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技術 偏光導光板及び偏光面光源

出願人 日東電工株式会社
発明者 宮武稔櫻本孝文
出願日 1999年5月12日 (20年4ヶ月経過) 出願番号 1999-131429
公開日 2000年11月24日 (18年10ヶ月経過) 公開番号 2000-321427
状態 特許登録済
技術分野 ライトガイド一般及び応用 レンズ以外の光学要素 回折格子、偏光要素、ホログラム光学素子 液晶4(光学部材との組合せ) 偏光要素 液晶4(光学部材との組合せ)
主要キーワード 所定振動 方向条件 延び性 透光性樹脂板 射出成形方式 配置方式 脆性ポリマー ブリュスター角
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図面 (4)

課題

直線偏光からなる出射光が得られてその偏光方向(振動面)も任意に制御できる導光板の開発。

解決手段

透光性樹脂板(1)の片面又は両面に、複屈折性微小領域を分散含有して偏光方向により散乱方性を示す偏光散乱板(3)を積層してなる偏光導光板

効果

透光性樹脂板に反射ドット等の特別な光出射手段を形成する必要なく側面より自然光入射させて表裏面より直線偏光を効率よく出射し、偏光散乱板の光軸を介して所定振動方向の直線偏光が得られ、偏光散乱板の光軸制御で直線偏光の振動方向を任意に変えうる。

概要

背景

概要

直線偏光からなる出射光が得られてその偏光方向(振動面)も任意に制御できる導光板の開発。

透光性樹脂板(1)の片面又は両面に、複屈折性微小領域を分散含有して偏光方向により散乱方性を示す偏光散乱板(3)を積層してなる偏光導光板

透光性樹脂板に反射ドット等の特別な光出射手段を形成する必要なく側面より自然光入射させて表裏面より直線偏光を効率よく出射し、偏光散乱板の光軸を介して所定振動方向の直線偏光が得られ、偏光散乱板の光軸制御で直線偏光の振動方向を任意に変えうる。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
4件

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請求項1

透光性樹脂板の片面又は両面に、複屈折性微小領域を分散含有して偏光方向により散乱方性を示す偏光散乱板を積層したことを特徴とする偏光導光板

請求項2

請求項1において、偏光散乱板が微小領域含有の透明フィルムからなり、その微小領域の各光軸方向における他の部分との屈折率差△n1、△n2、△n3が最大値を示す軸方向において0.03以上(△n1)で、その軸方向に直交する他の2ヶの軸方向において前記△n1の50%以下(△n2、△n3))であり、かつその△n2と△n3が等しいものからなる偏光導光板。

請求項3

請求項2において、偏光散乱板における△n1の方向が透明フィルム面と平行である偏光導光板。

請求項4

請求項1〜3において、透光性樹脂板と偏光散乱板がアクリル系粘着層を介し積層されてなる偏光導光板

請求項5

請求項1〜4に記載の偏光導光板の少なくとも一側面に光源を有し、かつ表裏面の一方に鏡面反射層を有することを特徴とする偏光面光源

--

0001

本発明は、側面からの入射光表裏面より振動面が制御された状態で直線偏光出射されて液晶表示装置バックライトの形成などに好適な偏光導光板及び偏光面光源に関する。

背景技術

0002

従来、液晶表示装置のバックライトとして用いうるサイドライト型導光板としては、透光性樹脂板反射ドット等からなる光出射手段を設けてその光出射手段を介し板内の全反射による伝送光散乱等により板の表裏の一方より出射させるようにしたものが知られていた。しかしながら、前記の出射光は殆ど偏光特性を示さない自然光であり、液晶表示に際してはそれを偏光板を介し直線偏光に変換する必要のあることから、偏光板による吸収ロスを生じて光の利用効率が50%を超え得ない問題点があった。

0003

前記に鑑みて、ブリュスター角を利用して直線偏光が得られる偏光分離板位相差板組合せた偏光変換手段を併用するシステムなども提案されている(特開平6−18873号公報、特開平6−160840号公報、特開平6−265892号公報、特開平7−72475号公報、特開平7−261122号公報、特開平7−270792号公報、特開平9−54556号公報、特開平9−105933号公報、特開平9−138406号公報、特開平9−152604公報、特開平9−293406号公報、特開平9−326205号公報、特開平10−78581号公報等)。しかしながら、かかるバックライトにては充分な偏光が得られず偏光方向の制御も困難なことなどから実用性に乏しい難点があった。

0004

本発明は、直線偏光からなる出射光が得られてその偏光方向(振動面)も任意に制御できる導光板の開発を課題とする。

0005

本発明は、透光性樹脂板の片面又は両面に、複屈折性微小領域を分散含有して偏光方向により散乱異方性を示す偏光散乱板を積層したことを特徴とする偏光導光板を提供するものである。

発明の効果

0006

本発明によれば、上記の構成により透光性樹脂板に反射ドット等の特別な光出射手段を形成する必要なく側面より自然光を入射させて表裏面より直線偏光を効率よく出射させることができ、かつ併用の偏光散乱板の光軸を介してそれに応じた振動方向の直線偏光を得ることができる。従って偏光散乱板の光軸制御で直線偏光の振動方向を任意に変えることができる。またかかる偏光導光板の表裏面の一方に鏡面反射層を配置して偏光導光板の他方の一面より出射させることで一面よりの出射効率がより向上し、拡散性にも優れる直線偏光が得られてその上に偏光軸を平行にして液晶表示素子を配置することで通常よりも2倍近い輝度を達成することも可能である。

0007

すなわち前記において、側面よりの入射光は空気界面との屈折率差により全反射されて導光板内を伝送されつつ偏光散乱板に入射しその入射光の内、微小領域との最大屈折率差(△n1)を示す軸方向(△n1方向)に平行な振動面を有する直線偏光が選択的に強く散乱されてその一部が全反射角よりも小さい角度となり導光板より出射する。

0008

一方、前記の△n1方向の散乱で大きい角度で散乱された光、及び△n1方向条件満足したが散乱を受けなかった光、加えて△n1方向以外の振動方向を有する光は、導光板内に閉じ込められて全反射を繰り返しつつ伝送され偏光散乱板による複屈折位相差などにより偏光状態も解消されて前記の△n1方向条件を満足して出射する機会を待つ。以上の繰り返しにより、導光板より所定振動面の直線偏光が効率よく出射される。

0009

本発明による偏光導光板は、透光性樹脂板の片面又は両面に、複屈折性の微小領域を分散含有して偏光方向により散乱異方性を示す偏光散乱板を積層したものよりなる。その例を図1図2に示した。1が透光性樹脂板、3が偏光散乱板であり、2が必要に応じての接着層である。

0010

透光性樹脂板は、光源波長域に応じそれに透明性を示す適宜な材料にて形成された板状物であればよい。ちなみに可視光域では、例えばアクリル系樹脂ポリカーボネート系樹脂スチレン系樹脂ノルボルネン系樹脂エポキシ系樹脂からなる板などが好ましく用いうる。光透過率の点よりは、屈折率が可及的に小さい樹脂からなる板が好ましい。

0011

また出射光の偏光特性を維持する点よりは、面内方向の位相差が可及的に小さい樹脂板が好ましく、かかる点よりは板を成形する際に歪み等による配向複屈折を生じにくい材料、特にポリメチルメタレートやノルボルネン系樹脂などが好ましく用いうる。かかる樹脂は、板の成形性にも優れている。

0012

透光性樹脂板の形状は、液晶セルのサイズや光源の特性、出射光の輝度の均一化などに応じて適宜に決定することができ、特に限定はない。成形の容易性などの点よりは平板楔形の板などが好ましい。板の厚さも光源や液晶セルのサイズなどに応じて適宜に決定でき特に限定はないが、薄型軽量化等を目的に可及的に薄いことが好ましく就中10mm以下、特に0.5〜5mmが好ましい。

0013

なお透光性樹脂板の形成は、例えば射出成形方式注型成形方式、押出成形方式や流延成形方式圧延成形方式やロール塗工成形方式、トランスファ成形方式や反応射出成形方式(RIM)などの適宜な方式で行うことができる。その形成に際しては、必要に応じて例えば変色防止剤酸化防止剤紫外線吸収剤離型剤などの適宜な添加剤を配合することができる。

0014

一方、偏光散乱板としては、複屈折性の微小領域を分散含有して偏光方向により散乱異方性を示す適宜なものを用いうる。ちなみにその例としては、透明フィルム中に複屈折性の微小領域を分散含有させたものなどがあげられる。

0015

前記した散乱異方性を示す偏光散乱板の形成は、例えばポリマー類液晶類等の透明性に優れる適宜な材料の1種又は2種以上を、延伸処理等による適宜な配向処理で複屈折性が相違する領域を形成する組合せで用いて配向フィルムを得る方式などの適宜な方式にて行うことができる。

0016

ちなみに前記の組合せ例としては、ポリマー類と液晶類の組合せ、等方性ポリマーと異方性ポリマーの組合せ、異方性ポリマー同士の組合せなどがあげられる。微小領域の分散分布性などの点より、相分離する組合せが好ましく、組合せる材料の相溶性により分散分布性を制御することができる。相分離は、例えば非相溶性の材料を溶媒にて溶液化する方式や、非相溶性の材料を加熱溶融下に混合する方式などの適宜な方式で行うことができる。

0017

前記の組合せにて延伸方式により配向処理する場合、ポリマー類と液晶類の組合せ及び等方性ポリマーと異方性ポリマーの組合せでは任意な延伸温度延伸倍率にて、異方性ポリマー同士の組合せでは延伸条件を適宜に制御することにより目的の偏光散乱板を形成することができる。なお異方性ポリマーでは延伸方向の屈折率変化の特性に基づいて正負分類されるが、本発明においては正負いずれの異方性ポリマーも用いることができ、正同士や負同士、あるいは正負の組合せのいずれにても用いうる。

0019

またカーボネート系ポリマーや塩化ビニル系ポリマーイミド系ポリマースルホン系ポリマー、ポリエーテルスルホンポリエーテルエーテルケトンポリフェニレンスルフィドビニルアルコール系ポリマー塩化ビニリデン系ポリマーやビニルブチラール系ポリマー、アリレート系ポリマーやポリオキシメチレンシリコーン系ポリマーウレタン系ポリマーエーテル系ポリマーや酢酸ビニル系ポリマー、前記ポリマーのブレンド物、あるいはフェノール系やメラミン系、アクリル系やウレタン系、ウレタンアクリル系やエポキシ系やシリコーン系等の熱硬化型、ないし紫外線硬化型のポリマー類なども前記した透明ポリマーの例としてあげられる。

0020

一方、液晶類の例としては、シアノビフェニル系やシアノフェニルシクロヘキサン系、シアノフェニルエステル系安息香酸フェニルエステル系、フェニルピリミジン系やそれらの混合物の如き室温又は高温ネマチック相スメクチック相を呈する低分子液晶架橋性液晶モノマー、あるいは室温又は高温でネマチック相やスメクチック相を呈する液晶ポリマーなどがあげられる。前記の架橋性液晶モノマーは通例、配向処理した後、熱や光等による適宜な方式で架橋処理されてポリマーとされる。

0021

耐熱性耐久性等に優れる偏光散乱板を得る点よりは、ガラス転移温度が50℃以上、就中80℃以上のポリマー類と、架橋性液晶モノマーないし液晶ポリマーとの組合せで用いることが好ましい。その液晶ポリマーとしては主鎖型や側鎖型等の適宜なものを用いることができ、その種類について特に限定はない。

0022

液晶ポリマーを用いての偏光散乱板の形成は、例えばポリマー類の1種又は2種以上と、微小領域を形成するための液晶ポリマーの1種又は2種以上を混合し、液晶ポリマーを微小領域の状態で分散含有するポリマーフィルムを形成して適宜な方式で配向処理し、複屈折性が相違する領域を形成する方法などにて行うことができる。

0023

ちなみに前記した液晶ポリマーの具体例としては、下記の一般式で表されるモノマー単位を有する側鎖型の液晶ポリマーなどがあげられる。側鎖型液晶ポリマーは、当該モノマー単位を有するホモポリマーコポリマー等の適宜な熱可塑性ポリマーであればよく、就中モノドメイン配向性に優れるものが好ましい。

0024

一般式:
ID=000003HE=020 WI=027 LX=0465 LY=0800

0025

前記一般式においてXは、液晶ポリマーの主鎖を形成する骨格基であり、線状や分岐状や環状等の適宜な連結鎖にて形成されていてよい。ちなみにその例としては、ポリアクリレート類やポリメタクリレート類、ポリ−α−ハロアクリレート類やポリ−α−シアノアクリレート類、ポリアクリルアミド類ポリアクリロニトリル類、ポリメタクリロニトリル類やポリアミド類ポリエステル類ポリウレタン類ポリエーテル類ポリイミド類ポリシロキサン類などがあげられる。

0026

またYは、主鎖より分岐するスペーサ基であり、屈折率制御等の偏光散乱板の形成性などの点より好ましいスペーサ基Yは、例えばエチレンやプロピレンブチレンペンチレンヘキシレンオクチレン、デシレンやウンデシレン、ドデシレンやオクタデシレン、エトキシエチレンメトキシブチレンなどである。

0027

一方、Zは液晶配向性を付与するメソゲン基であり、下記の化合物などがあげられる。
ID=000004HE=070 WI=072 LX=0240 LY=1850

0028

前記化合物における末端置換基Aは、例えばシアノ基アルキル基アルケニル基アルコキシ基オキサアルキル基水素の1個以上がフッ素又は塩素にて置換されたハロアルキル基ハロアルコキシ基ハロアルケニル基などの適宜なものであってよい。

0029

前記において、スペーサ基Yとメソゲン基Zはエーテル結合、すなわち−O−を介して結合していてもよい。またメソゲン基Zにおけるフェニル基は、その1個又は2個の水素がハロゲンで置換されていてもよく、その場合、ハロゲンとしては塩素又はフッ素が好ましい。

0030

上記した液晶ポリマーを用いた偏光散乱板の形成は、例えばポリマーフィルムを形成するためのポリマー類と液晶ポリマーを混合して、液晶ポリマーを微小領域の状態で分散含有するポリマーフィルムを形成した後、その微小領域を形成する液晶ポリマーを加熱処理して液晶配向させ、その配向状態を冷却固定する方法などにて行うことができる。

0031

上記した微小領域を分散含有するポリマーフィルム、すなわち配向処理対象のフィルムの形成は、例えばキャスティング法押出成形法射出成形法ロール成形法、流延成形法などの適宜な方式にて得ることができ、モノマー状態展開しそれを加熱処理や紫外線等の放射線処理などにより重合してフィルム状に製膜する方式などにても行うことができる。

0032

微小領域の均等分布性に優れる偏光散乱板を得る点などよりは、溶媒を介した形成材混合液をキャスティング法や流延成形法等にて製膜する方式が好ましい。その場合、溶媒の種類や混合液の粘度、混合液展開層の乾燥速度などにより微小領域の大きさや分布性などを制御することができる。ちなみに微小領域の小面積化には混合液の低粘度化や混合液展開層の乾燥速度の急速化などが有利である。

0033

配向処理対象のフィルムの厚さは、適宜に決定しうるが、一般には配向処理性などの点より1μm〜3mm、就中5μm〜1mm、特に10〜500μmとされる。なおフィルムの形成に際しては、例えば分散剤界面活性剤、紫外線吸収剤や色調調節剤難燃剤や離型剤、酸化防止剤などの適宜な添加剤を配合することができる。

0034

配向処理は、上記した如く例えば一軸や二軸、逐次二軸やZ軸等による延伸処理方式や圧延方式、ガラス転移温度又は液晶転移温度以上の温度で電場又は磁場を印加して急冷配向固定化する方式や製膜時に流動配向させる方式、等方性ポリマーの僅かな配向に基づいて液晶を自己配向させる方式などの、配向により屈折率を制御しうる適宜な方式の1種又は2種以上を用いて行うことができる。従って得られた偏光散乱板は、延伸フィルムであってもよいし、非延伸フィルムであってもよい。なお延伸フィルムとする場合には、脆性ポリマーも用いうるが、延び性に優れるポリマーが特に好ましく用いうる。

0035

また微小領域が上記した液晶ポリマーからなる場合には、例えばポリマーフィルム中に微小領域として分散分布する液晶ポリマーが液晶相を呈する温度に加熱して溶融させ、それを配向規制力の作用下に配向させて急冷し、配向状態を固定化する方式などにても行うことができる。微小領域の配向状態は、可及的にモノドメイン状態にあることが光学特性バラツキ防止などの点より好ましい。

0036

なお前記の配向規制力としては、例えばポリマーフィルムを適宜な倍率で延伸処理する方式による延伸力フィルム形成時のシェアリング力、電界磁界などの、液晶ポリマーを配向させうる適宜な規制力を適用でき、その1種又は2種以上の規制力を作用させて液晶ポリマーの配向処理を行うことができる。

0037

従って偏光散乱板における微小領域以外の部分は、複屈折性を示すものであってもよいし、等方性のものであってもよい。偏光散乱板の全体が複屈折性を示すものは、フィルム形成用のポリマー類に配向複屈折性のものを用いて上記した製膜過程における分子配向などにより得ることができ、必要に応じ例えば延伸処理等の公知の配向手段を加えて複屈折性を付与ないし制御することができる。

0038

また微小領域以外の部分が等方性の偏光散乱板は、例えばフィルム形成用のポリマー類に等方性のものを用いて、そのフィルムを当該ポリマー類のガラス転移温度以下の温度領域で延伸処理する方式などにより得ることができる。

0039

好ましく用いうる偏光散乱板は、微小領域とそれ以外の部分、すなわちポリマーフィルムからなる部分との、微小領域の各光軸方向における屈折率差△n1、△n2、、△n3が最大値を示す軸方向(△n1方向)において0.03以上(△n1)であり、かつその△n1方向と直交する残る二軸方向(△n2方向、△n3方向)において前記△n1の50%以下(△n2、△n3)でそれらが等しくなるように制御したものである。

0040

前記の屈折率差とすることにより、△n1方向の直線偏光が強く散乱され全反射角よりも小さい角度で散乱されて導光板より出射する光量を増やすことができ、それ以外の方向の直線偏光は散乱されにくくて全反射を繰り返し、導光板内に閉じ込めることができる。

0041

なお前記において微小領域の各光軸方向と微小領域以外の部分との屈折率差は、フィルムを形成するポリマーが光学的等方性のものである場合には、微小領域の各光軸方向の屈折率とポリマーフィルムの平均屈折率との差を意味し、フィルムを形成するポリマーが光学的異方性のものである場合には、ポリマーフィルムの主光軸方向と微小領域の主光軸方向とが通常は一致しているためそれぞれの軸方向における各屈折率の差を意味する。

0042

前記した全反射の点より△n1方向における屈折率差△n1は、適度に大きいことが好ましく、就中0.035〜1、特に0.045〜0.5の屈折率差△n1であることが好ましく、△n2方向と△n3方向における屈折率差△n2、△n3方向は適度に小さいことが好ましい。かかる屈折率差は、使用材料の屈折率や上記した配向操作などにより制御することができる。

0043

また前記の△n1方向は、導光板より出射される直線偏光の振動面であることより、かかる△n1方向は偏光散乱板面に平行であることが好ましい。なお面内におけるかかる△n1方向は、目的とする液晶セル等に応じた適宜な方向とすることができる。

0044

偏光散乱板における微小領域は、前記散乱効果等の均質性などの点より可及的に均等に分散分布していることが好ましい。微小領域の大きさ、特に散乱方向である△n1方向の長さは、後方散乱反射)や波長依存性に関係する。

0045

光利用効率の向上や波長依存性による着色の防止、微小領域の視覚による視認阻害の防止ないし鮮明な表示の阻害防止、さらには製膜性やフィルム強度などの点より微小領域の好ましい大きさ、特に△n1方向の好ましい長さは、0.05〜500μm、就中0.1〜250μm、特に1〜100μmである。なお微小領域は、通例ドメインの状態で偏光散乱板中に存在するが、その△n2方向等の長さについては特に限定はない。

0046

偏光散乱板中に占める微小領域の割合は、△n1方向の散乱性などの点より適宜に決定しうるが、一般にはフィルム強度なども踏まえて0.1〜70重量%、就中0.5〜50重量%、特に1〜30重量%とされる。

0047

偏光散乱板は、上記した複屈折特性を示すフィルムの単層にて形成することもできるし、かかるフィルムを2層以上重畳したものとして形成することもできる。当該フィルムの重畳化により、厚さ増加以上の相乗的な散乱効果を発揮させることができる。重畳体は、△n1方向又は△n2方向等の任意な配置角度で当該フィルムを重畳したものであってよいが、散乱効果の拡大などの点よりは△n1方向が上下の層で平行関係となるように重畳したものが好ましい。当該フィルムの重畳数は、2層以上の適宜な数とすることができる。

0048

重畳する当該フィルムは、△n1又は△n2等が同じものであってもよいし、異なるものであってもよい。なお△n1方向等における上下の層での平行関係は、可及的に平行であることが好ましいが、作業誤差によるズレなどは許容される。また△n1方向等にバラツキがある場合には、その平均方向に基づく。

0049

重畳体における当該フィルムは、全反射界面が最表面となるように接着層等を介して接着される。その接着には、例えばホットメルト系粘着系などの適宜な接着剤を用いうる。反射損を抑制する点よりは、当該フィルムとの屈折率差が可及的に小さい接着層が好ましく、当該フィルムやその微小領域を形成するポリマーにて接着することもできる。

0050

なお散乱偏光板は、導光板内を光が伝送する過程で適当に偏光状態が解消される必要があることより板の全体で又は部分的に位相差を有することが好ましい。基本的には散乱偏光板の遅相軸と散乱されにくい直線偏光の偏光軸(振動面)とは直交関係にあるため位相差による偏光変換は起きにくいが、僅かな散乱によって見かけの角度が変化し、偏光変換が生じるものと考えられる。

0051

前記した偏光変換の点よりは、散乱偏光板の厚さにて変化するが一般には5nm以上の面内位相差のあることが好ましい。なおその位相差の付与は、複屈折性の微粒子を含有させる方式や表面に付着させる方式、ポリマーフィルムを複屈折性とする方式、それらを併用する方式などの適宜な方式にて行うことができる。

0052

本発明による偏光導光板は、透光性樹脂板と偏光散乱板を積層したものであるが、その形成に対しては図1に例示した如く透光性樹脂板1と偏光散乱板3との界面での反射を可及的に抑制するため、すなわち透光性樹脂板と偏光散乱板との間の伝送光の透過を容易としてそれらの密着一体物からなる導光板の表裏面での全反射を達成するため可及的に屈折率の近い接着剤等にて接着されていることが好ましい。接着処理は、軸関係のズレ防止などの点よりも有効である。なお偏光導光板の形成に際しては、図2に例示した如く透光性樹脂板1の表裏両面に偏光散乱板3を設けることもできる。

0053

前記の接着処理は、上記した重畳型の偏光散乱板に準じて例えばアクリル系やシリコーン系、ポリエステル系やポリウレタン系、ポリエーテル系やゴム系等の透明な粘着剤などの適宜な接着剤を用いることができ、特に限定はない。光学特性の変化を防止する点などよりは、硬化や乾燥に高温プロセスを要さず、長時間の硬化や乾燥処理を要しないものが好ましい。また加熱や加湿の条件下に浮きや剥がれ等の剥離問題を生じないものが好ましい。

0054

前記の点より、メチル基エチル基ブチル基等の炭素数が20以下のアルキル基を有する(メタアクリル酸アルキルエステルと、(メタ)アクリル酸や(メタ)アクリル酸ヒドロキシエチル等の改良成分からなるアクリル系モノマーを、ガラス転移温度が0℃以下となる組合せにて共重合してなる、重量平均分子量が10万以上のアクリル系重合体ベースポリマーとするアクリル系粘着剤などが好ましく用いられる。アクリル系粘着剤は、透明性や耐候性や耐熱性などに優れる利点も有している。

0055

透光性樹脂板又は/及び偏光散乱板への粘着層付設は、適宜な方式で行いうる。その例としては、例えばトルエン酢酸エチル等の適宜な溶剤の単独物又は混合物からなる溶媒に粘着剤成分を溶解又は分散させて10〜40重量%程度の粘着剤液を調製し、それを流延方式や塗工方式等の適宜な展開方式で透光性樹脂板や偏光散乱板の上に直接付設する方式、あるいは前記に準じセパレータ上に粘着層を形成してそれを透光性樹脂板や偏光散乱板の上に移着する方式などがあげられる。設ける粘着層は、異なる組成又は種類等のものの重畳層であってもよい。

0056

接着層の厚さは、接着力等に応じて適宜に決定でき、一般には1〜500μmとされる。接着層には、必要に応じて例えば天然物合成物樹脂類ガラス繊維ガラスビーズ金属粉やその他の無機粉末等からなる充填剤顔料着色剤や酸化防止剤などの適宜な添加剤を配合することもできる。また微粒子を含有させて光拡散性を示す接着層としてもよい。

0057

本発明による偏光導光板は、上記したように側面からの入射光を表裏面より直線偏光として出射する特性を示すことより偏光面光源の形成に好ましく用いうる。その偏光面光源は、図3に例示した如く偏光導光板4の少なくとも一側面に光源5を配置することにより形成することができる。

0058

また輝度に優れる偏光面光源を得る点よりは、図例の如く偏光導光板4の表裏面の一方に鏡面反射層6を配置することが好ましい。これによれば、反射層配置側より出射する光を鏡面反射層を介し偏光状態を変化させることなく反転させて出射光を偏光導光板の表裏面の一方に集中させることができて、輝度を向上させることができる。

0059

前記の光源としては、偏光導光板の側面に配置うる例えば(冷,熱)陰極管発光ダイオード等の線状ないし面状のアレイ体、白熱球などの適宜なものを用いうる。就中、発光効率低消費電力性、細径性などの点より冷陰極管が好ましく用いうる。光源は、輝度やその均一性等の点より偏光導光板の対向する二側面やコの字管等による三側面などの複数の側面に配置することもできる。

0060

偏光面光源の形成に際しては、必要に応じて図例の如く光源からの発散光を偏光導光板の側面に導くために光源5を包囲するリフレクタ51などの適宜な補助手段を配置することもできる。リフレクタには、高反射率金属薄膜を付設した樹脂シート金属箔などが一般に用いられる。またリフレクタを偏光導光板の下面に延設して反射層を兼ねさすこともできる。なおリフレクタは、光源の固定手段などとしても有用である。

0061

一方、上記の反射層としては、偏光状態の維持の点より可及的に鏡面であることが好ましく、かかる点より金属からなる反射面が特に好ましい。その金属としては、例えばアルミニウムや銀、クロムや金、銅や錫、亜鉛インジウムパラジウム白金、あるいはその合金などの適宜なものを用いうる。

0062

反射層は、蒸着方式等による金属薄膜の付設層などとして偏光導光板に直接密着させることもできるが、完全反射は困難でやはり反射層による若干の吸収が生じ全反射による繰り返しを考慮すると吸収損失が懸念され、それを防止する点よりは反射板を単に重ね置くだけの空気層が介在しうる配置方式が好ましい。従ってかかる点より反射層は、例えば支持基材スパッタリング方式や蒸着方式等にて金属薄膜を付設した反射板、金属箔や金属の圧延シートなどの板状のものが好ましいく用いうる。上記した反射層の支持基材には、ガラス板や樹脂シートなどの適宜なものを用いうる。なお反射層は、偏光導光板の表裏のいずれに配置してもよい。

0063

偏光面光源の形成に際しては、例えば図例の拡散層7などの適宜な光学層の1種又は2種以上を適宜な位置に配置することができる。その光学層については特に限定はなく、例えば液晶表示装置の形成に用いられる光学層などの適宜なものを用いうる。

0064

ちなみに前記の拡散層は、面光源よりの出射光を拡散して発光を均一化し視認性を向上させることなどを目的に用いられる。本発明にては、出射光の偏光特性が可及的に解消されない拡散度のものが好ましく用いられる。また拡散層は、プリズムシートレンズシートの如く集光性を示すものなどであってもよい。

0065

なお拡散層は、例えばバフ処理等により表面を粗面化したシートシリカアルミナチタニアジルコニア酸化錫酸化インジウム酸化カドミウム酸化アンチモン等の導電性のこともある無機系微粒子架橋又は未架橋のポリマー等の有機系微粒子等の透明微粒子を含有させた樹脂塗工層や樹脂シートなどの従来に準じた適宜な方式で形成することができる。

0066

また偏光導光板や偏光面光源を形成する各層には、必要に応じ例えばサリチル酸エステル系化合物やベンゾフェノール系化合物ベンゾトリアゾール系化合物シアノアクリレート系化合物ニッケル錯塩系化合物等の紫外線吸収剤を配合して紫外線吸収能をもたせることができる。

0067

本発明による偏光導光板や偏光面光源は、上記した如く直線偏光をその振動面(偏光軸)を制御した状態で提供するものであることより、その特長に基づいて例えば液晶表示装置の形成などの、直線偏光を利用する適宜な装置や用途に用いることができる。

0068

実施例1
AS樹脂(旭化成社製、スタイラックAS)200部(重量部、以下同じ)とポリカーボネート(帝人社製、パンライト)800部を溶解させた20重量%ジクロロメタン溶液を用いてキャスト法により厚さ80μmのポリマーフィルムを形成し、それを80℃で2.5倍に延伸処理したのち急冷して偏光散乱板を得た。

0069

前記の偏光散乱板は、ポリカーボネートからなるフィルム中にAS樹脂からなる微小領域がドメイン状に分散したものであり、屈折率差△n1が0.05で、△n2、△n3が0.001であった。また前記の微小領域の平均径偏光顕微鏡観察による位相差に基づく着色により測定したところ、△n1方向の長さが約8μmであった。

0070

次に前記の偏光散乱板をその△n1方向が端面に対し45度の交差角となるように厚さ2mmのアクリル樹脂板(三菱レイヨン社製)の片面にアクリル系粘着層を介し接着して偏光導光板を得、その一側面に冷陰極管をマット処理したPET系反射シートよりなるランプリフレクタにて固定し、偏光散乱板の下面にPETシート銀蒸着を施した鏡面反射シートを配置して偏光面光源を得た。

0071

比較例
厚さ2mmのアクリル樹脂板の片面にチタン白を混合した反射インクドット状に印刷し、その片面に発泡PETよりなる白色反射板を配置してなる導光板を用いたほかは実施例1に準じて面光源を得た。

0072

評価試験
実施例、比較例で得た(偏光)面光源について正面及び斜め方向の輝度を目視観察した結果、正面方向では両方ともほぼ同じ輝度であったが、斜め方向では実施例1の方がより広い角度範囲で輝度に優れていた。

0073

一方、(偏光)面光源上に45度の方向に透過軸をもつ偏光板を配置して前記と同様に輝度を調べたところ、比較例では偏光板の配置で輝度が半分程度に低下したが、実施例1では輝度の低下が殆ど認められず比較例の約2倍の明るさを示した。

0074

前記より、本発明による偏光面光源を液晶表示装置のバックライトとして用いることで非常に明るい表示を達成できることがわかる。

図面の簡単な説明

0075

図1偏光導光板例の断面図
図2他の偏光導光板例の断面図
図3偏光面光源例の断面図

--

0076

4:偏光導光板
1:透光性樹脂板
2:接着層
3:偏光散乱板
5:光源
6:鏡面反射層
7:拡散層

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