JP2009047762A - Optical element, layered optical member, surface light source element, and liquid crystal display device - Google Patents

Optical element, layered optical member, surface light source element, and liquid crystal display device Download PDF

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Hideki Hayashi
秀樹 林
Toshiyuki Watanabe
敏行 渡辺
Takero Totani
健朗 戸谷
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an optical element having compatibly both a light guide function and a polarization separation function, capable of enhancing brightness, manufactured relatively easily, and hardly generating trouble such as delamination. <P>SOLUTION: The optical element 30 includes a support medium 4 having a pair of opposed faces 7, 8 opposed each other, and having an isotropic refractive index, and a plurality of double-refractors 5 arranged in the support medium 4, each double-refractor 5 is a column having 2 or more of aspect ratio that is a ratio of a major axis-directional length to a minor axis-directional length, and having 0.05 or more of refractive index difference between refractive indexes in a major axial direction and a minor axial direction, the plurality of double-refractors 5 is arrayed juxtaposedly along a face in substantial parallel to one opposed face to direct major axes of the respective double-refractors 5 each other to substantially the same direction, a difference between a refractive index of the support medium 4 and the refractive index either in the major axial direction or in the minor axial direction is 0.03 or less, and an irregular part 6 is formed on one face 8 out of the paired opposed faces. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、携帯電話、携帯情報端末(PDA)、ビデオカメラ、カーナビゲーションシステム、パーソナルコンピュータ、コンピュータ用モニタ、テレビ受像機、広告用看板などに利用されるに好適な光学素子及びこれを用いた積層光学部材、面光源素子、及び液晶表示装置に関する。   The present invention uses an optical element suitable for use in a mobile phone, a personal digital assistant (PDA), a video camera, a car navigation system, a personal computer, a computer monitor, a television receiver, an advertising signboard, and the like. The present invention relates to a laminated optical member, a surface light source element, and a liquid crystal display device.

携帯電話、PDA、ビデオカメラなどの小型表示装置やカーナビゲーションシステム、パーソナルコンピュータ、コンピュータ用モニタ、テレビ受像機、広告用看板などの中大型表示装置として広く使用されるようになった液晶表示装置は、面状に光を発する面光源素子(バックライト)と映像情報を与える液晶表示パネルとで構成され、該液晶表示パネルが与えた映像情報により光の透過率がコントロールされることによって文字及び映像が表示される。   Liquid crystal display devices that have come to be widely used as medium- and large-sized display devices such as small display devices such as mobile phones, PDAs, video cameras, car navigation systems, personal computers, computer monitors, television receivers, advertising billboards, etc. A surface light source element (backlight) that emits light in a planar shape and a liquid crystal display panel that provides image information, and the light transmittance is controlled by the image information provided by the liquid crystal display panel, thereby allowing characters and images to be displayed. Is displayed.

図1に一般的な面光源素子10の構成を示す。冷陰極管や発光ダイオード(LED)などからなる光源11から発せられた光は、ポリメチルメタクリレートやシクロオレフィンポリマーなどの透明材料からなる導光板12の左側面に入射し、該導光板12内を伝搬する。導光板12の裏面には印刷されたドット等の微細パターン部13が配置され、微細パターン部13に入射した伝搬光が拡散することにより導光板12の上面から出射される。出射された光は無指向性であるため、拡散板14やプリズムシート15、輝度向上フィルム17などの光学機能シートを複数枚使用することにより、光を正面方向に集光し、輝度を向上させる。図1に示す例では、拡散板1枚と、各々のレンズを直交させたプリズムシート2枚と、輝度向上フィルム1枚とが使用されている。また、導光板12の裏面側には金属を蒸着したフィルムや発泡ポリエチレンテレフタレートなどからなる反射板16が配置され、導光板12の裏面側に出射された光を再度導光板12に戻す機能を果たす。   FIG. 1 shows a configuration of a general surface light source element 10. Light emitted from a light source 11 such as a cold cathode tube or a light emitting diode (LED) is incident on the left side surface of a light guide plate 12 made of a transparent material such as polymethyl methacrylate or cycloolefin polymer, and passes through the light guide plate 12. Propagate. A fine pattern portion 13 such as printed dots is disposed on the back surface of the light guide plate 12, and propagating light incident on the fine pattern portion 13 is diffused and emitted from the upper surface of the light guide plate 12. Since the emitted light is omnidirectional, by using a plurality of optical function sheets such as the diffusion plate 14, the prism sheet 15, and the brightness enhancement film 17, the light is condensed in the front direction to improve the brightness. . In the example shown in FIG. 1, one diffusing plate, two prism sheets in which each lens is orthogonal, and one brightness enhancement film are used. Further, a reflective plate 16 made of a metal-deposited film, foamed polyethylene terephthalate, or the like is disposed on the back side of the light guide plate 12, and fulfills the function of returning light emitted to the back side of the light guide plate 12 to the light guide plate 12 again. .

次に、一般的な液晶表示パネルについて、図2を用いて説明する。液晶表示パネル20は、液晶セル21を挟んでその外側に偏光機能層22が配置される。この偏光機能層22は、偏光板23と、必要に応じて設けられる位相差フィルムや視野角拡大フィルムなどの光学機能層24とを有する。液晶セル21は、2枚の基板25、26、それぞれの基板の内側に設けられた電極27、28、両基板間に封入された液晶層29の他、図示されていない配向膜、スペーサ、カラーフィルタなどで構成される。ただし、液晶表示パネルの構成はこれに限定されるものではなく、用途や要求に応じて様々な構成となる。図2の液晶表示パネル20の下側に、図1に示したような面光源素子10を配設することにより、つまり面光源素子10と偏光機能層22とを隣接させることにより、液晶表示装置が構成される。   Next, a general liquid crystal display panel will be described with reference to FIG. The liquid crystal display panel 20 is provided with a polarization functional layer 22 on the outer side of the liquid crystal cell 21. The polarizing functional layer 22 includes a polarizing plate 23 and an optical functional layer 24 such as a retardation film or a viewing angle widening film provided as necessary. The liquid crystal cell 21 includes two substrates 25 and 26, electrodes 27 and 28 provided inside each substrate, a liquid crystal layer 29 sealed between the two substrates, an alignment film, a spacer, and a color not shown. It consists of a filter. However, the configuration of the liquid crystal display panel is not limited to this, and various configurations can be made according to applications and requirements. By disposing the surface light source element 10 as shown in FIG. 1 below the liquid crystal display panel 20 of FIG. 2, that is, by adjoining the surface light source element 10 and the polarization functional layer 22, a liquid crystal display device is provided. Is configured.

上述した面光源素子10において、拡散板14やプリズムシート15を用いて無指向性の光を正面方向に集光することができるのは、拡散板14の表面に形成された凹凸形状やプリズムシート15の表面に形成されたプリズムレンズと、空気と、の界面で光が屈折されるためである。すなわち、拡散板14やプリズムシート15の表面に空気層が介在することで、それぞれの表面における屈折率差が大きくなり、無指向性の光を集光することが可能となる。その一方、表面に屈折率差を有するが故に、表面反射の影響により導光板12側に光が戻り、その結果、光利用効率が低下するという課題がある。また、正面方向に集光し、輝度を上昇させるため、導光板12の上に拡散板14やプリズムシート15を複数枚積層しなければならないため、工程が煩雑になる。   In the surface light source element 10 described above, the non-directional light can be condensed in the front direction using the diffusion plate 14 and the prism sheet 15. This is because light is refracted at the interface between the prism lens formed on the surface 15 and air. That is, the presence of an air layer on the surface of the diffuser plate 14 or the prism sheet 15 increases the difference in refractive index between the surfaces, thereby making it possible to collect omnidirectional light. On the other hand, since the surface has a refractive index difference, there is a problem that light returns to the light guide plate 12 side due to the influence of surface reflection, and as a result, the light utilization efficiency decreases. Further, in order to collect light in the front direction and increase the luminance, a plurality of diffusion plates 14 and prism sheets 15 must be laminated on the light guide plate 12, so that the process becomes complicated.

拡散板やプリズムシートにおける表面反射の影響を取り除くために、拡散板又はプリズムシートと導光板とを、粘着剤又は接着剤を介して貼合することが考えられる。また、面光源素子と偏光機能層との間においても、空気層が介在する場合には表面反射が起こりうるために、この反射の防止を目的として、光源素子と偏光機能層とを貼合して一体化することが考えられる。この例として、導光板と偏光機能層とを接着配置し、必要に応じて拡散板、プリズムシートなども合わせて配置することが知られている(例えば、特許文献1〜4参照)。しかし、特許文献1〜4に示されるように導光板と偏光機能層を接着配置しただけでは、光を正面方向に集光することは困難と考えられる。一方、集光するために拡散板やプリズムシートを用いたとしても、それらを接着配置した場合は空気層が介在しないことから集光機能も同時に抑制されるため、所望の光学性能を達成することはできない。さらに、導光板の上に偏光機能層や拡散層、プリズムシートを積層するため、工程の煩雑さは改善されない。   In order to remove the influence of the surface reflection on the diffusion plate or the prism sheet, it is conceivable to bond the diffusion plate or the prism sheet and the light guide plate via an adhesive or an adhesive. Also, between the surface light source element and the polarizing functional layer, surface reflection may occur when an air layer is interposed. Therefore, for the purpose of preventing this reflection, the light source element and the polarizing functional layer are bonded together. It is possible to integrate them. As this example, it is known that a light guide plate and a polarizing functional layer are bonded and disposed, and a diffusion plate, a prism sheet, and the like are also disposed as necessary (for example, see Patent Documents 1 to 4). However, as shown in Patent Documents 1 to 4, it is considered difficult to condense light in the front direction only by adhering and arranging the light guide plate and the polarization functional layer. On the other hand, even if a diffuser plate or prism sheet is used for condensing, since the air layer does not intervene when they are bonded and arranged, the condensing function is also suppressed at the same time, so that the desired optical performance is achieved. I can't. Furthermore, since the polarization functional layer, the diffusion layer, and the prism sheet are laminated on the light guide plate, the complexity of the process is not improved.

また、偏光板に拡散板、輝度向上フィルム、集光フィルムなどの光学機能層が貼り合わされた偏光機能層が知られており、さらに面光源素子も貼り合わせ可能であることも知られている(例えば、特許文献5参照)。特許文献5に記載の技術によれば、歩留まりの向上や薄型化を実現できるが、用いられる拡散板や集光フィルムは内部構造の屈折率差で機能を発現させているため、十分な光学性能を達成できない。また、さらに、特許文献1〜4と同様に、光源の上に偏光機能層、拡散層、プリズムシート等を積層するため、工程の煩雑さは改善されない。   Further, a polarizing functional layer in which an optical functional layer such as a diffusion plate, a brightness enhancement film, and a light collecting film is bonded to a polarizing plate is known, and it is also known that a surface light source element can also be bonded ( For example, see Patent Document 5). According to the technique described in Patent Document 5, the yield can be improved and the thickness can be reduced. However, since the diffuser plate and the light-collecting film used have a function due to the difference in refractive index of the internal structure, sufficient optical performance is achieved. Cannot be achieved. Furthermore, since the polarization functional layer, the diffusion layer, the prism sheet, and the like are laminated on the light source as in Patent Documents 1 to 4, the complexity of the process is not improved.

さらに、偏光機能層と導光板とを両者の界面で光の反射が生じないように貼り合わせることも知られている(例えば、特許文献6、7参照)。しかし、特許文献6、7に記載の技術では、偏光機能層と導光板との界面における光の反射を充分には防止できず、光の利用効率が低くなる恐れがあり、また、出射光の視野角を必要とする透過型液晶表示装置用のバックライトには使用できないと考えられる。   Furthermore, it is also known that the polarizing functional layer and the light guide plate are bonded together so that light reflection does not occur at the interface between them (see, for example, Patent Documents 6 and 7). However, in the techniques described in Patent Documents 6 and 7, reflection of light at the interface between the polarization functional layer and the light guide plate cannot be sufficiently prevented, and there is a risk that the light use efficiency may be reduced. It is considered that it cannot be used for a backlight for a transmissive liquid crystal display device that requires a viewing angle.

そのほかに、偏光機能層を導光板に接着処理する技術が知られている(例えば、特許文献8参照)。特許文献8に記載の技術は、他部材とのスティッキングを防止し、また耐熱性等の性能試験時などにおけるカールやうねりの発生を防止することを目的としており、特許文献8には光の利用効率向上に関する記載はない。   In addition, a technique for bonding the polarization functional layer to the light guide plate is known (see, for example, Patent Document 8). The technique described in Patent Document 8 is intended to prevent sticking with other members, and to prevent the occurrence of curling and undulation during performance tests such as heat resistance. There is no mention of efficiency improvements.

前記の問題点に鑑み、特許文献9では、側面に設けられた1つ以上の光源から入射した光を伝播させるための導光板と、特定の偏光を選択的に透過する偏光機能層と、出射光の出射角度を制御するための出射光制御板とが、粘着剤、接着剤等を介して積層されてなる部材を備えている偏光機能層付き面光源素子が提案されている。しかし、特許文献9においても、前述の各特許文献に記載の技術と同様に、導光板の上に偏光機能層、拡散層、プリズムシート等を積層するため、工程の煩雑さは改善されない。   In view of the above problems, Patent Document 9 discloses a light guide plate for propagating light incident from one or more light sources provided on a side surface, a polarization functional layer that selectively transmits specific polarized light, and an output. A surface light source element with a polarization functional layer has been proposed, which includes a member in which an emission light control plate for controlling an emission angle of emitted light is laminated via an adhesive, an adhesive, or the like. However, in Patent Document 9, as in the techniques described in the above-mentioned Patent Documents, since a polarization functional layer, a diffusion layer, a prism sheet, and the like are stacked on the light guide plate, the complexity of the process is not improved.

一方、WO2005/008302号パンフレット(特許文献10)には、アスペクト比が2以上で長軸方向と短軸方向の屈折率差が0.05以上である多角柱体又は円柱体を、支持媒体中に同一方向を向けて分散配列させた構造の反射型偏光板が記載されている。この特許文献10に記載の反射型偏光板は、偏光分離機能を有するものであるが、バックライトとして使用するには導光板の積層が少なくとも必要であり、また正面方向への集光の制御をするために、場合によっては拡散層やプリズムシートの積層も必要となる。
特開平9−189811号公報 特開平10−319233号公報 特開平11−2722号公報 特開平11−52133号公報 特開2003−315545号公報 特開2000−155315号公報 特開2003−66236号公報 特開2003−315548号公報 特開2006−244803号公報 WO2005/008302号パンフレット
On the other hand, WO 2005/008302 pamphlet (Patent Document 10) discloses a polygonal column or cylinder having an aspect ratio of 2 or more and a difference in refractive index between the major axis direction and the minor axis direction of 0.05 or more in a supporting medium. Describes a reflection type polarizing plate having a structure in which the same direction is distributed. The reflective polarizing plate described in Patent Document 10 has a polarization separation function, but at least a light guide plate is required to be used as a backlight, and control of light collection in the front direction is required. Therefore, depending on the case, it is necessary to laminate a diffusion layer and a prism sheet.
JP-A-9-189811 JP 10-319233 A Japanese Patent Laid-Open No. 11-2722 JP-A-11-52133 JP 2003-315545 A JP 2000-155315 A JP 2003-66236 A JP 2003-315548 A JP 2006-244803 A WO2005 / 008302 pamphlet

前記の問題点に鑑み、本発明の目的は、導光機能及び偏光分離機能を併せ持ち、かつ、輝度を向上させることができると共に、製造が比較的簡単で、層間剥離などの問題が生じ難い光学素子、該光学素子を用いた積層光学部材、面光源素子、及び液晶表示装置を提供することにある。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an optical system that has both a light guiding function and a polarization separation function, can improve luminance, is relatively easy to manufacture, and does not easily cause problems such as delamination. An element, a laminated optical member using the optical element, a surface light source element, and a liquid crystal display device are provided.

上記目的を達成するために、本発明に係る光学素子は、互いに対向する一対の対向面を有し屈折率が等方性の支持媒体と、前記支持媒体中に配置された複数の複屈折体と、を備え、複屈折体は、短軸方向の長さに対する長軸方向の長さの比率であるアスペクト比が2以上であり、長軸方向と短軸方向との屈折率差が0.05以上である柱体であり、複数の複屈折体は、一方の対向面にほぼ平行な面に沿って、各複屈折体の長軸が互いにほぼ同一方向を向くように、並んで配列され、支持媒体の屈折率と複屈折体の短軸方向又は長軸方向のいずれか一方の屈折率との差が0.03以下、好ましくは0.01以下であり、一対の対向面のうちの片面に凹凸部が形成されていることを特徴とする。   To achieve the above object, an optical element according to the present invention includes a support medium having a pair of facing surfaces facing each other and having an isotropic refractive index, and a plurality of birefringent bodies disposed in the support medium. The birefringent body has an aspect ratio, which is a ratio of the length in the major axis direction to the length in the minor axis direction, of 2 or more, and the difference in refractive index between the major axis direction and the minor axis direction is 0. A plurality of birefringent bodies are arranged side by side along a plane substantially parallel to one opposing surface so that the major axes of the birefringent bodies are directed in substantially the same direction. The difference between the refractive index of the support medium and the refractive index of either the short axis direction or the long axis direction of the birefringent body is 0.03 or less, preferably 0.01 or less, An uneven portion is formed on one side.

上記本発明では、支持媒体の対向面と交差する側面から光学素子内へ入射された光が、支持媒体が有する対向面のうち片面に形成された凹凸部において反射され、正面方向(凹凸部が形成された面とは反対側の対向面の側)に導光されるため、光学素子が導光板として機能する。   In the present invention, light incident on the optical element from the side surface that intersects the facing surface of the support medium is reflected by the uneven portion formed on one side of the facing surface of the support medium, and the front direction (the uneven portion is Since the light is guided to the opposite surface side opposite to the formed surface, the optical element functions as a light guide plate.

上記本発明では、支持媒体の屈折率と複屈折体の短軸方向の屈折率との差が0.03以下である場合、凹凸部において反射され、正面方向に導光される光のうち、複屈折体の長軸方向とほぼ平行な向きに振動する直線偏光は複屈折体と支持媒体との界面で反射され、複屈折体の長軸方向とほぼ直交する向き(複屈折体の短軸方向とほぼ平行な向き)に振動する直線偏光は光学素子を透過する。その結果、複屈折体の短軸方向とほぼ平行な向きに振動する直線偏光のみが光学素子を透過することができる。また、支持媒体の屈折率と複屈折体の長軸方向の屈折率との差が0.03以下である場合、複屈折体の短軸方向とほぼ平行な向きに振動する直線偏光は複屈折体と支持媒体との界面で反射され、複屈折体の短軸方向とほぼ直交する向き(複屈折体の長軸方向にほぼ平行な向き)に振動する直線偏光は光学素子を透過する。その結果、複屈折体の長軸方向とほぼ平行な向きに振動する直線偏光のみが光学素子を透過することができる。したがって、光学素子は偏光分離機能を発現する。   In the present invention, when the difference between the refractive index of the support medium and the refractive index in the minor axis direction of the birefringent body is 0.03 or less, of the light reflected at the concavo-convex portion and guided in the front direction, Linearly polarized light oscillating in a direction substantially parallel to the major axis direction of the birefringent body is reflected at the interface between the birefringent body and the support medium, and is substantially perpendicular to the major axis direction of the birefringent body (the minor axis of the birefringent body). The linearly polarized light that vibrates in a direction substantially parallel to the direction passes through the optical element. As a result, only linearly polarized light that vibrates in a direction substantially parallel to the minor axis direction of the birefringent body can pass through the optical element. In addition, when the difference between the refractive index of the support medium and the refractive index in the major axis direction of the birefringent body is 0.03 or less, linearly polarized light that vibrates in a direction substantially parallel to the minor axis direction of the birefringent body is birefringent. Linearly polarized light that is reflected at the interface between the body and the support medium and vibrates in a direction substantially perpendicular to the minor axis direction of the birefringent body (direction substantially parallel to the major axis direction of the birefringent body) is transmitted through the optical element. As a result, only linearly polarized light that vibrates in a direction substantially parallel to the major axis direction of the birefringent body can pass through the optical element. Therefore, the optical element exhibits a polarization separation function.

上述のように、本発明の光学素子は、導光機能及び偏光分離機能を併せ持つことができ、かつ、輝度を向上させることができる。   As described above, the optical element of the present invention can have both a light guide function and a polarization separation function, and can improve luminance.

また、上記本発明は、従来のように導光板と偏光板とを積層する必要がないため、製造が比較的簡単であり、層間剥離などの問題が生じ難い。また、従来のように、導光板と偏光板の界面において光が反射されることがないため、光の利用効率を向上させることができる。   Moreover, since the present invention does not require a light guide plate and a polarizing plate to be laminated as in the prior art, the production is relatively simple and problems such as delamination are unlikely to occur. Further, unlike the prior art, light is not reflected at the interface between the light guide plate and the polarizing plate, so that the light utilization efficiency can be improved.

上記複屈折体は、長軸方向に垂直な断面の形状が実質的に多角形又は円であることが好ましく、ほぼ三角形であることがより好ましく、ほぼ正三角形であることが更に好ましい。   In the birefringent body, the cross-sectional shape perpendicular to the major axis direction is preferably substantially polygonal or circular, more preferably substantially triangular, and even more preferably substantially equilateral.

複屈折体の長軸方向に垂直な断面の形状をほぼ三角形、特にほぼ正三角形とすることにより、複屈折体がプリズムとして機能し、光学素子に集光機能をもたせることができる。また、複屈折体の長軸方向に垂直な断面の形状を、頂点数の少ない多角形である三角形、特に正三角形とすることによって、複屈折体の製造が容易となる。   By making the shape of the cross section perpendicular to the major axis direction of the birefringent body substantially triangular, in particular, substantially equilateral triangle, the birefringent body functions as a prism, and the optical element can have a condensing function. In addition, the birefringent body can be easily manufactured by making the shape of the cross section perpendicular to the major axis direction of the birefringent body into a triangle having a small number of vertices, particularly a regular triangle.

上記複屈折体は繊維であることが好ましい。   The birefringent body is preferably a fiber.

これにより、複屈折体が支持媒体中で簡単に、かつ、高度に配向することが可能となり、かつ複屈折体の複屈折性が効果的に発現する。   As a result, the birefringent body can be easily and highly oriented in the support medium, and the birefringence of the birefringent body is effectively exhibited.

上記凹凸部がくさび型溝又はV字型溝であり、当該くさび型溝又はV字型溝が複屈折体の短軸方向にほぼ平行に複数形成されていることが好ましい。その結果、複屈折体の長軸方向から光学素子内へ入射された光を、くさび型溝又はV字型溝によって反射させて、正面方向(くさび型溝又はV字型溝が形成された面とは反対側の対向面の側)へ良好に導光させることができる。   It is preferable that the concavo-convex portion is a wedge-shaped groove or a V-shaped groove, and a plurality of the wedge-shaped grooves or the V-shaped grooves are formed substantially parallel to the minor axis direction of the birefringent body. As a result, the light incident on the optical element from the long axis direction of the birefringent body is reflected by the wedge-shaped groove or the V-shaped groove, and the front direction (the surface on which the wedge-shaped groove or the V-shaped groove is formed) Can be guided well to the opposite surface side).

上記複数のくさび型溝同士又はV字型溝同士のピッチが10μm以上であることが好ましく、20μm以上であることがより好ましい。これにより、光学素子内へ入射された光を正面方向(くさび型溝又はV字型溝が形成された面とは反対側の対向面の側)へ良好に導光させることができる。   The pitch between the plurality of wedge-shaped grooves or the V-shaped grooves is preferably 10 μm or more, and more preferably 20 μm or more. Thereby, the light incident into the optical element can be guided well in the front direction (on the opposite surface side to the surface on which the wedge-shaped grooves or V-shaped grooves are formed).

本発明に係る積層光学部材は、上記光学素子と、他の光学機能を示す光学層とが積層されてなる。光学素子に積層される光学層は、拡散板、プリズムシート、又は輝度向上フィルムであることが好ましい。   The laminated optical member according to the present invention is formed by laminating the optical element and an optical layer exhibiting another optical function. The optical layer laminated on the optical element is preferably a diffusion plate, a prism sheet, or a brightness enhancement film.

上記積層光学部材では、光学素子の上に拡散板が積層され、拡散板の上にプリズムシートが積層されていることが好ましい。または、上記積層光学部材では、光学素子の上に拡散板が積層され、拡散板の上にプリズムシートが積層され、プリズムシートの上に輝度向上フィルムが積層されていていることが好ましい。   In the laminated optical member, it is preferable that a diffusion plate is laminated on the optical element, and a prism sheet is laminated on the diffusion plate. Alternatively, in the laminated optical member, it is preferable that a diffusion plate is laminated on the optical element, a prism sheet is laminated on the diffusion plate, and a brightness enhancement film is laminated on the prism sheet.

本発明に係る面光源素子は、上記光学素子、又は上記積層光学部材と、光学素子又は積層光学部材において凹凸部が形成された支持媒体の片面と垂直な面に配置された光源と、光学素子又は積層光学部材において凹凸部が形成された支持媒体の片面の側に配置された反射板とを備える。   A surface light source element according to the present invention includes the optical element or the laminated optical member, a light source disposed on a surface perpendicular to one side of a support medium on which an uneven portion is formed in the optical element or the laminated optical member, and the optical element. Alternatively, the laminated optical member includes a reflector disposed on one side of the support medium on which the concavo-convex portion is formed.

本発明に係る液晶表示装置は、上記光学素子、上記積層光学部材、又は上記面光源素子と、液晶セルと、を備える。   A liquid crystal display device according to the present invention includes the optical element, the laminated optical member, or the surface light source element, and a liquid crystal cell.

本発明によれば、導光機能及び偏光分離機能を併せ持ち、かつ、輝度を向上させることができると共に、製造が比較的簡単で、層間剥離などの問題が生じ難い光学素子、該光学素子を用いた積層光学部材、面光源素子、及び液晶表示装置を提供することができる。   According to the present invention, an optical element that has both a light guide function and a polarization separation function, can improve luminance, is relatively easy to manufacture, and hardly causes problems such as delamination, and the optical element is used. The laminated optical member, the surface light source element, and the liquid crystal display device can be provided.

以下、図面を適宜参照しながら、本発明の好適な実施の形態について説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings as appropriate. However, the present invention is not limited to the following embodiments.

(光学素子)
図3に示すように、本実施形態に係る光学素子30は、互いに対向する一対の対向面7、8、及び対向面7、8の側面となる側面9a、9b、9c、9dを有し、屈折率が等方性の支持媒体4と、支持媒体4中に配置された複数の複屈折体5と、を備える。また、一対の対向面7、8のうちの片面8には凹凸部6が形成されている。また、側面9aと側面9bとが対向し、側面9cと側面9dとが対向する。側面9aが光Lの入射面となり、凹凸部6が形成されている片面8とは反対側の対向面7が光Lの出射面となる。
(Optical element)
As shown in FIG. 3, the optical element 30 according to the present embodiment has a pair of facing surfaces 7 and 8 that face each other, and side surfaces 9a, 9b, 9c, and 9d that are side surfaces of the facing surfaces 7 and 8. A support medium 4 having an isotropic refractive index and a plurality of birefringent bodies 5 disposed in the support medium 4 are provided. Further, an uneven portion 6 is formed on one surface 8 of the pair of opposed surfaces 7 and 8. Further, the side surface 9a and the side surface 9b face each other, and the side surface 9c and the side surface 9d face each other. The side surface 9a is an incident surface for the light L, and the opposite surface 7 opposite to the one surface 8 on which the concavo-convex portion 6 is formed is an output surface for the light L.

凹凸部6は、くさび型溝又はV字型溝であることが好ましく、くさび型溝又はV字型溝が複屈折体5の短軸方向にほぼ平行に複数形成されていることが好ましい。その結果、側面9a側(複屈折体5の長軸方向)から光学素子3内へ入射させた光を、片面8側のくさび型溝又はV字型溝によって反射させ、正面方向(対向面7の法線方向)へ良好に導光させることができる。なお、クサビ型溝とは、溝の断面形状が非対称であるV字型溝を意味する。   The uneven portion 6 is preferably a wedge-shaped groove or a V-shaped groove, and a plurality of wedge-shaped grooves or V-shaped grooves are preferably formed substantially parallel to the minor axis direction of the birefringent body 5. As a result, the light incident on the optical element 3 from the side surface 9a side (long axis direction of the birefringent body 5) is reflected by the wedge-shaped groove or the V-shaped groove on the one surface 8 side, and the front direction (opposing surface 7). In the normal direction). The wedge-shaped groove means a V-shaped groove in which the cross-sectional shape of the groove is asymmetric.

くさび型溝又はV字型溝は、等しいピッチ(間隔)で配置されてもよく、そうでなくてもよい。また、複数のくさび型溝同士又はV字型溝同士のピッチ(間隔)P(図3に示すように、ある溝の所定部分からそれに隣接する溝の対応する部分までの距離であり、例えば、ある溝の底からそれに隣接する溝の底までの距離)は、10μm以上であることが好ましく、20μm以上であることがより好ましい。その結果、光学素子30内へ入射された光を正面方向(対向面7の法線方向)へ良好に導光させることができる。ピッチが10μmを下回ると、光学素子30内へ入射された光が正面方向(対向面7の側)に伝播し難く、輝度が低下する傾向がある。   The wedge-shaped grooves or V-shaped grooves may or may not be arranged at an equal pitch (interval). Further, the pitch (interval) P between a plurality of wedge-shaped grooves or between V-shaped grooves (as shown in FIG. 3 is a distance from a predetermined portion of a certain groove to a corresponding portion of a groove adjacent thereto, for example, The distance from the bottom of a certain groove to the bottom of the groove adjacent to the groove is preferably 10 μm or more, and more preferably 20 μm or more. As a result, the light incident into the optical element 30 can be favorably guided in the front direction (normal direction of the facing surface 7). When the pitch is less than 10 μm, the light incident into the optical element 30 is difficult to propagate in the front direction (on the facing surface 7 side), and the luminance tends to decrease.

くさび型溝又はV字型溝の寸法は、溝の深さが、好ましくは5μm以上、より好ましくは10μm以上であり、溝の幅が、好ましくは10μm以上である。これにより、くさび型溝又はV字型溝が、幾何光学的に機能し、光を良好に反射、屈折させることができる。くさび型溝又はV字型溝の寸法が小さすぎると、くさび型溝又はV字型溝が、散乱光学的に機能する傾向がある。なお、くさび型溝又はV字型溝の深さ、幅、及び頂角は、均一であってもよく、不均一であってもよい。または、凹凸部6は、くさび型又はV字型の凸条でもよく、ドット状の凹部や凸部でもよい。   As for the dimensions of the wedge-shaped groove or the V-shaped groove, the depth of the groove is preferably 5 μm or more, more preferably 10 μm or more, and the width of the groove is preferably 10 μm or more. As a result, the wedge-shaped groove or the V-shaped groove functions geometrically and can reflect and refract light well. If the size of the wedge-shaped groove or the V-shaped groove is too small, the wedge-shaped groove or the V-shaped groove tends to function as a scattering optical. Note that the depth, width, and apex angle of the wedge-shaped groove or V-shaped groove may be uniform or non-uniform. Or the uneven | corrugated | grooved part 6 may be a wedge-shaped or V-shaped protruding item | line, and may be a dot-shaped recessed part and a convex part.

光学素子30の膜厚は、特に制限されないが、通常、1〜3000μmの範囲とするのが適当であり、好ましくは5〜1000μm、より好ましくは10〜200μmである。光学素子30が薄すぎると、偏光分離機能が発揮されない傾向があり、逆に厚すぎると、光学素子30によって吸収される光の量が大きくなったり、また材料コストが高くなったりする傾向があるが、光学素子30の膜厚を上記範囲内とすることにより、これらの諸現象を抑制できる。   The film thickness of the optical element 30 is not particularly limited, but is usually in the range of 1 to 3000 μm, preferably 5 to 1000 μm, more preferably 10 to 200 μm. If the optical element 30 is too thin, the polarization separation function tends not to be exhibited. Conversely, if the optical element 30 is too thick, the amount of light absorbed by the optical element 30 tends to increase and the material cost tends to increase. However, these phenomena can be suppressed by setting the film thickness of the optical element 30 within the above range.

複屈折体5は、短軸方向の長さに対する長軸方向の長さの比率であるアスペクト比が2以上の柱体であり、該アスペクト比は5以上であることが好ましく、10以上であることがより好ましい。例えば、複屈折体5として、上記アスペクト比を有する繊維を用いればよい。複屈折体5として繊維を用いることによって、複屈折体が支持媒体中で簡単に、かつ、高度に配向することが可能となり、かつ複屈折体の複屈折性が効果的に発現する。   The birefringent body 5 is a column having an aspect ratio of 2 or more, which is a ratio of the length in the major axis direction to the length in the minor axis direction, and the aspect ratio is preferably 5 or more. It is more preferable. For example, a fiber having the above aspect ratio may be used as the birefringent body 5. By using fibers as the birefringent body 5, the birefringent body can be easily and highly oriented in the support medium, and the birefringence of the birefringent body is effectively expressed.

なお、本実施形態では、複屈折体5の長軸方向に垂直な断面形状が多角形である場合、複屈折体5の短軸方向の長さ(短軸径)は、その多角形の外接円の直径と定義する。また、複屈折体5の断面形状が円である場合、その短軸方向の長さ(短軸径)は、その円の直径と定義する。   In this embodiment, when the cross-sectional shape perpendicular to the major axis direction of the birefringent body 5 is a polygon, the length in the minor axis direction (short axis diameter) of the birefringent body 5 is the circumscribing of the polygon. It is defined as the diameter of the circle. When the cross-sectional shape of the birefringent body 5 is a circle, the length in the minor axis direction (minor axis diameter) is defined as the diameter of the circle.

複屈折体5の長軸方向と短軸方向(多角形の外接円の直径方向、又は円の直径方向)との屈折率差は、0.05以上であり、好ましくは0.1以上、より好ましくは0.2以上である。   The refractive index difference between the major axis direction and the minor axis direction (diameter direction of the polygonal circumscribed circle or circle diameter direction) of the birefringent body 5 is 0.05 or more, preferably 0.1 or more. Preferably it is 0.2 or more.

複数の複屈折体5は、対向面7または8の一方の面にほぼ平行な面(以下、配列面と記す)に沿って、各複屈折体5の長軸が互いにほぼ同一方向(Z方向)を向くように、並んで配列されている。また、複屈折体5は支持媒体4中で密に充填されていることが好ましい。なお、「ほぼ同一方向」とは、複数の複屈折体5が完全に同じ方向に向く場合のみならず、基準となる一つの複屈折体5に対して、他の複屈折体5が±10°程度の範囲内で傾く場合も許容される概念である。また、複屈折体5の長軸方向と支持媒体4の側面9c、9dとは、ほぼ平行であり、複屈折体5の長軸方向と側面9a、9bとは交差し、好ましくは直交する。   The plurality of birefringent bodies 5 have a major axis of each birefringent body 5 in substantially the same direction (Z direction) along a plane substantially parallel to one of the opposing surfaces 7 or 8 (hereinafter referred to as an array plane). ) Are aligned side by side. The birefringent body 5 is preferably packed densely in the support medium 4. Note that “substantially the same direction” means not only the case where a plurality of birefringent bodies 5 are completely directed in the same direction, but also the other birefringent body 5 is ± 10 with respect to one reference birefringent body 5. It is an acceptable concept even when it is tilted within a range of about °. The major axis direction of the birefringent body 5 and the side surfaces 9c and 9d of the support medium 4 are substantially parallel, and the major axis direction of the birefringent body 5 and the side surfaces 9a and 9b intersect, preferably orthogonally.

支持媒体4の屈折率と複屈折体5の短軸方向又は長軸方向のいずれか一方の屈折率との差は0.03以下であり、0.01以下であることが好ましい。   The difference between the refractive index of the support medium 4 and the refractive index of either the short axis direction or the long axis direction of the birefringent body 5 is 0.03 or less, and preferably 0.01 or less.

例えば、支持媒体4の屈折率と複屈折体5の短軸方向の屈折率との差を0.03以下として、両屈折率をほぼ一致させた場合、複屈折体5の短軸方向にほぼ平行に振動する直線偏光のみが光学素子30の対向面7を透過する。また、複屈折体5は複屈折性を有するので、複屈折体5の長軸方向の屈折率は、支持媒体4の屈折率と一致しない。その結果、複屈折体5の長軸方向に振動する直線偏光は、複屈折体5と支持媒体4との界面で反射される。このように、支持媒体4の屈折率と複屈折体5の短軸方向の屈折率との差が0.03以下である場合は、光学素子30において、複屈折体5の短軸方向が光の透過軸になる。   For example, when the difference between the refractive index of the support medium 4 and the refractive index in the minor axis direction of the birefringent body 5 is set to 0.03 or less, and both refractive indexes are substantially matched, the birefringent body 5 is almost in the minor axis direction. Only linearly polarized light that vibrates in parallel passes through the facing surface 7 of the optical element 30. Further, since the birefringent body 5 has birefringence, the refractive index in the major axis direction of the birefringent body 5 does not match the refractive index of the support medium 4. As a result, the linearly polarized light that vibrates in the major axis direction of the birefringent body 5 is reflected at the interface between the birefringent body 5 and the support medium 4. Thus, when the difference between the refractive index of the support medium 4 and the refractive index in the minor axis direction of the birefringent body 5 is 0.03 or less, in the optical element 30, the minor axis direction of the birefringent body 5 is light. Becomes the transmission axis.

複屈折体5の短軸方向が光の透過軸になる場合、複屈折体5の長軸方向の屈折率と支持媒体4の屈折率との差は、0.05以上であることが好ましく、0.1以上であることがより好ましく、0.2以上であることが更に好ましい。この屈折率差が大きいほど、複屈折体5の長軸方向に振動する直線偏光を効率的に反射することができ、光学素子30の膜厚を薄くすることができる。   When the short axis direction of the birefringent body 5 is the light transmission axis, the difference between the refractive index of the long axis direction of the birefringent body 5 and the refractive index of the support medium 4 is preferably 0.05 or more, It is more preferably 0.1 or more, and further preferably 0.2 or more. The greater the difference in refractive index, the more efficiently the linearly polarized light that vibrates in the major axis direction of the birefringent body 5 can be reflected, and the film thickness of the optical element 30 can be reduced.

このように、支持媒体4の屈折率と複屈折体5の短軸方向の屈折率との差が0.03以下である場合、光学素子30は、複屈折体5の短軸方向にほぼ平行な向きに振動する直線偏光を透過させ、複屈折体5の長軸方向とほぼ平行な向きに振動する直線偏光を反射するような偏光分離機能を有することができる。   Thus, when the difference between the refractive index of the support medium 4 and the refractive index in the minor axis direction of the birefringent body 5 is 0.03 or less, the optical element 30 is substantially parallel to the minor axis direction of the birefringent body 5. It is possible to have a polarization separation function that transmits linearly polarized light that vibrates in any direction and reflects linearly polarized light that vibrates in a direction substantially parallel to the long axis direction of the birefringent body 5.

一方、支持媒体4の屈折率と複屈折体5の長軸方向の屈折率との差を0.03以下として、両屈折率をほぼ一致させた場合、複屈折体5の長軸方向にほぼ平行に振動する直線偏光のみが光学素子30の対向面7を透過する。また、複屈折体5は複屈折性を有するので、複屈折体5の短軸方向の屈折率は、支持媒体4の屈折率と一致しない。その結果、複屈折体5の短軸方向に振動する直線偏光は、複屈折体5と支持媒体4との界面で反射される。このように、支持媒体4の屈折率と複屈折体5の長軸方向の屈折率との差が0.03以下である場合は、光学素子30において、複屈折体5の長軸軸方向が光の透過軸になる。   On the other hand, when the difference between the refractive index of the support medium 4 and the refractive index in the major axis direction of the birefringent body 5 is set to 0.03 or less, and both refractive indexes are substantially matched, the birefringent body 5 is almost in the major axis direction. Only linearly polarized light that vibrates in parallel passes through the facing surface 7 of the optical element 30. Further, since the birefringent body 5 has birefringence, the refractive index in the minor axis direction of the birefringent body 5 does not match the refractive index of the support medium 4. As a result, the linearly polarized light that vibrates in the minor axis direction of the birefringent body 5 is reflected at the interface between the birefringent body 5 and the support medium 4. Thus, when the difference between the refractive index of the support medium 4 and the refractive index in the major axis direction of the birefringent body 5 is 0.03 or less, the major axis axis direction of the birefringent body 5 in the optical element 30 is It becomes the transmission axis of light.

複屈折体5の長軸方向が光の透過軸になる場合、複屈折体5の短軸方向の屈折率と支持媒体4の屈折率との差は、0.05以上であることが好ましく、0.1以上であることがより好ましく、0.2以上であることが更に好ましい。この屈折率差が大きいほど、複屈折体5の短軸方向に振動する直線偏光を効率的に反射することができ、光学素子30の膜厚を薄くすることができる。   When the major axis direction of the birefringent body 5 is the light transmission axis, the difference between the refractive index of the birefringent body 5 in the minor axis direction and the refractive index of the support medium 4 is preferably 0.05 or more, It is more preferably 0.1 or more, and further preferably 0.2 or more. As the refractive index difference is larger, the linearly polarized light that vibrates in the minor axis direction of the birefringent body 5 can be reflected more efficiently, and the film thickness of the optical element 30 can be reduced.

このように、支持媒体4の屈折率と複屈折体5の長軸方向の屈折率との差が0.03以下である場合、光学素子30は、複屈折体5の長軸方向にほぼ平行な向きに振動する直線偏光を透過させ、複屈折体5の短軸方向とほぼ平行な向きに振動する直線偏光を反射するような偏光分離機能を有することもできる。   As described above, when the difference between the refractive index of the support medium 4 and the refractive index of the birefringent body 5 in the major axis direction is 0.03 or less, the optical element 30 is substantially parallel to the major axis direction of the birefringent body 5. It is also possible to have a polarization separation function that transmits linearly polarized light that vibrates in any direction and reflects linearly polarized light that vibrates in a direction substantially parallel to the minor axis direction of the birefringent body 5.

支持媒体4中における複屈折体5の積層数は、支持媒体4の厚さ方向(Y方向)において、3層以上であることが好ましく、5層以上であることがより好ましい。複屈折体5の配列面に対して完全な平行光を垂直に入射させることが難しい場合であっても、上記積層数を確保することにより、光学素子30が比較的高い偏光分離機能を得ることができる。   The number of layers of the birefringent body 5 in the support medium 4 is preferably 3 or more, more preferably 5 or more in the thickness direction (Y direction) of the support medium 4. Even when it is difficult to make perfect parallel light perpendicularly incident on the arrangement surface of the birefringent body 5, the optical element 30 can obtain a relatively high polarization separation function by securing the number of layers. Can do.

なお、複屈折体5の配列面に対して平行光が垂直に入射し、かつ光学素子30の厚さが散乱因子を考慮しないでよい程度の厚さである場合、複屈折体5の積層数は1〜100層程度から適宜選択すればよく、複屈折体5の積層数が1層だけであっても、光学素子30は、比較的高い偏光分離機能を得ることができる。   Note that when the parallel light is perpendicularly incident on the arrangement surface of the birefringent body 5 and the thickness of the optical element 30 is such that the scattering factor does not need to be taken into consideration, the number of stacked birefringent bodies 5 May be appropriately selected from about 1 to 100 layers, and the optical element 30 can obtain a relatively high polarization separation function even if the number of layers of the birefringent body 5 is only one.

複屈折体5の長軸方向に垂直な断面の形状は、実質的に多角形、又は実質的に円であることが好ましく、より好ましくはほぼ三角形、更に好ましくはほぼ正三角形である。なお、本実施形態では、図示の便宜上、複屈折体5の長軸方向に垂直な断面の形状は円である。複屈折体5の長軸方向に垂直な断面の形状を、プリズムシートの頂角の形状と類似している三角形、特に正三角形とした場合、複屈折体5がプリズムとして機能し、光学素子30に集光機能をもたせることができる。また、複屈折体5の長軸方向に垂直な断面の形状を、頂点数の少ない多角形である三角形、特に正三角形、あるいは円とした場合、複屈折体5の製造が容易となる。   The cross-sectional shape perpendicular to the major axis direction of the birefringent body 5 is preferably substantially polygonal or substantially circular, more preferably substantially triangular, and more preferably substantially equilateral triangle. In the present embodiment, for convenience of illustration, the cross-sectional shape perpendicular to the major axis direction of the birefringent body 5 is a circle. When the shape of the cross section perpendicular to the major axis direction of the birefringent body 5 is a triangle similar to the apex angle shape of the prism sheet, particularly a regular triangle, the birefringent body 5 functions as a prism, and the optical element 30 Can have a condensing function. In addition, when the cross-sectional shape perpendicular to the major axis direction of the birefringent body 5 is a triangle having a small number of vertices, particularly a regular triangle or a circle, the birefringent body 5 can be easily manufactured.

なお、本実施形態における「実質的に多角形」とは、正多角形を包含するのみならず、正多角形を基準とした際に正多角形の各頂点の角度が±10°程度の範囲内で変動した図形を包含し、また、正多角形の一辺の長さを基準とした際に一つの辺に対して他の辺の長さが±10%程度の範囲内で変動した図形も包含し、また、各辺が直線である図形のみならず各辺が若干の曲線性を帯びた図形も包含する概念である。同様に、本実施形態における「ほぼ正三角形」とは、正三角形を包含するのみならず、正三角形を基準とした際に正三角形の各頂点の角度が±10°程度の範囲内で変動した図形を包含し、また、正三角形の一辺の長さを基準とした際に一つの辺に対して他の辺の長さが±10%程度の範囲内で変動した図形も包含し、また、各辺が直線である図形のみならず各辺が若干の曲線性を帯びた図形も包含する概念である。例えば、複屈折体5の繊維を製造する際、繊維の断面の各辺が若干の曲線性を帯びることがある。また、本実施形態において、所定の角度や所定の辺の長さを表すときに「ほぼ」が付されている場合、所定の角度を中心に±10°程度の範囲内である角度、あるいは所定の辺の長さを中心に±10%程度の範囲内である辺の長さが許容されることを意味する。   The “substantially polygon” in the present embodiment includes not only a regular polygon but also a range in which the angle of each vertex of the regular polygon is about ± 10 ° when the regular polygon is used as a reference. Also included is a figure that includes a figure that fluctuates within the range, and that the length of one side of the regular polygon is based on the length of one side of the regular polygon and the length of the other side fluctuates within a range of about ± 10%. It is a concept that includes not only a figure in which each side is a straight line but also a figure in which each side is slightly curved. Similarly, the “substantially equilateral triangle” in the present embodiment includes not only the equilateral triangle but also the angle of each vertex of the equilateral triangle varies within a range of about ± 10 ° when the equilateral triangle is used as a reference. Including a figure, and also including a figure in which the length of one side of the regular triangle varies within a range of about ± 10% with respect to the length of one side of the equilateral triangle, It is a concept that encompasses not only figures in which each side is a straight line but also figures in which each side is slightly curved. For example, when manufacturing the fiber of the birefringent body 5, each side of the cross section of the fiber may be slightly curved. Further, in this embodiment, when “almost” is given when representing a predetermined angle or a predetermined side length, an angle within a range of about ± 10 ° around the predetermined angle, or a predetermined This means that a side length within a range of about ± 10% around the side length is allowed.

また、本実施形態における「実質的に円」とは、長径と短径の比を表す楕円率が1である楕円(すなわち真円)のみならず、楕円率が1±0.1 程度の範囲内の楕円を許容する概念である。例えば、複屈折体5の繊維を製造する際、その断面が若干の楕円性を有することがある。複屈折体5の各長軸方向に垂直な断面の楕円率は1であること(断面が真円であること)が好ましい。   In addition, “substantially a circle” in the present embodiment is not only an ellipse having an ellipticity of 1 representing the ratio of the major axis to the minor axis (that is, a perfect circle), but also having an ellipticity of about 1 ± 0.1. It is a concept that allows an ellipse inside. For example, when manufacturing the fiber of the birefringent body 5, the cross section may have some ellipticity. The ellipticity of the cross section perpendicular to each major axis direction of the birefringent body 5 is preferably 1 (the cross section is a perfect circle).

複屈折体5の各長軸方向に垂直な断面の形状である多角形の一辺の長さ、又は円の直径は、通常、可視光の波長より大きく、好ましくは1μm以上、より好ましくは5μm以上である。多角形の一辺の長さ又は円の直径が1μm未満である場合、偏光分離機能が低下する傾向がある。   The length of one side of the polygon which is a cross-sectional shape perpendicular to the major axis direction of the birefringent body 5 or the diameter of the circle is usually larger than the wavelength of visible light, preferably 1 μm or more, more preferably 5 μm or more. It is. When the length of one side of the polygon or the diameter of the circle is less than 1 μm, the polarization separation function tends to deteriorate.

なお、支持媒体4の対向面7と対向面8とは平行でなくてもよい。例えば、光学素子30を、側面9aの厚みが側面9bの厚みより大きなくさび形状としてもよい。   Note that the facing surface 7 and the facing surface 8 of the support medium 4 do not have to be parallel. For example, the optical element 30 may have a wedge shape in which the thickness of the side surface 9a is larger than the thickness of the side surface 9b.

(複屈折体5の材料)
複屈折体5としては、原理上、複屈折性を示す種々の物質を使用できるが、支持媒体4中における配向性や断面形状の安定性、耐久性などの観点から、複屈折体5は固体であることが好ましい。このような条件に見合う物質の中でも、支持媒体4中で簡単に、かつ、高度に配向することが可能であり、また複屈折性が効果的に発現することから、複屈折体5を連続繊維とすることが好ましい。
(Material of birefringent body 5)
In principle, various materials exhibiting birefringence can be used as the birefringent body 5, but from the viewpoints of orientation in the support medium 4, stability of the cross-sectional shape, durability, etc., the birefringent body 5 is solid. It is preferable that Among substances that meet such conditions, the birefringent body 5 is made of continuous fiber because it can be easily and highly oriented in the support medium 4 and birefringence is effectively expressed. It is preferable that

複屈折体5として使用する具体的な繊維としては、ポリエチレンやポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、ポリアクリロニトリル、ポリ(4−メチル−1−ペンテン)の如きポリオレフィン・ビニル系繊維、ナイロン6やナイロン66、ナイロン46の如き脂肪族ポリアミド系繊維、ポリ(m−フェニレンイソフタルアミド)やポリ(p−フェニレンテレフタルアミド)の如き芳香族ポリアミド系繊維(アラミド繊維)、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、ポリ−ε−カプロラクトンの如きポリエステル系繊維、ポリプラスチックス社から販売されている“ベクトラ”や、住友化学社から販売されている“スミカスーパー”の如き商品名が付された製品に代表される芳香族液晶性ポリエステル系繊維、ポリ(p−フェニレンベンゾビスオキサゾール)やポリ(p−フェニレンベンゾビスチアゾール)、ポリベンズイミダゾール、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトンの如きヘテロ原子含有繊維、ポリピロメリットイミドの如きポリイミド系繊維、レーヨンの如きセルロース系繊維、ポリ(メチルメタクリレート)の如きアクリル系繊維、ポリカーボネート系繊維、ウレタン系繊維などが例示される。これらの中でも、特にベンゼン環やナフタレン環などの芳香族環を有し、可視光領域に吸収が少ない、又は吸収のない繊維を複屈折体5として使用することが好ましい。   Specific fibers used as the birefringent body 5 include polyolefin and vinyl fibers such as polyethylene, polytetrafluoroethylene, polypropylene, polyvinyl alcohol, polyvinyl chloride, polyacrylonitrile, and poly (4-methyl-1-pentene). , Aliphatic polyamide fibers such as nylon 6, nylon 66 and nylon 46, aromatic polyamide fibers (aramid fibers) such as poly (m-phenylene isophthalamide) and poly (p-phenylene terephthalamide), polyethylene terephthalate and polyethylene For products with product names such as naphthalate, polyester fiber such as poly-ε-caprolactone, “Vectra” sold by Polyplastics, and “Sumika Super” sold by Sumitomo Chemical. Be represented Hetero atoms such as aromatic liquid crystalline polyester fiber, poly (p-phenylenebenzobisoxazole), poly (p-phenylenebenzobisthiazole), polybenzimidazole, polyphenylene sulfide, polysulfone, polyethersulfone, polyetheretherketone Examples thereof include fibers, polyimide fibers such as polypyromellitimide, cellulose fibers such as rayon, acrylic fibers such as poly (methyl methacrylate), polycarbonate fibers, and urethane fibers. Among these, it is particularly preferable to use a fiber having an aromatic ring such as a benzene ring or a naphthalene ring and having little or no absorption in the visible light region as the birefringent body 5.

また、複屈折体5と支持媒体4との接着性を向上させることを目的として、複屈折体5の繊維の表面に、コロナ処理などの各種易接着処理が施されていてもよい。さらに、複屈折体5の繊維の複屈折性を向上させることを目的として、低分子液晶化合物やウィスカーなど、形状異方性を有するフィラーなどを複屈折体5に添加したり、複屈折体5として、マルチフィラメントタイプの高分子相互配列体繊維を用いたりしてもよい。   For the purpose of improving the adhesion between the birefringent body 5 and the support medium 4, the surface of the fiber of the birefringent body 5 may be subjected to various easy adhesion treatments such as corona treatment. Further, for the purpose of improving the birefringence of the fibers of the birefringent body 5, a filler having shape anisotropy such as a low molecular liquid crystal compound or a whisker is added to the birefringent body 5, or the birefringent body 5. Alternatively, a multifilament type polymer inter-array fiber may be used.

複屈折体5の複屈折性を向上させるために複屈折体5の繊維に添加される低分子液晶化合物としては、ビフェニル系、フェニルベンゾエート系、シクロヘキシルベンゼン系、アゾキシベンゼン系、アゾベンゼン系、アゾメチン系、ターフェニル系、ビフェニルベンゾエート系、シクロヘキシルビフェニル系、フェニルピリミジン系、シクロヘキシルピリミジン系、コレステロール系の如き化合物をメソゲン(分子構造中の液晶性を発現させる中核的単位)として有する化合物などが例示される。これらの低分子液晶化合物は、複屈折体5の繊維の長軸方向に配向していれば、繊維中に溶解していても、ドメインで存在していても構わない。ただし、ドメインで存在する場合は、そのドメインの直径を0.2μm以下にすることが好ましい。ドメインの直径が0.2μmより大きいと、複屈折体5の繊維の長軸と垂直な方向に振動する直線偏光が散乱される傾向がある。   The low molecular liquid crystal compounds added to the fibers of the birefringent body 5 in order to improve the birefringence of the birefringent body 5 include biphenyl, phenylbenzoate, cyclohexylbenzene, azoxybenzene, azobenzene, and azomethine. Compounds having a mesogen (a core unit for expressing liquid crystallinity in a molecular structure) such as benzene, terphenyl, biphenylbenzoate, cyclohexylbiphenyl, phenylpyrimidine, cyclohexylpyrimidine, and cholesterol. The These low-molecular liquid crystal compounds may be dissolved in the fibers or may exist in the domain as long as they are aligned in the long axis direction of the fibers of the birefringent body 5. However, when it exists in a domain, the diameter of the domain is preferably 0.2 μm or less. When the domain diameter is larger than 0.2 μm, the linearly polarized light that vibrates in the direction perpendicular to the long axis of the fiber of the birefringent body 5 tends to be scattered.

また、複屈折体5の複屈折性を向上させることを目的に繊維に添加されるウィスカーとしては、サファイア、炭化珪素、炭化ボロン、窒化珪素、窒化ボロン、硼酸アルミニウム、グラファイト、チタン酸カリウム、ポリオキシメチレン、ポリ(p−オキシベンゾイル)、ポリ(2−オキシ−6−ナフトイル)などが例示される。これらのウィスカーは、その断面の平均直径が0.05〜0.2μmの範囲にあることが好ましい。平均直径が0.2μmより大きいと、低分子液晶化合物の場合と同様に、複屈折体5の繊維の長軸と垂直な方向に振動する直線偏光が散乱したり、ウィスカーによって複屈折体5の繊維表面に突起が形成されたりする可能性がある。   The whisker added to the fiber for the purpose of improving the birefringence of the birefringent body 5 includes sapphire, silicon carbide, boron carbide, silicon nitride, boron nitride, aluminum borate, graphite, potassium titanate, poly Examples include oxymethylene, poly (p-oxybenzoyl), poly (2-oxy-6-naphthoyl) and the like. These whiskers preferably have an average cross-sectional diameter in the range of 0.05 to 0.2 μm. When the average diameter is larger than 0.2 μm, as in the case of the low-molecular liquid crystal compound, linearly polarized light that vibrates in the direction perpendicular to the long axis of the fiber of the birefringent body 5 is scattered, or whisker causes the birefringent body 5 Protrusions may be formed on the fiber surface.

複屈折体5として高分子相互配列体繊維を用いる場合、かかる高分子相互配列体繊維は、海成分中に島成分が分散して配列したものとなる。この場合、島成分の長軸方向の屈折率と短軸方向の屈折率のうちいずれか一方は、海成分の屈折率とほぼ一致させるのが好ましい。この場合も、島成分の直径は0.2μm以下であることが好ましい。また島成分は、海成分中に好ましくは2個以上、より好ましくは4個以上存在している。なお、島成分にさらに、低分子液晶やウィスカーなど、形状異方性のあるフィラーが添加されていてもよい。   In the case where a polymer inter-array fiber is used as the birefringent body 5, the polymer inter-array fiber is an array in which island components are dispersed in a sea component. In this case, it is preferable that one of the refractive index in the major axis direction and the minor axis direction of the island component is substantially the same as the refractive index of the sea component. Also in this case, the island component preferably has a diameter of 0.2 μm or less. The island component is preferably present in the sea component at 2 or more, more preferably 4 or more. In addition, a filler having shape anisotropy such as a low-molecular liquid crystal or a whisker may be added to the island component.

(支持媒体4の材料)
支持媒体4として用いられる材料は、複屈折体を固着する役割を果たし、可視光領域に吸収が少ないか又は吸収がなく(可視光領域において透明であって)、さらには複屈折体5(繊維)に対して良好な密着性を示すものであれば、どのようなものでもよい。また、支持媒体4としては、支持媒体4の屈折率と複屈折体5の短軸方向又は長軸方向のいずれか一方の屈折率との差が、0.03以下となり、好ましくは0.01以下となるような材料を用いる。このような支持媒体4としては、以下のような透明な樹脂を用いることができる。具体的には、ポリ(メチルメタクリレート)の如きアクリル樹脂、ポリエチレンの如きポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレートの如きポリエステル、ポリフェニレンオキシドの如きポリエーテル、ポリビニルアルコールの如きビニル樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、ポリイミド、エポキシ樹脂、これらを構成するモノマーを2種以上用いた共重合体、さらには、ポリ(メチルメタクリレート)とポリ塩化ビニルの重量比82対18混合物、ポリ(メチルメタクリレート)とポリフェニレンオキシドの重量比65対35混合物、ポリスチレンとポリフェニレンオキシドの重量比71対29混合物、スチレン・無水マレイン酸共重合体とポリカーボネートの重量比77対23混合物の如き、非複屈折性のポリマーブレンドなどが、支持媒体4として例示されるが、これらに限定されるものではない。また、高屈折率の支持媒体4を得たい場合には、有機硫黄化合物を用いることもある。有機硫黄化合物の例としては、ビス(4−メタクリロイルチオフェニル)スルフィド、ビス(4−ビニルチオフェニル)スルフィド、ビス[4−(2,3−エポキシプロピルチオ)フェニル]スルフィドのような、光硬化性又は熱硬化性のモノマーを高分子化したものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。前述のモノマーは支持媒体4の屈折率を調整するために、他の光硬化性又は熱硬化性のモノマーと混合して使用してもよい。これらの支持媒体4用の材料は、上述の物性を損なわない限り、重合開始剤、酸化防止剤、光安定剤、熱安定剤、滑剤、分散剤、紫外線吸収剤、白色顔料、蛍光増白剤などの添加剤を含んでいてもよい。
(Material of support medium 4)
The material used as the support medium 4 plays a role of fixing the birefringent body, has little or no absorption in the visible light region (transparent in the visible light region), and further birefringent body 5 (fibers). Any material may be used as long as it exhibits good adhesion to the above. Further, as the support medium 4, the difference between the refractive index of the support medium 4 and the refractive index of either the short axis direction or the long axis direction of the birefringent body 5 is 0.03 or less, preferably 0.01. The following materials are used. As such a support medium 4, the following transparent resin can be used. Specifically, acrylic resin such as poly (methyl methacrylate), polyolefin such as polyethylene, polyester such as polyethylene terephthalate, polyether such as polyphenylene oxide, vinyl resin such as polyvinyl alcohol, polyurethane, polyamide, polyimide, epoxy resin, etc. A copolymer using two or more kinds of monomers constituting the above, further a mixture of poly (methyl methacrylate) and polyvinyl chloride in a weight ratio of 82:18, a mixture of poly (methyl methacrylate) and polyphenylene oxide in a weight ratio of 65:35, Non-birefringent polymer blends such as a 71:29 weight ratio mixture of polystyrene and polyphenylene oxide, and a 77:23 weight ratio mixture of styrene / maleic anhydride copolymer and polycarbonate are supported by the support medium. It is exemplified as 4, but not limited thereto. In order to obtain the support medium 4 having a high refractive index, an organic sulfur compound may be used. Examples of organic sulfur compounds include photocuring such as bis (4-methacryloylthiophenyl) sulfide, bis (4-vinylthiophenyl) sulfide, bis [4- (2,3-epoxypropylthio) phenyl] sulfide. However, the present invention is not limited to these. In order to adjust the refractive index of the support medium 4, the aforementioned monomers may be used in combination with other photocurable or thermosetting monomers. These materials for the support medium 4 are polymerization initiators, antioxidants, light stabilizers, heat stabilizers, lubricants, dispersants, ultraviolet absorbers, white pigments, fluorescent whitening agents, as long as the above-mentioned properties are not impaired. An additive such as may be included.

なお、複屈折体5を構成する繊維と支持媒体4を構成する物質の組成比は、複屈折体5の長軸方向に垂直な断面の形状が多角形又は円のいずれの場合でも、繊維が有効に支持媒体4中で固着されていれば、特に限定されない。   It should be noted that the composition ratio of the fibers constituting the birefringent body 5 and the substance constituting the support medium 4 is such that even if the cross-sectional shape perpendicular to the major axis direction of the birefringent body 5 is a polygon or a circle, There is no particular limitation as long as it is effectively fixed in the support medium 4.

(光学素子30の製造方法)
光学素子30の製造では、例えば、まず、複屈折体5である繊維を紡糸・延伸した後、複屈折体5を一方向に配列させた不織布を作製する。さらに、複屈折体5の不織布に支持媒体4を含浸させ、固着させ、互いに対向する一対の対向面を有する構造体を形成する。次に、一対の対向面のうち一面に表面処理を施し、凹凸部6を形成することにより、光学素子30が得られる。このように、紡糸・延伸、不織布作製、含浸、表面処理という四つの段階を経て、光学素子30を形成する。
(Method for manufacturing optical element 30)
In the manufacture of the optical element 30, for example, first, a fiber that is the birefringent body 5 is spun and stretched, and then a nonwoven fabric in which the birefringent body 5 is arranged in one direction is produced. Further, the non-woven fabric of the birefringent body 5 is impregnated with the support medium 4 and fixed to form a structure having a pair of opposed surfaces facing each other. Next, the optical element 30 is obtained by surface-treating one of the pair of opposing surfaces to form the concavo-convex portion 6. In this way, the optical element 30 is formed through four stages of spinning / stretching, nonwoven fabric preparation, impregnation, and surface treatment.

複屈折体5である繊維の紡糸・延伸工程及び不織布の製造工程は、公知の方法によって行えばよく、特に限定はない。不織布に支持媒体4を含浸させ、固着させる方法としては、支持媒体4の前駆体であるモノマー及び/又はオリゴマー中に不織布を浸漬したのち、光及び/又は熱で支持媒体4の前駆体を重合させる方法、支持媒体4のポリマー溶液中に不織布を浸漬したのち、溶媒を除去する方法、あるいは、支持媒体4を微粉末とし、その微粉末を不織布に含浸させたのち、支持媒体4を溶融させる方法などが挙げられる。凹凸部6を形成するための表面処理の方法としては、特に限定されず、溝の切削、型による溝の形成等が例示される。   The spinning / stretching process of the fiber which is the birefringent body 5 and the manufacturing process of the nonwoven fabric may be performed by a known method, and are not particularly limited. As a method of impregnating the non-woven fabric with the support medium 4 and fixing it, the non-woven fabric is immersed in the monomer and / or oligomer which is the precursor of the support medium 4, and then the precursor of the support medium 4 is polymerized by light and / or heat. A method in which the nonwoven fabric is immersed in the polymer solution of the support medium 4 and then the solvent is removed, or the support medium 4 is made into a fine powder, the fine powder is impregnated into the nonwoven fabric, and then the support medium 4 is melted. The method etc. are mentioned. The surface treatment method for forming the concavo-convex portion 6 is not particularly limited, and examples include groove cutting and groove formation with a mold.

また、光学素子30の製造方法は上述のものに限定されない。例えば、溶融押出法により、光学素子30を製造してもよい。具体的には、まず、支持媒体4中で分散して配列している複屈折体5の長軸方向に垂直な断面の形状が多角形の場合、押出機吐出口を多数の口金で区切っておき、複屈折体5を構成する樹脂が一つおきの口金から多角形状に押し出され、支持媒体4を構成する樹脂がその間の口金から押し出される異形押出法が採用できる。この異形押出法によって、内部に複屈折体5が複数配列した支持媒体4からなる構造体を得た後、構造体が有する一対の対向する対向面のうちの片面に、凹凸の賦形をすることで、凹凸部6が形成され、光学素子30が得られる。支持媒体4中で分散して配列している複屈折体5の長軸方向に垂直な断面の形状が実質的に円である場合には、押出機吐出口を多数の口金で区切っておき、複屈折体5を構成する樹脂が断面内で連続する口金から丸棒状に押し出され、支持媒体4を構成する樹脂がその間の口金から押し出される異形押出法が採用できる。この異形押出法によって、内部に複屈折体5が複数配列した支持媒体4からなる構造体を得た後、構造体が有する一対の対向する対向面のうちの片面に、凹凸の賦形をすることで、凹凸部6が形成され、光学素子30が得られる。これらの押出法は、押出機の口金から異なる種類の溶融樹脂が交互に所定の形で押し出されて上記したような複屈折体5の分散配列構造を有する光学素子30が形成されるように、押出機及び口金を設計すればよい。   Moreover, the manufacturing method of the optical element 30 is not limited to the above-mentioned thing. For example, the optical element 30 may be manufactured by a melt extrusion method. Specifically, first, when the cross-sectional shape perpendicular to the major axis direction of the birefringent bodies 5 dispersed and arranged in the support medium 4 is a polygon, the discharge port of the extruder is divided by a number of bases. Alternatively, it is possible to adopt a profile extrusion method in which the resin constituting the birefringent body 5 is extruded from every other die into a polygonal shape, and the resin constituting the support medium 4 is extruded from the die between them. After obtaining the structure composed of the support medium 4 in which a plurality of birefringent bodies 5 are arranged by this profile extrusion method, unevenness is shaped on one of a pair of opposed surfaces of the structure. Thereby, the uneven part 6 is formed, and the optical element 30 is obtained. When the shape of the cross section perpendicular to the major axis direction of the birefringent body 5 dispersed and arranged in the support medium 4 is substantially a circle, the discharge port of the extruder is divided by a number of bases, It is possible to adopt a profile extrusion method in which the resin constituting the birefringent body 5 is extruded in a round bar shape from a die that is continuous in the cross section, and the resin constituting the support medium 4 is extruded from the die between them. After obtaining the structure composed of the support medium 4 in which a plurality of birefringent bodies 5 are arranged by this profile extrusion method, unevenness is shaped on one of a pair of opposed surfaces of the structure. Thereby, the uneven part 6 is formed, and the optical element 30 is obtained. In these extrusion methods, different types of molten resins are alternately extruded in a predetermined form from the die of the extruder so that the optical element 30 having the above-described dispersion arrangement structure of the birefringent body 5 is formed. What is necessary is just to design an extruder and a nozzle | cap | die.

本実施形態では、光学素子30の側面9aから入射された光が、支持媒体4が有する対向面7、8のうち片面8に形成された凹凸部6において反射し、正面方向(凹凸部6が形成された片面8とは反対側の対向面7の法線方向)に導光される。   In the present embodiment, the light incident from the side surface 9a of the optical element 30 is reflected by the concavo-convex portion 6 formed on one side 8 of the opposing surfaces 7 and 8 of the support medium 4, and the front direction (the concavo-convex portion 6 is The light is guided in the normal direction of the opposing surface 7 opposite to the formed one surface 8.

また、本実施形態では、支持媒体4の屈折率と複屈折体5の短軸方向の屈折率との差が0.03以下である場合、凹凸部6において反射され、正面方向に導光される光のうち、複屈折体5の長軸方向とほぼ平行な向きに振動する直線偏光は複屈折体5と支持媒体4との界面で反射され、複屈折体5の長軸方向とほぼ直交する向き(複屈折体5の短軸方向とほぼ平行な向き)に振動する直線偏光は光学素子30を透過する。また、支持媒体4の屈折率と複屈折体5の長軸方向の屈折率との差が0.03以下である場合、複屈折体5の短軸方向とほぼ平行な向きに振動する直線偏光は複屈折体5と支持媒体4との界面で反射され、複屈折体5の短軸方向とほぼ直交する向き(複屈折体5の長軸方向にほぼ平行な向き)に振動する直線偏光は光学素子30を透過する。その結果、複屈折体5の短軸方向に振動する直線偏光、又は複屈折体5の長軸方向とほぼ平行な向きに振動する直線偏光のいずれか一方のみが光学素子30を透過することができる。また、複屈折体5と支持媒体4の界面で反射された光は、光学素子30内部における散乱や、対向面8と対向する反射板における反射により、その偏光が解消し、光の再利用が可能となる。   Moreover, in this embodiment, when the difference between the refractive index of the support medium 4 and the refractive index in the minor axis direction of the birefringent body 5 is 0.03 or less, the light is reflected at the concavo-convex portion 6 and guided in the front direction. Linearly polarized light that oscillates in a direction substantially parallel to the major axis direction of the birefringent body 5 is reflected at the interface between the birefringent body 5 and the support medium 4 and is substantially orthogonal to the major axis direction of the birefringent body 5. The linearly polarized light that vibrates in the direction (direction substantially parallel to the minor axis direction of the birefringent body 5) passes through the optical element 30. Further, when the difference between the refractive index of the support medium 4 and the refractive index in the major axis direction of the birefringent body 5 is 0.03 or less, linearly polarized light that vibrates in a direction substantially parallel to the minor axis direction of the birefringent body 5. Is reflected at the interface between the birefringent body 5 and the support medium 4, and linearly polarized light oscillating in a direction substantially perpendicular to the minor axis direction of the birefringent body 5 (direction substantially parallel to the major axis direction of the birefringent body 5) is The light passes through the optical element 30. As a result, only one of the linearly polarized light that vibrates in the short axis direction of the birefringent body 5 and the linearly polarized light that vibrates in a direction substantially parallel to the long axis direction of the birefringent body 5 may pass through the optical element 30. it can. Further, the light reflected at the interface between the birefringent body 5 and the support medium 4 is depolarized due to scattering inside the optical element 30 and reflection on the reflecting plate facing the facing surface 8, so that the light can be reused. It becomes possible.

このように、本実施形態の光学素子30は、導光機能及び偏光分離機能を併せ持つことができる。   Thus, the optical element 30 of this embodiment can have both a light guide function and a polarization separation function.

また、本実施形態は、従来のように導光板と偏光板とを積層する必要がないため、製造が比較的簡単であり、層間剥離などの問題が生じ難い。すなわち、従来のように導光板と偏光板とを積層することなく、導光機能及び偏光分離機能を1つの光学素子30に集約することで、積層工程の煩雑さを低減、解消することができる。また、従来のように、導光板と偏光板との界面において光が反射されることがないため、光の利用効率を向上させることができる。   In addition, since the present embodiment does not require the light guide plate and the polarizing plate to be laminated as in the prior art, the manufacturing is relatively simple and problems such as delamination are unlikely to occur. That is, it is possible to reduce and eliminate the complexity of the laminating process by consolidating the light guiding function and the polarization separating function into one optical element 30 without laminating the light guide plate and the polarizing plate as in the prior art. . Further, unlike the prior art, light is not reflected at the interface between the light guide plate and the polarizing plate, so that the light use efficiency can be improved.

また、本実施形態では、支持媒体4と複屈折体5との間の界面が単純な平面でないため、支持媒体4と複屈折体5の材料が互いに異なる性質のものであっても、支持媒体4と複屈折体5との剥離が生じ難い。   In this embodiment, since the interface between the support medium 4 and the birefringent body 5 is not a simple plane, even if the materials of the support medium 4 and the birefringent body 5 are different from each other, the support medium 4 and the birefringent body 5 hardly peel off.

また、本実施形態では、複屈折体5を固着する支持媒体4が、光学的に等方性を示す物質で構成されているため、光学素子30における複屈折体5の体積分率の増加に伴う光学素子30の強度の低下を従来に比べて抑制できる。よって、複屈折体5の各体積分率を高めることが容易となる。   In the present embodiment, since the support medium 4 to which the birefringent body 5 is fixed is made of an optically isotropic material, the volume fraction of the birefringent body 5 in the optical element 30 is increased. The accompanying decrease in the strength of the optical element 30 can be suppressed as compared with the conventional case. Therefore, it becomes easy to increase each volume fraction of the birefringent body 5.

さらに、本実施形態では、複屈折体の長軸方向に垂直な断面の形状をほぼ三角形、特にほぼ正三角形とすることにより、複屈折体がプリズムとして機能し、光学素子30が集光機能を発現することができ、対向面7から出射される光を対向面7の法線方向に集光することができる。   Further, in the present embodiment, the birefringent body functions as a prism by making the cross-sectional shape perpendicular to the major axis direction of the birefringent body substantially a triangle, particularly a substantially regular triangle, and the optical element 30 has a condensing function. The light emitted from the opposing surface 7 can be condensed in the normal direction of the opposing surface 7.

(積層光学部材)
本実施形態に係る光学素子30は、その使用に際し、少なくとも一方の面に他の光学機能を示す光学層を積層して、積層光学部材とすることができる。積層光学部材の形成を目的に、光学素子30に積層される光学層として、例えば、拡散板、プリズムシート、輝度向上フィルムなどが挙げられる。光学素子30にこれらの光学層を積層することにより、集光の制御をより精密に行うことができ、視認性を向上させることができると共に、液晶表示装置のバックライト光等の光の利用効率を高めることができる積層光学部材を得ることができる。
(Laminated optical member)
The optical element 30 according to the present embodiment can be used as a laminated optical member by laminating an optical layer showing another optical function on at least one surface when used. For the purpose of forming a laminated optical member, examples of the optical layer laminated on the optical element 30 include a diffusion plate, a prism sheet, and a brightness enhancement film. By laminating these optical layers on the optical element 30, it is possible to control the light collection more precisely, improve visibility, and use efficiency of light such as backlight light of the liquid crystal display device. It is possible to obtain a laminated optical member that can improve the thickness.

光学素子30に拡散板を積層した積層光学部材では、集光の制御をより精密にすることができる。例えば、ヘイズ(曇価)が高い拡散板を用いれば、正面の輝度は低減するが、広視野角側の輝度が上がる。それに対し、ヘイズの低い拡散板を用いれば、正面の輝度の低減を抑制しつつ、広視野角側の輝度を向上させることができる。このようにヘイズを調整することにより、集光の制御をより精密に行うことができる。   In the laminated optical member in which the diffusing plate is laminated on the optical element 30, the control of the light collection can be made more precise. For example, if a diffuser plate having a high haze (cloudiness value) is used, the luminance on the front side is reduced, but the luminance on the wide viewing angle side is increased. On the other hand, if a diffusion plate having a low haze is used, the luminance on the wide viewing angle side can be improved while suppressing the reduction of the luminance on the front side. By adjusting the haze in this way, it is possible to control light collection more precisely.

光学素子30にプリズムシートを積層した積層光学部材でも、集光の制御をより精密にすることができる。例えば、プリズムシートの頂角を変えることで、集光の度合いを変えることができる。また、プリズムシート1枚を用いることで、その稜線を中心とした回転方向に集光の度合いを変えることができる。さらに、プリズムシート2枚を、それぞれの稜線を直交させるように光学素子30上に積層させれば、それぞれの稜線を中心とした回転方向に集光の度合いを変えることができる。プリズムシートの稜線方向は光源から出射する方向に対応して、光の利用効率が最も向上するように設定できる。   Even with a laminated optical member in which a prism sheet is laminated on the optical element 30, the control of light collection can be made more precise. For example, the degree of light collection can be changed by changing the apex angle of the prism sheet. In addition, by using one prism sheet, the degree of light collection can be changed in the rotation direction around the ridgeline. Furthermore, if two prism sheets are laminated on the optical element 30 so that the respective ridge lines are orthogonal to each other, the degree of light collection can be changed in the rotation direction around each ridge line. The ridge line direction of the prism sheet can be set so as to maximize the light utilization efficiency corresponding to the direction of emission from the light source.

本実施形態に係る光学素子30に輝度向上フィルムを積層した積層光学部材では、光の利用効率を更に向上させることができる。輝度向上フィルムの一例としては、「DBEF」フィルム(3M社製)が挙げられる。このフィルムを用いる際は、光学素子30が有する複屈折体5の長軸方向又は短軸方向のいずれかのうち屈折率が支持媒体4の屈折率にほぼ一致している方向(光学素子30の透過軸方向)と、「DBEF」フィルムの透過軸とを平行にすることが好ましい。   In the laminated optical member in which the brightness enhancement film is laminated on the optical element 30 according to this embodiment, the light use efficiency can be further improved. An example of the brightness enhancement film is a “DBEF” film (manufactured by 3M). When this film is used, the refractive index of the birefringent body 5 of the optical element 30 is substantially the same as the refractive index of the support medium 4 (in the optical element 30). The transmission axis direction) is preferably parallel to the transmission axis of the “DBEF” film.

光学素子30の上に拡散板を積層し、拡散板の上にプリズムシートを積層した積層光学部材では、拡散板又はプリズムシートのいずれか一種類を光学素子30の上に積層した場合に比べて、集光の制御を更に精密に行うことができる。   In the laminated optical member in which the diffusion plate is laminated on the optical element 30 and the prism sheet is laminated on the diffusion plate, compared with the case where any one of the diffusion plate and the prism sheet is laminated on the optical element 30. Further, it is possible to control the light collection more precisely.

図4に示すように、光学素子30の上に拡散板14を積層し、拡散板14の上にプリズムシート15を積層し、プリズムシート15の上に輝度向上フィルム17を積層した積層光学部材32では、拡散板14又はプリズムシート15のいずれか一種類、又は両方を積層したときと比べて、集光の制御を更に精密に行うことができ、光の利用効率を更に向上させることができる。   As shown in FIG. 4, a laminated optical member 32 in which a diffusion plate 14 is laminated on an optical element 30, a prism sheet 15 is laminated on the diffusion plate 14, and a brightness enhancement film 17 is laminated on the prism sheet 15. Then, compared with the case where any one type or both of the diffuser plate 14 and the prism sheet 15 are laminated, the light condensing can be controlled more precisely, and the light utilization efficiency can be further improved.

上述の積層光学部材の作製にあたっては、接着剤を用いて、光学素子30と他の光学層とを一体化する。そのために用いる接着剤は、接着層が良好に形成されるものであれば特に限定はないが、接着作業の簡便性や光学歪の発生防止などの観点から、粘着剤(感圧接着剤とも呼ばれる)を使用することが好ましい。   In producing the laminated optical member described above, the optical element 30 and another optical layer are integrated using an adhesive. The adhesive used for this purpose is not particularly limited as long as the adhesive layer is satisfactorily formed. However, from the viewpoint of easy adhesion work and prevention of optical distortion, it is also known as a pressure-sensitive adhesive (also called a pressure-sensitive adhesive). ) Is preferably used.

具体的な粘着剤としては、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、ポリエーテルなどをベースポリマーとしたものを用いることができる。特に、アクリル系粘着剤のように、光学的な透明性に優れ、適度な濡れ性や凝集力を保持し、基材との接着性にも優れ、さらには耐候性や耐熱性などを有し、加熱や加湿の条件下で浮きや剥がれ等の剥離問題を生じないものを選択して用いることが好ましい。アクリル系粘着剤においては、メチル基やエチル基やブチル基のような、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などからなる官能基含有アクリル系モノマーとを、ガラス転移温度が好ましくは25℃以下、さらに好ましくは0℃以下となるように配合して重合させた、重量平均分子量が10万以上のアクリル系共重合体が、ベースポリマーとして有用である。   Specific examples of the pressure-sensitive adhesive include those based on acrylic polymers, silicone polymers, polyesters, polyurethanes, polyethers, and the like. In particular, like acrylic pressure-sensitive adhesives, it has excellent optical transparency, retains appropriate wettability and cohesion, has excellent adhesion to the substrate, and has weather resistance, heat resistance, etc. It is preferable to select and use one that does not cause peeling problems such as floating and peeling under the conditions of heating and humidification. In acrylic adhesives, alkyl esters of (meth) acrylic acid having an alkyl group with 20 or less carbon atoms, such as methyl, ethyl and butyl groups, and (meth) acrylic acid and (meth) acrylic acid An acrylic monomer having a weight average molecular weight of 100,000 or more obtained by blending and polymerizing a functional group-containing acrylic monomer composed of hydroxyethyl or the like so that the glass transition temperature is preferably 25 ° C. or lower, more preferably 0 ° C. or lower. System copolymers are useful as the base polymer.

粘着剤からなる粘着層を光学素子30に形成する際は、例えば、トルエンや酢酸エチルなどの有機溶媒に粘着剤組成物を溶解又は分散させて10〜40重量%の溶液を調製し、これを光学素子30上に直接塗工して粘着剤層を形成してもよく、予め離型処理が施されたフィルム上に粘着剤層を形成しておき、それを光学素子30上に移着することで粘着剤層を形成してもよい。粘着層の厚さは、その接着力などに応じて適宜決定されるが、通常は1〜50μmの範囲である。   When forming an adhesive layer made of an adhesive on the optical element 30, for example, a 10 to 40 wt% solution is prepared by dissolving or dispersing the adhesive composition in an organic solvent such as toluene or ethyl acetate. The pressure-sensitive adhesive layer may be formed by directly coating on the optical element 30, and the pressure-sensitive adhesive layer is formed on a film that has been subjected to a release treatment in advance, and then transferred onto the optical element 30. An adhesive layer may be formed. The thickness of the pressure-sensitive adhesive layer is appropriately determined according to the adhesive force and the like, but is usually in the range of 1 to 50 μm.

また、粘着層には必要に応じて、ガラス繊維やガラスビーズ、樹脂ビーズ、金属粉やその他の無機粉末などからなる充填剤、顔料や着色剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤などが配合されていてもよい。紫外線吸収剤としては、サリチル酸エステル系化合物や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などが挙げられる。   In addition, the adhesive layer may contain fillers made of glass fibers, glass beads, resin beads, metal powders and other inorganic powders, pigments, colorants, antioxidants, UV absorbers, etc. as necessary. May be. Examples of the ultraviolet absorber include salicylic acid ester compounds, benzophenone compounds, benzotriazole compounds, cyanoacrylate compounds, and nickel complex compounds.

(面光源素子)
図4に示すように、本実施形態に係る面光源素子31は、光学素子30を備える積層光学部材32と、積層光学部材32が有する光学素子30において凹凸部6が形成された支持媒体4の片面と垂直な面に配置された光源17と、光学素子30において凹凸部6が形成された支持媒体4の片面の側に配置された反射板16と、を備えていてもよい。なお、面光源素子31において、拡散板14、プリズムシート15、輝度向上フィルム17はなくてもよい。図4に示すように、複屈折体5の長軸方向から光学素子30の内部へ光が導入されるような位置に光源を配置することで、光学素子30内へ光が入射し易く、また、入射した光を正面方向に導光し易く、光の利用効率の高い面光源素子31を得ることができる。また、光学素子30の下(凹凸部6の側)に反射板16を備えることで、光を光学素子30の側へ反射させて光の再利用ができ、面光源素子31の輝度を向上させることができる。
(Surface light source element)
As shown in FIG. 4, the surface light source element 31 according to the present embodiment includes a laminated optical member 32 including an optical element 30 and a support medium 4 in which the uneven portion 6 is formed in the optical element 30 included in the laminated optical member 32. You may provide the light source 17 arrange | positioned at the surface perpendicular | vertical to one side, and the reflecting plate 16 arrange | positioned at the single side | surface side of the support medium 4 in which the uneven | corrugated | grooved part 6 was formed in the optical element 30. In the surface light source element 31, the diffusion plate 14, the prism sheet 15, and the brightness enhancement film 17 may be omitted. As shown in FIG. 4, by arranging the light source at a position where the light is introduced into the optical element 30 from the long axis direction of the birefringent body 5, the light can easily enter the optical element 30. Therefore, it is possible to obtain the surface light source element 31 that easily guides the incident light in the front direction and has high light use efficiency. Further, by providing the reflecting plate 16 under the optical element 30 (on the concave-convex portion 6 side), the light can be reflected to the optical element 30 side so that the light can be reused, and the luminance of the surface light source element 31 is improved. be able to.

本実施形態に係る光学素子30、光学素子30を備えた積層光学部材32、及び積層光学部材30を備えた面光源素子31は、パーソナルコンピュータ、ワードプロセッサー、エンジニアリング・ワークステーション、携帯情報端末、ナビゲーションシステム、液晶テレビ、ビデオの如き、液晶セルを用いた表示画面に好適に用いることができ、正面方向への導光、偏光分離、輝度の向上、及び消費電力の低減を実現することができ、光学層の積層工程の低減を図ることができ、製造を従来よりも容易にすることができる。   The optical element 30, the laminated optical member 32 provided with the optical element 30, and the surface light source element 31 provided with the laminated optical member 30 are a personal computer, a word processor, an engineering workstation, a portable information terminal, and a navigation system. It can be suitably used for display screens using liquid crystal cells, such as liquid crystal televisions and video, and can realize light guiding in the front direction, polarization separation, improvement of luminance, and reduction of power consumption, optical The layer stacking process can be reduced, and the manufacturing can be made easier than before.

(液晶表示装置)
本実施形態に係る液晶表示装置は、上記光学素子30、上記積層光学部材32、又は上記面光源素子31と、液晶セルと、を備える。これにより、バックライト光の利用効率を向上させ、輝度を高めると共に、消費電力を小さくすることが可能となる。
(Liquid crystal display device)
The liquid crystal display device according to the present embodiment includes the optical element 30, the laminated optical member 32, or the surface light source element 31, and a liquid crystal cell. As a result, it is possible to improve the utilization efficiency of the backlight light, increase the luminance, and reduce the power consumption.

液晶表示装置に用いる液晶セルは、特に限定されず、例えば、薄膜トランジスタ型に代表されるアクティブマトリクス駆動型の液晶セル、スーパーツイステッドネマチック型に代表される単純マトリクス駆動型の液晶セルなど、種々の液晶セルを使用して液晶表示装置を形成することができる。   The liquid crystal cell used in the liquid crystal display device is not particularly limited. For example, various liquid crystals such as an active matrix drive type liquid crystal cell typified by a thin film transistor type and a simple matrix drive type liquid crystal cell typified by a super twisted nematic type. A liquid crystal display device can be formed using the cell.

以上、本発明の一実施形態に係る光学素子30、該光学素子30を用いた積層光学部材32、面光源素子31、及び液晶表示装置の好適な実施形態について説明したが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではない。   The preferred embodiments of the optical element 30, the laminated optical member 32 using the optical element 30, the surface light source element 31, and the liquid crystal display device according to one embodiment of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the embodiment.

以下に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらにより何ら限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

<実施例1>
実施例1では、光学素子/反射板の2層から構成される面光源素子を以下の手順で作製した。
<Example 1>
In Example 1, a surface light source element composed of two layers of optical element / reflecting plate was produced by the following procedure.

まず、ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂のペレット(ユニチカ製)から、断面形状がほぼ正三角形で、繊維径(三角形の外接円直径)が19μm、繊維幅方向(短軸方向)の屈折率が1.528、繊維軸方向(長軸方向)の屈折率が1.730であり、複屈折0.202であり、アスペクト比が2以上である繊維(複屈折体)を作製した。   First, from a pellet of polyethylene terephthalate (PET) resin (manufactured by Unitika), the cross-sectional shape is approximately a regular triangle, the fiber diameter (triangular circumscribed circle diameter) is 19 μm, and the refractive index in the fiber width direction (short axis direction) is 1. 528, a fiber (birefringent body) having a refractive index in the fiber axis direction (major axis direction) of 1.730, a birefringence of 0.202, and an aspect ratio of 2 or more was produced.

この繊維を、スライドガラスにできるだけ密にして巻きつけ、複屈折配列体(複屈折体の配列体)を作製した。この複屈折配列体の片面に、支持媒体として、繊維幅方向の屈折率と同じ屈折率を有する東亞合成社製の紫外線硬化樹脂“アロニックス”(品番:UVX−4569、硬化時の屈折率1.528、光重合開始剤“IRGACURE184”(チバスペシャルティーケミカルズ社製)を5wt%含む)を塗布し、これに、波長365nmの紫外線を、強度1031mW/cm、積算光量880mJ/cmで照射し、紫外線硬化樹脂を硬化させた。次に、スライドガラス裏面の繊維を切り落とし、紫外線硬化樹脂で固められた複屈折配列体をスライドガラスから剥離した。このようにして、互いに対向する一対の対向面を有し屈折率が等方性の紫外線硬化樹脂(支持媒体)を作製した。また、得られた紫外線硬化樹脂においては、複数の複屈折体が、一方の対向面にほぼ平行な面に沿って、各複屈折体の長軸が互いにほぼ同一方向を向くように、並んで配列している。 This fiber was wound around a slide glass as densely as possible to produce a birefringent array (birefringent array). On one side of this birefringent array, an ultraviolet curable resin “Aronix” manufactured by Toagosei Co., Ltd. having the same refractive index as the refractive index in the fiber width direction as a supporting medium (product number: UVX-4568, refractive index 1. 528, photopolymerization initiator “IRGACURE184” (made by Ciba Specialty Chemicals Co., Ltd., 5 wt%) was applied, and this was irradiated with ultraviolet rays having a wavelength of 365 nm at an intensity of 1031 mW / cm 2 and an integrated light amount of 880 mJ / cm 2. The UV curable resin was cured. Next, the fiber on the back surface of the slide glass was cut off, and the birefringent array solidified with an ultraviolet curable resin was peeled from the slide glass. In this way, an ultraviolet curable resin (support medium) having a pair of facing surfaces facing each other and having an isotropic refractive index was produced. Further, in the obtained ultraviolet curable resin, a plurality of birefringent bodies are arranged side by side so that the major axes of the birefringent bodies are oriented in substantially the same direction along a plane substantially parallel to one opposing surface. Arranged.

次に、紫外線硬化樹脂が有する一対の対向面のうちの片面において、複屈折配列体(複屈折体)の短軸方向に平行に、複数のくさび型溝を形成し、実施例1の光学素子を得た。複数のくさび型溝の形成においては、溝幅を30〜85μm、溝深さを8〜25μm、頂角を120°〜105°、ピッチサイズを260〜190μm、の範囲内で変化させた。   Next, a plurality of wedge-shaped grooves are formed on one side of the pair of opposing surfaces of the ultraviolet curable resin in parallel with the minor axis direction of the birefringent array (birefringent body). Got. In the formation of the plurality of wedge-shaped grooves, the groove width was changed within the range of 30 to 85 μm, the groove depth was 8 to 25 μm, the apex angle was 120 ° to 105 °, and the pitch size was 260 to 190 μm.

次に、得られた光学素子において複屈折体の長軸方向と垂直な面に白色LED1個(NACW008:日亜化学工業社製)を配置した。また光学素子においてくさび型溝が形成された面に反射板を設置することで面光源素子を得た。   Next, in the obtained optical element, one white LED (NACW008: manufactured by Nichia Corporation) was disposed on a surface perpendicular to the major axis direction of the birefringent body. Also, a surface light source element was obtained by installing a reflector on the surface of the optical element where the wedge-shaped groove was formed.

こうして得られた面光源素子のLEDに直流電流18mAを印加し、面光源素子を発光させた。この面光源素子の発光面上方に、色彩輝度計(BM−7A:トプコン社製)を配置し、色彩輝度計と面光源素子の間に、検光子(偏光板)を配置させた。なお、偏光板の吸収軸と光学素子の複屈折体の長軸方向とが平行になるように(偏光板の透過軸と光学素子の透過軸とが平行になるように)、偏光板を設置した。次に、色彩輝度計によって面光源素子の中央部における正面輝度を測定したところ、120cd/m2であった。次に、偏光板の吸収軸と光学素子の複屈折体の長軸方向とが直交するように(偏光板の透過軸と光学素子の透過軸とが直交するように)偏光板を回転させたところ、面光源素子の中央部における正面輝度は、92.5cd/mとなった。実施例1の面光源素子は、偏光分離機能を有することが確認された。 A direct current of 18 mA was applied to the LED of the surface light source element thus obtained to cause the surface light source element to emit light. A color luminance meter (BM-7A: manufactured by Topcon Corporation) was disposed above the light emitting surface of the surface light source element, and an analyzer (polarizing plate) was disposed between the color luminance meter and the surface light source element. The polarizing plate is installed so that the absorption axis of the polarizing plate and the major axis direction of the birefringent body of the optical element are parallel (so that the transmission axis of the polarizing plate and the transmission axis of the optical element are parallel). did. Next, the front luminance at the center of the surface light source element was measured by a color luminance meter, and found to be 120 cd / m 2 . Next, the polarizing plate was rotated so that the absorption axis of the polarizing plate and the major axis direction of the birefringent body of the optical element were orthogonal (so that the transmission axis of the polarizing plate and the transmission axis of the optical element were orthogonal). However, the front luminance at the center of the surface light source element was 92.5 cd / m 2 . It was confirmed that the surface light source element of Example 1 has a polarization separation function.

さらに、得られた面光源素子を液晶セルに貼合して、液晶表示装置を作製した。この液晶表示装置では、明るく良好な映像情報を視認することができた。   Furthermore, the obtained surface light source element was bonded to a liquid crystal cell to produce a liquid crystal display device. In this liquid crystal display device, bright and good video information could be visually recognized.

<実施例2>
実施例2では、実施例1で作製した面光源素子が有する光学素子の上(反射板とは反対側)に、拡散板(ヘイズ94.5%、IBM社製のPDAである「WorkPad 8602−30j」に搭載されているもの)を積層した。このようにして、厚さ方向において拡散板/光学素子/反射板の3層から構成される実施例2の面光源素子を得た。
<Example 2>
In Example 2, a diffusion plate (haze 94.5%, PDA made by IBM) “WorkPad 8602—on the optical element included in the surface light source element manufactured in Example 1 (on the side opposite to the reflection plate). 30j "). Thus, the surface light source element of Example 2 comprised from three layers of a diffuser plate / optical element / reflector board in the thickness direction was obtained.

得られた面光源素子のLEDに直流電流18mAを印加し、面光源素子を発光させた。この面光源素子の発光面上方に色彩輝度計を配置し、実施例1と同様にして、偏光板の透過軸と光学素子の透過軸とが平行となるように配置したときの面光源素子の中央部における正面輝度を測定したところ、131cd/m2であった。実施例2においては、実施例1に比べ、面光源素子の正面輝度が向上したことが確認された。 A direct current of 18 mA was applied to the LED of the obtained surface light source element to cause the surface light source element to emit light. A color luminance meter is disposed above the light emitting surface of the surface light source element, and in the same manner as in Example 1, the surface light source element when the transmission axis of the polarizing plate and the transmission axis of the optical element are parallel to each other is arranged. When the front luminance in the center portion was measured, it was 131 cd / m 2 . In Example 2, it was confirmed that the front luminance of the surface light source element was improved as compared with Example 1.

さらに、得られた面光源素子を液晶セルに貼合して、液晶表示装置を作製した。この液晶表示装置では、明るく良好な映像情報を視認することができた。   Furthermore, the obtained surface light source element was bonded to a liquid crystal cell to produce a liquid crystal display device. In this liquid crystal display device, bright and good video information could be visually recognized.

<実施例3>
実施例3では、実施例2で作製した面光源素子の拡散板の上(光学素子とは反対側)に、プリズムシート(「BEF」、3M社製、ピッチサイズ50μm、頂角90°)を積層した。このようにして、厚さ方向においてプリズムシート/拡散板/光学素子/反射板の4層から構成される実施例3の面光源素子を得た。
<Example 3>
In Example 3, a prism sheet (“BEF”, manufactured by 3M, pitch size 50 μm, apex angle 90 °) is placed on the diffusion plate of the surface light source element produced in Example 2 (the side opposite to the optical element). Laminated. In this way, a surface light source element of Example 3 composed of four layers of prism sheet / diffusion plate / optical element / reflection plate in the thickness direction was obtained.

得られた面光源素子のLEDに直流電流18mAを印加し、面光源素子を発光させた。この面光源素子の発光面上方に色彩輝度計を配置し、実施例1と同様にして、偏光板の透過軸と光学素子の透過軸とが平行となるように配置したときの面光源素子の中央部における正面輝度を測定したところ、173cd/m2であった。実施例3においては、実施例1及び2に比べ、面光源素子の正面輝度が一層向上したことが確認された。 A direct current of 18 mA was applied to the LED of the obtained surface light source element to cause the surface light source element to emit light. A color luminance meter is disposed above the light emitting surface of the surface light source element, and in the same manner as in Example 1, the surface light source element when the transmission axis of the polarizing plate and the transmission axis of the optical element are parallel to each other is arranged. The front luminance at the center was measured and found to be 173 cd / m 2 . In Example 3, it was confirmed that the front luminance of the surface light source element was further improved as compared with Examples 1 and 2.

さらに、得られた面光源素子を液晶セルに貼合して、液晶表示装置を作製した。この液晶表示装置では、明るく良好な映像情報を視認することができた。   Furthermore, the obtained surface light source element was bonded to a liquid crystal cell to produce a liquid crystal display device. In this liquid crystal display device, bright and good video information could be visually recognized.

<実施例4>
実施例4では、実施例3で作製した面光源素子のプリズムシートの上(拡散板とは反対側)に、輝度向上フィルム(「DBEF」:3M社製)を積層した。このようにして、厚さ方向において輝度向上フィルム/プリズムシート/拡散板/光学素子/反射板の5層から構成される実施例5の面光源素子を得た。
<Example 4>
In Example 4, a brightness enhancement film (“DBEF”: manufactured by 3M) was laminated on the prism sheet (on the side opposite to the diffusion plate) of the surface light source element produced in Example 3. Thus, the surface light source element of Example 5 comprised from five layers of a brightness enhancement film / prism sheet / diffusion plate / optical element / reflection plate in the thickness direction was obtained.

得られた面光源素子のLEDに直流電流18mAを印加し、面光源素子を発光させた。この面光源素子の発光面上方に色彩輝度計を配置し、実施例1と同様にして、偏光板の透過軸と光学素子の透過軸とが平行となるように配置したときの面光源素子の中央部における正面輝度を測定したところ、213cd/m2であった。実施例4においては、実施例1、2及び3に比べ、面光源素子の正面輝度が一層向上したことが確認された。 A direct current of 18 mA was applied to the LED of the obtained surface light source element to cause the surface light source element to emit light. A color luminance meter is disposed above the light emitting surface of the surface light source element, and in the same manner as in Example 1, the surface light source element when the transmission axis of the polarizing plate and the transmission axis of the optical element are parallel to each other is arranged. When the front luminance in the center portion was measured, it was 213 cd / m 2 . In Example 4, it was confirmed that the front luminance of the surface light source element was further improved as compared with Examples 1, 2, and 3.

さらに、得られた面光源素子を液晶セルに貼合して、液晶表示装置を作製した。この液晶表示装置では、明るく良好な映像情報を視認することができた。   Furthermore, the obtained surface light source element was bonded to a liquid crystal cell to produce a liquid crystal display device. In this liquid crystal display device, bright and good video information could be visually recognized.

<実施例5>
実施例5では、実施例1で作製した面光源素子の光学素子の上(反射板とは反対側)に、プリズムシート(「BEF」、3M社製、ピッチサイズ50μm、頂角90°)を積層した。このようにして、厚さ方向においてプリズムシート/光学素子/反射板の3層から構成される実施例5の面光源素子を得た。
<Example 5>
In Example 5, a prism sheet (“BEF”, manufactured by 3M, pitch size 50 μm, apex angle 90 °) is formed on the optical element of the surface light source element manufactured in Example 1 (on the side opposite to the reflecting plate). Laminated. Thus, the surface light source element of Example 5 comprised from three layers of a prism sheet / optical element / reflector in the thickness direction was obtained.

得られた面光源素子のLEDに直流電流18mAを印加し、面光源素子を発光させた。この面光源素子の発光面上方に色彩輝度計を配置し、実施例1と同様にして、偏光板の透過軸と光学素子の透過軸とが平行となるように配置したときの面光源素子の中央部における正面輝度を測定したところ、147cd/m2であった。実施例5では、実施例1及び2に比べて、面光源素子の正面輝度が一層向上したことが確認された。 A direct current of 18 mA was applied to the LED of the obtained surface light source element to cause the surface light source element to emit light. A color luminance meter is disposed above the light emitting surface of the surface light source element, and in the same manner as in Example 1, the surface light source element when the transmission axis of the polarizing plate and the transmission axis of the optical element are parallel are arranged. When the front luminance in the center portion was measured, it was 147 cd / m 2 . In Example 5, it was confirmed that the front luminance of the surface light source element was further improved as compared with Examples 1 and 2.

さらに、得られた面光源素子を液晶セルに貼合して、液晶表示装置を作製した。この液晶表示装置では、明るく良好な映像情報を視認することができた。   Furthermore, the obtained surface light source element was bonded to a liquid crystal cell to produce a liquid crystal display device. In this liquid crystal display device, bright and good video information could be visually recognized.

<実施例6>
実施例6では、実施例1で作製した面光源素子の光学素子の上(反射板とは反対側)に、輝度向上フィルム(「DBEF」:3M社製)を積層した。このようにして、厚さ方向において輝度向上フィルム/光学素子/反射板の3層から構成される実施例6の面光源素子を得た。
<Example 6>
In Example 6, a brightness enhancement film ("DBEF": manufactured by 3M) was laminated on the optical element of the surface light source element produced in Example 1 (on the side opposite to the reflector). Thus, the surface light source element of Example 6 comprised from three layers of a brightness improvement film / optical element / reflector in the thickness direction was obtained.

得られた面光源素子のLEDに直流電流18mAを印加し、面光源素子を発光させた。この面光源素子の発光面上方に色彩輝度計を配置し、実施例1と同様にして、偏光板の透過軸と光学素子の透過軸とが平行となるように配置したときの面光源素子の中央部における正面輝度を測定したところ、167cd/m2であった。実施例6では、実施例1、2、及び5に比べて、面光源素子の正面輝度が一層向上したことが確認された。 A direct current of 18 mA was applied to the LED of the obtained surface light source element to cause the surface light source element to emit light. A color luminance meter is disposed above the light emitting surface of the surface light source element, and in the same manner as in Example 1, the surface light source element when the transmission axis of the polarizing plate and the transmission axis of the optical element are parallel are arranged. The front luminance at the center was measured and found to be 167 cd / m 2 . In Example 6, it was confirmed that the front luminance of the surface light source element was further improved as compared with Examples 1, 2, and 5.

さらに、得られた面光源素子を液晶セルに貼合して、液晶表示装置を作製した。この液晶表示装置では、明るく良好な映像情報を視認することができた。   Furthermore, the obtained surface light source element was bonded to a liquid crystal cell to produce a liquid crystal display device. In this liquid crystal display device, bright and good video information could be visually recognized.

<実施例7>
実施例7では、実施例1で作製した面光源素子を、以下の方法で評価した。すなわち、この面光源素子のLEDに直流電流18mAを印加して面光源素子を発光させ、発光面上方には、色彩輝度計(BM−7A:トプコン社製)を配置し、色彩輝度計と面光源素子の間に、検光子としての偏光板を配置させた。なお、偏光板の吸収軸と光学素子の複屈折体の長軸方向とが平行になるように(偏光板の透過軸と光学素子の透過軸とが平行になるように)、偏光板を設置した。そして、面光源素子の正面法線方向を0°として、−70°〜+70°の視野角範囲における輝度の角度分布を測定した。その結果を図5に示す。
<Example 7>
In Example 7, the surface light source element produced in Example 1 was evaluated by the following method. That is, a direct current of 18 mA is applied to the LED of the surface light source element to cause the surface light source element to emit light, and a color luminance meter (BM-7A: manufactured by Topcon Corporation) is disposed above the light emitting surface. A polarizing plate as an analyzer was disposed between the light source elements. The polarizing plate is installed so that the absorption axis of the polarizing plate and the major axis direction of the birefringent body of the optical element are parallel (so that the transmission axis of the polarizing plate and the transmission axis of the optical element are parallel). did. And the angle distribution of the brightness | luminance in the viewing angle range of -70 degrees-+70 degrees was measured by making the front normal direction of a surface light source element into 0 degree. The result is shown in FIG.

図5に示すように、得られた角度分布が示すように、実施例7では、後述する比較例2と比較して、光が正面に導光し、光の利用効率及び輝度が高いことが確認された。   As shown in FIG. 5, as shown in the obtained angular distribution, in Example 7, light is guided to the front, and the light use efficiency and luminance are higher than those in Comparative Example 2 described later. confirmed.

<比較例1>
導光板(ヘイズ94.5%、IBM社製のPDAである「WorkPad 8602−30j」に搭載されているもの)の端面に白色LED1個(NACW008:日亜化学工業社製)を配置することで、比較例1の面光源素子を得た。
<Comparative Example 1>
By disposing one white LED (NACW008: manufactured by Nichia Corporation) on the end face of the light guide plate (hazy 94.5%, mounted on “WorkPad 8602-30j” which is a PDA manufactured by IBM) The surface light source element of Comparative Example 1 was obtained.

この面光源素子のLEDに直流電流18mAを印加し、面光源素子を発光させた。この面光源素子の発光面上方に色彩輝度計を配置し、実施例1と同様にして、偏光板の透過軸と光学素子の透過軸とが平行となるように配置したときの面光源素子の中央部における正面輝度を測定したところ、99cd/m2であった。比較例1においては、実施例1に比べ、面光源素子の正面輝度が低下したことが確認された。 A direct current of 18 mA was applied to the LED of the surface light source element to cause the surface light source element to emit light. A color luminance meter is disposed above the light emitting surface of the surface light source element, and in the same manner as in Example 1, the surface light source element when the transmission axis of the polarizing plate and the transmission axis of the optical element are parallel to each other is arranged. The front luminance at the center was measured and found to be 99 cd / m 2 . In Comparative Example 1, it was confirmed that the front luminance of the surface light source element was lower than that in Example 1.

さらに、この面光源素子を液晶セルに貼合して、液晶表示装置を作製した。この液晶表示装置では、実施例1と比較して全体的に暗い映像情報が得られた。   Furthermore, this surface light source element was bonded to a liquid crystal cell to produce a liquid crystal display device. In this liquid crystal display device, overall dark image information was obtained as compared with Example 1.

<比較例2>
比較例2では、比較例1で作製した面光源素子を、以下の方法で評価した。すなわち、この面光源素子のLEDに直流電流18mAを印加して面光源素子を発光させ、発光面上方には、色彩輝度計(BM−7A:トプコン社製)を配置し、実施例7と同様にして、面光源素子の正面方向を0°として、−70°〜+70°の視野角範囲における輝度の角度分布を測定した。その結果を、実施例7の結果とともに図5に示す。
<Comparative example 2>
In Comparative Example 2, the surface light source element produced in Comparative Example 1 was evaluated by the following method. That is, a direct current of 18 mA is applied to the LED of the surface light source element to cause the surface light source element to emit light, and a color luminance meter (BM-7A: manufactured by Topcon Corporation) is disposed above the light emitting surface. Then, the angle distribution of luminance in the viewing angle range of −70 ° to + 70 ° was measured with the front direction of the surface light source element being 0 °. The results are shown in FIG. 5 together with the results of Example 7.

図5に示すように、比較例2では、前述の実施例7と比較して、正面輝度が低く、測定した視野角全般にわたって輝度が低いことが確認された。   As shown in FIG. 5, in Comparative Example 2, it was confirmed that the front luminance was lower than that of Example 7 described above, and the luminance was low over the measured viewing angles.

<比較例3>
比較例3では、実施例1の光学素子を、1対の対向面に平行な断面で切断し、支持媒体に複屈折体が含まれる部位(以下、偏光機能層と記す)と、支持媒体中に複屈折体が含まれず、かつ、くさび型溝が形成された片面を有する部位(以下、導光層と記す)と、に分割した。次に、偏光機能層と、導光層との間に、空気からなる層(以下、空気層と記す)を介在させた。偏光機能層と導光層との間に空気層を介在させたこと以外は、実施例1と同様の構造を有する比較例3の面光源素子を作製した。
<Comparative Example 3>
In Comparative Example 3, the optical element of Example 1 was cut in a cross section parallel to a pair of facing surfaces, a portion where the support medium contains a birefringent body (hereinafter referred to as a polarization functional layer), and the support medium Were divided into a portion (hereinafter, referred to as a light guide layer) having no single birefringent body and having one surface on which a wedge-shaped groove was formed. Next, a layer made of air (hereinafter referred to as an air layer) was interposed between the polarization functional layer and the light guide layer. A surface light source element of Comparative Example 3 having the same structure as Example 1 was produced except that an air layer was interposed between the polarization functional layer and the light guide layer.

次に、実施例1と同様にして、比較例3の面光源素子の中央部における正面輝度を測定したところ、87.6cd/m2であった。比較例3においては、実施例1に比べて、面光源素子の正面輝度が低下したことが確認された。 Next, when the front luminance in the center part of the surface light source element of Comparative Example 3 was measured in the same manner as in Example 1, it was 87.6 cd / m 2 . In Comparative Example 3, it was confirmed that the front luminance of the surface light source element was lower than that in Example 1.

従来の面光源素子の一例を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows an example of the conventional surface light source element. 一般的な液晶表示パネルの概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of a common liquid crystal display panel. 本実施形態に係る光学素子の斜視模式図である。It is a perspective schematic diagram of the optical element which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る光学素子を用いた積層光学部材、及び該積層光学部材を用いた面光源素子の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the lamination | stacking optical member using the optical element which concerns on this embodiment, and the surface light source element using this lamination | stacking optical member. 実施例7及び比較例2の各面光源素子の輝度の角度分布を示すグラフである。It is a graph which shows angle distribution of the brightness | luminance of each surface light source element of Example 7 and Comparative Example 2. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

4・・・支持媒体、5・・・複屈折体、6・・・凹凸部、7、8・・・対向面、11・・・光源、14・・・拡散板、15・・・プリズムシート、16・・・反射板、17・・・輝度向上フィルム、30・・・光学素子、31・・・面光源素子、32・・・積層光学部材、P・・・くさび型溝同士又はV字型溝同士のピッチ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 4 ... Support medium, 5 ... Birefringent body, 6 ... Uneven part, 7, 8 ... Opposite surface, 11 ... Light source, 14 ... Diffusing plate, 15 ... Prism sheet , 16 ... reflector, 17 ... brightness enhancement film, 30 ... optical element, 31 ... surface light source element, 32 ... laminated optical member, P ... wedge-shaped grooves or V-shaped Pitch between mold grooves.

Claims (16)

互いに対向する一対の対向面を有し屈折率が等方性の支持媒体と、
前記支持媒体中に配置された複数の複屈折体と、を備え、
前記複屈折体は、短軸方向の長さに対する長軸方向の長さの比率であるアスペクト比が2以上であり、前記長軸方向と前記短軸方向との屈折率差が0.05以上である柱体であり、
前記複数の複屈折体は、一方の前記対向面にほぼ平行な面に沿って、前記各複屈折体の長軸が互いにほぼ同一方向を向くように、並んで配列され、
前記支持媒体の屈折率と前記複屈折体の前記短軸方向又は前記長軸方向のいずれか一方の屈折率との差が0.03以下であり、
前記一対の対向面のうちの片面に凹凸部が形成されている光学素子。
A support medium having a pair of facing surfaces facing each other and having an isotropic refractive index;
A plurality of birefringent bodies disposed in the support medium,
The birefringent body has an aspect ratio that is a ratio of a length in a major axis direction to a length in a minor axis direction of 2 or more, and a refractive index difference between the major axis direction and the minor axis direction is 0.05 or more. Is a pillar body,
The plurality of birefringent bodies are arranged side by side along a plane substantially parallel to one of the opposing surfaces so that the major axes of the birefringent bodies are oriented in substantially the same direction.
The difference between the refractive index of the support medium and the refractive index of either the short axis direction or the long axis direction of the birefringent body is 0.03 or less,
An optical element in which a concavo-convex portion is formed on one surface of the pair of opposed surfaces.
前記複屈折体は、長軸方向に垂直な断面の形状が実質的に多角形又は円である請求項1に記載の光学素子。   2. The optical element according to claim 1, wherein the birefringent body is substantially polygonal or circular in cross-sectional shape perpendicular to the major axis direction. 前記複屈折体は、長軸方向に垂直な断面の形状がほぼ三角形である請求項1または2に記載の光学素子。   The optical element according to claim 1, wherein the birefringent body has a substantially triangular shape in cross section perpendicular to the major axis direction. 前記複屈折体は、長軸方向に垂直な断面の形状がほぼ正三角形である請求項3に記載の光学素子。   The optical element according to claim 3, wherein the birefringent body has a substantially equilateral triangle shape in cross section perpendicular to the major axis direction. 前記複屈折体は繊維である請求項1〜4のいずれかに記載の光学素子。   The optical element according to claim 1, wherein the birefringent body is a fiber. 前記支持媒体の屈折率と前記複屈折体の短軸方向又は長軸方向のいずれか一方の屈折率との差が0.01以下である請求項1〜5のいずれかに記載の光学素子。   The optical element according to any one of claims 1 to 5, wherein a difference between a refractive index of the support medium and a refractive index in one of a short axis direction and a long axis direction of the birefringent body is 0.01 or less. 前記凹凸部がくさび型溝又はV字型溝であり、当該くさび型溝又はV字型溝が前記複屈折体の短軸方向にほぼ平行に複数形成されている請求項1〜6のいずれかに記載の光学素子。   The said uneven | corrugated | grooved part is a wedge-shaped groove | channel or a V-shaped groove | channel, and the said wedge-shaped groove | channel or V-shaped groove | channel is formed in multiple numbers substantially parallel to the short-axis direction of the said birefringent body. An optical element according to 1. 前記複数のくさび型溝同士又はV字型溝同士のピッチが10μm以上である請求項7に記載の光学素子。   The optical element according to claim 7, wherein a pitch between the plurality of wedge-shaped grooves or V-shaped grooves is 10 μm or more. 請求項1〜8のいずれかに記載の光学素子と、他の光学機能を示す光学層とが積層されてなる積層光学部材。   A laminated optical member formed by laminating the optical element according to claim 1 and an optical layer exhibiting another optical function. 前記光学層が拡散板である請求項9に記載の積層光学部材。   The laminated optical member according to claim 9, wherein the optical layer is a diffusion plate. 前記光学層がプリズムシートである請求項9に記載の積層光学部材。   The laminated optical member according to claim 9, wherein the optical layer is a prism sheet. 前記光学層が輝度向上フィルムである請求項9に記載の積層光学部材。   The laminated optical member according to claim 9, wherein the optical layer is a brightness enhancement film. 前記光学素子の上に拡散板が積層され、当該拡散板の上にプリズムシートが積層されてなる請求項9に記載の積層光学部材。   The laminated optical member according to claim 9, wherein a diffusion plate is laminated on the optical element, and a prism sheet is laminated on the diffusion plate. 前記光学素子の上に拡散板が積層され、当該拡散板の上にプリズムシートが積層され、当該プリズムシートの上に輝度向上フィルムが積層されてなる請求項9に記載の積層光学部材。   The laminated optical member according to claim 9, wherein a diffusion plate is laminated on the optical element, a prism sheet is laminated on the diffusion plate, and a brightness enhancement film is laminated on the prism sheet. 請求項1〜8のいずれかに記載の光学素子、又は請求項9〜14のいずれかに記載の積層光学部材と、
当該光学素子又は積層光学部材において前記凹凸部が形成された前記支持媒体の前記片面と垂直な面に配置された光源と、
前記光学素子又は積層光学部材において前記凹凸部が形成された前記支持媒体の前記片面の側に配置された反射板と、を備える面光源素子。
The optical element according to any one of claims 1 to 8, or the laminated optical member according to any one of claims 9 to 14, and
A light source disposed on a surface perpendicular to the one surface of the support medium on which the uneven portion is formed in the optical element or the laminated optical member;
A surface light source element comprising: a reflecting plate disposed on the one surface side of the support medium on which the uneven portion is formed in the optical element or the laminated optical member.
請求項1〜8のいずれかに記載の光学素子、請求項9〜14のいずれかに記載の積層光学部材、又は請求項15に記載の面光源素子と、
液晶セルと、を備える液晶表示装置。
The optical element according to any one of claims 1 to 8, the laminated optical member according to any one of claims 9 to 14, or the surface light source element according to claim 15.
And a liquid crystal cell.
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