光学部件、偏光板装置和液晶显示装置的制造方法
【专利说明】
[0001] 相关申请的交叉应用
[0002] 本申请按照35 U. 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. 2014-073756 W及在2015年1月13日提交的日本专利申请No. 2015-004046的优 先权，其内容通过引用而在此并入。
技术领域
[0003] 本发明设及光学部件、偏光板装置和液晶显示装置。更具体地，本发明设及包括偏 光板、反射偏光器、具有选定折射率的低折射率层W及棱镜片的光学部件，W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】
[0004] 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。该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（difTuse)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，W控制入射光的透射和吸收。结果，图像得W显示。
[0005] 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。在使用上述该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。为了解决该种问题，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)。然而使用该种与棱镜片一体化的偏光板的液晶显示装置设及的问题在 于其在斜向上的色调会发生改变（即，发生色移）。
【发明内容】
[0006] 提出了本发明W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抑制了色移的液晶显示装置。
[0007] 根据本发明实施例的一种光学部件包括偏光板、反射偏光器、低折射率层W及棱 镜片。低折射率层的折射率n满足关系1 < n《1. 31。
[000引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；
[0009] 1 < n《1. 20 并且 300《d (1) ; W及
[0010] 1. 20 < n《1. 30 并且 500《d (2)。
[0011] 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。
[0012] 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、所述反射偏光 器、所述低折射率层和所述棱镜片。
[0013] 在本发明的一个实施例中，所述光学部件还包括；光漫射层，所述光漫射层位于所 述偏光板和所述反射偏光器之间。
[0014] 在本发明的一个实施例中，所述光漫射层包括；光漫射压敏粘合剂。
[0015] 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；W及观看侧偏光板。
[0016] 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；W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】
[0017] 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。
[001引图2是可W在本发明的光学部件中使用的反射偏光板的示例的示意透视图。
[0019] 图3是图1的光学部件的分解透视图。
[0020] 图4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。
[002U图5A是示出了VA模式下液晶分子的取向（alignment)状态的示意截面图。
[002引图5B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】
[0023] 下文中，参考附图来描述本发明的实施例。然而本发明不限于该些实施例。
[0024] A.光学部件的整体构造
[0025] 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、反射偏光器30、低折射率层40和棱镜片50。典型地，光学部件100依次包括 偏光板10、反射偏光器30、低折射率层40和棱镜片50。根据需要，光学部件100还可W在 偏光板10和反射偏光器30之间包括光漫射层20。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50包括基本部51和棱镜部52。如上所述来一体化偏光板和棱镜片，从而可W消除棱镜 片与偏光板之间的空气层，该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 W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W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W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W防止由于该种破裂而引起 的显示混浊，并且可W提供具有卓越机械强度的液晶显示装置。
[0026] 低折射率层的折射率n满足关系1 < n《1. 31。折射率n优选地为1. 25或更小， 更优选地为1. 20或更小。在本发明中，在反射偏光器与棱镜片之间布置具有该种折射率的 低折射率层可W更可靠地抑制液晶显示装置中的色移。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w更可靠地抑制液晶显示 装置中的色移。
[0027] 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)和似之一表示的关系：
[002引 1 < n《1. 20 并且 300《d (1) ; W及
[0029] 1. 20 < n《1. 30 并且 500《d (2)。
[0030] 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W更可靠地抑制 液晶显示装置中的色移。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。该是因为，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。
[0031] 可W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. 30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W更可靠地抑制液晶显示装置中的色移。
[0032] 提出了本发明的一个实施例W解决W下新发现的问题；相较于使用分离地布置偏 光板和棱镜片的情况，在通过将偏光板、反射偏光器和棱镜片一体化而获得的光学部件中， 液晶显示装置中的色移更容易发生。如上所述，在反射偏光器与棱镜片之间体布置具有选 定折射率的低折射率层可W抑制液晶显示装置中的色移（其是与棱镜片和反射偏光器一 体化的偏光板所特有的问题）。在反射偏光器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（反射偏光器）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、反射偏光器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 W从正向到斜向的范围内的各种角度前进。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° )的光进入反射偏光器。反射偏光 器在整个可见光区域上沿着垂直于其表面的方向反射入射光。然而，反射偏光器是由具有 不同折射率的多个层形成的膜。因此，向极角方向倾斜的光的光路长度发生移位，W改变反 射其发生的条件。光向极角方向倾斜越大，反射区域向更短波长移位越多，从而偏光器在藍 色侧反射光，但是几乎不在红色侧反射光。因此，当一体化的光学部件用作液晶显示装置的 背面侧偏光板时，向观看侧的光输出平衡被破坏，从而发生色移。然而，当在反射偏光器与 棱镜片之间布置了低折射率层时，向极角方向倾斜的入射光在光入射到反射偏光器之前被 低折射率层全反射，从而可W控制入射光的角度。因此，可W抑制色移。
[0033] 下文详细描述了光学部件的每个组成部分。
[0034] B.偏光板
[0035] 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。
[0036] B-1.偏光器
[0037] 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W更高。
[003引可W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 W包括；测量偏光器的平行透射率（H。）和垂直透射率（Hg。)，W及通过W下表达式来确定偏 光度；偏光度（％ )=(化-&。)/化+hJ}i/2xioo。平行透射率（H。）指的是通过W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W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（HJ指的是通过W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W使偏光器的吸收轴彼此垂直的方式彼此重叠。注意， 在JIS Z 8701-1982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。
[0039] 可W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（诸如基于聚己締醇的膜、基于部分形式化聚己締醇的膜或基于己締-己 酸己締醋共聚物的部分皂化的膜）吸收二色性物质（诸如舰或二色性染料）然后进行单轴 拉伸获得的偏光器，W及基于多締的取向膜，如通过对聚己締醇进行脱水处理而得到的产 物或者通过对聚氯己締进行脱去氯化氨处理而得到的产物。此外，还可W使用均包括二色 性物质和液晶化合物的宾-主型E型和0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W使用溶致液晶沿固定方向取向的E型偏光器和0 型偏光器（例如在US 6, 049 428中公开的）。
[0040] 对于该种偏光器，从具有高偏光度的角度来看，适合使用由含舰的基于聚己締醇 (PVA)的膜形成的偏光器。使用聚己締醇或其衍生物作为将应用于偏光器的基于聚己締醇 的膜的材料。聚己締醇的衍生物的示例包括；聚己締醇缩甲醒和聚己締醇缩醒；W及用締 姪（例如己締或丙締）、不饱和駿酸（例如丙締酸、甲基丙締酸或了締酸）、烷基醋、丙締酷 胺修改的聚己締醇。通常使用聚合度约1，000至10, 000并且皂化度约80mol %至lOOmol % 的聚己締醇。
[0041] 根据传统方法对基于聚己締醇的膜（未拉伸的膜）进行至少单轴拉伸处理和舰染 色处理，并且还可W对基于聚己締醇的膜进行棚酸处理或舰离子处理。此