專利名稱：偏振光纖、偏振元件、偏振片、層疊光學(xué)薄膜以及圖像顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種偏振光纖、偏振元件、偏振片、層疊光學(xué) 薄膜以及圖像顯示裝置。更詳細(xì)地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種適合使 用于制作透過(guò)率不均勻、裂紋較少的偏振元件的偏振光纖。
背景技術(shù)：
通常，液晶顯示器具備在液晶單元的兩面粘貼包含偏振元 件的層疊光學(xué)薄膜而得到的液晶面板，其中，上述液晶單元是 由兩片玻璃板夾住液晶材料而得到的。作為所述偏振元件，通
常使用在利用碘等對(duì)聚乙烯醇(P VA)系薄膜染色之后進(jìn)行單軸 拉伸而得到的拉伸薄膜。該偏振元件是呈現(xiàn)吸收二色性的偏振 元件。
近年來(lái)，伴隨著液晶顯示器的顯示性能的提高，要求具有 更高透過(guò)率并且具有更高偏振度的偏振元件。為了得到高透過(guò) 率的偏振元件而使用由高聚合度的聚乙烯醇系原料形成的薄 膜。另外，為了得到高偏振度的偏振元件而使用以更高拉伸倍 率拉伸而得到的薄膜(例如參照專利文獻(xiàn)1)。
但是，已知以高拉伸倍率拉伸而得到的薄膜容易產(chǎn)生被稱 為裂紋的龜裂。與薄膜的拉伸方向平行地產(chǎn)生該裂紋。認(rèn)為由 于在薄膜的拉伸方向與其垂直方向之間熱收縮行為、線膨脹率 不同而產(chǎn)生該裂紋。越是以高拉伸倍率拉伸而得到的薄膜越容 易產(chǎn)生裂紋。如果使用產(chǎn)生了裂紋的偏振元件，則有損于液晶 顯示器的顯示性能。
另一方面，伴隨著液晶電視接收機(jī)的大型化，要求能夠使用于大型液晶電視接收機(jī)的大面積的偏振元件。這是由于使用 于液晶顯示器等的偏振元件優(yōu)選為無(wú)縫的原因。但是，大面積 的拉伸薄膜在制造時(shí)產(chǎn)生上述裂紋的概率較高。并且，為了制 造大面積的拉伸薄膜需要大型的拉伸設(shè)備。為了準(zhǔn)備所述拉伸 設(shè)備需要較大的設(shè)備投資。
因此，作為不產(chǎn)生裂紋并且不需要大型拉伸設(shè)備的方法，
例如已知有在專利文獻(xiàn)2中公開的技術(shù)。具體地說(shuō)，在專利文獻(xiàn) 2中提出了以下技術(shù)使用偏振光纖來(lái)形成偏振織布，利用透明 樹脂覆蓋所述偏振織布來(lái)形成偏振濾光片。根據(jù)該技術(shù)，不使 用拉伸薄膜，因此結(jié)構(gòu)上不產(chǎn)生裂紋，并且不需要大型拉伸設(shè) 備。
但是，專利文獻(xiàn)2的偏振濾光片不是為了使用于液晶顯示器 而開發(fā)的部件。因此，該偏振濾光片在偏振光纖的存在分布上 不均勻，明顯地出現(xiàn)透過(guò)光的不均勻。另外，關(guān)于該偏振濾光 片，由于偏振光纖的折射率與所覆蓋的透明樹脂的折射率不同， 光在偏振光纖與透明樹脂的界面處被折射或者反射。所述偏振 濾光片的透過(guò)率以及偏振度不足以用作液晶顯示器。因而，無(wú) 法將專利文獻(xiàn)2的偏振濾光片直接使用于液晶顯示器。
并且，作為偏振光纖的染色方法已知以下方法混合樹脂 和色素之后進(jìn)行紡絲，或者預(yù)先制作利用色素染色了的顆粒 (chip),在進(jìn)行紡絲時(shí)混入該顆粒(例如，參照專利文獻(xiàn)3、 4)。 但是，在上述任一種方法中，為了調(diào)整偏振元件的色調(diào)，都需 要在制作偏振光纖時(shí)混合多個(gè)色素。因此，在上述方法中，在 制造偏振光纖之后，無(wú)法調(diào)整其色調(diào)。
因此，提出了以下技術(shù)通過(guò)并用偏振光纖和雙折射纖維 來(lái)改善透過(guò)率的不均勻，防止由偏振光纖和透明樹脂的界面引 起的光的折射或者反射，并且能夠在偏振光纖的紡絲之后進(jìn)行色調(diào)調(diào)整(例如， 專利文獻(xiàn)1
專利文獻(xiàn)2: 專利文獻(xiàn)3 專利文獻(xiàn)4: 專利文獻(xiàn)5:
參照專利文獻(xiàn)5)。 日本特開平8-190015號(hào)公報(bào) 日本特開平6-130223號(hào)公報(bào) 日本特開平10-130946號(hào)公報(bào) 曰本凈爭(zhēng)開平10_170720號(hào)7>才艮
日本特開2006-126313號(hào)公才艮

發(fā)明內(nèi)容
然而，在上述專利文獻(xiàn)5的技術(shù)中，當(dāng)以散射效率較佳的粗 細(xì)(直徑)來(lái)形成雙折射纖維時(shí)，雙折射纖維的強(qiáng)度不足。因此， 實(shí)際上難以制造散射效率較佳的粗細(xì)的雙折射纖維。另外，用 專利文獻(xiàn)5的技術(shù)也難以與長(zhǎng)度方向平行并且均勻地配置偏振 光纖和雙折射纖維。
本發(fā)明的第一目的在于提供一種偏振光纖，該偏振光纖具 有與以下情形相同的效果能夠容易地形成散射效率較佳的粗 細(xì)(直徑)的雙折射纖維，并且與長(zhǎng)度方向平行且均勻地配置偏 振光纖和雙折射纖維。
另外，本發(fā)明的第二目的在于提供一種使用了上述偏振光 纖的偏振元件、偏振片、層疊光學(xué)薄膜以及圖像顯示裝置。
關(guān)于本發(fā)明所涉及的偏振光纖，與長(zhǎng)度方向垂直的截面的 形狀形成海島結(jié)構(gòu)，并且在長(zhǎng)度方向上連續(xù)地形成上述截面的 形狀，并且在長(zhǎng)度方向上具有吸收軸，形成上述海島結(jié)構(gòu)的海 部分的樹脂(海成分)含有二色性色素，形成上述海島結(jié)構(gòu)的島 部分的樹脂(島成分)是透明樹脂。
上述偏振光纖的與長(zhǎng)度方向垂直的截面形成海島結(jié)構(gòu)，并 且在連續(xù)地形成了該截面形狀的長(zhǎng)度方向上具有吸收軸。通過(guò) 使用了復(fù)合紡絲用噴嘴的擠出成型法能夠容易地形成所述結(jié)構(gòu)的偏振光纖。另外，形成島部分的樹脂(島成分)是透明樹脂， 因此，該透明樹脂起到與以往的雙折射纖維相同的作用。所述 島部分形成在海部分(偏振樹脂)中。因此，與象以往那樣單獨(dú) 形成雙折射纖維的情況相比，還能夠使偏振光纖變細(xì)。因而， 容易得到具有散射效率較佳的截面直徑的偏振光纖。
此外，"截面形成海島結(jié)構(gòu)，，是指以下結(jié)構(gòu)截面的平面形 狀由被比喻成海的相同成分的部分和^皮比喻成島的具有與海不 同的成分的部分構(gòu)成，島部分被海部分包圍，并且島部分之間 相互不纟妄觸。
另外，本發(fā)明的偏振光纖在長(zhǎng)度方向上具有吸收軸。通過(guò) 與長(zhǎng)度方向平行地配置或者層疊該偏振光纖能夠容易地制作偏 振元件。另外，本發(fā)明的偏振光纖內(nèi)含有作為雙折射纖維而發(fā) 揮功能的透明樹脂(島成分)。因此，相當(dāng)于以往的偏振光纖的 部分(海成分)和相當(dāng)于以往的雙折射纖維的部分(島成分)的比 率總是固定。因而，本發(fā)明的偏振光纖能夠與長(zhǎng)度方向平行并 且均勻地配置相當(dāng)于偏振光纖的部分和相當(dāng)于雙折射纖維的部分。
另外，關(guān)于本發(fā)明的偏振光纖，形成海島結(jié)構(gòu)的海部分的 樹脂(海成分)含有二色性色素，形成海島結(jié)構(gòu)的島部分的樹脂 (島成分)為透明樹脂。因而，與長(zhǎng)度方向平行的偏振光在海部 分中被吸收。另一方面，到達(dá)了島部分的上述偏振光在島部分 被反射、漫射或者散射。通過(guò)上述反射、漫射或者散射而變更 了光路的上述偏振光再次返回到海部分。其結(jié)果，上述與長(zhǎng)度 方向平行的偏振光在偏振光纖內(nèi)長(zhǎng)時(shí)間停留。因此，與不具有 島部分的情況相比，與長(zhǎng)度方向平行的偏振光被偏振光纖進(jìn)一 步吸收的可能性變高。另一方面，與長(zhǎng)度方向垂直的方向的偏 振光不被海部分和島部分的任一個(gè)吸收而一直前進(jìn)并透過(guò)。因而，本發(fā)明的偏振光纖與以往的不具有島部分的偏振光纖相比， 偏振性能提高。
另外，本發(fā)明的偏振光纖在長(zhǎng)度方向上連續(xù)地形成截面形 狀。因此，上述偏振光纖在同一纖維內(nèi)的長(zhǎng)度方向的任何位置 上，光學(xué)特性都不存在差(具有均勻的光學(xué)特性)。因而，通過(guò) 與長(zhǎng)度方向平行地配置或者層疊上述偏振光纖能夠制作光學(xué)特 性均勻的偏振元件。
本發(fā)明的偏振光纖具有與以下情況相同的效果能夠容易 地形成散射效率較佳的粗細(xì)(直徑)的雙折射纖維，并且與長(zhǎng)度 方向平行且均勻地配置偏振光纖和雙折射纖維。如果使用本發(fā) 明的偏振光纖，能夠制作偏振度良好、透過(guò)率不均勻或裂紋較 少的偏振元件。
本發(fā)明優(yōu)選的偏振光纖為在將與長(zhǎng)度方向垂直的方向的上 述島成分的折射率設(shè)為nu、將與長(zhǎng)度方向垂直的方向的上述海 成分的折射率設(shè)為nu時(shí)，折射率的差A(yù)n產(chǎn)I nsl-nil |在0.02以 下，在將長(zhǎng)度方向的上述島成分的折射率設(shè)為ni2、將長(zhǎng)度方向 的上述海成分的折射率設(shè)為ns2時(shí)，折射率的差厶112= I ns2-ni2 | 在0.03以上0.05以下。
上述優(yōu)選的偏振光纖的與長(zhǎng)度方向垂直的方向的折射率的 差A(yù)m在0.02以下。因此，上述偏振光纖能夠進(jìn)一步抑制與長(zhǎng)度 方向垂直的方向的偏振光在偏振光纖中的海成分與島成分的界 面處反射、漫射或者散射。因此，與長(zhǎng)度方向垂直的方向的偏 振光不被海成分吸收而一直前進(jìn)并透過(guò)。
另 一 方面，上述優(yōu)選的偏振光纖的長(zhǎng)度方向的折射率的差 An2在0.03以上。因此，關(guān)于上述偏振光纖，與長(zhǎng)度方向平行的 偏振光容易在偏振光纖中的海成分與島成分的界面處反射、漫 射或者散射。因此，本發(fā)明的偏振光纖與以往的不具有島部分的偏振光纖相比，偏振性能進(jìn)一步提高。
本發(fā)明的其它優(yōu)選的偏振光纖是島部分的數(shù)量為兩個(gè)以
上，并且各島部分的長(zhǎng)徑為0.1 8.0^m。
上述其它優(yōu)選的偏振光纖的島部分的數(shù)量(下面記載為島 數(shù))在兩個(gè)以上，因此要透過(guò)偏振光纖中的與長(zhǎng)度方向平行的偏 振光容易產(chǎn)生多重反射、多重漫射或者多重散射。因此，與長(zhǎng) 度方向平行的偏振光在海成分中被吸收的可能性更高。
另外，在島的長(zhǎng)徑比光的波長(zhǎng)的大約十分之一還短的情況 下，難以產(chǎn)生偏振光的散射。上述其它優(yōu)選的偏振光纖的島部 分的長(zhǎng)徑在O.ljim以上(它比可見光的波長(zhǎng)的十分之一長(zhǎng))，因此 產(chǎn)生偏振光的散射。
另一方面，在島的長(zhǎng)徑過(guò)大的情況下，每條偏振光纖的島 數(shù)相對(duì)變少，偏振光難以產(chǎn)生多重反射、多重漫射或者多重散 射。另外，在這種情況下，島的存在分布變得稀疏，容易產(chǎn)生 透過(guò)率的不均勻。上述其它優(yōu)選的偏振光纖的各島的長(zhǎng)徑在 8.0pm以下，因此島的長(zhǎng)徑不會(huì)過(guò)大，能夠抑制上述缺點(diǎn)。
本發(fā)明的其它優(yōu)選的偏振光纖的形成上述海部分的樹脂為 聚乙烯醇或者乙烯-乙烯醇的共聚物。
聚乙烯醇或者乙烯-乙烯醇的共聚物作為偏振元件的原料 有實(shí)際效果，通用并且便宜。
根據(jù)本發(fā)明的其它局面，提供一種偏振元件。
本發(fā)明的偏振元件為在長(zhǎng)度方向上平行地配置或者層疊上 述偏振光纖并且由透明的各向同性材料包埋上述偏振光纖而得 到的片狀結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的優(yōu)選的偏振元件是將上述各向同性材料的折射率 設(shè)為nm、將與長(zhǎng)度方向垂直的方向的上述海成分的折射率設(shè)為 !M時(shí)，折射率的差A(yù)n產(chǎn)I nsl-nm |在0.02以下。上述優(yōu)選的偏振元件的與長(zhǎng)度方向垂直的方向的海成分的
折射率與各向同性材料的折射率的差A(yù)n3在0.02以下，因此能夠 抑制與長(zhǎng)度方向垂直的方向的偏振光在海成分與各向同性材料 的界面處反射、漫射或者散射。因此，該偏振元件成為使與長(zhǎng) 度方向垂直的方向的偏振光容易透過(guò)的透過(guò)率較高的偏振元 件。
根據(jù)本發(fā)明的其它局面，提供一種偏振片。 本發(fā)明的偏振片在上述偏振元件的至少一面上具備透明的 保護(hù)膜。
根據(jù)本發(fā)明的其它局面，提供一種層疊光學(xué)薄膜。
本發(fā)明的層疊光學(xué)薄膜具備上述偏振元件或者上述偏振片。
根據(jù)本發(fā)明的其它局面，提供一種圖像顯示裝置。 本發(fā)明的圖像顯示裝置具備從由上述偏振元件、上述偏振 片以及上述層疊光學(xué)薄膜構(gòu)成的群中選出的至少一個(gè)。


圖l是表示一個(gè)實(shí)施方式所涉及的偏振光纖的立體圖。
圖2的(a)是該偏振光纖的與長(zhǎng)度方向垂直的面的部分截面
圖，圖2的(b)是該偏振光纖的部分側(cè)視圖。
圖3是表示一個(gè)實(shí)施方式所涉及的偏振元件的立體圖。 圖4是表示一個(gè)實(shí)施方式所涉及的偏振片的部分截面圖。 圖5是表示一個(gè)實(shí)施方式所涉及的層疊光學(xué)薄膜的部分截面圖。
圖6是表示一個(gè)實(shí)施方式所涉及的圖像顯示裝置的部分截 面圖。
具體實(shí)施例方式
下面，按照?qǐng)D1~圖6來(lái)說(shuō)明將本發(fā)明具體化了的偏振光纖、 偏振元件、偏振片、層疊光學(xué)薄膜以及圖像顯示裝置的一個(gè)實(shí) 施方式。
如圖l所示，本實(shí)施方式所涉及的偏振光纖l的與長(zhǎng)度方向 垂直的截面形成海島結(jié)構(gòu)，并且在長(zhǎng)度方向上連續(xù)地形成上述 截面形狀。形成海島結(jié)構(gòu)的海部分11的樹脂(海成分)含有二色 性色素。含有二色性色素的海部分11在長(zhǎng)度方向上具有吸收軸。
形成海島結(jié)構(gòu)的島部分12的樹脂(島成分)為透明樹脂。海 成分的長(zhǎng)度方向的折射率與島成分的長(zhǎng)度方向的折射率有較大 不同。另一方面，海成分的與長(zhǎng)度方向垂直的方向的折射率和 島成分的與長(zhǎng)度方向垂直的方向的折射率(偏振光纖l的截面面 積方向的折射率)相同或近似。
海成分的長(zhǎng)度方向的折射率與島成分的長(zhǎng)度方向的折射率 的差A(yù)n2(An^ I ns2-ni2 | )優(yōu)選在0.03以上0.05以下，更優(yōu)選在 0.035以上0.045以下。
其中，"ns2"表示海成分的長(zhǎng)度方向的折射率，"ni2"表示 島成分的長(zhǎng)度方向的折射率。
另外，海成分的與長(zhǎng)度方向垂直的方向的折射率和島成分 的與長(zhǎng)度方向垂直的方向的折射率的差A(yù)n"An產(chǎn)I nsl-nu | )優(yōu) 選在0.02以下，更優(yōu)選在0.01以下。
其中，"nsl"表示海成分的與長(zhǎng)度方向垂直的方向的折射 率，"n,表示島成分的與長(zhǎng)度方向垂直的方向的折射率。
作為形成海成分的樹脂，只要在可見光區(qū)域中具有光透過(guò) 性、具有能夠進(jìn)行纖維化并且能夠分散二色性色素的性質(zhì)，則 不特別限定其種類。作為這種樹脂，可以舉出以往使用于偏振元件的聚乙烯醇以及其衍生物。作為聚乙烯醇的衍生物，可以 舉出聚乙烯醇縮甲醛、聚乙烯乙縮醛等。另外，作為聚乙烯醇
的衍生物，可以舉出乙烯、丙烯等烯烴；丙烯酸、曱基丙烯 酸、丁烯酸等不飽和羧酸以及不飽和羧酸的烷基酯；以及由丙 烯酰胺等進(jìn)行了改性的聚乙烯醇。另外，作為聚乙烯醇的衍生 物，可以舉出聚乙烯吡咯烷酮系樹脂、直鏈淀粉系樹脂等。其 中，形成海成分的樹脂以聚乙烯醇較佳，從熔解紡絲的觀點(diǎn)來(lái) 講是乙烯與乙烯醇的共聚物較佳。
另外，在通過(guò)擠出成形來(lái)形成海島結(jié)構(gòu)的情況下，形成海 成分的樹脂和形成島成分的樹脂優(yōu)選熔解粘度、熔體流動(dòng)指數(shù) (melt flow index)4妄近的樹脂。
沒有特別限定上述二色性色素，但是優(yōu)選能夠吸收可見光 區(qū)域的某一個(gè)波長(zhǎng)的光的化合物。
根據(jù)化學(xué)結(jié)構(gòu)的分類，作為二色性色素可以舉出偶氮系色 素、蒽醌系色素、茈系色素、陰丹酮系色素、咪唑系色素、靛 類系色素、噁嗪系色素、酞菁系色素、三苯基甲烷系色素、吡 唑啉酮系色素、芪系色素、二苯基甲烷系色素、萘醌系色素、 部花青系色素、喹酞酮系色素、卩占噸系色素、茜素系色素、吖 啶系色素、醌亞胺系色素、噻唑系色素、次曱基系色素、硝基 系色素、亞硝基系色素等。
另外，二色性色素可以僅使用一種，也可以組合兩種以上 使用。
接著，參照?qǐng)D2說(shuō)明入射到上述偏振光纖的光的動(dòng)作。 能夠?qū)⑷肷涞狡窆饫w1的光在向量上分離為與偏振光纖1
的截面方向平行的直線偏振光21和與偏振光纖1的長(zhǎng)度方向平
行的直線偏振光22來(lái)進(jìn)行考慮。
此外，在圖2的(a)以及(b)中，將入射光的前進(jìn)方向記載為Z方向，將與偏一展光纖1的截面方向平^"的方向記載為X方向，將 與偏振光纖1的長(zhǎng)度方向平行的方向記載為Y方向。另外，在表 示直線偏振光21和直線偏振光22的箭頭的根源附近記載有表示 偏振光方向的小箭頭。
與偏振光纖1的截面方向平行的直線偏振光21(記載為X偏 振光)是與海部分ll的吸收軸方向垂直的方向的偏振光。因而， 上述X偏振光不^:海部分11吸收而透過(guò)偏振光纖1。另外，如上 所述，形成海成分的樹脂的截面面積方向(X方向)的折射率與形 成上述島成分的樹脂的截面面積方向(X方向)的折射率大致相 等。因此，X偏振光在海部分ll與島部分12的界面也不反射、 漫射或者散射地透過(guò)偏振光纖l。并且，島部分12為透明樹脂， 因此X偏振光沒有特別問題地透過(guò)偏振光纖l。因此，X偏振光 幾乎不受影響地透過(guò)偏振光纖l中。
另 一 方面，與偏振光纖1的長(zhǎng)度方向平行的直線偏振光 22(記載為Y偏4展光)是與海部分11的吸收軸方向平行的偏振光。 因而，上述Y偏振光其大部分被海部分11吸收。另外，如上所 述，形成海成分的樹脂的長(zhǎng)度方向(Y方向)的折射率與形成島成 分的樹脂的長(zhǎng)度方向(Y方向)的折射率有較大不同。因此，Y偏 振光在海部分ll與島部分12的界面上被反射、漫射或者散射。 因而，Y偏振光每次通過(guò)海部分ll與島部分12的界面時(shí)改變光 路。因此，Y偏振光在偏振光纖l內(nèi)前進(jìn)較長(zhǎng)的光路，其大部分 ,皮海部分11吸收。
以往，使用雙折射纖維作為相當(dāng)于本發(fā)明的島成分的纖維， 但是在本發(fā)明中雙折射性不一定是必須的。如上所述，本發(fā)明 的偏振光纖的海成分和島成分的長(zhǎng)度方向的折射率有較大不 同，并且海成分和島成分的與長(zhǎng)度方向垂直的方向的折射率相 同或者近似，因此能夠選擇性地透過(guò)特定的直線偏振光。因而，在本說(shuō)明書中，將構(gòu)成島成分的透明樹脂記載為"折 射率不同成分"。另外，在折射率不同成分被纖維化的情況下記 載為"折射率不同纖維"。但是，為了防止混亂，在與以往相同 地形成為其它纖維的情況下，按照以往設(shè)為雙折射纖維。
上述每條偏振光纖l所包含的島數(shù)(島部分的數(shù)量)優(yōu)選在 兩個(gè)以上，更優(yōu)選在四個(gè)以上，特別優(yōu)選在六個(gè)以上。另外， 對(duì)該島數(shù)的上限沒有特別限定，根據(jù)偏振光纖、島部分的粗細(xì) 來(lái)適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行設(shè)定。該島數(shù)例如在一百個(gè)以下。
另夕卜，島部分的長(zhǎng)徑優(yōu)選為0.1 8.0jim ， 更優(yōu)選為 0.5 7.5jim。
其中，所謂島部分的長(zhǎng)徑，在島部分的截面形狀為圓形的
情況下意味著其直徑，在島部分的截面形狀為非圓形(例如橢圓
形等)的情況下意味著其最長(zhǎng)直徑。
另外，在本說(shuō)明書中，"A B"這種記載意味著"A以上B
以下"。 纖l。
在圖1中，偏振光纖l的與長(zhǎng)度方向垂直的面的截面形狀為 圓形，但是并不限于該形狀，例如也可以是橢圓形等。
另外，在圖l中，島部分12的與長(zhǎng)度方向垂直的面的截面形 狀為圓形，但是并不限于該形狀，例如也可以是橢圓形等。
在圖l中，偏振光纖l的截面中的多個(gè)島部分12被配置成大 致同心圓狀，^f旦是也可以是其它配置。例如，可以大致均勻；也 分散配置多個(gè)島部分12，也可以隨機(jī)地分散配置多個(gè)島部分12。 但是，為了易于產(chǎn)生多重反射、多重漫射或者多重散射而優(yōu)選 大致同心圓狀等的大致均勻地分散配置多個(gè)島部分12。如圖3所示，本發(fā)明的偏振元件3是具備了偏振光纖1的薄 片。能夠使用圖1所示的偏振光纖1來(lái)制作該偏振元件3。在本實(shí) 施方式中，與長(zhǎng)度方向平行地配置或者層疊偏振光纖l,并由透 明的各向同性材料2包埋而形成偏振元件3。此外，偏振元件是 指具有使自然光或者偏振光中特定的直線偏振光透過(guò)的光學(xué)特 性的薄片。
本實(shí)施方式的偏振元件3優(yōu)選為與長(zhǎng)度方向平行地沒有間 隙地配置或者層疊多個(gè)偏振光纖l。例如，在偏振元件3的厚度 方向上層疊兩條以上偏振光纖l的情況下，優(yōu)選為相鄰的偏振光 纖1相接觸。通過(guò)這樣沒有間隙地配置偏振光纖1能夠得到偏振 特性良好的偏振元件3。
在本實(shí)施方式中，選擇各向同性材料2和海部分11的材料使 得折射率的差^3= I nsl-nm I在0.02以下。其中，"nm，，表示上 述各向同性材料2的折射率，"nsl"表示偏振光纖l中的海成分 的與長(zhǎng)度方向垂直的方向的折射率。
通過(guò)選擇使上述Aii3在0.02以下的材料，能夠抑制與長(zhǎng)度方 向垂直的方向的偏振光在海部分ll與各向同性材料2的界面上 反射、漫射或者散射。其結(jié)果，能夠提供使與長(zhǎng)度方向垂直的 方向的偏振光容易透過(guò)的、透過(guò)率較高的偏振元件3。在原理上 優(yōu)選An^0。 j旦是，在實(shí)施上也存在An3二0困難的情況，因此在
考慮其它必要條件的同時(shí)研究All3盡可能接近零的組合。
當(dāng)增加上述偏振元件3中的偏振光纖1的數(shù)量時(shí)，偏振元件3 的透過(guò)率降低。另一方面，當(dāng)減少偏振元件3中的偏振光纖1的 數(shù)量時(shí)，與長(zhǎng)度方向平行的偏振光的吸收率降低，偏振元件3 的偏振性能降低。因而，根據(jù)所需的透過(guò)率和偏振性能之間的 平衡來(lái)決定偏振元件3中的偏振光纖l的數(shù)量。此外，上述平衡 也根據(jù)海部分中的二色性色素的濃度、每條偏振光纖的島數(shù)、島的長(zhǎng)徑、島的形狀等而發(fā)生變化。
通過(guò)利用各向同性材料2沒有空隙地包埋多個(gè)偏振光纖1來(lái)
制作偏振元件3。在此，在制作偏振元件3時(shí)，如果在偏振光纖l 與各向同性材料2之間進(jìn)入氣泡，則產(chǎn)生上述空隙，因此不佳。 如果氣泡進(jìn)入，則該氣泡成為不依賴于偏振光的各向同性的散 射點(diǎn)，因此偏振元件3的偏振性能下降。為了防止所述氣泡的進(jìn) 入，優(yōu)選使用粘度較低的各向同性材料2。
不特別限定本發(fā)明的偏振元件3的整體厚度，但是優(yōu)選在 20 500nm左右。在偏振元件3的厚度過(guò)薄的情況下，由于能夠 包埋的偏振光纖l的條數(shù)相對(duì)地減少，因此偏振元件3的偏振性 能變得不足。如果偏振元件3的厚度過(guò)厚，則處理性較差，并且 可能產(chǎn)生在制作時(shí)氣泡容易進(jìn)入等問題。件3。
也可以使用偏振光纖l和綷線(weft)形成織布，利用各向同 性材料2來(lái)包埋所述織布，由此制作偏振元件3。在這種情況下 也與上述同樣地，優(yōu)選利用各向同性材料2來(lái)沒有間隙地包埋上 述織布。通常，以首先形成織布的工序、利用各向同性材料2 來(lái)包埋該織布的工序的順序來(lái)制作該偏振元件3 。才艮據(jù)該工序順 序能夠高效率地制作偏振元件3。其中，通過(guò)編織來(lái)形成織布， 因此有時(shí)偏振光纖1的平行性略微降低。
能夠使用任意的透明樹脂作為上述綽線的材料。上述緯線 優(yōu)選使用其折射率與各向同性材料2的折射率大致相等的透明 樹脂制的線。在這種情況下，緯線的折射率與各向同性材料2 的折射率的差優(yōu)選在0.02以下，更優(yōu)選在0.01以下，特別優(yōu)選 為零。另外，為了抑制偏振特性的降低，優(yōu)選緯線盡可能細(xì)。 但是，如果偏振光纖l的強(qiáng)度與緯線的強(qiáng)度過(guò)于不同，則難以形成織布。因此，綿線的直徑優(yōu)選在l 30pm左右。不特別限定綿 線的截面形狀，但是從易于制作的觀點(diǎn)出發(fā)優(yōu)選橢圓形。作為 織布的編織方法除了平織、緞織等以外，也可以是將幾條偏振 光纖l捆成一束進(jìn)行編織的方法。如果使用通過(guò)這些編織方法形 成的織布，則能夠防止偏振元件3的偏振特性的降低。
另外，也可以制作海部分ll中所包含的二色性色素不同的 數(shù)種偏振光纖l,組合這些偏振光纖1來(lái)制作偏振元件3。通過(guò)這 樣進(jìn)行制作能夠容易地調(diào)整偏振光的吸收波長(zhǎng)，能夠容易地調(diào) 整透過(guò)偏振元件3的偏振光的色調(diào)。例如，通過(guò)使用在海部分ll 中含有下面所示的二色性色素的偏振光纖1,能夠制作偏振光的 吸收率在整個(gè)可見光區(qū)域內(nèi)大致固定的偏振元件3。首先，制作 作為二色性色素在海成分中含有紅色系(R)、綠色系(G)、藍(lán)色 系(B)的色素的偏振光纖l。接著，組合各偏振光纖l來(lái)制作偏振 元件3使得偏振光的吸收率在整個(gè)可見光區(qū)域內(nèi)固定。例如，在 作為紅色系(R)的色素使用剛果紅(Kishida(年、乂夕')化學(xué)林式會(huì) 社制)、作為綠色系(G)的色素使用直接綠8 5 (三菱化學(xué)林式會(huì)社 制)、作為藍(lán)色系(B)的色素使用GREY-B(Clariant'Japan(夕，！J
卜.^卞八。乂)林式會(huì)社制)的情況下，優(yōu)選使各色素的比率 成為重量比R:G:B:30 50:40 60:10 30來(lái)組合各偏振光纖1。
層疊了保護(hù)薄膜4(保護(hù)膜)的結(jié)構(gòu)。
偏振元件3的偏振光纖1被各向同性材料2所包埋。 使用于上述偏振片5的保護(hù)薄膜4優(yōu)選透明的薄膜。并且， 保護(hù)薄膜4優(yōu)選機(jī)械性強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性、水分阻擋性、各向同性 等良好的薄膜。作為保護(hù)薄膜4例如可以舉出以下聚合物的薄 膜聚對(duì)苯二曱酸乙二醇酯、聚萘二曱酸乙二醇酯等聚乙烯系聚合物；二乙酰纖維素、三乙酰纖維素等纖維素系聚合物；聚 甲基丙烯酸甲酯等丙烯酸系聚合物；聚苯乙烯、丙烯腈苯乙烯 共聚物(AS)等苯乙烯系聚合物；以及聚碳酸酯系聚合物等。另 外，作為保護(hù)薄膜4可以舉出以下薄膜具有聚乙烯、聚丙烯、 環(huán)系乃至降冰片烯結(jié)構(gòu)的乙烯丙烯共聚物等聚烯烴系聚合物； 氯乙烯系聚合物；尼龍、芳香族聚酰胺等酰胺系聚合物；酰亞 胺系聚合物；砜系聚合物；聚醚砜系聚合物；聚醚醚酮聚合物； 聚苯硫化物系聚合物；乙烯醇系聚合物；偏二氯乙烯系聚合物； 乙烯縮丁醛系聚合物；丙烯酸酯系聚合物；聚曱醛系聚合物； 環(huán)氧系聚合物；以及硅等的薄膜。
根據(jù)偏振特性、耐久性等點(diǎn)，保護(hù)薄膜4優(yōu)選三乙酰纖維素 等纖維素系聚合物的薄膜。特別是三醋酸纖維素薄膜適合保護(hù) 薄膜4。
能夠適當(dāng)?shù)貨Q定保護(hù)薄膜4的厚度。通常，從強(qiáng)度、處理性、 薄膜性等觀點(diǎn)出發(fā)，保護(hù)薄膜4的厚度為l 500iam左右，優(yōu)選為 5 200(im。
另外，保護(hù)薄膜4優(yōu)選盡量不著色。這種保護(hù)薄膜4例如可 以舉出厚度方向的相位差值為-90nm +75nm的薄膜。此外，用 Rth(590)=(nx-nz)xd求出上述厚度方向的相位差值(Rth(590))。 其中，"590"表示測(cè)量波長(zhǎng)，"nx"表示薄膜面內(nèi)的遲相軸方向 的折射率，"nz"表示薄膜的厚度方向的折射率，"d"表示薄膜
的厚度。
保護(hù)薄膜4的厚度方向的相位差值更優(yōu)選為 -80nm +60nm，特另'J優(yōu)選為-70nm~+45nm。
此外，也可以如下這樣變更上述實(shí)施方式所涉及的偏振片
在圖4中，偏振片5在偏振元件3的兩面層疊了保護(hù)薄膜4，但是并不限于該結(jié)構(gòu)，例如，也可以僅在偏振元件3的一面層疊
保護(hù)薄膜4。特別是在偏振元件3的另 一面層疊具有其它光學(xué)特 性的其它薄膜來(lái)制作偏振片5的情況下，也可以不在偏振元件3 的另一面層疊保護(hù)薄膜。這樣，通過(guò)僅在偏振元件3的一面上設(shè) 置保護(hù)薄膜4(換言之，在偏振元件3的另 一面上不設(shè)置保護(hù)薄膜 4),能夠提供比較薄的偏振片5。 [層疊光學(xué)薄膜]
如圖5所示，本實(shí)施方式的層疊光學(xué)薄膜7具有以下結(jié)構(gòu) 在僅在一面層疊了保護(hù)薄膜4的偏振元件3的另 一面上層疊了光 學(xué)薄膜6。
偏振元件3的偏振光纖1被各向同'性材料2所包埋。 作為光學(xué)薄膜6，不特別進(jìn)行限定，根據(jù)需要能夠使用任意 的薄膜。作為光學(xué)薄膜6例如可以舉出相位差薄膜、光漫射層等。 光學(xué)薄膜6也可以組合相同或者不同的薄膜來(lái)層疊多層。 [圖像顯示裝置]
本發(fā)明的圖像顯示裝置具備從上述偏振元件、偏振片、層 疊光學(xué)薄膜中選擇的至少一種。作為該圖像顯示裝置，代表性 地舉出液晶顯示裝置，但是也可以是有機(jī)EL顯示器、等離子顯 示器等。
如圖6所示，本實(shí)施方式的圖像顯示裝置30是液晶顯示裝 置。該液晶顯示裝置具備液晶面板，其是在兩片偏振片7之間 夾入液晶單元9而得到的；以及背光單元80,其i殳置在液晶面板 的一側(cè)。此外，液晶單元9是在兩片玻璃板之間封入液晶材料而 得到的結(jié)構(gòu)。通過(guò)對(duì)玻璃板施加電壓而液晶單元9的液晶材料的 排列發(fā)生變化，從而選擇性地透過(guò)光。
上述背光單元80至少具備光源81、反射薄膜82、漫射板83、 棱鏡薄片84、亮度提高薄膜85。此外，根據(jù)液晶顯示裝置的照明方式、液晶單元的驅(qū)動(dòng)模式等，圖6例示的反射薄膜82等光學(xué) 部件能夠省略其一部分或者能夠由其它光學(xué)部件來(lái)替代。
此外，也可以如下這樣變更上述實(shí)施方式所涉及的液晶顯 示裝置(圖像顯示裝置)。
上述實(shí)施方式的液晶顯示裝置是從液晶面板的背面照射光 從而看到畫面的透過(guò)型，但是液晶顯示裝置也可以是從液晶面 板的視覺識(shí)別側(cè)照射光從而看到畫面的反射型?；蛘?，上述液 晶顯示裝置也可以兼具透過(guò)型和反射型兩種性質(zhì)的半透過(guò)型。
另外，背光單元也可以是側(cè)面照明方式。在采用側(cè)面照明 方式的情況下，背光單元除了上述結(jié)構(gòu)以外至少還具備導(dǎo)光板 和反射鏡。
實(shí)施例
接著，舉出實(shí)施例和比較例來(lái)更具體地說(shuō)明本發(fā)明。此外， 本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例。另外，在以下的說(shuō)明中，作為單 位記載的"％"都是重量百分比。
(偏振光纖A)
通過(guò)使用海島復(fù)合纖維紡絲用噴嘴擠出成形以下的島成分 材料和海成分材料，制作了偏振光纖A。
島成分材料使用了熔點(diǎn)138。C、熔體流動(dòng)指數(shù)25g/10min的 丙烯過(guò)多的乙烯-丙烯共聚物(日本Polypropylene(求U 7° 口 )抹 式會(huì)社制，商品名稱"OX1066A")。
海成分材料使用了以下材料在90。C下將熔點(diǎn)181。C、熔體 流動(dòng)指數(shù)12g/10min的乙烯-乙烯醇共聚物(日本合成化學(xué)林式 會(huì)社制，商品名稱"SoarnoL(乂 7 /—^)DC3212B，，)的樹脂顆 粒浸漬在二色性色素(Kishida(年V夕、、)化學(xué)抹式會(huì)社制，商品名 稱"剛果紅，，)的2%的水溶液中四個(gè)小時(shí)之后，進(jìn)行水洗，用真空干燥機(jī)對(duì)該顆粒進(jìn)行充分干燥而得到的材料。
海島復(fù)合纖維紡絲用噴嘴使用了每個(gè)纖維截面的島數(shù)為1 2
的海島復(fù)合纖維紡絲用噴嘴。
使用上述海島復(fù)合纖維紡絲用噴嘴將上述島成分材料和海
成分材料以重量比5:5進(jìn)行熔融擠出成形，以引出速度600m/min 引出，由此得到了偏振光纖。將此時(shí)的島成分的紡絲溫度設(shè)為 270°C,將海成分的紡絲溫度設(shè)為230。C。另外，所得到的偏振 光纖的直徑為2 5 n m 。在7 0 。C的溫水中將該偏振光纖拉伸2.5倍， 得到了直徑大約15(im的偏振光纖A。
偏振光纖A的島數(shù)為12(島數(shù)在兩個(gè)以上)，因此要透過(guò)偏振 光纖中的與長(zhǎng)度方向平行的偏振光容易產(chǎn)生多重反射、多重漫 射或者多重散射。因此，偏振光被偏振光纖A的海成分吸收的 可能性更高。
該偏振光纖A的島部分的直徑大約為1.5[im。所述偏振光纖 A的島的長(zhǎng)徑在O.lpm以上，因此比可見光的波長(zhǎng)長(zhǎng)。因此，可 以產(chǎn)生偏振光的散射。另外，所述偏振光纖A的島的長(zhǎng)徑在 8.0fim以下，因此抑制因長(zhǎng)徑過(guò)大而引起的缺點(diǎn)。即，所述偏 振光纖A抑制以下缺點(diǎn)由于每條偏振光纖的島數(shù)相對(duì)減少而 偏振光難以產(chǎn)生多重反射、多重漫射或者多重散射的缺點(diǎn)，或 由于島的存在分布變得稀疏而容易產(chǎn)生透過(guò)率不均勻的缺點(diǎn)。
另外，上述偏振光纖A的與長(zhǎng)度方向垂直的方向的海成分 的折射率n"為1.51。長(zhǎng)度方向的海成分的折射率ns2為1.54。
并且，為了求出Ar^以及An2而制作了^f又由上述島成分材料 構(gòu)成的纖維。即，除了使用單絲用噴嘴僅將上述島成分材料進(jìn) 行紡絲以外，通過(guò)與上述相同的方法制作了直徑大約10 0 ji m的 纖維。測(cè)量了該纖維的折射率。與其長(zhǎng)度方向垂直的方向的島 成分(纖維)的折射率nii為1.50。另外，長(zhǎng)度方向的島成分(纖維)的折射率Ili2為1.51。
因而，An產(chǎn)I ns廣nu | = | 1.5卜1.50 | =0.01。與長(zhǎng)度方向垂 直的方向的折射率的差A(yù)n!為0.02以下，因此能夠抑制與長(zhǎng)度方 向垂直的方向的偏振光在偏振光纖A中的海成分和島成分的界 面處反射、漫射或者散射。因此，與長(zhǎng)度方向垂直的方向的偏 振光不會(huì)被海成分吸收， 一直前進(jìn)而透過(guò)。
另外，An2= I ns2-ni2 | = | 1.54-1.51 | =0.03。長(zhǎng)度方向的折 射率的差A(yù)n2為0.03以上，因此與長(zhǎng)度方向平行的偏振光在偏振 光纖A中的海成分和島成分的界面處容易反射、漫射或者散射。 因此，偏振光纖A與不具有島部分的以往的偏振光纖相比，偏 振性能進(jìn)一步提高。
在此，記載上述直徑以及折射率的測(cè)量方法。在實(shí)施例l 以外的實(shí)施例和比4交例中也用相同的方法進(jìn)行了測(cè)量。
使用抹式會(huì)社日立制作所制的掃描型電子顯微鏡(產(chǎn)品名 稱"S-3000N")測(cè)量了偏振光纖的直徑以及島成分的直徑。
用常溫(25。C)下545nm的波長(zhǎng)光，使用折射率調(diào)整液通過(guò)貝 克線法(becke line method)測(cè)量了折射率。
(偏振光纖B)
除了作為二色性色素使用了三菱化學(xué)林式會(huì)社制的商品名 稱"直接綠85"以外，利用與實(shí)施例l相同的材料、制造方法制 造了偏振光纖B。實(shí)施例2的制造方法等與實(shí)施例l相同，因此 省略其說(shuō)明。另外，直徑、島數(shù)、折射率的測(cè)量結(jié)果也相同， 因此也省略其"i兌明。
(偏振光纖C)
通過(guò)使用芯鞘結(jié)構(gòu)纖維紡絲用噴嘴將下面的島成分材料和
22海成分材料進(jìn)行擠出成形來(lái)制作了偏振光纖C。此外，芯鞘結(jié) 構(gòu)纖維紡絲用噴嘴是島數(shù)為一個(gè)的海島復(fù)合纖維紡絲用噴嘴。 另外，下面除了特別需要以外，代替"芯成分"這種術(shù)語(yǔ)使用"島 成分"的詞語(yǔ)，代替"鞘成分"這種術(shù)語(yǔ)而使用"海成分"的詞語(yǔ)。
島成分材料使用了熔點(diǎn)161。C、熔體流動(dòng)指數(shù)26g/10min的 晶體性聚丙烯(日本Polypropylene(求y :7?？?抹式會(huì)社制，商品 名稱"SA03A")。
海成分材料使用了與實(shí)施例l的海成分材料相同的材料。
使用芯鞘結(jié)構(gòu)纖維紡絲用噴嘴將上述島成分材料和海成分 材料以重量比3:7進(jìn)行熔融擠出成形，以引出速度600m/min引 出，由此得到了偏振光纖。將此時(shí)的島成分的紡絲溫度設(shè)為 230°C,將海成分的紡絲溫度設(shè)為230。C。另外，得到的偏振光 纖的直徑為25pm。在70。C的溫水中將該偏振光纖拉伸2.5倍，得 到直徑大約15)im的偏振光纖C。
該偏振光纖C的島部分的直徑大約為7.0pm。所述偏振光纖 C的島的長(zhǎng)徑在O.lpm以上，因此比可見光的波長(zhǎng)長(zhǎng)。因此，能 夠產(chǎn)生偏振光的散射。另外，所述偏振光纖C的島的長(zhǎng)徑在 8.0nm以下，因此抑制因長(zhǎng)徑過(guò)大而引起的上述缺點(diǎn)。
另外，上述偏振光纖C的與長(zhǎng)度方向垂直的方向的海成分 的折射率i^為1.51。長(zhǎng)度方向的海成分的折射率ns2為1.54。
并且，為了求出Am以及Aii2而制作了僅由上述島成分材料 構(gòu)成的纖維。即，除了使用單絲用噴嘴僅對(duì)上述島成分材料進(jìn) 行紡絲以外，通過(guò)與上述相同的方法制作了直徑大約100jim的 纖維。并且，測(cè)量了該纖維的折射率。與其長(zhǎng)度方向垂直的方 向的島成分(纖維)的折射率nu為1.49。長(zhǎng)度方向的島成分(纖維) 的折射率ni2為1.50。
因而，An產(chǎn)I nsl-nu | = | 1.51-1.49 | =0.02。與長(zhǎng)度方向垂直的方向的折射率的差A(yù)m為0.02以下，因此能夠抑制與長(zhǎng)度方 向垂直的方向的偏振光在偏振光纖c中的海成分與島成分的界
面處反射、漫射或者散射。因此，與長(zhǎng)度方向垂直的方向的偏 振光不會(huì)一皮海成分吸收， 一直前進(jìn)而透過(guò)。
另外，An2= I ns2-ni2 | = | 1.54-1.50 | =0.04。長(zhǎng)度方向的折 射率的差A(yù)n2為0.03以上，因此與長(zhǎng)度方向平行的偏振光在偏振 光纖C中的海成分與島成分的界面處容易反射、漫射或者散射。 因此，偏振光纖C與不具有島部分的以往的偏振光纖相比，偏 振性能進(jìn)一步提高。
(偏振片D)
制作了在具有以下的各向同性材料和偏振光纖A的偏振元 件的兩面層疊厚度40iim的三醋酸纖維素薄膜作為保護(hù)膜的偏 振片D。
各向同性材料使用了固化后的折射率Ilm為1.51的透明液狀
環(huán)氧樹脂。具體地說(shuō)，該透明液狀環(huán)氧樹脂含有脂環(huán)式環(huán)氧樹 脂100重量部、甲基六氫鄰苯二曱酸酐124重量部、三正丁基溴 化膦1重量部。
在厚度40iim的三醋酸纖維素薄膜上平行地拉齊排列了在 實(shí)施例1中制作的偏振光纖(偏振光纖A)。接著，以包埋上述偏 振光纖的方式涂敷上述各向同性材料，并且從其上部不使氣泡 進(jìn)入地載置厚度40(xm的三醋酸纖維素薄膜，從而利用兩片TAC 薄膜夾住。之后，在10(TC下進(jìn)行五個(gè)小時(shí)的固化處理而得到了 偏振片D。被三醋酸纖維素薄膜夾住的部分(即偏振元件)的厚度 為70(Lim。另外，針對(duì)偏振光纖100重量部的各向同性材料的使 用量為100重量部。
如上所述，所使用的各向同性材料的折射率nm為1.51。如實(shí)施例l所記載那樣，偏振光纖A的與長(zhǎng)度方向垂直的方向的海 成分的折射率nsl為1.51 。 因而，折射率的差 △n3= I nsl-nm | = | 1.5卜1.51 | =0.00。 該偏才展片D的Aii3為0.02 以下，因此能夠抑制與長(zhǎng)度方向垂直的方向的偏振光在海成分 與各向同性材料的界面處反射、漫射或者散射。因此，偏振片 D所具備的偏振元件是使與長(zhǎng)度方向垂直的方向的偏振光容易 透過(guò)的透過(guò)率較高的偏振元件。
(偏振片F(xiàn))
制作了在具有各向同性材料、偏振光纖A以及偏振光纖B 的偏振元件的兩面層疊了厚度40jim的三醋酸纖維素薄膜作為 保護(hù)膜的偏振片F(xiàn)。
使用了上述偏振光纖A和上述偏振光纖B以外，與實(shí)施例4相同， 因此省略其說(shuō)明。此外，均等地分散了偏振光纖A和偏振光纖B
25使其不產(chǎn)生不平衡。
另外，偏振光纖A和偏振光纖B除了 二色性色素以外，海成 分相同。使用于偏振片D的各向同性材料和使用于偏振片F(xiàn)的各 向同性材料相同。因而，偏振片D所具備的偏振元件和偏振片F(xiàn) 所具備的偏振元件的折射率的差△ n 3相同，都是透過(guò)率較高的偏 振元件。
(偏振片G)
制作了在具有各向同性材料和織布的偏振元件的兩面層疊 了厚度4 0 p m的三醋酸纖維素薄膜作為保護(hù)膜的偏振片G 。
使用偏振光纖A和煒線形成織布，利用與實(shí)施例4相同的各 向同性材料來(lái)包埋該織布，由此制作了偏振片G所具備的偏振 元件。
使用于偏振片G的織布是平織了下述經(jīng)線和緯線而得到的 織布。
經(jīng)線使用了將50根在實(shí)施例1中制作的偏振光纖A捆成一 束得到的纖維。
綿線使用了對(duì)作為偏振光纖A的海成分而使用的乙烯-乙 烯醇共聚物的樹脂顆粒進(jìn)行熔融紡絲而得到的纖維。其中，使 用于緯線的樹脂顆粒不含有二色性色素。緯線的直徑為50pm。
除了使用了用這些經(jīng)線和煒線而形成的織布以外，與實(shí)施 方式4同樣地得到了偏振片G。
在此，上述煒線和偏振光纖A的海成分除了 二色性色素以 外是相同成分。使用于偏振片D的各向同性材料和使用于偏振 片G的各向同性材料相同。因而，偏振片D所具備的偏振元件和 偏振片G所具備的偏振元件的折射率的差A(yù)ri3相同，都是透過(guò)率 舉交高的偏l展元件。[比較例1]
(偏振片H)
使用了高透過(guò)率以及高偏振度的碘染色PVA系偏振片(日 東電工4朱式會(huì)社制，商品名稱"NPF-SEG1425DU")。 [比較例2〗 (偏振光纖I)
首先，制作了不具有海島結(jié)構(gòu)的偏振光纖。
在制作比較例2的偏振光纖I時(shí)使用了與實(shí)施例l的偏振光 纖A的海成分材料相同的材料。即，偏振光纖I的材料使用了以 下材料在90。C下將熔點(diǎn)181。C、熔體流動(dòng)指數(shù)12g/10min的乙 烯-乙烯醇共聚物(日本合成化學(xué)抹式會(huì)社制，商品名稱 "SoarnoL(乂 7 / —少)DC3212B")的樹脂顆粒浸漬在二色性色 素(Kishida(年V夕')化學(xué)林式會(huì)社制，商品名稱"剛果紅")的 2%的水溶液中四個(gè)小時(shí)之后，進(jìn)行水洗，利用真空干燥機(jī)對(duì)該 顆粒進(jìn)行充分干燥而得到的材料。
使用單絲紡絲用噴嘴對(duì)該材料進(jìn)行熔融擠出成形，以引出 速度600m/min引出，由此得到了偏振光纖。將此時(shí)的紡絲溫度 設(shè)為230。C。另外，所得到的偏振光纖的直徑為40nm。并且， 在7 0 。C的溫水中將該偏振光纖拉伸2.5倍，得到了直徑大約2 5 p m 的偏振光纖I。偏振光纖I的與長(zhǎng)度方向垂直的方向的折射率np! 為1.50。偏振光纖I的長(zhǎng)度方向的折射率np2為1.54。
(雙折射纖維)
除了沒有使用二色性色素進(jìn)行染色以外，使用了與在上述 偏振光纖I中使用的樹脂顆粒相同的EVA樹脂顆粒。同樣地，使 用單絲紡絲用噴嘴對(duì)該無(wú)染色的樹脂顆粒進(jìn)行熔融擠出成形， 以引出速度600m/min引出，由此得到了雙折射纖維。將此時(shí)的 紡絲溫度設(shè)為230。C。在90。C的溫水中拉伸該雙折射纖維，得到了直徑大約10pm的雙折射纖維。雙折射纖維的與長(zhǎng)度方向垂直 的方向的折射率n 。 i為1.5 0 。雙折射纖維的長(zhǎng)度方向的折射率n 。 2 為1.54。
(偏振片J)
制作了在具有上述偏振光纖I和上述雙折射纖維的偏振元 件的兩面層疊了厚度40iim的三醋酸纖維素薄膜作為保護(hù)膜的 偏l展片J。
偏振片J的制造方法除了以體積比為4:5的方式使用了上述 偏振光纖I和上述雙折射纖維以外，與實(shí)施例4相同，因此省略 其說(shuō)明。此外，均勻地分散了上述偏振光纖I和上述雙折射纖維 使其不會(huì)產(chǎn)生不平衡。
如上所述，各向同性材料的折射率nm為1.51。偏振光纖I的 與長(zhǎng)度方向垂直的方向的折射率npi為1.50。因此，折射率的差 △n3= I npl—nm I = I 1.50—1.51 | =0.01。即，偏振片J的An3為0.02 以下，因此能夠抑制與長(zhǎng)度方向垂直的方向的偏振光在偏振光 纖I與各向同性材料的界面處反射、漫射或者散射。
另外，雙折射纖維的與長(zhǎng)度方向垂直的方向的折射率n。i也 為1.50，因此折射率的差厶113，= I n0「nm I = I 1.50-1.51 | =0.01。 即，偏振片J的An3，在0.02以下，因此能夠抑制與長(zhǎng)度方向垂直 的方向的偏振光在雙折射纖維與各向同性材料的界面處反射、 漫射或者散射。
另一方面，如上所述，雙折射纖維的長(zhǎng)度方向的折射率n。2 為1.54，因此Anf I n。2-nm I = I 1.54—1.51 I =0.03。偏振片J的 長(zhǎng)度方向的折射率的差A(yù)ri4為0.03以上，因此與長(zhǎng)度方向平行的 偏振光在與雙折射纖維和各向同性材料的界面處容易反射、漫 射或者散射。
此外，以由各向同性材料包埋偏振光纖I和雙折射纖維的方式進(jìn)行涂敷來(lái)制作偏振片J。所述偏振片J的偏振光纖I的界面與
雙折射纖維的界面沒有直接接觸，因此算出An產(chǎn)I np廣n。i I 、 △n2= I np2-n。2 I 、 An3= | npl_nm |沒有多大意義。因此，如上所 述，考察了偏振光纖I以及與雙折射纖維與各向同性材料的界 面。
(偏振光纖的偏振功能)
調(diào)查了實(shí)施例1 3以及比較例2的偏振光纖(即，偏振光纖 A、 B、 C以及I)的偏振功能。具體地i兌，使用市場(chǎng)上出售的偏 振片來(lái)取出與偏振光纖的長(zhǎng)度方向垂直的方向的直線偏振光， 對(duì)各偏振光纖照射該直線偏振光，目視觀察透過(guò)了各偏振光纖 的光。接著，同樣地照射與偏振光纖的長(zhǎng)度方向平行的直線偏 振光，目視觀察透過(guò)了各偏振光纖的光。
(偏振片的透過(guò)率、偏振度)
關(guān)于實(shí)施例4 7以及比較例1 2的偏振片(即，偏振片D、 E、 F、 G、 H以及J)，使用帶積分球的分光光度計(jì)(日立制作所制， 商品名稱"U-4100")算出了波長(zhǎng)550nm的透過(guò)率以及偏振度。
(偏振片的色相)
關(guān)于實(shí)施例4 7以及比較例1 2的偏振片，通過(guò)目視觀察了 各偏振片的著色程度。 (偏振片的不均勻)
利用手工藝用鋸齒剪(pinking shears)將實(shí)施例4 7以及比 較例1~2的偏振片切斷成5cm(截面方向)x20cm(長(zhǎng)度方向或者 拉伸方向)，并將其粘貼到厚度0.7mm的玻璃板上當(dāng)作樣品。此 外，如果用鋸齒剪切斷，通常更容易產(chǎn)生下面說(shuō)明的裂紋。將 兩片相同的樣品i殳為正交尼科耳(crossed Nicols)狀態(tài)，在高亮 度的背光上目視觀察，確認(rèn)各樣品(偏振片)是否產(chǎn)生不均勻。
29(偏振片的裂紋)
對(duì)上述各樣品進(jìn)行了冷熱循環(huán)試-驗(yàn)1 00個(gè)循環(huán)，該冷熱循環(huán)
試驗(yàn)是在-30°C下冷卻60分鐘之后在80°C下加熱60分鐘的試驗(yàn)。 其后，將兩個(gè)相同的樣品設(shè)為正交尼科耳狀態(tài)，目視觀察了各 樣品(偏振片)的裂紋。
(偏振光纖的偏振功能)
在對(duì)各偏振光纖照射與長(zhǎng)度方向垂直的方向的直線偏振光 時(shí)，對(duì)于任一個(gè)偏振光纖，透過(guò)各偏振光纖的光都大致無(wú)色透 明。另外，在照射與長(zhǎng)度方向平行的直線偏振光時(shí)，對(duì)于任一 個(gè)偏振光纖，透過(guò)各偏振光纖的光都按照二色性色素的吸收波 長(zhǎng)而著色。因而，得出偏振光纖A、 B、 C以及I中的任一個(gè)偏振 光纖都體現(xiàn)出偏振功能。
(偏振片的透過(guò)率、偏振度、不均勻以及裂紋) 表l示出偏振片的透過(guò)率、偏振度、不均勻以及裂紋的測(cè)量
結(jié)果。此外，關(guān)于不均勻以及裂紋，在產(chǎn)生它們的情況下用"x，，
表示，在沒有產(chǎn)生它們的情況下用"o"表示。
樣品偏振光纖結(jié)構(gòu)等透過(guò)率偏振度不均勻裂紋
實(shí)施例4偏振片DA海島44.799.50oo
實(shí)施例5偏振片EC芯鞘44.199.20oo
實(shí)施例6偏振片F(xiàn)A+B海島43.099.91oo
實(shí)施例7偏振片GA平織39.199.00oo
比較例l偏振片H一空白43.599.95oX
比較例2偏振片JI單纖維44.598.00oo
30當(dāng)比較實(shí)施例4 7和比較例1時(shí)，比較例l產(chǎn)生裂紋。因而，
驗(yàn)100個(gè)循環(huán))，可能產(chǎn)生裂紋。使用了偏振光纖的偏振片包括 比較例2都沒有產(chǎn)生裂紋。
當(dāng)比較實(shí)施例4 7和比較例2時(shí)，比較例2使用與實(shí)施例l相 同的二色性色素并且透過(guò)率也大致相同，^f旦是與實(shí)施例4 7相 比偏振度較低。作為其原因，推測(cè)為如下的情況。首先，舉出 在比較例2中在制作偏振片時(shí)難以均勻并且平行地配置偏振光 纖和雙折射纖維。如果無(wú)法均勻并且平行地配置它們，則纖維 的與長(zhǎng)度方向平行的偏振光和與長(zhǎng)度方向垂直的方向的偏振光 之間的透過(guò)率的差不會(huì)變大，因此偏振度下降。接著，舉出偏 振光纖以及雙折射纖維的加工性的問題。推測(cè)為在比較例2中由 于分開制作偏振光纖以及雙折射纖維，因此無(wú)法得到充分細(xì)的 纖維，無(wú)法有效利用兩個(gè)纖維的界面處的散射。
當(dāng)比較實(shí)施例4和實(shí)施例5時(shí)，盡管包含在偏振光纖中的二 色性色素相同，但是偏振片D的透過(guò)率以及偏振度都比偏振片E 稍好。考慮為這是由于相對(duì)于偏振片E的每條偏振光纖的島數(shù) 為一個(gè)，偏振片D的每條偏振光纖的島數(shù)為12個(gè)。即，偏振片D 的島數(shù)在兩個(gè)以上，因此要透過(guò)偏振光纖中的與長(zhǎng)度方向平行 的偏振光容易產(chǎn)生多重反射、多重漫射或者多重散射。因此， 考慮為是因?yàn)樯鲜銎窆獗黄衿珼的海成分吸收的可能性更高。
當(dāng)比較實(shí)施例4和實(shí)施例7時(shí)，盡管使用了相同的偏振光纖 A,但是偏振片D的透過(guò)率以及偏振度都比偏振片G稍好。偏振 片D所具備的偏振元件排列了偏振光纖A，因此偏振光纖A被平 行地配置。另一方面，考慮為以下原因偏振片G所具備的偏 振元件將偏振光纖A形成為織布，因此沒有充分平行地配置偏振光纖A。但是，偏振片G的偏振度比比較例2的偏振度好。此 外，如果將偏振光纖A形成為平織的織布，則制作偏振元件時(shí) 的操作性較佳，因此能夠更容易地制造偏振片G。 (偏振片的色相)
通過(guò)目視觀察得出實(shí)施例6所涉及的偏振片F(xiàn)與實(shí)施例4、 5 以及7所涉及的偏振片D、 E以及G相比抑制了著色。偏振片F(xiàn)使 用兩種偏振光纖A和B。因而，給出了通過(guò)使用二色性色素不同 的兩種偏振光纖能夠使由波長(zhǎng)引起的吸光不均勻均衡化的啟 示。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性
例如能夠使用本發(fā)明的偏振光纖作為偏振元件的形成材料。
通過(guò)在偏振元件上層疊適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)部件，能夠提供偏振片、 層疊光學(xué)薄膜。
能夠?qū)⑵裨?、偏振片以及層疊光學(xué)薄膜使用于圖像顯 示裝置中。
權(quán)利要求
1.一種偏振光纖，該偏振光纖的與長(zhǎng)度方向垂直的截面的形狀形成海島結(jié)構(gòu)，并且在長(zhǎng)度方向上連續(xù)地形成上述截面的形狀，并且在長(zhǎng)度方向上具有吸收軸，形成上述海島結(jié)構(gòu)的海部分的樹脂(海成分)含有二色性色素，形成上述海島結(jié)構(gòu)的島部分的樹脂(島成分)是透明樹脂。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的偏振光纖，其特征在于， 在將與長(zhǎng)度方向垂直的方向的上述島成分的折射率設(shè)為nu、將與長(zhǎng)度方向垂直的方向的上述海成分的折射率設(shè)為1131 時(shí)，折射率的差A(yù)n產(chǎn)I nsl-nu |在0.02以下，在將長(zhǎng)度方向的上述島成分的折射率設(shè)為ni2、將長(zhǎng)度方向 的上述海成分的折射率設(shè)為ns2時(shí)，折射率的差A(yù)n^ I ns2-ni2 I 在0.03以上0.05以下。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的偏振光纖，其特征在于， 上述島部分的數(shù)量為兩個(gè)以上，并且各島部分的長(zhǎng)徑為0.1 8都m。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1 3中的任一項(xiàng)所述的偏振光纖，其特征 在于，形成上述海部分的樹脂為聚乙烯醇或者乙烯-乙烯醇的共 聚物。
5. —種片狀的偏振元件，在長(zhǎng)度方向上平行地配置或者層 疊權(quán)利要求1 4中的任一項(xiàng)所述的偏振光纖，并且由透明的各 向同性材料包埋該偏振光纖。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的偏振元件，其特征在于， 在將上述各向同性材料的折射率設(shè)為nm、將與長(zhǎng)度方向垂直的方向的上述海成分的折射率設(shè)為nsl時(shí)，折射率的差 An3= I nsl-nm |在0.02以下。
7. —種偏振片，在權(quán)利要求5或6所述的偏振元件的至少一 面上具備透明的保護(hù)膜。
8. —種層疊光學(xué)薄膜，具備權(quán)利要求5或6所述的偏振元件、 或者權(quán)利要求7所述的偏振片。
9. 一種圖像顯示裝置，具備從由權(quán)利要求5或6所述的偏振 元件、權(quán)利要求7所述的偏振片、權(quán)利要求8所述的層疊光學(xué)薄 膜構(gòu)成的群中選出的至少一個(gè)。
全文摘要
本發(fā)明的偏振光纖的與長(zhǎng)度方向垂直的截面形成海島結(jié)構(gòu)，并且在長(zhǎng)度方向上連續(xù)地形成該截面形狀。形成海島結(jié)構(gòu)的海部分的樹脂(海成分)含有二色性色素，形成海島結(jié)構(gòu)的島部分的樹脂(島成分)是透明樹脂。例如，使用本發(fā)明的偏振光纖作為偏振元件的形成材料。如果使用上述偏振光纖，能夠形成透過(guò)率不均勻或裂紋較少的偏振元件。
文檔編號(hào)D01F8/04GK101589183SQ20088000299
公開日2009年11月25日 申請(qǐng)日期2008年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月19日
發(fā)明者品川雅, 宮武稔, 巖河康子, 西村明憲 申請(qǐng)人:日東電工株式會(huì)社