JP2018163189A - 光学フィルターおよび光通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光通信装置に用いた場合に光通信の安定性を高め得る光学フィルターを提供する。【解決手段】光学フィルターは、偏光板を有し、光通信装置の送信機に用いられる。光学フィルターは、好ましくは、λ／４板をさらに有し、偏光板の偏光子の吸収軸とλ／４板の遅相軸とのなす角度が３８°〜５２°であり、λ／４板が送信機の発光素子側となるように配置されて用いられる。【選択図】図１

Description

本発明は、光通信装置に用いられる光学フィルターおよび光通信装置に関する。

電波を用いた無線通信の需要増による電波帯域の枯渇などの事情に伴い、光を用いた光無線通信が注目されている。特に、高速変調可能なＬＥＤなどの発光素子の普及に伴い、可視光を用いた可視光通信技術の実用化に向けた試みが進められている。このような光通信技術を利用した光通信装置において、受信機側に偏光フィルターを設けることによって、受信機に入射する光から外乱光の成分を除去する方法が提案されている（特許文献１）。

特開２００７−２８１８８２号公報

しかしながら、屋外等の外乱光の影響が大きい環境下で上記のような光通信装置を用いた場合、光通信の安定性が不十分であるという問題がある。本発明は、上記の課題に鑑みなされたものであって、その目的は、光通信装置に用いた場合に光通信の安定性を高め得る光学フィルター、および、そのような光学フィルターを備えた光通信装置を提供することにある。

本発明の光学フィルターは、偏光板を有し、光通信装置の送信機に用いられる。
１つの実施形態においては、λ／４板をさらに有し、上記偏光板は、偏光子と、上記偏光子の少なくとも片側に配置された保護層とを有し、上記偏光子の吸収軸と上記λ／４板の遅相軸とのなす角度が３８°〜５２°であり、上記λ／４板が上記送信機の発光素子側となるように配置されて用いられる。
本発明の光学フィルターは、反射型偏光子を有し、光通信装置の送信機に用いられる。
１つの実施形態においては、λ／４板をさらに有し、上記反射型偏光子の反射軸と上記λ／４板の遅相軸とのなす角度が３８°〜５２°であり、上記λ／４板が上記送信機の発光素子側となるように配置されて用いられる。
１つの実施形態においては、光拡散層をさらに有する。
本発明の別の局面によれば、光通信装置が提供される。この光通信装置は、上記光学フィルターを備える。
１つの実施形態においては、光通信装置は反射板をさらに備える。
１つの実施形態においては、上記反射板の反射率が４０％以上である。

本発明によれば、光通信装置に用いた場合に光通信の安定性を高め得る光学フィルター、および、そのような光学フィルターを備えた光通信装置を提供し得る。

本発明の１つの実施形態による光学フィルターの概略断面図である。 本発明の別の実施形態による光学フィルターの概略断面図である。 本発明のさらに別の実施形態による光学フィルターの概略断面図である。 本発明の光学フィルターに用いられ得る反射型偏光子の一例の概略斜視図である。

以下、本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。

（用語および記号の定義）
本明細書における用語および記号の定義は下記の通りである。
（１）屈折率（ｎｘ、ｎｙ、ｎｚ）
「ｎｘ」は面内の屈折率が最大になる方向（すなわち、遅相軸方向）の屈折率であり、「ｎｙ」は面内で遅相軸と直交する方向（すなわち、進相軸方向）の屈折率であり、「ｎｚ」は厚み方向の屈折率である。
（２）面内位相差（Ｒｅ）
「Ｒｅ（λ）」は、２３℃における波長λｎｍの光で測定した面内位相差である。Ｒｅ（λ）は、層（フィルム）の厚みをｄ（ｎｍ）としたとき、式：Ｒｅ＝（ｎｘ−ｎｙ）×ｄによって求められる。例えば、「Ｒｅ（５５０）」は、２３℃における波長５５０ｎｍの光で測定した面内位相差である。

Ａ．光学フィルターの全体構成
図１は、本発明の１つの実施形態による光学フィルターの概略断面図である。光学フィルター１００は偏光板を有する。偏光板１０は、代表的には、吸収型の偏光子１１と、偏光子１１の一方の側に積層された第１の保護層１２と、他方の側に積層された第２の保護層１３とを有する。光学フィルター１００は光通信装置の送信機に用いられ、代表的には、送信機と受信機とを有する光通信装置に用いられ得る。光通信装置の送信機に本実施形態の光学フィルター１００を用いることにより、送信機から特定の偏光状態（偏光方向）の光が出射される。したがって、受信機側で上記特定の偏光状態の光を選択的に受光することにより、外乱光の影響を低減し、光通信の安定性を向上し得る。

光学フィルター１００は、伝送する信号に対応して変調された光を出射する発光素子と、発光素子の背面側に配置された反射板と、を有する送信機に好適に用いられ得る。光学フィルター１００は、送信機において、上記発光素子の出射光（以下、「伝送信号光」と称する場合がある）を出射する光出射面に配置され得る。上記光学フィルター１００を光通信装置の送信機に用いることにより、光通信の安定性が向上し得る。従来の光通信装置では、受信機側に入射する外乱光に対する対策のみが施されており、送信機側に入射する外乱光の影響は考慮されていなかった。近年、屋外で用いられ得る表示機器（例えば、デジタルサイネージ）に光通信装置の送信機を搭載し、上記表示機器から、上記表示機器の表示画像に関連する情報を伝送する試みがなされている。屋外に光通信装置を設置する場合、受信機側に入射する外乱光に対する対策を施した従来の光通信装置では、光通信の安定性が不十分であった。具体的には、発光素子と反射板とを有する従来の送信機に外乱光が入射した場合、外乱光が上記反射板によって反射されて送信機から出射され得る。その結果、送信機が出射する全光量に占める伝送信号光の光量の割合（伝送信号光のコントラスト）が低下し、光通信の安定性が低下し得る。これに対して、本実施形態の光学フィルター１００を光通信装置の送信機に用いることにより、外乱光の送信機への入射を抑制し得る。これにより、外乱光が送信機の反射板で反射して受信機側に出射されることが抑制され、伝送信号光のコントラストが向上し得る。その結果、外乱光の受信機への入射が抑制され、光通信の安定性が向上し得る。したがって、本発明の光学フィルター１００は、特に、屋外等の外乱光に晒される環境下に設置される光通信装置の送信機に好適に用いられ得る。

図１に示すように、光学フィルター１００は、用途に応じて任意の適切な機能層２０を有し得る。機能層２０は、粘着剤を介して偏光板１０に積層されてもよいし、偏光板１０との間に任意の適切な間隔を空けて配置されてもよい。１つの実施形態においては、機能層２０は光拡散層であり得る。光拡散層は、代表的には、光学フィルター１００を送信機に適用したときに偏光板１０の発光素子側に位置するように配置される。光拡散層を有する光学フィルターを送信機に用いることにより、発光素子の光ムラを抑制し得る。したがって、デジタルサイネージ等の表示機器に搭載された光通信装置の送信機に光学フィルターを適用した場合に、表示面において発光素子のランプイメージが視認されることを抑制し得る。

図２は、本発明の別の実施形態による光学フィルターの概略断面図である。本実施形態の光学フィルター１０１は、光学フィルター１００の偏光板に代えて反射型偏光子３０を有する。光学フィルター１０１は光通信装置の送信機に用いられ、代表的には、送信機と受信機とを有する光通信装置に用いられ得る。本実施形態の光学フィルター１０１を光通信装置の送信機に用いることにより、図１の光学フィルター１００を用いた場合と同様の効果が得られ得るとともに、さらに、発光素子の出射光の利用効率を高め得、その結果、光通信の安定性が向上し得る。

図３は、本発明のさらに別の実施形態による光学フィルターの概略断面図である。本実施形態の光学フィルター１０２は、偏光板１０とλ／４板４０とを有する。λ／４板４０は、粘着剤を介して偏光板１０に積層されてもよいし、偏光板１０との間に任意の適切な間隔を空けて配置されてもよい。偏光子１１の吸収軸とλ／４板４０の遅相軸とのなす角度は、好ましくは３８°〜５２°であり、より好ましくは４２°〜４８°であり、最も好ましくは約４５°である。

１つの実施形態においては、光学フィルター１０２は、λ／４板が送信機の発光素子側となるように配置されて用いられる。これにより、光学フィルター１０２は反射防止フィルターとして機能する。すなわち、光学フィルター１０２を介して送信機に入射する外乱光は、光学フィルター１０２により円偏光に変換された後、送信機内で反射されることにより反対回りの円偏光に変換され、その結果、再度光学フィルター１０２を透過して送信機から出射することが抑制される。これにより、伝送信号光のコントラストが向上し、その結果、光通信の安定性が向上し得る。

本発明の別の実施形態による光学フィルターは、反射型偏光子とλ／４板とを有する。この場合、反射型偏光子の反射軸とλ／４板の遅相軸とのなす角度は、好ましくは３８°〜５２°であり、より好ましくは４２°〜４８°であり、最も好ましくは約４５°である。上記光学フィルターは、反射型偏光子が送信機の発光素子側となるように配置されて用いられてもよいし、λ／４板が送信機の発光素子側となるように配置されて用いられてもよい。

Ｂ．偏光板
偏光板は、上記のとおり、代表的には、吸収型の偏光子と、偏光子の一方の側に積層された第１の保護層と、他方の側に積層された第２の保護層とを有する。第１の保護層および第２の保護層のうちの一方は省略されてもよい。

Ｂ−１．偏光子
偏光子としては、目的に応じて任意の適切な偏光子が採用され得る。例えば、偏光子を形成する樹脂フィルムは、単層の樹脂フィルムであってもよく、二層以上の積層体であってもよい。

単層の樹脂フィルムから構成される偏光子の具体例としては、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）系フィルム、部分ホルマール化ＰＶＡ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による染色処理および延伸処理が施されたもの、ＰＶＡ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挙げられる。好ましくは、高温耐久性に優れることから、ＰＶＡ系フィルムを二色性染料で染色して得られた偏光子が用いられる。二色性染料としては、偏光子に用いられ得る任意の適切な二色性染料が採用され得る。二色性染料としては、例えば、ジスアゾ化合物からなる二色性直接染料、トリスアゾ、テトラキスアゾ化合物などからなる二色性直接染料、液晶性アゾ色素、多環式染料、スルホン酸基を有する（アゾ）染料が挙げられる。

積層体を用いて得られる偏光子の具体例としては、樹脂基材と当該樹脂基材に積層されたＰＶＡ系樹脂層（ＰＶＡ系樹脂フィルム）との積層体、あるいは、樹脂基材と当該樹脂基材に塗布形成されたＰＶＡ系樹脂層との積層体を用いて得られる偏光子が挙げられる。樹脂基材と当該樹脂基材に塗布形成されたＰＶＡ系樹脂層との積層体を用いて得られる偏光子は、例えば、ＰＶＡ系樹脂溶液を樹脂基材に塗布し、乾燥させて樹脂基材上にＰＶＡ系樹脂層を形成して、樹脂基材とＰＶＡ系樹脂層との積層体を得ること；当該積層体を延伸および染色してＰＶＡ系樹脂層を偏光子とすること；により作製され得る。本実施形態においては、延伸は、代表的には積層体をホウ酸水溶液中に浸漬させて延伸することを含む。さらに、延伸は、必要に応じて、ホウ酸水溶液中での延伸の前に積層体を高温（例えば、９５℃以上）で空中延伸することをさらに含み得る。得られた樹脂基材／偏光子の積層体はそのまま用いてもよく（すなわち、樹脂基材を偏光子の保護層としてもよく）、樹脂基材／偏光子の積層体から樹脂基材を剥離し、当該剥離面に目的に応じた任意の適切な保護層を積層して用いてもよい。このような偏光子の製造方法の詳細は、例えば特開２０１２−７３５８０号公報に記載されている。当該公報は、その全体の記載が本明細書に参考として援用される。

偏光子の厚みは、代表的には１μｍ〜８０μｍである。偏光子の厚みの上限は、好ましくは５０μｍであり、より好ましくは２５μｍであり、特に好ましくは１２μｍである。偏光子の厚みの下限は、好ましくは５μｍである。偏光子の厚みがこのような範囲であれば、加熱時のカールを良好に抑制することができ、および、良好な加熱時の外観耐久性が得られる。

偏光子の波長５８９ｎｍの透過率（単体透過率ともいう）は、好ましくは４１％以上であり、より好ましくは４２％以上である。なお、単体透過率の理論的な上限は５０％である。また、偏光度は、好ましくは９９．５％〜１００％であり、更に好ましくは９９．９％〜１００％である。

Ｂ−２．保護層
保護層は、偏光板の保護フィルムとして使用できる任意の適切なフィルムで形成される。当該フィルムの主成分となる材料の具体例としては、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）等のセルロース系樹脂や、ポリエステル系、ポリビニルアルコール系、ポリカーボネート系、ポリアミド系、ポリイミド系、ポリエーテルスルホン系、ポリスルホン系、ポリスチレン系、ポリノルボルネン系、ポリオレフィン系、（メタ）アクリル系、アセテート系等の透明樹脂等が挙げられる。また、（メタ）アクリル系、ウレタン系、（メタ）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樹脂または紫外線硬化型樹脂等も挙げられる。この他にも、例えば、シロキサン系ポリマー等のガラス質系ポリマーも挙げられる。また、特開２００１−３４３５２９号公報（ＷＯ０１／３７００７）に記載のポリマーフィルムも使用できる。このフィルムの材料としては、例えば、側鎖に置換または非置換のイミド基を有する熱可塑性樹脂と、側鎖に置換または非置換のフェニル基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使用でき、例えば、イソブテンと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有する樹脂組成物が挙げられる。当該ポリマーフィルムは、例えば、上記樹脂組成物の押出成形物であり得る。それぞれの保護層は同一であってもよく、異なっていてもよい。

保護層の厚みは、好ましくは１０μｍ〜１００μｍであり、より好ましくは２０μｍ〜１００μｍである。保護層は、接着層（具体的には、接着剤層、粘着剤層）を介して偏光子に積層されていてもよく、偏光子に密着（接着層を介さずに）積層されていてもよい。接着剤層は、任意の適切な接着剤で形成される。接着剤としては、例えば、ポリビニルアルコール系樹脂を主成分とする水溶性接着剤が挙げられる。

Ｃ．反射型偏光子
反射型偏光子は、特定の偏光状態（偏光方向）の偏光を透過し、それ以外の偏光状態の光を反射する機能を有する。反射型偏光子は、直線偏光分離型であってもよく、円偏光分離型であってもよい。反射型偏光子が直線偏光分離型である場合、反射型偏光子から直線偏光が出射され、反射型偏光子が円偏光分離型である場合、反射型偏光子から円偏光が出射される。

Ｃ−１．直線偏光分離型の反射型偏光子
図４は、直線偏光分離型の反射型偏光子の一例の概略斜視図である。反射型偏光子は、複屈折性を有する層Ａと複屈折性を実質的に有さない層Ｂとが交互に積層された多層積層体である。例えば、このような多層積層体の層の総数は、５０〜１０００であり得る。図示例では、Ａ層のｘ軸方向の屈折率ｎｘがｙ軸方向の屈折率ｎｙより大きく、Ｂ層のｘ軸方向の屈折率ｎｘとｙ軸方向の屈折率ｎｙとは実質的に同一である。したがって、Ａ層とＢ層との屈折率差は、ｘ軸方向において大きく、ｙ軸方向においては実質的にゼロである。その結果、ｘ軸方向が反射軸となり、ｙ軸方向が透過軸となる。Ａ層とＢ層とのｘ軸方向における屈折率差は、好ましくは０．２〜０．３である。なお、ｘ軸方向は、後述する製造方法における反射型偏光子の延伸方向に対応する。

上記Ａ層は、好ましくは、延伸により複屈折性を発現する材料で構成される。このような材料の代表例としては、ナフタレンジカルボン酸ポリエステル（例えば、ポリエチレンナフタレート）、ポリカーボネートおよびアクリル系樹脂（例えば、ポリメチルメタクリレート）が挙げられる。ポリエチレンナフタレートが好ましい。上記Ｂ層は、好ましくは、延伸しても複屈折性を実質的に発現しない材料で構成される。このような材料の代表例としては、ナフタレンジカルボン酸とテレフタル酸とのコポリエステルが挙げられる。

反射型偏光子は、Ａ層とＢ層との界面において、第１の偏光方向を有する光（例えば、ｐ波）を透過し、第１の偏光方向とは直交する第２の偏光方向を有する光（例えば、ｓ波）を反射する。反射した光は、Ａ層とＢ層との界面において、一部が第１の偏光方向を有する光として透過し、一部が第２の偏光方向を有する光として反射する。反射型偏光子の内部において、このような反射および透過が多数繰り返されることにより、光の利用効率を高めることができる。

１つの実施形態においては、反射型偏光子は、図４に示すように、発光素子側の最外層として反射層Ｒを含んでいてもよい。反射層Ｒを設けることにより、最終的に利用されずに反射型偏光子の最外部に戻ってきた光をさらに利用することができるので、光の利用効率をさらに高めることができる。反射層Ｒは、代表的には、ポリエステル樹脂層の多層構造により反射機能を発現する。

反射型偏光子の全体厚みは、目的、反射型偏光子に含まれる層の合計数等に応じて適切に設定され得る。反射型偏光子の全体厚みは、好ましくは１０μｍ〜１５０μｍである。

反射型偏光子は、代表的には、共押出と横延伸とを組み合わせて作製され得る。共押出は、任意の適切な方式で行われ得る。例えば、フィードブロック方式であってもよく、マルチマニホールド方式であってもよい。例えば、フィードブロック中でＡ層を構成する材料とＢ層を構成する材料とを押出し、次いで、マルチプライヤーを用いて多層化する。なお、このような多層化装置は当業者に公知である。次いで、得られた長尺状の多層積層体を代表的には搬送方向に直交する方向（ＴＤ）に延伸する。Ａ層を構成する材料（例えば、ポリエチレンナフタレート）は、当該横延伸により延伸方向においてのみ屈折率が増大し、結果として複屈折性を発現する。Ｂ層を構成する材料（例えば、ナフタレンジカルボン酸とテレフタル酸とのコポリエステル）は、当該横延伸によってもいずれの方向にも屈折率は増大しない。結果として、延伸方向（ＴＤ）に反射軸を有し、搬送方向（ＭＤ）に透過軸を有する反射型偏光子が得られ得る（ＴＤが図４のｘ軸方向に対応し、ＭＤがｙ軸方向に対応する）。なお、延伸操作は、任意の適切な装置を用いて行われ得る。

反射型偏光子としては、例えば、特表平９−５０７３０８号公報に記載のものが使用され得る。

反射型偏光子は、市販品をそのまま用いてもよく、市販品を２次加工（例えば、延伸）して用いてもよい。市販品としては、例えば、日東電工株式会社製の商品名ＡＰＣＦ、３Ｍ社製の商品名ＤＢＥＦ、３Ｍ社製の商品名ＡＰＦが挙げられる。

Ｃ−２．円偏光分離型の反射型偏光子
円偏光分離型の反射型偏光子は、例えば、コレステリック液晶フィルムから構成される。上記コレステリック液晶フィルムは、コレステリック液晶ポリマーの配向層を含み、左回りまたは右回りのいずれか一方の円偏光を反射して他の光は透過する特性を有する。コレステリック液晶ポリマーの配向層は、光学活性基含有モノマー由来の構成単位を有するコレステリック液晶ポリマーにより形成することができる。コレステリック液晶フィルムの厚みは、好ましくは１μｍ〜３０μｍであり、より好ましくは２μｍ〜１５μｍである。なお、コレステリック液晶フィルムには上記液晶ポリマー以外のポリマーや安定剤、可塑剤などの無機化合物、有機化合物、金属やその化合物などの１種以上の添加剤を必要に応じて配合することができる。

上記円偏光分離型の反射型偏光子は、複数枚のコレステリック液晶フィルムを有し得る。好ましくは、反射波長が異なる複数枚コレステリック液晶フィルムが用いられる。このような構成とすることにより、広い波長範囲の透過円偏光が得られ得る円偏光分離型の反射型偏光子を形成することができる。

Ｄ．λ／４板
偏光子の吸収軸（または、反射型偏光子の反射軸）とλ／４の遅相軸とのなす角度は、上記のとおり、好ましくは３８°〜５２°であり、より好ましくは４２°〜４８°であり、最も好ましくは約４５°である。

λ／４板の厚みは、好ましくは１μｍ〜２００μｍであり、より好ましくは１μｍ〜１００μｍである。λ／４板は、好ましくは屈折率特性がｎｘ＞ｎｙ≧ｎｚの関係を示す。なお、ここで「ｎｙ＝ｎｚ」はｎｙとｎｚが完全に等しい場合だけではなく、実質的に等しい場合を包含する。したがって、本発明の効果を損なわない範囲で、ｎｙ＜ｎｚとなる場合があり得る。

λ／４板の面内位相差Ｒｅ（５５０）は、好ましくは６０ｎｍ〜２２０ｎｍであり、より好ましくは８０ｎｍ〜２００ｎｍである。偏光板（または直線偏光分離型の反射型偏光子）から出射されλ／４板に入射する直線偏光は、λ／４板によって円偏光に変換されて出射される。

λ／４板の複屈折Δｎｘｙは、例えば０．００２５〜０．００６０であり、好ましくは０．００２８〜０．００５０である。複屈折をこのような範囲に最適化することにより、薄く、かつ、所望の光学特性を有するλ／４板が得られ得る。λ／４板のＮｚ係数は、好ましくは０．９〜３、より好ましくは０．９〜１．３である。

λ／４板は、光弾性係数の絶対値が好ましくは２×１０^−１１ｍ^２／Ｎ以下、より好ましくは２．０×１０^−１３ｍ^２／Ｎ〜１．６×１０^−１１ｍ^２／Ｎの樹脂を含む。光弾性係数の絶対値がこのような範囲であれば、加熱時の収縮応力が発生した場合に位相差変化が生じにくい。

１つの実施形態においては、λ／４板は、上記の特性を満足し得る任意の適切な樹脂フィルムで構成され得る。そのような樹脂の代表例としては、環状オレフィン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、セルロース系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリエーテル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、アクリル系樹脂が挙げられる。上記ポリカーボネート樹脂としては、本発明の効果が得られる限りにおいて、任意の適切なポリカーボネート樹脂を用いることができる。好適に用いられ得るポリカーボネート樹脂の詳細は、例えば、特開２０１４−１０２９１号公報、特開２０１４−２６２６６号公報に記載されており、当該記載は本明細書に参考として援用される。

別の実施形態においては、λ／４板は、液晶化合物の配向固化層であり得る。液晶化合物を用いることにより、得られるλ／４板のｎｘとｎｙとの差を非液晶材料に比べて格段に大きくすることができるので、所望の面内位相差を得るためのλ／４板の厚みを格段に小さくすることができる。代表的には、棒状の液晶化合物がλ／４板の遅相軸方向に並んだ状態で配向している（ホモジニアス配向）。上記液晶化合物の具体例および配向固化層の形成方法の詳細は、特開２００６−１６３３４３号公報に記載されている。当該公報の記載は本明細書に参考として援用される。別の実施形態においては、代表的には、円盤状の液晶化合物が、垂直配向、ハイブリッド配向及び傾斜配向のいずれかの状態で配向している。上記液晶化合物としては、例えば、特開２００７−１０８７３２号や特開２０１０−２４４０３８号に記載のものを好ましく用いることができるが、これらに限定されない。

Ｅ．機能層
光学フィルターが有する機能層としては、例えば、光拡散層、ハードコート層、透明粘着剤層が挙げられる。これらの層は、組み合わせて用いられ得、任意の適切な位置に配置され得る。また、上記の実施形態は適宜組み合わせてもよく、上記の実施形態における構成を光学的に等価な構成で置き換えてもよい。

Ｅ−１．光拡散層
光拡散層は、代表的には光拡散素子で構成される。光拡散素子は、マトリクスと当該マトリクス中に分散した光拡散性微粒子とを含む。

光拡散層の光拡散性能は、例えば、ヘイズ値および／または光拡散半値角で表すことができる。光拡散層のヘイズ値は、好ましくは１０％〜９９％であり、より好ましくは２０％〜９５％である。ヘイズ値を上記範囲にすることで、所望の拡散性能が得られ、信号受信部１０からの光の出射方向を拡大することができ、その結果、通信安定性の向上に寄与する。光拡散層の光拡散半値角は、好ましくは５°〜７０°であり、より好ましくは１０°〜６０°である。光拡散層の光拡散性能は、マトリクスの構成材料、ならびに、光拡散性微粒子の構成材料、体積平均粒子径および配合量等を調整することにより制御することができる。

光拡散層の全光線透過率は、好ましくは７５％以上であり、より好ましくは８０％以上であり、さらに好ましくは８５％以上である。

光拡散層の厚みは、構成および拡散性能等に応じて適切に調整することができる。光拡散層の厚みは、好ましくは５μｍ〜２００μｍである。

マトリクスは、例えば電離線硬化型樹脂で構成される。電離線としては、例えば、紫外線、可視光、赤外線、電子線が挙げられる。好ましくは紫外線であり、したがって、マトリクスは、好ましくは紫外線硬化型樹脂で構成される。紫外線硬化型樹脂としては、例えば、アクリル系樹脂、脂肪族系（例えば、ポリオレフィン）樹脂、ウレタン系樹脂が挙げられる。

光拡散性微粒子としては、任意の適切なものを用いることができる。光拡散性微粒子の詳細は、例えば特開２０１４−２２４９６４号公報に記載されている。当該公報は、その全体の記載が本明細書に参考として援用される。

１つの実施形態においては、光拡散素子は、マトリクスが樹脂成分および超微粒子成分を含み、光拡散性微粒子の表面近傍外部に、屈折率が実質的に連続的に変化する屈折率変調領域が形成されている。このような光拡散素子の詳細は、例えば特開２０１２−８８６９２号公報に記載されている。当該公報は、その全体の記載が本明細書に参考として援用される。このような光拡散素子は、低後方散乱かつ高ヘイズを実現し得る。

Ｅ−２．ハードコート層
ハードコート層は、鉛筆硬度試験で好ましくはＨ以上、より好ましくは３Ｈ以上、さらに好ましくは４Ｈ以上の硬度を有する。鉛筆硬度試験は、ＪＩＳ Ｋ ５４００に準じて測定され得る。

ハードコート層の厚みは、通常１μｍ〜３０μｍであり、好ましくは２μｍ〜２０μｍであり、より好ましくは３μｍ〜１５μｍである。

ハードコート層は、任意の適切な硬化型化合物の硬化層であり得る。上記硬化型化合物としては、例えば、熱硬化型樹脂モノマー又はオリゴマー、電離線硬化型樹脂モノマー又はオリゴマー等が挙げられる。好ましくは、電離線硬化型樹脂モノマー又はオリゴマーである。加工性の良さ及び透明フィルムに熱損傷を与え難いなどの有利な効果を奏するからである。

熱硬化型樹脂モノマー又はオリゴマーとしては、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレンなどのモノマー、およびオリゴマーが挙げられる。熱硬化型樹脂には、熱によって溶媒を揮発させることにより硬化する樹脂も含まれる。

上記電離線硬化型樹脂モノマー又はオリゴマーとしては、通常、紫外線又は電子線で硬化する硬化型化合物が挙げられる。電離線硬化型樹脂モノマー又はオリゴマーとしては、分子中に（メタ）アクリレート基（「（メタ）アクリレート」とは、アクリレート又は／及びメタクリレートを意味する）、（メタ）アクリロイルオキシ基等の重合性不飽和結合基又はエポキシ基等を有するモノマー又はオリゴマーが挙げられる。なお、オリゴマーは、プレポリマーを含む。

上記オリゴマーの具体例としては、ウレタン（メタ）アクリレート、ポリエステル（メタ）アクリレート、エポキシ（メタ）アクリレート等のアクリレート、シロキサン等の珪素樹脂、不飽和ポリエステル、エポキシなどが挙げられる。上記モノマーの具体例としては、α−メチルスチレン等のスチレン系モノマー、（メタ）アクリル酸メチル、（メタ）アクリル酸−２−エチルヘキシル、ジペンタエリスリトールヘキサ（メタ）アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ（メタ）アクリレート、トリメチロールプロパントリ（メタ）アクリレート、ウレタン（メタ）アクリレート、分子中に２個以上のチオール基を有するポリオール化合物などが挙げられる。ハードコート層を形成する硬化型化合物の分子量としては、例えば、２００〜１００００の範囲内などが挙げられる。

電離線硬化型樹脂モノマー又はオリゴマーには、通常、光重合開始剤が添加される。光重合開始剤としては、例えば、２，２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン、アセトフェノン、ベンゾフェノン、キサントン、３−メチルアセトフェノン、４−クロロベンゾフェノン、４，４’−ジメトキシベンゾフェノン、ベンゾインプロピルエーテル、ベンジルジメチルケタール、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’−テトラメチル−４，４’−ジアミノベンゾフェノン、１−（４−イソプロピルフェニル）−２−ヒドロキシ−２−メチルプロパン−１−オン、その他のチオキサント系化合物などが挙げられる。

上記ハードコート層を形成するための組成物には、紫外線吸収剤が含まれ得る。紫外線吸収剤を用いることにより、ハードコート層は紫外線吸収層としても機能し得る。これにより、光学フィルターを、デジタルサイネージ等の屋外で用いられ得る表示機器に搭載された光通信装置に用いることにより、太陽光に含まれる紫外線による表示板（表示パネル）の損傷を抑制し得る。上記ハードコート層を形成するための組成物には、他の添加物が含まれていてもよい。上記添加剤としては、微粒子、充填剤、分散剤、可塑剤、界面活性剤、酸化防止剤、チクソトロピー化剤などが挙げられる。

Ｅ−３．透明粘着剤層
透明粘着剤層は、任意の適切な粘着剤により形成される。代表的には、アクリル系粘着剤が用いられる。透明粘着剤層の厚みは、好ましくは７μｍ〜２５μｍである。透明粘着剤層には紫外線吸収剤が含まれ得る。紫外線吸収剤を用いることにより、透明粘着剤層は紫外線吸収層としても機能し得る。これにより、光学フィルターを、デジタルサイネージ等の屋外で用いられ得る表示機器に搭載された光通信装置に用いることにより、太陽光に含まれる紫外線による表示板（表示パネル）の損傷を抑制し得る。透明粘着剤層には、他の添加物が含まれていてもよい。上記添加剤としては、任意の適切な樹脂成分、粘着付与剤、無機充填剤、有機充填剤、金属粉、顔料、箔状物、軟化剤、可塑剤、老化防止剤、導電剤、酸化防止剤、光安定剤、表面潤滑剤、レベリング剤、腐食防止剤、耐熱安定剤、重合禁止剤、滑剤等が挙げられる。１つの実施形態においては、透明粘着剤層は、光学フィルターの一方の側の最表面に配置され、光学フィルターをデジタルサイネージ等の表示機器の表示板に貼り合わせる際の粘着剤層として機能し得る。

Ｆ．光通信装置
上記ＡからＥ項に記載の光学フィルターは、光通信装置の送信機に適用され得る。したがって、本発明は、そのような光学フィルターを用いた送信機および光通信装置も包含する。光通信装置は、送信機と受信機とを有する。送信機は、発光素子と、発光素子の背面側に配置された反射板とを有し得る。発光素子は、伝送する信号に対応して変調された光（代表的には、可視光）を出射し得る任意の適切な素子で構成され得、代表的にはＬＥＤである。受信機は、受光素子を有し得る。受光素子は、送信機の出射光を検出し得る任意の適切な素子で構成され得、代表的にはフォトダイオードである。

反射板は、代表的には、発光素子の偏光子とは反対側に設けられる。これにより、発光素子から後方（偏光子とは反対側）に出射された光は、反射板によって前方に反射され得る。特に、反射型偏光子によって後方（発光素子側）に反射された偏光は、偏光状態を変換されるとともに前方に反射され得る。その結果、発光素子の出射光の利用効率を高めることができる。

反射板の反射率は、好ましくは４０％以上であり、より好ましくは８０％以上である。これにより、発光素子の出射光の利用効率をより一層高めることができる。

反射板は、反射機能を有する限り任意の材料で構成され得る。反射板は、鏡面反射板（ミラー）であってもよく、拡散反射板（白色板）であってもよい。鏡面反射板としては、例えば、反射率の高い金属であるアルミニウム、銀、ステンレス鋼などの金属シートまたは金属箔、並びに、基材と上記金属シートまたは上記金属箔との積層体を用いることができる。拡散反射板としては、例えば、入射光を拡散反射するための微細な凹凸が表面に形成された樹脂フィルム、基材にアルミニウム等を蒸着した蒸着シート、または基材と多数の反射ビーズが混入されてなる拡散層との積層体を用いることができる。

以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例によって限定されるものではない。なお、光学フィルターを用いた送信機の伝送信号光のコントラストの評価方法は以下の通りである。

＜評価方法＞
反射板（白色反射板、反射率：８８％）、発光素子としてのＬＥＤ光源（株式会社アイテックシステム社製、製品名「ＬＰＤＰＰ１−２４１００ＮＣＷ」）、光拡散シート（ポリスチレンシート、ヘイズ：８２％、半値角：５８°）、および光学フィルターをこの順に配置した。上記の構成は光通信装置の送信機の構成を擬似的に再現するものである。
光学フィルターの上記ＬＥＤ光源とは反対側に、２２ｃｍの間隔を空けて、光学フィルターと対向するように輝度計（コニカミノルタ株式会社製、製品名「ＬＳ−１１０」）を配置した。また、光学フィルターの上記ＬＥＤ光源とは反対側に、光学フィルターの表面に対して１９ｃｍ離れた位置から３０°の入射角で光を照射するように外乱光としてのスポット光源（林時計工業株式会社製、製品名「ＬＡ−ＨＤＦ１０８Ａ」）を配置した。なお、ＬＥＤ光源の出射光量は、光学フィルターを取り除いた状態でＬＥＤ光源のみを点灯させたときに輝度計で測定される輝度が２７３９ｃｄ／ｍ^２となるように調整し、スポット光源の出射光量は、光学フィルターを取り除いた状態でスポット光源のみを点灯させたときに輝度計で測定される輝度が１５１０ｃｄ／ｍ^２となるように調整した。
各実施例および比較例の光学フィルターを配置した状態で、上記輝度計により、ＬＥＤ光源およびスポット光源を点灯させたときの輝度Ａと、ＬＥＤ光源のみを点灯させたときの輝度Ｂとを測定した。さらに、光学フィルターを用いた送信機の伝送信号光のコントラストの指標として、Ｂ／Ａを算出した。Ｂ／Ａは、好ましくは０．７０以上であり、より好ましくは０．８０以上である。

＜参考例１＞
光学フィルターを取り除いた状態でＬＥＤ光源およびスポット光源を点灯させたときに輝度計で測定される輝度は４４４０ｃｄ／ｍ^２であった。また、光学フィルターを取り除いた状態の送信機の伝送信号光のコントラストの指標（Ｂ／Ａ）は０．６２であった。

＜製造例１＞
シクロオレフィン系樹脂フィルム（日本ゼオン（株）製、「ゼオノア ＺＦ−１４フィルム」）を、テンター延伸機を用いて延伸角度４５°で斜め延伸することによりλ／４板を作製した。

＜製造例２＞
厚さ８０μｍのポリビニルアルコールフィルムを、速度比の異なるロール間において、３０℃、０．３％濃度のヨウ素溶液中で１分間染色しながら、３倍まで延伸した。その後、６０℃、４％濃度のホウ酸、１０％濃度のヨウ化カリウムを含む水溶液中に０．５分間浸漬しながら総合延伸倍率が６倍となるまで延伸した。次いで、３０℃、１．５％濃度のヨウ化カリウムを含む水溶液中に１０秒間浸漬することで洗浄した後、５０℃で４分間乾燥を行い、吸収型の偏光子を得た。当該偏光子の両面に、けん化処理した厚さ８０μｍのトリアセチルセルロースフィルムをポリビニルアルコール系接着剤により貼り合せて偏光板を作製した。

＜実施例１＞
直線偏光分離型の反射型偏光子（３Ｍ社製、製品名「ＤＢＥＦ」）を本実施例の光学フィルターとした。上記光学フィルターを、送信機の伝送信号光のコントラストの評価に供した。結果を表１に示す。

＜実施例２＞
直線偏光分離型の反射型偏光子（３Ｍ社製、製品名「ＤＢＥＦ」）と上記製造例１のλ／４とを、上記反射型偏光子の反射軸と上記λ／４板の遅相軸とのなす角度が４５°となるように粘着剤を介して貼り合わせることにより、光学フィルターを作製した。
上記光学フィルターを、λ／４板が拡散シート側となるように配置し、送信機の伝送信号光のコントラストの評価に供した。結果を表１に示す。

＜実施例３＞
上記製造例２の偏光板を本実施例の光学フィルターとした。上記光学フィルターを、送信機の伝送信号光のコントラストの評価に供した。結果を表１に示す。

＜実施例４＞
上記製造例２の偏光板と上記製造例１のλ／４とを、上記偏光子の吸収軸と上記λ／４板の遅相軸とのなす角度が４５°となるように粘着剤を介して貼り合わせることにより、光学フィルターを作製した。
上記光学フィルターを、λ／４板が拡散シート側となるように配置し、送信機の伝送信号光のコントラストの評価に供した。結果を表１に示す。

＜比較例１＞
ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム（厚み１２０μｍ）を本比較例の光学フィルターとした。上記光学フィルターを、送信機の伝送信号光のコントラストの評価に供した。結果を表１に示す。

参考例１に示すように光学フィルターを用いない場合、および比較例１に示すように光学フィルターとしてＰＥＴフィルムを送信機に用いた場合、伝送信号光のコントラストの指標は０．８０未満であった。これに対して、実施例１〜４の光学フィルターを送信機に用いた場合、伝送信号光のコントラストの指標は０．８０以上であった。

本発明の光学フィルターは、光通信装置に好適に用いられ得、上記光通信装置はデジタルサイネージに好適に用いられ得る。

１０ 偏光板
１１ 偏光子
１２ 第１の保護層
１３ 第２の保護層
２０ 機能層
３０ 反射型偏光子
４０ λ／４板
１００ 光学フィルター
１０１ 光学フィルター
１０２ 光学フィルター

Claims (8)

1. 偏光板を有し、
   光通信装置の送信機に用いられる、光学フィルター。
2. λ／４板をさらに有し、
   前記偏光板は、偏光子と、前記偏光子の少なくとも片側に配置された保護層とを有し、
   前記偏光子の吸収軸と前記λ／４板の遅相軸とのなす角度が３８°〜５２°であり、
   前記λ／４板が前記送信機の発光素子側となるように配置されて用いられる、請求項１に記載の光学フィルター。
3. 反射型偏光子を有し、
   光通信装置の送信機に用いられる、光学フィルター。
4. λ／４板をさらに有し、
   前記反射型偏光子の反射軸と前記λ／４板の遅相軸とのなす角度が３８°〜５２°であり、
   前記λ／４板が前記送信機の発光素子側となるように配置されて用いられる、請求項３に記載の光学フィルター。
5. 光拡散層をさらに有する、請求項１から４のいずれかに記載の光学フィルター。
6. 請求項１から５のいずれかに記載の光学フィルターを備える、光通信装置。
7. 反射板をさらに備える、請求項６に記載の光通信装置。
8. 前記反射板の反射率が４０％以上である、請求項７に記載の光通信装置。

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