(57)【要約】【課題】選択反射効率に優れた、特定の配向状態の液晶層を有する光学積層体及びその製造方法、この光学積層体を用いる輝度向上フィルム、並びに偏光光源装置及び液晶表示装置を提供する。【解決手段】２層以上の液晶層を有する光学積層体であって、前記液晶層のいずれもが、螺旋軸と層法線とが略平行となるようにコレステリック液晶層（ａ）を形成した後にその層を変形させて螺旋軸と層法線とが略平行でない部分を一部に含むように形成されて成る層（ｂ）である光学積層体と、式：Ｒｔｈ＝[（ｎｘ＋ｎｙ）／２−ｎｚ]×ｄ（ただしｎｘは面内における屈折率の最大のもの、ｎｙは面内においてｎｘと直交する軸方向の屈折率、ｎｚは厚み方向の屈折率、ｄは位相差素子の厚みである。）で定義されるＲｔｈが−２０nm〜−１０００ｎｍである位相差素子と、１／４波長板とを含むことを特徴とする輝度向上フィルム、この輝度向上フィルムを備える偏光光源装置及び液晶表示装置。【特許請求の範囲】
【請求項１】
２層以上の液晶層を有する光学積層体であって、前記液晶層のいずれもが、螺旋軸と層法線とが略平行となるようにコレステリック液晶層（ａ）を形成した後にその層を変形させて螺旋軸と層法線とが略平行でない部分を一部に含むように形成されて成る層（ｂ）である光学積層体。
【請求項２】
積層されたコレステリック液晶層の少なくとも一組が接触している請求項１に記載の光学積層体。
【請求項３】
２層以上の液晶層を有する光学積層体の製造方法であって、（A）螺旋軸と層法線とが略平行となるようにコレステリック液晶層（ａ）を形成する工程、（Ｂ）前記の液晶層（ａ）を変形させて螺旋軸と層法線とが略平行でない部分を一部に含むようにする工程、（Ｃ）螺旋軸と層法線とが略平行でない部分を一部に含むように形成されて成るコレステリック液晶層（ｂ）が２層以上となるように積層する工程を含む光学積層体の製造方法。
【請求項４】
前記（Ｃ）工程がコレステリック液晶層の少なくとも１組が接触するように積層する請求項３に記載の光学積層体の製造方法。
【請求項５】
前記（Ｂ）工程が面内に凸部を有する部材を（Ａ）工程で形成したコレステリック液晶層（ａ）に接触させて、液晶層（ａ）を変形させて螺旋軸と層法線とが略平行でない部分を一部に含むようにする工程である請求項３または請求項４に記載の光学積層体の製造方法。
【請求項６】
請求項１または請求項２に記載の光学積層体と、式：Ｒｔｈ＝[（ｎｘ＋ｎｙ）／２−ｎｚ]×ｄ（ただしｎｘは面内における屈折率の最大のもの、ｎｙは面内においてｎｘと直交する軸方向の屈折率、ｎｚは厚み方向の屈折率、ｄは位相差素子の厚みである。）で定義されるＲｔｈが−２０nm〜−１０００ｎｍである位相差素子と、１／４波長板とを含むことを特徴とする輝度向上フィルム。
【請求項７】
請求項６に記載の輝度向上フィルムを有することを特徴とする偏光光源装置。
【請求項８】
請求項７に記載の偏光光源装置を有することを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２層以上の液晶層を有する光学積層体及びこの光学積層体を用いた輝度向上フィルムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置には偏光板が用いられている。この偏光板を通過する光は、一方向の偏光だけである。従って偏光板を通過する光は入射光の５０％を上回ることが理論上不可能である。液晶パネルへの入射光の利用効率を上げて、液晶表示装置の輝度を増大させるためのフィルムとして輝度向上フィルムが知られている。この輝度向上フィルムは入射光を偏光状態に応じて透過光と反射光に分離するための偏光分離膜から構成され、偏光分離膜で反射された光を反射板等で反射して偏光分離膜に再入射して、光の再利用を図るために用いられている。
【０００３】
この偏光分離膜には、異方性ポリマー層を多数積層した直線偏光分離膜（例えば特許文献１参照）や、コレステリック液晶層を用いた円偏光分離膜（例えば特許文献２，特許文献３及び特許文献４参照）などが知られている。これらの内、直線偏光分離膜は数百層もの異方性ポリマー層を積層する必要があり、非常に高価である。
【０００４】
後者の円偏光分離膜は、分子がおおよそ一定方向を向く性質を有するネマティック液晶の特性に加え螺旋構造を持つ相、いわゆるコレステリック相の液晶層を有する。このコレステリック相は円偏光を螺旋構造の回転方向に応じて透過光と反射光に分離する特性を有しており、円偏光分離膜はこの特性を利用したものである。単なるコレステリック相の液晶層からなる円偏光分離膜は選択反射の波長領域が数十nmの幅しかないので、輝度向上フィルム用の円偏光分離膜は可視光全域に渡って円偏光分離を行なうために反射領域を可視域において広帯域化している。
【０００５】
広帯域化の手法としては、（方法１）異なる選択反射帯域を有する液晶層を複数積層する方法、（方法２）コレステリック液晶層の螺旋ピッチを厚み方向に徐々に変化した構造にする方法等が知られている。しかしながら、いずれの方法も生産性・コストに関しては課題を残しているのが現状である。
【０００６】
【特許文献１】特開平９−５０６８３７号公報
【特許文献２】特開平８−２７１７３１号公報
【特許文献３】特開平６−２８１８１４号公報
【特許文献４】特開平１１−２４８９４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このような背景技術を鑑みてなされたものであり、生産性に優れており低コストとすることが出来て、かつ偏光分離特性の優れた光学積層体及びその製造方法、並びにこの光学積層体を用いる輝度向上フィルムを提供することを目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは上記課題を解決すべく鋭意研究した結果、２層以上の液晶層を有する光学積層体であって、前記液晶層のいずれもが、螺旋軸と層法線とが略平行となるようにコレステリック液晶層（ａ）を形成した後にその層を変形させて螺旋軸と層法線とが略平行でない部分を一部に含むように形成されて成る層（ｂ）である光学積層体とすることにより、生産性に優れており低コストとすることが出来て、かつ偏光分離特性の優れた輝度向上フィルムを得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】
かくして、本発明によれば、
（１）２層以上の液晶層を有する光学積層体であって、前記液晶層のいずれもが、螺旋軸と層法線とが略平行となるようにコレステリック液晶層（ａ）を形成した後にその層を変形させて螺旋軸と層法線とが略平行でない部分を一部に含むように形成されて成る層（ｂ）である光学積層体。
（２）積層されたコレステリック液晶層の少なくとも一組が接触している（１）項に記載の光学積層体。
（３）２層以上の液晶層を有する光学積層体の製造方法であって、（A）螺旋軸と層法線とが略平行となるようにコレステリック液晶層（ａ）を形成する工程、（Ｂ）前記の液晶層（ａ）を変形させて螺旋軸と層法線とが略平行でない部分を一部に含むようにする工程、（Ｃ）螺旋軸と層法線とが略平行でない部分を一部に含むように形成されて成るコレステリック液晶層（ｂ）が２層以上となるように積層する工程を含む光学積層体の製造方法。
（４）前記（Ｃ）工程がコレステリック液晶層の少なくとも１組が接触するように積層する（３）項に記載の光学積層体の製造方法。
（５）前記（Ｂ）工程において、面内に凸部を有する部材を（Ａ）工程で形成したコレステリック液晶層（ａ）に接触させて、液晶層（ａ）を変形させて螺旋軸と層法線とが略平行でない部分を一部に含むようにする工程である（３）または（４）項に記載の光学積層体の製造方法。
（６）（１）または（２）項に記載の光学積層体と、式：Ｒｔｈ＝[（ｎｘ＋ｎｙ）／２−ｎｚ]×ｄ（ただしｎｘは面内における屈折率の最大のもの、ｎｙは面内においてｎｘと直交する軸方向の屈折率、ｎｚは厚み方向の屈折率、ｄは位相差素子の厚みである。）で定義されるＲｔｈが−２０nm〜−１０００ｎｍである位相差素子と、１／４波長板とを含むことを特徴とする輝度向上フィルム。
（７）（６）項に記載の輝度向上フィルムを有することを特徴とする偏光光源装置。
（８）（７）項に記載の偏光光源装置を有することを特徴とする液晶表示装置。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、生産性に優れて低コストで、かつ広い波長領域にわたり偏光分離特性の優れた光学積層体及びその製造方法を提供することができる。
また、本発明によれば、高輝度であって、視野角特性の良好な液晶表示装置のバックライトなどとして好適に用いられる輝度向上フィルム、それを用いた偏光光源装置、輝度に優れ、かつ視野角依存性が良好な液晶表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の光学積層体は、２層以上の液晶層を有する光学積層体であって、前記液晶層のいずれもが、螺旋軸と層法線とが略平行となるようにコレステリック液晶層（ａ）を形成した後にその層を変形させて螺旋軸と層法線とが略平行でない部分を一部に含むように形成されて成る層（ｂ）であることを特徴とする。
【００１２】
略平行とは、コレステリック層の片方の面からもう一方の面に至る厚み方向全体に渡って、螺旋軸と層法線とのなす角度が±１０°以内であるという意味である。
【００１３】
本発明の製造方法は、２層以上の液晶層を有する光学積層体の製造方法であって、（A）螺旋軸と層法線とが略平行となるようにコレステリック液晶層（ａ）を形成する工程、（Ｂ）前記の液晶層（ａ）を変形させて螺旋軸と層法線とが略平行でない部分を一部に含むようにする工程、（Ｃ）螺旋軸と層法線とが略平行でない部分を一部に含むように形成されているコレステリック液晶層（ｂ）が２層以上となるように積層する工程を含むことを特徴とする。本発明の製造方法は、本発明の光学積層体の製造に特に最適である。
【００１４】
（Ａ）工程は螺旋軸と層法線とが略平行となるようにコレステリック液晶層（ａ）を形成するものである。コレステリック液晶層（ａ）は、コレステリック液晶化合物、溶剤、重合開始剤等を適宜含む塗布液を基材上に塗布することによって形成することができる。また必要に応じて界面活性剤、配向調整剤等を塗布液に加えることが出来る。
【００１５】
ここでいうコレステリック液晶化合物はコレステリック液晶性を示す化合物または組成物である。例えば、光学活性部位を含んだコレステリック液晶化合物単独の物質、光学活性部位を含んだコレステリック液晶化合物と光学活性物質であるカイラル剤との組成物、光学活性部位を有していないネマティック液晶と光学活性物質であるカイラル剤との組成物等が挙げられる。
【００１６】
液晶化合物としては、分子中に重合性官能基が導入された棒状液晶化合物、円盤状液晶化合物、高分子液晶などを用いることができる。
前記棒状液晶化合物としては式[１]：Ｒ１―Ｌ１―Ｓ１―Ｌ３―Ｍ―Ｌ４―Ｓ２―Ｌ２―Ｒ２で表せる化合物を挙げることができる。
式[１]中、Ｒ１及びＲ２は重合性基を表す。Ｒ１、Ｒ２の具体例としては下記に示す（ｒ―１）〜（ｒ―１５）が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００１７】
【化１】
2006064758.tif 000002
【００１８】
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３及びＬ４はそれぞれ独立して単結合または２価の連結基を表すが、Ｌ３またはＬ４の少なくとも一方が−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−であることが好ましい。Ｓ１及びＳ２は炭素数２から２０のスペーサー基を表し、Ｍはメソゲン基を表す。メソゲン基Ｍとしてはアゾメチン類、アゾキシ類、シアノビフェニル類、シアノフェニルエステル類、安息香酸エステル類、シクロヘキシルカルボン酸フェニルエステル類、シアノフェニルシクロヘキサン類、シアノ置換フェニルピリミジン類、アルコキシ置換フェニルピリミジン類、フェニルジオキサン類、トラン類及びアルケニルシクロヘキシルベンゾニトリル類が好ましく用いられる。
【００１９】
円盤状液晶性化合物としては様々な文献[Ｃ．Ｄｅｓｔｒａｄｅ  ｅｔ  al．,Ｍｏｌ．Ｃｒｙｓｔ．Ｌｉｑ．Ｃｒｙｓｔ．,ｖｏｌ．７１,ｐａｇｅ１１１（１９８１）；日本化学会編、季刊化学総説、Ｎｏ．２２、液晶の化学、第５章、第１０章第２節(１９９４)；液晶便覧編集委員会編、液晶便覧、第２章第２．１．１節（２０００）]に記載されているものに、前述の棒状液晶化合物で挙げたものと同様の連結基、スペーサー基、重合基を導入したものを用いることができる。
高分子液晶としては、液晶便覧編集会編、液晶便覧、第３章第３．８節(２０００)に記載されているものを用いることができるが、これらに限定されるものではない。主鎖型高分子液晶、側鎖型高分子液晶ともに用いることができる。
【００２０】
カイラル剤としては特に制限されず、従来公知のものを使用することができる。例えば、特開平６―２８１８１４号公報に記載されたカイラルモノマー、特開平８―２０９１２７号公報に記載されたカイラル剤、特開２００３―１３１１８７号公報に記載の光反応型カイラル化合物等が挙げられる。
カイラル剤としてはコレステリック液晶性を示す組成物の相転移温度の意図しない変化を避けるために、カイラル剤自身が液晶性を示すものが好ましい。さらに経済性の観点から、液晶化合物を捩じる効率を表す指標である式（II）：ＨＴＰ＝１／Ｐ・ｃで定義されるＨＴＰの大きなものが好ましい。ここでＰはコレステリック相の螺旋のピッチ長を表し、ｃはカイラル剤の濃度を表す。
【００２１】
塗布液に使用する溶媒としては、液晶化合物を溶解する有機溶媒が好ましく用いられる。有機溶媒の例には、ケトン類、アルキルハライド類、アミド類、スルホキシド類、へテロ環化合物、炭化水素類、エステル類、エーテル類が含まれる。特に環境への負荷を考慮した場合にはケトン類が好ましい。二種類以上の有機溶媒を併用しても良い。
【００２２】
重合開始剤としては熱重合開始剤と光重合開始剤が挙げられるが、光重合開始剤が好ましい。光重合開始剤の例にはアセトフェノン類、ベンゾフェノン類、アルキルアミノベンゾフェノン類、ベンジル類、ベンゾイン類、ベンゾインエーテル類、ベンジルジメチルアセタール類、ベンゾイルベンゾエート類、α―アシロキシムエステル類などのアリールケトン系光開始剤、スルフィド類、チオキサントン類などの含硫黄系光重合開始剤、アシルホスフィンオキシド類、アントラキノン類等の光重合開始剤が挙げられる。光重合開始剤を１種または２種以上適宜選択して用いることができる。光重合開始剤の使用量は、塗布液の固形分の０．０１〜２０重量％であることが好ましい。０．５〜５重量％であることがより好ましい。
【００２３】
塗布液および重合開始前のコレステリック液晶層（ａ）の表面張力を調整するために界面活性剤を使用し得る。ノニオン系の界面活性剤が好適であり、かつ分子量が数千程度のオリゴマーからなるものが特に好ましい。
【００２４】
配向調整剤は基材上に形成されるコレステリック液晶層（ａ）の空気界面の配向状態を制御するためのものであり、前記界面活性剤を兼ねる場合もある。配向調整剤としてはポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、あるいはこれらの変性物が用いられるが、この限りではない。
【００２５】
光学積層体の製造に用いられる基材は、光学的に透明な基材であれば特に制限されないが、偏光状態の無用な変化を避けるために、光学的に等方性であることが好ましい。かかる透明基材としては、透明樹脂フィルム、ガラス基板等が挙げられ、液晶層を効率よく製造できるといった観点から、長尺の透明樹脂フィルムであることがより好ましい。透明樹脂フィルムとしては単層フィルムであっても積層フィルムであってもよいが、１ｍｍ厚での全光線透過率が８０％以上のものが好ましい。
【００２６】
透明樹脂フィルムの樹脂材料としては、脂環式構造含有重合体、ポリエチレンやポリプロピレン等の鎖状オレフィン重合体、トリアセチルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリイミド、ポリアリレート、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、変性アクリル系重合体、エポキシ樹脂等が挙げられる。これらは１種あるいは２種以上の組み合わせで用いることができる。これらの中でも脂環式構造含有重合体と鎖状オレフィン重合体が好ましく、透明性、低吸湿性、寸法安定性、軽量性の観点から、脂環式構造含有重合体がより好ましい。
【００２７】
脂環式構造含有重合体は、重合体の繰り返し単位中に脂環式構造を有するものであり、主鎖に脂環式構造を有する重合体及び側鎖に脂環式構造を有する重合体のいずれも使用できる。脂環式構造としては例えばシクロアルカン構造、シクロアルケン構造等が挙げられるが、熱安定性などの観点からシクロアルカン構造が好ましい。脂環式構造を構成する炭素数に特に制限はないが、通常４〜３０個、好ましくは５〜２０個、より好ましくは５〜１５個である。
【００２８】
脂環式構造を有する重合体中の脂環式構造を有する繰り返し単位の量は、通常５０重量％以上、好ましくは７０重量％以上、より好ましくは９０重量％以上である。脂環式構造を有する繰り返し単位が過度に少ないと耐熱性が低下する恐れがある。
脂環式構造を有する重合体として、ノルボルネン系重合体、単環の環状オレフィン系重合体、環状共役ジエン系重合体、ビニル脂環式炭化水素重合体、及びこれらの水素添加物などが挙げられる。これらの中でも、透明性や成形性の観点から、ノルボルネン系重合体がより好ましい。
【００２９】
ノルボルネン系重合体としては、ノルボルネン系モノマーの開環重合体、ノルボルネン系モノマーと開環共重合可能なその他のモノマーとの開環共重合体、及びそれらの水素添加物、ノルボルネン系モノマーの付加重合体、ノルボルネン系モノマーと付加共重合可能なその他のモノマーとの付加共重合体などが挙げられる。これらの中でも耐熱性及び透明性の観点から、ノルボルネン系モノマーの開環重合体水素添加物が最も好ましい。
以上の脂環式構造を有する重合体は、例えば特開２００２―３２１３０２号公報などに開示されている公知の重合体から選ばれる。
【００３０】
基材にはコレステリック液晶化合物を配向させるための配向層を設けることが望ましい。配向層は配向膜用重合体膜のラビング処理、無機化合物の斜方蒸着、マイクログループの形成、あるいはラングミュア・ブロジェット法による有機膜の形成のような手段で設けることができる。さらに電場や磁場の付与あるいは光照射により配向機能が生じる配向膜を用いることも可能である。さらに基材と配向層の密着性を付与するために、あらかじめ基材に表面処理することが好ましく、このための手段としては、グロー放電処理、コロナ放電処理、紫外線（ＵＶ）処理、火炎処理等が挙げられる。また基材と配向層との間に接着層（下塗り層）を設けることも効果的である。
【００３１】
連続処理という観点においては、配向膜用重合体膜のラビング処理により形成される配向層が好ましい。ラビング処理は重合体膜の表面を布で一定方向に摩擦することにより達成される。このような配向層として用いられる配向膜用重合体の種類は配向機能を付与し得るものの中から生産条件に適したものを選択し得る。また配向層は、液晶化合物と基材との密着性を付与する目的で、重合性基を有することが好ましい。配向層の厚みは０．００１〜５μmであることが好ましく、０．０１〜２μmであることがさらに好ましい。
【００３２】
上記配向膜用重合体の塗布液を基材上に塗布する方法は特に限定されず、スピンコート法、ロールコート法、フローコート法、プリント法、ディップコート法、流延製膜法、バーコート法、グラビア印刷法等の公知の塗布方法を採用することができる。
【００３３】
また螺旋軸と層法線とが略平行となるコレステリック液晶層（ａ）を形成する方法は、基材上にコレステリック液晶層用の塗布液を、上述した公知の塗布方法の中から選択された方法にて塗布し、得られた塗工層を乾燥・加熱処理することによりコレステリック液晶層（ａ）を形成することができる。加熱処理の温度は、コレステリック相となる温度範囲である。
【００３４】
螺旋軸と層法線とが略平行となるコレステリック液晶層（ａ）は、この後の（Ｂ）工程を考慮すると、コレステリック相自身の螺旋構造をできるだけ維持させることが好ましい。この目的からは、螺旋軸と層法線とが略平行であるコレステリック液晶層（ａ）をある程度固定させておくことが好ましい。この固定の方法としては、重合基の種類、重合基の一分子あたりの数を調整したものをコレステリック液晶化合物として用いて加熱あるいは光照射して固定化する方法、非重合性液晶と重合性液晶との混合物を用いて加熱あるいは光照射して固定化する方法、高分子液晶を用いて、螺旋軸と層法線とが略平行となるコレステリック液晶層を形成した時点で急速に冷却することにより固定化する方法等が挙げられる。
【００３５】
（Ａ）工程で得られるコレステリック液晶層（ａ）の厚みは、広帯域円偏光分離膜としての機能を考慮すると、通常１〜５０μm、好ましくは２〜３０μm、より好ましくは２〜１０μmである。また基材とコレステリック液晶層（ａ）の合計の厚みは、通常２０〜２００μｍ、好ましくは２５〜１５０μｍ、より好ましくは３０〜１００μｍである。
【００３６】
加熱あるいは光照射して固定化する方法においては、重合開始剤として熱重合開始剤を用いる場合には前記塗工層を所定の温度に加熱することで、光重合開始剤を用いる場合には前記塗工層に光照射を行なうことで、液晶化合物を重合できる。迅速性の観点から光照射による方法が好ましく、紫外線を用いる方法がより好ましい。光照射エネルギーは通常１ｍＪ／ｃｍ２〜５０Ｊ／ｃｍ２であり、１〜８００ｍＪ／ｃｍ２であることが好ましい。
【００３７】
（Ａ）工程にて作製された螺旋軸と層法線とが略平行となるコレステリック液晶層（ａ）の模式図を図１に示す。
【００３８】
（Ｂ）工程は、前記の液晶層（ａ）を変形させて螺旋軸と層法線とが略平行でない部分を一部に含むようにする工程である。
【００３９】
螺旋軸と層法線とが略平行となるコレステリック液晶層（ａ）１に対して光を入射させた場合、特定波長領域の左右何れかの円偏光に対して反射特性（選択反射）を示すことが知られている。このことを図２にて説明する。入射角θ１で入射したは白色入射光Ｌ１が液晶層（ａ）1内で屈折し、入射角θ２となった時に、液晶層（ａ）にて、円偏光Ｌ２が選択反射される。液晶化合物がねじれる時の回転軸を表す螺旋軸４が層に対して垂直である場合は、層法線３と螺旋軸４は略平行である。
【００４０】
選択反射を受ける円偏光Ｌ２の中心波長λは、式(III)：λ＝ｎ×Ｐ×ｃｏｓθ２で表され、反射帯域は式(IV)：ｎｏ×Ｐ×ｃｏｓθ２≦λ≦ｎｅ×Ｐ×ｃｏｓθ２で表される。式中、ｎｏは棒状液晶性化合物の短軸方向の屈折率を表し、ｎｅは棒状液晶性化合物の長軸方向の屈折率を表し、Ｐは螺旋ピッチ長を表し、ｎ＝（ｎｅ＋ｎｏ）／２を表す。
【００４１】
前記式（IV）から明らかなように螺旋軸に対して平行（θ２＝０）に入射する光に対しての反射光の波長に対して、斜めから入射する光に対する反射光の波長は短波長側にシフトする。その結果、螺旋軸に対して斜めから入射する光に対する透過スペクトル５は平行方向（θ２＝０）に入射する光に対する透過スペクトル６に対してピーク位置が短波側にシフトする。このことを図３に示す。図３において、横軸は測定波長（ｎｍ）、縦軸は非偏光を入射したときの光線透過率（％）を示す。
【００４２】
ここで反射帯域の波長領域Δλを可視領域全体に広げることを考えると、前記式（IV）においてｃｏｓθ２を制御する方法がある。前記式（IV）中、θ２は液晶内部での入射光と螺旋軸とのなす角度であるので、層内部での入射光の行路において徐々にθ２が変化するように液晶層の螺旋軸を傾斜させた構造の場合、入射光は行路上の異なるθ２領域において異なる反射帯域を持つと考えられる。
選択反射光の波長の入射角依存性は式（III）、式（IV）及び図３に示した通り、入射角度、すなわちθ２が大きいほど短波長側にシフトするので、液晶層の螺旋軸の傾斜角及び螺旋ピッチ長を入射光の行路全体で調整することにより広帯域化することが可能である。このことを図４に示す。図４には、入射光Ｌ１が液晶層を進むにつれ、螺旋軸とＬ１のなす角度θ２がａ、ｂ、ｃ（ａ＞ｂ＞ｃ）と変化する様子が描かれている。θ２が大きいほど選択反射光の波長は短波長側にシフトするので、各反射光の波長はθ２＝ａの方がθ２＝ｃに比べ短くなる。従って螺旋ピッチ長を可視光の長波長側に設定し、液晶層の螺旋軸の傾斜角を可視光の短波長側まで反射するように制御することにより、広帯域化が可能となる。
【００４３】
コレステリック液晶層の螺旋軸を傾斜させ、可視光に対して広帯域化を図る場合に必要な傾斜角度範囲は、例えば、螺旋ピッチ長Ｐを４７０ｎｍ、ｎを１．５とした場合には、式（III）よりθ２（７００）（反射帯域の上限波長となる７００nmでの螺旋軸の傾斜角）、θ２（４００）（反射帯域の下限波長となる４００nmでの螺旋軸の傾斜角）はそれぞれθ２（７００）≒０°、θ２（４００）≒５６°となる。従って、層内部での入射光の進行方向に対する液晶層の螺旋軸の傾きθ２は少なくとも０°から５６°を含む分布であることが好ましい。
【００４４】
そこで本発明においては、（Ａ）工程の後、（Ｂ）工程を施す手法を採用した。この手法によれば、簡便、かつ確実に螺旋軸と層法線とが略平行でない部分を一部に含むようにすることができる。
【００４５】
（Ｂ）工程における方法は、螺旋軸と層法線とが略平行でない部分を一部に含むようにする方法であれば特に制限はない。例えば、液晶化合物の分子を層法線に対し斜めに配向させる機能を有する配向層を（Ａ）工程にて作製されたコレステリック液晶層に基材の逆方向から接触させる方法、粒子を（Ａ）工程にて作製されたコレステリック液晶層に基材の逆方向から添加する方法、面内に凸部を有する部材を（Ａ）工程にて作製されたコレステリック液晶層に接触させる方法等が挙げられる。液晶層の傾きの制御の簡便さ、配向の均一性を考慮すると、面内に凸部を有する部材を螺旋軸と層法線とが略平行であるコレステリック液晶層に接触させる方法を好ましく挙げることができる。
【００４６】
面内に凸部を有する部材の材料としては凹凸加工の可能なものであれば特に限定されないが、光学的に透明な、複屈折による位相差の小さい光学的に等方性である材料が好ましい。光学的に透明な、複屈折による位相差の小さい光学的に等方性である材料としては、光学積層体の製造に用いられる基材において説明したものと同様のものが用いられる。
【００４７】
凸部の形状としては、螺旋軸の傾斜を発生させる範囲のものであれば特に制限はないが、円柱、三角柱、四角柱等の多角形柱状、三角錐、四角錘等の多角形錘状、半球状、ドーム状等の形状を挙げることができる。形状を変化させても、見かけ上、位相差を発生させないようにするためには、凸部形状の回転対称軸が基材法線方向にあるものが好ましい。
【００４８】
凸部の高さとしては、凸部の底面より頂点までの高さが０．１〜１０μｍが好ましく、０．５〜３μｍがより好ましい。また凸部の面内周期としては０．１〜１０μｍが好ましく、０．５〜３μｍがより好ましい。
【００４９】
面内に凸部を有する部材７が螺旋軸と層法線とが略平行でない部分を少なくとも一部に含むように形成されているコレステリック液晶層（ｂ）と一体化した様子の断面図を図５に示す。ここで、液晶層１を横断する曲線４はコレステリック相の螺旋軸を表す。図５に示すように、始めに螺旋軸と層法線とが略平行であるコレステリック液晶層（ａ）は部材７により変形され、螺旋軸と層法線とが略平行でない部分を少なくとも一部に含むように形成されて成るコレステリック液晶層（ｂ）は螺旋軸が傾斜した構造を呈している。
【００５０】
面内に凸部を有する部材を液晶層（ａ）に接触させる手段としては、液晶層（ａ）に面内に凸部を有する部材を対向させた状態で一般に用いられているプレス機で加圧する方法や、ロール間を加熱・加圧するラミネート法を適用することができる。また液晶層（ａ）にエンボスロール等を圧着させ、エンボスロール上の凸部形状を転写する方法等も適用し得る。
【００５１】
以上のようにして、螺旋軸と層法線とが略平行であるコレステリック液晶層（ａ）を形成した後に前記の液晶層（ａ）を変形させて螺旋軸と層法線とが略平行でない部分を一部に含むように形成されて成るコレステリック液晶層（ｂ）を、簡便かつ確実に形成することができる。
また（Ｂ）工程後、面内に凸部を有する部材をコレステリック液晶層（ｂ）から除去しても、除去せずにそのまま残しても良い。
【００５２】
（Ｃ）工程は螺旋軸と層法線とが略平行でない部分を一部に含むように形成されて成るコレステリック液晶層（ｂ）が２層以上となるように積層する工程を含む工程である。
【００５３】
螺旋軸と層法線とが略平行でない部分を一部に含むように形成されて成るコレステリック液晶層（ｂ）が２層以上となるように積層する手段としては、
（i）（Ａ）及び（Ｂ）工程にて形成されたコレステリック液晶層（ｂ１）に、（Ａ）及び（Ｂ）工程にて形成された別のコレステリック液晶層（ｂ2）を作製し、２枚を張り合わせる手段。この手段を用いる場合は２枚を張り合わせる時点で液晶層（ｂ）を得るために用いた基材、面内に凸部を有する部材が残ったまま張り合わせても良い。
（ii）（Ｂ）工程にて作製された面内に凸部を有するコレステリック液晶層（ｂ１）を、（Ａ）工程にて形成された別のコレステリック液晶層（ａ２）に接触させて、液晶層（ａ２）を変形させて螺旋軸と層法線とが略平行でない部分を一部に含むように形成されて成るコレステリック液晶層（ｂ２）を形成させながら積層させる手段。
等が適用し得る。
その中でも、屈折率の界面の増加に伴う透過率の低下や工程の簡略化を考慮すると、前記（ii）で示した手段が好ましい。この手段を用いた場合、本発明の光学積層体は少なくとも一組のコレステリック液晶層が接触しているものとなる。
【００５４】
図６に、（ii）の手段にて作製された光学積層体の断面図を示す。ここで、液晶層１を横断する曲線４はコレステリック液晶層の螺旋軸を表す。
【００５５】
本発明の光学積層体の形状は特に制限されないが、フィルム状であることが好ましい。フィルム状の本発明の光学積層体は、以下に述べるように、輝度向上フィルム、液晶表示装置の製造材料として有用である。
【００５６】
本発明の輝度向上フィルムは、前記光学積層体と、式：Ｒｔｈ＝[（ｎｘ＋ｎｙ）／２−ｎｚ]×ｄ（ただしｎｘは面内における屈折率の最大のもの、ｎｙは面内においてｎｘと直交する軸方向の屈折率、ｎｚは厚み方向の屈折率、ｄは位相差素子の厚みである。）で定義されるＲｔｈが−２０nm〜−１０００ｎｍである位相差素子と、１／４波長板とを含むことを特徴とする。
【００５７】
前記、１／４波長板は波長５５０ｎｍの入射光に対してほぼ１／４波長の位相差を与えるものであれば特に制限はないが、広帯域１／４波長板が好適である。ここで広帯域１／４波長板とは、波長４１０〜６６０ｎｍを含む可視光域全体で位相差（レタデーション）がほぼ１／４波長となる１／４波長板のことをいう。
【００５８】
広帯域１／４波長板は、例えば特開平５−１００１１４号公報、特開平１１−２３１１３２号公報などに記載されている１／２波長板と１／４波長板を積層したもの、広帯域位相差フィルムＷＲＦ［帝人社製］、WO０３／１０７０４８に記載の、斜め延伸処理された位相差フィルムの２枚を、各々の遅相軸が所定の角度で交差するように積層されてなるもの及びWO０３／１０２６３９に記載の固有複屈折値が正の材料からなる層（Ａ層）の少なくとも1層と、固有複屈折値が負の材料からなる層（Ｂ層）の少なくとも1層を有し、前記Ａ層と前記Ｂ層における分子鎖の配向方向が等しいもの等がある。その中でも、面内での輝度ばらつきや生産効率を考慮すると、固有複屈折値が正の材料からなる層（Ａ層）の少なくとも1層と、固有複屈折値が負の材料からなる層（Ｂ層）の少なくとも1層を有し、前記Ａ層と前記Ｂ層における分子鎖の配向方向が等しいものが特に好ましい。
【００５９】
本発明の輝度向上フィルムに用いる位相差素子は、Ｒｔｈ＝[（ｎｘ＋ｎｙ）／２−ｎｚ]×ｄ（ただしｎｘは面内における屈折率の最大のもの、ｎｙは面内においてｎｘと直交する軸方向の屈折率、ｎｚは厚み方向の屈折率、ｄは位相差素子の厚みである。）で定義されるＲｔｈが−２０nm〜−１０００ｎｍの範囲である。このようなＲｔｈを有する位相差素子は、光源側から１／４波長板に斜めに入射する光の位相差を補償する機能を有する。
【００６０】
本発明の輝度向上フィルムに用いる位相差素子は、主屈折率ｎｘ、ｎｙ及びｎｚの関係が、ｎｚ＞ｎｘ、ｎｚ＞ｎｙ、ｎｘ≒ｎｙを満たすことが好ましい。この位相差素子が複数の層から構成されている場合、各層の主屈折率は異なるが、本発明においては、当該素子全体の屈折率が前記の関係を満たせば好ましいものとなる。この主屈折率は、自動複屈折計[例えば、王子計測器（株）製「ＫＯＢＲＡシリーズ」等]により測定することが出来る。なおｎｘ≒ｎｙとは、屈折率差が、通常０．０００２以内、好ましくは０．０００１以内、より好ましくは０．００００５以内のことである。
【００６１】
面内レタデーションＲｅは、Ｒｅ＝（ｎｘ−ｎｙ）×ｄで定義される。面内のレタデーションを実質的に有しないということは、該Ｒｅが、通常２０ｎｍ以下、好ましくは１０ｎｍ以下、より好ましくは５ｎｍ以下である。また、厚み方向のレタデーションＲｔｈは、使用目的に応じて適宜設定されるが、位相差補償部材としての機能を果たす上では、−２０〜−１０００ｎｍの範囲であり、−５０〜−７００ｎｍの範囲が好ましい。
【００６２】
このような光学特性を有する位相差素子としては、少なくとも負の固有複屈折値を有する材料を延伸配向させて得られた層を含むものを挙げることができる。
【００６３】
負の固有複屈折値を有する材料は、分子が一軸性の秩序を持って配向した際に、光学的に負の一軸性を示す特性を有するものをいう。固有複屈折値が負の材料としては、ディスコティック液晶、ディスコティック液晶重合体、芳香族ビニル系重合体、ポリアクリロニトリル系重合体、ポリメタクリレート系重合体、セルロースエステル系重合体、これらの多元（二元、三元等）共重合体などが挙げられる。これらは１種を単独であるいは２種以上を組み合わせて用いることが出来る。
これらの中でも芳香族ビニル系重合体、ポリアクリロニトリル系重合体、ポリメタクリレート系重合体の中から選択される少なくとも１種が好ましい。中でも複屈折発現性が高いといった観点から、芳香族ビニル系重合体がより好ましい。
【００６４】
芳香族ビニル系重合体とは、芳香族ビニル単量体の重合体、又は芳香族ビニル単量体とこれと共重合可能な単量体の共重合体のことをいう。芳香族ビニル単量体としてはスチレン、４−メチルスチレン、４−クロロスチレン、３−メチルスチレン；４−メトキシスチレン、４−ｔｅｒｔ−ブトキシスチレン、α−メチルスチレンなどのスチレン系誘導体；などが挙げられる。これらを単独若しくは２種以上併用して使用してもよい。
【００６５】
芳香族ビニル単量体として共重合可能な単量体としてはプロピレン、ブテン、アクリロニトリル、（メタ）アクリル酸、無水マレイン酸、(メタ)アクリル酸エステル、マレイミド、酢酸ビニル、塩化ビニルなどが挙げられる。
芳香族ビニル系重合体の中でも、耐熱性が高いといった観点から、スチレン及び／又はスチレン誘導体と無水マレイン酸との共重合体が好ましい。
【００６６】
負の固有複屈折値を有する材料のガラス転移温度は、優れた光学特性が得られるといった観点から、好ましくは１１０℃以上、より好ましくは１２０℃以上である。
【００６７】
本発明に使用する位相差素子としては、前記負の固有複屈折値を有する材料からなるフィルム又はシートを一軸延伸やアンバランス二軸延伸したものを、延伸方向（屈折率が最大又は最小になる方向）をたがいに直交させて２枚積層したもの、あるいはバランス二軸延伸したもの（面内の任意の方向で屈折率が実質的に等しくなるように延伸したもの）を単層で用いることができる。しかし、機械的強度などの点から、前記負の材料を延伸配向させて得られた層の少なくとも片面に、透明樹脂材料からなる補強層（Ｃ層）を積層したものが好適である。
【００６８】
透明樹脂材料からなる補強層（Ｃ層）としては、１ｍｍ厚で全光線透過率が８０％以上のものであればよく特に制限されず、例えば、脂環式構造を有する重合体、ポリエチレンやポリプロピレンなどの鎖状オレフィン系重合体、ポリカーボネート系重合体、ポリエステル系重合体、ポリスルホン系重合体、ポリエーテルスルホン系重合体、ポリビニルアルコール系重合体、酢酸セルロース系重合体、ポリ塩化ビニル系重合体、ポリメタクリレート系重合体などが挙げられる。これらの中でも、脂環式構造を有する重合体又は鎖状オレフィン系重合体が好ましく、透明性、低吸湿性、寸法安定性、軽量性などの観点から、脂環式構造を有する重合体が特に好ましい。
前記脂環式構造を有する重合体については、前述の光学積層体の基材において、説明したとおりである。
【００６９】
本発明において、透明樹脂材料からなる補強層（Ｃ層）の厚みは、特に限定されないが、通常１５〜２５０μｍ、好ましくは２５〜１５０μｍである。
また、本発明に使用する位相差素子が、このような負の固有複屈折値を有する材料からなる層（Ｄ層）と透明樹脂材料からなる補強層（Ｃ層）との積層構造の場合、該Ｃ層の厚みは、特に限定されないが、通常５〜４００μｍ、好ましくは１５〜２５０μｍである。
また、Ｄ層に用いる固有複屈折値が負である材料のガラス転移温度ＴｇDとＣ層に用いる透明樹脂材料のガラス転移温度ＴｇＣとが、ＴｇD＞ＴｇＣであることが好ましく、ＴｇD −２０（℃）≧ＴｇＣ（℃）であることがさらに好ましい。ＴｇD≦ＴｇＣであると、特にＣ層に用いる透明樹脂材料の固有複屈折値が正である場合、延伸によって発現するＤ層の屈折率異方性がＣ層の屈折率異方性と相殺してしまい、目的とする面方向の屈折率と厚さ方向の屈折率との関係が得られなくなる恐れがある。
【００７０】
さらに本発明に使用する位相差素子が、負の固有複屈折値を有する材料からなる層（Ｄ層）と透明樹脂材料からなる補強層（Ｃ層）との積層構造を含む場合、吸湿や温度変化、または経時変化による反りなどを防止する観点からは、前記Ｄ層の両面に、前記Ｃ層が積層されることが好ましく、この場合Ｄ層両面に積層される各Ｃ層の厚みは実質的に等しいことが好ましい。また、片面のみにＣ層を積層する場合は、重ねるＤ層の数に限りはないが、通常は１層である。
本発明に使用する固有複屈折値が負である材料及び／又は透明樹脂材料には、必要に応じて、酸化防止剤、熱安定剤、光安定剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、分散剤、塩素捕捉剤、難燃剤、結晶化核剤、ブロッキング防止剤、防曇剤、離型剤、顔料、有機又は無機の充填材、中和剤、滑剤、分解剤、金属不活性化剤、汚染防止剤、抗菌剤やその他の樹脂、熱可数性エラストマーなどの公知の添加成分を、本発明の効果が損なわれない範囲で添加することができる。
【００７１】
本発明に使用する位相差素子は、前記Ｄ層と前記Ｃ層との間に接着剤層（Ｅ層）を設けてもよい。
接着剤層（Ｅ層）は、Ｄ層に用いる固有複屈折値が負の材料とＥ層に用いる透明樹脂材料との双方と親和性があるものから形成することができる。具体的には、例えばエチレン−（メタ）アクリル酸メチル共重合体、エチレン−（メタ）アクリル酸エチル共重合体などのエチレン−（メタ）アクリル酸エステル共重合体；エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−スチレン共重合休などのエチレン系共重合体；他のオレフィン共重合体が挙げられる。また、これらの共重合体を酸化、ケン化、塩素化、クロルスルホン化などで変性した変性物を用いることもできる。この接着剤層（Ｅ層）の厚みは、好ましくは１〜５０μｍ、さらに好ましくは５〜３０μｍである。
【００７２】
さらに本発明に使用する位相差素子が、前記接着剤層（Ｅ層）を含む場合は、Ｅ層に用いる接着剤のガラス転移温度又は軟化点ＴｇＥは、ＴｇD＞ＴｇＥであることが好ましく、ＴｇD−２０（℃）≧ＴｇＥ（℃）であることがさらに好ましい。
【００７３】
本発明に使用する位相差素子を製造する方法としては、特に制限されないが、好ましい製造方法としては、固有複屈折値が負である材料からなる層（Ｄ層）の少なくとも片面に、透明樹脂材料からなる層（Ｅ層）を積層して未延伸積層体を得、これを一軸又は二軸延伸する方法が挙げられる。
【００７４】
未延伸積層体を得る方法としては、共押出Ｔダイ法、共押出インフレーション法、共押出ラミネーション法等の共押出による成形方法、ドライラミネーション等のフィルムラミネーション成形方法、及び基材樹脂フィルムに対して樹脂溶液をコーティングするようなコーティング成形方法などの公知の方法を適宜利用することができる。中でも、製造効率などの観点から、共押出による成形方法が好ましい。
押出し温度は、使用する固有複屈折値が負である材料や透明樹脂材料及び必要に応じて用いられる接着剤の種類に応じて適宜選択すればよい。
【００７５】
積層体を延伸する方法は特に制限はなく、従来公知の一軸又は二軸延伸する方法が適用され得る。
延伸温度は、特に制限されないが、位相差素子が前記積層構造をとる場合は、固有複屈折が負の材料のガラス転移温度ＴｇDに対して、(ＴｇD−１０)(℃)〜(ＴＴｇD＋２０)(℃)の範囲が好ましく、(ＴｇD−５)(℃)〜(ＴｇD＋１５)(℃)の範囲がさらに好ましい。延伸温度を上記範囲とすることにより、延伸時にＥ層に屈折率異方性を発現しにくくすることができ、目的とする面内の直交軸方向と厚み方向の屈折率の関係を容易に得ることができる。
ここで延伸倍率は、通常１.１〜３０倍、好ましくは１.３〜１０倍である。延伸倍率が、上記範囲を外れると、配向が不十分で屈折率異方性、ひいてはレタデーションの発現が不十分になったり、積層体が破断したりするおそれがある。
【００７６】
このように、本発明方法で得られた光学積層体に、１／４波長板及び位相差素子を組み合わせた光学素子は、輝度向上フィルムとして、液晶表示装置のバックライトユニットなどとして好適に偏光光源装置等に用いられる。輝度向上フィルムを備えた偏光光源装置は、高輝度であって、広い視野角で色むらが生じにくい液晶表示装置を与えることができる。
【００７７】
本発明の輝度向上フィルムの層構成例を図７に示す。図７中、９は螺旋軸と層法線とが平行でない部分を一部に含むように形成されているコレステリック液晶層を２層以上有する光学積層体、１２は位相差素子、１０は１／４波長板である。図８に示す輝度向上フィルム１４は、例えば、図８に示すように、光源Ａ、拡散板８、輝度向上フィルム１４、プリズムシート１３、及び偏光板１１を順次配置して用いることができる。光源Ａより出射した光線Ｌは、拡散板８を通過することにより均一な分布を持つ拡散光に変換される。次に、螺旋軸と層法線とが平行でない部分を一部に含むように形成されているコレステリック液晶層を２層以上有する光学積層体９に入射した光線は、一方の回転方向の円偏光は透過し、他方の回転方向の円偏光は反射される。透過した円偏光は１／４波長板１０により偏光板１１の透過軸に平行な直線偏光に変換される。一方反射された円偏光は拡散板８による偏光解消作用を受けて非偏光化された後、光源Ａの背面側に配置された反射板Ｂによって再び拡散板側に出射されて再利用される。このことにより、光源より出射した光の有効利用が図られ、輝度を向上させることができる。
【００７８】
図７に示す輝度向上フィルムは、例えば、次のようにして製造することができる。螺旋軸と層法線とが略平行でない部分を一部に含むように形成されているコレステリック液晶層を２層以上有する光学積層体を形成する。次に、直接に又は接着剤層若しくは粘着剤層を介して、式：Ｒｔｈ＝｛（ｎｘ＋ｎｙ）／２−ｎｚ｝×ｄ（ただしｎｘは面内における屈折率の最大のもの、ｎｙは面内においてｎｘと直交する軸方向の屈折率、ｎｚは厚み方向の屈折率、ｄは位相差素子の厚みである。）で定義されるＲｔｈが、−２０ｎｍ〜−１０００ｎｍである位相差素子を積層する。次いで、位相差素子側に、直接に又は接着剤層若しくは粘着剤層を介して、１／４波長板を積層することにより、目的とする輝度向上フィルムを得ることができる。
【００７９】
本発明はまた、前述の本発明の輝度向上フィルムを有する偏光光源装置、及び該偏光光源装置を有する液晶表示装置をも提供する。
図９は、本発明の偏光光源装置の１例の構成を示す断面図である。図９中、１５は光源、１６は光源ホルダー、１７は導光板、１８は反射層、１４は輝度向上フィルム、１１は偏光板である。輝度向上フィルム１４は、コレステリック液晶層９、位相差素子１２及び１／４波長板１０からなる。
【００８０】
側面に配置された光源１５からの光は、導光板１７に入射し、上方（本発明の光学積層体９側）に出射する。光学積層体９に入射した光は、左右いずれか一方の円偏光が透過し、他方の円偏光は反射し、反射光は導光板１７に再入射する。導光板に再入射した光は、下面の反射層１８で反射して再び光学積層体９に入射し、前記と同様に円偏光の方向で透過光と反射光に再度分離される。これを繰り返すことにより、光源１５から出射した光は、その多くが一方の円偏光に変換されることにより偏光板における損失がなくなり、有効利用が図られ、優れた輝度向上効果を得ることができる。
光源１５としては特に制限されず、従来公知のものを用いることができる。
【００８１】
導光板１７としては、その形状が入射面に対向する側端部の厚さが入射面のそれよりも薄い形状（くさび型）のものが好ましい。また、出射面からの出射効率に優れ、その出射面に対する垂直性に優れて出射光の有効利用を図ることなどの観点から、微細なプリズム状凹凸を有する構造のものが好ましい。導光板１７は、ノルボルネン系重合体、ポリメチルメタクリレート、ポリカーボネート、ポリスチレンなどの透明性を有する材料で形成することができる。また、光反射層２ａは、例えば、メッキ層、金属蒸着層、金属箔、金属蒸着シート、メッキシートなどにより適宜に形成することができる。この光反射層は、導光板の出射面に対向する面に一体化されていても良いし、光反射シートなどとして導光板と重ね合わせて形成することもできる。
【００８２】
本発明の偏光光源装置は、優れた輝度向上効果を奏すると共に、位相差素子が配設されているので、液晶表示装置のバックライトユニットとして使用した場合、正面及び斜視の広い視野角で色むらが生じにくい高輝度の液晶表示装置を与えることができる。
【００８３】
本発明の液晶表示装置は、前記本発明の偏光光源装置をバックライトユニットとして有するものであって、その構成については特に制限はない。
本発明の液晶表示装置の層構成の1例を図１０に示す。図１０に示す液晶表示装置は、本発明の偏光光源装置をバックライトシステムに用いている。図１０中、１９は液晶セル、１１ａは下方の偏光板、１１ｂは上方の偏光板、８ａ、８ｂは拡散板である。なお、下側の偏光板１１ａ及び拡散板（８ａ，８ｂ）は層構成から除くこともできる。
【００８４】
用いられる液晶モードは特に限定されない。液晶モードとしては、例えば、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ  ｎｅｍａｔｉｃ）型、ＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ  Ｔｗｉｓｔｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）型、ＨＡＮ（ｈｙｂｒｉｄ  Ａｌｉｇｎｅｄ  Ｎｅｍａｔｉｃ）型、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ  Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）型、ＩＰＳ（Ｉｎ  Ｐｌａｎｅ  Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ）型、ＯＣＢ（Ｏｐｔｉｃａｌ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ  Ｂｅｎｄ）型などが挙げられる。
また、偏光板（８、１１）としては特に制限されず、従来公知のものを使用することができる。
本発明の液晶表示装置は、本発明の偏光光源装置をバックライトユニットとして有しているので、優れた輝度向上効果が得られ、かつ、この輝度向上効果を長期にわたって安定して発揮することができる。しかも正面及び斜視の広い視野角で色むらの発生が抑制され、表示品位に優れている。
【実施例】
【００８５】
本発明を、実施例及び比較例を示しながら、さらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。
実施例１
（螺旋軸と層法線とが略平行でない部分を一部に含むように形成されているコレステリック液晶層を２層有する光学積層体の作製）
下記の（化合物１）で示されるネマティック液晶化合物９５．５３重量部、下記の（化合物２）で示されるカイラル剤４．４７重量部、下記の（化合物３）で示される光吸収剤３．１０重量部、及び界面活性剤０．１０重量部を、メチルエチルケトン１５５．０重量部に溶解した後、０．５μｍのフィルターにてろ過してコレステリック液晶用塗布液を調製した。
【化２】
2006064758.tif 000003
【００８６】
次に、厚み１００μｍのノルボルネン系重合体製フィルム［日本ゼオン社製、商品名「ゼオノアフィルムＺＦ１４-１００」］を用い、この基材の両面にプラズマ処理を施した。そして、この基材の片面にポリビニルアルコール１０重量部及び水３７１重量部からなる配向膜塗布液を塗布、乾燥し、厚み１μｍの配向層を形成した。その後、配向膜上にラビング処理を実施した。次いで、このラビング処理された基材上に、前記コレステリック液晶用塗布液を、乾燥厚みが４μｍになるように塗工したのち１００℃で５分間加熱（配向熟成）し、コレステリック液晶層（Ａ）を形成した。コレステリック液晶層（Ａ）は層法線方向に螺旋軸を有していた。
【００８７】
コレステリック液晶層（Ａ）に対し、ノルボルネン系重合体［日本ゼオン社製、商品名「ゼオノア１４２０」、］を素材とする頂角約９０°、高さ２μｍ、ピッチ４μｍのプリズム条列が形成された部材を前記プリズム条列が形成された面がコレステリック液晶層面に対向するように配置し、これを加圧圧着することで、螺旋軸と層法線とが平行でない部分を一部に含むように形成されているコレステリック液晶層（Ｂ）を作製した。その後、（Ｂ）に紫外線を１５０ｍＷ／ｃｍ2、２秒間照射して、（Ｂ）を硬化させた。
【００８８】
（Ｂ）と接触しているプリズム条列が形成された部材を剥離し、プリズム条列が転写された凸部の形状を有し、さらに螺旋軸と層法線とが略平行でない部分を一部に含むように形成されて成るコレステリック液晶層（Ｃ）を得た。
【００８９】
上記のものとは別のノルボルネン系重合体製フィルム［日本ゼオン社製、商品名「ゼオノアフィルムＺＦ１４-１００」］を基材として用い、この基材の両面にプラズマ処理を施した。そして、この基材の片面にポリビニルアルコール１０重量部及び水３７１重量部からなる配向膜塗布液を塗布、乾燥し、厚み１μｍの配向層を形成した。その後、配向膜上にラビング処理を実施した。次いで、このラビング処理された基材上に、前記コレステリック液晶用塗布液を、乾燥厚さが５μｍになるように塗工したのち１００℃で５分間加熱（配向熟成）し、コレステリック液晶層（Ｄ）を形成した。
【００９０】
コレステリック液晶層（Ｄ）に、前記コレステリック液晶層（Ｃ）をプリズム条列が内側になるように圧着させた。その際にコレステリック液晶層が互いに接触するように圧着し、コレステリック液晶層（Ｄ）を変形させ、螺旋軸と層法線が略平行でない部分を一部に含むように形成されて成るコレステリック液晶層を２層積層した光学積層体（Ｅ）を得た。その後、（Ｅ）に紫外線を１５０ｍＷ／ｃｍ2、２秒間照射して、（Ｅ）の未硬化部分を硬化させた。液晶層の総厚みは８μｍであった。
【００９１】
このようにして得られた光学積層体について、選択反射帯域の測定を、
測定機器：大塚電子社製、装置名「ＭＣＰＤ-３０００」
使用顕微鏡：ニコン社製、装置名「エクリプスＥ-６００ＰＯＬ」
を使用して行った。測定結果を図１１に示す。
なお、選択反射帯域は４００〜７００ｎｍの帯域において、「最高透過率−最低透過率」を計算して反射率とし、反射率が最高になる反射率の６０％以上となる帯域の幅とした。
【００９２】
比較例１
乾燥厚みが８μｍになるように塗工する以外は実施例１と同様にして、基材上にコレステリック液晶層（Ａ）を設けたのち、紫外線を１５０ｍＷ／ｃｍ2、２秒間照射して、硬化を行なったコレステリック液晶層（Ａ１）を作製した。液晶層（Ａ１）の総厚みは８μｍであった。
コレステリック液晶層（Ａ１）の選択反射領域を実施例１と同様にして測定した。測定結果を図１１に示す。
【００９３】
比較例２
乾燥厚みが８μｍになるように塗工する以外は実施例１と同様にして、基材上にコレステリック液晶層（Ａ）を設けたのち、螺旋軸と層法線とが平行でない部分を一部に含むように形成されて成るコレステリック液晶層（Ｂ）を作製した。その後、（Ｂ）に紫外線を１５０ｍＷ／ｃｍ2、２秒間照射して、（Ｂ）を硬化させたコレステリック液晶層（Ｂ１）を作製した。液晶層（Ｂ１）の総厚みは８μｍであった。
コレステリック液晶層（Ｂ１）の選択反射領域を実施例１と同様にして測定した。測定結果を図１１に示す。
【００９４】
図１１より、実施例１によれば、本発明の光学積層体の選択反射帯域は１２５ｎｍ、螺旋軸と層法線とが略平行であるコレステリック液晶層（Ａ１）（比較例１）の選択反射帯域は５０ｎｍ、螺旋軸と層法線とが平行でない部分を一部に含むように形成されて成るコレステリック液晶層（Ｂ１）（比較例２）の選択反射帯域は９０ｎｍとなった。
【００９５】
本発明の光学積層体は、螺旋軸と層法線とが略平行であるコレステリック液晶層（Ａ１）（比較例１）と比べて選択反射帯域が２倍以上となっており、広い選択反射領域を持つことが分かる。また、本発明の光学積層体は、螺旋軸と層法線とが平行でない部分を一部に含むように形成されて成るコレステリック液晶層（Ｂ１）（比較例２）と比べて選択反射率が高く、かつ選択反射領域が広くなっていることが分かる。
【００９６】
実施例２
（位相差素子の作製）
固有複屈折値が負の材料としてスチレン-無水マレイン酸共重合体［ノパケミカル社製、商品名「ダイラークＤ３３２」］、透明樹脂層材料としてノルボルネン系重合体［日本ゼオン社製、商品名「ゼオノア１０２０」］を用い、共押出し法によって、ノルボルネン系重合体層（厚み５０μｍ）／スチレン-無水マレイン酸共重合体層（厚み２００μｍ）／ノルボルネン系重合体層（厚み５０μｍ）の３層構造を有する積層体を得た。
【００９７】
次いでゾーン加熱の縦一軸延伸装置とテンター延伸（横一軸延伸）装置に順次送り込んで逐次二軸延伸を行った。延伸温度は縦延伸、横延伸のいずれも１４０℃、延伸倍率は縦延伸が１．８倍、横延伸は１．５倍とした。
位相差素子の平均厚さは１２０μｍ、面方向の屈折率はｎX＝１．５７３２、ｎy＝１．５７３１、厚み方向の屈折率はｎz＝１．５７５７であった。レタデーションは面内Ｒｅ＝１０ｎｍ、厚み方向Ｒｔｈ＝−３００ｎｍであった。
【００９８】
（広帯域１／４波長板の作製）
正の固有複屈折値を有する材料として、ノルボルネン系重合体［日本ゼオン社製、商品名「ゼオノア１４２０」、］及び負の固有複屈折値を有する材料として、スチレン−無水マレイン酸共重合体［ノバケミカル社製、商品名「ダイラークＤ３３２」］を用いた。まず、２つの押出し機が押出しダイに一体に組み合わされた押出しダイのそれぞれの押出し機に、溶融状態の前記ノルボルネン系樹脂及び前記スチレン−無水マレイン酸共重合体をそれぞれ格納した。前記ノルボルネン系樹脂を格納した押出し機の押出し流路は２つに分岐していて、分岐した流路から押出されたノルボルネン系樹脂は、他の押出し機から押出されたスチレン−無水マレイン酸共重合体を挟持して、押出しダイ内部で３層構成の積層体を形成するように構成した。また、前記２つの押出し機の押出しダイへの連通口にはフィルターが配置されていて、前記ノルボルネン系樹脂及び前記スチレン-無水マレイン酸共重合体をフィルターに通してから、前記押出しダイ内部に押出すようにした。
前記押出しダイから押出された３層構成の積層体の厚みむらを、走査式厚み計を用いて測定した。測定は積層体の長手方向に連続的走査して行った。得られた積層体は厚み平均１２０μｍであり、厚みむらは前記厚み平均に対して２.５％であった。
【００９９】
次に、得られた積層体を１２５℃で７０％縦一軸延伸したところ、波長λ＝４５０ｎｍ、５５０ｎｍ及び６５０ｎｍにおけるレタデーションと波長との比が、それぞれ０.２３５、０.２５０及び０.２３２である、広帯域１／４波長板が得られた。
【０１００】
（螺旋軸と層法線とが略平行でない部分を一部に含むように形成されているコレステリック液晶層を２層有する光学積層体の作製）
実施例１と同様にして、螺旋軸と層法線とが略平行でない部分を一部に含むように形成されているコレステリック液晶層を２層以上有する光学積層体を得た。
【０１０１】
（輝度向上フィルムの作製）
得られた螺旋軸と層法線とが略平行でない部分を一部に含むように形成されているコレステリック液晶層を２層有する光学積層体、上記で作製した位相差素子及び広帯域１／４波長板をこの順で積層し、輝度向上フィルムを得た。
【０１０２】
入射端面側に冷陰極管が配置され、かつ裏面側に光反射シートが設けられた汎用の導光板の出射面側に、順次光拡散シート、前記輝度向上フィルムを配置して偏光光源装置を作製した。さらに前記輝度向上フィルムの１／４波長板側に、順次偏光板、視野角拡大フィルム［富士写真フィルム社製、「ＷＶフィルム」］、透過型のＴＮ液晶表示素子、偏光板を配置し、液晶表示装置を作製した。
この液晶表示装置を白表示モードとして、出光面側から観察したところ、明るさは５であり、色視野角は良好であった。
なお、液晶表示装置における特性の評価において、明るさは１、２、３、４、５の五段階で評価し、５が最も明るく、１が最も暗いことを示す。
【０１０３】
比較例３
比較例２と同様にして、硬化された螺旋軸と層法線とが略平行でない部分を一部に含むように形成されているコレステリック液晶層を作製した。
実施例２において、螺旋軸と層法線とが略平行でない部分を一部に含むように形成されているコレステリック液晶層を２層以上有する光学積層体の代わりに、硬化された螺旋軸と層法線とが平行でない部分を一部に含むように形成されているコレステリック液晶層を用いた以外は、実施例２と同様にして、輝度向上フィルム及び液晶表示装置を作製した。
この液晶表示装置を白表示モードとして、出光面側から観察したところ、明るさは４であり、色視野角は良好であった。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】一般的なコレステリック液晶層を示す概略図である。
【図２】一般的なコレステリック液晶層の選択反射を示す概略図である。
【図３】選択反射の視野角依存性を示す概略図である。
【図４】螺旋軸が傾斜したコレステリック液晶層を示す概略図である。
【図５】螺旋軸を傾斜させる方法の一例を示す概略図である。
【図６】本発明の光学積層体の一例を示す概略図である。
【図７】輝度向上フィルムの原理・構成を示す概略図である。
【図８】本発明の輝度向上フィルムの層構成を示す図である。
【図９】本発明の偏光光源装置の層構成を示す図である。
【図１０】本発明の液晶表示装置の層構成を示す図である。
【図１１】実施例１、比較例１及び比較例２で得られた光学積層体における波長と光線透過率との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１０５】
１：コレステリック液晶層、２：液晶分子、３：層法線、４：螺旋軸、５：斜め入射光に対する透過スペクトル、６：平行入射光に対する透過スペクトル、７：面内に凸部を有する部材、８，８ａ，８ｂ…拡散板、９：光学積層体、１０：１／４波長板、１１，１１ａ，１１ｂ：偏光板、１２：位相差素子、１３：プリズムシート、Ｐ：螺旋ピッチ、Ｌ１：白色入射光、Ｌ２：反射円偏光、θ１：層表面に対する入射角、θ２：層内部での入射角、ａ：層内部（上層）での入射角、ｂ：層内部（中層）での入射角、ｃ：層内部（下層）での入射角、Ａ、１５：光源、Ｂ、１８：反射板（反射層）、１６：光源ホルダー、１７：導光板、１９：液晶セル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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