JPH11248942A - コレステリック液晶層、光学素子、照明装置及び液晶表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液晶表示装置等の輝度向上を可能としつつ、
斜視方向の視認の着色化を抑制した視角特性に優れるコ
レステリック液晶層を開発して、輝度や視認性に優れる
液晶表示装置等を形成できる光学素子や照明装置を得る
こと。 【解決手段】 螺旋ピッチが厚さ方向に変化し、円偏光
二色性が５５０nmの波長光を含む５０nm以上の波長域に
及び、１／４波長板を介した直線偏光が５５０nm以上の
波長で最大偏光度を示すか、５５０nmの波長光を基準に
長波長側が短波長側よりも高い偏光度を示すコレステリ
ック液晶層（１）、及びそのコレステリック液晶層と位
相差補償板、偏光板、導光板又はＮzが−１．２以上で
当該液晶層の螺旋ピッチの長い側に配置された１／４波
長板からなる１層又は２層以上の光学層との重畳体から
なる光学素子、並びに前記のコレステリック液晶層又は
光学素子を面光源上又は液晶セルの片側に有する照明装
置又は液晶表示装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術分野】本発明は、液晶表示装置等の輝度や
視認性の向上等に好適なコレステリック液晶層、光学素
子及び照明装置に関する。

【０００２】

【発明の背景】従来、自然光を円偏光からなる反射光と
透過光に分離する円偏光二色性を示すコレステリック液
晶層からなる円偏光分離層による円偏光を１／４波長板
にて直線偏光化するようにした光学素子が知られてい
た。これによれば、光源からの光を直線偏光化して偏光
板に供給でき、偏光板による吸収ロスを低減して液晶表
示装置の輝度を向上しうる利点がある。

【０００３】しかしながら、従来の光学素子には、斜視
方向の視認が着色する問題点があった。グランジャン配
向したコレステリック液晶層の螺旋ピッチの長い側に１
／４波長板を配置して前記の視角問題を改善する提案も
あるが（ＰＣＴ公開ＷＯ９７／１９３８５公報）、例え
ば正面方向から一定方向に視角を変えつつ斜視視認した
場合、著しく変色したり、青から赤と全く異なる色に変
化するなどして液晶表示装置等に適用しうるほどに視角
特性が改善されず、実用には不向きである。

【０００４】

【発明の技術的課題】本発明は、液晶表示装置等の輝度
向上を可能としつつ、斜視方向の視認の着色化を抑制し
た視角特性に優れるコレステリック液晶層を開発して、
輝度や視認性に優れる液晶表示装置等を形成できる光学
素子や照明装置を得ることを課題とする。

【０００５】

【課題の解決手段】本発明は、グランジャン配向の螺旋
ピッチが厚さ方向に変化し、自然光を円偏光からなる反
射光と透過光に分離する円偏光二色性が５５０nmの波長
光を含む５０nm以上の波長域に及ぶと共に、前記の反射
光又は透過光を１／４波長板を介して直線偏光とした場
合に、偏光度の最大値を示す可視光域における直線偏光
の波長が５５０nm以上である偏光度特性、又は前記円偏
光二色性を示す波長域の可視光域における直線偏光の偏
光度の積算が５５０nmの波長光を基準に長波長側が短波
長側よりも高い偏光度特性を示すことを特徴とするコレ
ステリック液晶層を提供するものである。

【０００６】また本発明は、前記のコレステリック液晶
層と、１層又は２層以上の光学層との重畳体からなり、
その光学層が位相差補償板、偏光板、導光板又は、面内
の最大屈折率をｎ_x、そのｎ_x方向に直交する方向の屈折
率をｎ_y、厚さ方向の屈折率をｎ_zとしたとき、式：（ｎ
_x−ｎ_z）／（ｎ_x−ｎ_y）＝Ｎzにて定義されるＮzが−
１．２以上の位相差層を少なくとも含む１層若しくは２
層以上の位相差層からなる１／４波長板であると共に、
光学層が１／４波長板である場合には、それをコレステ
リック液晶層における螺旋ピッチの長い側に配置してな
ることを特徴とする光学素子を提供するものである。

【０００７】さらに本発明は、前記のコレステリック液
晶層又は光学素子を、面光源の上に又は液晶セルの片側
に有することを特徴とする照明装置又は液晶表示装置、
あるいは前記照明装置の光出射側に液晶セルを有するこ
とを特徴とする液晶表示装置を提供するものである。

【０００８】

【発明の効果】本発明によれば、液晶表示装置等の輝度
の向上をはかりつつ、斜視方向の視認の着色化を抑制し
て視角特性に優れるコレステリック液晶層や光学素子や
照明装置を得ることができ、それを用いて輝度や視認性
に優れる液晶表示装置等を形成することができ、これは
コレステリック液晶層が上記した偏光度特性を示すこと
による。

【０００９】すなわち本発明者らは、前記視角特性の改
善を目的に鋭意研究を重ねる中で、これまでのように１
／４波長板を介した直線偏光が円偏光二色性を示す可視
波長域で均一な偏光度を示すコレステリック液晶層より
も、その偏光度が相違して波長５５０nm以上、就中５５
０〜６５０nmの可視長波長域で局所的又は全体的に可視
短波長域、就中４３０〜５５０nmの可視短波長域よりも
高い偏光度特性を示すコレステリック液晶層により、斜
視方向の視認の着色化を抑制できて視角特性が大きく改
善されることを究明し、これにより本発明を完成した。

【００１０】

【発明の実施形態】本発明によるコレステリック液晶層
は、グランジャン配向の螺旋ピッチが厚さ方向に変化
し、自然光を円偏光からなる反射光と透過光に分離する
円偏光二色性が５５０nmの波長光を含む５０nm以上の波
長域に及ぶと共に、前記の反射光又は透過光を１／４波
長板を介して直線偏光とした場合に、偏光度の最大値を
示す可視光域における直線偏光の波長が５５０nm以上で
ある偏光度特性、又は前記円偏光二色性を示す波長域の
可視光域における直線偏光の偏光度の積算が５５０nmの
波長光を基準に長波長側が短波長側よりも高い偏光度特
性を示すものである。その例を図１、図２に示した。１
がコレステリック液晶層であり、１１は支持基材、１
２，１３はコレステリック液晶ポリマー層である。

【００１１】コレステリック液晶層の形成には、グラン
ジャン配向性を示す低分子量体や高分子量体等の適宜な
コレステリック液晶を用いうるが、取扱性等の実用性な
どの点よりはコレステリック液晶ポリマーが好ましく用
いうる。そのコレステリック液晶ポリマーについては、
１種又は２種以上の適宜なものを用いることができ、特
に限定はない。

【００１２】ちなみにその例としては、液晶配向性を付
与する共役性の直線状原子団（メソゲン）がポリマーの
主鎖や側鎖に導入された主鎖型や側鎖型のものなどがあ
げられる。取扱性や実用温度での配向の安定性などの点
よりは、ガラス転移温度が３０〜１５０℃のコレステリ
ック液晶ポリマーが好ましく用いうる。

【００１３】なお前記主鎖型のコレステリック液晶ポリ
マーの具体例としては、屈曲性を付与するスペーサ部を
必要に応じ介してパラ置換環状化合物等からなるメソゲ
ン基を結合した構造を有する、例えばポリエステル系や
ポリアミド系、ポリカーボネート系やポリエステルイミ
ド系などのポリマーがあげられる。

【００１４】また側鎖型のコレステリック液晶ポリマー
の具体例としては、ポリアクリレートやポリメタクリレ
ート、ポリシロキサンやポリマロネート等を主鎖骨格と
し、側鎖として共役性の原子団からなるスペーサ部を必
要に応じ介してパラ置換環状化合物等からなる低分子液
晶化合物（メソゲン部）を有するもの、低分子カイラル
剤含有のネマチック系液晶ポリマー、キラル成分導入の
液晶ポリマー、ネマチック系とコレステリック系の混合
液晶ポリマーなどがあげられる。

【００１５】前記の如く、例えばアゾメチン形やアゾ
形、アゾキシ形やエステル形、ビフェニル形やフェニル
シクロヘキサン形、ビシクロヘキサン形の如きパラ置換
芳香族単位やパラ置換シクロヘキシル環単位などからな
るネマチック配向性を付与するパラ置換環状化合物を有
するものにても、不斉炭素を有する化合物等からなる適
宜なキラル成分や低分子カイラル剤等を導入する方式な
どによりコレステリック配向性のものとすることができ
る（特開昭５５−２１４７９号公報、米国特許明細書第
５３３２５２２号等）。なおパラ置換環状化合物におけ
るパラ位における末端置換基は、例えばシアノ基やアル
キル基、アルコキシ基などの適宜なものであってよい。

【００１６】またスペーサ部としては、屈曲性を示す例
えばポリメチレン鎖−（ＣＨ₂）_n−やポリオキシメチレ
ン鎖−（ＣＨ₂ＣＨ₂Ｏ）_m−などがあげられる。スペー
サ部を形成する構造単位の繰返し数は、メソゲン部の化
学構造等により適宜に決定され、一般にはポリメチレン
鎖の場合にはｎが０〜２０、就中２〜１２、ポリオキシ
メチレン鎖の場合にはｍが０〜１０、就中１〜３であ
る。

【００１７】コレステリック液晶層の形成は、例えば配
向膜の上にサーモトロピックな液晶ポリマーを展開し、
それをガラス転移温度以上、等方相転移温度未満の液晶
相を呈する温度に加熱して、液晶ポリマーをグランジャ
ン配向させた状態でガラス転移温度未満に冷却してガラ
ス状態とし、当該配向が固定化された固化層を形成する
方法などにより行うことができる。

【００１８】コレステリック液晶ポリマーをグランジャ
ン配向させることにより、自然光を円偏光からなる反射
光と透過光に分離する円偏光二色性を示すものとするこ
とができる。円偏光二色性（選択反射）の波長域は、グ
ランジャン配向の螺旋ピッチなどにより決定され、その
波長域の広さなどの点よりは複屈折率差の大きいコレス
テリック液晶ポリマーが好ましく用いうる。

【００１９】前記においてコレステリック液晶ポリマー
の展開は、加熱溶融方式によってもよいし、溶剤による
溶液として展開することもできる。その溶剤としては、
例えば塩化メチレンやシクロヘキサノン、トリクロロエ
チレンやテトラクロロエタン、Ｎ−メチルピロリドンや
テトラヒドロフランなどの適宜なものを用いうる。

【００２０】液化したコレステリック液晶ポリマーの展
開は、例えばスピンコート法やロールコート法、フロー
コート法やプリント法、ディップコート法や流延成膜
法、バーコート法やグラビア印刷法等の適宜な方法で行
うことができる。展開に際しては、必要に応じ配向膜を
介した液晶ポリマー層の重畳方式なども採ることができ
る。なお液晶ポリマーの展開に際しては、その展開液に
安定剤や可塑剤や金属類などからなる種々の添加剤を必
要に応じて配合することができる。

【００２１】コレステリック液晶をグランジャン配向さ
せるための配向膜には、例えばポリイミドやポリビニル
アルコール等の薄膜をレーヨン布等でラビング処理した
膜やＳｉＯ₂等を斜方蒸着してなる薄膜などからなる配
向膜、あるいは延伸フィルム等からなる配向フィルムな
どの、従来の低分子液晶の場合に準じた適宜な配向膜を
利用することができる。

【００２２】コレステリック液晶の展開層を支持する支
持基材には単層又は複層の適宜な基材を用いることがで
き、その種類について特に限定はない。ちなみにその例
としては、ポリエチレンやポリプロピレン、ノルボルネ
ン構造を有するポリオレフィンやエチレン・プロピレン
共重合体の如きオレフィン系ポリマー、ポリエチレンテ
レフタレートやポリエチレンナフタレートの如きポリエ
ステル系ポリマー、二酢酸セルロースや三酢酸セルロー
スの如きセルロース系ポリマー、ポリメチルメタクリレ
ートの如きアクリル系ポリマー、ナイロンや芳香族ポリ
アミドの如きアミド系ポリマー、イミド系ポリマー、ス
ルホン系ポリマー、ポリエーテルスルホン系ポリマー、
ポリエーテルエーテルケトン系ポリマー、ポリフェニレ
ンスルフィド系ポリマー、ビニルアルコール系ポリマ
ー、塩化ビニル系ポリマー、塩化ビニリデン系ポリマ
ー、ビニルブチラール系ポリマー、カーボネート系ポリ
マー、アリレート系ポリマー、ポリオキシメチレン系ポ
リマー、スチレン系ポリマー等のポリマーからなるフィ
ルムやガラス板などがあげられる。

【００２３】コレステリック液晶層を支持基材に付設し
た状態で一体的に用いる場合には、例えば三酢酸セルロ
ースフィルムやガラス板の如く等方性に優れて複屈折が
可及的に少ない透明基材が視角特性などの点より一般に
は好ましく用いうる。支持基材の厚さは、適宜に決定さ
れるが、一般には光透過率や強度などの点より、５００
μm以下、就中５〜２００μm、特に１０〜１００μmと
される。

【００２４】なお上記に配向膜として例示した配向フィ
ルムは、例えばキャスティング法や押出法、２層又は３
層以上の共押出法等の適宜な方式で形成した単層又は複
層のフィルムを一軸や二軸等の適宜な方式で延伸処理し
たもの、あるいは結晶化による分子配向フィルムなどと
して得ることができるが、かかる配向フィルムも前記の
支持基材として用いうる。

【００２５】配向膜上に形成するコレステリック液晶層
の厚さは、配向の乱れや透過率低下の防止、円偏光二色
性を示す波長域などの点より、５０μm以下、就中０．
５〜〜２０μm、特に１〜１０μmとすることが好まし
い。本発明によるコレステリック液晶層は、図２に例示
の如く２層又は３層以上のコレステリック液晶ポリマー
層１２，１３の重畳層として形成されていてもよい。そ
の重畳化は、円偏光二色性を示す波長域の拡大や斜め入
射光の波長シフトに対処する点、従って視角特性の改善
などより有利であり、その場合には円偏光二色性の中心
波長が異なる組合せで重畳することが好ましい。

【００２６】すなわち単層のコレステリック液晶層では
通例、円偏光二色性を示す波長域に限界があり、その限
界は約１００nmの波長域に及ぶ広い範囲の場合もある
が、その波長域でも液晶表示装置等に適用する場合に望
まれる可視光の全域には及ばないから、そのような場合
に円偏光二色性の中心波長が異なるコレステリック液晶
ポリマー層を重畳させて円偏光二色性を示す波長域を拡
大させることができる。

【００２７】ちなみに円偏光二色性の中心波長が３００
〜９００nmのコレステリック液晶層を同じ偏光方向の円
偏光を反射する組合せで、かつ円偏光二色性の中心波長
が異なる組合せで用いて、その２〜６種類を重畳するこ
とで可視光域をカバーできるコレステリック液晶層を効
率的に形成することができる。なお前記の同じ偏光方向
の円偏光を反射するものの組合せとする点は、各層で反
射される円偏光の位相状態を揃えて各波長域で異なる偏
光状態となることを防止し、利用できる状態の偏光の増
量を目的とする。

【００２８】なお上記した如く、コレステリック液晶と
しては適宜なものを用いてよいが、複屈折率差の大きい
液晶層ほど円偏光二色性の波長域が広くなり、層数の軽
減や大視野角時の波長シフトに対する余裕などの点より
好ましく用いうる。また視角変化による色変化の角度依
存性を低減する点よりは、円偏光二色性の中心波長が短
いものより順々に重畳配置することが好ましい。

【００２９】上記したようにクランジャン配向したコレ
ステリック液晶層は、その螺旋ピッチにより円偏光二色
性の波長特性が相違するが、本発明におけるコレステリ
ック液晶層は、厚さ方向に螺旋ピッチが変化するもので
あり、その円偏光二色性が５０nm以上の波長域に及ぶと
共に、その円偏光二色性の波長域に５５０nmの波長光を
含むものである。なおクランジャン配向の螺旋ピッチが
厚さ方向に変化するコレステリック液晶層は、円偏光二
色性の波長域が大きい利点を有する。

【００３０】螺旋ピッチが厚さ方向に変化するコレステ
リック液晶層の製造は、例えば配向処理したコレステリ
ック液晶ポリマー層同士の２枚又は３枚以上の所定数を
熱圧着により接着する操作などにより行うことができ
る。熱圧着処理には、ロールラミネータ等の適宜な加熱
押圧手段を介してコレステリック液晶ポリマー層をガラ
ス転移温度以上、等方相転移温度未満に加熱して圧着処
理する方式などの適宜な方式を採ることができる。

【００３１】支持基材との一体物からなる液晶ポリマー
の固化層の場合には、その固化層同士が密接するように
前記に準じて重畳処理する方式により、さらには必要に
応じその重畳体における一方の支持基材を剥離してコレ
ステリック液晶ポリマー層を露出させ、その露出層に別
個の液晶ポリマーの固化層を前記に準じて重畳処理する
操作を３層又は４層以上のコレステリック液晶ポリマー
層に対して施す方式などにても厚さ方向に螺旋ピッチが
変化するコレステリック液晶層を得ることができる。

【００３２】なお支持基材上に形成したコレステリック
液晶ポリマー層は、支持基材より剥離して液晶ポリマー
フィルムとして用いることもできることより、その液晶
ポリマーフィルムを上記の重畳処理に供して厚さ方向に
螺旋ピッチが変化するコレステリック液晶層を得ること
もできる。

【００３３】前記において厚さ方向に螺旋ピッチが変化
するコレステリック液晶層は、連続した円偏光二色性の
波長域を示すものであってもよいし、不連続な円偏光二
色性の波長域を示すものであってもよい。虹ムラ防止等
の点より好ましいコレステリック液晶層は、連続した円
偏光二色性の波長域を示すものである。その製造は、例
えば上記した熱圧着操作等で形成したコレステリック液
晶ポリマー層の重畳体をガラス転移温度以上、等方相転
移温度未満に加熱して、その密着界面に上下の層を形成
するコレステリック液晶ポリマーが混合した層を形成す
る方法などにより行うことができる。

【００３４】前記した上下の層のコレステリック液晶ポ
リマーが混合して形成されたコレステリック液晶ポリマ
ー層は、螺旋ピッチが上下の層とも異なって厚さ方向に
螺旋ピッチが多段階に変化したコレステリック液晶層を
形成し、通例その螺旋ピッチは上下の層を形成するコレ
ステリック液晶ポリマー層の中間値をとって、上下の層
と共に連続した円偏光二色性の波長域を示す領域を形成
する。

【００３５】従って上下の層で円偏光二色性の波長域が
重複しないコレステリック液晶ポリマー層の組合せ、す
なわち円偏光二色性の波長域に不連続による欠落域が存
在する組合せで用いた場合に、上下の層の混合により形
成されたコレステリック液晶ポリマー層が前記欠落域を
埋めて円偏光二色性の波長域を連続化することができ
る。

【００３６】よって例えば、円偏光二色性の波長域が５
００nm以下のものと６００nm以上のものの２種のコレス
テリック液晶ポリマー層を用いて、その波長域の不連続
域である５００〜６００nmの波長域の光についても円偏
光二色性を示すコレステリック液晶層を得ることがで
き、これは少ないコレステリック液晶ポリマー層の重畳
で、広い帯域の円偏光二色性の波長域を示すコレステリ
ック液晶層を形成しうることを意味する。

【００３７】前記の如く螺旋ピッチが厚さ方向に変化す
る構造も円偏光二色性の波長域の拡大等に有効であるが
その場合、コレステリック液晶層の螺旋ピッチは、視角
特性などの点より上記したように厚さ方向に各コレステ
リック液晶層による円偏光二色性の中心波長に基づいて
長短の順序通り配置されていることが好ましい。

【００３８】なお本発明によるコレステリック液晶層
は、円偏光二色性の波長域や視角特性などの点より厚さ
方向の全体で螺旋ピッチが変化していることが好ましい
が、例えば上記した厚さ方向に螺旋ピッチが変化するコ
レステリック液晶層の重畳体に必要に応じ支持基材を有
する円偏光二色性の波長域が相違するコレステリック液
晶層を必要に応じ接着層を介して接着したものの如く、
厚さ方向の螺旋ピッチが変化する部分を部分的に有する
ものであってもよい。

【００３９】本発明において輝度向上等の点より好まし
いコレステリック液晶層、特に液晶表示装置等に好まし
く用いうるものは、円偏光二色性を示す波長域が５５０
nmの波長光を含む状態で１００nm以上に及ぶもの、就中
４３０〜６５０nmの可視光域を含むもの、特に全可視光
域を含むものである。

【００４０】本発明によるコレステリック液晶層は、上
記に加えて円偏光二色性による反射光又は透過光を１／
４波長板を介して直線偏光とした場合に、偏光度の最大
値を示す可視光域における直線偏光の波長が５５０nm以
上である偏光度特性を示すもの、又は円偏光二色性を示
す波長域の可視光域における直線偏光の偏光度の積算が
５５０nmの波長光を基準に長波長側が短波長側よりも高
い偏光度特性を示すものである。これにより、斜視方向
の視認における着色を抑制して、視角特性に優れるもの
とすることができる。

【００４１】前記は、可視光域における５５０nm以上の
波長光による直線偏光の偏光度がその短波長側の直線偏
光の偏光度よりも局所的に又は所定波長域の積算で高い
特性を示すものであることを意味する。従ってかかる偏
光度特性は、波長５５０nm以上の単色光又は可視長波長
域の一部若しくは全部と、波長５５０nm未満の単色光又
は可視短波長域の一部若しくは全部とを対比して判定す
ることができる。

【００４２】前記の偏光度特性を示すコレステリック液
晶層は、例えばグランジャン配向の螺旋ピッチを制御す
る方式などにより形成することができる。視角特性など
の点より好ましい前記偏光度特性は、波長５５０nm以
上、就中５５０〜６５０nmの可視長波長側において波長
５５０nm未満、就中４３０〜５５０nmの可視短波長側よ
りも偏光度が２％以上、就中５％以上、特に１０〜４０
％高いものである。特に波長５５０nm以上の可視長波長
側において偏光度の最大値を示す場合には、その偏光度
が８０％以上、就中８２〜９６％、特に８４〜９４％で
あることが好ましい。

【００４３】本発明によるコレステリック液晶層は、液
晶表示装置の形成などに好ましく用いうる。その場合、
コレステリック液晶層は、それに１層又は２層以上の光
学層を重畳付加した光学素子として用いることもでき
る。その光学素子の例を図３、図４に示した。２，３が
光学層であり、２は１／４波長板、３は偏光板である。

【００４４】光学層としては、例えば前記した１／４波
長板や偏光板、照明装置形成用等の導光板や液晶表示装
置形成用等の位相差補償板などの適宜なものを用いう
る。１／４波長板を用いる場合、１／４波長板に近いコ
レステリック液晶層側の光ほど偏光度が高くなる傾向を
示すことから、視角特性などの点より１／４波長板は、
コレステリック液晶層における螺旋ピッチの長い側に配
置される。これにより、視角変化による色変化を大きく
低減でき、また僅かに色変化する場合などにも同色系統
の色変化に抑制できて、青から赤等への大きな色変りを
防止することができる。

【００４５】前記の１／４波長板は、図３、図４に例示
の如くコレステリック液晶層１により反射された、又は
当該液晶層１を透過した円偏光を直線偏光化するための
ものである。１／４波長板は、図例の如く１層又は２層
以上の位相差層２１，２２にて形成することができる。

【００４６】１／４波長板（位相差層）としては可視光
域の場合、直線偏光化効果や斜め透過光による色変化の
補償などの点より正面位相差が１００〜１８０nmのもの
が好ましく用いられる。すなわち面内の最大屈折率をｎ
_x、そのｎ_x方向に直交する方向の屈折率をｎ_y、厚さ方
向の屈折率をｎ_z、厚さをｄとした場合に式：（ｎ_x−ｎ
_y）ｄ＝△ｎｄ＝１００〜１８０nmを満足する１／４波
長板が好ましく用いられる。

【００４７】前記１／４波長板機能を示す位相差層と共
に必要に応じて用いられる位相差層は、１／４波長板機
能を示す位相差層を斜め透過した光の色バランスを垂直
透過した光の色バランスに可及的に一致させて、偏光板
を介した視認をより色付きの少ない中間色とすることな
どを目的とする補償用のものであり、正面位相差（△ｎ
ｄ）が１００〜７２０nmのものが好ましく用いられる。

【００４８】前記において本発明にて用いる１／４波長
板は、視角変化による色変化の補償等の視角特性の改善
などの点より、上記に基づいて式：（ｎ_x−ｎ_z）／（ｎ
_x−ｎ_y）＝Ｎzにて定義されるＮzが−１．２以上の位相
差層を１層又は２層以上用いたものである。Ｎzが−
１．２未満のものでは、視角特性に乏しいものとなる。
視角特性の点より好ましく用いうる１／４波長板は、Ｎ
zが−０．２〜−０．８の位相差層を１層又は２層以上
用いたものである。

【００４９】位相差層は、任意な材質で形成してよく透
明性に優れ、就中８０％以上の光透過率を示して均一な
位相差を与えるものが好ましい。一般には上記の支持基
材で例示したポリマーからなる延伸フィルムや液晶ポリ
マー、就中、捩じれ配向の液晶ポリマーなどが用いられ
る。

【００５０】前記した△ｎｄやＮz等の特性制御は、延
伸条件の変更などにより行うことができる。また厚さ方
向の屈折率の制御が必要な場合には、例えばポリマーフ
ィルムを熱収縮性フィルムと接着して延伸する方式など
により行うことができる。位相差層の一般的な厚さは、
単層物に基づき５〜５００μm、就中１０〜３００μm、
特に２０〜２００μmであるが、これに限定されない。

【００５１】なお１／４波長板等の位相差層を液晶ポリ
マーにて形成する場合には、上記したコレステリック液
晶層の場合に準じて、液晶ポリマーの配向フィルムや透
明基材で支持した液晶ポリマーの配向層などの適宜な形
態を有するものとして得ることができる。液晶ポリマー
を用いた場合には、延伸処理なしに目的の位相差層を形
成することもできる。

【００５２】１／４波長板は、上記した如く単層の位相
差層からなっていてもよいし、位相差が相違する２層又
は３層以上の位相差層の重畳体からなっていてもよい。
位相差が相違する位相差層の重畳化は、目的の１／４波
長板や補償板として機能する波長範囲の拡大などに有効
である。

【００５３】一方、上記した位相差補償板は、複屈折の
波長依存性などを補償して視認性を向上させることなど
を目的に用いるものである。位相差補償板は、波長域な
どに応じて適宜なものを用いることができ、１層又は２
層以上の位相差層の重畳層として形成でき、上記した１
／４波長板で例示の延伸フィルムや液晶ポリマー層など
として得ることができる。

【００５４】輝度の向上効果等の点より好ましい光学素
子は、所定の偏光軸の直線偏光を透過し、それ以外の光
を反射するものである。光学素子は、図４に例示の如く
１／４波長板２の上方に、偏光板３を配置した形態とす
ることもできる。この場合には、別個の偏光板を用いる
ことなくそのまま液晶セルに適用することができる。

【００５５】偏光板としては、二色性物質を含有させた
吸収型偏光板やポリエン配向フィルム、あるいは当該フ
ィルムに透明保護層を設けたものなどの適宜なものを用
いうる。ちなみに吸収型偏光板の例としては、ポリビニ
ルアルコール系フィルムや部分ホルマール化ポリビニル
アルコール系フィルム、エチレン・酢酸ビニル共重合体
系部分ケン化フィルムの如き親水性高分子フィルムに、
ヨウ素や二色性染料等の二色性物質を吸着させて延伸し
たフィルムなどがあげられる。また、ポリエン配向フィ
ルムの例としては、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などがあげられる。な
お偏光板の厚さは通例５〜８０μmであるが、これに限
定されない。

【００５６】液晶表示装置の形成には、明るい表示の達
成性、すなわち１／４波長板を介し高度に直線偏光化さ
れた光を可及的に吸収ロスを防止しつつ偏光板を透過さ
せて、液晶セルへの高度な直線偏光の入射による良好な
コントラスト比の表示を得る点などより、二色性物質含
有の吸収型偏光板などの如く偏光度の高いものが好まし
く用いられる。就中、光透過率が４０％以上で、偏光度
が９５．０％以上、特に９９％以上の二色性物質含有の
吸収型偏光板が好ましく用いられる。

【００５７】前記の透明保護層は、特に二色性物質含有
の偏光板の如く耐水性に乏しい場合などに保護目的で設
けられるもので、プラスチックの塗布方式やフィルムと
したものの積層方式などの適宜な方式で形成してよい。
フィルム等の分離物で形成する場合には、接着層で積層
一体化することが反射ロスの防止等の点より好ましい。
透明保護層の厚さは適宜に決定してよく、一般には１mm
以下、就中５００μm以下、特に１〜３００μmとされ
る。なおプラスチックとしては、適宜なものを用いてよ
く、上記の支持基材等で例示したものなどがあげられ
る。

【００５８】なお透明樹脂層は、微粒子を含有させる方
式などにて表面微細凹凸構造の形態に形成することもで
きる。その微粒子には、例えば平均粒径が０．５〜５μ
mのシリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、酸化
錫、酸化インジウム、酸化カドミウム、酸化アンチモン
等の導電性のこともある無機系微粒子や、架橋又は未架
橋ポリマー等の有機系微粒子などの透明樹脂層中で透明
性を示すものが用いられる。微粒子の含有量は２〜２５
重量％、就中５〜２０重量％が一般的である。

【００５９】偏光板を１／４波長板の上側に配置するに
際して、１／４波長板に対する偏光板の配置角度は、１
／４波長板の位相差特性やそれに入射する円偏光の特性
などに応じて適宜に決定しうるが、光利用効率の向上等
の点より１／４波長板を介し直線偏光化された光の偏光
方向（振動方向）に対し偏光板の透過軸を可及的に平行
に配置することが好ましい。

【００６０】本発明による１／４波長板を有する光学素
子は、自然光等の光源からの光を反射と透過を介して左
右の円偏光に分離するコレステリック液晶層を透過した
又は当該液晶層で反射された円偏光や楕円偏光を１／４
波長板で直線偏光化して偏光板等に供給しうるようにし
たものである。

【００６１】従って図５、図６に例示した如く、かかる
コレステリック液晶層や光学素子をサイドライト型導光
板やＥＬランプなどの適宜な面光源４の上に配置して液
晶表示装置のバックライト等として好適な照明装置を形
成することができる。なお図例の面光源は、裏面に反射
層４１を有する導光板４の側面に光源４２を配置したも
のからなる。

【００６２】前記図例の照明装置によれば、光源４２よ
りの光が導光板４の側面に入射し裏面等での反射を介し
て導光板の表面より出射し、その出射光は、導光板の表
面側に配置したコレステリック液晶層１を所定の円偏光
（垂直）や楕円偏光（斜め）として透過し、１／４波長
板２を介し直線偏光化されて偏光板３に入射する。

【００６３】一方、所定外の円偏光としてコレステリッ
ク液晶層１で反射された光は、導光板４に再入射して裏
面に配置された反射層４１を介し反射され、戻り光とし
て再びコレステリック液晶層１に入射し、その一部がコ
レステリック液晶層を透過する。従ってコレステリック
液晶層による反射光は、そのコレステリック液晶層を透
過するまでコレステリック液晶層と導光板との間に閉じ
込められて、それらの間で反射を繰り返す。

【００６４】前記の如くサイドライト型導光板では、反
射光がコレステリック液晶層と導光板の反射層の間に閉
じ込められ、その間で反射を繰り返す内にコレステリッ
ク液晶層を透過することとなり、光源からの入射光の初
期透過光と共に出射されて、これにより反射ロスによる
光の未利用分が低減される。

【００６５】他方、コレステリック液晶層より出射した
光は１／４波長板を介して直線偏光や直線偏光成分の多
い楕円偏光に変換され、この変換光はその直線偏光方向
が偏光板の透過軸と合致したとき、殆ど吸収されずに偏
光板を透過し、これにより吸収ロスによる光の未利用分
も低減される。その結果、従来では反射ロスや吸収ロス
となっていた光も有効利用でき、光の利用効率を向上さ
せることができる。従って面光源としてはサイドライト
型の導光板が好ましく用いうる。

【００６６】前記の導光板としては、裏面等を介して光
を表面側に出射するようにした適宜なものを用いうる。
好ましくは、光を吸収なく効率的に出射するものが用い
られる。（冷，熱）陰極管等の線状光源や発光ダイオー
ド等の光源を導光板の側面に配置し、その導光板に導光
板内を伝送される光を拡散や反射、回折や干渉等により
板の片面側に出射するようにした、液晶表示装置で公知
のサイドライト型バックライトなどはその例である。

【００６７】前記において、内部の伝送光を片面側に出
射するようにした導光板は、例えば透明又は半透明の樹
脂板の光出射面又はその裏面にドット状やストライプ状
に拡散体を設けたものや、樹脂板の裏面に凹凸構造、就
中、微細プリズムアレイ状の凹凸構造を付与したものな
どとして得ることができる。

【００６８】なお導光板の裏面に設けた反射層４１は、
コレステリック液晶層を介した戻り光の反射と共に、光
源からの入射光が裏面より漏れることを防止して反射ロ
スをほぼ完全に防止する点などよりも有効である。反射
層は、凹凸面等で代表される拡散反射層、アルミニウム
や銀等の蒸着層、それを設けた樹脂板、金属箔などから
なる金属面で代表される鏡面反射層などの適宜な反射面
にて形成することができる。

【００６９】照明装置の形成に際しては、図６に例示の
如く、光の出射方向を制御するためのプリズムシート等
からなるプリズムアレイ層５、均一な発光を得るための
拡散板、線状光源からの出射光を導光板の側面に導くた
めの光源ホルダなどの補助手段を導光板４の上下面や側
面などの所定位置に必要に応じ１層又は２層以上を配置
して適宜な組合せ体とされる。従って前記の導光板やプ
リズムアレイ層や拡散板などもコレステリック液晶層と
重畳して光学素子とする場合の光学層の例としてあげら
れる。

【００７０】前記において、導光板の表面側（光出射
側）に配置したプリズムアレイ層や拡散板、あるいは導
光板に付与したドットなどは拡散効果等で偏光状態の解
消手段などとしても機能しうる。なお２層以上のプリズ
ムアレイ層を配置する場合には、各層におけるプリズム
アレイを直交ないし交差させるなどしてアレイの配置角
度をずらせることにより、光学的異方性が解消される状
態に配置することが好ましい。

【００７１】本発明において、コレステリック液晶層や
光学素子や照明装置を形成するコレステリック液晶ポリ
マー層や１／４波長板、偏光板や導光板等の各層は、必
要に応じて接着層を介し重畳一体化することができる。
形成層の重畳一体化は、各界面での反射ロスの抑制や各
界面への異物等の侵入防止による表示品位等の低下予
防、光学系のズレによる補償効率や偏光変換効率等の低
下防止などに有効である。またかかる事前接着方式は、
組立てラインにおける順次の接着方式よりも品質の安定
した信頼性に優れる光学素子が得られるなどの利点を有
している。従ってコレステリック液晶層や１／４波長
板、偏光板や導光板等がそれぞれ複数の層で形成される
場合にも、各層を接着層等を介して密着一体化すること
が好ましい。

【００７２】前記の重畳一体化には適宜な接着剤等を用
いうるが、就中、応力緩和性に優れる粘着層が、光源等
からの熱でコレステリック液晶層や１／４波長板や偏光
板等に生じる応力を抑制して、光弾性変形により発生す
る屈折率の変化を防止し、明るくて視認性や表示品位の
信頼性に優れる液晶表示装置を形成する点などより好ま
しく用いうる。

【００７３】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
いてなる透明な粘着剤を用いうる。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
ましく用いうる。また粘着層としては、熱により重畳体
内部に発生する内部応力の緩和による光弾性変形の防止
性などの点より、緩和弾性率が２×１０⁵〜１×１０⁷dy
ne／cm²、就中２×１０⁶〜８×１０⁶dyne／cm²のものが
好ましい。

【００７４】粘着層の厚さは適宜に決定してよい。一般
には、接着力や薄型化等の点より１〜５００μm、就中
２〜２００μm、特に５〜１００μmとされる。なお粘着
層には必要に応じて、石油系樹脂やロジン系樹脂、テル
ペン系樹脂やクマロンインデン系樹脂、フェノール系樹
脂やキシレン系樹脂、アルキド系樹脂の如き粘着付与
剤、フタル酸エステルやリン酸エステル、塩化パラフィ
ンやポリブテン、ポリイソブチレンの如き軟化剤、ある
いはその他の各種充填剤や老化防止剤などの適宜な添加
剤を配合することができる。

【００７５】重畳一体化した光学素子等の形成は、例え
ばフィルム等の薄葉体を剥離剤で表面処理してなるセパ
レータ上に設けた粘着層をコレステリック液晶層の接着
面に移着し、その上に１／４波長板を圧着し、さらにそ
の１／４波長板上に粘着層を同様に移着し、その上に偏
光板を配置して圧着する方式などがあげられる。

【００７６】また導光板等の接着面にセパレータ上に設
けた粘着層を移着し、その上にコレステリック液晶層を
配置して圧着した後、その上に粘着層を同様にして移着
して必要に応じての１／４波長板や偏光板等の光学層を
順次圧着する方式、あるいは予め所定の接着面に設けた
粘着層を介してコレステリック液晶層や１／４波長板等
の光学層を所定の順序で重畳し、それをプレス処理して
一括的に圧着する方式などもあげられる。

【００７７】なお本発明においては、コレステリック液
晶層や光学素子、照明装置を形成する支持基材や液晶ポ
リマー層、１／４波長板や偏光板、導光板や接着層、そ
の他の光学層等の部品を、例えばサリチル酸エステル系
化合物、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、シアノアクリレート系化合物、ニッケル錯
塩系化合物等の紫外線吸収剤で処理する方式などにより
紫外線吸収能をもたせることもできる。

【００７８】上記のように本発明によるコレステリック
液晶層や光学素子は、サイドライト型導光板等の適宜な
面光源との組合せで用いて、コレステリック液晶層によ
る反射円偏光を偏光解消して出射光として再利用するこ
とで反射ロスを防止し、その出射光を１／４波長板を介
し位相制御して偏光板透過性の直線偏光成分をリッチに
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
して輝度の向上をはかりうるものである。

【００７９】従って、光の利用効率に優れて偏光板を透
過しやすい光を提供し、大面積化等も容易であることよ
り液晶表示装置等におけるバックライトシステムなどと
して種々の装置に好ましく用いうる。その場合、１／４
波長板を出射した光を光源として利用する点よりは、直
線偏光や楕円偏光の長径方向成分などとして偏光板を透
過しうる直線偏光成分を６５％以上、就中７０％以上含
むことが好ましい。

【００８０】本発明によるコレステリック液晶層、光学
素子、ないし照明装置を用いた液晶表示装置を図７、図
８に例示した。図例は、導光板４の光出射側に、コレス
テリック液晶層を有する光学素子を配置して照明装置と
し、それをバックライトとしてその光出射側に液晶セル
６を配置したものである。液晶セル６は、図例の如く光
学素子の１／４波長板２の側に配置される。なお図中、
６１は偏光板、７は視認光拡散用の光拡散板である。

【００８１】本発明によるコレステリック液晶層や光学
素子、照明装置は、液晶セルの両側に偏光板を有する液
晶表示装置の形成に特に好ましく用いることができる。
なお１／４波長板の上側に偏光板を有する光学素子の場
合には、液晶セルにおける光学素子を設ける側の偏光板
は省略することができる。

【００８２】液晶表示装置は一般に、偏光板、液晶セ
ル、バックライト、及び必要に応じての位相差補償板等
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。本発明においては上記の如く、液晶
セルの視認背面側に本発明によるコレステリック液晶
層、光学素子又は照明装置を配置する点を除いて特に限
定はなく従来に準じて形成することができるが、各構成
部品は粘着層を介して接着一体化されていることが好ま
しい。なお光学素子やそれを有する照明装置の場合に
は、光学素子の１／４波長板側ないし偏光板側に液晶セ
ルが配置される。

【００８３】また本発明によるコレステリック液晶層や
光学素子、照明装置は、偏光状態の光を入射させる必要
のある液晶セル、例えばツイストネマチック液晶やスー
パーツイストネマチック液晶を用いたものなどに好まし
く用いうるが、非ツイスト系の液晶や二色性物質を液晶
中に分散させたゲストホスト系の液晶、あるいは強誘電
性液晶を用いたものなどにも用いうる。

【００８４】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、
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
差補償板などの適宜な光学層を必要に応じて適宜な位置
に１層又は２層以上配置することができる。

【００８５】

【実施例】実施例１ 複屈折を示さない厚さ５０μmの三酢酸セルロースフィ
ルムの上に、厚さ０．１μmのポリビニルアルコール層
を設けてレーヨン布でラビング処理して配向膜を形成
し、その配向膜上にアクリル系サーモトロピックコレス
テリック液晶ポリマーの２０重量％テトラヒドロフラン
溶液をワイヤバーにて塗工して乾燥させた後、１５０±
２℃で５分間加熱配向処理したのち室温で放冷して、厚
さ１．５μmのコレステリック液晶ポリマー層を形成す
る方式にて、円偏光二色性を示す波長域が（Ａ）６５０
〜７５０nm、（Ｂ）５５０〜６５０nm、（Ｃ）４５０〜
５５０nm又は（Ｄ）３５０〜４５０nmで、右円偏光を鏡
面的反射する４種のコレステリック液晶ポリマー層を得
た。

【００８６】次に、前記の（Ａ）と（Ｂ）のコレステリ
ック液晶ポリマー層をその液晶面同士を密着させて１５
０±２℃で２分間加熱圧着処理した後、その（Ｂ）側の
三酢酸セルロースフィルムを剥離し、その液晶ポリマー
層の露出面に（Ｃ）のコレステリック液晶ポリマー層を
その液晶面同士を密着させて１５０±２℃で２分間加熱
圧着処理した後、前記に準じ（Ｄ）のコレステリック液
晶ポリマー層も加熱圧着処理して、厚さ方向に螺旋ピッ
チが変化して円偏光二色性を示す波長域が４００〜７０
０nmのコレステリック液晶層を得た。

【００８７】ついで、前記のコレステリック液晶層にお
ける螺旋ピッチの長い側に位相差が１４０nmの延伸ポリ
カーボネートフィルムからなるＮzが−０．５の１／４
波長板をアクリル系粘着層を介し重畳して光学素子を得
た。

【００８８】実施例２ １／４波長板としてＮzが１のものを用いたほかは実施
例１に準じて光学素子を得た。

【００８９】比較例１ １／４波長板をコレステリック液晶層における螺旋ピッ
チの短い側に重畳したほかは実施例１に準じて光学素子
を得た。

【００９０】比較例２ １／４波長板としてＮzが−１．５のものを用いたほか
は実施例１に準じて光学素子を得た。

【００９１】比較例３ 実施例１に準じて厚さ１μmのコレステリック液晶ポリ
マー層からなり、円偏光二色性を示す波長域が（Ｅ）３
５０〜４５０nm、（Ｆ）４５０〜５５０nm、（Ｇ）６０
０〜７００nm、（Ｈ）７００〜８００nm又は（Ｉ）７５
０〜８５０nmで、右円偏光を鏡面的反射する５種のコレ
ステリック液晶ポリマー層を得、その（Ｅ）と（Ｆ）の
コレステリック液晶ポリマー層をその液晶面同士を密着
させて１５０±２℃で２分間加熱圧着処理した後、その
（Ｆ）側の三酢酸セルロースフィルムを剥離し、その液
晶ポリマー層の露出面に（Ｇ）のコレステリック液晶ポ
リマー層をその液晶面同士を密着させて１５０±２℃で
２分間加熱圧着処理した後、前記に準じ（Ｈ）と（Ｉ）
のコレステリック液晶ポリマー層も加熱圧着処理して、
厚さ方向に螺旋ピッチが変化して円偏光二色性を示す波
長域が４００〜８００nmのコレステリック液晶層を得、
その螺旋ピッチの長い側に実施例１に準じＮzが−０．
５の１／４波長板を重畳して光学素子を得た。

【００９２】評価試験 偏光度 実施例、比較例で得た光学素子にグラントンプソンプリ
ズムにて偏光化した光を透過させてＴ_maxとＴ_minを調
べ、それの値より下式に基づいて偏光度を算出した。 偏光度（％）＝（Ｔ_max−Ｔ_min）／（Ｔ_max＋Ｔ_min）×
１００

【００９３】輝度向上度 裏面にドット印刷を施した導光板からなる市販のサイド
ライト型の面光源と偏光板の間に実施例、比較例で得た
光学素子を１／４波長板側を偏光板側として配置し、そ
の照明装置における輝度を調べて光学素子を配置しない
場合の輝度を１００としたときの割合を求めた。

【００９４】視角特性 前記の輝度向上度試験に準じて照明装置を形成し、正面
方向の視認を基準に視角を４５度の範囲で変えた場合の
色変化を目視観察し、色変化が知覚できない場合を５、
色変化の著しい場合を１として５段階で評価した。

【００９５】前記の結果を次表に示した。

【図面の簡単な説明】

【図１】コレステリック液晶層例の断面図

【図２】他のコレステリック液晶層例の断面図

【図３】光学素子例の断面図

【図４】他の光学素子例の断面図

【図５】照明装置例の断面図

【図６】他の照明装置例の断面図

【図７】液晶表示装置例の断面図

【図８】他の液晶表示装置例の断面図

【符号の説明】

１：コレステリック液晶層 １２，１３：コレステリック液晶ポリマー層 ２：１／４波長板 ２１，２２：位相差層 ３：偏光板 ４：導光板（面光源） ４１：反射層 ４２：光源 ５：プリズムアレイ層 ６：液晶セル（液晶表示装置） ６１：偏光板

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 グランジャン配向の螺旋ピッチが厚さ方
   向に変化し、自然光を円偏光からなる反射光と透過光に
   分離する円偏光二色性が５５０nmの波長光を含む５０nm
   以上の波長域に及ぶと共に、前記の反射光又は透過光を
   １／４波長板を介して直線偏光とした場合に、偏光度の
   最大値を示す可視光域における直線偏光の波長が５５０
   nm以上である偏光度特性、又は前記円偏光二色性を示す
   波長域の可視光域における直線偏光の偏光度の積算が５
   ５０nmの波長光を基準に長波長側が短波長側よりも高い
   偏光度特性を示すことを特徴とするコレステリック液晶
   層。
2. 【請求項２】 請求項１において、円偏光二色性を示す
   波長域が４３０〜６５０nmの可視光域を含み、波長５５
   ０nm以上の単色光又は可視長波長域における１／４波長
   板を介した直線偏光の偏光度が波長５５０nm未満の単色
   光又は可視短波長域のそれよりも２〜４０％高い偏光度
   特性を示すコレステリック液晶層。
3. 【請求項３】 請求項１又は２に記載のコレステリック
   液晶層と、１層又は２層以上の光学層との重畳体からな
   り、その光学層が位相差補償板、偏光板、導光板又は、
   面内の最大屈折率をｎ_x、そのｎ_x方向に直交する方向の
   屈折率をｎ_y、厚さ方向の屈折率をｎ_zとしたとき、式：
   （ｎ_x−ｎ_z）／（ｎ_x−ｎ_y）＝Ｎzにて定義されるＮzが
   −１．２以上の位相差層を少なくとも含む１層若しくは
   ２層以上の位相差層からなる１／４波長板であると共
   に、光学層が１／４波長板である場合には、それをコレ
   ステリック液晶層における螺旋ピッチの長い側に配置し
   てなることを特徴とする光学素子。
4. 【請求項４】 請求項３において、１／４波長板がＮz
   −０．２〜−０．８の位相差層を少なくとも１層含むも
   のである光学素子。
5. 【請求項５】 面光源の上に、請求項１又は２に記載の
   コレステリック液晶層、あるいは請求項３又は４に記載
   の光学素子を有することを特徴とする照明装置。
6. 【請求項６】 液晶セルの片側に、請求項１又は２に記
   載のコレステリック液晶層、あるいは請求項３又は４に
   記載の光学素子を有することを特徴とする液晶表示装
   置。
7. 【請求項７】 請求項５に記載の照明装置の光出射側
   に、液晶セルを有することを特徴とする液晶表示装置。