JP4397757B2 - 光学素子、集光バックライトシステムおよび液晶表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、偏光素子を利用した光学素子に関する。また本発明は、当該光学素子を用いた集光バックライトシステム、さらにはこれらを用いた液晶表示装置に関する。

表面が平坦な光学フィルムを用いて拡散光源を集光もしくは平行光化、または特定方向のみに透過率を制御する試みは古くから行われてきた。その代表的な例としては、輝線光源とバンドパスフィルターを組み合わせる方法がある（たとえば、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６、特許文献７、特許文献８、特許文献９等参照。）。またＣＲＴやエレクトロルミネッセンスのように輝線発光する光源と表示装置上にバンドパスフィルターを配置して集光・平行光化する方法等が提案されている（たとえば、特許文献１０、特許文献１１、特許文献１２、特許文献１３、特許文献１４等参照）。

また、偏光と位相差を組み合わせた方式が提案されている（特許文献１５参照）。また、反射偏光子−旋光板−反射偏光子からなる光学素子としては他にも提案されている（特許文献１６、特許文献１７、特許文献１８参照）。また、ホログラム材料を用いたものが提案されている（特許文献１９参照）。

しかし、拡散光源に指向性を付与する光学フィルムとして輝線スペクトルを利用した方式では、光源種とバンドパスフィルターとの波長整合性に係わる精密度が高く、作製が困難であった。一方、単色光では大きな問題とはならないが、三原色に対応させる場合には各色の透過率変化が入射角によって同一比率で変化しなければ着色を感じてしまう。したがって、輝線光源とバンドパスフィルターの組み合わせでは光源波長とバンドパスフィルターの精密なマッチングが必要であり、技術難易度が高かった。

例えば、特許文献１３、特許文献１４では左円偏光分離板と右円偏光分離板の組み合わせて得られる反射板、または同じ方向の円偏光分離板の間に１／２波長板を配置して得られる反射板を用いて正面方向の集光を行っている。しかし、この系では光源の波長ごとに対応した層を形成する必要があり、カラー化のためには三組積層が必要であった。これは構成が複雑であり高コストであった。

また、偏光と位相差を利用する場合において、出射可能な角度を絞り込んだ場合には、副次透過する領域がさらに大きな入射角角度にて出現する傾向があった。

一般的に位相差板に斜め入射する際には光路長が増大し、光路長増大に応じて光路長差も増大する傾向にある。この特性と偏光子を組み合わせれば特許文献１５のように透過率に角度依存性を有する偏光素子を作製できる。かかる偏光素子は透過率を入射角に応じて変化させることが可能である。例えば、かかる偏光素子によれば、正面方向の透過率を高く、斜め入射光線の透過率を低くすることが可能である。

さらに、同じ向きの円偏光を分離する光学素子の間に、正面は位相差が無く斜め方向で１／２波長の位相差を付与する層を挿入すれば、斜め方向は全反射されるので正面方向にしか光は透過しない（特許文献２０参照）。しかし、この手法では特定の角度で全反射する条件を設定するとそれよりも大きな入射角度で再び透過する領域が発生する問題が残っていた。入射角度が大きくなると光路長が増大し、受ける位相差が増大する。このため３／４波長の位相差を受ける入射角で再び透過する性質を持ってしまう。このため正面のみへの透過特性を絞り込むと斜め方向での透過成分が却って発生し障害が生じた。

特許文献１７、特許文献１８、特許文献１９は、いずれも半透過反射板用途の反射偏光子積層品について、これらを角度をずらして貼り合わすことによって生じていた生産性低下と面積歩留まり劣化の問題を、旋光子の使用によりロールｔｏロールによる生産を可能として生産性を改善したものである。このような一般的な反射偏光子−旋光板−反射偏光子の組み合わせでは透過率の角度依存性は生じることはなかった。また、水晶やショ糖のようの一般的なキラル材料や位相差板の積層体などによる旋光子では入射角度によって旋光特性が変化する位相差板を意図的に制御して作製することは困難であった。ＴＮ液晶層は旋光板として機能するが、斜め入射方向に対しても正面方向と同様に概略９０°の旋光子として機能し入射角によって旋光角が変化するような現象は特には見られなかった。

一方、ホログラム材料は高価で機械特性が悪く軟弱な材質のものが大半であり、長期耐久性に問題があった。

このように従来の上記光学素子は、作製が困難であったり、狙い通りの光学特性が得にくかったり、信頼性が乏しいなどの問題を有するものであった。
特開平６−２３５９００号公報 特開平２−１５８２８９号公報 特開平１０−３２１０２５号公報 米国特許第６３０７６０４号明細書 独国特許出願公開第３８３６９５５号明細書 独国特許出願公開第４２２２０２８号明細書 欧州特許出願公開第５７８３０２号明細書 米国特許出願公開第２００２／３４００９号明細書 国際公開第０２／２５６８７号パンフレット 特表２００１−５２１６４３号公報 特表２００１−５１６０６６号公報 米国特許出願公開第２００２／０３６７３５号明細書 特開２００２−９０５３５号公報 特開２００２−２５８０４８号公報 特許第２５６１４８３号明細書 米国特許第４９８４８７２号明細書 米国特許出願公開第２００３／６３２３６号明細書 国際公開第０３／２７７３１号パンフレット 国際公開第０３／２７７５６号パンフレット 特開平１０−３２１０２５号公報

本発明は、光源からの入射光を集光化、平行光化できる光学素子であって、任意の方向の光の透過を抑えることができる光学素子を提供することを目的とする。

また本発明は、当該光学素子を用いた集光バックライトシステムを提供すること、さらには液晶表示装置を提供することを目的とする。

本発明者らは前記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、下記光学素子を見出し本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、下記の通りである。

入射光を偏光分離して出射する、コレステリック液晶により形成されている偏光素子（Ａ）と、
直交する直線偏光の内一方を透過し他方を選択的に反射する直線偏光反射型偏光子（Ｂ）とを積層した光学素子であって、
偏光素子（Ａ）は、反射帯域幅が２００ｎｍ以上で、ピッチ長が変化するコレステリック液晶層により形成されており、
法線方向の入射光に対する出射光は、歪み率が０．５以上であり、
法線方向から６０°以上傾けて入射した入射光に対する出射光は、歪み率が０．２以下であり、
入射角度が大きくなるに従って出射光の直線偏光成分が増大することを特徴とする光学素子。

偏光素子（Ａ）が、入射角度が大きくなるに従って増大する出射光の直線偏光成分は、偏光素子面の法線方向に対し実質的に直交方向に直線偏光の偏光軸を有するものであることを特徴とする上記の光学素子。

偏光素子（Ａ）が、入射角度が大きくなるに従って増大する出射光の直線偏光成分は、偏光素子面の法線方向に対し実質的に平行方向に直線偏光の偏光軸を有するものであることを特徴とする上記の光学素子。

偏光素子（Ａ）は、入射光の非透過成分を実質的に反射するものであることを特徴とする上記いずれかの光学素子。

偏光素子（Ａ）の厚みが２μｍ以上であることを特徴とする上記いずれかの光学素子。

直線偏光反射型偏光子（Ｂ）が、グリッド型偏光子であることを特徴とする上記いずれかの光学素子。

直線偏光反射型偏光子（Ｂ）が、屈折率差を有する２種以上２層以上の多層薄膜積層体であることを特徴とする上記いずれかの光学素子。

多層薄膜積層体が蒸着薄膜であることを特徴とする上記の光学素子。

直線偏光反射型偏光子（Ｂ）が、複屈折を有する２種以上２層以上の多層薄膜積層体であることを特徴とする上記いずれかの光学素子。

多層薄膜積層体が複屈折を有する２種以上２層以上の樹脂積層体を延伸したものであることを特徴とする上記の光学素子。

上記いずれかの光学素子における偏光素子（Ａ）と、直線偏光反射型偏光子（Ｂ）との間に１／２波長板（Ｃ）を挟んで積層していることを特徴とする光学素子。

１／２波長板（Ｃ）が、可視光全域において略１／２波長板として機能する広帯域波長板であることを特徴とする上記の光学素子。

１／２波長板（Ｃ）が、面内屈折率が最大となる方向をＸ軸、Ｘ軸に垂直な方向をＹ軸、それぞれの軸方向の屈折率をｎｘ、ｎｙ、厚さｄ（ｎｍ）とした場合に、
光源波長帯域（４２０〜６５０ｎｍ）における各波長での正面位相差値：（ｎｘ−ｎｙ）×ｄが、１／２波長±１０％以内であることを特徴とする上記の光学素子。

１／２波長板（Ｃ）が、厚み方向の位相差を制御し、角度変化に対する位相差変化を低減したものであることを特徴とする上記いずれかの光学素子。

１／２波長板（Ｃ）が、面内屈折率が最大となる方向をＸ軸、Ｘ軸に垂直な方向をＹ軸、フィルムの厚さ方向をＺ軸とし、それぞれの軸方向の屈折率をｎｘ、ｎｙ、ｎｚ、とした場合に、
Ｎｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）で表されるＮｚ係数が、−２．５＜Ｎｚ≦１であることを特徴とする上記の光学素子。

直線偏光反射型偏光子（Ｂ）の外側に、直線偏光反射型偏光子（Ｂ）の偏光透過軸と、偏光板の偏光軸方向とが揃うように偏光板が配置されていることを特徴とする上記いずれかの光学素子。

各層を、透光性の接着剤または粘着剤を用いて積層したことを特徴とする上記いずれかの光学素子。

上記いずれかの光学素子に、少なくとも光源を配置してなることを特徴とする集光バックライトシステム。

法線方向から±６０度以内に集光する一次集光手段を有することを特徴とする上記の集光バックライトシステム。

一次集光手段が光源の上に配置されたマイクロプリズムシートアレイであることを特徴とする上記の集光バックライトシステム。

上記いずれかの集光バックライトシステムに、少なくとも液晶セルを配置してなることを特徴とする液晶表示装置。

上記の液晶表示装置に、後方散乱、偏光解消を有さない拡散板を液晶セル視認側に積層して用いたことを特徴とする液晶表示装置。

上記本発明の光学素子は、入射光を偏光分離して出射する、コレステリック液晶により形成されている偏光素子（Ａ）と、直交する直線偏光の内一方を透過し他方を選択的に反射する直線偏光反射型偏光子（Ｂ）とを配置したものである。かかる本発明の光学素子（Ｘ）の断面図の一例を図１１に示す。また本発明の光学素子は、前記偏光素子（Ａ）と前記直線偏光反射型偏光子（Ｂ）とを１／２波長板（Ｃ）を間に挟んで配置したものである。かかる本発明の光学素子（Ｙ）の断面図の一例を図１２に示す。

本発明の光学素子（Ｘ）、（Ｙ）は、偏光素子（Ａ）の特異な現象を利用している。すなわち、本発明の光学素子（Ｘ）、（Ｙ）は、入射角が有る程度大きくなると、出射光が直線偏光化し、入射角度がさらに増大しても直線偏光の偏光軸方向が変化せず、偏光状態が一定に保たれる、偏光素子（Ａ）の特異な性質を利用し、これを直線偏光反射型偏光子（Ｂ）、さらには１／２波長板（Ｃ）と組み合わせることにより、出射光が所定方向になるように制御し、また副次透過成分を抑制したものである。

上記偏光素子（Ａ）は、いずれも法線方向の入射光に対する出射光は、歪み率が０．５以上であり、垂直入射光またはその垂直入射に近い入射角度では円偏光が出射する。前記法線方向の入射光に対する出射光の歪み率は大きいほど円偏光の割合が多くなるため、０．７以上、さらには０．９以上であるのが好ましい。一方、法線方向から６０°以上傾けて入射した入射光に対する出射光は、歪み率が０．２以下であり、深い入射角度では直線偏光が出射する。法線方向から６０°以上傾けて入射した入射光に対する出射光の歪み率は小さいほど直線偏光の割合が多くなるため、０．２以下、さらには０．１以下であるのが好ましい。このように本発明の偏光素子（Ａ）は、入射角度が大きくなるに従って出射光の直線偏光成分が増大する特徴を有する。

前記偏光素子（Ａ）としては、入射角度が大きくなるに従って増大する出射光の直線偏光成分は、偏光素子面の法線方向に対し実質的に直交方向に直線偏光の偏光軸を有するものを例示できる。図１（Ａ）は、光学面（ｘ軸−ｙ軸平面）である偏光素子（Ａ１）を透過した出射光（ｅ）は、入射光（ｉ）の入射角度の違いによって偏光成分が異なることを示す概念図である。図１（Ｂ）は、出射光（ｅ）をｚ軸方向から観た場合の概念図である。なお、図３に示す通り、（ｉ）直線偏光、（ｉｉ）自然光、（ｉｉｉ）円偏光、（ｉｖ）楕円偏光である。

出射光（ｅ１）：偏光素子（Ａ１）に対するｚ軸方向（法線方向）の入射光（ｉ１）に対する出射光であり、円偏光である。

出射光（ｅ２）、（ｅ４）：偏光素子（Ａ１）に斜め入射した入射光（ｉ２）、（ｉ４）に対する出射光であり、楕円偏光である。出射光（ｅ２）は、ｚ軸とｙ軸を含む面上に存在し、当該面に対して直交する軸を有する楕円偏光である。出射光（ｅ４）は、ｚ軸とｘ軸を含む面上に存在し、当該面に対して直交する軸を有する楕円偏光である。

出射光（ｅ３）、（ｅ５）：偏光素子（Ａ１）に大きな角度で斜め入射した入射光（ｉ３）、（ｉ５）に対する出射光であり、直線偏光である。出射光（ｅ３）は、ｚ軸とｙ軸を含む面上に存在し、当該面に対して直交する軸を有する直線偏光である。出射光（ｅ５）は、ｚ軸とｘ軸を含む面上に存在し、当該面に対して直交する軸を有する直線偏光である。このように直線偏光である出射光（ｅ３）、（ｅ５）は、その偏光軸が、ｚ軸に対し実質的に直交方向、すなわち光学面（ｘ軸−ｙ軸平面）に平行方向になっている。

また、前記偏光素子（Ａ）としては、入射角度が大きくなるに従って増大する出射光の直線偏光成分は、偏光素子面の法線方向に対し実質的に平行方向に直線偏光の偏光軸を有するものを例示できる。図２（Ａ）は、光学面（ｘ軸−ｙ軸平面）である偏光素子（Ａ２）を透過した出射光（ｅ）は、入射光（ｉ）の入射角度の違いによって偏光成分が異なることを示す概念図である。図２（Ｂ）は、出射光（ｅ）をｚ軸方向から観た場合の概念図である。

出射光（ｅ４１）：偏光素子（Ａ２）に対するｚ軸方向（法線方向）の入射光（ｉ４１）に対する出射光であり、円偏光である。

出射光（ｅ４２）、（ｅ４４）：偏光素子（Ａ２）に斜め入射した入射光（ｉ４２）、（ｉ４４）に対する出射光であり、楕円偏光である。出射光（ｅ４２）は、ｚ軸とｙ軸を含む面上に存在し、当該面に対して平行な軸を有する楕円偏光である。出射光（ｅ４４）は、ｚ軸とｘ軸を含む面上に存在し、当該面に対して平行な軸を有する楕円偏光である。

出射光（ｅ４３）、（ｅ４５）：偏光素子（Ａ２）に大きな角度で斜め入射した入射光（ｉ４３）、（ｉ４５）に対する出射光であり、直線偏光である。出射光（ｅ４３）は、ｚ軸とｙ軸を含む面上に存在し、当該面に対して平行な軸を有する直線偏光である。出射光（ｅ４５）は、ｚ軸とｘ軸を含む面上に存在し、当該面に対して平行な軸を有する直線偏光である。このように直線偏光である出射光（ｅ４３）、（ｅ４５）は、その偏光軸が、ｚ軸に対し実質的に平行方向、すなわち光学面（ｘ軸−ｙ軸平面）に直交方向になっている。

前記偏光素子（Ａ）は、コレステリック液晶層により形成する。偏光素子の反射帯域幅は２００ｎｍ以上であることが好ましい。従来はコレステリック液晶層は入射角に関わらず円偏光を透過／反射するとされていた。図４を参照。実際これまで単一ピッチの狭帯域コレステリック液晶層（ａ１）では入射光の入射角度に関わりなく出射光は円偏光であった。本発明は広帯域選択反射波長帯域を有するコレステリック液晶層は、前述のような入射光の入射角度が大きい場合に直線偏光を透過する現象を見出し、これを利用したものである。すなわち、本現象は特定波長のみに選択反射機能を有する単一ピッチコレステリック液晶層では得られず、広帯域化されたピッチ長が変化するコレステリック液晶層にのみ得られている。

なお、過去には竹添（Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，２２，１０８０（１９８３））により、複屈折が大きなコレステリック液晶層を数十μｍにまで厚く配向させた場合（ａ２）には、入射角が大きな入射光は全反射し、透過が得られない現象の報告はされている。図５を参照。しかし、当該文献には入射角が大きな入射光が直線偏光化されることは記載されていない。

上記現象を有する偏光素子（Ａ）は、たとえば、異なる中心波長を有するコレステリック液晶層を積層することにより、可視光全域を覆う選択反射波長帯域を有するコレステリック液晶層とすることにより得ることができる。図６を参照。図６はＲ（赤色波長領域）、Ｇ（緑色波長領域）、Ｂ（青色波長領域）の三層を積層した場合である。またコレステリック液晶層の捻れピッチ長が厚み方向で変化することで広帯域化したものを用いることができる。図７を参照。このように、上記現象を有する偏光素子は、図６のように複数の異なる選択反射波長帯域を有するコレステリック液晶層の積層品であってもよく、図７のように厚み方向でピッチ長が連続変化するコレステリック液晶層のいずれも使用することができ、両者とも同様な効果が得られる。

上記現象が起こる理由は定かではない。単純に液晶層界面でのブリュースター角による偏光分離ならば単一ピッチのコレステリック液晶層でも特定波長に対しては直線偏光が生じるはずである。また、コレステリック液晶層の積層品と厚み方向でピッチ長が連続変化するコレステリック液晶層とで差がないことから積層界面による反射効果で無いことも明らかである。従って、上記現象は、コレステリック液晶層を透過した時に分離された円偏光に対して、異なる波長帯域のコレステリック液晶層が位相差を付与し直線偏光化したものと考えられる。

上記現象を有効に機能せしめるには、十分に広い選択反射帯域幅が必要であり、望ましくは２００ｎｍ以上、より望ましくは３００ｎｍ以上、さらに望ましくは４００ｎｍ以上ある。可視光域をカバーするためには具体的には４００〜６００ｎｍの範囲をカバーすることが必要となる。なお、入射角に応じて選択反射波長は短波長側にシフトすることから、可視光域を入射角に関わらずカバーするには、広げられた選択反射波長帯は長波長側に延ばして置くことが望ましいが、これに限定するものではない。

本発明の偏光素子が有する現象を有効に機能させるには、コレステリック液晶層は十分に厚いことが好ましい。一般的に単一ピッチ長のコレステリック液晶層の場合、厚みは数ピッチ（選択反射中心波長の２〜３倍）程度有れば十分な選択反射を得ることができる。選択反射中心波長が４００〜６００ｎｍの範囲であればコレステリック液晶の屈折率を考慮すれば、厚み１〜１．５μｍ程度あれば偏光素子として機能する。本発明の偏光素子に用いるコレステリック液晶層は広帯域に反射帯域を有することから、厚み２μｍ以上であるのが好ましい。望ましくは４μｍ以上、より望ましくは６μｍ以上ある。

偏光素子（Ａ）を得るのに選択反射帯域が可視光域を覆うような広帯域コレステリック液晶を用いるのも好適である。広帯域コレステリック液晶層は層厚みが厚く、位相差を有効に付与し得るからである。

偏光素子（Ａ）は、正面方向（法線方向）の入射光からは円偏光が得られ、深い入射角度の入射光からは、法線に直交または平行方向に直線偏光が出射する。したがって、選択反射波長帯域が十分に長波長側に延びていれば可視光域での反射率に変化はなく、色調変化のない鏡面反射材のように視認できる。

一方、前記直線偏光反射型偏光子（Ｂ）は直交する直線偏光の内一方を透過し他方を選択的に反射する。図８（Ａ）は、光学面（ｘ軸−ｙ軸平面）である直線偏光反射型偏光子（Ｂ）を透過した出射光（ｅ）は、入射光（ｉ）の入射角度に係わらず同じ方向の直線偏光を出射することを示す概念図である。図８（Ｂ）は、出射光（ｅ）をｚ軸方向から観た場合の概念図である。なお、図８では入射光（ｉ）は示していない。また出射光（ｅ）に直交する直線偏光は、反射されている。

本発明の光学素子（Ｘ）は、図１１に示す通り、偏光素子（Ａ）、直線偏光反射型偏光子（Ｂ）の順で積層されており、この順で、入射光が透過していく。偏光素子（Ａ）、直線偏光反射型偏光子（Ｂ）の順で透過した出射光を図９に示す。図９は、偏光素子（Ａ）として偏光素子（Ａ１）を用いた場合である。

出射光（ｅ２１）：ｚ軸上に存在する。偏光素子（Ａ１）を垂直透過した円偏光（ｅ１）が、直線偏光反射型偏光子（Ｂ）を透過して、直線偏光になっている。円偏光（ｅ１）の半分が透過し、半分は反射する。

出射光（ｅ２２）：ｚ軸とｙ軸を含む面上に存在する。偏光素子（Ａ１）を透過した楕円偏光（ｅ２）の軸と、直線偏光反射型偏光子（Ｂ）の透過軸とは平行関係であり、殆どが直線偏光として透過する。

出射光（ｅ２３）：ｚ軸とｙ軸を含む面上に存在する。偏光素子（Ａ１）を透過した直線偏光（ｅ３）の軸と、直線偏光反射型偏光子（Ｂ）の透過軸は同じ方向であり、直線偏光を透過している。

出射光（ｅ２４）：ｚ軸とｘ軸を含む面上に存在する。偏光素子（Ａ１）を透過した楕円偏光（ｅ４）の軸と、直線偏光反射型偏光子（Ｂ）の透過軸とは直行関係であり、殆どが反射され、若干の直線偏光が透過する。

出射光（ｅ２５）：ｚ軸とｘ軸を含む面上に存在する。偏光素子（Ａ１）を透過した直線偏光（ｅ５）の軸と、直線偏光反射型偏光子（Ｂ）の透過軸は直行関係であり、すべて反射され、光は透過しない。

図９では、偏光素子（Ａ）として偏光素子（Ａ１）を用いた場合を例示したが、偏光素子（Ａ）として偏光素子（Ａ２）を用いた場合には、図９においてｘ軸とｙ軸との関係が逆転した構図の出射光を得ることができる。

上記の通り光学素子（Ｘ）に垂直方向に入射した光は、偏光素子（Ａ）で円偏光となり、直線偏光反射型偏光子（Ｂ）の直線偏光透過軸に合致した光のみを透過し、合致しないものは反射する。一方、斜め方向では、方位によって出射光の状態は異なる。図１（Ｂ）で表すとｘ軸方位では偏光素子（Ａ１）と直線偏光反射型偏光子（Ｂ）の直線偏光透過軸が一致するため、入射光は光学素子（Ｘ）を透過する。一方、ｙ軸方位では偏光素子（Ａ１）と直線偏光反射型偏光子（Ｂ）の直線偏光透過軸が直交の関係になるため、入射光は光学素子（Ｘ）を透過せずに、全反射される。これで正面においては、元々の光量が偏光素子（Ａ１）で５０％となり、その光が直線偏光反射型偏光子（Ｂ）でその半分になる。しかし、偏光素子（Ａ１）、直線偏光反射型偏光子（Ｂ）の偏光度が十分に高ければ吸収損失なども少なく、反射光を下側に設置したバックライトなどで再起反射してやれば、高効率の透過率角度依存性の光学素子となる。本発明の光学素子（Ｘ）はコレステリック液晶を用いた選択反射による偏光分離機能により吸収損失が少ない、透過率角度依存性光学素子となる。

光学素子（Ｘ）は、直線偏光を出射光として得られるので液晶表示装置の光源側に配置することで輝度向上と集光の両立機能を有する。また吸収損失を本質的に有さないため、液晶表示装置に入射しない角度の光線は全て光源側に反射してリサイクルされる。斜め方向の光源出射光は正面方向にしか出口が無く、実質的に集光されるからである。

本発明の光学素子（Ｘ）は、集光特性は任意方位のみの光を反射して正面を含む必要な方位に光を集約させることができる。具体的には液晶ディスプレイが必須とするノートパソコンなどでは、パネル上下方向には光は不要であり、横方向の光があればよいので、本発明の光学素子（Ｘ）を好適に用いることができる。

一方、本発明の光学素子（Ｙ）は、図１２に示す通り、偏光素子（Ａ）、１／２波長板（Ｃ）、直線偏光反射型偏光子（Ｂ）の順で積層されている。光学素子（Ｙ）には、この順で、入射光が透過していく。偏光素子（Ａ）、１／２波長板（Ｃ）の順で透過した出射光を、偏光素子（Ａ）として偏光素子（Ａ１）を用いた場合について説明する。

なお、図１５に、波長板により偏光が変化する概念図を示す。Ｆ：進相軸、Ｓ：遅相軸、である。１５−１、１５−２は、１／４波長板を用いた直線偏光から円偏光への変換を示すものである。１５−３、１５−４は１／４波長板を用いた円偏光から直線偏光への変換を示すものである。１５−５、１５−６は１／２波長板を用いた軸方向または回転方向の変換を示すものである。

偏光素子（Ａ１）から出射光は図１に示す通りである。偏光素子（Ａ１）を透過した出射光が１／２波長板（Ｃ）を透過すると、図１０に示すように、正面方向（法線方向）の円偏光は回転方向が逆転した円偏光になり、斜め方向に透過した直線偏光は偏光軸方向が９０度回転する（図１５−５、６参照）。

出射光（ｅ１１）：ｚ軸上に存在する。偏光素子（Ａ１）を垂直透過した出射光（ｅ１）に対応する。１／２波長板（Ｃ）の位相差を受け、出射光（ｅ１）とは回転方向が逆転している円偏光である。

出射光（ｅ１２）：出射光（ｅ２）が１／２波長板（Ｃ）の位相差を受け、軸角度が９０度回転している。出射光（ｅ１２）は、ｚ軸とｙ軸を含む面に対して平行な軸を有する楕円偏光である。

出射光（ｅ１３）：出射光（ｅ３）が１／２波長板（Ｃ）の位相差を受け、軸角度が９０度回転している。出射光（ｅ１３）は、ｚ軸とｙ軸を含む面に対して平行な軸を有する直線偏光である。

出射光（ｅ１４）：出射光（ｅ４）が１／２波長板（Ｃ）の位相差を受け、軸角度が９０度回転している。出射光（ｅ１４）は、ｚ軸とｘ軸を含む面に対して平行な軸を有する楕円偏光である。

出射光（ｅ１５）：出射光（ｅ５）が１／２波長板（Ｃ）の位相差を受け、軸角度が９０度回転している。出射光（ｅ１５）は、ｚ軸とｘ軸を含む面に対して平行な軸を有する直線偏光である。

図１０に示す、偏光素子（Ａ）と１／２波長板（Ｃ）を透過した出射光は、図２に示す偏光素子（Ａ２）を透過した出射光とは、直線偏光の偏光軸は同じであり、円偏光および楕円偏光の回転方向が反対のものが得られている。したがって、これに直線偏光反射型偏光子（Ｂ）を積層することにより、光学素子（Ｘ）において、偏光素子（Ａ）として偏光素子（Ａ２）を用いた場合と同様の出射光を得ることができる。すなわち、斜め方向では、光学素子（Ｘ）で説明した方位とは異なる方位で、偏光素子（Ａ）と直線偏光反射型偏光子（Ｂ）の直線偏光透過軸が直交関係になり、この方位では光は光学素子（Ｙ）を透過せずに全反射される。この方位は１／２波長板（Ｃ）の延伸軸と直線偏光反射型偏光子（Ｂ）の偏光透過軸との配置により制御できる。このように光学素子（Ｙ）は、１／２波長板（Ｃ）用いることにより、光学素子（Ｘ）の効果に加えて、出射光が集光する方位を任意に制御することができる効果を有する。

具体的には、直線偏光反射型偏光子（Ｂ）との透過軸と１／２波長板（Ｃ）の延伸軸との軸の角度を（θ）とすると、θ＝０°の時は、集光する軸は直線偏光反射型偏光子（Ｂ）の反射軸方位になる。θ＝４５°の時は、集光する軸は直線偏光反射型偏光子（Ｂ）の透過軸になる。０°＜θ＜９０°のときは、集光する軸は直線偏光反射型偏光子（Ｂ）の反射軸と直線偏光反射型偏光子（Ｂ）の透過軸の間の角度をとる。

一般的なノートパソコン用の液晶ディスプレイへ応用する場合には、直線偏光反射型偏光子（Ｂ）の偏光透過軸は液晶ディスプレイの左右方向に対して４５°配置する必要がある。それに適したものは、θ＝２２．５°であれば、ディスプレイの上下方向の光を効率よく反射する。

一般に、面光源の上にプリズムシートを設置することにより、全方向の光を正面方向に集光させることが可能となる。従来、プリズムシートは横（左右）方向の光を正面に集光させるための縦プリズムシートと、縦（上下）方向の光を正面に集光させるための横プリズムシートを積層して用いることが多かった。本発明により、プリズムシートを取り除く、または１枚だけにすることができる。

本発明を用いることで、従来の光学素子では得られなかった特性を容易に得ることが出来る。本発明による光学素子を用いると正面方向に高い透過率を有し、斜め方向の良好な遮蔽効果を有し、コレステリック液晶の選択反射特性と合わせて吸収損失の無い光学素子を得ることが出来る。斜め方向での副次透過や波長特性の精密な調整が不要で安定した性能を容易に得ることが出来る。

また本発明の光学素子は、従来のレンズシートやプリズムシートと異なり、空気界面を必要としないので偏光板などと積層一体品として貼り合わせて使用が可能であり、ハンドリング面においても有利である。薄型化に大きな効果を有する。プリズム構造のような視認される規則性構造を有さないためにモアレなどが発生しにくく、全光線透過率を低下させる拡散板類の省略や低ヘイズ化（一般的に全光線透過率が向上する）が容易に行える利点も有する。もちろんプリズムシートなどと併用して用いることに問題はない。例えば急峻な正面への集光をプリズムシート類で行い、プリズムシートで大出射角に現れる副次透過ピークを本発明の光学素子で遮蔽する組み合わせで用いることが好ましい。

また、プリズムシートのみ用いた従来型のバックライト装置では、出射光ピークの方向が光源冷陰極管より遠ざかる方向へ偏る傾向がある。これは導光板から斜め方向に出射する光線が光源冷陰極管より遠ざかる方向へ多く出射するためであり、画面垂直方向にピーク強度を位置させることは困難である。これに対して、本発明による光学素子を用いると容易に正面方向に出射ピークを一致させることができる。

これら光学素子を用いた集光バックライト光源と後方散乱が少なく偏光解消を発生しない拡散板を組み合わせることで視野角拡大システムの構築が可能である。

このようにして得られた光学素子を用いた集光バックライトシステムは、従来に比べ平行度の高い光源を容易に得られる。しかも、本質的に吸収損失を有さない反射偏光による平行光化が得られるので、反射された非平行光成分はバックライト側に戻り、散乱反射等により、その中の平行光成分だけが取り出されるリサイクルが繰り返され、実質的に高い透過率と高い光利用効率を得ることができる。

本発明の偏光素子（Ａ）は、前述の通り、反射帯域幅が２００ｎｍ以上のコレステリック液晶層により形成することができる。当該コレステリック液晶層は、複数の異なる選択反射波長帯域を有するコレステリック液晶層を積層体により形成することができる。また厚み方向でピッチ長が連続変化するコレステリック液晶層を使用することができる。なお、出射光を図１の偏光素子（Ａ１）または図２の偏光素子（Ａ２）に示すように制御（斜め出射光の偏光軸の方向を制御）するには、コレステリック液晶層を適宜に選択して行なう。

偏光素子（Ａ１）、偏光素子（Ａ２）のような斜め透過光の直線偏光の軸方向の違いはコレステリック液晶層の積層順、作製方法の違いによって任意に作製できる。一般的なブリュースター角による偏光分離素子の場合には斜め方向の透過光線は一義的に定義され、光学面の法線に対し実質的に平行方向に直線偏光の偏光軸を有する物しか得られない。偏光素子（Ａ）の選択反射波長帯域は少なくとも５５０ｎｍを含むものが好ましい。

（コレステリック液晶層を積層体）
偏光素子が、複数の異なる選択反射波長帯域を有するコレステリック液晶層を積層体である場合、各コレステリック液晶層は、積層体の反射帯域幅が２００ｎｍ以上となるように、適宜に複数のコレステリック液晶層を選択して積層する。

コレステリック液晶層には、適宜なものを用いてよく、特に限定はない。例えば、高温でコレステリック液晶性を示す液晶ポリマー、または液晶モノマーと必要に応じてのカイラル剤および配向助剤を電子線や紫外線などの電離放射線照射や熱により重合せしめた重合性液晶、またはそれらの混合物などがあげられる。液晶性はリオトロピックでもサーモトロピック性のどちらでもよいが、制御の簡便性およびモノドメインの形成しやすさの観点よりサーモトロピック性の液晶であることが望ましい。

コレステリック液晶層の形成は、従来の配向処理に準じた方法で行うことができる。例えば、トリアセチルセルロースやアモルファスポリオレフィンなどの複屈折位相差が可及的に小さな支持基材上に、ポリイミド、ポリビニルアルコール、ポリエステル、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド等の膜を形成してレーヨン布等でラビング処理した配向膜、またはＳｉＯ₂の斜方蒸着層、または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などの延伸基材表面性状を配向膜として利用した基材、または上記基材表面をラビング布やベンガラに代表される微細な研磨剤で処理し、表面に微細な配向規制力を有する微細凹凸を形成した基材、または上記基材フィルム上にアゾベンゼン化合物など光照射により液晶規制力を発生する配向膜を形成した基材、等からなる適当な配向膜上に、液晶ポリマーを展開してガラス転移温度以上、等方相転移温度未満に加熱し、液晶ポリマー分子がプラナー配向した状態でガラス転移温度未満に冷却してガラス状態とし、当該配向が固定化された固化層を形成する方法などがあげられる。また配向状態が形成された段階で紫外線やイオンビーム等のエネルギー照射で構造を固定してもよい。

液晶ポリマーの製膜は、例えば液晶ポリマーの溶媒による溶液をスピンコート法、ロールコート法、フローコート法、プリント法、ディップコート法、流延成膜法、バーコート法、グラビア印刷法等で薄層展開し、さらに、それを必要に応じ乾燥処理する方法などにより行うことができる。前記の溶媒としては例えば塩化メチレン、トリクロロエチレン、テトラクロロエタンのような塩素系溶媒；アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノンのようなケトン系溶媒；トルエンのような芳香族溶媒；シクロヘプタンのような環状アルカン；またはＮ−メチルピロリドンやテトラヒドロフラン等を適宜に用いることができる。

また液晶ポリマーの加熱溶融物、好ましくは等方相を呈する状態の加熱溶融物を前記に準じ展開し、必要に応じその溶融温度を維持しつつ更に薄層に展開して固化させる方法などを採用することができる。当該方法は、溶媒を使用しない方法であり、従って作業環境の衛生性等が良好な方法によっても液晶ポリマーを展開させることができる。

なお液晶ポリマー等の展開に際しては、薄型化等を目的に必要に応じて配向膜を介したコレステリック液晶層の重畳方式なども採ることができる。こうして得られるコレステリック液晶層は、成膜時に用いる支持基材／配向基材から剥離して他の光学材料に転写して、または剥離することなく用いることができる。

コレステリック液晶層の積層方法は、個別に作製した複数のコレステリック液晶層を接着材や粘着材にて貼り合わせる方法、溶媒などで表面を膨潤・溶解せしめた上で圧着する方法、熱や超音波などを加えつつ圧着方法があげられる。また、コレステリック液晶層を作製した後、当層上に別の選択反射中心波長を有するコレステリック液晶層を重ね塗りする等の手法を用いることができる。

（厚み方向でピッチ長が連続変化するコレステリック液晶層）
厚み方向でピッチ長が連続変化するコレステリック液晶層は、前記同様の液晶モノマーを含有する組成物を用いて、下記方法により当該組成物を電子線や紫外線などの電離放射線照射する方法があげられる。たとえば、厚み方向で紫外線透過率の差による重合速度の差を利用する方法（特開２０００−９５８８３号公報）、溶媒にて抽出を行い厚み方向に濃度差を形成する方法（特許第３０６２１５０号明細書）、一回目の重合後に温度を変えて二回目の重合を行う方法（米国特許第６０５７００８号明細書）等があげられる。

また、重合性メソゲン化合物（ａ）および重合性カイラル剤（ｂ）を含む液晶混合物を配向基材に塗布する工程、および前記液晶混合物に酸素を含む気体と接触している状態で基材側から紫外線照射を行い重合硬化する工程を施し、酸素重合阻害による厚み方向での重合速度差を、基材側からの紫外線照射にて増大する方法（特開２０００−１３９９５３号公報）等が好適に用いられる。

特開２０００−１３９９５３号公報に記載の方法に関しては、下記方法により、さらに広帯域の反射波長帯域を有するコレステリック液晶層を得ることができる。

たとえば、前記紫外線重合工程を、前記液晶混合物が酸素を含む気体と接触している状態で、２０℃以上の温度下に、２０〜２００ｍＷ／ｃｍ²の紫外線照射強度で、０．２〜５秒間、配向基材側から紫外線照射する工程（１）、次いで、液晶層が、酸素を含む気体と接触している状態で、７０〜１２０℃で、２秒間以上、加熱する工程（２）、次いで、液晶層が、酸素を含む気体と接触している状態で、２０℃以上の温度下に、工程（１）よりも低い紫外線照射強度で、１０秒間以上、配向基材側から紫外線照射する工程（３）、次いで、酸素不存在下で、紫外線照射する工程（４）により行なう方法があげられる（特願２００３−９３９６３号）。

また前記紫外線重合工程を、前記液晶混合物が酸素を含む気体と接触している状態で、２０℃以上の温度下に、１〜２００ｍＷ／ｃｍ²の紫外線照射強度、０．２〜３０秒間の範囲内の紫外線照射を、回数が増える毎に、紫外線照射強度を低く、かつ紫外線照射時間を長くしながら、３回以上、配向基材側から紫外線照射する工程（１）、次いで、酸素不存在下で、紫外線照射する工程（２）により行なう方法があげられる（特願２００３−９４３０７号）。

また前記紫外線重合工程を、前記液晶混合物が酸素を含む気体と接触している状態で、２０℃以上の温度下に、２０〜２００ｍＷ／ｃｍ²の紫外線照射強度で、０．２〜５秒間、配向基材側から紫外線照射する工程（１）、次いで、液晶層が酸素を含む気体と接触している状態で、工程（１）よりも高く、かつ６０℃以上の到達温度になるまでは、昇温速度２℃／秒以上で、工程（１）よりも低い紫外線照射強度で、１０秒間以上、配向基材側から紫外線照射する工程（２）、次いで、酸素不存在下で、紫外線照射する工程（３）により行なう方法があげられる（特願２００３−９４６０５号）。

さらには下記方法を利用することができる。下記方法では広帯域の反射波長帯域を有し、耐熱性の良好なコレステリック液晶層が得られる。たとえば、重合性メソゲン化合物（ａ）、重合性カイラル剤（ｂ）および光重合開始剤（ｃ）を含む液晶混合物を、二枚の基材間で、紫外線重合する方法があげられる（特願２００３−４３４６号、特願２００３−４１０１号）。また、前記液晶混合物に、さらに重合性紫外線吸収剤（ｄ）を加えてものを二枚の基材間で、紫外線重合する方法があげられる（特願２００３−４２９８号）。また、重合性メソゲン化合物（ａ）、重合性カイラル剤（ｂ）および光重合開始剤（ｃ）を含む液晶混合物を、配向基材上に塗布し、不活性ガス雰囲気下で、紫外線重合する方法があげられる（特願２００３−４４０６号）。

また、前記紫外線重合工程を、前記液晶混合物が酸素を含む気体と接触している状態で、７０℃以上の温度下に、１０〜２００ｍＷ／ｃｍ²の紫外線照射強度で、０．１〜５秒間、紫外線照射する工程（１）、次いで、液晶層が酸素を含む気体と接触している状態で、７０℃以上で、０．１〜５秒間、熱処理する工程（２）を有し、前記工程（１）および工程（２）の後に、酸素不存在下で、紫外線照射する工程（３）により行なうことができる。前記工程（１）および工程（２）は複数回繰り返した後に、紫外線照射する工程（３）を行うことが好ましい（特願２００４−７１１５８号）。

また、前記紫外線重合工程を、前記液晶混合物が酸素を含む気体と接触している状態で、７０℃以上の温度下に、１０〜２００ｍＷ／ｃｍ²の紫外線照射強度で、０．０１〜５秒間、紫外線照射する工程（１）、次いで、液晶層が酸素を含む気体と接触している状態で、７０℃以上で、５秒間を超える時間、熱処理する工程（２）を有し、前記工程（１）および工程（２）の後に、酸素不存在下で、紫外線照射する工程（３）を有することにより行なうことができる。前記工程（１）および工程（２）は複数回繰り返した後に、紫外線照射する工程（３）を行なうことが好ましい（特願２００４−１６８６６６号）。

なお、偏光素子（Ａ２）の製法としては、前記特願２００３−９３９６３号に記載の方法が好ましい。

以下にコレステリック液晶層を形成する重合性メソゲン化合物（ａ）、重合性カイラル剤（ｂ）等を説明するが、これら材料は厚み方向でピッチ長が連続変化するコレステリック液晶層および積層体にするコレステリック液晶層のいずれにも用いることができる。

重合性メソゲン化合物（ａ）は、重合性官能基を少なくとも１つ有し、これに環状単位等からなるメソゲン基を有するものが好適に用いられる。重合性官能基としては、アクリロイル基、メタクリロイル基、エポキシ基、ビニルエーテル基等があげられるが、これらのなかでもアクリロイル基、メタクリロイル基が好適である。また重合性官能基を２つ以上有するものを用いることにより架橋構造を導入して耐久性を向上させることもできる。メソゲン基となる前記環状単位としては、たとえば、ビフェニル系、フェニルベンゾエート系、フェニルシクロヘキサン系、アゾキシベンゼン系、アゾメチン系、アゾベンゼン系、フェニルピリミジン系、ジフェニルアセチレン系、ジフェニルベンゾエート系、ビシクロへキサン系、シクロヘキシルベンゼン系、ターフェニル系等があげられる。なお、これら環状単位の末端は、たとえば、シアノ基、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン基等の置換基を有していてもよい。前記メソゲン基は屈曲性を付与するスペーサ部を介して結合していてもよい。スペーサ部としては、ポリメチレン鎖、ポリオキシメチレン鎖等があげられる。スペーサ部を形成する構造単位の繰り返し数は、メソゲン部の化学構造により適宜に決定されるがポリメチレン鎖の繰り返し単位は０〜２０、好ましくは２〜１２、ポリオキシメチレン鎖の繰り返し単位は０〜１０、好ましくは１〜３である。

重合性メソゲン化合物（ａ）のモル吸光係数は、０．１〜５００ｄｍ³ｍｏｌ^-1ｃｍ^-1＠３６５ｎｍであり、１０〜３００００ｄｍ³ｍｏｌ^-1ｃｍ^-1＠３３４ｎｍであり、かつ１０００〜１０００００ｄｍ³ｍｏｌ^-1ｃｍ^-1＠３１４ｎｍであることが好ましい。前記モル吸光係数を有するものは紫外線吸収能を有する。モル吸光係数は、０．１〜５０ｄｍ³ｍｏｌ^-1ｃｍ^-1＠３６５ｎｍであり、５０〜１００００ｄｍ³ｍｏｌ^-1ｃｍ^-1＠３３４ｎｍであり、１００００〜５００００ｄｍ³ｍｏｌ^-1ｃｍ^-1＠３１４ｎｍがより好適である。モル吸光係数は、０．１〜１０ｄｍ³ｍｏｌ^-1ｃｍ^-1＠３６５ｎｍであり、１０００〜４０００ｄｍ³ｍｏｌ^-1ｃｍ^-1＠３３４ｎｍであり、３００００〜４００００ｄｍ³ｍｏｌ^-1ｃｍ^-1＠３１４ｎｍであるのがより好ましい。モル吸光係数が０．１ｄｍ³ｍｏｌ^-1ｃｍ^-1＠３６５ｎｍ、１０ｄｍ³ｍｏｌ^-1ｃｍ^-1＠３３４ｎｍ、１０００ｄｍ³ｍｏｌ^-1ｃｍ^-1＠３１４ｎｍより小さいと十分な重合速度差がつかずに広帯域化し難い。一方、５００ｄｍ³ｍｏｌ^-1ｃｍ^-1＠３６５ｎｍ、３００００ｄｍ³ｍｏｌ^-1ｃｍ^-1＠３３４ｎｍ、１０００００ｄｍ³ｍｏｌ^-1ｃｍ^-1＠３１４ｎｍより大きいと重合が完全に進行せずに硬化が終了しない場合がある。なお、モル吸光係数は、各材料の分光光度スペクトルを測定し、得られた３６５ｎｍ、３３４ｎｍ、３１４ｎｍの吸光度から測定した値である。

重合性官能基を１つ有する重合性メソゲン化合物（ａ）は、たとえば、下記化１の一般式：

（式中、Ｒ₁〜Ｒ₁₂は同一でも異なっていてもよく、−Ｆ、−Ｈ、−ＣＨ₃、−Ｃ₂Ｈ₅または−ＯＣＨ₃を示し、Ｒ₁₃は−Ｈまたは−ＣＨ₃を示し、Ｘ₁は一般式（２）：
−（ＣＨ₂ＣＨ₂Ｏ）_a−（ＣＨ₂）_b−（Ｏ）_c−、を示し、Ｘ₂は−ＣＮまたは−Ｆを示す。但し、一般式（２）中のａは０〜３の整数、ｂは０〜１２の整数、ｃは０または１であり、かつａ＝１〜３のときはｂ＝０、ｃ＝０であり、ａ＝０のときはｂ＝１〜１２、ｃ＝０〜１である。）で表される化合物があげられる。

また、重合性カイラル剤（ｂ）としては、たとえば、ＢＡＳＦ社製ＬＣ７５６があげられる。

上記重合性カイラル剤（ｂ）の配合量は、重合性メソゲン化合物（ａ）と重合性カイラル剤（ｂ）の合計１００重量部に対して、１〜２０重量部程度が好ましく、３〜７重量部がより好適である。重合性メソゲン化合物（ａ）と重合性カイラル剤（ｂ）の割合により螺旋ねじり力（ＨＴＰ）が制御される。前記割合を前記範囲内とすることで、得られるコレステリック液晶フィルムの反射スペクトルが長波長域をカバーできるように反射帯域を選択することができる。

また液晶混合物には、通常、光重合開始剤（ｃ）を含む。光重合開始剤（ｃ）としては各種のものを特に制限なく使用できる。例えば、チバスペシャルティケミカルズ社製のイルガキュア１８４、イルガキュア９０７、イルガキュア３６９、イルガキュア６５１等があげられる。光重合開始剤の配合量は、重合性メソゲン化合物（ａ）と重合性カイラル剤（ｂ）の合計１００重量部に対して、０．０１〜１０重量部程度が好ましく、０．０５〜５重量部がより好適である。

重合性紫外線吸収剤（ｄ）は、重合性官能基を少なくとも１つ有し、かつ紫外線吸収機能を有する化合物を特に制限なく使用することができる。かかる重合性紫外線吸収剤（ｄ）の具体例としては、たとえば、大塚化学社製のＲＵＶＡ−９３、ＢＡＳＦ社製のＵＶＡ９３５ＬＨ等があげられる。重合性紫外線吸収剤（ｄ）の配合量は、重合性メソゲン化合物（ａ）と重合性カイラル剤（ｂ）の合計１００重量部に対して、０．０１〜１０重量部程度が好ましく、２〜５重量部がより好適である。

前記混合物には、得られるコレステリック液晶フィルムの帯域幅を広げるために、紫外線吸収剤を混入して厚み方向での紫外線露光強度差を大きくすることができる。また、モル吸光係数の大きな光反応開始剤を用いることで同様の効果を得ることもできる。

前記混合物は溶液として用いることができる。溶液を調製する際に用いられる溶媒としては、通常、クロロホルム、ジクロロメタン、ジクロロエタン、テトラクロロエタン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、クロロベンゼンなどのハロゲン化炭化水素類、フェノール、パラクロロフェノールなどのフェノール類、ベンゼン、トルエン、キシレン、メトキシベンゼン、１，２−ジメトキベンゼンなどの芳香族炭化水素類、その他、アセトン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、ｔｅｒｔ−ブチルアルコール、グリセリン、エチレングリコール、トリエチレングリコール、エチレンブリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、エチルセルソルブ、ブチルセルソルブ、２−ピロリドン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ピリジン、トリエチルアミン、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、アセトニトリル、ブチロニトリル、二硫化炭素、シクロペンタノン、シクロヘキサノンなどを用いることができる。使用する溶媒としては、特に制限されないが、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン等が好ましい。溶液の濃度は、サーモトロピック液晶性化合物の溶解性や最終的に目的とするコレステリック液晶フィルムの膜厚に依存するため一概には言えないが、通常３〜５０重量％程度とするのが好ましい。

なお、厚み方向でピッチ長が連続変化するコレステリック液晶層を作製する場合にも、前記例示の配向基材を用いることができる。配向方法も同様の方法を採用できる。

（直線偏光反射型偏光子（Ｂ））
直線偏光反射型偏光子（Ｂ）としては、グリッド型偏光子、屈折率差を有する２種以上の材料による２層以上の多層薄膜積層体、ビームスプリッターなどに用いられる屈折率の異なる蒸着多層薄膜、複屈折を有する２種以上の材料による２層以上の複屈折層多層薄膜積層体、複屈折を有する２種以上の樹脂を用いた２層以上の樹脂積層体を延伸したもの、直線偏光を直交する軸方向で反射／透過することで分離するものなどがあげられる。

例えばポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネートに代表される延伸により位相差を発生する材料やポリメチルメタクリレートに代表されるアクリル系樹脂、ＪＳＲ社製のアートンに代表されるノルボルネン系樹脂等の位相差発現量の少ない樹脂を交互に多層積層体として一軸延伸して得られるものを用いることができる。直線偏光反射型偏光子（Ｂ）の具体例としては、３Ｍ社製のＤＢＥＦ、日東電工社製のＰＣＦ等があげられる。

直線偏光反射型偏光子（Ｂ）の選択反射波長帯域幅は偏光素子（Ａ）と同様に望ましくは２００ｎｍ以上、より望ましくは３００ｎｍ以上、さらに望ましくは４００ｎｍ以上ある。可視光域をカバーするためには具体的には４００〜６００ｎｍの範囲をカバーすることが好ましい。可視光域を入射角に関わらずカバーするには入射角に応じて選択反射波長は短波長側にシフトする事から広げられた選択反射波長帯は主に長波長側に延ばして置くことが望ましいが限定する物ではない。

また偏光素子（Ａ）と直線偏光反射型偏光子（Ｂ）は、選択反射波長帯域は少なくとも５５０ｎｍを含み、望ましくは１００ｎｍ以上、さらに望ましくは２００ｎｍ以上、さらに望ましくは３００ｎｍ以上の重なりを有する事が好ましい。

（１／２波長板（Ｃ））
１／２波長板（Ｃ）としては例えばポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネートや、ＪＳＲ製アートンに代表されるノルボルネン系樹脂、ポリビニルアルコール、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリプロピレンやその他のポリオレフィン、ポリアリレート、ポリアミドの等の樹脂フィルムを一軸延伸して得られるもの、あるいは２軸延伸して視野角特性を改善したもの、あるいは棒状液晶のネマチック配向状態を固定したもの等を用いることができる。

１／２波長板（Ｃ）は、各色での光学特性を揃え着色を抑制するために、可視光全域において略１／２波長板として機能する位相差特性を有する広帯域波長板であることが好ましい。余りに波長ごとでの位相差値変化が大きいと波長ごとの偏光特性に差が生じ、これが波長ごとの遮蔽性能に影響するため着色して視認されるため好ましくないからである。かかる１／２波長板（Ｃ）は、面内屈折率が最大となる方向をＸ軸、Ｘ軸に垂直な方向をＹ軸、それぞれの軸方向の屈折率をｎｘ、ｎｙ、厚さｄ（ｎｍ）とした場合に、光源波長帯域（４２０〜６５０ｎｍ）における各波長での正面位相差値：（ｎｘ−ｎｙ）×ｄが、１／２波長±１０％以内であることが好ましい。光源波長帯域内での位相差値の変動は小さい方が好ましく、望ましくは±７％以内、さらに望ましくは±５％以下である。

かかる１／２波長板（Ｃ）は、異種の位相差板の異軸積層、または分子設計による波長分散特性の制御により入射光の波長に関わらず１／２波長相当の位相差を付与できる。

機能する波長帯域幅は広い方が良好であるが、少なくとも光源の発光中心波長が冷陰極管の場合、青＝４３５ｎｍ、緑＝５４５ｎｍ、赤＝６１０ｎｍ近傍に位置し、それぞれの輝線がある程度の半値幅を有して発光することから、１／２波長板（Ｃ）の特性は、少なくとも４２０ｎｍ〜６５０ｎｍ程度の範囲内で機能することが望まれる。このような特性を有した位相差板の素材としてはポリビニルアルコールが代表的であり、光学用に分子設計された材料としては、ＪＳＲ製アートンや日本ゼオン製ゼオノアに代表されるノルボルネン系樹脂フィルム、帝人製ピュアエースＷＲ等が挙げられる。

また１／２波長板（Ｃ）は、斜め入射する光線に対しても１／２波長板として機能することがより望ましい。斜め入射光線に対して１／２波長板の光路長が増大することから位相差値が変化してしまい、本来求められている位相差値から乖離してしまう現象が一般的に生じる。これを防止するべく、１／２波長板（Ｃ）は、厚み方向の位相差を制御し、角度変化に対する位相差変化を低減したものを用いるのが好ましい。これにより、斜め入射光線に対しても垂直入射光線と同等の位相差を付与できる。

厚み方向の位相差値の制御係数として一般的にＮｚ係数による定義が行われる。Ｎｚ係数は、面内屈折率が最大となる方向をＸ軸、Ｘ軸に垂直な方向をＹ軸、フィルムの厚さ方向をＺ軸とし、それぞれの軸方向の屈折率をｎｘ、ｎｙ、ｎｚ、とした場合に、Ｎｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）で表される。斜め方向からの入射光線に対して垂直入射光線と同等の位相差値を付与するには−２．５＜Ｎｚ≦１であるのが好ましい。より好ましくは−２＜Ｎｚ≦０．５である。このような厚み方向の制御を行った位相差板としては日東電工製ＮＲＺフィルムなどが代表としてあげられる。なお、特許文献１７に見られるような手法では斜め方向での副次透過を防ぐことはできない。斜め方向での位相差発現と斜め方向での位相差増大の抑制を両立できないからである。ここに本発明の優位がある。

１／２波長板（Ｃ）は、１枚の位相差板から構成されていてもよく、所望の位相差になるように、２枚以上の位相差板を積層して用いることができる。１／２波長板（Ｃ）の厚さは、通常０．５〜２００μｍであることが好ましく、特に１〜１００μｍであることが好ましい。

（各層の積層）
本発明の光学素子は単に光路に配置するだけではなく、貼り合わせて用いる事も出来る。表面形状ではなく光学素子の偏光特性による透過率制御であるから空気界面を必要としないためである。

前記各層の積層は、作業性や、光の利用効率の観点より各層を接着剤や粘着剤を用いて積層することが望ましい。その場合、接着剤または粘着剤は透明で、可視光領域に吸収を有さず、屈折率は、各層の屈折率と可及的に近いことが表面反射の抑制の観点より望ましい。かかる観点より、例えば、アクリル系粘着剤などが好ましく用いうる。各層は、それぞれ別途配向膜状などでモノドメインを形成し、透光性基材へ転写などの方法によって順次積層していく方法や、接着層などを設けず、配向のために、配向膜などを適宜形成し、各層を順次直接形成して行くことも可能である。

各層および（粘）接着層には、必要に応じて拡散度合い調整用に更に粒子を添加して等方的な散乱性を付与することや、紫外線吸収剤、酸化防止剤、製膜時のレベリング性付与の目的で界面活性剤などを適宜に添加することができる。

（集光バックライトシステム）
光源（液晶セルの配置面とは反対側）には拡散反射板の配置が望ましい。平行光化フィルムにて反射される光線の主成分は斜め入射成分であり、平行光化フィルムにて正反射されてバックライト方向へ戻される。ここで背面側の反射板の正反射性が高い場合には反射角度が保存され、正面方向に出射できずに損失光となる。従って反射戻り光線の反射角度を保存せず、正面方向へ散乱反射成分を増大させるため拡散反射板の配置が望ましい。

本発明による集光特性は直下型バックライトや無機／有機ＥＬ素子のような拡散面光源であっても正面方向に集光制御できる。

本発明の光学素子（Ｘ）、（Ｙ）とバックライト光源（Ｌ）の間には適当な拡散板（Ｄ）を設置することが望ましい。斜め入射し、反射された光線をバックライト導光体近傍にて散乱させ、その一部を垂直入射方向へ散乱せしめることで光の再利用効率が高まるためである。拡散板としては、表面凹凸形状による物の他、屈折率が異なる微粒子を樹脂中に包埋する等の方法で得られる。この拡散板は光学素子（Ｘ）、（Ｙ）とバックライト間に挟み込んでも良いし、光学素子（Ｘ）、（Ｙ）に貼り合わせてもよい。

光学素子（Ｘ）、（Ｙ）を貼り合わせた液晶セル（ＬＣ）をバックライトと近接して配置する場合、フィルム表面とバックライトの隙間でニュートンリングが生じる恐れがあるが、本発明における光学素子（Ｘ）、（Ｙ）の導光板側表面に表面凹凸を有する拡散板を配置することによってニュートンリングの発生を抑制することができる。また、本発明における光学素子（Ｘ）、（Ｙ）の表面そのものに凹凸構造と光拡散構造を兼ねた層を形成しても良い。

（液晶表示装置）
上記光学素子（Ｘ）、（Ｙ）は、液晶セル（ＬＣ）の両側に偏光板（Ｐ）が配置されている液晶表示装置に好適に適用され、上記光学素子（Ｘ）、（Ｙ）は液晶セルの光源側面の偏光板（Ｐ）側に適用される。図１３、図１４は、直線偏光反射型偏光子（Ｂ）に、偏光板（Ｐ）が積層したものである。上記光学素子（Ｘ）、（Ｙ）は、偏光素子（Ａ）が光源側になるように配置される。

図１６乃至図１９に、液晶表示装置を例示している。図１６乃至図１９では光学素子（Ｙ）を用いた場合を例示している。光源（Ｌ）とともに反射板（ＲＦ）も示す。図１６は、光源（Ｌ）として直下型バックライト（Ｌ）を用いた場合である。図１７は、導光板（Ｓ）にサイドライト型光源（Ｌ）を用いた場合である。図１８は、面状光源（Ｌ）を用いた場合である。図１９は、プリズムシート（Ｚ）を用いた場合である。

上記平行光化されたバックライトと組み合わされた液晶表示装置に、後方散乱、偏光解消を有さない拡散板を液晶セル視認側に積層することにより、正面近傍の良好な表示特性の光線を拡散し、全視野角内で均一で良好な表示特性を得ることによって視野角拡大化ができる。

ここで用いられる視野角拡大フィルムは実質的に後方散乱を有さない拡散板が用いられる。拡散板は、拡散粘着材として設けることができる。配置場所は液晶表示装置の視認側であるが偏光板の上下いずれでも使用可能である。ただし画素のにじみ等の影響やわずかに残る後方散乱によるコントラスト低下を防止するために偏光板〜液晶セル間など、可能な限りセルに近い層に設けることが望ましい。またこの場合には実質的に偏光を解消しないフィルムが望ましい。例えば特開２０００−３４７００６号公報、特開２０００−３４７００７号公報に開示されているような微粒子分散型拡散板が好適に用いられる。

偏光板より外側に視野角拡大フィルムを位置する場合には液晶層−偏光板まで平行光化された光線が透過するのでＴＮ液晶セルの場合は特に視野角補償位相差板を用いなくともよい。ＳＴＮ液晶セルの場合には正面特性のみ良好に補償した位相差フィルムを用いるだけでよい。この場合には視野角拡大フィルムが空気表面を有するので表面形状による屈折効果によるタイプの採用も可能である。

一方で偏光板と液晶層間に視野角拡大フィルムを挿入する場合には偏光板を透過する段階では拡散光線となっている。ＴＮ液晶の場合、偏光子そのものの視野角特性は補償する必要がある。この場合には偏光子の視野角特性を補償する位相差板を偏光子と視野角拡大フィルムの間に挿入する必要がある。ＳＴＮ液晶の場合にはＳＴＮ液晶の正面位相差補償に加えて偏光子の視野角特性を補償する位相差板を挿入する必要がある。

従来から存在するマイクロレンズアレイフィルムやホログラムフィルムのように、内部に規則性構造体を有する視野角拡大フィルムの場合、液晶表示装置のブラックマトリクスや従来のバックライトの平行光化システムが有するマイクロレンズアレイ／プリズムアレイ／ルーバー／マイクロミラーアレイ等の微細構造と干渉しモアレを生じやすかった。しかし本発明における平行光化フィルムは面内に規則性構造が視認されず、出射光線に規則性変調が無いので視野角拡大フィルムとの相性や配置順序を考慮する必要はない。従って視野角拡大フィルムは液晶表示装置の画素ブラックマトリクスと干渉／モアレを発生しなければ特に制限はなく選択肢は広い。

本発明においては視野角拡大フィルムとして実質的に後方散乱を有さない、偏光を解消しない、特開２０００−３４７００６号公報、特開２０００−３４７００７号公報に記載されているような光散乱板で、ヘイズ８０％〜９０％の物が好適に用いられる。その他、ホログラムシート、マイクロプリズムアレイ、マイクロレンズアレイ等、内部に規則性構造を有していても液晶表示装置の画素ブラックマトリクスと干渉／モアレを形成しなければ使用可能である。このような一次集光手段は、法線方向から±６０度以内に集光するもの、さらには±５０度以内に集光するものが好ましい。

（その他の材料）
なお、液晶表示装置には、常法に従って、各種の光学層等が適宜に用いられて作製される。

偏光板は、通常、偏光子の片側または両側に保護フィルムを有するものが一般に用いられる。

偏光子は、特に制限されず、各種のものを使用できる。偏光子としては、たとえば、ポリビニルアルコール系フィルム、部分ホルマール化ポリビニルアルコール系フィルム、エチレン・酢酸ビニル共重合体系部分ケン化フィルム等の親水性高分子フィルムに、ヨウ素や二色性染料等の二色性物質を吸着させて一軸延伸したもの、ポリビニルアルコールの脱水処理物やポリ塩化ビニルの脱塩酸処理物等ポリエン系配向フィルム等があげられる。これらのなかでもポリビニルアルコール系フィルムとヨウ素などの二色性物質からなる偏光子が好適である。これら偏光子の厚さは特に制限されないが、一般的に、５〜８０μｍ程度である。

ポリビニルアルコール系フィルムをヨウ素で染色し一軸延伸した偏光子は、たとえば、ポリビニルアルコールをヨウ素の水溶液に浸漬することによって染色し、元長の３〜７倍に延伸することで作製することができる。必要に応じてホウ酸や硫酸亜鉛、塩化亜鉛等を含んでいてもよいヨウ化カリウムなどの水溶液に浸漬することもできる。さらに必要に応じて染色の前にポリビニルアルコール系フィルムを水に浸漬して水洗してもよい。ポリビニルアルコール系フィルムを水洗することでポリビニルアルコール系フィルム表面の汚れやブロッキング防止剤を洗浄することができるほかに、ポリビニルアルコール系フィルムを膨潤させることで染色のムラなどの不均一を防止する効果もある。延伸はヨウ素で染色した後に行っても良いし、染色しながら延伸してもよいし、また延伸してからヨウ素で染色してもよい。ホウ酸やヨウ化カリウムなどの水溶液中や水浴中でも延伸することができる。

前記偏光子の片面または両面に設けられる透明保護フィルムを形成する材料としては、透明性、機械的強度、熱安定性、水分遮蔽性、等方性などに優れるものが好ましい。例えば、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等のポリエステル系ポリマー、ジアセチルセルロースやトリアセチルセルロース等のセルロース系ポリマー、ポリメチルメタクリレート等のアクリル系ポリマー、ポリスチレンやアクリロニトリル・スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）等のスチレン系ポリマー、ポリカーボネート系ポリマーなどがあげられる。また、ポリエチレン、ポリプロピレン、シクロ系ないしはノルボルネン構造を有するポリオレフィン、エチレン・プロピレン共重合体の如きポリオレフィン系ポリマー、塩化ビニル系ポリマー、ナイロンや芳香族ポリアミド等のアミド系ポリマー、イミド系ポリマー、スルホン系ポリマー、ポリエーテルスルホン系ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン系ポリマー、ポリフェニレンスルフィド系ポリマー、ビニルアルコール系ポリマー、塩化ビニリデン系ポリマー、ビニルブチラール系ポリマー、アリレート系ポリマー、ポリオキシメチレン系ポリマー、エポキシ系ポリマー、または前記ポリマーのブレンド物なども前記透明保護フィルムを形成するポリマーの例としてあげられる。透明保護フィルムは、アクリル系、ウレタン系、アクリルウレタン系、エポキシ系、シリコーン系等の熱硬化型、紫外線硬化型の樹脂の硬化層として形成することもできる。

また、特開２００１−３４３５２９号公報（ＷＯ０１／３７００７）に記載のポリマーフィルム、たとえば、（Ａ）側鎖に置換および／または非置換イミド基を有する熱可塑性樹脂と、（Ｂ）側鎖に置換および／または非置換フェニルならびにニトリル基を有する熱可塑性樹脂を含有する樹脂組成物があげられる。具体例としてはイソブチレンとＮ−メチルマレイミドからなる交互共重合体とアクリロニトリル・スチレン共重合体とを含有する樹脂組成物のフィルムがあげられる。フィルムは樹脂組成物の混合押出品などからなるフィルムを用いることができる。

保護フィルムの厚さは、適宜に決定しうるが、一般には強度や取扱性等の作業性、薄層性などの点より１〜５００μｍ程度である。特に１〜３００μｍが好ましく、５〜２００μｍがより好ましい。

また、保護フィルムは、できるだけ色付きがないことが好ましい。したがって、Ｒｔｈ＝［（ｎｘ＋ｎｙ）／２−ｎｚ］・ｄ（ただし、ｎｘ、ｎｙはフィルム平面内の主屈折率、ｎｚはフィルム厚方向の屈折率、ｄはフィルム厚みである）で表されるフィルム厚み方向の位相差値が−９０ｎｍ〜＋７５ｎｍである保護フィルムが好ましく用いられる。かかる厚み方向の位相差値（Ｒｔｈ）が−９０ｎｍ〜＋７５ｎｍのものを使用することにより、保護フィルムに起因する偏光板の着色（光学的な着色）をほぼ解消することができる。厚み方向位相差値（Ｒｔｈ）は、さらに好ましくは−８０ｎｍ〜＋６０ｎｍ、特に−７０ｎｍ〜＋４５ｎｍが好ましい。

保護フィルムとしては、偏光特性や耐久性などの点より、トリアセチルセルロース等のセルロース系ポリマーが好ましい。特にトリアセチルセルロースフィルムが好適である。なお、偏光子の両側に保護フィルムを設ける場合、その表裏で同じポリマー材料からなる保護フィルムを用いてもよく、異なるポリマー材料等からなる保護フィルムを用いてもよい。前記偏光子と保護フィルムとは通常、水系粘着剤等を介して密着している。水系接着剤としては、イソシアネート系接着剤、ポリビニルアルコール系接着剤、ゼラチン系接着剤、ビニル系ラテックス系、水系ポリウレタン、水系ポリエステル等を例示できる。

前記透明保護フィルムの偏光子を接着させない面には、ハードコート層や反射防止処理、スティッキング防止や、拡散ないしアンチグレアを目的とした処理を施したものであってもよい。

ハードコート処理は偏光板表面の傷付き防止などを目的に施されるものであり、例えばアクリル系、シリコーン系などの適宜な紫外線硬化型樹脂による硬度や滑り特性等に優れる硬化皮膜を透明保護フィルムの表面に付加する方式などにて形成することができる。反射防止処理は偏光板表面での外光の反射防止を目的に施されるものであり、従来に準じた反射防止膜などの形成により達成することができる。また、スティッキング防止処理は隣接層との密着防止を目的に施される。

またアンチグレア処理は偏光板の表面で外光が反射して偏光板透過光の視認を阻害することの防止等を目的に施されるものであり、例えば、サンドブラスト方式やエンボス加工方式による粗面化方式や透明微粒子の配合方式などの適宜な方式にて透明保護フィルムの表面に微細凹凸構造を付与することにより形成することができる。前記表面微細凹凸構造の形成に含有させる微粒子としては、例えば、平均粒径が０．５〜５０μｍのシリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、酸化錫、酸化インジウム、酸化カドミウム、酸化アンチモン等からなる導電性のこともある無機系微粒子、架橋又は未架橋のポリマー等からなる有機系微粒子などの透明微粒子が用いられる。表面微細凹凸構造を形成する場合、微粒子の使用量は、表面微細凹凸構造を形成する透明樹脂１００重量部に対して一般的に２〜５０重量部程度であり、５〜２５重量部が好ましい。アンチグレア層は、偏光板透過光を拡散して視角などを拡大するための拡散層（視角拡大機能など）を兼ねるものであってもよい。

なお、前記反射防止層、スティッキング防止層、拡散層やアンチグレア層等は、透明保護フィルムそのものに設けることができるほか、別途光学層として透明保護フィルムとは別体のものとして設けることもできる。

また位相差板を、視角補償フィルムとして偏光板に積層して広視野角偏光板として用いられる。視角補償フィルムは、液晶表示装置の画面を、画面に垂直でなくやや斜めの方向から見た場合でも、画像が比較的鮮明にみえるように視野角を広げるためのフィルムである。前記位相差板は、使用目的に応じた適宜な１／４波長板、１／２波長板が用いられる。これらの材料は、１／２波長板（Ｃ）と同様の材料を用いて位相差を制御したものを用いることができる。

このような視角補償位相差板としては、他に二軸延伸処理や直交する二方向に延伸処理等された複屈折を有するフィルム、傾斜配向フィルムのような二方向延伸フィルムなどが用いられる。傾斜配向フィルムとしては、例えばポリマーフィルムに熱収縮フィルムを接着して加熱によるその収縮力の作用下にポリマーフィルムを延伸処理又は／及び収縮処理したものや、液晶ポリマーを斜め配向させたものなどが挙げられる。視角補償フィルムは、液晶セルによる位相差に基づく視認角の変化による着色等の防止や良視認の視野角の拡大などを目的として適宜に組み合わせることができる。

また良視認の広い視野角を達成する点などより、液晶ポリマーの配向層、特にディスコティック液晶ポリマーの傾斜配向層からなる光学的異方性層をトリアセチルセルロースフィルムにて支持した光学補償位相差板が好ましく用いうる。

前記のほか実用に際して積層される光学層については特に限定はないが、例えば反射板や半透過板などの液晶表示装置等の形成に用いられることのある光学層を１層または２層以上用いることができる。特に、楕円偏光板または円偏光板に、更に反射板または半透過反射板が積層されてなる反射型偏光板または半透過型偏光板があげられる。

反射型偏光板は、偏光板に反射層を設けたもので、視認側（表示側）からの入射光を反射させて表示するタイプの液晶表示装置などを形成するためのものであり、バックライト等の光源の内蔵を省略できて液晶表示装置の薄型化を図りやすいなどの利点を有する。反射型偏光板の形成は、必要に応じ透明保護層等を介して偏光板の片面に金属等からなる反射層を付設する方式などの適宜な方式にて行うことができる。

反射型偏光板の具体例としては、必要に応じマット処理した保護フィルムの片面に、アルミニウム等の反射性金属からなる箔や蒸着膜を付設して反射層を形成したものなどがあげられる。また前記保護フィルムに微粒子を含有させて表面微細凹凸構造とし、その上に微細凹凸構造の反射層を有するものなどもあげられる。前記した微細凹凸構造の反射層は、入射光を乱反射により拡散させて指向性やギラギラした見栄えを防止し、明暗のムラを抑制しうる利点などを有する。また微粒子含有の保護フィルムは、入射光及びその反射光がそれを透過する際に拡散されて明暗ムラをより抑制しうる利点なども有している。保護フィルムの表面微細凹凸構造を反映させた微細凹凸構造の反射層の形成は、例えば真空蒸着方式、イオンプレーティング方式、スパッタリング方式等の蒸着方式やメッキ方式などの適宜な方式で金属を透明保護層の表面に直接付設する方法などにより行うことができる。

反射板は前記の偏光板の保護フィルムに直接付与する方式に代えて、その透明フィルムに準じた適宜なフィルムに反射層を設けてなる反射シートなどとして用いることもできる。なお反射層は、通常、金属からなるので、その反射面が保護フィルムや偏光板等で被覆された状態の使用形態が、酸化による反射率の低下防止、ひいては初期反射率の長期持続の点や、保護層の別途付設の回避の点などより好ましい。

なお、半透過型偏光板は、上記において反射層で光を反射し、かつ透過するハーフミラー等の半透過型の反射層とすることにより得ることができる。半透過型偏光板は、通常液晶セルの裏側に設けられ、液晶表示装置などを比較的明るい雰囲気で使用する場合には、視認側（表示側）からの入射光を反射させて画像を表示し、比較的暗い雰囲気においては、半透過型偏光板のバックサイドに内蔵されているバックライト等の内蔵光源を使用して画像を表示するタイプの液晶表示装置などを形成できる。すなわち、半透過型偏光板は、明るい雰囲気下では、バックライト等の光源使用のエネルギーを節約でき、比較的暗い雰囲気下においても内蔵光源を用いて使用できるタイプの液晶表示装置などの形成に有用である。

また、偏光板は上記の偏光分離型偏光板の如く、偏光板と２層又は３層以上の光学層とを積層したものからなっていてもよい。従って、上記の反射型偏光板や半透過型偏光板と位相差板を組み合わせた反射型楕円偏光板や半透過型楕円偏光板などであってもよい。

上記の楕円偏光板や反射型楕円偏光板は、偏光板または反射型偏光板と位相差板を適宜な組合せで積層したものである。かかる楕円偏光板等は、（反射型）偏光板と位相差板の組合せとなるようにそれらを液晶表示装置の製造過程で順次別個に積層することよって形成することができるが、予め積層して楕円偏光板等の光学フィルムとしたものは、品質の安定性や積層作業性等に優れて液晶表示装置などの製造効率を向上させうる利点がある。

本発明の光学素子には、粘着層または接着層を設けることもできる。粘着層は、液晶セルへの貼着に用いることができる他、光学層の積層に用いられる。前記光学フィルムの接着に際し、それらの光学軸は目的とする位相差特性などに応じて適宜な配置角度とすることができる。

接着剤や粘着剤としては特に制限されない。例えばアクリル系重合体、シリコーン系ポリマー、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、ポリビニルエーテル、酢酸ビニル／塩化ビニルコポリマー、変性ポリオレフィン、エポキシ系、フッ素系、天然ゴム、合成ゴム等のゴム系などのポリマーをベースポリマーとするものを適宜に選択して用いることができる。特に、光学的透明性に優れ、適度な濡れ性と凝集性と接着性の粘着特性を示して、耐候性や耐熱性などに優れるものが好ましく用いうる。

前記接着剤や粘着剤にはベースポリマーに応じた架橋剤を含有させることができる。また接着剤には、例えば天然物や合成物の樹脂類、特に、粘着性付与樹脂や、ガラス繊維、ガラスビーズ、金属粉、その他の無機粉末等からなる充填剤や顔料、着色剤、酸化防止剤などの添加剤を含有していてもよい。また微粒子を含有して光拡散性を示す接着剤層などであってもよい。

接着剤や粘着剤は、通常、ベースポリマーまたはその組成物を溶剤に溶解又は分散させた固形分濃度が１０〜５０重量％程度の接着剤溶液として用いられる。溶剤としては、トルエンや酢酸エチル等の有機溶剤や水等の接着剤の種類に応じたものを適宜に選択して用いることができる。

粘着層や接着層は、異なる組成又は種類等のものの重畳層として偏光板や光学フィルムの片面又は両面に設けることもできる。粘着層の厚さは、使用目的や接着力などに応じて適宜に決定でき、一般には１〜５００μｍであり、５〜２００μｍが好ましく、特に１０〜１００μｍが好ましい。

粘着層等の露出面に対しては、実用に供するまでの間、その汚染防止等を目的にセパレータが仮着されてカバーされる。これにより、通例の取扱状態で粘着層に接触することを防止できる。セパレータとしては、上記厚さ条件を除き、例えばプラスチックフィルム、ゴムシート、紙、布、不織布、ネット、発泡シートや金属箔、それらのラミネート体等の適宜な薄葉体を、必要に応じシリコーン系や長鏡アルキル系、フッ素系や硫化モリブデン等の適宜な剥離剤でコート処理したものなどの、従来に準じた適宜なものを用いうる。

なお本発明において、上記光学素子等、また粘着層などの各層には、例えばサリチル酸エステル系化合物やベンゾフェノール系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物やシアノアクリレート系化合物、ニッケル錯塩系化合物等の紫外線吸収剤で処理する方式などの方式により紫外線吸収能をもたせたものなどであってもよい。

以下に本発明を実施例および比較例をあげて具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例により何ら制限されるものではない。各測定は下記の通りである。

（反射波長帯域）：反射スペクトルを分光光度計（大塚電子株式会社製、瞬間マルチ測光システム，ＭＣＰＤ−２０００）にて測定し、最大反射率の半分の反射率を有する反射波長帯域とした。

（歪み率）：偏光素子の歪み率を評価するために、サンプルの透過スペクトルを瞬間マルチ測光計（大塚電子株式会社製 ＭＣＰＤ―２０００）により測定した。自然光を投光させ、サンプルを投光に対して垂直に設置（正面からの出射光を測定）した場合と、垂直方向から６０°サンプルを傾けて設置（６０°出射光の測定）した場合のそれぞれについて、それらを透過した光の状態を、出射側に配置した偏光板で、偏光板を１０度づつ回した時の透過スペクトルを測定した。偏光板は、シグマ光器製グラムトムソンプリズム偏光子を用いた（消光比０．００００１以下）。歪み率は下記の計算式から求めた。歪み率＝最小透過率／最大透過率。

（位相差）：波長板の位相差は、面内屈折率が最大となる方向をＸ軸、Ｘ軸に垂直な方向をＹ軸、フィルムの厚さ方向をＺ軸とし、それぞれの軸方向の屈折率をｎｘ、ｎｙ、ｎｚとして、５５０ｎｍにおける屈折率ｎｘ、ｎｙ、ｎｚを自動複屈折測定装置（王子計測機器株式会社製，自動複屈折計ＫＯＢＲＡ２１ＡＤＨ）により計測した。厚さｄ（ｎｍ）から、正面位相差：（ｎｘ−ｎｙ）×ｄを算出した。また、Ｎｚ係数を算出した。

光源装置（拡散光源）にはハクバ製のライトテーブルＫＬＶ７０００を用いた。他の測定器は、ヘイズ測定（村上色彩製，ヘイズメーターＨＭ１５０）、透過反射の分光特性（日立製作所，分光光度計Ｕ４１００）、偏光板の特性（村上色彩製，ＤＯＴ３）、輝度計測（トプコン製，輝度計ＢＭ７）、輝度、色調の角度分布計測器（ＥＬＤＩＭ製，Ｅｚ‐Ｃｏｎｔｒａｓｔ）、紫外線照射器（ウシオ電機製，ＵＶＣ３２１ＡＭ１）を用いた。

実施例１
（偏光素子（Ａ））
欧州特許出願公開第０８３４７５４号明細書に基づき、選択反射中心波長が４６０ｎｍ、５１０ｎｍ、５８０ｎｍ、６６０ｎｍ、８００ｎｍの５種のコレステリック液晶ポリマーを作製した。

コレステリック液晶ポリマーは、下記化２：

で表される重合性ネマチック液晶モノマーＡと、下記化３：

で表される重合性カイラル剤Ｂを、下記に示す割合（重量比）
選択反射中心波長：モノマーＡ／カイラル剤Ｂ（配合比）：選択反射波長帯域（ｎｍ）
４６０ｎｍ： ９．２／１ ：４３０〜４９０ｎｍ
５１０ｎｍ： １０．７／１ ：４８０〜５５０ｎｍ
５８０ｎｍ： １２．８／１ ：５４０〜６２０ｎｍ
６６０ｎｍ： １４．９／１ ：６２０〜８１０ｎｍ
８００ｎｍ： １７／１ ：７００〜９００ｎｍ
で配合した液晶混合物を重合することにより作製した。

前記液晶混合物は、それぞれはテトラヒドロフランに溶解した３３重量％溶液にした後、６０℃環境下にて窒素パージし、反応開始剤（アゾビスイソブチロニトリル，前記混合物に対して０．５重量％）を添加して重合処理を行った。得られた重合物はジエチルエーテルにて再沈分離し精製した。

上記コレステリック液晶ポリマーを塩化メチレンに溶解して１０重量％溶液を調製した。当該溶液を、配向基材に、乾燥時の厚みが約１．５μｍになるようワイヤーバーで塗工した。配向基材として、７５μｍ厚のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを用い、その表面にポリイミド配向膜を約０．１μｍ塗工し、レーヨン製ラビング布でラビングしたものを用いた。塗工後、１４０℃で１５分間乾燥した。この加熱処理終了後、液晶を室温にて冷却固定し薄膜を得た。

得られた液晶薄膜上に同様の工程を経て各色を重ね塗りし、長波長側から短波長側に順次積層を行った。これにより、各液晶層を短波長側から順に５層を積層した約８μｍ厚のコレステリック液晶の積層体を得た。得られたコレステリック液晶の積層体はＰＥＴ基材より剥離して用いた。得られたコレステリック液晶の積層体は４３０ｎｍ〜９００ｎｍで選択反射機能を有した。これを偏光素子（Ａ１−１）とした。

偏光素子（Ａ１−１）は、正面方向での歪み率が約０．５５、６０°傾斜方向での歪み率が約０．０５であった。偏光素子（Ａ１−１）を透過した出射光は、入射角度が大きい出射光は直線偏光であり、当該直線偏光は、偏光素子面の法線方向（正面）に対し実質的に直交方向に偏光軸を有していた。

（直線偏光反射型偏光子（Ｂ））
３Ｍ社製のＤＢＥＦを使用した。

（光学素子（Ｘ））
図１１に示すように、偏光素子（Ａ１−１）、直線偏光反射型偏光子（Ｂ）の順に、日東電工製のアクリル系粘着材（ＮＯ．７）：厚み２０μｍを用いて積層して、光学素子（Ｘ１）を得た。

（特性評価）
上記光学素子（Ｘ１）を偏光素子（Ａ１−１）を下側にして拡散光源上に配置し、出射光計測を行った。結果を図２０に示す。直線偏光反射型偏光子（Ｂ）の反射軸方位で集光特性を有している。集光半値幅は±３２°で、深い角度の透過が抑えられている。

実施例２
（１／２波長板（Ｃ））
日東電工製ポリカーボネート製位相差フィルム（ＴＲフィルム）を用いた。正面位相差値２７０ｎｍ、Ｎｚ＝約１．０、厚み３５μｍ、４３０ｎｍでの位相差値は約＋８％、６５０ｎｍでの位相差値は約−５％であった。

（光学素子（Ｘ））
偏光素子（Ａ１−１）、直線偏光反射型偏光子（Ｂ）は実施例１と同様のものを用いた。図１２に示すように、偏光素子（Ａ１−１）、１／２波長板（Ｃ）、直線偏光反射型偏光子（Ｂ）の順に、日東電工製のアクリル系粘着材（ＮＯ．７）：厚み２０μｍを用いて積層して、光学素子（Ｙ１）を得た。この時、直線偏光反射型偏光子（Ｂ）の偏光透過軸と１／２波長板（Ｃ）の遅相軸となす角が２２．５°なるようにした。

（特性評価）
上記光学素子（Ｙ１）を拡散光源上に配置し、出射光計測を行った。結果を図２１に示す。直線偏光反射型偏光子（Ｂ）の偏光透過軸に対して４５°方位が半値幅±４０度前後に絞り込まれた。このとき直線偏光反射型偏光子（Ｂ）の透過軸方位は、ｘ軸から４５度ずれており、実施例１とは、全反射する方位角を４５度ずらすことができていた。

実施例３
実施例２で得られた光学素子（Ｙ１）の直線偏光反射型偏光子（Ｂ）側に、図１４に示すように、偏光板（Ｐ）を軸角度が平行になるように配置し日東電工製のアクリル系粘着材（ＮＯ．７）：厚み２０μｍを用いて貼り合わせた。偏光板（Ｐ）としては、日東電工製のＮＰＦ−ＴＥＧ１４６５ＤＵを用いた。

（特性評価）
上記偏光板（Ｐ）付き光学素子（Ｙ１）を拡散光源上に配置し、出射光計測を行った。結果を図２２に示す。偏光板付きの状態でも前述の実施例２と同様に正面方向に出射光強度が高く、斜め方向で遮光された光学素子として機能していることが分かる。

実施例４
シャープ製ＴＦＴ液晶表示装置（型番ＬＱ１０Ｄ３６２／１０．４／ＴＦＴ）から、下側偏光板を剥離除去したものに、上記実施例３で得られた偏光板（Ｐ）付き光学素子（Ｙ１）を、当該偏光板（Ｐ）の偏光軸方向が一致する向きで貼り合わせた。さらにバックライト導光体と液晶セル間に配置されていたプリズムシート２枚を除去した。概略は図１７の通りであった。

（特性評価）
上記液晶表示装置の出射光計測を行った。結果を図２３に示す。液晶表示装置付きの状態でも前述の実施例３と同様に正面方向に出射光強度が高く、斜め方向で遮光された光学素子として機能していることが分かる。

実施例５
実施例４において、プリズムシート２枚を除去しなかったこと以外は実施例４と同様の液晶表示装置とした。概略は図１９の通りであった。

（特性評価）
上記液晶表示装置の出射光計測を行った。結果を図２４に示す。プリズムシート付きの状態でも前述の実施例４と同様に正面方向に出射光強度が高く、斜め方向で遮光された光学素子として機能していることが分かる。

実施例６
（偏光素子（Ａ））

で表される光重合性メソゲン化合物（重合性ネマチック液晶モノマー）９６重量部および重合性カイラル剤（ＢＡＳＦ社製ＬＣ７５６）４重量部および溶媒（メチルエチルケトン）を調整配合した溶液に、その固形分に対し、光重合開始剤（チバスペシャルティケミカルズ社製，イルガキュア１８４）を５重量％添加した塗工液（固形分含有量２０重量％）を調製した。当該塗工液を、延伸ＰＥＴフィルム（配向基材）上にキャストし、８０℃で２分間乾燥させた後、もう一方のＰＥＴ基材をラミネートした。次いで、１２０℃で加熱しながら３ｍＷ／ｃｍ²で５分間紫外線照射し、コレステリック液晶層を得た。一方のＰＥＴ基材面に他の基材をイソシアネート系接着剤を用いて転写し片方のＰＥＴ基材を取り除いた。得られたコレステリック液晶層は厚み９μｍであり選択反射帯域は４３０ｎｍ〜８６０ｎｍであった。

ピッチ長は断面ＴＥＭ写真により測定した。コレステリックピッチはおおむね連続に厚み方向で変化していた。これを偏光素子（Ａ１−２）とした。

偏光素子（Ａ１−２）は、正面方向での歪み率が約０．９９、６０°傾斜方向での歪み率が約０．１０であった。偏光素子（Ａ１−２）を透過した出射光は、入射角度が大きい出射光は直線偏光であり、当該直線偏光は、偏光素子面の法線方向（正面）に対し実質的に直交方向に偏光軸を有していた。

（光学素子（Ｘ））
実施例１において、偏光素子（Ａ１−１）の代わりに、偏光素子（Ａ１−２）を用いたこと以外は実施例１と同様にして、光学素子（Ｘ２）を得た。

（特性評価）
上記光学素子（Ｘ２）を拡散光源上に配置し、出射光計測を行った。結果は実施例１と概略同等であった。

実施例７
（偏光素子（Ａ））
上記化４で表される光重合性メソゲン化合物（重合性ネマチック液晶モノマー）９６重量部および重合性カイラル剤（ＢＡＳＦ社製ＬＣ７５６）４重量部および溶媒（シクロペンタノン）を調整配合した溶液に、その固形分に対し、光重合開始剤（チバスペシャルティケミカルズ社製，イルガキュア９０７）を０．５重量％添加した塗工液（固形分含有量３０重量％）を調製した。当該塗工液を、延伸ＰＥＴフィルム（配向基材）上にワイヤーバーを用いて乾燥後の厚みで７μｍとなるようにキャストし、溶媒を１００℃で２分間乾燥させた。得られた膜にＰＥＴ側から４０℃の空気雰囲気下で第１ＵＶ照射を４０ｍＷ／ｃｍ²で１．２秒間行った。引き続き空気雰囲気下で、３℃／秒の昇温速度で９０℃まで昇温させながら、第２ＵＶ照射を４ｍＷ／ｃｍ²で６０秒間行った。次に窒素雰囲気下でＰＥＴ側から第３ＵＶ照射を６０ｍＷ／ｃｍ²で１０秒間行うことで選択反射帯域が４２５〜９００ｎｍのコレステリック液晶層を得た。

ピッチ長は断面ＴＥＭ写真により測定した。コレステリックピッチはおおむね連続に厚み方向で変化していた。これを偏光素子（Ａ１−３）とした。

偏光素子（Ａ１−３）は、正面方向での歪み率が約０．９９、６０°傾斜方向での歪み率が約０．０４であった。偏光素子（Ａ１−３）を透過した出射光は、入射角度が大きい出射光は直線偏光であり、当該直線偏光は、偏光素子面の法線方向（正面）に対し実質的に直交方向に偏光軸を有していた。

（光学素子（Ｘ））
実施例１において、偏光素子（Ａ１−１）の代わりに、偏光素子（Ａ１−３）を用いたこと以外は実施例１と同様にして、光学素子（Ｘ３）を得た。

（特性評価）
上記光学素子（Ｘ３）を拡散光源上に配置し、出射光計測を行った。結果は実施例１と概略同等であった。

実施例８
（偏光素子（Ａ））
上記化４で表される光重合性メソゲン化合物（重合性ネマチック液晶モノマー）９６重量部および重合性カイラル剤（ＢＡＳＦ社製ＬＣ７５６）４重量部および溶媒（シクロペンタノン）を選択反射中心波長が５５０ｎｍとなるように調整配合した溶液に、その固形分に対し、光重合開始剤（チバスペシャルティケミカルズ社製，イルガキュア９０７）を３重量％添加した塗工液（固形分含有量３０重量％）を調製した。当該塗工液を、延伸ＰＥＴフィルム（配向基材）上にワイヤーバーを用いて乾燥後の厚みで６μｍとなるようにキャストし、溶媒を１００℃で２分間乾燥させた。得られた膜にＰＥＴ側から４０℃の空気雰囲気下で第１ＵＶ照射を５０ｍＷ／ｃｍ²で１秒間行った。その後ＵＶ照射なしの状態で９０℃で１分間加熱した（このときの選択反射帯域は４２０〜６５０ｎｍであった）。次に第２ＵＶ照射を９０℃の空気雰囲気下で５ｍＷ／ｃｍ²、６０秒間行った（このときの選択反射帯域は４２０〜９００ｎｍであった）。次に窒素雰囲気下でＰＥＴ側から第３ＵＶ照射を８０ｍＷ／ｃｍ²で３０秒間行うことで選択反射帯域が４２５〜９００ｎｍのコレステリック液晶層を得た。

ピッチ長は断面ＴＥＭ写真により測定した。コレステリックピッチはおおむね連続に厚み方向で変化していた。これを偏光素子（Ａ１−４）とした。

偏光素子（Ａ１−４）は、正面方向での歪み率が約０．９９、６０°傾斜方向での歪み率が約０．０４であった。偏光素子（Ａ１−４）を透過した出射光は、入射角度が大きい出射光は直線偏光であり、当該直線偏光は、偏光素子面の法線方向（正面）に対し実質的に直交方向に偏光軸を有していた。

（光学素子（Ｘ））
実施例１において、偏光素子（Ａ１−１）の代わりに、偏光素子（Ａ１−４）を用いたこと以外は実施例１と同様にして、光学素子（Ｘ４）を得た。

（特性評価）
上記光学素子（Ｘ４）を拡散光源上に配置し、出射光計測を行った。結果は実施例１と概略同等であった。

実施例９
（偏光素子（Ａ））
欧州特許出願公開第０８３４７５４号明細書に基づき、選択反射中心波長が４１０ｎｍ、４６０ｎｍ、５１０ｎｍ、５８０ｎｍ、６６０ｎｍ、７５０ｎｍ、８５０ｎｍの７種のコレステリック液晶ポリマーを作製した。

コレステリック液晶ポリマーは、実施例１で用いた重合性ネマチック液晶モノマーＡと、重合性カイラル剤Ｂを、下記に示す割合（重量比）
選択反射中心波長：モノマーＡ／カイラル剤Ｂ（配合比）：選択反射波長帯域（ｎｍ）
４１０ｎｍ： ８．５／１ ：３８０〜４４０ｎｍ
４６０ｎｍ： ９．２／１ ：４３０〜４９０ｎｍ
５１０ｎｍ： １０．７／１ ：４８０〜５５０ｎｍ
５８０ｎｍ： １２．８／１ ：５４０〜６２０ｎｍ
６６０ｎｍ： １４．９／１ ：６２０〜８１０ｎｍ
８００ｎｍ： １７／１ ：７００〜９００ｎｍ
８５０ｎｍ： ２０／１ ：８００〜１０００ｎｍ
で配合した液晶混合物を重合することにより作製した。

前記液晶混合物は、それぞれはテトラヒドロフランに溶解した３３重量％溶液にした後、６０℃環境下にて窒素パージし、反応開始剤（アゾビスイソブチロニトリル，前記混合物に対して０．５重量％）を添加して重合処理を行った。得られた重合物はジエチルエーテルにて再沈分離し精製した。

上記コレステリック液晶ポリマーを塩化メチレンに溶解して１０重量％溶液を調製した。当該溶液を、配向基材に、乾燥時の厚みが約１．５μｍになるようワイヤーバーで塗工した。配向基材として、７５μｍ厚のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムを用い、その表面にポリイミド配向膜を約０．１μｍ塗工し、レーヨン製ラビング布でラビングしたものを用いた。塗工後、１４０℃で１５分間乾燥した。この加熱処理終了後、液晶を室温にて冷却固定し薄膜を得た。

得られた液晶薄膜上に同様の工程を経て各色を重ね塗りし、長波長側から短波長側に順次積層を行った。これにより、各液晶層を短波長側から順に７層を積層した約８μｍ厚のコレステリック液晶の積層体を得た。得られたコレステリック液晶の積層体はＰＥＴ基材より剥離して用いた。得られたコレステリック液晶の積層体は３８０ｎｍ〜１０００ｎｍで選択反射機能を有した。これを偏光素子（Ａ２−１）とした。

偏光素子（Ａ２−１）は、正面方向での歪み率が約０．９５、３０°傾斜方向での歪み率が約０．２５、６０°傾斜方向での歪み率が約０．１０であった。偏光素子（Ａ２−１）を透過した出射光は、入射角度が大きい出射光は直線偏光であり、当該直線偏光は、偏光素子面の法線方向（正面）に対し実質的に平行方向に偏光軸を有していた。

（直線偏光反射型偏光子（Ｂ））
３Ｍ社製のＤＢＥＦを使用した。

（光学素子（Ｘ））
図１１に示すように、偏光素子（Ａ２−１）、直線偏光反射型偏光子（Ｂ）の順に、日東電工製のアクリル系粘着材（ＮＯ．７）：厚み２０μｍを用いて積層して、光学素子（Ｘ２）を得た。

（特性評価）
上記光学素子（Ｘ２）を偏光素子（Ａ２−１）を下側にして拡散光源上に配置し、出射光計測を行った。結果を図２５に示す。直線偏光反射型偏光子（Ｂ）の反射軸方位で集光特性を有している。集光半値幅は±３９°で、深い角度の透過が抑えられている。

比較例１
実施例１で用いた偏光素子（Ａ−１）を拡散光源上に配置し、出射光計測を行った。結果を図２６に示す。上下左右方向で集光されることはなかった。

比較例２
実施例１で用いた偏光素子（Ａ−１）に対し位相差層を貼り合わせ、さらに旋光子に対して偏光素子（Ａ−１）を貼り合わせた光学素子を得た。貼り合わせには日東電工製アクリル系粘着材ＮＯ．７（厚み２５μｍ）を用い、直線偏光反射型偏光子（Ｂ）同士の偏光透過軸は概略平行とした。

上記位相差層は以下のように作製した。液晶モノマー（ＢＡＳＦ社製，ＬＣ２４２）、カイラル剤（ＢＡＳＦ社製，ＬＣ７５６）、重合開始剤（チバスペシャルティケミカルズ社製，イルガキュア９０７）を、選択反射中心波長が２００ｎｍとなるように、ＬＣ２４２／ＬＣ７５６／イルガキュア９０７＝８８／１１／３の重量比で溶媒（メチルエチルケトン）に２０重量％溶液となるように溶解した。

ワイヤーバーコータを用い、ＰＥＴ基材（東レ製ルミラー７５μｍ厚）に乾燥厚み６μｍで塗布し、８０℃で２分間加熱して溶媒を除去乾燥し、一度この液晶モノマーの等方性転位温度まで温度を上げた後、溶媒を乾燥したあと、徐々に冷却して均一な配向状態を有した層を形成した。得られた膜にＵＶ照射を行い、配向状態を固定してＣプレート層を得た。このＣプレートの位相差を測定したところ、５５０ｎｍ波長の光に対して正面方向では２ｎｍ、３０°傾斜させて測定したときの位相差は１６５ｎｍであった。

この光学素子を拡散光源上に配置し、出射光計測を行った。結果を図２７に示す。全方位において集光し、半値幅は３５°であった。しかし、６０°付近に輻射による光のヌケを確認できた。また目視で、その光の抜けた角度は赤く着色していた。

比較例３
実施例５で使用したシャープ製ＴＦＴ液晶表示装置（型番ＬＱ１０Ｄ３６２／１０．４／ＴＦＴ）の下側偏光板を剥離せず、バックライト導光体と液晶セル間に配置されていたプリズムシート２枚は取り除いたものについて出射光計測を行った。結果を図２８に示す。液晶表示装置付きの状態では正面輝度が低く集光することの有効性がわかる。

比較例４
国際公開第０３／２７７５６号パンフレットの実施例に準じて以下のようなサンプルを作製した。実施例１で用いた直線偏光反射型偏光子（Ｂ）に対し旋光子を貼り合わせ、さらに旋光子に対して直線偏光反射型偏光子（Ｂ）を貼り合わせた。貼り合わせには日東電工製アクリル系粘着材ＮＯ．７（厚み２５μｍ）を用い、直線偏光反射型偏光子（Ｂ）同士の偏光透過軸は概略平行とした。

上記旋光子は以下のように作製した。液晶モノマー（ＢＡＳＦ社製，ＬＣ２４２）、カイラル剤（ＢＡＳＦ社製，ＬＣ７５６）、重合開始剤（チバスペシャルティケミカルズ社製，イルガキュア３６９）を、ＬＣ２４２／ＬＣ７５６／イルガキュア３６９＝９６．４／０．１／３．５の重量比で、溶媒（メチルエチルケトン）に２０重量％溶液となるように溶解した。ワイヤーバーコータを用い、ＰＥＴ基材（東レ製ルミラー７５μｍ厚）に塗布し、８０℃で２分間加熱して溶媒を除去乾燥し、窒素ガスパージ環境下にて紫外線照射器にて重合硬化した。得られた液晶硬化物の厚みは約６μｍであった。本サンプルの旋光能は約８５°であった。

直線偏光反射型偏光子（Ｂ）、旋光子、直線偏光反射型偏光子（Ｂ）を積層することで得られた偏光素子は３８０〜１１００ｎｍで選択反射機能を有した。旋光子は、正面方向での歪み率が０．０１以下、６０°傾斜方向での歪み率が０．０１以下であり、透過率に関しては特異な入射角依存性は生じなかった。当該偏光素子は、ＤＢＥＦに対してＤＢＥＦを約８５°の軸角度で貼り合わせた偏光素子と概略同等の性能を示した。

偏光素子（Ａ１）を透過した出射光の偏光軸方向を示す概念図である。 図１（Ａ）を偏光素子（Ａ１）の法線方向から観た場合の出射光の偏光軸方向を示す概念図である。 偏光素子（Ａ２）を透過した出射光の偏光軸方向を示す概念図である。 図２（Ａ）を偏光素子（Ａ２）の法線方向から観た場合の出射光の偏光軸方向を示す概念図である。 偏光成分等を説明する概念図である。 従来のコレステリック液晶層による偏光分離を示す概念図である。 従来のコレステリック液晶層による偏光分離を示す概念図である。 偏光素子（Ａ）による偏光分離を示す概念図である。 偏光素子（Ａ）による偏光分離を示す概念図である。 直線偏光反射型偏光子（Ｂ）のみを透過した出射光の偏光軸方向を示す概念図である。 図８（Ａ）を直線偏光反射型偏光子（Ｂ）の法線方向から観た場合の出射光の偏光軸方向を示す概念図である。 偏光素子（Ａ１）、次いで直線偏光反射型偏光子（Ｂ）を透過した出射光の偏光軸方向を示す概念図である。 偏光素子（Ａ１）、次いで１／２波長板（Ｃ）を透過した出射光の偏光軸方向を示す概念図である。 本発明の光学素子（Ｘ）の断面図の一例である。 本発明の光学素子（Ｙ）の断面図の一例である。 本発明の光学素子（Ｘ）に偏光板（Ｐ）を積層した場合の断面図の一例である。 本発明の光学素子（Ｙ）に偏光板（Ｐ）を積層した場合の断面図の一例である。 波長板による偏光種の変換を示す概念図である。 本発明の光学素子（Ｙ）を用いた液晶表示装置の断面図の一例である。 本発明の光学素子（Ｙ）を用いた液晶表示装置の断面図の一例である。 本発明の光学素子（Ｙ）を用いた液晶表示装置の断面図の一例である。 本発明の光学素子（Ｙ）を用いた液晶表示装置の断面図の一例である。 実施例１の光学素子（Ｘ１）の透過光強度角度分布を表す図である。 実施例２の光学素子（Ｙ１）の透過光強度角度分布を表す図である。 実施例３の偏光板（Ｐ）付き光学素子（Ｙ１）の透過光強度角度分布を表す図である。 実施例４の液晶表示装置の透過光強度角度分布を表す図である。 実施例５の液晶表示装置の透過光強度角度分布を表す図である。 実施例９の光学素子（Ｘ２）の透過光強度角度分布を表す図である。 比較例１の偏光素子（Ａ−１）の透過光強度角度分布を表す図である。 比較例２の光学素子の透過光強度角度分布を表す図である。 比較例３の液晶表示装置の透過光強度角度分布を表す図である。

符号の説明

Ａ 偏光素子
ｉ 入射光
ｅ 出射光
Ｂ 直線偏光反射型偏光子
Ｃ １／２波長板
Ｘ 光学素子
Ｙ 光学素子
Ｐ 偏光板
Ｄ 拡散板
Ｌ 光源
ＬＣ 液晶セル

Claims (22)

1. 入射光を偏光分離して出射する偏光素子（Ａ）と、
   直交する直線偏光の内一方を透過し他方を選択的に反射する直線偏光反射型偏光子（Ｂ）とを積層した光学素子であって、
   偏光素子（Ａ）は、反射帯域幅が２００ｎｍ以上で、ピッチ長が変化するコレステリック液晶層により形成されており、
   法線方向の入射光に対する出射光は、歪み率が０．５以上であり、
   法線方向から６０°以上傾けて入射した入射光に対する出射光は、歪み率が０．２以下であり、
   入射角度が大きくなるに従って出射光の直線偏光成分が増大することを特徴とする光学素子。
2. 偏光素子（Ａ）が、入射角度が大きくなるに従って増大する出射光の直線偏光成分は、偏光素子面の法線方向に対し実質的に直交方向に直線偏光の偏光軸を有するものであることを特徴とする請求項１の光学素子。
3. 偏光素子（Ａ）が、入射角度が大きくなるに従って増大する出射光の直線偏光成分は、偏光素子面の法線方向に対し実質的に平行方向に直線偏光の偏光軸を有するものであることを特徴とする請求項１の光学素子。
4. 偏光素子（Ａ）は、入射光の非透過成分を実質的に反射するものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の光学素子。
5. 偏光素子（Ａ）の厚みが２μｍ以上であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の光学素子。
6. 直線偏光反射型偏光子（Ｂ）が、グリッド型偏光子であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光学素子。
7. 直線偏光反射型偏光子（Ｂ）が、屈折率差を有する２種以上２層以上の多層薄膜積層体であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光学素子。
8. 多層薄膜積層体が蒸着薄膜であることを特徴とする請求項７記載の光学素子。
9. 直線偏光反射型偏光子（Ｂ）が、複屈折を有する２種以上２層以上の多層薄膜積層体であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の光学素子。
10. 多層薄膜積層体が複屈折を有する２種以上２層以上の樹脂積層体を延伸したものであることを特徴とする請求項９記載の光学素子。
11. 請求項１〜１０のいずれかに記載の光学素子における偏光素子（Ａ）と、直線偏光反射型偏光子（Ｂ）との間に１／２波長板（Ｃ）を挟んで積層していることを特徴とする光学素子。
12. １／２波長板（Ｃ）が、可視光全域において略１／２波長板として機能する広帯域波長板であることを特徴とする請求項１１記載の光学素子。
13. １／２波長板（Ｃ）が、面内屈折率が最大となる方向をＸ軸、Ｘ軸に垂直な方向をＹ軸、それぞれの軸方向の屈折率をｎｘ、ｎｙ、厚さｄ（ｎｍ）とした場合に、
    光源波長帯域（４２０〜６５０ｎｍ）における各波長での正面位相差値：（ｎｘ−ｎｙ）×ｄが、１／２波長±１０％以内であることを特徴とする請求項１２記載の光学素子。
14. １／２波長板（Ｃ）が、厚み方向の位相差を制御し、角度変化に対する位相差変化を低減したものであることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれかに記載の光学素子。
15. １／２波長板（Ｃ）が、面内屈折率が最大となる方向をＸ軸、Ｘ軸に垂直な方向をＹ軸、フィルムの厚さ方向をＺ軸とし、それぞれの軸方向の屈折率をｎｘ、ｎｙ、ｎｚ、とした場合に、
    Ｎｚ＝（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）で表されるＮｚ係数が、−２．５＜Ｎｚ≦１であることを特徴とする請求項１４記載の光学素子。
16. 直線偏光反射型偏光子（Ｂ）の外側に、直線偏光反射型偏光子（Ｂ）の偏光透過軸と、偏光板の偏光軸方向とが揃うように偏光板が配置されていることを特徴とする請求項１〜１５のいずれかに記載の光学素子。
17. 各層を、透光性の接着剤または粘着剤を用いて積層したことを特徴とする請求項１〜１６のいずれかに記載の光学素子。
18. 請求項１〜１７のいずれかに記載の光学素子に、少なくとも光源を配置してなることを特徴とする集光バックライトシステム。
19. 法線方向から±６０度以内に集光する一次集光手段を有することを特徴とする請求項１８記載の集光バックライトシステム。
20. 一次集光手段が光源の上に配置されたマイクロプリズムシートアレイであることを特徴とする請求項１９記載の集光バックライトシステム。
21. 請求項１８〜２０のいずれかに記載の集光バックライトシステムに、少なくとも液晶セルを配置してなることを特徴とする液晶表示装置。
22. 請求項２１記載の液晶表示装置に、後方散乱、偏光解消を有さない拡散板を液晶セル視認側に積層して用いたことを特徴とする液晶表示装置。

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