CN104950374A - 光学部件、偏光板装置和液晶显示装置 - Google Patents

光学部件、偏光板装置和液晶显示装置 Download PDF

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Abstract

提供了一种光学部件，能够实现具有优异的机械强度并且提供足够的亮度的液晶显示装置。光学部件包括：偏光板；具有选定折射率的低折射率层；以及棱镜片。

Description

光学部件、偏光板装置和液晶显示装置
相关申请的交叉应用
本申请按照35U.S.C的节119的规定要求在2014年3月31日提交的日本专利申请No.2014-073755以及在2015年1月13日提交的日本专利申请No.2015-004045的优先权，其内容通过引用而在此并入。
技术领域
本发明涉及光学部件、偏光板装置和液晶显示装置。更具体地，本发明涉及包括偏光板、具有选定折射率的低折射率层以及棱镜片的光学部件，以及均使用所述光学部件的偏光板装置和液晶显示装置。
背景技术
近年来，作为显示器，使用面光源器件的液晶显示装置已非常普遍。例如，在包括边缘光型面光源器件的液晶显示装置中，从光源发射的光进入导光板，并在导光板的光输出表面(液晶单元侧表面)和导光板的背面上重复全反射的同时，传播通过导光板的内部。传播通过导光板内部的光的一部分允许其行进方向被设置在导光板表面等上的光散射体等改变，并且从光输出表面输出到导光板的外部。这种从导光板的光输出表面输出的光被诸如漫射片、棱镜片、亮度增强膜等各种光学片漫射(diffuse)和聚集，然后光进入液晶显示面板，其中偏光板在所述液晶显示面板中被布置在液晶单元的两侧。针对每个像素来驱动液晶单元的液晶层的液晶分子，以控制入射光的透射和吸收。结果，图像得以显示。
典型地，上述棱镜片被装入面光源器件的外壳中，并且靠近导光板的光输出表面。在使用上述这种面光源器件的液晶显示装置中，在安装棱镜片时或者在实际使用环境下，棱镜片和导光板彼此摩擦，并且在一些情况下导光板会破裂。为了解决这种问题，提出了一种将棱镜片与光源侧偏光板一体化(integrate)的技术(参见日本专利申请公开No.H11-295714A)。然而使用这种与棱镜片一体化的偏光板的液晶显示装置涉及的问题在于没有获得足够的亮度。
发明内容
提出了本发明以解决相关技术的上述问题，本发明的目的在于提供一种光学部件，所述光学部件能够实现具有卓越的机械强度并且提供足够的亮度的液晶显示装置。
根据本发明实施例的一种光学部件包括偏光板、低折射率层以及棱镜片。低折射率层的折射率n满足关系1＜n≤1.25。
在本发明的一个实施例中，低折射率层的折射率n和所述低折射率层的厚度d(nm)满足由公式(1)和(2)之一表示的关系：
1＜n≤1.20并且300≤d  (1)；以及
1.20＜n≤1.25并且500≤d  (2)。
在本发明的一个实施例中，所述棱镜片包括：多个柱状单元棱镜的阵列，所述柱状单元棱镜向与所述低折射率层相对(opposite to)的一侧凸起。
在本发明的一个实施例中，所述偏光板和所述低折射率层通过压敏粘合剂直接层叠。
在本发明的一个实施例中，所述光学部件依次包括：所述偏光板、所述低折射率层和所述棱镜片。
根据本发明的另一方面，提供了一种偏光板装置。偏光板装置包括：上述光学部件，所述光学部件将被用作背面侧偏光板；以及观看侧偏光板。
根据本发明的另一方面，提供了一种液晶显示装置。液晶显示装置包括：液晶单元；布置在液晶单元的观看侧的偏光板；以及上述光学部件，布置在液晶单元上与观看侧相对的一侧。
附图说明
图1是示出了根据本发明一个实施例的光学部件的示意截面图。
图2是图1的光学部件的分解透视图。
图3是示出了根据本发明一个实施例的液晶显示装置的示意截面图。
图4A是示出了VA模式下液晶分子的取向(alignment)状态的示意截面图。
图4B是示出了VA模式下液晶分子的取向状态的示意截面图。
具体实施方式
下文中，参考附图来描述本发明的实施例。然而本发明不限于这些实施例。
A.光学部件的整体构造
图1是示出了根据本发明一个实施例的光学部件的示意截面图。光学部件100包括偏光板10、低折射率层20和棱镜片30。典型地，所述偏光板10和所述低折射率层20通过压敏粘合剂直接层叠。典型地，光学部件100依次包括偏光板10、低折射率层20和棱镜片30。典型地，偏光板10包括偏光器11、布置在偏光器11一侧上的保护层12和布置在偏光器11另一侧上的保护层13。典型地，棱镜片30包括基本部31和棱镜部32。如上所述来一体化偏光板和棱镜片，从而可以消除棱镜片与偏光板之间的空气层，这有助于使液晶显示装置变薄。因为变薄使设计的选择更广，所以使液晶显示装置变薄有很高的商业价值。此外，消除空气层可以抑制空气层与棱镜片和/或偏光板之间的界面处的不期望的反射或折射，从而可以防止对液晶显示装置的显示特性造成不利影响。此外，将偏光板和棱镜片一体化使得能够避免由于将棱镜片附着到面光源器件(背光单元或实质上导光板)而导致棱镜片破裂，从而可以防止由于这种破裂而引起的显示混浊，并且可以提供具有卓越机械强度的液晶显示装置。
低折射率层的折射率n满足关系1＜n≤1.25。折射率n优选地为1.20或更小。在本发明中，在偏光板与棱镜片之间布置具有这种折射率的低折射率层可以在液晶显示装置中提供额外的高亮度。原因如下：发生全反射的角度根据低折射率层的折射率而改变，随着折射率n减小，低折射率层的反射效率提高。因此，布置上述低折射率层提高了向极角方向倾斜的入射光的反射，从而可以在液晶显示装置中提供额外的高亮度。
在一个实施例中，低折射率层的折射率n和所述低折射率层的厚度d(nm)满足由公式(1)和(2)之一表示的关系：
1＜n≤1.20并且300≤d  (1)；以及
1.20＜n≤1.25并且500≤d  (2)。
上述结构的存在提高了向极角方向倾斜的入射光的反射，从而可以在液晶显示装置中提供额外的高亮度。也就是说，在折射率n的值小的情况下，即使在其厚度d也小时，也能够在低折射率层中获得足够的反射效率。这是因为，低折射率层的反射效率随着低折射率层的厚度的增加而提高。
可以采用任意适当值作为低折射率层的厚度d，只要该值满足由公式(1)和(2)表示的关系即可。当低折射率层的折射率n满足关系1＜n≤1.20时，厚度d为例如400nm或更大，优选地500nm或更大，更优选地600nm或更大。当低折射率层的折射率n满足关系1.20＜n≤1.25时，厚度d为例如600nm或更大，优选地700nm或更大，更优选地800nm或更大。当低折射率层的厚度d在所述范围内时，低折射率层对于向极角方向倾斜的入射光的反射也增加。因此，可以在液晶显示装置中获得额外的高亮度。
提出了本发明的一个实施例以解决以下新发现的问题：相较于使用其中偏光板和棱镜片分离布置的光学部件的液晶显示装置，在使用通过将偏光板和棱镜片一体化而获得的光学部件的液晶显示装置中，没有获得足够的亮度。如上所述，在偏光板与棱镜片之间体布置具有选定折射率的低折射率层可以抑制液晶显示装置中的亮度降低(其是与棱镜片一体化的偏光板所特有的问题)。在偏光板与棱镜片之间布置低折射率层的技术意义如下所述。在使用分开布置的偏光板和棱镜片的相关技术结构中，光的折射根据斯涅耳定律而发生，因此只有角度小于大约40°的光进入反射偏光器。然而，在由于一体化偏光片和棱镜片而导致没有任何空气界面的结构中，被棱镜片弯曲的光以从正向到斜向的范围内的各种角度前进(由于不会发生在空气界面处的全反射)。也就是说，在将光垂直进入表面的角度定义为0°时，向极角方向倾斜40°或更大(例如，40°或50°)的光进入偏光板。因此，在一体化的光学部件用作液晶显示装置的背面侧偏光板情况中，当向极角方向倾斜的入射光进入偏光板时，光被偏光板吸收且衰减，并在上板和空气之间的界面处全反射，回到背面侧。从而，大部分光无法向观看侧输出。因此，降低了将在观看侧使用的光的量，并从而降低了液晶显示装置的亮度。然而，当在偏光板和棱镜片之间布置低折射率层时，向极角方向倾斜的入射光在其入射到偏光板之前，可以被低折射率层全反射。全反射的光在背光侧反射并可以在观看侧重复使用，因此，可以在液晶显示装置中获得高亮度。
下文详细描述了光学部件的每个组成部分。
B.偏光板
典型地，偏光板10包括偏光器11、布置在偏光器11一侧的保护层12和布置在偏光器11另一侧的保护层13。典型地，偏光器是吸收型偏光器。
B-1.偏光器
上述吸收型偏光器在589nm波长处的透射率(也称作单轴透射率)优选地为41％或更大，更优选地为42％或更大。注意，单轴透射率的理论上限是50％。此外，上述吸收型偏光器的偏光度优选地从99.5％到100％，更优选地从99.9％到100％。只要单轴透射率和偏光度在该范围之内，前方的对比度在用在液晶显示装置中时就可以更高。
可以利用分光光度计来测量上述单轴透射率和偏光度。偏光度的某种测量方法可以包括：测量偏光器的平行透射率(H0)和垂直透射率(H90)，以及通过以下表达式来确定偏光度：偏光度(％)＝{(H0-H90)/(H0+H90)}1/2×100。平行透射率(H0)指的是通过以下方式获得的平行型层叠偏光器的透射率的值：使两个相同的偏光器以使偏光器的吸收轴彼此平行的方式彼此重叠。此外，垂直透射率(H90)指的是通过以下方式获得的垂直型层叠偏光器的透射率的值：使两个相同的偏光器以使偏光器的吸收轴彼此垂直的方式彼此重叠。注意，在JIS Z8701-1982中，每个透射率是通过在两度视场(C光源)下的相对谱响应度校正而获得的Y值。
可以根据需要采用任意合适的偏光器作为吸收型偏光器。偏光器的示例包括通过使亲水聚合物膜(诸如基于聚乙烯醇的膜、基于部分形式化聚乙烯醇的膜或基于乙烯-乙酸乙烯酯共聚物的部分皂化的膜)吸收二色性物质(诸如碘或二色性染料)然后进行单轴拉伸获得的偏光器，以及基于多烯的取向膜，如通过对聚乙烯醇进行脱水处理而得到的产物或者通过对聚氯乙烯进行脱去氯化氢处理而得到的产物。此外，还可以使用均包括二色性物质和液晶化合物的宾-主型E型和O型偏光器，其中液晶化合物沿固定方向取向(例如在US 5,523,863中公开的)，并且可以使用溶致液晶沿固定方向取向的E型偏光器和O型偏光器(例如在US 6,049428中公开的)。
对于这种偏光器，从具有高偏光度的角度来看，适合使用由含碘的基于聚乙烯醇(PVA)的膜形成的偏光器。使用聚乙烯醇或其衍生物作为将应用于偏光器的基于聚乙烯醇的膜的材料。聚乙烯醇的衍生物的示例包括：聚乙烯醇缩甲醛和聚乙烯醇缩醛；以及用烯烃(例如乙烯或丙烯)、不饱和羧酸(例如丙烯酸、甲基丙烯酸或丁烯酸)、烷基酯、丙烯酰胺修改的聚乙烯醇。通常使用聚合度约1,000至10,000并且皂化度约80mol％至100mol％的聚乙烯醇。
根据传统方法对基于聚乙烯醇的膜(未拉伸的膜)进行至少单轴拉伸处理和碘染色处理，并且还可以对基于聚乙烯醇的膜进行硼酸处理或碘离子处理。此外，经过上述处理的基于聚乙烯醇的膜(拉伸膜)通过根据传统方法干燥而成为偏光器。
单轴拉伸处理中的拉伸方法没有具体限制，可以采用湿拉伸方法和干拉伸方法中的任何一种。作为针对干拉伸方法的拉伸方式，给出了例如滚动拉伸方法、热滚动拉伸方法或按压拉伸方法。可以分多个步骤来执行拉伸。在拉伸方式中，未拉伸的膜通常处于加热状态。通常使用厚度约30μm到150μm的膜作为未拉伸的膜。可以根据需要合适地设置拉伸膜的拉伸比。然而拉伸比(总拉伸比)为约2倍至8倍，优选地3倍至6.5倍，更优选地3.5倍至6倍。拉伸膜的厚度合适地为5μm到40μm。
通过将基于聚乙烯醇的膜浸入含碘和碘化钾的碘溶液中来执行碘染色处理。碘溶液通常是碘水溶液，并且包含碘和碘化钾作为溶解辅助。碘的浓度优选地为约0.01wt％(重量百分比)至1wt％，更优选地约0.02wt％至0.5wt％，碘化钾的浓度优选地为约0.01wt％至10wt％，更优选地0.02wt％至8wt％。
在碘染色处理中，碘溶液的温度通常为约20℃至50℃，优选地约25℃至40℃。浸入的时间段通常在约10秒至300秒的范围内，优选地20秒至240秒。在碘染色处理中，通过调整诸如碘溶液的浓度、将聚乙烯醇浸入碘溶液的浸入温度和时间段等条件，调整基于聚乙烯醇的膜中的碘含量和钾含量以允许二者均落入期望的范围内。可以在单轴拉伸之前、在单轴拉伸处理期间以及在单轴拉伸处理之后任意时间点执行碘染色处理。
通过将基于聚乙烯醇的膜浸入硼酸水溶液来执行硼酸处理。硼酸水溶液中硼酸的浓度为约2wt％至15wt％，优选地3wt％至10wt％。可以将碘化钾、钾离子和碘离子混合在硼酸水溶液中。硼酸水溶液中碘化钾的浓度为约0.5wt％至10wt％，优选地1wt％至8wt％。具有低着色(coloration)的偏光器，即，在可见光的近似整个波长区域上具有几乎恒定的吸收率，可以利用含碘化钾的硼酸水溶液来获得所谓的中性灰。
例如，将通过碘离子与例如碘化钾混合获得的水溶液用于碘离子处理。碘化钾的浓度优选地为0.5wt％至10wt％，更优选地1wt％至8wt％。在碘离子浸入处理中，水溶液的温度通常为约15℃至60℃，优选地25℃至40℃。浸入的时间段通常为1秒到120秒，优选地在3秒至90秒的范围内。碘离子处理的时间点没有具体限制，只要时间点在干燥步骤之前即可。该处理可以在稍后描述的水洗之后执行。
可以根据传统方法对经过上述处理的基于聚乙烯醇的膜(拉伸膜)进行水洗步骤和干燥步骤。
可以采用任意合适的干燥方法作为干燥步骤，如，自然干燥、吹风干燥或加热干燥。在加热干燥的情况下，例如干燥温度典型地为20℃至80℃，优选地25℃至70℃。干燥的时间段优选地为约1分钟至10分钟。此外，干燥之后偏光器的含水量优选地为10wt％至30wt％，更优选地12wt％至28wt％，更优选地16wt％至25wt％。当含水量过高时，在干燥偏光板时，偏光度容易随着偏光板的干燥而减小。具体地，在500nm或更小的短波长区域中的垂直透射率增大，也就是说，由于短波长光的泄漏，黑色显示易于着蓝色。相反，当偏光器的含水量过小时，可能容易发生诸如局部不均匀缺陷(knick缺陷)等问题。
偏光板10典型地为长条形(例如，辊形)，并且用在光学部件的制作中。在一个实施例中，偏光器在其长度方向上具有吸收轴。可以通过本领域中的传统采用的制作方法(例如，上述这种制作方法)来获得这种偏光器。在另一实施例中，偏光器在其宽度方向上具有吸收轴。
B-2.保护层
保护层由可以用作偏光器的保护膜的任意合适的膜形成。用作膜的主要成分的材料的特定示例包括：透明树脂，如，基于纤维素的树脂(如三乙酰基纤维素(TAC))、基于聚酯的树脂、基于聚乙烯醇的树脂、基于聚碳酸酯的树脂、基于聚酰胺的树脂、基于聚酰亚胺的树脂、基于聚醚砜的树脂、基于聚砜的树脂、基于聚苯乙烯的树脂、基于聚降冰片烯的树脂、基于聚烯烃的树脂、(甲基)丙酸烯树脂((meth)acrylic resin)和基于乙酸盐的树脂。其中的另一示例包括：热固性树脂或紫外可固化树脂，如，(甲基)丙酸烯树脂、基于聚氨酯的树脂、基于(甲基)丙烯酸聚氨酯的树脂、基于环氧的树脂或基于硅的树脂。其中的另一示例是玻璃状聚合物，如，基于硅氧烷的聚合物。此外，还可以使用在JP2001-343529 A(WO 01/37007 A1)中描述的聚合物膜。例如，可以使用以下树脂合成物作为膜的材料：所述树脂合成物包含在侧链(side chain)中具有取代或非取代酰亚胺组(substituted or unsubstituted imide group)的热塑树脂和在侧链中具有取代或非取代苯基和腈组的热塑树脂。其中的示例是包含由异丁烯和N-甲基马来酰亚胺(N-methylmaleimide)形成的交替共聚物和丙烯腈-苯乙烯共聚物的的树脂合成物。例如，聚合物膜可以是树脂合成物的压制产品。保护层可以彼此相同或不同。
每个保护层的厚度优选地为10μm至100μm。每个保护层可以通过粘合层(具体地，粘合剂层或压敏粘合剂层)层叠在偏光器上，或者可以层叠为与偏光器紧密接触(而不通过粘合剂层)。粘合剂层由任意合适的粘合剂形成。例如，粘合剂是使用基于聚乙烯醇的树脂作为主要成分的水溶性粘合剂。优选地，使用基于聚乙烯醇的树脂作为主要成分的水溶性粘合剂还可以包含金属化合物胶体(colloid)。金属化合物胶体可以使得金属化合物细微粒分散在分散介质中，胶体可以由于细微粒的同种电荷之间的交互排斥而稳定从而永久稳定的胶体。形成金属化合物胶体的细微粒的平均微粒直径可以是任意合适的值，只要平均微粒直径不对偏光器的光学特性(如，偏光特性)造成不利影响即可。优选地，平均微粒直径为1nm至100nm，更优选地，1nm至50nm。这是因为，细微粒可以均匀分散在粘合剂层中，其粘合性可以得到保护并且knick能够被抑制。应注意，术语“knick”指的是在偏光器和每个保护层之间的界面处出现的局部不均匀缺陷。
C.低折射率层
可以采用任意合适的低折射率层作为低折射率层20，只要低折射率层的折射率n满足关系1＜n≤1.25即可。低折射率层的厚度如上所述。
典型地，低折射率层自身具有孔隙(void)。低折射率层的孔隙比可以取任意合适的值。例如，孔隙比为5％至90％，优选地25％至80％。当孔隙比在该范围内时，低折射率层的折射率能够充分减小，并且能够获得高机械强度。
自身具有孔隙的低折射率层例如是至少部分地具有多孔层或空气层的低折射率层。多孔层典型地包含气凝胶和/或微粒(如，中空细微粒和/或多孔微粒)。优选地，低折射率层是纳米多孔层(具体地，其中90％或更多小孔的直径都在10-1至103nm范围内的多孔层)。
可以采用任意合适的材料作为形成低折射率层的材料。例如，在国际专利WO2004/113966A、日本专利申请公开No.2013-254183和日本专利申请公开No.2012-189802中描述的材料均可以用作该材料。该材料的某些示例包括：基于二氧化硅的化合物；可水解硅烷及其部分水解物和脱水冷凝物；有机聚合物；各包含硅烷醇基的硅化合物；通过使硅酸盐与酸或离子交换树脂接触而得到的活性氧化硅；聚合单体(polymerizablemonomers)(如，(甲基)丙烯酸单体和基于苯乙烯的单体)；可固化树脂(如，(甲基)丙烯酸单体、含氟树脂和聚氨酯树脂)；以及其组合。
有机聚合物的示例包括聚烯烃(如，聚乙烯和聚丙烯)、聚亚安酯、含氟聚合物(如，含氟共聚物，所述含氟共聚物具有含氟单体单元和用于给予交键反应性(cross-linking reactivity)的成分单元作为成分)、聚酯、聚(甲基)丙烯酸衍生物(本文使用的术语“聚(甲基)丙烯酸”意思是丙烯酸和甲基丙烯酸，表述“(甲基)”在所有情况下都具有此含义)、聚醚、聚酰胺、聚酰亚胺、复合尿素和聚碳酸酯。
材料优选地包含：基于二氧化硅的化合物；可水解硅烷；或其部分水解物或脱水冷凝物。
基于二氧化硅的化合物的示例包括：SiO2(硅酸酐)、含SiO2的化合物以及从以下之中选择的至少一种化合物Na2O-B2O3(硼硅酸盐)、Al2O3(氧化铝)、B2O3、TiO2、ZrO2、SnO2、Ce2O3、P2O5、Sb2O3、MoO3、ZnO2、WO3、TiO2-Al2O3、TiO2-ZrO2、In2O3-SnO2和Sb2O3-SnO2(符号“-”表示复合氧化物(complex oxide))。
例如，给出具有取代基(如，氟)的含烷基可水解硅烷作为可水解硅烷。可水解硅烷及其部分水解物或脱水冷凝物优选地为烷氧基硅烷和倍半硅氧烷。
烷氧基硅烷可以是单体或低聚物。烷氧基硅烷单体优选地具有三个或更多个烷氧基。烷氧基硅烷单体的示例包括：甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、四丁基正硅酸酯、四丙氧基硅烷、二乙氧基二甲氧基硅烷(diethoxydimethoxysilane)、二甲基二甲氧基和二甲基二乙氧基硅烷。通过使单体水解和缩聚而得到的缩聚物是优选的烷氧基硅烷低聚物。通过使用烷氧基硅烷作为原料的获得具有优异的均匀性的低折射率层。
倍半硅氧烷是一个通用术语用于由通式RSiO1.5(其中，R表示有机官能团)表示的聚硅氧烷网络。R的示例包括烷基(可以是直链或支链的，并具有1至6个碳原子)、苯基和烷氧基(如甲氧基或乙氧基)。倍半硅氧烷结构的示例包括梯型结构和笼形结构。使用倍半硅氧烷作为材料提供了具有优异的均匀性、优异的耐候性、优良的透明性和优异的硬度的低折射率层。
可以采用任何适当的微粒作为所述微粒。每个微粒典型地由基于二氧化硅的化合物形成。
可以采用任何适当的形状作为低折射率层中的微粒的形状。形状的示例包括球形、板状、针状、串状和葡萄簇状。串状的微粒的示例包括：通过以串珠方式连接各具有球形、板状或针状形状的多个微粒而获得的微粒；短纤维粒(如在日本专利申请公开No.2001-188104中记载的短纤维微粒)；及其组合。串状微粒可以是直链或可以具有支链。葡萄簇状的二氧化硅微粒是例如通过多个具有球形、板状和针状形状的微粒的附聚而得到的葡萄簇状的微粒。可以例如通过用透射电子显微镜观察来确认二氧化硅微粒的形状。
微粒的平均微粒直径为例如5nm至200nm，优选为10nm至200nm。上述结构的存在可提供具有足够低折射率的低折射率层，并且可以维持低折射率层的透明度。应当注意的是，如本文所用的术语“平均微粒直径”是指使用由氮吸附法(BET法)测量的特定表面积(m2/g)根据方程“平均微粒直径＝(2720/特定表面积)”而确定的值(见日本专利申请公开No.H1-317115)。
获得的低折射率层的方法的示例包括在日本专利申请公开No.2010-189212、日本专利申请公开No.2008-040171、日本专利申请公开No.2006-011175、国际专利WO2004/113966A及其参考中描述的方法。方法的某些示例包括：涉及对基于二氧化硅的化合物、可水解硅烷及其部分水解物和脱水冷凝物中的至少一个进行水解和缩聚的方法；涉及使用多孔微粒和/或中空细微粒的方法；以及涉及利用回弹现象来产生气凝胶层的方法。
通过任何适当的粘合层(例如粘合剂层或压敏粘合剂层：未示出)将低折射率层20与偏光板10接合。在低折射率层由压敏粘合剂形成的情况下，可以省略粘合层。也就是说，在这种情况下，偏光板10和棱镜片30通过一个低折射率压敏粘合剂彼此接合。
D.棱镜片
典型地，棱镜片30包括基本部31和棱镜部32。应当注意的是，在本实施例中，不必须提供基座部分31，因为低折射率层20可以充当用于支撑所述棱镜部32的基本部。当本发明的光学部件被设置在一个液晶显示装置的背光侧时，棱镜片30典型地利用例如棱镜部32中的全反射通过低折射率层20向偏光板10引导从设备的背光单元的导光板发射的偏振光，作为在液晶显示装置的近似法线方向上具有最大强度的偏振光，同时保持光的偏振状态。应注意，术语“近似法线方向”含义是与法线方向成选定角度的方向，例如，与法线方向成±10°范围的角度的方向。
通过任何适当的粘合层(例如粘合剂层或压敏粘合剂层：未示出)将棱镜片30与低折射率层20接合。当低折射率层由压敏粘合剂形成时，可以省略粘合层。
D-1.棱镜部
在一个实施例中，如图1和2分别所示，棱镜片30(实质上，棱镜部32)包括多个单元棱镜33的阵列，多个单元棱镜33以平行方式向与低折射率层20相对的一侧凸出。优选地，每个单元棱镜33是柱状的。每个单元棱镜33的长度方向(脊线方向)被定向为朝向与偏光板10的透射轴近似垂直或近似平行的方向。优选地，每个单元棱镜33的长度方向(脊线方向)被定向为朝向与偏光板10的透射轴近似垂直的方向，如图2所示。当棱镜片和偏光板布置成使每个单位棱镜的脊线方向可以与偏光板的投射轴近似垂直时，可以额外地改善在液晶显示装置中获得的亮度。在本说明书中，表述“基本垂直”和“近似垂直”包括两个方向形成的角度为90°±10°，优选90°±7°，更优选90°±5°的情况。表述“基本平行”和“近似平行”包括两个方向形成的角度为0°±10°，优选0°±7°，更优选0°±5°的情况。此外，在本说明书中，这样简单的表述“垂直”或“平行”可以包括基本垂直状态或基本平行状态。应当注意的是，棱镜片30可被布置成使得每个单元棱镜33的脊线的方向与偏光板10的透射轴可形成选定角度(所谓的倾斜布置)。在某些情况下，采用这种结构能够更满意地防止波纹的出现。应当注意的是，在许多情况下，即使在有意地进行的倾斜布置时，角度通常至多约10°，因此包括在“基本平行”类别中。
可以采用任何适当的构造作为每个单元棱镜33的形状，只要获得本发明的效果即可。各单元棱镜33平行于其排列方向和平行于其厚度方向的截面的形状可以是三角形或可以是任何其它形状(例如，以下形状：三角形的倾斜面之一或两个倾斜面中的每一个具有多个平坦表面，所述多个平坦表面具有不同倾斜角)。三角形可以是相对于经过单元棱镜的顶点并且与片的表面垂直的直线而言不对称的形状(例如，不等边三角形)，或者可以是相对于所述直线对称的形状(例如，等腰三角形)。此外，单元棱镜的顶点可以是倒角(chamfered)弯曲表面形状，或者可以是截面为梯形的形状，所述形状是通过切割使其尖端变成平坦表面而获得的形状。可以根据目的而适当设定单元棱镜33的详细形状。例如，可以针对每个单元棱镜33采用在JP H11-84111 A中描述的结构。
D-2.基本部
当棱镜片30设有基本部31时，可以例如通过对单一材料进行挤压来一体形成基本部31和棱镜部32，或者可以将棱镜部定形在用于基本部的膜上。基本部的厚度优选为25μm至150μm。用这样的厚度，可以使低折射率层和所述棱镜部之间的距离落入期望的范围内。此外，从棱镜片的操纵特性和强度的观点来看这样的厚度是优选的。
可以根据需要采用任何适当的材料作为构成基本部31和棱镜片的结构的材料。当棱镜部被定形在用于基本部的膜上时，具体地，用于基本部的膜例如是由三乙酸纤维素(TAC)、(甲基)丙烯酸类树脂(如，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA))或聚碳酸酯(PC)树脂形成的膜。该膜优选为未拉伸的膜。
当基本部31和棱镜部32由单一材料一体地形成时，可以使用与棱镜部被定形在用于基本部的膜上时用于形成棱镜部的材料相同的材料作为所述材料。用于形成棱镜部的材料的示例包括基于环氧丙烯酸酯和聚氨酯丙烯酸酯的反应性树脂(例如，电离辐射可固化树脂)。当形成一体化结构的棱镜片时，可以使用聚酯树脂(如，PC或PET)、丙烯酸树脂诸(如，PMMA或MS)或光学透明热塑性树脂(如，环状聚烯烃)。
优选地，基本部31基本上具有光学各向同性。如本文所用短语“基本上具有光学各向同性”是指延迟(retardation)值足够小以至于对液晶显示装置的光学特性基本上没有影响。例如，基本部的平面内延迟Re优选为20nm或更低，更优选地10nm或更低。应当指出的是，平面内延迟Re是利用590nm波长的光在23℃下测量的平面内延迟值。平面内延迟Re由等式“Re＝(nx-ny)×t”表示。此处，nx表示在光学部件的平面内折射率成为最大值的方向(即，慢轴方向)上的折射率，ny表示平面内在与慢轴垂直的方向上的折射率(即，快轴方向)，t表示在光学部件的厚度(nm)。
另外，基本部31的光弹性系数优选为-10×10-13m2/N至10×10-13m2/N，更优选-5×10-13m2/N至5×10-13m2/N，还更优选-3×10-13m2/N至3×10-13m2/N。
E.延迟层
光学部件100还可以根据需要在任何适当的位置(未示出)具有任意适当的延迟层。可以根据例如液晶单元的驱动模式和期望特性来适当选择布置延迟层的位置、层的数目、各层的双折射(折射率椭球)等。延迟层还可以根据需要用作偏光器的保护层。下面描述可应用于本发明的光学部件的延迟层的典型示例。
例如，在将光学部件用在IPS模式的液晶显示装置中的情况下，光学部件可以在偏光板10的与低折射率层20相对的一侧具有满足关系nx1＞ny1＞nz1的第一延迟层。在此情况下，光学部件还可以在第一延迟层外部(与偏光板10相对的一侧)具有满足关系nz2＞nx2＞ny2的第二延迟层。第二延迟层可以是满足关系nz2＞nx2＝ny2的所谓正C板。第一延迟层的慢轴和第二延迟层的慢轴可以彼此垂直或平行。考虑到光学部件的视场角和制作率，所述轴优选彼此平行。
第一延迟层的平面内延迟Re1优选为60nm至140nm。第一延迟层的Nz系数Nz1优选为1.1至1.7。第2延迟层的平面内延迟Re2优选为10nm至70nm。第2延迟层的厚度方向延迟Rth2优选为-120nm到-40nm。平面内延迟Re如前述所定义。厚度方向延迟Rth由等式“Rth＝{(nx+ny)/2-nz}×d”表示。Nz系数由等式“Nz＝(nx-nz)/(nx-ny)”表示。在这里，nx和ny如前述定义。nz表示光学部件(在此，第一延迟层或第二延迟层)的厚度方向上的折射率。应注意，后缀“1”和“2”分别表示第一延迟层和第二延迟层。
备选地，第一延迟层可以是满足关系nx1＞nz1＞ny1的延迟层。在这种情况下，第二延迟层优选为满足关系nx2＝ny2＞nz2的所谓负C板。应注意，例如本文使用的表达式“nx＝ny”不仅包含了nx和ny彼此严格相等的情况，还包含了nx和ny彼此基本相等的情况。如本文所用的短语“基本上等于”的含义还包含了以下情况：nx与ny彼此不同到一定的程度，以至于这种不同在实际使用中不影响液晶显示装置的整体光学特性。因此，在本实施例中负C板包含了板具有双轴性的情况。
此外，例如，在将光学部件用在VA模式的液晶显示装置中的情况下，光学部件可以用作圆偏光板。具体地，光学部件可以在偏光板10的与低折射率层20相对的一侧具有作为λ/4板的第一延迟层。在这种情况下，偏光器的吸收轴与第一延迟层的慢轴之间形成的角优选为大致45°或大致135°。此外，在这种情况下，液晶显示装置优选地包括延迟层，所述延迟层用作液晶单元和观看侧偏光板之间的λ/4板。光学部件还可以在偏光器与第一延迟层之间具有满足关系nz2＞nx2＞ny2的第二延迟层。此外，当液晶单元的延迟波长色散值(Recell[450]/Recell[550])由αcell表示并且第一延迟层的延迟波长色散值(Re1[450]/Re1[550])由α1表示时，比值α1/αcell优选为0.95至1.02。另外，第一延迟层的Nz系数优选满足关系1.1＜Nz1≤2.4，并且第二延迟层的Nz系数优选满足关系-2≤Nz2≤-0.1。
此外，例如，当光学部件被用在VA模式的液晶显示装置中时，光学部件可以用作一个线性偏光板。具体地，光学部件可以在偏光板10的与光漫射层20相对的一侧具有满足关系nx1＞ny1＞nz1的第一延迟层。第一延迟层的平面内延迟Re1优选为20nm至200nm，更优选为30nm至150nm，再更优选为40nm至100nm。第一延迟层的的厚度方向延迟Rth1优选为100nm至800nm，更优选为100nm至500nm，再更优选为150nm至300nm。第一延迟层的Nz系数优选为1.3至8.0。
E.偏光板装置
本发明的光学部件可以典型地用作设置在液晶显示装置的与其观看侧相对的一侧的偏光板(下文中有时也称为“背面侧偏光板”)。在这种情况下，可以提供一种偏光板装置，包括背面侧偏光板和观看侧偏光板。可以采用任何适当的偏光板作为观看侧偏光板。观看侧偏光板典型地包括偏光器(如吸收式偏光器)和布置在所述偏光器的至少一侧的保护层。在部分B中描述的偏光器和保护层可以用作偏光器和保护层。观看侧偏光板还可以根据需要具有任何适当的光学功能层(例如，延迟层、硬涂层、防眩层或者防反射层)。偏光板装置被布置在液晶单元的每一侧，使得观看侧偏光板的(偏光器的)吸收轴和背面侧偏光板的(偏光器的)吸收轴可以彼此基本垂直或平行。
G.液晶显示装置
图3是根据本发明一个实施例的液晶显示装置的示意截面图。液晶显示装置500包括：液晶单元200，布置在液晶单元200的观看侧的观看侧偏光板110，布置在液晶单元200的与观看侧相对的一侧、作为背面侧偏光板的本发明的光学部件100，以及布置在光学部件100的与液晶单元200相对的一侧的背光单元300。光学部件100如部分A到E所述。观看侧偏光板如部件F所述。在示出的示例中，观看侧偏光板110包括偏光器11、布置在偏光器的一侧的保护层12、以及布置在偏光板11的另一侧的保护层13。观看侧偏光板110和光学部件(背面侧偏光板)100布置为使它们的吸收轴可基本垂直或相互平行。背光单元300可以使用任意合适的结构。例如，背光单元300可具有边缘光式(edge light)系统或者直下式(direct)系统。当使用直下式系统时，背光单元300包括，例如，光源、反射膜、漫射板(均未示出)。当使用边缘光式系统时，背光单元300还可包括导光板和光反射器(均未示出)。
液晶单元200包括一对基板210和210’和作为夹在基板之间的显示介质的液晶层200。在一般的配置中，在基板对之中的一个基板210’上，设置有颜色过滤器(color filter)和黑基体(black matrix)，并且在基板对之中的另一个基板210上，设置有用于控制液晶的光电属性的开关单元、用于向开关单元发出门信号的扫描线并向其发出源信号的信号线、以及像素电极和反电极(counter electrode)。上述基板210和210’之间的间隔(单元空隙)可以通过垫块(spacer)等来控制。在上述基板210和210’与液晶层220接触的侧面上，可以设置例如由聚酰亚胺制成的取向膜。
在一个实施例中，液晶层220包括在不存在电场的状态中取向为相同取向的液晶分子。如上所述的液晶层(结果上看，液晶单元)呈现出nx＞ny＝nz的三维折射率。注意，在本说明书中，ny＝nz不仅包括ny和nz完全相同的情形，还包括ny和nz基本相同的情形。
作为使用呈现上述三维折射率的液晶层的驱动模式的示例，给出平面内开关模式(in-plane switching(IPS))、边缘场开关(fringe fieldswitching(FFS))模式等。在上述IPS模式中，通过使用电控双折射(ECB)效应，在不存在电场的状态中取向为相同取向液晶分子能够对例如电场(也称为水平电场)进行响应，所述电场由反电极和像素电极生成，每个电极由金属形成且平行于基板。具体来说，例如，如在Techno Times Co.，Ltd.发行的″Monthly Display，July″pp.83-88(1997)以及The JapaneseLiquid Crystal Society发行的″Ekisho vol.2，No.4″pp.303-316(1998)所述，当使没有施加电场时的液晶单元的取消方向能够与一侧上的偏光器的吸收轴彼此一致并且上和下偏光板布置为彼此垂直时，常暗模式在不存在电场的状态中提供全黑显示。当电场存在时，液晶分子执行旋转操作，同时保持和基板平行，从而可以获得对应于旋转角度的透射率。注意，上述IPS模式包括超平面内开关(S-IPS)模式和高级超平面内开关(AS-IPS)模式，它们的每一个都使用了V形电极、Z形电极等。
在上述FFS模式中，通过使用电控双折射效应，在不存在电场的状态中取向为相同取向液晶分子能够对例如电场(也称为水平电场)进行响应，所述电场由反电极和像素电极生成，每个电极由透明导体形成且平行于基板。注意，FFS模式中的水平电场也称为边缘电场。通过设置反电极和像素电极之间的间隔，可以生成边缘电场，其中反电极和像素电极的每一个由比单元空隙窄的透明导体形成。具体来说，例如，如″SID(Society for Information Display)2001Digest，pp.484to 487″以及JP2002-031812 A所述，当使没有施加电场时的液晶单元的取消方向能够与一侧上的偏光器的吸收轴彼此一致并且上和下偏光板布置为彼此垂直时，常暗模式在不存在电场的状态中提供全黑显示。当电场存在时，液晶分子执行旋转操作，同时保持和基板平行，从而可以获得对应于旋转角度的透射率。注意，上述IPS模式包括高级边缘场开关(A-FFS)模式和超高边缘场开关(U-IPS)模式，它们的每一个都使用了V形电极、Z形电极等。
在使用在不存在电场的状态中取向为相同取向液晶分子的驱动模式(例如IPS模式、FFS模式)中，不存在斜灰度反转，并且其斜视角也更宽，因此，即使在使用本发明所使用的定向在正向的面光源时，也具有在斜向上优异的可视性的优点。
在另一个实施例中，液晶层220包括在不存在电场的状态中取向为相同取向液晶分子。如上所述的液晶层(作为结果，液晶单元)呈现出nz＞nx＝ny的三维折射率。作为使用在不存在电场的状态中取向为相同取向液晶分子的驱动模式，给出垂直取向(VA)模式。VA模式包括多域VA(MVA)模式。
图4A和4B是示出VA模式中液晶分子的取向状态的示意截面图。如图4A所示，在不施加电压时，VA模式中液晶分子取向为大致垂直于基板210和210’(法向)。这里，术语“大致垂直”还包括液晶分子的取向向量相对法向倾斜的情形，即，液晶分子具有斜角的情形。斜角优选为10°以下，优选5°以下，更优选1°以下。液晶分子具有上述范围内的斜角，以便液晶显示装置具有优异的对比度。此外，可以增强运动图像显示特性。例如，通过在形成垂直取向膜的基板之间布置具有负介电各向异性的相列液晶，可以实现上述大致垂直取向。在这种状态中，穿过光学部件100并进入液晶层220的线性偏振光的光沿着大致垂直取向的液晶分子的主轴的方向前进。在液晶分子的大致主轴方向上不产生双折射，因此，入射光在不改变其偏光方向的情况下前进，并被具有垂直于光学部件100的透射轴的观看侧偏光板110吸收。通过这种方式，在不施加电压时可以获得黑暗状态的显示(常暗模式)。如图4B所示，当在电极之间施加电压时，液晶分子的主轴取向为平行于基板表面。该状态中的液晶分子对穿过光学部件100并进入液晶层220的线性偏振光的光呈现双折射，并且响应于液晶分子的倾斜，改变入射光的偏光状态。
在施加所选择的最大电压时，穿过液晶层220的光将变为例如，偏振方向旋转90°的线性偏振光，因此，该光穿过观看侧偏光板100并获得明亮状态的显示。当再一次设置没有施加电压的状态时，可通过取向规力(alignment regulating force)使显示器回到黑暗状态的显示。此外，通过改变所施加的电压来控制液晶分子的倾斜，并且来自观看侧偏光板110的光透射强度发生改变，从而能够进行灰度显示。
示例
以下通过示例详细说明本发明，但是本发明不限于这些示例。示例中的测试和评估方法如下。此外，除非特别指出，示例中“份”和“％”是基于重量的单位。
(1)测量折射率和厚度的方法
通过执行使用偏振光椭圆测量仪(产品名：“Woollam M2000”，J.A.Woollam制造)的反射测量方法，确定折射率和厚度。
(2)从棱镜片到下偏光板的总厚度的评估
对于所得液晶显示装置的从棱镜片到其下偏光板的总厚度在500μm以下的情形，评估为○，并且对于总厚度超过500μm的情形，评估为×。
(3)液晶显示装置正向亮度
使液晶显示装置在其整个屏幕上执行白色显示，并使用锥光镜(AUTRONIC MELCHERS制造)测量其正向亮度(单位：cd/m2)。
(4)液晶显示装置的漫射照度
通过以下计算光漫射照度(illuminance)(单位：Lx)：以所选择的间隔将锥光镜(AUTRONIC MELCHERS制造)布置在液晶显示装置的上方；并且每隔1°测量所有方位角方向上的亮度L。
<示例1>
(制作用于第一延迟层的膜)
使用拉幅拉伸(tenter stretching)机，在158℃的温度下，对市售的主要成分为基于环状聚烯烃的聚合物的聚合物膜(Optes有限公司制造，商品名称“ZeonorFilm ZF14-130”(厚度为60μm，玻璃转变温度：136℃))进行其宽度方向上的固定端单轴拉伸，使得其膜宽度变为原始膜宽度的三倍大(侧向拉伸步骤)。所得到的膜是快轴在输送方向上的负双轴板(三维折射率：nx＞ny＞nz)。负双轴板具有118nm的平面内延迟以及1.16的Nz系数。
(制作用于第二延迟层的膜)
使用单螺杆挤压机和T型模具在270℃下，挤压苯乙烯-马来酸酐共聚物粒料树脂(Nova Chemicals Japan Ltd.制造，产品名称：″DYLARKD232″)，并使用冷却鼓将所得到的片状熔融树脂降温，得到厚度为100μm的膜。使用辊式拉伸机在130℃和1.5倍的拉伸比下，对该膜进行输送方向上的自由端单轴拉伸，以得到快轴在输送方向上的延迟膜(纵向拉伸步骤)。使用拉幅拉伸机，在135℃的温度下，对所得到膜进行其宽度方向上的固定端单轴拉伸，使得其膜宽度变为纵向拉伸后的膜宽度的1.2倍大，从而获得厚度为50μm的双轴拉伸膜(侧向拉伸步骤)。所得到的膜是在输送方向上具有快轴的正双轴板(三维折射率：nz＞nx＞ny)。正双轴板具有20nm的平面内延迟以及-80nm的厚度方向延迟Rth。
(制作具有延迟层的偏光板)
在浸入水约1分钟的同时，对包含聚乙烯醇作为主要成分的聚合物膜(KURARAY CO.，LTD.，制造，商品名称“9P75R(厚度：75μm，平均聚合度：2400，皂化度：99.9mol％)”)进行其输送方向上的1.2倍的拉伸。此后，在将其浸入到碘浓度为0.3wt％的水溶液中1分钟进行染色的同时，在输送方向上，以完全没有被拉伸的膜(原始膜)的3倍比率拉伸所述膜。然后，在将其浸入到硼酸浓度为4wt％且碘化钾浓度为5wt％的水溶液中的同时，在输送方向上，以相对完全原始长度的6倍比率进一步拉伸经拉伸的膜。将所得到的在70℃下干燥2分钟，获得偏光器。
与此同时，在三乙酰纤维素(TAC)膜(KONICA MINOLTA，INC.，制造，产品名称“KC4UYW”，厚度：40μm)的一个表面上涂敷包含氧化铝胶体的粘合剂，并将得到物层叠在上文通过辊到辊处理所获得偏光器的一个表面上，以使得偏光器和膜的输送方向相互平行。应当注意的是，通过以下来制备包含氧化铝胶体的粘合剂：在纯水中溶解50重量份的羟甲基蜜胺和100重量份的具有乙酰乙酰基基团(平均聚合度：1200，皂化度：98.5mol％，乙酰乙酰基度：5mol％)的聚乙烯醇基树脂，制备固态浓度3.7wt％的水溶液；在100重量份的所得到的水溶液中，加入18重量份的包含正电荷氧化铝胶体(平均颗粒直径15nm)、固态含量为10wt％的水溶液。接着，通过辊到辊处理，在偏光器的与TAC膜相对的一侧上，层叠涂敷有含氧化铝胶体粘合剂的第一延迟层的膜，使得它们的输送方向相互平行。此后，在55℃下干燥层叠6分钟。干燥后，通过辊到辊处理的丙烯酸压敏粘合剂(厚度：5μm)，在层叠的第一延迟层的表面上，层叠第二延迟层的膜，使得它们的输送方向相互平行。因而，获得具有延迟层的偏光板(第二延迟层/第一延迟层/偏光器/TAC膜)。
(棱镜片)
拆解商用笔记本个人电脑(Sony公司制造，商品名称：“VAIO TypeS”)，移除其背光侧上的棱镜片，并用乙酸乙酯移除位于表面的与其棱镜片部分相对一侧上的漫射层。因而，制备出没有任何漫射层的棱镜片，作为本示例的棱镜片。
(低折射率层)
将如下获得的层用作低折射率层：在棱镜片的与棱镜部相对的一侧的表面上涂上涂液，该涂液通过将平均直径约40nm的中空球形硅颗粒分散在作为溶剂的甲基异丁基酮(MIBK)(JGC Catalysts and ChemicalsLtd.，制造，商品名称：“THRULYA 4320”)中而制备；以及在80℃下干燥该液体1分钟。针对层的厚度和折射率，评估该层。因此，厚度是400nm且折射率是1.19。
(制作光学部件)
通过丙烯酸压敏粘合剂，将上文中获得的具有延迟层的偏光板和具有上文中获得的“低折射率层/棱镜片”结构的层叠相互接合。因此，获得了这种具有“偏光板/低折射率层/棱镜片”结构的光学部件，如图1所示。应当注意的是，偏光板和层叠一体化，棱镜片的每一个单元棱镜的脊线方向和偏光板的透射轴相互平行。因此，执行该一体化，使得棱镜片的每一个单元棱镜的脊线方向和偏光板的吸收轴相互垂直。在具有这种布置关系的光学部件中，低折射率层的厚度为400nm。
(制造使用本发明的液晶显示装置)
从IPS模式的液晶显示装置(Apple Inc.制造，商品名称：“iPad2”)中取出液晶显示面板，从液晶显示面板中移除光学部件(例如偏光板)，取出液晶单元。清洁液晶单元的两面(每个玻璃基板的外侧)备用。在液晶单元的的上侧(观看侧)粘贴商用偏光板(Nitto Denko Corporation制造，产品名：“CVT1764FCUHC”)。此外，为了改善佩戴偏光太阳镜时观看液晶显示装置的可视性，在偏光板上粘贴λ/4板(KanekaCorporation制造，商品名称：“UTZ film#140”)，使得其慢轴相对偏光板的吸收轴形成45°的角。此外，通过丙烯酸压敏粘合剂，在液晶单元的下侧(背面侧)粘贴在上文中获得的作为下侧(背面侧)偏光板的光学部件。因而，获得液晶显示面板。这时，执行粘贴，使得各偏光板的投射轴相互垂直。
与此同时，使用从商用笔记本个人电脑(Sony Corporation制造，商品名称：“VAIO Type S”)中移除的背光单元作为背光单元。在上文中获得的液晶显示面板中组入背光单元，制作如图3所示的液晶显示装置。
<示例2>
通过与示例1相同的方式，制作使用本发明光学部件的液晶显示装置，不同之处是，光学部件被制作为使得低折射率层的厚度变为800nm。
<示例3>
通过与示例1相同的方式，制作使用光学部件的液晶显示装置，不同之处是，通过以下方式获得低折射率层。即，利用回弹现象，在棱镜片与棱镜部相对的一侧的表面上制作气凝胶层，并且使用该层作为低折射率层。根据日本专利申请公开2006-011175的示例1中说明的过程，制作气凝胶层。
<示例4>
通过与示例1相同的方式，制作使用光学部件的液晶显示装置，不同之处是，通过以下方式获得低折射率层。即，使用通过在棱镜片的与棱镜部相对的一侧的表面上涂敷其中分散有针状氧化硅颗粒而非示例1中使用的中空氧化硅颗粒的材料而获得的多孔层，作为低折射率层。
<示例5>
通过与示例1相同的方式，制作使用光学部件的液晶显示装置，不同之处是，通过以下方式获得低折射率层。通过使用光学部件，制作液晶显示装置。即，在棱镜片的与棱镜部相对的一侧的表面上形成低折射率层，如下所述。在2.2克的二甲基亚砜(DMSO)中溶解0.95克作为硅化合物的前体物(precursor)的甲基三甲氧基硅烷(MTMS)，得到混合液体，在混合液体中加入0.5克的0.01mol/L的草酸水溶液，并且，室温下搅拌该混合物30分钟，以水解MTMS。从而，制备三(羟基)甲基硅烷。此后，在5.5克的DMSO中加入0.38克浓度为28％的氨水和0.2克的纯水。此后，再将经水解处理的混合液体添加到混合物中，并在室温下搅拌15分钟，以使三(羟基)甲基硅烷凝胶化。因而，获得凝胶化的硅化合物。在40℃下的进行20小时的保温处理，对经凝胶化处理的混合液体进行老化处理。然后，使用刮刀将经老化处理的凝胶硅化合物粉碎为颗粒，每一个颗粒的大小从几毫米到几厘米。在颗粒中加入40克异丙醇(IPA)，并轻微地搅拌混合物。此后，将混合物室温下静止6小时，析干(decant)凝胶中的溶剂和催化剂。相同的析干过程重复3次以完成溶剂置换。然后，对混合液体中的凝胶硅化合物进行粉碎处理。在粉碎处理中，在5em3的螺栓瓶(screw bottle)中称重1.18克的凝胶和1.14克的IPA，然后在50W和20kHz的条件下用均化器(商品名称：“UH-50”，SMTCorporation制造)粉碎2分钟。通过粉碎处理，粉碎了混合液体中的凝胶硅化合物，因此，混合液体变为粉碎化产品的溶胶液。确认对混合液体中粉碎化产品的颗粒尺寸差异进行表示的平均体积颗粒直径。因此，平均体积颗粒直径从0.5μm到0.7μm。此外，制备0.3wt％的KOH水溶液，并将0.02克的KOH加入到0.5克的溶胶液以制备涂液。在棱镜片与棱镜部相对的一侧的表面上覆盖涂液，并在80℃下干燥该液体1分钟，将所获得的层用作低折射率层。针对其厚度和折射率，评估该层。因此，厚度是1000nm，并且折射率是1.07。
<对比示例1>
通过与示例1相同的方式，制作使用光学部件的液晶显示装置，不同之处是，通过丙烯酸压敏粘合剂，使具有延迟层的偏光板和反向棱镜片相互接合。
<对比示例2>
通过与示例1相同的方式，制作使用光学部件的液晶显示装置，不同之处是，在具有延迟层的偏光板和反向棱镜片之间的空隙中涂敷作为低折射率层涂剂的氟混合丙烯酸硬涂层(DAIKIN INDUSTRIES，LTD.，制作，商品名称：“AR110”)，并在80℃下干燥1分钟，然后用300mJ的紫外光照射经干燥的产品，以提供低折射率层。
<对比示例3>
通过与示例1相同的方式，制造使用光学部件的液晶显示装置，不同之处是，通过以下方式获得低折射率层。即，通过以下方式制造涂膜：在棱镜片与棱镜部分相对的一侧的表面上涂上混合液体，该混合液体通过加入25克季戊四醇三丙烯酸酯(Osaka Organic Chemical Industry Ltd.，制造，商品名：“VISCOAT#300”，折射率：1.52)、375克涂布液(商品名：“IRGACURE 907”)、5克光聚合引发剂(BASF制造，商品名：“IRGACURE 907”)而获得；在80℃下干燥液体1分钟；然后，用300mJ的紫外光照射经干燥的产品。该涂膜的折射率为1.34，且厚度为1000nm。
<对比示例4>
通过与示例1相同的方式，制作棱镜片被布置为单独个体的液晶显示装置，不同之处是，将反向棱镜片并入背光单元中，并且提供所得到的结构作为与具有延迟层的偏光板分离的部件。
对示例和对比示例的每一个中获得的液晶显示装置进行(1)到(4)的评估。表1和表2示出了结果。应当注意，表2中的正向亮度比和扩展照度比分别表示在对比示例1的正向亮度和扩展照度定义为100％时的比。
表1
表2
从表1和表2可以清楚看出，在使用通过将偏光板和棱镜片一体化为背面侧偏光板而获得的光学部件的每一个液晶显示装置中，相较于使用相关技术光学部件的情况，使用本发明示例中任一个的光学部件作为背面侧偏光板的液晶显示装置可以获得更高的亮度。此外，使用本发明示例中任一个的光学部件作为背面侧偏光板的液晶显示装置具有优异的机械强度，因为导光板不会受到棱镜片和导光板之间的摩擦所带来的损坏，这与偏光板和棱镜片分离布置而使用的情形不同。此外，可以降低液晶显示装置的总厚度。
本发明的光学部件适用于液晶显示装置的背面侧偏光板。使用这种光学部件的液晶显示装置可用于各种应用，例如，包括个人数字助理、小区电话、手表、数字相机和便携式游戏机的便携式设备，包括个人计算机监视器、笔记本型个人计算机和复印机的OA设备，包括视频相机、液晶电视机和微波炉的家用电器，包括倒车监视器、车辆导航系统的监视器和车载音频的车载设备，包括商铺监视器的展览设备，包括监控监视器的安全设备，以及包括护理监视器和医疗监视器的护理/医疗显示器。
本发明的光学部件包括偏光板、具有选择的折射率的低折射率层、以及棱镜片，因此可以实现提供足够的亮度的液晶显示装置。此外，偏光板和棱镜片一体化，因而本发明的光学部件可以实现具有优异机械强度的液晶显示装置。
众多其他修改对本领域技术人员来说是明显且容易实现的，且不脱离本发明的范围和精神。因此，应当理解，随附权利要求的范围不应受到说明书细节的限制，而应广泛地解释。

Claims (7)

1.一种光学部件，所述光学部件包括：
偏光板；
低折射率层；以及
棱镜片，
其中所述低折射率层的折射率n满足关系1＜n≤1.25。
2.根据权利要求1所述的光学部件，其中所述低折射率层的所述折射率n以及所述低折射率层的厚度满足由下式(1)和(2)之一表示的关系，其中所述厚度d的单位为纳米：
1＜n≤1.20且300≤d   (1)，
1.20＜n≤1.25且500≤d   (2)。
3.根据权利要求1所述的光学部件，其中所述棱镜片包括：多个柱形单元棱镜的阵列，所述柱形单元棱镜向与所述低折射率层相对的一侧凸起。
4.根据权利要求1所述的光学部件，其中所述偏光板和所述低折射率层通过压敏粘合剂直接层叠在一起。
5.根据权利要求1所述的光学部件，其中所述光学部件依次包括：所述偏光板、所述低折射率层、以及所述棱镜片。
6.一种偏光板装置，所述偏光板装置包括：
根据权利要求1所述的光学部件，所述光学部件将被用作背面侧偏光板；以及
观看侧偏光板。
7.一种液晶显示装置，所述液晶显示装置包括：
液晶单元；
偏光板，所述偏光板被布置在所述液晶单元的观看侧；以及
根据权利要求1所述的光学部件，所述光学部件被布置在所述液晶显示单元的与所述观看侧相对的一侧。
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107797329A (zh) * 2016-09-02 2018-03-13 日东电工株式会社 光学构件
CN109477931A (zh) * 2016-07-01 2019-03-15 大日本印刷株式会社 光学层叠体和显示装置
CN110199223A (zh) * 2017-01-31 2019-09-03 日东电工株式会社 导光板式液晶显示器用光学片、导光板式液晶显示器用背光单元、以及导光板式液晶显示器
CN110234720A (zh) * 2017-01-31 2019-09-13 日东电工株式会社 含低折射率层的粘合粘接片、含低折射率层的粘合粘接片的制造方法、及光学器件
WO2020062603A1 (zh) * 2018-09-30 2020-04-02 惠科股份有限公司 偏光结构及显示装置
CN111373290A (zh) * 2018-01-31 2020-07-03 依视路国际公司 相变光学装置
CN111656085A (zh) * 2018-01-26 2020-09-11 日东电工株式会社 Led照明器具用膜、led照明器具
CN111724697A (zh) * 2020-05-18 2020-09-29 明基材料有限公司 电致发光显示器
CN113614586A (zh) * 2019-03-27 2021-11-05 株式会社Lg化学 光学装置

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6713760B2 (ja) * 2015-12-03 2020-06-24 日東電工株式会社 ゲルの製造方法、空隙構造フィルム製造用塗料の製造方法、および空隙構造フィルムの製造方法
WO2017170019A1 (ja) * 2016-03-31 2017-10-05 住友化学株式会社 偏光板のセット及びそれを用いたｉｐｓモード液晶表示装置
JP6809824B2 (ja) 2016-07-04 2021-01-06 日東電工株式会社 光学積層体の製造方法、および光学積層体中間体
WO2018142813A1 (ja) * 2017-01-31 2018-08-09 日東電工株式会社 低屈折率層含有粘接着シート、低屈折率層含有粘接着シートの製造方法、および光学デバイス
JP2019128430A (ja) * 2018-01-24 2019-08-01 日東電工株式会社 液晶表示装置ならびに該液晶表示装置に用いられる光学部材および光学部材のセット
WO2021193895A1 (ja) * 2020-03-27 2021-09-30 日東電工株式会社 光学部材ならびに該光学部材を用いたバックライトユニットおよび画像表示装置
CN113400181B (zh) * 2021-08-19 2022-03-18 江苏沪玖电力材料有限公司 一种窨井盖生产用表面抛光处理装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030210367A1 (en) * 2002-05-07 2003-11-13 Nitto Denko Corporation Reflection-type liquid-crystal display, and optical film
JP2006106592A (ja) * 2004-10-08 2006-04-20 Mitsubishi Rayon Co Ltd 偏光変換分離素子及びその製造方法並びにこの偏光変換分離素子を用いた面光源装置
CN101762907A (zh) * 2008-12-25 2010-06-30 株式会社日立显示器 液晶显示装置
CN102030483A (zh) * 2010-10-29 2011-04-27 浙江大学 由纳米聚合物中空粒子组成的多孔防反射薄膜的制备方法
CN102171603A (zh) * 2008-10-24 2011-08-31 夏普株式会社 液晶显示装置
TW201250303A (en) * 2011-06-09 2012-12-16 Chimei Innolux Corp Optical sheet and method for manufacturing the same and liquid crystal display device using the same

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11295714A (ja) * 1998-04-08 1999-10-29 Enplas Corp 液晶表示パネル、液晶表示装置及びシート部材
JP4570228B2 (ja) * 2000-10-11 2010-10-27 日東電工株式会社 ガラス基板及び液晶表示装置
JP4800363B2 (ja) * 2008-09-26 2011-10-26 日東電工株式会社 光学部材貼り合わせ用粘着シート
JP2013508781A (ja) * 2009-10-24 2013-03-07 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 高い軸外反射率を有する浸漬した反射偏光子
JP2012032454A (ja) * 2010-07-28 2012-02-16 Fujifilm Corp 赤外線反射膜

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030210367A1 (en) * 2002-05-07 2003-11-13 Nitto Denko Corporation Reflection-type liquid-crystal display, and optical film
JP2006106592A (ja) * 2004-10-08 2006-04-20 Mitsubishi Rayon Co Ltd 偏光変換分離素子及びその製造方法並びにこの偏光変換分離素子を用いた面光源装置
CN102171603A (zh) * 2008-10-24 2011-08-31 夏普株式会社 液晶显示装置
CN101762907A (zh) * 2008-12-25 2010-06-30 株式会社日立显示器 液晶显示装置
CN102030483A (zh) * 2010-10-29 2011-04-27 浙江大学 由纳米聚合物中空粒子组成的多孔防反射薄膜的制备方法
TW201250303A (en) * 2011-06-09 2012-12-16 Chimei Innolux Corp Optical sheet and method for manufacturing the same and liquid crystal display device using the same

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109477931A (zh) * 2016-07-01 2019-03-15 大日本印刷株式会社 光学层叠体和显示装置
CN109477931B (zh) * 2016-07-01 2019-11-05 大日本印刷株式会社 光学层叠体和显示装置
CN107797329A (zh) * 2016-09-02 2018-03-13 日东电工株式会社 光学构件
CN110199223A (zh) * 2017-01-31 2019-09-03 日东电工株式会社 导光板式液晶显示器用光学片、导光板式液晶显示器用背光单元、以及导光板式液晶显示器
CN110234720A (zh) * 2017-01-31 2019-09-13 日东电工株式会社 含低折射率层的粘合粘接片、含低折射率层的粘合粘接片的制造方法、及光学器件
US11402569B2 (en) 2017-01-31 2022-08-02 Nitto Denko Corporation Optical sheet for light guide plate type liquid crystal display, backlight unit for light guide plate type liquid crystal display, and light guide plate type liquid crystal display
US20200348462A1 (en) * 2018-01-26 2020-11-05 Nitto Denko Corporation Film for led lighting equipment, and led lighting equipment
CN111656085A (zh) * 2018-01-26 2020-09-11 日东电工株式会社 Led照明器具用膜、led照明器具
CN115325511A (zh) * 2018-01-26 2022-11-11 日东电工株式会社 Led照明器具用膜、led照明器具
TWI825064B (zh) * 2018-01-26 2023-12-11 日商日東電工股份有限公司 Led照明器具用薄膜、led照明器具
CN111373290A (zh) * 2018-01-31 2020-07-03 依视路国际公司 相变光学装置
WO2020062603A1 (zh) * 2018-09-30 2020-04-02 惠科股份有限公司 偏光结构及显示装置
CN113614586A (zh) * 2019-03-27 2021-11-05 株式会社Lg化学 光学装置
CN113614586B (zh) * 2019-03-27 2023-09-15 株式会社Lg化学 光学装置
CN111724697A (zh) * 2020-05-18 2020-09-29 明基材料有限公司 电致发光显示器

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