光学フィルム、面光源装置及び液晶表示装置
【課題】波長選択性を有しながら、液晶表示装置に用いたときに、輝度を増強する機能を有する光学フィルム、面光源装置及び液晶表示装置を提供する。
【解決手段】一実施形態に係る光学フィルム１０は、第１及び第２の層３１ｉａ，３１ｉｂが積層された基本対３１ｉを複数有するスタック３０ｉを備える。スタック数、第１及び第２の層間の所定方向の屈折率差|Δｎｉ|、第１及び第２の層の厚さ及び基本対の数は、光学フィルム１０による反射スペクトルが目標反射スペクトル５０に合うように設定される。目標反射スペクトルは、波長範囲４００〜７００ｎｍ内の第１の偏光光の反射スペクトル５１において所定波長幅内に５０％以上の反射率を有するスペクトル領域５１Ａａを含む反射ピーク領域５１Ａを有しかつ上記波長範囲内の第２の偏光光の反射スペクトル５２において反射率が２０％以下である、スペクトルである。
【解決手段】一実施形態に係る光学フィルム１０は、第１及び第２の層３１ｉａ，３１ｉｂが積層された基本対３１ｉを複数有するスタック３０ｉを備える。スタック数、第１及び第２の層間の所定方向の屈折率差|Δｎｉ|、第１及び第２の層の厚さ及び基本対の数は、光学フィルム１０による反射スペクトルが目標反射スペクトル５０に合うように設定される。目標反射スペクトルは、波長範囲４００〜７００ｎｍ内の第１の偏光光の反射スペクトル５１において所定波長幅内に５０％以上の反射率を有するスペクトル領域５１Ａａを含む反射ピーク領域５１Ａを有しかつ上記波長範囲内の第２の偏光光の反射スペクトル５２において反射率が２０％以下である、スペクトルである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学フィルム、面光源装置及び液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイパネルに用いたときに輝度を増強する機能を有する光学フィルムとして、反射偏光光学フィルムが提案されている（特許文献１参照）。この光学フィルムは、ポリエチレンナフタレートからなる光学材料層とグリコール変性ジメチルクロロヘキサンテレブタレートからなる光学材料層を交互に合計８００層以上積層し、延伸して製造される。
【０００３】
該光学フィルムは偏光分離及び偏光反射機能を有する。該光学フィルムは、波長４００−７００ｎｍの可視光の範囲において、特定の偏光方向の光は８９．７％を透過し、該偏光方向に垂直な偏光は反射する。該光学フィルムの波長４００−７００ｎｍの範囲の透過率のばらつきは１．０５％であり、可視光を均一に透過することができる。
【０００４】
該光学フィルムは、液晶ディスプレイパネルの光源より観察者側に設置される。光学フィルムは、光源から出射された光のうち該液晶ディスプレイパネルのバックライト側偏光板の透過軸に平行な偏光光を透過するとともに、これと垂直な偏光光を反射してバックライト側に戻す。このバックライト側に戻ってきた光は、光源より観察者と反対側に設置した反射板によって再度観察者側に光を出射されるとともに偏光方向が一部変更される。従って、反射板で反射され偏光方向が一部変更された光を再利用（リサイクル）し、該光学フィルムの偏光方向に平行な偏光の光が該光学フィルムを透過し、透過液晶ディスプレイパネルの画面より出射する。このようにして該光学フィルムは液晶ディスプレイパネルの輝度を増強する機能を発現する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表平１１−５０９３３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
液晶ディスプレイパネルを照射するバックライトとして、近年、環境保護の観点から、３種類（例えば、赤、緑、青）の発光ダイオードを利用する傾向にある。この場合、バックライトにおいては、各発光ダイオードから出力される光の波長帯域により高い強度を有する。液晶ディスプレイパネルは、通常、カラーフィルタを備えており、カラーフィルタは、波長に応じた吸光特性といった光学特性を有する。このように、液晶ディスプレイパネル自体や、液晶ディスプレイパネルを照明する照明光には波長依存性が生じるため、このような波長依存性を考慮しながら、輝度の増強が図れる光学フィルムが求められていた。
【０００７】
本発明の目的は、波長選択性を有しながら、液晶表示装置に用いたときに、輝度を増強する機能を有する光学フィルム並びにその光学フィルムを含む面光源装置及び液晶表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一側面に係る光学フィルムは、所定方向の屈折率が互いに異なる第１の層及び第２の層が積層された基本対を複数有する、少なくとも一つのスタックを備える。スタックの個数、及び、少なくとも一つのスタックそれぞれにおける、第１の層と第２の層との所定方向の屈折率差、第１及び第２の層の厚さ、基本対の数は、少なくとも一つのスタック全体による反射スペクトルが目標反射スペクトルに合致するように設定されている。目標反射スペクトルは、４００〜７００ｎｍの波長範囲における特定の方向に偏光した第１の偏光光の反射スペクトルにおいて、５０％以上の反射率を有するすスペクトル領域であって波長幅が２０〜６０ｎｍである上記スペクトル領域を含む反射ピーク領域を少なくとも一つ有し、かつ、４００〜７００ｎｍの波長範囲における第１の偏光光の偏光方向に対して直交する方向に偏光した第２の偏光光の反射スペクトルにおいて、反射率が２０％以下である、スペクトルである。
【０００９】
上記光学フィルムでは、上述した目標反射スペクトルに合致する反射スペクトルを有するように、上記スタックの個数、及び、上記スタックにおける、第１の層と第２の層との所定方向の屈折率差、第１及び第２の層の厚さ、基本対の数が決定された、少なくとも一つのスタックを備える。そのため、光学フィルムに光が入射すると、第２の偏光光を透過しながら、第１の偏光光を波長選択的に反射する。このような光学フィルムを液晶表示装置に適用すると、第１の偏光光をリサイクル可能であるので、輝度の増強を図り得る。
【００１０】
一実施形態において、上記第１の層の面内において、第１の偏光光の偏光方向と平行な方向の屈折率をｎａ,ｘとし、上記第２の層の面内において、第１の偏光光の偏光方向と平行な方向の屈折率をｎｂ,ｘとしたとき、|Δｎ|＝|ｎｂ,ｘ−ｎａ,ｘ|が、０．０２以上０．２３以下であり得る。
【００１１】
|Δｎ|が上記範囲である場合、波長選択性を有しながら、第１及び第２の偏光光を分離し得る。
【００１２】
一実施形態において、第１の層の面内において、第２の偏光光の偏光方向と平行な方向の屈折率をｎａ,ｙとし、第２の層の面内において、第２の偏光光の偏光方向と平行な方向の屈折率をｎｂ,ｙとしたとき、|ｎｂ,ｙ−ｎａ,ｙ|は、０．０２未満であり得る。
【００１３】
|ｎｂ,ｙ−ｎａ,ｙ|は、０．０２未満である場合、第１及び第２の偏光光をより確実に分離し得る。
【００１４】
一実施形態において、第１の層の厚み方向の屈折率をｎａ,ｚとし、第２の層の厚み方向の屈折率をｎｂ,ｚとしたとき、|ｎｂ,ｚ−ｎａ,ｚ|が、０．０２未満であってもよい。
【００１５】
一実施形態において、基本対の数は、２５〜５０であり得る。
【００１６】
一実施形態において、第１の層及び第２の層の厚みは、それぞれ５〜４００ｎｍであってもよい。
【００１７】
一実施形態において、スタックの数は、目標反射スペクトルにおける第１の偏光光の反射スペクトルが有する反射ピーク領域の数以上であり得る。
【００１８】
この構成では、反射ピーク領域の数以上にスタックを有するので、反射ピーク領域に対応して少なくとも一つのスタックを割り当てられ得る。よって、スタックは対応する反射ピーク領域を生成するように設計されればよい。
【００１９】
一実施形態において、スタックの数が１〜３であり得る。
【００２０】
一実施形態において、目標反射スペクトルにおける第１の偏光光の反射スペクトルが、４３０〜４８０ｎｍの範囲に１つの反射ピーク領域を有し、５１０〜５６０ｎｍの範囲に１つの反射ピーク領域を有し、６００〜６６０ｎｍの範囲に１つの反射ピーク領域を有してもよい。
【００２１】
この場合、青色、緑色及び赤色に対応する波長を選択的に反射することが可能である。
【００２２】
本発明の他の側面は、面光源装置に関する。面光源装置は、光源部と、光源部からの光を面状の光に変換して出射面部から出射する面発光素子と、面発光素子に対して出射面部と反対側に配置され面発光素子からの光を、その光の偏光状態を変化させながら面発光素子側に反射する反射部と、面発光素子の出射面部上に配置されており、面状の光が入射される本発明の一側面に係る光学フィルムと、を備える。
【００２３】
この構成では、面発光素子から出射された面状の光が入射光として光学フィルムに入射される。入射光のうち、第２の偏光光は、光学フィルムを透過する。一方、反射ピーク領域の波長範囲の第１の偏光光は反射されて、面発光素子側に戻される。この戻された光は、面発光素子から反射部側に出射され、反射部で反射されて面発光素子を通って光学フィルムに入射する。反射部によって反射することで、第１の偏光光の偏光状態が変化すると、反射部によって反射した光は、第１の偏光光と第２の偏光光とを含む。従って、反射部によって反射した光が、光学フィルムに入射されると、その入射光のうち第２の偏光光が光学フィルムを透過する傾向にある。このように、面光源装置では、光学フィルムによって、反射された第１の偏光光をリサイクル可能である。その結果、面光源装置を液晶表示装置に適用すると、輝度の向上を図ることが可能である。そして、光学フィルムによって反射されリサイクルされる第１の偏光光は、反射ピーク領域の波長範囲であるので、光学フィルムからは、反射ピーク領域の波長範囲の光がより多く出射される。従って、反射ピーク領域を液晶表示装置の光源はカラーフィルタの特性に応じて設定することによって、面光源装置を適用した液晶表示装置において画像表示により寄与する波長範囲の光の輝度を向上可能である。
【００２４】
本発明の更に他の側面は、液晶表示装置に関する。液晶表示装置は、光源部と、光源部からの光を面状の光に変換して出射面部から出射する面発光素子と、面発光素子に対して出射面部と反対側に配置され面発光素子からの光を、その光の偏光状態を変化させながら面発光素子側に反射する反射部と、面発光素子の出射面部上に配置されており、面状の光が入射される本発明の一側面に係る光学フィルムと、光学フィルムに対して面発光素子と反対側に配置される液晶パネルと、を備える。
【００２５】
この構成では、面発光素子から出射された面状の光が入射光として光学フィルムに入射される。入射光のうち、第２の偏光光は、光学フィルムを透過して液晶パネルに照射される。一方、反射ピーク領域の波長範囲の第１の偏光光は反射されて、面発光素子側に戻される。この戻された光は、面発光素子から反射部側に出射され、反射部で反射されて面発光素子を通って光学フィルムに入射する。反射部によって反射することで、第１の偏光光の偏光状態が変化すると、反射部によって反射した光は、第１の偏光光と第２の偏光光とを含む。従って、反射部によって反射した光が、光学フィルムに入射されると、その入射光のうち第２の偏光光が光学フィルムを透過し、液晶パネルに照射される。従って、液晶表示装置では、光学フィルムによって、反射された第１の偏光光をリサイクル可能である。その結果、液晶表示装置で表示される画像の輝度の向上を図ることが可能である。そして、光学フィルムによって反射されリサイクルされる第１の偏光光は、反射ピーク領域の波長範囲であるので、光学フィルムからは、反射ピーク領域の波長範囲の光がより多く出射される。従って、反射ピーク領域を液晶表示装置の光源はカラーフィルタの特性に応じて設定することによって、液晶表示装置において画像表示により寄与する波長範囲の光の輝度を向上可能である。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、波長選択性を有しながら、液晶表示装置に用いたときに、輝度を増強する機能を有する光学フィルム並びにその光学フィルムを含む面光源装置及び液晶表示装置を提供し得る。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】一実施形態に係る光学フィルムの概略構成を説明するための模式図である。
【図２】図１に示した光学フィルムが有するスタックの斜視図である。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は、一つのスタックにおいて、ｘ方向を特定方向とした場合のｓ偏光成分及びｐ偏光成分の反射及び透過状態を模式的に示す図面である。
【図４】図１に例示した光学フィルムに対する目標反射スペクトルの一例を示す図面である。
【図５】反射ピーク領域の一例を示す模式図である。
【図６】図１に示した光学フィルムを適用した液晶表示装置の構成の模式図である。
【図７】光学フィルムを透過した光の透過率スペクトルの一例を模式的に示す図面である。
【図８】実施例における目標反射スペクトルが有する第１の偏光光に対する反射スペクトルの一例を示す図面である。
【図９】実施例１において設計された光学フィルムの反射率の波長による変化（スペクトル）を示す図面である。
【図１０】実施例１において設計された光学フィルムの反射率の角度スペクトルを示す図面である。
【図１１】実施例２において設計された光学フィルムの反射率の波長による変化（スペクトル）を示す図面である。
【図１２】実施例２において設計された光学フィルムの反射率の角度スペクトルを示す図面である。
【図１３】実施例３において設計された光学フィルムの反射率の波長による変化（スペクトル）を示す図面である。
【図１４】実施例３において設計された光学フィルムの反射率の角度スペクトルを示す図面である。
【図１５】非等方性の光学材料層の屈折率条件をより厳密に設定して光学フィルムを設計した場合の反射率の波長による変化（スペクトル）を示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図面の説明において、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。説明中、「上」、「下」等の方向を示す語は、図面に示された状態に基づいた便宜的な語である。
【００２９】
図１は、一実施形態に係る光学フィルムの概略構成を説明するための模式図である。光学フィルム１０は、目標反射スペクトルに合致する反射スペクトルを有するように設計されている。目標反射スペクトルは、４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長範囲のうちの所定の波長範囲において、特定の方向に偏光した第１の偏光光を主に反射すると共に、４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長範囲において、上記特定方向に対して直交する方向に偏光した第２の偏光光を主に透過する。すなわち、光学フィルム１０は、偏光分離機能を有すると共に、波長選択機能を有する波長選択性偏光分離フィルムである。光学フィルム１０は、例えば、液晶表示装置に適用され得る。
【００３０】
上記所定の波長範囲が、青色波長範囲（すなわち、４３０ｎｍ≦λ≦４８０ｎｍ）、緑色波長範囲（すなわち、５１０ｎｍ≦λ≦５６０）及び赤色波長範囲（すなわち、６００ｎｍ≦λ≦６６０ｎｍ）である形態を例にして、光学フィルム１０の構成について説明する。
【００３１】
光学フィルム１０は、３個のスタック３０１，３０２，３０３を有する。スタック３０１，３０２，３０３は、基板２０上に積層されている。スタック３０１とスタック３０２との間及びスタック３０２とスタック３０３との間にはスペーサ層Ｓ１，Ｓ１が配置されてもよい。更に、基板２０に対して最も上に位置するスタック３０３上には、スキン層Ｓ２が設けられてもよい。基板２０、スペーサ層Ｓ１及びスキン層Ｓ２は、光学フィルム１０を構成する光学材料層の保護のため、及び／又は、光学フィルム１０の強度増強のために用いられ得る。基板２０、スペーサ層Ｓ１及びスキン層Ｓ２は、着目している４００〜７００ｎｍの波長範囲において、光学フィルム１０の光学特性（波長選択性及び偏光分離機能）に影響をほとんど及ぼさないような構成を有し得る。一実施形態において、基板２０、スペーサ層Ｓ１及びスキン層Ｓ２は、例えば、着目する上記波長範囲に対して光学的に透明で等方性の材料から構成され得る。一実施形態において、基板２０、スペーサ層Ｓ１及びスキン層Ｓ２の厚さの例は、上記波長範囲より十分大きな（例えば、数μｍ〜数百μｍ）厚さであり得る、又は、４００〜７００ｎｍの波長範囲内のある波長をλｐとした場合に、ｑλｐ／２（ｑは１以上の整数）であり得る。一実施形態において、基板２０、スペーサ層Ｓ１及びスキン層Ｓ２の屈折率は、表面反射などが生じないように選択される。基板２０、スペーサ層Ｓ１及びスキン層Ｓ２の材料の例は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）である。基板２０、スペーサ層Ｓ１及びスキン層Ｓ２の材料は、異なっていてもよい。
【００３２】
以下の説明では、スタック３０１，３０２，３０３の積層方向をｚ方向と称する。スタック３０１，３０２，３０３のｚ方向に直交する方向をｘ方向及びｙ方向と称する。ｘ方向及びｙ方向は直交する。ｘ方向及びｙ方向は、ｚ方向に直交する面内の方向である。以下の説明では、特に断らない限り、上記第１の偏光光を光学フィルム１０への入射光４０におけるｓ偏光成分とする。更に、図１に示したｘ方向を、ｓ偏光成分の偏光方向（電場の振動方向）とする。この場合、ｙ方向は、入射光４０のｐ偏光成分の偏光方向（電場の振動方向）である。
【００３３】
図１及び図２を参照してスタック３０１〜３０３の基本構造について、スタック３０１〜３０３をスタック３０ｉと称して説明する。ｉは１，２，３の何れかである。図２は、スタック３０ｉの構成を概略的に示す斜視図である。
【００３４】
スタック３０ｉは、第１の光学材料層３１ｉａと、第２の光学材料層３１ｉｂとがｚ方向に積層された基本ブロック（基本対）３１ｉを複数有する。基本ブロック（基本対）３１ｉの数の一例は、２５以上１００以下であり、好ましくは、２５以上５０以下である。スタック３０ｉは、複数の基本ブロック３１ｉがｚ方向に積層された積層体である。従って、スタック３０ｉでは、第１の光学材料層３１ｉａと第２の光学材料層３１ｉｂとが交互に積層されている。スタック３０ｉ内の第１の光学材料層３１ｉａの数と第２の光学材料層３１ｉｂの数との合計を２Ｍ（Ｍは１以上の整数）とすると、２Ｍの例は、５０以上２００以下であり、好ましくは、５０以上１００以下である。スタック３０１〜３０３における基本ブロック３１１〜３１３の数或いは層の総数は、スタック３０１〜３０３毎に異なっていてもよい。光学フィルム１０全体の層の数は、好ましくは、１５０以上５００以下である。
【００３５】
厚さ方向（ｚ方向）に直交する面内（ｘｙ平面内）の２つの方向（ｘ方向及びｙ方向）のうちｘ方向の第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂの屈折率は異なる。具体的には、第１の光学材料層のｘ方向、ｙ方向及びｚ方向の屈折率をｎｉａ，ｘ、ｎｉａ，ｙ、ｎｉａ，ｚとし、第２の光学材料層３１ｉｂのｘ方向、ｙ方向及びｚ方向の屈折率をｎｉｂ，ｘ、ｎｉｂ，ｙ、ｎｉｂ，ｚとしたとき、
ｎｉａ，ｘ≠ｎｉｂ，ｘ
が成立する。
【００３６】
この場合、スタック３０ｉは、ｘ方向を特定方向とする第１の偏光光、すなわち、入射光４０のうちｓ偏光成分に対しては屈折率差が生じ、ｐ偏光成分に対して屈折率差は生じない。その結果、スタック３０ｉは、ｓ偏光成分を反射し、ｐ偏光成分を透過する。
【００３７】
図３（ａ）及び図３（ｂ）は、一つのスタックにおいて、ｓ偏光成分及びｐ偏光成分の反射及び透過状態を模式的に示す図面である。図３（ａ）及び図３（ｂ）に示したスタック３０ｉが有する第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂの数は、図示における便宜的な数であり、他の図とは必ずしも一致していない。
【００３８】
図３（ａ）に示すように、入射光４０のうちｓ偏光成分は、隣接する第１の光学材料層３１ｉａと第２の光学材料層３１ｉｂの界面において一部が反射される。一方、図３（ｂ）に示すように、入射光４０のうちｐ偏光成分は、基本ブロック３１ｉによってほとんど反射されずに各基本ブロック３１ｉをｚ方向に進行する。よって、スタック３０ｉは、ｓ偏光成分を反射すると共に、ｐ偏光成分を透過する偏光分離機能を有する。
【００３９】
第１の光学材料層３１ｉａと第２の光学材料層３１ｉｂについて説明する。第１の光学材料層３１ｉａと第２の光学材料層３１ｉｂのｘ方向の屈折率差を|Δｎｉ|＝|ｎｉａ，ｘ−ｎｉｂ，ｘ|とすると、|Δｎｉ|の例は、０．０２以上０．２３以下（すなわち、０．０２≦|Δｎｉ|≦０．２３）であり、好ましくは、０．０２以上０．１５以下（すなわち、０．０２≦|Δｎｉ|≦０．１５）である。ｎｉａ，ｘの方がｎｉｂ，ｘより大きくてもよく、ｎｉｂ，ｘの方がｎｉａ，ｘより大きくてもよい。
【００４０】
第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂの材料は、上述した屈折率差に関する条件を満たし得る透明材料であれば特に限定されない。加工の容易性の観点から、第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂの材料の例は、透明樹脂である。第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂの材料は、それぞれ、結晶性、半結晶性、又はアモルファス性の高分子材料から選択され得る。第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂの一方が等方性であり、他方が非等方性である場合、等方性である光学材料層の材料は、好ましくは、結晶性、半結晶性、又はアモルファス性の高分子材料から選択され、非等方性である光学材料層の材料は、好ましくは、結晶性又は半結晶性の高分子材料から選択され得る。
【００４１】
第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂの材料の具体例は、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）及びその異性体(例えば、１，４−ＰＥＮ、１，５−ＰＥＮ、２，７―ＰＥＮ及び２，３−ＰＥＮ等)、並びに、ポリアルキレンテレフタレート（例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート、ポリ−１，４−シクロヘキサンジメチレンテレフタレート）、メタクリル樹脂（例えば、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）等）、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリオレフィン樹脂（ポリスチレン、ポリプロピレン等）、環状ポリオレフィン樹脂を含む。
【００４２】
第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂの材料は、ＰＥＮの共重合体、ポリアルカンテレフタレートの共重合体又はスチレン共重合体であってもよい。ＰＥＮの共重合体の例は、２，６−，１，４−，１，５−，２，７−及び２，３−ナフタレンジカルボン酸又はそのエステルと、ａ）テレフタル酸又はそのエステル、ｂ）イソフタル酸又はそのエステル、ｃ）フタル酸又はそのエステル、ｄ）アルカングリコール、ｅ）シクロアルカングリコール（例えば、シクロヘキサンジメタノールジオール）、又は、ｆ）アルカンジカルボキシル酸（例えば、シクロヘキサンジカルボキシル酸）との共重合体である。ポリアルカンテレフタレートの共重合体の例は、テレフタル酸又はそのエステルと、ａ）ナフタレンジカルボン酸又はそのエステル、ｂ）イソフタル酸又はそのエステル、ｃ）フタル酸又はそのエステル、ｄ）アルカングリコール、ｅ）シクロアルカングリコール(例えば、シクロヘキサンジメタルジオール)、ｆ）アルカンジカルボン酸、及び／又は、ｇ）シクロアルケンジカルボン酸(例えば、シクロヘキサンジカルボン酸)との共重合体である。スチレン共重合体の例は、スチレンーブタジエン共重合体及びスチレンーアクリロニトリル共重合体である。更に、第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂの材料はＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル−スチレン−ブタジエン共重合体樹脂）、ＭＳ樹脂（メタクリル酸メチルースチレン共重合体樹脂）であってもよい。
【００４３】
更に、各第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂは、例示した高分子又は高分子共重合体の２つ以上の混合物でもよい。上記例示した材料は、吸光係数が小さく、吸収による損失が小さい点でも好ましい。
【００４４】
スタック３０ｉにおける第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂの材料の好ましい組み合わせは、ＰＥＮ／ｃｏ―ＰＥＮ、ｃｏ−ＰＥＮ／ＰＥＮ、ＰＥＴ／ｃｏ―ＰＥＮ、ｃｏ−ＰＥＮ／ＰＥＴ、ＰＥＮ／ｓＰＳ、ｓＰＳ／ＰＥＮ、ＰＥＴ／ｓＰＳ、ｓＰＳ／ＰＥＴ、ＰＥＮ／ＥＡＳＴＥＲ（登録商標）、ＥＡＳＴＥＲ／ＰＥＮ、ＰＥＴ／ＥＡＳＴＥＲ又はＥＡＳＴＥＲ／ＰＥＴである。ｃｏ―ＰＥＮは、ナフタレンジカルボン酸に基づく共重合体又は混合物を意味する。ＥＡＳＴＥＲは、ポリシクロヘキサンジメチレンテレフタレートを意味する。更に、ｓＰＳは、シンジオタクチックポリスチレンを意味する。
【００４５】
スタック３０１〜スタック３０３の第１の光学材料層３１１ａ〜３１３ａの材料は同じであってもよく、スタック３０１〜スタック３０３の第２の光学材料層３１１ｂ〜３１３ｂの材料は同じであってもよい。
【００４６】
第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂの材料は、上述した屈折率差|Δｎｉ|を有すればよい。従って、例えば、第１の光学材料層３１ｉａが等方的な光学材料層であって、第２の光学材料層３１ｉｂが非等方的な光学材料層であってもよい。この場合、ｎｉａ，ｘ＝ｎｉａ，ｙ＝ｎｉａ，ｚ（＝ｎｉａ）及びｎｉａ＝ｎｉｂ，ｙ＝ｎｉｂ，ｚが成立する。非等方的な光学材料層の材料としては、複屈折性を有する液晶高分子が例示され得る。
【００４７】
第１の光学材料層３１ｉａが等方的な光学材料層であって、第２の光学材料層３１ｉｂが非等方的な光学材料層である形態では、第１の光学材料層３１ｉａは、必要な加工条件で処理される際に、ｘ、ｙ及びｚ方向の屈折率が有意な差を生じない材料であり得ると共に、第２の光学材料層の材料は、加工条件の下で、所定方向の屈折率が大きく変化する材料であり得る。
【００４８】
より確実に偏光を分離する観点から、第１の光学材料層３１ｉａと第２の光学材料層３１ｉｂのｙ方向の屈折率差|δｎｉｙ|（＝|ｎｉａ，ｙ−ｎｉｂ，ｙ|）及びｚ方向の屈折率差|δｎｉｚ|（＝|ｎｉａ，ｚ−ｎｉｂ，ｚ|）は、好ましくは、いずれも０．０２未満であり、更に好ましくは０．０１以下である。
【００４９】
第１の光学材料層３１ｉａが等方的であって、第２の光学材料層３１ｉｂが非等方的である場合、第１の光学材料層３１ｉａ内におけるｘ方向、ｙ方向及びｚ方向の屈折率ｎｉａ，ｘ、ｎｉａ，ｙ、ｎｉａ，ｚのうちの任意の２つの方向の屈折率差の大きさは０が好ましいが、０．０１以下であればよい。非等方的な第２の光学材料層３１ｉｂについては、δｎｉｂｙｚを|ｎｉｂ，ｙ−ｎｉｂ，ｚ|と定義したとき、δｎｉｂｙｚは、好ましくは０．０２未満であり、より好ましくは０．０１以下である。更に、Δｎｉｂｘｙを|ｎｉｂ，ｘ−ｎｉｂ，ｙ|と定義し、Δｎｉｂｚｘを|ｎｉｂ，ｚ−ｎｉｂ，ｘ|と定義したとき、|Δｎｉｂｘｙ−Δｎｉｂｚｘ|は、好ましくは０．０２未満であり、より好ましくは０．０１以下である。
【００５０】
第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂが有するそれぞれのｚ方向の厚さｔｉａ，ｔｉｂは、第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂそれぞれのｘ方向及びｙ方向の長さより十分短い。すなわち、第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂの形状は薄膜状である。第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂそれぞれのｚ方向の厚さｔｉａ，ｔｉｂは、光学フィルム１０への入射光４０の波長λより小さい。厚さｔｉａ，ｔｉｂの例は、５ｎｍ以上４００ｎｍ以下であり、より好ましい例は、５ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。
【００５１】
スタック３０ｉ内の全ての第１の光学材料層３１ｉａの厚さｔｉａは同じであり、スタック３０ｉ内の全ての第２の光学材料層３１ｉｂの厚さｔｉｂは同じである。スタック３０１〜スタック３０３の第１の光学材料層３１ｉａの厚さｔ１ａ〜ｔ３ａはそれぞれ異なると共に、スタック３０１〜スタック３０３の第２の光学材料層３１ｉｂの厚さｔ１ｂ〜ｔ３ｂはそれぞれ異なる。すなわち、次の関係が成立する。
ｔ１ａ≠ｔ２ａ≠ｔ３ａ
ｔ１ｂ≠ｔ２ｂ≠ｔ３ｂ
【００５２】
上記厚さに関する関係が成立することによって、スタック３０１〜スタック３０３は主に異なる波長選択性を備える。
【００５３】
光学フィルム１０において、スタック３０ｉは、光学フィルム１０が目標反射スペクトル５０に合致する反射スペクトルを有するように設計されている。
【００５４】
目標反射スペクトル５０について説明する。図４は、図１に例示した光学フィルム１０に対する目標反射スペクトルの一例を示す図面である。図４の横軸は波長（ｎｍ）を示し、縦軸は反射率（％）を示す。目標反射スペクトル５０は、ｓ偏光成分の反射スペクトル５１と、ｐ偏光成分の反射スペクトル５２とを含む。図４に示した目標反射スペクトル５０のうちｐ偏光成分の反射スペクトル５２は、４００〜７００ｎｍの波長範囲において反射率Ｒが２０％以下であるスペクトルである。目標反射スペクトル５０のうちｓ偏光成分の反射スペクトル５１の例は、青色波長範囲、緑色波長範囲及び赤色波長範囲においてそれぞれ反射ピーク領域５１Ａを有する。図４に示すように、反射スペクトル５１は、反射ピーク領域５１Ａとしての３つの大きな山部を有する。
【００５５】
波長ピーク領域５１Ａは、５０％以上の反射率を有するスペクトル領域５１Ａａであって、波長幅が２０〜６０ｎｍであるスペクトル領域５１Ａａを有する。一実施形態の反射ピーク領域５１Ａにおいて、スペクトル領域５１Ａａの波長幅は、反射ピークに対応する波長がスペクトル領域５１Ａａの最小波長と最大波長の中心になるように設定され得る。反射ピーク領域５１Ａは、反射スペクトル５１において、次式で定義されるηが５０％以上となる反射率Ｒ１を最大反射率Ｒｍａｘとして有する領域であり得る。
η＝１００×（Ｒ１−Ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２）
ηを定義する上記式において、Ｒ１は、反射スペクトル５１が有する複数の反射ピーク（山部の頂部）のうち、ある反射ピークＰ１の反射率である。Ｒ２は、波長が増加又は減少する方向において、反射ピークＰ１の前側及び後側における反射ピーク各々と、反射ピークＰ１との間の２つの最小反射率のうちより大きな最小反射率である。
【００５６】
反射ピーク領域５１Ａの形状の一例について説明する。図５は、一波長範囲における反射ピーク領域５１Ａの一例を模式的に示す図面である。図５は、反射ピーク領域５１Ａの形状を説明するための模式図である。一波長範囲の最小波長をλｍｉｎとし、最大波長をλｍａｘとする。例えば、一波長範囲が青色波長範囲、緑色波長範囲及び赤色波長範囲である場合、λｍｉｎはそれぞれ例えば４３０ｎｍ、５１０ｎｍ及び６００ｎｍであり、λｍａｘはそれぞれ例えば４８０ｎｍ、５６０ｎｍ及び６６０ｎｍである。一波長範囲内の反射ピーク領域５１Ａ内の最大反射率Ｒｍａｘ（図５では、一例としてＲｍａｘ＝１００％）に対応するピーク波長をλｋと称する。
【００５７】
一実施形態において、反射ピーク領域５１Ａの形状は、以下の条件１を満たす形状である。
条件１：
{λｋ−（Δλｋ／２）}≦λ≦{λｋ＋（Δλｋ／２）}に対して、Ｒ≧５０％
【００５８】
好ましくは、反射ピーク領域５１Ａの形状は以下の条件２を満たす形状である。
条件２：
{λｋ−（Δλｋ／４）}≦λ≦{λｋ＋（Δλｋ／４）}に対して、Ｒ≧８０％
【００５９】
他の実施形態において、反射ピーク領域５１Ａの形状は、以下の条件３を満たす形状である。
条件３：
{λｋ−（Δλｋ／２）}≦λ≦{λｋ＋（Δλｋ／２）}に対して、Ｒ≧８０％
【００６０】
条件１〜３において、Δλｋは、スペクトル領域５１Ａａの波長幅であり、Δλｋは、２０ｎｍ〜６０ｎｍである。Δλｋは２０ｎｍ〜４５ｎｍがより好ましい。図５は、条件１を満たす場合の反射ピーク領域５１Ａの形状を例示しており、条件１において、Δλｋは、半値幅に対応する。条件３は、スペクトル領域５１Ａａの反射率が８０％以上であることを示している。
【００６１】
反射ピーク領域５１Ａが、よりシャープな頂部を有する山形形状を有する場合、光学フィルム１０からの出射光の輝度の向上が図られ得る。一方、反射ピーク領域５１Ａの形状は、より平坦な頂部を有する山形形状、換言すれば、台形状である場合、光学フィルム１０における波長選択性が向上し得る。
【００６２】
図４には、図１に示した光学フィルム１０の構成例に対応した目標反射スペクトル５０を例示した。しかしながら、目標反射スペクトル５０は、４００〜７００ｎｍの波長範囲におけるｓ偏光成分（第１の偏光光）に対する反射スペクトル５１において、スペクトル領域５１Ａａを含む反射ピーク領域５１Ａを少なくとも一つ有し、かつ、４００〜７００ｎｍの波長範囲におけるｐ偏光成分（第２の偏光光）に対する反射スペクトル５２において、反射率Ｒが２０％以下であるスペクトルであればよい。
【００６３】
一実施形態に係る光学フィルムを製造する方法の一例について説明する。光学フィルムを製造する場合、まず、目標反射スペクトルを決定する。目標反射スペクトルは、４００〜７００ｎｍの波長範囲において、５０％以上の反射率Ｒを有するスペクトル領域であって波長幅が２０〜６０ｎｍであるスペクトル領域を含む反射ピーク領域を少なくとも一つ有するｓ偏光成分（第１の偏光光）の反射スペクトルと、４００〜７００ｎｍの波長範囲内の反射率Ｒが２０％以下であるｐ偏光成分（第２の偏光光）に対する反射スペクトルとから構成されていれば、製造する光学フィルムの用途に応じて適宜設定すればよい。製造した光学フィルムを液晶表示装置に採用する場合、例えば、目標反射スペクトルは、液晶表示装置の光源の発光スペクトルの特性に応じたスペクトル形状又は液晶パネルが有するカラーフィルタ層の光学特性（例えば、吸光特性）に応じたスペクトル形状とし得る。
【００６４】
ここでは、一例として、図４に例示した目標反射スペクトル５０に対応する光学フィルム１０を製造する場合について説明する。目標反射スペクトル５０は、前述したように、３種類の色の波長範囲に反射ピーク領域５１Ａを有するような反射スペクトル５１と、４００ｎｍ〜７００ｎｍにおいて、反射率Ｒが２０％以下の反射スペクトル５２とを有する。反射スペクトル５１の形状は、反射ピーク領域５１Ａが条件１〜３の何れかを満たすように決定されている。
【００６５】
次に、目標反射スペクトル５０に対応する反射スペクトルが得られるようにスタックの数及び各スタックの構成を設計する。目標反射スペクトル５０の反射スペクトル５１は、図４に例示したように、青色波長範囲、緑色波長範囲及び赤色波長範囲にそれぞれ反射ピーク領域５１Ａを有するので、製造する光学フィルム１０は、図１に示したように、３つのスタック３０１〜３０３を有する。
【００６６】
続いて、各スタック３０ｉにおける第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂの反射させるべき偏光方向（本実施形態ではｘ方向）の屈折率差|Δｎｉ|、第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂの厚さｔｉａ，ｔｉｂ、基本ブロック３１ｉの数等を設計する方法について説明する。
【００６７】
各スタック３０ｉの屈折率差|Δｎｉ|、第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂの厚さｔｉａ，ｔｉｂ、基本ブロック３１ｉの数は、反射スペクトル５１，５２の形状に影響を与える。従って、各スタック３０ｉの屈折率差|Δｎｉ|、第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂの厚さｔｉａ，ｔｉｂ、基本ブロック３１ｉの数は、ｓ偏光成分の反射スペクトル５１が青色波長範囲、緑色波長範囲及び赤色波長範囲においてそれぞれ反射ピーク領域５１Ａを示すと共に、ｐ偏光成分の反射スペクトル５２が４００〜７００ｎｍにおいて反射率Ｒが２０％以下となるように設計される。ｐ偏光成分の反射スペクトル５２は、４００〜７００ｎｍにおいて反射率Ｒが２０％以下であればよいので、反射スペクトル５２のスペクトル形状は任意であり得る。ｓ偏光成分の反射スペクトル５１は、３種類の色の波長範囲にそれぞれ反射ピーク領域５１Ａを有すればよいが、３種類の色の波長範囲それぞれにおける反射ピーク領域５１Ａの形状は、光学フィルム１０における所望の光学特性に応じた形状に設計され得る。３種類の色の波長範囲にそれぞれ反射ピーク領域５１Ａは、好ましくは、上記条件１〜３の何れかを満たす形状に設計される。
【００６８】
目標反射スペクトル５０に応じたスタック３０ｉの構成を設計する方法は少なとも２つある。一つは、λ／４法を用いる方法（例えば、M. Born and E.Wolf, “Principle of Optics,”7th(expanded)edition,Cambridge U. Press, 1999参照）であり、もう一つは最適化アルゴリズムを用いる方法である。
【００６９】
目標反射スペクトル５０に応じたスタック３０ｉの構成を設計する方法について説明する。以下の説明では、設計モデルとして、図１に示した構成においてスキン層Ｓ２を除いた構成を採用する。設計において、入射光４０のうちｘ方向に偏光した成分がｓ偏光成分である。更に、設計において、第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂの面内においてｘ方向の屈折率が異なり、ｙ方向の屈折率は同じである。スタック３０１〜３０３は、それぞれ青色波長範囲、緑色波長範囲及び赤色波長範囲に反射ピーク領域５１Ａを有するように設計される。よって、図５の説明で述べた反射ピーク波長λｋ及び波長幅Δλｋをスタック３０１〜３０３に対応させて反射ピーク波長λｉ及び波長幅Δλｉとも称す。
【００７０】
λ／４法を利用して、スタック３０１〜３０３を設計する方法について説明する。λ／４法では、第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂそれぞれのｘ方向の屈折率ｎｉａ，ｘ及び屈折率ｎｉｂ，ｘを、第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂのｘ方向における屈折率差|Δｎｉ|を考慮して決定する。
【００７１】
通常、屈折率差|Δｎｉ|が小さくなるにつれて、全波長においてｓ偏光成分を反射しにくくなる。そのため、偏光分離機能を実現するために、|Δｎｉ|は一定以上の大きさを有する。屈折率差|Δｎｉ|が大きくなるにつれて、全波長においてｓ偏光成分を反射する傾向にあるので|Δｎｉ|が大きすぎると、波長選択性が低減する傾向にある。従って、屈折率差|Δｎｉ|は、波長選択性を考慮しながら目標反射スペクトル５０における主に偏光分離機能の観点から決定される。Δｎｉの大きさの一例は、０．０２以上０．２３以下（すなわち、０．０２≦|Δｎｉ|≦０．２３）であり、好ましくは、０．０２以上０．１５以下（すなわち、０．０２≦|Δｎｉ|≦０．１５）である。Δｎｉが上記例示した範囲であれば、所望の反射ピーク領域５１Ａの形状に設計しやすい。
【００７２】
設計では、ｓ偏光成分の反射スペクトル５１の反射ピーク波長λｉを決定する。図４に例示したように、青色波長範囲、緑色波長範囲及び赤色波長範囲にそれぞれ反射ピーク領域５１Ａを有する場合、λ１＝４６０ｍｍ、λ２＝５４０ｎｍ、λ３＝６４０ｎｍとし得る。
【００７３】
次に、第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂの厚さｔｉａ，ｔｉｂ及びスタック３０ｉの第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂの層数を次の式に基づいて決定する。
ｔｉａ＝λｉ／（４ｎｉａ，ｘ）
ｔｉｂ＝λｉ／（４ｎｉｂ，ｘ）
【００７４】
第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂのｙ方向及びｚ方向の屈折率は、屈折率ｎｉａ，ｘ及び屈折率ｎｉｂ，ｘに応じて、決定すればよい。
【００７５】
更に、基本ブロック３１ｉの数は、スタック３０ｉの反射特性における最大反射率をＲｉ，ｍａｘとしたとき、最大反射率Ｒｉ，ｍａｘに基づいて決定され得る。基本ブロック３１ｉの数は、スタック３０１〜スタック３０３の間で同じである場合もあるし、異なる場合もあり得る。例えば、基本ブロック３１ｉの数は、以下の式を利用して決定され得る。
【数１】
Ｒｉ，ｍａｘを示す上記式において、Ｎはスタック３０ｉが有する第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂの数の総和である。すなわち、Ｎ＝２Ｍである。この場合、基本対３１ｉの数は、Ｎ／２である。Ｒｉ，ｍａｘを示す上記式では、一例として、入射光のスタック３０ｉへの入射方式は垂直入射であること、ｎｉａ，ｘ＞ｎｉｂ，ｘ、及び、スタック３０ｉへの光の入射側及びスタック３０ｉから光が出射する側の光学媒体は同じであることを仮定している。なお、最大反射率Ｒｉ，ｍａｘを表す式は、入射光の入射方式や周囲の媒体の屈折率などに応じて適宜算出すればよい。
【００７６】
第２の設計方法は、第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂの厚さｔｉａ，ｔｉｂ及び屈折率並びにスタック３０ｉの第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂの層数（すなわち、基本ブロック３１ｉの数）を決定するために最適化アルゴリズムを用いる方法である。最適化アルゴリズムにおいても、第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂの層数は、スタック３０ｉの反射特性における最大反射率Ｒｉ，ｍａｘに基づいて決定され得る。各スタック３０ｉの第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂの層数もパラメータとなり得る。しかしながら、パラメータ数を減らす観点から、第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂの層数、すなわち、基本ブロック３１ｉの数は一定としておくことが好ましい。スタック３０ｉにおける第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂの層数は、例えば、５０以上２００以下であって、光学フィルム１０全体の層の数が、１５０以上５００以下の範囲で選択され得る。
【００７７】
最適化アルゴリズムでは、各スタック３０ｉの第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂの屈折率差|Δｎｉ|、第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂのｙ方向及びｚ方向の屈折率、及び厚さtｉａ，ｔｉｂをパラメータとして、シミュレーションを実施して、各スタック３０ｉの反射スペクトルの反射ピーク領域５１Ａと、波長幅Δλｉに適合するように、各パラメータを最適化する。最適化アルゴリズムを用いた場合でも、屈折率差Δｎｉの大きさは、前述したように、一例として、０．０２以上０．２３以下（すなわち、０．０２≦|Δｎｉ|≦０．２３）であり、好ましくは、０．０２以上０．１５以下（すなわち、０．０２≦|Δｎｉ|≦０．１５）である。
【００７８】
一実施形態において、第１の光学材料層３１１ａ〜３１３ａの材料が同じ且つ第２の光学材料層３１１ｂ〜３１３ｂの材料が同じであると共に、第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂのうちの一方が等方性の光学材料層であり他方が非等方性の光学材料層であるとして、光学フィルム１０を設計してもよい。この場合、パラメータ数が更に低減され得る。
【００７９】
第１の光学材料層３１１ａ〜３１３ａの材料が同じ且つ第２の光学材料層３１１ｂ〜３１３ｂの材料が同じである場合、屈折率の観点からは、第１の光学材料層３１１ａ〜３１３ａを区別する必要はなく、第２の光学材料層３１１ｂ〜３１３ｂを区別する必要がない。そのため、屈折率については、第１の光学材料層３１１ａ〜３１３ａの各方向の屈折率をｎａ，ｘ、ｎａ，ｙ及びｎａ，ｚと表記する。第２の光学材料層３１１ｂ〜３１３ｂの各方向の屈折率についても同様とする。以下、屈折率の観点からは、第１の光学材料層３１１ａ〜３１３ａを区別する必要ななく、第２の光学材料層３１１ｂ〜３１３ｂを区別する必要がない場合は、同様に記載する。
【００８０】
第１の光学材料層３１１ａ〜３１３ａが等方性の光学材料層であって同じ材料から構成されると共に、第２の光学材料層３１１ｂ〜３１３ｂが非等方性の光学材料層であって同じ材料から構成される場合、以下の２つの関係式（１）及び関係式（２）が成り立つ。
ｎａ，ｘ＝ｎａ，ｙ＝ｎａ，ｚ（＝ｎａ）・・・（１）
ｎａ＝ｎｂ，ｙ＝ｎｂ，ｚ・・・（２）
これらの関係が成立する場合、設計に要するパラメータは、８個である。すなわち、第１の光学材料層３１ａの屈折率ｎａと、屈折率差|Δｎ|（＝|ｎａ，ｘ−ｎｂ，ｘ|）と、６つの厚さ（各スタック３０に２つの厚さｔｉａ，ｔｉｂ）とである。このように、関係式（１）及び（２）が成立する場合、前述のようにパラメータ数を低減され得る。
【００８１】
なお、第１の光学材料層３１１ａ〜３１３ａの材料が同じ且つ第２の光学材料層３１１ｂ〜３１３ｂの材料が同じであると共に、第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂのうちの一方が等方性の光学材料層であり他方が非等方性の光学材料層であることは、λ／４法を用いてスタック３０ｉを設計する場合も、設計を容易にする観点から有効である。
【００８２】
その後、上記光学フィルム１０の設計条件に基づいて、光学フィルム１０を製造する。
【００８３】
光学フィルム１０の製造において、屈折率差|Δｎｉ|は、例示したような屈折率差|Δｎｉ|、すなわち、０．０２≦|Δｎｉ|≦０．２３を有し得る第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂをそれぞれ準備することによって、形成してもよい。
【００８４】
或いは、第１の光学材料層３１ｉａが等方性の光学材料層であり、第２の光学材料層３１ｉｂが非等方性の光学材料層である場合、第２の光学材料層３１ｉｂの非等方性は、例えば、光学フィルム１０としての多層構造を形成した後に、延伸することによって付与してもよい。この場合、延伸方向がｘ方向となる。
【００８５】
第１の光学材料層３１ｉａが等方的な光学材料層であって、第２の光学材料層３１ｉｂが非等方的な光学材料層である形態について、光学フィルム１０を製造する方法について説明する。
【００８６】
第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂの材料は、上記に例示した高分子及びその共重合体などから選択されればよい。第１の光学材料層３１ｉａは、必要な加工条件で処理される際に、ｘ、ｙ及びｚ方向の屈折率が有意な差を生じない材料であり得ると共に、第２の光学材料層３１ｉｂの材料は、上記必要な加工条件の下で、所定方向の屈折率が大きく変化するものであり得る。更に、第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂは、好ましくは、それらが共押出しされ得るように、同様のレオロジー特性（例えば、溶融粘度）を有する。
【００８７】
上述した加工条件は、第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂの間で所望の屈折率関係が得られるように選択され得る。上記所望の屈折率関係は、種々の方法で達成され得る。所望の屈折率関係を得るための方法の例は、前述したように、光学フィルム１０となる多層フィルム構造を形成中又は上記多層フィルム構造を形成した後に所定方向に延伸すること(例えば、第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂの材料が有機材料の場合)である。光学フィルム１０となる多層フィルム構造を形成する方法は、多層押出法（又は共押出法）（例えば、第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂが液晶性の材料の場合）及び多層コーティング技術を含む。多層コーティング技術は、特に限定されず、多層コーティング技術の一般的に手法が利用され得る。多層コーティング技術の例は、スピンコート法、ダイコート法等のウェットプロセス技術、及び、化学蒸着及びスパッタリング等のドライプロセス技術を含む。光学フィルム１０の製造の容易性の観点から多層押出法が好適である。光学フィルム１０は、別々に製造された各スタックを貼り合せて製造されてもよい。
【００８８】
延伸によって配向し得る有機高分子の場合、光学フィルム１０となる多層フィルムは、一般的な多層フィルムを形成するように、各層を構成する高分子を共押出しすることによって準備される。その後、ある選択された温度で一つの特定の方向に、その多層フィルムを延伸し（単軸引張り）、多層フィルムを配向させることによって光学フィルム１０が得られる。上記特定の方向が、入射光４０におけるｓ偏光成分の偏光方向であるｘ方向に対応する。多層フィルムが形成された後、上記ある選択された温度にヒートセットする工程を備えてもよい。押出しと延伸とは一つの工程で行われてもよい。延伸方向と直交する方向（垂直方向）における多層フィルムの長さが実質的に縮小しないように、その直交方向において多層フィルムは弛緩されてもよい。所望の光学特性を備えた多層フィルムとしての光学フィルム１０を得るために、延伸プロセス前の温度、延伸温度、延伸度、延伸比率、ヒートセット温度、ヒートセット時間、ヒートセット弛緩、及び、垂直方向の延伸弛緩が選択され得る。これらの変数は、相互に関連している。例えば、比較的に低い延伸度は、比較的に低い延伸温度で採用され得る。通常、延伸比率は、１：２〜１：１０の範囲が好ましく、１：３〜１：７がより好ましい。
【００８９】
なお、上記光学フィルム１０となる多層フィルムを構成する層にはスペーサ層Ｓ１及びスキン層Ｓ２としての層も含む。また、光学フィルム１０となる多層フィルムは、基板２０となる層を含んでもよい。多層フィルムは光学フィルム１０となる多層構造として説明したが、各スタック３０１〜３０３となる多層構造を多層フィルムとしてもよい。なお、図１に示したように、光学フィルム１０が有するスペーサ層Ｓ１及びスキン層Ｓ２は、光学フィルム１０の製造において多層押出法を利用する場合に役立つ。また、スペーサ層Ｓ１及びスキン層Ｓ２を備えることで、例えば、多層フィルム構造を形成した後の工程（例えば、延伸工程など）において機械的特性を向上し得る。
【００９０】
第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂにおいて所定方向（ｘ方向）以外の対応する方向の屈折率差はないことが理想的であるが、前述したように、所定方向以外の２つの方向の屈折率差（例えば、ｙ方向又はｚ方向）が０．０２未満であればよく、好ましくは、０．０１以下である。
【００９１】
以上説明したように、光学フィルム１０は、目標反射スペクトル５０に合致する反射スペクトルを有するように設計された値に基づいて製造されている。その結果、光学フィルム１０は、入射光４０に対して所定の反射スペクトルを有するようにｓ偏光成分を反射する一方、少なくとも可視光の波長範囲においてｐ偏光成分をほとんど透過し得る。すなわち、光学フィルム１０は、偏光分離機能と共に、波長選択性を有する。このような波長選択性偏光分離フィルムとしての光学フィルム１０を液晶表示装置に適用することによって、輝度を向上し得る。この点について、図６を参照して説明する。
【００９２】
図６は、図１に示した光学フィルムを適用した液晶表示装置の概略構成を示す図面である。図６は、液晶表示装置１の断面構成を分解して示している。
【００９３】
液晶表示装置１は、液晶ディスプレイパネル（以下、単に液晶パネルと称す）６１と、図６において液晶パネル６１の背面側に配置されており面状の光を出射する面光源装置７０と、液晶パネル６１と面光源装置７０との間に配置された光学フィルム１０とを備える。図６に示すように、液晶パネル６１の厚み方向をＺ方向とし、Ｚ方向に直交する２つの方向をＸ方向及びＹ方向と称する。図６では、光を模式的に矢印で示している。矢印に付された黒点はｐ偏光成分を示し、矢印の延在方向に直交する線分はｓ偏光成分を表す。
【００９４】
液晶パネル６１は、面光源装置７０から出射される光により照明されて画像を表示する。液晶パネル６１は、液晶層６１Ａの両側に偏光板６１Ｂ,６１Ｃと、を主に備える。偏光板６１Ｂは液晶層６１Ａの背面側に配置され、偏光板６１Ｃは、液晶層６１Ａの表側（観察者側或いは視聴者側）に配置される。偏光板６１Ｂと偏光板６１Ｃとは、それらの透過軸が互いに直交するように配置される。図６に示した形態では、偏光板６１Ｂの透過軸が、図６に示すＸ方向に延びている。液晶層６１Ａと偏光板６１Ｃとの間にはカラーフィルタ層６１Ｄが配置される。液晶パネル６１が備える上記要素の構成は公知の構成とし得る。液晶パネル６１は、上記例示した構成要素以外に、配光膜や電極などを有する。すなわち、液晶パネル６１は、公知の構成を有してればよい。
【００９５】
面光源装置７０は、導光板（面発光素子）８０と、導光板８０の側面８０ａ近傍に配置された光源部９０と、反射部１００とを備えるエッジライト方式の面光源装置である。
【００９６】
導光板８０は、側面８０ａから入射された光を側面８０ａと交差した（図６では、直交した）出射面部８０ｂ及び出射面部８０ｂと反対側に位置する反射面部８０ｃとの間で全反射させながら導光板８０内を伝播させる。反射面部８０ｃには、全反射条件とは異なる条件で反射する非全反射領域が適宜設けられている。非全反射領域は、印刷ドットといった拡散ドット、ｙ方向に延在するレンズ部又はドーム状のレンズ部などが付与された領域であり得る。この非全反射領域で反射した光は、出射面部８０ｂで全反射せずに出射面部８０ｂから外部に出ていく。従って、上記構成では、導光板８０内を全反射しながら伝搬する光の一部が出射面部８０ｂから取り出されるので、導光板８０から面状の光が出射される。通常、非全反射領域は、面状の光の輝度が面内で均一になるようなパターンで設けられている。
【００９７】
光源部９０は、導光板８０の入射面である側面８０ａに対向して配置された光源９１を有する。光源９１の例は点光源である。点光源の例は、発光ダイオード、ハロゲンランプ及びタングステンランプを含む。発光ダイオードの例は、赤色光、緑色光及び青色光を発光するＲＧＢタイプの発光ダイオードと、及び、青色発光ダイオードに黄色の蛍光体を組み合わせた又は青色発光ダイオードに緑色及び赤色の蛍光体を組み合わせた白色タイプの発光ダイオードとを含む。
【００９８】
光源９１が点光源である場合、光源部９０は、複数の光源９１を含む。この場合、複数の光源９１は、側面８０ａにおいて導光板８０の厚み方向に直交する方向に沿って直線状に配列される。光源９１は、点光源に限定されず、蛍光管のような線状光源であってもよい。
【００９９】
図６に示した面光源装置７０においては、導光板の４つの側面のうち１つの側面８０ａに対向してのみ光源部９０が設けられている。しかしながら、このような構成には限定されない。例えば、導光板８０の少なくとも一つの側面に対して設けられていればよい。
【０１００】
反射部１００は、導光板８０の反射面部８０ｃから出射されてきた光を導光板８０側に反射する。反射部１００の例は、光を乱反射する反射板である。反射部１００は、例えば、光を乱反射する処理が施された導光板８０等を収容する筐体の底面でもよい。
【０１０１】
光学フィルム１０は、図４に示した目標反射スペクトル５０に基づいて設計及び製造された波長選択性偏光分離フィルムである。光学フィルム１０を液晶表示装置１に適用する場合、第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂにおける屈折率差|Δｎｉ|が生じている方向が図６に示すＸ方向であるように、光学フィルム１０は、配置される。
【０１０２】
上記構成では、導光板８０の出射面部８０ｂから出射された面状の光は、入射光４０として光学フィルム１０に入射される。光学フィルム１０では、入射光４０のうち目標反射スペクトルに合致するように入射光４０を反射する。その結果、入射光４０のうちｐ偏光成分はほとんど光学フィルム１０を透過し、青色波長範囲、緑色波長範囲及び赤色波長範囲のｓ偏光成分は選択的に反射される。
【０１０３】
光学フィルム１０によって反射されたｓ偏光成分は、導光板８０側に戻って、反射面部８０ｃ側から反射部１００に向けて出射される。反射部１００は、導光板８０側からの光を乱反射して導光板８０に戻す。この反射部１００での乱反射により、光の偏光状態が擾乱される。偏光状態が擾乱された光は、導光板８０から再度出射されて光学フィルム１０に入射光４０として入射する。その結果、入射光４０のうちｓ偏光成分は反射され、ｐ偏光成分は透過する。
【０１０４】
以上説明したように、光学フィルム１０を備えた液晶表示装置１では、所定波長範囲である青色波長範囲、緑色波長範囲及び赤色波長範囲のｓ偏光成分がリサイクルされる。この場合、偏光板６１Ｂによって吸収される光が低減すると共に、リサイクルされた光を利用して液晶パネル６１が照明される。その結果、液晶パネル６１で表示される画像の輝度が向上する。この点で、光学フィルム１０は、輝度向上フィルムである。
【０１０５】
また、光学フィルム１０によって、所定波長範囲である青色波長範囲、緑色波長範囲及び赤色波長範囲のｓ偏光成分がリサイクルされるので、図７に示すように、上記所定波長範囲のｐ偏光成分が選択的により多く透過する。この場合、波長選択性を有しながら、輝度向上が図れるので、光学フィルム１０は、彩度を増強する機能も有する。
【０１０６】
従来、カラーフィルタ層６１Ｄには染料が用いられている。この場合、光の透過率が十分ではないので、彩度の増強効果が低い傾向にあった。これに対して、光学フィルム１０を用いることで、所定の波長範囲の光を選択的に増強できるので、上記のように彩度増強が図り得る。
【０１０７】
なお、光源部９０として、赤色光、緑色光及び青色光を発光するＲＧＢタイプの発光ダイオードと、又は、青色発光ダイオードに黄色の蛍光体を組み合わせた又は青色発光ダイオードに緑色及び赤色の蛍光体を組み合わせた白色タイプの発光ダイオードを使用する場合、光学フィルム１０の設計段階における場合の目標反射スペクトル５０は、光源部９０の発光特性に合わせることが、彩度向上の観点から好ましい。或いは、目標反射スペクトル９０は、カラーフィルタ層６１Ｄの特性（吸収波長等）に応じたスペクトルにすることが彩度向上の観点から好ましい。
【０１０８】
各スタック３０ｉにおいて、第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂの厚さ３１ｉａ，３１ｉｂはそれぞれ一定であることから、光学フィルム１０の製造も容易である。更に、各スタック３０ｉにおける第１の光学材料層３１ｉａの数及び第２の光学材料層３１ｉｂの数の合計が５０以上５００以下であることから、光学フィルム１０を更に容易に製造可能であると共に、光学フィルム１０を低コストで製造し得る。
【実施例】
【０１０９】
以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。実施例の光学フィルムの設計のための各種計算は、Ｆｏｒｔｒａｎ ９０とＭａｔｈｃａｄ（バージョン１１と１５）を用いてコンピュータプログラムを組んで実施した。実施例の説明においては、実施形態で説明した要素に対応する要素には同一符号を付する。
【０１１０】
設計においては以下の点を仮定した。
（１）光学フィルム１０の設計モデルでは図１の構成及び図１に示したｘ方向、ｙ方向及びｚ方向を採用した。ただし、設計モデルにおいて光学フィルムは、図１に示したスキン層Ｓ２を含まない。
（２）光学フィルム１０は、３つのスタック３０１、スタック３０２及びスタック３０３と、スタック３０１〜３０３を分離するスペーサ層Ｓ１と、基板２０とを備える。
（３）スタック３０１〜スタック３０３の第１の光学材料層３１１ａ〜第１の光学材料層３１３ａは同じ高分子から構成されている。同様に、スタック３０１〜スタック３０３の第２の光学材料層３１１ｂ〜第２の光学材料層３１３ｂは同じ高分子から構成されている。従って、屈折率に関しては、第１の光学材料層３１１ａ〜第１の光学材料層３１３ａの屈折率を区別する必要はなく、第２の光学材料層３１１ｂ〜第２の光学材料層３１３ｂの屈折率を区別する必要はない。そのため、以下では、屈折率に関する表記では、スタック３０１、スタック３０２、スタック３０３を区別する１，２，３の記載を省略する。
（４）第１の光学材料層３１ｉａ（ｉは、１，２，３のいずれかの数）は等方的な光学材料層であり、第２の光学材料層３１ｉｂは非等方的な光学材料層である。
（５）第１の光学材料層３１ｉａと第２の光学材料層３１ｉｂとはｘ方向の屈折率が異なる。第２の光学材料層３１ｉｂにおいて、ｙ方向及びｚ方向の屈折率は、第１の光学材料層３１ｉａの屈折率と同じである。従って、等方的な光学材料層である第１の光学材料層３１ｉａの屈折率をｎａ（＝ｎａ，ｘ＝ｎａ，ｙ＝ｎａ，ｚ）とすると、次式が成立する。
ｎａ＝ｎｂ，ｙ＝ｎｂ，ｚ
（６）スタック３０ｉへの光の入射形態は垂直入射を仮定した。
（７）設計のための所定の目標反射スペクトル５０が有するｓ偏光成分の反射スペクトル５１として、図８に示したＬＥＤ発光スペクトルを仮定した。反射スペクトル５１において、可視光の青（Ｂ）、緑（Ｇ）、赤（Ｒ）の領域に対応する３つの反射ピーク位置は、それぞれ、４６２．５ｎｍ、５３２．５ｎｍ及び６３２．５ｎｍとした。ｐ偏光成分の反射スペクトル５２は４００〜７００ｎｍにおける反射率が２０％以下であればスペクトル形状は任意でよいため、図８では反射スペクトル５２の表示は省略している。
【０１１１】
以上の（１）〜（７）の仮定に基づいて、設計のためのパラメータは次の記号を用いて表している。
ｎａ、Δｎ、ｔ１ａ、ｔ１ｂ、ｔ２ａ、ｔ２ｂ、ｔ３ａ、ｔ３ｂ
これらの表記において、ａとｂは、基本的な光学材料層である第１の光学材料層３１ｉａと第２の光学材料層３１ｉｂの２種の高分子を区別するために用いている。ｎａは、第１の光学材料層３１ｉａの屈折率である。Δｎは、第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂのｘ方向の屈折率差の大きさである。１〜３の数字は３つのスタック３０１，３０２，３０３を区別するために用いている。例えばｔ１ａ、ｔ１ｂ、ｔ２ａ、ｔ２ｂ、ｔ３ａ、ｔ３ｂはスタック３０１、スタック３０２、スタック３０３それぞれの基本的な光学材料層の対（基本ブロック）の２つの光学材料層（第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂ）それぞれの厚さを示す。
【０１１２】
それぞれのパラメータの最小値は、通常はｎａ＝１．４５、Δｎ＝０．０２、ｔ１ａ＝５ｎｍ、ｔ１ｂ＝５ｎｍ、ｔ２ａ＝５ｎｍ、ｔ２ｂ＝５ｎｍ、ｔ３ａ＝５ｎｍ、ｔ３ｂ＝５ｎｍである。それぞれのパラメータの最大値は、通常はｎａ＝１．７５、Δｎ＝０．１５、ｔ１ａ＝２０５ｎｍ、ｔ１ｂ＝２０５ｎｍ、ｔ２ａ＝２０５ｎｍ、ｔ２ｂ＝２０５ｎｍ、ｔ３ａ＝２０５ｎｍ、ｔ３ｂ＝２０５ｎｍである。それぞれのパラメータの精度は、通常はｎａに対して０．００１であり、Δｎに対して０．００１であり、ｔ１ａに対して０．０１ｎｍであり、ｔ１ｂに対して０．０１ｎｍであり、ｔ２ａに対して０．０１ｎｍであり、ｔ２ｂに対して０．０１ｎｍであり、ｔ３ａに対して０．０１ｎｍであり、及びｔ３ｂに対して０．０１ｎｍである。
【０１１３】
（実施例１）
所定の目標反射スペクトル５０に対して実施例１ではλ／４法を用いて光学フィルム１０を設計した。実施例１の光学フィルム１０は、屈折率１．５の基板２０上に設置された３つのスタック３０１，３０２，３０３からなる。各スタック３０ｉは、等方的な光学材料層（第１の光学材料層３１ｉａ）と、非等方的な光学材料層（第２の光学材料層３１ｉｂ）の対が、３０対積層されて構成されている。ｎａとｎｂ，ｘの値は、全てのスタック３０１，３０２，３０３について具体的には例えばそれぞれ１．７と１．６である。λ／４法を用いて計算された第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂの厚さｔｉａ，ｔｉｂは次の通りである。ｔ１ａ＝６７．６５ｎｍ、ｔ１ｂ＝７１．８８ｎｍ、ｔ２ａ＝７９．４１ｎｍ、ｔ２ｂ＝８４．３８ｎｍ、ｔ３ａ＝９４．１２ｎｍ、ｔ３ｂ＝１００．００ｎｍ。隣り合う各スタック３０ｉは、屈折率１．５で厚さが２７０ｎｍ（＝５４０ｎｍ／２）の光学材料層としてのスペーサ層Ｓ１で隔てられている。反射スペクトルは、垂直入射光であって偏光方向が互いに垂直であるｐモード（ｐ偏光成分）とｓモード（ｓ偏光成分）の光に対して計算した。ｐモードにおいては、電界は入射面（図２におけるｙｚ面）内に偏光し、ｓモードにおいては、電界は入射面に垂直な面（図２におけるｘｚ面）内で偏光している。光学フィルム１０に対する反射スペクトルは４００ｎｍから７００ｎｍの範囲内で６０点の波長をサンプリングして計算した。光学フィルム１０に対して入射光が入射する側の媒体は屈折率１．０の空気とした。
【０１１４】
λ／４法を用いて計算した合計１８２（２枚のスペーサ層Ｓ１を含む）の光学材料層からなる光学フィルム１０の反射率の波長による変化（スペクトル）を図９に示した。図９の横軸は波長（ｎｍ）であり、縦軸は反射率（％）である。
【０１１５】
１度の角度間隔で計算した上記垂直な２つのモードにおける反射率の角度スペクトルを図１０に示した。図１０の横軸は角度（°）であり、縦軸は反射率（％）である。横軸の角度は、入射角に対応する。図１０は、波長５４０ｎｍに対する角度スペクトルである。この図は、２つの偏光モードにおける光学フィルム１０の反射率が、１８度以下の角度（入射角）では一定であり、更に、２つの偏光モード（ｓモード及びｐモード）をより確実に分離できていることを示している。すなわち、光学フィルム１０への光の入射状態が垂直入射に近いほど、この光学フィルム１０はより確実に偏光機能を有することがわかる。
【０１１６】
（実施例２）
所定の目標反射スペクトル５０に対して、最適化アルゴリズムを用いて光学フィルム１０を設計した。図１１は最適化アルゴリズムを用いて、設計した構造の光学フィルムの反射率の波長依存性のスペクトルを示す。図１１の縦軸及び横軸は図９の場合と同様である。図１１には、図８に示したＬＥＤの発光スペクトルを破線で示している。
【０１１７】
最適化した設計パラメータの値は、次のようになった。ｎa＝１．５２８、屈折率差Δｎ＝０．１４８、ｔ１ａ＝２８．１３ｎｍ、ｔ１ｂ＝１２１．８４ｎｍ、ｔ２ａ＝９４．５７ｎｍ、ｔ２ｂ＝７１．４０ｎｍ、ｔ３ａ＝１４３．００ｎｍ、ｔ３ｂ＝４８．３６ｎｍであった。設計において、３つのスタック３０１，３０２，３０３の光学材料層の数（第１の光学材料層の数と第２の光学材料層の数の和）は５０とした。また、基板２０及びスペーサ層Ｓ１の屈折率は、実施例１の場合と同様に、１．５とした。
【０１１８】
図１２は図１１の光学フィルム１０の反射率の角度依存性のスペクトルを示す。図１２は両方の偏光モードの反射率は０°から約１０°までは一定であり、より確実に偏光分離できていることを示している。図１２における縦軸及び横軸は図１０の場合と同様である。
【０１１９】
（実施例３）
屈折率差Δｎを０より大きく０．１以下の範囲に限定した点以外は、実施例２と同様にして最適化アルゴリズムを用いて最適化を行った。この方法で得られ最適化した構造を有する光学フィルム１０の反射スペクトルを図１３に示した。最適化した設計パラメータの値は次のようになった。ｎa＝１．６２６、屈折率差Δｎ＝０．１００、ｔ１ａ＝７９．８４ｎｍ、ｔ１ｂ＝５７．５３ｎｍ、ｔ２ａ＝６８．３０ｎｍ、ｔ２ｂ＝９２．１０ｎｍ、ｔ３ａ＝１０２．５０ｎｍ、ｔ３ｂ＝８４．５０ｎｍであった。図１３には、図１１と同様に、図８に示したＬＥＤの発光スペクトルを破線で示している。
【０１２０】
図１３は、比較的小さなΔｎであっても目標とするスペクトルに適合させることができることを示している。
【０１２１】
図１４は図１３の上記光学フィルム１０の反射率の角度依存性のスペクトルを示す。図１４における縦軸及び横軸は図１０の場合と同様である。図１４は両方の偏光モードの反射率は０°から約１０°までは一定であり、より確実に偏光分離できていることを示している。
【０１２２】
実施例２及び実施例３において、光学フィルム１０が有する光学材料層の総数（２枚のスペーサ層Ｓ１を含む）の１５２は、特許文献１の技術に基づいて製造され市場で入手できる光学フィルムに用いられている光学材料層の総数と比較してずっと少ない。従来品より少ない光学材料層の数しか必要としないので、本発明の光学フィルムは製造が容易であり、製造コストの低減が図れる。
【０１２３】
最適化した多数のスタックからなる構造の図１１、図１２、図１３及び図１４に示した光学的性質は、λ／４法を用いて設計した多数のスタックからなる構造の光学的性質（図９及び図１０）とは異なっている。従って、目的又は要求される精度などに応じて、適宜λ／４法及び最適化アルゴリズムを使用する方法を使い分ければよい。ただし、図１１、図１２、図１３及び図１４を参照すれば、与えられたＬＥＤの発光スペクトルに光学的性質が密接に適合するように多数のスタックからなる構造を設計する場合には、最適化アルゴリズムを用いる方法が、より好ましい。
【０１２４】
図９〜図１４に示されたスペクトルに結びついた構造すべては共通の性質を有しており、それは、基本的な光学材料層の対の２つの光学材料層の屈折率の関係が次のようになっていることである。ｎａ−ｎｂ，ｘ≦０．１５、ｎａ＝ｎｂ，ｙ＝ｎｂ，ｚである。
【０１２５】
しかしながら、実際の製造過程では一方向を延伸させた場合、他の方向の屈折率も変化する傾向にある。従って、ｎａ＝ｎｂ，ｙ＝ｎｂ，ｚであることが好ましいが、ｎａ≠ｎｂ，ｘ≠ｎｂ，ｙ≠ｎｂ，ｚとなる傾向にある。そのような場合の影響を調べるために、基本的な光学材料層の対が２種の現実の材料、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）とＰＥＮ又はｃｏ―ＰＥＮと、からなる多層構造の光学的性質を計算した。これらの材料の通常の状態でのおよその屈折率は、それぞれ１．５９（ＰＣ）と１．６４（ＰＥＮ又はｃｏ―ＰＥＮ）である。延伸により延伸方向に０．１程度の屈折率の違いが生じると仮定すれば、１５２の層を屈折率１．５の基板２０の上に堆積させた多層構造の光学的性質を計算することが可能となる。λ／４法を用いて光学材料層の厚さを計算した。そのような多層構造の波長依存性のスペクトルを図１５に示した。ｎａ≠ｎｂ，ｙ≠ｎｂ，ｚである。しかしながら、図１５は、偏光の程度が、ある波長においてはかなり低下しているものの、波長範囲を選べば実際上使用することができることを示している。
【０１２６】
以上、本発明の種々の実施形態及び実施例について説明した。しかしながら、本発明は上述した種々の実施形態及び実施例に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態などの例では、目標反射スペクトルの一例として、反射スペクトル５１が青色波長範囲、緑色波長範囲及び赤色波長範囲に反射ピーク領域５１Ａを有するとした。しかしながら、前述したように、反射スペクトル５１は、５０％以上の反射率を有するスペクトル領域５１Ａａであって波長幅が２０〜６０ｎｍであるスペクトル領域５１Ａａを含む反射ピーク領域５１Ａを少なくとも一つ有すればよい。
【０１２７】
また、第１及び第２の光学材料層（第１及び第２の層）において、屈折率差が生じる所定方向は、入射光におけるｓ偏光成分の偏光方向に限らず、ｐ偏光成分の偏光方向であってもよい。更に、上記所定方向は、第１及び第２の光学材料層（第１及び第２の層）の面内（例えば、厚さ方向に直交する面内）の方向あるが、例示したｘ方向に限定されない。
【０１２８】
光学フィルムが備えるスタックの数は、目標反射スペクトルにおける反射ピーク領域の数以上であればよい。従って、反射ピーク領域が１個であれば、スタックの数は１個以上である。反射ピーク領域の数以上であれば、反射ピーク領域それぞれに対して少なくともスタックを一つ割り当てられるので、光学フィルムによる反射スペクトルを目標反射スペクトルに合致したものにしやすい。なお、反射ピーク領域の数よりスタック数が多い場合は、例えば、いずれかの波長ピーク領域に応じた反射スペクトルを２個のスタックで実現すればよい。
【０１２９】
更に、図６に関する説明では、光学フィルム１０は、面光源装置７０とは別に、面光源装置７０と液晶パネル６１との間に配置されていた。しかしながら、光学フィルム１０は、面光源装置７０を構成する要素であってもよい。
【０１３０】
図６に示した形態では、面発光素子として導光板が例示された。しかしながら、面発光素子としては、いわゆる拡散板であってもよい。この場合、拡散板の背面側に光源部が設けられた直下型の面光源装置或いは液晶表示装置である。
【符号の説明】
【０１３１】
１…液晶表示装置、１０…光学フィルム、３０ｉ（ｉは１，２，３の何れかの数）…スタック、３１ｉ（ｉは１，２，３の何れかの数）…基本ブロック（第１及び第２の層の基本対）、３１ｉａ（ｉは１，２，３の何れかの数）…第１の光学材料層（第１の層）、３１ｉｂ（ｉは１，２，３の何れかの数）…第２の光学材料層（第２の層）、３１ａ…光学材料層、５０…目標反射スペクトル、５１…反射スペクトル（第１の偏光光の反射スペクトル）、５１Ａ…反射ピーク領域、５１Ａａ…スペクトル領域、５２…反射スペクトル（第２の偏光光の反射スペクトル）、６１…液晶パネル、７０…面光源装置、８０…導光板（面発光素子）、８０ｂ…出射面部、９０…光源部、１００…反射部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は光学フィルム、面光源装置及び液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶ディスプレイパネルに用いたときに輝度を増強する機能を有する光学フィルムとして、反射偏光光学フィルムが提案されている（特許文献１参照）。この光学フィルムは、ポリエチレンナフタレートからなる光学材料層とグリコール変性ジメチルクロロヘキサンテレブタレートからなる光学材料層を交互に合計８００層以上積層し、延伸して製造される。
【０００３】
該光学フィルムは偏光分離及び偏光反射機能を有する。該光学フィルムは、波長４００−７００ｎｍの可視光の範囲において、特定の偏光方向の光は８９．７％を透過し、該偏光方向に垂直な偏光は反射する。該光学フィルムの波長４００−７００ｎｍの範囲の透過率のばらつきは１．０５％であり、可視光を均一に透過することができる。
【０００４】
該光学フィルムは、液晶ディスプレイパネルの光源より観察者側に設置される。光学フィルムは、光源から出射された光のうち該液晶ディスプレイパネルのバックライト側偏光板の透過軸に平行な偏光光を透過するとともに、これと垂直な偏光光を反射してバックライト側に戻す。このバックライト側に戻ってきた光は、光源より観察者と反対側に設置した反射板によって再度観察者側に光を出射されるとともに偏光方向が一部変更される。従って、反射板で反射され偏光方向が一部変更された光を再利用（リサイクル）し、該光学フィルムの偏光方向に平行な偏光の光が該光学フィルムを透過し、透過液晶ディスプレイパネルの画面より出射する。このようにして該光学フィルムは液晶ディスプレイパネルの輝度を増強する機能を発現する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表平１１−５０９３３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
液晶ディスプレイパネルを照射するバックライトとして、近年、環境保護の観点から、３種類（例えば、赤、緑、青）の発光ダイオードを利用する傾向にある。この場合、バックライトにおいては、各発光ダイオードから出力される光の波長帯域により高い強度を有する。液晶ディスプレイパネルは、通常、カラーフィルタを備えており、カラーフィルタは、波長に応じた吸光特性といった光学特性を有する。このように、液晶ディスプレイパネル自体や、液晶ディスプレイパネルを照明する照明光には波長依存性が生じるため、このような波長依存性を考慮しながら、輝度の増強が図れる光学フィルムが求められていた。
【０００７】
本発明の目的は、波長選択性を有しながら、液晶表示装置に用いたときに、輝度を増強する機能を有する光学フィルム並びにその光学フィルムを含む面光源装置及び液晶表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一側面に係る光学フィルムは、所定方向の屈折率が互いに異なる第１の層及び第２の層が積層された基本対を複数有する、少なくとも一つのスタックを備える。スタックの個数、及び、少なくとも一つのスタックそれぞれにおける、第１の層と第２の層との所定方向の屈折率差、第１及び第２の層の厚さ、基本対の数は、少なくとも一つのスタック全体による反射スペクトルが目標反射スペクトルに合致するように設定されている。目標反射スペクトルは、４００〜７００ｎｍの波長範囲における特定の方向に偏光した第１の偏光光の反射スペクトルにおいて、５０％以上の反射率を有するすスペクトル領域であって波長幅が２０〜６０ｎｍである上記スペクトル領域を含む反射ピーク領域を少なくとも一つ有し、かつ、４００〜７００ｎｍの波長範囲における第１の偏光光の偏光方向に対して直交する方向に偏光した第２の偏光光の反射スペクトルにおいて、反射率が２０％以下である、スペクトルである。
【０００９】
上記光学フィルムでは、上述した目標反射スペクトルに合致する反射スペクトルを有するように、上記スタックの個数、及び、上記スタックにおける、第１の層と第２の層との所定方向の屈折率差、第１及び第２の層の厚さ、基本対の数が決定された、少なくとも一つのスタックを備える。そのため、光学フィルムに光が入射すると、第２の偏光光を透過しながら、第１の偏光光を波長選択的に反射する。このような光学フィルムを液晶表示装置に適用すると、第１の偏光光をリサイクル可能であるので、輝度の増強を図り得る。
【００１０】
一実施形態において、上記第１の層の面内において、第１の偏光光の偏光方向と平行な方向の屈折率をｎａ,ｘとし、上記第２の層の面内において、第１の偏光光の偏光方向と平行な方向の屈折率をｎｂ,ｘとしたとき、|Δｎ|＝|ｎｂ,ｘ−ｎａ,ｘ|が、０．０２以上０．２３以下であり得る。
【００１１】
|Δｎ|が上記範囲である場合、波長選択性を有しながら、第１及び第２の偏光光を分離し得る。
【００１２】
一実施形態において、第１の層の面内において、第２の偏光光の偏光方向と平行な方向の屈折率をｎａ,ｙとし、第２の層の面内において、第２の偏光光の偏光方向と平行な方向の屈折率をｎｂ,ｙとしたとき、|ｎｂ,ｙ−ｎａ,ｙ|は、０．０２未満であり得る。
【００１３】
|ｎｂ,ｙ−ｎａ,ｙ|は、０．０２未満である場合、第１及び第２の偏光光をより確実に分離し得る。
【００１４】
一実施形態において、第１の層の厚み方向の屈折率をｎａ,ｚとし、第２の層の厚み方向の屈折率をｎｂ,ｚとしたとき、|ｎｂ,ｚ−ｎａ,ｚ|が、０．０２未満であってもよい。
【００１５】
一実施形態において、基本対の数は、２５〜５０であり得る。
【００１６】
一実施形態において、第１の層及び第２の層の厚みは、それぞれ５〜４００ｎｍであってもよい。
【００１７】
一実施形態において、スタックの数は、目標反射スペクトルにおける第１の偏光光の反射スペクトルが有する反射ピーク領域の数以上であり得る。
【００１８】
この構成では、反射ピーク領域の数以上にスタックを有するので、反射ピーク領域に対応して少なくとも一つのスタックを割り当てられ得る。よって、スタックは対応する反射ピーク領域を生成するように設計されればよい。
【００１９】
一実施形態において、スタックの数が１〜３であり得る。
【００２０】
一実施形態において、目標反射スペクトルにおける第１の偏光光の反射スペクトルが、４３０〜４８０ｎｍの範囲に１つの反射ピーク領域を有し、５１０〜５６０ｎｍの範囲に１つの反射ピーク領域を有し、６００〜６６０ｎｍの範囲に１つの反射ピーク領域を有してもよい。
【００２１】
この場合、青色、緑色及び赤色に対応する波長を選択的に反射することが可能である。
【００２２】
本発明の他の側面は、面光源装置に関する。面光源装置は、光源部と、光源部からの光を面状の光に変換して出射面部から出射する面発光素子と、面発光素子に対して出射面部と反対側に配置され面発光素子からの光を、その光の偏光状態を変化させながら面発光素子側に反射する反射部と、面発光素子の出射面部上に配置されており、面状の光が入射される本発明の一側面に係る光学フィルムと、を備える。
【００２３】
この構成では、面発光素子から出射された面状の光が入射光として光学フィルムに入射される。入射光のうち、第２の偏光光は、光学フィルムを透過する。一方、反射ピーク領域の波長範囲の第１の偏光光は反射されて、面発光素子側に戻される。この戻された光は、面発光素子から反射部側に出射され、反射部で反射されて面発光素子を通って光学フィルムに入射する。反射部によって反射することで、第１の偏光光の偏光状態が変化すると、反射部によって反射した光は、第１の偏光光と第２の偏光光とを含む。従って、反射部によって反射した光が、光学フィルムに入射されると、その入射光のうち第２の偏光光が光学フィルムを透過する傾向にある。このように、面光源装置では、光学フィルムによって、反射された第１の偏光光をリサイクル可能である。その結果、面光源装置を液晶表示装置に適用すると、輝度の向上を図ることが可能である。そして、光学フィルムによって反射されリサイクルされる第１の偏光光は、反射ピーク領域の波長範囲であるので、光学フィルムからは、反射ピーク領域の波長範囲の光がより多く出射される。従って、反射ピーク領域を液晶表示装置の光源はカラーフィルタの特性に応じて設定することによって、面光源装置を適用した液晶表示装置において画像表示により寄与する波長範囲の光の輝度を向上可能である。
【００２４】
本発明の更に他の側面は、液晶表示装置に関する。液晶表示装置は、光源部と、光源部からの光を面状の光に変換して出射面部から出射する面発光素子と、面発光素子に対して出射面部と反対側に配置され面発光素子からの光を、その光の偏光状態を変化させながら面発光素子側に反射する反射部と、面発光素子の出射面部上に配置されており、面状の光が入射される本発明の一側面に係る光学フィルムと、光学フィルムに対して面発光素子と反対側に配置される液晶パネルと、を備える。
【００２５】
この構成では、面発光素子から出射された面状の光が入射光として光学フィルムに入射される。入射光のうち、第２の偏光光は、光学フィルムを透過して液晶パネルに照射される。一方、反射ピーク領域の波長範囲の第１の偏光光は反射されて、面発光素子側に戻される。この戻された光は、面発光素子から反射部側に出射され、反射部で反射されて面発光素子を通って光学フィルムに入射する。反射部によって反射することで、第１の偏光光の偏光状態が変化すると、反射部によって反射した光は、第１の偏光光と第２の偏光光とを含む。従って、反射部によって反射した光が、光学フィルムに入射されると、その入射光のうち第２の偏光光が光学フィルムを透過し、液晶パネルに照射される。従って、液晶表示装置では、光学フィルムによって、反射された第１の偏光光をリサイクル可能である。その結果、液晶表示装置で表示される画像の輝度の向上を図ることが可能である。そして、光学フィルムによって反射されリサイクルされる第１の偏光光は、反射ピーク領域の波長範囲であるので、光学フィルムからは、反射ピーク領域の波長範囲の光がより多く出射される。従って、反射ピーク領域を液晶表示装置の光源はカラーフィルタの特性に応じて設定することによって、液晶表示装置において画像表示により寄与する波長範囲の光の輝度を向上可能である。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、波長選択性を有しながら、液晶表示装置に用いたときに、輝度を増強する機能を有する光学フィルム並びにその光学フィルムを含む面光源装置及び液晶表示装置を提供し得る。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】一実施形態に係る光学フィルムの概略構成を説明するための模式図である。
【図２】図１に示した光学フィルムが有するスタックの斜視図である。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は、一つのスタックにおいて、ｘ方向を特定方向とした場合のｓ偏光成分及びｐ偏光成分の反射及び透過状態を模式的に示す図面である。
【図４】図１に例示した光学フィルムに対する目標反射スペクトルの一例を示す図面である。
【図５】反射ピーク領域の一例を示す模式図である。
【図６】図１に示した光学フィルムを適用した液晶表示装置の構成の模式図である。
【図７】光学フィルムを透過した光の透過率スペクトルの一例を模式的に示す図面である。
【図８】実施例における目標反射スペクトルが有する第１の偏光光に対する反射スペクトルの一例を示す図面である。
【図９】実施例１において設計された光学フィルムの反射率の波長による変化（スペクトル）を示す図面である。
【図１０】実施例１において設計された光学フィルムの反射率の角度スペクトルを示す図面である。
【図１１】実施例２において設計された光学フィルムの反射率の波長による変化（スペクトル）を示す図面である。
【図１２】実施例２において設計された光学フィルムの反射率の角度スペクトルを示す図面である。
【図１３】実施例３において設計された光学フィルムの反射率の波長による変化（スペクトル）を示す図面である。
【図１４】実施例３において設計された光学フィルムの反射率の角度スペクトルを示す図面である。
【図１５】非等方性の光学材料層の屈折率条件をより厳密に設定して光学フィルムを設計した場合の反射率の波長による変化（スペクトル）を示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。図面の説明において、同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。説明中、「上」、「下」等の方向を示す語は、図面に示された状態に基づいた便宜的な語である。
【００２９】
図１は、一実施形態に係る光学フィルムの概略構成を説明するための模式図である。光学フィルム１０は、目標反射スペクトルに合致する反射スペクトルを有するように設計されている。目標反射スペクトルは、４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長範囲のうちの所定の波長範囲において、特定の方向に偏光した第１の偏光光を主に反射すると共に、４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長範囲において、上記特定方向に対して直交する方向に偏光した第２の偏光光を主に透過する。すなわち、光学フィルム１０は、偏光分離機能を有すると共に、波長選択機能を有する波長選択性偏光分離フィルムである。光学フィルム１０は、例えば、液晶表示装置に適用され得る。
【００３０】
上記所定の波長範囲が、青色波長範囲（すなわち、４３０ｎｍ≦λ≦４８０ｎｍ）、緑色波長範囲（すなわち、５１０ｎｍ≦λ≦５６０）及び赤色波長範囲（すなわち、６００ｎｍ≦λ≦６６０ｎｍ）である形態を例にして、光学フィルム１０の構成について説明する。
【００３１】
光学フィルム１０は、３個のスタック３０１，３０２，３０３を有する。スタック３０１，３０２，３０３は、基板２０上に積層されている。スタック３０１とスタック３０２との間及びスタック３０２とスタック３０３との間にはスペーサ層Ｓ１，Ｓ１が配置されてもよい。更に、基板２０に対して最も上に位置するスタック３０３上には、スキン層Ｓ２が設けられてもよい。基板２０、スペーサ層Ｓ１及びスキン層Ｓ２は、光学フィルム１０を構成する光学材料層の保護のため、及び／又は、光学フィルム１０の強度増強のために用いられ得る。基板２０、スペーサ層Ｓ１及びスキン層Ｓ２は、着目している４００〜７００ｎｍの波長範囲において、光学フィルム１０の光学特性（波長選択性及び偏光分離機能）に影響をほとんど及ぼさないような構成を有し得る。一実施形態において、基板２０、スペーサ層Ｓ１及びスキン層Ｓ２は、例えば、着目する上記波長範囲に対して光学的に透明で等方性の材料から構成され得る。一実施形態において、基板２０、スペーサ層Ｓ１及びスキン層Ｓ２の厚さの例は、上記波長範囲より十分大きな（例えば、数μｍ〜数百μｍ）厚さであり得る、又は、４００〜７００ｎｍの波長範囲内のある波長をλｐとした場合に、ｑλｐ／２（ｑは１以上の整数）であり得る。一実施形態において、基板２０、スペーサ層Ｓ１及びスキン層Ｓ２の屈折率は、表面反射などが生じないように選択される。基板２０、スペーサ層Ｓ１及びスキン層Ｓ２の材料の例は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）である。基板２０、スペーサ層Ｓ１及びスキン層Ｓ２の材料は、異なっていてもよい。
【００３２】
以下の説明では、スタック３０１，３０２，３０３の積層方向をｚ方向と称する。スタック３０１，３０２，３０３のｚ方向に直交する方向をｘ方向及びｙ方向と称する。ｘ方向及びｙ方向は直交する。ｘ方向及びｙ方向は、ｚ方向に直交する面内の方向である。以下の説明では、特に断らない限り、上記第１の偏光光を光学フィルム１０への入射光４０におけるｓ偏光成分とする。更に、図１に示したｘ方向を、ｓ偏光成分の偏光方向（電場の振動方向）とする。この場合、ｙ方向は、入射光４０のｐ偏光成分の偏光方向（電場の振動方向）である。
【００３３】
図１及び図２を参照してスタック３０１〜３０３の基本構造について、スタック３０１〜３０３をスタック３０ｉと称して説明する。ｉは１，２，３の何れかである。図２は、スタック３０ｉの構成を概略的に示す斜視図である。
【００３４】
スタック３０ｉは、第１の光学材料層３１ｉａと、第２の光学材料層３１ｉｂとがｚ方向に積層された基本ブロック（基本対）３１ｉを複数有する。基本ブロック（基本対）３１ｉの数の一例は、２５以上１００以下であり、好ましくは、２５以上５０以下である。スタック３０ｉは、複数の基本ブロック３１ｉがｚ方向に積層された積層体である。従って、スタック３０ｉでは、第１の光学材料層３１ｉａと第２の光学材料層３１ｉｂとが交互に積層されている。スタック３０ｉ内の第１の光学材料層３１ｉａの数と第２の光学材料層３１ｉｂの数との合計を２Ｍ（Ｍは１以上の整数）とすると、２Ｍの例は、５０以上２００以下であり、好ましくは、５０以上１００以下である。スタック３０１〜３０３における基本ブロック３１１〜３１３の数或いは層の総数は、スタック３０１〜３０３毎に異なっていてもよい。光学フィルム１０全体の層の数は、好ましくは、１５０以上５００以下である。
【００３５】
厚さ方向（ｚ方向）に直交する面内（ｘｙ平面内）の２つの方向（ｘ方向及びｙ方向）のうちｘ方向の第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂの屈折率は異なる。具体的には、第１の光学材料層のｘ方向、ｙ方向及びｚ方向の屈折率をｎｉａ，ｘ、ｎｉａ，ｙ、ｎｉａ，ｚとし、第２の光学材料層３１ｉｂのｘ方向、ｙ方向及びｚ方向の屈折率をｎｉｂ，ｘ、ｎｉｂ，ｙ、ｎｉｂ，ｚとしたとき、
ｎｉａ，ｘ≠ｎｉｂ，ｘ
が成立する。
【００３６】
この場合、スタック３０ｉは、ｘ方向を特定方向とする第１の偏光光、すなわち、入射光４０のうちｓ偏光成分に対しては屈折率差が生じ、ｐ偏光成分に対して屈折率差は生じない。その結果、スタック３０ｉは、ｓ偏光成分を反射し、ｐ偏光成分を透過する。
【００３７】
図３（ａ）及び図３（ｂ）は、一つのスタックにおいて、ｓ偏光成分及びｐ偏光成分の反射及び透過状態を模式的に示す図面である。図３（ａ）及び図３（ｂ）に示したスタック３０ｉが有する第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂの数は、図示における便宜的な数であり、他の図とは必ずしも一致していない。
【００３８】
図３（ａ）に示すように、入射光４０のうちｓ偏光成分は、隣接する第１の光学材料層３１ｉａと第２の光学材料層３１ｉｂの界面において一部が反射される。一方、図３（ｂ）に示すように、入射光４０のうちｐ偏光成分は、基本ブロック３１ｉによってほとんど反射されずに各基本ブロック３１ｉをｚ方向に進行する。よって、スタック３０ｉは、ｓ偏光成分を反射すると共に、ｐ偏光成分を透過する偏光分離機能を有する。
【００３９】
第１の光学材料層３１ｉａと第２の光学材料層３１ｉｂについて説明する。第１の光学材料層３１ｉａと第２の光学材料層３１ｉｂのｘ方向の屈折率差を|Δｎｉ|＝|ｎｉａ，ｘ−ｎｉｂ，ｘ|とすると、|Δｎｉ|の例は、０．０２以上０．２３以下（すなわち、０．０２≦|Δｎｉ|≦０．２３）であり、好ましくは、０．０２以上０．１５以下（すなわち、０．０２≦|Δｎｉ|≦０．１５）である。ｎｉａ，ｘの方がｎｉｂ，ｘより大きくてもよく、ｎｉｂ，ｘの方がｎｉａ，ｘより大きくてもよい。
【００４０】
第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂの材料は、上述した屈折率差に関する条件を満たし得る透明材料であれば特に限定されない。加工の容易性の観点から、第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂの材料の例は、透明樹脂である。第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂの材料は、それぞれ、結晶性、半結晶性、又はアモルファス性の高分子材料から選択され得る。第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂの一方が等方性であり、他方が非等方性である場合、等方性である光学材料層の材料は、好ましくは、結晶性、半結晶性、又はアモルファス性の高分子材料から選択され、非等方性である光学材料層の材料は、好ましくは、結晶性又は半結晶性の高分子材料から選択され得る。
【００４１】
第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂの材料の具体例は、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）及びその異性体(例えば、１，４−ＰＥＮ、１，５−ＰＥＮ、２，７―ＰＥＮ及び２，３−ＰＥＮ等)、並びに、ポリアルキレンテレフタレート（例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート、ポリ−１，４−シクロヘキサンジメチレンテレフタレート）、メタクリル樹脂（例えば、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）等）、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリオレフィン樹脂（ポリスチレン、ポリプロピレン等）、環状ポリオレフィン樹脂を含む。
【００４２】
第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂの材料は、ＰＥＮの共重合体、ポリアルカンテレフタレートの共重合体又はスチレン共重合体であってもよい。ＰＥＮの共重合体の例は、２，６−，１，４−，１，５−，２，７−及び２，３−ナフタレンジカルボン酸又はそのエステルと、ａ）テレフタル酸又はそのエステル、ｂ）イソフタル酸又はそのエステル、ｃ）フタル酸又はそのエステル、ｄ）アルカングリコール、ｅ）シクロアルカングリコール（例えば、シクロヘキサンジメタノールジオール）、又は、ｆ）アルカンジカルボキシル酸（例えば、シクロヘキサンジカルボキシル酸）との共重合体である。ポリアルカンテレフタレートの共重合体の例は、テレフタル酸又はそのエステルと、ａ）ナフタレンジカルボン酸又はそのエステル、ｂ）イソフタル酸又はそのエステル、ｃ）フタル酸又はそのエステル、ｄ）アルカングリコール、ｅ）シクロアルカングリコール(例えば、シクロヘキサンジメタルジオール)、ｆ）アルカンジカルボン酸、及び／又は、ｇ）シクロアルケンジカルボン酸(例えば、シクロヘキサンジカルボン酸)との共重合体である。スチレン共重合体の例は、スチレンーブタジエン共重合体及びスチレンーアクリロニトリル共重合体である。更に、第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂの材料はＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル−スチレン−ブタジエン共重合体樹脂）、ＭＳ樹脂（メタクリル酸メチルースチレン共重合体樹脂）であってもよい。
【００４３】
更に、各第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂは、例示した高分子又は高分子共重合体の２つ以上の混合物でもよい。上記例示した材料は、吸光係数が小さく、吸収による損失が小さい点でも好ましい。
【００４４】
スタック３０ｉにおける第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂの材料の好ましい組み合わせは、ＰＥＮ／ｃｏ―ＰＥＮ、ｃｏ−ＰＥＮ／ＰＥＮ、ＰＥＴ／ｃｏ―ＰＥＮ、ｃｏ−ＰＥＮ／ＰＥＴ、ＰＥＮ／ｓＰＳ、ｓＰＳ／ＰＥＮ、ＰＥＴ／ｓＰＳ、ｓＰＳ／ＰＥＴ、ＰＥＮ／ＥＡＳＴＥＲ（登録商標）、ＥＡＳＴＥＲ／ＰＥＮ、ＰＥＴ／ＥＡＳＴＥＲ又はＥＡＳＴＥＲ／ＰＥＴである。ｃｏ―ＰＥＮは、ナフタレンジカルボン酸に基づく共重合体又は混合物を意味する。ＥＡＳＴＥＲは、ポリシクロヘキサンジメチレンテレフタレートを意味する。更に、ｓＰＳは、シンジオタクチックポリスチレンを意味する。
【００４５】
スタック３０１〜スタック３０３の第１の光学材料層３１１ａ〜３１３ａの材料は同じであってもよく、スタック３０１〜スタック３０３の第２の光学材料層３１１ｂ〜３１３ｂの材料は同じであってもよい。
【００４６】
第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂの材料は、上述した屈折率差|Δｎｉ|を有すればよい。従って、例えば、第１の光学材料層３１ｉａが等方的な光学材料層であって、第２の光学材料層３１ｉｂが非等方的な光学材料層であってもよい。この場合、ｎｉａ，ｘ＝ｎｉａ，ｙ＝ｎｉａ，ｚ（＝ｎｉａ）及びｎｉａ＝ｎｉｂ，ｙ＝ｎｉｂ，ｚが成立する。非等方的な光学材料層の材料としては、複屈折性を有する液晶高分子が例示され得る。
【００４７】
第１の光学材料層３１ｉａが等方的な光学材料層であって、第２の光学材料層３１ｉｂが非等方的な光学材料層である形態では、第１の光学材料層３１ｉａは、必要な加工条件で処理される際に、ｘ、ｙ及びｚ方向の屈折率が有意な差を生じない材料であり得ると共に、第２の光学材料層の材料は、加工条件の下で、所定方向の屈折率が大きく変化する材料であり得る。
【００４８】
より確実に偏光を分離する観点から、第１の光学材料層３１ｉａと第２の光学材料層３１ｉｂのｙ方向の屈折率差|δｎｉｙ|（＝|ｎｉａ，ｙ−ｎｉｂ，ｙ|）及びｚ方向の屈折率差|δｎｉｚ|（＝|ｎｉａ，ｚ−ｎｉｂ，ｚ|）は、好ましくは、いずれも０．０２未満であり、更に好ましくは０．０１以下である。
【００４９】
第１の光学材料層３１ｉａが等方的であって、第２の光学材料層３１ｉｂが非等方的である場合、第１の光学材料層３１ｉａ内におけるｘ方向、ｙ方向及びｚ方向の屈折率ｎｉａ，ｘ、ｎｉａ，ｙ、ｎｉａ，ｚのうちの任意の２つの方向の屈折率差の大きさは０が好ましいが、０．０１以下であればよい。非等方的な第２の光学材料層３１ｉｂについては、δｎｉｂｙｚを|ｎｉｂ，ｙ−ｎｉｂ，ｚ|と定義したとき、δｎｉｂｙｚは、好ましくは０．０２未満であり、より好ましくは０．０１以下である。更に、Δｎｉｂｘｙを|ｎｉｂ，ｘ−ｎｉｂ，ｙ|と定義し、Δｎｉｂｚｘを|ｎｉｂ，ｚ−ｎｉｂ，ｘ|と定義したとき、|Δｎｉｂｘｙ−Δｎｉｂｚｘ|は、好ましくは０．０２未満であり、より好ましくは０．０１以下である。
【００５０】
第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂが有するそれぞれのｚ方向の厚さｔｉａ，ｔｉｂは、第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂそれぞれのｘ方向及びｙ方向の長さより十分短い。すなわち、第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂの形状は薄膜状である。第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂそれぞれのｚ方向の厚さｔｉａ，ｔｉｂは、光学フィルム１０への入射光４０の波長λより小さい。厚さｔｉａ，ｔｉｂの例は、５ｎｍ以上４００ｎｍ以下であり、より好ましい例は、５ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。
【００５１】
スタック３０ｉ内の全ての第１の光学材料層３１ｉａの厚さｔｉａは同じであり、スタック３０ｉ内の全ての第２の光学材料層３１ｉｂの厚さｔｉｂは同じである。スタック３０１〜スタック３０３の第１の光学材料層３１ｉａの厚さｔ１ａ〜ｔ３ａはそれぞれ異なると共に、スタック３０１〜スタック３０３の第２の光学材料層３１ｉｂの厚さｔ１ｂ〜ｔ３ｂはそれぞれ異なる。すなわち、次の関係が成立する。
ｔ１ａ≠ｔ２ａ≠ｔ３ａ
ｔ１ｂ≠ｔ２ｂ≠ｔ３ｂ
【００５２】
上記厚さに関する関係が成立することによって、スタック３０１〜スタック３０３は主に異なる波長選択性を備える。
【００５３】
光学フィルム１０において、スタック３０ｉは、光学フィルム１０が目標反射スペクトル５０に合致する反射スペクトルを有するように設計されている。
【００５４】
目標反射スペクトル５０について説明する。図４は、図１に例示した光学フィルム１０に対する目標反射スペクトルの一例を示す図面である。図４の横軸は波長（ｎｍ）を示し、縦軸は反射率（％）を示す。目標反射スペクトル５０は、ｓ偏光成分の反射スペクトル５１と、ｐ偏光成分の反射スペクトル５２とを含む。図４に示した目標反射スペクトル５０のうちｐ偏光成分の反射スペクトル５２は、４００〜７００ｎｍの波長範囲において反射率Ｒが２０％以下であるスペクトルである。目標反射スペクトル５０のうちｓ偏光成分の反射スペクトル５１の例は、青色波長範囲、緑色波長範囲及び赤色波長範囲においてそれぞれ反射ピーク領域５１Ａを有する。図４に示すように、反射スペクトル５１は、反射ピーク領域５１Ａとしての３つの大きな山部を有する。
【００５５】
波長ピーク領域５１Ａは、５０％以上の反射率を有するスペクトル領域５１Ａａであって、波長幅が２０〜６０ｎｍであるスペクトル領域５１Ａａを有する。一実施形態の反射ピーク領域５１Ａにおいて、スペクトル領域５１Ａａの波長幅は、反射ピークに対応する波長がスペクトル領域５１Ａａの最小波長と最大波長の中心になるように設定され得る。反射ピーク領域５１Ａは、反射スペクトル５１において、次式で定義されるηが５０％以上となる反射率Ｒ１を最大反射率Ｒｍａｘとして有する領域であり得る。
η＝１００×（Ｒ１−Ｒ２）／（Ｒ１＋Ｒ２）
ηを定義する上記式において、Ｒ１は、反射スペクトル５１が有する複数の反射ピーク（山部の頂部）のうち、ある反射ピークＰ１の反射率である。Ｒ２は、波長が増加又は減少する方向において、反射ピークＰ１の前側及び後側における反射ピーク各々と、反射ピークＰ１との間の２つの最小反射率のうちより大きな最小反射率である。
【００５６】
反射ピーク領域５１Ａの形状の一例について説明する。図５は、一波長範囲における反射ピーク領域５１Ａの一例を模式的に示す図面である。図５は、反射ピーク領域５１Ａの形状を説明するための模式図である。一波長範囲の最小波長をλｍｉｎとし、最大波長をλｍａｘとする。例えば、一波長範囲が青色波長範囲、緑色波長範囲及び赤色波長範囲である場合、λｍｉｎはそれぞれ例えば４３０ｎｍ、５１０ｎｍ及び６００ｎｍであり、λｍａｘはそれぞれ例えば４８０ｎｍ、５６０ｎｍ及び６６０ｎｍである。一波長範囲内の反射ピーク領域５１Ａ内の最大反射率Ｒｍａｘ（図５では、一例としてＲｍａｘ＝１００％）に対応するピーク波長をλｋと称する。
【００５７】
一実施形態において、反射ピーク領域５１Ａの形状は、以下の条件１を満たす形状である。
条件１：
{λｋ−（Δλｋ／２）}≦λ≦{λｋ＋（Δλｋ／２）}に対して、Ｒ≧５０％
【００５８】
好ましくは、反射ピーク領域５１Ａの形状は以下の条件２を満たす形状である。
条件２：
{λｋ−（Δλｋ／４）}≦λ≦{λｋ＋（Δλｋ／４）}に対して、Ｒ≧８０％
【００５９】
他の実施形態において、反射ピーク領域５１Ａの形状は、以下の条件３を満たす形状である。
条件３：
{λｋ−（Δλｋ／２）}≦λ≦{λｋ＋（Δλｋ／２）}に対して、Ｒ≧８０％
【００６０】
条件１〜３において、Δλｋは、スペクトル領域５１Ａａの波長幅であり、Δλｋは、２０ｎｍ〜６０ｎｍである。Δλｋは２０ｎｍ〜４５ｎｍがより好ましい。図５は、条件１を満たす場合の反射ピーク領域５１Ａの形状を例示しており、条件１において、Δλｋは、半値幅に対応する。条件３は、スペクトル領域５１Ａａの反射率が８０％以上であることを示している。
【００６１】
反射ピーク領域５１Ａが、よりシャープな頂部を有する山形形状を有する場合、光学フィルム１０からの出射光の輝度の向上が図られ得る。一方、反射ピーク領域５１Ａの形状は、より平坦な頂部を有する山形形状、換言すれば、台形状である場合、光学フィルム１０における波長選択性が向上し得る。
【００６２】
図４には、図１に示した光学フィルム１０の構成例に対応した目標反射スペクトル５０を例示した。しかしながら、目標反射スペクトル５０は、４００〜７００ｎｍの波長範囲におけるｓ偏光成分（第１の偏光光）に対する反射スペクトル５１において、スペクトル領域５１Ａａを含む反射ピーク領域５１Ａを少なくとも一つ有し、かつ、４００〜７００ｎｍの波長範囲におけるｐ偏光成分（第２の偏光光）に対する反射スペクトル５２において、反射率Ｒが２０％以下であるスペクトルであればよい。
【００６３】
一実施形態に係る光学フィルムを製造する方法の一例について説明する。光学フィルムを製造する場合、まず、目標反射スペクトルを決定する。目標反射スペクトルは、４００〜７００ｎｍの波長範囲において、５０％以上の反射率Ｒを有するスペクトル領域であって波長幅が２０〜６０ｎｍであるスペクトル領域を含む反射ピーク領域を少なくとも一つ有するｓ偏光成分（第１の偏光光）の反射スペクトルと、４００〜７００ｎｍの波長範囲内の反射率Ｒが２０％以下であるｐ偏光成分（第２の偏光光）に対する反射スペクトルとから構成されていれば、製造する光学フィルムの用途に応じて適宜設定すればよい。製造した光学フィルムを液晶表示装置に採用する場合、例えば、目標反射スペクトルは、液晶表示装置の光源の発光スペクトルの特性に応じたスペクトル形状又は液晶パネルが有するカラーフィルタ層の光学特性（例えば、吸光特性）に応じたスペクトル形状とし得る。
【００６４】
ここでは、一例として、図４に例示した目標反射スペクトル５０に対応する光学フィルム１０を製造する場合について説明する。目標反射スペクトル５０は、前述したように、３種類の色の波長範囲に反射ピーク領域５１Ａを有するような反射スペクトル５１と、４００ｎｍ〜７００ｎｍにおいて、反射率Ｒが２０％以下の反射スペクトル５２とを有する。反射スペクトル５１の形状は、反射ピーク領域５１Ａが条件１〜３の何れかを満たすように決定されている。
【００６５】
次に、目標反射スペクトル５０に対応する反射スペクトルが得られるようにスタックの数及び各スタックの構成を設計する。目標反射スペクトル５０の反射スペクトル５１は、図４に例示したように、青色波長範囲、緑色波長範囲及び赤色波長範囲にそれぞれ反射ピーク領域５１Ａを有するので、製造する光学フィルム１０は、図１に示したように、３つのスタック３０１〜３０３を有する。
【００６６】
続いて、各スタック３０ｉにおける第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂの反射させるべき偏光方向（本実施形態ではｘ方向）の屈折率差|Δｎｉ|、第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂの厚さｔｉａ，ｔｉｂ、基本ブロック３１ｉの数等を設計する方法について説明する。
【００６７】
各スタック３０ｉの屈折率差|Δｎｉ|、第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂの厚さｔｉａ，ｔｉｂ、基本ブロック３１ｉの数は、反射スペクトル５１，５２の形状に影響を与える。従って、各スタック３０ｉの屈折率差|Δｎｉ|、第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂの厚さｔｉａ，ｔｉｂ、基本ブロック３１ｉの数は、ｓ偏光成分の反射スペクトル５１が青色波長範囲、緑色波長範囲及び赤色波長範囲においてそれぞれ反射ピーク領域５１Ａを示すと共に、ｐ偏光成分の反射スペクトル５２が４００〜７００ｎｍにおいて反射率Ｒが２０％以下となるように設計される。ｐ偏光成分の反射スペクトル５２は、４００〜７００ｎｍにおいて反射率Ｒが２０％以下であればよいので、反射スペクトル５２のスペクトル形状は任意であり得る。ｓ偏光成分の反射スペクトル５１は、３種類の色の波長範囲にそれぞれ反射ピーク領域５１Ａを有すればよいが、３種類の色の波長範囲それぞれにおける反射ピーク領域５１Ａの形状は、光学フィルム１０における所望の光学特性に応じた形状に設計され得る。３種類の色の波長範囲にそれぞれ反射ピーク領域５１Ａは、好ましくは、上記条件１〜３の何れかを満たす形状に設計される。
【００６８】
目標反射スペクトル５０に応じたスタック３０ｉの構成を設計する方法は少なとも２つある。一つは、λ／４法を用いる方法（例えば、M. Born and E.Wolf, “Principle of Optics,”7th(expanded)edition,Cambridge U. Press, 1999参照）であり、もう一つは最適化アルゴリズムを用いる方法である。
【００６９】
目標反射スペクトル５０に応じたスタック３０ｉの構成を設計する方法について説明する。以下の説明では、設計モデルとして、図１に示した構成においてスキン層Ｓ２を除いた構成を採用する。設計において、入射光４０のうちｘ方向に偏光した成分がｓ偏光成分である。更に、設計において、第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂの面内においてｘ方向の屈折率が異なり、ｙ方向の屈折率は同じである。スタック３０１〜３０３は、それぞれ青色波長範囲、緑色波長範囲及び赤色波長範囲に反射ピーク領域５１Ａを有するように設計される。よって、図５の説明で述べた反射ピーク波長λｋ及び波長幅Δλｋをスタック３０１〜３０３に対応させて反射ピーク波長λｉ及び波長幅Δλｉとも称す。
【００７０】
λ／４法を利用して、スタック３０１〜３０３を設計する方法について説明する。λ／４法では、第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂそれぞれのｘ方向の屈折率ｎｉａ，ｘ及び屈折率ｎｉｂ，ｘを、第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂのｘ方向における屈折率差|Δｎｉ|を考慮して決定する。
【００７１】
通常、屈折率差|Δｎｉ|が小さくなるにつれて、全波長においてｓ偏光成分を反射しにくくなる。そのため、偏光分離機能を実現するために、|Δｎｉ|は一定以上の大きさを有する。屈折率差|Δｎｉ|が大きくなるにつれて、全波長においてｓ偏光成分を反射する傾向にあるので|Δｎｉ|が大きすぎると、波長選択性が低減する傾向にある。従って、屈折率差|Δｎｉ|は、波長選択性を考慮しながら目標反射スペクトル５０における主に偏光分離機能の観点から決定される。Δｎｉの大きさの一例は、０．０２以上０．２３以下（すなわち、０．０２≦|Δｎｉ|≦０．２３）であり、好ましくは、０．０２以上０．１５以下（すなわち、０．０２≦|Δｎｉ|≦０．１５）である。Δｎｉが上記例示した範囲であれば、所望の反射ピーク領域５１Ａの形状に設計しやすい。
【００７２】
設計では、ｓ偏光成分の反射スペクトル５１の反射ピーク波長λｉを決定する。図４に例示したように、青色波長範囲、緑色波長範囲及び赤色波長範囲にそれぞれ反射ピーク領域５１Ａを有する場合、λ１＝４６０ｍｍ、λ２＝５４０ｎｍ、λ３＝６４０ｎｍとし得る。
【００７３】
次に、第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂの厚さｔｉａ，ｔｉｂ及びスタック３０ｉの第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂの層数を次の式に基づいて決定する。
ｔｉａ＝λｉ／（４ｎｉａ，ｘ）
ｔｉｂ＝λｉ／（４ｎｉｂ，ｘ）
【００７４】
第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂのｙ方向及びｚ方向の屈折率は、屈折率ｎｉａ，ｘ及び屈折率ｎｉｂ，ｘに応じて、決定すればよい。
【００７５】
更に、基本ブロック３１ｉの数は、スタック３０ｉの反射特性における最大反射率をＲｉ，ｍａｘとしたとき、最大反射率Ｒｉ，ｍａｘに基づいて決定され得る。基本ブロック３１ｉの数は、スタック３０１〜スタック３０３の間で同じである場合もあるし、異なる場合もあり得る。例えば、基本ブロック３１ｉの数は、以下の式を利用して決定され得る。
【数１】
Ｒｉ，ｍａｘを示す上記式において、Ｎはスタック３０ｉが有する第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂの数の総和である。すなわち、Ｎ＝２Ｍである。この場合、基本対３１ｉの数は、Ｎ／２である。Ｒｉ，ｍａｘを示す上記式では、一例として、入射光のスタック３０ｉへの入射方式は垂直入射であること、ｎｉａ，ｘ＞ｎｉｂ，ｘ、及び、スタック３０ｉへの光の入射側及びスタック３０ｉから光が出射する側の光学媒体は同じであることを仮定している。なお、最大反射率Ｒｉ，ｍａｘを表す式は、入射光の入射方式や周囲の媒体の屈折率などに応じて適宜算出すればよい。
【００７６】
第２の設計方法は、第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂの厚さｔｉａ，ｔｉｂ及び屈折率並びにスタック３０ｉの第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂの層数（すなわち、基本ブロック３１ｉの数）を決定するために最適化アルゴリズムを用いる方法である。最適化アルゴリズムにおいても、第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂの層数は、スタック３０ｉの反射特性における最大反射率Ｒｉ，ｍａｘに基づいて決定され得る。各スタック３０ｉの第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂの層数もパラメータとなり得る。しかしながら、パラメータ数を減らす観点から、第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂの層数、すなわち、基本ブロック３１ｉの数は一定としておくことが好ましい。スタック３０ｉにおける第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂの層数は、例えば、５０以上２００以下であって、光学フィルム１０全体の層の数が、１５０以上５００以下の範囲で選択され得る。
【００７７】
最適化アルゴリズムでは、各スタック３０ｉの第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂの屈折率差|Δｎｉ|、第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂのｙ方向及びｚ方向の屈折率、及び厚さtｉａ，ｔｉｂをパラメータとして、シミュレーションを実施して、各スタック３０ｉの反射スペクトルの反射ピーク領域５１Ａと、波長幅Δλｉに適合するように、各パラメータを最適化する。最適化アルゴリズムを用いた場合でも、屈折率差Δｎｉの大きさは、前述したように、一例として、０．０２以上０．２３以下（すなわち、０．０２≦|Δｎｉ|≦０．２３）であり、好ましくは、０．０２以上０．１５以下（すなわち、０．０２≦|Δｎｉ|≦０．１５）である。
【００７８】
一実施形態において、第１の光学材料層３１１ａ〜３１３ａの材料が同じ且つ第２の光学材料層３１１ｂ〜３１３ｂの材料が同じであると共に、第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂのうちの一方が等方性の光学材料層であり他方が非等方性の光学材料層であるとして、光学フィルム１０を設計してもよい。この場合、パラメータ数が更に低減され得る。
【００７９】
第１の光学材料層３１１ａ〜３１３ａの材料が同じ且つ第２の光学材料層３１１ｂ〜３１３ｂの材料が同じである場合、屈折率の観点からは、第１の光学材料層３１１ａ〜３１３ａを区別する必要はなく、第２の光学材料層３１１ｂ〜３１３ｂを区別する必要がない。そのため、屈折率については、第１の光学材料層３１１ａ〜３１３ａの各方向の屈折率をｎａ，ｘ、ｎａ，ｙ及びｎａ，ｚと表記する。第２の光学材料層３１１ｂ〜３１３ｂの各方向の屈折率についても同様とする。以下、屈折率の観点からは、第１の光学材料層３１１ａ〜３１３ａを区別する必要ななく、第２の光学材料層３１１ｂ〜３１３ｂを区別する必要がない場合は、同様に記載する。
【００８０】
第１の光学材料層３１１ａ〜３１３ａが等方性の光学材料層であって同じ材料から構成されると共に、第２の光学材料層３１１ｂ〜３１３ｂが非等方性の光学材料層であって同じ材料から構成される場合、以下の２つの関係式（１）及び関係式（２）が成り立つ。
ｎａ，ｘ＝ｎａ，ｙ＝ｎａ，ｚ（＝ｎａ）・・・（１）
ｎａ＝ｎｂ，ｙ＝ｎｂ，ｚ・・・（２）
これらの関係が成立する場合、設計に要するパラメータは、８個である。すなわち、第１の光学材料層３１ａの屈折率ｎａと、屈折率差|Δｎ|（＝|ｎａ，ｘ−ｎｂ，ｘ|）と、６つの厚さ（各スタック３０に２つの厚さｔｉａ，ｔｉｂ）とである。このように、関係式（１）及び（２）が成立する場合、前述のようにパラメータ数を低減され得る。
【００８１】
なお、第１の光学材料層３１１ａ〜３１３ａの材料が同じ且つ第２の光学材料層３１１ｂ〜３１３ｂの材料が同じであると共に、第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂのうちの一方が等方性の光学材料層であり他方が非等方性の光学材料層であることは、λ／４法を用いてスタック３０ｉを設計する場合も、設計を容易にする観点から有効である。
【００８２】
その後、上記光学フィルム１０の設計条件に基づいて、光学フィルム１０を製造する。
【００８３】
光学フィルム１０の製造において、屈折率差|Δｎｉ|は、例示したような屈折率差|Δｎｉ|、すなわち、０．０２≦|Δｎｉ|≦０．２３を有し得る第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂをそれぞれ準備することによって、形成してもよい。
【００８４】
或いは、第１の光学材料層３１ｉａが等方性の光学材料層であり、第２の光学材料層３１ｉｂが非等方性の光学材料層である場合、第２の光学材料層３１ｉｂの非等方性は、例えば、光学フィルム１０としての多層構造を形成した後に、延伸することによって付与してもよい。この場合、延伸方向がｘ方向となる。
【００８５】
第１の光学材料層３１ｉａが等方的な光学材料層であって、第２の光学材料層３１ｉｂが非等方的な光学材料層である形態について、光学フィルム１０を製造する方法について説明する。
【００８６】
第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂの材料は、上記に例示した高分子及びその共重合体などから選択されればよい。第１の光学材料層３１ｉａは、必要な加工条件で処理される際に、ｘ、ｙ及びｚ方向の屈折率が有意な差を生じない材料であり得ると共に、第２の光学材料層３１ｉｂの材料は、上記必要な加工条件の下で、所定方向の屈折率が大きく変化するものであり得る。更に、第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂは、好ましくは、それらが共押出しされ得るように、同様のレオロジー特性（例えば、溶融粘度）を有する。
【００８７】
上述した加工条件は、第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂの間で所望の屈折率関係が得られるように選択され得る。上記所望の屈折率関係は、種々の方法で達成され得る。所望の屈折率関係を得るための方法の例は、前述したように、光学フィルム１０となる多層フィルム構造を形成中又は上記多層フィルム構造を形成した後に所定方向に延伸すること(例えば、第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂの材料が有機材料の場合)である。光学フィルム１０となる多層フィルム構造を形成する方法は、多層押出法（又は共押出法）（例えば、第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂが液晶性の材料の場合）及び多層コーティング技術を含む。多層コーティング技術は、特に限定されず、多層コーティング技術の一般的に手法が利用され得る。多層コーティング技術の例は、スピンコート法、ダイコート法等のウェットプロセス技術、及び、化学蒸着及びスパッタリング等のドライプロセス技術を含む。光学フィルム１０の製造の容易性の観点から多層押出法が好適である。光学フィルム１０は、別々に製造された各スタックを貼り合せて製造されてもよい。
【００８８】
延伸によって配向し得る有機高分子の場合、光学フィルム１０となる多層フィルムは、一般的な多層フィルムを形成するように、各層を構成する高分子を共押出しすることによって準備される。その後、ある選択された温度で一つの特定の方向に、その多層フィルムを延伸し（単軸引張り）、多層フィルムを配向させることによって光学フィルム１０が得られる。上記特定の方向が、入射光４０におけるｓ偏光成分の偏光方向であるｘ方向に対応する。多層フィルムが形成された後、上記ある選択された温度にヒートセットする工程を備えてもよい。押出しと延伸とは一つの工程で行われてもよい。延伸方向と直交する方向（垂直方向）における多層フィルムの長さが実質的に縮小しないように、その直交方向において多層フィルムは弛緩されてもよい。所望の光学特性を備えた多層フィルムとしての光学フィルム１０を得るために、延伸プロセス前の温度、延伸温度、延伸度、延伸比率、ヒートセット温度、ヒートセット時間、ヒートセット弛緩、及び、垂直方向の延伸弛緩が選択され得る。これらの変数は、相互に関連している。例えば、比較的に低い延伸度は、比較的に低い延伸温度で採用され得る。通常、延伸比率は、１：２〜１：１０の範囲が好ましく、１：３〜１：７がより好ましい。
【００８９】
なお、上記光学フィルム１０となる多層フィルムを構成する層にはスペーサ層Ｓ１及びスキン層Ｓ２としての層も含む。また、光学フィルム１０となる多層フィルムは、基板２０となる層を含んでもよい。多層フィルムは光学フィルム１０となる多層構造として説明したが、各スタック３０１〜３０３となる多層構造を多層フィルムとしてもよい。なお、図１に示したように、光学フィルム１０が有するスペーサ層Ｓ１及びスキン層Ｓ２は、光学フィルム１０の製造において多層押出法を利用する場合に役立つ。また、スペーサ層Ｓ１及びスキン層Ｓ２を備えることで、例えば、多層フィルム構造を形成した後の工程（例えば、延伸工程など）において機械的特性を向上し得る。
【００９０】
第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂにおいて所定方向（ｘ方向）以外の対応する方向の屈折率差はないことが理想的であるが、前述したように、所定方向以外の２つの方向の屈折率差（例えば、ｙ方向又はｚ方向）が０．０２未満であればよく、好ましくは、０．０１以下である。
【００９１】
以上説明したように、光学フィルム１０は、目標反射スペクトル５０に合致する反射スペクトルを有するように設計された値に基づいて製造されている。その結果、光学フィルム１０は、入射光４０に対して所定の反射スペクトルを有するようにｓ偏光成分を反射する一方、少なくとも可視光の波長範囲においてｐ偏光成分をほとんど透過し得る。すなわち、光学フィルム１０は、偏光分離機能と共に、波長選択性を有する。このような波長選択性偏光分離フィルムとしての光学フィルム１０を液晶表示装置に適用することによって、輝度を向上し得る。この点について、図６を参照して説明する。
【００９２】
図６は、図１に示した光学フィルムを適用した液晶表示装置の概略構成を示す図面である。図６は、液晶表示装置１の断面構成を分解して示している。
【００９３】
液晶表示装置１は、液晶ディスプレイパネル（以下、単に液晶パネルと称す）６１と、図６において液晶パネル６１の背面側に配置されており面状の光を出射する面光源装置７０と、液晶パネル６１と面光源装置７０との間に配置された光学フィルム１０とを備える。図６に示すように、液晶パネル６１の厚み方向をＺ方向とし、Ｚ方向に直交する２つの方向をＸ方向及びＹ方向と称する。図６では、光を模式的に矢印で示している。矢印に付された黒点はｐ偏光成分を示し、矢印の延在方向に直交する線分はｓ偏光成分を表す。
【００９４】
液晶パネル６１は、面光源装置７０から出射される光により照明されて画像を表示する。液晶パネル６１は、液晶層６１Ａの両側に偏光板６１Ｂ,６１Ｃと、を主に備える。偏光板６１Ｂは液晶層６１Ａの背面側に配置され、偏光板６１Ｃは、液晶層６１Ａの表側（観察者側或いは視聴者側）に配置される。偏光板６１Ｂと偏光板６１Ｃとは、それらの透過軸が互いに直交するように配置される。図６に示した形態では、偏光板６１Ｂの透過軸が、図６に示すＸ方向に延びている。液晶層６１Ａと偏光板６１Ｃとの間にはカラーフィルタ層６１Ｄが配置される。液晶パネル６１が備える上記要素の構成は公知の構成とし得る。液晶パネル６１は、上記例示した構成要素以外に、配光膜や電極などを有する。すなわち、液晶パネル６１は、公知の構成を有してればよい。
【００９５】
面光源装置７０は、導光板（面発光素子）８０と、導光板８０の側面８０ａ近傍に配置された光源部９０と、反射部１００とを備えるエッジライト方式の面光源装置である。
【００９６】
導光板８０は、側面８０ａから入射された光を側面８０ａと交差した（図６では、直交した）出射面部８０ｂ及び出射面部８０ｂと反対側に位置する反射面部８０ｃとの間で全反射させながら導光板８０内を伝播させる。反射面部８０ｃには、全反射条件とは異なる条件で反射する非全反射領域が適宜設けられている。非全反射領域は、印刷ドットといった拡散ドット、ｙ方向に延在するレンズ部又はドーム状のレンズ部などが付与された領域であり得る。この非全反射領域で反射した光は、出射面部８０ｂで全反射せずに出射面部８０ｂから外部に出ていく。従って、上記構成では、導光板８０内を全反射しながら伝搬する光の一部が出射面部８０ｂから取り出されるので、導光板８０から面状の光が出射される。通常、非全反射領域は、面状の光の輝度が面内で均一になるようなパターンで設けられている。
【００９７】
光源部９０は、導光板８０の入射面である側面８０ａに対向して配置された光源９１を有する。光源９１の例は点光源である。点光源の例は、発光ダイオード、ハロゲンランプ及びタングステンランプを含む。発光ダイオードの例は、赤色光、緑色光及び青色光を発光するＲＧＢタイプの発光ダイオードと、及び、青色発光ダイオードに黄色の蛍光体を組み合わせた又は青色発光ダイオードに緑色及び赤色の蛍光体を組み合わせた白色タイプの発光ダイオードとを含む。
【００９８】
光源９１が点光源である場合、光源部９０は、複数の光源９１を含む。この場合、複数の光源９１は、側面８０ａにおいて導光板８０の厚み方向に直交する方向に沿って直線状に配列される。光源９１は、点光源に限定されず、蛍光管のような線状光源であってもよい。
【００９９】
図６に示した面光源装置７０においては、導光板の４つの側面のうち１つの側面８０ａに対向してのみ光源部９０が設けられている。しかしながら、このような構成には限定されない。例えば、導光板８０の少なくとも一つの側面に対して設けられていればよい。
【０１００】
反射部１００は、導光板８０の反射面部８０ｃから出射されてきた光を導光板８０側に反射する。反射部１００の例は、光を乱反射する反射板である。反射部１００は、例えば、光を乱反射する処理が施された導光板８０等を収容する筐体の底面でもよい。
【０１０１】
光学フィルム１０は、図４に示した目標反射スペクトル５０に基づいて設計及び製造された波長選択性偏光分離フィルムである。光学フィルム１０を液晶表示装置１に適用する場合、第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂにおける屈折率差|Δｎｉ|が生じている方向が図６に示すＸ方向であるように、光学フィルム１０は、配置される。
【０１０２】
上記構成では、導光板８０の出射面部８０ｂから出射された面状の光は、入射光４０として光学フィルム１０に入射される。光学フィルム１０では、入射光４０のうち目標反射スペクトルに合致するように入射光４０を反射する。その結果、入射光４０のうちｐ偏光成分はほとんど光学フィルム１０を透過し、青色波長範囲、緑色波長範囲及び赤色波長範囲のｓ偏光成分は選択的に反射される。
【０１０３】
光学フィルム１０によって反射されたｓ偏光成分は、導光板８０側に戻って、反射面部８０ｃ側から反射部１００に向けて出射される。反射部１００は、導光板８０側からの光を乱反射して導光板８０に戻す。この反射部１００での乱反射により、光の偏光状態が擾乱される。偏光状態が擾乱された光は、導光板８０から再度出射されて光学フィルム１０に入射光４０として入射する。その結果、入射光４０のうちｓ偏光成分は反射され、ｐ偏光成分は透過する。
【０１０４】
以上説明したように、光学フィルム１０を備えた液晶表示装置１では、所定波長範囲である青色波長範囲、緑色波長範囲及び赤色波長範囲のｓ偏光成分がリサイクルされる。この場合、偏光板６１Ｂによって吸収される光が低減すると共に、リサイクルされた光を利用して液晶パネル６１が照明される。その結果、液晶パネル６１で表示される画像の輝度が向上する。この点で、光学フィルム１０は、輝度向上フィルムである。
【０１０５】
また、光学フィルム１０によって、所定波長範囲である青色波長範囲、緑色波長範囲及び赤色波長範囲のｓ偏光成分がリサイクルされるので、図７に示すように、上記所定波長範囲のｐ偏光成分が選択的により多く透過する。この場合、波長選択性を有しながら、輝度向上が図れるので、光学フィルム１０は、彩度を増強する機能も有する。
【０１０６】
従来、カラーフィルタ層６１Ｄには染料が用いられている。この場合、光の透過率が十分ではないので、彩度の増強効果が低い傾向にあった。これに対して、光学フィルム１０を用いることで、所定の波長範囲の光を選択的に増強できるので、上記のように彩度増強が図り得る。
【０１０７】
なお、光源部９０として、赤色光、緑色光及び青色光を発光するＲＧＢタイプの発光ダイオードと、又は、青色発光ダイオードに黄色の蛍光体を組み合わせた又は青色発光ダイオードに緑色及び赤色の蛍光体を組み合わせた白色タイプの発光ダイオードを使用する場合、光学フィルム１０の設計段階における場合の目標反射スペクトル５０は、光源部９０の発光特性に合わせることが、彩度向上の観点から好ましい。或いは、目標反射スペクトル９０は、カラーフィルタ層６１Ｄの特性（吸収波長等）に応じたスペクトルにすることが彩度向上の観点から好ましい。
【０１０８】
各スタック３０ｉにおいて、第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂの厚さ３１ｉａ，３１ｉｂはそれぞれ一定であることから、光学フィルム１０の製造も容易である。更に、各スタック３０ｉにおける第１の光学材料層３１ｉａの数及び第２の光学材料層３１ｉｂの数の合計が５０以上５００以下であることから、光学フィルム１０を更に容易に製造可能であると共に、光学フィルム１０を低コストで製造し得る。
【実施例】
【０１０９】
以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。実施例の光学フィルムの設計のための各種計算は、Ｆｏｒｔｒａｎ ９０とＭａｔｈｃａｄ（バージョン１１と１５）を用いてコンピュータプログラムを組んで実施した。実施例の説明においては、実施形態で説明した要素に対応する要素には同一符号を付する。
【０１１０】
設計においては以下の点を仮定した。
（１）光学フィルム１０の設計モデルでは図１の構成及び図１に示したｘ方向、ｙ方向及びｚ方向を採用した。ただし、設計モデルにおいて光学フィルムは、図１に示したスキン層Ｓ２を含まない。
（２）光学フィルム１０は、３つのスタック３０１、スタック３０２及びスタック３０３と、スタック３０１〜３０３を分離するスペーサ層Ｓ１と、基板２０とを備える。
（３）スタック３０１〜スタック３０３の第１の光学材料層３１１ａ〜第１の光学材料層３１３ａは同じ高分子から構成されている。同様に、スタック３０１〜スタック３０３の第２の光学材料層３１１ｂ〜第２の光学材料層３１３ｂは同じ高分子から構成されている。従って、屈折率に関しては、第１の光学材料層３１１ａ〜第１の光学材料層３１３ａの屈折率を区別する必要はなく、第２の光学材料層３１１ｂ〜第２の光学材料層３１３ｂの屈折率を区別する必要はない。そのため、以下では、屈折率に関する表記では、スタック３０１、スタック３０２、スタック３０３を区別する１，２，３の記載を省略する。
（４）第１の光学材料層３１ｉａ（ｉは、１，２，３のいずれかの数）は等方的な光学材料層であり、第２の光学材料層３１ｉｂは非等方的な光学材料層である。
（５）第１の光学材料層３１ｉａと第２の光学材料層３１ｉｂとはｘ方向の屈折率が異なる。第２の光学材料層３１ｉｂにおいて、ｙ方向及びｚ方向の屈折率は、第１の光学材料層３１ｉａの屈折率と同じである。従って、等方的な光学材料層である第１の光学材料層３１ｉａの屈折率をｎａ（＝ｎａ，ｘ＝ｎａ，ｙ＝ｎａ，ｚ）とすると、次式が成立する。
ｎａ＝ｎｂ，ｙ＝ｎｂ，ｚ
（６）スタック３０ｉへの光の入射形態は垂直入射を仮定した。
（７）設計のための所定の目標反射スペクトル５０が有するｓ偏光成分の反射スペクトル５１として、図８に示したＬＥＤ発光スペクトルを仮定した。反射スペクトル５１において、可視光の青（Ｂ）、緑（Ｇ）、赤（Ｒ）の領域に対応する３つの反射ピーク位置は、それぞれ、４６２．５ｎｍ、５３２．５ｎｍ及び６３２．５ｎｍとした。ｐ偏光成分の反射スペクトル５２は４００〜７００ｎｍにおける反射率が２０％以下であればスペクトル形状は任意でよいため、図８では反射スペクトル５２の表示は省略している。
【０１１１】
以上の（１）〜（７）の仮定に基づいて、設計のためのパラメータは次の記号を用いて表している。
ｎａ、Δｎ、ｔ１ａ、ｔ１ｂ、ｔ２ａ、ｔ２ｂ、ｔ３ａ、ｔ３ｂ
これらの表記において、ａとｂは、基本的な光学材料層である第１の光学材料層３１ｉａと第２の光学材料層３１ｉｂの２種の高分子を区別するために用いている。ｎａは、第１の光学材料層３１ｉａの屈折率である。Δｎは、第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂのｘ方向の屈折率差の大きさである。１〜３の数字は３つのスタック３０１，３０２，３０３を区別するために用いている。例えばｔ１ａ、ｔ１ｂ、ｔ２ａ、ｔ２ｂ、ｔ３ａ、ｔ３ｂはスタック３０１、スタック３０２、スタック３０３それぞれの基本的な光学材料層の対（基本ブロック）の２つの光学材料層（第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂ）それぞれの厚さを示す。
【０１１２】
それぞれのパラメータの最小値は、通常はｎａ＝１．４５、Δｎ＝０．０２、ｔ１ａ＝５ｎｍ、ｔ１ｂ＝５ｎｍ、ｔ２ａ＝５ｎｍ、ｔ２ｂ＝５ｎｍ、ｔ３ａ＝５ｎｍ、ｔ３ｂ＝５ｎｍである。それぞれのパラメータの最大値は、通常はｎａ＝１．７５、Δｎ＝０．１５、ｔ１ａ＝２０５ｎｍ、ｔ１ｂ＝２０５ｎｍ、ｔ２ａ＝２０５ｎｍ、ｔ２ｂ＝２０５ｎｍ、ｔ３ａ＝２０５ｎｍ、ｔ３ｂ＝２０５ｎｍである。それぞれのパラメータの精度は、通常はｎａに対して０．００１であり、Δｎに対して０．００１であり、ｔ１ａに対して０．０１ｎｍであり、ｔ１ｂに対して０．０１ｎｍであり、ｔ２ａに対して０．０１ｎｍであり、ｔ２ｂに対して０．０１ｎｍであり、ｔ３ａに対して０．０１ｎｍであり、及びｔ３ｂに対して０．０１ｎｍである。
【０１１３】
（実施例１）
所定の目標反射スペクトル５０に対して実施例１ではλ／４法を用いて光学フィルム１０を設計した。実施例１の光学フィルム１０は、屈折率１．５の基板２０上に設置された３つのスタック３０１，３０２，３０３からなる。各スタック３０ｉは、等方的な光学材料層（第１の光学材料層３１ｉａ）と、非等方的な光学材料層（第２の光学材料層３１ｉｂ）の対が、３０対積層されて構成されている。ｎａとｎｂ，ｘの値は、全てのスタック３０１，３０２，３０３について具体的には例えばそれぞれ１．７と１．６である。λ／４法を用いて計算された第１及び第２の光学材料層３１ｉａ，３１ｉｂの厚さｔｉａ，ｔｉｂは次の通りである。ｔ１ａ＝６７．６５ｎｍ、ｔ１ｂ＝７１．８８ｎｍ、ｔ２ａ＝７９．４１ｎｍ、ｔ２ｂ＝８４．３８ｎｍ、ｔ３ａ＝９４．１２ｎｍ、ｔ３ｂ＝１００．００ｎｍ。隣り合う各スタック３０ｉは、屈折率１．５で厚さが２７０ｎｍ（＝５４０ｎｍ／２）の光学材料層としてのスペーサ層Ｓ１で隔てられている。反射スペクトルは、垂直入射光であって偏光方向が互いに垂直であるｐモード（ｐ偏光成分）とｓモード（ｓ偏光成分）の光に対して計算した。ｐモードにおいては、電界は入射面（図２におけるｙｚ面）内に偏光し、ｓモードにおいては、電界は入射面に垂直な面（図２におけるｘｚ面）内で偏光している。光学フィルム１０に対する反射スペクトルは４００ｎｍから７００ｎｍの範囲内で６０点の波長をサンプリングして計算した。光学フィルム１０に対して入射光が入射する側の媒体は屈折率１．０の空気とした。
【０１１４】
λ／４法を用いて計算した合計１８２（２枚のスペーサ層Ｓ１を含む）の光学材料層からなる光学フィルム１０の反射率の波長による変化（スペクトル）を図９に示した。図９の横軸は波長（ｎｍ）であり、縦軸は反射率（％）である。
【０１１５】
１度の角度間隔で計算した上記垂直な２つのモードにおける反射率の角度スペクトルを図１０に示した。図１０の横軸は角度（°）であり、縦軸は反射率（％）である。横軸の角度は、入射角に対応する。図１０は、波長５４０ｎｍに対する角度スペクトルである。この図は、２つの偏光モードにおける光学フィルム１０の反射率が、１８度以下の角度（入射角）では一定であり、更に、２つの偏光モード（ｓモード及びｐモード）をより確実に分離できていることを示している。すなわち、光学フィルム１０への光の入射状態が垂直入射に近いほど、この光学フィルム１０はより確実に偏光機能を有することがわかる。
【０１１６】
（実施例２）
所定の目標反射スペクトル５０に対して、最適化アルゴリズムを用いて光学フィルム１０を設計した。図１１は最適化アルゴリズムを用いて、設計した構造の光学フィルムの反射率の波長依存性のスペクトルを示す。図１１の縦軸及び横軸は図９の場合と同様である。図１１には、図８に示したＬＥＤの発光スペクトルを破線で示している。
【０１１７】
最適化した設計パラメータの値は、次のようになった。ｎa＝１．５２８、屈折率差Δｎ＝０．１４８、ｔ１ａ＝２８．１３ｎｍ、ｔ１ｂ＝１２１．８４ｎｍ、ｔ２ａ＝９４．５７ｎｍ、ｔ２ｂ＝７１．４０ｎｍ、ｔ３ａ＝１４３．００ｎｍ、ｔ３ｂ＝４８．３６ｎｍであった。設計において、３つのスタック３０１，３０２，３０３の光学材料層の数（第１の光学材料層の数と第２の光学材料層の数の和）は５０とした。また、基板２０及びスペーサ層Ｓ１の屈折率は、実施例１の場合と同様に、１．５とした。
【０１１８】
図１２は図１１の光学フィルム１０の反射率の角度依存性のスペクトルを示す。図１２は両方の偏光モードの反射率は０°から約１０°までは一定であり、より確実に偏光分離できていることを示している。図１２における縦軸及び横軸は図１０の場合と同様である。
【０１１９】
（実施例３）
屈折率差Δｎを０より大きく０．１以下の範囲に限定した点以外は、実施例２と同様にして最適化アルゴリズムを用いて最適化を行った。この方法で得られ最適化した構造を有する光学フィルム１０の反射スペクトルを図１３に示した。最適化した設計パラメータの値は次のようになった。ｎa＝１．６２６、屈折率差Δｎ＝０．１００、ｔ１ａ＝７９．８４ｎｍ、ｔ１ｂ＝５７．５３ｎｍ、ｔ２ａ＝６８．３０ｎｍ、ｔ２ｂ＝９２．１０ｎｍ、ｔ３ａ＝１０２．５０ｎｍ、ｔ３ｂ＝８４．５０ｎｍであった。図１３には、図１１と同様に、図８に示したＬＥＤの発光スペクトルを破線で示している。
【０１２０】
図１３は、比較的小さなΔｎであっても目標とするスペクトルに適合させることができることを示している。
【０１２１】
図１４は図１３の上記光学フィルム１０の反射率の角度依存性のスペクトルを示す。図１４における縦軸及び横軸は図１０の場合と同様である。図１４は両方の偏光モードの反射率は０°から約１０°までは一定であり、より確実に偏光分離できていることを示している。
【０１２２】
実施例２及び実施例３において、光学フィルム１０が有する光学材料層の総数（２枚のスペーサ層Ｓ１を含む）の１５２は、特許文献１の技術に基づいて製造され市場で入手できる光学フィルムに用いられている光学材料層の総数と比較してずっと少ない。従来品より少ない光学材料層の数しか必要としないので、本発明の光学フィルムは製造が容易であり、製造コストの低減が図れる。
【０１２３】
最適化した多数のスタックからなる構造の図１１、図１２、図１３及び図１４に示した光学的性質は、λ／４法を用いて設計した多数のスタックからなる構造の光学的性質（図９及び図１０）とは異なっている。従って、目的又は要求される精度などに応じて、適宜λ／４法及び最適化アルゴリズムを使用する方法を使い分ければよい。ただし、図１１、図１２、図１３及び図１４を参照すれば、与えられたＬＥＤの発光スペクトルに光学的性質が密接に適合するように多数のスタックからなる構造を設計する場合には、最適化アルゴリズムを用いる方法が、より好ましい。
【０１２４】
図９〜図１４に示されたスペクトルに結びついた構造すべては共通の性質を有しており、それは、基本的な光学材料層の対の２つの光学材料層の屈折率の関係が次のようになっていることである。ｎａ−ｎｂ，ｘ≦０．１５、ｎａ＝ｎｂ，ｙ＝ｎｂ，ｚである。
【０１２５】
しかしながら、実際の製造過程では一方向を延伸させた場合、他の方向の屈折率も変化する傾向にある。従って、ｎａ＝ｎｂ，ｙ＝ｎｂ，ｚであることが好ましいが、ｎａ≠ｎｂ，ｘ≠ｎｂ，ｙ≠ｎｂ，ｚとなる傾向にある。そのような場合の影響を調べるために、基本的な光学材料層の対が２種の現実の材料、例えば、ポリカーボネート（ＰＣ）とＰＥＮ又はｃｏ―ＰＥＮと、からなる多層構造の光学的性質を計算した。これらの材料の通常の状態でのおよその屈折率は、それぞれ１．５９（ＰＣ）と１．６４（ＰＥＮ又はｃｏ―ＰＥＮ）である。延伸により延伸方向に０．１程度の屈折率の違いが生じると仮定すれば、１５２の層を屈折率１．５の基板２０の上に堆積させた多層構造の光学的性質を計算することが可能となる。λ／４法を用いて光学材料層の厚さを計算した。そのような多層構造の波長依存性のスペクトルを図１５に示した。ｎａ≠ｎｂ，ｙ≠ｎｂ，ｚである。しかしながら、図１５は、偏光の程度が、ある波長においてはかなり低下しているものの、波長範囲を選べば実際上使用することができることを示している。
【０１２６】
以上、本発明の種々の実施形態及び実施例について説明した。しかしながら、本発明は上述した種々の実施形態及び実施例に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態などの例では、目標反射スペクトルの一例として、反射スペクトル５１が青色波長範囲、緑色波長範囲及び赤色波長範囲に反射ピーク領域５１Ａを有するとした。しかしながら、前述したように、反射スペクトル５１は、５０％以上の反射率を有するスペクトル領域５１Ａａであって波長幅が２０〜６０ｎｍであるスペクトル領域５１Ａａを含む反射ピーク領域５１Ａを少なくとも一つ有すればよい。
【０１２７】
また、第１及び第２の光学材料層（第１及び第２の層）において、屈折率差が生じる所定方向は、入射光におけるｓ偏光成分の偏光方向に限らず、ｐ偏光成分の偏光方向であってもよい。更に、上記所定方向は、第１及び第２の光学材料層（第１及び第２の層）の面内（例えば、厚さ方向に直交する面内）の方向あるが、例示したｘ方向に限定されない。
【０１２８】
光学フィルムが備えるスタックの数は、目標反射スペクトルにおける反射ピーク領域の数以上であればよい。従って、反射ピーク領域が１個であれば、スタックの数は１個以上である。反射ピーク領域の数以上であれば、反射ピーク領域それぞれに対して少なくともスタックを一つ割り当てられるので、光学フィルムによる反射スペクトルを目標反射スペクトルに合致したものにしやすい。なお、反射ピーク領域の数よりスタック数が多い場合は、例えば、いずれかの波長ピーク領域に応じた反射スペクトルを２個のスタックで実現すればよい。
【０１２９】
更に、図６に関する説明では、光学フィルム１０は、面光源装置７０とは別に、面光源装置７０と液晶パネル６１との間に配置されていた。しかしながら、光学フィルム１０は、面光源装置７０を構成する要素であってもよい。
【０１３０】
図６に示した形態では、面発光素子として導光板が例示された。しかしながら、面発光素子としては、いわゆる拡散板であってもよい。この場合、拡散板の背面側に光源部が設けられた直下型の面光源装置或いは液晶表示装置である。
【符号の説明】
【０１３１】
１…液晶表示装置、１０…光学フィルム、３０ｉ（ｉは１，２，３の何れかの数）…スタック、３１ｉ（ｉは１，２，３の何れかの数）…基本ブロック（第１及び第２の層の基本対）、３１ｉａ（ｉは１，２，３の何れかの数）…第１の光学材料層（第１の層）、３１ｉｂ（ｉは１，２，３の何れかの数）…第２の光学材料層（第２の層）、３１ａ…光学材料層、５０…目標反射スペクトル、５１…反射スペクトル（第１の偏光光の反射スペクトル）、５１Ａ…反射ピーク領域、５１Ａａ…スペクトル領域、５２…反射スペクトル（第２の偏光光の反射スペクトル）、６１…液晶パネル、７０…面光源装置、８０…導光板（面発光素子）、８０ｂ…出射面部、９０…光源部、１００…反射部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定方向の屈折率が互いに異なる第１の層及び第２の層が積層された基本対を複数有する、少なくとも一つのスタックを備え、
前記スタックの個数、及び、前記少なくとも一つのスタックそれぞれにおける、前記第１の層と前記第２の層との前記所定方向の屈折率差、前記第１及び第２の層の厚さ、前記基本対の数は、前記少なくとも一つのスタック全体による反射スペクトルが目標反射スペクトルに合致するように設定されており、
前記目標反射スペクトルは、
４００〜７００ｎｍの波長範囲における特定の方向に偏光した第１の偏光光の反射スペクトルにおいて、５０％以上の反射率を有するすスペクトル領域であって波長幅が２０〜６０ｎｍである前記スペクトル領域を含む反射ピーク領域を少なくとも一つ有し、かつ、
４００〜７００ｎｍの波長範囲における第１の偏光光の偏光方向に対して直交する方向に偏光した第２の偏光光の反射スペクトルにおいて、反射率が２０％以下である、
スペクトルである、
光学フィルム。
【請求項２】
前記第１の層の面内において、前記第１の偏光光の偏光方向と平行な方向の屈折率をｎａ,ｘとし、
前記第２の層の面内において、前記第１の偏光光の偏光方向と平行な方向の屈折率をｎｂ,ｘとしたとき、
|Δｎ|＝|ｎｂ,ｘ−ｎａ,ｘ|が、０．０２以上０．２３以下である、
請求項１に記載の光学フィルム。
【請求項３】
前記第１の層の面内において、前記第２の偏光光の偏光方向と平行な方向の屈折率をｎａ,ｙとし、
前記第２の層の面内において、前記第２の偏光光の偏光方向と平行な方向の屈折率をｎｂ,ｙとしたとき、
|ｎｂ,ｙ−ｎａ,ｙ|が、０．０２未満である、
請求項２に記載の光学フィルム。
【請求項４】
前記第１の層の厚み方向の屈折率をｎａ,ｚとし、
前記第２の層の厚み方向の屈折率をｎｂ,ｚとしたとき、
|ｎｂ,ｚ−ｎａ,ｚ|が、０．０２未満である、
請求項２又は３記載の光学フィルム。
【請求項５】
前記基本対の数が、２５〜５０である、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の光学フィルム。
【請求項６】
前記第１の層及び前記第２の層の厚みが、それぞれ５〜４００ｎｍである、
請求項１〜５のいずれか一項に記載の光学フィルム。
【請求項７】
前記スタックの数は、前記目標反射スペクトルにおける前記第１の偏光光の反射スペクトルが有する反射ピーク領域の数以上である、
請求項１〜６のいずれか一項に記載の光学フィルム。
【請求項８】
前記スタックの数が１〜３である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の光学フィルム。
【請求項９】
前記目標反射スペクトルにおける第１の偏光光の反射スペクトルが、４３０〜４８０ｎｍの範囲に１つの反射ピーク領域を有し、５１０〜５６０ｎｍの範囲に１つの反射ピーク領域を有し、６００〜６６０ｎｍの範囲に１つの反射ピーク領域を有する、
請求項１〜７のいずれか一項に記載の光学フィルム。
【請求項１０】
光源部と、
前記光源部からの光を面状の光に変換して出射面部から出射する面発光素子と、
前記面発光素子に対して前記出射面部と反対側に配置され前記面発光素子からの光を、その光の偏光状態を変化させながら前記面発光素子側に反射する反射部と、
前記面発光素子の前記出射面部上に配置されており、前記面状の光が入射される請求項１〜９の何れか一項に記載の光学フィルムと、
を備える面光源装置。
【請求項１１】
光源部と、
前記光源部からの光を面状の光に変換して出射面部から出射する面発光素子と、
前記面発光素子に対して前記出射面部と反対側に配置され前記面発光素子からの光を、その光の偏光状態を変化させながら前記面発光素子側に反射する反射部と、
前記面発光素子の前記出射面部上に配置されており、前記面状の光が入射される請求項１〜９の何れか一項に記載の光学フィルムと、
前記光学フィルムに対して前記面発光素子と反対側に配置される液晶パネルと、
を備える、液晶表示装置。
【請求項１】
所定方向の屈折率が互いに異なる第１の層及び第２の層が積層された基本対を複数有する、少なくとも一つのスタックを備え、
前記スタックの個数、及び、前記少なくとも一つのスタックそれぞれにおける、前記第１の層と前記第２の層との前記所定方向の屈折率差、前記第１及び第２の層の厚さ、前記基本対の数は、前記少なくとも一つのスタック全体による反射スペクトルが目標反射スペクトルに合致するように設定されており、
前記目標反射スペクトルは、
４００〜７００ｎｍの波長範囲における特定の方向に偏光した第１の偏光光の反射スペクトルにおいて、５０％以上の反射率を有するすスペクトル領域であって波長幅が２０〜６０ｎｍである前記スペクトル領域を含む反射ピーク領域を少なくとも一つ有し、かつ、
４００〜７００ｎｍの波長範囲における第１の偏光光の偏光方向に対して直交する方向に偏光した第２の偏光光の反射スペクトルにおいて、反射率が２０％以下である、
スペクトルである、
光学フィルム。
【請求項２】
前記第１の層の面内において、前記第１の偏光光の偏光方向と平行な方向の屈折率をｎａ,ｘとし、
前記第２の層の面内において、前記第１の偏光光の偏光方向と平行な方向の屈折率をｎｂ,ｘとしたとき、
|Δｎ|＝|ｎｂ,ｘ−ｎａ,ｘ|が、０．０２以上０．２３以下である、
請求項１に記載の光学フィルム。
【請求項３】
前記第１の層の面内において、前記第２の偏光光の偏光方向と平行な方向の屈折率をｎａ,ｙとし、
前記第２の層の面内において、前記第２の偏光光の偏光方向と平行な方向の屈折率をｎｂ,ｙとしたとき、
|ｎｂ,ｙ−ｎａ,ｙ|が、０．０２未満である、
請求項２に記載の光学フィルム。
【請求項４】
前記第１の層の厚み方向の屈折率をｎａ,ｚとし、
前記第２の層の厚み方向の屈折率をｎｂ,ｚとしたとき、
|ｎｂ,ｚ−ｎａ,ｚ|が、０．０２未満である、
請求項２又は３記載の光学フィルム。
【請求項５】
前記基本対の数が、２５〜５０である、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の光学フィルム。
【請求項６】
前記第１の層及び前記第２の層の厚みが、それぞれ５〜４００ｎｍである、
請求項１〜５のいずれか一項に記載の光学フィルム。
【請求項７】
前記スタックの数は、前記目標反射スペクトルにおける前記第１の偏光光の反射スペクトルが有する反射ピーク領域の数以上である、
請求項１〜６のいずれか一項に記載の光学フィルム。
【請求項８】
前記スタックの数が１〜３である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の光学フィルム。
【請求項９】
前記目標反射スペクトルにおける第１の偏光光の反射スペクトルが、４３０〜４８０ｎｍの範囲に１つの反射ピーク領域を有し、５１０〜５６０ｎｍの範囲に１つの反射ピーク領域を有し、６００〜６６０ｎｍの範囲に１つの反射ピーク領域を有する、
請求項１〜７のいずれか一項に記載の光学フィルム。
【請求項１０】
光源部と、
前記光源部からの光を面状の光に変換して出射面部から出射する面発光素子と、
前記面発光素子に対して前記出射面部と反対側に配置され前記面発光素子からの光を、その光の偏光状態を変化させながら前記面発光素子側に反射する反射部と、
前記面発光素子の前記出射面部上に配置されており、前記面状の光が入射される請求項１〜９の何れか一項に記載の光学フィルムと、
を備える面光源装置。
【請求項１１】
光源部と、
前記光源部からの光を面状の光に変換して出射面部から出射する面発光素子と、
前記面発光素子に対して前記出射面部と反対側に配置され前記面発光素子からの光を、その光の偏光状態を変化させながら前記面発光素子側に反射する反射部と、
前記面発光素子の前記出射面部上に配置されており、前記面状の光が入射される請求項１〜９の何れか一項に記載の光学フィルムと、
前記光学フィルムに対して前記面発光素子と反対側に配置される液晶パネルと、
を備える、液晶表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−２３０３６１（Ｐ２０１２−２３０３６１Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−８０８４０（Ｐ２０１２−８０８４０）
【出願日】平成２４年３月３０日（２０１２．３．３０）
【出願人】（０００００２０９３）住友化学株式会社 (8,981)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月２２日（２０１２．１１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年３月３０日（２０１２．３．３０）
【出願人】（０００００２０９３）住友化学株式会社 (8,981)
【Ｆターム（参考）】
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