JP3715940B2 - Method for manufacturing circularly polarized light extracting optical element, circularly polarized light extracting optical element, polarized light source device and liquid crystal display device provided with the same - Google Patents

Method for manufacturing circularly polarized light extracting optical element, circularly polarized light extracting optical element, polarized light source device and liquid crystal display device provided with the same Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a circularly polarized light extracting optical element able to effectively suppress the deterioration of the display quality of a display device due to appearance of a light and dark pattern inside the screen of the display device. SOLUTION: The circularly polarized light extracting optical element 10 is provided with a glass substrate 11, an alignment layer 12 laminated on the glass substrate 11 and a cholesteric layer 13 subjected to planar alignment caused by alignment controllability of the surface of the alignment layer 12. The cholesteric layer 13 has the first surface 13a located on the glass substrate 11 side and the second surface 13b being opposite to the first surface 13a. The director directions of molecules along the first surface 13a in the cholesteric layer 13 practically coincide with each other in the first surface 13a due to the alignment controllability of the surface of the alignment layer 12. Also the chiral pitch of the cholesteric layer 13 varies so as to have the chiral pitch p2 on the second surface 13b side being longer compared with the chiral pitch p1 on the first surface 13a side.

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置等のディスプレイ装置で用いられる円偏光抽出光学素子に係り、とりわけ、コレステリック構造を有する層(以下「コレステリック層」ともいう)を備えた円偏光抽出光学素子の製造方法、円偏光抽出光学素子、それを備えた偏光光源装置及び液晶表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来から、入射光に含まれる右旋又は左旋の円偏光成分を分離して各円偏光成分を選択的に反射又は透過する光学素子として、コレステリック液晶層を備えた円偏光抽出光学素子が知られている。このような円偏光抽出光学素子においては、円偏光抽出光学素子により分離される所定の旋光方向の円偏光成分(右旋の円偏光成分又は左旋の円偏光成分)の利用効率を向上させるため、円偏光抽出光学素子により分離される円偏光成分の広帯域化を図ることが望まれている。このため、従来においては、カイラルピッチが異なるコレステリック液晶層を複数積層してなる円偏光抽出光学素子が提案されている(特開平8−271731号公報及び特開平11−264907号公報)。また、このような円偏光抽出光学素子を備えた偏光光源装置及び液晶表示装置も提案されている(特開平9−304770号公報)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したような円偏光抽出光学素子を液晶表示装置等のディスプレイ装置で用いる場合には、面内の偏光状態が均一であることが重要である。ここで、液晶表示装置等においては、図8に示すように、円偏光抽出光学素子10は、クロスニコル状態(偏光板の透過軸が互いに直交するような状態)で配置された直線偏光板や楕円偏光板等の偏光板31,32間に挟み込まれた状態で用いられており、偏光板31,32間に挟み込まれた液晶セル(図示せず)の状態に応じて、ディスプレイ装置の表示状態が変化するようになっている。そして、液晶セル(図示せず)が偏光光を完全に透過させる状態においては、偏光板31,32によって入射光が完全に遮断され、外部への漏れ光がなくなるように設計されている。
【0004】
しかしながら、実際のディスプレイ装置においては、円偏光抽出光学素子10の面内の偏光状態が均一でないことから、偏光板31,32によって入射光が完全に遮断されることが期待される場合においても、ディスプレイ装置の面内に明暗模様が現れ、ディスプレイ装置の表示品位が著しく低下してしまうことが判明した。
【0005】
本発明者らは、このような現象の原因について実験及びコンピュータシミュレーション等を用いて鋭意研究を行った結果、その主たる原因が円偏光抽出光学素子の表面における分子のダイレクタ方向にあることを突き止めた。
【0006】
本発明はこのような知見に基づいてなされたものであり、クロスニコル状態で配置される一対の偏光板間に円偏光抽出光学素子が挟み込まれる場合でも、ディスプレイ装置の面内に明暗模様が現れてディスプレイ装置の表示品位が低下してしまうことを効果的に抑制することができる、円偏光抽出光学素子の製造方法、円偏光抽出光学素子、それを備えた偏光光源装置及び液晶表示装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は、第1の解決手段として、支持基材上に重合性材料をコーティングし、前記支持基材表面の実質的に同一方向の配向規制力により前記重合性材料を配向させる工程と、配向された前記重合性材料を3次元架橋するとともに、当該重合性材料により形成されるコレステリック構造のカイラルピッチを前記支持基材の厚さ方向に関して変化させ、前記支持基材側に位置する第1表面側のカイラルピッチに比べて前記第1表面に対向した第2表面であって当該第2表面の面内の膜厚分布に起因して分子のダイレクタ方向が一致していない第2表面側のカイラルピッチの方を長くしたコレステリック層を形成する工程とを含むを特徴とする、円偏光抽出光学素子の製造方法を提供する。
【0008】
本発明は、第2の解決手段として、支持基材上に重合性材料をコーティングし、前記支持基材表面の実質的に同一方向の配向規制力により前記重合性材料を配向させる工程と、配向された前記重合性材料を3次元架橋し、所定のカイラルピッチを有する第1のコレステリック塗膜を形成する工程と、前記第1のコレステリック塗膜上に積層用の重合性材料を直接コーティングし、前記第1のコレステリック塗膜表面の配向規制力により前記積層用の重合性材料を配向させる工程と、前記積層用の重合性材料を3次元架橋し、前記第1のコレステリック塗膜上に、面内の膜厚分布に起因してその表面における分子のダイレクタ方向が一致していない第2のコレステリック塗膜であって、前記第1のコレステリック塗膜のカイラルピッチよりも長いカイラルピッチを有する第2のコレステリック塗膜を形成する工程とを含むことを特徴とする、円偏光抽出光学素子の製造方法を提供する。
【0009】
本発明は、第3の解決手段として、支持基材上に液晶ポリマーをコーティングし、前記支持基材表面の実質的に同一方向の配向規制力により前記液晶ポリマーを配向させる工程と、配向された前記液晶ポリマーを冷却してガラス状態にするとともに、当該液晶ポリマーにより形成されるコレステリック構造のカイラルピッチを前記支持基材の厚さ方向に関して変化させ、前記支持基材側に位置する第1表面側のカイラルピッチに比べて前記第1表面に対向した第2表面であって当該第2表面の面内の膜厚分布に起因して分子のダイレクタ方向が一致していない第2表面側のカイラルピッチの方を長くしたコレステリック層を形成する工程とを含むことを特徴とする、円偏光抽出光学素子の製造方法を提供する。
【0010】
本発明は、第4の解決手段として、支持基材上に液晶ポリマーをコーティングし、前記支持基材表面の実質的に同一方向の配向規制力により前記液晶ポリマーを配向させる工程と、配向された前記液晶ポリマーを冷却してガラス状態にし、所定のカイラルピッチを有する第1のコレステリック塗膜を形成する工程と、前記第1のコレステリック塗膜上に積層用の液晶ポリマーを直接コーティングし、前記第1のコレステリック塗膜表面の配向規制力により前記積層用の液晶ポリマーを配向させる工程と、前記積層用の液晶ポリマーを冷却してガラス状態にし、前記第1のコレステリック塗膜上に、面内の膜厚分布に起因してその表面における分子のダイレクタ方向が一致していない第2のコレステリック塗膜であって、前記第1のコレステリック塗膜のカイラルピッチよりも長いカイラルピッチを有する第2のコレステリック塗膜を形成する工程とを含むことを特徴とする、円偏光抽出光学素子の製造方法を提供する。
【0011】
本発明は、第5の解決手段として、支持基材表面の配向規制力により配向されたコレステリック層を備え、前記コレステリック層は、第1表面と、この第1表面に対向した第2表面とを有し、前記コレステリック層のうち前記第1表面における分子のダイレクタ方向が前記支持基材表面の配向規制力により前記第1表面内で実質的に一致しており、前記コレステリック層のうち前記第2表面における分子のダイレクタ方向が当該第2表面の面内の膜厚分布に起因して一致していない状態にあり、前記コレステリック層のうち前記第2表面側のカイラルピッチは、前記第1表面側のカイラルピッチに比べて長いことを特徴とする円偏光抽出光学素子を提供する。
【0012】
なお、上述した第5の解決手段において、前記コレステリック層のカイラルピッチは、前記第1表面側から前記第2表面側へ向けて徐々に変化していることが好ましい。また、前記コレステリック層は、複数のコレステリック塗膜の積層体からなることが好ましい。さらに、前記コレステリック層は、入射光に含まれる右旋又は左旋の円偏光成分のうちの選択反射波長帯域内の一方の円偏光成分を部分的に透過するものであることが好ましい。さらにまた、前記コレステリック層のうち前記第2表面側のカイラルピッチは、前記第2表面側での選択反射波長が687nm以上となるように選定されていることが好ましい。
【0013】
本発明は、第6の解決手段として、上述した第5の解決手段に係る円偏光抽出光学素子と、側面から入射した光を上面及び下面の一方から出射して前記円偏光抽出光学素子に投射する導光体と、前記導光体の前記側面に向けて光を出射する光源とを備えたことを特徴とする偏光光源装置を提供する。
【0014】
本発明は、第7の解決手段として、上述した第6の解決手段に係る偏光光源装置と、前記偏光光源装置から出射された偏光光を受光して前記偏光光に対する透過率を変化させながら前記偏光光を透過させる液晶セルとを備えたことを特徴とする液晶表示装置を提供する。
【0015】
本発明によれば、コレステリック層において、分子のダイレクタ方向が実質的に一致している第1表面側のカイラルピッチに比べて、偏光光が出射される第2表面側のカイラルピッチの方を長くしているので、コレステリック層の第2表面側でのツイスト角のムラが少なくなり、円偏光抽出光学素子の面内の偏光状態が均一となる。このため、液晶表示装置等のディスプレイ装置において、クロスニコル状態で配置された直線偏光板や楕円偏光板等の偏光板間に円偏光抽出光学素子が挟み込まれた状態で用いられる場合でも、ディスプレイ装置の面内に明暗模様が現れてディスプレイ装置の表示品位が低下してしまうことを効果的に抑制することができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【0017】
第1の実施の形態
まず、図1(a)(b)により、本発明の第1の実施の形態に係る円偏光抽出光学素子について説明する。
【0018】
図1(a)は本発明の第1の実施の形態に係る円偏光抽出光学素子を示す図、図1(b)は図1(a)のIb部分を拡大した模式図である。図1(a)(b)に示すように、本発明の第1の実施の形態に係る円偏光抽出光学素子10は、ガラス基板11と、ガラス基板11上に積層された配向膜12と、配向膜12表面の配向規制力によりプレーナー配向された、コレステリック構造を有する層(コレステリック層)13とを備えている。なお、ガラス基板11及び配向膜12により支持基材が構成されている。
【0019】
ここで、コレステリック層13は、物理的な分子配列として、分子のダイレクタ方向がコレステリック層13の厚さ方向に連続的に回転してなる螺旋構造(コレステリック構造)をとっており、このような物理的な分子配列に基づいて一方向の円偏光成分(旋光成分)とこれと逆廻りの円偏光成分とを分離する旋光選択特性(偏光分離特性)を有している。このようなコレステリック層13において、コレステリック構造のヘリカル軸に入射した入射光は、右旋の円偏光成分(右旋光光)及び左旋の円偏光成分(左旋光光)に分離され、一方の円偏光成分は透過され、他方の円偏光成分は反射される。この現象は、円偏光二色性として広く知られており、円偏光成分の旋光方向を入射光に対して適宜選択することにより、コレステリック層13のコレステリック構造のヘリカル軸の方向と同一の旋光方向を有する円偏光成分が選択的に反射される。
【0020】
この場合の反射光の最大旋光光散乱は、次式(1)の波長λで生じる。
【0021】
λ=nav・p … (1)
ここで、pはカイラルピッチ(ヘリカルピッチ)、navはヘリカル軸に直交する平面内での平均屈折率である。
【0022】
このときの反射光の波長バンド幅Δλは、次式(2)で表される。
【0023】
Δλ=Δn・p … (2)
ここで、Δnは複屈折率、pはカイラルピッチである。
【0024】
すなわち、コレステリック層13においては、波長λを中心とした波長バンド幅Δλの範囲の右旋又は左旋の円偏光成分の一方が反射され、他方の円偏光成分及び他の波長領域の光が透過される。なお、反射の際には、右旋又は左旋の円偏光成分は、通常の反射と異なり、旋光方向が反転されることなくそのまま反射される。
【0025】
なお、コレステリック層13は、ガラス基板11側に位置する第1表面13aと、この第1表面13aに対向した第2表面13bとを有しており、コレステリック層13のうち第1表面13aにおける分子のダイレクタ方向は、図1(b)に示すように、配向膜12表面の配向規制力により第1表面13a内で実質的に一致するようになっている。図1(b)において、矢印は、分子のダイレクタ方向を示している。なお、分子のダイレクタ方向が一致する場合としては、分子のダイレクタ方向が完全に一致する場合の他、分子のダイレクタ方向が180度ずれている場合も含まれる。これは、多くの場合、光学的に、分子の頭部と尻部とが区別できないからである。なお、分子のダイレクタ方向が実質的に一致しているかどうかは、コレステリック層13の断面を透過型電子顕微鏡で観察することによって判別することができる。透過型電子顕微鏡によってコレステリック層13の断面を観察すると、コレステリック構造特有のピッチに相当する明暗模様を観察することができる。従って、表面部分がほぼ同じ濃度(明暗)で見えれば、面内の分子のダイレクタ方向は実質的に一致しているものと判断することができる。
【0026】
また、コレステリック層13のカイラルピッチは、図1(b)に示すように、第1表面13a側のカイラルピッチpに比べて第2表面13b側のカイラルピッチpの方が長くなるように変化している。これにより、コレステリック層13の選択反射波長帯域を広帯域化することができる。また、分子のダイレクタ方向が実質的に一致している第1表面13a側のカイラルピッチpに比べて、偏光光が出射される第2表面13b側のカイラルピッチpの方を長くしたことから、面内の膜厚分布が±3%であるようなコーティング装置によってコレステリック層13を形成するような場合でも、コレステリック層13の第2表面13bの凹凸に起因した、コレステリック層13の第2表面13b側でのツイスト角のムラ(分子のダイレクタ方向の不揃い)を少なくすることができる。なお、コレステリック層13のうち第1表面13a側と第2表面13b側の間の中間部分では、光学的な不連続面をつくらないという観点から、コレステリック層13のカイラルピッチは、第1表面13a側から第2表面13b側へ向けて徐々に変化するようにすることが好ましい。
【0027】
さらに、コレステリック層13は、その厚さを十分に厚くして、入射光に含まれる右旋又は左旋の円偏光成分のうちの一方の円偏光成分を完全に(最大反射率が100%で)反射するようにする他、例えば特開2000−193962号公報で提案されている表示装置の偏光反射層のように、その厚さを最大反射率で反射するための必要な厚さよりも小さくして、入射光に含まれる右旋又は左旋の円偏光成分のうちの一方の円偏光成分を部分的に(例えば95%に満たない最大反射率で)反射するようにしてもよい。なお、この後者の場合に、本発明の作用効果が顕著に顕れる。これは、コレステリック層13の選択反射波長帯域では、一方の円偏光成分に対して逆廻りの円偏光成分のみならず、一方の円偏光成分自体も、厚さに依存して透過する(厚さが薄くなる程透過する)こととなり、その一方の円偏光成分に対しても効果が現れるからである。
【0028】
さらにまた、コレステリック層13は、第2表面13b側のカイラルピッチpが、第2表面13b側での選択反射波長が十分に長くなるように選定されていることが好ましい。この場合に、本発明の作用効果が顕著に顕れる。これは、上述したように、面内の膜厚分布が±3%であるようなコーティング装置によってコレステリック層13を形成するような場合、同じ膜厚分布では、コレステリック層13のカイラルピッチをできるだけ長く(選択反射波長をできるだけ長く)した方が、第2表面13b側でのツイスト角のムラ(分子のダイレクタ方向の不揃い)を少なくすることができるからである。特に、コレステリック層13の第2表面13b側の選択反射波長を687nm以上とする場合には、このようなコレステリック層13を備えた円偏光抽出光学素子10をディスプレイ装置に用いる場合、人間の眼の分光視感度が最大値を有する555nmに比較して、100分の1以下になり、ほとんど無視することができる。また、コレステリック層13の第2表面13b側の選択反射波長が720nm以上であれば、前記の割合は1000分の1になり、完全に無視できる状態になるので、より好ましい。なお、コレステリック層13の第1表面13a側の選択反射波長は、円偏光抽出光学素子10をディスプレイ装置に用いる場合、可視光領域全体をカバーするために、429nm以下、より好ましくは409nm以下にすることが好ましい。
【0029】
なお、コレステリック層13の材料としては、重合性モノマー分子又は重合性オリゴマー分子(重合性材料)を用いることができる他、液晶ポリマーを用いることもできる。
【0030】
ここで、コレステリック層13の材料として、重合性モノマー分子を用いる場合には、特開平7−258638号公報や特表平10−508882号公報に記載されているような液晶性モノマー及びキラル化合物の混合物を用いることができる。また、重合性オリゴマー分子を用いる場合には、特開昭57−165480号公報に記載されているようなコレステリック相を有する環式オルガノポリシロキサン化合物を用いることができる。
【0031】
一方、コレステリック層13の材料として、液晶ポリマーを用いる場合には、液晶を呈するメソゲン基を主鎖、側鎖、あるいは主鎖及び側鎖の両方の位置に導入した高分子、コレステリル基を側鎖に導入した高分子コレステリック液晶、特開平9−133810号公報に記載されているような液晶性高分子、特開平11−293252号公報に記載されているような液晶性高分子等を用いることができる。
【0032】
次に、図1(a)(b)により、このような構成からなる本発明の第1の実施の形態に係る円偏光抽出光学素子10の製造方法について説明する。
【0033】
(第1例)
まず、コレステリック層13の材料として、重合性モノマー分子又は重合性オリゴマー分子を用いる場合の製造方法について説明する。
【0034】
この場合には、まず、ガラス基板11上に配向処理が行われた配向膜12を形成する。
【0035】
次に、配向膜12上に重合性モノマー分子又は重合性オリゴマー分子をコーティングし、必要に応じて加熱し、配向膜12表面の実質的に同一方向の配向規制力により重合性モノマー分子又は重合性オリゴマー分子を配向させる。このとき、コーティングされた重合性モノマー分子又は重合性オリゴマー分子は液晶相となっている。なお、ここでいう加熱は、重合性モノマー分子又は重合性オリゴマー分子を液晶相の温度帯でしばらく保持するためのものであり、必要に応じて、数秒〜5分、好ましくは30秒〜90秒行うとよい。なお、重合性モノマー分子又は重合性オリゴマー分子を所定の温度で液晶相とした場合には、ネマチック状態になるが、これに任意のカイラル剤を入れれば、カイラルネマチック液晶(コレステリック液晶)となる。ここでは、カイラル剤を数%〜10%程度入れることが好ましい。なお、このカイラル剤の種類を代えてカイラルパワーを変えるか、又はカイラル剤の濃度を変化させることにより、重合性モノマー分子又は重合性オリゴマー分子のコレステリック構造に起因する選択反射波長帯域を制御することができる。
【0036】
そして、配向された重合性モノマー分子又は重合性オリゴマー分子を3次元架橋してポリマー化するとともに、重合性モノマー分子又は重合性オリゴマー分子により形成されるコレステリック構造のカイラルピッチをガラス基板11(配向膜12)の厚さ方向に関して変化させ、ガラス基板11(配向膜12)側に位置する第1表面13a側のカイラルピッチpに比べて、第1表面13aに対向した第2表面13b側のカイラルピッチpの方を長くしたコレステリック層13を形成する。なおこのとき、重合性モノマー分子又は重合性オリゴマー分子を3次元架橋する方法としては、これらの材料に光開始剤を添加して紫外線の照射により硬化させる方法の他、これらの材料に電子線を直接照射して硬化させる方法を用いることができる。ここで、「3次元架橋」とは、重合性モノマー分子又は重合性オリゴマー分子を互いに3次元的に重合して、網目(ネットワーク)構造の状態とすることを意味する。このような状態にすることによって、コレステリック液晶の状態を光学的に固定することができ、光学膜としての取り扱いが容易な、常温で安定したフィルム状の膜とすることができる。また、コレステリック層13内でカイラルピッチを変化させる方法としては、ポリマー化したコレステリック層13をトルエン溶液等に浸漬させてコレステリック層13の第1表面13a側からカイラル剤をより多く引き抜くことにより、コレステリック層13中の成分濃度に勾配をつける、等の方法を用いることができる。なお、これ以外にも、特開平6−281814号や特開平10−316755号等に記載されている方法を用いることができる。
【0037】
このような製造方法の場合、コレステリック層13用の重合性モノマー分子又は重合性オリゴマー分子を溶媒に溶かしてコーティング液としてもよく、その場合には、3次元架橋する前に溶媒を蒸発させるための乾燥工程を行う必要がある。
【0038】
また、このような製造方法において、特に、配向膜12表面の配向規制力の方向を配向膜12表面内で実質的に一致させておけば、それと接触するコレステリック層13の第1表面13a内での分子のダイレクタ方向を実質的に一致させることができる。なお、配向膜12の作製方法は従来から知られている方法でよく、例えば、(1)ガラス基板11上にポリイミドを成膜してラビングする方法や、(2)ガラス基板11上に光配向膜となる高分子化合物を成膜して偏光光である紫外線を照射する方法、(3)延伸したPETフィルムを用いる方法等を用いることができる。
【0039】
(第2例)
次に、コレステリック層13の材料として、液晶ポリマーを用いる場合の製造方法について説明する。
【0040】
この場合には、まず、ガラス基板11上に配向処理が行われた配向膜12を形成する。
【0041】
次に、配向膜12上に液晶ポリマーをコーティングし、必要に応じて加熱し、配向膜12表面の実質的に同一方向の配向規制力により液晶ポリマーを配向させる。このとき、コーティングされた液晶ポリマーは液晶相となっている。なお、ここでいう加熱は、液晶ポリマーを液晶相の温度帯でしばらく保持するためのものである。なお、液晶ポリマーとしては、液晶ポリマーそれ自体がカイラル能を有しているコレステリック液晶ポリマーそのものを用いてもよいし、ネマチック系液晶ポリマーとコレステリック系液晶ポリマーの混合物を用いてもよい。ここで、液晶ポリマーのコレステリック構造に起因する選択反射波長帯域を制御する方法としては、コレステリック液晶ポリマーを用いる場合には、カイラル成分を持つ屈曲鎖の含有量を調節したり、メソゲンモノマーとカイラルメソゲンモノマーとの共重合の組成比を調節する等の公知の方法で分子中のカイラルパワーを調整すればよい(文献(小出直行、坂本国輔著、『液晶ポリマー』、共立出版株式会社、1998年)参照)。また、ネマチック系液晶ポリマーとコレステリック系液晶ポリマーの混合物を用いる場合には、その混合比を調整すればよい。
【0042】
そして、配向された液晶ポリマーを冷却してガラス状態にするとともに、当該液晶ポリマーにより形成されるコレステリック構造のカイラルピッチをガラス基板11(配向膜12)の厚さ方向に関して変化させ、ガラス基板11(配向膜12)側に位置する第1表面13a側のカイラルピッチpに比べて第1表面13aに対向した第2表面13b側のカイラルピッチpの方を長くしたコレステリック層13を形成する。ここで、液晶ポリマーは、温度によって状態が変わるものであり、例えば、ガラス転移温度が90℃で、アイソトロピック転移温度が200℃である場合には、90℃〜200℃の間でコレステリック液晶の状態を呈し、これを室温に冷却すれば、コレステリック構造を有したままガラス状態で固定される。なお、コレステリック層13内でカイラルピッチを変化させる方法としては、特開平10−319235号公報等に記載されている方法を用いることができる。
【0043】
このような製造方法の場合、コレステリック層13用の液晶ポリマーを溶媒に溶かしてコーティング液としてもよく、その場合には、冷却する前に溶媒を蒸発させるための乾燥工程を行う必要がある。
【0044】
また、このような製造方法において、特に、配向膜12表面の配向規制力の方向を配向膜12表面内で実質的に一致させておけば、それと接触するコレステリック層13の第1表面13a内での分子のダイレクタ方向を実質的に一致させることができる。なお、配向膜12の作製方法は従来から知られている方法でよく、例えば、(1)ガラス基板11上にポリイミドを成膜してラビングする方法や、(2)ガラス基板11上に光配向膜となる高分子化合物を成膜して偏光光である紫外線を照射する方法、(3)延伸したPETフィルムを用いる方法等を用いることができる。
【0045】
このように本発明の第1の実施の形態によれば、コレステリック層13において、分子のダイレクタ方向が実質的に一致している第1表面13a側のカイラルピッチpに比べて、偏光光が出射される第2表面13b側のカイラルピッチpの方を長くしているので、コレステリック層13の第2表面13b側でのツイスト角のムラが少なくなり、円偏光抽出光学素子10の面内の偏光状態が均一となる。このため、図8に示すように、液晶表示装置等のディスプレイ装置において、クロスニコル状態で配置された直線偏光板や楕円偏光板等の偏光板31,32間に円偏光抽出光学素子10が挟み込まれた状態で用いられる場合でも、ディスプレイ装置の面内に明暗模様が現れてディスプレイ装置の表示品位が低下してしまうことを効果的に抑制することができる。
【0046】
また、本発明の第1の実施の形態によれば、コレステリック層13により、入射光に含まれる右旋又は左旋の円偏光成分のうちの選択反射波長帯域内の一方の円偏光成分を部分的に透過するようにすることも可能であり、この場合には、厚さに依存して透過する(厚さが薄くなる程透過する)前記一方の円偏光成分に起因した明暗模様についても効果的に抑制することができる。
【0047】
さらに、本発明の第1の実施の形態によれば、コレステリック層13のうち第2表面13b側のカイラルピッチpを、第2表面13b側での選択反射波長が十分に長くなるように選定することにより、コレステリック層13の第2表面13b側でのカイラルピッチが十分に長くなるので、第2表面13b側でのツイスト角のムラ(分子のダイレクタ方向の不揃い)をより少なくすることができる。特に、コレステリック層13の第2表面13b側の選択反射波長を687nm以上とする場合には、このようなコレステリック層13を備えた円偏光抽出光学素子10をディスプレイ装置に用いる場合、人間の眼の分光視感度が最大値を有する555nmに比較して、100分の1以下になり、ほとんど無視することができる。
【0048】
なお、上述した第1の実施の形態においては、円偏光抽出光学素子10として、ガラス基板11(配向膜12)上に積層されたコレステリック層13を用いているが、これに限らず、ガラス基板11(配向膜12)から剥離されたコレステリック層13を単独で用いるようにしてもよい。
【0049】
第2の実施の形態
次に、図2乃至図6により、本発明の第2の実施の形態について説明する。本発明の第2の実施の形態は、コレステリック層13が複数のコレステリック塗膜13′,13″の積層体からなる点を除いて、他は図1(a)(b)に示す第1の実施の形態と略同一である。本発明の第2の実施の形態において、図1(a)(b)に示す第1の実施の形態と同一部分には同一符号を付して詳細な説明は省略する。
【0050】
図2は本発明の第2の実施の形態に係る円偏光抽出光学素子を示す図、図3は図2のIII部分を拡大した模式図である。図2及び図3に示すように、本発明の第2の実施の形態に係る円偏光抽出光学素子10は、ガラス基板11と、ガラス基板11上に積層された配向膜12と、配向膜12表面の配向規制力によりプレーナー配向された、コレステリック構造を有する層(コレステリック層)13とを備えている。なお、ガラス基板11及び配向膜12により支持基材が構成されている。
【0051】
ここで、コレステリック層13は、カイラルピッチの異なる複数のコレステリック塗膜13′,13″の積層体からなっている。また、図3に示すように、隣接したコレステリック塗膜13′,13″は、その隣接した表面にて分子のダイレクタ方向が実質的に一致している。また、ガラス基板11(配向膜12)と反対側に位置するコレステリック塗膜13″のカイラルピッチは、ガラス基板11(配向膜12)側に位置するコレステリック塗膜13′のカイラルピッチよりも長くなっている。
【0052】
次に、このような構成からなる本発明の第2の実施の形態に係る円偏光抽出光学素子10の製造方法について説明する。
【0053】
(第1例)
まず、図4(a)(b)(c)(d)(e)により、コレステリック層13の材料として、重合性モノマー分子又は重合性オリゴマー分子を用いる場合の製造方法について説明する。
【0054】
この場合には、まず、ガラス基板11上に配向処理が行われた配向膜12を形成する(図4(a))。
【0055】
次に、上述した第1の実施の形態の場合と同様に、配向膜12上に重合性モノマー分子又は重合性オリゴマー分子をコーティングし、必要に応じて加熱し、配向膜12表面の実質的に同一方向の配向規制力により重合性モノマー分子又は重合性オリゴマー分子を配向させる(図4(b))。
【0056】
そして、上述した第1の実施の形態の場合と同様に、配向された重合性モノマー分子又は重合性オリゴマー分子を3次元架橋してポリマー化し、所定のカイラルピッチを有する第1のコレステリック塗膜13′を形成する(図4(c))。
【0057】
その後、形成された第1のコレステリック塗膜13′上に積層用の重合性モノマー分子又は重合性オリゴマー分子を直接コーティングし、必要に応じて加熱し、第1のコレステリック塗膜13′表面の配向規制力により積層用の重合性モノマー分子又は重合性オリゴマー分子を配向させる(図4(d))。
【0058】
そして最後に、第1のコレステリック塗膜13′の場合と同様に、積層用の重合性モノマー分子又は重合性オリゴマー分子を3次元架橋し、第1のコレステリック塗膜13′上に、第1のコレステリック塗膜13′のカイラルピッチよりも長いカイラルピッチを有する第2のコレステリック塗膜13″を形成する(図4(e))。なお、コレステリック塗膜13′,13″におけるカイラルピッチ(選択反射波長帯域)は、積層用の重合性モノマー分子又は重合性オリゴマー分子中におけるカイラル剤の濃度を変えることにより制御することができる。
【0059】
このような製造方法の場合、コレステリック塗膜13′,13″用の重合性モノマー分子又は重合性オリゴマー分子を溶媒に溶かしてコーティング液としてもよく、その場合には、3次元架橋する前に溶媒を蒸発させるための乾燥工程を行う必要がある。
【0060】
また、このような製造方法において、特に、配向膜12表面の配向規制力の方向を配向膜12表面内で実質的に一致させておけば、それと接触するコレステリック層13(コレステリック塗膜13′)の第1表面13a内での分子のダイレクタ方向を実質的に一致させることができる。なお、配向膜12の作製方法は従来から知られている方法でよく、例えば、(1)ガラス基板11上にポリイミドを成膜してラビングする方法や、(2)ガラス基板11上に光配向膜となる高分子化合物を成膜して偏光光である紫外線を照射する方法、(3)延伸したPETフィルムを用いる方法等を用いることができる。
【0061】
(第2例)
次に、図5(a)(b)(c)により、コレステリック層13の材料として、液晶ポリマーを用いる場合の製造方法について説明する。
【0062】
この場合には、まず、ガラス基板11上に配向処理が行われた配向膜12を形成する(図5(a))。
【0063】
次に、上述した第1の実施の形態の場合と同様に、配向膜12上に液晶ポリマーをコーティングし、必要に応じて加熱し、配向膜12表面の実質的に同一方向の配向規制力により液晶ポリマーを配向させる。
【0064】
そして、上述した第1の実施の形態の場合と同様に、配向された液晶ポリマーを冷却してガラス状態にし、所定のカイラルピッチを有する第1のコレステリック塗膜13′を形成する(図5(b))。
【0065】
その後、形成された第1のコレステリック塗膜13′上に積層用の液晶ポリマーを直接コーティングし、必要に応じて加熱し、第1のコレステリック塗膜13′表面の配向規制力により積層用の液晶ポリマーを配向させる。
【0066】
そして最後に、第1のコレステリック塗膜13′の場合と同様に、積層用の液晶ポリマーを冷却してガラス状態にし、第1のコレステリック塗膜13′上に、第1のコレステリック塗膜13′のカイラルピッチよりも長いカイラルピッチを有する第2のコレステリック塗膜13″を形成する(図5(c))。なお、コレステリック塗膜13′,13″におけるカイラルピッチ(選択反射波長帯域)は、カイラル成分を持つ屈曲鎖の含有量を調節したり、メソゲンモノマーとカイラルメソゲンモノマーとの共重合の組成比を調節する等の公知の方法で液晶ポリマーの分子中のカイラルパワーを変えることにより制御することができる(文献(小出直行、坂本国輔著、『液晶ポリマー』、共立出版株式会社、1998年)参照)。
【0067】
このような製造方法の場合、コレステリック塗膜13′,13″用の液晶ポリマーを溶媒に溶かしてコーティング液としてもよく、その場合には、冷却する前に溶媒を蒸発させるための乾燥工程を行う必要がある。
【0068】
また、このような製造方法において、特に、配向膜12表面の配向規制力の方向を配向膜12表面内で実質的に一致させておけば、それと接触するコレステリック層13(コレステリック塗膜13′)の第1表面13a内での分子のダイレクタ方向を実質的に一致させることができる。なお、配向膜12の作製方法は従来から知られている方法でよく、例えば、(1)ガラス基板11上にポリイミドを成膜してラビングする方法や、(2)ガラス基板11上に光配向膜となる高分子化合物を成膜して偏光光である紫外線を照射する方法、(3)延伸したPETフィルムを用いる方法等を用いることができる。
【0069】
このように本発明の第2の実施の形態によれば、コレステリック層13が複数のコレステリック塗膜13′,13″の積層体からなっているので、上述した第1の実施の形態の作用効果を奏するとともに、カイラルピッチの異なる複数のコレステリック塗膜13′,13″を積層することにより広帯域の選択反射波長帯域を有する円偏光抽出光学素子10を簡便に製造することができる。
【0070】
なお、上述した第1及び第2の実施の形態に係る円偏光抽出光学素子10は、図6に示すような偏光光源装置20、及び図7に示すような液晶表示装置30に組み込んで用いることができる。これにより、面内の偏光状態が均一な偏光光源装置及び液晶表示装置が得られる。
【0071】
図6に示すように、偏光光源装置20は、側面から入射した光を上面及び下面の一方から出射して円偏光抽出光学素子10に投射する導光体23と、導光体23の側面に向けて光を出射する光源21と、導光体23の下面から出射された光を反射する反射板24とを備えている。ここで、導光体23の上面には円偏光抽出光学素子10が設けられており、光源21から出射された光を偏光光として出射することができるようになっている。なお、円偏光抽出光学素子10の上面には、位相差板25及び偏光板26が設けられている。
【0072】
図7に示すように、液晶表示装置30は、上述したような偏光光源装置20と、偏光光源装置20から出射された偏光光を受光して偏光光に対する透過率を変化させながら透過させる液晶セル27とを備えている。なお、液晶セル27の上面には、偏光板28が設けられている。
【0073】
【実施例】
次に、上述した第1及び第2の実施の形態の具体的実施例について述べる。
【0074】
(実施例1)
両末端に重合可能なアクリレートを有するとともに中央部のメソゲンと前記アクリレートとの間にスペーサを有する、ネマチック−アイソトロピック転移温度が110℃であるモノマー分子92部と、片側の末端に重合可能なアクリレートを有するカイラル剤分子8部とを溶解させたトルエン溶液を準備した。なお、前記トルエン溶液には、前記モノマー分子に対して2重量%の光開始剤を添加した。(なお、このようにして得られる液晶に関しては、配向膜上でラビング方向±5度の範囲に分子のダイレクタ方向が揃うことを確認した。)
一方、透明なガラス基板上に、溶媒に溶かしたポリイミドをスピンコーティング法によりコーティングし、乾燥後、200℃で成膜し(膜厚0.1μm)、一定方向にラビングして配向膜を形成した。
【0075】
そして、このような配向膜付きのガラス基板をスピンコータにセットし、配向膜上に前記トルエン溶液をスピンコーティングした。
【0076】
次に、80℃で前記トルエン溶液中のトルエンを蒸発させ、配向膜上に形成された塗膜がコレステリック相を呈することを目視で選択反射により確認した。
【0077】
そして、前記塗膜に紫外線を照射し、塗膜中の光開始剤から発生するラジカルによってモノマー分子のアクリレートを3次元架橋してポリマー化し、配向膜上にコレステリック塗膜を形成した。このとき、コレステリック塗膜の膜厚は2μm±3%であった。また、分光光度計で測定したところ、選択反射波長帯域は600〜670nmであった。
【0078】
(実施例2)
実施例1で得られたコレステリック塗膜(円偏光抽出光学素子)を、片方の面が配向膜付きのガラス基板に密着している状態でトルエン溶液に浸漬させ、しばらくしてから引き上げ、80℃で乾燥させた。このとき、コレステリック塗膜の膜厚は2μm±3%であった。また、分光光度計で測定したところ、選択反射波長帯域は600〜690nmであった。
【0079】
(実施例3)
実施例1で得られたコレステリック塗膜(円偏光抽出光学素子)を、実施例2よりも長い時間、トルエン溶液に浸漬させ、80℃で乾燥させた。このとき、分光光度計で測定したところ、選択反射波長帯域は600〜720nmであった。
【0080】
なお、実施例1乃至実施例3に係る円偏光抽出光学素子のコレステリック層(コレステリック塗膜)の断面を透過型電子顕微鏡で観察したところ、ガラス基板側の表面の明暗模様(ピッチに対応している)はお互いに平行な状態このことから、ヘリカル軸の方向が一致していることが分かる。)で、そのカイラルピッチは、反対側の表面のカイラルピッチよりも短かった。このことから、円偏光抽出光学素子が浸漬されたトルエン溶液により、架橋強度がネマチックモノマーよりも弱かったカイラル剤が引き抜かれて選択反射波長帯域が長波長側にシフトしたものと考えられる。
【0081】
(実施例4)
両末端に重合可能なアクリレートを有するとともに中央部のメソゲンと前記アクリレートとの間にスペーサを有する、ネマチック−アイソトロピック転移温度が110℃であるモノマー分子90部と、片側の末端に重合可能なアクリレートを有するカイラル剤分子10部とを溶解させたトルエン溶液を準備した。なお、前記トルエン溶液には、前記モノマー分子に対して5重量%の光開始剤を添加した。(なお、このようにして得られる液晶に関しては、配向膜上でラビング方向±5度の範囲に分子のダイレクタ方向が揃うことを確認した。)
一方、透明なガラス基板上に、溶媒に溶かしたポリイミドをスピンコーティング法によりコーティングし、乾燥後、200℃で成膜し(膜厚0.1μm)、一定方向にラビングして配向膜を形成した。
【0082】
そして、このような配向膜付きのガラス基板をスピンコータにセットし、配向膜上に前記トルエン溶液をできるだけ膜厚が一定になるような条件でスピンコーティングした。
【0083】
次に、80℃で前記トルエン溶液中のトルエンを蒸発させ、配向膜上に形成された塗膜がコレステリック相を呈することを目視で選択反射により確認した。
【0084】
そして、前記塗膜に紫外線を照射し、塗膜中の光開始剤から発生するラジカルによってモノマー分子のアクリレートを3次元架橋してポリマー化し、配向膜上に一層目のコレステリック塗膜を形成した。このとき、コレステリック塗膜の膜厚は2μm±3%であった。また、分光光度計で測定したところ、選択反射波長帯域の中心波長は600nm付近であった。
【0085】
さらに、前記スピンコータの回転数を一層目のコレステリック塗膜を形成する場合よりも上げ、一層目のコレステリック塗膜上に、カイラル剤分子が6部である以外は前記トルエン溶液と同一のトルエン溶液をスピンコーティングした。
【0086】
次に、80℃で前記トルエン溶液中のトルエンを蒸発させ、配向膜上に形成された塗膜がコレステリック相を呈することを目視で選択反射により確認した。
【0087】
そして、前記塗膜に紫外線を照射し、塗膜中の光開始剤から発生するラジカルによってモノマー分子のアクリレートを3次元架橋してポリマー化し、配向膜上に二層目のコレステリック塗膜を形成した。このとき、二層目のコレステリック塗膜の膜厚は3.5μm±3%であった。また、分光光度計で測定したところ、二層目のコレステリック塗膜の選択反射波長帯域の中心波長は690nm付近であった。
【0088】
(実施例5)
ガラス転移温度が80℃でアイソトロピック転移温度が200℃であるアクリル系の側鎖型液晶ポリマーを溶解させたトルエン溶液を準備した。(なお、このようにして得られる液晶に関しては、配向膜上でラビング方向±5度の範囲に分子のダイレクタ方向が揃うことを確認した。)
一方、透明なガラス基板上に、溶媒に溶かしたポリイミドをスピンコーティング法によりコーティングし、乾燥後、200℃で成膜し(膜厚0.1μm)、一定方向にラビングして配向膜を形成した。
【0089】
そして、このような配向膜付きのガラス基板をスピンコータにセットし、配向膜上に前記トルエン溶液をできるだけ膜厚が一定になるような条件でスピンコーティングした。
【0090】
次に、90℃で前記トルエン溶液中のトルエンを蒸発させるとともに、配向膜上に形成された塗膜を150℃で10分間保持し、配向膜上に形成された塗膜がコレステリック相を呈することを目視で選択反射により確認した。さらに、前記塗膜を室温まで冷却して液晶ポリマーをガラス状態にし、一層目のコレステリック塗膜を形成した。このとき、コレステリック塗膜の膜厚は2μm±3%であった。また、分光光度計で測定したところ、選択反射波長帯域の中心波長は600nm付近であった。
【0091】
さらに、前記スピンコータの回転数を一層目のコレステリック塗膜を形成する場合よりも上げ、一層目のコレステリック塗膜上に、ガラス転移温度が83℃でアイソトロピック転移温度が210℃であるアクリル系の側鎖型液晶ポリマーを溶解させたトルエン溶液をスピンコーティングした。
【0092】
次に、80℃で前記トルエン溶液中のトルエンを蒸発させ、配向膜上に形成された塗膜がコレステリック相を呈することを目視で選択反射により確認した。
【0093】
次に、90℃で前記トルエン溶液中のトルエンを蒸発させるとともに、配向膜上に形成された塗膜を130℃で10分間保持し、配向膜上に形成された塗膜がコレステリック相を呈することを目視で選択反射により確認した。さらに、前記塗膜を室温まで冷却して液晶ポリマーをガラス状態にし、二層目のコレステリック塗膜を形成した。このとき、コレステリック塗膜の膜厚は3.5μm±3%であった。また、分光光度計で測定したところ、二層目のコレステリック塗膜の選択反射波長帯域の中心波長は690nm付近であった。
【0094】
なお、実施例4及び実施例5に係る円偏光抽出光学素子のコレステリック層(コレステリック塗膜)の断面を透過型電子顕微鏡で観察したところ、ポリマー化した各コレステリック塗膜の表面間の明暗模様はお互いに平行な状態(このことから、ヘリカル軸の方向が一致していることが分かる。)で、断層はなかった。このことから、隣接したコレステリック塗膜の表面間の分子のダイレクタ方向が一致していることが分かる。また、分光光度計で測定したところ、透過率に光学的な特異点は観察されなかった。
【0095】
(評価結果)
図8に示すように、直線偏光板や楕円偏光板等の偏光板31,32をクロスニコル状態で配置し、この偏光板31,32間に円偏光抽出光学素子10を挟み込み、目視で観察したところ、面内に現れる明暗模様は、実施例1よりも実施例2の方が少なく、実施例2よりも実施例3の方向が少なく、実施例1よりも実施例4の方が少なかった。また、実施例5においては、面内に現れる明暗模様は実施例4と同等であった。
【0096】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、クロスニコル状態で配置される一対の偏光板間に円偏光抽出光学素子が挟み込まれる場合でも、ディスプレイ装置の面内に明暗模様が現れてディスプレイ装置の表示品位が低下してしまうことを効果的に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による円偏光抽出光学素子の第1の実施の形態を説明するための概略断面図。
【図2】本発明による円偏光抽出光学素子の第2の実施の形態を説明するための概略断面図。
【図3】図2に示す円偏光抽出光学素子の隣接した塗膜の表面間の状態を示す概略断面図。
【図4】図2に示す円偏光抽出光学素子の製造方法の第1例を説明するための概略断面図。
【図5】図2に示す円偏光抽出光学素子の製造方法の第2例を説明するための概略断面図。
【図6】本発明による円偏光抽出光学素子を備えた偏光光源装置の一例を示す概略断面図。
【図7】本発明による円偏光抽出光学素子を備えた液晶表示装置の一例を示す概略断面図。
【図8】図8は円偏光抽出光学素子の使用態様を説明するための図である。
【符号の説明】
10 円偏光抽出光学素子
11 ガラス基板
12 配向膜
13 コレステリック層
13′,13″ コレステリック塗膜
13a 第1表面
13b 第2表面
20 偏光光源装置
21 光源
23 導光体
24 反射板
25 位相差板
26,28 偏光板
27 液晶セル
30 液晶表示装置
31,32 偏光板
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a circularly polarized light extracting optical element used in a display device such as a liquid crystal display device, and in particular, a method for producing a circularly polarized light extracting optical element having a layer having a cholesteric structure (hereinafter also referred to as “cholesteric layer”), The present invention relates to a circularly polarized light extracting optical element, a polarized light source device including the same, and a liquid crystal display device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a circularly polarized light extracting optical element having a cholesteric liquid crystal layer is known as an optical element that separates right-handed or left-handed circularly polarized light components contained in incident light and selectively reflects or transmits each circularly polarized light component. ing. In such a circularly polarized light extracting optical element, in order to improve the utilization efficiency of a circularly polarized component in a predetermined optical rotation direction (right-handed circularly polarized light component or left-handed circularly polarized light component) separated by the circularly polarized light extracting optical element, It is desired to increase the bandwidth of the circularly polarized light component separated by the circularly polarized light extracting optical element. For this reason, conventionally, a circularly polarized light extracting optical element formed by laminating a plurality of cholesteric liquid crystal layers having different chiral pitches has been proposed (JP-A-8-271731 and JP-A-11-264907). A polarized light source device and a liquid crystal display device provided with such a circularly polarized light extracting optical element have also been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 9-304770).
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Incidentally, when the circularly polarized light extracting optical element as described above is used in a display device such as a liquid crystal display device, it is important that the in-plane polarization state is uniform. Here, in a liquid crystal display device or the like, as shown in FIG. 8, the circularly polarized light extracting optical element 10 includes a linearly polarizing plate arranged in a crossed Nicols state (a state in which the transmission axes of the polarizing plates are orthogonal to each other) The display device is used in a state of being sandwiched between polarizing plates 31 and 32 such as an elliptical polarizing plate, and depending on the state of a liquid crystal cell (not shown) sandwiched between the polarizing plates 31 and 32. Is changing. In a state where the liquid crystal cell (not shown) completely transmits the polarized light, the incident light is completely blocked by the polarizing plates 31 and 32, and the leakage light to the outside is eliminated.
[0004]
However, in the actual display device, since the polarization state in the plane of the circularly polarized light extracting optical element 10 is not uniform, even when the incident light is expected to be completely blocked by the polarizing plates 31 and 32, It has been found that a bright and dark pattern appears in the surface of the display device, and the display quality of the display device is significantly lowered.
[0005]
As a result of earnest research on the cause of such a phenomenon using experiments and computer simulations, the present inventors have found that the main cause is the direction of molecules on the surface of the circularly polarized light extraction optical element. .
[0006]
The present invention has been made based on such knowledge, and even when a circularly polarized light extracting optical element is sandwiched between a pair of polarizing plates arranged in a crossed Nicol state, a light and dark pattern appears in the plane of the display device. A method of manufacturing a circularly polarized light extracting optical element, a circularly polarized light extracting optical element, a polarized light source device including the same, and a liquid crystal display device capable of effectively suppressing display quality degradation of the display device The purpose is to do.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
  The present invention provides, as a first solving means, a step of coating a polymerizable material on a support substrate, and orienting the polymerizable material by an alignment regulating force in substantially the same direction on the surface of the support substrate. A first surface located on the support substrate side by three-dimensionally cross-linking the prepared polymerizable material and changing a chiral pitch of a cholesteric structure formed by the polymerizable material with respect to a thickness direction of the support substrate Compared to the side chiral pitch,Second surface opposite to the first surfaceAnd the second surface where the director direction of the molecules does not match due to the in-plane film thickness distribution of the second surface.And a step of forming a cholesteric layer having a longer side chiral pitch. A method of manufacturing a circularly polarized light extracting optical element is provided.
[0008]
  The present invention provides, as a second solution, a step of coating a polymerizable material on a support substrate, and orienting the polymerizable material by an alignment regulating force in a substantially same direction on the surface of the support substrate, Three-dimensionally crosslinking the polymerizable material formed to form a first cholesteric coating film having a predetermined chiral pitch, and directly coating the polymerizable material for lamination on the first cholesteric coating film, The step of orienting the polymerizable material for lamination by the orientation regulating force on the surface of the first cholesteric coating, and the three-dimensional crosslinking of the polymerizable material for lamination, on the first cholesteric coating,A second cholesteric coating film in which the director direction of molecules on the surface does not match due to the in-plane film thickness distribution,Forming a second cholesteric coating film having a chiral pitch longer than the chiral pitch of the first cholesteric coating film, and providing a method for producing a circularly polarized light extracting optical element.
[0009]
  As a third solution, the present invention includes a step of coating a liquid crystal polymer on a support substrate, and aligning the liquid crystal polymer with an alignment regulating force in substantially the same direction on the surface of the support substrate. The liquid crystal polymer is cooled to a glass state, the chiral pitch of the cholesteric structure formed by the liquid crystal polymer is changed with respect to the thickness direction of the support substrate, and the first surface side located on the support substrate side Compared to the chiral pitch of,Second surface opposite to the first surfaceAnd the second surface where the director direction of the molecules does not match due to the in-plane film thickness distribution of the second surface.And a step of forming a cholesteric layer having a longer side chiral pitch. A method for producing a circularly polarized light extracting optical element is provided.
[0010]
  The present invention provides, as a fourth solution, a step of coating a liquid crystal polymer on a support substrate, and orienting the liquid crystal polymer by an alignment regulating force in substantially the same direction on the surface of the support substrate. Cooling the liquid crystal polymer into a glass state, forming a first cholesteric coating film having a predetermined chiral pitch, directly coating a laminating liquid crystal polymer on the first cholesteric coating film, The step of aligning the liquid crystal polymer for laminating by the orientation regulating force on the surface of 1 cholesteric coating, and cooling the liquid crystal polymer for laminating to a glass state, on the first cholesteric coating,A second cholesteric coating film in which the director direction of molecules on the surface does not match due to the in-plane film thickness distribution,Forming a second cholesteric coating film having a chiral pitch longer than the chiral pitch of the first cholesteric coating film, and providing a method for producing a circularly polarized light extracting optical element.
[0011]
  As a fifth solution, the present invention includes a cholesteric layer oriented by an orientation regulating force on the surface of the supporting substrate, and the cholesteric layer includes a first surface and a second surface facing the first surface. And the director direction of molecules on the first surface of the cholesteric layer substantially matches within the first surface due to the orientation regulating force of the support substrate surface,The director direction of the molecules on the second surface of the cholesteric layer is in a state that does not match due to the in-plane film thickness distribution of the second surface,A circularly polarized light extracting optical element is provided, wherein a chiral pitch on the second surface side of the cholesteric layer is longer than a chiral pitch on the first surface side.
[0012]
In the fifth solution described above, it is preferable that the chiral pitch of the cholesteric layer gradually changes from the first surface side toward the second surface side. Moreover, it is preferable that the said cholesteric layer consists of a laminated body of a some cholesteric coating film. Furthermore, it is preferable that the cholesteric layer partially transmits one circularly polarized light component in a selective reflection wavelength band among right-handed and left-handed circularly polarized light components included in incident light. Furthermore, it is preferable that the chiral pitch on the second surface side in the cholesteric layer is selected so that the selective reflection wavelength on the second surface side is 687 nm or more.
[0013]
The present invention provides, as a sixth solution, the circularly polarized light extraction optical element according to the fifth solution described above, and the light incident from the side surface is emitted from one of the upper surface and the lower surface and projected onto the circularly polarized light extraction optical element. There is provided a polarized light source device comprising: a light guide body that emits light; and a light source that emits light toward the side surface of the light guide body.
[0014]
As a seventh solution, the present invention provides a polarized light source device according to the sixth solution described above, and receives the polarized light emitted from the polarized light source device and changes the transmittance with respect to the polarized light. Provided is a liquid crystal display device comprising a liquid crystal cell that transmits polarized light.
[0015]
According to the present invention, in the cholesteric layer, the chiral pitch on the second surface side where the polarized light is emitted is longer than the chiral pitch on the first surface side where the director directions of the molecules are substantially coincident. Therefore, the unevenness of the twist angle on the second surface side of the cholesteric layer is reduced, and the in-plane polarization state of the circularly polarized light extracting optical element becomes uniform. For this reason, in a display device such as a liquid crystal display device, even when the circularly polarized light extracting optical element is sandwiched between polarizing plates such as a linearly polarizing plate and an elliptically polarizing plate arranged in a crossed Nicol state, the display device It is possible to effectively prevent the display quality of the display device from deteriorating due to the appearance of bright and dark patterns in the surface.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0017]
First embodiment
First, a circularly polarized light extracting optical element according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 (a) and 1 (b).
[0018]
FIG. 1A is a diagram showing a circularly polarized light extracting optical element according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a schematic diagram enlarging the Ib portion of FIG. As shown in FIGS. 1A and 1B, a circularly polarized light extracting optical element 10 according to the first embodiment of the present invention includes a glass substrate 11, an alignment film 12 laminated on the glass substrate 11, And a layer (cholesteric layer) 13 having a cholesteric structure, which is planarly aligned by the alignment regulating force on the surface of the alignment film 12. The glass substrate 11 and the alignment film 12 constitute a support base material.
[0019]
Here, the cholesteric layer 13 has a helical structure (cholesteric structure) in which the director direction of the molecule is continuously rotated in the thickness direction of the cholesteric layer 13 as a physical molecular arrangement. Based on a specific molecular arrangement, it has an optical rotation selection characteristic (polarization separation characteristic) that separates a circular polarization component in one direction (optical rotation component) and a circular polarization component in the opposite direction. In such a cholesteric layer 13, incident light incident on the helical axis of the cholesteric structure is separated into a right-handed circularly polarized light component (right-handed light) and a left-handed circularly-polarized light component (left-handed light). The polarization component is transmitted and the other circular polarization component is reflected. This phenomenon is widely known as circular dichroism, and the optical rotation direction is the same as the direction of the helical axis of the cholesteric structure of the cholesteric layer 13 by appropriately selecting the optical rotation direction of the circularly polarized component with respect to the incident light. Are selectively reflected.
[0020]
In this case, the maximum optical rotation of the reflected light is expressed by the wavelength λ of the following equation (1).0It occurs in.
[0021]
λ0= Nav・ P ... (1)
Here, p is a chiral pitch (helical pitch), navIs the average refractive index in a plane perpendicular to the helical axis.
[0022]
The wavelength bandwidth Δλ of the reflected light at this time is expressed by the following equation (2).
[0023]
Δλ = Δn · p (2)
Here, Δn is a birefringence and p is a chiral pitch.
[0024]
That is, in the cholesteric layer 13, the wavelength λ0One of the right-handed and left-handed circularly polarized light components in the range of the wavelength bandwidth Δλ centered on is reflected, and the other circularly polarized light component and light in other wavelength regions are transmitted. In reflection, right-handed or left-handed circularly polarized light components are reflected as they are without reversing the optical rotation direction, unlike normal reflection.
[0025]
The cholesteric layer 13 has a first surface 13a located on the glass substrate 11 side and a second surface 13b opposite to the first surface 13a, and molecules on the first surface 13a of the cholesteric layer 13 are included. As shown in FIG. 1B, the director direction is substantially matched in the first surface 13a by the alignment regulating force on the surface of the alignment film 12. In FIG.1 (b), the arrow has shown the director direction of a molecule | numerator. In addition, the case where the director direction of the molecule matches includes the case where the director direction of the molecule is shifted by 180 degrees in addition to the case where the director direction of the molecule completely matches. This is because in many cases, the head and the bottom of the molecule cannot be distinguished optically. Whether or not the director directions of the molecules substantially coincide can be determined by observing the cross section of the cholesteric layer 13 with a transmission electron microscope. When the cross section of the cholesteric layer 13 is observed with a transmission electron microscope, a bright and dark pattern corresponding to a pitch peculiar to the cholesteric structure can be observed. Therefore, if the surface portion can be seen at substantially the same density (brightness and darkness), it can be determined that the director directions of the molecules in the plane are substantially the same.
[0026]
The chiral pitch of the cholesteric layer 13 is the chiral pitch p on the first surface 13a side as shown in FIG.1Compared to the chiral pitch p on the second surface 13b side.2It has changed to become longer. Thereby, the selective reflection wavelength band of the cholesteric layer 13 can be broadened. Further, the chiral pitch p on the first surface 13a side where the director directions of the molecules substantially coincide.1As compared with the chiral pitch p on the second surface 13b side from which the polarized light is emitted.2Because of the longer direction, even when the cholesteric layer 13 is formed by a coating apparatus having an in-plane film thickness distribution of ± 3%, the cholesteric layer 13 is caused by unevenness on the second surface 13b. Unevenness of the twist angle on the second surface 13b side of the cholesteric layer 13 (unevenness of molecular director direction) can be reduced. Note that the chiral pitch of the cholesteric layer 13 is the first surface 13a from the viewpoint that an optical discontinuity is not formed in an intermediate portion of the cholesteric layer 13 between the first surface 13a side and the second surface 13b side. It is preferable to gradually change from the side toward the second surface 13b side.
[0027]
Furthermore, the thickness of the cholesteric layer 13 is sufficiently increased so that one of the right-handed and left-handed circularly polarized light components included in the incident light is completely (with a maximum reflectance of 100%). In addition to reflecting, for example, a polarizing reflection layer of a display device proposed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-193962, the thickness thereof is made smaller than a necessary thickness for reflecting with the maximum reflectance. Alternatively, one of the right-handed and left-handed circularly polarized light components included in the incident light may be partially reflected (for example, with a maximum reflectance of less than 95%). In the latter case, the effects of the present invention are remarkably exhibited. This is because, in the selective reflection wavelength band of the cholesteric layer 13, not only the circularly polarized component reverse to the circularly polarized component but also the circularly polarized component itself is transmitted depending on the thickness (thickness). This is because the thinner the film becomes, the more light is transmitted), and the effect appears for one of the circularly polarized light components.
[0028]
Furthermore, the cholesteric layer 13 has a chiral pitch p on the second surface 13b side.2However, it is preferable that the selective reflection wavelength on the second surface 13b side be selected to be sufficiently long. In this case, the effect of the present invention is remarkably revealed. As described above, when the cholesteric layer 13 is formed by a coating apparatus having an in-plane film thickness distribution of ± 3%, the chiral pitch of the cholesteric layer 13 is made as long as possible with the same film thickness distribution. This is because when the selective reflection wavelength is made as long as possible, the twist angle unevenness (unevenness in the director direction of molecules) on the second surface 13b side can be reduced. In particular, when the selective reflection wavelength on the second surface 13b side of the cholesteric layer 13 is 687 nm or more, when the circularly polarized light extracting optical element 10 including such a cholesteric layer 13 is used in a display device, Compared to 555 nm, which has a maximum spectral visibility, it becomes 1/100 or less and can be almost ignored. In addition, if the selective reflection wavelength on the second surface 13b side of the cholesteric layer 13 is 720 nm or more, the ratio is 1/1000, which is completely negligible. The selective reflection wavelength on the first surface 13a side of the cholesteric layer 13 is 429 nm or less, more preferably 409 nm or less in order to cover the entire visible light region when the circularly polarized light extracting optical element 10 is used in a display device. It is preferable.
[0029]
In addition, as a material of the cholesteric layer 13, a polymerizable monomer molecule or a polymerizable oligomer molecule (polymerizable material) can be used, and a liquid crystal polymer can also be used.
[0030]
Here, when a polymerizable monomer molecule is used as the material of the cholesteric layer 13, liquid crystalline monomers and chiral compounds described in JP-A-7-258638 and JP-A-10-508882 are used. Mixtures can be used. When a polymerizable oligomer molecule is used, a cyclic organopolysiloxane compound having a cholesteric phase as described in JP-A-57-165480 can be used.
[0031]
On the other hand, when a liquid crystal polymer is used as the material of the cholesteric layer 13, a polymer in which a mesogenic group exhibiting liquid crystal is introduced into the main chain, the side chain, or both the main chain and the side chain, and a cholesteryl group are used as the side chain. A high molecular weight cholesteric liquid crystal, a liquid crystalline polymer as described in JP-A-9-133810, a liquid crystalline polymer as described in JP-A-11-293252, or the like is used. it can.
[0032]
Next, a manufacturing method of the circularly polarized light extracting optical element 10 according to the first embodiment of the present invention having such a configuration will be described with reference to FIGS.
[0033]
(First example)
First, a manufacturing method in the case of using a polymerizable monomer molecule or a polymerizable oligomer molecule as the material of the cholesteric layer 13 will be described.
[0034]
In this case, first, the alignment film 12 subjected to the alignment process is formed on the glass substrate 11.
[0035]
Next, a polymerizable monomer molecule or a polymerizable oligomer molecule is coated on the alignment film 12, heated as necessary, and the polymerizable monomer molecule or the polymerizable property by the alignment regulating force in the substantially same direction on the surface of the alignment film 12. Orient oligomer molecules. At this time, the coated polymerizable monomer molecule or polymerizable oligomer molecule is in a liquid crystal phase. The heating here is for holding the polymerizable monomer molecule or polymerizable oligomer molecule for a while in the temperature zone of the liquid crystal phase, and if necessary, several seconds to 5 minutes, preferably 30 seconds to 90 seconds. It is good to do. In addition, when a polymerizable monomer molecule or a polymerizable oligomer molecule is in a liquid crystal phase at a predetermined temperature, a nematic state is obtained. However, if an arbitrary chiral agent is added thereto, a chiral nematic liquid crystal (cholesteric liquid crystal) is obtained. Here, it is preferable to add about several to 10% of a chiral agent. The selective reflection wavelength band resulting from the cholesteric structure of the polymerizable monomer molecule or polymerizable oligomer molecule can be controlled by changing the chiral power by changing the type of the chiral agent or by changing the concentration of the chiral agent. Can do.
[0036]
The oriented polymerizable monomer molecule or polymerizable oligomer molecule is three-dimensionally cross-linked to be polymerized, and the chiral pitch of the cholesteric structure formed by the polymerizable monomer molecule or polymerizable oligomer molecule is converted into the glass substrate 11 (alignment film). 12) with respect to the thickness direction, and the chiral pitch p on the first surface 13a side located on the glass substrate 11 (alignment film 12) side.1Compared to the chiral pitch p on the second surface 13b side facing the first surface 13a.2A cholesteric layer 13 having a longer side is formed. At this time, as a method for three-dimensionally crosslinking the polymerizable monomer molecule or the polymerizable oligomer molecule, in addition to a method of adding a photoinitiator to these materials and curing them by ultraviolet irradiation, an electron beam is applied to these materials. A method of curing by direct irradiation can be used. Here, “three-dimensional crosslinking” means that polymerizable monomer molecules or polymerizable oligomer molecules are polymerized three-dimensionally to form a network (network) structure. By adopting such a state, the state of the cholesteric liquid crystal can be optically fixed, and a film-like film that is easy to handle as an optical film and stable at room temperature can be obtained. Further, as a method of changing the chiral pitch in the cholesteric layer 13, the polymerized cholesteric layer 13 is immersed in a toluene solution or the like, and a larger amount of the chiral agent is extracted from the first surface 13a side of the cholesteric layer 13, thereby cholesteric. A method such as providing a gradient in the component concentration in the layer 13 can be used. In addition, methods described in JP-A-6-281814, JP-A-10-316755, and the like can be used.
[0037]
In the case of such a manufacturing method, the polymerizable monomer molecule or polymerizable oligomer molecule for the cholesteric layer 13 may be dissolved in a solvent to form a coating liquid. In that case, the solvent for evaporating the solvent before three-dimensional crosslinking is used. It is necessary to perform a drying process.
[0038]
Further, in such a manufacturing method, in particular, if the direction of the alignment regulating force on the surface of the alignment film 12 is substantially matched in the surface of the alignment film 12, the first surface 13 a of the cholesteric layer 13 that is in contact therewith. The director directions of the molecules can be substantially matched. The alignment film 12 may be formed by a conventionally known method. For example, (1) a method of forming a polyimide film on a glass substrate 11 and rubbing, or (2) a photo-alignment method on the glass substrate 11. For example, a method of forming a polymer compound to be a film and irradiating with ultraviolet rays which are polarized light, and (3) a method of using a stretched PET film can be used.
[0039]
(Second example)
Next, a manufacturing method when a liquid crystal polymer is used as the material of the cholesteric layer 13 will be described.
[0040]
In this case, first, the alignment film 12 subjected to the alignment process is formed on the glass substrate 11.
[0041]
Next, a liquid crystal polymer is coated on the alignment film 12 and heated as necessary to align the liquid crystal polymer by the alignment regulating force in the substantially same direction on the surface of the alignment film 12. At this time, the coated liquid crystal polymer is in a liquid crystal phase. In addition, the heating here is for hold | maintaining a liquid crystal polymer in the temperature zone of a liquid crystal phase for a while. As the liquid crystal polymer, a cholesteric liquid crystal polymer itself having a chiral ability may be used, or a mixture of a nematic liquid crystal polymer and a cholesteric liquid crystal polymer may be used. Here, as a method of controlling the selective reflection wavelength band resulting from the cholesteric structure of the liquid crystal polymer, when a cholesteric liquid crystal polymer is used, the content of a bent chain having a chiral component is adjusted, or a mesogenic monomer and a chiral mesogen. The chiral power in the molecule may be adjusted by a known method such as adjusting the composition ratio of copolymerization with the monomer (Literature (Naideyuki Koide, Kunisuke Sakamoto, “Liquid Crystal Polymer”, Kyoritsu Publishing Co., Ltd., 1998). Year)). Moreover, what is necessary is just to adjust the mixing ratio, when using the mixture of a nematic liquid crystal polymer and a cholesteric liquid crystal polymer.
[0042]
Then, the aligned liquid crystal polymer is cooled to a glass state, and the chiral pitch of the cholesteric structure formed by the liquid crystal polymer is changed with respect to the thickness direction of the glass substrate 11 (alignment film 12). Chiral pitch p on the first surface 13a side located on the alignment film 12) side1The chiral pitch p on the second surface 13b side facing the first surface 13a compared to2A cholesteric layer 13 having a longer side is formed. Here, the state of the liquid crystal polymer changes depending on the temperature. For example, when the glass transition temperature is 90 ° C. and the isotropic transition temperature is 200 ° C., the temperature of the cholesteric liquid crystal is between 90 ° C. and 200 ° C. If it exhibits a state and is cooled to room temperature, it is fixed in a glass state while having a cholesteric structure. As a method for changing the chiral pitch in the cholesteric layer 13, a method described in JP-A-10-319235 can be used.
[0043]
In such a manufacturing method, the liquid crystal polymer for the cholesteric layer 13 may be dissolved in a solvent to form a coating liquid. In that case, it is necessary to perform a drying step for evaporating the solvent before cooling.
[0044]
Further, in such a manufacturing method, in particular, if the direction of the alignment regulating force on the surface of the alignment film 12 is substantially matched in the surface of the alignment film 12, the first surface 13 a of the cholesteric layer 13 that is in contact therewith. The director directions of the molecules can be substantially matched. The alignment film 12 may be formed by a conventionally known method. For example, (1) a method of forming a polyimide film on a glass substrate 11 and rubbing, or (2) a photo-alignment method on the glass substrate 11. For example, a method of forming a polymer compound to be a film and irradiating with ultraviolet rays which are polarized light, and (3) a method of using a stretched PET film can be used.
[0045]
As described above, according to the first embodiment of the present invention, in the cholesteric layer 13, the chiral pitch p on the first surface 13a side where the director directions of the molecules substantially coincide with each other.1As compared with the chiral pitch p on the second surface 13b side from which the polarized light is emitted.2Since this is made longer, the twist angle unevenness on the second surface 13b side of the cholesteric layer 13 is reduced, and the in-plane polarization state of the circularly polarized light extracting optical element 10 becomes uniform. Therefore, as shown in FIG. 8, in a display device such as a liquid crystal display device, the circularly polarized light extracting optical element 10 is sandwiched between polarizing plates 31 and 32 such as a linearly polarizing plate and an elliptically polarizing plate arranged in a crossed Nicol state. Even in the case of being used in such a state, it is possible to effectively suppress the appearance of a bright and dark pattern in the surface of the display device and the deterioration of the display quality of the display device.
[0046]
Further, according to the first embodiment of the present invention, the cholesteric layer 13 partially converts one circularly polarized component in the selective reflection wavelength band of right-handed or left-handed circularly polarized light components included in the incident light. It is also possible to transmit light depending on the thickness (in this case, it is effective for the bright and dark pattern caused by the one circularly polarized light component that transmits depending on the thickness (transmits as the thickness decreases). Can be suppressed.
[0047]
Furthermore, according to the first embodiment of the present invention, the chiral pitch p on the second surface 13b side of the cholesteric layer 13 is determined.2Is selected so that the selective reflection wavelength on the second surface 13b side is sufficiently long, the chiral pitch on the second surface 13b side of the cholesteric layer 13 is sufficiently long, so on the second surface 13b side. The twist angle unevenness (unevenness of the director direction of molecules) can be reduced. In particular, when the selective reflection wavelength on the second surface 13b side of the cholesteric layer 13 is 687 nm or more, when the circularly polarized light extracting optical element 10 including such a cholesteric layer 13 is used in a display device, Compared to 555 nm, which has a maximum spectral visibility, it becomes 1/100 or less and can be almost ignored.
[0048]
In the first embodiment described above, the cholesteric layer 13 laminated on the glass substrate 11 (alignment film 12) is used as the circularly polarized light extracting optical element 10. However, the present invention is not limited to this. The cholesteric layer 13 peeled from 11 (alignment film 12) may be used alone.
[0049]
Second embodiment
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The second embodiment of the present invention is the same as the first embodiment shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b) except that the cholesteric layer 13 is composed of a laminate of a plurality of cholesteric coating films 13 'and 13' '. In the second embodiment of the present invention, the same parts as those in the first embodiment shown in FIGS. Is omitted.
[0050]
FIG. 2 is a diagram showing a circularly polarized light extracting optical element according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a schematic diagram enlarging the III part of FIG. As shown in FIGS. 2 and 3, the circularly polarized light extracting optical element 10 according to the second embodiment of the present invention includes a glass substrate 11, an alignment film 12 laminated on the glass substrate 11, and an alignment film 12. And a layer (cholesteric layer) 13 having a cholesteric structure, which is planar-aligned by a surface alignment regulating force. The glass substrate 11 and the alignment film 12 constitute a support base material.
[0051]
Here, the cholesteric layer 13 is composed of a laminate of a plurality of cholesteric coatings 13 'and 13 "having different chiral pitches. As shown in FIG. 3, adjacent cholesteric coatings 13' and 13" The director direction of the molecules is substantially coincident with the adjacent surface. Further, the chiral pitch of the cholesteric coating film 13 ″ located on the side opposite to the glass substrate 11 (alignment film 12) is longer than the chiral pitch of the cholesteric coating film 13 ′ located on the glass substrate 11 (alignment film 12) side. ing.
[0052]
Next, a method for manufacturing the circularly polarized light extracting optical element 10 according to the second embodiment of the present invention having such a configuration will be described.
[0053]
(First example)
First, a manufacturing method in the case of using a polymerizable monomer molecule or a polymerizable oligomer molecule as the material of the cholesteric layer 13 will be described with reference to FIGS. 4 (a) (b) (c) (d) (e).
[0054]
In this case, first, the alignment film 12 subjected to the alignment process is formed on the glass substrate 11 (FIG. 4A).
[0055]
Next, as in the case of the first embodiment described above, a polymerizable monomer molecule or polymerizable oligomer molecule is coated on the alignment film 12 and heated as necessary, so that the surface of the alignment film 12 is substantially covered. The polymerizable monomer molecules or polymerizable oligomer molecules are aligned by the alignment regulating force in the same direction (FIG. 4 (b)).
[0056]
Then, as in the case of the first embodiment described above, the first cholesteric coating film 13 having a predetermined chiral pitch is obtained by three-dimensionally cross-linking the oriented polymerizable monomer molecules or polymerizable oligomer molecules to form a polymer. 'Is formed (FIG. 4 (c)).
[0057]
Thereafter, a polymerizable monomer molecule or polymerizable oligomer molecule for laminating is directly coated on the formed first cholesteric coating film 13 ', and heated as necessary to align the surface of the first cholesteric coating film 13'. The polymerizable monomer molecules or polymerizable oligomer molecules for lamination are oriented by the regulating force (FIG. 4 (d)).
[0058]
Finally, as in the case of the first cholesteric coating film 13 ', the polymerizable monomer molecules or polymerizable oligomer molecules for lamination are three-dimensionally cross-linked, and the first cholesteric coating film 13' is coated with the first cholesteric coating film 13 '. A second cholesteric coating film 13 ″ having a chiral pitch longer than that of the cholesteric coating film 13 ′ is formed (FIG. 4E). Note that the chiral pitch (selective reflection) in the cholesteric coating films 13 ′ and 13 ″ is formed. The wavelength band) can be controlled by changing the concentration of the chiral agent in the polymerizable monomer molecule or polymerizable oligomer molecule for lamination.
[0059]
In such a production method, the polymerizable monomer molecules or polymerizable oligomer molecules for the cholesteric coating films 13 ′ and 13 ″ may be dissolved in a solvent to form a coating liquid. In this case, the solvent is used before three-dimensional crosslinking. It is necessary to perform a drying process for evaporating the water.
[0060]
Further, in such a manufacturing method, in particular, if the direction of the alignment regulating force on the surface of the alignment film 12 is substantially matched within the surface of the alignment film 12, the cholesteric layer 13 (cholesteric coating film 13 ') in contact therewith The director direction of the molecules in the first surface 13a can be substantially matched. The alignment film 12 may be formed by a conventionally known method. For example, (1) a method of forming a polyimide film on a glass substrate 11 and rubbing, or (2) a photo-alignment method on the glass substrate 11. For example, a method of forming a polymer compound to be a film and irradiating with ultraviolet rays which are polarized light, and (3) a method of using a stretched PET film can be used.
[0061]
(Second example)
Next, a manufacturing method in the case where a liquid crystal polymer is used as the material of the cholesteric layer 13 will be described with reference to FIGS.
[0062]
In this case, first, an alignment film 12 subjected to an alignment process is formed on the glass substrate 11 (FIG. 5A).
[0063]
Next, as in the case of the first embodiment described above, the alignment film 12 is coated with a liquid crystal polymer, heated as necessary, and by the alignment regulating force in the substantially same direction on the alignment film 12 surface. Align the liquid crystal polymer.
[0064]
Then, as in the case of the first embodiment described above, the aligned liquid crystal polymer is cooled to a glass state to form a first cholesteric coating film 13 'having a predetermined chiral pitch (FIG. 5 ( b)).
[0065]
Thereafter, a liquid crystal polymer for laminating is directly coated on the formed first cholesteric coating film 13 ′, heated as necessary, and liquid crystal for laminating is formed by the alignment regulating force on the surface of the first cholesteric coating film 13 ′. Orient the polymer.
[0066]
Finally, as in the case of the first cholesteric coating film 13 ', the liquid crystal polymer for lamination is cooled to a glass state, and the first cholesteric coating film 13' is formed on the first cholesteric coating film 13 '. The second cholesteric coating film 13 ″ having a longer chiral pitch than the chiral pitch (FIG. 5 (c)) is formed. The chiral pitch (selective reflection wavelength band) in the cholesteric coating films 13 ′ and 13 ″ is: It is controlled by changing the chiral power in the liquid crystal polymer molecule by a known method such as adjusting the content of the bent chain with a chiral component or adjusting the composition ratio of copolymerization of mesogenic monomer and chiral mesogenic monomer. (See literature (Naoko Koide, Kunisuke Sakamoto, “Liquid Crystal Polymer”, Kyoritsu Publishing Co., Ltd., 1998)).
[0067]
In such a production method, the liquid crystal polymer for the cholesteric coating films 13 'and 13 "may be dissolved in a solvent to form a coating liquid. In that case, a drying step for evaporating the solvent is performed before cooling. There is a need.
[0068]
Further, in such a manufacturing method, in particular, if the direction of the alignment regulating force on the surface of the alignment film 12 is substantially matched within the surface of the alignment film 12, the cholesteric layer 13 (cholesteric coating film 13 ') in contact therewith The director direction of the molecules in the first surface 13a can be substantially matched. The alignment film 12 may be formed by a conventionally known method. For example, (1) a method of forming a polyimide film on a glass substrate 11 and rubbing, or (2) a photo-alignment method on the glass substrate 11. For example, a method of forming a polymer compound to be a film and irradiating with ultraviolet rays which are polarized light, and (3) a method of using a stretched PET film can be used.
[0069]
As described above, according to the second embodiment of the present invention, since the cholesteric layer 13 is composed of a laminate of a plurality of cholesteric coating films 13 'and 13 ", the operational effects of the first embodiment described above. In addition, the circularly polarized light extracting optical element 10 having a wide selective reflection wavelength band can be easily manufactured by laminating a plurality of cholesteric coating films 13 ′ and 13 ″ having different chiral pitches.
[0070]
The circularly polarized light extracting optical element 10 according to the first and second embodiments described above is used by being incorporated in a polarized light source device 20 as shown in FIG. 6 and a liquid crystal display device 30 as shown in FIG. Can do. Thereby, a polarized light source device and a liquid crystal display device having a uniform in-plane polarization state can be obtained.
[0071]
As shown in FIG. 6, the polarized light source device 20 includes a light guide 23 that emits light incident from the side surface from one of the upper surface and the lower surface and projects it onto the circularly polarized light extracting optical element 10, and A light source 21 that emits light toward the light source and a reflection plate 24 that reflects light emitted from the lower surface of the light guide 23 are provided. Here, the circularly polarized light extracting optical element 10 is provided on the upper surface of the light guide 23 so that the light emitted from the light source 21 can be emitted as polarized light. A phase difference plate 25 and a polarizing plate 26 are provided on the upper surface of the circularly polarized light extracting optical element 10.
[0072]
As shown in FIG. 7, the liquid crystal display device 30 includes a polarized light source device 20 as described above, and a liquid crystal cell that receives the polarized light emitted from the polarized light source device 20 and transmits the polarized light while changing the transmittance for the polarized light. 27. A polarizing plate 28 is provided on the upper surface of the liquid crystal cell 27.
[0073]
【Example】
Next, specific examples of the above-described first and second embodiments will be described.
[0074]
Example 1
92 parts of monomer molecules having a polymerizable acrylate at both ends and a spacer between the mesogen in the central part and the acrylate and having a nematic-isotropic transition temperature of 110 ° C., and a polymerizable acrylate at one end A toluene solution was prepared by dissolving 8 parts of a chiral agent molecule having The toluene solution was added with 2% by weight of photoinitiator based on the monomer molecules. (For the liquid crystal obtained in this way, it was confirmed that the director direction of the molecules was aligned in the range of the rubbing direction ± 5 degrees on the alignment film.)
On the other hand, a polyimide dissolved in a solvent was coated on a transparent glass substrate by a spin coating method, and after drying, a film was formed at 200 ° C. (film thickness 0.1 μm), and an alignment film was formed by rubbing in a certain direction. .
[0075]
Then, such a glass substrate with an alignment film was set on a spin coater, and the toluene solution was spin-coated on the alignment film.
[0076]
Next, toluene in the toluene solution was evaporated at 80 ° C., and it was visually confirmed by selective reflection that the coating film formed on the alignment film exhibited a cholesteric phase.
[0077]
Then, the coating film was irradiated with ultraviolet rays, and acrylates of monomer molecules were three-dimensionally cross-linked by radicals generated from the photoinitiator in the coating film to form a cholesteric coating film on the alignment film. At this time, the film thickness of the cholesteric coating film was 2 μm ± 3%. Further, when measured with a spectrophotometer, the selective reflection wavelength band was 600 to 670 nm.
[0078]
(Example 2)
The cholesteric coating film (circularly polarized light extraction optical element) obtained in Example 1 was immersed in a toluene solution in a state where one surface was in close contact with a glass substrate with an alignment film, pulled up after a while, and 80 ° C. And dried. At this time, the film thickness of the cholesteric coating film was 2 μm ± 3%. Further, when measured with a spectrophotometer, the selective reflection wavelength band was 600 to 690 nm.
[0079]
(Example 3)
The cholesteric coating film (circularly polarized light extraction optical element) obtained in Example 1 was dipped in a toluene solution for a longer time than Example 2 and dried at 80 ° C. At this time, when measured with a spectrophotometer, the selective reflection wavelength band was 600 to 720 nm.
[0080]
In addition, when the cross section of the cholesteric layer (cholesteric coating film) of the circularly polarized light extracting optical element according to Example 1 to Example 3 was observed with a transmission electron microscope, the light and dark pattern (corresponding to the pitch) on the surface of the glass substrate side. Are parallel to each other(From this, it can be seen that the directions of the helical axes coincide. The chiral pitch was shorter than the chiral pitch on the opposite surface. From this, it is considered that the selective reflection wavelength band is shifted to the longer wavelength side due to the extraction of the chiral agent having a crosslinking strength weaker than that of the nematic monomer by the toluene solution in which the circularly polarized light extracting optical element is immersed.
[0081]
Example 4
90 parts of a monomer molecule having a polymerizable acrylate at both ends and a spacer between the central mesogen and the acrylate and having a nematic-isotropic transition temperature of 110 ° C., and a polymerizable acrylate at one end A toluene solution was prepared by dissolving 10 parts of a chiral agent molecule containing In addition, 5 weight% photoinitiator with respect to the said monomer molecule was added to the said toluene solution. (For the liquid crystal obtained in this way, it was confirmed that the director direction of the molecules was aligned in the range of the rubbing direction ± 5 degrees on the alignment film.)
On the other hand, a polyimide dissolved in a solvent was coated on a transparent glass substrate by a spin coating method, and after drying, a film was formed at 200 ° C. (film thickness 0.1 μm), and an alignment film was formed by rubbing in a certain direction. .
[0082]
Then, such a glass substrate with an alignment film was set on a spin coater, and the toluene solution was spin-coated on the alignment film under conditions such that the film thickness was as constant as possible.
[0083]
Next, toluene in the toluene solution was evaporated at 80 ° C., and it was visually confirmed by selective reflection that the coating film formed on the alignment film exhibited a cholesteric phase.
[0084]
Then, the coating film was irradiated with ultraviolet rays, and the acrylate of the monomer molecule was three-dimensionally cross-linked by radicals generated from the photoinitiator in the coating film to form a first cholesteric coating film on the alignment film. At this time, the film thickness of the cholesteric coating film was 2 μm ± 3%. Further, when measured with a spectrophotometer, the center wavelength of the selective reflection wavelength band was around 600 nm.
[0085]
Furthermore, the rotational speed of the spin coater is increased as compared with the case where the first cholesteric coating film is formed, and the same toluene solution as the above toluene solution is formed on the first cholesteric coating film except that the chiral agent molecule is 6 parts. Spin coated.
[0086]
Next, toluene in the toluene solution was evaporated at 80 ° C., and it was visually confirmed by selective reflection that the coating film formed on the alignment film exhibited a cholesteric phase.
[0087]
Then, the coating film was irradiated with ultraviolet rays, and the acrylate of the monomer molecule was three-dimensionally crosslinked and polymerized by radicals generated from the photoinitiator in the coating film to form a second cholesteric coating film on the alignment film. . At this time, the film thickness of the second cholesteric coating film was 3.5 μm ± 3%. Further, when measured with a spectrophotometer, the central wavelength of the selective reflection wavelength band of the second-layer cholesteric coating film was around 690 nm.
[0088]
(Example 5)
A toluene solution in which an acrylic side chain liquid crystal polymer having a glass transition temperature of 80 ° C. and an isotropic transition temperature of 200 ° C. was dissolved was prepared. (For the liquid crystal obtained in this way, it was confirmed that the director direction of the molecules is aligned in the range of ± 5 degrees in the rubbing direction on the alignment film.)
On the other hand, a polyimide dissolved in a solvent was coated on a transparent glass substrate by a spin coating method, and after drying, a film was formed at 200 ° C. (film thickness 0.1 μm), and an alignment film was formed by rubbing in a certain direction. .
[0089]
Then, such a glass substrate with an alignment film was set on a spin coater, and the toluene solution was spin-coated on the alignment film under conditions such that the film thickness was as constant as possible.
[0090]
Next, the toluene in the toluene solution is evaporated at 90 ° C., and the coating film formed on the alignment film is held at 150 ° C. for 10 minutes, so that the coating film formed on the alignment film exhibits a cholesteric phase. Was visually confirmed by selective reflection. Furthermore, the said coating film was cooled to room temperature, the liquid crystal polymer was made into the glass state, and the 1st cholesteric coating film was formed. At this time, the film thickness of the cholesteric coating film was 2 μm ± 3%. Further, when measured with a spectrophotometer, the center wavelength of the selective reflection wavelength band was around 600 nm.
[0091]
Further, the rotational speed of the spin coater is increased as compared with the case where the first cholesteric coating film is formed, and the acrylic transition material having a glass transition temperature of 83 ° C. and an isotropic transition temperature of 210 ° C. is formed on the first cholesteric coating film. A toluene solution in which a side chain type liquid crystal polymer was dissolved was spin-coated.
[0092]
Next, toluene in the toluene solution was evaporated at 80 ° C., and it was visually confirmed by selective reflection that the coating film formed on the alignment film exhibited a cholesteric phase.
[0093]
Next, the toluene in the toluene solution is evaporated at 90 ° C., and the coating film formed on the alignment film is held at 130 ° C. for 10 minutes, so that the coating film formed on the alignment film exhibits a cholesteric phase. Was visually confirmed by selective reflection. Furthermore, the said coating film was cooled to room temperature, the liquid crystal polymer was made into the glass state, and the 2nd-layer cholesteric coating film was formed. At this time, the film thickness of the cholesteric coating film was 3.5 μm ± 3%. Further, when measured with a spectrophotometer, the central wavelength of the selective reflection wavelength band of the second-layer cholesteric coating film was around 690 nm.
[0094]
In addition, when the cross section of the cholesteric layer (cholesteric coating film) of the circularly polarized light extracting optical element according to Example 4 and Example 5 was observed with a transmission electron microscope, the light-dark pattern between the surfaces of each polymerized cholesteric coating film was as follows. In the state parallel to each other (from this it can be seen that the directions of the helical axes coincide), there were no faults. From this, it can be seen that the director directions of the molecules between the surfaces of the adjacent cholesteric coating films are the same. Further, when measured with a spectrophotometer, no optical singularity was observed in the transmittance.
[0095]
(Evaluation results)
As shown in FIG. 8, polarizing plates 31 and 32 such as a linear polarizing plate and an elliptical polarizing plate are arranged in a crossed Nicols state, and the circularly polarized light extraction optical element 10 is sandwiched between the polarizing plates 31 and 32 and visually observed. However, the bright and dark patterns appearing in the plane were less in Example 2 than in Example 1, less in Example 3 than in Example 2, and less in Example 4 than in Example 1. In Example 5, the light and dark pattern appearing in the plane was equivalent to Example 4.
[0096]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, even when a circularly polarized light extraction optical element is sandwiched between a pair of polarizing plates arranged in a crossed Nicol state, a bright and dark pattern appears in the plane of the display device, and the display of the display device is displayed. It can suppress effectively that a quality falls.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view for explaining a first embodiment of a circularly polarized light extracting optical element according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic sectional view for explaining a second embodiment of a circularly polarized light extracting optical element according to the present invention.
3 is a schematic cross-sectional view showing a state between the surfaces of adjacent coating films of the circularly polarized light extracting optical element shown in FIG.
4 is a schematic cross-sectional view for explaining a first example of a manufacturing method of the circularly polarized light extracting optical element shown in FIG.
5 is a schematic cross-sectional view for explaining a second example of the method for manufacturing the circularly polarized light extracting optical element shown in FIG. 2. FIG.
FIG. 6 is a schematic sectional view showing an example of a polarized light source device including a circularly polarized light extracting optical element according to the present invention.
FIG. 7 is a schematic sectional view showing an example of a liquid crystal display device including a circularly polarized light extracting optical element according to the present invention.
FIG. 8 is a diagram for explaining a usage mode of a circularly polarized light extracting optical element;
[Explanation of symbols]
10 Circularly polarized light extraction optical element
11 Glass substrate
12 Alignment film
13 Cholesteric layer
13 ', 13 "cholesteric coating
13a First surface
13b Second surface
20 Polarized light source device
21 Light source
23 Light guide
24 reflector
25 Retardation plate
26, 28 Polarizer
27 Liquid crystal cell
30 Liquid crystal display device
31, 32 Polarizer

Claims (13)

支持基材上に重合性材料をコーティングし、前記支持基材表面の実質的に同一方向の配向規制力により前記重合性材料を配向させる工程と、
配向された前記重合性材料を3次元架橋するとともに、当該重合性材料により形成されるコレステリック構造のカイラルピッチを前記支持基材の厚さ方向に関して変化させ、前記支持基材側に位置する第1表面側のカイラルピッチに比べて前記第1表面に対向した第2表面であって当該第2表面の面内の膜厚分布に起因して分子のダイレクタ方向が一致していない第2表面側のカイラルピッチの方を長くしたコレステリック層を形成する工程とを含むを特徴とする、円偏光抽出光学素子の製造方法。
Coating a polymerizable material on a support substrate, and orienting the polymerizable material by an orientation regulating force in substantially the same direction on the surface of the support substrate;
The oriented polymerizable material is three-dimensionally cross-linked, and the chiral pitch of the cholesteric structure formed by the polymerizable material is changed with respect to the thickness direction of the support substrate, and the first material positioned on the support substrate side compared to the chiral pitch of the surface, a second surface side of director direction of thickness molecules due to the distribution of the second a surface plane of the second surface opposite the first surface does not match Forming a cholesteric layer having a longer chiral pitch than that of the circularly polarized light extracting optical element.
支持基材上に重合性材料をコーティングし、前記支持基材表面の実質的に同一方向の配向規制力により前記重合性材料を配向させる工程と、
配向された前記重合性材料を3次元架橋し、所定のカイラルピッチを有する第1のコレステリック塗膜を形成する工程と、
前記第1のコレステリック塗膜上に積層用の重合性材料を直接コーティングし、前記第1のコレステリック塗膜表面の配向規制力により前記積層用の重合性材料を配向させる工程と、
前記積層用の重合性材料を3次元架橋し、前記第1のコレステリック塗膜上に、面内の膜厚分布に起因してその表面における分子のダイレクタ方向が一致していない第2のコレステリック塗膜であって、前記第1のコレステリック塗膜のカイラルピッチよりも長いカイラルピッチを有する第2のコレステリック塗膜を形成する工程とを含むことを特徴とする、円偏光抽出光学素子の製造方法。
Coating a polymerizable material on a support substrate, and orienting the polymerizable material by an orientation regulating force in substantially the same direction on the surface of the support substrate;
Three-dimensionally cross-linking the oriented polymerizable material to form a first cholesteric coating film having a predetermined chiral pitch;
Coating the polymerizable material for lamination directly on the first cholesteric coating film, and orienting the polymerizable material for lamination by the orientation regulating force on the surface of the first cholesteric coating film;
The polymerizable material for lamination is three-dimensionally cross-linked, and the second cholesteric coating on the first cholesteric coating film in which the director directions of molecules on the surface are not coincident due to the in- plane film thickness distribution. And forming a second cholesteric coating film having a chiral pitch longer than the chiral pitch of the first cholesteric coating film.
支持基材上に液晶ポリマーをコーティングし、前記支持基材表面の実質的に同一方向の配向規制力により前記液晶ポリマーを配向させる工程と、
配向された前記液晶ポリマーを冷却してガラス状態にするとともに、当該液晶ポリマーにより形成されるコレステリック構造のカイラルピッチを前記支持基材の厚さ方向に関して変化させ、前記支持基材側に位置する第1表面側のカイラルピッチに比べて前記第1表面に対向した第2表面であって当該第2表面の面内の膜厚分布に起因して分子のダイレクタ方向が一致していない第2表面側のカイラルピッチの方を長くしたコレステリック層を形成する工程とを含むことを特徴とする、円偏光抽出光学素子の製造方法。
Coating a liquid crystal polymer on a support substrate, and orienting the liquid crystal polymer by an alignment regulating force in substantially the same direction on the support substrate surface;
The aligned liquid crystal polymer is cooled to a glass state, and the chiral pitch of the cholesteric structure formed by the liquid crystal polymer is changed with respect to the thickness direction of the support substrate, and the liquid crystal polymer positioned on the support substrate side is changed. compared to the chiral pitch of the first surface side, the second surface director direction due molecule does not match the film thickness distribution of a opposing second surface plane of the second surface to the first surface And a step of forming a cholesteric layer having a longer side chiral pitch.
支持基材上に液晶ポリマーをコーティングし、前記支持基材表面の実質的に同一方向の配向規制力により前記液晶ポリマーを配向させる工程と、
配向された前記液晶ポリマーを冷却してガラス状態にし、所定のカイラルピッチを有する第1のコレステリック塗膜を形成する工程と、
前記第1のコレステリック塗膜上に積層用の液晶ポリマーを直接コーティングし、前記第1のコレステリック塗膜表面の配向規制力により前記積層用の液晶ポリマーを配向させる工程と、
前記積層用の液晶ポリマーを冷却してガラス状態にし、前記第1のコレステリック塗膜上に、面内の膜厚分布に起因してその表面における分子のダイレクタ方向が一致していない第2のコレステリック塗膜であって、前記第1のコレステリック塗膜のカイラルピッチよりも長いカイラルピッチを有する第2のコレステリック塗膜を形成する工程とを含むことを特徴とする、円偏光抽出光学素子の製造方法。
Coating a liquid crystal polymer on a support substrate, and orienting the liquid crystal polymer by an alignment regulating force in substantially the same direction on the support substrate surface;
Cooling the aligned liquid crystal polymer into a glass state and forming a first cholesteric coating film having a predetermined chiral pitch; and
Directly coating a liquid crystal polymer for lamination on the first cholesteric coating film, and orienting the liquid crystal polymer for lamination by an alignment regulating force on the surface of the first cholesteric coating film;
The liquid crystal polymer for laminating is cooled to a glass state, and the second cholesteric molecules on the first cholesteric coating film whose molecular director directions on the surface do not coincide due to the in- plane film thickness distribution. a coating method of the first, characterized in that it comprises a step of forming a second cholesteric coating having a long chiral pitch than the chiral pitch of the cholesteric coating, circular polarization extraction optical element .
支持基材表面の配向規制力により配向されたコレステリック層を備え、
前記コレステリック層は、第1表面と、この第1表面に対向した第2表面とを有し、前記コレステリック層のうち前記第1表面における分子のダイレクタ方向が前記支持基材表面の配向規制力により前記第1表面内で実質的に一致しており、前記コレステリック層の うち前記第2表面における分子のダイレクタ方向が当該第2表面の面内の膜厚分布に起因して一致していない状態にあり、前記コレステリック層のうち前記第2表面側のカイラルピッチは、前記第1表面側のカイラルピッチに比べて長いことを特徴とする円偏光抽出光学素子。
Provided with a cholesteric layer oriented by the orientation regulating force of the support substrate surface,
The cholesteric layer has a first surface and a second surface opposite to the first surface, and the director direction of molecules on the first surface of the cholesteric layer is determined by the orientation regulating force of the support substrate surface. The first surface is substantially matched, and the director direction of molecules on the second surface of the cholesteric layer is not matched due to the in-plane film thickness distribution of the second surface. There, the chiral pitch of the second surface of the cholesteric layer, circularly polarized light extracting optical element characterized in longer than the chiral pitch of the first surface.
前記コレステリック層のカイラルピッチは、前記第1表面側から前記第2表面側へ向けて徐々に変化していることを特徴とする請求項5記載の円偏光抽出光学素子。  6. The circularly polarized light extracting optical element according to claim 5, wherein the chiral pitch of the cholesteric layer gradually changes from the first surface side toward the second surface side. 前記コレステリック層は、複数のコレステリック塗膜の積層体からなることを特徴とする請求項5又は6記載の円偏光抽出光学素子。  The circularly polarized light extraction optical element according to claim 5 or 6, wherein the cholesteric layer comprises a laminate of a plurality of cholesteric coating films. 前記コレステリック層は、入射光に含まれる右旋又は左旋の円偏光成分のうちの選択反射波長帯域内の一方の円偏光成分を部分的に透過するものであることを特徴とする請求項5乃至7のいずれか記載の円偏光抽出光学素子。  6. The cholesteric layer partially transmits one circularly polarized light component in a selective reflection wavelength band among right-handed and left-handed circularly polarized light components included in incident light. 8. The circularly polarized light extracting optical element as described in any one of 7 above. 前記コレステリック層のうち前記第2表面側のカイラルピッチは、前記第2表面側での選択反射波長が687nm以上となるように選定されていることを特徴とする請求項5乃至8のいずれか記載の円偏光抽出光学素子。  9. The chiral pitch on the second surface side of the cholesteric layer is selected so that a selective reflection wavelength on the second surface side is 687 nm or more. Circularly polarized light extraction optical element. 請求項5乃至9のいずれか記載の円偏光抽出光学素子と、
側面から入射した光を上面及び下面の一方から出射して前記円偏光抽出光学素子に投射する導光体と、
前記導光体の前記側面に向けて光を出射する光源とを備えたことを特徴とする偏光光源装置。
The circularly polarized light extracting optical element according to any one of claims 5 to 9,
A light guide that emits light incident from the side surface from one of the upper surface and the lower surface and projects it onto the circularly polarized light extracting optical element;
A polarized light source device, comprising: a light source that emits light toward the side surface of the light guide.
前記円偏光抽出光学素子の前記コレステリック層の前記第2表面は、前記導光体により投射された光が出射される側に配置されていることを特徴とする、請求項10に記載の偏光光源装置。11. The polarized light source according to claim 10, wherein the second surface of the cholesteric layer of the circularly polarized light extracting optical element is disposed on a side from which light projected by the light guide is emitted. apparatus. 請求項10又は11記載の偏光光源装置と、
前記偏光光源装置から出射された偏光光を受光して前記偏光光に対する透過率を変化させながら前記偏光光を透過させる液晶セルとを備えたことを特徴とする液晶表示装置。
The polarized light source device according to claim 10 or 11 ,
A liquid crystal display device comprising: a liquid crystal cell that receives polarized light emitted from the polarized light source device and transmits the polarized light while changing a transmittance of the polarized light.
前記偏光光源装置に含まれる前記円偏光抽出光学素子の前記コレステリック層の前記第2表面は、前記導光体により投射された光が出射される側に配置されていることを特徴とする、請求項12に記載の液晶表示装置。 The second surface of the cholesteric layer of the circularly polarized light extracting optical element included in the polarized light source device is disposed on a side from which light projected by the light guide is emitted. Item 13. A liquid crystal display device according to item 12.
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