(57)【要約】【課題】ｐ波の透過量が多い偏光分離フィルム；出射される光に含まれるｐ波の割合が多い液晶表示素子用照明装置；輝度が高い液晶表示装置を提供する。【解決手段】フィルム基材１２と、フィルム基材１２の両面に形成された酸化ニオブ層１４とを有する偏光分離フィルム１０；導光板と、導光板の側方に配置された光源と、導光板の光出射側に配置された本発明の偏光分離フィルムと、導光板を挟んで偏光分離フィルムに対向して配置された光反射体とを具備する液晶表示素子用照明装置；液晶表示素子と、液晶表示素子の背面側に配置された本発明の液晶表示素子用照明装置とを具備する液晶表示装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルム基材と、
フィルム基材の両面に形成された酸化ニオブ層と
を有する偏光分離フィルム。
【請求項２】
入射角度が６０°〜７５°におけるｐ波透過率が８０％以上でｓ波透過率が３５％以下である請求項１記載の偏光分離フィルム。
【請求項３】
導光板と、
導光板の側方に配置された光源と、
導光板の光出射側に配置された請求項１または２に記載の偏光分離フィルムと、
導光板を挟んで偏光分離フィルムに対向して配置された光反射体と
を具備する液晶表示素子用照明装置。
【請求項４】
液晶表示素子と、
液晶表示素子の背面側に配置された請求項３記載の液晶表示素子用照明装置と
を具備する液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ｓ波よりもｐ波を多く透過し、ｐ波よりもｓ波を多く反射する偏光分離フィルム、該偏光分離フィルムを設けた液晶表示素子用照明装置、および該照明装置を設けた液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は、液晶表示素子と該液晶表示素子の背面側に配置された照明装置とから構成される。照明装置から液晶表示素子に向かって出射される光は、ｐ波とｓ波とを含んでいる。しかし、液晶表示素子に設けられた光入射側の偏光板において、ｐ波またはｓ波のいずれか一方は遮蔽される。したがって、照明装置から出射された光は、約半分が液晶表示素子に入射することになり、液晶表示装置の輝度は、照明装置から出射される光の輝度に比べ大幅に低下する。
【０００３】
輝度の高い液晶表示装置としては、以下の照明装置を設けた液晶表示装置が提案されている。
ｓ波よりもｐ波を多く透過し、ｐ波よりもｓ波を多く反射する偏光分離器を導光板の光出射側に配置した照明装置（特許文献１、２）。
該照明装置においては、偏光分離器で反射されたｓ波が、導光板を挟んで偏光分離器に対向して配置された光反射体で反射する際に、一部がｐ波に変換される。該ｐ波は、再度導光板から出射され、偏光分離器を透過する。そのため、照明装置から出射される光に含まれるｐ波の割合が多くなり、液晶表示素子の偏光板で遮蔽される光（ｓ波）が減る。結果、液晶表示装置の輝度が上がる。
【０００４】
最近では、液晶表示装置のさらなる省消費電力化が求められている。そのため、光源の消費電力を落とす、すなわち輝度を低くしても、液晶表示装置の輝度が低下しないように、ｐ波の透過量がさらに多くかつｓ波の透過量をさらに少なくして反射量を多くした偏光分離器が求められている。
【特許文献１】特開平０７−０４９４９６号公報
【特許文献２】特開平１０−３１９３９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
よって、本発明の目的は、ｐ波の透過量が多い偏光分離フィルム；出射される光に含まれるｐ波の割合が多い液晶表示素子用照明装置；および輝度が高い液晶表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の偏光分離フィルムは、フィルム基材と、フィルム基材の両面に形成された酸化ニオブ層とを有することを特徴とする。
本発明の偏光分離フィルムは、入射角度が６０°〜７５°におけるｐ波透過率が８０％以上でｓ波透過率が３５％以下であるものが好ましい。
本発明の液晶表示素子用照明装置は、導光板と、導光板の側方に配置された光源と、導光板の光出射側に配置された本発明の偏光分離フィルムと、導光板を挟んで偏光分離フィルムに対向して配置された光反射体とを具備することを特徴とする。
本発明の液晶表示装置は、液晶表示素子と、液晶表示素子の背面側に配置された本発明の液晶表示素子用照明装置とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の偏光分離フィルムは、従来の偏光分離器に比べ、ｐ波の透過量が多い。
本発明の液晶表示素子用照明装置は、従来の照明装置に比べ、出射される光に含まれるｐ波の割合が多い。
本発明の液晶表示装置は、従来の液晶表示装置に比べ、輝度が高い。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
＜偏光分離フィルム＞
図１は、本発明の偏光分離フィルムの一例を示す概略断面図である。偏光分離フィルム１０は、フィルム基材１２と、フィルム基材１２の両面に形成された酸化ニオブ層１４とから構成されるフィルムである。
【０００９】
フィルム基材１２は、可視光を透過する樹脂材料からなるフィルムである。フィルム基材１２の樹脂材料としては、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリエステル（ＰＥＴ等。）等が挙げられる。
フィルム基材１２の厚さは、３０〜１５０μｍが好ましい。
【００１０】
酸化ニオブ層１４は、酸化ニオブを主成分とする層である。酸化ニオブ層１４は、酸化物換算でＮｂ2 Ｏ5 を酸化ニオブ層１４（１００質量％）中、６０質量％以上含有することが好ましく、８０質量％以上含有することがより好ましく、９０質量％以上含有することが特に好ましい。酸化ニオブ層１４における酸化ニオブの含有量は、ＥＳＣＡ（Ｘ線光電子分光法）またはラザフォード後方散乱法により測定して求められた酸化物換算（Ｎｂ2 Ｏ5 ）の含有量として表す。
【００１１】
酸化ニオブ層１４には、物性を損なわない範囲で、酸化ニオブ以外の他の金属酸化物が含まれていてもよい。他の金属酸化物としては、酸化チタン、酸化タンタル、酸化スズ、酸化ハフニウム等が挙げられる。
【００１２】
酸化ニオブ層１４の１層あたりの物理的膜厚は、４０〜１００ｎｍが好ましく、５５〜７５ｎｍが特に好ましい。物理的膜厚は、触針式表面粗さ測定機により測定される膜厚である。
酸化ニオブ層１４の１層あたりの光学的膜厚（屈折率×物理的膜厚）は、可視光（４００〜７００ｎｍ）の１／４波長の膜厚が好ましい。屈折率は、波長５５０ｎｍにおける屈折率である。
【００１３】
酸化ニオブ層１４の形成方法としては、真空蒸着法、反応性蒸着法、イオンビームアシスト蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の物理気相析出法；プラズマＣＶＤ法等の化学気相析出法等が挙げられる。大面積で均一膜厚を得やすいことから、スパッタリング法が特に好ましい。
【００１４】
以上説明した偏光分離フィルム１０にあっては、フィルム基材１２の両面に酸化ニオブ層１４が形成されているため、従来の偏光分離器に比べ、ｐ波の透過量が多い。該理由を以下に説明する。
屈折率ｎ0 の材料から屈折率ｎ1 の材料に入射する光の入射角度θがｔａｎθ＝ｎ1 ／ｎ0 を満足するとき、ｐ波の透過率が１００％となり、図１に示すように、すべてのｐ波および一部のｓ波が透過し、残りのｓ波は反射される。該入射角度θは、ブリュースター角θB と呼ばれる。
従来の偏光分離器は、ガラス基材の片面または両面に酸化チタン層を形成したものである。空気（屈折率ｎ0 ＝１．０）から酸化チタン層（屈折率ｎ1 ＝２．４８）に入射する光のブリュースター角θB は、θB ＝ａｒｃｔａｎ（２．４８）＝６８゜であり、この特性を利用して酸化チタン層をガラス基材の両面形成した場合の分離角は７５゜である。
【００１５】
ところで、導光板から出射される光は、図２に示すように、様々な出射角度の光を含んでいる。そして、導光板から出射される光のうち、出射角度７０゜近傍の光の輝度が最大である。しかし、偏光分離器への入射角度がブリュースター角θB からずれると、ｐ波の透過率は悪くなる。すなわち、従来の偏光分離器は、導光板から出射された光のうち、出射角度６８゜または７５゜の光についてはｐ波をほぼ１００％透過しているかも知れないが、輝度が最大となる出射角度７０゜の光についてはｐ波の透過率は低い。
【００１６】
一方、偏光分離フィルム１０は、フィルム基材１２の両面に酸化ニオブ層１４を形成したものであるため、分離角は７０゜となる。すなわち、偏光分離フィルム１０は、輝度が最大となる導光板からの出射角度７０゜の光に対して、ｐ波の透過率が最大となるため、従来の偏光分離器に比べ、ｐ波の透過量が多い。また、偏光分離フィルム１０は、ｓ波の透過量は従来の偏光分離器と同等であるため、従来の偏光分離器よりも選択的にｐ波を透過している。
【００１７】
＜液晶表示素子用照明装置＞
図３は、本発明の液晶表示素子用照明装置（以下、照明装置と記す。）を示す概略断面図である。照明装置２０は、導光板２２と、導光板２２の側方に配置された光源２４と、導光板２２の上方（光出射側）に配置された偏光分離フィルム１０と、導光板２２を挟んで偏光分離フィルム１０に略平行に対向して配置された光反射体２８と、導光板２２の光入射側および光出射側以外を囲むフレーム３０と、偏光分離フィルム１０の上方に配置されたプリズムシート３２とを具備する照明装置である。
【００１８】
導光板２２は、可視光を透過する樹脂材料からなり、側面から入射した光を内部で伝搬し、上面から出射する板である。導光板２２の樹脂材料としては、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリスチレン、シリコーン樹脂等が挙げられる。市販の導光板には、出射角度７０゜近傍の光の輝度が最大となるように設計されているものがある。
【００１９】
光源２４としては、発光ダイオード（ＬＥＤ）、冷陰極放電管等が挙げられる。
光源２４には、光源２４を囲み、導光板２２側が開口した光源カバーを設けてもよい。光源カバーは、導光板２２に光を集光する円筒形の部材であり、内面には反射面が形成されている。
【００２０】
偏光分離フィルム１０は、導光板２２との間に空気の層が形成されるように、導光板２２からわずかに離間させて配置される。偏光分離フィルム１０は、フィルム基材１２の両面に酸化ニオブ層１４を形成したものであるため、入射角度７０゜で入射した光は、出射角度７０゜で偏光分離フィルム１０から出射する。
光反射体２８は、たとえば、樹脂フィルム表面に、銀、アルミニウム等の金属反射膜を設けた反射シートである。
【００２１】
プリズムシート３２は、可視光を透過する樹脂材料からなるシートの片面に、断面二等辺三角形の突条と、断面Ｖ字形の溝とが交互に形成されたシートであり、偏光分離フィルム１０から出射された光を、プリズムシート３２の光出射側の平面に対して略垂直方向に屈折させる。プリズムシート３２は、突条の頭頂部が偏光分離フィルム１０に面するように、偏光分離フィルム１０から離間させて配置される。頭頂部の角度は、通常、導光板２２から出射される光の輝度が最大となる出射角度と同じとされる。シートの樹脂材料としては、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリスチレン、シリコーン樹脂等が挙げられる。等が挙げられる。
【００２２】
該照明装置２０においては、光源２４から出射した光は、導光板２２の側面から入射し、導光板２２の内部を伝搬し、導光板２２の上面から、出射角度７０゜の光の輝度が最大となるように出射される。導光板２２から出射した光は、偏光分離フィルム１０に入射する。偏光分離フィルム１０は、入射した光のうち、ｓ波よりもｐ波を多く透過し、ｐ波よりもｓ波を多く反射する。偏光分離フィルム１０は、特に輝度が最大となる導光板２２からの出射角度７０゜の光については、偏光分離フィルム１０のブリュースター角θB と一致するため、ｐ波をほぼ１００％透過する。
【００２３】
偏光分離フィルム１０で反射されたｓ波は、導光板２２に最入射し、導光板２２を挟んで偏光分離フィルム１０に対向して配置された光反射体２８で反射する際に、一部がｐ波に変換される。該ｐ波は、導光板２２から再出射され、偏光分離フィルム１０を透過する。そのため、偏光分離フィルムを透過する光に含まれるｐ波の量は多くなる。
偏光分離フィルム１０から出射されたｐ波の割合が多い光は、プリズムシート３２によって屈折し、プリズムシート３２の光出射側の平面から略垂直方向に向かって出射される。このようにして、ｐ波の割合が多くなった光が、照明装置２０から出射される。
【００２４】
以上説明した照明装置２０にあっては、従来の偏光分離器に比べ、ｐ波の透過量が多い偏光分離フィルム１０を、導光板２２の光出射側に配置しているため、従来の照明装置に比べ、出射される光に含まれるｐ波の量が多い。
【００２５】
＜液晶表示装置＞
図４は、本発明の液晶表示装置の一例を示す概略断面図である。液晶表示装置４０は、液晶表示素子４２と、液晶表示素子４２の背面側に配置された照明装置２０とを具備する液晶表示装置である。
【００２６】
液晶表示素子４２は、液晶セル４４と、液晶セル４４の両面に設けられた偏光板４６とを具備する。
液晶セル４４としては、公知の液晶セルが挙げられ、たとえば、ＴＦＴ駆動ＴＮ液晶セル等が挙げられる。
偏光板４６としては、公知の偏光板が挙げられ、たとえば、光吸収型有機偏光板等が挙げられる。
【００２７】
照明装置２０は、プリズムシート３２が液晶表示素子４２に面するように、液晶表示素子４２から離間して、液晶表示素子４２と略平行となるように配置される。
【００２８】
以上説明した液晶表示装置４０にあっては、従来の照明装置に比べ、出射される光に含まれるｐ波の割合が多い照明装置２０を、液晶表示素子４２の背面側に配置しているため、液晶表示素子４２の光入射側の偏光板４６で遮蔽される光（ｓ波）が従来の液晶表示素子に比べ減る。結果、従来の液晶表示装置に比べ、輝度が上がる。
【実施例】
【００２９】
〔実施例１〕
アルゴンガスを２８．８ｓｃｃｍ、酸素ガスを１．２ｓｃｃｍで導入しながら、酸化ニオブターゲットを用い、圧力０．２Ｐａ、電力密度０．７４Ｗ／ｃｍ2 の条件でＤＣスパッタリングを行い、透明プラスチックフィルム（ゼオノアフィルム６０μｍ、日本ゼオン社製、屈折率１．５）の両面に厚さ６０ｎｍ、屈折率２．２１の酸化ニオブ層１４を形成し、偏光分離フィルム１０を得た。
偏光分離フィルム１０にｐ波、ｓ波をそれぞれ入射角度７０°で入射させ、分光光度測定装置（日本分光社製、ＡＲＴ２５）を用いて透過率を測定した。結果を表１に示す。
【００３０】
図５に示す照明装置２０を組み立てた。上面および側面の一辺が開口したフレーム３０の底面に光反射体２８として、銀膜とポリエチレンテレフタレートフィルムとをラミネートした反射シート（きもと社製、レフホワイトＧＲ３８Ｗ）を配置し、その上に、縦５０ｍｍ、横３６ｍｍ、厚さ０．７５ｍｍのアクリル樹脂製の導光板２２（日立化成工業社製）配置した。
導光板２２の一辺（３６ｍｍ）に、光源２４として４個のＬＥＤランプ（日亜化学工業製）を等間隔に配置した。
導光板２２の上方に、偏光分離フィルム１０を配置し、偏光分離フィルム１０の上方に、プリズムシート３２とし厚さ０．２５ｍｍ、断面二等辺三角形の突条のピッチ約５８μｍのプリズムアレイ（三菱レイヨン社製）を、頭頂部が偏光分離フィルム１０に面するように配置し、照明装置２０を得た。
【００３１】
プリズムシート３２の上方に、液晶表示素子の入射側の偏光板に相当する偏光板４６を配置し、偏光板４６の上方に輝度計５０（トプコン社製、ＢＭ−７型）を配置し、偏光板４６を回転させながら、ｐ波の輝度を測定した。結果を表１に示す。
【００３２】
〔比較例１〕
偏光分離フィルム１０を配置しない以外は、実施例１と同様にして照明装置を組み立て、ｐ波の輝度を測定した。結果を表１に示す。
【００３３】
〔比較例２〕
アルゴンガスを２８．５ｓｃｃｍ、酸素ガスを１．５ｓｃｃｍで導入しながら、酸化チタンターゲットを用い、圧力０．２Ｐａ、電力密度０．７４Ｗ／ｃｍ2 の条件でＤＣスパッタリングを行い、透明プラスチックフィルム（ゼオノアフィルム６０μｍ、日本ゼオン社製、屈折率１．５）の両面に厚さ５４ｎｍ、屈折率２．４８の酸化チタン層を形成し、偏光分離フィルムを得た。
偏光分離フィルムにｐ波、ｓ波をそれぞれ入射角度７０°で入射させ、透過率を測定した。結果を表１に示す。
【００３４】
偏光分離フィルム１０を、比較例２の偏光分離フィルムに変更した以外は、実施例１と同様にして照明装置を組み立て、ｐ波の輝度を測定した。結果を表１に示す。
【００３５】
【表１】
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【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明の偏光分離フィルムを用いることにより、従来の照明装置に比べ、出射される光に含まれるｐ波の割合が多い液晶表示素子用照明装置を得ることができる。また、該液晶表示素子用照明装置を用いることにより、従来の液晶表示装置に比べ、輝度が高い液晶表示装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の本発明の偏光分離フィルムの一例を示す概略断面図である。
【図２】導光板より出射する光の出射角度に対する光の輝度を示すグラフである。
【図３】本発明の液晶表示素子用照明装置を示す概略断面図である。
【図４】本発明の液晶表示装置の一例を示す概略断面図である。
【図５】液晶表示素子用照明装置から出射するｐ波の輝度を測定する様子を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０  偏光分離フィルム
１２  フィルム基材
１４  酸化ニオブ層
２０  照明装置（液晶表示素子用照明装置）
２２  導光板
２４  光源
２８  光反射体
４０  液晶表示装置
４２  液晶表示素子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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