TWI258603B - Polarized light device, polarized light source and image display apparatus using the same - Google Patents

Description

1258603 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本fx明係關於偏光

Mid '…牛，詳細地說，係在光源所射 光利用效率優異、可適用於高亮度之偏光光 源、各種影像裝置（例如 ^又之偏先先 T7I % ^ BH 視良好之液晶顯示裝置、有機 關不裝置、潰'阳等）之偏光元件。 Μ 【先前技術】 為了提昇影像題+爿：t 5^ 射出之光往正“… 之目視性，一般採用將光源所 向聚光來提昇亮度之技術。更具 ，係例如使用透鏡、鏡子^ ，、媸的。兄

反射進行聚光或平行光^提昇亮度。 U 〜例如於液晶顯示裝置中，將光源所射出之光以稜鏡片 等往正面方向聚光’高效率地射人液晶顯示元件來提昇袁 度。但是，藉由棱鏡片來聚光的情況下，原理上由於需： 大的折射率差’所以必須隔著空氣層等來設置。是以而有 不必要之反射或散射造成光損失的情況…需要許多的 構件種類，是其問題所在。 再者’做為提昇偏光之出射亮度的技術，[提出利用 再反射之亮度提昇系統。此亮度提昇系統，具體上係在導 光：之下面設置反射層，於出射面設置反射型之偏光元件 :仔之系、统。是以’射入系統内之光在偏光狀態下分離為 穿透光與反射光，反射光係經由前述導光板下面之反射層 又到反射而自出射面再度射出，藉此來提昇亮度。例如， 1258603 關於膽固醇液晶所進行之圓偏光反射分離，在日本專利特 開平3 —45906號公報、特開+ 6 —324333號公報、特開平 7 36032唬公報等中有詳細的記載。但是，此種亮度提昇 系、、先對灰預先以稜鏡片等提昇聚光性之光源，相較於適 用方、擴政性強之光源的情況，難以獲得充分的效果，此為 其問題。 ~ 為了解決上述問題，乃研究取代透鏡、鏡子、棱鏡等 :用特殊之光學薄膜將來自光源之光做平行光化之亮度提 幵技術。代表性的方法，有將亮線光源與帶通濾光片做組 合之做法。更呈轉而+ 卜 /、 而吕’有例如飛利浦公司之特開平6- 2359〇G號公報、特開+ 02-1 58289號公報、特表平10 — 510671 #υ 公報、US63〇76〇4 、 DE3836955 、 、 EP578302、US2002-0034009、WOO〇2/25687、或是 US20(H- 521 643 :US2⑽卜516066所記載般，& CRT或電致發光等 之進仃冗線發光之光源或顯示裝置上配置帶通濾光片之方 法：又：尚可舉出富士照片工業公司之瞧2_。。㈣5般 、2於儿線型冷陰極官配置3波長對應之帶通濾光片之做 去寺。但是’這些技術存在著：#光源不具亮線光譜則無 法作用之問題、以及對於特定波長選擇性產生功用之薄膜 U與製4 ±之問題。再者’前述帶通滤色片多使用蒸 鍍干涉膜，在高濕度環境下有薄膜之折射率變化甚至於波 長特性之變化等之顧慮。 另方面，在使用全息照相系材料之平行光化系統方 面’可舉出例如洛克威爾公司之US4984872A1戶斤記載之系 1258603 統等。但是，此種材料之正面穿透率雖高，但斜向入射光 線之反射去除率則不夠咼，是其問題所在。若對此系統入 射平行光線計异直進穿透率’在正面方向因完全通過故會 量測到較高之穿透率，另一方面斜向入射光線因散射而會 量測到較低之穿透率，在散射光源上顯現不出差異。是以 ，貫際上配置在擴散背光光源上的情況下，有時聚光功能 未必能充分發揮。又，全息照相系材料在物性上、耐性以 及可罪性寺也有問題存在。 【發明内容】 是以，本發明之目的在於提供一種偏光元件，其在不 會對垂直入射光之穿透偏光特性造成妨礙的前提下可將斜 向穿透光有效率地往光源側反射。 為了解決前述課題，本發明之偏光元件，係至少含有 2層之反射偏光元件、以及於該等反射偏光元件之間所配 置之相位差層，該2層之反射偏光元件’係可讓右旋圓偏

光以及左圓偏光當中一去*4里.» I 田〒者璉擇性地穿透而將另一者選擇 性地反射之反射圓偏光元#，# 〇 ^ 尤兀仵该2層之反射圓偏光元件， 偏光之選擇反射中之選擇反射波長帶的至少一部分係相互 重疊著，該相位差層係滿足下述式⑴與⑴之條件。 (又 /10) (I) '以"8) (π) 於式（1 )與（Π )中’ λ係射入相位差層之光的波長，R 係X軸方向與Υ軸方向相對於來自ζ軸方向(法線方向)之 1258603 入射光所出現的相位差（面内相位差）之絕對值，此广 方向係在該相位差層之面内之折射率成為最大之：： :遲後軸方向），γ軸方向係在相位差層之面内與“ 呈垂直之方向（面内超前軸方向），2軸方向係、與X 以及Y軸方向呈垂直之相位差層之厚度方向， ° 。R’係由方向肖γ’轴方向相對於來自與Z軸方向呈3〇 以上傾斜之方向之入射光所出現之相位差的絕對值，此 處X’轴方向係與相對於ζ轴方向呈30。以上傾斜之入 的入射方向呈垂直之相位差層面内之軸方向，Υ，軸方向係 與該入射方向以及X，軸方向呈垂直之方向。 【實施方式】 其次，針對本發明之實施形態做說明。 本I明者經努力研究的結果，發現若採用具有前述構 成之本發明之偏光元件，可在對正面亮度做出貢獻之垂直 入射光的穿透偏光特性不受妨礙的前提下，將斜向穿透光 有：率地反射到光源側。又，藉由將該反射到光源侧之斜 向穿透光（反射偏光）轉換為可對正面亮度之提昇做出貢獻 之光可進一步提昇亮度。再者，本發明之偏光元件，由 於兼具有此等聚光性與利用再反射之亮度提昇功能，故有 關水光功$或是平行光化功能之光源種類的依存性低。 方、本發明之相位差層中，面内相位差R如前所述係（又 /1〇)以下’而攸來自ζ軸方向（法線方向）之入射光的偏光 狀/L、保持不變的觀點來看，該值以愈小愈佳，較佳為 1258603 以下、更佳為λ/50以下、理想為〇。此種面内相位差極小 或接近0 ’僅厚度方向有相位差之相位差層，被稱為C板 (C-plate)，光軸係存在於與面内方向垂直之厚度方向。該 C-Plate之光學特性條件若滿^下述式⑻的情況稱為正〆 的C_plate’當滿足下述式㈤的情況被稱為負的C-Plate 代表性的貞C-Plate可舉出例如經雙軸拉 Ρ〇或聚對苯二甲酸乙二醇嘯職、將選擇反射波: =成較可見光為短之膽固醇液晶膜、將碟狀液晶在: 上做平行配向之膜、以Θ未/曰 、 及使仔具有負相位差之盔機έ士曰介 合物做面内配向所得之物#w …、钺、、，口日日化 ,,, 之物寺代表性的正C-Plate可舉出 例如經垂直配向之液晶臈。 出 nx〜ny<nz (νι) 給咖 ㈤ 之夂！，於本發明中，nx、…係表示前述C*等 之各光學層在X軸、γ轴 piate寻 說之X軸係在該#之_方向之折射率，此處所 後軸方向)]轴方向係在該#之面成二取大之方向(面内遲 方向（面内超前轴方與Χ轴方向呈垂直之 方向呈垂直之層的厚度方向方向係…方向以… 本發明中之前述相位 Π)之光風牯陈伙4 9 /、要為滿足前述式（1)愈（ η)之先學特性條件者即可 、 面配向狀態固定著之膽固矿’、別限疋，例如包含以平 擇反射波長帶以位於可\=夜晶化合物，該相位差層之選 為佳。此纟，之所以將選擇？:，78〇nm)以外之波長區 ^ 士波長帶設定在可見光區 1258603 (380_〜78〇nm)以外之波再 之μ 波長&，係為了避免發生在可見光區 r Λ S %液晶層之選擇反射波長帶可由膽固 具〕总 町丰果直接決定，選擇反射之中心波 長又係以下述式（砸）所表示。 λ 二np / (Μ) 式（遞）中，η係表示膦 係螺距。 叫液曰曰分子之平均折射率，Ρ 7述選擇反射波長帶之中心、波長值亦可相對於可見光 區：在於長波長側(例如近紅外區），若存在於福以下 外部’不會受旋光等的影響而發生複雜的現象，故為 更佳者。 W述膽固醇液晶之種類並無特別限定，可適宜選擇， 例^可舉出使得液晶單體聚合之聚合液晶、在高溫展現膽 固酉子液晶性之液晶聚合物、以及該等之混合物。又，該膽 固醇液晶之液晶性可為液向性亦可為熱向性，從控制之簡 便f生以及谷易形成單域(n]〇n〇d〇main)之觀點來看，以熱向 丨生之液晶為更佳。又，該膽固醇液晶之製造方法並無特別 ，定，可適宜使用眾知之方法。具有膽固醇液晶性之部分 交聯聚合物材料之製造時所能使用之材料並無特別限定， 可為任思、，例如可舉出特表2〇〇2一533742(州〇〇/37585)、 EP358208(US521 1877)、EP66 1 37 (us侧453)等所記載之 材料。再者’膽固醇液晶亦可例如將向列液晶單體或聚合 ，消旋化合物等與手性劑（chiral agent)混合進行反應來 付到。聚合性消旋化合物並無特別限定，可舉出例如 1258603 W093/22397 、 EP0261712 、 DE19504224 、 DE4408171 、以及 GB2280445等所記載之化合物，可為非手性化合物亦可為 手性化合物，又，可為單反應性、雙反應性以及多反應性 之任者，旎以眾知之方法來合成。在聚合性消旋化合物 之具體例方面，可舉出例如BASF公司之LC242(商品名）、 默克公司之E7(商品名）、以及華克化學（Wacker —⑶⑽）公 司之1^-81111〇:011-(：(：3767(商品名）等。手性劑並無特別限 定，能以例如W098/00428所記載之方法來合成。手性化合 物之具脰例有例如默克公司之sl〇1、R811以及cbi5(皆為 商名）等之非聚合性手性化合物、以及BASF公司之 LC756(商品名）等之手性劑。 含有膽固醇液晶化合物之相位差層之製造方法並無特 別限定彳適且使用以往之膽固醇液晶層形成方法，例如 對表面形成有配向層之基材上、或是本身具有液晶配向能 力之基材上塗佈膽固醇液晶化合物使其配向，《後將配向 狀態固定之方法。 ，月11述基材可舉出例如在三乙I纖維素或非晶性聚稀烴 等之負折射相位差僅可能小之基材上形成聚醯亞胺、聚乙 烯醇、聚酯、$丙烯酸酯、聚醯胺醯亞胺、聚醚醯亞胺等 t膜4人造纖維布等進行摩擦處理來做成配向膜者，或 疋在同樣的基材上形成Sl〇2t斜向蒸鍍層等來做成配向層 者。 —他尚可舉出將聚對苯二甲酸乙二醇醋（ρΕτ)或聚對蔡 曱酉夂乙一酉予酉曰（PEN)等之相加以拉伸而賦予液晶配向能 !2S8603 力之基材、將該拉伸基材表面進—+ 的研磨劑或摩擦布做處理而形成具^乳化鐵紅等之細微 微細凹凸的基材、以及對該拉伸:、，、田的配向控制力之 等之受到光照射會產生液晶心形成偶氮苯化合物 。 夜一工制力之配向膜而成的基材等 於珂述基材上形成含有膽 之具體方法，如以下所、f女 日日化s物之相位差層 向能力之面上即’於該基材之具有液晶配 之面上塗佈液晶聚合物之溶液，/ 晶層。前诚、、六 乾無而形成液 引述岭液中之溶劑並無特別限定， 友 甲蛻、三氯乙烷、四氣乙烷等之 + h 一乳 (MEK)、環己m a 凰1糸/奋J，丙酮、甲乙酮 烷等之環狀铋p 甲本荨之方香族溶劑，環己 四，肤甲嫩燒剩等之酿胺系溶劑，以及 减南4之_系溶劑等， 類以上。塗佈大、h — 早獨使用亦可併用兩種 、報塗法、H 無特別限定，可適宜使用例如旋塗法 法:二:法、印刷法、浸塗法、流延長膜法、棒塗 聚合物之:亦可取代前述溶液改用液晶 融物以同樣佈：為：呈現等向相狀態之力，容 前提 ^ 依所需情況在維持該熔融溫度的 4下進-步做薄層展開並固化等之方法 不使用溶劑所以 可力沄甶於 。 作業兄之衛生性等良好，此為優點所在 接者，將該、'右Θ i — 曰曰層中之膽固醇液晶分子之配向狀態固 疋化來付到所需夕士 ，只要依據實 t差層。此固定化方法並無特別限定 月况來遠擇適當的方法即可，可舉出例如 13 1258603 將液晶層加熱到玻璃 .¾ a ^ λ 轉溫度〜未滿等向相移轉、、w ρ 液晶聚合物分子呈頊丰 砂锝/皿度，以 ^ ^ ^ 面配向狀態來冷卻到未滿玻璃g Μ -度成為玻璃狀態，使其 轉 向狀態形成階段以f外、·^ *心’亦可在配 構。又，亦可於上述製輕取 、、、口 : 液晶聚合物與液晶單體併用，經過配向後以電： 束或紫外料之電離心 ^電子 成為聚人、、在曰" 或疋措由熱來進行聚合做 劑等。° / Βθ 4 4 ’亦可依必要性添加手性劑或配向助 述土材右例如負折射小的情況，可與前述含有膽固 •予次曰曰化合物之相位差層_體化用於偏光元件中。又，若 基材之厚度或負折射大小有阻礙偏光元件之功能之虞時， 可將仙位差層自基材剝離或是轉印到其他基材上來使用 Ο 又，在前述相位差層方面，含有以垂直均勻 meotropic)配向狀恶固定之棒狀液晶化合物之相位差層 亦為所希望者。此垂直均勻液晶之種類並無特別限定可適鲁 宜選擇，可舉出例如液晶單體經聚合所得之聚合液晶、在 南溫呈現向列液晶性之液晶聚合物、以及該等之混合物等 ° 5亥聚合液晶可於液晶單體依必要性加入配向助劑等，藉 由電子束或紫外線等之電離放射線照射或熱來聚合而得到 。液晶性可為液向性或熱向性，由控制之簡便性以及單域 幵> 成之容易程度考量，以熱向性之液晶為佳。在液晶單體 方面並無特別限定，有例如聚合性消旋化合物等。在聚合 14 1258603 性消旋化合物方面亦I转 w W "、、将別限定，例如可與 曰曰同樣。 此相位差層之开彡&古、上 ^ 成方法亦無特別限定，可適宜地使用 2:::方法’例如可與前述膽固醇液晶之情況同樣利用配 寺來形成。垂直均句配向係例如在形成有垂直配向膜 之膜上塗佈丽述垂直均勻液晶，展現液 日日狀悲加以固定而得到。 再者’於前述相位差戶方 (ΓΓΛΛ 曰 ，δ有以向列相或圓柱 (columnar)相配向狀鲅因 亦A 〜、 之碟狀液晶化合物之相位差層 亦為所喜好者。 左尽 之狀氣類、-、 €例如可將面内具有分子展開 、月 '、二鄰亞苯類化合物 晶材斜以尸曰 初寻之具有負早軸性之碟狀液 ； 展現向列相或圓柱相之妝能+ 、 體的方法並益特別p 固定來形成。具 、特別限疋’可適宜使用眾知之方法。 再者’於前述相位差声方而 益機声狀彳卜曰方 包έ具有負的單軸性之 :枝層狀化合物，該無機層狀化合物之 層之光軸方向盥 门狀心以相位差 定之相位差厗π β 線方向）的方式來固 子位差層亦為所喜好者。此種相位 無特別限定，可、南— ㈢之形成方法並 機層狀化合物在牲 關於負的單軸性無 H n在特開平6'82777號公報中有詳載。 圖11〜圖— - i n u w之不意圖中係分別顯示番 經固定之相# 丈直均勻配向狀態 相位差層、使用碟狀液晶 狀化合物所椹+ & 1 伯值差層、由無機層 符號所表示之Y Q1、UOl、1301之 丁之圖形分別為垂直均勻液晶 子、以及負^] i ^ kiL 子、碟狀液晶分 貝的早軸性無機層狀化合物之薄片。 15 1258603 再者，於相位差層方面，含有經譬 ^ ^ , 々、雙軸配向之非液晶聚 口物之相位差層亦為所喜好者。此種相位差 亚無特別限定，可適宜使用眾知# y / 有η… 便用小知之方去’可舉出例如將具 ;、異向性之面分子薄膜均句地進行雙轴拉伸之方 出=觸齡壓之方法、自平行配向之結晶體做切 2 。χ，隨非液晶聚合物之種類的不同，有時將 γ-液塗佈於基材上加以乾燥、成形為薄膜狀會得到c_ P ate 4種非液晶聚合物並無特別限定’以聚對苯二甲酸 旨、聚對萘二甲酸乙二醇酿等之聚 乙酉續維素、三乙酿纖維素等之纖維素系聚合物、聚甲基 丙烯酸曱酯等之丙烯酸系聚合 r ^ 习朱本乙烯、丙烯腈一苯 乙烯共聚物（AS樹脂）等之苯乙烯李γ人 丘取从斤 不G卹糸♦合物、雙酚Λ—碳酸 二：寺之聚儀系聚合物、聚乙稀、聚丙烯、乙稀一 二:物寻之直鏈或支鏈狀聚稀烴、聚降冰片稀等之含 有=:構之聚稀烴、氯乙稀聚合物、尼龍、芳香族聚酿 月女寻之fe胺糸聚合物、醯亞胺夺八 ^ Έ 系ΛΚ 口物、碾糸聚合物、聚 I楓糸4合物、聚醚醚酮系聚合 巧 ΛΚ本硫系聚合物、乙 烯醇糸聚合物、偏氯乙烯聚合物、乙 ^ / 、丙烯酸酯系聚合物、聚氧甲孚：β 丁 IU物 人 ^ 又糸聚合物、以及環氧系聚 σ物寺為[該寺可單獨使用亦可併用兩種類以上。再者 =賦：伸長性或收縮性等任意"，於該等聚合物材 枓中亦可適宜地添加適當的添加劑。 前述非液晶聚合物，尚可與山v r， 牛出例如於側鏈具有取代醯 亞月女基或非取代醯亞胺基的熱塑性樹脂與側鍵具有取代苯 16 1258603 基或非取代苯基以及氰基之熱塑性樹脂而成之樹脂組成物 。此種樹脂組成物可舉出例如具有異丁烯與N—亞甲基馬 來酿亞胺所構成之交互共聚物以及丙稀膳—苯乙稀共聚物 之樹脂組成物等。再者，在聚醯亞胺系薄膜材料方面，例 如US5580950以及US558〇964等所記载之材料亦可適宜地 使用做為由非液晶性聚合物所構成之相位差層。 其次，本發明之偏光元件，# 2層之反射偏光元件若 為可使得右旋圓偏光與左旋圓偏光中一者選擇性穿透但將 =一者加以反射之偏光元件（反射圓偏光元件），則對於自 寬廣的角度所入射之自鈇丼呈古 …、尤具有偏先分離功能，所以有設 計以及製造簡便等之優點。 s前述反射圓偏光元件並無特別限定，以例如膽固醇液 ::平面配向狀態已固定者為佳。該膽固醇液晶之種類並 热特別限定可適宜地選擇，例如 二 1夕^ 了與則述相位差層同樣， =使得液晶單體聚合之聚合液晶、在高溫展現膽固醇液 r曰之液曰曰水合物、以及該等之混合物等。聚合液晶可於 液日日單體依必要性加入手性劑< 、 或紫々…+ 心配向助劑等，藉由電子束

=線寺之電離放射線照射或熱來聚合而得到H 古酉子液晶之液晶性可為液向性或熱向 吕 以及單域形成之容易程度考量，以、、’空制之簡便性 义、、 以熱向性之液晶為佳。 固r 2 Γ射圓偏Μ件更具體來說可舉出例如含有由膽 ^夜晶聚合物所構成之層的片材 δ 上積厣之κ鉍,π , $疋違層於玻螭板等 、、,/ 材、由膽固醇液晶聚合物所構成之薄膜等，推 亚不限定於此。此膽固醇液晶層 ’、、 小成方法並無特別限定 17 1258603 ，例如可與前述含有膽固醇液晶化合物之相位差層同樣來 形成。膽固醇液晶若能儘可能在層内做均一配向則會更佳 前述反射圓偏光元件，從偏光元件之性能上觀點來考 量’選擇反射波長帶以涵蓋可見光區、光源發光波長帶為 更佳’選#反射波長帶如前所㉛可由月詹固醇之螺距與液晶 折射率所直接決定。前述形成反射圓偏光元件之膽固醇液 晶層可依據目的採用例如將選擇反射波長帶不同之複數層 做積層者或是單層但間距在厚度方向做變化者。將複數層 做積層的情況，亦可例如事先準備基材上已積層有膽固‘ 液晶層者複數個’將這些做進—步的積層。另彳，若採用 例如在膽固醇液晶層上形成配向m，於配向膜上進一步積 層其他之膽固醇液晶層之方法，對於達成薄型化而言為更 佳的做法。 一又，本發明之偏光元件，至少於正面方向進一步包含 :具有1/4波長板功能之層，此層在前述2層之反射圓偏 光兀件田中位於目視側之反射圓偏光元件的更外側做配置 乃為更佳的做法。若具有此構成，則穿透反射圓偏光元件 之圓偏光可變換為直線偏光，能做高效率的利用。此種偏 光兀件若進一步包含吸收雙色性偏光板，且此吸收雙色性 偏光板於前述至少正面方向之具彳1/4波長板功能之層的 更外側做配置乃為特佳者。 &前述吸收雙色性偏光板並無特別限定，可舉出例如在 聚乙烯醇系薄膜、部分甲縮醛化聚乙烯醇系薄Μ '乙烯— 1258603 乙酸乙烯酯共聚物系部分皂化薄膜 、寻之親水性冥公早明IV-f 碘或雙色性染料等之雙色性物質 子及附 偏朵妬，以乃取7 p i 订拉伸而成之吸收型 偏先板以及I乙烯醇之脫水處理物式取a 卢wp 勿或+鼠乙烯之脫鹽酸 處理物寺之聚烯配向薄膜等。 口口二★ . 又尚可舉出在該等薄膜之 早面或兩面设置基於耐水性箄 JW玍寺之保護目的之塑 或薄膜之層合層等所構成之透 布曰 $ + h d侏4膜而得之偏光板等。 再者可舉出於透明保護層含有透 $逍明破粒子而對表面賦予微

細凹凸構造之物等。在透明微粒子方面可舉出例如平均粒 控0.5〜—之二氧化石夕或氧化紹、氧化鈦或氧化錯、氧化 錫或氧化銦、氧化鑛或氧化銻等之無機系微粒子，該等可 為導電性物1外也可舉出交聯或未交聯聚合物等之有機 糸微粒子等。 (實施形態1) 以下，依據圖i與圖2,針對本發明之偏光元件中聚 光性與亮度提昇同時出現之機制做說明。惟，此不過為本 發明之一實施形態，本發明並不限定於此。 圖1係顯不本發明之偏光元件之前述該實施形態之圖 。如圖所示，此偏光元件係以膽固醇液晶圓偏光元件201( 以下有時亦稱為「層1」）、C —plate202(以下有時亦稱為 「層2」）以及膽固醇液晶圓偏光元件2〇3(以下有時亦稱為 「層3」）為主要構成要素而依序積層，自層1側讓光入射 。又，本圖所示之實施形態中，穿透2層之反射圓偏光元 件之圓偏光的旋轉方向彼此相同。又，圓偏光元件與相位 差層由於在面内方向皆不具光軸，所以貼合方向可為任咅 19 1258603 M疋以，具有平行光化之會聚的角度範圍為等向且對稱之 特性。 丹心 給又，圖2係針對本發明中表示自然光、圓偏光以及直 、、偏光之記號做說明之圖。圓偏《a與圓偏光k旋轉方 向反向，直線偏光c與直線偏光d互呈正交。 以下’針對光入射於圖i之偏光元件之際之理想的動 作原理依據圖1依序說明。 (ΐ)τ先，由背光（光源，未圖示）所供給之光當中垂直 入射之自然光1係以圓偏光元件2〇1 (層υ做偏光分離，分 成穿透光3與反射光2這兩種圓偏光。兩圓偏光之旋轉方 向為反向。 會完全通過相位差層2〇2 (層2)，成為穿 (2) 穿透光 透光4。 會完全通過圓偏光元件2〇3(層3)，成為 (3) 穿透光 穿透光5。 (4) 穿透光5係用於上方所配置之液晶顯示裝置。 (5) 其次，由背光所供給之光當中，斜向入射之自然光 6係以圓偏光元件201做偏光分離，分成穿透力8與反射 光7這兩種圓偏光。兩圓偏光之旋轉方向為反向。 、 (6) 穿透光8於通過相位差層2〇2之際被賦予1/2波長 之相位差值，成為穿透光9。 (7) 穿透光9受到相位差的影響而與光8在圓偏光之旋 轉方向上成為相反。 Κ (8) 穿透光9受圓偏光元件2〇3所反射，成為光。 20 1258603 又，圓偏光一般已知在反射之際旋轉方向會反轉（夂見 例如W.A.謝克里夫著「偏光及其應用」（動

Polarized Light: Production and Use, (Harvard

Umverwty press，Cambridge，Mass.，1 966)))。不過， 例外情況係以膽輯液晶層做反射時旋轉方向+會改變（ 參見培風#「液晶辭典」等）。在本圖中反射由於在膽： 醇液晶面進行，所以光9與光1G之圓偏光的旋轉方向並未 變化。 (9)反射光1〇於通過相位差層2〇2之際受到相位差之讀 影響’成為穿透光11。 〇〇)穿透光11會受到相位差之影響而使其旋轉反向。 U1)光11之旋轉方向由於和光8為相同方向而返回， 所以可完全通過圓偏光元件2(η，成為穿透光12。 (12) 光7與光12回到背光側，受到再利用。該等返回 :域會因為於背光所配置之擴散板等而—邊不規則地改 d亍進方向或偏光方向一邊不斷反射直到成為可穿透偏光 兀件之法線方向附近的光線，而對亮度提昇做出貢獻。 φ (13) 又，若將穿透之圓偏光5以1/4波長板（未圖示） 轉換為直線偏光，則可在不產生吸收損失的情況下在液晶 、丁衣置等被利用。如以上所述般，藉由目1之偏光元件 進行聚光與亮度提昇。 -人況明削述反射偏光元件之選擇反射波長帶。 …本發明之前$ 2 |之反射偏光元件之選擇反射波長帶 " 同亦可為不同。例如，可為一者之反射偏光元件在 21 1258603 可見光全波長具有反射，另一者則呈現部分反射，不過雨 者之選擇反射波長帶之至少一部份必須要相互重疊。反射 偏光元件之選擇反射波長帶只要依據偏光元件之使用目的 以及組合使用之構件與光源的種類等來適宜設計即可，例 如對於波長550mn附近之視覺度高之光可達成選擇反射為 ^ 亦即，具體上，前述2層之反射偏光元件之選擇反射 波長v之相互重疊之區域以含有54〇〜56〇nm之波長範圍為 仏。若為含有膽固醇液晶化合物之反射偏光元件的情況， 如前所述，選擇反射波長帶可由膽固醇之螺距與液晶之折 射率來直接決定，選擇波長之中心波長係以前述式（观）所 表示（λ =np)。 丹有，▲必須得到彩色顯示的情況，由於需要白色 1所以在可見光區之特性均一、至少可包含光源之發为 二區域（多數為435nm~610nm前後）為更佳。若考慮到鹰 ^液晶相對於斜向人射光線之選擇反射光譜會往短波長 移（藍光偏移），前述重疊之波長區域以能包括較川

長區域為更佳。此於長波長側所需要之選擇 ，由於和來自光源之入射光線的角^波長有很 所以依據需求規格來設定成任意之長波長端。 之北；：如採用於液晶顯示裝置所常使用之楔型導光 前I。： 光板之出射光的角度為離開法線方向6。 别述監光偏移的量會隨著入射角度 的傾向，…後一般為…左右= 使用3波長冷陰極射線管，紅色亮線光譜為㈣二二 22 1258603 r 、由 v之則返重疊區域只要自71 Onm到達長 ^ . 攸者色、液晶顯示裝置等之RGB對應 來看，前述選擇反射波長帶在可見光全波長區域( 亦即380nm〜780n„)重疊為特佳者。 ^又、，當背光光源僅發出特定波長的光的情況，例如對 二色冷陰極射線管而言，只要可將所得之亮線加 ^ 、头 月先之出射光線因動向體表面所加工之 被透鏡或圓點、稜鏡等凡 贫從 兄寻之叹汁而於正面方向自一開始就有 某種程度縮聚之情 田万、了無視大入射角之穿透光，所 仏擇反射波長錢大幅延伸縣波長側。 針對則述相位差層之相位差值做說明。 前述相位差層 曰之斜向方向相位差值R，（參照前式（π ’由於前述穿透相位差芦之本士 e ^ 仏 左層之先由反射偏光元件所全反射， 故理想上為λ /2(又係 ’、射先之波長），實際上即使非嚴謹 马A /2亦可達成目的。 m ^ 丹者刚述斜向方向相位差值R，會 口光之入射角度而變化，一 &、、 叙入射角愈大有愈增大之傾向 ’所以為了有效率地產峰值 座生偏先轉換，必須考慮全反射之角 度寺來適宜決定。例如， 士士 為了在與法線所成角度為60。左 右4可產生完全全反射，σ /9 ^ ^ 了 ，、要在⑼測定時相位差成為；1 / ^私度來決定即可。又，俞 .^ 則逑斜向方向相位差值R，之調整 方法並無特別限定，適 u且便用眾知之方法，例如，當相 差層為雙轴拉伸薄膜的彳主 , 、5 N况，可猎由拉伸率以及薄膜厚 度等來控制。 予 再者’反射偏光元件之穿透光有時會因為反射偏光元 23 1258603 件本身之c板的負折射性等使得偏光狀態發生變化。例如 ’含有膽固醇液晶層之反射圓偏光元件，由於膽固醇液晶 化合物之扭曲構造，所以多少帶有相位差層（例如負C板） 之性質。因此，可考慮前述反射偏光元件之相位差而將相 位差層之斜向方向相位差值R，調整成較又/2為小之值。具 體而言，R’如前述式（Π )般為；I /8以上即可。R，之上限值 並無特別限定，只要如前所述依照目的來適宜設定即可。 又，如前所述，面内相位差R(參照前述式（I ))以儘可能 小為佳。 I考起見，圖1 〇中所示係C板之相位差值對入射角度 之關係以及C板之光學異向性被明顯表示之折射率橢圓體 。但是，此僅為一例，本發明並不因此而受到任何限制。 圖10係複折射樹脂之雙軸配向性為正面相位差与〇、斜向 相位差=1/2波長之例子，該圖的情況係在±4〇度之位置成 為1 / 2波長。 以上，雖針對使用反射圓偏光元件之實施形態做說明 ，但此實施形態並不限定於上述，而可做各種的變更。例 如，在本發明中，相位差層亦可取代C板改用1/2波長板（ 也稱為1/2波長相位差板）。㈣，本發明之偏光元件亦可 至少包含2層之反射圓偏光元件以及配置於其間之波 長板，且該2層之反射圓偏光元件在偏光選擇反射之選擇 反射波長帶之至少一部份相互重疊。此時，分別穿透該2 層：反射圓偏光元件的圓偏光之旋轉方向以彼此相反為户 ’前述W波長板之斜向方向相位差值以…為理相： 24 1258603 方；0又疋忒斜向方向相位差值之際，必須考慮反射圓偏光元 件之相位差值一事係和使用c板的情形相同。使用ι/2波 長板的丨月況，雖有可能因傾斜軸之方位角而發生異向性或 著色之門題f隹可例如針對該2層之反射圓偏光元件以及 相位差層之各層，使用波長分散特性互異之層來抵銷著色 〇 (實施形態2) 其次’針對本發明之其他實施形態做說明。 本發明之偏光元件中，反射偏光元件亦可為反射直線 偏光元件。更具體來說，本發明之偏光元件，係至少包含 2層之反射偏光元件以及配置其間之中間層，該2層之反 射j光^件係可讓正交之直線偏光中一者選擇性通過但將 另者i^擇丨生反射之反射直線偏光元件，該2層之反射直 線偏光元件在偏光選擇反射之選擇反射波長帶之至少一部 伤相互重疊’該中間層係由1層之光學層所構成、或是包 s 2層以上之光學層之積層構造，且該中間層具有將入射 之直線偏光«入射方向來改變偏光方向或是不&變偏光 方向而讓其通過之功能，該2層之反射直線偏光元件，係 =面内遲後軸方向可使得入射之直線偏光當中之與入光面 呈垂直方向（法線方向）入射之光通過但將自斜向方向所入 射之光有效地反射之角度來配置。 此種偏光元件，以例如反射直線偏光元件與丨/4波長 板（也％為1/4波長相位差板）之組合來挾持C板者為佳。 更具體而言，偏光元件較佳為至少包+ 2層之反射直線偏 25 1258603 二4 :配f其間之相位差層以及2層之1/4波長板，該 去：反田中之1層係配置於反射直線偏光元件當中之 M ^ 另1層之1 /4波長板配置於另一反 一从备 差屬之間，邊2層之反射直線偏光 =在偏光選擇反射之選擇反射波長帶之至少—部份相互 盥於相位差層之-側面之i/“皮長板之面内遲後軸 、直線偏光元件之偏光軸呈4 0。〜5 0。之 角^位於相位差層之另-側面之1/4波長板之面内遲後 M位於同側之反射直線偏光元件之偏光轴呈-40。〜-50。

之角度，該2厣$ i/ziieL 立 θ 1/4波長板之面内遲後軸彼此所成角度 :、、、任思。此時，相位差層必須滿足下述式⑴與（瓜）之條 件。 R = ( λ / 1 〇 ) (I) (又 /4) (m ) 式（i )與（m)中λ、R以及R，之定義係如前所述。 已头直線偏光元件與1 /4波長板做組合則可將自然光 轉換為圓偏井。I q - ^ 如圖3所不，自然光301入射至直線偏朵 元件302會轉換為直線偏光3〇3，進而，直線偏光通 過1/4波長板3〇4會轉換為圓偏光3〇5。反射圓偏光元件 X及反射直線偏光元件，相較於基於布魯斯特角 (Brewster’s angle)等之原理之稜鏡型反射偏光元件，沒 有入射角依存性是其優點所在。 久 若僅使用反射直線偏光元件將C板加以挾持，由於相 對於自斜向方向入射於C板之光線的光軸常與光線方向正 26 γ258603 交，不會產生相位差、無偏光轉換。是以，將直線偏光以 一相對於反射直線偏光元件之偏光軸在45。或—45。有遲 後軸方向之1/4波長板轉換為圓偏光之後，以c板之相位 差來變換為逆圓偏光，將該圓偏光再次以1/4波長板轉換 為直線偏光即可。 ^又，本發明之1/4波長板以及1/2波長板並無特別限 疋，可適宜使用眾知之物。具體而言，可舉出例如經單軸 拉伸或雙軸拉伸之高分子薄膜、以及使得液晶化合物做混 成配向（在平面方向做單軸配向、於厚度方向進一步使其 -己向之配向狀態）之層等。前述1/4波長板以及波長板 =面内相位差以及厚度方向相位差之控制方法並無特別限 為拉伸南分子；4膜則只要調整拉伸率以及薄膜 尽度寺即可控制。 、 、於刖述高分子薄膜所能使用之聚合物並無特別限定， 對笨二甲酸乙二醇，、聚對萘二曱酸乙二醇醋等 /曰π |合物、二乙醯纖維素、三乙醯纖維素等之纖維 f系聚合物、聚曱基丙烯酸曱醋等之丙烯酸系聚合物、聚 $乙烯、丙烯腈—苯乙烯共聚物（AS樹脂）等之苯乙烯系聚 二物、雙酉分A—碳酸共聚物等之聚碳酸S旨系聚合物、聚乙 "^丙烯、乙烯一丙烯共聚物等之直鏈或支鏈狀聚烯烴 #、聚降，片烯等之含有環狀結構之聚浠烴、氯乙烯系聚合 ^、尼龍1香族聚醯胺等之醯胺系聚合物、酸亞胺系聚 σ物、楓系聚合物、聚醚楓系聚合物、聚醚醚酮系聚合物 、聚苯硫系聚合物、乙烯醇系聚合物、偏氯乙烯系聚合物 27 !2586〇3 那醇縮丁醛系聚合物、 聚合物、以及$ ^ _ -曰糸聚合物、聚氧曱叉系 从及％乳糸聚合物Λ社 々 用兩種以上。再者其 ”、、土，〜寺可單獨使用亦可併 々工。冉者，基於伸具料 目的’於該等聚合物材料中：宜：f::予等之任意的 前述高分子㈣之製造方法並^°=的添二創。 如以壓鑄法⑽壓成形法）所製造之:，、、]限疋、，可舉出例 材料熔融、長膜之後做& 、 以及將前述聚合物 我腰之傻做拉伸所製造 觀點來考量以後者為佳。 * ’從機械強度的 月述鬲分子薄膜其他尚可舉 公報（w〇〇1/3顧）所記载之高分子薄膜幵⑽卜343529號 材料方面，可使用例如含 有取：此南分子薄膜之 穷側鍵具有取代或非取 基的熱塑性樹脂與側鏈具有取 其夕取代本基或非取代苯基以及氰 而成之樹脂組成物’例如可舉出含有由異 =N—亞甲基馬來酸亞胺所構成之交互共聚物以及丙 炸腈一苯乙烯共聚物之樹脂組成物。 又，本發明之反射直線偏光元件並無特別限定，可適 宜使用眾知之物，例如可使用具有光學異向性之拉伸薄膜 或該等之積層體等’拉伸薄膜之材質可使用例如與前述 1/4波長板以及1/2波長板同樣者。 1 / 4波長板 圖4係顯示本實施形態之偏光元件之示意圖。但是， 本實施形態並不限定於此。如圖所示般，此偏光元件係以 反射直線偏光元件404(以下也稱為「層4」）、1/4 405(以下也稱為「層5」）、C-Plate4〇6(以下也稱為「層6 」）、1/4波長板407(以下也稱為「層7」）、以及反射直 28 1258603 線偏光元件4 0 8 (以下也稱為「層8 ,)焱士 Φ碰丄 θδ」）為主要構成要素而依 序積層，自層4側讓光入射。

又，圖5所示係圖4之偏光元件中各主要構成要素之 貼合角度之示意圖。直線偏光元# 4〇4之偏光軸肖1/4波 長板405之面内遲後轴所成角度為4〇。〜5〇。，直線偏光 元件糊之偏光軸肖1/4波長板樹之面内遲後軸所成角 度為-4(Γ -5『。除此以外’各構成要素所成角度並無特 別限定，即使在維持前述角度的情況下將組合丨（直線偏光 兀件404與1/4波長板405之組合）以及組合2(直線偏光 兀件408與1/4波長板407之組合）做任意的旋轉也能發揮 同樣的性能。例如，圖14所示係將圖4以及圖5所示之組 合2旋轉90°的情況，即使如此仍能發揮與圖4、圖5同 樣的性能。又，C板在面内不具光軸，所以貼合角度可為 任意。 以下，依據圖4，針對本實施形態之偏光元件中入射 光線時之理想的動作原理做說明。

(1) 首先’自然光14係自背光（光源）朝反射直線偏光 元件404(層4)垂直入射。 (2) 光14係分離成為直線偏光1 5以及與之正交之直線 偏光16，光15會穿透層4，光1 6則被反射。 (3) 直線偏光15係穿透1/4波長板405(層5)，轉換為 圓偏光1 7。 (4) 圓偏光17維持在偏光狀態，以圓偏光18的形式穿 透 C-plate406(層 6)。 29 1258603 (5)圓偏光18會穿透i/4波長板4〇7(層7)，轉換為直 線偏光1 9。 ' <' 、* (6)直線偏光19維持在偏光狀態，以直線偏光2〇的形 式牙透反射直線偏光元件4 〇 8 (層8)。 (7) 直線偏光20係入射於裝置（液晶顯示裝置），在無 損耗的情況下被傳遞。 … (8) 另一方面，自背光所入射者，除了自垂直方向之自 然光14以外’尚有自斜向方向之自然光21朝層4入射。 (9) 光21係被分離為直線偏光22以及與之正交之直線 偏光23，光22會穿透層4(反射直線偏光元件），光23則 被反射。 (10) 直線偏光22會穿透層5(1/4波長板），轉換為圓 偏光24。 (11) 圓偏光24於通過層β(〇板）之際，受到1/2波長 之相位差影響，其旋轉方向會反轉成為圓偏光25。 (12) 圓偏光25會穿透層7(1/4波長板），轉換為直線 偏光26° (13) 直線偏光26會被層8(反射直線偏光元件）所反射 ’成為直線偏光2 7。 (14) 直線偏光28會穿透層7(1/4波長板），轉換為圓 偏光28。 (15) 圓偏光28於通過層β(〇板）之際，受到1/2波長 之相位差影響，其旋轉方向會反轉成為圓偏光29。 (16) 圓偏光29會穿透層5(1/4波長板），轉換為直線 30 1258603 偏光30。 (1 7)直線偏光3 0維持其偏光狀態，以直線偏光31的 形式穿透層4 (反射直線偏光元件）。 (18)所反射之光16、23以及31係回到背光侧而再利 用。其再利用機制係與實施形態1同樣。

又’於本實施形態中，前述設定1以及設定2 (圖5)中 反射直線偏光元件之偏光軸與1 /4波長板之面内遲後軸所 成角度在理想的系統中理論上為45。以及一45。。但是， 在實際之反射偏光元件以及波長之特性於可見光區並非全 然如此，會隨著波長而有微妙的變化，因此會發生著色等 之門越疋以若凋整若干角度來補償色調，合理地將系 統整體最適化，則可解決前述著色等之問題。又若前述角 度大幅偏離45。或-45。，則會產生穿透率之降低等之其 他問題，所以調整侷限在±5。的範圍内。 ’、

又，前述反射直線偏光 範圍係與反射圓偏光元件的 長特性相對於斜向入射光線 圓偏光元件相同，為了對於 揮作用，於可見光區外長波 相位差特性乃為所希望者。 元件之選擇反射波長帶之較佳 情況相同。由於穿透光線之波 往紐波長側偏移這點係和反射 以大角度入射之光線可充分發 長側具有充分之偏光特性以及 本實施形態之相位差層（c S)中斜向方向 差：Γ式(m))之較佳範圍也只需基於與使用反射圓 想法來進行調整即可。但是，由於反: 目乂於反射圓偏光兀件，一般本身所具有之 31 1258603 差特性較小，所以前述R，並非 1 / 4波長以上。 1/8波長以上而是必須成為 ’圍b中係在龐加萊（Polnc_球上顯示對圖 之偏光凡件射入斜向入射光時之2片之反射偏光元件 W波長板、（：板以及1/4波長板所造成之偏光狀態的變化 据：圖中係顯示了自第"之反射偏光元件所入射 偏光經由圓偏光轉換為反向之直線偏光的狀態。不過，本 圖僅為表示本發明之一例的參考資料，本發明並不因此而 受限。 (實施形態3 ) 其次，針對本發明之又一實施形態做說明。 、取代實施形態中以2片之1/4波長板來挟持c板之構 造物，即使將正面相位差（面内相位差）為；1/4、厚度方向 相位差為又/2以上之雙軸性薄膜以正交或平行方式做2片 之積層亦可侍到同樣的效果。此時只要Nz係數(厚度方向 相位差/面内相位差）為2以上即可滿足要件。 亦即，本發明之偏光元件，係至少包含2層之反射直 線偏光元件、以及於該等反射直線偏光元件之間所配置之 2層的1/4波長板，該2層之反射直線偏光元件在偏光選 擇反射,遠擇反射波長帶的至少-部份相互重疊，該1 /4 波長板田中者之面内遲後軸與位於同側之反射直線偏光 兀件之偏光軸所成角度為40。〜50。，另一者之1/4波長 板之面内遲後轴與位於同侧之反射直線偏光元件之偏光轴 所成角度為40〜— 50。，該2層之1/4波長板之面内遲後 32 1258603 各1/4波長板滿足下述式（jy)之 軸彼此所成角度為任意 條件：

Wz ^ 2.0 (iv ) 其中，Nz=(nx-nz)/(nx-ny)

於式（則中，^、犯係表示該1/4波長板在^ 方向、Y軸方向以及z軸方向之折射率，此處之χ軸方向 係在該W波長板之面内折射率成為最大之方向（面内遲後 軸方向W軸方向係在該1/4波長板之面内之與χ轴方向 壬垂直之方向(面内超前軸方向），Ζ轴方向係與Χ軸方向 以及Υ軸方向呈垂直之1/4波長板的厚度方向。 1/4波長板以及反射直線偏光元件之材質、面内相位 至以^厚度方向相位差之控制方法並無特別限定，例如可 採用實施形態2所述之方法。

圖6所示係本實施形態之偏光元件之示意圖。作是， 本實施形態並不限定於此。如圖所示，此偏光元件係以反 射直線偏光元請(以下也稱為9」）、ι/4波長板 6「1〇(以下也稱為「層1〇」）、1/4波長板6"(以下也稱為 「層11」）、以及反射直線偏光元件612(以下也稱為「層 12」）為主要構成要素依據而依序積層，自層9側讓光入射。曰 又，圖7所示係圖6之偏光元件中各主要構成要素之 貼合角度之示意圖。直線偏光元# _之偏光軸肖"4波 長板6!。之面内遲後軸所成角度m5〇。，直線偏光 兀件612之偏光軸肖1/4波長板611之面内遲後轴所成之 角度為-4G。〜5G。。除此以外，各構成要素所成之角度並 33 1258603 無特別限定’即使在維持前述角度下將組合1 (直線偏光元 件6 0 9與1 / 4波長板61 0之組合）以及組合2 (直線偏光元 件612與1/4波長板611之組合）任意旋轉亦能發揮同樣的 功能。在圖6與圖7中，為了方便說明起見，上下之直線 偏光元件之軸係以平行表示，1/4波長板之軸係以正交來 表示，惟本發明並不限定於此。以下，依據圖6,針對自 然光入射於本實施形態之偏光元件之際之理想的動作原理 做說明。 (1) 首先’自然光3 2自背光（光源）垂直入射。 (2) 自然光32會藉由層9(反射直線偏光元件）而分離 成直線偏光33以及與其正交之直線偏光34，直線偏光33 會穿透層9，而直線偏光34則被反射。 (3) 直線偏光33係穿透層10與層11(1/4波長板）。於 本圖所示之例子中’由於層工〇與層i】之面内遲後軸係呈 正交，所以考慮層10與層u之組合的情況下，正面相位 差（面内相位至）會成為0。是以，直線偏光33於穿透層工〇 與層11之際，其偏光狀態不會改變而成為直線偏光35。 (4) 直線偏光在偏光狀態不改變的情況下穿透層ι2(反 射直線偏光元件），成為直線偏光36。 (5) 直線偏光35能以無損耗的方式傳遞到裝置（液晶顯 示裝置）處。 (6) 另方面，除了自背光垂直入射自然光3 2以外， 另會斜向入射自然光3 7。 ()自；」光3 7會藉由層9 (反射直線偏光元件）而分離 1258603 成為直線偏光38以及與之正交之直線偏光39，直線偏“ 38會穿透層9，而直線偏光39則會被反射。 先 (8)直線偏光38係斜向入射於層與層Η，在〜 該等層之際，會因為厚度方向相位差的影響造成偏光軸逯 向變化90。而成為直線偏光40。 方 (9) 直線偏光40係入射於層12(反射直線偏光元件）。 (10) 層12由於和層9為相同軸方向，所以直線偏光 40會受到層12所反射而成為直線偏光41。 〃 (11) 直線偏光41於穿透層n與層1〇之際由於和（9) 同樣文到相位差的影響，偏光軸方向會變化9〇。而成為直 線偏光42。 (1 2)直線偏光42在偏光狀態不改變的情況下穿透層 9(反射直線偏光元件），成為直線偏光43。 (13)所反射之光34、39以及43會回到背光側而被再 利用。再利用之機構係與實施形態1以及2同樣。 本貫施形態之偏光元件，可發揮與實施形態2之偏光 兀件同樣的性能，又，由於可省略c板，所以相較於實施 形恶2之偏光元件可進一步提昇生產效率。關於本實施形 態之1/4波長板並無特別限定，如前所述，其中以例如經 過又轴拉伸之聚碳酸酯（PC)或聚對苯二曱酸乙二醇酯（pet ) 薄膜、或是經混成配向之液晶化合物層為更佳。 關於反射直線偏光元件與1 /4波長板所成之角度範圍 係如刚述’在微調方面只要基於與實施形態2同樣的想法 來進行即可。 35 1258603 又’關於反射直線偏光元件之選擇反射波長帶亦與實 施形態1以及2同樣。 再者，於本貫施形態中，雖藉由改變Nz (式（iv ))之值 來變化斜向入射光之利用效率，不過較佳範圍並無特別限 定’只要依據與實施形態1與2同樣的想法來調整以獲得 表適之光利用效率即可。必須考慮反射偏光元件所具有之 相位差這點亦和前述各實施形態相同。 (實施形態4) 其次’針對本發明之再一實施形態做說明。 即使取代實施形態2中以2層之1/4波長板來挾持（ 板而成之構造物，改用正面相位差（面内相位差）為又π、 厚度方向相位差為λ /2以上之雙軸性薄膜，亦可得到同樣 的效果。此時之Nz係數必須為1 · 5以上。 亦即，本發明之偏光元件，係至少包含2層之反射直 線偏光元件以及配置於其間《1/2波長板，該2層之反射 直線偏光元件在偏光選擇反射之選擇反射波長帶的至少一 部份相互重疊，該1/2波長板之面㈣ 直線偏光元件之偏光軸所成角度為40。〜50。，且與另一 者之反射直線偏光元件之偏光軸所成角度為—4〇。〜—5〇。， 該1/2波長板係滿足下述式（v)之條件：

Nz - 1.5 (V) 其中 ’ Νζ=(ηχ-nz)/(nx-ny) 於式（V )中，nx、ny、n係 —

Z係表不前述1/2波長板在 軸方向、Y軸方向以及Z軸方V 6之折射率，此處所說之 36 Ϊ258603 糸在該1/2波長板之面内折射率成為最大之方向(面 :軸方向），”由方向係在】/2波長板之面内之與χ軸方向 王垂直之方向(面内超前轴方向），Ζ軸方向係與χ軸方向 以及Υ軸方向呈垂直之1/2波長板的厚度方向。 、反射直線偏光元件以及波長板之材質以及製造方法等 並無特別限定，與前述其他實施形態同樣。 一圖8所示係本實施形態之偏光元件之示意圖。但是， 本貫施形態並不限定於此。如圖所示，此偏光元件係以反 射直線偏光it# 813(以下也稱為「層13」）、ι/2波長板 814(以下也稱為「I 14」）、以及反射直線偏光元件815( 以下也稱為「層15」）為主要構成要素依據而依序積層， 自層13側讓光入射。 囷9所示係圖8之偏光元件中各主要構成要素之 、占a角度之示思圖。直線偏光元件8丨3之偏光軸與1 / 2波 長板814之面内遲後軸所成角度為40。〜50。，直線偏光 元件815之偏光軸與1/2波長板814之面内遲後軸所成之 角度為40〜-50 。是以，前述2層之直線偏光元件之面 内遲後軸彼此必然成為正交。 本貫施形態之偏光元件可發揮與實施形態2以及3之 偏光元件同樣的性能，由於積層數少，可進一步提昇生產 效率，此為優點所在。 以下’依據圖8，針對自然光入射於本實施形態之偏 光兀件之際之理想的動作原理做說明。 (1)首先’自然光47自背光（光源）垂直入射。 37 1258603 (2) 自然光4 7會藉由層i 3而分離成直線偏光4 8以及 與其正交之直線偏光49，直線偏光48會穿透層13，而直 線偏光49則被反射。 (3) 直線偏光在通過層14 (1 / 2波長板）之際，會受到正 面相位差（面内相位差）之影響，偏光軸方向會旋轉9〇。而 成為直線偏光5 0。 (4) 直線偏光50在偏光狀態不改變的情況下穿透層 1 5 (反射直線偏光元件），成為直線偏光51。 (5 )通過之直線偏光51能以無損耗的方式傳遞到裂置（ 液晶顯示裝置）處。 (6) 另一方面，除了自背光垂直入射自然光47以外， 另外會斜向入射自然光52。 (7) 自然光52會藉由層13(反射直線偏光元件）而分離 成為直線偏光53以及與之正交之直線偏光54，直線偏光 5 3會穿透層13，而直線偏光5 4則會被反射。 (8) 直線偏光53係斜向入射於層14(1/2波長板），在 偏光軸方向不改變的情況下以直線偏光55的形式通過。 (9) 直線偏光5 5係在層15 (反射直線偏光元件）受到 反射成為直線偏光5 6。 (1 0)直線偏光5 6係入射於層14，在偏光軸方向不改 變的情況下通過成為直線偏光5 7。 (11) 通過之直線偏光5 7在偏光狀態不改變的情況下通 過層13成為直線偏光58。 (12) 所反射之光4 9、5 4以及5 8會回到背光側而被再 38 1258603 利用。再利用之機構係與前述其他實施形態同樣。 一關於反射直線偏光元件與1/2波長板所成之角度範圍 如前所述’其微調只要依據與實施形態2、3同樣的 來進行即可。 … 又，關於則述反射直線偏光元件之選擇反射波長帶 與實施形態1〜3同樣。

再者，於本實施形態中，雖藉由改變Nz(式（V ))之值 她匕斜向入射光之利用效率，惟其較佳範圍並無特別限 :’只要依據與實施形態'卜3同樣的想法進行調整來得到 取適之、光利用效率即可。必須考慮反射偏光元件所具有之 相位差這點也和前述各實施形態同樣。 以上’基於實施形態'卜“兒明了本發明，惟本笋明 :限定於上述說明，可在不脫離其主旨之範圍内做各種 义更例如，本發明之偏光元件除了前述各構成要素以 ’尚可在達成目的之範圍内適宜地包含其他光學層或其 構成要素。 /

(製造方法等） 之製造方法等做說明。 波長板等之各構成要素 其次’針對本發明之偏光元件 首先，前述C板、反射偏光元件、 之材質與製造方法係如前所述。 前 積 放 本發明之偏光元件之製造方法並無特別限定，可依 :各二成要素以及必要性積層其他之構成要素來製造 …並無特別限定，可單純將前述各構成要素加以 而攸作業性與光之利用效率等之觀點來看，前述各 39 ^58603 成要素透過具透光性之接 。又，在本發明中，「狃基广占者J之層進灯積層較佳 F ^ 者劑」與「黏著劑，並盔明洗+ &別，權宜起見將接著劑當 考…卫無明頰之 稱為「黏著劑」。心中剝雄、再接著較為容易之物 前述接著劑或黏著劑並益 抑制等之觀點，以透明、才；限疋’基於表面反射之 之折射率儘可能接近者為區不具吸收性、且各層 烯酸系、環氧系、異氰酸"：以J適宜地使用例如丙 該箄接I -曰系寺之接著劑或黏著劑。又， 。亥寺接耆对或黏著劑除了溶劑型 者j又 紫外線聚合型、熱聚合型 尚可適宜使用例如 積層方法並無特別限定各構成要素之 法，”可分別在不同:==性質之任意的方 到透光Μ材單域，制轉印 珂述各構成要素若為包含 不用接著劑«著〜s 物之層的情況，則 苓4忒黏者劑之層而是適宜地 構成要素依序直接來& + 成配向Μ寺並將各 丁 m斤直接形成之方法（直接連 。此方法就偏弁开技+ _ 、主佈）等亦為可能 去就偏先兀件之薄型化等之觀 使用反射圓偏光元件盥C柘…有利的。又，於( /、C板之h況，由於各構成JL去产& 内不具光軸、貼合角度為任意，所 ^要素在面 行貼合或是葬由俞、+、t , 错由輪對輥法等進 飞疋蜡由則述直接連續塗佈等來 高之優點。 以具有生產性 又，於刚述各構成要素以及接 可依必要性加人I Μ 屬（黏者劑層）中亦 可進… 添加劑等。例如，基於擴散程度調整 叮進#添加粒子來赋予等向之散射性 Μ Α疋基於製膜時 40 j2586〇3 之均平性賦予目的來適宜添加界面活性劑等，此外，亦口 適宜添加紫外線吸收劑或氧化防止劑等。 (偏光光源以及影像顯示裝置） 其次，針對使用本發明之偏光元件之偏光光源以及& 像顯示裝置做說明。 如 百先，本發明之偏光光源（偏光光源裝置）係包含光源 、反射層以及纟發明之偏光元# ’此偏光元件係隔著前述 反射層而積層於前述光源上者。偏光光源之製造方法並無 特別限^，可採用例如特開+ 321G25號公報等所記載 之方法等。 戟 &又，本發明之影像顯示裝置係包含本發明之偏光元件 象頌7Γ j置。使用本發明之偏光元件或偏光光源之影 置、員破置亚無特別限定，可適用於例如有機乩顯示裝 CRT等之影像顯示裝置，特別可適用於液晶顯示 、下針對本發明之液晶顯示裝置做說明。

、本^月之液晶顯不裝置係包含前述本發明之偏光光 、偏光兀件之上進-步積層液晶元件所得之液晶顯 广置。除此以外，本發明之液晶顯示裝置之構成與製造 法亚無特別限定，可適宜使用眾知之構成與製造方法。 烏光光源’可提供光之利用效率優異而明亮、出

光之垂直性優異之I …、月暗不均的光，且可容易謀求大面 化，所以可做兔北 / ”、、月先糸統等而適用於各種液晶顯示裝置 形成上，其中又姓…^ 寺別適用於直視型之液晶顯示裝置。 41 1258603 本务月之液晶顯裝 定，可使用適宜之物ΐί 晶凡件並無特制限 =二液晶元件為適宜，例如以使用扭轉向列液: 或歧級扭^向列液晶之液晶元件等為佳。但是本發明^ 不^疋於6亥寺液晶元件，即使是使用非扭轉系之 :，中分！著雙色性染料之主客系液晶、或是高介電性液： 寺之液晶元件亦摘皆、、右曰4 0液日日之驅動方式並無特別限定。 再者，液晶元件以外之構成要素亦無特別限定，可適 宜使用眾知之液晶顯示裝置用構件等。例如，可適宜地配 置：在目視側之偏光板上所設之擴散板、抗眩層、反射防 止膜、、保漢層、保護膜、以及於液晶元件與偏光板之間所 設之補償用相位差板等適宜的光學層。 其次，針對本發明之有機電致發光裝置（有機EL顯示 裝置）做說明。 本發明之偏光元件或偏光光源，除了液晶顯示裝置以 外尚可用於所有的影像顯示裝置，例如適用於有機el顯 示裝置。關於本發明之有機EL顯示裝置，只要採用本發 # 明之偏光元件或偏光光源即可，除此以外並無特別限定， 可採用眾知之構成與製造方法。以下’雖針對有機EL顯 示裝置做說明，惟本發明並不侷限於此說明。 一般，有機EL顯示裝置係在透明基板上依序積層透明 電極、有機發光層、金屬電極來形成發光體（有機電致發 光體）。此處，有機發光層係各種的有機薄膜之積層體， 已知有例如三苯胺衍生物等所構成之電洞植入層與慧等之 42 1258603 體所構成之發光層而成之積層體、或是此種 笨衍生物等所構成之電子植入層而成之積 曰-或疋电洞植入層、發光層 、 體等各種的組合。 植入層而成之積層 又’有機EL顯示裝置係基於以下原理來發光。亦即， :對透明電極與金屬電極施加電壓，以對有機發 入電洞與電子。夕你 ^ ^ ^ ^ 〇 ，该等電洞與電子之再結合所產生之 旎夏會激發螢光物所 ^ ^ ^ ( ^ 貝，所激^之螢光物質在回到基態時合 發光。過程中之i^ 了曰 〜&之機制，係與一般之二極體同樣， 由此可推想的是，雷泣 7 電机與叙先強度對於施加電壓顯示伴隨 整流性之強非線形性。 1 ,、於有機EL顯示裝置中’為了自有機發光層導出發光， ^ -側之電極需為透明電極’通常係將由氧化銦錫⑽） 寺之透明導電體所形 ^成之透明電極當做陽極來使用。另一 方面’為了使得電子 π 于植入、交付谷易來提昇發光效率，陰極 使用工作函數小之物 一 e 物貝一事疋重要的，通常可使用Mg — Ag 、Al-Li等之金屬電極。 、⑴述構成之有機EL顯示裝置中，有機發光層係以厚 又薄達1 Onm私度之薄膜來形成。因此，有機發光層亦與透 明電極同樣可僅彳鼻氺 先近乎完全穿透。於是，非發光時自透 明基板之表面入射夕# 对丁 <牙透透明電極與有機發光層而在金屬 電極被反射之弁，合$ y s再度彺透明基板之表面側射出。所以 自外部觀看時，有趟 _ 百核：EL顯不裝置之顯示面會呈現鏡面。 有機E L顯示梦娶丄 ' 名置如則所述一般係在受到電壓的施加而 43 1258603 、於有機發光層 、透明電極以及 在此種有機el 偏光板，並在透 發光之有機發光層之表面側具備透明電極 之裏面側具備金屬電極，該等有機發光層 金屬電極乃一體化形成有機電致發光體c 顯示裝置中，可在透明電極之表面側設置 明電極與偏光板之間配置相位差板。 相位差板與偏光板由於具有將自外部所入射、在金屬 電極被反射之光加以偏光之作用，所㈣用其 :止自外部看到金屬電極之鏡面，此為其效果所在。特別

是’只要卩1/4波長板來構成相位差板、且將偏光板與相 位差板之偏光方向所成角度調整為π/4,即可將金屬電極 之鏡面完全遮蔽。 亦即，對有機EL顯示裝置所人射之外部光，利用偏光 板僅直線偏光成分可穿透。此直線偏光藉由相位差板一般 可成為橢圓偏光，但當相位差板》1/4波長板、且偏光： ”相位差板之偏光方向所成角度為"4時，則會成為圓偏 此圓偏光會穿透透明基板、透明電極、有機薄膜，於 孟屬I極被反射，再次穿透有機薄膜、透明電極、透明基 板，以相位差板再次成為直線偏光。此直線偏光由於與: 光板之偏光方向成正交，所以無法穿透偏光板。於是，可 將金屬電極之鏡面完全遮蔽。 以上雖針對使用本發明之偏光元件之偏光光源以及影 像顯不裝置做說明，但本發明並不受限於上述說明。本發 為光元件所使用之反射偏光元件與相位差層只要可 44 !2586〇3 滿足本發明之要件，即可僅讓 方Λ 馑熹正面方向之光穿透但將斜向 鉍作τ 果。又，糟由調整反 射偏光兀件之選擇反射波長帶，可在 俞钽 ▼ j在減少波長長度影響的 ，袄下於寬廣之波長區發揮前述效果。 ,^ 姑 不再者，相較於習知 孜術之利用干涉濾光片與亮線 朴纟 儿深&九先源之組合達成平行光 轉聚光系統’由於可減少對於弁、、馬4主 X少對於光源特性之依存性，所以 吏用於所有的偏光光源與影像顯示裝置上。 (貫施例） 以下，使用實施例與比鮫例f呈駚1L t ^ 平乂彳巧旯具體地說明本發明，但 儀 本發明並不侷限於以下之實施例。 (測定機器等） 於實施例與比較例所使用之機器係如下所述。亦即， =陰極射線管係使用愛樂邦姆（Elevam)公司之冷陰極射線 官CCFL。背光係使用史丹雷電氣公司以及多摩電氣工業公 司之各種背光。光源桌係使用HAKUBA公司之物。 測定機器係使用下述之物。 (1) 遥擇反射波長帶測定係使用大塚電子製造之瞬間多 _ 點測光系統之MCPD2000(商品名）。 (2) 霧度（haze)測定係使用村上色彩製造之霧度計之 HM150(商品名）。 (3) 穿透反射之分光特性測定係使用曰立製作所之分光 光度計之U410〇(商品名）。 (4) 偏光板之特性測定係使用村上色彩製造之d〇t3(商 品名）。 45 1258603 (5) 相位差板等之相位差測定係使用 IWents之複折射敎裝置之_ra2id(商品名）。 (6) 亮度量測係使用脫普康製之亮度計之βΜ7(商品名） Ο (實施例1) X下係衣作包含反射圓偏光元件與負C板之偏光元件 ，調查其特性。 亦即ΐ先使用市售之聚合性向列液晶單體(聚合性消 旋化合物）與手性劑來製作包含膽固醇液晶層之反射偏光 兀件(反射圓偏光元件）。該等物質之種類以及混合比係以 所製作之膽固醇液晶層之選擇反射波長帶之中心值為 55〇nm、寬度約60η„的方式來選擇。具體而言，使用屬於 聚合性消旋化合物之BASF公司製LC242(商品名）、屬於令 合性手性劑之MSF公司製LC756(商品名），混合比係採用 下面所記述者。 消旋化合物：手性劑=4 · 9 : 9 5. 1 (重量比） 反射圓偏光元件製作之具體的操作係如下所述。亦即 ，首先將丽述聚合性手性劑與前述聚合性消旋化合物之混 合物溶解於環戊烷中，將溶質濃度調整成為2〇wt%。 此 進而，對此溶液添加1 %之反應起始劑（吉巴芸士制 ’ I rg9 0 7 (商品名）），調製出塗佈用溶液。 另一方面，準備PET膜（東麗製，魯米拉（商品名），产 度75 // m)，將其表面以摩擦布做配向處理而成為配向美= 。其次，對此配向基板之配向處理面以線棒來塗佈# 46 1258603 - 合狹。此時之溶液塗佈量係以乾燥後之厚度成為5 // m 的方式來調整。將其於90t乾燥2分鐘，進一步加熱到液 曰曰之等向性移轉溫度13 0 °C之後，緩緩冷卻保持在均一之 配向狀態。然後，於80°C藉由紫外線照射（l〇mW/cm2Xl分 ’ 姜里）來硬化得到含有膽固醇液晶化合物之反射偏光元件層A - 。進一步準備玻璃板，對其塗佈厚度5 // m之異氰酸酯系 接著劑（特殊色料工業股份有限公司製，AD249(商品名））， 於塗佈面上轉印前述反射偏光元件層A得到所需之反射圓 偏光元件。測定此反射圓偏光元件之選擇反射波長帶，結 籲 果可得到520〜580nm此種如設計所需之值。 其次’製作出膽固醇選擇反射波長帶之中心值成為 350nm之含有聚合液晶化合物之負c板層。具體上，係將 屬於聚合性消旋化合物之BASF公司製LC242(商品名）、屬 於聚合性手性劑之BASF公司製LC756(商品名）以下述之混 合比做混合。 消旋化合物：手性劑=1丨· 〇 : 88· 0 (重量比） 負C板層製作之具體操作係如下所述。亦即，首先將 _ 前述聚合性手性劑與前述聚合性消旋化合物之混合物溶解 於環戊烷中，將溶質濃度調整成為30wt%。進而，對此溶 液添加lwt%之反應起始劑（吉巴蓋吉製，Irg9〇7(商品名）） 以及0.013wt%之界面活性劑（大化學日本製造，βγκ-36ι( 商品名））。 另一方面，準備PET膜（東麗製，魯米拉（商品名），厚 度75 // m)，將其表面以摩擦布做配向處理而成為配向美板 47 1258603 。其次，對此配向基板之配向處理面以線棒來塗佈前述塗 佈用溶液。此時之溶液塗佈量係以乾燥後之厚度成為6二 的方式來調整。將其於9(rc乾燥2分鐘，進—步加熱到液 晶之等向性移轉溫度13(rc之後，緩緩冷卻保持在均一之 酉:向狀態。然後，於8(rc藉由紫外線照射（1〇mW/cm2xi分 鉍）來硬化，得到在前述配向基板上形成含有膽固醇液晶 化合物之負c板層而成之積層體。

又，測定此負C板層之相位差，結果對於55〇nm波長 之光在正面方向為2nm(實質上可視為〇之值），又，做^ 。傾斜時之相位差為16〇ηπι(>λ /8)。 進一步使用所得之反射圓偏光元件以及負€板層來製 扁光7L件亦即，首先準備一在玻璃板上積層著反射圓 偏光元件€ Α之反射圓偏光元件。其次，將前述負C板層 轉印到反射圓偏光元件層A之上。亦即，於該反射圓偏光 :牛曰A上1佈厚度為5 " m之透光性接著劑（特殊色料工 業月又伤有限A司製造，AD249(商品名）），於其上接著上前

述配向基板（PET膜）上所形成之負c板層，將配向基板剝 士僅夂留貞c板層。進一步，於該負c板層上同樣地轉印 又層之反射圓偏光元件層A，得到所需之偏光元件。此 偏光兀件係在玻璃板上依據積層了第1層之反射圓偏光元 件層A、負C板層、第2層之反射圓偏光元件層A，各層係 透過接著劑層而接著。 ^其次’對所得之偏光元件之性能做言平價。，亦即，首先 月j述偏光7L件組合上在544nm具有亮線之綠色擴散光源 48 1258603 而製作偏光光源。具體而言，將愛樂邦姆t⑶型冷险極 射線管與光擴散板(霧度90%以上)組合成為擴散光二對 其進一步组合上前述偏光元件做成偏光光源，然後配置到 直下型背光裝置内。又’光擴散板係配置於偏光元件與冷 陰極射線管之間。 調查前述偏光光源之特性可發現，於法線方向可射出 光線，而傾斜超過30。以上穿透光線會減少，於傾斜45。 左右幾乎看不到出射光線。圖16係一併顯示了僅使用前 述T散光源時以及與本實施例之偏★元件組合成為偏光★ · 源時各別之出射光線之出射角度與相對亮度之關係。 由圖1 6可知，依據本實施例之偏光元件，可將光有效 率地集中於正面方向。直下型背光有別於側光型背光，要 以透鏡或稜鏡往正面方向聚光一般有其困難，此可說是此 種偏光元件之特徵。 匕其次，於使用3波長冷陰極射線管之液晶顯示裝置用 背光（史丹雷電機製造，側光-楔型背光）上配置本實施例之 偏光元件來砰彳貝其特性。此時同樣地在法線方向光線射出 _ 呤傾斜超過30。則穿透光線會減少。偏光元件由於無法對 …可見光王區，故監（435nm)與紅（610nm)無法縮窄角度而 會通過，但視感度最高之綠（545nm)之光譜可被截止，所以 可確認聚光裝置之功能。 (實施例2) 除了取代負C板層改用正C板層以外，係與實施例丄 同樣來製作偏光元件，對其性能進行評價。亦即，首先使 49 1258603 用以下述結構式所表示之液晶單體（聚合性向列單體a)來 製作$有二合液晶化合物之正c板層。

正C板層製作之具體操作如下戶斤述。亦即，首先將聚 合性向列早體A溶解於環戊烷中，將溶質濃度調整成為 30wt%。進而，對此溶液添加lwt%之反應起始劑（吉巴蓋吉 製，Irg907(商品名）），調製出塗佈用溶液。另一方面，準 備PET膜（東麗製，魯米拉（商品名），厚度75“m)，於其 上薄薄地塗佈脫模處理劑（十八烷基三甲氧基矽烷）之環/己 烷溶液（O.lwt%)，使其乾燥形成垂直配向膜而做為配向基 板。接著，對此配向基板之垂直配向膜形成面以線棒來塗 佈則述塗佈用溶液。此時之溶液塗佈量係以乾燥後之厚度 成為2//Π1的方式來調整。將其於9(rc乾燥2分鐘，進一 步加熱到液晶之等向性移轉溫度丨3〇它之後，緩緩冷卻保 持在均一之配向狀態。然後，於8〇 t藉由紫外線照射 (10mW/cm2Xl分鐘）來硬化，得到所需之正c板層形成於配 向土板上之積層體。測定此正C板層之相位差，結果對於 550nm之波長光在正面方向為〇nm，使之傾斜3〇。測定時 之相位差為約170ηιη(λ>/8)。 進而，除了以此正C板取代實施例丨之負c板層以外 ，係與實施例1同樣得到偏光元件。與實施例丨同樣使用 所知之偏光元件來評價其性能，結果與實施例丨大致同等。 50 1258603 (實施例3 ) 以下述方式製作包含反射直線偏光元件與1 / 4波長板 與C板之偏光元件，評價其性能。 首先，製作反射直線偏光元件。亦即，首先以聚對葶 二曱酸乙二醇酯（PEN)與萘二羧酸一對笨二曱酸共聚酯— PEN)父互積層的方式，將薄膜以feed b;L〇ck法一邊控制厚 度一邊父互積層，得到2 〇層積層之多層膜。進一步將此 多層膜做單軸拉伸。此時之拉伸溫度為約14〇。〇、拉伸倍 率在TD方向為約3倍。以此方式所得之拉伸薄膜中之各薄 層的厚度大約為左右。將此2G層積層薄膜拉伸物 進一步以5片來積層，得到總計1〇〇層積層物之所需之反

:直線偏光兀件(做為反射偏光元件B)。反射偏光元件B 猎由整體之反射率，對於5〇〇nm〜6〇〇nm之波長帶的直線偏 光具有反射機能。 進一步使用反射偏光元件B來製作偏光元件 、， ............η 邳即 Γ先與實施例1同樣來製作負C板層，於其兩側接著上

:碳酸醋製單軸拉伸薄膜所構成之1/4波長相位差板(曰 廷工製造，NRF薄臈（商D幺，卢ςςη 上 位 “商口口名’在55〇nm之相位差（面内 ， m))，進-步於外側接著反射偏光元件B得到 品之偏光元件。各声$ 士 件B之*、…， 係以入射側之反射偏光 内ϋ彳^ β 白為 、入射側之1/4波長板之 門遲後軸方向為45〇 Ν Γ . . ^ L板無軸方位、出射側 板之面内遲後軸方向為 反 朵马45 、出射側之偏光元件之穿透 先軸方向為90。來進行貼入 干爻牙透 塗佈厚度為… 卩貼5。又’各層之接著係於各層 ”'、#m丙烯酸系黏著劑（曰東電工製造Νο. 7) 51 1258603 自負c板層將配向基板剝離僅使用液晶含有層。對所得之 偏光元件與實施例1同樣評價其性能，結果與實施例1大 致同等。 (實施例4 ) 以下述方式製作包含反射直線偏光元件與1/2波長相 位差板之偏光元件，對其性能做評價。亦即，首先準備與 貫施例3同樣方式所製作之反射偏光元件β兩個，以及將 鬈石反酸酯製薄膜（鐘淵化學製）做雙軸拉伸所得之正面相位 差270nm(測量波長55〇nm)、Nz係數2 〇之相位差薄膜 _ (1/2波長板）。然後，將該1/2波長板以該2層之反射偏 光元件B纟挾持配f，將各層冑接著得到所需之偏光元件 、各層之貼合角度係以入射側之反射偏光元件b之穿透偏 光軸方向為〇 、1/2波長板之面内遲後軸方向為45。、 :射側之偏光元件之穿透偏光軸方向I 90。來進行貼合。 ° 接著係於各層間塗佈厚度為2 5 // m丙烯酸系黏著劑（ 一東電工製& Ν〇· 來進行。對所得之偏光元件與實施例3 同樣°平扣其性能，結果具有與實施例3同等之性能。 籲 (實施例5 ) 、下述方式製作在廣波長區具有選擇反射波長帶之反 、Q娜光tl件（廣波長帶反射圓偏光元件），進一步與c板 :作偏光元件而對其性能進行評價。 、 先氣作廣波長帶反射圓偏光元件。亦即，先準備 以下述構造气仏士 一 车^ 。工斤表示之向列單體Α(與前述同樣之物）以及 于性單體B。 52 1258603 Η Η

Η Η

其次，將前述向列單體Α以及手性單體Β £ 例混合使其聚合，進而使用所得之聚合物二::义之 晶層。另外，改變向列單體Α與手彳 、s固醇 士 于性早體B之混合比， 作4層選擇反射波長帶不同之膽固醇液晶層。梦作传夫

歐洲專利公報0834754號說明t。具體方式繪所述。 首先，下述表1係顯示向列單體A與手性單體B之 合比（重量比）、由該混合比所計算之各膽固醇液晶層之 擇反射波長帶及其中心波長。 (表1) A/B 選擇反射波長帶 中心波長 9.2/1 430〜490nm 460nm 10. 7/1 480〜550nm 510nm 12.8/1 540〜620nm 580nm 14. 9/1 620〜710nm 660nm 53 1258603 其次，讓向列單體A與手性單體B聚合來合成膽固醇 液晶化合物。亦即，首先將表i所示之各組成的混合物分 別調配成四氫呋喃溶液，進一步添力口 〇划反應起 始劑（偶氮二異丁腈）。使其在6代以氮氣洗務之後，藉由 常法做聚合處理，將產物以二乙喊來沉殿分離，精製得到 所需之膽固醇液晶化合物。

另方面，準備厚度80//m之三乙酿纖維素（TA。薄^ (富士照h業製造，TD-TAC(商品名）），在其表面塗佈約 厚度之聚醯亞胺層，將該聚醯亞胺層表面以人造纖 維製摩擦布做摩擦處理而成為配向基板。其次，在摩擦處 =上以線棒塗佈前述膽固醇液晶化合物t 二氯甲 L合液使其後之厚度成為。乾燥係在進 二15分鐘加熱處理’之後放置於室溫冷卻，使得膽固醇 =晶化合物之配向狀態固定，得到膽固醇液晶層。針對所 =成之各膽固醇液晶化合物分別進行上述操作，得到具有 所示之各選擇反射波長帶之膽固醇液晶層。

然後’將所得t 4層膽固醇液晶層以短波長起的順序 ，得到厚如0心液晶複合層而做成所需之廣 葶反射圓偏光元件。接著係將透明異氰酸酯系接著劑 ，1殊色/料製造，AD244(商品名））塗佈於各液晶層表面 依序者後將單側之配向基板（TAC薄膜）剝離，以此方法來 進仃對所得之廣波長帶反射圓偏光元件之選擇反射 力月匕〉則宏~夕{士 ® . 。 、、°果，發現在43〇nm〜71〇nm具有選擇反射功能 54 1258603 1然後，與實施例i同樣來製作c板層，於其兩側接著 上前述廣波長帶反射圓偏光元件得到所需之偏光元件。接 者係將透光性黏著劑（曰東電工製Νο·7)在各層間塗佈25“ m厚度，藉由與實施例1同樣之操作來進行。又，利用上 下之反射圓偏光元件使得穿透（反射）之圓偏光的 成為相同。 向 、，其次，以與實施例1相同之方法來評價本實施例之^ 光元件之性能。在使用綠色擴散光源之評價中，確認本1

施例具有和實施例丨之偏光元件相同之聚光性能。又，^ 2用2波長冷陰極射線管之液晶顯示裝置用背光所做之言 2方面，也顯示和實施例丨同樣之優異的聚光性能，且^ 貝知例之偏光元件可在可見光區全區發揮同樣的聚光性^ ，所以相較於實施例丨之偏光元件可說是更為優異。1 再者，於其他之背光（使用冷陰極射線管之直下型背^ γ多摩電氣工業製造）上配置本實施例之偏光元件，進个 聚光性能之評價。此時同樣地在法線方向當光線射出時柄

斜3〇。以上則穿透光線會減少、。另夕卜，在可見光區全區月 發揮同樣的聚光性能。 (實施例6) 除了改變C板層之厚度以及相位差值以外係與實施例 处同樣來製作偏光元件，進—步與實施例5同樣對聚光性 能進行評價。在本實施财G板之厚度為4//m，測定其相 位差可發現正面相位差lnm'30。傾斜時之相位差1（ 55 1258603 圖 1 7係一併_ + a 、 ”、員不了貫施例5與6之偏光元件分別與擴 散光源組合成為值止^ 士 ”、、禹先先源的情形以及僅使用前述擴散光源 ° 出射光線之出射角度與相對亮度之關係。由此圖 可知，所有的偏光元件皆展現優異之聚光性能，其中實施 例5之承光角度特別尖銳且正面亮度提昇也大。 (實施例7) 一將貝化例5之偏光元件組裝到液晶顯示裝置中，對其 ”、、員：I*生此進仃坪價。具體而言係如下所述。首先，在液晶 頁不哀置方面，準備由東芝製DynabookSS3430(商品名）所 | 得之TFT液晶顯示裝置（對角113英对）。此裝置係使用側 光型導光體之光源，利用稜鏡片而往正面聚光之類型。其 次，自該液晶顯示裝置去除稜鏡片，對裝置内面側之偏2 兀件以偏光軸1 45。之角度來接著1/4波長板（日東電工 製造NRF-140(商品名）），進—步於其上接著由實施例5所 得之偏光元件。接著係塗佈透光性黏著劑（曰東電工製造 No· 7)使其厚度達25 " m。以此方式將市售之液晶顯示裝置 做加工，得到組裝有實施例5之偏光元件之所需的液晶暴員鲁 示裝置。所得之附偏光元件之液晶顯示襞置之性能與加工 前（棱鏡片使用時）比較發現，往正面之聚光特性係與稜鏡 片使用時同等，再者，正面亮度較加工前提昇了 2〇%。其 結果，本發明之偏光元件相對於稜鏡片等之習知技術展現 了優異性。 (比較例1) 除了不使用C板層，將2層之反射圓偏光元件直接貼 56 !2586〇3 合以外：係與實施们同樣來製作偏光元件。對此偏光元 件之性忐進行評價發現，僅能得到與單一之反射圓偏光元 件？，的光學功能，並未見到在斜向方向之選擇性反射率 的心幵或疋穿透率的降低等現象。 (比較例2) _除了取代C板層改用1 /4波長板以外，係與實施例i =樣來製作偏光元件。此處之1/4波長板係使用由聚碳酸 酿製薄膜之拉伸薄膜所構成之正面相位差λ/4、Nz係數 = 1.0之A板（日東電工製NRF_140薄膜（商品名），厚度5〇 # m)。對所传之偏光元件之性能進行評價發現，正面穿透 率相較於實施例1低了 @ 1/2,斜向方向之穿透率並未下 降’不具有聚光或平行光化之功能。 (比較例3)

除了以市售之碘系吸收雙色性偏光元件（日東電工f NPF-EG 1425Μ(商品名））取代反射偏光元件β使用㈣ 係與實施例3同樣來得到偏光元件。對此偏光元件之性 進行評價發現，料得到正面方向之穿透㈣與斜向方 之吸收特性所產生之視角限制效果，但吸收損耗顯著， 面之明亮度未能提昇。 (使用光源桌之亮度評價） 將實施例1〜6與比較例〗〜3之夂 各偏先兀件配置在市售 之光源桌（哈庫巴髮’ 3波長螢光燈吉π』 實尤心直下型擴散光源）上 ，以亮度計(脫普康製，BM7(商品名))來測量錯直上方之京 度（2°㈣）。測定值係以僅使用光源桌所測定 儿 所規袼化。測定結果示於表2。 57 1258603 (表2) -_iiji亮度 實施例 1 80 實施例 2 78 實施例 3 72 實施例 4 70 實施例 5 82 實施例 6 90 比較例 1 67 比較例 2 21 比較例 3 39 由表2可知，實施例之偏光元件即使使用在光源桌時 對於正面方向仍展現優異之亮度提昇效果。又，實施例之 偏光兀件如圖1 6與圖17所示般’若使用於液晶顯示裝置 =直下型背光的情況，正面之相對亮度會超過⑽（原來之 背光的正面亮度），但在表2之相對亮度則略低於1〇〇。此 乃由於市售之光源桌相較於前述直下型背％，由反射偏光 元件所反射回來的光再次回到法線方向之效率略差之故。

不過，若與比較例之偏光元件相Λ，仍可說是具有顯著之 正面方向之亮度提昇效杲。 利用性 、 x上所說明般，依據本發明之偏光元件，可在有助 方、正面冗度之垂直入射光之穿透偏光特性不被損及的前提 58 1258603 ϋ #斜向牙透光有效地反射到光源側。又，藉由將反射 2源側之斜向穿透光(反射偏光)轉換為有助於正面亮度 提幵之可進-步提昇亮度。再者，藉由調整反射偏光 兀件之遥擇反射波長帶，前述效果可在波長依存性少的情 況下在寬廣的波長區發揮。再者，本發明之偏光元件，相 =白知技術之利用干涉遽光片與亮線發光光源之組合所 提i、之平行光化以及聚光系統’由於對於光源之依存性少 斤乂可使用在所有的偏光光源以及影像顯示裝置上。例 如，當作液晶顯示元件之背光側的偏光元件使用時，可得 _ 到明亮、目視性優異之顯示。又，由光源所射出之擴散光 的光利用效率高，所以也可形成有機EL顯示裝置、p肿、 CRT等之影像顯示裝置。 【圖式簡單說明】 (一）圖式部分 圖1係顯示本發明之偏光元件中，反射圓偏光元件與 C板做組合之一實施形態之聚光性與亮度提昇可同時出現 籲 的機制圖。 圖2係針對本發明中表示自然光、圓偏光以及直線偏 光之s己號做說明之圖。 圖3係直線偏光元件與1 / 4波長板做組合所產生之圓 偏光化之示意圖。 圖4係顯示本發明之偏光元件中，反射直線偏光元件 、C板以及1 / 4波長板做組合之一實施形態之聚光性與亮 59 1258603 度提昇可同時出現的機制圖。 :系:頁不圖4之偏光元件中各層所成角度之示意圖。 與Nz:2:顯示本發明之偏光元件中，反射直線偏光元件 ι/4波長板做組合之一實施形態之聚光性與亮 又汁可同時出現的機制圖。 :7係顯示圖6之偏光元件中各層所成角度之示意圖。 圖8係顯不本發明之偏光元件中，反射直線偏光元 ” ^ /2波長板做組合之一實施形態之聚光性與

亮度提昇可同時出現的機制圖。 、 系”、、員示圖8之偏光元件中各層所成角度之示意圖。 圖1 〇所示係負C板之光學特性之一例的示意圖。 圖11係含有呈垂直均勻配向之液晶分子的相位差層之 示意圖。 圖12係含有碟狀液晶之相位差層之示意圖。 圖13係含有無機層狀化合物之相位差層之示意圖。

圖14係顯示本發明之偏光元件中，反射直線偏光元件 、C板以及1 / 4波長板做組合時各層之貼合角度之一例之 圖。 圖15係以龐加萊（p〇incar^)球來表示圖14之偏光元 件之光的變換路徑之說明圖。 圖16係顯示實施例1之偏光元件之聚光以及亮度提昇 性能之圖。 圖1 7係顯示實施例5與6之偏光元件之聚光以及亮度 提昇性能之圖。 60 1258603 (二）元件代表符號 1〜58 自然光、圓偏光或直線偏光 201, 203 反射圓偏光元件 202 C板 301 自然光 302 直線偏光元件 303 直線偏光 304 1/4波長板 305 圓偏光 404, 408 反射直線偏光元件 405, 407 1/4波長板 406 C板 609, 612 反射直線偏光元件 610, 611 1/4波長板 813, 815 反射直線偏光元件 814 1 / 2波長板 1101， 1201 液晶分子 1301 負的單軸性配向結晶體薄片 1401， 1405 反射直線偏光元件 1402, 1404 1/4波長板 1403 C板

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Claims (1)

1. I258603 拾、申請專利範圍： 1 · 一種偏光元件，係至少包含2層之反射偏光元件、 以及於該等反射偏光元件之間所配置之相位差層，該2層 之反射偏光元件，係可讓右旋圓偏光以及左旋圓偏光當中 一者選擇性地穿透而將另一者選擇性地反射之反射圓偏光 元件，该2層之反射圓偏光元件，偏光之選擇反射中之選 擇反糸波長帶的至少一部分相互重疊，該相位差層係滿足 下述式（I )與（Π )之條件：

   ( Λ / 10) ( J ) R，- U /8) (Π )

   於式（I )與（Π )中，Λ係射入相位差層之光的波長， R係X軸方向與γ軸方向相對於來自ζ軸方向(法線; 向）之入射光所出現的相位差（面内相位差）之絕對值，此4 X軸方向係在該相位差層之面内之折射率成為最大之方向 2内遲後軸方向），γ軸方向係在相位差層之面内與X軸2 ^呈垂直之方向(面内超前轴方向），ζ軸方向係與““ 向以及Υ軸方向呈垂直之相位差層之厚度方向. 。/，係X，軸方向Μ，軸方向相對於來自與Ζ軸方向呈3丨 以上傾斜之方向之入射光、 虛m 士 r 彳出現之相位差的絕對值，此 处X軸方向係與相對於z轴 的入射稍万向呈30以上傾斜之入射光 遨嗲入射古A 内之軸方向，Y，轴方向係 …亥入射方向以及X，軸方向呈垂直之方向。 2,二=範圍第1項之偏光元件，其中，通過該 s 偏光元件之圓偏光的旋轉方向彼此相同。 62 1258603 3. —種偏光元件，其特徵在於，係至少包含2層之反 射圓偏光兀件、以及於該等反射圓偏光元件之間所配置之 1/2波長板，該2層之反射圓偏光元件，偏光之選擇反射 中之選擇反射波長帶的至少一部分相互重疊。 4·如申請專利範圍第3項之偏光元件，其令，通過該 2層之反射圓偏光元件之圓偏光的旋轉方向彼此相反。 5·如申請專利範圍第1或3項之偏光元件，其中，該 2層之反射圓偏光元件之選擇反射波長帶相互重疊之區域 係包含540〜560nm之波長範圍。 6· —種偏光元件，係至少包含2層之反射偏光元件、 以及於該等反射偏光元件之間所配置之中間層，該2層之 反射偏光元件係可讓正交之直線偏光中一者選擇性通過但 將另一者選擇性反射之反射直線偏光元件，該2層之反射 直線偏光元件，偏光選擇反射之選擇反射波長帶之至少_ 部份相互重疊，該中間層係由1層之光學層所構成、或是 包含2層以上之光學層之積層構造，且該中間層具有將入 射之直線偏光依據入射方向來改變偏光方向或是不改變偏 光方向而讓其通過之功能，該2層之反射直線偏光元件， 係以面内遲後軸方向可使得入射之直線偏光當中之與入光 面呈垂直方向（法線方向）入射之光通過但將自斜向方向所 入射之光有效地反射之角度來配置。 7· 一種偏光元件，係至少包含2層之反射直線偏光元 件、於該等反射直線偏光元件之間所配置之相位差層、以 及2層之1 / 4波長板，該1 / 4波長板當中之1層係配置於 63 1258603

   該反射直線偏光元件當中之一者與該相位差層之間，另1 層之1 /4波長板配置於另一反射直線偏光元件與該相位差 層之間’該2層之反射直線偏光元件在偏光選擇反射之選 擇反射波長帶之至少一部份相互重疊，位於該相位差層之 一側面之1/4波長板之面内遲後軸與位於同側之反射直線 偏光元件之偏光轴呈40。〜50。之角度，位於該相位差層 之另一側面之1 /4波長板之面内遲後軸與位於同側之反射 直線偏光元件之偏光軸呈—4〇。〜-5〇。之角度，該2層之 1/4波長板之面内遲後軸彼此所成角度為任意，相位差層 係滿足下述式（I )與（皿）之條件： R ^ (λ / 1〇) (I) R’—（又/8) (Π) 於式（I )與（Π)中，；I係射入相位差層之光的波長， R係X軸方向與γ軸方向相對於來自ζ軸方向（法線方 向）之入射光所出現的相位差（面内相位差）之絕對值，此處 X軸方向係在該相位差層之面内之折射率成為最大之方向1 面内遲後軸方向），γ軸方向係在相位差層之面内肖X軸方 向呈垂直之方向（面内超前軸方向），ζ軸方向係與X軸方 向以及Υ軸方向呈垂直之相位差層之厚度方向； R，係X，軸方向與γ，軸方向相對於來 ㈡/、△釉方向呈3〇 。以上傾斜之方向之入射光所出現之相位差的絕對值，此 處X ’軸方向係與相對於Ζ軸方向呈3 〇0 l Λ上傾斜之入射弁 的入射方向呈垂直之相位差層面内 釉方向，Υ，軸方向係 與該入射方向以及X，軸方向呈垂直之方向。 ’、 64 1258603 8. —種偏光元件，係至少包含2層之反射直線偏光元 件、以及於該等反射直線偏光元件之間所配置之2層的 1/4波長板，該2層之反射直線偏光元件在偏光選擇反射 之選擇反射波長帶的至少一部份相互重疊，該1/4波長板 當中一者之面内遲後軸與位於同側之反射直線偏光元件之 偏光軸所成角度為40。〜50。，另一者之1/4波長板之面 内遲後軸與位於同側之反射直線偏光元件之偏光軸所成角 度為-40°〜-50。，該2層之1/4波長板之面内遲後軸彼此 所成角度為任意，各i /4波長板滿足下述式（w )之條件： Nz ^ 2.0 (iv ) 其中 ’ Nz=(nx—nz)/(nx—ny) 於式（IV)中，nx、ny、nz係表示該1/4波長板在χ軸 方向、Υ軸方向以及Ζ軸方向之折射率，此處之χ軸方向 係在4 1/4波長板之面内折射率成為最大之方向（面内遲後 軸方向）’ Υ軸方向係在該丨/4波長板之面内之與X軸方向 呈垂直之方向（面内超前軸方向），z軸方向係與X軸方向 以及Y軸方向呈垂直之1 /4波長板的厚度方向。 9· 一種偏光元件，係至少包含2層之反射直線偏光元 件、以及於該等反射直線偏光元件之間所配置之丨/2波長 板’該2層之反射直線偏光元件在偏光選擇反射之選擇反 射波長帶的至少一部份相互重疊，該1/2波長板之面内遲 後轴與一者之反射直線偏光元件之偏光軸所成角度為40。 ’且與另一者之反射直線偏光元件之偏光軸所成角度 為-40。〜— 50。，該1/2波長板係滿足下述式（v )之條件： Nz ^ 1.5 (V ) 65 1258603 其中 Nz=(nx-nz)/(nx-ny) 方向、Y轴方Λ nX、ny 表不該1/2波長板在X轴 m2向以及2軸方向之折射率，此處之X軸係在 ；；)Yt 面内折射率成為最大之方向(面内遲後轴方 軸方向係在該1/2波長板之面内之與χ軸方向呈垂 直之方向(面内超前軸方向），ζ軸方向係與χ軸方向以及Υ 軸方向呈垂直之該1/2波長板的厚度方向。 ，Κ如申請專利範圍帛6〜9項中任_項之偏光元件，其

   ::亥2層之反射直線偏光元件之選擇反射波長帶相互重 豎之區域係包含540〜56Onm之波長範圍。 11 ·如申請專利範圍第1或7項之偏光元件，其中，該 相位差層係包含以平面配向狀態固定著之膽固醇液晶化合 物’該相位差層之選擇反射波長帶係存在於可見光： (380nm〜780nm)以外之波長區。 1 2.如申請專利範圍第丨或7項之偏光元件，其中，該

   相位差層係含有以垂直均勻（home〇tr〇pic)配向狀態固定著 之棒狀液晶化合物。 1 3 ·如申凊專利範圍第1或7項之偏光元件，其中，該 相位差層係含有以向列相或圓柱（c〇lumnar)相配向狀態固 疋著之碟狀液晶化合物。 14.如申请專利範圍第1或7項之偏光元件，其中，相 位差層係含有經雙軸配向之非液晶聚合物。 1 5.如申凊專利範圍第1或7項之偏光元件，其中，該 相位差層係含有具負單軸性之無機層狀化合物，該無機層 66 1258603 與面成為垂 狀化合物之配向狀態係以相位差層之光軸方向 直之方向（法線方向）的方式固定著。 w如申請專利範圍第…項之偏 包含一層至少在正面方向且右必旦4 係進—步 係於該2層之反射圓低止」μ丄 日此層 — 射囫偏先兀件當中位於目視側之反射圓偏 光元件的更外側配置著。 17·如申請專利範圍帛】“員之偏光元件，係進一步包 含吸收雙色性偏光板’此吸收雙色性偏光板係於該至少： 正面方向具有1/4波長板功能之層的更外側配置著。 18.如申請專利範圍f卜3以及η項中任一項之偏 光兀件，H該各構成要素係經由透光性之接著劑或黏 著劑之層而積層著。 19· 一種偏光光源，其特徵在於，包含光源、反射層、 以及申請專利範圍第1、3以及6〜9項中任一項之偏光元件 ，此偏光元件係經由該反射層而積層於該光源上。 20. —種液晶顯示裝置，其特徵在於，係包含申請專利 範圍第19項之偏光光源，且於其偏光元件上進一步積層 有液晶元件。 21 · —種影像顯示裝置，其特徵在於，係包含專利範圍 第1、3以及6〜9項中任一項之偏光元件。 拾壹、圖式： 如次頁。 67