JP3476753B2

JP3476753B2 - 偏光機能を有する散乱導光シート

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Publication number: JP3476753B2
Application number: JP2000210415A
Authority: JP
Inventors: 清蔵宮田; 美博浅井; 武史加田
Original assignee: 清蔵宮田; 美博浅井
Priority date: 2000-07-11
Filing date: 2000-07-11
Publication date: 2003-12-10
Anticipated expiration: 2020-07-11
Also published as: JP2002022966A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、散乱導光シートに
関する。さらに詳しくは、光源からの光を散乱させて面
発光に変換するためのシートであって、液晶ディスプレ
イのバックライト等として好適に利用される散乱導光シ
ートに関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶ディスプレイは、薄型、軽量等の利
点を有するため、コンピュータ、携帯電話、電車、自動
車等に搭載する表示装置として広く用いられており、今
後もその利用はさらに拡大するものと予想される。

【０００３】上記液晶ディスプレイは、一般に、電極を
形成したガラス基板で液晶層を挟み、それぞれのガラス
基板の外側に偏光板を備え、さらに一方の偏光板の外側
にはバックライトを配置し、他方の偏光板の外側には、
必要に応じて位相差補正板等を介してディスプレイ保護
シートを配置した構造となっている。そして、上記バッ
クライトは通常、冷陰極管等の光源と、導光シートとか
ら構成されており、光源からの局所的な光を導光シート
により均一な面光源に変換している。

【０００４】従来の導光シートとして、例えば、特開平
０５−１０７５４２号には、導光板（導光シート）の裏
面に逆Ｖ字凹部を設けるとともに、裏面の全面に凹凸模
様を設ける技術が開示されている。また、別の従来の導
光シートは、光を反射する物質をシートの裏面にドット
状に印刷することにより作製されている。これらの導光
シートは、ディスプレイ上から、導光シート裏面のドッ
ト状印刷や凹凸模様が透けて見えてしまうので、導光シ
ート上にさらに光拡散板を配置し、上記凹凸模様等を隠
す必要があった。そのため、部品点数が多くなって液晶
ディスプレイ全体の重量が増すとともに、各層面におけ
る反射の影響が大きくなり光線利用率が低下する問題が
あった。

【０００５】また、特開平５−２４９３１９号、及び特
開平６−３２４３３０号には、ポリマーマトリックス中
に、上記ポリマーとは屈折率の異なる散乱子を分散させ
た散乱導光シートが開示されている。この発明は、散乱
子とポリマーとの屈折率差、散乱子の粒径、又は散乱子
の濃度等を制御することにより光散乱能を向上させ、シ
ートの面上に均一な面発光を得るものである。

【０００６】上述の従来の導光シートは、いずれも、得
られる発光が偏光を持たない自然光であり、したがっ
て、偏光子を通過させたときに光の損失が大きいという
問題があった。すなわち、偏光子は、２色性色素をドー
プしたＰＶＡフィルムを延伸する等して作製されてお
り、この偏光子に自然光を透過させると、フィルムの延
伸方向に直交する偏光成分は透過するが、平行な偏光成
分は吸収されて失われるため、理論的に５０％の光しか
利用できないという問題があった。

【０００７】これに対し、特開平７−２６１１２２号に
は、光源からの光を散乱させ、かつ偏光に変換して出射
させる偏光機能付面光源装置が開示されている。この発
明によれば、得られる発光が偏光であるため、その出射
される偏光方向と、偏光板の偏光軸方向とを平行にする
ことにより、光を多く通過させて光線利用率を向上する
ことができる。しかし上記発明は、導光部材と、偏光に
変換する部材（偏光分離板）とが別構成されており、ま
た偏光分離板に繰り返し傾斜面を形成する等、製造プロ
セスが複雑になるという欠点があった。

【０００８】また、従来の導光シートは、いずれも発光
面から光が放射状に出射されるため、レンズシート（特
開２０００−１７１６１８号、特開平１１−０９５０１
５号、特開平１１−９５２００号、特開平７−７２８０
８号、特開平６−２７４５４号公報）等によって集光さ
せる必要があった。したがって、レンズシートと散乱導
光シートとは別々に作製され、積層させる構造であるた
め、両者の間に隙を生じて反射の影響が大きくなる上、
干渉や色ムラが生じ、液晶ディスプレイの発色性能を劣
化させる一因となっていた。

【０００９】ところで、従来の偏光子として、特開平９
−２７４１０８号、及び特開平１１−３２６６１０号に
開示されるような、いわゆる散乱型偏光子が知られてい
る。この散乱型偏光子は、例えば、高分子フィルム中
に、その高分子とは屈折率が異なる微小結晶等の散乱子
を分散させ、特定方向の偏光に対する上記高分子と散乱
子の屈折率を等しくすることにより構成されている。そ
して、この散乱型偏光子は、２色性色素の吸収率の違い
を利用する従来の偏光子とは異なり、入射する自然光を
散乱させつつ、その散乱異方性を利用して特定方向の偏
光に変換するものである。したがって、上述の２色性色
素を用いた偏光子と組み合わせて用いることにより、通
過する光量を増加させて光線利用率を向上させることが
できる。しかし、この場合も、部品点数が多くなるた
め、重量が増加する問題や各層面における反射の影響が
大きいといった問題が残る。なお、この散乱型偏光子
は、上述の散乱導光シートと比較した場合、マトリック
ス中に散乱子を分散させる点では共通するものの、散乱
子の分散濃度が高いこと、マトリックスと散乱子の屈折
率差が大きいこと等から、入射光の拡散範囲はごく近傍
に限られる。したがって、上述の散乱導光シートのよう
な面発光体として、就中、端面に光源を配置し面方向に
光を入射するタイプの面発光体として機能するものでは
ない。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述の通り、従来の導
光シートは、得られる光が偏光を持たない自然光である
ため、偏光子を組み合わせた液晶ディスプレイ全体とし
ての光線利用率が低かった。それゆえ、その低い光線利
用率を補うためにバックライトの輝度を上げなければな
らず電池の長寿命化の妨げとなっていた。また、導光シ
ート（面光源装置）自体から偏光を出射させ、あるいは
散乱型偏光子を介して偏光化することにより光線利用率
を向上させる技術はあったが、部品点数が増える、製造
プロセスが複雑である等の問題があった。

【００１１】そこで本発明は、比較的容易に製造でき、
また単一の部材で、光源からの光を均一な面発光に変換
するとともに偏光された状態で出射させることができ
る、新規な偏光機能を有する散乱導光シートを提供する
ものである。

【００１２】また本発明は、光をシート正面に平行に出
射させることができ、そのため従来のレンズシート等の
機能を兼ね備え、全体の光線利用率を向上することがで
きる、偏光機能を有する散乱導光シートを提供するもの
である。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の偏光機能を有する散乱導光シートは、請求
項１として、光学用ポリマーに散乱体が分散してシート
状に形成され、前記シートの表裏面に接する端面から光
を入射したとき前記シート内で光が散乱して前記シート
の表ないし裏面上に光が出射される散乱導光シートであ
って、前記散乱体の粒径が０．０５〜５０μｍであり、
前記散乱体は散乱導光シート全体に対し０．０１〜５重
量％の濃度で分散され、かつ前記散乱導光シートにおけ
る上記（数１）の濁度τが０．０１〜５０ｃｍ−１であ
り、さらに前記シート面内の一方向における前記光学用
ポリマーと前記散乱体の屈折率がほぼ等しくされ、前記
一方向に偏波面を有する偏光が出射可能とされる散乱導
光シートとしたことを特徴とする。

【００１４】上記手段によれば、シートの表裏面に接す
る端面から入射した光は散乱され、前記端面の近傍にと
どまることなく、シート全体に均一に拡散される。そし
て、その散乱光のうち、光学用ポリマーと散乱体の屈折
率をほぼ等しくした方向に偏波面を有する偏光成分のみ
が散乱されずに選択的に表ないし裏面上に出射される。
なお、ここでいう端面とは、シートの端を決める外周
面、という通常の意味のみならず、例えばシート上にＶ
字溝状の切り込みを入れ、その切り込みに光源を沿わせ
るように設け、その光源からシート内に光を入射すると
きのその入射面をも意味する。また、入射する光は、必
ずしも端面全体に対して均一に入射する必要はなく、点
光源からの入射であっても良い。

【００１５】また、請求項２は、請求項１記載の偏光機
能を有する散乱導光シートにおいて、前記シート面内の
一方向における前記光学用ポリマーと前記散乱体の屈折
率の差が、０．０１以下であることを特徴とする。

【００１６】上記手段によれば、特定の偏光成分が散乱
されないように、光学用ポリマーと散乱体との屈折率差
が最適化される。

【００１７】また、請求項３は、請求項１又は２記載の
偏光機能を有する散乱導光シートにおいて、前記シート
面内の一方向を、前記シート端面からの光の入射方向に
一致させることを特徴とする。

【００１８】上記手段によれば、シート端面から入射し
た光が、他の端面から漏光することなく、効率的に散乱
される。

【００１９】また、請求項４は、請求項１又は２記載の
偏光機能を有する散乱導光シートが、直交する二つの方
向に光を入射する散乱導光シートであって、前記シート
面内の一方向を、前記二つの方向以外の方向とすること
を特徴とする。

【００２０】上記手段によれば、二つの方向に入射され
た光が、他の端面から漏光することなく、効率的に散乱
される。

【００２１】また、請求項５は、請求項４記載の偏光機
能を有する散乱導光シートにおいて、前記シート面内の
一方向を、光を入射する二つの方向に対して４５°の角
度をなす方向とすることを特徴とする。

【００２２】上記手段によれば、入射された光を最も効
率的に散乱させるために、屈折率を等しくする方向が最
適化される。

【００２３】また、請求項６は、請求項１〜５のいずれ
か記載の偏光機能を有する散乱導光シートにおいて、シ
ート内の任意方向における光学用ポリマーと散乱体の屈
折率差の最大値が、０．０２以上０．３未満であること
を特徴とする。

【００２４】上記手段によれば、入射した光を散乱させ
つつシートの面方向に均一に導光させ、かつ高い偏光度
を有する偏光を出射させるために、屈折率差の上限が最
適化される。

【００２５】また、請求項７は、請求項１〜６のいずれ
か記載の偏光機能を有する散乱導光シートが、光学用ポ
リマーに散乱体を混合して成形されたシートを延伸して
得られたものであることを特徴とする。

【００２６】上記手段によれば、シートが延伸されるこ
とにより屈折率が３次元的に制御される。

【００２７】さらに、請求項８は、請求項７記載の偏光
機能を有する散乱導光シートにおいて、散乱体が光化学
活性な物質であり、シートを延伸するにあたって予め、
又は延伸した後に光照射して前記散乱体の屈折率を制御
することを特徴とする。

【００２８】上記手段によれば、散乱体が光照射を受け
て光化学反応を起こし、それに伴い屈折率も変化するの
で、それを利用して散乱体の屈折率が精密に制御され
る。

【００２９】また、請求項９は、請求項１〜８のいずれ
か記載の偏光機能を有する散乱導光シートの表面を、凸
レンズが集積した形状に加工したことを特徴とする。

【００３０】上記手段によれば、散乱導光シート表面の
凸レンズ機能により光がシート正面に平行に出射され
る。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。まず、図１に本発明の実施の形態（１）を示す。
図１に示すように、本発明の偏光機能を有する散乱導光
シート１は、光学用ポリマー２に散乱体３を分散させ、
全体としてシート状に形成されて概略構成されている。
ここでシート状とは、いわゆる板状、フィルム状をも含
む概念であり、厚さは特に限定されるものではないが、
厚すぎると、加工性が悪く、コスト面から考えても不利
であり、逆に薄すぎると、力学的特性が低下し、また光
源との結合が難しくなる等の欠点があるため、これらを
考慮して適宜設定される。具体的には、０．５〜１．５
ｍｍ程度とすることが適当である。

【００３２】光学用ポリマー２は、従来知られた透明・
半透明なポリマー材料の中から適宜選択される。使用可
能な材料の具体例として、ポリスチレン、ポリメチルメ
タクリレート、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリ
フェニレンエーテル、ポリエチレンテレフタレート、ト
リアセチルセルロース、ポリカプロラクトン、ポリエチ
レンアジペート、シロキサン系ポリマー、ポリエステ
ル、透明ポリウレタン、透明シリコーン、ポリシラン、
フッ素系ポリマー、ポリイミド、あるいはこれらの共重
合体等が挙げられる。

【００３３】散乱体３は、光学用ポリマー２に分散させ
たとき散乱点として機能するものであれば用いることが
でき、例えば（１）無機物質（２）液晶（３）ポリマー
（４）その他の物質、等が採用される。（１）無機物質
としては、ＴｉＯ_２、Ｋ_２ＣＯ_３、ＣａＳＯ_４、ガラス
粉、ＣａＣＯ_３（せっこう）、ＣａＳＯ_４・６Ｈ_２Ｏ、
ＳｉＯ_２（水晶）、ＢａＣＯ_３、ＢａＳＯ_４、ＫＮ
Ｏ_３、Ｎａ_２ＣＯ_３、Ｋ_２ＣＯ_３、ＫＤＰ（ＫＨ_２ＰＯ
_４）、ＫＴＰ（ＫＴｉＯ（ＰＯ_４））、ＢＢＯ、ＢａＢ
_２Ｏ_４、ＬｉＢＯ、ＬｉＢＯ_３、ＬｉＮｂＯ_３等の単結
晶等を挙げることができる。また（２）液晶の具体例と
しては、シアノビフェニル系、シアノフェニルシクロヘ
キサン系、シアノフェニルエステル系、安息香酸フェニ
ルエステル系、フェニルピリミジン系、ポリイミド系等
の低分子液晶、あるいはジアゾベンゼン系ポリマー等の
高分子液晶等を挙げることができ、これらの液晶を上記
光学用ポリマーに分散させ相分離した状態とする。
（３）ポリマーとしては、マトリックスとしての上記光
学用ポリマーと屈折率が相異なり、かつ非相溶であるも
のが適用可能であり、例として、ポリスチレンに対して
ポリメチルメタクリレートを分散させる場合、ポリエチ
レン−２、６−ナフタレンジカルボキシレートに対して
スチレン／メチルメタクリレート共重合体を分散させる
場合等を挙げることができる。さらに（４）その他の物
質の好適な例としては、後述するような光照射により屈
折率が変化する、光化学活性な低分子もしくは高分子物
質を用いることができる。具体例として、ビナフトル
系、ビフェニル系の低分子物質、ジアゾベンゼンを側鎖
にもつポリメチルメタクリレート等を挙げることができ
る。なお、本発明においては、光学用ポリマーと散乱体
との屈折率差をシート内で３次元的に制御する必要があ
るため、上記散乱体は、それ自体が屈折率異方性を有す
ることが好ましい。等方的な屈折率を有する散乱体を用
いることもできるが、その場合は、マトリックスとなる
光学用ポリマーとして、延伸等により複屈折を生じる材
料が用いられる。複屈折が大きい光学用ポリマーの例と
しては、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエチレ
ンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等が挙げ
られる。

【００３４】そして、散乱導光シート１は、シート面内
の一方向（図１では、ｘ軸方向）における光学用ポリマ
ー２と散乱体３の屈折率がほぼ等しくされている。これ
を図２で説明する。図２は、光学用ポリマーの屈折率楕
円体ｎ_２と散乱体の屈折率楕円体ｎ_３を表しており、ｘ
軸、ｙ軸方向はシートの面方向、ｚ軸は厚さ方向をそれ
ぞれ示している。図２に示すように、面内のｘ軸の方向
における光学用ポリマーの屈折率ｎ_２ｘと、散乱体の屈
折率ｎ_３ｘはほぼ等しくなるように制御されている。こ
のような構成とすると、シートの端面１ａから光４を入
射したとき、光４はシート中で散乱されながらシート全
体に伝搬するが、その散乱光のうち、光学用ポリマー２
と散乱体３の屈折率をほぼ等しくしたｘ軸方向に偏波面
を有する偏光成分は散乱されず、またｘ軸方向以外の偏
光成分も散乱を繰り返すことによりｘ軸方向の偏光成分
が生成されるので、結果として、図１に示すように、シ
ート面上からｘ軸方向に偏波面を有する偏光５が出射さ
れることとなる。

【００３５】上述のように、光学用ポリマー２と散乱体
３の屈折率をシート面内の一方向でほぼ等しくするわけ
であるが、ここで「ほぼ等しい」とは、光が１ｃｍ伝搬
したとき入射光の９５％が散乱されずに透過するような
屈折率差であることを意味し、具体的な値としては屈折
率差で０．０１以下、好ましくは０．００５以下であ
る。また、シート内の任意方向における屈折率差の最大
値は０．０２以上０．３未満とすることが好ましい。
０．３以上であると、端面１ａから光４を入射したとき
に過剰に散乱され、シート全体に均一に伝搬しない場合
があり、また逆に、０．０２未満であると、入射した光
４が十分に散乱されず、また出射される偏光５の偏光度
が低下する場合があるためである。

【００３６】本発明の散乱導光シートにおいては、散乱
が過剰であると、入射する光４が端面１ａの近傍のみで
散乱されてシート全体に伝搬せず、逆に散乱を弱くする
と他の端面から漏光してシート面上に出射される光量が
小さくなるので、これらを考慮して散乱させる程度が適
宜設定される。具体的には、面積が５０〜１０００ｃｍ
^２程度の散乱導光シートを想定した場合、次の（数２）
で表される濁度τが０．０１〜５０ｃｍ^―１、就中２〜
８ｃｍ^―１の範囲にあることが好ましい。なお、（数
２）において、Ｉ_０は入射光強度、Ｉは出射光強度、ｄ
は伝搬距離である。また、上記濁度τは、散乱体３の粒
径及び濃度に依存するが、濁度τを上記範囲とするため
の散乱体３の粒径としては、０．０５〜５０μｍが適当
であり、その中でも１〜２０μｍとすることが好まし
い。また、散乱体の濃度は、０．０１〜５重量％が適当
であり、好ましくは０．０５〜２重量％である。

【００３７】

【数２】

【００３８】光学用ポリマー２と散乱体３の屈折率をほ
ぼ等しくする方向は、シート面内にあることを条件とし
て適宜設定することができるが、その中でも、図１に示
すように、光４の入射方向に一致する方向（ｘ軸方向）
に屈折率を等しくすることが好ましい。このようにする
と、入射する光４（ｙｚ面内に振動方向を有する）が最
も効率良く散乱され、したがって、シート面上に出射さ
れる光量が多くなり、また、高い偏光度を有する偏光５
を得ることができる。

【００３９】以上の偏光機能を有する散乱導光シート１
は、図３に示すように、液晶ディスプレイのバックライ
トとして好適に用いられる。図３では、本発明の散乱導
光シート１の端面に冷陰極管等の光源６が配置され、散
乱導光シート１上には、偏光板７、ガラス基板８、ＴＦ
Ｔパネル９、液晶１０、対向電極１１、カラーフィルタ
１２、ガラス基板１３、偏光板１４、及びディスプレイ
保護シート１５が順次積層して構成されている。本発明
の散乱導光シート１は、その面上に偏光を出射するた
め、その偏光と、偏光板７の偏光軸とを平行に配置する
ことにより、偏光板７を通過する光量を多くして光線利
用率を向上させることができる。また、その結果、液晶
ディスプレイの消費電力が低く抑えられる。さらに、従
来の光拡散板、散乱型偏光子等が不要になるため、部品
点数が少なくなり、液晶ディスプレイの薄型化、軽量化
が達成できる。なお、図３は液晶ディスプレイの一例を
示したものであり、この他の構成、例えば、位相差板、
液晶層の層厚を補正するスペーサ等を組み合わせること
を妨げるものではない。

【００４０】また、適当な光学用ポリマー及び散乱体を
選択し、かつシート状にしたときの濁度、屈折率差等を
精密に制御することにより、偏光度が０．９以上という
特に高い値をもった偏光を出射させることができる。こ
のような散乱導光シートを液晶ディスプレイに応用する
場合には、上記図３に示すように、散乱導光シート１と
偏光板７とを組み合わせる必要はなく、すなわち図４に
示すように、散乱導光シート１単独で、バックライト機
能と偏光板機能とを併せ持つことが可能となる。したが
って、液晶ディスプレイのさらなる軽量化、薄型化が実
現される。

【００４１】さらに、散乱導光シート１の表面を、凸レ
ンズが集積した形状に加工することにより、シート面上
に出射される光に指向性を持たせることができる。した
がって、この凸レンズ構造を精密に制御することによ
り、出射する光を平行光線に変換することができ、液晶
ディスプレイ全体の光線利用率をさらに向上することが
できる。また、このような散乱導光シートを液晶ディス
プレイに用いる場合には、従来のごとく散乱導光シート
とレンズシートとを組み合わせる必要なく、したがって
シート間における光損失がなく、ディスプレイ全体とし
て高い輝度を得ることができる。その結果、液晶ディス
プレイのさらなる軽量化、薄型化が実現される。

【００４２】次に、本発明の実施の形態（２）を図５に
示す。図５は、偏光機能を有する散乱導光シート１に対
し、その端面１ａ、１ｂから、直交する２つの方向（ｘ
軸、及びｙ軸方向）に光４を入射させる例である。この
場合も、光学用ポリマー２と散乱体３の屈折率がシート
面内の一方向でほぼ等しくされているので、入射した光
４は、シート内で散乱しつつ偏光化され、屈折率が等し
い方向（図４の矢印Ａ方向）に偏波面を有する偏光５
が、散乱導光シート１の面上から均一に出射される。こ
こで、屈折率をほぼ等しくする方向は、上記実施の形態
（１）と同様に、シート面内とすることを条件として適
宜設定されるが、その中でも、直交する２つの方向（ｘ
軸、及びｙ軸方向）以外の方向とすることが好ましい。
ｘ軸、又はｙ軸方向に一致する方向に屈折率を等しくす
ると、入射した光４の特定の偏光成分が散乱されず、他
方の端面から漏光して、その分シート面上からの光量が
減少する場合があるためである。

【００４３】さらには、光学用ポリマー２と散乱体３の
屈折率をほぼ等しくする方向（矢印Ａ方向）と、ｘ軸及
びｙ軸とのなす角をそれぞれθ_１、θ_２としたとき、θ
_１＝θ_２＝４５°に設定すると、入射した光４が最も効
率よく散乱されるため好ましい。

【００４４】上記実施の形態（１）及び（２）において
は、散乱導光シート１の形状はいずれも平板状である
が、この他にも、例えば、偏光をシート面上からより均
一に出射させること、あるいは故意に不均一性を持たせ
ること等を目的として、くさび形状、円弧状、台形状等
の種々の形状を適用することもできる。また、散乱体３
は、光学用ポリマー２中に均一に分散させても良いし、
あるいは濃度に分布を持たせても良い。濃度分布を形成
する例として、光を入射する端面からそれに対向する端
面に向かって連続的に散乱体の濃度を増加させる場合等
が挙げられる。

【００４５】本発明の散乱導光シート１の作製に際して
は、まず、光学用ポリマー２と散乱体３とを直接にニー
ダーに入れる等して混練し、続いて、ロール延伸機等の
手段によりシート状に成形する。あるいは別の方法とし
て、光学用ポリマー２、及び散乱体３を別々に押出機で
ファイバ状もしくはフィルム状に成形し、続いてこれら
を適当な形状に切断してから、両者を混在させ、プレス
により一体にシート状としても良い。このような例とし
て、それぞれファイバー状に成形した光学用ポリマー及
び散乱体を、互いに混在させつつ平行に整列させ、プレ
スしてシート状とする例が挙げられる。この際、散乱体
の混在割合を徐々に変化させることにより、散乱体の濃
度分布を形成することができる。次に、光学用ポリマー
２と散乱体３の屈折率をシート面内の一方向にほぼ等し
くさせるが、この工程は通常、シートを延伸することに
より行われる。延伸方法としては、一軸延伸、二軸延
伸、ロール延伸等の方法が適宜選択される。このような
具体例として、ポリスチレン（ＰＳ）とポリメチルメタ
クリレート（ＰＭＭＡ）とからなる散乱導光シートの場
合について述べる。まず、ＰＭＭＡは延伸しても複屈折
をほとんど示さないのに対し、ＰＳは大きな負の複屈折
性を示す。そこで、ＰＭＭＡとＰＳとからなるシート
を、シート面内をｘ、ｙ方向、厚さ方向をｚ方向とし
て、ｙ方向にロール延伸を行う。すると、ＰＳの屈折率
はｎ_{ｙ（ＰＳ）}＜ｎ_{ｘ（ＰＳ）}＜ｎ_{ｚ（ＰＳ）}となる
が、ＰＭＭＡの屈折率は延伸してもｎ_{ｘ（ＰＭＭＡ）}＝
ｎ_{ｙ（ＰＭＭＡ）}＝ｎ_{ｚ（ＰＭＭＡ）}であるため、延伸
倍率を適宜設定することによりｎ_{ｘ（ＰＳ）}＝ｎ
_{ｘ（ＰＭＭＡ）}となるように制御することができる。

【００４６】また、散乱体３として、光化学活性な低分
子物質を用いた場合には、上記延伸による方法と組み合
わせて、光照射により屈折率を制御することができる。
すなわち、光化学活性な物質は、紫外線等の光により光
化学反応を起こし、それに伴い屈折率が変化するため、
この物質を光学用ポリマーに分散させたシートに対し
て、（１）延伸する前に予め光照射し、散乱体の屈折率
楕円体を変化させ、その後延伸を行って配向させる、あ
るいは（２）シートを延伸した後に光照射して、散乱体
の屈折率楕円体を変化させ、散乱体と光学用ポリマーの
屈折率を一致させる、という方法を採用することができ
る。屈折率の変化量は、光の波長、強度、照射時間によ
って制御することができるので、シート内の屈折率制御
をより精密に行うことができる。さらに上記（２）の場
合、散乱体は配向しているので、偏光化した光を照射す
ることにより、特定の光化学反応を選択的に起こすこと
ができ、３次元的な屈折率制御をさらに容易に行うこと
ができる。

【００４７】光学用ポリマー２と散乱体３の屈折率を等
しくする方法としては、上記の他にも、分極処理（ポー
リング）による方法等が挙げられる。また、光学用ポリ
マー２と散乱体３の屈折率は、分子設計段階から制御す
ることも可能である。すなわち、分子における極性基の
種類、数、配置等、また光学用ポリマーの場合は、分子
量の大小や、側鎖の種類等を考慮することにより屈折率
を制御できる。

【００４８】以上、本発明の偏光機能を有する散乱導光
シートは、液晶ディスプレイのバックライトとして好適
に用いられるが、これに限定されるものではなく、その
他の用途として、カラーフィルター等にも適用すること
ができる。

【００４９】

【実施例】（実施例１）ポリスチレン（ｎ＝１．５８６）を用い、混練押出機に
より幅５２ｍｍ、長さ１０６ｍｍ、厚さ１．２ｍｍのシ
ートを作製した。このシートを１３０℃、１００ｍｍ／
ｍｉｎで、長さ４２４ｍｍまで延伸したところ、延伸方
向の屈折率が１．４９６、延伸方向と直交するシート平
面内方向の屈折率が１．５９６となった。そこで、ポリ
スチレンにポリメチルメタクリレート（ｎ＝１．４９
２）を１ｗｔ％含有させ、２３０℃、１０分間混練機で
混ぜ合わせた後にシート状に成形し、同様に延伸処理を
施し、目的の散乱導光シート（幅２６ｍｍ、長さ４２４
ｍｍ、厚さ０．６ｍｍ）を得た。得られた散乱導光シー
トについて、延伸方向に直交する端面に長さ２５ｍｍの
白色蛍光灯を配し、上記端面から散乱導光シート内へ光
を入射したところ、シート面上に出射される発光を観測
した。シート面上からの発光は、端面から８０〜１００
ｍｍ離れた位置においてもほぼ一様な強度の光が確認さ
れ、偏光子を用いた偏光度測定から、この光の偏光度は
０．８３であることが明らかとなった。

【００５０】（実施例２）ポリエチレンテレフタレートに対してポリイミドを１．
５ｗｔ％含有させ、二軸混練押出機により幅３０ｍｍ、
厚さ１．５ｍｍのシートを作製した。このシートを６０
℃、５ｃｍ／ｍｉｎで、６倍延伸を行い、目的の散乱導
光シートを得た。得られた散乱導光シートについて、延
伸方向に直交する端面に長さ２５ｍｍの白色蛍光灯を配
し、上記端面から散乱導光シート内へ光を入射したとこ
ろ、シート面上に出射される発光を観測した。シート面
上からの発光は、端面から１〜５ｍｍ離れた位置におい
てもほぼ一様な強度の光が確認され、偏光子を用いた偏
光度測定から、この光の偏光度は０．７８であることが
明らかとなった。

【００５１】（実施例３）ポリエチレンテレフタレートに対してガラス粉末を２ｗ
ｔ％含有させ、二軸混練押出機によりシート状に成形し
た。シートの濁度は、１０ｃｍ^―１であった。このシー
トを１２０℃、３０ｍｍ／ｍｉｎで３分間の延伸を行
い、四角板状に切り出して、目的の散乱導光シート（幅
４１ｍｍ、長さ６０ｍｍ、厚さ０．８ｍｍ）を得た。得
られた散乱導光シートについて、直交する２つの端面に
沿ってそれぞれ白色蛍光灯を配し、上記２つの端面から
散乱導光シート内へ光を入射した。このとき、光の入射
方向と延伸方向とが４５°の角度をなすように設定し
た。その結果、シート面上に出射される発光を観測し
た。シート面上からの発光は、全面でほぼ一様な強度の
光が確認され、偏光子を用いた偏光度測定から、この光
の偏光軸は上記の延伸方向に一致しており、その偏光度
は０．８１であることが明らかとなった。

【００５２】（実施例４）ポリメチルメタクリレートの側鎖にジアゾベンゼンを置
換率２０％で導入した物質を、ポリスチレンに対して１
ｗｔ％含有させ、二軸混練押出機により幅５０ｍｍ、長
さ１２０ｍｍ、厚さ１ｍｍのシートを作製した。シート
の濁度は、８ｃｍ^―１であった。続いて、このシートの
面に対して垂直に、Ｘｅランプを用いてＵＶを１００ｍ
Ｗ／ｃｍ^２の強度で１分間照射し、ジアゾベンゼンの光
化学反応を誘起した。次に、シートを１００℃、１０ｍ
ｍ／ｍｉｎで、長さ３６３ｍｍまで一軸延伸を行い、目
的の散乱導光シート（幅３１ｍｍ、長さ３６３ｍｍ、厚
さ０．７ｍｍ）を得た。得られた散乱導光シートについ
て、延伸方向に直交する端面に長さ２５ｍｍの白色蛍光
灯を配し、上記端面から散乱導光シート内へ光を入射し
たところ、シート面上に出射される発光を観測した。シ
ート面上からの発光は、全面おいてほぼ一様な強度の光
が確認され、偏光子を用いた偏光度測定から、この光の
偏光度は０．８８という高い値であることがわかった。

【００５３】（実施例５）ポリメチルメタクリレートの側鎖に、ニトロン誘導体
（Ｎ−フェニル−α−フェニルニトロン）を置換率４０
％で導入した物質を、スチレン／メチルメタクレート共
重合体に対して４ｗｔ％含有させ、キャスト法によって
幅５０ｍｍ、長さ５０ｍｍ、厚さ０．４ｍｍのシートを
作製した。シートの濁度は６ｃｍ^―１であった。このシ
ートの面に対して直径５μｍの穴を無数に有するフォト
マスクを作製し、シート面に対して垂直にＸｅランプを
用いて偏光子を介し、ＵＶを１００ｍＷ／ｃｍ２の強度
で１分間照射し、ニトロンの光化学反応を誘起し、目的
の散乱導光シートを得た。得られた散乱導光シートにつ
いて、その端面に長さ４５ｍｍの白色蛍光灯を配し、散
乱導光シート内へ光を入射したところ、シート面上に出
射される発光を観測した。フォトマスクが反射板の役割
を果たすため、他の実施例の２倍の明るさを得た。シー
ト面上からの発光は、全面においてほぼ一様な強度の光
が確認され、偏光子を用いた偏光度測定から、この光の
偏光度は０．７８であることがわかった。

【００５４】（実施例６）ポリエチレンナフタレートに対してスチレン／メチルメ
タクリレート共重合体（Ｓｔ／ＭＭＡ＝７０：３０）を
２ｗｔ％含有させ、二軸混練押出機により幅６１ｍｍ、
長さ１２５ｍｍ、厚さ２ｍｍのシートを作製した。シー
トの濁度は、４ｃｍ^―１であった。続いて、このシート
を１５０℃、３０ｍｍ／ｍｉｎで、長さ５１３ｍｍまで
一軸延伸を行い、目的の散乱導光シート（幅３１ｍｍ、
長さ５１３ｍｍ、厚さ０．９７ｍｍ）を得た。得られた
散乱導光シートについて、延伸方向に直交する端面に長
さ２５ｍｍの白色蛍光灯を配し、上記端面から散乱導光
シート内へ光を入射したところ、シート面上に出射され
る発光を観測した。シート面上からの発光は、全面おい
てほぼ一様な強度の光が確認され、偏光子を用いた偏光
度測定から、この光の偏光度は０．９３という極めて高
い値であることがわかった。

【００５５】（実施例７）ポリエチレンナフタレートに対してスチレン／メチルメ
タクリレート共重合体（Ｓｔ／ＭＭＡ＝７０／３０）を
２ｗｔ％含有させ、二軸混練押出機により直径１ｍｍの
ポリマーロッドを作製した。続いて、このロッドを１５
０℃、３０ｍｍ／ｍｉｎで４倍に一軸延伸を行い、長さ
３０ｍｍ、直径０．５ｍｍのロッドとした。次に、深さ
０．３ｍｍまでＵＶ硬化モノマーで満たしたトレイ面上
に、上記ロッドを互いに平行に６０本配列した上でＵＶ
硬化モノマーを紫外線で硬化させてシート状に固定し、
目的の散乱導光シートを得た。得られた散乱導光シート
について、ロッドの延伸方向に直交する端面に長さ２５
ｍｍの白色蛍光灯を配し、上記端面から散乱導光シート
内へ光を入射したところ、シート面上に出射される発光
を観測した。シート面上からの発光は、前面においてほ
ぼ一様な強度の光が確認され、偏光子を用いた偏光度測
定から、この光の偏光度は０．８５という高い値である
ことが分かった。また、実施例６で得られたシートに比
べ、出射面正面における明るさは、およそ１．４倍であ
った。

【００５６】

【発明の効果】以上、本発明の偏光機能を有する散乱導
光シートは、製造が容易であり、また、シートの端面か
ら入射した光を均一な面発光に変換するとともに偏光化
した状態で出射させることができる。また、本発明の散乱導光シートは、液晶ディスプレイの
バックライトとして用いることにより、光線利用率が向
上して低消費電力化が達成され、部品点数も少なくなる
ので液晶ディスプレイを薄型化、軽量化できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態（１）を示す模式図であ
る。

【図２】光学用ポリマーと散乱体の屈折率異方性を示
す説明図である。

【図３】本発明の偏光機能を有する散乱導光シートの
応用例を示す図である。

【図４】本発明の偏光機能を有する散乱導光シートの
別の応用例を示す図である。

【図５】本発明の実施の形態（２）を示す模式図であ
る。

【符号の説明】

１偏光機能を有する散乱導光シート１ａ端面１ｂ端面２光学用ポリマー３散乱体４光５偏光６光源７偏光板８ガラス基板９ＴＦＴパネル１０液晶１１対向電極１２カラーフィルタ１３ガラス基板１４偏光板１５ディスプレイ保護シートｎ_２光学用ポリマーの屈折率楕円体ｎ_３散乱体の屈折率楕円体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開2001−4845（ＪＰ，Ａ) 特開2000−352623（ＪＰ，Ａ) 特開2000−329942（ＪＰ，Ａ) 特開2000−321438（ＪＰ，Ａ) 特開昭53−86197（ＪＰ，Ａ) 特開平９−274108（ＪＰ，Ａ) 特開平９−134607（ＪＰ，Ａ) 特開平８−286043（ＪＰ，Ａ) 特表2000−506992（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G02B 6/00 331 F21V 8/00 601 G02F 1/13357

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】光学用ポリマーに散乱体が分散してシー
ト状に形成され、前記シートの表裏面に接する端面から
光を入射したとき前記シート内で光が散乱して前記シー
トの表ないし裏面上に光が出射される散乱導光シートで
あって、前記散乱体の粒径が０．０５〜５０μｍであ
り、前記散乱体は散乱導光シート全体に対し０．０１〜
５重量％の濃度で分散され、かつ前記散乱導光シートに
おける（数１）の濁度τが０．０１〜５０ｃｍ−１であ
り、さらに前記シート面内の一方向における前記光学用
ポリマーと前記散乱体の屈折率がほぼ等しくされ、前記
一方向に偏波面を有する偏光が出射可能とされる偏光機
能を有する散乱導光シート。【数１】
【請求項２】請求項１記載の偏光機能を有する散乱導
光シートにおいて、前記シート面内の一方向における前
記光学用ポリマーと前記散乱体の屈折率の差が、０．０
１以下であることを特徴とする偏光機能を有する散乱導
光シート。
【請求項３】請求項１又は２記載の偏光機能を有する
散乱導光シートにおいて、前記シート面内の一方向を、
前記シート端面からの光の入射方向に一致させることを
特徴とする偏光機能を有する散乱導光シート。
【請求項４】請求項１又は２記載の偏光機能を有する
散乱導光シートが、直交する二つの方向に光を入射する
散乱導光シートであって、前記シート面内の一方向を、
前記二つの方向以外の方向とすることを特徴とする偏光
機能を有する散乱導光シート。
【請求項５】請求項４記載の偏光機能を有する散乱導
光シートにおいて、前記シート面内の一方向を、光を入
射する二つの方向に対して４５°の角度をなす方向とす
ることを特徴とする偏光機能を有する散乱導光シート。
【請求項６】請求項１〜５のいずれか記載の偏光機能
を有する散乱導光シートにおいて、シート内の任意方向
における光学用ポリマーと散乱体の屈折率差の最大値
が、０．０２以上０．３未満であることを特徴とする偏
光機能を有する散乱導光シート。
【請求項７】請求項１〜６のいずれか記載の偏光機能
を有する散乱導光シートが、光学用ポリマーに散乱体を
混合して成形されたシートを延伸して得られたものであ
ることを特徴とする偏光機能を有する散乱導光シート。
【請求項８】請求項７記載の偏光機能を有する散乱導
光シートにおいて、散乱体が光化学活性な物質であり、
シートを延伸するにあたって予め、又は延伸した後に光
照射して前記散乱体の屈折率を制御することを特徴とす
る偏光機能を有する散乱導光シート。
【請求項９】請求項１〜８のいずれか記載の偏光機能
を有する散乱導光シートの表面を、凸レンズが集積した
形状に加工してなることを特徴とする偏光機能を有する
散乱導光シート。