JP4051933B2 - 半透過半反射性偏光素子を備える偏光光源装置及び液晶表示装置 - Google Patents
半透過半反射性偏光素子を備える偏光光源装置及び液晶表示装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、暗所においては背面より表示画面を照明し、明所においては外部環境光を利用して表示画面を照明する半透過半反射型液晶表示装置、並びに、それに好適な半透過半反射性偏光素子及び偏光光源装置に関するものである。詳しくは、光の利用効率を高め、より明るい画面を提供するとともに、バッテリーの使用可能時間を長くするための、半透過半反射性偏光素子に関するものであり、さらに、それを用いた偏光光源装置及び半透過半反射型液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、小型、軽量であるため、様々な分野で使用されている。液晶表示装置における液晶分子は、ブラウン管などに使用されている発光物質ではなく、単に光の偏光状態を制御する光バルブとしての機能しかもたないために、何らかの方法で照明しないと液晶表示部が暗くて見えない。照明源を装置の内部、すなわち、液晶セルの背面側に配置し、そこからの光を液晶セルに通過させることで表示するようにしたものが透過型液晶表示装置であり、特に大型の液晶表示分野で広く採用されている。一方、照明源を外部環境光とし、その外部環境光を液晶表示装置内に取り込んで、それにより液晶表示部を照明する方法を採用したものが反射型液晶表示装置であるが、夜間などの暗所では外部環境光が弱いため、十分に液晶表示部を照明することができず、暗い画面となって、視認性が著しく低下する。
【０００３】
そこで、液晶表示装置を完全な反射型仕様とせず、暗所においては補助光源を用いて照明する方式も広く採用されている。かかる液晶表示装置は、半透過半反射型液晶表示装置と称されている。ここで、図１３をもとに、従来の半透過半反射型液晶表示装置について説明する。液晶表示装置は一般に、液晶セル３０内の液晶分子の配向状態を電気的に変化させることで、そこを通過する光の偏光状態を制御するものであり、液晶セル３０は、対向する一対の透明電極、すなわち背面側透明電極３１及び前面側透明電極３２と、それらの間に挟持された液晶層３３とで構成される。図示は省略するが、液晶セル３０はこのほか、両最表面に配置されるセル基板、液晶層３３を配向させるための配向膜、カラー表示であればカラーフィルター層なども有している。
【０００４】
液晶セル３０の前面には、そこを透過した光の偏光状態を検出する二色性直線偏光素子４１が配置され、その他、位相差素子４２などの光学素子も配置されている。一方、液晶セル３０の背面には、特定の偏光光のみを取り出して液晶セル３０に向けて出射するための偏光光源装置９０が、必要に応じて背面側の位相差素子（図示せず）を介して配置される。偏光光源装置９０は、液晶セル３０と面する位置に、二色性直線偏光素子８５と半透過半反射性機能を有する光学フィルム８６とで構成される半透過半反射性偏光素子８０を配置し、さらにその背面側に光源装置６１を配置して構成される。光源装置６１は、光源５１を側方又は下方に有する導光板５２と、導光板５２の背後の反射板５３とで構成されており、光源５１が側方に配置されている場合、そこからの光は、反射鏡５４で反射されて事実上そのすべてが導光板５２に導かれ、さらに半透過半反射性偏光素子８０側へ出射するようになっている。以上のような形で、半透過半反射型液晶表示装置９５が構成されている。したがって従来の半透過半反射性偏光素子８０は、図１４に示すように、二色性直線偏光素子８５と半透過半反射性機能を有する光学フィルム８６とが積層された構造となっている。
【０００５】
このような半透過半反射型液晶表示装置に使用される従来の半透過半反射性機能を有する光学フィルム８６としては、例えば特開昭 55-46707 号公報に記載されるような、透明又は半透明の樹脂体中に光拡散性物質を分散させたものや、例えば特開昭 55-84975 号公報に記載されるような、透明物質中に真珠顔料を均一に分散させ、真珠顔料表面での反射を利用したものなどが知られている。
【０００６】
また、かかる半透過半反射型液晶表示装置の視認性を向上させるため、半透過半反射性偏光素子に凹凸形状を施すことが、例えば特開平 9-304617 号公報に提案されている。これは、半透過半反射性偏光素子に傾斜形状を施すことにより鏡面反射角度をずらし、それによって、半透過半反射型液晶表示装置の最表面にて発生する外光の映り込み角度から、画像を明るく映し出す角度をずらすことで、視認性を向上させたものである。
【０００７】
一方、透過型液晶表示装置において、最近では、例えば、特開昭 63-168626号公報、特開平 6-51399号公報、特開平 6-324333 号公報及び特表平 9-511844 号公報に記載されているような、反射型偏光素子を用いた輝度向上システムが採用されてきた。このシステムは、透過型液晶表示装置における光源である導光板と背面側二色性偏光素子の間に、反射型偏光素子を介在させることで、光源又は導光板からの出射光の偏光成分の片成分が背面側二色性偏光素子に吸収される前に、当該片成分を反射させて光源又は導光板に戻し、偏光変換又は偏光解消させて、光をリサイクル利用するものである。
【０００８】
ところが、このような輝度向上システムを従来の半透過半反射型液晶表示装置に適用しようとしても、従来の半透過半反射型液晶表示装置では、図１３に示すように、背面側二色性偏光素子８５と光源装置６１又は導光板５２との間に半透過半反射性機能を有する光学フィルム８６が介在するため、反射型偏光素子を光源装置６１又は導光板６２上に配置した場合には、その光学フィルム８６のところで偏光状態が崩れてしまい、十分な効果を発現することができなかった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明の目的は、視認性を向上させるために凹凸形状を採用するとともに、そこに輝度向上システムを適用した半透過半反射性偏光素子を提供し、それにより、半透過半反射型液晶表示装置を透過型として使用する際の明るさを向上させることにある。本発明の別の目的は、輝度向上システムが適用され、透過型としての使用を重視しながらも、僅かな反射性能を付与することで、太陽光下で反射型として使用する際の視認性を向上させることにある。本発明のさらにもう一つの目的は、このような半透過半反射性偏光素子を用いた偏光光源装置及び半透過半反射型液晶表示装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、表面に凹凸形状を有する高分子フィルムを採用し、これと反射型偏光素子と二色性偏光素子との積層順序を特定することにより、半透過半反射型液晶表示装置の視認性を良好に維持したまま、反射型偏光素子による輝度向上効果が発現できることを見出した。また、特定の高反射率層が形成された高分子フィルムを採用し、これと反射型偏光素子と二色性偏光素子との積層順序を特定することによっても、半透過半反射型液晶表示装置の視認性を良好に維持したまま、反射型偏光素子による輝度向上効果が発現できることを見出した。そしてこれらの知見に基づき、本発明を完成するに至った。
【００１１】
すなわち第一の見地からは、片面に凹凸形状を有し、その凹凸形状面に高反射率層が形成されている高分子フィルムと、反射型偏光素子と、二色性偏光素子とが、この順に同一光路上に積層されてなる半透過半反射性偏光素子が提供される。ここで、凹凸形状は、ランダムな粗面でもよいし、規則的な形状であってもよい。さらに凹凸形状は、半透過半反射性偏光素子の外側に配置されてもよいし、高分子フィルムと反射型偏光素子の間に配置されてもよい。高反射率層としては、金属又は金属化合物からなる少なくとも１層の薄膜層を挙げることができるが、本発明では金属化合物からなる層を採用する。
【００１２】
このように高反射率層として金属化合物からなる層を採用した場合には、この高反射率層を形成する高分子フィルムの表面が凹凸形状を有しなくても、良好な結果が得られる。そこで第二の見地からは、片面に金属化合物からなる高反射率層が形成された高分子フィルムと、反射型偏光素子と、二色性偏光素子とが、この順に同一光路上に積層されてなる半透過半反射性偏光素子が提供される。この半透過半反射性偏光素子において、高分子フィルムの高反射率層が形成される面に凹凸形状を有する場合が、上記第一の見地から特定する半透過半反射性偏光素子に相当する。
【００１３】
上記第一及び第二の見地から特定する半透過半反射性偏光素子における反射型偏光素子には、少なくとも２種の高分子フィルムの積層体や、コレステリック液晶からなるフィルムと４分の１波長板との積層一体品が、好適に使用される。また二色性偏光素子には、ヨウ素系偏光フィルム又は染料系偏光フィルムが好適に使用される。
【００１４】
これら半透過半反射性偏光素子を構成するいずれかのフィルム又は素子の間、あるいは外側に、さらに光拡散層を積層することもできる。この光拡散層は、面内位相差値が３０nm以下であるものが好ましく、光拡散性を有する感圧型を含む接着剤であってもよい。また、半透過半反射性偏光素子を構成するフィルム、素子及び層のうち、隣り合う少なくとも一対は、感圧接着剤により密着積層されているのが好ましい。
【００１５】
第三の見地からは、上記第一又は第二の見地から特定する半透過半反射性偏光素子を用いた偏光光源装置が提供され、この偏光光源装置は、半透過半反射性偏光素子の高分子フィルム側に、光源部材と反射板とで構成される光源装置を配置したものである。具体的には、本発明の偏光光源装置は、上記第二の見地から特定する、片面に金属化合物からなる高反射率層が形成された高分子フィルムと、反射型偏光素子と、二色性偏光素子とが、この順に同一光路上に積層されてなる半透過半反射性偏光素子に、光源部材及び反射板をこの順で前記半透過半反射性偏光素子の高分子フィルム側に配置したものである。光源装置としては、いわゆる直下式光源装置とサイドライト式光源装置のいずれも使用できる。直下式光源装置とは、光源と反射板からなり、光源からの直接出射光と反射板による反射光の両方を使って照明する装置である。サイドライト式光源装置とは、光源、導光板及び反射板からなり、側面に配置された光源からの出射光が、まず導光板内に取り込まれ、導光板から均一に光を放出する照明装置であり、この場合には、光源と導光板とで上記光源部材を構成することになる。
【００１６】
第四の見地からは、上記第三の見地から特定する偏光光源装置を用いた半透過半反射型液晶表示装置が提供され、この液晶表示装置は、上記偏光光源装置の出射光面である半透過半反射性偏光素子側に、液晶セル及び前面側二色性偏光素子をこの順で配置したものである。ここで、液晶セルと前面側二色性偏光素子との間には、少なくとも１枚の位相差素子を積層してもよく、また光拡散層を積層してもよい。もちろん、位相差素子と光拡散層の両者を積層することもできる。この半透過半反射型液晶表示装置を構成する半透過半反射性偏光素子から前面側二色性偏光素子に至る各部材は、隣り合う少なくとも一対が感圧接着剤により密着積層されているのが好ましく、さらには、隣り合うすべての部材が感圧接着剤により密着積層されているのが一層好ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明を明確にするため、その具体例を示す図面を参照しながら、以下に詳細な説明を行う。第一の見地から特定する半透過半反射性偏光素子１０は、図１に断面模式図で示すように、片方の面に凹凸形状を有する高分子フィルム２１と反射型偏光素子２５と二色性偏光素子２６とが同一光路上に積層されたものである。図１の（ａ）に示す例では、高分子フィルム２１の凹凸形状が半透過半反射性偏光素子１０の外側となるように配置されている。同（ｂ）に示す例では、凹凸形状が高分子フィルム２１の反射型偏光素子２５側となるように配置されている。ここで、凹凸形状の効果を十分に発現させるためには、凹凸形状を境として屈折率差が必要である。したがって、凹凸形状が、高分子フィルム２１と反射型偏光素子２５の間に配置され、かつ、感圧接着剤を介して密着積層される場合には、感圧接着剤と凹凸形状を形成する材質との間で、少なくとも ０.０１以上の屈折率差が必要となる。なお、この半透過半反射性偏光素子１０は、さらに他の適当な素子が積層されていてもよい。
【００１８】
高分子フィルム２１の少なくとも片方の表面に形成される凹凸の具体的な形状は特に制限されず、ランダムな粗面でもよいし、規則的な構造を有するものでもよい。規則的な構造としては、例えば、図２に示すようなストライプ状の構造を挙げることができ、その断面は、図３の（ａ）に示すような鋸刃状や、同（ｂ）に示すような二等辺三角形状、同（ｃ）に示すような波状でもよい。また規則的な構造として、例えば、図４に示すような格子状の構造を用いてもよく、格子の各単位は、四角錘などの角錐でもよいし、円錐でもよいし、半球状でもよいし、波状でもよい。これらの形状は複合化されていてもよいし、さらに、規則的な形状に加えて、より細かなランダムな形状が付与されていてもよい。
【００１９】
ランダムな粗面は、エンボスロールによる形状の転写、金属等により表面を削り取るヘアーライン処理、微粒子を表面に吹きつけるサンドブラスト法、シリカやポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、シリコーンなどの球状あるいは不定形状微粒子を分散した熱硬化性又は光硬化性の樹脂を表面に塗布して硬化皮膜を形成する方法など、公知の各種方法により、設けることができる。規則的な形状の粗面は、ダイスによる押出法や、ロールによる型押し法など、公知の各種方法により設けることができる。規則的な凹凸形状の場合、凹凸の間隔は、本発明の半透過半反射性偏光素子が液晶表示装置に用いられることを考慮すれば、１０〜５００μm が好ましい範囲である。角度や傾きなどは、所望とする性能に合わせて自由に設定できる。
【００２０】
これらの凹凸形状の上には、反射率を高める層を形成する。具体的には、かかる層を形成しない場合の高分子フィルムの反射率を１として、層を形成することにより、反射率が１.５倍以上高くなる高反射率層を形成させる。 高反射率層の材質としては、有機物、金属、金属化合物などを挙げることができるが、本発明では金属化合物を用いる。高反射率層に用いる金属化合物は、一般に無機のものであり、無機酸化物、無機硫化物、無機弗化物などを使用することができる。無機酸化物の例としては、酸化ケイ素、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化ニオブ、酸化セリウム、酸化インジウム−錫、酸化タングステン、酸化モリブデン、酸化アンチモン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウムなどを挙げることができる。無機硫化物の例としては、硫化亜鉛、硫化アンチモンなどを挙げることができる。無機弗化物の例としては、弗化アルミニウム、弗化バリウム、弗化カルシウム、弗化セリウム、弗化アルミニウム、弗化ランタン、弗化鉛、弗化リチウム、弗化マグネシウム、弗化ニオブ、弗化サマリウム、弗化ナトリウム、弗化ストロンチウム、弗化イットリウムなどを挙げることができる。高反射率層を設ける場合は、少なくとも１層あればよいが、必要に応じて多層としてもよい。
【００２１】
金属化合物からなる高反射率層の厚みは、所望とする反射性能に応じて決定される。特に高屈折率の金属化合物の場合には、光学薄膜層としての干渉効果が期待できるため、層の光学的な厚みを、可視光域の特定波長の４分の１の厚み、又はその自然数倍とすることで反射率を高めることができる。「光学的な厚み」は、例えば、Ｍ．ボルンとＥ．ウォルフによる「光学の原理Ｉ」（東海大学出版会，1985年，第５刷発行）の第９１〜９９頁（英語版は Pergamon Press から発行）に記載されている。
【００２２】
第二の見地から特定する半透過半反射性偏光素子１１は、図５に断面模式図で示すように、片面に金属化合物からなる高反射率層２３が形成された高分子フィルム２０と、反射型偏光素子２５と、二色性偏光素子２６とが、この順に積層されたものである。この場合も、各層は同一光路上に積層される。この場合、反射型偏光素子２５及び二色性偏光素子２６は、高分子フィルム２０の高反射率層２３側に配置してもよいが、一般には図５に示すように、高分子フィルム２０の高反射率層２３とは反対側に配置するのが好ましい。高反射率層２３のための金属化合物としては、先に挙げた無機酸化物、無機硫化物及び無機弗化物が、同様に用いられる。第二の見地から特定する発明は、高反射率層として金属化合物を採用した場合には、それを形成する高分子フィルム２０の表面状態の如何にかかわらず、良好な結果が得られることを見出したものである。そこでこの場合には、高分子フィルム２０の高反射率層２３が形成される面は、平滑な面であってもよいし、もちろん前述したようなランダム又は規則的な凹凸が形成された面であってもよい。
【００２３】
第一及び第二の見地から特定する半透過半反射性偏光素子における高分子フィルムの材質は、光線を透過するものであれば、特に制限なく使用できる。例えば、ポリエチレンやポリプロピレンのようなポリオレフィン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、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のようなポリエステル系樹脂、ノルボルネン系樹脂のような環状ポリオレフィン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリサルフォン系樹脂、ポリエーテルサルフォン系樹脂、ポリアリレート系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリアクリレート系樹脂、ポリメタクリレート系樹脂などの合成熱可塑性高分子、エポキシ樹脂やフェノール樹脂、ウレタン樹脂などの合成熱硬化性高分子、二酢酸セルロースや三酢酸セルロースのようなセルロース系樹脂などの天然高分子が使用できる。高分子フィルムは、必要に応じて２層以上の積層フィルムとすることもできる。その場合、各層の高分子の材質は、同一でもよいし、互いに異なっていてもよい。
【００２４】
高分子が無色透明又は白色であれば、それが組み込まれた半透過半反射型液晶表示装置を透過型で使用した際に白色が表示されるため、通常の使用には好ましいが、装飾性を持たせるために有色の高分子を用いたり、顔料又は染料を添加して着色したりすることもできる。また、酸化防止剤や紫外線吸収剤などの公知の高分子用添加剤を添加することもできる。さらにこれらの高分子フィルムには、必要に応じて、鹸化処理やコロナ処理、易接着処理や離型処理などの化学的・物理的処理を施してもよい。
【００２５】
反射型偏光素子２５は、特定振動方向の偏光を透過し、それと直交する偏光を反射するものである。反射型偏光素子の偏光透過軸とは、特定振動方向の偏光がこの偏光素子の垂直方向から入射したときに、透過率が最大となる方向をいい、偏光反射軸とは、それと直交する方向をいう。
【００２６】
このような反射型偏光素子としては、例えば、ブリュースター角による偏光成分の反射率の差を利用した反射型偏光素子（例えば、特表平 6-508449 号公報に記載のもの）、微細な金属線状パターンを施工した反射型偏光素子（例えば、特開平 2-308106 号公報に記載のもの）、少なくとも２種の高分子フィルムを積層し、屈折率異方性による反射率の異方性を利用する反射型偏光素子（例えば、特表平 9-506837 号公報に記載のもの）、高分子フィルム中に少なくとも２種の高分子で形成される海島構造を有し、屈折率異方性による反射率の異方性を利用する反射型偏光素子（例えば、米国特許第 5,825,543号明細書に記載のもの）、高分子フィルム中に粒子が分散し、屈折率異方性による反射率の異方性を利用する反射型偏光素子（例えば、特表平 11-509014号公報に記載のもの）、高分子フィルム中に無機粒子が分散し、粒子サイズによる散乱能差に基づく反射率の異方性を利用する反射型偏光素子（例えば、特開平 9-297204 号公報に記載のもの）、コレステリック液晶による選択反射特性を利用した反射型偏光素子（例えば、特開平 3-45906号公報に記載のもの）などが挙げられる。
【００２７】
反射型偏光素子の厚みは特に限定されないが、液晶表示素子などに本発明の半透過半反射性偏光素子を使用する場合には、反射型偏光素子は薄いほうが好ましく、具体的には、１mm以下、さらには０.２mm 以下であるのが好ましい。そこで、少なくとも２種の高分子フィルムを積層した、屈折率異方性による反射率の異方性を利用する反射型偏光素子、高分子フィルム中に少なくとも２種の高分子で構成される海島構造を有し、屈折率異方性による反射率の異方性を利用する反射型偏光素子、また、コレステリック液晶による選択反射特性を利用した反射型偏光素子は、本発明の偏光素子の厚みを薄くするために特に好ましい。なかでも、少なくとも２種の高分子フィルムの積層体や、コレステリック液晶からなるフィルムと１／４波長板との積層一体品は、好適な反射型偏光素子の例である。
【００２８】
二色性偏光素子２６は、特定振動方向の偏光光を透過し、それと直交する方向の偏光光を吸収するものである。二色性偏光素子の偏光透過軸とは、特定振動方向の偏光がその偏光素子の垂直方向から入射したときに、透過率が最大となる方向をいう。
【００２９】
このような二色性偏光素子としては、例えば、公知のヨウ素系偏光フィルムや染料系偏光フィルムが使用できる。ヨウ素系偏光フィルムとは、延伸したポリビニルアルコールフィルムにヨウ素が吸着されたフィルムであり、染料系偏光フィルムとは、延伸したポリビニルアルコールフィルムに二色性染料が吸着されたフィルムである。これらの偏光フィルムは、耐久性向上のためその片面又は両面を高分子フィルムで被覆したものが好ましい。保護のために被覆する高分子の材質としては、二酢酸セルロースや三酢酸セルロース、ポリエチレンテレフタレート、ノルボルネン系樹脂などが使用できる。二色性偏光素子の厚みは特に限定されないが、液晶表示素子などに本発明の偏光素子を使用する場合には、薄いほうが好ましく、具体的には１mm以下、さらには０.２mm 以下であるのが好ましい。
【００３０】
反射型偏光素子２５の偏光透過軸と二色性偏光素子２６の偏光透過軸は、略平行になるように配置する。これらの偏光透過軸は、完全に平行となるように配置するのが最も好ましい。このように配置することで、反射型偏光素子による輝度向上システムを有効に利用することができる。
【００３１】
半透過半反射性偏光素子が、その反射型としての使用において、白く明るく見えるようにするためには、外部環境光をどこかで散乱する必要がある。また、透過型としての使用において、光源装置の照度を均一化する目的で、光拡散層を付与することが好ましい場合がある。そこで、図６に示すように、凹凸形状を有する高分子フィルム２１、反射型偏光素子２５及び二色性偏光素子２６に加えて光拡散層２７を設け、半透過半反射性偏光素子１２とすることができる。光拡散層２７の積層位置は特に制限されず、図６の（ａ）に示す高分子フィルム２１と反射型偏光素子２５の間、同（ｂ）に示す反射型偏光素子２５と二色性偏光素子２６の間、同（ｃ）に示す二色性偏光素子２６の外側のいずれでもよい。また、図７に示すように、金属化合物からなる高反射率層２３が形成された高分子フィルム２０、反射型偏光素子２５及び二色性偏光素子２６に加えて、光拡散層２７を設け、半透過半反射性偏光素子１３とすることができる。この場合も、光拡散層２７の積層位置は特に制限されず、図７の（ａ）に示す高分子フィルム２０と反射型偏光素子２５の間、同（ｂ）に示す反射型偏光素子２５と二色性偏光素子２６の間、同（ｃ）に示す二色性偏光素子２６の外側のいずれでもよい。
【００３２】
光拡散層２７は、半透過半反射型液晶表示装置内を伝播する偏光に影響を与えないものであるのが好ましく、例えば、面内位相差値が３０nm以下であるのが好ましい。光拡散層２７は、高い全光線透過率を示すほうがよいことから、その全光線透過率は、８０％以上であるのが好ましく、より好ましくは９０％以上である。また、光拡散層２７の拡散性能を表す指標であるヘイズ率は、所望とする拡散性能に応じて任意に設定されるが、通常は３０％以上９５％以下、好ましくは６０％以上９５％以下である。ここでヘイズ率とは、（拡散光線透過率／全光線透過率）×１００（％）で表される数値である。
【００３３】
光拡散層２７の材質は特に制限されないが、例えば、有機又は無機の微粒子が分散された高分子フィルムや光拡散性感圧接着剤、屈折率変調型光拡散フィルムなどが好適に用いられる。半透過半反射性偏光素子の部材点数を減らして厚みを薄くするために、有機又は無機の微粒子が分散された光拡散性感圧接着剤は、特に好ましい光拡散層の一つである。ここで、有機又は無機の微粒子を構成する材質としては、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、シリコーン、シリカ、酸化チタンなどを挙げることができる。
【００３４】
半透過半反射性偏光素子の取扱い性を容易にするために、構成するフィルムや素子間を感圧接着剤で密着するのが好ましい。密着することで、不要な反射による光のロスを防ぐこともできる。感圧接着剤としては、公知の各種のものが使用できる。例えば、アクリレート系感圧接着剤、ゴム系感圧接着剤、シリコーン系感圧接着剤、ウレタン系感圧接着剤などが挙げられる。中でも、アクリレート系感圧接着剤が好ましく使用される。感圧接着剤の厚みは特に制限されないが、通常１μm 以上１００μm 以下、好ましくは２０μm 以上、また５０μm 以下である。
【００３５】
半透過半反射性偏光素子に光学補償を行うための位相差素子を積層することもできる。適当な位相差素子の例として、ポリカーボネート系樹脂、ポリアリレート系樹脂、ポリサルフォン系樹脂、ノルボルネン系樹脂などの合成高分子や、二酢酸セルロース、三酢酸セルロースなどの天然高分子からなるフィルムを一軸又は二軸延伸してなるフィルム、また、透明高分子フィルム上に光学異方性のある化合物又は液晶組成物を塗布してなるフィルム（例えば、富士写真フィルム株式会社製の“ＷＶフィルム”、日本石油化学株式会社製の“ＮＨフィルム”や“ＬＣフィルム”、住友化学工業株式会社製の“ＶＡＣフィルム”など）が挙げられる。液晶セルの光学補償を目的とする場合には、半透過半反射性偏光素子の液晶セル側に位相差素子が配置される。これらの部材は、空気層の介在による光のロスを防ぐため、感圧接着剤により密着積層することが望ましい。
【００３６】
以上のような、金属化合物からなる高反射率層が形成された高分子フィルムと反射型偏光素子と二色性偏光素子を積層してなる半透過半反射性偏光素子は、その高分子フィルム側に光源装置を配置して、偏光光源装置とすることができる。また、その偏光光源装置における半透過半反射性偏光素子側に表示用液晶セルを配置して、半透過半反射型液晶表示装置とすることができる。これらの偏光光源装置及び半透過半反射型液晶表示装置について、図８〜図１０に断面模式図で示す例をもとに説明する。
【００３７】
図８及び図９に示す例では、図６（ｃ）に示したのと同じ、凹凸形状を有する高分子フィルム２１、反射型偏光素子２５、二色性偏光素子２６、光拡散層２７の順で積層された半透過半反射性偏光素子１２の高分子フィルム２１側に、光源装置６１又は６２を配置して、偏光光源装置６４又は６５が構成されている。
【００３８】
図８における光源装置６１はサイドライト式と呼ばれるもので、光源５１、導光板５２及び、導光板５２の背面に配置された反射板５３を備えており、導光板５２の側面に配置された光源５１からの光は、光源５１の導光板５２に面しない側を覆う反射鏡５４で反射されて、まず導光板５２内に取り込まれ、その中を進むとともに、反射板５３での反射と相まって、導光板５２の前面側から均一に光が放出されるようになっている。このような光源装置６１が、半透過半反射性偏光素子１２の高分子フィルム２１側に配置されて、偏光光源装置６４が構成されている。さらに、その半透過半反射性偏光素子１２側が液晶セル３０の背面に対向配置され、液晶セル３０の前面側には位相差素子４２と二色性偏光素子４１が配置されて、半透過半反射型液晶表示装置６７が構成されている。
【００３９】
一方、図９における光源装置６２は直下式と呼ばれるもので、光源５１とその背面に配置された反射板５３で構成され、光源５１からの直接出射光と反射板５３による反射光の両方を使って照明するようになっている。このような光源装置６２が、半透過半反射性偏光素子１１の高分子フィルム２１側に配置されて、偏光光源装置６５が構成されている。さらに、その半透過半反射性偏光素子１２側が液晶セル３０の背面に対向配置され、液晶セル３０の前面側には、位相差素子４２と二色性偏光素子４１が配置されて、半透過半反射型液晶表示装置６８が構成されている。
【００４０】
このように本発明による偏光光源装置は、図１及び図５〜７に例を示した半透過半反射性偏光素子１０〜１３のいずれかの高分子フィルム２０又は２１側に、光源装置を配置したものである。ここで、光源装置は、光源部材及び反射板を備えており、図８に例を示すいわゆるサイドライト式光源装置、図９に例を示すいわゆる直下式光源装置のいずれも使用できる。図８に示すようなサイドライト式の場合は、光源５１と導光板５２とで光源部材を構成する。また光源装置には、必要に応じて、その出射面側に拡散シートやレンズシートを配置することができる。特にサイドライト式においては、従来の偏光光源装置においても拡散シートやレンズシートが広く用いられており、本発明による偏光光源装置にも同様に、これらの一方又は双方を配置することができる。
【００４１】
図１０の例では、図１の（ａ）又は（ｂ）に示したのと同じ凹凸形状を有する高分子フィルム２１、反射型偏光素子２５及び二色性偏光素子２６が積層された半透過半反射性偏光素子１０の高分子フィルム２１側に、光源装置６１を配置して、偏光光源装置６６が構成されている。この例における光源装置６１は、図８に示したのと同じサイドライト式である。この偏光光源装置６６の半透過半反射性偏光素子１０側が液晶セル３０の背面に対向配置され、液晶セル３０の前面側には、光拡散層２７、位相差素子４２、二色性偏光素子４１が配置されて、半透過半反射型液晶表示装置６９が構成されている。
【００４２】
なお、図８〜図１０には、凹凸表面を有する高分子フィルム２１に反射型偏光素子２５及び二色性偏光素子２６が積層された半透過半反射性偏光素子１０又は１２を用いて、偏光光源装置６４〜６６及び半透過半反射型液晶表示装置６７〜６９を構成した例を示したが、これらの図における半透過半反射性偏光素子１０又は１２に替えて、図５又は図７に示したような、高反射率層２３が形成された高分子フィルム２０に反射型偏光素子２５及び二色性偏光素子２６が積層された半透過半反射性偏光素子１１又は１３を用いても、同様に偏光光源装置及び半透過半反射型液晶表示装置を作製できることは、以上の説明から容易に理解されるであろう。
【００４３】
図８〜図１０に示す偏光光源装置ないし半透過半反射型液晶表示装置、あるいはこれらの図で半透過半反射性偏光素子を図５又は図７に示すものに変えた偏光光源装置ないし半透過半反射型液晶表示装置において、光源装置６１又は６２に用いる光源５１は特に限定されず、公知の偏光光源装置や液晶表示装置に採用されているものが、本発明においても同様に使用できる。適当な光源５１として、具体的には例えば、冷陰極管、発光ダイオード、無機又は有機のエレクトロルミネッセント（ＥＬ）ランプなどが挙げられる。
【００４４】
反射板５３も特に限定されず、公知の偏光光源装置や液晶表示装置に採用されているものが使用できる。具体的には例えば、内部に空洞を形成した白色プラスチックシート、酸化チタンや亜鉛華の如き白色顔料を表面に塗布したプラスチックシート、屈折率の異なる少なくとも２種のプラスチックフィルムを積層してなる多層プラスチックシート、アルミニウムや銀の如き金属からなるシートなどが挙げられる。これらのシートは、鏡面加工されたもの、粗面加工されたもののいずれも使用可能である。反射板を構成するプラスチックシートの材質も特に限定されず、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、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、ポリカーボネート、ノルボルネン系樹脂、ポリウレタン、ポリアクリレート、ポリメチルメタクリレートなどが使用できる。
【００４５】
図８及び図１０に示す導光板５２は、光源５１から発せられた光を内部に取り込み、面状発光体として機能するものであり、やはり公知の偏光光源装置や液晶表示装置に採用されているものが使用できる。このような導光板としては、例えば、プラスチックシートやガラス板からなり、背面側に、凹凸処理や白色ドット印刷処理、ホログラム処理などを施したものが挙げられる。プラスチックシートで導光板を構成する場合、その材質は特に限定されないが、ポリカーボネート、ノルボルネン系樹脂、ポリメチルメタクリレートなどが好ましく使用される。
【００４６】
光源装置の出射面側に必要に応じて配置される拡散シートは、入射光を散乱透過するシートであり、通常は、全光線透過率が６０％以上、ヘイズ率が１０％以上の光学素子である。ここで、拡散シートの全光線透過率は、高ければ高いほどよく、８０％以上の全光線透過率を示すものがより好ましい。このような拡散シートとしては、特に限定されるものでないが、例えば、プラスチックシートやガラス板を粗面化処理したものや、内部に空洞を形成したり粒子を添加したりしたプラスチックシートやガラス板が使用できる。ここでいうプラスチックシートの材質も特に限定されないが、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、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、ポリカーボネート、ノルボルネン系樹脂、ポリウレタン、ポリアクリレート、ポリメチルメタクリレートなどが挙げられる。粗面化処理も特に限定されないが、サンドブラストや、エンボスロールの圧着による加工、プラスチック粒子やガラス粒子、シリカ粒子の如き粒子を樹脂に混合したものを表面に塗工する方法などを挙げることができる。
【００４７】
光源装置の出射面側に必要に応じて配置されるレンズシートは、光源から発せられた光を集光するものであり、やはり公知の偏光光源装置や液晶表示装置に採用されているものが使用できる。このようなレンズシートとしては、例えば、プラスチックシート上に微細な多数のプリズムを形成したもの、凸レンズや凹レンズを敷き詰めたマイクロレンズアレイなどが挙げられる。
【００４８】
本発明の半透過半反射型液晶表示装置は、図８〜図１０に例を示すような、偏光光源装置６４〜６６の出射光面である半透過半反射性偏光素子側に、液晶セル３０と前面側二色性偏光素子４１とをこの順に配置したものである。ここで、液晶セル３０と前面側二色性偏光素子４１との間には、必要に応じて、位相差素子４２を１枚又は複数枚配置することができ、また図１０に示すように、光拡散層２７を配置してもよい。位相差素子と光拡散層の両者を配置することもできる。半透過半反射型液晶表示装置を構成する各部材、特に半透過半反射性偏光素子から前面側二色性直線偏光素子４１に至るまでの各部材は、隣り合う少なくとも一対が感圧接着剤により密着積層されているのが好ましく、さらには、隣り合うすべての部材同士が感圧接着剤により密着積層されているのが一層好ましい。
【００４９】
液晶表示装置に用いる液晶セル３０は、透過光量をスイッチングするために、液晶を２枚の基板の間に封入し、電圧印加により液晶の配向状態を変化させる機能を有する装置である。２枚の基板のそれぞれ内側には、背面側透明電極３１及び前面側透明電極３２が配置され、それらの間に液晶層３３が挟持されている。図示は省略するが、液晶セル３０はこのほか、液晶層３３を配向させるための配向膜、カラー表示であればカラーフィルター層なども有している。本発明において、液晶セル３０を構成する液晶の種類やその駆動方式は特に限定されず、公知のツイステッドネマティック（ＴＮ）液晶やスーパーツイステッドネマティック（ＳＴＮ）液晶などが使用でき、また、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）駆動方式、垂直配向（ＶＡ）方式、 In-Plane 駆動方式、光学補償ベンド（ＯＣＢ）など、偏光を用いて表示を行うあらゆる方式に本発明を適用することができる。
【００５０】
前面側二色性偏光素子４１については、先に半透過半反射性偏光素子を構成する二色性偏光素子として説明したのと同様のものを用いることができる。液晶セル３０と前面側二色性偏光素子４１との間に必要に応じて配置される位相差素子４２についても、先に半透過半反射性偏光素子に光学補償を行うために積層しうる位相差素子として説明したのと同様のものを用いることができる。さらに、液晶セル３０の前面側に光拡散層を積層する場合も、先に半透過半反射性偏光素子に積層しうる光拡散層として説明したのと同様のものを用いることができる。
【００５１】
【実施例】
以下、実施例を用いて本発明の具体的な実施の形態を示すが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。なお、二色性偏光素子や反射型偏光素子の視感度補正透過率及び視感度補正偏光度は、次のようにして求めることができる。
【００５２】
（１）視感度補正透過率
島津自記分光光度計“UV-2200”（株式会社島津製作所製）の試料室測定光出射光部に、特定振動方向の偏光光を出射するようニコル・プリズムを設置する。その偏光光の光路上に、感圧接着剤を介してガラス板に偏光素子を貼合したものを、偏光光が垂直に偏光素子から入射するよう配置するとともに、偏光光の透過率が最大となる向きに設定して、入射波長４００nmから１０nm刻みで７００nmまで測定を行い、各波長λでの偏光透過軸方向の透過率Ｔ(ＴＤ,λ) を求める。次に、この偏光素子の向きを９０°回転させて、再び入射波長４００nmから１０nm刻みで７００nmまで測定を行い、各波長λでの偏光透過軸の直交軸における透過率Ｔ(ＭＤ,λ) を求める。これらの透過率の平均値を用い、JIS Z 8701に準じてＣ光源２°視野における刺激値Ｙを計算し、視感度補正透過率とする。
【００５３】
（２）視感度補正偏光度
上記（１）で測定した透過率を用い、各波長λでの平行透過率Ｔ(平行,λ) を式（Ｉ）により、また各波長λでの直交透過率Ｔ(直交,λ) を式（II）により求める。
Ｔ(平行,λ)＝[Ｔ(ＴＤ,λ)2＋Ｔ(ＭＤ,λ)2]／２ （Ｉ）
Ｔ(直交,λ)＝Ｔ(ＴＤ,λ)×Ｔ(ＭＤ,λ) （II）
【００５４】
これらの透過率から、JIS Z 8701に準じてＣ光源２°視野における刺激値Ｙを計算し、それぞれ視感度補正平行透過率Ｙ(平行) 及び視感度補正直交透過率Ｙ(直交) とする。これらを用いて、視感度補正偏光度Ｐy を式（III）により求める。
Ｐy＝[{Ｙ(平行)−Ｙ(直交)}／{Ｙ(平行)＋Ｙ(直交)}]1/2 （III）
【００５５】
まず、以下の各素子及び層を用いて半透過半反射性偏光素子を作製し、それを液晶表示装置に適用する例を示す。
【００５６】
（Ａ）二色性偏光素子
住友化学工業株式会社から販売されているヨウ素系偏光フィルムである“スミカラン SR1862A”及び“スミカラン SR1872A”（いずれも商品名）。各二色性偏光素子の視感度補正透過率及び視感度補正偏光度は、表１のとおりである。
【００５７】
（Ｂ）反射型偏光素子
住友スリーエム株式会社から販売されている２種の高分子フィルムの積層体である“DBEF”（商品名）。この反射型偏光素子の視感度補正透過率及び視感度補正偏光度は、表１のとおりである。
【００５８】
【表１】
【００５９】
（Ｃ）凹凸表面を有する高分子フィルム
住友スリーエム株式会社から販売されており、片面に規則性のプリズム状凹凸を有するシートである“BEF-III”及び“RBEF”、並びに、片面に規則性の断面鋸刃状凹凸を有するシートである“IDF-II”（いずれも商品名）。
【００６０】
（Ｄ）光拡散層
表２に示す全光線透過率及びヘイズ率を有する光拡散性の感圧接着剤Ｗ又は感圧接着剤Ｖ。これらの感圧接着剤は、通常、光学フィルムに塗工された形態で販売されており、例えば、住友化学工業株式会社から販売されている粘着剤付きヨウ素系偏光フィルムの商品名である“スミカラン SR1862APW”の末尾「Ｗ」が感圧接着剤（粘着剤）の品番を表す。
【００６１】
【表２】
【００６２】
参考例１
プリズム形状の凹凸表面を有する高分子フィルム“BEF-III”、光拡散層となる感圧接着剤Ｗ、反射型偏光素子“DBEF”、アクリレート系感圧接着剤、及び二色性偏光素子“スミカラン SR1862A”をこの順で、かつ“BEF-III”の凹凸形状面が外側となるように密着積層して、図６（ａ）と同様の層構成を有する半透過半反射性偏光素子とする。なお、反射型偏光素子“DBEF”と二色性偏光素子“スミカラン SR1862A”とは、偏光透過軸が同一方向となるようにする。これを半透過半反射型液晶表示装置に適用すれば、プリズム形状の凹凸表面を有する高分子フィルム“BEF-III”による外部環境光の再帰反射と、反射型偏光素子“DBEF”による偏光のリサイクルシステムにより、正面付近では特に、反射型で見た場合に明るくなる。
【００６３】
参考例２
断面鋸刃形状の凹凸表面を有する高分子フィルム“IDF-II”、アクリレート系感圧接着剤、反射型偏光素子“DBEF”、光拡散層となる感圧接着剤Ｖ、及び二色性偏光素子“スミカラン SR1872A”をこの順で、かつ“IDF-II”の凹凸形状面が外側となるように密着積層して、図６（ｂ）と同様の層構成を有する半透過半反射性偏光素子とする。なお、反射型偏光素子“DBEF”と二色性偏光素子“スミカラン SR1872A”とは、偏光透過軸が同一方向となるようにする。断面鋸刃形状の凹凸表面を有する高分子フィルム“IDF-II”により外部環境光の反射輝度分布は傾くので、二色性偏光素子表面での外部環境光の映り込み角度からずれる。したがって、この半透過半反射性偏光素子を液晶表示装置に適用すれば、最表層での外部環境光映り込み角度から、表示画面の明るく見える角度がずれるため、視認性のよい表示装置を得ることができる。
【００６４】
参考例３
プリズム形状の先端が丸くカットされた凹凸表面形状を有する高分子フィルム“RBEF”、シリコーン系感圧接着剤、反射型偏光素子“DBEF”、光拡散層となる感圧接着剤Ｖ、及び二色性偏光素子“スミカラン SR1872A”を、この順で、かつ“RBEF”の凹凸形状面が内側（反射型偏光素子“DBEF”側）となるように密着積層して、図６（ｂ）と同様の層構成（ただし、高分子フィルム２１の凹凸形状面の位置は逆である）を有する半透過半反射型偏光素子とする。なお、反射型偏光素子“DBEF”と二色性偏光素子“スミカラン SR1872A”とは、偏光透過軸が同一方向となるようにする。これを半透過半反射型液晶表示装置に適用すれば、プリズム形状の先端が丸くカットされた凹凸表面を有する高分子フィルム“RBEF”による光源装置からの出射光が再帰反射されるとともに、反射型偏光素子“DBEF”による偏光のリサイクルシステムにより、正面付近では特に、透過型で見た場合に明るくなる。
【００６５】
次に、以下の各素子及び層を用いて半透過半反射性偏光素子を作製し、それを液晶表示装置に適用する例を示す。
【００６６】
（Ａ）二色性偏光素子
参考例１〜３に示したのと同じ住友化学工業株式会社から販売されているヨウ素系偏光フィルム“スミカラン SR1872A”。
【００６７】
（Ｂ）反射型偏光素子
参考例１〜３に示したのと同じ住友スリーエム株式会社から販売されている反射型偏光素子“DBEF”。
【００６８】
（Ｃ）高分子フィルム
（C-1）ランダムな凹凸表面を有する高分子フィルム
キャスト法により製膜された三酢酸セルロースフィルムの片面に微粒子を分散した光硬化性樹脂からなる粗面の硬化皮膜である防眩処理層が形成され、他面が鹸化処理されている“AG5-TAC”及び“AG6-TAC”（住友化学工業株式会社から入手可能、偏光フィルムの被覆用高分子フィルムとして使用されるもの）。これらの光線透過率と光線反射率を表３に示す。
【００６９】
（C-2）平滑面を有する高分子フィルム
キャスト法により製膜された三酢酸セルロースフィルムの片面に平滑なハードコート層が形成され、他面が鹸化処理された“HC-TAC”（住友化学工業株式会社から入手可能、偏光フィルムの被覆用高分子フィルムとして使用されるもの）。これの光線透過率と光線反射率を表３に示す。
【００７０】
（C-3）高反射率層が形成された高分子フィルム
上記高分子フィルム AG5-TAC、AG6-TAC 又は HC-TAC の防眩処理層上又はハードコート層上に、金属化合物である酸化ニオブ（Nb2O5）又は硫化亜鉛（ZnS）を蒸着法により積層したもの。これらの光線透過率と光線反射率を表３に示す。
【００７１】
【表３】
【００７２】
なお、この表における光線透過率は、スガ試験機株式会社製のヘイズコンピューター“HGM-2DP” を用いて測定した全光線透過率であり、光線反射率は、株式会社村上色彩技術研究所製の反射率・透過率計“HR-100”を用いて測定した値である。
【００７３】
（Ｄ）光拡散層
光拡散性の感圧接着剤Ｂ。その全光線透過率は９４.１％、ヘイズ率は７８％である。
【００７４】
比較例１
図１１の（ａ）に示すように、ランダムな凹凸面を有する高分子フィルム２２である“AG5-TAC”、反射型偏光素子２５である“DBEF”、 及び二色性偏光素子２６である“スミカラン SR1872A”をこの順で、“AG5-TAC” の凹凸面が外側になるように感圧接着剤を用いて密着積層し、半透過半反射性偏光素子１０を作製した。さらにこの半透過半反射性偏光素子１０の二色性偏光素子２６側に、感圧接着剤を介して１.１mm 厚のガラス板７５を密着積層した。一方、カシオ計算機株式会社製のペンタッチ式携帯情報端末（ポケットＰＣとも呼ばれる）“カシオペア E-700”からタッチパネルと液晶パネルを取り外し、その光源装置７４のみを使用できる状態にした。この光源装置７４上に、上記のガラス板７５が密着積層された半透過半反射性偏光素子１０を、ガラス板７５が上側となるように配置して、偏光光源装置を作製した。この偏光光源装置の透過輝度及び反射輝度を以下に示す方法で測定し、結果を表４に示した。反射輝度は３５０cd／m2以上であり、屋外で反射型として使用できる。
【００７５】
・輝度評価方法
大塚光学株式会社製のラウンドルーペ（商品名“ENV-B-2”）からルーペを取り外したものの台座上に、上で作製した偏光光源装置を水平に配置した。 図１２に示すように、ラウンドルーペの環状蛍光灯７１を水平に配置し、さらに台座からの高さを調節することで、環状蛍光灯点灯時の台座に対する照明角度７３（台座の法線方向に対するライトの傾き）を１５°に調節した。台座の上方には、輝度計７２（株式会社トプコン製の商品名“BM-7”）を輝度測定用に配置した。この装置を用いて、光源装置７４を点灯し、環状蛍光灯７１を消灯した状態で、輝度計により偏光光源装置の透過輝度を測定した。また、光源装置７４を消灯し、環状蛍光灯７１を点灯した状態で、輝度計により偏光光源装置の反射輝度を測定した。測定は、すべて暗室にて行った。
【００７６】
比較例２
“AG5-TAC”に替えて“AG6-TAC”を使用した以外は、比較例１と同一の構成により、半透過半反射性偏光素子を作製し、さらに偏光光源装置を作製した。この偏光光源装置の透過輝度及び反射輝度を測定し、結果を表４に示した。反射輝度は３５０cd／m2以上であり、屋外で反射型として使用できる。
【００７７】
実施例１
比較例１で使用した“AG5-TAC” に替えて、表３に示される酸化ニオブ膜を積層した“AG5-TAC” を使用した以外は、比較例１と同一の構成により、半透過半反射性偏光素子を作製し、さらに偏光光源装置を作製した。この偏光光源装置の透過輝度及び反射輝度を測定し、結果を表４に示した。反射輝度は４００cd／m2以上であり、屋外での反射型としての使用において、視認性が向上することが認められた。
【００７８】
実施例２
比較例２で使用した“AG6-TAC” に替えて、表３に示される酸化ニオブ膜を積層した“AG6-TAC” を使用した以外は、比較例２と同一の構成により、半透過半反射性偏光素子を作製し、さらに偏光光源装置を作製した。この偏光光源装置の透過輝度及び反射輝度を測定し、結果を表４に示した。反射輝度は４００cd／m2以上であり、屋外での反射型としての使用において、視認性が向上することが認められた。
【００７９】
実施例３
比較例１で使用した“AG5-TAC” に替えて、表３に示される酸化亜鉛膜を積層した“AG5-TAC” を使用した以外は、比較例１と同一の構成により、半透過半反射性偏光素子を作製し、さらに偏光光源装置を作製した。この偏光光源装置の透過輝度及び反射輝度を測定し、結果を表４に示した。反射輝度は５００cd／m2以上であり、屋外で反射型として良好に使用できる。
【００８０】
実施例４
比較例２で使用した“AG6-TAC” に替えて、表３に示される酸化亜鉛膜を積層した“AG6-TAC” を使用した以外は、比較例２と同一の構成により、半透過半反射性偏光素子を作製し、さらに偏光光源装置を作製した。この偏光光源装置の透過輝度及び反射輝度を測定し、結果を表４に示した。反射輝度は４００cd／m2以上であり、屋外での反射型としての使用において、視認性が向上することが認められた。
【００８１】
実施例５
この例では、表３に示される平滑面を有する高分子フィルム“HC-TAC”のハードコート層上に酸化ニオブ膜を積層したものを用いた。そして、図１１の（ｂ）に示すように、酸化ニオブからなる高反射率層２３が積層された高分子フィルム２０の酸化ニオブ膜と反対側の面に、反射型偏光素子２５である“DBEF”及び二色性偏光素子２６である“スミカラン SR1872A”をこの順でそれぞれ感圧接着剤を用いて密着積層し、さらにその上に光拡散層２７である感圧接着剤Ｂを配置して、半透過半反射性偏光素子１３を作製した。この半透過半反射性偏光素子１３の光拡散層２７（感圧接着剤Ｂ）上には、１.１mm 厚のガラス板７５を密着積層した。次に比較例１と同様にして、光源装置７４の上に、上記のガラス板７５が密着積層された半透過半反射性偏光素子１３を、ガラス板７５が上側となるように配置して、偏光光源装置を作製した。この偏光光源装置について、透過輝度及び反射輝度を比較例１と同様の方法で測定し、結果を表４に示した。反射輝度は５００cd／m2以上であり、屋外で反射型として良好に使用できる。
【００８２】
実施例６
実施例５で使用した酸化ニオブ膜が積層された“HC-TAC”に替えて、表３に示される硫化亜鉛膜が積層された“HC-TAC”を使用した以外は、実施例５と同一の構成により半透過半反射性偏光素子を作製し、さらに偏光光源装置を作製した。この偏光光源装置の透過輝度及び反射輝度を測定し、結果を表４に示した。反射輝度は５００cd／m2以上であり、屋外での反射型としての使用において視認性が一層向上することが認められた。
【００８３】
【表４】
【００８４】
【発明の効果】
本発明により、金属化合物からなる高反射率層が形成された高分子フィルムに、反射型偏光素子と二色性偏光素子とが積層された半透過半反射性偏光素子を液晶表示装置に適用すれば、反射特性が改善されるとともに、反射型偏光素子に基づく輝度向上システムにより、透過輝度の向上が得られる。特に、高反射率層として金属酸化物や金属弗化物のような金属化合物を採用したことにより、透過輝度を高い値に維持したまま、反射輝度の向上が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】凹凸表面を有する高分子フィルムを用いた半透過半反射性偏光素子の例を示す断面模式図である。
【図２】凹凸形状の一例を模式的に示す斜視図である。
【図３】凹凸形状の断面について、いくつかの例を模式的に示す図である。
【図４】凹凸形状の別の例を模式的に示す斜視図である。
【図５】高反射率層が形成された高分子フィルムを用いた半透過半反射性偏光素子の例を示す断面模式図である。
【図６】半透過半反射性偏光素子に光拡散層を積層する場合のいくつかの例を示す断面模式図である。
【図７】半透過半反射性偏光素子に光拡散層を積層する場合のいくつかの例を示す断面模式図である。
【図８】本発明に係る半透過半反射型液晶表示装置の一例を示す断面模式図である。
【図９】本発明に係る半透過半反射型液晶表示装置の別の例を示す断面模式図である。
【図１０】本発明に係る半透過半反射型液晶表示装置のもう一つ別の例を示す断面模式図である。
【図１１】実施例で作製した偏光光源装置の層構成を示す断面模式図である。
【図１２】実施例における透過輝度及び反射輝度の測定法を示す断面模式図である。
【図１３】従来の半透過半反射型液晶表示装置の一例を示す断面模式図である。
【図１４】従来の半透過半反射性偏光素子の一例を示す断面模式図である。
【符号の説明】
１０〜１３……半透過半反射性偏光素子、
２０……高分子フィルム、
２１，２２……凹凸表面を有する高分子フィルム、
２３……高反射率層、
２５……反射型偏光素子、
２６……二色性偏光素子、
２７……光拡散層、
３０……液晶セル、
３１，３２……透明電極、
３３……液晶層、
４１……前面側二色性偏光素子、
４２……前面側位相差素子、
５１……光源、
５２……導光板、
５３……反射板、
５４……反射鏡、
６１，６２……光源装置、
６４〜６６……偏光光源装置、
６７〜６９……半透過半反射型液晶表示装置。
７１……環状蛍光灯、
７２……輝度計、
７３……蛍光灯点灯時の照明角度、
７４……光源装置、
７５……ガラス板、
８０……従来の半透過半反射性偏光素子、
８５……二色性偏光素子、
８６……半透過半反射性機能を有する光学フィルム、
９０……従来の偏光光源装置、
９５……従来の半透過半反射型液晶表示装置。
【発明の属する技術分野】
本発明は、暗所においては背面より表示画面を照明し、明所においては外部環境光を利用して表示画面を照明する半透過半反射型液晶表示装置、並びに、それに好適な半透過半反射性偏光素子及び偏光光源装置に関するものである。詳しくは、光の利用効率を高め、より明るい画面を提供するとともに、バッテリーの使用可能時間を長くするための、半透過半反射性偏光素子に関するものであり、さらに、それを用いた偏光光源装置及び半透過半反射型液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、小型、軽量であるため、様々な分野で使用されている。液晶表示装置における液晶分子は、ブラウン管などに使用されている発光物質ではなく、単に光の偏光状態を制御する光バルブとしての機能しかもたないために、何らかの方法で照明しないと液晶表示部が暗くて見えない。照明源を装置の内部、すなわち、液晶セルの背面側に配置し、そこからの光を液晶セルに通過させることで表示するようにしたものが透過型液晶表示装置であり、特に大型の液晶表示分野で広く採用されている。一方、照明源を外部環境光とし、その外部環境光を液晶表示装置内に取り込んで、それにより液晶表示部を照明する方法を採用したものが反射型液晶表示装置であるが、夜間などの暗所では外部環境光が弱いため、十分に液晶表示部を照明することができず、暗い画面となって、視認性が著しく低下する。
【０００３】
そこで、液晶表示装置を完全な反射型仕様とせず、暗所においては補助光源を用いて照明する方式も広く採用されている。かかる液晶表示装置は、半透過半反射型液晶表示装置と称されている。ここで、図１３をもとに、従来の半透過半反射型液晶表示装置について説明する。液晶表示装置は一般に、液晶セル３０内の液晶分子の配向状態を電気的に変化させることで、そこを通過する光の偏光状態を制御するものであり、液晶セル３０は、対向する一対の透明電極、すなわち背面側透明電極３１及び前面側透明電極３２と、それらの間に挟持された液晶層３３とで構成される。図示は省略するが、液晶セル３０はこのほか、両最表面に配置されるセル基板、液晶層３３を配向させるための配向膜、カラー表示であればカラーフィルター層なども有している。
【０００４】
液晶セル３０の前面には、そこを透過した光の偏光状態を検出する二色性直線偏光素子４１が配置され、その他、位相差素子４２などの光学素子も配置されている。一方、液晶セル３０の背面には、特定の偏光光のみを取り出して液晶セル３０に向けて出射するための偏光光源装置９０が、必要に応じて背面側の位相差素子（図示せず）を介して配置される。偏光光源装置９０は、液晶セル３０と面する位置に、二色性直線偏光素子８５と半透過半反射性機能を有する光学フィルム８６とで構成される半透過半反射性偏光素子８０を配置し、さらにその背面側に光源装置６１を配置して構成される。光源装置６１は、光源５１を側方又は下方に有する導光板５２と、導光板５２の背後の反射板５３とで構成されており、光源５１が側方に配置されている場合、そこからの光は、反射鏡５４で反射されて事実上そのすべてが導光板５２に導かれ、さらに半透過半反射性偏光素子８０側へ出射するようになっている。以上のような形で、半透過半反射型液晶表示装置９５が構成されている。したがって従来の半透過半反射性偏光素子８０は、図１４に示すように、二色性直線偏光素子８５と半透過半反射性機能を有する光学フィルム８６とが積層された構造となっている。
【０００５】
このような半透過半反射型液晶表示装置に使用される従来の半透過半反射性機能を有する光学フィルム８６としては、例えば特開昭 55-46707 号公報に記載されるような、透明又は半透明の樹脂体中に光拡散性物質を分散させたものや、例えば特開昭 55-84975 号公報に記載されるような、透明物質中に真珠顔料を均一に分散させ、真珠顔料表面での反射を利用したものなどが知られている。
【０００６】
また、かかる半透過半反射型液晶表示装置の視認性を向上させるため、半透過半反射性偏光素子に凹凸形状を施すことが、例えば特開平 9-304617 号公報に提案されている。これは、半透過半反射性偏光素子に傾斜形状を施すことにより鏡面反射角度をずらし、それによって、半透過半反射型液晶表示装置の最表面にて発生する外光の映り込み角度から、画像を明るく映し出す角度をずらすことで、視認性を向上させたものである。
【０００７】
一方、透過型液晶表示装置において、最近では、例えば、特開昭 63-168626号公報、特開平 6-51399号公報、特開平 6-324333 号公報及び特表平 9-511844 号公報に記載されているような、反射型偏光素子を用いた輝度向上システムが採用されてきた。このシステムは、透過型液晶表示装置における光源である導光板と背面側二色性偏光素子の間に、反射型偏光素子を介在させることで、光源又は導光板からの出射光の偏光成分の片成分が背面側二色性偏光素子に吸収される前に、当該片成分を反射させて光源又は導光板に戻し、偏光変換又は偏光解消させて、光をリサイクル利用するものである。
【０００８】
ところが、このような輝度向上システムを従来の半透過半反射型液晶表示装置に適用しようとしても、従来の半透過半反射型液晶表示装置では、図１３に示すように、背面側二色性偏光素子８５と光源装置６１又は導光板５２との間に半透過半反射性機能を有する光学フィルム８６が介在するため、反射型偏光素子を光源装置６１又は導光板６２上に配置した場合には、その光学フィルム８６のところで偏光状態が崩れてしまい、十分な効果を発現することができなかった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明の目的は、視認性を向上させるために凹凸形状を採用するとともに、そこに輝度向上システムを適用した半透過半反射性偏光素子を提供し、それにより、半透過半反射型液晶表示装置を透過型として使用する際の明るさを向上させることにある。本発明の別の目的は、輝度向上システムが適用され、透過型としての使用を重視しながらも、僅かな反射性能を付与することで、太陽光下で反射型として使用する際の視認性を向上させることにある。本発明のさらにもう一つの目的は、このような半透過半反射性偏光素子を用いた偏光光源装置及び半透過半反射型液晶表示装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、表面に凹凸形状を有する高分子フィルムを採用し、これと反射型偏光素子と二色性偏光素子との積層順序を特定することにより、半透過半反射型液晶表示装置の視認性を良好に維持したまま、反射型偏光素子による輝度向上効果が発現できることを見出した。また、特定の高反射率層が形成された高分子フィルムを採用し、これと反射型偏光素子と二色性偏光素子との積層順序を特定することによっても、半透過半反射型液晶表示装置の視認性を良好に維持したまま、反射型偏光素子による輝度向上効果が発現できることを見出した。そしてこれらの知見に基づき、本発明を完成するに至った。
【００１１】
すなわち第一の見地からは、片面に凹凸形状を有し、その凹凸形状面に高反射率層が形成されている高分子フィルムと、反射型偏光素子と、二色性偏光素子とが、この順に同一光路上に積層されてなる半透過半反射性偏光素子が提供される。ここで、凹凸形状は、ランダムな粗面でもよいし、規則的な形状であってもよい。さらに凹凸形状は、半透過半反射性偏光素子の外側に配置されてもよいし、高分子フィルムと反射型偏光素子の間に配置されてもよい。高反射率層としては、金属又は金属化合物からなる少なくとも１層の薄膜層を挙げることができるが、本発明では金属化合物からなる層を採用する。
【００１２】
このように高反射率層として金属化合物からなる層を採用した場合には、この高反射率層を形成する高分子フィルムの表面が凹凸形状を有しなくても、良好な結果が得られる。そこで第二の見地からは、片面に金属化合物からなる高反射率層が形成された高分子フィルムと、反射型偏光素子と、二色性偏光素子とが、この順に同一光路上に積層されてなる半透過半反射性偏光素子が提供される。この半透過半反射性偏光素子において、高分子フィルムの高反射率層が形成される面に凹凸形状を有する場合が、上記第一の見地から特定する半透過半反射性偏光素子に相当する。
【００１３】
上記第一及び第二の見地から特定する半透過半反射性偏光素子における反射型偏光素子には、少なくとも２種の高分子フィルムの積層体や、コレステリック液晶からなるフィルムと４分の１波長板との積層一体品が、好適に使用される。また二色性偏光素子には、ヨウ素系偏光フィルム又は染料系偏光フィルムが好適に使用される。
【００１４】
これら半透過半反射性偏光素子を構成するいずれかのフィルム又は素子の間、あるいは外側に、さらに光拡散層を積層することもできる。この光拡散層は、面内位相差値が３０nm以下であるものが好ましく、光拡散性を有する感圧型を含む接着剤であってもよい。また、半透過半反射性偏光素子を構成するフィルム、素子及び層のうち、隣り合う少なくとも一対は、感圧接着剤により密着積層されているのが好ましい。
【００１５】
第三の見地からは、上記第一又は第二の見地から特定する半透過半反射性偏光素子を用いた偏光光源装置が提供され、この偏光光源装置は、半透過半反射性偏光素子の高分子フィルム側に、光源部材と反射板とで構成される光源装置を配置したものである。具体的には、本発明の偏光光源装置は、上記第二の見地から特定する、片面に金属化合物からなる高反射率層が形成された高分子フィルムと、反射型偏光素子と、二色性偏光素子とが、この順に同一光路上に積層されてなる半透過半反射性偏光素子に、光源部材及び反射板をこの順で前記半透過半反射性偏光素子の高分子フィルム側に配置したものである。光源装置としては、いわゆる直下式光源装置とサイドライト式光源装置のいずれも使用できる。直下式光源装置とは、光源と反射板からなり、光源からの直接出射光と反射板による反射光の両方を使って照明する装置である。サイドライト式光源装置とは、光源、導光板及び反射板からなり、側面に配置された光源からの出射光が、まず導光板内に取り込まれ、導光板から均一に光を放出する照明装置であり、この場合には、光源と導光板とで上記光源部材を構成することになる。
【００１６】
第四の見地からは、上記第三の見地から特定する偏光光源装置を用いた半透過半反射型液晶表示装置が提供され、この液晶表示装置は、上記偏光光源装置の出射光面である半透過半反射性偏光素子側に、液晶セル及び前面側二色性偏光素子をこの順で配置したものである。ここで、液晶セルと前面側二色性偏光素子との間には、少なくとも１枚の位相差素子を積層してもよく、また光拡散層を積層してもよい。もちろん、位相差素子と光拡散層の両者を積層することもできる。この半透過半反射型液晶表示装置を構成する半透過半反射性偏光素子から前面側二色性偏光素子に至る各部材は、隣り合う少なくとも一対が感圧接着剤により密着積層されているのが好ましく、さらには、隣り合うすべての部材が感圧接着剤により密着積層されているのが一層好ましい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明を明確にするため、その具体例を示す図面を参照しながら、以下に詳細な説明を行う。第一の見地から特定する半透過半反射性偏光素子１０は、図１に断面模式図で示すように、片方の面に凹凸形状を有する高分子フィルム２１と反射型偏光素子２５と二色性偏光素子２６とが同一光路上に積層されたものである。図１の（ａ）に示す例では、高分子フィルム２１の凹凸形状が半透過半反射性偏光素子１０の外側となるように配置されている。同（ｂ）に示す例では、凹凸形状が高分子フィルム２１の反射型偏光素子２５側となるように配置されている。ここで、凹凸形状の効果を十分に発現させるためには、凹凸形状を境として屈折率差が必要である。したがって、凹凸形状が、高分子フィルム２１と反射型偏光素子２５の間に配置され、かつ、感圧接着剤を介して密着積層される場合には、感圧接着剤と凹凸形状を形成する材質との間で、少なくとも ０.０１以上の屈折率差が必要となる。なお、この半透過半反射性偏光素子１０は、さらに他の適当な素子が積層されていてもよい。
【００１８】
高分子フィルム２１の少なくとも片方の表面に形成される凹凸の具体的な形状は特に制限されず、ランダムな粗面でもよいし、規則的な構造を有するものでもよい。規則的な構造としては、例えば、図２に示すようなストライプ状の構造を挙げることができ、その断面は、図３の（ａ）に示すような鋸刃状や、同（ｂ）に示すような二等辺三角形状、同（ｃ）に示すような波状でもよい。また規則的な構造として、例えば、図４に示すような格子状の構造を用いてもよく、格子の各単位は、四角錘などの角錐でもよいし、円錐でもよいし、半球状でもよいし、波状でもよい。これらの形状は複合化されていてもよいし、さらに、規則的な形状に加えて、より細かなランダムな形状が付与されていてもよい。
【００１９】
ランダムな粗面は、エンボスロールによる形状の転写、金属等により表面を削り取るヘアーライン処理、微粒子を表面に吹きつけるサンドブラスト法、シリカやポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、シリコーンなどの球状あるいは不定形状微粒子を分散した熱硬化性又は光硬化性の樹脂を表面に塗布して硬化皮膜を形成する方法など、公知の各種方法により、設けることができる。規則的な形状の粗面は、ダイスによる押出法や、ロールによる型押し法など、公知の各種方法により設けることができる。規則的な凹凸形状の場合、凹凸の間隔は、本発明の半透過半反射性偏光素子が液晶表示装置に用いられることを考慮すれば、１０〜５００μm が好ましい範囲である。角度や傾きなどは、所望とする性能に合わせて自由に設定できる。
【００２０】
これらの凹凸形状の上には、反射率を高める層を形成する。具体的には、かかる層を形成しない場合の高分子フィルムの反射率を１として、層を形成することにより、反射率が１.５倍以上高くなる高反射率層を形成させる。 高反射率層の材質としては、有機物、金属、金属化合物などを挙げることができるが、本発明では金属化合物を用いる。高反射率層に用いる金属化合物は、一般に無機のものであり、無機酸化物、無機硫化物、無機弗化物などを使用することができる。無機酸化物の例としては、酸化ケイ素、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化ニオブ、酸化セリウム、酸化インジウム−錫、酸化タングステン、酸化モリブデン、酸化アンチモン、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウムなどを挙げることができる。無機硫化物の例としては、硫化亜鉛、硫化アンチモンなどを挙げることができる。無機弗化物の例としては、弗化アルミニウム、弗化バリウム、弗化カルシウム、弗化セリウム、弗化アルミニウム、弗化ランタン、弗化鉛、弗化リチウム、弗化マグネシウム、弗化ニオブ、弗化サマリウム、弗化ナトリウム、弗化ストロンチウム、弗化イットリウムなどを挙げることができる。高反射率層を設ける場合は、少なくとも１層あればよいが、必要に応じて多層としてもよい。
【００２１】
金属化合物からなる高反射率層の厚みは、所望とする反射性能に応じて決定される。特に高屈折率の金属化合物の場合には、光学薄膜層としての干渉効果が期待できるため、層の光学的な厚みを、可視光域の特定波長の４分の１の厚み、又はその自然数倍とすることで反射率を高めることができる。「光学的な厚み」は、例えば、Ｍ．ボルンとＥ．ウォルフによる「光学の原理Ｉ」（東海大学出版会，1985年，第５刷発行）の第９１〜９９頁（英語版は Pergamon Press から発行）に記載されている。
【００２２】
第二の見地から特定する半透過半反射性偏光素子１１は、図５に断面模式図で示すように、片面に金属化合物からなる高反射率層２３が形成された高分子フィルム２０と、反射型偏光素子２５と、二色性偏光素子２６とが、この順に積層されたものである。この場合も、各層は同一光路上に積層される。この場合、反射型偏光素子２５及び二色性偏光素子２６は、高分子フィルム２０の高反射率層２３側に配置してもよいが、一般には図５に示すように、高分子フィルム２０の高反射率層２３とは反対側に配置するのが好ましい。高反射率層２３のための金属化合物としては、先に挙げた無機酸化物、無機硫化物及び無機弗化物が、同様に用いられる。第二の見地から特定する発明は、高反射率層として金属化合物を採用した場合には、それを形成する高分子フィルム２０の表面状態の如何にかかわらず、良好な結果が得られることを見出したものである。そこでこの場合には、高分子フィルム２０の高反射率層２３が形成される面は、平滑な面であってもよいし、もちろん前述したようなランダム又は規則的な凹凸が形成された面であってもよい。
【００２３】
第一及び第二の見地から特定する半透過半反射性偏光素子における高分子フィルムの材質は、光線を透過するものであれば、特に制限なく使用できる。例えば、ポリエチレンやポリプロピレンのようなポリオレフィン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、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のようなポリエステル系樹脂、ノルボルネン系樹脂のような環状ポリオレフィン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリサルフォン系樹脂、ポリエーテルサルフォン系樹脂、ポリアリレート系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリアクリレート系樹脂、ポリメタクリレート系樹脂などの合成熱可塑性高分子、エポキシ樹脂やフェノール樹脂、ウレタン樹脂などの合成熱硬化性高分子、二酢酸セルロースや三酢酸セルロースのようなセルロース系樹脂などの天然高分子が使用できる。高分子フィルムは、必要に応じて２層以上の積層フィルムとすることもできる。その場合、各層の高分子の材質は、同一でもよいし、互いに異なっていてもよい。
【００２４】
高分子が無色透明又は白色であれば、それが組み込まれた半透過半反射型液晶表示装置を透過型で使用した際に白色が表示されるため、通常の使用には好ましいが、装飾性を持たせるために有色の高分子を用いたり、顔料又は染料を添加して着色したりすることもできる。また、酸化防止剤や紫外線吸収剤などの公知の高分子用添加剤を添加することもできる。さらにこれらの高分子フィルムには、必要に応じて、鹸化処理やコロナ処理、易接着処理や離型処理などの化学的・物理的処理を施してもよい。
【００２５】
反射型偏光素子２５は、特定振動方向の偏光を透過し、それと直交する偏光を反射するものである。反射型偏光素子の偏光透過軸とは、特定振動方向の偏光がこの偏光素子の垂直方向から入射したときに、透過率が最大となる方向をいい、偏光反射軸とは、それと直交する方向をいう。
【００２６】
このような反射型偏光素子としては、例えば、ブリュースター角による偏光成分の反射率の差を利用した反射型偏光素子（例えば、特表平 6-508449 号公報に記載のもの）、微細な金属線状パターンを施工した反射型偏光素子（例えば、特開平 2-308106 号公報に記載のもの）、少なくとも２種の高分子フィルムを積層し、屈折率異方性による反射率の異方性を利用する反射型偏光素子（例えば、特表平 9-506837 号公報に記載のもの）、高分子フィルム中に少なくとも２種の高分子で形成される海島構造を有し、屈折率異方性による反射率の異方性を利用する反射型偏光素子（例えば、米国特許第 5,825,543号明細書に記載のもの）、高分子フィルム中に粒子が分散し、屈折率異方性による反射率の異方性を利用する反射型偏光素子（例えば、特表平 11-509014号公報に記載のもの）、高分子フィルム中に無機粒子が分散し、粒子サイズによる散乱能差に基づく反射率の異方性を利用する反射型偏光素子（例えば、特開平 9-297204 号公報に記載のもの）、コレステリック液晶による選択反射特性を利用した反射型偏光素子（例えば、特開平 3-45906号公報に記載のもの）などが挙げられる。
【００２７】
反射型偏光素子の厚みは特に限定されないが、液晶表示素子などに本発明の半透過半反射性偏光素子を使用する場合には、反射型偏光素子は薄いほうが好ましく、具体的には、１mm以下、さらには０.２mm 以下であるのが好ましい。そこで、少なくとも２種の高分子フィルムを積層した、屈折率異方性による反射率の異方性を利用する反射型偏光素子、高分子フィルム中に少なくとも２種の高分子で構成される海島構造を有し、屈折率異方性による反射率の異方性を利用する反射型偏光素子、また、コレステリック液晶による選択反射特性を利用した反射型偏光素子は、本発明の偏光素子の厚みを薄くするために特に好ましい。なかでも、少なくとも２種の高分子フィルムの積層体や、コレステリック液晶からなるフィルムと１／４波長板との積層一体品は、好適な反射型偏光素子の例である。
【００２８】
二色性偏光素子２６は、特定振動方向の偏光光を透過し、それと直交する方向の偏光光を吸収するものである。二色性偏光素子の偏光透過軸とは、特定振動方向の偏光がその偏光素子の垂直方向から入射したときに、透過率が最大となる方向をいう。
【００２９】
このような二色性偏光素子としては、例えば、公知のヨウ素系偏光フィルムや染料系偏光フィルムが使用できる。ヨウ素系偏光フィルムとは、延伸したポリビニルアルコールフィルムにヨウ素が吸着されたフィルムであり、染料系偏光フィルムとは、延伸したポリビニルアルコールフィルムに二色性染料が吸着されたフィルムである。これらの偏光フィルムは、耐久性向上のためその片面又は両面を高分子フィルムで被覆したものが好ましい。保護のために被覆する高分子の材質としては、二酢酸セルロースや三酢酸セルロース、ポリエチレンテレフタレート、ノルボルネン系樹脂などが使用できる。二色性偏光素子の厚みは特に限定されないが、液晶表示素子などに本発明の偏光素子を使用する場合には、薄いほうが好ましく、具体的には１mm以下、さらには０.２mm 以下であるのが好ましい。
【００３０】
反射型偏光素子２５の偏光透過軸と二色性偏光素子２６の偏光透過軸は、略平行になるように配置する。これらの偏光透過軸は、完全に平行となるように配置するのが最も好ましい。このように配置することで、反射型偏光素子による輝度向上システムを有効に利用することができる。
【００３１】
半透過半反射性偏光素子が、その反射型としての使用において、白く明るく見えるようにするためには、外部環境光をどこかで散乱する必要がある。また、透過型としての使用において、光源装置の照度を均一化する目的で、光拡散層を付与することが好ましい場合がある。そこで、図６に示すように、凹凸形状を有する高分子フィルム２１、反射型偏光素子２５及び二色性偏光素子２６に加えて光拡散層２７を設け、半透過半反射性偏光素子１２とすることができる。光拡散層２７の積層位置は特に制限されず、図６の（ａ）に示す高分子フィルム２１と反射型偏光素子２５の間、同（ｂ）に示す反射型偏光素子２５と二色性偏光素子２６の間、同（ｃ）に示す二色性偏光素子２６の外側のいずれでもよい。また、図７に示すように、金属化合物からなる高反射率層２３が形成された高分子フィルム２０、反射型偏光素子２５及び二色性偏光素子２６に加えて、光拡散層２７を設け、半透過半反射性偏光素子１３とすることができる。この場合も、光拡散層２７の積層位置は特に制限されず、図７の（ａ）に示す高分子フィルム２０と反射型偏光素子２５の間、同（ｂ）に示す反射型偏光素子２５と二色性偏光素子２６の間、同（ｃ）に示す二色性偏光素子２６の外側のいずれでもよい。
【００３２】
光拡散層２７は、半透過半反射型液晶表示装置内を伝播する偏光に影響を与えないものであるのが好ましく、例えば、面内位相差値が３０nm以下であるのが好ましい。光拡散層２７は、高い全光線透過率を示すほうがよいことから、その全光線透過率は、８０％以上であるのが好ましく、より好ましくは９０％以上である。また、光拡散層２７の拡散性能を表す指標であるヘイズ率は、所望とする拡散性能に応じて任意に設定されるが、通常は３０％以上９５％以下、好ましくは６０％以上９５％以下である。ここでヘイズ率とは、（拡散光線透過率／全光線透過率）×１００（％）で表される数値である。
【００３３】
光拡散層２７の材質は特に制限されないが、例えば、有機又は無機の微粒子が分散された高分子フィルムや光拡散性感圧接着剤、屈折率変調型光拡散フィルムなどが好適に用いられる。半透過半反射性偏光素子の部材点数を減らして厚みを薄くするために、有機又は無機の微粒子が分散された光拡散性感圧接着剤は、特に好ましい光拡散層の一つである。ここで、有機又は無機の微粒子を構成する材質としては、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、シリコーン、シリカ、酸化チタンなどを挙げることができる。
【００３４】
半透過半反射性偏光素子の取扱い性を容易にするために、構成するフィルムや素子間を感圧接着剤で密着するのが好ましい。密着することで、不要な反射による光のロスを防ぐこともできる。感圧接着剤としては、公知の各種のものが使用できる。例えば、アクリレート系感圧接着剤、ゴム系感圧接着剤、シリコーン系感圧接着剤、ウレタン系感圧接着剤などが挙げられる。中でも、アクリレート系感圧接着剤が好ましく使用される。感圧接着剤の厚みは特に制限されないが、通常１μm 以上１００μm 以下、好ましくは２０μm 以上、また５０μm 以下である。
【００３５】
半透過半反射性偏光素子に光学補償を行うための位相差素子を積層することもできる。適当な位相差素子の例として、ポリカーボネート系樹脂、ポリアリレート系樹脂、ポリサルフォン系樹脂、ノルボルネン系樹脂などの合成高分子や、二酢酸セルロース、三酢酸セルロースなどの天然高分子からなるフィルムを一軸又は二軸延伸してなるフィルム、また、透明高分子フィルム上に光学異方性のある化合物又は液晶組成物を塗布してなるフィルム（例えば、富士写真フィルム株式会社製の“ＷＶフィルム”、日本石油化学株式会社製の“ＮＨフィルム”や“ＬＣフィルム”、住友化学工業株式会社製の“ＶＡＣフィルム”など）が挙げられる。液晶セルの光学補償を目的とする場合には、半透過半反射性偏光素子の液晶セル側に位相差素子が配置される。これらの部材は、空気層の介在による光のロスを防ぐため、感圧接着剤により密着積層することが望ましい。
【００３６】
以上のような、金属化合物からなる高反射率層が形成された高分子フィルムと反射型偏光素子と二色性偏光素子を積層してなる半透過半反射性偏光素子は、その高分子フィルム側に光源装置を配置して、偏光光源装置とすることができる。また、その偏光光源装置における半透過半反射性偏光素子側に表示用液晶セルを配置して、半透過半反射型液晶表示装置とすることができる。これらの偏光光源装置及び半透過半反射型液晶表示装置について、図８〜図１０に断面模式図で示す例をもとに説明する。
【００３７】
図８及び図９に示す例では、図６（ｃ）に示したのと同じ、凹凸形状を有する高分子フィルム２１、反射型偏光素子２５、二色性偏光素子２６、光拡散層２７の順で積層された半透過半反射性偏光素子１２の高分子フィルム２１側に、光源装置６１又は６２を配置して、偏光光源装置６４又は６５が構成されている。
【００３８】
図８における光源装置６１はサイドライト式と呼ばれるもので、光源５１、導光板５２及び、導光板５２の背面に配置された反射板５３を備えており、導光板５２の側面に配置された光源５１からの光は、光源５１の導光板５２に面しない側を覆う反射鏡５４で反射されて、まず導光板５２内に取り込まれ、その中を進むとともに、反射板５３での反射と相まって、導光板５２の前面側から均一に光が放出されるようになっている。このような光源装置６１が、半透過半反射性偏光素子１２の高分子フィルム２１側に配置されて、偏光光源装置６４が構成されている。さらに、その半透過半反射性偏光素子１２側が液晶セル３０の背面に対向配置され、液晶セル３０の前面側には位相差素子４２と二色性偏光素子４１が配置されて、半透過半反射型液晶表示装置６７が構成されている。
【００３９】
一方、図９における光源装置６２は直下式と呼ばれるもので、光源５１とその背面に配置された反射板５３で構成され、光源５１からの直接出射光と反射板５３による反射光の両方を使って照明するようになっている。このような光源装置６２が、半透過半反射性偏光素子１１の高分子フィルム２１側に配置されて、偏光光源装置６５が構成されている。さらに、その半透過半反射性偏光素子１２側が液晶セル３０の背面に対向配置され、液晶セル３０の前面側には、位相差素子４２と二色性偏光素子４１が配置されて、半透過半反射型液晶表示装置６８が構成されている。
【００４０】
このように本発明による偏光光源装置は、図１及び図５〜７に例を示した半透過半反射性偏光素子１０〜１３のいずれかの高分子フィルム２０又は２１側に、光源装置を配置したものである。ここで、光源装置は、光源部材及び反射板を備えており、図８に例を示すいわゆるサイドライト式光源装置、図９に例を示すいわゆる直下式光源装置のいずれも使用できる。図８に示すようなサイドライト式の場合は、光源５１と導光板５２とで光源部材を構成する。また光源装置には、必要に応じて、その出射面側に拡散シートやレンズシートを配置することができる。特にサイドライト式においては、従来の偏光光源装置においても拡散シートやレンズシートが広く用いられており、本発明による偏光光源装置にも同様に、これらの一方又は双方を配置することができる。
【００４１】
図１０の例では、図１の（ａ）又は（ｂ）に示したのと同じ凹凸形状を有する高分子フィルム２１、反射型偏光素子２５及び二色性偏光素子２６が積層された半透過半反射性偏光素子１０の高分子フィルム２１側に、光源装置６１を配置して、偏光光源装置６６が構成されている。この例における光源装置６１は、図８に示したのと同じサイドライト式である。この偏光光源装置６６の半透過半反射性偏光素子１０側が液晶セル３０の背面に対向配置され、液晶セル３０の前面側には、光拡散層２７、位相差素子４２、二色性偏光素子４１が配置されて、半透過半反射型液晶表示装置６９が構成されている。
【００４２】
なお、図８〜図１０には、凹凸表面を有する高分子フィルム２１に反射型偏光素子２５及び二色性偏光素子２６が積層された半透過半反射性偏光素子１０又は１２を用いて、偏光光源装置６４〜６６及び半透過半反射型液晶表示装置６７〜６９を構成した例を示したが、これらの図における半透過半反射性偏光素子１０又は１２に替えて、図５又は図７に示したような、高反射率層２３が形成された高分子フィルム２０に反射型偏光素子２５及び二色性偏光素子２６が積層された半透過半反射性偏光素子１１又は１３を用いても、同様に偏光光源装置及び半透過半反射型液晶表示装置を作製できることは、以上の説明から容易に理解されるであろう。
【００４３】
図８〜図１０に示す偏光光源装置ないし半透過半反射型液晶表示装置、あるいはこれらの図で半透過半反射性偏光素子を図５又は図７に示すものに変えた偏光光源装置ないし半透過半反射型液晶表示装置において、光源装置６１又は６２に用いる光源５１は特に限定されず、公知の偏光光源装置や液晶表示装置に採用されているものが、本発明においても同様に使用できる。適当な光源５１として、具体的には例えば、冷陰極管、発光ダイオード、無機又は有機のエレクトロルミネッセント（ＥＬ）ランプなどが挙げられる。
【００４４】
反射板５３も特に限定されず、公知の偏光光源装置や液晶表示装置に採用されているものが使用できる。具体的には例えば、内部に空洞を形成した白色プラスチックシート、酸化チタンや亜鉛華の如き白色顔料を表面に塗布したプラスチックシート、屈折率の異なる少なくとも２種のプラスチックフィルムを積層してなる多層プラスチックシート、アルミニウムや銀の如き金属からなるシートなどが挙げられる。これらのシートは、鏡面加工されたもの、粗面加工されたもののいずれも使用可能である。反射板を構成するプラスチックシートの材質も特に限定されず、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、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、ポリカーボネート、ノルボルネン系樹脂、ポリウレタン、ポリアクリレート、ポリメチルメタクリレートなどが使用できる。
【００４５】
図８及び図１０に示す導光板５２は、光源５１から発せられた光を内部に取り込み、面状発光体として機能するものであり、やはり公知の偏光光源装置や液晶表示装置に採用されているものが使用できる。このような導光板としては、例えば、プラスチックシートやガラス板からなり、背面側に、凹凸処理や白色ドット印刷処理、ホログラム処理などを施したものが挙げられる。プラスチックシートで導光板を構成する場合、その材質は特に限定されないが、ポリカーボネート、ノルボルネン系樹脂、ポリメチルメタクリレートなどが好ましく使用される。
【００４６】
光源装置の出射面側に必要に応じて配置される拡散シートは、入射光を散乱透過するシートであり、通常は、全光線透過率が６０％以上、ヘイズ率が１０％以上の光学素子である。ここで、拡散シートの全光線透過率は、高ければ高いほどよく、８０％以上の全光線透過率を示すものがより好ましい。このような拡散シートとしては、特に限定されるものでないが、例えば、プラスチックシートやガラス板を粗面化処理したものや、内部に空洞を形成したり粒子を添加したりしたプラスチックシートやガラス板が使用できる。ここでいうプラスチックシートの材質も特に限定されないが、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、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、ポリカーボネート、ノルボルネン系樹脂、ポリウレタン、ポリアクリレート、ポリメチルメタクリレートなどが挙げられる。粗面化処理も特に限定されないが、サンドブラストや、エンボスロールの圧着による加工、プラスチック粒子やガラス粒子、シリカ粒子の如き粒子を樹脂に混合したものを表面に塗工する方法などを挙げることができる。
【００４７】
光源装置の出射面側に必要に応じて配置されるレンズシートは、光源から発せられた光を集光するものであり、やはり公知の偏光光源装置や液晶表示装置に採用されているものが使用できる。このようなレンズシートとしては、例えば、プラスチックシート上に微細な多数のプリズムを形成したもの、凸レンズや凹レンズを敷き詰めたマイクロレンズアレイなどが挙げられる。
【００４８】
本発明の半透過半反射型液晶表示装置は、図８〜図１０に例を示すような、偏光光源装置６４〜６６の出射光面である半透過半反射性偏光素子側に、液晶セル３０と前面側二色性偏光素子４１とをこの順に配置したものである。ここで、液晶セル３０と前面側二色性偏光素子４１との間には、必要に応じて、位相差素子４２を１枚又は複数枚配置することができ、また図１０に示すように、光拡散層２７を配置してもよい。位相差素子と光拡散層の両者を配置することもできる。半透過半反射型液晶表示装置を構成する各部材、特に半透過半反射性偏光素子から前面側二色性直線偏光素子４１に至るまでの各部材は、隣り合う少なくとも一対が感圧接着剤により密着積層されているのが好ましく、さらには、隣り合うすべての部材同士が感圧接着剤により密着積層されているのが一層好ましい。
【００４９】
液晶表示装置に用いる液晶セル３０は、透過光量をスイッチングするために、液晶を２枚の基板の間に封入し、電圧印加により液晶の配向状態を変化させる機能を有する装置である。２枚の基板のそれぞれ内側には、背面側透明電極３１及び前面側透明電極３２が配置され、それらの間に液晶層３３が挟持されている。図示は省略するが、液晶セル３０はこのほか、液晶層３３を配向させるための配向膜、カラー表示であればカラーフィルター層なども有している。本発明において、液晶セル３０を構成する液晶の種類やその駆動方式は特に限定されず、公知のツイステッドネマティック（ＴＮ）液晶やスーパーツイステッドネマティック（ＳＴＮ）液晶などが使用でき、また、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）駆動方式、垂直配向（ＶＡ）方式、 In-Plane 駆動方式、光学補償ベンド（ＯＣＢ）など、偏光を用いて表示を行うあらゆる方式に本発明を適用することができる。
【００５０】
前面側二色性偏光素子４１については、先に半透過半反射性偏光素子を構成する二色性偏光素子として説明したのと同様のものを用いることができる。液晶セル３０と前面側二色性偏光素子４１との間に必要に応じて配置される位相差素子４２についても、先に半透過半反射性偏光素子に光学補償を行うために積層しうる位相差素子として説明したのと同様のものを用いることができる。さらに、液晶セル３０の前面側に光拡散層を積層する場合も、先に半透過半反射性偏光素子に積層しうる光拡散層として説明したのと同様のものを用いることができる。
【００５１】
【実施例】
以下、実施例を用いて本発明の具体的な実施の形態を示すが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。なお、二色性偏光素子や反射型偏光素子の視感度補正透過率及び視感度補正偏光度は、次のようにして求めることができる。
【００５２】
（１）視感度補正透過率
島津自記分光光度計“UV-2200”（株式会社島津製作所製）の試料室測定光出射光部に、特定振動方向の偏光光を出射するようニコル・プリズムを設置する。その偏光光の光路上に、感圧接着剤を介してガラス板に偏光素子を貼合したものを、偏光光が垂直に偏光素子から入射するよう配置するとともに、偏光光の透過率が最大となる向きに設定して、入射波長４００nmから１０nm刻みで７００nmまで測定を行い、各波長λでの偏光透過軸方向の透過率Ｔ(ＴＤ,λ) を求める。次に、この偏光素子の向きを９０°回転させて、再び入射波長４００nmから１０nm刻みで７００nmまで測定を行い、各波長λでの偏光透過軸の直交軸における透過率Ｔ(ＭＤ,λ) を求める。これらの透過率の平均値を用い、JIS Z 8701に準じてＣ光源２°視野における刺激値Ｙを計算し、視感度補正透過率とする。
【００５３】
（２）視感度補正偏光度
上記（１）で測定した透過率を用い、各波長λでの平行透過率Ｔ(平行,λ) を式（Ｉ）により、また各波長λでの直交透過率Ｔ(直交,λ) を式（II）により求める。
Ｔ(平行,λ)＝[Ｔ(ＴＤ,λ)2＋Ｔ(ＭＤ,λ)2]／２ （Ｉ）
Ｔ(直交,λ)＝Ｔ(ＴＤ,λ)×Ｔ(ＭＤ,λ) （II）
【００５４】
これらの透過率から、JIS Z 8701に準じてＣ光源２°視野における刺激値Ｙを計算し、それぞれ視感度補正平行透過率Ｙ(平行) 及び視感度補正直交透過率Ｙ(直交) とする。これらを用いて、視感度補正偏光度Ｐy を式（III）により求める。
Ｐy＝[{Ｙ(平行)−Ｙ(直交)}／{Ｙ(平行)＋Ｙ(直交)}]1/2 （III）
【００５５】
まず、以下の各素子及び層を用いて半透過半反射性偏光素子を作製し、それを液晶表示装置に適用する例を示す。
【００５６】
（Ａ）二色性偏光素子
住友化学工業株式会社から販売されているヨウ素系偏光フィルムである“スミカラン SR1862A”及び“スミカラン SR1872A”（いずれも商品名）。各二色性偏光素子の視感度補正透過率及び視感度補正偏光度は、表１のとおりである。
【００５７】
（Ｂ）反射型偏光素子
住友スリーエム株式会社から販売されている２種の高分子フィルムの積層体である“DBEF”（商品名）。この反射型偏光素子の視感度補正透過率及び視感度補正偏光度は、表１のとおりである。
【００５８】
【表１】
（Ｃ）凹凸表面を有する高分子フィルム
住友スリーエム株式会社から販売されており、片面に規則性のプリズム状凹凸を有するシートである“BEF-III”及び“RBEF”、並びに、片面に規則性の断面鋸刃状凹凸を有するシートである“IDF-II”（いずれも商品名）。
【００６０】
（Ｄ）光拡散層
表２に示す全光線透過率及びヘイズ率を有する光拡散性の感圧接着剤Ｗ又は感圧接着剤Ｖ。これらの感圧接着剤は、通常、光学フィルムに塗工された形態で販売されており、例えば、住友化学工業株式会社から販売されている粘着剤付きヨウ素系偏光フィルムの商品名である“スミカラン SR1862APW”の末尾「Ｗ」が感圧接着剤（粘着剤）の品番を表す。
【００６１】
【表２】
参考例１
プリズム形状の凹凸表面を有する高分子フィルム“BEF-III”、光拡散層となる感圧接着剤Ｗ、反射型偏光素子“DBEF”、アクリレート系感圧接着剤、及び二色性偏光素子“スミカラン SR1862A”をこの順で、かつ“BEF-III”の凹凸形状面が外側となるように密着積層して、図６（ａ）と同様の層構成を有する半透過半反射性偏光素子とする。なお、反射型偏光素子“DBEF”と二色性偏光素子“スミカラン SR1862A”とは、偏光透過軸が同一方向となるようにする。これを半透過半反射型液晶表示装置に適用すれば、プリズム形状の凹凸表面を有する高分子フィルム“BEF-III”による外部環境光の再帰反射と、反射型偏光素子“DBEF”による偏光のリサイクルシステムにより、正面付近では特に、反射型で見た場合に明るくなる。
【００６３】
参考例２
断面鋸刃形状の凹凸表面を有する高分子フィルム“IDF-II”、アクリレート系感圧接着剤、反射型偏光素子“DBEF”、光拡散層となる感圧接着剤Ｖ、及び二色性偏光素子“スミカラン SR1872A”をこの順で、かつ“IDF-II”の凹凸形状面が外側となるように密着積層して、図６（ｂ）と同様の層構成を有する半透過半反射性偏光素子とする。なお、反射型偏光素子“DBEF”と二色性偏光素子“スミカラン SR1872A”とは、偏光透過軸が同一方向となるようにする。断面鋸刃形状の凹凸表面を有する高分子フィルム“IDF-II”により外部環境光の反射輝度分布は傾くので、二色性偏光素子表面での外部環境光の映り込み角度からずれる。したがって、この半透過半反射性偏光素子を液晶表示装置に適用すれば、最表層での外部環境光映り込み角度から、表示画面の明るく見える角度がずれるため、視認性のよい表示装置を得ることができる。
【００６４】
参考例３
プリズム形状の先端が丸くカットされた凹凸表面形状を有する高分子フィルム“RBEF”、シリコーン系感圧接着剤、反射型偏光素子“DBEF”、光拡散層となる感圧接着剤Ｖ、及び二色性偏光素子“スミカラン SR1872A”を、この順で、かつ“RBEF”の凹凸形状面が内側（反射型偏光素子“DBEF”側）となるように密着積層して、図６（ｂ）と同様の層構成（ただし、高分子フィルム２１の凹凸形状面の位置は逆である）を有する半透過半反射型偏光素子とする。なお、反射型偏光素子“DBEF”と二色性偏光素子“スミカラン SR1872A”とは、偏光透過軸が同一方向となるようにする。これを半透過半反射型液晶表示装置に適用すれば、プリズム形状の先端が丸くカットされた凹凸表面を有する高分子フィルム“RBEF”による光源装置からの出射光が再帰反射されるとともに、反射型偏光素子“DBEF”による偏光のリサイクルシステムにより、正面付近では特に、透過型で見た場合に明るくなる。
【００６５】
次に、以下の各素子及び層を用いて半透過半反射性偏光素子を作製し、それを液晶表示装置に適用する例を示す。
【００６６】
（Ａ）二色性偏光素子
参考例１〜３に示したのと同じ住友化学工業株式会社から販売されているヨウ素系偏光フィルム“スミカラン SR1872A”。
【００６７】
（Ｂ）反射型偏光素子
参考例１〜３に示したのと同じ住友スリーエム株式会社から販売されている反射型偏光素子“DBEF”。
【００６８】
（Ｃ）高分子フィルム
（C-1）ランダムな凹凸表面を有する高分子フィルム
キャスト法により製膜された三酢酸セルロースフィルムの片面に微粒子を分散した光硬化性樹脂からなる粗面の硬化皮膜である防眩処理層が形成され、他面が鹸化処理されている“AG5-TAC”及び“AG6-TAC”（住友化学工業株式会社から入手可能、偏光フィルムの被覆用高分子フィルムとして使用されるもの）。これらの光線透過率と光線反射率を表３に示す。
【００６９】
（C-2）平滑面を有する高分子フィルム
キャスト法により製膜された三酢酸セルロースフィルムの片面に平滑なハードコート層が形成され、他面が鹸化処理された“HC-TAC”（住友化学工業株式会社から入手可能、偏光フィルムの被覆用高分子フィルムとして使用されるもの）。これの光線透過率と光線反射率を表３に示す。
【００７０】
（C-3）高反射率層が形成された高分子フィルム
上記高分子フィルム AG5-TAC、AG6-TAC 又は HC-TAC の防眩処理層上又はハードコート層上に、金属化合物である酸化ニオブ（Nb2O5）又は硫化亜鉛（ZnS）を蒸着法により積層したもの。これらの光線透過率と光線反射率を表３に示す。
【００７１】
【表３】
なお、この表における光線透過率は、スガ試験機株式会社製のヘイズコンピューター“HGM-2DP” を用いて測定した全光線透過率であり、光線反射率は、株式会社村上色彩技術研究所製の反射率・透過率計“HR-100”を用いて測定した値である。
【００７３】
（Ｄ）光拡散層
光拡散性の感圧接着剤Ｂ。その全光線透過率は９４.１％、ヘイズ率は７８％である。
【００７４】
比較例１
図１１の（ａ）に示すように、ランダムな凹凸面を有する高分子フィルム２２である“AG5-TAC”、反射型偏光素子２５である“DBEF”、 及び二色性偏光素子２６である“スミカラン SR1872A”をこの順で、“AG5-TAC” の凹凸面が外側になるように感圧接着剤を用いて密着積層し、半透過半反射性偏光素子１０を作製した。さらにこの半透過半反射性偏光素子１０の二色性偏光素子２６側に、感圧接着剤を介して１.１mm 厚のガラス板７５を密着積層した。一方、カシオ計算機株式会社製のペンタッチ式携帯情報端末（ポケットＰＣとも呼ばれる）“カシオペア E-700”からタッチパネルと液晶パネルを取り外し、その光源装置７４のみを使用できる状態にした。この光源装置７４上に、上記のガラス板７５が密着積層された半透過半反射性偏光素子１０を、ガラス板７５が上側となるように配置して、偏光光源装置を作製した。この偏光光源装置の透過輝度及び反射輝度を以下に示す方法で測定し、結果を表４に示した。反射輝度は３５０cd／m2以上であり、屋外で反射型として使用できる。
【００７５】
・輝度評価方法
大塚光学株式会社製のラウンドルーペ（商品名“ENV-B-2”）からルーペを取り外したものの台座上に、上で作製した偏光光源装置を水平に配置した。 図１２に示すように、ラウンドルーペの環状蛍光灯７１を水平に配置し、さらに台座からの高さを調節することで、環状蛍光灯点灯時の台座に対する照明角度７３（台座の法線方向に対するライトの傾き）を１５°に調節した。台座の上方には、輝度計７２（株式会社トプコン製の商品名“BM-7”）を輝度測定用に配置した。この装置を用いて、光源装置７４を点灯し、環状蛍光灯７１を消灯した状態で、輝度計により偏光光源装置の透過輝度を測定した。また、光源装置７４を消灯し、環状蛍光灯７１を点灯した状態で、輝度計により偏光光源装置の反射輝度を測定した。測定は、すべて暗室にて行った。
【００７６】
比較例２
“AG5-TAC”に替えて“AG6-TAC”を使用した以外は、比較例１と同一の構成により、半透過半反射性偏光素子を作製し、さらに偏光光源装置を作製した。この偏光光源装置の透過輝度及び反射輝度を測定し、結果を表４に示した。反射輝度は３５０cd／m2以上であり、屋外で反射型として使用できる。
【００７７】
実施例１
比較例１で使用した“AG5-TAC” に替えて、表３に示される酸化ニオブ膜を積層した“AG5-TAC” を使用した以外は、比較例１と同一の構成により、半透過半反射性偏光素子を作製し、さらに偏光光源装置を作製した。この偏光光源装置の透過輝度及び反射輝度を測定し、結果を表４に示した。反射輝度は４００cd／m2以上であり、屋外での反射型としての使用において、視認性が向上することが認められた。
【００７８】
実施例２
比較例２で使用した“AG6-TAC” に替えて、表３に示される酸化ニオブ膜を積層した“AG6-TAC” を使用した以外は、比較例２と同一の構成により、半透過半反射性偏光素子を作製し、さらに偏光光源装置を作製した。この偏光光源装置の透過輝度及び反射輝度を測定し、結果を表４に示した。反射輝度は４００cd／m2以上であり、屋外での反射型としての使用において、視認性が向上することが認められた。
【００７９】
実施例３
比較例１で使用した“AG5-TAC” に替えて、表３に示される酸化亜鉛膜を積層した“AG5-TAC” を使用した以外は、比較例１と同一の構成により、半透過半反射性偏光素子を作製し、さらに偏光光源装置を作製した。この偏光光源装置の透過輝度及び反射輝度を測定し、結果を表４に示した。反射輝度は５００cd／m2以上であり、屋外で反射型として良好に使用できる。
【００８０】
実施例４
比較例２で使用した“AG6-TAC” に替えて、表３に示される酸化亜鉛膜を積層した“AG6-TAC” を使用した以外は、比較例２と同一の構成により、半透過半反射性偏光素子を作製し、さらに偏光光源装置を作製した。この偏光光源装置の透過輝度及び反射輝度を測定し、結果を表４に示した。反射輝度は４００cd／m2以上であり、屋外での反射型としての使用において、視認性が向上することが認められた。
【００８１】
実施例５
この例では、表３に示される平滑面を有する高分子フィルム“HC-TAC”のハードコート層上に酸化ニオブ膜を積層したものを用いた。そして、図１１の（ｂ）に示すように、酸化ニオブからなる高反射率層２３が積層された高分子フィルム２０の酸化ニオブ膜と反対側の面に、反射型偏光素子２５である“DBEF”及び二色性偏光素子２６である“スミカラン SR1872A”をこの順でそれぞれ感圧接着剤を用いて密着積層し、さらにその上に光拡散層２７である感圧接着剤Ｂを配置して、半透過半反射性偏光素子１３を作製した。この半透過半反射性偏光素子１３の光拡散層２７（感圧接着剤Ｂ）上には、１.１mm 厚のガラス板７５を密着積層した。次に比較例１と同様にして、光源装置７４の上に、上記のガラス板７５が密着積層された半透過半反射性偏光素子１３を、ガラス板７５が上側となるように配置して、偏光光源装置を作製した。この偏光光源装置について、透過輝度及び反射輝度を比較例１と同様の方法で測定し、結果を表４に示した。反射輝度は５００cd／m2以上であり、屋外で反射型として良好に使用できる。
【００８２】
実施例６
実施例５で使用した酸化ニオブ膜が積層された“HC-TAC”に替えて、表３に示される硫化亜鉛膜が積層された“HC-TAC”を使用した以外は、実施例５と同一の構成により半透過半反射性偏光素子を作製し、さらに偏光光源装置を作製した。この偏光光源装置の透過輝度及び反射輝度を測定し、結果を表４に示した。反射輝度は５００cd／m2以上であり、屋外での反射型としての使用において視認性が一層向上することが認められた。
【００８３】
【表４】
【発明の効果】
本発明により、金属化合物からなる高反射率層が形成された高分子フィルムに、反射型偏光素子と二色性偏光素子とが積層された半透過半反射性偏光素子を液晶表示装置に適用すれば、反射特性が改善されるとともに、反射型偏光素子に基づく輝度向上システムにより、透過輝度の向上が得られる。特に、高反射率層として金属酸化物や金属弗化物のような金属化合物を採用したことにより、透過輝度を高い値に維持したまま、反射輝度の向上が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】凹凸表面を有する高分子フィルムを用いた半透過半反射性偏光素子の例を示す断面模式図である。
【図２】凹凸形状の一例を模式的に示す斜視図である。
【図３】凹凸形状の断面について、いくつかの例を模式的に示す図である。
【図４】凹凸形状の別の例を模式的に示す斜視図である。
【図５】高反射率層が形成された高分子フィルムを用いた半透過半反射性偏光素子の例を示す断面模式図である。
【図６】半透過半反射性偏光素子に光拡散層を積層する場合のいくつかの例を示す断面模式図である。
【図７】半透過半反射性偏光素子に光拡散層を積層する場合のいくつかの例を示す断面模式図である。
【図８】本発明に係る半透過半反射型液晶表示装置の一例を示す断面模式図である。
【図９】本発明に係る半透過半反射型液晶表示装置の別の例を示す断面模式図である。
【図１０】本発明に係る半透過半反射型液晶表示装置のもう一つ別の例を示す断面模式図である。
【図１１】実施例で作製した偏光光源装置の層構成を示す断面模式図である。
【図１２】実施例における透過輝度及び反射輝度の測定法を示す断面模式図である。
【図１３】従来の半透過半反射型液晶表示装置の一例を示す断面模式図である。
【図１４】従来の半透過半反射性偏光素子の一例を示す断面模式図である。
【符号の説明】
１０〜１３……半透過半反射性偏光素子、
２０……高分子フィルム、
２１，２２……凹凸表面を有する高分子フィルム、
２３……高反射率層、
２５……反射型偏光素子、
２６……二色性偏光素子、
２７……光拡散層、
３０……液晶セル、
３１，３２……透明電極、
３３……液晶層、
４１……前面側二色性偏光素子、
４２……前面側位相差素子、
５１……光源、
５２……導光板、
５３……反射板、
５４……反射鏡、
６１，６２……光源装置、
６４〜６６……偏光光源装置、
６７〜６９……半透過半反射型液晶表示装置。
７１……環状蛍光灯、
７２……輝度計、
７３……蛍光灯点灯時の照明角度、
７４……光源装置、
７５……ガラス板、
８０……従来の半透過半反射性偏光素子、
８５……二色性偏光素子、
８６……半透過半反射性機能を有する光学フィルム、
９０……従来の偏光光源装置、
９５……従来の半透過半反射型液晶表示装置。
Claims (5)
- 金属化合物からなる層であって層形成前に比べて反射率が １.５倍以上高くなる高反射率層が片面に形成された高分子フィルムと、反射型偏光素子と、二色性偏光素子とが、この順に同一光路上に積層されてなる半透過半反射性偏光素子、光源部材、及び反射板を備え、該光源部材及び反射板がこの順で前記半透過半反射性偏光素子の高分子フィルム側に配置されていることを特徴とする偏光光源装置。
- 請求項１に記載の偏光光源装置、液晶セル、及び前面側二色性直線偏光素子を備え、該液晶セル及び前面側二色性直線偏光素子がこの順で偏光光源装置の半透過半反射性偏光素子側に配置されていることを特徴とする半透過半反射型液晶表示装置。
- 液晶セルと前面側二色性直線偏光素子との間に、少なくとも１枚の位相差素子が積層されている請求項２に記載の半透過半反射型液晶表示装置。
- 液晶セルと前面側二色性直線偏光素子との間に、光拡散層が積層されている請求項２又は３に記載の半透過半反射型液晶表示装置。
- 半透過半反射性偏光素子から前面側二色性直線偏光素子に至る各部材の少なくとも一対が感圧接着剤により密着積層されている請求項２〜４のいずれかに記載の半透過半反射型液晶表示装置。
Priority Applications (5)
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