(57)【要約】【課題】光エネルギー効率が高く、かつ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偏光光源装置、及びそれを用いた液晶表示装置を提供する。【解決手段】少なくとも光源と、コレステリック液晶層を含む円偏光分離素子と、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である位相差素子と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である。【選択図】　図２
2004133318.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも光源と、コレステリック液晶層を含む円偏光分離素子と、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である位相差素子とを有することを特徴とする偏光光源装置。
【請求項２】
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１記載の偏光光源装置。
【請求項３】
位相差素子が、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少なくとも含むものである請求項１又は２記載の偏光光源装置。
【請求項４】
位相差素子が、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と、透明樹脂材料から構成される補強層とを積層した多層フィルムである請求項３記載の偏光光源装置。
【請求項５】
負の固有複屈折値を有する材料が芳香族ビニル系重合体であり、補強層を構成する透明樹脂材料が脂環式構造含有重合体樹脂である請求項４記載の偏光光源装置。
【請求項６】
さらに、１／４波長板を有する請求項１ないし５のいずれかに記載の偏光光源装置。
【請求項７】
１／４波長板が、広帯域１／４波長板である請求項６記載の偏光光源装置。
【請求項８】
コレステリック液晶層を含む円偏光分離素子が、波長４１０〜４７０ｎｍ、波長５２０〜５８０ｎｍ及び波長６００〜６６０ｎｍのいずれの波長域の光についても円偏光分離機能を有するものである請求項１ないし７のいずれかに記載の偏光光源装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、偏光光源装置及びそれを用いた液晶表示装置に関する。さらに詳しくは、本発明は、特に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、光エネルギーの利用効率が高い上、正面から見た場合でも、斜め方向から見た場合でも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、かつ製造コストの低い経済的に有利な偏光光源装置、及び該偏光光源装置を備えた上記の優れた機能を有する液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＣＲＴ表示装置に比べて、小型でコンパクトな液晶表示装置を備えた様々な機器が普及してきている。例えばパーソナルコンピュータあるいはビデオカメラ等民生用機器を始めとして各種機器の小型化に対する市場ニーズは高く、具体的には、ラップトップ型コンピュータあるいは液晶モニタ付カメラと呼ばれる小型化された携帯可能な機器が広く普及してきた。これらの機器において、液晶表示装置を具備することは必須となっており、あわせてカラー表示化、高輝度化など高機能高性能化への要求は強い。
この液晶表示装置は、液晶層を背面から照らして発光させるバックライト方式が普及し、液晶層の下面側にバックライトユニットが装備されている。図１は、一般的なバックライトユニットの１例の構成を示す概略断面図である。バックライトユニット２０は、図１に示すように、冷陰極管などの光源４と、入射端面１ｂが光源４の近傍に位置するように配置した導光板１と、導光板１の出射側の面（表面側）に配設された光学シート３と、導光板１の光学シート３とは反対側（裏面側）に配設した光反射シート２とで構成されている。そして、導光板１の光反射シート２側の面には、均一な拡散光を得るために、所定形状の微細パターン１ａが形成されている。なお、この図１においては導光板１の微細パターンは、光反射シート２側の面に設けられているが、これに限定されるものではなく、該パターンを出射側の面に設けてもよい。導光板１の表面側に配設された光学シート３としては、光拡散シート３ａや、その表面側に設けられるプリズムシート３ｂなどを挙げることができる。
このバックライトユニットの機能を説明すると、まず、光源４より、導光板１の入射端面１ｂに入射した光は、導光板１の裏面側の微細パターン１ａ又は光反射シート２及び各側面で反射され、導光板１の表面側から出射される。導光板１から出射した光は、この図１においては、光拡散シート３ａに入射し、拡散され、光拡散シート３ａの表面より出射される。その後、光拡散シート３ａから出射された光は、プリズムシート３ｂに入射し、プリズムシート３ｂの表面に形成されたプリズム部（図示せず）によって、略法線方向にピークを示す分布の光として出射される。このように、光源４から出射された光が、光拡散シート３ａによって拡散され、またプリズムシート３ｂによって、略法線方向にピークを示すように屈折され、さらに図において上方に位置する液晶層（図示せず）全面を照明するものである。なお、導光板１の反射性能をどのように改善しても、一定の光線が裏面側へも出射してしまうので、導光板１の裏面側には、裏面側への光線の拡散を低減し、液晶表示装置の輝度の向上を図るために、光反射シート２が配設されている。
しかしながら、このような従来の液晶表示装置においては、光拡散シート及びプリズムシートを配設することにより、輝度のむらは減少できるものの、バックライトユニットから出射される光エネルギーの利用効率が低く、該光エネルギーの利用効率を高めることは、重要な技術的課題となっていた。
バックライトユニットからの出射光は自然光である。一方、液晶パネルの入射／出射面には偏光板が設けられており、この偏光板は直線偏光しか透過させず、その他の光は、該偏光板内に吸収されてしまう。したがって、直線偏光として透過する光は、該偏光板への入射光の５０％以下であり、このことが、液晶表示装置の高輝度化や低消費電力化を困難とする一因となっていた。
したがって、バックライトユニットからの出射光を直線偏光にするか、あるいは液晶表示素子を透過できない偏光方向の光を反射させて再利用することができれば、全体としてバックライトユニットから出射される光エネルギーの利用効率を高めることができる。
後者の方法として、光エネルギーの利用効率を上げるために、各種の輝度向上部材が開発され、実用化されている。例えば低屈折率フィルムと高屈折率フィルムを交互に積層した多層積層フィルム（例えば、特許文献１参照）や、コレステリック液晶フィルム、好ましくは該コレステリック液晶フィルムと、その出光面に設けられた１／４波長板との組合わせからなる輝度向上部材（例えば、特許文献２参照）などが知られている。
前記多層積層フィルムは、所定偏光軸の直線偏光を透過して、他の光は反射する特性を有し、その透過光をそのまま偏光板に偏光軸を揃えて入射させることにより、偏光板による吸収ロスを抑制しつつ、効率よく透過させることができる。しかしながら、該多層積層フィルムは、屈折率の異なる２種のフィルムを交互に約８００層積層させた積層数の極めて多い積層構造を有しており、その製造がやっかいであって、コスト高になるのを免れないという欠点を有している。
一方、コレステリック液晶フィルムと１／４波長板との組合わせからなる輝度向上部材においては、コレステリック液晶フィルムは、光源より導光板を経由して出た自然光を、左右一方の円偏光からなる反射光と透過光に分離する機能を有している。そして、反射された円偏光成分は光反射シートで再び反射されて戻され、光拡散シートで自然光に近い状態に戻されて、再度コレステリック液晶フィルムに入る。これを繰り返すことにより、理論的には光のほぼ全成分が利用されることになる。このようなコレステリック液晶フィルムでは、そのまま偏光板に入射させることもできるが、吸収ロスを抑制する点から、その透過円偏光を１／４波長板を介して直線偏光化して偏光板に入射させることが有利である。
しかしながら、このようなコレステリック液晶フィルムと１／４波長板との組合わせからなる輝度向上部材は、前述の多層積層フィルムに比べて製造が簡単であるものの、コレステリック液晶層に特有のブルーシフト、すなわち、コレステリック液晶層に斜め入射した光の波長が短波長側にシフトして透過することにより、上記輝度向上部材を液晶表示装置に適用した場合に、斜視方向の表示にブルーシフトによる着色が発生し、表示品位を低下させるという問題があった。
このような問題を解決するために、透過光を拡散させて、各種の色光を混同して全方向での同色化を図り、色むらを防止して色の強さも緩和する方式が試みられている。従来、その方式として、例えばコレステリック液晶層のグランジャン配向に拡散源となるディスクリネーション（配向欠陥）を生じさせる方式や、光拡散板を付加配置する方式などが知られている。しかしながら、前者の方式では、色むら防止に要するディスクリネーションの程度が強くて本来の円偏光分離機能が大きく低下して、輝度向上率も低下するという問題があり、また後者の光拡散板を付加配置する方式においては、偏光が解消されて正面輝度が低下するという問題があった。
【特許文献１】
特表平９−５０６８３７号公報
【特許文献２】
特開平６−２８１８１４号公報
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような事情のもとで、特に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、光エネルギーの利用効率が高い上、正面方向から見た場合でも、斜め方向から見た場合でも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、かつ製造コストの低い経済的に有利な偏光光源装置、及び該偏光光源装置を備えた上記の優れた機能を有す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。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
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、従来知られているコレステリック液晶層を含む円偏光分離素子に、さらに位相差補償部材として、面方向の屈折率と厚み方向の屈折率とが特定の関係にある位相差素子、好ましくは面内のレターデーションを実質的に有さず、かつ厚み方向のレターデーションが特定の範囲にある位相差素子を組み合わせることにより、前記の優れた特性を有する偏光光源装置が得られることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
すなわち本発明は、
（１）少なくとも光源と、コレステリック液晶層を含む円偏光分離素子と、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である位相差素子とを有することを特徴とする偏光光源装置、
（２）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第１項記載の偏光光源装置、
（３）位相差素子が、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少なくとも含むものである第１項又は第２項記載の偏光光源装置、
（４）位相差素子が、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と、透明樹脂材料から構成される補強層とを積層した多層フィルムである第３項記載の偏光光源装置、
（５）負の固有複屈折値を有する材料が芳香族ビニル系重合体であり、補強層を構成する透明樹脂材料が脂環式構造含有重合体樹脂である第４項記載の偏光光源装置、
（６）さらに、１／４波長板を有する第１項ないし第５項のいずれかに記載の偏光光源装置、
（７）１／４波長板が、広帯域１／４波長板である第６項記載の偏光光源装置、
（８）コレステリック液晶層を含む円偏光分離素子が、波長４１０〜４７０ｎｍ、波長５２０〜５８０ｎｍ及び波長６００〜６６０ｎｍのいずれの波長域の光についても円偏光分離機能を有するものである第１項ないし第７項のいずれかに記載の偏光光源装置、及び
（９）第１項ないし第８項のいずれか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。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明の偏光光源装置は、少なくとも光源、円偏光分離素子及び位相差素子を有するものである。
前記光源としては、特に制限はなく、従来公知のもの、例えば冷陰極管、エレクトロルミネッセンス素子（ＥＬＤ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）などが挙げられるが、液晶表示装置のバックライトなどには、一般にエッジライト方式の導光板と冷陰極管との組合わせが多用されている。
前記円偏光分離素子はコレステリック液晶層を含む素子である。このコレステリック液晶層は、一般に、厚み方向に螺旋を描くような規則的なねじれを有する液晶分子からなる。このような光学媒体では、ピッチ（液晶分子が３６０°回転するのに必要な厚み）と入射光の波長がほぼ等しい場合、旋光性と選択反射性を示すことが知られている（例えば、液晶とディスプレイ応用の基礎、コロナ社、ＩＳＢＮ４−３３９−００６２０−３）。旋光性とは、入射光が直線偏光の場合に、その偏光面が透過距離に比例して回転する現象である。選択反射性とは、入射光のうち特定の波長帯域において、特定の円偏光成分を透過し、これと回転方向が反対の円偏光成分を反射する性質である。さらにコレステリック液晶層は、入射光のうち、ねじれ方向と同方向に回転する円偏光成分を反射し、その反射光の回転方向も同一方向となるのに対し、逆方向に回転する円偏光成分は透過させる性質を有する。
【０００６】
本発明に用いるコレステリック液晶層は、可視光の全波長領域にわたって円偏光分離機能を有するもの、すなわち、波長４１０〜４７０ｎｍ、波長５２０〜５８０ｎｍ、波長６００〜６６０ｎｍのいずれの波長域の光についても円偏光分離機能を有するものであることが肝要である。このようなコレステリック液晶層としては、（ｉ）選択的に反射する光の中心波長が異なるコレステリック液晶層を組み合わせたもの、（ｉｉ）一つのコレステリック液晶層からなり、厚み方向に対して螺旋のピッチが連続的に変化するものなどが挙げられる。
上記（ｉ）のタイプのものの場合には、各層で反射される円偏光の位相状態をそろえて各波長領域で異なる偏光状態となることを防止し、利用できる状態の偏光を増量する観点より、同じ方向の円偏光を反射するもの同士を組み合わせるのが好ましい。またこの場合には、反射光の中心波長に基づき波長順序で各コレステリック液晶層が積層されていることが、大視野角時の波長シフトを抑制する観点からより好ましい。
反射光の中心波長に基づき波長順序でコレステリック液晶層を積層する方法としては、例えば、選択反射光の中心反射が４７０ｎｍ、５５０ｎｍ、６４０ｎｍ、７７０ｎｍであるコレステリック液晶層をそれぞれ作製し、これらのコレステリック液晶層を任意に選択して、選択反射光の中心波長の順序で３〜７層積層する方法が挙げられる。
選択反射光の中心波長が異なる複数のコレステリック液晶層を積層する方法としては、例えば、単なる重ね置き、粘着剤などの接着剤を介した接着などの方法が挙げられる。
【０００７】
上記（ｉｉ）のコレステリック液晶層は、次のようにして形成することができる。先ず、特定波長の紫外線照射により異性化してキラル化剤となる化合物、液晶および紫外線吸収剤とを含有してなる液晶層に、表面（紫外線照射面）側から深さ方向に連続的に照射光強度が減衰するように、前記特定波長の紫外線を照射する。これにより、キラル化剤の存在量が表面側から深さ方向に連続的に減少した状態、すなわち、液晶の螺旋ピッチが液晶層の厚み方向に連続的に変化した状態の液晶層が得られる。次いで、前記特定波長の紫外線とは異なる波長の紫外線を液晶層に照射して、液晶層全体を硬化させることにより、この螺旋ピッチの傾斜的変化した状態を固定化させる。このようにして得られるコレステリック液晶層は、深さ方向に対して連続的に螺旋構造のピッチが変化しているものであり、可視光域すべての波長帯域で円偏光分離機能を有する。
このようなタイプのコレステリック液晶層としては、例えば、ＳＩＤ’９５，Ａｓｉａ　Ｄｉｓｐｌａｙ．，ｐ７３５（１９９５年）、液晶、第２巻、第２号、３２−３９頁（１９９８年）などに記載されたものがある。
本発明に用いるコレステリック液晶の材料としては液晶ポリマーが好ましく、この液晶ポリマーには特に制限はなく、液晶配向性を付与する共役性の直線状原子団（メソゲン）がポリマーの主鎖に導入された液晶ポリマー、該メソゲンがポリマーの側鎖に導入されたタイプの液晶ポリマーなど、種々のものを使用することができる。
【０００８】
前記メソゲンがポリマーの主鎖に導入された液晶ポリマーとしては、例えば、屈曲性を付与するスペーサ部を必要に応じ介してパラ置換環状化合物などからなるメソゲン基を結合した構造を有する、例えばポリエステル系やポリアミド系、ポリカーボネート系やポリエステルイミド系などのポリマーが挙げられる。
また、前記メソゲンがポリマーの側鎖に導入された液晶ポリマーとしては、例えば、ポリアクリレートやポリメタクリレート、ポリシロキサンやポリマロネートなどを主鎖骨格とし、側鎖として必要に応じて共役性の原子団からなるスペーサ部を介してパラ置換環状化合物などからなる低分子結晶化合物（メソゲン部）を有するもの、低分子カイラル剤含有のネマチック系液晶ポリマー、キラル成分導入の液晶ポリマー、ネマチック系とコレステリック系の混合液晶ポリマーなどが挙げられる。
また、例えば、アゾメチン形やアゾ形、アゾキシ形やエステル形、ビフェニル形やフェニルシクロヘキサン形、ビシクロヘキサン形のようなパラ置換芳香族単位やパラ置換シクロヘキシル単位などからなるネマチック配向性を付与するパラ置換環状化合物を有するものに、不斉炭素を有する化合物などからなる適宜なキラル成分や低分子カイラル剤などを導入する方法などにより、コレステリック配向性のものとすることもできる（特開昭５５−２１４７９号公報、米国特許第５３３２５２２号明細書など）。ここで、パラ置換環状化合物におけるパラ位の末端置換基としては、例えば、シアノ基やアルキル基、アルコキシル基などが挙げられる。
【０００９】
また、前記スペーサ部としては、例えば、ポリメチレン鎖やポリオキシメチレン鎖などが挙げられる。スペーサ部を形成する構造単位に含まれる炭素数は、メソゲン部の化学構造などにより適宜に決定され、一般にはポリメチレン鎖の場合には、０〜２０、好ましくは２〜１２であり、ポリオキシメチレン鎖の場合には、炭素数が０〜１０、好ましくは１〜３である。
前記メソゲンがポリマーの主鎖に導入されたタイプのポリマーを製造する方法としては、例えば、成分モノマーをラジカル重合、カチオン重合またはアニオン重合などにより重合する方法が挙げられる。また、前記メソゲンがポリマーの側鎖に導入されたタイプのポリマーを製造する方法としては、例えば、アクリル酸やメタクリル酸のエステルのようなビニル系モノマーに、所望によりスペーサ部を介してメソゲン基を導入したモノマーを、ラジカル重合法などにより重合する方法、ポリオキシメチルシリレンのＳｉ−Ｈ結合を介し白金系触媒の存在下にビニル置換メソゲンモノマーを付加反応させる方法、主鎖ポリマーに付与した官能基を介して相間移動触媒を用いたエステル化反応によりメソゲン基を導入する方法、マロン酸の一部に必要に応じスペーサ基を介してメソゲン基を導入したモノマーとジオールとを重縮合反応させる方法などが挙げられる。
コレステリック液晶層の厚み（複数の層からなる場合には全体の厚み）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、１〜５０μｍ、好ましくは２〜３０μｍ、より好ましくは２〜１０μｍである。また、支持基材を有する場合には、その基材を含めた合計厚みが、通常２０〜２００μｍ、好ましくは２５〜１５０μｍ、より好ましくは３０〜１００μｍである。
【００１０】
本発明における円偏光分離素子は、ベースフィルム上に、前記コレステリック液晶層を形成することにより、作製することができる。
この際用いられるベースフィルムとしては、例えば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、アモルファスポリオレフィン、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。薄膜化の観点からは、合成樹脂フィルムが好ましく、偏光状態の変化の防止により光の利用効率の向上の観点から、複屈折による位相差の小さいものが好ましい。
ベースフィルム上に液晶層を形成する方法としては、例えば、ベースフィルム上に、液晶ポリマーの溶媒溶液を、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、流延成膜法、バーコート法、グラビア印刷法等の公知の塗工方法で塗膜を形成し、乾燥処理する方法等が挙げられる。液晶ポリマーの溶媒としては、例えば、塩化メチレン、シクロヘキサノン、トリクロロエチレン、テトラクロロエタン、Ｎ−メチルピロリドン、テトラヒドロフランなどが挙げられる。
【００１１】
また、液晶層を形成する方法として、液晶ポリマーの加熱溶融物、好ましくは等方相を呈する状態の加熱溶融物を、ベースフィルム上に、上述した塗工方法に応じた方法により塗膜を形成し、必要に応じて溶融温度を維持しつつ、さらに薄層に展開して固化させる方法を採用することができる。
液晶層を形成するために行なう加熱処理の温度は、液晶ポリマーのガラス転移温度から等方相転移温度までの温度範囲、すなわち液晶ポリマーが液晶を呈する温度範囲である。また、配向状態は、ガラス転移温度未満に冷却することで固定化することができる。
一方、前記位相差素子は、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を満たすことが必要である。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、当該素子全体の平均値の屈折率が、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。
【００１２】
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。
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とは、分子が一軸性の秩序をもって配向した際に、光学的に負の一軸性を示す特性を有するものをいう。
前記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。
【００１３】
芳香族ビニル系重合体とは、芳香族ビニル単量体の単独重合体、これらの２種以上の共重合体、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。
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。
本発明に用いる芳香族ビニル系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１１０℃以上、より好ましくは１２０℃以上である。
【００１４】
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補強層を積層したものが好適である。
【００１５】
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、脂環式構造含有重合体樹脂、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、ポリスチレン系重合体、ポリオレフィン系重合体、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、脂環式構造含有重合体樹脂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、脂環式構造含有重合体樹脂が特に好ましい。
脂環式構造含有量合体樹脂は、重合体樹脂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樹脂および側鎖に脂環式構造を有する重合体樹脂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６〜１５個である。
【００１６】
脂環式構造を有する重合体樹脂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、位相差素子の耐熱性が低下するおそれがある。
脂環式構造含有重合体樹脂に特に制限はなく、例えば、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、及びこれら重合体の水素化物などが挙げられる。これらの中でも、耐熱性及び機械的強度に優れることなどから、ノルボルネン系重合体水素化物、ビニル脂環式炭化水素重合体及びその水素化物が好ましい。
ノルボルネン系重合体としては、ノルボルネン系単量体の開環重合体、ノルボルネン系単量体とこれと、共重合可能な単量体との開環重合体、ノルボルネン系単量体付加重合体、ノルボルネン系単量体とこれと共重合可能な単量体との付加重合体、これらの重合体の水素化物などを挙げることができる。これらの中で、ノルボルネン系単量体の開環重合体の水素化物は、耐熱性及び機械的強度が特に良好であり、特に好適に用いることができる。
ノルボルネン系単量体としては、例えば、ビシクロ［２．２．１］ヘプト−２−エン（慣用名：ノルボルネン）、トリシクロ［４．３．０．１２，５］デカ−３，８−ジエン（慣用名：ジシクロペンタジエン）、７，８−ベンゾトリシクロ［４．３．０．１２，５］デカ−３−エン（慣用名：メタノテトラヒドロフルオレン）、テトラシクロ［４．４．０．１２，５．１７，１０］ドデカ−３−エン（慣用名：テトラシクロドデセン）、及びこれらの化合物の誘導体（環に置換基を有するもの）などを挙げることができる。ここで、置換基としては、例えばアルキル基、アルキレン基、アルコキシカルボニル基、カルボキシル基などが挙げられる。また、これらの置換基は、同一でも相異なっていてもよく、複数個が環に結合していてもよい。ノルボルネン系単量体は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。
【００１７】
ノルボルネン系単量体と共重合可能な他の単量体としては、例えば、シクロヘキセン、シクロヘプテン、シクロオクテンなどのモノ環状オレフィン類及びその誘導体；シクロヘキサジエン、シクロヘプタジエンなどの環状共役ジエン及びその誘導体；などが挙げられる。
ノルボルネン系単量体の開環重合体及びノルボルネン系単量体とこれと共重合可能な他の単量体との開環共重合体は、単量体を開環重合触媒の存在下に重合することにより得ることができる。
用いる開環重合触媒としては、例えば、ルテニウム、オスミウムなどの金属のハロゲン化物と、硫酸塩又はアセチルアセトン化合物、及び還元剤とからなる触媒；あるいは、チタン、ジルコニウム、タングステン、モリブデンなどの金属のハロゲン化物又はアセチルアセトン化合物と、有機アルミニウム化合物とからなる触媒；などが挙げられる。
【００１８】
ノルボルネン系単量体の付加重合体及びノルボルネン系単量体とこれと共重合可能な他の単量体との付加共重合体は、単量体を付加重合触媒の存在下に重合することにより得ることができる。
付加重合触媒としては、例えば、チタン、ジルコニウム、バナジウムなどの金属の化合物と有機アルミニウム化合物からなる触媒などを用いることができる。ノルボルネン系単量体と付加共重合可能な他の単量体としては、例えば、エチレン、プロピレン、１−ブテン、１−ペンテン、１−オクテン、１−デセン、１−ドデセン、１−テトラデセン、１−ヘキサデセン、１−オクタデセン、１−エイコセンなどの炭素数２〜２０のα−オレフィン及びこれらの誘導体；シクロブテン、シクロペンテン、シクロへキセン、シクロオクテン、３ａ，５，６，７ａ−テトラヒドロ−４，７−メタノ−１Ｈ−インデンなどのシクロオレフィン及びこれらの誘導体；１，４−ヘキサジエン、４−メチル−１，４−ヘキサジエン、５−メチル−１，４−ヘキサジエン、１，７−オクタジエンなどの非共役ジエンなどが挙げられる。これらの単量体は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、α−オレフィンが好ましく、エチレンがより好ましい。
本発明に用いる単環の環状オレフィン系重合体としては、例えば、シクロヘキセン、シクロヘプテン、シクロオクテンなどの付加重合体が挙げられる。
本発明に用いる環状共役ジエン系重合体としては、例えば、シクロペンタジエン、シクロヘキサジエンなどの環状共役ジエン系単景体をｌ，２−付加重合又はｌ，４−付加重合した重合体が挙げられる。
【００１９】
ノルボルネン系重合体、単環の環状オレフィン系重合体及び環状共役ジエン系重合体の分子量は使用目的に応じて適宜選定されるが、溶媒としてシクロヘキサン（重合体樹脂が溶解しない場合はトルエン）を用いたゲル・パーミエーション・クロマトグラフィーで測定したポリイソプレン又はポリスチレン換算の重量平均分子量（Ｍｗ）で、通常５，０００〜５００，０００、好ましくは８，０００〜２００，０００、より好ましくは１０，０００〜１００，０００である。
【００２０】
本発明に用いるビニル脂環式炭化水素重合体は、ビニルシクロアルケン又はビニルシクロアルカン由来の繰り返し単位を有する重合体である。ビニル脂環式炭化水素重合体としては、例えば、ビニルシクロヘキサンなどのビニル基を有するビニルシクロアルカン、ビニルシクロへキセンなどのビニル基を有するビニルシクロアルケンなどのビニル脂環式炭化水素化合物の重合体及びその水素化物；スチレン、α−メチルスチレンなどのビニル芳香族炭化水素化合物の重合体の芳香環部分水素化物などが挙げられる。
また、ビニル脂環式炭化水素重合体は、ビニル脂環式炭化水素化合物やビニル芳香族炭化水素化合物と、これらの単量体と共重合可能な他の単量体とのランダム共重合体の芳香族部分の水素添加物、ブロック共重合体の芳香族部分の水素添加物であってもよい。ブロック共重合としては特に制限されない。ブロック共重合としては、例えば、ジブロック、トリブロック、又はそれ以上のマルチブロックや傾斜ブロック共重合などが挙げられる。
【００２１】
ビニル脂環式炭化水素重合体の分子量は使用目的に応じて適宜選択されるが、溶媒としてシクロヘキサン（重合体樹脂が溶解しない場合はトルエン）を用いたゲル・パーミエーション・クロマトグラフィーにより測定したポリイソプレン又はポリスチレン換算の重量平均分子量（Ｍｗ）が、通常１０，０００〜３００，０００、好ましくは１５，０００〜２５０，０００、より好ましくは２０，０００〜２００，０００の範囲である場合に、成形体の機械的強度及び成形加工性とが高度にバランスされ好適である。
ノルボルネン系単量体の開環重合体の水素化物、ノルボルネン系単量体とこれと開環共重合可能なその他の単量体との開環共重合体の水素化物、ノルボルネン系単量体の付加重合体の水素化物、ノルボルネン系単量体とこれと共重合可能なその他の単量体との付加重合体の水素化物、ビニル脂環式炭化水素化合物の重合体の水素化物、ビニル芳香族炭化水素化合物の重合体の芳香族部分の水素化物、ビニル脂環式化合物やビニル芳香族炭化水素化合物と、これらの単量体と共重合可能な他の単量体との共重合体の水素化物は、これらの重合体の溶液に、ニッケル、パラジウムなどの遷移金属を含む公知の水素化触媒を添加し、炭素−炭素不飽和結合を好ましくは９０％以上水素化することによって得ることができる。
【００２２】
本発明に好適に用いる脂環式構造含有重合体樹脂は、その分子量２，０００以下の樹脂成分（すなわち、オリゴマー成分）の含有量が５重量％以下が、好ましく、より好ましくは３重量％以下、さらに好ましくは２重量％以下である。オリゴマ一成分の量が多いと樹脂積層体を延伸する際に、表面に微細な凹凸が発生したり、厚みむらを生じたりして面精度が悪くなる。
オリゴマー成分の量を低減するためには、重合触媒や水素化触媒の選択、重合、水素化などの反応条件、樹脂を成形用材料としてペレット化する工程における温度条件、などを最適化すればよい。オリゴマーの成分量は、シクロヘキサン（重合体樹脂が溶解しない場合はトル工ン）を用いたゲル・パーミエーション・クロマトグラフィーによって測定することができる。
【００２３】
本発明において、透明樹脂材料からなる層（Ｂ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（Ａ層）と透明樹脂材料からなる層（Ｂ層）との積層構造の場合、該Ａ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。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（Ａ層）と透明樹脂材料からなる層（Ｂ層）との積層構造を含む場合、Ａ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ＴｇＡとＢ層に用いる透明樹脂材料のガラス転移温度ＴｇＢとが、ＴｇＡ＞ＴｇＢであることが好ましく、ＴｇＡ−２０≧ＴｇＢであることがさらに好ましい。ＴｇＢがＴｇＡと同等以上であると、特にＢ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Ｂ層の屈折率異方性がＡ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。
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（Ａ層）と透明樹脂材料からなる層（Ｂ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（Ａ層）の両面に、透明樹脂材料からなる層（Ｂ層）が積層されることが好ましく、この場合２層のＢ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Ｂ層を積層する場合は、重ねるＢ層の数に限りはないが、通常は１層である。
【００２４】
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。
【００２５】
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（Ａ層）と透明樹脂材料からなる層（Ｂ層）との間に接着剤層（Ｃ層）を設けてもよい。
接着剤層（Ｃ層）は、Ａ層に用いる固有複屈折値が負の材料とＢ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。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。本発明において、エチレン系共重合体の変性を行うと、積層構造体成形時のハンドリング性や接着力の耐熱劣化性を向上させることができる。
前記接着剤層（Ｃ層）の厚さは、好ましくはｌ〜５０μｍ、さらに好ましくは５〜３０μｍである。
さらに本発明に使用する位相差素子が、前記接着剤層（Ｃ層）を含む場合は、Ｃ層に用いる接着剤のガラス転移温度又は軟化点ＴｇＣは、ＴｇＡ＞ＴｇＣであることが好ましく、ＴｇＡ−２０≧ＴｇＣ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、固有複屈折値が負である材料からなる層（Ａ層）の少なくとも片面に、透明樹脂材料からなる層（Ｂ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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。面方向の屈折率をバランスさせ、面内レターデーションを実質的にゼロにする（ポジティブレターダー）には二軸延伸法が好ましい。
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ＴｇＡとすると、（ＴｇＡ−１０）（℃）〜（ＴｇＡ＋２０）（℃）の範囲が好ましく、（ＴｇＡ−５）（℃）〜（ＴｇＡ＋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Ｂ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。
【００２８】
本発明の偏光光源装置は、必須構成要素として、前述の光源、円偏光分離素子及び位相差素子を有するものであるが、さらに、１／４波長板を有するものが好ましい。この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。
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（Ｄ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（Ｅ層）の少なくとも１層とを有し、前記Ｄ層とＥ層における分子鎖の配向方向が等しいものである。前記Ｄ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、脂環式構造含有重合体樹脂、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。
本発明においては、これらの中でも、脂環式構造含有重合体樹脂又は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、脂環式構造含有重合体樹脂がより好ましい。
この脂環式構造含有重合体樹脂の種類については、前記位相差素子において説明したとおりである。
【００２９】
この脂環式構造含有重合体樹脂のガラス転移温度は、使用目的に応じて適宜選択されればよいが、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。
一方、（Ｅ）層を構成する固有複屈折値が負の材料については、前記位相差素子において説明したとおりである。
本発明に用いる１／４波長板においては、前記脂環式構造含有重合体樹脂の溶融粘度は、温度２５０℃、剪断速度１８０ｓｅｃ−１で測定した値で５００〜４，０００Ｐａ・ｓであるのが好ましく、１，０００〜３，０００Ｐａ・ｓであるのがより好ましい。また、前記芳香族ビニル系重合体の溶融粘度は、温度２５０℃、剪断速度１８０ｓｅｃ−１で測定した値で、２００〜３，０００Ｐａ・ｓであることが好ましく、３００〜２，０００Ｐａ・ｓであるのがより好ましい。前記脂環式構造含有重合体樹脂の溶融粘度が５００Ｐａ・ｓ未満若しくは４，０００Ｐａ・ｓを超える場合、または前記芳香族ビニル系重合体の溶融粘度が２００Ｐａ・ｓ未満若しくは３，０００Ｐａ・ｓを超える場合には、共押出法により１／４波長板を製造する際に成膜が不安定になるおそれがある。
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）Ｄ層とＥ層とを別々に成膜し、接着剤層（Ｆ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とする方法、（ロ）共押出法により成膜して積層体を得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。
【００３０】
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。可塑剤は、フィルムの機械的物性を改良するため、又は乾燥速度を向上させるために添加する。用いる可塑剤としては、リン酸エステル又はカルボン酸エステルが挙げられる。
リン酸エステルとしては、例えば、トリフェニルホスフェート、トリクレジルホスフェートなどが挙げられる。カルボン酸エステルとしては、例えば、ジメチルフタレート、ジエチルフタレート、ジブチルフタレート、ジオクチルフタレート、ジフェニルフタレートなどのフタル酸エステル；Ｏ−アセチルクエン酸トリエチル、Ｏ−アセチルクエン酸トリブチルなどのクエン酸エステル；オレイン酸ブチル；リシノール酸メチルアセチル、セバシン酸ジブチルなどの高級脂肪酸エステル；トリメリット酸エステル；などが挙げられる。
劣化防止剤としては、例えば、酸化防止剤、過酸化物分解剤、ラジカル禁止剤、金属不活性化剤、酸捕獲剤、アミン類などが挙げられる。劣化防止剤については、特開平３−１９９２０１号公報、特開平５−１９０７０７３号公報、特開平５−１９４７８９号公報、特開平５−２７１４７１号公報、特開平６−１０７８５４号公報などに記載がある。
これらの添加剤の添加量は、脂環式構造含有重合体樹脂に対して、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。
【００３１】
固有複屈折値が正の材料からなる層（Ｄ層）と固有複屈折値が負の材料からなる層（Ｅ層）を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（Ｄ層とＥ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相の遅相軸を必然的に直交させることができる。
このような１／４波長板は、前記積層体を延伸処理することにより製造することができる。
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。一軸延伸の延伸倍率に特に制限はないが、１．１〜３倍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。
【００３２】
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−１０）℃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。
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、Ｄ層を少なくとも１層と、Ｅ層を少なくとも１層有し、前記Ｄ層とＥ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、Ｄ層／Ｅ層／Ｄ層、又はＥ層／Ｄ層／Ｅ層の層構成を有するのが好ましい。また、前記Ｄ層とＥ層との層間にＦ層（接着剤層）をさらに有し、Ｄ層−Ｆ層−Ｅ層の３層構造、又はＤ層−Ｆ層−Ｅ層−Ｆ層−Ｄ層若しくはＥ層−Ｆ層−Ｄ層−Ｆ層−Ｅ層の５層構造、あるいは、Ｄ層−Ｆ層−Ｅ層−Ｆ層−Ｄ層の５層構造とすることができる。
【００３３】
前記ｃ層を構成する接着剤については、前記位相差素子において説明したとおりである。
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。
図２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、円偏光分離素子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。
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を透過して円偏光分離素子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、再び円偏光分離素子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。円偏光分離素子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。
【００３４】
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。
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３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。
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。
【００３５】
【実施例】
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。
なお、積層体の厚みは、走査式厚み計を用いて測定した。また、位相差素子の三次元屈折率分布、レターデーションは、自動複屈折計［王子計測器社製「ＫＯＢＲＡ−２１」］を用いて測定した。
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」、ノパケミカル社製、Ｔｇ＝１３１℃］、透明樹脂層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（厚さ５０μｍ）／スチレン−無水マレイン酸共重合体層（厚さ２００μｍ）／ノルボルネン系樹脂層（厚さ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。レターテーションは面内Ｒｅ＝１０ｎｍ、厚み方向Ｒｔｈ＝−３００ｎｍであった。
【００３６】
製造例２　円偏光分離素子の製造
（１）
【化１】
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前記の化学式（１−ａ）で表されるモノマー８２ミリモルと化学式（１−ｂ）で表されるモノマー１８ミリモルをテトラヒドロフラン４３ｍＬに加熱溶解させ、５５〜６０℃に安定させて反応器内部を窒素ガスで置換し、酸素不存在下にアゾビスイソブチロニトリル３ミリモルを溶解したテトラヒドロフラン溶液５ｍＬを滴下して６時間重合処理し、その反応液をジエチルエーテル３００ｍＬ中に撹拌下に徐々に注いで白色ポリマーの沈殿物を得、それを遠心分離後乾燥してさらに２回、再沈精製し重量平均分子量７０００の共重合体を得た。この共重合体は、ガラス転移温度が８８℃で、等方相転移温度が２２５℃であり、その間の温度でコレステリック構造を示すものであった。
厚み５０μｍのトリアセチルセルロールフィルムに厚み約０．１μｍのポリビニルアルコール層を設け、それをレーヨン布でラビング処理し、その処理面に前記共重合体の１０重量％塩化メチレン溶液をバーコーターにて塗工し、乾燥後１４０℃で１５分間加熱配向処理して室温にて放冷して液晶ポリマーの配向をガラス状態に固定化した。この液晶ポリマーの厚みは２μｍであり、トリアセチルセルロースフィルムとの一体物からなるフィルム状の光学素子は、鏡面的に青色光を反射する円偏光二色性を示し、この反射光は波長４１０〜４８５ｎｍの左円偏光であった。
【００３７】
（２）化学式（１−ａ）のモノマー８８ミリモル、化学式（１−ｂ）のモノマー１２ミリモルの割合で用いたほかは上記（１）に準じて重量平均分子量７５００の共重合体を得、光学素子を得た。この共重合体は、ガラス転移温度が９２℃で、等方相転移温度が２４０℃であり、その間の温度でコレステリック構造を示すものであった。また光学素子は、鏡面的に赤色光を反射する円偏光二色性を示し、この反射光は波長５８０〜６９５ｎｍの左円偏光であった。
（３）上記（１）及び（２）に準じて得た共重合体を０．４７／０．５３［（１）／（２）］の重量比率で混合し、上記（１）に準じて光学素子を得た。この光学素子は、鏡面的に緑色光を反射する円偏光二色性を示し、この反射光は波長４８０〜５８５ｎｍの左円偏光であった。
（４）上記（１）、（２）及び（３）で得た光学素子を、アクリル系粘着層を介して積層して、波長４１０〜６９０ｎｍの範囲で円偏光二色性を示す円偏光分離素子を作製した。
【００３８】
製造例３　広帯域１／４波長板の製造
正の固有複屈折値を有する材料として、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［「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％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。
【００３９】
実施例１　位相差素子（ポジティブレターダー）を有する偏光光源装置を備えた液晶表示装置の作製
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導光板の出射面側に、順次光拡散シート、製造例２で得られた円偏光分離素子、製造例１で得られた位相差素子及び製造例３で得られた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［富士写真フイルム社製、「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、表示面全面にわたって着色がなく、良好な白表示ができた。
比較例１
実施例１において、製造例１で得られた位相差素子（ポジティブレターダー）を用いなかったこと以外は、実施例１と同様に実施したところ、液晶表示装置の表示面全面にわたって青く着色し、良好な表示ができなかった。
【００４０】
【発明の効果】
本発明の偏光光源装置は、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、光エネルギーの利用効率が高い上、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、かつ製造コストが低く、経済的に有利である。
この偏光光源装置をバックライトユニットとして用いることにより、輝度の向上を図ると共に、斜視による色むらを防止して正面から見た場合でも、斜め方向から見た場合でも広い視野角で輝度と表示品位に優れる液晶表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、一般的なバックライトユニットの１例の構成を示す概略断面図である。
【図２】図２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３】図３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。
【符号の説明】
１　導光板
１ａ　微細パターン
１ｂ　入射端面
２　光反射シート
２ａ　光反射層
３　光学シート
３ａ　光拡散シート
３ｂ　プリズムシート
４　光源
５　円偏光分離素子
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
２０　一般のバックライトユニット
３０　偏光光源装置
４０　液晶表示装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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