JPH09297222A - 偏光光源装置及び液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 側面からの入射光を出射面より効率よく出射
し、円偏光分離層を介した再入射光も効率よく出射して
光利用効率に優れる導光板による出射光の明暗ムラを防
止して明るさに優れ、モアレを生じない液晶表示装置を
達成できる偏光光源装置の開発。 【解決手段】 上下面の少なくとも一方に微細なプリズ
ム状凹凸を有して側面からの入射光を上下面の一方より
明暗ムラのある状態で出射する導光板（１）の出射面側
に円偏光分離層（４）と拡散層（３）を有し、その拡散
層の位相差が波長６３３nmの垂直入射光に基づいて３０
nm以下である偏光光源装置。 【効果】 導光板を介した明暗ムラを有する出射光が拡
散層を介して位相差や拡散による偏光状態の変化や解消
を殆ど受けずに平準化され、モアレによるギラギラした
表示が防止された明るい液晶表示装置が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術分野】本発明は、明暗ムラを示す導光板と
液晶セル間でのモアレの発生を防止した光利用効率に優
れる偏光光源装置、及びそれを利用した明るさに優れて
良視認性の液晶表示装置に関する。

【０００２】

【背景技術】従来、側面より光を入射させて上面より出
射させるようにしたサイドライト型の導光板の下面に反
射層を密着付設し、出射面にコレステリック液晶相から
なる円偏光分離層を設けて、その円偏光分離層を介し入
射光を左右の円偏光からなる透過光と反射光に分離し、
その反射光を下面の反射層を介し反射させて出射面より
再出射させるようにした照明システムが提案されていた
（特開平３−４５９０６号公報、特開平６−３２４３３
３号公報、特開平７−３６０３２号公報）。

【０００３】前記の照明システムは、非偏光の通例光で
は偏光板を透過する際に導光板出射光の５５％程度が吸
収されて有効利用できる光に乏しいことから、光を偏光
として偏光板に供給できるようして偏光板による吸収を
防止し、それにより光利用効率の向上をはかって液晶表
示装置等の明るさを向上させることを目的としたもので
ある。しかしながら、かかる照明システムのいずれも５
０％を超える光利用効率を示すはずのものが期待値ほど
の数値を示さないことが判明した。

【０００４】すなわち特開平６−３２４３３３号公報や
特開平７−３６０３２号公報では、下面を拡散式や散乱
式の反射層とすることから出射方向のランダム性や偏光
状態の解消化などにより再出射光量が低下する。一方、
特開平３−４５９０６号公報が教示する金属反射層で
は、円偏光分離層を介して再入射した円偏光が反射層で
反射されて光源側に向うなどして再入射光の利用効率が
低下する。

【０００５】

【発明の技術的課題】前記に鑑みて本発明者らが属する
グループは、側面からの入射光を出射面より効率よく出
射し、円偏光分離層を介した再入射光も効率よく出射し
て光利用効率に優れる導光板を得るために鋭意研究を重
ねた結果、微細なプリズム状凹凸を介して出射するよう
にした導光板とすることによりそれに成功し、先に提案
した（特願平７−３２１０３６号）。

【０００６】しかしながら、かかる導光板にはその微細
なプリズム状凹凸を介した出射のために輝線状の明暗ム
ラが現れ、それが液晶セルの画素との間でモアレを生じ
て液晶表示装置の視認性を低下させることが判明した。
プリズム状凹凸のピッチを画素間隔の１／５程度とする
ことでモアレを防止しうるが、その場合にはプリズム状
凹凸のピッチを数μm程度とする必要があり、そのよう
な導光板の作製が困難であると共に、微小ピッチによる
干渉や回折による分散で表示品位が大きく低下する問題
を惹起する。

【０００７】そのため本発明者らは、前記の明暗ムラを
拡散層で平準化することを試みた。しかし従来の拡散シ
ートでは、偏光状態が解消して光利用効率を低下させ、
微細なプリズム状凹凸を介した光の再利用効率の飛躍的
向上を阻害する問題点のあることが判明した。従って本
発明は、側面からの入射光を出射面より効率よく出射
し、円偏光分離層を介した再入射光も効率よく出射して
光利用効率に優れる導光板による出射光の明暗ムラを防
止して明るさに優れ、モアレを生じない液晶表示装置を
達成できる偏光光源装置の開発を課題とする

【０００８】

【課題の解決手段】本発明は、上下面の少なくとも一方
に微細なプリズム状凹凸を有して側面からの入射光を上
下面の一方より明暗ムラのある状態で出射する導光板の
出射面側に円偏光分離層と拡散層を有し、その拡散層の
位相差が波長６３３nmの垂直入射光に基づいて３０nm以
下であることを特徴とする偏光光源装置を提供するもの
である。

【０００９】

【発明の効果】本発明によれば、円偏光分離層を介し反
射して導光板に再入射した円偏光が下面部の金属反射層
等を介し反射して偏光状態を反転し円偏光分離層を透過
しうる光として効率よく出射し、その明暗ムラを有する
出射光が拡散層を介して位相差や拡散による偏光状態の
変化や解消を殆ど受けずに平準化され、モアレを生じる
ことなく液晶表示装置等の表示の明るさを向上させうる
偏光光源装置を得ることができる。前記において、拡散
層に大きな位相差があると円偏光分離層を介した出射又
は再入射の円偏光が楕円偏光に変換され、楕円偏光は直
線偏光成分と円偏光成分の合成物でその直線偏光成分は
円偏光分離層を透過しないため光の利用効率を低下させ
る。

【００１０】また、拡散層が１／４波長板やその奇数倍
に相当する波長板として機能する波長範囲では、円偏光
が直線偏光化されるため円偏光分離層を介した再入射光
が再度円偏光分離層を透過できず光利用効率は増加しな
い。さらに、拡散層における光学軸の方向の不規則性
や、光の入射・透過角度による影響位相差の変化、波長
毎に位相差の影響が異なることなどが、円偏光分離層を
介して再入射した円偏光の偏光変換効率や楕円偏光の長
軸方向等を大きくばらつかせて、全体としての偏光変換
効率を大きく低下させ再入射光の利用効率を低下させ
る。

【００１１】

【発明の実施形態】本発明の偏光光源装置は、上下面の
少なくとも一方に微細なプリズム状凹凸を有して側面か
らの入射光を上下面の一方より明暗ムラのある状態で出
射する導光板の出射面側に円偏光分離層と拡散層を有
し、その拡散層の位相差が波長６３３nmの垂直入射光に
基づいて３０nm以下であるものである。その例を図１、
図２、図３に示した。１が導光板、３が拡散層、４が円
偏光分離層であり、２は反射層、５は直線偏光変換手段
として機能する位相差層である。

【００１２】図例の偏光光源装置は、導光板１の出射面
（上面）１１の上方に拡散層３と円偏光分離層４と必要
に応じての位相差層５を配置したものからなる。拡散層
は、図例の如く導光板１と円偏光分離層４の間や円偏光
分離層４と位相差層５の間、あるいは位相差層５の光出
射側などの、導光板の光出射側の適宜な位置に配置する
ことができる。

【００１３】前記において導光板は、側面からの入射光
を上下面の一方より出射し、円偏光分離層を介した再入
射光をその円偏光分離層より再出射させることを目的と
する。円偏光分離層は、偏光特性を示さない入射光を透
過光又は反射光として左右の円偏光に分離することによ
り偏光に変換して取出すことを目的とする。拡散層は、
導光板より出射される光の明暗ムラを平準化して出射光
の明るさを面全体で可及的に均一化することを目的とす
る。位相差層は、円偏光分離層を介し出射された円偏光
を直線偏光化して偏光板を透過しやすい光とすることを
目的とする。

【００１４】本発明において導光板としては、上下面の
少なくとも一方に微細なプリズム状凹凸を有して側面か
らの入射光を上下面の一方より明暗ムラのある状態で出
射するものが用いられる。かかる導光板の例を図４〜図
７に示した。図例の如く導光板は通例、いずれか一方が
出射面となる上下面、及び上下面間の少なくとも一側端
面からなる入射面を有する板状物からなる。図例では上
面が出射面となるものを示しており、１１が出射面、１
２，１６，１７，１８が下面、１３が入射面である。な
お１４は側面、１５は入射面１３に対向する側端部であ
る。

【００１５】導光板は、円偏光分離層を介して再入射し
た円偏光を位相差の影響なくその円偏光状態を良好に維
持したまま下面に導き、また下面で反射した帰路光をそ
の円偏光状態を維持したまま出射させる点などより、厚
さ方向における複屈折による位相差が拡散層と同様に小
さいほど好ましく、就中３０nm以下、特に０〜２０nmが
好ましい。

【００１６】導光板の形態は、出射面よりの出射効率に
優れその出射光が出射面に対する垂直性に優れて有効利
用しやすく、また円偏光分離層を介した再入射光の出射
効率にも優れてその出射方向の初期出射方向との近似性
などの点より、限定するものではないが図例の如く、微
細なプリズム状凹凸として長辺面と短辺面からなる凸部
又は凹部を周期的に有する構造が好ましい。さらに入射
面に対向する側端部の厚さが入射面のそれよりも薄いも
の、就中５０％以下の厚さであるものが好ましい。

【００１７】前記の入射面に対する対向側端部の薄型化
は、図８、図９に例示の太矢印の如く入射面より入射し
た光が伝送端としての当該対向側端部に至るまでに、プ
リズム状凹凸面の短辺面に効率よく入射し、その反射を
介し出射面より出射して入射光を目的面に効率よく供給
できる点で有利である。またかかる薄型化構造とするこ
とで導光板を軽量化でき、例えばプリズム状凹凸面が図
５の如き直線状の場合、均一厚の導光板の約７５％の重
量とすることができる。

【００１８】前記したプリズム状凹凸を形成する凸部又
は凹部は通例、入射面に沿う方向の長辺面と短辺面から
なる斜面にて形成される。ちなみに当該凸部又は凹部の
例を図８（ａ）〜（ｄ）、図９（ａ）〜（ｄ）に示し
た。図８、図９において、２１，２２，２３及び２４が
凸部、２５，２６，２７及び２８が凹部であり、３１，
３３，３５，３７，４２，４４，４６及び４８が長辺面
を形成する斜面、３２，３４，３６，３８，４１，４
３，４５及び４７が短辺面を形成する斜面である。

【００１９】前記の凸部又は凹部は、周期的に形成され
る。すなわち例えば図４及び図８（ａ）又は図９（ａ）
に基づく場合、図４に示した矢印の如く入射面１３に沿
う方向の斜面３１，３２又は４１，４２からなる凸部２
１又は凹部２５を周期的に有する構造とされる。

【００２０】なお前記の凸部又は凹部は、その凸部又は
凹部を形成する斜面の基準面との交点を結ぶ直線に基づ
き、斜面の交点（頂点）が当該直線よりも突出している
か（凸）、窪んでいるか（凹）による。すなわち図８、
図９に例示のものに基づく場合、凸部（２１，２２，２
３，２４）又は凹部（２５，２６，２７，２８）を形成
する斜面（３１と３２、３３と３４、３５と３６、３７
と３８、４１と４２、４３と４４、４５と４６、４７と
４８）の基準面との交点を結ぶ仮想線で示した直線２０
に基づき、斜面の交点（頂点）が当該直線２０よりも突
出しているか（凸）、窪んでいるか（凹）による。

【００２１】また前記の凸部又は凹部を形成する斜面の
長辺面と短辺面は、基準面との交点と頂点を結ぶ直線に
基づいて判断されるが、光の利用効率を向上させる点な
どよりその長辺面の出射面に対する投影面積が短辺面の
それの３倍以上、就中５倍以上とすることが好ましい。
さらにその長辺面を凸部の場合には入射面側に、凹部の
場合には入射面に対向する側端側に位置するように配置
すること、従って入射面側に凸部の場合には長辺面が、
凹部の場合には短辺面が位置するように配置することが
好ましい。

【００２２】すなわち前記斜面、例えば図４及び図８
（ａ）又は図９（ａ）に基づく場合、凸部２１又は凹部
２５を形成する斜面３１と３２、又は４１と４２は、基
準面（仮想線２０に相当）との交点と頂点を結ぶ直線
（図８及び図９のｂ，ｃ，ｄの場合には仮想線に相当）
に基づいて長辺面３１，４２と短辺面３２，４１からな
るものとし、その長辺面３１，４２を、出射面１１に対
する投影面積が短辺面３２，４１のそれの３倍以上とな
るように形成すると共に、凸部２１の場合には長辺面３
１が入射面１３の側に、凹部２５の場合には長辺面４２
が入射面に対向する側端側１５に位置するように配置す
ることが好ましい。

【００２３】前記により、短辺面に直接入射する伝送光
に加えて、長辺面に入射してその反射を介し短辺面に入
射する伝送光もその短辺面を介した反射にて出射面に供
給（出射）することができ、光利用効率の向上をはかり
うる。また長辺面は、偏光光源装置とした場合に円偏光
分離層で反射された再入射光を再出射させるために機能
する部分であり、かかる点より長辺面の出射面に対する
好ましい投影面積は、短辺面のそれの５倍以上、特に１
０〜１００倍である。なお導光板よりの出射光の明暗ム
ラは、かかる短・長辺面の面積差に基づくところが大き
く、短辺面を介した出射光が輝線となりやすい。

【００２４】導光板におけるプリズム状凹凸を設ける上
下面の一方又は双方の形状は、適宜に決定してよい。好
ましくは上記したように傾斜面として、入射面よりもそ
の対向側端部を薄型化したものである。その場合、傾斜
面の形状は任意に決定してよく、図５に例示の如き直線
面や、図６、図７に例示の如き曲面などのように適宜な
面形状とすることができる。直線面でない場合、出射面
よりの出射光の出射方向を均一化する点などよりは、プ
リズム状凹凸を設ける面の全位置で平均傾斜角度より５
度以内の範囲にあることが好ましい。

【００２５】設けるプリズム状凹凸の形状も、図８
（ａ）〜（ｄ）や図９（ａ）〜（ｄ）に例示した如く直
線状の斜面で形成されている必要はなく、屈折面や湾曲
面等を含む斜面にて形成されていてもよい。また凸部又
は凹部は、プリズム状凹凸面の全体で凸凹やその形状等
が同じである必要はなく、垂直性に優れる出射光を得る
点よりは入射側から徐々にその形状や角度が変化する構
造が好ましい。

【００２６】プリズム状凹凸面における凸部又は凹部の
ピッチは、出射光がその凸部又は凹部を介し通例ストラ
イプ状に放出されるため明暗ムラの抑制や液晶セルとの
モアレの防止などの点より小さいほど好ましい。製造精
度等を考慮した好ましい凸部又は凹部の周期は、５００
μm以下、就中３００μm以下、特に２０〜２５０μmで
ある。なお周期が２０μm未満では製造精度等の点より
生産効率に乏しくなり、数μm以下では干渉や回折によ
る分散が増大して液晶表示装置用のバックライトに不向
きとなる。

【００２７】また凸部又は凹部を形成する斜面における
上記した長辺面は、図８、図９に例示の如くその出射面
１１に対する傾斜角θ₁が０〜１０度、就中５度以下、
特に２度以下であることが好ましい。かかる傾斜角の範
囲とすることにより、図８（ａ）、図９（ａ）に折線矢
印で例示した如く、当該傾斜角より大きい角度で伝送さ
れる光が長辺面３１，４２に入射して反射され、その場
合に当該長辺面の傾斜角に基づいて出射面１１に、より
平行な角度で反射されて短辺面３２，４１に入射し、反
射されて出射面１１より出射する。

【００２８】前記の結果、短辺面に入射する光の入射角
を一定化でき、反射角のバラツキを抑制できて出射光の
平行光化をはかることができる。従って、凸部又は凹部
を形成する斜面における長辺面と短辺面の当該傾斜角を
調節することにより、出射光に指向性をもたせることが
でき、それにより出射面に対して垂直方向ないしそれに
近い角度で光を出射させることが可能になる。

【００２９】ちなみにアクリル樹脂からなる導光板で
は、その屈折率（約１．５）に基づいて端面入射光の伝
送される光の最大角は４１．８度であり、導光板の屈折
率が増大するに伴い伝送される光の最大角は小さくな
る。そのため前記長辺面の傾斜角が１０度を超えると、
長辺面の出射面に対する投影面積の割合が減少して長辺
面を介し出射方向を制御しうる伝送光の割合が低下し、
また長辺面を経由して短辺面に入射した伝送光と、短辺
面に直接入射した伝送光との反射角のバラツキが大きく
なり、出射光を平行光化する制御性が低下して出射光の
指向性に乏しくなる。なお当該長辺面の傾斜角が０度で
は、出射光の平行化に不利となるが、本発明においては
許容される。

【００３０】一方、凸部又は凹部を形成する斜面におけ
る上記した短辺面は、図８、図９に例示の如くその出射
面１１に対する傾斜角θ₂が２５〜５０度、就中３０度
以上であることが好ましい。かかる傾斜角の範囲とする
ことにより、図８（ａ）、図９（ａ）に折線矢印で例示
した如く、直接又は長辺面を介して入射する伝送光をそ
の短辺面３２，４１を介し出射面１１に対して垂直又は
それに近い角度に反射して、液晶表示装置等の視認性の
向上に有効に作用する方向の光を効率よく出射させるこ
とができる。短辺面の傾斜角が前記範囲外では垂直方向
とのずれが大きくなり、出射光に垂直性の指向性をもた
せることが困難で、伝送光の出射効率（利用効率）も低
下する。

【００３１】導光板における入射面の形状については、
特に限定はなく、適宜に決定してよい。一般には、出射
面に対して垂直な面とされるが、例えば湾曲凹形などの
光源の外周等に応じた形状として、入射光率の向上をは
ることもできる。また、光源との間に介在する導入部を
有する入射面構造などとすることもできる。その導入部
は、光源などに応じて適宜な形状とすることができる。
なお出射面の形状は、フラット面などが一般的である
が、必要に応じて上記した如く微細なプリズム状凹凸を
設けることもできるし、拡散層を設けることもできる。

【００３２】導光板は、光源の波長領域に応じそれに透
明性を示す適宜な材料にて形成しうる。ちなみに可視光
域では、例えばポリメチルメタクリレートの如きアクリ
ル系樹脂、ポリカーボネートやポリカーボネート・ポリ
スチレン共重合体の如きポリカーボネート系樹脂、エポ
キシ系樹脂等で代表される透明樹脂やガラスなどの如く
約４００〜７００nmの波長範囲で透明性を示すものがあ
げられる。

【００３３】導光板は、適宜な製造方法で形成しうる。
量産性等の点より好ましい製造方法としては、例えば熱
や紫外線ないし放射線等で重合処理しうる液状樹脂を、
所定のプリズム状凹凸を形成しうる型に充填ないし流延
して重合処理する方法や、熱可塑性樹脂を所定のプリズ
ム状凹凸を形成しうる金型に加熱下に押付て形状を転写
する方法、加熱溶融させた熱可塑性樹脂あるいは熱や溶
媒を介して流動化させた樹脂を所定の形状に成形しうる
金型に充填する方法などがあげられる。

【００３４】導光板は、例えば光の伝送を担う導光部に
プリズム状凹凸面形成用のシートを接着したものの如
く、異種材料の積層体などとして形成されていてもよ
く、１種の材料による一体的単層物として形成されてい
る必要はない。なお前記した導光板の薄膜化は、軽量化
や必要材料の減量化などの点よりも有利であるが、入射
面の減少で入射光量が低減することから必要な入射光量
の確保の点などより限界がある。

【００３５】上記した導光板においては、短辺面と長辺
面の面積比や傾斜角、プリズム状凹凸面の形状や曲率等
の制御に基づいて出射光の角度分布や面内分布等の特性
を調節することができる。ちなみに屈折率が１．５でプ
リズム状凹凸面が曲率を有しない傾斜面であり、初期出
射光が垂直に出射する導光板の場合、長辺面の出射面に
対する傾斜角を６．６度以下とすることで、円偏光分離
層を介した再入射光を１０度以内の角度変化で再出射さ
せることができる。またその場合、プリズム状凹凸面が
曲率を有するときには当該傾斜角が６．６度以下となる
部分を上記した所定面積以上の割合で有することによ
り、当該再入射光を１０度以内の角度変化で再出射させ
ることができる。

【００３６】導光板の厚さは、使用目的による導光板の
サイズや光源の大きさなどにより適宜に決定することが
できる。液晶表示装置等に用いる場合の導光板の一般的
な厚さは、その入射面に基づき２０mm以下、就中０．１
〜１０mm、特に０．５〜８mmである。また入射面と出射
面の一般的な面積比は、前者／後者に基づき１／５〜１
／１００、就中１／１０〜１／８０、特に１／１５〜１
／５０である。ちなみに入射面より平行光を入射させた
場合、入射面の厚さに相当する積算厚さの短辺面とする
ことで入射光の全部を短辺面に入射させることができ、
その場合、短辺面の傾斜角を４５度、長辺面の傾斜角を
０度とすると入射面／出射面の面積比は１／３０程度と
なる。

【００３７】また前記において導光板の屈折率を１．５
とすると、入射伝送光は上記したように４１．８度以内
であり、その角度が小さい光ほど強度が大きいことか
ら、出射面の投影面積に基づいて短辺面／長辺面の面積
比が１／１５程度にても殆どの入射光を長辺面を介する
ことなく短辺面に直接入射させることができ、高い出射
効率を得ることができる。

【００３８】なお前記の場合、傾斜角４５度の短辺面を
介して出射面の法線方向に出射するが、その円偏光分離
層を介した再入射光は、その殆どが長辺面に入射する。
その結果、出射面の投影面積に基づいて短辺面／長辺面
の面積比を１／５としても、理想的には円偏光分離層を
介した再入射光の８３％が長辺面に入射し、かつ反射さ
れてそのまま再出射光として利用することができる。

【００３９】導光板の出射面の対向面には、図１、図２
に例示の如く必要に応じて反射層２、好ましくは金属反
射層を配置することができる。かかる反射層は、当該対
向面からの漏れ光の発生を防止して出射効率の向上に有
効であり、偏光光源装置の偏光変換手段として機能す
る。反射層は、当該対向面に一体化されていてもよい
し、反射シート等として重ね合されていてもよく、本発
明にては適宜な配置形態を採ることができる。

【００４０】前記において金属からなる反射層によれ
ば、反射時に偏光特性を効率的に反転させることがで
き、その偏光変換効率が屈折率相違の界面を介した全反
射や拡散反射による場合よりも優れている。ちなみに金
属面に概ね垂直に円偏光が入射すると、円偏光の左右の
変換効率は１００％近い値となり、入射角３０度位まで
は９０％以上の変換効率を示す。

【００４１】偏光変換効率の点より好ましい金属反射層
は、アルミニウム、銀、金、銅又はクロムなどからなる
高反射率の金属の少なくとも１種を含有する金属面を有
するものである。導光板の出射面の対向面との密着性に
優れる金属反射層は、バインダ樹脂による金属粉末の混
入塗工層や、蒸着方式等による金属薄膜の付設層などと
して形成することができる。金属反射層は、多層干渉薄
膜などとして形成されていてもよく、その片面又は両面
には、必要に応じ反射率の向上や酸化防止等を目的とし
た適宜なコート層を設けることもできる。

【００４２】なお反射層については、前記の反射層２に
代えて、あるいはその反射層と共に、図３に例示の如く
導光板の出射面の対向面に沿って反射板６を設けること
もできる。導光板の当該対向面に反射板を設ける方式
は、長辺面の傾斜角が同一の場合、円偏光分離層を介し
た再入射光の再出射角を小さくできる利点がある。その
反射板については、前記の反射層に準じることができ、
金属反射面を有する反射板が好ましく用いうる。従って
反射板としては、金属薄膜を付設した樹脂シートや金属
箔、金属板などの適宜なものを用いることができる。反
射板の表面は、鏡面であることを必須とせず、小さい角
度の複数面や連続曲面などとして全体的には均一に形成
されていてもよい。

【００４３】また反射板としては、再出射光の広がりを
抑制する点などより、平行光を入射させた場合の反射光
の反射角の広がりの半値幅の半角が１０度以内、就中５
度以内のものが好ましい。従って反射板としては、反射
率が高く、反射角の広がりが小さくて、拡散反射を生じ
ない適宜なものを用いうる。凹凸や圧延ロール等による
粗表面を有して反射光の反射角が若干広がるようにした
ものであってもよい。

【００４４】上記した導光板によれば、それを用いて高
精度に平行化された光を視認に有利な垂直性に優れる方
向に出射し、光源からの光を効率よく利用して明るさに
優れる偏光光源装置を得ることができ、ひいては明るく
て見やすく低消費電力性に優れる液晶表示装置などの種
々の装置を形成することができる。

【００４５】サイドライト型バックライトは、図例の如
く通例、導光板の入射面に光源７を配置することにより
形成される。その光源としては適宜なものを用いうる
が、例えば（冷，熱）陰極管等の線状光源や発光ダイオ
ード等の点光源、あるいはその線状又は面状等のアレイ
体などが好ましく用いうる。低消費電力性や耐久性等の
点よりは冷陰極管が特に好ましい。当該バックライトの
形成に際しては、必要に応じて図例の如く、線状光源か
らの発散光を導光板の側面に導くために光源を包囲する
光源ホルダ７１や、光の出射方向制御用のプリズムシー
トなどの適宜な補助手段を配置した組合せ体とすること
もできる。

【００４６】なお光源ホルダとしては、高反射率金属薄
膜を付設した樹脂シートや金属箔などが一般に用いられ
る。光源ホルダを導光板の端部に接着剤等を介して接着
する場合には、その接着部分についてはプリズム状凹凸
の形成を省略することもできる。また、光源ホルダを導
光板の所定面に延設して反射板を兼ねさせることもでき
る。

【００４７】偏光光源装置の形成に好ましく用いうる導
光板は、側面よりの入射光を高い効率で出射面より出射
させ、その出射光が高い指向性、就中、出射面に対する
垂直性に優れる指向性を示すと共に、円偏光分離層を介
した再入射光の再出射効率に優れ、その再出射光の指向
性と出射角度が初期出射光の指向性と出射角度に可及的
に一致し、かつ円偏光分離層を介した再入射光を少ない
反射繰返し数で、就中、反射の繰返しなく出射するよう
にしたものである。

【００４８】すなわち高精度に平行化された垂直性に優
れる光を出射して、円偏光分離層を介した再入射光の多
くが長辺面に入射し、その緩やかな傾斜角に基づいて角
度を大きく変えることなく反射し、その角度変化の少な
い反射で初期の出射光と近似した方向に、従って垂直性
よく再出射する導光板が好ましい。かかる導光板によれ
ば、初期出射光と再出射光の方向の一致性に優れて、初
回の再入射光を反射の繰返しなく効率的に出射して偏光
特性に優れる光をロスの少ない利用効率に優れる状態で
得ることができる。

【００４９】導光板が金属反射層を有する場合には、再
入射光がそれによる反射反転により高効率に所定の円偏
光に変換され、従って光を効率よく取出すことができ
る。また垂直性に優れる出射光であることより、屈折率
が相違する界面での屈折による光の進行方向の変化が小
さい利点なども有している。

【００５０】前記において、再出射光と初期出射光の出
射角度の一致性に乏しく、出射方向が大きく異なるとそ
れらの輝度を加成できず、液晶表示装置等の視認性の向
上に有効利用できないし、むしろ角度の異なる方向に２
つのピーク輝度を示して視認性を低下させる。

【００５１】上記において散乱反射式ないし拡散反射式
の導光板では、円偏光分離層を介した再入射光が導光板
の下面を介した散乱反射ないし拡散反射（ドット）を介
して円偏光分離層に再入射することとなり、その場合に
は、出射光が指向性に乏しく、また散乱光として再入射
するため円偏光分離層を介した変換効率は５０％を超え
得ず、光の利用効率を高める効果に乏しい。さらに出射
光の出射角度も垂直性に乏しく、液晶表示等の視認性を
低下させる表示に不都合な、垂直方向と角度が大きくず
れた例えば垂直方向に対して４５度以上の方向の出射光
成分を多く含ものとなる。

【００５２】導光板の出射面にプリズムシートを配置し
て垂直性を高める補正をしたとしても、導光板下面の反
射面に対しては垂直方向から大きくずれた角度で入射す
るため光の再利用効率を高める効果に乏しい。従って本
発明における如く、導光板を介し高精度に平行化された
垂直性に優れる出射光を形成して、それを円偏光分離層
を介し初期出射光と再入射光に分離し、その再入射光を
初期出射光と出射方向の整合性よく再出射させることは
困難である。

【００５３】拡散層は、導光板よりの出射光の明暗ムラ
を平準化する点より、光の広がり角が大きいほど好まし
い。すなわち導光板よりの出射光を拡散してその広がり
により液晶セルの多くの画素に入射するほど画素との干
渉に基づくモアレによるギラギラした視認が抑制され
る。一方、上記したように導光板の反射層を介した再入
射光の偏光変換効率の点よりは、光の広がり角が小さい
ほど好ましい。

【００５４】従って前記の平準化と偏光変換効率の点よ
り光の半値幅に基づく広がり角は、平行光を入射させた
場合の広がり角（半値幅、以下同じ）に基づいて、３０
度以下でかつ２個以上の画素に入射しうる角度が好まし
い。その２個以上の画素に入射しうる角度は、画素の大
きさやピッチ、拡散層と液晶セルの画素までの距離など
により決定される。

【００５５】ちなみに画素ピッチを３３０μm、液晶セ
ルの基板厚を７００μmとして、拡散層を液晶セル基板
の直前に配置した場合、拡散による広がり角を１３度以
上とすることで複数の画素に入射させることができ、２
５度では常に３画素以上に入射させることができる。従
って拡散層と液晶セル基板の間に位相差層等を介在させ
た場合や画素ピッチが小さい場合にはより狭い広がり角
で複数の画素に入射させることができる。

【００５６】一方、導光板よりの出射光の明暗ムラの平
準化は、複数の明光（短辺面）、好ましくは隣接の明光
を混合することにても行いうる。ちなみに楔形の導光板
におけるプリズム状凹凸のピッチを２００μm、屈折率
を１．５とした場合、厚さ１mmの部分では隣接の短辺面
よりの出射光を混合しうる広がり角は１７度である。短
辺面の幅を考慮するとその角度がより小さくても隣接の
明光の混合は可能である。また導光板の厚さが１mmより
も厚い場合も同様である。

【００５７】なお前記した拡散層による広がり角が３０
度を超えると、偏光光源装置より出射する光の角度が広
くなり、不要な方向への出射光量が増加し、また大きい
角度で再入射する光は迷光となるため光の有効利用を低
下させる。図１０（ａ）、（ｂ）に拡散層の有無による
明暗ムラの相違状態を示した。（ａ）が拡散層のないも
の８１、（ｂ）が拡散層のあるもの８である。

【００５８】また本発明における拡散層としては、位相
差が波長６３３nmの垂直入射光に基づいて３０nm以下、
好ましくは０〜２０nmのものが用いられる。入射角３０
度以内で入射した波長６３３nmの光に基づいく位相差が
３０nm以下、就中０〜２０nmのものはより好ましい。

【００５９】上記したように拡散層に大きな位相差があ
ると、円偏光分離層を介した円偏光が楕円偏光に変換さ
れ、その楕円偏光の直線偏光成分が円偏光分離層を透過
できなっくなって光の利用効率を低下させる。また導光
板が１／４波長板やその奇数倍の位相差板として機能す
る波長範囲では、円偏光分離層を介した円偏光が直線偏
光に変換されて円偏光分離層を透過できない光となり光
の利用効率が増加しないばかりか、他の光学素子による
反射損や吸収損でより暗くなることが考えられる。

【００６０】従って拡散層は、上記の導光板で例示した
如き複屈折を示さないか、複屈折が小さい材料で形成さ
れていることが好ましい。また位相差は、複屈折の屈折
率差と厚さの積であるので可級的に薄いことが好まし
い。

【００６１】さらに拡散層は、偏光状態の保存性等の点
より、一方の面より入射した任意偏光面の直線偏光の他
面よりの透過光の回転検光子法による測定に基づく光の
三刺激値の内のＹで示した長軸強度が、短軸強度の５倍
以上、就中８倍以上のものであることが好ましい。その
強度比が５倍以上であることにより、拡散層の位相差に
よる光損失を２０％以下に抑制できて明るさの向上に有
利である。

【００６２】拡散層は、例えば粒子分散樹脂層の形成方
式、サンドブラストや化学エッチング等の表面凹凸化処
理による方式、機械的ストレスや溶剤処理等によるクレ
イズ発生方式、所定の拡散構造を設けた金型による転写
形成方式などの適宜な方式で、導光板や円偏光分離層や
位相差層等への塗布層や拡散シートなどとして適宜に形
成することができる。拡散シートは、ガラスやプラスチ
ック等からなる透明基材に前記に準じ拡散構造を付与す
る方式などにより形成することができる。そのプラスチ
ックとしては、上記の如く導光板で例示のものなどが用
いうる。

【００６３】好まく用いうる拡散シートは、トリアセチ
ルセルロース基材の如き位相差の小さいプラスチック基
材に、シリカ微粒子の如き微粉末を含有させた樹脂層を
設けたものである。その場合、拡散効果等の点より微粉
末とそれを分散含有する樹脂層の屈折率が可及的に一致
することが好ましく、気泡等の混入のない樹脂層とする
ことが好ましい。

【００６４】また樹脂層表面の凹凸が、谷部を基準とし
た平均高さで７μm以下、就中０．０１〜５μm、特に
０．５〜４μmであることが、拡散効果やモアレの防止
などの点より好ましい。なお上記したように拡散層は、
導光板と円偏光分離層の間、円偏光分離層と位相差層の
間、位相差層の出射光側のいずれかに配置でき、それら
の位置に２層以上を配置することもできる。

【００６５】円偏光分離層としては、透過光及び反射光
として左右の円偏光に分離する適宜なものを用いうる。
好ましく用いうる円偏光分離層としては、コレステリッ
ク液晶相を有する層、就中コレステリック相を呈する液
晶ポリマーからなる層を有するシートや当該層をガラス
板等の上に展開したシート、あるいはコレステリック相
を呈する液晶ポリマーからなるフィルムなどがあげられ
る。

【００６６】コレステリック液晶相によれば左右の円偏
光を透過・反射によりいずれか一方に選択的に分離で
き、コレステリック液晶を含む均一配向の液晶相は散乱
のない反射光を提供する。またコレステリック液晶相
は、視角変化に対する光学特性の変化が小さくて視野角
の広さに優れ、特に斜め方向からも直接観察される直視
型液晶表示装置等の形成に適している。

【００６７】円偏光分離層は、単層物又は２層以上の重
畳物として形成することができる。重畳化は、分離機能
の広波長域化や斜め入射光の波長シフトに対処する点等
より有利であり、その場合には所定外の円偏光として反
射する光の中心波長が異なる組合せで重畳することが好
ましい。

【００６８】すなわち、単層のコレステリック液晶層で
は通例、選択反射性（円偏光二色性）を示す波長域に限
界があり、その限界は約１００nmの波長域に及ぶ広い範
囲の場合もあるが、その波長範囲でも液晶表示装置等に
適用する場合に望まれる可視光の全域には及ばないか
ら、そのような場合に選択反射性の異なるコレステリッ
ク液晶層を重畳させて円偏光二色性を示す波長域を拡大
させることができる。

【００６９】ちなみにコレステリック液晶層の場合、そ
の液晶相に基づく選択反射の中心波長が３００〜９００
nmのものを同じ偏光方向の円偏光を反射する組合せで、
かつ選択反射の中心波長が異なる、就中それぞれ５０nm
以上異なる組合せで用いて、その２〜６種類を重畳する
ことで可視光域等の広い波長域をカバーできる円偏光分
離層を効率的に形成することができる。

【００７０】前記した同じ偏光方向の円偏光を反射する
もの同士の組合せで重畳物とする点は、各層で反射され
る円偏光の位相状態を揃えて各波長域で異なる偏光状態
となることを防止し、利用できる状態の偏光の増量を目
的とする。従って円偏光分離層としては、それが所定外
の円偏光として反射しうる光の波長域が導光板に基づく
出射光の波長域と可及的に一致したものが好ましく用い
うる。

【００７１】当該出射光に輝線スペクトル等の主波長が
ある場合には、その１種又は２種以上の主波長に対して
コレステリック液晶相等に基づく反射光の波長を一致さ
せることが偏光分離の効率性等の点より次善策となり、
必要重畳数の減少化等による円偏光分離層の薄層化にも
有利である。その場合、反射光の波長の一致の程度は、
導光板の１種又は２種以上の主波長光に対してそれぞれ
２０nm以内の範囲とすることが好ましい。

【００７２】なおコレステリック液晶としては、適宜な
ものを用いてよく、特に限定はない。位相差の大きいコ
レステリック液晶分子ほど選択反射の波長域が広くな
り、層数の軽減や大視野角時の波長シフトに対する余裕
などの点より好ましく用いうる。また重さや自立性等の
点よりは液晶ポリマーが好ましく用いうる。

【００７３】ちなみに、コレステリック液晶系の液晶ポ
リマーとしては、例えばポリエステル等の主鎖型液晶ポ
リマー、アクリル主鎖やメタクリル主鎖、シロキサン主
鎖等からなる側鎖型液晶ポリマー、低分子カイラル剤含
有のネマチック系液晶ポリマー、キラル成分導入の液晶
ポリマー、ネマチック系とコレステリック系の混合液晶
ポリマーなどがあげられる。取扱い性の点より、ガラス
転移温度が３０〜１５０℃の液晶ポリマーが好ましく用
いうる。

【００７４】液晶ポリマーによるコレステリック液晶層
の形成は、従来の配向処理に準じた方法で行いうる。ち
なみにその例としては、基板上にポリイミドやポリビニ
ルアルコール等の膜を形成してレーヨン布等でラビング
処理したものやＳｉＯの斜方蒸着層等からなる適宜な配
向膜の上に液晶ポリマーを展開してガラス転移温度以
上、等方相転移温度未満に加熱し、液晶ポリマー分子が
グランジャン配向した状態でガラス転移温度未満に冷却
してガラス状態とし、当該配向が固定化された固化層を
形成する方法などがあげられる。

【００７５】前記の基板としては、例えばトリアセチル
セルロースやポリビニルアルコール、ポリイミドやポリ
アリレート、ポリエステルやポリカーボネート、ポリス
ルホンやポリエーテルスルホン、エポキシ系樹脂の如き
プラスチックからなるフイルム、あるいはガラス板など
の適宜なものを用いうる。

【００７６】基板上に形成した液晶ポリマーの固化層
は、基板との一体物としてそのまま円偏光分離層に用い
うるし、基板より剥離してフィルム等からなる円偏光分
離層として用いることもできる。フィルムからなる基板
との一体物として形成する場合には、偏光の状態変化の
防止性などの点より、位相差が可及的に小さいフィルム
を用いることが好ましい。なお円偏光分離層は、導光板
の出射面に直接設けることもできる。

【００７７】液晶ポリマーの展開は、加熱溶融方式によ
ってもよいし、溶剤による溶液として展開することもで
きる。その溶剤としては、例えば塩化メチレンやシクロ
ヘキサノン、トリクロロエチレンやテトラクロロエタ
ン、Ｎ−メチルピロリドンやテトラヒドロフランなどの
適宜なものを用いうる。展開は、バーコーターやスピナ
ー、ロールコーター、グラビア印刷方式などの適宜な塗
工機にて行うことができる。展開に際しては、必要に応
じ配向膜を介したコレステリック液晶層の重畳方式など
も採ることができる。

【００７８】コレステリック液晶層の厚さは、配向の乱
れや透過率低下の防止、選択反射性（円偏光二色性を示
す波長範囲）などの点より、０．５〜１００μm、就中
１〜７０μm、特に１〜５０μmが好ましい。コレステリ
ック液晶層、ないし円偏光分離層の形成に際しては、安
定剤や可塑剤、あるいは金属類などからなる種々の添加
剤を必要に応じて配合することができる。

【００７９】本発明において用いる円偏光分離層は、例
えば低分子量体からなるコレステリック液晶層をガラス
やフィルム等の透明基材で挾持したセル形態、液晶ポリ
マーからなるコレステリック液晶層を透明基材で支持し
た形態、コレステリック液晶層の液晶ポリマーのフィル
ムからなる形態、それらの形態物を適宜な組合せで重畳
した形態などの適宜な形態とすることができる。

【００８０】前記の場合、コレステリック液晶層をその
強度や操作性などに応じて１層又は２層以上の支持体で
保持することもできる。２層以上の支持体を用いる場合
には、偏光の状態変化を防止する点などより例えば無配
向のフィルムや、配向しても複屈折の小さいトリアセテ
ートフィルムなどの如く位相差が可及的に小さいものが
好ましく用いうる。

【００８１】なお円偏光分離層は、上記の分離性能の均
一化や斜め入射光の波長シフトに対処する点等より平坦
な層として形成されていることが好ましく、重畳物の場
合にも各層は平坦なものであることが好ましい。コレス
テリック液晶層の重畳には、製造効率や薄膜化などの点
より液晶ポリマーの使用が特に有利である。

【００８２】図１〜図３に例示の如く、導光板１の出射
面側に円偏光分離層４を配置することで、導光板より出
射した光が円偏光分離層に入射し、左右の内の所定（仮
に左）の円偏光は透過し、所定外（右）の円偏光は反射
され、その反射光は、戻り光として導光板に再入射す
る。導光板に再入射した光は、下面の反射層等からなる
反射機能部分で反射されて再び円偏光分離層に入射し、
透過光と反射光（再々入射光）に再度分離される。

【００８３】従って、反射光としての再入射光は、円偏
光分離層を透過しうる所定の円偏光となるまで円偏光分
離層と導光板との間に閉じ込められて反射を繰返すこと
となるが、本発明においては再入射光の利用効率等の点
より、上記したように可及的に少ない繰返し数で、就
中、初回の再入射光が反射の繰返しなく出射するように
したものが好ましい。

【００８４】図２や図３に例示の如く、円偏光分離層４
の光出射側（上方）には直線偏光変換手段としての位相
差層５を設けることができる。その場合には、円偏光分
離層より出射した円偏光が位相差層に入射して位相変化
を受け、その位相変化が１／４波長に相当する波長の光
は直線偏光に変換され、他の波長光は楕円偏光に変換さ
れる。変換された楕円偏光は、前記の直線偏光に変換さ
れた光の波長に近いほど扁平な楕円偏光となる。かかる
結果、偏光板を透過しうる直線偏光成分を多く含む状態
の光が位相差層より出射される。

【００８５】前記の如く、円偏光分離層の光出射側に必
要に応じて配置する位相差層は、円偏光分離層より出射
した円偏光を直線偏光成分の多い状態に変換することを
目的とするものである。直線偏光成分の多い状態に変換
することにより、偏光板を透過しやすい光とすることが
できる。この偏光板は、例えば液晶表示装置の場合、液
晶セルに対する視野角の変化で発生する偏光特性の低下
を防止して表示品位を維持する光学素子や、より高度な
偏光度を実現してよりよい表示品位を達成する光学素子
などとして機能するものである。

【００８６】すなわち前記において、偏光板を用いず
に、円偏光分離層よりの出射偏光をそのまま液晶セルに
入射させて表示を達成することは可能であるが、偏光板
を介することで前記した表示品位の向上等をはかりうる
ことから必要に応じて偏光板が用いられる場合がある。
その場合に、偏光板に対する透過率の高いほど表示の明
るさの点より有利であり、その透過率は偏光板の偏光軸
（透過軸）と一致する偏光方向の直線偏光成分を多く含
むほど高くなるので、それを目的に直線偏光変換手段を
介して円偏光分離層よりの出射偏光を所定の直線偏光に
変換するものである。

【００８７】ちなみに、通例のヨウ素系偏光板に自然光
や円偏光を入射させた場合、その透過率は約４３％程度
であるが、直線偏光を偏光軸を一致させて入射させた場
合には８０％を超える透過率を得ることができ、従って
光の利用効率が大幅に向上して明るさに優れる液晶表示
などが可能となる。またかかる偏光板では、９９．９９
％に達する偏光度も達成できる。円偏光分離層の単独で
は、かかる高偏光度の達成は困難で、特に斜めからの入
射光に対する偏光度が低下しやすい。

【００８８】位相差層としては、円偏光分離層より出射
した円偏光を、１／４波長の位相差に相当して直線偏光
を多く形成しうると共に、他の波長の光を前記直線偏光
と可及的にパラレルな方向に長径方向を有し、かつ可及
的に直線偏光に近い扁平な楕円偏光に変換しうるものが
好ましい。位相差層は、円偏光分離層や拡散層、あるい
は液晶セルの偏光板と一体的に設けることもできる。

【００８９】前記の如き位相差層を用いることにより、
その出射光の直線偏光方向や楕円偏光の長径方向が偏光
板の透過軸と可及的に平行になるように配置して、偏光
板を透過しうる直線偏光成分の多い状態の光を得ること
ができる。位相差層は、適宜な材質で形成でき、透明で
均一な位相差を与えるものが好ましく、一般には位相差
板が用いられる。

【００９０】位相差層にて付与する位相差は、円偏光分
離層より出射される円偏光の波長域などに応じて適宜に
決定しうる。ちなみに可視光域では波長範囲や変換効率
等の点より、殆どの位相差板がその材質特性より正の複
屈折の波長分散を示すものであることも加味して、その
位相差が小さいもの、就中１００〜１８０nm、特に１１
０〜１５０nm以下の位相差を与えるものが好ましく用い
うる。

【００９１】位相差板は、１層又は２以上の重畳層とし
て形成することができる。１層からなる位相差板の場合
には、複屈折の波長分散が小さいものほど波長毎の偏光
状態の均一化をはかることができて好ましい。一方、位
相差板の重畳化は、波長域における波長特性の改良に有
効であり、その組合せは波長域などに応じて適宜に決定
してよい。

【００９２】なお可視光域を対象に２層以上の位相差板
とする場合、上記の如く１００〜１８０nmの位相差を与
える層を１層以上の奇数層として含ませることが直線偏
光成分の多い光を得る点より好ましい。１００〜１８０
nmの位相差を与える層以外の層は、通例２００〜４００
nmの位相差を与える層で形成することが波長特性の改良
等の点より好ましいが、これに限定するものではない。

【００９３】位相差板は、例えばポリカーボネートやポ
リスルホン、ポリエステルやポリメチルメタクリレー
ト、ポリアミドやポリビニールアルコール等からなるフ
ィルムを延伸処理してなる複屈折性シートなどとして得
ることができる。発光強度や発光色を広い視野角で均一
に維持する点よりは、位相差層の面内における位相差の
誤差が小さいほど好ましく、就中、その誤差が±１０nm
以下であることが好ましい。

【００９４】位相差層に設定する位相差や光学軸の方向
は、目的とする直線偏光の振動方向などに応じて適宜に
決定することができる。ちなみに１３５nmの位相差を与
える位相差層の場合、円偏光の向きに応じて光学軸に対
し振動方向が＋４５度又は−４５度の直線偏光（波長５
４０nm）が得られる。なお位相差層が２層以上からなる
場合、特にその外部側表面層を１００〜１８０nmの位相
差を与える層が占める場合にはその層に基づいて配置角
度を設定することが好ましい。

【００９５】上記のように本発明による偏光光源装置
は、円偏光分離層による反射光（再入射光）を偏光変換
による出射光として再利用することで反射ロス等を防止
し、その出射光を必要に応じ位相差層等を介し直線偏光
成分をリッチに含む光状態に変換して偏光板を透過しや
すくし吸収ロスを防止して、光利用効率の向上をはかり
うるようにしたものである。この方式により、理想的に
は偏光板を透過する光量を約２倍に増量しうるが、光源
として利用する点よりは、偏光板を透過しうる直線偏光
成分を６５％以上、就中７０％以上含むことが好まし
い。

【００９６】本発明による偏光光源装置は、上記の如く
光の利用効率に優れて明るく、垂直性に優れて明暗ムラ
の少ない光を提供し、大面積化等も容易であることより
液晶表示装置等におけるバックライトシステムなどとし
て種々の装置に好ましく用いることができる。

【００９７】図１１に本発明による偏光光源装置８をバ
ックライトシステムに用いた液晶表示装置９を例示し
た。９１が下側の偏光板、９２が液晶セル、９３が上側
の偏光板、９４が補償用拡散板である。下側の偏光板９
１や補償用拡散板９４は、必要に応じて設けられる。

【００９８】液晶表示装置は一般に、液晶シャッタとし
て機能する液晶セルとそれに付随の駆動装置、偏光板、
バックライト、及び必要に応じての補償用位相差板等の
構成部品を適宜に組立てることなどにより形成される。
本発明においては、上記した偏光光源装置を用いる点を
除いて特に限定はなく、従来に準じて形成することがで
きる。特に、直視型の液晶表示装置を好ましく形成する
ことができる。

【００９９】従って用いる液晶セルについては特に限定
はなく、適宜なものを用いうる。就中、偏光状態の光を
液晶セルに入射させて表示を行うものに有利に用いら
れ、例えばツイストネマチック液晶やスーパーツイスト
ネマチック液晶を用いた液晶セル等に好ましく用いうる
が、非ツイスト系の液晶や二色性染料を液晶中に分散さ
せたゲストホスト系の液晶、あるいは強誘電性液晶を用
いた液晶セルなどにも用いうる。液晶の駆動方式につい
ても特に限定はない。

【０１００】なお高度な直線偏光の入射による良好なコ
ントラスト比の表示を得る点よりは偏光板として、特に
バックライト側の偏光板として、例えばヨウ素系や染料
系の吸収型直線偏光子などの如く偏光度の高いものを用
いた液晶表示装置が好ましい。またバックライト側の偏
光板、すなわち拡散層の光出射側の偏光板と拡散層の光
学軸とを一致又は近似させた配置状態が光利用効率の点
などより好ましい。

【０１０１】液晶表示装置の形成に際しては、例えば視
認側の偏光板の上に設ける拡散板やアンチグレア層、反
射防止膜や保護層や保護板、あるいは液晶セルと偏光板
の間に設ける補償用位相差板などの適宜な光学素子を適
宜に配置することができる。

【０１０２】前記の補償用位相差板は、複屈折の波長依
存性などを補償して視認性の向上等をはかることを目的
とするものである。本発明においては、視認側又は／及
びバックライト側の偏光板と液晶セルの間等に必要に応
じて配置される。なお補償用位相差板としては、波長域
などに応じて適宜なものを用いることができ、１層又は
２層以上の重畳層として形成されていてよい。補償用位
相差板は、上記した直線偏光変換用の位相差板で例示の
延伸フィルムなどとして得ることができる。

【０１０３】本発明において、上記した偏光光源装置や
液晶表示装置を形成する光学素子ないし部品は、全体的
又は部分的に積層一体化されて固着されていてもよい
し、分離容易な状態に配置したものであってもよい。液
晶表示装置等の形成に際しては、垂直性や平行光性に優
れる出射光を供給し、円偏光分離層を介した再入射光も
散乱等によるロスや角度変化の少ない状態で、かつ初期
出射光との方向の一致性よく再出射して、視認性の向上
に有効な方向の出射光を効率よく供給する偏光光源装置
が好ましく用いうる。

【０１０４】

【実施例】

参考例１ アクリル系の主鎖を有するガラス転移温度が５７℃の側
鎖型コレステリック液晶ポリマーを、トリアセチルセル
ロースフィルムのポリイミドラビング処理面にスピンコ
ート方式で成膜後、１４０℃で３０秒間加熱後さらに１
２０℃で２分間加熱して急冷し、鏡面状の選択反射状態
を呈する円偏光分離板を得た。これは、４２０〜５０５
nmの波長範囲で良好な選択反射性を示し、この領域で９
０％以上を正反射方向に選択反射するものであった。

【０１０５】参考例２ アクリル系の主鎖を有するガラス転移温度が６４℃の側
鎖型コレステリック液晶ポリマーを、トリアセチルセル
ロースフィルムのポリイミドラビング処理面にスピンコ
ート方式で成膜後、１５０℃で３０秒間加熱後さらに１
３０℃で２分間加熱して急冷し、鏡面状の選択反射状態
を呈する円偏光分離板を得た。これは、５００〜５９０
nmの波長範囲で良好な選択反射性を示し、この領域で９
０％以上を正反射方向に選択反射するものであった。

【０１０６】参考例３ アクリル系の主鎖を有するガラス転移温度が７５℃の側
鎖型コレステリック液晶ポリマーを、トリアセチルセル
ロースフィルムのポリイミドラビング処理面にスピンコ
ート方式で成膜後、１７０℃で３０秒間加熱後さらに１
４５℃で２分間加熱して急冷し、鏡面状の選択反射状態
を呈する円偏光分離板を得た。これは、５９５〜７０５
nmの波長範囲で良好な選択反射性を示し、この領域で９
０％以上を正反射方向に選択反射するものであった。

【０１０７】参考例４ 参考例１、参考例２及び参考例３で得た円偏光分離板を
積層して重畳型の円偏光分離板を得た。これは、４２０
〜７０５nmの波長範囲で良好な選択反射性を示し、この
領域で９０％以上を正反射方向に選択反射するものであ
った。

【０１０８】実施例１ ポリメチルメタクリレートを加熱溶融させて１８０℃の
金属金型に注入して１時間保持した後、徐冷して面内位
相差が１０nm以下の導光板を得た。この導光板は、幅１
９５mm、奥行１５０mm、入射面の厚さ５mm、その対向端
の厚さ１mm、上面は平坦、下面は入射面からその対向端
に向かって平面に近い下側に突出した湾曲面（図６）
に、入射面に平行な凹部（図８ａ）を有効幅１８５mmで
有してその凹部は表１に示した形態を有するものであっ
た。

【０１０９】なお前記の凹部は、表面形状測定装置で測
定したものである。凹部の横断面における仮想下辺を基
準辺として、頂点（短辺面と長辺面の交点）からの基準
辺に対する法線で分割される左右の辺の長さに基づいて
短辺面と長辺面の上面への投影幅を決定し、頂点と基準
辺間の法線長さにより高さを決定した。なお上面に対す
る角度の、短辺面（θ₂）と長辺面（θ₁）とでの±の符
号の逆転は、上面を基準とした場合に計測方向が逆転す
ることを意味し、短辺面の計測方向を正方向としたこと
による。

【０１１０】

【表１】

【０１１１】前記で得た導光板の入射面に直径３mmの冷
陰極管を配置し、銀蒸着を施したポリエチレンテレフタ
レートフィルムからなる光源ホルダにて冷陰極管を包囲
し、導光板の下面に銀蒸着を施したポリエチレンテレフ
タレートフィルムからなる反射シートを銀蒸着面側を介
し配置してサイドライト型の面光源装置を得、その上面
に参考例４で得た円偏光分離板と、位相差が１３５nmの
位相差板をその順序で配置すると共に、拡散シートを配
置して偏光光源装置を得た。なお拡散シートの配置位置
は、導光板と円偏光分離板の間、円偏光分離板と位相差
板の間、又は位相差板の上面の３種とした。

【０１１２】前記の拡散シートは、平均粒径１μmでそ
の標準偏差が０．１μmのシリカ微粒子１０部（重量
部、以下同じ）を市販の紫外線硬化樹脂１００部に分散
させ、その分散液を厚さ５０μmのトリアセチルセルロ
ースフィルムの表面に塗布し、紫外線で硬化処理して得
たものである。

【０１１３】実施例２ シリカ微粒子の使用量を２０部としたほかは実施例１に
準じて拡散シートを得、それを用いて偏光光源装置を得
た。

【０１１４】実施例３ 平均粒径が２μmのシリカ微粒子を用いたほかは実施例
１に準じて拡散シートを得、それを用いて偏光光源装置
を得た。

【０１１５】比較例１ トリアセチルセルロースフィルムに代えて、二軸延伸ポ
リエチレンテレフタレートフィルムを用いたほかは実施
例１に準じて拡散シートを得、それを用いて偏光光源装
置を得た。

【０１１６】比較例２ シリカ微粒子に代えて、平均粒径が１．５μmの酸化チ
タン粉末を用いたほかは実施例１に準じて拡散シートを
得、それを用いて偏光光源装置を得た。

【０１１７】比較例３ 平均粒径が８μmのシリカ微粒子を３０部用いたほかは
実施例１に準じて拡散シートを得、それを用いて偏光光
源装置を得た。

【０１１８】比較例４ 実施例１に準じて得た拡散シートの基材側に同じトリア
セチルセルロースフィルムを光学軸を一致させて貼着し
た拡散シートを得、それを用いて実施例１に準じて偏光
光源装置を得た。

【０１１９】比較例５ 拡散シートを用いないほかは実施例１に準じて偏光光源
装置を得た。

【０１２０】評価試験１ 実施例、比較例で得た拡散シートの塗工層の厚さを膜厚
測定装置（大塚電子社製、ＭＣＰＤ−１０００）にて調
べると共に、表面粗さ計にて表面凹凸の平均高さを調べ
た。また拡散シートの正面方向と上下左右３０度の角度
における位相差を複屈折測定装置（オーク社製、ＡＤＲ
−１００ＸＹ、ＴＦＭ−１２０ＣＦＴ）にて調べた。さ
らに位相差測定装置（大塚電子社製）を用いた回転検光
子法にて、直線偏光を入射させた際の長軸強度と短軸強
度を調べた。長短軸強度比は、上記したように偏光状態
の保存性能を示すものである。加えて拡散シートに平行
光線を垂直入射させた場合の透過率も調べた。

【０１２１】前記の結果を表２に示した。

【表２】

【０１２２】なお前記において、拡散シートの配置位
置、すなわち導光板と円偏光分離板の間、円偏光分離板
と位相差板の間、又は位相差板の上面の配置位置の相違
で実質的な特性の相違は認められなかった。

【０１２３】評価試験２ 実施例、比較例で得た偏光光源装置の上面に、スーパー
ツイストネマチック液晶セルを配置して液晶表示装置を
得た。この液晶セルは、その両面に位相差板を設けてノ
ーマリーホワイトの白黒モードに調整したものであり、
液晶表示装置は円偏光分離板直上の位相差板の角度を変
化させて白状態時の透過率が最大となるように調整し
た。この液晶表示装置の非選択状態における表示状態を
観察し、拡散シートの有無による正面輝度の変化とモア
レ発生の有無を調べた。

【０１２４】前記の結果を表３に示した。

【表３】

【０１２５】表２より、実施例及び比較例２，３で拡散
シートの位相差が３０nm以下を満足し、比較例１では非
常に位相差が大きく、比較例４では５７nmの位相差であ
ることがわかる。また実施例及び比較例１，４の拡散シ
ートはほぼ透明であったが、比較例２，３では乳白色で
あった。さらに表面粗さでは実施例及び比較例１，２，
４で平均高さ５μm以下を満足し、比較例３では９μmと
大きいことがわかる。加えて実施例では長／短軸強度比
が８／１以上であるが、比較例では４／１以下であり、
特に比較例２，３では長／短軸強度比だけでなく、検光
子を入れないときの観測強度も実施例より２０％以上低
い値であった。

【０１２６】一方、表３より液晶表示装置では拡散シー
トを用いない比較例５でモアレが発生し、ギラギラとし
た表示であった。これに対し、拡散シートを用いた実施
例及び比較例１〜４ではモアレを防止し得たが、正面輝
度の低下が実施例の場合には拡散シートを用いないとき
の２０％以下であったのに、比較例ではその低下が大き
く画面表示が暗いものであった。なお液晶表示装置とし
た場合にも、拡散シートの配置位置の相違で実質的な特
性の相違は認められなかった。

【０１２７】上記の結果より総合的に、実施例の場合に
はその拡散シートによって輝度の低下を抑制しつつ明る
い表示を達成でき、円偏光分離層と組合せた場合に高い
光利用効率を実現できて、モアレを防止した明るくて見
やすい高表示品位の液晶表示装置を形成できることがわ
かる。

【図面の簡単な説明】

【図１】偏光光源装置例の側面説明断面図

【図２】他の偏光光源装置例の側面説明断面図

【図３】さらに他の偏光光源装置例の側面説明断面図

【図４】導光板例の斜視説明図

【図５】他の導光板例の側面説明図

【図６】さらに他の導光板例の側面説明図

【図７】さらに他の導光板例の側面説明図

【図８】凸部例の側面説明図

【図９】凹部例の側面説明図

【図１０】拡散層の有（ａ）又は無（ｂ）による明暗ム
ラの説明図

【図１１】液晶表示装置例の側面説明断面図

【符号の説明】

８：偏光光源装置 １：導光板 １１：上面 １２，１６，１７，１８：下面 ２１，２２，２３，２４：下面における凸部 ２５，２６，２７，２８：下面における凹部 ３１，３３，３５，３７，４２，４４，４６，４８：長
辺面 ３２，３４，３６，３８，４１，４３，４５，４７：短
辺面 １３：入射面 ２，６：反射層 ３：拡散層 ４：円偏光分離層 ５：位相差層 ７：光源 ９：液晶表示装置

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上下面の少なくとも一方に微細なプリズ
   ム状凹凸を有して側面からの入射光を上下面の一方より
   明暗ムラのある状態で出射する導光板の出射面側に円偏
   光分離層と拡散層を有し、その拡散層の位相差が波長６
   ３３nmの垂直入射光に基づいて３０nm以下であることを
   特徴とする偏光光源装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、導光板におけるプリ
   ズム状凹凸のピッチが２０〜５００μmであり、円偏光
   分離層がシートからなると共に、拡散層の位相差が入射
   角３０度以内で入射した波長６３３nmの光に基づいて３
   ０nm以下である偏光光源装置。
3. 【請求項３】 請求項１又は２において、拡散層が、一
   方の面より入射した任意偏光面の直線偏光の他面よりの
   透過光の回転検光子法による測定に基づく光の三刺激値
   の内のＹで示した長軸強度が短軸強度の５倍以上のもの
   である偏光光源装置。
4. 【請求項４】 請求項１〜３において、拡散層が、プラ
   スチック基材にシリカ微粒子含有の樹脂層を設けた拡散
   シートからなり、その樹脂層が谷部を基準とした平均高
   さで５μm以下の凹凸表面を有するものである偏光光源
   装置。
5. 【請求項５】 請求項１〜４において、導光板が、下面
   に光入射面と平行な微細プリズム状凹凸を有するもので
   ある偏光光源装置。
6. 【請求項６】 請求項５において、導光板の微細プリズ
   ム状凹凸が長辺面と短辺面とで形成され、その長辺面の
   出射面に対する傾斜角が０〜１０度、短辺面のそれが２
   ０〜５０度である偏光光源装置。
7. 【請求項７】 請求項１〜６において、円偏光分離層の
   光出射側に位相差層を有する偏光光源装置。
8. 【請求項８】 請求項７において、位相差層が１００〜
   １８０nmの位相差を示す位相差板又はそれを含む積層位
   相差板からなる偏光光源装置。
9. 【請求項９】 請求項７又は８において、拡散層が円偏
   光分離層と位相差層の間に位置する偏光光源装置。
10. 【請求項１０】 請求項７又は８において、拡散層が位
    相差層の光出射側に位置する偏光光源装置。
11. 【請求項１１】 請求項１０において、拡散層の光出射
    側に偏光板を有してその偏光板と拡散層の光学軸が一致
    又は近似する状態にある偏光光源装置。
12. 【請求項１２】 少なくとも片側に偏光板を有する液晶
    セルの片側に、請求項１〜１１に記載の偏光光源装置を
    配置したことを特徴とする液晶表示装置。