JP2004226686A

JP2004226686A - Rolled web for wideband quarter-wave plate, rolled web for wideband circularly polarizing plate, rolled web for optical device, and display device

Info

Publication number: JP2004226686A
Application number: JP2003014365A
Authority: JP
Inventors: Kohei Arakawa; 公平荒川; Toshihide Murakami; 俊秀村上
Original assignee: Nippon Zeon Co Ltd
Current assignee: Zeon Corp
Priority date: 2003-01-23
Filing date: 2003-01-23
Publication date: 2004-08-12
Anticipated expiration: 2023-01-23
Also published as: JP4345312B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a rolled web for a long-length wideband quarter-wavelength plate having a sufficiently wide band and capable of corresponding to any size, to provide a method for efficiently manufacturing this rolled web for the quarter-wavelength plate at low cost, to provide a rolled web for a wideband circularly polarizing plate using this original rolled web for the quarter-wavelength plate, and to provide a display device, or the like. <P>SOLUTION: This rolled web for the wideband quarter-wavelength plate consists of a long-length laminated body comprising at least an optically anisotropic layer A having a retardation of 250 to 300 nm measured at a wavelength of 550 nm and an optical anisotropic layer B having a retardation of 125 to 150 nm measured at a wavelength of 550 nm. One of the optical anisotropic layers A and B is an optically anisotropic film obtained by drawing a thermoplastic resin film, and the other consists of a film of a immobilized liquid crystal compound. This invention comprises a method for manufacturing the rolled web for the wideband quarter-wavelength plate, the rolled web for the wideband circularly polarizing plate using the wideband quarter-wavelength plate, and a display device provided with the wideband circularly polarizing plate obtained by cutting the rolled web for the wideband circularly polarizing plate. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、使用する波長領域全体で１／４波長の位相差を与える、長尺の広帯域１／４波長板原反及びその製造方法、この広帯域１／４波長板原反を用いる広帯域円偏光板原反、光学素子原反並びに表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
使用する光の波長に対し１／４の位相差を発現する１／４波長板、及び１／４波長板と直線偏光板を積層して得られる円偏光板は、液晶ディスプレイなどのディスプレイ装置用の光学部材などの多くの用途に使用されている。なかでも、使用する波長領域全体で１／４波長の位相差を発現する広帯域１／４波長板原反及び広帯域円偏光板は、フルカラーディスプレイ用の光学部材として有用である。
【０００３】
従来、このような広帯域性を有する１／４波長板を得る方法としては、高分子延伸フィルムからなる２枚の位相差フィルムを、互いの遅相軸（面内で屈折率が最大になる方向）が特定の角度で交差するようにして積層する方法が知られている（特許文献１〜４）。
【０００４】
しかしながら、このような方法で広帯域１／４波長板を得るためには、２枚の位相差フィルムをカットして得られるチップを遅相軸の交差角を合わせるように積層しなければならず、種々のサイズのディスプレイ用の部材に用いる場合、位相差フィルムのチップを作成する段階から複数のサイズのものを作成する必要があり、工程が煩雑となりコストが増大する要因となっていた。また、上記の方法で得られる広帯域１／４波長板と直線偏光板を積層して広帯域偏光板を得ようとする場合、偏光板の偏光透過軸及び２枚の位相差フィルムの遅相軸とが、各々互いに特定の角度で交差するように積層する必要があり、さらに工程が煩雑になっていた。
【０００５】
【特許文献１】
特開平５−２７１１８号公報
【特許文献２】
特開平５−１００１１４号公報
【特許文献３】
特開平１０−６８８１６号公報
【特許文献４】
特開平１０−９０５２１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記した従来技術の実情に鑑みてなされたものであり、十分な広帯域性を有し、あらゆるサイズへの対応が可能である長尺の広帯域１／４波長板原反、及び該１／４波長板原反を効率よく、低コストで製造する方法、この広帯域１／４波長板原反を用いる広帯域円偏光板原反、光学素子原反並びに表示装置を提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、ｉ）熱可塑性樹脂フィルムを延伸して得られた、所定のレターデーションを有する長尺の光学異方性フィルムの表面に配向膜を形成し、該配向膜上に、所定のレターデーションを有する位相差層として機能する液晶化合物の固定化膜を形成することにより、広帯域１／４波長板として優れた機能を有する長尺の積層フィルム（広帯域１／４波長板原反）が連続的に効率よく得られること、ｉｉ）得られた長尺の広帯域１／４波長板原反に長尺の偏光層をロール・トゥ・ロールで積層することにより、光学特性に優れる長尺の広帯域円偏光板原反及びこれを所定の大きさ、形状に裁断して得られる広帯域円偏光板を用いる表示装置が効率よく得られること、及び、ｉｉｉ）得られた広帯域１／４波長板原反に円偏光分離層を積層することで、輝度向上効果に優れる光学素子原反及びこの光学素子原反を所定の大きさ、形状に裁断して得られる光学素子を用いる偏光光源装置及び液晶表示装置を効率よく製造することができることを見出し、本発明を完成するに到った。
【０００８】
かくして本発明の第１によれば、波長５５０ｎｍで測定したレターデーションが２５０〜３００ｎｍである光学異方性層Ａと、波長５５０ｎｍで測定したレターデーションが１２５〜１５０ｎｍである光学異方性層Ｂとを少なくとも有する長尺の積層体からなり、光学異方性層Ａ又はＢのいずれか一方が、熱可塑性樹脂フィルムを延伸して得られた光学異方性フィルムであり、他のもう一方が液晶化合物の固定化膜からなるものである、広帯域１／４波長板原反が提供される。
【０００９】
本発明の広帯域１／４波長板原反は、光学異方性層Ａ及びＢのいずれも、その遅相軸と積層体の幅方向とのなす角度が１〜８９度の範囲にあり、光学異方性層ＡとＢの互いの遅相軸のなす角度が５０〜７０度の範囲になるように積層されたものであることが好ましい。
本発明の広帯域１／４波長板原反においては、光学異方性層Ａが熱可塑性樹脂フィルムを延伸して得られ、その遅相軸と積層体の幅方向とのなす角度が１０〜２０度の範囲にあることが好ましい。
【００１０】
本発明の第２によれば、（ｉ）熱可塑性樹脂フィルムを連続的に延伸して得られた、波長５５０ｎｍで測定したレターデーションが２５０〜３００ｎｍの範囲にある長尺の光学異方性フィルム上に、該光学異方性フィルムの遅相軸とのなす角度が５０〜７０度となる方向に配向処理された配向膜を形成し、該配向膜上に波長５５０ｎｍで測定したレターデーションが１２５〜１５０ｎｍである液晶化合物の固定化膜を形成する、又は（ｉｉ）熱可塑性樹脂フィルムを連続的に延伸して得られた、波長５５０ｎｍで測定したレターデーションが１２５〜１５０ｎｍの範囲にある長尺の光学異方性フィルム上に、該光学異方性フィルムの遅相軸とのなす角度が５０〜７０度となる方向に配向処理された配向膜を形成し、該配向膜上に波長５５０ｎｍで測定したレターデーションが２５０〜３００ｎｍである液晶化合物の固定化膜を形成する、のいずれかである、長尺の広帯域１／４波長板原反の製造方法が提供される。
【００１１】
本発明の長尺の広帯域１／４波長板原反の製造方法においては、熱可塑性樹脂フィルムを連続的に延伸して得られた長尺の光学異方性フィルムの、波長５５０ｎｍで測定したレターデーションが２５０〜３００ｎｍであり、かつその遅相軸とフィルムの幅方向とのなす角度が１０〜２０度の範囲にあるものであることが好ましい。
【００１２】
本発明の第３によれば、本発明の広帯域１／４波長板原反に偏光層を積層してなる長尺の広帯域円偏光板原反が提供される。
本発明の第４によれば、本発明の広帯域円偏光板原反を所定の大きさ、形状に裁断して得られる広帯域円偏光板を備える表示装置が提供される。
本発明の第５によれば、本発明の広帯域１／４波長板原反に、円偏光分離層を積層してなる長尺の光学素子原反が提供される。
本発明の第６によれば、本発明の光学素子原反を所定の大きさ、形状に裁断して得られた光学素子を備える偏光光源装置が提供される。
また、本発明の第７によれば、本発明の偏光光源装置を備える液晶表示装置が提供される
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
１）広帯域１／４波長板原反
本発明の広帯域１／４波長板原反は、波長５５０ｎｍで測定したレターデーションが２５０〜３００ｎｍである光学異方性層Ａと、波長５５０ｎｍで測定したレターデーションが１２５〜１５０ｎｍである光学異方性層Ｂとを少なくとも有する長尺の積層体からなり、光学異方性層Ａ又はＢのいずれか一方が、熱可塑性樹脂フィルムを延伸して得られた光学異方性フィルムであり、他の一方が液晶化合物の固定化膜からなるものであることを特徴とする。
【００１４】
ここで、レターデーションが２５０〜３００ｎｍの範囲にあるということは、波長５５０ｎｍで実質的に１／２波長の位相差を与える１／２波長板の機能を有するという意味である。また、レターデーションが１２５〜１５０ｎｍの範囲にあるということは、波長５５０ｎｍで実質的に１／４波長の位相差を与える１／４波長板の機能を有するという意味である（以下、各々１／２波長板、１／４波長板と呼ぶ。この場合の１／４波長板は本発明の広帯域１／４波長板と区別して用いる）。
【００１５】
また、本発明でいう広帯域１／４波長板は、使用する波長領域全体、例えば可視光領域の４３０〜６８０ｎｍの全域で実質的に１／４波長の位相差を与える１／４波長板のことである。ここで、実質的に１／４波長の位相差を与えるとは、波長λでのレタ−デーションＲｅと波長λの比Ｒｅ／λが０．２２〜０．２８、好ましくは０．２３〜０．２７、より好ましくは０．２４〜０．２６の範囲にあるという意味である。
【００１６】
（１）光学異方性フィルム
本発明の広帯域１／４波長板原反に用いる光学異方性フィルムは、熱可塑性樹脂からなるフィルムを延伸して得られる。熱可塑性樹脂フィルムを構成する熱可塑性樹脂としては、透明性の良好なものであれば特に制限されず、脂環式構造含有重合体樹脂、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等が挙げられる。これらの中でも、吸湿性が小さく、吸湿による寸法変化や、それに起因する光学特性の変化が小さいことから、脂環式構造含有重合体樹脂、オレフィン系重合体が好ましく、得られる光学異方性フィルムのレターデーションの波長分散性を小さくできる点から、脂環式構造含有重合体樹脂がより好ましい。
【００１７】
脂環式構造含有重合体樹脂は、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る。本発明においては、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。
【００１８】
脂環式構造としては、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。脂環式構造を構成する炭素原子数がこの範囲にあると、耐熱性及び柔軟性に優れた延伸フィルムが得られる。
【００１９】
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耐熱性が低下し好ましくない。脂環式構造含有重合体樹脂における脂環式構造を有する繰り返し単位以外の繰り返し単位は、使用目的に応じて適宜選択される。
【００２０】
脂環式構造含有重合体樹脂としては、（ａ）ノルボルネン系重合体、（ｂ）単環の環状オレフィン系重合体、（ｃ）環状共役ジエン系重合体、（ｄ）ビニル脂環式炭化水素重合体、及びこれらの水素添加物等が挙げられる。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。
【００２１】
ノルボルネン系重合体としては、具体的にはノルボルネン系モノマーの開環重合体、ノルボルネン系モノマーと開環共重合可能なその他のモノマーとの開環共重合体、及びそれらの水素添加物、ノルボルネン系モノマーの付加重合体、ノルボルネン系モノマーと共重合可能なその他のモノマーとの付加型共重合体等が挙げられる。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重合体水素添加物が最も好ましい。
上記の脂環式構造含有重合体樹脂は、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である。
【００２２】
本発明に用いる長尺の光学異方性フィルムは、上記樹脂からなる未延伸フィルムを実質的に一軸延伸することにより得られる。
未延伸フィルムは、樹脂をフィルム状に成形することにより得ることができる。樹脂をフィルム状に成形する方法としては特に制約されず、公知の成形法を採用できる。例えば、加熱溶融成形法、溶液流延法等が挙げられるが、生産性やフィルム中に溶剤などの揮発性成分を残留させないという観点から、加熱溶融成形法が好ましい。
【００２３】
加熱溶融成形法は、溶融押出成形法、プレス成形法、インフレーション法、射出成形法、ブロー成形法等に分類できる。これらの中で、機械的強度及び表面精度等に優れる延伸フィルムを得るためには、溶融押出成形法を用いるのが好ましい。
成形条件は使用目的や成形方法により適宜選択されるが、溶融押出成形法による場合は、シリンダー温度を、好ましくは１００〜６００℃、より好ましくは１５０〜３５０℃の範囲とする。
【００２４】
未延伸フィルムの厚みは、得られる延伸フィルムの使用目的等に応じて適宜選定することができる。安定した延伸処理により均質な延伸フィルムを得る上では、１０〜３００μｍであるのが好ましく、３０〜２００μｍであるのがより好ましい。
【００２５】
また、未延伸フィルム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、他の添加剤を添加することができる。用いる他の添加剤としては、無機微粒子、滑剤、可塑剤、劣化防止剤、酸化防止剤等が挙げられる。
【００２６】
未延伸フィルムを延伸する方法は実質的に一軸延伸を行なう方法であれば特に制限はなく、従来公知の方法を採用できる。延伸する方法としては、ロール間の周速の差を利用して縦方向に一軸延伸する方法や、テンター延伸機を用いて横方向に一軸延伸する方法、縦横方向の延伸倍率の異なるアンバランス二軸延伸等の多軸延伸する方法などが挙げられる。
【００２７】
また、本発明の広帯域１／４波長板原反を裁断して得られる広帯域１／４波長板を使用する光学装置の設計上の必要性等から、１／４波長板の遅相軸（積層体としての合成の遅相軸）の方向を任意に設定したい場合、延伸時に延伸配向方向をフィルムの幅方向から傾斜させることが可能な、いわゆる斜め延伸処理を行なうことも可能である。傾斜角度は１〜８９度の範囲内で、所望の角度を選択することができるが、通常は５〜４５度の範囲である。
【００２８】
特に、本発明の広帯域１／４波長板原反にさらに偏光層をロール・トゥ・ロールで連続的に積層して長尺の広帯域円偏光板原反とする場合、光学異方性フィルムの遅相軸は偏光層の偏光透過軸（通常偏光層の幅方向）と特定の角度で交差するように積層する必要がある。即ち、長尺の光学異方性フィルムの遅相軸をフィルムの幅方向から特定の角度に傾斜させるように、斜め延伸を行なう必要がある。光学異方性フィルムが１／２波長板である場合、その傾斜角度はフィルム幅方向から１０〜２０度、好ましくは１３〜１７度の範囲であり、１／４波長板である場合は７０〜８０度、好ましくは７３〜７７度の範囲である。レターデーションや配向軸の制御を精度良く行なえるという点から、光学異方性フィルムが１／２波長板であることが好ましい。
【００２９】
斜め延伸する方法としては、その幅方向に対して角度１〜８９度の方向に連続的に延伸して、ポリマーの配向軸を所望の角度に傾斜させることができるものであれば特に制約されず、公知の方法を採用できる。例えば、特開昭５０−８３４８２号公報、特開平２−１１３９２０号公報、特開平３−１８２７０１号公報、特開２０００−９９１２号公報、特開２００２−８６５５４号公報、特開２００２−２２９４４号公報等に記載されたものが挙げられる。
【００３０】
延伸するときの温度は、前記未延伸フィルムを構成する樹脂のガラス転移温度をＴｇとすると、通常、（Ｔｇ−３０）℃から（Ｔｇ＋６０）℃の間、好ましくは（Ｔｇ−１０）℃から（Ｔｇ＋５０）℃、より好ましくはＴｇ℃から（Ｔｇ＋２０）℃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。
【００３１】
本発明の広帯域１／４波長板原反において、可視光の広い領域で実質的に１／４波長の位相差を与えるようにするためには、光学異方性フィルムのレターデーションの波長分散性が小さいことが好ましい。具体的には波長４５０ｎｍで測定したレターデーション〔Ｒｅ（４５０）〕と、波長５５０ｎｍで測定したレターデーション〔Ｒｅ（５５０）〕との比Ｒｅ（４５０）／Ｒｅ（５５０）が１．０５以下であることが好ましく、１．０１以下であることが特に好ましい。
【００３２】
また、光学異方性フィルムの飽和吸水率は、好ましくは０．１％以下、より好ましくは０．０１％以下であり、残留揮発成分量は好ましくは０．１重量％以下、より好ましくは０．０１重量％以下である。光学異方性フイルムの吸湿性が大きい場合や残留揮発成分量が多い場合、使用中に光学性能が劣化するおそれがある。
【００３３】
本発明の広帯域１／４波長板原反において、延伸後のフィルムの厚さは、好ましくは５〜２７０μｍ、さらに好ましくは１０〜２７０μｍである。ただし、延伸後のフィルムの厚みは、延伸前のフィルムの厚さや延伸倍率によって決定される。
【００３４】
（２）液晶化合物の固定化膜からなる光学異方性層
本発明の広帯域１／４波長板原反に用いる液晶化合物の固定化膜からなる光学異方性層は、液晶性を示し、重合開始剤又は架橋剤の存在下、紫外線又は熱により重合もしくは架橋する性質を有する低分子量又は高分子量の液晶化合物、あるいはそれらの混合物を、実質的に均一に配向させた状態で重合又は架橋反応により固定化させて得られるものである。
【００３５】
用いる液晶化合物としては、棒状液晶性化合物又はディスコティック液晶性化合物、あるいはこれらの混合物を用いることができる。
棒状液晶性化合物としては、アゾメチン類、アゾキノン類、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、トラン類、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、アルケニルシクロヘキシルベンゾニトリル類などが挙げられる。また、以上のような低分子液晶化合物だけでなく、高分子棒状液晶化合物も用いることができる。棒状液晶性化合物の具体例としては、特開平７−２９４７３５号公報及び特開平８−２８３７４８号公報に記載されている重合性液状組成物等が挙げられる。
【００３６】
ディスコティック液晶性化合物としては、種々の文献（例えば、Ｃ．Ｄｅｓｒａｄｅｅｔａｌ．，Ｍｏｌ．Ｃｒｙｓｒ．Ｌｉｑ．Ｃｒｙｓｔ．，ｖｏｌ．７１，ｐａｇｅ１１１（１９８１年）；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年）；Ｂ．Ｋｏｈｎｅｅｔａｌ．，ａｎｇｅｗ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．Ｃｈｅｍ．Ｃｏｍｍ．ｐａｇｅ１７９４（１９８５年）；Ｊ．Ｚｈａｎｇｅｔａｌ．，Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，ｖｏｌ．１１６，ｐａｇｅ２６５５（１９９４年）；等）に記載されたものが挙げられる。ディスコティック液晶性化合物の重合については、特開平８−２７２８４号公報に記載がある。ディスコティック液晶性化合物を重合により固定するためには、ディスコティック液晶性化合物の円盤状コアに、連結基を介して重合性基を結合させる必要がある。このようなディスコティック液晶性化合物としては、例えば、特開２０００−２８４１２６号公報に記載されたものが挙げられる。
【００３７】
光学異方性層を構成する液晶化合物は所定の方向に均一に配向していることが好ましい。配向方向は、光学異方性フィルムの遅相軸とのなす方向が５０〜７０度の範囲、好ましくは５５〜６５度、より好ましくは５８〜６７度の範囲で交差するように設定される。
【００３８】
また、液晶化合物の固定化膜からなる光学異方性層のレターデーションは、前記光学異方性フイルムが１／２波長板である場合は１／４波長板の機能を有する範囲（すなわち波長５５０ｎｍで１２５〜１５０ｎｍ）であり、前記光学異方性フイルムが１／４波長板である場合は１／２波長板の機能を有する範囲（同２５０〜３００ｎｍ）である。例えば、前記のように光学異方性フィルムが１／２波長板であり、その遅相軸と幅方向とのなす角度が１０〜２０度である場合、液晶化合物の配向方向は幅方向に対して７０〜８０度の角度であり、その固定化膜からなる光学異方性層は１／４波長板の機能を有する。
【００３９】
液晶化合物の固定化膜からなる光学異方性層の厚みは特に制限されないが、入射光に対して１／４波長の位相差を与える１／４波長板として十分な機能を付与する上では、通常０．５〜５０μｍであるのが好ましい。液晶化合物の固定化膜の種類と液晶化合物の固定化膜層の厚みを所定のものに設定することで、液晶化合物の固定化膜の層からなる１／４波長板を得ることができる。
【００４０】
（３）広帯域１／４波長板原反
本発明の広帯域１／４波長板原反は位相差ムラが少なく、光学特性の安定性に優れている。本発明の広帯域１／４波長板は長尺の積層体であり、このものは所定の大きさ及び形状のチップに切り出した広帯域１／４波長板として、液晶表示装置用の部材などに使用することができる。
【００４１】
本発明の広帯域１／４波長板原反の構造断面図を図１に示す。図１に示す広帯域１／４波長板原反（１０）は、熱可塑性樹脂を延伸して得られた光学異方性フィルムからなる長尺の１／２波長板（１１）上に配向膜（１２）が形成され、さらにその上に液晶化合物の硬化膜からなる１／４波長板（１３）が積層された構造を有する。
【００４２】
２）広帯域１／４波長板原反の製造方法
本発明の広帯域１／４波長板原反の製造方法は、長尺の光学異方性フィルム上に、その遅相軸の方向から５０〜７０度の方向に配向処理された配向膜を形成する工程と、該配向膜上に液晶化合物の固定化膜からなる光学異方性層を形成する工程とを有することを特徴とする。
【００４３】
本発明の広帯域１／４波長板原反の製造方法においては、長尺の光学異方性フィルムとして、（ｉ）熱可塑性樹脂フィルムを連続的に延伸して得られたものであって、波長５５０ｎｍで測定したレターデーションが２５０〜３００ｎｍの範囲にあるもの、又は（ｉｉ）熱可塑性樹脂フィルムを連続的に延伸して得られた、波長５５０ｎｍで測定したレターデーションが１２５〜１５０ｎｍの範囲にあるものを用いる。
【００４４】
（ｉ）の光学異方性フィルムを用いる場合には、該光学異方性フィルム上に、光学異方性フィルムの遅相軸とのなす角度が５０〜７０度となる方向に配向処理された配向膜を形成し、該配向膜上に波長５５０ｎｍで測定したレターデーションが１２５〜１５０ｎｍである液晶化合物の固定化膜を形成する。また、（ｉｉ）の光学異方性フィルムを用いる場合には、該該光学異方性フィルム上に、光学異方性フィルムの遅相軸とのなす角度が５０〜７０度となる方向に配向処理された配向膜を形成し、該配向膜上に波長５５０ｎｍで測定したレターデーションが２５０〜３００ｎｍである液晶化合物の固定化膜を形成する。
【００４５】
長尺の光学異方性フィルム上に配向膜を形成する方法は特に制約されず、従来公知の配向処理に準じた方法で行うことができる。
配向膜としては、通常高分子膜が用いられる。配向膜の形成に用いる高分子膜としては特に制約されないが、光学的に等方性を有するものであるのが好ましい。高分子膜の形成に用いる高分子としては、例えば、ポリイミド、ポリイミドアミド、ポリエーテルイミド、ポリエステル、ポリアリレート、ポリビニルアルコール、ゼラチン等が挙げられる。また、垂直配向膜に用いるポリマーは、２種類以上のポリマーの混合物であってもよい。
【００４６】
配向膜に用いるポリマーの重合度は、好ましくは２００〜５，０００、より好ましくは３００〜３，０００である。ポリマーの分子量は、好ましくは９，０００〜２００，０００、より好ましくは１３，０００〜１３０，０００である。
【００４７】
配向処理としては、通常ラビング処理が用いられる。高分子膜をラビング処理する方法は特に制約されず、従来公知の方法により行うことができる。例えば、レーヨン、ナイロン等の布又はロールを用いて、高分子膜の表面を所定方向に擦する（ラビング）ことにより高分子膜表面に配向性を付与する方法が挙げられる。また、ラビング処理以外の配向処理としては、高分子膜上に直線偏光紫外線等の光を所定方向から照射する方法、高分子膜を延伸する方法等が挙げられる。また、高分子膜以外に、酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）などの斜方蒸着層等も配向膜として用いることもできる。本発明の長尺の広帯域１／４波長板原反を効率よく連続生産する上では、高分子膜をラビング処理して得られる配向膜が好ましい。
配向膜の厚さは、通常０．００５〜１０μｍ、好ましくは０．０１〜１μｍである。
【００４８】
配向処理の方向は、長尺の光学異方性フィルムの遅相軸の方向から５０〜７０度、好ましくは５５〜６５度、より好ましくは５８〜６２度の範囲になるようにする。配向膜上に液晶化合物層を形成する場合、一般的に、液晶化合物の配向は配向膜の配向処理方向と一致する。従って、２層の光学異方性層の遅相軸が所定の角度で交差する積層体を効率よく得ることができる。
【００４９】
また、液晶化合物としてディスコティック液晶を用いる場合には、ディスコティック液晶分子を実質的にフィルム又は積層体の面方向に対して垂直（５０度から９０度の範囲の平均傾斜角）に配向させるのが好ましい。そのためには、配向膜を構成するポリマーの官能基によって配向膜の表面エネルギーを低下させ、これによりディスコティック液晶化合物を立てた状態にする必要がある。配向膜の表面エネルギーを低下させる官能基としては、フッ素原子や、炭素原子数が１０以上の炭化水素基が好ましく例示できる。この場合、フッ素原子又は炭化水素基を配向膜の表面に存在させるために、ポリマーの主鎖よりも側鎖にフッ素原子又は炭化水素基を導入するのが好ましい。フッ素原子を含有する含フッ素ポリマーのフッ素原子の含有量は、好ましくは０．０５〜８０重量％、より好ましくは０．５〜６５重量％、さらに好ましくは１〜６０重量％である。炭化水素基としては、脂肪族基、芳香族基又はこれらの組合せが挙げられる。脂肪族基は、環状、分岐状、直鎖状のいずれであってもよいが、アルキル基、シクロアルキル基、アルケニル基又はシクロアルケニル基が好ましい。炭化水素基の炭素原子数は、好ましくは１０〜１００、より好ましくは１０〜５０，さらに好ましくは１０〜４０である。
【００５０】
また、このようなポリマーの主鎖は、ポリイミド構造又はポリビニルアルコール構造を有するものであるのが好ましい。ポリイミドは、一般にテトラカルボン酸とジアミンとの縮合反応により合成することができる。ポリイミドに炭化水素基を導入する場合、ポリイミドの主鎖又は側鎖にステロイド構造を形成するのが好ましい。側鎖に存在するステロイド構造は、炭素原子数が１０以上の炭化水素基に相当し、ディスコティック液晶化合物を垂直に配向させる機能を有する。また、ポリビニルアルコールとしては、例えば、フッ素原子を含む繰り返し単位を５〜８０モルの範囲で含むフッ素変性ポリビニルアルコール、炭素数が１０以上の炭化水素基を有する変性ポリビニルアルコールなどが挙げられる。
【００５１】
液晶化合物の固定化膜からなる光学異方性層を形成するには、具体的には次のように行うことができる。先ず、長尺の光学異方性フィルム上に、該光学異方性フィルムの長尺方向と該光学異方性フィルムの遅相軸とのなす角度が５０〜７０度となる方向に配向処理された配向膜を形成する。次に、液晶化合物の有機溶剤溶液を該光学異方性フィルムの配向膜上に塗布し、加熱により溶剤を除去する。次いで、液晶化合物が液晶状態となる温度まで冷却することにより、液晶化合物を所定方向に配向させることができる。さらに、液晶化合物が紫外線又は熱により重合もしくは架橋する場合には、液晶状態が保持された環境下で重合開始剤又は架橋剤の存在下、紫外線又は熱により重合若しくは架橋することにより、液晶化合物の固定化膜を形成することができる。
【００５２】
液晶化合物の有機溶剤溶液を調製する際に用いる有機溶剤としては、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類；アニソール、ジオキサン、テトラヒドロフラン等のエーテル類；メチルイソブチルケトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、２−ペンタノンなどのケトン類；ｎ−ブタノール、２−ブタノール、シクロヘキサノール、イソプロピルアルコール等のアルコール類；メチルセロソルブ、酢酸メチルセロソルブなどのセロソルブ類；酢酸エチル、酢酸ブチル、乳酸メチル等のエステル類；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。液晶化合物を溶解するときの濃度は、通常１〜７０重量％、好ましくは５〜５０重量％、より好ましくは１０〜４０重量％である。
【００５３】
本発明の製造方法によれば、１／２波長板と１／４波長板からなる積層体であって、それらのいずれか一方が熱可塑性樹脂フィルムを延伸して得られた光学異方性フィルムからなり、他のもう一方が液晶化合物の固定化膜からなる光学異方性層である、長尺の広帯域１／４波長板原反を効率よく製造できる。本発明の製造方法は、本発明の広帯域１／４波長板原反の製造に好適である。
【００５４】
３）長尺の広帯域円偏光板原反
本発明の広帯域円偏光板原反は、本発明の広帯域１／４波長板原反に偏光層を積層してなる長尺の積層体である。
本発明の広帯域円偏光板原反は、例えば、広帯域１／４波長板原反と偏光層とを、偏光層の偏光透過軸と、広帯域１／４波長板原反を構成する１／２波長板の遅相軸のなす角度が１０〜２０度、好ましくは１３〜１７度の角度で交差するように積層することにより得られる。本発明の広帯域円偏光板原反において、偏光層は、広帯域１／４波長板の１／２波長板の面側に積層される。
【００５５】
偏光層としては特に制限されず、従来公知のものを使用できる。例えば、ヨウ素系偏光フィルム、二色性染料を用いる染料系偏光フィルム、ポリエン系偏光フィルム等が挙げられる。これらの偏光フィルムのうち、例えば、ヨウ素系偏光フィルム及び染料系偏光フィルムは、一般にポリビニルアルコール系フィルムを延伸し、これにヨウ素あるいは二色性染料を吸着することによって製造できる。
偏光層の厚さは、特に制限されないが、通常２０〜２５μｍ程度である。
【００５６】
ポリビニルアルコール系の偏光フィルムは、一般的にそれ自体では強度や耐久性に劣るため、両面にトリアセチルアセテート等のアセテート系樹脂等の樹脂からなるフィルムを保護層として積層した偏光板として用いられる。
【００５７】
本発明の広帯域円偏光板原反は、偏光フィルムと保護層からなる長尺の偏光板と、本発明の広帯域１／４波長板原反とをロール・トゥ・ロールで連続的に積層して得ることができる。また、本発明の広帯域１／４波長板原反を、偏光板の一方の保護層の代わりに用いて、偏光フィルムと接着剤又は粘着剤層を介してロール・トゥ・ロールで積層することも可能である。この場合、偏光板の保護層の１層を省略し、偏光板と広帯域１／４波長板原反を積層する工程を省略することができるので、薄型化、製造の効率化の点から好ましい方法である。
【００５８】
本発明の広帯域円偏光板原反を所定の大きさ、形状に裁断して得られる広帯域円偏光板は、可視光領域全体の幅広い波長領域において、円偏光板としての機能を有することから、反射型や半透過型液晶表示装置の偏光変換用部材、液晶表示装置やＥＬ表示装置の反射防止用全面板などに好適に用いることができる。
【００５９】
本発明の広帯域円偏光板原反の層構造断面図を図２に示す。図２に示す広帯域円偏光板原反（２０）は、図１に示す本発明の広帯域１／４波長板原反（１０）の１／２波長板面（１１）側に、接着剤層（２１）を介して偏光層（２２）が積層された構造を有する。
【００６０】
接着剤層（２１）の形成に用いる接着剤は透明性に優れるものであれば特に制限されず、公知の接着剤を用いることができる。例えば、（メタ）アクリル系ベースポリマー、ブチルゴム系ベースポリマー、シリコーン系ベースポリマー等のベースポリマーを用いた接着剤が挙げられる。
【００６１】
４）表示装置
本発明の表示装置は、本発明の広帯域円偏光板原反を所定の大きさ、形状に裁断して得られた広帯域円偏光板を備えることを特徴とする。本発明の表示装置としては、反射型液晶表示装置、半透過型液晶表示装置、透過型液晶表示装置、タッチパネルを備えた液晶表示装置、エレクトロルミネッセンス表示装置等が挙げられる。
【００６２】
本発明の表示装置においては、広帯域円偏光板は装置に応じて適切な位置に設置される。例えば、図３に示す反射型液晶表示装置においては、広帯域円偏光板２０ａは、上基板（１６０）の上部に、偏光層（２２）の側を上にして設置される。
【００６３】
図３に示す反射型液晶表示装置は、下から順に、下基板（１００）、反射電極（１１０）、下配向膜（１２０）、液晶層（１３０）、上配向膜（１４０）、透明電極（１５０）、上基板（１６０）、広帯域１／４波長板（１０ａ）と偏光層（２２）とから構成され広帯域円偏光板（２０ａ）からなる。下基板（１００）と反射電極（１１０）が反射板を形成し、下配向膜（１２０）から上配向膜（１４０）が液晶セルを構成している。カラー表示の場合には、更にカラーフィルター層を設ける。カラーフィルター層は、反射電極（１１０）と下配向膜（１２０）との間、又は上配向膜（１４０）と透明電極（１５０）との間に設けることができる。また、図３に示す反射電極（１１０）の代わりに、透明電極を用いて、別に反射板を取り付けてもよい。用いる反射板としては、金属板が好ましい。反射板の表面が平滑であると、正反射成分のみが反射されて視野角が狭くなることがある。その為、反射板の表面に凹凸構造（特許２７５６２０６号など）を導入するのが好ましい。反射板の表面が平坦である場合には、偏光膜の片側に光拡散フィルムを取り付けることもできる。
【００６４】
５）長尺の光学素子原反
本発明の光学素子原反は、本発明の広帯域１／４波長板原反に円偏光分離層を積層してなることを特徴とする。
円偏光分離層は、右円偏光又は左円偏光のどちらか一方の光を反射し、他方の光を透過させる性質（選択反射性又は旋光選択性）を有するものであれば、特に制約されない。なかでも、液晶、特にグランジャン配向のコレステリック液晶が性能特性に優れるため好ましい。
【００６５】
グランジャン配向のコレステリック液晶層（以下、単にコレステリック液晶層という）は、液晶分子が層の面方向に配向しつつ、厚み方向に螺旋を描くような規則的なねじれ配向を有する液晶層である。コレステリック液晶層においては、その螺旋ピッチ（液晶分子が３６０度回転するのに必要な厚み）と液晶分子の屈折率異方性に応じて、特定の波長域で旋光性と選択反射性という光学的性質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）。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。
【００６６】
本発明に用いるコレステリック液晶は特に制限されない。例えば、シッフ塩基系、アゾ系、エステル系、ビフェニル系等のネマチック液晶化合物の末端基に、光学活性２−メチルブチル基、光学活性４−メチルヘキシル基等の光学活性アルキル基や、光学活性２−メチルブトキシ基等の光学活性アルコキシ基が結合したカイラルネマチック液晶化合物が挙げられる。また、コレステリック液晶としては、常温固体で、かつそのカイラルな物性を固定できる点で、高分子コレステリック液晶も好ましい。
【００６７】
円偏光分離層は、コレステリック液晶等からなる単層でもよいが、基材と該基材上に形成された選択反射性又は旋光選択性をもつ物質（コレステリック液晶等）の層が積層されたものであってもよい。また、円偏光分離層は、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が好ましい。このような円偏光分離層としては、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、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等が挙げられる。
【００６８】
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、粘着剤又は接着剤を介した接着等の方法が挙げられる。また、コレステリック液晶層は、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から、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。この場合には、反射光の中心波長に基づく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。
【００６９】
反射光の中心波長に基づく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波長が４７０ｎｍ、５５０ｎｍ、６４０ｎｍ、７７０ｎｍであるコレステリック液晶層をそれぞれ形成し、これらのコレステリック液晶層を選択反射光の中心波長の順序で接着剤層を介して積層する方法が挙げられる。
【００７０】
厚み方向に対して螺旋のピッチが連続的に変化するコレステリック液晶層の形成方法としては、例えば、次のような方法が挙げられる。
第１は、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を、液晶層表面（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し、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を得た後、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方法である（ＳＩＤ’９５，ＡｓｉａＤｉｓｐｌａｙ．，ｐ７３５（１９９５年）、液晶．，第２巻、第２号、３２−３９頁（１９９８年）。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。
【００７１】
第２は、異なる反応性をもつカイラルモノマーとネマトジェニックモノマーとの混合物の層を基板上（又は２つの平行な基板の間）に形成し、この層に対して強度が当該層にわたって変化するような照射プロファイルで光照射・重合させて、分子螺旋のピッチがコレステリック規則性をもつ光学的能動層（コレステリック液晶層）を形成する方法である（特開平６−２８１８１４号公報）。この方法は、反応性の高いモノマーは照射強度が高い位置に拡散し、反応性の低いモノマーは照射強度が低い位置へ拡散する現象を利用したものである。この方法によれば、照射強度に依存して分子螺旋のピッチが変化しているコレステリック液晶層を形成することができる。
【００７２】
第３は、コレステリック規則性をもつ、重合された液晶化合物の層の表面に反応性モノマーの膜を形成し、この反応性モノマーが前記液晶化合物の層中に濃度勾配をもって拡散し、次いで、前記反応性モノマーを重合する方法である（特開平６−２８１８１４号公報）。この方法によれば、液晶化合物の層へ反応性モノマーが拡散すると、反応性モノマーの濃度分だけ前記液晶化合物の層が膨張し、結果として反応性モノマーの濃度勾配に依存した分子螺旋のピッチが変化したコレステリック液晶層を得ることができる。
【００７３】
第４は、光学活性基を含有するモノマーを一成分とするコレステリック液晶ポリマーをグランジャン配向して形成した非流動層を、前記光学活性基又はその連結基に対する活性物質で複数回暴露して、前記光学活性基の含有率を厚み方向連続的に変化させることにより、厚み方向に分子螺旋のピッチが変化したコレステリック液晶層を形成する方法である（特開２００１−５６４０９号公報）。この方法は、例えば連結基としてシッフ塩基、ウレタン結合、カーボネート結合などを用いる場合には、酸（活性物質）で処理することにより、該連結基が容易に分解して、光学活性基が前記ポリマーからなくなること、及び前記活性物質の暴露量は、前記コレステリック液晶ポリマーの層の表面部分では多く、深さ方向になるに従って少なくなるという現象を利用した方法である。
【００７４】
このようにして得られる円偏光分離層の厚み（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）の広さ等の観点から、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２０〜２００μｍ、好ましくは２５〜１５０μｍ、より好ましくは３０〜１００μｍである。
【００７５】
円偏光分離層は、広帯域１／４波長板原反の１／４波長板側に積層する。円偏光分離層を広帯域１／４波長板原反と積層する方法としては、（ｘ）広帯域１／４波長板原反上に配向膜を設け、その上に直接形成する方法、（ｙ）別のベースフィルム（剥離板）上に液晶層を形成し、広帯域１／４波長板原反に転写する方法、（ｚ）別途用意したベースフィルム上に液晶層を形成し、得られた積層体を広帯域１／４波長板原反に貼り合せる方法等が挙げられる。
【００７６】
（ｘ）の方法では、配向膜は、例えば、ポリイミド、ポリビニルアルコール、ポリエステル、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド等の膜を成膜した後、レーヨン布等でラビング処理することにより形成できる。また、配向膜はＳｉＯ_２の斜方蒸着することにより、あるいは高分子フィルムを延伸処理することにより形成することもできる。
【００７７】
（ｙ）及び（ｚ）の方法で用いるベースフィルムとしては、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、エポキシ系樹脂等の合成樹脂からなる単層又は積層のフィルム、ガラス板等が挙げられる。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。
【００７８】
ベースフィルム上に円偏光分離層を形成する方法としては、例えば、ベースフィルム上に、コレステリック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。液晶化合物の固定化膜の溶媒としては、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等が挙げられる。
【００７９】
また、円偏光分離層を形成する方法として、コレステリック液晶化合物の固定化膜の加熱溶融物、好ましくは等方層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準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。
【００８０】
コレステリック液晶層を形成するために行なう加熱処理の温度は、コレステリック液晶化合物の固定化膜のガラス転移温度から等方相転移温度までの温度範囲、すなわちコレステリック液晶化合物の固定化膜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。
【００８１】
（ｚ）の方法において、ベースフィルム上に液晶層を形成し、得られた積層体を１／４波長板に貼り合わせる方法としては、両者を透明な接着剤等からなる接着層を介して重ね合わせる方法が挙げられる。用いる接着剤としては、例えば、（メタ）アクリル系ベースポリマー、ブチルゴム系ベースポリマー、シリコーン系ベースポリマー等のベースポリマーを用いたものが挙げられる。これらの中でも、（メタ）アクリル系ベースポリマーが好ましい。
円偏光分離層と広帯域１／４波長板原反とを積層するときの接着層の厚みは特に制限されないが、通常１〜５０μｍ程度である。
【００８２】
以上のようにして得られる本発明の光学素子原反の層構成断面図を図４（ａ）〜（ｃ）に示す。図４（ａ）に示すものは、本発明の広帯域１／４波長板原反（１０）の１／４波長板（１３）面側に、接着剤層（２１）を介して単層からなる円偏光分離層（５１）が積層された光学素子原反（４０Ａ）である。図４（ｂ）に示すものは、広帯域１／４波長板原反の１／４波長板（１３）面側に、接着剤層（２１）を介して、入射光に対する選択反射の中心波長が異なる３種類のコレステリック液晶層（５１ａ、５１ｂ、５１ｃ）の積層体からなる円偏光分離層が積層された光学素子原反（４０Ｂ）である。また、図４（ｃ）に示すものは、広帯域１／４波長板原反（１０）の１／４波長板（１３）面側に、螺旋のピッチが厚さ方向に対して連続的に変化する構造をもつコレステリック液晶層（５１ｄ）が接着剤層（２１）を介して積層した光学素子原反（４０Ｃ）である。
【００８３】
本発明の光学素子原反は、用途に応じて、さらに入射面側に拡散層やプリズム層、レンズ層等の他の機能を有する層を、入射面側や出射面側に積層することができる。拡散層、プリズム層及びレンズ層は特に制限されず、従来公知の方法で形成することができる。
【００８４】
本発明の光学素子原反を所定の大きさ、形状に裁断して得られた光学素子は、サイドライト型導光板等の適宜な面光源とを組み合わせて用いることにより、円偏光分離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、その出射光を円偏光分離層に積層した広帯域１／４波長板を介して位相制御し、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。
【００８５】
６）偏光光源装置
本発明の偏光光源装置は、本発明の光学素子原反を所定の大きさ、形状に裁断して得られた光学素子を備えることを特徴とする。本発明の偏光光源装置は、光反射層、光源及び本発明の光学素子を備え、光源から発した光が光学素子の円偏光分離層側から入射し、円偏光分離層で反射した反射円偏光を光反射層で反射し、光学素子に再入射するように、光反射層、光源及び光学素子を配置してなるのが好ましい。
【００８６】
本発明の偏光光源装置の例を図５に示す。図５中、６１は光源、７１は光源ホルダー、８１は導光板、９１は反射層、４０ａは円偏光分離層３１と広帯域１／４波長板原反１０とを積層してなる長尺の光学素子原反を裁断して得られた光学素子、２２ｂは偏光板である。側面に配置された光源（６１）からの光は導光板（８１）に入射し、上方（円偏光分離層３１側）に出射する。円偏光分離層（３１）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（８１）に再入射する。導光板（８１）に再入射した光は、下面の反射層（９１）で反射して再び円偏光分離層（３１）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（６１）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。
【００８７】
光源（６１）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（８１）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、微細なプリズム状凹凸を有する構造のものが好ましい。導光板（８１）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。反射層（９１）は、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。また、反射層（９１）は、導光板の対向面に一体化されていてもよいし、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。
【００８８】
本発明の偏光光源装置は、本発明の光学素子を有しているので、優れた輝度向上効果を奏し、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。
【００８９】
７）液晶表示装置
本発明の液晶表示装置は、本発明の偏光光源装置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、本発明の偏光光源装置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。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、例えば、ＴＮ（ＴｗｉｓｔｅｄＮｅｍａｔｉｃ）型、ＳＴＮ（ＳｕｐｅｒＴｗｉｓｔｅｄＮｅｍａｔｉｃ）型、ＨＡＮ（ＨｙｂｒｉｄＡｌｉｇｎｅｄＮｅｍａｔｉｃ）型等が挙げられる。
【００９０】
また、液晶表示装置を構成する液晶セルは特に制限されず、従来公知のものを使用できる。例えば、薄膜トランジスタ型に代表されるアクティブマトリクス駆動型のもの、ツイストネマチィック型やスーパーツイストネマチィック型に代表される単純マトリクス駆動型のもの等の適宜なタイプの液晶セルが挙げられる。
【００９１】
本発明の液晶表示装置の例を図６に示す。図６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６中、３２は液晶表示セル、２２ｂは偏光板、９２ａ、９２ｂは拡散板である。なお、拡散板（９２ａ，９２ｂ）は省略することもできる。また、広帯域１／４波長板（１０ａ）と液晶表示セル（３２）との間に偏光板をさらに設置してもよい。図中、拡散板（９２ａ、９２ｂ）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。
【００９２】
本発明の液晶表示装置は、本発明の光学素子を有する偏光光源装置を備えているので、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。
【００９３】
【実施例】
以下、実施例及び比較例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。
レターデーション値、偏光特性については自動複屈折計（王子計測器社製、ＫＯＢＲＡ−２１）を用いて測定した。
フィルムの残留揮発性成分量については、ガスクロマトグラフィーを用いて測定し、沸点１５０℃以下の成分の合計量として計算した。
【００９４】
（製造例１）
脂環式構造含有重合体樹脂（ＺＥＯＮＯＲ１４２０、日本ゼオン社製；Ｔｇ１３５℃、飽和吸水率０．０１％以下）のペレットを、空気を流通させた熱風乾燥器を用いて７０℃で２時間乾燥した後、６５ｍｍφのスクリューを備えた樹脂溶融混練機を有するＴダイ式フィルム溶融押出し成形機を使用し、溶融樹脂温度２７０℃、Ｔダイの幅５００ｍｍの成形条件で、厚さ１００μｍ、長さ３００ｍのフィルムを押出成形した。
【００９５】
（製造例２）
製造例１で得られたフィルムを図７に示すテンター延伸装置に導入し、延伸温度１３５℃、延伸倍率１．５倍で連続的に斜め延伸を施して、フィルムの幅方向と延伸配向方向とのなす角度が平均１５度の延伸フィルムを作成した。この延延伸装置は、左右のフィルム保持手段（２００）を同じ速度で移動させつつ、その軌跡を左右で非対称にすることにより、フィルム（１９０）の幅方向から延伸配向方向を傾斜させることを可能にしている。得られたフィルムを左右両端１５ｃｍ幅の部分を切断して除き、幅４５ｃｍ、長さ２００ｍの長尺の延伸フィルムを得た。得られた延伸フィルムの残留揮発性成分量は０．０１重量％以下であった。このフィルムの波長５５０ｎｍで測定したレターデーションは２７５ｎｍであり、波長５５０ｎｍで１／２波長板の機能を有するものであった。波長４５０ｎｍで測定したレターデーションは２６６．３ｎｍであって、波長４５０ｎｍのレターデーション値〔Ｒｅ（４５０）〕と波長５５０ｎｍのレターデーション値〔Ｒｅ（５５０）〕との比Ｒｅ（４５０）／Ｒｅ（５５０）は１．００５であった。また、遅相軸とフィルム幅方向とのなす角度は平均１５度であった。このフィルムを以下１／２波長板（Ａ）という。
【００９６】
（実施例１）広帯域１／４波長板原反の製造
製造例２で得られた１／２波長板（Ａ）の片面に対し、コロナ放電処理装置を用いて連続的にコロナ放電処理を行った。次いでコロナ放電処理した面に、ステロイド変性ポリアミック酸の希釈液を１μｍの厚さに塗布した。塗布層を６０℃の温風で連続的に乾燥（平均処理時間が２分間になるように調整）し、次いで連続ラビング装置を用いて、フィルムの幅方向とラビング方向とのなす角度が７５度になるようにラビング処理を行って、垂直配向膜を形成した。
【００９７】
垂直配向膜の上に、下記化学式１に示すディスコティック液晶性化合物（１）３２．６重量％、セルロースアセテートブチレート０．７重量％、変性トリメチロールプロパントリアクリレート（２）３．２重量％、増感剤（３）０．４重量％、光重合開始剤（４）１．１重量％、及びメチルエチルケトン６２．０重量％を含む硬化性組成物を、ダイコーターを用いて１．３μｍの厚さに連続的に塗布すると共に、引き続き５００ｗ／ｃｍ^２の照度の水銀ランプで連続的に紫外線を照射（平均照射時間３秒に調整）して、液晶化合物の固定化膜を形成した。このようにして、長尺の広帯域１／４波長板原反（Ｂ）を得た。
【００９８】
【化１】

【００９９】
得られた広帯域１／４波長板から、部分的に光学異方性フィルム層を削り落として、液晶化合物の固定化膜の部分だけを取り出した。この部分のレターデーション値は波長５５０ｎｍで１３７．５ｎｍ、遅相軸の方向と幅方向とのなす角度は７５度であった。
【０１００】
得られた広帯域１／４波長板原反（Ｂ）は、波長４５０ｎｍにおけるレターデーション値が１１０．３ｎｍ（Ｒｅ／λ≒０．２４３）、波長５５０ｎｍにおけるレターデーション値が１３７．５ｎｍ（Ｒｅ／λ≒０．２５０）、波長６５０ｎｍにおけるレターデーション値が１５６．０ｎｍ（Ｒｅ／λ≒０．２４０）であり、広い波長領域において、１／４波長の位相差を与えるものであった。
【０１０１】
（実施例２）広帯域円偏光板原反の製造
上記で得た長尺の広帯域１／４波長板原反（Ｂ）と、長尺の直線偏光板（幅方向が偏光透過軸）とを、粘着剤層を介してロール・トゥ・ロールで貼り合わせ、長尺の広帯域円偏光板原反を得た。このとき、直線偏光板と貼り合わせるのは広帯域１／４波長板原反（Ｂ）の１／２波長板（Ａ）側である。得られた広帯域円偏光板の偏光特性を測定したところ、波長４５０ｎｍ、５５０ｎｍ、６５０ｎｍにおいて、ほぼ完全な円偏光が達成されていた。
【０１０２】
（実施例３）反射型液晶表示装置の製造
上記で得た広帯域円偏光板原反を、チップに切り出し、裏面に反射板を有する液晶表示素子上に、広帯域１／４波長板原反（Ｂ）側の面が該液晶表示素子に対面するように設置して反射型液晶表示装置を製造した。
反射型液晶表示装置に表示される画像を観察したところ、全面を白表示とした場合に表示に着色は見られず、全面を黒表示とした場合にも光漏れや着色は見られず、良好なカラーバランスとコントラストを有するものであった。
【０１０３】
（製造例３）コレステリック液晶性共重合体１の製造
下記化学式（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回再沈精製して、重量平均分子量７０００の共重合体１を得た。この共重合体１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。
【０１０４】
【化２】

【０１０５】
（製造例４）コレステリック液晶性共重合体２の製造
前記化学式（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、上記製造例３と同様にして重量平均分子量７５００の共重合体２を得た。この共重合体２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。
【０１０６】
（実施例４）光学素子原反の製造
実施例１で得た長尺の広帯域１／４波長板原反（Ｂ）の１／４波長板側に、ポリビニルアルコールの水／メタノ一ル溶液をダイコーターを用いて連続的に塗布し、塗布層を６０℃の温風で連続的に乾燥（平均処理時間が４分間になるように調整）し、次いで連続ラビング装置を用いて、フィルムの長手方向とラビング方向が平行になるようにラビング処理を行って、厚さ０．５μｍの配向膜を形成した。
【０１０７】
次に、この配向膜上に、製造例３で得た共重合体１の１０重量％塩化メチレン溶液をダイコーターにて連続的に塗布し、乾燥後１２５℃で連続的に加熱配向処理（処理時間が１５分間になるように調整）した後、室温まで冷却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であった。次いで共重合体１及び２の重量比１：１の混合物、共重合体２の層を、上記と同様にして形成し、配向を固定化した。
得られた積層体のコレステリック液晶層側から光を照射し、反射光の偏光特性を測定したところ、波長４５０ｎｍ、５５０ｎｍ、６５０ｎｍにおいて、ほぼ完全な左円偏光であった。また、透過光は波長４５０ｎｍ、５５０ｎｍ、６５０ｎｍにおいてほぼ強度の等しい直線偏光であった。このようにして、広帯域１／４波長板と広帯域円偏光分離層からなる、長尺の光学素子原反（Ｃ）を得た。
【０１０８】
（実施例６）液晶表示用バックライト装置の製造
次に、微細プリズム構造を形成した導光板の側面に直径３ｍｍの冷陰極管を配置し、銀蒸着のポリエステルフィルムからなる光源ホルダにて陰極管を包囲し、導光板の下面に銀蒸着のポリエステルフィルムからなる反射シートを配置してなるサイドライト型面光源装置を用意した。
【０１０９】
次いで、この面光源装置の導光板の上面に、シリカ粒子を含有し、表面が微細凹凸構造の拡散シートを配置し、その上に実施例５で得られた光学素子原反を裁断して得られた光学素子を配置したバックライト装置を用意した。このバックライト装置は、正面輝度にはムラがなく、面全体に均一な出光をしていた。また、出射光に色つきは見られず、均一な白色光であった。
また、このバックライト装置について、波長４００〜７００ｎｍで正面出射光に対する平均偏光度を測定したところ、９４％であった。光源の利用率は，本発明の光学積層体の代わりに偏光板を単独で使用した場合の１．６倍であった。
【０１１０】
【発明の効果】
本発明によれば、広い波長領域において１／４波長の位相差を与えることができるとともに、ロール・トゥ・ロール方式での製造が可能であって、生産効率に優れ、かつ、原材料の有効利用が図れる広帯域１／４波長板原反及びその製造方法が提供される。
本発明によれば、長尺の広帯域１／４波長板原反を有する、生産効率に優れた長尺の円偏光板原反が提供される。
また、本発明によれば、円偏光分離層と本発明の広帯域１／４波長板原反とを積層してなる光学積層体である光学素子原反、並びにこの光学素子原反を裁断して得られ、優れた輝度向上効果を発揮し、かつ、長期にわたって安定した輝度向上効果を発揮する光学素子を備える偏光光源装置及び液晶表示装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の広帯域１／４波長板原反の層構造断面図である。
【図２】本発明の広帯域円偏光板原反の層構造断面図である。
【図３】本発明の広帯域円偏光板を備えた反射型液晶表示装置の層構成断面図である。
【図４】本発明の光学積層体の層構成断面図である。（ａ）は、円偏光分離層が１層である例、（ｂ）は円偏光分離層が３層からなる例、（ｃ）は、円偏光分離層が、螺旋のピッチが厚さ方向に対して連続的に変化する構造をもつコレステリック液晶層からなる例である。
【図５】本発明の偏光光源装置の層構成断面図である。
【図６】本発明の液晶表示装置の層構成断面図である。
【図７】実施例で用いた延伸装置の概念図である。
【符号の説明】
１０…広帯域１／４波長板原反、１０ａ…広帯域１／４波長板、１１…熱可塑性樹脂を延伸して得られた光学異方性フィルムからなる１／２波長板、１２…配向膜、１３…液晶化合物の固定化膜の層からなる１／４波長板、２０…広帯域円偏光板原反、２０ａ…広帯域円偏光板、２１…接着剤層、２２…偏光層、２２ｂ…偏光板、３１…円偏光分離層、３２…液晶表示セル、３３ａ，３３ｂ…偏光膜、３３ｃ…偏光板、４０Ａ，４０Ｂ，４０Ｃ…光学素子原反、４０ａ…光学素子、５１ａ、５１ｂ，５１ｃ，５１ｄ…コレステリック液晶層、６１…光源、７１…光源ホルダー、８１…導光板、９１…反射層、９２ａ，９２ｂ…拡散板、１００…下基板、１１０…反射電極、１２０…下配向膜、１３０…液晶層、１４０…上配向膜、１５０…透明電極、１６０…上基板、１７０…フィルム、２００…フィルム保持手段[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides an elongated raw material for a wide-band quarter-wave plate and a method for producing the same, which provide a phase difference of 1/4 wavelength over the entire wavelength region to be used, and a wide-band circularly polarized light using the raw material for the broad-band quarter-wave plate. The present invention relates to a sheet material, an optical element material, and a display device.
[0002]
[Prior art]
Quarter-wave plates that exhibit a phase difference of 1/4 with respect to the wavelength of light used, and circular polarizers obtained by laminating a quarter-wave plate and a linear polarizer are used for display devices such as liquid crystal displays. It is used for many applications such as optical members. Above all, an original broadband quarter-wave plate and a broadband circularly polarizing plate that exhibit a quarter-wave phase difference over the entire wavelength region to be used are useful as optical members for full-color displays.
[0003]
Conventionally, as a method for obtaining such a quarter-wave plate having such a broadband property, two retardation films made of a stretched polymer film are placed on a slow axis (a direction in which the refractive index is maximized in a plane). ) Are laminated at a specific angle (Patent Documents 1 to 4).
[0004]
However, in order to obtain a broadband quarter-wave plate by such a method, chips obtained by cutting two retardation films must be laminated so as to match the intersection angle of the slow axis. When used for display members of various sizes, it is necessary to produce a plurality of sizes from the stage of producing the chip of the retardation film, which has been a factor of increasing the complexity of the process and increasing the cost. When a broadband polarizing plate is to be obtained by laminating a broadband quarter-wave plate and a linear polarizing plate obtained by the above method, the polarization transmission axis of the polarizing plate and the slow axes of the two retardation films are set as follows. However, they must be laminated so that they intersect each other at a specific angle, which further complicates the process.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-5-27118
[Patent Document 2]
JP-A-5-100114
[Patent Document 3]
JP-A-10-68816
[Patent Document 4]
JP-A-10-90521
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above-described conventional technology, and has a wide band 1/4 wavelength plate raw material having a sufficient wide band property and capable of supporting any size. It is an object of the present invention to provide a method for efficiently manufacturing a 波長 wavelength plate raw material at low cost, and to provide a broadband circularly polarizing plate raw material, an optical element raw material and a display device using the broadband ４ wavelength plate raw material. I do.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present inventors formed an alignment film on the surface of a long optically anisotropic film having a predetermined retardation obtained by stretching a thermoplastic resin film, and forming a predetermined film on the alignment film. Long film having excellent function as a wide-band quarter-wave plate by forming a liquid crystal compound-immobilized film functioning as a retardation layer having retardation (broad band quarter-wave plate raw material) Is continuously and efficiently obtained. Ii) By laminating a long polarizing layer by roll-to-roll on the obtained long broadband quarter-wave plate raw material, a long sheet having excellent optical properties is obtained. And that a display device using a broadband circularly polarizing plate obtained by cutting the same into a predetermined size and shape can be efficiently obtained, and iii) the obtained broadband quarter-wave plate Laminated circularly polarized light separation layer on raw material By doing so, it is possible to efficiently manufacture an optical element raw material excellent in brightness enhancement effect and a polarized light source device and a liquid crystal display device using an optical element obtained by cutting this optical element raw material into a predetermined size and shape. They have found that they can do this and have completed the present invention.
[0008]
Thus, according to the first aspect of the present invention, an optically anisotropic layer A having a retardation measured at a wavelength of 550 nm of 250 to 300 nm and an optically anisotropic layer B having a retardation measured at a wavelength of 550 nm of 125 to 150 nm And at least one of the optically anisotropic layers A or B is an optically anisotropic film obtained by stretching a thermoplastic resin film, and the other is A broadband 1/4 wavelength plate original comprising a liquid crystal compound-immobilized film is provided.
[0009]
In the raw material of the broadband quarter-wave plate of the present invention, the angle between the slow axis of the optically anisotropic layers A and B and the width direction of the laminate is in the range of 1 to 89 degrees. It is preferable that the anisotropic layers A and B are laminated such that the angle between the slow axes of the anisotropic layers A and B is in the range of 50 to 70 degrees.
In the broadband quarter-wave plate raw material of the present invention, the optically anisotropic layer A is obtained by stretching a thermoplastic resin film, and the angle between the slow axis and the width direction of the laminate is 10 to 20. It is preferably in the range of degrees.
[0010]
According to the second aspect of the present invention, (i) a long optically anisotropic film obtained by continuously stretching a thermoplastic resin film and having a retardation measured at a wavelength of 550 nm in the range of 250 to 300 nm. An alignment film that has been subjected to an alignment treatment in a direction in which the angle between the optically anisotropic film and the slow axis of the optically anisotropic film is 50 to 70 degrees is formed thereon, and the retardation measured at a wavelength of 550 nm is 125 on the alignment film. A long film having a retardation measured at a wavelength of 550 nm in the range of 125 to 150 nm, obtained by forming an immobilized film of a liquid crystal compound having a thickness of from 150 to 150 nm, or (ii) continuously stretching a thermoplastic resin film. On the optically anisotropic film of (1), an alignment film that has been subjected to an alignment treatment in a direction in which the angle between the optically anisotropic film and the slow axis is 50 to 70 degrees is formed, and a wavelength of 550 nm is formed on the alignment film. In retardation measured to form an immobilized film of the liquid crystal compound is 250 to 300 nm, is either method of broadband quarter wavelength plate source long is provided.
[0011]
In the method for producing a long continuous-wave quarter-wave plate raw material according to the present invention, a letter measured at a wavelength of 550 nm of a long optically anisotropic film obtained by continuously stretching a thermoplastic resin film. It is preferable that the varnish has a thickness of 250 to 300 nm and the angle between the slow axis and the width direction of the film is in the range of 10 to 20 degrees.
[0012]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a long-form wide-band circularly polarizing plate obtained by laminating a polarizing layer on the wide-band quarter-wave plate of the present invention.
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a display device including a broadband circularly polarizing plate obtained by cutting the original broadband circularly polarizing plate of the present invention into a predetermined size and shape.
According to the fifth aspect of the present invention, there is provided a long optical element raw material obtained by laminating a circularly polarized light separating layer on the broadband 波長 wavelength plate raw material of the present invention.
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a polarized light source device including an optical element obtained by cutting the raw optical element of the present invention into a predetermined size and shape.
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a liquid crystal display device including the polarized light source device of the present invention.
[0013]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail.
1) Broadband 1/4 wavelength plate material
The raw material of the broadband quarter-wave plate of the present invention includes an optically anisotropic layer A having a retardation of 250 to 300 nm measured at a wavelength of 550 nm and an optically anisotropic layer having a retardation of 125 to 150 nm measured at a wavelength of 550 nm. And an optically anisotropic film obtained by stretching a thermoplastic resin film, and one of the optically anisotropic layers A and B, It is characterized in that one of them is made of a liquid crystal compound fixing film.
[0014]
Here, that the retardation is in the range of 250 to 300 nm means that the film has a function of a half-wave plate that gives a phase difference of substantially a half wavelength at a wavelength of 550 nm. Further, the fact that the retardation is in the range of 125 to 150 nm means that it has a function of a quarter wavelength plate that gives a phase difference of substantially quarter wavelength at a wavelength of 550 nm (hereinafter, each has a function of 1/150). These are called a two-wave plate and a quarter-wave plate. In this case, the quarter-wave plate is used separately from the broadband quarter-wave plate of the present invention.
[0015]
Further, the broadband quarter-wave plate referred to in the present invention is a quarter-wave plate that gives a phase difference of substantially a quarter wavelength over the entire wavelength range to be used, for example, the entire range of 430 to 680 nm of the visible light region. It is. Here, “providing a phase difference of substantially １／ wavelength” means that the ratio Re / λ between the retardation Re and the wavelength λ at the wavelength λ is 0.22 to 0.28, preferably 0.23 to 0. .27, more preferably in the range of 0.24 to 0.26.
[0016]
(1) Optically anisotropic film
The optically anisotropic film used for the raw material of the broadband 波長 wavelength plate of the present invention is obtained by stretching a film made of a thermoplastic resin. The thermoplastic resin constituting the thermoplastic resin film is not particularly limited as long as it has good transparency, and includes an alicyclic structure-containing polymer resin, an olefin-based polymer, a polycarbonate-based polymer, and a polyester-based polymer. , Polysulfone-based polymers, polyethersulfone-based polymers, polystyrene-based polymers, polyolefin-based polymers, polyvinyl alcohol-based polymers, cellulose acetate-based polymers, polyvinyl chloride-based polymers, polymethacrylate-based polymers, and the like. Can be Among these, the alicyclic structure-containing polymer resin and the olefin polymer are preferable because the hygroscopicity is small, and the dimensional change due to the moisture absorption and the change in the optical characteristics due thereto are small, and the obtained optically anisotropic film is obtained. From the viewpoint that the wavelength dispersibility of the retardation can be reduced, an alicyclic structure-containing polymer resin is more preferable.
[0017]
The alicyclic structure-containing polymer resin has an alicyclic structure in a repeating unit of the polymer resin. In the present invention, any of a polymer resin having an alicyclic structure in a main chain and a polymer resin having an alicyclic structure in a side chain can be used.
[0018]
Examples of the alicyclic structure include a cycloalkane structure and a cycloalkene structure, and a cycloalkane structure is preferable from the viewpoint of thermal stability and the like. The number of carbon atoms constituting the alicyclic structure is not particularly limited, but is usually 4 to 30, preferably 5 to 20, and more preferably 5 to 15. When the number of carbon atoms constituting the alicyclic structure is in this range, a stretched film having excellent heat resistance and flexibility can be obtained.
[0019]
The proportion of the repeating unit having an alicyclic structure in the polymer resin having an alicyclic structure is appropriately selected according to the purpose of use, but is usually 50% by weight or more, preferably 70% by weight or more, more preferably 90% by weight or more. If the number of repeating units having an alicyclic structure is too small, heat resistance is undesirably reduced. The repeating unit other than the repeating unit having an alicyclic structure in the alicyclic structure-containing polymer resin is appropriately selected according to the purpose of use.
[0020]
Examples of the alicyclic structure-containing polymer resin include (a) a norbornene-based polymer, (b) a monocyclic olefin-based polymer, (c) a cyclic conjugated diene-based polymer, and (d) a vinyl alicyclic hydrocarbon. Polymers and their hydrogenated products are exemplified. Among these, a norbornene-based polymer is more preferable from the viewpoint of transparency and moldability.
[0021]
Examples of the norbornene-based polymer include a ring-opening polymer of a norbornene-based monomer, a ring-opening copolymer of a norbornene-based monomer and another monomer capable of ring-opening copolymerization, and hydrogenated products thereof, norbornene-based polymers. Examples include an addition polymer of a monomer, and an addition copolymer of another monomer copolymerizable with a norbornene-based monomer. Among these, a hydrogenated ring-opening polymer of a norbornene-based monomer is most preferable from the viewpoint of transparency.
The alicyclic structure-containing polymer resin is a known polymer disclosed in, for example, JP-A-2002-321302.
[0022]
The long optically anisotropic film used in the present invention is obtained by substantially uniaxially stretching an unstretched film made of the above resin.
An unstretched film can be obtained by molding a resin into a film. The method for molding the resin into a film is not particularly limited, and a known molding method can be employed. For example, a heat-melt molding method, a solution casting method and the like can be mentioned, but a heat-melt molding method is preferred from the viewpoint of productivity and not to allow volatile components such as a solvent to remain in the film.
[0023]
The hot melt molding method can be classified into a melt extrusion molding method, a press molding method, an inflation method, an injection molding method, a blow molding method and the like. Among these, it is preferable to use a melt extrusion molding method in order to obtain a stretched film having excellent mechanical strength and surface accuracy.
The molding conditions are appropriately selected depending on the purpose of use and the molding method. In the case of the melt extrusion molding method, the cylinder temperature is preferably in the range of 100 to 600 ° C, more preferably 150 to 350 ° C.
[0024]
The thickness of the unstretched film can be appropriately selected according to the intended use of the obtained stretched film. In order to obtain a homogeneous stretched film by a stable stretching process, the thickness is preferably from 10 to 300 µm, more preferably from 30 to 200 µm.
[0025]
In the case of producing an unstretched film, other additives can be added as long as the object of the present invention is not impaired. Other additives to be used include inorganic fine particles, a lubricant, a plasticizer, a deterioration inhibitor, an antioxidant and the like.
[0026]
The method of stretching the unstretched film is not particularly limited as long as it is a method of substantially performing uniaxial stretching, and a conventionally known method can be employed. Examples of the stretching method include a method of uniaxially stretching in a longitudinal direction using a difference in peripheral speed between rolls, a method of uniaxially stretching in a lateral direction using a tenter stretching machine, and an unbalance method in which stretching ratios in the longitudinal and transverse directions are different. Examples of the method include multiaxial stretching such as axial stretching.
[0027]
In addition, from the necessity of designing an optical device using a wide-band quarter-wave plate obtained by cutting the original wide-band quarter-wave plate, the slow axis of the quarter-wave plate (laminated When it is desired to arbitrarily set the direction of the synthetic slow axis (body), it is also possible to perform a so-called oblique stretching process in which the stretching orientation direction can be inclined from the width direction of the film during stretching. The desired inclination angle can be selected within a range of 1 to 89 degrees, but is usually within a range of 5 to 45 degrees.
[0028]
In particular, in the case where a long broadband circularly polarizing plate raw material is obtained by successively laminating a polarizing layer on the raw material of the broadband quarter-wave plate of the present invention by roll-to-roll, the retardation of the optically anisotropic film is reduced. The phase axis needs to be laminated so as to intersect the polarization transmission axis of the polarizing layer (usually in the width direction of the polarizing layer) at a specific angle. That is, it is necessary to perform the oblique stretching so that the slow axis of the long optically anisotropic film is inclined at a specific angle from the width direction of the film. When the optically anisotropic film is a half-wave plate, its inclination angle is in the range of 10 to 20 degrees, preferably 13 to 17 degrees from the film width direction, and when the optically anisotropic film is a quarter-wave plate, it is 70 to 70 degrees. 80 degrees, preferably in the range of 73 to 77 degrees. The optically anisotropic film is preferably a half-wave plate from the viewpoint that the retardation and the control of the alignment axis can be controlled with high accuracy.
[0029]
The method of oblique stretching is not particularly limited as long as it can be continuously stretched in a direction at an angle of 1 to 89 degrees with respect to the width direction and can tilt the orientation axis of the polymer at a desired angle. A known method can be adopted. For example, JP-A-50-83482, JP-A-2-113920, JP-A-3-182701, JP-A-2000-9912, JP-A-2002-86554, and JP-A-2002-22944. And the like.
[0030]
The temperature at the time of stretching is usually between (Tg−30) ° C. and (Tg + 60) ° C., preferably (Tg−10) ° C., where Tg is the glass transition temperature of the resin constituting the unstretched film. (Tg + 50) ° C., more preferably Tg ° C. to (Tg + 20) ° C. The stretching ratio is usually 1.01 to 30 times, preferably 1.01 to 10 times, more preferably 1.01 to 5 times.
[0031]
In order to provide a retardation of substantially 1/4 wavelength in a wide range of visible light in the raw material of the broadband 1/4 wavelength plate of the present invention, the wavelength dispersion of retardation of the optically anisotropic film is required. Is preferably small. Specifically, the ratio Re (450) / Re (550) between the retardation [Re (450)] measured at a wavelength of 450 nm and the retardation [Re (550)] measured at a wavelength of 550 nm is 1.05 or less. It is preferably, and particularly preferably 1.01 or less.
[0032]
Further, the saturated water absorption of the optically anisotropic film is preferably 0.1% or less, more preferably 0.01% or less, and the residual volatile component amount is preferably 0.1% by weight or less, more preferably 0% by weight or less. 0.01% by weight or less. If the optically anisotropic film has high hygroscopicity or a large amount of residual volatile components, the optical performance may be deteriorated during use.
[0033]
In the raw material of the broadband quarter-wave plate of the present invention, the thickness of the stretched film is preferably 5 to 270 µm, more preferably 10 to 270 µm. However, the thickness of the film after stretching is determined by the thickness of the film before stretching and the stretching ratio.
[0034]
(2) Optically anisotropic layer composed of a liquid crystal compound fixed film
The optically anisotropic layer comprising a liquid crystal compound immobilized film used for the raw material of the broadband quarter-wave plate of the present invention exhibits liquid crystallinity, and is polymerized or cross-linked by ultraviolet light or heat in the presence of a polymerization initiator or a cross-linking agent. It is obtained by immobilizing a low-molecular weight or high-molecular weight liquid crystal compound having the property of performing the polymerization or a mixture thereof by polymerization or cross-linking reaction in a state of being substantially uniformly aligned.
[0035]
As the liquid crystal compound to be used, a rod-like liquid crystal compound, a discotic liquid crystal compound, or a mixture thereof can be used.
Examples of the rod-like liquid crystal compound include azomethines, azoquinones, cyanobiphenyls, cyanophenyl esters, benzoic esters, cyclohexanecarboxylic acid phenyl esters, cyanophenylcyclohexanes, tolans, cyano-substituted phenylpyrimidines, and alkoxy-substituted compounds. Examples include phenylpyrimidines, phenyldioxane, alkenylcyclohexylbenzonitrile and the like. Further, not only the above-described low-molecular liquid crystal compound but also a polymer rod-like liquid crystal compound can be used. Specific examples of the rod-shaped liquid crystalline compound include polymerizable liquid compositions described in JP-A-7-294735 and JP-A-8-283748.
[0036]
As discotic liquid crystalline compounds, various documents (for example, C. Desrade et al., Mol. Crysr. Liq. Cryst., Vol. 71, page 111 (1981)); edited by The Chemical Society of Japan, quarterly chemical review, No. .22, Liquid Crystal Chemistry, Chapter 5, Chapter 10, Section 2 (1994); B. Kohne et al., Angew. Chem. Soc. Chem. Comm. Page 1794 (1985); J. Zhang et al., J. Am. Chem. Soc., Vol. 116, page 2655 (1994); The polymerization of discotic liquid crystal compounds is described in JP-A-8-27284. In order to fix the discotic liquid crystal compound by polymerization, it is necessary to bond a polymerizable group to the discotic core of the discotic liquid crystal compound via a linking group. Such discotic liquid crystal compounds include, for example, those described in JP-A-2000-284126.
[0037]
It is preferable that the liquid crystal compound constituting the optically anisotropic layer is uniformly aligned in a predetermined direction. The orientation direction is set so that the direction formed by the slow axis of the optically anisotropic film intersects in a range of 50 to 70 degrees, preferably 55 to 65 degrees, and more preferably 58 to 67 degrees.
[0038]
When the optically anisotropic film is a half-wave plate, the retardation of the optically anisotropic layer formed of the liquid crystal compound fixing film is within a range having the function of a quarter-wave plate (that is, a wavelength of 550 nm). When the optically anisotropic film is a quarter-wave plate, it is within the range having the function of a half-wave plate (250-300 nm). For example, as described above, when the optically anisotropic film is a half-wave plate and the angle between the slow axis and the width direction is 10 to 20 degrees, the orientation direction of the liquid crystal compound is relative to the width direction. The angle is 70 to 80 degrees, and the optically anisotropic layer made of the immobilized film has the function of a quarter-wave plate.
[0039]
The thickness of the optically anisotropic layer formed of the liquid crystal compound-immobilized film is not particularly limited, but in order to impart a sufficient function as a quarter-wave plate that gives a quarter-wave retardation to incident light, Usually, it is preferably 0.5 to 50 μm. By setting the type of the liquid crystal compound fixing film and the thickness of the liquid crystal compound fixing film layer to predetermined values, it is possible to obtain a 波長 wavelength plate including the liquid crystal compound fixing film layer.
[0040]
(3) Broadband 1/4 wavelength plate material
The raw material of the broadband quarter-wave plate of the present invention has little phase difference unevenness and is excellent in stability of optical characteristics. The broadband quarter-wave plate of the present invention is a long laminate, which is used as a broadband quarter-wave plate cut out into chips of a predetermined size and shape, for a member for a liquid crystal display device and the like. be able to.
[0041]
FIG. 1 is a structural sectional view of a broadband quarter-wave plate raw material of the present invention. The raw material of the broadband １／ wavelength plate (10) shown in FIG. 1 is an alignment film (10) formed on a long 波長 wavelength plate (11) made of an optically anisotropic film obtained by stretching a thermoplastic resin. 12) is formed, and a 波長 wavelength plate (13) made of a cured film of a liquid crystal compound is further laminated thereon.
[0042]
2) Manufacturing method of broadband 1/4 wavelength plate raw material
According to the method for producing a raw material of a broadband quarter-wave plate of the present invention, an alignment film is formed on a long optically anisotropic film, which is oriented in a direction of 50 to 70 degrees from the direction of the slow axis. And a step of forming an optically anisotropic layer comprising a liquid crystal compound fixing film on the alignment film.
[0043]
In the method for producing a raw material of the broadband quarter-wave plate of the present invention, (i) a thermoplastic resin film obtained by continuous stretching as a long optically anisotropic film, The retardation measured at 550 nm is in the range of 250 to 300 nm, or (ii) the retardation measured at a wavelength of 550 nm obtained by continuously stretching a thermoplastic resin film is in the range of 125 to 150 nm. Use something.
[0044]
When using the optically anisotropic film of (i), the optically anisotropic film was subjected to an orientation treatment such that the angle between the optically anisotropic film and the slow axis was 50 to 70 degrees. An alignment film is formed, and a liquid crystal compound fixed film having a retardation of 125 to 150 nm measured at a wavelength of 550 nm is formed on the alignment film. When the optically anisotropic film (ii) is used, the optically anisotropic film is oriented on the optically anisotropic film in such a direction that the angle with the slow axis of the optically anisotropic film is 50 to 70 degrees. A treated alignment film is formed, and a liquid crystal compound fixed film having a retardation of 250 to 300 nm measured at a wavelength of 550 nm is formed on the alignment film.
[0045]
The method for forming an alignment film on a long optically anisotropic film is not particularly limited, and can be performed by a method according to a conventionally known alignment treatment.
As the alignment film, a polymer film is usually used. The polymer film used for forming the alignment film is not particularly limited, but is preferably an optically isotropic film. Examples of the polymer used for forming the polymer film include polyimide, polyimide amide, polyetherimide, polyester, polyarylate, polyvinyl alcohol, and gelatin. The polymer used for the vertical alignment film may be a mixture of two or more polymers.
[0046]
The polymerization degree of the polymer used for the alignment film is preferably from 200 to 5,000, more preferably from 300 to 3,000. The molecular weight of the polymer is preferably from 9,000 to 200,000, more preferably from 13,000 to 130,000.
[0047]
As the alignment treatment, a rubbing treatment is usually used. The method of rubbing the polymer film is not particularly limited, and can be performed by a conventionally known method. For example, a method of rubbing the surface of the polymer film in a predetermined direction (rubbing) with a cloth or a roll of rayon, nylon, or the like to impart orientation to the polymer film surface is exemplified. Examples of the alignment treatment other than the rubbing treatment include a method of irradiating the polymer film with light such as linearly polarized ultraviolet light from a predetermined direction, a method of stretching the polymer film, and the like. In addition to the polymer film, silicon oxide (SiO 2) ₂ ) Can also be used as the alignment film. In order to efficiently and continuously produce the long and wide 1/4 wavelength plate raw material of the present invention, an alignment film obtained by rubbing a polymer film is preferable.
The thickness of the alignment film is usually 0.005 to 10 μm, preferably 0.01 to 1 μm.
[0048]
The direction of the orientation treatment is set in the range of 50 to 70 degrees, preferably 55 to 65 degrees, more preferably 58 to 62 degrees from the direction of the slow axis of the long optically anisotropic film. When a liquid crystal compound layer is formed on an alignment film, the alignment of the liquid crystal compound generally matches the alignment processing direction of the alignment film. Therefore, a laminate in which the slow axes of the two optically anisotropic layers intersect at a predetermined angle can be efficiently obtained.
[0049]
When a discotic liquid crystal is used as the liquid crystal compound, the discotic liquid crystal molecules are oriented substantially perpendicularly to the plane direction of the film or the laminate (an average inclination angle in a range of 50 to 90 degrees). Is preferred. For that purpose, it is necessary to lower the surface energy of the alignment film by the functional groups of the polymer constituting the alignment film, thereby making the discotic liquid crystal compound stand up. Preferred examples of the functional group that lowers the surface energy of the alignment film include a fluorine atom and a hydrocarbon group having 10 or more carbon atoms. In this case, it is preferable to introduce a fluorine atom or a hydrocarbon group into the side chain rather than the main chain of the polymer in order to make the fluorine atom or the hydrocarbon group exist on the surface of the alignment film. The content of fluorine atoms in the fluorine-containing polymer containing fluorine atoms is preferably 0.05 to 80% by weight, more preferably 0.5 to 65% by weight, and still more preferably 1 to 60% by weight. The hydrocarbon group includes an aliphatic group, an aromatic group, or a combination thereof. The aliphatic group may be cyclic, branched or linear, but is preferably an alkyl group, a cycloalkyl group, an alkenyl group or a cycloalkenyl group. The number of carbon atoms of the hydrocarbon group is preferably 10 to 100, more preferably 10 to 50, and still more preferably 10 to 40.
[0050]
In addition, the main chain of such a polymer preferably has a polyimide structure or a polyvinyl alcohol structure. Polyimide can be generally synthesized by a condensation reaction between a tetracarboxylic acid and a diamine. When a hydrocarbon group is introduced into the polyimide, it is preferable to form a steroid structure on the main chain or side chain of the polyimide. The steroid structure present in the side chain corresponds to a hydrocarbon group having 10 or more carbon atoms and has a function of vertically aligning the discotic liquid crystal compound. Examples of the polyvinyl alcohol include a fluorine-modified polyvinyl alcohol containing a repeating unit containing a fluorine atom in a range of 5 to 80 mol, a modified polyvinyl alcohol having a hydrocarbon group having 10 or more carbon atoms, and the like.
[0051]
The formation of the optically anisotropic layer composed of the liquid crystal compound fixing film can be carried out specifically as follows. First, on a long optically anisotropic film, orientation treatment is performed in a direction in which the angle between the long direction of the optically anisotropic film and the slow axis of the optically anisotropic film is 50 to 70 degrees. An oriented film is formed. Next, an organic solvent solution of a liquid crystal compound is applied on the alignment film of the optically anisotropic film, and the solvent is removed by heating. Next, the liquid crystal compound can be oriented in a predetermined direction by cooling to a temperature at which the liquid crystal compound becomes a liquid crystal state. Further, when the liquid crystal compound is polymerized or cross-linked by ultraviolet light or heat, in the presence of a polymerization initiator or a cross-linking agent in an environment where the liquid crystal state is maintained, by polymerization or cross-linking by ultraviolet light or heat, An immobilization film can be formed.
[0052]
Examples of the organic solvent used for preparing the organic solvent solution of the liquid crystal compound include aromatic hydrocarbons such as toluene and xylene; ethers such as anisole, dioxane, and tetrahydrofuran; methyl isobutyl ketone, methyl ethyl ketone, cyclohexanone, and 2-pentanone. Ketones; alcohols such as n-butanol, 2-butanol, cyclohexanol and isopropyl alcohol; cellosolves such as methyl cellosolve and methyl cellosolve acetate; esters such as ethyl acetate, butyl acetate and methyl lactate; . These can be used alone or in combination of two or more. The concentration at which the liquid crystal compound is dissolved is usually 1 to 70% by weight, preferably 5 to 50% by weight, more preferably 10 to 40% by weight.
[0053]
According to the production method of the present invention, an optically anisotropic film obtained by stretching a thermoplastic resin film, which is a laminate comprising a half-wave plate and a quarter-wave plate , And the other is an optically anisotropic layer composed of a liquid crystal compound-immobilized film, and can efficiently produce a long, broadband quarter-wave plate raw material. The production method of the present invention is suitable for producing the broadband quarter-wave plate raw material of the present invention.
[0054]
3) A long and wide band circularly polarizing plate
The raw material of the broadband circularly polarizing plate of the present invention is a long laminate obtained by laminating a polarizing layer on the raw material of the broadband 波長 wavelength plate of the present invention.
The raw material of the broadband circularly polarizing plate of the present invention includes, for example, a broadband ４ wavelength plate raw material and a polarizing layer, a polarization transmission axis of the polarizing layer, and a half wavelength forming the broadband １／ wavelength plate raw material. It is obtained by laminating such that the slow axes of the plates intersect at an angle of 10 to 20 degrees, preferably 13 to 17 degrees. In the raw material of the broadband circularly polarizing plate of the present invention, the polarizing layer is laminated on the surface side of the half-wave plate of the wide-band quarter-wave plate.
[0055]
The polarizing layer is not particularly limited, and a conventionally known polarizing layer can be used. Examples include an iodine-based polarizing film, a dye-based polarizing film using a dichroic dye, a polyene-based polarizing film, and the like. Among these polarizing films, for example, an iodine-based polarizing film and a dye-based polarizing film can be generally produced by stretching a polyvinyl alcohol-based film and adsorbing iodine or a dichroic dye thereon.
The thickness of the polarizing layer is not particularly limited, but is usually about 20 to 25 μm.
[0056]
Since a polyvinyl alcohol-based polarizing film is generally inferior in strength and durability by itself, it is used as a polarizing plate in which a film made of a resin such as an acetate-based resin such as triacetyl acetate is laminated on both surfaces as a protective layer.
[0057]
The raw material of the broadband circularly polarizing plate of the present invention is obtained by continuously laminating a long polarizing plate comprising a polarizing film and a protective layer, and the raw material of the broadband 波長 wavelength plate of the present invention on a roll-to-roll basis. Obtainable. Further, the raw material of the broadband quarter-wave plate of the present invention may be used in place of one protective layer of the polarizing plate, and may be laminated on a polarizing film with a roll-to-roll via an adhesive or an adhesive layer. It is possible. In this case, one layer of the protective layer of the polarizing plate can be omitted, and the step of laminating the polarizing plate and the raw material of the broadband quarter-wave plate can be omitted. It is.
[0058]
The broadband circularly polarizing plate obtained by cutting the raw material of the broadband circularly polarizing plate of the present invention into a predetermined size and shape has a function as a circularly polarizing plate in a wide wavelength region of the entire visible light region. It can be suitably used for a polarization conversion member of a mold or transflective liquid crystal display device, an antireflection full-surface plate of a liquid crystal display device or an EL display device, or the like.
[0059]
FIG. 2 shows a sectional view of the layer structure of the raw material of the broadband circularly polarizing plate of the present invention. The raw material (20) of the broadband circularly polarizing plate shown in FIG. 2 is provided on the side of the half-wave plate surface (11) of the raw material (10) of the broadband quarter-wave plate of the present invention shown in FIG. 21) and a structure in which a polarizing layer (22) is laminated.
[0060]
The adhesive used for forming the adhesive layer (21) is not particularly limited as long as it is excellent in transparency, and a known adhesive can be used. For example, an adhesive using a base polymer such as a (meth) acrylic base polymer, a butyl rubber base polymer, or a silicone base polymer may be used.
[0061]
4) Display device
The display device of the present invention includes a broadband circularly polarizing plate obtained by cutting the raw material of the broadband circularly polarizing plate of the present invention into a predetermined size and shape. Examples of the display device of the present invention include a reflective liquid crystal display device, a transflective liquid crystal display device, a transmissive liquid crystal display device, a liquid crystal display device having a touch panel, an electroluminescence display device, and the like.
[0062]
In the display device of the present invention, the broadband circularly polarizing plate is installed at an appropriate position according to the device. For example, in the reflective liquid crystal display device shown in FIG. 3, the broadband circularly polarizing plate 20a is installed on the upper substrate (160) with the polarizing layer (22) side up.
[0063]
The reflective liquid crystal display device shown in FIG. 3 includes, in order from the bottom, a lower substrate (100), a reflective electrode (110), a lower alignment film (120), a liquid crystal layer (130), an upper alignment film (140), and a transparent electrode ( 150), an upper substrate (160), a broadband quarter-wave plate (10a), and a polarizing layer (22), and a broadband circularly polarizing plate (20a). The lower substrate (100) and the reflective electrode (110) form a reflector, and the lower alignment film (120) to the upper alignment film (140) form a liquid crystal cell. In the case of color display, a color filter layer is further provided. The color filter layer can be provided between the reflective electrode (110) and the lower alignment film (120) or between the upper alignment film (140) and the transparent electrode (150). In addition, instead of the reflective electrode (110) shown in FIG. 3, a transparent electrode may be used to separately attach a reflective plate. As the reflector used, a metal plate is preferable. If the surface of the reflector is smooth, only the specular reflection component is reflected, and the viewing angle may be narrowed. Therefore, it is preferable to introduce an uneven structure (Japanese Patent No. 2756206) into the surface of the reflector. When the surface of the reflector is flat, a light diffusion film can be attached to one side of the polarizing film.
[0064]
5) Raw material of long optical element
The optical element raw material of the present invention is characterized in that a circularly polarized light separating layer is laminated on the broadband quarter-wave plate raw material of the present invention.
The circularly polarized light separating layer is not particularly limited as long as it has a property of reflecting either right circularly polarized light or left circularly polarized light and transmitting the other light (selective reflection or optical rotation selectivity). Among them, liquid crystals, in particular, cholesteric liquid crystals having a Grand Jean orientation are preferred because of their excellent performance characteristics.
[0065]
A cholesteric liquid crystal layer having a Grandian orientation (hereinafter, simply referred to as a cholesteric liquid crystal layer) is a liquid crystal layer having a regular twisted orientation in which liquid crystal molecules are drawn in a thickness direction while being oriented in a plane direction of the layer. The cholesteric liquid crystal layer has optical rotatory power and selective reflectivity in a specific wavelength range according to the helical pitch (the thickness required for liquid crystal molecules to rotate 360 degrees) and the refractive index anisotropy of the liquid crystal molecules. It is known to exhibit properties (e.g., Fundamentals of Liquid Crystal and Display Applications, Corona, ISBN 4-339-00620-3). Further, the cholesteric liquid crystal layer reflects the circularly polarized light component of the incident light that rotates in the same direction as the twist direction, and the rotational direction of the reflected light is also in the same direction, whereas the circularly polarized light component that rotates in the opposite direction is the same. It has the property of transmitting light.
[0066]
The cholesteric liquid crystal used in the present invention is not particularly limited. For example, an optically active alkyl group such as an optically active 2-methylbutyl group or an optically active 4-methylhexyl group, or an optically active A chiral nematic liquid crystal compound to which an optically active alkoxy group such as a methylbutoxy group is bonded is exemplified. As the cholesteric liquid crystal, a polymer cholesteric liquid crystal is also preferable because it is a solid at room temperature and its chiral physical properties can be fixed.
[0067]
The circularly polarized light separating layer may be a single layer composed of a cholesteric liquid crystal or the like, or a laminate of a substrate and a layer of a substance having selective reflection or optical rotation selectivity (such as cholesteric liquid crystal) formed on the substrate. It may be. The circularly polarized light separating layer preferably has a circularly polarized light separating function over the entire visible light wavelength region. Such a circularly polarized light separating layer is composed of a combination of cholesteric liquid crystal layers with different center wavelengths of light that is selectively reflected, and a single cholesteric liquid crystal layer, with a spiral pitch continuously changing in the thickness direction. And the like.
[0068]
As a method of laminating a plurality of cholesteric liquid crystal layers having different central wavelengths of the selectively reflected light, for example, a method of mere superposition, adhesion via an adhesive or an adhesive, and the like can be mentioned. In addition, the cholesteric liquid crystal layer adjusts the phase of circularly polarized light reflected by each layer to prevent a different polarization state in each wavelength region, and from the viewpoint of increasing the amount of usable polarized light, circularly polarized light in the same direction. It is preferable to combine those reflecting light. In this case, it is more preferable that the cholesteric liquid crystal layers are stacked in a wavelength order based on the center wavelength of the reflected light from the viewpoint of suppressing a wavelength shift at a large viewing angle.
[0069]
As a method of laminating the cholesteric liquid crystal layers in a wavelength order based on the center wavelength of the reflected light, for example, a cholesteric liquid crystal layer having a center reflection wavelength of the selective reflection light of 470 nm, 550 nm, 640 nm, or 770 nm is formed, and these cholesteric liquid crystal layers are formed. A method of laminating a liquid crystal layer via an adhesive layer in the order of the center wavelength of the selectively reflected light is exemplified.
[0070]
As a method for forming a cholesteric liquid crystal layer in which the pitch of the helix changes continuously in the thickness direction, for example, the following method can be mentioned.
First, a compound that isomerizes by irradiation with ultraviolet light of a specific wavelength and becomes a chiralizing agent is irradiated with the specific wavelength so that the intensity of irradiation light is continuously attenuated in the depth direction from the liquid crystal layer surface (ultraviolet irradiation surface) side. Irradiates the liquid crystal layer in a state where the amount of the chiralizing agent is continuously reduced in the depth direction from the surface side, that is, the helical pitch of the liquid crystal is continuously changed in the thickness direction of the liquid crystal layer. After obtaining, the liquid crystal layer is irradiated with ultraviolet light having a wavelength different from the specific wavelength ultraviolet light to cure the entire liquid crystal layer, thereby fixing the state in which the helical pitch changes gradually (SID). '95, Asia Display., P735 (1995), Liquid Crystal, Vol. 2, No. 2, pp. 32-39 (1998) The cholesteric liquid crystal layer obtained has a helical structure continuously in the depth direction. Pitch And has a circularly polarized light separating function in all wavelength bands of the visible light region.
[0071]
Second, a layer of a mixture of chiral and nematogenic monomers with different reactivities is formed on a substrate (or between two parallel substrates), such that the strength for this layer varies across the layer. This is a method of forming an optically active layer (cholesteric liquid crystal layer) having a cholesteric regularity in the pitch of the molecular spiral by irradiating and polymerizing with a light irradiation profile (JP-A-6-281814). This method utilizes a phenomenon in which a monomer having high reactivity diffuses to a position where irradiation intensity is high, and a monomer having low reactivity diffuses to a position where irradiation intensity is low. According to this method, it is possible to form a cholesteric liquid crystal layer in which the pitch of the molecular helix changes depending on the irradiation intensity.
[0072]
Third, a film of a reactive monomer having a cholesteric regularity is formed on the surface of the polymerized liquid crystal compound layer, and the reactive monomer is diffused into the liquid crystal compound layer with a concentration gradient. This is a method of polymerizing a reactive monomer (JP-A-6-281814). According to this method, when the reactive monomer diffuses into the liquid crystal compound layer, the liquid crystal compound layer expands by the concentration of the reactive monomer, and as a result, the pitch of the molecular helix depending on the concentration gradient of the reactive monomer is increased. A changed cholesteric liquid crystal layer can be obtained.
[0073]
Fourth, a non-fluidized layer formed by performing a Grand Jean alignment of a cholesteric liquid crystal polymer containing a monomer containing an optically active group as a component is exposed a plurality of times with an active substance for the optically active group or a linking group thereof, This is a method of forming a cholesteric liquid crystal layer in which the pitch of a molecular helix changes in the thickness direction by continuously changing the content of the optically active group in the thickness direction (JP-A-2001-56409). In this method, for example, when a Schiff base, a urethane bond, a carbonate bond, or the like is used as a linking group, the linking group is easily decomposed by treating with an acid (active substance), and the optically active group is converted into the polymer. This is a method utilizing the phenomenon that the active substance is exposed and the amount of exposure to the active substance is large at the surface portion of the cholesteric liquid crystal polymer layer and decreases as the depth increases.
[0074]
The thickness of the circularly-polarized light separating layer obtained as described above (the total thickness in the case of a plurality of layers) is determined to prevent the disorder of the orientation and the decrease in the transmittance, and to widen the wavelength range of selective reflection (reflection wavelength range). From the viewpoint of the above, it is usually 1 to 50 μm, preferably 2 to 30 μm, more preferably 2 to 10 μm. In the case where a supporting base material is provided, the total thickness including the base material is 20 to 200 µm, preferably 25 to 150 µm, and more preferably 30 to 100 µm.
[0075]
The circularly polarized light separating layer is laminated on the １／ wavelength plate side of the broadband 波長 wavelength plate raw material. As a method of laminating the circularly polarized light separating layer with the broadband quarter-wave plate raw material, (x) a method of providing an alignment film on the broadband quarter-wave plate raw material and forming it directly on it, (y) A method in which a liquid crystal layer is formed on a base film (peeling plate) and transferred to a broadband 波長 wavelength plate raw material, (z) a liquid crystal layer is formed on a separately prepared base film, and the obtained laminate is A method of bonding the material to a broadband 波長 wavelength plate material can be used.
[0076]
In the method (x), the alignment film can be formed, for example, by forming a film of polyimide, polyvinyl alcohol, polyester, polyarylate, polyamideimide, polyetherimide, or the like, and then performing a rubbing treatment with a rayon cloth or the like. The alignment film is made of SiO. ₂ Can be formed by oblique vapor deposition or by stretching a polymer film.
[0077]
Examples of the base film used in the methods (y) and (z) include triacetyl cellulose, polyvinyl alcohol, polyimide, polyarylate, polyester, polycarbonate, polysulfone, polyethersulfone, amorphous polyolefin, modified acrylic polymer, epoxy resin and the like. And a single-layer or laminated film, a glass plate, and the like made of the synthetic resin described above. From the viewpoint of thinning, a synthetic resin film is preferable, and from the viewpoint of improving light use efficiency by preventing a change in polarization state, a film having a small phase difference due to birefringence is preferable.
[0078]
As a method for forming a circularly polarized light separating layer on a base film, for example, a solvent solution of a cholesteric liquid crystal polymer is coated on a base film by a spin coating method, a roll coating method, a flow coating method, a printing method, a dip coating method, a flow coating method. Examples of the method include a method of forming a coating film by a known coating method such as a spreading film forming method, a bar coating method, and a gravure printing method, and performing a drying treatment. Examples of the solvent for the liquid crystal compound-immobilized film include methylene chloride, cyclohexanone, trichloroethylene, tetrachloroethane, N-methylpyrrolidone, and tetrahydrofuran.
[0079]
Further, as a method of forming a circularly polarized light separating layer, a heated melt of a fixed film of a cholesteric liquid crystal compound, preferably a heated melt in a state of exhibiting an isotropic layer, is coated on a base film according to the above-described coating method. A method in which a coating film is formed by the above-described method, and while maintaining the melting temperature as necessary, is further developed into a thin layer and solidified.
[0080]
The temperature of the heat treatment performed to form the cholesteric liquid crystal layer is in a temperature range from the glass transition temperature of the immobilized film of the cholesteric liquid crystal compound to the isotropic phase transition temperature, that is, the temperature at which the immobilized film of the cholesteric liquid crystal compound exhibits liquid crystal. Range. In addition, the orientation state can be fixed by cooling to a temperature lower than the glass transition temperature.
[0081]
In the method of (z), a method of forming a liquid crystal layer on a base film and bonding the obtained laminate to a 波長 wavelength plate is performed by laminating both layers via an adhesive layer made of a transparent adhesive or the like. There is a matching method. Examples of the adhesive used include those using a base polymer such as a (meth) acrylic base polymer, a butyl rubber base polymer, and a silicone base polymer. Among these, a (meth) acrylic base polymer is preferable.
The thickness of the adhesive layer for laminating the circularly polarized light separating layer and the broadband quarter-wave plate raw material is not particularly limited, but is usually about 1 to 50 μm.
[0082]
FIGS. 4A to 4C are cross-sectional views showing the layer structure of the optical element raw material of the present invention obtained as described above. FIG. 4 (a) shows a single-layered structure with an adhesive layer (21) on the quarter-wave plate (13) side of the original broadband quarter-wave plate (10) of the present invention. This is a raw optical element (40A) on which a circularly polarized light separating layer (51) is laminated. FIG. 4B shows that the center wavelength of selective reflection of incident light on the １／ wavelength plate (13) side of the original material of the broadband 波長 wavelength plate via the adhesive layer (21). This is a raw optical element (40B) in which a circularly polarized light separating layer composed of a laminate of three different types of cholesteric liquid crystal layers (51a, 51b, 51c) is laminated. FIG. 4C shows that the spiral pitch continuously changes in the thickness direction on the quarter-wave plate (13) surface side of the broadband quarter-wave plate raw material (10). This is a raw optical element (40C) in which a cholesteric liquid crystal layer (51d) having the following structure is laminated via an adhesive layer (21).
[0083]
The raw optical element of the present invention can further have a layer having another function such as a diffusion layer, a prism layer, or a lens layer on the incident surface side, and can be laminated on the incident surface side or the output surface side, depending on the application. . The diffusion layer, prism layer and lens layer are not particularly limited, and can be formed by a conventionally known method.
[0084]
The optical element obtained by cutting the original optical element fabric of the present invention into a predetermined size and shape is used in combination with an appropriate surface light source such as a sidelight type light guide plate to be reflected by the circularly polarized light separating layer. By depolarizing circularly polarized light and reusing it as output light, reflection loss can be eliminated. In addition, the phase of the emitted light is controlled through a broadband quarter-wave plate laminated on a circularly polarized light separating layer, and converted into a state containing a large amount of a linearly polarized light component that is transparent to the polarizing plate, so that the absorption loss of the polarizing plate is reduced. Can be prevented and the luminance can be improved.
[0085]
6) Polarized light source device
A polarized light source device according to the present invention includes an optical element obtained by cutting the original optical element of the present invention into a predetermined size and shape. The polarized light source device of the present invention includes a light reflecting layer, a light source, and the optical element of the present invention. Light emitted from the light source enters from the circularly polarized light separating layer side of the optical element and is reflected by the circularly polarized light separating layer. It is preferable that the light reflecting layer, the light source, and the optical element are arranged so that is reflected by the light reflecting layer and re-enters the optical element.
[0086]
FIG. 5 shows an example of the polarized light source device of the present invention. In FIG. 5, reference numeral 61 denotes a light source, 71 denotes a light source holder, 81 denotes a light guide plate, 91 denotes a reflection layer, and 40a denotes a long optic formed by laminating a circularly polarized light separation layer 31 and a broadband quarter-wave plate raw material 10. An optical element obtained by cutting the element raw material, 22b is a polarizing plate. Light from the light source (61) disposed on the side surface enters the light guide plate (81) and exits upward (on the side of the circularly polarized light separating layer 31). One of the left and right circularly polarized lights is transmitted through the light incident on the circularly polarized light separating layer (31), and the other circularly polarized light is reflected and reenters the light guide plate (81). The light that has re-entered the light guide plate (81) is reflected by the lower reflective layer (91), re-enters the circularly polarized light separating layer (31), and is again separated into transmitted light and reflected light. Thereby, the light emitted from the light source (61) can be effectively used, and the effect of improving the luminance can be obtained.
[0087]
The light source (61) is not particularly limited, and a conventionally known light source can be used. As the light guide plate (81), a light guide plate (a wedge type) whose side end portion facing the incident surface has a thickness smaller than that of the incident surface is preferable. Further, a structure having fine prismatic irregularities is preferable from the viewpoint of excellent emission efficiency from the emission surface, excellent perpendicularity to the emission surface, and effective use of the emitted light. The light guide plate (81) can be formed of a transparent material such as a norbornene-based polymer, polymethyl methacrylate, polycarbonate, and polystyrene. The reflection layer (91) can be appropriately formed of a plating layer, a metal deposition layer, a metal foil, a metal deposition sheet, a plating sheet, or the like. Further, the reflection layer (91) may be integrated with the opposing surface of the light guide plate, or may be formed as a reflection sheet or the like so as to overlap with the light guide plate.
[0088]
Since the polarized light source device of the present invention has the optical element of the present invention, it has an excellent luminance improving effect, and can exhibit this luminance improving effect stably for a long period of time.
[0089]
7) Liquid crystal display
A liquid crystal display device according to the present invention includes the polarized light source device according to the present invention. In general, a liquid crystal display device can be manufactured by combining a liquid crystal cell functioning as a liquid crystal shutter with components such as a driving device, a polarizing plate, a backlight, and, if necessary, a compensating retardation plate. . The liquid crystal display device of the present invention is not particularly limited except that the polarized light source device of the present invention is used, and can be manufactured by a method according to a conventional method. The liquid crystal mode used is not particularly limited. Examples of the liquid crystal mode include a TN (Twisted Nematic) type, an STN (Super Twisted Nematic) type, and a HAN (Hybrid Aligned Nematic) type.
[0090]
The liquid crystal cell constituting the liquid crystal display device is not particularly limited, and a conventionally known liquid crystal cell can be used. For example, a liquid crystal cell of an appropriate type such as an active matrix driving type represented by a thin film transistor type, a simple matrix driving type represented by a twisted nematic type or a super twist nematic type, and the like can be given.
[0091]
FIG. 6 shows an example of the liquid crystal display device of the present invention. The liquid crystal display device shown in FIG. 6 uses the polarized light source device of the present invention in a backlight system. In FIG. 6, 32 is a liquid crystal display cell, 22b is a polarizing plate, and 92a and 92b are diffusion plates. Note that the diffusion plates (92a, 92b) can be omitted. Further, a polarizing plate may be further provided between the broadband quarter-wave plate (10a) and the liquid crystal display cell (32). In the drawing, the diffusion plates (92a, 92b) are not particularly limited, and conventionally known diffusion plates can be used.
[0092]
Since the liquid crystal display device of the present invention includes the polarized light source device having the optical element of the present invention, an excellent luminance improving effect can be obtained, and the luminance improving effect can be stably exhibited for a long period of time. .
[0093]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to these Examples.
The retardation value and the polarization characteristics were measured using an automatic birefringence meter (KOBRA-21 manufactured by Oji Scientific Instruments).
The amount of residual volatile components of the film was measured using gas chromatography, and calculated as the total amount of components having a boiling point of 150 ° C. or lower.
[0094]
(Production Example 1)
Pellets of an alicyclic structure-containing polymer resin (ZEONOR 1420, manufactured by Zeon Corporation; Tg 135 ° C, saturated water absorption 0.01% or less) are dried at 70 ° C for 2 hours using a hot air dryer through which air is passed. Then, using a T-die type film melt extruder having a resin melt kneader equipped with a screw of 65 mmφ, at a molten resin temperature of 270 ° C. and a molding condition of a T-die width of 500 mm, a thickness of 100 μm and a length of 300 m Was extruded.
[0095]
(Production Example 2)
The film obtained in Production Example 1 was introduced into a tenter stretching apparatus shown in FIG. 7, and was subjected to continuous oblique stretching at a stretching temperature of 135 ° C. and a stretching ratio of 1.5 times. An oriented film having an average angle of 15 degrees was formed. This stretching apparatus can tilt the stretching direction from the width direction of the film (190) by moving the left and right film holding means (200) at the same speed and making the trajectory asymmetrical in the left and right directions. I have to. The obtained film was cut off at a portion 15 cm wide on both left and right sides to obtain a long stretched film 45 cm wide and 200 m long. The residual volatile component amount of the obtained stretched film was 0.01% by weight or less. The retardation of this film measured at a wavelength of 550 nm was 275 nm, and the film had a function of a half-wave plate at a wavelength of 550 nm. The retardation measured at a wavelength of 450 nm is 266.3 nm, and the ratio Re (450) / Re () between the retardation value [Re (450)] at a wavelength of 450 nm and the retardation value [Re (550)] at a wavelength of 550 nm. 550) was 1.005. The angle between the slow axis and the film width direction was 15 degrees on average. This film is hereinafter referred to as a half-wave plate (A).
[0096]
(Example 1) Manufacture of raw material for broadband quarter-wave plate
One surface of the half-wave plate (A) obtained in Production Example 2 was continuously subjected to corona discharge treatment using a corona discharge treatment device. Next, a diluent of a steroid-modified polyamic acid was applied to a thickness of 1 μm on the surface subjected to the corona discharge treatment. The coating layer is continuously dried with warm air at 60 ° C. (adjusted so that the average processing time is 2 minutes), and then, using a continuous rubbing device, the angle between the width direction of the film and the rubbing direction is 75 °. A rubbing treatment was performed to form a vertical alignment film.
[0097]
On the vertical alignment film, 32.6% by weight of a discotic liquid crystal compound (1) represented by the following chemical formula 1, 0.7% by weight of cellulose acetate butyrate, 3.2% by weight of modified trimethylolpropane triacrylate (2) A curable composition containing 0.4% by weight of a sensitizer (3), 1.1% by weight of a photopolymerization initiator (4), and 62.0% by weight of methyl ethyl ketone was prepared using a die coater. Continuously apply to the thickness and continue to 500 w / cm ² UV light was continuously irradiated by a mercury lamp having an illuminance of 3 (adjusted to an average irradiation time of 3 seconds) to form a liquid crystal compound-immobilized film. In this way, a long broadband 広帯域 wavelength plate raw material (B) was obtained.
[0098]
Embedded image

[0099]
The optically anisotropic film layer was partially scraped off from the obtained broadband quarter-wave plate, and only the portion of the liquid crystal compound-immobilized film was taken out. The retardation value of this portion was 137.5 nm at a wavelength of 550 nm, and the angle between the direction of the slow axis and the width direction was 75 degrees.
[0100]
The obtained broadband quarter-wave plate (B) has a retardation value at a wavelength of 450 nm of 110.3 nm (Re / λ ≒ 0.243) and a retardation value at a wavelength of 550 nm of 137.5 nm (Re / λ). (≒ 0.250), the retardation value at a wavelength of 650 nm was 156.0 nm (Re / λ ≒ 0.240), and a phase difference of １／ wavelength was given in a wide wavelength region.
[0101]
(Example 2) Production of raw material of broadband circularly polarizing plate
The long-form wide-band quarter-wave plate raw material (B) obtained above and a long-length linear polarizing plate (polarized light transmission axis in the width direction) are adhered with a roll-to-roll via an adhesive layer. Together, a long, broadband circularly polarizing plate was obtained. At this time, the half-wave plate (A) side of the original broad-band quarter-wave plate (B) is bonded to the linear polarizing plate. When the polarization characteristics of the obtained broadband circularly polarizing plate were measured, almost perfect circularly polarized light was achieved at wavelengths of 450 nm, 550 nm, and 650 nm.
[0102]
(Embodiment 3) Manufacture of reflection type liquid crystal display device
The broadband circularly polarizing plate raw material obtained above is cut into chips, and the surface of the broadband 広帯域 wavelength plate raw material (B) side faces the liquid crystal display device on a liquid crystal display device having a reflector on the back surface. And a reflection type liquid crystal display device was manufactured.
When the image displayed on the reflective liquid crystal display device was observed, no color was observed in the display when the entire surface was displayed as white, and no light leakage or coloring was observed even when the entire surface was displayed in black. Color balance and contrast.
[0103]
(Production Example 3) Production of cholesteric liquid crystalline copolymer 1
82 mmol of the monomer represented by the following chemical formula (1-a) and 18 mmol of the monomer represented by the chemical formula (1-b) were dissolved by heating in 43 ml of tetrahydrofuran, and the temperature was stabilized at 55 to 60 ° C. The mixture was replaced with gas, and 5 ml of a tetrahydrofuran solution in which 3 mmol of azobisisobutyronitrile was dissolved was added dropwise in the absence of oxygen to carry out polymerization for 6 hours. The reaction solution was gradually poured into 300 ml of diethyl ether with stirring. A precipitate of a white polymer was obtained, which was dried after centrifugation and further purified twice by reprecipitation to obtain a copolymer 1 having a weight average molecular weight of 7,000. This copolymer 1 had a glass transition temperature of 88 ° C. and an isotropic phase transition temperature of 225 ° C., and showed a cholesteric structure at a temperature between these.
[0104]
Embedded image

[0105]
(Production Example 4) Production of cholesteric liquid crystalline copolymer 2
Copolymer 2 having a weight average molecular weight of 7,500 was obtained in the same manner as in Production Example 3 except that 88 mmol of the monomer of the chemical formula (1-a) and 12 mmol of the monomer of the chemical formula (1-b) were used. . This copolymer 2 had a glass transition temperature of 92 ° C. and an isotropic phase transition temperature of 240 ° C., and exhibited a cholesteric structure at a temperature between these.
[0106]
(Example 4) Production of optical element raw material
A water / methanol solution of polyvinyl alcohol was continuously applied to the 波長 wavelength plate side of the long-form broadband ４ wavelength plate raw material (B) obtained in Example 1 using a die coater, The coating layer is continuously dried with warm air at 60 ° C. (adjusted so that the average processing time is 4 minutes), and then rubbed using a continuous rubbing device so that the longitudinal direction of the film and the rubbing direction are parallel. By performing the treatment, an alignment film having a thickness of 0.5 μm was formed.
[0107]
Next, a 10% by weight solution of the copolymer 1 obtained in Production Example 3 in methylene chloride was continuously applied on the alignment film by a die coater, dried, and continuously heated at 125 ° C. for heat alignment treatment (treatment). After adjusting the time to 15 minutes), the mixture was cooled to room temperature to fix the orientation of the liquid crystal polymer in a glassy state. The thickness of this liquid crystal polymer was 2 μm. Next, a mixture of

copolymers

1 and 2 at a weight ratio of 1: 1 and a layer of copolymer 2 were formed in the same manner as described above, and the orientation was fixed.
The obtained laminate was irradiated with light from the cholesteric liquid crystal layer side, and the polarization characteristics of the reflected light were measured. As a result, at the wavelengths of 450 nm, 550 nm, and 650 nm, the light was almost completely left circularly polarized light. The transmitted light was linearly polarized light having almost the same intensity at wavelengths of 450 nm, 550 nm, and 650 nm. In this way, a long optical element raw material (C) comprising a broadband quarter-wave plate and a broadband circularly polarized light separating layer was obtained.
[0108]
(Embodiment 6) Production of backlight device for liquid crystal display
Next, a cold-cathode tube having a diameter of 3 mm is arranged on the side surface of the light guide plate on which the fine prism structure is formed, and the cathode tube is surrounded by a light source holder made of a silver-evaporated polyester film. A side light type surface light source device having a reflection sheet made of a film was prepared.
[0109]
Next, on the upper surface of the light guide plate of the surface light source device, a diffusion sheet containing silica particles and having a fine uneven structure on the surface is disposed, and the optical element raw material obtained in Example 5 is cut thereon. A backlight device in which the obtained optical elements were arranged was prepared. In this backlight device, there was no unevenness in the front luminance, and light was emitted uniformly over the entire surface. No color was observed in the emitted light, and the emitted light was uniform white light.
The average degree of polarization of the backlight device with respect to the front emission light at a wavelength of 400 to 700 nm was 94%. The utilization factor of the light source was 1.6 times that when the polarizing plate was used alone instead of the optical laminate of the present invention.
[0110]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while being able to give the phase difference of 1/4 wavelength in a wide wavelength range, the roll-to-roll manufacturing is possible, it is excellent in production efficiency, and the effective use of raw materials And a method of manufacturing the same.
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the long circular polarizing plate raw material excellent in production efficiency which has a long wide 1/4 wavelength plate raw material is provided.
Further, according to the present invention, an optical element raw material which is an optical laminate obtained by laminating a circularly polarized light separating layer and the broadband １／ wavelength plate raw material of the present invention, and cutting this optical element raw material Thus, a polarized light source device and a liquid crystal display device provided with an optical element exhibiting an excellent luminance improving effect and exhibiting a stable luminance improving effect over a long period of time are provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a layer structure of a raw material of a broadband quarter-wave plate of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a layer structure of a raw material of a broadband circularly polarizing plate of the present invention.
FIG. 3 is a sectional view of a layer structure of a reflection type liquid crystal display device provided with the broadband circularly polarizing plate of the present invention.
FIG. 4 is a sectional view of a layer structure of the optical laminate of the present invention. (A) is an example in which the circularly polarized light separating layer is a single layer, (b) is an example in which the circularly polarized light separating layer is composed of three layers, and (c) is a case where the circularly polarized light separating layer has a spiral pitch in the thickness direction. On the other hand, this is an example of a cholesteric liquid crystal layer having a structure that changes continuously.
FIG. 5 is a sectional view of a layer structure of the polarized light source device of the present invention.
FIG. 6 is a sectional view of a layer structure of the liquid crystal display device of the present invention.
FIG. 7 is a conceptual diagram of a stretching device used in Examples.
[Explanation of symbols]
10: Broadband 1/4 wavelength plate raw material; 10a: Broadband 1/4 wavelength plate; 11: 1/2 wavelength plate made of an optically anisotropic film obtained by stretching a thermoplastic resin; 12: alignment film; 13: 1/4 wavelength plate comprising a layer of a liquid crystal compound-immobilized film, 20: Broadband circularly polarizing plate raw material, 20a: Broadband circularly polarizing plate, 21: Adhesive layer, 22: Polarizing layer, 22b: Polarizing plate, 31: circularly polarized light separating layer, 32: liquid crystal display cell, 33a, 33b: polarizing film, 33c: polarizing plate, 40A, 40B, 40C: raw optical element, 40a: optical element, 51a, 51b, 51c, 51d: cholesteric Liquid crystal layer, 61 light source, 71 light source holder, 81 light guide plate, 91 reflection layer, 92a, 92b diffusion plate, 100 lower substrate, 110 reflection electrode, 120 lower alignment film, 130 liquid crystal layer, 140: upper alignment film, 150: transparent Electrode, 160 ... upper substrate, 170 ... film, 200 ... the film holding means

Claims

From a long laminate having at least an optically anisotropic layer A having a retardation measured at a wavelength of 550 nm of 250 to 300 nm and an optically anisotropic layer B having a retardation measured at a wavelength of 550 nm of 125 to 150 nm. One of the optically anisotropic layers A and B is an optically anisotropic film obtained by stretching a thermoplastic resin film, and the other is formed of a liquid crystal compound-immobilized film. A broadband quarter-wave plate raw material characterized by the following.

The angle between the slow axis of each of the optically anisotropic layers A and B and the width direction of the laminate is in the range of 1 to 89 degrees, and the slow axes of the optically anisotropic layers A and B are each other. 2. The raw material of the broadband 波長 wavelength plate according to claim 1, wherein the material is laminated so that the angle between them is in the range of 50 to 70 degrees. 3.

The optically anisotropic layer A is obtained by stretching a thermoplastic resin film, and the angle between the slow axis thereof and the width direction of the laminate is in the range of 10 to 20 degrees. The raw material of the broadband quarter-wave plate according to claim 1 or 2.

(I) A film obtained by continuously stretching a thermoplastic resin film and having a retardation measured at a wavelength of 550 nm in the range of 250 to 300 nm on a long optically anisotropic film. A liquid crystal having an alignment film that is oriented in an orientation in which an angle between the slow axis of the anisotropic film and the slow axis is 50 to 70 degrees, and having a retardation of 125 to 150 nm measured at a wavelength of 550 nm on the alignment film. A long optical anisotropy having a retardation measured at a wavelength of 550 nm in the range of 125 to 150 nm, obtained by forming an immobilized film of the compound or (ii) continuously stretching the thermoplastic resin film. An alignment film is formed on the film, the alignment film being oriented in the direction in which the angle between the optically anisotropic film and the slow axis is 50 to 70 degrees, and is measured on the alignment film at a wavelength of 550 nm. Retardation to form an immobilized membrane of the liquid crystal compound is 250 to 300 nm, characteristic to method of broadband quarter wavelength plate source elongated to be either.

The retardation measured at a wavelength of 550 nm of a long optically anisotropic film obtained by continuously stretching a thermoplastic resin film is 250 to 300 nm, and the retardation between the slow axis and the width direction of the film. The method for producing a long and wide band quarter-wave plate raw material according to claim 4, wherein the angle formed is in the range of 10 to 20 degrees.

A long, broadband circularly polarizing plate raw material obtained by laminating a polarizing layer on the broadband 波長 wavelength plate raw material according to claim 3.

A display device comprising a broad-band circularly polarizing plate obtained by cutting the broad-band circularly polarizing plate raw material according to claim 6.

A long optical element raw material obtained by laminating a circularly polarized light separating layer on the broadband 波長 wavelength plate raw material according to claim 1.

A polarized light source device comprising an optical element obtained by cutting the optical element raw material according to claim 8.

A liquid crystal display device comprising the polarized light source device according to claim 9.