專利名稱：反射型偏振片、積層光學(xué)部件及液晶顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及作為個人電腦等顯示器使用的液晶顯示裝置、以及適用于該液晶顯示裝置的光學(xué)部件和反射型偏振片。
背景技術(shù)：
目前，作為通常廣泛使用的液晶顯示裝置，采用了下述結(jié)構(gòu)的面板，即在2塊透明基板間夾持向列液晶，構(gòu)成液晶單元，在該液晶單元的兩面上配置偏振片。通過組裝該面板和驅(qū)動用LSI以及背光源，構(gòu)成液晶顯示裝置。圖1中以剖面模式圖示出了這種液晶顯示裝置的例子。該例中，在2塊透明基板11、12的單面上分別形成透明電極14、15，使這些透明電極相對，將液晶17夾持于其間，構(gòu)成液晶單元10。使背面?zhèn)绕衿?1和前面?zhèn)绕衿?2貼合在該液晶盒10的兩面上，并進一步在背面?zhèn)绕衿?1的里面配置背光源40，從而構(gòu)成了液晶顯示裝置50。
但是，這種液晶顯示裝置的背光源發(fā)出的光的利用效率未必很高。這是因為從背光源40發(fā)出的光有50％或者50％以上被背面?zhèn)绕衿?1吸收。因此，如圖2所示，為了提高液晶顯示裝置的背光源的光利用效率，已知的結(jié)構(gòu)有在背面?zhèn)绕衿?1和背光源40之間配置反射型偏振片45。圖2為在圖1示出的液晶顯示裝置50中，使反射型偏振片45貼合在背面?zhèn)绕衿?1的里面(背光源40側(cè))的視圖，由于其它的符號和圖1相同，故說明省略。
反射型偏振片45反射某種偏振光，透過表現(xiàn)出與之相反的性質(zhì)的偏振光。透過反射型偏振片45的光作為線性偏振光透過偏振片(通常為吸收型偏振片)21而共軸(軸合せ)。而且，如圖2所示，在僅配置偏振片21的情況下，使反射型偏振片45反射該偏振片21所吸收的偏振光并返回到背光源40側(cè)，反射后進行再利用，從而提高背光源40發(fā)出的光的利用效率。
作為這種反射型偏振片，已知有，例如特開平6-281814號公報(專利文獻1)或特開平8-271731號公報(專利文獻2)中所記載的膽甾液晶層和1/4波長板組合而成的反射型偏振片，特表平9-506837號公報(WO95/17303，專利文獻3)或特表平10-511322號公報(WO96/19347，專利文獻4)中所記載的由雙折射層和各向同性層的多重積層膜形成的反射型偏振片，特表2000-506990號公報(WO97/32224，專利文獻5)中所記載的各向同性粒子相分散于雙折射連續(xù)介質(zhì)中的反射型偏振片等。
膽甾液晶層和1/4波長板組合而成的反射型偏振片透過對應(yīng)于膽甾液晶的螺旋節(jié)距的波長的右(或左)圓偏振光并用1/4波長板變換成線性偏振光，并反射左(或右)圓偏振光。而且，在該反射型偏振片中，如專利文獻2的第7段所記載的那樣，在整個可見光區(qū)域中，使透過膽甾液晶層的右(或左)圓偏振光由1/4波長板變換成線性偏振光是很困難的。為了解決該困難，需要疊置多個1/4波長板而形成。在疊置多個1/4波長板時，存在制造工藝變復(fù)雜，而且在1/4波長板間可能會產(chǎn)生剝離等問題。
在由雙折射層和各向同性層的多重積層膜形成的反射型偏振片中，需要形成數(shù)百層交替積層結(jié)構(gòu)，需要大型制造設(shè)備。另外，由于不同材料被積層，故存在層間容易剝離的問題。
各向同性粒子相分散于雙折射連續(xù)介質(zhì)中的反射型偏振片較易制造，難以產(chǎn)生層間剝離。而且，在連續(xù)介質(zhì)為顯示雙折射性質(zhì)的單軸取向的物質(zhì)時，隨著分散相的體積分率的增加，強度顯著降低，可能不能維持膜的形態(tài)。因此，需要將分散相的體積分率抑制得很低，很難提高偏光分離效率。
專利文獻1特開平6-281814號公報專利文獻2特開平8-271731號公報專利文獻3特表平9-506837號公報專利文獻4特表平10-511322號公報專利文獻5特表2000-506990號公報發(fā)明內(nèi)容鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于，提供一種可以提高液晶顯示裝置中的光利用效率，制造較簡單，難于產(chǎn)生層間剝離等問題的反射型偏振片。
本發(fā)明的另一目的是，提供一種通過將顯示其它光學(xué)性能的光學(xué)層積層于所述反射型偏振片上，從而可提高液晶顯示裝置的光利用效率的光學(xué)部件。
本發(fā)明的又一目的是，提供一種采用積層有該反射型偏振片的光學(xué)部件，來提高背光源的光利用效率的液晶顯示裝置。
因此，根據(jù)本發(fā)明，提供一種反射型偏振片，其特征在于，具有由垂直于長軸方向的剖面形狀為多邊形或?qū)嵸|(zhì)上為圓形，縱橫比大于等于2而長軸方向和短軸方向的折射率差大于等于0.05的多邊柱體或圓柱體形成的多個雙折射體，多個雙折射體在支持介質(zhì)中大致向同一方向分散排列，在該雙折射體的垂直于長軸方向的剖面形狀實質(zhì)上為圓時，觀察任何一個上述剖面時，多個雙折射體與彼此在圓柱側(cè)面相接的其它至少兩個雙折射體分別在圓柱的側(cè)面相接。
在該反射型偏振片中分散排列于支持介質(zhì)中的雙折射體，可以是垂直于其長軸方向的剖面形狀為多邊形的纖維。該纖維最好是具有至少兩邊的長度基本相等的三角形剖面形狀，其在反射型偏振片的面內(nèi)大致平行，而且相鄰纖維的剖面三角形的頂點彼此相接地排列，而且最好是在垂直于纖維長軸的反射型偏振片的厚度方向剖面中，由頂點彼此相接的剖面三角形纖維所包圍的支持介質(zhì)形成為六邊形。該六邊形可以形成正六邊形。此時，支持介質(zhì)中分散排列的上述纖維具有大致正三角形的剖面形狀，其在反射型偏振片面內(nèi)基本平行，而且相鄰纖維的剖面正三角形中的頂點彼此相接地排列，而且垂直于纖維長軸的反射型偏振片厚度方向的剖面中，頂點彼此相接的剖面三角形的纖維所包圍的支持介質(zhì)大致呈正六邊形。
另外，分散排列于支持介質(zhì)中的上述纖維具有至少兩邊長度大致相等的三角形的剖面形狀，其在反射型偏振片的面內(nèi)基本平行，而且相鄰纖維的剖面三角形中的頂點彼此相接地排列，在垂直于纖維長軸的反射型偏振片的厚度方向的剖面中，頂點彼此相接的剖面三角形的纖維所包圍的支持介質(zhì)為兩邊長度大致相等的三角形亦有效。
而且，分散排列于支持介質(zhì)中的上述纖維具有四邊長度大致相等的四邊形的剖面形狀，其在反射型偏振片的面內(nèi)基本平行，而且相鄰纖維的剖面四邊形中的頂點彼此相接地排列，在垂直于纖維長軸的反射型偏振片的厚度方向剖面中，頂點彼此相接的剖面四邊形的纖維所包圍的支持介質(zhì)為四邊長度大致相等的四邊形亦有效。
另外，在該反射型偏振片中，在垂直于雙折射體長軸方向的剖面的形狀實質(zhì)上為圓時，垂直于雙折射體長軸方向的剖面中的直接相接的三個圓的中心相連接而成的三角形最好至少兩邊長度大致相等。更優(yōu)選的是，垂直于雙折射體長軸方向的剖面中直接相接的三個圓的中心相連接而成的三角形三邊長度大致相等。這樣，形成垂直于直接相接的三個雙折射體長軸方向的剖面的各圓圓心相連接時三邊長度大致相等的三角形，即大致形成正三角形的結(jié)構(gòu)，意味著各圓直徑大致相等，尤其優(yōu)選為最致密地填充了上述圓直徑大致相等的圓柱體的結(jié)構(gòu)。如果采用其他的表現(xiàn)方式，則在所述優(yōu)選結(jié)構(gòu)中，多個雙折射體為垂直于長軸方向的剖面中的圓直徑分別相等的圓柱體，該剖面中的最外表層內(nèi)側(cè)位置的雙折射體與其它6個圓柱體，即雙折射體在圓柱側(cè)面相接。這些反射型偏振片中的雙折射體可以為纖維。
在上述各反射型偏振片中，優(yōu)選采用雙折射體的長軸方向的折射率和短軸方向的折射率中任何一個大致與支持介質(zhì)的折射率基本一致的材料。
這些反射型偏振片可以和顯示其它光學(xué)功能的光學(xué)層積層形成積層光學(xué)部件。所積層的光學(xué)層例如為吸收型偏振片或相位差板。而且，也可以在反射型偏振片的一個面上積層吸收型偏振片，而在另一個面上積層相位差板。
這些積層光學(xué)部件可以和液晶單元組合形成液晶顯示裝置。因此，根據(jù)本發(fā)明，也提供一種液晶顯示裝置，由反射型偏振片和其他光學(xué)層所積層的積層體，即上述任一個積層光學(xué)部件配置在液晶單元中而形成。
本發(fā)明的反射型偏振片可以以簡便的方法形成雙折射體實質(zhì)上在一個方向分散的同時進行取向的結(jié)構(gòu)體，而且由于不同材料間的界面不是單純的平面，故難以產(chǎn)生剝離。另外，可以提供一種液晶顯示裝置，固定雙折射體的支持介質(zhì)由顯示各向同性的物質(zhì)構(gòu)成，隨著雙折射體的體積分率的增加而引起的強度降低較小，容易提高雙折射體的體積分率。而且，由于通過將該反射型偏振片配置于包括吸收型偏振片的液晶面板的和觀察者側(cè)相反的一側(cè)，從而光利用效率提高，故可以提高亮度，并降低功耗。


圖1表示現(xiàn)有技術(shù)的液晶顯示裝置的例子的剖面模式圖。
圖2表示將反射型偏振片配置于圖1的液晶顯示裝置中，從而提高背光源的光利用效率時的例子的剖面模式圖。
圖3表示平行于本發(fā)明實施形態(tài)所涉及的反射型偏振片的透射軸之厚度方向剖面的例子的模式圖。
圖4表示本發(fā)明實施形態(tài)所涉及的反射型偏振片的其它例子的剖面模式圖。
圖5表示本發(fā)明實施形態(tài)所涉及的反射型偏振片的又一例子的剖面模式圖。
圖6表示本發(fā)明實施形態(tài)所涉及的反射型偏振片的又一例子的剖面模式圖。
圖7表示本發(fā)明實施形態(tài)所涉及的反射型偏振片的又一例子的剖面模式圖。
圖8表示本發(fā)明實施形態(tài)所涉及的反射型偏振片的又一例子的剖面模式圖。
圖9(a)是放大圖7的一部分，表示連接與各圓相鄰的圓中心的三角形的關(guān)系之模式圖，(b)是放大圖8的一部分，表示連接與各圓相鄰的圓中心的三角形的關(guān)系之模式圖。
圖10表示本發(fā)明實施形態(tài)所涉及的積層光學(xué)部件的例子的剖面模式圖。
圖11表示本發(fā)明實施形態(tài)所涉及的液晶顯示裝置的例子的剖面模式圖。
圖12(a)，(b)及(c)表示實施例1中用于計算的坐標(biāo)系的概要圖。
圖13(a)，(b)及(c)表示實施例2中用于計算的坐標(biāo)系的概要圖。
圖14(a)，(b)及(c)表示實施例3中用于計算的坐標(biāo)系的概要圖。
圖15(a)，(b)及(c)表示實施例4中用于計算的坐標(biāo)系的概要圖。
圖16(a)，(b)及(c)表示實施例5中用于計算的坐標(biāo)系的概要圖。
圖17(a)，(b)及(c)表示實施例6中用于計算的坐標(biāo)系的概要圖。
圖18(a)，(b)及(c)表示比較例1中用于計算的坐標(biāo)系的概要圖。
具體實施例方式
在說明用于實施本發(fā)明的最佳形態(tài)時，在實施形態(tài)中分別按順序?qū)χС纸橘|(zhì)中垂直于分散排列的雙折射體的長軸方向的剖面形狀為多邊形的情形和實質(zhì)上為圓形的情形進行說明。而且，在后續(xù)的實施形態(tài)中，對上述2種情況進行合并說明。
<支持介質(zhì)中垂直于分散排列的雙折射體長軸方向的剖面形狀為多邊形的情形>
本發(fā)明的實施形態(tài)中，使雙折射體分散排列于支持介質(zhì)中而形成反射型偏振片。該雙折射體的剖面形狀為多邊形，縱橫比大于等于2。其中，縱橫比最好大于等于5，進一步優(yōu)選大于等于10?？v橫比為相對短軸徑的長度的比，而本發(fā)明實施形態(tài)中，由于采用剖面形狀為多邊形的雙折射體，故其短軸徑定義為該多邊形的外接圓的直徑。如果采用剖面為多邊形的細(xì)長形狀的雙折射體，而且適當(dāng)選擇其折射率的話，則在與該細(xì)長方向平行的方向振動的線性偏振光被反射，沿與該細(xì)長方向正交的方向振動的線性偏振光被透射。
圖3～圖6示出了本發(fā)明實施形態(tài)的反射型偏振片的剖面結(jié)構(gòu)的具體例子。這些例子示出反射型偏振片的與空心雙向箭頭所示的透射軸平行的厚度方向的剖面。如這些圖所示，本發(fā)明的反射型偏振片30中，剖面形狀為多邊形的雙折射體31(涂黑部分)分散排列于支持介質(zhì)33(白色部分)中。
圖3表示與本發(fā)明實施形態(tài)的反射型偏振片的透射軸平行的厚度方向剖面的例子之模式圖，在該例子中，與反射型偏振片30的透射軸平行的厚度方向剖面中的具有兩邊長度基本相等的三角形剖面形狀的雙折射體31在該反射型偏振片30的面內(nèi)基本平行，而且相鄰的雙折射體31的剖面三角形中的頂點彼此相接地排列，在該剖面中，頂點彼此相接的剖面三角形的雙折射體31所包圍的支持介質(zhì)33呈六邊形。
圖4是表示本發(fā)明實施形態(tài)的反射型偏振片的另一例子的剖面模式圖，在該例中，與反射型偏振片30的透射軸平行的厚度方向剖面中，具有三邊長度基本相等的三角形(大致為正三角形)的剖面形狀的雙折射體31在該反射型偏振片30的面內(nèi)基本平行，而且相鄰雙折射體31的剖面三角形中的頂點彼此相接地排列，在該剖面中，頂點彼此相接的剖面三角形的雙折射體31所包圍的支持介質(zhì)33大致呈正六邊形。
圖5是表示本發(fā)明實施形態(tài)的反射型偏振片的另一例子的剖面模式圖，在該例中，與反射型偏振片30的透射軸平行的厚度方向剖面中，具有兩邊長度基本相等的三角形剖面形狀的雙折射體31在該反射型偏振片30的面內(nèi)基本平行，而且相鄰的雙折射體31的剖面三角形中的頂點彼此相接地排列，在該剖面中，頂點彼此相接的剖面三角形的雙折射體31所包圍的支持介質(zhì)33成為兩邊長度大致相等的三角形。
圖6是表示本發(fā)明實施形態(tài)的反射型偏振片的又一例子的剖面模式圖，在該例中，與反射型偏振片30的透射軸平行的厚度方向剖面中，具有四邊長度基本相等的四邊形的剖面形狀的雙折射體31在該反射型偏振片30的面內(nèi)基本平行，而且相鄰的雙折射體31的剖面四邊形中的頂點彼此相接地排列，在該剖面中，頂點彼此相接的剖面四邊形的雙折射體31所包圍的支持介質(zhì)33大致呈四邊長度基本相等的四邊形。
圖3～圖6中的反射型偏振片30的厚度用符號t表示。圖3和圖4所示的例子如果采用其他的表現(xiàn)方式，則在與反射型偏振片30的透射軸平行的厚度方向剖面中，雙折射體31的剖面的三角形處于在厚度方向交替地改變方向并疊置的狀態(tài)。另一方面，如圖5所示，在與反射型偏振片30的透射軸平行的厚度方向剖面中，雙折射體31的剖面的三角形在厚度方向呈同方向疊置的狀態(tài)。另外，如圖6所示的例子，在與反射型偏振片30的透射軸平行的厚度方向剖面中，雙折射體31剖面的四邊形在厚度方向呈同方向疊置的狀態(tài)。
在本說明書中，至少兩邊的長度大致相等的三角形包括大致為等腰三角形或大致為正三角形的概念，而且四邊長度基本相等的四邊形包括大致為菱形或正方形的概念。進一步，兩邊、三邊或四邊“基本相等”是指除了包括這些邊長度完全一致的場合之外，還指相對其中一個邊其他邊的長度允許+10％左右到-10％左右(±10％)的變動。更進一步，所謂“大致等腰三角形”、“大致為正三角形”、“大致為正六邊形”、“大致為菱形”、“大致為正方形”時的“大致”是指以該多邊形為中心，頂點角度(等腰三角形時本應(yīng)相等的兩個角度)允許+10度左右到-10度左右(±10°)的變動。雖然該多邊形是以各邊為直線作為前提，但是纖維的制造上，由于各邊具有若干的曲線性，所以用詞匯“大致”表示該意義。另外，表示角度時帶上“大致”的情況也一樣，是指以表示的角度為中心允許+10度左右到-10度(±10o)左右的變動。
雙折射體31可以由纖維構(gòu)成。另外，支持介質(zhì)33可以為透明的、對雙折射體31顯示良好粘合性的物質(zhì)。盡管雙折射體31的剖面形狀為多邊形，但優(yōu)選具有至少兩邊長度大致相等的三角形、四邊長度大致相等的四邊形、或大致為正多邊形的剖面形狀。多邊形一邊的長度需要比可見光波長大，優(yōu)選大于等于1微米(μm)，進一步優(yōu)選大于等于5微米(μm)。如果多邊形的一邊長度不足1微米(μm)，則不能得到良好的偏光分離性能。雙折射體31需要長軸方向(雙折射體的長度方向)和短軸方向(多邊形的直徑方向)的折射率差大于等于0.05，該折射率優(yōu)選大于等于0.1，進一步優(yōu)選大于等于0.2。
在本發(fā)明的實施形態(tài)中，雖然是使雙折射體31在支持介質(zhì)33中分散取向，形成反射型偏振片30，但是，優(yōu)選雙折射體31為大致在同一個方向取向的結(jié)構(gòu)，進一步，更優(yōu)選雙折射體31被致密填充。尤其，優(yōu)選的是，如圖4所示，具有正三角形的剖面形狀的雙折射體31在面內(nèi)基本平行，而且相鄰雙折射體31的剖面正三角形的頂點彼此相接地排列，在垂直于雙折射體31長軸的反射型偏振片的厚度方向剖面中，頂點彼此連接的剖面三角形的雙折射體31所包圍的支持介質(zhì)33大致呈正六邊形。圖3～圖5所示結(jié)構(gòu)體中的三角形的各頂點也可以在一邊長度的一半以內(nèi)產(chǎn)生上下左右傾斜方向的偏移。另外，如圖6所示的結(jié)構(gòu)體也一樣，四邊形的各頂點可以在一邊長度的一半以內(nèi)產(chǎn)生上下左右傾斜方向的偏移。
如圖3及圖4所示，在交替改變厚度方向的方向并疊置的狀態(tài)下排列三角形，使得具有等腰三角形或正三角形的剖面形狀的雙折射體31在面內(nèi)大致平行，而且相鄰雙折射體31的剖面三角形中的頂點彼此相接時，如圖5及圖6所示，在具有三角形或四邊形的剖面形狀的雙折射體31在面內(nèi)大致平行，而且這些形狀以沿著厚度方向同向疊置的狀態(tài)下排列時，如果平行光垂直入射到該反射型偏振片30的面上，且直徑的大小可以不考慮散射因子，則這些雙折射體31的反射型偏振片30的厚度方向的層數(shù)，即使只有一層也可得到較高的偏光分離性能。因此該層數(shù)可以從1～100層中適當(dāng)選擇。但是，由于使平行光完全入射也不現(xiàn)實，故最好確保某個大小的層數(shù)，例如3層或者3層以上，優(yōu)選5層或者5層以上。圖3～圖6所示的例子是雙折射體31在厚度方向疊置約21層的狀態(tài)。圖3及圖4中，剖面呈六邊形的支持介質(zhì)33的層處于疊置大約10.5層的狀態(tài)。
<支持介質(zhì)中垂直于分散排列的雙折射體長軸方向的剖面形狀大致為圓時>
本發(fā)明的實施形態(tài)中，使雙折射體分散排列于支持介質(zhì)中，形成反射型偏振片。該雙折射體具有細(xì)長的結(jié)構(gòu)，垂直于其長軸方向的剖面形狀大致為圓形，縱橫比大于等于2。其中，縱橫比最好大于等于5，進一步優(yōu)選大于等于10?？v橫比用相對短軸徑的長度的比來表示，而本發(fā)明中，由于采用由剖面形狀實質(zhì)為圓形的圓柱體形成的雙折射體，故該圓的直徑為短軸徑。這樣，如果采用剖面實質(zhì)為圓形的細(xì)長圓柱體形狀的雙折射體，它們中的多數(shù)被構(gòu)造成致密填充的結(jié)構(gòu)，而且適當(dāng)選擇該雙折射體的折射率的話，則在與該細(xì)長方向平行的方向振動的線性偏振光被反射，在與該細(xì)長方向正交的方向振動的線性偏振光被透射。
本發(fā)明實施形態(tài)的反射型偏振片的剖面結(jié)構(gòu)的具體例在圖7及圖8中示出。這些例子示出反射型偏振片的與空心雙向箭頭所示的透射軸平行的厚度方向剖面的模式圖。如這些圖所示，本發(fā)明實施形態(tài)的反射型偏振片30是剖面形狀實質(zhì)為圓形的雙折射體31、32(圖8中為31，被涂成淡色的圓及半圓部分)分散排列于支持介質(zhì)33(彼此相接的圓或半圓所包圍的白色部分)中。在這些圖中，反射型偏振片30的厚度用符號t表示。
圖7表示與本發(fā)明實施形態(tài)的反射型偏振片的透射軸平行的厚度方向剖面模式圖，在該例中，與反射型偏振片30的透射軸平行的厚度方向剖面中，由直徑不同的2種圓柱體形成的雙折射體31、32在其反射型偏振片30的面內(nèi)大致平行，且在與透射軸正交的方向上分散排列。而且，在觀察其任何一個剖面時，剖面實質(zhì)為圓形的雙折射體31、32與彼此在圓柱側(cè)面(剖面圖中的圓周)相接的其它至少兩個雙折射體分別在圓柱側(cè)面(剖面圖中的圓周)相接。該例中，直徑較大的圓柱體31在其剖面的橫向呈1列地致密排列，而直徑較小的圓柱體32以與上述橫1列的直徑較大的圓柱體31的相鄰每2個分別相接的方式排列，這樣就形成了直徑較大的列和直徑較小的列合計為10層疊置的結(jié)構(gòu)。
圖8表示本發(fā)明實施形態(tài)的反射型偏振片的另一例子的剖面模式圖，在該例中，與反射型偏振片30的透射軸平行的厚度方向剖面中圓的直徑分別大致相等的圓柱體即雙折射體31在該反射型偏振片30的面內(nèi)大致平行，且在與透射軸正交的方向上分散排列。在觀察其任何一個剖面時，剖面實質(zhì)為圓形的雙折射體31與彼此在圓柱側(cè)面(剖面圖中的圓周)相接的其它至少兩個雙折射體分別在圓柱的側(cè)面(剖面圖中的圓周)相接。該例中，直徑大致相等的圓柱體交替接觸，形成合計為10層疊置的結(jié)構(gòu)。
如本發(fā)明實施形態(tài)中所描述的那樣，雙折射體31、32采用垂直于長軸方向的剖面實質(zhì)為圓形的雙折射體31、32。其中，所謂“實質(zhì)為圓形”優(yōu)選正圓、即表示橢圓長軸和短軸比的橢圓率為1，但是，由于在雙折射體的制造上，有時存在若干橢圓性，基于這種情況，上述橢圓率允許在0.9～1.1(1±0.1)左右的范圍內(nèi)變動。
另外，雙折射體31、32在支持介質(zhì)33中大致向同一方向分散排列。這里所述“大致同一方向”優(yōu)選多個雙折射體完全同向，但是也可以允許角度大于等于-10度而小于等于10度(±10°)左右的變動。另外，所述長度大致相等時，優(yōu)選完全一致，但是也可允許+10％～10％(±10％)左右的變動。
而且，在本發(fā)明的實施形態(tài)中，在觀察其任何一個剖面時，多個垂直于長軸方向的剖面形狀實質(zhì)為圓形的雙折射體與彼此在圓柱側(cè)面(剖面圖中的圓周)相接的其它至少兩個雙折射體分別在圓柱側(cè)面(剖面圖中的圓周)相接地分散排列。因此，在垂直于雙折射體長軸方向的剖面中，觀察某一個圓時，與彼此在圓柱側(cè)面(剖面圖中的圓周)相接的其它至少兩個雙折射體分別在圓柱側(cè)面(剖面圖中的圓周)相接的狀態(tài)是，對于該一個圓和彼此相接的其他兩個圓，各圓的中心為3個頂點而形成的邊的長度相當(dāng)于將該邊起點和終點作為中心的各圓的半徑之和。針對該點，基于將圖3和圖4各自一部分放大表示的圖5進行說明。圖9中，(a)表示圖7的部分放大圖，(b)表示圖8的部分放大圖。
首先，參照圖7的部分放大圖，即圖9(a)，該情況中，如果注意觀察一個直徑較大的圓柱體(剖面圖中的圓)A，則該圓A和彼此相鄰的圓B和圓C分別在圓柱的側(cè)面(剖面圖中的圓周)相接，同樣和彼此相鄰的圓C及圓D也分別在圓柱側(cè)面(剖面圖中的圓周)相接，進一步，和彼此相鄰的圓E及圓F分別在圓柱側(cè)面(剖面圖中的圓周)相接，同樣和彼此相鄰的圓F及圓G也分別在圓柱側(cè)面(剖面圖中的圓周)相接。另一方面，如果注意觀察一個直徑較小的圓柱體(剖面圖中的圓)B，則該圓B和彼此相鄰的圓A和圓C分別在圓柱的側(cè)面(剖面圖中的圓周)相接，同樣和彼此相鄰的圓H及圓J也分別在圓柱側(cè)面(剖面圖中的圓周)相接，但在該例中，直徑較小的圓之間相互不接觸。該例中，相互直接相接的三個圓的中心連接而成的三角形為等腰三角形，即兩邊的長度相等。
接下來，參照圖8的部分放大圖，即圖9(b)，該情況下，多個直徑大致相等的圓柱體相接觸地排列于同一方向，但如果注意觀察某個圓A，則該圓A和彼此相鄰的圓B和圓C分別在圓柱的側(cè)面(剖面圖中的圓周)相接，以下同樣，和圓C及圓D也都相接、和圓D及圓E、圓E及圓F、圓F及圓G、圓G及圓B都相接，合計與6個圓都相接。即使以其它的圓為基準(zhǔn)也這樣。但是，僅位于圖8中的反射型偏振片30的最表面層的圓只與4個圓相接。該例中，相互直接相接的三個圓的中心連接而成的三角形為正三角形，即三邊的長度相等的三角形。
由以上說明可知，除圖7和圖8所示的方式之外，還可進行多種變形。例如，如果排列三種或三種以上直徑不同的圓柱體，則在垂直于其長軸方向的剖面中，相互連接的三個圓的中心連接而成的三角形為不等邊三角形。另外，在圖7和圖8中，在垂直于雙折射體(圓柱體)長軸方向的剖面中，第1層的圓和第2層的圓相接，第2層的圓和第3層的圓也相接，下面按順序和相鄰的層相接，以這種方式使圓柱體排列，而對于每個雙折射體，滿足所述“與彼此在圓柱側(cè)面相接的其他至少兩個雙折射體分別在圓柱側(cè)面相接”的條件即可。在該范圍中，例如，使第1層和第2層的圓相接，通過支持介質(zhì)使第2層的圓和第3層的圓分離，并使第3層和第4層的圓相接地構(gòu)成也可以。但是，在使多個圓柱體分離地分散排列時，如后述比較例所示，不能得到良好的偏光分離性能。
在垂直于雙折射體的長軸方向的剖面中直接相接的三個圓的中心連接而成的三角形優(yōu)選為至少兩邊長度大致相等，尤其優(yōu)選該三角形為三邊長度大致相等。另外，對于反射型偏振片的厚度方向中的雙折射體的積層狀態(tài)，最好多層順次相接地進行積層，進一步，優(yōu)選由直徑大致相等的圓柱體形成的雙折射體被致密填充。因此，在所述更優(yōu)選的形態(tài)中，如圖8及圖9(b)所示，多個雙折射體31為在垂直于長軸方向的剖面中的圓的直徑分別大致相等的圓柱體，位于該剖面中最表面層內(nèi)側(cè)的雙折射體與其他6個圓柱體，即雙折射體在圓柱的側(cè)面相接。
圖7所示的雙折射體31、32及圖8所示雙折射體31可以由纖維構(gòu)成。另外，支持介質(zhì)33可以為透明的、對雙折射體31、32顯示良好粘合性的物質(zhì)。盡管雙折射體31、32的剖面形狀實質(zhì)為圓形，但圓直徑需要比可見光波長大，優(yōu)選為大于等于1微米(μm)，進一步優(yōu)選為大于等于5微米(μm)。如果圓直徑不足1微米(μm)，則不能得到良好的偏光分離性能。雙折射體31、32需要長軸方向(雙折射體的長度方向)和短軸方向(圓直徑方向)的折射率差大于等于0.05，該折射率最好大于等于0.1，更優(yōu)選為大于等于0.2。
如圖8及圖9(b)所示，在直徑大致相同的圓柱體，即雙折射體31最致密填充的情況下，如果光垂直入射到該反射型偏振片30的面，則該雙折射體31的反射型偏振片30的厚度方向的層數(shù)即使只有1層也可以得到較高的偏光分離性能。另一方面，在垂直于由本發(fā)明規(guī)定的雙折射體長軸方向的剖面中，觀察該雙折射體的任何一個剖面時，為了滿足所述與彼此在圓柱側(cè)面相接的其它至少兩個雙折射體分別在圓柱側(cè)面相接的條件，至少需要2層。因為使平行光完全入射不現(xiàn)實，故由圖7的不同直徑圓柱體形成的雙折射體31、32組合而成時、或由多個圖8的直徑大致相同的圓柱體形成的雙折射體31排列而成時，雙折射體31、32的反射型偏振片30的厚度方向?qū)訑?shù)最好從例如2～100層的范圍中適當(dāng)選取，優(yōu)選從5～100層中適當(dāng)選取。
在象圖3、圖4、圖7、圖8這樣構(gòu)成的反射型偏振片30中，垂至于在支持介質(zhì)中分散排列的雙折射體長軸方向的剖面形狀為多邊形的情形和實質(zhì)上為圓形的情形，對于任一種情況，在偏振片內(nèi)雙折射體31、32實質(zhì)上呈一個方向取向。而且，雙折射體31、32長軸方向折射率和短軸方向折射率的任何一個優(yōu)選與支持介質(zhì)33的折射率大致一致。此時，由于雙折射體31、32的雙折射性的緣故，其剩余的一個折射率與支持介質(zhì)33的折射率不一致。尤其是，使用纖維作為雙折射體31、32時，優(yōu)選使其短軸方向(該雙折射體為多邊形的情形，多邊形的直徑方向。該雙折射體為圓形的情形，圓直徑方向)的折射率與支持介質(zhì)33的折射率一致，纖維長軸方向的折射率和支持介質(zhì)33的折射率不一致。采用這一方式，在雙折射體31、32和支持介質(zhì)33的折射率一致的方向上振動的線性偏振光透射，與此不同，在雙折射體31、32和支持介質(zhì)33的折射率不一致的方向上振動的線性偏振光在雙折射體31和支持介質(zhì)33的界面被反射，呈現(xiàn)偏光分離性能。
本發(fā)明中，原理上可以使用呈現(xiàn)雙折射性的各種物質(zhì)作為雙折射體31、32，但是從取向或剖面形狀的穩(wěn)定性、耐久性等觀點出發(fā)，雙折射體31、32優(yōu)選為固體。而且，使用剖面形狀為多邊形、縱橫比大于等于2的物質(zhì)作為雙折射體31、32。滿足這種條件的物質(zhì)中，因為可以實現(xiàn)在支持介質(zhì)33中簡單而高度地取向，而且有效地呈現(xiàn)雙折射，所以最優(yōu)選的是使用連續(xù)纖維作為雙折射體31、32。
對作為雙折射體31、32使用的纖維進行說明，作為這種纖維，可例示的有，如聚乙烯或聚四氟乙烯、聚丙烯、聚乙烯醇、聚氯化乙烯、聚丙烯腈、聚(4-甲基-1-戊烯)的聚烯烴·乙烯系纖維、如尼龍6或尼龍66、尼龍46的脂肪族聚酰胺系纖維、如聚(間苯二甲酰間苯二胺)或聚(對苯二甲酰對苯二胺)的芳香族聚酰胺系纖維(芳香族聚酰胺纖維)、如聚對苯二甲酸乙二酯或聚萘二酸乙二酯、聚-ε-己內(nèi)酰胺的聚酯系纖維、如ポリプラスチツクス公司銷售的商品名“ベクトラ”及住友化學(xué)工業(yè)公司所銷售的商品名“スミカス一パ一”的商品所代表的芳香族液晶聚酯系纖維、如聚(對亞苯基苯并雙噁唑)及聚(對亞苯基苯并雙噻唑)、聚苯并咪唑、聚苯硫醚、聚砜、聚醚砜、聚醚醚酮等含雜原子纖維、如聚均苯四酰亞胺的聚酰亞胺系纖維、如人造絲的纖維素系纖維、聚(甲基丙烯酸甲酯)的丙烯酸系纖維、聚碳酸酯系纖維、氨酯系纖維等。其中特別優(yōu)選的是，使用具有苯萘環(huán)或萘環(huán)等芳香族環(huán)、可見光區(qū)吸收少或無吸收的纖維作為雙折射體。
另外，以提高與支持介質(zhì)的粘接性為目的，也可以在纖維表面上實施電暈處理等各種易粘接處理。進一步，以提高纖維的雙折射性為目的，添加低分子液晶化合物或須晶等、具有形狀各向異性的添加劑等，或采用復(fù)絲型高分子相互排列體纖維，也是有用的技術(shù)。
作為以提高雙折射性為目的而在纖維中添加的低分子液晶化合物，可例示的有，具有如聯(lián)苯系、苯甲酸苯酯系、環(huán)己基苯系、氧化偶氮苯系、偶氮苯系、偶氮甲堿系、三聯(lián)苯系、苯甲酸聯(lián)苯酯系、環(huán)己基聯(lián)苯系、苯基嘧啶系、環(huán)己基嘧啶系、膽甾醇系化合物作為液晶基(メソゲン)(分子結(jié)構(gòu)中使呈現(xiàn)液晶性的中核的單位)的化合物等。這些低分子液晶化合物如果在纖維的長軸方向進行取向，則即使在纖維中溶解，也能夠以疇為單位而存在。但是，以疇為單位存在時，該疇直徑優(yōu)選小于等于0.2微米(0.2μm)。如果疇直徑大于0.2微米(0.2μm)，則由于在與纖維長軸垂直的方向振動的線性偏振光被散射，所以不是優(yōu)選的。
另外，作為以提高雙折射性為目的而在纖維中添加的須晶，例如可以是藍寶石、碳化硅、碳化硼、氮化硅、氮化硼、硼酸鋁、石墨、鈦酸鈣、聚甲醛、聚(對羥苯芐酚)、聚(2-氧-6-萘?；?等。這些須晶的剖面平均直徑最好為0.05～0.2微米(0.05～0.2μm)。如果平均直徑大于0.2微米(0.2μm)，則和低分子液晶化合物的情況一樣，由于在與纖維長軸垂直的方向振動的線偏光被散射，并且可能由于須晶而在纖維表面形成突起，所以不是優(yōu)選的。
在使用高分子相互排列體纖維作為雙折射體31、32時，所述高分子相互排列體纖維分散排列成如海島存在于大海中的樣子。此時，優(yōu)選使島成分的長軸方向折射率和短軸方向折射率中的任何一個與海成分的折射率基本一致。此時，島成分直徑也最好小于等于0.2微米(0.2μm)。另外，島成分的直徑優(yōu)選在海成分中存在2個或者2個以上，進一步優(yōu)選大于等于4個。同樣，島成分中也可以進一步添加低分子液晶或須晶等、具有形狀各向異性的添加劑。
在本發(fā)明的實施形態(tài)中，如上所述，在剖面為多邊形且縱橫比大于等于2的雙折射體31或剖面形狀實質(zhì)上呈圓形且縱橫比大于等于2的雙折射體31、32中，例如使纖維分散排列于支持介質(zhì)33中。支持介質(zhì)33起到固定雙折射體31、32的作用。作為支持介質(zhì)使用的材料，如果在可見光區(qū)吸收少或無吸收而且對纖維顯示出良好的緊密附著性的話，則任何一種都行。例如，可以例舉透明樹脂。具體地，可例如是，如聚(甲基丙烯酸甲酯)的丙烯酸樹脂、如聚乙烯的聚烯烴、如聚對苯二甲酸乙二酯的聚酯、如聚苯醚的聚醚、如聚乙烯醇的乙烯基樹脂、聚氨酯、聚酰胺、聚酰亞胺、環(huán)氧樹脂、采用2種或者2種以上構(gòu)成它們的單體的共聚物，進一步如聚(甲基丙烯酸甲酯)和聚氯乙烯的重量比82比18的混合物、聚(甲基丙烯酸甲酯)和聚苯醚的重量比65比35的混合物、聚苯乙烯和聚苯醚的重量比71比29的混合物、苯乙烯·馬來酸酐共聚物和聚碳酸酯的重量比77比23的混合物、非雙折射性的高分子共混聚合物等，但并非局限于此。另外，這些支持介質(zhì)在盡可能不破壞上述物性的前提下可以含有防氧化劑、光穩(wěn)定劑、熱穩(wěn)定劑、潤滑劑、分散劑、紫外線吸收劑、白色顏料、熒光增白劑等添加劑。
使如上所說明的雙折射體31、32分散排列于支持介質(zhì)33中而構(gòu)成反射性偏振片30。雙折射體31、32的長軸方向或短軸方向折射率和支持介質(zhì)33的折射率的差優(yōu)選大于等于0.05，進一步優(yōu)選大于等于0.1，尤其是大于等于0.2。該折射率差越大，入射光可以更有效地向后方反射，可以使偏振片膜厚變薄。另外，對于構(gòu)成雙折射體31、32的纖維和構(gòu)成支持介質(zhì)33的物質(zhì)的組成比，在垂直于該雙折射體長度方向的剖面形狀為多邊形時，如果纖維被有效地固定于支持介質(zhì)中，則多少都可以，在垂直于該雙折射體長軸方向的剖面形狀實質(zhì)為圓形時，觀察垂直于雙折射體長軸方向的剖面中任何一個雙折射體時，如果滿足與彼此在圓柱側(cè)面相接的其它至少兩個雙折射體分別在圓柱側(cè)面相接的條件，且纖維被有效固定于支持介質(zhì)中的話，則也是多少都可以。但是，例如圖3及圖4所示，纖維所構(gòu)成的雙折射體31的剖面為三角形，其在面內(nèi)基本平行，且相鄰的雙折射體31的剖面三角形的頂點彼此相接地排列，在垂直于雙折射體31長軸的反射型偏振片的厚度方向剖面中，頂點彼此相接的剖面三角形的雙折射體31所包圍的支持介質(zhì)33形成六邊形時，雙折射體31與支持介質(zhì)33的體積比為1∶3。另外，如圖5及圖6所示，在剖面為三角形或四邊形的雙折射體31同向規(guī)則排列時，雙折射體31與支持介質(zhì)33的體積比為1∶1。進一步，如圖8所示，直徑相等的圓柱體纖維所構(gòu)成的雙折射體31被最致密填充在支持介質(zhì)中時，雙折射體31與支持介質(zhì)33的體積比為1∶(2×sqrt(3)/π-1)，即 ，其中sqrt表示平方根)。
對本發(fā)明的實施形態(tài)的反射型偏振片30的膜厚t沒有特別限定。但是，如過薄則不能發(fā)揮偏光分離性能，相反，如過厚，則盡管是反射型，但是會產(chǎn)生該偏振片所吸收的光量變大，且材料成本變高等問題。因此通常，膜厚取值為1～1000微米(μm)范圍是合適的，優(yōu)選大于等于5微米(μm)，進一步優(yōu)選大于等于10微米(μm)，另外，優(yōu)選小于等于500微米(μm)，進一步優(yōu)選小于等于200微米(μm)。
本發(fā)明實施形態(tài)的反射型偏振片是例如將雙折射體，即纖維進行紡絲、延伸之后，使這些纖維同向排列而制作非織造織物，進一步使支持介質(zhì)浸泡在該非織造織物中，并使之固定，經(jīng)過該三階段后，就可以制造。雙折射體即纖維的紡絲、延伸步驟及非織造織物制造步驟可根據(jù)公知方法進行，而不做特別限定。至于使支持介質(zhì)浸泡在該非織造織物中并使之固定的步驟，可以采用在將非織造織物浸泡于支持介質(zhì)的前體，即單體和/或低聚物中之后，采用光和/或熱使支持介質(zhì)的前體發(fā)生共聚的方法、或在將非織造織物浸泡于支持介質(zhì)的聚合物溶液中之后除去溶劑的方法、或?qū)⒅С纸橘|(zhì)碾成微粉末，在使該微粉末浸泡于非織造織物中之后，使之熔融的方法等。
作為其他方法，采用熔融擠壓法制造本發(fā)明實施形態(tài)的反射型偏振片也是有效的方法。具體地，在支持介質(zhì)中垂直于分散排列的雙折射體長軸方向的剖面形狀為多邊形時，可采用異形擠壓法，即擠壓機出口采用多個蓋部(口金)分開，構(gòu)成雙折射體的樹脂從每隔一個的蓋部中被擠壓成多邊形狀，構(gòu)成支持介質(zhì)的樹脂則從其間的蓋部被擠壓出來。支持介質(zhì)中垂直于分散排列的雙折射體長軸方向的剖面形狀實質(zhì)為圓形時，可采用異形擠壓法，即擠壓機吐出口采用多個蓋部分開，構(gòu)成雙折射體的樹脂從剖面內(nèi)連續(xù)的蓋部被擠壓成圓桿狀，構(gòu)成支持介質(zhì)的樹脂從其間的蓋部被擠壓出來。這些情形，可以設(shè)計擠壓機及蓋部，以便從擠壓機蓋部出來的不同種熔融樹脂交替地以規(guī)定形狀被擠壓出來而形成如上述的分散排列結(jié)構(gòu)體。
本發(fā)明實施形態(tài)的反射型偏振片在使用時，可以在至少一個面上積層顯示其它光學(xué)功能的光學(xué)層，而成為積層光學(xué)部件。為了形成積層光學(xué)部件，本發(fā)明實施形態(tài)的反射型偏振片上所積層的光學(xué)層例如可以是吸收型偏振片或相位差板等。
尤其是，通過在本發(fā)明實施形態(tài)的反射型偏振片上積層吸收型偏振片，從而可以作為以提高液晶顯示裝置等的亮度為目的的亮度提高膜使用。即，如果積層吸收型偏振片和本發(fā)明實施形態(tài)的反射型偏振片，使兩者的透射軸基本平行，該反射型偏振片配置在背光源側(cè)、吸收型偏振片配置于液晶單元側(cè)，則透過反射型偏振片的線性偏振光在吸收型偏振片上方位一致地向液晶單元出射，另一方面，在反射型偏振片上反射的線性偏振光返回到背光源側(cè)后進行再利用。作為吸收型偏振片，使碘或染料等二色性色素吸附于成單軸取向的聚乙烯醇等上，進一步采用碘酸等進行交聯(lián)而形成偏振器，該偏振器的至少一個面上可以粘接例如由三乙酰纖維素等形成的透明膜。
另外，通過在本發(fā)明實施形態(tài)的反射型偏振片上積層相位差板，從而可以實現(xiàn)反射光的更有效的利用。換言之，如果利用相位差板將反射型偏振片所反射的線性偏振光變換成圓偏振光后返回到背光源，則由于在由背光源的反射板反射時產(chǎn)生偏光反轉(zhuǎn)，并形成與反射前轉(zhuǎn)動方向相反的圓偏振光，所以當(dāng)其再次通過相位差板之后，轉(zhuǎn)換成在與當(dāng)初的線偏光正交的方向上振動的線性偏振光，并透過反射型偏振片。這樣可實現(xiàn)光的有效利用。此時，可采用1/4波長板作為相位差板。在將1/4波長板積層于反射型偏振片上時，反射型偏振片的透射軸和1/4波長板的相位延遲軸的角度也可以呈45度或135度角相交地配置。作為相位差板，例如可以是，如聚碳酸酯或環(huán)狀聚烯烴的各種塑料的延伸膜形成的雙折射性膜、盤形分子(デイスコチツク)液晶或向列液晶取向固定的膜、膜基材上形成了上述液晶層的板等。
如圖11所示，在反射型偏振片30的一個面上積層吸收型偏振片21，另一個面上積層相位差板25，從而形成積層光學(xué)部件35也是有效的。此時的原理和前面針對僅積層吸收型偏振片時和僅積層相位差板時所敘述的情況相同，此時，也可以利用1/4波長板作為相位差板。此時，也可以是反射型偏振片30的透射軸和吸收型偏振片21的透射軸大致平行，反射型偏振片30的透射軸和1/4波長板25相位延遲軸大致以角度45度或角度135度相交。如圖11所示構(gòu)成的積層光學(xué)部件可以作為用于提高液晶顯示裝置等的亮度為目的的亮度提高膜而更有效地發(fā)揮作用。
在積層光學(xué)部件的制作中，采用粘接劑將吸收型偏振片或者相位差板等的光學(xué)層與反射型偏振片一體化，但是，因此而使用的粘接劑沒有特別限定，只要能很好地形成粘接層即可。從粘接操作的簡便性或者防止發(fā)生光學(xué)畸變等角度考慮，優(yōu)選使用粘合劑(也稱為壓敏粘接劑)。對于粘合劑，可以采用丙烯酸共聚物、或硅氧烷系共聚物、聚酯或聚氨酯、聚醚等原料聚合物。
其中，優(yōu)選采用象丙烯基粘接劑那樣，光學(xué)透明性優(yōu)良、保持適度的潤濕性或凝聚力、與基材的粘接性也優(yōu)良、進一步具有耐大氣腐蝕性及耐熱性等、在加熱或加濕條件下不會產(chǎn)生浮起或剝離等問題的粘合劑。在丙烯酸系粘合劑中，使具有甲基或乙基或丁基這樣的碳原子數(shù)小于等于20的烷基的(甲基)丙烯酸的烷基酯、和由(甲基)丙烯酸及羥乙基(甲基)丙烯酸酯等形成的含有官能團丙烯酸系單體，在玻璃轉(zhuǎn)換溫度優(yōu)選在攝氏25度(25℃)或者25度以下，進一步優(yōu)選在攝氏0度(0℃)或者0度以下進行混合聚合的、重量平均分子量大于等于10萬的丙烯酸系共聚物，作為原料聚合體是有用的。
向偏振片上形成粘合層可以由下述方式等來進行例如使粘合劑組成物溶解或分散在甲苯或乙醚等有機溶質(zhì)中而調(diào)制出10～40重量％的溶液，將其直接涂布于偏振片上而形成粘合劑層、或通過事先在保護膜上形成粘合劑層，將其在偏振片上移動而形成粘合劑層等。雖然粘合層厚度可根據(jù)其粘接力等而適當(dāng)確定，但通常為1～50微米的(μm)范圍。
另外，根據(jù)需要，在粘合層中，可以混合由玻璃纖維或玻璃微粒、樹脂微粒、金屬粉或其他無機粉末等形成的填充劑、顏料或著色劑、防氧化劑、紫外線吸收劑等。在紫外線吸收劑中，有水楊酸酯系化合物或二苯酮系化合物、苯并三唑系化合物、氰基丙烯酯系化合物、鎳絡(luò)合物系化合物等。
在和圖2所示形態(tài)相同的形態(tài)中，積層光學(xué)部件能夠替換該圖中的反射型偏振片45，或替換反射型偏振片45和吸收型偏振片21的積層體，適用于液晶單元而成為液晶顯示裝置。圖11示出了將由圖10中所示的吸收型偏振片21/反射型偏振片30/相位差板25構(gòu)成的層結(jié)構(gòu)形成的積層光學(xué)部件35組裝入液晶顯示裝置中的例子。圖11除了在液晶單元10的背光源40側(cè)配置了與圖10所示相同的積層光學(xué)部件35外，其他的符號和圖1及圖2相同，故省略其說明。
液晶顯示裝置中使用的液晶單元可以是任意的液晶單元，例如，使用代表薄膜晶體管型的有源矩陣驅(qū)動型、代表扭曲向列型的單一矩陣驅(qū)動型等各種液晶單元而形成液晶顯示裝置。
本發(fā)明實施形態(tài)的反射型偏振片及具有該偏振片的積層光學(xué)部件可以適用于如個人電腦、文字處理器、工程·工作站、便攜式信息終端、導(dǎo)航系統(tǒng)、液晶電視、錄像帶、使用了液晶單元的顯示畫面，并實現(xiàn)提高亮度及降低功耗。
實施例下面，在剖面形狀為正三角形的三角柱體均勻分散于支持介質(zhì)中的情況、剖面形狀為等腰三角形的三角柱體均勻分散于支持介質(zhì)中的情況、剖面形狀為正方形的四角柱體均勻分散于支持介質(zhì)中的情況、剖面形狀為圓形的圓柱體致密分散于支持介質(zhì)中的情況、剖面形狀為圓形的圓柱體較疏松地分散于支持介質(zhì)中的情況等各種情況下，示出模擬的計算例。下面針對偏光度的計算采用的是光線追蹤法軟件“Trace Pro 2.3.4”(LambdaResearch公司制)。
實施例1該例示出以6個剖面形狀為正三角形的三角柱體分別在剖面正三角形的頂點彼此相接而形成正六角柱體的方式，即各三角柱體呈大衛(wèi)星狀地均勻分散于支持介質(zhì)中時的光學(xué)特性。將表示空間位置的右手坐標(biāo)系的正交坐標(biāo)系標(biāo)記為(x，y，z)，圖12中示出該例中計算用坐標(biāo)系的概要。圖12(a)表示計算用長方體區(qū)域在右手坐標(biāo)系的正交坐標(biāo)系(x，y，z)中的模式圖，該圖(b)表示該長方體在x＝0的y-z平面上的剖面模式圖，該圖(c)表示(b)中的坐標(biāo)軸的方向。提請注意，在這些圖尤其圖(a)中并沒有根據(jù)原始尺寸進行縮放。圖中數(shù)字單位為微米(μm)。另外，在(b)中斜線部分表示空氣層、涂黑部分表示三角柱體的層、白色部分表示支持介質(zhì)層。
在計算用區(qū)域中，坐標(biāo)x的范圍為-1微米到1微米，坐標(biāo)y的范圍為-10微米到10微米，坐標(biāo)z的范圍為0微米到216微米，總之，如圖12(a)所示，作為-1μm≤x≤1μm-10μm≤y≤10μm0≤z≤216μm的長方體內(nèi)部。
與y＝-10微米(μm)和y＝10微米(μm)這2個與z-x平面平行的面作為全反射面。另一方面，將x＝z＝0、大于等于-10μm而小于等于10μm的范圍與y軸平行的線段作為光源，使其在z軸正方向產(chǎn)生5001條光線。
將大于等于0μm而小于等于10μm的z坐標(biāo)范圍(0≤z≤10μm)和大于等于210μm而小于等于216μm的z坐標(biāo)范圍(210μm≤z≤216μm)計算區(qū)域內(nèi)的空間作為空氣層(折射率為1)，與z＝214微米(μm)的x-y平面平行的平面定義為觀測面。將大于等于10μm而小于等于210μm的z坐標(biāo)范圍(10μm≤z≤210μm)計算區(qū)域內(nèi)的空間作為偏振片區(qū)，除了后述的三角柱體區(qū)域，其他區(qū)域的折射率均取1.5。
三角柱體的折射率取為1.8，制作成具有x軸方向的軸，底面每邊為10微米(μm)、且高度為2微米(μm)的正三角柱，其中一個底面包含在平行于x＝-1微米(μm)的y-z平面的面中。三角柱體設(shè)定為32個，各三角柱體的位置通過x＝0的y-z平面中三角柱體的剖面的正三角形進行如下定義。其中“*”表示乘法運算。
換言之，三角柱體由如下部分構(gòu)成，即三角柱體的各正三角形中一個頂點的y坐標(biāo)和z坐標(biāo)是(y，z)＝(-10，23+5*sqrt(3))、
(-10，23+25*sqrt(3))、(-10，23+45*sqrt(3))、(-10，23+65*sqrt(3))、(-10，23+85*sqrt(3))、(-10，23+105*sqrt(3))、(10，23+5*sqrt(3))、(10，23+25*sqrt(3))、(10，23+45*sqrt(3))、(10，23+65*sqrt(3))、(10，23+85*sqrt(3))、(10，23+105*sqrt(3))、(0，23+15*sqrt(3))、(0，23+35*sqrt(3))、(0，23+55*sqrt(3))、(0，23+75*sqrt(3))、(0，23+95*sqrt(3))、其對邊平行于y軸，且對邊的z坐標(biāo)分別為z＝23、23+20*sqrt(3)、23+40*sqrt(3)、23+60*sqrt(3)、23+80*sqrt(3)、23+100*sqrt(3)、23、23+20*sqrt(3)、23+40*sqrt(3)、23+60*sqrt(3)、23+80*sqrt(3)、23+100*sqrt(3)、23+10*sqrt(3)、
23+30*sqrt(3)、23+50*sqrt(3)、23+70*sqrt(3)、23+90*sqrt(3)、(圖12(b)中尖部沖上的正三角形)的部分、以及各正三角形中的一個頂點的y坐標(biāo)和z坐標(biāo)為(y，z)＝(-10，23+5*sqrt(3))、(-10，23+25*sqrt(3))、(-10，23+45*sqrt(3))、(-10，23+65*sqrt(3))、(-10，23+85*sqrt(3))、(10，23+5*sqrt(3))、(10，23+25*sqrt(3))、(10，23+45*sqrt(3))、(10，23+65*sqrt(3))、(10，23+85*sqrt(3))、(0，23+15*sqrt(3))、(0，23+35*sqrt(3))、(0，23+55*sqrt(3))、(0，23+75*sqrt(3))、(0，23+95*sqrt(3))、其對邊平行于y軸，且對邊的z坐標(biāo)分別為z＝23+10*sqrt(3)、23+30*sqrt(3)、23+50*sqrt(3)、23+70*sqrt(3)、23+90*sqrt(3)、23+10*sqrt(3)、23+30*sqrt(3)、23+50*sqrt(3)、
23+70*sqrt(3)、23+90*sqrt(3)、23+20*sqrt(3)、23+40*sqrt(3)、23+60*sqrt(3)、23+80*sqrt(3)、23+100*sqrt(3)(圖12(b)中尖部沖下的正三角形)的部分構(gòu)成。但是，上述數(shù)值取值到小數(shù)點以下6位，從計算用區(qū)域突出的部分忽略不計。
上述計算坐標(biāo)系中，將具有平行于x軸的電場矢量的偏振光作為入射光，計算通過觀測面的光線的能量，將其記為Ex。
接下來，在上述計算坐標(biāo)系中將三角柱體折射率置換成1.5的計算坐標(biāo)系中，將具有平行于y軸電場矢量的偏振光作為入射光，進行同樣的計算，通過觀測面的光線的能量記為Ey。這樣，采用改變?nèi)侵w的折射率進行計算，從而執(zhí)行雙折射體分散時的模擬。
進一步，如果將光源射出的光線的全部能量記為E0，則對具有平行于x軸電場矢量的偏振光的透過率Tx、及對具有平行于y軸電場矢量的偏振光的透過率Ty分別可定義為Tx＝Ex/E0Ty＝Ey/E0，偏光度P可由P＝(Ty-Tx)/(Ty+Tx)算出。在該例的計算坐標(biāo)系中，如Tx＝0、Ty＝0.922，則P＝1.00。
另外，在該例中，由于采用剖面為每邊長10微米(μm)的正三角形且高度為2微米(μm)的正三角柱進行計算，故如果按照這些字符進行計算，則縱橫比小于1。但是，因為用于計算的坐標(biāo)系關(guān)于y＝0的z-x平面為面對稱，且與y＝-10微米(μm)和y＝10微米(μm)這2個z-x平面平行的面為全反射面，故如果對用于計算的坐標(biāo)系施加以y軸方向的周期邊界條件也能達到相同效果。因此，與三角柱體高度無限大，縱橫比同樣也無限大相同。
實施例2
該例示出各三角柱體分散于支持介質(zhì)中以便使3個剖面形狀為正三角形的三角柱體的各剖面正三角形的頂點彼此相接而形成正三角柱體時的光學(xué)特性。將表示空間位置的右手坐標(biāo)系的正交坐標(biāo)系標(biāo)記為(x，y，z)，圖13中示出該例中計算用坐標(biāo)系的概要。圖13(a)表示計算用長方體區(qū)域在右手坐標(biāo)系的正交坐標(biāo)系(x，y，z)中的模式圖，該圖(b)表示該長方體在x＝0的y-z平面上的剖面模式圖，該圖(c)表示(b)中的坐標(biāo)軸的方向。在這些圖尤其圖(a)中并沒有根據(jù)原始尺寸進行縮放，故提請注意。圖中數(shù)字單位為微米(μm)。另外在(b)中斜線部分、涂黑部分和白色部分分別表示空氣層、三角柱體層和支持介質(zhì)層。
計算用區(qū)域是坐標(biāo)x的范圍為-5微米到5微米，坐標(biāo)y的范圍為-10微米到10微米，坐標(biāo)z的范圍為0微米到748微米，總之，如圖13(a)所示，作為-5μm≤x≤5μm-10μm≤y≤10μm0≤z≤748μm的長方體內(nèi)部。
與y＝-10微米(μm)和y＝10微米(μm)這2個z-x平面平行的面作為全反射面。另一方面，將x＝z＝0、大于等于-10微米(μm)而小于等于10微米(μm)的y坐標(biāo)范圍的與y軸平行的線段作為光源，使其在z軸正方向產(chǎn)生5001條光線。
將大于等于0而小于等于15μm的z坐標(biāo)范圍(0≤z≤15μm)和大于等于718μm而小于等于748μm的z坐標(biāo)范圍(718μm≤z≤748μm)計算區(qū)域內(nèi)的空間作為空氣層(折射率為1)，與z＝733微米(μm)的x-y平面平行的平面定義為觀測面。將大于等于15μm而小于等于718μm的z坐標(biāo)范圍(15μm≤z≤718μm)計算區(qū)域內(nèi)的空間作為偏振片區(qū)域，除了后述的三角柱體區(qū)域，其余區(qū)域的折射率取為1.3。
三角柱體的折射率取為1.9，制作成具有x軸方向的軸，底面每邊為20微米(μm)且高度為 的正三角柱，其中一個底面包含在平行于x＝-5微米(μm)的y-z平面的面中。三角柱體設(shè)定為32個，各三角柱體的位置借助于x＝0的y-z平面中作為三角柱體的剖面的正三角形進行如下定義。
換言之，三角柱體的各正三角形中的一個頂點的y坐標(biāo)和z坐標(biāo)為(y，z)＝(-10，42+10*sqrt(3))、(-10，42+30*sqrt(3))、(-10，42+50*sqrt(3))、(-10，42+70*sqrt(3))、(-10，42+90*sqrt(3))、(-10，42+110*sqrt(3))、(-10，42+130*sqrt(3))、(-10，42+150*sqrt(3))、(-10，42+170*sqrt(3))、(-10，42+190*sqrt(3))、(-10，42+210*sqrt(3))、(10，42+10*sqrt(3))、(10，42+30*sqrt(3))、(10，42+50*sqrt(3))、(10，42+70*sqrt(3))、(10，42+90*sqrt(3))、(10，42+110*sqrt(3))、(10，42+130*sqrt(3))、(10，42+150*sqrt(3))、(10，42+170*sqrt(3))、(10，42+190*sqrt(3))、(10，42+210*sqrt(3))、(0，42+20*sqrt(3))、(0，42+40*sqrt(3))、(0，42+60*sqrt(3))、(0，42+80*sqrt(3))、(0，42+100*sqrt(3))、(0，42+120*sqrt(3))、
(0，42+140*sqrt(3))、(0，42+160*sqrt(3))、(0，42+180*sqrt(3))、(0，42+200*sqrt(3))、其對邊平行于y軸，且對邊的z坐標(biāo)分別為z＝42、42+20*sqrt(3)、42+40*sqrt(3)、42+60*sqrt(3)、42+80*sqrt(3)、42+100*sqrt(3)、42+120*sqrt(3)、42+140*sqrt(3)、42+160*sqrt(3)、42+180*sqrt(3)、42+200*sqrt(3)、42、42+20*sqrt(3)、42+40*sqrt(3)、42+60*sqrt(3)、42+80*sqrt(3)、42+100*sqrt(3)、42+120*sqrt(3)、42+140*sqrt(3)、42+160*sqrt(3)、42+180*sqrt(3)、42+200*sqrt(3)、42+10*sqrt(3)、42+30*sqrt(3)、42+50*sqrt(3)、
42+70*sqrt(3)、42+90*sqrt(3)、42+110*sqrt(3)、42+130*sqrt(3)、42+150*sqrt(3)、42+170*sqrt(3)、42+190*sqrt(3)、(圖13(b)中涂黑尖部沖上的正三角形)，其中，上述數(shù)值取值到小數(shù)點以下6位，從計算用區(qū)域突出的部分忽略不計。
上述計算坐標(biāo)系中，以和實施例1同樣的方式，計算對具有平行于x軸的電場矢量的偏振光的透過率Tx、及對具有平行于y軸電場矢量的偏振光的透過率Ty，其值為Tx＝0、Ty＝0.966，則偏光度P＝1.00。
另外，在該例中，用剖面的每邊為20微米(μm)的正三角形且高度為10微米(μm)的正三角柱進行了計算，但是由于用于計算的坐標(biāo)系關(guān)于y＝0的z-x平面面對稱，且與y＝-10微米(μm)和y＝10微米(μm)2個z-x平面平行的面為全反射面，因此，與實施例1一樣，可獲得與該三角柱體高度無限大，縱橫比也變得無限大同樣的效果。
實施例3該例示出各三角柱體均勻分散于支持介質(zhì)中，以便使3個剖面形狀為等腰三角形的三角柱體的各剖面等腰三角形的頂點和其它等腰三角形的底邊頂點相接而形成等腰三角柱體時的光學(xué)特性。將表示空間位置的右手坐標(biāo)系的正交坐標(biāo)系標(biāo)記為(x，y，z)，圖14中示出該例中計算用坐標(biāo)系的概要。圖14(a)表示計算用長方體區(qū)域在右手坐標(biāo)系的正交坐標(biāo)系(x，y，z)中的模式圖，該圖(b)表示該長方體的x＝0的y-z平面的剖面模式圖，該圖(c)表示(b)中的坐標(biāo)軸的方向。然而提請注意，在這些圖尤其圖(a)中并沒有根據(jù)原始尺寸進行縮放。圖中數(shù)字單位為微米(μm)。另外在(b)中斜線部分、涂黑部分和白色部分分別表示空氣層、三角柱體層和支持介質(zhì)層。
計算用區(qū)域為坐標(biāo)x的范圍為-5微米(μm)到5微米(μm)，坐標(biāo)y的范圍為-10微米(μm)到10微米(μm)，坐標(biāo)z的范圍為0微米到959微米(μm)，總之，如圖14(a)所示，作為
-5μm≤x≤5μm-10μm≤y≤10μm0≤z≤959μm的長方體內(nèi)部。
與y＝-10微米(μm)和y＝10微米(μm)2個z-x平面平行的面作為全反射面。另一方面，將x＝z＝0、大于等于-10微米(μm)而小于等于10微米(μm)的與y軸平行的線段作為光源，并使其在z軸正方向產(chǎn)生5001條光線。
將大于等于0而小于等于15μm的z坐標(biāo)(0≤z≤15μm)和大于等于929μm而小于等于959μm的z坐標(biāo)(92μm≤z≤959μm)計算區(qū)域內(nèi)的空間作為空氣層(折射率為1)，與z＝944微米(μm)的x-y平面平行的平面定義為觀測面。將大于等于15μm而小于等于929μm(15μm≤z≤929μm)的計算區(qū)域內(nèi)的空間作為偏振片區(qū)，除了后述的三角柱體區(qū)域之外，其他區(qū)域的折射率均取1.3。
三角柱體的折射率為1.8，制作成具有x軸方向的軸，具有底邊為20微米(μm)、高度為20+10×sqrt(3)微米(μm)、頂角角度為30度的等腰三角形的底面的三角柱體，其中一個底面包含在平行于x＝-5微米(μm)的y-z平面的面中。該三角柱體設(shè)定為32個，各三角柱體的位置通過x＝0的y-z平面中作為三角柱體剖面的等腰三角形進行如下定義。
換言之，三角柱體由各等腰三角形中頂點的y坐標(biāo)和z坐標(biāo)為(y，z)＝(-10，153+10*sqrt(3))、(-10，193+30*sqrt(3))、(-10，233+50*sqrt(3))、(-10，273+70*sqrt(3))、(-0，313+90*sqrt(3))、(-10，353+110*sqrt(3))、(-10，393+130*sqrt(3))、(-10，433+150*sqrt(3))、(-10，473+170*sqrt(3))、(-10，513+190*sqrt(3))、
(-10，553+210*sqrt(3))、(10，153+10*sqrt(3))、(10，193+30*sqrt3))、(10，233+50*sqrt(3))、(10，273+70*sqrt(3))、(10，313+90*sqrt(3))、(10，353+110*sqrt(3))、(10，393+130*sqrt(3))、(10，433+150*sqrt(3))、(10，473+170*sqrt(3))、(10，513+190*sqrt(3))、(10，553+210*sqrt(3))、(0，173+20*sqrt(3))、(0，213+40*sqrt(3))、(0，253+60*sqrt(3))、(0，293+80*sqrt(3))、(0，333+100*sqrt(3))、(0，373+120*sqrt(3))、(0，413+140*sqrt(3))、(0，453+160*sqrt(3))、(0，493+180*sqrt(3))、(0，533+200*sqrt(3))、其對邊平行于y軸，且對邊的z坐標(biāo)分別為z＝133、173+20*sqrt(3)、213+40*sqrt(3)、253+60*sqrt(3)、293+80*sqrt(3)、333+100*sqrt(3)、373+120*sqrt(3)、
413+140*sqrt(3)、453+160*sqrt(3)、493+180*sqrt(3)、533+200*sqrt(3)、133、173+20*sqrt(3)、213+40*sqrt(3)、253+60*sqrt(3)、293+80*sqrt(3)、333+100*sqrt(3)、373+120*sqrt(3)、413+140*sqrt(3)、453+160*sqrt(3)、493+180*sqrt(3)、533+200*sqrt(3)、153+10*sqrt(3)、193+30*sqrt(3)、233+50*sqrt(3)、273+70*sqrt(3)、313+90*sqrt(3)、353+110*sqrt(3)、393+130*sqrt(3)、433+150*sqrt(3)、473+170*sqrt(3)、513+190*sqrt(3)、(圖14(b)中涂黑尖部沖上的正三角形)的部分形成，但是，上述數(shù)值取值到小數(shù)點以下6位，從計算用區(qū)域突出的部分忽略不計。
上述計算坐標(biāo)系中，和實施例1同樣計算對具有平行于x軸電場矢量的偏振光的透過率Tx、及對具有平行于y軸電場矢量的偏振光的透過率Ty，其值為Tx＝0、Ty＝0.966，偏光度P＝1.00。
另外，在該例中，雖然采用剖面為底邊長20微米(μm)、高度為20+10×sqrt(3)微米(μm)、頂角角度為30度的等腰三角形，并且高為10微米(μm)的等腰三角柱進行了計算，但由于用于計算的坐標(biāo)系關(guān)于y＝0的z-x平面面對稱，且與y＝10微米(μm)和y＝10微米(μm)這2個z-x平面平行的面為全反射面，因此，與實施例一樣，可得到與該三角柱體的高度無限大，縱橫比也變得無限大同樣的效果。
實施例4該例示出各四角柱體均勻分散于支持介質(zhì)中，以便使4個剖面形狀為正方形的四角柱體的各剖面正方形的頂點彼此相接而形成正方形時的光學(xué)特性。將表示空間位置的右手坐標(biāo)系的正交坐標(biāo)系標(biāo)記為(x，y，z)，圖15中示出該例中計算用坐標(biāo)系的概要。圖15(a)表示計算用長方體區(qū)域在右手坐標(biāo)系的正交坐標(biāo)系(x，y，z)中的模式圖，該圖(b)表示該長方體在x＝0的y-z平面上的剖面模式圖，該圖(c)表示(b)中的坐標(biāo)軸的方向。然而提請注意，在這些圖尤其圖(a)中并沒有根據(jù)原始尺寸進行縮放。圖中數(shù)字單位為微米(μm)。另外在(b)中斜線部分、涂黑部分和白色部分分別表示空氣層、四角柱體層和支持介質(zhì)層。
計算用區(qū)域為坐標(biāo)x的范圍為-5微米(μm)到5微米(μm)，坐標(biāo)y的范圍為-10微米(μm)到10微米(μm)，坐標(biāo)z的范圍為0微米到748微米(μm)，總之，如圖15(a)所示，作為-5μm≤x≤5μm-10μm≤y≤10μm0≤z≤748μm的長方體內(nèi)部。
與y＝-10微米(μm)和y＝10微米(μm)這2個z-x平面平行的面作為全反射面。另一方面，將x＝z＝0、大于等于-10微米(μm)而小于等于10微米(μm)(-10μm≤y≤10μm)范圍的與y軸平行的線段作為光源，使其在z軸正方向產(chǎn)生5001條光線。
將大于等于0而小于等于15μm的z坐標(biāo)(0≤z≤15μm)和大于等于718μm而小于等于748μm的z坐標(biāo)(718μm≤z≤748μm)計算區(qū)域內(nèi)的空間作為空氣層(折射率為1)，與z＝733微米(μm)的x-y平面平行的平面定義為觀測面。將大于等于15微米(μm)而小于等于718微米(μm)的z坐標(biāo)范圍(15μm≤z≤718μm)計算區(qū)域內(nèi)的空間作為偏振片區(qū)，除了后述的四角柱體區(qū)域之外，其他區(qū)域的折射率均取1.7。
四角柱體的折射率為1.2，制作成具有x軸方向的軸，底面的1邊為10x×sqrt(2)微米 的正四角柱，其中一個底面包含在平行于x＝-5微米(μm)的y-z平面的面中。該四角柱體設(shè)定為42個，各四角柱體的位置通過x＝0的y-z平面中作為四角柱體剖面的正方形進行如下定義。
即，四角柱體由各正方形中四個頂點的y坐標(biāo)和z坐標(biāo)分別如下所示的4個頂點包圍的區(qū)域、共計42個(z軸方向上21層)而構(gòu)成。
1.(y，z)＝(-10，27)、(0，37)、(-10，47)、(-20，37)；2.(y，z)＝(10，27)、(0，37)、(10，47)、(20，37)；3.(y，z)＝(-10，47)、(0，57)、(-10，67)、(-20，57)；4.(y，z)＝(10，47)、(0，57)、(10，67)、(20，57)；5.(y，z)＝(-10，67)、(0，77)、(-10，87)、(-20，77)；6.(y，z)＝(10，67)、(0，77)、(10，87)、(20，77)；7.(y，z)＝(-10，87)、(0，97)、(-10，107)、(-20，97)；8.(y，z)＝(10，87)、(0，97)、(10，107)、(20，97)；9.(y，z)＝(-10，107)、(0，117)、(-10，127)、(-20，117)；10.(y，z)＝(10，107)、(0，117)、(10，127)、(20，117)；11.(y，z)
＝(-10，127)、(0，137)、(-10，147)、(-20，137)；12.(y，z)＝(10，127)、(0，137)、(10，147)、(20，137)；13.(y，z)＝(-10，147)、(0，157)、(-10，167)、(-20，157)；14.(y，z)＝(10，147)、(0，157)、(10，167)、(20，157)；15.(y，z)＝(-10，167)、(0，177)、(-10，187)、(-20，177)；16.(y，z)＝(10，167)、(0，177)、(10，187)、(20，177)；17.(y，z)＝(-10，187)、(0，197)、(-10，207)、(-20，197)；18.(y，z)＝(10，187)、(0，197)、(10，207)、(20，197)；19.(y，z)＝(-10，207)、(0，217)、(-10，227)、(-20，217)；20.(y，z)＝(10，207)、(0，217)、(10，227)、(20，217)；21.(y，z)＝(-10，227)、(0，237)、(-10，247)、(-20，237)；22.(y，z)＝(10，227)、(0，237)、(10，247)、(20，237)；23.(y，z)＝(-10，247)、(0，257)、(-10，267)、(-20，257)；24.(y，z)＝(10，247)、(0，257)、(10，267)、(20，257)；25.(y，z)＝(-10，267)、(0，277)、(-10，287)、(-20，277)；26.(y，z)
＝(10，267)、(0，277)、(10，287)、(20，277)；27.(y，z)＝(-10，287)、(0，297)、(-10，307)、(-20，297)；28.(y，z)＝(10，287)、(0，297)、(10，307)、(20，297)；29.(y，z)＝(-10，307)、(0，317)、(-10，327)、(-20，317)；30.(y，z)＝(10，307)、(0，317)、(10，327)、(20，317)；31.(y，z)＝(-10，327)、(0，337)、(-10，347)、(-20，337)；32.(y，z)＝(10，327)、(0，337)、(10，347)、(20，337)；33.(y，z)＝(-10，347)、(0，357)、(-10，367)、(-20，357)；34.(y，z)＝(10，347)、(0，357)、(10，367)、(20，357)；35.(y，z)＝(-10，367)、(0，377)、(-10，387)、(-20，377)；36.(y，z)＝(10，367)、(0，377)、(10，387)、(20，377)；37.(y，z)＝(-10，387)、(0，397)、(-10，407)、(-20，397)；38.(y，z)＝(10，387)、(0，397)、(10，407)、(20，397)；39.(y，z)＝(-10，407)、(0，417)、(-10，427)、(-20，437)；40.(y，z)＝(10，407)、(0，417)、(10，427)、(20，417)；41.(y，z)
＝(-10，427)、(0，437)、(-10，447)、(-20，437)；42.(y，z)＝(10，427)、(0，437)、(10，447)、(20，437)，其中，從計算用區(qū)域突出的部分忽略不計。
上述計算坐標(biāo)系中，和實施例1同樣計算對具有平行于x軸的電場矢量的偏振光的透過率Tx、及對具有平行于y軸的電場矢量的偏振光的透過率Ty，其值為Tx＝0、Ty＝0.870，偏振度P＝1.00。
另外，在該例中，采用剖面為每邊長10×sqrt(2)微米 的正方形且高度為10微米(μm)的正四角柱進行了計算，但是由于用于計算的坐標(biāo)系關(guān)于y＝0的z-x平面為面對稱，且與y＝-10微米(μm)和y＝10微米(μm)2個z-x平面平行的面為全反射面，因此，與實施例一樣，可獲得與該四角柱體高度無限大，縱橫比也變得無限大同樣的效果。
實施例5該例示出剖面形狀為圓形的圓柱體在厚度方向共致密地被填充了21層時的光學(xué)特性。將表示空間位置的右手坐標(biāo)系的正交坐標(biāo)系標(biāo)記為(x，y，z)，圖16中示出該例中計算用坐標(biāo)系的概要。圖16(a)表示計算用長方體區(qū)域在右手坐標(biāo)系的正交坐標(biāo)系(x，y，z)中的模式圖，該圖(b)表示該長方體在x＝0的y-z平面上剖面模式圖，該圖(c)表示(b)中的坐標(biāo)軸的方向。然而提請注意，在這些圖尤其圖(a)中并沒有根據(jù)原始尺寸進行縮放。圖中數(shù)字單位為微米(μm)。另外，在(b)中，斜線部分、涂淺色的圓部分及半圓部分、以及白色部分分別表示空氣層、圓柱體即雙折射體層、和支持介質(zhì)層。
計算用區(qū)域為坐標(biāo)x的范圍為-5微米到5微米，坐標(biāo)y的范圍為-10微米到10微米，坐標(biāo)z的范圍為0微米到748微米，總之，如圖16(a)所示，作為-5μm≤x≤5μm-10μm≤y≤10μm0≤z≤748μm的長方體內(nèi)部。
與y＝-10微米(μm)和y＝10微米(μm)這2個z-x平面平行的面作為全反射面。另一方面，將x＝z＝0、大于等于-10微米(μm)而小于等于10微米(μm)(-10μm≤y≤10μm)的與y軸平行的線段作為光源，使其在z軸正方向產(chǎn)生5001條光線。
將大于等于0而小于等于15μm的z坐標(biāo)范圍(0≤z≤15μm)和大于等于718μm而小于等于748μm的z坐標(biāo)范圍(718μm≤z≤748μm)計算區(qū)域內(nèi)的空間作為空氣層(折射率為1)，與z＝733微米(μm)的x-y平面平行的平面定義為觀測面。將大于等于15μm而小于等于718μm的z坐標(biāo)范圍(15μm≤z≤718μm)計算區(qū)域內(nèi)的空間作為偏振片區(qū)，除了后述的圓柱體區(qū)之外，其他區(qū)域的折射率均取1.4。
圓柱體采用折射率取為1.9，具有x軸方向的軸，底面直徑為20微米(μm)且高度為10微米(μm)的圓柱，其中一個底面包含在平行于x＝-5微米(μm)的y-z平面的面中。圓柱體設(shè)定為32個，各圓柱體的位置通過x＝0的y-z平面中作為圓柱體的剖面的圓心進行如下定義。
換言之，圓心的y坐標(biāo)和z坐標(biāo)為(y，z)＝(-10，201)、(-10，201+20*sqrt(3))、(-10，201+40*sqrt(3))、(-10，201+60*sqrt(3))、(-10，201+80*sqrt(3))、(-10，201+100*sqrt(3))、(-10，201+120*sqrt(3))、(-10，201+140*sqrt(3))、(-10，201+160*sqrt(3))、(-10，201+180*sqrt(3))、(-10，201+200*sqrt(3))、(10，201)、(10，201+20*sqrt(3))、(10，201+40*sqrt(3))、(10，201+60*sqrt(3))、(10，201+80*sqrt(3))、
(10，201+100*sqrt(3))、(10，201+120*sqrt(3))、(10，201+140*sqrt(3))、(10，201+160*sqrt(3))、(10，201+180*sqrt(3))、(10，201+200*sqrt(3))、(0，201+10*sqrt(3))、(0，201+30*sqrt(3))、(0，201+50*sqrt(3))、(0，201+70*sqrt(3))、(0，201+90*sqrt(3))、(0，201+110*sqrt(3))、(0，201+130*sqrt(3))、(0，201+150*sqrt(3))、(0，201+170*sqrt(3))、(0，201+190*sqrt(3))。
但是，上述數(shù)值取值到小數(shù)點以下6位，從計算用區(qū)域突出的部分忽略不計。
上述計算坐標(biāo)系中，和實施例1同樣地計算對具有平行于x軸電場矢量的偏振光的透過率Tx、及對具有平行于y軸電場矢量的偏振光的透過率Ty，其值為Tx＝0.00048、Ty＝0.944，偏光度P＝0.999。
另外，在該例中，采用剖面的半徑為10微米(μm)(直徑20μm)的圓、且高度為10微米(μm)的圓柱進行計算，如果按照這些字符進行計算則縱橫比小于1。而且，用于計算的坐標(biāo)系關(guān)于y＝0的z-x平面面對稱，且與y＝-10微米(μm)和y＝10微米(μm)的2個z-x平面平行的面為全反射面，故如果對用于計算的坐標(biāo)系的y軸方向施加以周期邊界條件也達到相同效果。因此，與圓柱體高度無限大，縱橫比也變得無限大相同。
實施例6該例示出剖面形狀為圓形的圓柱體在厚度方向共致密地被填充了10層時的光學(xué)特性。將表示空間位置的右手坐標(biāo)系的正交坐標(biāo)系標(biāo)記為(x，y，z)，圖17中示出該例中計算用坐標(biāo)系的概要。圖17(a)表示計算用長方體區(qū)域在右手坐標(biāo)系的正交坐標(biāo)系(x，y，z)中的模式圖，該圖(b)表示該長方體在x＝0的y-z平面上的剖面模式圖，該圖(c)表示(b)中的坐標(biāo)軸的方向。然而提請注意，在這些圖尤其圖(a)中并沒有根據(jù)原始尺寸進行縮放。圖中數(shù)字單位為微米(μm)。另外，在(b)中斜線部分、涂成淺色的圓和半圓部分、以及白色部分分別表示空氣層、圓柱體即雙折射體層、和支持介質(zhì)層。
計算用區(qū)域為坐標(biāo)x的范圍為-5微米到5微米，坐標(biāo)y的范圍為-10微米到10微米，坐標(biāo)z的范圍為0微米到748微米，總之，如圖17(a)所示，作為-5μm≤x≤5μm-10μm≤y≤10μm0≤z≤748μm的長方體內(nèi)部。
與y＝-10微米(μm)和y＝10微米(μm)的2個z-x平面平行的面作為全反射面。另一方面，將x＝z＝0、大于等于-10微米(μm)而小于等于10微米(μm)(-10μm≤y≤10μm)的與y軸平行的線段作為光源，使其在z軸正方向產(chǎn)生5001條光線。
將大于等于0而小于等于15μm的z坐標(biāo)范圍(0≤z≤15μm)和大于等于718μm而小于等于748μm的z坐標(biāo)范圍(718μm≤z≤748μm)計算區(qū)域內(nèi)的空間作為空氣層(折射率為1)，與z＝733微米(μm)的x-y平面平行的平面定義為觀測面。將大于等于15μm而小于等于718μm的z坐標(biāo)范圍(15μm≤z≤718μm)計算區(qū)域內(nèi)的空間作為偏振片區(qū)，除了后述的圓柱體區(qū)之外，其他區(qū)域的折射率均取1.6。
圓柱體的折射率為2.3，制作成具有x軸方向的軸，底面直徑為20微米(μm)、且高度為10微米(μm)的圓柱體，其中一個底面包含在平行于x＝-5微米(μm)的y-z平面的面中。圓柱體設(shè)定為15個，各圓柱體的位置通過x＝0的y-z平面中作為圓柱體剖面的圓心進行如下定義。
換言之，圓心的y坐標(biāo)和z坐標(biāo)由(y，z)＝(-10，270)、
(-10，270+20*sqrt(3))、(-10，270+40*sqrt(3))、(-10，270+60*sqrt(3))、(-10，270+80*sqrt(3))、(10，270)、(10，270+20*sqrt(3))、(10，270+40*sqrt(3))、(10，270+60*sqrt(3))、(10，270+80*sqrt(3))、(0，270+10*sqrt(3))、(0，270+30*sqrt(3))、(0，270+50*sqrt(3))、(0，270+70*sqrt(3))、(0，270+90*sqrt(3))形成。但是，上述數(shù)值取值到小數(shù)點以下6位，從計算用區(qū)域突出的部分忽略不計。
上述計算坐標(biāo)系中，和實施例1一樣地計算對具有平行于x軸電場矢量的偏振光的透過率Tx、及對具有平行于y軸電場矢量的偏振光的透過率Ty，其值為Tx＝0.049、Ty＝0.895，偏光度P＝0.896。
另外，在該例中，采用剖面半徑為10微米(μm)(直徑20μm)的圓且高度為10微米(μm)的圓柱進行了計算，但是用于計算的坐標(biāo)系關(guān)于y＝0的z-x平面面對稱，且與y＝-10微米(μm)和y＝10微米(μm)的2個z-x平面平行的面為全反射面，因此，與實施例1一樣，可得到與圓柱體高度無限大，縱橫比也變得無限大同樣的效果。
比較例1該例示出圓柱體在支持介質(zhì)中向同一方向均勻分散時的光學(xué)特性。將表示空間位置的右手坐標(biāo)系的正交坐標(biāo)系標(biāo)記為(x，y，z)，圖18中示出該例中計算用坐標(biāo)系的概要。圖18(a)表示計算用長方體區(qū)域在右手坐標(biāo)系的正交坐標(biāo)系(x，y，z)中的模式圖，該圖(b)表示該長方體在x＝0的y-z平面上的剖面模式圖，該圖(c)表示(b)中的坐標(biāo)軸的方向。然而提請注意，在這些圖尤其圖(a)中并沒有根據(jù)原始尺寸進行縮放。圖中數(shù)字單位為微米(μm)。另外在(b)中斜線部分、涂黑部分和白色部分分別表示空氣層、圓柱體層和支持介質(zhì)層。
計算用區(qū)域為坐標(biāo)x的范圍為-1微米到1微米，坐標(biāo)y的范圍為-15微米到15微米，坐標(biāo)z的范圍為0微米到300微米，總之，如圖18(a)所示，作為-1μm≤x≤1μm-15μm≤y≤15μm0≤z≤300μm的長方體內(nèi)部。
與y＝-15微米(μm)和y＝15微米(μm)2個z-x平面平行的面作為全反射面。另一方面，將x＝z＝0、大于等于-15微米(μm)而小于等于15微米(μm)(-15μm≤y≤15μm)的與y軸平行的線段作為光源，使其在z軸正方向產(chǎn)生5001條光線。
將大于等于0而小于等于10μm的z坐標(biāo)范圍(0≤z≤10μm)和大于等于290μm而小于等于300μm的z坐標(biāo)范圍(290μm≤z≤300μm)計算區(qū)域內(nèi)的空間作為空氣層(折射率為1)，與z＝295微米(μm)的x-y平面平行的平面定義為觀測面。將大于等于10μm而小于等于290μm的z坐標(biāo)范圍(10μm≤z≤290μm)計算區(qū)域內(nèi)的空間作為偏振片區(qū)，除了后述的圓柱體區(qū)之外，其他區(qū)域的折射率均取1.6。
圓柱體的折射率取為2.3，制作成具有x軸方向的軸，底面半徑為10微米(μm)且高度為2微米(μm)的圓柱，其中一個底面包含在平行于x＝-1微米(μm)的y-z平面的面中。圓柱體設(shè)定為15個，各圓柱體的位置通過x＝0的y-z平面中的作為圓柱體剖面的圓心進行如下定義。
換言之，圓心的y坐標(biāo)和z坐標(biāo)由(y，z)＝(0，23+5*sqrt(3))、(-15，23+20*sqrt(3))、(15，23+20*sqrt(3))、(0，23+35*sqrt(3))、(-15，23+50*sqrt(3))、
(15，23+50*sqrt(3))、(0，23+65*sqrt(3))、(-15，23+80*sqrt(3))、(15，23+80*sqrt(3))、(0，23+95*sqrt(3))、(-15，23+110*sqrt(3))、(15，23+110*sqrt(3))、(0，23+125*sqrt(3))、(-15，23+140*sqrt(3))、(15，23+140*sqrt(3))、形成。但是，上述數(shù)值取值到小數(shù)點以下6位，從計算用區(qū)域突出的部分忽略不計。
上述計算坐標(biāo)系中，和實施例1一樣計算對具有平行于x軸電場矢量的偏振光的透過率Tx、及對具有平行于y軸電場矢量的偏振光的透過率Ty，其值為Tx＝0.390、Ty＝0.896，偏光度P＝0.393。
另外，在該例中，采用剖面半徑為10微米(μm)(直徑20μm)的圓且高度為2微米(μm)的圓柱進行計算，但是用于計算的坐標(biāo)系關(guān)于y＝0的z-x平面面對稱，且與y＝15微米(μm)和y＝15微米(μm)的2個z-x平面平行的面為全反射面，因此，和實施例1一樣，可獲得與圓柱體高度無限大，縱橫比也變得無限大相同的效果。
本發(fā)明的反射型偏振片能夠以簡便的方法形成雙折射體實質(zhì)上在一個方向被分散的同時進行取向的結(jié)構(gòu)體，而且由于不同材料間的界面不是單純的平面，故難以產(chǎn)生剝離。另外，固定雙折射體的支持介質(zhì)由顯示各向同性的物質(zhì)構(gòu)成，隨著雙折射體的體積分率的增加，強度的降低較小，容易提高雙折射體的體積分率。進一步，通過將該反射型偏振片配置于具有吸收型偏振片的液晶面板的和觀察者側(cè)相反的一側(cè)，由此光利用效率提高，故可提供一種能夠提高輝度，降低功耗的液晶顯示裝置。
權(quán)利要求
1.一種反射型偏振片，其特征在于具備由垂直于長軸方向的剖面形狀為多邊形或?qū)嵸|(zhì)上為圓形，縱橫比大于等于2而長軸方向和短軸方向的折射率差大于等于0.05的多邊柱體或圓柱體形成的多個雙折射體；所述多個雙折射體在支持介質(zhì)中大致向同一方向分散排列；在各雙折射體的垂直于長軸方向的剖面形狀實質(zhì)上為圓形時，在觀察任何一個所述剖面時，所述多個雙折射體與彼此在圓柱側(cè)面相接的其它至少兩個雙折射體分別在圓柱的側(cè)面相接。
2.如權(quán)利要求1所述的反射型偏振片，其中所述多個雙折射體分別是垂直于其長軸方向的剖面形狀為多邊形的纖維。
3.如權(quán)利要求2所述反射型偏振片，其中所述各纖維都具有至少兩邊長度基本相等的三角形的剖面形狀；所述纖維以在面內(nèi)大致平行，而且相鄰纖維的剖面三角形的頂點彼此相接的方式排列；在與該纖維長軸垂直的反射型偏振片的剖面中，由頂點彼此相接的剖面三角形的纖維所包圍的支持介質(zhì)呈六邊形。
4.如權(quán)利要求2所述反射型偏振片，其中所述各纖維都具有大致正三角形的剖面形狀；所述纖維以在面內(nèi)基本平行，而且相鄰纖維的剖面正三角形中的頂點彼此相接的方式排列；在與該纖維的長軸垂直的反射型偏振片的剖面中，頂點彼此相接的剖面三角形的纖維所包圍的支持介質(zhì)大致呈正六邊形。
5.如權(quán)利要求2所述的反射型偏振片，其中所述各纖維都具有至少兩邊長度大致相等的三角形的剖面形狀；所述纖維以在面內(nèi)基本平行，而且相鄰纖維的剖面三角形中的頂點彼此相接的方式排列；在與該纖維的長軸垂直的反射型偏振片的剖面中，頂點彼此相接的剖面三角形的纖維所包圍的支持介質(zhì)為兩邊長度大致相等的三角形。
6.如權(quán)利要求2所述的反射型偏振片，其中所述各纖維都具有四邊長度大致相等的四邊形的剖面形狀；所述纖維以在面內(nèi)基本平行，而且相鄰纖維的剖面四邊形中的頂點彼此相接的方式排列；在與該纖維的長軸垂直的反射型偏振片的剖面中，頂點彼此相接的剖面四邊形的纖維所包圍的支持介質(zhì)為四邊長度大致相等的四邊形。
7.如權(quán)利要求1所述的反射型偏振片，其中所述雙折射體的垂直于其長軸方向的剖面形狀實質(zhì)上為圓形，該剖面中直接相接的三個圓的中心連接而成的三角形至少兩邊長度大致相等。
8.如權(quán)利要求7所述的反射型偏振片，其中垂直于雙折射體長軸方向的剖面中直接相接的三個圓的中心連接而成的三角形三邊長度大致相等。
9.如權(quán)利要求7所述的反射型偏振片，其中所述多個雙折射體分別為垂直于長軸方向的剖面中圓的直徑分別大致相等的圓柱體，該剖面中的位于最表面層內(nèi)側(cè)的雙折射體與其它6個圓柱體，即雙折射體在圓柱的側(cè)面相接。
10.如權(quán)利要求7～9中任一項所述的反射型偏振片，其中所述每個雙折射體都是纖維。
11.如權(quán)利要求10所述的反射型偏振片，其中所述雙折射體長軸方向的折射率和短軸方向的折射率中任意一個與支持介質(zhì)的折射率基本一致。
12.如權(quán)利要求1～9中任一項所述的反射型偏振片，其中所述雙折射體長軸方向的折射率和短軸方向的折射率中任意一個與支持介質(zhì)的折射率基本一致。
13.一種積層光學(xué)部件，其特征在于具有權(quán)利要求1～9及權(quán)利要求11中任一項所述的反射型偏振片，并由所述反射型偏振片和顯示其它光學(xué)功能的光學(xué)層積層而成。
14.一種積層光學(xué)部件，其特征在于具有權(quán)利要求10所述反射型偏振片，并由所述反射型偏振片和顯示其它光學(xué)功能的光學(xué)層積層而成。
15.一種積層光學(xué)部件，其特征在于，具有權(quán)利要求12所述的反射型偏振片，并由所述反射型偏振片和顯示其它光學(xué)功能的光學(xué)層積層而成。
16.如權(quán)利要求13所述的積層光學(xué)部件，所述光學(xué)層為吸收型偏振片。
17.如權(quán)利要求14所述的積層光學(xué)部件，所述光學(xué)層為吸收型偏振片。
18.如權(quán)利要求15所述的積層光學(xué)部件，所述光學(xué)層為吸收型偏振片。
19.如權(quán)利要求13所述的積層光學(xué)部件，所述光學(xué)層為相位差板。
20.如權(quán)利要求14所述的積層光學(xué)部件，所述光學(xué)層為相位差板。
21.如權(quán)利要求15所述的積層光學(xué)部件，所述光學(xué)層為相位差板。
22.如權(quán)利要求13所述的積層光學(xué)部件，所述光學(xué)層為相位差板。
23.如權(quán)利要求14所述的積層光學(xué)部件，所述光學(xué)層為相位差板。
24.如權(quán)利要求15所述的積層光學(xué)部件，所述光學(xué)層為相位差板。
25.如權(quán)利要求13所述的積層光學(xué)部件，在所述反射型偏振片的一個面上積層吸收型偏振片，而在所述反射型偏振片的另一個面上積層了相位差板。
26.如權(quán)利要求14所述的積層光學(xué)部件，在所述反射型偏振片的一個面上積層吸收型偏振片，而在所述反射型偏振片的另一個面上積層了相位差板。
27.如權(quán)利要求15所述的積層光學(xué)部件，在所述反射型偏振片的一個面上積層吸收型偏振片，而在所述反射型偏振片的另一個面上積層了相位差板。
28.一種液晶顯示裝置，其特征在于具有如權(quán)利要求13所述的積層光學(xué)部件，所述積層光學(xué)部件配置在液晶單元中。
29.一種液晶顯示裝置，其特征在于具有如權(quán)利要求14～28中任一項所述的積層光學(xué)部件，所述積層光學(xué)部件配置在液晶單元中。
全文摘要
提供一種通過將顯示其它光學(xué)性能的光學(xué)層積層于所述反射型偏振片上，從而可提高液晶顯示裝置的光利用效率的光學(xué)部件、以及提供一種采用積層有該反射型偏振片的光學(xué)部件來提高了背光源的光利用效率的液晶顯示裝置。提供一種反射型偏振片，其特征在于多個由垂直于長軸方向的剖面形狀為多邊形或?qū)嵸|(zhì)上為圓、縱橫比大于等于2而長軸方向和短軸方向的折射率差大于等于0.05的多邊柱體或圓柱體形成的雙折射體，在支持介質(zhì)中大致向同一方向分散排列，在垂直于該雙折射體長軸方向的剖面形狀實質(zhì)上為圓時，觀察任何一個上述剖面時，多個雙折射體與彼此在圓柱側(cè)面相接的其它至少兩個雙折射體分別在圓柱側(cè)面相接。
文檔編號G02F1/13GK1826543SQ200480021088
公開日2006年8月30日 申請日期2004年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月22日
發(fā)明者渡邊敏行, 戶谷健朗, 林秀樹, 洼田雅明, 石飛昌光, 松岡祥樹 申請人:住友化學(xué)株式會社