專利名稱:抽出圓偏振光光學(xué)元件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用具有膽甾規(guī)則性的液晶層，從非偏振光中抽出圓偏振光的抽出圓偏振光光學(xué)元件、其制造方法、以及使用了抽出圓偏振光光學(xué)元件的偏振光光源裝置及液晶顯示裝置。還有，本說明書中，稱為“液晶層”的術(shù)語，在具有光學(xué)上的液晶性質(zhì)的層這個(gè)意義上使用，作為層的狀態(tài)，除了包括具有流動(dòng)性的液晶相的狀態(tài)之外，還包括保持著液晶相具有的分子排列并被固化了的狀態(tài)。
背景技術(shù)：
通常，作為使用了膽甾型液晶等的光學(xué)元件，使與膽甾型液晶層液晶分子的螺旋(helical)螺距相應(yīng)的波長(zhǎng)的左旋或右旋的圓偏振光成分的一方反射，另一方透過的抽出圓偏振光光學(xué)元件已被知曉。
作為如此的抽出圓偏振光光學(xué)元件，為了對(duì)被抽出圓偏振光光學(xué)元件抽出(選擇性的反射)的圓偏振光成分的波長(zhǎng)進(jìn)行帶的加寬，復(fù)數(shù)次層疊液晶分子的螺旋螺距互不相同的膽甾型液晶層來形成抽出圓偏振光光學(xué)元件已被提出(特開平8-271731號(hào)公報(bào)及特開平11-264907號(hào)公報(bào))。另外，作為具備如此的抽出圓偏振光光學(xué)元件的偏振光光源裝置及液晶顯示裝置，例如，有如特開平9-304770號(hào)公報(bào)中已被公開的那樣的。
在這里，像上述的抽出圓偏振光光學(xué)元件多是作為顯示器構(gòu)件被使用的。這種情況下，例如，如圖21所示，多是在把圓偏振光板(或者橢圓偏振光板)201、202做成交叉尼科耳狀態(tài)(右旋圓偏振光板和左旋圓偏振光板的組合)，并在其間夾持抽出圓偏振光光學(xué)元件203的狀態(tài)下使用的。
然而，已經(jīng)判明的是，如上所述，當(dāng)把抽出圓偏振光光學(xué)元件作為顯示器構(gòu)件來使用時(shí)，雖然光射出面內(nèi)的偏振光狀態(tài)必須均勻，但仍然在顯示面內(nèi)出現(xiàn)明暗圖樣，使得顯示器的顯示品位明顯下降。
本發(fā)明者，對(duì)這種現(xiàn)象的原因用實(shí)驗(yàn)及計(jì)算機(jī)模擬進(jìn)行了深入研究的結(jié)果，查明了其原因之一在于抽出圓偏振光光學(xué)元件表面中液晶分子導(dǎo)向偶極子的方向。
另外，本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)，與此現(xiàn)象相關(guān)，層疊復(fù)數(shù)的膽甾型液晶層來制作抽出圓偏振光光學(xué)元件時(shí)的抽出圓偏振光光學(xué)元件的光學(xué)性能下降的原因之一在于復(fù)數(shù)的膽甾型液晶層的層疊構(gòu)造，特別是，在一個(gè)膽甾型液晶層上直接層疊其它膽甾型液晶層的情況下，相互鄰接的液晶層的交界面附近的液晶分子導(dǎo)向偶極子的方向至關(guān)重要。
一般來說，特開平11-264907號(hào)公報(bào)中被公開的現(xiàn)有的抽出圓偏振光光學(xué)元件中，或者是通過使用粘結(jié)劑的粘結(jié)，或者不使用粘結(jié)劑，而是通過熱粘結(jié)來構(gòu)成被預(yù)先薄膜化了的復(fù)數(shù)的膽甾型液晶層。
然而，使用粘結(jié)劑時(shí)，被薄膜化了的液晶層的液晶分子和粘結(jié)劑的分子必須具有良好的粘結(jié)性，這不僅使粘結(jié)劑的種類受到了限制，而且也存在著使抽出圓偏振光光學(xué)元件的厚度將增加粘結(jié)劑的層厚的問題。另外，還存在的問題是，粘結(jié)劑的層和液晶層的折射率之差引起在兩者的交界面上發(fā)生反射，使從抽出圓偏振光光學(xué)元件中被抽出的光著上粘結(jié)劑的層自身的顏色等等。
另外，不使用粘結(jié)劑，而進(jìn)行熱粘結(jié)時(shí)，為了使被薄膜化了的液晶層具有柔軟性，對(duì)其進(jìn)行玻璃轉(zhuǎn)移溫度(Tg)以上的加熱是必要的，這樣就存在著熱粘結(jié)裝置的構(gòu)成及操作方面難以在工業(yè)上使用的問題。另外還存在的問題是，由于高溫加熱，液晶層的液晶分子和鄰接的液晶層的液晶分子任意混合，由此將引起光學(xué)特性下降。
進(jìn)而，不管是使用粘結(jié)劑還是不使用粘結(jié)劑的哪一種情況，為了使液晶分子在同一平面內(nèi)定向，必須使用定向膜及基層，這樣就存在著抽出圓偏振光光學(xué)元件將增加這一厚度的問題。還有，有關(guān)這一點(diǎn)，把拉伸的PET(聚對(duì)笨二酸乙二醇酯)薄膜等的拉伸薄膜作為基層使用時(shí)，因?yàn)槔毂∧て渥陨砭哂卸ㄏ蚰さ墓δ?，所以省略定向膜就成為可能，但是，抽出圓偏振光光學(xué)元件的厚度將增加延伸薄膜這部分的厚度。另外，存在的問題是，液晶固化了之后，定向膜及基層可能發(fā)生脫落，脫落時(shí)液晶層大多受損，使得批量生產(chǎn)的可能性降低。進(jìn)而，存在的問題是，對(duì)液晶層進(jìn)行3層以上的層疊時(shí)，使用上述的任何一個(gè)方法都會(huì)使工序變得相當(dāng)復(fù)雜，而且，層數(shù)這部分的基層及定向膜將成為浪費(fèi)。
還有，對(duì)于如此問題，例如，像特開平11-44816號(hào)公報(bào)中所被公開的那樣，被提出的方法是，在膽甾型液晶聚合體的層上涂上其它膽甾型液晶聚合體，來形成圓偏振光的抽出層。
然而，此方法中存在的問題是，使各液晶層中的膽甾型液晶分子的螺旋軸總保持一定是困難的。另外，因?yàn)橹皇菃渭兊赝可夏戠扌鸵壕Ь酆象w，相互鄰接的膽甾型液晶聚合體的層間交界面附近的液晶分子導(dǎo)向偶極子的方向不是唯一確定的，膽甾型液晶聚合體的層間交界面中，在液晶分子的導(dǎo)向偶極子方向上發(fā)生斷層，從而使作為抽出圓偏振光光學(xué)元件的光學(xué)性能下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是基于對(duì)以上諸問題的考慮而做出的，其第一個(gè)目的是，提供即使使圓偏振光板或橢圓偏振光板成為交叉尼科耳狀態(tài)，并在其間配置抽出圓偏振光光學(xué)元件的情況下，也可以有效地抑制顯示器的顯示面中出現(xiàn)明暗圖樣，及其引起的顯示器顯示品位下降的抽出圓偏振光光學(xué)元件、其制造方法以及使用了抽出圓偏振光光學(xué)元件的偏振光光源裝置和液晶顯示裝置。
另外，本發(fā)明的第二個(gè)目的是，提供即使是通過層疊復(fù)數(shù)的液晶層來制作抽出圓偏振光光學(xué)元件的情況，也可以得到具有無光學(xué)上奇異點(diǎn)的連續(xù)的選擇反射波長(zhǎng)帶的圓偏振光的抽出圓偏振光光學(xué)元件、其制造方法以及使用了抽出圓偏振光光學(xué)元件的偏振光光源裝置和液晶顯示裝置。
本發(fā)明的第1特征所涉及的第1抽出圓偏振光光學(xué)元件，其特征在于具備在沿面取向了的具有膽甾規(guī)則性的液晶層，上述液晶層的兩個(gè)相對(duì)的主要表面當(dāng)中，一方表面的整個(gè)范圍內(nèi)的液晶分子導(dǎo)向偶極子的方向?qū)嵸|(zhì)上一致的同時(shí)，另一方表面的整個(gè)范圍內(nèi)的液晶分子導(dǎo)向偶極子的方向也實(shí)質(zhì)上一致。
在這里，其抽出圓偏振光光學(xué)元件中，上述一方表面的液晶分子導(dǎo)向偶極子的方向和上述另一方表面的液晶分子導(dǎo)向偶極子方向?qū)嵸|(zhì)上平行是理想的。還有，這里所謂的“實(shí)質(zhì)上平行”，是指兩個(gè)導(dǎo)向偶極子的方向相互在±20°的范圍內(nèi)。另外，上述液晶層的上述一方表面中的液晶分子和上述另一方表面中的液晶分子之間，具有0.5×整數(shù)倍的螺距數(shù)的液晶分子螺旋構(gòu)造是理想的。
本發(fā)明的第1特征所涉及的第2抽出圓偏振光光學(xué)元件，具備沿面取向了的具有膽甾規(guī)則性的復(fù)數(shù)的液晶層，即按順序被直接層疊的復(fù)數(shù)的液晶層，其特征在于位于上述復(fù)數(shù)的液晶層最外面的兩個(gè)相對(duì)的主要表面中，一方表面的整個(gè)范圍內(nèi)的液晶分子導(dǎo)向偶極子的方向?qū)嵸|(zhì)上一致的同時(shí)，另一方表面的整個(gè)范圍內(nèi)的液晶分子導(dǎo)向偶極子的方向也實(shí)質(zhì)上一致。
在這里，該抽出圓偏振光光學(xué)元件中，上述一方表面的液晶分子導(dǎo)向偶極子的方向和上述另一方表面的液晶分子導(dǎo)向偶極子方向?qū)嵸|(zhì)上平行是理想的。還有，這里所謂的“實(shí)質(zhì)上平行”，是指兩個(gè)導(dǎo)向偶極子的方向相互在±20°的范圍內(nèi)。另外，上述一方表面中的液晶分子和上述另一方表面中的液晶分子之間，具有0.5×整數(shù)倍的螺距數(shù)的液晶分子螺旋構(gòu)造是理想的。進(jìn)而，上述復(fù)數(shù)的液晶層中相鄰接的液晶層的交界面附近的液晶分子導(dǎo)向偶極子的方向?qū)嵸|(zhì)上平行是理想的。還有，這里所說的“實(shí)質(zhì)上平行”，是指兩個(gè)導(dǎo)向偶極子的方向相互在±5°的范圍內(nèi)。
本發(fā)明的第1特征所涉及的抽出圓偏振光光學(xué)元件的第1制造方法，其特征在于在使定向調(diào)節(jié)力的方向在膜上的整個(gè)范圍內(nèi)達(dá)到實(shí)質(zhì)上同一的定向膜上，覆蓋包含具有膽甾規(guī)則性的重合性單體分子或重合性低聚體分子的液晶分子，并根據(jù)上述定向膜的定向調(diào)節(jié)力使該液晶分子定向的工序；對(duì)由上述定向膜的定向調(diào)節(jié)力定向了的上述液晶分子進(jìn)行3維交聯(lián)來形成第1液晶層的工序；在上述第1液晶層上直接覆蓋包含具有膽甾規(guī)則性的其它重合性單體分子或重合性低聚體分子的其它液晶分子，并根據(jù)3維交聯(lián)了的上述第1液晶層表面的定向調(diào)節(jié)力使這些其它液晶分子定向的工序；對(duì)由3維交聯(lián)了的上述第1液晶層表面的定向調(diào)節(jié)力定向了的上述其它液晶分子進(jìn)行3維交聯(lián)來形成第2液晶層的工序。還有，其制造方法，為了使上述第1液晶層及上述第2液晶層每個(gè)液晶層的兩個(gè)相對(duì)的主要表面當(dāng)中，一方表面的液晶分子導(dǎo)向偶極子的方向和另一方表面的液晶分子導(dǎo)向偶極子的方向?qū)嵸|(zhì)上平行，對(duì)上述第1液晶層及上述第2液晶層的厚度分別進(jìn)行調(diào)整是理想的。還有，在上述定向膜上覆蓋上述液晶分子，并使其定向時(shí)，通過在與上述定向膜不同一側(cè)的表面上層疊其它定向膜，來控制上述第1液晶層表面的定向是理想的。
本發(fā)明的第1特征所涉及的抽出圓偏振光光學(xué)元件的第2制造方法，其特征在于在定向調(diào)節(jié)力的方向在膜上的整個(gè)范圍內(nèi)被實(shí)質(zhì)上一致的定向膜上，覆蓋具有膽甾規(guī)則性的液晶聚合體，并根據(jù)上述定向膜的定向調(diào)節(jié)力使該液晶聚合體定向的工序；把由上述定向膜的定向調(diào)節(jié)力定向了的上述液晶聚合體冷卻，使其呈玻璃狀態(tài)來形成第1液晶層的工序；在上述第1液晶層上直接覆蓋具有膽甾規(guī)則性的其它液晶聚合體，根據(jù)呈玻璃狀態(tài)的上述第1液晶層表面的定向調(diào)節(jié)力使上述其它液晶聚合體定向的工序；把根據(jù)呈玻璃狀態(tài)的上述第1液晶層表面的定向調(diào)節(jié)力而定向了的上述其它液晶聚合體冷卻，使其呈玻璃狀態(tài)來形成第2液晶層的工序。還有，其制造方法，為了使上述第1液晶層及上述第2液晶層每個(gè)液晶層的兩個(gè)相對(duì)的主要表面當(dāng)中，一方表面的液晶分子導(dǎo)向偶極子的方向和另一方表面的液晶分子導(dǎo)向偶極子方向?qū)嵸|(zhì)上平行，而對(duì)上述第1液晶層及上述第2液晶層的厚度分別進(jìn)行調(diào)整是理想的。另外，在上述定向膜上覆蓋上述液晶聚合體并使其定向時(shí)，通過在與上述定向膜不同一側(cè)的表面層疊其它定向膜，來控制上述第1液晶層表面的定向是理想的。
本發(fā)明的第1特征所涉及的偏振光光源裝置，其特征在于具備光源、和上述的抽出圓偏振光光學(xué)元件，即接收來自上述光源的光，并透過偏振光的光的抽出圓偏振光光學(xué)元件。
本發(fā)明的第1特征所涉及的液晶顯示裝置，其特征在于具備上述的偏振光光源裝置、和接收從上述偏振光光源裝置被射出的偏振光的光，使針對(duì)上述偏振光的光的透過率發(fā)生變化并使其透過的液晶單元。
根據(jù)本發(fā)明的第1特征，在沿面取向了的具有膽甾規(guī)則性的液晶層的兩個(gè)主要表面的每個(gè)表面中，因?yàn)槭挂壕Х肿訉?dǎo)向偶極子的方向?qū)嵸|(zhì)上一致，所以即使是使圓偏振光板或橢圓偏振光板成為交叉尼科耳狀態(tài)，并在其間配置抽出圓偏振光光學(xué)元件的情況，也可以有效地抑制顯示器的顯示面中出現(xiàn)明暗圖樣，由此造成的顯示器顯示品位的下降。
另外，通過使兩個(gè)表面中的液晶分子導(dǎo)向偶極子的方向?qū)嵸|(zhì)上平行，可以進(jìn)一步有效地抑制明暗圖樣的發(fā)生。
本發(fā)明的第2特征所涉及的第1抽出圓偏振光光學(xué)元件，其特征在于具備具有膽甾規(guī)則性的復(fù)數(shù)的液晶層，上述復(fù)數(shù)的液晶層在液晶分子螺旋軸的方向?qū)嵸|(zhì)上一致的狀態(tài)下被層疊，并且，上述復(fù)數(shù)的液晶層當(dāng)中相互鄰接的液晶層的交界面附近的液晶分子導(dǎo)向偶極子的方向?qū)嵸|(zhì)上一致。還有，其抽出圓偏振光光學(xué)元件中，上述各液晶層由被3維交聯(lián)了的重合性單體分子或重合性低聚體分子，或者液晶聚合體來構(gòu)成是理想的。
在這里，其抽出圓偏振光光學(xué)元件中，上述復(fù)數(shù)的液晶層當(dāng)中的至少一層的液晶層，液晶分子螺旋構(gòu)造中的分子螺旋的每一螺距的距離與其它液晶層的液晶分子螺旋構(gòu)造中的分子螺旋的每一螺距的距離不同是理想的。
另外，上述各液晶層的厚度，薄于用于對(duì)入射的光當(dāng)中特定波長(zhǎng)的右旋或者左旋的圓偏振光成分的一方用最大反射率進(jìn)行反射所需要的厚度是理想的。
進(jìn)而，上述各液晶層中的液晶分子旋轉(zhuǎn)方向?yàn)橥皇抢硐氲?，另外，上述?fù)數(shù)的液晶層當(dāng)中至少2層的液晶層的選擇反射波長(zhǎng)帶的中心區(qū)域不同，并且在其端部區(qū)域有一部分重疊是理想的。
本發(fā)明的第2特征所涉及的第2抽出圓偏振光光學(xué)元件，其特征在于具備具有膽甾規(guī)則性的復(fù)數(shù)的液晶層和在上述復(fù)數(shù)的液晶層當(dāng)中至少鄰接的2層的液晶層之間被配置了的過渡液晶層，即液晶分子螺旋構(gòu)造中的分子螺旋每一螺距的距離沿厚度方向變化的過渡液晶層，上述復(fù)數(shù)的液晶層是在液晶分子螺旋軸方向?qū)嵸|(zhì)上一致的狀態(tài)下被層疊，并且，上述復(fù)數(shù)的液晶層當(dāng)中相互鄰接的液晶層交界面附近的液晶分子導(dǎo)向偶極子的方向?qū)嵸|(zhì)上一致，進(jìn)而，與上述過渡液晶層鄰接的上述2個(gè)液晶層當(dāng)中一方的液晶分子螺旋構(gòu)造中的分子螺旋每一螺距的距離，與另一方液晶層的液晶分子螺旋構(gòu)造中的分子螺旋每一螺距的距離不同，并且，上述過渡液晶層中的液晶分子的分子螺旋每一螺距的距離，在鄰接的上述一方液晶層一側(cè)與該一方的液晶層的分子螺旋每一螺距的距離實(shí)質(zhì)上相等，在上述另一方液晶層一側(cè)與該另一方液晶層的分子螺旋每一螺距的距離實(shí)質(zhì)上相等。
本發(fā)明的第2特征所涉及的抽出圓偏振光光學(xué)元件的第1制造方法，其特征在于包括在定向膜上覆蓋包含具有膽甾規(guī)則性的重合性單體分子或重合性低聚體分子的液晶分子，根據(jù)上述定向膜的定向調(diào)節(jié)力使該液晶分子定向的工序；對(duì)由上述定向膜的定向調(diào)節(jié)力定向了的上述液晶分子進(jìn)行3維交聯(lián)來形成第1液晶層的工序；在上述第1液晶層上直接覆蓋包含具有膽甾規(guī)則性的其它重合性單體分子或重合性低聚體分子的其它液晶分子，根據(jù)3維交聯(lián)了的上述第1液晶層表面的定向調(diào)節(jié)力使該其它液晶分子定向的工序；對(duì)由3維交聯(lián)了的上述第1液晶層表面的定向調(diào)節(jié)力定向了的上述其它液晶分子進(jìn)行3維交聯(lián)來形成第2液晶層的工序。
本發(fā)明的第2特征所涉及的抽出圓偏振光光學(xué)元件的第2制造方法，其特征在于在定向膜上覆蓋具有膽甾規(guī)則性的液晶聚合體，并根據(jù)上述定向膜的定向調(diào)節(jié)力使該液晶聚合體定向的工序；把由上述定向膜的定向調(diào)節(jié)力定向了的上述液晶聚合體冷卻，使其呈玻璃狀態(tài)來形成第1液晶層的工序；在上述第1液晶層上直接覆蓋具有膽甾規(guī)則性的其它液晶聚合體，并根據(jù)呈玻璃狀態(tài)的上述第1液晶層表面的定向調(diào)節(jié)力使上述其它液晶聚合體定向的工序；把由呈玻璃狀態(tài)的上述第1液晶層表面的定向調(diào)節(jié)力定向了的上述其它液晶聚合體冷卻，使其呈玻璃狀態(tài)來形成第2液晶層的工序。
本發(fā)明的第2特征所涉及的偏振光光源裝置，其特征在于具備光源、和上述的抽出圓偏振光光學(xué)元件，即接收來自上述光源的光，并透過偏振光的光的抽出圓偏振光光學(xué)元件。
本發(fā)明的第2特征所涉及的液晶顯示裝置，其特征在于具備上述的偏振光光源裝置、和接收從上述偏振光光源裝置被射出的偏振光的光，使針對(duì)上述偏振光的光的透過率發(fā)生變化并使其透過的液晶單元。
根據(jù)本發(fā)明的第2特征，因?yàn)閺?fù)數(shù)的液晶層當(dāng)中相互鄰接的液晶層的交界面附近的液晶分子導(dǎo)向偶極子的方向?qū)嵸|(zhì)上一致，所以即使是通過層疊復(fù)數(shù)的液晶層來制作抽出圓偏振光光學(xué)元件的情況，也可以充分提取出膽甾型構(gòu)造所特有的圓偏振光反射特性，從而可以得到具有無光學(xué)上奇異點(diǎn)的連續(xù)的選擇反射波長(zhǎng)帶的圓偏振光。即、導(dǎo)向偶極子的方向如果不是實(shí)質(zhì)上一致的話，則光學(xué)上的奇異點(diǎn)就被形成，當(dāng)使用圓偏振光來測(cè)定分光反射率時(shí)，其選擇反射波長(zhǎng)中不連續(xù)的點(diǎn)就會(huì)發(fā)生。特別是，在先被形成了的液晶層的表面具有定向力的狀態(tài)下，通過直接在其上覆蓋下一個(gè)液晶層來使液晶分子定向，由此可以使得鄰接的液晶層之間的交界面內(nèi)，各液晶層中的液晶分子導(dǎo)向偶極子的方向容易達(dá)到實(shí)質(zhì)上一致。
另外，如果使各液晶層的分子螺旋每一螺距的距離互不相同的話，那么就可以抽出針對(duì)任意波長(zhǎng)的光的圓偏振光。
特別是，使各液晶層的厚度薄于用于對(duì)入射的光當(dāng)中特定波長(zhǎng)的光的右旋或者左旋的圓偏振光成分的一方用最大反射率進(jìn)行反射所需要的厚度，如果對(duì)其一方的圓偏振光成分用比最大反射率小的反射率來進(jìn)行反射的話，那么就可以使用于能把其一方的圓偏振光成分用任意的反射率或透過率提取出的各種各樣的光學(xué)裝置。
如果各液晶層中的液晶分子的旋轉(zhuǎn)方向一致的話，就可以避免在各液晶層之間光學(xué)上的斷層被生成。
特別是，選擇反射波長(zhǎng)的中心不重疊的液晶層至少有2層的話，就可以謀求連續(xù)的加寬的帶。
還有，如果在各液晶層之間設(shè)置分子螺旋每一螺距的距離發(fā)生變化的過渡液晶層的話，就可以使其光學(xué)特性變得平順。
還有，上述的第1及第2特征中，作為液晶層的材料，除了可以使用可3維交聯(lián)的重合性單體分子或重合性低聚體分子之外，還可以使用液晶聚合體，有關(guān)這些詳細(xì)內(nèi)容，將在以下的實(shí)施方式中加以說明。



圖1是表示本發(fā)明實(shí)施方式1所涉及的抽出圓偏振光光學(xué)元件第1例的一部分的放大模式斜視圖。
圖2是表示本發(fā)明實(shí)施方式1所涉及的抽出圓偏振光光學(xué)元件第2例的一部分的放大模式斜視圖。
圖3A、3B、3C是表示具有膽甾規(guī)則性的液晶分子螺旋構(gòu)造中的螺旋螺距和液晶層表面的液晶分子導(dǎo)向偶極子之間關(guān)系的模式圖。
圖4是用于說明本發(fā)明實(shí)施方式1所涉及的抽出圓偏振光光學(xué)元件第1制造方法的概略剖面圖。
圖5是用于說明本發(fā)明實(shí)施方式1所涉及的抽出圓偏振光光學(xué)元件第1制造方法變形例子的概略剖面圖。
圖6是用于說明本發(fā)明實(shí)施方式1所涉及的抽出圓偏振光光學(xué)元件第2制造方法的概略剖面圖。
圖7是用于說明本發(fā)明實(shí)施方式1所涉及的抽出圓偏振光光學(xué)元件當(dāng)中多層構(gòu)成的抽出圓偏振光光學(xué)元件第1制造方法的概略剖面圖。
圖8是表示本發(fā)明實(shí)施方式1所涉及的抽出圓偏振光光學(xué)元件當(dāng)中多層構(gòu)成的抽出圓偏振光光學(xué)元件中的液晶層之間鄰接表面的液晶分子導(dǎo)向偶極子的模式圖。
圖9是用于說明本發(fā)明實(shí)施方式1所涉及的抽出圓偏振光光學(xué)元件當(dāng)中多層構(gòu)成的抽出圓偏振光光學(xué)元件第2制造方法的概略剖面圖。
圖10A是表示具備本發(fā)明實(shí)施方式1所涉及的抽出圓偏振光光學(xué)元件的偏振光光源裝置的概略剖面圖。
圖10B是表示具備本發(fā)明實(shí)施方式1所涉及的抽出圓偏振光光學(xué)元件的液晶顯示裝置的概略剖面圖。
圖11是表示本發(fā)明實(shí)施方式2所涉及的抽出圓偏振光光學(xué)元件第1例的放大模式圖。
圖12A、12B是表示本發(fā)明實(shí)施方式2所涉及的抽出圓偏振光光學(xué)元件第1例中的液晶分子導(dǎo)向偶極子的模式圖。
圖13是用于說明本發(fā)明實(shí)施方式2所涉及的抽出圓偏振光光學(xué)元件第1制造方法的概略剖面圖。
圖14是用于說明本發(fā)明實(shí)施方式2所涉及的抽出圓偏振光光學(xué)元件第2制造方法的概略剖面圖。
圖15是表示本發(fā)明實(shí)施方式2所涉及的抽出圓偏振光光學(xué)元件第2例的主要部分的放大模式圖。
圖16是表示本發(fā)明實(shí)施方式2所涉及的抽出圓偏振光光學(xué)元件第3例的放大概略剖面圖。
圖17是表示本發(fā)明實(shí)施方式2所涉及的抽出圓偏振光光學(xué)元件第4例的放大概略剖面圖。
圖18是表示本發(fā)明實(shí)施方式2所涉及的抽出圓偏振光光學(xué)元件第5例的主要部分的放大模式圖。
圖19是表示本發(fā)明實(shí)施方式2所涉及的抽出圓偏振光光學(xué)元件第2例中的反射波長(zhǎng)帶的線圖。
圖20A是表示具備本發(fā)明實(shí)施方式2所涉及的抽出圓偏振光光學(xué)元件的偏振光光源裝置的概略剖面圖。
圖20B是表示具有本發(fā)明實(shí)施方式2所涉及的抽出圓偏振光光學(xué)元件的液晶顯示裝置的概略剖面圖。
圖21是表示把抽出圓偏振光光學(xué)元件用偏振光板夾持來觀察時(shí)的構(gòu)成的概略分解斜視圖。
實(shí)施方式下面，將參照附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式進(jìn)行說明。
實(shí)施方式1首先，通過圖1至圖10B，對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式1進(jìn)行說明。
首先，通過圖1，對(duì)本實(shí)施方式的第1例所涉及的抽出圓偏振光光學(xué)元件10進(jìn)行說明。
如圖1所示，其抽出圓偏振光光學(xué)元件10具備在沿面取向了的具有膽甾規(guī)則性(膽甾型構(gòu)造)的液晶層12，其液晶層12的兩個(gè)相對(duì)的主要表面(較大的表面)12A、12B，分別在各個(gè)表面12A、12B的整個(gè)范圍內(nèi)液晶分子導(dǎo)向偶極子Da、Db的方向?qū)嵸|(zhì)上一致。
在這里，一般來說，具有膽甾規(guī)則性的液晶層12，具有基于物理上的分子排列(平面排列)，對(duì)一個(gè)方向的旋光成分(圓偏振光成分)和與此成反向旋轉(zhuǎn)的旋光成分進(jìn)行分離的旋光選擇特性(偏振光分離特性)。
如這樣具有膽甾規(guī)則性的液晶層12中，沿著平面排列的螺旋軸入射的自然光(非偏振光)被分離為右旋和左旋的2個(gè)圓偏振光成分，且一方被透過，而另一方被反射。這個(gè)現(xiàn)象作為圓偏振光的二色性而被知曉，如果對(duì)液晶分子螺旋構(gòu)造中的旋轉(zhuǎn)方向進(jìn)行適當(dāng)選擇的話，具有與其旋轉(zhuǎn)方向一致的旋光方向的圓偏振光成分就被有選擇的反射。
這時(shí)的最大的旋光光散射將在下式(1)的波長(zhǎng)λ0中產(chǎn)生。
λ0＝nav·p ……(1)這里，p是液晶分子螺旋構(gòu)造中的螺旋(helical)螺距，nav是與螺旋軸垂直相交平面內(nèi)的平均折射率。
另外，這時(shí)的反射光的波長(zhǎng)帶寬Δλ由下式(2)來表示。
Δλ＝Δn·p ……(2)這里，Δn是雙折射值。
即，如這樣的具有膽甾規(guī)則性的液晶層12中，射入的非偏振光按照上述偏振光的分離特性，使波長(zhǎng)λ0作為中心的波長(zhǎng)帶寬Δλ范圍內(nèi)的光的右旋或者左旋的圓偏振光成分的一方被反射，而另一方的圓偏振光成分及除掉反射波長(zhǎng)帶的其它波長(zhǎng)帶的光(非偏振光)被透過。還有，被反射了的右旋或者左旋的圓偏振光成分與通常的反射不同，其相位不被反轉(zhuǎn)而是照原樣被反射。
在這里，2個(gè)表面12A、12B的每個(gè)表面中，各個(gè)表面12A、12B整個(gè)范圍內(nèi)的液晶分子導(dǎo)向偶極子Da、Db的方向?qū)嵸|(zhì)上一致，這里所謂的“實(shí)質(zhì)上一致”，是指液晶分子導(dǎo)向偶極子的方向相差大約180°的情況，即液晶分子的頭和尾在同一個(gè)方向的情況也包括在此。這是因?yàn)椋鄶?shù)情況下，對(duì)液晶分子的頭和尾進(jìn)行光學(xué)上的區(qū)分是不可能的。還有，其關(guān)系與下文將敘述的情況(表面12A、12B之間的液晶分子導(dǎo)向偶極子Da、Db的方向?qū)嵸|(zhì)上平行的情況)也相同。
還有，液晶分子導(dǎo)向偶極子Da、Db的方向是否實(shí)質(zhì)上一致，可以通過用透過型電子顯微鏡對(duì)液晶層12的剖面進(jìn)行觀察來判別。詳細(xì)的說，如果通過透過型電子顯微鏡來觀察具有膽甾規(guī)則性的液晶分子被固體化了的液晶層12的剖面的話，膽甾型構(gòu)造所特有的相當(dāng)于分子螺旋螺距的明暗圖樣將被觀察到。因此這時(shí)，各個(gè)表面12A、12B中，沿著表面，如果沒有明暗濃度的分布不均，且看起來是大致同等程度的話，那么可以判斷其表面內(nèi)的液晶分子導(dǎo)向偶極子的方向?qū)嵸|(zhì)上一致。
下面，通過圖2，對(duì)本實(shí)施方式的第2例所涉及的抽出圓偏振光光學(xué)元件20進(jìn)行說明。
如圖2所示，其抽出圓偏振光光學(xué)元件20具備沿面取向了的具有膽甾規(guī)則性的液晶層22，其液晶層22的兩個(gè)相對(duì)的主要表面(最大的表面)22A、22B，分別在各個(gè)表面22A、22B的整個(gè)范圍內(nèi)，液晶分子導(dǎo)向偶極子Da、Db的方向?qū)嵸|(zhì)上一致。另外，主要表面22A、22B的液晶分子導(dǎo)向偶極子Da、Db的方向?qū)嵸|(zhì)上平行。還有，這里所謂的“實(shí)質(zhì)上平行”，是指導(dǎo)向偶極子Da、Db的方向在互相±20°的范圍內(nèi)。
還有，其抽出圓偏振光光學(xué)元件20中，為了使兩個(gè)相對(duì)的表面22A、22B中的液晶分子導(dǎo)向偶極子Da、Db的方向達(dá)到準(zhǔn)確的一致，把液晶層20的厚度做成液晶分子螺旋構(gòu)造中的分子螺旋螺距的1/2整數(shù)倍是理想的。由此，例如圖3A、3B及3C所模式表示的那樣，在光學(xué)上，厚度就變得可以被液晶分子的膽甾規(guī)則性上的1/2螺距p除盡，來自被單純化了的理論式的上式(1)中的光學(xué)上的偏差、特別是相位移動(dòng)差所造成的偏振光狀態(tài)的紊亂將被抑制。
在這里，作為抽出圓偏振光光學(xué)元件10、20的液晶層12、22的材料，可以使用可3維交聯(lián)的重合性單體分子或重合性低聚體分子，也可以使用液晶聚合體。
其中，作為液晶層的材料，使用可3維交聯(lián)的重合性單體分子時(shí)，可以使用如特開平7-258638號(hào)公報(bào)或者特表平10-508882號(hào)公報(bào)中所被公開了的液晶性單體及手性化合物的混合物。另外，使用重合性低聚體分子時(shí)，如特開昭57-165480號(hào)公報(bào)中被公開了的具有膽甾相的環(huán)式有機(jī)聚硅氧烷化合物是所希望的。還有，所謂“3維交聯(lián)”意味著，把重合性單體分子或重合性低聚體分子相互進(jìn)行3維重合，使其成網(wǎng)眼(網(wǎng)絡(luò))構(gòu)造的狀態(tài)。由此，可以按膽甾型液晶狀態(tài)的原樣對(duì)液晶分子進(jìn)行光學(xué)上的固定化，且可以做成作為光學(xué)膜容易處理的常溫下安定的薄膜狀的膜。
另外，作為液晶層的材料，使用液晶聚合體時(shí)，可以使用，在主連鎖、側(cè)連鎖或者主連鎖及側(cè)連鎖的兩側(cè)導(dǎo)入了呈現(xiàn)出液晶的內(nèi)消旋配合基的高分子、在側(cè)連鎖上導(dǎo)入了膽甾醇基的高分子膽甾型液晶、如特開平9-133810號(hào)公報(bào)中被公開的液晶性高分子、以及特開平11-293252號(hào)公報(bào)中被公開的液晶性高分子等等。
下面，由如此構(gòu)成而形成的本實(shí)施方式所涉及的抽出圓偏振光光學(xué)元件10、20的制造方法進(jìn)行說明。
(第1制造方法)首先，通過圖4(A)～(C)，作為液晶層的材料，使用重合性單體分子或重合性低聚體分子時(shí)的制造方法進(jìn)行說明。
這種情況下，如圖4(A)所示，在玻璃基板14上先形成定向膜16，如圖4(B)所示，在定向膜16上覆蓋作為液晶分子的重合性單體分子(或者重合性低聚體分子)18，使其根據(jù)定向膜16的定向調(diào)節(jié)力定向。這時(shí)，被覆蓋了的重合性單體分子(或者重合性低聚體分子)18形成了液晶相。
其次，按照其定向狀態(tài)的原樣，如圖4(C)所示，如果或者通過用事先已添加了的發(fā)光開始劑和來自外部照射的紫外線使重合開始，或者用電子線來使直接重合開始，來對(duì)重合性單體分子(或者重合性低聚體分子)18進(jìn)行3維交聯(lián)(聚合體化)并固定的話，由一層的液晶層形成的抽出圓偏振光光學(xué)元件10將被制作。
在這里，如果使定向膜16的定向調(diào)節(jié)力的方向在定向膜16的整個(gè)范圍內(nèi)實(shí)質(zhì)上一致的話，就可以使與其接觸的液晶分子導(dǎo)向偶極子的方向在其接觸面內(nèi)達(dá)到實(shí)質(zhì)上一致。這種情況下，如圖1所示，為了使與定向膜16相接觸的表面12A中的液晶分子導(dǎo)向偶極子Da、和與表面12A相反一側(cè)的表面12B中的液晶分子導(dǎo)向偶極子Db，在各個(gè)表面12A、12B的整個(gè)范圍內(nèi)實(shí)質(zhì)上一致，把液晶層12的膜的厚度做成均勻的即可。另外，如圖5(A)～(D)所示，圖4(A)～(C)所示的工序中，在定向膜16上覆蓋重合性單體分子(或者重合性低聚體分子)18之后，且在對(duì)重合性單體分子(或者重合性低聚體分子)18進(jìn)行3維交聯(lián)之前，在覆蓋了的重合性單體分子(或者重合性低聚物分子)18上重疊第2定向膜16A(圖5(C))，和圖4(C)中的一樣，通過紫外線或電子線的照射，在定向膜16和第2定向膜16A之間，對(duì)重合性單體分子(或者重合性低聚體分子)18進(jìn)行3維交聯(lián)亦可(圖5(D))。還有，這種情況下，制作如圖2所示的抽出圓偏振光光學(xué)元件20時(shí)，有必要使第2定向膜16A的定向調(diào)節(jié)力的方向與定向膜16的定向調(diào)節(jié)力的方向一致。另外，第2定向膜16A在紫外線或電子線照射后的工序中，即使從液晶層上脫落亦可。
在這里，重合性單體分子(或者重合性低聚體分子)18溶于溶解媒質(zhì)之后作為覆蓋液亦可，這種情況下，在通過紫外線或電子線的照射來進(jìn)行3維交聯(lián)之前，為了使溶解媒質(zhì)蒸發(fā)的干燥工序是必要的。
另外，以所定的溫度，把重合性單體分子(或者重合性低聚物分子)18做成液晶層時(shí)，其將變成向列狀態(tài)，但是如果在其中添加任意的手性劑，就將變成手性向列液晶(膽甾型液晶)。具體來說，例如，在重合性單體分子或者重合性低聚體分子中加入手性劑幾％～10％左右即可。還有，通過改變手性劑的種類來改變手性力，或者使手性劑的濃度變化，可以控制由重合性單體分子或者重合性低聚體分子的膽甾型構(gòu)造所決定的選擇反射波長(zhǎng)帶。
還有，定向膜16和(或者)第2定向膜16A可以用通常被知曉的方法來做成。例如，可以使用，在如上述的玻璃基板14上鍍上聚酰亞胺膜并進(jìn)行研磨的方法，或者在玻璃基板14上鍍上將成為光定向膜的高分子化合物膜并照射偏振光UV(紫外線)的方法，也可以使用拉伸了的PET(聚對(duì)笨二酸乙二醇酯)薄膜等等。
(第2制造方法)下面，通過圖6(A)～(C)，對(duì)把液晶聚合體作為液晶層材料來使用時(shí)的制造方法進(jìn)行說明。
這種情況下，如圖6(A)所示，和上述的一樣，先在玻璃基板14上形成定向膜16。
其次，如圖6(B)所示，在定向膜16上覆蓋具有膽甾規(guī)則性的液晶聚合體32，根據(jù)定向膜16的定向調(diào)節(jié)力使其定向。這時(shí)，被覆蓋了的液晶聚合體32變成了液晶相。
之后，如圖6(C)所示，如果把液晶聚合體32冷卻至玻璃轉(zhuǎn)移溫度(Tg)以下，使其呈玻璃狀態(tài)，那么由一層的液晶層構(gòu)成的抽出圓偏振光光學(xué)元件30就被制作。
在這里，液晶聚合體32溶于溶解媒質(zhì)之后作為覆蓋液亦可，這種情況下，進(jìn)行冷卻之前為了使溶解媒質(zhì)蒸發(fā)的干燥工序是必要的。
另外，作為液晶聚合體，可以使用液晶聚合體自身內(nèi)具有手性能的膽甾型液晶聚合體其物，也可以使用向列系液晶聚合體和膽甾系液晶聚合體的混合物。
如這樣的液晶聚合體，狀態(tài)因溫度而改變，例如，玻璃轉(zhuǎn)移溫度是90℃，無向性轉(zhuǎn)移溫度是200℃的情況下，當(dāng)溫度在90℃～200℃之間時(shí)呈膽甾型液晶的狀態(tài)，如果將其冷卻至室溫，就可以使其按照具有膽甾型構(gòu)造的原樣固化為玻璃狀態(tài)。
還有，對(duì)由液晶聚合體膽甾型構(gòu)造所決定的入射光的選擇反射波長(zhǎng)帶進(jìn)行調(diào)整的方法，在使用膽甾型液晶聚合體分子時(shí)，用眾所周知的方法對(duì)液晶分子中的手性力進(jìn)行調(diào)整即可。另外，使用向列系液晶聚合體和膽甾系液晶聚合體的混合物時(shí)，對(duì)其混合比進(jìn)行調(diào)整即可。
在這里，上述制造方法中，如果在定向膜16上的整個(gè)范圍內(nèi)，使定向膜16的定向調(diào)節(jié)力的方向?qū)嵸|(zhì)上一致的話，就可以使與其相接觸的液晶分子導(dǎo)向偶極子的方向在其接觸面內(nèi)實(shí)質(zhì)上一致。
還有，作為使和液晶層中的定向膜16相反一側(cè)的表面中的液晶分子導(dǎo)向偶極子的方向、和由定向膜16所定的定向調(diào)節(jié)力的方向(即、與定向膜相接觸的液晶層表面中的液晶分子導(dǎo)向偶極子的方向)相一致的方法，和上述的一樣，或者是把液晶層的厚度做成液晶分子螺旋構(gòu)造中的分子螺旋螺距的1/2整數(shù)倍，或者是使用如圖5所示的第2定向膜16A亦可。
還有，上述實(shí)施方式所涉及的抽出圓偏振光光學(xué)元件10、20、30都是由一層液晶層構(gòu)成的單層構(gòu)成，然而，本實(shí)施方式?jīng)]有被限制于此，作為多層構(gòu)成亦可。
具體來說，像圖7(E)所示的抽出圓偏振光光學(xué)元件40那樣，具有在沿面取向了的膽甾規(guī)則性的復(fù)數(shù)的液晶層42、44按順序被直接層疊亦可。還有，其多層構(gòu)成的抽出圓偏振光光學(xué)元件40中，位于液晶層42、44最外面的兩個(gè)相對(duì)的主要表面分別如圖1所示，在各個(gè)表面的整個(gè)范圍內(nèi)液晶分子導(dǎo)向偶極子的方向?qū)嵸|(zhì)上一致。另外，使位于液晶層42、44最外面的兩個(gè)相對(duì)的主要表面的液晶分子導(dǎo)向偶極子的方向?qū)嵸|(zhì)上平行是理想的。還有，這里所謂的“實(shí)質(zhì)上平行”，是指2個(gè)導(dǎo)向偶極子的方向相互在±20°的范圍之內(nèi)。還有，其抽出圓偏振光光學(xué)元件40中，為了使位于液晶層42、44最外面的兩個(gè)相對(duì)的主要表面中的液晶分子導(dǎo)向偶極子的方向達(dá)到準(zhǔn)確的一致，把液晶層42、44的厚度做成液晶分子螺旋構(gòu)造中分子螺旋螺距的1/2整數(shù)倍是理想的。進(jìn)而，使相互鄰接的液晶層42、44的交界面附近的液晶分子導(dǎo)向偶極子的方向?qū)嵸|(zhì)上平行是理想的。還有，這里所謂的“實(shí)質(zhì)上平行”，是指2個(gè)導(dǎo)向偶極子的方向相互在±5°的范圍之內(nèi)。
下面，對(duì)多層構(gòu)成的抽出圓偏振光光學(xué)元件的制造方法進(jìn)行說明。
(第一個(gè)制造方法)首先，通過圖7(A)～(E)，對(duì)把重合性單體分子或重合性低聚體分子作為液晶層的材料來使用時(shí)的制造方法進(jìn)行說明。
這種情況下，如圖7(A)所示，先在玻璃基板14上形成定向膜16，如圖7(B)所示，再在定向膜16上覆蓋作為液晶分子的重合性單體分子(或者重合性低聚體分子)18，并使其根據(jù)定向膜16的定向調(diào)節(jié)力定向。
其次，按照其定向狀態(tài)的原樣，如圖7(C)所示，和上述的一樣，如果通過使用發(fā)光開始劑的紫外線照射或電子線的單獨(dú)照射，來對(duì)重合性單體分子(或者重合性低聚體分子)18進(jìn)行3維交聯(lián)并固化的話，第1液晶層42就被形成。
進(jìn)而，如圖7(D)所示，在被3維交聯(lián)了的第1液晶層42上直接覆蓋另外準(zhǔn)備了的其它重合性單體分子(或者重合性低聚體分子)19，并使其如圖8所示，根據(jù)被3維交聯(lián)了的第1液晶層42表面的定向調(diào)節(jié)力定向，以這種狀態(tài)，如圖7(E)所示，和上述的一樣，通過使用發(fā)光開始劑的紫外線照射或電子線的單獨(dú)照射，對(duì)其進(jìn)行3維交聯(lián)并固化的話，第2液晶層44就被形成，并且2層構(gòu)成的抽出圓偏振光光學(xué)元件40將被制作。
還有，3層以上多層構(gòu)成時(shí)，重復(fù)與上述相同的工序(圖7(D)、(E))，按順序來重疊必要數(shù)量的液晶層。
在這里，上述制造方法中，如果事先在定向膜16上的整個(gè)范圍內(nèi)，使定向膜16的定向調(diào)節(jié)力的方向?qū)嵸|(zhì)上一致的話，就可以使與其相接觸的液晶分子導(dǎo)向偶極子的方向在其接觸面內(nèi)實(shí)質(zhì)上一致。另外，對(duì)第1液晶層42進(jìn)行3維交聯(lián)并固化時(shí)，使用如圖5所示的第2定向膜16A，使與定向膜16相反一側(cè)的主要表面中的液晶分子導(dǎo)向偶極子的方向在其表面的整個(gè)范圍內(nèi)實(shí)質(zhì)上一致亦可。還有，3層以上的多層構(gòu)成的情況中，可以對(duì)第2以下的液晶層進(jìn)行同樣的工序。
另外，和上述的一樣，為了使位于抽出偏振光光學(xué)元件40中的液晶層42、44最外面的兩個(gè)相對(duì)的主要表面內(nèi)的液晶分子導(dǎo)向偶極子的方向?qū)嵸|(zhì)上平行，如圖3所示，對(duì)液晶層44的厚度，按照使最上面的液晶分子導(dǎo)向偶極子的方向與最下面的導(dǎo)向偶極子的方向?qū)嵸|(zhì)上平行來進(jìn)行調(diào)整是理想的，由此，可以使液晶分子導(dǎo)向偶極子的方向達(dá)到比較準(zhǔn)確的平行。
(第2制造方法)下面，通過圖9(A)～(C)，對(duì)把液晶聚合體作為液晶層的材料來使用時(shí)的制造方法進(jìn)行說明。
這種情況下，如圖9(A)所示，和上述的一樣，在玻璃基板14上形成定向膜16。
其次，如圖9(B)所示，在定向膜16上覆蓋具有膽甾規(guī)則性的液晶聚合體，根據(jù)定向膜16的定向調(diào)節(jié)力使其定向之后，冷卻至玻璃轉(zhuǎn)移溫度(Tg)以下并呈玻璃狀態(tài)，由此來形成第1液晶層42。
之后，如圖9(C)所示，在第1液晶層42上直接覆蓋另外準(zhǔn)備的具有膽甾規(guī)則性的其它液晶聚合體，根據(jù)呈玻璃狀態(tài)的第1液晶層42表面的定向調(diào)節(jié)力使其定向之后，和上述的一樣，把液晶聚合體冷卻至玻璃轉(zhuǎn)移溫度(Tg)以下并使其呈玻璃狀態(tài)，由此，第2液晶層44就被形成，并且2層構(gòu)造的抽出圓偏振光光學(xué)元件40將被制作。
還有，3層以上多層構(gòu)成時(shí)，將重復(fù)與上述相同的工序(圖9(C))。
在這里，上述制造方法中，如果事先在定向膜16上的整個(gè)范圍內(nèi)，使定向膜16的定向調(diào)節(jié)力的方向?qū)嵸|(zhì)上一致的話，就可以使與其相接觸的液晶分子導(dǎo)向偶極子的方向在其接觸面內(nèi)實(shí)質(zhì)上一致。另外，對(duì)第1液晶層42進(jìn)行3維交聯(lián)并固化時(shí)，使用如圖5所示的第2定向膜16A，使與定向膜16相反一側(cè)的主要表面中的液晶分子導(dǎo)向偶極子的方向在其表面的整個(gè)范圍內(nèi)實(shí)質(zhì)上一致亦可。還有，3層以上多層構(gòu)成的情況中，可以對(duì)第2以下的液晶層進(jìn)行同樣的工序。
另外，和上述的一樣，為了使位于抽出偏振光光學(xué)元件40中的液晶層42、44最外面的兩個(gè)相對(duì)的主要表面內(nèi)的液晶分子導(dǎo)向偶極子的方向?qū)嵸|(zhì)上平行，如圖3所示，對(duì)液晶層44的厚度，按照使最上面的液晶分子導(dǎo)向偶極子的方向與最下面的導(dǎo)向偶極子的方向?qū)嵸|(zhì)上平行而進(jìn)行調(diào)整是理想的。由此，可以使液晶分子導(dǎo)向偶極子的方向達(dá)到比較可靠的平行。
還有，上述本實(shí)施方式所涉及的抽出圓偏振光光學(xué)元件10、20、30、40或40可以被用于，例如，如圖10(A)所示的偏振光光源裝置50。
如圖10(A)所示，其偏振光光源裝置50中，抽出圓偏振光光學(xué)元件10(20、30、40或40)被配置在光源52的光射出面52A一側(cè)，可以接收來自光源52的光，并透過偏振光。還有，光源52，例如由面發(fā)光體構(gòu)成，使白色的非偏振光在光射出面52A射出。
因此，其偏振光光源裝置50中，從光源52被射出的非偏振光當(dāng)中，與具有膽甾規(guī)則性的液晶螺旋螺距相對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)λ0(參照上式(1))的右旋或者左旋的圓偏振光成分的一方在波長(zhǎng)帶寬Δλ(參照上式(2))的范圍內(nèi)被反射，其余的右旋或者左旋的圓偏振光成分以及除掉反射波長(zhǎng)帶的波長(zhǎng)帶的非偏振光被透過。這樣，就可以得到特定波長(zhǎng)帶的右旋或者左旋的圓偏振光成分。實(shí)際上，例如，通過帶通過濾器，把除掉上述透過了的圓偏振光成分的波長(zhǎng)帶的非偏振光除去的話，就可以得到所定波長(zhǎng)帶的右旋或者左旋的圓偏振光成分。
另外，如這樣的偏振光光源50可以作為，如圖10B所示的，例如，液晶顯示裝置60的光源被使用。
如圖10B所示，其液晶顯示裝置60具備，圖10A所示的偏振光光源裝置50、和被配置在其偏振光光源裝置50的偏振光射出面50A一側(cè)，接收從偏振光光源裝置50的偏振光射出面50A被射出了的偏振光的液晶單元62。還有，液晶單元62是為了使與射入的所定波長(zhǎng)帶的偏振光的光相對(duì)應(yīng)的透過率，例如根據(jù)外加電壓發(fā)生變化并能夠透過而被形成的，由此，就變得可以顯示圖像等等了。
實(shí)施方式2下面，通過圖11至圖20B，對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式2進(jìn)行說明。
首先，通過圖11，對(duì)本實(shí)施方式的第1例所涉及的抽出圓偏振光光學(xué)元件110進(jìn)行說明。
如圖11所示，其抽出圓偏振光光學(xué)元件110具備具有膽甾規(guī)則性的第1液晶層112、第2液晶層114及第3液晶層116，其第1～第3的液晶層112、114、116是在液晶分子118的螺旋軸118A的方向?qū)嵸|(zhì)上一致的狀態(tài)(在液晶層的厚度方向上定位的狀態(tài))下，直接按其順序被層疊的。還有，如圖11、圖12A及圖12B模式所示，第1～第3的液晶層112、114、116中，具有膽甾規(guī)則性的液晶分子118具有，其導(dǎo)向偶極子D的方向沿液晶層的厚度方向連續(xù)旋轉(zhuǎn)所形成的螺旋構(gòu)造。另外，第1～第3的液晶層112、114、116當(dāng)中，相互鄰接的液晶層交界面附近(即，第1液晶層112及第2液晶層114的各個(gè)交界面113附近，以及第2液晶層114及第3液晶層116的各個(gè)交界面115附近)的液晶分子118的導(dǎo)向偶極子D的方向?qū)嵸|(zhì)上一致。還有，作為第1～第3的液晶層112、114、116中被包含的液晶分子118，例如，膽甾型液晶或者具有膽甾規(guī)則性的手性向列液晶等等被使用。
還有，具有膽甾規(guī)則性的第1～第3的液晶層112、114、116具有，如上述實(shí)施方式1中所說明的那樣，基于物理上的分子排列(平面排列)，對(duì)一個(gè)方向的旋光成分(圓偏振光成分)和與其相反方向旋轉(zhuǎn)的旋光成分進(jìn)行分離的旋光選擇特性(偏振光分離特性)。
在這里，所謂的第1～第3的液晶層112、114、116當(dāng)中相互鄰接的液晶層的交界面113、115附近的液晶分子118的導(dǎo)向偶極子D的方向?qū)嵸|(zhì)上一致意味著，或者是如圖12A所示，在交界面113、115兩側(cè)位置上的液晶分子118的方向基本一致，或者是如圖12B所示，基本上相差180°，其當(dāng)中的一個(gè)。這是因?yàn)椋诙鄶?shù)情況下，對(duì)液晶分子的頭和尾(屁股)進(jìn)行光學(xué)上的區(qū)別是不可能的。
如這樣，在第1～第3的液晶層112、114、116交界面113、115的兩側(cè)，如果各液晶層中的液晶分子118的導(dǎo)向偶極子D的方向?qū)嵸|(zhì)上一致的話，這個(gè)位置上的膽甾構(gòu)造所特有的圓偏振光反射特性中將不會(huì)產(chǎn)生斷層。如果導(dǎo)向偶極子D的方向不是實(shí)質(zhì)上一致的話，那么光學(xué)上的奇異點(diǎn)就被形成，用圓偏振光來測(cè)定分光反射率時(shí)，其選擇反射波長(zhǎng)中不連續(xù)的點(diǎn)將發(fā)生。
還有，液晶分子導(dǎo)向偶極子D的方向是否實(shí)質(zhì)上一致，可以通過用透過型電子顯微鏡對(duì)液晶層112，114、116的剖面進(jìn)行觀察來判別。詳細(xì)的說，如果通過透過型電子顯微鏡對(duì)具有膽甾規(guī)則性的液晶分子被固化了的液晶層112、114、116的剖面進(jìn)行觀察的話，膽甾型構(gòu)造所特有的相當(dāng)于分子螺旋螺距的明暗圖樣就會(huì)被觀察到。因此這時(shí)，在鄰接的液晶層相互接觸的部分，即交界面部分，如果能以基本相同的濃度(明暗)觀察的話，那么就可以判斷，鄰接的液晶層的交界面附近的液晶分子導(dǎo)向偶極子D的方向?qū)嵸|(zhì)上一致。
在這里，作為抽出圓偏振光光學(xué)元件10的液晶層112、114、116的材料，可以使用可3維交聯(lián)的重合性單體分子或重合性低聚體分子，也可以使用液晶聚合體。
其中，作為液晶層的材料，使用可3維交聯(lián)的重合性單體分子時(shí)，可以使用如特開平7-258638號(hào)公報(bào)或者特表平10-508882號(hào)公報(bào)中所被公開了的液晶性單體及手性化合物的混合物。另外，使用重合性低聚體分子時(shí)，如特開昭57-165480號(hào)公報(bào)中被公開了的具有膽甾相的環(huán)式有機(jī)聚硅氧烷化合物是所希望的。還有，所謂“3維交聯(lián)”意味著，把重合性單體分子或重合性低聚體分子相互進(jìn)行3維重合，使其成網(wǎng)眼(網(wǎng)絡(luò))構(gòu)造的狀態(tài)。由此，可以按膽甾型液晶狀態(tài)的原樣對(duì)液晶分子進(jìn)行光學(xué)上的固定化，且可以做成作為光學(xué)膜容易處理的常溫下安定了的薄膜狀的膜。
另外，作為液晶層的材料，使用液晶聚合體時(shí)，可以使用，在主連鎖、側(cè)連鎖或者主連鎖及側(cè)連鎖的兩側(cè)導(dǎo)入了呈現(xiàn)出液晶的內(nèi)消旋配合基的高分子、在側(cè)連鎖上導(dǎo)入了膽甾醇基的高分子膽甾型液晶、如特開平9-133810號(hào)公報(bào)中被公開的液晶性高分子、以及特開平11-293252號(hào)公報(bào)中被公開的液晶性高分子等等。
下面，對(duì)像由這樣的構(gòu)成所形成的本實(shí)施方式所涉及的抽出圓偏振光光學(xué)元件110的制造方法進(jìn)行說明。
(第1制造方法)首先，通過圖13(A)～(E)，作為液晶層的材料，使用重合性單體分子或重合性低聚體分子時(shí)的制造方法進(jìn)行說明。
這種情況下，如圖13(A)所示，在玻璃基板120上先形成定向膜122，如圖13(B)所示，在定向膜122上覆蓋作為液晶分子的重合性單體分子(或者重合性低聚體分子)112a，并使其根據(jù)定向膜122的定向調(diào)節(jié)力定向。
其次，按照其定向狀態(tài)的原樣，如圖13(C)所示，如果或者是通過用事先已添加了的發(fā)光開始劑和來自外部照射的紫外線使重合開始，或者是用電子線使直接重合開始，來進(jìn)行3維交聯(lián)(聚合體化)并固定的話，第1液晶層112就被形成。
進(jìn)而，如圖13(D)所示，在被3維交聯(lián)了的第1液晶層112上直接覆蓋另外準(zhǔn)備了的其它重合性單體分子(或重合性低聚體分子)114a。由此，被覆蓋了的液晶分子，根據(jù)被3維交聯(lián)了的第1液晶層112表面的定向調(diào)節(jié)力，在第1液晶層112表面的液晶分子中定位并被定向。
這時(shí)，被3維交聯(lián)了的第1液晶層112的表面和為了形成第2液晶層114的重合性單體分子(或重合性低聚體分子)114a的液晶分子的相互作用就成了重要的焦點(diǎn)。即、第1及第2液晶層112、114的液晶分子接近時(shí)，其各自的導(dǎo)向偶極子D的方向呈基本一致，或者大致180°的狀態(tài)。還有，如果導(dǎo)向偶極子D的方向不是實(shí)質(zhì)上一致的話，光學(xué)上的奇異點(diǎn)就被形成，當(dāng)使用圓偏振光來測(cè)定分光反射率時(shí)，其選擇反射波長(zhǎng)中不連續(xù)的點(diǎn)將發(fā)生。
最后，如圖13(E)所示，和上述的一樣，如果通過使用發(fā)光開始劑的紫外線照射或電子線的單獨(dú)照射，對(duì)其第2液晶層114進(jìn)行3維交聯(lián)并固化的話，第2液晶層114就被形成，并且2層構(gòu)成的抽出圓偏振光光學(xué)元件110將被制作。
還有，3層以上多層構(gòu)成的情況下，重復(fù)與上述相同的工序(圖13(D)、(E))，按順序來重疊必要數(shù)量的液晶層。
在這里，重合性單體分子(或者重合性低聚體分子)112a、114a溶于溶解媒質(zhì)后作為覆蓋液亦可，這種情況下，通過紫外線或電子線的照射，為了使溶解媒質(zhì)在進(jìn)行3維交聯(lián)之前蒸發(fā)的干燥工序是必要的。
另外，以所定的溫度，把重合性單體分子(或者重合性低聚物分子)18做成液晶層時(shí)，其將變成向列狀態(tài)，但是如果在其中添加任意的手性劑，就將變成手性向列液晶(膽甾型液晶)。具體來說，例如，在重合性單體分子或者重合性低聚體分子中加入手性劑幾％～10％左右即可。還有，通過或者是改變手性劑的種類來改變手性力，或者是使手性劑的濃度變化，就可以控制由重合性單體分子或者重合性低聚體分子的膽甾型構(gòu)造所決定的選擇反射波長(zhǎng)帶。
還有，定向膜122可以用通常被知曉的方法來做成。例如，可以用在如上述的玻璃基板120上鍍上聚酰亞胺膜并進(jìn)行研磨的方法，或者在玻璃基板120上鍍上成為光定向膜的高分子化合物膜并照射偏振光UV(紫外線)的方法，也可以使用拉伸了的PET(聚對(duì)笨二酸乙二醇酯)薄膜等等。
另外，取代玻璃基板120，作為基層，使用光透過性基層也是可能的。這種情況下，使用由聚甲基丙烯酸甲、聚丙烯酸甲等的丙烯酸酯或者異丁烯酸酯的單獨(dú)或共重合體、聚對(duì)笨二酸乙二醇酯、聚對(duì)笨二酸乙二醇酯等的聚酯、聚碳酸酯、聚乙烯等的透明樹脂、透明陶瓷等的透明性材料構(gòu)成的呈平面形狀的薄層狀或平板狀的構(gòu)件即可。
(第2制造方法)下面，通過圖14(A)～(C)，作為液晶層的材料，使用液晶聚合體時(shí)的制造方法進(jìn)行說明。
這種情況下，如圖14(A)所示，和上述的一樣，先在玻璃基板120上形成定向膜122。
其次，如圖14(B)所示，在定向膜122上覆蓋具有膽甾規(guī)則性的液晶聚合體，根據(jù)定向膜122的定向調(diào)節(jié)力使其定向之后，冷卻至玻璃轉(zhuǎn)移溫度(Tg)以下使其呈玻璃狀態(tài)，由此來形成第1液晶層124。
之后，如圖14(C)所示，在第1液晶層124上直接覆蓋另外準(zhǔn)備了的具有膽甾規(guī)則性的其它液晶聚合體，使其根據(jù)呈玻璃狀態(tài)的第1液晶層124表面的定向調(diào)節(jié)力定向。
這時(shí)，呈玻璃狀態(tài)的液晶層124的表面和為了形成第2液晶層126的液晶聚合體的相互作用就成了重要的焦點(diǎn)。即、第1及第2液晶層124、126的液晶分子接近時(shí)，其各自的導(dǎo)向偶極子D的方向呈基本一致，或者大致180°的狀態(tài)。還有，如果導(dǎo)向偶極子D的方向不是實(shí)質(zhì)上一致的話，光學(xué)上的奇異點(diǎn)就被形成，當(dāng)使用圓偏振光來測(cè)定分光反射率時(shí)，其選擇反射波長(zhǎng)中不連續(xù)的點(diǎn)將發(fā)生。
最后，和上述的一樣，把液晶聚合體冷卻至玻璃轉(zhuǎn)移溫度(Tg)以下使其呈玻璃狀態(tài)，由此，第2液晶層126就被形成，并且2層構(gòu)成的抽出圓偏振光光學(xué)元件120將被制作。
還有，在3層以上多層構(gòu)成的情況下，重復(fù)與上述相同的工序(圖14(C))，按順序來重疊必要數(shù)量的液晶層。
在這里，液晶聚合體溶于溶解媒質(zhì)之后作為覆蓋液亦可，這種情況下，為了使溶解媒質(zhì)在冷卻之前蒸發(fā)的干燥工序是必要的。
另外，作為液晶聚合體，可以使用液晶聚合體自身內(nèi)具有手性能的膽甾型液晶聚合體其物，也可以使用向列系液晶聚合體和膽甾系液晶聚合體的混合物。
如這樣的液晶聚合體，狀態(tài)因溫度而改變，例如，玻璃轉(zhuǎn)移溫度是90℃，無向性轉(zhuǎn)移溫度是200℃的情況下，當(dāng)溫度在90℃～200℃之間時(shí)呈膽甾型液晶的狀態(tài)，如果將其冷卻至室溫，就可以使其按照具有膽甾型構(gòu)造的原樣固化為玻璃狀態(tài)。
還有，對(duì)由液晶聚合體膽甾型構(gòu)造所決定的入射光的選擇反射波長(zhǎng)帶進(jìn)行調(diào)整的方法，在使用膽甾型液晶聚合體分子時(shí)，用眾所周知的方法對(duì)液晶分子中的手性力進(jìn)行調(diào)整即可。另外，使用向列系液晶聚合體和膽甾系液晶聚合體的混合物時(shí)，對(duì)其混合比進(jìn)行調(diào)整即可。
還有，第1液晶層124及第2液晶層126的玻璃轉(zhuǎn)移溫度或無向性轉(zhuǎn)移溫度實(shí)質(zhì)上一致的情況下，在固化為玻璃狀態(tài)的液晶層上進(jìn)一步覆蓋液晶聚合體，并有必要為了使其定向而加溫。由于其加溫時(shí)，2個(gè)液晶層相互混合，所以使上述玻璃轉(zhuǎn)移溫度及無向性轉(zhuǎn)移溫度相互有少許不同是理想的。
下面，通過圖15對(duì)本實(shí)施方式的第2例所涉及的抽出圓偏振光光學(xué)元件130進(jìn)行說明。
如圖15所示，其抽出圓偏振光光學(xué)元件130，通過如上所述的制造方法而被形成的第1液晶層132及第2液晶層134中的液晶分子的分子螺旋每一螺距的距離p1及p2是互不相同的。
在這里，所謂分子螺旋每一螺距的距離，是指各液晶層中的液晶分子的排列方向(導(dǎo)向偶極子的方向)對(duì)分子螺旋的中心軸(螺旋軸)旋轉(zhuǎn)1回所需要的厚度方向的距離p1、p2(參照?qǐng)D15)。
這樣，如果使被層疊了的復(fù)數(shù)的液晶層132、134中的液晶分子的分子螺旋每一螺距的距離不同的話，就可以抽出不同波長(zhǎng)的圓偏振光，并可以加大其波長(zhǎng)的帶寬。
下面，通過圖16對(duì)本實(shí)施方式的第3例所涉及的抽出圓偏振光光學(xué)元件140進(jìn)行說明。
如圖16所示，其抽出圓偏振光光學(xué)元件140，和上述的一樣，層疊了3層的第1～第3液晶層142、144、146。各液晶層142、144、146中的液晶分子的分子螺旋每一螺距的距離互不相同，由此，反射的圓偏振光的波長(zhǎng)λ1、λ2、λ3都各不相同。
還有，圖16中被表示的是，每個(gè)液晶層142、144、146中的液晶分子的旋轉(zhuǎn)方向是同一的，各液晶層142、144、146中，右旋轉(zhuǎn)的圓偏振光成分R的一部分被反射，左旋轉(zhuǎn)的圓偏振光成分L被透過的情況。
在這里，各液晶層142、144、146的厚度，例如，如果把為了得到各液晶層中的最大反射率的厚度設(shè)為分子螺距的8個(gè)螺距的話，為了變成比其小的6.4個(gè)螺距的厚度而被進(jìn)行了調(diào)整。即，各液晶層142、144、146的厚度薄于，為了用最大反射率對(duì)入射的光當(dāng)中特定波長(zhǎng)的光的左旋或者右旋的圓偏振光成分的一方進(jìn)行反射所需要的厚度。
還有，如這樣的具有膽甾規(guī)則性的各液晶層142、144、146中，射入的非偏振光，根據(jù)如上述的偏振光分離特性，波長(zhǎng)λ0作為中心的波長(zhǎng)帶寬Δλ范圍內(nèi)的光的左旋或者右旋的圓偏振光成分的一方被反射，而另一方的圓偏振光成分及除掉反射波長(zhǎng)帶的其它波長(zhǎng)帶的光(非偏振光)被透過。還有，被反射了的左旋或者右旋的圓偏振光成分與通常的反射不同，相位不被反轉(zhuǎn)而是按其原樣被反射。
一般來說，為了用最大反射率(通常95％～99％)來對(duì)左旋或者右旋的圓偏振光成分的一方進(jìn)行反射，而使另一方透過，其螺距數(shù)至少要有8個(gè)螺距。
與此相對(duì)，圖16中的各液晶層142、144、146的螺距數(shù)被做成了少于上述必要螺距數(shù)的6.4個(gè)螺距。
因此，在上述Δλ范圍內(nèi)，可以使左旋或者右旋的圓偏振光成分一方的反射量為80％，透過量為20％。還有，有關(guān)另一方的圓偏振光成分，與膽甾型構(gòu)造的螺距數(shù)為8個(gè)螺距時(shí)相比，透過率有所提高，變得接近于100％。
另外，例如，如果把各液晶層142、144、146的螺距數(shù)做成例如5.6個(gè)螺距的話，就可以使各液晶層142、144、146中的左旋或者右旋的圓偏振光成分一方的反射量為70％，透過量為30％。即、根據(jù)各液晶層142、144、146的螺距數(shù)，可以得到不超過最大反射率的任意反射率及透過率。
另外，一般來說，為了用最大反射率(通常95％～99％)對(duì)左旋或者右旋圓的偏振光成分的一方進(jìn)行反射，而使另一方透過，其厚度，可視光范圍內(nèi)的波長(zhǎng)為380nm的光中至少需要1.6μm、而780nm的光中至少需要3.3μm。
與此相對(duì)，把圖16中的各液晶層142、144、146的厚度做成可視光范圍內(nèi)，例如1.24μm(380nm)～2.6μm(780nm)(使各液晶層的厚度與選擇反射波長(zhǎng)呈線性變化)，薄于上述的必要厚度。
因此，在上述Δλ范圍內(nèi)，可以使左旋或者右旋的圓偏振光成分一方的反射量為80％，透過量為20％。還有，有關(guān)另一方的圓偏振光成分，與厚度為5μm時(shí)相比，透過率有所提高，變得接近于100％。
另外，例如，如果把各液晶層142、144、146的厚度做成例如1.1μm(380nm)～2.3μm(780nm)(使各液晶層的厚度與選擇反射波長(zhǎng)呈線性變化)的話，就可以使各液晶層142、144、146中的左旋或者右旋的圓偏振光成分一方的反射量為70％，同樣地透過量為30％。即、根據(jù)各液晶層142、144、146的厚度，可以得到不超過最大反射率的任意反射率及透過率。
進(jìn)而，抽出圓偏振光光學(xué)元件160，因?yàn)楦鱾€(gè)層都被做成了薄于用最大反射率對(duì)右旋或者左旋的圓偏振光成分一方進(jìn)行反射時(shí)的厚度，所以，通過為了形成反射光的入射光和從相反一側(cè)射入的透過光，也可以得到和反射光一樣的圓偏振光成分。
圖16中的抽出圓偏振光光學(xué)元件140是為了使第1～第3液晶層142、144、146的反射波長(zhǎng)互不相同而做成的，但是本實(shí)施方式?jīng)]有被限定于此。
具體來說，例如，如圖17所示，像本實(shí)施方式的第4例所涉及的抽出圓偏振光光學(xué)元件150那樣，使第1～第3液晶層152、154、156的反射波長(zhǎng)同一亦可。這里，第2液晶層54中，左旋轉(zhuǎn)的圓偏振光成分L的一部分被反射，與右旋轉(zhuǎn)的圓偏振光成分R的一部分被反射的第1及第3液晶層152、154不同。
這樣，就可以同時(shí)并且以任意的比例來抽出所定波長(zhǎng)帶的右旋或者左旋的圓偏振光成分。
下面，通過圖18，對(duì)本實(shí)施方式第5例所涉及的抽出圓偏振光光學(xué)元件160進(jìn)行說明。
如圖18所示，其抽出圓偏振光光學(xué)元件160，在分子螺旋每一螺距的距離互不相同的液晶層162、164之間，設(shè)置了過渡液晶層166。
在這里，把第1及第2液晶層162、164的分子螺旋每一螺距的距離分別設(shè)為p1、p2，過渡液晶層166的分子螺旋每一螺距的距離設(shè)為ps時(shí)，使p1＜p2，并且，p1≤ps≤p2。
即、過渡液晶層166的分子螺旋每一螺距的距離在其厚度方向上變化，使和第1液晶層162的交界面163中為p1，和第2液晶層164的交界面165中為p2。具體來說，在第1液晶層162上覆蓋第2液晶層164時(shí)，使第1液晶層少量溶化即可，由此，就可以把被抽出的圓偏振光的波長(zhǎng)帶做成連續(xù)的加寬的帶。
還有，如圖15所示的抽出圓偏振光光學(xué)元件30那樣，對(duì)分子螺旋每一螺距的距離互不相同的液晶層進(jìn)行層疊時(shí)，如圖19所示，各液晶層當(dāng)中，如果使至少2層中的選擇反射波長(zhǎng)帶的一部分重疊的話，即、被層疊了的各液晶層當(dāng)中至少2層，其選擇反射波長(zhǎng)帶的中心區(qū)域C1和C2不同，并且，一方的端部E1和E2相互一部分重疊的話，就可以把被抽出的圓偏振光的波長(zhǎng)帶做成連續(xù)的加寬的帶。
還有，上述本實(shí)施方式所涉及的抽出圓偏振光光學(xué)元件110、130、140、150或160，例如，如圖20A所示，可以被用于偏振光光源裝置180。
如圖20A所示，其偏振光光源裝置180中，抽出圓偏振光光學(xué)元件184(110、130、140、150或160)被配置在光源182的光射出面182A一側(cè)，接收來自光源182的光并透過偏振光。還有，光源182，例如由面光源裝置構(gòu)成，使白色的非偏振光在光射出面182A射出。
因此，其偏振光光源裝置180中，從光源182被射出的非偏振光當(dāng)中，與具有膽甾規(guī)則性的液晶的螺旋螺距相應(yīng)的波長(zhǎng)λ0(參照上式(1))的右旋或者左旋的圓偏振光成分的一方在波長(zhǎng)帶寬Δλ(參照上式(2))的范圍內(nèi)被反射，其余的右旋或者左旋的圓偏振光成分及除掉反射波長(zhǎng)帶的波長(zhǎng)帶的非偏振光被透過。這樣，就可以得到特定波長(zhǎng)帶的右旋或左旋的圓偏振光成分。實(shí)際上例如，通過帶通過濾器，如果把除掉上述透過了的圓偏振光成分的波長(zhǎng)帶的非偏振光除去的話，就可以得到所定波長(zhǎng)帶的右旋或者左旋的圓偏振光成分。
另外，如圖20B所示，如這樣的偏振光光源180，可以作為例如液晶顯示裝置190的光源被使用。
如圖20B所示，其液晶顯示裝置190具備，圖20A所示的偏振光光源裝置180、和被配置在其偏振光光源裝置180的偏振光射出面1800A一側(cè)，來接收從偏振光光源裝置180的偏振光射出面180A被射出的偏振光的液晶單元192。還有，液晶單元192，為了能夠使與射入的所定波長(zhǎng)帶的偏振光的光相對(duì)應(yīng)的透過率，例如根據(jù)外加電壓變化并透過而被構(gòu)成，由此，就變得可以顯示圖像等等了。
實(shí)施例實(shí)施例1下面，對(duì)上述實(shí)施方式1的實(shí)施側(cè)參照著比較例來進(jìn)行敘述。
(實(shí)施例1-1)實(shí)施例1-1中，把由重合性單體分子構(gòu)成的單層液晶層的膜的厚度做成一定，并使液晶分子導(dǎo)向偶極子的方向一致。
準(zhǔn)備使如下各部溶解的甲苯溶液。即、在兩個(gè)末端具有重合可能的丙烯酸鹽的同時(shí)在中央部的內(nèi)消旋配合和上述丙烯酸鹽之間具有隔片的從向列性轉(zhuǎn)移到無向性的溫度是110℃的單體分子90部、和在兩個(gè)末端具有重合可能的丙烯酸鹽的手性劑分子10部。還有，在上述甲苯溶液中，添加上述單體分子重量的5％的發(fā)光開始劑。(還有，關(guān)于由此而被得到的手性向列液晶，對(duì)定向膜上其研磨方向±5度范圍內(nèi)液晶分子導(dǎo)向偶極子的聚集情況進(jìn)行確認(rèn)。)另一方面，在透明玻璃基板上，用旋轉(zhuǎn)覆蓋法覆蓋溶于溶解媒質(zhì)的聚酰亞胺，干燥后，用200℃鍍膜(膜的厚度為0.1μm)，并在一定的方向上進(jìn)行研磨，使其起作為定向膜的作用。
然后，把帶有如此定向膜的玻璃基板安裝在旋轉(zhuǎn)涂層器上，在盡可能使膜的厚度一定的條件下，旋轉(zhuǎn)覆蓋使上述單體分子等溶解了的甲苯溶液。
接著，用80℃使上述甲苯溶液中的甲苯蒸發(fā)，進(jìn)而，通過選擇性的反射，用肉眼確認(rèn)了對(duì)在定向膜上被形成了的涂膜呈膽甾相的情況。
然后，對(duì)上述涂膜進(jìn)行紫外線照射，根據(jù)涂膜中的發(fā)光開始劑所發(fā)生的游離基，對(duì)單體分子的丙烯酸鹽進(jìn)行3維交聯(lián)并聚合體化，制造出單層的抽出圓偏振光光學(xué)元件。此時(shí)涂膜的厚度為2μm±1.5％。另外，用分光光度計(jì)進(jìn)行測(cè)定時(shí)，涂膜的選擇反射波長(zhǎng)帶的中心波長(zhǎng)為600nm。
另外，和圖21所示的一樣，把圓偏振光板做成交叉尼科耳狀態(tài)，在其間夾持如上述被制造出的抽出圓偏振光光學(xué)元件，并用肉眼來觀察時(shí)，顯示面內(nèi)被觀察到的明暗圖樣是微乎其微的。
(比較例1-1)比較例1-1中，把由重合性單體分子構(gòu)成的單層液晶層的膜的厚度做成不均，并打亂液晶分子導(dǎo)向偶極子的方向。即、對(duì)除了改變旋轉(zhuǎn)涂層器的條件使膜的厚度為2μm±5％之外，與實(shí)施例1-1同樣制造了的抽出圓偏振光光學(xué)元件進(jìn)行同樣的觀察時(shí)，顯示面內(nèi)明顯的明暗圖樣被觀察到了。
(比較例1-2)比較例1-2中，把由重合性單體分子構(gòu)成的單層液晶層被形成的定向膜的研磨方向做成不均，并打亂液晶分子導(dǎo)向偶極子的方向。即、對(duì)除了使定向膜的研磨方向在顯示面內(nèi)不均勻之外，與實(shí)施例1-1同樣制造了的抽出圓偏振光光學(xué)元件進(jìn)行同樣的觀察時(shí)，顯示面內(nèi)明顯的明暗圖樣被觀察到了。
(實(shí)施例1-2)實(shí)施例1-2中，通過使由重合性單體分子構(gòu)成的單層液晶層膜的厚度一定，并且與螺距對(duì)準(zhǔn)，使液晶層的兩個(gè)相對(duì)的主要表面中的液晶分子導(dǎo)向偶極子的方向平行。即、對(duì)除了把液晶層膜的厚度做成通過所用材料的折射率使膽甾型構(gòu)造的始點(diǎn)和終點(diǎn)的導(dǎo)向偶極子的方向平行的厚度之外，與實(shí)施例1-1同樣制造了的抽出圓偏振光光學(xué)元件進(jìn)行同樣的觀察時(shí)，和沒有這樣做的情況相比，顯示面內(nèi)被觀察到的明暗圖樣明顯地減少了。
(實(shí)施例1-3)實(shí)施例1-3中，把由重合性單體分子構(gòu)成的多層液晶層膜的厚度做成一定，并使液晶分子導(dǎo)向偶極子的方向一致。
把實(shí)施例1-1中制造的抽出圓偏振光光學(xué)元件作為第1液晶層，在與其定向膜相反一側(cè)的表面上，以快于上一回的旋轉(zhuǎn)數(shù)來旋轉(zhuǎn)覆蓋，除了手性劑分子是15部之外與實(shí)施例1-1相同的甲苯溶液。
接著，用80℃使上述甲苯溶液中的甲苯蒸發(fā)，進(jìn)而，通過選擇性的反射，用肉眼確認(rèn)了對(duì)在定向膜上被形成了的涂膜呈膽甾相的情況。用分光光度計(jì)進(jìn)行測(cè)定時(shí)，第2層的涂膜的選擇反射波長(zhǎng)帶的中心波長(zhǎng)為500nm左右。
然后，對(duì)上述涂膜進(jìn)行紫外線照射，根據(jù)涂膜中的發(fā)光開始劑所發(fā)生的游離基，對(duì)單體分子的丙烯酸鹽進(jìn)行3維交聯(lián)并聚合體化，形成第2液晶層，并制造出多層的抽出圓偏振光光學(xué)元件。此時(shí)的膜的總厚度為3.5μm±1.5％。
用透過型電子顯微鏡對(duì)被制造了的復(fù)數(shù)的液晶層的剖面進(jìn)行觀察時(shí)，聚合體化了的各液晶層之間的明暗圖樣呈相互平行的狀態(tài)(由此知道，螺旋軸的方向是一致的)，在液晶層之間，斷層沒有被觀察到(由此知道，鄰接的液晶層表面之間的液晶分子導(dǎo)向偶極子的方向是一致的)。
另外，和圖21所示的一樣，把圓偏振光板做成交叉尼科耳狀態(tài)，在其間夾持如上述被制造出的抽出圓偏振光光學(xué)元件，并用肉眼來觀察時(shí)，顯示面內(nèi)被觀察到的明暗圖樣是微乎其微的。
(比較例1-3)比較例1-3中，把由重合性單體分子構(gòu)成的多層液晶層膜的厚度做成不均，并打亂液晶分子導(dǎo)向偶極子的方向。即、對(duì)除了改變旋轉(zhuǎn)涂層器的條件使膜的總厚度為3.5μm±5％之外，與實(shí)施例1-3同樣制造出的抽出圓偏振光光學(xué)元件進(jìn)行同樣的觀察時(shí)，顯示面內(nèi)明顯的明暗圖樣被觀察到了。
(實(shí)施例1-4)實(shí)施例1-4中，把由液晶聚合體構(gòu)成的多層液晶層的膜的厚度做成一定，并使液晶分子導(dǎo)向偶極子的方向一致。
準(zhǔn)備使玻璃轉(zhuǎn)移溫度是80℃，無向性轉(zhuǎn)移溫度是200℃的丙酸系的側(cè)連鎖型液晶聚合體溶解的甲苯溶液。(還有，關(guān)于如此而被得到的高分子膽甾型液晶，對(duì)定向膜上其研磨方向在±5度的范圍內(nèi)液晶分子導(dǎo)向偶極子的聚集情況進(jìn)行確認(rèn)。)另一方面，在透明玻璃基板上，用旋轉(zhuǎn)覆蓋法覆蓋溶于溶解媒質(zhì)的聚酰亞胺，干燥后，用200℃鍍膜(膜的厚度為0.1μm)，在一定的方向上進(jìn)行研磨，使其起作為定向膜的作用。
然后，把帶有如此定向膜的玻璃基板安裝在旋轉(zhuǎn)涂層器上，在盡可能使膜的厚度一定的條件下，旋轉(zhuǎn)覆蓋使上述液晶聚合體溶解了的甲苯溶液。
接著，用90℃使上述甲苯溶液中的甲苯蒸發(fā)，進(jìn)而，使在定向膜上被形成了的涂膜保持在150℃10分鐘，通過選擇性的反射，用肉眼來確認(rèn)上述涂膜呈膽甾相的情況。進(jìn)而，把上述涂膜冷卻至室溫，使液晶聚合體呈玻璃狀態(tài)并固定化，從而形成了第1液晶層。此時(shí)的膜的厚度為2μm±1.5％。另外，用分光光度計(jì)進(jìn)行測(cè)定時(shí)，第1液晶層的選擇反射波長(zhǎng)帶的中心波長(zhǎng)為600nm。
進(jìn)而，在呈玻璃狀態(tài)并固定化了的第1液晶層上，以快于上一回的旋轉(zhuǎn)數(shù)來旋轉(zhuǎn)覆蓋使玻璃轉(zhuǎn)移溫度是75℃，無向性轉(zhuǎn)移溫度是190℃的丙烯系的側(cè)連鎖型液晶聚合體溶解的甲苯溶液。
接著，用80℃使上述甲苯溶液中的甲苯蒸發(fā)，進(jìn)而，通過選擇性的反射，用肉眼來確認(rèn)在第1液晶層上被形成了的涂膜呈膽甾相的情況。另外，用分光光度計(jì)進(jìn)行測(cè)定時(shí)，第2層的涂膜的選擇反射波長(zhǎng)帶的中心波長(zhǎng)為500nm左右。
接著，用90℃使上述甲苯溶液中的甲苯蒸發(fā)，進(jìn)而，使上述涂膜保持在150℃10分鐘，通過選擇性的反射，用肉眼來確認(rèn)上述涂膜呈膽甾相的情況。進(jìn)而，把上述涂膜冷卻至室溫，使液晶聚合體呈玻璃狀態(tài)并固定化，形成第2液晶層，從而制造出了多層的抽出圓偏振光光學(xué)元件。此時(shí)的膜的總厚度為3.5μm±1.5％。
用透過型電子顯微鏡對(duì)被制造出的復(fù)數(shù)的液晶層的剖面進(jìn)行觀察時(shí)，固定化了的各液晶層之間的明暗圖樣呈相互平行的狀態(tài)(由此知道，螺旋軸的方向是一致的)，在液晶層之間斷層沒有被觀察到(由此知道，鄰接的液晶層表面之間的液晶分子導(dǎo)向偶極子的方向是一致的)。進(jìn)而，用分光光度計(jì)進(jìn)行了測(cè)定時(shí)，透過率中光學(xué)上的奇異點(diǎn)沒有被觀察到。
另外，和圖21所示的一樣，把圓偏振光板做成交叉尼科耳狀態(tài)，在其間夾持如上述所被制造出的抽出圓偏振光光學(xué)元件，并用肉眼來觀察時(shí)，顯示面內(nèi)被觀察到的明暗圖樣是微乎其微的。
(比較例1-4)比較例1-4中，把由液晶聚合體構(gòu)成的多層液晶層膜的厚度做成不均，并打亂液晶分子導(dǎo)向偶極子的方向。即、對(duì)除了改變旋轉(zhuǎn)涂層器的條件使膜的總厚度為3.5μm±5％之外，與實(shí)施例1-4同樣制造出的抽出圓偏振光光學(xué)元件進(jìn)行同樣的觀察時(shí)，顯示面內(nèi)明顯的明暗圖樣被觀察到。
實(shí)施例2下面，對(duì)上述實(shí)施方式2的實(shí)施例參照著比較例來進(jìn)行敘述。
(實(shí)施例2-1)實(shí)施例2-1中，通過研磨，使由重合性單體分子構(gòu)成的多層液晶層的交界面中的液晶分子導(dǎo)向偶極子的方向一致。
準(zhǔn)備使如下各部溶解的甲苯溶液。即、在兩個(gè)末端具有重合可能的丙烯酸鹽的同時(shí)在中央部的內(nèi)消旋配合和上述丙烯酸鹽之間具有隔片的從向列性轉(zhuǎn)移到無向性的溫度是110℃的單體分子90部、和在兩個(gè)末端具有重合可能的丙烯酸鹽的手性劑分子10部。還有，在上述甲苯溶液中，添加上述單體分子重量的5％的發(fā)光開始劑。(還有，關(guān)于由此而被得到的手性向列液晶，對(duì)定向膜上其研磨方向±5度范圍內(nèi)液晶分子導(dǎo)向偶極子的聚集情況進(jìn)行確認(rèn)。)另一方面，在透明玻璃基板上，用旋轉(zhuǎn)覆蓋法覆蓋溶于溶解媒質(zhì)的聚酰亞胺，干燥后，用200℃鍍膜(膜的厚度為0.1μm)，并在一定的方向上進(jìn)行研磨，使其起作為定向膜的作用。
然后，把帶有如此定向膜的玻璃基板安裝在旋轉(zhuǎn)涂層器上，并旋轉(zhuǎn)覆蓋使上述單體分子等溶解了的甲苯溶液。
接著，用80℃使上述甲苯溶液中的甲苯蒸發(fā)，進(jìn)而，通過選擇性的反射，用肉眼來確認(rèn)在定向膜上被形成了的涂膜呈膽甾相的情況。
然后，對(duì)上述涂膜進(jìn)行紫外線照射，根據(jù)涂膜中的發(fā)光開始劑所發(fā)生的游離基，對(duì)單體分子的丙烯酸鹽進(jìn)行3維交聯(lián)并聚合體化，從而形成了第1液晶層(膜的厚度為2μm)。用分光光度計(jì)進(jìn)行測(cè)定時(shí)，第1液晶層的選擇反射波長(zhǎng)帶的中心波長(zhǎng)為600nm。
進(jìn)而，對(duì)聚合體化了的上述第1液晶層的表面，在該表面的導(dǎo)向偶極子的方向上進(jìn)行研磨。還有，第1液晶層表面的導(dǎo)向偶極子的方向，不僅可以根據(jù)對(duì)定向膜的研磨方向、膽甾型液晶的選擇反射波長(zhǎng)、膽甾型液晶的折射率和膜的厚度的計(jì)算來算出，而且進(jìn)行光學(xué)上的測(cè)定也是可能的，另外，通過用透過型電子顯微鏡對(duì)剖面的確認(rèn)來判別也是可能的。
進(jìn)而，在研磨了的上述第1液晶層上，以快于上一回的旋轉(zhuǎn)數(shù)來旋轉(zhuǎn)覆蓋除了手性劑分子是15部之外和上述相同的甲苯溶液。
接著，用80℃使上述甲苯溶液中的甲苯蒸發(fā)，進(jìn)而，通過選擇性的反射，用肉眼來確認(rèn)在第1液晶層上被形成了的涂膜呈膽甾相的情況。用分光光度計(jì)進(jìn)行測(cè)定時(shí)，第2層的涂膜的選擇反射波長(zhǎng)帶的中心波長(zhǎng)為500nm左右。
然后，對(duì)上述涂膜進(jìn)行紫外線照射，根據(jù)涂膜中的發(fā)光開始劑所發(fā)生的游離基，對(duì)單體分子的丙烯酸鹽進(jìn)行3維交聯(lián)并聚合體化，從而形成第2液晶層(膜的厚度為1.5μm)，并制作出多層的抽出圓偏振光光學(xué)元件。
用透過型電子顯微鏡對(duì)被制造了的復(fù)數(shù)的液晶層的剖面進(jìn)行觀察時(shí)，聚合體化了的各液晶層之間的明暗圖樣呈相互平行的狀態(tài)(由此知道，螺旋軸的方向是一致的)，在液晶層之間，斷層沒有被觀察到(由此知道，鄰接的液晶層表面之間的液晶分子導(dǎo)向偶極子的方向是一致的)。進(jìn)而，用分光光度計(jì)進(jìn)行測(cè)定時(shí)，透過率中光學(xué)上的奇異點(diǎn)沒有被觀察到。
(比較例2-1)比較例2-1中，通過研磨，使由重合性單體分子構(gòu)成的多層液晶層的交界面中的液晶分子導(dǎo)向偶極子的方向不一致。即、除了把聚合體化了的涂膜的表面，在涂膜表面導(dǎo)向偶極子的方向成90度的方向上進(jìn)行研磨之外，與實(shí)施例2-1相同。
用透過型電子顯微鏡對(duì)被制造了的復(fù)數(shù)的液晶層的剖面進(jìn)行觀察時(shí)，聚合體化了的各液晶層之間的明暗圖樣呈相互平行的狀態(tài)(由此知道，螺旋軸的方向是一致的)，可是，在液晶層之間，斷層被觀察到(由此知道，鄰接的液晶層表面之間的液晶分子導(dǎo)向偶極子的方向是不一致的)。進(jìn)而，用分光光度計(jì)進(jìn)行測(cè)定時(shí)，透過率中光學(xué)上的奇異點(diǎn)被觀察到，經(jīng)過仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)圓偏振光的狀態(tài)被打亂了。
(實(shí)施例2-2)實(shí)施例2-2中，通過直接層疊，使由重合性單體分子構(gòu)成的多層液晶層交界面中的液晶分子導(dǎo)向偶極子的方向一致。
除了對(duì)聚合體化了的涂膜沒有進(jìn)行研磨之外，與實(shí)施例2-1相同。
用透過型電子顯微鏡對(duì)被制造了的復(fù)數(shù)的液晶層的剖面進(jìn)行觀察時(shí)，聚合體化了的各液晶層之間的明暗圖樣呈相互平行的狀態(tài)(由此知道，螺旋軸的方向是一致的)，在液晶層之間，斷層沒有被觀察到(由此知道，鄰接的液晶層表面之間的液晶分子導(dǎo)向偶極子的方向是一致的)。進(jìn)而，用分光光度計(jì)進(jìn)行測(cè)定時(shí)，透過率中光學(xué)上的奇異點(diǎn)沒有被觀察到。
(實(shí)施例2-3)實(shí)施例2-3中，通過直接層疊，使由液晶聚合體構(gòu)成的多層液晶層交界面中的液晶分子導(dǎo)向偶極子的方向一致。
準(zhǔn)備使玻璃轉(zhuǎn)移溫度是80℃，無向性轉(zhuǎn)移溫度是200℃的丙烯系的側(cè)連鎖型液晶聚合體溶解的甲苯溶液。(還有，關(guān)于如此而被得到的高分子膽甾型液晶，對(duì)定向膜上其研磨方向在±5度的范圍內(nèi)液晶分子導(dǎo)向偶極子的聚集情況進(jìn)行確認(rèn)。)另一方面，在透明玻璃基板上，用旋轉(zhuǎn)覆蓋法覆蓋溶于溶解媒質(zhì)的聚酰亞胺，干燥后，用200℃鍍膜(膜的厚度為0.1μm)，在一定的方向上進(jìn)行研磨，使其起作為定向膜的作用。
然后，把帶有如此定向膜的玻璃基板安裝在旋轉(zhuǎn)涂層器上，旋轉(zhuǎn)覆蓋使上述液晶聚合體溶解了的甲苯溶液。
接著，用90℃使上述甲苯溶液中的甲苯蒸發(fā)，進(jìn)而，使在定向膜上被形成了的涂膜保持在150℃10分鐘，通過選擇性的反射，用肉眼來確認(rèn)上述涂膜呈膽甾相的情況。進(jìn)而，把上述涂膜冷卻至室溫，使液晶聚合體呈玻璃狀態(tài)并固定化，從而形成了第1液晶層(膜的厚度為2μm)。用分光光度計(jì)進(jìn)行測(cè)定時(shí)，第1液晶層的選擇反射波長(zhǎng)帶的中心波長(zhǎng)為600nm。
進(jìn)而，在呈玻璃狀態(tài)并固定化了的第1液晶層上，以快于上一回的旋轉(zhuǎn)數(shù)來旋轉(zhuǎn)覆蓋使玻璃轉(zhuǎn)移溫度是75℃，無向性轉(zhuǎn)移溫度是190℃的丙烯系的側(cè)連鎖型液晶聚合體溶解的甲苯溶液。
接著，用80℃使上述甲苯溶液中的甲苯蒸發(fā)，進(jìn)而，通過選擇性的反射，用肉眼來確認(rèn)在第1液晶層上被形成了的涂膜呈膽甾相的情況。另外，用分光光度計(jì)進(jìn)行測(cè)定時(shí)，第2層的涂膜的選擇反射波長(zhǎng)帶的中心波長(zhǎng)為500nm左右。
接著，用90℃使上述甲苯溶液中的甲苯蒸發(fā)，進(jìn)而，使上述涂膜保持在150℃10分鐘，通過選擇性的反射，用肉眼來確認(rèn)上述涂膜呈膽甾相的情況。進(jìn)而，把上述涂膜冷卻至室溫，使液晶聚合體呈玻璃狀態(tài)并固定化，從而形成第2液晶層(膜的厚度為1.5μm)，并制造出了多層的抽出圓偏振光光學(xué)元件。
用透過型電子顯微鏡對(duì)被制造出的復(fù)數(shù)的液晶層的剖面進(jìn)行觀察時(shí)，固定化了的各液晶層之間的明暗圖樣呈相互平行的狀態(tài)(由此知道，螺旋軸的方向是一致的)，在液晶層之間斷層沒有被觀察到(由此知道，鄰接的液晶層表面之間的液晶分子導(dǎo)向偶板子的方向是一致的)。進(jìn)而，用分光光度計(jì)進(jìn)行了測(cè)定時(shí)，透過率中光學(xué)上的奇異點(diǎn)沒有被觀察到。
(實(shí)施例2-4)實(shí)施例2-4中，在由重合性單體分子構(gòu)成的多層液晶層之間設(shè)置了過渡液晶層。
準(zhǔn)備使如下部溶解的甲苯溶液。即、在兩個(gè)末端具有重合可能的丙烯酸鹽的同時(shí)在中央部的內(nèi)消旋配合和上述丙烯酸鹽之間具有隔片的從向列性轉(zhuǎn)移到無向性的溫度是110℃的單體分子90部、和在兩個(gè)末端具有重合可能的丙烯酸鹽的手性劑分子10部。還有，在上述甲苯溶液中，添加上述單體分子重量的5％的發(fā)光開始劑。(還有，關(guān)于由此而被得到的手性向列液晶，對(duì)定向膜上其研磨方向±5度范圍內(nèi)液晶分子導(dǎo)向偶極子的聚集情況進(jìn)行確認(rèn)。)另一方面，在透明玻璃基板上，用旋轉(zhuǎn)覆蓋法覆蓋溶于溶解媒質(zhì)的聚酰亞胺，干燥后，用200℃鍍膜(膜的厚度為0.1μm)，并在一定的方向上進(jìn)行研磨，使其起作為定向膜的作用。
然后，把帶有如此定向膜的玻璃基板安裝在旋轉(zhuǎn)涂層器上，旋轉(zhuǎn)覆蓋使上述液晶聚合體分子溶解了的甲苯溶液。
接著，用80℃使上述甲苯溶液中的甲苯蒸發(fā)，進(jìn)而，通過選擇性的反射，用肉眼來確認(rèn)了對(duì)在定向膜上被形成了的涂膜呈膽甾相的情況。
然后，對(duì)上述涂膜，用實(shí)施例2-1的1/10的照射量的紫外線進(jìn)行照射，根據(jù)涂膜中的發(fā)光開始劑所發(fā)生的游離基，對(duì)單體分子的丙烯酸鹽進(jìn)行3維交聯(lián)并聚合體化，從而形成了第1液晶層(膜的厚度為2μm)。用分光光度計(jì)進(jìn)行測(cè)定時(shí)，第1液晶層的選擇反射波長(zhǎng)帶的中心波長(zhǎng)為600nm左右。
進(jìn)而，在聚合體化了的上述第1液晶層上，以快于上一回的旋轉(zhuǎn)數(shù)旋轉(zhuǎn)覆蓋除了手性劑分子是15部之外和上述相同的甲苯溶液。
接著，用80℃使上述甲苯溶液中的甲苯蒸發(fā)，進(jìn)而，通過選擇性的反射，用肉眼來確認(rèn)第1液晶層上被形成了的涂膜呈膽甾相的情況。用分光光度計(jì)進(jìn)行測(cè)定時(shí)，第2層的涂膜的選擇反射波長(zhǎng)帶的中心波長(zhǎng)為500nm左右。
然后，對(duì)上述涂膜進(jìn)行紫外線照射，根據(jù)涂膜中的發(fā)光開始劑所發(fā)生的游離基，對(duì)單體分子的丙烯酸鹽進(jìn)行3維交聯(lián)并聚合體化，形成第2液晶層(膜的厚度為1.5μm)，并制造出多層的抽出圓偏振光光學(xué)元件。
用透過型電子顯微鏡對(duì)被制造了的復(fù)數(shù)的液晶層的剖面進(jìn)行觀察時(shí)，聚合體化了的各液晶層之間的明暗圖樣呈相互平行的狀態(tài)(由此知道，螺旋軸的方向是一致的)，在液晶層之間，斷層沒有被觀察到(由此知道，鄰接的液晶層表面之間的液晶分子導(dǎo)向偶極子的方向是一致的)。進(jìn)而，用分光光度計(jì)進(jìn)行測(cè)定時(shí)，透過率中光學(xué)上的奇異點(diǎn)沒有被觀察到。
另外，液晶層之間，明暗圖樣的過渡層被觀察到。其過渡層，明暗圖樣的螺距與鄰接的液晶層一致，在過渡層中屬于中間狀態(tài)。
過渡層出現(xiàn)的原因被認(rèn)為是，由于第1液晶層把發(fā)光開始劑的添加量或者紫外線的照射量減少而使3維交聯(lián)沒有得以完全進(jìn)行，從而第1層液晶層的成分在第2層的液晶層中存在著一部分的物質(zhì)上的移動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種抽出圓偏振光光學(xué)元件，其特征在于具備在沿面取向了的具有膽甾規(guī)則性的液晶層，上述液晶層的兩個(gè)相對(duì)的主要表面當(dāng)中，一個(gè)表面的整個(gè)范圍內(nèi)的液晶分子導(dǎo)向偶極子的方向以朝向上述一個(gè)表面內(nèi)的特定方向的方式實(shí)質(zhì)上一致的同時(shí)，另一個(gè)表面的整個(gè)范圍內(nèi)的液晶分子導(dǎo)向偶極子的方向也以朝向上述另一個(gè)表面內(nèi)的特定方向的方式實(shí)質(zhì)上一致。
2.權(quán)利要求
1中記載的抽出圓偏振光光學(xué)元件，其特征在于上述一個(gè)表面的液晶分子導(dǎo)向偶極子的方向與上述另一個(gè)表面的液晶分子導(dǎo)向偶極子的方向?qū)嵸|(zhì)上平行。
3.權(quán)利要求
2中記載的抽出圓偏振光光學(xué)元件，其特征在于上述液晶層的上述一個(gè)表面中的液晶分子和上述另一個(gè)表面中的液晶分子之間，有0.5×整數(shù)倍的螺距數(shù)的液晶分子螺旋構(gòu)造。
4.一種抽出圓偏振光光學(xué)元件，其特征在于具備沿面取向了的具有膽甾規(guī)則性的復(fù)數(shù)的液晶層，即按順序被直接層疊的復(fù)數(shù)的液晶層，位于上述復(fù)數(shù)的液晶層最外面的兩個(gè)相對(duì)的主要表面中，一個(gè)表面的整個(gè)范圍內(nèi)的液晶分子導(dǎo)向偶極子的方向以朝向上述一個(gè)表面內(nèi)的特定方向的方式實(shí)質(zhì)上一致的同時(shí)，另一個(gè)表面的整個(gè)范圍內(nèi)的液晶分子導(dǎo)向偶極子的方向也以朝向上述另一個(gè)表面內(nèi)的特定方向的方式實(shí)質(zhì)上一致。
5.權(quán)利要求
4中記載的抽出圓偏振光光學(xué)元件，其特征在于上述一個(gè)表面的液晶分子導(dǎo)向偶極子的方向與上述另一個(gè)表面的液晶分子導(dǎo)向偶極子的方向?qū)嵸|(zhì)上平行。
6.權(quán)利要求
5中記載的抽出圓偏振光光學(xué)元件，其特征在于上述一個(gè)表面中的液晶分子和上述另一個(gè)表面中的液晶分子之間，有0.5×整數(shù)倍的螺距數(shù)的液晶分子的螺旋構(gòu)造。
7.權(quán)利要求
4中記載的抽出圓偏振光光學(xué)元件，其特征在于上述復(fù)數(shù)的液晶層當(dāng)中，相互鄰接的液晶層交界面附近的液晶分子導(dǎo)向偶極子的方向?qū)嵸|(zhì)上平行。
8.一種抽出圓偏振光光學(xué)元件的制造方法，其特征在于包括在使定向調(diào)節(jié)力的方向在膜上的整個(gè)范圍內(nèi)達(dá)到實(shí)質(zhì)上同一的定向膜上，覆蓋包含具有膽甾規(guī)則性的重合性單體分子或重合性低聚體分子的液晶分子，并根據(jù)上述定向膜的定向調(diào)節(jié)力使該液晶分子定向的工序；對(duì)由上述定向膜的定向調(diào)節(jié)力定向了的上述液晶分子進(jìn)行3維交聯(lián)來形成第1液晶層的工序；在上述第1液晶層上直接覆蓋包含具有膽甾規(guī)則性的其它重合性單體分子或重合性低聚體分子的其它液晶分子，并根據(jù)3維交聯(lián)了的上述第1液晶層表面的定向調(diào)節(jié)力使該其它液晶分子定向的工序；對(duì)由3維交聯(lián)了的上述第1液晶層表面的定向調(diào)節(jié)力定向了的上述其它液晶分子進(jìn)行3維交聯(lián)來形成第2液晶層的工序。
9.權(quán)利要求
8中記載的抽出圓偏振光光學(xué)元件的制造方法，其特征在于為了使上述第1液晶層及上述第2液晶層每個(gè)液晶層的兩個(gè)相對(duì)的主要表面當(dāng)中，一個(gè)表面的液晶分子導(dǎo)向偶極子的方向和另一個(gè)表面的液晶分子導(dǎo)向偶極子的方向?qū)嵸|(zhì)上平行，對(duì)上述第1液晶層及上述第2液晶層的厚度分別進(jìn)行調(diào)整。
10.權(quán)利要求
8中記載的抽出圓偏振光光學(xué)元件的制造方法，其特征在于在上述定向膜上覆蓋上述液晶分子并使其定向時(shí)，通過在與上述定向膜不同一側(cè)的表面上層疊其它定向膜，來控制上述第1液晶層表面的定向。
11.一種抽出圓偏振光光學(xué)元件的制造方法，其特征在于包括在定向調(diào)節(jié)力的方向在膜上的整個(gè)范圍內(nèi)被實(shí)質(zhì)上一致的定向膜上，覆蓋具有膽甾規(guī)則性的液晶聚合體，并根據(jù)上述定向膜的定向調(diào)節(jié)力使該液晶聚合體定向的工序；把由上述定向膜的定向調(diào)節(jié)力定向了的上述液晶聚合體冷卻，使其呈玻璃狀態(tài)來形成第1液晶層的工序；在上述第1液晶層上直接覆蓋具有膽甾規(guī)則性的其它液晶聚合體，根據(jù)呈玻璃狀態(tài)的上述第1液晶層表面的定向調(diào)節(jié)力使上述其它液晶聚合體定向的工序；把根據(jù)呈玻璃狀態(tài)的上述第1液晶層表面的定向調(diào)節(jié)力而定向了的上述其它液晶聚合體冷卻，使其呈玻璃狀態(tài)來形成第2液晶層的工序。
12.權(quán)利要求
11中記載的抽出圓偏振光光學(xué)元件的制造方法，其特征在于為了使上述第1液晶層及上述第2液晶層每個(gè)液晶層的兩個(gè)相對(duì)的主要表面當(dāng)中，一個(gè)表面的液晶分子導(dǎo)向偶極子的方向和另一個(gè)表面的液晶分子導(dǎo)向偶極子方向?qū)嵸|(zhì)上平行，而對(duì)上述第1液晶層及上述第2液晶層的厚度分別進(jìn)行調(diào)整。
13.權(quán)利要求
11中記載的抽出圓偏振光光學(xué)元件的制造方法，其特征在于在上述定向膜上覆蓋上述液晶聚合體并使其定向時(shí)，通過在與上述定向膜不同一側(cè)的表面層疊其它定向膜，來控制上述第1液晶層表面的定向。
14.一種偏振光光源裝置，其特征在于具備光源；權(quán)利要求
1～7的任何一項(xiàng)中記載的抽出圓偏振光光學(xué)光件，即接收來自上述光源的光，并透過偏振光的光的抽出圓偏振光光學(xué)元件。
15.一種液晶顯示裝置，其特征在于具備權(quán)利要求
14中記載的偏振光光源裝置；接收從上述偏振光光源裝置被射出的偏振光的光，使針對(duì)上述偏振光的光的透過率發(fā)生變化并使其透過的液晶單元。
16.一種抽出圓偏振光光學(xué)元件，其特征在于具備具有膽甾規(guī)則性的復(fù)數(shù)的液晶層，上述復(fù)數(shù)的液晶層在液晶分子螺旋軸的方向?qū)嵸|(zhì)上一致的狀態(tài)下被層疊，并且，上述復(fù)數(shù)的液晶層當(dāng)中相互鄰接的液晶層的交界面附近的液晶分子導(dǎo)向偶極子的方向?qū)嵸|(zhì)上一致。
17.權(quán)利要求
16中記載的抽出圓偏振光光學(xué)元件，其特征在于上述各液晶層由被3維交聯(lián)了的重合性單體分子或重合性低聚體分子構(gòu)成。
18.權(quán)利要求
16中記載的抽出圓偏振光光學(xué)元件，其特征在于上述各液晶層由液晶聚合體構(gòu)成。
19.權(quán)利要求
16中記載的抽出圓偏振光光學(xué)元件，其特征在于上述復(fù)數(shù)的液晶層當(dāng)中的至少一層的液晶層，其液晶分子螺旋構(gòu)造中的分子螺旋的每一螺距的距離與其它液晶層的液晶分子螺旋構(gòu)造中的分子螺旋的每一螺距的距離不同。
20.權(quán)利要求
16中記載的抽出圓偏振光光學(xué)元件，其特征在于上述各液晶層的厚度，薄于用于對(duì)入射的光當(dāng)中特定波長(zhǎng)的右旋或者左旋的圓偏振光成分的一個(gè)用最大反射率進(jìn)行反射所需要的厚度。
21.權(quán)利要求
16中記載的抽出圓偏振光光學(xué)元件，其特征在于上述各液晶層中的液晶分子的旋轉(zhuǎn)方向是同一的。
22.權(quán)利要求
21中記載的抽出圓偏振光光學(xué)元件，其特征在于上述復(fù)數(shù)的液晶層當(dāng)中至少2層的液晶層的選擇反射波長(zhǎng)帶的中心區(qū)域是不同的帶，并且在其端部區(qū)域有一部分相互重疊。
23.一種抽出圓偏振光光學(xué)元件，其特征在于具備具有膽甾規(guī)則性的復(fù)數(shù)的液晶層；在上述復(fù)數(shù)的液晶層當(dāng)中至少鄰接的2層的液晶層之間被配置了的過渡液晶層，即液晶分子螺旋構(gòu)造中的分子螺旋每一螺距的距離沿厚度方向變化的過渡液晶層，上述復(fù)數(shù)的液晶層是在液晶分子螺旋軸方向?qū)嵸|(zhì)上一致的狀態(tài)下被層疊，并且，上述復(fù)數(shù)的液晶層當(dāng)中相互鄰接的液晶層交界面附近的液晶分子導(dǎo)向偶極子的方向?qū)嵸|(zhì)上一致，進(jìn)而，與上述過渡液晶層鄰接的上述2個(gè)液晶層當(dāng)中一個(gè)的液晶分子螺旋構(gòu)造中的分子螺旋每一螺距的距離，與另一個(gè)液晶層的液晶分子螺旋構(gòu)造中的分子螺旋每一螺距的距離不同，并且，上述過渡液晶層中的液晶分子的分子螺旋每一螺距的距離，在鄰接的上述一個(gè)液晶層一側(cè)與該一個(gè)的液晶層的分子螺旋每一螺距的距離實(shí)質(zhì)上相等，在上述另一個(gè)液晶層一側(cè)與該另一個(gè)液晶層的分子螺旋每一螺距的距離實(shí)質(zhì)上相等。
24.一種抽出圓偏振光光學(xué)元件的制造方法，其特征在于包括在定向膜上覆蓋包含具有膽甾規(guī)則性的重合性單體分子或重合性低聚體分子的液晶分子，根據(jù)上述定向膜的定向調(diào)節(jié)力使該液晶分子定向的工序；對(duì)由上述定向膜的定向調(diào)節(jié)力定向了的上述液晶分子進(jìn)行3維交聯(lián)來形成第1液晶層的工序；在上述第1液晶層上直接覆蓋包含具有膽甾規(guī)則性的其它重合性單體分子或重合性低聚體分子的其它液晶分子，根據(jù)3維交聯(lián)了的上述第1液晶層表面的定向調(diào)節(jié)力使該其它液晶分子定向的工序；對(duì)由3維交聯(lián)了的上述第1液晶層表面的定向調(diào)節(jié)力定向了的上述其它液晶分子進(jìn)行3維交聯(lián)來形成第2液晶層的工序。
25.一種抽出圓偏振光光學(xué)元件的制造方法，其特征在于包括在定向膜上覆蓋具有膽甾規(guī)則性的液晶聚合體，并根據(jù)上述定向膜的定向調(diào)節(jié)力使該液晶聚合體定向的工序；把由上述定向膜的定向調(diào)節(jié)力定向了的上述液晶聚合體冷卻，使其呈玻璃狀態(tài)來形成第1液晶層的工序；在上述第1液晶層上直接覆蓋具有膽甾規(guī)則性的其它液晶聚合體，并根據(jù)呈玻璃狀態(tài)的上述第1液晶層表面的定向調(diào)節(jié)力使上述其它液晶聚合體定向的工序；把由呈玻璃狀態(tài)的上述第1液晶層表面的定向調(diào)節(jié)力定向了的上述其它液晶聚合體冷卻，使其呈玻璃狀態(tài)來形成第2液晶層的工序。
26.一種偏振光光源裝置，其特征在于具備光源；權(quán)利要求
16～23的任何一項(xiàng)中記載的抽出圓偏振光光學(xué)元件，即接收來自上述光源的光，并透過偏振光的光的抽出圓偏振光光學(xué)元件。
27.一種液晶顯示裝置，其特征在于具備權(quán)利要求
26中記載的偏振光光源裝置；接收從上述偏振光光源裝置被射出的偏振光的光，使針對(duì)上述偏振光的光的透過率發(fā)生變化并使其透過的液晶單元。
專利摘要
提供一種抽出圓偏振光光學(xué)元件，其即使是使圓偏振光板或橢圓偏振光板成為交叉尼科耳狀態(tài)，并在其間配置抽出圓偏振光光學(xué)元件的情況，也可以有效地抑制在顯示器的顯示面內(nèi)出現(xiàn)明暗圖樣，及由此所造成的顯示器顯示品位的下降，而且，即使是通過層疊復(fù)數(shù)的液晶層來制作抽出圓偏振光光學(xué)元件的情況，也可以得到具有無光學(xué)上奇異點(diǎn)的連續(xù)的選擇反射波長(zhǎng)帶的圓偏振光。抽出圓偏振光光學(xué)元件10具備沿面取向了的具有膽甾規(guī)則性的液晶層12，該液晶層12的兩個(gè)相對(duì)的主要表面12A、12B，分別在各表面12A、12B的整個(gè)范圍內(nèi)液晶分子導(dǎo)向偶極子Da、Db的方向?qū)嵸|(zhì)上一致。另外，理想的是液晶層12由復(fù)數(shù)的液晶層構(gòu)成時(shí)，相互鄰接的液晶層交界面附近的液晶分子導(dǎo)向偶極子的方向?qū)嵸|(zhì)上平行。
文檔編號(hào)G02B5/30GKCN1229658SQ01808315
公開日2005年11月30日 申請(qǐng)日期2001年12月20日
發(fā)明者鹿島啟二 申請(qǐng)人:大日本印刷株式會(huì)社導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan