JPH11149015A - 積層波長板、円偏光板及び液晶表示装置 - Google Patents

積層波長板、円偏光板及び液晶表示装置

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JPH11149015A
JPH11149015A JP9331074A JP33107497A JPH11149015A JP H11149015 A JPH11149015 A JP H11149015A JP 9331074 A JP9331074 A JP 9331074A JP 33107497 A JP33107497 A JP 33107497A JP H11149015 A JPH11149015 A JP H11149015A
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light
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wave plate
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尚志 山岡
Hiroyuki Yoshimi
裕之 吉見
Yasuo Fujimura
保夫 藤村
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Nitto Denko Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 全可視光域等の広い波長域にわたって1/2
波長板や1/4波長板としてほぼ機能しうる特徴を維持
しつつ、特定の波長域で異なる位相差となることを抑制
した波長板、及び界面反射が少なくて反射防止の広帯域
性、耐熱性等に優れる円偏光板の開発。 【解決手段】 複屈折率差△n1、△n2の波長依存性が
400nm(△n1)と500nm(△n2)の波長光に基づ
いて△n1/△n2<1.05である延伸フィルム(1,
3)を単色光に対して1/2波長の位相差を与えるもの
同士、又は単色光に対して1/2波長と1/4波長の位
相差を与えるものの組合せで用いてその複数の延伸フィ
ルムをそれらの光軸を交差させて積層してなる積層波長
板、及び前記の1/4波長板を有する積層波長板と偏光
板との積層体からなる円偏光板、並びにその円偏光板を
有する液晶表示装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の技術分野】本発明は、広い波長域にわたり1/
2波長や1/4波長等の所定の位相差を与える積層波長
板、及び広い波長域にわたり反射を防止して耐久性に優
れる円偏光板、並びに視認特性に優れる液晶表示装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来、1枚の延伸フィルムを用いてなる
1/2波長板や1/4波長板が知られていた。しかしな
がら、その位相差が波長毎に異なり、1/2波長板や1
/4波長板として機能しうる波長が特定のものに限られ
る問題点があった。すなわち例えば、波長が550nmの
光に対して1/4波長板として機能するものの場合、波
長が450nmや650nmの光に対しては1/4波長板と
して機能しない。そのため、例えば偏光板に接着して円
偏光板とし、それをディスプレイ等の表面反射を抑制す
るための反射防止フィルターとして用いた場合、波長が
550nmでない光に対しては充分な反射防止機能を発揮
せず、特に青色系の光に対する反射防止機能に乏しく
て、ディスプレイ等が青く見える問題点があった。
【0003】前記に鑑みて本発明者らが属するグループ
は先に、1/2波長や1/4波長の位相差を与える複数
の延伸フィルムを光軸を交差させて積層してなる積層波
長板を提案した(特開平5−100114号公報)。こ
れによれば、広い波長域にわたり1/2波長や1/4波
長等の所定の位相差を与えることができる。しかしなが
ら、積層波長板では特定の波長域で異なる位相差特性を
与えたり、円偏光板では積層界面での反射が大きくて充
分な遮光特性が得られなかったり、熱による部分的な位
相差変化を生じて不均一な視覚となる難点のあることが
判明した。
【0004】
【発明の技術的課題】本発明は、全可視光域等の広い波
長域にわたって1/2波長板や1/4波長板としてほぼ
機能しうる特徴を維持しつつ、特定の波長域で異なる位
相差特性となることを抑制した波長板、及び界面反射が
少なくて反射防止の広帯域性、耐熱性等に優れる円偏光
板の開発を目的とする。
【0005】
【課題の解決手段】本発明は、単色光に対して1/2波
長の位相差を与える複数の延伸フィルムをそれらの光軸
を交差させて積層してなり、かつ前記延伸フィルムの複
屈折率差△n1、△n2の波長依存性が400nm(△
1)と550nm(△n2)の波長光に基づいて△n1
△n2<1.05であることを特徴とする積層波長板、
及び前記複屈折率差の波長依存性を示す複数の延伸フィ
ルムをそれらの光軸を交差させて積層してなり、その延
伸フィルムが単色光に対して1/2波長の位相差を与え
るものと、1/4波長の位相差を与えるものとの組合せ
からなることを特徴とする積層波長板、並びに前記の1
/4波長板を有する積層波長板と偏光板との積層体から
なることを特徴とする円偏光板、及びその円偏光板を有
することを特徴とする液晶表示装置を提供するものであ
る。
【0006】
【発明の効果】単色光に対して1/2波長又は1/4波
長の位相差を与える延伸フィルムの複数枚をそれらの光
軸を交差させて積層することにより、複屈折率差(△
n)と厚さ(d)の積(△nd)で定義される位相差の
波長分散を重畳ないし加減できて任意に制御でき、全体
としての位相差を所定の値に制御しつつ波長分散を抑制
して、全可視光域等の広い波長域にわたり所定の位相差
を示す1/2波長板、1/4波長板を得ることができ
る。
【0007】また前記の場合に、複屈折率差△n1、△
2の波長依存性が400nm(△n1)と550nm(△n
2)の波長光に基づいて△n1/△n2<1.05である
延伸フィルムを用いることにより、特定の波長域で異な
る位相差特性となることを抑制し、可視域等の広い波長
域で目的とする位相差特性を安定して示す波長板、及び
その1/4波長板を用いて可視域等の光の反射をほぼ防
止する広帯域の反射防止フィルターなどとして有用な円
偏光板を得ることができる。さらに屈折率差が0.1以
下の粘着層を介して接着することで、界面反射が少なく
て反射防止の広帯域性に優れ、耐熱性等の耐久性に優れ
る円偏光板を得ることができる。
【0008】
【発明の実施形態】本発明の積層波長板は、単色光に対
して1/2波長の位相差を与える複数の延伸フィルムを
それらの光軸を交差させて積層してなり、かつ前記延伸
フィルムの複屈折率差△n1、△n2の波長依存性が40
0nm(△n1)と550nm(△n2)の波長光に基づいて
△n1/△n2<1.05であるものからなる。その例を
図1に示した。1,3が1/2波長の位相差を与える延
伸フィルム、2は透明な接着層である。延伸フィルムの
積層数は任意であるが、光の透過率などの点より2〜5
枚の積層が一般的である。
【0009】1/2波長板を得るための各延伸フィルム
の光軸の交差角度は、例えば次式で算出されるものを基
本例としてあげることができる。すなわち、積層数を
N、入射直線偏光方向を基準(0°)にして波長板透過
後の出射直線偏光方向(θ)の角度をθとした場合、各
1/2波長フィルムの角度θKは、θK=(2K−1)・
θ/2N(ただし、Kは1〜Nの整数値)により求めら
れる。
【0010】一方、本発明の他の積層波長板は、複屈折
率差△n1、△n2の波長依存性が400nm(△n1)と
550nm(△n2)の波長光に基づいて△n1/△n2
1.05である複数の延伸フィルムをそれらの光軸を交
差させて積層してなり、その延伸フィルムが単色光に対
して1/2波長の位相差を与えるものと、1/4波長の
位相差を与えるものとの組合せからなるものである。そ
の例を図2に示した。4が1/4波長の位相差を与える
延伸フィルムである。
【0011】1/4波長板を得るための条件は、単色光
に対して1/2波長の位相差を与える延伸フィルムと1
/4波長の位相差を与える延伸フィルムを用いること、
その延伸フィルムの複屈折率差△n1、△n2の波長依存
性が400nm(△n1)と550nm(△n2)の波長光に
基づいて△n1/△n2<1.05であること、及び積層
する各延伸フィルムの光軸を交差させることである。そ
の場合、延伸フィルムの積層数は任意である。光の透過
率などの点より2〜5枚の積層が一般的である。また、
1/2波長の位相差を与える延伸フィルムと1/4波長
の位相差を与える延伸フィルムの配置位置も任意であ
る。
【0012】前記において、1/4波長の位相差を与え
る延伸フィルムを1枚用いてそれを積層波長板の出射側
端に配置する場合を例として、各延伸フィルムの光軸の
交差角度と各延伸フィルムを出た偏光の方向(θ)の関
係は次式で表される。すなわち、1/2波長の位相差を
与える延伸フィルムの使用数をnとしてそれらをλ/2
(1,2,・・・n)で表し、入射直線偏光方向を基準
(0°)にして各λ/2(1,2,・・・n)の積層角
度をθ1、θ2、・・・θnとすると、 積層角度=2(θ1+θ2+・・・+θn-1)+θn 各λ/2板を出た偏光の方向=2(θ1+θ2+・・・+
θn) で表され、それに1/4波長の位相差を与える延伸フィ
ルムを45度の角度で積層することにより円偏光が得ら
れる。
【0013】前記した関係を、1/2波長の位相差を与
える延伸フィルムを3枚(λ/2(1,2,3))用い
た場合を例に次表に示した。なお、λ/4は1/4波長
の位相差を与える延伸フィルムを表す。
【0014】本発明において用いる、単色光に対して1
/2波長又は1/4波長の位相差を与える延伸フィルム
は、例えば高分子フィルムを一軸や二軸等の適宜な方式
で延伸処理する方法などにより得ることができる。その
高分子の種類については特に限定はなく、透明性に優れ
るものが好ましく用いられる。その例としては、ポリカ
ーボネート系高分子やポリエステル系高分子、ポリスル
ホン系高分子やポリエーテルスルホン系高分子、ポリス
チレン系高分子やポリオレフィン系高分子、ポリビニル
アルコール系高分子や酢酸セルロース系高分子、ポリ塩
化ビニル系高分子やポリメチルメタクリレート系高分
子、ポリアリレート系高分子やポリアミド系高分子など
があげられる。
【0015】就中、前記した複屈折率差の波長依存性の
容易な実現性や光弾性係数、接着層を介して積層する場
合の接着層との屈折率差の調節性などの点よりは、ポリ
オレフィン系高分子、就中、環状オレフィン系高分子や
酢酸セルロース系高分子、ポリメチルメタクリレート系
高分子などが好ましく用いうる。
【0016】なお複屈折率差△n1、△n2の波長依存性
が400nm(△n1)と550nm(△n2)の波長光に基
づいて△n1/△n2<1.05である延伸フィルムは、
延伸条件等を制御することにより得ることができる。特
定の波長域、特に短波長側で異なる位相差となって1/
2波長板や1/4波長板等の位相差特性を満足しなくな
ることを抑制する点などより好ましい前記△n1/△n2
(以下同じ)は、0.95〜1.04、就中0.97〜
1.03、特に0.98〜1.02である。
【0017】さらに前記した複屈折率差の波長依存性の
満足性や特定の波長域での位相差の相違の抑制、視角変
化による着色化の防止などの点よりは、(nx−nz)/
(nx−ny)=Nz(以下同じ)として、式:0≦Nz≦
1を満足する延伸フィルムを用いることが好ましい。な
お式中のnxは面内における最大屈折率、nyはnxに直
交する方向の屈折率、及びnzは厚さ方向の屈折率であ
る。従って前記の式は、ny≦nz≦nxを意味する。延
伸フィルムの厚さ方向における屈折率を制御する必要の
ある場合には、例えば熱収縮性フィルムの接着下に高分
子フィルムを延伸処理する方式などにより行いうる。
【0018】本発明の円偏光板は、上記した1/4波長
板を有する積層波長板と偏光板とを積層したものであ
る。その例を図3に示した。5が偏光板、6が積層波長
板、2は透明な接着層である。円偏光板の形成は、上記
した積層角度で偏光板(5)と交差させることにより行
うことができる。その際、偏光板の透過軸を90度変え
ることにより円偏光の方向(左回り、又は右回りの円偏
光)を変換することができる。
【0019】円偏光板の形成には適宜な偏光板を用いる
ことができ、特に限定はない。一般には、ポリビニルア
ルコール系や部分ホルマール化ポリビニルアルコール
系、エチレン・酢酸ビニル共重合体系部分ケン化物の如
き親水性高分子のフィルムにヨウ素及び/又は二色性染
料を吸着させて延伸したもの、ポリビニルアルコールの
脱水処理物やポリ塩化ビニルの脱塩酸処理物の如きポリ
エン配向フィルムなどからなる偏光フィルムが用いられ
る。
【0020】偏光フィルムの厚さは通例5〜80μmで
あるが、これに限定されない。偏光板は、偏光フィルム
の片面又は両面を透明保護層等で被覆したものなどであ
ってもよい。かかる透明保護層等は、偏光フィルムの補
強や耐熱性の向上、偏光フィルムを湿度等より保護する
ことなどの種々の目的を有するものであってよい。透明
保護層は、樹脂の塗布層や樹脂フィルムのラミネート層
などとして形成でき、拡散化や粗面化用等の微粒子を含
有していてもよい。
【0021】円偏光板の片面又は両面には、表面反射を
防止する点などより反射防止層又は防眩処理層の一方又
は両方が設けられていることが好ましい。その反射防止
層は、例えばフッ素系ポリマーのコート層や多層金属蒸
着膜等の光干渉性の膜などとして適宜に形成することが
できる。
【0022】また防眩処理層としても、例えば微粒子を
円偏光板表面にバインダ等を介して散布固着させる方
式、円偏光板の表面をエンボス加工やサンドブラスト加
工やエッチング加工する方式等の適宜な方式で微細凹凸
構造を付与する方式、微粒子を含有させた透明樹脂を塗
布して表面に微細凹凸構造を付与する方式、それらを併
用する方式などにより表面反射光が拡散する適宜な方式
で形成したものであってよい。
【0023】なお前記の微粒子には、例えば平均粒径が
0.5〜20μmのシリカや酸化カルシウム、アルミナ
やチタニア、ジルコニアや酸化錫、酸化インジウムや酸
化カドミウム、酸化アンチモン等の導電性のこともある
無機系微粒子や、ポリメチルメタクリレートやポリウレ
タの如き適宜なポリマーからなる架橋又は未架橋の有機
系微粒子などの適宜なものを1種又は2種以上用いう
る。
【0024】本発明の積層波長板や円偏光板を形成する
延伸フィルムや偏光板等の各層は、分離状態にあっても
よいが、層間の屈折率調節による反射の抑制や光学系の
ズレ防止、ゴミ等の異物の侵入防止などの点よりその一
部、就中、全部が固着処理されていることが好ましい。
その固着処理には、例えば透明な接着剤などの適宜なも
のを用いることができ、接着剤等の種類について特に限
定はない。構成部材の光学特性の変化防止などの点よ
り、接着処理時の硬化や乾燥の際に高温のプロセスを要
しないものが好ましく、長時間の硬化処理や乾燥時間を
要しないものが望ましい。かかる点よりは、粘着層が好
ましく用いうる。
【0025】粘着層の形成には、例えばアクリル系重合
体やシリコーン系ポリマー、ポリエステルやポリウレタ
ン、ポリエーテルや合成ゴムなどの適宜なポリマーを用
いてなる透明粘着剤を用いることができる。就中、光学
的透明性や粘着特性、耐候性などの点よりアクリル系粘
着剤が好ましい。
【0026】また積層界面での反射の抑制などの点より
好ましく用いうる粘着層は、延伸フィルム等の接着対象
との屈折率差が0.1以下、就中0.08以下、特に
0.06以下のものである。粘着層の屈折率の調節は、
ベースポリマーの種類や屈折率調節剤の配合などにより
行うことができる。その屈折率調節剤としては、例えば
ベースポリマーよりも高屈折率又は低屈折率のポリマー
類などの適宜なものを用いうる。
【0027】さらに粘着層は、積層体内部に熱により発
生する内部応力をその粘弾性に基づいて緩和し光弾性変
形を防止する機能に優れる点などよりも好ましく用いう
る。光弾性変形の防止等の点より特に好ましく用いうる
粘着層は、応力緩和性に優れるものである。就中、緩和
弾性率が2×105〜1×107dyne/cm2、特に2×1
6〜8×106dyne/cm2の粘着層が好ましい。なお積
層波長板や円偏光板の片面又は両面に液晶セル等の被着
体に接着することを目的に必要に応じて設ける接着層
も、上記の理由等より粘着層であることが好ましい。
【0028】本発明の1/2波長板や1/4波長板等と
しての積層波長板や円偏光板は、反射防止フィルターや
防眩フィルター、液晶プロジェクター等の液晶表示装置
などの種々の用途に用いうる。液晶表示装置は一般に、
偏光板、液晶セル、及び必要に応じてのバックライトや
反射板、位相差補償板等の構成部品を適宜に組立てて駆
動回路を組込むことなどにより形成されるが、本発明に
おいては上記した積層波長板や円偏光板を用いる点を除
いて特に限定はなく、従来に準じて液晶表示装置を形成
しうる。
【0029】前記において円偏光板は、自然光がその偏
光板側より入射した場合には上記したように積層波長板
より円偏光を出射して円偏光形成板として機能し、積層
波長板側より円偏光が入射すると積層波長板にて直線偏
光化され、それが偏光板に入射して直線偏光形成板とし
て機能する。従って本発明による円偏光板は、前記の円
偏光形成機能板として液晶表示装置に適用することもで
きるし、直線偏光形成機能板として液晶表示装置に適用
することもできる。
【0030】前者の円偏光形成板として機能は、液晶デ
ィスプレイ等の表面反射を抑制するための反射防止フィ
ルターなどとして有用である。後者の直線偏光形成板と
しての機能は、コレステリック液晶等からなる円偏光形
成板を設けたバックライトとの組合せで用いて液晶表示
装置の輝度を向上させるシステムの形成などに有用であ
る。なお液晶表示装置の形成に際しては、例えば視認側
の偏光板の上に設ける光拡散板やアンチグレア層やプリ
ズムシート、反射防止膜や保護層や保護板、あるいは液
晶セルと視認側又は/及びバックライト側の偏光板の間
に設ける位相差補償板やバックライトに設けるプリズム
シート等の光路制御板などの適宜な光学素子を適宜に配
置することができる。
【0031】なお本発明による積層波長板や円偏光板、
液晶表示装置を形成する延伸フィルムや偏光板、あるい
はその他の粘着層や光拡散板や位相差補償板等の各部品
は、例えばサリチル酸エステル系化合物やベンゾフェノ
ール系化合物、ベンゾトリアゾール系化合物やシアノア
クリレート系化合物、ニッケル錯塩系化合物等の紫外線
吸収剤で処理されたものの如く紫外線吸収能をもたせた
ものであってもよい。また液晶表示装置もその各構成部
品が粘着層等を介して固着一体化されていることが好ま
しい。
【0032】
【実施例】参考例1 屈折率1.51、厚さ100μmの環状ポリオレフィン
フィルム(JSR社製、ARTON、以下同じ)を17
5℃で50%延伸処理し、複屈折光に基づいて波長55
0nmの光に対して1/2波長の位相差を与える△n1
△n2が1.025で、Nzが1のλ/2延伸フィルムを
得た。
【0033】参考例2 屈折率1.51、厚さ100μmの環状ポリオレフィン
フィルムを175℃で25%延伸処理し、複屈折光に基
づいて波長550nmの光に対して1/4波長の位相差を
与える△n1/△n2が1.025で、Nzが1のλ/4
延伸フィルムを得た。
【0034】参考例3 屈折率1.59、厚さ50μmのポリカーボネートフィ
ルムを150℃で5%延伸処理し、複屈折光に基づいて
波長550nmの光に対して1/2波長の位相差を与える
△n1/△n2が1.16で、Nzが1のλ/2延伸フィ
ルムを得た。
【0035】参考例4 屈折率1.59、厚さ50μmのポリカーボネートフィ
ルムを150℃で2.5%延伸処理し、複屈折光に基づ
いて波長550nmの光に対して1/4波長の位相差を与
える△n1/△n2が1.16で、Nzが1のλ/4延伸
フィルムを得た。
【0036】実施例1 参考例1で得たλ/2延伸フィルム2枚をそれらの光軸
(延伸軸)が45度の角度で交差するよう屈折率1.4
7のアクリル系粘着剤を介して積層し、本発明による1
/2波長板を得た。
【0037】実施例2 参考例1で得たλ/2延伸フィルムと参考例2で得たλ
/4延伸フィルムをそれらの光軸が62.5度の角度で
交差するよう屈折率1.47のアクリル系粘着剤を介し
積層して本発明による1/4波長板を得た後、それに偏
光フィルム(日東電工社製、NPF−HEG1425D
UAG30)を前記アクリル系粘着剤を介して積層し、
本発明の円偏光板を得た。なお積層は、λ/4延伸フィ
ルムの光軸と偏光フィルムの透過軸が80度の角度で交
差するように行った。
【0038】比較例1 参考例3で得たλ/2延伸フィルムを用いたほかは実施
例1に準じて1/2波長板を得た。
【0039】比較例2 参考例3と参考例4で得たλ/2延伸フィルムとλ/4
延伸フィルムを用いたほかは実施例2に準じて円偏光板
を得た。
【0040】比較例3 参考例1と参考例4で得たλ/2延伸フィルムとλ/4
延伸フィルムを用いたほかは実施例2に準じて円偏光板
を得た。
【0041】評価試験 1/2波長板の広帯域性 実施例1、比較例1で得た1/2波長板をクロスニコル
に配置した偏光板間に配置して透過モードによる分光ス
ペクトルを調べた。なお、1/2波長板の配置は入射側
の偏光板の透過軸に対して、2枚のλ/2延伸フィルム
の光軸がそれぞれ22.5度と67.5度となるように
した。
【0042】前記の結果を図4(実施例1)、図5(比
較例1)に示した。これより、比較例1では400〜4
50nmの短波長側で低い値を示しているのに対し、実施
例1では波長400〜700nmの広い範囲でほぼ平坦な
位相差特性を与え、かつ高い値を示していることがわか
る。
【0043】反射防止の広帯域性 実施例2、比較例2で得た円偏光板を鏡の上に置き、そ
の反射モードによる分光スペクトルを調べた。その結果
を図6(実施例2)、図7(比較例2)に示した。これ
より、実施例2では波長400〜700nmの広い範囲で
良好に遮光されてほぼ平坦な特性を示しているのに対
し、比較例2では波長430nm付近で値が高くなり青系
の漏れ光があると共に、粘着層による界面反射で全体的
に高い値となっていることがわかる。
【0044】円偏光板の耐熱性 実施例2、比較例2,3で得た円偏光板をアクリル系粘
着層を介してガラス板に接着して70℃に加熱し、その
温度を維持したまま反射板の上に置いて反射光の着色の
有無と、その色ムラ(色の均一性)を調べた。
【0045】前記の結果を次表に示した。
【図面の簡単な説明】
【図1】1/2波長板例の断面図
【図2】1/4波長板例の断面図
【図3】円偏光板例の断面図
【図4】実施例1の分光スペクトルを示したグラフ
【図5】比較例1の分光スペクトルを示したグラフ
【図6】実施例2の分光スペクトルを示したグラフ
【図7】比較例2の分光スペクトルを示したグラフ
【符号の説明】
1,3:1/2波長の位相差を与える延伸フィルム 2:接着層 4:1/4波長の位相差を与える延伸フィルム 5:偏光板 6:1/4波長板

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 単色光に対して1/2波長の位相差を与
    える複数の延伸フィルムをそれらの光軸を交差させて積
    層してなり、かつ前記延伸フィルムの複屈折率差△
    1、△n2の波長依存性が400nm(△n1)と550n
    m(△n2)の波長光に基づいて△n1/△n2<1.05
    であることを特徴とする積層波長板。
  2. 【請求項2】 複屈折率差△n1、△n2の波長依存性が
    400nm(△n1)と550nm(△n2)の波長光に基づ
    いて△n1/△n2<1.05である複数の延伸フィルム
    をそれらの光軸を交差させて積層してなり、その延伸フ
    ィルムが単色光に対して1/2波長の位相差を与えるも
    のと、1/4波長の位相差を与えるものとの組合せから
    なることを特徴とする積層波長板。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2において、面内の最大屈
    折率、それに直交する方向の屈折率及び厚さ方向の屈折
    率をそれぞれnx、ny及びnzとしたとき、式:0≦
    (nx−nz)/(nx−ny)≦1を満足する延伸フィル
    ムを用いてなる積層波長板。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3において、延伸フィルムを
    屈折率差が0.1以下の粘着層を介して接着してなる積
    層波長板。
  5. 【請求項5】 請求項2〜4に記載の1/4波長板を有
    する積層波長板と偏光板との積層体からなることを特徴
    とする円偏光板。
  6. 【請求項6】 請求項5において、反射防止層又は防眩
    処理層の一方又は両方を有する円偏光板。
  7. 【請求項7】 請求項6に記載の円偏光板を有すること
    を特徴とする液晶表示装置。
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