JPWO2005026830A1

JPWO2005026830A1 - 照明装置及び液晶表示装置

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Publication number: JPWO2005026830A1
Application number: JP2005513961A
Authority: JP
Inventors: 川畑　耕也; 耕也川畑; 修平奥出
Original assignee: Zeon Corp
Current assignee: Zeon Corp
Priority date: 2003-09-12
Filing date: 2004-09-09
Publication date: 2006-11-24
Also published as: TW200517688A; WO2005026830A1

Abstract

液晶表示装置のバックライトユニットなどとして好適に用いられ、正面から見た場合でも、斜め方向から見た場合でも視野角での色むらが生じにくく、かつ高輝度の液晶表示装置を与えることができる照明装置、及び該照明装置を備えた液晶表示装置。前記照明装置は入射光を偏光状態の異なる透過光と反射光に分離する偏光分離素子、及び偏光分離素子に対して光を供給する面光源装置を有する照明装置を包含しており、偏光分離素子の法線入射光に対する赤色バンドエッジをＡ（ｎｍ）とした場合に、面光源装置の光の出射角度θが、関係式（ａ）ｓｉｎθ≦１．５×〔１−（６３０／Ａ）２〕１／２（ａ）で表される。

Description

本発明は、照明装置及び液晶表示装置に関する。さらに詳しくは、本発明は、特に液晶表示装置のバックライトユニットなどとして好適に用いられる照明装置、及び該照明装置を備えた液晶表示装置に関するものである。

近年、ＣＲＴ表示装置に比べて、小型でコンパクトな液晶表示装置を備えた様々な機器が普及してきている。例えばパーソナルコンピュータあるいはビデオカメラ等民生用機器を始めとして各種機器の小型化に対する市場ニーズは高く、具体的には、ラップトップ型コンピュータあるいは液晶モニタ付カメラと呼ばれる小型化された携帯可能な機器が広く普及してきた。これらの機器において、液晶表示装置を具備することは必須となっており、あわせてカラー表示化、高輝度化など高機能高性能化への要求は強い。
この液晶表示装置は、液晶層を背面から照らして発光させるバックライト方式が普及し、液晶層の下面側にバックライトユニットが装備されている。バックライトユニットは、一般に、冷陰極管などの光源と、入射端面が光源の近傍に位置するように配置した導光板と、導光板の出射側の面（表面側）に配設された光学シートと、導光板の光学シートとは反対側（裏面側）に配設した光反射シートとで構成されている。そして、導光板の光反射シート側の面又は出射側の面には、均一な拡散光を得るために、所定形状の微細パターンが形成されている。導光板の表面側に配設された光学シートとしては、光拡散シートや、プリズムシートなどを挙げることができる。
しかしながら、このような従来の液晶表示装置においては、バックライトユニットから出射される光エネルギーの利用効率が低く、該光エネルギーの利用効率を高めることは、重要な技術的課題となっていた。
バックライトユニットからの出射光は非偏光である。一方、液晶表示装置の入射／出射面には偏光板が設けられており、この偏光板は直線偏光しか透過させず、その他の光は、該偏光板内に吸収されてしまう。したがって、直線偏光として透過する光は、該偏光板への入射光の５０％以下であり、このことが、液晶表示装置の高輝度化や低消費電力化を困難とする一因となっていた。
したがって、バックライトユニットからの出射光を直線偏光にするが、あるいは偏光板に吸収される光を再利用することができれば、全体としてバックライトユニットから出射される光エネルギーの利用効率を高めることができる。
後者の方法として、光エネルギーの利用効率を高めるために、各種の輝度向上部材が開発され、実用化されている。例えば低屈折率フィルムと高屈折率フィルムとを交互に積層した多層積層フィルム（例えば、特許文献１参照）や、コレステリック液晶層を用いた円偏光分離膜（例えば、特許文献２、特許文献３参照）などが知られている。
前記多層積層フィルムは、所定偏光軸の直線偏光を透過して、他の光は反射する特性を有し、その透過光をそのまま偏光板に偏光軸を揃えて入射させることにより、偏光板による吸収を抑制しつつ、効率よく透過させることができる。しかしながら、該多層積層フィルムは、屈折率の異なる２種のフィルムを交互に約８００層積層させた積層数の極めて多い積層構造を有しており、その製造が複雑であって、コスト高になるという欠点を有している。
前記円偏光分離膜は、棒状液晶分子あるいは側鎖型液晶性高分子の液晶性基が層法線と平行な螺旋軸を回転軸として厚み方向に捩れた構造のコレステリック液晶層を有し、その選択反射特性を利用して、左右回転の円偏光を透過光と反射光に分離するものである。通常の液晶を用いてこの選択反射層を形成した場合、選択反射の波長域は数十ｎｍ程度であり、輝度向上部材の目的にはこのまま適用することはできない。したがって、可視光全域に渡って円偏光分離を行うために反射帯域を可視域において広帯域化する必要がある。
この広帯域化に対して、異なる反射帯域を有する液晶層を複数設ける方法、コレステリック液晶層の螺旋ピッチを厚み方向に徐々に変化させる方法などが知られている。しかしながら、いずれの方法も生産性・コストに関しては課題を残している。
また、コレステリック液晶層を用いた円偏光分離素子の場合、層法線に平行な方向に入射した光に対しては何ら作用すること無く表示特性に影響を与える事はない。しかし、斜めに入射した光に対してはコレステリック液晶層自体の作用により、位相差が発生するために表示特性が悪化し、特に斜め方向で着色するという問題があった。このような問題に対処するために、例えば法線入射光に対する選択反射帯域を赤外域まで拡張した反射性偏光子が開示されている（例えば、特許文献４参照）。しかしながら、このような赤外域まで拡張した反射性偏光子では、層の厚みや積層数を増やす必要があり、材料費が高くなるなどの問題がある。
他には、液晶表示装置においては、液晶の配向に起因する複屈折性や旋光性などにより、その表示コントラスト及び表示色の視野角特性は、ＣＲＴ表示装置に比べて劣る問題がある。このため、例えば位相差板を組み込むことによって視野角を改善することが提案されており（例えば、特許文献４参照）、さらには、液晶の配向を制御することで、液晶の複屈折性による悪影響を低減することが試みられているが、ＣＲＴ表示装置の表示特性に比べると、まだ十分ではない。
また、液晶表示装置において、表示品質が低下する原因の一つとして、液晶層に入射する光が平行光でなく、広がりをもった拡散光であることが挙げられる。液晶層に垂直方向以外の種々の角度で入射した光は、着色による表示品質の低下をもたらす原因となる。したがって、液晶層に平行光に近い光を入射できれば、液晶の複屈折性に起因する表示特性の低下を抑制することができ、表示特性を向上させることができる。
本発明は、このような事情のもとで、特に液晶表示装置のバックライトユニットなどとして好適に用いられ、光エネルギーの利用効率が高い上、正面から見た場合でも、斜め方向から見た場合でも視野角での色むらが生じにくく、かつ高輝度の液晶表示装置を与えることができ、しかも製造コスト的に有利な照明装置、及び該照明装置を備えた上記の優れた機能を有する液晶表示装置を提供することを目的としてなされたものである。
特表平９−５０６８３７号公報特開平６−２３５９００号公報特開平８−２７１７３１号公報特表２０００−５１５９９４号公報

本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、入射光を偏光状態の異なる透過光と反射光に分離する偏光分離素子、特に法線入射光に対する選択反射帯域の長波長側臨界値が特定の範囲にある広帯域偏光分離素子と、該偏光分離素子に対して出射する光の拡散角度が特定の範囲内である面光源装置とを少なくとも有する照明装置により、その目的を達成し得ることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、
（１）少なくとも入射光を偏光状態の異なる透過光と反射光に分離する偏光分離素子、及び偏光分離素子に対して光を供給する面光源装置を有する照明装置であって、前記偏光分離素子の法線入射光に対する赤色バンドエッジをＡ（ｎｍ）とした場合に、面光源装置の光の出射角度θが、関係式（ａ）
ｓｉｎθ≦１．５×〔１−（６３０／Ａ）^２〕^１／２（ａ）
を満たす範囲内であることを特徴とする照明装置、
（２）偏光分離素子の赤色バンドエッジが、法線入射光に対して６３０ｎｍ以上７５９ｎｍ未満である第１項記載の照明装置、
（３）偏光分離素子が、広帯域偏光分離素子である第１項又は第２項記載の照明装置、
（４）面光源装置が、導光板と、該導光板の端面側に設けられた光源及び下面側に設けられた複数の光源から少なくとも構成された装置であって、前記導光板において、偏光分離素子側表面が、偏光分離素子の光出射側表面と平行であり、これと対向する裏面側が、該偏光分離素子の光出射側表面とは平行でない複数の角度領域を有すると共に、内部に組成の異なる領域を有し、かつ前記複数の角度領域それぞれに光源を配置してなる第１項ないし第３項のいずれかに記載の照明装置、
（５）主屈折率ｎ_ｘ、ｎ_ｙ及びｎ_ｚ（ただし、ｎ_ｘ、ｎ_ｙは、厚み方向に垂直なたがいに直交する２方向の屈折率であり、ｎ_ｚは厚み方向の屈折率である。なお、ｎ_ｘ、ｎ_ｙの直交軸は、ｎ_ｘ−ｎ_ｙが最大となるように定められる。）の関係がｎ_ｚ＞ｎ_ｘ、ｎ_ｚ＞ｎ_ｙ、ｎ_ｘ≒ｎ_ｙである位相差素子を有する第１項ないし第４項のいずれかに記載の照明装置、
（６）位相差素子が、面内のレターデーションを実質的に有さず、かつ
Ｒｔｈ＝〔［（ｎ_ｘ＋ｎ_ｙ）／２］−ｎ_ｚ〕×Ｄ
（ただし、Ｄは位相差素子の厚みである。）
で定義される厚み方向のレターデーションが−２０〜−１０００ｎｍの範囲のものである第５項記載の照明装置、
（７）１／４波長板を有する第１項ないし第６項のいずれかに記載の照明装置、
（８）１／４波長板が、広帯域１／４波長板である第７項記載の照明装置、
（９）面光源装置と偏光分離素子との間に、プリズムシートを有する第１項ないし第８項のいずれかに記載の照明装置、及び
（１０）第１項ないし第９項のいずれかに記載の照明装置を用いたことを特徴とする液晶表示装置、
を提供するものである。

Ｆｉｇ．１は一般的なコレステリック相を示す液晶層の模式図であり、Ｆｉｇ．２は一般的なコレステリック相を示す液晶層の選択反射の模式図であり、Ｆｉｇ．３は選択反射の視野角依存性を説明するためのグラフであり、Ｆｉｇ．４は螺旋軸が傾斜したコレステリック液晶層を示す模式図であり、Ｆｉｇ．５は螺旋軸を傾斜させる方法の１例を示す説明図であり、Ｆｉｇ．６は光路変換層の両側にコレステリック液晶層を配置した場合の原理を示す説明図であり、Ｆｉｇ．７は本発明で用いられる面光源装置の１例の要部斜視図であり、Ｆｉｇ．８は本発明で用いられるタンデム型面光源装置の１例の構成を示す断面図であり、Ｆｉｇ．９は本発明の照明装置の原理、構成の１例を示す概略図である。
図中、符号１は基材の配向処理面、２は液晶分子、３は層法線、４は螺旋軸、５は斜め入射光に対する透過スペクトル、６は平行入射光に対する透過スペクトル、７は四角錐状の凹凸が設けられた基材、８、９はコレステリック液晶層、１０は拡散シート、Ｌａは円偏光、Ｌａ^＃は拡散光、３１は光散乱導光素子、３２は入射面、３３は光取出面、３４は裏面、３５は反射手段、３６は末端面、４０は楔形出射方向特性調整素子、４１、４２は両端面、４３は光取入面、４４は光出射面、５１は導光板、５２ａ、５２ｂは光源、５３は組成の異なる領域、５４は出射側表面、６１はプリズムシートＩ、６２は円偏光分離素子、６３は位相差素子、６４は１／４波長板、６５はプリズムシートＩＩ、６６は偏光板、Ａは光源、Ｂは反射板、ＡＲは空気層である。

本発明の照明装置は、偏光分離素子と、面光源装置とを少なくとも有するものである。
前記偏光分離素子は、入射光を偏光状態の異なる透過光と反射光に分離し得る素子であればよく、特に制限されず、直線偏光分離素子、円偏光分離素子のいずれであってもよいが、特に広帯域偏光分離素子が好ましい。ここでいう広帯域偏光分離素子とは、波長４１０〜４７０ｎｍ、波長５２０〜５８０ｎｍ、波長６００〜６６０ｎｍのいずれの波長域の光についても直線偏光分離機能又は円偏光分離機能を有する素子をいう。ここで、直線偏光分離素子としては、例えば特表平９−５０６８３７号公報、特表平１０−５１１３２２号公報などに記載されている多層積層フィルムを用いることができる。この多層積層フィルムは、所定偏光軸の直線偏光を透過して、他の光は反射する特性を有し、その透過光をそのまま偏光板に偏光軸を揃えて入射させることにより、偏光板による吸収を抑制しつつ、効率よく透過させることができる。このような多層積層フィルムとしては、例えば３Ｍ社製の多層積層フィルム［商品名「Ｄ−ＢＥＦ］）が挙げられる。
一方、円偏光分離素子としては、基材上に、少なくとも液晶層を形成したものを用いることができる。
前記基材は、光学的に透明な基材であれば特に限定する必要はないが、前記の液晶層を効率よく製造するためには長尺のフィルム状であることが好ましい。また、偏光状態の不要な変化を避けるために、光学的に等方性のフィルムであることがより好ましい。また、材料コストや薄型・軽量化の観点からは、厚みが５〜３００μｍであることが好ましく、３０〜１００μｍであることがより好ましい。このような透明基材としては、１ｍｍ厚で全光線透過率が８０％以上のものであればよく特に制限されず、例えば、脂環式構造を有する重合体、ポリエチレンやポリプロピレンなどの鎖状オレフィン系重合体、トリアセチルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリイミド、ポリアリレート、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、変性アクリル系ポリマー、エポキシ系樹脂などの合成樹脂からなる単層又は積層のフィルム、ガラス板などが挙げられる。これらの中でも、脂環式構造を有する重合体又は鎖状オレフィン系重合体が好ましく、透明性、低吸湿性、寸法安定性、軽量性などの観点から、脂環式構造を有する重合体が特に好ましい。
脂環式構造を有する重合体は、重合体の繰り返し単位中に脂環式構造を有するものであり、主鎖中に脂環式構造を有する重合体及び側鎖に脂環式構造を有する重合体のいずれも用いることができる。脂環式構造としては、例えば、シクロアルカン構造、シクロアルケン構造などが挙げられるが、熱安定性などの観点からシクロアルカン構造が好ましい。脂環式構造を構成する炭素数に特に制限はないが、通常４〜３０個、好ましくは５〜２０個、より好ましくは５〜１５個である。
脂環式構造を有する重合体中の脂環式構造を有する繰り返し単位の割合は、通常５０重量％以上、好ましくは７０重量％以上、より好ましくは９０重量％以上である。脂環式構造を有する繰り返し単位が過度に少ないと、耐熱性が低下するおそれがある。
脂環式構造を有する重合体としては、（１）ノルボルネン系重合体、（２）単環の環状オレフィン系重合体、（３）環状共役ジエン系重合体、（４）ビニル脂環式炭化水素重合体、及びこれらの水素添加物などが挙げられる。これらの中でも、透明性や成形性の観点から、ノルボルネン系重合体がより好ましい。
ノルボルネン系重合体としては、具体的にはノルボルネン系モノマーの開環重合体、ノルボルネン系モノマーと開環共重合可能なその他のモノマーとの開環共重合体、及びそれらの水素添加物、ノルボルネン系モノマーの付加重合体、ノルボルネン系モノマーと共重合可能なその他のモノマーとの付加型共重合体などが挙げられる。これらの中でも、耐熱性及び透明性の観点から、ノルボルネン系モノマーの開環重合体の水素添加物やノルボルネン系モノマーと開環共重合可能なその他のモノマーとの開環共重合体の水素添加物が最も好ましい。
脂環式構造を有する重合体は、例えば特開２００２−３２１３０２号公報などに開示されている公知の重合体から選ばれる。
基材には液晶化合物を配向させるための配向膜を設けることが好ましい。配向膜は、配向膜用重合体膜のラビング処理、無機化合物の斜方蒸着、マイクログループの形成、あるいはラングミュア・ブロジェット法（ＬＢ膜）による有機膜の形成のような手段で設けることができる。さらに電場や磁場の付与あるいは光照射により配向機能が生じる配向膜を用いることも可能である。さらに、基材と配向膜との密着性を付与するために、あらかじめ基材を表面処理することが好ましく、このための手段としては、グロー放電処理、コロナ放電処理、紫外線（ＵＶ）処理、火炎処理等が挙げられる。また、基材と配向膜との間に、接着層（下塗り層）を設けることも効果的である。
前記配向膜としては、連続処理を可能ならしめるという観点においては、配向膜用重合体膜のラビング処理により形成される配向膜が好ましい。ラビング処理は前記重合体膜の表面を布で一定方向に摩擦することにより達成される。このような配向膜として用いられる配向膜用重合体の種類は特に限定されるものではないが、液晶化合物の種類と目的の配向に応じたものを選択し得る。また、これらの配向膜は、液晶化合物と基材との密着性を付与する目的で、重合性基を有することが好ましい。前記重合性基としては、アクリロイル基、メタアクリロイル基、ビニル基が挙げられる。配向膜の厚さは０．０１〜５μｍであることが好ましく、０．０５〜１μｍであることがさらに好ましい。
本発明における円偏光分離素子としては、液晶層として、可視光の全波長領域にわたって円偏光分離機能を有する広帯域のもの（広帯域円偏光分離素子）が好ましく、例えば波長４１０〜４７０ｎｍ、波長５２０〜５８０ｎｍ、波長６００〜６６０ｎｍのいずれの波長域の光についても円偏光分離機能を有するコレステリック液晶層を用いることができる。このようなコレステリック液晶層としては、（ａ）選択的に反射する光の中心波長が異なるコレステリック液晶層を組み合わせたもの；（ｂ）一つのコレステリック液晶層からなり、厚み方向に対して螺旋のピッチが連続的に変化するもの；（ｃ）基材上に液晶層を設けたものであって、該液晶層が、第１の配向状態に形成したのち、層形状を変化させることにより、初めに形成された状態とは異なる第２の配向状態で固定されたもの；（ｄ）前記の配向膜を有する基材上に設けられた光路変換層の両側にコレステリック液晶層を配置してなるもの；などが挙げられる。
上記（ａ）のタイプのコレステリック液晶層の場合には、各層で反射される円偏光の位相状態をそろえて各波長領域で異なる偏光状態となることを防止し、利用できる状態の偏光を増量する観点より、同じ方向の円偏光を反射するもの同士を組み合わせるのが好ましい。またこの場合には、反射光の中心波長が大きくなる順又は小さくなる順に各コレステリック液晶層が積層されていることが、視野角が大きくなった時の波長シフトを抑制する観点からより好ましい。
反射光の中心波長に基づき波長順序でコレステリック液晶層を積層する方法としては、例えば、選択反射光の中心波長が４７０ｎｍ、５５０ｎｍ、６４０ｎｍ、７７０ｎｍであるコレステリック液晶層をそれぞれ作製し、これらのコレステリック液晶層を任意に選択して、選択反射光の中心波長の順序で３〜７層積層する方法が挙げられる。
選択反射光の中心波長が異なる複数のコレステリック液晶層を積層する方法としては、各コレステリック液晶層を重ね置く方法；各コレステリック液晶層を粘着剤や接着剤などを介して積層する方法；が挙げられる。
上記（ｂ）タイプのコレステリック液晶層は、次のようにして形成することができる。先ず、特定波長の紫外線照射により異性化してキラル化剤となる化合物、液晶および紫外線吸収剤とを含有してなる液晶層に、表面（紫外線照射面）側から深さ方向に連続的に照射光強度が減衰するように、前記特定波長の紫外線を照射する。これにより、キラル化剤の存在量が表面側から深さ方向に連続的に減少した状態、すなわち、液晶の螺旋ピッチが液晶層の厚み方向に連続的に変化した状態の液晶層が得られる。次いで、前記特定波長の紫外線とは異なる波長の紫外線を液晶層に照射して、液晶層全体を硬化させることにより、この螺旋ピッチの傾斜的変化した状態を固定化させる。このようにして得られるコレステリック液晶層は、深さ方向に対して連続的に螺旋ピッチが変化しているものであり、可視光域すべての波長帯域で円偏光分離機能を有する。
このようなタイプのコレステリック液晶層としては、例えば、ＳＩＤ’９５，ＡｓｉａＤｉｓｐｌａｙ．，ｐ７３５（１９９５年）、液晶、第２巻、第２号、３２−３９頁（１９９８年）などに記載されたものがある。
コレステリック液晶を構成する材料としては液晶ポリマーが好ましい。この液晶ポリマーとしては、液晶配向性を付与する共役性の直線状原子団（メソゲン）がポリマーの主鎖に導入された液晶ポリマー、該メソゲンがポリマーの側鎖に導入されたタイプの液晶ポリマーなど、種々のものを使用することができる。
コレステリック液晶層の厚み（複数の層からなる場合には全体の厚み）は、配向の乱れや透過率低下の防止、選択反射の波長範囲（反射波長域）の広さなどの観点から、通常、１〜５０μｍ、好ましくは２〜３０μｍ、より好ましくは２〜１０μｍである。また、基材を有する場合には、その基材を含めた合計厚みが、通常２０〜２００μｍ、好ましくは２５〜１５０μｍ、より好ましくは３０〜１００μｍである。
基材上に液晶層を形成する方法としては、例えば、配向膜が形成された基材上に、液晶ポリマーの溶媒溶液を、スピンコート法、ロールコート法、フローコート法、プリント法、ディップコート法、流延成膜法、バーコート法、グラビア印刷法等の公知の塗工方法で塗膜を形成し、乾燥処理する方法等が挙げられる。液晶ポリマーの溶媒としては、例えば、塩化メチレン、シクロヘキサノン、トリクロロエチレン、テトラクロロエタン、Ｎ−メチルピロリドン、テトラヒドロフランなどが挙げられる。
また、液晶層を形成する方法として、液晶ポリマーの加熱溶融物、好ましくは等方相を呈する状態の加熱溶融物を、基材上に、上述した塗工方法に応じた方法により塗膜を形成し、必要に応じて溶融温度を維持しつつ、さらに薄層に展開して固化させる方法を採用することができる。
液晶層を形成するために行なう加熱処理の温度は、液晶ポリマーのガラス転移温度から等方相転移温度までの温度範囲、すなわち液晶ポリマーが液晶を呈する温度範囲である。また、配向状態は、ガラス転移温度未満に冷却することで固定化することができる。
前述の（ｃ）タイプのコレステリック液晶層は、液晶性化合物、溶剤、界面活性剤、重合開始剤、キラル化剤、配向調整剤等を適宜含む塗布液を前記配向膜を有する基材上に塗布することによって第１の配向状態に形成することが好ましい。
液晶性化合物としては棒状液晶性化合物、円盤状液晶性化合物、高分子液晶等が知られているが、目的の配向状態に応じて適宜選択され得る。また、配向状態を固定化させるためには目的の配向状態において熱あるいは紫外線等によって固定化することが好ましく、このために分子中に重合性を有する官能基が導入されたものが好ましい。
このような液晶化合物の内、棒状液晶化合物としては、下記式（Ｉ）で表される化合物を挙げることができる。
Ｒ１−Ｌ１−Ｓ１−Ｌ３−Ｍ−Ｌ４−Ｓ２−Ｌ２−Ｒ２（Ｉ）
式中、Ｒ１およびＲ２は重合性を有する官能基を表し、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３およびＬ４はそれぞれ単結合または二価の連結基を表すが、Ｌ３またはＬ４の少なくとも一方が−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−を表し、Ｓ１およびＳ２は炭素原子数２から２０のスペーサー基を表し、Ｍはメソゲン基を表す。メソゲン基Ｍとしてはアゾメチン類、アゾキシ類、シアノビフェニル類、シアノフェニルエステル類、安息香酸エステル類、シクロヘキサンカルボン酸フェニルエステル類、シアノフェニルシクロヘキサン類、シアノ置換フェニルピリミジン類、アルコキシ置換フェニルピリミジン類、フェニルジオキサン類、トラン類およびアルケニルシクロヘキシルベンゾニトリル類が好ましく用いられる。重合性を有する官能基のＲ１、Ｒ２の具体例としては

等が挙げられるが、これに限定されるものではない。
円盤状液晶性化合物としては、様々な文献（Ｃ．Ｄｅｓｔｒａｄｅｅｔａｌ．，Ｍｏｌ．Ｃｒｙｓｒ．Ｌｉｑ．Ｃｒｙｓｔ．，ｖｏｌ．７１，ｐａｇｅ１１１（１９８１）；日本化学会編、季刊化学総説、Ｎｏ．２２、液晶の化学、第５章、第１０章第２節（１９９４）；液晶便覧編集委員会編、液晶便覧、第２章第２．１．１節（２０００）に記載されているものに、前述の棒状液晶性化合物で挙げたものと同様の連結基、スペーサー基、重合性を有する官能基を導入したものを用いることができる。
液晶ポリマーとしては、液晶便覧編集委員会編、液晶便覧、第３章第３．８節（２０００）に記載されているものを用いることができるが、これらに限定されるものではない。配向均一性の観点からは側鎖型液晶性高分子が好ましく用いられる。
塗布液の調製に使用する溶媒としては、有機溶媒が好ましく用いられる。有機溶媒の例には、ケトン類、アルキルハライド類、アミド類、スルホキシド類、ヘテロ環化合物、炭化水素類、エステル類、エーテル類が含まれる。特に環境への負荷を考慮した場合にはケトン類が好ましい。二種類以上の有機溶媒を併用してもよい。
塗布液および重合前の液晶層の表面張力を調整するための界面活性剤としては、市販の界面活性剤を使用し得るが、特に好ましくはノニオン系の界面活性剤であり、分子量が数千程度のオリゴマーであることが好ましい。このような界面活性剤としては、セイミケミカル（株）製ＫＨ−４０等が挙げられる。
重合開始剤としては、熱重合開始剤や光重合開始剤が挙げられるが、光重合反応が迅速であることから、光重合開始剤を用いることが好ましい。光重合開始剤としては、多核キノン化合物（米国特許第３０４６１２７号、同２９５１７５８号の各明細書記載）、オキサジアゾール化合物（米国特許第４２１２９７０号明細書記載）、α−カルボニル化合物（米国特許第２３６７６６１号、同２３６７６７０号の各明細書記載）、アシロインエーテル（米国特許第２４４８８２８号明細書記載）、α−炭化水素置換芳香族アシロイン化合物（米国特許第２７２２５１２号明細書記載）、トリアリールイミダゾールダイマーとｐ−アミノフェニルケトンとの組み合わせ（米国特許第３５４９３６７号明細書記載）、アクリジンおよびフェナジン化合物（特開昭６０−１０５６６７号公報、米国特許第４２３９８５０号明細書記載）が挙げられる。
光重合開始剤の使用量は、塗布液の固形分の０．０１〜２０重量％であることが好ましく、０．５〜５重量％であることがさらに好ましい。液晶性化合物の重合のための光照射には、紫外線を用いることが好ましい。光照射エネルギーは、１ｍＪ／ｃｍ^２〜５０Ｊ／ｃｍ^２であることが好ましく、１〜８００ｍＪ／ｃｍ^２であることがさらに好ましい。
本発明に係る配向処理を適用し得る液晶性化合物の配向状態にはネマチック相、コレステリック相、スメクチック相が含まれる。ネマチック相は液晶分子の重心の位置が無秩序であり、かつ分子の長軸が一軸配向している状態を指す。また、コレステリック相とは液晶分子の重心の位置が無秩序であり、かつ分子の長軸が分子間で一定方向に捩れた状態を指す。スメクチック相はネマチック相の方向の秩序に加え、重心の位置に一次元的な秩序が存在する状態で、層構造を有するのが特徴である。これらの配向状態は液晶性化合物の温度に依存して発現するものが知られており、これらはサーモトロピック液晶と呼ばれる。さらに、各相の発現する温度は相転移温度と呼ばれる。
コレステリック相の場合、分子中に光学活性な部位を含む液晶性化合物を用いる方法と、光学活性部位を有していない液晶性化合物に光学活性物質を添加する方法が知られている。光学活性物質はキラル化剤とも呼ばれる。キラル化剤としては、液晶性化合物を捩じる効率を表す指標であるＨＴＰ（ＨｅｌｉｃａｌＴｗｉｓｔｉｎｇＰｏｗｅｒ）の大きなものが経済性の観点から好ましい。ＨＴＰは式（ＩＩ）で表される。
ＨＴＰ＝１／Ｐ・ｃ（ＩＩ）
ここで、Ｐはコレステリック相の螺旋のピッチ長を表し、ｃはキラル化剤の濃度を表す。また、キラル化剤の添加による意図しない相転移温度の変化を避けるために、キラル化剤自身が液晶性を示すものを用いることが好ましい。
配向調整剤は、基材上に形成された液晶層の空気側表面の配向状態を制御するためのものであり、前記界面活性剤を兼ねる場合もあるが、目的の配向状態によっては適宜樹脂類が用いられる。このような樹脂としては、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、あるいはこれらの変性物が用いられるがこの限りではない。
塗布液の塗布は、公知の方法、例えば押し出しコーティング法、ダイレクトグラビアコーティング法、リバースグラビアコーティング法、ダイコーティング法等により実施できる。
基材上に塗布された液晶層は、液晶性化合物およびその他素材の持つ特性、温度に応じて上述の液晶相を示す。さらに、これらの相においても接触界面（配向膜側およびこれに対向する界面）の性質に応じて、様々な配向状態が存在することが知られている。特に特開平８−３３８９１３号公報、特開平８−２０９１２７号公報、特開２０００−６６１９２号公報に示されているように、棒状液晶性化合物の長軸と層の法線との成す角度が一方の層界面から他方の層界面に向かって、徐々に変化している配向状態（スプレイ配向）は光学フィルム用途として重要な特性を示すことが知られている。以下、コレステリック相を示す液晶層を例にとって該配向処理により広い反射帯域が実現できる理由を説明する。
Ｆｉｇ．１は一般的なコレステリック相を示す液晶層を模式的に表したものである。Ｆｉｇ．１において、基材表面に施された配向処理面１と接する液晶分子２は配向処理に応じた向きに液晶分子の長軸を揃えて配向するように描かれている。さらに液晶分子は、配向処理面側界面とそれと対向する表面間でキラル化剤のＨＴＰに応じた螺旋ピッチＰで捩れた配向を形成している。
Ｆｉｇ．２は一般的なコレステリック相を示す液晶層の選択反射を模式的に表したものである。コレステリック相を呈する液晶層に対して光を入射させた場合、特定波長領域の左右回りの何れかの円偏光に対してのみ反射特性（選択反射）を示すことが知られている。この様子はＦｉｇ．２に描かれている。ここで、θ_１は白色入射光Ｌ１を入射した場合の入射角度、Ｌ２は選択反射した円偏光、θ_２は入射光Ｌ１がスネルの法則にしたがって液晶層内で屈折した場合の入射光の進行方向と層法線３とがなす角度を表している。液晶性化合物が捩れる時の回転軸を表す螺旋軸４が層に対して垂直である場合は、層法線３と螺旋軸４は平行であるので、この場合、θ_２は液晶層内部での螺旋軸と入射光の成す角度であるとも言える。選択反射を受ける円偏光Ｌ２の中心波長λは下記の式（ＩＩＩ）により表され、反射帯域は下記の式（ＩＶ）により表される。
λ ＝ｎ × Ｐ × ｃｏｓθ_２（ＩＩＩ）
ｎｏ×Ｐ×ｃｏｓθ_２ ≦ λ ≦ ｎｅ×Ｐ×ｃｏｓθ_２（ＩＶ）
ｎ＝（ｎｅ＋ｎｏ）／２
ｎｏ：棒状液晶性化合物の短軸方向の屈折率
ｎｅ：棒状液晶性化合物の長軸方向の屈折率
Ｐ：捩れのピッチ長
Ｆｉｇ．３は、選択反射の視野角依存性を説明するためのグラフである。式（ＩＶ）からも明らかなように、螺旋軸に対して平行（θ_２＝０）に入射する光に対しての反射光の波長に対して、斜めから入射する光に対する反射光の波長は短波長側にシフトする。その結果、螺旋軸に対して斜めから入射する光に対する透過スペクトル５は、平行（θ_２＝０）に入射する光に対する透過スペクトル６に対してピークの位置が短波長側にシフトする。この様子はＦｉｇ．３に示される。今ここで、選択反射の波長域Δλ（ｎｅ×Ｐ×ｃｏｓθ_２−ｎｏ×Ｐ×ｃｏｓθ_２）を可視波長全域に広げる、すなわち広帯域化することを考えると、棒状液晶性化合物のｎｅとｎｏの差であるΔｎ（複屈折）を大きくする必要がある。
広帯域化の手法としては、特開平６−２３５９００号公報に示される手法を挙げることができる。ここで開示されるのは、前記（ｂ）タイプの層の厚み方向に螺旋ピッチＰが徐々に変化するような構造である。このような構造では、厚み方向で螺旋ピッチＰが異なる領域が存在するために、各領域における反射光の波長領域λの合計として広帯域の反射特性を得ることができる。このことは、式（ＩＶ）の螺旋ピッチＰを制御した結果であるといえる。
さらに別な手法としては、式（ＩＶ）においてｃｏｓθ_２を制御する方法を挙げることができる。θ_２は液晶層内部での螺旋軸と入射光とのなす角度であるので、層内部での入射光の行路において徐々にθ_２が変化するように液晶層の螺旋軸を傾斜させた構造の場合、入射光は行路上の異なるθ_２領域において異なる反射帯域を持つと考えられる。選択反射光の波長の入射角依存性は式（ＩＩＩ）、式（ＩＶ）、およびＦｉｇ．３で説明した通り、入射角度、すなわちθ_２が大きいほど、短波長側にシフトするので、液晶層の螺旋軸の傾斜角および螺旋ピッチ長を入射光の行路全体で調整することにより広帯域化することが可能である。この様子はＦｉｇ．４に示される。Ｆｉｇ．４は、螺旋軸が傾斜したコレステリック液晶層を示す模式図である。ここでは、入射光Ｌ１が液晶層を進むにつれ、螺旋軸とＬ１がなす角度θ_２がａ、ｂ、ｃ（ａ＞ｂ＞ｃ）と変化する様子が描かれている。θ_２が大きいほど選択反射光の波長は短波側にシフトするので、各反射光の波長はθ_２＝ａの方がθ_２＝ｃに比べて短い。
前述のように、螺旋軸を入射光に対して傾斜させる構造とすることは広帯域化の手法として有効であることは明らかであるが、さらに具体的な構造と、それを得るための手法について説明する。
一般に、前述のスプレイ配向は液晶層の配向膜側界面とそれに対向する界面での液晶分子の配向状態を異ならせることによって実現される。例えば、一方の界面が配向膜との界面、他方の界面が空気との界面である場合、配向膜には液晶性化合物分子を配向膜表面に水平に吸着するような素材を選び、空気側界面には液晶性化合物分子が同界面に対して斜めに配向するように配向調整剤を選択し、あらかじめ液晶層形成用の塗布溶液中に添加しておく手法が挙げられる。特開平８−３３８９１３号公報では円盤状液晶性化合物に対して配向膜としてポリビニルアルコール誘導体、配向調整剤としてセルロースアセテートブチレートを用いた例が開示されている。
一方、コレステリック液晶層の螺旋軸を傾斜させ、可視光に対して広帯域化を図る場合に必要な傾斜角度範囲は、螺旋ピッチＰを４７０ｎｍ、ｎを１．５とした場合には、式（ＩＩＩ）λ＝ｎ×Ｐ×ｃｏｓθ_２よりθ_{２（７００）}（反射帯域の上限波長）、θ_{２（４００）}（反射帯域の下限波長）はそれぞれθ_{２（７００）}≒０°、θ_{２（４００）}≒５６°となる。したがって、層内部での入射光の進行方向に対する液晶層の螺旋軸の傾きθ_２は少なくとも０°から５６°を含む分布であることが好ましい。しかしながら、上述の公知の手法ではこのような大きな傾斜角度分布を作成することは困難である。
コレステリック液晶層の螺旋軸に大きな傾斜角度分布を作成する手段としては、基材上に第１の配向状態を有する液晶層を形成した後、層形状を変化させ、第２の配向状態に変化させる手法が考えられる。ここで第１の配向状態とは、コレステリック液晶層の螺旋軸が層法線方向と平行である状態を指し、第２の配向状態とは螺旋軸と層法線が非平行の状態である。層形状を変化させる手段としては、例えば凹凸を有する基材を第１の配向状態の液晶層に接触させる方法を挙げることができる。
凹凸を有する基材の材質としては凹凸加工可能なものであれば特に限定する必要はないが、第２の配向状態を有する液晶層と一体化された状態で用いる場合には光学的に透明で、複屈折による位相差ができるだけ小さい材質が好ましい。このような材質の例としては、前述の円偏光分離素子の基材において、説明したものが挙げられる。また、連続加工を可能ならしめるという観点からは、長尺のフィルム状であることが好ましい。
凹凸の形状としては、螺旋軸の傾斜が発生する範囲のものであれば特に制限はないが、円柱状、円錐状、三角柱・四角柱などの多角形柱状、三角錐・四角錐などの多角形錐状、半球状、ドーム状等の形状を挙げることができる。形状を変化させても見かけ上の位相差を発生させないようにする場合には、凹凸形状として回転対称軸が基材法線方向にあるものが好ましい。凹凸の高さは、凸部の底面より頂点までの高さが０．１〜１０μｍであることが好ましく、０．５〜３μｍであることがより好ましい。また、凹凸の面内周期は０．１〜１０μｍであることが好ましく、０．５〜３μｍであることがより好ましい。Ｆｉｇ．５は、螺旋軸を傾斜させる方法の１例を示す説明図であって、凹凸形状として四角錐７を用いて、第２の配向状態を有する液晶層と一体化した様子の断面が描かれている。ここで、液晶層ＬＣを横断する曲線４はコレステリック液晶層の螺旋軸を表すＦｉｇ．５に示したように、始めに螺旋軸が液晶層の法線に平行であった平面状の第１の配向状態は、四角錐状の凹凸面により変形され、第２の配向状態であるところの螺旋軸が湾曲した構造を呈している。
凹凸を有する基材を液晶層に接触させる手段としては、液晶層に凹凸面を有する基材を対向させた状態で一般に用いられているプレス機で加圧する方法や、ロール間で加熱・加圧するラミネート法を適用することができる。また、第１の配向状態を形成した液晶層にエンボスロール等を圧着させ、エンボスロール上の凹凸形状を転写する方法等も適用し得る。
第１の配向状態を形成したコレステリック液晶層は、この後の層形状を変形させる工程において、コレステリック相自身の螺旋構造はできるだけ維持させることが重要である。この目的からは、第１の配向状態はある程度固定化させておくことが好ましい。この固定化の方法としては、重合性を有する官能基の種類や一分子あたりの数を調整したものを液晶性化合物として用いる、あるいは非重合性液晶と重合性液晶との混合物を液晶化合物として用いて加熱あるいは光照射して固定化する方法；高分子液晶を用いて、第１の配向状態が得られた時点で急速に冷却することにより固定化する方法；が挙げられる。
前述の（ｄ）タイプのコレステリック液晶層においては、液晶性化合物、溶剤、界面活性剤、重合開始剤、キラル化剤、配向調整剤等を適宜含む塗布液をまず前記の配向膜を有する基材上に塗布することによって形成することが好ましい。コレステリック液晶層の厚みは１〜１０μｍであることが好ましく、配向均一性の観点からは１〜５μｍであることが好ましい。
液晶性化合物としては棒状液晶性化合物、円盤状液晶性化合物、液晶ポリマーが挙げられるが、どれを用いるかは目的の配向状態に応じて適宜選択され得る。また、配向状態を固定化させるためには目的の配向状態において熱あるいは紫外線等によって固化することが好ましく、このために分子中に重合性を有する官能基が導入されたものが好ましい。
上記棒状液晶性化合物、円盤状液晶性化合物、液晶ポリマーは、それぞれ前述の（ｃ）タイプにおいて説明した棒状液晶性化合物、円盤状液晶性化合物、液晶ポリマーの中からコレステリック液晶を適宜選択して用いることができる。
塗布液の調製に用いられる溶媒、界面活性剤、重合開始剤、キラル化剤、配向調整剤、さらには塗布液の塗布方法などについては、前述の（ｃ）タイプで説明したとおりである。
また、コレステリック液晶層の偏光分離特性については、前述の（ｃ）タイプについて、Ｆｉｇ．１〜Ｆｉｇ．３を例に挙げて説明したとおりである。
この（ｄ）タイプの円偏光分離素子に用いられる光路変換層は、入射面に対する光の入射角と入射面に対する出射角が異なるものを指す。ここで言う入射面に対する光の入射角とは、入射する光の方向と入射面に対する法線との成す角度であり、同面に対する出射角とは光路変換層から出射する光の方向と入射面に対する法線との成す角度を指す。したがって、入射光は光路変換層により進行方向を変えて出射することになる。光路変換層のこのような機能は入射光全体に渡っていてもよいし、入射光の一部に対してのみ作用するものでもよい。このような光路変換層としては、基材の片側表面を凹凸加工したフィルムや、基材中に粒子を分散させた拡散シート等が挙げられる。基材の片側表面を凹凸加工したフィルムとしては、エンボス処理等で表面をマット化したものや、プリズムシート等が挙げられる。基材中に粒子を分散させた拡散シートとしては市販のものを適宜用いることができるが、ヘイズ値が大きく、透明度の高いものが好ましい。基材のヘイズ値は、「ヘイズ、透明プラスチックの透過率標準試験方法」ＡＳＴＭＤ１００３に準じた測定を東洋精機（株）製「ヘイズカードプラス」により測定した垂直入射光に対するヘイズ値で３〜６５％であることが好ましく、３０〜６０％であることがさらに好ましい。基材の透明度は前記ヘイズ値の試験法で同じ評価機にて測定した値が、垂直入射光に対して８０％以上であることが好ましく、９０％以上であることがさらに好ましい。また、基材上に前述のヘイズ値と透明度を有する拡散層を塗布したものを用いることもできる。
前述の（ｄ）タイプの円偏光分離素子は、前述のコレステリック液晶層と光路変換層を積層一体化して形成される。積層方法については市販の透明粘着剤を用いて貼り合せる方法や、前述の拡散層をコレステリック液晶層上に直接塗布する方法等が挙げられる。
積層順については液晶表示装置の光源側から第一のコレステリック液晶層、光路変換層、第二のコレステリック液晶層の順で積層することが好ましい。反射帯域を調整するために、第二のコレステリック液晶層の上にさらに、光路変換層およびコレステリック液晶層を積層してもよい。
コレステリック液晶層と光路変換層を積層した円偏光分離素子において反射帯域の広帯域化が発生する理由をＦｉｇ．６を用いて説明する。Ｆｉｇ．６は、光路変換層の両側にコレステリック液晶層を配置した場合の原理を示す説明図であって、コレステリック液晶層８および９は垂直入射光に対して赤色領域に反射帯域を有するものとして描かれている。まず、光源からコレステリック液晶層８に入射した光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は式（ＩＩＩ）に示したとおり、その入射角に応じて異なる中心波長の選択反射光Ｌ１（Ｒ）、Ｌ２（Ｇ）、Ｌ３（Ｂ）を生ずる。結果的にコレステリック液晶層８を通過する光は、コレステリック層８の選択反射を受けない回転方向の円偏光Ｌａと、各角度毎の選択反射帯域以外の波長の光Ｌ１（ＧＢ）、Ｌ２（ＲＢ）、Ｌ３（ＲＧ）である。ＬａおよびＬ１（ＧＢ）、Ｌ２（ＲＢ）、Ｌ３（ＲＧ）は拡散シート１０に入射し、ここで入射角履歴を解消され通常の拡散光Ｌａ^＃およびＬ１（ＧＢ）^＃、Ｌ２（ＲＢ）^＃、Ｌ３（ＲＧ）^＃としてコレステリック液晶層９に入射する。ここで用いる拡散シートは偏光解消性が小さいので拡散光Ｌａ^＃およびＬ１（ＧＢ）^＃、Ｌ２（ＲＢ）^＃、Ｌ３（ＲＧ）^＃はＬａおよびＬ１（ＧＢ）、Ｌ２（ＲＢ）、Ｌ３（ＲＧ）の偏光状態を維持し得る。コレステリック液晶層９は拡散光Ｌａ^＃およびＬ１（ＧＢ）^＃、Ｌ２（ＲＢ）^＃、Ｌ３（ＲＧ）^＃に対してコレステリック液晶層８と同様に反射光Ｌ１（Ｒ）^＃、Ｌ２（Ｇ）^＃、Ｌ３（Ｂ）^＃を発生させる。反射光Ｌ１（Ｒ）^＃、Ｌ２（Ｇ）^＃、Ｌ３（Ｂ）^＃は再び拡散シート１０を通過することで入射角履歴が解消された結果、コレステリック層８に拡散光として入射し、一部の光はＬ１１（Ｒ）、Ｌ２１（Ｇ）、Ｌ３１（Ｂ）として光源側に透過する。Ｌ１１（Ｒ）、Ｌ２１（Ｇ）、Ｌ３１（Ｂ）も先と同じ理由でＬ１（Ｒ）、Ｌ２（Ｇ）、Ｌ３（Ｂ）と同じ偏光状態を維持している。結果的に最初に反射したＬ１（Ｒ）、Ｌ２（Ｇ）、Ｌ３（Ｂ）にＬ１１（Ｒ）、Ｌ２１（Ｇ）、Ｌ３１（Ｂ）を加算した光が光源側に反射されることになる。コレステリック層９を透過した光についても、さらに拡散シートとコレステリック液晶層を積層することで上と同様にして偏光状態を維持したままの反射光を取り出し得る。このようにして、この（ｄ）タイプの円偏光分離素子は入射光を別々の回転方向の円偏光に透過光および反射光として分離することが可能である。
本発明の照明装置は、前述の各偏光分離素子と、該偏光分離素子に対して光を供給する面光源装置を組み合わせた装置であって、前記偏光分離素子の法線入射光に対する赤色バンドエッジをＡ（ｎｍ）とした場合に、面光源装置の光の出射角度θは、関係式（ａ）
ｓｉｎθ≦１．５×〔１−（６３０／Ａ）^２〕^１／２（ａ）
を満たす範囲内である。ここでいう出射角度とは、面光源装置の出射面に対する法線と、法線から徐々に傾けていった場合の輝度の減少率が法線方向の輝度に対し、５％以内になる角度をいう。本発明の照明装置においては、前記偏光分離素子は、法線入射光に対する赤色バンドエッジが６３０ｎｍ以上７５９ｎｍ未満の範囲にあることが好ましく、６３０ｎｍ以上６９０ｎｍ未満の範囲にあることがより好ましい。なお、法線入射光に対する赤色バンドエッジとは、法線入射光に対する選択反射帯域の長波長側の臨界値を指す。
バックライトからの光の波長は、通常４００〜６３０ｎｍ程度である。したがって、その拡散角度と、偏光分離素子の法線入射光に対する赤色バンドエッジとの関係が、上記式（ａ）を満たしていれば、該赤色バンドエッジを７５９ｎｍ以上に拡張しなくても、該偏光分離素子によって、バックライトからの光は十分に偏光状態の異なる透過光と反射光に分離される。また、該赤色バンドエッジが６３０ｎｍ未満であると、バックライトからの垂直光のうち６３０ｎｍ以上の波長の光が分離されずに透過してしまう場合が生じるおそれがある。
次に、本発明の照明装置においては、面光源装置として、前述の偏光分離素子に対して出射する光の出射角度θが上記関係式（ａ）を満たす範囲内であるものが用いられる。
このような面光源装置としては、偏光分離素子に対して出射する光の出射角度θが関係式（ａ）を満足していればよく、その構成については特に制限されず、いかなる構成のものであってもよい。
例えば（１）バックライトユニットにおいて、汎用の導光板の出射側面上に視野角制御部材（ルーバー）を配設したもの、（２）特開平７−２７０７０８号公報に開示されている楔形出射方向特性調整素子を用いた面光源装置、（３）特開平１１−２８８６１１号公報に開示されているタンデム型面光源装置、（４）上記タンデム型面光源装置において、導光板として、内部に組成の異なる領域を有するものを用いた面光源装置、（５）汎用の直下型バックライトユニット上にプリズムシートを配置したものなどを挙げることができる。
前記（２）の面光源装置としては、例えば有効散乱照射パラメータＥ［ｃｍ^−１］の値が０．５≦Ｅ≦５０の範囲にあり、光散乱能を生み出す屈折率不均一構造の相関関数γ（ｒ）をγ（ｒ）＝ｅｘｐ［−ｒ／ａ］（但し、ｒは光散乱導光体内の２点間距離）で近似した時の相関距離ａ［μｍ］の値が０．０６≦ａ≦３５の範囲にある一様な散乱能が与えられた楔形状断面を有する体積領域を含む指向出射性の光散乱導光素子と、前記光散乱導光素子の光取出面との間に小間隔を形成すると共に前記光散乱導光素子と相補的な位置関係を以て配置された楔形出射方向特性調整素子と、前記光散乱導光素子の前記楔形状断面の断面積が相対的に大きな方の端面側に配置された光入射手段を備え、前記楔形出射方向特性調整素子が、前記光散乱導光素子よりも小さな有効散乱照射パラメータＥを有する光散乱導光体で構成されており、前記光散乱導光素子の光取入面に対向する前記楔形出射方向特性調整素子の光取入面あるいは該光取入面と相反する側の光出射面の少なくとも一方には、光出射方向修正用のプリズム状起伏が形成されている楔形出射方向特性調整素子を用いた面光源装置を挙げることができる。
Ｆｉｇ．７は、前記面光源装置の１例の要部斜視図である。Ｆｉｇ．７において、３１は指向出射性の光散乱導光体からなる楔形状の光散乱導光素子である。Ｌは蛍光ランプで、このランプＬから右方に向かう光を入射面３２から光散乱導光素子３１内へ入射させる。符号３３は光取出面であり、この面から光散乱導光素子３１の光が取り出される。光取出面３３と相反する側の裏面３４には正反射性あるいは拡散反射性の反射手段３５が密着配置されている。
この反射手段３５は、光散乱導光素子３１とは別体の反射部材（例えば、銀箔シート）であってもよく、また、裏面３４上に形成された反射膜（例えばアルミ蒸着膜）であってもよい。符号４０は、光散乱導光素子３１と相補的な位置関係をもって配置された楔形出射方向特性調整素子を表わしており、その両端面４１、４２は各々光散乱導光素子３１の光入射面３２及び末端面３６と整列した位置関係にある。
光散乱導光素子３１の光取出面３３と空気層ＡＲを挟んで対向したプリズム状の起伏列が形成された光取入面４３となっている。この光取入面４３に相反する側の面が光出射面４４となっており、この光出射面４４から出射された光（矢印群で表示）４４ｆや４４ｆ’が面光源装置からの出射光として使用される。
前記光散乱導光素子３１は、例えばポリメチルメタクリレートなどの透明樹脂中に、シリコーン系樹脂などを少量（例えば０．０７重量％程度）均質に分散させてなる材料などが用いられる。一方、楔形出射方向特性調整素子４０は、弱い散乱能が付与された光散乱導光体から構成されており、その材料としては、例えばポリメチルメタクリレートなどの透明樹脂中に、シリコーン系樹脂などを少量（例えば０．０５重量％程度）均質に分散させてなるものなどが用いられる。
一方、前記（３）及び（４）のタンデム型面光源装置としては、導光板と、その端面側に設けられた光源及び下面側に設けられた複数の光源から少なくとも構成された装置であって、前記導光板において、偏光分離素子側表面が、偏光分離素子の光出射側表面と平行であり、これと対向する裏面側が、該偏光分離素子の光出射側表面とは平行でない複数の角度領域を有し、かつ前記複数の角度領域それぞれに光源を配置してなる構造のものを用いることができる。このタンデム型面光源装置においては、導光板として内部に組成の異なる領域を有するものを用いたものが特に好適である。
Ｆｉｇ．８は、タンデム型面光源装置の１例の構成を示す断面図であって、導光板５１と、その端面側に設けられた光源５２ａ及び下面側に設けられた複数の光源５２ｂから構成されている。導光板５１においては、偏光分離素子側（出射側）表面５４が、偏光分離素子（図示せず）の光出射側表面と平行であり、これと対峙する裏面側が、該偏光分離素子の光出射側表面とは平行でない複数の角度領域を有し、上記複数の角度領域それぞれに光源５２ｂが配置されている。該角度領域の形状については特に制限はない。また、その形状としては、サイドの入射面に対向する側端部の厚さが、入射面のそれよりも薄い形状のものが好ましい。
５３は、導光板５１の内部に存在する組成の異なる領域を示す。この組成の異なる領域は、ミクロンオーダーの不均一構造を有しており、具体的には前記光散乱導光素子で説明したものと同じものを挙げることができる。
本発明の照明装置における面光源装置に用いられる導光板は、ノルボルネン系重合体、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリスチレンなどの透明性を有する材料で形成することができる。また、光源としては、特に制限はなく、従来公知のもの、例えば冷陰極管、エレクトロルミネッセンス素子（ＥＬＤ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）など挙げられるが、冷陰極管が好ましく、特に三波長型冷陰極管が好適である。
本発明の照明装置においては、主屈折率ｎ_ｘ、ｎ_ｙ及びｎ_ｚ（ただし、ｎ_ｘ、ｎ_ｙは、厚み方向に垂直なたがいに直交する２方向の屈折率であり、ｎ_ｙは面内の直交軸方向の屈折率の内最小のものであり、ｎ_ｚは厚み方向の屈折率である。なお、ｎ_ｘ、ｎ_ｙの直交軸は、ｎ_ｘ−ｎ_ｙが最大となるように定められる。）の関係がｎ_ｚ＞ｎ_ｘ、ｎ_ｚ＞ｎ_ｙ、ｎ_ｘ≒ｎ_ｙである位相差素子を有することが好ましい。この位相差素子が複数の層から構成されている場合、当該素子全体の平均値の主屈折率が、前記の関係を満たせばよい。この主屈折率は、自動複屈折計［例えば、王子計測器（株）製「ＫＯＢＲＡシリーズ」など］により測定することができる。
なお、ｎ_ｘ≒ｎ_ｙとは、屈折率差が、通常０．０００２以内、好ましくは０．０００１以内、より好ましくは０．００００５以内のことである。
当該位相差素子は、面内のレターデーションを実質的に有さず、かつＲｔｈ＝〔［（ｎ_ｘ＋ｎ_ｙ）／２］−ｎ_ｚ〕×Ｄ（ただし、Ｄは位相差素子の厚みである。）で定義される厚み方向のレターデーションが−２０〜−１０００ｎｍの範囲にあるものが好ましい。面内レターデーションＲｅは、Ｒｅ＝（ｎ_ｘ−ｎ_ｙ）×Ｄで定義される。面内のレターデーションを実質的に有さずということは、該面内レターデーションＲｅが、通常２０ｎｍ以下、好ましくは１０ｎｍ以下、より好ましくは５ｎｍ以下であることをいう。また、厚み方向のレターデーションＲｔｈは、使用目的に応じて適宜設定されるが、位相差補償部材としての機能を果たす上では、−２０〜−１０００ｎｍの範囲が好ましく、−５０〜−５００ｎｍの範囲が特に好ましい。
このような光学特性を有する位相差素子としては、少なくとも負の固有複屈折値を有する材料（以下、単に負の材料ということがある。）を延伸配向させて得られた層を含むものを挙げることができる。ここで、負の固有複屈折値を有する材料とは、分子が一軸性の秩序をもって配向した際に、光学的に負の一軸性を示す特性を有するものをいう。
前記負の固有複屈折値を有する材料としては、ディスコティック液晶、ディスコティック液晶ポリマー、芳香族ビニル系重合体、ポリアクリロニトリル系重合体、ポリメタクリレート系重合体、セルロースエステル系重合体、これらの多元（二元、三元等）共重合体などが挙げられる。これらは１種を単独で、あるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。
これらの中でも、芳香族ビニル系重合体、ポリアクリロニトリル系重合体及びポリメチルメタクリレート系重合体の中から選択される少なくとも１種が好ましい。中でも複屈折発現性が高いという観点から、芳香族ビニル系重合体がより好ましい。
芳香族ビニル系重合体とは、芳香族ビニル単量体の重合体、又は芳香族ビニル単量体とこれと共重合可能な単量体との共重合体のことをいう。芳香族ビニル単量体としては、スチレン；４−メチルスチレン、４−クロロスチレン、３−メチルスチレン、４−メトキシスチレン、４−ｔｅｒｔ−ブトキシスチレン、α−メチルスチレンなどのスチレン誘導体；などが挙げられる。これらを単独若しくは２種以上併用して使用してもよい。
芳香族ビニル単量体と共重合可能な単量体としては、プロピレン、ブテン；アクリロニトリル；アクリル酸、メタクリル酸、無水マレイン酸；アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル；マレイミド；酢酸ビニル、塩化ビニル；などが挙げられる。
芳香族ビニル系重合体の中でも、耐熱性が高い観点から、スチレン及び／又はスチレン誘導体と無水マレイン酸との共重合体が好ましい。
本発明に用いる芳香族ビニル系重合体のガラス転移温度は、優れた光学特性が得られる観点から、好ましくは１１０℃以上、より好ましくは１２０℃以上である。
本発明に使用する位相差素子としては、前記負の固有複屈折値を有する材料からなるフィルム又はシートを一軸延伸やアンバランス二軸延伸したものを、延伸方向（屈折率が最大又は最小になる方向）をたがいに直交させて２枚積層したもの；負の固有複屈折値を有する材料からなるフィルム又はシートをバランス二軸延伸したもの（面内の任意の方向で屈折率が実質的に等しくなるように延伸したもの）；負の固有複屈折値を有する材料からなる層の少なくとも片方の面に透明樹脂材料からなる層を設けたもの；が挙げられる。しかし、機械的強度などの点から、負の固有複屈折値を有する材料からなる層（以下、「Ａ層」ということがある）の少なくとも片方の面に透明樹脂材料からなる層（以下、「Ｂ層」ということがある）を設けたものが好適である。
前記脂環式構造を有する重合体については、前述の円偏光分離素子の基材において、説明したとおりである。
本発明において、透明樹脂材料からなる層（Ｂ層）の厚みは、特に限定されないが、通常１５〜２５０μｍ、好ましくは２５〜１５０μｍである。
また、本発明に使用する位相差素子が、このような負の固有複屈折値を有する材料からなる層（Ａ層）と透明樹脂材料からなる層（Ｂ層）との積層構造の場合、該Ａ層の厚みは、特に限定されないが、通常５〜４００μｍ、好ましくは１５〜２５０μｍである。
さらに本発明に使用する位相差素子が、このような負の固有複屈折値を有する材料からなる層（Ａ層）と透明樹脂材料からなる層（Ｂ層）との積層構造を含む場合、Ａ層に用いる負の固有複屈折値を有する材料のガラス転移温度Ｔｇ_ＡとＢ層に用いる透明樹脂材料のガラス転移温度Ｔｇ_Ｂとが、Ｔｇ_Ａ＞Ｔｇ_Ｂであることが好ましく、Ｔｇ_Ａ−２０≧Ｔｇ_Ｂであることがさらに好ましい。Ｔｇ_ＢがＴｇ_Ａと同等以上であると、特にＢ層に用いる透明樹脂材料の固有複屈折値が正である場合、延伸によって発現するＢ層の屈折率異方性がＡ層の屈折率異方性と相殺してしまい、目的とする面方向の屈折率と厚さ方向の屈折率との関係が得られなくなる恐れがある。
さらに本発明に使用する位相差素子が、このような負の固有複屈折値を有する材料からなる層（Ａ層）と透明樹脂材料からなる層（Ｂ層）との積層構造を含む場合、吸湿や温度変化、または経時変化による反りなどを防止する観点からは、負の固有複屈折値を有する材料からなる層（Ａ層）の両面に、透明樹脂材料からなる層（Ｂ層）を設けることが好ましく、この場合２層のＢ層の厚さは実質的に等しいことが好ましい。また、片面のみにＢ層を積層する場合は、重ねるＢ層の数に限りはないが、通常は１層である。
本発明に使用する負の固有複屈折値を有する材料及び／又は透明樹脂材料には、必要に応じて、酸化防止剤、熱安定剤、光安定剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、分散剤、塩素捕捉剤、難燃剤、結晶化核剤、ブロッキング防止剤、防曇剤、離型剤、顔料、有機又は無機の充填材、中和剤、滑剤、分解剤、金属不活性化剤、汚染防止剤、抗菌剤やその他の樹脂、熱可数性エラストマーなどの公知の添加成分を、本発明の効果が損なわれない範囲で添加することができる。
本発明に使用する位相差素子は、前記負の固有複屈折値を有する材料からなる層（Ａ層）と透明樹脂材料からなる層（Ｂ層）との間に接着剤層（Ｃ層）を設けてもよい。
接着剤層（Ｃ層）は、Ａ層に用いる負の固有複屈折値を有する材料とＢ層に用いる透明樹脂材料との双方と親和性があるものから形成することができる。例えば、エチレン−アクリル酸メチル共重合体、エチレン−アクリル酸エチル共重合体などのエチレン−アクリル酸エステル共重合体；エチレン−メタクリル酸メチル共重合体、エチレン−メタクリル酸エチル共重合体などのエチレン−メタクリル酸エステル共重合体；エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−スチレン共重合体などのエチレン系共重合体；その他のポリオレフィン共重合体が挙げられる。また、これらの共重合体を酸化、ケン化、塩素化、クロルスルホン化などで変性した変性物を用いることもできる。本発明において、エチレン系共重合体の変性を行うと、積層構造体成形時のハンドリング性や接着力の耐熱劣化性を向上させることができる。
前記接着剤層（Ｃ層）の厚さは、好ましくは１〜５０μｍ、さらに好ましくは５〜３０μｍである。
さらに本発明に使用する位相差素子が、前記接着剤層（Ｃ層）を含む場合は、Ｃ層に用いる接着剤のガラス転移温度又は軟化点Ｔｇ_Ｃは、Ｔｇ_Ａ＞Ｔｇ_Ｃであることが好ましく、Ｔｇ_Ａ−２０≧Ｔｇ_Ｃであることがさらに好ましい。
本発明に使用する位相差素子を製造する方法としては、特に制限されないが、好ましい製造方法としては、負の固有複屈折値を有する材料からなる層（Ａ層）の少なくとも片面に、透明樹脂材料からなる層（Ｂ層）を積層して未延伸積層体を得、これを一軸又は二軸延伸する方法が挙げられる。
未延伸積層体を得る方法としては、共押出Ｔダイ法、共押出インフレーション法、共押出ラミネーション法等の共押出による成形方法、ドライラミネーション等のフィルムラミネーション成形方法、及び基材樹脂フィルムに対して樹脂溶液をコーティングするようなコーティング成形方法などの公知の方法を適宜利用することができる。中でも、製造効率などの観点から、共押出による成形方法が好ましい。
共押出するときの押出し温度は、使用する負の固有複屈折値を有する材料や透明樹脂材料及び必要に応じて用いられる接着剤の種類に応じて適宜選択すればよい。
積層体を延伸する方法は特に制限はなく、従来公知の方法が適用され得る。具体的には、ロール側の周速の差を利用して縦方向に一軸延伸する方法、テンターを用いて横方向に一軸延伸する方法等の一軸延伸法；固定するクリップの間隔を開いての縦方向の延伸と同時に、ガイドレールの広がり角度により横方向に延伸する同時二軸延伸法や、ロール間の周速の差を利用して縦方向に延伸した後、その両端部をクリップ把持してテンターを用いて横方向に延伸する逐次二軸延伸法などの二軸延伸法；が挙げられる。面方向の屈折率をバランスさせ、面内レターデーションを実質的にゼロにする（ポジティブレターダー）には二軸延伸法が好ましい。
未延伸積層体の延伸温度は、特に制限されないが、位相差素子が前記積層構造をとる場合は、負の固有複屈折値を有する材料のガラス転移温度Ｔｇ_Ａとすると、（Ｔｇ_Ａ−１０）（℃）〜（Ｔｇ_Ａ＋２０）（℃）の範囲が好ましく、（Ｔｇ_Ａ−５）（℃）〜（Ｔｇ_Ａ＋１５）（℃）の範囲がさらに好ましい。延伸温度を上記範囲とすることにより、延伸時にＢ層に屈折率異方性を発現しにくくすることができ、目的とする面内の直交軸方向と厚さ方向の屈折率の関係を容易に得ることができる。
ここで延伸倍率は、通常１．１〜３０倍、好ましくは１．３〜１０倍である。延伸倍率が、上記範囲を外れると、配向が不十分で屈折率異方性、ひいてはレターデーションの発現が不十分になったり、積層体が破断したりするおそれがある。
本発明の照明装置においては、さらに１／４波長板を有することが好ましい。この１／４波長板としては、特に広帯域１／４波長板が好適である。ここで、広帯域１／４波長板とは、波長４１０〜６６０ｎｍを含む可視光域全体で位相差（レターデーション）がほぼ１／４波長になる１／４波長板のことである。
本発明に用いる１／４波長板としては、正の固有複屈折値を有する材料からなる層（Ｄ層）の少なくとも１層と、負の固有複屈折値を有する材料からなる層（Ｅ層）の少なくとも１層とを有し、前記Ｄ層とＥ層における分子鎖の配向方向が等しいもの；特開平５−１００１１４号公報、特開平１１−２３１１３２号公報などに記載されている１／２波長板と１／４波長板を積層したもの；広帯域位相差フィルムＷＲＦ［帝人社製］；が挙げられる。
１／４波長板として、正の固有複屈折値を有する材料からなる層（Ｄ層）の少なくとも１層と、負の固有複屈折値を有する材料からなる層（Ｅ層）の少なくとも１層とを有し、前記Ｄ層とＥ層における分子鎖の配向方向が等しいものを用いる場合において、前記Ｄ層を構成する正の固有複屈折値を有する材料（以下、単に正の材料ということがある。）は、分子が一軸性の秩序をもって配向した際に、光学的に正の一軸性を示す特性を有するものをいう。正の固有複屈折値を有する材料としては、棒状液晶、棒状液晶ポリマー、脂環式構造を有する重合体、ポリエチレンやポリプロピレンなどの鎖状オレフィン系重合体、トリアセチルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリアリレート、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリ塩化ビニル、あるいはこれらの多元（二元、三元等）共重合体などが挙げられる。これらは１種を単独で、あるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。
本発明においては、これらの中でも、脂環式構造を有する重合体又は鎖状オレフィン系重合体が好ましく、光透過率特性、耐熱性、寸度安定性、光弾性特性等の観点から、脂環式構造を有する重合体がより好ましい。
この脂環式構造を有する重合体については、前記の円偏光分離素子の基材において説明したとおりである。
この脂環式構造を有する重合体のガラス転移温度は、使用目的に応じて適宜選択されればよいが、優れた光学特性が得られる観点から、好ましくは８０℃以上、より好ましくは１００〜２５０℃、さらに好ましくは１２０〜２００℃の範囲である。
一方、（Ｅ）層を構成する負の固有複屈折値を有する材料については、前記位相差素子において説明したとおりである。
この１／４波長板を製造する方法は特に制限はなく、例えば、（イ）Ｄ層とＥ層とを別々に成膜し、接着剤層（Ｆ層）を介してドライラミネーションにより積層して積層体とする方法、（ロ）共押出法により成膜して積層体を得る方法などが挙げられる。これらの中でも、層間剥離強度が大きい積層体を得ることができ、かつ、生産効率に優れることから、（ロ）の共押出法による成膜法が好ましい。共押出法により積層体を得る方法は、具体的には、複数基の押出機を用い、正の固有複屈折値を有する材料と負の固有複屈折値を有する材料とを多層ダイから押出すことにより成膜するものである。
このようにして得られる積層体の厚みは、得られる積層体の使用目的などに応じて適宜決定することができる。フィルムの厚みは、安定した延伸処理による均質な延伸フィルムが得られる観点から、好ましくは１０〜３００μｍ、より好ましくは３０〜２００μｍである。
正の固有複屈折値を有する材料及び／又は負の固有複屈折値を有する材料には本発明の目的を阻害しない範囲内で、各種添加剤及び他の熱可塑性樹脂やエラストマーを添加することができる。各種添加剤としては、例えば、可塑剤や劣化防止剤などが挙げられる。可塑剤は、フィルムの機械的物性を改良するため、又は乾燥速度を向上させるために添加する。用いる可塑剤としては、リン酸エステル又はカルボン酸エステルが挙げられる。
これらの添加剤の添加量は、正の固有複屈折値を有する材料及び／又は負の固有複屈折値を有する材料に対して、通常０〜２０重量％、好ましくは０〜１０重量％、より好ましくは０〜５重量％である。
正の固有複屈折値を有する材料からなる層（Ｄ層）と負の固有複屈折値を有する材料からなる層（Ｅ層）を遅相軸を直交させて積層するには、各層の分子鎖の配向方向を等しくさせればよい。すなわち、当該１／４波長板は、異符号の固有複屈折値を有する材料からなる層（Ｄ層とＥ層）の積層体であるため、Ｄ層とＥ層との延伸方向を一致させれば、２相の遅相軸を必然的に直交させることができる。
このような１／４波長板は、前記積層体を延伸処理することにより製造することができる。
積層体を延伸する方法は特に制限はなく、従来公知の方法を採用できる。延伸する方法としては、例えば、ロール側の周速の差を利用して縦方向に一軸延伸する方法、テンターを用いて横方向に一軸延伸する方法等が挙げられる。これらの中で、縦方向の一軸延伸が好適である。一軸延伸の延伸倍率に特に制限はないが、１．１〜３倍であることが好ましく、１．２〜２．２倍であることがより好ましい。
前記積層体を延伸する際の温度は、前記Ｄ層およびＥ層を構成する樹脂のガラス移転温度をＴｇとすると、好ましくは（Ｔｇ−３０）℃から（Ｔｇ＋６０）℃の間、より好ましくは（Ｔｇ−１０）℃から（Ｔｇ＋５０）℃の温度範囲である。また、延伸倍率は、通常、１．０１〜３０倍、好ましくは１．０１〜１０倍、より好ましくは１．０１〜５倍である。
また、前記積層体を前述した共押出法により製造した場合には、従来の１／４波長板の製造時に必要であった、延伸フィルムのチップの切り出しや、切り出したチップの貼り合わせなどの作業が不要となり、いわゆるロールトゥロール（ＲｏｌｌｔｏＲｏｌｌ）方式により、連続的に長尺の１／４波長板を生産することができる。
１／４波長板は、Ｄ層を少なくとも１層と、Ｅ層を少なくとも１層有し、前記Ｄ層とＥ層における分子鎖の配向が等しい光学積層体であれば、その層構成に特に制限されないが、Ｄ層／Ｅ層／Ｄ層、又はＥ層／Ｄ層／Ｅ層の層構成を有するのが好ましい。また、前記Ｄ層とＥ層との層間にＦ層（接着剤層）をさらに有し、Ｄ層−Ｆ層−Ｅ層の３層構造、又はＤ層−Ｆ層−Ｅ層−Ｆ層−Ｄ層若しくはＥ層−Ｆ層−Ｄ層−Ｆ層−Ｅ層の５層構造とすることができる。
前記Ｆ層を構成する接着剤については、前記位相差素子において説明したとおりである。
本発明の照明装置においては、さらに面光源装置と偏光分離素子との間に、プリズムシートを設けることが好ましい。このプリズムシートは、面光源装置から、偏光分離素子に対して関係式（ａ）を満たす拡散角度以内の光を、さらに平行光に近づけて、該偏光分離素子に入射する機能を有している。このプリズムシートとしては、上記機能を有するものであればよく、特に制限されず、従来液晶表示装置の面光源装置などに慣用されているプリズムシートの中から適宜選択して用いることができる。
Ｆｉｇ．９は、本発明の照明装置の原理、構成の１例を示す概略図である。このＦｉｇ．９で示されるように、本発明の照明装置は、光源Ａ及び反射板Ｂを有する面光源装置から出射される関係式（ａ）を満たす角度以内の白色光Ｌ１は、まず所望により設けられるプリズムシートＩ６１に入射して平行光に近づけられてから、円偏光分離素子６２へ入射する。円偏光分離素子６２に入射した光は、左右いずれか一方の円偏光が透過し、他方の円偏光は反射して、反射板Ｂによって反射されて再び円偏光分離素子６２に入射し、透過光と反射光に再度分離される。これが繰り返されることにより、光源Ａから出射した光の有効利用が図られ、輝度向上の効果を得ることができる。円偏光分離素子６２を透過した円偏光は、所望により設けられる位相差素子６３を透過して、位相差が補償され、さらに１／４波長板６４により直線偏光となって、所望により設けられるプリズムシートＩＩ６５を介して、偏光板６６を透過する。なお、偏光板６６は省略することもできる。また、位相差素子６３は、１／４波長板６４の光透過側に配設してもよい。
本発明の照明装置は、偏光分離素子と、該偏光分離素子に対して出射する光の出射角度θが関係式（ａ）を満たす面光源装置とを組み合わせることにより、該偏光分離素子における法線入射光に対する赤色バンドエッジを７５９ｎｍまで拡張しなくとも、液晶表示装置のバックライトユニットなどに用いた場合に、視野角特性が向上し、斜視による色むらが抑制され、かつ輝度の高い液晶表示装置を提供することができる。また、偏光分離素子の反射帯域を狭くすることができるので、積層数の削減、液晶素材の汎用化による偏光分離素子の低コスト化を図ることができ、ひいては、製造コスト的に有利な液晶表示装置を提供することができる。
本発明の液晶表示装置は、前記本発明の照明装置をバックライトユニットとして有するものであって、その構成については特に制限はない。具体的には、液晶セルの背面側に偏光板を介して該照明装置が配置されると共に、液晶セルの表面側に偏光板及び光拡散シートが順に設けられてなる構成の液晶表示装置を例示することができる。
用いられる液晶モードは特に限定されない。液晶モードとしては、例えば、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄｎｅｍａｔｉｃ）型、ＳＴＮ（ＳｕｐｅｒＴｗｉｓｔｅｄＮｅｍａｔｉｃ）型、ＨＡＮ（ｈｙｂｒｉｄＡｌｉｇｎｍｅｎｔＮｅｍａｔｉｃ）型、ＶＡ（ＶｅｒｔｉｃａｌＡｌｉｇｎｍｅｎｔ）型、ＭＶＡ（ＭｕｌｔｉｐｌｅＶｅｒｔｉｃａｌＡｌｉｇｎｍｅｎｔ）型、ＩＰＳ（ＩｎＰｌａｎｅＳｗｉｔｃｈｉｎｇ）型、ＯＣＢ（ＯｐｔｉｃａｌＣｏｍｐｅｎｓａｔｅｄＢｅｎｄ）型などが挙げられる。
また、偏光板としては特に制限されず、従来公知のものを使用することができる。
本発明の液晶表示装置は、本発明の照明装置をバックライトユニットとして有しているので、光エネルギーの利用効率が高い上、正面から見た場合でも、斜め方向から見た場合でも視野角での色むらが生じにくく、かつ高輝度を有している。

次に、本発明を実施例により、さらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
なお、積層体の厚みは、走査式厚み計を用いて測定した。また、位相差素子の三次元屈折率分布、レターデーションは、自動複屈折計［王子計測器社製「ＫＯＢＲＡ−２１」］を用いて測定した。
また、液晶表示装置における特性の評価において、明るさは１、２、３、４、５の五段階で評価し、５が最も明るく、１が最も暗いことを示す。
製造例１位相差素子（ポジティブレターダー）の製造
負の固有複屈折値を有する材料としてスチレン−無水マレイン酸共重合体［「ダイラークＤ３３２」、ノパケミカル社製、Ｔｇ＝１３１℃］、透明樹脂層材料としてノルボルネン系重合体［「ＺＥＯＮＯＲ１０２０」、日本ゼオン社製、Ｔｇ＝１０５℃］を用い、共押出し法によって、押出温度２６０℃でノルボルネン系重合体層（厚さ５０μｍ）／スチレン−無水マレイン酸共重合体層（厚さ２００μｍ）／ノルボルネン系樹脂層（厚さ５０μｍ）の３層構造を有する未延伸積層体を得た。
次いでこの未延伸積層体をゾーン加熱の縦一軸延伸装置とテンター延伸（横一軸延伸）装置に順次送り込んで逐次二軸延伸を行うことにより位相差素子を得た。延伸温度は縦延伸、横延伸のいずれも１４０℃、延伸倍率は縦延伸が１．８倍、横延伸は１．５倍とした。
延伸後の積層体（位相差素子）の平均厚みは１２０μｍ、面方向の屈折率はｎ_ｘ＝１．５７３２、ｎ_ｙ＝１．５７３１、厚み方向の屈折率はｎ_ｚ＝１．５７５７であった。レターデーションは面内Ｒｅ＝１０ｎｍ、厚み方向のレターデーションＲｔｈ＝−３００ｎｍであった。
製造例２広帯域１／４波長板の製造
正の固有複屈折値を有する材料として、ノルボルネン系重合体［「ＺＥＯＮＯＲ１４２０」、日本ゼオン社製、Ｔｇ＝１３６℃］及び負の固有複屈折値を有する材料として、スチレン−無水マレイン酸共重合体［「ダイラークＤ３３２」、ノバケミカル社製、Ｔｇ＝１３１℃］を用いた。まず、２つの押出し機が押出しダイに一体に組み合わされた押出しダイのそれぞれの押出し機に、溶融状態の前記ノルボルネン系重合体及び前記スチレン−無水マレイン酸共重合体をそれぞれ格納した。前記ノルボルネン系重合体を格納した押出し機の押出し流路は２つに分岐していて、分岐した流路から押出されたノルボルネン系重合体は、他の押出し機から押出されたスチレン−無水マレイン酸共重合体を挟持して、押出しダイ内部で３層構成の積層体を形成するように構成した。また、前記２つの押出し機の押出しダイへの連通口にはフィルタが配置されていて、前記ノルボルネン系重合体及び前記スチレン−無水マレイン酸共重合体をフィルタを通してから、前記押出しダイ内部に押出すようにした。なお、押出温度は２６０℃とした。
前記押出しダイから押出された３層構成の積層体の厚みむらを、走査式厚み計を用いて測定した。測定は積層体の長手方向に連続的走査して行った。得られた積層体は平均厚み１２０μｍであり、厚みむらは前記平均厚みに対して２．５％であった。
次に、得られた積層体を１２５℃で７０％延伸したところ、波長λ＝４５０ｎｍ、５５０ｎｍ及び６５０ｎｍにおけるレターデーションと波長との比が、それぞれ０．２３５、０．２５０及び０．２３２である、広帯域１／４波長板が得られた。
製造例３円偏光分離素子の製造
（１）円偏光分離素子Ｉ（１３層）
厚み１００μｍ、幅６８０ｍｍ、長さ５００ｍの光学的に等方性のノルボルネン系重合体フィルムを基材として用いた。この基材の両面をプラズマ放電処理した後、ポリビニルアルコール１０重量部及び水３７１重量部からなる配向膜塗布液を基材の片面に連続的に塗布、乾燥し、厚さ１μｍの配向膜を形成した。次いで、基材の長手方向に対し平行方向に連続的に配向膜上にラビング処理を実施した。
一方、下記の式（１）で示される液晶性化合物８１．５重量部、下記の式（２）で示される光重合開始剤３．１重量部、界面活性剤［セイミケミカル社製「ＫＨ−４０」］０．１重量部、下記の式（３）で示されるキラル化剤１７．０４重量部及びメチルエチルケトン２４０．８重量部を含むコレステリック液晶層用塗布液１を調製した。

また、上記塗布液１の調製において、式（３）で示されるキラル化剤の量を、第１表に示すように変えた以外は、塗布液１と同様にして塗布液２〜塗布液１３を調製した。

次に、前記の配向膜上に、第１表に示す液晶層用塗布液１〜１３を用い、下記の方法で、順次液晶層を積層形成し、１層の厚みが５．０μｍの１３層液晶層からなる円偏光分離素子Ｉ（１３層）を作製した。赤色バンドエッジは８００ｎｍである。
配向膜上に、まず液晶層塗布液１をバーコーターを用いて塗布、乾燥及び加熱（配向熟成）し、さらに紫外線照射して厚さ５．０μｍのコレステリック液晶層を形成した。次いで、液晶層塗布液２〜１３を用いて、同様の操作を順次施し、１３層の液晶層を積層形成した。
（２）円偏光分離素子ＩＩ（１１層）
第１表に示す液晶層塗布液３〜１３を用い、上記（１）と同様にして、１層の厚みが５．０μｍの１１層液晶層からなる円偏光分離素子ＩＩ（１１層）を作製した。
赤色バンドエッジは７５９ｎｍである。
（３）円偏光分離素子ＩＩＩ（９層）
第１表に示す液晶層塗布液５〜１３を用い、上記（１）と同様にして、１層の厚みが５．０μｍの９層液晶層からなる円偏光分離素子ＩＩＩ（９層）を作製した。赤色バンドエッジは６８０ｎｍである。
［実施例１］
入射端面側に冷陰極管が配置され、かつ裏面側に光反射シートが設けられた汎用の導光板の出射面側にルーバー（視野角制御部材）を配設し（出射光の出射角度：±６５°）、さらに上記導光板の出射面側に、製造例３で得られた円偏光分離素子Ｉ（１３層）、及び製造例２で得られた広帯域１／４波長板を順次配置して照明装置を作製した。さらに前記１／４波長板側に、偏光板、視野角拡大フィルム［富士写真フィルム社製、「ＷＶフィルム」］、透過型のＴＮ液晶表示素子、及び偏光板を順次配置し、液晶表示装置を作製した。
この液晶表示装置を白表示モードとして、出光面側から観察したところ、明るさは３であり、色視野角は良で、表示面全面にわたって着色がなかった。なお、ここでいう色視野角が良とは、視野角を変えていったときの色の変化が少ないことを示す。
［実施例２］
実施例１において、円偏光分離素子として円偏光分離素子Ｉ（１３層）の代わりに円偏光分離素子ＩＩ（１１層）を用い、ルーバーを調整して、導光板の出射光の出射角度を±５５°とした以外は、実施例１と同様にして、液晶表示装置を作製した。
この液晶表示装置を白表示モードとして、出光面側から観察したところ、明るさは３であり、色視野角は良で、表示面全面にわたって着色がなかった。
［実施例３］
実施例２において、円偏光分離素子として円偏光分離素子ＩＩ（１１層）の代わりに円偏光分離素子ＩＩＩ（９層）を用い、ルーバーを調整して導光板の出射光の出射角度を±３５°とした以外は、実施例２と同様にして、液晶表示装置を作製した。
この液晶表示装置を白表示モードとして、出光面側から観察したところ、明るさは３であり、色視野角は良で、表示面全面にわたって着色がなかった。
［実施例４］
実施例１において、冷陰極管＋汎用の導光板＋ルーバーの組合わせの代わりに、特開平７−２７０７０８号公報に開示されている前記Ｆｉｇ．７で示す面光源装置（出射光の出射角度：±３０°）を用い、かつ円偏光分離素子Ｉ（１３層）の代わりに円偏光分離素子ＩＩＩ（９層）を用いた以外は、実施例１と同様にして、液晶表示装置を作製した。
この液晶表示装置を白表示モードとして、出光面側から観察したところ、明るさは４であり、色視野角については、面内での位置により、やや着色が認められた。
［実施例５］
実施例４において、円偏光分離素子ＩＩＩ（９層）と広帯域１／４波長板との間に、製造例１で得られた位相差素子を配置した以外は、実施例４と同様にして、液晶表示装置を作製した。
この液晶表示装置を白表示モードとして、出光面側から観察したところ、明るさは５であり、色視野角については、面内での位置により、やや着色が認められた。
［実施例６］
実施例５において、Ｆｉｇ．７で示す面光源装置と円偏光分離素子ＩＩＩ（９層）との間にプリズムシートＩを配置した以外は、実施例５と同様にして、液晶表示装置を作製した。
この液晶表示装置を白表示モードとして、出光面側から観察したところ、明るさは５であり、色視野角は良で、表示面全面にわたって着色がなかった。
比較例１
実施例１において、汎用の導光板の出射面側にルーバーを配設しなかったこと（出射光の出射角度：±９０°）以外は、実施例１と同様にして、液晶表示装置を作製した。
この液晶表示装置を白表示モードとして、出光面側から観察したところ、明るさは３であり、色視野角については、赤色の着色が認められた。
以上の結果をまとめて第２表に示す。

本発明の照明装置は、コスト的に有利であって、特に液晶表示装置のバックライトユニットなどとして好適に用いられ、光エネルギーの利用効率が高い上、正面から見た場合でも、斜め方向から見た場合でも視野角での色むらが生じにくく、かつ高輝度の液晶表示装置を与えることができる。

Claims

少なくとも入射光を偏光状態の異なる透過光と反射光に分離する偏光分離素子、及び偏光分離素子に対して光を供給する面光源装置を有する照明装置であって、前記偏光分離素子の法線入射光に対する赤色バンドエッジをＡ（ｎｍ）とした場合に、面光源装置の光の出射角度θが、関係式（ａ）
ｓｉｎθ≦１．５×〔１−（６３０／Ａ）^２〕^１／２（ａ）
を満たす範囲内であることを特徴とする照明装置。
偏光分離素子の赤色バンドエッジが、法線入射光に対して６３０ｎｍ以上７５９ｎｍ未満である請求項１記載の照明装置。
偏光分離素子が、広帯域偏光分離素子である請求項１又は２記載の照明装置。
面光源装置が、導光板と、該導光板の端面側に設けられた光源及び下面側に設けられた複数の光源から少なくとも構成された装置であって、前記導光板において、偏光分離素子側表面が、偏光分離素子の光出射側表面と平行であり、これと対峙する裏面側が、該偏光分離素子の光出射側表面とは平行でない複数の角度領域を有すると共に、内部に組成の異なる領域を有し、かつ前記複数の角度領域それぞれに光源を配置してなる請求項１ないし３のいずれかに記載の照明装置。
主屈折率ｎ_ｘ、ｎ_ｙ及びｎ_ｚ（ただし、ｎ_ｘ、ｎ_ｙは、厚み方向に垂直なたがいに直交する２方向の屈折率であり、ｎ_ｚは厚み方向の屈折率である。なお、ｎ_ｘ、ｎ_ｙの直交軸は、ｎ_ｘ−ｎ_ｙが最大となるように定められる。）の関係がｎ_ｚ＞ｎ_ｘ、ｎ_ｚ＞ｎ_ｙ、ｎ_ｘ≒ｎ_ｙである位相差素子を有する請求項１ないし４のいずれかに記載の照明装置。
位相差素子が、面内のレターデーションを実質的に有さず、かつ
Ｒｔｈ＝〔［（ｎ_ｘ＋ｎ_ｙ）／２］−ｎ_ｚ〕×Ｄ
（ただし、Ｄは位相差素子の厚みである。）
で定義される厚み方向のレターデーションが−２０〜−１０００ｎｍの範囲のものである請求項５記載の照明装置。
１／４波長板を有する請求項１ないし６のいずれかに記載の照明装置。
１／４波長板が、広帯域１／４波長板である請求項７記載の照明装置。
面光源装置と偏光分離素子との間に、プリズムシートを有する請求項１ないし８のいずれかに記載の照明装置。
請求項１ないし９のいずれかに記載の照明装置を用いたことを特徴とする液晶表示装置。