JPH10142407A

JPH10142407A - 反射板、面光源装置及び液晶表示装置

Info

Publication number: JPH10142407A
Application number: JP8312845A
Authority: JP
Inventors: Tadayuki Kameyama; 忠幸亀山; Naoki Takahashi; 直樹高橋
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 1996-11-08
Filing date: 1996-11-08
Publication date: 1998-05-29

Abstract

(57)【要約】【課題】反射率に優れ、かつ反射による偏光状態の解
消が少なくて、しかも円偏光分離層による反射を介した
導光板への再入射光を多重反射の繰返しなく、従って少
ない反射回数で円偏光分離層より効率よく出射して光利
用効率に優れると共に、円偏光分離層を斜め方向に透過
する光が少なくて斜視による色付きが生じにくい面光源
装置を形成しうる、従って高輝度かつ良視認範囲の広い
液晶表示装置を形成しうる反射板の開発。【解決手段】平均表面粗さが１０〜５００μmの凹凸
面からなり、その凹部の深さが２〜１０μmで、かつ最
大傾斜角が５〜２０度の金属反射層（１２）を有する反
射板、及びその反射板を、側面からの入射光を下面で反
射して上面より出射する導光板の下面に有し、必要に応
じて導光板の上面側にコレステリック液晶相からなる円
偏光分離層を有する面光源装置、並びに前記の面光源装
置を液晶セルの視認背面側に有する液晶表示装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術分野】本発明は、反射率に優れる反射板、
及びそれを利用した光の利用効率に優れる面光源装置、
並びにそれを利用した輝度に優れて斜視方向の着色変化
が少ない液晶表示装置に関する。

【０００２】

【背景技術】従来、偏光板による吸収損を低減して液晶
表示装置等における輝度の向上を目的に、側面よりの入
射光を下面で反射して上面より出射するサイドライト型
の導光板の下面に反射層を密着付設し、上面にコレステ
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
させて上面より再出射させることにより光利用効率の向
上を図りうるようにした面光源装置が知られていた（特
開平３−４５９０６号公報、特開平６−３２４３３３号
公報、特開平７−３６０３２号公報）。

【０００３】しかしながら、導光板下面の反射層を介し
た反射光が拡散反射して円偏光分離層を透過するまでに
前記反射層との間で多重反射を繰返し、その多重反射の
繰返しで円偏光の殆どがその偏光状態を解消し、また多
重反射を繰返す間に多くの光量が導光板に吸収されるた
めか、光の利用効率が期待値ほどに向上せず、５０％を
超える光利用効率を得ることが困難な問題点があった。

【０００４】さらに前記の拡散反射による多重反射の繰
返しは、円偏光分離層を斜め方向に透過する光を多く含
むこととなり、それが斜め方向の光に対して選択反射波
長を青色側に波長シフトする円偏光分離層の属性に基づ
いて斜視方向の着色化を招き、液晶表示装置等に適用し
た場合に視角の変化で色付き現象を発生させる原因とな
る問題点もあった。

【０００５】

【発明の技術的課題】本発明は、反射率に優れ、かつ反
射による偏光状態の解消が少なくて、しかも円偏光分離
層による反射を介した導光板への再入射光を多重反射の
繰返しなく、従って少ない反射回数で円偏光分離層より
効率よく出射して光利用効率に優れると共に、円偏光分
離層を斜め方向に透過する光が少なくて斜視による色付
きが生じにくい面光源装置を形成しうる、従って高輝度
かつ良視認範囲の広い液晶表示装置を形成しうる反射板
の開発を課題とする。

【０００６】

【課題の解決手段】本発明は、平均表面粗さが１０〜５
００μmの凹凸面からなり、その凹部の深さが２〜１０
μmで、かつ最大傾斜角が５〜２０度の金属反射層を有
する反射板、及びその反射板を、側面からの入射光を下
面で反射して上面より出射する導光板の下面に有し、必
要に応じて導光板の上面側にコレステリック液晶相から
なる円偏光分離層を有する面光源装置、並びに前記の面
光源装置を液晶セルの視認背面側に有する液晶表示装置
を提供するものである。

【０００７】

【発明の効果】本発明によれば、金属面を介し入射光を
効率よく反射して反射率に優れると共に、円偏光の左右
を効率よく反転させて反射による偏光状態の解消も少な
く、かつ反射光を殆ど拡散させない反射板を得ることが
できる。当該反射板によるかかる特性の発現理由は、そ
の反射面に付与した凹凸形状、すなわち滑らかではある
が平滑面ではない形状に基づく。

【０００８】前記の結果、円偏光分離層による反射を介
した導光板への再入射光を多重反射の繰返しなく、従っ
て少ない反射回数で、かつ偏光状態を殆ど解消せずに円
偏光分離層より効率よく出射して光利用効率に優れると
共に、垂直入射光を垂直性よく反射して円偏光分離層を
斜め通過する光量が少なく、斜視による色付きが生じに
くい面光源装置を得ることができ、また高輝度かつ良視
認範囲の広い液晶表示装置を得ることができる。

【０００９】

【発明の実施形態】本発明の反射板は、平均表面粗さが
１０〜５００μmの凹凸面を有し、その凹部の深さが２
〜１０μmで、かつ最大傾斜角が５〜２０度の金属反射
層を有するものである。その例を図１に示した。１が反
射板で、これは基材１１の上に金属反射層１２を設けた
ものからなる。

【００１０】反射板としては、例えば金属薄膜を付設し
た樹脂シートや金属箔や金属板などからなり、前記の反
射面を有する適宜なものを用いうる。前記所定の表面状
態を有する金属反射層の製造は、例えば所定の粗表面を
形成した圧延ロール等を介してその粗表面形状を金属板
等の表面に転写彫刻する方法などの適宜な方法で行うこ
とができる。

【００１１】就中、当該表面状態を有する金属反射層の
形成効率や軽量薄型化などの点より好ましい反射板の製
造方法は、前記の転写彫刻による成形方式や研磨方式等
の適宜な方式で所定の表面状態とした樹脂シート上に適
宜な方式で金属薄膜を設ける方法である。その金属薄膜
の付設方式としては、例えば金属の蒸着方式やメッキ方
式、金属粉末混入のバインダ樹脂液の塗工方式などがあ
げられる。

【００１２】金属反射層の表面を前記した凹凸状態の反
射面とすることにより、金属反射層に基づく高い反射
率、入射光の偏光状態を殆ど解消せずにその偏光状態を
反転させた反射、従って入射円偏光の左右を逆転させた
反射、及び拡散（反射光の広がり）が少なく、反射法則
を満足する反射光を多く含む反射が達成される。ちなみ
に当該反射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。

【００１３】前記反射性能の高度化の点より金属反射層
における好ましい反射面は、その平均表面粗さが１５〜
４００μm、就中２０〜３００μmであり、その凹部の深
さが９μm以下、就中３〜８μmで、かつ最大傾斜角が１
８度以下、就中６〜１５度のものである。その平均表面
粗さが１０μm未満又は５００μm超、また凹部の深さが
２μm未満又は１０μm超、その凹部の最大傾斜角が５度
未満又は２０度超の反射面では、拡散反射や斜視着色の
増大などにより本発明の目的が達成されない。

【００１４】なお前記において金属反射層は、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
面には必要に応じて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有していてもよい。また金属反射
層を形成する金属については、特に限定はなく反射率等
の点よりは、銀やアルミニウム、金や銅やクロム等の金
属を少なくとも１種含有するもの、就中、銀が好まし
い。一方、樹脂シートを基材とする反射板を得る場合の
樹脂シートとしても、単に金属反射層を支持するもので
あるので、その支持性を有する適宜なもの用いうる。

【００１５】本発明による面光源装置は、側面からの入
射光を下面で反射して上面より出射する導光板の下面、
特にその下面に沿って上記した反射板を配置したもので
ある。その例を図２に示した。２が導光板である。なお
３は光源であり、従って図２は、サイドライト型の導光
板による面光源装置を例示したものである。

【００１６】導光板としては、側面からの入射光を下面
で反射して上面より出射するようにした適宜なものを用
いうる。従って偏光状態を維持する必要がない照明用等
の面光源装置を形成する場合には、下面にドットを設け
たものや、上面にプリズム構造を付与したものなどから
なる、従来のサイドライト型導光板として公知のいずれ
のものも用いうる。

【００１７】導光板の一般的な形態は、上面、それに対
向する下面、及び上面と下面間の少なくとも一側端面か
らなる光の入射面を有する板状形態である。その場合、
図例の如く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
下面への入射効率、従って上面よりの出射効率や軽量性
等の点より好ましい。

【００１８】上記したように本発明の反射板は、偏光を
解消しない反転反射性に優れることから円偏光分離層を
利用した偏光光源形成用の面光源装置の形成に好ましく
用いうる。その面光源装置は、図３に例示した如く、導
光板２の下面に反射板１を配置し、かつ導光板の上面側
に必要に応じ拡散板等を介して、コレステリック液晶相
からなる円偏光分離層４を配置したものからなる。

【００１９】前記した偏光光源形成用の面光源装置にお
ける導光板としては、下面に微細なプリズム構造を有す
るものが好ましく用いうる。すなわちかかる面光源装置
は、入射光を透過光と反射光として左右の円偏光に分離
する円偏光分離層の性質を利用して、導光板の上面より
出射した光をその円偏光分離層を介して左右の円偏光に
分離し、その反射光として導光板に再入射した円偏光を
下面の反射板を介し反射して、その円偏光の左右を逆転
させた状態で再度円偏光分離層に戻してそれを透過さ
せ、初期入射で円偏光分離層を透過した光と共に、円偏
光の左右が揃った偏光状態の光源として利用するもので
ある。

【００２０】従って前記の場合に導光板は、側面よりの
入射光を下面で反射して上面より出射すると共に、円偏
光分離層による反射光を再度受入れて、その受入れ光を
下面の反射板を介した反射光として導光板の上面より再
出射させる役割を担うものである。その場合、円偏光分
離層を介した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
光板下面の反射板との間に閉じ込められて反射を繰返す
こととなるため、側面よりの入射光を上面より高効率に
出射すると共に、円偏光分離層を介した再入射光を可及
的に少ない反射回数、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導光板が光の利用効率等の
点より好ましいものとなる。

【００２１】また円偏光分離層を斜め方向に透過して波
長シフトによる着色を防止する点よりは、上面に対する
垂直性に優れる指向性を示すと共に、円偏光分離層を介
した再入射光が初期出射光の指向性と出射角度に可及的
に一致して、高精度に平行化された垂直性に優れる出射
光を提供する導光板が好ましいものとなる。

【００２２】前記の好ましい特性は、例えば導光板の下
面に微細なプリズム構造を設けて、その構造を調節する
ことにより付与でき、従って上記したように偏光光源形
成用の面光源装置に好ましく用いうる導光板は、下面に
微細なプリズム構造を設けて前記の特性を付与したもの
である。その下面の微細なプリズム構造の例としては、
図４（ａ）〜（ｄ）、図５（ａ）〜（ｄ）に例示した如
く、入射面に沿う方向の長辺面と短辺面からなる斜面に
て形成された凸部又は凹部を周期的に有する構造があげ
られる。

【００２３】前記の下面構造によれば、導光板側面より
の入射光を全反射角に調節した短辺面に効率よく入射さ
せて上面より垂直性よく出射させ、かつ円偏光分離層を
介した再入射光を緩やかな傾斜角に調節した長辺面に入
射させ、導光板の下面に沿って配置した本発明の反射板
を介し角度を大きく変えることなく反転反射させて、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
させることが可能となり、初期出射光と再出射光の方向
の一致性に優れ、かつ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。

【００２４】なお前記の図４、図５において、２１，２
２，２３及び２４が凸部、２５，２６，２７及び２８が
凹部であり、３１，３３，３５，３７，４２，４４，４
６及び４８が長辺面を形成する斜面、３２，３４，３
６，３８，４１，４３，４５及び４７が短辺面を形成す
る斜面である。その凸部又は凹部は、それを形成する斜
面の下面との交点を結ぶ直線に基づき、すなわち図４、
図５の例では凸部又は凹部を形成する斜面（３１と３
２、３３と３４、３５と３６、３７と３８、４１と４
２、４３と４４、４５と４６、４７と４８）の下面との
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。

【００２５】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、下面との交点と頂点を結ぶ直線に基
づいて判断されるが、本発明においては光の利用効率を
向上させる点などより、その長辺面の上面に対する投影
面積が短辺面のそれの３倍以上、就中５倍以上、特に１
０〜１００倍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が好まし
い。

【００２６】前記において、微細なプリズム構造を付与
する導光板の下面の形状は、適宜に決定できるが好まし
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、例えば直線面、又は凸形
や凹形、ないし放物面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。

【００２７】また下面に設ける凸部又は凹部の斜面形状
も、図４や図５に例示した如く適宜に決定することがで
き、例えば直線状の斜面、又は屈折面や湾曲面等を含む
曲がり斜面などとすることができる。また凸部又は凹部
は、下面の全体でその凸凹や斜面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。

【００２８】下面における凸部又は凹部は、出射光がそ
の凸部又は凹部を介しストライプ状に放出されるため小
さいほど好ましく、間隔が大きいと明暗ムラを生じて面
全体における明るさの均等性が低下しやすくなる。明暗
ムラの防止による明るさの均等性に優れる上面を得る点
より好ましい凸部又は凹部の周期は、５００μm以下、
就中４００μm以下、特に５〜３００μmである。なおそ
の周期が５μm未満では回折による分散が大きくて液晶
表示装置等のバックライトに不向きとなる。

【００２９】また上面よりの出射効率とその出射光の上
面に対する垂直性、円偏光分離層を介した再入射光の出
射効率とその出射方向の初期出射方向との近似性などの
点より、凸部又は凹部を形成する斜面における長辺面
は、図４、図５に例示の如くその上面に対する傾斜角θ
₁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４（ａ）、図５（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
角に基づいて上面に、より平行な角度で反射されて短辺
面３２，４１に入射し、反射されて短辺面に直接入射し
て反射された伝送光と共に上面より出射し、光利用効率
の向上をはかりうる。

【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４、図５に例示の如くその上面
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４（ａ）、図５（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を介し上面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】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、それにより上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。

【００３２】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、上面
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。

【００３３】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。

【００３４】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、
所定の下面形状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下面形状を形
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。

【００３５】なお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、下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。導光板は、例えば光の伝送を担う導光
部に、下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。

【００３６】円偏光分離層を介した再入射光の利用効率
の点より導光板は、その厚さ方向における複屈折による
位相差が可及的に小さいほど好ましく、就中３０nm以下
が好ましい。これによれば、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導光板の位相差によりそ
の偏光状態の変化を受けにくく、下面の反射板を介し反
射して偏光状態を反転させた場合にその偏光状態の変化
なく円偏光分離層を透過しうる光として出射し、液晶表
示装置等の表示の明るさを向上させうる導光板を得るこ
とができる。

【００３７】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。また入射面と上面
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。

【００３８】上記した本発明の反射板を導光板の下面に
沿って配置した構造によれば、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
光光源等の面光源装置、さらに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。

【００３９】前記の面光源装置をサイドライト型のバッ
クライトなどとして用いる場合には、図例の如く導光板
２の入射面に光源３が配置される。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。

【００４０】光源に対しては、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３９が設けられる。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。従って、導光板の下面
に配置する反射板を延設して光源ホルダを兼ねさせるこ
ともできる。

【００４１】一方、偏光光源を形成するために導光板の
上面側に配置する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コレステリック液晶
相を有する適宜なものを用いうる。好ましく用いうる円
偏光分離層は、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。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】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。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。

【００４６】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。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。

【００４７】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。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】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。

【００５１】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。

【００５２】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。

【００５３】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。

【００５４】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。

【００５５】図３に例示の如く、円偏光分離層４の上方
には必要に応じて円偏光を直線偏光に返還する手段５を
配置することもできる。その直線偏光変換手段を有する
場合、円偏光分離層より出射した円偏光は、直線偏光変
換手段に入射して位相変化を受ける。その場合、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。変換されたそ
の楕円偏光は、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。その結果、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直線偏光変
換手段より出射される。

【００５６】前記の如く、円偏光分離層上に必要に応じ
て配置する直線偏光変換手段は、円偏光分離層より出射
した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。

【００５７】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。

【００５８】直線偏光変換手段としては、その偏光特性
に応じて適宜なものを用いうる。円偏光の場合には、そ
の位相を変化させうる位相差層が好ましく用いうる。そ
の位相差層としては、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。
直線偏光変換手段は、円偏光分離層、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。

【００５９】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。

【００６０】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１００〜２００nm、特に１０
０〜１６０nmの位相差を与えるものが好ましく用いうる
場合が多い。

【００６１】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。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１００〜２００nm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。

【００６２】位相差板は、例えばポリカーボネート、ポ
リスルホン、ポリエステル、ポリメチルメタクリレー
ト、ポリアミド、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。

【００６３】上記のように導光板を用いた本発明による
偏光光源形成用の面光源装置は、一般に偏光特性を示さ
ない入射光を円偏光分離層を介し透過光又は反射光とし
て左右の円偏光に分離し、その反射光（再入射光）を偏
光反転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
図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。

【００６４】一方、上記した偏光光源形成用の面光源装
置は導光板を用いたものであるが、本発明においては導
光板を用いない構造の偏光光源形成用の面光源装置を形
成することもできる。その例を図６に示した。これは、
本発明の反射板１と、コレステリック液晶相からなる円
偏光分離層４との間に、光源６を配置したものからな
る。

【００６５】前記の装置によれば、円偏光分離層で反射
された円偏光は、底辺の反射板で反射されて円偏光の左
右が反転し、円偏光分離層に再入射して透過する。その
結果、円偏光分離層で反射されずに透過した円偏光と、
反射されて反射板に入射しその反射で再度円偏光分離層
に入射して透過した円偏光とが出射光として得られる。
なお５は直線偏光変換手段で、上記と同様に機能する。

【００６６】本発明の面光源装置、特に導光板を用いた
偏光光源形成用のものは、上記の如く光の利用効率に優
れて垂直性に優れる光を提供し、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。

【００６７】図７に本発明の面光源装置を液晶セルの視
認背面側に配置してバックライトシステムに用いた液晶
表示装置を例示した。図において、７１は拡散板、７２
は視認背面側の偏光板、７３は液晶セル、７４は視認側
の偏光板である。視認背面側の偏光板７１や拡散板７２
は、必要に応じて設けられる。

【００６８】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、上記した反射板、ないしそれを用い
た面光源装置、特に偏光光源形成用のものを用いる点を
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。

【００６９】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。偏光光源形成用の面光
源装置を用いる場合には、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ＴＮ
液晶やＳＴＮ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。

【００７０】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アンチ
グレア層や反射防止膜、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の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。

【００７１】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。なお補償用の位相差板としては、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。

【００７２】液晶表示装置に用いる導光板は、上面より
垂直ないしそれに近い方向に光を出射するものが好まし
く用いうるが、その出射光が垂直方向よりズレる場合
は、プリズムシート等を介して出射方向を修正すること
ができる。その場合には、偏光状態を可及的に変化させ
ないものが好ましく用いうる。

【００７３】本発明において、上記した面光源装置や液
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。

【００７４】なお本発明による面光源装置や液晶表示装
置においては、明暗ムラの発生を防止した明るさの均等
化等を目的に面光源装置の内部や外面等の適宜な位置に
拡散板を配置することができる。その拡散板としては、
適宜なものを用いうるが偏光光源形成用の面光源装置の
内部や上面に配置する場合には、偏光特性を維持しうる
ものの使用が好ましい。

【００７５】

【実施例】

実施例１表面に所定の粗面状態を形成した圧延ロールを介して粗
面加工した厚さ５０μmのポリエステルフィルムの上
に、真空蒸着方式で銀の薄膜を形成して平均表面粗さ５
０μm、凹部の深さ５μm、その最大傾斜角１０度の反射
面を有する反射板を得た。

【００７６】実施例２透明なエポキシ系樹脂を離型処理した金属金型に注入
し、１００℃で２時間加熱後さらに１５０℃で３時間加
熱して硬化処理し、徐冷して得た、幅１９５mm、奥行１
５０mm、入射面の厚さ５mm、その対向端の厚さ１mm、出
射面は平坦、底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の全面に入射面に平行な
凹部を有効幅１８５mmにて２２５μmピッチで有し、そ
の凹部の出射面への投影幅が短辺面で２５μm、長辺面
で２００μm、高さ２０μm、出射面に対する角度が短辺
面で４０．２度（θ₂）、長辺面で−４．２度（θ₁）の
導光板の下面に沿って、実施例１で得た反射板を配置
し、導光板の上面に拡散板を配置すると共に、導光板の
入射面に直径３mmの冷陰極管を配置しそれを銀蒸着のポ
リエステルフィルムからなる光源ホルダにて包囲して面
光源装置を得た。

【００７７】なお前記の導光板下面における凹部は、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
おける仮想底辺を基準辺として、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出射面への投影幅
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。なお出射面に対する角度の、短辺面と長辺面とで
の±の符号の逆転は、出射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。

【００７８】実施例３実施例２で得た面光源装置における拡散板の上面に円偏
光分離層と１／４波長板を配置して偏光光源形成用の面
光源装置を得た。

【００７９】なお前記の円偏光分離層は、アクリル系の
主鎖を有するガラス転移温度が５７℃、６４℃、又は７
５℃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、加熱急冷処理して鏡面状の
選択反射状態を呈し、正反射方向に９０％以上を選択反
射する、選択反射波長が４２０〜５０５nm、５００〜５
９０nm又は５９５〜７０５nmの偏光分離板を積層して、
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
重畳型の偏光分離板にて形成した。

【００８０】実施例４実施例２で得た面光源装置の上面に、偏光板付設のＴＦ
Ｔ型液晶セルを配置して液晶表示装置を得た。

【００８１】実施例５実施例３で得た偏光光源形成用の面光源装置を用いたほ
かは実施例４に準じて液晶表示装置を得た。

【００８２】比較例反射板として、平均表面粗さ１μm、凹部の深さ１μm、
その最大傾斜角０度の反射面を有するものを用いたほか
は、実施例５に準じて液晶表示装置を得た。

【００８３】評価試験実施例４，５、比較例で得た液晶表示装置の光源を点灯
し、画面中央での正面（垂直）方向の輝度及び正面方向
と６０度傾斜方向との色度変化量を色彩色差計（ミノル
タ社製、ＣＳ−１００）を用いて暗室中にて調べた。な
お色度変化量（△ｘｙ）は、次式により算出した。 △ｘｙ＝√〔（ｘ₀−ｘ₆₀）²＋（ｙ₀−ｙ₆₀）²〕ただしｘ₀，ｙ₀は正面方向の色度、ｘ₆₀，ｙ₆₀は横６０
度方向の色度である。

【００８４】前記の結果を次表に示した。

【図面の簡単な説明】

【図１】反射板の説明断面図

【図２】面光源装置の説明断面図

【図３】他の面光源装置の説明断面図

【図４】凸部例の側面説明図

【図５】凹部例の側面説明図

【図６】さらに他の面光源装置の説明断面図

【図７】液晶表示装置例の説明断面図

【符号の説明】

１：反射板１１：基板１２：金属反射層２：導光板３，６：光源４：円偏光分離層５：位相差層（直線偏光変換手段）７１：拡散板７２，７４：偏光板７３：液晶セル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平均表面粗さが１０〜５００μmの凹凸
面を有し、その凹部の深さが２〜１０μmで、かつ最大
傾斜角が５〜２０度の金属反射層を有することを特徴と
する反射板。
【請求項２】請求項１に記載の反射板を、側面からの
入射光を下面で反射して上面より出射する導光板の下面
に有することを特徴とする面光源装置。
【請求項３】請求項２において、反射板の金属反射層
が銀からなり、導光板の下面が微細なプリズム構造を有
してその導光板の上面側に、コレステリック液晶相から
なる円偏光分離層を有する面光源装置。
【請求項４】請求項１に記載の反射板と、コレステリ
ック液晶相からなる円偏光分離層との間に、光源を有す
ることを特徴とする面光源装置。
【請求項５】請求項２〜４に記載の面光源装置を液晶
セルの視認背面側に有することを特徴とする液晶表示装
置。