TW201543117A - 光學構件、偏光板之套件及液晶顯示裝置 - Google Patents

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Kozo Nakamura
Kazuki Uwada
Hiromoto Haruta
Takehito Fuchida
Hiroyuki Takemoto
Nao Murakami
Daisuke Hattori
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Nitto Denko Corp
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Abstract

本發明提供一種光學構件，其能夠實現機械強度優異、且抑制了色移之液晶顯示裝置。本發明之光學構件包括：偏光板、反射型偏光元件、低折射率層、及稜鏡片，且低折射率層之折射率n滿足1<n□1.31之關係。代表性情況下，低折射率層之折射率n與厚度d(nm)滿足下述式(1)或(2)所表示之關係。 □□

Description

光學構件、偏光板之套件及液晶顯示裝置
本發明係關於一種光學構件、偏光板之套件及液晶顯示裝置。更具體而言，本發明係關於包括偏光板、反射型偏光元件、具有特定折射率之低折射率層、及稜鏡片之光學構件，以及使用該光學構件之偏光板之套件及液晶顯示裝置。
近年來，作為顯示器，使用面光源裝置之液晶顯示裝置已非常普遍。例如，於具備邊緣照明型面光源裝置之液晶顯示裝置中，自光源出射之光入射至導光板，並於導光板之出光面(液晶單元側面)及背面反覆全反射而傳播。傳播通過導光板內之光之一部分係經設置於導光板之背面等之光散射體等改變其行進方向而自出光面出射至導光板外。自導光板之出光面出射之光被擴散片、稜鏡片、亮度增強膜等各種光學片擴散、聚光，然後入射至於液晶單元之兩側配置有偏光板之液晶顯示面板。液晶單元之液晶層之液晶分子係按像素來驅動，控制入射光之透射及吸收。結果，圖像得以顯示。
代表性情況下，上述稜鏡片被嵌入面光源裝置之殼體中，靠近導光板之出光面而設置。於上述使用面光源裝置之液晶顯示裝置中，於設置稜鏡片時、或者於實際使用環境下，該稜鏡片與導光板摩擦，而有時導光板被劃傷。為了解決上述問題，提出有將稜鏡片與光源側 偏光板一體化之技術(專利文獻1)。然而，於使用上述稜鏡片一體化之偏光板的液晶顯示裝置，存在斜方向之色相發生變化(即，發生色移)之問題。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開平11-295714號公報
本發明係為了解決上述先前之課題而完成者，其目的在於提供一種能夠實現機械強度優異、且抑制了色移之液晶顯示裝置的光學構件。
本發明之光學構件包括偏光板、反射型偏光元件、低折射率層、及稜鏡片，且該低折射率層之折射率n滿足1<n1.31之關係。
於本發明之一實施形態中，上述低折射率層之折射率n及厚度d(nm)滿足下述式(1)或(2)所表示之關係。
於本發明之一實施形態中，上述稜鏡片係由與上述低折射率層相反側之凸起之柱狀單元稜鏡複數個排列而構成。
於本發明之一實施形態中，上述光學構件依序包括：上述偏光板、上述反射型偏光元件、上述低折射率層、及上述稜鏡片。
於本發明之一實施形態中，上述光學構件於上述偏光板與上述反射型偏光元件之間包括光擴散層。
於本發明之一實施形態中，上述光擴散層包含光擴散黏著劑。
根據本發明之另一態樣，提供一種偏光板之套件。該偏光板之 套件包括：被用作背面側偏光板之上述光學構件、及視認側偏光板。
根據本發明之又一態樣，提供一種液晶顯示裝置。該液晶顯示裝置具有：液晶單元，配置於該液晶單元之視認側之偏光板，及配置於該液晶單元之與視認側相反側之上述光學構件。
本發明之光學構件藉由包括偏光板、反射型偏光元件、具有特定折射率之低折射率層、及稜鏡片，而可實現色移受到抑制之液晶顯示裝置。進而，藉由將偏光板與稜鏡片一體化，而本發明之光學構件可實現機械強度優異之液晶顯示裝置。
10‧‧‧偏光板
11‧‧‧偏光元件
12‧‧‧保護層
13‧‧‧保護層
20‧‧‧光擴散層
30‧‧‧反射型偏光元件
40‧‧‧低折射率層
50‧‧‧稜鏡片
51‧‧‧基材部
52‧‧‧稜鏡部
53‧‧‧單元稜鏡
100‧‧‧光學構件
110‧‧‧視認側偏光板
200‧‧‧液晶單元
210‧‧‧基板
210'‧‧‧基板
220‧‧‧液晶層
300‧‧‧背光單元
500‧‧‧液晶顯示裝置
圖1係對本發明之一實施形態之光學構件進行說明之概略剖視圖。
圖2係可於本發明之光學構件中使用之反射型偏光元件之一例的概略立體圖。
圖3係圖1之光學構件之分解立體圖。
圖4係對本發明之一實施形態之液晶顯示裝置進行說明之概略剖視圖。
圖5(a)、(b)係對VA模式下液晶分子之配向狀態進行說明之概略剖視圖。
以下，參照圖式對本發明之實施形態進行說明，但本發明並不限定於該等實施形態。
A.光學構件之整體構成
圖1係對本發明之一實施形態之光學構件進行說明之概略剖視圖。光學構件100包括偏光板10、反射型偏光元件30、低折射率層40、及稜鏡片50。代表性情況下，光學構件100依序包括偏光板10、 反射型偏光元件30、低折射率層40、及稜鏡片50。根據需要，光學構件100亦可於偏光板10與反射型偏光元件30之間進而包括光擴散層20。代表性情況下，偏光板10具有偏光元件11、配置於偏光元件11一側之保護層12、及配置於偏光元件11另一側之保護層13。代表性情況下，稜鏡片50具有基材部51及稜鏡部52。如上所述將偏光板與稜鏡片一體化，藉此可排除稜鏡片與偏光板之間之空氣層，因此可有助於液晶顯示裝置之薄型化。液晶顯示裝置之薄型化拓寬了設計之選擇範圍，故而商業價值較高。進而，藉由排除空氣層，而可抑制空氣層與稜鏡片及/或偏光板之界面上不期望之反射或折射，因此可防止對液晶顯示裝置之顯示特性造成不利影響。此外，藉由將偏光板與稜鏡片一體化，而可避免由將稜鏡片安裝於面光源裝置(背光單元，實質上為導光板)時之摩擦而導致稜鏡片被劃傷，因此可獲得可防止由此種劃傷而引起之顯示混濁、且機械強度優異之液晶顯示裝置。
低折射率層之折射率n滿足1<n1.31之關係。折射率n較佳為1.25以下，更佳為1.20以下。於本發明中，藉由在反射型偏光元件與稜鏡片之間配置具有此種折射率之低折射率層，而可更確實地抑制液晶顯示裝置中之色移。其原因如下：發生全反射之角度因低折射率層之折射率而異，折射率n越小低折射率層之反射效率越高。結果，藉由將上述低折射率層以上述方式進行配置，而向極角方向傾斜之入射光之反射率提高，可更確實地抑制液晶顯示裝置中之色移。
於一實施形態中，低折射率層之折射率n與厚度d(nm)滿足下述式(1)或(2)所表示之關係。
藉由具有上述構成，而向極角方向傾斜之入射光之反射率提高，可更確實地抑制液晶顯示裝置中之色移。即，意味著，於折射率 n之值較小之情形時，即便厚度d較小，亦可於低折射率層獲得充分之反射效率。其原因在於，低折射率層之厚度d越大，低折射率層之反射效率越高。
作為低折射率層之厚度d，可採用可滿足上述式(1)或(2)所表示之關係之任意適當值。於低折射率層之折射率n為1<n1.20之情形時，厚度d例如為400nm以上，較佳為500nm以上，更佳為600nm以上。於低折射率層之折射率n為1.20<n1.30之情形時，厚度d例如為600nm以上，較佳為700nm以上，更佳為800nm以上。藉由低折射率層之厚度d為上述範圍內，而低折射率層對向極角方向傾斜之入射光之反射率進一步提高。結果，可更確實地抑制液晶顯示裝置中之色移。
本發明之一實施形態係為了解決以下新發現之問題而完成者：於將偏光板、反射型偏光元件及稜鏡片一體化而獲得之光學構件，相較於將偏光板與稜鏡片分開設置而使用之情形，液晶顯示裝置更容易發生色移。如上所述，藉由在反射型偏光元件與稜鏡片之間配置具有特定折射率之低折射率層，而可抑制稜鏡片與反射型偏光元件一體化而得之偏光板所特有之問題、即液晶顯示裝置之色移。上述於反射型偏光元件與稜鏡片之間配置低折射率層之技術意義如下：於將偏光板(反射型偏光元件)與稜鏡片分開配置而使用之先前構成中，根據斯涅耳定律而光發生折射，因此只有未達40°之光入射至反射型偏光元件。然而，於偏光片、反射型偏光元件、及稜鏡片一體化而不具有空氣界面之構成中，被稜鏡片彎曲之光自正面以各種角度向斜方向前進。即，於將光垂直進入面中之角度記為0°時，向極角方向傾斜40°以上(例如，40°至50°)之光進入反射型偏光元件中。反射型偏光元件對於垂直於面之方向之入射光於整個可見光區域進行反射。然而，反射偏光元件係折射率不同之多層膜，因此，向極角方向傾斜之光之光路長度有偏差而反射發生之條件改變，角度越傾斜，反射區域越向短 波長側移動，因此藍色側之光發生反射，但紅色側之光難以發生反射。因此，若將上述一體化之光學構件用作液晶顯示裝置之背面側偏光板，則向視認側出射之光之平衡被破壞，發生色移。然而，藉由於反射型偏光元件與稜鏡片之間配置上述低折射率層，而向極角方向傾斜之入射光於光進入反射型偏光元件之前被低折射率層全反射，因此可控制入射光之角度。結果，可抑制色移。
以下，詳細地說明光學構件之構成要素。
B.偏光板
代表性情況下，偏光板10具有偏光元件11、配置於偏光元件11一側之保護層12、及配置於偏光元件11另一側之保護層13。代表性情況下，偏光元件係吸收型偏光元件。
B-1.偏光元件
上述吸收型偏光元件於波長589nm之穿透率(亦稱作單體穿透率)較佳為41%以上，更佳為42%以上。再者，單體穿透率之理論上限為50%。又，偏光度較佳為99.5%至100%，更佳為99.9%至100%。只要為上述範圍，則於用於液晶顯示裝置時可更進一步提高正面方向之對比度。
上述單體穿透率及偏光度可利用分光光度計進行測定。作為上述偏光度之具體測定方法，係測定上述偏光元件之平行穿透率(H0)及正交穿透率(H90)，並根據式：偏光度(%)={(H0-H90)/(H0+H90)}1/2×100而求出。上述平行穿透率(H0)係使兩枚相同之偏光元件以吸收軸相互平行之方式重疊而製作的平行型積層偏光元件之穿透率之值。又，上述正交穿透率(H90)係使兩枚相同之偏光元件以吸收軸相互正交之方式重疊而製作的正交型積層偏光元件之穿透率之值。再者，該等穿透率係利用JIS Z 8701-1982之2度視野(C光源)進行視感度補正而獲得之Y值。
作為上述吸收型偏光元件，根據目的可採用任意合適之偏光元件。例如，可例舉：使聚乙烯醇系膜、部分縮甲醛化聚乙烯醇系膜、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物系部分皂化膜等親水性高分子膜吸附碘或二色性染料等二色性物質並進行單軸延伸而獲得者，聚乙烯醇之脫水處理物或聚氯乙烯之脫氯酸處理物等多烯系配向膜。又，亦可使用使包含美國專利5,523,863號等所揭示之二色性物質與液晶性化合物之液晶性組合物沿固定方向配向而得的賓-主型E型及O型偏光元件，使美國專利6,049,428號等所揭示之溶致性液晶沿固定方向配向而得的E型及O型偏光元件等。
上述偏光元件中，就具有較高偏光度之觀點而言，適合使用由含碘之聚乙烯醇(PVA)系膜形成之偏光元件。應用於偏光元件之聚乙烯醇系膜之材料使用聚乙烯醇或其衍生物。作為聚乙烯醇之衍生物，可例舉聚乙烯醇縮甲醛、聚乙烯醇縮乙醛等，此外可例舉：乙烯、丙烯等烯烴、丙烯酸、甲基丙烯酸、丁烯酸等不飽和羧酸、或其等之烷基酯、經丙烯醯胺等改性而得者。關於聚乙烯醇之聚合度，通常使用1000至10000左右、皂化度80mol%至100mol%左右者。
上述聚乙烯醇系膜(未延伸膜)係依據常法至少實施單軸延伸處理、碘染色處理。進而，可實施硼酸處理、碘離子處理。又，經實施上述處理之聚乙烯醇系膜(延伸膜)係依據常法經乾燥而成為偏光元件。
單軸延伸處理中之延伸方法並無特別限制，可採用濕式延伸法及乾式延伸法中之任一種。作為乾式延伸法之延伸方法，例如可例舉輥間延伸方法、加熱輥延伸方法、壓縮延伸方法等。延伸亦可分多階段進行。於上述延伸方法中，未延伸膜通常被設為加熱狀態。通常，未延伸膜使用30μm至150μm左右者。延伸膜之延伸倍率係根據目的可適當地設置，但延伸倍率(總延伸倍率)為約2倍至8倍，較佳為3倍 至6.5倍，更佳為3.5倍至6倍。延伸膜之厚度為5μm到40μm左右較合適。
碘染色處理係藉由將聚乙烯醇系膜浸漬於含碘及碘化鉀之碘溶液中而進行。碘溶液通常為碘水溶液，包含碘及作為溶解助劑之碘化鉀。碘濃度較佳為約0.01重量%至1重量%，更佳為0.02重量%至0.5重量%，碘化鉀濃度較佳為約0.01重量%至10重量%，更佳為0.02重量%至8重量%。
於碘染色處理中，碘溶液之溫度通常為約20℃至50℃，較佳為25℃至40℃。浸漬時間通常為約10秒至300秒、較佳為20秒至240秒之範圍。於碘染色處理中，藉由調整碘溶液之濃度、聚乙烯醇系膜於碘溶液中之浸漬溫度、浸漬時間等條件，而進行調整以使聚乙烯醇系膜中之碘含量及鉀含量成為期望之範圍。碘染色處理係可於單軸延伸處理之前、單軸延伸處理中、單軸延伸處理之後之任意階段進行。
硼酸處理係藉由將聚乙烯醇系膜浸漬於硼酸水溶液中而進行。硼酸水溶液中之硼酸濃度為約2重量%至15重量%，較佳為3重量%至10重量%。藉由碘化鉀可使硼酸水溶液中含有鉀離子及碘離子。硼酸水溶液中碘化鉀之濃度為約0.5重量%至10重量%，進而較佳為設為1重量%至8重量%。含碘化鉀之硼酸水溶液可獲得著色較少之偏光元件，即於可見光之大致全波長區域吸光度大致固定之所謂中性灰之偏光元件。
於碘離子處理中，例如，使用藉由碘化鉀等而含有碘離子之水溶液。碘化鉀濃度較佳為約0.5重量%至10重量%，進而設為1重量%至8重量%。於碘離子含浸處理中，水溶液之溫度通常為約15℃至60℃，較佳為25℃至40℃。浸漬時間通常為約1秒到120秒，較佳為3秒至90秒之範圍。碘離子處理之階段只要為乾燥步驟之前則並無特別限制。該處理亦可於後述之水洗後進行。
經實施上述處理之聚乙烯醇系膜(延伸膜)係依據常法被供至水洗步驟、乾燥步驟。
乾燥步驟可採用任意合適之乾燥方法，例如，自然乾燥、吹風乾燥、加熱乾燥等。例如，於加熱乾燥之情形時，乾燥溫度代表性情況下為20℃至80℃，較佳為25℃至70℃，乾燥時間較佳為約1分鐘至10分鐘。又，乾燥後之偏光元件之含水率較佳為10重量%至30重量%，更佳為12重量%至28重量%，進而較佳為16重量%至25重量%。若含水率過大，則於乾燥偏光板時，有偏光度隨著偏光元件之乾燥而減小之傾向。尤其於500nm以下之短波長區域中之正交穿透率增大，即，短波長之光洩漏，因此有黑顯示著色為藍色之傾向。相反，若偏光元件之含水率過小，則有發生容易產生局部凹凸缺陷(裂點缺陷)等問題之情形。
偏光板10代表性情況下以長條狀(例如，捲狀)提供而用於光學構件之製造。於一實施形態中，偏光元件於其長度方向具有吸收軸。此種偏光元件可藉由業界慣用之製作方法(例如，上述製作方法)而獲得。於另一實施形態中，偏光元件於其寬度方向具有吸收軸。若為此種偏光元件，則可利用所謂之捲對捲而與寬度方向具有反射軸之直線偏光分離型反射型偏光元件積層而製作本發明之光學構件，因此可大幅提高製造效率。
B-2.保護層
保護層係由可用作偏光板保護膜之任意合適之膜而形成。作為用作該膜之主成分之材料之具體例，可例舉：三乙醯纖維素(TAC)等纖維素系樹脂、或聚酯系、聚乙烯醇系、聚碳酸酯系、聚醯胺系、聚醯亞胺系、聚醚碸系、聚碸系、聚苯乙烯系、聚降冰片烯系、聚烯烴系、(甲基)丙烯酸系、乙酸酯系等之透明樹脂等。又，亦可例舉：(甲基)丙烯酸系、胺基甲酸酯系、(甲基)丙烯酸胺基甲酸酯系、環氧系、 聚矽氧系等熱硬化型樹脂或紫外線硬化型樹脂等。此外，例如，亦可例舉矽氧烷系聚合物等玻璃質系聚合物。又，亦可使用日本專利特開2001-343529號公報(WO01/37007)中記載之聚合物膜。作為該膜之材料，例如，可使用如下樹脂組合物：其含有於側鏈具有取代或非取代醯亞胺基之熱塑性樹脂、及於側鏈具有取代或非取代苯基及腈基之熱塑性樹脂；例如可例舉：具有包含異丁烯及N-甲基馬來醯亞胺之交替共聚物、及丙烯腈-苯乙烯共聚物之樹脂組合物。該聚合物膜例如可為上述樹脂組合物之擠出成形物。各保護層可相同亦可不同。
保護層之厚度較佳為10μm至100μm。保護層可經由接著層(具體而言，接著劑層、黏著劑層)積層於偏光元件，亦可密接(不經由接著層)而積層於偏光元件。接著劑層由任意合適之接著劑形成。作為接著劑，例如，可例舉以聚乙烯醇系樹脂作為主成分之水溶性接著劑。以聚乙烯醇系樹脂作為主成分之水溶性接著劑較佳為進而可包含金屬化合物膠體。金屬化合物膠體可為金屬化合物微粒分散於分散介質中者，可為由於微粒之同種電荷之相互排斥而靜電穩定而具有永久穩定性者。形成金屬化合物膠體之微粒之平均粒徑只要不對偏光特性等光學特性造成不利影響，則可為任意合適之值。較佳為1nm至100nm，更佳為1nm至50nm。其原因在於：可使微粒均勻分散於接著劑層中，可確保接著性且可抑制裂點。再者，所謂「裂點」，係指於偏光元件與保護層之界面上出現之局部凹凸缺陷。
C.光擴散層
如上所述，光擴散層20可根據需要來配置。光擴散層20可由光擴散元件形成，亦可由光擴散黏著劑形成。光擴散元件包括基質及分散於該基質中之光擴散性微粒。光擴散黏著劑之基質由黏著劑形成。
光擴散層之光擴散性能例如可由霧度值及/或光擴散半值角表示。光擴散層之霧度值較佳為50%至95%，更佳為60%至95%，進而 較佳為70%至95%。藉由將霧度值設置於上述範圍，可獲得期望之擴散性能，可良好地抑制水波紋之出現。光擴散層之光擴散半值角較佳為5°至50°，更佳為10°至30°。光擴散層之光擴散性能可藉由調整基質(於光擴散黏著劑之情形時，為黏著劑)之構成材料以及光擴散性微粒之構成材料、體積平均粒徑及調配量等而進行控制。
光擴散層之全光線穿透率較佳為75%以上，更佳為80%以上，進而較佳為85%以上。
光擴散層之厚度可根據構成及擴散性能等而適當地進行調整。例如，於光擴散層由光擴散元件形成之情形時，厚度較佳為5μm至200μm。又，例如，於光擴散層由光擴散黏著劑形成之情形時，厚度較佳為5μm至100μm。
如上所述，光擴散層可由光擴散元件形成，亦可由光擴散黏著劑形成。於光擴散層由光擴散元件形成之情形時，光擴散層包括基質及分散於該基質中之光擴散性微粒。基質例如由輻射線硬化性樹脂形成。作為輻射線，例如可例舉紫外線、可見光、紅外線、電子束。較佳為紫外線，因此，基質較佳為由紫外線硬化型樹脂形成。作為紫外線硬化型樹脂，例如可例舉丙烯酸系樹脂、脂肪族系(例如，聚烯烴)樹脂、胺基甲酸酯系樹脂。關於光擴散性微粒，如針對光擴散層由光擴散黏著劑形成之形態係如稍後所描述。
較佳為，光擴散層由光擴散黏著劑形成。藉由採用此種構成，無需於光擴散層由光擴散元件形成之情形時所需之接著層(接著劑層或黏著劑層)，因此，可有助於光學構件(最終為液晶顯示裝置)之薄型化，且排除接著層對液晶顯示裝置之顯示特性之不利影響。於此種情形時，光擴散層包含黏著劑及分散於該黏著劑中之光擴散性微粒。作為黏著劑，可使用任意合適之黏著劑。作為具體例，可例舉：橡膠系黏著劑、丙烯酸系黏著劑、聚矽氧系黏著劑、環氧系黏著劑、纖維素 系黏著劑等，較佳為丙烯酸系黏著劑。藉由使用丙烯酸系黏著劑，可獲得耐熱性及透明性優異之光擴散層。黏著劑可單獨使用一種，亦可將兩種以上組合而使用。
作為丙烯酸系黏著劑，可使用任意合適之黏著劑。丙烯酸系黏著劑之玻璃轉移溫度較佳為-60℃至-10℃，更佳為-55℃至-15℃。丙烯酸系黏著劑之重量平均分子量較佳為20萬至200萬，更佳為25萬至180萬。藉由使用具有此種特性之丙烯酸系黏著劑，可獲得合適之黏著性。丙烯酸系黏著劑之折射率較佳為1.40至1.65，更佳為1.45至1.60。
通常，上述丙烯酸系黏著劑係使提供黏著性之主單體、提供凝聚性之共聚單體、提供黏著性且含有形成交聯點之官能基之單體進行聚合而獲得。具有上述特性之丙烯酸系黏著劑可利用任意合適之方法進行合成，例如可參考大日本圖書股份有限公司發行之中前勝彥著之「接著、黏著之化學及應用」進行合成。
光擴散層中之黏著劑之含量較佳為50重量%至99.7重量%，更佳為52重量%至97重量%。
作為光擴散性微粒，可使用任意合適之微粒。作為具體例，可例舉無機微粒、高分子微粒等。光擴散性微粒較佳為高分子微粒。作為高分子微粒之材質，例如，可例舉：聚矽氧樹脂、甲基丙烯酸系樹脂(例如，聚甲基丙烯酸甲酯)、聚苯乙烯樹脂、聚胺基甲酸酯樹脂、三聚氰胺樹脂。該等樹脂具有對黏著劑之優異分散性及與黏著劑之合適之折射率差，因此可獲得擴散性能優異之光擴散層。較佳為，聚矽氧樹脂、聚甲基丙烯酸甲酯。光擴散性微粒之形狀例如可為真球狀、扁平狀、不定形。光擴散性微粒可單獨使用，亦可將兩種以上組合而使用。
光擴散性微粒之體積平均粒徑較佳為1μm至10μm，更佳為1.5 μm至6μm。藉由將體積平均粒徑設置於上述範圍，可獲得具有優異光擴散性能之光擴散層。體積平均粒徑例如可使用超離心式自動粒度分佈測定裝置進行測定。
光擴散性微粒之折射率較佳為1.30至1.70，更佳為1.40至1.65。
光擴散性微粒與基質(代表性情況下，輻射線硬化性樹脂或黏著劑)之折射率差之絕對值較佳為超過0且為0.2以下，更佳為超過0且為0.15以下，更佳為0.01至0.13。
光擴散層中之光擴散性微粒之含量較佳為0.3重量%至50重量%，更佳為3重量%至48重量%。藉由將光擴散性微粒之調配量設置於上述範圍，可獲得具有優異光擴散性能之光擴散層。
光擴散層可包含任意合適之添加劑。作為添加劑，例如可例舉抗靜電劑、抗氧化劑。
光擴散層20可經由任意合適之接著層(例如，接著劑層、黏著劑層：未圖示)而貼合於偏光板10。於光擴散層由光擴散黏著劑形成之情形時，可省略接著層。即，於此種情形時，偏光板10與反射型偏光元件30經由光擴散黏著劑而貼合。
D.反射型偏光元件
反射型偏光元件具有透過特定偏光狀態(偏光方向)之偏光、反射此外之偏光狀態之光的功能。反射型偏光元件可為直線偏光分離型，亦可為圓偏光分離型。以下，以直線偏光分離型之反射型偏光元件為例來進行說明。再者，作為圓偏光分離型之反射型偏光元件，例如可例舉將膽固醇狀液晶固定化而得之膜與λ/4板之積層體。
圖2係反射型偏光元件之一例之概略立體圖。反射型偏光元件係具有雙折射性之層A與實質上不具有雙折射性之層B交替積層而獲得之多層積層體。例如，此種多層積層體之層之總數可為50至1000。於圖示例中，A層之x軸方向之折射率nx大於y軸方向之折射率ny，B層 之x軸方向之折射率nx與y軸方向之折射率ny實質上相等。因此，A層與B層之折射率差係x軸方向較大，y軸方向實質為0。結果，x軸方向為反射軸，y軸方向為透射軸。A層與B層於x軸方向之折射率差較佳為0.2至0.3。再者，x軸方向對應於後述之製作方法中之反射型偏光元件之延伸方向。
較佳為，上述A層由延伸時表現出雙折射性之材料構成。作為此種材料之代表例，可例舉萘二甲酸聚酯(例如，聚萘二甲酸乙二酯)、聚碳酸酯及丙烯酸系樹脂(例如，聚甲基丙烯酸甲酯)。較佳為聚萘二甲酸乙二酯。較佳為，上述B層由即使於延伸時亦實質上不表現出雙折射性之材料構成。作為此種材料之代表例，可例舉萘二甲酸與對苯二甲酸之共聚酯。
反射型偏光元件係於A層與B層之界面透過具有第一偏光方向之光(例如，p波)，反射具有與第一偏光方向正交之第二偏光方向之光(例如，s波)。所反射之光於A層與B層之界面，一部分作為具有第一偏光方向之光而透過，一部分作為具有第二偏光方向之光而反射。於反射型偏光元件之內部，此種反射及透過重複多次，藉此可提高光之利用效率。
於一實施形態中，反射型偏光元件係如圖2所示般可包括反射層R作為與偏光板10相反側之最外層。藉由設置反射層R，可進一步利用最終不被利用而返回至反射型偏光元件最外部之光，因此，可進一步提高光之利用效率。代表性情況下，反射層R由於聚脂樹脂層之多層構造而表現出反射功能。
反射型偏光元件之總厚度可根據目的、反射型偏光元件中所含之層之合計數等而合適地設定。反射型偏光元件之總厚度較佳為10μm至150μm。若總厚度於該範圍，則可使光擴散層與稜鏡片之稜鏡部之距離成為期望之範圍，結果，可實現抑制水波紋出現、且具有高 亮度之液晶顯示裝置。
於一實施形態中，於光學構件100中，反射型偏光元件30係以透過與偏光板10之透射軸平行之偏光方向之光的方式配置。即，反射型偏光元件30係以其透射軸與偏光板10之透射軸方向大致為平行方向的方式配置。藉由設為此種構成，可再利用被偏光板10吸收之光，可進一步提高利用效率，又，亦可改善亮度。
代表性情況下，反射型偏光元件係將共擠出及橫向延伸組合而可製作。共擠出可利用任意合適之方式而進行。例如，可為進料器方式，亦可為多歧管方式。例如，於進料器中將構成A層之材料及構成B層之材料擠出，繼而，使用多歧管進行多層化。再者，此種多層化裝置係業者所公知。繼而，將得到之長條狀之多層積層體代表性地沿與搬送方向正交之方向(TD)進行延伸。構成A層之材料(例如，聚萘二甲酸乙二酯)藉由該橫向延伸而僅於延伸方向上折射率增大，結果表現出雙折射性。構成B層之材料(例如，萘二甲酸與對苯二甲酸之共聚酯)即使被橫向延伸亦不於任何方向上折射率增大。結果，可獲得於延伸方向(TD)具有反射軸、於搬送方向(MD)具有透射軸之反射型偏光元件(TD對應於圖2之x軸方向，MD對應於y軸方向)。再者，延伸操作可利用任意合適之裝置而進行。
藉由合適地設定反射型偏光元件各層之構成材料、層間之折射率差、各層之雙折射性、各層之厚度、層之總數等，可實現上述期望之反射率。
作為直線偏光分離型之反射型偏光元件之另一例，例如可例舉如日本專利特開2009-24318號公報中記載之偏光纖維及偏光織布。反射型偏光元件之性能係偏光纖維之與長度方向正交之方向之折射率差越小、且偏光纖維之長度方向之折射率差越大，越佳。作為直線偏光分離型之反射型偏光元件之又一例，例如可例舉於日本專利特開 2011-48630號公報中記載之線柵偏光元件。
作為反射型偏光元件，例如可使用日本專利特表平9-507308號公報中記載者。又，反射型偏光元件可直接使用市售品，亦可對市售品進行二次加工(例如，延伸)而使用。作為市售品，例如可例舉3M公司製造之商品名DBEF、3M公司製造之商品名APF。又，作為線柵偏光元件，可例舉Asahi Kasei E-materials Corporation製造之商品名WGFTM。
反射型偏光元件30係經由任意合適之接著層(例如，接著劑層、黏著劑層：未圖示)而貼合於偏光板10或光擴散層20。於光擴散層20由光擴散黏著劑構成之情形時，可省略接著層。
E.低折射率層
作為低折射率層40，可採用折射率n滿足1<n1.31之關係之任意合適之低折射率層。低折射率層之厚度如上所述。
代表性情況下，低折射率層於內部具有孔隙。低折射率層之孔隙率可取任意合適之值。上述孔隙率例如為5%至90%，較佳為25%至80%。藉由孔隙率處於上述範圍內，而可充分降低低折射率層之折射率，且可獲得較高之機械強度。
作為上述內部具有孔隙之低折射率層，例如可例舉至少一部分具有多孔質層、及/或空氣層之低折射率層。多孔質層代表性情況下包含氣凝膠、及/或粒子(例如，中空微粒及/或多孔質粒子)。低折射率層較佳為奈米孔洞層(具體而言，90%以上微細孔之直徑為10-1至103nm範圍內之多孔質層)。
作為構成低折射率層之材料，可採用任意合適之材料。作為上述材料，例如，可採用國際公開第2004/113966號說明書、日本專利特開2013-254183號公報、及日本專利特開2012-189802號公報中記載之材料。具體而言，例如，可例舉：氧化矽系化合物；水解性矽烷 類、及其部分水解物及脫水縮合物；有機聚合物；包含矽烷醇基之矽化合物；藉由使矽酸鹽與酸或離子交換樹脂接觸而得到之活性氧化矽；聚合性單體(例如，(甲基)丙烯酸系單體、及苯乙烯系單體)；硬化性樹脂(例如，(甲基)丙烯酸系樹脂、含氟樹脂、及胺基甲酸酯樹脂)；以及其等之組合。
作為上述有機聚合物，例如可例舉：聚烯烴類(例如，聚乙烯、及聚丙烯)、聚胺基甲酸酯類、含氟聚合物(例如，以含氟單體單元與用於賦予交聯反應性之構成單元作為構成成分的含氟共聚物)、聚酯類(例如，聚(甲基)丙烯酸衍生物(本說明書中，所謂(甲基)丙烯酸係指丙烯酸及甲基丙烯酸，「(甲基)」係均以上述含義而使用))、聚醚類、聚醯胺類、聚醯亞胺類、聚脲類、聚碳酸酯類。
上述材料較佳為包含：氧化矽系化合物；水解性矽烷類、及其部分水解物及脫水縮合物。
作為上述氧化矽系化合物，例如可例舉：SiO2(矽酸酐)；含SiO2、及選自由Na2O-B2O3(硼矽酸)、Al2O3(氧化鋁)、B2O3、TiO2、ZrO2、SnO2、Ce2O3、P2O5、Sb2O3、MoO3、ZnO2、WO3、TiO2-Al2O3、TiO2-ZrO2、In2O3-SnO2、及Sb2O3-SnO2所組成之群中之至少一種化合物的化合物(上述「-」表示複合氧化物)。
作為上述水解性矽烷類，例如，可例舉含有可具有取代基(例如，氟)之烷基之水解性矽烷類。上述水解性矽烷類、及其部分水解物或脫水縮合物較佳為烷氧基矽烷及倍半矽氧烷。
烷氧基矽烷可為單體亦可為低聚物。烷氧基矽烷單體較佳為具有三個以上烷氧基。作為烷氧基矽烷單體，例如可例舉：甲基三甲氧基矽烷、甲基三乙氧基矽烷、苯基三乙氧基矽烷、四甲氧基矽烷、四乙氧基矽烷、四丁氧基矽烷、四丙氧基矽烷、二乙氧基二甲氧基矽烷、二甲基二甲氧基矽烷、及二甲基二乙氧基矽烷。作為烷氧基矽烷 低聚物，較佳為藉由上述單體之水解及縮聚而得到之縮聚物。藉由使用烷氧基矽烷作為上述材料，可獲得具有優異之均一性之低折射率層。
倍半矽氧烷係通式RSiO1.5(其中，R表示有機官能基)表示之網狀聚矽氧烷之總稱。作為R，例如可例舉烷基(可為直鏈亦可為支鏈，碳數1至6)、苯基、及烷氧基(例如甲氧基、及乙氧基)。作為倍半矽氧烷之構造，例如可例舉梯型、及籠形。藉由使用倍半矽氧烷作為上述材料，可獲得具有優異之均一性、耐候性、透明性、及硬度之低折射率層。
作為上述粒子，可採用任何適當之粒子。上述粒子代表性情況下包含氧化矽系化合物。
作為上述粒子於低折射率層中之形狀，可採用任何適當之形狀。作為上述形狀，例如，可例舉：球形、板狀、針狀、串狀、及葡萄簇狀。作為串狀之粒子，例如，可例舉：具有球狀、板狀、或針狀之複數個粒子以串珠狀連接而成之粒子；短纖維狀之粒子(例如，於日本專利特開2001-188104號公報中記載之短纖維狀之粒子)；及其等之組合。串狀之粒子可為直鏈狀亦可為支鏈狀。作為葡萄簇狀之氧化矽粒子，例如可例舉球狀、板狀、及針狀之粒子複數個凝聚而形成葡萄簇狀者。氧化矽粒子之形狀例如可藉由使用透射電子顯微鏡進行觀察而確認。
上述粒子之平均粒徑為例如5nm至200nm，較佳為10nm至200nm。藉由具有上述構成，可獲得折射率足夠低之低折射率層，且可維持低折射率層之透明性。再者，於本說明書中，所謂平均粒徑，係設為意指根據由氮吸附法(BET法)測定之比表面積(m2/g)利用平均粒徑=(2720/比表面積)之式而獲得之值(參照日本專利特開平1-317115號)。
作為獲得低折射率層之方法，例如，可例舉：日本專利特開2010-189212號公報、日本專利特開2008-040171號公報、日本專利特開2006-011175號公報、國際公開第2004/113966號說明書、及其等之參考文獻中記載之方法。具體而言，可例舉：使氧化矽系化合物、水解性矽烷類及其部分水解物及脫水縮合物中之至少任一者進行水解及縮聚之方法；使用多孔質粒子及/或中空微粒之方法；以及利用回彈現象而產生氣凝膠層之方法。
低折射率層40係經由任意適合之接著層(例如，接著劑層、黏著劑層：未圖示)貼合於反射型偏光元件30。於低折射率層由黏著劑構成之情形時，可省略接著層。即，於此種情形時，反射型偏光元件30及稜鏡片50經由低折射率黏著劑而貼合。
F.稜鏡片
代表性情況下，稜鏡片50具有基材部51及稜鏡部52。再者，於本實施形態中，低折射率層40可作為支持稜鏡部52之基材部而發揮功能，因此不需設置基材部51。關於稜鏡片50，代表性情況下，於本發明之光學構件配置於液晶顯示裝置之背光裝置側之情形時，其將自背光單元之導光板出射之偏光光保持其偏光狀態而利用稜鏡部52內部之全反射等，以於液晶顯示裝置之大致法線方向具有最大強度之偏光光之形式，經由反射型偏光元件30而導向偏光板10。再者，所謂「大致法線方向」，包括偏離法線方向特定角度內之方向，例如，偏離法線方向±10°範圍內之方向。
稜鏡片50係經由任意適合之接著層(例如，接著劑層、黏著劑層：未圖示)而貼合於低折射率層40。於低折射率層由黏著劑構成之情形時，可省略接著層。
F-1.稜鏡部
於一實施形態中，如圖1及圖3所示般，稜鏡片50(實質上，稜鏡 部52)係由與反射型偏光元件30相反側之凸出之複數個單元稜鏡53並列而構成。較佳為，單元稜鏡53為柱狀。單元稜鏡53之長度方向(脊線方向)朝向與偏光板10之透射軸及反射型偏光元件30之透射軸大致正交之方向或大致平行之方向。較佳為，如圖3所示，單元稜鏡53之長度方向(脊線方向)朝向與偏光板10之透射軸及反射型偏光元件30之透射軸大致正交之方向(因此，為與反射型偏光元件30之反射軸大致平行之方向)。藉由以單元稜鏡之脊線方向與反射型偏光元件之反射軸大致平行之方式配置稜鏡片及反射型偏光元件，並與使反射型偏光元件之上述特定方向之反射率最佳化之情況產生協同效果，而可進而良好地抑制液晶顯示裝置之照度之減小。於本說明書中，「實質上正交」及「大致正交」之表述包括兩個方向形成之角度為90°±10°之情形，較佳為90°±7°，更佳為90°±5°。「實質上平行」及「大致平行」之表述包括兩個方向形成之角度為0°±10°之情形，較佳為0°±7°，更佳為0°±5°。進而，於本說明書中，僅稱「正交」或「平行」時，設為可包括實質上正交或實質上平行之狀態。再者，稜鏡片50可以單元稜鏡53之脊線方向與偏光板10之透射軸及反射型偏光元件30之透射軸形成特定角度之方式進行配置(所謂之傾斜配置)。藉由採用此種構成，有時可進而良好地防止水波紋之出現。再者，即便於有意地進行傾斜配置之情形時，大多情況下其角度至多為10°左右，因此大多包括於「實質上平行」。
關於單元稜鏡53之形狀，只要可獲得本發明之效果即可採用任何適合之構成。單元稜鏡53於與其排列方向平行且與其厚度方向平行之截面，該截面形狀可為三角形亦可為其他形狀(例如，三角形之一個或兩個斜面具有傾斜角不同之複數個平坦面之形狀)。作為三角形，可為相對於經過單元稜鏡之頂點並且與片之面正交的直線不對稱之形狀(例如，不等邊三角形)，亦可為相對於上述直線對稱之形狀(例 如，等腰三角形)。進而，單元稜鏡之頂點可為倒角之曲面狀，亦可以前端成為平坦面之方式切割而形成梯形截面。單元稜鏡53之詳細形狀可根據目的而適當設定。例如，作為單元稜鏡53，可採用日本專利特開平11-84111號公報中記載之構成。
F-2.基材部
於稜鏡片50設置基材部51之情形時，可藉由對單一材料進行擠出成型等而一體地形成基材部51及稜鏡部52，亦可於基材部用膜上成形稜鏡部。基材部之厚度較佳為25μm至150μm。若為上述厚度，則可使低折射率層與稜鏡部之距離成為期望之範圍。進而，上述厚度就操作性及強度之觀點而言亦較佳。
作為構成基材部51之材料，可根據目的及稜鏡片之構成而採用任何適合之材料。於在基材部用膜上成形稜鏡部之情形時，作為基材部用膜之具體例，可例舉由三乙酸纖維素(TAC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等(甲基)丙烯酸系樹脂、聚碳酸酯(PC)樹脂形成之膜。該膜較佳為未延伸膜。
於利用單一材料一體地形成基材部51及稜鏡部52之情形時，作為該材料，可使用與在基材部用膜上成形稜鏡部之情形時的稜鏡部形成用材料相同之材料。作為稜鏡部形成用材料，例如，可例舉：環氧丙烯酸酯系或丙烯酸胺基甲酸酯系之反應性樹脂(例如，電離輻射線硬化性樹脂)。於形成一體構成之稜鏡片之情形時，可使用PC、PET等聚酯樹脂、PMMA、MS等丙烯酸系樹脂、環狀聚烯烴等透光性之熱塑性樹脂。
較佳為，基材部51實質上具有光學各向同性。於本說明書中，所謂「實質上具有光學各向同性」，係指相位差值小到對液晶顯示裝置之光學特性實質上並不造成影響之程度。例如，基材部之面內相位差Re較佳為20nm以下，更佳為10nm以下。再者，面內相位差Re係 於23℃下利用波長590nm之光進行測定而得之面內之相位差值。面內相位差Re由Re=(nx-ny)×t表示。此處，nx為於光學構件之面內折射率成為最大值之方向(即，遲相軸方向)之折射率，ny為該面內與遲相軸正交之方向(即，進相軸方向)之折射率，t為光學構件之厚度(nm)。
進而，基材部51之光彈性係數較佳為-10×10-12m2/N至10×10-12m2/N，更佳為-5×10-12m2/N至5×10-12m2/N，進而較佳為-3×10-12m2/N至3×10-12m2/N。
G.相位差層
光學構件100根據目的亦可於任何適合之位置進而具有任意適合之相位差層(未圖示)。相位差層之配置位置、數目、雙折射性(折射率橢球)等可根據液晶單元之驅動模式、期望特性等而適當選擇。相位差層根據目的亦可兼做偏光元件之保護層。以下，說明可應用於本發明之光學構件之相位差層之代表例。
例如，於光學構件用於IPS模式之液晶顯示裝置之情形時，光學構件可於偏光板10之與光擴散層20相反側具有滿足nx1>ny1>nz1之第一相位差層。於此情形時，光學構件亦可於第一相位差層之進而外側(與偏光板10相反側)具有滿足nz2>nx2>ny2之第二相位差層。第二相位差層亦可為滿足nz2>nx2=ny2之所謂正C板。第一相位差層之遲相軸與第二相位差層之遲相軸可正交亦可平行。若考慮到視角及生產性，則較佳為平行。
第一相位差層之面內相位差Re1較佳為60nm至140nm。第一相位差層之Nz係數Nz1較佳為1.1至1.7。第2相位差層之面內相位差Re2較佳為10nm至70nm。第2相位差層之厚度方向相位差Rth2較佳為-120nm到-40nm。面內相位差Re如前述所定義。厚度方向相位差Rth由Rth={(nx+ny)/2-nz}×d表示。Nz係數由Nz=(nx-nz)/(nx-ny)」表示。此處，nx及ny如前述所定義。nz表示光學構件(此處，第一相位 差層或第二相位差層)之厚度方向之折射率。再者，下標「1」及「2」分別表示第一相位差層及第二相位差層。
或者，第一相位差層可為滿足nx1>nz1>ny1之相位差層。於此種情形時，第二相位差層較佳為滿足nx2=ny2>nz2之所謂負C板。再者，於本說明書中，例如「nx=ny」不僅包括nx與ny嚴格相等之情況，亦包括nx與ny實質上相等之情況。於本說明書中，所謂「實質上相等」，其主旨亦包括於不對液晶顯示裝置之整體光學特性造成實際使用上之影響的範圍內nx與ny存在差異之情形。因此，於本實施形態中負C板包括具有雙軸性之情況。
又，例如，於光學構件用於VA模式之液晶顯示裝置中之情形時，光學構件亦可用作圓偏光板。具體而言，光學構件可於偏光板10之與光擴散層20相反側具有作為λ/4板而發揮功能之第一相位差層。於此種情形時，偏光元件之吸收軸與第一相位差層之遲相軸形成之角較佳為實質上45°或實質上135°。進而，於此種情形時，液晶顯示裝置較佳為具有於液晶單元與視認側偏光板之間作為λ/4板而發揮功能之相位差層。光學構件亦可於偏光元件與第一相位差層之間進而具有滿足nz2>nx2>ny2之第二相位差層。進而，於將液晶單元之相位差波長分散值(Recell[450]/Recell[550])記為αcell、且將第一相位差層之相位差波長分散值(Re1[450]/Re1[550])記為α1時，α1/αcell較佳為0.95至1.02。另外，第一相位差層之Nz係數較佳為滿足1.1<Nz1 2.4之關係，且上述第二相位差層之Nz係數較佳為滿足-2Nz2 -0.1之關係。
又，例如，於光學構件用於VA模式之液晶顯示裝置時，光學構件亦可用作直線偏光板。具體而言，光學構件可於偏光板10之與光擴散層20相反側具有滿足nx1>ny1>nz1之第一相位差層。第一相位差層之面內相位差Re1較佳為20nm至200nm，更佳為30nm至150nm，進而較佳為40nm至100nm。第一相位差層之厚度方向相位差Rth1較佳 為100nm至800nm，更佳為100nm至500nm，進而較佳為150nm至300nm。第一相位差層之Nz係數較佳為1.3至8.0。
H.偏光板之套件
本發明之光學構件代表性情況下可用作液晶顯示裝置之與視認側相反側所配置之偏光板(以下，有時稱為背面側偏光板)。於此種情形時，可提供包括該背面側偏光板及視認側偏光板的偏光板之套件。作為視認側偏光板，可採用任何適合之偏光板。視認側偏光板代表性情況下具有偏光元件(例如吸收型偏光元件)、及配置於偏光元件之至少一側之保護層。偏光元件及保護層可使用上述B項中所記載者。視認側偏光板根據目的亦可進而具有任何適合之光學功能層(例如，相位差層、硬塗層、防眩層、抗反射層)。偏光板之套件係以視認側偏光板(之偏光元件)之吸收軸與背面側偏光板(之偏光元件)之吸收軸實質上正交或平行之方式配置於液晶單元之各側。
I.液晶顯示裝置
圖4係本發明之一實施形態之液晶顯示裝置之概略剖視圖。液晶顯示裝置500具有：液晶單元200，配置於液晶單元200之視認側之視認側偏光板110，配置於液晶單元200之與視認側相反側、作為背面側偏光板之本發明之光學構件100，及配置於光學構件100之與液晶單元200相反側之背光單元300。光學構件100係如上述A項到G項所說明。視認側偏光板係如上述H項所說明。於圖示例中，視認側偏光板110具有偏光元件11、配置於偏光元件之一側之保護層12、及配置於偏光元件11之另一側之保護層13。視認側偏光板110及光學構件(背面側偏光板)100係以各自之吸收軸實質上正交或平行之方式配置。背光單元300可採用任意合適之構成。例如，背光單元300可為邊緣照明方式亦可為直下方式。於採用直下方式之情形時，背光單元300具備例如光源、反射膜、及擴散板(均未圖示)。於採用邊緣照明方式之情形時， 背光單元300可進而具備導光板、及光反射器(均未圖示)。
液晶單元200具有一對基板210、210'、及作為夾持於該基板間之顯示介質之液晶層220。於一般構成中，於一基板210'上設置有彩色濾光片及黑矩陣，於另一基板210上設置有控制液晶之電光學特性之切換元件、對該切換元件賦予閘極信號之掃描線及賦予源極信號之信號線、及像素電極及對向電極。上述基板210、210'之間隔(單元間隙)可藉由隔離件等而控制。於上述基板210、210'與液晶層220相接一側，可設置例如由聚醯亞胺製成之配向膜等。
於一實施形態中，液晶層220包含於不存在電場之狀態下沿基板面平行同向排列地配向之液晶分子。此種液晶層(結果，為液晶單元)代表性情況下顯示出nx>ny=nz之三維折射率。再者，於本說明書中，ny=nz不僅包括ny與nz完全相同之情形，亦包括ny與nz實質上相同之情形。
作為使用上述呈現三維折射率之液晶層的驅動模式之代表例，可例舉面內切換(IPS)模式、邊緣場切換(FFS)模式等。上述IPS模式係利用電控雙折射(ECB：Electrically Controlled Birefringnence)效果，例如利用由以金屬形成之對向電極與像素電極產生之與基板平行之電場(亦稱為橫向電場)使於不存在電場之狀態下沿基板面平行同向排列地配向之液晶分子產生響應。更具體而言，例如，如於Techno Times Co.Ltd.出版之「Monthly Display7月刊」p.83~p.88(1997年版)、及日本液晶學會出版之「液晶vol.2 No.4」p.303~p.316(1998年版)所記載般，常黑模式中，係使液晶單元之並無施加電場時之配向方向與一側之偏光元件之吸收軸一致、使上下之偏光板正交配置時，於不存在電場之狀態下完全成為黑顯示。於電場存在時，液晶分子保持與基板平行而旋轉動作，藉此可獲得對應於旋轉角之穿透率。再者，上述IPS模式包括採用V形電極或Z形電極等之超面內切換(S-IPS)模式、或高 級超面內切換(AS-IPS)模式。
上述FFS模式係利用電控雙折射效果，例如利用由以透明導電體形成之對向電極與像素電極產生且平行於基板之電場(亦稱為橫向電場)使於不存在電場之狀態下沿基板面平行同向排列地配向之液晶分子產生響應。再者，FFS模式中之橫向電場亦稱為邊緣電場。該邊緣電場係藉由將以透明導電體形成之對向電極與像素電極之間隔設定得比單元間隙窄而產生。更具體而言，如SID(Society for Information Display，國際信息顯示學會)2001文摘，p.484-p.487、或日本專利特開2002-031812號公報所記載般，常黑模式中，係於使液晶單元之並無施加電場時之配向方向與一側之偏光元件之吸收軸一致、使上下之偏光板正交配置時，於不存在電場之狀態下完全成為黑顯示。於電場存在時，液晶分子保持與基板平行而旋轉動作，藉此可獲得對應於旋轉角之穿透率。再者，上述FFS模式包括採用V形電極或Z形電極等之高級邊緣場切換(A-FFS)模式、或超高邊緣場切換(U-FFS)模式。
使用上述於不存在電場之狀態下沿基板面平行同向排列地配向之液晶分子的驅動模式(例如，IPS模式、FFS模式)係並無傾斜之色調反轉、且斜視角亦較廣，因此，具有如下優點：即便使用本發明所使用之指向正面方向之面光源，自斜方向之視認性亦優異。
於另一實施形態中，液晶層220包括於不存在電場之狀態下垂直排列地配向之液晶分子。如上所述之液晶層(結果，為液晶單元)代表性情況下呈現出nz>nx=ny之三維折射率。作為使用於不存在電場之狀態下垂直排列地配向之液晶分子的驅動模式，例如可例舉垂直配向(VA)模式。VA模式包括多域VA(MVA)模式。
圖5係說明VA模式中之液晶分子之配向狀態的概略剖視圖。如圖5(a)所示般，VA模式中之液晶分子於不施加電壓時，液晶分子大致垂直於基板210、210'面(法線方向)而配向。此處，所謂「大致垂直」， 亦包括液晶分子之配向向量相對於法線方向傾斜之情形，即，液晶分子具有傾斜角之情形。該傾斜角(偏離法線之角度)較佳為10°以下，進而較佳為5°以下，尤佳為1°以下。藉由具有上述範圍之傾斜角，而可獲得優異之對比度。又，可提高動畫顯示特性。上述大致垂直配向例如係藉由在形成有垂直配向膜之基板間配置具有負介電各向異性之向列相液晶而可實現。於此種狀態中，透過光學構件100並入射至液晶層220之直線偏光之光沿著大致垂直配向之液晶分子之長軸方向前進。於液晶分子之長軸方向實質上不產生雙折射，因此，入射光不改變偏光方位而前進，並被具有與光學構件100正交之透射軸的視認側偏光板110吸收。藉此，於不施加電壓時可獲得暗狀態之顯示(常黑模式)。若於電極間施加電壓，則如圖5(b)所示，液晶分子之長軸平行於基板面而配向。該狀態之液晶分子對於透過光學構件100並入射至液晶層之直線偏光之光呈現雙折射性，入射光之偏光狀態對應於液晶分子之傾斜而變化。於施加特定之最大電壓時，透過液晶層220之光例如成為其偏光方向旋轉90°之直線偏光，因此，透過視認側偏光板110而獲得明狀態之顯示。若再次設為並無施加電壓之狀態，則可藉由配向限制力而恢復至暗狀態之顯示。又，改變所施加之電壓而控制液晶分子之傾斜並改變來自視認側偏光板110之透光強度，藉此可進行色調顯示。
[實施例]
以下，藉由實施例具體地說明本發明，但本發明並不限於該等實施例。實施例中之試驗及評價方法如下。又，只要並無明確表述，則實施例中之「份」及「%」即為重量基準。
(1)折射率及膜厚之測定方法
藉由使用橢圓偏光計(產品名「Woollam M2000」，J.A.Woollam股份有限公司製造)進行反射測定，而求出折射率及膜厚。
(2)色移之評價方法
使液晶顯示裝置顯示白圖像，利用錐光偏振儀(AUTRONIC MELCHERS股份有限公司製造)來測定極角0°至60°方向之方位角0°至360°之色相、x值及y值。色移量(△xy值)係將任意兩點之x值及y值記為(xA,yA)及(xB,yB)，並將下式：{(xA-xB)2+(yA-yB)2}1/2之最大值記為△xy值。於△xy值未達0.04時，自正面及斜方向觀看時之色相之變化幾乎不可見。於△xy值為0.04至0.05時，發現自斜方向觀察時之色相與正面之色相相比有些許變化。於△xy值超過0.05時，斜方向與正面相比色相變化極大，表示損害了作為顯示器之品質。然而，該等值受到使用之液晶顯示裝置之構成(例如，液晶單元、偏光板、及背光裝置)之影響，因此不能認為該等值為所有評價構成之代表值。考慮以上內容，評價基準定為如下。
◎：△xy值未達0.04。
○：△xy值為0.04至0.05。
×：△xy值大於0.05。
(3)自稜鏡片至下側偏光板之總厚度之評價
將所得之液晶顯示裝置自稜鏡片至下側偏光板之總厚度為500μm以下之情形記為○，將超過500μm之情形記為×，進行評價。
(4)液晶顯示裝置之正面亮度
使液晶顯示裝置於其整個畫面進行白顯示，並使用錐光偏振儀(AUTRONIC MELCHERS股份有限公司製造)進行測定(單位：cd/m2)。
(5)液晶顯示裝置之擴散照度
於液晶顯示裝置之上方空出特定間隔設置錐光偏振儀(AUTRONIC MELCHERS股份有限公司製造)，於全方位每隔1°測定亮度L，藉此算出光擴散照度(單位：Lx)。
<實施例1>
(第一相位差層用膜之製作)
使用拉幅延伸機，於溫度158℃下，對以環狀聚烯烴系聚合物為主成分之市售高分子膜[Optes股份有限公司製造，商品名「ZeonorFilm ZF14-130」(厚度60μm，玻璃轉移溫度：136℃)]沿寬度方向進行固定端單軸延伸以使膜寬變為原膜寬之3.0倍(橫向延伸步驟)。所得到之膜係於搬送方向具有進相軸之負雙軸板(三維折射率：nx>ny>nz)。該負雙軸板之面內相位差為118nm，Nz係數為1.16。
(第二相位差層用膜之製作)
使用單軸擠出機及T型模於270℃下擠出苯乙烯-馬來酸酐共聚物(Nova Chemicals Japan股份有限公司製造，產品名「DYLARK D232」)之顆粒狀樹脂，使用冷卻鼓將所得到之片狀熔融樹脂冷卻，而得到厚度100μm之膜。使用輥式延伸機以溫度130℃、延伸倍率1.5倍，對該膜沿搬送方向進行自由端單軸延伸，而得到於搬送方向具有進相軸之相位差膜(縱向延伸步驟)。使用拉幅延伸機，於溫度135℃下，對所得之膜沿寬度方向進行固定端單軸延伸，以使膜寬變為上述縱向延伸後之膜寬之1.2倍，而獲得厚度50μm之雙軸延伸膜(橫向延伸步驟)。所得到之膜係於搬送方向具有進相軸之正雙軸板(三維折射率：nz>nx>ny)。該正雙軸板之面內相位差為20nm，厚度相位差Rth為-80nm。
(附相位差層之偏光板之製作)
將以聚乙烯醇作為主成分之高分子膜[KURARAY股份有限公司製造，商品名「9P75R」(厚度：75μm，平均聚合度：2400，皂化度：99.9mol%)]於水浴中浸漬1分鐘，並且沿搬送方向延伸至1.2倍，此後，藉由在碘濃度0.3重量%之水溶液中浸漬1分鐘而進行染色，並且沿搬送方向以完全未被延伸之膜(原長)為基準延伸至3倍。繼而，將 該延伸膜於硼酸濃度4重量%、碘化鉀濃度5重量%之水溶液中浸漬，並且沿搬送方向進一步進行延伸直至以原長基準計為6倍，並於70℃下乾燥2分鐘，藉此獲得偏光元件。
另一方面，於三乙醯纖維素(TAC)膜(KONICA MINOLTA股份有限公司製造，產品名「KC4UYW」，厚度：40μm)之一面塗佈包含鋁溶膠之接著劑，並將所得者於上述所得之偏光元件之一面以兩者之搬送方向平行之方式捲對捲地積層。再者，包含鋁溶膠之接著劑係藉由以下方式而製備：於純水中相對於具有乙醯乙醯基之聚乙烯醇系樹脂(平均聚合度1200，皂化度98.5mol%，乙醯乙醯基化度5mol%)100重量份溶解羥甲基三聚氰胺50重量份，而製備固形物成分濃度3.7重量%之水溶液，相對於該水溶液100重量份，添加以固形物成分濃度10重量%包含具有正電荷之鋁溶膠(平均粒徑15nm)之水溶液18重量份。繼而，於偏光元件之相反側之面，將塗佈有上述含鋁溶膠之接著劑的第一相位差層用膜，以其等之搬送方向平行之方式捲對捲地進行積層，此後於55℃下乾燥6分鐘。於乾燥後之積層體之第一相位差層之表面，將第二相位差層用膜經由丙烯酸系黏著劑(厚度5μm)，以其等之搬送方向平行之方式捲對捲地進行積層，藉此獲得附相位差層之偏光板(第二相位差層/第一相位差層/偏光元件/TAC膜)。
(反射型偏光元件)
將SHARP公司製造之40型TV(產品名：AQUOS，產品號：LC40-Z5)分拆，並自背光構件卸除反射型偏光元件。該反射型偏光元件係於兩面賦有擴散層，因此，準備自該反射型偏光元件卸除擴散層而獲得者作為本實施例之反射型偏光元件。
(稜鏡片)
將市售之筆記型PC(SONY股份有限公司製造，商品名「VAIO TypeS」)分拆，卸除背光裝置側之稜鏡片，並利用乙酸乙酯卸除存在 於與稜鏡部相反側之面之擴散層，而製備不具有擴散層之稜鏡片作為本實施例之稜鏡片。
(低折射率層)
使平均粒徑40nm左右之球狀中空氧化矽粒子分散於溶劑甲基異丁基酮(MIBK)中而獲得塗敷液(日揮觸媒化成股份有限公司製造，商品名「THRULYA 4320」)，將該塗敷液塗佈於稜鏡片之與稜鏡部相反側之面，並於80℃下乾燥1分鐘，將藉此而獲得之層作為低折射率層。對該層之膜厚及折射率進行評價，結果，膜厚為400nm，折射率為1.19。
(光學構件之製作)
將上文中所獲得之附相位差層之偏光板與反射型偏光元件經由光擴散黏著劑而貼合。再者，光擴散黏著劑係於丙烯酸系黏著劑100份中調配光擴散性微粒(Momentive Performance股份有限公司製造，商品名「TOSPEARL 145」，粒徑4.5μm)25.9份而製備。將上文中獲得之反射型偏光元件一體型偏光板與上文中獲得之具有低折射率層/稜鏡片之構成之積層體經由丙烯酸系黏著劑而貼合。結果，獲得如圖1所示之具有偏光板/光擴散層(光擴散黏著劑層)/反射型偏光元件/低折射率層/稜鏡片之構成的光學構件。再者，以稜鏡片之單元稜鏡之脊線方向與偏光板之透射軸平行、且偏光板之透射軸與反射型偏光元件之透射軸平行之方式一體化。因此，以稜鏡片之單元稜鏡之脊線方向與反射型偏光元件之反射軸正交之方式一體化。於具有此種配置關係之光學構件中，低折射率層之厚度為400nm。
(使用本發明之光學構件的液晶顯示裝置之製作)
自IPS模式之液晶顯示裝置(Apple股份有限公司製造，商品名「iPad2」)卸除液晶面板，自該液晶面板卸除偏光板等光學構件，並卸除液晶單元。液晶單元係對其兩表面(各玻璃基板之外側)進行清洗 而使用。於該液晶單元之上側(視認側)貼附市售之偏光板(日東電工股份有限公司製造，產品名「CVT1764FCUHC」)。進而，為了提高佩戴偏光太陽鏡觀看顯示裝置時之視認性，而於上述偏光板上以λ/4板(Kaneka股份有限公司製造，商品名「UTZ-Film#140」)之遲相軸與偏光板之吸收軸形成45°角之方式貼附該λ/4板。進而，將上文中獲得之光學構件作為下側(背面側)偏光板經由丙烯酸系黏著劑貼附於液晶單元之下側(背面側)，而獲得液晶顯示面板。此時，以各偏光板之透射軸相互正交之方式貼附。
另一方面，作為背光單元，使用自上述市售之筆記型PC(SONY股份有限公司製造，商品名「VAIO TypeS」)卸除之背光單元。於上文中獲得之液晶顯示面板中組入該背光單元，而製作如圖4所示之液晶顯示裝置。
<實施例2>
以低折射率層之厚度成為800nm之方式製作光學構件，除此以外，以與實施例1相同之方式製作使用本發明之光學構件的液晶顯示裝置。
<實施例3>
以如下方式獲得低折射率層，除此以外，以與實施例1相同之方式製作使用光學構件之液晶顯示裝置。即，於稜鏡片之與稜鏡部相反側之面，利用回彈現象而生成氣凝膠層，作為低折射率層。氣凝膠層之生成方法係根據日本專利特開2006-011175號公報之實施例1中記載之順序。
<實施例4>
以如下方式獲得低折射率層，除此以外，以與實施例1相同之方式製作使用光學構件之液晶顯示裝置。即，於稜鏡片之與稜鏡部相反側之面，塗佈分散有針狀氧化矽粒子代替實施例1中使用之中空氧化 矽粒子而得的材料，將藉此而獲得之層作為低折射率層。
<實施例5>
以如下方式獲得低折射率層，除此以外，以與實施例1相同之方式製作使用光學構件之液晶顯示裝置。即，於稜鏡片之與稜鏡部相反側之面，塗敷向季戊四醇三丙烯酸酯(大阪有機化學工業公司製造，商品名「VISCOAT#300」，折射率1.52)10g添加塗敷液(商品名「THRULYA 4320」)450g、及光聚合起始劑(BASF公司製造，商品名「IRGACURE 907」)5g而獲得之混合液，並於80℃下乾燥1分鐘，然後照射300mJ之紫外線而製作塗敷膜。該塗敷膜之折射率為1.30，膜厚為1000nm。
<實施例6>
以如下方式獲得低折射率層，除此以外，以與實施例1相同之方式製作使用光學構件之液晶顯示裝置。即，於稜鏡片之與稜鏡部相反側之面，塗敷向季戊四醇三丙烯酸酯(大阪有機化學工業公司製造，商品名「VISCOAT#300」，折射率1.52)12g添加塗敷液(商品名「THRULYA 4320」)440g、及光聚合起始劑(BASF公司製造，商品名「IRGACURE 907」)5g而獲得之混合液，並於80℃下乾燥1分鐘，然後照射300mJ之紫外線而製作塗敷膜。該塗敷膜之折射率為1.31，膜厚為1000nm。
<實施例7>
以低折射率層之厚度成為400nm之方式製作光學構件，除此以外，以與實施例4相同之方式製作使用本發明之光學構件的液晶顯示裝置。
<實施例8>
以低折射率層之厚度成為200nm之方式製作光學構件，除此以外，以與實施例1相同之方式製作使用本發明之光學構件的液晶顯示 裝置。
<實施例9>
以如下方式獲得低折射率層，除此以外，以與實施例1相同之方式獲得光學構件。使用該光學構件製作液晶顯示裝置。即，於稜鏡片之與稜鏡部相反側之面，以如下方式形成低折射率層。於二甲基亞碸(DMSO)2.2g中溶解作為矽化合物之前驅物的甲基三甲氧基矽烷(MTMS)0.95g而得到混合液，於該混合液中添加0.01mol/L之草酸水溶液0.5g，於室溫下攪拌30分鐘，藉此使MTMS水解，而生成三(羥基)甲基矽烷。此後，於DMSO 5.5g中添加濃度28%之氨水0.38g及純水0.2g，此後，進而添加上述經水解處理之混合液，並於室溫下攪拌15分鐘，藉此使三(羥基)甲基矽烷凝膠化，而獲得凝膠狀矽化合物。將上述經凝膠化處理之混合液直接於40℃下進行20小時保溫，而進行熟化處理。繼而，使用攪拌刀將上述經熟化處理之凝膠狀矽化合物粉碎為數mm至數cm尺寸之顆粒狀。向其中添加異丙醇(IPA)40g，輕輕地進行攪拌後，於室溫下靜置6小時，使凝膠中之溶劑及觸媒傾析。將相同之傾析處理重複3次，而完成溶劑置換。然後，對上述混合液中之凝膠狀矽化合物進行粉碎處理。粉碎處理係使用均質機(商品名「UH-50」，SMT公司製造)，稱量凝膠1.18g、IPA 1.14g置於5cm3之螺口瓶中，然後於50W、20kHz之條件下粉碎2分鐘。藉由上述粉碎處理，而上述混合液中之凝膠狀矽化合物被粉碎，結果，上述混合液成為粉碎物之溶膠液。對表示上述混合液中所含之粉碎物之粒度不均的體積平均粒徑進行確認，結果為0.5μm至0.7μm。進而，準備0.3重量%之KOH水溶液，並對上述溶膠液0.5g添加0.02g之KOH，而製備塗敷液。於稜鏡片之與稜鏡部相反側之面塗佈上述塗敷液，並於80℃下乾燥1分鐘，將藉此所獲得之層作為低折射率層。對該層之膜厚及折射率進行評價，結果，膜厚為1000nm，折射率為1.07。
<比較例1>
將反射型偏光元件一體型偏光板與倒稜鏡片經由丙烯酸系黏著劑進行貼合，除此以外，以與實施例1相同之方式製作使用光學構件之液晶顯示裝置。
<比較例2>
於附相位差層之偏光板與倒稜鏡片塗敷作為低折射率塗佈劑之氟混合丙烯酸系硬塗劑(大金工業股份有限公司製作，商品名「AR110」)並於80℃下乾燥1分鐘，然後照射300mJ之紫外線而製作低折射率層，除此以外，以與實施例1相同之方式製作使用光學構件之液晶顯示裝置。
<比較例3>
將倒稜鏡片組入背光單元，並作為與上述反射型偏光元件一體型偏光板分開之構件而提供，除此以外，以與實施例1相同之方式製作稜鏡片另外配置之液晶顯示裝置。
將實施例及比較例中獲得之液晶顯示裝置供於上述(1)至(5)之評價。將結果示於表1。其中，表1中之正面亮度比及擴散照度比分別表示將比較例1之正面亮度及擴散照度設為100%時之比。
根據表1可明確，於使用將偏光板與稜鏡片一體化而成之光學構件作為背面側偏光板之液晶顯示裝置中，使用本發明實施例之光學構件作為背面側偏光板之液晶顯示裝置與使用先前之光學構件之液晶顯示裝置相比，色移受到抑制。進而，使用本發明實施例之光學構件作為背面側偏光板之液晶顯示裝置與偏光板與稜鏡片分開配置而使用之情形不同，其並無稜鏡片與導光板摩擦而導光板被劃傷之情況，因此，機械強度優異。進而，可使液晶顯示裝置之總厚度較薄。
[產業上之可利用性]
本發明之光學構件可較佳地用作液晶顯示裝置之背面側偏光板。使用此種光學構件之液晶顯示裝置可用於攜帶型資訊終端(PDA)、行動電話、鐘錶、數字相機、攜帶型遊戲機等攜帶型設備，電腦顯示器、筆記型電腦、影印機等OA設備，攝錄影機、液晶電視、微波爐等家用電器，倒車監視器、汽車導航系統用顯示器、汽車音響等車載用設備，商鋪用資訊用顯示器等展示設備，監控用監視器等安保設備，護理用監視器、醫療用監視器等護理/醫療設備等各種用途。
10‧‧‧偏光板
11‧‧‧偏光元件
12‧‧‧保護層
13‧‧‧保護層
20‧‧‧光擴散層
30‧‧‧反射型偏光元件
40‧‧‧低折射率層
50‧‧‧稜鏡片
51‧‧‧基材部
52‧‧‧稜鏡部
100‧‧‧光學構件

Claims (8)

  1. 一種光學構件，其包括偏光板、反射型偏光元件、低折射率層、及稜鏡片，且該低折射率層之折射率n滿足1<n1.31之關係。
  2. 如請求項1之光學構件，其中上述低折射率層之折射率n及厚度d(nm)滿足下述式(1)或(2)所表示之關係，
  3. 如請求項1之光學構件，其中上述稜鏡片係由與上述低折射率層相反側之凸起之柱狀單元稜鏡複數個排列而構成。
  4. 如請求項1之光學構件，其依序包括：上述偏光板、上述反射型偏光元件、上述低折射率層、及上述稜鏡片。
  5. 如請求項1之光學構件，其於上述偏光板與上述反射型偏光元件之間包括光擴散層。
  6. 如請求項5之光學構件，其中上述光擴散層包含光擴散黏著劑。
  7. 一種偏光板之套件，其包括：被用作背面側偏光板之如請求項1之光學構件、及視認側偏光板。
  8. 一種液晶顯示裝置，其具有：液晶單元，被配置於該液晶單元之視認側之偏光板，及被配置於該液晶單元之與視認側相反側之如請求項1之光學構件。
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