JP2000352623A

JP2000352623A - 偏光導光板及び偏光面光源

Info

Publication number: JP2000352623A
Application number: JP11166727A
Authority: JP
Inventors: Minoru Miyatake; 宮武　　稔; Takafumi Sakuramoto; 孝文櫻本
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 1999-06-14
Filing date: 1999-06-14
Publication date: 2000-12-19
Anticipated expiration: 2019-06-14
Also published as: JP3422475B2

Abstract

(57)【要約】【課題】直線偏光からなる出射光が得られてその偏光
方向（振動面）も任意に制御できる導光板の開発。【解決手段】透光性樹脂板（１）の片面又は両面に、
複屈折性の微小領域を分散含有して偏光方向により散乱
異方性を示す偏光散乱板（３）を設けてなる積層体
（４）の片面に鏡面反射層（５）を有し、前記積層体の
他面に少なくとも１層の偏光維持性のレンズシート
（６）を有する偏光導光板及びその偏光導光板の少なく
とも一側面に光源（８）を有する偏光面光源。【効果】透光性樹脂板に反射ドット等の特別な光出射
手段を形成する必要なく側面より自然光を入射させて表
裏面の一方より直線偏光を効率よく出射し、偏光散乱板
の光軸を介し直線偏光の振動方向を任意に制御して輝度
に優れる液晶表示素子を形成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術分野】本発明は、側面からの入射光を表裏
面の一方より振動面が制御された状態で直線偏光が出射
されて液晶表示装置のバックライトの形成などに好適な
偏光導光板及び偏光面光源に関する。

【０００２】

【発明の背景】従来、液晶表示装置のバックライトとし
て用いうるサイドライト型導光板としては、透光性樹脂
板に酸化チタンや硫酸バリウム等の高反射率顔料含有の
反射ドット等からなる光出射手段を設けてその光出射手
段を介し板内の全反射による伝送光を散乱等により板の
表裏の一方より出射させるようにしたものが知られてい
た。しかしながら、前記の出射光は殆ど偏光特性を示さ
ない自然光であり、液晶表示に際してはそれを偏光板を
介し直線偏光に変換する必要のあることから、偏光板に
よる吸収ロスを生じて光の利用効率が５０％を超え得な
い問題点があった。

【０００３】前記に鑑みて、ブリュスター角を利用して
直線偏光が得られる偏光分離板と位相差板を組合せた偏
光変換手段を併用するシステムなども提案されている
（特開平６−１８８７３号公報、特開平６−１６０８４
０号公報、特開平６−２６５８９２号公報、特開平７−
７２４７５号公報、特開平７−２６１１２２号公報、特
開平７−２７０７９２号公報、特開平９−５４５５６号
公報、特開平９−１０５９３３号公報、特開平９−１３
８４０６号公報、特開平９−１５２６０４公報、特開平
９−２９３４０６号公報、特開平９−３２６２０５号公
報、特開平１０−７８５８１号公報等）。しかしなが
ら、かかるバックライトにては充分な偏光が得られず偏
光方向の制御も困難なことなどから実用性に乏しい難点
があった。

【０００４】

【発明の技術的課題】本発明は、直線偏光からなる出射
光が得られてその偏光方向（振動面）も任意に制御でき
る導光板の開発を課題とする。

【０００５】

【課題の解決手段】本発明は、透光性樹脂板の片面又は
両面に、複屈折性の微小領域を分散含有して偏光方向に
より散乱異方性を示す偏光散乱板を設けてなる積層体の
片面に鏡面反射層を有し、前記積層体の他面に少なくと
も１層の偏光維持性のレンズシートを有することを特徴
とする偏光導光板、及びその偏光導光板の少なくとも一
側面に光源を有することを特徴とする偏光面光源を提供
するものである。

【０００６】

【発明の効果】本発明によれば、上記の構成により透光
性樹脂板に反射ドット等の特別な光出射手段を形成する
必要なく側面より自然光を入射させて表裏面の鏡面反射
層を有しない一方より直線偏光を効率よく出射させるこ
とができ、かつ併用の偏光散乱板の光軸を介してそれに
応じた振動方向の直線偏光を得ることができる。従って
偏光散乱板の光軸制御で直線偏光の振動方向を任意に変
えることができる。また偏光維持性のレンズシートを介
し出射光の光路を制御して正面方向への指向性に優れる
直線偏光が得られてその上に偏光軸を平行にして液晶表
示素子を配置することで通常よりも１．５倍以上の輝度
を達成することも可能である。

【０００７】すなわち前記において、側面よりの入射光
は空気界面との屈折率差により全反射されて導光板内を
伝送されつつ偏光散乱板に入射しその入射光の内、微小
領域との最大屈折率差（△ｎ１）を示す軸方向（△ｎ１
方向）に平行な振動面を有する直線偏光が選択的に強く
散乱されてその一部が全反射角よりも小さい角度となり
導光板より出射する。その場合、鏡面反射層を設けた側
では出射が遮られ反対面に供給されてその面（鏡面反射
層を有しない導光板の表裏一方の面）に出射光が集中さ
れる結果、導光板の一面より直線偏光がレンズシートを
介し光路制御されて正面への指向性よく出射する。

【０００８】一方、前記の△ｎ１方向の散乱で大きい角
度で散乱された光、及び△ｎ１方向条件を満足したが散
乱を受けなかった光、加えて△ｎ１方向以外の振動方向
を有する光は、導光板内に閉じ込められて全反射を繰り
返しつつ伝送され偏光散乱板による複屈折位相差などに
より偏光状態も解消されて前記の△ｎ１方向条件を満足
して出射する機会を待つ。以上の繰り返しにより、導光
板より所定振動面の直線偏光が効率よく出射される。

【０００９】

【発明の実施形態】本発明による偏光導光板は、透光性
樹脂板の片面又は両面に、複屈折性の微小領域を分散含
有して偏光方向により散乱異方性を示す偏光散乱板を設
けてなる積層体の片面に鏡面反射層を有し、前記積層体
の他面に少なくとも１層の偏光維持性のレンズシートを
有するものよりなる。その例を図１に示した。１が透光
性樹脂板、３が偏光散乱板で、４がそれらの積層体であ
り、５が鏡面反射層、６がレンズシートであり、２は必
要に応じての接着層、７は必要に応じての光拡散層であ
る。なお図１は、偏光面光源としたものを例示してお
り、８が光源である。

【００１０】透光性樹脂板は、光源の波長域に応じそれ
に透明性を示す適宜な材料にて形成された板状物であれ
ばよい。ちなみに可視光域では、例えばアクリル系樹脂
やポリカーボネート系樹脂、スチレン系樹脂やノルボル
ネン系樹脂、エポキシ系樹脂からなる板などが好ましく
用いうる。光透過率の点よりは、屈折率が可及的に小さ
い樹脂からなる板が好ましい。

【００１１】また出射光の偏光特性を維持する点より
は、面内方向の位相差が可及的に小さい樹脂板が好まし
く、かかる点よりは板を成形する際に歪み等による配向
複屈折を生じにくい材料、特にポリメチルメタレートや
ノルボルネン系樹脂などが好ましく用いうる。かかる樹
脂は、板の成形性にも優れている。

【００１２】透光性樹脂板の形状は、液晶セルのサイズ
や光源の特性、出射光の輝度の均一化などに応じて適宜
に決定することができ、特に限定はない。成形の容易性
などの点よりは平板や楔形の板などが好ましい。板の厚
さも光源や液晶セルのサイズなどに応じて適宜に決定で
き特に限定はないが、薄型軽量化等を目的に可及的に薄
いことが好ましく就中１０mm以下、特に０．５〜５mmが
好ましい。

【００１３】なお透光性樹脂板の形成は、例えば射出成
形方式や注型成形方式、押出成形方式や流延成形方式、
圧延成形方式やロール塗工成形方式、トランスファ成形
方式や反応射出成形方式（ＲＩＭ）などの適宜な方式で
行うことができる。その形成に際しては、必要に応じて
例えば変色防止剤や酸化防止剤、紫外線吸収剤や離型剤
などの適宜な添加剤を配合することができる。

【００１４】一方、偏光散乱板としては、複屈折性の微
小領域を分散含有して偏光方向により散乱異方性を示す
適宜なものを用いうる。ちなみにその例としては、透明
フィルム中に複屈折性の微小領域を分散含有させたもの
などがあげられる。

【００１５】前記した散乱異方性を示す偏光散乱板の形
成は、例えばポリマー類や液晶類等の透明性に優れる適
宜な材料の１種又は２種以上を、延伸処理等による適宜
な配向処理で複屈折性が相違する領域を形成する組合せ
で用いて配向フィルムを得る方式などの適宜な方式にて
行うことができる。

【００１６】ちなみに前記の組合せ例としては、ポリマ
ー類と液晶類の組合せ、等方性ポリマーと異方性ポリマ
ーの組合せ、異方性ポリマー同士の組合せなどがあげら
れる。微小領域の分散分布性などの点より、相分離する
組合せが好ましく、組合せる材料の相溶性により分散分
布性を制御することができる。相分離は、例えば非相溶
性の材料を溶媒にて溶液化する方式や、非相溶性の材料
を加熱溶融下に混合する方式などの適宜な方式で行うこ
とができる。

【００１７】前記の組合せにて延伸方式により配向処理
する場合、ポリマー類と液晶類の組合せ及び等方性ポリ
マーと異方性ポリマーの組合せでは任意な延伸温度や延
伸倍率にて、異方性ポリマー同士の組合せでは延伸条件
を適宜に制御することにより目的の偏光散乱板を形成す
ることができる。なお異方性ポリマーでは延伸方向の屈
折率変化の特性に基づいて正負に分類されるが、本発明
においては正負いずれの異方性ポリマーも用いることが
でき、正同士や負同士、あるいは正負の組合せのいずれ
にても用いうる。

【００１８】前記したポリマー類の例としては、ポリエ
チレンテレフタレートやポリエチレンナフタレートの如
きエステル系ポリマー、ポリスチレンやアクリロニトリ
ル・スチレン共重合体（ＡＳポリマー類）の如きスチレ
ン系ポリマー、ポリエチレンやポリプロピレン、シクロ
系ないしノルボルネン構造を有するポリオレフィンやエ
チレン・プロピレン共重合体の如きオレフィン系ポリマ
ー、ポリメチルメタクリレートの如きアクリル系ポリマ
ー、二酢酸セルロースや三酢酸セルロースの如きセルロ
ース系ポリマー、ナイロンや芳香族ポリアミドの如きア
ミド系ポリマーがあげられる。

【００１９】またカーボネート系ポリマーや塩化ビニル
系ポリマー、イミド系ポリマーやスルホン系ポリマー、
ポリエーテルスルホンやポリエーテルエーテルケトン、
ポリフェニレンスルフィドやビニルアルコール系ポリマ
ー、塩化ビニリデン系ポリマーやビニルブチラール系ポ
リマー、アリレート系ポリマーやポリオキシメチレン、
シリコーン系ポリマーやウレタン系ポリマー、エーテル
系ポリマーや酢酸ビニル系ポリマー、前記ポリマーのブ
レンド物、あるいはフェノール系やメラミン系、アクリ
ル系やウレタン系、ウレタンアクリル系やエポキシ系や
シリコーン系等の熱硬化型、ないし紫外線硬化型のポリ
マー類なども前記した透明ポリマーの例としてあげられ
る。

【００２０】一方、液晶類の例としては、シアノビフェ
ニル系やシアノフェニルシクロヘキサン系、シアノフェ
ニルエステル系や安息香酸フェニルエステル系、フェニ
ルピリミジン系やそれらの混合物の如き室温又は高温で
ネマチック相やスメクチック相を呈する低分子液晶や架
橋性液晶モノマー、あるいは室温又は高温でネマチック
相やスメクチック相を呈する液晶ポリマーなどがあげら
れる。前記の架橋性液晶モノマーは通例、配向処理した
後、熱や光等による適宜な方式で架橋処理されてポリマ
ーとされる。

【００２１】耐熱性や耐久性等に優れる偏光散乱板を得
る点よりは、ガラス転移温度が５０℃以上、就中８０℃
以上、特に１２０℃以上のポリマー類と、架橋性液晶モ
ノマーないし液晶ポリマーとの組合せで用いることが好
ましい。その液晶ポリマーとしては主鎖型や側鎖型等の
適宜なものを用いることができ、その種類について特に
限定はない。粒径分布の均一性に優れる微小領域の形成
性や熱的安定性、フィルムへの成形性や配向処理の容易
性などの点より好ましく用いうる液晶ポリマーは、重合
度が８以上、就中１０以上、特に１５〜５０００のもの
である。

【００２２】液晶ポリマーを用いての偏光散乱板の形成
は、例えばポリマー類の１種又は２種以上と、微小領域
を形成するための液晶ポリマーの１種又は２種以上を混
合し、液晶ポリマーを微小領域の状態で分散含有するポ
リマーフィルムを形成して適宜な方式で配向処理し、複
屈折性が相違する領域を形成する方法などにて行うこと
ができる。

【００２３】前記において配向処理による上記した屈折
率差△ｎ１、△ｎ２の制御性などの点よりは、ガラス転
移温度が５０℃以上で、併用のポリマー類のガラス転移
温度よりも低い温度域でネマチック液晶相を呈するもの
が好ましく用いうる。ちなみにその具体例としては、下
記の一般式で表されるモノマー単位を有する側鎖型の液
晶ポリマーなどがあげられる。

【００２４】一般式：

【００２５】前記一般式においてＸは、液晶ポリマーの
主鎖を形成する骨格基であり、線状や分岐状や環状等の
適宜な連結鎖にて形成されていてよい。ちなみにその例
としては、ポリアクリレート類やポリメタクリレート
類、ポリ−α−ハロアクリレート類やポリ−α−シアノ
アクリレート類、ポリアクリルアミド類やポリアクリロ
ニトリル類、ポリメタクリロニトリル類やポリアミド
類、ポリエステル類やポリウレタン類、ポリエーテル類
やポリイミド類、ポリシロキサン類などがあげられる。

【００２６】またＹは、主鎖より分岐するスペーサ基で
あり、屈折率制御等の偏光散乱板の形成性などの点より
好ましいスペーサ基Ｙは、例えばエチレンやプロピレ
ン、ブチレンやペンチレン、ヘキシレンやオクチレン、
デシレンやウンデシレン、ドデシレンやオクタデシレ
ン、エトキシエチレンやメトキシブチレンなどである。

【００２７】一方、Ｚは液晶配向性を付与するメソゲン
基であり、下記の化合物などがあげられる。

【００２８】前記化合物における末端置換基Ａは、例え
ばシアノ基やアルキル基、アルケニル基やアルコキシ
基、オキサアルキル基や水素の１個以上がフッ素又は塩
素にて置換されたハロアルキル基やハロアルコキシ基や
ハロアルケニル基などの適宜なものであってよい。

【００２９】前記において、スペーサ基Ｙとメソゲン基
Ｚはエーテル結合、すなわち−Ｏ−を介して結合してい
てもよい。またメソゲン基Ｚにおけるフェニル基は、そ
の１個又は２個の水素がハロゲンで置換されていてもよ
く、その場合、ハロゲンとしては塩素又はフッ素が好ま
しい。

【００３０】上記したネマチック配向性の側鎖型液晶ポ
リマーは、前記一般式で表されるモノマー単位を有する
ホモポリマーやコポリマー等の適宜な熱可塑性ポリマー
であればよく、就中モノドメイン配向性に優れるものが
好ましい。

【００３１】上記したネマチック配向性の液晶ポリマー
を用いた偏光散乱板の形成は、例えばポリマーフィルム
を形成するためのポリマー類と、そのポリマー類のガラ
ス転移温度よりも低い温度域でネマチック液晶相を呈す
るガラス転移温度が５０℃以上、就中６０℃以上、特に
７０℃以上の液晶ポリマーを混合して、液晶ポリマーを
微小領域の状態で分散含有するポリマーフィルムを形成
した後、その微小領域を形成する液晶ポリマーを加熱処
理してネマチック液晶相に配向させ、その配向状態を冷
却固定する方法などにて行うことができる。

【００３２】上記した微小領域を分散含有するポリマー
フィルム、すなわち配向処理対象のフィルムの形成は、
例えばキャスティング法や押出成形法、射出成形法やロ
ール成形法、流延成形法などの適宜な方式にて得ること
ができ、モノマー状態で展開しそれを加熱処理や紫外線
等の放射線処理などにより重合してフィルム状に製膜す
る方式などにても行うことができる。

【００３３】微小領域の均等分布性に優れる偏光散乱板
を得る点などよりは、溶媒を介した形成材の混合液をキ
ャスティング法や流延成形法等にて製膜する方式が好ま
しい。その場合、溶媒の種類や混合液の粘度、混合液展
開層の乾燥速度などにより微小領域の大きさや分布性な
どを制御することができる。ちなみに微小領域の小面積
化には混合液の低粘度化や混合液展開層の乾燥速度の急
速化などが有利である。

【００３４】配向処理対象のフィルムの厚さは、適宜に
決定しうるが、一般には配向処理性などの点より１μm
〜３mm、就中５μm〜１mm、特に１０〜５００μmとされ
る。なおフィルムの形成に際しては、例えば分散剤や界
面活性剤、紫外線吸収剤や色調調節剤、難燃剤や離型
剤、酸化防止剤などの適宜な添加剤を配合することがで
きる。

【００３５】配向処理は、上記した如く例えば１軸や２
軸、逐次２軸やＺ軸等による延伸処理方式や圧延方式、
ガラス転移温度又は液晶転移温度以上の温度で電場又は
磁場を印加して急冷し配向を固定化する方式や製膜時に
流動配向させる方式、等方性ポリマーの僅かな配向に基
づいて液晶を自己配向させる方式などの、配向により屈
折率を制御しうる適宜な方式の１種又は２種以上を用い
て行うことができる。従って得られた偏光散乱板は、延
伸フィルムであってもよいし、非延伸フィルムであって
もよい。なお延伸フィルムとする場合には、脆性ポリマ
ーも用いうるが、延び性に優れるポリマーが特に好まし
く用いうる。

【００３６】また微小領域が上記した液晶ポリマーから
なる場合には、例えばポリマーフィルム中に微小領域と
して分散分布する液晶ポリマーがネマチック相等の目的
とする液晶相を呈する温度に加熱して溶融させ、それを
配向規制力の作用下に配向させて急冷し、配向状態を固
定化する方式などにても行うことができる。微小領域の
配向状態は、可及的にモノドメイン状態にあることが光
学特性のバラツキ防止などの点より好ましい。

【００３７】なお前記の配向規制力としては、例えばポ
リマーフィルムを適宜な倍率で延伸処理する方式による
延伸力やフィルム形成時のシェアリング力、電界や磁界
などの、液晶ポリマーを配向させうる適宜な規制力を適
用でき、その１種又は２種以上の規制力を作用させて液
晶ポリマーの配向処理を行うことができる。

【００３８】従って偏光散乱板における微小領域以外の
部分は、複屈折性を示すものであってもよいし、等方性
のものであってもよい。偏光散乱板の全体が複屈折性を
示すものは、フィルム形成用のポリマー類に配向複屈折
性のものを用いて上記した製膜過程における分子配向な
どにより得ることができ、必要に応じ例えば延伸処理等
の公知の配向手段を加えて複屈折性を付与ないし制御す
ることができる。また微小領域以外の部分が等方性の偏
光散乱板は、例えばフィルム形成用のポリマー類に等方
性のものを用いて、そのフィルムを当該ポリマー類のガ
ラス転移温度以下の温度領域で延伸処理する方式などに
より得ることができる。

【００３９】好ましく用いうる偏光散乱板は、微小領域
とそれ以外の部分、すなわちポリマーフィルムからなる
部分との、微小領域の各光軸方向における屈折率差△ｎ
１、△ｎ２、△ｎ３が最大値を示す軸方向（△ｎ１方
向）において０．０３以上（△ｎ１）であり、かつその
△ｎ１方向と直交する残る２軸方向（△ｎ２方向、△ｎ
３方向）において前記△ｎ１の５０％以下（△ｎ２、△
ｎ３）となるように制御したものであり、その△ｎ２と
△ｎ３の等しいものがより好ましい。

【００４０】前記の屈折率差とすることにより、△ｎ１
方向の直線偏光が強く散乱され全反射角よりも小さい角
度で散乱されて導光板より出射する光量を増やすことが
でき、それ以外の方向の直線偏光は散乱されにくくて全
反射を繰り返し、導光板内に閉じ込めることができる。

【００４１】なお前記において微小領域の各光軸方向と
微小領域以外の部分との屈折率差は、フィルムを形成す
るポリマーが光学的等方性のものである場合には、微小
領域の各光軸方向の屈折率とポリマーフィルムの平均屈
折率との差を意味し、フィルムを形成するポリマーが光
学的異方性のものである場合には、ポリマーフィルムの
主光軸方向と微小領域の主光軸方向とが通常は一致して
いるためそれぞれの軸方向における各屈折率の差を意味
する。

【００４２】前記した全反射の点より△ｎ１方向におけ
る屈折率差△ｎ１は、適度に大きいことが好ましく、就
中０．０３５〜１、特に０．０４５〜０．５の屈折率差
△ｎ１であることが好ましい。△ｎ２方向と△ｎ３方向
における屈折率差△ｎ２、△ｎ３方向は、適度に小さい
ことが好ましい。かかる屈折率差は、使用材料の屈折率
や上記した配向操作などにより制御することができる。

【００４３】また前記の△ｎ１方向は、導光板より出射
される直線偏光の振動面であることより、かかる△ｎ１
方向は偏光散乱板面に平行であることが好ましい。なお
面内におけるかかる△ｎ１方向は、目的とする液晶セル
等に応じた適宜な方向とすることができる。

【００４４】偏光散乱板における微小領域は、前記散乱
効果等の均質性などの点より可及的に均等に分散分布し
ていることが好ましい。微小領域の大きさ、特に散乱方
向である△ｎ１方向の長さは、後方散乱（反射）や波長
依存性に関係する。

【００４５】光利用効率の向上や波長依存性による着色
の防止、微小領域の視覚による視認阻害の防止ないし鮮
明な表示の阻害防止、さらには製膜性やフィルム強度な
どの点より微小領域の好ましい大きさ、特に△ｎ１方向
の好ましい長さは、０．０５〜５００μm、就中０．１
〜２５０μm、特に１〜１００μmである。なお微小領域
は、通例ドメインの状態で偏光散乱板中に存在するが、
その△ｎ２方向等の長さについては特に限定はない。

【００４６】偏光散乱板中に占める微小領域の割合は、
△ｎ１方向の散乱性などの点より適宜に決定しうるが、
一般にはフィルム強度なども踏まえて０．１〜７０重量
％、就中０．５〜５０重量％、特に１〜３０重量％とさ
れる。

【００４７】偏光散乱板は、上記した複屈折特性を示す
フィルムの単層にて形成することもできるし、かかるフ
ィルムを２層以上重畳したものとして形成することもで
きる。当該フィルムの重畳化により、厚さ増加以上の相
乗的な散乱効果を発揮させることができる。重畳体は、
△ｎ１方向又は△ｎ２方向等の任意な配置角度で当該フ
ィルムを重畳したものであってよいが、散乱効果の拡大
などの点よりは△ｎ１方向が上下の層で平行関係となる
ように重畳したものが好ましい。当該フィルムの重畳数
は、２層以上の適宜な数とすることができる。

【００４８】重畳する当該フィルムは、△ｎ１又は△ｎ
２等が同じものであってもよいし、異なるものであって
もよい。なお△ｎ１方向等における上下の層での平行関
係は、可及的に平行であることが好ましいが、作業誤差
によるズレなどは許容される。また△ｎ１方向等にバラ
ツキがある場合には、その平均方向に基づく。

【００４９】重畳体における当該フィルムは、全反射界
面が最表面となるように接着層等を介して接着される。
その接着には、例えばホットメルト系や粘着系などの適
宜な接着剤を用いうる。反射損を抑制する点よりは、当
該フィルムとの屈折率差が可及的に小さい接着層が好ま
しく、当該フィルムやその微小領域を形成するポリマー
にて接着することもできる。

【００５０】なお散乱偏光板は、導光板内を光が伝送す
る過程で適当に偏光状態が解消される必要があることよ
り板の全体で又は部分的に位相差を有することが好まし
い。基本的には散乱偏光板の遅相軸と散乱されにくい直
線偏光の偏光軸（振動面）とは直交関係にあるため位相
差による偏光変換は起きにくいが、僅かな散乱によって
見かけの角度が変化し、偏光変換が生じるものと考えら
れる。

【００５１】前記した偏光変換の点よりは、散乱偏光板
の厚さにて変化するが一般には５nm以上の面内位相差の
あることが好ましい。なおその位相差の付与は、複屈折
性の微粒子を含有させる方式や表面に付着させる方式、
ポリマーフィルムを複屈折性とする方式、それらを併用
する方式などの適宜な方式にて行うことができる。

【００５２】本発明による偏光導光板は、透光性樹脂板
と偏光散乱板との積層体を用いたものであるが、その形
成に際しては図１に例示した如く透光性樹脂板１と偏光
散乱板３との界面での反射を可及的に抑制するため、す
なわち透光性樹脂板と偏光散乱板との間の伝送光の透過
を容易としてそれらの密着一体物からなる積層体の表裏
面での全反射を達成するため可及的に屈折率の近い接着
剤等にて接着されていることが好ましい。接着処理は、
軸関係のズレ防止などの点よりも有効である。なお偏光
導光板の形成に際しては、図２に例示した如く透光性樹
脂板１の表裏両面に偏光散乱板３を設けることもでき
る。

【００５３】前記の接着処理は、上記した重畳型の偏光
散乱板に準じて例えばアクリル系やシリコーン系、ポリ
エステル系やポリウレタン系、ポリエーテル系やゴム系
等の透明な粘着剤などの適宜な接着剤を用いることがで
き、特に限定はない。光学特性の変化を防止する点など
よりは、硬化や乾燥に高温プロセスを要さず、長時間の
硬化や乾燥処理を要しないものが好ましい。また加熱や
加湿の条件下に浮きや剥がれ等の剥離問題を生じないも
のが好ましい。

【００５４】前記の点より、メチル基やエチル基やブチ
ル基等の炭素数が２０以下のアルキル基を有する（メ
タ）アクリル酸のアルキルエステルと、（メタ）アクリ
ル酸や（メタ）アクリル酸ヒドロキシエチル等の改良成
分からなるアクリル系モノマーを、ガラス転移温度が０
℃以下となる組合せにて共重合してなる、重量平均分子
量が１０万以上のアクリル系重合体をベースポリマーと
するアクリル系粘着剤などが好ましく用いられる。アク
リル系粘着剤は、透明性や耐候性や耐熱性などに優れる
利点も有している。

【００５５】透光性樹脂板又は／及び偏光散乱板への粘
着層の付設は、適宜な方式で行いうる。その例として
は、例えばトルエンや酢酸エチル等の適宜な溶剤の単独
物又は混合物からなる溶媒に粘着剤成分を溶解又は分散
させて１０〜４０重量％程度の粘着剤液を調製し、それ
を流延方式や塗工方式等の適宜な展開方式で透光性樹脂
板や偏光散乱板の上に直接付設する方式、あるいは前記
に準じセパレータ上に粘着層を形成してそれを透光性樹
脂板や偏光散乱板の上に移着する方式などがあげられ
る。設ける粘着層は、異なる組成又は種類等のものの重
畳層であってもよい。

【００５６】接着層の厚さは、接着力等に応じて適宜に
決定でき、一般には１〜５００μmとされる。接着層に
は、必要に応じて例えば天然物や合成物の樹脂類、ガラ
ス繊維やガラスビーズ、金属粉やその他の無機粉末等か
らなる充填剤や顔料、着色剤や酸化防止剤などの適宜な
添加剤を配合することもできる。また微粒子を含有させ
て光拡散性を示す接着層としてもよい。

【００５７】図１に例示の如く透光性樹脂板１と偏光散
乱板３の積層体４の片面に設ける鏡面反射層５は、その
反射層配置側より出射する光を鏡面反射層を介し偏光状
態を変化させることなく反転させて出射光を偏光導光板
の表裏面の一方に集中させて輝度を向上させることを目
的とする。

【００５８】前記の反射層としては、偏光状態の維持の
点より可及的に鏡面であることが好ましく、かかる点よ
り金属からなる反射面が特に好ましい。その金属として
は、例えばアルミニウムや銀、クロムや金、銅や錫、亜
鉛やインジウム、パラジウムや白金、あるいはその合金
などの適宜なものを用いうる。

【００５９】鏡面反射層は、蒸着方式等による金属薄膜
の付設層などとして積層体に直接密着させることもでき
るが、完全反射は困難でやはり反射層による若干の吸収
が生じ全反射による繰り返しを考慮すると吸収損失が懸
念され、それを防止する点よりは反射板を単に重ね置く
だけの空気層が介在しうる配置方式が好ましい。

【００６０】従ってかかる点より鏡面反射層は、例えば
支持基材にスパッタリング方式や蒸着方式等にて金属薄
膜を付設した反射板、金属箔や金属の圧延シートなどの
板状のものが好ましく用いうる。上記した反射層の支持
基材には、ガラス板や樹脂シートなどの適宜なものを用
いうる。就中、反射率や色味、取扱性などの点より銀や
アルミニウム等を樹脂シートに蒸着したものなどが好ま
しく用いうる。なお反射層は、積層体の表裏のいずれに
配置してもよい。

【００６１】一方、積層体の反対面、すなわち前記の鏡
面反射層を配置しない面に設ける偏光維持性のレンズシ
ートは、積層体よりの散乱性の出射光（直線偏光）をそ
の偏光度を可及的に維持しつつ光路制御して視認に有利
な正面方向への指向性を向上させ、散乱性の出射光の強
度ピークを正面方向とすることなどを目的とする。

【００６２】レンズシートとしては、片面（裏面）より
入射した散乱光を光路制御して他面（表面）よりシート
面に可及的に垂直（正面）な方向に効率よく出射するよ
うにした適宜なものを用いることができ、特に限定はな
い。従って偏光維持性の点を除き従来のサイドライト型
導光板で使用の各種のレンズ形態を有するいずれのもの
も用いうる（例えば特開平５−１６９０１５号公報
等）。

【００６３】好ましく用いられるレンズシートは、例え
ば８０％以上、就中８５％以上、特に９０％以上の全光
線透過率を示し、クロスニコル間に配置した場合に偏光
解消による漏れ光（透過率）が５％以下、就中２％以
下、特に１％以下である如く、光透過度に優れて、出射
光の偏光特性が可及的に解消されないものである。

【００６４】一般に偏光の解消が複屈折や多重散乱によ
り生じることより、例えば前記した偏光維持性を示すレ
ンズシートは、複屈折を可及的に低減すること、光線の
軌跡において平均反射（散乱）回数を減らすことなどに
より達成でき、具体的には例えば上記した透光性樹脂板
や散乱偏光板で例示したポリマー就中、三酢酸セルロー
ス系樹脂やポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネート
やノルボルネン系樹脂の如き複屈折性の低い樹脂（光学
的等方性の良好な樹脂）を１種又は２種以上用いてレン
ズシートを形成する方式などにより得ることができる。

【００６５】上記のようにレンズシートとしては、例え
ば屈折率が相違する樹脂を含有することもある透明な樹
脂基材の表面又は内部に光重合体等を介し屈折率を制御
してなる凸レンズ型や屈折率分布型（ＧＩ型）のレンズ
領域、特に微小なレンズ領域を多数形成したものや、透
明な樹脂基材に設けた多数の貫通孔に屈折率相違の重合
体を充填してレンズ領域を形成したもの、あるいは多数
の球状レンズを単層配置してそれを薄膜にて固定したも
のなどの適宜なレンズ形態を有するものであってよい
が、屈折率の相違を介した光路制御の点などよりは図１
に例示の如くシート６の片面又は両面、特に片面に凹凸
構造からなるレンズ形態６１を有するものが好ましい。

【００６６】前記のレンズ形態を形成する凹凸構造は、
シートを透過した光の光路を制御してその透過光を正面
方向に集光する機能を発揮するものであればよく、例え
ば断面三角形等の線状の溝や突起がストライプ状や格子
状に多数配列したもの、あるいは三角錐や四角錐、その
他の多角錐や円錐等の底面形状を有する錐体状の微小突
起が点状に多数配列したものなどがあげられる。なお線
状又は点状の凹凸構造は、球状レンズや非球面レンズ、
半円筒レンズなどであってもよく、適宜なレンズ形態を
有するものであってよい。

【００６７】前記した線状又は点状の凹凸構造を有する
レンズシートの形成は、例えば所定の凹凸構造が形成さ
れるように形成した型に樹脂液や樹脂形成用のモノマー
を充填し必要に応じ重合処理して当該型の凹凸構造を転
写する方式や当該型に樹脂シートを加熱圧着してその凹
凸構造を転写する方式などの適宜な方式にて行うことが
できる。なおレンズシートは、支持シートにレンズ形態
を付加したものの如く同種又は異種の樹脂層の二層以上
の重畳層などとして形成されていてもよい。

【００６８】レンズシートは、積層体の光出射側に１層
又は２層以上配置することができる。２層以上配置する
場合、そのレンズシートは同じものであってもよいし、
異なるものであってもよいが、その全体として偏光維持
性を保持することが好ましい。配置するレンズシートが
積層体に隣接することとなる場合には、上記した鏡面反
射層の場合と同様に積層体に対し空隙が生じるように配
置されていることが好ましい。またその空隙は、全反射
の点より入射光の波長よりも充分に大きいことが好まし
い。

【００６９】なおレンズシートにおけるレンズ形態が線
状の凹凸構造からなる場合には、正面方向への光路制御
等の点よりその線方向が偏光散乱板の光軸方向（出射偏
光の振動面方向）と平行状態又は直交状態となるように
配置することが好ましい。またかかるレンズシートを２
層以上配置する場合には、上下の層で線方向が交差する
ように配置することが光路制御の効率の点より好まし
い。

【００７０】図１に例示の如く積層体４の光出射側に
は、レンズシート６と共に必要に応じ出射光（直線偏
光）をその偏光度を可及的に維持しつつ拡散して発光を
均一化したり、レンズシートのパターンの視覚を緩和し
たりして視認性を向上させることなどを目的に、レンズ
シートと積層体の間又はレンズシートの光出射側に１層
又は２層以上の偏光維持性の光拡散層７を配置すること
ができる。

【００７１】光拡散層としては、上記したレンズシート
に準じて光透過度に優れ、出射光の偏光特性を可及的に
維持するものが好ましく用いられる。従って光拡散層の
形成には、上記のレンズシートで例示した複屈折率の小
さい樹脂が好ましく用いられ、例えばその樹脂層中に透
明粒子を分散含有するものや、表面に微細凹凸構造を有
する樹脂層などとしてかかる偏光維持性の光拡散層を得
ることができる。

【００７２】なお前記の樹脂層中に分散含有させる透明
粒子としては、例えばシリカないしガラスやアルミナ、
チタニアやジルコニア、酸化錫や酸化インジウム、酸化
カドミウムや酸化アンチモン等からなる導電性のことも
ある無機系微粒子、あるいはアクリル系ポリマーやポリ
アクリロニトリル、ポリエステルやエポキシ系樹脂、メ
ラミン系樹脂やウレタン系樹脂、ポリカーボネートやポ
リスチレン、シリコーン系樹脂やベンゾグアナミン、メ
ラミン・ベンゾグアナミン縮合物やベンゾグアナミン・
ホルムアルデヒド縮合物の如き架橋又は未架橋のポリマ
ー等からなる有機系微粒子などがあげられる。

【００７３】透明粒子は、１種又は２種以上を用いるこ
とができ、粒径は光の拡散性やその拡散の均等性などの
点より１〜２０μmが好ましい。一方、粒形は任意であ
るが、一般には（真）球形やその２次凝集体などが用い
られる。特に偏光維持性の点よりは樹脂との屈折率比が
０．９〜１．１の透明粒子が好ましく用いうる。

【００７４】粒子含有の光拡散層は、例えば樹脂の溶融
液に透明粒子を混合してシート等に押出し成形する方
式、樹脂の溶液やモノマーに透明粒子を配合しシート等
にキャスティングして必要に応じ重合処理する方式、透
明粒子含有の樹脂液を所定面や偏光維持性の支持フィル
ム等に塗工する方式などの従来に準じた適宜な方式にて
形成することができる。

【００７５】一方、表面に微細凹凸構造を有する光拡散
層の形成は、例えばサンドブラスト等によるバフ処理や
エンボス加工方式等により樹脂からなるシートの表面を
粗面化する方式、当該シートの表面に突起を有する透光
性材料の層を形成する方式などの適宜な方式にて行うこ
とができる。ただし、空気等の気泡や酸化チタン微粒子
などの樹脂との屈折率差が大きい凹凸（突起）を形成す
る方式は、偏光を解消しやすくて好ましくない。

【００７６】前記の光拡散層における表面の微細凹凸構
造は、光の拡散性やその拡散の均等性などの点より入射
光の波長以上、かつ１００μm以下の表面粗さで周期性
のない凹凸からなるものが好ましい。なお上記した透明
粒子含有型や表面微細凹凸型の光拡散層の形成に際して
は、特にその樹脂からなるベース層に光弾性や配向によ
る位相差の増加が生じることを可及的に抑制することが
偏光維持性等の点より好ましい。

【００７７】光拡散層は、板状物等による独立層として
配置することもできるし、レンズシートに密着一体化し
た従属層として配置することもできる。光拡散層の配置
位置が積層体に隣接することとなる場合には、上記した
レンズシートに準じて積層体に対し空隙が生じるように
配置されていることが好ましい。なお２層以上の光拡散
層を配置する場合、その光拡散層は同じものであっても
よいし、異なるものであってもよいが、その全体として
偏光維持性を保持することが好ましい。

【００７８】本発明による偏光導光板は、上記したよう
に側面からの入射光を表裏面の一方より直線偏光として
出射する特性を示すことより偏光面光源の形成に好まし
く用いうる。その偏光面光源は、図１に例示した如く偏
光導光板の少なくとも一側面に光源８を配置することに
より形成することができる。

【００７９】前記の光源としては、偏光導光板、特にそ
の積層体４の側面に配置うる例えば（冷，熱）陰極管、
発光ダイオード等の線状ないし面状のアレイ体、白熱球
などの適宜なものを用いうる。就中、発光効率や低消費
電力性、細径性などの点より冷陰極管が好ましく用いう
る。光源は、輝度やその均一性等の点より偏光導光板の
対向する二側面やコの字管等による三側面などの複数の
側面に配置することもできる。

【００８０】偏光面光源の形成に際しては、必要に応じ
て図例の如く光源からの発散光を偏光導光板の側面に導
くために光源８を包囲するリフレクタ８１などの適宜な
補助手段を配置することもできる。リフレクタには、高
反射率の金属薄膜を付設した樹脂シートや金属箔などが
一般に用いられる。またリフレクタを偏光導光板の下面
に延設して鏡面反射層を兼ねさすこともできる。なおリ
フレクタは、光源の固定手段などとしても有用である。

【００８１】偏光面光源の形成に際しては、適宜な光学
層の１種又は２種以上を適宜な位置に配置することがで
きる。その光学層については特に限定はなく、例えば液
晶表示装置の形成に用いられる偏光板や位相差板、液晶
セルなどの適宜なものを用いうる。その場合、上記した
レンズシートや光拡散層は、偏光導光板の上側に配置す
る光学層に接着層等を介して密着させることもできる。
ただし凹凸構造を有するレンズシートや表面微細凹凸型
の光拡散層の場合には、上記した空隙を設けた配置が好
ましい。

【００８２】なお本発明において偏光導光板や偏光面光
源を形成する各層には、必要に応じ例えばサリチル酸エ
ステル系化合物やベンゾフェノール系化合物、ベンゾト
リアゾール系化合物やシアノアクリレート系化合物、ニ
ッケル錯塩系化合物等の紫外線吸収剤を配合して紫外線
吸収能をもたせることができる。

【００８３】本発明による偏光導光板や偏光面光源は、
上記した如く直線偏光をその振動面（偏光軸）を制御し
た状態で提供するものであることより、その特長に基づ
いて例えば液晶表示装置の形成などの、直線偏光を利用
する適宜な装置や用途に用いることができる。

【００８４】

【実施例】実施例１ノルボルネン系樹脂（ＪＳＲ社製、アートン、ガラス転
移温度１８２℃）９５０部（重量部、以下同じ）と下式
で表される液晶ポリマー（ガラス転移温度８０℃、ネマ
チック液晶化温度１００〜２９０℃）５０部を溶解させ
た２０重量％ジクロロメタン溶液を用いてキャスト法に
より厚さ１００μmのフィルムを形成し、それを１８０
℃で３倍に延伸処理したのち急冷して偏光散乱板を得
た。

【００８５】前記の偏光散乱板は、ノルボルネン系樹脂
からなる透明フィルム中に液晶ポリマーが延伸方向に長
軸な状態でほぼ同じ形状のドメイン状に分散したもので
あり、屈折率差△ｎ１が０．２３で、△ｎ２、△ｎ３が
０．０２９であった。また前記の微小領域の平均径を偏
光顕微鏡観察による位相差に基づく着色により測定した
ところ、△ｎ１方向の長さが約５μmであった。

【００８６】次に前記の偏光散乱板をその△ｎ１方向が
端面に対し４５度の交差角となるように厚さ２mmのアク
リル樹脂板（三菱レイヨン社製）の片面にアクリル系粘
着層を介し接着して積層体とし、その下面にＰＥＴシー
トに銀蒸着を施した鏡面反射シートを配置すると共に上
面にレンズシートを配置して偏光導光板を得、その積層
体の一側面に冷陰極管をマット処理したＰＥＴ系反射シ
ートよりなるランプリフレクタにて固定して偏光面光源
を得た。

【００８７】前記のレンズシートは、光硬化性のエポキ
シ樹脂からなる頂角９０度、高さ１８０μmの断面三角
形の線状突起を３５０μmの間隔でストライプ状に有す
るレンズ形態を、厚さ８０μmの三酢酸セルロース樹脂
フィルムの片面に設けたものよりなり、そのレンズ形態
側を上側として、かつストライプ方向が前記の△ｎ２方
向と平行となるように配置した。なおかかるレンズシー
トは、クロスニコル間に配置した場合にその透過率（偏
光解消による漏れ光量、以下同じ）が積分球による測定
で全入射光の１．０％のもので偏光維持性に優れるもの
である。

【００８８】実施例２平均粒径４μmのシリコーン粒子３０部を紫外線硬化型
のエポキシ樹脂７０部に添加し攪拌混合して脱泡後、厚
さ８０μmの三酢酸セルロースフィルムの片面に３０μm
の厚さで塗布し高圧水銀ランプにて光を積算光量で１０
００mj／cm^２照射して硬化処理することにより得た光拡
散板を積層体とレンズシートの間に配置したほかは実施
例１に準じて偏光導光板及び偏光面光源を得た。なおか
かる光拡散板の偏光解消による漏れ光量は、全入射光の
０．７％であった。

【００８９】比較例１厚さ２mmのアクリル樹脂板の片面にチタン白を混合した
反射インクをドット状に印刷し、その片面に発泡ＰＥＴ
よりなる白色反射板を配置してなる導光板を用いたほか
は実施例１に準じて面光源を得た。

【００９０】比較例２三酢酸セルロースフィルムに代えてポリエステルフィル
ムを用いた偏光解消による漏れ光量が全入射光の６．２
％のレンズシートを用いたほかは実施例１に準じて偏光
導光板及び偏光面光源を得た。

【００９１】評価試験実施例、比較例で得た（偏光）面光源についてその中央
部における正面方向の輝度及び面光源上に透過率４４
％、偏光度９９％の市販の吸収型偏光板を透過軸が４５
度となるように配置したときの正面方向の輝度を輝度計
（トプコン社製、ＢＭ−７）にて測定し、比較例１の偏
光板なしの場合を基準としてその割合を調べた。その結
果を次表に示した。

【００９２】正面輝度偏光板なし偏光板あり実施例１９５７６実施例２９８７７比較例１１００４４比較例２９５４８

【００９３】表より、実施例では直線偏光が出射されて
偏光板を介した場合の輝度が飛躍的に向上しており、ま
た比較例２との対比よりレンズシートが偏光状態を解消
するものである場合には直線偏光を出射する利点が活か
されないことがわかる。以上より本発明による偏光面光
源を液晶表示装置のバックライトとして用いることで通
常の場合（比較例１）の１．５倍以上の輝度が達成され
て非常に明るい表示を達成できることがわかる。なお光
拡散板を付加した実施例２では、レンズシートの線状パ
ターンの視覚が緩和され、視認性が向上した。

【図面の簡単な説明】

【図１】偏光面光源例の断面図

【図２】他の偏光導光板例の断面図

【符号の説明】

４：積層体１：透光性樹脂板２：接着層３：偏光散乱板５：鏡面反射層６：レンズシート７：光拡散層８：光源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０２Ｆ 1/13357 Ｂ３２Ｂ 7/02 １０３ // Ｂ３２Ｂ 7/02 １０３Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５３０Ｆ２１Ｙ 103:00 Ｆターム(参考） 2H038 AA55 BA06 2H042 BA02 BA03 BA08 BA12 2H049 BA02 BA23 BA25 BA42 BA44 BB42 BB43 BB45 BB46 BB48 BB49 BB50 BB63 BC14 BC22 2H091 FA07Z FA16Z FA23Z FA32Z FB02 FC17 FD06 LA17 LA18 4F100 AJ06E AK01A AK01E AK25E AK45E AK53 AK80E AR00B AR00C AR00D AS00E BA04 BA05 BA07 BA10B BA10D BA10E BA13 DD01E GB90 JN01A JN06D JN10E JN18E JN30B JN30C

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】透光性樹脂板の片面又は両面に、複屈折
性の微小領域を分散含有して偏光方向により散乱異方性
を示す偏光散乱板を設けてなる積層体の片面に鏡面反射
層を有し、前記積層体の他面に少なくとも１層の偏光維
持性のレンズシートを有することを特徴とする偏光導光
板。
【請求項２】請求項１において、レンズシートが複屈
折性の低い１種又は２種以上の樹脂からなる偏光導光
板。
【請求項３】請求項１又は２において、レンズシート
が三酢酸セルロース系樹脂、ポリメタクリル酸メチル、
ポリカーボネート又はノルボルネン系樹脂からなる偏光
導光板。
【請求項４】請求項１〜３において、レンズシートが
片面に線状又は点状の凹凸構造を有するものからなる偏
光導光板。
【請求項５】請求項４において、レンズシートが線状
の凹凸構造を有してその線方向が偏光散乱板の光軸方向
と平行状態又は直交状態にある偏光導光板。
【請求項６】請求項１〜５において、レンズシートと
積層体の間、又はレンズシートの光出射側に少なくとも
１層の偏光維持性の光拡散層を有する偏光導光板。
【請求項７】請求項１〜６に記載の偏光導光板の少な
くとも一側面に光源を有することを特徴とする偏光面光
源。