JPH1096816A - シート状偏光素子及びこれを用いた液晶表示素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来偏光板のように光吸収二色性を利用せず
にランダム偏光から一方向の偏光のみを取り出す偏光素
子において、光吸収なしにランダム偏光を一方向のみの
偏光に変換することで、光利用効率が高く、光源の吸収
発熱による偏光特性の熱劣化がない光散乱機能付シート
状偏光素子及びこれを用いた液晶表示素子を得る。 【解決手段】 直角三角形状に互い違いに重なり合った
連続的に加工された屈折率の異なるプリズムにおいて、
互いのプリズムの傾斜面間に高屈折率層／低屈折率層を
交互に積層した誘電体多層膜を入射光源に対してほぼブ
リュースター角近傍になるように傾斜させ配置し、入射
させたランダム偏光をＰ偏光とＳ偏光に分離させた後
に、反射光のＳ偏光のみを入射光と平行な互いのプリズ
ム面に配置した１／２波長板を介してＰ偏光に変換さ
せ、透過Ｐ偏光と変換されたＰ偏光をそれぞれ取り出
し、更に光散乱シートによりＰ偏光を光散乱すことで、
ランダム偏光から一方向に偏光した指向性のない直線偏
光を光損失なしに取り出すことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、非偏光光から一方
向の偏光成分のみを生成する機能を備えた光拡散機能付
シート状偏光素子及びこれを用いた液晶表示素子に関
し、更に詳しくは液晶表示素子の広視野角化及び高輝度
化に関する。

【０００２】

【従来の技術】ワードプロセッサやデスクトップパソコ
ン等のＯＡ機器の表示装置の主流であるＣＲＴは、薄型
軽量、低消費電力という大きな利点を持った液晶表示素
子に変換されつつある。

【０００３】液晶表示素子は捻れた液晶を基板で保持し
たセルとその両側に直交に配置した偏光板によって構成
されている。従来、偏光板としてはヨウ素系または色素
系・染料系偏光板が代表的であるある。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させるこ
とにより、一方向の偏光成分のみを有する出射光に変換
するものである。バックライトより出射される非偏光光
は、偏光板により直線偏光に変換され、液晶セル内を液
晶分子の捻れに沿って旋光するために、出射側の偏光板
で光吸収を受けず表示光として出射される。一方セルに
電圧を印可すると液晶が電界方向に配向し捻れがなくな
るために、セルを透過した偏光は出射側偏光板で光吸収
される。

【０００４】また、ＬＣＤを製造する場合、あらかじめ
配向処理して液晶分子を一定方向に配向させる。従来の
捻れネマティック型ＬＣＤにおいては上下方向からパネ
ルを見た場合には光線透過量の変化による表示特性の変
化が生じ、正面方向からの表示特性から大きくずれとい
ったことによる視野角の偏りが生じていた。これは光学
的に異方性を有する液晶分子が電圧印加に対して一方向
に均一に立ち上がる（シングルドメイン）ためであり、
基本的に捻れモードでは解消できるものではない。この
問題に対しＬＣＤの表示視野角を広げる手法として、画
素分割法（例えば SID '91 Digest p.555）、配向分割
法（例えば Japan Display '92 Proceeding p.591）、
アモルファス配向ＴＮモード（例えば SID '93 Digest
p.622）等が検討され、視野角に於ける表示の視認性向
上が確認されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、現在Ｌ
ＣＤに用いられている偏光板では光吸収二色性を利用し
ているため光の利用効率が理論的に５０％以上にはなら
ず光源のロスが大きいために、液晶表示素子における光
の利用効率は数％にすぎない。その結果、高輝度な表示
を得るために消費電力の大半はバックライトシステムに
利用されている。更に、従来偏光板は光吸収にともなう
発熱作用により偏光板自体が熱破壊し、偏光特性の劣化
も生じていた。また、表示の広視野角化に対しいずれの
手法も表示の広視野角化の対し効果はあるものの製造プ
ロセス変更・追加等による工程増加、表示特性の低下、
コストアップ等の課題があり、広視野角化に対する有効
な手法は確立されていない。本発明は、上記従来技術の
課題を解決するもので、光吸収なしに非偏光光から一方
向の直線偏光を生成する機能と出射変更をランダム方向
に散乱させる機能を有する光源の光利用効率の高い光散
乱機能付シート状偏光素子、及びこれを用いた液晶表示
素子を提供することで光利用効率が高く、更に視野角特
性に優れた液晶表示素子を得ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のシート状偏光素
子は、光源より出射された非偏光光を偏光に変換する単
位が、連続的に加工されたシート状偏光素子であって、
前記単位が、前記非偏光光を導光する部分と、前記非偏
光光の一部分を互いに偏光面が直交する反射光及び透過
光に分割する部分と、前記反射光の偏光面を変化させて
透過光の偏光面と一致させる変調部と、偏光光をランダ
ム方向に散乱させる光散乱部を有していることを特徴と
する。

【０００７】ここで、前記分割部の断面形状が、非偏光
光の入射する面側が直角三角形状プリズムが連続に加工
された形状であり、かつ、前記直角三角形プリズムが非
偏光光の進行方向に平行な面と非偏光光の入射角に対し
てブリュースター角条件を近似的に満たすように傾斜さ
れた面からなる三角波形状であり、傾斜された面上に高
屈折率と低屈折率の各層が交互に積層された誘電体多層
膜が配置されており、前記変調部が直角三角形プリズム
の非偏光光進行方向と平行な面の間に設けられた１／２
波長板であるとよい。

【０００８】また、前記分割部の断面形状が、直角三角
形状プリズムが互い違いに重なった形状であり、かつ、
前記直角三角形状プリズムの屈折率が光線入射面をなす
前記プリズムの屈折率より光線出射面をなす前記プリズ
ムの屈折率が大きく、前記直角三角形プリズムが非偏光
光の進行方向に平行な面と非偏光光の入射角に対してブ
リュースター角条件を近似的に満たすように傾斜された
面からなる三角波形状であり、傾斜された面上に高屈折
率と低屈折率の各層が交互に積層された誘電体多層膜が
配置されており、誘電体多層膜の高屈折率層の屈折率と
光線出射面をなすプリズムがの屈折率がほぼ同様であ
り、誘電体多層膜の低屈折率層の屈折率と光線入射面を
なすプリズムの屈折率がほぼ同様である誘電体多層膜で
あり、前記変調部が前記偏光分割部の低屈折率直角三角
形プリズムと高屈折率直角三角形プリズムの互いの非偏
光光進行方向と平行な面の間に設けられた１／２波長板
であるとよい。

【０００９】また、前記分割部で誘電体多層膜の高屈折
率層／低屈折率層の繰り返し単位が少なくとも１つ以上
であるとよい。

【００１０】また、前記分割部で分割された反射偏光光
が前記変調部により変調され前記分割部の傾斜面に入射
する角度が前記分割部の反対側の外部媒体に対し臨界角
以上であるとよい。

【００１１】また、前記光散乱部が、偏光入射面が光学
的に平滑な表面であり、かつ、偏光出射面の表面形状が
凹凸を有した構造であり、更に、前記偏光出射表面の凹
凸形状のピッチが、前記偏光分割部の直角三角形状プリ
ズムの配置ピッチよりも小さい構造であるとよい。

【００１２】また、前記光散乱部が、光散乱機能を与え
る屈折率不均一構造からなり、前記屈折率不均一構造が
２成分以上の非相溶成分からなる共連続相組成物であ
り、更に、共連続相組成物の連続相構成ピッチが非偏光
光源として用いられる光線波長よりも大きい構造であっ
てもよい。

【００１３】また、前記光散乱部が、光散乱機能を与え
る屈折率不均一構造からなり、前記屈折率不均一構造が
樹脂マトリックスと樹脂中に均一に分散した非偏光光に
対して光吸収がほとんど無い球状もしくは楕円体状の粒
子形状物であり、前記粒子形状物の粒径が２０μｍ以下
であってもよい。

【００１４】また、前記光散乱部が、固体基板上に光散
乱機能を与える屈折率不均一構造を有する物質をコーテ
ィングした構造からなり、前記屈折率不均一構造が樹脂
マトリックスと樹脂中に均一に分散した非偏光光に対し
て光吸収がほとんど無い球状もしくは楕円体状の粒子形
状物であり、前記粒子形状物の粒径が２０μｍ以下であ
ってもよい。

【００１５】また、前記光散乱部が、光散乱機能を与え
る屈折率不均一構造からなり、前記屈折率不均一構造が
樹脂マトリックスと樹脂中に分散した非偏光光に対して
光吸収がほとんど無い球状もしくは楕円体状の粒径が２
０μｍ以下である粒子形状物であり、更に、前記粒子形
状物の樹脂マトリックス中の分散状態が偏光が入射する
面から散乱光が出射する面に向けて粒子形状物密度が連
続的に変化した構造を有していてもよい。

【００１６】本発明の光散乱機能付シート状偏光素子に
おいて偏光面が一致した透過光と反射光がランダム方向
に出射する面に、出射光の偏光面と偏光板の偏光軸が一
致するように偏光板が設けられていてもよい。

【００１７】また、反射型液晶表示素子において液晶表
示画面側の偏光板として本発明の光散乱機能付シート状
偏光素子を用いるとよい。

【００１８】

【発明の実施の形態】本発明の光散乱機能付シート状偏
光素子に入射する非偏光光は、偏光分割部の傾斜面上の
誘電体多層膜にブリュースター角で入射するためにＰ偏
光は透過光として偏光分割部を透過し、一方Ｓ偏光は誘
電体多層膜において反射光となる。反射Ｓ偏光は連続で
隣り合う偏光分割部に設けられた変調部において１／２
波長分位相が変調しＳ偏光からＰ偏光に変換され、更
に、偏光分割部傾斜面で全反射し偏光素子裏面から出射
する。光散乱部において偏光光は光散乱部を構成する屈
折率不均一構造により異物質からなる屈折率界面におい
て光散乱し、指向性のない偏光光として偏光素子裏面か
ら出射する。

【００１９】つまり、本発明の偏光素子により、透過光
をＰ偏光で出射させ反射光をＳ偏光からＰ偏光に変換し
た後に出射させることにより光エネルギーを損失させる
ことなしに非偏光光を一方向偏光に光利用効率を高く変
換させることができ、更に光散乱部において偏光光を光
散乱させることで指向性のない偏光光として取り出すこ
とができる。また、本発明の偏光素子の偏光出射面に偏
光面と偏光軸が一致するように偏光板を設置することに
より消光比が高く高光利用効率な指向性のない偏光光を
得ることができる。また、本発明の光散乱機能付シート
状偏光素子を液晶表示素子に用いることにより、高輝度
で視野角の広い表示を有する液晶表示素子を得ることが
できる。

【００２０】

【実施例】次に、実施例に基づき本発明を詳細に図面を
参照して説明する。但し、本発明は以下の実施例に限定
されるものではない。

【００２１】図１は本発明のシート状偏光素子の第１の
実施例を示す、図は連続的に加工されたシート状偏光素
子の隣り合う２個の偏光素子単位の構成図である。

【００２２】本実施例のシート状偏光素子のからなり、
シート状偏光素子は偏光素子構成単位が連続的に加工さ
れた形状を有している。

【００２３】図１は本発明の光散乱機能付シート状偏光
素子の第１の実施例を示す、図は連続的に加工されたシ
ート状偏光素子の隣り合う２個の偏光素子単位の構成図
である。

【００２４】本実施例の偏光素子の構成単位は非偏光光
１０を偏光分割する偏光分割プリズム２０と偏光分割プ
リズムと斜面同士が重なり合う直角三角形状の導光プリ
ズム３０と偏光分離プリズム上に形成された誘電体多層
膜４０と偏光分離された反射偏光の位相を変調するため
の偏光面変調部５０と非偏光光から偏光に変換された光
をランダム方向に散乱する光散乱部６０からなり、光散
乱機能付シート状偏光素子は偏光素子構成単位が連続的
に加工された形状を有している。

【００２５】偏光分割部は、非偏光光１０の入射角がほ
ぼブリュースター角になるように傾斜している傾斜面２
１上の誘電体多層膜４０と一方向に偏光を出射する出射
面２２を有する高屈折率偏光分割プリズム２０と非偏光
光１０の入射角が直角な入射面３２と誘電体多層膜４０
と同様な傾きの傾斜面３１を有する低屈折率直角三角形
状導光プリズム３０とからなり、非偏光光１０を誘電体
多層膜４０を介した傾斜面２１と傾斜面３１の界面にお
いて、互いに偏光面が直交する透過光と反射光に分割す
る分割部として機能する。ここで、誘電体多層膜４０を
介した傾斜面２１と傾斜面３１の界面は界面に対して垂
直な振動面を有するＰ偏光１１を透過し、界面に対して
平行な振動面を有するＳ偏光１２を反射する特性を有
し、互いに振動面の直交したＰ偏光とＳ偏光を分割する
分割部として機能する。

【００２６】また、偏光分割部で分割された反射光が変
調部により変調され偏光分割プリズムの傾斜面２１の裏
面の傾斜面２３に入射する角度が偏光分割プリズム２０
の反対側の外部媒体（誘電体多層膜の低屈折率層４２）
に対し臨界角以上であり、反射光を全反射する全反射面
として機能する。

【００２７】偏光変調部は、低屈折率導光プリズム３０
と偏光分離プリズム２０の非偏光光に対し平行な互いの
面（面３４と面２４）の間に設けられた１／２波長板５
０であり、誘電体多層膜４０及び傾斜面２１で反射した
反射光の偏光面を変換させて透過光の偏光面と偏光面を
一致させる位相変調部として機能する。ここで、誘電体
多層膜４０の光線入射面及び傾斜面２１に対して平行な
振動面を有する反射Ｓ偏光の位相を１／２波長分変調さ
せてＰ偏光１３に変換する特性を有し、入射直線偏光の
位相を半波長変換し入射光偏光面と直交した出射直線偏
光に変換する変調部として機能する。

【００２８】光散乱部は、偏光分離プリズム２０の偏光
出射面２２に平行に設けられた、少なくとも２種類以上
の屈折率の異なる物質から構成される屈折率不均一構造
を有した光散乱シートであり、偏光出射面２２から出射
する偏光光を指向性のない偏光光として光散乱させる光
散乱部として機能する。ここで、入射面５１に入射した
Ｐ偏光は光散乱部を構成する屈折率不均一構造により異
物質からなる屈折率界面において光散乱し、指向性のな
いＰ偏光として入射Ｐ偏光を散乱させる光散乱部として
機能する。

【００２９】次に、本実施例の光散乱機能付シート状偏
光素子の動作について説明する。

【００３０】ランダムな偏光を有する入射光（非偏光
光）１０は低屈折率直角三角形状導光プリズム３０を介
して誘電体多層膜４０に入射する。入射光１０は高屈折
率層４１にほぼブリュースター角で入射するために入射
面に平行な振動面を有するＳ偏光１２と入射面に垂直な
振動面を有するＰ偏光１１及び未分離のＳ偏光１４とに
分離される。Ｐ偏光１１及びＳ偏光１４は誘電体多層膜
４０を透過する過程で構成する低屈折率層４２と高屈折
率層４１の界面においてＳ偏光の分離を繰り返す。Ｐ偏
光１１は偏光分離プリズム２０に入射し出射面２２から
Ｐ偏光として出射される。

【００３１】一方Ｓ偏光１２及び１４は誘電体多層膜４
０及び傾斜面２１で反射分離され外部媒体（導光プリズ
ム３０）を透過して１／２波長板５０に入射する。Ｓ偏
光１２及び１４は１／２波長板５０で位相変調され位相
が１／２波長分変調して振動面が入射光の振動面から９
０°変換されたＰ偏光１３として１／２波長板５０を出
射し、隣り合う偏光分離プリズム２０に入射する。位相
変調された反射光はＰ偏光１３として傾斜面２３に入射
する。Ｐ偏光入射角は偏光分割プリズム２０の反対側の
外部媒体（誘電体多層膜４０を構成する低屈折率層４
２）に対し臨界角以上であるために傾斜面２３で全反射
し出射面２２からＰ偏光として出射される。

【００３２】透過Ｐ偏光１１及び位相変換された反射Ｐ
偏光１３は光散乱部６０の入射面６１に異なる入射角度
で入射する。各Ｐ偏光は屈折率の異なる物質６３及び物
質６４からなる屈折率不均一界面において光散乱し、指
向性のないＰ偏光として出射面６２からランダム方向に
出射される。

【００３３】したがって、本実施例の偏光分割部と位相
変調部及び光散乱部が連続的に加工された光散乱機能付
シート状偏光素子を用いることにより、ランダム偏光光
１０を偏光分割部でＰ偏光１１とＳ偏光１２、１４に分
割し、更にＳ偏光１２、１４を位相変調部５０でＰ偏光
１３に変換させ、各Ｐ偏光を光散乱部６０でランダム方
向に光散乱させることで、光損失なく出射面６２から指
向性のないＰ偏光として出射させることができる。

【００３４】次に、本実施例の光散乱機能付シート状偏
光素子の各構成部の材料について説明する。

【００３５】入射側低屈折率直角三角形状導光プリズム
３０及び出射側偏光分割プリズム２０は、プラスチック
またはガラスなどで構成することができるが、加工の自
由度を考慮するとプラスチックで構成した方が好まし
い。誘電体多層膜４０は高屈折率層４１と低屈折率層４
２の交互積層であり、無機物、無機酸化物、有機低分子
または高分子コーティング膜などで構成することができ
るが、光学的平滑性が良好で光学的な透明性が良好な材
料であることが好ましい。

【００３６】位相変調部である１／２波長板５０は、延
伸した高分子フィルム、一方向に分子長軸を配向させた
低分子液晶、側鎖型高分子液晶、主鎖型高分子液晶の厚
みを一定に制御したもの、無機酸化物、二色性有機分子
を斜方蒸着等のドライプロセスで製膜したもの、雲母や
水晶等の結晶性のもので、入射する光束に対して１／２
波長の位相変化を与えるもので構成されることが好まし
く、更に、可視光域で光学的位相差の波長分散が非常に
小さいもの、若しくは無いもので構成されることがより
好ましい。

【００３７】光散乱部である光散乱シートは、熱可塑性
樹脂、熱硬化性樹脂、低分子液晶、側鎖型高分子液晶、
主鎖型低分子液晶及びそれぞれの共重合高分子液晶のい
ずれかを２成分以上の非相溶性成分による共連続相を形
成したもの、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、側鎖型高分
子液晶、主鎖型低分子液晶の樹脂マトリックス中に金属
酸化物粒子、プラスチックビーズ、ガラスビーズまたは
マトリックス樹脂と非相溶な低分子液晶ドメインを均一
分散または連続的な粒子密度分布を示す傾斜構造を有す
るもの、プラスチックフィルムまたはガラスの固体基板
上に熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、側鎖型高分子液晶、
主鎖型低分子液晶の樹脂マトリックス中に金属酸化物粒
子、プラスチックビーズ、ガラスビーズまたはマトリッ
クス樹脂と非相溶な低分子液晶ドメインを均一分散させ
た成分をコーティングしたもので、屈折率不均一構造を
有しており入射Ｐ偏光に対し光散乱を与えるもので構成
されることが好ましく、更に、可視光域で光散乱シート
構成物の光吸収が小さいもの、若しくは無いもので構成
されることがより好ましい。

【００３８】図２は、本発明の光散乱機能付シート状偏
光素子の第２の実施例を示す、図は連続的に加工された
シート状偏光素子の隣り合う２個の偏光素子単位の構成
図である。

【００３９】本実施例のシート状偏光素子が図１に示し
たシート状偏光素子と異なる点は、光散乱部６０が固体
基板シートよりなり、Ｐ偏光出射面６２の表面に凹凸の
加工が施されている点と、光散乱部６０の出射面６２に
側に出射されるＰ偏光１１及びＰ偏光１３の偏光振動方
向と偏光板７０の偏光軸が一致している点である。光散
乱部の材質としては、プラスチックシートまたはガラス
基板が好ましく、加工性の点からプラスチックシートが
より好ましい。本実施例のシート状偏光素子では、第１
の実施例同様な動作により、ランダム偏光１０を光損失
なしにＰ偏光に変換した後に、凹凸出射面６２からＰ偏
光が出射される際に、表面の凹凸によりＰ偏光出射方向
の指向性をなくさせることでＰ偏光を散乱させランダム
な方向に進行するＰ偏光を得る。更に、偏光板７０でＰ
偏光と直交したＳ偏光成分を光吸収二色性によりカット
することで、消光比が高く、更に透過光強度の高い指向
性のないＰ偏光を出射することができる。

【００４０】図３は、本発明光散乱機能付シート状偏光
素子を用いた液晶表示素子の実施例を示す、図は連続的
に加工された光散乱機能付シート状偏光素子の隣り合う
２個の偏光素子単位を配置した液晶表示素子の構成図で
ある。

【００４１】本実施例の液晶表示素子は図１に示した光
散乱機能付シート状偏光素子の偏光軸とクロスニコルの
角度に偏光軸を配置した従来型偏光板に挟まれたＴＮ型
液晶セルにより構成された反射型液晶表示素子である。
図１の光散乱機能付シート状偏光素子を配置しているこ
とから、液晶セルには指向性のない一方向に偏光した偏
光光が入射する。液晶層を透過したＰ偏光は対向偏光板
８０を透過した後に反射板９０により全反射して表示面
に出射される。この時、捻れネマチック液晶により光ス
イッチングされた透過光は光散乱部６０により再び光散
乱され、指向性の表示光として出射される。つまり、本
発明の光散乱機能付シート状偏光素子を用いた反射型液
晶表示素子により、光利用効率が高いために高輝度で広
視野角な液晶表示を得ることができる。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の光散乱機
能付シート状偏光素子を用いることにより、非偏光光源
の利用効率の高い偏光素子が得られ、高輝度の偏光を得
る際に光源電力の省力化がはかれる。また、本発明のシ
ート状偏光素子は従来の偏光板とは異なり、本質的に光
吸収がないために、強い光線を入射させた場合にも、発
熱による偏光性能の劣化をまねくことなしに安定な偏光
機能を提供できる。更に、本発明の偏光素子を用いた反
射型液晶表示素子は高輝度で広視野角な液晶表示を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の光散乱機能付シート状偏光素子の第
１の実施例を示す、光散乱機能付シート状偏光素子の合
う２個の偏光素子の構成図である。

【図２】 本発明の光散乱機能付シート状偏光素子の第
２の実施例を示す、光散乱機能付シート状偏光素子の隣
り合う２個の偏光素子の構成図である。

【図３】 第３の実施例である本発明の光散乱機能付シ
ート状偏光素子を用いた反射型液晶表示素子のを示す。

【図４】 図１に示した単位を連続的に加工した光散乱
機能付シート状偏光素子の一構成例を示す部分図であ
る。

【図５】 図２に示した単位を連続的に加工した光散乱
機能付シート状偏光素子の一構成例を示す部分図であ
る。

【図６】 光散乱部の構造例

【図７】 光散乱部の構造例

【図８】 光散乱部の構造例

【図９】 光散乱部の構造例

【符号の説明】

１０ ランダム光源 １１ Ｐ偏光 １２ Ｓ偏光 １３ 位相変調Ｐ偏光 １４ 未分離Ｓ偏光 １５ 光散乱機能付シート状偏光素子 １６ ＴＮ型液晶セル ２０ 偏光分離プリズム ２１ 偏光分離プリズムの傾斜面 ２２ 偏光分離プリズムの出射面 ２３ 変換されたＰ偏光の入射する傾斜面 ２４ 偏光分離プリズムの光源と平行な面 ３０ 入射側プリズム ３１ 入射プリズム傾斜面 ３２ 光源入射面 ３３ 入射側プリズム傾斜面の内側面 ３４ 入射側プリズムの光源と平行な面 ４０ 誘電体多層膜 ４１ 高屈折率層 ４２ 低屈折率層 ５０ １／２波長板 ６０ 光散乱部 ６１ Ｐ偏光入射面 ６２ 散乱Ｐ偏光出射面 ６３、６４ 光散乱シート構成物質 ７０、８０ 偏光板 ９０ 反射板 θＢ 光源の偏光分離プリズムへの入射角 θ１ 変調部で変換された偏光の偏光分離プリズム傾斜
面の裏面への入射角

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源より出射された非偏光光を偏光に変
   換する単位が、連続的に加工されたシート状偏光素子で
   あって、前記単位が、前記非偏光光を導光する部分と、
   互いに偏光面が直交する反射光及び透過光に分割する部
   分と、前記反射光の偏光面を変換させて透過光の偏光面
   と一致させる変調部と、透過光及び位相変調された反射
   光を光散乱させる光散乱部を有することを特徴とする光
   散乱機能付シート状偏光素子。
2. 【請求項２】 前記分割部の断面形状が、非偏光光の入
   射する面側が直角三角形状プリズムが連続に加工された
   形状であり、かつ、前記直角三角形プリズムが非偏光光
   の進行方向に平行な面と非偏光光の入射角に対してブリ
   ュースター角条件を近似的に満たすように傾斜された面
   からなる三角波形状であり、傾斜された面上に高屈折率
   と低屈折率の各層が交互に積層された誘電体多層膜が配
   置されており、前記変調部が直角三角形プリズムの非偏
   光光進行方向と平行な面の間に設けられた１／２波長板
   であり、前記光散乱部が透過光及び位相変調された反射
   光が出射する面に設けられた光散乱シートであることを
   特徴とする請求項１記載の光散乱機能付シート状偏光素
   子。
3. 【請求項３】 前記分割部の断面形状が、直角三角形状
   プリズムが互い違いに重なった形状であり、かつ、前記
   直角三角形状プリズムの屈折率が光線入射面をなす前記
   プリズムの屈折率より光線出射面をなす前記プリズムの
   屈折率が大きく、前記直角三角形プリズムが非偏光光の
   進行方向に平行な面と非偏光光の入射角に対してブリュ
   ースター角条件を近似的に満たすように傾斜された面か
   らなる三角波形状であり、傾斜された面上に高屈折率と
   低屈折率の各層が交互に積層された誘電体多層膜が配置
   されており、誘電体多層膜の高屈折率層の屈折率と光線
   出射面をなすプリズムがの屈折率がほぼ同様であり、誘
   電体多層膜の低屈折率層の屈折率と光線入射面をなすプ
   リズムの屈折率がほぼ同様である誘電体多層膜であり、
   前記変調部が前記偏光分割部の低屈折率直角三角形プリ
   ズムと高屈折率直角三角形プリズムの互いの非偏光光進
   行方向と平行な面の間に設けられた１／２波長板であ
   り、前記光散乱部が透過光及び位相変調された反射光が
   出射する面に設けられた光散乱シートであるることを特
   徴とする請求項１記載の光散乱機能付シート状偏光素
   子。
4. 【請求項４】 前記分割部で誘電体多層膜の高屈折率層
   ／低屈折率層の繰り返し単位が少なくとも１つ以上であ
   ることを特徴とする請求項１、２又は３記載の光散乱機
   能付シート状偏光素子。
5. 【請求項５】 前記分割部で分割された反射偏光光が前
   記変調部により変調され前記分割部の傾斜面に入射する
   角度が前記分割部の反対側の外部媒体に対し臨界角以上
   であることを特徴とする請求項１、２又は３記載の光散
   乱機能付シート状偏光素子。
6. 【請求項６】 前記光散乱部が、偏光入射面が光学的に
   平滑な表面であり、かつ、偏光出射面の表面形状が凹凸
   を有した構造であり、更に、前記偏光出射表面の凹凸形
   状のピッチが、前記偏光分割部の直角三角形状プリズム
   の配置ピッチよりも小さいことを特徴とする請求項１、
   ２又は３記載の光散乱機能付シート状偏光素子。
7. 【請求項７】 前記光散乱部が、光散乱機能を与える屈
   折率不均一構造からなり、前記屈折率不均一構造が２成
   分以上の非相溶成分からなる共連続相組成物であり、更
   に、共連続相組成物の連続相構成ピッチが非偏光光源と
   して用いられる光線波長よりも大きいことを特徴とする
   請求項１、２又は３記載の光散乱機能付シート状偏光素
   子。
8. 【請求項８】 前記光散乱部が、光散乱機能を与える屈
   折率不均一構造からなり、前記屈折率不均一構造が樹脂
   マトリックスと樹脂中に均一に分散した非偏光光に対し
   て光吸収がほとんど無い球状もしくは楕円体状の粒子形
   状物であり、前記粒子形状物の粒径が２０μｍ以下であ
   ることを特徴とする請求項１、２又は３記載の光散乱機
   能付シート状偏光素子。
9. 【請求項９】 前記光散乱部が、光散乱機能を与える屈
   折率不均一構造からなり、前記屈折率不均一構造が樹脂
   マトリックスと樹脂中に分散した非偏光光に対して光吸
   収がほとんど無い球状もしくは楕円体状の粒径が２０μ
   ｍ以下である粒子形状物であり、更に、前記粒子形状物
   の樹脂マトリックス中の分散状態が偏光が入射する面か
   ら散乱光が出射する面に向けて粒子形状物密度が連続的
   に変化した構造を有していることを特徴とする請求項
   １、２又は３記載の光散乱機能付シート状偏光素子。
10. 【請求項１０】 前記光散乱部が、固体基板上に光散乱
    機能を与える屈折率不均一構造を有する物質をコーティ
    ングした構造からなり、前記屈折率不均一構造が樹脂マ
    トリックスと樹脂中に均一に分散した非偏光光に対して
    光吸収がほとんど無い球状もしくは楕円体状の粒子形状
    物であり、前記粒子形状物の粒径が２０μｍ以下である
    ことを特徴とする請求項１、２又は３記載の光散乱機能
    付シート状偏光素子。
11. 【請求項１１】 請求項１、２、又は３記載の光散乱機
    能付シート状偏光素子において偏光面が一致した透過光
    と反射光が散乱した後に出射する面に、出射光の偏光面
    と偏光板の偏光軸が一致するように偏光板を設けたシー
    ト状偏光素子。
12. 【請求項１２】 請求項１、２、３又は１１記載の光散
    乱機能付シート状偏光素子を、偏光板として用いた反射
    型液晶表示素子。