(57)【要約】【課題】輝度向上フィルムの部材として好適な広帯域円偏光分離機能をもつコレステリック液晶層を有する光学積層体を、短時間で、生産性よく、効率的に製造する方法、及び前記光学積層体を有する輝度向上フィルムとしての光学素子を提供する。【解決手段】（Ａ）基材上に、少なくとも光吸収剤と光重合可能なコレステリック液晶化合物とを含む塗工液を用いて塗工層を形成する工程、（Ｂ）この塗工層に、その中の光吸収剤の平均分子吸光係数が９０００（ｍｏｌ-1・Ｌ・ｃｍ-1）以上となる波長域の活性光を、０を超え１０ｍＪ／ｃｍ2未満の照射量で照射して、前記光重合可能なコレステリック液晶化合物を光重合させる工程、及び（Ｃ）光重合したコレステリック液晶層のピッチを変化させる工程を含む光学積層体の製造方法、及び該光学積層体と１／４波長板を有する光学素子である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）基材上に、少なくとも光吸収剤と光重合可能なコレステリック液晶化合物とを含む塗工液を用いて塗工層を形成する工程、（Ｂ）この塗工層に、その中の光吸収剤の平均分子吸光係数が９０００（ｍｏｌ-1・Ｌ・ｃｍ-1）以上となる波長域の活性光を、０を超え１０ｍＪ／ｃｍ2未満の照射量で照射して、前記光重合可能なコレステリック液晶化合物を光重合させる工程、及び（Ｃ）光重合したコレステリック液晶層のピッチを変化させる工程を含むことを特徴とする光学積層体の製造方法。
【請求項２】
（Ｂ）工程における照射量が、０を超え１ｍＪ／ｃｍ2以下である請求項１に記載の光学積層体の製造方法。
【請求項３】
（Ｂ）工程において、活性光照射後の重合率が０％を超え８５％未満である請求項１又は２に記載の光学積層体の製造方法。
【請求項４】
（Ｃ）工程の後に、（Ｄ）活性光を１０ｍＪ／ｃｍ2以上の照射量で照射して、光重合可能なコレステリック液晶化合物を光重合させる工程を含む請求項１、２又は３に記載の光学積層体の製造方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の光学積層体と１／４波長板を有することを特徴とする光学素子。
【請求項６】
１／４波長板が広帯域１／４波長板である請求項５に記載の光学素子。
【請求項７】
さらに主屈折率ｎx、ｎy及びｎz（ただし、ｎxは面内の直交軸方向の屈折率の内最大のもの、ｎyは面内の直交軸方向の屈折率の内最小のものであり、ｎzは厚み方向の屈折率である。）の関係がｎz＞ｎx、ｎz＞ｎy、ｎx≒ｎyである位相差素子を有する請求項５又は６に記載の光学素子。
【請求項８】
位相差素子が、面内のレターデーションを実質的に有さず、かつ
Ｒｔｈ＝〔[(ｎx＋ｎy)／２]−ｎz〕×Ｄ
（ただし、Ｄは位相差素子の厚みである。）
で定義される厚み方向のレターデーションが−２０〜−１０００ｎｍの範囲のものである請求項７に記載の光学素子。
【請求項９】
請求項５ないし８のいずれかに記載の光学素子を有することを特徴とする偏光光源装置。
【請求項１０】
請求項９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、光学積層体の製造方法、光学素子、偏光光源装置及び液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置は多くのデバイスに使用されており、その表示特性に対する要求がますます高まっている。これに伴い、液晶表示装置に用いられる偏光板、視野角補償フィルム、１／４波長板、輝度向上フィルムなどの光学フィルムの性能、合わせてコストに対する要求も高まっている。特に表示時の輝度を増大させるための輝度向上フィルムは、液晶表示装置の消費電力を抑えるために重要な要素となっており、その品質・コストに対する要求は高い。輝度向上フィルムは構成要素として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層を有するものが知られている。
これら偏光分離層には、例えば異方性ポリマー層を多数積層した直線偏光分離層（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３参照）などが知られている。しかしながら、前者の直線偏光分離層は数百層もの異方性層を積層する必要があり、非常に高価であるという問題を抱えている。
後者の円偏光分離膜は、棒状液晶分子あるいは側鎖型液晶性高分子の液晶性基が層法線と平行な螺旋軸を回転軸として厚み方向に捩れた構造の液晶層を有し、その選択反射特性を利用して、左右回転の円偏光を透過光と反射光に分離するものである。通常の液晶を用いてこの選択反射層を形成した場合、選択反射の波長域は数十ｎｍ程度であり、輝度向上フィルムの目的にはこのまま適用することはできない。したがって、可視光全域に渡って円偏光分離を行うために反射帯域を可視域において広帯域化する必要がある。
この目的に対して、異なる反射帯域を有する液晶層を複数設ける方法、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などが知られている。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。
一方、液晶表示装置などの高輝度化を図る手段として、面光源上にグランジャン構造を有するコレステリック液晶層と１／４波長板からなる光学素子を配置する方式が知られている（例えば、特許文献４参照）。この方式は、前記コレステリック液晶層が示す入射自然光を反射光と透過光として左右の円偏光成分に分離する性質を利用して、面光源による出射光を円偏光化し、それを１／４波長板を介して直線偏光化して偏光板に供給することにより、偏光板による吸収ロスを抑制して輝度を向上させるようにしたものである。
【特許文献１】特表平９−５０６８３７号公報
【特許文献２】特開平６−２３５９００号公報
【特許文献３】特開平８−２７１７３１号公報
【特許文献４】特開平６−２８１８１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、このような事情のもとで、輝度向上フィルムの部材として好適な広帯域円偏光分離機能をもつコレステリック液晶層を有する光学積層体を、短時間で、生産性よく、効率的に製造する方法、この製造方法で得られた光学積層体を有する輝度向上フィルムとしての光学素子、該光学素子を有し、かつ高輝度であって、広い視野角で色むらを生じにくくすることができ、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用いられる偏光光源装置、及び該偏光光源装置を有し、輝度に優れ、かつ視野角依存性などの表示特性を向上させることができる液晶表示装置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】
【０００４】
本発明者らは、前記目的を達成するために鋭意研究を重ねた結果、平均分子吸光係数の大きな光吸収剤と光重合可能なコレステリック液晶化合物を含む塗工層に、該吸光係数の大きい波長帯域にて、微弱な活性光を照射し、その後加熱処理する簡単な操作を行うことにより、広帯域円偏光分離機能をもつ光学積層体が短時間で効率よく得られることを見出した。
また、このようにして得られた光学積層体に、１／４波長板及び好ましくは特定の性状を有する位相差素子を組み合わせた光学素子が、高輝度であって、広い視野角で色むらが生じにくく、液晶表示装置のバックライトユニットなどとして好適な偏光光源装置用の輝度向上フィルムとして有用であることを見出した。
本発明は、かかる知見に基づいて完成したものである。
すなわち、本発明は、
（１）（Ａ）基材上に、少なくとも光吸収剤と光重合可能なコレステリック液晶化合物とを含む塗工液を用いて塗工層を形成する工程、（Ｂ）この塗工層に、その中の光吸収剤の平均分子吸光係数が９０００（ｍｏｌ-1・Ｌ・ｃｍ-1）以上となる波長域の活性光を、０を超え１０ｍＪ／ｃｍ2未満の照射量で照射して、前記光重合可能なコレステリック液晶化合物を光重合させる工程、及び（Ｃ）光重合したコレステリック液晶層のピッチを変化させる工程を含むことを特徴とする光学積層体の製造方法、
（２）（Ｂ）工程における照射量が、０を超え１ｍＪ／ｃｍ2以下である上記(１)項に記載の光学積層体の製造方法、
（３）（Ｂ）工程において、活性光照射後の重合率が０％を超え８５％未満である上記(１)又は(２)項に記載の光学積層体の製造方法、
（４）（Ｃ）工程の後に、（Ｄ）活性光を１０ｍＪ／ｃｍ2以上の照射量で照射して、光重合可能なコレステリック液晶化合物を光重合させる工程を含む上記(１)、(２)又は(３)項に記載の光学積層体の製造方法、
（５）上記(１)ないし(４)項のいずれかに記載の光学積層体と１／４波長板を有することを特徴とする光学素子、
（６）１／４波長板が広帯域１／４波長板である上記(５)項に記載の光学素子、
（７）さらに主屈折率ｎx、ｎy及びｎz（ただし、ｎxは面内の直交軸方向の屈折率の内最大のもの、ｎyは面内の直交軸方向の屈折率の内最小のものであり、ｎzは厚み方向の屈折率である。）の関係がｎz＞ｎx、ｎz＞ｎy、ｎx≒ｎyである位相差素子を有する上記(５)又は(６)項に記載の光学素子、
（８）位相差素子が、面内のレターデーションを実質的に有さず、かつ
Ｒｔｈ＝〔[(ｎx＋ｎy)／２]−ｎz〕×Ｄ
（ただし、Ｄは位相差素子の厚みである。）
で定義される厚み方向のレターデーションが−２０〜−１０００ｎｍの範囲のものである上記(７)項に記載の光学素子、
（９）上記(５)ないし(８)項のいずれかに記載の光学素子を有することを特徴とする偏光光源装置、及び
（１０）上記(９)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、
を提供するものである。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、輝度向上フィルムの部材として好適な広帯域円偏光分離機能をもつコレステリック液晶層を有する光学積層体を、短時間で、生産性よく、効率的に製造する方法を提供することができる。
また、本発明によれば、前記製造方法で得られた光学積層体と１／４波長板と場合により特定の性状を有する位相差素子を組み合わせてなる輝度向上フィルムとしての光学素子、この光学素子を有し、かつ高輝度であって、広い視野角で色むらを生じにくくすることができ、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用いられる偏光光源装置、及び該偏光光源装置を有し、輝度に優れ、かつ視野角依存性などの表示特性を向上させることができる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】
【０００６】
まず、本発明の光学積層体の製造方法について説明する。
本発明の光学積層体の製造方法においては、（Ａ）基材上に、少なくとも光吸収剤と光重合可能なコレステリック液晶化合物とを含む塗工液を用いて塗工層を形成する工程、（Ｂ）この塗工層に、その中の光吸収剤の平均分子吸光係数が９０００（ｍｏｌ-1・Ｌ・ｃｍ-1）以上となる波長域の活性光を、０を超え１０ｍＪ／ｃｍ2未満の照射量で照射して、前記光重合可能なコレステリック液晶化合物を光重合させる工程、（Ｃ）光重合したコレステリック液晶層のピッチを変化させる工程、及び場合により、（Ｄ）活性光を１０ｍＪ／ｃｍ2以上の照射量で照射して、光重合可能なコレステリック液晶化合物をさらに光重合させる工程が施される。
【０００７】
前記（Ａ）工程における塗工液としては、光吸収剤及び光重合可能なコレステリック液晶化合物の外に、カイラル剤、界面活性剤、配向調整剤及び溶媒などを適宜含むものが用いられる。
【０００８】
前記光吸収剤は、光が物質中を進行する際に、光のエネルギーが物質のエネルギーに変わり、光の強度が減少する現象を生じさせるものである。このような光吸収剤としては、例えば光重合開始剤、光増感剤、紫外線吸収剤などが挙げられるが、これらの中で重合開始剤としての機能を兼備する光重合開始剤が好適である。また、本発明においては、平均分子吸光係数が９０００（ｍｏｌ-1・Ｌ・ｃｍ-1）以上である光吸収剤が用いられる。なお、上記平均分子吸光係数とは、（バンドパスフィルターを使用した際の光の透過強度）／（バンドパスフィルターのない状態で透過する光の透過強度）の比率が０.０１以上となる光の波長領域における光吸収剤の分子吸光係数（ｍｏｌ-1・Ｌ・ｃｍ-1）の平均値のことである。
【０００９】
本発明においては、光吸収剤として、例えばアセトフェノン類、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、ベンゾイルベンソエート類、α−アシロキシムエステル類などのアリールケトン系光重合開始剤、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、アシルジアリールホスフィンオキシドなどのアシルホスフィンオキシド類、アントラキノン類、その他光重合開始剤の中から、平均分子吸光係数が９０００（ｍｏｌ-1・Ｌ・ｃｍ-1）以上であるものを１種又は２種以上適宜選択して用いることができる。
【００１０】
この光吸収剤の使用量については特に制限はないが、後述の光重合可能なコレステリック液晶化合物とカイラル剤などからなるモノマー成分１００重量部に対し、通常０.００１〜５０重量部、好ましくは０.０１〜２０重量部、より好ましくは０.５〜５重量部の範囲で選定される。
【００１１】
当該塗工液における構成成分である光重合可能なコレステリック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、下記式［１］で表される化合物
Ｒ１−Ｌ１−Ｓ１−Ｌ３−Ｍ−Ｌ４−Ｓ２−Ｌ２−Ｒ２      ［１］
式中、Ｒ１およびＲ２は重合性基を表し、Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３およびＬ４はそれぞれ単結合または二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−を表し、Ｓ１およびＳ２は炭素原子数２から２０のスペーサー基を表し、Ｍはメソゲン基をあらわす。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、シクロヘキサン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、トラン類およ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。重合性基のＲ１、Ｒ２の具体例としては
【化１】
2006003883.tif 000002
等が挙げられるが、これに限定されるものではない。
【００１２】
円盤状液晶性化合物としては、様々な文献（C. Destrade et al., Mol. Crysr. Liq. Cryst., vol. 71, page 111 (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、前述の棒状液晶性化合物で挙げたものと同様の連結基、スペーサー基、重合性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、液晶便覧編集委員会編、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。配向均一性の観点からは側鎖型高分子液晶が好ましく用いられる。
【００１３】
コレステリック相の場合、分子中に光学活性な部位を含む液晶性化合物を用いる方法と、光学活性部位を有していない液晶性化合物に光学活性物質を添加する方法が知られている。光学活性物質はカイラル剤とも呼ばれる。カイラル剤の例としては、液晶性化合物を捩じる効率を表す指標であるＨＴＰの大きなものが経済性の観点から好ましい。ＨＴＰは式［２］で表される。
ＨＴＰ＝１／Ｐ・ｃ              ［２］
【００１４】
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。また、カイラル剤の添加による意図しない相転移温度の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を用いることが好ましい。
このカイラル剤は、分子内に重合性官能基を有していても、有さなくてもよい。
塗工液の調製に使用する溶媒としては、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、ヘテロ環化合物、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よい。
【００１５】
塗工液および重合前の液晶層の表面張力を調整するための界面活性剤としては、市販の界面活性剤を使用し得るが、特に好ましくはノニオン系の界面活性剤であり、分子量が数千程度のオリゴマーであることが好ましい。このような界面活性剤としては、セイミケミカル(株)製ＫＨ−４０等が挙げられる。
配向調整剤は、基材上に形成された液晶層の空気側表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が、目的の配向状態によっては適宜樹脂類が用いられる。このような樹脂としては、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。
【００１６】
本発明において、光学積層体に用いられる基材としては、光学的に透明な基材であれば特に限定する必要はないが、液晶層を効率よく製造するためには長尺のフィルム状であることが好ましい。また、偏光状態の不要な変化を避けるために、複屈折による位相差の小さい光学的に等方性のフィルムであることがより好ましい。また、材料コストや薄型・軽量化の観点からは、厚みが５〜３００μｍであることが好ましく、３０〜２００μｍであることがより好ましい。このような透明基材としては、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、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、変性アクリル系ポリマー、エポキシ系樹脂などの合成樹脂からなる単層又は積層のフィルム、ガラス板などが挙げられる。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。
【００１７】
脂環式構造を有する重合体は、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、主鎖中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用いることができる。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などが挙げられるが、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。
【００１８】
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割合は、使用目的に応じて適宜選択されるが、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、耐熱性が低下するおそれがある。
脂環式構造を有する重合体としては、（１）ノルボルネン系重合体、（２）単環の環状オレフィン系重合体、（３）環状共役ジエン系重合体、（４）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。
【００１９】
ノルボルネン系重合体としては、具体的に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共重合可能なその他のモノマーとの付加型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や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水素添加物が最も好ましい。
上記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。
【００２０】
これらの基材には液晶化合物を配向させるための配向膜を設けることが好ましい。配向膜は、有機化合物のラビング処理、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（ＬＢ膜）による有機化合物の累積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、基材と配向膜との密着性を付与するために、あらかじめ基材を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、火炎処理等が知られている。また、基材の上に、接着層（下塗り層）を設けることも効果的である。
【００２１】
連続処理を可能ならしめるという観点においては、塗布可能なポリマーのラビング処理により形成される配向膜が好ましい。ラビング処理はポリマー層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。このような配向膜として用いられるポリマーの種類は特に限定されるものではないが、液晶化合物の種類と目的の配向に応じたものを選択し得る。また、これらの配向膜は、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。配向膜の厚みは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。
基材への塗工液の塗工は、公知の方法、例えば押し出しコーティング法、ダイレクトグラビアコーティング法、リバースグラビアコーティング法、ダイコーティング法等により実施できる。
【００２２】
本発明においては、（Ｂ）工程として、このようにして基材上に設けられた塗工層に、その中の光吸収剤の平均分子吸光係数が９０００（ｍｏｌ-1・Ｌ・ｃｍ-1）以上となる波長域の活性光を、０を超え１０ｍＪ／ｃｍ2未満の照射量で照射して、前記光重合可能なコレステリック液晶化合物を光重合させる工程が施される。前記活性光としては、通常紫外線が用いられる。そして、光吸収剤の平均分子吸光係数が９０００（ｍｏｌ-1・Ｌ・ｃｍ-1）以上となる波長域の活性光を照射するために、所定のバンドパスフィルターを通過した紫外線を使用することが好ましい。この活性光の照射量が１０ｍＪ／ｃｍ2以上であると広帯域円偏光分離機能をもつ光学積層体が得られず、本発明の目的が達せられない。好ましい照射量は０を超え１ｍＪ／ｃｍ2以下である。
【００２３】
このように、塗工層の中の光吸収剤の平均分子吸光係数が９０００（ｍｏｌ-1・Ｌ・ｃｍ-1）以上となる波長域の活性光を、前記の微弱な照射量で照射することにより、膜の深さ方向に光の強度分布が生じ（図３参照）、その結果、膜の深さ方向に架橋度の異なるコレステリック液晶層が形成される。このコレステリック液晶層の形状は、活性光照射前と同様であって、狭帯域での選択反射となることが考えられる。したがって、本発明においては、次の（Ｃ）工程において、光重合したコレステリック液晶層のピッチを変化させる工程が施される。なお、この（Ｂ）工程における重合率は、好ましくは０％を超え８５％未満である。
なお、上記重合率は、以下の方法に従って算出した値である。
＜重合率の算出方法＞
重合率は、ＦＴ−ＩＲ装置［Ｔｅｒｍｏ社製「Ｎｉｃｏｌｅｔ  ＡＶＡＴＥＲ３６０」］を用いて、ＡＴＲ法にて行う。重合率の算出には、約１４００ｃｍ-1の透過率のピークを用い、吸収率を吸収率（％）＝１００−透過率（％）から算出する。次いで、算出された吸収率をもとに以下の式から重合率を算出する。
重合率（％）＝[１−(サンプルの吸収率−未照射のサンプルを７０ｍＷ／ｃｍ2で３０秒間照射したときの吸収率)／(未照射時の吸収率−未照射のサンプルを７０ｍＷ／ｃｍ2で３０秒間照射したときの吸収率)]×１００
【００２４】
（Ｃ）工程であるコレステリック液晶層のピッチを変化させる工程としては、（１）液晶相を示す温度以上にて加熱処理を行う工程、（２）コレステリック液晶層にさらに液晶化合物を塗布する工程、（３）コレステリック液晶層に、さらに非液晶化合物を塗布する工程などを挙げることができる。この工程では１種類であってもよいし、その繰り返し操作、又は２種以上の工程の組み合わせであってもよい。これらの中で、操作が簡単で、かつ効果の点から、前記（１）の液晶相を示す温度以上にて加熱処理することが好ましい。
加熱処理条件としては、広帯域化の効果と共に生産性を考慮すると、通常６５〜１１５℃の温度で０.００１〜２０分間程度、好ましくは６５〜１１５℃の温度で０.００１〜１０分間、より好ましくは６５〜１１５℃の温度で０.０１〜５分間である。ただし、コレステリック液晶層を形成するコレステリック液晶化合物の種類により、液晶相を発現する温度領域が変わるので、それに伴い処理温度・処理時間も異なる。
【００２５】
このようにして、コレステリック液晶層のピッチを変化させることにより、広帯域円偏光分離機能をもつ光学積層体が得られる。
本発明においては、必要に応じ、前記（Ｃ）工程の後に、（Ｄ）工程として活性光を１０ｍＪ／ｃｍ2以上の照射量で照射して、光重合可能なコレステリック液晶を光重合させ、硬化させる工程を施すことができる。この場合、活性光の照射量は、好ましくは１０〜１０００ｍＪ／ｃｍ2、より好ましくは５０〜８００ｍＪ／ｃｍ2の範囲で選定される。
【００２６】
このようにして、さらに硬化させることにより、広帯域化をあまり損なうことなく、機械特性に優れる光学積層体を得ることができる。
この光学積層体におけるコレステリック液晶層の厚みは、配向の乱れや透過率低下の防止、選択反射の波長範囲（反射波長域）の広さなどの観点から、通常、１〜１００μｍ、好ましくは１〜５０μｍ、より好ましくは１〜２０μｍである。また、基材を含めた合計厚みは、通常２０〜３００μｍ、好ましくは２０〜２００μｍ、より好ましくは３０〜１００μｍである。
本発明方法によれば、広帯域円偏光分離機能をもつコレステリック液晶層を有する光学積層体を、短時間で、生産性よく、効率的に製造することができる。
【００２７】
次に、本発明の光学素子について説明する。
本発明の光学素子は、前述の本発明方法で得られた光学積層体と１／４波長板と、好ましくはさらに位相差素子とを組み合わせた素子である。
前記１／４波長板としては、特に広帯域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（レターデーション）がほぼ１／４波長になる１／４波長板のことである。
【００２８】
本発明に用いる１／４波長板は、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層とを有し、前記Ａ層とＢ層における分子鎖の配向方向が等しいものである。
前記Ａ層を構成する固有複屈折値が正の材料（以下、単に正の材料ということがある。）は、分子が一軸性の秩序をもって配向した際に、光学的に正の一軸性を示す特性を有するものをいう。固有複屈折値が正の材料としては、例えば、棒状液晶、棒状液晶ポリマー、脂環式構造を有する重合体、鎖状オレフィン系重合体、ポリエステル系重合体、ポリアリ−レンサルファイド系重合体、ポリビニルアルコール系重合体、ポリカーボネート系重合体、ポリアリレート系重合体、セルロースエステル系重合体、ポリエーテルスルホン系重合体、ポリスルホン系重合体、ポリアリルスルホン系重合体、ポリ塩化ビニル系重合体、あるいはこれらの多元（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できる。
【００２９】
本発明においては、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、光透過率特性、耐熱性、寸度安定性、光弾性特性等の観点から、脂環式構造を有する重合体がより好ましい。
この脂環式構造を有する重合体については、前記の光学積層体の基材において説明したとおりである。
本発明に好適に用いられる脂環式構造を有する重合体のガラス転移温度ＴｇAは、優れた光学特性が得られる観点から、好ましくは８０℃以上、より好ましくは１００〜２５０℃、さらに好ましくは１２０〜２００℃の範囲である。
【００３０】
一方、（Ｂ）層を構成する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ポリマー、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できる。
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及びポリメチル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う観点から、芳香族ビニル系重合体がより好ましい。
【００３１】
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と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。
【００３２】
芳香族ビニル単量体と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。
本発明に好適に用いられる芳香族ビニル系重合体のガラス転移温度ＴｇBは、優れた光学特性が得られる観点から、好ましくは１１０℃以上、より好ましくは１２０℃以上である。
本発明に用いる１／４波長板において、Ａ層を構成する材料のガラス転移温度ＴｇAとＢ層を構成する材料のガラス転移温度ＴｇBとの差が小さいことが好ましい。具体的には、好ましくは１０℃以下、さらに好ましくは５℃以下である。
【００３３】
本発明に用いる１／４波長板を製造する方法は特に制限はなく、例えば、（イ）Ａ層とＢ層とを別々に成膜し、接着剤層（Ｃ層）を介してドライラミネーションにより積層して積層体を得、これを延伸する方法、（ロ）共押出法により成膜して積層体を得、これを延伸する方法などが挙げられる。これらの中でも、層間剥離強度が大きい積層体を得ることができ、かつ、生産効率に優れることから、（ロ）の共押出法による成膜法が好ましい。共押出法により積層体を得る方法は、具体的には、複数基の押出機を用い、固有複屈折値が正の材料と固有複屈折値が負の材料とを多層ダイから押出すことにより成膜するものである。
このようにして得られる積層体の厚みは、得られる積層体の使用目的などに応じて適宜決定することができる。フィルムの厚みは、安定した延伸処理による均質な延伸フィルムが得られる観点から、好ましくは１０〜３００μｍ、より好ましくは３０〜２００μｍである。
【００３４】
また、この場合には、本発明の目的を阻害しない範囲内で、各種添加剤及び他の熱可塑性樹脂やエラストマーを添加することができる。各種添加剤としては、例えば、可塑剤や劣化防止剤などが挙げられる。
これらの添加剤の添加量は、固有複屈折値が正の材料及び／又は負の材料に対して、通常０〜２０重量％、好ましくは０〜１０重量％、より好ましくは０〜５重量％である。
【００３５】
固有複屈折値が正の材料からなる層（Ａ層）と固有複屈折値が負の材料からなる層（Ｂ層）をそれぞれの遅相軸を直交させて積層するには、各層の分子鎖の配向方向を等しくさせればよい。すなわち、当該１／４波長板は、固有複屈折値が異符号の材料からなる層（Ａ層とＢ層）の積層体であるため、Ａ層とＢ層との延伸方向を一致させれば、２層の遅相軸を必然的に直交させることができる。
【００３６】
積層体を延伸する方法は特に制限はなく、従来公知の方法を採用できる。延伸する方法としては、例えば、ロール側の周速の差を利用して縦方向に一軸延伸する方法、テンターを用いて横方向に一軸延伸する方法等が挙げられる。これらの中で、縦方向の一軸延伸が好適である。
前記積層体を延伸する際の温度は、前記Ａ層およびＢ層を構成する樹脂のガラス移転温度をＴｇとすると、好ましくは（Ｔｇ−３０）℃から（Ｔｇ＋６０）℃の間、より好ましくは（Ｔｇ−２０）℃から（Ｔｇ＋５０）℃の温度範囲である。また、延伸倍率は、通常、１.０１〜３０倍、好ましくは１.０１〜１０倍、より好ましくは１.０１〜５倍である。縦一軸延伸を行う場合における延伸倍率は、１.１〜３培であることが好ましく、１.２〜２.２倍であることがより好ましい。
【００３７】
また、前記積層体を前述した共押出法により製造した場合には、従来の１／４波長板の製造時に必要であった、延伸フィルムのチップの切り出しや、切り出したチップの貼り合わせなどの作業が不要となり、いわゆるロールトゥロール（Ｒｏｌｌ  ｔｏ  Ｒｏｌｌ）方式により、連続的に長尺の１／４波長板を生産することができる。
１／４波長板は、Ａ層を少なくとも１層と、Ｂ層を少なくとも１層有し、前記Ａ層とＢ層における分子鎖の配向が等しい光学積層体であれば、その層構成に特に制限されないが、Ａ層／Ｂ層／Ａ層、又はＢ層／Ａ層／Ｂ層の層構成を有するのが好ましい。また、前記Ａ層とＢ層との層間にＣ層（接着剤層）をさらに有し、Ａ層−Ｃ層−Ｂ層の３層構造、又はＡ層−Ｃ層−Ｂ層−Ｃ層−Ａ層若しくはＢ層−Ｃ層−Ａ層−Ｃ層−Ｂ層の５層構造、あるいは、Ａ層−Ｃ層−Ｂ層−Ｃ層−Ａ層の５層構造とすることができる。
【００３８】
前記Ｃ層を構成する接着剤は、Ａ層とＢ層との双方と親和性を有するものが好ましい。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。
前記接着剤層（Ｃ層）の厚みは、好ましくはｌ〜５０μｍ、さらに好ましくは５〜３０μｍである。
【００３９】
本発明においては、広帯域１／４波長板として、前記したもの以外に、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、あるいは広帯域位相差フィルムＷＲＦ［帝人社製］なども好適に用いることができる。
【００４０】
本発明の光学素子においては、主屈折率ｎx、ｎy及びｎz（ただし、ｎxは面内の直交軸方向の屈折率の内最大のもの、ｎyは面内の直交軸方向の屈折率の内最小のものであり、ｎzは厚み方向の屈折率である。）の関係がｎz＞ｎx、ｎz＞ｎy、ｎx≒ｎyである位相差素子を、さらに組み合わせることができる。この位相差素子が複数の層から構成されている場合、当該素子全体の平均値の主屈折率が、前記の関係を満たせばよい。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」など］により測定することができる。
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。
当該位相差素子は、面内のレターデーションを実質的に有さず、かつＲｔｈ＝〔［（ｎx＋ｎy）／２］−ｎz〕×Ｄ（ただし、Ｄは位相差素子の厚みである。）で定義される厚み方向のレターデーションが−２０〜−１０００ｎｍの範囲にあるものが好ましい。面内レターデーションＲｅは、Ｒｅ＝（ｎx−ｎy）×Ｄで定義される。面内のレター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、厚み方向のレターデーション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の範囲が好ましく、特に−５０〜−５００ｎｍの範囲が好ましい。
【００４１】
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（以下、単に負の材料ということがある。）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。ここで、負の固有複屈折値を有する材料については、前記１／４波長板において説明したとおりである。
本発明に使用する位相差素子としては、前記負の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層を積層したものが好適である。
【００４２】
この透明樹脂材料としては、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。
【００４３】
本発明において、位相差素子に使用する透明樹脂材料からなる層（Ｅ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、このような負の材料からなる層（Ｄ層）と透明樹脂材料からなる層（Ｅ層）との積層構造の場合、該Ｄ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。
【００４４】
さらに本発明に使用する位相差素子が、このような負の材料からなる層（Ｄ層）と透明樹脂材料からなる層（Ｅ層）との積層構造を含む場合、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Ｅ層に用いる透明樹脂材料のガラス転移温度ＴｇEとが、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。ＴｇEがＴｇDと同等以上であると、特にＥ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Ｅ層の屈折率異方性がＤ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。
【００４５】
さらに本発明に使用する位相差素子が、このような負の材料からなる層（Ｄ層）と透明樹脂材料からなる層（Ｅ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、固有複屈折値が負である材料からなる層（Ｄ層）の両面に、透明樹脂材料からなる層（Ｅ層）が積層されることが好ましく、この場合２層のＥ層の厚さは実質的に等しいことが好ましい。また、片面のみにＥ層を積層する場合は、重ねるＥ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。
【００４６】
本発明に使用する位相差素子は、前記固有複屈折値が負である材料からなる層（Ｄ層）と透明樹脂材料からなる層（Ｅ層）との間に接着剤層（Ｆ層）を設けてもよい。
接着剤層（Ｆ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、前述の１／４波長板の説明において、接着剤として例示したものと同じものを挙げることができる。この接着剤層（Ｆ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。
【００４７】
さらに本発明に使用する位相差素子が、前記接着剤層（Ｆ層）を含む場合は、Ｆ層に用いる接着剤のガラス転移温度又は軟化点ＴｇFは、ＴｇD＞ＴｇFであることが好ましく、ＴｇD−２０≧ＴｇFであることがさらに好ましい。
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、固有複屈折値が負の材料からなる層（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。
【００４８】
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の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。
【００４９】
積層体を延伸する方法は特に制限はなく、従来公知の方法が適用され得る。具体的には、ロール側の周速の差を利用して縦方向に一軸延伸する方法、テンターを用いて横方向に一軸延伸する方法等の一軸延伸法；固定するクリップの間隔を開いての縦方向の延伸と同時に、ガイドレールの広がり角度により横方向に延伸する同時二軸延伸法や、ロール間の周速の差を利用して縦方向に延伸した後、その両端部をクリップ把持してテンターを用いて横方向に延伸する逐次二軸延伸法などの二軸延伸法；が挙げられる。
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)(℃)〜(ＴｇD＋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さ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、ひいてはレター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。
【００５０】
このように、本発明方法で得られた光学積層体に、１／４波長板及び場合により位相差素子を組み合わせた光学素子は、輝度向上部材として、液晶表示装置のバックライトユニットなどとして好適な偏光光源装置等に用いられる。該光学素子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。
【００５１】
本発明はまた、前述の本発明の光学素子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１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。偏光光源装置３０においては、裏面側に光反射層２ａが設けられた導光板１の入射端面側に光源４が配置されており、該導光板１の出射面側には、光拡散シート３ａ、光学積層体５、位相差素子６、１／４波長板７及び偏光板８が順次配設された構造を有している。なお、符号９は光源ホルダである。
【００５２】
導光板１の入射端面側に配置された光源４からの光は、導光板１に入射し、光拡散シート３ａ側に出射する。光拡散シート３ａを透過して光学積層体５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て導光板１に再入射する。導光板１に再入射した光は、導光板１の裏面側に設けられた光反射層２ａで反射して、再び光学積層体５に入射し、透過光と反射光に再度分離される。これが繰り返されることにより、光源４から出射した光の有効利用が図られ、輝度向上の効果を得ることができる。光学積層体５を透過した円偏光は、位相差素子６を透過して、位相差が補償され、さらに１／４波長板７により直線偏光となって、偏光板８を透過する。なお、光拡散シート３ａ及び偏光板８は省略することもできる。また、位相差素子６は、１／４波長板の光透過側に配設してもよい。さらに、必要に応じ、プリズムシートを光拡散シート３ａの光透過側に配設することもできる。
【００５３】
導光板１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、出射面よりの出射効率に優れ、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１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。
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。
【００５４】
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。
図２は、本発明の液晶表示装置の１例の構成を示す断面図である。液晶表示装置４０は、バックライトユニットとして、本発明の偏光光源装置３０が、液晶セル１０の背面側に配置されており、そして、該液晶セル１０の表面側に偏光板１１及び光拡散シート１２が順に配設された構造を有している。なお、光拡散シート１２は省略することができる。
【００５５】
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】
【００５６】
次に、本発明を実施例により、さらに詳細に説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定されるものではない。
参考例１  光吸収剤の平均分子吸光係数と、膜の深さ及び光の強度との関係
Ｌａｍｂｅｒｔ−Ｂｅｅｒの法則に従い、以下の式により、光吸収剤の平均分子吸光係数と、膜の深さ及び光の強度との関係を求めた。
ｌｏｇ(Ｉ／Ｉ0)＝εｃｄ
ただしＩ0：入射光の強度
Ｉ：透過光の強度
ε：平均分子吸光係数
ｃ：光吸収剤の濃度（ｍｏｌ／Ｌ）
ｄ：光の入射側からの深さ方向への距離（ｃｍ）
その結果を図３にグラフで示す。
【００５７】
この図３より、光吸収剤の平均分子吸光係数が大きいほど、膜の深さ方向に光の強度分布が生じることが分かる。そのことより、膜の深さ方向に架橋度の異なるコレステリック液晶層を作製することが可能となる。また、この操作を行った後コレステリック液晶層の形状は、紫外線照射前と同様であると考えられ、狭帯域での選択反射となることが予想される。したがって、本発明においては、紫外線照射後、好ましくは加熱処理を施すことにより、広帯域化を行う。
【００５８】
参考例２  バンドパスフィルターの光線透過領域
以下に示す実施例及び比較例において、３１３ｎｍバンドパスフィルター及び３６５ｎｍバンドパスフィルターの２種を用いた。これらのバンドパスフィルターにおける波長と透過率との関係を図４にグラフで示す。光線透過領域を透過率が１％以上の領域と定義すると、３１３ｎｍバンドパスフィルターにおける光線透過領域は２９９〜３４５ｎｍで、帯域幅は４６ｎｍであり、３６５ｎｍのバンドパスフィルターにおける光線透過領域は３４８〜４０３ｎｍで、帯域幅は５７ｎｍである。
すなわち、実施例及び比較例において用いられる２種のバンドパスフィルターは、約５０ｎｍの帯域幅で透過しており、たがいに異なる光照射領域とすることができることを確認した。
【００５９】
参考例３  光吸収剤における波長と平均分子吸光係数との関係
以下に示す実施例及び比較例において用いられる３種の光吸収剤「Ｉｒｇａｃｕｒｅ  １８４」［商品名、チバ・スペシャルティー・ケミカルズ社製、１−ヒドロキシシクロヘキシル  フェニルケトン］、「Ｉｒｇａｃｕｒｅ  ９０７」［商品名、チバ・スペシャルティー・ケミカルズ社製、２−メチル−１−[４−(メチルチオ)フェニル]−２−モルフォリノプロパン−１−オン］及び「Ｉｒｇａｃｕｒｅ  １８５０」［商品名、チバ・スペシャルティー・ケミカルズ社製、ビス(２,６−ジメトキシベンゾイル)−２,４,４−トリメチル−ペンチルホスフィンオキシドと、１−ヒドロキシシクロヘキシル  フェニルケトンとの重量比１：１の混合物］について、波長と分子吸光係数との関係を図５にグラフで示す。
【００６０】
図５より、２９９〜３４５ｎｍの波長域（３１３ｎｍのバンドパスフィルター）における平均分子吸光係数（ｍｏｌ-1・Ｌ・ｃｍ-1）は、Ｉｒｇａｃｕｒｅ  １８４が１.０４×１０2、Ｉｒｇａｃｕｒｅ  １８５０が１.３６×１０3、Ｉｒｇａｃｕｒｅ  ９０７が９.３７×１０3であった。また、３４６〜４０３ｎｍの波長域（３６５ｎｍのバンドパスフィルター）における平均分子吸光係数（ｍｏｌ-1・Ｌ・ｃｍ-1）は、Ｉｒｇａｃｕｒｅ９０７が２.１４×１０2であった。結果を第１表に示す。
なお、平均分子吸光係数は、紫外線可視分光光度計［日本分光社製、装置名「ＪＡＳＣＯ  Ｖ−５５０」］を使用して求めた。
【００６１】
【表１】
2006003883.tif 000003
【００６２】
実施例１
下記の式［３］で示されるネマチック液晶化合物９５.６３重量部、下記の式［４］で示されるカイラル剤４.３７重量部、光吸収剤「Ｉｒｇａｃｕｒｅ  ９０７」（前出）３.１０重量部、及び界面活性剤［セイミケミカル社製、商品名「ＫＨ−４０」］０.１重量部を、メチルエチルケトン１５５重量部に溶解したのち、これを孔径２μｍのポリテトラフルオロエチレン製ＣＤ／Ｘシリンジフィルターにてろ過することにより、液晶塗工液を調製した。
【化２】
2006003883.tif 000004
【００６３】
次に、基材として厚み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の配向膜を形成した。その後、配向膜上にラビング処理を実施した。次いで、この配向処理された配向膜上に、前記液晶塗工液を、乾燥厚みが４μｍになるように塗工したのち、オーブン中で１００℃、２分間加熱して乾燥処理し、液晶塗工層を設けた。
次に、紫外線（ＵＶ）照射装置［ＨＯＹＡ  ＳＨＯＴ社製、装置名「ＥＸＥＣＵＲＥ  ３０００」］を用い、前記液晶塗工層に０.２ｍＷ／ｃｍ2で１秒間、紫外線照射した。その際３１３ｎｍのバンドパスフィルターを使用した。
【００６４】
このようにして得られた光学積層体について、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。その結果、選択反射帯域は１３０ｎｍであった。
なお、選択反射帯域は４００〜７５０ｎｍの帯域において、「最高透過度−最低透過度」を計算して反射率とし、その反射率の１／２以上となる帯域の幅とした。以下同様である。
【００６５】
比較例１、２
実施例１と同様にして、基材上に液晶塗工層を設けたのち、未処理のまま（比較例１）、及び３６５ｎｍバンドパスフィルターを通した紫外線を０.２ｍＷ／ｃｍ2で１秒間照射したのち、オーブンにて１００℃で１分間加熱処理し（比較例２）、光学積層体を作製して、反射帯域を測定した。
【００６６】
紫外線の照射、加熱処理条件及び結果を実施例１と共に、第１表に示す。
また、図６に、実施例１及び比較例１で得られた光学積層体における波長と透過度との関係をグラフで示す。
【００６７】
実施例２〜５、及び比較例３〜１１
第２表に示す条件（光吸収剤、バンドパスフィルター、照射条件、加熱条件）で行った他は、実施例１と同様にして光学積層体を作製し、選択反射帯域の測定を行った。その結果を第２表に示す。
なお、比較例９における紫外線照射後の重合率は８１.５％、比較例１０及び１１の紫外線照射後の重合率は９５.３％であった。
【００６８】
【表２】
2006003883.tif 000005
【００６９】
第２表の結果より、実施例１によれば、光吸収剤の平均分子吸光係数が９０００（ｍｏｌ-1・Ｌ・ｃｍ-1）以上となる波長域の紫外線を０を超え１０ｍＪ／ｃｍ2未満の照射量で照射し、次いで加熱処理を行うことにより、紫外線照射（Ｂ工程）及び加熱処理（Ｃ工程）を行わないもの（比較例１）と比べて選択反射帯域が２倍以上となっている。また、図６から、比較例１と比較して、選択反射帯域が若干長波長側に移動しているが、ほとんど選択反射帯域の中心波長が動かずに広帯域化していることがわかる。
また、他の実施例２〜５においても選択反射帯域が大きくなっていることがわかる。
一方、光吸収剤の平均分子吸光係数が９０００（ｍｏｌ-1・Ｌ・ｃｍ-1）未満となる波長域の紫外線を照射しているもの（比較例２、４〜７）、光吸収剤の平均分子吸光係数が９０００（ｍｏｌ-1・Ｌ・ｃｍ-1）以上となる波長域の紫外線を０を超え１０ｍＪ／ｃｍ2未満の照射量で照射しているが、加熱処理（Ｃ工程）を行っていないもの（比較例３、９）、加熱処理（Ｃ工程）は行っているが紫外線照射（Ｂ工程）を行っていないもの（比較例８）、及び光吸収剤の平均分子吸光係数が９０００（ｍｏｌ-1・Ｌ・ｃｍ-1）以上となる波長域の紫外線を照射しているが照射量が１０ｍＪ／ｃｍ2を超えているもの（比較例１０、１１）は、選択反射帯域が変化していない。
【００７０】
実施例６、７及び比較例１２、１３
実施例１と同様にして、基材上に液晶塗工層を設けたのち、第３表に示す条件で、紫外線照射を行い、次いでオーブンにて１００℃で１分間加熱処理を行った。その後、ネマチック液晶化合物（前出）の粉末を液晶層に追加し、さらに液晶が十分に溶融するまで、１００℃にて加熱することにより、膨潤処理を行い、光学積層体を作製し、選択反射帯域の測定を行った。その結果を第３表に示す。
【００７１】
【表３】
2006003883.tif 000006
【００７２】
第３表の結果から、液晶の膨潤においても、広帯域化が起こることが確認された。
【００７３】
実施例８、９及び比較例１４、１５
実施例１と同様にして、基材上に液晶塗工層を設けたのち、第４表に示す条件で、紫外線照射を行った。次に、下記の式［５］で示されるビスフェノール型エポキシアクリレート［新中村化学工業社製、商品名「ＥＡ１０２０」］を液晶層に追加し、オーブンにて１００℃で１分間加熱処理をすることにより、光学積層体を作製し、選択反射帯域の測定を行った。その結果を第４表に示す。
【００７４】
【化３】
2006003883.tif 000007
【００７５】
【表４】
2006003883.tif 000008
【００７６】
第４表の結果から、非液晶化合物を用いて処理を行っても広帯域化が起こることが確認された。
【００７７】
実施例１０及び比較例１６、１７
実施例１と同様にして、基材上に液晶塗工層を設けたのち、第５表に示す条件で、紫外線照射、加熱処理を行ったのち、紫外線を１５０ｍＪ／ｃｍ2の照射量にて後照射することにより、光学積層体を作製し、選択反射帯域の測定を行った。その結果を第５表に示す。
【００７８】
【表５】
2006003883.tif 000009
【００７９】
第５表から、半硬化過程における紫外線の照射量が０.２ｍＪ／ｃｍ2の場合、硬化処理後でも広帯域化効果が、かなり維持されていることが分かる。
【００８０】
製造例１  位相差素子（ポジティブレターダー）の製造
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［「ダイラークＤ３３２」、ノバケミカル社製、Ｔｇ＝１３１℃］、透明樹脂材料としてノルボルネン系樹脂［「ゼオノア１０２０」、日本ゼオン社製、Ｔｇ＝１０５℃］を用い、共押出し法によって、ノルボルネン系樹脂層（厚み５０μｍ）／スチレン−無水マレイン酸共重合体層（厚み２００μｍ）／ノルボルネン系樹脂層（厚み５０μｍ）の３層構造を有する積層体を得た。
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。
延伸後の積層体（位相差素子）の平均厚みは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。レターテーションは面内Ｒｅ＝１０ｎｍ、厚み方向Ｒｔｈ＝−３００ｎｍであった。
【００８１】
製造例２  広帯域１／４波長板の製造
固有複屈折値が正の材料として、ノルボルネン系樹脂［「ゼオノア１４２０」、日本ゼオン社製、Ｔｇ＝１３６℃］及び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［「ダイラークＤ３３２」、ノバケミカル社製、Ｔｇ＝１３１℃］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を通してから、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。
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におけるレター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。
【００８２】
製造例３  光学積層体の製造
厚み１００μｍ、幅６８０ｍｍ、長さ５００ｍのノルボルネン系重合体製基材［日本ゼオン(株)製、「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。その後、基材上の両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連続的に塗布、乾燥して厚みがそれぞれ１μｍの配向膜を形成した。その後、両方の配向膜上にラビング処理を実施した。
式［３］で示されるネマティック液晶化合物９６.０８重量部、式［４］で示されるカイラル剤３.９２重量部、光吸収剤（光重合開始剤）「Ｉｒｇａｃｕｒｅ  ９０７」（前出）３.１重量部、及び界面活性剤［セイミケミカル社製、商品名「ＫＨ−４０」］０.１重量部、メチルエチルケトン１５５重量部からなる塗工液を、０.５μｍのフィルターにてろ過して調製した。その後、配向膜上に乾燥厚みが４μｍになるように塗工することにより液晶塗工層を形成した。次に、紫外線（ＵＶ）照射装置を用い、前記液晶塗工層に０.２ｍＷ／ｃｍ2で１秒間紫外線を照射した。その際、３１３ｎｍのバンドパスフィルターを使用した。その後１００℃で１分間加熱した。そして再度同条件にて紫外線照射と加熱の操作を行い、１５０ｍＷ／ｃｍ2で２秒間後照射することによりコレステリック液晶層１を得た。得られたコレステリック液晶層１は、６２５ｎｍ付近に選択反射の中心があり、選択反射帯域が約１９０ｎｍであった。
その後、式［３］で示されるネマティック液晶化合物９４.８９重量部、下記の式［４］で示されるカイラル剤５.１１重量部、光吸収剤（光重合開始剤）「Ｉｒｇａｃｕｒｅ  ９０７」（前出）３.１重量部、及び界面活性剤［セイミケミカル社製、商品名「ＫＨ−４０」］０.１重量部、メチルエチルケトン１５５重量部からなる塗工液を同様にろ過し、基材のもう一方の面に同様の操作にて、塗工、広帯域化、硬化させることによりコレステリック液晶層２を得た。得られたコレステリック液晶層２は、５６０ｎｍ付近に選択反射の中心があり、選択反射帯域は約３００ｎｍ以上であった。
【００８３】
実施例１１
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、製造例３で得られた光学積層体、市販の１／４波長板を配置して偏光光源装置を作製した。さらに前記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３であり、色視野角はやや着色があった。
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。
【００８４】
実施例１２
実施例１１において、市販の１／４波長板の代わりに、製造例２で得られた広帯域１／４波長板を用いた以外は、実施例１１と同様にして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、色視野角は良であった。
【００８５】
実施例１３
実施例１１において、光学積層体と市販の１／４波長板との間に、製造例１で得られた位相差素子を配置した以外は、実施例１１と同様にして、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、色視野角は良であった。
【００８６】
実施例１４
実施例１３において、市販の１／４波長板の代わりに、製造例２で得られた広帯域１／４波長板を用いた以外は、実施例１３と同様にして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、色視野角は極めてよく、表示面全面にわたって着色がなかった。
【産業上の利用可能性】
【００８７】
本発明方法によれば、輝度向上フィルムの部材として好適な広帯域円偏光分離機能をもつコレステリック液晶層を有する光学積層体を、短時間で、生産性よく、効率的に製造することができる。また、この方法で得られた光学積層体と１／４波長板と位相差素子とを組み合わせた光学素子は、輝度向上部材として、液晶表示装置などのバックライトユニットなどとして用いられる偏光光源装置等に好適に使用される。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】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２】本発明の液晶表示装置の１例の構成を示す断面図である。
【図３】光吸収剤の平均分子吸光係数と、膜の深さ及び光の強度との関係の１例を示すグラフである。
【図４】バンドパスフィルターにおける波長と透過率との関係の１例を示すグラフである。
【図５】各光吸収剤における波長と分子吸光係数との関係を示すグラフである。
【図６】実施例１及び比較例１で得られた光学積層体における波長と透過度と関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００８９】
１  導光板
２ａ  光反射層
３ａ  光拡散シート
４  光源
５  光学積層体
６  位相差素子
７  １／４波長板
８  偏光板
９  光源ホルダ
１０  液晶セル
１１  偏光板
１２  光拡散シート
３０  偏光光源装置
４０  液晶表示装置
【図１】
2006003883.tif 000010
【図２】
2006003883.tif 000011
【図３】
2006003883.tif 000012
【図４】
2006003883.tif 000013
【図５】
2006003883.tif 000014
【図６】
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