平行な軸）が反射偏光子の幅方向に沿うように延伸される。更に、従来の吸収偏光子が通常、機械方向に位置合わせされ、その結果、吸収軸が、吸収偏光子の長さに実質的に沿う。よって、従来の製造プロセスでは、互いに直交するように向けられた透過軸を有する反射偏光子及び吸収偏光子のロールがもたらされる。したがって、その透過軸が位置合わせされた吸収偏光子及び反射偏光子を有するシートを提供するために、コストのかかる変換ステップが必要となることがある。一般に、シート－ロール積層プロセスでは、反射偏光子は、透過軸を位置合わせするために、切断され、９０度回転される。このプロセスは、時間がかかり、高価であり、時として、変換ステップは、欠陥が導入される機会を増加させることもあり、光学スタックの歩留まり又は使用可能な部分を少なくすることがある。したがって、追加の製造時間及びプロセス費用を節約するために、光学スタック内で反射偏光子の反射軸と吸収偏光子の吸収軸とを位置合わせすることが望ましいことがある。

【0009】

いくつかの設計では、半波リターダが、反射偏光子と吸収偏光子との間に配置される。半波リターダは、反射偏光子の透過軸に対して実質的に４５度に向けられた遅相軸を有し得る。半波リターダは、反射偏光子の反射軸と吸収偏光子の吸収軸とを位置合わせするように、反射偏光子と吸収偏光子との間で直線偏光を９０度回転させ得る。しかし、半波リターダの組み込みにより、色ずれ、又は光学スタック内の様々な視野角における他のアーチファクトを最小限にするために、全ての可視波長に対して直線偏光を一様に回転させるという困難が課されることがある。色ずれは、従来の半波リターダにおける光の非線形波長依存性の変調に起因し得る。これらの場合のいくつかでは、色ずれを低減するために、アクロマティック半波リターダを作製するために特殊な材料が使用される。しかし、アクロマティック半波リターダでさえ、直線偏光の変換においていくらかの色収差を示すことがある。更に、アクロマティック半波リターダを利用することで、光学スタックの全体コストが著しく増加することもある。

【0010】

本開示は、反射偏光子、吸収偏光子、及び半波リターダを含む、光学スタックに関する。本開示の反射偏光子は、互いに直交する透過軸及び反射軸を有する。半波リターダは、反射偏光子と吸収偏光子との間に配置される。実質的に垂直な入射光及び第１の偏光状態に対して、本開示の反射偏光子は、カットオフ波長を有する透過帯域を含む。第１の偏光状態に対して、反射偏光子は、カットオフ波長よりも小さい少なくとも第１の波長に対して入射光の少なくとも約６０％を反射し、カットオフ波長よりも大きい少なくとも第２の波長に対して入射光の少なくとも約５０％を透過させる。実質的に垂直な入射光及び直交する第２の偏光状態に対して、反射偏光子は、少なくとも第１の波長及び第２の波長の各々に対して入射光の少なくとも７０％を透過させる。

【0011】

更に、本開示の半波リターダは、実質的に垂直な入射光に対して、半波リターダが第１の波長における約２５０ナノメートル（ｎｍ）よりも小さい第１の位相差と、第２の波長における第２の位相差とを有するように設計される。第１の波長に対応する第１の半波位相差からの第１の位相差のずれが、第２の波長に対応する第２の半波位相差からの第２の位相差のずれよりも小さい。

【0012】

反射偏光子の透過帯域のカットオフ波長よりも小さい波長における半波リターダのそのような最適化により、色ずれなどの光学アーチファクトが低減され得る。具体的に、本開示の反射偏光子と半波リターダとの組み合わせは、色ずれの低減に際して改善された性能を示し得る。更に、そのような方法で最適化された半波リターダが、従来のアクロマティック半波リターダと比較して、製造がより容易かつ安価であり得る。

【0013】

ここで図１及び図２を参照すると、本開示の実施形態による光学スタック１００が示されている。光学スタック１００は、反射偏光子１０２、半波リターダ１０４、吸収偏光子１０６、及び表示パネル１０８を含む。いくつかの実施形態では、反射偏光子１０２、半波リターダ１０４、吸収偏光子１０６、及び表示パネル１０８は、互いに実質的に同一の広がり、又は同一の面内寸法（すなわち、長さ及び幅）を有する。

【0014】

光学スタック１００は、互いに直交するｘ軸、ｙ軸、及びｚ軸を規定する。ｘ軸及びｙ軸は、光学スタック１００の面内軸である一方、ｚ軸は、光学スタック１００の厚さに沿って配置された横断軸である。言い換えれば、ｘ軸及びｙ軸は、光学スタック１００の平面に沿って配置される一方、ｚ軸は、光学スタック１００の平面に垂直である。反射偏光子１０２、半波リターダ１０４、吸収偏光子１０６、及び表示パネル１０８は、光学スタック１００のｚ軸に沿って互いに隣接して配置される。

【0015】

いくつかの実施形態では、光学スタック１００の反射偏光子１０２、半波リターダ１０４、及び吸収偏光子１０６は、互いに光学的に接触していてもよい。いくつかの実施形態では、光学スタック１００の反射偏光子１０２、半波リターダ１０４、及び吸収偏光子１０６は、感圧接着剤、光学的に透明な接着剤、紫外線（ＵＶ）硬化性接着剤、若しくはポリビニルアルコール系接着剤、積層、又は任意の他の取り付け機構のうちの１つ以上によって取り付けられる。

【0016】

反射偏光子１０２は、互いに直交する透過軸１２２及び反射軸１２４を有する。反射偏光子１０２は、１つ以上のノッチ又はバンドを有するノッチ付き反射偏光子であってもよい。反射偏光子１０２は、ワイヤグリッド偏光子又は多層複屈折反射偏光子を含む、任意の好適な反射偏光子であってもよい。図示の実施形態では、反射偏光子１０２は、反射偏光子１０２のｘ軸に概ね沿った透過軸１２２と、ｙ軸に概ね沿った反射軸１２４とを有し得る。反射偏光子１０２は、第１の主面１１２と、第１の主面１１２とは反対側の第２の主面１１４とを更に有する。いくつかの実施形態では、反射偏光子１０２の第１及び第２の主面１１２、１１４はそれぞれ、実質的に平面状であってもよく、ｘ－ｙ平面に沿って配置されてもよい。

【0017】

半波リターダ１０４は、反射偏光子１０２と吸収偏光子１０６との間に配置される。半波リターダ１０４は、第１の主面１１６と、第１の主面１１６とは反対側の第２の主面１１８とを有する。いくつかの実施形態では、半波リターダ１０４の第１及び第２の主面１１６、１１８はそれぞれ、実質的に平面状であってもよく、ｘ－ｙ平面に沿って配置されてもよい。図２に示す実施形態では、吸収偏光子１０６は、半波リターダ１０４の第１の主面１１６に隣接して配置される。更に、半波リターダ１０４の第２の主面１１８は、反射偏光子１０２の第１の主面１１２に隣接して配置される。一般に、半波リターダ１０４は、複屈折材料の層を含む。いくつかの実施形態では、半波リターダ１０４は、半波シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）リターダを含む。いくつかの実施形態では、半波リターダ１０４は、複屈折材料の２つの層を含んでもよい。いくつかの実施形態では、半波リターダ１０４は、２つの材料、すなわち、正の複屈折材料及び負の複屈折材料のブレンドであってもよい。いくつかの実施形態では、半波リターダ１０４は、２つの層であって、一方の層が、直線偏光を実質的に１５度だけ回転させ得、別の層が、直線偏光を実質的に７５度だけ回転させ得る、２つの層を含んでもよい。いくつかの実施形態では、半波リターダ１０４は、非アクロマティック半波リターダであり、すなわち、半波リターダ１０４の位相差が、可視波長範囲の少なくとも一部分にわたって理想的な半波位相差から実質的にずれる。一般に、理想的な半波リターダの位相差からのアクロマティック半波リターダの位相差のずれが、理想的な半波リターダの位相差からの非アクロマティックリターダの位相差のずれよりも小さい。更に、非アクロマティック半波リターダの位相差は、一般に、より低い波長での位相差と比較して、より高い波長で同じか又は小さい。一方、アクロマティック半波リターダの位相差は、一般に、より高い波長で増加する。

【0018】

半波リターダ１０４は、反射偏光子１０２の透過軸１２２に対して実質的に４５度に向けられた遅相軸１２６を有する。本出願の目的では、実質的に４５度と実質的に１３５度の向きが、透過軸１２２の双方向性をふまえて、実質的に等しいとみなされ得る。実質的に４５度とは、正確に４５度に限定されないことも理解され得、代わりに、軸の位置合わせは、４５度の１０度以内、５度以内、又は１度以内であり得る。位置合わせは、場合によっては、製造性（例えば、誤差許容範囲）と光学性能との間でトレードオフになることがあり、適切なバランスが、用途属性に応じて決定される。

【0019】

表示パネル１０８は、半波リターダ１０４とは反対側で反射偏光子１０２の下に配置される。図２に示す実施形態では、表示パネル１０８は、反射偏光子１０２の第２の主面１１４に隣接して配置される。いくつかの実施形態では、表示パネル１０８は、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）表示パネルを含む。いくつかの実施形態では、反射偏光子１０２と表示パネル１０８との間に１／４波リターダ（不図示）が配置されてもよい。１／４波リターダは、表示パネル１０８からの周囲反射を低減するために、円偏光を生成するために使用され得る。いくつかの他の実施形態では、表示パネル１０８は、液晶表示（ＬＣＤ）パネルを含む。

【0020】

吸収偏光子１０６は、反射偏光子１０２とは反対側で半波リターダ１０４上に配置され得る。図２に示す実施形態では、吸収偏光子１０６の底面１２０が、半波リターダ１０４の第１の主面１１６に配置される。吸収偏光子１０６は、反射偏光子１０２の透過軸１２２に対して実質的に９０度、かつ半波リターダ１０４の遅相軸１２６に対して実質的に４５度（又は１３５度）に向けられた透過軸１２８を有する。図示の実施形態では、吸収偏光子１０６の透過軸１２８は、ｙ軸に概ね沿って配置される。吸収偏光子１０６は、ポリマー材料などの任意の好適な材料を含み得る。いくつかの実施形態では、吸収偏光子１０６は、ポリビニルアルコールを含んでもよい。いくつかの実施形態では、吸収偏光子１０６は、偏光用又は二色性染料を含む、偏光要素を含んでもよい。

【0021】

いくつかの実施形態では、光学スタック１００は、拡散層、転向層、又は基材層など、追加の又は中間のフィルム、層、若しくは構成要素を含んでもよい。光学スタック１００は、全体として、所望の用途属性に基づく任意の好適な厚さであり得る。

【0022】

表示パネル１０８は、表示光１０を放出するように構成される。反射偏光子１０２は、表示パネル１０８から表示光１０を受け、表示光の一部分を反射された偏光１２として反射するように構成される。表示光１０は一般に、偏光されていない。しかし、場合によっては、表示光１０は、少なくとも部分的に偏光された光であってもよい。説明のために、表示光１０は、未知又は任意の偏光状態若しくは偏光状態の分布を有する光として扱われ得る。反射された偏光１２は一般に、反射偏光子１０２の反射軸１２４（すなわち、ｙ軸）に沿って偏光される。したがって、反射された偏光１２は、ｙ軸に沿って第１の偏光状態を有し得る。反射偏光子１０２は、反射偏光子１０２の透過軸１２２（すなわち、ｘ軸）に平行な直交する第２の偏光状態を有する第１の透過光１４を透過させる。

【0023】

半波リターダ１０４は、反射偏光子１０２から第１の透過光１４を受ける。半波リターダ１０４は、偏光された第１の透過光１４の偏光の少なくとも一部分を、直交偏光された第２の透過光１６に回転又は変調させるように構成される。したがって、第２の透過光１６は、第１の偏光状態を有し得る。吸収偏光子１０６は、半波リターダ１０４から第２の透過光１６を受け、第２の透過光１６の少なくとも一部分を第１の偏光状態を有する出力光１８として放出する。

【0024】

図３及び図４は、反射偏光子１０２を示す。反射偏光子１０２は、ポリマー反射偏光子、ワイヤグリッド反射偏光子、及び拡散反射偏光子のうちの１つ以上を含んでもよい。図４に示すように、反射偏光子１０２は、交互する複数の第１のポリマー層３０２及び第２のポリマー層３０４を含む。いくつかの実施形態では、交互する複数の第１及び第２のポリマー層３０２、３０４は、合計で少なくとも４０層に達する。いくつかの他の実施形態では、交互する複数の第１及び第２のポリマー層３０２、３０４は、合計で少なくとも５０層、少なくとも７５層、少なくとも９０層、少なくとも９５層、又は少なくとも１００層に達する。第１及び第２のポリマー層３０２、３０４は各々、ｚ軸に沿った平均厚さ「Ｔ」を規定する。いくつかの実施形態では、第１及び第２のポリマー層３０２、３０４は各々、約３５０ｎｍよりも小さい平均厚さ「Ｔ」を有する。いくつかの実施形態では、第１及び第２のポリマー層３０２、３０４は各々、約４００ｎｍよりも小さい厚さ「Ｔ」を有してもよい。いくつかの他の実施形態では、第１及び第２のポリマー層３０２、３０４の各々の平均厚さ「Ｔ」は、約５００ｎｍよりも小さく、約６００ｎｍよりも小さく、又は約７００ｎｍよりも小さくてもよい。いくつかの実施形態では、反射偏光子１０２は、交互する複数の第１及び第２のポリマー層３０２、３０４の各主面に配置された保護層３０６を更に含んでもよい。

【0025】

図５及び図６は、それぞれ例示的なグラフ４００、５００を示す。グラフ４００、５００は、反射偏光子１０２の異なる透過帯域について波長に対する透過百分率を示す。波長は、可視波長範囲にわたってナノメートル（ｎｍ）で表される。図５及び図６では、透過率が、左側の縦軸に透過百分率で表されている。図５では、反射率が、右側の縦軸に反射百分率で表されている。反射百分率は、透過百分率と相補的であり、すなわち、反射百分率＝（１００－透過百分率）である。

【0026】

図１、図５及び図６を参照すると、表示パネル１０８は、最小波長４０６と最大波長４０７との間に青色半値全幅（ＦＷＨＭ）４１０が規定された青色発光スペクトル４０２を含む表示光１０を放出するように構成される。グラフ４００、５００では、表示パネル１０８の青色発光スペクトル４０２を示すために、任意の好適なエネルギー単位が使用され得る。いくつかの実施形態では、最小波長４０６は、約４３０ｎｍよりも大きく、最大波長４０７は、約４８０ｎｍよりも小さい。いくつかの他の実施形態では、最小波長４０６は、約４００ｎｍよりも大きくてもよく、最大波長４０７は、約５００ｎｍよりも小さくてもよい。

【0027】

図３、図４、及び図５を参照すると、実質的に垂直な入射光２０２及び第１の偏光状態に対して、反射偏光子１０２は、カットオフ波長４０８を有する透過帯域４０４を含む。具体的に、実質的に垂直な入射光２０２及び第１の偏光状態に対して、反射偏光子１０２は、カットオフ波長４０８を有する透過帯域４０４を含む透過スペクトル４０３を含む。最小波長４０６は、反射偏光子１０２の透過帯域４０４のカットオフ波長４０８よりも小さい。言い換えれば、反射偏光子１０２は、表示パネル１０８の青色発光スペクトル４０２の最小波長４０６よりも大きいカットオフ波長４０８を有する透過帯域４０４を含む。図５に示す実施形態では、最大波長４０７も、反射偏光子１０２の透過帯域４０４のカットオフ波長４０８よりも小さい。言い換えれば、反射偏光子１０２の透過帯域４０４のカットオフ波長４０８は、表示パネル１０８の青色ＦＷＨＭ４１０の最大波長４０７よりも大きい。

【0028】

カットオフ波長４０８は、透過率がピーク又は最大透過率の半分（５０％）となる波長に対応し得る。反射偏光子１０２の透過帯域４０４のカットオフ波長４０８は、約５００ｎｍよりも大きい。いくつかの他の実施形態では、反射偏光子１０２の透過帯域４０４のカットオフ波長４０８は、約５２５ｎｍよりも大きい。いくつかの他の実施形態では、反射偏光子１０２の透過帯域４０４のカットオフ波長４０８は、約５５０ｎｍよりも小さい。

【0029】

第１の偏光状態に対して、反射偏光子１０２は、カットオフ波長４０８よりも小さい少なくとも第１の波長Ｗ１に対して入射光２０２の少なくとも約６０％を反射し、カットオフ波長４０８よりも大きい少なくとも第２の波長Ｗ２に対して入射光２０２の少なくとも約５０％を透過させる。いくつかの他の実施形態では、第１の偏光状態に対して、反射偏光子１０２は、カットオフ波長４０８よりも小さい少なくとも第１の波長Ｗ１に対して、入射光２０２の少なくとも約７０％、少なくとも約８０％、少なくとも約９０％、少なくとも約９５％、又は少なくとも約９９％を反射する。いくつかの実施形態では、第１の偏光状態に対して、反射偏光子１０２は、カットオフ波長４０８よりも大きい少なくとも第２の波長Ｗ２に対して、入射光２０２の少なくとも約５５％、少なくとも約６０％、少なくとも約７０％、少なくとも約８０％、又は少なくとも約９０％を透過させる。第１の波長Ｗ１は、青色波長範囲内にある。したがって、第１の偏光状態に対して、反射偏光子１０２は、青色波長範囲内の波長の少なくとも一部分を反射する。いくつかの実施形態では、第１の波長Ｗ１は、約４００ｎｍ～約５００ｎｍの範囲内にある。図示の実施形態では、第１の波長Ｗ１は、最小波長４０６よりも小さい。いくつかの他の実施形態では、第１の波長Ｗ１は、最小波長４０６と最大波長４０７との間であってもよい。第２の波長Ｗ２は、赤色波長範囲内にあってもよい。いくつかの実施形態では、第２の波長範囲Ｗ２は、約６００ｎｍ～約７００ｎｍの範囲内にある。いくつかの実施形態では、第１の偏光状態に対して、反射偏光子１０２は、青色波長範囲内の１つ以上の波長に対して入射光２０２の少なくとも約６０％を反射してもよく、緑色波長範囲及び赤色波長範囲などの後続の波長範囲内の各波長に対して入射光２０２の少なくとも約５０％を透過させてもよい。

【0030】

実質的に垂直な入射光２０２及び第２の偏光状態に対して、反射偏光子１０２は、少なくとも第１及び第２の波長Ｗ１、Ｗ２の各々に対して入射光２０２の少なくとも７０％を透過させる。いくつかの実施形態では、第２の偏光状態に対して、反射偏光子１０２は、少なくとも第１及び第２の波長Ｗ１、Ｗ２の各々に対して、入射光２０２の少なくとも約８０％、少なくとも約８５％、又は少なくとも約９０％を透過させる。図５に示すように、実質的に垂直な入射光２０２及び第２の偏光状態に対して、反射偏光子１０２は、透過スペクトル４２０を含む。いくつかの実施形態では、第２の偏光状態に対して、反射偏光子１０２は、約４００ｎｍ～約７００ｎｍの可視波長範囲内の各波長に対して入射光２０２の少なくとも約７０％を透過させてもよい。いくつかの他の実施形態では、第２の偏光状態に対して、反射偏光子１０２は、可視光波長範囲内の各波長に対して、入射光２０２の少なくとも８０％、少なくとも８５％、又は少なくとも９０％を透過させてもよい。

【0031】

いくつかの実施形態では、第１の偏光状態はＳ偏光状態であり、第２の偏光状態はＰ偏光状態である。いくつかの他の実施形態では、第１の偏光状態はＰ偏光状態であり、第２の偏光状態はＳ偏光状態である。第１の偏光状態は、ｘ軸に概ね沿う一方、第２の偏光状態は、ｙ軸に概ね沿う。

【0032】

図３、図４及び図６を参照すると、実質的に垂直な入射光２０２及び第１の偏光状態に対して、反射偏光子１０２は、透過帯域５０２、５０６、５１０のいずれか１つを含む。透過帯域５０２、５０６、５１０は、実質的に垂直な入射光２０２及び第１の偏光状態に対して、透過スペクトル５２２、５２４、５２６にそれぞれ対応する。実質的に垂直な入射光２０２及び第２の偏光状態に対する透過スペクトル４２０（図５に示す）は、第１の偏光状態に対する透過スペクトル５２２、５２４、５２６の各々に対応し得る。

【0033】

透過帯域５０２は、カットオフ波長５０４を有する。透過帯域５０６は、カットオフ波長５０８を有する。透過帯域５１０は、カットオフ波長５１２を有する。最小波長４０６は、それぞれの透過帯域５０２、５０６、５１０のカットオフ波長５０４、５０８、５１２の各々よりも小さい。言い換えれば、それぞれの透過帯域５０２、５０６、５１０のカットオフ波長５０４、５０８、５１２は、表示パネル１０８の青色ＦＷＨＭ４１０の最小波長４０６よりも大きい。図６に示す実施形態では、最大波長４０７は、それぞれの透過帯域５０６、５１０のカットオフ波長５０８、５１２の各々よりも小さい。言い換えれば、透過帯域５０６、５１０のカットオフ波長５０８、５１２は、表示パネル１０８の青色ＦＷＨＭ４１０の最大波長４０７よりも大きい。しかし、透過帯域５０２のカットオフ波長５０４は、表示パネル１０８の青色ＦＷＨＭ４１０の最大波長４０７よりも小さい。したがって、透過帯域５０２のカットオフ波長５０４は、最小波長４０６よりも大きく、最大波長４０７よりも小さい。いくつかの実施形態では、反射偏光子１０２の透過帯域５０２のカットオフ波長５０４は、約４５０ｎｍである。いくつかの実施形態では、反射偏光子１０２の透過帯域５０２のカットオフ波長５０４は、約４２５ｎｍよりも大きく、約４７５ｎｍよりも小さい。いくつかの他の実施形態では、反射偏光子１０２の透過帯域５０２のカットオフ波長５０４は、約４７０ｎｍよりも大きい。いくつかの実施形態では、反射偏光子１０２の透過帯域５０６のカットオフ波長５０８は、約５２５ｎｍである。いくつかの実施形態では、反射偏光子１０２の透過帯域５０６のカットオフ波長５０８は、約５００ｎｍよりも大きく、約５５０ｎｍよりも小さい。いくつかの実施形態では、反射偏光子１０２の透過帯域５１０のカットオフ波長５１２は、約４７５ｎｍである。いくつかの他の実施形態では、反射偏光子１０２の透過帯域５１０のカットオフ波長５１２は、約４５０ｎｍよりも大きく、約５００ｎｍよりも小さい。

【0034】

第１の偏光状態に対して、反射偏光子１０２は、カットオフ波長５０４、５０８、５１２の各々よりも小さい少なくとも第１の波長Ｗ１に対して入射光２０２の少なくとも約６０％を反射し、カットオフ波長５０４、５０８、５１２の各々よりも大きい少なくとも第２の波長Ｗ２に対して入射光２０２の少なくとも約５０％を透過させる。いくつかの他の実施形態では、第１の偏光状態に対して、反射偏光子１０２は、カットオフ波長５０４、５０８、５１２の各々よりも小さい少なくとも第１の波長Ｗ１に対して、入射光２０２の少なくとも約７０％、少なくとも約８０％、少なくとも約９０％、少なくとも約９５％、又は少なくとも約９９％を反射する。いくつかの実施形態では、第１の偏光状態に対して、反射偏光子１０２は、カットオフ波長５０４、５０８、５１２の各々よりも大きい少なくとも第２の波長Ｗ２に対して、入射光２０２の少なくとも約５０％、少なくとも約６０％、少なくとも約７０％、少なくとも約８０％、又は少なくとも約９０％を透過させる。第１の波長Ｗ１は、青色波長範囲内にある。したがって、第１の偏光状態に対して、反射偏光子１０２は、青色波長範囲内の波長の一部分を反射する。

【0035】

実質的に垂直な入射光２０２及び第２の偏光状態に対して、反射偏光子１０２は、少なくとも第１及び第２の波長Ｗ１、Ｗ２の各々に対して入射光２０２の少なくとも７０％を透過させる。いくつかの他の実施形態では、第２の偏光状態に対して、反射偏光子１０２は、少なくとも第１及び第２の波長Ｗ１、Ｗ２の各々に対して、入射光２０２の少なくとも約８０％、少なくとも約８５％、又は少なくとも約９０％を透過させる。

【0036】

図７は、半波リターダ１０４を示す。図８は、本開示の一実施形態による半波リターダ１０４について波長に対する位相差を示すグラフ６００である。グラフ６００は、様々な波長における半波リターダ１０４の位相差を示す位相差曲線６０２を含む。

【0037】

図７及び図８を参照すると、実質的に垂直な入射光２０４に対して、半波リターダ１０４は、第１の波長Ｗ１における約２５０ｎｍよりも小さい第１の位相差Ｒ１と、第２の波長Ｗ２における第２の位相差Ｒ２とを有する。いくつかの実施形態では、第２の位相差Ｒ２は、約２００ｎｍよりも大きい。いくつかの実施形態では、第２の位相差Ｒ２は、第１の位相差Ｒ１よりも小さい。言い換えれば、第２の位相差Ｒ２は、約２５０ｎｍよりも小さい。

【0038】

更に、図８に示すように、半波リターダ１０４は、対応する青色波長Ｗｂにおける最小の青色位相差Ｒｂと、対応する緑色波長Ｗｇにおける最小の緑色位相差Ｒｇと、対応する赤色波長Ｗｒにおける最小の赤色位相差Ｒｒとを有する。最小の青色、緑色及び赤色位相差Ｒｂ、Ｒｇ、Ｒｒは、互いの範囲の２０％以内である。いくつかの他の実施形態では、最小の青色、緑色及び赤色位相差Ｒｂ、Ｒｇ、Ｒｒは、互いの範囲の１５％以内である。図８に示すように、最小の青色、緑色、及び赤色位相差Ｒｂ、Ｒｇ、Ｒｒは、２５０ｎｍよりも小さい。いくつかの実施形態では、第２の位相差Ｒ２は、最小の青色及び緑色位相差Ｒｂ、Ｒｇよりも小さい。いくつかの実施形態では、第２の位相差Ｒ２は、最小の赤色位相差Ｒｒよりも大きい。いくつかの実施形態では、第１の位相差Ｒ１は、最小の青色、緑色、及び赤色位相差Ｒｂ、Ｒｇ、Ｒｒよりも大きい。半波リターダ１０４の位相差が入射光２０４の波長によって大きく変化しないことが、グラフ６００から明らかであり得る。したがって、半波リターダ１０４は、非アクロマティック半波リターダである。

【0039】

図８を参照すると、半波曲線６０４は、理想的な半波リターダについて波長による位相差の変動を示す。言い換えれば、半波曲線６０４上の各点における位相差が、対応する波長の半分である（すなわち、位相差＝波長／２）。半波曲線６０４は、１点Ｃのみにおいて半波リターダ１０４の位相差曲線６０２と交差する。したがって、半波リターダ１０４は、点Ｃに対応する１つの波長Ｗｃのみにおいて理想的な半波位相差を有する。波長Ｗｃは、約４５０ｎｍであり得る。それ以外の場合、位相差曲線６０２は、他の全ての波長において半波曲線６０４からずれる。更に、位相差曲線６０２は一般に、波長の増加と共に減少する一方、半波曲線６０４は、波長の増加と共に増加する。半波曲線６０４は、第１の波長Ｗ１における第１の半波位相差Ｈ１を有する（すなわち、Ｈ１＝Ｗ１／２）。更に、半波曲線６０４は、第２の波長Ｗ２における第２の半波位相差Ｈ２を有する（すなわち、Ｈ２＝Ｗ２／２）。

【0040】

図９は、半波リターダ１０４について波長に対する位相差のずれを示すグラフ７００である。グラフ７００は、様々な波長における半波リターダ１０４の位相差のずれを示す位相差ずれ曲線７０２を含む。

【0041】

図８及び図９を参照すると、位相差ずれ曲線７０２は、半波曲線６０４からの半波リターダ１０４の位相差曲線６０２のずれを示す。第１の波長Ｗ１に対応する第１の半波位相差Ｈ１からの第１の位相差Ｒ１のずれＤ１が、第２の波長Ｗ２に対応する第２の半波位相差Ｈ２からの第２の位相差Ｒ２のずれＤ２よりも小さい。第１の波長Ｗ１に対応する第１の半波位相差Ｈ１は、第１の波長Ｗ１における半波リターダ１０４の理想的な位相差とみなしてもよい。同様に、第２の波長Ｗ２に対応する第２の半波位相差Ｈ２は、第２の波長Ｗ２における半波リターダ１０４の理想的な位相差とみなしてもよい。約４００ｎｍ～約５００ｎｍの波長範囲に対する半波曲線６０４からの半波リターダ１０４の位相差のずれが、（例えば、赤色波長範囲内の）５００ｎｍよりも大きい波長に対するずれよりも小さいことが、グラフ７００から明らかであり得る。約４００ｎｍ～約５００ｎｍの波長範囲は、青色波長範囲に対応し得る。したがって、半波リターダ１０４は、青色波長範囲に対して最適化され得る。言い換えれば、半波リターダ１０４は、他の波長と比較して、約４００ｎｍ～約５００ｎｍの波長範囲内で理想的な半波リターダにより近く挙動し得る。

【0042】

図３、図５及び図６に関して上述したように、実質的に垂直な入射光２０２及び第１の偏光状態に対して、反射偏光子１０２は、それぞれの透過帯域４０４、５０２、５０６、５１０のカットオフ波長４０８、５０４、５０８、５１２の各々よりも小さい少なくとも第１の波長Ｗ１に対して入射光２０２の少なくとも約６０％を反射し、それぞれの透過帯域４０４、５０２、５０６、５１０のカットオフ波長４０８、５０４、５０８、５１２の各々よりも大きい少なくとも第２の波長Ｗ２に対して入射光２０２の少なくとも約５０％を透過させる。実質的に垂直な入射光２０４に対して、半波リターダ１０４は、第１の波長Ｗ１における約２５０ｎｍよりも小さい第１の位相差Ｒ１と、第２の波長Ｗ２における第２の位相差Ｒ２とを有する。第２の位相差Ｒ２は、第１の位相差Ｒ１よりも小さい。更に、第１の波長Ｗ１に対応する第１の半波位相差Ｈ１からの第１の位相差Ｒ１のずれＤ１は、第２の波長Ｗ２に対応する第２の半波位相差Ｈ２からの第２の位相差Ｒ２のずれＤ２よりも小さい。

【0043】

それぞれの透過帯域４０４、５０２、５０６、５１０のカットオフ波長４０８、５０４、５０８、５１２よりも小さい波長における半波リターダ１０４のそのような最適化により、図１及び図２の光学スタック１００の動作中の色ずれが低減され得る。具体的に、それぞれの透過帯域４０４、５０２、５０６、５１０のカットオフ波長４０８、５０４、５０８、５１２を青色波長範囲内又はその付近に有する反射偏光子１０２によって青色波長範囲内で最適化された半波リターダ１０４を使用することで、色ずれが低減され得る。したがって、反射偏光子１０２と半波リターダ１０４との組み合わせは、色ずれの低減に際して改善された性能を示し得る。更に、そのような方法で最適化された半波リターダが、複数の層を有する従来のアクロマティック半波リターダと比較して、製造がより容易かつ安価であり得る。反射偏光子１０２の可能な透過帯域４０４、５０２、５０６、５１０のうちのいずれか１つが、半波リターダ１０４の位相差特性、表示パネル１０８の発光特性などの所望の用途属性に基づいて、選択され得ることに留意されたい。

【0044】

図１０は、吸収偏光子１０６を示す。図１１は、吸収偏光子１０６について波長に対する透過百分率を示すグラフ８００である。グラフ８００は、様々な波長における吸収偏光子１０６の透過百分率を示す透過曲線８０２を含む。図１０及び図１１を参照すると、実質的に垂直な入射光２０６及び第１の偏光状態に対して、吸収偏光子１０６は、第１の波長Ｗ１における第１の透過率Ｔ１を有し、第２の波長Ｗ２におけるより大きい第２の透過率Ｔ２を有する。いくつかの実施形態では、第１の偏光状態に対して、吸収偏光子１０６の第１の透過率Ｔ１は、少なくとも約６０％である。いくつかの実施形態では、第１の偏光状態に対して、吸収偏光子１０６の第１の透過率Ｔ１は、少なくとも約７０％であってもよい。いくつかの実施形態では、第１の偏光状態に対して、吸収偏光子１０６の第２の透過率Ｔ２は、少なくとも約６５％である。いくつかの他の実施形態では、第１の偏光状態に対して、吸収偏光子１０６の第２の透過率Ｔ２は、少なくとも約７５％、少なくとも約８０％、少なくとも約８５％、又は少なくとも約９０％であってもよい。いくつかの実施形態では、実質的に垂直な入射光２０６及び第２の偏光状態に対して、吸収偏光子１０６は、可視光波長範囲内の入射光２０６の少なくとも７０％を吸収してもよい。

【0045】

したがって、吸収偏光子１０６は、他の波長と比較して青色波長範囲内の光をより少なく透過させ得る。吸収偏光子１０６が、図１及び図２の光学スタック１００において反射偏光子１０２及び半波リターダ１０４と組み合わされると、色ずれが更に低減され得る。

【0046】

別段の指示がない限り、本明細書及び特許請求の範囲で使用される特徴サイズ、量及び物理的特性を表す全ての数は、用語「約」によって修飾されているものとして理解されるべきである。したがって、特に反対の指示がない限り、上記明細書及び添付の特許請求の範囲に記載されている数値パラメータは、本明細書で開示される教示を利用して当業者が得ようとする所望の特性に応じて変動し得る近似値である。

【0047】

具体的な実施形態を本明細書において例示し記述したが、様々な代替及び／又は同等の実施により、図示及び記載した具体的な実施形態を、本開示の範囲を逸脱することなく置き換え可能であることが、当業者には理解されるであろう。本出願は、本明細書において説明した具体的な実施形態のあらゆる適合例又は変形例を包含することを意図する。したがって、本開示は、特許請求の範囲及びその同等物によってのみ限定されるものとする。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【国際調査報告】