WO2017002788A1 - バックライトユニット - Google Patents

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WO2017002788A1
WO2017002788A1 PCT/JP2016/069086 JP2016069086W WO2017002788A1 WO 2017002788 A1 WO2017002788 A1 WO 2017002788A1 JP 2016069086 W JP2016069086 W JP 2016069086W WO 2017002788 A1 WO2017002788 A1 WO 2017002788A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light
plate
circularly polarized
guide plate
polarized light
Prior art date
Application number
PCT/JP2016/069086
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English (en)
French (fr)
Inventor
浩太郎 保田
匡広 渥美
齊藤 之人
Original Assignee
富士フイルム株式会社
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Filing date
Publication date
Application filed by 富士フイルム株式会社 filed Critical 富士フイルム株式会社
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21SNON-PORTABLE LIGHTING DEVICES; SYSTEMS THEREOF; VEHICLE LIGHTING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR VEHICLE EXTERIORS
    • F21S2/00Systems of lighting devices, not provided for in main groups F21S4/00 - F21S10/00 or F21S19/00, e.g. of modular construction
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F21LIGHTING
    • F21VFUNCTIONAL FEATURES OR DETAILS OF LIGHTING DEVICES OR SYSTEMS THEREOF; STRUCTURAL COMBINATIONS OF LIGHTING DEVICES WITH OTHER ARTICLES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F21V9/00Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters
    • F21V9/14Elements for modifying spectral properties, polarisation or intensity of the light emitted, e.g. filters for producing polarised light

Definitions

  • the present invention relates to a backlight unit used in a liquid crystal display device.
  • Liquid crystal display devices consume less power and are increasingly used year by year as space-saving image display devices.
  • the liquid crystal display device has a configuration in which a backlight unit, a backlight side polarizing plate, a liquid crystal panel, a viewing side polarizing plate, and the like are provided in this order.
  • a so-called edge light type backlight unit that includes a light guide plate that propagates light incident from an end surface and emits the light from a main surface, and a light source that enters light on the end surface of the light guide plate.
  • the backlight unit has a great influence on the performance of the LCD, such as image brightness and visibility.
  • various proposals have been made to improve the luminance of light (backlight) emitted from the backlight unit.
  • Patent Document 1 in an edge light type backlight unit, a light reflecting unit for reflecting light propagating in the light guide plate to be emitted from the output surface on a surface facing the output surface of the light guide plate
  • a backlight unit having a directivity conversion unit that is positioned inside the light guide plate and that improves the directivity of light incident on the light reflection unit on the light source side of the light reflection unit (Surface light source device) is described. Since the backlight unit described in Patent Document 1 has such a configuration, the directivity of light emitted from the backlight unit can be improved, and the luminance of light incident on the liquid crystal panel can be improved.
  • the light emitted from the backlight unit is linearly polarized by the backlight side polarizing plate and then incident on the liquid crystal panel. For this reason, when the light passes through the backlight-side polarizing plate, the light use efficiency is reduced to 50%, ideally about 40%, even if ideal.
  • a reflective polarizing plate as the brightness enhancement film. The reflective polarizing plate transmits predetermined polarized light and reflects other polarized light.
  • Patent Document 2 describes a backlight unit that uses a reflective polarizing plate that reflects circularly polarized light in a predetermined direction and transmits other circularly polarized light using cholesteric liquid crystal.
  • this backlight unit circularly polarized light transmitted through the reflective polarizing plate is incident on the ⁇ / 4 plate, and is incident on the backlight side polarizing plate as linearly polarized light in a predetermined direction.
  • the polarization property changes, for example, from right circularly polarized light to left circularly polarized light.
  • this circularly polarized light re-enters the reflective polarizing plate using the cholesteric liquid crystal layer, it is transmitted through the reflective polarizing plate. That is, by using a reflective polarizing plate that reflects circularly polarized light, almost all of the light can be used efficiently with very few reflections (1 to several times).
  • JP 2005-268201 A Japanese Patent Laid-Open No. 10-3079
  • a light guide plate that controls the directivity of emitted light as described in Patent Document 1 or a polarized light in a predetermined state as described in Patent Document 2 is transmitted.
  • a reflective polarizing plate that reflects other polarized light the light utilization efficiency can be improved and the luminance of light incident on the liquid crystal panel can be improved.
  • An object of the present invention is to solve such a problem of the prior art, and is a backlight unit used for an LCD or the like, which improves light utilization efficiency and provides high-luminance light (backlight). It is in providing the backlight unit which can radiate
  • the first aspect of the backlight unit of the present invention includes a light source,
  • the light emitted from the light source is incident from the end face, propagates the light incident from the end face, and exits from one main surface.
  • Depolarization degree Dg is 40% or less, and the propagating light is emitted from the main surface.
  • a backlight unit comprising a ⁇ / 4 plate disposed on the opposite side of the light guide plate of the circularly polarized light separating plate.
  • the second aspect of the backlight unit of the present invention includes a light source,
  • the light emitted from the light source is incident from the end face, propagates the light incident from the end face, and exits from one main surface.
  • Depolarization degree Dg is 40% or less, and the propagating light is emitted from the main surface.
  • a backlight unit comprising a ⁇ / 4 plate disposed on the opposite side of the light guide plate of the circularly polarized light separating plate.
  • the total depolarization degree Da of the optical members excluding the circularly polarized light separating plate and the ⁇ / 4 plate is preferably 50% or less.
  • the reflecting plate is a specular reflecting plate.
  • a reflecting plate is a mirror surface reflecting plate which has a metal vapor deposition surface.
  • the phase difference of a light-guide plate is 100 nm or less.
  • the mechanism for directing the propagating light toward the main surface on the emission side is at least one of a concave portion and a convex portion formed on the main surface on the opposite side to the main surface on the emission side of the light guide plate.
  • the area ratio occupied by the mechanism for directing the propagating light to the main surface on the emission side is preferably 2 to 70%. Furthermore, it is preferable to have a diffusing plate between the light guide plate and the circularly polarized light separating plate.
  • the backlight unit of the present invention it is possible to improve the light utilization efficiency and emit high-luminance light.
  • FIG. 1 is a diagram conceptually illustrating an example of a backlight unit of the present invention.
  • FIG. 2 is a partially enlarged view of FIG. 3 (A) to 3 (D) are conceptual diagrams for explaining another example of the backlight unit of the present invention.
  • 4A and 4B are conceptual diagrams for explaining the backlight unit of the present invention.
  • FIG. 5 is a conceptual diagram for explaining a method of measuring the depolarization rate.
  • FIG. 6 is a diagram conceptually showing another example of the backlight unit of the present invention.
  • a numerical range represented by using “to” means a range including numerical values described before and after “to” as a lower limit value and an upper limit value.
  • (meth) acrylate is used to mean “one or both of acrylate and methacrylate”.
  • “same” includes an error range generally allowed in the technical field.
  • “all”, “any” or “entire surface” it includes an error range generally allowed in the technical field in addition to the case of 100%, for example, 99% or more, The case of 95% or more, or 90% or more is included.
  • Visible light is light having a wavelength visible to the human eye among electromagnetic waves, and indicates light having a wavelength range of 380 to 780 nm.
  • light in a wavelength region of 420 to 495 nm is blue light (B light)
  • light in a wavelength region of more than 495 nm and not more than 570 nm is green light ( G light)
  • light in the wavelength range of 620 to 750 nm is red light (R light).
  • FIG. 1 conceptually shows an example of the backlight unit of the present invention.
  • the backlight unit 10 of the present invention is mainly used in an LCD (liquid crystal display device).
  • LCD liquid crystal display device
  • light (backlight) for displaying an image is arranged by arranging liquid crystal cells (pixels by liquid crystal). The light is emitted to a liquid crystal panel.
  • the illustrated backlight unit 10 is a so-called edge light type (side light type, light guide plate type) backlight unit, basically a light source 12, a light guide plate 14, a reflection plate 16, and a circularly polarizing plate 18. And is configured.
  • the circularly polarizing plate 18 includes a circularly polarized light separating plate (circularly polarized light separating layer) 20 and a ⁇ / 4 plate 24.
  • symbol 26 shown with a broken line in the figure is the backlight side polarizing plate 26 for making the light which injects into a liquid crystal panel into a predetermined linearly polarized light normally provided in LCD.
  • the light source 12 makes the light L for displaying the LCD incident on an incident surface 14 b set on the end surface of the light guide plate 14.
  • the light source 12 is an edge light type backlight such as a light source or a fluorescent lamp in which point light sources such as LEDs (Light Emitting Diodes) are arranged along the end surface serving as the incident surface 14 b of the light guide plate 14.
  • point light sources such as LEDs (Light Emitting Diodes) are arranged along the end surface serving as the incident surface 14 b of the light guide plate 14.
  • LEDs Light Emitting Diodes
  • the light guide plate 14 is a plate-like (sheet-like) member that propagates the light L incident from the light source 12 in the surface direction and emits it from the emission surface 14a which is one main surface (maximum surface). .
  • the light guide plate 14 has a depolarization degree Dg of 40% or less and has a mechanism for directing propagating light to the exit surface 14a.
  • the light guide plate 14 has a concave portion 14c formed on the main surface opposite to the emission surface 14a as a mechanism for directing propagating light to the emission surface 14a.
  • the main surface opposite to the light exit surface 14a of the light guide plate 14 is also referred to as “back surface”.
  • the backlight unit 10 of the present invention uses a circularly polarized light separating plate 20 that transmits circularly polarized light in a predetermined direction and reflects circularly polarized light in the other direction, and further has a depolarization degree Dg of 40% or less and propagates.
  • the light guide plate 14 having a mechanism for directing light toward the exit surface 14a and the reflection plate 16 having a depolarization degree Dm of 30% or less
  • high-luminance light is applied to the backlight-side polarizing plate 26 (liquid crystal panel). It is possible to enter. This will be described in detail later.
  • the luminance of light incident on the backlight side polarizing plate 26 from the backlight unit 10 is also referred to as “front luminance”. Further, the front luminance of the light emitted from the backlight unit 10 is also referred to as “front luminance of the backlight unit 10”.
  • the light guide plate 14 has a mechanism for directing light propagating through the inside toward the emission surface 14a, that is, the liquid crystal panel. By having such a mechanism, the directivity of light emitted from the backlight unit 10 can be improved, and the front luminance of the backlight unit can be improved. In the example of illustration, it has the recessed part 14c formed in the back surface of the light-guide plate 14 as a mechanism which directs the light which propagates the inside of the light-guide plate 14 to the output surface 14a.
  • the recess 14c has a right-angled triangular cross section in the light propagation direction, and is formed with the surface adjacent to the right angle being the back side.
  • the concave portion 14c is formed so that a surface which is not adjacent to the right angle gradually approaches the light exit surface 14a as the surface is separated from the light source 12 in the light propagation direction of the light guide plate 14. That is, the light guide plate 14 has a convex inclined surface that gradually approaches the light exit surface 14a in the direction away from the light source 12 by the concave portion 14c.
  • the recesses 14c may be formed by interspersing island-like (dot-like) objects, or, as shown in FIG. 4B to be described later, the long recesses 14c are in a direction perpendicular to the longitudinal direction. They may be provided in an array. When the island-shaped concave portions 14c are scattered, the concave portions 14c may be regularly arranged or irregularly arranged. Moreover, the long recessed part 14c may be divided in the longitudinal direction.
  • the mechanism for directing the light propagating inside the light guide plate 14 toward the emission surface 14a is not limited to the right-angled triangular recess 14c as shown in FIGS. 1 and 2, and the light propagating through the light guide plate 14 is used.
  • Various shapes and configurations that can be directed to the exit surface 14a are available.
  • a shape having a concave curved slope toward the inside of the light guide plate 14 may be used, as shown in the concave portion 14e.
  • it may have an arcuate shape (bow shape) or a semicircular cross-sectional shape like a recess 14f shown in FIG.
  • the mechanism for directing the light propagating inside the light guide plate 14 toward the emission surface 14 a may be a convex portion provided on the back surface of the light guide plate 14 instead of the concave portion.
  • the convex part 14g which has the circular-arc shaped cross section provided in the back surface of the light-guide plate 14 as shown to FIG 3 (D) is illustrated. Further, such a convex portion may be a (substantially) triangular convex portion as shown in FIG.
  • the mechanism for directing the light toward the light exit surface 14 a is the convex portion 14 g provided on the back surface of the light guide plate 14, the light guide plate 14 and the convex portion 14 g may be integrally formed. The structure which added the convex part 14g may be sufficient.
  • the mechanism for directing the light propagating inside the light guide plate 14 toward the emission surface 14a may be dotted in an island shape, or a long object may be arranged. Further, a plurality of types of mechanisms for directing these lights toward the emission surface 14a may be used.
  • the concave and convex portions as a mechanism for directing light toward the emission surface 14a have a large surface roughness, the degree of depolarization Dg of the light guide plate 14 will increase. Therefore, it is preferable that the surface of these concave and convex portions is smooth.
  • the light guide plate 14 has a depolarization degree Dg of 40% or less.
  • the backlight unit 10 includes a circularly polarized light separating plate 20 that reflects the left circularly polarized light Ll and transmits the right circularly polarized light Lr.
  • the backlight unit 10 as conceptually shown in FIG. 2, the right circle of the light L emitted from the light source 12, emitted from the emission surface 14 a of the light guide plate 14, and incident on the circularly polarized light separating plate 20.
  • the polarized light Lr passes through the circularly polarized light separating plate 20 and enters the ⁇ / 4 plate 24.
  • the left circularly polarized light L1 incident on the circularly polarized light separating plate 20 is reflected by the circularly polarized light separating plate 20 and reenters the light guide plate 14 from the exit surface 14a, and many of the light is reflected by the reflective plate 16. Then, the light enters the light guide plate 14 again, exits from the exit surface 14a, and enters the circularly polarized light separating plate 20 again.
  • the circularly polarized light incident on the light guide plate 14 is partially eliminated from the circularly polarized light due to the transmission of the recess 14 c inside the light guide plate 14.
  • the depolarization degree Dg of the light guide plate 14 is 40% or less
  • the circularly polarized light that is incident from the light exit surface 14 a of the light guide plate 14 and is emitted from the light exit surface 14 a of the light guide plate 14 is caused by the light guide plate 14. It indicates that the amount of light that is depolarized is 40% or less.
  • the occupied area of the mechanism for directing the light provided on the light guide plate 14 toward the emission surface 14a and the phase difference of the light guide plate 14 are important. That is, by appropriately setting the occupied area ratio of the mechanism for directing the light of the light guide plate 14 toward the emission surface 14a and / or the phase difference of the light guide plate 14, the light guide plate 14 having a depolarization degree Dg of 40% or less. Can be obtained.
  • the occupied area ratio of the mechanism for directing light toward the exit surface 14a is the area ratio occupied by the mechanism for directing light toward the exit surface 14a with respect to the entire area of the light guide plate 14 in the surface direction of the light guide plate 14.
  • the occupied area of the mechanism for directing light toward the exit surface 14a is that when the light guide plate 14 is viewed from a direction orthogonal to the surface direction of the exit surface 14a, the light with respect to the entire area of the light guide plate 14 is directed to the exit surface 14a. This is the area ratio occupied by the mechanism to be directed.
  • a long concave portion having a width a in which the cross-sectional shape in the light propagation direction is a right triangle having a surface adjacent to the right side on the back surface side.
  • the occupied area is 50. %.
  • 4A is a view seen from the same direction as FIG. 1 and FIG.
  • FIG. 4B is a view of FIG. 4A viewed from above, that is, the light guide plate 14 viewed from a direction orthogonal to the exit surface 14a.
  • the occupied area of the recess 14c is preferably 2% or more, and more preferably 5% or more.
  • the occupation area ratio of the recess 14c is preferably 70% or less, and more preferably 50% or less. That is, in the present invention, the occupied area ratio of the recesses 14c is preferably 2 to 70%, more preferably 5 to 70%, and further preferably 5 to 50%. Further, the occupied area ratio of the recesses 14c is particularly preferably 10 to 50%.
  • the degree of depolarization Dg of the light guide plate 14 increases.
  • the light guide plate 14 is made of a material having a phase difference of several thousand to several tens of thousands such as polyethylene terephthalate, the polarization state is lost at each wavelength, so that the polarization is greatly lost, and the degree of depolarization Dg of the light guide plate 14 is reduced. It gets bigger. Therefore, the light guide plate 14 preferably has a phase difference of 100 nm or less.
  • both Re (550) and Rth (550) are preferably 100 nm or less, more preferably 50 nm or less, and particularly preferably 30 nm or less.
  • Re ( ⁇ ) and Rth ( ⁇ ) represent in-plane retardation at wavelength ⁇ and retardation in the thickness direction, respectively.
  • Re ( ⁇ ) is measured by making light of wavelength ⁇ nm incident in the normal direction of the light guide plate 14 in KOBRA 21ADH or WR (manufactured by Oji Scientific Instruments). In selecting the measurement wavelength ⁇ nm, the wavelength selection filter can be exchanged manually, or the measurement value can be converted by a program or the like.
  • Rth ( ⁇ ) is calculated by the following method.
  • Rth ( ⁇ ) is Re ( ⁇ ) with the in-plane slow axis (determined by KOBRA 21ADH or WR) as the tilt axis (rotary axis) (if there is no slow axis, film
  • the light of wavelength ⁇ nm is incident from the inclined direction in steps of 10 degrees from the normal direction to 50 degrees on one side with respect to the normal direction of the light guide plate 14 (with an arbitrary direction in the plane as the rotation axis).
  • KOBRA 21ADH or WR is calculated based on the measured retardation value, the assumed average refractive index, and the input film thickness value.
  • the retardation value when the in-plane slow axis is the axis of rotation from the normal direction and the retardation value is zero at a certain inclination angle, the retardation value at an inclination angle larger than that inclination angle.
  • KOBRA 21ADH or WR calculates.
  • the retardation value is measured from two inclined directions with the slow axis as the tilt axis (rotation axis) (if there is no slow axis, the arbitrary direction in the film plane is the rotation axis).
  • Rth can also be calculated from the following formula (A) and formula (B) based on the value, the assumed value of the average refractive index, and the input film thickness value.
  • Re ( ⁇ ) represents a retardation value in a direction inclined by an angle ⁇ from the normal direction.
  • nx represents the refractive index in the slow axis direction in the plane
  • ny represents the refractive index in the direction orthogonal to nx in the plane
  • nz is the direction orthogonal to nx and ny.
  • d is the film thickness.
  • Rth ( ⁇ ) is calculated by the following method. Is done. That is, Rth ( ⁇ ) is Re ( ⁇ ), and the in-plane slow axis (determined by KOBRA 21ADH or WR) is the tilt axis (rotation axis) with respect to the normal direction of the light guide plate 14.
  • the average refractive index values of main optical films are exemplified below: cellulose acylate (1.48), cycloolefin polymer (1.52), polycarbonate (1.59), polymethyl methacrylate (1.49), Polystyrene (1.59).
  • KOBRA 21ADH or WR calculates nx, ny, and nz.
  • Nz (nx ⁇ nz) / (nx ⁇ ny) is further calculated from the calculated nx, ny, and nz.
  • the light guide plate 14 having a depolarization degree Dg of 40% or less is preferably obtained. be able to.
  • the light guide plate 14 is formed of a material having high transparency such as polypropylene, polycarbonate, polymethyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate, methacrylstyrene resin (MS resin), cycloolefin polymer, cycloolefin copolymer, etc.
  • a material having high transparency such as polypropylene, polycarbonate, polymethyl (meth) acrylate, benzyl (meth) acrylate, methacrylstyrene resin (MS resin), cycloolefin polymer, cycloolefin copolymer, etc.
  • Various types of edge light type backlight units can be used.
  • the light guide plate 14 preferably has a small phase difference.
  • the light guide plate 14 is formed of a material having a small phase difference such as an acrylic material such as polymethyl (meth) acrylate or benzyl (meth) acrylate, a cycloolefin polymer, or a cycloolefin copolymer. Is preferred.
  • the mechanism for directing light toward the light exit surface 14a is a recess, as an example, a method of cutting or punching a sheet-like material that becomes the light guide plate 14, or a stamping process ( An embossing method is exemplified.
  • the mechanism for directing light toward the light exit surface 14a is a convex portion, as an example, a method for nanoimprinting the convex portion on the sheet-like material to be the light guide plate 14, or a sheet-like material to be the light guide plate 14
  • a method of transferring a structure to be a convex portion is exemplified.
  • this reflection plate preferably has a depolarization degree Dm of 30% or less, similarly to the reflection plate 16 described later.
  • a reflector 16 is provided on the back side of the light guide plate 14.
  • the reflecting plate 16 propagates the light transmitted through the light guide plate 14 and exits from the back surface, and the left circularly polarized light L1 reflected by the circularly polarized light separating plate 20 and incident on the light guide plate 14 from the exit surface 14a and transmitted (see FIG. 2). ), Reflected toward the light guide plate 14.
  • the light utilization efficiency can be improved.
  • the reflection plate 16 has a depolarization degree Dm of 30% or less. Specifically, the degree of depolarization Dm of the circularly polarized light incident on and reflected by the reflecting plate 16 is 30% or less. Therefore, more than 70% of the circularly polarized light that has been incident and reflected on the reflecting plate 16 maintains the circularly polarized state, and is incident on the light guide plate 14 again.
  • the backlight unit 10 of the present invention has a recess 14c, and in addition to the light guide plate 14 having a depolarization degree Dg of 40% or less, the reflection plate 16 having a depolarization degree Dm of 30% or less. Is used to realize the backlight unit 10 having a high front luminance.
  • the depolarization degree Dm of the reflection plate 16 is preferably 25% or less, and more preferably 20% or less.
  • Various reflectors can be used as the reflector 16 as long as the degree of depolarization Dm is 30% or less.
  • the reflection plate having a depolarization degree Dm of 30% or less for example, the reflection plates described in Japanese Patent Nos. 3416302, 3363565, 4091978, and 348656 are used. Is possible.
  • a specular reflector is preferable in that it can regularly reflect light while maintaining the polarization state of circularly polarized light and it is easy to obtain the reflector 16 having a depolarization degree Dm of 30% or less.
  • a single-layer mirror reflector more easily obtains a lower degree of depolarization than a multilayer reflector made of different materials, and in particular, a single-layer metal such as silver, aluminum, tin, etc. is deposited.
  • a layered specular reflector is preferred.
  • a specular reflector formed by vapor-depositing silver is particularly preferable.
  • the single-layer film includes a film in which a plurality of films made of the same material are stacked.
  • the degree of depolarization of the light guide plate 14 and the reflection plate 16 is measured as follows, for example.
  • the light guide plate 14 and the reflection plate 16 are arranged in the same manner as the backlight unit 10.
  • the recessed part 14c of the light-guide plate 14 is abbreviate
  • the linearly polarizing plate 46 and the ⁇ / 4 plate 48 are arranged on the light guide plate 14 so as not to cover the entire surface. In this state, the light is incident on the linear polarizing plate 46 at an angle of 5 degrees with respect to the normal line of the light guide plate 14 (perpendicular from the emission surface 14 a), and then transmitted through the ⁇ / 4 plate 48.
  • the ⁇ / 4 plate 50 and the linearly polarizing plate 52 and the color luminance at a position symmetrical to the parallel light with respect to the normal line and at a position where the reflected light does not pass through the linearly polarizing plate 46 and the ⁇ / 4 plate 48.
  • a total 54 is placed and the luminance is measured. This luminance measurement is performed by appropriately rotating the ⁇ / 4 plate 50 and the linearly polarizing plate 52, and an angle between the minimum luminance (Y min ) and the maximum luminance (Y max ) is detected. Using the measured minimum luminance (Y min ) and maximum luminance (Y max ), the degree of depolarization is calculated by the following equation.
  • Depolarization degree 100 ⁇ (1 ⁇ (Y max ⁇ Y min ) / (Y max + Y min ))
  • the slow axis of the ⁇ / 4 plate 48 is set to ⁇ 45 degrees with respect to the absorption axis of the linear polarizing plate 46 so that the right circularly polarized light or the left circularly polarized light is guided to the light guide plate 14 (reflecting plate 16).
  • the slow axis of the ⁇ / 4 plate 50 is set to ⁇ 45 degrees with respect to the absorption axis of the linearly polarizing plate 52, whereby the maximum luminance ( Y max ) and minimum luminance (Y min ) can be measured.
  • This degree of depolarization is the total degree of depolarization of the optical member excluding the circularly polarizing plate 18 in the backlight unit 10. In the following description, this degree of depolarization is also referred to as the total degree of depolarization Da. In the present invention, the total depolarization degree Da is preferably 50% or less. Thereby, the backlight unit 10 with higher front luminance can be obtained.
  • the measurement of the degree of depolarization is performed by removing the light guide plate 14. Thereby, the depolarization degree Dm of the reflecting plate 16 can be measured.
  • the depolarization degree Dg of the light guide plate of 40% or less indicates that the depolarization degree Dg of the light guide plate measured by this measurement method is 40% or less.
  • the depolarization degree Dm of the reflecting plate being 30% or less indicates that the depolarization degree Dm of the reflecting plate measured by this measurement method is 30% or less.
  • the circularly polarizing plate 18 includes a circularly polarized light separating plate 20 on the light guide plate 14 side and a ⁇ / 4 plate 24 on the backlight side polarizing plate 26 side.
  • the circularly polarized light separating plate 20 is a reflective polarizing plate that reflects the left circularly polarized light Ll and transmits the right circularly polarized light Lr (light other than the left circularly polarized light Ll).
  • the right circularly polarized light Lr passes through the circularly polarized light separating plate 20 and enters the ⁇ / 4 plate 24, and the light incident on the circularly polarizing plate 18 is predetermined by the ⁇ / 4 plate 24.
  • the incident light is incident on the backlight side polarizing plate 26 as linearly polarized light.
  • the left circularly polarized light Ll is reflected by the circularly polarized light separating plate 20 and reenters the light guide plate 14 from the exit surface 20a (see FIG. 2).
  • the circularly polarized light separating plate 20 may reflect the right circularly polarized light Lr and transmit the left circularly polarized light Ll (light other than the right circularly polarized light Lr).
  • the circularly polarized light separating plate 20 various known materials can be used as long as they reflect predetermined circularly polarized light and transmit other circularly polarized light.
  • a circularly polarized light separating plate described in JP-A-9-133810, Japanese Patent No. 3591699, WO2012509958A1, etc. can be used.
  • the preferred range of the liquid crystal compound to be used is the same as in WO2015029958A1.
  • the circularly polarized light separating plate 20 is formed as follows.
  • the circularly polarized light separating plate 20 is preferably formed using a liquid crystal material.
  • a support having an alignment film on the surface is used, and a coating liquid is applied to the surface of the oriented film, whereby the circularly polarized light separating plate 20 is formed.
  • a coating liquid is applied to the surface of the oriented film, whereby the circularly polarized light separating plate 20 is formed.
  • an alignment film is formed on the support
  • a ⁇ / 4 plate 24 is formed on the alignment film
  • a circularly polarized light separating plate 20 is formed on the ⁇ / 4 plate 24, and the circularly polarizing plate 18 is formed. It may be configured.
  • the alignment film is preferably formed by polymer rubbing treatment.
  • the polymer include methacrylate copolymers, styrene copolymers, polyolefins, polyvinyl alcohol and modified polyvinyl alcohol, poly (N-methylolacrylamide) described in paragraph [0022] of JP-A-8-338913.
  • Silane coupling agents can also be used as the polymer.
  • the polymer is preferably a water-soluble polymer (eg, poly (N-methylolacrylamide), carboxymethylcellulose, gelatin, polyvinyl alcohol, modified polyvinyl alcohol), more preferably gelatin, polyvinyl alcohol, and modified polyvinyl alcohol, and polyvinyl alcohol and modified polyvinyl alcohol. Alcohol is most preferred.
  • a treatment method widely adopted as a liquid crystal alignment treatment process of the LCD can be applied. That is, a method of obtaining the orientation by rubbing the surface of the orientation film in a certain direction using paper, gauze, felt, rubber, nylon, polyester fiber or the like can be used. Generally, it is carried out by rubbing several times using a cloth or the like in which fibers having a uniform length and thickness are planted on average.
  • a composition to be a circularly polarized light separating plate 20 described later is applied to the rubbing-treated surface of the alignment film to align the molecules of the liquid crystal compound. Thereafter, if necessary, the circularly polarized light separating plate 20 is obtained by reacting the alignment film polymer with the polyfunctional monomer contained in the optically anisotropic layer, or by crosslinking the alignment film polymer using a crosslinking agent. Can be formed.
  • the thickness of the alignment film is preferably in the range of 0.1 to 10 ⁇ m.
  • the circularly polarized light separating plate 20 may be formed using a liquid crystal material having a cholesteric structure. Further, the liquid crystal material forming the circularly polarized light separating plate 20 is controlled in the direction of the helical axis of the cholesteric structure as will be described later. Therefore, incident light is reflected not only in regular reflection but also in various directions.
  • Cholesteric structures are known to exhibit selective reflectivity at specific wavelengths.
  • the cholesteric structure gives a bright and dark stripe pattern in the cross-sectional view of the circularly polarized light separating plate 20 observed with a scanning electron microscope (SEM). Two repetitions of this bright part and dark part (two bright parts and two dark parts) correspond to one pitch of the spiral. Therefore, the pitch can be measured from the SEM sectional view.
  • the normal line of each line of the striped pattern is the spiral axis direction.
  • the reflected light of the cholesteric structure is circularly polarized light. That is, as described above, the reflected light of the circularly polarized light separating plate 20 becomes circularly polarized light. Whether the reflected light is right circularly polarized light or left circularly polarized light depends on the twist direction of the spiral in the cholesteric structure.
  • the selective reflection by the cholesteric liquid crystal reflects right circularly polarized light when the spiral direction of the cholesteric liquid crystal is right, and reflects left circularly polarized light when the twist direction of the spiral is left. In the illustrated example, right circularly polarized light is reflected as described above.
  • any of right-twisted and left-twisted cholesteric liquid crystals may be used as the circularly polarized light separating plate 20.
  • the direction of circularly polarized light is preferably selected to be the same as the direction of circularly polarized light emitted from light sources used in combination.
  • the direction of rotation of the cholesteric liquid crystal phase can be adjusted by the type of liquid crystal compound or the type of chiral agent added.
  • the half-value width of the reflection wavelength band is adjusted according to, for example, performance required for the backlight unit 10. As an example, the half-value width of the reflection wavelength band may be 50 to 500 nm, and preferably 100 to 300 nm.
  • the cholesteric structure can be obtained by fixing the cholesteric liquid crystal phase.
  • the structure in which the cholesteric liquid crystal phase is fixed may be any structure as long as the orientation of the liquid crystal compound in the cholesteric liquid crystal phase is maintained.
  • any structure may be used as long as it is polymerized and cured by ultraviolet emission, heating, or the like to form a layer having no fluidity, and at the same time, the orientation state is not changed by an external field or an external force.
  • the liquid crystal compound may no longer exhibit liquid crystallinity.
  • the polymerizable liquid crystal compound may have a high molecular weight due to a curing reaction and may no longer have liquid crystallinity.
  • Examples of the material used for forming the circularly polarized light separating plate 20 (reflection type polarizing plate) having a cholesteric structure include a liquid crystal composition containing a liquid crystal compound.
  • the liquid crystal compound is preferably a polymerizable liquid crystal compound.
  • the liquid crystal composition containing a polymerizable liquid crystal compound further contains a surfactant.
  • the liquid crystal composition may further contain a chiral agent and a polymerization initiator.
  • the polymerizable liquid crystal compound may be a rod-like liquid crystal compound or a disk-like liquid crystal compound, but is preferably a rod-like liquid crystal compound.
  • Examples of the rod-like polymerizable liquid crystal compound forming the cholesteric liquid crystal layer include a rod-like nematic liquid crystal compound.
  • rod-like nematic liquid crystal compounds examples include azomethines, azoxys, cyanobiphenyls, cyanophenyl esters, benzoic acid esters, cyclohexanecarboxylic acid phenyl esters, cyanophenylcyclohexanes, cyano-substituted phenylpyrimidines, alkoxy-substituted phenylpyrimidines.
  • Phenyldioxanes, tolanes and alkenylcyclohexylbenzonitriles are preferably used. Not only low-molecular liquid crystal compounds but also high-molecular liquid crystal compounds can be used.
  • the polymerizable liquid crystal compound can be obtained by introducing a polymerizable group into the liquid crystal compound.
  • the polymerizable group include an unsaturated polymerizable group, an epoxy group, and an aziridinyl group, preferably an unsaturated polymerizable group, and particularly preferably an ethylenically unsaturated polymerizable group.
  • the polymerizable group can be introduced into the molecule of the liquid crystal compound by various methods.
  • the number of polymerizable groups possessed by the polymerizable liquid crystal compound is preferably 1 to 6, more preferably 1 to 3.
  • Examples of polymerizable liquid crystal compounds include Makromol. Chem., 190, 2255 (1989), Advanced Materials, 5, 107 (1993), US Pat. Nos.
  • polymerizable liquid crystal compound examples include compounds represented by the following formulas (1) to (11).
  • rod-like liquid crystal compounds include rod-like liquid crystal compounds R1 to R4 shown in Table 1 below.
  • discotic liquid crystal compounds include discotic liquid crystal compounds D1 to D4 shown in Table 2 below.
  • cyclic organopolysiloxane compounds having a cholesteric phase as disclosed in JP-A-57-165480 can be used.
  • the above-mentioned polymer liquid crystal compound includes a polymer in which a mesogenic group exhibiting liquid crystal is introduced into the main chain, a side chain, or both positions of the main chain and the side chain, and a polymer cholesteric in which a cholesteryl group is introduced into the side chain.
  • a liquid crystal, a liquid crystalline polymer as disclosed in JP-A-9-133810, a liquid crystalline polymer as disclosed in JP-A-11-293252, or the like can be used.
  • the addition amount of the polymerizable liquid crystal compound in the liquid crystal composition is preferably 75 to 99.9% by mass with respect to the solid content mass (mass excluding the solvent) of the liquid crystal composition, and preferably 80 to 99. More preferably, it is more preferably 85% to 90% by weight.
  • the surfactant is preferably a compound that can function as an alignment control agent that contributes to stable or rapid conversion to a planar cholesteric structure.
  • the surfactant include a silicone-based surfactant and a fluorine-based surfactant, and a fluorine-based surfactant is preferable.
  • surfactant examples include compounds described in JP-A-2014-119605, [0082] to [0090], JP-A 2012-203237, paragraphs [0031] to [0034], Compounds exemplified in [0092] and [0093] of JP-A-2005-99248, exemplified in [0076] to [0078] and [0082] to [0085] of JP-A-2002-129162 And fluorine (meth) acrylate polymers described in paragraphs [0018] to [0043] of JP-A-2007-272185, and the like.
  • 1 type may be used independently and 2 or more types may be used together.
  • fluorine-based surfactant compounds represented by the following general formula (I) described in [0082] to [0090] of JP-A No. 2014-119605 are particularly preferable.
  • L 11 , L 12 , L 13 , L 14 , L 15 and L 16 are each independently a single bond, —O—, —S—, —CO—, —COO—, —OCO. —, —COS—, —SCO—, —NRCO—, —CONR— (in the general formula (I), R represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms), —NRCO—, — CONR- has the effect of reducing solubility, and has a tendency to increase haze when the circularly polarized light separating plate 20 is produced.
  • the alkyl group that R can take may be linear or branched.
  • the number of carbon atoms is more preferably 1 to 3, and examples thereof include a methyl group, an ethyl group, and an n-propyl group.
  • Sp 11 , Sp 12 , Sp 13 and Sp 14 each independently represents a single bond or an alkylene group having 1 to 10 carbon atoms, more preferably a single bond or an alkylene group having 1 to 7 carbon atoms, and more preferably A single bond or an alkylene group having 1 to 4 carbon atoms.
  • the hydrogen atom of the alkylene group may be substituted with a fluorine atom.
  • the alkylene group may or may not be branched, but a linear alkylene group having no branch is preferred. From the viewpoint of synthesis, it is preferable that Sp 11 and Sp 14 are the same, and Sp 12 and Sp 13 are the same.
  • a 11 and A 12 are monovalent to tetravalent aromatic hydrocarbon groups.
  • the aromatic hydrocarbon group preferably has 6 to 22 carbon atoms, more preferably 6 to 14 carbon atoms, still more preferably 6 to 10 carbon atoms, and still more preferably 6.
  • the aromatic hydrocarbon groups represented by A 11 and A 12 may have a substituent. Examples of such a substituent include an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkoxy group, a halogen atom, a cyano group, or an ester group. For the explanation and preferred ranges of these groups, the corresponding description of T below can be referred to.
  • Examples of the substituent for the aromatic hydrocarbon group represented by A 11 and A 12 include a methyl group, an ethyl group, a methoxy group, an ethoxy group, a bromine atom, a chlorine atom, and a cyano group.
  • a molecule having a large number of perfluoroalkyl moieties in the molecule can align the liquid crystal with a small amount of addition, leading to a decrease in haze. Therefore, A 11 and A 12 have a large number of perfluoroalkyl groups in the molecule. It is preferably tetravalent. From the viewpoint of synthesis, A 11 and A 12 are preferably the same.
  • T 11 is (X in T 11 represents an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an alkoxy group, a halogen atom, a cyano group, or an ester group, and a divalent group or a divalent heterocyclic group represented by: Ya, Yb, Yc and Yd each independently represents a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and more preferably And more preferably And particularly preferably, It is.
  • the alkyl group that X contained in T 11 can have 1 to 8 carbon atoms, preferably 1 to 5 carbon atoms, and more preferably 1 to 3 carbon atoms.
  • the alkyl group may be linear, branched or cyclic, and is preferably linear or branched. Examples of preferable alkyl groups include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, and an isopropyl group, and among them, a methyl group is preferable.
  • the alkyl moiety of the alkoxy group X contained in the T 11 can be taken, it is possible to refer to the description and the preferred range of the alkyl group X contained in the T 11 can take.
  • Examples of the halogen atom that X contained in T 11 can take include a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, and an iodine atom, and a chlorine atom and a bromine atom are preferable.
  • Examples of the ester group that X contained in T 11 can take include a group represented by R′COO—.
  • Examples of R ′ include an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms.
  • Specific examples of the ester include CH 3 COO— and C 2 H 5 COO—.
  • the alkyl group having 1 to 4 carbon atoms which Ya, Yb, Yc and Yd can take may be linear or branched.
  • a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group and the like can be exemplified.
  • the divalent aromatic heterocyclic group preferably has a 5-membered, 6-membered or 7-membered heterocyclic ring.
  • a 5-membered ring or a 6-membered ring is more preferable, and a 6-membered ring is most preferable.
  • As the hetero atom constituting the heterocyclic ring a nitrogen atom, an oxygen atom and a sulfur atom are preferable.
  • the heterocycle is preferably an aromatic heterocycle.
  • the aromatic heterocycle is generally an unsaturated heterocycle. An unsaturated heterocyclic ring having the most double bond is more preferable.
  • heterocyclic rings examples include furan ring, thiophene ring, pyrrole ring, pyrroline ring, pyrrolidine ring, oxazole ring, isoxazole ring, thiazole ring, isothiazole ring, imidazole ring, imidazoline ring, imidazolidine ring, pyrazole ring, pyrazoline Ring, pyrazolidine ring, triazole ring, triazane ring, tetrazole ring, pyran ring, thiyne ring, pyridine ring, piperidine ring, oxazine ring, morpholine ring, thiazine ring, pyridazine ring, pyrimidine ring, pyrazine ring, piperazine ring and triazine ring included.
  • the divalent heterocyclic group may have a substituent.
  • substituents that can be taken by the above-described monovalent to tetravalent aromatic hydrocarbons of A 1 and A 2 .
  • Hb 11 represents a perfluoroalkyl group having 2 to 30 carbon atoms, more preferably a perfluoroalkyl group having 3 to 20 carbon atoms, and still more preferably a perfluoroalkyl group having 3 to 10 carbon atoms.
  • the perfluoroalkyl group may be linear, branched or cyclic, but is preferably linear or branched, and more preferably linear.
  • m11 and n11 are each independently 0 to 3, and m11 + n11 ⁇ 1.
  • a plurality of structures in parentheses may be the same or different from each other, but are preferably the same.
  • M11 and n11 in the general formula (I) are determined by the valences of A 11 and A 12 , and the preferable range is also determined by the preferable ranges of the valences of A 11 and A 12 .
  • O and p contained in T 11 are each independently an integer of 0 or more, and when o and p are 2 or more, a plurality of X may be the same or different from each other.
  • O contained in T 11 is preferably 1 or 2.
  • P contained in T 11 is preferably an integer of 1 to 4, and more preferably 1 or 2.
  • the compound represented by the general formula (I) may have a symmetrical molecular structure or may have no symmetry.
  • the symmetry means at least one of point symmetry, line symmetry, and rotational symmetry
  • asymmetry means that does not correspond to any of point symmetry, line symmetry, or rotational symmetry. means.
  • the compound represented by the general formula (I) includes the perfluoroalkyl group (Hb 11 ) and the linking group — (— Sp 11 -L 11 -Sp 12 -L 12 ) m 11 -A 11 -L 13 described above. - and -L 14 -A 12 - (L 15 -Sp 13 -L 16 -Sp 14 -) n 11 -, and is preferably a compound which is a combination of T is a divalent group having the excluded volume effect.
  • the two perfluoroalkyl groups (Hb 11 ) present in the molecule are preferably the same as each other, and the linking group present in the molecule — (— Sp 11 -L 11 -Sp 12 -L 12 ) m 11 -A 11 -L 13 - and -L 14 -A 12 - (L 15 -Sp 13 -L 16 -Sp 14 -) n 11 - preferably also the same.
  • the terminal Hb 11 -Sp 11 -L 11 -Sp 12 -and -Sp 13 -L 16 -Sp 14 -Hb 11 are preferably groups represented by any one of the following general formulas.
  • a is preferably from 2 to 30, more preferably from 3 to 20, and even more preferably from 3 to 10.
  • b is preferably 0 to 20, more preferably 0 to 10, and still more preferably 0 to 5.
  • a + b is 3 to 30.
  • r is preferably from 1 to 10, and more preferably from 1 to 4.
  • Hb 11 -Sp 11 -L 11 -Sp 12 -L 12 -and -L 15 -Sp 13 -L 16 -Sp 14 -Hb 11 at the terminal of the general formula (I) are any of the following general formulas: It is preferable that it is group represented by these.
  • the addition amount of the surfactant in the liquid crystal composition is preferably 0.01% by mass to 10% by mass, more preferably 0.01% by mass to 5% by mass with respect to the total mass of the polymerizable liquid crystal compound. ⁇ 1% by weight is particularly preferred.
  • the chiral agent has a function of inducing a helical structure of a cholesteric liquid crystal phase.
  • the chiral agent may be selected according to the purpose because the twist direction or the spiral pitch of the spiral induced by the compound is different.
  • the chiral agent is not particularly limited, and known compounds (for example, liquid crystal device handbook, Chapter 3-4-3, TN, chiral agent for STN, 199 pages, Japan Society for the Promotion of Science, 142nd edition, 1989 Description), isosorbide, and isomannide derivatives can be used.
  • a chiral agent generally contains an asymmetric carbon atom, but an axially asymmetric compound or a planar asymmetric compound containing no asymmetric carbon atom can also be used as the chiral agent.
  • the axial asymmetric compound or the planar asymmetric compound include binaphthyl, helicene, paracyclophane, and derivatives thereof.
  • the chiral agent may have a polymerizable group. When both the chiral agent and the liquid crystal compound have a polymerizable group, they are derived from the repeating unit derived from the polymerizable liquid crystal compound and the chiral agent by a polymerization reaction between the polymerizable chiral agent and the polymerizable liquid crystal compound.
  • the polymerizable group possessed by the polymerizable chiral agent is preferably the same group as the polymerizable group possessed by the polymerizable liquid crystal compound. Therefore, the polymerizable group of the chiral agent is also preferably an unsaturated polymerizable group, an epoxy group or an aziridinyl group, more preferably an unsaturated polymerizable group, and an ethylenically unsaturated polymerizable group. Particularly preferred.
  • the chiral agent may be a liquid crystal compound.
  • the chiral agent has a photoisomerizable group because a pattern having a desired reflection wavelength corresponding to the emission wavelength can be formed by emitting a photomask such as actinic rays after coating and orientation.
  • a photomask such as actinic rays after coating and orientation.
  • an isomerization site of a compound exhibiting photochromic properties, an azo group, an azoxy group, or a cinnamoyl group is preferable.
  • Specific examples of the compound include JP2002-80478, JP200280851, JP2002-179668, JP2002-179669, JP2002-179670, and JP2002.
  • chiral agent examples include compounds represented by the following formula (12).
  • X is 2 to 5 (integer).
  • chiral agents CH1 to CH4 shown in Table 3 below are also preferably exemplified.
  • the content of the chiral agent in the liquid crystal composition is preferably 0.01 to 200 mol%, more preferably 1 to 30 mol% of the polymerizable liquid crystalline compound amount.
  • the liquid crystal composition contains a polymerizable compound, it preferably contains a polymerization initiator.
  • the polymerization initiator to be used is preferably a photopolymerization initiator capable of starting the polymerization reaction by emitting ultraviolet light.
  • photopolymerization initiators include ⁇ -carbonyl compounds (described in US Pat. Nos. 2,367,661 and 2,367,670), acyloin ethers (described in US Pat. No. 2,448,828), ⁇ -hydrocarbons A substituted aromatic acyloin compound (described in US Pat. No.
  • the content of the photopolymerization initiator in the liquid crystal composition is preferably 0.1 to 20% by mass, more preferably 0.5 to 12% by mass with respect to the content of the polymerizable liquid crystal compound. .
  • polymerization initiator examples include polymerization initiators IN1 to IN4 shown in Table 4 below.
  • the liquid crystal composition may optionally contain a crosslinking agent in order to improve the film strength after curing and improve the durability.
  • a crosslinking agent one that can be cured by ultraviolet rays, heat, moisture, or the like can be suitably used.
  • polyfunctional acrylate compounds such as a trimethylol propane tri (meth) acrylate and pentaerythritol tri (meth) acrylate
  • Glycidyl (meth) acrylate Epoxy compounds such as ethylene glycol diglycidyl ether; aziridine compounds such as 2,2-bishydroxymethylbutanol-tris [3- (1-aziridinyl) propionate], 4,4-bis (ethyleneiminocarbonylamino) diphenylmethane; hexa Isocyanate compounds such as methylene diisocyanate and biuret type isocyanate; polyoxazoline compounds having an oxazoline group in the side chain; vinyltrimethoxysilane, N- (2-aminoethyl) 3-aminopropylto Alkoxysilane compounds such as methoxy silane.
  • a well-known catalyst can be used according to the reactivity of a crosslinking agent, and productivity can be improved in addition to membrane strength and durability improvement. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together.
  • the content of the crosslinking agent is preferably 3 to 20% by mass, and more preferably 5 to 15% by mass. When the content of the crosslinking agent is less than 3% by mass, the effect of improving the crosslinking density may not be obtained. When the content exceeds 20% by mass, the stability of the cholesteric liquid crystal layer may be decreased.
  • a monofunctional polymerizable monomer may be used in order to obtain generally required ink physical properties.
  • the monofunctional polymerizable monomer include 2-methoxyethyl acrylate, isobutyl acrylate, isooctyl acrylate, isodecyl acrylate, octyl / decyl acrylate, and the like.
  • liquid crystal composition if necessary, a polymerization inhibitor, an antioxidant, an ultraviolet absorber, a light stabilizer, a colorant, metal oxide fine particles, etc., in a range that does not deteriorate the optical performance and the like. Can be added.
  • the liquid crystal composition is preferably used as a liquid when forming the circularly polarized light separating plate 20.
  • the liquid crystal composition may contain a solvent.
  • a solvent There is no restriction
  • the organic solvent is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the intended purpose. For example, ketones such as methyl ethyl ketone and methyl isobutyl ketone, alkyl halides, amides, sulfoxides, heterocyclic compounds, hydrocarbons , Esters, ethers and the like. These may be used individually by 1 type and may use 2 or more types together. Among these, ketones are particularly preferable in consideration of environmental load.
  • the above-described components such as the above-mentioned monofunctional polymerizable monomer may function as a solvent.
  • the liquid crystal composition is applied onto a support, dried, and then cured to form the circularly polarized light separating plate 20.
  • the liquid crystal composition may be applied using a known coating apparatus such as a bar coater such as a wire bar coater, a die coater, a wire coater, a spin coater, or a doctor blade.
  • Printing methods can also be used.
  • the printing method is not particularly limited, and an inkjet method, a gravure printing method, a flexographic printing method, or the like can be used.
  • the liquid crystal composition coated on the support is dried or heated as necessary, and then cured.
  • the polymerizable liquid crystal compound in the liquid crystal composition may be aligned in the drying or heating step.
  • the heating temperature is preferably 200 ° C. or lower, more preferably 130 ° C. or lower.
  • the aligned liquid crystal compound may be further polymerized.
  • the polymerization may be either thermal polymerization or photopolymerization by light emission, but photopolymerization is preferred. It is preferable to use ultraviolet rays for light emission.
  • the emission energy is preferably 20 to 50 J / cm 2, more preferably 10 to 1,500 mJ / cm 2 .
  • light emission may be performed under heating conditions or in a nitrogen atmosphere.
  • the wavelength of emitted ultraviolet light is preferably 250 to 430 nm.
  • the polymerization reaction rate is preferably high from the viewpoint of stability, preferably 70% or more, and more preferably 80% or more.
  • the polymerization reaction rate can determine the consumption rate of a polymerizable functional group using an IR absorption spectrum.
  • the circularly polarized light separating plate 20 is a single layer.
  • the circularly polarized light separating plate 20 may have a multilayer structure.
  • the circularly polarized light separating plate 20 that reflects the left circularly polarized light Ll and transmits the right circularly polarized light Lr corresponds to the R light, and reflects the left circularly polarized light L1 of the R light and transmits the other light.
  • the left circularly polarized light L1 of G light corresponding to the G light is reflected and the other light is transmitted, and the left circularly polarized light L1 of B light corresponding to the B light is reflected and the others
  • a three-layer structure including a layer that transmits light of the above may be used.
  • the circularly polarized light separating plate 20 that reflects the left circularly polarized light L1 and transmits the right circularly polarized light Lr reflects the left circularly polarized light L1 of R light and G light corresponding to the R light and G light, and otherwise.
  • a two-layer configuration may be used, which includes a layer that transmits the light of B and a layer that reflects the left circularly polarized light L1 of the B light and transmits the other light corresponding to the B light.
  • the circularly polarized light separating plate 20 that reflects the left circularly polarized light Ll and transmits the right circularly polarized light Lr corresponds to the R light, and reflects the left circularly polarized light L1 of the R light and transmits the other light.
  • the left circularly polarized light L1 of the G light and B light corresponding to the G light and B light may be reflected, and the other layers may be used.
  • the layers may be stacked in any order.
  • the layers corresponding to each of R light, G light, and B light can be formed by adjusting the helical pitch in the cholesteric structure of the liquid crystal material forming the circularly polarized light separating plate 20.
  • the helical pitch in a cholesteric structure can be adjusted by selecting the kind of chiral agent and the addition density
  • the circularly polarized light separating plate 20 having such a multi-layer structure is a two-layer structure
  • the first layer is applied and cured to form the first layer, and then the second layer.
  • the liquid crystal composition can be produced by applying and curing on the first layer to form the second layer.
  • the third and subsequent layers can be formed by the same method.
  • the circularly polarizing plate 18 is configured by providing a ⁇ / 4 plate 24 on the light exit side of such a circularly polarized light separating plate 20.
  • the right circularly polarized light Lr transmitted through the circularly polarized light separating plate 20 is converted into linearly polarized light corresponding to the backlight side polarizing plate 26 by the ⁇ / 4 plate 24.
  • the ⁇ / 4 plate 24 is formed by, for example, laminating a ⁇ / 4 plate formed by forming an alignment film on a support and forming an optically anisotropic layer containing a liquid crystal compound on the alignment film, or a retardation film.
  • a known ⁇ / 4 plate such as a ⁇ / 4 plate can be used.
  • a backlight side polarizing plate 26 that is, a linear polarizing plate is required. Therefore, it is also possible to use an integrated polarizing plate using the support of the circularly polarizing plate 18 as a protective film for the linear polarizing plate.
  • an alignment aid may be used as necessary.
  • Specific examples of the alignment aid include alignment aids OA1 to OA3 shown in Table 5 below.
  • the right circularly polarized light Lr passes through the circularly polarized light separating plate 20 and enters the ⁇ / 4 plate 24, and is converted into linearly polarized light in a predetermined direction by the ⁇ / 4 plate 24. Then, the light enters and passes through the backlight side polarizing plate 26 and enters the liquid crystal panel disposed on the backlight side polarizing plate 26.
  • the left circularly polarized light L1 incident on the circularly polarized light separating plate 20 is reflected by the circularly polarized light separating plate 20 and enters (re-enters) the light guide plate 14 from the output surface 14a.
  • the left circularly polarized light L1 incident on the light guide plate 14 passes through the light guide plate 14 and enters the reflection plate 16, and is reflected by the reflection plate 16.
  • the polarization direction of circularly polarized light changes due to reflection. Accordingly, the left circularly polarized light L1 reflected by the reflecting plate 16 becomes the right circularly polarized light Lr.
  • the right circularly polarized light Lr reflected by the reflecting plate 16 passes through the light guide plate 14 and enters the circularly polarized light separating plate 20. Since this circularly polarized light is right circularly polarized light Lr, it passes through the circularly polarized light separating plate 20, enters the ⁇ / 4 plate 24, is converted into linearly polarized light in a predetermined direction by the ⁇ / 4 plate 24, and is polarized on the backlight side. The light is incident on and transmitted through the plate 26 and is incident on a liquid crystal panel disposed on the backlight side polarizing plate 26.
  • Patent Document 1 by using a light guide plate having a mechanism for directing light toward the emission surface, such as the recess 14c, the directivity of light emitted from the light guide plate is improved, and the backlight unit emits light.
  • the front brightness of the light can be improved.
  • Patent Document 2 the polarization direction of circularly polarized light changes due to reflection.
  • the circularly polarized light separating plate 20 (reflection type polarizing plate) that reflects the predetermined circularly polarized light and transmits the other circularly polarized light
  • the circularly polarized light once reflected by the circularly polarized light separating plate 20 is again
  • the light is incident on the circularly polarized light separating plate 20
  • the front luminance of the light emitted from the backlight unit is increased. Can be doubled. Therefore, a backlight unit with high front luminance can be expected by using the light guide plate 14 having a mechanism for directing light toward the exit surface and the circularly polarized light separating plate 20.
  • Circularly polarized light may be broken by being reflected by a reflector.
  • the circularly polarized light propagated by the light guide plate may be broken due to a mechanism for directing light to the exit surface or the like.
  • the left circularly polarized light Ll reflected by the circularly polarized light separating plate 20 is transmitted through the light guide plate, and the circular polarization of many components is eliminated.
  • the circularly polarized light of many components is eliminated by the reflection by the reflector.
  • the left circularly polarized light L1 reflected by the circularly polarized light separating plate 20 is released from many components of circularly polarized light and reaches the circularly polarized light separating plate 20 as non-polarized light.
  • the light that has reached the circularly polarized light separating plate 20 in the state in which the non-polarized light has increased is again circularly polarized, and the half amount of the left circularly polarized light Ll cannot be transmitted and is reflected again.
  • the left circularly polarized light Ll is absorbed or becomes stray light.
  • the luminance improvement rate by using the circularly polarized light separating plate 20 is only about 1.3 times.
  • the backlight unit 10 of the present invention uses the light guide plate 14 having a depolarization degree Dg of 40% or less and the reflector 16 having a depolarization degree Dm of 30% or less. Therefore, even if the left circularly polarized light L1 reflected by the circularly polarized light separating plate 20 is incident on the light guide plate 14 and is transmitted therethrough, the degree of depolarization Dg of the light guide plate 14 is small. It reaches the plate 16 and is reflected. At this time, since the degree of depolarization Dm of the reflecting plate 16 is also small, the left circularly polarized light Ll is converted to the right circularly polarized light Lr and reflected while keeping the circularly polarized light.
  • the reflected right circularly polarized light Lr passes through the light guide plate 14 again, but since the degree of depolarization Dg of the light guide plate 14 is small, it reaches the circularly polarized light separating plate 20 while maintaining the right circularly polarized light Lr. Therefore, according to the backlight unit 10 of the present invention, ideally, all the components of the circularly polarized light reflected by the circularly polarized light separating plate 20 are finally transmitted through the circularly polarized light separating plate 20. That is, according to the backlight unit 10 of the present invention, ideally, the luminance improvement rate by using the circularly polarized light separating plate 20 can be doubled.
  • the advantage of using the light guide plate having a mechanism for directing light to the emission surface and the circularly polarized light separating plate 20 is fully expressed, and light with high front luminance is obtained.
  • the light can enter the backlight side polarizing plate 26 (liquid crystal panel).
  • a diffusion plate may be provided between the light guide plate 14 and the circularly polarizing plate 18 (circularly polarized light separating plate 20) as necessary.
  • the diffusing plate By providing the diffusing plate, the uniformity of the surface direction of the light guide plate 14 of the light emitted from the backlight unit 10 can be improved.
  • Various diffuser plates that are used in known backlight units used in LCDs can be used.
  • the diffusion plate also has a small degree of depolarization.
  • the degree of depolarization of the diffusion plate is the total degree of depolarization of the optical member excluding the circularly polarizing plate 18, and the degree of depolarization such that the total degree of depolarization Da described above is 50% or less. Is preferred.
  • the entire degree of depolarization Da is obtained when the diffusion plate is disposed between the circularly polarized light separating plate 20 and the light guide plate 14 so as to cover the entire light guide plate 14. It can be measured by measuring the degree of depolarization in the same manner as described above. Further, the degree of depolarization of the diffusion plate alone can be measured according to the degree of depolarization of the light guide plate 14.
  • the reflective polarizing element when the reflective polarizing element reflects linearly polarized light, at least one between the light guide plate 14 and the reflective plate 16 provided on the end surface of the light guide plate 14 is used. It is preferable to provide a ⁇ / 4 plate in the part. Thereby, the light of the desired linearly polarized light can be obtained by the reflection of the light by the reflecting plate 16, and the light use efficiency can be improved.
  • This dot solution was placed on a commercially available cellulose acetate film (ZRD40SL, manufactured by Fuji Film) using an inkjet printer (DMP-2831, manufactured by FUJIFILM Dimatix), a stage temperature of 40 ° C., a dot ejection number of 1, and a dot center distance.
  • the ink was ejected at 75 ⁇ m and a dot diameter of 30 ⁇ m, and dried at 95 ° C. for 30 seconds. Thereafter, an ultraviolet ray of 500 mJ / cm 2 was emitted by an ultraviolet ray emitting device to obtain an optical member in which a plurality of dots were formed in a pattern on the surface of the substrate. At this time, the contact angle of the dots was 40 degrees.
  • the side opposite to the dot forming surface of this optical member was bonded to an acrylic plate having a thickness of 2 mm with an adhesive (SK Dyne, manufactured by Soken Chemical Co., Ltd.) to obtain a light guide plate D.
  • the reflector used in iPad Air (registered trademark) manufactured by Apple Inc. was designated as reflector 1.
  • This reflecting plate has a reflecting surface made of an organic laminated film.
  • the reflector 2 was MIRO-SILVER 2 manufactured by ALANOD.
  • This reflecting plate is a specular reflecting plate having a reflecting surface made of deposited silver.
  • Coating solution The following polymerizable monomers 12.7 parts by weight MIBK (methyl isobutyl ketone) 12.2 parts by weight MEK (methyl ethyl ketone) 1.5 parts by weight Irg907 (manufactured by BASF) 0.4 parts by weight PMMA particles having a diameter of 6 ⁇ m (refractive index 1. 53, made by Sekisui Plastics Co., Ltd.) 1.9 parts by weight polymerizable monomer
  • This coating solution was applied onto a commercially available cellulose acetate film (ZRD40SL, manufactured by Fuji Film) using a gravure coater and dried.
  • the drying conditions of the coating solution were 60 ° C. and 60 seconds.
  • the dried coating solution was cured with ultraviolet rays to form a diffusion layer having a thickness of 12 ⁇ m, thereby obtaining a diffusion plate.
  • the ultraviolet curing conditions were as follows: an air-cooled metal halide lamp (manufactured by Eye Graphics Co., Ltd.) of 240 W / cm while purging with nitrogen so that the atmosphere had an oxygen concentration of 0.1% by volume or less, an illuminance of 300 mW / cm 2 , and an output amount. The light was emitted at an emission amount of 400 mJ / cm 2 .
  • the degree of depolarization of the produced light guide plate, reflector, and diffuser was measured by the method shown in FIG.
  • the color luminance meter used was BM-5 manufactured by Topcon Corporation.
  • a linearly polarizing plate and a ⁇ / 4 plate produced in the same manner as described later were disposed in order to make circularly polarized light incident on the member to be measured.
  • the depolarization degree Dg of the wedge-shaped light guide plate A was 10%
  • the depolarization degree Dg of the light guide plate B was 30%
  • the depolarization degree Dg of the light guide plate C was 90%
  • the degree of depolarization of the dot-type light guide plate D was 10%.
  • the degree of depolarization Dm of the reflector 1 was 90%
  • the degree of depolarization Dm of the reflector 2 was 3%.
  • the degree of depolarization of the diffuser plate was 10%.
  • the support coated with the alkaline solution was transported for 10 seconds under a steam far infrared heater manufactured by Noritake Company Limited. Subsequently, 3 ml / m 2 of pure water was applied using the same bar coater. Subsequently, washing with a fountain coater and draining with an air knife were repeated three times, followed by transporting to a drying zone at 70 ° C. for 10 seconds and drying to prepare a support (cellulose acylate film) whose surface was subjected to alkali saponification treatment.
  • the alignment layer coating solution thus applied was dried with warm air at 60 ° C. for 60 seconds and further with warm air at 100 ° C. for 120 seconds.
  • the obtained coating film was continuously rubbed to produce a support with an alignment layer.
  • the longitudinal direction of the support was parallel to the transport direction, and the rotation axis of the rubbing roller was 45 degrees clockwise relative to the longitudinal direction of the support.
  • a coating solution for forming a ⁇ / 4 plate shown below was prepared.
  • (Coating liquid for forming ⁇ / 4 plate) Disc-shaped liquid crystal compound (D1 in Table 2 above) 80 parts by mass Discotic liquid crystal compound (D2 in Table 2 above) 20 parts by mass Orientation aid (OA1 in Table 5 above) 0.9 part by mass Orientation aid ( OA2 in Table 5) 0.1 part by weight Surfactant (SA1, molecular weight 628) 0.1 part by weight Polymerization initiator (IN2 in Table 4 above) 3 parts by weight MEK 301 parts by weight
  • This coating solution for forming a ⁇ / 4 plate was continuously applied with a # 3.6 wire bar on the alignment layer of the prepared support with alignment layer.
  • the conveyance speed of the support was 20 m / min.
  • it was heated with hot air at 60 ° C. for 90 seconds.
  • ultraviolet emission 200 mJ / cm 2 was performed at 70 ° C., and the alignment of the liquid crystal compound was fixed to form a ⁇ / 4 plate.
  • a coating solution (D-IV) containing the following discotic liquid crystal compound was prepared.
  • (Coating liquid containing discotic liquid crystal compound (D-IV)) Discotic liquid crystal compound (D1 in Table 2 above) 80 parts by mass Discotic liquid crystal compound (D2 in Table 2 above) 20 parts by mass Chiral agent (CH4 in Table 3 above) 3.8 parts by mass Surfactant (SA1 , Molecular weight 628) 0.15 parts by weight Polymerization initiator (IN1 in Table 4 above) 5 parts by weight Polymerization initiator (IN4 in Table 4 above) 1 part by weight MEK 189.9 parts by weight tert-butyl alcohol 58.4 Part by weight cyclohexanone 43.8 parts by weight
  • a coating liquid (D-IV) containing a discotic liquid crystal compound was continuously applied with a # 3.6 wire bar on the ⁇ / 4 plate of the produced support with ⁇ / 4 plate.
  • the conveyance speed of the film was 20 m / min.
  • it was heated with hot air at 110 ° C. for 160 seconds.
  • ultraviolet light was emitted (150 mJ / cm 2 ) at 50 ° C. to fix the orientation of the liquid crystal compound, and a first layer of a circularly polarized light separating plate having a thickness of 3 ⁇ m was produced.
  • An alignment film coating solution consisting of 10 parts by weight of polyvinyl alcohol and 371 parts by weight of water is applied to one side of a long cellulose acylate film (TD80UL, manufactured by Fuji Film Co., Ltd.) of 100 meters or more, dried, and an alignment film having a thickness of 1 ⁇ m. Formed. Next, a rubbing treatment was performed on the alignment film continuously in a direction parallel to the longitudinal direction of the film.
  • a composition for forming a cholesteric liquid crystal layer (A) having the following composition is applied on the alignment film using a bar coater, dried at room temperature for 10 seconds, and then heated in an oven at 100 ° C. for 2 minutes.
  • the cross section of the cholesteric liquid crystal layer (A) When the cross section of the cholesteric liquid crystal layer (A) was observed with a scanning electron microscope, it had a structure having a helical axis in the normal direction of the layer and a continuously changing cholesteric pitch.
  • the cholesteric pitch when the cross section of the cholesteric liquid crystal layer is observed with a scanning electron microscope, the width in the layer normal direction of the light portion and the dark portion repeated twice (brightness, darkness, and darkness) is counted as one pitch.
  • the short wavelength side in the short thickness direction of the cholesteric pitch is defined as the x plane and the long wavelength side is defined as the y plane.
  • the wavelength was 500 nm, and the reflection wavelength of cholesteric near the y-plane was 700 nm.
  • the use of such a long cellulose acylate film enables production of an optical sheet member by so-called roll-to-roll, and is more preferable from the viewpoint of manufacturing suitability.
  • the long film to be used is not limited to this as long as the cholesteric liquid crystal layer can be transferred.
  • the cellulose acylate film was peeled from the optical laminate (A), and only the cholesteric liquid crystal layer (A) was transferred onto the first layer to form the second layer of the circularly polarized light separating plate.
  • a circularly polarizing plate having a two-layer structure was produced, and a circularly polarizing plate having a support with a ⁇ / 4 plate and a circularly polarizing plate was obtained.
  • the light guide plate, the reflection plate, the circularly polarizing plate (the circularly polarized light separating plate and the ⁇ / 4 plate), and the diffusion plate were all used at 10 ⁇ 10 cm.
  • Example 1 The produced light guide plate A (wedge type, depolarization degree Dg is 10%) is arranged on the circularly polarized light separating plate side of the produced circularly polarizing plate, and the reflector 2 (depolarization degree Dm is produced on the back surface of the light guide plate A. 3%). Further, an LED was provided as a light source on the incident surface of the light guide plate A to produce a backlight unit as shown in FIG. The overall depolarization degree Da of the backlight unit of this example was 21%.
  • Example 2 A backlight unit was produced in the same manner as in Example 1 except that the light guide plate B (wedge type, depolarization degree Dg was 30%) was used instead of the light guide plate A.
  • the overall depolarization degree Da of the backlight unit of this example was 46%.
  • Example 3 A backlight unit was produced in the same manner as in Example 1 except that the produced diffusion plate was disposed between the light guide plate A and the circularly polarizing plate.
  • the overall depolarization degree Da of the backlight unit of this example was 36%.
  • Example 4 A backlight unit was produced in the same manner as in Example 3 except that the light guide plate A and the diffusion plate were adhered with the adhesive 1.
  • the adhesive 1 SK Dyne (manufactured by Soken Chemical Co., Ltd.) was used.
  • the overall depolarization degree Da of the backlight unit of this example was 36%.
  • Example 5 A backlight unit was produced in the same manner as in Example 3 except that the light guide plate A and the reflective plate were adhered with the adhesive 2. Note that SK Dyne (manufactured by Soken Chemical Co., Ltd.) was used as the adhesive 2. The overall depolarization degree Da of the backlight unit of this example was 36%.
  • Example 6 A backlight unit was produced in the same manner as in Example 3 except that the light guide plate A and the diffusion plate were attached with the adhesive 1 and the light guide plate A and the reflective plate were attached with the adhesive 2.
  • the overall depolarization degree Da of the backlight unit of this example was 36%.
  • Example 7 A backlight unit was produced in the same manner as in Example 1 except that the light guide plate D (dot type, depolarization degree Dg was 10%) was used instead of the light guide plate A.
  • the overall depolarization degree Da of the backlight unit of this example was 36%.
  • Example 1 A backlight unit was produced in the same manner as in Example 1 except that the light guide plate B (wedge type, depolarization degree Dg was 30%) was used instead of the light guide plate A, and no circularly polarizing plate was used.
  • the overall depolarization degree Da of the backlight unit of this example was 45%.
  • Example 2 A backlight unit was produced in the same manner as in Example 1 except that the light guide plate C (wedge shape, depolarization degree Dg was 90%) was used instead of the light guide plate A.
  • the overall depolarization degree Da of the backlight unit of this example was 99%.
  • Example 3 A backlight unit was produced in the same manner as in Example 1 except that the reflection plate 1 (the degree of depolarization Dm was 90%) was used instead of the reflection plate 2.
  • the overall depolarization degree Da of the backlight unit of this example was 95%.
  • the front luminance [cd / m 2 ] is measured from the normal direction of the light guide plate (direction perpendicular to the surface of the light guide plate) using a color luminance meter (BM-5, manufactured by Topcon). did. The measurement was performed by placing a linearly polarizing plate on the circularly polarizing plate. The luminance is measured by the front luminance A (circular polarizing plate + linearly polarizing plate) when the circularly polarizing plate (circularly polarizing plate + ⁇ / 4 plate) is arranged and the luminance when the circularly polarizing plate is not arranged. A certain front luminance B (only a linearly polarizing plate) was used.
  • the luminance improvement effect by using the circularly polarized light separating plate can be improved and the front luminance of the backlight unit can be further improved as compared with the comparative example. From the above, the effects of the present invention are clear.
  • the present invention is particularly useful in an image display device such as a liquid crystal display device.

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Abstract

光源の出射光を、高い効率で液晶パネルに入射できるバックライトユニットの提供を課題とする。光源と、偏光解消度が40%以下で、伝搬する光を出射面に向ける機構を有する導光板と、導光板の出射面と逆側または出射面側に配置される偏光解消度が30%以下の反射板と、導光板の出射面側または出射面と逆側に配置される、所定の円偏光を透過して、それ以外を反射する円偏光分離板と、円偏光分離板の導光板とは逆側に配置されるλ/4板とを有することにより、この課題を解決する。

Description

バックライトユニット
 本発明は、液晶表示装置に用いられるバックライトユニットに関する。
 液晶表示装置(以下、LCDとも言う)は、消費電力が小さく、省スペースの画像表示装置として年々その用途が広がっている。液晶表示装置は、一例として、バックライトユニット、バックライト側偏光板、液晶パネル、視認側偏光板などを、この順で設けられた構成となっている。
 バックライトユニットとして、端面から入射した光を伝搬して主面から出射させる導光板と、導光板の端面に光を入射する光源とを有する、いわゆるエッジライトタイプのバックライトユニットが知られている。
 バックライトユニットは、画像の輝度や視認性など、LCDの性能に大きな影響を与える。これに対応して、バックライトユニットが出射する光(バックライト)の輝度を向上するため、各種の提案が行われている。
 例えば、特許文献1には、エッジライトタイプのバックライトユニットにおいて、導光板の出射面に対向する面に、導光板内で伝搬される光を反射して出射面から出射させるための光反射部を有し、この光反射部が、導光板の内部に位置し、かつ、光反射部の光源側に、光反射部に入射する光の指向性を向上させる指向性変換部を有するバックライトユニット(面光源装置)が記載されている。
 特許文献1に記載されるバックライトユニットは、このような構成を有することにより、バックライトユニットから出射する光の指向性を向上して、液晶パネルに入射する光の輝度を向上できる。
 また、前述のように、LCDでは、バックライトユニットが出射した光を、バックライト側偏光板で直線偏光にした後に、液晶パネルに入射する。そのため、バックライト側偏光板を透過した時点で、光の利用効率は理想的でも50%、現実的には40%程度に低下してしまう。
 これを改善するために、輝度向上フィルムとして反射型偏光板を用いることも提案されている。反射型偏光板は、所定の偏光を透過し、それ以外の偏光を反射するものである。反射型偏光板を用いることにより、バックライト側偏光板に対応する直線偏光のみを透過してバックライト側偏光板に入射し、それ以外の偏光を反射してバックライトユニット内で再帰反射を繰り返して、再度、反射型偏光板に入射させて再利用することができる。
 例えば、特許文献2には、コレステリック液晶による、所定方向の円偏光を反射し、他の円偏光を透過する反射型偏光板を用いるバックライトユニットが記載されている。このバックライトユニットでは、反射型偏光板を透過した円偏光をλ/4板に入射して、所定方向の直線偏光としてバックライト側偏光板に入射する。
 円偏光を分離する反射型偏光板で反射された円偏光は、バックライト内で反射される際に、例えば右円偏光から左円偏光に変わるなど、偏光性が変わる。この円偏光がコレステリック液晶層を用いる反射型偏光板に再入射すると、今度は、反射型偏光板を透過する。すなわち、円偏光を反射する反射型偏光板を用いることにより非常に少ない回数(1~数回)での反射で、ほぼ全ての光を効率よく利用できる。
特開2005-268201号公報 特開平10-3079号公報
 LCDに用いられるバックライトユニットにおいて、特許文献1に記載されるような、出射する光の指向性を制御する導光板や、特許文献2に記載されるような、所定の状態の偏光を透過し、それ以外の偏光を反射する反射型偏光板を用いることにより、光の利用効率を向上し、液晶パネルに入射する光の輝度を向上できる。
 しかしながら、近年では、例えばLCDを高精細化による画素の開口率低下に起因する表示画像輝度の低下など、様々な理由によって、液晶パネルに入射する光の輝度の向上が要求されている。
 そのため、バックライトユニットは、さらに光の利用効率を向上する必要がある。
 本発明の目的は、このような従来技術の問題点を解決することにあり、LCD等に用いられるバックライトユニットであって、光の利用効率を向上して、高輝度な光(バックライト)を出射できるバックライトユニットを提供することにある。
 このような目的を達成するために、本発明のバックライトユニットの第1の態様は、光源と、
 光源が出射する光を端面から入射され、端面から入射された光を伝搬して一方の主面から出射する、偏光解消度Dgが40%以下で、かつ、伝搬する光を出射側の主面に向ける機構を有する導光板と、
 導光板の出射側の主面と逆側に配置される、偏光解消度Dmが30%以下の反射板と、
 導光板の出射側の主面側に配置される、所定方向の円偏光を反射して、それ以外の円偏光を透過する円偏光分離板と、
 円偏光分離板の導光板とは逆側に配置されるλ/4板とを有することを特徴とするバックライトユニットを提供する。
 また、本発明のバックライトユニットの第2の態様は、光源と、
 光源が出射する光を端面から入射され、端面から入射された光を伝搬して一方の主面から出射する、偏光解消度Dgが40%以下で、かつ、伝搬する光を出射側の主面に向ける機構を有する導光板と、
 導光板の出射側の主面側に配置される、偏光解消度Dmが30%以下の反射板と、
 導光板の出射側の主面と逆側に配置される、所定方向の円偏光を反射して、それ以外の円偏光を透過する円偏光分離板と、
 円偏光分離板の導光板とは逆側に配置されるλ/4板とを有することを特徴とするバックライトユニットを提供する。
 このような本発明のバックライトユニットにおいて、円偏光分離板およびλ/4板を除く光学部材の合計の偏光解消度Daが50%以下であるのが好ましい。
 また、反射板が鏡面反射板であるのが好ましい。
 また、反射板が、金属の蒸着面を有する鏡面反射板であるのが好ましい。
 また、導光板の位相差が100nm以下であるのが好ましい。
 また、伝搬する光を出射側の主面に向ける機構が、導光板の出射側の主面とは逆側の主面に形成される凹部および凸部の少なくとも一方であるのが好ましい。
 また、導光板の面方向において、伝搬する光を出射側の主面に向ける機構が占める面積率が2~70%であるのが好ましい。
 さらに、導光板と円偏光分離板との間に拡散板を有するのが好ましい。
 本発明のバックライトユニットによれば、光の利用効率を向上して、高輝度な光を出射することができる。
図1は、本発明のバックライトユニットの一例を概念的に示す図である。 図2は、図1の部分拡大図である。 図3(A)~図3(D)は、本発明のバックライトユニットの別の例を説明するための概念図である。 図4(A)および図4(B)は、本発明のバックライトユニットを説明するための概念図である。 図5は、偏光解消率の測定方法を説明するための概念図である。 図6は、本発明のバックライトユニットの別の例を概念的に示す図である。
 以下、本発明のバックライトユニットいついて、添付の図面に示される好適な実施例を基に、詳細に説明する。
 なお、本明細書において「~」を用いて表される数値範囲は、「~」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
 本明細書において、「(メタ)アクリレート」は、「アクリレートおよびメタクリレートのいずれか一方または双方」の意味で使用される。
 本明細書において、「同一」は、技術分野で一般的に許容される誤差範囲を含むものとする。また、本明細書において、「全部」、「いずれも」または「全面」などというとき、100%である場合のほか、技術分野で一般的に許容される誤差範囲を含み、例えば99%以上、95%以上、または90%以上である場合を含むものとする。
 可視光は、電磁波のうち、ヒトの目で見える波長の光であり、380~780nmの波長域の光を示す。また、これに限定されるものではないが、可視光のうち、420~495nmの波長域の光は、青色光(B光)であり、495nm超570nm以下の波長域の光は、緑色光(G光)であり、620~750nmの波長域の光は、赤色光(R光)である。
 図1に、本発明のバックライトユニットの一例を概念的に示す。
 本発明のバックライトユニット10は、主にLCD(液晶表示装置)に用いられるもので、LCDにおいて、画像を表示するための光(バックライト)を、液晶セル(液晶による画素)を配列してなる液晶パネルに出射するためのものである。
 図示例のバックライトユニット10は、いわゆるエッジライト型(サイドライト型、導光板方式)のバックライトユニットで、基本的に、光源12と、導光板14と、反射板16と、円偏光板18とを有して構成される。また、円偏光板18は、円偏光分離板(円偏光分離層)20と、λ/4板24とから構成される。
 なお、図中に破線で示す符号26は、LCDに通常設けられる、液晶パネルに入射する光を所定の直線偏光にするためのバックライト側偏光板26である。
 光源12は、LCDを表示するための光Lを、導光板14の端面に設定された入射面14bに入射するものである。
 本発明のバックライトユニット10において、光源12は、LED(Light Emitting Diode)等の点光源を導光板14の入射面14bとなる端面に沿って配列した光源や蛍光灯など、エッジライト型のバックライトユニットで用いられてる公知の光源が、各種、利用可能である。
 導光板14は、板状(シート状)の部材で、光源12から入射された光Lを面方向に伝搬して、一方の主面(最大面)である出射面14aから出射するものである。
 本発明のバックライトユニット10において、導光板14は、偏光解消度Dgが40%以下であり、かつ、伝搬する光を出射面14aに向ける機構を有する。図示例において、導光板14は、伝搬する光を出射面14aに向ける機構として、出射面14aと逆側の主面に形成された凹部14cを有する。
 以下の説明では、導光板14の出射面14aと逆側の主面を、『裏面』とも言う。
 また、以下の説明は、図1および図2に示す、光源12から入射され、出射面14aから出射した光を円偏光板18に入射する構成を例に説明する。
 しかしながら、本発明においては、図6に概念的に示すような、出射面14aから出射した光を反射板16に入射して、反射板16で反射した光を導光板14に再入射させ、導光板14の裏面側から出射した光を円偏光板18に入射する構成、すなわち出射面が裏面側となるような構成でも、同様の作用および効果を得ることができる。
 本発明のバックライトユニット10は所定方向の円偏光を透過して他方向の円偏光を反射する円偏光分離板20を用い、さらに、偏光解消度Dgが40%以下であり、かつ、伝搬する光を出射面14aに向ける機構を有する導光板14、および、偏光解消度Dmが30%以下である反射板16を用いることによって、高輝度な光をバックライト側偏光板26(液晶パネル)に入射することを可能にしている。
 この点に関しては、後に詳述する。
 また、以下の説明では、バックライトユニット10からバックライト側偏光板26に入射する光の輝度を、『正面輝度』とも言う。また、バックライトユニット10が出射する光の正面輝度を、『バックライトユニット10の正面輝度』とも言う。
 導光板14は、内部を伝搬する光を、出射面14aすなわち液晶パネルに向ける機構を有する。このような機構を有することにより、バックライトユニット10が出射する光の指向性を向上して、バックライトユニットの正面輝度を向上できる。
 図示例においては、導光板14内を伝搬する光を出射面14aに向ける機構として、導光板14の裏面に形成された凹部14cを有する。
 凹部14cは、一例として、光伝搬方向の断面が直角三角形状で、直角と隣接する面を裏面側にして形成される。また、凹部14cは、直角と隣接しない面が、光源12から導光板14の光伝搬方向に離間するにしたがって、漸次、出射面14aに近付くように形成される。すなわち、導光板14の内部には、凹部14cによって、光源12から離間する方向に向かって、漸次、出射面14aに近付く凸の傾斜面を有する。
 従って、光源12から出射され、導光板14内を面方向に伝搬する光は、凹部14cの傾斜面に入射すると、凹部14cによる傾斜面によって図中上方に反射されて、出射面14aに向かって進行する(図2参照)。これにより、導光板14すなわちバックライトユニット10が出射する光の指向性を向上できる。
 凹部14cは、島状(ドット状)の物を点在して形成してもよく、あるいは、後述する図4(B)に示すように、長尺な凹部14cを、長手方向と直交する方向に配列して設けてもよい。
 島状の凹部14cを点在させる場合には、凹部14cは、規則的に配列しても、不規則に配列してもよい。また、長尺な凹部14cは、長手方向に分割されたものでもよい。
 本発明において、導光板14の内部を伝搬する光を出射面14aに向ける機構は、図1および図2に示すような直角三角形状の凹部14cに限定はされず、導光板14が伝搬する光を出射面14aに向けることができる形状や構成が、各種、利用可能である。
 例えば、前述のような直角三角形状の凹部において、図3(A)に示す凹部14dのように、導光板14内に向かって凸の曲面状の斜面を有する形状や、図3(B)に示す凹部14eのように、導光板14内に向かって凹の曲面状の斜面を有する形状でもよい。
 あるいは、図3(C)に示す凹部14fのように、円弧状(弓形)や半円状の断面形状を有するものであってもよい。
 さらに、導光板14の内部を伝搬する光を出射面14aに向ける機構は、凹部ではなく、導光板14の裏面に設けた凸部でもよい。
 一例として、図3(D)に示すような、導光板14の裏面に設けた円弧状の断面を有する凸部14gが例示される。また、このような凸部は、図2等に示すような(略)三角形状の凸部であってもよい。
 光を出射面14aに向ける機構を、導光板14の裏面に設けた凸部14gとする場合には、導光板14と凸部14gとを一体で形成してもよく、導光板14の裏面に凸部14gを付加した構成でもよい。
 以上の構成においても、導光板14の内部を伝搬する光を出射面14aに向ける機構は、島状に点在しても、長尺な物を配列してもよい。
 また、これらの光を出射面14aに向ける機構は、複数種を併用してもよい。
 光を出射面14aに向ける機構としての凹部および凸部は、表面粗さが大きいと、導光板14の偏光解消度Dgが大きくなってしまう。
 従って、これらの凹部および凸部は、表面が滑らかであるのが好ましい。
 前述のように、本発明のバックライトユニット10において、導光板14は、偏光解消度Dgが40%以下である。
 バックライトユニット10は、一例として、左円偏光Llを反射し、右円偏光Lrを透過する円偏光分離板20を有する。
 このバックライトユニット10では、図2に概念的に示すように、光源12から出射され、導光板14の出射面14aから出射して、円偏光分離板20に入射した光Lの内、右円偏光Lrは、円偏光分離板20を透過してλ/4板24に入射する。
 これに対し、円偏光分離板20に入射した左円偏光Llは、円偏光分離板20によって反射されて、出射面14aから導光板14に再入射し、多くのものが、反射板16で反射されて導光板14に再々入射して、出射面14aから出射して、再度、円偏光分離板20に入射する。
 ここで、導光板14に入射した円偏光は、導光板14内部での凹部14cの透過等に起因して、一部の成分の円偏光が解消される。
 導光板14の偏光解消度Dgが40%以下とは、導光板14の出射面14aから入射して、導光板14の出射面14aから出射した円偏光のうち、導光板14に起因して円偏光が解消される光の量が40%以下であることを示す。すなわち、導光板14の出射面14aから入射して、導光板14の出射面14aから出射した円偏光は、導光板14の内部で60%超が円偏光を維持する。
 導光板14の偏光解消度Dgおよび偏光解消度Dgの測定方法は、後に詳述する。
 後述するが、本発明においては、導光板14の偏光解消度Dgが低い程、バックライトユニット10が出射する光の正面輝度を向上できる。
 この点を考慮すると、導光板14の偏光解消度Dgが30%以下であるのが好ましい。
 本発明のバックライトユニット10においては、導光板14に設けられる光を出射面14aに向ける機構の占有面積、および、導光板14の位相差が重要である。
 すなわち、導光板14の光を出射面14aに向ける機構の占有面積率、および/または、導光板14の位相差を、適正に設定することにより、偏光解消度Dgが40%以下の導光板14を得ることができる。
 光を出射面14aに向ける機構の占有面積率とは、導光板14の面方向において、導光板14の全面積に対する光を出射面14aに向ける機構が占める面積率である。言い換えると、光を出射面14aに向ける機構の占有面積とは、導光板14を出射面14aの面方向と直交する方向から見た際に、導光板14の全面積に対する光を出射面14aに向ける機構が占める面積率である。
 例えば、図4(A)および図4(B)に概念的に示すような、光伝搬方向の断面形状が裏面側に直角と隣接する面を有する直角三角形である、幅aの長尺な凹部14cを、幅aと同じ間隔bで長手方向に直交する方向に配列して、凹部14cと凹部14cの非形成部とが同数になるように形成した導光板14であれば、占有面積は50%となる。
 なお、図4(A)は、図1および図2と同方向から見た図である。また、図4(B)は、図4(A)を図中上方から見た図、すなわち、導光板14を出射面14aと直交する方向から見た図である。
 凹部14cすなわち光を出射面14aに向ける機構は、多いほど、導光板14内を伝搬する光を出射面に向ける効率が高くなる。従って、凹部14cの占有面積が大きいほど、バックライトユニット10が出射する光の指向性を高くして、正面輝度を高くできる。
 この点を考慮すると、凹部14cの占有面積は2%以上が好ましく、5%以上であるのがより好ましい。
 その反面、凹部14cが多いと、円偏光が崩れやすくなる。すなわち、凹部14cが多過ぎると、導光板14の偏光解消度Dgが高くなってしまう。また、後述するが、導光板14の偏光解消度Dgが高くなると、バックライトユニット10の正面輝度が低くなる。
 この点を考慮すると、凹部14cの占有面積率は70%以下が好ましく、50%以下がより好ましい。
 すなわち、本発明において、凹部14cの占有面積率は2~70%が好ましく、5~70%より好ましく、5~50%がさらに好ましい。さらに、凹部14cの占有面積率は10~50%が特に好ましい。
 また、導光板14の位相差が大きいと、導光板14の偏光解消度Dgが大きくなる。例えば、ポリエチレンテレフタレートのように、位相差が数千~数万の材料で導光板14を作製すると、各波長で偏光状態が崩れるために、偏光が大きく崩れ、導光板14の偏光解消度Dgが大きくなってしまう。
 そのため、導光板14は、位相差が100nm以下であるのが好ましい。具体的には、導光板14は、Re(550)およびRth(550)が、共に、100nm以下であるのが好ましく、50nm以下であるのがより好ましく、30nm以下であるのが特に好ましい。なお、Re(λ)、Rth(λ)は、各々、波長λにおける面内のレターデーション、および、厚さ方向のレターデーションを表す。
 Re(λ)はKOBRA 21ADH、またはWR(王子計測機器社製)において、波長λnmの光を導光板14の法線方向に入射させて測定される。測定波長λnmの選択にあたっては、波長選択フィルターをマニュアルで交換するか、または測定値をプログラム等で変換して測定することができる。導光板14が、1軸または2軸の屈折率楕円体で表されるものである場合には、以下の方法によりRth(λ)が算出される。
 Rth(λ)は、先のRe(λ)を、面内の遅相軸(KOBRA 21ADH、またはWRにより判断される)を傾斜軸(回転軸)として(遅相軸がない場合には、フィルム面内の任意の方向を回転軸とする)の導光板14の法線方向に対して法線方向から片側50度まで10度ステップで各々その傾斜した方向から波長λnmの光を入射させて全部で6点測定し、その測定されたレターデーション値と平均屈折率の仮定値および入力された膜厚値を基にKOBRA 21ADHまたはWRが算出する。
 この方法において、法線方向から面内の遅相軸を回転軸として、ある傾斜角度にレターデーションの値がゼロとなる方向を持つ場合には、その傾斜角度より大きい傾斜角度でのレターデーション値はその符号を負に変更した後、KOBRA 21ADH、またはWRが算出する。なお、遅相軸を傾斜軸(回転軸)として(遅相軸がない場合には、フィルム面内の任意の方向を回転軸とする)、任意の傾斜した2方向からレターデーション値を測定し、その値と平均屈折率の仮定値、および入力された膜厚値を基に、以下の式(A)、および式(B)よりRthを算出することもできる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001

 なお、上記のRe(θ)は法線方向から角度θ傾斜した方向におけるレターデーション値を表す。また、式(A)におけるnxは、面内における遅相軸方向の屈折率を表し、nyは、面内においてnxに直交する方向の屈折率を表し、nzは、nxおよびnyに直交する方向の屈折率を表す。dは膜厚である。
Rth=((nx+ny)/2-nz)×d・・・・・・・・・・式(B)
 測定される導光板14が、1軸や2軸の屈折率楕円体で表現できないもの、いわゆる光学軸(optic axis)がない物である場合には、以下の方法により、Rth(λ)は算出される。
 すなわち、Rth(λ)は、Re(λ)を、面内の遅相軸(KOBRA 21ADH、またはWRにより判断される)を傾斜軸(回転軸)として、導光板14の法線方向に対して-50°から+50°まで10°ステップで各々その傾斜した方向から波長λnmの光を入射させて11点測定し、その測定されたレターデーション値と平均屈折率の仮定値および入力された膜厚値を基にKOBRA 21ADHまたはWRが算出する。また、この測定において、平均屈折率の仮定値は、ポリマーハンドブック(JOHN WILEY&SONS,INC)、各種光学フィルムのカタログの値を使用することができる。平均屈折率の値が既知でないものについては、アッベ屈折計で測定することができる。主な光学フィルムの平均屈折率の値を以下に例示する:セルロースアシレート(1.48)、シクロオレフィンポリマー(1.52)、ポリカーボネート(1.59)、ポリメチルメタクリレート(1.49)、ポリスチレン(1.59)である。これら平均屈折率の仮定値と膜厚を入力することで、KOBRA 21ADHまたはWRはnx、ny、nzを算出する。この算出されたnx、ny、nzよりNz=(nx-nz)/(nx-ny)が更に算出される。
 このように、凹部14cの占有面積率を2~70%とし、かつ、導光板14の位相差を100nm以下とすることにより、好適に、偏光解消度Dgが40%以下の導光板14を得ることができる。
 導光板14の形成材料は、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリメチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、メタクリルスチレン樹脂(MS樹脂)、シクロオレフィンポリマー、シクロオレフィンコポリマー等の透明性が高い樹脂からなる、公知のエッジライト型のバックライトユニット用いられるものが、各種、利用可能である。
 なお、前述のように、偏光解消度Dgを小さくするためには導光板14は位相差が小さい方が好ましい。この点を考慮すると、導光板14の形成材料は、ポリメチル(メタ)アクリレートやベンジル(メタ)アクリレート等のアクリル系の材料、シクロオレフィンポリマー、シクロオレフィンコポリマー等の位相差が小さい材料で形成するのが好ましい。
 導光板14の形成方法も、公知の方法が、各種、利用可能である。
 光を出射面14aに向ける機構が凹部である場合には、一例として、導光板14となるシート状物を切削加工や穿孔加工する方法や、導光板14となるシート状物を型押し加工(エンボス加工)する方法が例示される。
 他方、光を出射面14aに向ける機構が凸部である場合には、一例として、導光板14となるシート状物に凸部となる物をナノインプリントする方法や、導光板14となるシート状物に凸部となる構造物を転写する方法が例示される。
 なお、導光板14の入射面14bと対向する端面には、この端面から出射しようとする光Lを反射して、導光板14内に戻すための、反射板を設けるのが好ましい。あるいは、導光板14の入射面14bを除く全ての端面に、導光板14の端面から出射しようとする光Lを反射して、導光板14内に戻すための、反射板を設けるのがより好ましい。
 また、この反射板も、後述する反射板16と同様、偏光解消度Dmが30%以下であるのが好ましい。
 導光板14の裏面側には、反射板16が設けられる。
 反射板16は、導光板14を伝搬されて裏面から出射した光や、円偏光分離板20によって反射され、出射面14aから導光板14に入射して透過した左円偏光Llを(図2参照)、導光板14に向かって反射するものである。このような反射板16を有することにより、光の利用効率を向上できる。
 ここで、本発明のバックライトユニット10において、反射板16は、偏光解消度Dmが30%以下である。具体的には、反射板16に入射して、反射される円偏光の偏光解消度Dmが30%以下である。従って、反射板16に入射して反射された円偏光は、70%超が円偏光の偏光状態を維持して、導光板14に再入射する。
 後に詳述するが、本発明のバックライトユニット10は、凹部14cを有し、かつ、偏光解消度Dgが40%以下の導光板14に加え、偏光解消度Dmが30%以下の反射板16を用いることにより、正面輝度が高いバックライトユニット10を実現している。
 また、後述するが、本発明においては、導光板14と同様、反射板16の偏光解消度Dmが低いほど、バックライトユニット10の正面輝度を向上できる。
 この点を考慮すると、反射板16の偏光解消度Dmは25%以下が好ましく、20%以下がより好ましい。
 反射板16は、偏光解消度Dmが30%以下のものであれば、公知のものが、各種、利用可能である。
 偏光解消度Dmが30%以下の反射板としては、例えば、特許第3416302号、同第3363565号、同第4091978号、および、同第348656号の各公報に記載されている反射板が、利用可能である。
 中でも、円偏光の偏光状態を維持したまま光を正反射でき、偏光解消度Dmが30%以下の反射板16が得やすい等の点で、鏡面反射板が好ましい。また、異なる材料を積層した多層膜の鏡面反射板よりも、単層膜の鏡面反射板の方が低い偏光解消度を得やすく、中でも、銀、アルミニウム、スズ等の金属を蒸着してなる単層膜の鏡面反射板が好ましい。その中でも、銀を蒸着してなる鏡面反射板が特に好ましい。なお、単層膜には、同じ材料からなる膜を複数層積層した膜も含む。
 本発明のバックライトユニット10において、導光板14および反射板16の偏光解消度は、一例として、以下のように測定する。
 図5に概念的に示すように、導光板14および反射板16を、バックライトユニット10と同様に配置する。なお、図5においては、導光板14の凹部14cは図示を省略している。また、導光板14の上に、全面を覆わないように、直線偏光板46およびλ/4板48を配置する。
 この状態で、導光板14の法線(出射面14aからの垂線)に対して5度の角度で、直線偏光板46に入射させ、次いで、λ/4板48を透過させる。さらに、法線に対して平行光と対称の位置で、かつ、反射光が直線偏光板46およびλ/4板48を透過しない位置に、λ/4板50および直線偏光板52、ならびに色彩輝度計54を配置し、輝度を測定する。
 この輝度測定を、λ/4板50および直線偏光板52を適宜回転させて行い、最小輝度(Ymin)と最大輝度(Ymax)となる角度を検出する。測定した最小輝度(Ymin)と最大輝度(Ymax)を用いて、下記式によって偏光解消度を算出する。
  偏光解消度=100×(1-(Ymax-Ymin)/(Ymax+Ymin))
 平行光の入射側は、直線偏光板46の吸収軸に対してλ/4板48の遅相軸を±45度にすることにより、右円偏光または左円偏光を導光板14(反射板16)に入射できる。また、出射側(測定側)は、円偏光が維持されていれば、直線偏光板52の吸収軸に対してλ/4板50の遅相軸を±45度にすることにより、最大輝度(Ymax)および最小輝度(Ymin)を測定することが可能である。
 この偏光解消度は、バックライトユニット10において、円偏光板18を除いた光学部材の合計の偏光解消度である。以下の説明では、この偏光解消度を、全体の偏光解消度Daとも言う。
 なお、本発明においては、この全体の偏光解消度Daが50%以下であるのが好ましい。これにより、より正面輝度が高いバックライトユニット10を得ることができる。
 次いで、同様の偏光解消度の測定を、導光板14を取り除いて行う。これにより、反射板16の偏光解消度Dmが測定できる。
 測定した全体の偏光解消度Daおよび反射板16の偏光解消度Dmから、下記式によって導光板14の偏光解消度Dgを算出できる。
 導光板14の偏光解消度Dg=100×(1-(100-Da)/(100-Dm))
 本発明のバックライトユニット10において、導光板の偏光解消度Dgが40%以下とは、この測定方法で測定される導光板の偏光解消度Dgが40%以下であることを示す。
 同様に、反射板の偏光解消度Dmが30%以下とは、この測定方法で測定される反射板の偏光解消度Dmが30%以下であることを示す。
 導光板14の出射面14aから出射した光は、円偏光板18に入射する。円偏光板18は、導光板14側の円偏光分離板20と、バックライト側偏光板26側のλ/4板24とから構成される。
 前述のように、円偏光分離板20は、左円偏光Llを反射して、右円偏光Lr(左円偏光Ll以外の光)を透過する反射型偏光板である。従って、図示例においては、円偏光板18に入射した光は、右円偏光Lrのみが円偏光分離板20を透過して、λ/4板24に入射して、λ/4板24によって所定方向の直線偏光とされて、バックライト側偏光板26に入射する。また、左円偏光Llは、円偏光分離板20で反射されて、出射面20aから導光板14に再入射する(図2参照)。
 なお、本発明は、これに限定はされず、円偏光分離板20は、右円偏光Lrを反射し、左円偏光Ll(右円偏光Lr以外の光)を透過するものでもよい。
 円偏光分離板20は、所定の円偏光を反射し、それ以外の円偏光を透過するものであれば、公知の各種のものが利用可能である。
 例えば、特開平9-133810号公報、特許第3591699号公報、WO2015029958A1等に記載される円偏光分離板を用いることができる。用いる液晶化合物の好ましい範囲は、WO2015029958A1と同様である。
 具体的には、円偏光分離板20は、以下のように形成される。
 円偏光分離板20は、液晶材料を用いて形成するのが好ましい。また、円偏光分離板20が、液晶材料を用いて形成される場合には、表面に配向膜を有する支持体を用い、配向膜の表面に塗布液を塗布して、円偏光分離板20を形成するのが好ましい。
 あるいは、支持体の上に配向膜を形成し、配向膜の上にλ/4板24を形成し、λ/4板24の上に円偏光分離板20を形成して、円偏光板18を構成してもよい。
 配向膜は、ポリマーのラビング処理により形成することが好ましい。
 ポリマーとしては、例えば、特開平8-338913号公報の段落番号[0022]に記載のメタクリレート系共重合体、スチレン系共重合体、ポリオレフィン、ポリビニルアルコールおよび変性ポリビニルアルコール、ポリ(N-メチロールアクリルアミド)、ポリエステル、ポリイミド、酢酸ビニル共重合体、カルボキシメチルセルロース、ポリカーボネート等が例示される。シランカップリング剤もポリマーとして用いることができる。ポリマーとしては、水溶性ポリマー(例、ポリ(N-メチロールアクリルアミド)、カルボキシメチルセルロース、ゼラチン、ポリビニルアルコール、変性ポリビニルアルコール)が好ましく、ゼラチン、ポリビニルアルコールおよび変性ポリビニルアルコールが更に好ましく、ポリビニルアルコールおよび変性ポリビニルアルコールが最も好ましい。
 ラビング処理は、LCDの液晶配向処理工程として広く採用されている処理方法を適用することができる。すなわち、配向膜の表面を、紙やガーゼ、フェルト、ゴムあるいはナイロン、ポリエステル繊維などを用いて一定方向に擦ることにより、配向を得る方法を用いることができる。一般的には、長さおよび太さが均一な繊維を平均的に植毛した布などを用いて数回程度ラビングを行うことにより実施される。
 配向膜のラビング処理面に後述する円偏光分離板20となる組成物を塗布して、液晶性化合物の分子を配向させる。その後、必要に応じて、配向膜ポリマーと光学異方性層に含まれる多官能モノマーとを反応させるか、あるいは、架橋剤を用いて配向膜ポリマーを架橋させることで、円偏光分離板20を形成することができる。
 配向膜の膜厚は、0.1~10μmの範囲にあるのが好ましい。
 円偏光分離板20は、一例として、コレステリック構造を有する液晶材料を用いて形成すればよい。
 また、円偏光分離板20を形成する液晶材料は、後述のようにコレステリック構造の螺旋軸方向が制御されている。そのため、入射光は正反射だけでなく、種々の方向に反射される。
 (コレステリック構造)
 コレステリック構造は、特定の波長において、選択反射性を示すことが知られている。選択反射の中心波長λは、コレステリック構造における螺旋構造のピッチ(=螺旋の周期)に依存し、コレステリック液晶の平均屈折率nとλ=n×Pの関係に従う。そのため、この螺旋構造のピッチを調節することによって、選択反射波長を調節することができる。コレステリック構造のピッチは、円偏光分離板20の形成の際、重合性液晶化合物とともに用いるキラル剤の種類、またはその添加濃度に依存するため、これらを調節することによって所望のピッチを得ることができる。なお、ピッチの調節については富士フイルム研究報告No.50(2005年)p.60-63に詳細な記載がある。螺旋のセンスやピッチの測定法については「液晶化学実験入門」日本液晶学会編 シグマ出版2007年出版、46頁、および「液晶便覧」液晶便覧編集委員会 丸善 196頁に記載の方法を用いることができる。
 コレステリック構造は走査型電子顕微鏡(SEM)にて観測される円偏光分離板20の断面図において明部と暗部との縞模様を与える。この明部と暗部の繰り返し2回分(明部2つおよび暗部2つ)が螺旋1ピッチ分に相当する。このことからピッチは、SEM断面図から測定することができる。縞模様の各線の法線が螺旋軸方向となる。
 なお、コレステリック構造の反射光は円偏光である。すなわち、前述のように、円偏光分離板20の反射光は円偏光となる。反射光が右円偏光であるか、または左円偏光であるかは、コレステリック構造における螺旋の捩れ方向による。コレステリック液晶による選択反射は、コレステリック液晶の螺旋の捩れ方向が右の場合は右円偏光を反射し、螺旋の捩れ方向が左の場合は左円偏光を反射する。図示例においては、前述のように、右円偏光を反射する。
 本発明では、円偏光分離板20として、右捩れおよび左捩れのいずれのコレステリック液晶を使用してもよい。あるいは、円偏光の方向は、組み合わせて用いられる光源から出射される光の円偏光の方向と同じに選択されていることも好ましい。
 なお、コレステリック液晶相の旋回の方向は、液晶化合物の種類または添加されるキラル剤の種類によって調節できる。
 また選択反射を示す選択反射帯(円偏光反射帯)の半値幅Δλ(nm)は、Δλが液晶化合物の複屈折ΔnとピッチPに依存し、Δλ=Δn×Pの関係に従う。そのため、選択反射帯の幅の制御は、Δnを調節して行うことができる。Δnの調節は重合性液晶化合物の種類やその混合比率を調節したり、配向固定時の温度を制御したりすることで行うことができる。
 反射波長帯域の半値幅は、例えば、バックライトユニット10に要求される性能等に応じて調節される。反射波長帯域の半値幅は、一例として、50~500nmであればよく、好ましくは100~300nmであればよい。
 (コレステリック構造の作製方法)
 コレステリック構造は、コレステリック液晶相を固定して得ることができる。コレステリック液晶相を固定した構造は、コレステリック液晶相となっている液晶化合物の配向が保持されている構造であればよく、典型的には、重合性液晶化合物をコレステリック液晶相の配向状態としたうえで、紫外線出射、加熱等によって重合、硬化し、流動性が無い層を形成して、同時に、また外場や外力によって配向形態に変化を生じさせることない状態に変化した構造であればよい。なお、コレステリック液晶相を固定した構造においては、コレステリック液晶相の光学的性質が保持されていれば十分であり、液晶化合物はもはや液晶性を示していなくてもよい。例えば、重合性液晶化合物は、硬化反応により高分子量化して、もはや液晶性を失っていてもよい。
 コレステリック構造を有する円偏光分離板20(反射型偏光板)の形成に用いる材料としては、液晶化合物を含む液晶組成物などが挙げられる。液晶化合物は重合性液晶化合物であるのが好ましい。
 重合性液晶化合物を含む液晶組成物はさらに界面活性剤を含む。液晶組成物は、さらにキラル剤、重合開始剤を含んでいてもよい。
--重合性液晶化合物--
 重合性液晶化合物は、棒状液晶化合物であっても、円盤状液晶化合物であってもよいが、棒状液晶化合物であるのが好ましい。
 コレステリック液晶層を形成する棒状の重合性液晶化合物の例としては、棒状ネマチック液晶化合物が挙げられる。棒状ネマチック液晶化合物としては、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。低分子液晶化合物だけではなく、高分子液晶化合物も用いることができる。
 重合性液晶化合物は、重合性基を液晶化合物に導入することで得られる。重合性基の例には、不飽和重合性基、エポキシ基、およびアジリジニル基が含まれ、不飽和重合性基が好ましく、エチレン性不飽和重合性基が特に好ましい。重合性基は種々の方法で、液晶化合物の分子中に導入できる。重合性液晶化合物が有する重合性基の個数は、好ましくは1~6個、より好ましくは1~3個である。重合性液晶化合物の例は、Makromol.Chem.,190巻、2255頁(1989年)、Advanced Materials 5巻、107頁(1993年)、米国特許第4683327号明細書、同5622648号明細書、同5770107号明細書、国際公開WO95/22586号公報、同95/24455号公報、同97/00600号公報、同98/23580号公報、同98/52905号公報、特開平1-272551号公報、同6-16616号公報、同7-110469号公報、同11-80081号公報、および特開2001-328973号公報などに記載の化合物が含まれる。2種類以上の重合性液晶化合物を併用してもよい。2種類以上の重合性液晶化合物を併用すると、配向温度を低下させることができる。
 重合性液晶化合物の具体例としては、下記式(1)~(11)に示す化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003

[化合物(11)において、X1は2~5(整数)である。]
 さらに、棒状液晶化合物としては、具体的には、下記の表1に示す棒状液晶化合物R1~R4が好適に例示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
 また、円盤状液晶化合物としては、具体的には、下記の表2に示す円盤状液晶化合物D1~D4が好適に例示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
 また、これ以外の重合性液晶化合物としては、特開昭57-165480号公報に開示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等を用いることができる。さらに、前述の高分子液晶化合物としては、液晶を呈するメソゲン基を主鎖、側鎖、あるいは主鎖およ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号公報に開示されているような液晶性高分子、特開平11-293252号公報に開示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。
 また、液晶組成物中の重合性液晶化合物の添加量は、液晶組成物の固形分質量(溶媒を除いた質量)に対して、75~99.9質量%であるのが好ましく、80~99質量%であるのがより好ましく、85~90質量%であるのが特に好ましい。
--界面活性剤--
 本発明者らは、円偏光分離板20を形成する際に用いる液晶組成物に界面活性剤を加えることにより、円偏光分離板20形成時に重合性液晶化合物が空気界面側で水平に配向し、螺旋軸方向が上述のように制御された円偏光分離板20が得られることを見出した。一般的に、円偏光分離板20の形成のためには、印刷の際の液滴形状を保つため、表面張力を低下させない必要がある。そのため界面活性剤を加えても円偏光分離板20の形成が可能であり、かつ、多方向からの再帰反射性の高い円偏光分離板20が得られたことは驚くべきことであった。
 界面活性剤は、安定的にまたは迅速にプレーナー配向のコレステリック構造とするために寄与する配向制御剤として機能できる化合物が好ましい。界面活性剤としては、例えば、シリコ-ン系界面活性剤およびフッ素系界面活性剤が挙げられ、フッ素系界面活性剤が好ましい。
 界面活性剤としては、一例として、特開2014-119605号公報の[0082]~[0090]に記載の化合物、特開2012-203237号公報の段落[0031]~[0034]に記載の化合物、特開2005-99248号公報の[0092]および[0093]中に例示されている化合物、特開2002-129162号公報の[0076]~[0078]および[0082]~[0085]中に例示されている化合物、特開2007-272185号公報の段落[0018]~[0043]等に記載のフッ素(メタ)アクリレート系ポリマー、などが挙げられる。
 なお、水平配向剤としては1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
 フッ素系界面活性剤として、特開2014-119605の[0082]~[0090]に記載の下記一般式(I)で表される化合物が特に好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006

 一般式(I)において、L11、L12、L13、L14、L15、L16はおのおの独立して単結合、-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-COS-、-SCO-、-NRCO-、-CONR-(一般式(I)中におけるRは水素原子または炭素数が1~6のアルキル基を表す)を表し、-NRCO-、-CONR-は溶解性を減ずる効果があり、円偏光分離板20の作製時にヘイズが上昇する傾向があることから、より好ましくは-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-COS-、-SCO-であり、化合物の安定性の観点から、さらに好ましくは-O-、-CO-、-COO-、-OCO-である。Rが取り得るアルキル基は、直鎖状であっても分枝状であってもよい。炭素数は1~3であるのがより好ましく、メチル基、エチル基、n-プロピル基を例示することができる。
 Sp11、Sp12、Sp13、Sp14はそれぞれ独立して単結合または炭素数1~10のアルキレン基を表し、より好ましくは単結合または炭素数1~7のアルキレン基であり、さらに好ましくは単結合または炭素数1~4のアルキレン基である。但し、アルキレン基の水素原子はフッ素原子で置換されていてもよい。アルキレン基には、分枝があっても無くてもよいが、好ましいのは分枝がない直鎖のアルキレン基である。合成上の観点からは、Sp11とSp14が同一であり、かつ、Sp12とSp13が同一であるのが好ましい。
 A11、A12は1~4価の芳香族炭化水素基である。芳香族炭化水素基の炭素数は6~22であるのが好ましく、6~14であるのがより好ましく、6~10であるのがさらに好ましく、6であるのがさらにより好ましい。A11、A12で表される芳香族炭化水素基は置換基を有していてもよい。そのような置換基の例として、炭素数1~8のアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基またはエステル基を挙げることができる。これらの基の説明と好ましい範囲については、下記のTの対応する記載を参照することができる。A11、A12で表される芳香族炭化水素基に対する置換基としては、例えばメチル基、エチル基、メトキシ基、エトキシ基、臭素原子、塩素原子、シアノ基などを挙げることができる。パーフルオロアルキル部分を分子内に多く有する分子は、少ない添加量で液晶を配向させることができ、ヘイズ低下につながることから、分子内にパーフルオロアルキル基を多く有するようにA11、A12は4価であるのが好ましい。合成上の観点からは、A11とA12は同一であるのが好ましい。
 T11
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007

で表される二価の基または二価の複素環基を表す(上記T11中に含まれるXは炭素数1~8のアルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、シアノ基またはエステル基を表し、Ya、Yb、Yc、Ydはおのおの独立して水素原子または炭素数1~4のアルキル基を表す)のが好ましく、より好ましくは
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008

であり、さらに好ましくは
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009

であり、特に好ましくは、
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010

である。
 上記T11中に含まれるXがとりうるアルキル基の炭素数は1~8であり、1~5であるのが好ましく、1~3であるのがより好ましい。アルキル基は、直鎖状、分枝状、環状のいずれであってもよく、直鎖状または分枝状であるのが好ましい。好ましいアルキル基として、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基などを例示することができ、その中でもメチル基が好ましい。上記T11中に含まれるXがとりうるアルコキシ基のアルキル部分については、上記T11中に含まれるXがとりうるアルキル基の説明と好ましい範囲を参照することができる。上記T11中に含まれるXがとりうるハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子を挙げることができ、塩素原子、臭素原子が好ましい。上記T11中に含まれるXがとりうるエステル基としては、R’COO-で表される基を例示することができる。R’としては炭素数1~8のアルキル基を挙げることができる。R’がとりうるアルキル基の説明と好ましい範囲については、上記T11中に含まれるXがとりうるアルキル基の説明と好ましい範囲を参照することができる。エステルの具体例として、CH3COO-、C25COO-を挙げることができる。Ya、Yb、Yc、Ydがとりうる炭素数1~4のアルキル基は、直鎖状であっても分枝状であってもよい。例えば、メチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基などを例示することができる。
 二価の芳香族複素環基は、5員、6員または7員の複素環を有することが好ましい。5員環または6員環がさらに好ましく、6員環が最も好ましい。複素環を構成する複素原子としては、窒素原子、酸素原子および硫黄原子が好ましい。複素環は、芳香族性複素環であるのが好ましい。芳香族性複素環は、一般に不飽和複素環である。最多二重結合を有する不飽和複素環がさらに好ましい。複素環の例には、フラン環、チオフェン環、ピロール環、ピロリン環、ピロリジン環、オキサゾール環、イソオキサゾール環、チアゾール環、イソチアゾール環、イミダゾール環、イミダゾリン環、イミダゾリジン環、ピラゾール環、ピラゾリン環、ピラゾリジン環、トリアゾール環、フラザン環、テトラゾール環、ピラン環、チイン環、ピリジン環、ピペリジン環、オキサジン環、モルホリン環、チアジン環、ピリダジン環、ピリミジン環、ピラジン環、ピペラジン環およびトリアジン環が含まれる。二価の複素環基は置換基を有していてもよい。そのような置換基の例の説明と好ましい範囲については、上記のA1とA2の1~4価の芳香族炭化水素が取り得る置換基に関する説明と記載を参照することができる。
 Hb11は炭素数2~30のパーフルオロアルキル基を表し、より好ましくは炭素数3~20のパーフルオロアルキル基であり、さらに好ましくは3~10のパーフルオロアルキル基である。パーフルオロアルキル基は、直鎖状、分枝状、環状のいずれであってもよいが、直鎖状または分枝状であるものが好ましく、直鎖状であるのがより好ましい。
 m11、n11はそれぞれ独立に0から3であり、かつm11+n11≧1である。このとき複数存在する括弧内の構造は互いに同一であっても異なっていてもよいが、互いに同一であるのが好ましい。一般式(I)のm11、n11は、A11、A12の価数によって定まり、好ましい範囲もA11、A12の価数の好ましい範囲によって定まる。
 T11中に含まれるoおよびpはそれぞれ独立に0以上の整数であり、oおよびpが2以上であるとき複数のXは互いに同一であっても異なっていてもよい。T11中に含まれるoは1または2であるのが好ましい。T11中に含まれるpは1~4のいずれかの整数であるのが好ましく、1または2であるのがより好ましい。
 一般式(I)で表される化合物は、分子構造が対称性を有するものであってもよいし、対称性を有しないものであってもよい。なお、ここでいう対称性とは、点対称、線対称、回転対称のいずれかひとつに少なくとも該当するものを意味し、非対称とは点対称、線対称、回転対称のいずれにも該当しないものを意味する。
 一般式(I)で表される化合物は、先に述べたパーフルオロアルキル基(Hb11)、連結基-(-Sp11-L11-Sp12-L12)m11-A11-L13-および-L14-A12-(L15-Sp13-L16-Sp14-)n11-、ならびに好ましくは排除体積効果を持つ2価の基であるTを組み合わせた化合物である。分子内に2つ存在するパーフルオロアルキル基(Hb11)は互いに同一であるのが好ましく、分子内に存在する連結基-(-Sp11-L11-Sp12-L12)m11-A11-L13-および-L14-A12-(L15-Sp13-L16-Sp14-)n11-も互いに同一であるのが好ましい。末端のHb11-Sp11-L11-Sp12-および-Sp13-L16-Sp14-Hb11は、以下のいずれかの一般式で表される基であるのが好ましい。
(Ca2a+1)-(Cb2b)-
(Ca2a+1)-(Cb2b)-O-(Cr2r)-
(Ca2a+1)-(Cb2b)-COO-(Cr2r)-
(Ca2a+1)-(Cb2b)-OCO-(Cr2r)-
 上式において、aは2~30であるのが好ましく、3~20であるのがより好ましく、3~10であるのがさらに好ましい。bは0~20であるのが好ましく、0~10であるのがより好ましく、0~5であるのがさらに好ましい。a+bは3~30である。rは1~10であるのが好ましく、1~4であるのがより好ましい。
 また、一般式(I)の末端のHb11-Sp11-L11-Sp12-L12-および-L15-Sp13-L16-Sp14-Hb11は、以下のいずれかの一般式で表される基であるのが好ましい。
(Ca2a+1)-(Cb2b)-O-
(Ca2a+1)-(Cb2b)-COO-
(Ca2a+1)-(Cb2b)-O-(Cr2r)-O-
(Ca2a+1)-(Cb2b)-COO-(Cr2r)-COO-
(Ca2a+1)-(Cb2b)-OCO-(Cr2r)-COO-
上式におけるa、bおよびrの定義は直上の定義と同じである。
 液晶組成物中における、界面活性剤の添加量は、重合性液晶化合物の全質量に対して0.01質量%~10質量%が好ましく、0.01~5質量%がより好ましく、0.02~1質量%が特に好ましい。
--キラル剤(光学活性化合物)--
 キラル剤はコレステリック液晶相の螺旋構造を誘起する機能を有する。キラル剤は、化合物によって誘起する螺旋の捩れ方向または螺旋ピッチが異なるため、目的に応じて選択すればよい。
 キラル剤としては、特に制限はなく、公知の化合物(例えば、液晶デバイスハンドブック、第3章4-3項、TN、STN用カイラル剤、199頁、日本学術振興会第142委員会編、1989に記載)、イソソルビド、イソマンニド誘導体を用いることができる。
 キラル剤は、一般に不斉炭素原子を含むが、不斉炭素原子を含まない軸性不斉化合物あるいは面性不斉化合物もキラル剤として用いることができる。軸性不斉化合物または面性不斉化合物の例には、ビナフチル、ヘリセン、パラシクロファンおよびこれらの誘導体が含まれる。キラル剤は、重合性基を有していてもよい。キラル剤と液晶化合物とがいずれも重合性基を有する場合は、重合性キラル剤と重合性液晶化合物との重合反応により、重合性液晶化合物から誘導される繰り返し単位と、キラル剤から誘導される繰り返し単位とを有するポリマーを形成することができる。この態様では、重合性キラル剤が有する重合性基は、重合性液晶化合物が有する重合性基と、同種の基であるのが好ましい。従って、キラル剤の重合性基も、不飽和重合性基、エポキシ基またはアジリジニル基であるのが好ましく、不飽和重合性基であるのがさらに好ましく、エチレン性不飽和重合性基であるのが特に好ましい。
 また、キラル剤は、液晶化合物であってもよい。
 キラル剤が光異性化基を有する場合には、塗布、配向後に活性光線などのフォトマスク出射によって、発光波長に対応した所望の反射波長のパターンを形成することができるので好ましい。光異性化基としては、フォトクロミック性を示す化合物の異性化部位、アゾ基、アゾキシ基、シンナモイル基が好ましい。具体的な化合物として、特開2002-80478号公報、特開2002-80851号公報、特開2002-179668号公報、特開2002-179669号公報、特開2002-179670号公報、特開2002-179681号公報、特開2002-179682号公報、特開2002-338575号公報、特開2002-338668号公報、特開2003-313189号公報、特開2003-313292号公報に記載の化合物を用いることができる。
 キラル剤の具体例としては以下の式(12)で表される化合物が挙げられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011

式中、Xは2~5(整数)である。
 また、キラル剤の別の具体例としては、下記の表3に示すキラル剤CH1~CH4も好適に例示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000012
 液晶組成物における、キラル剤の含有量は、重合性液晶性化合物量の0.01~200モル%が好ましく、1~30モル%がより好ましい。
--重合開始剤--
 液晶組成物に重合性化合物を含む場合は、重合開始剤を含有していることが好ましい。紫外線出射により重合反応を進行させる態様では、使用する重合開始剤は、紫外線出射によって重合反応を開始可能な光重合開始剤であるのが好ましい。光重合開始剤の例には、α-カルボニル化合物(米国特許第2367661号、同2367670号の各明細書に記載)、アシロインエーテル(米国特許第2448828号明細書に記載)、α-炭化水素置換芳香族アシロイン化合物(米国特許第2722512号明細書に記載)、多核キノン化合物(米国特許第3046127号、同2951758号の各明細書に記載)、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号明細書に記載)、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号明細書に記載)およびオキサジアゾール化合物(米国特許第4212970号明細書に記載)等が挙げられる。
 液晶組成物中の光重合開始剤の含有量は、重合性液晶化合物の含有量に対して0.1~20質量%であるのが好ましく、0.5~12質量%であるのがさらに好ましい。
 重合開始剤としては、具体的には、下記の表4に示す重合開始剤IN1~IN4が、好適に例示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000013
--架橋剤--
 液晶組成物は、硬化後の膜強度向上、耐久性向上のため、任意に架橋剤を含有していてもよい。架橋剤としては、紫外線、熱、湿気等で硬化するものが好適に使用できる。
 架橋剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばトリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート等の多官能アクリレート化合物;グリシジル(メタ)アクリレート、エチレングリコールジグリシジルエーテル等のエポキシ化合物;2,2-ビスヒドロキシメチルブタノール-トリス[3-(1-アジリジニル)プロピオネート]、4,4-ビス(エチレンイミノカルボニルアミノ)ジフェニルメタン等のアジリジン化合物;ヘキサメチレンジイソシアネート、ビウレット型イソシアネート等のイソシアネート化合物;オキサゾリン基を側鎖に有するポリオキサゾリン化合物;ビニルトリメトキシシラン、N-(2-アミノエチル)3-アミノプロピルトリメトキシシラン等のアルコキシシラン化合物などが挙げられる。また、架橋剤の反応性に応じて公知の触媒を用いることができ、膜強度および耐久性向上に加えて生産性を向上させることができる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
 架橋剤の含有量は、3~20質量%が好ましく、5~15質量%がより好ましい。架橋剤の含有量が、3質量%未満であると、架橋密度向上の効果が得られないことがあり、20質量%を超えると、コレステリック液晶層の安定性を低下させてしまうことがある。
--その他の添加剤--
 円偏光分離板20(反射型偏光素子)の形成方法として、インクジェット法を用いる場合には、一般的に求められるインク物性を得るために、単官能重合性モノマーを使用してもよい。単官能重合性モノマーとしては、2-メトキシエチルアクリレート、イソブチルアクリレート、イソオクチルアクリレート、イソデシルアクリレート、オクチル/デシルアクリレート等が挙げられる。
 また、液晶組成物中には、必要に応じて、さらに重合禁止剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定化剤、色材、金属酸化物微粒子等を、光学的性能等を低下させない範囲で添加することができる。
 液晶組成物は、円偏光分離板20を形成する際には、液体として用いられることが好ましい。
 液晶組成物は溶媒を含んでいてもよい。溶媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、有機溶媒が好ましく用いられる。
 有機溶媒としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン等のケトン類、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、エーテル類などが挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、環境への負荷を考慮した場合にはケトン類が特に好ましい。上述の単官能重合性モノマーなどの上述の成分が溶媒として機能していてもよい。
 液晶組成物は、支持体上に塗布、乾燥されて、その後、硬化されて円偏光分離板20を形成する。
 液晶組成物の塗布は、ワイヤーバーコータなどのバーコータ、ダイコータ、ワイヤーコータ、スピンコータ、ドクターブレード等の公知の塗布装置を用いて行えば良い。
 また、印刷法も利用可能である。印刷法としては特に限定されず、インクジェット法、グラビア印刷法、フレキソ印刷法などを用いることができる。
 支持体上に塗布された液晶組成物は必要に応じて乾燥または加熱され、その後、硬化される。乾燥または加熱工程で、液晶組成物中の重合性液晶化合物が配向していればよい。加熱を行う場合、加熱温度は、200℃以下が好ましく、130℃以下がより好ましい。
 配向させた液晶化合物は、さらに重合させればよい。重合は、熱重合、光出射による光重合のいずれでもよいが、光重合が好ましい。光出射は、紫外線を用いるのが好ましい。出射エネルギーは、20~50J/cm2が好ましく、10~1,500mJ/cm2がより好ましい。光重合反応を促進するため、加熱条件下または窒素雰囲気下で光出射を実施してもよい。出射紫外線波長は250~430nmが好ましい。重合反応率は安定性の観点から、高いことが好ましく70%以上が好ましく、80%以上がより好ましい。
 重合反応率は、重合性の官能基の消費割合を、IR吸収スペクトルを用いて決定することができる。
 ここで、図1および図2においては、円偏光分離板20は単層である。しかしながら、円偏光分離板20は、多層構成であってもよい。
 例えば、左円偏光Llを反射して右円偏光Lrを透過する円偏光分離板20は、R光に対応する、R光の左円偏光Llは反射して、それ以外の光を透過する層と、G光に対応する、G光の左円偏光Llは反射して、それ以外の光を透過する層と、B光に対応する、B光の左円偏光Llは反射して、それ以外の光を透過する層との、3層構成でもよい。
 あるいは、左円偏光Llを反射して右円偏光Lrを透過する円偏光分離板20は、R光およびG光に対応する、R光およびG光の左円偏光Llは反射して、それ以外の光を透過する層と、B光に対応する、B光の左円偏光Llは反射して、それ以外の光を透過する層との、2層構成でもよい。
 あるいは、左円偏光Llを反射して右円偏光Lrを透過する円偏光分離板20は、R光に対応する、R光の左円偏光Llは反射して、それ以外の光を透過する層と、G光およびB光に対応する、G光およびB光の左円偏光Llは反射して、それ以外の光を透過する層との、2層構成でもよい。
 このような多層構成の円偏光分離板20において、各色の層の積層順は、どのような順番でもよい。
 R光、G光およびB光の、各光に対応する層は、円偏光分離板20を形成する液晶材料のコレステリック構造における螺旋ピッチを調節することによって形成できる。また、コレステリック構造における螺旋ピッチは、一例として、キラル剤の種類や、キラル剤の添加濃度を選択することで、調節できる。
 このような多層構成の円偏光分離板20は、例えば、2層構成であれば、1層目となる液晶組成物を塗布、硬化させて1層目を形成し、次に2層目となる液晶組成物を、1層目の上に塗布、硬化させて2層目を形成することで、作製できる。さらに、3層目以降も同様の方法で形成できる。
 円偏光板18は、このような円偏光分離板20の光出射側に、λ/4板24を設けて構成される。
 円偏光分離板20を透過した右円偏光Lrは、λ/4板24によって、バックライト側偏光板26に対応する直線偏光に変換される。
 λ/4板24は、例えば、支持体に配向膜を形成し、配向膜の上に液晶化合物を含む光学異方性層を形成してなるλ/4板や、位相差フィルムを積層してなるλ/4板など、公知のλ/4板が利用可能である。
 ここで、LCDとしての実使用形態では、図1に示すように、バックライト側偏光板26すなわち直線偏光板が必要となる。従って、円偏光板18の支持体を直線偏光板の保護膜として、一体型偏光板を使用することも可能である。
 なお、λ/4板24の形成には、必要に応じて、配向助剤を用いてもよい。
 配向助剤としては、具体的には、下記の表5に示す配向助剤OA1~OA3が例示される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000014
 以下、バックライトユニット10の作用を説明することにより、本発明について、より詳細に説明する。
 図1および図2に概念的に示すように、光源12から出射され、入射面14bから導光板14に入射された光L(左円偏光Llおよび右円偏光Lr)は、導光板14内を伝搬される。
 導光板14を伝搬される光Lは、凹部14cに入射して出射面14a側に反射されて出射面14aから出射し、あるいは、導光板14内で反射を繰り返すうちに出射面14aから出射して、円偏光板18の円偏光分離板20に入射する。
 円偏光分離板20に入射した光Lの内、右円偏光Lrは、円偏光分離板20を透過して、λ/4板24に入射し、λ/4板24によって所定方向の直線偏光にされて、バックライト側偏光板26に入射、透過して、バックライト側偏光板26の上に配置される液晶パネルに入射する。
 他方、円偏光分離板20に入射した左円偏光Llは、円偏光分離板20によって反射されて、出射面14aから導光板14に入射(再入射)する。導光板14に入射した左円偏光Llは、導光板14を透過して反射板16に入射し、反射板16によって反射される。
 周知のように、円偏光は、反射によって偏光方向が変わる。従って、反射板16によって反射されや左円偏光Llは、右円偏光Lrとなる。
 反射板16によって反射された右円偏光Lrは、導光板14を透過して、円偏光分離板20に入射する。この円偏光は右円偏光Lrであるので、円偏光分離板20を透過して、λ/4板24に入射し、λ/4板24によって所定方向の直線偏光にされて、バックライト側偏光板26に入射、透過して、バックライト側偏光板26の上に配置される液晶パネルに入射する。
 特許文献1に示されるように、凹部14cのような光を出射面に向ける機構を有する導光板を用いることにより、導光板から出射する光の指向性を向上して、バックライトユニットが出射する光の正面輝度を向上できる。
 また、特許文献2にも示されるように、円偏光は、反射によって偏光方向が変わる。そのため、所定の円偏光を反射し、それ以外の円偏光を透過する円偏光分離板20(反射型偏光板)を用いることにより、一度、円偏光分離板20によって反射された円偏光も、再度、円偏光分離板20に入射する際には、反射板16等による反射によって偏光性が変わっている可能性が高く、今度は、円偏光分離板20を透過する。従って、円偏光分離板20を用いることにより、全ての円偏光をバックライト側偏光板26に入射する光として利用することができ、理論的には、バックライトユニットが出射する光の正面輝度を、2倍に向上できる。
 従って、光を出射面に向ける機構を有する導光板14と、円偏光分離板20とを用いることにより、正面輝度が高いバックライトユニットが期待できる。
 ところが、本発明者らの検討によれば、両者を組み合わせても、正面輝度の向上率は、不十分であり、正面輝度が高いバックライトユニットは、得られなかった。
 本発明者らは、この点について、鋭意検討を重ねた。その結果、導光板および反射板による円偏光の偏光解消に大きな原因が有ることを見出した。
 円偏光は、反射板によって反射されることによって偏光が崩れる場合が有る。また、導光板で伝搬される円偏光も、光を出射面に向ける機構等に起因して、円偏光が崩れる場合が有る。
 ここで、偏光解消度が大きい反射板や導光板を用いた場合、円偏光分離板20によって反射された左円偏光Llは、導光板を透過して多くの成分の円偏光が解消され、また、反射板による反射で、多くの成分の円偏光が解消される。そのため、円偏光分離板20によって反射された左円偏光Llは、多くの成分の円偏光が解消され、無偏光として円偏光分離板20に到達する。
 このように、無偏光が増えた状態で、円偏光分離板20に到達した光は、再び円偏光分離され、半分量の左円偏光Llが透過できずに再び反射してしまう。これを繰り返すことによって、左円偏光Llは、吸収されたり、迷光となる。その結果、円偏光分離板20を用いることによる輝度向上率は、実質1.3倍程度にしかならない。
 これに対し、本発明のバックライトユニット10は、偏光解消度Dgが40%以下の導光板14と、偏光解消度Dmが30%以下の反射板16を用いる。
 そのため、円偏光分離板20によって反射された左円偏光Llは、導光板14に入射しして透過しても、導光板14の偏光解消度Dgが小さいので、円偏光を保ったまま、反射板16に到達し、反射される。この際に、反射板16の偏光解消度Dmも小さいので、円偏光を保ったまま、左円偏光Llは右円偏光Lrに変換されて、反射される。
 反射された右円偏光Lrは、再度、導光板14を透過するが、導光板14の偏光解消度Dgが小さいので、右円偏光Lrを保ったまま、円偏光分離板20に到達する。
 従って、本発明のバックライトユニット10によれば、理想的には、円偏光分離板20によって反射された円偏光の全成分が、最終的に円偏光分離板20を透過する。すなわち、本発明のバックライトユニット10によれば、理想的には、円偏光分離板20を用いることによる輝度向上率を2倍にできる。
 そのため、本発明のバックライトユニット10によれば、光を出射面に向ける機構を有する導光板と、円偏光分離板20とを用いることの利点を十分に発現して、正面輝度が高い光を、バックライト側偏光板26(液晶パネル)に入射できる。
 本発明のバックライトユニット10においては、必要に応じて、導光板14と円偏光板18(円偏光分離板20)との間に、拡散板を設けてもよい。拡散板を設けることにより、バックライトユニット10が出射する光の導光板14の面方向の均一性を向上できる。
 拡散板は、LCDに用いられる公知のバックライトユニットで用いられているものが、各種、利用可能である。
 本発明のバックライトユニット10が拡散板を有する場合には、拡散板も、偏光解消度が小さいのが好ましい。具体的には、拡散板の偏光解消度は、円偏光板18を除いた光学部材の合計の偏光解消度である、前述の全体の偏光解消度Daが50%以下となるような偏光解消度であるのが好ましい。
 なお、拡散板を用いる構成において、全体の偏光解消度Daは、円偏光分離板20と導光板14との間に、導光板14を全面的に覆うように拡散板を配置した状態で、先と同様にして偏光解消度を計ることで、測定できる。
 また、拡散板単体の偏光解消度は、導光板14の偏光解消度に準じて測定できる。
 なお、本発明のバックライトユニットにおいて、反射型偏光素子が直線偏光を反射するものである場合には、導光板14と、導光板14の端面に設けられる反射板16との間の、少なくとも一部に、λ/4板を設けるのが好ましい。
 これにより、反射板16による光の反射によって、所望の直線偏光の光を得て、光の利用効率を向上できる。
 以上、本発明のバックライトユニットについて詳細に説明したが、本発明は上述の例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよいのは、もちろんである。
 以下に実施例を挙げて本発明の特徴をさらに具体的に説明する。以下の実施例に示す材料、試薬、使用量、物質量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例により限定的に解釈されるべきものではない。
 <くさび型導光板の作製>
 厚さ2mmのアクリル板(スミホリデー、光社製)を用意した。
 このアクリル板の一面に、凹部として、底辺aが10μmで、頂角θが45度である、長尺な直角三角形の溝を、溝の延在方向と直交する方向に配列して形成した(図2および図4参照)。
 この際において、溝の間隔bを変更することにより、凹部の占有面積率が10%の導光板A、凹部の占有面積率が50%の導光板B(図4参照、間隔b=10μm)、および、凹部の占有面積率が100%の導光板C(間隔b=0μm)の、3種のくさび型導光板を作製した。
 <ドット型導光板の作製>
 下記に示す組成物を、25℃に保温された容器中にて、攪拌、溶解させ、ドット液を調製した。
  (ドット液)
   EA5321 (新中村化学工業社製)        67質量部
   EA200 (大阪ガスケミカル社製)        33質量部
   IRGACURE 819 (BASF社製)      10量部
   シクロペンタノン                 140質量部
 このドット液を、市販のセルロースアセテートフイルム(ZRD40SL、富士フイルム社製)上に、インクジェットプリンタ(DMP-2831、FUJIFILM Dimatix社製)によって、ステージ温度40℃、ドット打滴数1、ドット中心間距離75μm、ドット直径30μmで打滴し、95℃、30秒間乾燥した。
 その後、紫外線出射装置により、500mJ/cm2の紫外線を出射して、基板の表面にドットの複数がパターン状に形成された光学部材を得た。この時ドットの接触角度は40度であった。
 この光学部材のドット形成面と逆側を、粘着剤(SKダイン、総研化学製)で厚さ2mmのアクリル板に貼合し、導光板Dとした。
 <反射板の作製>
 アップル社製のiPad Air(登録商標)に使用されている反射板を、反射板1とした。この反射板は、有機物の積層膜からなる反射面を有するものである。
 ALANOD社製のMIRO-SILVER 2を、反射板2とした。この反射板は、蒸着された銀からなる反射面を有する鏡面反射板である。
 <拡散板の作製>
 下記に示す組成物を攪拌、溶解させ、塗布液を調製した。
  (塗布液)
   下記重合性モノマー               12.7質量部
   MIBK(メチルイソブチルケトン)       12.2質量部
   MEK(メチルエチルケトン)           1.5質量部
   Irg907 (BASF社製)          0.4質量部
   直径6μmのPMMA粒子(屈折率1.53、積水化成品工業社製)
                            1.9質量部
 重合性モノマー
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000015
 この塗布液を、市販のセルロースアセテートフイルム(ZRD40SL、富士フイルム社製)上に、グラビアコーターを用いて塗布して、乾燥した。塗布液の乾燥条件は60℃、60秒とした。
 次いで、乾燥した塗布液を紫外線硬化して、厚さ12μmの拡散層を形成し、拡散板とした。紫外線硬化条件は、酸素濃度が0.1体積%以下の雰囲気になるように窒素パージしながら240W/cmの空冷メタルハライドランプ(アイグラフィックス社製)を用いて、照度300mW/cm2、出射量400mJ/cm2の出射量で出射した。
 <偏光解消度の測定>
 作製した導光板、反射板、および、拡散板の偏光解消度を、前述の図5に示す方法で測定した。
 色彩輝度計は、トプコン社製のBM-5を用いた。
 また、測定する部材に円偏光を入射するため、直線偏光板と、後述する方法と同様に作製したλ/4板とを配置した。
 その結果、くさび型の導光板Aの偏光解消度Dgは10%、同導光板Bの偏光解消度Dgは30%、同導光板Cの偏光解消度Dgは90%であった。また、ドット型の導光板Dの偏光解消度は10%であった。
 反射板1の偏光解消度Dmは90%、反射板2の偏光解消度Dmは3%であった。
 拡散板の偏光解消度は10%であった。
 <円偏光板の作製>
  <<配向層付き支持体の作製>>
  <<<セルロースアシレートフィルム基材のアルカリ鹸化処理>>>
 支持体として、長尺なセルロースアシレートフィルム(TD40UL、富士フイルム株式会社製)を用意した。
 この支持体を、温度60℃の誘電式加熱ロールを通過させ、フィルム表面温度を40℃に昇温した。その後、支持体の片面に下記の組成のアルカリ溶液を、バーコーターを用いて塗布量14ml/m2で塗布し、110℃に加熱した。
  (アルカリ溶液)
   水酸化カリウム                 4.7質量部
   水                      15.8質量部
   イソプロパノール               63.7質量部
   界面活性剤(C1429O(CH2CH2O)20H)        1質量部
   プロピレングリコール             14.8質量部
 アルカリ溶液を塗布した支持体を、ノリタケカンパニーリミテッド社製のスチーム式遠赤外ヒーターの下に、10秒間搬送した。
 続いて、同じくバーコーターを用いて、純水を3ml/m2塗布した。次いで、ファウンテンコーターによる水洗とエアナイフによる水切りを3回繰り返した後に、70℃の乾燥ゾーンに10秒間搬送して乾燥し、表面をアルカリ鹸化処理した支持体(セルロースアシレートフィルム)を作製した。
  <<<配向層の形成>>>
 表面をアルカリ鹸化処理した支持体のアルカリ鹸化処理面に、下記の組成の配向層塗布液を#14のワイヤーバーで連続的に塗布した。
  (配向層塗布液)
   下記の変性ポリビニルアルコール          10質量部
   水                       371質量部
   メタノール                   119質量部
   グルタルアルデヒド               0.5質量部
   光重合開始剤(前述の表4のIN1)       0.3質量部
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
 塗布した配向層塗布液を60℃の温風で60秒、さらに100℃の温風で120秒乾燥した。
 得られた塗布膜に連続的にラビング処理を施して、配向層付き支持体を作製した。なお、ラビング処理は、支持体の長手方向と搬送方向は平行であり、支持体の長手方向に対して、ラビングローラーの回転軸は時計回りに45度の方向として行った。
  <<λ/4板付き支持体の作製>>
 下記に示すλ/4板形成用塗布液を調製した。
  (λ/4板形成用塗布液)
   円盤状液晶化合物(前述の表2のD1)        80質量部
   円盤状液晶化合物(前述の表2のD2)        20質量部
   配向助剤(前述の表5のOA1)          0.9質量部
   配向助剤(前述の表5のOA2)          0.1質量部
   界面活性剤(SA1、分子量628)        0.1質量部
   重合開始剤(前述の表4のIN2)           3質量部
   MEK                      301質量部
 作製した配向層つき支持体の配向層上に、このλ/4板形成用塗布液を#3.6のワイヤーバーで連続的に塗布した。支持体の搬送速度は20m/minとした。
 塗布液の溶媒の乾燥および円盤状液晶化合物の配向熟成のために、60℃の温風で90秒間加熱した。続いて、70℃で紫外線出射(200mJ/cm2)を行い、液晶化合物の配向を固定化してλ/4板を形成した。
  <<円偏光分離板の作製>>
 下記の円盤状液晶化合物を含む塗布液(D-IV)を調製した。
  (円盤状液晶化合物を含む塗布液(D-IV))
   円盤状液晶化合物(前述の表2のD1)        80質量部
   円盤状液晶化合物(前述の表2のD2)        20質量部
   キラル剤(前述の表3のCH4)          3.8質量部
   界面活性剤(SA1、分子量628)       0.15質量部
   重合開始剤(前述の表4のIN1)           5質量部
   重合開始剤(前述の表4のIN4)           1質量部
   MEK                    189.9質量部
   tert-ブチルアルコール           58.4質量部
   シクロヘキサノン                43.8質量部
 作製したλ/4板付き支持体のλ/4板の上に、円盤状液晶化合物を含む塗布液(D-IV)を#3.6のワイヤーバーで連続的に塗布した。フィルムの搬送速度は20m/minとした。
 塗布液の溶媒の乾燥および円盤状液晶化合物の配向熟成のために、110℃の温風で160秒間加熱した。続いて、50℃にて紫外線出射(150mJ/cm2)を行い、液晶化合物の配向を固定化して、膜厚3μmの円偏光分離板の第1層を作製した。
   <<<光学積層体(A)の作製>>>
 まず、特許4570377号公報の[0065]に記載の手順で光学活性部位を有する末端フッ化アルキル基含有重合体(化合物A)を得た。具体的には、以下のように化合物Aを得た。
 コンデンサー、温度計、攪拌機及び滴下ロートを備えた四つ口フラスコに、フッ素系溶媒AK-225(旭硝子社製、1,1,1,2,2-ペンタフルオロ-3,3-ジクロロプロパン:1,1,2,2,3‐ペンタフルオロ‐1,3‐ジクロロプロパン=1:1.35(モル比)の混合溶媒))50質量部、下記構造の光学活性を有する反応性キラル剤(化合物7、式中*は光学活性部位を示す)5.22質量部を仕込み、反応容器を45℃に調温し、次いで過酸化ジペルフルオロ-2-メチル-3-オキサヘキサノイル/AK225の10質量%溶液6.58質量部を5分かけて滴下した。滴下終了後、45℃、5時間、窒素気流中で反応させ、その後、生成物を5mlに濃縮し、ヘキサンで再沈澱を行い、乾燥することにより光学活性部位を有する末端フッ化アルキル基含有重合体(化合物A)3.5質量部(収率60%)を得た。
 得られた重合体の分子量をGPCを用いTHF(テトラヒドロフラン)を展開溶剤として測定したところ、Mn=4,000(Mw/Mn=1.77)であり、フッ素含有量を測定したところフッ素含有量は5.89質量%であった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
 100メートル以上の長尺セルロースアシレートフィルム(TD80UL、富士フィルム社製)の片面に、ポリビニルアルコール10質量部、水371質量部からなる配向膜塗布液を塗布、乾燥し、厚さ1μmの配向膜を形成した。次いで、このフィルム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。
 配向膜の上に、下記の組成を有するコレステリック液晶層(A)を形成するための組成物をバーコーターを用いて塗布し、10秒間室温にて乾燥後、100℃のオーブン中で2分間加熱(配向熟成)し、さらに30秒間紫外線を照射して、厚さ5μmのコレステリック液晶層(A)を有する光学積層体(A)を作製した。
  (コレステリック液晶層(A)を形成するための組成物)
   化合物8                     8.2質量部
   化合物9                     0.3質量部
   先に作製した光学活性部位を有する末端フッ化アルキル基含有重合体
   (化合物A)                   1.9質量部
   メチルエチルケトン                 24質量部
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000018

Figure JPOXMLDOC01-appb-C000019
 このコレステリック液晶層(A)の断面を走査型電子顕微鏡で観察したところ、層法線方向に螺旋軸を有し、コレステリックピッチが連続的に変化した構造を有していた。ここで、コレステリックピッチについて、コレステリック液晶層の断面を走査型電子顕微鏡で観察した際に、明部と暗部の繰り返し二回分(明暗明暗)の層法線方向の幅を1ピッチとカウントする。
 また、コレステリックピッチの短厚さ方向に短波長側をx面、長波長側をy面と定義して、AXOMETRIX社のAXOSCANを用いてコレステリックピッチを計測した結果、x面側付近のコレステリックの反射波長は500nm、y面側近傍のコレステリックの反射波長は700nmであった。
 このように長尺のセルロースアシレートフィルムを使用することは、いわゆるロール・トゥ・ロールでの光学シート部材の作製を可能とし、製造適性の観点からより好ましい。使用する長尺のフィルムは、コレステリック液晶層を転写することが可能であれば、これに限定されない。
 先に作製した円偏光分離板の第1層と、光学積層体(A)とを、第1層とコレステリック液晶層(A)とを対面して、アクリル性UV硬化接着剤でロール・トゥ・ロールによって貼合した。次いで、光学積層体(A)からセルロースアシレートフィルムを剥離して、第1層の上にコレステリック液晶層(A)のみを転写して、円偏光分離板の第2層を形成した。これにより、2層構成の円偏光分離板を作製して、λ/4板付き支持体と円偏光分離板とを有する円偏光板とした。
 以下の実施例および比較例において、導光板、反射板、円偏光板(円偏光分離板およびλ/4板)ならびに拡散板は、全て、10×10cmにして使用した。
 [実施例1]
 作製した円偏光板の円偏光分離板側に、作製した導光板A(くさび型、偏光解消度Dgは10%)を配置し、導光板Aの裏面に作製した反射板2(偏光解消度Dmは3%)を配置した。
 さらに、導光板Aの入射面に光源としてLEDを設けて、図1に示すようなバックライトユニットを作製した。
 なお、本例のバックライトユニットの全体の偏光解消度Daは21%であった。
 [実施例2]
 導光板Aに変えて、導光板B(くさび型、偏光解消度Dgは30%)を用いた以外は、実施例1と同様にバックライトユニットを作製した。
 なお、本例のバックライトユニットの全体の偏光解消度Daは46%であった。
 [実施例3]
 導光板Aと円偏光板との間に、作製した拡散板を配置した以外は、実施例1と同様にバックライトユニットを作製した。
 なお、本例のバックライトユニットの全体の偏光解消度Daは36%であった。
 [実施例4]
 導光板Aと拡散板とを粘着剤1で貼着した以外は、実施例3と同様にバックライトユニットを作製した。
 なお、粘着剤1は、SKダイン(総研化学社製)を用いた。
 なお、本例のバックライトユニットの全体の偏光解消度Daは36%であった。
 [実施例5]
 導光板Aと反射板とを粘着剤2で貼着した以外は、実施例3と同様にバックライトユニットを作製した。
 なお、粘着剤2は、SKダイン(総研化学社製)を用いた。
 なお、本例のバックライトユニットの全体の偏光解消度Daは36%であった。
 [実施例6]
 導光板Aと拡散板とを粘着剤1で貼着し、導光板Aと反射板とを粘着剤2で貼着した以外は、実施例3と同様にバックライトユニットを作製した。
 なお、本例のバックライトユニットの全体の偏光解消度Daは36%であった。
 [実施例7]
 導光板Aに変えて、導光板D(ドット型、偏光解消度Dgは10%)を用いた以外は、実施例1と同様にバックライトユニットを作製した。
 なお、本例のバックライトユニットの全体の偏光解消度Daは36%であった。
 [比較例1]
 導光板Aに変えて、導光板B(くさび型、偏光解消度Dgは30%)を用い、かつ、円偏光板を用いない以外は、実施例1と同様にバックライトユニットを作製した。
 なお、本例のバックライトユニットの全体の偏光解消度Daは45%であった。
 [比較例2]
 導光板Aに変えて、導光板C(くさび形、偏光解消度Dgは90%)を用いた以外は、実施例1と同様にバックライトユニットを作製した。
 なお、本例のバックライトユニットの全体の偏光解消度Daは99%であった。
 [比較例3]
 反射板2に変えて、反射板1(偏光解消度Dmは90%)を用いた以外は、実施例1と同様にバックライトユニットを作製した。
 なお、本例のバックライトユニットの全体の偏光解消度Daは95%であった。
 [輝度向上率の測定]
 作製した各バックライトユニットについて、色彩輝度計(BM-5、トプコン社製)を用いて、導光板の法線方向(導光板表面と直交する方向)から正面輝度[cd/m2]を測定した。測定は、円偏光板の上に直線偏光板を配置して行った。
 輝度の測定は、円偏光板(円偏光分離板+λ/4板)を配置した場合の輝度である正面輝度A(円偏光板+直線偏光板)と、円偏光板を配置しない場合の輝度である正面輝度B(直線偏光板のみ)とについて行った。
 輝度の測定結果から、正面輝度A/正面輝度Bを、輝度向上率として算出した。なお、比較例1は、円偏光板を用いていないので、正面輝度A=正面輝度Bであり、輝度向上率は1になる。
 結果を下記の表に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000020
 上記表に示すように、本発明のバックライトユニットによれば、比較例に比べ、円偏光分離板を用いることによる輝度向上効果を向上して、よりバックライトユニットの正面輝度を向上できる。
 以上より本発明の効果は明らかである。
 本発明は、特に液晶表示装置等の画像表示装置において有用である。
 10 バックライトユニット
 12 光源
 14 導光板
 14a 出射面
 14b 入射面
 14c,14d,14e,14f 凹部
 14g 凸部
 16 反射板
 18 円偏光板
 20 円偏光分離板
 24,48,50 λ/4板
 26 バックライト側偏光板
 46,52 直線偏光板
 54 色彩輝度計

Claims (9)

  1.  光源と、
     前記光源が出射する光を端面から入射され、前記端面から入射された光を伝搬して一方の主面から出射する、偏光解消度Dgが40%以下で、かつ、伝搬する光を前記出射側の主面に向ける機構を有する導光板と、
     前記導光板の出射側の主面と逆側に配置される、偏光解消度Dmが30%以下の反射板と、
     前記導光板の出射側の主面側に配置される、所定方向の円偏光を反射して、それ以外の円偏光を透過する円偏光分離板と、
     前記円偏光分離板の前記導光板とは逆側に配置されるλ/4板とを有することを特徴とするバックライトユニット。
  2.  光源と、
     前記光源が出射する光を端面から入射され、前記端面から入射された光を伝搬して一方の主面から出射する、偏光解消度Dgが40%以下で、かつ、伝搬する光を前記出射側の主面に向ける機構を有する導光板と、
     前記導光板の出射側の主面側に配置される、偏光解消度Dmが30%以下の反射板と、
     前記導光板の出射側の主面と逆側に配置される、所定方向の円偏光を反射して、それ以外の円偏光を透過する円偏光分離板と、
     前記円偏光分離板の前記導光板とは逆側に配置されるλ/4板とを有することを特徴とするバックライトユニット。
  3.  前記円偏光分離板およびλ/4板を除く光学部材の合計の偏光解消度Daが50%以下である請求項1または2に記載のバックライトユニット。
  4.  前記反射板が鏡面反射板である請求項1~3のいずれか1項に記載のバックライトユニット。
  5.  前記反射板が、金属の蒸着面を有する鏡面反射板である請求項4に記載のバックライトユニット。
  6.  前記導光板の位相差が100nm以下である請求項1~5のいずれか1項に記載のバックライトユニット。
  7.  前記伝搬する光を出射側の主面に向ける機構が、前記導光板の出射側の主面とは逆側の主面に形成される凹部および凸部の少なくとも一方である請求項1~6のいずれか1項に記載のバックライトユニット。
  8.  前記導光板の面方向において、前記伝搬する光を出射側の主面に向ける機構が占める面積率が2~70%である請求項1~7のいずれか1項に記載のバックライトユニット。
  9.  前記導光板と円偏光分離板との間に拡散板を有する請求項1~8のいずれか1項に記載のバックライトユニット。
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