JP4620283B2 - 散乱異方性を有する高分子フィルムおよびそれを用いた面光源装置 - Google Patents
散乱異方性を有する高分子フィルムおよびそれを用いた面光源装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4620283B2 JP4620283B2 JP2001129219A JP2001129219A JP4620283B2 JP 4620283 B2 JP4620283 B2 JP 4620283B2 JP 2001129219 A JP2001129219 A JP 2001129219A JP 2001129219 A JP2001129219 A JP 2001129219A JP 4620283 B2 JP4620283 B2 JP 4620283B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- light
- scattering
- polymer
- polarized light
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
- Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
- Polarising Elements (AREA)
- Planar Illumination Modules (AREA)
- Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
- Light Guides In General And Applications Therefor (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は散乱異方性を有する高分子フィルムに関し、更に詳しくは、非偏光光をある一方向に振動する偏光に変換する機能を有する、散乱異方性を有する高分子フィルムに関する。
【０００２】
このフィルムは、液晶表示装置のバックライトシステムにおいて、端面入射型の導光板に用いることにより、偏光性面光源装置とすることが可能であり、これにより汎用液晶表示装置のように直線偏光を用いる画像表示装置における光の利用効率を向上させることができる。
【０００３】
【従来の技術】
液晶表示装置は、薄く軽量であり、低電圧駆動であるため消費電力が少ないといった特徴を有しており、有力な画像情報表示装置として急成長している。
【０００４】
液晶表示素子は一般に、捻じれた液晶を２つの基板で保持したセルと、その両側に互いに偏光軸を直交させて配置した偏光板によって構成されている。偏光板としては例えばPVA-よう素系のような配向した二色性色素を用いた二色性偏光板が用いられている。この二色性偏光板は互いに直交する偏光成分のうち一方の直線偏光成分のみを選択的に吸収し、他方の直線偏光成分のみを透過する事により、非偏光光を直線偏光に変換している。
【０００５】
液晶表示装置では、まず、バックライトから出射された非偏光光は、セルの向こう側（バックライト側）の偏光板により直線偏光に変換される。この変換された光は、液晶セル内を液晶分子の捻じれに沿って旋光するため、液晶セルの手前（観測者側）の偏光板で吸収されず表示光として観測される。液晶セルに電圧を印加すると液晶分子が電界方向に配列して捻じれがなくなるために、液晶セルを透過した偏光は観測者側偏光板で吸収される。
【０００６】
液晶表示装置の光利用効率は、主として▲１▼偏光板の光透過率、▲２▼液晶パネルの開口率、▲３▼カラーフィルタの光透過率により規制される。光利用効率が低い場合は映像光のコントラスト（相対輝度）が低くなるために、表示品位が低下してしまう。一方バックライト光源の出力を増強すれば、映像光のコントラストは増加するが、消費電力が増えてしまい、特に携帯機器として用いる場合に駆動時間が低下するといった問題が生じる。
【０００７】
また映像光のコントラストを増す目的で、プリズムシート等を用いて光を集光する方法もあるが、この場合正面方向のコントラストは向上するもののそれ以外の角度では輝度が著しく低下し、近年の広視野角化の流れに相反するものとなる。
【０００８】
光の利用効率の点で最も規制を受けるのは偏光板の光透過率である。光源光（非偏光光）から直線偏光を偏光板により抽出する過程では、理論上光の５０％以上が失われる。そこで光源光を直線偏光に変換し、この直線偏光の振動面を偏光板を透過する直線偏光の振動面を一致させることができれば、光の利用効率は著しく向上する。
【０００９】
例えばＵＳＰ３，６１０，７２９号公報には、２種類のフィルムを多層に積層した光学フィルムを用いて、一方の直線偏光のみを分離し、直交方向の直線偏光を反射、再利用する方法が開示されている。またＥＰ６０６９４０Ａ２、D.J.Broer, J.A.M.M.van.Haaren, G.N.Mol, F.Leenhouts; Asia Display '95, 735(1995)には、コレステリック液晶と１／４波長板を用いる事により、一方の円偏光のみを選択的に透過し、他方を反射、再利用する事により光の利用効率を高める方法が開示されている。
【００１０】
これらの方法は偏光への変換効率、光の利用効率向上といった点では効果が高いものの、厳密な高次構造を要求される事から製造が難しく、従って高価であるといった問題点がある。
【００１１】
またＷＯ９２／２２８３８、F.M.Weber; SID 93 DIGEST, 669(1993)には、ブリュースター角を利用して、偏光分離を行う方式が開示されている。これらの方式は比較的安価に製造可能であるものの、偏光変換効率が不十分であり、更には偏光出射角の角度依存性が大きく、また得られる直線偏光の種類が限定される。
【００１２】
特開平６−３３１８２４号公報、特開平９−２９２５３０号公報には屈折率異方性を有する層を導光板に用いることにより、偏光方向により界面の屈折率差が異なることを利用して偏光分離を行う方法が開示されている。これらの方法も偏光変換効率が不十分であり、従って光の利用効率が高くない。また屈折率異方性が材料により限定されるという問題もある。
【００１３】
またO.A.Aphonin, et al.; Liq. Cryst., 15, 3, 395(1993)、O.A.Aphonin; Liq. Cryst., 19, 4, 469(1995)、特開平８−７６１１４号公報、特開平９−２７４１０８号公報には、高分子と液晶との複合体を延伸する事により液晶を配向させた異方性散乱体を散乱型偏光板として用いる方法が開示されている。またＷＯ９７／３２２２２号公報、ＷＯ９７／３２２２４号公報、ＷＯ９７／３２２２６号公報、ＷＯ９７／３２２２７号公報、ＵＳＰ５，８６７，３１６号公報、H.Yagt, et al.; Adv. Mater., 10, 2, 934(1998)、M.Miyatake, et al.; IDW'98, 247(1998)には、非相溶系の高分子ブレンドフィルムを延伸することにより同様に散乱型偏光板とする方法が開示されている。
【００１４】
また特開平９−２９７２０４号公報には、異方散乱を発現させる成分としてアスペクト比が１以上の酸化チタンが一方向に配列した延伸フィルムからなる異方性散乱素子が開示されている。この素子上で偏光板を回転すると、偏光軸と散乱軸（延伸方向）が一致したときもっとも暗く、直交した場合（透過軸と一致）もっとも明るくなることが記載されている。
【００１５】
これらの技術は、延伸等により屈折率の一致した方向（透過軸）の偏光を透過し、屈折率が不一致の方向（散乱軸）の偏光を後方散乱することにより偏光を分離する方法を用いたもので、いわゆる散乱型偏光板を利用したものである。その偏光分離の原理は、本発明で対象とする光源装置とは根本的に相違する。またこれらの技術の場合散乱軸方向の偏光を前方散乱させることなく後方散乱させる必要があるため、散乱因子を増やして多重散乱させる等の必要があり、その結果透過軸方向の透過率を高く保つことが難しくなるといった問題がある。また輝度を向上させるためには後方散乱光を偏光解消して再利用する必要性があるが、この散乱型偏光板の場合散乱による散逸光が多いため、再利用光率が低く偏光度の割に輝度向上率が低い。
【００１６】
ＷＯ９７／３２２２２号公報、ＷＯ９７／４１４８４号公報等には、散乱による透過／非透過を利用して偏光分離を行う光学フィルム（散乱型偏光フィルム）が記載されている。この光学フィルムによって、散乱軸方向の直線偏光を後方散乱により非透過にし、透過軸方向の直線偏光を透過させて偏光分離を行っている。したがってより偏光分離能を大きくするためには透過率の差をできるだけ大きく取る必要があり、理想的にはＴＴｍａｘ ≫ ＴＴｍｉｎ〜０である。ＷＯ９７／３２２２２号公報には、散乱軸方向の拡散反射率が３０％以上であることが記載されている。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の主たる目的は、偏光バックライト材料として好適な、散乱異方性を有する高分子フィルムを提供することにある。
【００１８】
本発明の他の目的は、上記フィルムを用いた、偏光出射性導光体、偏光出射性面光源装置及び液晶表示装置を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、分散相を含有する高分子フィルムにおいて、該フィルム面内に対して斜め入射する偏光に対して高い散乱異方性を示す必要があること、そして、該フィルム面内の一方向でなくｙ−ｚ平面内で高分子マトリックスと分散相の屈折率が一致することが重要であるという知見に基づき本発明を完成するに至った。
【００２０】
すなわち本発明は次の通りのものである。
１．結晶性高分子化合物のフィルムを延伸した高分子フィルムであって、該フィルムは該高分子化合物のマトリックス中に分散相を有するものであり、下記式（１）−１または（１）−２を満たし、かつ下記式（２）及び（３）を満足する散乱異方性を有する高分子フィルム。
ｎｙ＞Ｎｙ−ｚ＞ｎｚ （１）−１
ｎｙ＜Ｎｙ−ｚ＜ｎｚ （１）−２
｜Ｎｙ−ｚ−（ｎｙ＋ｎｚ）／２｜≦０．０３ （２）
｜ｎｘ−Ｎｘ｜＞０．０５ （３）
【００２１】
（ここで、結晶性高分子化合物のマトリックスにおいて、ｎｘはフィルム平面内でもっとも屈折率が高い方向の屈折率、ｎｙは平面内でｘ方向と直行する方向の屈折率、ｎｚは厚み方向の屈折率であり、分散相において、Ｎｙ−ｚはｙ−ｚ平面内の平均屈折率であり、Ｎｘはｘ方向の屈折率である。）
２．分散相の割合が、結晶性高分子化合物のマトリックス１００重量部に対し０．０１から３０重量部である、上記１の高分子フィルム。
３．全光線透過率（ＴＴ）が５０％以上である、上記１、２の高分子フィルム。
４．分散相が独立あるいは凝集した微粒子からなり、該微粒子の１次粒子の粒径ｒが、下記式
０．０１μｍ＜ｒ＜１０μｍ
を満たす上記１〜３の高分子フィルム。
５．分散相が架橋高分子からなるコアとそれを包む高分子シェルからなるコアシェル型粒子である上記４の高分子フィルム。
６．分散相が、結晶性高分子化合物Ａのマトリックスの海の中に、平均径０．１〜４００μｍの島状の高分子化合物Ｂとして存在したものである上記４の高分子フィルム。
７．透明媒体からなる端面入射型導光板に、上記１〜６の散乱異方性を有するフィルムを粘着層あるいは接着層を介して貼付してなる偏光出射性導光体。
８．上記７の偏光出射性導光体、該導光体の端面に装着した光源、および該導光体の出射面と反対側に設置された正反射板を主要な構成要素とする偏光出射性面光源装置。
９．上記８の偏光出射性面光源装置を用いた液晶表示装置。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００２３】
本発明は散乱異方性を有する高分子フィルム（以下散乱異方性フィルムということがある）に関するものであり、該フィルムを導光体表面に貼付して用いる偏光性面光源装置に特に好適である。そこでまず本発明の偏光性面光源装置の原理について説明する。
【００２４】
ここでその偏光バックライトを簡単に説明する。図３のような導光体にそれの端面から光が全反射角度でより浅い角度入射した場合、この光は導光板と空気の界面で反射を繰り返しながら進んでいくため、光は通常端面以外から出射することはない。
【００２５】
しかし本発明では例えば図１および図２のように、導光体表面に、散乱異方性層として散乱異方性を有する高分子フィルムを有する。本発明では、この散乱異方性層の入射面内方向における異方性の方向を変えることにより、所望の直線偏光を任意に選択することができる。ここでは例として散乱の異方性が、図４において、紙面に垂直な電界の振動面を持つ直線偏光に対して散乱が大きく、紙面と平行な電界の振動面を持つ直線偏光に対して散乱が小さい場合を挙げて説明する。導光体内を進む非偏光光のうち紙面に垂直な偏光成分は、散乱異方性層における散乱異方性因子によって前方へ散乱する。そして散乱光の一部は散乱異方性層と空気との界面に、臨界角より深い角度で入射するため全反射を受けず導光体より偏光光として出射する。一方、紙面と平行な偏光成分は、散乱異方性因子による散乱をほとんど受けない。したがってこれまで通り臨界角より浅い角度でヘイズ異方性層と空気との界面に入射し、従って全反射され導光体の中を伝達して行く。従って図４の上面、あるいは下面から出射する光は常に紙面と垂直な電界の振動面を持つ直線偏光となり、非偏光光から特定の直線偏光を分離することが可能となる。また出射しなかった偏光は、導光体あるいは散乱異方性層の持つ複屈折性により偏光解消され、再び非偏光光として再利用される。
【００２６】
このように、本発明の散乱異方性を有する高分子フィルムを具備した光源装置は、散乱の大きい方向（散乱軸）の偏光を散乱させ入射角度を変え、導光体の全反射を破って出射させる原理を利用することにより偏光を得るものである。従って散乱方向は前方散乱でも後方散乱でも問題なく、むしろかかる散乱異方性を有する高分子フィルム自体の高い透過率を保つため前方散乱性が高い方が好ましい。また利用されなかった散乱の小さい方向（透過軸）の偏光は界面への入射角度が変わらないため導光体表面で全反射を繰り返し導光板中に閉じ込められたままであるため散逸する恐れがなく、更には散乱異方性を有する高分子フィルム自体の強い複屈折性により偏光解消され再利用される。
【００２７】
本発明の散乱異方性を有する高分子フィルムは、結晶性の高分子化合物を通常一軸方向に延伸したフィルムであり、該結晶性の高分子化合物が構成する高分子マトリックスの中に、マトリックスとは実質的に相溶しない多数の相が分散している。かかる高分子フィルムにおいて、高分子マトリックスの屈折率ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ（ここでｎｘはフィルム平面内でもっとも屈折率が高い方向の屈折率、ｎｙは平面内でｘ方向と直交する方向の屈折率、ｎｚは厚み方向の屈折率である）と分散相のｙ−ｚ平面内の平均屈折率Ｎｙ−ｚは、下記式（２）
｜Ｎy-z−（ｎｙ＋ｎｚ）／２｜≦０．０３ （２）
を満たしかつ、分散相のｘ方向の屈折率Ｎｘが、下記式（３）
｜ｎｘ−Ｎｘ｜＞０．０５ （３）
を満足する。この高分子フィルムはｘ方向の振動面をもつ直線偏光を強く散乱し、ｘ方向と直交する振動面をもつ直線偏光に対して散乱が弱い。特にｘ−ｙ平面に対して浅い角度で入射するｘ方向と直交する振動面をもつ直線偏光に対して散乱が弱くなる。
【００２８】
上記式（２）において、｜Ｎy-z−（ｎｙ＋ｎｚ）／２｜＞０．０３の場合は、マトリックスである結晶性高分子と分散相の屈折率の一致が不十分であるため、非散乱軸の散乱が増加し偏光度が低下することがある。
【００２９】
上記式（３）において、また｜ｎｘ−Ｎｘ｜≦０．０５の場合は散乱軸の散乱が不十分となり、必要である偏光の出射が低下し、これも偏光性面光源装置としての偏光度を低下させることとなる。ただし｜ｎｘ−Ｎｘ｜の値は大きすぎると後方散乱性が増加するため全光線透過率が低下し、光の取り出し効率の点で好ましくない結果をもたらすことがある。したがって上記式（３）は、より好ましくは
０．０５＜｜ｎｘ−Ｎｘ｜≦０．２５ （３）−１
である。
【００３０】
本発明の散乱異方性を有する高分子フィルムは、フィルム面内の一方向でなくｙ−ｚ平面内でマトリックスと分散相の屈折率がほぼ一致することにより、導光体中を透過する光の中で最も多く存在するフィルム面内に対して斜め入射する偏光に対して高い散乱異方性を示す。すなわち、下記式（１）−１及び（１）−２
ｎｙ＞Ｎｙ−ｚ＞ｎｚ （１）−１
ｎｙ＜Ｎｙ−ｚ＜ｎｚ （１）−２
を満足し、光源装置に用いる場合に特に大きな効果を示す。
【００３１】
本発明の散乱異方性を有する高分子フィルムにおける高分子マトリックスを構成する高分子は、フィルムを延伸したときの高分子鎖が配向しやすい結晶性あるいは半結晶性の透明高分子が好ましい。非晶性高分子の場合、フィルムを延伸する際の高分子鎖の配向が難しいため、分散層との屈折率差を大きく取ることが難しく、したがって、十分な散乱異方性を得ることが難しくなる。
【００３２】
このような結晶性高分子としては特に限定はないが、例えばポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレート等のポリエステルフィルム、シンジオタクチックポリスチレンフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルムなど、実質的に透明もしくは半透明である結晶性高分子からなるフィルムを挙げることができる。好ましくはポリエステルフィルムである。
【００３３】
本発明の高分子フィルムは、どちらか１軸方向に強く延伸された配向フィルムであるものが好ましい。したがって、例えばいわゆる１軸延伸フィルムのほか等幅１軸延伸および縦横の延伸比が１．５以上の２軸延伸フィルムを含む。
【００３４】
高延伸倍率方向の延伸倍率は１．５倍以上であることが好ましい。また好適な延伸倍率はポリマーの種類、延伸温度、延伸速度等の条件によって異なってくるが、例えばポリエステル系フィルムの場合３倍以上であることが好ましい。
【００３５】
ところで、これまで類似の機能を用いるフィルムとして散乱型偏光フィルムがＷＯ９７／３２２２２号公報、ＷＯ９７／４１４８４号公報等で開示されている。これらの散乱型偏光フィルムはフィルム面内のマトリックスと分散相の屈折率の一致・不一致を用いている。
【００３６】
一方本発明の偏光性面光源装置では、光は散乱異方性を有する高分子フィルム内をその全反射角より浅い角度で透過するため、該フィルム面に対して浅い角度の光に対する散乱の異方性が重要である。特に、ｙ−ｚ平面でのマトリックスと分散相の屈折率マッチングが重要である。
【００３７】
また本発明の散乱異方性フィルムは全光線透過率ＴＴが
ＴＴ＞５０％
である。このフィルムを偏光性面光源装置に用いる場合、散乱の方向が前方散乱、後方散乱によらず偏光分離機能は得られる。しかし得られた直線偏光を有効に活用するためにも全光線透過率は高い方が好ましい。より好ましくはＴＴ＞６０％であり、更に好ましくはＴＴ＞７０％である。
【００３８】
この全光線透過率の条件を満たすことにより、偏光の振動方向により散乱効率が大きく異なるが、散乱が前方散乱であるため全光線透過量は偏光面による影響を受けない。従って上記の様な偏光バックライト用の散乱異方性を有するフィルムとして好適である。
【００３９】
ところで、散乱型偏光子であるＷＯ９７／３２２２２号公報等に記載のフィルムは、散乱による透過／非透過を利用して偏光分離を行う光学フィルムである。したがって基本的にフィルムに対して直交方向からの光に対しての散乱の異方性が重要であり、本発明のように斜め入射に対する異方性を要求されるフィルムとは根本的に相違する。またこの光学フィルムによって、散乱軸方向の直線偏光を後方散乱により非透過にし、透過軸方向の直線偏光を透過させて偏光分離を行っている。したがってより偏光分離能を大きくするためには透過率の差をできるだけ大きく取る必要があり透過率の低下が好ましくない本発明のフィルムとは相違する。
【００４０】
本発明では高分子マトリックスに対する分散相の比率は、該マトリックス１００重量部に対し０．０１〜３０重量部である。本発明においては分散相を増やすことにより多重に散乱させて出射光を正面方向に立ち上げること、あるいは分散相を減らすことにより多重散乱を減らしシャープな出射パターンを得る等のコントロールが可能である。ただし分散相が３０重量部より多い場合は、過度の多重散乱のため偏光分離効果が低下する傾向にあり、また０．０１重量部より少ない場合は面光源装置としての十分な輝度を得ることが難しくなる。
【００４１】
本発明において、上記高分子化合物のマトリックス中に含有される分散相としては、例えば
(i) １次粒子径が０．０１〜１０μｍである微粒子、あるいはその凝集体
(ii) 高分子化合物
から構成されるものを挙げることができる。
【００４２】
（ｉ）１次粒子径が０．０１〜１０μｍである微粒子、あるいはその凝集体としては、基本的に透明な有機あるいは無機フィラーであれば特に制限は無い。好ましくはフィルムを延伸したときにボイドの生じにくい有機系フィラーである。本発明の微粒子の１次粒径は０．０１〜１０μｍである。ここで１次粒径というのは粒子の最小単位の大きさである。１次粒径が０．０１以下の場合は光学的効果が生じない可能性が高く、１０μｍを越える場合は延伸時にボイドが生じやすくなるため好ましくない。
【００４３】
本発明における分散相は１次粒子単独でも、その凝集体でも良い。特に１次粒子がサブミクロンオーダーの微粒子の場合、表面エネルギーの影響で凝集体になりやすく、その凝集体として好ましい光学特性を得ることができる。
【００４４】
本発明に用いる微粒子としては、例えば、アクリル微粒子、スチレン微粒子、シリコーン微粒子、スチレン−ブタジエンゴム微粒子、アクリル−アクリルコアシェル型微粒子、アクリル−スチレン−ブタジエンコアシェル微粒子等を例示することが出来る。特にコアシェル型微粒子はゴム弾性を有するため延伸によるボイドの生成等の悪影響が少なく好ましい。
【００４５】
(ii) 分散相が高分子化合物の場合、高分子のマトリックス中に分散相の高分子が島状に分散している。分散相の形態としては一般に延伸方向に長軸を持つ楕円球であるが、その平均径としては０．１〜４００μｍが好ましい。平均径が０．１μｍ未満の場合は、光学的な作用を生じないことがあり、また４００μｍより大きい時は散乱の異方性が不十分となることがある。より好ましくは０．５〜５０μｍである。
【００４６】
分散相に用いる高分子化合物としては基本的に透明なものであり、マトリックスに用いる上記結晶性高分子化合物と基本的に非相溶であるものであれば制限は無い。ただし屈折率が上記式（１）〜（３）の関係を満たすように選択する必要がある。
【００４７】
例えば高分子マトリックスとしてポリエチレンナフタレートを用いた場合は、分散相に用いる高分子化合物としては、ポリスチレン、シンジオタクチックポリスチレン、メタクリレート−スチレン共重合体、アクリロニトリル−スチレン共重合体等を例示できる。またマトリックスがポリエチレンテレフタレートの場合は、ポリメチルメタクリレート等のアクリル樹脂、メタクリレート−スチレン共重合体等が例示できる。
【００４８】
また本発明の散乱異方性フィルムは、後述のように延伸して製造するため、延伸温度で分散相を構成する高分子もある程度弾性を有し、延伸に追随できるものが好ましい。
【００４９】
本発明の散乱異方性フィルムの製造方法としては、結晶性高分子化合物と分散相を形成する材料，例えば上記微粒子またはその凝集体、もしくは上記高分子化合物との所定量を秤量後、溶融混合し押出し製膜する。分散性を高めるため予め高濃度のマスターバッチを用いる事も好ましい。
溶融製膜後、１軸あるいは２軸に延伸を行う。延伸温度はマトリックスに用いる結晶性高分子により異なるが、例えばポリエチレンテレフタレートの場合は８０℃〜１２０℃、ポリエチレンナフタレートの場合は９０℃〜１５０℃程度である。
【００５０】
本発明の散乱異方性フィルムの厚さとしては、０．１μｍ〜２００μｍ、好ましくは１０〜２００μｍである。このフィルム厚が薄い場合は出射角度がよりシャープになる。一方厚い場合は多重散乱により出射ピークが正面に立ち上がる。
【００５１】
本発明の散乱異方性フィルムは、透明媒体からなる端面入射型導光板の出射面あるいは反対面に、粘着層あるいは接着層を介して貼付することにより偏光分離能を有する導光体である偏光出射性導光体を提供する。ここで粘着あるいは接着というのは導光体と散乱異方性フィルムの間に実質的に空気層を挟まないと言う意味である。接着方法としてはＵＶ接着剤等の接着剤、あるいは光学用粘着剤等を用いる事が出来る。偏光を乱さないため、この粘着層あるいは接着層は複屈折を持っていないことが好ましい。この層の厚みとしては５〜１００μｍである。
【００５２】
しかして本発明によれば、上記偏光出射性導光体を備えた偏光バックライトを与える。すなわち、上記偏光出射性導光体を用い、該導光体の端面に装着した光源、および該導光体の出射面と反対側に設置された正反射板を主要な構成要素とする偏光出射性面光源装置が提供される。光源としては特に制限は無く、通常用いられている冷陰極管や発光ダイオードを用いることが出来る。また光源を設置する端面も特に制限は無い。また正反射板は偏光を乱さない意味で複屈折をもたないことが好ましい。
【００５３】
また本発明の偏光出射性面光源装置は、導光体と、該導光体の表面上の散乱異方性フィルムとの接着部位のみを通して偏光が出射するという特徴を有するため、接着部位の形状、面積、比率をコントロールすることにより面内輝度の均斉化を測ること可能である。接着部位の形状、面積、比率をコントロールする方法としては接着剤自身をディッピング、スクリーン印刷等によりパターン化する方法や導光板、あるいはフィルムに凹凸の加工を行ったものを張り合わせることにより、フィルムと導光板の接触位置をコントロールする方法等が考えられる。図５に接着層がパターニングされた面光源装置の概念図を示す。
【００５４】
【発明の効果】
本発明によれば、分散相を有する延伸高分子フィルムのｙ−ｚ平面内でマトリックスと分散相の屈折率をほぼ一致させることにより、偏光性面光源装置として好適な前方散乱性の高い散乱異方性フィルムを得ることが出来る。このフィルムを具備する偏光性面光源装置は、偏光光が必要な液晶表示の輝度を向上させ、低消費電力化することが可能である。
【００５５】
【実施例】
以下実施例を挙げて本発明を詳しく説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
１．全光線透過率は日本電色工業(株)製 デジタル濁度計ＮＤＨ−２０Ｄ（Degital Haze Meter NDH-20D）を用いて測定した。
２．屈折率は（株）アタゴ製(ATAGO Co., LTD)製 アッベ屈折率計２−Ｔ(ATAGO Abbe refractmeter 2-T)を用いて測定した。
３．輝度はミノルタカメラ(株)(MINOLTA Co., LTD)製 輝度計ＬＳ−１１０(Luminance meter LS-110)を用いて測定した。導光板の出射面上に偏光板を置き、該偏光板を回転させながら、導光板より出射する直線偏光の輝度を測定し、その輝度から偏光度を下記式で計算した。
【００５６】
偏光度δ（％）＝（最大輝度−最小輝度）／（最大輝度＋最小輝度）ｘ１００
ここで最大輝度は面内で偏光板を回転させた時輝度が最大になる位置（角度）における輝度、最小輝度は輝度が最低となる位置(角度)における輝度である。
４．用いたポリマーは以下の通りである。
（１）帝人（株）製 ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）
（２）帝人（株）製 ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）
（３）出光化学(株)製 シンジオタクチックポリスチレン（ｓＰＳ） 「ザレック」４１ＡＣ
【００５７】
[実施例１]
結晶性高分子としてＰＥＴ ９７．５重量部と、分散相を構成する成分として三菱レイヨン製コアシェル微粒子「メタプレン」Ｃ−１３２ ２．５重量部を(株)東洋精機製作所製 二軸混練押し出し機「ラボプラストミル」を用いて２８０℃で混練し、溶融押し出し法により製膜した。このサンプルを延伸部の面積５０ｍｍｘ１２０ｍｍで、８０℃にて４.５倍に１軸延伸し厚さ１００μｍのフィルムを得た。このフィルムの光線透過率を測定した。
【００５８】
次にこの１軸延伸フィルムを、粘着剤（綜研化学(株)製 「ＳＫダイン」１８１１Ｌ）を用いて８０ｍｍ ｘ ８０ｍｍ ｘ ２ｍｍのアクリル板の上面に貼付し導光板とした。粘着層の厚みは１０μｍであった。ついで図１に示すように、管径３ｍｍ、管長１００ｍｍ、中心輝度１万ｃｄ／ｍ2の棒状の光源灯（冷陰極管）を、光を入射させる該導光板の端面に装着した。この際冷陰極管の長さ方向と貼付した上記フィルムの延伸方向が平行になるようにした。また光源灯の導光板に対面していない部分と、導光板の光入射面以外の端面、および導光板の出射面である上記フィルム設置面の反対面をアルミ蒸着フィルムで被覆した。
【００５９】
このようにして作成した面光源装置を用いて輝度を測定し偏光度を求めた。測定結果を表に示す。
【００６０】
[実施例２]
分散相を三菱レイヨン製コアシェル微粒子「メタブレン」Ｃ−２０１とした以外は実施例１と同様に実施した。
【００６１】
[実施例３]
分散相を三菱レイヨン製コアシェル微粒子「メタブレン」Ｃ−２２３とした以外は実施例１と同様に実施した。
【００６２】
[実施例４]
分散相を三菱レイヨン製コアシェル微粒子「メタブレン」Ｗ−３００Ａとした以外は実施例１と同様に実施した。
【００６３】
[実施例５]
分散相を呉羽化学工業製コアシェル微粒子「パラロイド」ＥＸＬ−７１２とした以外は実施例１と同様に実施した。
【００６４】
[実施例６]
分散相を呉羽化学工業製コアシェル微粒子「パラロイド」ＥＸＬ−７３１とした以外は実施例１と同様に実施した。
【００６５】
[比較例１]
ＰＥＴ ９９．７重両部にカオリン ０．３重量部を加えて１軸混練機で２８０℃で混練・製膜し、そのまま連続でＴＤ方向に１４０℃で４倍に１軸延伸した。このフィルムを用いた以外は実施例１と同様に実施した。
【００６６】
[比較例２]
ＰＥＴ ９９．９重両部に架橋ポリスチレン粒子 ０．１重量部を加えて１軸混練機で２８０℃で混練・製膜し、そのまま連続でＴＤ方向に１４０℃で４倍に１軸延伸した。このフィルムを用いた以外は実施例１と同様に実施した。
【００６７】
[比較例３]
ＰＥＴ ９９．７重量部とシリカ微粒子 ０．３重量部を(株)東洋精機製作所製 二軸混練押し出し機 ラボプラストミル を用いて２８０℃で混練製膜した以外は、実施例１と同様に実施した。分散相のＮｙ−ｚが、上記式（１）−１及び（１）−２のいずれも満足せず、上記式（３）も満たしていないので、偏光度が小さくなってしまった。
【００６８】
【表１】
【００６９】
以上の結果より、本発明の偏光面光源装置に用いる散乱異方性を有するフィルムとしては、面内の一方向の屈折率のマッチングよりｙ−ｚ平面での屈折率マッチングが重要である事は明白であり、ＷＯ９７／３２２２２号公報等に記載されている散乱型偏光フィルムとは異なるものである。特に比較例１，２を参照されたい。また該フィルムを用いた偏光性面光源装置は偏光変換能に優れ、液晶表示装置等に用いた場合に、その輝度を著しく向上させる事が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の散乱異方性を用いた偏光出射性面光源装置の概念図の一例である。
【図２】本発明の散乱異方性を用いた偏光出射性面光源装置の概念図の一例である。
【図３】従来の面光源装置の概念図である。
【図４】本発明の面光源装置における偏光変換の原理を説明する概念図である。
【図５】実施例１の接着層がパターニングされた面光源装置の概念図である。
【符号の説明】
１：導光体
２：散乱異方性層
３：反射板
４：冷陰極管
５：ランプリフレクター
６：非偏光光（自然偏光）
７：直線偏光の振動方向
８：異方散乱因子
【発明の属する技術分野】
本発明は散乱異方性を有する高分子フィルムに関し、更に詳しくは、非偏光光をある一方向に振動する偏光に変換する機能を有する、散乱異方性を有する高分子フィルムに関する。
【０００２】
このフィルムは、液晶表示装置のバックライトシステムにおいて、端面入射型の導光板に用いることにより、偏光性面光源装置とすることが可能であり、これにより汎用液晶表示装置のように直線偏光を用いる画像表示装置における光の利用効率を向上させることができる。
【０００３】
【従来の技術】
液晶表示装置は、薄く軽量であり、低電圧駆動であるため消費電力が少ないといった特徴を有しており、有力な画像情報表示装置として急成長している。
【０００４】
液晶表示素子は一般に、捻じれた液晶を２つの基板で保持したセルと、その両側に互いに偏光軸を直交させて配置した偏光板によって構成されている。偏光板としては例えばPVA-よう素系のような配向した二色性色素を用いた二色性偏光板が用いられている。この二色性偏光板は互いに直交する偏光成分のうち一方の直線偏光成分のみを選択的に吸収し、他方の直線偏光成分のみを透過する事により、非偏光光を直線偏光に変換している。
【０００５】
液晶表示装置では、まず、バックライトから出射された非偏光光は、セルの向こう側（バックライト側）の偏光板により直線偏光に変換される。この変換された光は、液晶セル内を液晶分子の捻じれに沿って旋光するため、液晶セルの手前（観測者側）の偏光板で吸収されず表示光として観測される。液晶セルに電圧を印加すると液晶分子が電界方向に配列して捻じれがなくなるために、液晶セルを透過した偏光は観測者側偏光板で吸収される。
【０００６】
液晶表示装置の光利用効率は、主として▲１▼偏光板の光透過率、▲２▼液晶パネルの開口率、▲３▼カラーフィルタの光透過率により規制される。光利用効率が低い場合は映像光のコントラスト（相対輝度）が低くなるために、表示品位が低下してしまう。一方バックライト光源の出力を増強すれば、映像光のコントラストは増加するが、消費電力が増えてしまい、特に携帯機器として用いる場合に駆動時間が低下するといった問題が生じる。
【０００７】
また映像光のコントラストを増す目的で、プリズムシート等を用いて光を集光する方法もあるが、この場合正面方向のコントラストは向上するもののそれ以外の角度では輝度が著しく低下し、近年の広視野角化の流れに相反するものとなる。
【０００８】
光の利用効率の点で最も規制を受けるのは偏光板の光透過率である。光源光（非偏光光）から直線偏光を偏光板により抽出する過程では、理論上光の５０％以上が失われる。そこで光源光を直線偏光に変換し、この直線偏光の振動面を偏光板を透過する直線偏光の振動面を一致させることができれば、光の利用効率は著しく向上する。
【０００９】
例えばＵＳＰ３，６１０，７２９号公報には、２種類のフィルムを多層に積層した光学フィルムを用いて、一方の直線偏光のみを分離し、直交方向の直線偏光を反射、再利用する方法が開示されている。またＥＰ６０６９４０Ａ２、D.J.Broer, J.A.M.M.van.Haaren, G.N.Mol, F.Leenhouts; Asia Display '95, 735(1995)には、コレステリック液晶と１／４波長板を用いる事により、一方の円偏光のみを選択的に透過し、他方を反射、再利用する事により光の利用効率を高める方法が開示されている。
【００１０】
これらの方法は偏光への変換効率、光の利用効率向上といった点では効果が高いものの、厳密な高次構造を要求される事から製造が難しく、従って高価であるといった問題点がある。
【００１１】
またＷＯ９２／２２８３８、F.M.Weber; SID 93 DIGEST, 669(1993)には、ブリュースター角を利用して、偏光分離を行う方式が開示されている。これらの方式は比較的安価に製造可能であるものの、偏光変換効率が不十分であり、更には偏光出射角の角度依存性が大きく、また得られる直線偏光の種類が限定される。
【００１２】
特開平６−３３１８２４号公報、特開平９−２９２５３０号公報には屈折率異方性を有する層を導光板に用いることにより、偏光方向により界面の屈折率差が異なることを利用して偏光分離を行う方法が開示されている。これらの方法も偏光変換効率が不十分であり、従って光の利用効率が高くない。また屈折率異方性が材料により限定されるという問題もある。
【００１３】
またO.A.Aphonin, et al.; Liq. Cryst., 15, 3, 395(1993)、O.A.Aphonin; Liq. Cryst., 19, 4, 469(1995)、特開平８−７６１１４号公報、特開平９−２７４１０８号公報には、高分子と液晶との複合体を延伸する事により液晶を配向させた異方性散乱体を散乱型偏光板として用いる方法が開示されている。またＷＯ９７／３２２２２号公報、ＷＯ９７／３２２２４号公報、ＷＯ９７／３２２２６号公報、ＷＯ９７／３２２２７号公報、ＵＳＰ５，８６７，３１６号公報、H.Yagt, et al.; Adv. Mater., 10, 2, 934(1998)、M.Miyatake, et al.; IDW'98, 247(1998)には、非相溶系の高分子ブレンドフィルムを延伸することにより同様に散乱型偏光板とする方法が開示されている。
【００１４】
また特開平９−２９７２０４号公報には、異方散乱を発現させる成分としてアスペクト比が１以上の酸化チタンが一方向に配列した延伸フィルムからなる異方性散乱素子が開示されている。この素子上で偏光板を回転すると、偏光軸と散乱軸（延伸方向）が一致したときもっとも暗く、直交した場合（透過軸と一致）もっとも明るくなることが記載されている。
【００１５】
これらの技術は、延伸等により屈折率の一致した方向（透過軸）の偏光を透過し、屈折率が不一致の方向（散乱軸）の偏光を後方散乱することにより偏光を分離する方法を用いたもので、いわゆる散乱型偏光板を利用したものである。その偏光分離の原理は、本発明で対象とする光源装置とは根本的に相違する。またこれらの技術の場合散乱軸方向の偏光を前方散乱させることなく後方散乱させる必要があるため、散乱因子を増やして多重散乱させる等の必要があり、その結果透過軸方向の透過率を高く保つことが難しくなるといった問題がある。また輝度を向上させるためには後方散乱光を偏光解消して再利用する必要性があるが、この散乱型偏光板の場合散乱による散逸光が多いため、再利用光率が低く偏光度の割に輝度向上率が低い。
【００１６】
ＷＯ９７／３２２２２号公報、ＷＯ９７／４１４８４号公報等には、散乱による透過／非透過を利用して偏光分離を行う光学フィルム（散乱型偏光フィルム）が記載されている。この光学フィルムによって、散乱軸方向の直線偏光を後方散乱により非透過にし、透過軸方向の直線偏光を透過させて偏光分離を行っている。したがってより偏光分離能を大きくするためには透過率の差をできるだけ大きく取る必要があり、理想的にはＴＴｍａｘ ≫ ＴＴｍｉｎ〜０である。ＷＯ９７／３２２２２号公報には、散乱軸方向の拡散反射率が３０％以上であることが記載されている。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の主たる目的は、偏光バックライト材料として好適な、散乱異方性を有する高分子フィルムを提供することにある。
【００１８】
本発明の他の目的は、上記フィルムを用いた、偏光出射性導光体、偏光出射性面光源装置及び液晶表示装置を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、分散相を含有する高分子フィルムにおいて、該フィルム面内に対して斜め入射する偏光に対して高い散乱異方性を示す必要があること、そして、該フィルム面内の一方向でなくｙ−ｚ平面内で高分子マトリックスと分散相の屈折率が一致することが重要であるという知見に基づき本発明を完成するに至った。
【００２０】
すなわち本発明は次の通りのものである。
１．結晶性高分子化合物のフィルムを延伸した高分子フィルムであって、該フィルムは該高分子化合物のマトリックス中に分散相を有するものであり、下記式（１）−１または（１）−２を満たし、かつ下記式（２）及び（３）を満足する散乱異方性を有する高分子フィルム。
ｎｙ＞Ｎｙ−ｚ＞ｎｚ （１）−１
ｎｙ＜Ｎｙ−ｚ＜ｎｚ （１）−２
｜Ｎｙ−ｚ−（ｎｙ＋ｎｚ）／２｜≦０．０３ （２）
｜ｎｘ−Ｎｘ｜＞０．０５ （３）
【００２１】
（ここで、結晶性高分子化合物のマトリックスにおいて、ｎｘはフィルム平面内でもっとも屈折率が高い方向の屈折率、ｎｙは平面内でｘ方向と直行する方向の屈折率、ｎｚは厚み方向の屈折率であり、分散相において、Ｎｙ−ｚはｙ−ｚ平面内の平均屈折率であり、Ｎｘはｘ方向の屈折率である。）
２．分散相の割合が、結晶性高分子化合物のマトリックス１００重量部に対し０．０１から３０重量部である、上記１の高分子フィルム。
３．全光線透過率（ＴＴ）が５０％以上である、上記１、２の高分子フィルム。
４．分散相が独立あるいは凝集した微粒子からなり、該微粒子の１次粒子の粒径ｒが、下記式
０．０１μｍ＜ｒ＜１０μｍ
を満たす上記１〜３の高分子フィルム。
５．分散相が架橋高分子からなるコアとそれを包む高分子シェルからなるコアシェル型粒子である上記４の高分子フィルム。
６．分散相が、結晶性高分子化合物Ａのマトリックスの海の中に、平均径０．１〜４００μｍの島状の高分子化合物Ｂとして存在したものである上記４の高分子フィルム。
７．透明媒体からなる端面入射型導光板に、上記１〜６の散乱異方性を有するフィルムを粘着層あるいは接着層を介して貼付してなる偏光出射性導光体。
８．上記７の偏光出射性導光体、該導光体の端面に装着した光源、および該導光体の出射面と反対側に設置された正反射板を主要な構成要素とする偏光出射性面光源装置。
９．上記８の偏光出射性面光源装置を用いた液晶表示装置。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００２３】
本発明は散乱異方性を有する高分子フィルム（以下散乱異方性フィルムということがある）に関するものであり、該フィルムを導光体表面に貼付して用いる偏光性面光源装置に特に好適である。そこでまず本発明の偏光性面光源装置の原理について説明する。
【００２４】
ここでその偏光バックライトを簡単に説明する。図３のような導光体にそれの端面から光が全反射角度でより浅い角度入射した場合、この光は導光板と空気の界面で反射を繰り返しながら進んでいくため、光は通常端面以外から出射することはない。
【００２５】
しかし本発明では例えば図１および図２のように、導光体表面に、散乱異方性層として散乱異方性を有する高分子フィルムを有する。本発明では、この散乱異方性層の入射面内方向における異方性の方向を変えることにより、所望の直線偏光を任意に選択することができる。ここでは例として散乱の異方性が、図４において、紙面に垂直な電界の振動面を持つ直線偏光に対して散乱が大きく、紙面と平行な電界の振動面を持つ直線偏光に対して散乱が小さい場合を挙げて説明する。導光体内を進む非偏光光のうち紙面に垂直な偏光成分は、散乱異方性層における散乱異方性因子によって前方へ散乱する。そして散乱光の一部は散乱異方性層と空気との界面に、臨界角より深い角度で入射するため全反射を受けず導光体より偏光光として出射する。一方、紙面と平行な偏光成分は、散乱異方性因子による散乱をほとんど受けない。したがってこれまで通り臨界角より浅い角度でヘイズ異方性層と空気との界面に入射し、従って全反射され導光体の中を伝達して行く。従って図４の上面、あるいは下面から出射する光は常に紙面と垂直な電界の振動面を持つ直線偏光となり、非偏光光から特定の直線偏光を分離することが可能となる。また出射しなかった偏光は、導光体あるいは散乱異方性層の持つ複屈折性により偏光解消され、再び非偏光光として再利用される。
【００２６】
このように、本発明の散乱異方性を有する高分子フィルムを具備した光源装置は、散乱の大きい方向（散乱軸）の偏光を散乱させ入射角度を変え、導光体の全反射を破って出射させる原理を利用することにより偏光を得るものである。従って散乱方向は前方散乱でも後方散乱でも問題なく、むしろかかる散乱異方性を有する高分子フィルム自体の高い透過率を保つため前方散乱性が高い方が好ましい。また利用されなかった散乱の小さい方向（透過軸）の偏光は界面への入射角度が変わらないため導光体表面で全反射を繰り返し導光板中に閉じ込められたままであるため散逸する恐れがなく、更には散乱異方性を有する高分子フィルム自体の強い複屈折性により偏光解消され再利用される。
【００２７】
本発明の散乱異方性を有する高分子フィルムは、結晶性の高分子化合物を通常一軸方向に延伸したフィルムであり、該結晶性の高分子化合物が構成する高分子マトリックスの中に、マトリックスとは実質的に相溶しない多数の相が分散している。かかる高分子フィルムにおいて、高分子マトリックスの屈折率ｎｘ，ｎｙ，ｎｚ（ここでｎｘはフィルム平面内でもっとも屈折率が高い方向の屈折率、ｎｙは平面内でｘ方向と直交する方向の屈折率、ｎｚは厚み方向の屈折率である）と分散相のｙ−ｚ平面内の平均屈折率Ｎｙ−ｚは、下記式（２）
｜Ｎy-z−（ｎｙ＋ｎｚ）／２｜≦０．０３ （２）
を満たしかつ、分散相のｘ方向の屈折率Ｎｘが、下記式（３）
｜ｎｘ−Ｎｘ｜＞０．０５ （３）
を満足する。この高分子フィルムはｘ方向の振動面をもつ直線偏光を強く散乱し、ｘ方向と直交する振動面をもつ直線偏光に対して散乱が弱い。特にｘ−ｙ平面に対して浅い角度で入射するｘ方向と直交する振動面をもつ直線偏光に対して散乱が弱くなる。
【００２８】
上記式（２）において、｜Ｎy-z−（ｎｙ＋ｎｚ）／２｜＞０．０３の場合は、マトリックスである結晶性高分子と分散相の屈折率の一致が不十分であるため、非散乱軸の散乱が増加し偏光度が低下することがある。
【００２９】
上記式（３）において、また｜ｎｘ−Ｎｘ｜≦０．０５の場合は散乱軸の散乱が不十分となり、必要である偏光の出射が低下し、これも偏光性面光源装置としての偏光度を低下させることとなる。ただし｜ｎｘ−Ｎｘ｜の値は大きすぎると後方散乱性が増加するため全光線透過率が低下し、光の取り出し効率の点で好ましくない結果をもたらすことがある。したがって上記式（３）は、より好ましくは
０．０５＜｜ｎｘ−Ｎｘ｜≦０．２５ （３）−１
である。
【００３０】
本発明の散乱異方性を有する高分子フィルムは、フィルム面内の一方向でなくｙ−ｚ平面内でマトリックスと分散相の屈折率がほぼ一致することにより、導光体中を透過する光の中で最も多く存在するフィルム面内に対して斜め入射する偏光に対して高い散乱異方性を示す。すなわち、下記式（１）−１及び（１）−２
ｎｙ＞Ｎｙ−ｚ＞ｎｚ （１）−１
ｎｙ＜Ｎｙ−ｚ＜ｎｚ （１）−２
を満足し、光源装置に用いる場合に特に大きな効果を示す。
【００３１】
本発明の散乱異方性を有する高分子フィルムにおける高分子マトリックスを構成する高分子は、フィルムを延伸したときの高分子鎖が配向しやすい結晶性あるいは半結晶性の透明高分子が好ましい。非晶性高分子の場合、フィルムを延伸する際の高分子鎖の配向が難しいため、分散層との屈折率差を大きく取ることが難しく、したがって、十分な散乱異方性を得ることが難しくなる。
【００３２】
このような結晶性高分子としては特に限定はないが、例えばポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレート等のポリエステルフィルム、シンジオタクチックポリスチレンフィルム、ポリエチレンフィルム、ポリプロピレンフィルムなど、実質的に透明もしくは半透明である結晶性高分子からなるフィルムを挙げることができる。好ましくはポリエステルフィルムである。
【００３３】
本発明の高分子フィルムは、どちらか１軸方向に強く延伸された配向フィルムであるものが好ましい。したがって、例えばいわゆる１軸延伸フィルムのほか等幅１軸延伸および縦横の延伸比が１．５以上の２軸延伸フィルムを含む。
【００３４】
高延伸倍率方向の延伸倍率は１．５倍以上であることが好ましい。また好適な延伸倍率はポリマーの種類、延伸温度、延伸速度等の条件によって異なってくるが、例えばポリエステル系フィルムの場合３倍以上であることが好ましい。
【００３５】
ところで、これまで類似の機能を用いるフィルムとして散乱型偏光フィルムがＷＯ９７／３２２２２号公報、ＷＯ９７／４１４８４号公報等で開示されている。これらの散乱型偏光フィルムはフィルム面内のマトリックスと分散相の屈折率の一致・不一致を用いている。
【００３６】
一方本発明の偏光性面光源装置では、光は散乱異方性を有する高分子フィルム内をその全反射角より浅い角度で透過するため、該フィルム面に対して浅い角度の光に対する散乱の異方性が重要である。特に、ｙ−ｚ平面でのマトリックスと分散相の屈折率マッチングが重要である。
【００３７】
また本発明の散乱異方性フィルムは全光線透過率ＴＴが
ＴＴ＞５０％
である。このフィルムを偏光性面光源装置に用いる場合、散乱の方向が前方散乱、後方散乱によらず偏光分離機能は得られる。しかし得られた直線偏光を有効に活用するためにも全光線透過率は高い方が好ましい。より好ましくはＴＴ＞６０％であり、更に好ましくはＴＴ＞７０％である。
【００３８】
この全光線透過率の条件を満たすことにより、偏光の振動方向により散乱効率が大きく異なるが、散乱が前方散乱であるため全光線透過量は偏光面による影響を受けない。従って上記の様な偏光バックライト用の散乱異方性を有するフィルムとして好適である。
【００３９】
ところで、散乱型偏光子であるＷＯ９７／３２２２２号公報等に記載のフィルムは、散乱による透過／非透過を利用して偏光分離を行う光学フィルムである。したがって基本的にフィルムに対して直交方向からの光に対しての散乱の異方性が重要であり、本発明のように斜め入射に対する異方性を要求されるフィルムとは根本的に相違する。またこの光学フィルムによって、散乱軸方向の直線偏光を後方散乱により非透過にし、透過軸方向の直線偏光を透過させて偏光分離を行っている。したがってより偏光分離能を大きくするためには透過率の差をできるだけ大きく取る必要があり透過率の低下が好ましくない本発明のフィルムとは相違する。
【００４０】
本発明では高分子マトリックスに対する分散相の比率は、該マトリックス１００重量部に対し０．０１〜３０重量部である。本発明においては分散相を増やすことにより多重に散乱させて出射光を正面方向に立ち上げること、あるいは分散相を減らすことにより多重散乱を減らしシャープな出射パターンを得る等のコントロールが可能である。ただし分散相が３０重量部より多い場合は、過度の多重散乱のため偏光分離効果が低下する傾向にあり、また０．０１重量部より少ない場合は面光源装置としての十分な輝度を得ることが難しくなる。
【００４１】
本発明において、上記高分子化合物のマトリックス中に含有される分散相としては、例えば
(i) １次粒子径が０．０１〜１０μｍである微粒子、あるいはその凝集体
(ii) 高分子化合物
から構成されるものを挙げることができる。
【００４２】
（ｉ）１次粒子径が０．０１〜１０μｍである微粒子、あるいはその凝集体としては、基本的に透明な有機あるいは無機フィラーであれば特に制限は無い。好ましくはフィルムを延伸したときにボイドの生じにくい有機系フィラーである。本発明の微粒子の１次粒径は０．０１〜１０μｍである。ここで１次粒径というのは粒子の最小単位の大きさである。１次粒径が０．０１以下の場合は光学的効果が生じない可能性が高く、１０μｍを越える場合は延伸時にボイドが生じやすくなるため好ましくない。
【００４３】
本発明における分散相は１次粒子単独でも、その凝集体でも良い。特に１次粒子がサブミクロンオーダーの微粒子の場合、表面エネルギーの影響で凝集体になりやすく、その凝集体として好ましい光学特性を得ることができる。
【００４４】
本発明に用いる微粒子としては、例えば、アクリル微粒子、スチレン微粒子、シリコーン微粒子、スチレン−ブタジエンゴム微粒子、アクリル−アクリルコアシェル型微粒子、アクリル−スチレン−ブタジエンコアシェル微粒子等を例示することが出来る。特にコアシェル型微粒子はゴム弾性を有するため延伸によるボイドの生成等の悪影響が少なく好ましい。
【００４５】
(ii) 分散相が高分子化合物の場合、高分子のマトリックス中に分散相の高分子が島状に分散している。分散相の形態としては一般に延伸方向に長軸を持つ楕円球であるが、その平均径としては０．１〜４００μｍが好ましい。平均径が０．１μｍ未満の場合は、光学的な作用を生じないことがあり、また４００μｍより大きい時は散乱の異方性が不十分となることがある。より好ましくは０．５〜５０μｍである。
【００４６】
分散相に用いる高分子化合物としては基本的に透明なものであり、マトリックスに用いる上記結晶性高分子化合物と基本的に非相溶であるものであれば制限は無い。ただし屈折率が上記式（１）〜（３）の関係を満たすように選択する必要がある。
【００４７】
例えば高分子マトリックスとしてポリエチレンナフタレートを用いた場合は、分散相に用いる高分子化合物としては、ポリスチレン、シンジオタクチックポリスチレン、メタクリレート−スチレン共重合体、アクリロニトリル−スチレン共重合体等を例示できる。またマトリックスがポリエチレンテレフタレートの場合は、ポリメチルメタクリレート等のアクリル樹脂、メタクリレート−スチレン共重合体等が例示できる。
【００４８】
また本発明の散乱異方性フィルムは、後述のように延伸して製造するため、延伸温度で分散相を構成する高分子もある程度弾性を有し、延伸に追随できるものが好ましい。
【００４９】
本発明の散乱異方性フィルムの製造方法としては、結晶性高分子化合物と分散相を形成する材料，例えば上記微粒子またはその凝集体、もしくは上記高分子化合物との所定量を秤量後、溶融混合し押出し製膜する。分散性を高めるため予め高濃度のマスターバッチを用いる事も好ましい。
溶融製膜後、１軸あるいは２軸に延伸を行う。延伸温度はマトリックスに用いる結晶性高分子により異なるが、例えばポリエチレンテレフタレートの場合は８０℃〜１２０℃、ポリエチレンナフタレートの場合は９０℃〜１５０℃程度である。
【００５０】
本発明の散乱異方性フィルムの厚さとしては、０．１μｍ〜２００μｍ、好ましくは１０〜２００μｍである。このフィルム厚が薄い場合は出射角度がよりシャープになる。一方厚い場合は多重散乱により出射ピークが正面に立ち上がる。
【００５１】
本発明の散乱異方性フィルムは、透明媒体からなる端面入射型導光板の出射面あるいは反対面に、粘着層あるいは接着層を介して貼付することにより偏光分離能を有する導光体である偏光出射性導光体を提供する。ここで粘着あるいは接着というのは導光体と散乱異方性フィルムの間に実質的に空気層を挟まないと言う意味である。接着方法としてはＵＶ接着剤等の接着剤、あるいは光学用粘着剤等を用いる事が出来る。偏光を乱さないため、この粘着層あるいは接着層は複屈折を持っていないことが好ましい。この層の厚みとしては５〜１００μｍである。
【００５２】
しかして本発明によれば、上記偏光出射性導光体を備えた偏光バックライトを与える。すなわち、上記偏光出射性導光体を用い、該導光体の端面に装着した光源、および該導光体の出射面と反対側に設置された正反射板を主要な構成要素とする偏光出射性面光源装置が提供される。光源としては特に制限は無く、通常用いられている冷陰極管や発光ダイオードを用いることが出来る。また光源を設置する端面も特に制限は無い。また正反射板は偏光を乱さない意味で複屈折をもたないことが好ましい。
【００５３】
また本発明の偏光出射性面光源装置は、導光体と、該導光体の表面上の散乱異方性フィルムとの接着部位のみを通して偏光が出射するという特徴を有するため、接着部位の形状、面積、比率をコントロールすることにより面内輝度の均斉化を測ること可能である。接着部位の形状、面積、比率をコントロールする方法としては接着剤自身をディッピング、スクリーン印刷等によりパターン化する方法や導光板、あるいはフィルムに凹凸の加工を行ったものを張り合わせることにより、フィルムと導光板の接触位置をコントロールする方法等が考えられる。図５に接着層がパターニングされた面光源装置の概念図を示す。
【００５４】
【発明の効果】
本発明によれば、分散相を有する延伸高分子フィルムのｙ−ｚ平面内でマトリックスと分散相の屈折率をほぼ一致させることにより、偏光性面光源装置として好適な前方散乱性の高い散乱異方性フィルムを得ることが出来る。このフィルムを具備する偏光性面光源装置は、偏光光が必要な液晶表示の輝度を向上させ、低消費電力化することが可能である。
【００５５】
【実施例】
以下実施例を挙げて本発明を詳しく説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
１．全光線透過率は日本電色工業(株)製 デジタル濁度計ＮＤＨ−２０Ｄ（Degital Haze Meter NDH-20D）を用いて測定した。
２．屈折率は（株）アタゴ製(ATAGO Co., LTD)製 アッベ屈折率計２−Ｔ(ATAGO Abbe refractmeter 2-T)を用いて測定した。
３．輝度はミノルタカメラ(株)(MINOLTA Co., LTD)製 輝度計ＬＳ−１１０(Luminance meter LS-110)を用いて測定した。導光板の出射面上に偏光板を置き、該偏光板を回転させながら、導光板より出射する直線偏光の輝度を測定し、その輝度から偏光度を下記式で計算した。
【００５６】
偏光度δ（％）＝（最大輝度−最小輝度）／（最大輝度＋最小輝度）ｘ１００
ここで最大輝度は面内で偏光板を回転させた時輝度が最大になる位置（角度）における輝度、最小輝度は輝度が最低となる位置(角度)における輝度である。
４．用いたポリマーは以下の通りである。
（１）帝人（株）製 ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）
（２）帝人（株）製 ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）
（３）出光化学(株)製 シンジオタクチックポリスチレン（ｓＰＳ） 「ザレック」４１ＡＣ
【００５７】
[実施例１]
結晶性高分子としてＰＥＴ ９７．５重量部と、分散相を構成する成分として三菱レイヨン製コアシェル微粒子「メタプレン」Ｃ−１３２ ２．５重量部を(株)東洋精機製作所製 二軸混練押し出し機「ラボプラストミル」を用いて２８０℃で混練し、溶融押し出し法により製膜した。このサンプルを延伸部の面積５０ｍｍｘ１２０ｍｍで、８０℃にて４.５倍に１軸延伸し厚さ１００μｍのフィルムを得た。このフィルムの光線透過率を測定した。
【００５８】
次にこの１軸延伸フィルムを、粘着剤（綜研化学(株)製 「ＳＫダイン」１８１１Ｌ）を用いて８０ｍｍ ｘ ８０ｍｍ ｘ ２ｍｍのアクリル板の上面に貼付し導光板とした。粘着層の厚みは１０μｍであった。ついで図１に示すように、管径３ｍｍ、管長１００ｍｍ、中心輝度１万ｃｄ／ｍ2の棒状の光源灯（冷陰極管）を、光を入射させる該導光板の端面に装着した。この際冷陰極管の長さ方向と貼付した上記フィルムの延伸方向が平行になるようにした。また光源灯の導光板に対面していない部分と、導光板の光入射面以外の端面、および導光板の出射面である上記フィルム設置面の反対面をアルミ蒸着フィルムで被覆した。
【００５９】
このようにして作成した面光源装置を用いて輝度を測定し偏光度を求めた。測定結果を表に示す。
【００６０】
[実施例２]
分散相を三菱レイヨン製コアシェル微粒子「メタブレン」Ｃ−２０１とした以外は実施例１と同様に実施した。
【００６１】
[実施例３]
分散相を三菱レイヨン製コアシェル微粒子「メタブレン」Ｃ−２２３とした以外は実施例１と同様に実施した。
【００６２】
[実施例４]
分散相を三菱レイヨン製コアシェル微粒子「メタブレン」Ｗ−３００Ａとした以外は実施例１と同様に実施した。
【００６３】
[実施例５]
分散相を呉羽化学工業製コアシェル微粒子「パラロイド」ＥＸＬ−７１２とした以外は実施例１と同様に実施した。
【００６４】
[実施例６]
分散相を呉羽化学工業製コアシェル微粒子「パラロイド」ＥＸＬ−７３１とした以外は実施例１と同様に実施した。
【００６５】
[比較例１]
ＰＥＴ ９９．７重両部にカオリン ０．３重量部を加えて１軸混練機で２８０℃で混練・製膜し、そのまま連続でＴＤ方向に１４０℃で４倍に１軸延伸した。このフィルムを用いた以外は実施例１と同様に実施した。
【００６６】
[比較例２]
ＰＥＴ ９９．９重両部に架橋ポリスチレン粒子 ０．１重量部を加えて１軸混練機で２８０℃で混練・製膜し、そのまま連続でＴＤ方向に１４０℃で４倍に１軸延伸した。このフィルムを用いた以外は実施例１と同様に実施した。
【００６７】
[比較例３]
ＰＥＴ ９９．７重量部とシリカ微粒子 ０．３重量部を(株)東洋精機製作所製 二軸混練押し出し機 ラボプラストミル を用いて２８０℃で混練製膜した以外は、実施例１と同様に実施した。分散相のＮｙ−ｚが、上記式（１）−１及び（１）−２のいずれも満足せず、上記式（３）も満たしていないので、偏光度が小さくなってしまった。
【００６８】
【表１】
以上の結果より、本発明の偏光面光源装置に用いる散乱異方性を有するフィルムとしては、面内の一方向の屈折率のマッチングよりｙ−ｚ平面での屈折率マッチングが重要である事は明白であり、ＷＯ９７／３２２２２号公報等に記載されている散乱型偏光フィルムとは異なるものである。特に比較例１，２を参照されたい。また該フィルムを用いた偏光性面光源装置は偏光変換能に優れ、液晶表示装置等に用いた場合に、その輝度を著しく向上させる事が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の散乱異方性を用いた偏光出射性面光源装置の概念図の一例である。
【図２】本発明の散乱異方性を用いた偏光出射性面光源装置の概念図の一例である。
【図３】従来の面光源装置の概念図である。
【図４】本発明の面光源装置における偏光変換の原理を説明する概念図である。
【図５】実施例１の接着層がパターニングされた面光源装置の概念図である。
【符号の説明】
１：導光体
２：散乱異方性層
３：反射板
４：冷陰極管
５：ランプリフレクター
６：非偏光光（自然偏光）
７：直線偏光の振動方向
８：異方散乱因子
Claims (9)
- 結晶性高分子化合物のフィルムを延伸した高分子フィルムであって、該フィルムは該高分子化合物のマトリックス中に分散相を有するものであり、下記式（１）−１または（１）−２を満たし、かつ下記式（２）及び（３）を満足する散乱異方性を有する高分子フィルム。
ｎｙ＞Ｎｙ−ｚ＞ｎｚ （１）−１
ｎｙ＜Ｎｙ−ｚ＜ｎｚ （１）−２
｜Ｎｙ−ｚ−（ｎｙ＋ｎｚ）／２｜≦０．０３ （２）
｜ｎｘ−Ｎｘ｜＞０．０５ （３）
（ここで、結晶性高分子化合物のマトリックスにおいて、ｎｘはフィルム平面内でもっとも屈折率が高い方向の屈折率、ｎｙは平面内でｘ方向と直行する方向の屈折率、ｎｚは厚み方向の屈折率であり、分散相において、Ｎｙ−ｚはｙ−ｚ平面内の平均屈折率であり、Ｎｘはｘ方向の屈折率である。） - 分散相の割合が、結晶性高分子化合物のマトリックス１００重量部に対し０．０１から３０重量部である、請求項１記載の高分子フィルム。
- 全光線透過率（ＴＴ）が５０％以上である、請求項１または２記載の高分子フィルム。
- 分散相が独立あるいは凝集した微粒子からなり、該微粒子の１次粒子の粒径ｒが、下記式
０．０１μｍ＜ｒ＜１０μｍ
を満たす請求項１〜３のいずれかに記載の高分子フィルム。 - 分散相が架橋高分子からなるコアとそれを包む高分子シェルからなるコアシェル型粒子である請求項４記載の高分子フィルム。
- 分散相が、結晶性高分子化合物Ａのマトリックスの海の中に、平均径０．１〜４００μｍの島状の高分子化合物Ｂとして存在したものである請求項１〜３のいずれかに記載の高分子フィルム。
- 透明媒体からなる端面入射型導光板に、請求項１〜６のいずれかに記載の散乱異方性を有するフィルムを粘着あるいは接着層を介して貼付してなる偏光出射性導光体。
- 請求項７記載の偏光出射性導光体を用い、該導光体の端面に装着した光源、および該導光体の出射面と反対側に設置された正反射板を主要な構成要素とする偏光出射性面光源装置。
- 請求項８記載の偏光出射性面光源装置を用いた液晶表示装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001129219A JP4620283B2 (ja) | 2001-04-26 | 2001-04-26 | 散乱異方性を有する高分子フィルムおよびそれを用いた面光源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001129219A JP4620283B2 (ja) | 2001-04-26 | 2001-04-26 | 散乱異方性を有する高分子フィルムおよびそれを用いた面光源装置 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002328225A JP2002328225A (ja) | 2002-11-15 |
| JP2002328225A5 JP2002328225A5 (ja) | 2008-03-27 |
| JP4620283B2 true JP4620283B2 (ja) | 2011-01-26 |
Family
ID=18977777
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001129219A Expired - Fee Related JP4620283B2 (ja) | 2001-04-26 | 2001-04-26 | 散乱異方性を有する高分子フィルムおよびそれを用いた面光源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4620283B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7715097B2 (en) | 2004-07-22 | 2010-05-11 | Teijin Limited | Screen |
| JP4746475B2 (ja) * | 2006-04-28 | 2011-08-10 | 帝人デュポンフィルム株式会社 | 反射型偏光板 |
| JP5186097B2 (ja) * | 2006-10-31 | 2013-04-17 | 帝人デュポンフィルム株式会社 | 高透明反射型スクリーン用フィルム |
| JP5301784B2 (ja) * | 2007-03-28 | 2013-09-25 | 帝人デュポンフィルム株式会社 | スクリーン用フィルム |
| JP5202096B2 (ja) * | 2008-05-12 | 2013-06-05 | 帝人株式会社 | 積層偏光板、及び液晶表示装置 |
| JP4408942B1 (ja) * | 2008-11-17 | 2010-02-03 | 帝人株式会社 | 直線偏光選択性反射型スクリーン |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000329942A (ja) * | 1999-05-19 | 2000-11-30 | Nitto Denko Corp | 偏光導光板及び偏光面光源 |
| JP2001049008A (ja) * | 1998-09-29 | 2001-02-20 | Teijin Ltd | ヘイズ異方性を有する前方散乱性高分子フィルム |
-
2001
- 2001-04-26 JP JP2001129219A patent/JP4620283B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001049008A (ja) * | 1998-09-29 | 2001-02-20 | Teijin Ltd | ヘイズ異方性を有する前方散乱性高分子フィルム |
| JP2000329942A (ja) * | 1999-05-19 | 2000-11-30 | Nitto Denko Corp | 偏光導光板及び偏光面光源 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2002328225A (ja) | 2002-11-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101017887B1 (ko) | 광대역 콜레스테릭 액정 필름, 그 제조 방법, 원편광판,직선 편광자, 조명 장치 및 액정 표시 장치 | |
| JP6030519B2 (ja) | 液晶表示装置 | |
| JP2004271846A (ja) | 高輝度偏光板、それを用いた液晶パネルおよび画像表示装置 | |
| JP4249394B2 (ja) | 直線偏光を出射する液晶表示素子、光源装置、および、偏光散乱フィルム | |
| KR20090008453A (ko) | 편광자, 그것을 사용한 광학 필름, 그것들을 사용한 화상 표시 장치 | |
| TW200807083A (en) | Contrast ratio enhancement optical stack | |
| JP2004264322A (ja) | 広帯域コレステリック液晶フィルムおよびその製造方法、円偏光板、直線偏光子、照明装置および液晶表示装置 | |
| JP4602604B2 (ja) | 散乱異方性を有する高分子フィルムおよびそれを用いた面光源装置 | |
| JP2001049008A (ja) | ヘイズ異方性を有する前方散乱性高分子フィルム | |
| JP4620283B2 (ja) | 散乱異方性を有する高分子フィルムおよびそれを用いた面光源装置 | |
| JP3813631B2 (ja) | 光学フィルムの製造方法 | |
| JP2009288312A (ja) | 光学素子及び液晶表示装置 | |
| JP4975236B2 (ja) | 偏光子、およびそれを用いた光学フィルム、ならびにそれらを用いた画像表示装置 | |
| JP2004093993A (ja) | 偏光子、それを用いた光学フィルム、およびそれを用いた液晶表示装置ならびにエレクトロルミネッセンス表示装置 | |
| JP2004029743A (ja) | 偏光素子、偏光光源およびそれらを用いた画像表示装置 | |
| KR102315475B1 (ko) | 광학 부재 | |
| JP2004038064A (ja) | 積層偏光フィルム、偏光光源装置及び液晶表示装置 | |
| JPH11281975A (ja) | 偏光性導光板及びそれを用いた偏光性面光源装置 | |
| JP4014360B2 (ja) | 面光源装置 | |
| JP2004279438A (ja) | 光学フィルムおよび画像表示装置 | |
| JP4108249B2 (ja) | 偏光性面光源装置およびそれを用いた液晶表示素子 | |
| JP2001343612A (ja) | 偏光性面光源装置および偏光変換方法 | |
| JP2004219522A (ja) | 広帯域コレステリック液晶フィルム、その製造方法、円偏光板、直線偏光子、照明装置および液晶表示装置 | |
| WO2004063780A1 (ja) | 広帯域コレステリック液晶フィルムおよびその製造方法、円偏光板、直線偏光子、照明装置および液晶表示装置 | |
| JP2005173454A (ja) | 光学フィルムおよび画像表示装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080208 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080208 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20100513 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100608 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20100831 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100915 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20101005 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20101028 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131105 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4620283 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |