(57)【要約】【課題】導光機能及び偏光分離機能を併せ持ち、かつ、輝度を向上させることができると共に、製造が比較的簡単で層間剥離などの問題が生じ難い光学素子を提供すること。【解決手段】本発明に係る光学素子３０は、互いに対向する一対の対向面７、８を有し屈折率が等方性の支持媒体４と、支持媒体４中に配置された複数の複屈折体５と、を備え、複屈折体５は、短軸方向の長さに対する長軸方向の長さの比率であるアスペクト比が２以上であり、長軸方向と短軸方向との屈折率差が０．０５以上である柱体であり、複数の複屈折体５は、一方の対向面にほぼ平行な面に沿って、各複屈折体５の長軸が互いにほぼ同一方向を向くように、並んで配列され、支持媒体４の屈折率と複屈折体５の短軸方向又は長軸方向のいずれか一方の屈折率との差が０．０３以下であり、一対の対向面のうちの片面８に凹凸部６が形成されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向する一対の対向面を有し屈折率が等方性の支持媒体と、
前記支持媒体中に配置された複数の複屈折体と、を備え、
前記複屈折体は、短軸方向の長さに対する長軸方向の長さの比率であるアスペクト比が２以上であり、前記長軸方向と前記短軸方向との屈折率差が０．０５以上である柱体であり、
前記複数の複屈折体は、一方の前記対向面にほぼ平行な面に沿って、前記各複屈折体の長軸が互いにほぼ同一方向を向くように、並んで配列され、
前記支持媒体の屈折率と前記複屈折体の前記短軸方向又は前記長軸方向のいずれか一方の屈折率との差が０．０３以下であり、
前記一対の対向面のうちの片面に凹凸部が形成されている光学素子。
【請求項２】
前記複屈折体は、長軸方向に垂直な断面の形状が実質的に多角形又は円である請求項１に記載の光学素子。
【請求項３】
前記複屈折体は、長軸方向に垂直な断面の形状がほぼ三角形である請求項１または２に記載の光学素子。
【請求項４】
前記複屈折体は、長軸方向に垂直な断面の形状がほぼ正三角形である請求項３に記載の光学素子。
【請求項５】
前記複屈折体は繊維である請求項１〜４のいずれかに記載の光学素子。
【請求項６】
前記支持媒体の屈折率と前記複屈折体の短軸方向又は長軸方向のいずれか一方の屈折率との差が０．０１以下である請求項１〜５のいずれかに記載の光学素子。
【請求項７】
前記凹凸部がくさび型溝又はＶ字型溝であり、当該くさび型溝又はＶ字型溝が前記複屈折体の短軸方向にほぼ平行に複数形成されている請求項１〜６のいずれかに記載の光学素子。
【請求項８】
前記複数のくさび型溝同士又はＶ字型溝同士のピッチが１０μｍ以上である請求項７に記載の光学素子。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の光学素子と、他の光学機能を示す光学層とが積層されてなる積層光学部材。
【請求項１０】
前記光学層が拡散板である請求項９に記載の積層光学部材。
【請求項１１】
前記光学層がプリズムシートである請求項９に記載の積層光学部材。
【請求項１２】
前記光学層が輝度向上フィルムである請求項９に記載の積層光学部材。
【請求項１３】
前記光学素子の上に拡散板が積層され、当該拡散板の上にプリズムシートが積層されてなる請求項９に記載の積層光学部材。
【請求項１４】
前記光学素子の上に拡散板が積層され、当該拡散板の上にプリズムシートが積層され、当該プリズムシートの上に輝度向上フィルムが積層されてなる請求項９に記載の積層光学部材。
【請求項１５】
請求項１〜８のいずれかに記載の光学素子、又は請求項９〜１４のいずれかに記載の積層光学部材と、
当該光学素子又は積層光学部材において前記凹凸部が形成された前記支持媒体の前記片面と垂直な面に配置された光源と、
前記光学素子又は積層光学部材において前記凹凸部が形成された前記支持媒体の前記片面の側に配置された反射板と、を備える面光源素子。
【請求項１６】
請求項１〜８のいずれかに記載の光学素子、請求項９〜１４のいずれかに記載の積層光学部材、又は請求項１５に記載の面光源素子と、
液晶セルと、を備える液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話、携帯情報端末（ＰＤＡ）、ビデオカメラ、カーナビゲーションシステム、パーソナルコンピュータ、コンピュータ用モニタ、テレビ受像機、広告用看板などに利用されるに好適な光学素子及びこれを用いた積層光学部材、面光源素子、及び液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話、ＰＤＡ、ビデオカメラなどの小型表示装置やカーナビゲーションシステム、パーソナルコンピュータ、コンピュータ用モニタ、テレビ受像機、広告用看板などの中大型表示装置として広く使用されるようになった液晶表示装置は、面状に光を発する面光源素子（バックライト）と映像情報を与える液晶表示パネルとで構成され、該液晶表示パネルが与えた映像情報により光の透過率がコントロールされることによって文字及び映像が表示される。
【０００３】
図１に一般的な面光源素子１０の構成を示す。冷陰極管や発光ダイオード（ＬＥＤ）などからなる光源１１から発せられた光は、ポリメチルメタクリレートやシクロオレフィンポリマーなどの透明材料からなる導光板１２の左側面に入射し、該導光板１２内を伝搬する。導光板１２の裏面には印刷されたドット等の微細パターン部１３が配置され、微細パターン部１３に入射した伝搬光が拡散することにより導光板１２の上面から出射される。出射された光は無指向性であるため、拡散板１４やプリズムシート１５、輝度向上フィルム１７などの光学機能シートを複数枚使用することにより、光を正面方向に集光し、輝度を向上させる。図１に示す例では、拡散板１枚と、各々のレンズを直交させたプリズムシート２枚と、輝度向上フィルム１枚とが使用されている。また、導光板１２の裏面側には金属を蒸着したフィルムや発泡ポリエチレンテレフタレートなどからなる反射板１６が配置され、導光板１２の裏面側に出射された光を再度導光板１２に戻す機能を果たす。
【０００４】
次に、一般的な液晶表示パネルについて、図２を用いて説明する。液晶表示パネル２０は、液晶セル２１を挟んでその外側に偏光機能層２２が配置される。この偏光機能層２２は、偏光板２３と、必要に応じて設けられる位相差フィルムや視野角拡大フィルムなどの光学機能層２４とを有する。液晶セル２１は、２枚の基板２５、２６、それぞれの基板の内側に設けられた電極２７、２８、両基板間に封入された液晶層２９の他、図示されていない配向膜、スペーサ、カラーフィルタなどで構成される。ただし、液晶表示パネルの構成はこれに限定されるものではなく、用途や要求に応じて様々な構成となる。図２の液晶表示パネル２０の下側に、図１に示したような面光源素子１０を配設することにより、つまり面光源素子１０と偏光機能層２２とを隣接させることにより、液晶表示装置が構成される。
【０００５】
上述した面光源素子１０において、拡散板１４やプリズムシート１５を用いて無指向性の光を正面方向に集光することができるのは、拡散板１４の表面に形成された凹凸形状やプリズムシート１５の表面に形成されたプリズムレンズと、空気と、の界面で光が屈折されるためである。すなわち、拡散板１４やプリズムシート１５の表面に空気層が介在することで、それぞれの表面における屈折率差が大きくなり、無指向性の光を集光することが可能となる。その一方、表面に屈折率差を有するが故に、表面反射の影響により導光板１２側に光が戻り、その結果、光利用効率が低下するという課題がある。また、正面方向に集光し、輝度を上昇させるため、導光板１２の上に拡散板１４やプリズムシート１５を複数枚積層しなければならないため、工程が煩雑になる。
【０００６】
拡散板やプリズムシートにおける表面反射の影響を取り除くために、拡散板又はプリズムシートと導光板とを、粘着剤又は接着剤を介して貼合することが考えられる。また、面光源素子と偏光機能層との間においても、空気層が介在する場合には表面反射が起こりうるために、この反射の防止を目的として、光源素子と偏光機能層とを貼合して一体化することが考えられる。この例として、導光板と偏光機能層とを接着配置し、必要に応じて拡散板、プリズムシートなども合わせて配置することが知られている（例えば、特許文献１〜４参照）。しかし、特許文献１〜４に示されるように導光板と偏光機能層を接着配置しただけでは、光を正面方向に集光することは困難と考えられる。一方、集光するために拡散板やプリズムシートを用いたとしても、それらを接着配置した場合は空気層が介在しないことから集光機能も同時に抑制されるため、所望の光学性能を達成することはできない。さらに、導光板の上に偏光機能層や拡散層、プリズムシートを積層するため、工程の煩雑さは改善されない。
【０００７】
また、偏光板に拡散板、輝度向上フィルム、集光フィルムなどの光学機能層が貼り合わされた偏光機能層が知られており、さらに面光源素子も貼り合わせ可能であることも知られている（例えば、特許文献５参照）。特許文献５に記載の技術によれば、歩留まりの向上や薄型化を実現できるが、用いられる拡散板や集光フィルムは内部構造の屈折率差で機能を発現させているため、十分な光学性能を達成できない。また、さらに、特許文献１〜４と同様に、光源の上に偏光機能層、拡散層、プリズムシート等を積層するため、工程の煩雑さは改善されない。
【０００８】
さらに、偏光機能層と導光板とを両者の界面で光の反射が生じないように貼り合わせることも知られている（例えば、特許文献６、７参照）。しかし、特許文献６、７に記載の技術では、偏光機能層と導光板との界面における光の反射を充分には防止できず、光の利用効率が低くなる恐れがあり、また、出射光の視野角を必要とする透過型液晶表示装置用のバックライトには使用できないと考えられる。
【０００９】
そのほかに、偏光機能層を導光板に接着処理する技術が知られている（例えば、特許文献８参照）。特許文献８に記載の技術は、他部材とのスティッキングを防止し、また耐熱性等の性能試験時などにおけるカールやうねりの発生を防止することを目的としており、特許文献８には光の利用効率向上に関する記載はない。
【００１０】
前記の問題点に鑑み、特許文献９では、側面に設けられた１つ以上の光源から入射した光を伝播させるための導光板と、特定の偏光を選択的に透過する偏光機能層と、出射光の出射角度を制御するための出射光制御板とが、粘着剤、接着剤等を介して積層されてなる部材を備えている偏光機能層付き面光源素子が提案されている。しかし、特許文献９においても、前述の各特許文献に記載の技術と同様に、導光板の上に偏光機能層、拡散層、プリズムシート等を積層するため、工程の煩雑さは改善されない。
【００１１】
一方、ＷＯ２００５／００８３０２号パンフレット（特許文献１０）には、アスペクト比が２以上で長軸方向と短軸方向の屈折率差が０．０５以上である多角柱体又は円柱体を、支持媒体中に同一方向を向けて分散配列させた構造の反射型偏光板が記載されている。この特許文献１０に記載の反射型偏光板は、偏光分離機能を有するものであるが、バックライトとして使用するには導光板の積層が少なくとも必要であり、また正面方向への集光の制御をするために、場合によっては拡散層やプリズムシートの積層も必要となる。
【特許文献１】特開平９−１８９８１１号公報
【特許文献２】特開平１０−３１９２３３号公報
【特許文献３】特開平１１−２７２２号公報
【特許文献４】特開平１１−５２１３３号公報
【特許文献５】特開２００３−３１５５４５号公報
【特許文献６】特開２０００−１５５３１５号公報
【特許文献７】特開２００３−６６２３６号公報
【特許文献８】特開２００３−３１５５４８号公報
【特許文献９】特開２００６−２４４８０３号公報
【特許文献１０】ＷＯ２００５／００８３０２号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
前記の問題点に鑑み、本発明の目的は、導光機能及び偏光分離機能を併せ持ち、かつ、輝度を向上させることができると共に、製造が比較的簡単で、層間剥離などの問題が生じ難い光学素子、該光学素子を用いた積層光学部材、面光源素子、及び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】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明に係る光学素子は、互いに対向する一対の対向面を有し屈折率が等方性の支持媒体と、前記支持媒体中に配置された複数の複屈折体と、を備え、複屈折体は、短軸方向の長さに対する長軸方向の長さの比率であるアスペクト比が２以上であり、長軸方向と短軸方向との屈折率差が０．０５以上である柱体であり、複数の複屈折体は、一方の対向面にほぼ平行な面に沿って、各複屈折体の長軸が互いにほぼ同一方向を向くように、並んで配列され、支持媒体の屈折率と複屈折体の短軸方向又は長軸方向のいずれか一方の屈折率との差が０．０３以下、好ましくは０．０１以下であり、一対の対向面のうちの片面に凹凸部が形成されていることを特徴とする。
【００１４】
上記本発明では、支持媒体の対向面と交差する側面から光学素子内へ入射された光が、支持媒体が有する対向面のうち片面に形成された凹凸部において反射され、正面方向（凹凸部が形成された面とは反対側の対向面の側）に導光されるため、光学素子が導光板として機能する。
【００１５】
上記本発明では、支持媒体の屈折率と複屈折体の短軸方向の屈折率との差が０．０３以下である場合、凹凸部において反射され、正面方向に導光される光のうち、複屈折体の長軸方向とほぼ平行な向きに振動する直線偏光は複屈折体と支持媒体との界面で反射され、複屈折体の長軸方向とほぼ直交する向き（複屈折体の短軸方向とほぼ平行な向き）に振動する直線偏光は光学素子を透過する。その結果、複屈折体の短軸方向とほぼ平行な向きに振動する直線偏光のみが光学素子を透過することができる。また、支持媒体の屈折率と複屈折体の長軸方向の屈折率との差が０．０３以下である場合、複屈折体の短軸方向とほぼ平行な向きに振動する直線偏光は複屈折体と支持媒体との界面で反射され、複屈折体の短軸方向とほぼ直交する向き（複屈折体の長軸方向にほぼ平行な向き）に振動する直線偏光は光学素子を透過する。その結果、複屈折体の長軸方向とほぼ平行な向きに振動する直線偏光のみが光学素子を透過することができる。したがって、光学素子は偏光分離機能を発現する。
【００１６】
上述のように、本発明の光学素子は、導光機能及び偏光分離機能を併せ持つことができ、かつ、輝度を向上させることができる。
【００１７】
また、上記本発明は、従来のように導光板と偏光板とを積層する必要がないため、製造が比較的簡単であり、層間剥離などの問題が生じ難い。また、従来のように、導光板と偏光板の界面において光が反射されることがないため、光の利用効率を向上させることができる。
【００１８】
上記複屈折体は、長軸方向に垂直な断面の形状が実質的に多角形又は円であることが好ましく、ほぼ三角形であることがより好ましく、ほぼ正三角形であることが更に好ましい。
【００１９】
複屈折体の長軸方向に垂直な断面の形状をほぼ三角形、特にほぼ正三角形とすることにより、複屈折体がプリズムとして機能し、光学素子に集光機能をもたせることができる。また、複屈折体の長軸方向に垂直な断面の形状を、頂点数の少ない多角形である三角形、特に正三角形とすることによって、複屈折体の製造が容易となる。
【００２０】
上記複屈折体は繊維であることが好ましい。
【００２１】
これにより、複屈折体が支持媒体中で簡単に、かつ、高度に配向することが可能となり、かつ複屈折体の複屈折性が効果的に発現する。
【００２２】
上記凹凸部がくさび型溝又はＶ字型溝であり、当該くさび型溝又はＶ字型溝が複屈折体の短軸方向にほぼ平行に複数形成されていることが好ましい。その結果、複屈折体の長軸方向から光学素子内へ入射された光を、くさび型溝又はＶ字型溝によって反射させて、正面方向（くさび型溝又はＶ字型溝が形成された面とは反対側の対向面の側）へ良好に導光させることができる。
【００２３】
上記複数のくさび型溝同士又はＶ字型溝同士のピッチが１０μｍ以上であることが好ましく、２０μｍ以上であることがより好ましい。これにより、光学素子内へ入射された光を正面方向（くさび型溝又はＶ字型溝が形成された面とは反対側の対向面の側）へ良好に導光させることができる。
【００２４】
本発明に係る積層光学部材は、上記光学素子と、他の光学機能を示す光学層とが積層されてなる。光学素子に積層される光学層は、拡散板、プリズムシート、又は輝度向上フィルムであることが好ましい。
【００２５】
上記積層光学部材では、光学素子の上に拡散板が積層され、拡散板の上にプリズムシートが積層されていることが好ましい。または、上記積層光学部材では、光学素子の上に拡散板が積層され、拡散板の上にプリズムシートが積層され、プリズムシートの上に輝度向上フィルムが積層されていていることが好ましい。
【００２６】
本発明に係る面光源素子は、上記光学素子、又は上記積層光学部材と、光学素子又は積層光学部材において凹凸部が形成された支持媒体の片面と垂直な面に配置された光源と、光学素子又は積層光学部材において凹凸部が形成された支持媒体の片面の側に配置された反射板とを備える。
【００２７】
本発明に係る液晶表示装置は、上記光学素子、上記積層光学部材、又は上記面光源素子と、液晶セルと、を備える。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、導光機能及び偏光分離機能を併せ持ち、かつ、輝度を向上させることができると共に、製造が比較的簡単で、層間剥離などの問題が生じ難い光学素子、該光学素子を用いた積層光学部材、面光源素子、及び液晶表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、図面を適宜参照しながら、本発明の好適な実施の形態について説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。
【００３０】
（光学素子）
図３に示すように、本実施形態に係る光学素子３０は、互いに対向する一対の対向面７、８、及び対向面７、８の側面となる側面９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄを有し、屈折率が等方性の支持媒体４と、支持媒体４中に配置された複数の複屈折体５と、を備える。また、一対の対向面７、８のうちの片面８には凹凸部６が形成されている。また、側面９ａと側面９ｂとが対向し、側面９ｃと側面９ｄとが対向する。側面９ａが光Ｌの入射面となり、凹凸部６が形成されている片面８とは反対側の対向面７が光Ｌの出射面となる。
【００３１】
凹凸部６は、くさび型溝又はＶ字型溝であることが好ましく、くさび型溝又はＶ字型溝が複屈折体５の短軸方向にほぼ平行に複数形成されていることが好ましい。その結果、側面９ａ側（複屈折体５の長軸方向）から光学素子３内へ入射させた光を、片面８側のくさび型溝又はＶ字型溝によって反射させ、正面方向（対向面７の法線方向）へ良好に導光させることができる。なお、クサビ型溝とは、溝の断面形状が非対称であるＶ字型溝を意味する。
【００３２】
くさび型溝又はＶ字型溝は、等しいピッチ（間隔）で配置されてもよく、そうでなくてもよい。また、複数のくさび型溝同士又はＶ字型溝同士のピッチ（間隔）Ｐ（図３に示すように、ある溝の所定部分からそれに隣接する溝の対応する部分までの距離であり、例えば、ある溝の底からそれに隣接する溝の底までの距離）は、１０μｍ以上であることが好ましく、２０μｍ以上であることがより好ましい。その結果、光学素子３０内へ入射された光を正面方向（対向面７の法線方向）へ良好に導光させることができる。ピッチが１０μｍを下回ると、光学素子３０内へ入射された光が正面方向（対向面７の側）に伝播し難く、輝度が低下する傾向がある。
【００３３】
くさび型溝又はＶ字型溝の寸法は、溝の深さが、好ましくは５μｍ以上、より好ましくは１０μｍ以上であり、溝の幅が、好ましくは１０μｍ以上である。これにより、くさび型溝又はＶ字型溝が、幾何光学的に機能し、光を良好に反射、屈折させることができる。くさび型溝又はＶ字型溝の寸法が小さすぎると、くさび型溝又はＶ字型溝が、散乱光学的に機能する傾向がある。なお、くさび型溝又はＶ字型溝の深さ、幅、及び頂角は、均一であってもよく、不均一であってもよい。または、凹凸部６は、くさび型又はＶ字型の凸条でもよく、ドット状の凹部や凸部でもよい。
【００３４】
光学素子３０の膜厚は、特に制限されないが、通常、１〜３０００μｍの範囲とするのが適当であり、好ましくは５〜１０００μｍ、より好ましくは１０〜２００μｍである。光学素子３０が薄すぎると、偏光分離機能が発揮されない傾向があり、逆に厚すぎると、光学素子３０によって吸収される光の量が大きくなったり、また材料コストが高くなったりする傾向があるが、光学素子３０の膜厚を上記範囲内とすることにより、これらの諸現象を抑制できる。
【００３５】
複屈折体５は、短軸方向の長さに対する長軸方向の長さの比率であるアスペクト比が２以上の柱体であり、該アスペクト比は５以上であることが好ましく、１０以上であることがより好ましい。例えば、複屈折体５として、上記アスペクト比を有する繊維を用いればよい。複屈折体５として繊維を用いることによって、複屈折体が支持媒体中で簡単に、かつ、高度に配向することが可能となり、かつ複屈折体の複屈折性が効果的に発現する。
【００３６】
なお、本実施形態では、複屈折体５の長軸方向に垂直な断面形状が多角形である場合、複屈折体５の短軸方向の長さ（短軸径）は、その多角形の外接円の直径と定義する。また、複屈折体５の断面形状が円である場合、その短軸方向の長さ（短軸径）は、その円の直径と定義する。
【００３７】
複屈折体５の長軸方向と短軸方向（多角形の外接円の直径方向、又は円の直径方向）との屈折率差は、０．０５以上であり、好ましくは０．１以上、より好ましくは０．２以上である。
【００３８】
複数の複屈折体５は、対向面７または８の一方の面にほぼ平行な面（以下、配列面と記す）に沿って、各複屈折体５の長軸が互いにほぼ同一方向（Ｚ方向）を向くように、並んで配列されている。また、複屈折体５は支持媒体４中で密に充填されていることが好ましい。なお、「ほぼ同一方向」とは、複数の複屈折体５が完全に同じ方向に向く場合のみならず、基準となる一つの複屈折体５に対して、他の複屈折体５が±１０°程度の範囲内で傾く場合も許容される概念である。また、複屈折体５の長軸方向と支持媒体４の側面９ｃ、９ｄとは、ほぼ平行であり、複屈折体５の長軸方向と側面９ａ、９ｂとは交差し、好ましくは直交する。
【００３９】
支持媒体４の屈折率と複屈折体５の短軸方向又は長軸方向のいずれか一方の屈折率との差は０．０３以下であり、０．０１以下であることが好ましい。
【００４０】
例えば、支持媒体４の屈折率と複屈折体５の短軸方向の屈折率との差を０．０３以下として、両屈折率をほぼ一致させた場合、複屈折体５の短軸方向にほぼ平行に振動する直線偏光のみが光学素子３０の対向面７を透過する。また、複屈折体５は複屈折性を有するので、複屈折体５の長軸方向の屈折率は、支持媒体４の屈折率と一致しない。その結果、複屈折体５の長軸方向に振動する直線偏光は、複屈折体５と支持媒体４との界面で反射される。このように、支持媒体４の屈折率と複屈折体５の短軸方向の屈折率との差が０．０３以下である場合は、光学素子３０において、複屈折体５の短軸方向が光の透過軸になる。
【００４１】
複屈折体５の短軸方向が光の透過軸になる場合、複屈折体５の長軸方向の屈折率と支持媒体４の屈折率との差は、０.０５以上であることが好ましく、０.１以上であることがより好ましく、０．２以上であることが更に好ましい。この屈折率差が大きいほど、複屈折体５の長軸方向に振動する直線偏光を効率的に反射することができ、光学素子３０の膜厚を薄くすることができる。
【００４２】
このように、支持媒体４の屈折率と複屈折体５の短軸方向の屈折率との差が０．０３以下である場合、光学素子３０は、複屈折体５の短軸方向にほぼ平行な向きに振動する直線偏光を透過させ、複屈折体５の長軸方向とほぼ平行な向きに振動する直線偏光を反射するような偏光分離機能を有することができる。
【００４３】
一方、支持媒体４の屈折率と複屈折体５の長軸方向の屈折率との差を０．０３以下として、両屈折率をほぼ一致させた場合、複屈折体５の長軸方向にほぼ平行に振動する直線偏光のみが光学素子３０の対向面７を透過する。また、複屈折体５は複屈折性を有するので、複屈折体５の短軸方向の屈折率は、支持媒体４の屈折率と一致しない。その結果、複屈折体５の短軸方向に振動する直線偏光は、複屈折体５と支持媒体４との界面で反射される。このように、支持媒体４の屈折率と複屈折体５の長軸方向の屈折率との差が０．０３以下である場合は、光学素子３０において、複屈折体５の長軸軸方向が光の透過軸になる。
【００４４】
複屈折体５の長軸方向が光の透過軸になる場合、複屈折体５の短軸方向の屈折率と支持媒体４の屈折率との差は、０.０５以上であることが好ましく、０.１以上であることがより好ましく、０．２以上であることが更に好ましい。この屈折率差が大きいほど、複屈折体５の短軸方向に振動する直線偏光を効率的に反射することができ、光学素子３０の膜厚を薄くすることができる。
【００４５】
このように、支持媒体４の屈折率と複屈折体５の長軸方向の屈折率との差が０．０３以下である場合、光学素子３０は、複屈折体５の長軸方向にほぼ平行な向きに振動する直線偏光を透過させ、複屈折体５の短軸方向とほぼ平行な向きに振動する直線偏光を反射するような偏光分離機能を有することもできる。
【００４６】
支持媒体４中における複屈折体５の積層数は、支持媒体４の厚さ方向（Ｙ方向）において、３層以上であることが好ましく、５層以上であることがより好ましい。複屈折体５の配列面に対して完全な平行光を垂直に入射させることが難しい場合であっても、上記積層数を確保することにより、光学素子３０が比較的高い偏光分離機能を得ることができる。
【００４７】
なお、複屈折体５の配列面に対して平行光が垂直に入射し、かつ光学素子３０の厚さが散乱因子を考慮しないでよい程度の厚さである場合、複屈折体５の積層数は１〜１００層程度から適宜選択すればよく、複屈折体５の積層数が１層だけであっても、光学素子３０は、比較的高い偏光分離機能を得ることができる。
【００４８】
複屈折体５の長軸方向に垂直な断面の形状は、実質的に多角形、又は実質的に円であることが好ましく、より好ましくはほぼ三角形、更に好ましくはほぼ正三角形である。なお、本実施形態では、図示の便宜上、複屈折体５の長軸方向に垂直な断面の形状は円である。複屈折体５の長軸方向に垂直な断面の形状を、プリズムシートの頂角の形状と類似している三角形、特に正三角形とした場合、複屈折体５がプリズムとして機能し、光学素子３０に集光機能をもたせることができる。また、複屈折体５の長軸方向に垂直な断面の形状を、頂点数の少ない多角形である三角形、特に正三角形、あるいは円とした場合、複屈折体５の製造が容易となる。
【００４９】
なお、本実施形態における「実質的に多角形」とは、正多角形を包含するのみならず、正多角形を基準とした際に正多角形の各頂点の角度が±１０°程度の範囲内で変動した図形を包含し、また、正多角形の一辺の長さを基準とした際に一つの辺に対して他の辺の長さが±１０％程度の範囲内で変動した図形も包含し、また、各辺が直線である図形のみならず各辺が若干の曲線性を帯びた図形も包含する概念である。同様に、本実施形態における「ほぼ正三角形」とは、正三角形を包含するのみならず、正三角形を基準とした際に正三角形の各頂点の角度が±１０°程度の範囲内で変動した図形を包含し、また、正三角形の一辺の長さを基準とした際に一つの辺に対して他の辺の長さが±１０％程度の範囲内で変動した図形も包含し、また、各辺が直線である図形のみならず各辺が若干の曲線性を帯びた図形も包含する概念である。例えば、複屈折体５の繊維を製造する際、繊維の断面の各辺が若干の曲線性を帯びることがある。また、本実施形態において、所定の角度や所定の辺の長さを表すときに「ほぼ」が付されている場合、所定の角度を中心に±１０°程度の範囲内である角度、あるいは所定の辺の長さを中心に±１０％程度の範囲内である辺の長さが許容されることを意味する。
【００５０】
また、本実施形態における「実質的に円」とは、長径と短径の比を表す楕円率が１である楕円（すなわち真円）のみならず、楕円率が１±０.１ 程度の範囲内の楕円を許容する概念である。例えば、複屈折体５の繊維を製造する際、その断面が若干の楕円性を有することがある。複屈折体５の各長軸方向に垂直な断面の楕円率は１であること（断面が真円であること）が好ましい。
【００５１】
複屈折体５の各長軸方向に垂直な断面の形状である多角形の一辺の長さ、又は円の直径は、通常、可視光の波長より大きく、好ましくは１μｍ以上、より好ましくは５μｍ以上である。多角形の一辺の長さ又は円の直径が１μｍ未満である場合、偏光分離機能が低下する傾向がある。
【００５２】
なお、支持媒体４の対向面７と対向面８とは平行でなくてもよい。例えば、光学素子３０を、側面９ａの厚みが側面９ｂの厚みより大きなくさび形状としてもよい。
【００５３】
（複屈折体５の材料）
複屈折体５としては、原理上、複屈折性を示す種々の物質を使用できるが、支持媒体４中における配向性や断面形状の安定性、耐久性などの観点から、複屈折体５は固体であることが好ましい。このような条件に見合う物質の中でも、支持媒体４中で簡単に、かつ、高度に配向することが可能であり、また複屈折性が効果的に発現することから、複屈折体５を連続繊維とすることが好ましい。
【００５４】
複屈折体５として使用する具体的な繊維としては、ポリエチレンやポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、ポリアクリロニトリル、ポリ（４−メチル−１−ペンテン）の如きポリオレフィン・ビニル系繊維、ナイロン６やナイロン６６、ナイロン４６の如き脂肪族ポリアミド系繊維、ポリ（ｍ−フェニレンイソフタルアミド）やポリ（ｐ−フェニレンテレフタルアミド）の如き芳香族ポリアミド系繊維（アラミド繊維）、ポリエチレンテレフタレートやポリエチレンナフタレート、ポリ−ε−カプロラクトンの如きポリエステル系繊維、ポリプラスチックス社から販売されている“ベクトラ”や、住友化学社から販売されている“スミカスーパー”の如き商品名が付された製品に代表される芳香族液晶性ポリエステル系繊維、ポリ（ｐ−フェニレンベンゾビスオキサゾール）やポリ（ｐ−フェニレンベンゾビスチアゾール）、ポリベンズイミダゾール、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルエーテルケトンの如きヘテロ原子含有繊維、ポリピロメリットイミドの如きポリイミド系繊維、レーヨンの如きセルロース系繊維、ポリ（メチルメタクリレート）の如きアクリル系繊維、ポリカーボネート系繊維、ウレタン系繊維などが例示される。これらの中でも、特にベンゼン環やナフタレン環などの芳香族環を有し、可視光領域に吸収が少ない、又は吸収のない繊維を複屈折体５として使用することが好ましい。
【００５５】
また、複屈折体５と支持媒体４との接着性を向上させることを目的として、複屈折体５の繊維の表面に、コロナ処理などの各種易接着処理が施されていてもよい。さらに、複屈折体５の繊維の複屈折性を向上させることを目的として、低分子液晶化合物やウィスカーなど、形状異方性を有するフィラーなどを複屈折体５に添加したり、複屈折体５として、マルチフィラメントタイプの高分子相互配列体繊維を用いたりしてもよい。
【００５６】
複屈折体５の複屈折性を向上させるために複屈折体５の繊維に添加される低分子液晶化合物としては、ビフェニル系、フェニルベンゾエート系、シクロヘキシルベンゼン系、アゾキシベンゼン系、アゾベンゼン系、アゾメチン系、ターフェニル系、ビフェニルベンゾエート系、シクロヘキシルビフェニル系、フェニルピリミジン系、シクロヘキシルピリミジン系、コレステロール系の如き化合物をメソゲン（分子構造中の液晶性を発現させる中核的単位）として有する化合物などが例示される。これらの低分子液晶化合物は、複屈折体５の繊維の長軸方向に配向していれば、繊維中に溶解していても、ドメインで存在していても構わない。ただし、ドメインで存在する場合は、そのドメインの直径を０.２μｍ以下にすることが好ましい。ドメインの直径が０.２μｍより大きいと、複屈折体５の繊維の長軸と垂直な方向に振動する直線偏光が散乱される傾向がある。
【００５７】
また、複屈折体５の複屈折性を向上させることを目的に繊維に添加されるウィスカーとしては、サファイア、炭化珪素、炭化ボロン、窒化珪素、窒化ボロン、硼酸アルミニウム、グラファイト、チタン酸カリウム、ポリオキシメチレン、ポリ（ｐ−オキシベンゾイル）、ポリ（２−オキシ−６−ナフトイル）などが例示される。これらのウィスカーは、その断面の平均直径が０.０５〜０.２μｍの範囲にあることが好ましい。平均直径が０.２μｍより大きいと、低分子液晶化合物の場合と同様に、複屈折体５の繊維の長軸と垂直な方向に振動する直線偏光が散乱したり、ウィスカーによって複屈折体５の繊維表面に突起が形成されたりする可能性がある。
【００５８】
複屈折体５として高分子相互配列体繊維を用いる場合、かかる高分子相互配列体繊維は、海成分中に島成分が分散して配列したものとなる。この場合、島成分の長軸方向の屈折率と短軸方向の屈折率のうちいずれか一方は、海成分の屈折率とほぼ一致させるのが好ましい。この場合も、島成分の直径は０.２μｍ以下であることが好ましい。また島成分は、海成分中に好ましくは２個以上、より好ましくは４個以上存在している。なお、島成分にさらに、低分子液晶やウィスカーなど、形状異方性のあるフィラーが添加されていてもよい。
【００５９】
（支持媒体４の材料）
支持媒体４として用いられる材料は、複屈折体を固着する役割を果たし、可視光領域に吸収が少ないか又は吸収がなく（可視光領域において透明であって）、さらには複屈折体５（繊維）に対して良好な密着性を示すものであれば、どのようなものでもよい。また、支持媒体４としては、支持媒体４の屈折率と複屈折体５の短軸方向又は長軸方向のいずれか一方の屈折率との差が、０．０３以下となり、好ましくは０．０１以下となるような材料を用いる。このような支持媒体４としては、以下のような透明な樹脂を用いることができる。具体的には、ポリ（メチルメタクリレート）の如きアクリル樹脂、ポリエチレンの如きポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレートの如きポリエステル、ポリフェニレンオキシドの如きポリエーテル、ポリビニルアルコールの如きビニル樹脂、ポリウレタン、ポリアミド、ポリイミド、エポキシ樹脂、これらを構成するモノマーを２種以上用いた共重合体、さらには、ポリ（メチルメタクリレート）とポリ塩化ビニルの重量比８２対１８混合物、ポリ（メチルメタクリレート）とポリフェニレンオキシドの重量比６５対３５混合物、ポリスチレンとポリフェニレンオキシドの重量比７１対２９混合物、スチレン・無水マレイン酸共重合体とポリカーボネートの重量比７７対２３混合物の如き、非複屈折性のポリマーブレンドなどが、支持媒体４として例示されるが、これらに限定されるものではない。また、高屈折率の支持媒体４を得たい場合には、有機硫黄化合物を用いることもある。有機硫黄化合物の例としては、ビス（４−メタクリロイルチオフェニル）スルフィド、ビス（４−ビニルチオフェニル）スルフィド、ビス［４−（２，３−エポキシプロピルチオ）フェニル］スルフィドのような、光硬化性又は熱硬化性のモノマーを高分子化したものが挙げられるが、これらに限定されるものではない。前述のモノマーは支持媒体４の屈折率を調整するために、他の光硬化性又は熱硬化性のモノマーと混合して使用してもよい。これらの支持媒体４用の材料は、上述の物性を損なわない限り、重合開始剤、酸化防止剤、光安定剤、熱安定剤、滑剤、分散剤、紫外線吸収剤、白色顔料、蛍光増白剤などの添加剤を含んでいてもよい。
【００６０】
なお、複屈折体５を構成する繊維と支持媒体４を構成する物質の組成比は、複屈折体５の長軸方向に垂直な断面の形状が多角形又は円のいずれの場合でも、繊維が有効に支持媒体４中で固着されていれば、特に限定されない。
【００６１】
（光学素子３０の製造方法）
光学素子３０の製造では、例えば、まず、複屈折体５である繊維を紡糸・延伸した後、複屈折体５を一方向に配列させた不織布を作製する。さらに、複屈折体５の不織布に支持媒体４を含浸させ、固着させ、互いに対向する一対の対向面を有する構造体を形成する。次に、一対の対向面のうち一面に表面処理を施し、凹凸部６を形成することにより、光学素子３０が得られる。このように、紡糸・延伸、不織布作製、含浸、表面処理という四つの段階を経て、光学素子３０を形成する。
【００６２】
複屈折体５である繊維の紡糸・延伸工程及び不織布の製造工程は、公知の方法によって行えばよく、特に限定はない。不織布に支持媒体４を含浸させ、固着させる方法としては、支持媒体４の前駆体であるモノマー及び／又はオリゴマー中に不織布を浸漬したのち、光及び／又は熱で支持媒体４の前駆体を重合させる方法、支持媒体４のポリマー溶液中に不織布を浸漬したのち、溶媒を除去する方法、あるいは、支持媒体４を微粉末とし、その微粉末を不織布に含浸させたのち、支持媒体４を溶融させる方法などが挙げられる。凹凸部６を形成するための表面処理の方法としては、特に限定されず、溝の切削、型による溝の形成等が例示される。
【００６３】
また、光学素子３０の製造方法は上述のものに限定されない。例えば、溶融押出法により、光学素子３０を製造してもよい。具体的には、まず、支持媒体４中で分散して配列している複屈折体５の長軸方向に垂直な断面の形状が多角形の場合、押出機吐出口を多数の口金で区切っておき、複屈折体５を構成する樹脂が一つおきの口金から多角形状に押し出され、支持媒体４を構成する樹脂がその間の口金から押し出される異形押出法が採用できる。この異形押出法によって、内部に複屈折体５が複数配列した支持媒体４からなる構造体を得た後、構造体が有する一対の対向する対向面のうちの片面に、凹凸の賦形をすることで、凹凸部６が形成され、光学素子３０が得られる。支持媒体４中で分散して配列している複屈折体５の長軸方向に垂直な断面の形状が実質的に円である場合には、押出機吐出口を多数の口金で区切っておき、複屈折体５を構成する樹脂が断面内で連続する口金から丸棒状に押し出され、支持媒体４を構成する樹脂がその間の口金から押し出される異形押出法が採用できる。この異形押出法によって、内部に複屈折体５が複数配列した支持媒体４からなる構造体を得た後、構造体が有する一対の対向する対向面のうちの片面に、凹凸の賦形をすることで、凹凸部６が形成され、光学素子３０が得られる。これらの押出法は、押出機の口金から異なる種類の溶融樹脂が交互に所定の形で押し出されて上記したような複屈折体５の分散配列構造を有する光学素子３０が形成されるように、押出機及び口金を設計すればよい。
【００６４】
本実施形態では、光学素子３０の側面９ａから入射された光が、支持媒体４が有する対向面７、８のうち片面８に形成された凹凸部６において反射し、正面方向（凹凸部６が形成された片面８とは反対側の対向面７の法線方向）に導光される。
【００６５】
また、本実施形態では、支持媒体４の屈折率と複屈折体５の短軸方向の屈折率との差が０．０３以下である場合、凹凸部６において反射され、正面方向に導光される光のうち、複屈折体５の長軸方向とほぼ平行な向きに振動する直線偏光は複屈折体５と支持媒体４との界面で反射され、複屈折体５の長軸方向とほぼ直交する向き（複屈折体５の短軸方向とほぼ平行な向き）に振動する直線偏光は光学素子３０を透過する。また、支持媒体４の屈折率と複屈折体５の長軸方向の屈折率との差が０．０３以下である場合、複屈折体５の短軸方向とほぼ平行な向きに振動する直線偏光は複屈折体５と支持媒体４との界面で反射され、複屈折体５の短軸方向とほぼ直交する向き（複屈折体５の長軸方向にほぼ平行な向き）に振動する直線偏光は光学素子３０を透過する。その結果、複屈折体５の短軸方向に振動する直線偏光、又は複屈折体５の長軸方向とほぼ平行な向きに振動する直線偏光のいずれか一方のみが光学素子３０を透過することができる。また、複屈折体５と支持媒体４の界面で反射された光は、光学素子３０内部における散乱や、対向面８と対向する反射板における反射により、その偏光が解消し、光の再利用が可能となる。
【００６６】
このように、本実施形態の光学素子３０は、導光機能及び偏光分離機能を併せ持つことができる。
【００６７】
また、本実施形態は、従来のように導光板と偏光板とを積層する必要がないため、製造が比較的簡単であり、層間剥離などの問題が生じ難い。すなわち、従来のように導光板と偏光板とを積層することなく、導光機能及び偏光分離機能を１つの光学素子３０に集約することで、積層工程の煩雑さを低減、解消することができる。また、従来のように、導光板と偏光板との界面において光が反射されることがないため、光の利用効率を向上させることができる。
【００６８】
また、本実施形態では、支持媒体４と複屈折体５との間の界面が単純な平面でないため、支持媒体４と複屈折体５の材料が互いに異なる性質のものであっても、支持媒体４と複屈折体５との剥離が生じ難い。
【００６９】
また、本実施形態では、複屈折体５を固着する支持媒体４が、光学的に等方性を示す物質で構成されているため、光学素子３０における複屈折体５の体積分率の増加に伴う光学素子３０の強度の低下を従来に比べて抑制できる。よって、複屈折体５の各体積分率を高めることが容易となる。
【００７０】
さらに、本実施形態では、複屈折体の長軸方向に垂直な断面の形状をほぼ三角形、特にほぼ正三角形とすることにより、複屈折体がプリズムとして機能し、光学素子３０が集光機能を発現することができ、対向面７から出射される光を対向面７の法線方向に集光することができる。
【００７１】
（積層光学部材）
本実施形態に係る光学素子３０は、その使用に際し、少なくとも一方の面に他の光学機能を示す光学層を積層して、積層光学部材とすることができる。積層光学部材の形成を目的に、光学素子３０に積層される光学層として、例えば、拡散板、プリズムシート、輝度向上フィルムなどが挙げられる。光学素子３０にこれらの光学層を積層することにより、集光の制御をより精密に行うことができ、視認性を向上させることができると共に、液晶表示装置のバックライト光等の光の利用効率を高めることができる積層光学部材を得ることができる。
【００７２】
光学素子３０に拡散板を積層した積層光学部材では、集光の制御をより精密にすることができる。例えば、ヘイズ（曇価）が高い拡散板を用いれば、正面の輝度は低減するが、広視野角側の輝度が上がる。それに対し、ヘイズの低い拡散板を用いれば、正面の輝度の低減を抑制しつつ、広視野角側の輝度を向上させることができる。このようにヘイズを調整することにより、集光の制御をより精密に行うことができる。
【００７３】
光学素子３０にプリズムシートを積層した積層光学部材でも、集光の制御をより精密にすることができる。例えば、プリズムシートの頂角を変えることで、集光の度合いを変えることができる。また、プリズムシート１枚を用いることで、その稜線を中心とした回転方向に集光の度合いを変えることができる。さらに、プリズムシート２枚を、それぞれの稜線を直交させるように光学素子３０上に積層させれば、それぞれの稜線を中心とした回転方向に集光の度合いを変えることができる。プリズムシートの稜線方向は光源から出射する方向に対応して、光の利用効率が最も向上するように設定できる。
【００７４】
本実施形態に係る光学素子３０に輝度向上フィルムを積層した積層光学部材では、光の利用効率を更に向上させることができる。輝度向上フィルムの一例としては、「ＤＢＥＦ」フィルム（３Ｍ社製）が挙げられる。このフィルムを用いる際は、光学素子３０が有する複屈折体５の長軸方向又は短軸方向のいずれかのうち屈折率が支持媒体４の屈折率にほぼ一致している方向（光学素子３０の透過軸方向）と、「ＤＢＥＦ」フィルムの透過軸とを平行にすることが好ましい。
【００７５】
光学素子３０の上に拡散板を積層し、拡散板の上にプリズムシートを積層した積層光学部材では、拡散板又はプリズムシートのいずれか一種類を光学素子３０の上に積層した場合に比べて、集光の制御を更に精密に行うことができる。
【００７６】
図４に示すように、光学素子３０の上に拡散板１４を積層し、拡散板１４の上にプリズムシート１５を積層し、プリズムシート１５の上に輝度向上フィルム１７を積層した積層光学部材３２では、拡散板１４又はプリズムシート１５のいずれか一種類、又は両方を積層したときと比べて、集光の制御を更に精密に行うことができ、光の利用効率を更に向上させることができる。
【００７７】
上述の積層光学部材の作製にあたっては、接着剤を用いて、光学素子３０と他の光学層とを一体化する。そのために用いる接着剤は、接着層が良好に形成されるものであれば特に限定はないが、接着作業の簡便性や光学歪の発生防止などの観点から、粘着剤（感圧接着剤とも呼ばれる）を使用することが好ましい。
【００７８】
具体的な粘着剤としては、アクリル系重合体や、シリコーン系ポリマー、ポリエステルやポリウレタン、ポリエーテルなどをベースポリマーとしたものを用いることができる。特に、アクリル系粘着剤のように、光学的な透明性に優れ、適度な濡れ性や凝集力を保持し、基材との接着性にも優れ、さらには耐候性や耐熱性などを有し、加熱や加湿の条件下で浮きや剥がれ等の剥離問題を生じないものを選択して用いることが好ましい。アクリル系粘着剤においては、メチル基やエチル基やブチル基のような、炭素数が２０以下のアルキル基を有する（メタ）アクリル酸のアルキルエステルと、（メタ）アクリル酸や（メタ）アクリル酸ヒドロキシエチルなどからなる官能基含有アクリル系モノマーとを、ガラス転移温度が好ましくは２５℃以下、さらに好ましくは０℃以下となるように配合して重合させた、重量平均分子量が１０万以上のアクリル系共重合体が、ベースポリマーとして有用である。
【００７９】
粘着剤からなる粘着層を光学素子３０に形成する際は、例えば、トルエンや酢酸エチルなどの有機溶媒に粘着剤組成物を溶解又は分散させて１０〜４０重量％の溶液を調製し、これを光学素子３０上に直接塗工して粘着剤層を形成してもよく、予め離型処理が施されたフィルム上に粘着剤層を形成しておき、それを光学素子３０上に移着することで粘着剤層を形成してもよい。粘着層の厚さは、その接着力などに応じて適宜決定されるが、通常は１〜５０μｍの範囲である。
【００８０】
また、粘着層には必要に応じて、ガラス繊維やガラスビーズ、樹脂ビーズ、金属粉やその他の無機粉末などからなる充填剤、顔料や着色剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤などが配合されていてもよい。紫外線吸収剤としては、サリチル酸エステル系化合物やベンゾフェノン系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物、シアノアクリレート系化合物、ニッケル錯塩系化合物などが挙げられる。
【００８１】
（面光源素子）
図４に示すように、本実施形態に係る面光源素子３１は、光学素子３０を備える積層光学部材３２と、積層光学部材３２が有する光学素子３０において凹凸部６が形成された支持媒体４の片面と垂直な面に配置された光源１７と、光学素子３０において凹凸部６が形成された支持媒体４の片面の側に配置された反射板１６と、を備えていてもよい。なお、面光源素子３１において、拡散板１４、プリズムシート１５、輝度向上フィルム１７はなくてもよい。図４に示すように、複屈折体５の長軸方向から光学素子３０の内部へ光が導入されるような位置に光源を配置することで、光学素子３０内へ光が入射し易く、また、入射した光を正面方向に導光し易く、光の利用効率の高い面光源素子３１を得ることができる。また、光学素子３０の下（凹凸部６の側）に反射板１６を備えることで、光を光学素子３０の側へ反射させて光の再利用ができ、面光源素子３１の輝度を向上させることができる。
【００８２】
本実施形態に係る光学素子３０、光学素子３０を備えた積層光学部材３２、及び積層光学部材３０を備えた面光源素子３１は、パーソナルコンピュータ、ワードプロセッサー、エンジニアリング・ワークステーション、携帯情報端末、ナビゲーションシステム、液晶テレビ、ビデオの如き、液晶セルを用いた表示画面に好適に用いることができ、正面方向への導光、偏光分離、輝度の向上、及び消費電力の低減を実現することができ、光学層の積層工程の低減を図ることができ、製造を従来よりも容易にすることができる。
【００８３】
（液晶表示装置）
本実施形態に係る液晶表示装置は、上記光学素子３０、上記積層光学部材３２、又は上記面光源素子３１と、液晶セルと、を備える。これにより、バックライト光の利用効率を向上させ、輝度を高めると共に、消費電力を小さくすることが可能となる。
【００８４】
液晶表示装置に用いる液晶セルは、特に限定されず、例えば、薄膜トランジスタ型に代表されるアクティブマトリクス駆動型の液晶セル、スーパーツイステッドネマチック型に代表される単純マトリクス駆動型の液晶セルなど、種々の液晶セルを使用して液晶表示装置を形成することができる。
【００８５】
以上、本発明の一実施形態に係る光学素子３０、該光学素子３０を用いた積層光学部材３２、面光源素子３１、及び液晶表示装置の好適な実施形態について説明したが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではない。
【実施例】
【００８６】
以下に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらにより何ら限定されるものではない。
【００８７】
＜実施例１＞
実施例１では、光学素子／反射板の２層から構成される面光源素子を以下の手順で作製した。
【００８８】
まず、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂のペレット（ユニチカ製）から、断面形状がほぼ正三角形で、繊維径（三角形の外接円直径）が１９μｍ、繊維幅方向（短軸方向）の屈折率が１．５２８、繊維軸方向（長軸方向）の屈折率が１．７３０であり、複屈折０．２０２であり、アスペクト比が２以上である繊維（複屈折体）を作製した。
【００８９】
この繊維を、スライドガラスにできるだけ密にして巻きつけ、複屈折配列体（複屈折体の配列体）を作製した。この複屈折配列体の片面に、支持媒体として、繊維幅方向の屈折率と同じ屈折率を有する東亞合成社製の紫外線硬化樹脂“アロニックス”（品番：ＵＶＸ−４５６９、硬化時の屈折率１．５２８、光重合開始剤“ＩＲＧＡＣＵＲＥ１８４”（チバスペシャルティーケミカルズ社製）を５ｗｔ％含む）を塗布し、これに、波長３６５ｎｍの紫外線を、強度１０３１ｍＷ／ｃｍ２、積算光量８８０ｍＪ／ｃｍ２で照射し、紫外線硬化樹脂を硬化させた。次に、スライドガラス裏面の繊維を切り落とし、紫外線硬化樹脂で固められた複屈折配列体をスライドガラスから剥離した。このようにして、互いに対向する一対の対向面を有し屈折率が等方性の紫外線硬化樹脂（支持媒体）を作製した。また、得られた紫外線硬化樹脂においては、複数の複屈折体が、一方の対向面にほぼ平行な面に沿って、各複屈折体の長軸が互いにほぼ同一方向を向くように、並んで配列している。
【００９０】
次に、紫外線硬化樹脂が有する一対の対向面のうちの片面において、複屈折配列体（複屈折体）の短軸方向に平行に、複数のくさび型溝を形成し、実施例１の光学素子を得た。複数のくさび型溝の形成においては、溝幅を３０〜８５μｍ、溝深さを８〜２５μｍ、頂角を１２０°〜１０５°、ピッチサイズを２６０〜１９０μｍ、の範囲内で変化させた。
【００９１】
次に、得られた光学素子において複屈折体の長軸方向と垂直な面に白色ＬＥＤ１個（ＮＡＣＷ００８：日亜化学工業社製）を配置した。また光学素子においてくさび型溝が形成された面に反射板を設置することで面光源素子を得た。
【００９２】
こうして得られた面光源素子のＬＥＤに直流電流１８ｍＡを印加し、面光源素子を発光させた。この面光源素子の発光面上方に、色彩輝度計（ＢＭ−７Ａ：トプコン社製）を配置し、色彩輝度計と面光源素子の間に、検光子（偏光板）を配置させた。なお、偏光板の吸収軸と光学素子の複屈折体の長軸方向とが平行になるように（偏光板の透過軸と光学素子の透過軸とが平行になるように）、偏光板を設置した。次に、色彩輝度計によって面光源素子の中央部における正面輝度を測定したところ、１２０ｃｄ／ｍ2であった。次に、偏光板の吸収軸と光学素子の複屈折体の長軸方向とが直交するように（偏光板の透過軸と光学素子の透過軸とが直交するように）偏光板を回転させたところ、面光源素子の中央部における正面輝度は、９２．５ｃｄ／ｍ２となった。実施例１の面光源素子は、偏光分離機能を有することが確認された。
【００９３】
さらに、得られた面光源素子を液晶セルに貼合して、液晶表示装置を作製した。この液晶表示装置では、明るく良好な映像情報を視認することができた。
【００９４】
＜実施例２＞
実施例２では、実施例１で作製した面光源素子が有する光学素子の上（反射板とは反対側）に、拡散板（ヘイズ９４．５％、ＩＢＭ社製のＰＤＡである「ＷｏｒｋＰａｄ  ８６０２−３０ｊ」に搭載されているもの）を積層した。このようにして、厚さ方向において拡散板／光学素子／反射板の３層から構成される実施例２の面光源素子を得た。
【００９５】
得られた面光源素子のＬＥＤに直流電流１８ｍＡを印加し、面光源素子を発光させた。この面光源素子の発光面上方に色彩輝度計を配置し、実施例１と同様にして、偏光板の透過軸と光学素子の透過軸とが平行となるように配置したときの面光源素子の中央部における正面輝度を測定したところ、１３１ｃｄ／ｍ2であった。実施例２においては、実施例１に比べ、面光源素子の正面輝度が向上したことが確認された。
【００９６】
さらに、得られた面光源素子を液晶セルに貼合して、液晶表示装置を作製した。この液晶表示装置では、明るく良好な映像情報を視認することができた。
【００９７】
＜実施例３＞
実施例３では、実施例２で作製した面光源素子の拡散板の上（光学素子とは反対側）に、プリズムシート（「ＢＥＦ」、３Ｍ社製、ピッチサイズ５０μｍ、頂角９０°）を積層した。このようにして、厚さ方向においてプリズムシート／拡散板／光学素子／反射板の４層から構成される実施例３の面光源素子を得た。
【００９８】
得られた面光源素子のＬＥＤに直流電流１８ｍＡを印加し、面光源素子を発光させた。この面光源素子の発光面上方に色彩輝度計を配置し、実施例１と同様にして、偏光板の透過軸と光学素子の透過軸とが平行となるように配置したときの面光源素子の中央部における正面輝度を測定したところ、１７３ｃｄ／ｍ2であった。実施例３においては、実施例１及び２に比べ、面光源素子の正面輝度が一層向上したことが確認された。
【００９９】
さらに、得られた面光源素子を液晶セルに貼合して、液晶表示装置を作製した。この液晶表示装置では、明るく良好な映像情報を視認することができた。
【０１００】
＜実施例４＞
実施例４では、実施例３で作製した面光源素子のプリズムシートの上（拡散板とは反対側）に、輝度向上フィルム（「ＤＢＥＦ」：３Ｍ社製）を積層した。このようにして、厚さ方向において輝度向上フィルム／プリズムシート／拡散板／光学素子／反射板の５層から構成される実施例５の面光源素子を得た。
【０１０１】
得られた面光源素子のＬＥＤに直流電流１８ｍＡを印加し、面光源素子を発光させた。この面光源素子の発光面上方に色彩輝度計を配置し、実施例１と同様にして、偏光板の透過軸と光学素子の透過軸とが平行となるように配置したときの面光源素子の中央部における正面輝度を測定したところ、２１３ｃｄ／ｍ2であった。実施例４においては、実施例１、２及び３に比べ、面光源素子の正面輝度が一層向上したことが確認された。
【０１０２】
さらに、得られた面光源素子を液晶セルに貼合して、液晶表示装置を作製した。この液晶表示装置では、明るく良好な映像情報を視認することができた。
【０１０３】
＜実施例５＞
実施例５では、実施例１で作製した面光源素子の光学素子の上（反射板とは反対側）に、プリズムシート（「ＢＥＦ」、３Ｍ社製、ピッチサイズ５０μｍ、頂角９０°）を積層した。このようにして、厚さ方向においてプリズムシート／光学素子／反射板の３層から構成される実施例５の面光源素子を得た。
【０１０４】
得られた面光源素子のＬＥＤに直流電流１８ｍＡを印加し、面光源素子を発光させた。この面光源素子の発光面上方に色彩輝度計を配置し、実施例１と同様にして、偏光板の透過軸と光学素子の透過軸とが平行となるように配置したときの面光源素子の中央部における正面輝度を測定したところ、１４７ｃｄ／ｍ2であった。実施例５では、実施例１及び２に比べて、面光源素子の正面輝度が一層向上したことが確認された。
【０１０５】
さらに、得られた面光源素子を液晶セルに貼合して、液晶表示装置を作製した。この液晶表示装置では、明るく良好な映像情報を視認することができた。
【０１０６】
＜実施例６＞
実施例６では、実施例１で作製した面光源素子の光学素子の上（反射板とは反対側）に、輝度向上フィルム（「ＤＢＥＦ」：３Ｍ社製）を積層した。このようにして、厚さ方向において輝度向上フィルム／光学素子／反射板の３層から構成される実施例６の面光源素子を得た。
【０１０７】
得られた面光源素子のＬＥＤに直流電流１８ｍＡを印加し、面光源素子を発光させた。この面光源素子の発光面上方に色彩輝度計を配置し、実施例１と同様にして、偏光板の透過軸と光学素子の透過軸とが平行となるように配置したときの面光源素子の中央部における正面輝度を測定したところ、１６７ｃｄ／ｍ2であった。実施例６では、実施例１、２、及び５に比べて、面光源素子の正面輝度が一層向上したことが確認された。
【０１０８】
さらに、得られた面光源素子を液晶セルに貼合して、液晶表示装置を作製した。この液晶表示装置では、明るく良好な映像情報を視認することができた。
【０１０９】
＜実施例７＞
実施例７では、実施例１で作製した面光源素子を、以下の方法で評価した。すなわち、この面光源素子のＬＥＤに直流電流１８ｍＡを印加して面光源素子を発光させ、発光面上方には、色彩輝度計（ＢＭ−７Ａ：トプコン社製）を配置し、色彩輝度計と面光源素子の間に、検光子としての偏光板を配置させた。なお、偏光板の吸収軸と光学素子の複屈折体の長軸方向とが平行になるように（偏光板の透過軸と光学素子の透過軸とが平行になるように）、偏光板を設置した。そして、面光源素子の正面法線方向を０°として、−７０°〜＋７０°の視野角範囲における輝度の角度分布を測定した。その結果を図５に示す。
【０１１０】
図５に示すように、得られた角度分布が示すように、実施例７では、後述する比較例２と比較して、光が正面に導光し、光の利用効率及び輝度が高いことが確認された。
【０１１１】
＜比較例１＞
導光板（ヘイズ９４．５％、ＩＢＭ社製のＰＤＡである「ＷｏｒｋＰａｄ  ８６０２−３０ｊ」に搭載されているもの）の端面に白色ＬＥＤ１個（ＮＡＣＷ００８：日亜化学工業社製）を配置することで、比較例１の面光源素子を得た。
【０１１２】
この面光源素子のＬＥＤに直流電流１８ｍＡを印加し、面光源素子を発光させた。この面光源素子の発光面上方に色彩輝度計を配置し、実施例１と同様にして、偏光板の透過軸と光学素子の透過軸とが平行となるように配置したときの面光源素子の中央部における正面輝度を測定したところ、９９ｃｄ／ｍ2であった。比較例１においては、実施例１に比べ、面光源素子の正面輝度が低下したことが確認された。
【０１１３】
さらに、この面光源素子を液晶セルに貼合して、液晶表示装置を作製した。この液晶表示装置では、実施例１と比較して全体的に暗い映像情報が得られた。
【０１１４】
＜比較例２＞
比較例２では、比較例１で作製した面光源素子を、以下の方法で評価した。すなわち、この面光源素子のＬＥＤに直流電流１８ｍＡを印加して面光源素子を発光させ、発光面上方には、色彩輝度計（ＢＭ−７Ａ：トプコン社製）を配置し、実施例７と同様にして、面光源素子の正面方向を０°として、−７０°〜＋７０°の視野角範囲における輝度の角度分布を測定した。その結果を、実施例７の結果とともに図５に示す。
【０１１５】
図５に示すように、比較例２では、前述の実施例７と比較して、正面輝度が低く、測定した視野角全般にわたって輝度が低いことが確認された。
【０１１６】
＜比較例３＞
比較例３では、実施例１の光学素子を、１対の対向面に平行な断面で切断し、支持媒体に複屈折体が含まれる部位（以下、偏光機能層と記す）と、支持媒体中に複屈折体が含まれず、かつ、くさび型溝が形成された片面を有する部位（以下、導光層と記す）と、に分割した。次に、偏光機能層と、導光層との間に、空気からなる層（以下、空気層と記す）を介在させた。偏光機能層と導光層との間に空気層を介在させたこと以外は、実施例１と同様の構造を有する比較例３の面光源素子を作製した。
【０１１７】
次に、実施例１と同様にして、比較例３の面光源素子の中央部における正面輝度を測定したところ、８７．６ｃｄ／ｍ2であった。比較例３においては、実施例１に比べて、面光源素子の正面輝度が低下したことが確認された。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】従来の面光源素子の一例を示す概略断面図である。
【図２】一般的な液晶表示パネルの概略断面図である。
【図３】本実施形態に係る光学素子の斜視模式図である。
【図４】本実施形態に係る光学素子を用いた積層光学部材、及び該積層光学部材を用いた面光源素子の概略断面図である。
【図５】実施例７及び比較例２の各面光源素子の輝度の角度分布を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１１９】
４・・・支持媒体、５・・・複屈折体、６・・・凹凸部、７、８・・・対向面、１１・・・光源、１４・・・拡散板、１５・・・プリズムシート、１６・・・反射板、１７・・・輝度向上フィルム、３０・・・光学素子、３１・・・面光源素子、３２・・・積層光学部材、Ｐ・・・くさび型溝同士又はＶ字型溝同士のピッチ。
【図１】
2009047762.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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