(57)【要約】【課題】設計容易であり、かつ、面内全体における輝度の均一性が向上された面照明装置を実現し得る光学積層体を提供すること。【解決手段】本発明の光学積層体は、それぞれが反射型偏光子を含む第１の光学素子および第２の光学素子を有し、第１の光学素子を透過した光と第２の光学素子を透過した光とが、光学的にクロスニコルである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれが反射型偏光子を含む第１の光学素子および第２の光学素子を有し、
該第１の光学素子を透過した光と該第２の光学素子を透過した光とが、光学的にクロスニコルである、
光学積層体。
【請求項２】
任意の面を形成するように、均一なクロスニコルな状態の領域が連続的に形成される、請求項１に記載の光学積層体。
【請求項３】
前記第１の光学素子および前記第２の光学素子に含まれる反射型偏光子が、それぞれ、直線偏光分離型の反射型偏光子または円偏光分離型の反射型偏光子である、請求項１または２に記載の光学積層体。
【請求項４】
前記第１の光学素子と前記第２の光学素子との間に位相差層をさらに有する、請求項１から３のいずれかに記載の光学積層体。
【請求項５】
前記位相差層の屈折率特性がｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの関係を示す、
請求項４に記載の光学積層体。
【請求項６】
前記位相差層が、屈折率特性がｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚの関係を示す第１の位相差層および屈折率特性がｎｚ＞ｎｘ≧ｎｙの関係を示す第２の位相差層を含む、
請求項４に記載の光学積層体。
【請求項７】
前記位相差層の屈折率特性がｎｘ≧ｎｙ＞ｎｚの関係を示す、
請求項４に記載の光学積層体。
【請求項８】
前記第１の光学素子および前記第２の光学素子に含まれる反射型偏光子が、それぞれ直線偏光分離型の反射型偏光子であり、
該直線偏光分離型の反射型偏光子が、複屈折性を有する層と複屈折性を実質的に有さない層とが交互に積層された多層積層体であり、
それぞれの反射型偏光子の反射軸が実質的に直交している、
請求項３から７のいずれかに記載の光学積層体。
【請求項９】
前記第１の光学素子および前記第２の光学素子に含まれる反射型偏光子が、それぞれ異なる回転方向の円偏光を透過する円偏光分離型の反射型偏光子である、請求項３から７のいずれかに記載の光学積層体。
【請求項１０】
前記第１の光学素子および前記第２の光学素子に含まれる反射型偏光子が、それぞれ同一の回転方向の円偏光を透過する円偏光分離型の反射型偏光子であり、
該第１の光学素子または該第２の光学素子のいずれかが、位相差層をさらに有する、
請求項１から３のいずれかに記載の光学積層体。
【請求項１１】
前記第１の光学素子および前記第２の光学素子に含まれる反射型偏光子が、それぞれ直線偏光分離型の反射型偏光子であり、
それぞれの反射型偏光子の反射軸が実質的に直交しておらず、
該第１の光学素子または該第２の光学素子のいずれかが、位相差層をさらに有する、
請求項１から３のいずれかに記載の光学積層体。
【請求項１２】
前記位相差層の面内位相差が設定波長に対して略半分である、請求項１０または１１に記載の光学積層体。
【請求項１３】
前記円偏光分離型の反射型偏光子がコレステリック配向固化層である、請求項９または１０に記載の光学積層体。
【請求項１４】
請求項１から１３のいずれかに記載の光学積層体と光源とを有する、面照明装置。
【請求項１５】
前記光学積層体の前記光源と反対側に拡散板をさらに有する、請求項１４に記載の面照明装置。
【請求項１６】
請求項１から１３のいずれかに記載の光学積層体を備える、画像表示装置。
【請求項１７】
請求項１４または１５に記載の面照明装置を備える、画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学積層体、面照明装置および画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
案内板、広告板等の表示板においては、視認性や判読性を高める観点から、内部に光源を備えた内部照明式の表示板が数多く採用されている。しかし、表示板の面積が大きくなると、光源からの距離が最短となる垂直方向と、その垂直方向から角度がずれた斜め方向の、それぞれの表示板上の点においては照度に差が発生することに起因して照度ムラが生じる場合がある。特に、近年は、電力消費量や発熱量が少ないＬＥＤ（発光ダイオード）が光源として用いられており、ＬＥＤは電球や蛍光灯等の従来の光源と比較して指向性が強いことから、広い面積に対して直下型に配置された場合には、面内全域で均一な輝度を得ることが困難となる場合がある。
【０００３】
これに対し、表示板上の文字等が記載された面と光源との間に光拡散層を配置することにより、照度ムラを低減させる手段が考えられる。しかしながら、このような手段においては、光拡散層を光波が透過する光路長は光源からの距離が最短となる垂直方向が最も短く、斜め方向では長くなる。したがって光拡散層の設置による手段のみによっては、垂直方向の照度が最も高いことに起因する照度ムラの本質的な改善にはなり得ない。
【０００４】
また、特許文献１では、ＬＥＤ光源の出射側前方に複数の開口部を有する構造板を配置し、平面視において該光源が配置された中央部から周縁部に向かうにつれて開口面積を大きくすることによって、該構造板から光を均一に取り出すことができる面照明装置が開示されている。しかし、上記面照明装置は、設計の難易度が高く、複雑な形状に追従し難いという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１５０８９１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記従来の課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的は、設計容易であり、かつ、面内全体における輝度の均一性が向上された面照明装置を実現し得る光学積層体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の光学積層体は、それぞれが反射型偏光子を含む第１の光学素子および第２の光学素子を有し、該第１の光学素子を透過した光と該第２の光学素子を透過した光とが、光学的にクロスニコルである。
１つの実施形態においては、上記光学積層体は、任意の面を形成するように、均一なクロスニコルな状態の領域が連続的に形成される。
１つの実施形態においては、上記第１の光学素子および上記第２の光学素子に含まれる反射型偏光子は、それぞれ、直線偏光分離型の反射型偏光子または円偏光分離型の反射型偏光子である。
１つの実施形態においては、上記光学積層体は、上記第１の光学素子と前記第２の光学素子との間に位相差層をさらに有する。
１つの実施形態においては、上記位相差層の屈折率特性はｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの関係を示す。
１つの実施形態においては、上記位相差層は、屈折率特性がｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚの関係を示す第１の位相差層および屈折率特性がｎｚ＞ｎｘ≧ｎｙの関係を示す第２の位相差層を含む。
１つの実施形態においては、上記位相差層の屈折率特性はｎｘ≧ｎｙ＞ｎｚの関係を示す。
１つの実施形態においては、上記第１の光学素子および上記第２の光学素子に含まれる反射型偏光子は、それぞれ直線偏光分離型の反射型偏光子であり、該直線偏光分離型の反射型偏光子は、複屈折性を有する層と複屈折性を実質的に有さない層とが交互に積層された多層積層体であり、それぞれの反射型偏光子の反射軸は実質的に直交している。
１つの実施形態においては、上記第１の光学素子および上記第２の光学素子に含まれる反射型偏光子は、それぞれ異なる回転方向の円偏光を透過する円偏光分離型の反射型偏光子である。
１つの実施形態においては、上記第１の光学素子および上記第２の光学素子に含まれる反射型偏光子は、それぞれ同一の回転方向の円偏光を透過する円偏光分離型の反射型偏光子であり、該第１の光学素子または該第２の光学素子のいずれかが、位相差層をさらに有する。
１つの実施形態においては、上記第１の光学素子および上記第２の光学素子に含まれる反射型偏光子が、それぞれ直線偏光分離型の反射型偏光子であり、それぞれの反射型偏光子の反射軸が実質的に直交しておらず、該第１の光学素子または該第２の光学素子のいずれかが、位相差層をさらに有する。
１つの実施形態においては、上記位相差層の面内位相差は設定波長に対して略半分である。
１つの実施形態においては、上記円偏光分離型の反射型偏光子はコレステリック配向固化層である。
本発明の別の局面によれば、面照明装置が提供される。この面照明装置は、上記の光学積層体と光源とを有する。
１つの実施形態においては、上記面照明装置は、上記光学積層体の上記光源と反対側に拡散板をさらに有する。
本発明のさらに別の局面によれば、画像表示装置が提供される。この画像表示装置は、上記の光学積層体を備える。本発明の別の画像表示装置は、上記の面照明装置を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の光学積層体においては、それぞれが反射型偏光子を含む一対の光学素子を用いて光学的にクロスニコルな状態を形成させる。このような構成の光学積層体を用いることにより、正面方向の透過率を抑えつつ、正面方向と比べて周辺方向の透過率を向上させ、結果として、面内全体における輝度の均一性が向上された面照明装置が得られ得る。しかも、本発明の光学積層体は、単純な構造の積層フィルムとして構成されるので、複雑な構造制御は必要とされない。したがって、上記のような優れた特性を有しつつ、任意の形状に応じて設計容易な面照明装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の光学積層体による光学設計を説明する概念図である。
【図２】本発明の１つの実施形態による光学積層体の概略断面図である。
【図３】本発明の実施形態による光学積層体に用いられ得る直線偏光分離型の反射型偏光子の一例の概略斜視図である。
【図４】本発明の別の実施形態による光学積層体の概略断面図である。
【図５】本発明のさらに別の実施形態による光学積層体の一例の概略断面図である。
【図６】本発明のさらに別の実施形態による光学積層体の別の例の概略断面図である。
【図７】本発明のさらに別の実施形態による光学積層体の一例の概略断面図である。
【図８】本発明のさらに別の実施形態による光学積層体の別の例の概略断面図である。
【図９】実施例１および２ならびに比較例１の面照明装置の相対輝度分布を比較して示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の代表的な実施形態について説明するが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。
【００１１】
Ａ．光学積層体
＜光学積層体の光学設計の概念＞
本発明の実施形態による光学積層体は、それぞれが反射型偏光子を含む第１の光学素子および第２の光学素子を有し、該第１の光学素子を透過した光と該第２の光学素子を透過した光とが、光学的にクロスニコルである。図１は、このような光学積層体による光学設計を説明する概念図であり、第１の光学素子と第２の光学素子とを別置きした状態を示している。図１に示すとおり、光学積層体は、第１の仮想光源から第１の光学素子１０に入射し第１の光学素子１０を透過した仮想透過光と、第２の仮想光源から第２の光学素子２０に入射し第２の光学素子２０を透過した仮想透過光とが光学的にクロスニコルな状態となるよう設計されている。「光学的にクロスニコルな状態」とは、例えばそれぞれの透過光が直線偏光である場合には、それぞれの振動方向が実質的に直交することをいい；例えばそれぞれの透過光が(楕)円偏光である場合には、それぞれの楕円主軸方向が直交しており且つ回転方向が逆方向であることをいう。このようなクロスニコル状態を形成することにより、光学積層体を面照明装置に適用した場合に、照明面の法線方向の直交透過率を小さくすることができる。一方、斜め方向についてはクロスニコル状態からずれてくるために透過率を法線方向と比較して大きくすることができる。その結果、正面方向の透過率と周辺方向の透過率との差が小さくなり、面内全体における輝度の均一性が向上された面照明装置を実現することができる。なお、図１から明らかなとおり、本発明の光学積層体は、第１の光学素子１０と第２の光学素子２０とを別置きして積層することにより形成してもよく、第１の光学素子１０と第２の光学素子２０とが一体化されていてもよい。したがって、本発明の光学積層体は、第１の光学素子１０と第２の光学素子２０とのセットも包含し得る。また、第１の光学素子１０と第２の光学素子２０とが一体化されているか別置きかにかかわらず、上記クロスニコルな状態に悪影響を与えない限りにおいて、第１の光学素子１０と第２の光学素子２０との間に任意の適切な層または部材が配置されてもよい。このような層または部材としては、例えば、空気層、光学的に等方性を有するフィルムが挙げられる。さらに、後述するように第１の光学素子１０と第２の光学素子２０との間に位相差層を設ける場合も、当該位相差層、第１の光学素子１０および第２の光学素子２０の少なくとも２つが一体化されていてもよく、当該位相差層と第１の光学素子１０と第２の光学素子２０とがすべて別置きであってもよい。
【００１２】
本発明の光学積層体においては、任意の面を形成するように、均一なクロスニコルな状態の領域が連続的に形成される。言い換えれば、第１の光学素子１０の透過光（実質的には、仮想透過光）と第２の光学素子２０の透過光（実質的には、仮想透過光）とによる均一なクロスニコル状態が、所定の領域に形成される。さらに、このような均一なクロスニコル状態の領域は、光学積層体の一部に選択的に形成されてもよく、光学積層体全体にわたって形成されてもよい。均一なクロスニコル状態の領域が光学積層体の一部に形成される場合には、当該所定の領域は任意の適切なパターンで形成され得る。そのようなパターンの具体例としては、ストライプ状（例えば、光学積層体の長手方向に延びるストライプ状、短手方向に延びるストライプ状、斜め方向に延びるストライプ状）、市松状、ドット状、ランダム状が挙げられる。
【００１３】
以下、上記のような光学設計を実現し得る代表的な実施形態を具体的に説明する。なお、理解を容易にするために各構成要素が一体化された積層体の図面を用いて説明するが、上記のとおり、各構成要素は別置きであってもよい。
【００１４】
＜実施形態１＞
図２は、本実施形態による光学積層体の概略断面図である。本実施形態は、第１の光学素子１０および第２の光学素子２０のみで上記のクロスニコル状態を実現する。
【００１５】
本実施形態の一例においては、第１の光学素子１０および第２の光学素子２０は、それぞれ、直線偏光分離型の反射型偏光子を含む。この場合、第１の光学素子１０および第２の光学素子２０は、それぞれ、直線偏光分離型の反射型偏光子のみで構成され得る。言うまでもなく、第１の光学素子１０および第２の光学素子２０は、それぞれ、直線偏光分離型の反射型偏光子に加えて目的に応じて任意の適切な光学機能層を有していてもよい。本実施形態の光学積層体１００においては、直線偏光分離型の反射型偏光子１０および２０は、それぞれの反射軸が実質的に直交するよう配置され得る。本明細書において「実質的に直交」および「略直交」という表現は、２つの方向のなす角度が９０°±７°である場合を包含し、好ましくは９０°±５°であり、さらに好ましくは９０°±３°である。「実質的に平行」および「略平行」という表現は、２つの方向のなす角度が０°±７°である場合を包含し、好ましくは０°±５°であり、さらに好ましくは０°±３°である。さらに、本明細書において単に「直交」または「平行」というときは、実質的に直交または実質的に平行な状態を含み得るものとする。また、本明細書において角度に言及するときは、基準方向に対して時計回りおよび反時計回りの両方を包含する。
【００１６】
図３は、直線偏光分離型の反射型偏光子の一例の概略斜視図である。直線偏光分離型の反射型偏光子は、複屈折性を有する層Ａと複屈折性を実質的に有さない層Ｂとが交互に積層された多層積層体である。例えば、このような多層積層体の層の総数は、５０〜１０００であり得る。図示例では、Ａ層のｘ軸方向の屈折率ｎｘがｙ軸方向の屈折率ｎｙより大きく、Ｂ層のｘ軸方向の屈折率ｎｘとｙ軸方向の屈折率ｎｙとは実質的に同一である。したがって、Ａ層とＢ層との屈折率差は、ｘ軸方向において大きく、ｙ軸方向においては実質的にゼロである。その結果、ｘ軸方向が反射軸となり、ｙ軸方向が透過軸となる。Ａ層とＢ層とのｘ軸方向における屈折率差は、好ましくは０．２〜０．３である。なお、ｘ軸方向は、反射型偏光子の製造方法における反射型偏光子の延伸方向に対応する。
【００１７】
上記Ａ層は、好ましくは、延伸により複屈折性を発現する材料で構成される。このような材料の代表例としては、ナフタレンジカルボン酸ポリエステル（例えば、ポリエチレンナフタレート）、ポリカーボネートおよびアクリル系樹脂（例えば、ポリメチルメタクリレート）が挙げられる。ポリエチレンナフタレートが好ましい。上記Ｂ層は、好ましくは、延伸しても複屈折性を実質的に発現しない材料で構成される。このような材料の代表例としては、ナフタレンジカルボン酸とテレフタル酸とのコポリエステルが挙げられる。
【００１８】
直線偏光分離型の反射型偏光子は、Ａ層とＢ層との界面において、第１の偏光方向を有する光（例えば、ｐ波）を透過し、第１の偏光方向とは直交する第２の偏光方向を有する光（例えば、ｓ波）を反射する。反射した光は、Ａ層とＢ層との界面において、一部が第１の偏光方向を有する光として透過し、一部が第２の偏光方向を有する光として反射する。直線偏光分離型の反射型偏光子の内部において、このような反射および透過が多数繰り返されることにより、光の利用効率を高めることができる。
【００１９】
直線偏光分離型の反射型偏光子は、例えば図３に示すように、最外層として反射層Ｒを含んでいてもよい。反射層Ｒを設けることにより、最終的に利用されずに反射型偏光子の最外部に戻ってきた光をさらに利用することができるので、光の利用効率をさらに高めることができる。反射層Ｒは、代表的には、ポリエステル樹脂層の多層構造により反射機能を発現する。
【００２０】
直線偏光分離型の反射型偏光子としては、例えば、特表平９−５０７３０８号公報に記載のものが使用され得る。直線偏光分離型の反射型偏光子は、市販品をそのまま用いてもよく、市販品を２次加工（例えば、延伸）して用いてもよい。市販品としては、例えば、３Ｍ社製の商品名ＤＢＥＦ、３Ｍ社製の商品名ＡＰＦが挙げられる。
【００２１】
本実施形態の別の例においては、第１の光学素子１０および第２の光学素子２０は、それぞれ、異なる回転方向の円偏光を透過する円偏光分離型の反射型偏光子を含む。この場合、第１の光学素子１０および第２の光学素子２０はそれぞれ、代表的には基材と基材上に形成されたコレステリック配向固化層との積層体である。本実施形態による光学積層体１００においては、第１の光学素子１０のコレステリック配向固化層と第２の光学素子２０のコレステリック配向固化層とは、光の進行方向から見たときのねじれ方向が互いに逆方向である。
【００２２】
基材は、目的に応じた任意の特性（光学特性、機械特性、化学特性）を有する樹脂フィルムで構成され得る。
【００２３】
本明細書において「コレステリック配向固化層」とは、当該層の構成分子がらせん構造をとり、当該らせん軸が面方向にほぼ垂直に配向し、その配向状態が固定されている層をいう。したがって、「コレステリック配向固化層」は、液晶化合物がコレステリック液晶相を呈している場合のみならず、非液晶化合物がコレステリック液晶相のような擬似的構造を有する場合を包含する。例えば、「コレステリック配向固化層」は、液晶材料が液晶相を示す状態でカイラル剤によってねじりを付与してコレステリック構造（らせん構造）に配向させ、その状態で重合処理または架橋処理を施すことにより、当該液晶材料の配向（コレステリック構造）を固定することにより形成され得る。上記コレステリック配向固化層の具体例としては、特開２００３−２８７６２３号公報に記載のコレステリック層が挙げられる。
【００２４】
上記のとおり、第１の光学素子１０のコレステリック配向固化層と第２の光学素子２０のコレステリック配向固化層とは、光の進行方向から見たときのねじれ方向が互いに逆方向である。例えば、コレステリック配向固化層のねじれ方向は、液晶材料およびカイラル剤を適切に組み合わせることにより制御され得る。
【００２５】
本実施形態においては、光学的クロスニコル状態を解消することがないようにして、位相差層（図示せず）がさらに設けられてもよい。位相差層は、例えば、面内位相差が１０ｎｍ以下の位相差層であり得る。
【００２６】
＜実施形態２＞
図４は、本実施形態による光学積層体の概略断面図である。本実施形態は、第１の光学素子１０と第２の光学素子２０とこれらの間に配置された位相差層３０とにより、上記のクロスニコル状態を実現する。すなわち、第１の光学素子１０と第２の光学素子２０の各々の反射型偏光子のみではクロスニコル状態を実現できない場合であっても、位相差層３０を配置することにより、上記のクロスニコル状態を実現することができる。位相差層３０は、第１の光学素子１０または第２の光学素子２０のいずれかに含まれていてもよく、別部材として第１の光学素子１０と第２の光学素子２０との間に配置されていてもよい。より詳細には、位相差層３０は、偏光方向を逆向きにする機能を有する。すなわち、直線偏光の場合は、位相差層３０により振動方向が直交する方向に変更され；円偏光の場合は、位相差層３０により回転方向が逆向きになる。本実施形態による光学積層体１０１においては、第１の光学素子および第２の光学素子はそれぞれ円偏光分離型の反射型偏光子を含み、それぞれのコレステリック配向固化層の光の進行方向から見たときのねじれ方向は同一方向である。それぞれのねじれ方向が同一方向であるコレステリック配向固化層によれば、回転方向が同一方向の円偏光が得られるところ、位相差層３０により上記のクロスニコル状態を実現することができる。２つのコレステリック配向固化層を形成する場合、それぞれのねじれ方向が同一方向であるコレステリック配向固化層を形成するほうが、それぞれのねじれ方向が逆方向であるコレステリック配向固化層を形成するよりも格段に容易である。したがって、本実施形態の効果は、第１の光学素子および第２の光学素子がそれぞれ円偏光分離型の反射型偏光子を含む場合に顕著であり得る。なお、第１の光学素子および第２の光学素子がそれぞれ直線偏光分離型の反射型偏光子を含み、それぞれの反射軸が実質的に直交しないよう（例えば実質的に平行となるよう、また例えばそれぞれの反射軸が０°〜８０°の角度をなすよう）配置された形態においても、位相差層３０により同様の効果が得られ得る。ただし、この形態においては、反射軸の関係を変更して実施形態１の構成とすることが容易である。
【００２７】
位相差層３０は、代表的には、いわゆるλ／２板（面内位相差が設定波長に対して略半分である位相差フィルム）であり得る。この場合、位相差層３０の面内位相差Ｒｅ（４５０）は例えば２２５ｎｍ近傍であり得、Ｒｅ（５５０）は例えば２７５ｎｍ近傍であり得、Ｒｅ（６５０）は例えば３２５ｎｍ近傍であり得る。実用的な観点からは、面内位相差はＲｅ（５５０）として規定され得る。位相差層３０は、いわゆるλ／２板として機能し得る限りにおいて任意の適切な屈折率特性を示し得る。位相差層３０は、例えば、屈折率特性がｎｘ＞ｎｙ≧ｎｚまたはｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの関係を示し得る。位相差層３０は、逆分散波長特性を示してもよく、正の波長分散特性を示してもよく、フラットな波長分散特性を示してもよい。位相差層が逆分散波長特性を示す場合、基材のＲｅ（４５０）／Ｒｅ（５５０）は、好ましくは０．８以上１未満であり、より好ましくは０．８〜０．９５である。位相差層がフラットな波長分散特性を示す場合、基材のＲｅ（４５０）／Ｒｅ（５５０）は、好ましくは０．９８〜１．０２である。位相差層３０は、代表的には、樹脂フィルムの延伸フィルムで構成され得る。樹脂フィルムを構成する樹脂としては、代表的には、シクロオレフィン系樹脂（例えば、ノルボルネン系樹脂）、ポリカーボネート系樹脂が挙げられる。樹脂フィルムの延伸フィルムで構成される位相差層の詳細については、例えば、特開２０１７−５４０９３号公報、特開２０１８−６００１４号公報に記載されている。これらの公報の記載は、本明細書に参考として援用される。なお、本明細書において「Ｒｅ（λ）」は、２３℃における波長λｎｍの光で測定した面内位相差である。例えば、「Ｒｅ（５５０）」は、２３℃における波長５５０ｎｍの光で測定した面内位相差である。Ｒｅ（λ）は、層（フィルム）の厚みをｄ（ｎｍ）としたとき、式：Ｒｅ（λ）＝（ｎｘ−ｎｙ）×ｄによって求められる。「Ｒｔｈ（λ）」は、２３℃における波長λｎｍの光で測定した厚み方向の位相差である。Ｒｔｈ（λ）は、層（フィルム）の厚みをｄ（ｎｍ）としたとき、式：Ｒｔｈ（λ）＝（ｎｘ−ｎｚ）×ｄによって求められる。「ｎｘ」は面内の屈折率が最大になる方向（すなわち、遅相軸方向）の屈折率であり、「ｎｙ」は面内で遅相軸と直交する方向（すなわち、進相軸方向）の屈折率であり、「ｎｚ」は厚み方向の屈折率である。
【００２８】
本実施形態においては、光学的クロスニコル状態を解消することがないようにして、位相差層３０とは異なる位相差層（図示せず）がさらに設けられてもよい。当該位相差層は、例えば、面内位相差が１０ｎｍ以下の位相差層であり得る。
【００２９】
＜実施形態３＞
図５は、本実施形態による光学積層体の一例の概略断面図であり；図６は、本実施形態による光学積層体の別の例の概略断面図である。本実施形態においては、第１の光学素子および第２の光学素子はそれぞれ直線偏光分離型の反射型偏光子を含んでいてもよく、円偏光分離型の反射型偏光子を含んでいてもよい。図５の光学積層体１０２は、実施形態１の光学積層体の第１の光学素子１０と第２の光学素子２０との間に別の位相差層４０をさらに有する。図６の光学積層体１０３は、実施形態２の光学積層体の第１の光学素子１０と第２の光学素子２０との間に別の位相差層４０をさらに有する。光学積層体１０３においては、別の位相差層４０は、第１の光学素子１０と位相差層３０との間に設けられてもよく、図示例のように第２の光学素子２０と位相差層３０との間に設けられてもよい。別の位相差層４０は、代表的には、屈折率特性がｎｘ≧ｎｙ＞ｎｚの関係を示す。このような別の位相差層４０を設けることにより、光学積層体を面照明装置に適用した場合に照度を大きくすることができる。さらに、面照明装置の光源の指向性が強く光がスポット的に出射される場合に、その面積を広げることができる。別の位相差層４０の屈折率特性がｎｘ＝ｎｙ＞ｎｚの関係を示す場合、その面内位相差Ｒｅ（５５０）は、通常１０ｎｍ未満である。位相差層４０の厚み方向の位相差Ｒｔｈ（５５０）は、通常１５０ｎｍ〜５５０ｎｍである。このような位相差層４０は、代表的には、正の固有複屈折を示す熱可塑性樹脂のフィルムで構成され得る。正の固有複屈折を示す熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリオレフィン系樹脂、シクロオレフィン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、セルロース系樹脂、ポリ塩化ビニリデン系樹脂等の汎用プラスチック；ポリアミド系樹脂、ポリアセタール系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、変性ポリフェニレンエーテル系樹脂、ポリブチレンテレフタレート系樹脂、ポリエチレンテレフタレート系樹脂等の汎用エンジニアリングプラスチック；ポリフェニレンスルフィド系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリエーテルスルホン系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン系樹脂、ポリアリレート系樹脂、液晶性樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリテトラフルオロエチレン系樹脂等のスーパーエンジニアリングプラスチックが挙げられる。好ましくは、位相差層４０は、セルロース系樹脂を主成分とする樹脂フィルムで構成され、当該樹脂フィルムは、延伸フィルムであってもよく、未延伸フィルムであってもよい。このような位相差層の詳細については、例えば、特開２０１２−３１３９号公報に第２の光学補償層として記載されている。当該公報の記載は、本明細書に参考として援用される。別の位相差層４０の屈折率特性がｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚの関係を示す場合、その面内位相差Ｒｅ（５５０）は、通常６０ｎｍ〜３００ｎｍである。位相差層４０のＮｚ係数は、通常１．１〜３．０である。Ｎｚ係数は、Ｎｚ＝Ｒｔｈ（λ）／Ｒｅ（λ）によって求められる。このような位相差層もまた、上記と同様の熱可塑性樹脂フィルムで構成される。このような位相差層の詳細については、例えば、特開２０１５−２１０４５９号公報、特開２０１６−１０５１６６号公報に記載されている。��の公報の記載は、本明細書に参考として援用される。
【００３０】
＜実施形態４＞
図７は、本実施形態による光学積層体の一例の概略断面図であり；図８は、本実施形態による光学積層体の別の例の概略断面図である。本実施形態においては、第１の光学素子および第２の光学素子はそれぞれ、直線偏光分離型の反射型偏光子を含んでいてもよく、円偏光分離型の反射型偏光子を含んでいてもよい。代表的には、第１の光学素子および第２の光学素子はそれぞれ直線偏光分離型の反射型偏光子を含む。図７の光学積層体１０４は、実施形態１の光学積層体の第１の光学素子１０と第２の光学素子２０との間にさらに別の位相差層５０をさらに有する。図８の光学積層体１０５は、実施形態１の光学積層体の第１の光学素子１０と第２の光学素子２０との間にさらに別の位相差層６１および６２をさらに有する。位相差層５０は、代表的には、屈折率特性がｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの関係を示す。位相差層６１は、代表的には、屈折率特性がｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚの関係を示し；位相差層６２は、代表的には、屈折率特性がｎｚ＞ｎｘ≧ｎｙの関係を示す。このような位相差層を設けることにより、直線偏光に起因する面内照度の異方性を抑制することができる。以下、位相差層５０ならびに位相差層６１および６２について簡単に説明する。
【００３１】
位相差層５０は、上記のとおり、屈折率特性が代表的にはｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの関係を示す。位相差層５０の面内位相差Ｒｅ（５５０）は、通常２７０ｎｍ〜３３０ｎｍである。位相差層５０の面内位相差Ｒｅ（５５０）がこのような範囲であれば、照度ムラが改善され得る。位相差層５０のＮｚ係数は、通常０．３〜０．７である。Ｎｚ係数がこのような範囲であれば、照度ムラをさらに良好に改善し得る。
【００３２】
位相差層５０は、逆分散波長特性を示してもよく、正の波長分散特性を示してもよく、フラットな波長分散特性を示してもよい。位相差層５０は、好ましくは、逆分散波長特性を示す。この場合、位相差層５０の面内位相差は、Ｒｅ（４５０）＜Ｒｅ（５５０）の関係を満たす。Ｒｅ（４５０）／Ｒｅ（５５０）は、好ましくは０．８以上１未満であり、より好ましくは０．８〜０．９５である。より好ましくは、位相差層５０の面内位相差は、Ｒｅ（５５０）＜Ｒｅ（６５０）の関係も満たす。Ｒｅ（５５０）＜Ｒｅ（６５０）は、好ましくは０．８以上１未満であり、より好ましくは０．８〜０．９５である。
【００３３】
位相差層５０は、代表的には、上記特性を実現し得る任意の適切な樹脂で形成された位相差フィルムである。この位相差フィルムを形成する樹脂としては、例えば、ポリアリレート、ポリアミド、ポリイミド、ポリエステル、ポリアリールエーテルケトン、ポリアミドイミド、ポリエステルイミド、ポリビニルアルコール、ポリフマル酸エステル、ポリエーテルサルフォン、ポリサルフォン、ノルボルネン樹脂、ポリカーボネート樹脂、セルロース樹脂およびポリウレタンが挙げられる。これらの樹脂は、単独で用いてもよく組み合わせて用いてもよい。好ましくは、ポリアリレートまたはポリカーボネート樹脂である。位相差層５０は、例えば、上記樹脂から形成されたフィルムを延伸することにより得られる。
【００３４】
位相差層６１は、上記のとおり、屈折率特性が代表的にはｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚの関係を示す。位相差層６１の面内位相差Ｒｅ（５５０）は、通常８０ｎｍ〜１５０ｎｍである。位相差層６１のＮｚ係数は、通常１．１〜３．０である。
【００３５】
位相差層６１は、逆分散波長特性を示してもよく、正の波長分散特性を示してもよく、フラットな波長分散特性を示してもよい。フラットな波長分散特性を示すことが好ましい。具体的には、位相差層６１のＲｅ（４５０）/Ｒｅ（５５０）は好ましくは０.９９〜１.０３であり、Ｒｅ（６５０）/Ｒｅ（５５０）は好ましくは０.９８〜１.０２である。
【００３６】
位相差層６１は、上記のような特性を満足し得る任意の適切な樹脂フィルムで構成され得る。そのような樹脂の代表例としては、環状オレフィン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、セルロース系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アクリル系樹脂が挙げられる。中でも、環状オレフィン系樹脂が好適に用いられ得る。位相差層６１は、例えば、上記樹脂から形成されたフィルムを延伸することにより得られる。
【００３７】
位相差層６２は、上記のとおり、屈折率特性が代表的にはｎｚ＞ｎｘ≧ｎｙの関係を示す。１つの実施形態においては、位相差層６２は、その屈折率がｎｘ＝ｎｙの関係を示す。ここで、「ｎｘ＝ｎｙ」は、ｎｘとｎｙが厳密に等しい場合のみならず、ｎｘとｎｙが実質的に等しい場合も包含する。具体的には、Ｒｅ（５５０）が１０ｎｍ未満であることをいう。別の実施形態においては、位相差層６２は、その屈折率がｎｘ＞ｎｙの関係を示す。この場合、位相差層６２の面内位相差Ｒｅ（５５０）は、通常１０ｎｍ〜６０ｎｍである。位相差層６２の厚み方向の位相差Ｒｔｈ（５５０）は、通常−２６０ｎｍ〜−１０ｎｍである。位相差層６２のＮｚ係数は、通常−１０〜−０．１である。
【００３８】
位相差層６２の屈折率がｎｘ＝ｎｙの関係を示す場合、位相差層６２は、代表的には、ホメオトロピック配向に固定された液晶層である。ホメオトロピック配向させることができる液晶材料（液晶化合物）は、液晶モノマーであっても液晶ポリマーであってもよい。当該液晶化合物および当該液晶層の形成方法の具体例としては、特開２００２−３３３６４２号公報の［００２０］〜［００４２］に記載の液晶化合物および形成方法が挙げられる。位相差層６２の屈折率がｎｘ＞ｎｙの関係を示す場合、位相差層６２は、代表的には、樹脂フィルムの延伸フィルムで構成され得る。そのような樹脂は、代表的には、負の固有複屈折を有するポリマーであり得る。負の固有複屈折を有するポリマーとは、ポリマーを延伸等により配向させた場合に、その配向方向の屈折率が相対的に小さくなるものを指す。負の固有複屈折を有するポリマーとしては、例えば、芳香族やカルボニル基などの分極異方性の大きい化学結合や官能基がポリマーの側鎖に導入されているものが挙げられる。具体例としては、変性ポリオレフィン系樹脂（例えば、変性ポリエチレン系樹脂）、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、マレイミド系樹脂、フマル酸エステル系樹脂等が挙げられる。位相差層６２は、例えば、上記樹脂から形成されたフィルムを適切に延伸することにより得られ得る。
【００３９】
＜その他＞
上記の実施形態は適宜組み合わせることができる。例えば、図４、図５または図６の実施形態と図７の実施形態とを組み合わせてもよく；図４、図５または図６の実施形態と図８の実施形態とを組み合わせてもよい。あるいは、目的に応じて、上記の実施形態に業界で周知の構成を組み合わせてもよい。
【００４０】
Ｂ．面照明装置
上記Ａ項に記載の本発明の光学積層体は、面照明装置に適用され得る。したがって、本発明は、そのような面照明装置も包含する。面照明装置は、上記Ａ項に記載の本発明の光学積層体と光源とを有する。本発明の光学積層体を用いることにより、設計容易であり、かつ、面内全体における輝度の均一性が向上された面照明装置を得ることができる。より詳細には、本発明の光学積層体を用いることにより、正面方向の透過率を抑えつつ、正面方向と比較して周辺方向の透過率を向上させ、結果として、面内全体における輝度の均一性を向上させることができる。しかも、本発明の光学積層体は、単純な構造の積層フィルムとして構成されるので、複雑な構造制御は必要とされない。したがって、上記のような優れた特性を有しつつ、設計容易な面照明装置を実現することができる。光源としては、任意の適切な光源が採用され得る。好ましくは、有機ＬＥＤまたは無機ＬＥＤである。このような光源は指向性が強いので、これらを用いる場合に本発明の光学積層体の効果が顕著である。面照明装置は、好ましくは、光学積層体と光源との間、および／または、光学積層体の光源と反対側に拡散板をさらに有し得る。本発明の光学積層体と拡散板との相乗効果により、面内全体における輝度の均一性をさらに向上させることができる。
【００４１】
光源の波長は特に限定されない。代表的には、二つの光学素子がクロスニコル状態を形成する設定波長と光源波長は略同一である。通常、上記設定波長は光源波長に対して±１５ｎｍの範囲内であればよい。
【００４２】
Ｃ．画像表示装置
上記Ａ項に記載の本発明の光学積層体は、画像表示装置にも適用され得る。光学積層体は、例えば、バックライトユニット用部材、視認側の光拡散素子として用いられ得る。また、上記Ｂ項の面照明装置も、画像表示装置に適用され得る。面照明装置は、例えば、バックライトユニットとして用いられ得る。
【実施例】
【００４３】
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例によって限定されるものではない。なお、各特性の測定方法は以下の通りである。
【００４４】
＜実施例１＞
下記化学式（１）に示されるネマチック液晶性化合物（ＢＡＳＦ社製：商品名「Ｐａｌｉｏｃｏｌｏｒ  ＬＣ２４２」）５．６７ｇ、下記化学式（２）に示されるカイラル剤（ＢＡＳＦ社製：商品名「Ｐａｌｉｏｃｏｌｏｒ  ＬＣ７５６」）０．３３ｇ、光重合開始剤（ＩＧＭ  Ｒｅｓｉｎｓ  Ｂ．Ｖ．社製、製品名「Ｏｍｎｉｒａｄ  ９０７」０．３ｇ、レベリング剤（ビックケミー・ジャパン社製、製品名「ＢＹＫ−３６１」）０．００３ｇ、およびシクロペンタノン１４ｇを均一となるように混合し、液晶塗工液を調製した。次に、この液晶塗工液を長尺状の基板（二軸延伸ＰＥＴフィルム）上にコーティングし、８０℃で３分間熱処理し、次いで紫外線を照射して重合処理し、基板上にコレステリック配向固化層を形成した。当該コレステリック配向固化層の厚みは３μｍであり、透過スペクトルは４４５ｎｍ〜４７５ｎｍで透過率が低く、選択反射領域を示した。このようにして得られた基板／コレステリック配向固化層の積層体を２枚用意し、それぞれのコレステリック配向固化層が対向するようにしてλ／２板を挟み込み、光学積層体を得た。λ／２板として市販のシクロオレフィン系位相差フィルム（カネカ社製、製品名「ＫＵＺ−フィルム」、厚み３３μｍ、Ｒｅ（４５０）＝２２５ｎｍ）を用いた。一方、矩形の底部を有し上部が開口された透明な箱体の内部底面に拡散板を配置し、箱体の外部下側に光源としてのＬＥＤランプを配置した。ＬＥＤランプとしては発光ピーク波長が４５０ｎｍのものを用いた。上記で得られた積層体で箱体の開口部を覆い、さらに、積層体の上部に拡散板を配置して面照明装置を作製した。光源を点灯した状態で、輝度ムラ測定装置（アイ・システム社製、型番「ＥｙｅＳｃａｌｅ−４Ｗ」）を用いて輝度分布を測定した。中心輝度を１．０としたときの長辺方向に沿った相対輝度のグラフを実施例２および比較例１の結果と併せて図９に示す。なお、実施例１および２のグラフについては、基準としての比較例１のグラフを併せて記載している。
【００４５】
【化１】
2020194058.tif 000003
【００４６】
＜実施例２＞
市販の反射型偏光子（３Ｍ社製、製品名「ＡＰＦ  Ｖ３」、厚み２６μｍ）を２枚用い、互いの反射軸が直交するように積層し、光学積層体を作製した。この光学積層体を用いたこと以外は実施例１と同様にして面照明装置を作製した。得られた面照明装置を実施例１と同様の評価に供した。結果を図９に示す。
【００４７】
＜比較例１＞
光学積層体を用いず拡散板で箱体の開口部を覆ったこと以外は実施例１と同様にして面照明装置を作製した。得られた面照明装置を実施例１と同様の評価に供した。結果を図９に示す。
【００４８】
図９から明らかなように、本発明の実施例の光学積層体を用いた面照明装置は、比較例の面照明装置に比べて周辺部の輝度低下が抑制されており、結果として、面内全体における輝度の均一性が向上している。実施例１の面照明装置は、周辺部の輝度低下が緩やかかつ滑らかであり、面全体の表示特性に優れている。実施例２の面照明装置は、端部まで高い輝度が維持されており、面全体にわたって明るい表示が実現されている。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明の光学積層体は、面照明装置および画像表示装置に好適に用いられる。面照明装置および画像表示装置は、電光表示板、デジタルサイネージ等に好適に用いられる。
【符号の説明】
【００５０】
１０    第１の光学素子
２０    第２の光学素子
１００    光学積層体
１０１    光学積層体
１０２    光学積層体
１０３    光学積層体
１０４    光学積層体
１０５    光学積層体
【図１】
2020194058.tif 000004
【図２】
2020194058.tif 000005
【図３】
2020194058.tif 000006
【図４】
2020194058.tif 000007
【図５】
2020194058.tif 000008
【図６】
2020194058.tif 000009
【図７】
2020194058.tif 000010
【図８】
2020194058.tif 000011
【図９】
2020194058.tif 000012