JP2002139624A - 光学素子、照明装置及び液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 斜視による方位角の変更で色相が変化しにく
い液晶表示装置等を形成しうる光学素子及び照明装置の
開発。 【解決手段】 入射光を反射と透過を介して偏光に分離
する反射型偏光板（１）と二色性偏光板（３）を有する
積層体からなり、それを面光源上に反射型偏光板が内側
となるように配置して透過光を斜視した場合に、所定の
仰角の任意な方位角での色相をx1、y1、同じ仰角で方位
角を変えた点での色相をx2、y2としたとき、式：√
｛（x2−x1）^２＋（y2−y1）^２｝にて算出される２点間
の色相変化量が０．０６以下である光学素子、裏面側に
反射層を有する面光源の表面側に前記の光学素子をその
反射型偏光板が内側となるように有する照明装置及びそ
の照明装置の光出射側に液晶セルを有する液晶表示装
置。 【効果】 表示品位の良好な大画面の液晶表示装置等も
有利に形成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術分野】本発明は、斜視方位角の変更により
色相が変化しにくい液晶表示装置等を形成しうる光学素
子及びそれを用いた照明装置に関する。

【０００２】

【背景技術】本発明者らが属するグループは先に、入射
光を反射と透過を介して偏光に分離する機能を有し、透
過率、色相の面内平均からのバラツキがハンター色差
式：△Ｅ＝√（△Ｌ^２＋△ａ^２＋△ｂ^２）（ただしＬは
明度指数、ａ，ｂはクロマチックネス指数である）によ
る△Ｅに基づいて０．５〜５．０であり、必要に応じて
１／４波長板を有する反射型偏光板と二色性偏光板を積
層してなる光学素子を提案した（特開平１１−３１１７
１０号公報）。これは斯かる△Ｅを満足するものを液晶
表示装置等に適用して輝度の向上と表示ムラの防止を目
的とする。しかしながら正面方向では良好な表示が得ら
れるものの斜視による方位角の変更で色相が大きく変化
する難点があった。

【０００３】正面と斜視の色相における色度の変化量を
抑制した液晶表示装置の提案もあるが（特開平１０−３
１９２３５号公報）、前記した斜視方位角の変更による
色相変化には対処できない。けだし仮に仰角７０度の斜
視による方位角０度又は４５度と正面との色度変化量を
同じ０．０４に抑制し得たとしてもその色度ｘ、ｙが共
に方位角０度ではプラス方向に、４５度では反対にマイ
ナス方向に変化する場合には方位角の０度から４５度へ
の変更で色度が０．０８変化し色相が大きく変化するこ
ととなる。従って前記の対策では斜視方位角にて着色方
向（正負）が相違する場合に斜視方位角の変更に対する
色相変化に十分に対処できない。

【０００４】

【発明の技術的課題】本発明は、斜視方位角の変更で色
相が変化しにくい液晶表示装置等を形成しうる光学素子
及び照明装置の開発を課題とする。

【０００５】

【課題の解決手段】本発明は、入射光を反射と透過を介
して偏光に分離する反射型偏光板と二色性偏光板を有す
る積層体からなり、それを面光源上に反射型偏光板が内
側となるように配置して透過光を斜視した場合に、所定
の仰角の任意な方位角での色相をx1、y1、同じ仰角で方
位角を変えた点での色相をx2、y2としたとき、式：√
｛（x2−x1）^２＋（y2−y1）^２｝にて算出される２点間
の色相変化量が０．０６以下であることを特徴とする光
学素子、及び裏面側に反射層を有する面光源の表面側に
前記の光学素子をその反射型偏光板が内側となるように
有することを特徴とする照明装置、並びにその照明装置
の光出射側に液晶セルを有することを特徴とする液晶表
示装置を提供するものである。

【０００６】

【発明の効果】本発明による光学素子や照明装置によれ
ば、斜視による方位角の変更で色相が変化しにくい液晶
表示装置を形成でき、表示品位の良好な大画面の液晶表
示装置も有利に形成することができる。

【０００７】

【発明の実施形態】本発明による光学素子は、入射光を
反射と透過を介して偏光に分離する反射型偏光板と二色
性偏光板を有する積層体からなり、それを面光源上に反
射型偏光板が内側となるように配置して透過光を斜視し
た場合に、所定の仰角の任意な方位角での色相をx1、y
1、同じ仰角で方位角を変えた点での色相をx2、y2とし
たとき、式：√｛（x2−x1）^２＋（y2−y1）^２｝にて算
出される２点間の色相変化量が０．０６以下であるもの
からなる。

【０００８】前記した光学素子の例を図１に示した。１
が入射光を反射と透過を介して偏光に分離する反射型偏
光板、３が二色性偏光板である。なお図例では反射型偏
光板１が二層のコレステリック液晶層１２、１３を支持
基材１１の上に重畳してなる円偏光分離層１の上に位相
差層２１、２２からなる１／４波長板２を設けたものよ
りなる。

【０００９】反射型偏光板は、二色性偏光板に偏光を供
給して吸収ロスを抑制し光利用効率の向上による液晶表
示装置等の輝度向上を目的とし、例えば特開平４−２６
８５０５号公報やＰＣＴ公開９５／１７６９１号公報に
記載等の多層薄膜等からなる所定偏光軸の直線偏光を透
過し他の光は反射する直線偏光分離素子や、コレステリ
ック液晶の配向層などの如く、自然光等の入射光を反射
と透過を介して偏光に分離する機能を示す適宜な素材に
て形成されていてよい。

【００１０】前記したコレステリック液晶の配向層によ
れば、自然光を反射と透過を介して左右の円偏光に分離
する円偏光分離層を得ることができる。コレステリック
液晶は、グランジャン配向の螺旋ピッチの相違に基づい
て波長特性の異なる円偏光分離機能を示すが、本発明に
ては単層や複層の適宜な層形態を有する円偏光分離層で
あってよい。

【００１１】ちなみに前記層形態の例としては、厚さ方
向に螺旋ピッチが変化する単層又は複層の円偏光分離
層、図１の例の如く反射光の中心波長が異なる２層以上
のコレステリック液晶層の重畳体からなる円偏光分離
層、あるいはそれらが複合した螺旋ピッチ相違の２層以
上のコレステリック液晶層が反射光の中心波長に基づい
て長短の順序通りに重畳して厚さ方向に螺旋ピッチが変
化する円偏光分離層などがあげられる。

【００１２】前記した螺旋ピッチの厚さ方向の変化や反
射光の中心波長が異なる、従って螺旋ピッチが異なるコ
レステリック液晶層の２層又は３層以上の重畳化は、分
離機能の広波長域化などを目的としたものである。すな
わち単層一定配向のコレステリック液晶層では通例、選
択反射性（円偏光二色性）を示す波長域に限界がありそ
の限界は約１００nmの波長域に及ぶ広い範囲の場合もあ
るが、その波長範囲でも液晶表示装置等に適用する場合
に望まれる可視光の全域には及ばないから、螺旋ピッチ
の変化範囲を拡大して円偏光二色性を示す波長域を拡大
させることなどを目的とする。

【００１３】ちなみに選択反射の中心波長が３００〜９
００nmの範囲にあるコレステリック液晶層の螺旋ピッチ
の異なる数種を同じ方向の円偏光を反射する組合せで重
畳することにより、可視光域をカバーできる円偏光分離
層を効率的に形成することができる。なお同じ方向の円
偏光を反射するもの同士の組合せで重畳する点は、各層
で反射される円偏光の位相状態を揃えて各波長域で異な
る偏光状態となることを防止し利用できる状態の偏光の
増量を目的とする。

【００１４】また上記した円偏光分離層における反射光
の中心波長に基づく長短順序通りのコレステリック液晶
層の重畳は、視角変化による透過光の色変化の抑制など
を目的とする。その場合、同じ螺旋ピッチのコレステリ
ック液晶層間に、螺旋ピッチの異なるコレステリック液
晶層が前記中心波長の長短の順序通りに１層又は２層以
上介在した形態のものの如く、同じ螺旋ピッチのコレス
テリック液晶層を２層以上含む層構造なども許容され
る。

【００１５】円偏光分離層の形成には、低分子量のコレ
ステリック液晶なども用いうるが、得られる反射型偏光
板の取扱性や薄膜性などの点よりコレステリック液晶ポ
リマーが好ましく用いうる。その場合、反射型偏光板は
コレステリック液晶ポリマーフィルム等の単層物やそれ
をプラスチックフィルム等で支持した複層物などとして
得ることができる。液晶表示装置等の良視認視野角の拡
大などの点より好ましい円偏光分離層は、コレステリッ
ク液晶ポリマーがドメイン等の欠陥の少ない状態でグラ
ンジャン配向したものである。

【００１６】なおコレステリック液晶ポリマーには適宜
なものを用いてよく、特に限定はない。従って液晶配向
性を付与する共役性の直線状原子団（メソゲン）がポリ
マーの主鎖や側鎖に導入された主鎖型や側鎖型などの種
々のものを用いうる。複屈折率差の大きいコレステリッ
ク液晶ポリマーほど選択反射の波長域が広くなり層数の
軽減や大視野角時の波長シフトに対する余裕などの点よ
り好ましく用いうる。なお液晶ポリマーとしては、取扱
い性や実用温度での配向の安定性などの点よりガラス転
移温度が３０〜１５０℃のものが好ましい。

【００１７】ちなみに前記した主鎖型の液晶ポリマーの
例としては、屈曲性を付与するスペーサ部を必要に応じ
介してパラ置換環状化合物等からなるメソゲン基を結合
した構造を有する、例えばポリエステル系やポリアミド
系、ポリカーボネート系やポリエステルイミド系などの
ポリマーがあげられる。

【００１８】また側鎖型の液晶ポリマーの例としてはポ
リアクリレートやポリメタクリレート、ポリシロキサン
やポリマロネート等を主鎖骨格とし、側鎖として共役性
の原子団からなるスペーサ部を必要に応じ介してパラ置
換環状化合物等からなる低分子液晶化合物（メソゲン
部）を有するもの、低分子カイラル剤含有のネマチック
系液晶ポリマー、キラル成分導入の液晶ポリマー、ネマ
チック系とコレステリック系の混合液晶ポリマーなどが
あげられる。

【００１９】前記の如く例えばアゾメチン形やアゾ形、
アゾキシ形やエステル形、ビフェニル形やフェニルシク
ロヘキサン形、ビシクロヘキサン形の如きパラ置換芳香
族単位やパラ置換シクロヘキシル環単位などからなるネ
マチック配向性を付与するパラ置換環状化合物を有する
ものにても、不斉炭素を有する化合物等からなる適宜な
キラル成分や低分子カイラル剤等を導入する方式などに
よりコレステリック配向性のものとすることができる
（特開昭５５−２１４７９号公報、米国特許明細書第５
３３２５２２号等）。なおパラ置換環状化合物における
パラ位における末端置換基は、例えばシアノ基やアルキ
ル基、アルコキシ基などの適宜なものであってよい。

【００２０】またスペーサ部としては、屈曲性を示す例
えばポリメチレン鎖−（ＣＨ_２）n−やポリオキシメチ
レン鎖−（ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）m−などがあげられる。ス
ペーサ部を形成する構造単位の繰返し数は、メソゲン部
の化学構造等により適宜に決定され、一般にはポリメチ
レン鎖の場合にはｎが０〜２０、就中２〜１２、ポリオ
キシメチレン鎖の場合にはｍが０〜１０、就中１〜３で
ある。

【００２１】コレステリック液晶ポリマーからなる円偏
光分離層の形成は、例えば従来の低分子液晶の配向処理
に準じた方法などにて行うことができる。ちなみにその
例としては支持基材上にポリイミドやポリビニルアルコ
ール、ポリエステルやポリアリレート、ポリアミドイミ
ドやポリエーテルイミド等の膜を形成してレーヨン布等
でラビング処理した配向膜、又はＳｉＯ_２の斜方蒸着
層、又は延伸処理による配向膜等からなる適宜な配向膜
の上に液晶ポリマーを展開してガラス転移温度以上、等
方相転移温度未満に加熱し、液晶ポリマー分子がグラン
ジャン配向した状態でガラス転移温度未満に冷却してガ
ラス状態とし、当該配向が固定化された固化層を形成す
る方法などがあげられる。

【００２２】前記の支持基材としては例えばトリアセチ
ルセルロースやポリビニルアルコール、ポリイミドやポ
リアリレート、ポリエステルやポリカーボネート、ポリ
スルホンやポリエーテルスルホン、アモルファスポリオ
レフィンや変性アクリル系ポリマー、エポキシ系樹脂の
如きプラスチックからなる単層又は積層あるいは延伸フ
イルム、あるいはガラス板などの適宜なものを用いう
る。薄型化等の点よりは、プラスチックフィルムが好ま
しい。

【００２３】液晶ポリマーの展開は、例えば液晶ポリマ
ーの溶媒による溶液をスピンコート法やロールコート
法、フローコート法やプリント法、ディップコート法や
流延成膜法、バーコート法やグラビア印刷法等の適宜な
方法で薄層展開し、それを必要に応じ乾燥処理する方法
などにより行うことができる。前記の溶媒としては、例
えば塩化メチレンやシクロヘキサノン、トリクロロエチ
レンやテトラクロロエタン、Ｎ−メチルピロリドンやテ
トラヒドロフランなどの適宜なものを用いうる。

【００２４】また液晶ポリマーの加熱溶融物、好ましく
は等方相を呈する状態の加熱溶融物を前記に準じ展開
し、必要に応じその溶融温度を維持しつつ更に薄層に展
開して固化させる方法などの、溶媒を使用しない方法、
従って作業環境の衛生性等が良好な方法によっても液晶
ポリマーを展開させることができる。

【００２５】液晶ポリマーの展開層を配向させるための
加熱処理は、上記した如く液晶ポリマーのガラス転移温
度から等方相転移温度までの温度範囲、すなわち液晶ポ
リマーが液晶相を呈する温度範囲に加熱することにより
行うことができる。また配向状態の固定化は、ガラス転
移温度未満に冷却することで行うことができ、その冷却
条件については特に限定はない。通例、前記の加熱処理
を３００℃以下の温度で行いうることから自然冷却方式
が一般に採られる。なおコレステリック液晶ポリマーの
展開液には安定剤や可塑剤や金属類などの種々の添加剤
を必要に応じて配合することができる。

【００２６】支持基材上に形成する液晶ポリマーの固化
層の厚さは、配向の乱れや透過率低下の防止、選択反射
の波長域の広さなどの点より０．５〜５０μm、就中１
〜３０μm、特に２〜１０μmが好ましい。支持基材上の
液晶ポリマー固化層は、支持基材との一体物として用い
うるし、支持基材より剥離してフィルム等として用いる
こともできる。なお支持基材を有する場合には、その基
材を含めた合計厚が２〜５００μm、就中５〜３００μ
m、特に１０〜２００μmであることが好ましい。

【００２７】上記した螺旋ピッチが厚さ方向に変化する
円偏光分離層の製造は、例えば配向処理したコレステリ
ック液晶ポリマー層同士の２枚又は３枚以上の所定数を
熱圧着により接着する操作などにより行うことができ
る。熱圧着処理には、ロールラミネータ等の適宜な加熱
押圧手段を介してコレステリック液晶ポリマー層をガラ
ス転移温度以上、等方相転移温度未満に加熱して圧着処
理する方式などの適宜な方式を採ることができる。支持
基材との一体物からなる液晶ポリマーの固化層の場合に
は、その固化層同士が密接するように前記に準じて重畳
処理することにより厚さ方向に螺旋ピッチが変化する円
偏光分離層を得ることができる。

【００２８】なお厚さ方向に螺旋ピッチが変化する円偏
光分離層は、連続した反射光の波長域を示すものであっ
てもよいし、不連続な反射光の波長域を示すものであっ
てもよい。色ムラ防止等の点より好ましい円偏光分離層
は、連続した反射光の波長域を示すものである。かかる
円偏光分離層の製造は、例えば上記した熱圧着操作等で
形成したコレステリック液晶ポリマー層の重畳体をガラ
ス転移温度以上、等方相転移温度未満に加熱して、その
密着界面に上下の層を形成するコレステリック液晶ポリ
マーが混合した層を形成する方法などにより行うことが
できる。

【００２９】前記において、上下の層のコレステリック
液晶ポリマーが混合して形成されたコレステリック液晶
ポリマー層は、螺旋ピッチが上下の層とも異なって厚さ
方向に螺旋ピッチが多段階に変化した円偏光分離層を形
成し、通例その螺旋ピッチは上下の層を形成するコレス
テリック液晶ポリマー層の中間値をとって、上下の層と
共に連続した反射光の波長域を示す領域を形成する。従
って上下の層で反射光の波長域が重複しないコレステリ
ック液晶ポリマー層の組合せ、すなわち反射光の波長域
に不連続による欠落域が存在する組合せで用いた場合
に、上下の層の混合により形成されたコレステリック液
晶ポリマー層が前記欠落域を埋めて反射光の波長域を連
続化することができる。

【００３０】よって例えば、反射波長域が５００nm以下
のものと６００nm以上のものの２種のコレステリック液
晶ポリマー層を用いて、反射波長域の不連続域である５
００〜６００nmの波長域の光についても反射する円偏光
分離層を得ることができ、これは少ないコレステリック
液晶ポリマー層の重畳で、広い帯域の反射波長域を示す
円偏光分離層を形成しうることを意味する。

【００３１】反射型偏光板、特に円偏光分離層を有する
反射型偏光板は、図１の例の如くその少なくとも片面に
１層又は２層以上の位相差層からなる１／４波長板２を
付加したものとして用いることもできる。図例の１／４
波長板は、円偏光分離層１を透過した円偏光を直線偏光
化するためのものである。１／４波長板は、円偏光分離
層の短波長側又は長波長側のいずれに配置してもよい。
１／４波長板（位相差層）としては可視光域の場合、直
線偏光化効果や斜め透過光による色変化の補償などの点
より正面位相差が１００〜１８０nmのものが好ましく用
いられる。すなわち面内の最大屈折率をｎx、それに直
交する方向の屈折率をｎy、厚さ方向の屈折率をｎz、厚
さをｄとした場合に式：（ｎx−ｎy）ｄ＝△ｎｄ＝１０
０〜１８０nmを満足する１／４波長板が好ましく用いら
れる。

【００３２】前記の１／４波長板機能を示す位相差層と
共に必要に応じて用いられる位相差層は、１／４波長板
機能を示す位相差層を斜め透過した光の色バランスを垂
直透過した光の色バランスに可及的に一致させて、偏光
板を介した視認をより色付きの少ない中間色とすること
などを目的とする補償用のものであり、正面位相差（△
ｎｄ）が１００〜７２０nmものが好ましく用いられる。
色変化の補償等の点より好ましい位相差層は、厚さ方向
の屈折率が面内方向の一方又は両方のそれよりも大きい
もの、あるいは式：（ｎx−ｎz）／（ｎx−ｎy）で定義
されるＮzが５以下、就中２以下、特に１．１以下（い
ずれもマイナス値を許容する）のものである。

【００３３】位相差層は、任意な材質で形成してよく透
明性に優れ、就中８０％以上の光透過率を示して均一な
位相差を与えるものが好ましい。一般には例えばポリカ
ーボネートやポリエステル、ポリスルホンやポリエーテ
ルスルホン、ポリスチレンやポリエチレン、ポリプロピ
レンの如きポリオレフィン、ポリビニルアルコールや酢
酸セルロース系ポリマー、ポリ塩化ビニルやポリ塩化ビ
ニリデン、ポリアリレートやポリメチルメタクリレー
ト、ポリアミド等のプラスチックからなる延伸フィル
ム、液晶ポリマー、就中、捩じれ配向の液晶ポリマーな
どが用いられる。

【００３４】前記した厚さ方向の屈折率が大きい位相差
層は、前記ポリマー等をキャスティング法や押出法等の
適宜な方式で形成したフィルムを、例えば熱収縮性フィ
ルムとの接着下に一軸や二軸等の方式で加熱延伸する方
式などの適宜な方式で形成することができる。位相差層
における前記した△ｎｄやＮz等の特性は、フィルムの
材質や厚さ、延伸倍率や延伸温度等の条件を変えること
により制御することができる。位相差層の一般的な厚さ
は、単層物に基づき１０〜５００μm、就中２０〜２０
０μmであるが、これに限定されない。

【００３５】なお１／４波長板等の位相差層を液晶ポリ
マーで形成する場合、上記円偏光分離層の場合に準じ液
晶ポリマーの配向フィルムや透明基材で支持した液晶ポ
リマーの配向層等の適宜な形態を有するものとして得る
ことができる。液晶ポリマーを用いた場合には、延伸処
理なしに目的の位相差層を形成することもできる。

【００３６】１／４波長板は、上記した如く単層の位相
差層からなっていてもよいし、位相差が相違する２層又
は３層以上の位相差層の重畳体からなっていてもよい。
位相差が相違する位相差層の重畳化は、目的の１／４波
長板や補償板として機能する波長範囲の拡大などに有効
である。位相差層の重畳体とする場合、厚さ方向の屈折
率が面内屈折率の少なくとも一方よりも高い位相差層を
１層又は２層以上配置することが上記した点より好まし
い。

【００３７】輝度の向上効果等の点より好ましい反射型
偏光板は、所定の偏光軸の直線偏光を透過し、それ以外
の光を反射するものである。図１に例示の如く光学素子
は、反射型偏光板１が１／４波長板２を有する場合、そ
の上方に二色性偏光板３を配置した形態とされる。かか
る光学素子は、別個の二色性偏光板を用いることなく光
学素子の二色性偏光板が偏光子として機能するものとし
てそのまま液晶セルに適用することができる。なお用い
る円偏光分離層や直線偏光分離層は、厚さ精度、配向温
度や延伸温度等による配向状態の均一性などが高度に制
御されたものであることが好ましく、また１／４波長板
についても位相差のバラツキが高度に抑制されたもので
あることが好ましい。

【００３８】二色性偏光板としては、二色性物質を含有
させた吸収型偏光フィルムやポリエン配向フィルム、あ
るいは当該フィルムに透明保護層を設けたものなどの適
宜なものを用いうる。ちなみに吸収型偏光フィルムの例
としては、ポリビニルアルコール系フィルムや部分ホル
マール化ポリビニルアルコール系フィルム、エチレン・
酢酸ビニル共重合体系部分ケン化フィルムの如き親水性
高分子フィルムに、ヨウ素や二色性染料等の二色性物質
を吸着させて延伸したものなどがあげられる。またポリ
エン配向フィルムの例としては、ポリビニルアルコール
の脱水処理物やポリ塩化ビニルの脱塩酸処理物などがあ
げられる。なお二色性偏光フィルムの厚さは通例５〜８
０μmであるがこれに限定されない。

【００３９】液晶表示装置の形成には、明るい表示の達
成性、すなわち必要に応じ１／４波長板を介し高度に直
線偏光化された光を可及的に吸収ロスを防止しつつ二色
性偏光板を透過させて、液晶セルへの高度な直線偏光の
入射による良好なコントラスト比の表示を得る点などよ
り、二色性物質含有の吸収型偏光板などの如く偏光度の
高いものが好ましく用いられる。就中、光透過率が４０
％以上で、偏光度が９５．０％以上、特に９９％以上の
二色性物質含有の吸収型偏光板が好ましく用いられる。

【００４０】前記の透明保護層は、特に二色性物質含有
の偏光フィルムの如く耐水性に乏しい場合などに保護目
的で設けられるもので、プラスチックの塗布方式やフィ
ルムとしたものの積層方式などの適宜な方式で形成して
よい。フィルム等の分離物で形成する場合には接着層で
積層一体化することが反射ロスの防止等の点より好まし
い。透明保護層の厚さは適宜に決定してよく一般には１
mm以下、就中５００μm以下、特に１〜３００μmとされ
る。なおプラスチックとしては、適宜なものを用いてよ
いが、一般には上記の液晶ポリマー支持用の透明基材や
位相差層等で例示したものなどが用いられる。

【００４１】なお透明保護層は、微粒子を含有させる方
式などにて表面微細凹凸構造の形態に形成することもで
きる。その微粒子には例えば平均粒径が０．５〜２０μ
mのシリカやアルミナ、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
の導電性のこともある無機系微粒子、架橋又は未架橋ポ
リマー等の有機系微粒子などの透明粒子が用いられる。
微粒子の含有量は２〜２５重量％、就中５〜２０重量％
が一般的である。

【００４２】図１の例の如く二色性偏光板３を１／４波
長板２の上側に配置するに際して、１／４波長板に対す
る二色性偏光板の配置角度は、１／４波長板の位相差特
性やそれに入射する円偏光の特性などに応じて適宜に決
定しうるが、光利用効率の向上等の点より１／４波長板
を介し直線偏光化された光の偏光方向（振動方向）に対
し二色性偏光板の透過軸を可及的に平行に配置すること
が好ましい。

【００４３】上記した如く光学素子は、反射型偏光板に
て自然光等の光源からの入射光を反射光と透過光として
左右の円偏光や偏光軸が直交する直線偏光などに分離
し、その反射型偏光板を透過した円偏光等を必要に応じ
１／４波長板を介し直線偏光化して吸収ロスが少なくな
るように二色性偏光板に供給するようにし、入射光を効
率よく利用して輝度を向上できるようにしたものであ
る。

【００４４】前記において本発明による光学素子は、そ
れを面光源上に反射型偏光板が内側となるように配置し
て透過光を斜視した場合に、所定の仰角、就中３０〜７
０度の仰角における任意な方位角での色相をx1、y1、同
じ仰角で方位角を変えた点での色相をx2、y2としたと
き、式：√｛（x2−x1）^２＋（y2−y1）^２｝にて算出さ
れる２点間の色相変化量が０．０６以下、就中０．０５
５以下であるものである。これにより斜視方位角の変更
で色相が変化しにくい液晶表示装置等を得ることができ
る。

【００４５】前記の色相変化量を満足する光学素子は、
例えば粒子を含有して光拡散性を示す粘着層にてコレス
テリック液晶層と１／４波長板を積層したもの、当該光
拡散性粘着層を有するコレステリック液晶層や１／４波
長板を用いて反射型偏光板としたもの、粒子を含有して
光拡散性を示すコレステリック液晶層や１／４波長板を
用いて反射型偏光板としたものなどの如く、光拡散性の
反射型偏光板を用いる方式などにより得ることができ
る。

【００４６】また輝度ムラと表示ムラが少なくて明るい
良視認性の液晶表示装置等の形成に好ましく用いうる光
学素子は、透過率、色相の面内平均からのバラツキが上
記のハンター色差式による△Ｅに基づいて０．５〜５．
０、就中４以下、特に３以下の反射型偏光板を用いたも
のである（特開平１１−３１１７１０号公報）。

【００４７】本発明による光学素子は、図２、３に例示
した如くそれをサイドライト型導光板やＥＬランプなど
の適宜な面光源４の上に配置して液晶表示装置のバック
ライト等として好適な照明装置の形成に好ましく用いる
ことができる。なお図例の面光源は、裏面側に反射層４
１を有する導光板４の側面に光源４２を配置したものか
らなり、光学素子はその表面側（光出射側）に反射型偏
光板１が内側となるように配置されている。

【００４８】前記図例の照明装置によれば、光源４２よ
りの光が導光板４の側面より入射し裏面等での反射を介
して導光板の表面より出射し、その出射光は、導光板の
表面側に配置した円偏光分離層１を介し所定の円偏光
（垂直）や楕円偏光（斜め）として透過し、それが１／
４波長板２を介し直線偏光化されて二色性偏光板３に入
射する。一方、所定外の円偏光として円偏光分離層１で
反射された光は、導光板に再入射して裏面等に配置され
た反射層４１を介し反射され戻り光として再び円偏光分
離層１に入射する。

【００４９】前記の円偏光分離層による反射光は、導光
板の裏面で反射される際に偏光状態が変化させられ、一
部又は全部の反射光が円偏光分離層を透過しうる所定の
円偏光状態となる。従って円偏光分離層による反射光
は、その円偏光分離層を透過しうる所定の円偏光となる
まで円偏光分離層と導光板との間に閉じ込められてそれ
らの間で反射を繰り返す。よってサイドライト型導光板
では当該反射光が円偏光分離層と導光板の反射層の間に
閉じ込められ、その間で反射を繰り返す内に偏光状態が
変換されて円偏光分離層を透過しうる状態となり入射光
の初期透過光と共に出射され、これにより反射ロスによ
る光の未利用分が低減される。円偏光分離層に代えて直
線偏光分離層を用いた場合も同様である。

【００５０】一方、円偏光分離層１より出射した円偏光
は１／４波長板２を介して直線偏光や直線偏光成分の多
い楕円偏光に変換され、この変換光はその直線偏光方向
が二色性偏光板３の透過軸と合致したとき殆ど吸収され
ずに偏光板を透過し、これにより吸収ロスによる光の未
利用分も低減される。その結果、従来では反射ロスや吸
収ロスとなっていた光も有効利用でき、光の利用効率を
向上させることができる。従って面光源としてはサイド
ライト型の導光板が好ましく用いうる。

【００５１】前記の導光板としては裏面に反射層を有し
て光を表面側に出射するようにした適宜なものを用いう
る。好ましくは光を吸収なく効率的に出射するものが用
いられる。（冷，熱）陰極管等の線状光源や発光ダイオ
ード等の光源を導光板４の側面に配置し、その導光板に
導光板内を伝送される光を拡散や反射、回折や干渉等に
より板の片面側に出射するようにした、液晶表示装置で
公知のサイドライト型バックライトなどはその例であ
る。内部の伝送光を片面側に出射するようにした導光板
は、例えば透明又は半透明の樹脂板の光出射面又はその
裏面にドット状やストライプ状に拡散体を設けたもの
や、樹脂板の裏面に凹凸構造、就中、微細プリズムアレ
イ状の凹凸構造を付与したものなどとして得ることがで
きる。

【００５２】前記した一方の面側に光を出射する導光板
は、それ自体で円偏光分離層で反射された光を偏光変換
する機能を有しうるが、導光板の裏面に反射層４１を設
けることで反射ロスをほぼ完全に防止することができ
る。拡散反射層や鏡面反射層などの反射層は、円偏光分
離層で反射された光を偏光変換する機能に優れ本発明に
おいては好ましい。ちなみに凹凸面等で代表される拡散
反射層は、その拡散に基づいて偏光状態がランダムに混
在して偏光状態を解消する。またアルミニウムや銀等の
蒸着層、それを設けた樹脂板、金属箔などからなる金属
面で代表される鏡面反射層は、円偏光が反射されるとそ
の偏光状態が反転する。

【００５３】照明装置の形成に際しては図３に例示の如
く、光の出射方向を制御するためのプリズムシート等か
らなるプリズムアレイ層５、均一な発光を得るための拡
散板、漏れ光を戻すための反射手段、線状光源からの出
射光を導光板の側面に導くための光源ホルダなどの補助
手段を導光板４の上下面や側面などの所定位置に必要に
応じ１層又は２層以上を配置して適宜な組合せ体とする
ことができる。

【００５４】前記において導光板の表面側（光出射側）
に配置したプリズムアレイ層や拡散板、あるいは導光板
に付与したドットなどは拡散効果等で反射光の位相を変
化させる偏光変換手段として機能しうる。なお２層以上
のプリズムアレイ層を配置する場合には各層におけるプ
リズムアレイを直交ないし交差させるなどしてアレイの
配置角度をずらせることにより、光学的異方性が解消さ
れる状態に配置することが好ましい。プリズムアレイ層
の配置位置は通例、図３の例の如く反射型偏光板１と面
光源ないしその導光板４の間とされる。

【００５５】上記において照明装置の形成に用いる光学
素子は、輝度ムラと表示ムラの抑制の点などより上記し
た△Ｅが０．５〜９．０、就中８以下、特に７以下であ
るものが好ましい。すなわち反射型偏光板を二色性偏光
板と組合せることにより当該△Ｅの許容範囲が広くな
る。これは、上記の如く照明装置等とした場合に反射板
や導光板、拡散板等の光学層にて偏光の解消や反射反転
等を生じるため△Ｅに基づくバラツキの大きくなること
が許容されることによる。

【００５６】本発明において光学素子や照明装置を形成
する円偏光分離層又は直線偏光分離層等の反射型偏光板
や１／４波長板、二色性偏光板や導光板等の各部品は、
必要に応じて接着層を介し積層一体化することができ
る。形成部品の積層一体化は、各界面での反射ロスの抑
制や各界面への異物等の侵入防止による表示品位等の低
下予防、光学系のズレによる補償効率や偏光変換効率等
の低下防止などに有効である。従って反射型偏光板や１
／４波長板、二色性偏光板や導光板などがそれぞれ複数
の層で形成される場合にも各層を接着層等を介して密着
一体化することが好ましい。

【００５７】前記の積層一体化には適宜な接着剤等を用
いうる。就中、応力緩和性に優れる粘着層が、光源等か
らの熱で円偏光分離層や１／４波長板や二色性偏光板等
に生じる応力を抑制して光弾性変形により発生する屈折
率の変化を防止し、明るくて視認性や表示品位の信頼性
に優れる液晶表示装置を形成する点などより好ましく用
いうる。また接着層は、それに上記の透明保護層で例示
の透明粒子等を配合して光拡散機能を有するものとする
こともできる。光拡散型の接着層は、光拡散層の役割を
兼ねて光学素子や照明装置の薄型化に有利であり、また
特に光学素子に適用した場合には光の拡散による均質化
効果で色相変化量のより低減化にも有利である。

【００５８】前記した粘着層の形成には例えばアクリル
系重合体やシリコーン系ポリマー、ポリエステルやポリ
ウレタン、ポリエーテルや合成ゴムなどの適宜なポリマ
ーを用いてなる透明な粘着剤を用いうる。就中、光学的
透明性や粘着特性、耐候性などの点よりアクリル系粘着
剤が好ましく用いうる。また粘着層としては熱により積
層体内部に発生する内部応力の緩和による光弾性変形の
防止性などの点より、緩和弾性率が２×１０^５〜１×１
０^７dyn／cm^２、就中２×１０^６〜８×１０^６dyn／cm^２
のものが好ましい。

【００５９】粘着層の厚さは適宜に決定してよい。一般
には接着力や薄型化等の点より１〜５００μm、就中２
〜２００μm、特に５〜１００μmとされる。なお粘着層
には必要に応じて石油系樹脂やロジン系樹脂、テルペン
系樹脂やクマロンインデン系樹脂、フェノール系樹脂や
キシレン系樹脂、アルキド系樹脂の如き粘着付与剤、フ
タル酸エステルやリン酸エステル、塩化パラフィンやポ
リブテン、ポリイソブチレンの如き軟化剤、あるいはそ
の他の各種充填剤や老化防止剤などの適宜な添加剤を配
合することができる。

【００６０】積層一体化した光学素子等の形成は、例え
ばフィルム等の薄葉体を剥離剤で表面処理してなるセパ
レータ上に設けた粘着層を円偏光分離層等の接着面に移
着し、その上に必要に応じ１／４波長板を圧着して粘着
層を介し二色性偏光板を配置して圧着する方式などがあ
げられる。また導光板等の接着面にセパレータ上に設け
た粘着層を移着し、その上に反射型偏光板を配置して圧
着した後、その上に粘着層を同様にして移着して二色性
偏光板を順次圧着する方式、あるいは予め所定の接着面
に設けた粘着層を介して反射型偏光板や二色性偏光板、
導光板等の被着体を所定の順序で積層し、それをプレス
処理して一括的に圧着する方式などもあげられる。

【００６１】本発明による光学素子や照明装置には、そ
の表面や層間の適宜な位置に光拡散板などの適宜な光学
層の１層又は２層以上を配置することもできる。その場
合、光学層は応力緩和性に優れる粘着層等を介して反射
型偏光板等に積層一体化してもよい。かかる事前接着方
式は、組立てラインにおける順次の接着方式よりも品質
の安定した信頼性に優れる素子が得られるなどの利点を
有している。なお本発明においては光学素子や照明装置
を形成する反射型偏光板や１／４波長板、二色性偏光板
や導光板、接着層やその他の光学層等の部品を、例えば
サリチル酸エステル系化合物、ベンゾフェノン系化合
物、ベンゾトリアゾール系化合物、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で処
理する方式などにより紫外線吸収能をもたせることもで
きる。

【００６２】上記のように本発明による照明装置は、光
の利用効率に優れて高輝度の光を提供し、大面積化等も
容易であることより液晶表示装置等におけるバックライ
トシステムなどとして種々の装置に好ましく用いうる。
斯かる照明装置をバックライトシステムに用いた液晶表
示装置を図４、５に例示した。これは、照明装置の光出
射側となる二色性偏光板３の側に液晶セル６を配置した
ものよりなる。なお図中、６１は検光子として機能する
二色性偏光板、７は視認光拡散用の光拡散板である。

【００６３】本発明による光学素子や照明装置は、図例
の如く液晶セルの両側に偏光子と検光子の関係で機能す
る二色性偏光板を配置するタイプの液晶表示装置の形成
に特に好ましく用いることができる。その場合、本発明
による光学素子や照明装置における二色性偏光板は、偏
光子として機能する側のものとして用いられる。液晶表
示装置は一般に二色性偏光板や液晶セル、バックライト
及び必要に応じての補償用位相差板等の構成部品を適宜
に組立てて駆動回路を組込むことなどにより形成され
る。本発明においては前記の如く液晶セルの照明光を入
射させる側に光学素子ないし照明装置を配置する点を除
いて特に限定はなく従来に準じて形成することができ
る。その場合、構成部品の全部又は一部は粘着層等の接
着層を介して密着一体化することもできる。

【００６４】なお本発明による光学素子や照明装置は、
上記の如く偏光状態の光を入射させる必要のある液晶セ
ル、例えばＴＮ液晶やＳＴＮ液晶を用いたものなどに好
ましく用いうるが、非ツイスト系の液晶やゲストホスト
系の液晶、あるいは強誘電性液晶を用いたものなどにも
用いうる。液晶表示装置の形成に際しては例えば検光子
側の二色性偏光板の上に設ける光拡散板やアンチグレア
層、反射防止膜や保護層や保護板、あるいは液晶セルと
二色性偏光板の間に設ける補償用位相差板などの適宜な
光学層の１層又は２層以上を適宜に配置することができ
る。

【００６５】従って輝度の向上等を目的に通例、バック
ライトと液晶セル間に配置される複数のポリマーの薄膜
を積層した光学層（特開平４−２６８５０５号公報、Ｐ
ＣＴ公開９５／１７６９１号公報）なども配置すること
ができる。また前記の補償用位相差板は、複屈折の波長
依存性などを補償して視認性を向上させることなどを目
的とするものである。本発明においては検光子側又は／
及び偏光子側の二色性偏光板と液晶セルの間等に必要に
応じて配置される。なお補償用位相差板としては、波長
域などに応じて適宜なものを用いることができ１層又は
２層以上の位相差層の重畳層として形成されていてよ
い。補償用位相差板は、上記した１／４波長板で例示の
延伸フィルムや液晶ポリマー層などとして得ることがで
きる。

【００６６】

【実施例】実施例１ アクリル系サーモトロピックコレステリック液晶ポリマ
ーの２０重量％テトラヒドロフラン溶液を、厚さ５０μ
mの三酢酸セルロースフィルムのポリビニルアルコール
ラビング処理面（約０．１μm厚）にワイヤバーにて塗
工し、１６０±２℃で５分間加熱配向処理したのち室温
で放冷する方式にて、厚さが５μmでメソゲン比率の相
違により選択反射の波長域が４００〜４７０nm又は６０
０〜７００nmの左円偏光を透過する２種の円偏光分離層
を形成した後、それらの液晶層同士を重ね合わせてラミ
ネートロールを介し１３０℃で熱圧着して、選択反射の
波長域が４００〜７００nmの円偏光分離板を得た。

【００６７】ついで前記円偏光分離板の螺旋ピッチの大
きい側にポリカーボネートの延伸フィルムからなる正面
位相差１２０±５nm、Ｎz−１．５の１／４波長板を厚
さ２０μmのアクリル系粘着層を介し接着して反射型偏
光板を得た後、１／４波長板側にその透過光の偏光軸と
偏光軸が一致するように吸収型偏光板を厚さ２０μmの
アクリル系粘着層を介し接着して光学素子を得た。

【００６８】実施例２ 円偏光分離板と１／４波長板をシリカ配合の光拡散型ア
クリル系粘着層で接着したほかは実施例１に準じて光学
素子を得た。

【００６９】比較例 １／４波長板として正面位相差が１２０±５nmでＮzが
１のものを用いたほかは実施例１に準じて光学素子を得
た。

【００７０】評価試験 実施例、比較例で得た光学素子を面光源上にその反射型
偏光板が内側となるように配置して吸収型偏光板よりの
透過光を正面（仰角及び方位角０度）、仰角７０度で方
位角０度、又は仰角７０度で方位角４５度の３点でその
色相x、yを測定し、それより各点間での式：√｛（x2−
x1）^２＋（y2−y1）^２｝による色相変化量を算出した。

【００７１】前記の結果を次表に示した。 仰 角 方位角 ｘ ｙ 色相変化量 正面との差 方位角による差 ０度 ０度 0.312 0.331 − − 実施例１ ７０度 ０度 0.344 0.356 0.041 − ７０度 ４５度 0.342 0.305 0.040 ０．０５１ ０度 ０度 0.307 0.332 − − 実施例２ ７０度 ０度 0.343 0.338 0.036 − ７０度 ４５度 0.331 0.300 0.040 ０．０４０ ０度 ０度 0.305 0.330 − − 比較例 ７０度 ０度 0.334 0.355 0.038 − ７０度 ４５度 0.276 0.302 0.040 ０．０７９

【図面の簡単な説明】

【図１】光学素子例の断面図

【図２】照明装置例の断面図

【図３】他の照明装置例の断面図

【図４】液晶表示装置例の断面図

【図５】他の液晶表示装置例の断面図

【符号の説明】

１：反射型偏光板 １１：支持基材 １２，１３：コレステリック液晶層 ２：１／４波長板 ２１，２２：位相差層 ３：二色性偏光板 ４：導光板（面光源） ４１：反射層 ４２：光源 ５：プリズムアレイ層 ６：液晶セル（液晶表示装置） ６１：二色性偏光板

───────────────────────────────────────────────────── 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 1/13363 Ｇ０２Ｆ 1/1335 ５３０ (72)発明者 高橋 直樹 大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号日東電 工株式会社内 Ｆターム(参考） 2H042 BA05 BA12 BA20 2H049 BA02 BA03 BA05 BA07 BA42 BA43 BB03 BB63 BC22 2H091 FA09X FA09Z FA11X FA11Z FA21Z FA23Z FA41Z GA08 HA07 HA08 HA10 HA12

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入射光を反射と透過を介して偏光に分離
   する反射型偏光板と二色性偏光板を有する積層体からな
   り、それを面光源上に反射型偏光板が内側となるように
   配置して透過光を斜視した場合に、所定の仰角の任意な
   方位角での色相をx1、y1、同じ仰角で方位角を変えた点
   での色相をx2、y2としたとき、式：√｛（x2−x1）^２＋
   （y2−y1）^２｝にて算出される２点間の色相変化量が
   ０．０６以下であることを特徴とする光学素子。
2. 【請求項２】 請求項１において、仰角が３０〜７０度
   である光学素子。
3. 【請求項３】 請求項１又は２において、反射型偏光板
   がコレステリック液晶層若しくはそれと１／４波長板を
   有するもの、又は所定偏光軸の直線偏光を透過し他の光
   は反射するものからなる光学素子。
4. 【請求項４】 請求項１〜３において、形成層の全部又
   は一部が接着層を介して密着してなる光学素子。
5. 【請求項５】 裏面側に反射層を有する面光源の表面側
   に請求項１〜４に記載の光学素子をその反射型偏光板が
   内側となるように有することを特徴とする照明装置。
6. 【請求項６】 請求項５において、反射型偏光板と面光
   源の間に１層又は２層以上のプリズムアレイ層を有し、
   ２層以上の場合には上下の層でアレイの配列方向が交差
   する状態にある照明装置。
7. 【請求項７】 請求項５又は６において、形成層の全部
   又は一部が接着層を介して密着してなる照明装置。
8. 【請求項８】 請求項５〜７に記載の照明装置の光出射
   側に液晶セルを有することを特徴とする液晶表示装置。
9. 【請求項９】 請求項８において、形成層の全部又は一
   部が接着層を介して密着してなる液晶表示装置。