專利名稱：反射偏振片與彩色液晶顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及偏振片這種光學(xué)元件，它只透射在某一方向上振動(dòng)的線性偏振光。本發(fā)明尤其涉及反射偏振片，它用在液晶顯示裝置以及帶有反射偏振片的彩色液晶顯示裝置中。
背景技術(shù)：
自從TV廣播開始以來，CRT(陰極射線管)類型的TV接收機(jī)已經(jīng)應(yīng)用了許多年，作為替代產(chǎn)品，已經(jīng)開發(fā)了像LCD(液晶顯示)或PDP(等離子體顯示板)這樣的超薄TV接收機(jī)，并已經(jīng)投入到實(shí)際的使用中。特別地，幸而大尺寸的彩色液晶顯示板具有低功耗或價(jià)格不斷下調(diào)的特點(diǎn)，使得使用彩色液晶顯示板的彩色液晶顯示裝置預(yù)期會(huì)變得越來越流行，因此，彩色液晶顯示裝置被視為在未來具有很大市場潛力的一種顯示裝置。
彩色液晶顯示裝置照亮形成于彩色液晶顯示板上的圖像，以便由此在該裝置上顯示該圖像，其過程中所用的照明光線來自背光部件。圖1A和1B分別示意性地解釋了TN(向列扭曲的)類型的液晶顯示板的原理。如圖1A所示，被封裝在兩個(gè)光分布膜af1和af2之間的液晶LC的分子以扭曲的形式排列，其中兩個(gè)光分布膜的光分布方向彼此交叉垂直。當(dāng)預(yù)定的電壓在此時(shí)加在液晶LC上時(shí)，液晶LC的分子排列方向便如圖1B所示的那樣轉(zhuǎn)換到垂直方向。
因此，當(dāng)提供偏振濾波片pf1和pf2且電壓并未加在液晶LC上時(shí)(偏振濾波片pf1和pf2的偏振方向分別對應(yīng)于光分布膜af1和af2的光分布方向)，如圖1所示，已經(jīng)穿過偏振濾波片pf1的光線在沿著液晶LC的分子之間的空間前進(jìn)的同時(shí)以直角的角度扭曲。因此，在這種情形中，該光線可以通過偏振濾波片pf2。
另一方面，當(dāng)提供偏振濾波片pf1和pf2且電壓被加在液晶LC上時(shí)(偏振濾波片pf1和pf2的偏振方向分別對應(yīng)于光分布膜af1和af2的光分布方向)，已經(jīng)穿過偏振濾波片pf1的光線在沿著液晶LC的分子之間的空間前進(jìn)，其間并未改變方向。因此，在這種情形中，該光線不能通過偏振濾波片pf2。
如上所述，液晶LC使用電壓作為觸發(fā)器用來當(dāng)作一個(gè)透光或遮光的快門。這便是液晶顯示板中圖像顯示的原理。對要被加在液晶LC上的電壓進(jìn)行的控制不僅提供黑色和白色兩個(gè)值，還提供要表現(xiàn)出的灰度色標(biāo)。
如參照圖1A和1B所描述的那樣，被允許進(jìn)入液晶LC的光線需要是在某一方向上振動(dòng)的線性偏振光。為此，該光線要通過偏振濾光片pf1。因此，由液晶背光部件發(fā)射的光的量，在當(dāng)光線進(jìn)入液晶顯示板的那一刻已減少到一半或更少。即，偏振濾光片的存在顯著地減小了液晶顯示裝置的亮度。為了確保液晶顯示裝置具有所期望的亮度，考慮到因偏振濾光片的存在而引起的通光量損失(該通光量損失是功耗增加的原因)，有必要增加從背光部件中發(fā)出的光的量。
為應(yīng)對這一點(diǎn)，已經(jīng)設(shè)計(jì)了一種方法。該方法是這樣的在從背光部件出來并要進(jìn)入液晶顯示板的光線中，因偏振濾光片而損失的偏振分量被重新利用，從而增加了液晶顯示裝置的亮度而同時(shí)又抑制了功耗。
具體來講，通過在背光部件和液晶顯示板之間放置一個(gè)反射偏振片用作亮度增強(qiáng)膜，可以重新利用與因液晶顯示板的偏振濾波片的存在而引起的損失相對應(yīng)的通光量。在下文中，使用圖2的液晶顯示裝置100(包括邊發(fā)光類型的背光部件110)作為一個(gè)模型，將通過對使用亮度增強(qiáng)膜130的情形和未使用亮度增強(qiáng)膜130的情形進(jìn)行比較，來檢測進(jìn)入液晶顯示板120的照明光線。
如圖2所示，在液晶顯示裝置100的左側(cè)區(qū)域LF中未使用亮度增強(qiáng)膜130，所以從光源111發(fā)出的光線在被光引導(dǎo)盤112引導(dǎo)時(shí)基本上是在垂直的方向上偏振的，并作為照明光線直接進(jìn)入液晶顯示板120的下側(cè)偏振濾波片afd。液晶顯示板120的下側(cè)偏振濾波片afd只透射P偏振光，同時(shí)屏蔽偏振方向與P偏振光正交的S偏振光。
很自然，此時(shí)只有P偏振光通過下側(cè)偏振濾光片afd，并由液晶顯示板120對其進(jìn)行空間調(diào)制，之后從液晶顯示裝置100的左側(cè)區(qū)域LF輸出。
另一方面，如圖2所示，在液晶顯示裝置100的右側(cè)區(qū)域RF中，亮度增強(qiáng)膜130被放置在背光部件110和液晶顯示板120之間，所以照明光線像上述的那樣從光源111和光引導(dǎo)盤112中發(fā)出，首先進(jìn)入亮度增強(qiáng)膜130，然后進(jìn)入液晶顯示板120的下側(cè)偏振濾光片afd。像下側(cè)偏振濾光片afd那樣，亮度增強(qiáng)膜130透射P偏振光。亮度增強(qiáng)膜130不透射S偏振光，反而將S偏振光反射回背光部件110。
被反射回背光部件110的部分S偏振光又被光引導(dǎo)盤112反射，或進(jìn)入光引導(dǎo)盤112。進(jìn)入光引導(dǎo)盤112的S偏振光被放置在光引導(dǎo)盤112的底部表面上的反射板113所反射，以使其被轉(zhuǎn)換成P偏振光并再次進(jìn)入亮度增強(qiáng)膜130。已進(jìn)入亮度增強(qiáng)膜130的P偏振光穿過該亮度增強(qiáng)膜130和液晶顯示板120，增加了通光量，所以與液晶顯示裝置100的左側(cè)區(qū)域LF相比，可以增加其右側(cè)區(qū)域RF的亮度。
亮度增強(qiáng)膜130使背光部件110發(fā)出的光線偏振化并將其分開，從而實(shí)現(xiàn)對在目前所使用的許多液晶顯示裝置中被視為沒必要利用的偏振分量進(jìn)行重新利用，因此亮度增強(qiáng)膜130變?yōu)闃?gòu)成液晶顯示裝置所不可缺少的功能性構(gòu)件。作為一種亮度增強(qiáng)膜，DBEFTM(由日本Sumitomo 3M有限公司制造)被許多目前所使用的液晶顯示裝置采用(例如，可參照<URLhttp://www.mmm.co.jp/display/dbef/index.html>)。
通過使用高雙折射聚合體，DBEF實(shí)現(xiàn)了一種堆疊式結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括高折射率材料/低折射率材料的組合。因此DBEF在其表面內(nèi)給定的方向上具有折射率差異，在垂直于該給定方向的方向上不具有折射率差異。具有上述結(jié)構(gòu)的DBEF是一種多層光學(xué)膜，該光學(xué)膜反射在具有折射率差異的方向上振動(dòng)的光線(例如，S偏振光分量)，并透射在沒有折射率差異的方向上振動(dòng)的光線(例如，P偏振光分量)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是在考慮到上述背景技術(shù)的前提下作出的，并期望提供反射偏振片。該反射偏振片能使光線偏振/分離，并且反射/重新利用當(dāng)不使用高雙折射聚合物時(shí)曾被視為多余的偏振分量。本發(fā)明還期望提供帶有該反射偏振片的彩色液晶顯示裝置。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種反射偏振片，它通過利用雙折射特性使入射光偏振/分離，使平行于入射光的第一偏振面而振動(dòng)的第一線性偏振分量透射過去，并反射平行于第二偏振面(第二偏振面與第一偏振面垂直)而振動(dòng)的第二線性偏振分量。反射偏振片是通過以多次交替的方式堆疊高折射率層和低折射率層而獲得的電介質(zhì)多層膜，其中該高折射率層是通過使用具有雙折射特性的電介質(zhì)材料而構(gòu)成的，低折射率層是通過使用一種電介質(zhì)材料而構(gòu)成的，該電介質(zhì)材料的折射率基本上與具有雙折射特性的電介質(zhì)材料所具有的折射率之一相同。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種彩色液晶顯示裝置，它包括具有彩色濾光片的透射型彩色液晶顯示板，該彩色濾光片包括用來選擇性地透射紅光波長、綠光波長和藍(lán)光波長的三原色濾光片；背光部件，它用白光從彩色液晶顯示板的背面照亮該顯示板；以及反射偏振片，它位于彩色液晶顯示板和背光部件之間。背光部件所具有的光源是由紅光LED、綠光LED、藍(lán)光LED以及顏色混合裝置構(gòu)成，其中紅光LED發(fā)出的峰值波長是λpr的紅光，綠光LED發(fā)出的峰值波長是λpg的綠光，藍(lán)光LED發(fā)出的峰值波長是λpb的藍(lán)光，顏色混合裝置則用于將從光源發(fā)出的紅光、綠光和藍(lán)光混合以產(chǎn)生白色。反射偏振片是通過以多次交替的方式堆疊高折射率層和低折射率層而獲得的電介質(zhì)多層膜，其中該高折射率層是通過使用具有雙折射特性的電介質(zhì)材料而構(gòu)成的，低折射率層是通過使用一種電介質(zhì)材料而構(gòu)成的，該電介質(zhì)材料的折射率基本上與具有雙折射特性的電介質(zhì)材料所具有的折射率之一相同。通過利用雙折射特性以使入射白光偏振/分離，反射偏振片使第一線性偏振分量透射，該組分的偏振方向平行于從背光部件中發(fā)出的白光的第一偏振面，該背光部件適用于構(gòu)成白光的紅光、綠光和藍(lán)光；該反射偏振片反射第二線性偏振分量，該組分的偏振方向平行于與第一偏振面相垂直的第二偏振面。
根據(jù)本發(fā)明的反射偏振片是通過以多次交替的方式堆疊高折射率層和低折射率層而獲得的電介質(zhì)多層膜，其中該高折射率層是通過使用具有雙折射特性的電介質(zhì)材料而構(gòu)成的，低折射率層是通過使用一種電介質(zhì)材料而構(gòu)成的，該電介質(zhì)材料的折射率基本上與具有雙折射特性的電介質(zhì)材料所具有的折射率之一相同。通過利用雙折射特性以使入射光偏振/分離，反射偏振片使第一線性偏振分量透射，該組分的偏振方向平行于入射光的第一偏振面；該反射偏振片反射第二線性偏振分量，該組分的偏振方向平行于與第一偏振面相垂直的第二偏振面。
使用上述配置，當(dāng)本發(fā)明用在液晶顯示裝置中時(shí)，可以使從背光部件中發(fā)出的各種顏色的光線偏振/分離，并且重新利用所反射的偏振分量，因此防止偏振分量被吸收之后變?yōu)闊崮?，從而抑制了損耗。因此，從背光部件中發(fā)出并用于照亮彩色液晶顯示裝置的光線的使用效率增加了，從而顯著提高了亮度。
此外，在本發(fā)明中，既然反射偏振片是由電介質(zhì)多層膜構(gòu)成的，則很容易針對要被用作背光部件的光源的波長進(jìn)行相應(yīng)的膜設(shè)計(jì)，由此無論要使用的光源是何種類型都可以使其反射特性發(fā)揮出最大效用。


圖1A和1B是用于解釋液晶顯示板的顯示原理的圖；圖1A示出了這樣的情形，其中電壓沒有加在液晶上，光線可以通過液晶顯示板；圖1B示出了這樣的情形，其中電壓加在液晶上，光線不能通過液晶顯示板。
圖2是用于解釋亮度增強(qiáng)膜的功能的圖。
圖3是用于解釋根據(jù)本發(fā)明較佳實(shí)施例的彩色液晶顯示裝置的配置的圖。
圖4示出了在彩色液晶顯示裝置中用作背光部件光源的LED的光譜特性。
圖5示出了廣泛使用的三波長區(qū)域光發(fā)射CCFL(冷陰極熒光燈)的光譜特性。
圖6示出了當(dāng)使用碳酸鈣(CaCO3)作為雙折射材料時(shí)與綠光相對應(yīng)的電介質(zhì)多層膜的“波長-反射率”特性。
圖7示出了當(dāng)使用碳酸鈣(CaCO3)作為雙折射材料時(shí)與三原色光線相對應(yīng)的電介質(zhì)多層膜的“波長-反射率”特性。
圖8示出了當(dāng)使用碳酸鈣(CaCO3)作為雙折射材料時(shí)在電介質(zhì)多層膜中偏振方向與折射率差值較小的偏振面相平行的光線的“波長-反射率”特性。
圖9示出了當(dāng)使用碳酸鈣(CaCO3)作為雙折射材料時(shí)與三原色光線相對應(yīng)的電介質(zhì)多層膜的“波長-反射率”特性，其中用作光源的LED所具有的光譜特性不同于圖4中的光譜特性。
圖10示出了當(dāng)使用釩酸釔(YVO4)作為雙折射材料時(shí)與藍(lán)光和綠光相對應(yīng)的電介質(zhì)多層膜的“波長-反射率”特性。
圖11示出了當(dāng)使用釩酸釔(YVO4)作為雙折射材料時(shí)與三原色光線相對應(yīng)的電介質(zhì)多層膜的“波長-反射率”特性。
圖12示出了當(dāng)使用硼酸鋇(α-BBO)作為雙折射材料時(shí)與三原色光線相對應(yīng)的電介質(zhì)多層膜的“波長-反射率”特性。
圖13示出了當(dāng)使用碳酸鈣(CaCO3)作為雙折射材料時(shí)根據(jù)與三原色光線相對應(yīng)的電介質(zhì)多層膜的層數(shù)而變化的“波長-反射率”特性。
圖14示出了當(dāng)使用碳酸鈣(CaCO3)作為雙折射材料時(shí)與三原色光線相對應(yīng)的電介質(zhì)多層膜的反射率和層數(shù)之間的依賴關(guān)系。
具體實(shí)施例方式
下面將參照附圖對本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行描述。不言自明，本發(fā)明并非只限于下面的實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下可以做出各種改變。
在本發(fā)明中，并未使用用于前面提到過的DBEF中的高雙折射聚合物，但使用了具有雙折射特性的電介質(zhì)多層膜以構(gòu)成反射偏振片，該反射偏振片能夠使光線偏振/分離，并對偏振分量進(jìn)行反射/重新利用。
本發(fā)明可應(yīng)用于背光式彩色液晶顯示裝置40，該裝置40具有如圖3所示的配置。
透光式彩色液晶顯示裝置40包括透光式彩色液晶顯示板10、在彩色液晶顯示板10的背面上的背光部件25以及在顯示板10和背光部件25之間的光學(xué)功能性膜30。
盡管并未示出，但彩色液晶顯示裝置40可以包括像模擬調(diào)諧器或數(shù)字調(diào)諧器這樣的接收機(jī)，用來接收地面電波或衛(wèi)星電波；視頻信號處理器和音頻信號處理器，用來處理由接收機(jī)接收到的視頻信號和音頻信號；以及像揚(yáng)聲器這樣的音頻信號輸出部分，用來輸出由音頻信號處理器處理過的音頻信號。
透光式彩色液晶顯示板10具有透明的TFT玻璃基板11、對置的電極基板12以及液晶層13，扭曲向列相(TN)液晶被封裝在液晶層13中。TFT基板11和對置的電極基板12彼此相對放置著。液晶層13位于TFT基板11和對置的電極基板12之間。此外，彩色液晶顯示板10具有偏振片21和22，并使TFT基板11和對置的電極基板12插放在偏振片21和22之間。
形成于TFT基板11之上的是以矩陣的形式排列好的信號線14和掃描線15，放置在信號線14和掃描線15交叉點(diǎn)處并用作開關(guān)元件的薄膜晶體管16，以及像素電極17。薄膜晶體管16是由掃描線15來選擇的，并將信號線14提供的視頻信號寫入相對應(yīng)的像素電極17。在對置電極基板12的中間表面上形成的是對置電極18和彩色濾光片19。
在彩色液晶顯示裝置40中，背光部件25位于透光式彩色液晶顯示板10的背面上，該背光部件25用白光來照射具有上述配置的彩色液晶顯示板10。在這種情形中，當(dāng)以有源矩陣方法來驅(qū)動(dòng)彩色液晶顯示裝置40時(shí)，可以顯示出所期望的全彩色圖像。
盡管未示出，但背光部件25使用發(fā)出紅光的紅光LED(發(fā)光二極管)、發(fā)出綠光的綠光LED以及發(fā)出藍(lán)光的藍(lán)光LED作為光源。背光部件25從其發(fā)光表明25a發(fā)出白光以照亮彩色液晶顯示板10，該白光是通過混合來自光源的各光線而獲得的。
在彩色液晶顯示板10和背光部件25之間是光學(xué)功能性膜30，該膜30包括漫射膜31、棱鏡膜32、亮度增強(qiáng)膜33等，這些膜按順序堆疊在背光部件25的發(fā)光表面25a上。光學(xué)功能性膜30的配置并非只限于上述這種，可以使用任何光學(xué)功能性膜，只要它能夠?qū)⒈彻獠考砻姘l(fā)出的光轉(zhuǎn)換成具有最適合照亮彩色液晶顯示板10的特性的照明光即可。
如背景技術(shù)那部分所描述的那樣，光學(xué)功能性膜30中的亮度增強(qiáng)膜33使背光部件25發(fā)出的光偏振/分離，并對通過在背景技術(shù)中被偏振/分離之后已被認(rèn)為是多余的偏振分量進(jìn)行反射/重新利用，從而增加彩色液晶顯示裝置40的亮度。特別地，既然三種發(fā)出三原色光線的LED被用作背光部件25的光源，則根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的亮度增強(qiáng)膜33具有與這些LED發(fā)光特性相對應(yīng)的光學(xué)功能。
圖4示出了峰值波長λpb為455nm藍(lán)光LED、峰值波長λpg為530nm綠光LED以及峰值波長λpr為640nm紅光LED的光譜特性，這些LED被用作背光部件25的光源。圖5示出了被廣泛用作背光部件的光源的三波長區(qū)域發(fā)光CCFL(冷陰極熒光燈)的光譜特性。
如圖4和5所示，與CCFL的發(fā)射光譜不同，紅光LED、綠光LED和藍(lán)光LED的每個(gè)發(fā)射光譜在寬廣的光譜區(qū)域中并沒有多個(gè)子峰，而在其中心波長附近的半帶寬極窄。因此，通過使亮度增強(qiáng)膜33對應(yīng)于圖4所示的LED光譜特性，可以顯著增加能夠被反射/再利用的偏振分量。
〔使用電介質(zhì)多層膜的亮度增強(qiáng)膜33〕在形成亮度增強(qiáng)膜33(根據(jù)發(fā)出三原色光線的LED光譜特性，該亮度增強(qiáng)膜33能夠使光線偏振/分離，并對偏振分量進(jìn)行反射/再利用)的過程中，使用了雙折射材料來構(gòu)成電介質(zhì)多層膜(在該電介質(zhì)多層膜中，高折射率層和低折射率層交替堆疊)。
電介質(zhì)多層膜(在該電介質(zhì)多層膜中，高折射率層和低折射率層交替堆疊)以選擇性的方式強(qiáng)烈反射具有給定波長的光線。假定給定波長是λ，為了以選擇性的方式強(qiáng)烈反射給定波長λ，即為了強(qiáng)烈反射用給定波長λ作為中心波長的光線，高折射率層和低折射率層的光學(xué)膜厚度需要被分別設(shè)定為λ/4。
此外，具有雙折射特性的電介質(zhì)材料被用作高折射率層，而具有接近用作高折射率層的電介質(zhì)材料的較低折射率的電介質(zhì)材料，即具有可減小折射率差異的折射率被用作低折射率層。結(jié)果，通過交替堆疊高折射率層和低折射率層而形成的電介質(zhì)多層膜所具有的高反射率是針對這樣的光線偏振分量的，即該偏振分量是在高折射率層的較高折射率的方向上偏振的；該電介質(zhì)多層膜對于這樣的光線偏振分量是不反射的，該偏振分量是在高折射率層的較低折射率的方向上偏振的。因此，該電介質(zhì)多層膜實(shí)現(xiàn)了偏振分離功能。
如上所述，便是有關(guān)亮度增強(qiáng)膜33的基本設(shè)計(jì)原理。如此設(shè)計(jì)出的亮度增強(qiáng)膜33可以根據(jù)偏振分量的不同來反射或透射具有給定波長λ的光線。假定紅光LED峰值波長λpr、綠光LED峰值波長λpg以及藍(lán)光LED峰值波長λpb的諸多數(shù)值被用作那些給定波長，當(dāng)三種類型的電介質(zhì)多層膜組(它們中的每個(gè)都包括以交替方式堆疊的高折射率層和低折射率層，這些膜層的厚度對應(yīng)于三原色光線的峰值波長之一)被堆疊好時(shí)，可以獲得能夠增加背光部件25(該背光部件25使用發(fā)出三原色光線的LED作為光源)的亮度的亮度增強(qiáng)膜33。
〔示例1碳酸鈣(CaCO3)被用作具有雙折射特性的電介質(zhì)材料〕在示例1中，使用CaCO3作為具有雙折射特性的電介質(zhì)材料，它的折射率為對應(yīng)于不同偏振面的1.48和1.66，該不同的偏振面平行于線性偏振光的偏振方向。即，CaCO3被用于構(gòu)成亮度增強(qiáng)膜33的高折射率層，亮度增強(qiáng)膜33是電介質(zhì)多層膜。另一方面，作為低折射率層，折射率為1.455的電介質(zhì)材料SiO2被選用，1.455與CaCO3的較低的折射率接近。
通過一種像濺射或真空蒸發(fā)這樣的已知的薄膜形成工藝，將高折射率層和低折射率層交替堆疊在像PET(對苯二酸聚乙烯)這樣的基板上，由此形成亮度增強(qiáng)膜33。
當(dāng)使用具有如圖4所示的光譜特性的LED作為光源時(shí)，下面將對電介質(zhì)多層膜進(jìn)行描述，該電介質(zhì)多層膜的形成是與峰值波長λpg為530nm的綠光相對應(yīng)的。具體來講，光學(xué)膜厚度為λpg/4的0.5倍的高折射率層(0.5H)、光學(xué)膜厚度為λpg/4的低折射率層(1L)、以及光學(xué)膜厚度為λpg/4的0.5倍的高折射率層(0.5H)的組合被設(shè)置為最小堆疊單元，而最小堆疊單元再堆疊27次((0.5H1L0.5H)27)以構(gòu)成電介質(zhì)多層膜。在這種情形中，圖6示出了偏振分量的“波長-反射率”特性，該偏振分量的偏振面所在的方向上CaCO3的折射率為1.66。
如圖6所示，這種電介質(zhì)多層膜具有中心波長為530nm的反射峰RPg，該中心波長與綠光的峰值波長λpg相同，在該波長處反射率為100％。反射峰RPg的寬度Wrpg是由高折射率層和低折射率層之間的折射率差值來確定的(在這種情形中，即為1.66和1.455之間的差值)。此外，反射峰RPg的邊緣Erpg的清晰度是由堆疊單元的重復(fù)堆疊次數(shù)來確定的(在這種情形中，即為27次)。既然每個(gè)LED的發(fā)射光譜具有如圖4所示的窄半帶寬，則如果反射峰的中心波長對應(yīng)于綠光的中心波長，電介質(zhì)多層膜就可以反射掉綠光LED發(fā)出的綠光中的大部分而不必在意圖6所示的相對較窄的反射峰具體的樣子。
同樣，使用相同的設(shè)計(jì)原理來構(gòu)成適用于藍(lán)光LED(峰值波長λpb為455nm)、紅光LED(峰值波長λpb為640nm)的電介質(zhì)多層膜。即，高折射率層的折射率設(shè)置成nH＝1.66(CaCO3)，低折射率層的折射率設(shè)置成nL＝1.455(SiO2)。與藍(lán)光LED和紅光LED發(fā)出的藍(lán)光和紅光相對應(yīng)的電介質(zhì)多層膜組(這兩種LED具有如圖4所示的光譜特性，峰值波長λpb和λpr分別為455nm和640nm)被分別堆疊在一起作為最小單元，其比率由(0.5H1L0.5H)來表示，而(0.5H1L0.5H)是相對于λpb/4和λpr/4而言的。每個(gè)所獲得最小單元都被堆疊27次。
總共由163個(gè)包括高折射率層和低折射率層的層組成的電介質(zhì)多層膜(其中與紅光、綠光和藍(lán)光相對應(yīng)的各電介質(zhì)多層膜組都是堆疊而成的)用作亮度增強(qiáng)膜33，該亮度增強(qiáng)膜33可以使從具有圖4所示的光譜特性的LED中發(fā)出的光線偏振/分離，并對經(jīng)偏振/分離后已被認(rèn)為是多余的偏振分量進(jìn)行反射/再利用。
在這種情形中，偏振分量的“波長-反射率”特性變?yōu)閳D7所示的那樣，其中在該偏振分量的偏振面所在的方向上，CaCO3(亮度增強(qiáng)膜33的電介質(zhì)材料)的折射率為1.66。
如圖7所示，亮度增強(qiáng)膜33的反射峰RPb具有與藍(lán)光峰值波長λpb相同的中心波長455nm，反射峰RPg具有與綠光峰值波長λpg相同的中心波長530nm，反射峰RPr具有與紅光峰值波長λpr相同的中心波長640nm，在這些波長處，每種顏色的反射率都是100％。結(jié)果，亮度增強(qiáng)膜33幾乎可以完全反射紅光、綠光和藍(lán)光的偏振分量，在各偏振面所在的方向上，用來形成高折射率層的CaCO3的折射率都是1.66。
在1.455(它是用來形成低折射率層的電介質(zhì)材料SiO2的折射率)和1.48(它是用作高折射率層的電介質(zhì)材料CaCO3的較低折射率)之間的折射率差值是非常小的。因此，該偏振分量(在該偏振分量的偏振面所在的方向上，用于形成亮度增強(qiáng)膜33的高折射率層的CaCO3的折射率是1.48)展現(xiàn)出圖8所示的“波長-反射率”特性。盡管在455nm、530nm和640nm附近，因CaCO3折射率1.48與SiO2折射率1.455之間存在微小的折射率差異而導(dǎo)致紅光、綠光和藍(lán)光的20％到30％可以被反射，但是從圖8中可以看到，紅光、綠光和藍(lán)光幾乎不被反射而全部透射。
如上所述，亮度增強(qiáng)膜33是總共由163個(gè)包括高折射率層和低折射率層的層組成的電介質(zhì)多層膜。該亮度增強(qiáng)膜33幾乎可以完全反射紅光、綠光和藍(lán)光的偏振分量，每個(gè)偏振分量都具有在折射率差異較高的方向上的一個(gè)偏振面，例如S偏振光偏振分量；該亮度增強(qiáng)膜33幾乎可以完全透射各偏振分量，每個(gè)偏振分量都具有在折射率差異較低的方向上的一個(gè)偏振面，例如，P偏振光偏振分量。
當(dāng)上述亮度增強(qiáng)膜33被用于圖3所示的彩色液晶顯示裝置40時(shí)，除了可以再利用所反射的偏振分量之外，還可以使從背光部件25中發(fā)出的白光偏振/分離出構(gòu)成白光的各彩色光，從而防止偏振分量被吸收變?yōu)闊崮?，抑制了損耗。因此，從背光部件25中發(fā)出并用于照亮彩色液晶顯示板10的光線的使用效率增加了，從而顯著提高了亮度。
〔示例2在改變LED的峰值波長的情況下的膜設(shè)計(jì)〕在示例2中，當(dāng)不改變用作亮度增強(qiáng)膜33(該亮度增強(qiáng)膜33是電介質(zhì)多層膜)的電介質(zhì)材料時(shí)，用作背光部件25的光源的LED的各峰值波長發(fā)生了移動(dòng)，在這種情況下要檢查亮度增強(qiáng)膜33的反射特性。
用作光源的多個(gè)LED是峰值波長λpb為450nm的藍(lán)光LED、峰值波長λpg為550nm的綠光LED以及峰值波長λpr為670nm的紅光LED。如示例1所示的那樣，與各彩色光相對應(yīng)的電介質(zhì)多層膜是通過將最小堆疊單元堆疊27次((0.5H1L0.5H)27)而獲得的，其中高折射率層和低折射率層是堆疊而成的，其比率由(0.5H1L0.5H)來表示，而(0.5H1L0.5H)是相對于各個(gè)光學(xué)膜厚度λpb/4、λpg/4和λpr/4而言的。
在亮度增強(qiáng)膜33(總共由163個(gè)包括高折射率層和低折射率層的層組成的電介質(zhì)多層膜，其中與紅光、綠光和藍(lán)光相對應(yīng)的各電介質(zhì)多層膜都是堆疊而成的)中，偏振分量(在該偏振分量的偏振面所在的方向上，用來構(gòu)成高折射率層的CaCO3的折射率是1.66)的“波長-反射率”特性變得如圖9所示的那樣。
如圖9所示，亮度增強(qiáng)膜33的反射特性具有中心波長為450nm的反射峰RPb(它與藍(lán)光峰值波長λpb相同)、中心波長為550nm的反射峰RPg(它與綠光峰值波長λpg相同)以及中心波長為670nm的反射峰RPr(它與紅光峰值波長λpr相同)，在這些波長處，每種顏色的反射率都為100％。
即，甚至當(dāng)用作光源的多個(gè)LED的各峰值波長發(fā)生移動(dòng)時(shí)，通過根據(jù)峰值波長來改變高折射率層和低折射率層的光學(xué)膜厚度，可以幾乎完全反射紅光、綠光和藍(lán)光的各偏振分量，其中在各偏振分量的偏振面所在的方向上CaCO3的折射率是1.66。
另一方面，上述各偏振分量盡管未被示出且?guī)缀醪槐环瓷?，但在示?的情形中卻是可被透射的，其中在各偏振分量的偏振面所在的方向上，用來形成亮度增強(qiáng)膜33的高折射率層的CaCO3的折射率是1.48。
結(jié)果，甚至當(dāng)用作背光部件25的光源的多個(gè)LED的各峰值波長移動(dòng)到所期望的數(shù)值時(shí)，通過使用亮度增強(qiáng)膜33(其中高折射率層和低折射率層的光學(xué)膜厚度是根據(jù)峰值波長來設(shè)計(jì)的)，除了可以再利用所反射的偏振分量之外，還可以針對構(gòu)成白光的各彩色光使背光部件25發(fā)出的白光偏振/分離，從而防止偏振分量被吸收變?yōu)闊崮?，抑制了損耗。因此，從背光部件25中發(fā)出并用于照亮彩色液晶顯示板10的光線的使用效率顯著增加了，從而提高了亮度。
〔示例3當(dāng)除CaCO3以外的雙折射材料被使用時(shí)的膜設(shè)計(jì)〕在示例3中，當(dāng)使用除CaCO3以外的電介質(zhì)材料作為具有雙折射特性(該雙折射特性用于亮度增強(qiáng)膜33，該亮度增強(qiáng)膜33是電介質(zhì)多層膜)的電介質(zhì)材料時(shí)，要檢查亮度增強(qiáng)膜33的反射特性。在示例1的情形中，要被用作背光部件25的光源的LED具有如圖4所示的光譜特性。
(1)作為具有雙折射特性的電介質(zhì)材料，使用釩酸釔(YVO4)來替代示例1和2中的CaCO3。YVO4具有不同的折射率no＝1.99以及ne＝2.22，分別對應(yīng)入射光(λ＝630nm)的不同偏振面。下面將對通過將高折射率層的折射率nH＝2.22與低折射率層的折射率nL＝1.455結(jié)合起來而獲得的偏振方向進(jìn)行描述。
在這種情形中，折射率差值較大，由Δn＝ne-no＝0.765來表示。因此，形成這樣的電介質(zhì)多層膜，使得其反射峰的中心波長被設(shè)置在λpb＝490nm，490nm基本上是綠光的峰值波長λpg＝530nm和藍(lán)光的峰值波長λpr＝455nm的中間值。更具體地講，最小堆疊單元(其中高折射率層和低折射率層的堆疊比率是由(0.5H1L0.5H)來表示的，且(0.5H1L0.5H)是相對于光學(xué)膜厚度λgb/4而言的)被堆疊了10次((0.5H1L0.5H)10)以獲得電介質(zhì)多層膜。
在上面的電介質(zhì)多層膜中，偏振分量的“波長-折射率”特性變?yōu)槿鐖D10所示，其中在該偏振分量的偏振面所在的方向上YVO4的折射率為2.22。如圖10所示，當(dāng)YVO4被用作具有雙折射特性的電介質(zhì)材料以形成具有上述配置的電介質(zhì)多層膜時(shí)，可以覆蓋峰值波長λpb為455nm的藍(lán)光和峰值波長λpg為530nm的綠光的發(fā)射光譜。
因此，為了覆蓋三原色光(包括峰值波長λpr為640nm的紅光)，一種用來偏振/分離紅光的電介質(zhì)多層膜被堆疊在上述電介質(zhì)多層膜上，并由可以此獲得亮度增強(qiáng)膜33。例如，其反射峰的中心波長被設(shè)置在λgr＝590nm，590nm基本上是綠光的峰值波長λpg＝530nm和紅光的峰值波長λpr＝640nm的中間值。
更具體地講，當(dāng)最小堆疊單元(其中高折射率層和低折射率層的堆疊比率是由(0.5H1L0.5H)來表示的，且(0.5H1L0.5H)是相對于光學(xué)膜厚度λgr/4而言的)被堆疊了10次((0.5H1L0.5H)10)以獲得電介質(zhì)多層膜時(shí)，其反射峰的中心波長可以被設(shè)置在λgr＝590nm。所獲得的電介質(zhì)多層膜可以使峰值波長λpg＝530nm的綠光和峰值波長λpr＝640nm的紅光發(fā)生偏振/分離。
即，亮度增強(qiáng)膜33是由總共41個(gè)包括高折射率層和低折射率層的層構(gòu)成的電介質(zhì)多層膜，其構(gòu)成方式就是把使綠光和藍(lán)光發(fā)生偏振/分離的電介質(zhì)多層膜以及使綠光和紅光發(fā)生偏振/分離的電介質(zhì)多層膜堆疊起來。
在這種亮度增強(qiáng)膜33中，偏振分量的“波長-反射率”特性變?yōu)閳D11所示的那樣，其中在該偏振分量的偏振面所在的方向上，用來構(gòu)成高折射率層的YVO4的折射率為2.22。如圖11所示，亮度增強(qiáng)膜33在多個(gè)LED的整個(gè)發(fā)射光譜中具有一個(gè)反射峰，在該反射峰處反射率為100％。結(jié)果，亮度增強(qiáng)膜33幾乎可以完全反射紅光綠光和藍(lán)光的偏振分量，在每個(gè)偏振分量的偏振面所在的方向上，用來構(gòu)成高折射率層的YVO4的折射率為2.22。
另一方面，各偏振分量(在每個(gè)偏振分量的偏振面所在的方向上，用來構(gòu)成亮度增強(qiáng)膜33的高折射率層的YVO4的折射率為1.99)盡管沒有示出且?guī)缀鹾茈y被反射，但在示例1的情形中卻是可被透射的。
結(jié)果，如同示例1和2中的情形那樣，甚至當(dāng)YVO4取代CaCO3而被用作構(gòu)成亮度增強(qiáng)膜33(該亮度增強(qiáng)膜33是電介質(zhì)多層膜)的高折射率層的電介質(zhì)材料時(shí)，通過充分思考設(shè)計(jì)出高折射率層和低折射率層，除了可以對所反射的偏振分量進(jìn)行再利用以外，可以針對構(gòu)成白光的各彩色光使背光部件25發(fā)出的白光偏振/分離，從而防止偏振分量被吸收變?yōu)闊崮?，抑制了損耗。因此，從背光部件25中發(fā)出并用于照亮彩色液晶顯示板10的光線的使用效率顯著增加了，從而提高了亮度。
此外，與使用CaCO3的情況相比，使用YVO4作為用來構(gòu)成高折射率層的電介質(zhì)材料可以顯著減小亮度增強(qiáng)膜33的高、低折射率層的堆疊層數(shù)。在這種情況下，總共的堆疊層數(shù)可以從163層減小到41層。
此外，如圖11所示，使用YVO4可在較寬的波長范圍中實(shí)現(xiàn)100％的反射率，所以當(dāng)使用CCFL(CCFL具有如圖5所示的光譜特性)作為背光部件25的光源時(shí)，它可以有效地增加亮度。
(2)取代示例1和2中所用的CaCO3，使用硼酸鋇(α-BBO)作為具有雙折射特性的電介質(zhì)材料。α-BBO具有不同的折射率no＝1.68以及ne＝1.60，分別對應(yīng)于入射光(λ＝532nm)的不同偏振面。下面將對通過將高折射率層的折射率nH＝1.68與低折射率層的折射率nL＝1.455結(jié)合起來而獲得的偏振方向進(jìn)行描述。
在這種情形中，折射率差值較小，由Δn＝no-ne＝0.225來表示。因此，如同示例1中的情況那樣，需要形成這樣的電介質(zhì)多層膜，使其與LED發(fā)出的各彩色光的峰值波長相對應(yīng)。
形成了與藍(lán)光峰值波長λpb＝455nm相對應(yīng)的電介質(zhì)多層膜、與綠光峰值波長λpg＝530nm相對應(yīng)的電介質(zhì)多層膜、以及與紅光峰值波長λpr＝640nm相對應(yīng)的電介質(zhì)多層膜。各彩色光是從藍(lán)光LED、綠光LED和紅光LED中發(fā)出的，這些LED具有如圖4所示的光譜特性。更具體地講，針對每種彩色光，最小堆疊單元的電介質(zhì)多層膜是通過將高折射率層和低折射率層以(0.5H1L0.5H)比率堆疊而成的，(0.5H1L0.5H)是相對各光學(xué)膜厚度λpb/4、λpg/4和λpr/4而言的。所獲得的最小堆疊單元被堆疊了27次((0.5H1L0.5H)27)，以獲得與各彩色光相對應(yīng)的電介質(zhì)多層膜。
總共由163個(gè)包括高折射率層和低折射率層的層組成的電介質(zhì)多層膜(其中與紅光、綠光和藍(lán)光相對應(yīng)的各電介質(zhì)多層膜組都是堆疊而成的)用作亮度增強(qiáng)膜33，該亮度增強(qiáng)膜33可以使從具有圖4所示的光譜特性的LED中發(fā)出的光線偏振/分離，并對已被認(rèn)為是多余的偏振分量進(jìn)行反射/再利用。
在這種亮度增強(qiáng)膜33中，偏振分量的“波長-反射率”特性變?yōu)槿鐖D12所示的那樣，其中在該偏振分量的偏振面所在的方向上，用來構(gòu)成高折射率層的α-BBO的折射率為1.68。
如圖12所示，亮度增強(qiáng)膜33的反射峰RPb具有與藍(lán)光峰值波長λpb相同的中心波長455nm，反射峰RPg具有與綠光峰值波長λpg相同的中心波長530nm，反射峰RPr具有與紅光峰值波長λpr相同的中心波長640nm，在這些波長處，每種顏色的反射率都是100％。結(jié)果，亮度增強(qiáng)膜33幾乎可以完全反射紅光、綠光和藍(lán)光的偏振分量，在各偏振分量的偏振面所在的方向上，用來形成高折射率層的α-BBO的折射率都是1.68。
另一方面，紅光、綠光和藍(lán)光的各偏振分量盡管沒有被示出且很難被反射但如示例1中的情形那樣可被透射，其中在每個(gè)偏振分量的偏振面所在的方向上，用來構(gòu)成亮度增強(qiáng)膜33的高折射率層的α-BBO的折射率是1.60。
結(jié)果，如同示例1和2中的情形那樣，甚至當(dāng)α-BBO取代CaCO3而被用作構(gòu)成亮度增強(qiáng)膜33(該亮度增強(qiáng)膜33是電介質(zhì)多層膜)的高折射率層的電介質(zhì)材料時(shí)，通過充分思考設(shè)計(jì)出高折射率層和低折射率層，除了可以對所反射的偏振分量進(jìn)行再利用以外，還可以針對構(gòu)成白光的各彩色光使背光部件25發(fā)出的白光偏振/分離，從而防止偏振分量被吸收變?yōu)闊崮埽种屏藫p耗。因此，從背光部件25中發(fā)出并用于照亮彩色液晶顯示板10的光線的使用效率顯著增加了，從而提高了亮度。
〔示例4堆疊次數(shù)有所改變的情況下〕在示例1中，與各彩色光相對應(yīng)的電介質(zhì)多層膜是按下面的描述形成的。即，形成了與藍(lán)光峰值波長λpb＝455nm相對應(yīng)的電介質(zhì)多層膜、與綠光峰值波長λpg＝530nm相對應(yīng)的電介質(zhì)多層膜、以及與紅光峰值波長λpr＝640nm相對應(yīng)的電介質(zhì)多層膜。各彩色光是從藍(lán)光LED、綠光LED和紅光LED中發(fā)出的，這些LED具有如圖4所示的光譜特性。更具體地講，針對每種彩色光，最小堆疊單元的電介質(zhì)多層膜是通過將高折射率層和低折射率層以(0.5H1L0.5H)比率堆疊而成的，(0.5H1L0.5H)是相對各光學(xué)膜厚度λpb/4、λpg/4和λpr/4而言的。所獲得的最小堆疊單元被堆疊了27次((0.5H1L0.5H)27)，以獲得與各彩色光相對應(yīng)的電介質(zhì)多層膜。
在示例4中，當(dāng)與各彩色光相對應(yīng)的電介質(zhì)多層膜的最小堆疊單元(各最小堆疊單元由((0.5H1L0.5H)27)來表示)的層數(shù)被假定為N并且改變N以改變包括在亮度增強(qiáng)膜33中的高、低折射率層的數(shù)目時(shí)，要檢查層數(shù)和反射率的關(guān)系。在本示例中，CaCO3被用作具有雙折射特性的電介質(zhì)材料，具有如圖4所示的光譜特性的LED被用作背光部件25的光源。
圖13示出了偏振分量的“波長-反射率”特性，其中在該偏振分量的偏振面所在的方向上，用來構(gòu)成高折射率層的CaCO3的折射率是1.66，最小堆疊單元的層數(shù)被設(shè)置為10、20和30。如圖13所示，當(dāng)層數(shù)N＝10和20時(shí)，反射率100％不能被實(shí)現(xiàn)。當(dāng)層數(shù)N＝30時(shí)，100％的反射率可以被實(shí)現(xiàn)。
圖14示出了當(dāng)最小堆疊單元的層數(shù)N從5開始逐漸增加時(shí)，亮度增強(qiáng)膜33的反射率的變化，其中針對用作光源的多個(gè)LED的峰值波長λpb＝455nm、λpg＝530nm和λpr＝640nm，分別畫出了其反射率的變化。從圖14中可以看出，當(dāng)層數(shù)N從5開始增大時(shí)，亮度增強(qiáng)膜33的各個(gè)顏色的反射率是線性增加的，但當(dāng)反射率大約超過80％的時(shí)候，便進(jìn)入了非線性的飽和態(tài)。
如圖13和14所示，與各彩色光相對應(yīng)的電介質(zhì)多層膜的最小堆疊單元的層數(shù)N越大，亮度增強(qiáng)膜33的反射率變得越高，從而展現(xiàn)出良好的反射特性。不過，當(dāng)層數(shù)變得過大，則膜形成的時(shí)間和成本都會(huì)增加。因此，當(dāng)反射率增加到約80％并開始進(jìn)入到非線性的飽和區(qū)時(shí)，最好將此時(shí)所對應(yīng)的層數(shù)N設(shè)定為堆疊層數(shù)的下限，并為彩色液晶顯示裝置40確定出與各彩色光相對應(yīng)的電介質(zhì)多層膜的最小堆疊單元的層數(shù)N，要使N在設(shè)計(jì)要求的范圍之內(nèi)大于上述的下限。
即，通過將用來構(gòu)成亮度增強(qiáng)膜33的高、低折射率層的層數(shù)設(shè)定到可以使在該亮度增強(qiáng)膜33上的入射光的反射率大于80％，可以形成這樣的亮度增強(qiáng)膜33，它能夠顯著提高彩色液晶顯示裝置40的亮度，同時(shí)還能夠抑制像制造時(shí)間的增加或制造成本的上升等類似的負(fù)面因素。
對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，應(yīng)該理解，根據(jù)設(shè)計(jì)要求和其它因素，可以有各種修改、組合、部分組合以及替換，只要它們落在所附的權(quán)利要求書或其等價(jià)方案的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種反射偏振片，通過利用雙折射特性偏振/分離入射光，所述反射偏振片可以使偏振方向平行于所述入射光的第一偏振面的第一線性偏振分量透射過去，并反射偏振方向平行于與所述第一偏振面相垂直的第二偏振面的第二線性偏振分量，所述反射偏振片包括通過多次交替堆疊而獲得的電介質(zhì)多層膜；通過使用具有雙折射特性的電介質(zhì)材料而形成的高折射率層；以及通過使用這樣一種電介質(zhì)材料而形成的低折射率層，所述電介質(zhì)材料的折射率基本上與具有雙折射特性的電介質(zhì)材料所具有的折射率之一相同。
2.如權(quán)利要求1所述的反射偏振片，其特征在于，所述電介質(zhì)多層膜是通過堆疊第一電介質(zhì)多層膜、第二電介質(zhì)多層膜以及第三電介質(zhì)多層膜而獲得的，所述第一電介質(zhì)多層膜偏振/分離峰值波長為λpr的紅光，所述第二電介質(zhì)多層膜偏振/分離峰值波長為λpg的綠光，所述第三電介質(zhì)多層膜偏振/分離峰值波長為λpb的藍(lán)光。
3.如權(quán)利要求2所述的反射偏振片，其特征在于，所述第一電介質(zhì)多層膜是通過堆疊最小堆疊單元Nr(Nr是自然數(shù))次而形成的，所述最小堆疊單元是由光學(xué)膜厚度為λpr/4的0.5倍的高折射率層、光學(xué)膜厚度為λpr/4的低折射率層以及光學(xué)膜厚度為λpr/4的0.5倍的高折射率層共同組成的，所述第二電介質(zhì)多層膜是通過堆疊最小堆疊單元Ng(Ng是自然數(shù))次而形成的，所述最小堆疊單元是由光學(xué)膜厚度為λpg/4的0.5倍的高折射率層、光學(xué)膜厚度為λpg/4的低折射率層以及光學(xué)膜厚度為λpg/4的0.5倍的高折射率層共同組成的，以及所述第三電介質(zhì)多層膜是通過堆疊最小堆疊單元Nb(Nb是自然數(shù))次而形成的，所述最小堆疊單元是由光學(xué)膜厚度為λpb/4的0.5倍的高折射率層、光學(xué)膜厚度為λpb/4的低折射率層以及光學(xué)膜厚度為λpb/4的0.5倍的高折射率層共同組成的。
4.如權(quán)利要求3所述的反射偏振片，其特征在于，所述Nr是這樣一個(gè)數(shù)值，它使所述第一電介質(zhì)多層膜所反射的紅光的第二線性偏振分量的反射率大于80％，所述Ng是這樣一個(gè)數(shù)值，它使所述第二電介質(zhì)多層膜所反射的綠光的第二線性偏振分量的反射率大于80％，以及所述Nb是這樣一個(gè)數(shù)值，它使所述第三電介質(zhì)多層膜所反射的藍(lán)光的第二線性偏振分量的反射率大于80％。
5.如權(quán)利要求1所述的反射偏振片，其特征在于，碳酸鈣(CaCO3)被用作具有雙折射特性的電介質(zhì)材料。
6.如權(quán)利要求1所述的反射偏振片，其特征在于，硼酸鋇(α-BBO)被用作具有雙折射特性的電介質(zhì)材料。
7.如權(quán)利要求1所述的反射偏振片，其特征在于，所述反射偏振片以堆疊的方式包括第一電介質(zhì)多層膜，它可以偏振/分離峰值波長為λpg的綠光以及峰值波長為λpb的藍(lán)光；以及第二電介質(zhì)多層膜，它可以偏振/分離峰值波長為λpg的綠光以及峰值波長為λpr的紅光。
8.如權(quán)利要求7所述的反射偏振片，其特征在于，假定在峰值波長為λpg的綠光和峰值波長為λpb的藍(lán)光之間的中間波長是λgb，所述第一電介質(zhì)多層膜是通過堆疊最小堆疊單元Ngb(Ngb是自然數(shù))次而形成的，所述最小堆疊單元是由光學(xué)膜厚度為λgb/4的0.5倍的高折射率層、光學(xué)膜厚度為λgb/4的低折射率層以及光學(xué)膜厚度為λgb/4的0.5倍的高折射率層共同組成的，以及假定在峰值波長為λpg的綠光和峰值波長為λpr的紅光之間的中間波長是λgr，所述第二電介質(zhì)多層膜是通過堆疊最小堆疊單元Ngr(Ngr是自然數(shù))次而形成的，所述最小堆疊單元是由光學(xué)膜厚度為λgr/4的0.5倍的高折射率層、光學(xué)膜厚度為λgr/4的低折射率層以及光學(xué)膜厚度為λgr/4的0.5倍的高折射率層共同組成的。
9.如權(quán)利要求8所述的反射偏振片，其特征在于，所述Ngb是這樣一個(gè)數(shù)值，它使所述第一電介質(zhì)多層膜所反射的綠光和藍(lán)光的第二線性偏振分量的反射率大于80％，以及所述Ngr是這樣一個(gè)數(shù)值，它使所述第二電介質(zhì)多層膜所反射的綠光和紅光的第二線性偏振分量的反射率大于80％。
10.如權(quán)利要求1所述的反射偏振片，其特征在于，釩酸釔(YVO4)被用作具有雙折射特性的電介質(zhì)材料。
11.一種彩色液晶顯示裝置，它包括具有彩色濾光片的透光式彩色液晶顯示板，所述彩色濾光片包括用來選擇性地透射紅光波長、綠光波長和藍(lán)光波長的三原色濾光片；背光部件，它用白光從所述彩色液晶顯示板的后面照亮所述彩色液晶顯示板；以及位于所述彩色液晶顯示板和所述背光部件之間的反射偏振片，所述背光部件所具有的光源是由下列構(gòu)成的紅光LED，它發(fā)出峰值波長為λpr的紅光；綠光LED，它發(fā)出峰值波長為λpg的綠光；藍(lán)光LED，它發(fā)出峰值波長為λpb的藍(lán)光；以及顏色混合裝置，它用于將所述光源發(fā)出的紅光、綠光和藍(lán)光混合起來以產(chǎn)生所述白光，以及所述反射偏振片所包括的電介質(zhì)多層膜是通過多次交替堆疊高折射率層和低折射率層而形成的，其中所述高折射率層是通過使用具有雙折射特性的電介質(zhì)材料而形成的，而所述低折射率層在形成過程中所使用的電介質(zhì)材料的折射率基本上與具有雙折射特性的電介質(zhì)材料所具有的折射率之一相同；通過利用雙折射特性使入射白光偏振/分離，所述反射偏振片針對構(gòu)成所述白光的各紅光、綠光和藍(lán)光使偏振方向平行于從所述背光部件中發(fā)出的白光的第一偏振面的第一線性偏振分量透射過去，并反射偏振方向平行于與所述第一偏振面相垂直的第二偏振面的第二線性偏振分量。
12.如權(quán)利要求11所述的彩色液晶顯示裝置，其特征在于，所述電介質(zhì)多層膜是通過堆疊第一電介質(zhì)多層膜、第二電介質(zhì)多層膜以及第三電介質(zhì)多層膜而獲得的，所述第一電介質(zhì)多層膜偏振/分離峰值波長為λpr的紅光，所述第二電介質(zhì)多層膜偏振/分離峰值波長為λpg的綠光，所述第三電介質(zhì)多層膜偏振/分離峰值波長為λpb的藍(lán)光。
13.如權(quán)利要求12所述的彩色液晶顯示裝置，其特征在于，所述第一電介質(zhì)多層膜是通過堆疊最小堆疊單元Nr(Nr是自然數(shù))次而形成的，所述最小堆疊單元是由光學(xué)膜厚度為λpr/4的0.5倍的高折射率層、光學(xué)膜厚度為λpr/4的低折射率層以及光學(xué)膜厚度為λpr/4的0.5倍的高折射率層共同組成的，所述第二電介質(zhì)多層膜是通過堆疊最小堆疊單元Ng(Ng是自然數(shù))次而形成的，所述最小堆疊單元是由光學(xué)膜厚度為λpg/4的0.5倍的高折射率層、光學(xué)膜厚度為λpg/4的低折射率層以及光學(xué)膜厚度為λpg/4的0.5倍的高折射率層共同組成的，以及所述第三電介質(zhì)多層膜是通過堆疊最小堆疊單元Nb(Nb是自然數(shù))次而形成的，所述最小堆疊單元是由光學(xué)膜厚度為λpb/4的0.5倍的高折射率層、光學(xué)膜厚度為λpb/4的低折射率層以及光學(xué)膜厚度為λpb/4的0.5倍的高折射率層共同組成的。
14.如權(quán)利要求13所述的彩色液晶顯示裝置，其特征在于，所述Nr是這樣一個(gè)數(shù)值，它使所述第一電介質(zhì)多層膜所反射的紅光的第二線性偏振分量的反射率大于80％，所述Ng是這樣一個(gè)數(shù)值，它使所述第二電介質(zhì)多層膜所反射的綠光的第二線性偏振分量的反射率大于80％，以及所述Nb是這樣一個(gè)數(shù)值，它使所述第三電介質(zhì)多層膜所反射的藍(lán)光的第二線性偏振分量的反射率大于80％。
15.如權(quán)利要求11所述的彩色液晶顯示裝置，其特征在于，碳酸鈣(CaCO3)被用作具有雙折射特性的電介質(zhì)材料。
16.如權(quán)利要求11所述的彩色液晶顯示裝置，其特征在于，硼酸鋇(α-BBO)被用作具有雙折射特性的電介質(zhì)材料。
17.如權(quán)利要求11所述的彩色液晶顯示裝置，其特征在于，所述彩色液晶顯示裝置以堆疊的方式包括第一電介質(zhì)多層膜，它可以偏振/分離峰值波長為λpg的綠光以及峰值波長為λpb的藍(lán)光；以及第二電介質(zhì)多層膜，它可以偏振/分離峰值波長為λpg的綠光以及峰值波長為λpr的紅光。
18.如權(quán)利要求17所述的彩色液晶顯示裝置，其特征在于，假定在峰值波長為λpg的綠光和峰值波長為λpb的藍(lán)光之間的中間波長是λgb，所述第一電介質(zhì)多層膜是通過堆疊最小堆疊單元Ngb(Ngb是自然數(shù))次而形成的，所述最小堆疊單元是由光學(xué)膜厚度為λgb/4的0.5倍的高折射率層、光學(xué)膜厚度為λgb/4的低折射率層以及光學(xué)膜厚度為λgb/4的0.5倍的高折射率層共同組成的，以及假定在峰值波長為λpg的綠光和峰值波長為λpr的紅光之間的中間波長是λgr，所述第二電介質(zhì)多層膜是通過堆疊最小堆疊單元Ngr(Ngr是自然數(shù))次而形成的，所述最小堆疊單元是由光學(xué)膜厚度為λgr/4的0.5倍的高折射率層、光學(xué)膜厚度為λgr/4的低折射率層以及光學(xué)膜厚度為λgr/4的0.5倍的高折射率層共同組成的。
19.如權(quán)利要求18所述的彩色液晶顯示裝置，其特征在于，所述Ngb是這樣一個(gè)數(shù)值，它使所述第一電介質(zhì)多層膜所反射的綠光和藍(lán)光的第二線性偏振分量的反射率大于80％，所述Ngr是這樣一個(gè)數(shù)值，它使所述第二電介質(zhì)多層膜所反射的綠光和紅光的第二線性偏振分量的反射率大于80％。
20.如權(quán)利要求11所述的彩色液晶顯示裝置，其特征在于，釩酸釔(YVO4)被用作具有雙折射特性的電介質(zhì)材料。
全文摘要
本發(fā)明是在不使用高雙折射聚合物的情況下形成的一種反射偏振片。本發(fā)明提供這樣一種反射偏振片，通過利用雙折射特性偏振/分離入射光，它可以使偏振方向平行于入射光的第一偏振面的第一線性偏振分量透射過去，并反射偏振方向平行于與第一偏振面相垂直的第二偏振面的第二線性偏振分量。該反射偏振片包括一種電介質(zhì)多層膜，該電介質(zhì)多層膜是通過多次交替堆疊高折射率層和低折射率層而形成的，其中高折射率層是通過使用具有雙折射特性的電介質(zhì)材料而形成的，而低折射率層在形成過程中所使用的是這樣一種電介質(zhì)材料，該電介質(zhì)材料的折射率基本上與具有雙折射特性的電介質(zhì)材料所具有的折射率之一相同。
文檔編號G02B5/30GK1776505SQ20051012506
公開日2006年5月24日 申請日期2005年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月19日
發(fā)明者久保田重夫, 大迫純一, 河嵨利孝, 沖田裕之 申請人:索尼株式會(huì)社