JP2004233987A

JP2004233987A - 広帯域コレステリック液晶フィルムおよびその製造方法、円偏光板、直線偏光子、照明装置および液晶表示装置

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Publication number: JP2004233987A
Application number: JP2004002130A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Shiraokawa; 美紀白男川; Takahiro Fukuoka; 孝博福岡; Naoki Takahashi; 直樹高橋; Kazutaka Hara; 和孝原
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2003-01-10
Filing date: 2004-01-07
Publication date: 2004-08-19
Anticipated expiration: 2024-01-07
Also published as: JP4133839B2

Abstract

【課題】広帯域の反射帯域を有し、かつ耐久性の良好なる広帯域コレステリック液晶フィルムを提供すること。
【解決手段】重合性メソゲン化合物（ａ）、重合性カイラル剤（ｂ）および光重合開始剤（ｃ）を含む液晶混合物を、配向基材上に塗布し、不活性ガス雰囲気下で、紫外線重合して得られるコレステリック液晶フィルムであって、反射帯域巾が２００ｎｍ以上を有することを特徴とする広帯域コレステリック液晶フィルム。
【選択図】図１

Description

本発明は広帯域コレステリック液晶フィルムおよびその製造方法に関する。本発明の広帯域コレステリック液晶フィルムは円偏光板（反射型偏光子）として有用である。また本発明は、当該円偏光板を用いた直線偏光子、照明装置および液晶表示装置に関する。

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。

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て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。

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。

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。

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。

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等参照）。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。

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。

しかしながら、前述の先行技術を追試して得られるコレステリック液晶フィルムは、耐久試験（加熱試験や加湿試験）中に、紫外線吸収剤がコレステリック液晶フィルム表面や他の層との貼り合わせ界面に析出する現象が見られた。これは紫外線吸収剤が低分子量であり、長期間の耐久試験中にフィルム内を移動し、凝集した物と見られる。一般的な工業素材用途であればこの程度の表面析出は外観異常として関知されないし、界面に析出しても界面剥離に至るほどの問題ではなかった。しかしながら、液晶表示装置に用いるコレステリック液晶フィルムは強い透過光線の光路上に位置し、このような析出物が発生すると析出粒子が直接目視される他、析出物の偏光解消による光利用効率の低下、または析出物の発生するへイズによる光源の光散乱分布の変化などの光学的問題を生じていた。

コレステリック液晶フィルムが、常温環境下で用いられる用途であれば、本来はこの種の析出物の発生に至ることはほとんどない。しかし、液晶表示装置に組み込まれて用いられる場合、バックライトの光源からの幅射熱が強く長期暴露されると紫外線吸収剤の析出が避けられない。このような析出物は面内に均一に析出すれば視認されにくく、欠点として認識されにくいが、光源からの幅射熱が液晶表示装置面内に対してバラツキが大きく、幅射熱の多くかかった領域のみ析出量が増えるために面内のムラとして視認されてしまうケースが見られた。しかも近年の液晶表示装置に求められる表示輝度は２００カンデラを超えており、光源側は１万カンデラ程度の光照射強度に曝されている。この照射強度のために液晶表示装置の光源側は使用環境温度にもよるが４０〜６０℃程度の熱が付与され続けている。このため加熱信頼性試験だけでなく、液晶表示装置に実装した連続点灯試験においても紫外線吸収剤の析出が認められた。例えば、紫外線吸収剤を配合したコレステリック液晶組成物から得られる紫外線重合体を、８０℃×５００時間、６０℃、９０％ＲＨ×５００時間の環境下に投入すると白濁、ヘイズ上昇、表面への粉体析出が顕著に見られた。
特開平６−２８１８１４号公報特許第３２７２６６８号明細書特開平１１−２４８９４３号公報

本発明は、広帯域の反射帯域を有する広帯域コレステリック液晶フィルムおよびその製造方法を提供することを目的とする。また本発明は、広帯域の反射帯域を有し、かつ耐久性の良好な、広帯域コレステリック液晶フィルムおよびその製造方法を提供することを目的とする。

また本発明は、当該広帯域コレステリック液晶フィルムを用いた円偏光板を提供すること、さらには当該円偏光板を用いた直線偏光子、照明装置および液晶表示装置を提供することを目的とする。

本発明者らは上記課題を解決するために鋭意検討した結果、以下に示す広帯域コレステリック液晶フィルムおよびその製造方法により上記目的を達成できることを見出し本発明を完成するに至った。

すなわち本発明は、重合性メソゲン化合物（ａ）、重合性カイラル剤（ｂ）および光重合開始剤（ｃ）を含む液晶混合物を、配向基材上に塗布し、不活性ガス雰囲気下で、紫外線重合して得られるコレステリック液晶フィルムであって、反射帯域巾が２００ｎｍ以上を有することを特徴とする広帯域コレステリック液晶フィルム、に関する。

上記本発明の広帯域コレステリック液晶フィルムは、重合性の液晶混合物を紫外線重合することにより得られるものであり、その選択反射波長の反射帯域巾が２００ｎｍ以上と広く、従来にない広帯域の反射帯域巾を有する。反射帯域巾は、３００ｎｍ以上、さらには４００ｎｍ以上であるのが好ましい。また２００ｎｍ以上の反射帯域巾は可視光領域、特に４００〜８００ｎｍの波長領域において有することが好ましい。

なお、反射帯域巾は、広帯域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とした。

前記広帯域コレステリック液晶フィルムは、コレステリック液晶フィルムのピッチ長が、紫外線放射側から連続的に狭くなるように変化していることが好ましい。

また前記広帯域コレステリック液晶フィルムでは、重合性メソゲン化合物（ａ）が重合性官能基を１つ有し、重合性カイラル剤（ｂ）が重合性官能基を２つ以上有することが好ましい。

Ｂｒｏｅｒら，Ｎａｔｕｒｅ，３７８巻，４６７項（１９９５）で開示されたように、キラリティーを有するメソゲン化合物を拡散させ、連続的にピッチ変化する広帯域コレステリック液晶フィルムが得られている。一方、本発明においては、重合性官能基を１つ有するメソゲン化合物を拡散させることで、連続的にピッチ変化する広帯域コレステリック液晶を得ているため、キラルピッチの変化の序列が逆転している。すなわち、本発明においては、ピッチ長が、紫外線照射側から連続的に狭くなるようなピッチ変化を有する広帯域コレステリック液晶フィルムを得ることができる。また、ピッチ長は、紫外線放射側とその反対側での差が少なくとも１００ｎｍとなるように変化していることが好ましい。なお、ピッチ長は、広帯域コレステリック液晶フィルムの断面ＴＥＭ像から読み取った。

得られたコレステリック液晶フィルムは、ピッチ長が一方の側から連続的に狭くなるように変化しているグランジャン構造を有する。長ピッチ長側には連続的または不連続的に、赤外領域の反射を示すピッチ長の螺旋構造または螺旋がほぼ解消された層を有することが好ましい。上記広帯域コレステリック液晶フィルムにおいて、長ピッチ長の螺旋構造または螺旋がほぼ解消された層は、正面からの入射光に対して光学的に５０〜４５０ｎｍの位相差値を有する位相差層であることが好ましい。このようにグランジャン構造を有し、コレステリック液晶として可視領域（３８０〜７８０ｎｍ）において選択反射を示す部分を有するとともに、選択反射を示す部分とは全く異なるピッチの層を長ピッチ長側に有している。当該層は光学的な特性として位相差層であり、その位相差値は５０〜４５０ｎｍの間で制御可能である。たとえば、この位相差値が１００〜１６０ｎｍとなるときは、コレステリック液晶フィルムを通過する可視光域の光は直線偏光を示す。一方、位相差値が２００〜４００ｎｍとなるときはコレステリック液晶を透過した円偏光の状態とは逆の回転の円偏光の状態に変換することができる。これにより、広帯域コレステリック液晶フィルムの有する位相差層の位相差値によって、透過光の偏光状態を自由にコントロールすることが可能である。したがって、使用せする液晶ディスプレイのモードに合わせた偏光板として使用することが容易である。

前記広帯域コレステリック液晶フィルムを形成する液晶混合物は、紫外線吸収剤を含有していなくてもよい。

本発明の広帯域コレステリック液晶フィルムは、紫外線吸収剤を用いなくても広帯域の反射帯域巾のものが得られる。したがって、紫外線吸収剤を用いることによるへイズの上昇、偏光透過率の低下、析出粒子の目視化などを抑えることができ、加熱・加湿環境下での耐久性が良好であり、信頼性に優れる。

前記広帯域コレステリック液晶フィルムにおいて、重合性メソゲン化合物（ａ）のモル吸光係数は、５０〜５００ｄｍ³ｍｏｌ^-1ｃｍ^-1＠３６５ｎｍであることが好ましい。前記モル吸光係数を有するものは紫外線吸収能を有する。モル吸光係数は、１００〜２５０ｄｍ³ｍｏｌ^-1ｃｍ^-1＠３６５ｎｍがより好適である。モル吸光係数が５０ｄｍ³ｍｏｌ^-1ｃｍ^-1＠３６５ｎｍより小さいと十分な重合速度差がつかずに広帯域化し難い。一方、５００ｄｍ³ｍｏｌ^-1ｃｍ^-1＠３６５ｎｍより大きいと重合が完全に進行せずに硬化が終了しない場合がある。なお、モル吸光係数は、各材料の分光光度スペクトルを測定し、得られた３６５ｎｍの吸光度から測定した値である。

前記重合性メソゲン化合物（ａ）としては、下記一般式（１）：

（但し、Ｒ₁は水素原子またはメチル基を示す。ｎは１〜５の整数を表す。）で表される化合物が好適である。

また本発明は、重合性メソゲン化合物（ａ）、重合性カイラル剤（ｂ）および光重合開始剤（ｃ）を含む液晶混合物を、配向基材上に塗布し、次いで不活性ガス雰囲気下で、紫外線重合することを特徴とする前記広帯域コレステリック液晶フィルムの製造方法、に関する。本発明の広帯域コレステリック液晶フィルムは、配向基材上に塗布した前記液晶混合物を、不活性ガス雰囲気下で、紫外線照射にあたっての温度、紫外線照度、照射時間を制御することにより製造することができる。

また本発明は、前記広帯域コレステリック液晶フィルムを用いた円偏光板に関する。

また本発明は、前記円偏光板に、λ／４板を積層して得られる直線偏光子、に関する。前記直線偏光子において、円偏光板であるコレステリック液晶フィルムは、λ／４板に対し、ピッチ長が連続的に狭くなるように積層するのが好ましい。

また本発明は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得られる直線偏光子、に関する。

前記直線偏光子に用いるλ／４板は、面内の主屈折率をｎｘ、ｎｙ、厚さ方向の主屈折率をｎｚとしたとき、式：（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）で定義されるＮｚ係数が−０．５〜−２．５を満足するものが好ましい。

また本発明は、裏面側に反射層を有する面光源の表面側に前記円偏光板または直線偏光子を有することを特徴とする照明装置、に関する。

さらには本発明は、前記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、に関する。

前記直線偏光子、照明装置、液晶表示装置は、各形成層の全部又は一部が接着層を介して密着したものを使用できる。

また、本発明の広帯域コレステリック液晶フィルムは円偏光板として用いられ、λ／４板を組み合わせることで直線偏光子を得ることができる。さらには吸収型偏光子を組み合わせる等して液晶表示装置の信頼性を向上させることができる。

本発明のコレステリック液晶フィルムは、重合性メソゲン化合物（ａ）、重合性カイラル剤（ｂ）および光重合開始剤（ｃ）を含む液晶混合物を、配向基材上に塗布し、次いで不活性ガス雰囲気下で紫外線重合して得られるものである。

重合性メソゲン化合物（ａ）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好適に用いられる。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、重合性メソゲン化合物（ａ）は、前述の通り、モル吸光係数が、５０〜５００ｄｍ³ｍｏｌ^-1ｃｍ^-1＠３６５ｎｍであるものが好ましい。かかるモル吸光係数を有する重合性メソゲン化合物（ａ）としては、前述の通り、下記一般式（１）：

かかる重合性メソゲン化合物（ａ）の具体例として、たとえば、下記化４、

で表される化合物があげられる。

また、重合性カイラル剤（ｂ）としては、たとえば、ＢＡＳＦ社製ＬＣ７５６があげられる。

上記重合性カイラル剤（ｂ）の配合量は、重合性メソゲン化合物（ａ）と重合性カイラル剤（ｂ）の合計１００重量部に対して、１〜２０重量部程度が好ましく、３〜７重量部がより好適である。重合性メソゲン化合物（ａ）と重合性カイラル剤（ｂ）の割合により螺旋ねじり力（ＨＴＰ）が制御される。前記割合を前記範囲内とすることで、得られるコレステリック液晶フィルムの反射スペクトルが可視全域をカバーできるように反射帯域を選択することができる。

光重合開始剤（ｃ）としては各種のものを特に制限なく使用できる。例えば、チバスペシャルティケミカルズ社製のイルガキュア１８４、イルガキュア９０７、イルガキュア３６９、イルガキュア６５１等があげられる。光重合開始剤の配合量は、重合性メソゲン化合物（ａ）と重合性カイラル剤（ｂ）の合計１００重量部に対して、０．０１〜１０重量部程度が好ましく、０．０５〜５重量部がより好適である。

また本発明においては、重合性メソゲン化合物（ａ）、重合性カイラル剤（ｂ）および光重合開始剤（ｃ）を含有する液晶混合物を溶媒に溶解した溶液として用いることができる。使用する溶媒としては、特に制限されないが、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン等が好ましい。溶液の濃度は、通常３〜５０重量％程度である。

本発明のコレステリック液晶フィルムの製造は、前記液晶混合物を、配向基材上に塗布し、次いで不活性ガス雰囲気下で紫外線重合することにより行う。

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。

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、ガラス板、石英シートが用いられる。

前記液晶混合物は配向基材に塗布した後に、不活性ガス雰囲気下に移行させる。前記液晶混合物が溶液の場合には、当該溶液を配向基材に塗布、乾燥した後に、不活性ガス雰囲気下に移行させる。溶媒を揮発させる乾燥温度としては、溶媒の沸点以上の温度であればよい。通常、８０〜１６０℃程度の範囲で溶媒の種類に応じて温度を設定すればよい。

前記液晶混合物の塗布厚み（溶液の場合は溶媒乾燥後の塗布厚み）は５〜２０μｍ程度が好ましく、７〜１２μｍ程度がより好適である。塗布厚みが５μｍより薄いと、２００ｎｍ以上の反射帯域巾をカバーするだけの螺旋ピッチが形成できなくなる場合があり、２０μｍより厚いと配向規制力が十分に作用せずに配向不良を生じるおそれがある。

不活性ガスは、前記液晶混合物の紫外線重合に影響を及ぼさないものであれば特に制限されない。かかる不活性ガスとしては、窒素、アルゴン、ヘリウム、ネオン、キセノン、クリプトン等があげらる。これらのなかでも、窒素が最も汎用性が高く好ましい。

紫外線照射は配向基材側、塗布した液晶混合物の側のいずれの側から行ってもよい。

紫外線を照射する際の重合温度としては、１４０℃以下が一般的に好適である。具体的には６０〜１４０℃程度が好ましく、８０℃〜１２０℃が好適である。加熱によりモノマー成分の拡散速度を促進させる効果がある。温度が６０℃より低いと、重合性メソゲン化合物（ａ）の拡散速度が非常に遅く、広帯域化するのに非常に長時間を要することになる。

紫外線照度は、０．１〜２０ｍＷ／ｃｍ²が好ましく、１〜１０ｍＷ／ｃｍ²がより好適である。紫外線照度が２０ｍＷ／ｃｍ²を超えると重合反応速度が拡散速度より大きくなり、広帯域化しなくなるため好ましくない。また、照射時間としては５分間以下の短い時間、好ましくは３分間以下、極めて好ましくは１分間以下である。

こうして得られるコレステリック液晶フィルムは、基材から剥離することなく用いられる他、基材から剥離して用いてもよい。

本発明の広帯域コレステリック液晶フィルムは円偏光板として用いられる。円偏光板には、λ／４板を積層して直線偏光子とすることができる。円偏光板であるコレステリック液晶フィルムは、λ／４板に対し、ピッチ長が連続的に狭くなるように積層するのが好ましい。

λ／４板は、面内の主屈折率をｎｘ、ｎｙ、厚さ方向の主屈折率をｎｚとしたとき、式：（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）で定義されるＮｚ係数が−０．５〜−２．５を満足するものが好適である。

λ／４板としては、ポリカーボネート、ノルボルネン系樹脂、ポリビニルアルコール、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリプロピレンやその他のポリオレフィン、ポリアリレート、ポリアミドの如き適宜なポリマーからなるフィルムを延伸処理してなる複屈折性フィルムや液晶ポリマーなどの液晶材料からなる配向フィルム、液晶材料の配向層をフィルムにて支持したものなどがあげられる。λ／４波長板の厚さは、通常０．５〜２００μｍであることが好ましく、特に１〜１００μｍであることが好ましい。

可視光域等の広い波長範囲でλ／４波長板として機能する位相差板は、例えば波長５５０ｎｍの淡色光に対してλ／４波長板として機能する位相差層と他の位相差特性を示す位相差層、例えばλ／２波長板として機能する位相差層とを重畳する方式などにより得ることができる。従って、偏光板と輝度向上フィルムの間に配置する位相差板は、１層又は２層以上の位相差層からなるものであってよい。

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。

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。

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。

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。

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。

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透明保護フィルムは、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。透明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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

なお、各例中、重合性メソゲン化合物（ａ）として、下記化５、

で表される化合物を用いた。モル吸光係数は、２２０ｄｍ³ｍｏｌ^-1ｃｍ^-1＠３６５ｎｍであった。また、重合性カイラル剤（ｂ）として、ＢＡＳＦ社製ＬＣ７５６を用いた。

実施例１
上記化５の重合性メソゲン化合物（ａ）９６重量部、上記重合性カイラル剤（ｂ）４重量部および光重合開始剤（ｃ）としてイルガキュア１８４（チバスペシャルティケミカルズ社製）５重量部からなる混合物のシクロペンタノン溶液（３０重量％固体含有量）を調製した。上記溶液を、延伸ポリエチレンテレフタレート基材にキャストし、１００℃で２分間乾燥させて溶媒を除去した。次いで、窒素雰囲気下で１２０℃で加熱しながら、基材側より３ｍＷ／ｃｍ²で５分間紫外線照射し、目的のコレステリック液晶フィルムを得た。

得られたコレステリック液晶フィルム（円偏光板）の反射スペクトルを図２に示す。円偏光板は４５０〜８９０ｎｍの範囲で良好な円偏光分離特性（反射帯域）を有していた。コレステリック液晶層（フィルム）の総合厚みは約９μｍであった。また、得られたコレステリック液晶層のピッチ長は紫外線照射面近傍（紫外線照射面から１μｍ下層）で０．５４μｍであり、反対面近傍（反対面から１μｍ下層）で０．２７μｍであった。

ポリカーボネート樹脂フィルム（厚み８０μｍ）を二軸延伸して得られる広視野角λ／４板（Ｎｚ係数＝−１．２）に対し、得られた円偏光板を、ピッチ長が連続的に狭くなるような向きに、アクリル系粘着材（厚み２５μｍ）にて貼り合わせた。さらに、これに日東電工製吸収型偏光板ＳＥＧ１４２５ＤＵを粘着材にて積層して広帯域偏光板を得た。

実施例２
上記化５の重合性メソゲン化合物（ａ）９６重量部、上記重合性カイラル剤（ｂ）４重量部および光重合開始剤（ｃ）としてイルガキュア９０７（チバスペシャルティケミカルズ社製）０．５重量部からなる混合物のシクロペンタノン溶液（３０重量％固体含有量）を調製した。上記溶液を、延伸ポリエチレンテレフタレート基材にキャストし、１００℃で２分間乾燥させて溶媒を除去した。次いで、窒素雰囲気下で１２０℃で加熱しながら、基材側より３ｍＷ／ｃｍ²で５分間紫外線照射し、目的のコレステリック液晶フィルムを得た。

得られたコレステリック液晶フィルム（円偏光板）の反射スペクトルを図３に示す。得られた円偏光板は５１０〜９７０ｎｍの範囲で良好な円偏光分離特性を有していた。コレステリック液晶層（フィルム）の総合厚みは約９μｍであった。また、得られたコレステリック液晶層のピッチ長は紫外線照射面近傍（紫外線照射面から１μｍ下層）で０．５７μｍであり、反対面近傍（反対面から１μｍ下層）で０．３１μｍであった。

ポリカーボネート樹脂フィルム（厚み８０μｍ）を二軸延伸して得られる広視野角λ／４板（Ｎｚ係数＝−１．２）に対し、得られた円偏光板を、ピッチ長が連続的に狭くなるような向きに、アクリル系粘着材（厚み２５μｍ）にて貼り合わせた。さらに、これに日東電工製吸収型偏光板ＴＥＧ１４６５ＤＵを粘着材にて積層して広帯域偏光板を得た。

実施例３
上記化５の重合性メソゲン化合物（ａ）９６重量部、上記重合性カイラル剤（ｂ）４重量部および光重合開始剤（ｃ）としてイルガキュア３６９（チバスペシャルティケミカルズ社製）０．０５重量部からなる混合物のシクロペンタノン溶液（３０重量％固体含有量）を調製した。上記溶液を、延伸ポリエチレンテレフタレート基材にキャストし、１００℃で２分間乾燥させて溶媒を除去した。次いで、窒素雰囲気下で１２０℃で加熱しながら、基材側より１１ｍＷ／ｃｍ²で５分間紫外線照射し、目的のコレステリック液晶フィルムを得た。

得られたコレステリック液晶フィルム（円偏光板）の反射スペクトルを図４に示す。得られた円偏光板は５２０〜９２０ｎｍの範囲で良好な円偏光分離特性を有していた。コレステリック液晶層（フィルム）の総合厚みは約９μｍであった。また、得られたコレステリック液晶層のピッチ長は紫外線照射面近傍（紫外線照射面から１μｍ下層）で０．５６μｍであり、反対面近傍（反対面から１μｍ下層）で０．３１μｍであった。

λ／４板（日東電工製ＮＲＦフィルム△ｎ＝１４０ｎｍ，Ｎｚ係数＝−１．２）に対し、得られた円偏光板を、ピッチ長が連続的に狭くなるような向きに積層し、この軸角度に対して１１７．５度でλ／２板（日東電工製ＮＲＺフィルム△ｎ＝２７０ｎｍ，Ｎｚ係数＝０．５，視野角特性補償型）を配置した。積層はそれぞれアクリル系粘着材（厚み２５μｍ）を用いた。この場合の透過偏光軸はλ／４板の軸に対して１０度となるので、この方向に合わせて日東電工製吸収型偏光子ＳＥＧ１４２５ＤＵを同様にして貼り合わせて広帯域偏光板を得た。

比較例１
上記化５の重合性メソゲン化合物（ａ）９６重量部、上記重合性カイラル剤（ｂ）４重量部および光重合開始剤（ｃ）としてイルガキュア１８４（チバスペシャルティケミカルズ社製）５重量部からなる混合物のシクロペンタノン溶液（３０重量％固体含有量）を調製した。上記溶液を、延伸ポリエチレンテレフタレート基材にキャストし、１００℃で２分間乾燥させて溶媒を除去した。次いで、窒素雰囲気下で８０℃で加熱しながら、基材側より５０ｍＷ／ｃｍ²で５分間紫外線照射し、目的のコレステリック液晶フィルムを得た。

得られたコレステリック液晶フィルム（円偏光板）の反射スペクトルを図５に示す。得られた円偏光板は７１０〜８８０ｎｍの範囲で良好な円偏光分離特性を有していた。コレステリック液晶層（フィルム）の総合厚みは約９μｍであった。また、得られたコレステリック液晶層のピッチ長は紫外線照射面近傍（紫外線照射面から１μｍ下層）で０．５２μｍであり、反対面近傍（反対面から１μｍ下層）で０．５２μｍであった。

ポリカーボネート樹脂フィルム（厚み８０μｍ）を二軸延伸して得られる広視野角λ／４板（Ｎｚ係数＝−１．２）に対し、得られた円偏光板を、ピッチ長が連続的に狭くなるような向きに、アクリル系粘着材（厚み２５μｍ）にて貼り合わせた。さらに、これに日東電工製吸収型偏光板ＳＥＧ１４２５ＤＵを粘着材にて積層して偏光板を得た。

比較例２
上記化５の重合性メソゲン化合物（ａ）９６重量部、上記重合性カイラル剤（ｂ）４重量部および光重合開始剤（ｃ）としてイルガキュア１８４（チバスペシャルティケミカルズ社製）５重量部からなる混合物のシクロペンタノン溶液（３０重量％固体含有量）を調製した。上記溶液を、延伸ポリエチレンテレフタレート基材にキャストし、１００℃で２分間乾燥させて溶媒を除去した。次いで、窒素雰囲気下で４０℃で加熱しながら、基材側より３ｍＷ／ｃｍ²で５分間紫外線照射し、目的のコレステリック液晶フィルムを得た。

得られたコレステリック液晶フィルム（円偏光板）の反射スペクトルを図６に示す。得られた円偏光板は７２０〜８７０ｎｍの範囲で良好な円偏光分離特性を有していた。コレステリック液晶層（フィルム）の総合厚みは約９μｍであった。また、得られたコレステリック液晶層のピッチ長は紫外線照射面近傍（紫外線照射面から１μｍ下層）で０．５２μｍであり、反対面近傍（反対面から１μｍ下層）で０．５２μｍであった。

比較例３
上記化５の重合性メソゲン化合物（ａ）９６重量部、上記重合性カイラル剤（ｂ）４重量部、光重合開始剤（ｃ）としてイルガキュア１８４（チバスペシャルティケミカルズ社製）５重量部およびチヌビン４００（チバスペシャルティーケミカル社製，紫外線吸収剤）１重量部からなる混合物のシクロペンタノン溶液（３０重量％固体含有量）を調製した。上記溶液を、延伸ポリエチレンテレフタレート基材にキャストし、１００℃で２分間乾燥させて溶媒を除去した。次いで、窒素雰囲気下で８０℃で加熱しながら、基材側より５０ｍＷ／ｃｍ²で５分間紫外線照射し、目的のコレステリック液晶フィルムを得た。

得られたコレステリック液晶フィルム（円偏光板）の反射スペクトルを図７に示す。得られた円偏光板は７１０〜８６０ｎｍの範囲で良好な円偏光分離特性を有していた。コレステリック液晶層（フィルム）の総合厚みは約９μｍであった。また、得られたコレステリック液晶層のピッチ長は紫外線照射面近傍（紫外線照射面から１μｍ下層）で０．５１μｍであり、反対面近傍（反対面から１μｍ下層）で０．５１μｍであった。

実施例および比較例で得られた（広帯域）偏光板について下記評価を行った。結果を表１に示す。

（輝度向上率）
（広帯域）偏光板を、１５インチＴＦＴ液晶表示装置に実装したときの輝度を、ＴＯＰＣＯＮ社製ＢＭ７により測定した。広帯域コレステリック液晶フィルム無しの輝度に比べて、上昇した輝度の倍率を算出した。

（視野角特性：色調変化）
視野角特性は、ＥＬＤＩＭ社製視野角測定機ＥＺ−ＣＯＮＴＲＡＳＴにより、Δｘｙを導き下記基準で評価した。
Δｘｙ＝（（ｘ₀−ｘ₁）²＋（ｙ₀−ｙ₁）²）^0.5
正面色度（ｘ₀，ｙ₀）、６０°色度（ｘ₁，ｙ₁）
良好：視野角６０°における色調変化Δｘｙが０．０４以下。
不良：視野角６０°における色調変化Δｘｙが０．０４以上。

（耐久性）
広帯域偏光板または偏光板を、８０℃および６０℃、９０％ＲＨの環境下で５００時間投入したのち、表面に析出した粉状物質の有無を目視で判定した。なお、粉状物質が有の場合には光学用途として問題がある。

実施例１〜３および比較例１〜３の評価で使用した偏光板の概念図である。実施例１で作製したコレステリック液晶フィルムの反射スペクトルである。実施例２で作製したコレステリック液晶フィルムの反射スペクトルである。実施例３で作製したコレステリック液晶フィルムの反射スペクトルである。比較例１で作製したコレステリック液晶フィルムの反射スペクトルである。比較例２で作製したコレステリック液晶フィルムの反射スペクトルである。比較例３で作製したコレステリック液晶フィルムの反射スペクトルである。

符号の説明

１偏光板
２ λ／４板
３コレステリック液晶フィルム（円偏光板）
４粘着層

Claims

重合性メソゲン化合物（ａ）、重合性カイラル剤（ｂ）および光重合開始剤（ｃ）を含む液晶混合物を、配向基材上に塗布し、不活性ガス雰囲気下で、紫外線重合して得られるコレステリック液晶フィルムであって、反射帯域巾が２００ｎｍ以上を有することを特徴とする広帯域コレステリック液晶フィルム。
コレステリック液晶フィルムのピッチ長が、紫外線放射側から連続的に狭くなるように変化していることを特徴とする請求項１記載の広帯域コレステリック液晶フィルム。
重合性メソゲン化合物（ａ）が重合性官能基を１つ有し、重合性カイラル剤（ｂ）が重合性官能基を２つ以上有することを特徴とする請求項１または２記載の広帯域コレステリック液晶フィルム。
液晶混合物が、紫外線吸収剤を含有していないことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の広帯域コレステリック液晶フィルム。
重合性メソゲン化合物（ａ）のモル吸光係数が、５０〜５００ｄｍ³ｍｏｌ^-1ｃｍ^-1＠３６５ｎｍであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の広帯域コレステリック液晶フィルム。
重合性メソゲン化合物（ａ）が、下記一般式（１）：

（但し、Ｒ₁は水素原子またはメチル基を示す。ｎは１〜５の整数を表す。）で表される化合物であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の広帯域コレステリック液晶フィルム。
重合性メソゲン化合物（ａ）、重合性カイラル剤（ｂ）および光重合開始剤（ｃ）を含む液晶混合物を、配向基材上に塗布し、次いで不活性ガス雰囲気下で、紫外線重合重合することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の広帯域コレステリック液晶フィルムの製造方法。
請求項１〜６のいずれかに記載の広帯域コレステリック液晶フィルムを用いた円偏光板。
請求項８記載の円偏光板に、λ／４板を積層して得られる直線偏光子。
円偏光板であるコレステリック液晶フィルムを、λ／４板に対し、ピッチ長が連続的に狭くなるように積層して得られる請求項９記載の直線偏光子。
請求項９または１０記載の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得られる直線偏光子。
λ／４板が、面内の主屈折率をｎｘ、ｎｙ、厚さ方向の主屈折率をｎｚとしたとき、式：（ｎｘ−ｎｚ）／（ｎｘ−ｎｙ）で定義されるＮｚ係数が−０．５〜−２．５を満足するものであることを特徴とする請求項９〜１１のいずれかに記載の直線偏光子。
裏面側に反射層を有する面光源の表面側に請求項８記載の円偏光板または請求項９〜１２のいずれかに記載の直線偏光子を有することを特徴とする照明装置。
請求項１３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。