JP2000314885A5 - - Google Patents

Description

【書類名】 明細書
【発明の名称】 積層位相差板、その積層偏光板、及びそれらを用いた液晶表示装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高分子とその波長分散特性に影響を及ぼす添加物を混合し、該高分子と該添加物の混合比率を変化させることによって、可視領域におけるレターデーションの波長分散を任意に制御することができる波長分散制御位相差板を、それぞれの遅相軸が非平行となる状態で少なくとも２枚積層し、貼り合わせてなり、それらを組み合わせたときの可視領域におけるレターデーションの合成値が任意に制御できることを特徴とする積層位相差板。
【請求項２】
高分子の波長分散特性に影響を及ぼす添加物が、紫外線吸収色素、赤外域に吸収のある色素、可視域に吸収のある色素、蛍光増白剤、蛍光顔料又は液晶である請求項１記載の積層位相差板。
【請求項３】
高分子が、ポリカーボネート系高分子、ポリアリレート系高分子、ポリスチレン系高分子、ポリビニルアルコール系高分子、ポリオレフィン系高分子、ポリ塩化ビニル系高分子、ポリエステル系高分子、ポリスルホン系高分子、ポリエーテルスルホン系高分子、２酢酸セルロース、３酢酸セルロース又はエチレンビニルアルコール共重合体である請求項１記載の積層位相差板。
【請求項４】
前記の積層した位相差板は、組み合わせたときの可視領域におけるレターデーションの合成値が、λ／２，λ／４〔但し、λは透過光の波長（nm）である〕又は任意の位相差で表される波長分散曲線に実質的に近似するように設定されていることで広帯域の波長板として機能する請求項１記載の積層位相差板。
【請求項５】
請求項１又は４に記載の積層位相差板と偏光板とを貼り合わせて積層体が形成されていることを特徴とする積層偏光板。
【請求項６】
液晶セルの外側又は内側の少なくとも片側に、請求項１又は４に記載の積層位相差板を配置してなることを特徴とする液晶表示装置。
【請求項７】
液晶セルの外側又は内側の少なくとも片側に、請求項５に記載の積層偏光板を配置してなることを特徴とする液晶表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複屈折光の位相差の波長分散を制御した積層位相差板、それを用いた積層偏光板、及びそれらを用いた液晶表示素子に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、液晶ディスプレイにおける液晶の複屈折性に基づいた着色を防止するために位相差板の波長分散を任意に制御すること、つまり波長板の波長分散特性が可視光域全体で波長によらず、着色が補償されていることが求められている。しかし、これまでは位相差板として、ある特定波長のみに対してしか目的とする位相差が得られないような位相差板が用いられていた。また、積層型の位相板においても、従来の技術では、複屈折光の位相差の波長分散が大きい材料と小さい材料を適宜選択し、それらを用いて製作した位相差板を貼り合わせることにより得るものであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術においては、ある特定波長に対する位相差板を用いているために、その波長に対する着色は補償できるものの、可視光域全体にわたって補償できないという問題があり、そのため、コントラストの低下等を引き起こしている。また、積層型の位相差板を作るうえでも、上記の方法では少なくとも２種類の異なる複屈折材料を必要とするため、目的とする位相差板となるような組み合わせを見つけ、かつ、その組み合わせに適当な材料を選び、入手しなければならない等、設計するうえでの自由度がかなり制限されている。
本発明の目的は、複屈折光の可視領域におけるレターデーション（位相差）の波長分散を制御した積層位相差板、それを用いた積層偏光板、及びそれらを用いた液晶表示素子を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前述した課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、位相差板の材料となる高分子とその波長分散特性に影響を及ぼす添加物を混合し、該高分子と該添加物の混合比率を変化させることによって、可視領域におけるレターデーションを任意に制御することができる波長分散制御位相差板を用いて、それぞれの遅相軸が非平行となる状態で少なくとも２枚積層し、貼り合わせることにより、可視領域におけるレターデーションの合成値が任意に制御できることを見出し、本発明に至った。積層する少なくとも２枚の波長分散制御位相差板は、可視領域においてそれぞれが異なるレターデーションをもつよう任意に制御することができる。
すなわち、本発明は、下記の（１）〜（５）を提供する。
（１）高分子とその波長分散特性に影響を及ぼす添加物を混合し、該高分子と該添加物の混合比率を変化させることによって、可視領域におけるレターデーション（位相差）の波長分散を任意に制御することができる波長分散制御位相差板を、それぞれの遅相軸が非平行となる状態で少なくとも２枚積層し、貼り合わせてなり、それらを組み合わせたときの可視領域におけるレターデーションの合成値が任意に制御できる積層位相差板。
（２）上記（１）において、前記の積層した位相差板は、組み合わせたときの可視領域におけるレターデーションの合成値が、λ／２，λ／４〔但し、λは透過光の波長（nm）である〕又は任意の位相差で表される波長分散曲線に実質的に近似するように設定されていることで広帯域の波長板として機能する積層位相差板。
（３）上記（１）又は（２）に記載の積層位相差板と偏光板とを貼り合わせて積層体を形成した積層偏光板。
（４）液晶セルの外側又は内側の少なくとも片側に、上記（１）又は（２）に記載の積層位相差板を配置した液晶表示装置。
（５）液晶セルの外側又は内側の少なくとも片側に、上記（３）に記載の積層偏光板を配置した液晶表示装置。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳しく説明する。本発明における波長分散制御位相差板は、あるひとつの複屈折材料高分子中に、少なくとも１種類の添加物を添加することによって、当該高分子のもつ本来の波長分散を任意に制御したものである。
【０００６】
位相差の波長分散は、例えば水素のＦ線である４８６nmの光に対する位相差を Ｒ₄₈₆、ナトリウムのＤ線である波長５８９nmの光に対する位相差をＲ₅₈₉とした場合に、Ｒ₄₈₆とＲ₅₈₉の比：α
【０００７】
【数１】
α＝Ｒ₄₈₆／Ｒ₅₈₉ （１）
【０００８】
の値で表すことができる。そして、高分子に添加する添加物の種類や添加濃度等を変えることにより、この比αを任意に制御することができる。
【０００９】
添加物として、例えば、紫外線域に吸収のある色素（以下、紫外線吸収色素と記す）をあるひとつの複屈折材料中に添加すると、当該材料本来の位相差に比べて、短波長域の位相差が増加する。つまり、上記式（１）の値を増加させることができる。このように、式（１）の値が増加することを高波長分散化すると呼ぶことにする。
【００１０】
本発明における添加物は、上記の紫外線吸収色素に限らず、赤外域に吸収のある色素、可視域に吸収のある色素、蛍光増白剤、蛍光顔料、液晶等を用いても、同様に波長分散を制御することができる。つまり、式（１）の値を任意に制御することができる訳である。
【００１１】
次に、本発明の高分子と混合する紫外線吸収色素について説明する。本発明における紫外線吸収色素は、可視域に吸収ピークを持たず、紫外線領域に吸収を持つ化合物をいい、本発明でいうピークとは、吸収ピークの最大吸収点をいう。本発明で用いられる紫外線吸収色素は、可視域に吸収ピークを持たず、紫外線領域に吸収を持つことが必須であり、該色素の吸収ピーク波長は、３００〜４００nmの範囲にあることが好ましく、さらに好ましくは３３０〜３８５nmである。これらの条件を満たす色素として、下記一般式（Ｉ）で示される化合物を挙げることができる。
【００１２】
【化１】

【００１３】
（式中、Ｒ₁、Ｒ₂は、それぞれ独立に、水素原子又は炭素数１〜１５の直鎖もしくは分岐していてもよいアルキル基を表し、ｍ、ｎは、それぞれ独立に、０〜４の整数を表す。）
【００１４】
この式（Ｉ）において、Ｒ₁、Ｒ₂の具体例としては、水素原子、直鎖又は分岐していてもよい、−ＣＨ₃、−Ｃ₂Ｈ₅、−Ｃ₃Ｈ₇、−Ｃ₄Ｈ₉、−Ｃ₅Ｈ₁₁、−Ｃ₆Ｈ₁₃、−Ｃ₇Ｈ₁₅、−Ｃ₈Ｈ₁₇、−Ｃ₉Ｈ₁₉、−Ｃ₁₀Ｈ₂₁、−Ｃ₁₁Ｈ₂₃、−Ｃ₁₂Ｈ₂₅、−Ｃ₁₃Ｈ₂₇、−Ｃ₁₄Ｈ₂₉、−Ｃ₁₅Ｈ₃₁が挙げられる。Ｒ ₁ 、Ｒ ₂ は、好ましくは炭素数が４以上の基である。
【００１５】
上述した色素のマトリックス高分子への混合比は、色素の割合が大きすぎると、得られる位相差板の機械的強度が下がってハンドリングしにくくなるため、上限がある。
【００１６】
さらに、本発明において用いることができる別の添加物を以下に例示する。
【００１７】
下記一般式（II）で示される化合物。
【化２】

【００１８】
（式中、Ｒ₃、Ｒ₄は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基、シアノ基、炭素数１〜１２のアルキル基、炭素数１〜１２のアルコキシ基、炭素数２〜１２のアルケニル基、炭素数２〜１２のアルキニル基又は炭素数２〜１２のアルコキシアルキル基を表し；
Ａ₁、Ａ₃は、それぞれ独立に、水素原子が炭素数１〜１０のアルキル基もしくはフッ素原子に置換されていてもよい１，４−フェニレン基もしくは１，４−シクロヘキシレン基を表し；
Ａ₂ は、水素原子が炭素数１〜１０のアルキル基もしくはフッ素原子に置換されていてもよい１，４−フェニレン基を表し；
ｐ、ｒは、それぞれ独立に０又は１であり；
ｍ、ｎは、それぞれ独立に０から２の整数であり；
ｑは１から３のいずれかの整数であるが、ただし、ｑが１のとき、ｐ、ｒが同時に０になることはない。）
【００１９】
一般式（II）において、Ｒ₃、Ｒ₄として具体的には、それぞれ独立に、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、エテニル、プロペニル、ブテニル、ペンテニル、ヘキセニル、ヘプテニル、オクテニル、ノネニル、デセニル、ウンデセニル、ドデセニル、プロピニル、ブチニル、ペンチニル、ヘキシニル、ヘプチニル、オクチニル、ノニニル、デシニル、ドデシニル、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペンチルオキシ、ヘキシルオキシ、ヘプチルオキシ、オクチルオキシ、ノニルオキシ、デシルオキシ、ウンデシルオキシ、ドデシルオキシ、メトキシメチル、エトキシメチル、プロポキシメチル、ブトキシメチル、ペンチルオキシメチル、ヘキシルオキシメチル、ヘプチルオキシメチル、オクチルオキシメチル、ノニルオキシメチル、デシルオキシメチル、メトキシエチル、エトキシエチル、プロポキシエチル、ブトキシエチル、ペンチルオキシエチル、ヘキシルオキシエチル、ヘプチルオキシエチル、オクチルオキシエチル、ノニルオキシエチル、デシルオキシエチル、メトキシプロピル、エトキシプロピル、プロポキシプロピル、ブトキシプロピル、ペンチルオキシプロピル、ヘキシルオキシプロピル、ヘプチルオキシプロピル、オクチルオキシプロピル、ノニルオキシプロピル、デシルオキシプロピル、メトキシブチル、エトキシブチル、プロポキシブチル、ブトキシブチル、ペンチルオキシブチル、ヘキシルオキシブチル、ヘプチルオキシブチル、オクチルオキシブチル、ノニルオキシブチル、デシルオキシブチル、メトキシペンチル、エトキシペンチル、プロポキシペンチル、ブトキシペンチル、ペンチルオキシペンチル、ヘキシルオキシペンチル、ヘプチルオキシペンチル、オクチルオキシペンチル、ノニルオキシペンチル、デシルオキシペンチル等の各基、水素原子、フッ素原子、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基、シアノ基などが挙げられる。これらの基は、直鎖でもよく、分岐していてもよい。
【００２０】
Ａ₁、Ａ₃は、それぞれ独立に、水素原子が炭素数１〜１０のアルキル基もしくはフッ素原子に置換されていてもよい１，４−フェニレン基もしくは１，４−シクロヘキシレン基を表す。Ａ₁、Ａ₃として具体的には、１，４−フェニレン基、１，４−シクロヘキシレン基などが挙げられ、１，４−フェニレン基が好ましい。
【００２１】
Ａ₂ は、水素原子が炭素数１〜１０のアルキル基もしくはフッ素原子に置換されていてもよい１，４−フェニレン基を表す。Ａ₂ として具体的には、１，４−フェニレン基が好ましい。
【００２２】
ｐ、ｒは、それぞれ独立に０又は１である。ｍ、ｎは、それぞれ独立に０から２の整数である。ｑは１から３のいずれかの整数である。ただし、ｑが１のとき、ｐ、ｒが同時に０になることはない。具体的には、ｐ＝ｑ＝ｒ＝ｍ＝ｎ＝１のものが好ましい。
【００２３】
下記一般式（III）で示される化合物。
【化３】

【００２４】
（式中、Ｒ₅、Ｒ₆は、それぞれ独立に、水素原子、フッ素原子、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基、シアノ基、炭素数１〜１２のアルキル基、炭素数１〜１２のアルコキシ基、炭素数２〜１２のアルケニル基、炭素数２〜１２のアルキニル基、又は炭素数２〜１２のアルコキシアルキル基を表し；
Ａ₄、Ａ₅、Ａ₆ は、それぞれ独立に、水素原子が炭素数１〜１０のアルキル基、炭素数１〜１０のアルコキシ基もしくはフッ素原子に置換されていてもよいフラン−２，５−ジイル、ピロール−２，５−ジイル、イミダゾール−２，５−ジイル、チアゾール−２，５−ジイル、オキサジアゾール−２，５−ジイル、トリアゾール−２，５−ジイル、チアジアゾール−２，５−ジイル、インデン−２，５−ジイル、インデン−２，６−ジイル、ベンゾフラン−２，５−ジイル、ベンゾフラン−２，６−ジイル、ベンゾチオフェン−２，５−ジイル、ベンゾチオフェン−２，６−ジイル、キノリン−２，７−ジイル、キノリン−２，６−ジイル、フルオレン−２，７−ジイル、フルオレン−２，６−ジイル、カルバゾール−２，７−ジイル、カルバゾール−２，６−ジイルのいずれかの基を表し；
Ｂ₁、Ｂ₂、Ｂ₃、Ｂ₄は、それぞれ独立に、水素原子が、直鎖もしくは分岐していてもよい炭素数１〜１０のアルキル基、炭素数１〜１０のアルコキシ基もしくはフッ素原子に置換されていてもよい１，４−フェニレン基を表し；
ｐ、ｑ、ｒ、ｓ、ｍ、ｎは、それぞれ独立に０又は１であるが、ただし、ｐ、ｑ、ｒ、ｓ、ｍ、ｎが同時に０になることはない。）
【００２５】
一般式（III）において、Ｒ₅、Ｒ₆ として具体的には、それぞれ独立に、メチル、エチル、プロピル、ブチル、ペンチル、ヘキシル、ヘプチル、オクチル、ノニル、デシル、ウンデシル、ドデシル、エテニル、プロペニル、ブテニル、ペンテニル、ヘキセニル、ヘプテニル、オクテニル、ノネニル、デセニル、ウンデセニル、ドデセニル、プロピニル、ブチニル、ペンチニル、ヘキシニル、ヘプチニル、オクチニル、ノニニル、デシニル、ドデシニル、メトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ、ペンチルオキシ、ヘキシルオキシ、ヘプチルオキシ、オクチルオキシ、ノニルオキシ、デシルオキシ、ウンデシルオキシ、ドデシルオキシ、メトキシメチル、エトキシメチル、プロポキシメチル、ブトキシメチル、ペンチルオキシメチル、ヘキシルオキシメチル、ヘプチルオキシメチル、オクチルオキシメチル、ノニルオキシメチル、デシルオキシメチル、メトキシエチル、エトキシエチル、プロポキシエチル、ブトキシエチル、ペンチルオキシエチル、ヘキシルオキシエチル、ヘプチルオキシエチル、オクチルオキシエチル、ノニルオキシエチル、デシルオキシエチル、メトキシプロピル、エトキシプロピル、プロポキシプロピル、ブトキシプロピル、ペンチルオキシプロピル、ヘキシルオキシプロピル、ヘプチルオキシプロピル、オクチルオキシプロピル、ノニルオキシプロピル、デシルオキシプロピル、メトキシブチル、エトキシブチル、プロポキシブチル、ブトキシブチル、ペンチルオキシブチル、ヘキシルオキシブチル、ヘプチルオキシブチル、オクチルオキシブチル、ノニルオキシブチル、デシルオキシブチル、メトキシペンチル、エトキシペンチル、プロポキシペンチル、ブトキシペンチル、ペンチルオキシペンチル、ヘキシルオキシペンチル、ヘプチルオキシペンチル、オクチルオキシペンチル、ノニルオキシペンチル、デシルオキシペンチル等の各基、水素原子、フッ素原子、トリフルオロメチル基、トリフルオロメトキシ基、シアノ基などが挙げられる。これらの基は、直鎖でもよく、分岐していてもよい。
【００２６】
Ａ₄、Ａ₅、Ａ₆ は、それぞれ独立に、水素原子が炭素数１〜１０のアルキル基、炭素数１〜１０のアルコキシ基もしくはフッ素原子に置換されていてもよいフラン−２，５−ジイル、ピロール−２，５−ジイル、イミダゾール−２，５−ジイル、チアゾール−２，５−ジイル、オキサジアゾール−２，５−ジイル、トリアゾール−２，５−ジイル、チアジアゾール−２，５−ジイル、インデン−２，５−ジイル、インデン−２，６−ジイル、ベンゾフラン−２，５−ジイル、ベンゾフラン−２，６−ジイル、ベンゾチオフェン−２，５−ジイル、ベンゾチオフェン−２，６−ジイル、キノリン−２，７−ジイル、キノリン−２，６−ジイル、フルオレン−２，７−ジイル、フルオレン−２，６−ジイル、カルバゾール−２，７−ジイル、カルバゾール−２，６−ジイルのいずれかの基を表す。
【００２７】
具体的には、Ａ₄、Ａ₅、Ａ₆ は、それぞれ独立に、水素原子が炭素数１〜１０のアルキル基、炭素数１〜１０のアルコキシ基もしくはフッ素原子に置換されていてもよいフラン−２，５−ジイル、ピロール−２，５−ジイル、イミダゾール−２，５−ジイル、チアゾール−２，５−ジイル、オキサジアゾール−２，５−ジイル、トリアゾール−２，５−ジイル、チアジアゾール−２，５−ジイルのいずれかであることが好ましい。また、 Ａ₄、Ａ₅、Ａ₆は、それぞれ独立に、水素原子が炭素数１〜１０のアルキル基、炭素数１〜１０のアルコキシ基もしくはフッ素原子に置換されていてもよいインデン−２，５−ジイル、インデン−２，６−ジイル、ベンゾフラン−２，５−ジイル、ベンゾフラン−２，６−ジイル、ベンゾチオフェン−２，５−ジイル、ベンゾチオフェン−２，６−ジイル、キノリン−２，７−ジイル、キノリン−２，６−ジイルのいずれかであることも好ましい。さらに、Ａ₄、Ａ₅、Ａ₆ は、それぞれ独立に、水素原子が炭素数１〜１０のアルキル基、炭素数１〜１０のアルコキシ基もしくはフッ素原子に置換されていてもよいフルオレン−２，７−ジイル、フルオレン−２，６−ジイル、カルバゾール−２，７−ジイル、カルバゾール−２，６−ジイルのいずれかであることも好ましい。
【００２８】
Ｂ₁、Ｂ₂、Ｂ₃、Ｂ₄は、それぞれ独立に、水素原子が、直鎖もしくは分岐していてもよい炭素数１〜１０のアルキル基、炭素数１〜１０のアルコキシ基もしくはフッ素原子に置換されていてもよい１，４−フェニレン基を表す。具体的には、１，４−フェニレン基であることが好ましい。ｐ、ｑ、ｒ、ｓ、ｍ、ｎは、それぞれ独立に０又は１である。ただし、ｐ、ｑ、ｒ、ｓ、ｍ、ｎが同時に０になることはない。
【００２９】
上述した化合物のマトリックス高分子への混合比は、該化合物の割合が大きすぎると、得られる位相差板の機械的強度が下がってハンドリングしにくくなるため、好ましい上限がある。
【００３０】
かかる化合物をマトリックス高分子に混合するにあたり、化合物の濃度として、［化合物／（化合物と高分子の和）］が０重量％を超え２０重量％以下となるようにするのが好ましく、１〜１５重量％がより好ましい。
【００３１】
次に、本発明における位相差板中の化合物の形態について説明する。本発明の位相差板では、化合物は、マトリックス高分子から相分離し、ドメインを形成していてもよく、相溶していてもよい。化合物が高分子に吸着していてもよい。相分離するか、相溶するか、吸着するかは、用いる化合物と用いる高分子との組み合わせにより決定される。
【００３２】
本発明の位相差板では、化合物がマトリックス高分子から相分離している場合、化合物のドメインとマトリックス高分子の界面で可視光の散乱が発生する可能性がある。本発明の位相差板では、これらの界面の散乱に起因する内部散乱は小さい方が好ましい。なぜならば、散乱された光は一般に偏光状態が変化するため、内部散乱が大きい場合には、特性が悪化する可能性があり、また可視光の透過率が悪くなるからである。内部散乱を小さくするために、化合物又は化合物のドメインの長軸の長さは、２０〜５００nmであることが好ましく、３０〜４００nmがより好ましい。本発明の位相差板において、化合物を高分子に相溶させたい場合や、化合物を高分子に吸着させたい場合は、公知の相溶化剤などを用いてもよい。
【００３３】
また、添加物は１種類に限らず、異なる特性を持つものを数種類混合して添加することにより、式（１）の値に加えて波長分散曲線の曲線特性（曲率、勾配等）も任意に制御することができる。しかし、本発明の位相差板もこれ１枚では、従来の位相差板と同様、ある特定の波長に対する位相のずれ（着色等）は補償できても、それ以外の波長に対してはずれが大きくなってしまい、補償できない。
【００３４】
本発明においては、これら波長分散制御位相差板同士、もしくは、これら波長分散制御位相差板と何も添加されていない従来の位相差板等、異なる波長分散を持つ複数の位相差板を適宜組み合わせ、それぞれの遅相軸が非平行となる状態で積層し、貼り合わせることにより、それらを組み合わせたときの可視領域におけるレターデーションの合成値を任意に制御することができるため、特性を任意に調整することが可能であり、設計の自由度を拡大することができる。
【００３５】
ここでいう非平行とは、それぞれの遅相軸の交わる角度が、０°より大きく１８０°未満であることを指し、本発明において好ましくは６０°〜１２０°であり、互いの遅相軸が直交した状態が特に好ましい。
【００３６】
位相差板を２枚積層させた場合を例にとると、目的とする積層位相差板におけるレターデーションの合成値をＲ（λ）、それぞれの位相差板のレターデーションを Ｒ₁（λ）、Ｒ₂（λ） としたとき、特に遅相軸同士が直交した状態では、Ｒ（λ）は以下の式（２）のように表すことができる。但し、λは透過光の波長（nm）である。
【００３７】
【数２】
Ｒ（λ）＝Ｒ₁（λ）−Ｒ₂（λ） （２）
【００３８】
これにより、可視光の波長領域（４００nm〜７００nm）におけるレターデーションの合成値Ｒ（λ）を、λ／２、λ／４等、目的とする任意の位相差で表される波長分散曲線に実質的に近似するようにＲ₁（λ）、Ｒ₂（λ）を設定することで、当該積層型波長板を広帯域波長板として機能するようにすることも可能である。なかでも、その合成値Ｒ（λ）が、λ／４で表される波長分散曲線に近似するような漸近線となる場合は、広帯域１／４波長板、つまり広帯域円偏光板として機能することになる。
【００３９】
この広帯域１／４波長板を用いることによって、これまで特定の波長に対してしか補償できなかったものが、可視光域全体にわたってほぼ一様に着色を補償することができるようになる。また、これを偏光板と組み合わせて貼り合わせた積層体からなる積層偏光板とし、液晶表示装置に用いれば、明るさ、コントラスト比等が改善され、視認性の優れた液晶表示装置を提供することができる。
【００４０】
次に、本発明における波長分散制御位相差板の作製方法を詳細に説明する。本発明の波長分散制御位相差板は、複屈折材料（マトリックス）となる高分子と一種類又は数種類の添加物とを混合し、フィルムに成形した後、該フィルムを延伸することで得られる。
【００４１】
本発明における位相差板のマトリックスに用いられる高分子は、その位相差板を高温で使用した場合や、液晶セルとの貼合工程の温度において、光学的性質や形状の変化を起こさない高分子が好ましく、ガラス転移温度がある程度高い熱可塑性エンジニアリング高分子、また、可塑材が添加されている高分子では流動温度がある程度高い高分子が、好ましく用いられる。
【００４２】
マトリックス高分子のガラス転移温度又は軟化温度は、液晶表示装置を使用する温度範囲内において、光学特性の変化やフィルムの収縮など、変形が起こらないように下限が決定され、位相差板とする際に加熱しながら延伸する必要があるので、ガラス転移温度が高すぎると工業的に好ましくないことから、上限が決定される。
【００４３】
マトリックス高分子に求められるガラス転移温度又は軟化温度の範囲としては、５０〜２５０℃が好ましく、７０〜２３０℃がより好ましい。これらの条件を満たす好ましい高分子としては、ポリカーボネート系高分子、ポリアリレート系高分子、ポリスチレン系高分子、ポリビニルアルコール系高分子、ポリオレフィン系高分子、ポリ塩化ビニル系高分子、ポリエステル系高分子、ポリスルホン系高分子、ポリエーテルスルホン系高分子、２酢酸セルロース、３酢酸セルロース、エチレンビニルアルコール共重合体等が例示され、好ましくは、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリアリレート、３酢酸セルロースが例示される。
【００４４】
複屈折材料（マトリックス）となる高分子と添加物の混合方法としては、均一に混合させるため、溶液状態で混合することが好ましい。具体的には、高分子を溶媒に懸濁又は溶解し、これに添加物を懸濁又は溶解して混合する方法が挙げられる。本発明で用いられる溶媒は、高分子に対する溶解度が大きい方が好ましい。
【００４５】
複屈折材料となる高分子と添加物からなるフィルムの成膜法については、添加物や高分子を溶剤に溶かしてキャストする溶剤キャスト法、固体状態で混練してダイなどから押し出し、フィルムにする押出し成型法、固体状態で混練した後カレンダーロールでフィルムにするカレンダー法、プレスなどでフィルムにするプレス成型法などが例示される。これらの中でも、膜厚精度に優れた溶剤キャスト法が好ましい。
【００４６】
成膜後のフィルムの厚みは特に制限されないが、薄すぎると機械的強度に悪影響を及ぼし、厚すぎると溶剤キャスト法で成膜したときの溶剤の蒸発速度が遅くなり、生産性が悪くなることから、ある程度の膜厚範囲にあることが好ましい。成膜後のフィルムの厚みとしては、２０〜５００μm が好ましく、さらに好ましくは５０〜３００μm である。
【００４７】
成膜後フィルムを加熱しながら延伸するときの延伸方法としては、テンター延伸法、ロール間延伸法、ロール間圧縮延伸法などが例示される。フィルム面の均一性などの観点からテンター延伸法、ロール間延伸法が好ましい。フィルムの加熱方法については特に制限はない。これらの延伸方法によりフィルムを延伸する際の加熱温度については、使用する高分子の軟化温度や、色素や液晶等の添加物の転移温度により、適宜選択される。延伸倍率については、倍率が低いと配向が不充分になり、高すぎると膜厚が薄くなりすぎて取り扱いが困難になるので、好ましくない。具体的には１.１倍〜２０倍が好ましく、１.２倍〜１５倍がさらに好ましい。延伸速度や延伸後の冷却速度については特に限定はない。
【００４８】
【実施例】
以下、実施例により本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 以下の例において、波長分散制御位相差板の位相差は、４００，４２０，４４０，４６０，４８０，５００，５２５，５５０，５７５，６００，６５０，７００nmのλ／４板を用い、分光器を装備した偏光測定器によりセナルモン法を用いて測定した。
【００４９】
光学異方体の波長分散を示す前記式（１）で定義されるαの値は、セナルモン法を用いて測定した位相差をグラフ描画ソフト（Wave Metrics 社製の Igol Pro 3.12 ）により、下記式（３）で表されるローレンツの式を用いてカーブフィッティングし、フィッティングの結果得られた係数を用いて、４８６nmと５８９nmの位相差を下記式（３）を用いて算出し、式（１）より計算した。
【００５０】
【数３】

【００５１】
〔式（３）において、λは測定波長、Ｒ（λ）は測定波長での位相差を表し、Ａ，Ｂ，
λ₀ はフィッティングにおける係数である。〕
【００５２】
実施例１
下記の化学式
【００５３】
【化４】

【００５４】
で示される紫外線吸収色素１０重量部とポリカーボネート樹脂（帝人（株）製、商品名 パンライトＣ−１４００）９０重量部を塩化メチレンに２０重量％になるよう溶解し、混合した。得られた溶液をガラス板上にキャストし、厚さ１００μm のフィルムを得た。得られたフィルムを１６０℃の延伸温度で１.５倍に延伸したところ、α＝１.１１８の波長分散制御位相差板が得られた。前述のフィッティング方法によって得られた波長分散の結果を、以下の比較例１の結果とともに図１に示す。
【００５５】
比較例１
紫外線吸収色素を混合しない以外は実施例１と同様にして、位相差板を得た。但し、延伸温度は１８５℃で行った。得られた位相差板は、α＝１.０６４ となり、色素を混合した実施例１と比較して小さい波長分散を示した。
【００５６】
実施例２
実施例１と同じ紫外線吸収色素６重量部とポリスチレン樹脂（日本ポリスチレン（株）製、商品名 Ｇ６６０）９４重量部を塩化メチレンに２０重量％になるよう溶解し、混合した。得られた溶液をガラス板上にキャストし、厚さ１００μm のフィルムを得た。得られたフィルムを１００℃の延伸温度で１.５倍に延伸したところ、α＝１.０６２の波長分散制御位相差板が得られた。前述のフィッティング方法によって得られた波長分散の結果を、以下の比較例２の結果とともに図２に示す。
【００５７】
比較例２
紫外線吸収色素を混合しない以外は実施例２と同様にして、位相差板を得た。但し、延伸温度は１０２.５℃で行った。得られた位相差板は、α＝１.０５７となり、色素を混合した実施例２と比較して小さい波長分散を示した。
【００５８】
実施例３
下記の化学式
【００５９】
【化５】

【００６０】
で示されるトラン系液晶（特開平８−９９９１７号公報に記載の方法等で得られる）１５重量部とポリカーボネート樹脂（帝人（株）製、商品名 パンライトＣ−１４００）８５重量部を塩化メチレンに２０重量％になるよう溶解し、混合した。得られた溶液をガラス板上にキャストし、厚さ１００μm のフィルムを得た。得られたフィルムを１００℃の延伸温度で１.５倍に延伸したところ、α＝１.１０４の波長分散制御位相差板が得られた。比較例１と比較すると、高波長分散化されていることがわかる。前述のフィッティング方法によって得られた波長分散の結果を、前記の比較例１の結果とともに図３に示す。
【００６１】
実施例４
この例では、２種類の添加物を添加して波長分散制御位相差板を作製した。すなわち、下記の化学式
【００６２】
【化６】

【００６３】
で示されるフェニルアセチレン系液晶（特開平５−１１２４７０号公報に記載の方法等で得られる）１重量部、実施例１と同じ紫外線吸収色素３重量部と、ポリカーボネート樹脂（帝人（株）製、商品名 パンライトＣ−１４００）８６重量部を塩化メチレンに２０重量％になるよう溶解し、混合した。得られた溶液をガラス板上にキャストし、厚さ１００μm のフィルムを得た。得られたフィルムを１４７.５℃の延伸温度で１.５倍に延伸したところ、α＝１.０８５ の波長分散制御位相差板が得られた。比較例１と比較すると、高波長分散化されていることがわかる。前述のフィッティング方法によって得られた波長分散の結果を、前記の比較例１の結果とともに図４に示す。
【００６４】
実施例５
実施例３で得られた波長分散制御位相差板と実施例４で得られた波長分散制御位相差板とを、各々の遅相軸が直交するように重ね合わせ、貼合する。得られた積層位相板を、前述の偏光測定器により、λ／４板を用いてセナルモン法で測定したところ、波長４４０nm〜７００nmの光に対して、理論上のλ／４の波長分散曲線に充分近い値を示すような曲線となっており、広帯域１／４波長板、つまり広帯域円偏光板として機能するものが得られた。得られた結果を、１／４波長の波長分散曲線とともに図５に示す。この結果はフィッティングしたものではなく、実測値である。得られた広帯域１／４波長板を直線偏光板と組み合わせて貼り合わせた積層体からなる積層偏光板とし、これを液晶表示セルと組み合わせて使用すると、明るさ、コントラスト比等が改善され、視認性の優れた表示セルが得られる。
【００６５】
【発明の効果】
本発明によれば、レターデーション合成値の波長分散を任意に制御できる積層位相差板を得ることができる。その１つとして、可視光の波長領域（４００nm〜７００nm）におけるレターデーションの合成値を、λ／４で表される波長分散曲線に実質的に近似するような漸近線となるように設定することで、広帯域１／４波長板を得ることができる。また、これを偏光板と組み合わせ、貼り合わせた積層体からなる積層偏光板を作製し、液晶表示装置に用いれば、明るさ、コントラスト比等が改善され、視認性の優れた液晶表示装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】
実施例１における位相差の波長分散と比較例１における位相差の波長分散との比較を示す図である。
【図２】
実施例２における位相差の波長分散と比較例２における位相差の波長分散との比較を示す図である。
【図３】
実施例３における位相差の波長分散と比較例１における位相差の波長分散との比較を示す図である。
【図４】
実施例４における位相差の波長分散と比較例１における位相差の波長分散との比較を示す図である。
【図５】
実施例５において得られた広帯域１／４波長板の位相差の波長分散と理論上の１／４波長の波長分散曲線とを示す図である。