特許 7317549 偏光板および画像表示装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-07-21

(45)【発行日】2023-07-31

(54)【発明の名称】偏光板および画像表示装置

(51)【国際特許分類】

   G02B 5/30 20060101AFI20230724BHJP

   G02F 1/13363 20060101ALI20230724BHJP

   G02F 1/1335 20060101ALI20230724BHJP

   G09F 9/00 20060101ALI20230724BHJP

   B32B 7/023 20190101ALI20230724BHJP

【ＦＩ】

G02B5/30

G02F1/13363

G02F1/1335 510

G09F9/00 313

G09F9/00 324

B32B7/023

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2019070780

(22)【出願日】2019-04-02

(65)【公開番号】P2020170072

(43)【公開日】2020-10-15

【審査請求日】2022-03-09

(73)【特許権者】

【識別番号】000003964

【氏名又は名称】日東電工株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000154

【氏名又は名称】弁理士法人はるか国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100152571

【弁理士】

【氏名又は名称】新宅 将人

(72)【発明者】

【氏名】有賀 草平

(72)【発明者】

【氏名】林 大輔

(72)【発明者】

【氏名】飯田 敏行

【審査官】堀部 修平

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－０５９４７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－０１７３２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０４８８８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－３０９５９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１４６０２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－２３０４１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－２０５９６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－３６１８０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－２８１６６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０２０２８７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０２Ｂ ５／３０

Ｇ０２Ｆ １／１３３６３

Ｇ０２Ｆ １／１３３５

Ｇ０９Ｆ ９／００

Ｇ０９Ｆ ９／３０

Ｂ３２Ｂ ７／０２３

Ｈ０５Ｂ ３３／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第一主面と第二主面とを有する単層のポリマーフィルムからなる位相差フィルムと、前記位相差フィルムの一方の主面に積層された偏光子と、を備える偏光板であって、
前記位相差フィルムの第一主面に前記偏光子が積層されており、
前記位相差フィルムの遅相軸方向と、前記偏光子の吸収軸方向が直交しており、
前記位相差フィルムは、
位相差フィルムの第一主面に偏光子を積層した試料の波長λの光に対する楕円率Ｅ_１（λ）と、位相差フィルムの第二主面に偏光子を積層した試料の波長λの光に対する楕円率Ｅ_２（λ）が異なっており、
波長４５０～７００ｎｍの範囲で１０ｎｍごとに測定した楕円率差の絶対値｜Ｅ_１（λ）－Ｅ_２（λ）｜の合計が０．３以上であり、
波長４５０～７００ｎｍの範囲で１０ｎｍごとに測定した楕円率Ｅ _１ （λ）の標準偏差σ _１ が、波長４５０～７００ｎｍの範囲で１０ｎｍごとに測定した楕円率Ｅ _２ （λ）の標準偏差よりも小さく、
面内の遅相軸方向の屈折率ｎｘ、面内の進相軸方向の屈折率ｎｙ、および厚み方向の屈折率ｎｚが、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙを満たす、
偏光板：
ただし、前記楕円率Ｅ _１ （λ）およびＥ _２ （λ）は、位相差フィルムの遅相軸方向と偏光子の吸収軸方向とが直交するように配置した試料を、位相差フィルムの吸収軸方向および偏光子の遅相軸方向とのなす角が４５°の回転軸を中心として４５°回転させ、偏光板の法線とのなす角が４５°の方向から偏光子に自然光を入射した際の、位相差フィルムからの出射光の楕円率である。

【請求項2】

第一主面と第二主面とを有する単層のポリマーフィルムからなる位相差フィルムと、前記位相差フィルムの一方の主面に積層された偏光子と、を備える偏光板であって、
前記位相差フィルムの第二主面に前記偏光子が積層されており、
前記位相差フィルムの遅相軸方向と、前記偏光子の吸収軸方向が平行であり、
前記位相差フィルムは、
位相差フィルムの第一主面に偏光子を積層した試料の波長λの光に対する楕円率Ｅ_１（λ）と、位相差フィルムの第二主面に偏光子を積層した試料の波長λの光に対する楕円率Ｅ_２（λ）が異なっており、
波長４５０～７００ｎｍの範囲で１０ｎｍごとに測定した楕円率差の絶対値｜Ｅ_１（λ）－Ｅ_２（λ）｜の合計が０．３以上であり、
波長４５０～７００ｎｍの範囲で１０ｎｍごとに測定した楕円率Ｅ _１ （λ）の標準偏差σ _１ が、波長４５０～７００ｎｍの範囲で１０ｎｍごとに測定した楕円率Ｅ _２ （λ）の標準偏差よりも小さく、
面内の遅相軸方向の屈折率ｎｘ、面内の進相軸方向の屈折率ｎｙ、および厚み方向の屈折率ｎｚが、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙを満たす、
偏光板：
ただし、前記楕円率Ｅ _１ （λ）およびＥ _２ （λ）は、位相差フィルムの遅相軸方向と偏光子の吸収軸方向とが直交するように配置した試料を、位相差フィルムの吸収軸方向および偏光子の遅相軸方向とのなす角が４５°の回転軸を中心として４５°回転させ、偏光板の法線とのなす角が４５°の方向から偏光子に自然光を入射した際の、位相差フィルムからの出射光の楕円率である。

【請求項3】

前記位相差フィルムは、波長５５０ｎｍにおける正面レターデーションが２５０～６００ｎｍである、請求項１または２に記載の偏光板。

【請求項4】

画像表示セルの表面に、請求項１～３のいずれか１項に記載の偏光板を備え、
前記画像表示セルと前記偏光板の偏光子との間に前記偏光板の位相差フィルムが配置されている、画像表示装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ポリマーフィルムからなる位相差フィルムと偏光子とが積層された偏光板、および当該楕円偏光板を備える画像表示装置に関する。

【背景技術】

【0002】

携帯電話、スマートフォン、タブレット端末等のモバイル機器、カーナビゲーション装置等の車載装置、パソコン用モニタ、テレビ等の各種画像表示装置として、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置が用いられている。

【0003】

液晶表示装置は、その表示原理から、液晶セルの両面に偏光子が配置されている。液晶セルと偏光子の間には、コントラスト向上や視野角拡大等の光学補償を行う目的で、位相差フィルムが配置される場合がある。例えば、インプレーンスイッチング（ＩＰＳ）方式の液晶表示装置では、偏光子の吸収軸に対して４５°度の角度（方位角４５°、１３５°、２２５°、３１５°）において斜め方向から視認した場合に、黒表示の光漏れが大きく、コントラストの低下やカラーシフトが生じ易いため、液晶セルと偏光子との間に位相差フィルムを配置して、光学補償を行っている。このような用途に用いられる位相差フィルムとしては、正面レターデーションが波長の半分であり、かつＮｚ＝（ｎｘ－ｎｚ）／（ｎｘ－ｎｙ）で定義されるＮｚ係数が０．５であるものが挙げられる。

【0004】

有機ＥＬ表示装置では、外光が金属電極（陰極）で反射されて鏡面のように視認されることを抑制するために、セルの視認側表面に円偏光板（偏光板と１／４波長のレターデーションを有する位相差フィルムとの積層体）が配置される場合がある。

【0005】

位相差フィルムとして、非液晶性ポリマーの延伸フィルムが広く用いられている。ＩＰＳ方式の液晶表示装置の光学補償や、有機ＥＬ表示装置の反射光の遮蔽に用いられる位相差フィルムは、長波長ほど大きなレターデーションを有し、可視光の全波長領域にわたって、波長とレターデーションの比が一定であることが理想的である。

【0006】

しかし、長波長ほど大きなレターデーションを有する（いわゆる「逆波長分散」の）材料は限られており、大半のポリマーフィルムは、長波長ほど小さなレターデーション（正分散）、または波長によらずほぼ一定のレターデーションを示す。複数の位相差フィルムを積層した積層位相差板と偏光子を組み合わせることにより、逆波長分散の位相差フィルムと偏光子とを組み合わせた場合と同様の光学補償を実現する方法が提案されている。

【0007】

例えば、特許文献１では、１／２波長板と１／４波長板と偏光子とを、それぞれの光学軸が平行でも直交でもない角度で積層することにより、広帯域円偏光板が得られることを開示している。特許文献２では、Ｎｚ係数が異なる２枚の位相差フィルムを、遅相軸方向が平行となるように積層することにより広帯域化を図り、ＩＰＳ液晶表示装置のカラーシフトを低減できることが示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【文献】特開平１０－６３８１６号公報

【文献】特開２００５－９９４７６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

複数の位相差フィルムを積層することにより、逆波長分散の位相差フィルムと同様の光学補償を実現できるが、複数のフィルムを貼り合わせる必要があるため、１枚のフィルムで光学補償を行う場合に比べて、製造工程が煩雑である。そのため、より少ない枚数のフィルムで、可視光の広帯域にわたって高精度の光学補償を実現可能な位相差フィルムが求められている。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明者らは、厚み方向で分子の配向状態が異なるポリマーフィルムを偏光子と積層することにより、異なる波長分散の位相差フィルムを偏光子と積層した場合と同様の偏光状態を実現できることを見出した。

【0011】

本発明の位相差フィルムは、第一主面と第二主面とを有する１枚のポリマーフィルムからなり、第一主面に偏光子を積層した場合と、第二主面に偏光子を積層した場合とで、斜め方向から光を入射した際の偏光の楕円率が異なる。

【0012】

斜め方向から光を入射した際の楕円率は、位相差フィルムに偏光子を積層して法線方向から４５°の角度で光を入射して測定する。位相差フィルムの第一主面に偏光子を積層した場合の波長λの光に対する楕円率Ｅ_１（λ）、および位相差フィルムの第二主面に偏光子を積層した場合の波長λの光に対する楕円率Ｅ_２（λ）を、波長４５０～７００ｎｍの範囲で１０ｎｍごとに測定し、それぞれの波長における楕円率差の絶対値｜Ｅ_１（λ）－Ｅ_２（λ）｜の合計を、表裏の楕円率差ΔＥとする。位相差フィルムの表裏の楕円率差は、例えば、０．３以上である。

【0013】

位相差フィルムは、面内の遅相軸方向の屈折率ｎｘ、面内の進相軸方向の屈折率ｎｙ、および厚み方向の屈折率ｎｚが、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙを満たすものであってもよい。位相差フィルムの波長５５０ｎｍにおける正面レターデーションは、例えば、２５０～６００ｎｍである。

【0014】

位相差フィルムと偏光子とを積層することにより、偏光板が得られる。偏光板は、位相差フィルムの第一主面側に偏光子を積層したものでもよく、位相差フィルムの第二主面側に位相差フィルムを積層したものでもよい。位相差フィルムの遅相軸方向と、偏光子の吸収軸方向は、平行または直交関係にあってもよい。

【0015】

さらに、本発明は、上記の偏光板を備える画像表示装置に関する。画像表示装置としては、液晶表示装置、および有機ＥＬ表示装置が挙げられる。

【発明の効果】

【0016】

本発明の位相差フィルムは、１枚のフィルムにより、２枚以上の位相差フィルムを積層した場合と同様の広帯域の光学補償を実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】位相差フィルムの断面図である。

【図2】位相差フィルムと偏光子とを積層した偏光板の断面図である。

【図3】楕円率の測定に用いる偏光板における位相差フィルムと偏光子の配置関係を示す図である。

【図4】楕円率の測定に用いる光学系を示す図である。

【図5】表裏の楕円率差およびその算出方法について説明するための図である。

【図6】偏光子と位相差フィルムの積層体に光を入射した際の位相差フィルムによる偏光状態の変換についての説明図である。

【図7】図６の偏光板の楕円率の光学シミュレーション結果である。

【図8】輝度の光学シミュレーションに用いた光学モデルの構成断面図である。

【図9】図８の光学モデルを用いた輝度のシミュレーション結果である。

【図10】シミュレーションにおいて、輝度が最小となるレターデーションおよびその際の輝度の値をプロットしたグラフである。

【図11】楕円率の光学シミュレーションに用いた光学モデルの構成断面図である。

【図12】楕円率の光学シミュレーション結果である。

【図13】積層位相差板の表裏の楕円率差と輝度の関係をプロットしたグラフである。

【図14】偏光板の断面図である。

【図15】液晶表示装置の断面図である。

【図16】液晶表示装置の断面図である。

【図17】液晶表示装置の断面図である。

【図18】液晶表示装置の断面図である。

【図19】実施例および比較例の位相差フィルムの楕円率の測定結果を示すグラフである。

【図20】実施例および比較例の位相差フィルムの表裏の楕円率差と液晶表示装置の黒輝度との関係をプロットしたグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0018】

図１は、位相差フィルム１０の断面図である。位相差フィルム１０は、１枚のポリマーフィルムからなる。図２Ａは、位相差フィルム１０の第一主面１１に対向するように偏光子２０が積層された偏光板５１の断面図であり、図２Ｂは、位相差フィルム１０の第二主面１２に対向するように偏光子２０が積層された偏光板５２の断面図である。

【0019】

図３は、位相差フィルム１０と偏光子２０との配置関係を示す模式図である。図２Ａ，Ｂに示す偏光板５１，５２では、図３に示すように、位相差フィルム１０の遅相軸方向１５と偏光子２０の吸収軸方向２５とが直交するように配置されている。

【0020】

位相差フィルム１０の第一主面１１に偏光子２０が配置されている偏光板５１と、位相差フィルム１０の第二主面１２に偏光子２０が配置されている偏光板５２は、法線方向から傾いた方向から光を入射して測定した楕円率が異なる。

【0021】

図４は、偏光板の法線方向から４５°傾いた方向から入射した光の楕円率を測定する様子を示す模式図である。吸収軸方向２５および遅相軸方向１５とのなす角が４５°の回転軸Ｒ（図３参照）を中心として、偏光板５１，５２を４５°回転させ、偏光板の法線とのなす角が４５°の方向から偏光子２０に自然光Ｎを入射し、位相差フィルム１０からの出射光Ｐの偏光状態（楕円率）を測定する。

【0022】

図５は、可視光波長領域における楕円率の測定結果の一例を示しており、横軸が波長、縦軸が楕円率である。ポリマーの延伸フィルムからなる一般的な位相差板では、位相差フィルムのいずれの主面に偏光子を配置した場合も、楕円率に差は生じない。本発明の位相差フィルムは、図５に示すように、第一主面１１に偏光子２０を積層した偏光板５１の楕円率Ｅ_１と、第二主面１２に偏光子２０を積層した偏光板５２の楕円率Ｅ_２が異なる

【0023】

位相差フィルムは、波長によりレターデーションが異なるため、楕円率Ｅ_１，Ｅ_２は波長λにより変化する。楕円率差は、偏光板５１の波長λにおける楕円率Ｅ_１（λ）と偏光板５２の波長λにおける楕円率Ｅ_２（λ）との差の絶対値｜Ｅ_１（λ）－Ｅ_２（λ）｜により評価できる。波長４５０ｎｍ～７００ｎｍの範囲で、１０ｎｍごとに｜Ｅ_１（λ）－Ｅ_２（λ）｜を算出し、その合計値を位相差フィルムの表裏の楕円率差ΔＥとする。表裏の楕円率差は下記の式で表され、図５における２６本の線分の長さの和に等しい。

【0024】

【数1】

ただし、λ_ｋ＝４５０＋１０ｋ（ｎｍ）

【0025】

［積層位相差フィルムを用いたモデルによる説明］
位相差フィルムに表裏の楕円率差が生じる理由として、表裏で分子の配向状態が異なることが挙げられる。以下では、分子配向の異なる２枚の位相差フィルムを積層した光学モデルを用いて、表裏の楕円率差について説明する。

【0026】

位相差フィルムの分子配向状態は、Ｎｚ係数により評価できる。位相差フィルムの面内の遅相軸方向の屈折率をｎｘ、進相軸方向の屈折率をｎｙ、厚み方向の屈折率をｎｚとして、Ｎｚ係数は、Ｎｚ＝（ｎｘ－ｎｚ）／（ｎｘ－ｎｙ）で定義される。正の屈折率異方性を有するポリマーの延伸フィルムでは、Ｎｚ＝１の場合（ｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚ；ポジティブＡプレート）はフィルム面内の遅相軸方向に分子が一軸配向しており、Ｎｚ＞１の場合（ｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚ）はフィルム面内で分子が二軸配向している。一方、厚み方向に分子を配向させると、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの屈折率異方性を有し、０＜Ｎｚ＜１である位相差フィルムが得られる。すなわち、Ｎｚ係数が大きいほど、フィルム面内での分子配向性が高く、Ｎｚ係数が小さいほど、厚み方向への分子配向性が高いことを表している。

【0027】

図６Ａ１は、Ｎｚ係数が０．５であり、波長５５０ｎｍにおける正面レターデーションＲｅ（５５０）が２７５ｎｍである位相差フィルム３１と、偏光子２０とを積層した偏光板６１に斜め方向から光を入射する様子を表している。図６Ａ２は、偏光子２０を透過した直線偏光の偏光状態が位相差フィルム３１により変換される様子を、ポアンカレ球（Ｓ２－Ｓ３面投影図）で表している。

【0028】

法線方向から入射して偏光子２０を透過した直線偏光は、ポアンカレ球の点Ｐ_０で表される。偏光子の吸収軸方向に対して方位角４５°の斜め方向に光を入射した場合（斜め方向から視認した場合）、偏光子の見かけ上の軸方向が変化する。そのため、偏光子２０を透過した光は、法線方向から光を入射した場合とは振動方向が異なる直線偏光となり、ポアンカレ球の点Ｐ_１で表される。偏光子２０とクロスニコルに配置された偏光子は、点Ｐ_０を挟んで点Ｐ_１と対象の位置にある点Ｐ_２で表される直線偏光を吸収する。したがって、位相差フィルムを用いて、点Ｐ_１の直線偏光を、点Ｐ_２の直線偏光に変換すれば、光漏れを抑制できる。

【0029】

ここでは、波長５５０ｎｍの光に対する正面レターデーションが２７５ｎｍであり、波長４５０～６５０ｎｍの範囲における正面レターデーションが略一定である位相差フィルムを用いている。波長５５０ｎｍ（緑色の光）では正面レターデーション２７５ｎｍが波長λの半分であり、位相差πに相当する。波長４５０ｎｍ（青色の光）に対する正面レターデーションＲｅ（４５０）は、λ／２よりも大きく、波長６５０ｎｍ（赤色の光）に対する正面レターデーションＲｅ（６５０）はλ／２よりも小さい。

【0030】

波長５５０ｎｍの緑色の光については、位相差フィルム３１の位相差がπであるから、位相差フィルム３１による偏光状態の変換をポアンカレ球上で表現すると、点Ｐ_０から、点Ｐ_１を中心として１８０°回転させた位置にある点Ｐ_２に移動する。すなわち、位相差フィルム３１からの出射光Ｐは、波長５５０ｎｍではポアンカレ球の点Ｐ_２（点Ｇ）に位置し、偏光子２０とクロスニコルに配置された偏光子により吸収されるため、光漏れが生じない。点Ｇは、ポアンカレ球の赤道上に位置するため、楕円率は０（直線偏光）である。

【0031】

一方、波長４５０ｎｍでは、レターデーションがλ／２よりも大きい（位相差がπより大きい）ため、ポアンカレ球では、点Ｐ_１を中心として１８０°より大きな角度で回転する。すなわち、位相差フィルム３１からの出射光Ｐは、波長４５０ｎｍでは、ポアンカレ球の赤道を超え、南半球の点Ｂに位置し、楕円率が負である楕円偏光（左回り楕円偏光）となる。波長６５０ｎｍでは、レターデーションがλ／２よりも小さい（位相差がπより小さい）ため、位相差フィルム３１からの出射光は、ポアンカレ球の赤道に到達せず北半球の点Ｒに位置し、楕円率が正である楕円偏光（右回り楕円偏光）となる。

【0032】

一般的な位相差フィルム１枚で光学補償を行う場合は、波長５５０ｎｍでの光漏れが生じないようにレターデーションの値を設定すると、他の波長領域ではレターデーションが最適値から外れる。そのため、位相差フィルム３１からの出射光Ｐは、図６Ａ２に示すように、緑色の光の楕円率が０であるのに対して、青色の光の楕円率は負、赤色の光の楕円率は正であり、波長により楕円率が異なっている。

【0033】

図６Ｂ１に示す偏光板６２では、偏光子２０側から、Ｎｚ係数が０．２５、Ｒｅ（５５０）＝２７５ｎｍの位相差フィルム３２と、Ｎｚ係数が０．７５、Ｒｅ（５５０）＝２７５ｎｍの位相差フィルム３３とが積層されている。図６Ｂ２は、偏光子２０を透過した直線偏光の偏光状態が２枚の位相差フィルム３２，３３により順次変換される様子を、ポアンカレ球で表したものである。

【0034】

波長５５０ｎｍの光は、位相差フィルム３２によりポアンカレ球の点Ｐ_１から赤道上の点Ｇ_１（点Ｐ_０）に移動した後、位相差フィルム３３によりポアンカレ球の赤道上の点Ｇ_２に移動する。波長４５０ｎｍでは、位相差フィルム３２のレターデーションがλ／２よりも大きいため、波長４５０ｎｍの光は、位相差フィルム３２によりポアンカレ球の点Ｐ_１から南半球の点Ｂ_１に移動する。位相差フィルム３３も、レターデーションがλ／２よりも大きいため、波長４５０ｎｍの光は、位相差フィルム３３によりポアンカレ球の赤道上の点Ｂ_２に移動する。位相差フィルム３２，３３のレターデーションがλ／２よりも小さい波長６５０ｎｍの光は、位相差フィルム３２によりポアンカレ球の北半球の点Ｒ_１に移動した後、位相差フィルム３３によりポアンカレ球の赤道上の点Ｒ_２に移動する。

【0035】

図６Ｂ１に示すように、Ｎｚ係数が異なる２枚の位相差フィルム３２，３３を積層することにより、波長５５０ｎｍよりも短波長の光および長波長の光も、楕円率が略０（直線偏光）となり、楕円率の波長依存が小さくなる。そのため、１枚の位相差フィルム３１を用いる場合よりも精度の高い光学補償が可能となる。

【0036】

図６Ｃ１に示す偏光板６３は、上記の偏光板６２における位相差フィルム３２と位相差フィルム３３の積層順序を入れ替えたものである。位相差フィルム３２と位相差フィルム３３の積層体をひとまとまりの積層位相差フィルム３９とみなした場合、偏光板６３は、図６Ｂ１に示す偏光板６２における積層位相差フィルム３９の表裏を入れ替えたものに相当する。

【0037】

図６Ｃ２は、偏光子２０を透過した直線偏光の偏光状態が２枚の位相差フィルム３３，３２により順次変換される様子を、ポアンカレ球で表したものである。Ｂ_１，Ｇ_１およびＲ_１は、Ｎｚ係数が０．７５である位相差フィルム３３により偏光状態が変換された後の、波長４５０ｎｍ，５５０ｎｍおよび６５０ｎｍ光の偏光状態を表している。Ｂ_２，Ｇ_２およびＲ_２は、Ｎｚ係数が０．２５である位相差フィルム３２により偏光状態が変換された後の、波長４５０ｎｍ，５５０ｎｍおよび６５０ｎｍ光の偏光状態を表している。

【0038】

図６Ｂ２と図６Ｃ２との対比から理解できるように、Ｎｚ係数が異なる２枚の位相差フィルム３２，３３が積層された積層位相差フィルムの表裏を入れ替えると、積層位相差フィルムを出射した光Ｐの偏光状態は大きく異なる。図６Ｂ２では、１枚の位相差フィルムを用いた場合に比べて、波長による楕円率の相違（楕円率の波長依存）が小さく、より広帯域の光学補償を実現できるのに対して、図６Ｃ２では、１枚の位相差フィルムを用いた場合よりも、位相差フィルムの波長分散に起因する楕円率の波長依存が強調される結果となっている。

【0039】

図７は、偏光板６１からの出射光（図６Ａ１参照）、偏光板６２からの出射光（図６Ｂ１参照）、および偏光板６３からの出射光（図６Ｃ１参照）の可視光波長領域における楕円率を光学シミュレーションにより計算した結果を示すグラフである。偏光板６２では、波長４５０～６５０ｎｍの領域において楕円率が略０であり、偏光板６１よりも楕円率の波長分散が小さくなっている。一方、積層位相差フィルム３９の表裏を入れ替えた偏光板６３は、偏光板６１よりも楕円率の波長分散が大きくなっている。すなわち、Ｎｚ係数が異なる２枚の位相差フィルムを積層した位相差フィルム３９は、一方の面に偏光子２０を積層した場合と、他方の面に偏光子２０を積層した場合とで、楕円率に差が生じることが分かる。

【0040】

以上の内容を踏まえると、１枚の位相差フィルムで表裏の楕円率差が生じること（図５参照）は、Ｎｚ係数の異なる２枚の位相差フィルムを積層した場合（図７参照）と同様の現象であることが分かる。したがって、偏光子を積層する面によって楕円率が異なる位相差フィルム（表裏の楕円率差を有する位相差フィルム）は、分子の配向状態が厚み方向で変化していると考えられる。

【0041】

［位相差フィルムの最適光学特性の検討］
表裏の楕円率差を有する位相差フィルムを用いた光学補償における光学設計を検討するために、クロスニコルに配置した２枚の偏光子の間に、Ｎｚ係数の異なる２枚の位相差フィルムを配置した光学モデルでのシミュレーションを実施した。図８はシミュレーションに用いた光学モデルの構成を示す断面図である。

【0042】

この光学モデルでは、偏光子２１の吸収軸方向と位相差フィルム３７の遅相軸方向が直交しており、位相差フィルム３７の遅相軸方向、位相差フィルム３８の遅相軸方向、および偏光子２３の吸収軸方向は平行である。偏光子２１側の位相差フィルム３７のＮｚ係数は０．５以下、偏光子２３側の位相差フィルム３８のＮｚ係数は０．５以上とし、２枚の位相差フィルムのＮｚ係数の合計Ｎｚ_１＋Ｎｚ_２を１．０とした。２枚の位相差フィルム３７，３８の正面レターデーションは同一とした。

【0043】

偏光子の吸収軸方向とのなす角および位相差フィルムの遅相軸方向とのなす角が４５°の回転軸を中心として、光学モデルを４５°回転させ、法線とのなす角が４５°の方向から偏光子２１に自然光Ｎを入射した場合の、偏光子２３からの出射光の輝度を光学シミュレーションにより計算した。光学シミュレーションの結果を図９に示す。

【0044】

図９において、横軸は位相差フィルムの正面レターデーションＲｅであり、縦軸が輝度の計算結果である。位相差フィルムの正面レターデーションは、１枚あたりの値であり、２枚の積層位相差フィルムの正面レターデーションは、図９に示す数値の２倍である。図１０は、それぞれの（Ｎｚ_１，Ｎｚ_２）において、輝度が最小となる正面レターデーション（最適レターデーション）およびその時の輝度の値をプロットしたものである。

【0045】

（Ｎｚ_１，Ｎｚ_２）＝（０．５，０．５）場合、輝度が最小となる正面レターデーションは１３７ｎｍ（２枚の位相差フィルムの合計は２７４ｎｍ）であり、上記の図６Ａ１の例と一致していた。２枚の位相差フィルムのＮｚ係数に差を設けると、輝度が最小となる正面レターデーションの値が大きくなり、輝度の最小値が小さくなる傾向がみられた。（Ｎｚ_１，Ｎｚ_２）＝（０．２５，０．７５）の場合、輝度が最小となる正面レターデーションは２７４ｎｍ（２枚の位相差フィルムの合計は５４８ｎｍ）であり、上記の図６Ａ２の例と一致していた。（Ｎｚ_１，Ｎｚ_２）＝（０．２，０．８）、正面レターデーションが２７１ｎｍのときに、輝度が最小となった。

【0046】

それぞれの（Ｎｚ_１，Ｎｚ_２）において、最適レターデーションの積層位相差フィルムを用いた偏光板の楕円率を、光学シミュレーションにより計算した。シミュレーションでは、図１１Ａに示すように、偏光子２１上に、Ｎｚ_１≦０．５の位相差フィルム３７と、Ｎｚ_２≧０．５の位相差フィルム３８を積層し、偏光子２１側から自然光を入射する光学モデルを用いた。また、図１１Ｂに示すように、位相差フィルム３７と位相差フィルム３８の配置を入れ替えた光学モデルでも同様に楕円率を計算し、得られた結果から表裏の楕円率差を計算した。

【0047】

図１２に、楕円率の計算結果を示す。図１２では、Ｎｚ_１＝０．２、Ｎｚ_２＝０．８の場合に、可視光の広波長帯域にわたって、楕円率が０に近いことが分かる。また、図１０における輝度が小さいほど、図１２において楕円率が０に近く楕円率の波長分散が小さくなる傾向がみられた。これらの結果から、可視光波長領域の楕円率を評価することにより、輝度の大小を評価可能であることが分かる。

【0048】

図１３は、図１０の輝度のグラフの横軸を、表裏の楕円率差ΔＥに置き換えたグラフである。楕円率差ΔＥが２．７以下の領域では、表裏の楕円率差が大きいほど、輝度が小さく、光漏れが抑制される傾向がみられた。また、表裏の楕円率差が２．９以下であれば、楕円率差が０の場合（表裏の分子配向が均一である場合）よりも輝度が小さく光漏れを低減できることが分かる。

【0049】

前述のように、１枚の位相差フィルムの表裏の楕円率差は、Ｎｚ係数が異なる２枚の位相差フィルムをモデルとして説明可能である。そのため、Ｎｚ係数が異なる２枚の位相差フィルムを積層した光学モデルと同様、表裏の楕円率差を有する１枚の位相差フィルムを用いて光学補償を行う場合においても、表裏の楕円率差が２．９以下の範囲内であれば、可視光の広帯域で光漏れを抑制し、コントラストの高い黒表示を実現できると考えられる。

【0050】

［位相差フィルムの光学特性］
上記の光学シミュレーションで示したように、位相差フィルムの表裏の楕円率差を所定範囲とすることにより、１枚の位相差フィルムで、複数の位相差フィルムを積層した場合と同様の光学補償が可能となる。表裏の楕円率差を設けることによる効果を発揮するためには、表裏の楕円率差は、０．３以上が好ましく、０．５以上がより好ましい。表裏の楕円率差は、０．７以上、１．０以上、１．３以上または１．５以上でもよい。上記の光学シミュレーションのように、偏光子の吸収軸方向に対して４５°方向での光漏れを抑制する目的で位相差フィルムを用いる場合、表裏の楕円率差は、２．９以下が好ましく、２．８以下がより好ましい。

【0051】

位相差フィルムの正面レターデーションおよびＮｚ係数は、位相差フィルムの用途（光学補償の対象等）に応じて選択すればよい。例えば、ＩＰＳ方式の液晶表示装置の光学補償のように、斜め方向から視認した場合のクロスニコルに配置された２枚の偏光子の見かけ上の軸ズレを補償して黒表示における光漏れ（黒輝度）を低減する場合は、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの屈折率異方性を有し、Ｎｚ係数が０より大きく１より小さい位相差フィルムが好適に用いられる。位相差フィルムのＮｚ係数は、０．２～０．８が好ましく、０．３～０．７がより好ましく、０．４～０．６がさらに好ましい。

【0052】

上記のシミュレーションで示したように、レターデーションの最適値は、表裏の楕円率差によって異なる。例えば、表裏の楕円率差が２．５～２．９の範囲内である場合、位相差フィルムの波長５５０ｎｍにおける正面レターデーションＲｅ（５５０）の最適値は約５４０ｎｍである（図１０における最適レターデーション（位相差フィルム１枚のレターデーション）の２倍に相当）。表裏の楕円率差が１．０程度の場合、位相差フィルムのＲｅ（５５０）の最適値は約３４０ｎｍである。表裏の楕円率差が０．５程度の場合、位相差フィルムのＲｅ（５５０）の最適値は約２８０ｎｍである。図９のシミュレーション結果を踏まえると、Ｒｅ（５５０）は、２５０～６００ｎｍ程度の範囲内であることが好ましい。Ｒｅ（５５０）は、３００ｎｍ以上、３５０ｎｍ以上、４００ｎｍ以上、４５０ｎｍ以上または５００ｎｍ以上であってもよい。

【0053】

なお、表裏で楕円率差を有する位相差フィルムは、偏光子と積層して楕円率を測定すると、表裏差を生じるが、位相差フィルム単体でレターデーションやＮｚ係数を測定する場合は、いずれの面から光を入射しても、Ｎｚ係数およびレターデーションの測定値に差異は生じない。

【0054】

表裏の楕円率差を有する位相差フィルムは、上記以外の用途にも使用可能である。例えばＩＰＳ方式以外の液晶表示装置の光学補償や、円偏光板用の１／４波長板に、表裏の楕円率差を有する位相差フィルムを用いてもよい。これらの用途における位相差フィルムのＮｚ係数やレターデーションは、適宜設定すればよい。例えば、位相差フィルムのＲｅ（５５０）は、０～１０００ｎｍ程度の範囲で適宜設定できる。位相差フィルムは、ポジティブＡプレート（ｎｘ＞ｎｙ＝ｎｚ：Ｎｚ＝１）、ネガティブＢプレート（ｎｘ＞ｎｙ＞ｎｚ：Ｎｚ＞１）、ネガティブＣプレート（ｎｘ＝ｎｙ＞ｎｚ：Ｎｚ＝∞）、ネガティブＡプレート（ｎｚ＝ｎｘ＞ｎｙ：Ｎｚ＝０）、ポジティブＢプレート（ｎｚ＞ｎｘ＞ｎｙ：Ｎｚ＜０）、またはポジティブＣプレート（ｎｚ＞ｎｘ＝ｎｙ；Ｎｚ＝－∞）であってもよい。

【0055】

［位相差フィルムの作製］
位相差フィルムの材料としては、各種のポリマー材料が用いられる。ポリマー材料としては、ポリカーボネート系樹脂、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等のポリエステル系樹脂、ポリアリレート系樹脂、ポリサルホン、ポリエーテルサルホン等のサルホン系樹脂、ポリフェニレンスルフィド等のスルフィド系樹脂、ポリイミド系樹脂、環状ポリオレフィン系（ポリノルボルネン系）樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、セルロースエステル類、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、マレイミド系樹脂、フマル酸エステル系樹脂等が挙げられる。

【0056】

これらの樹脂材料を支持体に層状に形成することにより成膜が行われる。成膜方法は、溶液法および溶融法のいずれでもよい。溶液法では、基材上に樹脂溶液を塗布した後、加熱により溶媒を除去する。成膜後のフィルムを所定方向に延伸し、ポリマーの分子を配向させることにより、位相差フィルムが得られる。位相差フィルムの厚みは、例えば５～２００μｍ程度である。

【0057】

延伸方法としては、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等が挙げられる。延伸手段としては、ロール延伸機、テンター延伸機や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等、任意の適切な延伸機を用いることができる。フィルム支持体上に溶液法によりフィルムを形成する場合は、支持体と一体で延伸を行ってもよい。特開平５－１５７９１１号公報や特開２０１１－２２７４３０等に開示されているように、延伸時に熱収縮フィルムの収縮力を利用することにより、屈折率異方性を制御して、ｎｘ＞ｎｚ＞ｎｙの屈折率異方性を有する位相差フィルムを作製してもよい。

【0058】

分子の配向状態が厚み方向で異なるフィルムは、成膜時および／または延伸時に、表裏に異なる歪を与えることにより作製できる。例えば、溶液成膜では、支持体上に樹脂溶液を塗布した後、高温で溶媒を乾燥除去すると、表層側（Ｂ面）では急激に溶媒が除去されるため、支持体側（Ａ面）よりも大きな歪が生じ、分子の面内配向性が高くなる傾向がある。この表裏の歪差は、延伸後にも残存するため、Ａ面側のＮｚ係数が大きく、Ｂ面側のＮｚ係数が小さい位相差フィルムが得られる。

【0059】

乾燥条件の調整以外の方法により、表裏に異なる歪を与えることもできる。例えば、延伸の際に、表裏に熱収縮率の異なるフィルムを貼り合わせることにより、表裏の歪差が生じる。

【0060】

［偏光板］
図２Ａおよび図２Ｂに示すように、位相差フィルム１０と偏光子２０とを積層することにより、偏光板が形成される。

【0061】

＜偏光子＞
偏光子としては、ポリビニルアルコール系フィルム、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を吸着させて一軸延伸したもの、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等のポリエン系配向フィルム等が挙げられる。

【0062】

中でも、高い偏光度を有することから、ポリビニルアルコールや、部分ホルマール化ポリビニルアルコール等のポリビニルアルコール系フィルムに、ヨウ素や二色性染料等の二色性物質を吸着させて所定方向に配向させたポリビニルアルコール（ＰＶＡ）系偏光子が好ましい。例えば、ポリビニルアルコール系フィルムに、ヨウ素染色および延伸を施すことにより、ＰＶＡ系偏光子が得られる。

【0063】

ＰＶＡ系偏光子として、厚みが１０μｍ以下の薄型の偏光子を用いることもできる。薄型の偏光子としては、例えば、特開昭５１－０６９６４４号公報、特開２０００－３３８３２９号公報、ＷＯ２０１０／１００９１７号パンフレット、特許第４６９１２０５号明細書、特許第４７５１４８１号明細書等に記載されている薄型偏光膜を挙げることができる。このような薄型偏光子は、例えば、ＰＶＡ系樹脂層と延伸用樹脂基材とを積層体の状態で延伸し、ヨウ素染色することにより得られる。

【0064】

＜偏光子と位相差フィルムとの配置関係＞
位相差フィルム１０と偏光子２０は、いずれの面が貼り合わせられていてもよい。図２Ａに示すように、位相差フィルム１０の第一主面１１を偏光子２０と対向して配置してもよく、図２Ｂに示すように、位相差フィルム１０の第二主面１２を偏光子２０と対向して配置してもよい。

【0065】

位相差フィルム１０の表裏の定義のため、以降では、偏光子２０に対向して貼り合わせた際の楕円率Ｅ（λ）の波長依存が小さくなる方の主面を第１主面とする。例えば、図５では、Ｅ_２よりもＥ_１の方が、波長依存が小さいため、当該主面を偏光子と対向するように配置した際に楕円率がＥ_１となる方の主面を「第一主面」、当該主面を偏光子と対向するように配置した際に楕円率がＥ_２となる方の主面を「第二主面」と定義する。

【0066】

Ｅ（λ）の波長依存性の大小は、波長４５０～７００ｎｍの範囲で１０ｎｍごとに測定した楕円率Ｅ（λ）の標準偏差σに基づいて判断できる。

【0067】

【数2】

ただし、
λ_ｋ＝４５０＋１０ｋ（ｎｍ）であり、
Ｅ_ａｖｅは、Ｅ（λ_０）～Ｅ（λ_２５）の算術平均である。

【0068】

標準偏差σが小さいほど、楕円率Ｅ（λ）の波長依存が小さい。したがって、偏光子と対向するように配置した際の楕円率Ｅ（λ）の標準偏差σが小さくなる方の主面を第一主面とする。

【0069】

偏光子２０と位相差フィルム１０の配置角度は特に限定されない。例えば、液晶表示装置を斜め方向から視認した際の光抜けを抑制する光学補償の目的で位相差フィルムを用いる場合、偏光子２０の吸収軸方向と、位相差フィルム１０の遅相軸方向とが、平行または直交となるように、両者を配置することが好ましい。偏光子と位相差フィルムとを積層して円偏光板を形成する場合は、偏光子の吸収軸方向と位相差フィルムの遅相軸方向とのなす角度が４５°となるように両者を配置することが好ましい。なお、配置角度は、厳密に上記の範囲である必要はなく、±２°程度の誤差を含んでいてもよい。

【0070】

図３に示すように、位相差フィルム１０の遅相軸方向１５と偏光子２０の吸収軸方向２５とが直交する場合は、位相差フィルム１０の第一主面１１が偏光子２０と対向するように配置することが好ましい。一方、位相差フィルム１０の遅相軸方向と偏光子２０の吸収軸方向とが平行である場合は、位相差フィルム１０の第二主面１２が偏光子２０と対向するように配置することが好ましい。このように、偏光子と積層する面を選択することにより、偏光子２０および位相差フィルム１０を順に透過した光の楕円率の波長依存が小さく、広帯域の光学補償が可能となる。

【0071】

＜偏光子保護フィルム＞
図１４に示すように、偏光板は、偏光子２０の一方の面に位相差フィルム１０を備え、他方の面には偏光子保護フィルムとしての透明フィルム４０を備えていてもよい。透明フィルム４０の厚みは、例えば５～２００μｍ程度である。これらの透明フィルムを構成する樹脂材料としては、透明性、機械的強度、熱安定性に優れるポリマーが好ましく、その具体例としては、位相差フィルムの構成材料として先に例示したポリマーが挙げられる。

【0072】

偏光子の一方の面には、２枚以上のフィルムが設けられていてもよい。例えば、偏光子２０と位相差フィルム１０との間に、光学等方性の透明保護フィルムが設けられていてもよい。また、偏光子２０と位相差フィルム１０との間に、光学異方性を有するフィルムが設けられていてもよい。位相差フィルム１０の表面（偏光子２０の反対側の面）に、他のフィルムが設けられていてもよい。

【0073】

＜粘接着剤＞
偏光子２０と位相差フィルム１０は、接着剤や粘着剤（不図示）を介して貼り合わせられていてもよい。偏光子２０と透明保護フィルム４０も、適宜の接着剤や粘着剤を介して貼り合わせられていてもよい。接着剤や粘着剤としては、アクリル系ポリマー、シリコーン系ポリマー、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、ポリビニルエーテル、酢酸ビニル／塩化ビニルコポリマー、変性ポリオレフィン、エポキシ系ポリマー、フッ素系ポリマー、ゴム系ポリマー等をベースポリマーとするものを適宜に選択して用いることができる。

【0074】

［画像表示装置］
上記の位相差フィルムおよび偏光板は、液晶表示装置や有機ＥＬ表示装置等の画像表示装置の形成に用いられる。画像表示装置は、液晶セルや有機ＥＬセル等の画像表示セルの表面に、上記の偏光板を備える。

【0075】

以下では、画像表示装置の一例として、ＩＰＳ方式の液晶表示装置の構成について説明する。図１５は、一実施形態の液晶表示装置の構成断面図である。液晶表示装置２０１は、液晶パネル１０１と光源１０５を含む。液晶パネル１０１は、液晶セル７０の視認側表面に第一偏光板５７を備え、液晶セル７０の光源１０５側に第二偏光板５６を備える。

【0076】

液晶セル７０は、２枚の基板７３，７５の間に液晶層７１を備える。基板７３，７５はガラス基板またはプラスチック基板であり、一般的な構成では、一方の基板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、他方の基板に液晶の電気光学特性を制御するスイッチング素子等が設けられている。

【0077】

液晶層７１は、無電解状態で所定方向に配向した液晶分子を含み、電圧を印加すると液晶分子の配向方向（ダイレクタ）が変化する。例えば、インプレーンスイッチング（ＩＰＳ）方式の液晶セルでは、液晶層７１の液晶分子は、無電界状態では基板平面に対して、平行かつ一様に配向しており（ホモジニアス配向）、電圧を印加すると、ダイレクタが基板面内で回転する。ＩＰＳ方式の液晶セルの無電解状態における液晶分子の配向方向は、基板平面に対してわずかに傾いていてもよい。ＩＰＳ方式の液晶セルにおいて、無電解状態における基板平面と液晶分子の配向方向とのなす角（プレチルト角）は、一般に１０°以下である。

【0078】

液晶セルの７０光源側基板７５には、粘着剤層６６を介して第一偏光板５６が貼り合わせられており、液晶セル７０の視認側基板１３には、粘着剤層６８を介して第二偏光板５７が貼り合わせられている。第一偏光板５６の偏光子２０と第二偏光板５７の偏光子２９は、両者の吸収軸方向が互いに直交するように配置されている。

【0079】

第一偏光板５６は、偏光子２０の液晶セル７０側の面に、表裏の楕円率差が異なる位相差フィルム１０を備え、偏光子２０の他方の面に透明フィルム４０を備える。第二偏光板５７は、偏光子の両面に透明フィルム４１，４２を備える。なお、液晶表示装置において、位相差フィルムとしての機能を有さない透明フィルム４０，４１，４２は省略してもよい。

【0080】

粘着剤層３９，５９を構成する粘着剤としては、アクリル系ポリマー、シリコーン系ポリマー、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド、ポリビニルエーテル、酢酸ビニル／塩化ビニルコポリマー、変性ポリオレフィン、エポキシ系、フッ素系、天然ゴム、合成ゴム等のゴム系等をベースポリマーとするものを適宜に選択して用いることができる。粘着剤層６６，６８の厚みは、５～５０μｍ程度である。

【0081】

液晶表示装置は、上記以外の光学層やその他の部材を含んでいてもよい。例えば、液晶パネル１０１と光源１０５との間には、輝度向上フィルム（不図示）を設けることもできる。輝度向上フィルムは、光源側の偏光板５６と積層されていてもよい。

【0082】

視認側の透明フィルム４２には、耐擦傷性の付与等を目的として、ハードコート層が設けられていてもよい。また、透明フィルム４２には、反射防止層が設けられていてもよい。視認側の偏光板５７のさらに視認側には、タッチパネルセンサーやカバーウインドウ等が配置されていてもよい。

【0083】

第一偏光板５６において、偏光子２０の吸収軸方向と位相差フィルム１０の遅相軸方向は直交しており、位相差フィルム１０の第一主面１１が偏光子２０と対向し、位相差フィルム１０の第二主面１２が液晶セル７０と対向している。

【0084】

この液晶表示装置２０１を斜め方向からした場合、光源１０５からの光が偏光子２０を透過した後、位相差フィルム１０により偏光状態が変換される。偏光子２０の吸収軸方向と位相差フィルム１０の遅相軸方向とが直交しており、位相差フィルム１０の第一主面が偏光子２０と対向するように配置されているため、位相差フィルム１０からの出射光は、楕円率の波長依存が小さく、広帯域の光学補償を実現できる。

【0085】

図１６に示す液晶表示装置２０２は、上述の液晶表示装置２０２と類似の構成を有しているが、光源１０５側に配置されている第一偏光板５８における位相差フィルム１０と偏光子２０との配置関係が異なっている。偏光板５８において、偏光子２０の吸収軸方向と位相差フィルム１０の遅相軸方向は平行であり、位相差フィルム１０の第二主面１２が偏光子２０と対向し、位相差フィルム１０の第一主面１１が液晶セル７０と対向している。

【0086】

この構成では、位相差フィルム１０と、視認側の第一偏光板５７の偏光子２９とをセットでみた場合、偏光子２９の吸収軸方向と位相差フィルム１０の遅相軸方向が直交しており、位相差フィルム１０の第一主面１１が偏光子２９と対向するように配置されている。したがって、上記の液晶表示装置２０１の構成と同様の原理により、広帯域の光学補償を実現できる。

【0087】

図１５および図１６では、液晶セル７０の光源側に位相差フィルム１０を配置する形態を示したが、図１７の液晶表示装置２０３および図１８の液晶表示装置２０４のように、液晶セル７０の視認側の偏光板に、位相差フィルム１０を配置してもよい。図１７の液晶表示装置２０３は、図１５の液晶表示装置２０１における液晶パネル１０１の上下を入れ替えたものに相当する。図１８の液晶表示装置２０４は、図１６の液晶表示装置２０２における液晶パネル１０２の上下を入れ替えたものに相当する。したがって、これらの液晶表示装置においても、液晶表示装置２０１，２０２の構成と同様の原理により、広帯域の光学補償を実現できる。

【0088】

ＩＰＳ方式の液晶表示装置における光学補償を中心に、位相差フィルムの用途について説明したが、前述のように、表裏の楕円率差を有する位相差フィルムの用途は、ＩＰＳ方式以外の液晶表示装置や、有機ＥＬ表示装置等の各種画像表示装置に適用可能である。

【実施例】

【0089】

以下に、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明は下記の例に限定されるものではない。

【0090】

［位相差フィルムの作製］
＜樹脂溶液の調製＞
攪拌装置を備えた反応容器中、２，２－ビス（４－ヒドロキシフェニル）－４－メチルペンタン５４０重量部、ベンジルトリエチルアンモニウムクロライド１２重量部を、１Ｍ酸化ナトリウム溶液に溶解させた。この溶液に、テレフタル酸クロライド３０４重量部とイソフタル酸クロライド１０２重量部をクロロホルムに溶解させた溶液を攪拌しながら一度に加え、室温で９０分間攪拌した。その後、重合溶液を静置分離してポリマーを含んだクロロホルム溶液を分離し、ついで酢酸水で洗浄し、イオン交換水で洗浄した後、メタノールに投入してポリマーを析出させた。析出したポリマーを、蒸留水で２回及びメタノールで２回洗浄した後、減圧乾燥した。得られたポリアリレート系樹脂を、トルエンに溶解して、固形分濃度２０％の樹脂溶液を調製した。

【0091】

＜比較例１＞
ＰＥＴフィルムを支持体として、支持体上に、上記の樹脂溶液を乾燥後の厚みが２０μｍとなるようにバーコーターを用いて塗布し、温度８０℃で３分間乾燥してポリマーフィルムを得た。このポリマーフィルムを支持体から剥離し、ポリマーフィルムの両面に、粘着剤層が付設された熱収縮フィルム（二軸延伸ポリプロピレンフィルム）を貼り合わせ、温度１５０℃で自由端一軸延伸を行った後、熱収縮フィルムを剥離した。位相差フィルムのＮｚ係数は０．５であり、波長５５０ｎｍにおける正面レターデーションＲｅ（５５０）は２７０ｎｍであった。

【0092】

＜実施例１～６＞
支持体上での樹脂溶液の乾燥温度および乾燥時間を表１に示すように変更したこと以外は比較例１と同様にして、ポリマーフィルムを作製し、表１に示すＲｅ（５５０）となるように延伸を行い、Ｎｚ係数が０．５での位相差フィルムを得た。

【0093】

［偏光板の作製］
厚み１８μｍのポリビニルアルコール系偏光子の一方の面に厚み４０μｍの二軸延伸アクリルフィルム、他方の面に上記の位相差フィルムを紫外線硬化型の接着剤介して貼り合わせて、偏光板を作製した。貼り合わせには、ロールラミネータを用い、紫外線を照射して接着剤を硬化させた。

【0094】

位相差フィルムと偏光子は、位相差フィルムの遅相軸方向と偏光子の吸収軸方向とが直交するように配置し、位相差フィルムのＢ面（成膜時の支持体側の面）を偏光子と貼り合わせた。また、位相差フィルムの表裏の楕円率差ΔＥを評価するために、位相差フィルムのＡ面（成膜時の表層側の面）を偏光子と貼り合わせた試料も作製した。

【0095】

［評価］
＜位相差フィルムの光学特性＞
位相差フィルムの正面レターデーションおよびＮｚ係数は、偏光・位相差測定システム（Ａｘｏｍｅｔｒｉｃｓ製「ＡｘｏＳｃａｎ」）により測定した。位相差フィルムの正面レターデーションおよびＮｚ係数は、位相差フィルム単体で測定を行った。

【0096】

＜楕円率および楕円率差＞
楕円率の測定には、偏光・位相差測定システム（Ａｘｏｍｅｔｒｉｃｓ製「ＡｘｏＳｃａｎ」）を用いた。偏光子の吸収軸方向に対して方位角４５°の方向を回転軸として、偏光板を４５°傾けた状態で、アクリルフィルム側から光を入射し、位相差フィルム側から出射した光の楕円率を測定した。位相差フィルムのＡ面を偏光子と貼り合わせた試料についても楕円率の測定を行い、それぞれの試料における波長４５０ｎｍ～７００ｎｍの範囲における１０ｎｍごとの楕円率の値から、表裏の楕円率差ΔＥを算出した。

【0097】

＜液晶表示装置の黒輝度およびコントラスト＞
ＩＰＳ方式の液晶パネルを備える市販の液晶テレビから液晶パネルを取り出し、液晶セルから視認側の偏光板を剥がし、アクリル系粘着剤を介して、上記の偏光板を貼り合わせた。視認側偏光板を上記の実施例および比較例の偏光板に貼り替えた液晶パネルをバックライトと組み合わせて、評価用液晶表示装置を作製した。

【0098】

液晶表示装置を黒表示として、方位角４５°、極角４５°方向における輝度（黒輝度）を測定した。また、液晶表示装置を白表示として、方位角４５°、極角４５°方向における輝度（白輝度）を測定し、コントラスト（白輝度／黒輝度）を算出した。

【0099】

＜評価結果＞
実施例および比較例の位相差フィルムの作製条件（乾燥温度および時間）、波長５５０ｎｍにおける正面レターデーションＲｅ（５５０）、表裏の楕円率差ΔＥ、液晶表示装置の黒輝度およびコントラストを表１に示す。なお、黒輝度およびコントラストは、比較例１を１００とした相対値で示している。

【0100】

比較例１、実施例１、実施例３、実施例５および実施例６の楕円率の測定結果を、図１９に示す。また、各実施例および比較例の位相差フィルムの表裏の楕円率差ΔＥを横軸、液晶表示装置の黒輝度を縦軸にプロットしたグラフを図２０に示す。

【0101】

【表1】

【0102】

表１に示すように、支持体上で高温・長時間の加熱乾燥を行うことにより、表裏の楕円率差ΔＥの大きい位相差フィルムを形成できることが分かる。

【0103】

表裏の楕円率差がない位相差フィルムを用いた比較例１に比べて、表裏の楕円率が異なる位相差フィルムを用いた実施例１～６では、液晶表示装置の黒輝度が小さく、コントラストが上昇していた。表裏の楕円率差ΔＥに対して黒輝度をプロットした図２０は、図１３のシミュレーション結果と高い整合を示した。

【0104】

以上の結果から、厚み方向で分子の配向状態が異なり表裏の楕円率差を有する位相差フィルムを用いることにより、複数の位相差フィルムを積層した場合と同様の光学補償を実現し、光漏れが少なくコントラストの高い画像表示装置を形成できることが分かる。

【符号の説明】

【0105】

１０ 位相差フィルム
２０，２１，２３２９ 偏光子
４０，４１，４２ 透明フィルム
５１，５２，５６，５７，５８ 偏光板
６６，６８ 粘着剤層
７０ 液晶セル
１０１～１０４ 液晶パネル
１０５ 光源
２０１～２０４ 液晶表示装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】