JP2005091825A - 偏光分離シート及び輝度向上フィルム - Google Patents

Abstract

【課題】 均一かつ低コストで作成可能で、かつ広帯域偏光分離が可能な偏光分離シート、およびこれを用いた輝度向上フィルムを提供する。
【解決手段】 光路変換層の両面にコレステリック液晶層を配置してなる偏光分離シート。この偏光分離シートを含み、さらに以下の式［１］で表されるＲｔｈが−２０ｎｍ〜−１０００ｎｍである位相差素子、及び１／４波長板を含むことを特徴とする輝度向上フィルム。式［１］：Ｒｔｈ＝｛（ｎｘ＋ｎｙ）／２−ｎｚ｝×ｄ（式中、ｎｘ、ｎｙは、厚み方向に垂直な互いに直交する２方向の屈折率を表し、ｎｘ＞ｎｙである。ｎｚは厚み方向の屈折率を表し、ｄは膜厚を表す。）
【選択図】なし

Description

本発明は、液晶表示装置に利用される光学フィルム、特に輝度向上フィルムとして有効な偏光分離シート、これを用いる輝度向上フィルム、及び液晶表示装置に関する。

液晶表示装置は、近年非常に多くの表示デバイスに用いられており、その表示特性に対する要求はますます高まっている事は周知の事実である。これに伴って、液晶表示装置に用いられる偏光板、視野角補償フィルム、広帯域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、合わせてその生産性・コストに対する要求も高まっている。
特に表示時の明るさ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は必須の要素になっており、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現在上市されている。
これら偏光分離層には、例えば特許文献１に開示される異方性ポリマー層を多数積層した直線偏光分離層や、特許文献２や特許文献３に開示されているコレステリック液晶層を用いた円偏光分離膜などが知られている。この内、前者の直線偏光分離層について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出来ない。従って、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。また、コレステリック液晶層を用いた円偏光分離層の場合、層法線に平行な方向に入射した光に対しては何ら作用すること無く表示特性に影響を与える事はないが、斜めに入射した光に対してはコレステリック液晶層自身の作用により位相差が発生するために表示特性が悪化し、特に斜め方向で着色するという問題があった。

ＵＳ６３３５９９９号公報 特開平６−２３５９００号公報 特開平８−２７１７３１号公報

本発明の目的は、均一かつ低コストで作成可能で、かつ広帯域偏光分離が可能な偏光分離シート、およびこれを用いた輝度向上フィルムを提供することにある。

本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、光路変換層の両面にコレステリック液晶層を配置することにより、上記目的を達成しうることを見出し、この知見に基づいてさらに研究を進め、本発明を完成するに至った。

かくして、本発明によれば、
（１）光路変換層の両面にコレステリック液晶層を配置してなる偏光分離シート、
（２）光路変換層が、ヘイズ値が３〜６５％で、かつ透明度が８０％以上である拡散板である前記（１）記載の偏光分離シート、
（３）光路変換層の両面に配置するコレステリック液晶層の各層の反射中心波長が異なるものである前記（１）又は（２）記載の偏光分離シート、
（４）前記（１）〜（３）のいずれか１項に記載の偏光分離シートを含み、さらに以下の式［１］で表されるＲｔｈが−２０ｎｍ〜−１０００ｎｍである位相差素子、及び１／４波長板を含むことを特徴とする輝度向上フィルム。
式［１］：Ｒｔｈ＝｛（ｎｘ＋ｎｙ）／２−ｎｚ｝×ｄ（式中、ｎｘ、ｎｙは、厚み方向に垂直な互いに直交する２方向の屈折率を表し、ｎｘ＞ｎｙである。ｎｚは厚み方向の屈折率を表し、ｄは膜厚を表す。）
（５）前記（４）に記載の輝度向上フィルムを備えることを特徴とする偏光光源装置、
及び、
（６）前記（５）に記載の偏光光源装置を備え、さらにその上方に液晶セルを備えることを特徴とする液晶表示装置
がそれぞれ提供される。

本発明によれば、反射帯域が狭いコレステリック液晶層を用いても、単独の液晶層の反射帯域に比較して広い反射帯域を有する偏光分離シートを提供することができる。そして、この偏光分離シートと定義されたＲｔｈを持つ位相差素子および１／４波長板とを一体化することで、性能・コストを両立させる視野角特性が良好な輝度向上フィルムを提供することができる。

本発明の偏光分離シートに用いる光路変換層とは、入射面に対する光の入射角と入射面に対する出射角が異なるものをいう。ここで言う入射面に対する光の入射角とは入射する光の方向と入射面に対する法線との成す角度をいい、入射面に対する出射角とは光路変換層から出射する光の方向と入射面に対する法線との成す角度をいう。
従って、入射された光は光路変換層により進行方向が変わって反射又は透過する。光路変換層のこのような機能は入射された光全体に渡っていても良いし、入射された光の一部に対してのみ作用するものでも良い。
このような光路変換層としては、従来拡散シートとして用いられている透明基材の片側表面を凹凸加工したフィルムや、例えば特開平１１−１６０５０５号公報に記載されているような透明基材中に粒子を分散させた光拡散フィルム；特開平７−１２８５０５号公報に記載されているような透明基材上に拡散層を塗布した光拡散シート；等が挙げられる。片側表面を凹凸加工したフィルムとしては、エンボス処理等で表面をマット化したものや、プリズムシート、回折格子等が挙げられる。
中でも、ヘイズ値が３以上６５以下でかつ透明度が８０以上の拡散板が好ましく、ヘイズ値が３０以上６０以下でかつ透明度が９０以上の拡散板がより好ましい。
ヘイズ値及び透明度は、ＡＳＴＭ Ｄ１００３に準拠して測定することができる。
光路変換層の厚さは、通常１〜５００μｍ、好ましくは５〜２００μｍである。

本発明の偏光分離シートに使用する透明基材としては、５００μｍ以下の厚さで全光線透過率が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ポリマー、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樹脂又は鎖状ポリオレフィンが好ましく、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樹脂が特に好ましい。

脂環式構造を有する重合体樹脂は、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及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等が挙げられるが、熱安定性等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。

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、基材の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樹脂は、具体的には、（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。

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共重合体などが挙げられる。これらの中でも、透明性の観点から、ノルボルネン系モノマーの開環（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号公報等に開示されている公知の重合体から選ばれる。

本発明の偏光分離シートに使用する透明基材として透明樹脂からなる基材を用いる場合、その樹脂のガラス転移温度は、好ましくは８０℃以上、より好ましくは１００〜２５０℃の範囲である。ガラス転移温度がこのような範囲にある透明樹脂からなる基材は、高温下での使用における変形や応力が生じることがなく耐久性に優れる。

本発明の偏光分離シートに使用する透明基材として透明樹脂からなる基材を用いる場合、その樹脂の分子量は、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にはトルエン）を用いたゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー（以下、「ＧＰＣ」と略す。）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１０，０００〜１００，０００、好ましくは１５，０００〜８０，０００、より好ましくは２０，０００〜５０，０００である。重量平均分子量がこのような範囲にあるときに、透明基材の機械的強度及び成形加工性が高度にバランスされ好適である。

本発明の偏光分離シートに使用する透明基材に好適に用いる脂環式構造を有する重合体樹脂の分子量分布（重量平均分子量（Ｍｗ）／数平均分子量（Ｍｎ））は特に制限されないが、通常１．０〜１０．０、好ましくは１．０〜４．０、より好ましくは１．２〜３．５の範囲である。

本発明の偏光分離シートに使用する透明基材に好適に用いる脂環式構造を有する重合体樹脂は、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、好ましくは５重量％以下、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、水素化等の反応条件、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、等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エン）を用いるＧＰＣによって測定することができる

本発明の偏光分離シートに使用する透明基材には、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出来る。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、透明基材の上に、接着層（下塗り層）を設けることも効果的である。

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。配向膜の厚さは０．０１〜５μｍであることが好ましく、０．０５〜１μｍであることがさらに好ましい。

本発明の偏光分離シートに使用するコレステリック液晶層は、透明基材上に液晶化合物を配向させて作製される。

コレステリック液晶層に使用する透明基材としては、上記光路変換層の部分で説明した透明基材と同じものが挙げられる。この場合、透明基材の厚さは、材料コストや薄型・軽量化の観点から、厚みが５〜３００μｍであることが好ましく、３０〜１００μｍであることがより好ましい。

液晶層は、液晶性化合物、溶媒、界面活性剤、重合開始剤、キラル剤、配向調整剤等を適宜含む塗布液を上記基材上に塗布し、その塗布液を重合させることによって形成することが好ましい。コレステリック液晶層の厚みとしては１μｍ〜１０μｍが好ましく、配向均一性の観点からは１μｍ〜５μｍが好ましい。

液晶性化合物としては棒状液晶性化合物、円盤状液晶性化合物、高分子液晶等が知られているが、目的の配向状態に応じて適宜選択され得る。また、配向状態を固定化させるためには目的の配向状態において熱あるいは紫外線等によって固化することが好ましく、このために分子中に重合性を有する官能基が導入されたものが好ましい。

このような液晶化合物の内、棒状液晶化合物としては、式（１）：Ｒ１−Ｂ１−Ａ１−Ｂ３−Ｍ−Ｂ４−Ａ２−Ｂ２−Ｒ２で表される化合物を挙げることができる。
式（１）中、Ｒ１及びＲ２は重合性基を表す。重合性基であるＲ１、Ｒ２の具体例としては、下記に示す（ｒ-１）〜（ｒ-１５）が挙げられるが、これらに限定されるものではない。

Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３及びＢ４は、それぞれ独立して単結合又は二価の連結基を表す。また、Ｂ３、Ｂ４の少なくとも一方は、−Ｏ−ＣＯ−Ｏ−であるのが好ましい。

Ａ１及びＡ２は炭素原子数２〜２０のスペーサ基を表す。スペーサ基としては、例えば、ポリメチレン基やポリオキシメチレン基等が挙げられる。スペーサ基を形成する構造単位に含まれる炭素数は、メソゲン基の化学構造等により適宜に決定され、一般にはポリメチレン基の場合には、炭素数が１〜２０、好ましくは２〜１２であり、ポリオキシメチレン基の場合には、炭素数が１〜１０、好ましくは１〜３である。

Ｍはメソゲン基を表す。メソゲン基を有するものとしては、特に制限されないが、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、トラン類及びアルケニルシクロヘキシルベンゾニトリル類が好ましく用いられる。

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、スペーサ基、重合性基を導入したものを用いることが出来る。

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）に掲載されているものを用いることが出来るがこれらに限定されるものではない。

塗布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。

塗布液および重合前の液晶層の表面張力を調整するために界面活性剤を使用し得る。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。

重合開始剤には、熱重合開始剤と光重合開始剤とが含まれるが、光重合反応が迅速であることから、光重合開始剤を用いることが好ましい。光重合開始剤の例には、多核キノン化合物（米国特許３０４６１２７号、同２９５１７５８号の各明細書記載）、オキサジアゾール化合物（米国特許４２１２９７０号明細書記載）、α−カルボニル化合物（米国特許２３６７６６１号、同２３６７６７０号の各明細書記載）、アシロインエーテル（米国特許２４４８８２８号明細書記載）、α−炭化水素置換芳香族アシロイン化合物（米国特許２７２２５１２号明細書記載）、トリアリールイミダゾールダイマーとｐ−アミノフェニルケトンとの組み合わせ（米国特許３５４９３６７号明細書記載）、アクリジンおよびフェナジン化合物（特開昭６０−１０５６６７号公報、米国特許４２３９８５０号明細書記載）が含まれる。

光重合開始剤の使用量は、塗布液の固形分の０．０１〜２０重量％であることが好ましく、０．５〜５重量％であることがさらに好ましい。液晶性化合物の重合のための光照射は、紫外線を用いることが好ましい。照射エネルギーは、１ｍＪ／ｃｍ^２〜５０Ｊ／ｃｍ^２であることが好ましく、１〜８００ｍＪ／ｃｍ^２であることがさらに好ましい。

キラル剤としては、特開２００１−２５１４５６、米国特許第６４６８４４４、ＷＯ９８／００４２８等に掲載されるものを適宜使用することが出来るが、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（ＩＩ）：ＨＴＰ＝１／Ｐ・ｃで表される。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はキラル剤の濃度を表す。また、キ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、キ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。

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。

塗布液の塗布は、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。

一般的なコレステリック相を示す液晶層を模式的に表したものを図１に示す。ここで、基材の配向処理面１と接する液晶分子２は配向処理に応じた向きに液晶分子の長軸を揃えて配向するように描かれている。さらに液晶分子は、配向処理面側界面とそれと対向する表面間でキラル剤のＨＴＰに応じた螺旋ピッチＰでねじれた配向を形成している。

このようなコレステリック相を示す液晶層に対して光を入射させた場合、特定波長領域の左回り又は右回りの何れかの円偏光のみを反射する一方、反対の回転方向の円偏光は透過する性質（偏光分離）が知られている。この様子は図２に描かれている。ここで、θ１は白色入射光Ｌ１を入射した場合の入射角度、Ｌ２は選択反射した円偏光、θ２は入射光Ｌ１がスネルの法則にしたがって液晶層ＬＣ内で屈折した場合の入射光の進行方向と層法線３とがなす角度を表している。液晶性化合物が捩れる時の回転軸を表す螺旋軸４が層に対して垂直である場合は、層法線３と螺旋軸４は平行であるので、この場合、θ２は液晶層内部での螺旋軸と入射光の成す角度であるとも言える。選択反射を受ける円偏光Ｌ２の中心波長λは式（ＩＩＩ）：λ＝ｎ×Ｐ×ｃｏｓθ２により表され、反射帯域は式（ＩＶ）：ｎo×Ｐ×ｃｏｓθ２≦λ≦ｎe×Ｐ×ｃｏｓθ２によって表される。ここでｎ＝（ｎｅ＋ｎｏ）／２（式中、ｎｏは棒状液晶性化合物の短軸方向の屈折率を表し、ｎｅは棒状液晶性化合物の長軸方向の屈折率を表し、Ｐは螺旋ピッチ長を表す。）である。

式（ＩＶ）からも明らかなように、螺旋軸に対して平行（θ２＝０）に入射する光に対しての反射光の波長に対して、斜めから入射する光に対する反射光の波長は短波側にシフトする。その結果、螺旋軸に対して斜めから入射する光に対する透過スペクトル５は、平行（θ２＝０）に入射する光に対する透過スペクトル６に対してピークの位置が短波側にシフトし、結果的に選択反射を受けない長波側の透過光の色を呈する事になる。このことを図３に示す。図３において、横軸は測定波長（ｎｍ）、縦軸は透過率（％）を示す。

本発明の偏光分離シートは、前述の光路変換層とコレステリック液晶層とを積層一体化して形成される。積層方法としては、市販の透明粘着剤を用いて貼り合わせる方法や、前述の拡散層をコレステリック液晶層上に直接塗布する方法などが挙げられる。

積層する順番については、液晶表示装置の光源側から第１のコレステリック液晶層、光路変換層、第２のコレステリック液晶層の順に積層することが好ましい。反射帯域を調整するために、第２のコレステリック液晶層の上にさらに、光路変換層及びコレステリック液晶層を積層してもよい。

コレステリック液晶層と光路変換層を積層した偏光分離シートにおいて反射帯域の広帯域化が発生する理由を図４を用いて説明する。図４においては、コレステリック液晶層１Ａおよび２Ａは垂直入射光に対して赤色領域に反射帯域を有するものとして描かれている。まず、光源からコレステリック液晶層１Ａに入射した光Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は式（ＩＩＩ）に示したとおり、その入射角に応じて異なる中心波長の選択反射光Ｌ１（Ｒ）、Ｌ２（Ｇ）、Ｌ３（Ｂ）を生ずる。結果的にコレステリック液晶層１Ａを通過する光は、コレステリック液晶層１Ａの選択反射を受けない回転方向の円偏光Ｌと、各角度毎の選択反射帯域以外の波長の光Ｌ１（ＧＢ）、Ｌ２（ＲＢ）、Ｌ３（ＲＧ）である。円偏光Ｌおよび光Ｌ１（ＧＢ）、Ｌ２（ＲＢ）、Ｌ３（ＲＧ）は光路変換層３Ａに入射し、ここで入射角履歴を解消され通常の拡散光Ｌ^＃およびＬ１（ＧＢ）^＃、Ｌ２（ＲＢ）^＃、Ｌ３（ＲＧ）^＃としてコレステリック液晶層２Ａに入射する。ここで用いる光路変換層は偏光解消性が小さいので拡散光Ｌ＃およびＬ１（ＧＢ）^＃、Ｌ２（ＲＢ）^＃、Ｌ３（ＲＧ）^＃はＬおよびＬ１（ＧＢ）、Ｌ２（ＲＢ）、Ｌ３（ＲＧ）の偏光状態を維持し得る。コレステリック液晶層２Ａは拡散光Ｌ^＃およびＬ１（ＧＢ）^＃、Ｌ２（ＲＢ）^＃、Ｌ３（ＲＧ）^＃に対してコレステリック液晶層１Ａと同様に反射光Ｌ１（Ｒ）^＃、Ｌ２（Ｇ）^＃、Ｌ３（Ｂ）^＃を発生させる。反射光Ｌ１（Ｒ）^＃、Ｌ２（Ｇ）^＃、Ｌ３（Ｂ）^＃は再び光路変換層３Ａを通過することで入射角履歴が解消された結果、コレステリック液晶層１Ａに拡散光として入射し、一部の光はＬ１１（Ｒ）、Ｌ２１（Ｇ）、Ｌ３１（Ｂ）として光源側に透過する。Ｌ１１（Ｒ）、Ｌ２１（Ｇ）、Ｌ３１（Ｂ）も先と同じ理由でＬ１（Ｒ）、Ｌ２（Ｇ）、Ｌ３（Ｂ）と同じ偏光状態を維持している。結果的に最初に反射したＬ１（Ｒ）、Ｌ２（Ｇ）、Ｌ３（Ｂ）にＬ１１（Ｒ）、Ｌ２１（Ｇ）、Ｌ３１（Ｂ）を加算した光が光源側に反射されることになる。コレステリック液晶層２Ａを透過した光についても、さらに光路変換層とコレステリック液晶層を積層することで上と同様にして偏光状態を維持したままの反射光を取り出し得る。このようにして、本発明の偏光分離シートは入射光を別々の回転方向の円偏光に透過光および反射光として分離することが可能である。

本発明の偏光分離シートにおいては、偏光分離シート中の複数のコレステリック液晶層の選択反射範囲は、特に制限されず、同じ選択反射範囲を有するものでもよく、異なる選択反射範囲を有するものでもよいが、中でも、色味補正の目的などの観点から、異なる選択反射範囲を有するものが好ましく、選択反射中心波長が異なるものがより好ましい。その際にも選択反射中心波長が５００ｎｍ〜８００ｎｍの領域に存在するものを使用するのが好ましい。

本発明の輝度向上フィルムは、本発明の偏光分離シートを含み、さらに以下の式（１）で表されるＲｔｈが−２０ｎｍ〜−１０００ｎｍである位相差素子、及び１／４波長板を含むことを特徴とする。
式（１）：Ｒｔｈ＝｛（ｎｘ＋ｎｙ）／２−ｎｚ｝×ｄ（式中、ｎｘ、ｎｙは、厚み方向に垂直な互いに直交する２方向の屈折率を表し、ｎｘ＞ｎｙである。ｎｚは厚み方向の屈折率を表し、ｄは膜厚を表す。）

本発明の輝度向上フィルムに用いる位相差素子は、面内の位相差を実質的に有さず、かつ、式：Ｒｔｈ＝｛（ｎｘ＋ｎｙ）／２−ｎｚ｝×ｄ（式中、ｎｘ、ｎｙは厚み方向に垂直な互いに直交する２方向の屈折率を表し、ｎｘ＞ｎｙである。ｎｚは厚み方向の屈折率を表し、ｄは膜厚を表す。）で定義されるＲｔｈが、−２０ｎｍ〜−１０００ｎｍ、好ましくは−５０ｎｍ〜−５００ｎｍの範囲である。このような範囲のＲｔｈを有する位相差素子は、光源側から１／４波長板に斜めから入射する光の位相差を補償する機能を有する。

本発明の輝度向上フィルムに用いる位相差素子は、主屈折率ｎｘ、ｎｙ及びｎｚ（ｎｘ、ｎｙ及びｎｚは前記と同じ意味を表す。）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は、当該素子全体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」等］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。

また、本発明の輝度向上フィルムに用いる位相差素子の、式：Ｒｅ＝（ｎｘ−ｎｙ）×ｄ（ｎｘ、ｎｙ及びｄは前記と同じ意味を表す。）で定義される面内位相差Ｒｅは、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。

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。負の固有複屈折値を有する材料としては、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）共重合体等が挙げられる。これらは１種単独で、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。なか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。

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−メチルスチレン等のスチレン誘導体；等が挙げられる。また、これらを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；等が挙げられる。これらの中でも、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。
前記芳香族ビニル系重合体のガラス転移温度Ｔｇ_Ａ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。

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）を互いに直交させて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。なかでも、機械的強度等の点から、前記負の材料を延伸配向させて得られた層（Ａ層）の少なくとも片面に、透明樹脂材料からなる補強層（Ｂ層）を積層したものを用いるのが好ましく、吸湿や温度変化、又は経時変化による反り等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より好ましい。

ここで用いる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、特に制限されない。例えば、前記本発明の偏光分離シートの透明基材の材料として用いることができるものとして列記したものと同様なものを使用することができる。
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。

前記負の固有複屈折値を有する材料及び／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、熱可塑性エラストマー等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。

本発明の輝度向上フィルムに使用する位相差素子は、前記負の固有複屈折値を有する材料からなる層（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等のエチレン−（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-スチレン共重合体等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、クロルスルホン化する等により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。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。

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、負の固有複屈折値を有する材料からなる層（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好ましい。

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等の公知の方法を適宜利用することができる。なかでも、製造効率等の観点から、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。

未延伸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等の二軸延伸法；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Ｔｇ_Ａとすると、（Ｔｇ_Ａ−１０）℃〜（Ｔｇ_Ａ＋２０）℃の範囲が好ましく、（Ｔｇ_Ａ−５）℃〜（Ｔｇ_Ａ＋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。

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、ひいては位相差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。

本発明の輝度向上フィルムに用いる１／４波長板としては、入射光に対して１／４波長の位相差を与えるものであれば特に制限されないが、広帯域１／４波長板が好適である。ここで広帯域１／４波長板とは、波長４１０〜６６０ｎｍを含む可視光域全体で位相差がほぼ１／４波長になる１／４波長板のことである。

本発明の輝度向上フィルムに用いる１／４波長板としては、正の固有複屈折値を有する材料からなる層（Ｄ層）の少なくとも１層と、負の固有複屈折値を有する材料からなる層（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が好ましい。

前記Ｄ層を構成する正の固有複屈折値を有する材料は、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。正の固有複屈折値を有する材料としては、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樹脂、鎖状オレフィン系ポリマー、ポリエステル、ポリアリーレンサルファイド、ポリビニルアルコール、ポリカーボネート、ポリアリレート、セルロースエステル、ポリエーテルスルホン、ポリスルホン、ポリアリルスルホン、ポリ塩化ビニル、あるいはこれらの多元（二元、三元等）共重合体等が挙げられる。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。

本発明の輝度向上フィルムにおいては、これらの中でも、脂環式構造を有する重合体樹脂又は鎖状オレフィン系重合体の使用が好ましく、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樹脂の使用がより好ましい。ここで用いる脂環式構造を有する重合体樹脂としては、前記本発明の偏光分離シートの透明基材の材料として用いることができるものとして列記したものと同様なものを使用することができる。脂環式構造を有する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。

また、（Ｅ）層を構成する負の固有複屈折値を有する材料については、芳香族ビニル系重合体の使用が好ましい。芳香族ビニル系重合体としては、前記位相差素子において列記したものと同様のものが挙げられる。

本発明の輝度向上フィルムに用いる１／４波長板を製造する方法は特に制限はなく、例えば、（ｉ）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、（ｉｉ）共押出法により成膜して積層体を得る方法等が挙げられる。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、（ｉｉ）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、正の固有複屈折値を有する材料と負の固有複屈折値を有する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。

本発明の輝度向上フィルムに用いる１／４波長板を製造する場合には、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、前記Ｄ層及び／又はＥ層に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等が挙げられる。これらの各種添加剤及び熱可塑性樹脂やエラストマーの添加量は、脂環式構造を有する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。

正の固有複屈折値を有する材料からなる層（Ｄ層）と負の固有複屈折値を有する材料からなる層（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、Ｄ層とＥ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。

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、１．１〜３．０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。

前記積層体を延伸する際の温度は、前記Ｄ層及びＥ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）℃〜（Ｔｇ＋６０）℃の間、より好ましくは（Ｔｇ−１０）℃〜（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等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層構造とすることができる。前記Ｆ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列記したものと同様のものを使用できる。

以上のようにして得られる１／４波長板の厚みは、その使用目的等に応じて適宜決定することができる。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。

本発明においては、１／４波長板として、前記したもの以外に、特開平５−１００１１４号公報、特開平１１−２３１１３２号公報等に記載されている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）等も好適に用いることができる。

本発明の輝度向上フィルムの層構成を示す図を図５に示す。この図においては、光源Ａより、光拡散板７、本発明の偏光分離シート８、位相差素子１１、１／４波長板９、プリズムシート１２、偏光板１０が順次配置されている。光源側より出射した光線Ｌは光拡散板７を通過することにより均一な分布を持つ拡散光に変換される。次に偏光分離シート９に入射した光線は異なる回転方向を持つ円偏光に分離され、一方の回転方向の円偏光は透過し、他方の回転方向の円偏光は反射される。透過した円偏光は１／４波長板９により偏光板１０の透過軸に平行な直線偏光に変換される。一方反射された円偏光は光拡散板７による偏光解消作用を受けて非偏光化された後、光源Ａの背面側に配置された反射板Ｂによって再び拡散板側に出射されて再利用される。位相差素子１１は、光源側から円偏光板に斜めから入射する光の位相差を補償するために用いる。本発明の適用例としての輝度向上フィルムは、構成要素として本発明による偏光分離シート、位相差素子、１／４波長板を含み、これらが適宜接着剤層を介して貼り合わされた状態のものも含まれる。

本発明の輝度向上フィルムを、例えば、サイドライト型導光板や、例えば、特開平７−２７０７０８号公報や特開平１１−２８８６１１号公報に記載されているような拡散剤を分散させた導光板等の適宜な面光源と組み合わせて用いることにより、コレステリック液晶層による反射円偏光を偏光解消して出射光として再利用することで反射ロスをなくすことができる。また、その出射光をコレステリック液晶層に積層された光学積層体を介して位相制御して偏光板透過性の直線偏光成分を豊富に含む状態に変換することで、偏光板による吸収ロスを防止して輝度の向上を図ることができる。

本発明の偏光光源装置は、本発明の輝度向上フィルムを備えることを特徴とする。本発明の偏光光源装置においては、光反射層、光源及び本発明の輝度向上フィルムを備え、光源から発した光が輝度向上フィルムのコレステリック液晶層側から入射し、輝度向上フィルムで反射した反射円偏光を光反射層で反射し、輝度向上フィルムに再入射するように光反射層、光源及び輝度向上フィルムを配置してなるのが好ましい。

本発明の偏光光源装置の層構成の例を図６に示す。図６中、１４は光源、１５は光源ホルダー、１６は導光板、１７は反射層、１３は輝度向上フィルム、１０は偏光板、７は光拡散板である。輝度向上フィルム１３は、偏光分離シート８、位相差素子１１及び１／４波長板９からなる。

側面に配置された光源１４からの光は、導光板１６に入射し、光拡散板７により拡散光となり、上方（偏光分離シート側）に出射される。偏光分離シート８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１６に再入射する。導光板に再入射した光は、下面の反射層１７で反射して再び光拡散板７及び偏光分離シート８に入射し、透過光と反射光に再度分離される。これにより、光源１４から出射した光の有効利用が図られ、優れた輝度向上効果を得ることができる。
光源１４としては特に制限されず、従来公知のものを用いることができる。

導光板１６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のもの（くさび型）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等の観点から、微細なプリズム状凸部を有する構造のものが好ましい。導光板１６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、ポリスチレン等の透明性を有する材料で形成することができる。また、反射層１７は、例えば、メッキ層、金属蒸着層、金属箔、金属蒸着シート、メッキシート等により適宜に形成することができる。反射層は、導光板の対向面に一体化されていても良いし、反射シート等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、本発明の輝度向上フィルムを備えるものであるため、優れた輝度向上効果を奏し、かつ広い視野角特性を有する。

本発明の液晶表示装置は、本発明の偏光光源装置を有し、さらにその上方に液晶セルを備えることを特徴とする。液晶表示装置は、一般に、液晶シャッターとして機能する液晶セルとそれに付随する駆動装置、偏光板、バックライト、及び必要に応じて補償用位相差板等の構成部品を組み合わせることにより製造することができる。本発明の液晶表示装置は、本発明の光学積層体を用いる点を除いて特に限定はなく、従来法に準じた方法により製造することができる。

本発明の液晶表示装置の層構成の例を図７に示す。図７に示す液晶表示装置は、本発明の偏光光源装置をバックライトシステムに用いている。図７中、１８は液晶セル、１０ａは下方の偏光板、１０ｂは上方の偏光板である。なお、下側の偏光板１１ａは省略することもできる。

用いる液晶モードは特に限定されない。液晶モードとしては、ＴＮ（Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）型、ＳＴＮ（Ｓｕｐｅｒ Ｔｗｉｓｔｅｄ Ｎｅｍａｔｉｃ）型、ＨＡＮ（Ｈｙｂｒｉｄ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ Ｎｅｍａｔｉｃ）型、ＶＡ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ）、ＭＶＡ（Ｍｕｌｔｉｐｌｅ 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（１１ａ，１１ｂ）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、本発明の偏光分離シートを有しているので優れた輝度向上効果を得ることができ、また、広い視野角特性を得ることができる。

［実施例１］
（偏光分離層の作成）
厚さ１００μｍ、幅６８０ｍｍ、長さ５００ｍの光学的に等方性のノルボルネン系重合体（日本ゼオン社製、ゼオノア１４２０Ｒ、ガラス転移温度１３６℃）からなるフィルムを透明基材として用いた。この透明基材の両面をプラズマ放電処理した後、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透明支持体の片面に連続的に塗布、乾燥し、厚さ１μｍの配向膜を形成した。次いで、透明支持体の長手方向に対し平行方向に連続的に配向膜上にラビング処理を実施した。

配向膜の上に、液晶性化合物（化合物１）８１．５重量部、光重合開始剤（化合物２）３．１重量部、界面活性剤（セイミケミカル社製、ＫＨ−４０）０．１重量部、カイラル剤（化合物３）１８．５重量部、及びメチルエチルケトン２４０．８重量部からなるコレステリック液晶層（Ａ）用塗布液をバーコーターを用いて連続的に塗布、乾燥、及び加熱（配向熟成）し、さらに紫外線照射して厚さ５．０μｍのコレステリック液晶層（Ａ）を形成した。コレステリック液晶層（Ａ）は６６０nm付近に選択反射波長中心を有しており、約８０ｎｍの選択反射域を有していた。

次に拡散板として、平均粒径１．２μｍのメラミンビーズ３．８８重量部、紫外線硬化樹脂としてペンタエサスリトールアクリレート１００重量部、光重合開始剤３重量部、プロピオン酸セルロース１．２６重量部、レべリング剤０．１重量部、トルエン１３０重量部を混合して得られる塗布液を、ノルボルネン系重合体（日本ゼオン社製、ゼオノア１０２０、Ｔｇ＝１０５℃）からなる透明基材（厚さ１００μｍ）上に塗布して乾燥させたものを作製した。この拡散板のヘイズ値は３６％、透明度は９４．４％であった。この拡散板の両面にコレステリック液晶層（Ａ）を接着剤転写テープ（３Ｍ社製、高透明接着剤転写テープ９４８３）を用いて貼り合せ、偏光分離シート（Ｂ）を得た。

（位相差素子の作製）
固有複屈折値が負の材料としてスチレン−無水マレイン酸共重合体［「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重合体［「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、ノルボルネン系重合体層（厚さ５０μｍ）／スチレン−無水マレイン酸共重合体層（厚さ２００μｍ）／ノルボルネン系重合体層（厚さ５０μｍ）の３層構造を有する積層体を得た。
次いでこの積層体を、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い、位相差素子（Ｃ）を得た。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（Ｃ））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。レターデーションは面内方向のレターデーションＲｅ＝１０ｎｍ、厚み方向のレターデーションＲｔｈ＝−３００ｎｍであった。

（１／４波長板の作製）
正の固有複屈折値を有する材料として、ノルボルネン系重合体（日本ゼオン社製、ゼオノア１４２０、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（ノバケミカル社製、ダイラークＤ３３２、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重合体及び前記スチレン−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重合体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重合体は、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重合体及び前記スチレン−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に走査して行った。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（Ｄ）を得た。

（輝度向上フィルムの作製）
上記で得られた偏光分離シート（Ｂ）をそれぞれ上で作製した位相差素子（Ｃ）および広帯域１／４波長板（Ｄ）をこの順で積層し、輝度向上フィルム（Ｅ）とした。

[実施例２]
偏光分離層の作製の際、カイラル剤の量を変えた他は、実施例１と同様にして選択反射波長中心が５４０ｎｍ付近にあるコレステリック液晶層（Ｆ）を作製した。次いで、このコレステリック液晶層（Ｆ）を実施例１で作製した偏光分離シート（Ｂ）上にさらに実施例１で得た光拡散板を介して積層し、偏光分離シート（Ｇ）を作製した。そして、この偏光分離シート（Ｇ）も実施例１と同様にして位相差素子（Ｃ）および広帯域１／４波長板（Ｄ）とを積層し輝度向上フィルム（Ｈ）を得た。また、コレステリック液晶層（Ｆ）は、約８０ｎｍの選択反射域を有していた。

[比較例１]
実施例１の偏光分離シート（Ｂ）において光拡散板の片面のみにコレステリック液晶層（Ａ）を積層した他は実施例１と同様にして、輝度向上フィルム（Ｉ）を得た。

[比較例２]
実施例１の偏光分離シート（Ｂ）において光拡散板の片面のみにコレステリック液晶層（Ａ）を２層積層した他は実施例１と同様にして、輝度向上フィルム（Ｊ）を得た。

（性能比較）
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、順次光拡散板、実施例１で得られた輝度向上フィルム（Ｆ）をコレステリック液晶層が拡散シート側に向くように積層し偏光光源装置を作製した。さらに前記広帯域１／４波長板側に、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、偏光板を順次配置し、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。
輝度向上フィルムとして実施例２で作製した輝度向上フィルム（Ｈ）を用いた他は全く同様にして液晶表示装置を作製して観察したところ、液晶表示装置の表示面全面にわたって着色がなく、良好な表示ができた。
同様の評価を比較例１〜２の輝度向上フィルムについて実施したところ、着色したり、輝度が低下するケースが認められた。これらの結果を表１に示す。
なお、表中の明るさ及び色味はそれぞれ以下の基準で評価した。
（１）明るさ
○：透過型ＴＮ液晶表示装置純正品より明るく感じる。
△：透過型ＴＮ液晶表示装置純正品と同等か少し暗く感じる。
×：透過型ＴＮ液晶表示装置純正品より暗く感じる。
（２）色味
○：透過型ＴＮ液晶表示装置を白表示にしたときに純正品に対して着色が少ない。
△：透過型ＴＮ液晶表示装置を白表示にしたときに純正品と同等か着色が少し認められる。
×：透過型ＴＮ液晶表示装置を白表示にしたときに純正品より着色が認められる。

一般的なコレステリック液晶層を示す概略図である。 一般的なコレステリック層の選択反射を示す概略図である。 選択反射の視野角依存性示す概略図である。 本発明の原理を示す概略図である。 輝度向上フィルムの原理・構成を示す概略図である。 本発明の偏光光源装置の層構成を示す図である。 本発明の液晶表示装置の層構成を示す図である。

符号の説明

１：基材の配向処理面
２：液晶分子
３：層法線
４：螺旋軸
５：斜め入射光に対する透過スペクトル
６：平行入射光に対する透過スペクトル
７：光拡散板
８：偏光分離シート
９：１／４波長板
１０：偏光板
１１：位相差素子
１２：プリズムシート
１３：輝度向上フィルム
Ａ、１４：光源
１５：光源ホルダー
１６：導光板
１７、Ｂ：反射板（反射層）
１８：液晶セル
１Ａ、２Ａ：コレステリック液晶層
３Ａ：光路変換層
Ｐ：螺旋ピッチ
Ｌ１：入射白色光
Ｌ２：反射円偏光
θ１：層表面に対する入射角
θ２：層内部での入射角
ＬＷ：入射白色光
Ｌ１（Ｒ）：赤色反射光
Ｌ２（Ｇ）：緑色反射光
Ｌ３（Ｂ）：青色反射光
Ｌ：コレステリック層の選択反射を受けない回転方向の円偏光
Ｌ１（ＧＢ）、Ｌ２（ＲＢ）、Ｌ３（ＲＧ）：各角度毎の選択反射帯域以外の波長の光
Ｌ^＃、Ｌ１（ＧＢ）^＃、Ｌ２（ＲＢ）^＃、Ｌ３（ＲＧ）^＃：入射角履歴を解消された通常の拡散光
Ｌ１（Ｒ）^＃、Ｌ２（Ｇ）^＃、Ｌ３（Ｂ）^＃：反射光
Ｌ１１（Ｒ）、Ｌ２１（Ｇ）、Ｌ３１（Ｂ）：透過光

Claims (6)

1. 光路変換層の両面にコレステリック液晶層を配置してなる偏光分離シート。
2. 光路変換層が、ヘイズ値が３〜６５％で、かつ透明度が８０％以上である拡散板である請求項１記載の偏光分離シート。
3. 光路変換層の両面に配置するコレステリック液晶層の各層の反射中心波長が異なるものである請求項１又は２記載の偏光分離シート。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の偏光分離シートを含み、さらに以下の式［１］で表されるＲｔｈが−２０ｎｍ〜−１０００ｎｍである位相差素子、及び１／４波長板を含むことを特徴とする輝度向上フィルム。
   式［１］：Ｒｔｈ＝｛（ｎｘ＋ｎｙ）／２−ｎｚ｝×ｄ（式中、ｎｘ、ｎｙは、厚み方向に垂直な互いに直交する２方向の屈折率を表し、ｎｘ＞ｎｙである。ｎｚは厚み方向の屈折率を表し、ｄは膜厚を表す。）
5. 請求項４に記載の輝度向上フィルムを備えることを特徴とする偏光光源装置。
6. 請求項５に記載の偏光光源装置を備え、さらにその上方に液晶セルを備えることを特徴とする液晶表示装置。
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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