(57)【要約】  導光板から出射した光を、高い効率で液晶パネルに入射することが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、光を端面から入射され一方の主面から光を出射する導光板と、導光板の光出射面と逆側に配置される光学フィルムとを有し、光学フィルムが、曲面を有する複数の反射型偏光素子、および／または、導光板の光伝播方向に対して傾斜する傾斜面を有する複数の反射型偏光素子を有することにより、課題を解決する。
2016194497.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源と、前記光源が照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導光板と、前記導光板の光出射面とは逆の主面側に配置される光学フィルムとを有し、
前記光学フィルムは、曲面を有する複数の反射型偏光素子、および、前記導光板の光伝搬方向に対して傾斜する傾斜面を有する複数の反射型偏光素子の、少なくとも一方を有することを特徴とするバックライトユニット。
【請求項２】
前記反射型偏光素子が、円偏光を反射するものであり、
さらに、前記導光板の光出射面の光出射方向の下流に、λ／４板を有する請求項１に記載のバックライトユニット。
【請求項３】
前記導光板の光伝播方向に前記光源から離間するに応じて、前記反射型偏光素子の形成密度が高くなる請求項１または２に記載のバックライトユニット。
【請求項４】
前記反射型偏光素子として、赤色光を反射するＲ偏光素子と、緑色光を反射するＧ偏光素子と、青色光を反射するＢ偏光素子とを有する請求項１〜３のいずれか１項に記載のバックライトユニット。
【請求項５】
前記Ｒ偏光素子、Ｇ偏光素子およびＢ偏光素子が、前記導光板の面方向と直交する方向に異なる位置に設けられる請求項４に記載のバックライトユニット。
【請求項６】
前記Ｒ偏光素子、Ｇ偏光素子およびＢ偏光素子が、隣接または離散して、前記光学フィルムの面方向に配列される請求項４に記載のバックライトユニット。
【請求項７】
前記反射型偏光素子が、赤色光を反射するＲ偏光層と、緑色光を反射するＧ偏光層と、青色光を反射するＢ偏光層とを有し、
前記Ｒ偏光層、Ｇ偏光層およびＢ偏光層が、積層される請求項１〜３のいずれか１項に記載のバックライトユニット。
【請求項８】
前記反射型偏光素子が、前記光源から前記導光板の光伝播方向に離間する方向に、漸次、前記導光板に近接する傾斜面を有する請求項１〜７のいずれか１項に記載のバックライトユニット。
【請求項９】
前記反射型偏光素子が、表面に凸部を有する支持体と、前記凸部の表面に形成された反射型偏光層とを有する請求項１〜８のいずれか１項に記載のバックライトユニット。
【請求項１０】
前記反射型偏光素子が、平面状の支持体の表面に形成された凸状である請求項１〜８のいずれか１項に記載のバックライトユニット。
【請求項１１】
前記反射型偏光素子が、平面状の支持体の表面に形成された凸部を有する反射型偏光層である請求項１〜８のいずれか１項に記載のバックライトユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。【０００３】
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。また、導光板には、伝搬する光を効率良く出射面に向けて進行させるように、光出射面とは逆側の面にドットパターン等を形成している。
このようなエッジライトタイプのバックライトユニットは、一例として、前述の導光板および光源に加え、導光板から出射した光を拡散してドットパターンに起因する光量ムラを低減する拡散板や、拡散板で拡散した光をバックライト側偏光板に向かうように集光するプリズム等を有して構成される。【０００４】
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、各種の提案が行われている。【０００５】
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、導光板の光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光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、例えば、ＬＣＤの視野角特性の向上やバックライト部材数の低減等を図れる。【０００６】
ところで、近年のフラットパネルディスプレイ市場において、ＬＣＤの性能改善として省電力化、高精細化、色再現性向上のための開発が進んでいる。特にタブレットＰＣやスマートフォンなどの小型サイズでは、顕著に、省電力化、高精細化、色再現性向上が求められている。また、大型サイズのＬＣＤにおいても、現行のＴＶ規格（ＦＨＤ、ＮＴＳＣ(National Television System Committee)比７２％≒(ＥＢＵ(European Broadcasting Union)比１００％)の次世代ハイビジョン（４Ｋ２Ｋ、ＥＢＵ比１００％以上）の開発が進められている。
そのため、ＬＣＤの省電力化、高精細化、色再現性向上が、ますます求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２６８２０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ＬＣＤを高精細化すると、各画素（サブ画素）の画素開口率が低下し、表示画像の輝度が低下する。これを防止するためには、バックライトユニットが照射する光（バックライト）の利用効率を向上する必要がある。【０００９】
ところが、前述のように、ＬＣＤでは、バックライトユニットが照射した光を、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通過した時点で、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。
また、前述のように、通常のバックライトユニットは、導光板から出射した光のドットパターンを無くすための拡散板や、光をバックライト側偏光板に向かうように集光するプリズム等を有する。これらの部材でも、光は反射あるいは散乱されるため、導光板が出射した光の利用効率は、さらに低下する。【００１０】
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、導光板が出射した光を極めて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を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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は、光源と、光源が照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導光板と、導光板の光出射面とは逆の主面側に配置される光学フィルムとを有し、光学フィルムは、曲面を有する複数の反射型偏光素子、および、導光板の光伝搬方向に対して傾斜する傾斜面を有する複数の反射型偏光素子の、少なくとも一方を有する。【００１２】
このような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、円偏光を反射するものであり、さらに、導光板の光出射面の光出射方向の下流に、λ／４板を有することが好ましい。
また、導光板の光伝播方向に光源から離間するに応じて、反射型偏光素子の形成密度が高くなることが好ましい。
また、反射型偏光素子として、赤色光を反射するＲ偏光素子と、緑色光を反射するＧ偏光素子と、青色光を反射するＢ偏光素子とを有することが好ましい。
また、Ｒ偏光素子、Ｇ偏光素子およびＢ偏光素子が、導光板の面方向と直交する方向に異なる位置に設けられることが好ましい。
また、Ｒ偏光素子、Ｇ偏光素子およびＢ偏光素子が、隣接または離散して、光学フィルムの面方向に配列されることが好ましい。
また、反射型偏光素子が、赤色光を反射するＲ偏光層と、緑色光を反射するＧ偏光層と、青色光を反射するＢ偏光層とを有し、Ｒ偏光層、Ｇ偏光層およびＢ偏光層が、積層されることが好ましい。
また、反射型偏光素子が、光源から導光板の光伝播方向に離間する方向に、漸次、導光板に近接する傾斜面を有することが好ましい。
また、反射型偏光素子が、表面に凸部を有する支持体と、凸部の表面に形成された反射型偏光層とを有することが好ましい。
また、反射型偏光素子が、平面状の支持体の表面に形成された凸状であることが好ましい。
また、反射型偏光素子が、平面状の支持体の表面に形成された凸部を有する反射型偏光層であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、バックライト側偏光板によって吸収される光を大幅に低減して、導光板から出射した光の利用効率を大幅に向上できるバックライトユニットを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】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】図２は、図１に示すバックライトユニットにおける反射型偏光素子を説明するための概念図である。
【図３】図３（Ａ）および図３（Ｂ）は、本発明のバックライトユニットにおける反射型偏光素子の別の例を説明するための概念図である。
【図４】図４（Ａ）および図４（Ｂ）は、本発明のバックライトユニットにおける反射型偏光素子の別の例を説明するための概念図である。
【図５】図５（Ａ）および図５（Ｂ）は、本発明のバックライトユニットにおける反射型偏光素子の別の例を説明するための概念図である。
【図６】図６（Ａ）および図６（Ｂ）は、本発明のバックライトユニットにおける反射型偏光素子の別の例を説明するための概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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。
【００１６】
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、例えば、「４５°」、「平行」、「垂直」あるいは「直交」等の角度は、特に記載がなければ、厳密な角度との差異が５°未満の範囲内であることを意味する。厳密な角度との差異は、４°未満であるのが好ましく、３°未満であるのがより好ましい。
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。
【００１７】
本明細書において、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、３８０ｎｍ〜７８０ｎｍの波長域の光を示す。非可視光は、３８０ｎｍ未満の波長域または７８０ｎｍを超える波長域の光である。
また、これに限定されるものではないが、可視光のうち、４２０〜４９０ｎｍの波長域の光は、青色光であり、４９５〜５７０ｎｍの波長域の光は、緑色光であり、６２０〜７５０ｎｍの波長域の光は、赤色光である。
赤外光のうち、近赤外光は７８０〜２５００ｎｍの波長域の電磁波である。紫外光は１０〜３８０ｎｍの波長域の電磁波である。
【００１８】
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）を液晶パネルに照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、基本的に、光源１２と、導光板１４と、光学フィルム１６と、λ／４板１８と、反射板２０および２４とを有して構成される。なお、図中に破線で示すのは、ＬＣＤに通常設けられる、液晶パネル（液晶表示パネル）に入射する光を直線偏光にするためのバックライト側偏光板２６である。
【００１９】
バックライトユニット１０は、光学フィルム１６およびλ／４板１８を有する以外は、基本的に、公知のエッジライト型（サイドライト型、導光板方式）のバックライトユニットと、同様のものである。
【００２０】
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光入射面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の光入射面１４ｂとなる端面に沿って配列した光源、蛍光灯、レーザー光源など、エッジライト型のバックライトユニットで用いられている公知の光源が、各種、利用可能である。
【００２１】
導光板１４は、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）である光出射面１４ａから出射するものである。
導光板１４も、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、ＭＳ樹脂、シクロオレフィンポリマ、シクロオレフィンコポリマ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。
【００２２】
反射板２０は、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内に戻すためのものである。図示例においては、反射板２０は、導光板１４の光入射面１４ｂと対向する面のみにしか示していないが、好ましくは、反射板２０は、光入射面１４ｂを除く、導光板１４の全ての端面に設けられる。
反射板２０も、アルミニウム箔などの金属箔（金属板）、拡散型反射板、鏡等、公知の光反射板が、各種、利用可能である。
【００２３】
また、導光板の上（光出射面１４ａ側）には、光出射方向に離間して、λ／４板１８が配置される。
λ／４板１８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板である。
図示例のバックライトユニット１０において、λ／４板１８は、後述する導光板１４から出射した右円偏光Ｌｒを、バックライト側偏光板２６に対応する直線偏光にする。
【００２４】
導光板１４の下（光出射面１４ａと逆側の面）には、導光板１４の下面に密着して、光学フィルム１６が配置される。また、光学フィルム１６の下（導光板１４と逆側）には、反射板２４が配置される。
【００２５】
反射板２４は、光学フィルム１６を透過した光を光学フィルム１６側に反射することにより、光源１２が照射した光の利用効率を向上するためのものである。この反射板２４は、前述の反射板２０と同様、アルミニウム箔や鏡等の公知の光反射板が、各種、利用可能である。
なお、必要に応じて、反射板は、光学フィルム１６の側面にも、設けてもよい。
【００２６】
前述のように、導光板１４の下には、導光板１４の下面に密着して、光学フィルム１６が配置される。
光学フィルム１６は、赤色の光に対応するＲ層３０Ｒと、緑色の光に対応するＧ層３０Ｇと、青色の光に対応するＢ層３０Ｂとを有する。以下の説明では、赤色をＲ、緑色をＧ、青色をＢとも言う。
図示例の光学フィルム１６は、導光板１４側から、Ｒ層３０Ｒ、Ｇ層３０ＧおよびＢ層３０Ｂの順番で積層されて、接着されている。また、Ｒ層３０Ｒが、導光板１４の光出射面１４ａと逆側の面に接着されることで、光学フィルム１６が導光板１４に接着される。
なお、光学フィルム１６において、Ｒ層３０Ｒ、Ｇ層３０ＧおよびＢ層３０Ｂの積層順には、特に限定はなく、例えば、導光板１４側から、Ｂ層３０Ｂ、Ｇ層３０ＧおよびＲ層３０Ｒの順番で積層されていてもよい。
【００２７】
Ｒ層３０Ｒには、多数のＲ偏光素子３４Ｒが設けられる。Ｒ偏光素子３４Ｒ（その反射型偏光層４０）は、Ｒ右円偏光（Ｌｒ）を反射して、それ以外の光を透過する偏光素子である。従って、同じＲ光であっても、Ｒ左円偏光（Ｌｌ）は、Ｒ偏光素子３４Ｒを通過する。
Ｇ層３０Ｇには、多数のＧ偏光素子３４Ｇが設けられる。Ｇ偏光素子３４Ｇ（その反射型偏光層４０）は、Ｇ右円偏光を反射して、それ以外の光を透過する偏光素子である。従って、同じＧ光であっても、Ｇ左円偏光は、Ｇ偏光素子３４Ｇを通過する。
Ｂ層３０Ｂには、多数のＢ偏光素子３４Ｂが設けられる。Ｂ偏光素子３４Ｂ（その反射型偏光層４０）は、Ｂ右円偏光を反射して、それ以外の光を透過する偏光素子である。従って、同じＢ光であっても、Ｂ左円偏光は、Ｂ偏光素子３４Ｂを通過する。
【００２８】
すなわち、図１に示す例では、光学フィルム１６において、Ｒ偏光素子３４Ｒ、Ｇ偏光素子３４ＧおよびＢ偏光素子３４Ｂが、導光板１４の面方向と直交する方向に異なる位置に設けられる。つまり、Ｒ偏光素子３４Ｒ、Ｇ偏光素子３４ＧおよびＢ偏光素子３４Ｂが、離間して積層されて設けられる。
【００２９】
なお、本発明において、反射型偏光素子は、右円偏光を反射して、左円偏光を透過するのに限定はされず、左円偏光を反射して、右円偏光を透過するものでもよい。
【００３０】
Ｒ層３０Ｒ、Ｇ層３０ＧおよびＢ層３０Ｂは、反射する光の色が異なるのみで、基本的に、同じ構成を有する。
従って、以下の説明は、Ｒ層３０Ｒを代表例として行い、Ｇ層３０ＧおよびＢ層３０Ｂについては、異なる点を主に説明する。
【００３１】
図２に、Ｒ層３０Ｒを概念的に示す。
Ｒ層３０Ｒ（Ｇ層３０Ｇ、Ｂ層３０Ｂ）は、支持体３８と、反射型偏光層４０と、オーバーコート４２とを有して構成される。
支持体３８は、反射型偏光層４０を支持するものである。図示例において、支持体３８は、基本的に、導光板１４の光出射面と平行な表面を有するシート状物である。すなわち、支持体３８は、導光板１４による光伝搬方向と平行な表面を有する。
【００３２】
支持体３８は、反射型偏光層４０が光を反射する波長において、光の反射率が低いことが好ましく、反射型偏光層４０が光を反射する波長において光を反射する材料を含んでいないことが好ましい。
また、支持体３８は可視光領域において、透明であるのが好ましい。また、支持体３８は、着色していてもよいが、着色していないか、着色が少ないのが好ましい。さらに、支持体３８は屈折率が１．２〜２．０程度であるのが好ましく、１．４〜１．８程度であるのがより好ましい。
支持体３８の厚さ（凸部３８ａを除く厚さ）は、用途に応じて選択すればよく、特に限定されないが、５〜１０００μｍ程度であればよく、好ましくは１０〜２５０μｍであり、より好ましくは１５〜１５０μｍである。
【００３３】
支持体３８は、導光板１４側の表面に、多数の凸部３８ａを有する。
図示例において、凸部３８ａは、直角三角形状の断面を有し、直角と隣接する面を支持体３８の表面側にして形成される。また、凸部３８ａは、直角に隣接しない面が、光源１２から導光板１４の光伝搬方向に離間する方向に向かって、漸次、導光板１４に近付くように形成される。すなわち、支持体３８の凸部３８ａは、光源１２から離間する方向に向かって、漸次、導光板１４に近付く、導光板１４による光伝搬方向に対して傾斜する傾斜面を有する。
【００３４】
支持体３８は単層であっても、多層であってもよく、単層である場合の支持体３８の例としては、ガラス、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート、ポリ塩化ビニル、アクリル、ポリオレフィン等が挙げられるが、反射した光の偏光状態を維持する観点で、複屈折性の小さいガラス、トリアセチルセルロース、アクリル等が好ましい。多層である場合の支持体３８の例としては、上記の単層である場合の支持体３８の例のいずれかなどを支持体として含み、上記支持体の表面に他の層を設けたものなどが挙げられる。
なお、Ｒ層３０Ｒ、Ｇ層３０ＧおよびＢ層３０Ｂにおいて、支持体３８の形成材料および／または厚さは、同じでも、互いに異なってもよい。
【００３５】
なお、後述する反射型偏光層４０が、液晶材料を用いて形成される場合には、支持体３８は、表面に配向膜を有するのが好ましい。すなわち、反射型偏光層４０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３８を用い、配向膜の表面に塗布液を塗布して反射型偏光層４０形成するのが好ましい。
【００３６】
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。
【００３７】
配向膜のラビング処理面に後述する反射型偏光層４０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、反射型偏光層４０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。
なお、Ｒ層３０Ｒ、Ｇ層３０ＧおよびＢ層３０Ｂにおいて、配向膜の形成材料および／または厚さは、同じでも、互いに異なってもよい。
【００３８】
支持体３８の上には、反射型偏光層４０が形成される。
反射型偏光層４０は、支持体３８の表面を覆う、厚さが均一な層状のものである。
Ｒ層３０Ｒ（Ｇ層３０Ｇ、Ｂ層３０Ｂ）において、Ｒ偏光素子３４Ｒ（Ｇ偏光素子３４Ｇ、Ｂ偏光素子３４Ｂ）は、支持体３８の凸部３８ａと、この凸部３８ａの上の反射型偏光層４０とによって形成される。
【００３９】
反射型偏光層４０は、Ｒ（Ｇ、Ｂ）の右円偏光Ｌｒを反射し、それ以外の光を透過する層である。従って、同じ色の光でも、左円偏光Ｌｌは透過する。
このような反射型偏光層４０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、反射型偏光層４０が選択反射性を示す光の波長、すなわち、反射型偏光層４０がＲ光、Ｇ光およびＢ光の何れを反射するかは、反射型偏光層４０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り行うことができる。また、反射型偏光層４０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おり、そのため、入射光は正反射だけでなく、種々の方向にも反射される。
【００４０】
（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、反射型偏光層４０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。
【００４１】
コレステリック構造は走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）にて観測される反射型偏光層４０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。
【００４２】
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、光学フィルム１６において反射型偏光層４０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、反射型偏光層４０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照射される光の円偏光の方向と同じに選択されているのも好ましい。
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。
【００４３】
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、１０〜５００ｎｍであればよく、好ましくは２５〜１００ｎｍであればよい。
【００４４】
（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、紫外線照射、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。
【００４５】
コレステリック構造を有する反射型偏光層４０（反射型偏光素子）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。
【００４６】
−−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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【化１】
2016194497.tif 000003
【００４９】
【化２】
2016194497.tif 000004
［化合物（１１）において、Ｘ1は２〜５(整数）である。］
【００５０】
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液晶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。
【００５１】
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。
【００５２】
−−界面活性剤−−
本発明者らは、反射型偏光層４０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、反射型偏光層４０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反射型偏光層４０が得られることを見出した。一般的に、反射型偏光層４０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反射型偏光層４０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反射型偏光層４０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。
【００５３】
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。
【００５４】
【化３】
2016194497.tif 000005
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、反射型偏光層４０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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
Ｔ11は
【化４】
2016194497.tif 000006
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
【化５】
2016194497.tif 000007
であり、さらに好ましくは
【化６】
2016194497.tif 000008
であり、特に好ましくは、
【化７】
2016194497.tif 000009
である。
【００５８】
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−、Ｃ2Ｈ5ＣＯＯ−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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
（ＣaＦ2a+1）−（ＣbＨ2b）−
（ＣaＦ2a+1）−（ＣbＨ2b）−Ｏ−（ＣrＨ2r）−
（ＣaＦ2a+1）−（ＣbＨ2b）−ＣＯＯ−（ＣrＨ2r）−
（ＣaＦ2a+1）−（ＣbＨ2b）−ＯＣＯ−（ＣrＨ2r）−
【００６４】
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。
（ＣaＦ2a+1）−（ＣbＨ2b）−Ｏ−
（ＣaＦ2a+1）−（ＣbＨ2b）−ＣＯＯ−
（ＣaＦ2a+1）−（ＣbＨ2b）−Ｏ−（ＣrＨ2r）−Ｏ−
（ＣaＦ2a+1）−（ＣbＨ2b）−ＣＯＯ−（ＣrＨ2r）−ＣＯＯ−
（ＣaＦ2a+1）−（ＣbＨ2b）−ＯＣＯ−（ＣrＨ2r）−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。
【００６５】
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０．０１〜１０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。
【００６６】
−−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。
【００６７】
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照射によって、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、フォトクロッミック性を示す化合物の異性化部位、アゾ、アゾキシ、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。
【００６８】
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。
【化８】
2016194497.tif 000010
式中、Ｘは２〜５（整数）である。
【００６９】
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。
【００７０】
−−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。紫外線照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、紫外線照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号の各明細書記載）、アシロインエーテル（米国特許第２４４８８２８号明細書記載）、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。
【００７１】
−−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。
【００７２】
−−その他の添加剤−−
反射型偏光層４０（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。
【００７３】
液晶組成物は、反射型偏光層４０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。
【００７４】
液晶組成物は、支持体３８上に塗布、乾燥されて、その後、硬化されて反射型偏光層４０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、後述するような、離散する凸状の反射型偏光素子や、傾斜面のみに反射型偏光層を形成する場合には、印刷法が好適に利用可能である。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。
【００７５】
さらに、後述するように、１つの反射型偏光素子の中に、互いに異なる波長域の光を反射する複数の領域を有する反射型偏光素子の場合には、まず、支持体３８側の層となる液晶組成物を塗布して硬化させて１層目を形成し、次に２層目となる液晶組成物を、１層目の上に塗布して硬化させて２層目を形成し、さらに、３層目以降も同様の方法で形成することで、反射する光の波長域あるいは偏光方向が異なる複数の領域を有する反射型偏光層４０を形成することができる。
【００７６】
支持体３８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。乾燥または加熱の工程で、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。
【００７７】
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、光照射による光重合のいずれでもよいが、光重合が好ましい。光照射は、紫外線を用いるのが好ましい。照射エネルギーは、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照射を実施してもよい。照射紫外線波長は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（赤外線）吸収スペクトルを用いて決定することができる。
【００７８】
Ｒ層３０Ｒ、Ｇ層３０ＧおよびＢ層３０Ｂにおいて、反射型偏光層４０の形成材料および／または厚さは、同じでも、互いに異なってもよい。
【００７９】
前述のように、バックライトユニット１０の光学フィルム１６を構成するＲ層３０Ｒ、Ｇ層３０ＧおよびＢ層３０Ｂにおいて、Ｒ偏光素子３４Ｒ、Ｇ偏光素子３４ＧおよびＢ偏光素子３４Ｂは、支持体３８の凸部３８ａと、この凸部３８ａの上の反射型偏光層４０とによって形成される。
【００８０】
支持体３８は、導光板１４による光伝搬方向に平行な表面を有するシート状物である。言い換えれば、支持体３８は、導光板１４の光出射面に平行な表面を有するシート状物である。すなわち、支持体３８は、導光板１４による光伝搬方向と平行な表面を有する。
支持体３８は、導光板１４側の表面に多数の凸部３８ａを有する。凸部３８ａは、直角三角形状の断面を有し、直角と隣接する面を支持体３８の表面側にして形成される。また、凸部３８ａは、直角に隣接しない面が、光源１２から離間する方向に向かって、漸次、導光板１４に近付くように形成される。すなわち、支持体３８の凸部３８ａは、光源１２から離間する方向に向かって、漸次、導光板１４に近付く、導光板１４による光伝搬方向に対して傾斜する傾斜面を有する。
【００８１】
さらに、反射型偏光層４０は、支持体３８の表面に形成される、均一な厚さの層状の物である。すなわち、反射型偏光層４０は、支持体３８と同じ表面形状を有する。
従って、このような凸部３８ａと、凸部３８ａの上に層状に形成される反射型偏光層４０とからなるＲ偏光素子３４Ｒ、Ｇ偏光素子３４Ｇ、および、Ｂ偏光素子３４Ｂは、光源１２から離間する方向に向かって、漸次、導光板１４に近付く、導光板１４による光伝搬方向に対して傾斜する、傾斜面を有する。
【００８２】
加えて、Ｒ偏光素子３４Ｒの反射型偏光層４０は、赤色の右円偏光Ｌｒを反射して、赤色の左円偏光Ｌｌを含むそれ以外の光を透過する。Ｇ偏光素子３４Ｇの反射型偏光層４０は、緑色の右円偏光Ｌｒを反射して、緑色の左円偏光Ｌｌを含むそれ以外の光を透過する。Ｂ偏光素子３４Ｂの反射型偏光層４０は、青色の右円偏光Ｌｒを反射して、青色の左円偏光Ｌｌを含むそれ以外の光を透過する。
【００８３】
従って、導光板１４から光学フィルム１６に入射した光のうち、右円偏光Ｌｒは、Ｒ層３０Ｒ、Ｇ層３０ＧおよびＢ層３０Ｂにおいて、それぞれ、Ｒ偏光素子３４Ｒ、Ｇ偏光素子３４ＧおよびＢ偏光素子３４Ｂによって導光板１４側に反射され、導光板から出射してλ／４板１８に入射する。他方、左円偏光Ｌｌは、光学フィルム１６から導光板１４に戻り、導光板１４内で全反射されて光学フィルム１６に入射することを繰り返す。
この点に関しては、後に詳述する。
【００８４】
Ｒ偏光素子３４Ｒ、Ｇ偏光素子３４ＧおよびＢ偏光素子３４Ｂにおいて、傾斜面の角度θは、光源１２の光照射特性、導光板１４の厚さ、光学フィルム１６の厚さ、Ｒ層３０Ｒ、Ｇ層３０ＧおよびＢ層３０Ｂの厚さ等に応じて、傾斜面で反射された光が、導光板１４の光出射面１４ａに直交するように向かう角度を、適宜、設定すればよい。
本発明者らの検討によれば、傾斜面の角度θは、１０〜６０°が好ましく、２０〜５０°がより好ましく、３５〜４５°が更に好ましい。
なお、傾斜面の角度θとは、導光板１４の光伝搬方向すなわち導光板１４の出射面と、Ｒ偏光素子３４Ｒ等の傾斜面における、支持体３８側の面とが成す角度である。
【００８５】
Ｒ偏光素子３４Ｒ、Ｇ偏光素子３４ＧおよびＢ偏光素子３４Ｂは、傾斜面の角度θが同じであっても、異なってもよい。
また、Ｒ層３０Ｒにおいて、Ｒ偏光素子３４Ｒの傾斜面の角度θは、全て均一であってもよく、あるいは、傾斜面の角度θが異なる２種あるいは３種以上が、混在してもよい。この点に関しては、Ｇ層３０ＧおよびＢ層３０Ｂも同様である。
【００８６】
このような凸部３８ａを有する支持体３８、および、支持体３８の表面形状に追従する層状の反射型偏光層４０は、例えば、凸部３８ａを有する支持体３８を作製して、支持体３８の表面に前述のように液晶組成物を塗布、乾燥および硬化する方法等、公知の方法で形成できる。
これ以外の好ましい製造方法の一例として、平板状の支持体の上に、塗布法や印刷法等の公知の方法によって反射型偏光層を形成し、その後、支持体および反射型偏光層を加熱しつつ、金型を押圧して、支持体３８および反射型偏光層４０を金型に応じた形状に成型する、いわゆるエンボス加工によって形成する方法が例示される。
【００８７】
反射型偏光層４０の上には、オーバーコート４２が形成される。
オーバーコートは支持体３８の反射型偏光層４０が形成された面側に設けられていればよく、Ｒ層３０Ｒ（Ｇ層３０Ｇ、Ｂ層３０Ｂ）の表面を平坦化するのが好ましい。
【００８８】
オーバーコート４２は特に限定されないが、反射型偏光層４０の屈折率との差が小さいほど好ましく、屈折率の差が０．０４以下であるのが好ましい。例えば、液晶材料からなる反射型偏光層４０の屈折率は１．６程度であるので、オーバーコート４２は、屈折率が１．４〜１．８程度の樹脂層であるのが好ましい。反射型偏光層４０の屈折率に近い屈折率を有するオーバーコート４２を用いることによって、反射型偏光層４０に入射する光の反射型偏光層面と直交する方向からの角度（極角）を小さくすることができる。そのため、オーバーコート４２を用いることによって、Ｒ層３０Ｒが再帰反射性を示す光の極角を広げることが可能であり、支持体３８と反対側の反射型偏光層４０の表面と支持体３８とのなす角度が小さい反射型偏光層４０においても、より広い範囲で、高い再帰反射性を得ることができる。
また、支持体３８も、オーバーコート４２および反射型偏光層４０との屈折率の差が小さいのが好ましい。
なお、オーバーコート４２は、反射防止層、粘着剤層、接着剤層としての機能を有していてもよい。
【００８９】
オーバーコート４２の例としては、モノマーを含む組成物を反射型偏光層４０の表面に塗布し、その後、塗布膜を硬化して得られる樹脂層などが挙げられる。
樹脂は、特に限定されず、支持体３８や反射型偏光層４０を形成する液晶材料への密着性などを考慮して選択すればよい。例えば、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂等を用いることができる。耐久性、耐溶剤性等の点からは、架橋により硬化するタイプの樹脂が好ましく、特に、短時間での硬化が可能である紫外線硬化性樹脂が好ましい。オーバーコート４２の形成に用いることができるモノマーとしては、エチル（メタ）アクリレート、エチルヘキシル（メタ）アクリレート、スチレン、メチルスチレン、Ｎ−ビニルピロリドン、ポリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ヘキサンジオール（メタ）アクリレート、トリプロピレングリコールジ（メタ）アクリレート、ジエチレングリコールジ（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、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、１，６−ヘキサンジオールジ（メタ）アクリレート、ネオペンチルグリコールジ（メタ）アクリレート等が挙げられる。
【００９０】
オーバーコート４２の厚さは、特に限定されず、反射型偏光層４０の最大高さを考慮して決定すればよく、５〜１００μｍ程度であればよく、好ましくは１０〜５０μｍであり、より好ましくは２０〜４０μｍである。なお、オーバーコート４２の厚さは、反射型偏光層４０が無い部分の支持体３８の反射型偏光層４０形成表面から対向する面にあるオーバーコート表面までの距離である。
Ｒ層３０Ｒ、Ｇ層３０ＧおよびＢ層３０Ｂにおいて、オーバーコート４２の形成材料および／または厚さは、同じでも、互いに異なってもよい。
【００９１】
光学フィルム１６において、Ｒ層３０Ｒ、Ｇ層３０ＧおよびＢ層３０Ｂは、積層されて、オーバーコート４２および支持体３８の形成材料に応じた接着剤によって、接着される。また、光学フィルム１６は、Ｒ層３０Ｒのオーバーコート４２および導光板１４の形成材料に応じた接着剤によって、導光板１４に接着される。あるいは、前述のように、オーバーコート４２が接着剤を兼ねてもよい。
なお、接着剤は、十分な光透過性を有するものを使用する。
【００９２】
以下、バックライトユニット１０の作用を説明する。
光源１２から照射された光は、光入射面１４ｂから導光板１４に入射されて、導光板１４内を伝搬される。導光板１４に入射し、伝搬された光のうち、一部の光は、導光板１４の光出射面１４ａと逆側の面に密着する光学フィルム１６に入射する。
【００９３】
光学フィルム１６に入射した光のうち、Ｒ層３０Ｒに入射したＲ右円偏光Ｌｒは、反射型偏光層４０によって反射され、Ｒ左円偏光ＬｌおよびＧ光およびＢ光は、反射型偏光層４０を透過する。ここで、Ｒ層３０ＲのＲ偏光素子３４Ｒに入射したＲ右円偏光Ｌｒは、傾斜面を有するＲ偏光素子３４Ｒによって導光板１４に向けて反射される。
また、Ｇ層３０Ｇに入射したＧ右円偏光Ｌｒは、反射型偏光層４０によって反射され、Ｇ左円偏光ＬｌおよびＲ光およびＢ光は、反射型偏光層４０を透過する。ここで、Ｇ層３０ＧのＧ偏光素子３４Ｇに入射したＧ右円偏光Ｌｒは、傾斜面を有するＧ偏光素子３４Ｇによって導光板１４に向けて反射される。
さらに、Ｂ層３０Ｂに入射したＢ右円偏光Ｌｒは、反射型偏光層４０によって反射され、Ｂ左円偏光Ｌｌおよび赤色光および緑色光は、反射型偏光層４０を透過する。ここで、Ｂ層３０ＢのＢ偏光素子３４Ｂに入射したＢ右円偏光Ｌｒは、傾斜面を有するＢ偏光素子３４Ｂによって導光板１４に向けて反射される。
【００９４】
Ｒ偏光素子３４Ｒ、Ｇ偏光素子３４ＧおよびＢ偏光素子３４Ｂで反射されたＲ、ＧおよびＢの右円偏光Ｌｒは、導光板１４に入射して光出射面１４ａから出射され、λ／４板１８によって所定方向の直線偏光に変換され、バックライト側偏光板２６に入射する。
ここで、バックライト側偏光板２６に入射した光は、バックライト側偏光板２６に応じた直線偏光であるので、殆どバックライト側偏光板２６によって吸収されることなく、進行方向下流側に配置される液晶パネルに入射する。
【００９５】
一方、左円偏光Ｌｌ、ならびに、Ｒ偏光素子３４Ｒ、Ｇ偏光素子３４ＧおよびＢ偏光素子３４Ｂに入射しなかった光は、反射型偏光層４０および反射板２４等によって反射され、導光板１４に入射する。
導光板１４内において、光は、全反射を繰り返し、反射によって、左円偏光Ｌｌと右円偏光Ｌｒとの間での変化を繰り返し、再度、光学フィルム１６に入射する。
光学フィルム１６に入射した光は、先と同様に、Ｒ偏光素子３４Ｒ、Ｇ偏光素子３４ＧおよびＢ偏光素子３４Ｂに入射した右円偏光Ｌｒのみが、導光板１４に向かって反射されて、導光板１４の光出射面１４ａから出射される。
それ以外の左円偏光Ｌｌ等は、導光板１４に入射して、導光板１４内において全反射を繰り返し、再度、光学フィルム１６に入射することを繰り返す。
【００９６】
以上のように、本発明のバックライトユニット１０では、導光板１４の光出射面１４ａから出射する光は、常に一定方向の円偏光である。そのため、λ／４板１８で所定方向の直線偏光にした後に、バックライト側偏光板２６に光を入射させることにより、バックライト側偏光板２６によって吸収される光を、殆ど無くすことができ、導光板１４から出射した光の利用効率を、大幅に向上できる。
また、導光板１４内における光の全反射は、反射率が１であるため、原理的には、反射によるエネルギーロスが無く、光源１２が照射した光の利用効率も、大幅に向上できる。
【００９７】
図１に示すバックライトユニット１０の光学フィルムは、赤色光に対応するＲ層３０Ｒと、緑色光に対応するＧ層３０Ｇと、青色光に対応するＢ層３０Ｂとを有するものであるが、本発明は、これ以外にも、各種の構成が利用可能である。
【００９８】
例えば、光学フィルムを、Ｒ層３０Ｒ、Ｇ層３０ＧおよびＢ層３０Ｂを有する３層構成とするのではなく、図３（Ａ）に概念的に示すように、凸部３８ａを有する支持体３８に、Ｒ右円偏光を反射するＲ偏光層５０Ｒ、Ｇ右円偏光を反射するＧ偏光層５０ＧおよびＢ右円偏光を反射するＢ偏光層５０Ｂを積層して設けたような、１層構成としてもよい。
図３（Ａ）に示す例でも、光学フィルム１６において、Ｒ偏光素子、Ｇ偏光素子およびＢ偏光素子が、導光板１４の面方向と直交する方向に異なる位置に設けられる。
【００９９】
あるいは、図３（Ｂ）に概念的に示すように、複数の凸部３８ａを有する支持体３８において、凸部３８ａの傾斜面に、Ｒ右円偏光を反射するＲ偏光層５２Ｒ、Ｇ右円偏光を反射するＧ偏光層５２ＧおよびＢ右円偏光を反射するＢ型偏光層５２Ｂのいずれかを設けたような１層構成の光学フィルムも利用可能である。
すなわち、図３（Ｂ）に示す例では、Ｒ偏光素子、Ｇ偏光素子およびＢ偏光素子は、光学フィルムの面方向に離散して配列される。なお、この構成では、Ｒ偏光素子、Ｇ偏光素子およびＢ偏光素子すなわち凸部３８ａを、光学フィルムの面方向に隣接して設けてもよい。
【０１００】
本発明のバックライトユニットにおいては、光学フィルムの支持体の凸部の形状も、各種の形状が利用可能である。
例えば、図４（Ａ）に概念的に示すように、支持体５４に凹部５４ａを設け、この凹部５４ａに連続して傾斜面を構成する凸部５４ｂを設け、この支持体５４の上に右円偏光を反射する反射型偏光層４０を積層した構成でもよい。
あるいは、図４（Ｂ）に概念的に示すように、支持体５６に、光源１２から離間する方向に向かって、漸次、導光板１４に近接し、或る頂点から、漸次、導光板１４から離間するような傾斜面を有する凸部５６ａを設け、この上に、右円偏光を反射する反射型偏光層４０を積層した構成でもよい。この構成は、導光板１４の対向する２面を光入射面とする場合に、好適である。
【０１０１】
以上の例は、支持体に凸部（凹部）を設けることで、傾斜面を有する反射型偏光素子を形成しているが、本発明は、これに限定はされない。
例えば、図５（Ａ）に概念的に示すように、平面状の支持体６０の表面に、導光板１４の光伝搬方向に対して傾斜する傾斜面を有する凸部６２ａを有する、右円偏光を反射する反射型偏光層６２を形成して、この反射型偏光層６２の凸部６２ａを反射型偏光素子としてもよい。
このような凸部６２ａを有する反射型偏光層６２は、一例として、平板状の支持体６０の表面に反射型偏光層６２となる液晶組成物を塗布し、この液晶組成物を、乾燥した後、金型で成型しつつ紫外線照射等によって硬化する、いわゆる、インプリントによる方法で形成できる。
【０１０２】
別の例として、図５（Ｂ）に概念的に示すように、平面状の支持体６０の表面に、離散して、導光板１４の光伝搬方向に対して傾斜する傾斜面を有する、右円偏光を反射する多数の反射型偏光素子６４を形成してもよい。あるいは、平面状の支持体６０の表面に、隣接して、同様の反射型偏光素子６４を形成してもよい。
このような反射型偏光素子６４は、金型に反射型偏光素子６４となる液晶組成物を充填して、転写することで、形成できる。
なお、図５（Ｂ）に示す例において、光学フィルムは、図１に示すようなＲ層、Ｇ層およびＢ層を有する３層構成でもよく、あるいは、図３（Ａ）に示すようなＲ、ＧおよびＢの反射型偏光層を積層した構成でもよく、あるいは、図３（Ｂ）に示すような、１層の中に赤色光、緑色光および青色光の反射型偏光素子を離散もしくは隣接して形成した構成でもよい。
【０１０３】
本発明のバックライトユニットにおいて、反射型偏光素子は、導光板１４の光伝搬方向に対して傾斜する傾斜面を有するものであるが、本発明は、反射型偏光素子が、このような傾斜面を有するものではなく、曲面を有するものであってもよい。
【０１０４】
一例として、図６（Ａ）に概念的に示すように、平板状の支持体６０の上に、Ｒ右円偏光を反射するＲ偏光素子７２Ｒ、Ｇ右円偏光を反射するＧ偏光素子７２Ｇ、および、Ｂ右円偏光を反射するＢ偏光素子７２Ｂを、離間して、多数、形成した構成であってもよい。あるいは、多数のＲ、ＧおよびＢの各反射型偏光素子を、隣接して形成してもよい。
また、図６（Ｂ）に概念的に示すように、平板状の支持体６０の上に、Ｂ右円偏光を反射するＢ偏光層７４Ｂ、Ｇ右円偏光を反射するＧ偏光層７４Ｇ、および、Ｒ右円偏光を反射するＲ偏光層７４Ｒを積層してなる反射型偏光素子７４を、離間して、複数、形成した構成であってもよい。あるいは、複数の反射型偏光素子７４を隣接して形成してもよい。
【０１０５】
なお、図６（Ａ）に示す例においては、１つの支持体に一色のみに対応する反射型偏光素子（層）を設けて、図１に示す光学フィルム１６のように、Ｒ層、Ｇ層およびＢ層を有する３層構成としてものでもよい。
また、図６（Ａ）および図６（Ｂ）に示す例では、平面状の支持体６０の表面に反射型偏光素子を形成しているが、図６に示すような曲面を有する反射型偏光素子においても、図１や図３（Ａ）および図３（Ｂ）に示す例のように、支持体に凸部を形成し、支持体を覆って、あるいは凸部のみを覆って、反射型偏光層を形成して、反射型偏光素子を構成してもよい。
【０１０６】
このような曲面を有する反射型偏光素子において、反射型偏光素子の曲面は、反射型偏光素子によって反射された円偏光が導光板１４の光出射面１４ａに直交するように向かう曲率を、適宜、設定すればよい。
本発明者の検討によれば、支持体６０との交点すなわち支持体６０からの立ち上がり部における接線の角度が１０〜７０°であるのが好ましく、２０〜５０°であるのがより好ましい。
【０１０７】
また、本発明のバックライトユニットにおいて、図１等に示す傾斜面を有する反射型偏光素子と、図６（Ａ）等に示す曲面を有する反射型偏光素子とが、混在してもよい。
また、例えば傾斜面が湾曲している等、図１等に示す傾斜面を有する反射型偏光素子が、曲面を有してもよい。
【０１０８】
本発明のバックライトユニットにおいて、Ｒ偏光素子３４Ｒ、Ｇ偏光素子３４ＧおよびＢ偏光素子３４Ｂなど、反射型偏光素子の配列は、規則的でも、不規則でもよい。
また、反射型偏光素子は、離間もしくは隣接する島状の反射型偏光素子が、複数、点在するものでもよく、長尺な反射型偏光素子を長手方向と直交する方向に配列したものでもよい。例えば、図１を例にすれば、図１の紙面に垂直な方向に長尺なＲ偏光素子３４Ｒ、Ｇ偏光素子３４ＧおよびＢ偏光素子３４Ｂが、図１の紙面横方向に複数列、配列されるものでもよい。なお、このような長尺な反射型偏光素子は、長手方向に、複数に分割されていてもよい。
また、長尺な反射型偏光素子と、島状の反射型偏光素子とが、混在しても良い。
【０１０９】
反射型偏光素子の形成密度は、導光板の面方向で均一であっても、異なってもよい。
ここで、反射型偏光素子の形成密度は、光源１２側が形成密度が低く、導光板１４による光の伝搬方向において、光源１２から離間するに応じて、光源１２側が形成密度が高くなるようにするのが好ましい。このような構成にすることにより、導光板１４から出射する光を、面方向で均一にできる。
【０１１０】
以上の例において、バックライトユニットの反射型偏光素子は、円偏光を反射するものであるが、本発明は、これに限定されない。
すなわち、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（反射型偏光層）は、直線偏光を反射するものでもよい。すなわち、反射型偏光素子は、透過軸に平行な直線偏光は反射して、透過軸に直交する直線偏光は透過するものであってもよく、あるいは、透過軸に直交する直線偏光は反射して、透過軸に平行な直線偏光は透過するものであってもよい。
なお、直線偏光を反射する場合、必要によってはλ／４板１８の代わりにλ／２板を入れるか、外してもよい。
【０１１１】
このような直線偏光を反射する反射型偏光素子は、公知のものが、各種、利用可能である。一例として、誘電体多層膜からなる反射型偏光素子（反射型偏光層）が例示される。
誘電体多層膜としては、一例として、赤光に反射中心波長を有する反射率のピークと、緑光に反射中心波長を有する反射率のピークと、青光に反射中心波長を有する反射率のピークを有するものが例示される。
このような誘電体多層膜は、公知のものが各種、利用可能である。一例として、特許３１８７８２１号、特許３７０４３６４号、特許４０３７８３５号、特許４０９１９７８号、特許３７０９４０２号、特許４８６０７２９号、特許３４４８６２６号などの各公法に記載されるものが例示される。
なお、誘電体多層膜は、誘電体多層反射偏光板や、交互多層膜の複屈折干渉偏光素子と言われることもある。
【０１１２】
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２０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２０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。
【０１１３】
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。
【実施例】
【０１１４】
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。【０１１５】
＜保護フィルム０１の作製＞
下記の組成物をミキシングタンクに投入し、加熱しながら攪拌して、各成分を溶解し、セルロースアセテート溶液を調製した。
（セルロースアセテート溶液組成）
酢化度６０．７〜６１．１％のセルロースアセテート      １００質量部
トリフェニルホスフェート（可塑剤）                    ７．８質量部
ビフェニルジフェニルホスフェート（可塑剤）            ３．９質量部
メチレンクロライド（第１溶媒）                        ３３６質量部
メタノール（第２溶媒）                                  ２９質量部
１−ブタノール（第３溶媒）                              １１質量部【０１１６】
別のミキシングタンクに、下記のレターデーション上昇剤（Ａ）１６質量部、メチレンクロライド９２質量部およびメタノール８質量部を投入し、加熱しながら攪拌して、レターデーション上昇剤溶液を調製した。セルロースアセテート溶液４７４質量部にレターデーション上昇剤溶液２５質量部を混合し、充分に攪拌してドープを調製した。レターデーション上昇剤の添加量は、セルロースアセテート１００質量部に対して、６質量部であった。【０１１７】
【化９】
2016194497.tif 000011
【０１１８】
得られたドープを、バンド延伸機を用いて流延した。バンド上での膜面温度が４０℃となってから、７０℃の温風で１分乾燥し、次いで、フィルムをバンドから剥離して１４０℃の乾燥風で１０分乾燥し、残留溶剤量が０．３質量％のトリアセチルセルロースフィルムを作製した。
このフィルムを、保護フィルム０１とする。【０１１９】
＜λ／４板の作製＞
基板として保護フィルム０１を用い、その上に配向膜と光学異方性層を形成することで、λ／４板を作製した。詳細は、以下のとおりである。
＜＜アルカリ鹸化処理＞＞
保護フィルム０１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℃に昇温した後に、フィルムの片面に下記に示す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（株）ノリタケカンパニーリミテッド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、アルカリ鹸化処理した保護フィルム０１（セルロースアシレートフィルム）を作製した。
（アルカリ溶液組成）
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ＳＦ−１：Ｃ14Ｈ29Ｏ（ＣＨ2ＣＨ2Ｏ）20Ｈ       １．０質量部
プロピレングリコール                                １４．８質量部【０１２０】
＜＜配向膜の形成＞＞
上記のようにアルカリ鹸化処理した長尺な保護フィルム０１に、下記の組成の配向膜塗布液を＃１４のワイヤーバーで連続的に塗布した。６０℃の温風で６０秒、更に１００℃の温風で１２０秒乾燥した。
（配向膜塗布液の組成）
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（イルガキュアー２９５９、チバ・ジャパン製）    ０．３質量部【０１２１】
変性ポリビニルアルコール
【化１０】
2016194497.tif 000012
【０１２２】
＜＜ディスコティック液晶性化合物を含む光学異方性層の形成＞＞
作製した配向膜に連続的にラビング処理を施した。このとき、長尺状のフィルムの長手方向と搬送方向は平行であり、フィルム長手方向に対して、ラビングローラーの回転軸は時計回りに４５°の方向とした。【０１２３】
下記の組成のディスコティック液晶化合物を含む光学異方性層塗布液（Ａ）を上記形成した配向膜上に＃２．７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（Ｖ）は３６ｍ／ｍｉｎとした。塗布液の溶媒の乾燥およびディスコティック液晶化合物の配向熟成のために、８０℃の温風で９０秒間加熱した。続いて、配向膜を８０℃に維持してＵＶ照射を行い、液晶化合物の配向を固定化して光学異方性層を形成し、λ／４板を得た。
λ／４板の５５０ｎｍにおけるリタデーションＲｅおよび厚さ方向の位相差Ｒｔｈは、それぞれ、１３０ｎｍおよび−５ｎｍであった。【０１２４】
（光学異方性層塗布液（Ａ）の組成）
下記のディスコティック液晶化合物                      １００質量部
光重合開始剤（イルガキュアー９０７、チバ・ジャパン社製）  ３質量部
増感剤（カヤキュアーＤＥＴＸ、日本化薬（株）製）          １質量部
下記のピリジニウム塩                                      １質量部
下記のフッ素系ポリマー（ＦＰ１）                      ０．４質量部
メチルエチルケトン                                    ２５２質量部【０１２５】
【化１１】
2016194497.tif 000013
【化１２】
2016194497.tif 000014
【化１３】
2016194497.tif 000015
【０１２６】
＜偏光膜の作製＞
厚さ８０μｍのロール状ポリビニルアルコールフィルムをヨウ素水溶液中で連続して５倍に延伸し、乾燥して厚さ２０μｍの偏光膜を得た。【０１２７】
＜λ／４板付き偏光板０１の作製＞
作製した偏光膜の一方の面に、アルカリ鹸化処理した保護フィルム０１を、他方の面にλ／４板を、支持体側が偏光膜側になるように、ポリビニルアルコール（クラレ社製ＰＶＡ−１１７Ｈ）３質量％水溶液を接着剤として、それぞれ貼合し、λ／４板付き偏光板０１を作製した。【０１２８】
＜偏光板の作製＞
λ／４板の代わりに、アルカリ鹸化処理をした保護フィルム０１を用いた以外は、λ／４板付き偏光板０１と同様にして、偏光板０２を作製した。【０１２９】
［実施例１］
＜配向膜の作製＞
保護フィルム０１上に、下記の組成の配向膜塗布液を＃１６のワイヤーバーコーターで２８ｍＬ／ｍ2塗布した。６０℃の温風で６０秒、さらに９０℃の温風で１５０秒乾燥した。形成された膜表面に、ラビングロールで搬送方向に平行な方向に１０００回転／分で回転させてラビング処理を行い、配向膜を作製した。
（配向膜塗布液組成）
下記の変性ポリビニルアルコール                          １０質量部
水                                                    ３７０質量部
メタノール                                            １２０質量部
グルタルアルデヒド（架橋剤）                          ０．５質量部
【化１４】
2016194497.tif 000016
【０１３０】
＜Ｂ層となる反射型偏光板の作製＞
下記に示すコレステリック液晶液１を、２５℃に保温された容器中にて、攪拌、溶解させ、コレステリック液晶インク１を調製した。
（コレステリック液晶液１）
メトキシエチルアクリレート                            １４５質量部
下記の棒状液晶化合物の混合物                          １００質量部
ＩＲＧＡＣＵＲＥ ８１９ (ＢＡＳＦ社製)                  １０質量部
下記構造のキラル剤Ａ                                ５．７８質量部
下記構造の界面活性剤                                ０．０８質量部【０１３１】
棒状液晶化合物の混合物
【化１５】
2016194497.tif 000017
数値は質量％である。また、Ｒは酸素で結合する基である。
キラル剤Ａ
【化１６】
2016194497.tif 000018
界面活性剤
【化１７】
2016194497.tif 000019
【０１３２】
調製したコレステリック液晶液１を、配向膜を形成した保護フィルム０１の配向膜上に、＃８のワイヤーバーコーターで２８ｍＬ／ｍ2塗布した。９５℃で３０秒間乾燥した後に、紫外線照射装置により、５００ｍＪ／ｃｍ2の紫外線を照射し、Ｂ層となる反射型偏光板０１を作製した。【０１３３】
＜Ｇ層となる反射型偏光板の作製＞
キラル剤の添加量を５．１質量部にした以外は，コレステリック液晶液１と同様にコレステリック液晶液２を作製した。
このコレステリック液晶液２を用いた以外は、反射型偏光板０１と同様にして、Ｇ層となる反射型偏光板０２を作製した。【０１３４】
＜Ｒ層となる反射型偏光板の作製＞
キラル剤の添加量を４．４質量部にした以外は，コレステリック液晶液１と同様にコレステリック液晶液３を作製した。
このコレステリック液晶液３を用いた以外は、反射型偏光板０１と同様にして、Ｒ層となる反射型偏光板０３を作製した。【０１３５】
＜凸部および傾斜面を有する反射型偏光素子の作製（エンボス加工）＞
作製した反射型偏光板０１、０２および０３を、各々、液晶層の膜面温度が１８０℃になるように加熱し、その後、のこぎり歯状の直角三角形状を不規則に複数有する金型(ニッケル製)を３０分間押しあて、形状を転写した。エンボス加工した反射型偏光板を反射型偏光板０１１、０２１、０３１とした。
使用した金型の直角三角形と平面との成す角度(傾き)、すなわち、反射型偏光素子の傾斜面の角度θは、４０°とする。【０１３６】
＜オーバーコートの形成＞
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、オーバーコート用塗布液を調製した。
（オーバーコート用塗布液）
アセトン                                              １００質量部
KAYARAD DPCA-30（日本化薬株式会社製）                   ３０質量部
ＥＡ−２００（大阪ガスケミカル社製）                    ７０質量部
ＩＲＧＡＣＵＲＥ ８１９ (ＢＡＳＦ社製)                    ３質量部【０１３７】
調製したオーバーコート用塗布液を、エンボス加工した反射型偏光板０１１、０２１および０３１の液晶層上に、＃１５のバーコーターを用いて、それぞれ塗布した。
その後、膜面温度が５０℃になるように加熱し、６０秒間乾燥した後に、紫外線照射装置により、５００ｍＪ／ｃｍ2の紫外線を照射し、架橋反応を進行させ、オーバーコートを形成した。オーバーコートを形成した反射型偏光板を反射型偏光板０１２、０２２、０３２とした。【０１３８】
＜バックライトユニットの作製＞
オーバーコートを形成した反射型偏光板０１２、０２２および０３２を、それぞれ粘着剤（総研化学社製）を用いて積層、貼着して、図１に示すような３層からなる光学フィルムを作製した。この際に、各反射型偏光板は、直角三角形状の凸部が、図１に示すように同じ方向に向くようにした。
この光学フィルムを、導光板としてのアクリル板（株式会社光製）に、同じ粘着剤で貼着した。光学フィルムは、オーバーコートをアクリル板側に向けて貼着した。
また、アクリル板上の光学フィルムとは逆側の面に、λ／４板付き偏光板０１を、λ／４板側をアクリル板に向けて配置し、さらに、光学フィルム上のアクリル板とは逆側の面に、反射板として鏡を配置した。
さらに、配列される直角三角形状の凸部の直角側とは逆側の端面を除く、アクリル板の３辺にアルミ箔テープを貼着して、反射板とした。
さらに、アルミ箔テープが貼着されていない端面から光を入射するように、光源としてＬＥＤを設けて、図１に示すようなバックライト側偏光板を有するバックライトユニットを作製した。【０１３９】
［実施例２］
金型の直角三角形と平面との成す角度を５０°にした以外、すなわち、反射型偏光素子の傾斜面の角度θを５０°にした以外は、実施例１と同様に、反射型偏光板を作製し、バックライトユニットを作製した。
［実施例３］
金型の直角三角形と平面との成す角度を３０°にした以外、すなわち、反射型偏光素子の傾斜面の角度θを３０°にした以外は、実施例１と同様に、反射型偏光板を作製し、バックライトユニットを作製した。【０１４０】
［実施例４］
金型の形状が、頂角を付き合わせて上下反転して向き合った直角三角形状からなり、辺の比が１：２であり、直角三角形と平面との成す角度が２０°である金型を用いた以外は、実施例１と同様に、反射型偏光板を作製し、バックライトユニットを作製した。この際に、辺の長い直角三角形をλ／４板付き偏光板０１側とし、辺の短い直角三角形を反射板側とした。
すなわち、このバックライトユニットにおいて、反射型偏光素子は、図４（Ａ）に示すような形状を有する。【０１４１】
［実施例５］
金型の形状が、直角二等辺三角形状からなり、直角二等辺三角形と平面との成す角度が４５°である金型を用いた以外は、実施例１と同様に、反射型偏光板を作製し、バックライトユニットを作製した。
すなわち、このバックライトユニットにおいて、反射型偏光素子は、図４（Ｂ）に示すような形状を有する。【０１４２】
［実施例６］
コレステリック液晶液１を、配向膜上に塗布して９５℃で３０秒間乾燥し、金型をのせた後、紫外線照射をした以外は、実施例１と同様に、反射型偏光板を作製し、バックライトユニットを作製した。
すなわち、このバックライトユニットにおいて、反射型偏光素子は、エンボス加工ではなくインプリントで形成したものであり、図５（Ａ）に示すような形状を有する。【０１４３】
［実施例７］
金型の直角三角形と平面との成す角度が、３０°、４０°および５０°と複数の角度を有する金型を使用した以外は、実施例１と同様に、反射型偏光板を作製し、バックライトユニットを作製した。
すなわち、このバックライトユニットにおいて、光学フィルムは、傾斜面の角度θ３０°、４０°および５０°の反射型偏光素子が、ランダムに形成された構成を有する。【０１４４】
［実施例８］
直角三角形の密度分布を有する金型を使用した以外は、実施例１と同様に、反射型偏光板を作製し、バックライトユニットを作製した。
なお、直角三角形の密度は、光源側を疎にして、光源から離間するに応じて、徐々に、密度が高くなるようにした。【０１４５】
［実施例９］
反射型偏光板０１、０２および０３に変えて、ｉＰａｄ Ａｉｒ（アップル社製）のバックライト側の偏光板に付随された反射型偏光板（直線偏光を反射する反射型偏光板）を剥がして使用した以外は、実施例１と同様に、直角三角形状の傾斜面を有する反射型偏光素子を形成した反射型偏光板を作製し、バックライトユニットを作製した。
反射型偏光板０１、０２および０３は、エンボス加工を施す前の反射型偏光板である。すなわち、本例は、ｉＰａｄ Ａｉｒから取り外した反射型偏光板に、実施例１と同様に、エンボス加工以降の処理を行って、反射型偏光板を作製した例である。
なお、本例においては、λ／４板付き偏光板０１に代えて、偏光板０２を用いた。【０１４６】
［実施例１０］
反射型偏光板０１、０２および０３に変えて、ｉＰａｄ Ａｉｒ（アップル社製）のバックライト側の偏光板に付随された反射型偏光板（直線偏光を反射する反射型偏光板）を剥がして使用した以外は、実施例４と同様に、向き合った直角三角形状の傾斜面を有する反射型偏光素子を形成した反射型偏光板を作製し、バックライトユニットを作製した。
なお、本例においては、λ／４板付き偏光板０１に代えて、偏光板０２を用いた。【０１４７】
［実施例１１］
反射型偏光板０１、０２および０３に変えて、ｉＰａｄ Ａｉｒ（アップル社製）のバックライト側の偏光板に付随された反射型偏光板（直線偏光を反射する反射型偏光板）を剥がして使用した以外は、実施例５と同様に、二等辺直角三角形状の傾斜面を有する反射型偏光素子を形成した反射型偏光板を作製し、バックライトユニットを作製した。
なお、本例においては、λ／４板付き偏光板０１に代えて、偏光板０２を用いた。【０１４８】
［比較例１］
ｉＰａｄ Ａｉｒ(アップル社製)を分解して、バックライト用シート一式（拡散シート、プリズムシート、プリズムシートおよび拡散シートをこの順に有するシート）と、導光板と、反射板とを取り出した。
実施例１で用いた光源およびアルミ箔テープを用いて、ｉＰａｄ Ａｉｒのバックライト構成と同様の配置にして、バックライトユニットを作製した。なお、本例においては、λ／４板付き偏光板０１に代えて、偏光板０２を用いた。
すなわち、このバックライトユニットは、光学フィルムを有さず、導光板と偏光板０２との間に、拡散シート、プリズムシート、プリズムシートおよび拡散シートをこの順に有するものである。【０１４９】
［比較例２］
まず、比較例１で分解したｉＰａｄ Ａｉｒ(アップル社製)のバックライト側の偏光板を剥がした。剥がした偏光板には反射型偏光板が付随している。次に、比較例１の試料において偏光板０２の代わりに剥がした偏光板を用いた。それ以外は、比較例１と同様にしてバックライトユニットを作製した。【０１５０】
［評価］
＜輝度と色味測定＞
各バックライトユニットについて、正面方向と、導光板の出射面と直交する方向に対して３０°の横方向の位置から輝度と色味を測定した。測定には、色彩輝度計ＢＭ−５（トプコン社製）を用いた。また、横方向とは、ＬＥＤ光と平行な方向を意味する。【０１５１】
＜全光束測定＞
各バックライトユニットについて、Ｅｚｃｏｎｔｒａｓｔ（ＥＬＤＩＭ社製）で輝度を測定し、導光板の出射面と直交する方向に対して１５°おきの輝度測定値と立体角とを考慮し、全光束を算出した。【０１５２】
輝度と色味測定、および、全光束測定の測定結果を表１に示す。ここで正面輝度と斜め輝度は、比較例１の正面輝度を１００としたときの値を記載した。また全光束は、比較例１の全光束を１００としたときの値を記載した。【０１５３】
【表１】
2016194497.tif 000020
【０１５４】
表１に示すように、傾斜面を有する反射型偏光素子を有する光学フィルムを用いる本発明のバックライトユニットは、正面および斜め３０°の輝度、ならびに、全光束共に、従来のバックライトユニットである比較例に比して高く、導光板から照射した光が、高い効率でバックライト側偏光板を通過している。また、直線偏光を反射する反射型偏光素子に比べ、円偏光を反射する反射型偏光素子が優れていることがわかる。
以上より本発明の効果は明らかである。
【産業上の利用可能性】
【０１５５】
本発明は、特に液晶表示装置等の画像表示装置の製造分野において有用である。
【符号の説明】
【０１５６】
１０  バックライトユニット
１２  光源
１４  導光板
１６  光学フィルム
１８  λ／４板
２０，２４  反射板
２６  バックライト側偏光板
３０Ｒ  Ｒ層
３０Ｇ  Ｇ層
３０Ｂ  Ｂ層
３４Ｒ，７０Ｒ，７２Ｒ  Ｒ偏光素子
３４Ｇ，７０Ｇ，７２Ｇ  Ｇ偏光素子
３４Ｂ，７０Ｂ，７２Ｂ  Ｂ偏光素子
３８  支持体
３８ａ  凸部
４０，６２  反射型偏光層
４２  オーバーコート
５０Ｒ，５２Ｒ，７４Ｒ  Ｒ偏光層
５０Ｇ，５２Ｇ，７４Ｇ  Ｇ偏光層
５０Ｂ，５２Ｂ，７４Ｂ  Ｂ偏光層
６４，７４  反射型偏光素子
【図１】
2016194497.tif 000021
【図２】
2016194497.tif 000022
【図３】
2016194497.tif 000023
【図４】
2016194497.tif 000024
【図５】
2016194497.tif 000025
【図６】
2016194497.tif 000026
【国際調査報告】
2016194497.tif 000027
2016194497.tif 000028
2016194497.tif 000029
2016194497.tif 000030