JP2004101873A

JP2004101873A - 積層偏光フィルム及びそれの光学装置への適用

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Publication number: JP2004101873A
Application number: JP2002263701A
Authority: JP
Inventors: Takuya Nishirai; 西来　拓也; Taku Honda; 本多　卓; Keiichi Mizuguchi; 水口　圭一
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 2002-09-10
Filing date: 2002-09-10
Publication date: 2004-04-02

Abstract

【課題】反射型偏光フィルムと位相差層が積層され、高い輝度向上効果が発現できる積層偏光フィルム及び偏光光源装置を提供し、さらにそれらを用いた液晶表示装置を提供する。
【解決手段】積層偏光フィルム１０は、吸収型偏光フィルム１１と反射型偏光フィルム１２と位相差層１３とがこの順に積層され、この位相差層１３は、垂直方向からの入射光に対するレターデーションをＲ（０）　とし、遅相軸を傾斜軸として４０度傾斜した方向からの入射光に対するレターデーションをＲ（４０）としたときに、α＝Ｒ（４０）／Ｒ（０）が１．０９以下である。いずれかの位置に光拡散層１４を積層することもできる。積層偏光フィルム１０の位相差層１３側には、導光板５２等を有する光源部材及び反射板５３を配置して偏光光源装置６４とされ、さらに、その積層偏光フィルム１０側に液晶セル３０及び吸収型偏光フィルム４１を配置して液晶表示装置６５とされる。
【選択図】　図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、透過型液晶表示装置、並びにそれに好適な偏光光源装置及び積層偏光フィルムに関するものである。詳しくは、透過型液晶表示装置において、背面照明装置の出射光を効率よく液晶セルから出射させることで、画面輝度を高め、画面の視認性を向上させる積層偏光フィルム、並びにそれを用いた偏光光源装置及び透過型液晶表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置は、小型、軽量であるため、様々な分野で使用されている。液晶表示装置における液晶分子は、ブラウン管（ＣＲＴ）などに使用されている発光物質ではなく、単に光の偏光状態を制御する光バルブとしての機能しかもたないために、何らかの方法で照明しないと液晶表示部が暗くて見えない。そこで、液晶表示部の背面に光源装置を配置したものが、透過型液晶表示装置である。
【０００３】
従来の透過型液晶表示装置について、図７をもとに説明する。液晶表示装置は一般に、液晶セル３０内に封入された液晶分子の配向状態を電気的に変化させることで、そこを通過する光の偏光状態を制御するものであり、液晶セル３０は、対向する一対の透明電極、すなわち背面側透明電極３１及び前面側透明電極３２と、それらの間に挟持された液晶層３３とで構成される。図示は省略するが、液晶セル３０はこのほか、両最表面に配置されるセル基板、液晶層３３を配向させるための配向膜、カラー表示であればカラーフィルター層なども有している。
【０００４】
液晶セル３０の前面には、そこを透過した光の偏光状態を検出する吸収型偏光フィルム４１が配置され、その他、光学補償フィルム４２などの光学素子も配置されている。一方、液晶セル３０の背面には、特定の偏光光のみを取り出して液晶セル３０に向けて出射するための偏光光源装置９１が、必要に応じて背面側の光学補償フィルム２２を介して配置される。偏光光源装置９１は、液晶セル３０と面する位置に背面側吸収型偏光フィルム２１を配置し、さらにその背面に必要に応じて拡散シート５５とレンズシート５６とを配置し、さらにその背面側に光源装置６０を配置して構成される。光源装置６０は、光源５１を側方又は下方に有する導光板５２と、導光板５２の背後の反射板５３とで構成されており、光源５１が側方に配置されている場合、そこからの光は反射鏡５４で反射されて、事実上そのすべてが導光板５２に導かれ、さらに吸収型偏光フィルム１１側へ出射するようになっている。以上のような形で、透過型液晶表示装置９０が構成されている。
【０００５】
近年、背面側吸収型偏光フィルムと光源装置の間に反射型偏光フィルムを挿入する輝度向上システムの採用が増えてきた。この輝度向上システムは、例えば、特表平　９−５１１８４４　号公報（特許文献１）に記載されているように、光源装置からの出射光のうち背面側吸収型偏光フィルムが吸収してしまう偏光成分を、反射型偏光フィルムで事前に反射させて光源装置に戻すことにより、再利用可能とし、利用できる光量を増加させて、表示装置の輝度を向上させるものである。
【０００６】
この輝度向上システムの採用にあたっては、反射型偏光フィルムにより光源装置に戻された偏光成分を、いかに効率良く背面側吸収型偏光フィルムを透過する偏光成分に変換できるかが、輝度向上率を高めるうえで重要となる。輝度向上率を高める手段として、例えば、特開　２００１−１４７３２１号公報（特許文献２）には、反射型直線偏光フィルムと位相差層とを互いの光軸が４５°で交わるように配置することが示されており、位相差層として１／４波長位相差フィルムが例示されている。このように反射型直線偏光フィルムと位相差層を組み合わせれば、位相差層は、反射型直線偏光フィルムで反射された直線偏光を円偏光に変換するため、輝度向上システムは円偏光を利用することになる。この円偏光は、光源装置背面の反射板で反射される際に偏光反転を生じ、再び位相差層に向かうときには逆回りの円偏光となる。逆回りの円偏光は、再び位相差層を通過することで、最初に通過したときとは直交する方向の直線偏光、すなわち、反射型直線偏光フィルムを透過する直線偏光となる。これにより、反射型直線偏光フィルムを透過する偏光光を効率的に増加させることができる。したがって、背面側吸収型偏光フィルムの偏光透過軸を反射型直線偏光フィルムの偏光透過軸に合わせれば、透過する光量は、反射型直線偏光フィルム及び位相差層がないときに比べ、理想的には倍増する。そこで、このような反射型直線偏光フィルムと位相差層の積層体を液晶表示装置に適用すれば、透過光量が増加し、輝度を向上させることができる。
【０００７】
【特許文献１】特表平９−５１１８４４号公報
【特許文献２】特開２００１−１４７３２１号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、透過型液晶表示装置の光源装置は、一般に拡散光を発するものである。すなわち、透過型液晶表示装置に反射型直線偏光フィルムと位相差層の積層体を挿入した場合、そこに入射する光線の入射角は法線方向からとは限らない。そこで、反射型直線偏光フィルムと位相差層との積層体による輝度向上システムを利用するに際しては、光源装置の出射光の角度分布に応じて、斜めからの光線入射に対しても、反射光が円偏光に近づくようにさせることが有効である。しかしながら、一般の位相差フィルムを用いた場合には、位相差値の入射角度依存性が生じるため、光線入射角により直線偏光を円偏光に変換する効率に差が生じ、輝度向上効果が十分に発現しないという問題があった。
【０００９】
そこで本発明の目的は、反射型偏光フィルムと位相差層を積層し、位相差層による直線偏光と円偏光の間の変換機能を活用して輝度向上効果を高めるシステムにおいて、位相差層の偏光変換機能を光線入射角によらず高いまま維持し、それにより、拡散光源を用いた場合であっても、高い輝度向上効果が発現できる偏光光源装置、及びそのための積層偏光フィルムを提供し、さらにはそれらを用いた液晶表示装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、吸収型偏光フィルムと反射型偏光フィルムと位相差層とがこの順に積層された積層偏光フィルムを用いる輝度向上システムにおいて、この位相差層について、垂直方向からの入射光に対するレターデーションをＲ（０）　とし、遅相軸を傾斜軸として４０度傾斜させた場合の入射光に対するレターデーションをＲ（４０）としたときに、レターデーションの光線入射角依存性を表す値であるα＝Ｒ（４０）／Ｒ（０）　が特定の範囲にあるものを使用することで、輝度向上効果が高まることを見出し、本発明に至った。
【００１１】
すなわち本発明によれば、吸収型偏光フィルムと、反射型偏光フィルムと、位相差層とが、この順に積層されてなり、この位相差層は、垂直方向からの入射光に対するレターデーションをＲ（０）　とし、遅相軸を傾斜軸として４０度傾斜した方向からの入射光に対するレターデーションをＲ（４０）としたときの両者の比α＝Ｒ（４０）／Ｒ（０）　が１．０９　以下である積層偏光フィルムが提供される。ここで、位相差層は、面内位相差値が１／４波長であるものが好ましい。
【００１２】
上記の積層偏光フィルムには、光拡散性を付与するため、面内位相差値が３０ｎｍ以下である光拡散層を、さらに少なくとも１層積層することができる。この光拡散層は、いずれの位置に配置してもよい。この光拡散層は、接着性を有していてもよい。これらの積層偏光フィルムの取扱いを容易にし、さらに、不要な界面反射を避けるためには、隣り合うフィルム又は層の少なくとも一対が感圧接着剤により密着積層されていることが好ましい。
【００１３】
また本発明によれば、上記いずれかの積層偏光フィルムと、光源部材及び反射板を備え、光源部材及び反射板がこの順で積層偏光フィルムの位相差層側に配置されている偏光光源装置が提供される。
【００１４】
さらに本発明によれば、上記偏光光源装置と、液晶セル及び前面側吸収型偏光フィルムを備え、液晶セル及び前面側吸収型偏光フィルムがこの順で偏光光源装置の積層偏光フィルム側に配置されている液晶表示装置も提供される。ここで、液晶セルと前面側吸収型偏光フィルムとの間には、光散乱層が積層されていてもよい。また、積層偏光フィルムから前面側吸収型偏光フィルムに至る各部材の隣り合う少なくとも一対が感圧接着剤により密着積層されていることが好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明を明確にするため、その具体例を示す図面を参照しながら、以下に詳細な説明を行う。図１は、本発明に係る積層偏光フィルム１０の層構成を示す断面模式図である。この図に示すように、本発明の積層偏光フィルム１０は、吸収型偏光フィルム１１と反射型偏光フィルム１２と位相差層１３とがこの順に積層されたものである。ここで、位相差層１３としては、垂直方向からの入射光に対するレターデーションをＲ（０）　とし、遅相軸を傾斜軸として４０度傾斜させた場合の入射光に対するレターデーションをＲ（４０）としたとき、α＝Ｒ（４０）／Ｒ（０）　が１．０９　以下のものを採用する。位相差層１３は、１／４波長位相差層として機能するものであることが好ましい。その際、図２の（ａ）に模式的に軸の向きを示すように、吸収型偏光フィルム１１の偏光透過軸７１と、反射型偏光フィルム１２の偏光透過軸７２とが、略平行となるように配置することで、輝度向上効果が最大に発現できる。
【００１６】
吸収型偏光フィルム１１は、特定振動方向の偏光光を透過し、それと直交する方向の偏光光を吸収するものである。吸収型偏光フィルムの偏光透過軸とは、特定振動方向の偏光がその偏光フィルムの垂直方向から入射したときに、透過率が最大となる方向をいう。
【００１７】
このような吸収型偏光フィルムとしては、例えば、公知のヨウ素系偏光フィルムや染料系偏光フィルムが使用できる。ヨウ素系偏光フィルムとは、延伸したポリビニルアルコールフィルムにヨウ素が吸着されたフィルムであり、染料系偏光フィルムとは、延伸したポリビニルアルコールフィルムに二色性染料が吸着されたフィルムである。これらの偏光フィルムは、耐久性向上のため、その片面又は両面を高分子フィルムで被覆したものが好ましい。保護のために被覆する高分子の材質としては、二酢酸セルロースや三酢酸セルロース、ポリエチレンテレフタレート、ノルボルネン系樹脂などが使用できる。
【００１８】
吸収型偏光フィルムの厚みは特に限定されないが、液晶表示素子などに本発明の積層偏光フィルムを使用する場合には、吸収型偏光フィルムは薄いほうが好ましい。具体的には１ｍｍ以下、さらには０．２ｍｍ　以下であるのが好ましい。
【００１９】
反射型偏光フィルム１２は、特定振動方向の偏光光を透過し、それと直交する方向の偏光光を反射するものである。反射型偏光フィルムの偏光透過軸とは、特定振動方向の偏光がこの偏光フィルムの垂直方向から入射したときに、透過率が最大となる方向をいい、偏光反射軸とは、それと直交する方向をいう。反射型偏光フィルムには、直線偏光に対して偏光分離機能を有する反射型直線偏光フィルムと、円偏光に対して偏光分離機能を有する反射型円偏光フィルムとがある。本発明では、反射型直線偏光フィルムを使用する。
【００２０】
反射型直線偏光フィルムとしては、例えば、ブリュースター角による偏光成分の反射率の差を利用した反射型偏光フィルム（例えば、特表平　６−５０８４４９　号公報に記載のもの）、微細な金属線状パターンを施工した反射型偏光フィルム（例えば、特開平　２−３０８１０６　号公報に記載のもの）、少なくとも２種の高分子フィルムが積層されており、屈折率異方性による反射率の異方性を利用する反射型偏光フィルム（例えば、特表平　９−５０６８３７　号公報に記載のもの）、高分子フィルム中に少なくとも２種の高分子で構成される海島構造を有し、屈折率異方性による反射率の異方性を利用する反射型偏光フィルム（例えば、米国特許第　５，８２５，５４３号明細書に記載のもの）、高分子フィルム中に粒子が分散し、屈折率異方性による反射率の異方性を利用する反射型偏光フィルム（例えば、特表平　１１−５０９０１４号公報に記載のもの）、高分子フィルム中に無機粒子が分散し、粒子のサイズによる散乱能差に基づく反射率の異方性を利用する反射型偏光フィルム（例えば、特開平９−２９７２０４　号公報に記載のもの）などが挙げられる。
【００２１】
反射型偏光フィルムの厚みは特に限定されないが、液晶表示素子などに本発明の積層偏光フィルムを使用する場合には、反射型偏光フィルムも薄いほうが好ましい。具体的には、１ｍｍ以下、さらには０．２ｍｍ　以下であるのが好ましい。そこで、少なくとも２種の高分子フィルムが積層され、屈折率異方性による反射率の異方性を利用する反射型偏光フィルムや、高分子フィルム中に少なくとも２種の高分子で構成される海島構造を有し、屈折率異方性による反射率の異方性を利用する反射型偏光フィルムは、本発明による積層偏光フィルムの厚みを薄くするために特に好ましい。
【００２２】
本発明において使用される位相差層１３は、複屈折に由来する位相差を有する層である。位相差層が１層からなるか、又は光軸が平行に揃った２層以上の積層体からなる場合には、位相差層の面内の屈折率が最大となる方向をｘ軸、面内におけるｘ軸と直交する方向をｙ軸、厚み方向をｚ軸として、それぞれの軸方向における屈折率をｎ_ｘ、ｎ_ｙ及びｎ_ｚ　としたとき、レターデーションＲは、ｘ軸方向の屈折率ｎ_ｘとｙ軸方向の屈折率ｎ_ｙの差に厚みｄを乗じた値Ｒ＝（ｎ_ｘ−ｎ_ｙ）×ｄで表される。面内の屈折率が最大となるｘ軸方向は遅相軸であり、面内でそれと直交するｙ軸方向は進相軸である。本明細書では、ｘ軸方向をその位相差層の光軸とする。
【００２３】
一方、位相差層が２層以上の積層体からなり、かつ、それを構成する少なくとも１対の光軸が平行でない場合には、位相差層面内の最大屈折率方向を定義することが困難となる。その場合には、２枚の偏光子を互いの偏光透過軸が平行となるように配置し、その間に位相差層を挿入して回転させ、最大透過率を与える軸方向を求める。そして、その軸方向が遅相軸に相当するか進相軸に相当するかを判別し、遅相軸に相当すればその軸をｘ軸、また進相軸に相当すればその軸と面内で直交する軸をｘ軸とし、見かけ上のレターデーションＲを測定する。
【００２４】
本発明では、垂直方向からの入射光に対するレターデーションをＲ（０）　とし、遅相軸を傾斜軸として４０度傾斜させた方向からの入射光に対するレターデーションをＲ（４０）として、両者の比　α＝Ｒ（４０）／Ｒ（０）　が１．０９以下となる位相差層を採用する。レターデーションの測定には、可視光域の任意の波長を選択することができるが、５８９ｎｍの波長を採用するのが好都合である。αは必ず０より大きい値をとるので、本発明で使用できるαの範囲は　０＜α≦１．０９となり、好ましくは０．５≦α≦１．０５である。
【００２５】
位相差層に対して法線方向に透過する直線偏光を円偏光に変換できれば、最も効率がよくなるので、位相差層１３は、１／４波長位相差層として機能するものであることが好ましい。ここでいう１／４波長位相差層とは、４００〜７００ｎｍの波長域から選ばれたある波長におけるレターデーションが、その波長の概ね１／４となるものを指す。具体的には、そのレターデーションが１１０〜１６０ｎｍであるものが好ましく、さらには１２０〜１５０ｎｍであるものがより好ましい。
【００２６】
位相差層の材質は、特に限定されない。また位相差層は、単層であってもよいし、２層以上の積層体であってもよい。積層する際には、同種の位相差層を積層してもよいし、異種の位相差層を積層してもよい。位相差層の例としては、ポリスチレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアリレート系樹脂、ポリサルフォン系樹脂、ノルボルネン系樹脂をはじめとする環状ポリオレフィン系樹脂などの合成高分子や、二酢酸セルロース、三酢酸セルロースなどの天然高分子からなるフィルムを延伸したもの、また、透明高分子フィルム上に光学異方性のある化合物又は液晶組成物からなる層を配向させたものなどを挙げることができる。
【００２７】
α≦１．０９　である位相差層は、例えば、合成高分子又は天然高分子を厚み方向に配向させることで作製することができる。例えば、住友化学工業株式会社製の“スミカライトＳＺ”フィルムや、日東電工株式会社製の“ＮＲＺ”フィルムなどが市販されており、それらを使用することができる。また、任意の位相差層にさらに厚み配向した位相差層を積層することで、α≦１．０９　となるように調整してもよい。厚み配向した位相差層としては、例えば、ポリスチレン系樹脂などの負の固有複屈折性を有する材質からなるフィルムを二軸延伸してなる位相差層や、ネマティック液晶やスメクティック液晶など、光学異方性のある化合物を垂直配向してなる位相差層が挙げられる。光学異方性のある化合物が配向塗布されてなる層と延伸フィルムを積層して使用する場合には、延伸フィルム上にかかる光学異方性のある化合物を配向塗布することで、全体の厚みを薄くすることができる。
【００２８】
吸収型偏光フィルム１１と反射型偏光フィルム１２とは、図２（ａ）を参照して先に述べたように、前者の偏光透過軸７１と後者の偏光透過軸７２とが略平行になるように配置することで、最大の輝度向上効果が発揮される。そして、そこにさらに位相差層１３を積層するに際しては、反射型偏光フィルム１２の偏光透過軸と、位相差層１３の光軸とのなす角度を調整することにより、輝度向上効率を調整できる。位相差層１３が１／４波長位相差層である場合は、図２（ａ）〜（ｃ）に軸の向きを模式的に示すように、吸収型偏光フィルム１１の偏光透過軸７１と反射型偏光フィルム１２の偏光透過軸７２とが略平行となるようにし、さらにそれらの偏光透過軸７１，７２と１／４波長位相差層１３の光軸７３とが、略４５°又は１３５°の角度をなすように配置することで、最大の輝度向上効果を発現させることができる。実用的には、この角度を中心に、±５°以内であれば、さしたる支障はない。
【００２９】
本発明では、反射型偏光フィルムと光源装置の間で生じる輝度向上システムを最適なものにすることを主たる目的とするので、図７に示したような形で光源装置に通常用いられる拡散シート５５は、使用しないほうが好ましい場合がある。そのためには、光拡散層を積層偏光フィルムに組み込んでしまうのが好ましい。光拡散層を積層する場所は、その光拡散層の面内位相差値が３０ｎｍ以下であれば特に制限されない。この場合の例を図３に示す。図３の（ａ）は、図１に示した吸収型偏光フィルム１１／反射型偏光フィルム１２／位相差層１３からなる層構成において、吸収型偏光フィルム１１の外側に光拡散層１４を配置したものである。図３の（ｂ）は、吸収型偏光フィルム１１と反射型偏光フィルム１２の間に光拡散層１４を配置したものである。図３の（ｃ）は、反射型偏光フィルム１２と位相差層１３の間に光拡散層１４を配置したものである。図３の（ｄ）は、位相差層１３の外側に光拡散層１４を配置したものであり、この場合には、光拡散層１４の面内位相差値は３０ｎｍ以下であることがもちろん好ましいが、それより大きくても使用可能である。
【００３０】
光拡散層１４は高い全光線透過率を示すほうがよいことから、その全光線透過率は８０％以上であるのが好ましく、より好ましくは９０％以上である。また、光拡散層１４の拡散性能を表す指標であるヘイズ率は、所望とする拡散性能に応じて任意に設定されるが、通常は３０％以上９５％以下、好ましくは６０％以上９５％以下である。ここでヘイズ率とは、（拡散光線透過率／全光線透過率）×１００（％）で表される数値である。
【００３１】
光拡散層１４の材質は特に制限されないが、例えば、有機又は無機の微粒子が分散された高分子フィルムや光拡散性感圧接着剤、屈折率変調型光拡散フィルムなどが好適に用いられる。積層偏光フィルムの部材点数を減らして厚みを薄くするために、有機又は無機の微粒子が分散された光拡散性感圧接着剤は、特に好ましい光拡散層の一つである。ここで、有機又は無機の微粒子を構成する材質としては、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、シリコーン、シリカ、酸化チタンなどを挙げることができる。母体となる感圧接着剤としては、公知の各種のものが使用でき、例えば、アクリレート系感圧接着剤、ゴム系感圧接着剤、シリコーン系感圧接着剤、ウレタン系感圧接着剤などが挙げられる。中でもアクリレート系感圧接着剤が好ましく使用できる。
【００３２】
本発明による積層偏光フィルムの取扱い性を容易にするために、構成するフィルムや層間を感圧接着剤で密着するのが好ましい。密着することで、不要な反射による光のロスを防ぐこともできる。感圧接着剤としては、公知の各種のものが使用できる。例えば、アクリレート系感圧接着剤、ゴム系感圧接着剤、シリコーン系感圧接着剤、ウレタン系感圧接着剤などが挙げられる。中でもアクリレート系感圧接着剤が好ましく使用される。感圧接着剤の厚みは特に制限されないが、通常１μｍ　以上１００μｍ　以下であり、好ましくは２０μｍ　以上、また好ましくは５０μｍ　以下である。
【００３３】
液晶表示装置には、液晶セル内の液晶の複屈折性による着色や配向状態に基づく視野角の制限などを補償するため、光学補償フィルムを使用することがある。すなわち、スーパーツイステッドネマティック（ＳＴＮ）液晶を使用するＳＴＮ液晶表示装置の場合には、通例、位相差フィルムを配置して色補償を行うし、ツイステッドネマティック（ＴＮ）液晶を用いた薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）駆動方式液晶表示装置の場合には、いわゆる視野角拡大フィルムを用いて視野角の拡大を行う。本発明の積層偏光フィルムにも、これらの光学補償フィルムを積層することができる。通常、光学補償フィルムは、液晶表示装置を構成する前面側吸収型偏光フィルムと背面側吸収型偏光フィルムの間に１枚以上配置される。したがって、液晶セルの背面側に光学補償フィルムを配置する場合には、本発明の積層偏光フィルムと積層し、一体化することができる。この場合には、本発明の積層偏光フィルムを構成する吸収型偏光フィルムの、位相差層が積層される側とは反対側に、光学補償フィルムが積層されることになる。
【００３４】
光学補償フィルムは特に制限されず、公知のものが使用できる。本発明の積層偏光フィルムを構成する位相差層の例として先述した高分子の延伸フィルムも、その一例である。ただし、位相差フィルムを光学補償フィルムとして用いる場合には、液晶セルに使用されている液晶の特性に合わせて、位相差値や厚み方向の配向特性が設定される。また、光学補償フィルムとして、透明高分子フィルム上に光学異方性のある化合物又は液晶組成物を塗布してなる、いわゆる視野角拡大フィルム（例えば、富士写真フィルム株式会社から販売されている“ＷＶフィルム”、日本石油化学株式会社から販売されている“ＮＨフィルム”や“ＬＣフィルム”、住友化学工業株式会社から販売されている“ＶＡＣフィルム”など；いずれも商品名）を用いることもできる。これらの光学補償フィルムは、空気層の介在による光のロスを防ぐため、感圧接着剤により本発明の積層偏光フィルムと積層一体化することが望ましい。
【００３５】
本発明による積層偏光フィルムは、その吸収型偏光フィルム側を出射光面とする偏光光源装置とすることができる。また、その偏光光源装置における吸収型偏光フィルム側に表示用液晶セルを配置して、透過型液晶表示装置とすることができる。これらの偏光光源装置及び透過型液晶表示装置について、図４に断面模式図で示す例をもとに説明する。
【００３６】
図４に示す例では、図３（ａ）に示したのと同じ、位相差層１３、反射型偏光フィルム１２、吸収型偏光フィルム１１及び光拡散層１４の順で積層された積層偏光フィルム１０の位相差層１３側に、光源装置６０を配置して、偏光光源装置６４が構成されている。
【００３７】
図４における光源装置６０は、サイドライト式と呼ばれるもので、光源５１、導光板５２及び、導光板５２の背面に配置された反射板５３を備えており、導光板５２の側面に配置された光源５１からの光は、光源５１の導光板５２に面しない側を覆う反射鏡５４で反射されて、まず導光板５２内に取り込まれ、その中を進むとともに、反射板５３での反射と相まって、導光板５２の前面側から均一に光が放出されるようになっている。光源装置６０は基本的に、光源部材と反射板を備えており、図４に示したサイドライト式の場合は、光源５１と導光板５２とで光源部材を構成している。このような光源装置６０が、積層偏光フィルム１０の厚み方向に配向性を有する位相差層１３側に配置されて、偏光光源装置６４が構成されている。さらに積層偏光フィルム１０の吸収型偏光フィルム１１側が、必要に応じて背面側光学補償フィルム２１を介して、液晶セル３０の背面に対向配置され、液晶セル３０の前面側には、必要に応じて光学補償フィルム４２を介して吸収型偏光フィルム４１が配置され、透過型液晶表示装置６５が構成されている。
【００３８】
なお、図４では、上から順に光拡散層１４／吸収型偏光フィルム１１／反射型偏光フィルム１２／位相差層１３の４層で本発明の積層偏光フィルム１０を構成するように表示しているが、光拡散層１４の上に光学補償フィルム２２を積層した場合には、この光学補償フィルム２２から位相差層１３に至る５層構成のものも、本発明の積層偏光フィルムとなる。同様に、当該５層構成の積層偏光フィルムの位相差層１３側に光源装置６０を配置した構成も、本発明の偏光光源装置となる。また図４には、図３（ａ）に示した積層偏光フィルム１０を用いた例を示したが、この積層偏光フィルム１０を、図３（ｂ）〜（ｄ）に示したものに変えることももちろん可能である。いずれの積層偏光フィルムを用いる場合も、光源部材と反射板とを備える光源装置６０は、積層偏光フィルム１０の位相差層１３側に配置される。
【００３９】
従来の偏光光源装置においては、図７に示したような拡散シート５５やレンズシート５６が広く用いられている。本発明による偏光光源装置６４にも、これらの一方又は双方を配置することができるが、これらは積層偏光フィルムと光源装置の間における偏光状態を乱す原因になるため、可能であれば配置しないほうが好ましい。
【００４０】
図４に示す偏光光源装置６４又は透過型液晶表示装置６５において、光源装置６０に用いる光源５１は特に限定されず、公知の偏光光源装置や液晶表示装置に採用されているものが、本発明においても同様に使用できる。適当な光源５１として、具体的には例えば、冷陰極管、発光ダイオード、無機又は有機のエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）ランプなどが挙げられる。
【００４１】
反射板５３も特に限定されず、公知の偏光光源装置や液晶表示装置に採用されているものが使用できる。具体的には例えば、内部に空洞を形成した白色プラスチックシート、酸化チタンや亜鉛華の如き白色顔料を表面に塗布したプラスチックシート、屈折率の異なる少なくとも２種のプラスチックフィルムを積層してなる多層プラスチックシート、アルミニウムや銀の如き金属からなるシートなどが挙げられる。これらのシートは、鏡面加工されたもの、粗面加工されたもののいずれも使用可能である。反射板を構成するプラスチックシートの材質も特に限定されず、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ノルボルネン系樹脂、ポリウレタン、ポリアクリレート、ポリメチルメタクリレートなどが使用できる。
【００４２】
図４に示す導光板５２は、光源５１から発せられた光を内部に取り込み、面状発光体として機能するものであり、やはり公知の偏光光源装置や液晶表示装置に採用されているものが使用できる。このような導光板として、例えば、プラスチックシートやガラス板からなり、背面側に、凹凸処理や白色ドット印刷処理、ホログラム処理などを施したものが挙げられる。プラスチックシートで導光板を構成する場合、その材質は特に限定されないが、ポリカーボネート、ノルボルネン系樹脂、ポリメチルメタクリレートなどが好ましく使用される。
【００４３】
光源装置の出射面側に必要な場合に配置される拡散シート５５（図７に示したもの）は、入射光を散乱透過するシートであり、通常は全光線透過率が６０％以上、ヘイズ率が１０％以上の光学素子である。ここで、拡散シートの全光線透過率は、高ければ高いほどよく、８０％以上の全光線透過率を示すものがより好ましい。このような拡散シートとしては、特に限定されるものでないが、例えば、プラスチックシートやガラス板を粗面化処理したもの、内部に空洞を形成したり粒子を添加したりしたプラスチックシートやガラス板などが使用できる。ここでいうプラスチックシートの材質も特に限定されないが、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリカーボネート、ノルボルネン系樹脂、ポリウレタン、ポリアクリレート、ポリメチルメタクリレートなどが挙げられる。粗面化処理も特に限定されず、例えば、サンドブラストや、エンボスロールの圧着による加工、プラスチック粒子やガラス粒子、シリカ粒子の如き粒子を樹脂に混合したものを表面に塗工する方法などを挙げることができる。
【００４４】
光源装置の出射面側に必要な場合に配置されるレンズシート５６（図７に示したもの）は、光源から発せられた光を集光するものであり、やはり公知の偏光光源装置や液晶表示装置に採用されているものが使用できる。このようなレンズシートとしては、例えば、プラスチックシート上に微細な多数のプリズムを形成したもの、凸レンズや凹レンズを敷き詰めたマイクロレンズアレイなどが挙げられる。
【００４５】
本発明による透過型液晶表示装置６５は、図４に例を示すような、偏光光源装置６４の出射光面である積層偏光フィルム１０側に、液晶セル３０と前面側吸収型偏光フィルム４１とをこの順に配置したものである。ここで、液晶セル３０と前面側吸収型偏光フィルム４１の間には、必要に応じて、光学補償フィルム４２を１枚又は複数枚配置することができ、また必要に応じて、液晶セル３０の前面側に光拡散層を配置することもできる。さらには、位相差フィルムと光拡散層の両者を配置してもよい。光拡散層は、面内位相差値が３０ｎｍ以下であるのが好ましい。透過型液晶表示装置を構成する各部材、特に積層偏光フィルム１０から前面側吸収型偏光フィルム４１に至るまでの各部材は、隣り合う少なくとも一対が感圧接着剤により密着積層されているのが好ましく、さらには、隣り合うすべての部材同士が感圧接着剤により密着積層されているのが一層好ましい。
【００４６】
液晶表示装置６５に用いる液晶セル３０は、透過光量をスイッチングするために液晶を２枚の基板間に封入し、電圧印加により液晶の配向状態を変化させる機能を有する装置である。２枚の基板のそれぞれ内側には、背面側透明電極３１及び前面側透明電極３２が配置され、それらの間に液晶層３３が挟持されている。図示は省略するが、液晶セル３０はこのほか、液晶層３３を配向させるための配向膜、カラー表示であればカラーフィルター層なども有している。本発明において、液晶セル３０を構成する液晶の種類やその駆動方式は特に限定されず、公知のツイステッドネマティック（ＴＮ）液晶やスーパーツイステッドネマティック（ＳＴＮ）液晶などが使用でき、また、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）駆動方式、垂直配向（ＶＡ）方式、　Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ　駆動方式、光学補償ベンド（ＯＣＢ）など、偏光を用いて表示を行うあらゆる方式に本発明を適用することができる。
【００４７】
前面側吸収型偏光フィルム４１については、先に本発明の積層偏光フィルムを構成する吸収型偏光フィルムの例として説明したのと同様のものを用いることができる。液晶セル３０と前面側偏光フィルム４１との間に必要に応じて配置される光学補償フィルム４２としては、通常、樹脂の延伸フィルムが用いられ、適当な例としては、ポリスチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアリレート系樹脂、ポリサルフォン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ノルボルネン系樹脂をはじめとする環状ポリオレフィン系樹脂などの合成熱可塑性高分子や、三酢酸セルロースをはじめとする天然高分子などを、テンターなどの延伸装置により一軸又は二軸に延伸してなるフィルムが挙げられる。また、透明高分子フィルムに液晶化合物を塗布してなるフィルム、例えば、富士写真フィルム株式会社から販売されている“ＷＶフィルム”（商品名）、日本石油化学株式会社から販売されている“ＬＣフィルム”（商品名）、住友化学工業株式会社から販売されている“ＶＡＣフィルム”（商品名）などを、光学補償フィルム４２として用いることもできる。さらに、液晶セル３０の前面側に光拡散層を積層する場合は、先に本発明の積層偏光フィルムを構成する光拡散層の例として説明したのと同様のものを用いることができる。
【００４８】
【実施例】
以下に、本発明の実施例を示すが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。なお、例中で積層偏光フィルムの作製に用いた材料は、次のとおりである。
【００４９】
（１）　吸収型偏光フィルム
ＳＲＷ０６２Ａ　：ヨウ素系吸収型偏光フィルム、住友化学工業株式会社から入手。
【００５０】
（２）　反射型偏光フィルム
ＤＢＥＦ−Ｐ：２種の高分子フィルムが積層され、屈折率異方性による反射率の異方性を利用した反射型偏光フィルム、住友スリーエム株式会社から入手。
【００５１】
（３）　位相差層（位相差フィルム）
ＳＥＺ０７０１３８　：ポリカーボネート樹脂を延伸してなる位相差フィルムであって、α≦１．０９　であるもの、住友化学工業株式会社から入手。
ＳＥＦ３４０１３８　：ポリカーボネート樹脂を延伸してなる位相差フィルムであって、α＞１．０９　であるもの、住友化学工業株式会社から入手。
【００５２】
これらの位相差フィルムについて、王子計測機器株式会社製の自動複屈折率計“ＫＯＢＲＡ−２１ＡＤＨ　”を用い、波長５８９ｎｍにおいて、入射角０度でのレターデーションＲ（０）（面内位相差値に相当する）　と、遅相軸を傾斜軸とする入射角４０度でのレターデーションＲ（４０）を測定し、両者の比α＝Ｒ（４０）／Ｒ（０）　を求めた。結果を表１に示した。
【００５３】
【表１】

【００５４】
（４）　光拡散層
光拡散性感圧接着剤＃Ｂ：面内位相差値が０ｎｍであり、微粒子が分散したヘイズ率７８％のアクリレート系感圧接着剤、住友化学工業株式会社から入手。
【００５５】
（５）　感圧接着剤
感圧接着剤＃７：無色透明なアクリレート系感圧接着剤、住友化学工業株式会社から入手。
【００５６】
対照例１
日本電気株式会社製のＴＦＴカラー液晶モジュール“ＮＬ１０２７６ＡＣ２４−０５”から液晶パネルを取り外し、光源装置の光出射側に内臓されている拡散フィルムを株式会社きもと製の拡散フィルムである“ライトアップ　１００ＴＬ４　”に置き換えて、光源装置８０とした。図５に示すように、反射型偏光フィルム１２（ＤＢＥＦ−Ｐ）、光拡散層１４（光拡散性感圧接着剤＃Ｂ）、吸収型偏光フィルム１１（ＳＲＷ０６２Ａ　）及び感圧接着剤８２（感圧接着剤＃７）をこの順で密着積層して、積層フィルム８３を作製した。この際、吸収型偏光フィルム１１の偏光透過軸と反射型偏光フィルム１２の偏光透過軸が平行となるように配置した。この積層フィルム８３を１．１ｍｍ　厚のガラス板８１に感圧接着剤８２側で貼り合わせ、さらに上記光源装置８０の上に、ガラス板８１が上側となるように配置して、偏光光源装置８５を作製した。ガラス板８１の上方には、輝度計８９を配置し、この状態で上記の偏光光源装置８５を点灯し、輝度計８９により透過輝度を測定した。結果を表２に示した。
【００５７】
実施例１
この例では、α≦１．０９の位相差層１３として　ＳＥＺ０７０１３８　を使用した。図６に示すように、対照例１で作製した積層フィルム８３の反射型偏光フィルム１２側に、感圧接着剤８２（感圧接着剤＃７）を介してα≦１．０９　の位相差層１３（ＳＥＺ０７０１３８　）を密着積層して、積層偏光フィルム１０を作製した。この際、位相差層１３の光軸と反射型偏光フィルム１２の偏光透過軸が４５°で交わるようにした。この積層偏光フィルム１０を１．１ｍｍ　厚のガラス板８１に積層フィルム８３の感圧接着剤８２側で貼ったものを、ガラス板８１が上側となるよう、対照例１で使用した光源装置８０の上に配置し、偏光光源装置８６を作製した。この偏光光源装置８６について、対照例１と同様にして透過輝度を測定した。結果を表２に示した。この例では、対照例１に対し、α≦１．０９　の位相差層１３を加えたことにより、透過輝度が　１．０５倍以上向上しており、高輝度の偏光光源装置が得られた。
【００５８】
比較例１
実施例１で使用した　ＳＥＺ０７０１３８　に替えて、α＞１．０９である位相差フィルムＳＥＦ３４０１３８　を用いた以外は、実施例１と同様にして積層偏光フィルムを作製し、それを用いた偏光光源装置の透過輝度を測定した。結果を表２に示した。この例では、対照例１に対し、α＞１．０９　の位相差フィルムを加えたことによる透過輝度の向上割合は　１．０５倍未満に留まった。
【００５９】
【表２】

【００６０】
対照例２
対照例１で使用した光源装置８０中の拡散シート“ライトアップ　１００ＴＬ４　”に替えて、株式会社きもと製の拡散シートである“ライトアップ　１００ＳＸＥ　”を用いたほかは、対照例１と同様にして評価した。結果を表３に示した。
【００６１】
実施例２
対照例２で用いた光源装置に、実施例１で作製した積層偏光フィルムを　１．１ｍｍ厚のガラス板に貼り合わせたものを、実施例１と同様の形態で配置し、対照例１と同様にして評価した。結果を表３に示した。この例では、対照例２に対し、α≦１．０９　の位相差層を加えたことによる輝度向上効果は　１．０５倍以上であり、高輝度の偏光光源装置が得られた。
【００６２】
比較例２
対照例２で用いた光源装置に、比較例１で作製した積層偏光フィルムを　１．１ｍｍ厚のガラス板に貼り合わせたものを、比較例１と同様の形態で配置し、対照例１と同様にして評価した。結果を表３に示した。この例では、対照例２に対し、α＞１．０９　の位相差フィルムを加えたことによる輝度向上効果は　１．０５倍未満に留まった。
【００６３】
【表３】

【００６４】
【発明の効果】
本発明の積層偏光フィルムを使用すれば、透過型液晶表示装置の透過輝度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の積層偏光フィルムについて、層構成の一例を示す断面模式図である。
【図２】本発明の積層偏光フィルムについて、軸構成の例を示す模式図である。
【図３】本発明の積層偏光フィルムについて、光拡散層を積層した場合の層構成の例を示す断面模式図である。
【図４】本発明に係る液晶表示装置の一例を示す断面模式図である。
【図５】対照例１で評価した偏光光源装置の構成及びそれの輝度測定の状態を示す断面模式図である。
【図６】実施例１で評価した偏光光源装置の構成及びそれの輝度測定の状態を示す断面模式図である。
【図７】従来の透過型液晶表示装置の構成を示す断面模式図である。
【符号の説明】
１０……積層偏光フィルム、
１１……吸収型偏光フィルム、
１２……反射型偏光フィルム、
１３……αが１．０９以下の位相差層、
１４……光拡散層、
２１……背面側吸収型偏光フィルム、
２２……背面側光学補償フィルム、
３０……液晶セル、
３１，３２……透明電極、
３３……液晶層、
４１……前面側吸収型偏光フィルム、
４２……前面側光学補償フィルム、
５１……光源、
５２……導光板、
５３……反射板、
５４……反射鏡、
５５……拡散シート、
５６……レンズシート、
６０……光源装置、
６４……偏光光源装置、
６５……透過型液晶表示装置、
７１……吸収型偏光フィルムの偏光透過軸、
７２……反射型偏光フィルムの偏光透過軸、
７３……αが１．０９以下の位相差層の光軸、
８０……対照例、実施例及び比較例で用いた光源装置、
８１……ガラス板、
８２……感圧接着剤、
８３……対照例で評価した積層フィルム、
８５……対照例で用いた偏光光源装置、
８６……実施例で用いた偏光光源装置、
８９……輝度計、
９０……従来の透過型液晶表示装置、
９１……従来の偏光光源装置。

Claims

吸収型偏光フィルムと、反射型偏光フィルムと、位相差層とが、この順に積層されてなり、該位相差層は、垂直方向からの入射光に対するレターデーションをＲ（０）　とし、遅相軸を傾斜軸として４０度傾斜した方向からの入射光に対するレターデーションをＲ（４０）としたときの両者の比　α＝Ｒ（４０）／Ｒ（０）　が１．０９以下であることを特徴とする積層偏光フィルム。
位相差層の面内位相差値が１／４波長である請求項１に記載の積層偏光フィルム。
さらに、面内位相差値３０ｎｍ以下の光拡散層が少なくとも１層積層されている請求項１又は２に記載の積層偏光フィルム。
光拡散層が接着性を有する請求項３に記載の積層偏光フィルム。
隣り合うフィルム又は層の少なくとも一対が感圧接着剤により密着積層されている請求項１〜４のいずれかに記載の積層偏光フィルム。
請求項１〜５のいずれかに記載の積層偏光フィルム、光源部材及び反射板を備え、該光源部材及び反射板が、この順で積層偏光フィルムの位相差層側に配置されていることを特徴とする偏光光源装置。
請求項６に記載の偏光光源装置、液晶セル及び前面側吸収型偏光フィルムを備え、該液晶セル及び前面側吸収型偏光フィルムがこの順で偏光光源装置の積層偏光フィルム側に配置されていることを特徴とする液晶表示装置。
液晶セルと前面側吸収型偏光フィルムとの間に、面内位相差値３０ｎｍ以下の光拡散層が積層されている請求項７に記載の液晶表示装置。
積層偏光フィルムから前面側吸収型偏光フィルムに至る各部材の隣り合う少なくとも一対が感圧接着剤により密着積層されている請求項７又は８に記載の液晶表示装置。