(57)【要約】【課題】表示装置の輝度をさらに向上させることができる反射偏光型光学デバイスを提供する。【解決手段】反射偏光型光学デバイス５は、反射偏光子２と、位相差フィルム１とを備えている。位相差フィルム１は、反射偏光子２の光入射面側に配置される。位相差フィルム１は、所定の偏光状態の光を、所定の偏光状態とは異なる偏光状態の光を主成分とする光に変換して透過させる。位相差フィルム１の光学軸７１と、反射偏光子２の透過軸７０とのなす角のうち、小さい方は、３５°以上、５５°以下である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光入射面と光出射面とを有する反射偏光子と、前記反射偏光子の光入射面側に配置された光学フィルムとを備えた反射偏光型光学デバイスであって、
前記光学フィルムの面内位相差が２５０ｎｍ以上、３００ｎｍ以下であって、
前記光学フィルムの光学軸と、前記反射偏光子の透過軸とのなす角のうち小さい方が３５°以上５５°以下である、反射偏光型光学デバイス。
【請求項２】
光入射面と光出射面とを有する反射偏光子と、前記反射偏光子の光入射面側に配置された光学フィルムとを備えた反射偏光型光学デバイスであって、
前記光学フィルムは、所定の偏光状態の光を、前記所定の偏光状態とは異なる偏光状態の光を主成分とする光に変換して透過させ、
前記光学フィルムの光学軸と、前記反射偏光子の透過軸とのなす角のうち小さい方が３５°以上５５°以下である、反射偏光型光学デバイス。
【請求項３】
前記光学フィルムは、所定の波長の入射光に対して５／１１波長以上、６／１１波長以下の面内位相差を与える、請求項２に記載の反射偏光型光学デバイス。
【請求項４】
前記光学フィルムが１／２波長板である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の反射偏光型光学デバイス。
【請求項５】
前記光学フィルムのＮｚ係数が１以下である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の反射偏光型光学デバイス。
【請求項６】
前記反射偏光子の光出射面側に配置されたプリズムレンズシートをさらに備えた、請求項１〜５のいずれか一項に記載の反射偏光型光学デバイス。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の反射偏光型光学デバイスと、
前記光学フィルムの前記反射偏光子とは反対側に配置された光源と、
前記光源の前記反射偏光子側とは反対側に配置され、前記光源側からの光を、偏光状態を変化させて前記反射偏光子側に反射させる反射素子と、
を備えた、反射偏光型光学ユニット。
【請求項８】
請求項７に記載の反射偏光型光学ユニットと、
前記反射偏光型光学ユニットの光出射面側に配置された液晶表示セルと、
を備えた液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、反射偏光型光学デバイス、それを備えた反射偏光型光学ユニット及びそれを備えた液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、パーソナルコンピューターのプリンタやテレビジョン受像機として、様々な光学表示装置が用いられている。このような光学表示装置としては、液晶表示装置、プラズマ表示装置などが存在する。光学表示装置においては、表示品位を高めるために、解像度や輝度の向上が強く求められている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、反射偏光子を用いた液晶表示装置が開示されている。図１０は、特許文献１に開示された液晶表示装置１００の概略断面図である。液晶表示装置１００は、光学キャビティ１０１と、反射偏光子１０２と、ＬＣＤアセンブリ１０３と、正面偏光子１０４とを備えている。特許文献１には、図１０に示すように、光学キャビティ１０１とＬＣＤアセンブリ１０３との間に、反射偏光子１０２を配置することにより、液晶表示装置１００の輝度を向上させることができる旨が開示されている。
【特許文献１】特許第３４４８６２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載のように、単に光学キャビティとＬＣＤアッセンブリとの間に反射偏光子を配置したのみでは、十分に輝度を向上させることが困難であるという課題がある。
【０００５】
本発明は、係る点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、表示装置の輝度をさらに向上させることができる反射偏光型光学デバイス、その反射偏光型光学デバイスを備えた反射偏光型光学ユニット及びその反射偏光型光学ユニットを備えた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】
本発明に係る第１の反射偏光型光学デバイスは、反射偏光子と、光学フィルムとを備えている。反射偏光子は、光入射面と光出射面とを有する。光学フィルムは、反射偏光子の光入射面側に配置される。光学フィルムの面内位相差は、２５０ｎｍ以上、３００ｎｍ以下である。光学フィルムの光学軸と、反射偏光子の透過軸とのなす角のうち、小さい方は、３５°以上、５５°以下である。
【０００７】
本発明に係る第２の反射偏光型光学デバイスは、反射偏光子と、光学フィルムとを備えている。反射偏光子は、光入射面と光出射面とを有する。光学フィルムは、反射偏光子の光入射面側に配置される。光学フィルムは、所定の偏光状態の光を、所定の偏光状態とは異なる偏光状態の光を主成分とする光に変換して透過させる。光学フィルムの光学軸と、反射偏光子の透過軸とのなす角のうち、小さい方は、３５°以上、５５°以下である。
【０００８】
本発明に係る第２の反射偏光型光学デバイスにおいて、光学フィルムは、所定の波長の入射光に対して、５／１１波長以上、６／１１波長以下の面内位相差を与えるものであることが好ましい。
【０００９】
光学フィルムは、１／２波長板であることが好ましい。
【００１０】
光学フィルムは、そのＮｚ係数が１以下であることが好ましい。
【００１１】
本発明に係る第１及び第２の反射偏光型光学デバイスは、反射偏光子の光出射面側に配置されたプリズムレンズシートをさらに備えていることが好ましい。
【００１２】
本発明に係る反射偏光型光学ユニットは、本発明に従って構成された反射偏光型光学デバイスと、光源と、反射素子と、を備えている。光源は、光学フィルムの反射偏光子とは反対側に配置されている。反射素子は、光源の反射偏光子とは反対側に配置され、光源側からの光を、偏光状態を変化させて反射偏光子側に反射させる。
【００１３】
ここで、「偏光状態を変化させて反射する」とは、所定の偏光成分の光を、その偏光成分の光とは異なる偏光状態の光に変換して反射する場合と、所定の偏光成分の光を、その偏光成分の光とは異なる偏光状態の光と、その偏光成分の光と同じ偏光状態の光との混合光として反射する場合とを含む。具体的には、例えば、Ｐ偏光をＳ偏光に変換して反射する場合と、Ｐ偏光を偏光状態がランダムな光（ランダム偏光）に変換して反射する場合とを含む。
【００１４】
本発明に係る表示装置は、本発明に従って構成された反射偏光型光学ユニットと、液晶表示セルとを備えている。液晶表示セルは、反射偏光型光学ユニットの光出射面側に配置されている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、表示装置のさらなる高輝度化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
＜第１の実施形態＞
本発明者らは、鋭意研究した結果、反射偏光子の光入射面側に面内位相差を有する光学フィルムを配置することにより、反射偏光子のみを配置した場合よりも、反射偏光型光学デバイスから取り出される光の光量をより強くすることができる場合があることを初めて見いだした。具体的には、光学フィルムの面内位相差を所定の範囲内に設定すると共に、光学フィルムの光学軸と反射偏光子の透過軸とのなす角のうちの小さい方の大きさを所定の範囲に設定することで、反射偏光型光学デバイスから取り出される光の光量をより強くすることができることを見いだし、その結果、本発明をなすに至った。
【００１７】
以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について、図１等を参照しながら詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本第１の実施形態に係る反射偏光型光学ユニット５を表す概略図である。図１に示すように、反射偏光型光学ユニット５は、反射偏光型光学デバイス５ａと、光源ユニット６とを備えている。反射偏光型光学デバイス５ａは、反射偏光子２と、光学フィルムの一種である位相差フィルム１とを備えている。反射偏光子２は、光入射面２ａと、光出射面２ｂとを備えている。位相差フィルム１は、反射偏光子２の光入射面２ａ側に配置されている。
【００１９】
尚、本明細書において、「反射偏光子」とは、反射偏光子に入射する光のうち、特定の偏光状態の光のみを透過させ、その他の偏光状態の光の少なくとも一部を反射させるものをいう。反射偏光子は、その他の偏光状態の光のうち、８０％の光を反射させるものであることが好ましく、その他の偏光状態の光のうち、９０％以上の光を反射させるものであることが特に好ましい。本実施形態では、Ｐ偏光のみを透過させ、Ｓ偏光を反射させる場合を例に挙げて説明する。
【００２０】
第１の実施形態では、反射偏光型光学デバイス５ａが、位相差フィルム１と、反射偏光子２とにより構成される例について説明する。但し、本発明はこの構成に限定されず、反射偏光型光学デバイスは、位相差フィルム１及び反射偏光子２に加え、さらにプリズムシートを備えていてもよい。
【００２１】
（反射偏光子２の構造及び製造方法）
反射偏光子２の構造は、特に限定されない。反射偏光子２としては、例えば特許文献１に示すものを使用してもよい。
【００２２】
図３は、反射偏光子２の概略斜視図である。図３に示すように、反射偏光子２は、相互に異なる２種類の複屈折層８０、８１が複数交互に積層されてなる。尚、複屈折層８０、８１の積層数及び積層形態は、特に限定されない。複屈折層８０と複屈折層８１とは、通常、交互に数十〜数百層ずつ積層される。
【００２３】
複屈折層８０の軸Ｘ方向に関する屈折率と、軸Ｙ方向に関する屈折率とは、相互に略同一である。一方、複屈折層８１の軸Ｘ方向に関する屈折率と、軸Ｙ方向に関する屈折率とは、相互に異なる。具体的に、複屈折層８１の軸Ｘに関する屈折率は、複屈折層８０の軸Ｘ方向に関する屈折率と略同一である。複屈折層８１の軸Ｙ方向に関する屈折率は、複屈折層８０の軸Ｙ方向に関する屈折率と異なる。
【００２４】
反射偏光子２の製造方法も特に限定されない。反射偏光子２は、例えば、以下のようにして形成することができる。まず、延伸されることにより、延伸方向に関する屈折率が変化する材料からなる層と、延伸されても、延伸方向に関する屈折率が変化しない材料からなる層を交互に積層することにより、積層体を形成する。延伸前の両層の屈折率は、略同一に設定しておく。形成された積層体を、例えば軸Ｘ方向に延伸させる。これにより、延伸されても、延伸方向に関する屈折率が変化しない材料からなる層が、複屈折層８０に形成され、延伸されることにより、延伸方向に関する屈折率が変化する材料からなる層が、複屈折層８１に形成され、反射偏光子２が得られる。
【００２５】
複屈折層８０の材料は、特に限定されない。複屈折層８０の材料としては、例えば、有機ポリマーなどが挙げられる。有機ポリマーの具体例としては、例えば、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）及びその異性体、ポリエチレンテレナフタレートなどのポリアルキレンテレナフタレート、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリカーボネート、ポリ（メタ）アクリレートなどが挙げられる。ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）の異性体の具体例としては、例えば、２，６−ＰＥＮ、１，４-ＰＥＮ、１，５-ＰＥＮ、２，７−ＰＥＮ、２，３−ＰＥＮなどが挙げられる。
【００２６】
複屈折層８１の材料は、特に限定されない。複屈折層８１の材料としては、例えば、結晶性若しくは半結晶性の有機ポリマーが挙げられる。結晶性若しくは半結晶性の有機ポリマーの具体例としては、例えば、ＰＥＮの共重合体、スチレン−ブタジエン共重合体などのスチレン系共重合体などが挙げられる。ＰＥＮの共重合体の具体例としては、２，６−ナフタレンジカルボン酸又はそのエステル、１，４-ナフタレンジカルボン酸又はそのエステル、１，５-ナフタレンジカルボン酸又はそのエステル、２，７−ナフタレンジカルボン酸又はそのエステル、並びに２，３−ナフタレンジカルボン酸又はそのエステルからなる群から選ばれた１又は複数のナフタレンジカルボン酸又はそのエステルと、テレフタル酸又はそのエステル、イソフタル酸又はそのエステル、若しくはフタル酸又はそのエステルとの共重合体が挙げられる。
【００２７】
（位相差フィルム１）
〜位相差フィルム１の面内位相差〜
位相差フィルム１は、光源ユニット６と反射偏光子２との間に配置されている。位相差フィルム１と反射偏光子２とは、一体化されていてもよいし、別体であってもよい。さらに、位相差フィルム１と反射偏光子２とは、離間して配置されていてもよい。
【００２８】
位相差フィルム１は、所定の偏光状態の光を、その所定の偏光状態とは異なる偏光状態の光を主成分とする光に変換して透過させる光学フィルムである。具体的には、位相差フィルム１は、例えば、Ｐ偏光が入射した際に、Ｐ偏光とは異なるＳ偏光の光を主成分とする光に変換して透過させる。位相差フィルム１は、所定の偏光状態の光を、その所定の偏光状態とは異なる偏光状態の光に実質的に変換して透過させる光学フィルムであることが好ましく、５／１１波長以上、６／１１波長以下の面内位相差を与える光学フィルムであることがさらに好ましく、１３／２７波長以上、１４／２７波長以下の面内位相差を与える光学フィルムであることがなお好ましく、１／２波長板であることが特に好ましい。
【００２９】
尚、「面内位相差」とは、下記数式（１）で表される。
Ｒｅ＝（ｎｘ−ｎｙ）×ｄ        ・・・・・（１）
【００３０】
ここで、
Ｒｅ：面内位相差
ｎｘ：位相差フィルム１の遅相軸方向の屈折率、
ｎｙ：位相差フィルム１の進相軸方向の屈折率、
ｄ：位相差フィルム１の厚み、
遅相軸：位相差フィルム１の面内の屈折率が最大になる方向に延びる軸、
進相軸：位相差フィルム１の面内で遅相軸に垂直な方向に延びる軸、
である。
【００３１】
「１／２波長板」とは、実質的に１／２波長の面内位相差を付与する波長板をいう。つまり、１／２波長板は、厳密に１／２波長の面内位相差を付与する波長板に限定されない。
【００３２】
例えば、所謂白色光を出射させる光源に対して使用される場合のように、位相差フィルム１に入射する光が種々の波長の光を含む場合、位相差フィルム１は、入射光のピーク波長に対して設計されることが好ましい。ここで、「ピーク波長」とは、入射光のうち、もっとも強度が強い波長をいう。
【００３３】
つまり、入射光のピーク波長の所定の偏光状態の光を、その所定の偏光状態とは異なる偏光状態の光を主成分とする光に変換して透過させるように位相差フィルム１を設計することが好ましい。
【００３４】
例えば、液晶表示装置などの表示装置においては、通常、ピーク波長が約５５０ｎｍの所謂白色光源が使用される。このため、白色光源を利用した表示装置に使用される場合、位相差フィルム１は、約５５０ｎｍの波長の所定の偏光状態の光を、その所定の偏光状態とは異なる偏光状態の光を主成分とする光に変換して透過させるように設計される。具体的に、位相差フィルム１の面内位相差は、２５０ｎｍ以上、３００ｎｍ以下に設定される。位相差フィルム１の面内位相差は、２６５ｎｍ以上、２８５ｎｍ以下に設定されることが好ましく、約２７５ｎｍに設定されることがより好ましい。
【００３５】
〜位相差フィルム１の光学軸７１と反射偏光子２の透過軸７０との関係〜
図２に示すように、位相差フィルム１は、位相差フィルム１の光学軸７１と、反射偏光子２の透過軸７０とのなす角のうち小さい方（θ）が３５°以上、５５°以下となるように配置されている。位相差フィルム１の光学軸７１と、反射偏光子２の透過軸７０とのなす角のうち小さい方（θ）は、４０°以上、５０°以下であることが好ましく、約４５°であることがさらに好ましく、４５°であることが特に好ましい。
【００３６】
〜Ｎｚ係数〜
本発明において、位相差フィルム１のＮｚ係数は、特に限定されないが、例えば、１以下であることがより好ましく、０．９以下であることがさらに好ましく、０．５以下であることが特に好ましく、０．４以下であることが最も好ましい。尚、Ｎｚ係数は、下記数式（２）により表される。
Ｎｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）        ・・・・・（２）
【００３７】
ここで、
Ｒｅ：面内位相差、
ｎｘ：位相差フィルム１の遅相軸方向の屈折率、
ｎｙ：位相差フィルム１の進相軸方向の屈折率、
ｎｚ：位相差フィルム１の厚み方向の屈折率、
遅相軸：位相差フィルム１の面内の屈折率が最大になる方向に延びる軸、
進相軸：位相差フィルム１の面内で遅相軸に垂直な方向に延びる軸、
である。
【００３８】
また、Ｎｚ係数は、下記数式（３）によっても表される。
Ｎｚ＝（Ｒｔｈ／Ｒｅ）＋０．５        ・・・・・（３）
【００３９】
ここで、
Ｒｔｈ：位相差フィルム１の厚み方向の位相差、
Ｒｅ：面内位相差、
である。
【００４０】
〜位相差フィルム１の材料〜
位相差フィルム１の材料は、特に限定されない。位相差フィルム１の材料の具体例としては、環状オレフィン系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリサルホン樹脂等が挙げられる。
【００４１】
位相差フィルム１の材料は、光輝性率が低く外部応力に対して位相差が変化しにくいものであることが好ましい。具体的には、環状オレフィン系樹脂が好ましい。
【００４２】
環状オレフィン系樹脂の好ましい具体例としては、ノルボルネン系樹脂が挙げられる。ノルボルネン系樹脂の具体例としては、例えば、ノルボルネン系モノマーの開環（共）重合体の水素添加物；ノルボルネン系モノマーとオレフィン系モノマーとの付加共重合体；ノルボルネン系モノマー同士の付加共重合体又はこれらの誘導体などが挙げられる。これらのノルボルネン系樹脂は、単独で用いられてもよく、併用されてもよい。
【００４３】
ノルボルネン系モノマーは、ノルボルネン環を有するものであれば、特に限定されず、例えば、ノルボルネン；ノルボルナジエン等の二環体；ジシクロペンタジエン等の三環体；テトラシクロドデセン等の四環体；シクロペンタジエン三量体等の五環体；シクロペンタジエン四量体などの七環体等が挙げられる。
【００４４】
ノルボルネン系モノマーは置換基を有していてもよい。置換基の具体例としては、アルキル基、ビニル基等のアルケニル基、エチリデン基等のアルキリデン基、アリール基等の炭化水素基；エステル基；エーテル基；シアノ基；ハロゲン原子；アルコキシカルボニル基；ピリジル基；水酸基；カルボン酸基；アミノ基；無水酸基；シリル基；エポキシ基；アクリル基；メタクリル基等の極性基などが挙げられる。アルキル基の具体例としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等が挙げられる。アリール基の具体例としては、フェニル基、トリル基、ナフチル基等が挙げられる。
【００４５】
また、入手が容易であり、反応性に優れ、得られる位相差フィルムの耐熱性が優れていることから、三環体以上の多環ノルボルネン系モノマーが好ましく、その中でも、三環体、四環体及び五環体のノルボルネン系モノマーがより好ましい。
【００４６】
なお、商業的に入手できるノルボルネン系樹脂の具体例としては、例えば、ＪＳＲ社製の商品名「アートン」シリーズ、日本ゼオン社製の商品名「ゼオノア」シリーズ、三井化学社製の商品名「アペル」シリーズ等が挙げられる。
【００４７】
なお、環状オレフィン系樹脂の数平均分子量は、小さすぎると、得られる位相差フィルムの機械的強度が低下することがあり、大きすぎると、製膜時の作業性が低下することがある。このため、環状オレフィン系樹脂の数平均分子量は、５０００〜５００００であることが好ましく、８０００〜３００００であることがより好ましい。尚、本明細書において、環状オレフィン系樹脂の数平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィ法によって測定されたものをいう。
【００４８】
環状オレフィン系樹脂には、位相差フィルムの機能を阻害しない範囲内において、成形中の環状オレフィン系樹脂の劣化を防止するため、及び位相差フィルムの耐熱性、耐紫外線性、平滑性等を向上するために、フェノール系、リン系等の酸化防止剤；ラクトン系等の熱劣化防止剤；ベルゾフェノン系、ベンゾトリアゾール系、アクリロニトリル系等の紫外線吸収剤；脂肪族アルコールのエステル系、多価アルコールの部分エステル系、部分エーテル系等の滑剤；アミン系等の帯電防止剤等の各種添加剤が添加されていてもよい。添加剤は単独で用いられても二種以上が併用されてもよい。
【００４９】
〜位相差フィルム１の形成方法〜
環状オレフィン系樹脂からフィルムを形成する方法としては、以前から汎用されている方法が用いられる。具体的には、所謂溶融押出法や溶融流延法などが挙げられる。溶融押出法とは、環状オレフィン系樹脂を押出機に供給して溶融、混練し、押出機の先端に取り付けたＴダイから溶融樹脂をフィルム状に押し出して樹脂フィルムを得る方法である。溶液流延法とは、環状オレフィン系樹脂を有機溶媒中に溶解してなる溶液をドラム又はバンド上に流延し、その後に有機溶媒を蒸発させて樹脂フィルムを得る方法である。
【００５０】
環状オレフィン系樹脂フィルムの厚みは、薄すぎると、所望のリタデーションＲｅを得ることが困難となる。厚すぎると、液晶表示装置に組み込んだ場合に液晶表示装置の薄型化に不利となる。このため、環状オレフィン系樹脂フィルムの厚みは、５０〜２００μｍであることが好ましい。
【００５１】
なお、環状オレフィン系樹脂フィルムの厚みが８０μｍ以上となる場合には、溶液流延法を用いたのでは、有機溶媒を十分に蒸発、除去させることが困難となることがあるので、溶融押出法を用いて環状オレフィン系樹脂フィルムを製造するのが好ましい。
【００５２】
位相差フィルム１の製造方法としては、縦一軸延伸法、横一軸延伸法、縦横逐次二軸延伸法、縦横同時二軸延伸法等がある。これらの方法は、目的とする位相差フィルム１の性能に応じて使い分けられる。
【００５３】
また、例えば、Ｎｚ係数が１未満の位相差フィルム１は、例えば以下のような要領で作製することができる。まず長手方向に遅相軸を有する光学フィルムの両面に、ＭＤ収縮率とＴＤ収縮率とが相互に異なる熱収縮性フィルムを貼り付けて、積層体を形成する。この積層体を長手方向に自由端一軸延伸する。最後に、熱収縮性フィルムを剥離することで、位相差フィルムを完成させることができる。この作製方法の場合、Ｎｚ係数は、例えば、用いる熱収縮性フィルムのＭＤ収縮率／ＴＤ収縮率、熱収縮性フィルムの厚み、延伸温度や延伸倍率などの延伸条件等を変化させることにより調節することができる。
【００５４】
尚、位相差フィルム１は、複数の複屈折フィルムにより構成してもよい。その場合、複数の複屈折フィルム全体のＮｚ係数が１以下であることが好ましい。
【００５５】
（光源ユニット６）
光源ユニット６は、位相差フィルム１の反射偏光子２とは反対側に配置されている。光源ユニット６は、光源３と、反射素子４とを備えている。反射素子４は、光源３の反射偏光子２とは反対側に配置されている。反射素子４は、光源３側からの光を、偏光状態を変化させて反射偏光子２側に反射させる。ここで、光源３側からの光には、光源３から出射される光と、反射偏光子２により光源３側に反射された光とを含む。
【００５６】
反射素子４は、例えば、光源３側からの光の偏光状態をランダム化して反射させるものであってもよい。具体的には、例えば、光源３側からＰ偏光が入射した場合に、Ｐ偏光とＳ偏光とが混じった光に変換して反射させるものであってもよい。
【００５７】
また、反射素子４は、例えば、光源３側からの光を、その偏光状態とは異なる偏光状態の光に実質的に変換して反射させるものであってもよい。具体的には、例えば、光源３側からＰ偏光が入射した場合に、実質的にＳ偏光に変換して反射させるものであってもよい。
【００５８】
（反射偏光型光学ユニット５における光の流れ）
次に、図１を参照しながら、反射偏光型光学ユニット５における光の流れについて説明する。尚、ここでは、反射素子４は、光源３側からの光の偏光状態をランダム化して反射させるものとして説明する。
【００５９】
反射偏光型光学ユニット５では、反射偏光子２と光源３との間に位相差フィルム１が配置されている。このため、光源３から出射された光のうち、Ｐ偏光は、位相差フィルム１によって、合計２回、偏光状態が変換される。その結果、光源３から出射されたＰ偏光は、Ｐ偏光として光源３側に戻る。すなわち、光源３から出射され、反射偏光子２により反射された光は、光源３から出射され、最初に位相差フィルム１を透過するまでの偏光状態と同じ偏光状態で反射素子４に戻る。
【００６０】
図１を参照しながら、さらに具体的に説明すると、光源３から出射された光のうち、Ｐ偏光５０は、位相差フィルム１においてＳ偏光５１に変換される。ここでは、反射偏光子２は、Ｓ偏光を反射させるものである。このため、Ｓ偏光５１は、反射偏光子２において反射される。Ｓ偏光である反射光５２は、位相差フィルム１において、再びＰ偏光５３に変換される。Ｐ偏光５３は、反射素子４において、偏光状態がランダム化されて反射される。反射素子４において反射された光のうちのＳ偏光５４は、位相差フィルム１において、Ｐ偏光５５に変換される。ここで、反射偏光子２は、Ｐ偏光を透過させるものである。このため、Ｐ偏光５５は、反射偏光子２を透過して、反射偏光型光学ユニット５から取り出される。一方、反射素子４において反射された光のうちのＰ偏光５６は、位相差フィルム１において、Ｓ偏光５７に変換される。Ｓ偏光５７は、反射偏光子２において反射され、位相差フィルム１を経由して再び反射素子４に至る。
【００６１】
それに対して、光源３から出射された光のうち、Ｓ偏光５９は、位相差フィルム１においてＰ偏光６０に変換される。Ｐ偏光６０は、反射偏光子２を透過して、反射偏光型光学ユニット５から取り出される。
【００６２】
（効果）
以上説明したように、本実施形態では、反射偏光子２が配置され、反射偏光型光学ユニット５から取り出される偏光以外の偏光状態の光が反射されて再利用される。従って、反射偏光型光学ユニット５から取り出される光の光量を高くすることができる。
【００６３】
例えば、図４のように、位相差フィルム１を配置せず、反射偏光子２のみを配置することも考えられる。その場合、光源３から出射されたＰ偏光６１は、反射偏光子２を透過して、反射偏光型光学ユニット５から取り出される。一方、Ｓ偏光６２は、反射偏光子２において反射される。反射光６３は、反射素子４において、偏光状態がランダム化されて反射される。そのうち、Ｐ偏光６４は、反射偏光子２を透過して、反射偏光型光学ユニット５から取り出される。一方、Ｓ偏光６５は、反射偏光子２において反射され、再び光源３側に戻る。
【００６４】
このように、光源３と反射偏光子２との間に、位相差フィルム１を配置しない場合は、反射偏光子２において反射された光の偏光状態は、反射偏光子２において反射される前の偏光状態と異なる。
【００６５】
それに対して、本実施形態では、反射偏光子２の入射面側に、位相差フィルム１が配置されている。このため、反射偏光子２により反射され、リサイクルされる主たる光の偏光状態は、反射偏光子２に入射する前であって、位相差フィルム１に到達するまでの光の偏光状態と等しくなる。よって、以下の実施例にて実証するように、図４に示す場合と比較して、反射偏光型光学ユニット５から出射される光の光量をより高くすることができる。その結果、反射偏光型光学ユニット５を用いることで、高輝度な表示装置を実現することができる。
【００６６】
さらに、位相差フィルム１の光学軸７１と反射偏光子２の透過軸７０とのなす角のうちの小さい方（θ）が３５°以上、５５°以下となるように、位相差フィルム１を反射偏光子２の入射面側に配置することで、反射偏光型光学ユニット５から取り出される偏光の光量をさらに高くすることができる。
【００６７】
位相差フィルム１の光学軸７１と反射偏光子２の透過軸７０とのなす角のうちの小さい方（θ）を４０°以上、５０°以下、さらには、実質的に４５°、特には４５°とすることで、反射偏光型光学ユニット５から取り出される偏光の光量をさらに高くすることができる。
【００６８】
また、反射偏光型光学ユニット５から取り出される光の光量をより高くする観点から、位相差フィルム１は、所定の偏光状態の光を、その所定の偏光状態とは異なる偏光状態の光に実質的に変換して透過させるものであることが好ましく、所定の波長の入射光に対して５／１１波長以上、６／１１波長以下の面内位相差を与えるものであることがより好ましく、１３／２７波長以上、１４／２７波長以下の面内位相差を与えるものであることがなお好ましく、１／２波長板であることが特に好ましい。
【００６９】
例えば、光源３が、ピーク波長が約５５０ｎｍの所謂白色光源である場合は、反射偏光型光学ユニット５から取り出される光の光量をより高くする観点から、位相差フィルム１の面内位相差は、２５０ｎｍ以上、３００ｎｍ以下に設定される。位相差フィルム１の面内位相差は、２６５ｎｍ以上、２８５ｎｍ以下であることが好ましく、約２７５ｎｍであることがより好ましい。
【００７０】
また、本実施形態では、位相差フィルム１のＮｚ係数が１以下に設定されている。このため、斜め方向の偏光の乱れを好適に補償することができる。その結果、反射偏光子２により光源３側に反射され位相差フィルム１を透過したリサイクル光に対するＰ偏光の占める割合をより高くすることができる。よって、反射偏光型光学ユニット５から取り出される偏光の光量をより高くすることができる。反射偏光型光学ユニット５から取り出される偏光の光量をより高くする観点から、位相差フィルム１のＮｚ係数は、０．９以下であることがさらに好ましく、０．５以下であることが特に好ましく、０．４以下であることが最も好ましい。
【００７１】
＜第２の実施形態＞
本第２の実施形態では、第１の実施形態において説明した反射偏光型光学ユニット５を用いたバックライト式の液晶表示装置について説明する。尚、本第２の実施形態の説明において、実質的に同じ機能を有する構成要素を第１の実施形態と共通の参照符号で説明し、説明を省略する。
【００７２】
（液晶表示装置１１）
図５は、本第２の実施形態に係る液晶表示装置１１の分解斜視図である。液晶表示装置１１は、反射偏光型光学ユニット５を備えている。反射偏光型光学ユニット５は、光源ユニット６と、拡散シート１３と、反射偏光型光学デバイス５ａとを備えている。反射偏光型光学デバイス５ａは、位相差フィルム１と、反射偏光子２と、プリズムレンズシート７とを備えている。
【００７３】
反射偏光型光学ユニット５は、最も背面側に配置された光源ユニット６を備えている。光源ユニット６は、ケーシング８と、反射素子（反射層）４と、光源３と、拡散板１２とを備えている。ケーシング８には、正面に向かって開口する凹部が形成されている。反射素子４は、その凹部に形成されている。光源３は、反射素子４の上に配置されている。本第２の実施形態では、光源３は、相互に略並行に配置された複数の蛍光放電管３ａにより構成されている。拡散板１２は、光源３の上に配置されている。
【００７４】
拡散板１２の上には、ビーズ付きの拡散シート１３が配置されている。この拡散板１２と上記拡散シート１３とは、複数の蛍光放電管３ａから出射された光の光量を面内において均一化するためのものである。拡散板１２と拡散シート１３は、特に限定されず、例えば、従来の拡散板や拡散シートを用いることができる。このため、拡散板１２及び拡散シート１３に関するさらなる詳細な説明は省略する。
【００７５】
拡散シート１３の上には、反射偏光型光学デバイス５ａが配置されている。図５及び図６に示すように、反射偏光型光学デバイス５ａは、位相差フィルム１と、反射偏光子２と、プリズムレンズシート７とを備えている。プリズムレンズシート７は、相互に並行に線条に延びる、断面略三角形状の複数のプリズムレンズ部７ａを有している。このプリズムレンズシート７を配置することで、液晶表示装置１１の正面輝度を向上させることができる。
【００７６】
本実施形態では、位相差フィルム１と、反射偏光子２と、プリズムレンズシート７とは、積層され、貼付されて一体化されている。このため、別体に設けられた位相差フィルム１、反射偏光子２及びプリズムレンズシート７とを用いて液晶表示装置１１を組み立てる場合よりも、組み立て工程の簡略化を図ることができる。
【００７７】
プリズムレンズシート７の上方には、光源ユニット６側から、偏光板１４、液晶層を含む液晶表示セル１５及び偏光板１６がこの順で配置されている。偏光板１４、１６は、液晶表示セル１５に貼付されている。偏光板１４、１６及び液晶表示セル１５は、特に限定されず、例えば、従来のものを使用することができ、従来の製造方法によって製造することができる。
【００７８】
（効果）
以上説明したように、本第２の実施形態の反射偏光型光学ユニット５においても、所定の面内位相差を有する位相差フィルム１が所定の配置条件で配置されている。このため、反射偏光型光学ユニット５の高輝度化が図られている。その結果、液晶表示装置１１の高輝度化、高コントラスト化が実現されている。
【００７９】
（第１の実施例）
以下の要領で図５に示した液晶表示装置１１を組み立てた。シャープ社製の液晶テレビ（品名  ＡＱＵＯＳ  ＬＣ−２０Ｓ１）のバックライトを取り出し、その取り出したバックライトを光源３及びケーシング８として使用した。拡散板１２は、旭化成ケミカルズ社製の拡散板（グレードＭＳ、厚さ２ｍｍ）とした。ビーズ付拡散シート１３は、きもと社製、品番：１００ＤＸ２とした。尚、きもと社製、品番：１００ＤＸ２のビーズ付拡散シート１３は、スチレンビーズをアクリル系バインダーに分散させたものをポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）基材に塗布したものであり、厚みは１００μｍであった。反射偏光子２は、ミネソタマイニングアンドマニュファクチュアリングカンパニー製の反射偏光子（品名：ＤＢＥＦ、厚さ１３２μｍ）とした。その反射偏光子２の一方の面に、厚さ３５μｍのゼオノア（日本ゼオン社製）の一軸延伸フィルムからなる位相差フィルム１を、その光学軸と反射偏光子２の透過軸とのなす角のうちの小さい方が４５°となるように、ポリエステル系接着剤を用いて貼り合わせた。反射偏光子２の他方の面には、ポリカーボネート（ＰＣ）からなるプリズムレンズシート７を、ポリエステル系接着剤を用いて貼り合わせた。プリズムレンズシート７のプリズムレンズ部７ａの斜面のなす角度は９３度、プリズムレンズ部７ａからのピッチは５０μｍ、プリズムレンズ部７ａの頂部から谷底までの高さは１９μｍ、厚みは１００μｍであった。
【００８０】
液晶表示セル１５及び偏光板１４、１６としては、上記の液晶テレビに搭載されていたものを用いた。
【００８１】
上記位相差フィルム１を反射偏光子２に積層するに先立ち、位相差測定装置を用いて、位相差フィルム１の面内位相差（Ｒｅ）及び厚み方向の位相差（Ｒｔｈ）を測定した。位相差測定装置としては、王子計測機器社製  ＫＯＢＲＡ−２１ＡＤＨ装置を用いた。さらに、得られたＲｅ及びＲｔｈより、下記数式（３）を用いてＮｚ係数を算出した。
Ｎｚ＝（Ｒｔｈ／Ｒｅ）＋０．５        ・・・・・（３）
【００８２】
ここで、
Ｒｔｈ：位相差フィルム１の厚み方向の位相差、
Ｒｅ：面内位相差、
である。
【００８３】
また、上述のように作製した液晶表示装置１１の正面輝度及び積算光量を、ＥＬＤＩＭ社製のＥＺＣｏｎｔｒａｓｔ８０で測定した。結果を下記の表１に示す。
【００８４】
（第２の実施例）
上記第１の実施例の位相差フィルム１を、以下の要領で作製した位相差フィルムに変更したことを除いては、上記第１の実施例と同様の手順で液晶表示装置１１を作製し、同様の評価を行った。結果を下記の表１に示す。
【００８５】
まず、帝人社製のポリカーボネートフィルム(品番  パンライト１２２５ＺＥ)の両面に、延伸温度における収縮率が３０％であるポリプロピレン熱収縮性フィルムを、その収縮方向が延伸方向と垂直となるように貼り付けて、積層体を形成した。この積層体を長手方向に自由端一軸延伸した。延伸温度は１５２℃、延伸倍率は１．３倍であった。次いで、１２２℃の雰囲気下で１分間この状態を保持しながら冷却し、さらに室温まで冷却した。最後に、熱収縮性フィルムを剥離して、第２の実施例で使用する位相差フィルムを得た。
【００８６】
（第１の比較例）
使用した位相差フィルム１の位相差を下記表１に示すように変更したことを除いては、第１の実施例と同様にして液晶表示装置１１を作製し、同様の評価を行った。結果を下記の表１に示す。
【００８７】
（第２の比較例）
位相差フィルム１に換えて、ロール金型による押出賦形で表面を荒らした帝人社製のポリカーボネートの光学シートを用いたことを除いては、第１の実施例と同様にして液晶表示装置１１を作製し、同様の評価を行った。結果を下記の表１に示す。
【００８８】
【表１】
2009053624.tif 000003
【００８９】
表１に示すように、面内位相差が２５０ｎｍ以下である第１の比較例や位相差フィルム１を用いなかった第２の比較例では、４２０ｃｄ／ｍ２以下という比較的低い正面輝度しか得られなかったのに対し、面内位相差を２５０ｎｍ以上、３００ｎｍ以下とした第１及び第２の実施例では、４４０ｃｄ／ｍ２以上という比較的高い正面輝度が得られた。また、第１及び第２の比較例では、７１５ｌｍ／ｍ２以下という比較的低い積算光量しか得られなかったのに対し、第１及び第２の実施例では、７３５ｌｍ／ｍ２以上という比較的高い積算光量が得られた。
【００９０】
この結果より、位相差フィルム１の面内位相差を２５０ｎｍ以上、３００ｎｍ以下とし、位相差フィルム１を、所定の偏光状態の光を、その所定の偏光状態とは異なる光を主成分とする光に変換して透過させるものとすることで、液晶表示装置の正面輝度及び積算光量をより高められることがわかった。
【００９１】
また、Ｎｚ係数が１．０である第１の実施例では、正面輝度が４４６ｃｄ／ｍ２であり、積算光量が７３８ｍ／ｍ２であるのに対し、Ｎｚ係数が０．５である第２の実施例では、正面輝度が４６７ｃｄ／ｍ２であり、積算光量が７７３ｍ／ｍ２であった。この結果から、Ｎｚ係数を１よりもさらに小さくすることで、液晶表示装置の正面輝度及び積算光量をさらに向上できることがわかった。
【００９２】
（第３の実施例）
位相差フィルム１の面内位相差（Ｒｅ）を種々の値に変化させて、第１の実施例と同様の液晶表示装置１１を作製し、第１の実施例に記載の要領で各液晶表示装置１１の積算光量を測定した。その測定結果を、図７に表す。
【００９３】
図７に示すグラフからわかるように、位相差フィルム１の面内位相差が、２５０ｎｍ以上、３００ｎｍ以下であるときに高い積算光量が得られ、２６５ｎｍ以上、２８５ｎｍ以下であるときにより高い積算光量が得られ、約２７５ｎｍであるときに最も高い積算光量が得られた。よって、この結果から、位相差フィルム１の面内位相差は、２５０ｎｍ以上、３００ｎｍ以下であることが好ましく、２６５ｎｍ以上、２８５ｎｍ以下であることがより好ましく、約２７５ｎｍであることがさらに好ましいことがわかった。
【００９４】
（第４の実施例）
位相差フィルム１の光学軸と反射偏光子２の透過軸とのなす角のうちの小さい方（配置角度：θ）を種々の値に変化させて、第１の実施例と同様の液晶表示装置１１を作製し、第１の実施例に記載の要領で各液晶表示装置１１の積算光量を測定した。その測定結果を、図８に表す。
【００９５】
図８に示すグラフからわかるように、位相差フィルム１の配置角度が、３５°以上、５５°以下であるときに高い積算光量が得られ、４０°以上、５０°以下であるときにより高い積算光量が得られ、約４５°であるときに最も高い積算光量が得られた。よって、この結果から、位相差フィルム１の配置角度（θ）は、３５°以上、５５°以下であることが好ましく、４０°以上、５０°以下であることがより好ましく、約４５°であることがさらに好ましいことがわかった。
【００９６】
（第５の実施例）
位相差フィルム１のＮｚ係数を種々の値に変化させて、第１の実施例と同様の液晶表示装置１１を作製し、第１の実施例に記載の要領で各液晶表示装置１１の積算光量を測定した。その測定結果を、図９に表す。
【００９７】
図９に示すグラフからわかるように、位相差フィルム１のＮｚ係数が、１以下であるときに高い積算光量が得られ、０．９以下であるときにより高い積算光量が得られ、０．５以下であるときにさらに高い積算光量が得られ、０．４以下であるときに最も高い積算光量が得られた。よって、この結果から、位相差フィルム１のＮｚ係数は、１以下であることが好ましく、０．９以下であることがより好ましく、約０．５であることがさらに好ましく、０．４以下であることが特に好ましいことがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】第１の実施形態に係る反射偏光型光学デバイスを表す概略図である。
【図２】位相差フィルムの光学軸と、反射偏光子の透過軸との関係を説明するための斜視図である。
【図３】反射偏光子の概略斜視図である。
【図４】位相差フィルムが配置されていない場合の光の流れを説明するための断面図である。
【図５】第２の実施形態に係る液晶表示装置の分解斜視図である。
【図６】反射偏光型光学デバイスの断面図である。
【図７】第３の実施例において測定された面内位相差と積算光量との関係を表すグラフである。
【図８】第４の実施例において測定された配置角度（θ）と積算光量との関係を表すグラフである。
【図９】第５の実施例において測定されたＮｚ係数と積算光量との関係を表すグラフである。
【図１０】特許文献１に開示された液晶表示装置の概略断面図である。
【符号の説明】
【００９９】
１      光学フィルム（位相差フィルム）
２      反射偏光子
２ａ    光入射面
２ｂ    光出射面
４      反射素子
５      反射偏光型光学ユニット
５ａ    反射偏光型光学デバイス
７      プリズムレンズシート
１１      液晶表示装置
１２      拡散板
１５      液晶表示セル
７０      反射偏光子の透過軸
７１      位相差フィルムの光学軸
【図１】
2009053624.tif 000004
【図２】
2009053624.tif 000005
【図３】
2009053624.tif 000006
【図４】
2009053624.tif 000007
【図５】
2009053624.tif 000008
【図６】
2009053624.tif 000009
【図７】
2009053624.tif 000010
【図８】
2009053624.tif 000011
【図９】
2009053624.tif 000012
【図１０】
2009053624.tif 000013