TW201921051A - 光學材料、光學構件及機器 - Google Patents

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Abstract

本發明之光學材料係具備：對可見光為透明之介質、及分散於前述介質內之具有雙折射性的複數結晶材料；該光學材料係使經入射之可見光的偏光狀態被隨機化，且射出偏光度低於前述經入射之可見光的可見光。前述複數之結晶材料亦可包含對於前述經入射之可見光的遲延為互異的結晶材料。前述複數之結晶材料亦可以光學軸朝向互異之方向的狀態分散於前述介質內。前述複數之結晶材料亦可包含尺寸為尺寸互異之結晶材料。

Description

光學材料、光學構件及機器
本發明係關於光學材料、光學構件及機器。
近年來，液晶顯示裝置(LCD)已被利用為各種機器之顯示裝置。例如，液晶顯示裝置已被利用於電腦顯示裝置及電視影像器、汽車、飛機、船舶等所搭載之儀表板及導航機器、智慧型手機等之攜帶資訊終端機器、或廣告及導引顯示所使用之數位標示(電子看板)。
液晶顯示裝置中，藉由從顯示畫面射出含有顯示資訊之光，使觀察者辨識圖像及映像等之視覺資訊。在液晶顯示裝置中，其操作原理上係具備液晶層、及以夾住液晶層之方式配置之彼此穿透偏光方向呈正交的2個偏光板。因此，從顯示畫面所射出之光通常為直線偏光之光。
在此，如上述，液晶顯示裝置亦有被利用於各種機器的情形，觀察係有經由具有偏光特性之光學機器例如偏光太陽眼鏡觀察液晶顯示裝置之顯示畫面的情形。此時，觀察者辨識之顯示畫面的亮度，係依存於射出 光之偏光方向與偏光太陽眼鏡之穿透偏光方向構成的角度，而有較不通過偏光太陽眼鏡時更降低的情形。射出光之偏光方向與偏光太陽眼鏡之穿透偏光方向為正交時，亦可能引起顯示畫面完全無法辨識之情形。如此之現象亦被稱為黑視(black out)。
為了解決如此之辨識性降低的問題，已揭示一種在液晶顯示裝置中，在比辨識側之偏光板更接近辨識側處設置相位差板(1/4波長板)，將直線偏光之光轉換成圓偏光，而從顯示畫面射出之技術(參照專利文獻1)。
然而，在專利文獻1記載之技術中，未考量在相位差板中之相位差的波長依存性(分散特性)，故在解決辨識性降低之問題上，仍有改善之餘地。亦即，對入射於相位差板之光賦予的相位差具有波長依存性。具體而言，例如即使為對於綠色之光賦予1/4波長之相位差(亦即π/2)的相位差板，因相位差之分散特性，對於可見光區域之其他顏色的光，亦即紅色、藍色之波長的光所所賦予的相位差係不會成為1/4波長。相位差不成為1/4波長(亦即不成為圓偏光)之波長的光係與成為圓偏光之波長的光在對偏光太陽眼鏡之穿透率上為相異。其結果，若通過偏光太陽眼鏡觀察使用專利文獻1之技術的液晶裝置之顯示畫面時，有在顯示畫面產生色紋的情形。
又，就解決辨識性降低之問題的另一技術而言，已揭示在液晶顯示裝置中比辨識側之偏光板更接近辨識側處設置雙折射性非常高，亦即遲延非常大之高分子 膜的技術(參照專利文獻2)。
專利文獻2之技術特徵係在使用將白色發光二極體作為背光光源之液晶顯示裝置構成中，具有3000nm至30000nm之大的遲延值之高分子膜。如此之膜亦被稱為超雙折射膜。藉此，2個偏光板與高分子膜之穿透光譜係起因於高分子膜遲延之干渉影響，因應波長而變動穿透率。專利文獻2之技術係藉由增大遲延而縮短穿透率之變動周期。而且，使變動之穿透光譜的包絡線光譜的形狀近似於光源之白色二極體的發光光譜，而謀求改善辨識性。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2005-352068號公報
[專利文獻2]日本特開2011-107198號公報
然而，專利文獻2之技術亦有改善之餘地。亦即，專利文獻2之技術，係以使用如螢光體形式之白色發光二極體般發光光譜較寬廣者作為光源為前提。因此，在使用將各別的發光光譜之光譜幅寬較窄之紅色、綠色及藍色發光二極體組合而成者，所謂RGB-LED作為光源時，有辨識性之改善仍不充分之情形。其理由係穿透光譜中穿透率高的波長區域、與任一顏色的發光二極體之發光譜峰 波長有偏位的情形，來自該顏色之光的液晶顯示裝置之射出強度變低，故成為顯示畫面之色紋等的原因，且辨識性降低。為了防止如此之波長偏位的發生，有效的是縮短穿透率變動之波長周期，但是為了縮短波長周期，必須進一步增大高分子膜之遲延。然而，為了更增大遲延，例如必須強力地進行高分子膜之延伸，此為難以實現的。再者，使用將紅色、綠色及藍色雷射二極體組合而成者作為光源時，各別發光光譜之光譜幅寬比發光二極體之情形更窄，故產生波長偏位問題之可能性變更高，辨識性之改善有更不充分的情形。
本發明係鑑於上述而成者，目的在於提供一種可更適宜地實現辨識性之改善的光學材料、以及使用此之光學構件及機器。
為了解決上述之課題並達成目的，本發明的一態樣之光學材料係具備：對可見光為透明之介質、及分散於前述介質內之具有雙折射性的複數結晶材料；其中，經入射之可見光的偏光狀態被隨機化，且射出偏光度低於前述經入射之可見光的可見光。
本發明之一態樣的光學材料，其中，前述複數之結晶材料係包含對前述經入射之可見光的遲延為互異的結晶材料。
本發明之一態樣的光學材料，其中，前述複數之結晶材料係以光學軸朝向互異之方向的狀態分散於 前述介質內。
本發明之一態樣的光學材料，其中，前述複數之結晶材料係包含尺寸互異之結晶材料。
本發明之一態樣的光學材料，其中，在前述複數之結晶材料係包含尺寸為0.1μm以上100μm以下之結晶材料。
本發明之一態樣的光學材料，其中，前述介質之折射率與前述結晶材料之折射率之差的絕對值為0.2以下。
本發明之一態樣的光學材料，其中，前述介質之折射率n1係前述結晶材料之常光(ordinary light)成分的折射率no與異常光成分之折射率ne之間的值。
本發明之一態樣的光學材料，其中，前述介質包含樹脂材料。
本發明之一態樣的光學材料，其中，前述介質具有雙折射性。
本發明之一態樣的光學材料，其中，前述結晶材料包含選自由氫氧化鈣、碳酸鈣、碳酸鍶、及氟化石墨所構成之群中的1種以上，前述介質包含選自由聚醯亞胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚苯乙烯、三乙醯基纖維素、及環烯烴聚合物所構成之群中的1種以上。
有關本發明之一態樣的光學構件，係包含本發明之一態樣的光學材料。
有關本發明之一態樣的光學構件，其為光學片。
有關本發明之一態樣的光學構件，其中，前述光學片係配置於顯示裝置之顯示畫面之前、或組入於該顯示裝置之偏光板的辨識側。
有關本發明之一態樣的光學構件，其中，前述光學片係藉由使前述經入射之可見光的偏光狀態隨機化，而抑制起因於前述顯示裝置之偏光依存性的顯示辨識性之降低。
有關本發明之一態樣的機器，係具備本發明之一態樣的光學構件。
有關本發明之一態樣的機器，係具備具有偏光依存性之顯示裝置，且前述光學構件係藉由使前述經入射之可見光的偏光狀態隨機化，而抑制起因於前述偏光依存性的前述顯示裝置之顯示辨識性的降低。
依據本發明，經入射於光學材料之可見光的偏光狀態被隨機化，且射出偏光度低於前述經入射之可見光的可見光，故可發揮所謂更適宜地實現辨識性改善的效果。
1‧‧‧光學片
1a‧‧‧介質
1b、1ba、1bb‧‧‧結晶材料
100‧‧‧液晶顯示裝置
101‧‧‧背光
102、109、206b‧‧‧偏光板
103、108‧‧‧相位差膜
104、106‧‧‧附透明電極之玻璃基板
105‧‧‧液晶層
107‧‧‧RGB彩色濾光片
200‧‧‧有機EL顯示裝置
201、205‧‧‧玻璃基板
202‧‧‧反射電極
203‧‧‧有機EL層
204‧‧‧透明電極
206‧‧‧圓偏光板
206a‧‧‧1/4波長板
207‧‧‧被覆層
207a‧‧‧被覆膜
207b‧‧‧硬塗層
A1、A2‧‧‧區域
L1、L10、L11、L12、L2、L21、L22‧‧‧光
L11a、L12a‧‧‧常光成分
L11b、L12b‧‧‧異常光成分
第1圖係實施形態1之光學材料所構成的光學片之示意性剖面圖。
第2A圖係有關對第1圖所示之光學片所含有的某些結晶材料入射具有可見光區域之波長的直線偏光時之射出光的偏光狀態之例進行說明之圖。
第2B圖係有關對第1圖所示之光學片所含有的某些結晶材料入射具有可見光區域之波長的直線偏光時之射出光的偏光狀態之例進行說明之圖。
第3圖係有關對第1圖所示之光學片入射具有可見光區域之波長的直線偏光時之射出光的偏光狀態之一例進行說明之圖。
第4圖係表示以實際例1之光學片所產生的偏光狀態之隨機化的效果圖。
第5圖係表示以實際例9之光學片所產生的偏光狀態之隨機化的效果圖。
第6圖係表示以實際例11之光學片所產生的偏光狀態之隨機化的效果圖。
第7圖係實施形態2之液晶顯示裝置的主要部份之示意性分解立體圖。
第8圖係實施形態2之有機EL顯示裝置的主要部份之示意性分解立體圖。
以下，參照圖面詳細地說明本發明之實施形態。此外，本發明不是藉由該實施形態限定者。又，在各圖面中，對相同或對應之要件賦予適當相同的符號。又，圖面為示意性者，必須留意各要件之尺寸關係等有與實際 者相異之情形。在圖面之相互間，包含有彼此的尺寸關係及比率相異之部分之情形。
(實施形態1)
第1圖係實施形態1之光學材料所構成的光學片之示意性剖面圖。該光學片1具備介質1a、及分散於介質1a內之複數結晶材料1b。
介質1a具有對於可見光為透明的特性。所謂可見光，例如依據JIS Z8120：2001，係下限為360至400nm，上限為760至830nm之波長區域的光。以下，有將可見光僅記載為光之情形。介質1a只要對於可見光之穿透率為50%以上左右的透明即可，較佳係80%以上，更佳係90%以上。
結晶材料1b係對於可見光具有透明特性之單結晶或多結晶，且具有雙折射性。如第1圖所示，在複數的結晶材料1b中係包含形狀及尺寸互異的結晶材料1b。又，在複數的結晶材料1b中，有以光學軸朝向互異之方向的狀態分散於介質1a內。惟，複數的結晶材料1b之中，亦可有形狀或尺寸相同者，或可有光學軸朝向相同的方向者。
若對該光學片1入射可見光，經入射之可見光的偏光狀態被隨機化，射出偏光度比經入射之可見光更降低之可見光。偏光度係可以相對於將光入射於穿透偏光方向為平行之2個偏光片時所射出之光的強度I0，將相同的光入射於配置成交叉尼克爾(Cross Nichol)之2個偏光 片時所射出之光的強度I90之比(I90/I0)來表示。該比係取0%至100%之間的值，比愈大則偏光度愈低。
如此地經入射之可見光的偏光狀態被隨機化，射出偏光度比經入射之可見光更降低之可見光的理由雖未必明確，但認為例如為由以下之原理所致者。第2A、2B圖係有關對光學片1所含之結晶材料1b之中的某結晶材料1ba、1bb入射具有可見光區域之波長的直線偏光之光時的射出光之偏光狀態的一例進行說明之圖。在此，結晶材料1ba、1bb係設為直線偏光之光L11、L12的行進方向中之厚度為相異者。
第2A圖係表示預定波長之直線偏光的光L11入射於結晶材料1ba的情形。光L11係在垂直於其行進方向的yz平面中偏光面相對於y軸及z軸成為45度。光L11係在結晶材料1ba內分離成z偏光之常光成分L11a及y偏光之異常光成分L11b，各自一邊感受相異之折射率一邊僅在結晶材料1ba行進相同的距離，並合成而射出。此時，在常光成分L11a與異常光成分L11b產生相位差。此相位差為π/2時，結晶材料1ba係相對於光L11作用為1/4波長板，入射於結晶材料1ba之光L11係成為圓偏光之光L21而射出。
另一方面，第2B圖係表示與光L11相同的波長及相同的偏光方向之光L12入射於結晶材料1bb的情形。光L12係在結晶材料1bb內分離成z偏光之常光成分L12a及y偏光之異常光成分L12b，各自一邊感受相異之 折射率一邊僅在結晶材料1bb行進相同的距離，並合成而射出。此時，在常光成分L12a與異常光成分L12b產生相位差。此相位差為π時，結晶材料1bb係相對於光L12作用為1/2波長板，入射於結晶材料1bb之光L12係成為與此正交之直線偏光的光L22而射出。
亦即，在結晶材料1ba與結晶材料1bb中，相對於光L11之遲延與相對於光L12之遲延為互異。複數之結晶材料1b係包含對於如此入射之光的遲延為互異之結晶材料。
如上述，在介質1a內係含有各種形狀或尺寸的結晶材料1b，且以其光學軸之方向亦朝向各種方向之狀態分散於介質1a內。再者，相對於各結晶材料1b入射之光的遲延亦為各式各樣。其結果，上述預定波長的光L11、L12係穿透結晶材料1b而以各種偏波狀態射出。又，在光L11之中係亦有不穿透結晶材料1b而射出的成分。進一步，亦可能產生入射於某結晶材料1b之光L11射出而入射於另一結晶材料1b之情形，此時，光L11係藉由該另一結晶材料1b而成為更相異的偏波狀態而射出。依據上述之原理，認為入射於光學片1之光L11、L12係其偏光狀態被隨機化而射出。
繼而，如此偏光狀態的隨機化並不是對於特定波長之光而產生者，亦可對於可見光區域之任一波長的光而產生。
第3圖係有關對光學片1入射具有可見光 區域之波長的直線偏光之光L1時的射出光之偏光狀態的一例進行說明之圖。光L1係在垂直於其行進方向的yz平面中偏光面相對於y軸及z軸成為45度，包含可見光區域之各種波長成分者。如此之光L1係例如從液晶顯示裝置之顯示畫面所射出之光。
若光L1入射於光學片1時，其偏光狀態被隨機化，在第3圖之上部顯示之包含具有直線偏光、橢圓偏光(右旋、左旋)、圓偏光(右旋、左旋)之各種偏光狀態的光成分之光L2從光學片1射出。因此，光L2之偏光度比光L1之偏光度更低。此外，第3圖係對於光L2圖示9個偏光狀態，但此等係圖示代表性的偏光狀態者，而光L2不須要包含此等全部的偏光狀態，又，亦可包含未圖示之其他偏光狀態。
在此，觀察者通過偏光太陽眼鏡直接觀察光L1時，觀察者所辨識之光L1的亮度係依存於光L1之偏光方向與偏光太陽眼鏡之穿透偏光方向構成之角度，有比不通過偏光太陽眼鏡時更降低之情形。光L1之偏光方向與偏光太陽眼鏡之穿透偏光方向正交時，亦可能引起黑視現象。
然而，觀察者隔著光學片1通過偏光太陽眼鏡觀察光L1時，觀察者可辨識光L2。由餘光L2之偏光狀態被隨機化，故光L1之偏光方向與偏光太陽眼鏡之穿透偏光方向正交，光L2之一部分穿透偏光太陽眼鏡。其結果，由於觀察者可辨識光L2，故可抑制黑視現象的發 生，並抑制辨識性之降低。
進一步，如上述，光L2之偏光狀態的隨機化不是對特定波長之光產生，對於可見光區域之任一波長的光亦產生。因此，可抑制通過偏光太陽眼鏡觀察時之光L2的色紋，並可抑制辨識性之降低。
如上述，若使用實施形態1之光學材料所構成的光學片1，可更適宜地實現液晶顯示裝置等之具有偏光特性的顯示裝置之辨識性的改善。如此之光學片1可貼附於顯示裝置之顯示畫面，而使用為保護片。
此外，有關光學片1所致之偏光度的降低程度，係以使光L1之偏光方向與偏光太陽眼鏡之穿透偏光方向為正交時可辨識光L2之方式，使比(I90/I0)成為5%以上為較佳，以10%以上為更佳，以100%為再更佳。
(較佳特性)
其次，針對實施形態1之光學材料所構成的光學片1之較佳特性進行說明。
首先，介質1a只要為具有對可見光為透明的特性之材質則沒有特別限定，但可為例如樹脂材料，可舉出聚醯亞胺(PI)、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、聚苯乙烯(PS)、三乙醯基纖維素(TAC)、環烯烴聚合物(COP)、或其他之丙烯酸系樹脂等為例。PI係耐熱性高、機械性、電性、化學特性亦優，故特佳。又，介質1a亦可為所例示之此等樹脂材料混合者。
此外，PI具有雙折射性。然而，結晶材料1b發揮偏光狀態之隨機化作用，故藉由該作用，使用PI作為介質1a時，期待可抑制依存於PI之雙折射性的辨識性之降低。
結晶材料1b係只要為對於可見光為透明特性，且具有雙折射性之異方性結晶則無論是有機材料、無機材料皆沒有特別的限定，但無機材料係可舉出氫氧化鈣(Ca(OH)2)、碳酸鈣(CaCO3)、碳酸鍶(SrCO3)、或氟化石墨(CF)n等為例。又，例如，為結晶且為球狀之碳酸鈣結晶亦有效。又，有機材料可舉出以液晶高分子等為首之結晶性高分子。此外，結晶材料1b可為例示之此等結晶材料之混合者。
又，結晶材料1b較佳係與介質1a之折射率差小的材質。結晶材料1b與介質1a之折射率差較大時，結晶材料1b與介質1a之界面產生反射、繞射、散射等現象，有光學片1之穿透率及霧度值降低之虞。
在此，將介質1a之折射率設為n1，將結晶材料1b之折射率設為n2。此外，n2係設為結晶材料1b之常光成分的折射率no與異常光成分之折射率ne的平均值。如此一來，在菲涅耳反射之抑制上，較佳係在可見光區域中n1與n2之差的絕對值為0.2以下，若為0.1以下則更佳。又，在可見光區域中，n1若為no與ne之間的值，對於常光成分或對於異常光成分，因介質1a與結晶材料1b之折射率差較小，故更佳。
例如，有關所例示之介質1a的折射率，在可見光區域之中央附近的波長之589nm中，PI為1.56至1.67左右，PC為1.57至1.59左右，PMMA為1.50左右，PET為1.57左右，PS為1.59左右。又，有關所例示之結晶材料1b的折射率，在波長589nm中，氫氧化鈣、碳酸鈣與碳酸鍶皆為1.57左右。又，氟化石墨例如為1.543至1.544。因此，此等材料較佳係介質1a與結晶材料1b之組合。
惟，介質1a之折射率與結晶材料1b之折射率之關係不受此限定。介質1a與結晶材料1b之折射率差即使較大，若光入射於結晶材料1b，如上述之偏光狀態的隨機化作用亦可產生。因此，例如，若光學片1滿足所希望之穿透率及霧度值，介質1a之折射率與結晶材料1b之折射率差可大至某種程度。
若例示結晶材料1b之其他材質，為亞硫酸鈉、氯化鉀、氯化鈣、氯化銫、氯化鈉、氯化銣、矽酸、乙酸鈉、氧化釔、氧化鋯、氧化鎂、溴化鉀、溴化鈉、碳酸鉀、碳酸氫鈉、碳酸鈉、碳酸鋰、碳酸銣、氟化鈣、氫氧化鋁、碘化鉀、四硼酸二鋰、硫酸鉀、硫酸鈉、硫酸鋇等。此等結晶材料適合與折射率近的介質組合，可構成本發明的實施形態之光學材料。
有關結晶材料1b之尺寸上限，偏波狀態之隨機化原理上無特別限定。但是，若結晶材料1b太大時，則可被眼睛看到，或相對於光學片1之厚度太大時，有光 學片1之平坦度降低等成為問題之情形。從如此之觀點而言，結晶材料1b較佳係尺寸為100μm以下，更佳係50μm以下。在此，結晶材料1b之尺寸例如將結晶材料1b之各粒子假設為完全的球體或長方體時，被定義為相當於其直徑或一邊之長度的值。
有關結晶材料1b之尺寸下限，只要為相對於入射之光具有遲延之程度的值即可。其值係依存於結晶材料1b之雙折射與其周邊之介質1a之折射率，故不能一概定義，惟考量一例係約為0.1μm。例如，結晶材料1b之厚度為1μm，雙折射為0.1時，遲延為0.1×1μm=100nm。此值係相當於藍色之波長400nm的光之1/4波長。因此，藉由此一個結晶材料1b，直線偏光被轉換成圓偏光。如此一來，考慮在光學片1之厚度方向將結晶材料1b複數重疊時，即使結晶材料1b之尺寸是比1μm小一位數的尺寸，亦可具有同程度之偏光消除功能。有鑑於上述，下限之一例推測為大約0.1μm。因此，就一例而言，在複數之結晶材料1b中較佳係含有尺寸為0.1μm以上100μm以下之結晶材料。
有關介質1a中之結晶材料1b的濃度，只要為產生期望程度的偏光狀態之隨機化者，則無特別限定，但例如為0.1wt.%至200wt.%。進一步，若為5wt.%以上，偏光狀態之隨機化在光學片1之面內更容易均勻地產生，故較佳，又，從高穿透率之觀點而言，以30wt.%以下為較佳。
有關偏光狀態之隨機化程度，如上述例示較佳係比(I90/I0)為5%以上，以10%以上為更佳，以100%為再更佳。因此，依照介質1a與結晶材料1b之特性，只要以獲得期望之比(I90/I0)的方式調整結晶材料1b之濃度即可。
又，有關實施形態1之變形例的光學片，係可為片狀之介質具有1/4波長板或超雙折射膜之功能，且在此介質內分散有具有雙折射性之複數結晶材料者。此時，除了藉由介質之1/4波長板或超雙折射膜之功能而抑制黑視等辨識性之降低之外，亦藉由分散於介質之結晶材料所產生的偏光狀態之隨機化功能而抑制黑視及色紋等辨識性之降低。亦即，可同時獲得抑制2種辨識性降低之效果。
例如，由介質單體所構成之光學片在可見光區域之某波長的直線偏波之光穿透之際，賦予1/4波長之相位差時，其波長之光成為圓偏光，但比其波長更長或更短波長之光成為例如橢圓偏光。因此，若通過偏光太陽眼鏡觀察從以介質單體所構成之光學片覆蓋畫面之液晶顯示裝置所射出的圖像時，偏光太陽眼鏡之穿透光量依據波長而不同。其結果，在顯示畫面會產生色紋。但是，若為在同樣可賦予1/4波長之相位差的介質內，分散有具有雙折射性之複數結晶材料分散而成的光學片，則橢圓偏光之光的偏光狀態藉由結晶材料之作用而被隨機化，故可抑制色紋。
此外，推測使用如上述之具有抑制辨識性降低功能的介質時，相對於介質之結晶材料的濃度，可為比不使用具有抑制辨識性降低功能的介質時為更低濃度。其理由係藉由介質之功能，可獲得某程度之抑制辨識性降低效果，故認為結晶材料可為在彌補其效果之程度上發揮功能(主要為抑制色紋功能)之濃度。關於結晶材料所致之效果的程度，只要依據結晶材料之濃度及尺寸等而適當地調整即可。
特別是，若為使用以往具有連續性幅寬廣的發光光譜之LED作為光源之液晶顯示裝置，藉由使用遲延為例如10000nm左右之超雙折射膜，可消除彩虹紋、色紋。但是，在自此開始而受期待發展之以有機EL、量子點、或雷射光作為光源之顯示裝置之情形中，光源中之RGB的各色之發光光譜變為陡峭的形狀。因此，使用超雙折射膜時，在10000nm之遲延係不能解決彩虹紋、色紋，必須為超過30000nm之遲延，而這並不實際。相對於此，本發明之光學材料係藉由少量(低濃度)之結晶材料使偏光狀態隨機化，可抑制在以往之超雙折射膜不能解決之彩虹紋，故成為可適用於具有如此陡峭形狀的發光光譜之光源。
(實施例1至8)
本發明的實施例1至8係使用PMMA或PS作為介質聚合物，並使用碳酸鈣作為結晶材料，依下述步驟製作光學片。
首先，將一邊之長度為3cm至4cm左右之 由碳酸鈣所構成的方解石(NARIKA公司、D20-1856-02)粉碎，並將經粉碎者藉由過篩，分別分級成一邊長度為0μm至25μm、25μm至53μm、53μm至106μm之範圍分布的三種結晶粒子。
繼而，將分級後之結晶粒子之任一種、及PMMA(和光純藥工業公司、138-02735)或PS(和光純藥工業公司)之聚合物顆粒投入於氯化甲烷(和光純藥工業公司、135-02446(試藥特級))或乙酸乙酯(和光純藥工業公司、051-00351(試藥特級))之溶劑中，再將此以振盪機攪拌，藉此，將聚合物完全溶解，製作出聚合物溶液。此外，結晶粒子之質量係設為6g、30g、41g、60g、120g、156g、200g之任一者，聚合物顆粒之質量係設為1g，溶劑之質量係設為4g。
繼而，使用高度設定為0.3mm之刮刀塗佈機，在表面經矽烷處理後之水平玻璃板上，展開所製作之聚合物溶液而形成片狀並放置，使溶劑蒸發。再者，為了從玻璃板將片剝離，並將溶劑從片完全地去除，在90℃進行減壓乾燥24小時。藉此製作出實施例1至8之光學片。將使用於實施例1至8製作之聚合物、溶劑、結晶粒子之尺寸(一邊之長度)、及所製作之光學片中的結晶粒子之濃度示於表1。
將實施例1之光學片配置於使用RGB-LED背光之液晶顯示裝置之表面，在其上以外部偏光板覆蓋，拍攝在液晶顯示裝置顯示白色之映像時的圖像。將其結果示於第4圖。在第4圖之左側圖中，區域A1為無光學片之區域，區域A2係配置有光學片之區域。在此，外部偏光板係以與設置於液晶顯示裝置之表面側(辨識側)的偏光板成為交叉尼克爾之方式配置，故在無光學片之區域A1產生黑視。另一方面，在區域A2，可辨識出液晶顯示裝置之白色映像。此情形推測係藉由光學片使從液晶顯示裝置射出之直線偏光之光的偏光狀態被隨機化，故射出之光的一部分穿透外部偏光板而被辨識。又，第4圖表示使光學片從左側圖所示的狀態經過中央圖所示的狀態而朝右側圖所示的狀態旋轉時之圖像。在第4圖之中央圖、右側圖之 任一者中，在配置有光學片之區域，皆可辨識出液晶顯示裝置之白色映像。此情形推測係表示藉由光學片所致的偏光狀態之隨機化被充分地進行。又，以霧度計(日本電色工業公司製、NDH2000)測定實施例1之光學片的全光線穿透率，結果為93%之良好值。
又，將實施例1之光學片取代成實施例2至8之光學片進行同樣之實驗，使用任一光學片時，在配置有光學片之區域皆辨識出液晶顯示裝置之白色映像。
(實施例9、10、比較例1)
本發明的實施例9、10、比較例1係使用PMMA作為介質聚合物，並使用氟化石墨作為結晶材料，依下述步驟製作出光學片。
首先，將平均粒徑為5μm之氟化石墨0.05g(實施例9)、0.01g(實施例10)、或0g(比較例1)、及PMMA之聚合物顆粒0.95g投入於5g之氯化甲烷之溶劑中，再將此以振盪機攪拌，藉此，使聚合物完全溶解，製作出聚合物溶液。
接著，使用高度設定為0.5mm之點膠機，在表面經矽烷處理之水平玻璃板上，展開所製作之聚合物溶液而形成片狀並放置，藉由自然乾燥使溶劑蒸發。藉此，製作出實施例2、3、比較例1之光學片。在實施例9、10、比較例1之光學片中的氟化石墨之濃度分別為5wt.%、1wt.%、0wt.%。
以霧度計測定實施例9、10、比較例1之光 學片的全光線穿透率，分別為94%、92.7%、93.3%之良好的值。
拍攝顯示圖像，情形係藉由將實施例9之光學片配置於桌上型終端(Apple公司製)之顯示畫面的表面一部分時、及進一步以外部偏光板覆蓋其上時。將其結果示於第5圖。第5圖之左側圖表示在顯示畫面之表面僅配置光學片之照片，但因光學片之穿透率良好，故配置有光學片之區域是在任何處皆幾乎無法判別。另一方面，在第5圖之右側圖，係以外部偏光板覆蓋之結果，僅在配置有長方形狀之光學片區域可辨識顯示圖像，在其他區域產生黑視。由此情形認為，顯示藉由光學片所致之偏光狀態的隨機化被充分地進行。
(實施例11)
本發明的實施例11係使用PC作為介質聚合物，使用碳酸鈣作為結晶材料，依下述步驟製作出光學片。
首先，將1g之PC的聚合物顆粒投入5g之氯化甲烷之溶劑中，再將此以振盪機攪拌，藉此，使聚合物完全溶解。進一步，於其中加入0.111g之碳酸鈣(平均粒徑：7.7μm)，以攪拌機攪拌後，施加超音波3分鐘，製作出聚合物溶液。
然後，使用高度設定為0.5mm之點膠機，在表面經矽烷處理之水平玻璃板上，展開所製作之聚合物溶液而形成片狀並放置，藉由自然乾燥使溶劑蒸發。藉此，製作出實施例11之光學片。在實施例11之光學片中的碳 酸鈣之濃度為10wt.%。
拍攝顯示圖像，情形係藉由將實施例11之光學片配置於桌上型終端之顯示畫面的表面之一部分時、及進一步以外部偏光板覆蓋其上時。將其結果示於第6圖。第6圖之左側圖係表示在顯示畫面之表面僅配置光學片之照片，但因光學片之穿透率良好，故配置有光學片之區域是在任何處皆幾乎無法判別。另一方面，在第6圖之右側圖，係以外部偏光板覆蓋之結果，僅在配置有將弓形之一部分切成矩形缺口的形狀之光學片的區域可辨識顯示圖像，在其他之區域產生黑視。由此情形認為，顯示藉由光學片所致之偏光狀態的隨機化被充分地進行。
(實施例12、比較例2)
本發明的實施例12係將分散有氟化石墨之樹脂材料(PC)進行延伸而製作相位差片，比較例2係除了不使氟化石墨分散以外，其餘與實施例X同樣地製作相位差片，將此等配置於液晶顯示裝置之表面，通過偏光太陽眼鏡而觀察，結果，在使用比較例2之相位差片時觀看到的顯示之色紋，但在使用實施例12之相位差片時該色紋已被改善。
(實施形態2)
第7圖係實施形態2之液晶顯示裝置的主要部分之示意性分解立體圖。如第7圖所示，液晶顯示裝置100係具有依下述順序積層有背光101、偏光板102、相位差膜103、附透明電極之玻璃基板104、液晶層105、附透明電極之玻璃基板106、RGB彩色濾光片107、相位差膜108、偏光板 109、及實施形態1之光學片1之構成。亦即，此液晶顯示裝置100係具有在公知構成的液晶顯示裝置中組入有光學片1之構成。
在該液晶顯示裝置100中，係在偏光板109之辨識側，亦即與背光101為相反側組入有光學片1。因此，從偏光板109射出之光係入射於光學片1，其偏光狀態被隨機化而射出。其結果，液晶顯示裝置100係即使通過偏光太陽眼鏡觀察亦不會產生黑視，而色紋等亦被改善，與無光學片1的情形相比，成為辨識性之降低經抑制者。
(實施形態3)
第8圖係實施形態3之有機EL(Electro Luminescence)顯示裝置的主要部份之示意性分解圖。如第8圖所示，有機EL顯示裝置200係具有依下述順序積層有玻璃基板201、反射電極202、有機EL層203、透明電極204、玻璃基板205、由1/4波長板206a與偏光板206b所構成的圓偏光板206、及由被覆膜207a與硬塗層207b所構成的被覆層207的構成。又，有機EL顯示裝置200係具備以包圍被覆層207之方式配置的實施形態1之光學片1。亦即，該有機EL顯示裝置200係具有在公知構成的有機EL顯示裝置中組入有光學片1之構成。
在此，在有機EL顯示裝置200中為了防止從外部入射之光以反射電極202反射而從顯示畫面輸出，而設有圓偏光板206。亦即，如第8圖所示，從外部入射 無偏光之光L10時，首先，在偏光板206b僅穿透特定方向之直線偏光。穿透偏光板206b之直線偏光係藉由1/4波長板206a而賦予π/2之相位差，轉換成圓偏光。圓偏光以反射電極202反射後，藉由1/4波長板206a進一步賦予π/2之相位差，轉換成偏光方向與穿透偏光板206b之直線偏光為正交之直線偏光。其結果，該直線偏光被偏光板206b吸收，故可解決從外部入射之光以反射電極202反射而從顯示畫面輸出之問題。
再者，有機EL顯示裝置200係在與偏光板206b之辨識側亦即反射電極202為相反側組入有光學片1。因此，構成從偏光板206b射出之圖像及映像的光，係入射於光學片1，而其偏光狀態被隨機化並射出。其結果，有機EL顯示裝置200係即使通過偏光太陽眼鏡觀察，也不會產生黑視，亦可改善色紋等，與無光學片1時相比，成為辨識性之降低經抑制者。
據此，光學片1係藉由使入射之光的偏光狀態隨機化，而在液晶顯示裝置100或有機EL顯示裝置200等之具有偏光依存性的顯示裝置中，抑制起因於偏光依存性之顯示辨識性之降低。
又，光學片1可藉由與導航機器、行動資訊終端機器等具備液晶顯示裝置或有機EL顯示裝置等的各種機器組合，而抑制在該顯示裝置中起因於偏光依存性的顯示辨識性之降低。
此外，在上述實施形態2、3中，可使用實 施形態1之變形例的光學片取代實施形態1的光學片1。又，在上述實施形態及其變形例中，光學材料係構成片狀之光學構件的光學片，但光學材料構成之光學構件的形狀無特別限定，可設為膜狀、桿狀、或塊狀等各種形狀。可將如此之各種形狀的光學構件與具有偏光依存性之顯示裝置組合，而抑制在該顯示裝置中起因於偏光依存性之顯示辨識性之降低。
又，本發明的光學材料係不限定於如上述實施例之使用刮刀塗佈器等在玻璃板上形成片狀之製作方法，可依據各種製作方法而製作。例如，本發明的光學材料係可將溶液狀者塗佈於基材上並固化，製作為塗覆層。又，本發明的光學材料因亦可製作為黏著材，故亦可將該黏著材貼附於各種的光學構件等而使用。又，如上述，本發明的光學材料及光學構件係可採取各種形狀，但亦可使用各種的成型方法製作。亦即，本發明的光學材料及光學構件可依照光學材料及光學構件之形狀、材料特性、使用態樣等而適當地選擇適宜的製作方法而製作。
又，本發明不是受上述實施形態所限定者。本發明亦包含將上述之各構成要件適當地組合而構成者。又，進一步的效果或變形例係可藉由發明所屬技術領域具有通常知識者者而容易導出。因而，本發明更廣泛之態樣不是限定於上述實施形態者，可為各種的變更。

Claims (16)

  1. 一種光學材料，係具備：對可見光為透明之介質、及分散於前述介質內之具有雙折射性的複數結晶材料；該光學材料係使經入射之可見光的偏光狀態被隨機化，且射出偏光度低於前述經入射之可見光的可見光。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之光學材料，其中，前述複數之結晶材料係包含對於前述經入射之可見光的遲延為互異的結晶材料。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之光學材料，其中，前述複數之結晶材料係以光學軸朝向互異方向的狀態分散於前述介質內。
  4. 如申請專利範圍第2或3項所述之光學材料，其中，前述複數之結晶材料包含尺寸互異之結晶材料。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之光學材料，其中，前述複數之結晶材料包含尺寸為0.1μm以上100μm以下之結晶材料。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之光學材料，其中，前述介質之折射率與前述結晶材料之折射率之差的絕對值為0.2以下。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之光學材料，其中，前述介質之折射率n 1係前述結晶材料之常光成分的折射率 n o與異常光成分之折射率n e之間的值。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之光學材料，其中，前述介質包含樹脂材料。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之光學材料，其中，前述介質具有雙折射性。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之光學材料，其中，前述結晶材料包含選自由氫氧化鈣、碳酸鈣、碳酸鍶、及氟化石墨所構成之群中的1種以上，前述介質包含選自由聚醯亞胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚萘二甲酸乙二酯、聚苯乙烯、三乙醯基纖維素、及環烯烴聚合物所構成之群中的1種以上。
  11. 一種光學構件，其係包含申請專利範圍第1項所述之光學材料。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之光學構件，其為光學片。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之光學構件，其中，前述光學片係配置於顯示裝置之顯示畫面之前、或組入於該顯示裝置之偏光板的辨識側。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之光學構件，其中，前述光學片係藉由使前述經入射之可見光的偏光狀態隨機化，而抑制起因於前述顯示裝置之偏光依存性的顯示辨識性之降低。
  15. 一種機器，其係具備申請專利範圍第11項所述之光學 構件。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之機器，其係具備具有偏光依存性之顯示裝置，且前述光學構件係藉由使前述經入射之可見光的偏光狀態隨機化，而抑制起因於前述偏光依存性的前述顯示裝置之顯示辨識性的降低。
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