JP7411361B2 - 光の反射を抑制する偏光発光光源および表示装置 - Google Patents
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Description
1)
光誘発源から発した光を偏光に変換、または光誘発源から出射された光を利用して偏光を発光し、光を反射する媒体に対して光を照射するに際し、反射媒体に対して垂直方向の偏光が入射されるように可視域の偏光した光を提供しうる光源、または表示装置。
2)
光の透過率が40%以上100%以下であることを特徴とする1)に記載の光源、または表示装置。
3)
可視域の偏光した光を発光する偏光発光素子を含む1)または2)に記載の光源、または表示装置
4)
上記偏光発光素子が、光誘発源より発光された紫外域~近紫外可視域の光を利用して可視域の光を発光する偏光発光素子であることを特徴とする3)に記載の光源、または表示装置。
5)
上記1)~4)のいずれか一項に記載の光源、または表示装置に、さらに光を反射しうる媒体を具備してなることを特徴とする光学システム。
6)
屋外で用いることを特徴とする1)~4)のいずれか一項に記載の光源、または表示装置または5)に記載の光学システム。
7)
運転装置向けに用いることを特徴とする1)~4)のいずれか一項に記載の光源、または表示装置または5)に記載の光学システム。
8)
自動車、バイク、自転車等の車両または船舶向けに用いることを特徴とする1)~4)のいずれか一項に記載の光源、または表示装置または5)に記載の光学システム。
上記偏光板は、光誘発源からの光を偏光した光に変換できる機能を有する偏光板であれば特に限定されない。好ましくは可視域の光を偏光に変換できる機能を有していることが良い。該偏光板としては、例えば、ヨウ素系偏光板、染料系偏光板、特定の波長のみを偏光制御できる染料系偏光板、ポリエンを利用したタイプの偏光板、ワイヤーグリッドタイプの偏光板などであっても良い。上記偏光板は、400~700nmの一部又は全部の波長域の光に対して偏光性能を有している。ヨウ素系偏光板としては例えば特開2001-290029号公報、特開2010-072548号公報等に記載のものが挙げられ、染料系偏光板としては特開2001-033627号公報、特開2004-251962号公報等に記載のものが挙げられ、特定の波長のみを偏光制御出来る染料系偏光板であれば、特開2007-084803号公報、特開2007-238888号公報等に記載のものが挙げられ、ポリエンを利用した偏光板であれば、特表2005-527847号公報、特表2005-517974号公報等に記載のものが挙げられ、ワイヤーグリッドタイプの偏光板としては特表2003-519818号公報、特表2003-502708号公報等に記載のものがあげられる。反射型偏光板としては米国特許第3610729号、WO95/17303号、WO95/17692号、WO95/17699号、WO96/19347号、WO99/36262号、WO2005/0888363号、特開2007-298634号公報、WO2011/074701号等に記載のものがあげられ、製品としてはDBEF(3M社製)が例示できる。また、上記偏光板として反射型偏光板を用いることが、一軸の直線偏光を透過させることができるだけでなく、異なる軸の偏光した光を内部へ反射させ光の再利用が可能であるため好ましい。よって、偏光板として上記反射型偏光板を用いることが、本願発明の一つの好ましい形態として挙げられる。また、上記各偏光板を、反射媒体に対して入射する光が垂直方向に偏光した光(P偏光)になるように光誘発源に配置することが本願発明の光源、または表示装置を達成しうるため一つの好ましい形態として挙げられる。
上記偏光発光素子は、後述する偏光発光色素を吸着・配向するための高分子フィルムを基材として用いる。該高分子フィルムは、好ましくは、一般的な二色性を有する偏光発光色素、特にスチルベン骨格を有する色素またはビフェニル骨格を有する色素を吸着しうる親水性高分子を製膜して得られる親水性高分子フィルムが良い。該親水性高分子は、特に限定されないが、例えば、ポリビニルアルコール系樹脂、デンプン系樹脂が好ましく、上記二色性を有する偏光発光色素の染色性、加工性及び架橋性などの観点からポリビニルアルコール系樹脂及びその誘導体であることが好ましい。上記ポリビニルアルコール系樹脂及びその誘導体としては、例えば、ポリビニルアルコール又はその誘導体、及びこれらのいずれかをエチレン、プロピレンのようなオレフィンや、クロトン酸、アクリル酸、メタクリル酸、及びマレイン酸のような不飽和カルボン酸等で変性したもの等が挙げられる。なかでも、ポリビニルアルコール又はその誘導体からなるフィルムが、二色性を有する偏光発光色素の吸着性及び配向性の点から、好適に用いられる。当該基材は、例えば、市販のポリビニルアルコール系樹脂又はその誘導体からなるフィルムを用いてもよく、ポリビニルアルコール系樹脂を製膜することにより作製してもよい。ポリビニルアルコール系樹脂の製膜方法は特に限定されるものではなく、例えば、含水ポリビニルアルコールを溶融押出する方法、流延製膜法、湿式製膜法、ゲル製膜法(ポリビニルアルコール水溶液を一旦冷却ゲル化した後、溶媒を抽出除去)、キャスト製膜法(ポリビニルアルコール水溶液を基盤上に流し、乾燥)、及びこれらの組み合わせによる方法等、公知の製膜方法を採用することができる。基材の厚さは通常10~100μm、好ましくは20~80μm程度である。
上記偏光発光素子の製造方法は、以下の製法に限定されるものではないが、主に、ポリビニルアルコールまたはその誘導体によってなるフィルムを用いた場合が好適である。ポリビニルアルコールまたはその誘導体によってなるフィルムを用いた場合を例とした偏光発光素子の作製方法について述べる。
上記膨潤工程について説明する。膨潤工程は、20~50℃の膨潤液に、上記基材を30秒~10分間浸漬させることにより行うことが好ましく、膨潤液は水であることが好ましい。膨潤液による基材の延伸倍率は、1.00~1.50倍に調整することが好ましく、1.10~1.35倍に調整することがより好ましい。
上記染色工程について説明する。上記膨潤工程を経て得られた基材に、後述する偏光発光色素1種以上を吸着させる。該染色工程は、偏光発光色素を基材に吸着可能な方法であれば特に限定されるものではないが、例えば、基材を、偏光発光色素を含む染色溶液に浸漬させる方法や、基材に偏光発光色素を含む染色溶液を塗布する方法等が挙げられるが、偏光発光色素を含む染色溶液に浸漬させる方法が好ましい。染色溶液中の偏光発光色素の濃度は、基材中に偏光発光色素が十分に吸着されていれば特に限定されるものではないが、例えば、染色溶液中に0.0001~1質量%であることが好ましく、0.0001~0.5質量%であることがより好ましい。染色工程における染色溶液の温度は、5~80℃が好ましく、20~50℃がより好ましく、40~50℃が特に好ましい。また、染色溶液に基材を浸漬する時間は、適宜調節可能であり、30秒~20分の間で調節するのが好ましく、1~10分の間がより好ましい。染色溶液に含まれる偏光発光色素は、1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。上記偏光発光色素は、色素構造の違い等によりその発光色が異なるため、基材に、上記偏光発光色素を複数種含有させることにより、生じる発光色を様々な色になるように適宜調整することができる。また、必要に応じて、染色溶液は、1種以上の有機染料および/又は蛍光染料をさらに含んでいてもよい。
上記偏光発光色素は、スチルベン骨格またはビフェニル骨格のいずれか少なくとも一方を構造内に有し、蛍光を発光する化合物又はその塩である。上記偏光発光色素は、蛍光発光を有しつつ、二色比を有することにより、偏光した光を発光させることが出来る。特に、スチルベン骨格やビフェニル骨格を有する偏光発光色素は、蛍光発光特性に優れ、かつ、配向させることにより高い二色比を有する特性を兼ね備える。これら特性は、上記各骨格に由来し、これら特性をさらに向上させたり、吸収波長や発光波長、耐光、耐湿、耐オゾンガス等の各種堅牢性、溶解度等、各種特性を調整するために、上記各骨格に、さらに任意の置換基を導入することが可能である。この置換基導入に際しては、置換基の種類や置換位置によって、従来の染料系偏光板のように高い偏光度を実現できるものの、発光光量が著しく低下してしまうため、蛍光発光特性に優れ、かつ、高い二色比を有するためには、置換基の種類や置換位置の選択が重要となる。また、上記偏光発光色素は、1種単独で、又は2種以上を組み合わせて使用され得る。
上記スチルベン骨格を有する色素は、好ましくは、式(1)で表される化合物またはその塩である。
上記ビフェニル骨格を有する色素は、好ましくは、式(4)で表される化合物又はその塩である。
C.I.Fluorescent Brighter 5,
C.I.Fluorescent Brighter 8,
C.I.Fluorescent Brighter 12,
C.I.Fluorescent Brighter 28,
C.I.Fluorescent Brighter 30,
C.I.Fluorescent Brighter 33,
C.I.Fluorescent Brighter 350,
C.I.Fluorescent Brighter 360,
C.I.Fluorescent Brighter 365,
などが挙げられる。これらの蛍光染料は遊離酸であっても、あるいはアルカリ金属塩(例えばNa塩、K塩、Li塩)、アンモニウム塩又はアミン類の塩であってもよい。
上記偏光発光素子は、スチルベン骨格、又はビフェニル骨格を有する色素又はその塩を単独又は複数含むことに加えて、偏光発光機能を阻害しない範囲で、色調整等を目的として、必要に応じて他の有機染料又は他の蛍光染料を1種以上さらに含んでいてもよい。他の有機染料としては、特に限定されないが、二色性の高いものが好ましく、かつ、スチルベン骨格、又はビフェニル骨格を有する色素の光学特性に影響が少ない色素が好ましい。他の有機染料としては、例えば、C.I.Direct Yellow 12、C.I.Direct Yellow 28、C.I.Direct Yellow 44、C.I.Direct Orange 26、C.I.Direct Orange 39、C.I.Direct Orange 71、C.I.Direct Orange 107、C.I.Direct Red 2、C.I.Direct Red 31、C.I.Direct Red 79、C.I.Direct Red 81、C.I.Direct Red 247、C.I.Direct Blue 69、C.I.Direct Blue 78、C.I.Direct Green 80、及びC.I.Direct Green 59等が挙げられる。これらの有機染料は遊離酸であっても、あるいはアルカリ金属塩(例えばNa塩、K塩、Li塩)、アンモニウム塩又はアミン類の塩であってもよい。
染色工程又は予備洗浄工程の後、基材に架橋剤を含有させることができる。基材に架橋剤を含有させる方法は、架橋剤を含む処理溶液に基材を浸漬させることが好ましく、一方で、当該処理溶液を基材に塗布又は塗工してもよい。処理溶液中の架橋剤としては、ホウ酸を含有する溶液を使用する。処理溶液中の溶媒は、特に限定されるものではないが、水が好ましい。処理溶液中のホウ酸の濃度は、0.1~15質量%であることが好ましく、0.1~10質量%であることがより好ましい。処理溶液の温度は、30~80℃が好ましく、40~75℃がより好ましい。また、この架橋工程の処理時間は30秒~10分が好ましく、1~6分がより好ましい。本発明に係る偏光発光素子の製造方法が、この架橋工程を有することにより、得られる偏光素子の発光する光の偏光度は高く、表示体として高いコントラストを示す。このことは、従来技術において、耐水性又は光透過性を改善する目的で使用されていたホウ酸の機能からは全く予期し得ない優れた作用である。また、架橋工程においては、必要に応じて、カチオン系高分子化合物を含む水溶液で、フィックス処理をさらに併せて行ってもよい。該フィックス処理により、偏光発光素子中の染料固定化が可能となる。このとき、カチオン系高分子化合物として、例えば、カチオン、ジシアン系としてジシアンアミドとホルマリン重合縮合物、ポリアミン系としてジシアンジアミド・ジエチレントリアミン重縮合物、ポリカチオン系としてエピクロロヒドリン・ジメチルアミン付加重合物、ジメチルジアリルアモンニウムクロライド・二酸化イオン共重合物、ジアリルアミン塩重合物、ジメチルジアリルアンモニウムクロライド重合物、アリルアミン塩の重合物、ジアルキルアミノエチルアクリレート四級塩重合物等が使用される。
上記架橋工程を経た後、延伸工程を実施する。延伸工程は、基材を一定の方向に一軸延伸することにより行われ、湿式延伸法又は乾式延伸法のいずれであってもよい。延伸倍率は、3倍以上であることが好ましく、より好ましくは5~8倍である。
延伸工程の際、基材の表面に架橋剤の析出又は異物が付着することがあるため、基材の表面を洗浄する洗浄工程を行うことができる。洗浄時間は1秒~5分が好ましい。洗浄方法は、基材を洗浄液に浸漬することが好ましく、一方で、洗浄液を基材に塗布又は塗工によって洗浄することもできる。洗浄液としては、水が好ましい。洗浄処理は一段階で実施しても、2段階以上の多段処理で実施してもよい。洗浄工程の洗浄溶の温度は、特に限定されるものではないが、通常、5~50℃、好ましくは10~40℃であり、常温であってよい。
洗浄工程の後、基材の乾燥工程を行う。乾燥処理は、自然乾燥により行うことができるものの、より乾燥効率を高めるため、ロールによる圧縮やエアーナイフ又は吸水ロール等による表面の水分除去等により行うことが可能であり、さらには、送風乾燥を行うことも可能である。乾燥処理の温度は、20~100℃であることが好ましく、60~100℃であることがより好ましい。乾燥時間は、30秒~20分であることが好ましく、5~10分であることがより好ましい。
上記偏光発光素子の少なくとも一方の面に透明保護層を有することで偏光発光板とすることも出来る。該透明保護層は、偏光発光素子の耐水性や取扱性等を向上させるために使用され、該透明保護層は上記偏光発光素子が示す偏光機能に何ら影響を与えるものではない。
一般的な偏光板として、SKN-18243P(株式会社ポラテクノ社製)を用いて本願のディスプレイを作製した。一般的な偏光板とは可視域に高い偏光機能を有し、紫外域の光の透過率が著しく低い偏光板製品である。
市販品の4-アミノ-4’-ニトロスチルベン-2,2’-ジスルホン酸35.2部を水300部に加え撹拌し、35%塩酸を用いてpH0.5とした。得られた溶液に40%亜硝酸ナトリウム水溶液10.9部を加え、10℃で1時間撹拌し、続いて6-アミノナフタレン-2-スルホン酸17.2部を加え、15%炭酸ナトリウム水溶液でpH4.0に調製後4時間撹拌した。得られた反応液に塩化ナトリウム60部を加え、析出固体をろ過分離、さらにアセトン100部にて洗浄することにより、中間体である式(6)の化合物のウェットケーキ124.0部を得た。
厚さ75μmのポリビニルアルコールフィルム(クラレ社製 VF-PS#7500)を40℃の温水に3分間浸漬して、フィルムを膨潤させた。膨潤して得られたフィルムを、化合物例5-1に記載の4,4’-ビス-(スルホスチリル)ビフェニル二ナトリウム水溶液(BASF社製 Tinopal NFW Liquid)1.0重量部、合成例1で得られた化合物(7)を0.3重量部、芒硝を1.0重量部、水1500重量部を含有する45℃の水溶液に、4分間浸漬して含有させた。得られたフィルムを3%ホウ酸水溶液中50℃で5倍に5分間で延伸した。延伸して得られたフィルムを、緊張状態を保ったまま常温の水で20秒間水洗し、乾燥して偏光発光素子を得た。
紫外線吸収剤を含有しないトリアセチルセルロースフィルム(富士フィルム社製 ZRD-60)を1.5規定の水酸化ナトリウム水溶液中で35℃において10分間処理し、水洗し、次いで70℃で10分乾燥させた。アルカリ処理して得られたトリアセチルセルロースフィルムを、偏光発光素子の両面に4%のポリビニルアルコール樹脂(日本酢ビポバール社製 NH-26)を含む水溶液を介してラミネートし、70℃で10分乾燥させ、偏光発光板を得た。本偏光発光板に紫外線を照射したところ白色な発光をし、かつ、さらに偏光板を介して該発光を確認したところ偏光発光素子の加工の際に延伸軸方向に白色の偏光発光をし、一方で非延伸軸においては偏光の発光はしないことを確認した。
厚さ75μmのポリビニルアルコールフィルム(クラレ社製 VF-PS#7500)を40℃の温水に3分間浸漬して、フィルムを膨潤させた。膨潤して得られたフィルムを、C.I.Direct Yellow 28を0.2部、芒硝を1.5部、水を1500部含有する45℃の水溶液に、4分間浸漬して含有させた。得られたフィルムを3%ホウ酸水溶液中に50℃で5分間浸漬し、5倍に延伸した。延伸して得られたフィルムを、緊張状態を保ったまま常温の水で20秒間水洗し、乾燥して408nmに最も高い偏光度と340nm~415nmに偏光を有する紫外線域偏光素子を得た。
紫外線吸収剤を含有しないトリアセチルセルロースフィルム(富士フィルム社製 ZRD-60)を1.5規定の水酸化ナトリウム水溶液で、35℃で10分間処理し、水洗し、次いで、70℃で10分乾燥させた。アルカリ処理して得られたトリアセチルセルロースフィルムを、紫外線域偏光素子の両面に4%のポリビニルアルコール樹脂(日本酢ビポバール社製 NH-26)を含む水溶液を介してラミネートして、70℃で10分乾燥させ、偏光板を得た。以下、本偏光板は、紫外線域偏光板と記載する。
(a)単体透過率Ts、平行位透過率Tp、及び直交位透過率Tc
各測定試料の単体透過率Ts、平行位透過率Tp、及び直交位透過率Tcを、分光光度計(日立製作所社製「U-4100」)を用いて測定した。ここで、単体透過率Tsは、測定試料を1枚で測定した際の各波長の透過率である。平行位透過率Tpは、2枚の測定試料をその吸収軸方向が平行となるように重ね合せて測定した各波長の分光透過率である。直交位透過率Tcは、2枚の偏光板をその吸収軸が直交するように重ね合せて測定した分光透過率である。測定は、220~780nmの波長にわたって行った。
(b)偏光度ρ
各測定試料の偏光度ρを、以下の式(I)に、平行透過率Tp及び直交透過率Tcを代入して求めた。
(数1)
ρ={(Tp-Tc)/(Tp+Tc)}1/2×100 …式(I)
(c)視感度に補正された単体透過率Ys
各測定試料の単体透過率Ysは、可視域における400~700nmの波長領域で、所定波長間隔dλ(ここでは5nm)おきに求めた上記単体透過率Tsについて、JIS Z 8722:2009に従って視感度に補正した透過率である。具体的には、単体透過率Tsを式(I)に代入して算出した。なお、下記式(V)中、Pλは標準光(C光源)の分光分布を表し、yλは2度視野等色関数を表す。
光誘発源として、紫外線LED 375nmハンドライトタイプ ブラックライト(日亜化学工業社製「PW-UV943H-04」)を用い、光誘発源に紫外線透過・可視カットフィルター(五鈴精工硝子社製「IUV-340」)を設置し可視光をカットした。その上で、可視光領域及び紫外光領域に偏光機能を有する偏光板(ポラテクノ社製「SKN-18043P」、厚さ180μm、Ysは43%)を配置し、各測定試料、即ち偏光発光板、紫外線域偏光板、偏光板を設置し、偏光発光板、紫外線域偏光板、偏光板が発光している偏光発光を、分光放射照度計(ウシオ電機社製「USR-40」)を用いて測定した。すなわち、光誘発源からの光が、紫外線透過・可視カットフィルター、可視光領域及び紫外光領域に偏光機能を有する偏光板、及び各測定試料(偏光発光板、紫外線域偏光板、偏光板)を、この順に通過し、分光放射照度計に偏光した光が入射するように配置して測定した。その際に、測定試料の紫外線の吸収が最大になる吸収軸と紫外・可視偏光板の吸収軸方向が平行となるように重ね合せて測定した各波長の分光発光量をLw(弱発光軸)、測定試料の紫外線の吸収が最大になる吸収軸と可視光領域及び紫外光領域に偏光機能を有する偏光板(ポラテクノ社製「SKN-18043P」)の吸収軸方向が直交となるように重ね合せて測定した各波長の分光発光量をLs(強発光軸)として、Lw及びLsを測定した。各測定試料、即ち偏光発光板、紫外線域偏光板、偏光板と、可視光領域及び紫外光領域に偏光機能を有する偏光板との吸収軸が平行な場合と、直交の場合との可視光領域で発光された光のエネルギー量を確認することで、可視光領域である400nm~700nmにおいて偏光した光の発光量の評価を行った。
光誘発源として白色LEDライトを用い、一般的な偏光板としてSKN-18243P(株式会社ポラテクノ社製)を反射媒体である鏡面のプラスチック(ポリカーボネート製プラスチック板)に対して水平方向に吸収軸を有するように偏光板を配置し、垂直方向の偏光(P偏光)が発光する本願の光源とした。その得られた光源からの光を反射媒体に照射したところ、反射媒体からの反射光の視認性は著しく低下したことから、光源からの光が反射媒体から反射する場合には顕著に抑制されることが分かった。
光誘発源として白色LEDライトを用い、一般的な偏光板としてSKN-18243P(株式会社ポラテクノ社製)を反射媒体である鏡面のプラスチック(ポリカーボネート製プラスチック板)に対して垂直方向に吸収軸を有するように偏光板を配置し、水平方向の偏光(S偏光)が発光するようにした。その得られた光を反射媒体に照射したところ、偏光板を通しているにも関わらず光の反射が顕著に確認された。
偏光発光板の偏光した光の発光軸を反射媒体である鏡面のプラスチック(ポリカーボネート製プラスチック板)に対して垂直方向の偏光(P偏光)が発光するように配置し、本願光源とした。その偏光発光板に、視認する方向から光誘発源として紫外線の光(紫外線LED 375nmハンドライトタイプ ブラックライト(日亜化学工業社製「PW-UV943H-04」))にて紫外線光照射を行った。その際、ブラックライトの光出射部には可視光カットフィルター(五十鈴ガラス社製 IUV-340)を用いて可視光が出射されないようにして光を照射し、偏光発光板から偏光を発光させた。その得られた偏光を鏡面であるプラスチックに照射し、そのプラスチック板から反射される反射光を確認した。本願光源より発した光の反射の視認性は著しく低下した。このことから、透明な偏光発光をするフィルムを垂直方向の偏光を発光するように設置することによって、透明なフィルムでありながら反射を抑制する光源が作製できたことが分かった。尚、光誘発源からの紫外線を偏光発光板に照射する方向は、視認する方向からに限定されず任意の方向から紫外光を照射出来れば良く、偏光発光板に紫外線が照射出来れば、反射を抑制する光源が得られることが分かった。
偏光発光板の偏光発光軸を反射媒体である鏡面のプラスチック(ポリカーボネート製プラスチック板)に対して水平方向の偏光(S偏光)が発光するように配置した。その偏光発光板に視認する方向から光誘発源として紫外線の光(紫外線LED 375nmハンドライトタイプ ブラックライト(日亜化学工業社製「PW-UV943H-04」))にて紫外線光照射を行った。その際、ブラックライトの光出射部には可視光カットフィルター(五十鈴ガラス社製 IUV-340)を用いて可視光が出射されないようにして光を照射し、偏光を発光させた。その得られた偏光を鏡面であるプラスチックに照射し、そのプラスチック板から反射される反射光を確認したところ、発した光の反射光は十分に確認された。このことから、偏光発光をするフィルムを水平方向に偏光を発光するように設置しても反射を抑制しうる光源は得られなかった。
実施例2において、偏光発光板の偏光発光軸を垂直方向の偏光(P偏光)とした光源と同光量を有する自然光の発光機器としてLEDライトを、鏡面であるポリカーボネート製プラスチック(反射媒体)に照射するに際し、光の入射角度を反射媒体に対して垂直方向を0°、その反射光量を1とし、光の入射角度を反射媒体に対して変えた場合の反射面からの反射光量を測定し表3に示す結果を得た。その際、自然光の発光機器(白色LEDライト)の光の反射光量と、偏光発光板の偏光発光軸を垂直方向の偏光(P偏光)した光の反射光量とを、鏡面であるポリカーボネート製プラスチックに光を入射した場合の反射光量を比較し、下記表3の結果を得ている。反射光量は、反射光を、輝度計(コニカミノルタ社製 CA-2000)を用いて得られた値を測定値とし、自然光(白色LED)または光源に対して反射媒体を介して逆位置に輝度計を光入射角度と同じ角度で設置し、反射光量を測定した。
その結果を下記に示す。
実施例2において、偏光発光板の偏光発光軸を鏡面であるポリカーボネート製プラスチック(反射媒体)に対して平行方向の偏光(S偏光)が発光するように配置し、その偏光発光軸に対して45°になるように波長540nmにおいて270nmの位相差値を有するポリカーボネート樹脂よりなる位相差板を貼合した。尚、270nmの位相差値を有する位相差板は、波長540nmにおいて1/2λ位相差板として機能しているフィルムであり、380nm~780nmにおいて92%以上の透過率を有していているものを用いた。その偏光発光板から発光した光を、反射して視認できる方向から光誘発源(紫外線LED 375nmハンドライトタイプ ブラックライト(日亜化学工業社製「PW-UV943H-04」))より紫外線光照射を行った。その際、ブラックライトの光出射部には可視光カットフィルター(五十鈴ガラス社製 IUV-340)を用いて可視光が出射されないようにして光を照射し、偏光発光板から偏光を発光させた。その得られた偏光を、反射媒体として鏡面であるポリカーボネート製プラスチックに、反射媒体の垂直方向を0°とした時、60°の角度から照射し、そのプラスチック板から反射される反射光を確認した。その結果、光源から発した光の反射の視認性は著しく低下した。このことから、透明な偏光発光をする偏光発光素子または偏光発光板を反射媒体に対して平行方向に偏光を発光するように設置しても、1/2λの位相差値を有するフィルム等を用いることによって、偏光発光板の発光した偏光が反射媒体に対して平行方向の偏光(S偏光)から垂直方向の偏光(P偏光)に変わり、反射を抑制する光源が作製できることが分かった。尚、光誘発源である紫外線を偏光発光板に照射する方向は、視認する方向からに限定されず任意の方向から光を照射することによって、反射を抑制する光源が得られることが分かった。
実施例2において、偏光発光板の偏光発光軸を鏡面であるポリカーボネート製プラスチック板(反射媒体)に対して垂直方向の偏光(P偏光)が発光するように配置し、その偏光発光軸に対して45°になるように波長540nmにおいて135nmの位相差値を有するポリカーボネート樹脂よりなる位相差板を貼合した。尚、135nmの位相差値を有する位相差板は、波長540nmにおいて1/4λ位相差板として機能しているフィルムであり、380nm~780nmにおいて92%以上の透過率を有していているものを用いた。その偏光発光板を、位相差板を貼合してなる本願光源から発光した光を、反射して視認できる方向から紫外線の光を光誘発源(紫外線LED 375nmハンドライトタイプ ブラックライト(日亜化学工業社製「PW-UV943H-04」))にて紫外線光照射を行った。その際、ブラックライトの光出射部には可視光カットフィルター(五十鈴ガラス社製 IUV-340)を用いて可視光が出射されないようにした)を照射し、本願光源より偏光を発光させた。その光源から得られた偏光を、反射媒体として鏡面であるポリカーボネート製プラスチックに、反射媒体の垂直方向を0°とした時、2°の角度から照射し、そのプラスチック板から反射される光を、吸収軸に対して135nmの位相差値を有するフィルムを45°に貼合された偏光板を用いて、反射媒体の垂直方向に対して±10°の角度において偏光板側から(偏光板の位相差板を反射媒体側にして)確認した。その結果、光源の反射光の視認性は著しく低下していることが分かった。このことから、透明フィルムでありながら偏光発光をする偏光発光素子または偏光発光板を反射媒体に対して垂直方向に偏光を発光するように設置して、1/4λの位相差値を有するフィルム等を用いることによって、偏光板を介して視認する場合に反射を抑制しうる光源を提供しうることが分かった。尚、紫外線を偏光発光板に照射する方向は、視認する方向からに限定されず任意の方向から光を照射することによって、反射を抑制する光源が得られることが分かった。
偏光発光板の偏光発光軸を隣り合うパターンにおいて互いに90°になるように、フィルムを配置し、パターンを有する偏光を発光する光源を作製した。その偏光発光板に視認する方向から紫外線の光を光誘発源(紫外線LED 375nmハンドライトタイプ ブラックライト(日亜化学工業社製「PW-UV943H-04」))にて紫外線光照射を行った。その際、ブラックライトの光出射部には可視光カットフィルター(五十鈴ガラス社製 IUV-340)を用いて可視光が出射されないようにした。そのパターンを有する光源をより照射された光を、鏡面であるプラスチックに照射し、そのプラスチック板から反射される反射光を確認した。図1中、指で持っている偏光発光板のパターン素子において、指で持っている位置を反射媒体に対して水平方向に偏光を発光する位置とし、そこを起点として隣り合うパターンにおいて互いに90°になるように、フィルムを配置している。この時、該パターンを構成しているいずれの偏光発光板は、偏光発光軸が水平方向と垂直方向の異なる偏光を発光するパターンを有するにも関わらず、透明でありながら均一な発光を示していた。一方で、そこから得られた偏光した光の反射した光を確認すると、反射しているパターンと反射を抑制できているパターンとを交互に有していることが分かる。さらに、その反射光を確認したところ、発光軸が垂直方向の偏光を発光していた場合には、反射は抑制され光源として機能していたものの、発光軸が水平方向の偏光を発光していた場合には、反射は抑制されていなかった(図1)。このことから、該光源は、反射媒体に対して垂直に配置した光源において反射を抑制できる光を提供しうることが分かる。尚、光誘発源より紫外線を偏光発光板に照射する方向は、視認する方向からに限定されず任意の方向から光を照射することによって、反射を抑制する光源が得られることが分かった。
実施例3における図1において、偏光発光軸を斜め45°に設置し、反射光を確認した。その結果、偏光発光板は偏光発光軸が実施例3と同パターンを有する(隣り合うパターンが90°になるように偏光を発光する)にも関わらず、そこから得られた偏光した光の反射は、図2のように反射を抑制できていなかった。
紫外線域偏光板/液晶セル/偏光発光板の構成で、偏光発光板から出射される偏光した光が、鏡面であるポリカーボネート製プラスチック板(反射媒体)に対して垂直方向に出射されるようにして、透明な液晶パネルを作製した。尚、該液晶パネルは87%の透過率を有しており高い透明性を有していた。その液晶パネルにおいて、紫外線域偏光板側から紫外線の光を光誘発源(紫外線LED 375nmハンドライトタイプ ブラックライト(日亜化学工業社製「PW-UV943H-04」))にて紫外線光照射を行った。その際、ブラックライトの光出射部には可視光カットフィルター(五十鈴ガラス社製 IUV-340)を用いて可視光が出射されないようにした。得られた液晶パネルからの発光は液晶セルの駆動に応じて文字や画像が表示されていた。その液晶パネルから出射される光を鏡面であるプラスチック(反射媒体)に照射し、そのプラスチック板(反射媒体)から反射される反射光を確認したところ、光の反射は著しく抑制されていた。このことから、反射媒体に対して垂直方向の偏光発光を提供している反射を抑制する本願の表示装置が作製できたことが分かった。
実施例4において、偏光発光板から出射される偏光した光を、鏡面であるポリカーボネート製プラスチック板(反射媒体)に対して水平方向に出射されるようにして透明な液晶パネルを作製した以外は同様に表示装置を作製した。得られたその液晶パネルから出射される光を鏡面であるプラスチックに照射し、そのプラスチック板から反射される反射光を確認したところ、光の反射抑制されておらず、反射媒体に表示装置で表示された文字や映像が十分に確認できてしまっていた。
発光機器である赤色、緑色、青色、白色を発色する各LEDランプの前面に、偏光発光板の偏光発光軸を鏡面であるポリカーボネート製プラスチック板(反射媒体)に対して垂直方向の偏光(P偏光)が発光するように配置し、本願表示装置を作製した。赤色、緑色、青色、白色を発色する各LEDランプを発光させながら、その偏光発光板に視認する方向から紫外線の光を光誘発源(紫外線LED 375nmハンドライトタイプ ブラックライト(日亜化学工業社製「PW-UV943H-04」))にて紫外線光照射を行った。その際、ブラックライトの光出射部には可視光カットフィルター(五十鈴ガラス社製 IUV-340)を用いて可視光が出射されないようにして光を照射した。その得られた発光を反射媒体として鏡面であるポリカーボネート製プラスチックに、反射媒体の垂直方向を0°とした時に60°の角度から照射し、そのプラスチック板から反射される反射光を確認した。その結果、赤色、緑色、青色、白色を発色する各LEDランプの光は反射媒体において十分に反射しているのに対して、反射媒体に対して本願光源から出射した光の反射光の視認性は著しく低下した。このことから、LEDランプとともに、本願の光源を反射媒体に対して用いることによって、反射する光と、反射を抑制すべき光とを、それぞれ発光しうる表示装置が得られることが分かった。このことはつまり、偏光を有さない発光機器からの光と反射媒体に対して垂直方向の偏光を発光する光源とを用いることによって、反射する光と、反射を抑制すべき光とを、それぞれ発光しうる本願の光源、並びにそれを用いた表示装置が作製できることが分かった。このことから、その本願の光源で用いる偏光発光板の透明性が高いことによって、偏光を有さない光源から発した光の反射媒体における反射する光の量を低減させないことを示す事が分かる。
Claims (6)
- 光誘発源と、偏光発光色素を吸着・配向した親水性高分子フィルムからなる偏光発光素子とからなる光源を備えた表示装置であって、
前記偏光発光素子が、光誘発源より発光された紫外域~近紫外可視域の光を利用して可視域の光の偏光を発光し、光を反射する媒体に対して垂直方向の偏光が入射されるように配置された、
光や動作を認識する機器における誤認識による誤動作防止用表示装置。 - 前記偏光発光素子の光の透過率が40%以上100%以下であることを特徴とする請求項1に記載の誤動作防止用表示装置。
- 請求項1又は2に記載の誤動作防止用表示装置に、前記光を反射する媒体を備える光学システム。
- 屋外で用いることを特徴とする請求項3に記載の光学システム。
- 運転装置向けに用いることを特徴とする請求項3に記載の光学システム。
- 自動車、バイク、自転車等の車両または船舶向けに用いることを特徴とする請求項3に記載の光学システム。
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