(57)【要約】  光学材料は、可視光に対して透明な媒質と、前記媒質内に分散した、複屈折性を有する複数の結晶材料と、を備え、入射した可視光の偏光状態がランダム化され、前記入射した可視光よりも偏光度が低下した可視光が出射する。前記複数の結晶材料は、前記入射した可視光に与えるリタデーションが互いに異なる結晶材料を含んでいてもよい。前記複数の結晶材料は、光学軸が互いに異なる方向に向いた状態で前記媒質内に分散していてもよい。前記複数の結晶材料には、サイズが互いに異なる結晶材料が含まれていてもよい。
2019026854.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可視光に対して透明な媒質と、
前記媒質内に分散した、複屈折性を有する複数の結晶材料と、
を備え、
入射した可視光の偏光状態がランダム化され、前記入射した可視光よりも偏光度が低下した可視光が出射する
ことを特徴とする光学材料。
【請求項２】
前記複数の結晶材料は、前記入射した可視光に対するリタデーションが互いに異なる結晶材料を含んでいる
ことを特徴とする請求項１に記載の光学材料。
【請求項３】
前記複数の結晶材料は、光学軸が互いに異なる方向に向いた状態で前記媒質内に分散している
ことを特徴とする請求項２に記載の光学材料。
【請求項４】
前記複数の結晶材料には、サイズが互いに異なる結晶材料が含まれている
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の光学材料。
【請求項５】
前記複数の結晶材料には、サイズが０．１μｍ以上１００μｍ以下の結晶材料が含まれている
ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の光学材料。
【請求項６】
前記媒質の屈折率と前記結晶材料の屈折率との差の絶対値が、０．２以下である
ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の光学材料。
【請求項７】
前記媒質の屈折率ｎ１は、前記結晶材料の常光成分の屈折率ｎｏと異常光成分の屈折率ｎｅとの間の値である
ことを特徴とする請求項６に記載の光学材料。
【請求項８】
前記媒質は樹脂材料を含む
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の光学材料。
【請求項９】
前記媒質は複屈折性を有する
ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の光学材料。
【請求項１０】
前記結晶材料は水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、炭酸ストロンチウム、及びフッ化黒鉛からなる群から選ばれる１以上を含み、前記媒質はポリイミド、ポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリスチレン、トリアセチルセルロース、及びシクロオレフィンポリマーからなる群から選ばれる１以上を含む
ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の光学材料。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか一つに記載の光学材料を含む
ことを特徴とする光学部品。
【請求項１２】
光学シートである
ことを特徴とする請求項１１に記載の光学部品。
【請求項１３】
前記光学シートは表示装置の表示画面の前に配置される、又は該表示装置の偏光板の視認側に組み込まれる
ことを特徴とする請求項１２に記載の光学部品。
【請求項１４】
前記光学シートは、前記入射した可視光の偏光状態をランダム化することによって、前記表示装置の偏光依存性に起因する表示の視認性の低下を抑制する
ことを特徴とする請求項１３に記載の光学部品。
【請求項１５】
請求項１１〜１４のいずれか一つに記載の光学部品を備える
ことを特徴とする機器。
【請求項１６】
偏光依存性を有する表示装置を備え、前記光学部品が、前記入射した可視光の偏光状態をランダム化することによって、前記偏光依存性に起因する前記表示装置の表示の視認性の低下が抑制される
ことを特徴とする請求項１５に記載の機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光学材料、光学部品、及び機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示装置（ＬＣＤ）は様々な機器の表示装置として利用されている。例えば、液晶表示装置は、コンピュータの表示装置やテレビ受像器、自動車、飛行機、船舶等に搭載される計器盤やナビゲーション機器、スマートフォンなどの携帯情報端末機器、又は広告や案内表示に用いられるデジタルサイネージ（電子看板）に利用されている。【０００３】
液晶表示装置では、表示画面から表示情報を含む光を出射することで、観察者に画像や映像等の視覚情報を視認させる。液晶表示装置では、その動作原理上、液晶層と、液晶層を挟んで配置された、互いに透過偏光方向が直交する２つの偏光板とを備えている。従って、表示画面から出射される光は、通常は直線偏光の光である。【０００４】
ここで、上述したように液晶表示装置は様々な機器に利用されていることもあり、観察は偏光特性を有する光学機器、例えば偏光サングラスを通して液晶表示装置の表示画面を観察する場合がある。この場合、観察者が視認する表示画面の明るさは、出射光の偏光方向と偏光サングラスの透過偏光方向との成す角度に依存して、偏光サングラスを通さない場合よりも低下する場合がある。出射光の偏光方向と偏光サングラスの透過偏光方向とが直交する場合は、表示画面が全く視認できなくなってしまう場合も起こり得る。このような現象はブラックアウトとも呼ばれる。【０００５】
このような視認性の低下の問題を解決するために、液晶表示装置において、視認側の偏光板よりもさらに視認側に、位相差板（１／４波長板）を設け、直線偏光の光を円偏光に変換して、表示画面から出射する技術が開示されている（特許文献１参照）。【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、位相差板における位相差の波長依存性（分散特性）が考慮されていないため、視認性の低下の問題を解決する上では改善の余地があった。すなわち、位相差板に入射された光に与えられる位相差には、波長依存性がある。具体的には、例えば緑色の光に対しては１／４波長の位相差（すなわちπ／２）を与える位相差板であっても、位相差の分散特性のために、可視光領域における他の色の光、すなわち赤色や青色の波長の光に対して与える位相差は、１／４波長とはならないためである。位相差が１／４波長にならなかった（すなわち円偏光にならなかった）波長の光は、円偏光となった波長の光とは、偏光サングラスに対する透過率が異なる。その結果、特許文献１の技術を使用した液晶装置の表示画面を、偏光サングラスを通して観察すると、表示画面に色むらが発生する場合がある。【０００７】
また、視認性の低下の問題を解決する別の技術として、液晶表示装置において視認側の偏光板よりもさらに視認側に、複屈折性が非常に高い、すなわちリタデーションが非常に大きい高分子フィルムを設ける技術が開示されている（特許文献２参照）。【０００８】
特許文献２の技術は、白色発光ダイオードをバックライト光源として使用した液晶表示装置の構成において、３０００ｎｍ〜３００００ｎｍと大きい値のリタデーションを有する高分子フィルムを設けることを特徴としている。このようなフィルムは超複屈折フィルムとも呼ばれる。これによって、２つの偏光板と高分子フィルムとの透過スペクトルは、高分子フィルムのリタデーションに起因する干渉の影響で、波長に応じて透過率が変動する。特許文献２の技術では、リタデーションを大きくすることによって透過率の変動の周期を短くしている。そして、変動する透過スペクトルの包絡線スペクトルの形状を、光源である白色ダイオードの発光スペクトルに近似させ、視認性の改善を図っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−３５２０６８号公報
【特許文献２】特開２０１１−１０７１９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献２の技術にも改善の余地がある。すなわち、特許文献２の技術は、光源として、蛍光体形式の白色発光ダイオードのように発光スペクトルが比較的広いものを使用することを前提としている。このため、光源として、個々の発光スペクトルのスペクトル幅が比較的狭い、赤色、緑色及び青色発光ダイオードを組み合わせたものを使用するいわゆるＲＧＢ−ＬＥＤの場合には、視認性の改善が不十分になる場合がある。その理由は、透過スペクトルのうち透過率が高い波長領域と、いずれかの色の発光ダイオードの発光ピーク波長とがずれてしまった場合、当該色の光の液晶表示装置からの出射強度は低くなるので、表示画面の色むら等の原因となり、視認性が低下するからである。このような波長ずれの発生を防止するには、透過率の変動の波長周期を短くすることが有効であるが、波長周期を短くするには高分子フィルムのリタデーションをさらに大きくする必要がある。しかしながら、リタデーションをさらに大きくするには、例えば高分子フィルムの延伸を強く行う必要があり、実現が困難である。さらには、光源として、赤色、緑色及び青色レーザダイオードを組み合わせたものを使用する場合には、個々の発光スペクトルのスペクトル幅が発光ダイオードの場合よりもさらに狭いため、波長ずれの問題が発生する可能性がさらに高くなるので、視認性の改善がさらに不十分になる場合がある。【００１１】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、視認性の改善をより一層好適に実現できる光学材料、並びに、これを用いた光学部品及び機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の一態様に係る光学材料は、可視光に対して透明な媒質と、前記媒質内に分散した、複屈折性を有する複数の結晶材料と、を備え、入射した可視光の偏光状態がランダム化され、前記入射した可視光よりも偏光度が低下した可視光が出射することを特徴とする。【００１３】
本発明の一態様に係る光学材料は、前記複数の結晶材料は、前記入射した可視光に対するリタデーションが互いに異なる結晶材料を含んでいることを特徴とする。【００１４】
本発明の一態様に係る光学材料は、前記複数の結晶材料は、光学軸が互いに異なる方向に向いた状態で前記媒質内に分散していることを特徴とする。【００１５】
本発明の一態様に係る光学材料は、前記複数の結晶材料には、サイズが互いに異なる結晶材料が含まれていることを特徴とする。【００１６】
本発明の一態様に係る光学材料は、前記複数の結晶材料には、サイズが０．１μｍ以上１００μｍ以下の結晶材料が含まれていることを特徴とする。【００１７】
本発明の一態様に係る光学材料は、前記媒質の屈折率と前記結晶材料の屈折率との差の絶対値が、０．２以下であることを特徴とする。【００１８】
本発明の一態様に係る光学材料は、前記媒質の屈折率ｎ１は、前記結晶材料の常光成分の屈折率ｎｏと異常光成分の屈折率ｎｅとの間の値であることを特徴とする。【００１９】
本発明の一態様に係る光学材料は、前記媒質は樹脂材料を含むことを特徴とする。【００２０】
本発明の一態様に係る光学材料は、前記媒質は複屈折性を有することを特徴とする。【００２１】
本発明の一態様に係る光学材料は、前記結晶材料は水酸化カルシウム、炭酸カルシウム、炭酸ストロンチウム、及びフッ化黒鉛などからなる群から選ばれる１以上を含み、前記媒質はポリイミド、ポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリスチレン、トリアセチルセルロース、及びシクロオレフィンポリマーなどからなる群から選ばれる１以上を含むことを特徴とする。【００２２】
本発明の一態様に係る光学部品は、本発明の一態様に係る光学材料を含むことを特徴とする。【００２３】
本発明の一態様に係る光学部品は、光学シートであることを特徴とする。【００２４】
本発明の一態様に係る光学部品は、前記光学シートは表示装置の表示画面の前に配置される、又は該表示装置の偏光板の視認側に組み込まれることを特徴とする。【００２５】
本発明の一態様に係る光学部品は、前記光学シートは、前記入射した可視光の偏光状態をランダム化することによって、前記表示装置の偏光依存性に起因する表示の視認性の低下を抑制することを特徴とする。【００２６】
本発明の一態様に係る機器は、本発明の一態様に係る光学部品を備えることを特徴とする。【００２７】
本発明の一態様に係る機器は、偏光依存性を有する表示装置を備え、前記光学部品が、前記入射した可視光の偏光状態をランダム化することによって、前記偏光依存性に起因する前記表示装置の表示の視認性の低下が抑制されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、光学材料に入射した可視光の偏光状態がランダム化され、入射した可視光よりも偏光度が低下した可視光が出射するので、視認性の改善をより一層好適に実現できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、実施形態１に係る光学材料からなる光学シートの模式的な断面図である。
【図２Ａ】図２Ａは、図１に示す光学シートに含まれる或る結晶材料に可視光領域の波長を有する直線偏光が入射したときの出射光の偏光状態の例について説明する図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、図１に示す光学シートに含まれる或る結晶材料に可視光領域の波長を有する直線偏光が入射したときの出射光の偏光状態の例について説明する図である。
【図３】図３は、図１に示す光学シートに可視光領域の波長を有する直線偏光が入射したときの出射光の偏光状態の一例について説明する図である。
【図４】図４は、実際例１の光学シートによる偏光状態のランダム化の効果を示す図である。
【図５】図５は、実際例９の光学シートによる偏光状態のランダム化の効果を示す図である。
【図６】図６は、実際例１１の光学シートによる偏光状態のランダム化の効果を示す図である。
【図７】図７は、実施形態２に係る液晶表示装置の主要部の模式的な分解斜視図である。
【図８】図８は、実施形態３に係る有機ＥＬ表示装置の主要部の模式的な分解図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下に、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、各図面において、同一又は対応する要素には適宜同一の符号を付している。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係などは、現実のものとは異なる場合があることに留意する必要がある。図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。
【００３１】
(実施形態１)
図１は、実施形態１に係る光学材料からなる光学シートの模式的な断面図である。この光学シート１は、媒質１ａと、媒質１ａ内に分散した複数の結晶材料１ｂとを備えている。
【００３２】
媒質１ａは、可視光に対して透明な特性を有する。可視光とは、例えばＪＩＳ  Ｚ８１２０:２００１に従えば、下限が３６０〜４００ｎｍ、上限が７６０〜８３０ｎｍの波長領域の光である。以下、可視光を単に光と記載する場合がある。媒質１ａは、可視光に対する透過率が５０％以上となる程度に透明であれば良く、好ましくは８０％以上、さらに好ましくは９０％以上である。
【００３３】
結晶材料１ｂは、可視光に対して透明な特性を有する単結晶又は多結晶であり、複屈折性を有する。図１に示すように、複数の結晶材料１ｂには、形状やサイズが互いに異なる結晶材料１ｂが含まれている。また、複数の結晶材料１ｂには、光学軸が互いに異なる方向に向いた状態で媒質１ａ内に分散しているものがある。ただし、複数の結晶材料１ｂの中には、形状やサイズが同じものがあったり、光学軸が同じ方向を向いたものがあったりしてもよい。
【００３４】
この光学シート１に可視光が入射すると、入射した可視光の偏光状態がランダム化され、入射した可視光よりも偏光度が低下した可視光が出射する。偏光度は、透過偏光方向を平行にした２つの偏光子に光を入射したときに出射する光の強度Ｉ０に対する、クロスニコル配置とした２つの偏光子に同じ光を入射したときに出射する光の強度Ｉ９０の比（Ｉ９０／Ｉ０）で表すことができる。この比は０％から１００％の間の値を取り、比が大きい程偏光度が低いこととなる。
【００３５】
このように入射した可視光の偏光状態がランダム化され、入射した可視光よりも偏光度が低下した可視光が出射する理由は必ずしも明らかではないが、例えば以下のような原理によるものと考えられる。図２Ａ、２Ｂは、光学シート１に含まれる結晶材料１ｂのうちの或る結晶材料１ｂａ、１ｂｂに、可視光領域の波長を有する直線偏光の光が入射したときの出射光の偏光状態の一例について説明する図である。ここで、結晶材料１ｂａ、１ｂｂは、直線偏光の光Ｌ１１、Ｌ１２の進行方向における厚さが異なるものとする。
【００３６】
図２Ａは、所定の波長の直線偏光の光Ｌ１１が結晶材料１ｂａに入射する場合を示している。光Ｌ１１は、その進行方向に垂直なｙｚ平面において偏光面がｙ軸及びｚ軸に対して４５度を成している。光Ｌ１１は、結晶材料１ｂａ内ではｚ偏光の常光成分Ｌ１１ａとｙ偏光の異常光成分Ｌ１１ｂとに分離し、それぞれは異なる屈折率を感じながら結晶材料１ｂａを同じ距離だけ進行し、合成して出射する。このとき、常光成分Ｌ１１ａと異常光成分Ｌ１１ｂとでは位相差が生じている。この位相差がπ／２となる場合、結晶材料１ｂａは光Ｌ１１に対して１／４波長板として機能し、結晶材料１ｂａに入射した光Ｌ１１は円偏光の光Ｌ２１となって出射する。
【００３７】
一方、図２Ｂは、光Ｌ１１と同じ波長及び同じ偏光方向の光Ｌ１２が結晶材料１ｂｂに入射する場合を示している。光Ｌ１２は結晶材料１ｂｂ内ではｚ偏光の常光成分Ｌ１２ａとｙ偏光の異常光成分Ｌ１２ｂとに分離し、それぞれは異なる屈折率を感じながら結晶材料１ｂｂを同じ距離だけ進行し、合成して出射する。このとき、常光成分Ｌ１２ａと異常光成分Ｌ１２ｂとでは位相差が生じている。この位相差がπとなる場合、結晶材料１ｂｂは光Ｌ１２に対して１／２波長板として機能し、結晶材料１ｂｂに入射した光Ｌ１２はこれと直交する直線偏光の光Ｌ２２となって出射する。
【００３８】
すなわち、結晶材料１ｂａと結晶材料１ｂｂとでは、光Ｌ１１に対するリタデーションと光Ｌ１２に対するリタデーションが互いに異なっている。複数の結晶材料１ｂは、このように入射した光に対するリタデーションが互いに異なる結晶材料を含んでいる。
【００３９】
上述したように、媒質１ａ内には、様々な形状又はサイズの結晶材料１ｂが含まれており、かつその光学軸の方向も様々な方向に向いた状態で媒質１ａ内に分散している。そして各結晶材料１ｂの入射した光に対するリタデーションも様々である。その結果、上述した所定の波長の光Ｌ１１、Ｌ１２は、結晶材料１ｂを透過して様々な偏波状態で出射される。また、光Ｌ１１の中には結晶材料１ｂを透過せずに出射される成分もある。さらには、或る結晶材料１ｂに入射した光Ｌ１１が出射して別の結晶材料１ｂに入射することも起こり得るが、この場合、光Ｌ１１は当該別の結晶材料１ｂによってさらに異なる偏波状態とされて出射される。以上のような原理によって、光学シート１に入射された光Ｌ１１、Ｌ１２は、その偏光状態がランダム化されて出射すると考えられる。
【００４０】
さらには、このような偏光状態のランダム化は、特定の波長の光に対して発生するものではなく、可視光領域のいずれの波長の光に対しても発生する。
【００４１】
図３は、光学シート１に可視光領域の波長を有する直線偏光の光Ｌ１が入射したときの出射光の偏光状態の一例について説明する図である。光Ｌ１は、その進行方向に垂直なｙｚ平面において偏光面がｙ軸及びｚ軸に対して４５度を成しており、可視光領域の様々な波長成分を含むものとする。このような光Ｌ１は、例えば液晶表示装置の表示画面から出射される光である。
【００４２】
光Ｌ１が光学シート１に入射されると、その偏光状態がランダム化され、図３の上部に示す、直線偏光、楕円偏光(右回り、左回り)、円偏光(右回り、左回り)のような様々な偏光状態を有する光の成分を含む光Ｌ２が光学シート１から出射する。従って、光Ｌ２の偏光度は光Ｌ１の偏光度よりも低くなる。なお、図３では、光Ｌ２に対して９の偏光状態を図示しているが、これらは代表的な偏光状態を図示したものであって、光Ｌ２がこれらの全ての偏光状態を含む必要はなく、また図示していない他の偏光状態を含んでいてもよい。
【００４３】
ここで、観察者が、偏光サングラスを通して、直接的に光Ｌ１を観察した場合、観察者が視認する光Ｌ１の明るさは、光Ｌ１の偏光方向と偏光サングラスの透過偏光方向との成す角度に依存して、偏光サングラスを通さない場合よりも低下する場合がある。光Ｌ１の偏光方向と偏光サングラスの透過偏光方向とが直交する場合は、ブラックアウトの現象も起こり得る。
【００４４】
しかしながら、観察者が、光学シート１を介して、偏光サングラスを通して光Ｌ１を観察した場合、観察者は光Ｌ２を視認することとなる。光Ｌ２は偏光状態がランダム化されているため、光Ｌ１の偏光方向と偏光サングラスの透過偏光方向とが直交していても、光Ｌ２の一部は偏光サングラスを透過する。その結果、観察者は光Ｌ２を視認することができるので、ブラックアウトの現象の発生が抑制され、視認性の低下が抑制される。
【００４５】
さらに、上述したように光Ｌ２の偏光状態のランダム化は、特定の波長の光に対して発生するものではなく、可視光領域のいずれの波長の光に対しても発生する。そのため、偏光サングラスを通して観察したときの光Ｌ２の色むらが抑制され、視認性の低下が抑制される。
【００４６】
以上のように、実施形態１に係る光学材料からなる光学シート１を用いれば、液晶表示装置等の偏光特性を有する表示装置の視認性の改善をより一層好適に実現できる。このような光学シート１は、表示装置の表示画面に貼付して、保護シートとして使用することができる。
【００４７】
なお、光学シート１による偏光度の低下の程度については、光Ｌ１の偏光方向と偏光サングラスの透過偏光方向とが直交する場合にも光Ｌ２が視認できるように、比（Ｉ９０／Ｉ０）が５％以上となることが好ましく、１０％以上がより好ましく、１００％がさらに好ましい。
【００４８】
（好ましい特性）
次に、実施形態１に係る光学材料からなる光学シート１の好ましい特性について説明する。
【００４９】
まず、媒質１ａは、可視光に対して透明な特性を有する材質であれば特に限定されないが、例えば樹脂材料であり、ポリイミド（ＰＩ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリスチレン（ＰＳ）、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、シクロオレフィンポリマー（ＣＯＰ）、又はその他のアクリル系樹脂等が例として挙げられる。特に、ＰＩは耐熱性が高く、機械的、電気的、化学的特性にも優れているので好ましい。なお、媒質１ａは例示したこれらの樹脂材料が混在したものでもよい。
【００５０】
なお、ＰＩは複屈折性を有している。しかしながら、結晶材料１ｂが偏光状態のランダム化の作用を発揮するため、当該作用によって、媒質１ａとしてＰＩを用いた場合に、ＰＩの複屈折性に依存する視認性の低下が抑制されることが期待される。
【００５１】
結晶材料１ｂは、可視光に対して透明な特性をし、複屈折性を有する異方性結晶であれば有機材料、無機材料に関わらず特に限定されないが、無機材料としては、水酸化カルシウム（Ｃａ（ＯＨ）２）、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ３）、炭酸ストロンチウム（ＳｒＣＯ３）、又はフッ化黒鉛（ＣＦ）ｎ等が例として挙げられる。また、例えば、結晶でありながら球状である炭酸カルシウム結晶も有効である。また、有機材料としては、例として液晶高分子等をはじめとする結晶性高分子が挙げられる。なお、結晶材料１ｂは例示したこれらの結晶材料が混在したものでもよい。
【００５２】
また、結晶材料１ｂは、媒質１ａとの屈折率差が小さい材質であることが好ましい。結晶材料１ｂと媒質１ａとの屈折率差が大きいと、結晶材料１ｂと媒質１ａとの界面で反射、回折、散乱等の現象が発生し、光学シート１の透過率やヘイズ値が低下する虞があるからである。
【００５３】
ここで、媒質１ａの屈折率をｎ１とし、結晶材料１ｂの屈折率をｎ２とする。なお、ｎ２は、結晶材料１ｂの常光成分の屈折率ｎｏと異常光成分の屈折率ｎｅとの平均値とする。すると、フレネル反射の抑制上、可視光領域においてｎ１とｎ２との差の絶対値が０．２以下であることが好ましく、０．１以下であればより好ましい。また、可視光領域において、ｎ１が、ｎｏとｎｅとの間の値であれば、常光成分に対しても異常光成分に対しても媒質１ａと結晶材料１ｂとの屈折率差が小さいのでより好ましい。
【００５４】
例えば、例示した媒質１ａの屈折率については、可視光領域の中央近傍の波長である５８９ｎｍにおいて、ＰＩは１．５６〜１．６７程度であり、ＰＣは１．５７〜１．５９程度であり、ＰＭＭＡは１．５０程度であり、ＰＥＴは１．５７程度であり、ＰＳは１．５９程度である。また、例示した結晶材料１ｂの屈折率については、波長５８９ｎｍにおいて、水酸化カルシウムと炭酸カルシウムと炭酸ストロンチウムとはいずれも１．５７程度である。また、フッ化黒鉛は例えば１．５４３〜１．５４４である。従って、これらの材料は、媒質１ａと結晶材料１ｂとの組み合わせとして好ましい。
【００５５】
ただし、媒質１ａの屈折率と結晶材料１ｂの屈折率との関係はこれには限定されない。媒質１ａと結晶材料１ｂとの屈折率差が大きくても、光が結晶材料１ｂに入射すれば、上述したような偏光状態のランダム化の作用は起こり得るからである。従って、例えば、光学シート１が所望の透過率やヘイズ値を満たすのであれば、媒質１ａの屈折率と結晶材料１ｂの屈折率差はある程度大きくてもよい。
【００５６】
結晶材料１ｂの他の材質を例示すると、亜硫酸ナトリウム、塩化カリウム、塩化カルシウム、塩化セシウム、塩化ナトリウム、塩化ルビジウム、ケイ酸、酢酸ナトリウム、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、酸化マグネシウム、臭化カリウム、臭化ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸ナトリウム、炭酸リチウム、炭酸ルビジウム、フッ化カルシウム、水酸化酸化アルミニウム、ヨウ化カリウム、四ホウ酸二リチウム、硫酸カリウム、硫酸ナトリウム、硫酸バリウム、等である。これらの結晶材料は、好適には屈折率が近い媒質と組み合わせることで、本発明の実施形態に係る光学材料を構成できる。
【００５７】
結晶材料１ｂのサイズの上限については、偏波状態のランダム化の原理上は特に限定はない。但し、結晶材料１ｂが大きすぎると目に見えてしまったり、光学シート１の厚さに対して大きすぎることで光学シート１の平坦度が低下したりする等が問題になる場合がある。そのような観点からは、結晶材料１ｂはサイズが１００μｍ以下であることが好ましく、５０μｍ以下であることがより好ましい。ここで、結晶材料１ｂのサイズは、例えば結晶材料１ｂの各粒子を完全な球体又は直方体と仮定した場合に、その直径又は一辺の長さに相当する値として定義されるものである。
【００５８】
結晶材料１ｂのサイズの下限については、入射した光に対してリタデーションを持つ程度の値であればよい。その値は、結晶材料１ｂの複屈折とその周辺の媒質１ａの屈折率とに依存するので、一概には定義できないが、一例としてはおおよそ０．１μｍであると考えられる。例えば、結晶材料１ｂの厚さが１μｍであり、複屈折が０．１である場合、リタデーションは０．１×１μｍ＝１００ｎｍである。この値は、青色である波長４００ｎｍの光の１／４波長に相当する。従って、この一つの結晶材料１ｂにより、直線偏光は円偏光に変換される。すると、結晶材料１ｂが光学シート１の厚さ方向に複数重なっている場合を考えると、結晶材料１ｂのサイズが１μｍよりも一桁小さなサイズであっても、同程度の偏光解消機能を持たせることができると考えられる。以上を鑑み、下限の一例はおおよそ０．１μｍと考えられる。従って、一例として、複数の結晶材料１ｂには、サイズが０．１μｍ以上１００μｍ以下の結晶材料が含まれていることが好ましい。
【００５９】
媒質１ａにおける結晶材料１ｂの濃度については、所望する程度の偏光状態のランダム化が発生するものであれば、特に限定はされないが、例えば、０．１ｗｔ.％〜２００ｗｔ.％である。さらには、５ｗｔ.％以上であれば、偏光状態のランダム化が、光学シート１の面内にてより一層均一に発生しやすいので好ましく、また、高透過率の観点からは、３０ｗｔ.％以下が好ましい。
【００６０】
偏光状態のランダム化の程度については、例示的に上述したように、比（Ｉ９０／Ｉ０）が５％以上となることが好ましく、１０％以上がより好ましく、１００％がさらに好ましい。従って、媒質１ａと結晶材料１ｂとの特性に応じて、所望の比（Ｉ９０／Ｉ０）が得られるように、結晶材料１ｂの濃度を調整すればよい。
【００６１】
また、実施形態１の変形例に係る光学シートは、シート状の媒質が１／４波長板又は超複屈折フィルムの機能を有しており、かつこの媒質内に複屈折性を有する複数の結晶材料が分散したものでもよい。この場合、媒質の１／４波長板又は超複屈折フィルムの機能によってブラックアウト等の視認性の低下が抑制されるのに加えて、媒質に分散した結晶材料による偏光状態のランダム化の機能によってブラックアウト及び色むら等の視認性の低下が抑制される。すなわち、２種の視認性低下抑制の効果が同時に得られる。
【００６２】
例えば、媒質単体からなる光学シートが、可視光領域の或る波長の直線偏波の光が透過した際に１／４波長の位相差を与える場合、その波長の光は円偏光となるが、その波長よりも長い又は短い波長の光は例えば楕円偏光となる。そのため、媒質単体からなる光学シートで画面を覆った液晶表示装置から出射された画像を、偏光サングラスを通して観察すると、波長によって偏光サングラスの透過光量が異なる。その結果、表示画面に色むらが発生する。しかし、同じく１／４波長の位相差を与える媒質内に、複屈折性を有する複数の結晶材料を分散させた光学シートであれば、楕円偏光の光の偏光状態が結晶材料の作用によってランダム化されるため、色むらが抑制される。
【００６３】
なお、上記のような視認性低下抑制の機能を有する媒質を用いる場合、媒質に対する結晶材料の濃度は、視認性低下抑制の機能を有さない媒質を用いる場合よりも低濃度であってもよいと考えられる。その理由は、媒質の機能によって、ある程度の視認性低下抑制効果が得られるので、結晶材料はその効果を補う程度に機能（主に色むら抑制機能）を発揮する濃度でもよいと考えられるからである。結晶材料による効果の程度については、結晶材料の濃度やサイズ等によって適宜調整すればよい。
【００６４】
特に、従来の連続的で幅の広い発光スペクトルを持つＬＥＤを光源として用いた液晶表示装置であれば、リタデーションが例えば１００００ｎｍ程度の超複屈折フィルムを用いることで、虹ムラ、色むらを解消できた。しかし、これから発展が期待される、有機ＥＬ、量子ドット、あるいはレーザ光を光源とした表示装置の場合、光源におけるＲＧＢの各色の発光スペクトルは、シャープな形状になってくる。そのため、超複屈折フィルムを使用する場合、１００００ｎｍのリタデーションでは虹ムラ、色むらを取り切れず、３００００ｎｍを越えるリタデーションが必要となり、現実的ではない。これに対して、本発明に係る光学材料では、少量（低濃度）の結晶材料により偏光状態をランダム化することで、従来の超複屈折フィルムでは取り切れない虹ムラを抑制できるので、そのようなシャープ形状の発光スペクトルを有する光源に対しても適用可能となる。
【００６５】
（実施例１〜８）
本発明の実施例１〜８として、媒質ポリマーとしてＰＭＭＡ又はＰＳを用い、結晶材料として炭酸カルシウムを用い、以下の手順で光学シートを作製した。
【００６６】
まず、一辺の長さが３ｃｍ〜４ｃｍ程度である炭酸カルシウムからなるカルサイト（ナリカ社、Ｄ２０−１８５６−０２）を粉砕し、粉砕したものを篩にかえることにより、一辺の長さが０μｍ〜２５μｍ、２５μｍ〜５３μｍ、５３μｍ〜１０６μｍのそれぞれの範囲で分布する三種の結晶粒子に分級した。
【００６７】
つづいて、分級した結晶粒子のいずれか一種と、ＰＭＭＡ（和光純薬工業社、１３８−０２７３５）又はＰＳ（和光純薬工業社）のポリマーペレットとを、塩化メチレン（和光純薬工業社、１３５−０２４４６（試薬特級））又は酢酸エチル（和光純薬工業社、０５１−００３５１（試薬特級））の溶媒に投入し、これを振盪機で撹拌することにより、ポリマーを完全に溶解し、ポリマー溶液を作製した。なお、結晶粒子の質量は６ｇ、３０ｇ、４１ｇ、６０ｇ、１２０ｇ、１５６ｇ、２００ｇのいずれかとし、ポリマーペレットの質量は１ｇとし、溶媒の質量は４ｇとした。
【００６８】
つづいて、高さ０．３ｍｍに設定したナイフコーターを用いて、表面をシラン処理した水平なガラス板上に、作製したポリマー溶液を展開してシート状にして放置し、溶媒を蒸発させた。そして、ガラス板からシートを剥がし、シートから溶媒を完全に除去するために９０℃で２４時間の減圧乾燥を行った。これにより実施例１〜８の光学シートを作製した。表１に実施例１〜８の作製に用いたポリマー、溶媒、結晶粒子のサイズ（一辺の長さ）、及び作製した光学シートにおける結晶粒子の濃度を示す。
【００６９】
【表１】
2019026854.tif 000003
【００７０】
実施例１の光学シートを、ＲＧＢ−ＬＥＤバックライトを使用した液晶表示装置の表面に配置し、その上を外部偏光板で覆い、液晶表示装置で白色の映像を表示させたときの画像を撮影した。その結果を図４に示す。図４の左側の図において、領域Ａ１は光学シートの無い領域であり、領域Ａ２は光学シートが配置された領域である。ここで、外部偏光板は、液晶表示装置の表面側（視認側）に設けられた偏光板とクロスニコルになるように配置しているため、光学シートの無い領域Ａ１ではブラックアウトが発生していた。一方、領域Ａ２では、液晶表示装置の白色の映像が視認された。このことは、光学シートによって液晶表示装置から出射した直線偏光の光の偏光状態がランダム化されたため、出射した光の一部が外部偏光板を透過して視認されたためであると考えられる。また、図４は、左側の図に示す状態から中央の図に示す状態を経て右側の図に示す状態に光学シートを回転させたときの画像を示している。図４の中央の図、右側の図のいずれにおいても、光学シートが配置された領域では液晶表示装置の白色の映像が視認された。このことは、光学シートによる偏光状態のランダム化が十分に行われていることを示すと考えられる。また、実施例１の光学シートの全光線透過率をヘイズメータ―（日本電色工業社製、ＮＤＨ２０００）で測定したところ、９３％と良好な値であった。
【００７１】
また、実施例１の光学シートを実施例２〜８の光学シートに置き換えて同様の実験を行ったが、いずれの光学シートを用いた場合にも、光学シートが配置された領域では液晶表示装置の白色の映像が視認された。
【００７２】
（実施例９、１０、比較例１）
本発明の実施例９、１０、比較例１として、媒質ポリマーとしてＰＭＭＡを用い、結晶材料としてフッ化黒鉛を用い、以下の手順で光学シートを作製した。
【００７３】
まず、平均粒径が５μｍのフッ化黒鉛を０．０５ｇ（実施例９）、０．０１ｇ（実施例１０）、又は０ｇ（比較例１）と、ＰＭＭＡのポリマーペレットの０．９５ｇとを、５ｇの塩化メチレンの溶媒に投入し、これを振盪機で撹拌することにより、ポリマーを完全に溶解し、ポリマー溶液を作製した。
【００７４】
つづいて、高さ０．５ｍｍに設定したアプリケータを用いて、表面をシラン処理した水平なガラス板上に、作製したポリマー溶液を展開してシート状にして放置し、自然乾燥することで溶媒を蒸発させた。これにより実施例２、３、比較例１の光学シートを作製した。実施例９、１０、比較例１の光学シートにおけるフッ化黒鉛の濃度は、それぞれ、５ｗｔ.％、１ｗｔ.％、０ｗｔ.％である。
【００７５】
実施例９、１０、比較例１の光学シートの全光線透過率をヘイズメータ―で測定したところ、それぞれ、９４％、９２．７％、９３．３％と良好な値であった。
【００７６】
実施例９の光学シートを、タブレット端末（Ａｐｐｌｅ社製）の表示画面の表面の一部に配置した場合と、さらにその上を外部偏光板で覆った場合とで、表示画像を撮影した。その結果を図５に示す。図５の左側の図は、表示画面の表面に光学シートを配置したのみの写真を示すが、光学シートの透過率が良好であるため、光学シートが配置してある領域が何処かは殆ど判別できない。一方、図５の右側の図では、外部偏光板で覆った結果、長方形状の光学シートが配置してある領域のみで表示画像が視認され、その他の領域ではブラックアウトが発生していた。このことは、光学シートによる偏光状態のランダム化が十分に行われていることを示すと考えられる。
【００７７】
（実施例１１）
本発明の実施例１１として、媒質ポリマーとしてＰＣを用い、結晶材料として炭酸カルシウムを用い、以下の手順で光学シートを作製した。
【００７８】
まず、１ｇのＰＣのポリマーペレットを、５ｇの塩化メチレンの溶媒に投入し、これを振盪機で撹拌することにより、ポリマーを完全に溶解した。さらに、これに０．１１１ｇの炭酸カルシウム（平均粒子径：７．７μｍ）を加え、攪拌機で攪拌後、超音波を３分間印加し、ポリマー溶液を作製した。
【００７９】
つづいて、高さ０．５ｍｍに設定したアプリケータを用いて、表面をシラン処理した水平なガラス板上に、作製したポリマー溶液を展開してシート状にして放置し、自然乾燥することで溶媒を蒸発させた。これにより実施例１１の光学シートを作製した。実施例１１の光学シートにおける炭酸カルシウムの濃度は、１０ｗｔ.％である。
【００８０】
実施例１１の光学シートを、タブレット端末の表示画面の表面の一部に配置した場合と、さらにその上を外部偏光板で覆った場合とで、表示画像を撮影した。その結果を図６に示す。図６の左側の図は、表示画面の表面に光学シートを配置したのみの写真を示すが、光学シートの透過率が良好であるため、光学シートが配置してある領域が何処かは殆ど判別できない。一方、図６の右側の図では、外部偏光板で覆った結果、弓形の一部を矩形に切り欠いた形状の光学シートが配置してある領域のみで表示画像が視認され、その他の領域ではブラックアウトが発生していた。このことは、光学シートによる偏光状態のランダム化が十分に行われていることを示すと考えられる。
【００８１】
（実施例１２、比較例２）
本発明の実施例１２として、フッ化黒鉛を分散させた樹脂材料（ＰＣ）を延伸して位相差シートを作製し、比較例２として、フッ化黒鉛を分散させない以外は実施例Ｘと同様の位相差シートを作製し、これらを液晶表示装置の表面に配置し、偏光サングラスを通して観察したところ、比較例２の位相差シートを用いた場合に見られた表示の色むらが、実施例１２の位相差シートを用いた場合には改善されていた。
【００８２】
（実施形態２）
図７は、実施形態２に係る液晶表示装置の主要部の模式的な分解斜視図である。図７に示すように、液晶表示装置１００は、バックライト１０１と、偏光板１０２と、位相差フィルム１０３と、透明電極付きガラス基板１０４と、液晶層１０５と、透明電極付きガラス基板１０６と、ＲＧＢカラーフィルタ１０７と、位相差フィルム１０８と、偏光板１０９と、実施形態１に係る光学シート１とが、この順番で積層した構成を有している。すなわち、この液晶表示装置１００は、公知の構成の液晶表示装置に光学シート１を組み込んだ構成を有している。
【００８３】
この液晶表示装置１００では、偏光板１０９の視認側、すなわちバックライト１０１と反対側に光学シート１が組み込まれている。従って、偏光板１０９から出射された光は、光学シート１に入射して、その偏光状態がランダム化されて出射される。その結果、液晶表示装置１００は、偏光サングラスを通して観察してもブラックアウトが発生せず、色むら等も改善され、光学シート１が無い場合と比較して視認性の低下が抑制されたものとなる。
【００８４】
（実施形態３）
図８は、実施形態３に係る有機ＥＬ（Electro  Luminescence）表示装置の主要部の模式的な分解図である。図８に示すように、有機ＥＬ表示装置２００は、ガラス基板２０１と、反射電極２０２と、有機ＥＬ層２０３と、透明電極２０４と、ガラス基板２０５と、１／４波長板２０６ａと偏光板２０６ｂとからなる円偏光板２０６と、カバーフィルム２０７ａとハードコート層２０７ｂとからなるカバー層２０７とが、この順番で積層した構成を有している。また、有機ＥＬ表示装置２００は、カバー層２０７を包むように設けられた実施形態１に係る光学シート１を備えている。すなわち、この有機ＥＬ表示装置２００は、公知の構成の有機ＥＬ表示装置に光学シート１を組み込んだ構成を有している。
【００８５】
ここで、有機ＥＬ表示装置２００では、外部から入射した光が反射電極２０２で反射して表示画面から出力されることを防止するために、円偏光板２０６が設けられている。すなわち、図８に示すように、外部から無偏光の光Ｌ１０が入射されると、まず偏光板２０６ｂが特定の方向の直線偏光のみを透過する。偏光板２０６ｂを透過した直線偏光は１／４波長板２０６ａによってπ／２の位相差が与えられ、円偏光に変換される。円偏光は反射電極２０２で反射した後に１／４波長板２０６ａによってさらにπ／２の位相差が与えられ、偏光板２０６ｂが透過する直線偏光とは偏光方向が直交する直線偏光に変換される。その結果、この直線偏光は偏光板２０６ｂに吸収されるので、外部から入射した光が反射電極２０２で反射して表示画面から出力されるという問題が解決される。
【００８６】
さらに、有機ＥＬ表示装置２００は、偏光板２０６ｂの視認側、すなわち反射電極２０２と反対側に光学シート１が組み込まれている。従って、偏光板２０６ｂから出射された画像や映像を構成する光は、光学シート１に入射して、その偏光状態がランダム化されて出射される。その結果、有機ＥＬ表示装置２００は、偏光サングラスを通して観察してもブラックアウトが発生せず、色むら等も改善され、光学シート１が無い場合と比較して視認性の低下が抑制されたものとなる。
【００８７】
このように、光学シート１は、入射した光の偏光状態をランダム化することによって、液晶表示装置１００や有機ＥＬ表示装置２００等の偏光依存性を有する表示装置における、偏光依存性に起因する表示の視認性の低下を抑制する。
【００８８】
また、光学シート１は、ナビゲーション機器や携帯情報端末機器等の、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置等を備える各種機器と組み合わせることで、当該表示装置における偏光依存性に起因する表示の視認性の低下を抑制することができる。
【００８９】
なお、上記実施形態２、３において、実施形態１に係る光学シート１に換えて、実施形態１の変形例に係る光学シートを用いてもよい。また、上記実施形態及びその変形例では、光学材料はシート状の光学部品である光学シートを構成しているが、光学材料が構成する光学部品の形状は特に限定されず、フィルム状や、ロッド状や、バルク状などの様々な形状とすることができる。このような各種形状の光学部品を、偏光依存性を有する表示装置と組み合わせて、当該表示装置における偏光依存性に起因する表示の視認性の低下を抑制することができる。
【００９０】
また、本発明の光学材料は、上記実施例のようにナイフコーター等を用いてガラス板上にシート状に形成する作製方法に限定されず、様々な作製方法によって作製することができる。たとえば、本発明の光学材料は、溶液状のものを基材上に塗布して固化し、コーティング層として作製してもよい。また、本発明の光学材料は粘着材としても作製するこができるので、当該粘着材を様々な光学部品等に貼付して使用することもできる。また、上記のように本発明の光学材料や光学部品は様々な形状を取り得るが、様々な成型方法を用いて作製することができる。すなわち、本発明の光学材料や光学部品は、光学材料や光学部品の形状、材料特性、使用態様などに応じて、好適な作製方法を適宜選択して作製できる。
【００９１】
また、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上述した各構成要素を適宜組み合わせて構成したものも本発明に含まれる。また、さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。よって、本発明のより広範な態様は、上記の実施形態に限定されるものではなく、様々な変更が可能である。
【符号の説明】
【００９２】
１  光学シート
１ａ  媒質
１ｂ、１ｂａ、１ｂｂ  結晶材料
１００  液晶表示装置
１０１  バックライト
１０２、１０９、２０６ｂ  偏光板
１０３、１０８  位相差フィルム
１０４、１０６  透明電極付きガラス基板
１０５  液晶層
１０７  ＲＧＢカラーフィルタ
２００  有機ＥＬ表示装置
２０１、２０５  ガラス基板
２０２  反射電極
２０３  有機ＥＬ層
２０４  透明電極
２０６  円偏光板
２０６ａ  １／４波長板
２０７  カバー層
２０７ａ  カバーフィルム
２０７ｂ  ハードコート層
Ａ１、Ａ２  領域
Ｌ１、Ｌ１０、Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ２、Ｌ２１、Ｌ２２  光
Ｌ１１ａ、Ｌ１２ａ  常光成分
Ｌ１１ｂ、Ｌ１２ｂ  異常光成分
【図１】
2019026854.tif 000004
【図２Ａ】
2019026854.tif 000005
【図２Ｂ】
2019026854.tif 000006
【図３】
2019026854.tif 000007
【図４】
2019026854.tif 000008
【図５】
2019026854.tif 000009
【図６】
2019026854.tif 000010
【図７】
2019026854.tif 000011
【図８】
2019026854.tif 000012
【国際調査報告】
2019026854.tif 000013
2019026854.tif 000014
2019026854.tif 000015
2019026854.tif 000016