(57)【要約】【課題】薄型で、製造工程数が少なく、透過光線の指向性を高めることができる広帯域反射偏光子を提供すること。【解決手段】偏光の選択反射の波長帯域が互いに重なっている少なくとも２層の反射偏光子（ａ）の間に、正面位相差（法線方向）がほぼゼロで、法線方向に対し３０°以上傾けて入射した入射光に対してλ／８以上の位相差を有する位相差層（ｂ）が配置されている偏光素子であって、反射偏光子（ａ）は、重合性ネマチック液晶化合物および重合性カイラル剤を含む混合物を基材上に層状に塗布し、コレステリック螺旋軸が基材面に垂直方向になるように配向させ液晶状態を維持し、かつ前記混合物が酸素を含む気体と接触している状態で、基材側から放射線照射を行い前記混合物を重合硬化させ、酸素重合阻害による厚み方向の重合速度差から、コレステリックピッチ長に変化を形成したコレステリック液晶層を有すること特徴とする偏光素子。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏光の選択反射の波長帯域が互いに重なっている少なくとも２層の反射偏光子（ａ）の間に、
正面位相差（法線方向）がほぼゼロで、法線方向に対し３０°以上傾けて入射した入射光に対してλ／８以上の位相差を有する位相差層（ｂ）が配置されている偏光素子であって、
反射偏光子（ａ）は、
重合性ネマチック液晶化合物および重合性カイラル剤を含む混合物を基材上に層状に塗布し、コレステリック螺旋軸が基材面に垂直方向になるように配向させ液晶状態を維持し、かつ前記混合物が酸素を含む気体と接触している状態で、基材側から放射線照射を行い前記混合物を重合硬化させ、酸素重合阻害による厚み方向の重合速度差から、コレステリックピッチ長に変化を形成したコレステリック液晶層を有すること特徴とする偏光素子。
【請求項２】
基材が、波長３６５ｎｍの紫外光に対する透過率が１０％以上のプラスチックフィルムであることを特徴とする請求項１記載の偏光素子。
【請求項３】
位相差層（ｂ）が、選択反射波長域を可視光領域以外に有するコレステリック液晶相のプラナー配向を固定したものであることを特徴とする請求項１または２記載の偏光素子。
【請求項４】
位相差層（ｂ）が、棒状液晶のホメオトロピック配向状態を固定したものであることを特徴とする請求項１または２記載の偏光素子。
【請求項５】
位相差層（ｂ）が、ディスコチック液晶のネマチック相またはカラムナー相配向状態を固定したものであることを特徴とする請求項１または２記載の偏光素子。
【請求項６】
位相差層（ｂ）が、ポリマーフィルムを２軸配向したものであることを特徴とする請求項１または２記載の偏光素子。
【請求項７】
２軸配向されたポリマーフィルムが、複屈折を有するプラスチックフィルムを２軸延伸して得られるものであることを特徴とする請求項６記載の偏光素子。
【請求項８】
２軸配向されたポリマーフィルムが、複屈折を有するプラスチックフィルムを溶媒キャスト法で成膜し、その際の自己の収縮応力により２軸配向して得られるものであることを特徴とする請求項６記載の偏光素子。
【請求項９】
位相差層（ｂ）が、負の１軸性を有する無機層状化合物を面の法線方向に光軸がなるように配向固定したものであることを特徴とする請求項１または２記載の偏光素子。
【請求項１０】
裏面側に反射層を有する面光源の表面側に請求項１〜９のいずれかに記載の偏光素子を有することを特徴とする照明装置。
【請求項１１】
請求項１０記載の照明装置の光出射側に、液晶セルを有することを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１２】
請求項１〜９のいずれかに記載の偏光素子に、λ／４板が積層されており、透過で直線偏光が得られることを特徴とする直線偏光素子。
【請求項１３】
λ／４板が、２軸延伸して斜め入射光線の位相差補正を行い、視野角改善した位相差板であることを特徴とする請求項１２記載の直線偏光素子。
【請求項１４】
λ／４板が、ネマチック液晶またはスメクチック液晶を塗布、固定化して得られる液晶ポリマー型位相差板であることを特徴とする請求項１２記載の直線偏光素子。
【請求項１５】
請求項１２〜１４のいずれかに記載の直線偏光素子のλ／４板に、さらにλ／２板が積層されていることを特徴とする直線偏光素子。
【請求項１６】
請求項１２〜１５のいずれかに記載の直線偏光素子を、光源側偏光子として液晶セルに積層して用いたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１７】
請求項１２〜１５のいずれかに記載の直線偏光素子の透過軸と、透過軸方向を合わせた吸収型偏光子を、直線偏光子のλ／４板側に積層したことを特徴とする直線偏光子。
【請求項１８】
請求項１７記載の直線偏光子を、光源側偏光子として液晶セルに積層して用いたことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項１９】
液晶セルに対して、視認側に、液晶セルを透過した視認側の光線を拡散する視野角拡大フィルムを配置してなることを特徴とする請求項１８記載の視野角拡大液晶表示装置。
【請求項２０】
視野角拡大フィルムとして、実質的に後方散乱、偏光解消を有さない拡散板を用いたことを特徴とする請求項１９記載の視野角拡大液晶表示装置。
【請求項２１】
各層を、透光性の接着剤または粘着剤を用いて積層したことを特徴とする請求項１〜９、１２〜１５または１７記載の偏光素子。
【請求項２２】
各層を、透光性の接着剤または粘着剤を用いて積層したことを特徴とする請求項１１、１６、１８〜２０のいずれかに記載の液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コレステリック液晶フィルムを用いた偏光素子（反射偏光子）に関する。また本発明は当該および当該偏光素子を用いた直線偏光素子に関する。さらには前記偏光素子を利用した照明装置、液晶表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、液晶ディスプレイは、透明電極を形成したガラス板の間に液晶を注入し、上記ガラス板の前後に偏光子を配置した構造を有する。このような液晶ディスプレイに用いられる偏光子は、ポリビニルアルコールフィルムにヨウ素や二色性染料などを吸着させ、これを一定方向に延伸することにより製造される。このように製造された偏光子それ自体は一方方向に振動する光を吸収し、他の一方方向に振動する光だけを通過させて直線偏光を作る。そのため、偏光子の効率は理論的に５０％を超えることができず、液晶ディスプレイの効率を低下させる一番大きい要因となっている。また、この吸収光線のため、液晶表示装置は光源出力の増大をある程度以上まで行うと吸収光線の熱変換による発熱で偏光子が破壊されたり、またはセル内部の液晶層への熱影響にて表示品位が劣化する等の弊害を招いていた。
【０００３】
円偏光分離機能を有するコレステリック液晶は、液晶の螺旋の回転方向と円偏光方向とが一致し、波長が液晶の螺旋ピッチであるような円偏光の光だけを反射する選択反射特性がある。この選択反射特性を用いて、一定した波長帯域の自然光の特定の円偏光のみを透過分離し、残りを反射し再利用することにより高効率の偏光膜の製造が可能である。この時、透過した円偏光は、λ／４波長板を通過することにより直線偏光に変換され、この直線偏光の方向を液晶ディスプレイに用いる吸収型偏光子の透過方向と揃えることで高透過率の液晶表示装置を得ることができる。すなわち、コレステリック液晶フィルムをλ／４波長板と組み合わせた直線偏光子として用いると理論的に光の損失がないため、５０％の光を吸収する従来の吸収型偏光子を単独で用いた場合に比べて理論上は２倍の明るさ向上を得ることができる。
【０００４】
しかし、コレステリック液晶の選択反射特性は特定の波長帯域のみに限定され、可視光線全域のカバーを行うのは困難であった。コレステリック液晶の選択反射波長領域巾△λは、
△λ＝２λ・（ｎｅ−ｎｏ）／（ｎｅ＋ｎｏ）
ｎｏ：コレステリック液晶分子の正常光に対する屈折率
ｎｅ：コレステリック液晶分子の異常光に対する屈折率
λ：選択反射の中心波長
で表され、コレステリック液晶そのものの分子構造に依存する。上記式よりｎｅ−ｎｏを大きくすれば選択反射波長領域巾△λは広げられるが、ｎｅ−ｎｏは通常０．３以下である。この値を大きくすると液晶としての他の機能（配向特性、液晶温度など）が不十分となり実用は困難であった。したがって、現実には選択反射波長領域巾△λは最も大きくても１５０ｎｍ程度であった。コレステリック液晶として実用可能なものの多くは３０〜１００ｎｍ程度でしかなかった。
【０００５】
また、選択反射中心波長λは、
λ＝（ｎｅ＋ｎｏ）Ｐ／２
Ｐ：コレステリック液晶一回転ねじれに要する螺旋ピッチ長
で表され、ピッチ一定であれば液晶分子の平均屈折率とピッチ長に依存する。
【０００６】
したがって、可視光全域をカバーするには、異なる選択反射中心波長を有する複数層を積層するか、ピッチ長を厚み方向で連続変化させ選択反射中心波長そのものの存在分布を形成することが行われていた。
【０００７】
例えば、厚み方向でピッチ長を連続変化させる手法があげられる（たとえば、特許文献１、特許文献２、特許文献３参照。）。この手法はコレステリック液晶組成物を紫外線露光で硬化させる際に、露光面側と出射面側の露光強度に差を付け、重合速度に差を付けることで、反応速度の異なる液晶組成物の組成比変化を厚み方向で設けるというものである。
【０００８】
この手法のポイントは露光面側と出射面側の露光強度の差を大きく取ることである。そのため、前述の先行技術の実施例の多くの場合には紫外線吸収剤を液晶組成物に混合し、厚み方向で吸収を発生させ、光路長による露光量の差を増幅する手法が採られていた。
【０００９】
しかし、特許文献１のようなピッチ長を連続変化させる手法では、機能を発現させるに必要な液晶層厚みが１５〜２０μｍ程度必要であり、液晶層の精密塗工の問題の他に高価な液晶を多く必要とするためにコストアップが避けられなかった。さらに露光時間は１〜６０分間程度必要とされ、１０ｍ／分のライン速度を得るには露光ライン長が１０〜６００ｍと長大な製造ラインが必要とされた。ライン速度を低下させればライン長は低減できるが生産速度の低下が避けられない。
【００１０】
これは特許文献１で述べられているとおり、ピッチ長を厚み方向で変化させるための厚み方向での紫外線露光強度差と、それに伴う重合速度の差による物質移動からなる組成比変化によってコレステリックピッチをコントロールする理論上の問題から、迅速なピッチ変化を形成することが困難なためである。特許文献１では短ピッチ側と長ピッチ側ではピッチ長が１００ｎｍ程度も違うので組成比を大きく変える必要があり、これを実現するには相当な液晶厚みと微弱な紫外線照射と長大な露光時間が必要である。
【００１１】
特許文献３ではピッチ変化させる物質の移動性が、特許文献１で用いられる材料例よりも良好であるため、１分間程度の露光量で成膜可能である。しかし、この場合でも１５μｍの厚みは必要になる。
【００１２】
特許文献２では一次露光と二次露光との温度条件を変え、かつ組成比が厚み方向で変化するに必要な時間を暗所にて別途設けているが、この温度変化による物質移動の待ち時間も１０〜３０分間程度は必要である。
【００１３】
特許文献２や特許文献３でも液晶塗布厚みは１５μｍ前後であり、厚みが２０μｍ程度要している特許文献１と対比してみると、液晶層１層で厚み方向の組成比変化によるピッチ変化で可視光全域をカバーするには多くのコレステリック液晶厚みと物質移動時間が必要であることが分かる。
【００１４】
また、特許文献４では可視光全域をカバーするには最低でも３層必要であり、視野角特性を良好にするため長波長側のカバーを行い，斜め入射光線の対策を行う場合には必要な積層枚数が４〜５層にも及び、製造工程の煩雑さや工程数増大からの歩留まり低下が避けられなかった。
【００１５】
一方、液晶表示装置の視野角を拡大するシステムとしては、バックライトを平行光化し、正面近傍のコントラスト・色調の良好な光線のみ取り出し、これを拡散することにより、どのような角度から見ても正面近傍と同質の表示を得る方法が知られている。
【００１６】
しかし、この種の液晶表示装置では平行光を得るバックライト技術が困難である。たとえば、特許文献５、特許文献６等で提案されているシステムでは、バックライトシステムが分厚い、光利用効率が悪い、高コストである等の理由で実用には問題が多かった。
【００１７】
通常の視角補償フィルムを用いていないＴＮ型液晶表示装置において、高コントラストが得られる領域は、正面±２０度程度でしかない。ＳＴＮ液晶ではそれ以下の狭い範囲に止まる。正面近傍の良好な表示品位を有する光線のみを取り出すには、
１）バックライト出射光線の平行度を半値幅で±２０度程度に絞り込み、正面近傍の透過光線を液晶セル透過後に拡散手段で広げ、視野角を拡大する方式、
２）液晶表示装置を透過後の光線から±２０度の正面近傍の光線のみを取り出し、これを拡散手段で広げる方式、
の２種が考えられる。
【００１８】
しかし、２）方式は光の損失が大きく液晶表示用途としては適さなかった。また、１）方式において、バックライトに、３Ｍ社製のＢＥＦに代表されるプリズム集光シートなどを用いた場合には平行度は±４０度程度が限界である。バックライト導光体の形状による平行光化も±４０度程度に止まり、液晶表示装置の視野角拡大システムに使用するには能力不足であった。
【００１９】
これを解決するため特許文献７、特許文献８にみられるように、垂直入射方向の位相差値と斜め入射方向の位相差値が特異的に異なるよう制御された位相差板を偏光子間に挿入すると透過光線の角度分布は制約を受け、吸収型偏光子を用いれば正面近傍のみ光線が透過し、周辺光線は全て吸収される。これに反射偏光子を用いれば正面近傍のみ光線が透過し、周辺光線は全て反射される。このような理論を用いればバックライトの出射光線を吸収損失を伴うことなく集光化・平行光化することが可能である。
【００２０】
しかし、可視光全域をカバーする広帯域反射偏光子を得るには特許文献４のような方法では積層枚数が２倍になり積層数は１０層近くに至り、特許文献２や特許文献３の手法では液晶総厚みが３０〜４０μｍに達し、高コストが避けられなかった。
【００２１】
【特許文献１】
特開平６−２８１８１４号公報
【００２２】
【特許文献２】
特許第３２７２６６８号明細書
【００２３】
【特許文献３】
特開平１１−２４８９４３号公報
【００２４】
【特許文献４】
特開平９−１８９８１１号公報
【００２５】
【特許文献５】
特開平１０−３３３１４７号公報
【００２６】
【特許文献６】
特開平１０−２５５２８号公報
【００２７】
【特許文献７】
特許第２５６１４８３号明細書
【００２８】
【特許文献８】
特開平１０−３２１０２５号公報
【００２９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、薄型で、製造工程数が少なく、透過光線の指向性を高めることができる広帯域反射偏光子を提供することを目的とする。
【００３０】
また本発明は当該反射偏光子を用いた直線偏光素子を提供することを目的とする。さらには前記偏光素子を利用した照明装置、液晶表示装置を提供することを目的とする。
【００３１】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは前記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、下記偏光素子を見出し本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は、下記の通りである。
【００３２】
１．偏光の選択反射の波長帯域が互いに重なっている少なくとも２層の反射偏光子（ａ）の間に、
正面位相差（法線方向）がほぼゼロで、法線方向に対し３０°以上傾けて入射した入射光に対してλ／８以上の位相差を有する位相差層（ｂ）が配置されている偏光素子であって、
反射偏光子（ａ）は、
重合性ネマチック液晶化合物および重合性カイラル剤を含む混合物を基材上に層状に塗布し、コレステリック螺旋軸が基材面に垂直方向になるように配向させ液晶状態を維持し、かつ前記混合物が酸素を含む気体と接触している状態で、基材側から放射線照射を行い前記混合物を重合硬化させ、酸素重合阻害による厚み方向の重合速度差から、コレステリックピッチ長に変化を形成したコレステリック液晶層を有すること特徴とする偏光素子。
【００３３】
２．基材が、波長３６５ｎｍの紫外光に対する透過率が１０％以上のプラスチックフィルムであることを特徴とする前記１記載の偏光素子。
【００３４】
３．位相差層（ｂ）が、選択反射波長域を可視光領域以外に有するコレステリック液晶相のプラナー配向を固定したものであることを特徴とする前記１または２記載の偏光素子。
【００３５】
４．位相差層（ｂ）が、棒状液晶のホメオトロピック配向状態を固定したものであることを特徴とする前記１または２記載の偏光素子。
【００３６】
５．位相差層（ｂ）が、ディスコチック液晶のネマチック相またはカラムナー相配向状態を固定したものであることを特徴とする前記１または２記載の偏光素子。
【００３７】
６．位相差層（ｂ）が、ポリマーフィルムを２軸配向したものであることを特徴とする前記１または２記載の偏光素子。
【００３８】
７．２軸配向されたポリマーフィルムが、複屈折を有するプラスチックフィルムを２軸延伸して得られるものであることを特徴とする前記６記載の偏光素子。
【００３９】
８．２軸配向されたポリマーフィルムが、複屈折を有するプラスチックフィルムを溶媒キャスト法で成膜し、その際の自己の収縮応力により２軸配向して得られるものであることを特徴とする前記６記載の偏光素子。
【００４０】
９．位相差層（ｂ）が、負の１軸性を有する無機層状化合物を面の法線方向に光軸がなるように配向固定したものであることを特徴とする前記１または２記載の偏光素子。
【００４１】
１０．裏面側に反射層を有する面光源の表面側に前記１〜９のいずれかに記載の偏光素子を有することを特徴とする照明装置。
【００４２】
１１．前記１０記載の照明装置の光出射側に、液晶セルを有することを特徴とする液晶表示装置。
【００４３】
１２．前記１〜９のいずれかに記載の偏光素子に、λ／４板が積層されており、透過で直線偏光が得られることを特徴とする直線偏光素子。
【００４４】
１３．λ／４板が、２軸延伸して斜め入射光線の位相差補正を行い、視野角改善した位相差板であることを特徴とする前記１２記載の直線偏光素子。
【００４５】
１４．λ／４板が、ネマチック液晶またはスメクチック液晶を塗布、固定化して得られる液晶ポリマー型位相差板であることを特徴とする前記１２記載の直線偏光素子。
【００４６】
１５．前記１２〜１４のいずれかに記載の直線偏光素子のλ／４板に、さらにλ／２板が積層されていることを特徴とする直線偏光子。
【００４７】
１６．前記１２〜１５のいずれかに記載の直線偏光素子を、光源側偏光子として液晶セルに積層して用いたことを特徴とする液晶表示装置。
【００４８】
１７．前記１２〜１５のいずれかに記載の直線偏光子の透過軸と、透過軸方向を合わせた吸収型偏光子を、直線偏光子のλ／４板側に積層したことを特徴とする直線偏光子。
【００４９】
１８．前記１７記載の直線偏光子を、光源側偏光子として液晶セルに積層して用いたことを特徴とする液晶表示装置。
【００５０】
１９．液晶セルに対して、視認側に、液晶セルを透過した視認側の光線を拡散する視野角拡大フィルムを配置してなることを特徴とする前記１８記載の視野角拡大液晶表示装置。
【００５１】
２０．視野角拡大フィルムとして、実質的に後方散乱、偏光解消を有さない拡散板を用いたことを特徴とする前記１９記載の視野角拡大液晶表示装置。
【００５２】
２１．各層を、透光性の接着剤または粘着剤を用いて積層したことを特徴とする前記１〜９、１２〜１５または１７記載の偏光素子。
【００５３】
２２．各層を、透光性の接着剤または粘着剤を用いて積層したことを特徴とする前記１０、１６、１８〜２０のいずれかに記載の液晶表示装置。
【００５４】
（作用）
上記本発明で用いる反射偏光子（ａ）は、基材上で層状に形成された、重合性ネマチック液晶化合物および重合性カイラル剤を含む混合物（コレステリック液晶組成物）を、酸素阻害による空気露出面と基材による非露出面との重合速度差を利用し、放射線照射方向を基材面側から行うことで前述の重合速度差を顕著に拡大せしめることにより、前記混合物の組成比を厚み方向で変化させて形成し、これによりコレステリック液晶ピッチ長を空気露出面と基材面側とで差を設けることによって得られるものであり、可視光全域をカバーする選択反射波長領域巾を持つ広帯域円偏光反射コレステリック液晶フィルムである。
【００５５】
かかるコレステリック液晶フィルムは、薄層で形成でき、しかも広帯域の選択反射波長領域巾を有するコレステリック液晶層を形成している。すなわち薄層で、可視光線領域である４００〜７８０ｎｍ、またはそれ以上に亘り広帯域で円偏光の選択反射機能を有し、輝度向上機能を有する。
【００５６】
コレステリック液晶フィルムの液晶層厚みは、可視光全域をカバーするためには２μｍ以上２５μｍ未満が好ましい。さらには３μｍ以上であるのが好ましい。また１０μｍ以下であるのがさらに好ましい。２μｍ以下では可視光全域をカバーし難い。一方、２５μｍ以上に厚い場合には帯域・偏光度共に顕著な向上は見られず、配向性が悪くなることと、高コストとなるため好ましくない。望ましくは３〜１０μｍ程度の厚みが光学特性とコストの両面から好適である。
【００５７】
コレステリック液晶組成物の重合速度差をドライビングフォースとして物質移動を行い、ピッチ変化を作製する場合、移動距離（この場合厚み）が小さい方が移動時間が短く済み、生産性向上に好都合である。これによって得られる傾斜構造は作製するに必要な時間は厚みに逆比例して大きくなるか、指数関数に比例して長大となる。したがって、厚みを半減できれば必要時間は半減からそれ以下に削減できる。特許文献１等のように厚い液晶層が必要な場合には精度の高い塗布が困難であることと、酸素障害を防ぐためのカバーフィルムの配置による厚みムラや貼り合わせ工程の増加、カバーフィルム分のコスト上昇などの問題も多かったが、本発明の反射偏光子（ａ）として用いるコレステリック液晶フィルムではこれらの問題は低減し得る。
【００５８】
ピッチ変化作製手段は、放射線露光を行う際にラジカルトラップとなる酸素を塗膜表面側から自然拡散することにより行われる。すわなち、前記コレステリック液晶フィルムでは、酸素が供給される表面から基材側に対して厚み方向に酸素濃度差が生じ、重合速度が重合阻害剤である酸素濃度に応じて速度差が形成され、厚み方向でのコレステリックピッチ長変化が形成されている。
【００５９】
そのため、反射偏光子（ａ）として用いる上記コレステリック液晶フィルムコレステリックの間に、位相差層（ｂ）を配置した偏光素子の製造にあたっては、当該液晶層全体厚みを低減でき、またその積層回数の低減もでき、その結果、製造工程数の低減でき、ライン速度の向上によるコスト低減できる。
【００６０】
前記偏光素子は、広帯域反射円偏光素子（集光性反射円偏光素子）として使用でき、当該広帯域反射円偏光素子にλ／４板や吸収型偏光子を組み合わせることで広帯域直線偏光子を得ることができる。
【００６１】
【発明の実施の形態】
本発明で反射偏光子（ａ）として用いるコレステリック液晶フィルムは、重合性ネマチック液晶化合物および重合性カイラル剤を含む混合物（液晶組成物）を基材上に層状に塗布し、コレステリック螺旋軸が基材面に垂直方向になるように配向させ液晶状態を維持し、かつ前記混合物が酸素を含む気体と接触している状態で、基材側から放射線照射を行い前記混合物を重合硬化させ、酸素重合阻害による厚み方向の重合速度差から、コレステリックピッチ長に変化を形成することにより得られる。かかるコレステリック液晶フィルムの製造方法は、特願２００１−３３９６３２号明細書に記載されている。
【００６２】
重合性ネマチック液晶化合物は、重合性官能基を少なくとも１つ有し、これに環状単位等からなるメソゲン基を有するものがあげられる。重合性官能基としては、アクリロイル基、メタクリロイル基、エポキシ基、ビニルエーテル基等があげられるが、これらのなかでアクリロイル基、メタクリロイル基が好適である。また重合性官能基を２つ以上有するものを用いることにより架橋構造を導入して耐久性を向上させることもできる。メソゲン基となる前記環状単位としては、たとえば、ビフェニル系、フェニルベンゾエート系、フェニルシクロヘキサン系、アゾキシベンゼン系、アゾメチン系、アゾベンゼン系、フェニルピリミジン系、ジフェニルアセチレン系、ジフェニルベンゾエート系、ビシクロへキサン系、シクロヘキシルベンゼン系、ターフェニル系等があげられる。なお、これら環状単位の末端は、たとえば、シアノ基、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン基等の置換基を有していてもよい。前記メソゲン基は屈曲性を付与するスペーサ部を介して結合していてもよい。スペーサ部としては、ポリメチレン鎖、ポリオキシメチレン鎖等があげられる。スペーサ部を形成する構造単位の繰り返し数は、メソゲン部の化学構造により適宜に決定されるがポリメチレン鎖の繰り返し単位は０〜２０、好ましくは２〜１２、ポリオキシメチレン鎖の繰り返し単位は０〜１０、好ましくは１〜３である。
【００６３】
重合性カイラル剤は、重合性官能基を少なくとも１つ有し、かつ光学活性基を有し、重合性ネマティック液晶化合物の配向を乱さないものであれば特に制限されない。重合性官能基としては、アクリロイル基、メタクリロイル基、エポキシ基、ビニルエーテル基等があげられるが、これらのなかでアクリロイル基、メタクリロイル基が好適である。重合性カイラル剤は、液晶性を有していてもよく液晶性を有しなくてもよいが、コレステリック液晶性を示すものを好ましく使用できる。
【００６４】
前記重合性ネマチック液晶化合物は重合性官能基数を１つ以上有する化合物であり、重合性カイラル剤が重合性ネマチック液晶化合物の重合性官能基数以上の重合性官能基数を有する化合物であることが好ましい。重合性ネマチック液晶化合物と重合性カイラル剤として、それぞれの重合性官能基数が前記関係にあるものを用いることにより、放射線照射工程における反応性の違いにより、より広帯域化した螺旋状ねじれ分子構造を有する高分子液晶層からなる光学素子が得られる。たとえば、重合性ネマチック液晶化合物が重合性官能基数を１つ有する化合物の場合には、重合性カイラル剤が重合性官能基を２つ以上有する化合物を用いるのが好ましい。
【００６５】
重合性カイラル剤の添加量は、その添加量により選択反射波長を決定するピッチが変化することから前記添加量の制御で選択反射波長に基づく色を調節することができる。重合性カイラル剤の配合量は、重合性ネマチック液晶化合物１００重量部に対し１〜３０重量部程度、好ましくは２〜２０重量部程度である。
【００６６】
前記重合性ネマチック液晶化合物と重合性カイラル剤を含む混合溶液を紫外線照射する場合には当該混合溶液に光重合開始剤が含まれる。光重合開始剤は各種のものを特に制限なく使用できる。光重合開始剤としては、たとえば、チバスペシャリフィケミカルズ社製のイルガキュア（Ｉｒｇａｃｕｒｅ）９０７，同１８４、同６５１、同３６９などを例示できる。光重合開始剤の添加量は、重合性ネマチック液晶化合物と重合性カイラル剤の合計量に対して０．５〜１０重量％含有してなることが好ましい。大気雰囲気下では光重合開始剤の必要量が増大する傾向にあるがイルガキュア１８４やイルガキュア９０７を用いれば１〜５重量％程度の添加量で所用の目的を達成できる。
【００６７】
前記混合物（液晶組成物）には、得られるコレステリック液晶フィルムの帯域幅を広げるために、紫外線吸収剤を混入して厚み方向での紫外線露光強度差を大きくするすることができる。また、モル吸光係数の大きな光反応開始剤を用いることで同様の効果を得ることもできる。
【００６８】
前記混合物（液晶組成物）は溶液として用いることができる。溶液を調製する際に用いられる溶媒としては、通常、クロロホルム、ジクロロメタン、ジクロロエタン、テトラクロロエタン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン、クロロベンゼンなどのハロゲン化炭化水素類、フェノール、パラクロロフェノールなどのフェノール類、ベンゼン、トルエン、キシレン、メトキシベンゼン、１，２−ジメトキベンゼンなどの芳香族炭化水素類、その他、アセトン、メチルエチルケトン、酢酸エチル、ｔｅｒｔ−ブチルアルコール、グリセリン、エチレングリコール、トリエチレングリコール、エチレンブリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、エチルセルソルブ、ブチルセルソルブ、２−ピロリドン、Ｎ−メチル−２−ピロリドン、ピリジン、トリエチルアミン、テトラヒドロフラン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド、アセトニトリル、ブチロニトリル、二硫化炭素、シクロヘキサノンなどを用いることができる。溶液の濃度は、サーモトロピック液晶性化合物の溶解性や最終的に目的とするコレステリック液晶フィルムの膜厚に依存するため一概には言えないが、通常３〜５０重量％程度とするのが好ましい。
【００６９】
コレステリック液晶フィルムは、たとえば、混合物の溶液を、配向基材上に塗布し、配向させた後、次いで、前記混合溶液が酸素を含む気体と接触している状態で、配向基材側から放射線照射を行い前記混合溶液を重合硬化させることにより得られる。
【００７０】
酸素による重合阻害を積極的に利用する製法上、基材側から露光することで基材面側から重合を開始し、大気に触れた面側に重合を進行せしめる。
【００７１】
配向基材としては、従来知られているものを採用できる。たとえば、基板上にポリイミドやポリビニルアルコール等からなる薄膜を形成して、それをレーヨン布等でラビング処理したラビング膜、斜方蒸着膜、シンナメートやアゾベンゼンなど光架橋基を有するポリマーあるいはポリイミドに偏光紫外線を照射した光配向膜、延伸フィルムなどが用いられる。その他、磁場、電場配向、ずり応力操作により配向させることもできる。
【００７２】
基材の種類は特に限定しないが、基材側から照射線（紫外線）を照射する手法上、透過率の高い素材が望ましい。たとえば、基材は、２００ｎｍ以上４００ｎｍ以下、より望ましくは３００ｎｍ以上４００ｎｍ以下の紫外域に対して透過率１０％以上、望ましくは２０％以上であることが求められる。具体的には、波長３６５ｎｍの紫外光に対する透過率が１０％以上、さらには２０％以上のプラスチックフィルムであることが好ましい。なお、透過率は、ＨＩＴＡＣＨＩ製Ｕ−４１００Ｓｐｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｍｅｔｅｒにより測定される値である。
【００７３】
なお、前記基板としては、ポリエチレンテレフタレート、トリアセチルセルロース、ノルボルネン樹脂、ポリビニルアルコール、ポリイミド、ポリアリレート、ポリカーボネート、ポリスルホンやポリエーテルスルホン等のプラスチックからなるフィルムやガラス板が用いられる。例えば富土写真フイルム社製トリアセチルセルロースやＪＳＲ製ＡＲＴＯＮ、日本ゼオン製ゼオネックスなどがあげられる。
【００７４】
また、特開２００１−３４３５２９号公報（ＷＯ０１／３７００７）に記載のポリマーフィルム、たとえば、（Ａ）側鎖に置換および／または非置換イミド基を有する熱可塑性樹脂と、（Ｂ）側鎖に置換および／非置換フェニル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あげられる。具体例としてはイソブチレンと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含有する樹脂組成物のフィルムがあげられる。フィルムは樹脂組成物の混合押出品などからなるフィルムを用いることができる。
【００７５】
前記基材はコレステリック液晶層と貼り合わせたまま用いても良いし剥離除去しても良い。貼り合わせたまま用いる場合には位相差値が実用上十分小さな材質を用いる必要がある。
【００７６】
基材を貼り合わせたまま用いる場合には、基材は紫外線が照射されても分解・劣化・黄変しないものが望ましい。たとえば、前述の基材には光安定剤等を配合することのより所用の目的を達成しうる。光安定剤としては、チバスペシャルティケミカルズ社製チヌビン１２０、同１４４等が好適に用いられる。露光光線から波長３００ｎｍ以下をカットしておけば着色・劣化・黄変を低減することができる。
【００７７】
配向基材に前記混合溶液を塗工する方法としては、例えば、ロールコート法、グラビアコート法、スピンコート法、バーコート法などを採用することができる。混合溶液の塗工後、溶媒を除去し、基板上に液晶層を形成させる。溶媒の除去条件は、特に限定されず、溶媒をおおむね除去でき、液晶層が流動したり、流れ落ちたりさえしなければ良い。通常、室温での乾燥、乾燥炉での乾燥、ホットプレート上での加熱などを利用して溶媒を除去する。
【００７８】
次いで、前記配向基材上に形成された液晶層を液晶状態とし、コレステリック配向させる。たとえば、液晶層が液晶温度範囲になるように熱処理を行う。熱処理方法としては、上記の乾燥方法と同様の方法で行うことができる。熱処理温度は、液晶材料や配向基材の種類により異なるため一概には言えないが、通常６０〜３００℃、好ましくは７０〜２００℃の範囲において行う。また熱処理時間は、熱処理温度および使用する液晶材料や配向基材の種類によって異なるため一概には言えないが、通常１０秒〜２時間、好ましくは２０秒〜３０分の範囲で選択される。
【００７９】
次いで、配向液晶層に対して、好ましくは４０℃以上の条件下で、放射線照射を行い、前記重合性ネマチック液晶化合物と重合性カイラル剤の重合硬化を行う。放射線照射としては、紫外線、Ｘ線、ガンマ線、電子線等が用いられる。こうして得られた螺旋状ねじれ分子構造を有する高分子液晶層からなる光学素子が得られる。光学素子は配向基材から剥離することなく用いられる他、配向基材から剥離して用いてもよい。
【００８０】
前記光学素子の製造方法において、放射線照射中の温度が４０℃以上であることが好ましい。放射線照射中の温度を４０℃以上とすることで良好な配向状態で液晶材料を重合硬化させることができる。放射線照射中の温度は５０〜９０℃程度がより好ましい。
【００８１】
酸素を含む気体は、酸素重合阻害を利用するため、０．５％以上の酸素を含んでいることが好ましい。当該気体としては好ましくは空気が用いられ、一般的には大気雰囲気下が採用される。なお、露光環境は特に限定されるものではないが、厚み方向のピッチ制御を目的とする波長中、重合に必要な速度を鑑み、酸素濃度を増減させてもよい。
【００８２】
放射線の照射強度は１０〜１０００ｍＷ／ｃｍ２  であることが好ましい。本発明によれば、たとえば、紫外線光源（３６５ｎｍ）における照射強度が前記強強度の範囲において、０．１秒間〜２分間という極めて短時間の露光により、重合を行うことができ、極めて製造効率がよい。放射線の照射強度は５０〜５００ｍＷ／ｃｍ２  であるのがより好ましい。
【００８３】
露光条件は前記範囲であれば特に制限されないが、例えば、光重合開始剤（イルガキュア９０７）を３重量％用いた系では、露光照度１０ｍＷ／ｃｍ２  で総露光時間１２０秒間以下、または露光照度５０ｍＷ／ｃｍ２  では総露光時間６０秒間以下、実質３０秒間程度で重合完結させ、目的とする拡張された選択反射波長帯域巾を有するコレステリック液晶フィルムを得ることができる。また、コレステリックピッチ傾斜を構成後に強い紫外線露光を行って重合完結させてもよい。総露光時間３０秒間以下であれば、反射偏光子（ａ）がコレステリック液晶フィルムの２層積層の場合でも総露光時間は１分間以下である。各層は個別に作製するので、前記総露光時間であれば、１０ｍ／分のライン速度の場合、製造装置の紫外線照射ライン長は数ｍで済む。連続長尺製造装置での露光ラインは特許文献１と比較して数分の１で収まり、ライン速度の向上と大幅なコストダウンに貢献できる。
【００８４】
得られたコレステリック液晶フィルムは、高分子液晶層の螺旋状ねじれ分子構造のピッチが、配向基材側のピッチとその反対側のピッチとで異なることが好ましい。また高分子液晶層の螺旋状ねじれ分子構造の最大ピッチと最小ピッチとの間の差が少なくとも１００ｎｍとなるように変化していることが好ましい。配向基材側のピッチとその反対側のピッチが異なるように変化することで分子螺旋のピッチを発生させる高分子液晶層の広帯域化が可能であり、前記ピッチ差を有する場合には特に広帯域化した螺旋状ねじれ分子構造を有する高分子液晶層が得られる。また、高分子液晶層は均一な光学特性を有し、螺旋のピッチが前記層の一方の面における最小値から同層の他方の面における最大値へと略連続して徐々に変化するように増加しているものがよく、当該層の強度に好ましく作用する。
【００８５】
本発明の偏光素子は、偏光の選択反射の波長帯域が互いに重なっている少なくとも２層の反射偏光子（ａ）の間に、正面位相差（法線方向）がほぼゼロで、法線方向に対し３０°以上傾けて入射した入射光に対してλ／８以上の位相差を有する位相差層（ｂ）が配置されたものであり、反射偏光子（ａ）として前記コレステリック液晶フィルムを用いたコレステリック液晶積層体である。なお、コレステリック液晶フィルムは、螺旋状ねじれ分子構造の最大ピッチと最小ピッチのいずれの側が位相差層（ｂ）の側であってもよいが、視角（視角がよい、色づきが小さい）点から、反射偏光子（ａ）を（最大ピッチ／最小ピッチ）と表示すれば、最大ピッチ／最小ピッチ／位相差層（ｂ）／最大ピッチ／最小ピッチのように配置するのが好ましい。また、図２のように、λ／４板を組み合わせる場合には、反射偏光子（ａ）の最小ピッチ側がλ／４板側になるように配置するのが好ましい。このようにしてコレステリック液晶フィルム（Ａ）の間に位相差層（ｂ）を有する層を挟んで積層して得られた偏光素子（コレステリック液晶積層体）は、特許文献８にみられるような正面方向へ配光する光学素子を、わずかに３層積層で作製できる。これは工程数削減によるコストダウン効果が大きい。
【００８６】
本発明の偏光素子である、広帯域選択反射機能を有するコレステリック液晶積層体は、正面方向は円偏光反射／透過機能を有し、これを広帯域円偏光板として液晶表示装置に用いることができる。この場合には円偏光モードの液晶セル、例えばマルチドメインを有する透過型ＶＡモード液晶セルの光源側に配置することで円偏光板として用いることができる。
【００８７】
位相差層（ｂ）は、正面方向の位相差がほぼゼロであり、法線方向から３０°の角度の入射光に対してλ／８以上の位相差を有するものである。正面位相差は垂直入射された偏光が保持される目的であるので、λ／１０以下であることが望ましい。
【００８８】
斜め方向からの入射光に対しては効率的に偏光変換されるべく全反射させる角度などによって適宜決定される。例えば、法線からのなす角６０°程度で完全に全反射させるには６０°で測定したときの位相差がλ／２程度になるように決定すればよい。ただし、反射偏光子（ａ）による透過光は、反射偏光子自身のＣプレート的な複屈折性によっても偏光状態が変化しているため、通常挿入されるＣプレートのその角度で測定したときの位相差はλ／２よりも小さな値でよい。Ｃプレートの位相差は入射光が傾くほど単調に増加するため、効果的な全反射を３０°以上のある角度傾斜した時に起こさせる目安として３０°の角度の入射光に対してλ／８以上有すればよい。
【００８９】
位相差層（ｂ）の材質は上記のような光学特性を有するものであれば、特に制限はない。例えば、可視光領域（４００ｎｍ〜７８０ｎｍ）  以外に選択反射波長を有するコレステリック液晶のプラナー配向状態を固定したものや、棒状液晶のホメオトロピック配向状態を固定したもの、ディスコチック液晶のカラムナー配向やネマチック配向を利用したもの、負の１軸性結晶を面内に配向させたもの、２軸性配向したポリマーフィルムなどがあげられる。
【００９０】
本発明におけるＣプレートは、本発明において、可視光領域（４００ｎｍ〜７８０ｎｍ）以外に選択反射波長を有するコレステリック液晶のプラナー配向状態を固定したＣプレートは、コレステリック液晶の選択反射波長としては、可視光領域に色付きなどがないことが望ましい。そのため、選択反射光が可視領域にない必要がある。選択反射はコレステリックのカイラルピッチと液晶の屈折率によって一義的に決定される。選択反射の中心波長の値は近赤外領域にあっても良いが、旋光の影響などを受けるため、やや複雑な現象が発生するため、３５０ｎｍ以下の紫外部にあることがより望ましい。コレステリック液晶層の形成については、前記した反射偏光子におけるコレステリック層形成と同様に行われる。
【００９１】
本発明における、ホメオトロピック配向状態を固定したＣプレートは、高温でネマチック液晶性を示す液晶性熱可塑樹脂または液晶モノマーと必要に応じての配向助剤を電子線や紫外線などの電離放射線照射や熱により重合せしめた重合性液晶、またはそれらの混合物が用いられる。液晶性はリオトロピックでもサーモトロピック性のいずれでもよいが、制御の簡便性やモノドメインの形成しやすさの観点より、サーモトロピック性の液晶であることが望ましい。ホメオトロピック配向は、例えば、垂直配向膜（長鎖アルキルシランなど）を形成した膜上に前記複屈折材料を塗設し、液晶状態を発現させ固定することによって得られる。
【００９２】
ディスコティック液晶を用いたＣプレートとしては、液晶材料として面内に分子の広がりを有したフタロシアニン類やトリフェニレン類化合物のごとく負の１軸性を有するディスコティック液晶材料を、ネマチック相やカラムナー相を発現させて固定したものである。負の１軸性無機層状化合物としては、たとえば、特開平６−８２７７７号公報などに詳しい。
【００９３】
ポリマーフィルムの２軸性配向を利用したＣプレートは、正の屈折率異方性を有する高分子フィルムをバランス良く２軸延伸する方法、熱可塑樹脂をプレスする方法、平行配向した結晶体から切り出す方法などにより得られる。
【００９４】
各層の積層は、重ね置いただけでも良いが、作業性や、光の利用効率の観点より各層を接着剤や粘着剤を用いて積層することが望ましい。その場合、接着剤または粘着剤は透明で、可視光域に吸収を有さず、屈折率は、各層の屈折率と可及的に近いことが表面反射の抑制の観点より望ましい。かかる観点より、例えば、アクリル系粘着剤などが好ましく用いうる。各層は、それぞれ別途配向膜状などでモノドメインを形成し、透光性基材へ転写などの方法によって順次積層していく方法や、接着層などを設けず、配向のために、配向膜などを適宜形成し、各層を順次直接形成して行くことも可能である。
【００９５】
各層および（粘）接着層には、必要に応じて拡散度合い調整用に更に粒子を添加して等方的な散乱性を付与することや、紫外線吸収剤、酸化防止剤、製膜時のレベリング性付与の目的で界面活性剤などを適宜に添加することができる。
【００９６】
本発明の偏光素子（コレステリック液晶積層体）は、円偏光反射／透過機能を有するが、これにλ／４板を組み合わせることで透過光線を直線偏光へ変換する直線偏光子として用いることができる。
【００９７】
λ／４板としては、特に限定されないがポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリスチレン、ポリスルホン、ポリビニルアルコール、ポリメチルメタクリレート等のような延伸することで位相差を発生する汎用透明樹脂フィルムやＪＳＲ製ＡＲＴＯＮフィルムのようなノルボルネン系樹脂フィルム等が好適に用いられる。さらに２軸延伸を行い、入射角による位相差値変化を補償する位相差板を用いれば視野角特性を改善できるので好適である。また樹脂の延伸による位相差発現以外の例えば液晶を配向せしめることで得られるλ／４層を固定することで得られるλ／４板を用いても良い。この場合、λ／４板の厚みを大幅に低減できる。例えばフィルムの延伸にて作製するλ／４板の厚さは、通常、２５〜３００μｍ程度であるのに対して、液晶配向によるλ／４板の厚さは、０．２〜１０μｍ程度である。
【００９８】
λ／４板は単一材料による単層では特定の波長に対してのみ良好に機能するが、その他の波長に対しては波長分散特性上、λ／４板として機能が低下する問題がある。そこで、λ／２板と軸角度を規定して積層すれば可視光全域で実用上差し支えない程度の範囲で機能する広帯域λ／４板として用いることができる。この場合の各λ／４板、λ／２板は同一材料でも良いし上記記述のλ／４板と同様の手法で得られる別個の材料によって作製した物を組み合わせても良い。
【００９９】
例えば、広帯域円偏光板にλ／４板（１４０ｎｍ）を積層し、この軸角度に対して１１７．５度でλ／２板（２７０ｎｍ）を配置する。この場合の透過偏光軸はλ／４板の軸に対して１０度となる。この貼り合わせ角度は各位相差板の位相差値により変動するので上記の貼り合わせ角度に限定するものではない。
【０１００】
前記直線偏光子の透過軸に、吸収型偏光子をその透過軸方向を合わせて貼り合わせて用いられる。
【０１０１】
偏光子は、特に制限されず、各種のものを使用できる。偏光子としては、たとえば、ポリビニルアルコール系フィルム、部分ホルマール化ポリビニルアルコール系フィルム、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を吸着させて一軸延伸したもの、ポリビニルアルコール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あげられる。これらのなかでもポリビニルアルコール系フィルムとヨウ素などの二色性物質からなる偏光子が好適である。これら偏光子の厚さは特に制限されないが、一般的に、５〜８０μｍ程度である。
【０１０２】
ポリビニルアルコール系フィルムをヨウ素で染色し一軸延伸した偏光子は、たとえば、ポリビニルアルコールをヨウ素の水溶液に浸漬することによって染色し、元長の３〜７倍に延伸することで作製することができる。必要に応じてホウ酸やヨウ化カリウムなどの水溶液に浸漬することもできる。さらに必要に応じて染色の前にポリビニルアルコール系フィルムを水に浸漬して水洗してもよい。ポリビニルアルコール系フィルムを水洗することでポリビニルアルコール系フィルム表面の汚れやブロッキング防止剤を洗浄することができるほかに、ポリビニルアルコール系フィルムを膨潤させることで染色のムラなどの不均一を防止する効果もある。延伸はヨウ素で染色した後に行っても良いし、染色しながら延伸してもよし、また延伸してからヨウ素で染色してもよい。ホウ酸やヨウ化カリウムなどの水溶液中や水浴中でも延伸することができる。
【０１０３】
前記偏光子は、通常、片側または両側に透明保護フィルムが設けられ偏光板として用いられる。透明保護フィルムは透明性、機械的強度、熱安定性、水分遮蔽性、等方性などに優れるものが好ましい。透明保護フィルムとしては、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル系ポリマー、ジアセチルセルロース、トリアセチルセルロース等のセルロース系ポリマー、ポリカーボネート系ポリマー、ポリメチルメタクリレート等のアクリル系ポリマー等の透明ポリマーからなるフィルムがあげられる。またポリスチレン、アクリロニトリル・スチレン共重合体等のスチレン系ポリマー、ポリエチレン、ポリプロピレン、環状ないしノルボルネン構造を有するポリオレフィン、エチレン・プロピレン共重合体等のオレフィン系ポリマー、塩化ビニル系ポリマー、ナイロンや芳香族ポリアミド等のアミド系ポリマー等の透明ポリマーからなるフィルムもあげられる。さらにイミド系ポリマー、スルホン系ポリマー、ポリエーテルスルホン系ポリマー、ポリエーテルエーテルケトン系ポリマー、ポリフェニレンスルフィド系ポリマー、ビニルアルコール系ポリマー、塩化ビニリデン系ポリマー、ビニルブチラール系ポリマー、アリレート系ポリマー、ポリオキシメチレン系ポリマー、エポキシ系ポリマーや前記ポリマーのブレンド物等の透明ポリマーからなるフィルムなどもあげられる。特に光学的に複屈折の少ないものが好適に用いられる。偏光板の保護フィルムの観点よりは、トリアセチルセルロース、ポリカーボネート、アクリル系ポリマー、シクロオレフィン系樹脂、ノルボルネン構造を有するポリオレフィンなどが好適である。本発明は、トリアセチルセルロースのように、高い温度での焼成が難しい透明基材について好適である。なお、トリアセチルセルロースは、１３０℃以上ではフィルム中の可塑剤が揮発し特性が著しく低下する。
【０１０４】
また、特開２００１−３４３５２９号公報（ＷＯ０１／３７００７）に記載のポリマーフィルム、たとえば、（Ａ）側鎖に置換および／または非置換イミド基を有する熱可塑性樹脂と、（Ｂ）側鎖に置換および／非置換フェニル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あげられる。具体例としてはイソブチレンと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含有する樹脂組成物のフィルムがあげられる。フィルムは樹脂組成物の混合押出品などからなるフィルムを用いることができる。
【０１０５】
偏光特性や耐久性などの点より、特に好ましく用いることができる保護フィルムは、表面をアルカリなどでケン化処理したトリアセチルセルロースフィルムである。保護フィルムの厚さは、適宜に決定しうるが、一般には強度や取扱性等の作業性、薄層性などの点より１０〜５００μｍ程度である。特に２０〜３００μｍが好ましく、３０〜２００μｍがより好ましい。
【０１０６】
また、透明保護フィルムは、できるだけ色付きがないことが好ましい。したがって、Ｒｔｈ＝［（ｎｘ＋ｎｙ）／２−ｎｚ］・ｄ（ただし、ｎｘ、ｎｙはフィルム平面内の主屈折率、ｎｚはフィルム厚方向の屈折率、ｄはフィルム厚みである）で表されるフィルム厚み方向の位相差値が−９０ｎｍ〜＋７５ｎｍである保護フィルムが好ましく用いられる。かかる厚み方向の位相差値（Ｒｔｈ）が−９０ｎｍ〜＋７５ｎｍのものを使用することにより、保護フィルムに起因する偏光板の着色（光学的な着色）をほぼ解消することができる。厚み方向位相差値（Ｒｔｈ）は、さらに好ましくは−８０ｎｍ〜＋６０ｎｍ、特に−７０ｎｍ〜＋４５ｎｍが好ましい。
【０１０７】
前記透明保護フィルムは、表裏で同じポリマー材料からなる透明保護フィルムを用いてもよく、異なるポリマー材料等からなる透明保護フィルムを用いてもよい。
【０１０８】
前記透明保護フィルムの偏光子を接着させない面には、ハードコート層や反射防止処理、スティッキング防止や、拡散ないしアンチグレアを目的とした処理を施したものであってもよい。
【０１０９】
ハードコート処理は偏光板表面の傷付き防止などを目的に施されるものであり、例えばアクリル系、シリコーン系などの適宜な紫外線硬化型樹脂による硬度や滑り特性等に優れる硬化皮膜を透明保護フィルムの表面に付加する方式などにて形成することができる。反射防止処理は偏光板表面での外光の反射防止を目的に施されるものであり、従来に準じた反射防止膜などの形成により達成することができる。また、スティッキング防止処理は隣接層との密着防止を目的に施される。
【０１１０】
またアンチグレア処理は偏光板の表面で外光が反射して偏光板透過光の視認を阻害することの防止等を目的に施されるものであり、例えばサンドブラスト方式やエンボス加工方式による粗面化方式や透明微粒子の配合方式などの適宜な方式にて透明保護フィルムの表面に微細凹凸構造を付与することにより形成することができる。前記表面微細凹凸構造の形成に含有させる微粒子としては、例えば平均粒径が０．５〜５０μｍのシリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、酸化錫、酸化インジウム、酸化カドミウム、酸化アンチモン等からなる導電性のこともある無機系微粒子、架橋又は未架橋のポリマー等からなる有機系微粒子などの透明微粒子が用いられる。表面微細凹凸構造を形成する場合、微粒子の使用量は、表面微細凹凸構造を形成する透明樹脂１００重量部に対して一般的に２〜５０重量部程度であり、５〜２５重量部が好ましい。アンチグレア層は、偏光板透過光を拡散して視角などを拡大するための拡散層（視角拡大機能など）を兼ねるものであってもよい。
【０１１１】
なお、前記反射防止層、スティッキング防止層、拡散層やアンチグレア層等は、透明保護フィルムそのものに設けることができるほか、別途光学層として透明保護層とは別体のものとして設けることもできる。
【０１１２】
前記直線偏光子の積層、さらには各種光学層の積層は、液晶表示装置等の製造過程で順次別個に積層する方式にても行うことができるが、これらを予め積層したのものは、品質の安定性や組立作業等に優れていて液晶表示装置などの製造工程を向上させうる利点がある。積層には粘着層等の適宜な接着手段を用いうる。前記接着に際し、それらの光学軸は目的とする位相差特性などに応じて適宜な配置角度とすることができる。
【０１１３】
前述した直線偏光子には、液晶セル等の他部材と接着するための粘着層を設けることもできる。粘着層を形成する粘着剤は特に制限されないが、例えばアクリル系重合体、シリコーン系ポリマー、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、ポリエーテル、フッ素系やゴム系などのポリマーをベースポリマーとするものを適宜に選択して用いることができる。特に、アクリル系粘着剤の如く光学的透明性に優れ、適度な濡れ性と凝集性と接着性の粘着特性を示して、耐候性や耐熱性などに優れるものが好ましく用いうる。
【０１１４】
また上記に加えて、吸湿による発泡現象や剥がれ現象の防止、熱膨張差等による光学特性の低下や液晶セルの反り防止、ひいては高品質で耐久性に優れる液晶表示装置の形成性などの点より、吸湿率が低くて耐熱性に優れる粘着層が好ましい。
【０１１５】
粘着層は、例えば天然物や合成物の樹脂類、特に、粘着性付与樹脂や、ガラス繊維、ガラスビーズ、金属粉、その他の無機粉末等からなる充填剤や顔料、着色剤、酸化防止剤などの粘着層に添加されることの添加剤を含有していてもよい。また微粒子を含有して光拡散性を示す粘着層などであってもよい。
【０１１６】
粘着層の付設は、適宜な方式で行いうる。その例としては、例えばトルエンや酢酸エチル等の適宜な溶剤の単独物又は混合物からなる溶媒にベースポリマーまたはその組成物を溶解又は分散させた１０〜４０重量％程度の粘着剤溶液を調製し、それを流延方式や塗工方式等の適宜な展開方式で前記偏光子上に直接付設する方式、あるいは前記に準じセパレータ上に粘着層を形成してそれを光学素子上に移着する方式などがあげられる。粘着層は、各層で異なる組成又は種類等のものの重畳層として設けることもできる。粘着層の厚さは、使用目的や接着力などに応じて適宜に決定でき、一般には１〜５００μｍであり、５〜２００μｍが好ましく、特に１０〜１００μｍが好ましい。
【０１１７】
粘着層の露出面に対しては、実用に供するまでの間、その汚染防止等を目的にセパレータが仮着されてカバーされる。これにより、通例の取扱状態で粘着層に接触することを防止できる。セパレータとしては、上記厚さ条件を除き、例えばプラスチックフィルム、ゴムシート、紙、布、不織布、ネット、発泡シートや金属箔、それらのラミネート体等の適宜な薄葉体を、必要に応じシリコーン系や長鎖アルキル系、フッ素系や硫化モリブデン等の適宜な剥離剤でコート処理したものなどの、従来に準じた適宜なものを用いうる。
【０１１８】
なお、粘着層などの各層には、例えばサリチル酸エステル系化合物やべンゾフェノール系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物やシアノアクリレート系化合物、ニッケル錯塩系化合物等の紫外線吸収剤で処理する方式などの方式により紫外線吸収能をもたせたものなどであってもよい。
【０１１９】
本発明の直線偏光子は液晶表示装置等の各種装置の形成などに好ましく用いることができる。液晶表示装置の形成は、従来に準じて行いうる。すなわち液晶表示装置は一般に、液晶セルと光学素子、及び必要に応じての照明システム等の構成部品を適宜に組立てて駆動回路を組込むことなどにより形成されるが、本発明の直線偏光子を用いる点を除いて特に限定はなく、従来に準じうる。液晶セルについても、例えばＴＮ型やＳＴＮ型、π型などの任意なタイプのものを用いうる。
【０１２０】
液晶セルの片側又は両側に前記直線偏光子を配置した液晶表示装置や、照明システムにバックライトあるいは反射板を用いたものなどの適宜な液晶表示装置を形成することができる。その場合、本発明による直線偏光子は液晶セルの片側又は両側に設置することができる。両側に直線偏光子を設ける場合、それらは同じものであってもよいし、異なるものであってもよい。さらに、液晶表示装置の形成に際しては、例えば拡散板、アンチグレア層、反射防止膜、保護板、プリズムアレイ、レンズアレイシート、光拡散板、バックライトなどの適宜な部品を適宜な位置に１層又は２層以上配置することができる。
【０１２１】
（拡散反射板の配置）
光源たる導光板の下側（液晶セルの配置面とは反対側）には拡散反射板の配置が望ましい。平行光化フィルムにて反射される光線の主成分は斜め入射成分であり、平行光化フィルムにて正反射されてバックライト方向へ戻される。ここで背面側の反射板が正反射性が高い場合には反射角度が保存され、正面方向に出射できずに損失光となる。従って反射戻り光線の反射角度を保存せず、正面方向へ散乱反射成分を増大させるため拡散反射板の配置が望ましい。
【０１２２】
（拡散板の配置）
本発明における平行光化フィルムとバックライト光源の間には適当な拡散板を設置することも望ましい。斜め入射し、反射された光線をバックライト導光体近傍にて散乱させ、その一部を垂直入射方向へ散乱せしめることで光の再利用効率が高まるためである。
【０１２３】
用いられる拡散板は表面凹凸形状による物の他、屈折率が異なる微粒子を樹脂中に包埋する等の方法で得られる。この拡散板は平行光化フィルムとバックライト間に挟み込んでも良いし、平行光化フィルムに貼り合わせてもよい。
【０１２４】
平行光化フィルムを貼り合わせた液晶セルをバックライトと近接して配置する場合、フィルム表面とバックライトの隙間でニュートンリングが生じる恐れがあるが、本発明における平行光化フィルムの導光板側表面に表面凹凸を有する拡散板を配置することによってニュートンリングの発生を抑制することができる。また、本発明における平行光化フィルムの表面そのものに凹凸構造と光拡散構造を兼ねた層を形成しても良い。
【０１２５】
（視野角拡大フィルムの配置）
本発明の液晶表示装置における視野角拡大は、平行光化されたバックライトと組み合わされた、液晶表示装置から得られる正面近傍の良好な表示特性の光線を拡散し、全視野角内で均一で良好な表示特性を得ることによって得られる。
【０１２６】
ここで用いられる視野角拡大フィルムは実質的に後方散乱を有さない拡散板が用いられる。拡散板は、拡散粘着材として設けることができる。配置場所は液晶表示装置の視認側であるが偏光板の上下いずれでも使用可能である。ただし画素のにじみ等の影響やわずかに残る後方散乱によるコントラスト低下を防止するために偏光板〜液晶セル間など、可能な限りセルに近い層に設けることが望ましい。またこの場合には実質的に偏光を解消しないフィルムが望ましい。例えば特開２０００−３４７００６号公報、特開２０００−３４７００７号公報に開示されているような微粒子分散型拡散板が好適に用いられる。
【０１２７】
偏光板より外側に視野角拡大フィルムを位置する場合には液晶層−偏光板まで平行光化された光線が透過するのでＴＮ液晶セルの場合は特に視野角補償位相差板を用いなくともよい。ＳＴＮ液晶セルの場合には正面特性のみ良好に補償した位相差フィルムを用いるだけでよい。この場合には視野角拡大フィルムが空気表面を有するので表面形状による屈折効果によるタイプの採用も可能である。
【０１２８】
一方で偏光板と液晶層間に視野角拡大フィルムを挿入する場合には偏光板を透過する段階では拡散光線となっている。ＴＮ液晶の場合、偏光子そのものの視野角特性は補償する必要がある。この場合には偏光子の視野角特性を補償する位相差板を偏光子と視野角拡大フィルムの間に挿入する必要がある。ＳＴＮ液晶の場合にはＳＴＮ液晶の正面位相差補償に加えて偏光子の視野角特性を補償する位相差板を挿入する必要がある。
【０１２９】
従来から存在するマイクロレンズアレイフィルムやホログラムフィルムのように、内部に規則性構造体を有する視野角拡大フィルムの場合、液晶表示装置のブラックマトリクスや従来のバックライトの平行光化システムが有するマイクロレンズアレイ／プリズムアレイ／ルーバー／マイクロミラーアレイ等の微細構造と干渉しモアレを生じやすかった。しかし本発明における平行光化フィルムは面内に規則性構造が視認されず、出射光線に規則性変調が無いので視野角拡大フィルムとの相性や配置順序を考慮する必要はない。従って視野角拡大フィルムは液晶表示装置の画素ブラックマトリクスと干渉／モアレを発生しなければ特に制限はなく選択肢は広い。
【０１３０】
本発明においては視野角拡大フィルムとして実質的に後方散乱を有さない、偏光を解消しない、特開２０００−３４７００６号公報、特開２０００−３４７００７号公報に記載されているような光散乱板で、ヘイズ８０％〜９０％の物が好適に用いられる。その他、ホログラムシート、マイクロプリズムアレイ、マイクロレンズアレイ等、内部に規則性構造を有していても液晶表示装置の画素ブラックマトリクスと干渉／モアレを形成しなければ使用可能である。
【０１３１】
なお、液晶表示装置には、常法に従って、各種の光学層等が適宜に用いられて作製される。
【０１３２】
【実施例】
以下、実施例、比較例をあげて本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【０１３３】
なお、各例中の光重合性ネマチック液晶モノマー（化１）は、下記の
【化１】
2004219559.tif 000003
で表される化合物を用いた。モル吸光係数は、２２０ｄｍ３  ｍｏｌ−１ｃｍ−１＠３６５ｎｍであった。また、重合性カイラル剤として、ＢＡＳＦ社製ＬＣ７５６を用いた。
【０１３４】
実施例１
（反射偏光子（ａ１））
光重合性ネマチック液晶モノマー（化１）９５重量部、重合性カイラル剤５重量部に３０重量％濃度となるように溶媒としてシクロヘキサノンを加え、また選択反射中心波長が５５０ｎｍとなるよう調整配合した後、前述の固形分に対して光重合開始剤としてイルガキュア９０７を３重量％添加した塗工液を調製した。当該塗工液を、延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム上にワイヤーバーを用いて乾燥後の厚みで５μｍとなるように塗設し、１００℃で２分間加熱処理して均一な配向状態を有したコレステリック液晶層を形成した。得られた液晶層にポリエチレンテレフタレートフィルム側から紫外線照射を行い（露光照度：６０ｍＷ／ｃｍ２  ，総露光時間：１０秒間）、配向状態を固定し、選択波長帯域が４００〜８００ｎｍのコレステリック液晶層（反射偏光子）を得た。
【０１３５】
（位相差層（ｂ））
光重合性ネマチック液晶モノマー（ＢＡＳＦ社製，ＬＣ２４２）９３重量部、重合性カイラル剤７重量部に３０重量％濃度となるように溶媒としてシクロヘキサノンを加え、また選択反射中心波長が３５０ｎｍとなるよう調整配合した後、前述の固形分に対して光重合開始剤としてイルガキュア９０７を５重量％添加した塗工液を調製した。当該塗工液を、延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム上にワイヤーバーを用いて乾燥後の厚みで４μｍとなるように塗設し、１００℃で２分間加熱処理して均一な配向状態を有した液晶層を形成した。得られた液晶層の側から紫外線照射を行い（照射量：１８０ｍＪ／ｃｍ２  ）、配向状態を固定し、負の２軸性位相差板を得た。この負の２軸性位相差板の位相差を測定したところ５５０ｎｍの波長光に対して、正面方向では２ｎｍ、３０°傾斜させて測定したときの位相差は１２０ｎｍであった。なお、位相差の測定は、Ｏｊｉ  Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製のＫＯＢＲＡ−２１ＡＤＨにより行った。
【０１３６】
（偏光素子）
上記反射偏光子（ａ１）の上部へ、透光性の接着剤を用いて、負の２軸性位相差板（ｂ）を転写した。さらに、この上部に同じく透光性の接着剤を用いて同じ反射偏光子（ａ１）を転写して積層し、偏光素子を得た。前記接着層厚みは約２μｍであり、偏光素子の総厚み約２０μｍと極めて薄い。偏光素子は図１に示されている通りである。
【０１３７】
得られた偏光素子は、特許文献８に記載の偏光素子と同様に、正面にのみ光を透過し、透過光線は円偏光となり、吸収損失のない偏光素子であった。透過しない斜め光線は全て反射され光源側に損失なく戻った。なお、これは下記評価試験により確認した。
【０１３８】
＜評価試験＞
下面に微細プリズム構造を有した導光体の側面に直径約３ｍｍの冷陰極管を配置し、銀蒸着ポリエチレンテレフタレートフィルムから成る光源ホルダでカバーした。導光板の下面には銀蒸着ポリエチレンテレフタレートフィルム反射板を配置し、導光板上面にはスチレンビーズから成る散乱層を表面に形成したポリエチレンテレフタレートフィルムを配置した。その上に偏光素子を配置し円偏光光源を得た。
【０１３９】
また偏光素子をバックライト上に配置し、正面輝度の向上を計測した。正面輝度を表１に示す。得られた偏光素子はプリズム集光シートと同様に正面に集光し、なおかつ円偏光を透過し、さらに厚みはプリズムシート２枚＋反射偏光子の組み合わせ品が５００μｍにも達するのに対して２０分の一程度と極めて薄かった。集光特性は画面垂線方向から±４５度であった。
【０１４０】
実施例２
（反射偏光子（ａ２））
光重合性ネマチック液晶モノマー（化１）９５重量部、重合性カイラル剤５重量部に３０重量％濃度となるように溶媒としてシクロヘキサノンを加え、また選択反射中心波長が５５０ｎｍとなるよう調整配合した後、前述の固形分に対して光重合開始剤としてイルガキュア９０７を３重量％添加した塗工液を調製した。当該塗工液を、延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム上にワイヤーバーを用いて乾燥後の厚みで５μｍとなるように塗設し、１００℃で２分間加熱処理して均一な配向状態を有したコレステリック液晶層を形成した。得られた液晶層にポリエチレンテレフタレートフィルム側から紫外線照射を行い（露光照度：３０ｍＷ／ｃｍ２  ，総露光時間：６０秒間）、配向状態を固定し、選択波長帯域が４２０〜７８０ｎｍのコレステリック液晶層（反射偏光子）を得た。
【０１４１】
（偏光素子）
上記反射偏光子（ａ２）の上部へ、透光性の接着剤を用いて、実施例１で得られた負の２軸性位相差板（ｂ）を転写した。さらに、この上部に同じく透光性の接着剤を用いて同じ反射偏光子（ａ２）を転写して積層し、偏光素子を得た。前記接着層厚みは約２μｍであり、偏光素子の総厚み約２０μｍと極めて薄い。偏光素子は図１に示されている通りである。得られた偏光素子は、実施例１と同様の性能を有した。単体での集光特性を表１に示す。
【０１４２】
（液晶表示装置）
得られた偏光素子にポリカーボネートフィルムを延伸して得られたλ／４板を接着して直線偏光子を得た。この直線偏光子に日東電工製ＴＥＧ１４６５ＤＵ（偏光板）を透過軸方向が一致するように貼り合わせ、偏光板一体型偏光素子を得た。これをＴＦＴ−ＬＣＤの下板として用い、上板側にはアクリル系粘着材（厚み２５μｍ、屈折率１．４７）中に球状シリカ粒子（屈折率１．４４，直径４μｍ）を２０重量％包埋した光散乱性粘着材（ヘイズ８０％）を用いて上記同様の偏光板を積層した。得られたＬＣＤシステムは画面垂線方向から±４５度の諧調が反転しない領域の表示情報を斜め方向に光拡散で振り分けたため、斜め方向からの色調変化や諧調反転が生じにくい視野角の広い液晶表示装置（図２）を得た。
【０１４３】
比較例１
（反射偏光子（ａ３））
実施例１と同様にして、延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム上にコレステリック液晶層を形成した。得られた液晶層に液晶層側から紫外線照射を行い（露光照度：５０ｍＷ／ｃｍ２  ，総露光時間：３０秒間）、配向状態を固定し、選択波長帯域が５００〜６２０ｎｍのコレステリック液晶層（反射偏光子）を得た。
【０１４４】
（偏光素子）
上記反射偏光子（ａ３）の上部へ、透光性の接着剤を用いて、実施例１で得られた負の２軸性位相差板（Ｂ）を転写した。さらに、この上部に同じく透光性の接着剤を用いて同じ反射偏光子（ａ３）を転写して積層し、偏光素子を得た。前記接着層厚みは約２μｍであり、偏光素子の総厚み約２０μｍと極めて薄い。偏光素子は図１に示されている通りである。得られた偏光素子の集光特性を表１に示す。
【０１４５】
比較例２
（反射偏光子（ａ４））
光重合性ネマチック液晶モノマー（ＢＡＳＦ社製，ＬＣ２４２）、重合性カイラル剤を選択反射中心波長が４７０ｎｍ、５５０ｎｍ、６４０ｎｍ、７７０ｎｍ、となるよう調整配合し、溶媒（シクロヘキサノン）で濃度３０重量％とした各溶液に、前述の固形分に対して光重合開始剤としてイルガキュア９０７を３重量％添加した塗工液（４種）を調製した。当該各塗工液を、延伸ポリエチレンテレフタレートフィルム上にワイヤーバーを用いて乾燥後の厚みで１．５μｍとなるように塗設し、溶媒を乾燥した。１００℃で２分間加熱処理して、均一な配向状態を有したコレステリック液晶層を形成した。得られた液晶層に液晶層側から紫外線照射を行い（露光照度：５０ｍＷ／ｃｍ２  ，総露光時間：５秒間）、配向状態を固定し、４種のコレステリック液晶層を得た。得られた４種のコレステリック液晶層を透光性の接着剤を用いて転写積層して、選択波長帯域が４３０〜８００ｎｍの反射偏光子を得た。
【０１４６】
（偏光素子）
上記反射偏光子（ａ４）の上部へ、透光性の接着剤を用いて、実施例１で得られた負の２軸性位相差板（ｂ）を転写した。さらに、この上部に同じく透光性の接着剤を用いて同じ反射偏光子（ａ４）を転写して積層し、偏光素子を得た。前記接着層厚みは約２μｍであり、得られた偏光素子の厚みは実施例（５μｍが１層）と同等（１．５μｍが４層）であるが、積層回数が４倍にも及び、生産性が劣り、異物などによる歩留まり低下も発生した。単体での集光特性を表１に示す。
【０１４７】
＜評価方法＞
（正面輝度）
各例で得られた偏光素子をドット印刷型バックライト上に配置して輝度計（ＴＯＰＣＯＮ社製，ＢＭ−７）により正面輝度（ｃｄ／ｃｍ２  ）を測定した。
【０１４８】
（選択反射帯域巾）
反射偏光子（コレステリック液晶フィルム）の反射スペクトルを分光光度計（大塚電子株式会社製、瞬間マルチ測光システム  ＭＣＰＤ−２０００）にて測定し、最大反射率の半分の反射率を有する反射帯域（半値巾Δλ）とした。
【０１４９】
（斜めの色調変化）
視角による着色のレベルを目視により、下記２段階の基準で評価した。
○：色づきが少ない。
×：色づきがひどい。
【０１５０】
【表１】
2004219559.tif 000004
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１〜２および比較例１〜２で得られた偏光素子を光源に適用した照明装置である。
【図２】実施例２で作製した液晶表示装置である。
【図１】
2004219559.tif 000005
【図２】
2004219559.tif 000006