JP2023054645A - 位相差層付偏光板および画像表示装置 - Google Patents

位相差層付偏光板および画像表示装置 Download PDF

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Abstract

【課題】横方向における広視野角化を図ることができ、縦横両方向と交差する斜め方向の黒輝度を十分に低減できる画像表示装置を実現し得る位相差層付偏光板を提供すること。【解決手段】本発明の実施形態による位相差層付偏光板は、偏光子を含む偏光板と；屈折率特性がｎｚ＞ｎｘ＞ｎｙの関係を示す第１の位相差層と；屈折率特性がｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚの関係を示す第２の位相差層と；を有している。偏光子の吸収軸と第１の位相差層の遅相軸とが実質的に直交しており、偏光子の吸収軸と第２の位相差層の遅相軸とが実質的に平行である。第１の位相差層のＲｅ（５５０）は、２８０ｎｍ以上３６０ｎｍ以下であり、第１の位相差層のＮｚ係数は、－１．０以上－０．１以下である。第２の位相差層のＲｅ（５５０）は、２８０ｎｍ以上３６０ｎｍ以下である。【選択図】図１

Description

本発明は、位相差層付偏光板および画像表示装置に関する。
液晶表示装置に代表される画像表示装置には、一般に、用途に適した光学特性を補償するために、偏光子と位相差フィルムとを組み合わせた様々な光学フィルムが使用されている。例えば、偏光子を含む偏光板と、屈折率特性がｎｚ＞ｎｘ＞ｎｙの関係を示す第１の位相差層と、屈折率特性がｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚの関係を示す第２の位相差層とを、偏光子の吸収軸と第１の位相差層の遅相軸とが直交し、偏光子の吸収軸と第２の位相差層の遅相軸とが平行となるように組み合わせて、視野角を広げる技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
ところで、近年、画像表示装置の用途が多様化している。そのような用途の一例として、車載ディスプレイが挙げられる。車載ディスプレイでは、特に、横方向（左右方向）における広視野角化が求められている。しかし、特許文献１に記載の技術を車載ディスプレイに適用しても、横方向における広視野角化には限度があり、加えて、車載ディスプレイの黒表示を、縦横両方向と交差する斜め方向（例えば右斜め上）から見たときに十分に黒くならない（すなわち黒輝度が十分に小さくならない）という問題がある。
特開２０２１－７６７５９号公報
本発明は上記従来の課題を解決するためになされたものであり、その主たる目的とするところは、横方向（画像表示面の所定の面方向）における広視野角化を図ることができ、縦横両方向と交差する斜め方向の黒輝度を十分に低減できる画像表示装置を実現し得る位相差層付偏光板を提供することである。
本発明の実施形態による位相差層付偏光板は、第１の偏光子を含む第１の偏光板と；屈折率特性がｎｚ＞ｎｘ＞ｎｙの関係を示す第１の位相差層と；屈折率特性がｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚの関係を示す第２の位相差層と；を有している。前記第１の位相差層は、前記第１の偏光板に隣接して配置され、前記第２の位相差層は、前記第１の位相差層に隣接して配置されている。前記第１の偏光子の吸収軸と前記第１の位相差層の遅相軸とが実質的に直交しており、前記第１の偏光子の吸収軸と前記第２の位相差層の遅相軸とが実質的に平行である。前記第１の位相差層の面内位相差Ｒｅ（５５０）は、２８０ｎｍ以上３６０ｎｍ以下であり、前記第１の位相差層のＮｚ係数は、－１．０以上－０．１以下である。前記第２の位相差層の面内位相差Ｒｅ（５５０）は、２８０ｎｍ以上３６０ｎｍ以下である。
本発明の別の局面による画像表示装置は、画像表示セルと；前記画像表示セルに対して視認側の反対側に配置された上記位相差層付偏光板と；を備えている。
１つの実施形態においては、前記画像表示セルは、液晶セルであり、前記液晶セルの駆動モードは、ＩＰＳモードである。
１つの実施形態においては、前記画像表示装置は、前記画像表示セルに対して前記位相差層付偏光板と反対側に配置された第２の偏光板を備えている。前記第２の偏光板は、第２の偏光子を含んでいる。前記第１の偏光子の吸収軸と前記液晶セルの初期配向方向とが実質的に直交しており、前記第２の偏光子の吸収軸と前記液晶セルの初期配向方向とが実質的に平行である。
本発明の実施形態によれば、画像表示装置における横方向（画像表示面の所定の面方向）の広視野角化を図ることができ、縦横両方向と交差する斜め方向の黒輝度を十分に低減できる位相差層付偏光板を実現することができる。
本発明の１つの実施形態による位相差層付偏光板の概略断面図である。 本発明の１つの実施形態による画像表示装置の概略断面図である。 実施例１の画像表示装置の黒表示時における輝度分布図である。 比較例１の画像表示装置の黒表示時における輝度分布図である。
以下、本発明の代表的な実施形態について説明するが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。
（用語および記号の定義）
本明細書における用語および記号の定義は下記の通りである。
（１）屈折率（ｎｘ、ｎｙ、ｎｚ）
「ｎｘ」は面内の屈折率が最大になる方向（すなわち、遅相軸方向）の屈折率であり、「ｎｙ」は面内で遅相軸と直交する方向（すなわち、進相軸方向）の屈折率であり、「ｎｚ」は厚み方向の屈折率である。
（２）面内位相差（Ｒｅ）および正面位相差（Ｒ０）
「Ｒｅ（λ）」は、２３℃における波長λｎｍの光で測定した面内位相差である。例えば、「Ｒｅ（５５０）」は、２３℃における波長５５０ｎｍの光で測定した面内位相差である。なお、「面内位相差Ｒｅ（５５０）」は、「正面位相差Ｒ０」と称される場合がある。Ｒｅ（λ）は、層（フィルム）の厚みをｄ（ｎｍ）としたとき、式：Ｒｅ（λ）＝（ｎｘ－ｎｙ）×ｄによって求められる。
（３）厚み方向の位相差（Ｒｔｈ）
「Ｒｔｈ（λ）」は、２３℃における波長λｎｍの光で測定した厚み方向の位相差である。例えば、「Ｒｔｈ（５５０）」は、２３℃における波長５５０ｎｍの光で測定した厚み方向の位相差である。Ｒｔｈ（λ）は、層（フィルム）の厚みをｄ（ｎｍ）としたとき、式：Ｒｔｈ（λ）＝（ｎｘ－ｎｚ）×ｄによって求められる。
（４）Ｎｚ係数
Ｎｚ係数は、Ｎｚ＝Ｒｔｈ／Ｒｅによって求められる。
（５）実質的に平行または直交
「実質的に直交」および「略直交」という表現は、２つの方向のなす角度が９０°±１０°である場合を包含し、好ましくは９０°±７°であり、さらに好ましくは９０°±５°である。「実質的に平行」および「略平行」という表現は、２つの方向のなす角度が０°±１０°である場合を包含し、好ましくは０°±７°であり、さらに好ましくは０°±５°である。さらに、本明細書において単に「直交」または「平行」というときは、実質的に直交または実質的に平行な状態を含み得るものとする。
Ａ．位相差層付偏光板の全体構成
図１は、本発明の１つの実施形態による位相差層付偏光板の概略断面図である。図示例の位相差層付偏光板１００は、第１の偏光子１１を含む第１の偏光板１０と；屈折率特性がｎｚ＞ｎｘ＞ｎｙの関係を示す第１の位相差層２０と；屈折率特性がｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚの関係を示す第２の位相差層３０と；を有している。
第１の位相差層２０は、第１の偏光板１０に隣接して配置されている。第２の位相差層３０は、第１の位相差層２０に隣接して配置されている。第２の位相差層３０は、第１の位相差層２０に対して第１の偏光板１０と反対側に位置している。本明細書において「隣接して配置」とは、直接積層されているか、接着層（例えば、接着剤層または粘着剤層）のみを介して積層されていることを意味する。すなわち、第１の偏光板１０と第１の位相差層２０との間、および、第１の位相差層２０と第２の位相差層３０との間に光学機能層（例えば、他の位相差層）が介在しないことを意味する。
第１の偏光子１１の吸収軸（第１の吸収軸方向）と第１の位相差層２０の遅相軸（第１の遅相軸方向）とは、実質的に直交している。第１の偏光子１１の吸収軸（第１の吸収軸方向）と第２の位相差層３０の遅相軸（第２の遅相軸方向）とは、実質的に平行である。
第１の位相差層２０の面内位相差Ｒｅ（５５０）は、２８０ｎｍ以上３６０ｎｍ以下であり、好ましくは２９０ｎｍ以上３５０ｎｍ以下であり、より好ましくは３００ｎｍ以上３４０ｎｍ以下であり、さらに好ましくは３１０ｎｍ以上３３０ｎｍ以下である。
第１の位相差層２０のＮｚ係数は、－１．０以上－０．１以下であり、好ましくは－０．９以上－０．２以下であり、より好ましくは－０．８以上－０．３以下であり、さらに好ましくは－０．８以上－０．６以下である。
第２の位相差層３０の面内位相差Ｒｅ（５５０）は、２８０ｎｍ以上３６０ｎｍ以下であり、好ましくは２９０ｎｍ以上３５０ｎｍ以下であり、より好ましくは３００ｎｍ以上３４０ｎｍ以下であり、さらに好ましくは３１０ｎｍ以上３３０ｎｍ以下である。
第１の位相差層のＲｅ（５５０）およびＮｚ係数と、第２の位相差層のＲｅ（５５０）とのそれぞれが上記の範囲を満足していると、位相差層付偏光板を備える画像表示装置において、横方向（画像表示面の所定の面方向）の広視野角化を図ることができ、および、縦横両方向と交差する斜め方向の黒輝度を十分に低減できる。すなわち、位相差層付偏光板を備える画像表示装置において、横方向（例えば図３に示す画像表示装置の第１面方向Ｘ）の視野角を縦方向（例えば図３に示す第１面方向Ｘと直交する第２面方向Ｙ）の視野角よりも広くすることができ、かつ、当該画像表示装置の黒表示を、横方向（第１面方向Ｘ）および縦方向（第２面方向Ｙ）の両方向と交差する斜め方向から見たときの黒輝度を十分に低減できる。
より具体的には、当該画像表示装置の黒表示を、任意の適切な輝度計により、極角４０°～４２°で、方位角２０°～２５°、１５５°～１６０°、１９０°～１９５°および３４５°～３５０°のそれぞれの範囲で測定したときの輝度が、例えば０．０００７４以下、好ましくは０．０００７０以下、より好ましくは０．０００６８以下である。なお、本明細書において、上記極角および上記方位角の範囲で測定される輝度を、エリアＡ輝度とする。エリアＡ輝度の下限は、代表的には０．００００１以上である。
１つの実施形態において、第２の位相差層３０のＮｚ係数は、例えば０．５以上１．５以下であり、好ましくは０．６以上１．４以下であり、より好ましくは０．７以上１．３以下であり、さらに好ましくは０．８以上１．２以下である。第２の位相差層のＮｚ係数がこのような範囲であると、位相差層付偏光板を備える画像表示装置において、横方向（画像表示面の所定の面方向）の広視野角化を安定して図ることができ、および、縦横両方向と交差する斜め方向の黒輝度を安定して低減できる。
位相差層付偏光板は、導電層または導電層付等方性基材（図示せず）をさらに有していてもよい。導電層または導電層付等方性基材は、代表的には、第２の位相差層の外側（第１の偏光板と反対側）に設けられる。導電層または導電層付等方性基材が設けられる場合、位相差層付偏光板は、画像表示セル（例えば、液晶セル、有機ＥＬセル）と第１の偏光板との間にタッチセンサが組み込まれた、いわゆるインナータッチパネル型入力表示装置に適用され得る。
位相差層付偏光板は、その他の位相差層をさらに含んでいてもよい。その他の位相差層の光学的特性（例えば、屈折率特性、面内位相差、Ｎｚ係数、光弾性係数）、厚み、配置位置等は、目的に応じて適切に設定され得る。
位相差層付偏光板は、枚葉状であってもよく長尺状であってもよい。本明細書において「長尺状」とは、幅に対して長さが十分に長い細長形状を意味し、例えば、幅に対して長さが１０倍以上、好ましくは２０倍以上の細長形状を含む。長尺状の位相差層付偏光板は、ロール状に巻回可能である。
実用的には、第２の位相差層の第１の偏光板と反対側には粘着剤層（図示せず）が設けられ、位相差層付偏光板は画像表示セルに貼り付け可能とされている。さらに、粘着剤層の表面には、位相差層付偏光板が使用に供されるまで、はく離ライナーが仮着されていることが好ましい。はく離ライナーを仮着することにより、粘着剤層を保護するとともに、ロール形成が可能となる。
Ｂ．画像表示装置の全体構成
図２は、本発明の１つの実施形態による画像表示装置の概略断面図である。図示例の画像表示装置１０１は、画像表示セル６０と；画像表示セル６０に対して視認側の反対側に配置された位相差層付偏光板１００と；を備えている。画像表示装置１０１において、第１の位相差層２０は、第１の偏光板１０と画像表示セル６０との間に位置しており、第２の位相差層３０は、第１の位相差層２０と画像表示セル６０との間に位置している。
図示例の画像表示装置１０１は、画像表示セル６０に対して位相差層付偏光板１００と反対側（視認側）に配置された第２の偏光板４０をさらに備えている。第２の偏光板４０は、第２の偏光子４１を含んでいる。
画像表示セル６０は、代表的には液晶セル６０ａであり、画像表示装置１０１は、代表的には液晶表示装置である。液晶表示装置は、代表的には、いわゆるＥモードである。「Ｅモードの液晶表示装置」とは、液晶セルの視認側の反対側（背面側）に配置された偏光子（本実施形態においては、第１の偏光子１１）の吸収軸（第１の吸収軸方向）と、液晶セルの初期配向方向とが実質的に直交するものをいう。「液晶セルの初期配向方向」とは、電界が存在しない状態で、後述する液晶層に含まれる液晶分子が配向した結果生じる液晶層の面内屈折率が最大となる方向（すなわち、遅相軸方向）をいう。
１つの実施形態において、液晶セルの視認側に配置された偏光子（本実施形態においては、第２の偏光子４１）の吸収軸（第２の吸収軸方向）と、液晶セルの初期配向方向とは、実質的に平行である。すなわち、画像表示装置１０１において、第１の偏光子１１の吸収軸方向と第２の偏光子４１の吸収軸方向とは、代表的には、実質的に直交している。このような構成によれば、偏光サングラス等の偏光レンズを介して表示画面を視認した場合でも、優れた視認性を実現することができる。
実用的には、画像表示装置１０１は、バックライトユニット９０をさらに備えている。バックライトユニット９０は、光源９１と、導光板９２とを含んでいる。バックライトユニット９０は、任意の適切なその他の部材（例えば、拡散シート、プリズムシート）をさらに備え得る。図示例ではバックライトユニット９０はエッジライト方式であるが、バックライトユニット９０としては任意の適切な他の方式（例えば、直下型）が採用されてもよい。
画像表示装置（液晶表示装置）は、任意の適切なその他の部材をさらに備えていてもよい。例えば、別の光学補償層（位相差層）がさらに配置されていてもよい。別の光学補償層の光学特性、数、組み合わせ、配置位置等は、目的および所望の光学特性等に応じて適切に選択され得る。本明細書に記載されていない事項は、当業界で周知慣用されている画像表示装置（液晶表示装置）の構成が採用され得る。
このような画像表示装置は、横方向の広視野角化および黒表示時におけるエリアＡ輝度の低減が特に要求される用途（とりわけ、高精細が求められ、かつ、複数人で画面を共有し得る用途）に好適に用いられる。画像表示装置としては、代表的には車載ディスプレイ、医療用モニター、ゲーミングモニターが挙げられ、特に好ましくは車載ディスプレイが挙げられる。
以下、位相差層付偏光板および画像表示装置を構成する各部材について説明する。
Ｃ．偏光板
Ｃ－１．偏光子
第１の偏光板１０が備える第１の偏光子１１および第２の偏光板４０が備える第２の偏光子４１（以下、まとめて単に偏光子と称する場合がある）としては、任意の適切な偏光子が採用され得る。例えば、偏光子を形成する樹脂フィルムは、単層の樹脂フィルムであってもよく、二層以上の積層体であってもよい。
単層の樹脂フィルムから構成される偏光子の具体例としては、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）系フィルム、部分ホルマール化ＰＶＡ系フィルム、エチレン・酢酸ビニル共重合体系部分ケン化フィルム等の親水性高分子フィルムに、ヨウ素や二色性染料等の二色性物質による染色処理および延伸処理が施されたもの、ＰＶＡの脱水処理物やポリ塩化ビニルの脱塩酸処理物等ポリエン系配向フィルム等が挙げられる。好ましくは、光学特性に優れることから、ＰＶＡ系フィルムをヨウ素で染色し一軸延伸して得られた偏光子が用いられる。
上記ヨウ素による染色は、例えば、ＰＶＡ系フィルムをヨウ素水溶液に浸漬することにより行われる。上記一軸延伸の延伸倍率は、好ましくは３～７倍である。延伸は、染色処理後に行ってもよいし、染色しながら行ってもよい。また、延伸してから染色してもよい。必要に応じて、ＰＶＡ系フィルムに、膨潤処理、架橋処理、洗浄処理、乾燥処理等が施される。例えば、染色の前にＰＶＡ系フィルムを水に浸漬して水洗することで、ＰＶＡ系フィルム表面の汚れやブロッキング防止剤を洗浄することができるだけでなく、ＰＶＡ系フィルムを膨潤させて染色ムラなどを防止することができる。
積層体を用いて得られる偏光子の具体例としては、樹脂基材と当該樹脂基材に積層されたＰＶＡ系樹脂層（ＰＶＡ系樹脂フィルム）との積層体、あるいは、樹脂基材と当該樹脂基材に塗布形成されたＰＶＡ系樹脂層との積層体を用いて得られる偏光子が挙げられる。樹脂基材と当該樹脂基材に塗布形成されたＰＶＡ系樹脂層との積層体を用いて得られる偏光子は、例えば、ＰＶＡ系樹脂溶液を樹脂基材に塗布し、乾燥させて樹脂基材上にＰＶＡ系樹脂層を形成して、樹脂基材とＰＶＡ系樹脂層との積層体を得ること；当該積層体を延伸および染色してＰＶＡ系樹脂層を偏光子とすること；により作製され得る。本実施形態においては、延伸は、代表的には積層体をホウ酸水溶液中に浸漬させて延伸することを含む。さらに、延伸は、必要に応じて、ホウ酸水溶液中での延伸の前に積層体を高温（例えば、９５℃以上）で空中延伸することをさらに含み得る。得られた樹脂基材／偏光子の積層体はそのまま用いてもよく（すなわち、樹脂基材を偏光子の保護層としてもよく）、樹脂基材／偏光子の積層体から樹脂基材を剥離し、当該剥離面に目的に応じた任意の適切な保護層を積層して用いてもよい。このような偏光子の製造方法の詳細は、例えば特開２０１２－７３５８０号公報、特許第６４７０４５５号に記載されている。これらの公報は、その全体の記載が本明細書に参考として援用される。
偏光子の厚みは、例えば１μｍ～８０μｍであり、好ましくは１μｍ～１５μｍであり、より好ましくは１μｍ～１２μｍであり、さらに好ましくは３μｍ～１２μｍであり、特に好ましくは３μｍ～８μｍである。偏光子の厚みがこのような範囲であれば、加熱時のカールを良好に抑制することができ、および、良好な加熱時の外観耐久性が得られる。
偏光子は、好ましくは、波長３８０ｎｍ～７８０ｎｍのいずれかの波長で吸収二色性を示す。偏光子の単体透過率は、例えば４１．５％～４６．０％であり、好ましくは４３．０％～４６．０％であり、より好ましくは４４．５％～４６．０％である。偏光子の偏光度は、好ましくは９７．０％以上であり、より好ましくは９９．０％以上であり、さらに好ましくは９９．９％以上である。
Ｃ－２．保護層
第１の偏光板１０および第２の偏光板４０のそれぞれは、保護層をさらに備えてもよい。保護層は、偏光子の少なくとも一方の面に設けられてもよく、偏光子の両面に設けられてもよい。画像表示装置１０１において、第１の偏光板１０は、第１の偏光子１１の視認側の反対側の面に設けられる保護層１２を備え、第２の偏光板４０は、第２の偏光子４１の視認側の面に設けられる保護層４２を備えている。
保護層は、偏光子の保護層として使用できる任意の適切なフィルムで形成される。当該フィルムの主成分となる材料の具体例としては、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）等のセルロース系樹脂や、ポリエステル系、ポリビニルアルコール系、ポリカーボネート系、ポリアミド系、ポリイミド系、ポリエーテルスルホン系、ポリスルホン系、ポリスチレン系、ポリノルボルネン系、ポリオレフィン系、（メタ）アクリル系、アセテート系等の透明樹脂が挙げられる。また、（メタ）アクリル系、ウレタン系、（メタ）アクリルウレタン系、エポキシ系、シリコーン系等の熱硬化型樹脂または紫外線硬化型樹脂等も挙げられる。この他にも、例えば、シロキサン系ポリマー等のガラス質系ポリマーも挙げられる。また、特開２００１－３４３５２９号公報（ＷＯ０１／３７００７）に記載のポリマーフィルムも使用できる。このフィルムの材料としては、例えば、側鎖に置換または非置換のイミド基を有する熱可塑性樹脂と、側鎖に置換または非置換のフェニル基ならびにニトリル基を有する熱可塑性樹脂を含有する樹脂組成物が使用でき、例えば、イソブテンとＮ－メチルマレイミドからなる交互共重合体と、アクリロニトリル・スチレン共重合体とを有する樹脂組成物が挙げられる。当該ポリマーフィルムは、例えば、上記樹脂組成物の押出成形物であり得る。
画像表示セル６０の視認側に配置される偏光子が、画像表示装置の最表面に位置する保護層を備える場合、当該保護層には、必要に応じて、ハードコート処理、反射防止処理、スティッキング防止処理、アンチグレア処理等の表面処理が施されていてもよい。
保護層の厚みは、代表的には５ｍｍ以下であり、好ましくは１ｍｍ以下、より好ましくは１μｍ～５００μｍ、さらに好ましくは５μｍ～１５０μｍである。なお、表面処理が施されている場合、保護層の厚みは、表面処理層の厚みを含めた厚みである。
Ｄ．第１の位相差層
第１の位相差層２０は、上記のとおり屈折率特性がｎｚ＞ｎｘ＞ｎｙの関係を示す。このような屈折率特性を示す層（フィルム）は、「正の二軸プレート」、「ポジティブＢプレート」等と称される場合がある。
第１の位相差層の厚みは、代表的には３μｍ以上、好ましくは５μｍ以上であり、代表的には３０μｍ以下、好ましくは２０μｍ以下、より好ましくは１５μｍ以下である。第１の位相差層の厚みがこのような範囲内であることにより、製造時のハンドリング性に優れ、かつ、得られる画像表示装置の光学的均一性を高めることができる。
第１の位相差層は任意の適切な構成であり得る。具体的には、位相差フィルム単独であってもよいし、同一または異なる２枚以上の位相差フィルムの積層体であってもよい。積層体である場合、第１の位相差層は、２枚以上の位相差フィルムを貼着するための粘着剤層や接着剤層を含み得る。好ましくは、第１の位相差層は、単独の位相差フィルムである。このような構成を採用することにより、偏光子の収縮応力および／または光源の熱による位相差値のズレやムラを低減し得、かつ、得られる画像表示装置の薄型化に寄与し得る。
位相差フィルムの光学特性は、第１の位相差層の構成に応じて、任意の適切な値に設定され得る。例えば、第１の位相差層が位相差フィルム単独である場合には、当該位相差フィルムの光学特性は上記第１の位相差層の光学特性と等しくすることが好ましい。したがって、当該位相差フィルムを偏光子および／または第２の位相差層等に積層する際に用いられる粘着剤層、接着剤層等の位相差値は、できる限り小さいことが好ましい。
位相差フィルムとしては、透明性、機械的強度、熱安定性、水分遮蔽性などに優れ、歪みによって光学的なムラの生じにくいフィルムが好ましく用いられる。位相差フィルムとしては、好ましくは、熱可塑性樹脂を主成分とする高分子フィルムの延伸フィルムが用いられる。当該熱可塑性樹脂としては、好ましくは、負の複屈折を示すポリマーが用いられる。負の複屈折を示すポリマーを用いることにより、ｎｚ＞ｎｘ＞ｎｙの屈折率楕円体を有する位相差フィルムを簡便に得ることができる。ここで、「負の複屈折を示す」とは、ポリマーを延伸等により配向させた場合に、その延伸方向の屈折率が相対的に小さくなることをいう。換言すると、延伸方向と直交する方向の屈折率が大きくなることをいう。負の複屈折を示すポリマーとしては、例えば、芳香環やカルボニル基などの分極異方性の大きい化学結合や官能基が、側鎖に導入されたポリマーが挙げられる。具体的には、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、マレイミド系樹脂等が挙げられる。
上記アクリル系樹脂は、例えば、アクリレート系モノマーを付加重合させることにより得られ得る。アクリル系樹脂としては、例えば、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリブチルメタクリレート、ポリシクロヘキシルメタクリレートが挙げられる。
上記スチレン系樹脂は、例えば、スチレン系モノマーを付加重合させることにより得られ得る。スチレン系モノマーとしては、例えば、スチレン、α―メチルスチレン、ｏ－メチルスチレン、ｐ－メチルスチレン、ｐ－クロロスチレン、ｐ－ニトロスチレン、ｐ－アミノスチレン、ｐ－カルボキシスチレン、ｐ－フェニルスチレン、２，５－ジクロロスチレン、ｐ－ｔ－ブチルスチレンが挙げられる。
上記マレイミド系樹脂は、例えば、マレイミド系モノマーを付加重合させることにより得られ得る。マレイミド系モノマーとしては、例えば、Ｎ－エチルマレイミド、Ｎ－シクロヘキシルマレイミド、Ｎ－フェニルマレイミド、Ｎ－（２－メチルフェニル）マレイミド、Ｎ－（２－エチルフェニル）マレイミド、Ｎ－（２－プロピルフェニル）マレイミド、Ｎ－（２－イソプロピルフェニル）マレイミド、Ｎ－（２，６－ジメチルフェニル）マレイミド、Ｎ－（２，６－ジプロピルフェニル）マレイミド、Ｎ－（２，６－ジイソプロピルフェニル）マレイミド、Ｎ－（２－メチル－６－エチルフェニル）マレイミド、Ｎ－（２－クロロフェニル）マレイミド、Ｎ－（２，６－ジクロロフェニル）マレイミド、Ｎ－（２－ブロモフェニル）マレイミド、Ｎ－（２，６－ジブロモフェニル）マレイミド、Ｎ－（２－ビフェニル）マレイミド、Ｎ－（２－シアノフェニル）マレイミドが挙げられる。マレイミド系モノマーは、例えば、東京化成工業（株）から入手することができる。
上記付加重合において、重合後に、側鎖を置換したり、マレイミド化やグラフト化反応させたりすること等により、得られる樹脂の複屈折特性を制御することもできる。
上記負の複屈折を示すポリマーは、他のモノマーが共重合されていてもよい。他のモノマーが共重合されることにより、脆性や成形加工性、耐熱性が改善され得る。当該他のモノマーとしては、例えば、エチレン、プロピレン、１－ブテン、１，３－ブタジエン、２－メチル－１－ブテン、２－メチル－１－ペンテン、１－ヘキセン等のオレフィン；アクリロニトリル；アクリル酸メチル、メタクリル酸メチル等の（メタ）アクリレート；無水マレイン酸；酢酸ビニル等のビニルエステルが挙げられる。
上記負の複屈折を示すポリマーが、上記スチレン系モノマーと上記他のモノマーとの共重合体である場合、スチレン系モノマーの配合率は、好ましくは５０モル％～８０モル％である。上記負の複屈折を示すポリマーが、上記マレイミド系モノマーと上記他のモノマーとの共重合体である場合、マレイミド系モノマーの配合率は、好ましくは２モル％～５０モル％である。このような範囲で配合させることにより、靭性および成形加工性に優れた高分子フィルムが得られ得る。
上記負の複屈折を示すポリマーとしては、好ましくは、スチレン－無水マレイン酸共重合体、スチレン－アクリロニトリル共重合体、スチレン－（メタ）アクリレート共重合体、スチレン－マレイミド共重合体、ビニルエステル－マレイミド共重合体、オレフィン－マレイミド共重合体等が用いられる。これらは単独でまたは二種以上組み合わせて用いることができる。これらのポリマーは高い負の複屈折を示し、かつ、耐熱性に優れ得る。これらのポリマーは、例えば、ノヴァ・ケミカル・ジャパンや、荒川化学工業（株）から入手することができる。
上記負の複屈折を示すポリマーとして、好ましくは、下記一般式（Ｉ）で表わされる繰り返し単位を有するポリマーも用いられる。このようなポリマーは、より一層、高い負の複屈折を示し、かつ、耐熱性、機械的強度に優れ得る。このようなポリマーは、例えば、出発原料のマレイミド系モノマーのＮ置換基として、少なくともオルト位に置換基を有するフェニル基を導入したＮ－フェニル置換マレイミドを用いることにより得ることができる。
Figure 2023054645000002
上記一般式（Ｉ）中、Ｒ１～Ｒ５は、それぞれ独立して、水素、ハロゲン原子、カルボン酸、カルボン酸エステル、水酸基、ニトロ基、または炭素数１～８の直鎖もしくは分枝のアルキル基もしくはアルコキシ基を表し（ただし、Ｒ１およびＲ５は、同時に水素原子ではない）、Ｒ６およびＲ７は、水素または炭素数１～８の直鎖もしくは分枝のアルキル基もしくはアルコキシ基を表し、ｎは、２以上の整数を表す。
上記負の複屈折を示すポリマーとしては、上記に限定されず、例えば、特開２００５－３５０５４４号公報等に開示されているような環状オレフィン系共重合体も用いることができる。さらに、特開２００５－１５６８６２号公報、特開２００５－２２７４２７号公報等に開示されているような、ポリマーと無機微粒子とを含む組成物も好適に用いることができる。また、負の複屈折を示すポリマーとしては、一種を単独で用いてもよく、二種以上を混合して用いてもよい。さらに、これらを共重合、分枝、架橋、分子末端修飾（または封止）、および立体規則変性等によって変性して用いることもできる。
上記高分子フィルムは、必要に応じて、任意の適切な添加剤をさらに含有し得る。添加剤の具体例としては、可塑剤、熱安定剤、光安定剤、滑剤、抗酸化剤、紫外線吸収剤、難燃剤、着色剤、帯電防止剤、相溶化剤、架橋剤、増粘剤が挙げられる。添加剤の種類および含有量は、目的に応じて適宜設定され得る。添加剤の含有量は、代表的には、高分子フィルムの全固形分１００質量部に対して３～１０質量部程度である。添加剤の含有量が過度に多くなると、高分子フィルムの透明性が損なわれたり、添加剤が高分子フィルム表面から滲み出したりする場合がある。
上記高分子フィルムの成形方法としては、任意の適切な成形方法が採用され得る。例えば、圧縮成形法、トランスファー成形法、射出成形法、押出成形法、ブロー成形法、粉末成形法、ＦＲＰ成形法、ソルベントキャスティング法が挙げられる。これらの中でも、押出成形法、ソルベントキャスティング法が好ましく用いられる。平滑性が高く、かつ、良好な光学的均一性を有する位相差フィルムを得ることができるからである。具体的には、押出成形法は、上記熱可塑性樹脂、可塑剤、添加剤等を含む樹脂組成物を加熱して溶融し、これをＴダイ等によりキャスティングロールの表面に薄膜状に押し出して、冷却させてフィルムを成形する方法である。ソルベントキャスティング法は、前記樹脂組成物を溶剤に溶解させた濃厚溶液（ドープ）を脱泡し、金属性のエンドレスベルトもしくは回転ドラム、またはプラスチック基材等の表面に均一に薄膜状に流延し、溶剤を蒸発させてフィルムを成形する方法である。なお、成形条件は、用いる樹脂の組成や種類、成形加工法等に応じて、適宜設定され得る。
上記位相差フィルム（延伸フィルム）は、上記高分子フィルムを任意の適切な延伸条件で延伸することにより得られ得る。
延伸方法の具体例としては、縦一軸延伸法、横一軸延伸法、縦横逐次二軸延伸法、縦横同時二軸延伸法が挙げられる。好ましくは、横一軸延伸法、縦横逐次二軸延伸法、縦横同時二軸延伸法が用いられる。二軸性の位相差フィルムを好適に得ることができるからである。上記負の複屈折を示すポリマーにおいては、上述のように延伸方向の屈折率が相対的に小さくなることから、横一軸延伸法の場合は、高分子フィルムの搬送方向に遅相軸を有する（搬送方向の屈折率がｎｘとなる）。縦横逐次二軸延伸法、縦横同時二軸延伸法の場合は、縦・横の延伸倍率の比によって、搬送方向、幅方向のいずれも遅相軸とすることができる。具体的には、縦（搬送）方向の延伸倍率を相対的に大きくすると、横（幅）方向が遅相軸となり、横（幅）方向の延伸倍率を相対的に大きくすると、縦（搬送）方向が遅相軸となる。
上記延伸に用いられる延伸装置としては、任意の適切な延伸装置を用いられ得る。具体例として、ロール延伸機、テンター延伸機、パンタグラフ式あるいはリニアモーター式の二軸延伸機が挙げられる。加熱しながら延伸を行う場合には、温度を連続的に変化させてもよく、段階的に変化させてもよい。また、延伸工程を２回以上に分割してもよい。
また、高分子フィルムの厚み（原反厚み）、延伸温度および延伸倍率を調整することにより、第１の位相差層のＲｅ（５５０）およびＮｚ係数を上記した範囲に調整することができる。
高分子フィルムの厚み（原反厚み）は、代表的には３０μｍ以上、好ましくは４０μｍ以上、より好ましくは８０μｍ以上であり、代表的には３００μｍ以下、好ましくは２００μｍ以下、より好ましくは１２０μｍ以下である。
延伸温度（高分子フィルムを延伸する際の延伸オーブン内の温度）は、好ましくは、高分子フィルムのガラス転移温度（Ｔｇ）付近である。具体的には、（Ｔｇ－１０）℃～（Ｔｇ＋３０）℃であることが好ましく、さらに好ましくはＴｇ～（Ｔｇ＋２５）℃、特に好ましくは（Ｔｇ＋５）℃～（Ｔｇ＋２０）℃である。延伸温度が低すぎると、位相差値や遅相軸の方向が不均一となったり、高分子フィルムが結晶化（白濁）したりするおそれがある。一方、延伸温度が過度に高いと、高分子フィルムが融解したり、位相差の発現が不十分となったりするおそれがある。延伸温度は、代表的には１１０～２００℃である。なお、ガラス転移温度は、ＪＩＳＫ７１２１－１９８７に準じてＤＳＣ法により求めることができる。
上記延伸オーブン内の温度を制御する方法は、任意の適切な方法が採用され得る。例えば、熱風または冷風が循環する空気循環式恒温オーブン、マイクロ波もしくは遠赤外線等を利用したヒーター、温度調節用に加熱されたロール、ヒートパイプロールまたは金属ベルト等を用いる方法が挙げられる。
高分子フィルムを延伸する際の延伸倍率は、高分子フィルムの組成、揮発性成分等の種類、揮発性成分等の残留量、所望の位相差値等に応じて、任意の適切な値に設定され得る。好ましくは１．０５倍～５．００倍であり、より好ましくは２．４５倍～５．００倍である。また、延伸時の送り速度は、延伸装置の機械精度、安定性等の観点から、好ましくは０．５ｍ／分～２０ｍ／分である。
以上、負の複屈折を示すポリマーを用いて位相差フィルムを得る方法について述べてきたが、位相差フィルムは正の複屈折を示すポリマーを用いて得ることもできる。正の複屈折を示すポリマーを用いて位相差フィルムを得る方法としては、例えば、特開２０００－２３１０１６号公報、特開２０００－２０６３２８号公報、特開２００２－２０７１２３号公報に開示されているような、厚み方向の屈折率を増大させる延伸方法を用いることができる。具体的には、正の複屈折を示すポリマーを含有するフィルムの片面または両面に熱収縮性フィルムを接着して、加熱処理を行う方法が挙げられる。当該フィルムを、加熱処理による熱収縮性フィルムの収縮力の作用下で収縮させて、当該フィルムの長さ方向および幅方向を収縮させることにより、厚み方向の屈折率を増大させ得、ｎｚ＞ｎｘ＞ｎｙの屈折率楕円体を有する位相差フィルムを得ることができる。
このように、第１の位相差層に用いられるポジティブＢプレートは、正負のいずれの複屈折を示すポリマーを用いても製造することができる。一般に、正の複屈折を示すポリマーを用いる場合は、選択し得るポリマーの種類が多い点で利点を有しており、負の複屈折を示すポリマーを用いる場合は、正の複屈折を示すポリマーを用いる場合に比べて、その延伸方法に起因して、遅相軸方向の均一性に優れた位相差フィルムが簡便に得られる点で利点を有している。
第１の位相差層に用いられる位相差フィルムとして、上述したフィルムの他にも、市販の光学フィルムをそのまま用いることができる。また、市販の光学フィルムに延伸処理および／または緩和処理などの２次加工を施したフィルムも用いることができる。
上記位相差フィルムの波長５５０ｎｍにおける光透過率は、好ましくは８０％以上、さらに好ましくは８５％以上、特に好ましくは９０％以上である。光透過率の理論的な上限は１００％であるが、空気と位相差フィルムとの屈折率差に起因して表面反射が生じることから、光透過率の実現可能な上限は概ね９４％である。第１の位相差層全体としても、同様の光透過率であることが好ましい。
上記位相差フィルムの光弾性係数の絶対値は、好ましくは１．０×１０－１０（ｍ２／Ｎ）以下であり、より好ましくは５．０×１０－１１（ｍ２／Ｎ）以下であり、さらに好ましくは３．０×１０－１１（ｍ２／Ｎ）以下であり、特に好ましくは１．５×１０－１１（ｍ２／Ｎ）以下である。光弾性係数をこのような範囲とすることによって、光学的均一性に優れ、かつ、高温高湿等の環境においても光学特性の変化が小さく、耐久性に優れた画像表示装置を得ることができる。光弾性係数の下限値は、特に制限されないが、一般には５．０×１０－１３（ｍ２／Ｎ）以上であり、好ましくは１．０×１０－１２（ｍ２／Ｎ）以上である。光弾性係数が過度に小さいと位相差の発現性が小さくなるおそれがある。光弾性係数は、ポリマー等の化学構造に固有の値であるが、光弾性係数の符号（正負）が異なる複数の成分を共重合、あるいは混合することによって、光弾性係数を低減し得る。
Ｅ．第２の位相差層
第２の位相差層３０は、上記のとおり屈折率特性がｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚの関係を示す。このような屈折率特性を示す層（フィルム）は、「正の一軸プレート」、「ポジティブＡプレート」等と称される場合がある。ここで、「ｎｙ＝ｎｚ」は、ｎｙとｎｚが厳密に等しい場合のみならず、ｎｙとｎｚが実質的に等しい場合も包含する。具体的には、Ｎｚ係数が０．９を超え１．１未満であることをいう。
第２の位相差層を形成する材料としては、上記のような特性が得られる限りにおいて任意の適切な材料が採用され得る。具体的には、第２の位相差層は、液晶化合物の配向固化層（液晶配向固化層）であってもよく、位相差フィルム（高分子フィルムの延伸フィルム）であってもよい。
第２の位相差層が液晶配向固化層である場合、液晶化合物を用いることにより、得られる位相差層のｎｘとｎｙとの差を非液晶材料に比べて格段に大きくすることができるので、所望の面内位相差を得るための位相差層の厚みを格段に小さくすることができる。その結果、位相差層付偏光板（結果として、画像表示装置）のさらなる薄型化を実現することができる。本明細書において「配向固化層」とは、液晶化合物が層内で所定の方向に配向し、その配向状態が固定されている層をいう。なお、「配向固化層」は、後述のように液晶モノマーを硬化させて得られる配向硬化層を包含する概念である。本実施形態においては、代表的には、棒状の液晶化合物が第２の位相差層の遅相軸方向に並んだ状態で配向している（ホモジニアス配向）。
液晶化合物としては、例えば、液晶相がネマチック相である液晶化合物（ネマチック液晶）が挙げられる。このような液晶化合物として、例えば、液晶ポリマーや液晶モノマーが使用可能である。液晶化合物の液晶性の発現機構は、リオトロピックでもサーモトロピックでもどちらでもよい。液晶ポリマーおよび液晶モノマーは、それぞれ単独で用いてもよく、組み合わせてもよい。
液晶化合物が液晶性モノマーである場合、例えば、重合性モノマーおよび／または架橋性モノマーであることが好ましい。これは、液晶性モノマーを重合または架橋させることによって、液晶性モノマーの配向状態を固定できるためである。液晶性モノマーを配向させた後に、例えば、液晶性モノマー同士を重合または架橋させれば、それによって上記配向状態を固定することができる。ここで、重合によりポリマーが形成され、架橋により３次元網目構造が形成されることとなるが、これらは非液晶性である。したがって、形成された第２の位相差層は、例えば、液晶性化合物に特有の温度変化による液晶相、ガラス相、結晶相への転移が起きることはない。その結果、形成された第２の位相差層は、温度変化に影響されない、極めて安定性に優れた位相差層となる。
液晶化合物の具体例および液晶配向固化層の形成方法の詳細は、例えば、特開２００６－１６３３４３号公報、特開２００６－１７８３８９号公報に記載されている。これらの公報の記載は本明細書に参考として援用される。
第２の位相差層は、上記のとおり高分子フィルムの延伸フィルムであってもよい。具体的には、ポリマーの種類、延伸条件（例えば、延伸温度、延伸倍率、延伸方向）、延伸方法（例えば、横一軸延伸）を適切に選択することにより、上記所望の光学特性（例えば、屈折率特性、面内位相差、厚み方向の位相差）を有する第２の位相差層が得られ得る。とりわけ、高分子フィルムの厚み（原反厚み）、延伸温度および延伸倍率を調整することにより、第２の位相差層のＲｅ（５５０）を上記した範囲に調整することができる。
高分子フィルムの厚み（原反厚み）は、代表的には１０μｍ以上、好ましくは１５μｍ以上であり、代表的には５０μｍ以下、好ましくは４０μｍ以下、より好ましくは３０μｍ以下である。
延伸温度は、好ましくは１１０℃～１７０℃であり、より好ましくは１３０℃～１５０℃である。延伸倍率は、好ましくは１．３７倍～３．００倍であり、より好ましくは１．６０倍～２．５０倍である。
上記高分子フィルムを形成する樹脂としては、任意の適切な樹脂が採用され得る。具体例としては、ノルボルネン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、セルロース系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリスルホン系樹脂等の正の複屈折フィルムを構成する樹脂が挙げられる。中でも、ノルボルネン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂が好ましい。
上記ノルボルネン系樹脂は、ノルボルネン系モノマーを重合単位として重合される樹脂である。当該ノルボルネン系モノマーとしては、例えば、ノルボルネン、およびそのアルキルおよび／またはアルキリデン置換体、例えば、５－メチル－２－ノルボルネン、５－ジメチル－２－ノルボルネン、５－エチル－２－ノルボルネン、５－ブチル－２－ノルボルネン、５－エチリデン－２－ノルボルネン等、これらのハロゲン等の極性基置換体；ジシクロペンタジエン、２，３－ジヒドロジシクロペンタジエン等；ジメタノオクタヒドロナフタレン、そのアルキルおよび／またはアルキリデン置換体、およびハロゲン等の極性基置換体、例えば、６－メチル－１，４：５，８－ジメタノ－１，４，４ａ，５，６，７，８，８ａ－オクタヒドロナフタレン、６－エチル－１，４：５，８－ジメタノ－１，４，４ａ，５，６，７，８，８ａ－オクタヒドロナフタレン、６－エチリデン－１，４：５，８－ジメタノ－１，４，４ａ，５，６，７，８，８ａ－オクタヒドロナフタレン、６－クロロ－１，４：５，８－ジメタノ－１，４，４ａ，５，６，７，８，８ａ－オクタヒドロナフタレン、６－シアノ－１，４：５，８－ジメタノ－１，４，４ａ，５，６，７，８，８ａ－オクタヒドロナフタレン、６－ピリジル－１，４：５，８－ジメタノ－１，４，４ａ，５，６，７，８，８ａ－オクタヒドロナフタレン、６－メトキシカルボニル－１，４：５，８－ジメタノ－１，４，４ａ，５，６，７，８，８ａ－オクタヒドロナフタレン等；シクロペンタジエンの３～４量体、例えば、４，９：５，８－ジメタノ－３ａ，４，４ａ，５，８，８ａ，９，９ａ－オクタヒドロ－１Ｈ－ベンゾインデン、４，１１：５，１０：６，９－トリメタノ－３ａ，４，４ａ，５，５ａ，６，９，９ａ，１０，１０ａ，１１，１１ａ－ドデカヒドロ－１Ｈ－シクロペンタアントラセンが挙げられる。上記ノルボルネン系樹脂は、ノルボルネン系モノマーと他のモノマーとの共重合体であってもよい。
上記ポリカーボネート系樹脂としては、好ましくは、芳香族ポリカーボネートが用いられる。芳香族ポリカーボネートは、代表的には、カーボネート前駆物質と芳香族２価フェノール化合物との反応によって得ることができる。カーボネート前駆物質の具体例としては、ホスゲン、２価フェノール類のビスクロロホーメート、ジフェニルカーボネート、ジ－ｐ－トリルカーボネート、フェニル－ｐ－トリルカーボネート、ジ－ｐ－クロロフェニルカーボネート、ジナフチルカーボネートが挙げられる。これらの中でも、ホスゲン、ジフェニルカーボネートが好ましい。芳香族２価フェノール化合物の具体例としては、２，２－ビス（４－ヒドロキシフェニル）プロパン、２，２－ビス（４－ヒドロキシ－３，５－ジメチルフェニル）プロパン、ビス（４－ヒドロキシフェニル）メタン、１，１－ビス（４－ヒドロキシフェニル）エタン、２，２－ビス（４－ヒドロキシフェニル）ブタン、２，２－ビス（４－ヒドロキシ－３，５－ジメチルフェニル）ブタン、２，２－ビス（４－ヒドロキシ－３，５－ジプロピルフェニル）プロパン、１，１－ビス（４－ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、１，１－ビス（４－ヒドロキシフェニル）－３，３，５－トリメチルシクロヘキサンが挙げられる。これらは単独で、または２種以上組み合わせて用いてもよい。好ましくは、２，２－ビス（４－ヒドロキシフェニル）プロパン、１，１－ビス（４－ヒドロキシフェニル）シクロヘキサン、１，１－ビス（４－ヒドロキシフェニル）－３，３，５－トリメチルシクロヘキサンが用いられる。特に、２，２－ビス（４－ヒドロキシフェニル）プロパンと１，１－ビス（４－ヒドロキシフェニル）－３，３，５－トリメチルシクロヘキサンとを共に使用することが好ましい。
第２の位相差層は、好ましくは、高分子フィルムの延伸フィルムであり、より好ましくは、ノルボルネン系樹脂フィルムの延伸フィルムである。
第２の位相差層の厚みは、所望の光学特性が得られるように設定され得る。第２の位相差層が液晶配向固化層である場合、厚みは、好ましくは０．５μｍ～１０μｍであり、より好ましくは０．５μｍ～８μｍであり、さらに好ましくは０．５～５μｍである。第２の位相差層が高分子フィルムの延伸フィルムである場合、厚みは、好ましくは５μｍ～５５μｍであり、より好ましくは１０μｍ～５０μｍであり、さらに好ましくは１５μｍ～４５μｍである。
Ｆ．第１の位相差層と第２の位相差層との積層体
第１の位相差層と第２の位相差層との積層体は、好ましくは、下記の関係を満足する：
Ｒｅ（４５０）／Ｒｅ（５５０）＞０．８２
Ｒｅ（６５０）／Ｒｅ（５５０）＜１．１８。
積層体のＲｅ（４５０）／Ｒｅ（５５０）は、より好ましくは１．０～１．２であり、さらに好ましくは１．０～１．１である。積層体のＲｅ（６５０）／Ｒｅ（５５０）は、より好ましくは０．８～１．０であり、さらに好ましくは０．９～１．０である。本発明の実施形態によれば、第１の位相差層および第２の位相差層が全体として理想的な逆分散特性を示さないにもかかわらず、黒表示時の斜め方向の輝度が小さく、かつ、斜め方向のカラーシフトが小さい画像表示装置を実現し得る位相差層付偏光板を得ることができる。
Ｇ．液晶セル
液晶セル６０ａは、第１基板６２と、第２基板６３と、それらに挟持された、電界が存在しない状態でホモジニアス配列に配向させた液晶分子を含む液晶層６１と、を有する。一般的な構成においては、一方の基板（代表的には、第１基板６２）に、カラーフィルター及びブラックマトリクスが設けられており、他方の基板（代表的には、第２基板６３）に、液晶の電気光学特性を制御するスイッチング素子と、このスイッチング素子にゲート信号を与える走査線及びソース信号を与える信号線と、画素電極及び対向電極とが設けられている。上記基板の間隔（セルギャップ）は、スペーサー等によって制御されている。上記基板の液晶層と接する側には、例えば、ポリイミドからなる配向膜等を設けることができる。
第１基板６２および第２基板６３のＲｔｈ（５５０）は、それぞれ－１０ｎｍ～１００ｎｍである。１つの実施形態においては、第１基板６２および第２基板６３の少なくとも一方のＲｔｈ（５５０）は、好ましくは８ｎｍ～９０ｎｍであり、より好ましくは１５ｎｍ～８０ｎｍである。別の実施形態においては、第１基板６２および第２基板６３の少なくとも一方のＲｔｈ（５５０）は、好ましくは－０．１ｎｍ以下であり、より好ましくは－５ｎｍ～－５０ｎｍである。本発明の実施形態によれば、基板がこのような厚み方向位相差を有する場合に、ホモジニアス配向の液晶セルを含む液晶表示装置において斜め方向の黒輝度を十分に小さくすることができる。
１つの実施形態においては、第１基板６２および第２基板６３の少なくとも一方はＲｔｈ（４５０）＞Ｒｔｈ（５５０）の関係を満足し、好ましくは、第１基板６２および第２基板６３の両方がＲｔｈ（４５０）＞Ｒｔｈ（５５０）の関係を満足する。より好ましくは、第１基板６２および第２基板６３の少なくとも一方はＲｔｈ（５５０）＞Ｒｔｈ（６５０）の関係をさらに満足し、さらに好ましくは、第１基板６２および第２基板６３の両方がＲｔｈ（５５０）＞Ｒｔｈ（６５０）の関係をさらに満足する。本発明の実施形態によれば、基板がこのような波長分散特性を有する場合であっても、ホモジニアス配向の液晶セルを含む液晶表示装置において斜め方向の黒輝度を十分に小さくすることができる。
液晶層６１は、上記のとおり、電界が存在しない状態でホモジニアス配列に配向させた液晶分子を含む。「ホモジニアス配列に配向させた液晶分子」とは、配向処理された基板と液晶分子の相互作用の結果として、上記液晶分子の配向ベクトルが基板平面に対し、平行かつ一様に配向した状態のものをいう。このような液晶層（結果として、液晶セル）は、代表的には、ｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚの屈折率特性を示す。ここで、「ｎｙ＝ｎｚ」とは、ｎｙとｎｚが完全に同一である場合だけでなく、ｎｙとｎｚとが実質的に同一である場合も包含する。液晶層のＲｅ（５５０）は、例えば３００ｎｍ～４００ｎｍであり得る。液晶層のＮｚ係数は、例えば０．９～１．１であり得る。
１つの実施形態においては、液晶層の液晶分子はプレチルトを有する。すなわち、液晶分子の配向ベクトルが基板平面に対しわずかに傾いている。プレチルト角は、好ましくは０．１°～１．０°であり、より好ましくは０．２°～０．７°である。
このような液晶セル６０ａの駆動モードとして、例えば、インプレーンスイッチング（ＩＰＳ）モード、フリンジフィールドスイッチング（ＦＦＳ）モードが挙げられる。なお、上記のＩＰＳモードは、Ｖ字型電極又はジグザグ電極等を採用した、スーパー・インプレーンスイッチング（Ｓ－ＩＰＳ）モードや、アドバンスド・スーパー・インプレーンスイッチング（ＡＳ－ＩＰＳ）モードを包含する。また、上記のＦＦＳモードは、Ｖ字型電極又はジグザグ電極等を採用した、アドバンスド・フリンジフィールドスイッチング（Ａ－ＦＦＳ）モードや、ウルトラ・フリンジフィールドスイッチング（Ｕ－ＦＦＳ）モードを包含する。液晶セル６０ａの駆動モードとして、好ましくはインプレーンスイッチング（ＩＰＳ）モードが挙げられる。
液晶セル６０ａの駆動モードがＩＰＳモードであると、液晶表示装置の斜め方向における視認性の向上を図ることができる。
Ｈ．バックライトユニット
光源９１は、導光板９２の側面に対応する位置に配置される。光源としては、例えば、複数のＬＥＤが配列して構成されるＬＥＤ光源が用いられ得る。導光板９２としては、任意の適切な導光板が用いられ得る。例えば、横方向からの光を厚さ方向に偏向可能となるよう、背面側にレンズパターンが形成された導光板、背面側および／または視認側にプリズム形状等が形成された導光板が用いられる。好ましくは、背面側および視認側にプリズム形状が形成された導光板が用いられる。該導光板において、背面側に形成されたプリズム形状と、視認側に形成されたプリズム形状とは、その稜線方向が直交することが好ましい。このような導光板を用いれば、プリズムシート（図示せず）に対して、より集光されやすい光を入射させることができる。
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例によって限定されるものではない。各特性の測定方法は以下の通りである。
（１）位相差値の測定
実施例および比較例に用いた第１の位相差層および第２の位相差層の面内位相差について、王子計測製ＫＯＢＲＡ－ＷＰＲを用いて自動計測した。測定波長は５５０ｎｍ、測定温度は２３℃であった。
（２）黒表示時の輝度
実施例および比較例で得られた画像表示装置に黒画面を表示し、輝度計（ＡＵＴＲＯＮＩＣ－ＭＥＬＣＨＥＲＳ社製、商品名「Ｃｏｎｏｓｃｏｐｅ」）により測定した。具体的には、極角を０°～８０°、方位角を０°～３６０°に変化させて輝度を測定した。
また、上記のように測定した輝度のうち、極角が４０°で、方位角が２０°、２５°、１５５°、１６０°、１９０°、１９５°、３４５°および３５０°のいずれかであるときの輝度をエリアＡ輝度（単位：ｃｄ／ｍ２）とし、そのなかでの最大輝度をエリアＡ最大輝度（単位：ｃｄ／ｍ２）とした。
＜偏光板の作製＞
＜＜製造例１＞＞
熱可塑性樹脂基材として、長尺状で、Ｔｇ約７５℃である、非晶質のイソフタル共重合ポリエチレンテレフタレートフィルム（厚み：１００μｍ）を用い、樹脂基材の片面に、コロナ処理を施した。
ポリビニルアルコール（重合度４２００、ケン化度９９．２モル％）およびアセトアセチル変性ＰＶＡ（日本合成化学工業社製、商品名「ゴーセファイマー」）を９：１で混合したＰＶＡ系樹脂１００重量部に、ヨウ化カリウム１３重量部を添加したものを水に溶かし、ＰＶＡ水溶液（塗布液）を調製した。
樹脂基材のコロナ処理面に、上記ＰＶＡ水溶液を塗布して６０℃で乾燥することにより、厚み１３μｍのＰＶＡ系樹脂層を形成し、積層体を作製した。
得られた積層体を、１３０℃のオーブン内で縦方向（長手方向）に２．４倍に一軸延伸した（空中補助延伸処理）。
次いで、積層体を、液温４０℃の不溶化浴（水１００重量部に対して、ホウ酸を４重量部配合して得られたホウ酸水溶液）に３０秒間浸漬させた（不溶化処理）。
次いで、液温３０℃の染色浴（水１００重量部に対して、ヨウ素とヨウ化カリウムを１：７の重量比で配合して得られたヨウ素水溶液）に、最終的に得られる偏光子の単体透過率（Ｔｓ）が所望の値となるように濃度を調整しながら６０秒間浸漬させた（染色処理）。
次いで、液温４０℃の架橋浴（水１００重量部に対して、ヨウ化カリウムを３重量部配合し、ホウ酸を５重量部配合して得られたホウ酸水溶液）に３０秒間浸漬させた（架橋処理）。
その後、積層体を、液温７０℃のホウ酸水溶液（ホウ酸濃度４重量％、ヨウ化カリウム濃度５重量％）に浸漬させながら、周速の異なるロール間で縦方向（長手方向）に総延伸倍率が５．５倍となるように一軸延伸を行った（水中延伸処理）。
その後、積層体を液温２０℃の洗浄浴（水１００重量部に対して、ヨウ化カリウムを４重量部配合して得られた水溶液）に浸漬させた（洗浄処理）。
その後、約９０℃に保たれたオーブン中で乾燥しながら、表面温度が約７５℃に保たれたＳＵＳ製の加熱ロールに接触させた（乾燥収縮処理）。
このようにして、樹脂基材上に厚み約５μｍの偏光子を形成し、樹脂基材／偏光子の構成を有する積層体を得た。
得られた積層体の偏光子表面（樹脂基材とは反対側の面）に、保護層としてＨＣ－ＴＡＣフィルム（厚み２０μｍ）を貼り合わせた。次いで、樹脂基材を剥離し、保護層／偏光子／の構成を有する偏光板を得た。その後、得られた偏光板を後述の液晶セルに対応するサイズに打ち抜いた。
＜屈折率特性がｎｚ＞ｎｘ＞ｎｙの位相差フィルム（ポジティブＢプレート）の作製＞
＜＜製造例２＞＞
スチレン－無水マレイン酸共重合体（ノヴァ・ケミカル・ジャパン社製、商品名「ダイラーク Ｄ２３２」）のペレット状樹脂を、単軸押出機とＴダイを用いて２７０℃で押し出し、シート状の溶融樹脂を冷却ドラムで冷却して厚み１００μｍのフィルムを得た。このフィルムを、ロール延伸機を用いて、温度１３０℃、延伸倍率２．５倍で、搬送方向に自由端一軸延伸して、搬送方向に進相軸を有するフィルムを得た（縦延伸工程）。
得られたフィルムを、テンター延伸機を用いて、温度１３５℃で、フィルム幅が前記縦延伸後のフィルム幅の４．５倍となるように幅方向に固定端一軸延伸して、厚み１４μｍの位相差フィルム（二軸延伸フィルム、ポジティブＢプレート）を得た（横延伸工程）。その後、得られた位相差フィルムを後述の液晶セルに対応するサイズに打ち抜いた。
このようにして得られた位相差フィルム（ポジティブＢプレート）は、搬送方向に進相軸（幅方向に遅相軸）を有し、屈折率特性がｎｚ＞ｎｘ＞ｎｙの関係を示していた。位相差フィルム（ポジティブＢプレート）の面内位相差Ｒｅ（５５０）、厚み方向の位相差Ｒｔｈ（５５０）およびＮｚ係数を表１に示す。
＜＜製造例３＞＞
縦延伸倍率を１．７倍、横延伸倍率を１．８倍に変更したこと以外は、製造例２と同様にして位相差フィルム（ポジティブＢプレート）を得た。
＜＜製造例４＞＞
縦延伸倍率を１．５倍、横延伸倍率を１．５倍に変更したこと以外は、製造例２と同様にして位相差フィルム（ポジティブＢプレート）を得た。
＜＜製造例５＞＞
縦延伸倍率を１．４倍、横延伸倍率を１．４倍に変更したこと以外は、製造例２と同様にして位相差フィルム（ポジティブＢプレート）を得た。
＜＜製造例６＞＞
縦延伸倍率を２．２倍、横延伸倍率を２．４倍に変更したこと以外は、製造例２と同様にして位相差フィルム（ポジティブＢプレート）を得た。
＜屈折率特性がｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚの位相差フィルム（ポジティブＡプレート）の作製＞
＜＜製造例７＞＞
長尺のノルボルネン系樹脂フィルム（日本ゼオン社製、商品名Ｚｅｏｎｏｒ、厚み４０μｍ、光弾性係数３．１０×１０－１２ｍ２／Ｎ）を１３５℃で２．０倍に一軸延伸することによって、厚み２８μｍの位相差フィルムを作製した。その後、得られた位相差フィルムを後述の液晶セルに対応するサイズに打ち抜いた。
このようにして得られた位相差フィルムは、搬送方向に遅相軸を有し、屈折率特性がｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚの関係を示していた。位相差フィルム（ポジティブＡプレート）の面内位相差Ｒｅ（５５０）、厚み方向の位相差Ｒｔｈ（５５０）およびＮｚ係数を表１に示す。
＜＜製造例８＞＞
延伸倍率を１．５倍に変更したこと以外は、製造例７と同様にして位相差フィルム（ポジティブＡプレート）を得た。
＜＜製造例９＞＞
延伸倍率を１．４３倍に変更したこと以外は、製造例７と同様にして位相差フィルム（ポジティブＡプレート）を得た。
＜＜製造例１０＞＞
延伸倍率を１．３７倍に変更したこと以外は、製造例７と同様にして位相差フィルム（ポジティブＡプレート）を得た。
＜＜製造例１１＞＞
延伸倍率を１．２倍に変更したこと以外は、製造例７と同様にして位相差フィルム（ポジティブＡプレート）を得た。
＜屈折率特性がｎｚ＞ｎｘ＝ｎｙの位相差フィルム（ポジティブＣプレート）の作製＞
＜＜製造例１２＞＞
厚み方向の位相差Ｒｔｈを－８６ｎｍに変更したこと以外は、特許第６８９６１１８号の製造例６と同様にして位相差フィルム（ポジティブＣプレート）を得た。その後、得られた位相差フィルムを後述の液晶セルに対応するサイズに打ち抜いた。
このようにして得られた位相差フィルムは、搬送方向に遅相軸を有し、屈折率特性がｎｚ＞ｎｘ＝ｎｙの関係を示していた。位相差フィルム（ポジティブＣプレート）の面内位相差Ｒｅ（５５０）および厚み方向の位相差Ｒｔｈ（５５０）を表１に示す。
＜＜製造例１３＞＞
厚み方向の位相差Ｒｔｈを－６６ｎｍに変更したこと以外は、製造例１２と同様にして位相差フィルム（ポジティブＣプレート）を得た。
＜屈折率特性がｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚの位相差フィルム（ネガティブＢプレート）の作製＞
＜＜製造例１４＞＞
１．３５倍に固定端横延伸したこと以外は、製造例７と同様にして位相差フィルム（ネガティブＢプレート）を得た。その後、得られた位相差フィルムを後述の液晶セルに対応するサイズに打ち抜いた。
このようにして得られた位相差フィルムは、屈折率特性がｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚの関係を示していた。位相差フィルム（ネガティブＢプレート）の面内位相差Ｒｅ（５５０）および厚み方向の位相差Ｒｔｈ（５５０）を表１に示す。
＜＜製造例１５＞＞
延伸倍率を１．３倍に変更したこと以外は、製造例１４と同様にして位相差フィルム（ネガティブＢプレート）を得た。
＜＜製造例１６＞＞
延伸倍率を１．２倍に変更したこと以外は、製造例１４と同様にして位相差フィルム（ネガティブＢプレート）を得た。
＜屈折率特性がｎｘ＝ｎｚ＞ｎｙの位相差フィルム（ネガティブＡプレート）の作製＞
＜＜製造例１７＞＞
スチレン－無水マレイン酸共重合体（ノヴァ・ケミカル・ジャパン社製、商品名「ダイラーク Ｄ２３２」）のペレット状樹脂を、単軸押出機とＴダイを用いて２７０℃で押し出し、シート状の溶融樹脂を冷却ドラムで冷却して厚み３０μｍのフィルムを得た。このフィルムを、ロール延伸機を用いて、温度１３０℃、延伸倍率１．８倍で、搬送方向に自由端一軸延伸して、搬送方向に進相軸を有する位相差フィルム（ネガティブＡプレート）を得た。その後、得られた位相差フィルムを後述の液晶セルに対応するサイズに打ち抜いた。
このようにして得られた位相差フィルムは、屈折率特性がｎｘ＝ｎｚ＞ｎｙの関係を示していた。位相差フィルム（ネガティブＡプレート）の面内位相差Ｒｅ（５５０）および厚み方向の位相差Ｒｔｈ（５５０）を表１に示す。
＜画像表示セル（液晶セル）の準備＞
＜＜製造例１８＞＞
ＩＰＳモードの液晶表示装置（Ａｐｐｌｅ社製、商品名「ｉＰａｄ（登録商標）」）から液晶セルを取り出した。当該液晶セルの両面に貼り付けられていた光学部材を取り除き、除去面（基板の外側表面）を洗浄した。これを画像表示セル（液晶セル）として用いた。液晶セルの第１基板は、Ｒｔｈ（４５０）＝３２ｎｍ、Ｒｔｈ（５５０）＝１９ｎｍ、Ｒｔｈ（６５０）＝２３ｎｍであり；第２基板は、Ｒｔｈ（４５０）＝９ｎｍ、Ｒｔｈ（５５０）＝０．３ｎｍ、Ｒｔｈ（６５０）＝－６ｎｍであった。
［実施例１］
製造例１８の液晶セルの視認側に、製造例１の偏光板（第２の偏光子を含む第２の偏光板）を積層した。一方、液晶セルの背面側に、製造例７の位相差フィルム（第２の位相差層）、製造例２の位相差フィルム（第１の位相差層）、および、製造例１の偏光板（第１の偏光子を含む第１の偏光板）をこの順に積層した。積層は、第１の偏光子の吸収軸方向と第１の位相差層の遅相軸方向とが実質的に直交し、第１の偏光子の吸収軸方向と第２の位相差層の遅相軸方向とが実質的に平行であり、第１の偏光子の吸収軸方向と液晶セルの初期配向方向とが実質的に直交し、第２の偏光子の吸収軸方向と液晶セルの初期配向方向とが実質的に平行となるようにして行った。このようにして、画像表示装置（Ｅモードの液晶表示装置）を作製した。次いで、画像表示装置を上記した黒表示時の輝度測定に供した。実施例１の画像表示装置における輝度分布図を図３に示す。また、実施例１の画像表示装置におけるエリアＡ最大輝度を表１に示す。
［比較例１～８］
製造例７の位相差フィルム（第２の位相差層）および製造例２の位相差フィルム（第１の位相差層）のそれぞれを、表１に示す製造例の位相差フィルムに変更したこと以外は、実施例１と同様にして、画像表示装置（Ｅモードの液晶表示装置）を作製した。次いで、画像表示装置を上記した黒表示時の輝度測定に供した。比較例１の画像表示装置における輝度分布図を図４に示す。また、比較例１～８の画像表示装置におけるエリアＡ最大輝度を表１に示す。
Figure 2023054645000003
［評価］
表１、図３および図４から明らかなように、第１の位相差層のＲｅ（５５０）およびＮｚ係数が上記の範囲であり、第２の位相差層のＲｅ（５５０）が上記の範囲であることにより、横方向（図３および図４における紙面左右方向Ｘ）の視野角を縦方向（図３および図４における紙面上下方向Ｙ）の視野角よりも広く確保でき、かつ、上記したエリアＡ最大輝度が十分に小さい画像表示装置（液晶表示装置）を実現することができる。
本発明の実施形態による位相差層付偏光板は、画像表示装置に好適に適用され、特に、液晶表示装置に好適に適用され得る。
１０ 第１の偏光板
１１ 第１の偏光子
２０ 第１の位相差層
３０ 第２の位相差層
４０ 第２の偏光板
６０ 画像表示セル
６０ａ 液晶セル
１００ 位相差層付偏光板
１０１ 画像表示装置

Claims (4)

  1. 第１の偏光子を含む第１の偏光板と、
    前記第１の偏光板に隣接して配置された、屈折率特性がｎｚ＞ｎｘ＞ｎｙの関係を示す第１の位相差層と、
    前記第１の位相差層に隣接して配置された、屈折率特性がｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚの関係を示す第２の位相差層と、を有し、
    前記第１の偏光子の吸収軸と前記第１の位相差層の遅相軸とが実質的に直交しており、
    前記第１の偏光子の吸収軸と前記第２の位相差層の遅相軸とが実質的に平行であり、
    前記第１の位相差層の面内位相差Ｒｅ（５５０）が、２８０ｎｍ以上３６０ｎｍ以下であり、
    前記第１の位相差層のＮｚ係数が、－１．０以上－０．１以下であり、
    前記第２の位相差層の面内位相差Ｒｅ（５５０）が、２８０ｎｍ以上３６０ｎｍ以下である、
    位相差層付偏光板。
  2. 画像表示セルと、
    前記画像表示セルに対して視認側の反対側に配置された請求項１に記載の位相差層付偏光板と、を備えている、画像表示装置。
  3. 前記画像表示セルは、液晶セルであり、
    前記液晶セルの駆動モードは、ＩＰＳモードである、請求項２に記載の画像表示装置。
  4. 前記画像表示装置は、前記画像表示セルに対して前記位相差層付偏光板と反対側に配置された第２の偏光板を備え、
    前記第２の偏光板は、第２の偏光子を含み、
    前記第１の偏光子の吸収軸と前記液晶セルの初期配向方向とが実質的に直交しており、
    前記第２の偏光子の吸収軸と前記液晶セルの初期配向方向とが実質的に平行である、請求項３に記載の画像表示装置。
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