JP3187714B2 - 導光板、偏光光源装置及び液晶表示装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術分野】本発明は、光の利用効率に優れる導
光板、及びそれを用いた偏光光源装置、並びにそれらを
利用した明るさに優れる液晶表示装置に関する。

【０００２】

【背景技術】従来、側面より光を入射させて上面より出
射させるようにしたサイドライト型の導光板としては、
下面にドット状等の拡散式や散乱式の反射層を設けたも
のが知られていた。下面の反射層は、フラットな面では
全反射のため側面からの入射光を上面に出射する能力に
乏しいので入射光を多重反射や屈折により乱反射させて
上面に出射させるようにしたものである。またかかる導
光板のままでは、斜め方向に出射する光が多く、有効利
用できる光に乏しいことから上面にプリズムシート等を
重畳して出射光の垂直化をはかる提案もなされている。

【０００３】しかしながら、出射光を垂直化しても液晶
表示装置等に適用して偏光板を透過させた場合、出射光
の５５％程度が吸収されて有効利用できる光に乏しく明
るい表示が困難な問題点があった。ちなみにＴＮ型やＳ
ＴＮ型等の液晶表示装置などに用いる偏光板では、自然
光の場合、光量の約６０％程度が吸収されて熱等に変換
され、光の利用効率としては３５〜４５％が通例で、理
論的にも５０％を超えることがない。

【０００４】そのため、液晶表示装置等の明るさの向上
には照明システム全体の改善が必要となり、その目的の
下に光を偏光として偏光板に供給して光利用効率の向上
をはかる照明システムが提案されている（特開平３−４
５９０６号公報、特開平６−３２４３３３号公報、特開
平７−３６０３２号公報）。これらは、導光板の下面に
反射層を密着付設し、上面にコレステリック液晶相から
なる円偏光分離層を設けて、その円偏光分離層を介し入
射光を左右の円偏光からなる透過光と反射光に分離し、
その反射光を下面の反射層を介し反射させて上面より再
出射させることにより光利用効率の向上を図るようにし
たものであ。

【０００５】しかしながら、いずれの場合も５０％を超
える光利用効率を示すはずのものが期待値ほどの数値を
示さないことが判明した。特開平６−３２４３３３号公
報や特開平７−３６０３２号公報では、下面を拡散式や
散乱式の反射層とすることから出射方向のランダム性や
偏光状態の解消化などによる再出射光量の低下が考えら
れるが、特開平３−４５９０６号公報が教示する金属反
射層にても再出射効率に乏しい問題点があった。けだし
金属反射層は、反射を介して円偏光を効率よく偏光変換
し出射方向も規則的であるからである。

【０００６】

【発明の技術的課題】本発明は、側面からの入射光を上
面より効率よく出射し、円偏光分離層を介した再入射光
も効率よく出射して光利用効率に優れる導光板の開発を
課題とする。

【０００７】

【課題の解決手段】本発明は、樹脂よりなる板状物の下
面に長辺面と短辺面による斜面からなる凸部又は凹部を
周期的に有して側面からの入射光を下面の前記短辺面で
反射して上面より出射するようにしてなり、厚さ方向に
おける複屈折による位相差が０〜３０nmであることを特
徴とする導光板を提供するものである。

【０００８】

【発明の効果】本発明によれば、円偏光分離層を介し反
射して導光板に再入射した円偏光が位相差によりその偏
光状態の変化を受けにくく、下面部で金属反射層を介し
反射させて偏光状態を反転させた場合にその偏光状態の
変化なく円偏光分離層を透過しうる光として出射し、液
晶表示装置等の表示の明るさを向上させうる導光板を得
ることができる。

【０００９】前記において、導光板に大きな位相差があ
ると円偏光分離層を介して再入射した円偏光が楕円偏光
に変換され、その楕円偏光は下面で反射した帰路でさら
に楕円偏光化される。楕円偏光は、直線偏光成分と円偏
光成分の合成物であり、直線偏光成分は円偏光分離層を
透過しないからその分がまず再入射光の利用効率を低下
させる。また導光板が１／４波長板として機能する波長
範囲では、再入射光が偏光変換を受けないこととなるた
め、その場合にも円偏光分離層を透過しうる偏光状態の
光量は増加しない。

【００１０】さらに、導光板における光学軸の方向の不
規則性や、光の入射・透過角度による影響位相差の変
化、波長毎に位相差の影響が異なることなどが、円偏光
分離層を介して再入射した円偏光の偏光変換効率や楕円
偏光の長軸方向等を大きくばらつかせて、全体としての
偏光変換効率を大きく低下させ、再入射光の利用効率を
低下させると共に、導光板の位置により透過量や出射光
のスペクトルを大きく変化させて明暗ムラを生じさせ、
光源としての品質や液晶表示装置の表示品位を低下させ
る。

【００１１】ちなみに導光板、特に下面に微細プリズム
構造等を有する導光板は、通例ポリメチルメタクリレー
トの如きプラスチックを射出成形して形成されるが、そ
の場合、ポリマーの流動に沿った光学軸を有する複屈折
パターンが生じ、その平均面内位相差は６０nm程度とな
り、ゲート部付近では１００nmにも及ぶと共に、光学軸
の方向も一定していない。

【００１２】

【発明の実施形態】本発明の導光板は、側面からの入射
光を下面で反射して上面より出射するようにしたもので
あり、かつ厚さ方向における複屈折による位相差を０〜
３０nm、好ましくは２０nm以下としたものである。その
例を図１〜図４に示した。図例の如く導光板は通例、上
面、それに対向する下面、及び上面と下面間の少なくと
も一側端面からなる入射面を有する板状物からなる。図
中、１１が上面、１２，１６，１７，１８が下面、１３
が入射面である。なお、１４は側面、１５は入射面１３
に対向する側端部である。

【００１３】導光板の厚さ方向における複屈折による位
相差は、０〜２０nmと小さいほど好ましいが３０nm以下
であれば、円偏光分離層を介して再入射した円偏光を実
質的に位相差の影響なく、ほぼ等しい円偏光状態を維持
して下面に導くことができ、また下面で反射した帰路光
もその円偏光状態を維持したまま出射させることができ
る。

【００１４】導光板の形態は、上面よりの出射効率に優
れその出射光が上面に対する垂直性に優れて有効利用し
やすく、また円偏光分離層等を介した再入射光の出射効
率にも優れてその出射方向の初期出射方向との近似性な
どの点より、図例の如く下面に長辺面と短辺面からなる
凸部又は凹部を周期的に有する構造とされる。さらに入
射面に対向する側端部の厚さが入射面のそれよりも薄い
もの、就中５０％以下の厚さであるものが好ましい。

【００１５】前記の入射面に対する対向側端部の薄型化
は、図５、図６に例示の太矢印の如く入射面より入射し
た光が伝送端としての当該対向側端部に至るまでに、下
面の短辺面に効率よく入射し、その反射を介し上面より
出射して入射光を目的面に効率よく供給できる点で有利
である。またかかる薄型化構造とすることで導光板を軽
量化でき、例えば下面が図２の如き直線面の場合、均一
厚の導光板の約７５％の重量とすることができる。

【００１６】下面における前記した凸部又は凹部は通
例、入射面に沿う方向の長辺面と短辺面からなる斜面に
て形成される。ちなみに下面における凸部又は凹部の例
を図５（ａ）〜（ｄ）、図６（ａ）〜（ｄ）に示した。
図５、図６において、２１，２２，２３及び２４が凸
部、２５，２６，２７及び２８が凹部であり、３１，３
３，３５，３７，４２，４４，４６及び４８が長辺面を
形成する斜面、３２，３４，３６，３８，４１，４３，
４５及び４７が短辺面を形成する斜面である。

【００１７】前記の下面における凸部又は凹部は、周期
的に形成される。すなわち例えば図１及び図５（ａ）又
は図６（ａ）に基づく場合、図１に示した矢印の如く入
射面１３に沿う方向の斜面３１，３２又は４１，４２か
らなる凸部２１又は凹部２５を周期的に有する下面とさ
れる。

【００１８】なお前記の凸部又は凹部は、その凸部又は
凹部を形成する斜面の下面との交点を結ぶ直線に基づ
き、斜面の交点（頂点）が当該直線よりも突出している
か（凸）、窪んでいるか（凹）による。すなわち図５、
図６に例示のものに基づく場合、凸部（２１，２２，２
３，２４）又は凹部（２５，２６，２７，２８）を形成
する斜面（３１と３２、３３と３４、３５と３６、３７
と３８、４１と４２、４３と４４、４５と４６、４７と
４８）の下面との交点を結ぶ仮想線で示した直線２０に
基づき、斜面の交点（頂点）が当該直線２０よりも突出
しているか（凸）、窪んでいるか（凹）による。

【００１９】また前記の凸部又は凹部を形成する斜面の
長辺面と短辺面は、下面との交点と頂点を結ぶ直線に基
づいて判断されるが、光の利用効率を向上させる点など
よりその長辺面の上面に対する投影面積が短辺面のそれ
の３倍以上、就中５倍以上とすることが好ましい。さら
にその長辺面を凸部の場合には入射面側に、凹部の場合
には入射面に対向する側端側に位置するように配置する
こと、従って入射面側に凸部の場合には長辺面が、凹部
の場合には短辺面が位置するように配置することが好ま
しい。

【００２０】すなわち前記斜面、例えば図１及び図５
（ａ）又は図６（ａ）に基づく場合、凸部２１又は凹部
２５を形成する斜面３１と３２、又は４１と４２は、下
面（仮想線２０に相当）との交点と頂点を結ぶ直線（図
５及び図６のｂ，ｃ，ｄの場合には仮想線に相当）に基
づいて長辺面３１，４２と短辺面３２，４１からなるも
のとし、その長辺面３１，４２を、上面１１に対する投
影面積が短辺面３２，４１のそれの３倍以上となるよう
に形成すると共に、凸部２１の場合には長辺面３１が入
射面１３の側に、凹部２５の場合には長辺面４２が入射
面に対向する側端側１５に位置するように配置すること
が好ましい。

【００２１】前記により、短辺面に直接入射する伝送光
に加えて、長辺面に入射してその反射を介し短辺面に入
射する伝送光もその短辺面を介した反射にて上面に供給
（出射）することができ、その分の光利用効率の向上を
はかりうる。また長辺面は、偏光光源装置とした場合に
円偏光分離層で反射された再入射光を再出射させるため
に機能する部分であり、かかる点より長辺面の上面に対
する好ましい投影面積は、短辺面のそれの５倍以上、特
に１０〜１００倍である。

【００２２】導光板の下面の形状は、適宜に決定してよ
い。好ましくは上記したように傾斜面として、入射面よ
りもその対向側端部を薄型化したものである。その場
合、傾斜面の形状は任意に決定してよく、図２に例示の
如き直線面や、図３、図４に例示の如き曲面などのよう
に適宜な面形状とすることができる。直線面でない場
合、上面よりの出射光の出射方向を均一化する点などよ
りは、下面の全位置で平均傾斜角度より５度以内の範囲
にあることが好ましい。

【００２３】下面に設ける凸部又は凹部の形状も、図５
（ａ）〜（ｄ）や図６（ａ）〜（ｄ）に例示した如く直
線状の斜面で形成されている必要はなく、屈折面や湾曲
面等を含む斜面にて形成されていてもよい。また凸部又
は凹部は、下面の全体で凸凹やその形状等が同じである
必要はなく、垂直性に優れる出射光を得る点よりは入射
側から徐々にその形状や角度が変化する構造が好まし
い。

【００２４】下面における凸部又は凹部は、出射光がそ
の凸部又は凹部を介しストライプ状に放出されるため小
さいほど好ましく、間隔が大きいと明暗ムラを生じて面
全体における明るさの均等性が低下しやすくなる。明暗
ムラの防止による明るさの均等性に優れる上面を得る点
より好ましい凸部又は凹部の周期は、５００μm以下、
就中４００μm以下、特に５〜３００μmである。なおそ
の周期が５μm未満では回折による分散が大きくて液晶
表示装置用のバックライトに不向きとなる。

【００２５】また凸部又は凹部を形成する斜面における
上記した長辺面は、図５、図６に例示の如くその上面１
１に対する傾斜角θ₁が０〜１０度、就中５度以下、特
に２度以下であることが好ましい。かかる傾斜角の範囲
とすることにより、図５（ａ）、図６（ａ）に折線矢印
で例示した如く、当該傾斜角より大きい角度で伝送され
る光が長辺面３１，４２に入射して反射され、その場合
に当該長辺面の傾斜角に基づいて上面１１に、より平行
な角度で反射されて短辺面３２，４１に入射し、反射さ
れて上面１１より出射する。

【００２６】前記の結果、短辺面に入射する光の入射角
を一定化でき、反射角のバラツキを抑制できて出射光の
平行光化をはかることができる。従って、凸部又は凹部
を形成する斜面における長辺面と短辺面の当該傾斜角を
調節することにより、出射光に指向性をもたせることが
でき、それにより上面に対して垂直方向ないしそれに近
い角度で光を出射させることが可能になる。

【００２７】ちなみにアクリル樹脂からなる導光板で
は、その屈折率（約１．５）に基づいて端面入射光の伝
送される光の最大角は４１．８度であり、導光板の屈折
率が増大するに伴い伝送される光の最大角は小さくな
る。そのため前記長辺面の傾斜角が１０度を超えると、
長辺面の上面に対する投影面積の割合が減少して長辺面
を介し出射方向を制御しうる伝送光の割合が低下し、ま
た長辺面を経由して短辺面に入射した伝送光と、短辺面
に直接入射した伝送光との反射角のバラツキが大きくな
り、出射光を平行光化する制御性が低下して出射光の指
向性に乏しくなる。なお当該長辺面の傾斜角が０度で
は、出射光の平行化に不利となるが、本発明においては
許容される。

【００２８】従って従来の導光板の如く出射効率の向上
を目的に、伝送光を反射して上面に供給する役割の斜面
（本発明での短辺面に相当）を大きくして上面への投影
面積比を増やし、そのために他方の斜面（本発明での長
辺面に相当）の傾斜角を２０度以上とした構造では、こ
の斜面への伝送光の入射確率が極めて小さく平行光化を
はかりにくくて出射光に垂直性の指向性をもたせること
は困難になる。

【００２９】一方、凸部又は凹部を形成する斜面におけ
る上記した短辺面は、図５、図６に例示の如くその上面
１１に対する傾斜角θ₂が２５〜５０度、就中３０度以
上であることが好ましい。かかる傾斜角の範囲とするこ
とにより、図５（ａ）、図６（ａ）に折線矢印で例示し
た如く、直接又は長辺面を介して入射する伝送光をその
短辺面３２，４１を介し上面１１に対して垂直又はそれ
に近い角度に反射して、液晶表示装置等の視認性の向上
に有効に作用する方向の光を効率よく出射させることが
できる。短辺面の傾斜角が前記範囲外では垂直方向との
ずれが大きくなり、出射光に垂直性の指向性をもたせる
ことが困難で、伝送光の出射効率（利用効率）も低下す
る。

【００３０】本発明において導光板における入射面の形
状については、特に限定はなく、適宜に決定してよい。
一般には、上面に対して垂直な面とされるが、例えば湾
曲凹形などの光源の外周等に応じた形状として、入射光
率の向上をはることもできる。また、光源との間に介在
する導入部を有する入射面構造などとすることもでき
る。その導入部は、光源などに応じて適宜な形状とする
ことができる。

【００３１】なお上面の形状は、フラット面などが一般
的であるが、必要に応じて表面に散乱目的の拡散層を有
する構造などとすることもできる。ただし偏光光源装置
を形成する場合には、下面や上面、あるいは導光板の中
間層を含む入射面以外の部分に散乱目的の拡散層ないし
拡散反射層を有しない導光板が光の利用効率の点などよ
り好ましい。従って下面の凸部又は凹部を形成する斜面
や上面は滑らかであることが好ましい。

【００３２】導光板は、光源の波長領域に応じそれに透
明性を示す適宜な樹脂にて形成しうる。ちなみに可視光
域では、例えばポリメチルメタクリレートの如きアクリ
ル系樹脂、ポリカーボネートやポリカーボネート・ポリ
スチレン共重合体の如きポリカーボネート系樹脂、エポ
キシ系樹脂等で代表される透明樹脂などの如く約４００
〜７００nmの波長範囲で透明性を示すものがあげられ
る。

【００３３】複屈折による位相差が０〜３０nmの導光板
の形成は、例えばポリカーボネート・ポリスチレン共重
合体やゼオネックス（商品名、日本ゼオン社製）やオプ
トレッツ（商品名、日立化成社製）の如き複屈折性を発
生しにくい材料を用いて射出成形等の適宜な方式で成形
する方式、複屈折を示す導光板を高温下でアニールして
複屈折性を低下させる方式、エポキシ系樹脂等を用いて
注型方式にて成形する方式、ゲート位置の工夫等により
複屈折性を生じにくくした射出成形方式で成形する方
式、予め大きい射出成形品を形成してその中央部等の位
相差の小さい部分を切り出して用いる方式、位相差は複
屈折の屈折率差と厚さの積であることより薄膜化により
位相差を小さくする方式などの適宜な方式で行うことが
できる。

【００３４】従って導光板は、適宜な製造方法で形成し
うる。量産性等の点より好ましい製造方法としては、例
えば熱や紫外線ないし放射線等で重合処理しうる液状樹
脂を、所定の下面形状を形成しうる型に充填ないし流延
して重合処理する方法や、熱可塑性樹脂を所定の下面形
状を形成しうる金型に加熱下に押付て形状を転写する方
法、加熱溶融させた熱可塑性樹脂あるいは熱や溶媒を介
して流動化させた樹脂を所定の形状に成形しうる金型に
充填する方法などがあげられる。なお前記した導光板の
薄膜化は、軽量化や必要材料の減量化などの点よりも有
利であるが、入射面の減少で入射光量が低減することか
ら必要な入射光量の確保の点よりの限界や、射出成形で
は金型による影響が大きくなって複屈折性が増大したり
成形性が低下したりするためかかる点よりの限界などが
ある。

【００３５】本発明の導光板においては、上記した短辺
面と長辺面の面積比や傾斜角、下面の形状や曲率等の制
御に基づいて出射光の角度分布や面内分布等の特性を調
節することができる。ちなみに屈折率が１．５で下面が
曲率を有しない傾斜面であり、初期出射光が垂直に出射
する導光板の場合、長辺面の出射面に対する傾斜角を
６．６度以下とすることで、円偏光分離層を介した再入
射光を１０度以内の角度変化で再出射させることができ
る。またその場合、下面が曲率を有するときには当該傾
斜角が６．６度以下となる部分を上記した所定面積以上
の割合で有することにより、当該再入射光を１０度以内
の角度変化で再出射させることができる。

【００３６】なお本発明において導光板は、例えば光の
伝送を担う導光部に、下面形成用のシートを接着したも
のの如く、異種材料の積層体などとして形成されていて
もよく、１種の材料による一体的単層物として形成され
ている必要はない。導光板の厚さは、使用目的による導
光板のサイズや光源の大きさなどにより適宜に決定する
ことができる。

【００３７】液晶表示装置等に用いる場合の導光板の一
般的な厚さは、その入射面に基づき２０mm以下、就中
０．１〜１０mm、特に０．５〜８mmである。また入射面
と上面の一般的な面積比は、前者／後者に基づき１／５
〜１／１００、就中１／１０〜１／８０、特に１／１５
〜１／５０である。ちなみに入射面より平行光を入射さ
せた場合、入射面の厚さに相当する積算厚さの短辺面と
することで入射光の全部を短辺面に入射させることがで
き、その場合、短辺面の傾斜角を４５度、長辺面の傾斜
角を０度とすると入射面／上面の面積比は１／３０程度
となる。

【００３８】また前記において導光板の屈折率を１．５
とすると、入射伝送光は上記したように４１．８度以内
であり、その角度が小さい光ほど強度が大きいことか
ら、上面の投影面積に基づいて短辺面／長辺面の面積比
が１／１５程度にても殆どの入射光を長辺面を介するこ
となく短辺面に直接入射させることができ、高い出射効
率を得ることができる。

【００３９】なお前記の場合、傾斜角４５度の短辺面を
介して上面の法線方向に出射するが、その円偏光分離層
を介した再入射光は、その殆どが長辺面に入射する。そ
の結果、上面の投影面積に基づいて短辺面／長辺面の面
積比を１／５としても、理想的には円偏光分離層を介し
た再入射光の８３％が長辺面に入射し、かつ反射されて
そのまま再出射光として利用することができる。

【００４０】導光板の下面には、必要に応じて反射層、
好ましくは金属反射層を配置することができる。その例
を図７に示した。２が反射層であり、図例では金属層か
らなる。かかる反射層は、下面からの漏れ光の発生を防
止して出射効率の向上に有効である。また偏光光源装置
の場合には、偏光変換手段としても機能する。反射層
は、下面に一体化されていてもよいし、反射シート等と
して重ね合されていてもよく、本発明にては適宜な配置
形態を採ることができる。

【００４１】前記の偏光変換手段として機能させる場合
には、金属からなる反射層が特に好ましい。かかる金属
反射層によれば、反射時に偏光特性を効率的に反転させ
ることができ、その偏光変換効率が屈折率相違の界面を
介した全反射や拡散反射による場合よりも優れている。
ちなみに金属面に概ね垂直に円偏光が入射すると、円偏
光の左右の変換効率は１００％近い値となり、入射角３
０度位までは９０％以上の変換効率を示す。

【００４２】偏光変換効率の点より好ましい金属反射層
は、アルミニウム、銀、金、銅又はクロムなどからなる
高反射率の金属の少なくとも１種を含有する金属面を有
するものである。導光板の下面との密着性に優れる金属
反射層は、バインダ樹脂による金属粉末の混入塗工層
や、蒸着方式等による金属薄膜の付設層などとして形成
することができる。金属反射層は、多層干渉薄膜などと
して形成されていてもよく、その片面又は両面には、必
要に応じ反射率の向上や酸化防止等を目的とした適宜な
コート層を設けることもできる。

【００４３】本発明による上記した導光板によれば、そ
れを用いて高精度に平行化された光を視認に有利な垂直
性に優れる方向に出射し、光源からの光を効率よく利用
して明るさに優れる面光源装置や偏光光源装置、さらに
は明るくて見やすく低消費電力性に優れる液晶表示装置
などの種々の装置を形成することができる。

【００４４】図８、図９に本発明による導光板を有する
面光源装置を例示した。１が導光板、５がそれを用いた
面光源装置である。これは導光板の入射面１３に対して
光源５１が配置されており、サイドライト型のバックラ
イトなどとして用いうる。光源としては適宜なものを用
いうるが、例えば（冷，熱）陰極管等の線状光源や発光
ダイオード等の点光源、あるいはその線状又は面状等の
アレイ体などが好ましく用いうる。低消費電力性や耐久
性等の点よりは冷陰極管が特に好ましい。

【００４５】面光源装置の形成に際しては、必要に応じ
て図例の如く、導光板下面の反射層２や、線状光源から
の発散光を導光板の側面に導くために光源を包囲する光
源ホルダ５２、均等な面発光を得るために導光板の上面
上に配置した拡散層５３や、光の出射方向制御用のプリ
ズムシートなどの適宜な補助手段を配置した組合せ体と
することもできる。

【００４６】反射層については、図９に例示の如く、前
記の反射層２に代えて、あるいはその反射層と共に、導
光板１の下面に沿って反射板５４を設けることもでき
る。導光板の下面に反射板を設ける方式は、長辺面の傾
斜角が同一の場合、円偏光分離層を介した再入射光の再
出射角を小さくできる利点がある。その反射板について
は、導光板で説明した反射層に準じることができ、偏光
光源装置では、金属反射面を有する反射板が好ましく用
いうる。従って反射板としては、金属薄膜を付設した樹
脂シートや金属箔、金属板などの適宜なものを用いるこ
とができる。反射板の表面は、鏡面であることを必須と
せず、小さい角度の複数面や連続曲面などとして全体的
には均一に形成されていてもよい。

【００４７】また反射板としては、特に偏光光源装置等
を形成する場合の反射板としては、再出射光の広がりを
抑制する点などより、平行光を入射させた場合の反射光
の反射角の広がりの半値幅の半角が１０度以内、就中５
度以内のものが好ましい。従って反射板としては、反射
率が高く、反射角の広がりが少なくて、拡散反射を生じ
ない適宜なものを用いうる。凹凸や圧延ロール等による
粗表面を有して反射光の反射角が若干広がるようにした
ものであってもよい。なお光源ホルダとしては、高反射
率金属薄膜を付設した樹脂シートや金属箔などが一般に
用いられる。光源ホルダを導光板の端部に接着剤等を介
して接着する場合には、その接着部分については下面に
おける凸部又は凹部の形成を省略することもできる。ま
た光源ホルダを導光板の下面に延設して反射板を兼ねさ
せることもできる。

【００４８】拡散層の配置は、明暗ムラの発生を防止し
て明るさの均等性により優れる上面の形成に有利であ
り、微細凹凸面や拡散板などによる適宜な拡散層として
形成することができる。ただし上記したように、偏光光
源装置の形成に用いる場合には、拡散層の配置は好まし
くない。

【００４９】本発明による偏光光源装置は、一般に偏光
特性を示さない入射光を円偏光分離層を介し透過光又は
反射光として左右の円偏光に分離することにより高効率
に偏光に変換して取出すことを目的とする。その場合に
本発明による上記した導光板は、高精度に平行化された
垂直性に優れる出射光を提供して、円偏光分離層を介し
た再入射光を角度変化の少ない状態で初期の出射光と方
向の一致性よく再出射させることを可能とする。

【００５０】図１０、図１１に本発明による偏光光源装
置を例示した。これは、上記した面光源装置５における
導光板１の上面１１の上方に円偏光分離層６１を配置し
たものからなる。実施例にて円偏光分離層は、導光板１
における拡散層を有しない上面１１の直上に配置されて
いる。なお図１１において、円偏光分離層６１の上面に
設けたもの６２は、直線偏光変換手段としての位相差層
である。

【００５１】前記の装置によれば、導光板１の上面より
出射した光が円偏光分離層６１に入射し、左右の内の所
定（仮に左）の円偏光は透過し、所定外（右）の円偏光
は反射され、その反射光は、戻り光として導光板に再入
射する。導光板に再入射した光は、下面の反射層等から
なる反射機能部分で反射されて再び円偏光分離層に入射
し、透過光と反射光（再々入射光）に再度分離される。
従って、反射光としての再入射光は、円偏光分離層を透
過しうる所定の円偏光となるまで円偏光分離層と導光板
との間に閉じ込められて反射を繰返すこととなるが、本
発明においては再入射光の利用効率等の点より、可及的
に少ない繰返し数で、就中、初回の再入射光が反射の繰
返しなく出射するようにしたものが好ましい。

【００５２】前記において、本発明による上記した導光
板は高精度に平行化された垂直性に優れる出射光を提供
することから、円偏光分離層を介した再入射光の多くが
長辺面に入射し、その緩やかな傾斜角に基づいて角度を
大きく変えることなく反射し、その角度変化の少ない反
射で初期の出射光と近似した方向に、従って垂直性よく
再出射させることができる。その結果、初期出射光と再
出射光の方向の一致性に優れ、初回の再入射光を反射の
繰返しなく効率的に出射して偏光特性に優れる光をロス
の少ない利用効率に優れる状態で得ることができる。

【００５３】導光板が金属反射層を有する場合には、再
入射光がそれによる反射反転により高効率に所定の円偏
光に変換され、従って光を効率よく取出すことができ
る。また垂直性に優れる出射光であることより、屈折率
が相違する界面での屈折による光の進行方向の変化が小
さい利点なども有している。

【００５４】上記において従来の導光板では、円偏光分
離層を介した再入射光は、導光板の下面を介した散乱反
射ないし拡散反射（ドット）又は２回の全反射（プリズ
ム）を介して円偏光分離層に再入射することとなる。し
かし散乱反射式ないし拡散反射式の場合には、出射光が
指向性に乏しく、また散乱光として再入射するため円偏
光分離層を介した変換効率は５０％を超え得ず、光の利
用効率を高める効果に乏しい。

【００５５】一方、前記の全反射式の場合にも、例え屈
折率が１．５の導光板としても再入射の円偏光分離層を
介した変換効率は４５％が最大であり、全反射による反
射角度によっては変換効率がさらに大きく低下する。ま
た入射角が全反射条件を超えると反射は殆ど生じないこ
となどにより、円偏光分離層を介した再入射光の角度に
よっては全く再出射せず、再入射光を再出射光として利
用できないために光の利用効率を高める効果は生じにく
い。

【００５６】さらに、前記再入射光の再出射不能を防止
するため、導光板の下面を再出射に有利なプリズム構造
とした場合には初期出射光の低下を招き、逆に初期出射
に有利なプリズム構造とした場合には再入射光の再出射
方向が初期出射光とは大きく変化することとなり、下面
を介した偏光の変換効率も低くなって、初期出射と再入
射光の再出射を良好に両立させうるプリズム構造を得る
ことが困難であり、この場合にも光の利用効率を高める
効果は生じにくい。

【００５７】加えて散乱反射式ないし拡散反射式及び全
反射式のいずれの場合にも、円偏光分離層を介した出射
光に指向性をもたせることが困難で、その出射角度も垂
直性に乏しく、液晶表示等の視認性を低下させる表示に
不都合な、垂直方向と角度が大きくずれた例えば垂直方
向に対して４５度以上の方向の出射光成分を多く含もの
となる。導光板の上面にプリズムシートを配置して垂直
性を高める補正をしたとしても、導光板下面の反射面に
対しては垂直方向から大きくずれた角度で入射するため
光の再利用効率を高める効果に乏しい。

【００５８】上記のように従来の導光板では、本発明に
おける如く、導光板を介し高精度に平行化された垂直性
に優れる出射光を形成して、それを円偏光分離層を介し
初期出射光と再入射光に分離し、その再入射光を初期出
射光と出射方向の整合性よく再出射させることは困難で
ある。

【００５９】本発明において偏光光源装置の形成に好ま
しく用いうる導光板は、側面よりの入射光を高い効率で
上面より出射させ、その出射光が高い指向性、就中、上
面に対する垂直性に優れる指向性を示すと共に、円偏光
分離層を介した再入射光の再出射効率に優れ、その再出
射光の指向性と出射角度が初期出射光の指向性と出射角
度に可及的に一致し、かつ円偏光分離層を介した再入射
光を少ない反射繰返し数で、就中、反射の繰返しなく出
射するようにしたものである。

【００６０】前記において、再出射光と初期出射光の出
射角度の一致性に乏しく、出射方向が大きく異なるとそ
れらの輝度を加成できず、液晶表示装置等の視認性の向
上に有効利用できないし、むしろ角度の異なる方向に２
つのピーク輝度を示して視認性を低下させる。

【００６１】本発明において偏光光源装置を形成するた
めの円偏光分離層としては、透過光及び反射光として左
右の円偏光に分離する適宜なものを用いうる。好ましく
用いうる円偏光分離層としては、コレステリック液晶相
を有する層、就中コレステリック相を呈する液晶ポリマ
ーからなる層を有するシートや当該層をガラス板等の上
に展開したシート、あるいはコレステリック相を呈する
液晶ポリマーからなるフィルムなどがあげられる。

【００６２】コレステリック液晶相によれば左右の円偏
光を透過・反射によりいずれか一方に選択的に分離で
き、コレステリック液晶を含む均一配向の液晶相は散乱
のない反射光を提供する。またコレステリック液晶相
は、視角変化に対する光学特性の変化が小さくて視野角
の広さに優れ、特に斜め方向からも直接観察される直視
型液晶表示装置等の形成に適している。

【００６３】円偏光分離層は、単層物又は２層以上の重
畳物として形成することができる。重畳化は、分離機能
の広波長域化や斜め入射光の波長シフトに対処する点等
より有利であり、その場合には所定外の円偏光として反
射する光の中心波長が異なる組合せで重畳することが好
ましい。すなわち単層のコレステリック液晶層では通
例、選択反射性（円偏光二色性）を示す波長域に限界が
あり、その限界は約１００nmの波長域に及ぶ広い範囲の
場合もあるが、その波長範囲でも液晶表示装置等に適用
する場合に望まれる可視光の全域には及ばないから、そ
のような場合に選択反射性の異なるコレステリック液晶
層を重畳させて円偏光二色性を示す波長域を拡大させる
ことができる。

【００６４】ちなみにコレステリック液晶層の場合、そ
の液晶相に基づく選択反射の中心波長が３００〜９００
nmのものを同じ偏光方向の円偏光を反射する組合せで、
かつ選択反射の中心波長が異なる、就中それぞれ５０nm
以上異なる組合せで用いて、その２〜６種類を重畳する
ことで可視光域等の広い波長域をカバーできる円偏光分
離層を効率的に形成することができる。前記した同じ偏
光方向の円偏光を反射するもの同士の組合せで重畳物と
する点は、各層で反射される円偏光の位相状態を揃えて
各波長域で異なる偏光状態となることを防止し、利用で
きる状態の偏光の増量を目的とする。

【００６５】従って円偏光分離層としては、それが所定
外の円偏光として反射しうる光の波長域が導光板に基づ
く出射光の波長域と可及的に一致したものが好ましく用
いうる。当該出射光に輝線スペクトル等の主波長がある
場合には、その１種又は２種以上の主波長に対してコレ
ステリック液晶相等に基づく反射光の波長を一致させる
ことが偏光分離の効率性等の点より次善策となり、必要
重畳数の減少化等による円偏光分離層の薄層化にも有利
である。その場合、反射光の波長の一致の程度は、導光
板の１種又は２種以上の主波長光に対してそれぞれ２０
nm以内の範囲とすることが好ましい。

【００６６】なおコレステリック液晶としては、適宜な
ものを用いてよく、特に限定はない。位相差の大きいコ
レステリック液晶分子ほど選択反射の波長域が広くな
り、層数の軽減や大視野角時の波長シフトに対する余裕
などの点より好ましく用いうる。また重さや自立性等の
点よりは液晶ポリマーが好ましく用いうる。ちなみにコ
レステリック液晶系の液晶ポリマーとしては、例えばポ
リエステル等の主鎖型液晶ポリマー、アクリル主鎖やメ
タクリル主鎖、シロキサン主鎖等からなる側鎖型液晶ポ
リマー、低分子カイラル剤含有のネマチック系液晶ポリ
マー、キラル成分導入の液晶ポリマー、ネマチック系と
コレステリック系の混合液晶ポリマーなどがあげられ
る。取扱い性の点より、ガラス転移温度が３０〜１５０
℃の液晶ポリマーが好ましく用いうる。

【００６７】液晶ポリマーによるコレステリック液晶層
の形成は、従来の配向処理に準じた方法で行いうる。ち
なみにその例としては、基板上にポリイミドやポリビニ
ルアルコール等の膜を形成してレーヨン布等でラビング
処理したものやＳｉＯの斜方蒸着層等からなる適宜な配
向膜の上に液晶ポリマーを展開してガラス転移温度以
上、等方相転移温度未満に加熱し、液晶ポリマー分子が
グランジャン配向した状態でガラス転移温度未満に冷却
してガラス状態とし、当該配向が固定化された固化層を
形成する方法などがあげられる。

【００６８】前記の基板としては、例えばトリアセチル
セルロースやポリビニルアルコール、ポリイミドやポリ
アリレート、ポリエステルやポリカーボネート、ポリス
ルホンやポリエーテルスルホン、エポキシ系樹脂の如き
プラスチックからなるフイルム、あるいはガラス板など
の適宜なものを用いうる。

【００６９】基板上に形成した液晶ポリマーの固化層
は、基板との一体物としてそのまま円偏光分離層に用い
うるし、基板より剥離してフィルム等からなる円偏光分
離層として用いることもできる。フィルムからなる基板
との一体物として形成する場合には、偏光の状態変化の
防止性などの点より、位相差が可及的に小さいフィルム
を用いることが好ましい。なお円偏光分離層は、導光板
の出射面に直接設けることもできる。

【００７０】液晶ポリマーの展開は、加熱溶融方式によ
ってもよいし、溶剤による溶液として展開することもで
きる。その溶剤としては、例えば塩化メチレンやシクロ
ヘキサノン、トリクロロエチレンやテトラクロロエタ
ン、Ｎ−メチルピロリドンやテトラヒドロフランなどの
適宜なものを用いうる。展開は、バーコーターやスピナ
ー、ロールコーター、グラビア印刷方式などの適宜な塗
工機にて行うことができる。展開に際しては、必要に応
じ配向膜を介したコレステリック液晶層の重畳方式など
も採ることができる。

【００７１】コレステリック液晶層の厚さは、配向の乱
れや透過率低下の防止、選択反射性（円偏光二色性を示
す波長範囲）などの点より、０．５〜１００μm、就中
１〜７０μm、特に１〜５０μmが好ましい。コレステリ
ック液晶層、ないし円偏光分離層の形成に際しては、安
定剤や可塑剤、あるいは金属類などからなる種々の添加
剤を必要に応じて配合することができる。

【００７２】本発明において用いる円偏光分離層は、例
えば低分子量体からなるコレステリック液晶層をガラス
やフィルム等の透明基材で挾持したセル形態、液晶ポリ
マーからなるコレステリック液晶層を透明基材で支持し
た形態、コレステリック液晶層の液晶ポリマーのフィル
ムからなる形態、それらの形態物を適宜な組合せで重畳
した形態などの適宜な形態とすることができる。

【００７３】前記の場合、コレステリック液晶層をその
強度や操作性などに応じて１層又は２層以上の支持体で
保持することもできる。２層以上の支持体を用いる場合
には、偏光の状態変化を防止する点などより例えば無配
向のフィルムや、配向しても複屈折の小さいトリアセテ
ートフィルムなどの如く位相差が可及的に小さいものが
好ましく用いうる。

【００７４】なお円偏光分離層は、上記の分離性能の均
一化や斜め入射光の波長シフトに対処する点等より平坦
な層として形成されていることが好ましく、重畳物の場
合にも各層は平坦なものであることが好ましい。コレス
テリック液晶層の重畳には、製造効率や薄膜化などの点
より液晶ポリマーの使用が特に有利である。

【００７５】本発明において図１１に例示の如く、円偏
光分離層６１の上方に直線偏光変換手段６２を有する場
合、円偏光分離層より出射した円偏光は、直線偏光変換
手段に入射して位相変化を受ける。その場合、位相変化
が１／４波長に相当する波長の光は直線偏光に変換さ
れ、他の波長光は楕円偏光に変換される。変換されたそ
の楕円偏光は、前記の直線偏光に変換された光の波長に
近いほど扁平な楕円偏光となる。かかる結果、偏光板を
透過しうる直線偏光成分を多く含む状態の光が直線偏光
変換手段より出射される。

【００７６】前記の如く、円偏光分離層上に必要に応じ
て配置する直線偏光変換手段は、円偏光分離層より出射
した偏光を直線偏光成分の多い状態に変換することを目
的とするものである。直線偏光成分の多い状態に変換す
ることにより、偏光板を透過しやすい光とすることがで
きる。この偏光板は、例えば液晶表示装置の場合、液晶
セルに対する視野角の変化で発生する偏光特性の低下を
防止して表示品位を維持する光学素子や、より高度な偏
光度を実現してよりよい表示品位を達成する光学素子な
どとして機能するものである。

【００７７】すなわち前記において、偏光板を用いず
に、円偏光分離層よりの出射偏光をそのまま液晶セルに
入射させて表示を達成することは可能であるが、偏光板
を介することで前記した表示品位の向上等をはかりうる
ことから必要に応じて偏光板が用いられる場合がある。
その場合に、偏光板に対する透過率の高いほど表示の明
るさの点より有利であり、その透過率は偏光板の偏光軸
（透過軸）と一致する偏光方向の直線偏光成分を多く含
むほど高くなるので、それを目的に直線偏光変換手段を
介して円偏光分離層よりの出射偏光を所定の直線偏光に
変換するものである。

【００７８】ちなみに通例のヨウ素系偏光板に自然光や
円偏光を入射させた場合、その透過率は約４３％程度で
あるが、直線偏光を偏光軸を一致させて入射させた場合
には８０％を超える透過率を得ることができ、従って光
の利用効率が大幅に向上して明るさに優れる液晶表示な
どが可能となる。またかかる偏光板では、９９．９９％
に達する偏光度も達成できる。円偏光分離層の単独で
は、かかる高偏光度の達成は困難で、特に斜めからの入
射光に対する偏光度が低下しやすい。

【００７９】直線偏光変換手段としては、その偏光特性
に応じて適宜なものを用いうる。円偏光の場合には、そ
の位相を変化させうる位相差層が好ましく用いうる。そ
の位相差層としては、円偏光分離層より出射した円偏光
を、１／４波長の位相差に相当して直線偏光を多く形成
しうると共に、他の波長の光を前記直線偏光と可及的に
パラレルな方向に長径方向を有し、かつ可及的に直線偏
光に近い扁平な楕円偏光に変換しうるものが好ましい。
直線偏光変換手段は、円偏光分離層、あるいは液晶セル
の偏光板と一体的に設けることもできる。

【００８０】前記の如き位相差層を用いることにより、
その出射光の直線偏光方向や楕円偏光の長径方向が偏光
板の透過軸と可及的に平行になるように配置して、偏光
板を透過しうる直線偏光成分の多い状態の光を得ること
ができる。位相差層は、適宜な材質で形成でき、透明で
均一な位相差を与えるものが好ましく、一般には位相差
板が用いられる。

【００８１】位相差層にて付与する位相差は、円偏光分
離層より出射される円偏光の波長域などに応じて適宜に
決定しうる。ちなみに可視光域では波長範囲や変換効率
等の点より、殆どの位相差板がその材質特性より正の複
屈折の波長分散を示すものであることも加味して、その
位相差が小さいもの、就中１００〜２００nm、特に１０
０〜１６０nmの位相差を与えるものが好ましく用いうる
場合が多い。

【００８２】位相差板は、１層又は２以上の重畳層とし
て形成することができる。１層からなる位相差板の場合
には、複屈折の波長分散が小さいものほど波長毎の偏光
状態の均一化をはかることができて好ましい。一方、位
相差板の重畳化は、波長域における波長特性の改良に有
効であり、その組合せは波長域などに応じて適宜に決定
してよい。

【００８３】なお可視光域を対象に２層以上の位相差板
とする場合、上記の如く１００〜２００nmの位相差を与
える層を１層以上の奇数層として含ませることが直線偏
光成分の多い光を得る点より好ましい。１００〜２００
nmの位相差を与える層以外の層は、通例２００〜４００
nmの位相差を与える層で形成することが波長特性の改良
等の点より好ましいが、これに限定するものではない。

【００８４】位相差板は、例えばポリカーボネート、ポ
リスルホン、ポリエステル、ポリメチルメタクリレー
ト、ポリアミド、ポリビニールアルコール等からなるフ
ィルムを延伸処理してなる複屈折性シートなどとして得
ることができる。発光強度や発光色を広い視野角で均一
に維持する点よりは、位相差層の面内における位相差の
誤差が小さいほど好ましく、就中、その誤差が±１０nm
以下であることが好ましい。

【００８５】位相差層に設定する位相差や光学軸の方向
は、目的とする直線偏光の振動方向などに応じて適宜に
決定することができる。ちなみに１３５nmの位相差を与
える位相差層の場合、円偏光の向きに応じて光学軸に対
し振動方向が＋４５度又は−４５度の直線偏光（波長５
４０nm）が得られる。なお位相差層が２層以上からなる
場合、特にその外部側表面層を１００〜２００nmの位相
差を与える層が占める場合にはその層に基づいて配置角
度を設定することが好ましい。

【００８６】上記のように本発明による偏光光源装置
は、円偏光分離層による反射光（再入射光）を偏光変換
による出射光として再利用することで反射ロス等を防止
し、その出射光を必要に応じ位相差層等を介し直線偏光
成分をリッチに含む光状態に変換して偏光板を透過しや
すくし吸収ロスを防止して、光利用効率の向上をはかり
うるようにしたものである。この方式により、理想的に
は偏光板を透過する光量を約２倍に増量しうるが、光源
として利用する点よりは、偏光板を透過しうる直線偏光
成分を６５％以上、就中７０％以上含むことが好まし
い。

【００８７】本発明による導光板やそれを用いた偏光光
源装置は、上記の如く光の利用効率に優れ明るくて垂直
性に優れる光を提供し、大面積化等も容易であることよ
り液晶表示装置等におけるバックライトシステムなどと
して種々の装置に好ましく用いることができる。その場
合、偏光状態を可及的に維持しうる拡散板などを偏光光
源装置上に配置することも可能である。

【００８８】図１２に本発明による偏光光源装置６をバ
ックライトシステムに用いた液晶表示装置７を例示し
た。７１が下側の偏光板、７２が液晶セル、７３が上側
の偏光板、７４が拡散板である。下側の偏光板７１や拡
散板７４は、必要に応じて設けられる。

【００８９】液晶表示装置は一般に、液晶シャッタとし
て機能する液晶セルとそれに付随の駆動装置、偏光板、
バックライト、及び必要に応じての補償用位相差板等の
構成部品を適宜に組立てることなどにより形成される。
本発明においては、上記した導光板、ないしそれを用い
た面光源装置や偏光光源装置を用いる点を除いて特に限
定はなく、従来に準じて形成することができる。特に、
直視型の液晶表示装置を好ましく形成することができ
る。

【００９０】従って用いる液晶セルについては特に限定
はなく、適宜なものを用いうる。偏光光源装置を用いる
場合には、偏光状態の光を液晶セルに入射させて表示を
行うものに有利に用いられ、例えばツイストネマチック
液晶やスーパーツイストネマチック液晶を用いた液晶セ
ル等に好ましく用いうるが、非ツイスト系の液晶や二色
性染料を液晶中に分散させたゲストホスト系の液晶、あ
るいは強誘電性液晶を用いた液晶セルなどにも用いう
る。液晶の駆動方式についても特に限定はない。

【００９１】なお高度な直線偏光の入射による良好なコ
ントラスト比の表示を得る点よりは偏光板として、特に
バックライト側の偏光板として、例えばヨウ素系や染料
系の吸収型直線偏光子などの如く偏光度の高いものを用
いた液晶表示装置が好ましい。また液晶表示装置の形成
に際しては、例えば視認側の偏光板の上に設ける拡散板
やアンチグレア層、反射防止膜、保護層や保護板、ある
いは液晶セルと偏光板の間に設ける補償用の位相差板な
どの適宜な光学素子を適宜に配置することができる。

【００９２】前記の補償用位相差板は、複屈折の波長依
存性などを補償して視認性の向上等をはかることを目的
とするものである。本発明においては、視認側又は／及
びバックライト側の偏光板と液晶セルの間等に必要に応
じて配置される。なお補償用の位相差板としては、波長
域などに応じて適宜なものを用いることができ、１層又
は２層以上の重畳層として形成されていてよい。

【００９３】液晶表示装置に用いる導光板は、上面より
垂直ないしそれに近い方向に光を出射するものが好まし
く用いうるが、その出射光が垂直方向よりズレる場合
は、プリズムシート等を介して出射方向を修正すること
ができる。その場合には、偏光状態を可及的に変化させ
ないものが好ましく用いうる。

【００９４】本発明において、上記した導光板や面光源
装置、あるいは偏光光源装置や液晶表示装置を形成する
光学素子ないし部品は、全体的又は部分的に積層一体化
されて固着されていてもよいし、分離容易な状態に配置
したものであってもよい。なお面光源装置の上面には種
々の拡散板などを配置しうるが、偏光光源装置の場合に
は偏光特性を維持しうる拡散板などがその上面に配置し
うる。

【００９５】上記の如く、側面からの入射伝送光を短辺
面を介し出射方向を制御して垂直又はそれに近い角度で
出射し、入射光を効率よく伝送して垂直性や平行光性に
優れる出射光を効率よく形成する本発明による低位相差
の導光板を用いて、光利用効率に優れて明るい偏光光源
装置を形成でき、さらには明るくて見やすく低消費電力
の液晶表示装置を形成することができる。

【００９６】液晶表示装置等の形成に際しては、特に円
偏光分離層と組合せた偏光光源装置を用いる場合には、
垂直性や平行光性に優れる出射光を供給し、円偏光分離
層を介した再入射光も散乱等によるロスや角度変化の少
ない状態で、かつ初期出射光との方向の一致性よく再出
射して、視認性の向上に有効な方向の出射光を効率よく
供給する導光板が好ましく用いうる。また薄型で、かつ
出射光の面内均一性に優れて明暗ムラの少ない導光板が
好ましく用いうる。

【００９７】

【実施例】 参考例１ アクリル系の主鎖を有するガラス転移温度が５７℃の側
鎖型コレステリック液晶ポリマーを、トリアセチルセル
ロースフィルムのポリイミドラビング処理面にスピンコ
ート方式で成膜後、１３０℃で３０秒間加熱後さらに１
１０℃で２分間加熱して急冷し、鏡面状の選択反射状態
を呈する円偏光分離板を得た。これは、４２０〜５０５
nmの波長範囲で良好な選択反射性を示し、この領域で９
０％以上を正反射方向に選択反射するものであった。

【００９８】参考例２ アクリル系の主鎖を有するガラス転移温度が６４℃の側
鎖型コレステリック液晶ポリマーを、トリアセチルセル
ロースフィルムのポリイミドラビング処理面にスピンコ
ート方式で成膜後、１５０℃で３０秒間加熱後さらに１
３０℃で２分間加熱して急冷し、鏡面状の選択反射状態
を呈する円偏光分離板を得た。これは、５００〜５９０
nmの波長範囲で良好な選択反射性を示し、この領域で９
０％以上を正反射方向に選択反射するものであった。

【００９９】参考例３ アクリル系の主鎖を有するガラス転移温度が７５℃の側
鎖型コレステリック液晶ポリマーを、トリアセチルセル
ロースフィルムのポリイミドラビング処理面にスピンコ
ート方式で成膜後、１７０℃で３０秒間加熱後さらに１
４５℃で２分間加熱して急冷し、鏡面状の選択反射状態
を呈する円偏光分離板を得た。これは、５９５〜７０５
nmの波長範囲で良好な選択反射性を示し、この領域で９
０％以上を正反射方向に選択反射するものであった。

【０１００】参考例４ 参考例１、参考例２及び参考例３で得た円偏光分離板を
積層して重畳型の円偏光分離板を得た。これは、４２０
〜７０５nmの波長範囲で良好な選択反射性を示し、この
領域で９０％以上を正反射方向に選択反射するものであ
った。

【０１０１】実施例１ 透明なエポキシ系樹脂を離型処理した金属金型に注入
し、１００℃で２時間加熱後さらに１５０℃で３時間加
熱して硬化処理し、徐冷して導光板を得た。この導光板
は、幅１９５mm、奥行１５０mm、入射面の厚さ５mm、そ
の対向端の厚さ１mm、上面は平坦、下面は入射面からそ
の対向端に向かって平面に近い下側に突出した湾曲面
（図３）に、入射面に平行な凹部（図６ａ）を有効幅１
８５mmで有してその凹部は表１に示した形態を有するも
のであった。

【０１０２】なお前記の凹部は、表面形状測定装置で測
定したものである。凹部の横断面における仮想下辺を基
準辺として、頂点（短辺面と長辺面の交点）からの基準
辺に対する法線で分割される左右の辺の長さに基づいて
短辺面と長辺面の上面への投影幅を決定し、頂点と基準
辺間の法線長さにより高さを決定した。なお上面に対す
る角度の、短辺面（θ₂）と長辺面（θ₁）とでの±の符
号の逆転は、上面を基準とした場合に計測方向が逆転す
ることを意味し、短辺面の計測方向を正方向としたこと
による。

【０１０３】実施例２ 型組した金型を加熱し、その側面から加熱溶融した流動
性のポリメチルメタクリレートを加圧充填し、加圧下に
１７０℃で２時間放置して導光板を得た。この導光板
は、幅１９５mm、奥行１５０mm、入射面の厚さ５mm、そ
の対向端の厚さ１mm、上面は平坦、下面は入射面からそ
の対向端に向かって平面に近い下側に突出し最厚部が入
射面より２５mmの位置にある湾曲面（図３）に、入射面
に平行な凹部（図６ａ）を有効幅１８５mmで有してその
凹部は表１に示した如く、入射面より遠くなるほど短辺
面の角度が大きくなり、長辺面の角度が小さくなると共
に、それらの面積比が小さくなる形態を有するものであ
った。

【０１０４】比較例１ 加圧充填後、金型を急冷したほかは実施例２に準じて導
光板を得た。その凹部の形態を表１に示した。

【０１０５】

【表１】

【０１０６】実施例１，２、比較例１で得た導光板にお
ける位相差と光学軸を複屈折測定装置（オーク社製、Ａ
ＤＲ−１００ＸＹ）にて調べた。その結果を図１３（実
施例１）、図１４（実施例２）、図１５（比較例１）に
示した。なお図示の如く実施例では全面で３０nm以下の
位相差を維持するが、比較例では約７０nmの平均位相差
であった。図中の数値が位相差で、線が光学軸の方向で
ある。

【０１０７】実施例３ 実施例１で得た導光板の入射面に直径３mmの冷陰極管を
配置し、銀蒸着を施したポリエステルフィルムからなる
光源ホルダにて冷陰極管を包囲し、導光板の下面に銀蒸
着を施したポリエステルフィルムからなる反射シートを
配置してサイドライト型の面光源装置を得、その上面に
参考例４で得た円偏光分離板と、位相差が１３５nmの位
相差板と、偏光板（Ｇ１２２０ＤＵＮ）を順次配置して
偏光光源装置を得た。なお偏光板は最大輝度を示すよう
に回転調節した。

【０１０８】実施例４ 実施例２で得た導光板を用いたほかは実施例３に準じて
偏光光源装置を得た。

【０１０９】比較例２ 比較例１で得た導光板を用いたほかは実施例３に準じて
偏光光源装置を得た。

【０１１０】評価試験１ 実施例３，４、比較例２で得た偏光光源装置の光源を点
灯し、導光板の幅方向の中央部に沿って入射面より３０
mm、７０mm、１１０mmの各位置における上面での最大輝
度角度とその表面輝度を、色彩色差計（ミノルタ社製、
ＣＳ−１００）を用いて暗室中にて調べた。なお角度
は、上面の法線方向を基準に光源側をマイナス方向、そ
の反対側をプラス方向とした。その結果を表２に示し
た。なお表には、円偏光分離板を配置しない場合の輝度
を基準にして、実施例３，４、比較例２の場合の輝度の
割合を光量比として示した。

【０１１１】

【表２】

【０１１２】表２より、実施例の偏光光源装置は比較例
のものに比べ最大出射方向の表面輝度が高いことがわか
る。また円偏光分離板を設けない場合との光量比におい
て、実施例ではその値が大きくて円偏光分離板の使用に
よる光利用効率の向上が大きいことがわかり、肉眼にて
も輝度の均一性に優れて金型のゲート付近に相当する部
分でも輝度の変化は殆どないものであった。これに対し
比較例では光量比の値が小さくて円偏光分離板の使用に
よる光利用効率の向上度に乏しことがわかり、肉眼にて
も輝度が不均一で金型のゲート付近に相当する部分では
輝度の変化の激しいものであった。さらにその輝度変化
は、色変化を伴って不均一性が目立つものであった。

【０１１３】前記の特性は、実施例では円偏光分離板を
介した再入射光がその導光板の全面で効率よく偏光変換
されて出射可能な円偏光とされていることを示し、比較
例ではその効果が小さくて面内で不均一であることを示
している。以上の結果より、円偏光分離板を用いた場合
には導光板の位相差が光の利用効率に大きく影響し、位
相差を小さくすることで均一で良好な偏光変換が達成さ
れて従来物では実現不能な高い光利用効率を達成できる
ことがわかる。

【０１１４】評価試験２ 実施例３，４、比較例２で得た偏光光源装置の上面に、
スーパーツイストネマチック液晶セルを配置して液晶表
示装置を得た。この液晶セルは、その両面に位相差板を
設けてノーマリーホワイトの白黒モードに調整したもの
である。この液晶表示装置の非選択状態における表面輝
度を比較した結果、実施例では比較例に比べて輝度が高
く、かつ均一性に優れる輝度であった。

【０１１５】上記の結果より総合的に、本発明による導
光板にて側面よりの入射光を効率よく垂直型の出射光に
方向変換して、垂直性と平行光性に優れる光を入射光の
利用効率よく発生する面光源装置を得ることができ、そ
の光を円偏光分離層を介し効率的に偏光化する偏光光源
装置が得られて、明るくて見やすい高表示品位の液晶表
示装置を形成できることがわかる。

【図面の簡単な説明】

【図１】導光板例の斜視説明図

【図２】他の導光板例の側面説明図

【図３】さらに他の導光板例の側面説明図

【図４】さらに他の導光板例の側面説明図

【図５】凸部例の側面説明図

【図６】凹部例の側面説明図

【図７】さらに他の導光板例の側面説明図

【図８】面光源装置例の側面説明断面図

【図９】他の面光源装置例の側面説明断面図

【図１０】偏光光源装置例の側面説明断面図

【図１１】他の偏光光源装置例の側面説明断面図

【図１２】液晶表示装置例の側面説明断面図

【図１３】実施例１の導光板の位相差の平面説明図

【図１４】実施例２の導光板の位相差の平面説明図

【図１５】比較例１の導光板の位相差の平面説明図

【符号の説明】

１：導光板 １１：上面 １２，１６，１７，１８：下面 ２１，２２，２３，２４：下面における凸部 ２５，２６，２７，２８：下面における凹部 ３１，３３，３５，３７，４２，４４，４６，４８：長
辺面 ３２，３４，３６，３８，４１，４３，４５，４７：短
辺面 １３：入射面 ２：反射層 ５：面光源装置 ５１：光源 ５２：光源ホルダ ５３：拡散層 ５４：反射板 ６：偏光光源装置 ６１：偏光分離手段 ６２：位相差層（直線偏光変換手段） ７：液晶表示装置 ７１，７４：偏光板 ７２：液晶セル ７３：拡散層

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−146416（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−75123（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−211115（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−218728（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−139592（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−220344（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−94844（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02F 1/13357 F21V 8/00 601

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】樹脂よりなる板状物の下面に長辺面と短辺
   面による斜面からなる凸部又は凹部を周期的に有して側
   面からの入射光を下面の前記短辺面で反射して上面より
   出射するようにしてなり、厚さ方向における複屈折によ
   る位相差が０〜３０nmであることを特徴とする導光板。
2. 【請求項２】請求項１において、位相差が２０nm以下で
   あり、下面の凸部又は凹部における長辺面の上面に対す
   る傾斜角が０〜１０度、短辺面のそれが２５〜５０度で
   あると共に、長辺面の上面に対する投影面積が短辺面の
   それの３倍以上であり、光の入射面側に凸部の場合には
   長辺面が、凹部の場合には短辺面が位置する導光板。
3. 【請求項３】 請求項１又は２において、拡散反射層を
   具備せず、光の入射面の厚さが対向側端部のそれの２倍
   以上である導光板。
4. 【請求項４】 請求項１〜３において、下面又はそれに
   沿って金属反射層を有する導光板。
5. 【請求項５】 請求項１〜４に記載の導光板の上面に、
   コレステリック液晶相からなる円偏光分離層を有するこ
   とを特徴とする偏光光源装置。
6. 【請求項６】 請求項５において、円偏光分離層が液晶
   ポリマーからなる偏光光源装置。
7. 【請求項７】 請求項５又は６において、円偏光分離層
   の上側に位相差層を有する偏光光源装置。
8. 【請求項８】 請求項１〜４に記載の導光板を有するこ
   とを特徴とする液晶表示装置。
9. 【請求項９】 請求項５〜７に記載の偏光光源装置を有
   することを特徴とする液晶表示装置。