專利名稱：偏振片和液晶顯示元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及光學(xué)，特別是涉及光偏振片和基于它的液晶顯示元件。
把自然光變換成偏振光的光偏振片和基于它的液晶顯示(LCI)元件是在液晶(LC)、監(jiān)視系統(tǒng)和光阻塞(blocking)上顯示信息的現(xiàn)代裝置所必不可少的元件。
背景技術(shù)：
現(xiàn)在所用的偏振片是用單軸向拉伸法定向的薄膜，這是一種整體上(inmass)用有機(jī)染料或碘化合物染色的聚合物薄膜。作為聚合物，主要是應(yīng)用聚乙烯醇(PVA)[例如參閱US專利5007942(1991)]。
以用碘染色的PYA為基礎(chǔ)的偏振片具有高的偏振特性且被廣泛地用于供顯示屏、手表、計(jì)算器和個(gè)人電腦使用的液晶顯示器等的生產(chǎn)。
但是，基于PVA的偏振片的高價(jià)格和低熱阻不允許把它們涂敷到大量生產(chǎn)的消費(fèi)品中去，特別是在用于汽車工業(yè)、建筑的多層玻璃和薄膜的制造中不允許使用。這種情況，反過來，促使人們努力去開發(fā)新型的偏振片。
人們熟知的偏振片是在其上邊應(yīng)用了分子定向?qū)拥幕?，上述定向?qū)泳哂行纬上蛄邢嗟亩匀旧芰US專利25446593(1951)和日本專利1-183602(A)(1989)]。
上述偏振片與基于PYA的偏振片比具有比較高的熱阻，因?yàn)樵撈衿娜玖系姆肿佣ㄏ虮∧ぞ哂懈叩臒岱€(wěn)定性而且可以在諸如玻璃之類的穩(wěn)定的材料上形成。
在根據(jù)US專利25446593和日本專利1-183602(A)的偏振片的缺點(diǎn)中，首先應(yīng)該提到的是不充分的偏振化能力和低的對比度。
一種在其上邊涂敷了0.1-1.5mcm厚度的水溶性染料(所述染料為式(I)的偶氮基和多環(huán)化合物的磺酸或非有機(jī)酸鹽，或其混合物)分子定向?qū)拥谋∧?，具有比較高的偏振化特性。
{發(fā)色體}(SO3M)n，其中，發(fā)色體是一種染料的生色團(tuán)系統(tǒng)；M-H+，Li+，Na+，K+，Cs+，NH4+可形成穩(wěn)定的溶致液晶相，允許在其基礎(chǔ)上產(chǎn)生穩(wěn)定的溶致液晶(LLC)和基于它的組合物。
為了制作一種根據(jù)專利WO 94/28073的偏振片，要把染料的LLC涂敷到基板表面上，同時(shí)用接著進(jìn)行的蒸發(fā)作用進(jìn)行機(jī)械定向。以此，在基板表面上形成的是分子定向染料層的薄膜，這是一種具有足夠的使光偏振化的能力的偏振化涂層。但是，上述偏振片的偏振化特性對于在高分辨率LC-裝置中應(yīng)用來說仍然是不充分的。
另外的已知的偏振片是歸因于其物理現(xiàn)象，例如歸因于具有不同的偏振化的不同的反射系數(shù)來進(jìn)行‘工作’的偏振片。這種類型的偏振片被看作是反射式的，在這種偏振片中應(yīng)用的是來自任何介電材料表面的光束的或傾角接近于布儒斯特(Brewster)角的入射和反射的光偏振化，以及光束法線(垂直于表面)入射和來自雙折射材料的光反射的光偏振化。在這種情況下，通過應(yīng)用對反射偏振片進(jìn)行多層設(shè)計(jì)達(dá)到了對偏振化特性的改善。
另一種熟知的偏振片至少包含一個(gè)雙折射層(WO 95/17691(1995)，該雙折射層的厚度，至少對于一個(gè)線性偏振光分量來說在光偏振片的輸出上實(shí)現(xiàn)了干涉極值。這樣的偏振片包括兩個(gè)透明的(在工作波長下為非吸收式的)聚合物材料的交替的層，其中至少一個(gè)是雙折射的。當(dāng)這種材料制成的薄膜在同一方向上起模(drawing)2-10次時(shí)，就形成了上述聚合物材料中的雙折射。在具有雙折射層的層中交替的聚合物材料的其它的層是光學(xué)各向同性的層。雙折射層的通常的折射率等于光各向同性層的折射率。
已知偏振片的工作原理如下。由于在雙折射層和光各向同性層之間的界面上折射率的差異，相當(dāng)于雙折射層的非常(比較大)的折射率，非偏振光的一個(gè)線性偏振光分量基本上被多層光偏振片反射。當(dāng)層的厚度具有波長的量級時(shí)，被層間界面反射的光束彼此相干。當(dāng)適當(dāng)?shù)剡x擇層的厚度及其折射率時(shí)，在被層的界面反射的波之間的光程差等于波長的整數(shù)，即反射波的干涉結(jié)果在其相互強(qiáng)化中是干涉的最大值。在這種情況下，相當(dāng)于雙折射層的非常(比較大)的折射率的非偏振光的線性偏振光分量的反射被大大加強(qiáng)。
雙折射層的通常(小的)折射率被選擇為基本上和光各向同性聚合物層的折射率相等，即在雙折射層和光各向同性聚合物層的界面上不存在折射率的差(突變)。因此，對于入射非偏振光的另一個(gè)線性偏振分量來說，雙折射層的正常(小的)的折射率相當(dāng)于沒有任何反射地完全通過多層光偏振片。
因此，當(dāng)非偏振光入射到已知的偏振片上時(shí)，一個(gè)偏振光分量被反射，而另一個(gè)偏振光分量則通過該偏振片，即在通過光和反射光中都發(fā)生了光偏振化。
由WO 95/17691得知的偏振片是一種組合式的，且還包括一個(gè)具有弱的吸收性和二色性的二色性偏振片，它借助于反射式光偏振片進(jìn)行光學(xué)定位。當(dāng)組合式偏振片被用來進(jìn)行‘半透明’地工作時(shí)，其發(fā)射軸平行于反射式光偏振片的透射軸的附加的二色性偏振片所扮演的角色是抵消外部光的反射。
已知偏振片的一個(gè)缺點(diǎn)是其光學(xué)特性的比較強(qiáng)的光譜依賴性，即偏振化能力的依賴性和折射率(和透明度)對偏振片波長的依賴性。這一缺點(diǎn)源于下述情況在所采用的材料中的折射率隨著偏振光波長的增加而減小。
已知偏振片[WO 95/17691]的另一個(gè)缺點(diǎn)是，需要應(yīng)用大量的交替層，這是因?yàn)?，在透明聚合物材料中雙折射極大值(在雙折射材料的通常的和非常的折射率之間的差)是低的且通常不會超過0.1-0.2的緣故。因此，來自層間界面的反射率小，對于作為來自光偏振片的一個(gè)整體要得到高反射的目的來說，就必須使用大量的(100-600)層，涂敷這樣的層是一個(gè)非常困難的任務(wù)而且還需要特別精密的設(shè)備。
在上述參考文獻(xiàn)中在一個(gè)偏振片中需要應(yīng)用大量的層的第2個(gè)理由如下。為了在多層涂層中在寬廣的波長范圍內(nèi)使之偏振化，必須使用具有不同的厚度的許多對交替層或成組的對，以便在寬廣的光譜范圍內(nèi)對‘自己的’波長‘調(diào)諧’每一成對的組。
不過，即便是在使用大量的每一個(gè)也都被調(diào)諧到它自己的波成對的層的組時(shí)，已知偏振片的光學(xué)特性也大大依賴于偏振光波長。
應(yīng)該看到以上所引用的不論是二色性和干涉式的偏振片都被利用為不大于其入射光能的50％。
然而，已知的偏振片也是利用入射光能的50％以上的偏振片。
此外，已知的偏振片是[US專利3522985(1970)]所提供的偏振片，該偏振片至少作為平板的一個(gè)薄膜，在該平板上邊涂有一種偏振化部件(means)，該部件對兩種彼此垂直的一群的線性偏振光不同地進(jìn)行聚焦，且光束包括入射到其上邊的非偏振光；用于改變?nèi)肷涞狡衿线叺姆瞧窆獾膬煞N上述分量的偏振化之一的至少一群光束的偏振化的部件；一種用來使從偏振片輸出的光的進(jìn)行準(zhǔn)直的部件，以圓柱體形透鏡的陣列的形式提供。
上邊提到的偏振化部件包括兩對電介質(zhì)層，上述對的一層是雙折射層，另一層是光各向同性層。因此，上述這些層用其合適的澆注表面進(jìn)行互連，以便形成一個(gè)完全相同的圓柱體形微透鏡的均一的陣列。
位于在上述電介質(zhì)層的上述對之間的是一個(gè)連續(xù)半波雙折射板，該板的光軸對上述圓柱體形透鏡的幾何形狀的軸成45度角。
上述用于改變偏振的部件，是一種分層式雙折射相延遲板，它是一種半波或四分之一波板，平行于偏振片平面，并且具有對上述圓柱體形透鏡的幾何圖形光軸方向成45度角。上述部件的下游，光束的兩個(gè)輸出群體在這些層上或者在這些層和上述分層化的雙折射相延遲板的那些層之間的間隔上變成為已經(jīng)聚焦，在這樣的同一偏振化的上述聚焦后的光束的至少一群的偏振狀態(tài)的轉(zhuǎn)換中將使得所有的通過上述相延遲偏振片后的光束獲得相同的偏振化，而且，由他們所傳遞的能量實(shí)際上等于入射到偏振片上的非偏振光的能量。
在根據(jù)US專利3522985的偏振片中，由入射到偏振片上的非偏振光的兩個(gè)線性偏振分量的至少一群構(gòu)成的上述偏振化部件和改變偏振的似的，是用聚對苯二甲酸乙酯或類似的聚合物構(gòu)成的，分子定向于預(yù)定的方向上。
根據(jù)US專利3552985的偏振片的缺點(diǎn)是，光偏振化輸出的低效率，這是由下述原因引起的僅僅使垂直于偏振片平面的入射光光線的一部分偏振化的能力；作為雙折射材料，分子定向聚對苯二甲酸乙酯之類的材料的應(yīng)用。
此外，已知偏振片是根據(jù)US專利5566367的偏振片，包括一種用于把進(jìn)入的非偏振光轉(zhuǎn)換為一群相同的光束部件；一種用來把非偏振光分成具有不同的偏振化的偏振通過和反射光光束的部件；一種用來改變被偏振化部件反射后的光束的偏振化的部件；和一種反射部件，該部件基本上沿著同一方向引導(dǎo)從偏振片輸出的光束。在已知的偏振片[US專利5566367]中，一種把非偏振光分成偏振通過和反射光束的部件，具有不同的偏振化，由一對被安排在基本上是對光束的軸(在接近于Brewster角的角度上)的傾角方向上的電介質(zhì)表面，和一種改變偏振的部件構(gòu)成，該改變偏振的部件包括一個(gè)半波板，位于上述表面之間。在該偏振片中，一個(gè)反射部件由一對被安排為基本上是對光束的軸(在大于全部內(nèi)部反射角的角度上)的傾角的電介質(zhì)表面構(gòu)成。該已知的偏振片具有把非偏振光轉(zhuǎn)換為偏振光的高能量系數(shù)，即實(shí)際上全部非偏振光的能量都轉(zhuǎn)換成輸出偏振光，該偏振片還具有比較平坦的設(shè)計(jì)。
US專利5566367的偏振片和上邊提到過的的偏振片的主要缺點(diǎn)是，相對低的偏振化效率。低偏振度的輸出光偏振化和(在某些情況下)難于制造。
就如先前提到過的，上述偏振片可以在各種用來顯示信息，特別是用于進(jìn)行液晶顯示(LCI)元件的裝置中應(yīng)用。
最為典型的LCI元件是用兩個(gè)平行的玻璃制成的作為平碟提供的一種裝置，加在該板的內(nèi)表面上的是光透明傳導(dǎo)材料(例如，二氧化物)電極。上述板的電極-支撐表面進(jìn)行特殊處理以便使LC分子在板的表面上和在LC薄膜的體內(nèi)進(jìn)行預(yù)定的均一的定向。在均一的定向的情況下，在板的表面上液晶分子的大軸被安排為平行于定向方向，該方向一般被選為相互垂直。在裝配好一個(gè)碟子后，用LC進(jìn)行填充，形成厚度為5-20mcm的層，這是一個(gè)有源媒體且當(dāng)電壓加在其上邊的時(shí)候，其光學(xué)性質(zhì)(偏振面旋轉(zhuǎn)角度)將發(fā)生變化。光學(xué)性質(zhì)的變化被登記在交叉的偏振片內(nèi)，通常這些偏振片被粘貼到碟子的外表面上[L.K.Vistin，JHCA，1983，vol.XXVII.iss.2，p.141-148]此外，顯示部分(穿過該部分的電極不加電壓)發(fā)射光且當(dāng)顯示部分處于顯現(xiàn)黑色區(qū)域的電壓之下時(shí)，顯現(xiàn)為具有一個(gè)亮的區(qū)域。為了形成彩色圖象，LC元件還包括一個(gè)附加的特殊層，該層用有機(jī)或非有機(jī)染料進(jìn)行染色，且以圖形元件(字符合成和游戲指示器)的形式，或者以RGB或CMY型(矩陣屏幕)的光濾光片的陣列的形式提供，后一種類型通過光濾光片提供合適的光的染色。
基于聚乙烯醇薄膜的現(xiàn)在所用的偏振片，用碘蒸汽或二色性染料染色，具有低的機(jī)械強(qiáng)度，因此，需要特殊的措施防止機(jī)械損傷，該措施使得LC裝置變得更為復(fù)雜和昂貴?；赑VA的常見的偏振片是一個(gè)具有多達(dá)10層的復(fù)雜的系統(tǒng)。這些層是1、保護(hù)薄膜 6、粘合劑層2、弱粘合劑 7、第2支持薄膜3、第1支持薄膜8、粘合劑4、粘合劑層 9、硅層
5、偏振化薄膜10、基板薄膜當(dāng)粘貼上偏振片后，一種硅化薄膜就被拿掉(層9和層10)，在LCI元件的裝配中，具有膠水(層1和層2)的保護(hù)薄膜被拿掉，而且可以用保護(hù)玻璃代替。
結(jié)果，LCI元件被裝配好之后，就將提供一個(gè)具有大于20層的裝置。應(yīng)當(dāng)說明，偏振片構(gòu)成的的哪怕是一層的破壞，對于LCI元件的制造都是不合適的[A.E.Perregaux，SPIE，Vol.307，p.70-75]。
保護(hù)偏振片免受機(jī)械損傷的方法之一是在其位置處插入一個(gè)碟子。為此，在制成了該碟子的板且涂敷了透明的電極后，在板上涂敷聚合物如聚乙烯醇的溶液，該溶液可以包括碘或二色性染料。然后，向聚合物溶液施以剪切力，如采用刮刀，該剪切力沿著板的表面移動。借助于此，線性聚合物分子沿著刀片運(yùn)動排列。在去掉溶劑之后，這樣形成的含有碘或二色性染料的定向PVD薄膜就可以用做偏振片和LC定向劑(orientant)。這樣，碟子就裝配好了，再填充LC并進(jìn)行密封。把這樣制成的偏振片裝入到盒子內(nèi)部，因此得以免受外來機(jī)械影響[US專利3941901(1976)]。
上述裝置的缺點(diǎn)如下。
由制造這樣的偏振片而使用的聚乙烯醇或其它的乙烯基聚合物和用來染色的碘引起的低的熱穩(wěn)定性；為了染色應(yīng)用了碘聚合物薄膜，該薄膜招致比較低的對比度和功耗的成倍地上升，功耗上升縮短了這樣的裝置的使用壽命。
一種已知的設(shè)裝置[RF專利申請96107430，B.I.21(1988)，p.84-85]具有更大的熱穩(wěn)定性和更高的對比度，其中作為偏振片使用的是具有形成一個(gè)穩(wěn)定的溶致液晶相(一種偏振化涂層PC)的二色性染色能力的分子定向?qū)拥谋∧ぁＲ粋€(gè)PC既可用做偏振片又可用做供LC均一定向用的陣列。
用這樣制作的板標(biāo)準(zhǔn)方法，一個(gè)LC單元就裝配好了，然后填充所需要的液晶并進(jìn)行密封。
這種類型的裝置的通常的缺點(diǎn)是低亮度和所產(chǎn)生的圖象的不充分的色彩飽和。理由之一是吸收可見光譜光的50-60％的二色性光偏振片的使用，和附加地吸收光流的一部分的染料的應(yīng)用。為了得到高的色彩飽和度，在這種情況下，需要亮度更大的光源，這將招致增加顯示器能耗。能耗的增加將影響LC顯示器作為和顯示信息的替代裝置比較是一種節(jié)能裝置的優(yōu)點(diǎn)。
發(fā)明概述本發(fā)明的目的是，提供借助于相對簡單的設(shè)計(jì)在寬廣的光譜范圍內(nèi)給出高偏振化特性的各種類型的偏振片。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是，在上述偏振片的基礎(chǔ)上提供具有更高的亮度和圖象的色飽和度的液晶顯示(LCI)元件。
在偏振片和基于它的LCI元件的制造中，采用至少具有一種隨著偏振光波長的增加而增加的折射率的雙折射各向異性吸收層的辦法，上述一組目的就可以實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的顯著的特點(diǎn)是，具有至少一種隨著偏振光波長的增加而增加的折射率的至少一個(gè)雙折射各向異性吸收層。這種依賴關(guān)系被看作是折射率的異常色散，將引起至少一種折射率值的很大的增長。這一增長反過來又使雙折射值很大的增長，該值將大大地超過原型聚合物材料的類似的值(0.2)，對于在所保護(hù)的偏振片中的雙折射各向異性吸收層要達(dá)到0.7-0.8。
根據(jù)本發(fā)明的至少一種雙折射各向異性吸收層具有至少一個(gè)直接和偏振光波長成正比的折射率。
這樣的雙折射層的應(yīng)用允許制造各種類型的偏振片，包括那些‘干涉型’，二色性偏振片和應(yīng)用50％以上的入射光的能量的偏振片。
所保護(hù)的‘干涉型’偏振片的重要的一個(gè)特點(diǎn)是，至少一個(gè)雙折射層具有這么一個(gè)厚度，借助于該厚度對于至少一種偏振光分量在偏振片輸出上實(shí)現(xiàn)了干涉極大值。雙折射層的厚度的選擇也依賴于用來制造該層的材料的類型。歸因于雙折射的這么大的值，所需要的層數(shù)和已知的偏振片比大大地縮減了。
此外，得到干涉極值(最大值和最小值)的條件對光波長的依賴性也大大地降低，而且，在優(yōu)選實(shí)施例中被完全抵消了，這將在寬廣的光譜范圍內(nèi)提供高的偏振化特性。
至少一個(gè)雙折射各向異性吸收層的應(yīng)用，盡管在‘干涉式’偏振片中會引起不大的損失，但是這些損失是小的，特別是在厚度小于0.1mcm的層中，而且實(shí)現(xiàn)了這樣的結(jié)果當(dāng)所用的層小于10層時(shí)，在寬廣的光譜范圍內(nèi)提供高偏振化特性，這將補(bǔ)償上述那些損失。
本文中，光線和光(偏振片)的概念，意味著波長的近紫外和近紅外范圍，即從250-300nm到1000-2000nm(從0.25-0.3到1-2mcm)的范圍的可見電磁輻射。
本文中，層的概念被排他性地引用為已經(jīng)知道的概念。為了不喪失通用性，還意味著具有不同形狀(圓柱體形、球形和其它的更為復(fù)雜的形狀)的層的偏振片。此外，所提到的‘干涉式’偏振片可以作為實(shí)施方案，既可以是結(jié)構(gòu)上單獨(dú)的和隔離開來的，也可以是應(yīng)用到各種基板上或在基板之間。
雙折射層被看作是具有至少兩個(gè)不同折射率的層非常ne用于一個(gè)線性偏振光分量，正常no，供另一個(gè)正交線性偏振光分量使用。值Δn＝ne-no被看作是折射率各向異性，或者簡單地看作是光各向異性。本文中，假設(shè)光軸是垂直相交的且配置在層表面中，對于該假設(shè)來說，光軸相當(dāng)于非常和正常折射率。相當(dāng)于非常折射率ne的光軸，以這種或那種形式進(jìn)行強(qiáng)調(diào)。例如，該光軸聚合物材料層的拉伸方向，或者在定向后的向列液晶中上一個(gè)引向器。這樣的雙折射層在晶體光學(xué)的觀念上相當(dāng)于以平行于主軸的方式切割下來的光學(xué)單軸板。本文中，所考慮的一個(gè)實(shí)例是光正雙折射層，其中ne＞no。為了不影響通用性，所有的參考文獻(xiàn)也都應(yīng)用于光負(fù)雙折射層，其中ne＜no。
在更為一般的情況下，例如對于雙光軸層，有3個(gè)不同的折射率nx＝no、ny＝no、nz。折射率nx相當(dāng)于光波中的振蕩方向，平行于層平面的方向在層平面中沿著以某種形式強(qiáng)調(diào)后的X方向；ny相當(dāng)于光波中振蕩的Y方向，也平行于層平面，但是垂直于X方向；nz相當(dāng)于光波振蕩中的Z方向，垂直于層平面。取決于制造雙折射層的方法和所用的材料類型，比率或折射率nx、ny、nz可以不同。
在所推薦的偏振片中，至少一個(gè)雙折射各向異性吸收層可以具有一個(gè)、兩個(gè)或三個(gè)以上的隨著偏振光波長的增加而增長的折射率。
最優(yōu)選應(yīng)用本發(fā)明的‘干涉式’偏振片，其中至少一個(gè)雙折射各向異性吸收層至少具有與偏振光波長成正比的折射率。例如，如果在公式2d ne＝mλ中，(其中d是雙折射各向異性吸收層的厚度，m是相應(yīng)于干涉極大值條件的干涉序數(shù))非常折射率ne將與光波長成正比，即ne＝Aλ(其中A是比例系數(shù))，則波長‘縮短’，這意味著干涉極大值條件在這種情況下對所有的波長都是滿足的，而且對所有的干涉序數(shù)即對所有的m值都是滿足的。此外，當(dāng)同一材料具有另外的厚度時(shí)，對于干涉最小值條件可以同樣地提供與光波長的獨(dú)立性。與隨著偏振光波長的增加簡單的增長相比，折射率與光波長成正比是更為嚴(yán)格的要求(條件)。
根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選一種‘干涉式’偏振片，在該偏振片中至少一個(gè)雙折射各向異性吸收層具有至少一個(gè)折射率不小于1.9的最大值。因此，所必須的層數(shù)不會超過10，而且具有高的偏振化特性的光譜區(qū)域被增寬為比原型的區(qū)域?qū)?倍。
所完成的實(shí)驗(yàn)和評價(jià)已經(jīng)證明優(yōu)選這樣的偏振片，其中至少一個(gè)雙折射各向異性吸收層在工作波長的范圍內(nèi)具有不小于0.1的最大吸收率。
最優(yōu)選‘干涉式’的偏振片，其中，雙折射各向異性吸收層的厚度這樣進(jìn)行選擇，使得對于一個(gè)線性偏振光分量可以在偏振片的輸出上得到干涉極小值，同時(shí)，對于另一個(gè)正交線性偏振光分量可以得到干涉極大值。
實(shí)際上，雙折射層的特色是至少兩個(gè)在其數(shù)值方面(例如相當(dāng)于位于層平面上的X和Y軸的折射率nx和ny)不同的存在狀態(tài)的僅有的事實(shí)。歸因于這一事實(shí)，層厚度和干涉序數(shù)(m數(shù))可以這樣選擇，使得偏振片的輸出對于一個(gè)線性偏振光分量將得到干涉極小值，同時(shí)，對于另一個(gè)正交線性偏振光分量將得到干涉極大值。干涉極小值可以相當(dāng)于正常折射率，借助于此，相應(yīng)地使用非常折射率，可以決定干涉最大值。相反的情況也是可能的在干涉最小值相當(dāng)于非常折射率時(shí)，借助于此決定干涉最大值，相應(yīng)地使用正常折射率。
此外，優(yōu)選這樣的‘干涉式’偏振片，至少包含兩層，兩層至少一層是雙折射各向異性吸收層，另外一層是光各向同性層，其折射率與雙折射層折射率的一個(gè)折射率一致或極其近似。在另一個(gè)雙折射層折射率與光各向同性層的折射率之間的差超過0.2并達(dá)到0.7-0.8.
在這種情況下，由于在這些層的界面處折射率之間的不同，入射非偏振光的一個(gè)線性偏振光分量(該分量相當(dāng)于雙折射各向異性吸收層的非常(比較大的)折射率)基本上被多層偏振片反射。當(dāng)層的厚度及其折射率選擇得合適時(shí)，被同一雙折射各向異性吸收層的界面反射的光波之間的光程差形成波長的整數(shù)，即它們進(jìn)行干涉的結(jié)果將是反射波的相互增強(qiáng)中產(chǎn)生的干涉最大值。因此，光各向同性材料層的光學(xué)厚度可以遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于波長或具有波長的量級。結(jié)果，該偏振光的線性偏振光分量(該分量相當(dāng)于雙折射各向異性吸收層的非常(比較大的)折射率)的反射得到極大的滿足。
雙折射各向異性吸收層的正常(小的)折射率與光各向同性層折射率一致或非常接近，即在這些層之間的界面處不存在折射率的不同(突變)。因此，入射非偏振光的另一個(gè)線性偏振光分量(相當(dāng)于雙折射各向異性吸收層的正常(小的)折射率)將通過多層偏振片，沒有任何反射。
另一方面，本發(fā)明提供了一種‘干涉式’偏振片，其至少包含兩種不同的折射率層，至少一層是雙折射各向異性吸收層，其一個(gè)折射率與雙折射層的折射率一致或非常接近，雙折射層和雙折射各向異性吸收層的的第2個(gè)折射率彼此不同，第2折射率之間的差大于0.2。
干涉結(jié)果在很大程度上受強(qiáng)度比率影響，因而受干涉光線的電場的幅度的影響。已經(jīng)知道在干涉最小值(在理論上等于零)中，在它們相等的情況下，可以得到最小幅照強(qiáng)度值。因此，對于干涉最小值條件提供干涉光線的最大可獲得的幅度的相等是合乎情理的，這將確保偏振光的相應(yīng)分量的光線的最大的‘阻塞’。為了對干涉最大值條件得到干涉的最佳結(jié)果，來自每一層的界面的反射系數(shù)都必須增加。
選擇制造根據(jù)本發(fā)明偏振片的技術(shù)依賴于供雙折射各向異性吸收層和其它的層使用的材料的類型，這種選擇對本發(fā)明不十分重要。
本發(fā)明的特點(diǎn)是可以形成至少一個(gè)雙折射各向異性吸收層，該吸收層由下述成分形成●通式(II)的至少一種二色性陰離子染料的有機(jī)鹽{發(fā)色體}-(XO-M+)n，其中，發(fā)色體是一種染料生色團(tuán)系統(tǒng)；X＝CO，SO2，OSO2，OPO(O-M+)；M＝RR’NH2；RR’R”NH；RR’R”R^N；RR’R”^P，其中，R，R’，R”，R^＝CH3，ClC2H4，C2H4，C2H5，C3H7，C4H9，C6H5CH2，取代的苯基或雜芳基；YH-(CH2-CH2Y)m，-CH2CH2，Y＝O，或者NH，m＝0-5；N-烷基吡啶鎓陽離子，N-烷基喹啉鎓(chinolinium)陽離子，N-烷基咪唑鎓陽離子，N-烷基噻唑鎓陽離子等，n＝1-7；●或者通式(III)的至少一種具有不同陽離子的二色性陰離子染料的非對稱混合鹽(M1+，O-X’-)m[M1+O-X’-(CH2)p-Z-]g{發(fā)色體}[-Z-(CH2)p-XO-M+]f(-XO-M+)n其中，發(fā)色體是染料生色團(tuán)系統(tǒng)；Z＝SO2NH，SO2，CONH，CO，O，S，NH，CH2；p＝1-10；f＝0-9；g＝0-9；n＝0-9；m＝0-9；n+f＝1-10；m+g＝1-10；X，X’＝CO，SO2，OSO2，PO(O-M+)；M≠M(fèi)1M，M1＝H；下述類型的非有機(jī)陽離子NH4，Li，Na，K，Cs，Mg，Ca，Ba，F(xiàn)e，Ni，Co，等；下述類型的有機(jī)陽離子RNH3，RR’NH2；RR’R”NH；RR’R”R*N；RR’R”R*P，其中，R，R’，R”，R*＝烷基或下述類型的取代烷基CH3，ClC2H4，HOC2H4，C2H5，C3H7，C4H9，C6H5CH2，取代的苯基或雜芳基，YH-(CH2-CH2Y)k-CH2CH2-，Y＝O，或NH，k＝0-10；下述類型的雜芐族陽離子N-烷基吡啶鎓陽離子，N-烷基喹啉鎓陽離子，N-烷基咪唑鎓陽離子，N-烷基噻唑鎓陽離子等；●或者通式(IV)的至少具有一種二色性陰離子染料與表面活性陽離子和/或兩性表面活性劑的締合物(M+O-X’-)m[M+O-X’-(CH2)p-Z-]g{發(fā)色體}[-Z-(CH2)p-XO-SUR]f(XO-SUR)n，其中，發(fā)色體是染料生色團(tuán)系統(tǒng)；Z＝SO2NH，SO2，CONH，CO，O，S，NH，CH2；p＝1-10；f＝0-4；g＝0-9；n＝0-4；m＝0-9；n+f＝1-4；m+g＝0-10；X，X’＝CO，SO2，OSO2，PO(O-M+)；M＝H；下述類型的非有機(jī)陽離子NH4，Li，Na，K，Cs，Mg，Ca，Ba，F(xiàn)e，Ni，Co，等；下述類型的有機(jī)陽離子RNH3，RR’NH2；RR’R”NH；RR’R”R*N；RR’R”R*P，其中，R，R’，R”，R*＝烷基或下述類型的取代烷基CH3，ClC2H4，HOC2H4，C2H5，C3H7，C4H9，C6H5CH2，取代的苯基或雜芳基，YH-(CH2-CH2Y)k-CH2CH2-，Y＝O，或NH，k＝0-10；下述類型的雜芐族陽離子N-烷基吡啶鎓離子，N-烷基喹啉鎓陽離子，N-烷基咪唑鎓陽離子，N-烷基噻唑鎓陽離子等；K’SUR，SUR＝KSUR+，K’SUR+，AmSUR，其中，KSUR+和K’SUR+是表面活性陽離子，AmSUR是兩性表面活性劑；●或者通式(V)的至少具有一種二色性陽離子染料與表面活性陰離子和/或兩性表面活性劑的締合物(M+O-X-)m[M+O-X’-(CH2)p-Z-]g{發(fā)色體+}SUR，其中，發(fā)色體是染料生色團(tuán)系統(tǒng)；Z＝SO2NH，SO2，CONH，CO，O，S，NH，CH2；p＝1-10；g＝0-1；m＝0-1；m+g＝1；X＝CO，SO2，OSO2，PO(O-M+)；M＝H；下述類型的非有機(jī)陽離子NH4，Li，Na，K，Cs，Mg，Ca，Ba，F(xiàn)e，Ni，Co，等；下述類型的有機(jī)陽離子RNH3，RR’NH2；RR’R”NH；RR’R”R*N；RR’R”R*P，其中，R，R’，R”，R*＝烷基或下述類型的取代烷基CH3，ClC2H4，HOC2H4，C2H5，C3H7，C4H9，C6H5CH2，取代的苯基或雜芳基，YH-(CH2-CH2Y)k-CH2CH2-，Y＝O，或NH，k＝0-10；下述類型的雜芐族陽離子N-烷基吡啶鎓離子，N-烷基喹啉鎓陽離子，N-烷基咪唑鎓陽離子，N-烷基噻唑鎓陽離子等；K’SUR+(表面活性陽離子)，SUR＝ASUR-，AmSUR，其中，ASUR-是表面活性陽離子，AmSUR是兩性表面活性劑；●或者通式(VI)的具有至少一種二色性陽離子染料與表面活性陰離子和/或兩性表面活性染料的締合物{發(fā)色體}-[Z-(CH2)p-X+RR’R”SUR]n，其中，發(fā)色體是染料生色團(tuán)系統(tǒng)；Z＝SO2NH，SO2，CONH，CO，O，S，NH，CH2；p＝1-10；X＝N，P；R，R’，R”＝烷基或下述類型的取代烷基CH3，ClC2H4，HOC2H4，C2H5，C3H7，SUR＝ASUR-，AmSUR，其中，ASUR-是表面活性陽離子，AmSUR是兩性表面活性劑，n＝1-4；●或者具有至少一種不溶于水的二色性染料和/或顏料，其不包含離子生成的或親水基團(tuán)；●或者具有至少一種低分子向溫性的液晶物質(zhì)，該材料是二色性染料或包含作為組分的液晶和/或除液晶染料之外的二色性染料，而且以不同方式使之玻璃化，例如，在用紫外輻射法固化涂敷一層后；●或者具有一種非液晶材料的聚合物材料，具有親水性的可控度，并用二色性染料和/或一種碘化合物染色；●或者具有至少一種聚合物向溫性液晶和/或非液晶物質(zhì)，包含用聚合物鏈從整體上溶劑化和/或進(jìn)行化學(xué)鍵合后的二色性染料，并具有不小于0.2mcm的厚度；●或者至少具有一種能形成溶致液晶相的二色性染料并具有不小于0.1mcm的厚度；●或者至少具有一種聚合物結(jié)構(gòu)的二色性染料，并具有不小于0.1mcm的厚度；●或者至少具有一種水溶性的有機(jī)染料，其能形成通式為{發(fā)色體}(SO3M)n的穩(wěn)定的溶致液晶相，其中，發(fā)色體是一種染料生色團(tuán)系統(tǒng)；M-H+是一種非有機(jī)陽離子；具有不小于0.1mcm的厚度；●或者具有它們的混合物。
可以從下述中選擇至少一種通式(II-IV)的二色性陽離子染料●具有可以形成穩(wěn)定的溶致液晶相的能力的染料，例如陰丹酮(indanthorne)的衍生物的磺酸，萘-1，4，5，8，perilene和蒽醌(antathrone)-3，4，9，10-四甲酸的對稱的二苯基酰亞胺和二苯并咪唑衍生物的磺酸，直接黃耐光O[4]等；●直接染料，例如，苯并purpurene 4B(C.I.488)，C.I.直接橙26，C.I.直接紅48或51，C.I.直接紫88，C.I.直接藍(lán)4等?！窕钚匀玖?三嗪，乙烯基磺基或Protions T)，例如，C.I.活性紅，C.I.活性黃，C.I.活性藍(lán)4等?！袼嵝匀玖?，例如，溴胺酸(bromaminic acid)的各種衍生物，亮紅色蒽醌酸(anthraquinonic)N8S，亮藍(lán)色蒽醌酸N4Zh，C.I.酸性紅138，酸性黃135，C.I.酸性紅87，C.I.酸性黑1等?！穸喹h(huán)染料的磺酸，例如萘-1，4，5，8，perilene和蒽醌(antathrone)-3，4，9，10-四甲酸的不對稱的二苯基酰亞胺和二苯并咪唑衍生物的磺酸，靛青，硫代靛青或chinacrydone的衍生物的二磺酸[RF專利申請95117403 BI N 26(1997)，P239]和基于還原染料和顏料的其它磺酸。
可以從下述選擇的具有通式(V-VI)的至少一種二色性染料●發(fā)光染料；多次甲基型(polemethinic)染料(花青染料(cyaninic)，半花青染料(hemicyaninic)等)；芳基碳染料；二和三芳基苯基甲烷的雜環(huán)衍生物，硫代吡喃染料(pyrnenic)，派若寧染料(pyroninic)，吖啶染料(acridinic)，噁嗪染料(oxazinic)，二苯喃染料(xanthenic)，吖嗪基染料(azinic)等。
不包括離子生成或親水基團(tuán)的至少一種二色性染料和或顏料，可以從下述選擇●還原染料；色散染料；蒽醌(anthroquinonic)染料；靛系染料；偶氮化合物；perinonic染料；多環(huán)化合物；蒽酮的雜環(huán)衍生物；金屬配合物化合物；芳族雜環(huán)化合物；發(fā)光染料。
為了提供所需的物理-機(jī)械性能，粘合性，均勻性，成膜性等性質(zhì)，除去上述染料之外，至少偏振片的一個(gè)雙折射各向異性吸收層還可以包含改性劑，可以應(yīng)用各種類型的親水的和疏水的聚合物，包括液晶和各種類型的疏水聚合物，包括液晶和硅-有機(jī)聚合物；增塑劑和清漆，包括硅-有機(jī)清漆，以及非離子生成的表面活性劑。
改性劑的使用還使得可以減少光的散射，由于在雙折射各向異性吸收層中微缺陷的存在光的散射是可能的。
以上所討論的實(shí)施方案并不限制應(yīng)用別的材料以形成供所推薦的偏振片使用的雙折射各向異性吸收層的可能性。
在所推薦的偏振片中，雙折射各向異性吸收層可以是固體或液體。
應(yīng)當(dāng)指出，上邊提到的材料可以用于形成雙折射各向異性吸收層，該層不僅用來制造‘干涉式’偏振片，也用來制造下邊的所保護(hù)的和基于其它的物理現(xiàn)象的偏振片及以該偏振片為基礎(chǔ)的LCI元件。
為了制造所推薦的偏振片、可以用逐漸增加稀溶液的濃度(例如，用蒸發(fā)或薄膜超濾法)的辦法，或者在適當(dāng)?shù)娜軇?水，水和酒精的混合物，DMFA或DMSO型的雙極性惰性溶劑，溶纖劑，乙酸乙酯和其它的與水易混的溶劑)中，溶解無水染料，直到達(dá)到必須的濃度為止，制備適宜染料(II-VI)的水溶液、水-有機(jī)溶液和有機(jī)溶液。
取決于用來形成層的技術(shù)，所用染料溶液的濃度為1-30％。
應(yīng)用根據(jù)[US專利2544659(1951)]時(shí)，建議在基板的所需要的方向的表面中借助于預(yù)先進(jìn)行的摩擦涂敷更多的稀溶液，而在形成了一個(gè)層而沒有用根據(jù)[WO 94/28073(1994)]的技術(shù)的機(jī)械定向預(yù)先進(jìn)行基板的摩擦?xí)r，則要用濃度更高的溶液，包括形成穩(wěn)定的溶致液晶相的溶液在內(nèi)。
以染料為基礎(chǔ)構(gòu)成的穩(wěn)定的LLC的機(jī)械調(diào)整可以借助于力的作用完成，該力是在用一個(gè)表面從另一個(gè)表面露出分開時(shí)形成的液柱的彎月面上的表面張力產(chǎn)生的，在上述表面之間設(shè)有LLC層，或者上述液柱是在應(yīng)用剪切力時(shí)形成的，這可以同樣地借助于在基板的表面上應(yīng)用LLC來完成。
當(dāng)應(yīng)用一種模具或刮刀(后者可以是平坦或圓柱形的)涂敷了LLC時(shí)，就可以在剪切力之下對基板表面的LLC進(jìn)行定向。
除去與水混溶的有機(jī)溶劑之外，染料溶液(II-VI)還可以包括非離子生成的表面活性劑，凝固劑和成膜劑，還可以下述物質(zhì)聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸及其酯、聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯和聚乙二醇、聚丙二醇及其共聚物、纖維素的乙基酯和氧丙基酯、羧甲基纖維素的鈉鹽等。此外，為了改善穩(wěn)定性，染料溶液還可以包括酰胺系列的水溶添加劑，例如二甲基甲酰胺、磷酸烷基酰胺、脲及其N-取代衍生物、N-烷基吡咯烷酮、二氰基胺、以及它們的混合物和酰胺與乙二醇的混合物。
染料(II-VI)還可以用來形成雙折射各向異性吸收層且還可以和通式為(I)的二色性陽離子染料的非有機(jī)鹽組合起來使用。
為了生產(chǎn)染料溶液(II-VI)可以用許多技術(shù)。
一種技術(shù)包括相繼的階段，采用不同的堿中和適宜的二色性陽離子染料的羧酸，磷酸或磺酸的稀溶液，其中，可以應(yīng)用下述物質(zhì)金屬氫氧化物、脂肪族或雜環(huán)酰胺或銨的四元取代的陽離子的氫氧化物。染料的酸的應(yīng)用已事先用無機(jī)鹽清洗過，例如他們被用鹽酸清洗過，接著在100℃下干燥。
另一種技術(shù)包括對二色性染料和計(jì)算量的堿的銨鹽溶液在溫度不超過60℃下加熱，并形成合適的混合鹽，從而釋放出氨揮發(fā)物，其中陽離子之一將是銨陽離子。此外，還可以應(yīng)用使用離子交換樹脂和膜技術(shù)的陽離子交換的正常反應(yīng)。
第3種通用技術(shù)，適合于準(zhǔn)備含有有機(jī)陽離子的二色性染料的非對稱鹽，該技術(shù)包括應(yīng)用膜技術(shù)的各種離子交換，它還同時(shí)允許使二色性染料溶液純化。
為了得到含生成離子的基團(tuán)或其混合物的二色性染料與至少一摩爾量的表面活性離子或其混合物構(gòu)成的締合物，可以采用許多技術(shù)。
這些技術(shù)之一包括二色性染料的各個(gè)酸性形式的稀溶液的中和，中和過程采用脂族或雜環(huán)胺或四元取代銨陽離子，作為一種取代物，包括具有8-10個(gè)原子的烴基。所使用的染料酸已經(jīng)用無機(jī)物鹽預(yù)先純化，例如，用鹽酸進(jìn)行清洗，然后在100℃進(jìn)行干燥。
另一種技術(shù)包括對具有相應(yīng)表面活性堿的二色性陽離子染料的銨鹽的溶液加熱并形成合適的締合物，加熱溫度不超過使稀釋后的氨揮發(fā)的60℃。此外，還可以應(yīng)用使用離子交換樹脂和膜技術(shù)的的陽離子交換的常規(guī)反應(yīng)。
第3種方法適合于獲得含生成離子的基團(tuán)或其混合物的二色性染料與至少一摩爾量的表面活性離子或其混合物構(gòu)成的締合物，該締合物由具有該方法包括供表面活性離子使用的各種離子的交換。該交換可以用膜技術(shù)完成，該技術(shù)允許同時(shí)凈化含生成離子的基團(tuán)或其混合物的二色性染料與至少一摩爾量的表面活性離子或其混合物構(gòu)成的締合物溶液，以清除不希望的非有機(jī)和有機(jī)雜質(zhì)。在膜凈化的情況下，向溶液中引入氨羧絡(luò)合劑(例如，trylone B或不同類型的‘冠醚’)，使得可以消除多價(jià)陽離子(Ca，Cu，Al等)，這也可以是形成微粒子或沉淀物的情況。
不同的技術(shù)可用于用不溶于水的二色性染料和/或不含有生成離子的或親水基團(tuán)或其混合物的顏料形成偏振涂層，作為一個(gè)規(guī)律，上述涂層在大部分溶劑中不能快速地溶解。
因此，在還原染料、蒽醌(anthraquinonic)衍生物、peryonic和多環(huán)醌(polycycloquinonic)化合物的基礎(chǔ)上，偏振涂層的形成基本上可用下述方法完成●采用還原形式的上述染料(vatsoles類型)的非有機(jī)和有機(jī)硫酸醚的溶液的同時(shí)定向作用涂敷基板表面，所述染料可以溶致液晶狀態(tài)存在。這樣所形成的定向?qū)舆€要進(jìn)行氧化水解。用這種方法，就在該基板上形成了不溶于水的染料的定向?qū)印?br> ●采用各種鹽(非有機(jī)和有機(jī))溶液的形式，還原形式的上述染料(leuco-化合物型)的同時(shí)定向作用涂敷基板表面，所述染料可以溶致液晶狀態(tài)存在。這樣所形成的層還要進(jìn)行化學(xué)或電化學(xué)氧化，以形成不溶于水的染料層。
●為在3，4，9，10-perilene四甲酸(PTCA)的二苯基二酰亞胺(diphenyldiimides)和二苯并咪唑的不溶于水的對稱的和非對稱的衍生物的基礎(chǔ)上生產(chǎn)偏振涂層，可以以非有機(jī)和有機(jī)鹽(也以溶致液晶狀態(tài)存在)的形式，應(yīng)用1，1’-二萘基-4，4’5，5’8，8’-六甲酸(BHCA)。然后，進(jìn)行化學(xué)和電化學(xué)還原處理，或者在UF-輻射中使BHCA的衍生物進(jìn)行循環(huán)，形成PTCA的衍生物的定向?qū)印?br> ●此外，也適合于在顏料的基礎(chǔ)上形成偏振涂層的技術(shù)，包括用具有同時(shí)定向作用的在二色性染料和/或顏料(在各種濃度的硫酸或發(fā)煙硫酸中)的溶致液晶溶液涂敷基板表面。在仔細(xì)地用水稀釋了酸之后，進(jìn)行溶于水的定向?qū)拥男纬?，?dāng)在層上邊形成了100％的濕度后，就可以進(jìn)行該稀釋。
在剪切力的作用下，在基板表面上雙折射層的形成，可以采用用模具或刮刀涂敷溶液的辦法完成，后者可以是小刀狀或圓柱狀。
為了形成雙折射層，當(dāng)涂敷時(shí)間不受限制時(shí)可以利用磁場、電磁場和可以使用的靜電電場，而在制作偏振涂層時(shí)使用稀溶液。
要在金屬配合物染料的基礎(chǔ)上獲得雙折射層，可以在基板表面上使染料直接金屬化。為此，要把金屬氧化物的定向?qū)宇A(yù)先涂敷到(例如用直接淀積法)基板上。然后，用適當(dāng)?shù)娜玖系娜芤簩υ摫砻孢M(jìn)行處理，用這種方法，就可以制造不溶于水的金屬配合物染料的超薄定向?qū)?，特別適合于制造所保護(hù)的干涉式偏振片。
在不溶于水的二色性染料和/或顏料的基礎(chǔ)上獲得雙折射層的一個(gè)更為通用的技術(shù)包括用使上述染料分散以產(chǎn)生不大于0.5mcm，且具有不小于20的長度-直徑比的非異構(gòu)性粒子的辦法得到的特殊的輸出形式。使用各種表面活性劑使這樣的輸出形式穩(wěn)定化。在這樣制成的輸出形式的基礎(chǔ)上，在包括水在內(nèi)的各種溶劑中，所準(zhǔn)備的是高度濃縮的以單體或聚合物的熔體的形式的(二色性染料和/或顏料或它們的混合物的含量不小于10％)系統(tǒng)。借助于此，在液晶狀態(tài)中也可以存在這樣產(chǎn)生的系統(tǒng)。當(dāng)把這樣的高度濃縮后的系統(tǒng)涂敷到基板表面上時(shí)，借助于同時(shí)進(jìn)行的定向作用并接著進(jìn)行相應(yīng)處理，所制成的是雙折射各向異性吸收層。在去掉(采用蒸發(fā)或接著進(jìn)行的清洗進(jìn)行稀釋的辦法)了溶劑的情況下，所形成的是主要由二色性染料和/或顏料構(gòu)成的偏振涂層。在涂敷單體或熔融聚合物的情況下，可以形成比較厚的(厚到0.5mcm)偏振涂層。
涂敷方法的選擇還取決于基板的類型，該基板可以是有機(jī)或非有機(jī)玻璃、硅化玻璃的固體、平坦、球形或圓柱形的，透明或反射表面的基板，上述硅化玻璃支撐一個(gè)沉積半導(dǎo)體層和支撐沉積鋁層的硅板。
為要形成雙折射各向異性吸收層，可以采用下述標(biāo)準(zhǔn)方法以轉(zhuǎn)筒的形式用輥?zhàn)?、刮刀進(jìn)行涂敷，用縫模(slit die)進(jìn)行涂敷以及其它方法。為此，可以使用供各種涂層使用的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備(例如涂清漆工業(yè)的裝置)和包括flexography單元在內(nèi)的各種類型的印刷設(shè)備。
在某些情況下，在涂敷之后，涂敷層被干燥到使得溶劑消失。在另外的情況下，例如，在熱塑性聚合物材料和玻璃化材料的情況下，所涂敷的層在涂敷后進(jìn)行冷卻。
在它們的涂敷過程中，用來獲得液晶相的材料的雙折射各向異性吸收層的其它涂敷方法，包括根據(jù)US專利2524286，這些材料在事先準(zhǔn)備好了的供液晶相定向用的表面上的涂敷。這些技術(shù)之一是基板或者在摩擦前涂敷到其上邊的已知的聚合物層的單向摩擦，并利用來在液晶顯示器的制造中對向溫性的低分子液晶混合物進(jìn)行定向。
得到雙折射各向異性吸收層的另外的方法是眾所周知的涂敷層的光定向技術(shù)，以這種或那種形式，和用線性偏振紫外光一樣地進(jìn)行照射。
對于源于向溫性的聚合物材料的雙折射各向異性吸收層的涂敷，可以使用包括那些具有許多平模(flat die)的擠壓機(jī)，而且允許在一次運(yùn)行中涂敷所需厚度的不同聚合物材料的幾個(gè)層。
以上所討論的材料、其制備方法和在其基礎(chǔ)上形成雙折射各向異性吸收層的技術(shù)，也可以在本發(fā)明中下邊敘述的其它類型的偏振片和LCI中應(yīng)用。
所推薦的干涉式偏振片既可以以組合的形式，即無論是工作在‘反射’或‘透射’的形式，又可以僅僅工作于‘反射’形式進(jìn)行實(shí)施。在這些情況下，一種實(shí)施方案是一個(gè)偏振片，其至少包括有光反射層。該光反射層可以是金屬反射層。光反射層的涂敷也允許選擇最佳值，對于干涉來說，則選擇來自偏振片界面的反射因子的最佳值。
在偏振片的制造中，應(yīng)用到基板上的第1層既可以是光反射層(部分或完全反射鏡)，也可以是雙折射各向異性吸收層。
反射層既可以用金屬制造，也可以以多層的形式用具有高的和低的反射率的材料的交替的層的介質(zhì)鏡制造。
金屬涂層的涂敷非常簡單，例如，在真空中用熱蒸發(fā)的辦法，因而在這樣的涂層中將會發(fā)生光的吸收，這種吸收將減少偏振片的透射(反射)。為了得到反射金屬涂層，可以使用鋁(Al)、銀(Ag)和其它金屬。
在多層介質(zhì)鏡的情況下，不存在光吸收，但是，其涂敷方法相當(dāng)復(fù)雜和艱難。TiO2，MgO，ZnS，ZnSe，ZrO2，冰晶石和聚合物，作為具有高折射率的材料可以用于這些涂層，作為具有低折射率的材料，則可以應(yīng)用下述材料SiO2，TiO2，Al2O3，CaF2，BaF2，MgF2，AlN，BN，或聚合物。
為在基板或偏振片上涂敷反射層，可以應(yīng)用下述標(biāo)準(zhǔn)方法，例如，在真空中熱蒸發(fā)，以和相繼的熱處理成對的形式進(jìn)行涂敷，和磁控管濺射。
作為在其上邊可被涂敷用于偏振片‘半透明’地進(jìn)行工作及還可能‘反射’的基板材料，可以使用在工作波長范圍內(nèi)透明的任何材料，例如，石英、玻璃，聚合物和其它材料。
作為在其上邊可被涂敷僅用于偏振片‘反射’及在工作波長范圍內(nèi)透明的的基板材料如石英、玻璃，聚合物，可以使用在工作波長范圍內(nèi)不透明的植物，例如金屬、半導(dǎo)體材料、玻璃陶瓷、塑料和別的可用的材料。”上述具有非特定厚度(即在該厚度下，在偏振片的輸出上，至少一個(gè)偏振光分量不能實(shí)現(xiàn)干涉極值的厚度)的雙折射各向異性吸收層，還允許形成二色性染料類型的偏振片。
雙折射各向異性吸收層是在某一方向上定向的分子有序化染料層，其中，分子平面和處于該平面中的偶極矩，被定向?yàn)榕c由表面各向異性決定的或者是由機(jī)械定向方向決定的方向相對應(yīng)。
上述偏振片的工作原理，是以通過上述層的非偏振光部分地被染料生色團(tuán)系統(tǒng)吸收為基礎(chǔ)的，因而，通過的僅僅是光波的一部分，其中，電磁場的電分量振蕩方向垂直于光躍遷偶極矩(圖4)。
應(yīng)該指出，依賴于所用的染料，所保護(hù)的偏振片有能力提供不僅在光譜的可見部分工作的偏振片，而且也可以提供在UF區(qū)域以及近IR區(qū)域工作的偏振片。在使用僅僅在UF區(qū)域具有吸收的二色性染料的情況下，雙折射層可以用作相位延遲層。
根據(jù)本發(fā)明的二色性類型的偏振片的出色的特點(diǎn)是，形成了至少一個(gè)雙折射各向異性吸收層，該層具有通式(II-VI)的染料和/或不溶于水的二色性染料和/或不含有生成離子的親水性基團(tuán)的顏料。
上述染料的應(yīng)用，使得可以；●改善偏振特性和形成一個(gè)高效率無缺陷的偏振片，該偏振片與專利WO 94/28073(1994)的眾所周知的偏振片比，除具有低導(dǎo)電率外，還具有受控LC定向能力。
●制造一個(gè)偏振片，除了表現(xiàn)出良好的介電性能外，對于濕度影響還具有高抵抗力。
●拓寬了適合于制造高效率偏振片的染料的花色品種。
與用來制造由專利WO 94/28073(1997)得知的偏振片所用的染料截然不同，上述染料(II-VI)的應(yīng)用允許在二色性染料的分子內(nèi)調(diào)整疏水-親水平衡，這對于形成溶致液晶相具有重要意義。因此，某些疏水-親水平衡的建立是建立這些染料分子的過度分子聚集的條件之一。借助于此，當(dāng)達(dá)到了這樣的聚集的某一濃度時(shí)，溶液就轉(zhuǎn)變成有序的液晶狀態(tài)。當(dāng)在LLC狀態(tài)下，借助于同時(shí)進(jìn)行的定向作用把溶液應(yīng)用到基板表面的一個(gè)面上時(shí)，就可以形成雙折射各向異性吸收層，其中二色性染料分子的生色團(tuán)系統(tǒng)的平面和處于該平面上的光躍遷偶極矩，就被定向?yàn)榕c可以由表面各向異性或受磁場或電磁場影響的作用決定的方向相對應(yīng)。
當(dāng)至少應(yīng)用一種有機(jī)離子的離子(染料II-VI)時(shí)，可以看到一個(gè)特別強(qiáng)烈的源于疏水-親水平衡的影響。由于這種情況，對于那些在非有機(jī)，對稱鹽或酸的形式下不可能形成LLC相的染料溶液也可以得到穩(wěn)定的溶致液晶相。
例如，作為染料與SUR縮合的結(jié)果，所形成的締合物具有SUR性質(zhì)，并且，與形成的泡囊聚集形成附聚物，包括非同軸的形式。
依賴于有機(jī)基團(tuán)的數(shù)目，依賴于表面活性離子的摩爾比和類型，二色性染料的分子可以是疏水(極性的)組分，并起著SUR的疏水部分的作用。因此，在二色性染料分子中存在著兩種生成離子的基團(tuán)，且當(dāng)上述染料被與一摩爾的表面活性離子縮合時(shí)，所形成的是表面活性締合物，其中疏水部分直接與染料分子進(jìn)行締合。當(dāng)具有生成離子的基團(tuán)的二色性染料與一摩爾的SUR縮合時(shí)，就將產(chǎn)生締合物，其中，染料分子將成為疏水分子部分。下邊將給出各種類型的染料不同組合的一些實(shí)例，這些染料具有不同類型的表面活性離子和表面活性劑。作為這樣的縮合的結(jié)果，所形成的締合物具有SUR性質(zhì)，并且，與形成的膠束聚集形成附聚物，包括非同軸的形式。該二色性染料分子可以配置在圓周上也可以配置在附聚物或膠束之內(nèi)。
在染料分子被配置在內(nèi)部的情況下，SUR烴基(這是一種液晶的良好的定向劑)將定位于雙折射各向異性吸收層的表面上。通過改變基團(tuán)的結(jié)構(gòu)，可以改善PC的定向能力，這對于不同類型的LCI的制造來說是重要的。
在所保護(hù)的光偏振片的偏振涂層中低運(yùn)動有機(jī)離子的存在將產(chǎn)生低導(dǎo)電率，低導(dǎo)電率反過來又將降低能耗，因此將延長液晶裝置的使用壽命。
表面活性性質(zhì)還提供LLC合成物的良好的可濕性和粘合性，在把這樣的組合物涂敷到基板表面上之后，在干燥后，所產(chǎn)生的是具有不超過5％的厚度變化率的無缺陷的均一的PC。
包括有生成離子的基團(tuán)或它們的混合物的二色性染料(II-VI)與至少一摩爾的表面活性劑或它們的混合物的締合物的使用使得可以控制二色性染料分子內(nèi)的疏水-親水平衡，這種控制對于某些溶致液晶相是重要的。因此，某些疏水-親水平衡的建立是用來形成這樣的染料的過度分子聚集的條件之一，借助于此，當(dāng)上述附聚物達(dá)到某一濃度時(shí)，溶液就將轉(zhuǎn)變成有序化的液晶狀態(tài)。
歸因于增溶現(xiàn)象，以具有表面活性離子的二色性染料為基礎(chǔ)的締合物的特質(zhì)之一是，在水中和水溶有機(jī)介質(zhì)中不溶于水的燃料的溶解度增加的性質(zhì)。這種性質(zhì)允許獲得偏振片，在該偏振片中，至少一個(gè)雙折射各向異性吸收層附加地含有溶解后的染料。依賴于結(jié)構(gòu)，溶解染料光躍遷的偶極矩可以與締合染料光躍遷偶極矩一致，也可以處于其某一角度上。這依賴于表面活性離子的結(jié)構(gòu)，又依賴于染料的摩爾比在締合物中的SUR。
除了其作用受疏水-親水平衡影響外，有機(jī)分子的性質(zhì)，特別是表面活性劑將強(qiáng)烈地影響在不同的溶劑中締合物的穩(wěn)定性，這種穩(wěn)定性又反過來影響附聚物的大小和形成LLC相的過程。
因此，兩個(gè)因素將控制LLC相的形成過程和類型，即疏水-親水平衡值及含生成離子的基團(tuán)或它們的混合物的具有至少一摩爾的有機(jī)離子和/或表面活性離子或它們的混合物的染料締合物的溶解性。反過來，分子的有序度也依賴于上邊所說過的情況，因而，依賴于PC的偏振參數(shù)，該P(yáng)C是LLC化合物涂敷到基板的表面上之后形成的，該表面具有接著要去掉的溶劑。
在不溶于水的二色性染料和/或不含生成離子的或疏水基團(tuán)或它們的混合物的顏料的基礎(chǔ)上，在雙折射各向異性吸收層中，離子的缺席，將提供所保護(hù)的偏振片的高介電性質(zhì)，這將引起能耗的降低，因而，延長液晶裝置的壽命。
不溶于水的二色性染料或顏料的應(yīng)用，對于形成雙折射各向異性吸收層來說，除了低導(dǎo)電率之外，對于濕度的影響還提供高抵抗。此外，所保護(hù)的偏振片的制造并不需要任何特殊染料或顏料的綜合，商業(yè)上可用的染料和顏料都可以利用。
染料(II-VI)和/或不含生成離子的或疏水的基團(tuán)或它們的混合物所形成的雙折射各向異性吸收層的應(yīng)用，使得可以生產(chǎn)熱穩(wěn)定的耐光的偏振片●其中，至少一個(gè)雙折射各向異性吸收層以薄膜或有機(jī)或非有機(jī)材料的板的形式形成于基板表面上。
●作為基板，它由雙折射板或薄膜構(gòu)成，至少一個(gè)雙折射各向異性吸收層被形成為對于上述板或薄膜的主光軸成45度角。
●其中，至少一個(gè)雙折射各向異性吸收層由至少兩個(gè)非特定形式的斷片構(gòu)成，這兩個(gè)斷片在色彩和偏振軸方向方面彼此完全不同。
●還至少包括一個(gè)雙折射各向異性吸收層，含于至少兩個(gè)非特定形狀的斷片內(nèi)，這兩個(gè)斷片在色彩和偏振軸方向方面彼此完全不同。
●在雙折射各向異性吸收層之間，還包括一個(gè)層，該層是透明無色的或染過色的材料。
●還包括一個(gè)由非有機(jī)材料和/或各種聚合物材料形成的定向?qū)印?br> ●還包括光反射層。
●其中，光反射層是金屬層。
為了制造偏振片，其中至少一個(gè)雙折射各向異性吸收層包括至少2個(gè)具有非特定形狀的斷片，該斷片在顏色和偏振軸方向方面是不同的，可以應(yīng)用下述技術(shù)在具有均一的偏振相量的層上應(yīng)用印刷方法(flexo-stenciling型板，浮雕或照相凸版)，所涂敷的是以所需形式的不溶于水的清漆的形式的圖形。在清漆硬化后，用合適的溶劑(水或水與有機(jī)溶劑的混合物)清洗露出來的層。然后，再把另外的層涂敷到基板上，該層和由上述清漆制造的已經(jīng)固定的雙折射層具有不同的顏色和偏振向量。然后再次涂敷所需形狀的清漆層，借助于此，以前的圖形仍保持露在外邊。在硬化和緊接著的清洗之后，就制成了偏振圖形，上述圖形具有不同的顏色和偏振向量的部分。
采用敷多輥印刷的不同的技術(shù)，就可以涂敷根據(jù)‘卷動進(jìn)出(roll-to-roll)’技術(shù)的多色偏振圖形。
代替清漆的各種膠水的使用使得可以以自我粘貼偏振薄膜的形式制造偏振片。膠水層以圖形的形式，伴隨有緊接著的雙折射各向異性吸收層在任何表面上的轉(zhuǎn)變，在雙折射各向異性吸收層上涂敷，可以用來制造具有外部配置偏振片的LC指示器和不同種類的商標(biāo)的保護(hù)或用于獲得裝置的色彩效果，例如在廣告中的色彩效果。在制造采用膠水的技術(shù)的偏振片的情況下，相反的轉(zhuǎn)變也是可能的把所需形式的膠水層涂敷到所需的表面上、在膠水上邊支持所涂敷的雙折射各向異性吸收層的薄膜的涂敷和移除。僅僅相應(yīng)于膠水層形式的雙折射各向異性吸收層將被從薄膜表面上移動到所需的表面上。
染料(II-VI)和/或不溶于水的染料和/或不含生成離子的或疏水的基團(tuán)或它們的混合物的使用，使得可以實(shí)現(xiàn)層到層地涂敷雙折射各向異性吸收層的技術(shù)。結(jié)果，可以制造由若干一層加到另一層上的的雙折射各向異性吸收層構(gòu)成的偏振片，每一層都由若干非特定形狀的斷片構(gòu)成，這些斷片在顏色和偏振向量方面都各不相同。
同一染料或別的染料的其次的一層可以直接涂敷到前一層上，或者涂敷到無色或染色后的透明材料的中間層上。借助于此，其次一層的偏振向量的方向可以以任何非特定形式與前一層的偏振軸的方向相對應(yīng)。
當(dāng)在一個(gè)偏振片中偏振光平面旋轉(zhuǎn)時(shí)，可以存在某些區(qū)域變亮和另外的區(qū)域染色(在單色偏振片的情況下，其中同一顏色具有不同的偏振向量方向)的情況。在使用不同的染料的情況下，在偏振光平面的旋轉(zhuǎn)中，將存在以不同的顏色的染色的清漆的圖形(在不同的顏色的區(qū)域具有相同的偏振相量方向的情況下)，或者在偏振向量方面彼此不同的不同的顏色的相繼的上清漆的部分。上邊所說的偏振片的實(shí)例是在建立特定的顏色效果領(lǐng)域(廣告，商業(yè)櫥窗)令人感興趣的，在那里用于保護(hù)商標(biāo)和保密。
基板表面，在形成雙折射各向異性吸收層中，可以應(yīng)用不同的子層進(jìn)一步進(jìn)行修改，上述子層包括光活性層，例如光反射層，特別是擴(kuò)散反射層，雙折射或相位延遲層。因此，所制成的是特征在于在基板和偏振涂層之間，另外包括也可以用做傳導(dǎo)層的光反射層。
當(dāng)1/4(quarter)波雙折射的板或薄膜，例如聚乙烯醇或聚對苯二甲酸乙酯被用做基板，而且，當(dāng)對基板的主光軸成45度角涂敷雙折射各向異性吸收層時(shí)，就可以制成一個(gè)圓偏振片(圖5a和b分別是正常和非常光線的方向，n是偏振層偏振向量)。雙折射薄膜的厚度必須滿足下述要求d(none)＝λ/4+mλ/2，其中，d是聚合物薄膜的厚度，no和ne是正常和非常折射率，λ是波長，m是整數(shù)。
當(dāng)雙折射各向異性吸收層形成在聚合物薄膜(聚對苯二甲酸乙酯、聚碳酸酯、三乙酰基纖維素、其它的透明薄膜材料)上邊時(shí)，則可以以柔性的偏振薄膜包括自我粘合膠水薄膜的形式得到偏振片。
為了制造所保護(hù)的偏振片，可以應(yīng)用包括聚乙烯醇縮丁醛在內(nèi)的不同的膠水，以產(chǎn)生各種類型的層壓構(gòu)結(jié)構(gòu)，例如，令汽車工業(yè)和建筑感興趣的三層玻璃或多層薄膜。
就如從表1-3所看到的那樣，采用本發(fā)明的二色性類型的偏振片，與采用WO 94/28073(1994)的偏振片相比，除了低導(dǎo)電率之外，還表現(xiàn)出對濕度效應(yīng)的高的抵制和更高的二色性比率。
此外，所保護(hù)的偏振片在其整個(gè)面積內(nèi)具有均一的性質(zhì)，這些性質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)之一是雙折射各向異性吸收層的不同的厚度，不超過5％。表1以通式(II)的二色性陽離子染料的有機(jī)鹽為基礎(chǔ)的光偏振片的特性

>·根據(jù)專利WO 94/28073(1994)D的公知的偏振片表2<

以通式(III)的二色性陽離子染料的非對稱混合物為基礎(chǔ)的光偏振片的特性由專利WO 94/28073(1994)得知的偏振片表3以通式(IV-VI)的包含生成離子的基團(tuán)的二色性染料與表面活性劑的締合物為基礎(chǔ)的光偏振片的特性

*根據(jù)專利WO 94/28073(1994)得知的偏振片應(yīng)當(dāng)指出，上邊所提到的以雙折射各向異性吸收層為基礎(chǔ)的二色性和干涉式的偏振片，都至少具有一個(gè)隨著波長的增加而增長的折射率，假設(shè)入射光能的利用不大于50％。
具有異常的色散的雙折射層的應(yīng)用也使得可以制作一種提供把實(shí)際上進(jìn)入的非偏振光的輻射源轉(zhuǎn)換成偏振輻射的偏振片。
上述類型的所推薦的偏振片包括用來把眾多的構(gòu)成偏振片上的入射光的非偏振光光束劃分成同樣眾多的不同地偏振的偏振光光束的相同對的偏振部件，和用來改變至少一種眾多的相同地偏振的偏振光光束的偏振的部件，上述偏振光光束由上述眾多的成對的不同地偏振的偏振光光束組成。
上述以聚焦光學(xué)元件(每一元件都具有至少一個(gè)與光各向同性層毗鄰的雙折射各向異性吸收層)的形式制成的偏振部件，與上述改變偏振的以切片式(sectioned)的半透明雙折射板的形式制成的部件進(jìn)行光學(xué)性定位對準(zhǔn)。
為簡便起見，上述偏振片將被看作是以透射式偏振部件為基礎(chǔ)的偏振片。
該偏振片的特點(diǎn)也是在上述偏振部件中至少一個(gè)雙折射各向異性吸收層的應(yīng)用，該雙折射各向異性吸收層具有隨著偏振光波長的增加而增長的折射率。
上述所保護(hù)的偏振片的聚焦光學(xué)裝置可以以波帶片(zone)的形式制作，在其圈(turn)中，可以以幅度(amplitude)波帶片的形式制作，其中，偶數(shù)的波帶片至少由一個(gè)毗鄰于至少一個(gè)光各向同性層的雙折射各向異性吸收層構(gòu)成，且奇數(shù)的波帶片是用光學(xué)各向同性材料制造的。
相位波帶片可以用做所保護(hù)的另一種偏振片。
相位波帶片可以具有至少一個(gè)折射率，該折射率沿著至少一個(gè)方向(包括沿著板的方向)改變。
相位波帶片的至少一個(gè)折射率可以在沿著板平面的方向上根據(jù)包括非單調(diào)的變化在內(nèi)的某一規(guī)律變化。
用來改變所保護(hù)的偏振片的偏振的部件還包括一個(gè)切片式的透明雙折射各向異性吸收層，該吸收層具有至少一個(gè)隨著偏振光波長的增加而增長的折射率。
在以透射式偏振部件為基礎(chǔ)的偏振片中，至少一個(gè)雙折射各向異性吸收層的至少一個(gè)折射率，可以直接與偏振光波長成正比。
所保護(hù)的偏振片的至少一個(gè)雙折射各向異性吸收層，可以具有這樣的厚度，在其中，在偏振片的輸出中至少對于一個(gè)線性偏振光分量可以實(shí)現(xiàn)干涉極值。借助于此，對于通過光的一個(gè)線性偏振光分量，至少一個(gè)雙折射各向異性吸收層的厚度可以滿足在光偏振片的輸出上獲得干涉極小值的條件，而對于通過光的另一個(gè)正交線性偏振光分量則滿足極大值條件。
為了制造所保護(hù)的偏振片，可以這樣地選擇層光各向同性層將與雙折射層的一個(gè)折射率相同或極其接近。
優(yōu)選特征如下的偏振片用來改變偏振的部件，是以切片式的透明半波雙折射板或具有在聚焦光學(xué)元件的焦點(diǎn)里邊或焦點(diǎn)外配置的切片(section)的層的形式制成的。
當(dāng)在改變偏振的部件中，所用的是一個(gè)‘非彩色的’半波或1/4波(對于圓偏振片)板時(shí)，其中，相位滯后(或光程差)是一個(gè)半波或1/4波長，當(dāng)光通過這樣的板時(shí)，在工作范圍內(nèi)的所有的波長中都將發(fā)生偏振改變。
另一個(gè)實(shí)施方案是這樣的偏振片，其特征是偏振改變部件以切片式透明雙折射板的形式制成，該板具有以1/4波長板的形式配置在聚焦光學(xué)元件的焦點(diǎn)外的切片，和以在正常和非常光線之間決定相位差(與用上述部分決定的相位差差一個(gè)π)的板的形式配置在聚焦光學(xué)元件的焦點(diǎn)里邊的切片。
用來改變所保護(hù)的偏振片的偏振的部件，可以以具有扭曲結(jié)構(gòu)的液晶的切片式透明聚合物化平面層發(fā)形式制成，其中，在上述層的厚度之內(nèi)的液晶光軸定向?yàn)?0度，具有配置在聚焦光學(xué)元件的焦點(diǎn)里邊和焦點(diǎn)外邊的切片。
所保護(hù)的偏振片，可以以薄膜或板的形式制成，該薄膜或板以聚焦光學(xué)元件的形式包括上述偏振部件，該部件對輸入到偏振片上的非偏振光的每一分量都具有不同的焦點(diǎn)功率，并與上述用來改變至少一個(gè)眾多的相同地偏振化的偏振光光束的偏振的部件進(jìn)行光學(xué)性定位對準(zhǔn)。上述聚焦光學(xué)元件可以是體積(volume)或相位收集透鏡，或從波帶片光學(xué)[參看G.S.Landberg，Optics，rev.and suppd.第5版.，‘Nauka’publishers，Moscowa，1976]得知的它們的各種已知的種類。
所保護(hù)的偏振片(對于該偏振片來說，觀察到異常色散的波長范圍與工作波長范圍不同)是這樣的偏振片至少由一個(gè)雙折射各向異性吸收層構(gòu)成，代表眾多的體積(volume)或相位透鏡。在這種情況下，采用使用用來形成上述透鏡的合適的染料的辦法，就有可能在IR區(qū)域提供偏振化的偏振片。
應(yīng)當(dāng)指出，聚焦光學(xué)元件不僅可以具有透鏡的形式，也可以具有反射鏡的形式和組合的形式。
本發(fā)明的一個(gè)突出的特點(diǎn)是，為了制造偏振片至少使用一個(gè)具有異常色散的雙折射各向異性吸收層，該吸收層由偏振部件構(gòu)成，并且，在用于至少對一個(gè)偏振光分量改變偏振的若干裝置的實(shí)施例中提供。
為形成上述具有異常色散的雙折射各向異性吸收層，可以應(yīng)用供以上所保護(hù)的干涉和二色性類型的偏振片使用的那些材料和技術(shù)。
上邊所討論的實(shí)施方案并不限制應(yīng)用別的供所推薦的光偏振片使用的形成雙折射層的材料。
涂敷定向雙折射材料的技術(shù)的選擇依賴于所用的材料，且對于發(fā)明的本質(zhì)來說是不重要的。根據(jù)本發(fā)明的雙折射材料的偏振層不僅可以是平坦的層也可以是例如，以透鏡和/或反射鏡的形式形成的聚焦層。
光刻技術(shù)可以用來建立切片式雙折射層。為了涂敷向溫性的聚合物材料，可以使用擠壓機(jī)，包括那些具有大量(10-100)平模并允許在一次運(yùn)作中涂敷許多不同的聚合物材料所需厚度若干層。
任何所使用的技術(shù)的最后結(jié)果都必須是雙折射材料的定向?qū)?，該定向?qū)映苏凵渎试诓煌妮S上變化之外，還具有二色性，并具有吸收率的最佳值。
所保護(hù)的偏振片的工作原理可以敘述如下。非偏振光光線入射到偏振片的第1個(gè)平坦的表面上，以薄膜或板的形式構(gòu)成加在其上邊的一個(gè)偏振部件。上述非偏振光光線，以對于入射非偏振光的每一個(gè)偏振光分量具有不同的焦點(diǎn)功率的形式通過偏振部件，被分成不同地偏振的偏振光束的眾多的對。與此同時(shí)，所得到的不同地偏振的偏振光束的眾多的對，是兩種偏振光束的群體，其中，在每一個(gè)群體中，對于由上述群體構(gòu)成的所有的光束，該光都是相同地被偏振化。此外，由上述不同地偏振的偏振光構(gòu)成的這些光束的群體之一，可以具有例如在同一平面內(nèi)平行光束偏振光的形式，而另一個(gè)光束群體則可以具有例如在該平面內(nèi)垂直于第1群體的光束的偏振平面的光束線性偏振化的形式，第1群體的光匯聚于聚焦光學(xué)元件的焦點(diǎn)上，該焦點(diǎn)規(guī)則地配置于偏振片的第2個(gè)平坦表面上，該第2個(gè)表面包括以切片式透明雙折射板的形式加在其上邊的用來改變至少同等地偏振的偏振光束的一個(gè)群體的偏振的部件。相同地偏振的偏振光束的至少一個(gè)群體，通過上述偏振改變部件配置于偏振片的第2個(gè)表面上，并這樣地改變其偏振使得其偏振狀態(tài)將與另一群體的也相同地偏振且也已通過了偏振片的第2邊界面的偏振光的偏振狀態(tài)相同。結(jié)果，上述兩個(gè)離開以透射式的偏振部件為基礎(chǔ)的偏振片的光束群體變成為相同地偏振化，而且，上述光束的離開偏振片而去的兩個(gè)群體把入射到偏振片上的光能總量傳遞到至少50％以上，而且基本上是在同一方向。
所保護(hù)的另外一種類型的提供大于50％的入射到偏振片上的全部光能的轉(zhuǎn)換的偏振片，是以反射式偏振部件為基礎(chǔ)的偏振片。
上述偏振片是以至少一個(gè)薄膜或板的形式制成的，在該薄膜或板上邊應(yīng)用的是，用來把入射非偏振光轉(zhuǎn)換成相同的光束的群體的部件，一個(gè)用來把非偏振光束分成具有不同的偏振的偏振通過光束和反射光束的部件，和用來改變被偏振部件反射的光束的偏振和方向的部件。
所保護(hù)的偏振片的一個(gè)顯著的特點(diǎn)是這樣一個(gè)偏振部件，該裝置由至少一個(gè)具有至少一個(gè)隨著偏振光波長的增加而增長的折射率的雙折射各向異性吸收層構(gòu)成，或者，由恒定方向(穿過層的厚度)的光軸的雙折射層構(gòu)成，上述光軸遵照規(guī)定的規(guī)律進(jìn)行改變(穿過層的厚度)。
依賴于所使用的雙折射層的類型，非偏振光束的劃分，可以劃分成線性偏振通過光束和具有正交偏振的反射光束，或者劃分成圓偏振通過光束和具有相反的偏振旋轉(zhuǎn)符號的反射光束。
用來改變所保護(hù)的偏振片的反射光束的偏振和方向的部件可以包括一個(gè)切片式金屬(反射)鏡。
優(yōu)選這樣的偏振片，其偏振部件包括至少一個(gè)雙折射各向異性吸收層或具有恒定的(穿過層厚度)的光軸的雙折射層，且在切片式金屬鏡的上游配備有1/4波長板。
此外，優(yōu)選這樣的偏振片，包括具有至少一個(gè)隨著偏振光波長的增加而增長的折射率的至少一個(gè)雙折射各向異性吸收層。
此外，優(yōu)選這樣的偏振片，其中，可以觀察到雙折射層的各向異性吸收，因而滿足異常色散的條件的波長區(qū)域，和波長工作區(qū)域相符。
最優(yōu)選雙折射各向異性吸收層的應(yīng)用，該層具有至少一個(gè)直接與偏振光波長成正比的折射率。
本發(fā)明的偏振片可以包括至少一個(gè)雙折射各向異性吸收層，一個(gè)用來制造所保護(hù)的干涉式偏振片的材料形成的層。
上邊所討論的實(shí)施方案不限制其它的用于形成供所推薦的偏振片使用的雙折射各向異性吸收層的材料的應(yīng)用。
在所推薦的偏振片中，雙折射各向異性吸收層既可以是固體的也可以是液體的。
為了制造具有恒定的(穿過層的厚度)光軸方向的雙折射層，可以使用用單軸或雙軸張力定向的聚合物薄膜、在工作波長區(qū)域內(nèi)透明(不吸收光)的聚合物薄膜。
具有遵照某一規(guī)律改變(穿過層的厚度)光軸方向的雙折射層的一個(gè)實(shí)例是膽甾醇液晶層。在這樣的層中，相應(yīng)于棒狀分子的長軸因而相當(dāng)于更大的折射率的光軸，在智力(mental)運(yùn)動中，穿過層厚度，保持與層平面平行。穿過厚度的距離(在那里光軸進(jìn)行360度完全旋轉(zhuǎn))，優(yōu)選膽甾醇螺旋節(jié)距。光軸旋轉(zhuǎn)方向既可以是順時(shí)針的，且上述螺旋優(yōu)選右旋，也可以是反時(shí)針的，且上述螺旋是左旋。膽甾醇液晶的雙折射層的這樣的結(jié)構(gòu)(結(jié)構(gòu))，優(yōu)選平面的那種，或者右旋Granjean結(jié)構(gòu)。平面結(jié)構(gòu)的膽甾醇液晶的雙折射層的主要性質(zhì)如下。
1、當(dāng)光入射到層上時(shí)，有一個(gè)光的選擇反射區(qū)域，位于該區(qū)域中的光譜正比于膽甾醇螺旋節(jié)距。
2、光選擇反射區(qū)域的光譜寬度與折射率各向異性(即在正常和非常折射率之間的差)成正比。
3、在光選擇反射區(qū)域之內(nèi)，和膽甾醇螺旋旋轉(zhuǎn)方向一致的一個(gè)圓偏振分量被完全反射，非偏振光的另一個(gè)圓偏振分量(該分量的方向與膽甾醇螺旋旋轉(zhuǎn)方向相反)則完全通過該層。
因此，平面結(jié)構(gòu)膽甾醇液晶層，無論對于通過光和反射光都是反射式圓偏振片。這樣的層可以用做偏振部件或者包括在偏振部件內(nèi)，用來把非偏振光束分成具有不同的偏振的通過光束和反射光束。在必要的時(shí)候，可以把眾所周知的1/4波板用于將圓偏振轉(zhuǎn)換成線性偏振光。
優(yōu)選根據(jù)本發(fā)明的偏振片，該偏振片的偏振部件包括至少一個(gè)膽甾醇液晶層。
更優(yōu)選根據(jù)本發(fā)明的偏振片，該偏振片包括至少一個(gè)由聚合物膽甾醇液晶制成的膽甾醇液晶。
至少一個(gè)膽甾醇液晶具有穿過其厚度的一個(gè)膽甾醇螺旋節(jié)距的梯度，且作為結(jié)果，具有不超過100nm的光選擇反射帶的光譜寬度。
反射式偏振片的偏振部件可以包括至少3層在3個(gè)不同的光譜區(qū)域內(nèi)具有光選擇反射帶的膽甾醇液晶。
把輸入非偏振光轉(zhuǎn)換成眾多的相同的光束的部件，可以以微透鏡系統(tǒng)的形式或微棱鏡系統(tǒng)的形式制成，上述系統(tǒng)把輸入到其上邊的光束聚焦在朝向偏振片的內(nèi)部的方向上。特別是微透鏡系統(tǒng)可以以完全覆蓋偏振片表面的正圓柱體微透鏡的形式來制成。
用于根據(jù)本發(fā)明制造偏振片的技術(shù)的選擇，依賴于供雙折射層使用的材料且對于本發(fā)明是不重要的。
為了在所推薦的偏振片的表面上形成包括至少一個(gè)雙折射層的偏振涂層，可以使用下述標(biāo)準(zhǔn)方法采用起模的辦法使預(yù)先定向的聚合物薄膜進(jìn)行疊層；在液態(tài)狀態(tài)下用輥?zhàn)?、刮刀、刀片，以非旋轉(zhuǎn)圓柱體的形式，涂敷所使用的材料；使用縫模的涂敷以及其它的方法。在某些情況下，在涂敷之后，要試圖去掉溶劑。在另一些情況下，例如，對于向溫性的材料和玻璃化材料，在涂敷之后，要冷卻所涂敷的層。
可以用來得到那些當(dāng)在使用后形成液晶相的材料的雙折射層的另外的技術(shù)，包括把這樣的材料涂敷到基板上邊，該基板是事先準(zhǔn)備好用于對液晶相定向的[US專利2525286(1950)]。這些技術(shù)之一，是單向摩擦基板，或摩擦事先涂敷到其上邊的薄的聚合物層，后者是眾所周知的并用于在制造LC顯示器中定向向溫性低分子液晶混合物。
用來得到雙折射層的另外的技術(shù)是眾所周知的對以這種或那種形式事先涂敷的層進(jìn)行光定向的技術(shù)，該技術(shù)采用線性偏振紫外光進(jìn)行照射。
為了涂敷向溫性聚合物材料的雙折射層，可以使用擠壓機(jī)，包括具有許多平模的擠壓機(jī)，并允許在一次運(yùn)行中涂敷幾層所需厚度的不同聚合物材料的層。
為了制造平面結(jié)構(gòu)的膽甾醇液晶的層，可以使用下述材料膽甾醇酯、用光活性化合物摻雜后的向列液晶、所謂手征性向列(其中光活性中心與例如多肽和纖維素醚的向列液晶、聚合物膽甾醇液晶、溶致膽甾醇液晶的分子進(jìn)行化學(xué)連接)。
所制造的層可以是液態(tài)的或固態(tài)的。層的固化可以采用降低溫度的辦法，采用使溶劑蒸發(fā)、包括光誘導(dǎo)聚合在內(nèi)的聚合辦法進(jìn)行。
作為將入射非偏振光轉(zhuǎn)換成眾多的相同的光束的部件，可以使用一個(gè)微透鏡系統(tǒng)，不論是體積還是平面Frensnel透鏡；以及用于聚焦光束的另外的系統(tǒng)；以體積棱鏡(例如三角形的)或平面棱鏡(例如具有分布式穿過厚度和表面的折射率)；還有其它的用于使光線反射的部件。
為了制造微透鏡或微棱鏡系統(tǒng)，可以使用模鑄、鑄造技術(shù)，例如，在具有更大的折射率的聚合物材料的聚合物薄膜中，填充事先準(zhǔn)備好的所希望的形狀的凹陷；光誘導(dǎo)聚合和其它的技術(shù)。
為了涂敷一個(gè)切片式金屬鏡，可以使用下述標(biāo)準(zhǔn)方法在真空中熱蒸發(fā)，在蒸氣中涂敷并相繼進(jìn)行熱處理，磁控管濺射和其它的方法。為了涂敷反射鏡，可以使用鋁(Al)、銀(Ag)及其它的金屬。
所保護(hù)的以反射式偏振部件為基礎(chǔ)的偏振片的工作原理將在該偏振片的特定的實(shí)例的敘述中說明。
就如上邊所提到的，以上的所保護(hù)的偏振片，可以在各種顯示信息的裝置，特別是在包括平板顯示器在內(nèi)的液晶顯示元件中應(yīng)用。
本發(fā)明的目的是改善用液晶顯示元件產(chǎn)生的圖象提供亮度和色飽和度。
采用使用液晶顯示元件(LCI)的辦法，該目的即可實(shí)現(xiàn)，上述液晶顯示元件由位于第1和第2板之間的液晶層和偏振片構(gòu)成，至少一個(gè)上述板是電極，上述偏振片至少包括一個(gè)雙折射各向異性吸收層，該吸收層具有至少一個(gè)隨著偏振光波長的增加而增長的折射率。
為了形成上述層，使用與供以上所保護(hù)的偏振片使用的材料和技術(shù)相同的材料和技術(shù)。
采用至少包括一個(gè)具有高偏振特性的反射式偏振片的LCI元件，就可以提供高質(zhì)量的圖象。
所保護(hù)的LCI元件，在一個(gè)板上還可以包括擴(kuò)散反射層(該層同時(shí)是一個(gè)電極)和至少一個(gè)雙折射各向異性吸收層該層被直接定位于反射層上，或者涂敷在反射涂層上邊的介電子層上。
LCI元件的另外的實(shí)施方案的特征是在上述一個(gè)板上，在偏振片和板之間形成彩色元件的一個(gè)附加層。
所保護(hù)的LCI元件的偏振片，還可以包括至少一個(gè)反射層，該反射層至少部分地反射光線。上述光反射層可以用金屬制造。
所保護(hù)的LCI元件的至少一個(gè)偏振片的至少一個(gè)雙折射各向異性吸收層可以以在相位延遲和/或偏振軸方向方面不同的元件的形式制成。
所保護(hù)的LCI元件的一個(gè)偏振片，由至少兩個(gè)不同顏色的雙折射各向異性吸收層構(gòu)成，該吸收層具有相互垂直的偏振軸方向，一個(gè)在另一個(gè)上邊，或者在分開它們的至少一個(gè)中間層上；在另一個(gè)板上，偏振片至少包括一個(gè)灰色的雙折射各向異性吸收層，該吸收層具有和在第1個(gè)板上的雙折射各向異性吸收層之一的偏振軸方向一致的偏振軸。
以反射式偏振部件為基礎(chǔ)的利用大于50％的非偏振光的偏振片的使用，提供了高亮度并且減少了LCI元件消耗的功耗量。
所推薦的LCI元件包括位于第1和第2板之間的液晶層，在那里，至少上述板之一上邊有電極和偏振片。至少一個(gè)偏振片包括用來把眾多的入射到偏振片上的光的非偏振光束分成同一眾多的不同地偏振的偏振光束的相同的對的部件，該部件以聚焦光學(xué)元件的形式制成，每一個(gè)元件都包括至少一個(gè)雙折射各向異性吸收層，該吸收層至少具有一個(gè)隨著偏振光波長的增加而增長的折射率且與至少一個(gè)光各向同性層毗鄰，上述偏振部件與用來改變至少一個(gè)相同地偏振的偏振光束(由不同地偏振的偏振光束的上述眾多的對構(gòu)成)的偏振的部件進(jìn)行光學(xué)性定位對準(zhǔn)。
所保護(hù)的LCI元件的聚焦光學(xué)元件的至少一個(gè)雙折射各向異性吸收層可以以眾多的體積或相位透鏡實(shí)現(xiàn)。
所保護(hù)的LCI元件的聚焦光學(xué)元件可以以波帶片的形式實(shí)現(xiàn)。
一種波帶片是寬幅度波帶片，其偶數(shù)的波帶片包括至少一個(gè)與至少一個(gè)光各向同性層毗鄰的雙折射各向異性吸收層，且奇數(shù)的波帶片用光各向同性層制作。
另一種波帶片是相位波帶片。
用來改變LCI元件的偏振的部件，可以包括具有至少一個(gè)隨著偏振光波長的增加而增長的折射率的切片式透明雙折射各向異性吸收層。
偏振改變部件，可以以切片式透明半波雙折射板或具有位于聚焦光學(xué)元件的焦點(diǎn)中或焦點(diǎn)外的切片的層的形式制成。
所保護(hù)的LCI元件的偏振片的偏振改變部件，可以以具有以1/4波板的形式位于聚焦光學(xué)元件的焦點(diǎn)中或焦點(diǎn)外的切片，且具有在正常和非常光線之間決定相位差的切片的切片式透明雙折射板的形式制作，上述相位差與用上述切片以位于聚焦光學(xué)元件的焦點(diǎn)中的1/4波板的形式?jīng)Q定的相位差差一個(gè)π。
所保護(hù)的LCI元件的偏振改變部件，可以以具有扭曲結(jié)構(gòu)，且具有在上述層的厚度之內(nèi)液晶光軸旋轉(zhuǎn)90度，同時(shí)還具有位于聚焦光學(xué)元件的焦點(diǎn)中或焦點(diǎn)外的部分的液晶的切片式透明聚合物化平面層的形式制作。
所保護(hù)的LCI元件的偏振改變部件，可以以切片式透明非彩色雙折射板的形式制作。
采用使用以反射式偏振部件為基礎(chǔ)的偏振片的LCI元件還使亮度增加和降低功耗。
所推薦的LCI元件包括一個(gè)位于第1和第2板之間的液晶層，在至少一個(gè)板上具有電極和偏振片。至少一個(gè)偏振片以至少一個(gè)薄膜或板的形式制成，在薄膜或板的上邊加有用于把入射非偏振光轉(zhuǎn)換成眾多的相同的光束的部件；用于非偏振光束分成具有不同的偏振的偏振通過光束和反射光束的偏振部件，該部件包括至少一個(gè)具有至少一個(gè)隨著偏振光波長的增加而增長的折射率雙折射各向異性吸收層，或者雙折射層，該雙折射層具有這樣的的光軸方向，該方向遵從某一規(guī)律(穿過層厚度)進(jìn)行改變；和改變被偏振部件反射光束的的偏振和方向的部件。
用于改變所保護(hù)的LCI元件的反射光束的偏振和方向的部件可以包括切片式金屬鏡。
所保護(hù)的LCI元件的偏振部件可以包括至少一個(gè)雙折射各向異性吸收層或雙折射層，該雙折射層具有恒定的(穿過層厚度)的光軸方向，且在切片式金屬鏡的上游具有1/4波板。
所保護(hù)的LCI元件的偏振部件可以包括至少一個(gè)雙折射層，該雙折射層具有遵從某一規(guī)律(穿過層厚度)改變的光軸方向；至少一個(gè)膽甾醇液晶，該液晶可以用聚合物膽甾醇液晶制造。
膽甾醇液晶的至少一層可以具有(穿過層厚度)膽甾醇螺旋節(jié)距，因而，具有不小于100nm的光選擇反射帶的光譜寬度。
偏振部件可以包括至少3層膽甾醇液晶，這些液晶在3個(gè)不同的光譜區(qū)域內(nèi)具有光選擇反射帶。
所保護(hù)的LCI元件的用來轉(zhuǎn)換偏振片的入射非偏振光的部件，可以以微透鏡系統(tǒng)或微棱鏡系統(tǒng)的形式制成，該系統(tǒng)把離開它的光束聚焦在朝向偏振片的內(nèi)部的方向。
微透鏡的一個(gè)系統(tǒng)可以以完全覆蓋偏振片表面的正圓柱體微透鏡的形式制成。
在薄膜或板的第1表面上，所保護(hù)的LCI元件的偏振片可包括微透鏡系統(tǒng)和與上述微透鏡系統(tǒng)進(jìn)行光學(xué)性定位對準(zhǔn)的切片式金屬鏡；在薄膜或板的第2表面上，可以包括至少一層膽甾醇液晶。
所保護(hù)的LCI元件的偏振片，在薄膜或板的第1表面上，可以包括一個(gè)微透鏡系統(tǒng)，一個(gè)與上述微透鏡系統(tǒng)進(jìn)行光學(xué)性定位對準(zhǔn)的切片式金屬鏡，一個(gè)1/4波板；在偏振片的第2表面上還包括至少一個(gè)雙折射各向異性吸收層或雙折射層，該雙折射層具有恒定的(穿過層厚度)光軸方向。
偏振片，在薄膜或板的第1表面上，還可以包括一個(gè)切片式金屬鏡，在薄膜或板的第2表面上，依次涂敷的是與金屬鏡的切片進(jìn)行光學(xué)性定位對準(zhǔn)的微透鏡系統(tǒng)，和至少一層膽甾醇液晶。
優(yōu)選這樣的LCI元件，其偏振片在薄膜或板的第1表面上包括一個(gè)切片式金屬鏡和一個(gè)1/4波板，在薄膜或板的第2表面上依次涂敷的是與金屬鏡進(jìn)行光學(xué)性定位對準(zhǔn)的微透鏡系統(tǒng)和至少一個(gè)雙折射各向異性吸收層或雙折射層，該雙折射層具有恒定的(穿過層厚度)光軸方向。
所保護(hù)的LCI元件的偏振片可以包括至少兩個(gè)層壓式薄膜或板；在第1薄膜或板的外表面上涂敷的是第1微透鏡系統(tǒng)，在第1或第2薄膜或板的內(nèi)表面上涂敷的是切片式金屬鏡，在第2薄膜或板的外表面上附加涂敷的是與金屬鏡的切片和第1微透鏡系統(tǒng)進(jìn)行光學(xué)性定位對準(zhǔn)的第2微透鏡系統(tǒng)；和至少一層膽甾醇液晶。
優(yōu)選這樣的LCI元件，其偏振片包括至少兩個(gè)層壓式薄膜或板；在第1薄膜或板的外表面上涂敷的是第1微透鏡系統(tǒng)，在第1或第2薄膜或板的內(nèi)表面上涂敷的是切片式金屬鏡和1/4波板，在第2薄膜或板的外表面上附加涂敷的是與金屬鏡的切片和第1微透鏡系統(tǒng)進(jìn)行光學(xué)性定位對準(zhǔn)的第2微透鏡系統(tǒng)，和至少一層雙折射各向異性吸收層或雙折射層，該雙折射層具有恒定的(穿過層厚度)光軸方向。
所保護(hù)的LCI元件的偏振片可以包括包括至少兩個(gè)層壓式薄膜或板，在第1薄膜或板的外表面上涂敷的是微透鏡系統(tǒng)，在第1或第2薄膜或板的內(nèi)表面上涂敷的是與微透鏡系統(tǒng)光學(xué)性定位對準(zhǔn)的切片式金屬鏡，在第2薄膜或板的外表面上，涂敷的是一層膽甾醇液晶。
優(yōu)選這樣的LCI元件，其偏振片包括至少兩個(gè)層壓式薄膜或板；在第1薄膜或板的外表面上涂敷的是第1微透鏡系統(tǒng)，在第2薄膜或板的內(nèi)表面上依次涂敷的是與微透鏡系統(tǒng)進(jìn)行光學(xué)性定位對準(zhǔn)的切片式金屬鏡和1/4波板；在第2薄膜或板的外表面上涂敷的是至少一層雙折射各向異性吸收層或雙折射層，該雙折射層具有恒定的(穿過層厚度)光軸方向。
優(yōu)選這樣的LCI元件，其至少一個(gè)偏振片還包括用非有機(jī)材料或在聚合物材料的基礎(chǔ)上形成的定向?qū)印?br> 定向?qū)涌梢孕纬捎陔p折射各向異性吸收層上邊，或形成于基板和上述層之間。
另外的實(shí)施方案是一種LCI元件，其特征是在至少一個(gè)板上邊，至少一個(gè)偏振片的至少一個(gè)雙折射各向異性吸收層位于透明電極上邊或位于板和電極之間，或者位于在覆蓋透明電極的電解質(zhì)薄膜上邊或在定向液晶的層和覆蓋電極的電解質(zhì)子層之間，或者在層的相反一側(cè)的上邊。
優(yōu)選這樣的LCI元件，其特征是在一個(gè)板上形成的是可以同時(shí)用作電極的擴(kuò)散反射涂層，和至少一個(gè)雙折射各向異性吸收層，該吸收層直接位于反射涂層上邊或涂敷在反射涂層上邊的介電層上邊，或者位于定位液晶的層和涂敷到反射涂層上邊的另外一層之間。
在涂敷于所有的上邊提到的LCI元件的實(shí)施方案中的至少一個(gè)雙折射各向異性吸收層，可以具有至少一個(gè)直接與偏振光波長成正比的折射率。
在所有的上邊提到的LCI元件的實(shí)施方案中至少一個(gè)偏振片的至少一個(gè)雙折射各向異性吸收層可以具有這樣的厚度，在該厚度中，在偏振片的輸出上，至少對于一個(gè)偏振光分量，將實(shí)現(xiàn)干涉極值。
在所有的上邊提到的LCI元件實(shí)施方案的至少一個(gè)偏振片的至少一個(gè)雙折射各向異性吸收層的厚度，在偏振片輸出上對于一個(gè)線性偏振光分量可以滿足得到干涉極小值的條件，對于另一個(gè)正交線性偏振光分量則可以得到干涉極大值。
在所有上邊提到的包括至少兩層的LCI元件的實(shí)施方案中，在至少其中的一層，包括雙折射各向異性吸收層，而另一層是光各向同性層，該層的折射率與雙折射層的一個(gè)折射率一致或非常接近。
在所有上邊提到的包括至少兩層雙折射層的LCI元件的實(shí)施方案中，在至少其中的一層，包括各向異性吸收層，該各向異性吸收層的一個(gè)折射率與雙折射層的一個(gè)折射率一致或非常接近，而雙折射層和雙折射各向異性吸收層的第2個(gè)折射率彼此不同。
在LLC組成中采用使所用的染料變化的辦法，就可以得到具有包括灰色在內(nèi)的不同顏色的LC裝置。采用逐層涂敷黃色、紅色和藍(lán)色雙折射各向異性吸收層的辦法，當(dāng)他們形成于碟子的板上時(shí)，也可以得到灰色。
使用包含生成離子的基團(tuán)的二色性染料與至少一摩爾的有機(jī)物(特別是用于形成雙折射各向異性吸收層的表面活性離子)的締合物，當(dāng)偏振片位于LCI元件內(nèi)部的時(shí)候，將提供偏振片的良好的定向能力，因而可以避免涂敷附加的定向LC層的必要。采用使有機(jī)離子的結(jié)構(gòu)變化的辦法，在制造偏振片中，可改變?nèi)芤旱亩ㄏ蚝蜐駶櫮芰?，這種改變對于各種類型的LCI元件的制造是重要的。
此外，低運(yùn)動有機(jī)離子在偏振涂層中的存在，提供低導(dǎo)電率，該低導(dǎo)電率反過來又降低能耗，因此，延長了液晶裝置的使用壽命。借助于此，在偏振片位于其內(nèi)部時(shí)，就可以避免涂敷附加的絕緣層的必要。
采用大多數(shù)不同類型的染料例如具有公式(II-VI)的染料來制造偏振片，就可以提供所保護(hù)的LCI元件的顏色排列的變化性。
使用以雙折射各向異性吸收層為基礎(chǔ)的干涉偏振片，在整個(gè)所保護(hù)的LCI的表面上，提供高亮度以及良好的角度特性，而且對于反射，在工作中沒有陰影。
采用使用大于50％的入射光能的的偏振片的辦法，就可以實(shí)現(xiàn)伴隨有降低能耗的LCI元件的亮度的增加。
使用用來形成雙折射各向異性吸收層的以上所提到的材料，提供制造單色和彩色LCI元件和以它為基礎(chǔ)的顯示器的可能性。
在預(yù)定用來制造高分辨率顯示器的所推薦的裝置中，為了得到高亮度和對比度的圖象，在使用雙折射各向異性吸收層的同時(shí)，可以使用附加的定向和雙折射層。
使用所保護(hù)的以雙折射各向異性吸收層為基礎(chǔ)的偏振片，并不排除使用基于常用薄膜的偏振薄膜，特別是以PVA為基礎(chǔ)的碘偏振片。例如，在膠粘到第2板的外側(cè)的具有基于碘的反射或透射偏振片的第1板上邊內(nèi)部偏振片的組合，允許建立一個(gè)裝置，該裝置具有高的圖象亮度和對比度，且不需要通常用來保護(hù)膠粘到第1玻璃的外側(cè)的偏振片的附加的玻璃。
此外，使用以雙折射各向異性吸收層為基礎(chǔ)的偏振片，可以制造具有配置于外部的偏振片LC指示元件。為此，把雙折射各向異性吸收層涂敷到透明各向同性聚合物薄膜上，然后，把這樣制作的薄膜偏振片膠粘到板的外側(cè)。應(yīng)當(dāng)指出，以這種方法提供的LC裝置，和具有以PVA薄膜為基礎(chǔ)的常用偏振片比較，由更少的層構(gòu)成。
附圖的簡單說明用示于

圖1-3中的某些指定實(shí)施方案的實(shí)例，說明本發(fā)明的干涉式偏振片。圖1顯示了本發(fā)明的反射式的單層偏振片。圖2顯示了偏振片中各層的折射率對光波長的依賴性。圖3顯示了本發(fā)明的多層偏振片。
圖4-5示出了二色式偏振片和以它為基礎(chǔ)的圓偏振片。
圖6-12用特定實(shí)施方案的具體實(shí)例示出了以本發(fā)明的透射式偏振部件為基礎(chǔ)的偏振片。
圖6顯示了所推薦的偏振片的一個(gè)實(shí)施方案的剖面，該偏振片是以薄膜的形式制成的，在該薄膜的表面上，涂敷的是下述以體積透鏡的形式用雙折射各向異性吸收層制成的偏振部件，用來以切片式透明雙折射板的形式改變偏振光束的偏振的部件，上述雙折射板的切片位于圖6的偏振片上。圖7顯示了圖6所推薦的偏振片的全視圖。圖8顯示了以一個(gè)薄膜的形式制成的所推薦的偏振片的一個(gè)實(shí)施方案的剖面，在該薄膜上邊涂敷的是以上述體積透鏡的形式制成的偏振部件，用來改變偏振光束的偏振的部件，該部件以切片式透明雙折射板的形式制成，該板的切片位于上述體積透鏡的焦點(diǎn)以外。圖9以一個(gè)薄膜的形式顯示了所推薦的實(shí)施方案的剖面，在該薄膜的表面上涂敷的是以寬幅度波帶片的形式用雙折射和光各向同性材料的交替層制成的偏振部件，用來改變偏振光束的偏振的部件，該部件以切片式透明雙折射板的形式制成，該雙折射板具有以1/4波板的形式位于上述寬幅度波帶片的焦點(diǎn)外側(cè)的切片，和在正常和非常光線之間決定相位差的切片，該相位差與以1/4波板的形式位于上述寬幅度波帶片的焦點(diǎn)中的上述切片決定的相位差差一個(gè)π。圖10示出了在根據(jù)圖9推薦的偏振片的實(shí)施方案中使用的幅度波帶片的一個(gè)可能的設(shè)計(jì)的剖面。圖11示出了用3層制作的相位波帶片的剖面，一層是雙折射各向異性吸收層，另外兩層是具有不同的折射率的光各向同性層，一個(gè)折射率等于雙折射層的正常折射率，另一個(gè)等于非常折射率。這些層的邊界面具有表面輪廓，該輪廓當(dāng)上述折射率的比率存在時(shí)，允許它們起到相同相位波帶片的陣列的作用，上述波帶片有能力使在相互垂直的平面內(nèi)線性偏振的光線聚焦。相位波帶片的這些陣列彼此相對移動這樣的一個(gè)波帶片的半寬度。圖12示出了以薄膜的形式制成的所推薦的偏振片的剖面，在該薄膜的一個(gè)表面涂敷的是以交替的雙折射各向異性吸收和光各向同性材料的相位波帶片的形式形成的偏振部件(該板的設(shè)計(jì)示于圖11)，以切片式透明雙折射板的形式制成的用來改變偏振光的光束的偏振的部件，其切片位于上述體積透鏡的焦點(diǎn)內(nèi)。
圖13-21用特定實(shí)施方案的具體實(shí)例顯示了以本發(fā)明的反射式偏振部件為基礎(chǔ)的偏振片。
圖13顯示了所推薦的偏振片的剖面，特征在于它是以一個(gè)薄膜或板的形式制成的，在該薄膜或板的第1表面上邊，涂敷的是微透鏡系統(tǒng)和切片式金屬鏡，在第2薄膜或板上邊涂敷的是至少包括一層膽甾醇液晶的偏振部件。圖14顯示了根據(jù)圖13所推薦的偏振片的全視圖。圖15顯示了所推薦的偏振片的剖面，特征在于同樣是以一個(gè)薄膜或板的形式制成的，在該薄膜或板的第1表面上邊，涂敷的是微透鏡系統(tǒng)，切片式金屬鏡和1/4波板；在其第2表面上邊，涂敷的是偏振部件，包括至少一個(gè)具有恒定(穿過層厚度)的光軸方向的雙折射層。圖16和圖17顯示了所推薦的偏振片的剖面，特征在于同樣以一個(gè)薄膜或板的形式制成，在該薄膜或板的第1表面上邊，涂敷的是切片式金屬鏡，在其第2表面上邊涂敷的是偏振部件和微透鏡系統(tǒng)。圖18和19顯示了以兩個(gè)層壓薄膜或板的形式制成的所推薦的偏振片的實(shí)施方案的剖面，在其外表面上涂敷的是偏振部件和兩個(gè)微透鏡系統(tǒng)，在其內(nèi)表面上涂敷的是切片式金屬鏡37。圖20和21顯示了以兩個(gè)層壓薄膜或板的形式制成的所推薦的偏振片的實(shí)施方案的剖面，在其外表面上涂敷的是偏振部件和微透鏡系統(tǒng)，在其內(nèi)表面上涂敷的是切片式金屬鏡37。
在最典型的結(jié)構(gòu)中，所保護(hù)的LCI元件的實(shí)例示于圖22-27。圖22顯示了以常用扭曲向列為基礎(chǔ)的透射式的元件。圖23顯示了以常用扭曲向列為基礎(chǔ)的透射式LCI元件，具有偏振層和電極的另外一種排列。圖24顯示了以常用扭曲向列為基礎(chǔ)的反射式LC指示器。圖25顯示了以扭曲向列為基礎(chǔ)的透射式LC指示器。圖26顯示了包括彩色開關(guān)的LC指示器。圖27顯示了矩陣LC指示器。
優(yōu)選實(shí)施方案干涉式偏振片圖1示出了本發(fā)明的反射式單層偏振片，其包含雙折射各向異性吸收層1，上述偏振片的特征是它的兩個(gè)折射率(非常的折射率ne和正常折射率no)與偏振光波長成正比。在最簡單的實(shí)施方案中，層1從兩側(cè)與空氣毗鄰。在最復(fù)雜的實(shí)施方案中，在其一個(gè)表面上涂敷的是光反射涂層。層1也可以涂敷到基板上，而且是例如透明玻璃(圖中，用虛線表示)。
所推薦的反射式偏振片的工作可以解釋如下。非偏振光包括兩個(gè)線性偏振光分量2和5，該分量的偏振平面相互垂直(這兩個(gè)分量，在圖1中為了便于圖示和理解，慣常是分開的)。平行于雙折射各向異性吸收層1的光軸偏振的的分量2，從層1的邊界面處部分地反射，因此，形成光線3。在層1和介質(zhì)的交界的界面的光的部分反射的產(chǎn)生，歸因于在上述界面上的折射率的突變(差)。為要得到光的部分反射可以使用附加地涂敷到層1上的光反射涂層。具有通過雙折射各向異性吸收層1的分量2的另外一部分能量，被層1的第2界面反射，并再一次通過層1，因此形成光線4。反射光線4和5用與分量2相同的方法偏振化。
層1的厚度是這樣選擇的對于光線3和4，相當(dāng)于比較大的折射率ne的ne的光程差Δe將等于偏振光半波的一個(gè)奇數(shù)，Δe＝λ/2+mλ，其中，λ是光波長，m是干涉序數(shù)。在該情況下，當(dāng)在層1的兩側(cè)的介質(zhì)都是透明(非吸收)的且具有小于層1的折射率的折射率時(shí)，那么光程差是Δe＝2dne+λ/2，其中，d是層的厚度，值λ/2是在來自第1界面的反射中的一個(gè)相位突變，就如形成一個(gè)更大的光學(xué)密度的介質(zhì)一樣。在這種情況下，光線3和4干涉的結(jié)果是它們的互相衰減，在最佳實(shí)施方案中，它們完全阻塞。當(dāng)光線3和4的強(qiáng)度(幅度)在其值方面相等或非常接近時(shí)，就會實(shí)現(xiàn)光線3和4的完全阻塞，強(qiáng)度相等或非常接近可以通過適當(dāng)?shù)剡x擇來自層1的界面的反射，例如，歸因于附加地涂敷的光反射涂層來實(shí)現(xiàn)。光反射涂層可以是金屬或電介質(zhì)涂層，可以是單層也可以是多層。當(dāng)滿足雙折射各向異性吸收層1的非常折射率對光波長(ne-λ)的成比例的性質(zhì)的條件時(shí)，則對于整個(gè)工作波長區(qū)域，滿足等式Δe＝2dne+λ/2＝λ/2+mλ，這會在寬廣的光譜區(qū)域內(nèi)提供高的偏振特性。
垂直于雙折射各向異性吸收層的光軸偏振的另一線性偏振分量5從層1的第1界面部分地反射，因此形成光線6。通過層1的分量5的另一部分從層1的第2界面反射，再次通過層1，因此形成光線7。反射光線6和7與入射分量5的偏振相同。光線6和7的干涉是它們的相互加強(qiáng)，即對于在他們之間的光程差來說，與正常(小的)折射率no的相應(yīng)的Δo是波長的整數(shù)Δo＝2dno+λ/2＝λ/2+mλ(對于該分量，當(dāng)光線6從層1的第1界面反射時(shí)，也存在相位突變λ/2)。當(dāng)滿足雙折射各向異性吸收層1的非常折射率對光波長(ne～λ)的成比例的性質(zhì)的條件時(shí)，則對于整個(gè)工作波長區(qū)域，滿足等式Δo＝2dno+λ/2＝λ/2+mλ，這意味著偏振片的偏振特性的光譜依賴性的消失。
因此，在一個(gè)寬的光譜范圍內(nèi)，作為干涉的結(jié)果，平行于雙折射材料的層1的快速軸偏振的分量2的總反射比垂直于雙折射材料層1的快速軸偏振的分量5的反射要小得多。
當(dāng)作為干涉的結(jié)果，平行于雙折射材料的層1的快速軸偏振的分量2的總反射比垂直于層1的快速軸偏振的分量5的反射要大得多時(shí)，也可以實(shí)現(xiàn)相反的局面。當(dāng)層1的厚度選擇為使得對光線3和4來說，與非常(比較大的)折射率ne相應(yīng)的光程差Δe是偏振光辦波的偶數(shù)Δe＝mλ。在這種情況下，光線3和4干涉的結(jié)果為干涉最大值，即它們相互加強(qiáng)。此外，與正常(小的)折射率no的相應(yīng)的光線6和7的光程差Δo是偏振光半波的奇數(shù)等式Δe＝λ/2+mλ。在這種情況下，光線6和7干涉的結(jié)果是干涉極小值，即它們相互衰減?，F(xiàn)在，作為干涉結(jié)果，平行于雙折射材料的層1的光軸偏振的分量2的總干涉比垂直于雙折射材料層1的光軸偏振的分量5的反射要大得多。
圖2顯示了偏振片中各層的折射率對可見光(即在400-700nm區(qū)域內(nèi)的光)波長的依賴性。曲線8相當(dāng)于原型的偏振片，其中，各層的折射率隨著光波長的增加而減小。在光學(xué)中這樣的依賴性被看作是正常色散，是透明材料的特征。曲線9相當(dāng)于本發(fā)明的偏振片，其中，至少折射率隨著光波長的增加而增長。在光學(xué)中，這樣的依賴性被看作是異常色散，為了實(shí)現(xiàn)這樣的依賴性，必須以特殊的方法設(shè)計(jì)偏振片。所完成的實(shí)驗(yàn)和分析已經(jīng)表明，為了這一目的，優(yōu)選的偏振片，其特征是至少一個(gè)雙折射各向異性吸收層，在工作波長的范圍內(nèi)具有不小于0.1的最大折射率。在這里，就如在光學(xué)中那樣，所制造的層的折射率k作為在用材料Z＝n-ik制造的層的通用折射率中的虛數(shù)部分的一個(gè)系數(shù)來決定(參看GOST標(biāo)準(zhǔn)7601-78)。曲線10相當(dāng)于本發(fā)明的偏振片的優(yōu)選實(shí)施方案，特征在于至少一個(gè)雙折射各向異性吸收層，至少在工作波長的某一區(qū)域，具有至少一個(gè)直接與偏振光波長成正比的折射率。折射率對光波長的直接正比例性，比起通常的折射率隨著光波長的增加而增長來，是更嚴(yán)格的要求(條件)。在偏振片中，在寬的光譜范圍內(nèi)提供高偏振化，該偏振片的特征在于折射率隨著光波長的增加而增長，但不是在工作波長的某些范圍內(nèi)，而是在全部波長的范圍內(nèi)。
應(yīng)當(dāng)指出，在其中產(chǎn)生各向異性吸收，且接著觀察到異常色散的波長范圍，可以與工作范圍的波長一致或不一致。對于所保護(hù)的干涉式偏振片來說，優(yōu)選在其中觀察到異常色散的工作范圍的波長，即至少折射率隨著光波長的增加而增長的波長范圍。
圖3顯示了本發(fā)明的多層偏振片，包括4個(gè)雙折射各向異性吸收層1，特征在于這些層的非常折射率ne隨著光波長的增加而增長。上述層1是作為具有交替式的4個(gè)光各向同性材料的層11來涂敷的，雙折射材料的正常折射率no與光各向同性材料的折射率ni一致或非常接近。雙折射各向異性吸收層1可以用相同的或不同的材料制作，例如，在光譜的范圍方面不同，在該范圍之內(nèi)，非常折射率ne隨著光波長的增加而增長。
所推薦的偏振片的工作可敘述如下。非偏振光包括兩個(gè)線性偏振光分量2和5，該分量的偏振面相互垂直(在圖3中，為了便于圖示和理解，這兩個(gè)分量通常被分開)。平行于雙折射材料的層1的光軸偏振的分量2被層1和光各向同性層11的界面部分地反射，因此，形成光線3。反射光線3用與入射分量2相同的方式偏振。
層1的厚度可這樣選擇，使得所有的光線3都是干涉極大值，即它們相互干涉。所達(dá)到的干涉為98-99.9％，這意味著線性偏振光分量2實(shí)際上完全被偏振片反射，形成光線12。當(dāng)滿足比簡單地增加更為嚴(yán)格的條件時(shí)，即當(dāng)雙折射各向異性吸收層1的非常折射率對光波長(ne-λ)的直接正比例的條件滿足時(shí)，對于整個(gè)工作波長范圍將滿足干涉極大值條件。
垂直于層1的光軸線性偏振的另一個(gè)非偏振光分量5，與層1的正常折射率no相對應(yīng)，該正常折射率與光各向同性層的折射率相等(no＝ni)。在這種情況下，不存在任何來自層1和11的反射，且線性偏振分量5完全通過多層偏振片，而沒有反射，因此形成光線13。來自偏振片的外表面的分量5的反射，可以用‘亮度控制’的辦法消除，即采用在外表面上涂敷具有大約1/4波長的光學(xué)厚度和no1/2的折射率的各向同性層的辦法進(jìn)行消除。
結(jié)果，入射到多層偏振片上的偏振光被分成兩部分并被變換成通過偏振片的線性偏振光線12，和被偏振片反射的正交偏振光線13。
上邊所討論的實(shí)例并不限制所推薦的偏振片具體實(shí)施方案的可能情形。
因此，在所有的上邊提到的實(shí)例中，當(dāng)使用不超過10層的偏振片時(shí)，將在寬的光譜范圍內(nèi)提供偏振片的高偏振特性。二色式偏振片標(biāo)題中的偏振片的工作原理是以偏振光在通過上述層時(shí)部分地被染料的生色團(tuán)系統(tǒng)吸收為基礎(chǔ)的。借助于此，通過的僅僅是部分光波，其中，電磁場的電分量的振蕩方向垂直于光躍遷偶極矩(圖4)。
當(dāng)把雙折射各向異性吸收層，以對基板的主光軸成45度的角度涂敷到1/4波雙折射板或薄膜上時(shí)，就可以制造圓偏振片(圖5a和b分別是正常和非常光線的方向，n是偏振層偏振方向)。雙折射層的厚度必須滿足下述條件
d(no-ne)＝λ/4+mλ/2，其中，d是聚合物薄膜的厚度，no和ne是正常和非常折射率，λ是波長，m是一個(gè)整數(shù)。以透射式偏振部件為基礎(chǔ)的偏振片圖6顯示了以一個(gè)薄膜11的形式制成的所推薦的偏振片的剖面，在該薄膜的表面上涂敷的是以體積透鏡15的形式用雙折射各向異性吸收材料制作的偏振部件，用于改變偏振光的光束18的偏振的部件，該部件以切片式半波雙折射板的形式制成，該板的切片19位于上述體積透鏡15的焦點(diǎn)內(nèi)。用于改變偏振光的光束18的偏振的部件，也可以以具有扭曲結(jié)構(gòu)，且在上述層的厚度之內(nèi)液晶的光軸旋轉(zhuǎn)90度的液晶的切片式透明聚合物化雙折射層的形式制成，該層的切片也可以位于上述體積透鏡15的焦點(diǎn)內(nèi)。
所推薦的偏振片的工作可解釋如下(為便于理解，在圖6中，不同偏振的光線17和18的傳播，和因而其延長部分13和20被示于所考慮的偏振片的相鄰的基本單元上)。非偏振光14入射到偏振片的在其上邊有體積透鏡15的第1表面上。通過用雙折射材料制作的體積透鏡(光軸16在圖形平面中且正常折射率等于薄膜11的各向同性材料折射率)，垂直于具有通過透鏡15的圖形面線性偏振的分量17，在透鏡15與薄膜11的交界的界面上，并不產(chǎn)生折射，歸因于這種情況，光束17通過薄膜的第2界面，同時(shí)保持入射光束的方向和形狀不變，因此，形成平行光束13，關(guān)于它的切片19的橫向尺寸是這樣選擇的要使得比體積透鏡15的尺寸小得多(例如，具有半波板的切片19的橫向尺寸是10mcm，而微透鏡的橫向尺寸為100-200mcm)。通過由雙折射材料(光軸16位于圖形面內(nèi)，非常折射率超過了薄膜11的各向同性材料的折射率)制作的體積透鏡15，在具有通過透鏡15的圖形面內(nèi)偏振的分量18被聚焦在薄膜11的第2表面上，位于那里的是切片式透明半波雙折射板的切片19，該切片在匯聚光束18從那里通過時(shí)，改變上述光束的偏振，因此，形成垂直于圖形面線性偏振的匯聚光束20。偏振面的這樣的改變，是由具有相對于入射到其上邊的光的偏振面定向于45度角的光軸的半波雙折射板的眾所周知的光學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生的。因此，由于該偏振片的工作的結(jié)果，非偏振光14的能量被轉(zhuǎn)換成射出的高度偏振化的光束13和20的能量，該光束具有相同的線性偏振，轉(zhuǎn)換率超過50％。
圖7顯示了所推薦的偏振片的全視圖，該偏振片的剖面示于圖6。該偏振片以薄膜或板11的形式制成，在該薄膜或板的第1表面上涂敷的是用雙折射材料構(gòu)成的圓柱體形微透鏡系統(tǒng)15，在薄膜或板11的第2表面上涂敷的是用來改變?nèi)肷涞狡渖线叺木€性偏振光束的偏振的部件，該部件具有透明雙折射薄膜的長條19的系統(tǒng)的形式，上述系統(tǒng)與上述圓柱體形透鏡15系統(tǒng)進(jìn)行光學(xué)性定位對準(zhǔn)。圖7還示出了入射到偏振片上的非偏振光的光束14的傳播，和從偏振片射出的光的方向一致光束13和20的傳播，上述光是在一個(gè)面內(nèi)的線性偏振光。
圖8顯示了所推薦的偏振片的一個(gè)實(shí)施方案的剖面，該偏振片以薄膜11的形式制成，在該薄膜的表面上涂敷的是以上述體積透鏡15的形式制成的偏振部件，用來改變偏振光束17的偏振的部件，該部件以切片式透明半波雙折射板的形式制成，該板的切片21位于體上述積透鏡15的焦點(diǎn)外側(cè)。用來改變偏振光束17的偏振的部件，還可以以液晶的切片式透明且聚合的雙折射層的形式制成，該液晶具有扭曲結(jié)構(gòu)，在上述層的厚度之內(nèi)，具有液晶光軸的旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)角度為90度，該層的切片也位于上述體積透鏡15的焦點(diǎn)外邊。
所推薦的偏振片的工作可以解釋如下(為了清楚起見，在圖8中，不同偏振的光線17和18的傳播，和因而它們的延長22和23被表示為與所考慮的偏振片的基本單元相鄰)。非偏振光4入射到偏振片的第1表面上，在該表面上有體積透鏡15。
垂直于圖形面線性偏振的分量17，通過用雙折射材料制作的體積透鏡15(光軸16位于圖形面內(nèi)且正常折射率等于薄膜11的各向同性材料的折射率)，在通過上述透鏡15后，在透鏡15和薄膜11的交界的界面上并不經(jīng)受任何折射，于是光束17保持入射光束14的方向和形狀不變。通過在其上邊有切片式透明半波雙折射板的薄膜11的第2界面時(shí)，光束17改變其偏振，因此，在圖形面內(nèi)形成偏振的光的平行光束22。偏振面的這種改變，是由具有相對于入射到其上邊的光的偏振面定向于45度角的光軸的半波雙折射板的眾所周知的光學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生的。在切片式透明半波雙折射板的切片21之間的間隔，實(shí)際上并不影響平行光束46的偏振，因?yàn)槠淝衅?9的橫向尺寸被選擇為遠(yuǎn)小于體積透鏡15的橫向尺寸(例如在半波板的切片19之間的間隔的橫向尺寸是10mcm，而微透鏡的橫向尺寸是100-200mcm)。通過由雙折射材料制作的體積透鏡15(光軸16位于圖形面內(nèi)且正常折射率超過薄膜11的各向同性材料的折射率)時(shí)，在圖形面內(nèi)線性偏振的分量18，在通過透鏡15后，被聚焦到薄膜1的第2表面上，因此，到達(dá)切片式透明半波雙折射板的兩個(gè)相鄰的切片21之間的間隔，然后以匯聚光束23的形式離開偏振片，在圖形面內(nèi)偏振化為光束18。由于該偏振片工作的結(jié)果，非偏振光14的能量被轉(zhuǎn)換成射出的高度偏振化光束的能量，具有相同的線性偏振，轉(zhuǎn)換率超過50％。
圖9顯示了以薄膜11的形式制成的所推薦的偏振片的一個(gè)實(shí)施方案的剖面，在該薄膜的表面上涂敷的是以幅度波帶片24的形式用雙折射和光各向同性材料的交替的層制作的偏振部件，用來改變偏振光束17和18的偏振的部件，以具有以1/4波板的形式位于上述幅度波帶片24的焦點(diǎn)外的切片25的切片式透明雙折射板的形式制成，且以決定正常和非常光線之間的相位差的形式具有切片26，該相位差與用上述以1/4波板的形式位于上述幅度波帶片24的焦點(diǎn)內(nèi)的切片25決定的相位差差一個(gè)λ。
所推薦的偏振片的工作可解釋如下(為清楚起見，在圖9中，不同的偏振光線17和18的傳播，和因而延長光線27和28的傳播被表示中所考慮的偏振片的相林的基本單元上)。非偏振光14入射到偏振片的第1表面上，在其上邊有幅度波帶片24。垂直于圖形面線性偏振的分量17，通過用雙折射各向異性吸收材料和光各向同性材料的交替層制作的幅度波帶片24(上述雙折射材料的光軸16位于圖形面內(nèi)，其正常折射率等于上述各向同性材料的折射率)，通過波帶片時(shí)，沒有來自雙折射層和各向同性層的交替的交接的界面的任何方式的反射，因此，光束繼續(xù)保持入射光束的方向和形狀。垂直于圖形面偏振的的光束17通過薄膜11的第2界面，在其上邊，在上述幅度波帶片24的焦點(diǎn)的外邊有切片式透明1/4波雙折射板的切片25，用來改變它的偏振，因此，形成圓偏振光的平行光束27。借助于此，具有切片26的透明雙折射板位于上述透明1/4波雙折射板的切片25之間的間隔內(nèi)，并決定正常和非常光線之間的相位差，該相位差與用上述透明1/4波雙折射板的切片25決定的相位差差一個(gè)π，實(shí)際上并不影響平行光束27的偏振，因?yàn)樗臋M向尺寸被選擇為比幅度波帶片24的橫向尺寸小得多(例如，雙折射板26的橫向尺寸是10mcm，而幅度波帶片的橫向尺寸是100-200mcm)。在圖形面內(nèi)偏振的線性偏振分量18，通過用雙折射各向異性吸收材料和光各向同性材料的交替的層制作的幅度波帶片24(上述雙折射材料的光軸16在圖形面內(nèi)，其非常折射率超過了上述各向同性材料的折射率)，在通過波帶片24時(shí)，被聚焦到薄膜11的第2表面上，在其上邊有透明雙折射板11的切片20，決定正常和非常光線之間的相位差，該相位差與用透明雙折射板的切片25決定的相位差差一個(gè)π，該切片是1/4波板，當(dāng)在圖形面內(nèi)線性偏振的匯聚光束18通過它們時(shí)，它們改變它的偏振，因此形成與光束27中與圓偏振光符號相同的圓偏振光的匯聚光束28。光束17和18的偏振面的這樣的改變，是由眾所周知的透明雙折射板的光學(xué)性質(zhì)引起的，該雙折射板具有定向在與入射到其上邊的光的偏振面成45度角光軸。因此，作為偏振片工作的結(jié)果，非偏振光14的能量(轉(zhuǎn)換率為50％以上)就被轉(zhuǎn)換成射出的高度偏振化的具有相同的圓偏振的光束27和28的能量。
圖10示出了在根據(jù)圖9的所推薦的偏振片的實(shí)施方案中使用的幅度波帶片的一種可能的設(shè)計(jì)的剖面。在幅度波帶片24的設(shè)計(jì)中(該板的剖面示于圖10)，使用的是雙折射各向異性吸收材料的區(qū)域1，該雙折射材料具有正常反射光線的折射率no和非常光線的折射率ne，其通常被標(biāo)定的光軸16位于圖形面內(nèi)且位于具有折射率no的光各向同性材料的層30、31和32之間。歸因于這種情況，上述幅度波帶片透射光束5，而不改變光束的幾何形狀和光的強(qiáng)度，該光束垂直于圖形面偏振，在上述幅度波帶片的輸出上形成垂直于圖形面線性偏振的平行光束17，并透射光線29，使光線2延遲，它們兩者都在圖形面內(nèi)線性偏振。由光線29形成，歸因于折射，匯聚光束18也在圖形面內(nèi)線性偏振。為提供上述幅度波帶片的上邊所說得的工作，在折射率ne，no，光波長λ，層1的厚度以及在層30和32之間必須保持某種關(guān)系，層30和32，借助于具有用雙折射材料制成的層的部分1的上述幅度波帶片的帶(zone)，歸因于在薄膜內(nèi)的干涉現(xiàn)象，使得在圖形面內(nèi)線性偏振的光束2不能透射。例如，對于示于圖10的情況，這種關(guān)系具有2d2ne+λ/2＝mλ的形式，其中，m是被認(rèn)為是干涉序數(shù)的一個(gè)整數(shù)。因此，在來自幅度波帶片的輸出上形成的是兩個(gè)光束平行光束17和匯聚光束18，該兩個(gè)光束在兩個(gè)相互垂直的面上線性偏振。
圖11示出了用3層制作的相位波帶片的剖面，3層之一是各向同性層并具有折射率n1，其它的層是雙折射各向同性吸收層，沿處于圖形面中的光軸的折射為n1，且n2＞n1(沿軸33垂直于圖形面)，跟在最末一層30后邊的是各向同性層，作為第1層，但是具有折射率n2。界面11和11，以及層1和30具有允許把它們(在滿足上述在它們的折射率之間的上述關(guān)系的條件下)用作使在相互垂直的面內(nèi)線性偏振的光線不同地聚焦的能力的相位波帶片的陣列。這些相位波帶片陣列34和35彼此相對移動一個(gè)這樣的相位波帶片的半寬度。
示于圖11的相位波帶片的工作可解釋如下。本身是兩個(gè)線性偏振彼此垂直的光線2和5的疊加的非偏振光14的光線，通過層的平面并到達(dá)相位波帶片的層11和1的交界面34，在那里通過并且(在光線1中)分成兩路光線18在圖形面內(nèi)偏振，光線17垂直于圖形面偏振。此外，歸因于各向同性層11的折射率和雙折射層1的折射率對于沿光軸16偏振的光波的相同的這一事實(shí)，也沿光軸16偏振的光線2通過具有層11和1的交界面的相位波帶片，并把它自己變換成與光線2方向相同的光線18，即光線18垂直與偏振片平面?zhèn)鞑デ揖哂邢嗤钠?。由于各向同性?1的折射率和雙折射層1的折射率對于沿光軸33偏振的光波是不同的，沿軸33偏振的光線5通過相位波帶片的層11和1的交界面，并把它自己變換成光線17，光線17被從光線5的傳播方向反射到上述相位波帶片的焦點(diǎn)上。此外，垂直于圖形面偏振的光線17繼續(xù)(對這些層的平面傾斜)它在層1中的傳播，到達(dá)具有在層1和30之間的交界面35的另一相位波帶片并在那里通過，以便把它自己變換成與光線17一樣垂直于圖形面偏振的光線13并在層30內(nèi)傳播而不改變方向，即沿光線17的傳播方向傳播，因?yàn)楦飨蛲詫?0的折射率和雙折射層1的折射率對于沿垂直于圖形面的光軸偏振的光是相同的。由于各向同性層30的折射率和雙折射層1折射率對于沿軸16偏振的光波是不同的，故沿軸16偏振的光線18通過相位波帶片的層1和30的交界面，并把它自己變換成光線22，光線22被從光線18的傳播方向反射到具有在層1和30之間的交界面35的相位波帶片的焦點(diǎn)上。
圖12顯示了所推薦的偏振片的一個(gè)實(shí)施方案的剖面，它的偏振部件是以相位波帶片34和35的陣列的形式制成的，該板的設(shè)計(jì)在圖11中解釋。分別被相位波帶片35和34聚焦的光線22和13被聚集到位于偏振片的輸出表面上的的焦點(diǎn)內(nèi)，該偏振片與非偏振光14入射到其上邊的表面相向。在偏振片的輸出表面上還有本身為用來改變線性偏振光束的偏振的部件的切片式透明半波雙折射板的切片19，上述光束具有對上述半波板的光軸方向成45度角的偏振面。它們把在圖形面內(nèi)偏振的光束22的偏振改變?yōu)槌烧坏钠?，把它們變換成光束20。由于該作用受上述用來改變偏振的部件的影響，離偏振片而去的光線20和35變成為相同地偏振化，即在這種情況下，垂直于圖形面。因此，作為偏振片工作的結(jié)果，非偏振光14的能量就被轉(zhuǎn)換成(轉(zhuǎn)換率超過50％)射出的高度偏振化光束20和36的能量，光束20和36在同一面內(nèi)具有偏振。
在圖6-9和12中示出的用來把每一非偏振光束分成具有不同的相互正交的線性偏振的線性偏振光束的部件的設(shè)計(jì)，以及用來把至少一個(gè)上述線性偏振光束的偏振的裝置的設(shè)計(jì)，也可以組合為另一個(gè)可能的實(shí)施方案。
因此，具有至少一個(gè)隨著偏振光的波長的增加而增長的折射率的雙折射材料的使用使得可以創(chuàng)建一個(gè)偏振片，該偏振片對于所有非偏振輻射的能量的50％以上都轉(zhuǎn)換為偏振輻射，同時(shí)還具有本身是薄膜或板的相對簡單的設(shè)計(jì)，在該薄膜或板的表面上涂敷的是偏振部件，該偏振部件以聚焦光學(xué)元件的形式用上述雙折射層制成并且與涂敷在薄膜或板表面上的用來改變偏振的部件進(jìn)行光學(xué)性定位對準(zhǔn)，改變偏振的部件以一個(gè)切片式透明雙折射板或?qū)拥男问街瞥?。以反射式偏振部件為基礎(chǔ)的偏振片圖13顯示了所推薦的根據(jù)實(shí)施方案1的以一個(gè)薄膜或板11的形式制成的偏振片的剖面，在該薄膜或板的第1表面上依次涂敷的是微透鏡系統(tǒng)38和與上述微透鏡系統(tǒng)光學(xué)性定位對準(zhǔn)的切片式金屬鏡37，在其第2表面上涂敷的是用來把非偏振光束分成偏振通過光束和反射光束的部件，該部件包括至少一層膽甾醇液晶。
所推薦的偏振片的工作可解釋如下(為清楚起見，在圖13中，光線的傳播用簡單的方式表示，沒有考慮在不同的層的交界面上的折射，而且僅僅供一個(gè)微透鏡使用)。非偏振光14入射到偏振片的第1表面上并由微透鏡聚焦到偏振片內(nèi)的方向，形成光束41。切片式金屬鏡37實(shí)際上并不屏蔽非偏振光14，因?yàn)楣夥瓷湓臋M向尺寸被選擇為比微透鏡的橫向尺寸小得多(例如，光反射元件的橫向尺寸為10mcm，而微透鏡的橫向尺寸為100-200mcm)。被透鏡38聚焦的光束41到達(dá)用來把非偏振光束分成偏振通過光束和反射光束的部件39，該部件包括至少一層膽甾醇液晶。借助于此，非偏振光束41的近乎一半光能被轉(zhuǎn)換成通過光束27的能量，該光束具有，例如，右圓偏振(通過光束的圓偏振的方向與所用的膽甾醇液晶的螺旋的符號相反)。非偏振光束41的另一半能量被轉(zhuǎn)換成反射光束40的能量，在這種情況下，該光束具有左圓偏振(反射光束的圓偏振的方向與所用的膽甾醇液晶的螺旋的符號一致)。具有左圓偏振的反射光束40被聚焦到金屬鏡37光反射元件的一個(gè)點(diǎn)上(為此目的，要適當(dāng)?shù)剡x擇焦距或換句話說微透鏡38的焦點(diǎn)功率)。被金屬鏡37反射的光束28具有右圓偏振，即該偏振與照射到金屬鏡37上的光束30的偏振相反。偏振的這種改變是由金屬鏡的眾所周知的光學(xué)性質(zhì)引起的。具有右圓偏振的光束28通過膽甾醇液晶層，沒有任何改變。因此，作為偏振片工作的結(jié)果，非偏振光14的能量實(shí)際上完全被轉(zhuǎn)換成具有高度的相同的圓偏振的出射偏振光束27和28的能量。
為了拓寬偏振片的工作波長范圍的目的，用來把非偏振光束分成偏振通過和反射光束的部件，以至少一個(gè)雙折射層的形式制成，包括至少3層在3個(gè)不同的光譜范圍內(nèi)具有選擇反射帶的膽甾醇液晶。
在具有展寬工作波長范圍的偏振片的同一或另一實(shí)施方案中，至少一層膽甾醇液晶具有(穿過其厚度)膽甾醇螺旋節(jié)距的梯度，因而，具有不小于100nm的光選擇反射帶的光譜寬度。
優(yōu)選這樣的偏振片，其特征是至少一層膽甾醇液晶是用聚合物膽甾醇液晶制造的。
為避免圓偏振光轉(zhuǎn)換成從偏振片射出的線性偏振光的損失，在偏振片的輸出上可以另外加上一個(gè)1/4波板。
圖14顯示了所推薦的偏振片的全視圖，其剖面示于圖13中。該偏振片以一個(gè)薄膜或板11的形式制成，在該薄膜或板的第1表面上依次涂敷的是微透鏡系統(tǒng)38和與上述微透鏡系統(tǒng)光學(xué)性定位對準(zhǔn)的切片式金屬鏡37，在其第2表面上涂敷的是用來把非偏振光束分成偏振通過和反射光束的部件39，該部件包括至少一層膽甾醇液晶。作為偏振片工作的結(jié)果，非偏振光14的能量實(shí)際上完全被轉(zhuǎn)換成具有相同的圓偏振的偏振光束27和28的能量。
圖15示出了根據(jù)另一實(shí)施方案的所推薦的偏振片的剖面，該偏振片以一個(gè)薄膜或板的形式制成，在該薄膜或板的第1表面上涂敷的是微透鏡系統(tǒng)38和與上述微透鏡系統(tǒng)光學(xué)性定位對準(zhǔn)的切片式金屬鏡37。位于切片式金屬鏡的上游的是切片式的1/4波板，即如圖5所示，覆蓋至少切片式金屬鏡37的整個(gè)表面，或者是非切片式的，即覆蓋偏振片的整個(gè)第1表面。在薄膜或板的第2表面上，涂敷的是用來把非偏振光束分成偏振通過和反射光束的部件，包括至少一個(gè)具有恒定的(穿過層厚度)的光軸方向的雙折射層。
所推薦的偏振片的工作可解釋如下(為了清楚起見，在圖15中，用簡單的方式示出了光線的傳播，而沒有考慮在不同的層的交界面上的折射，而且僅僅供一個(gè)微透鏡使用)。非偏振光14入射到偏振片的第1表面上并由微透鏡聚焦到偏振片內(nèi)的方向，形成光束41。切片式金屬鏡37實(shí)際上并不屏蔽非偏振光14，因?yàn)楣夥瓷湓臋M向尺寸被選擇為比微透鏡的橫向尺寸小得多(例如，光反射元件的橫向尺寸為10mcm，而微透鏡的橫向尺寸為100-200mcm)。被透鏡38聚焦的光束41到達(dá)用來把非偏振光束分成偏振通過光束和反射光束的部件39，該部件包括至少一層具有恒定(穿過層厚度)光軸方向的雙折射層。借助于此，非偏振光束41的近乎一半光能被轉(zhuǎn)換成通過光束17的能量，該光束具有，例如，垂直于圖形面的線性偏振。非偏振光束41的另一半能量被轉(zhuǎn)換成反射光束3的能量，在這種情況下，該光束具有平行于圖形面的線性偏振。具有平行于圖形面的線性偏振的反射光束3通過1/4波板25被聚焦到金屬鏡37光反射元件的一個(gè)點(diǎn)上(為此目的，要適當(dāng)?shù)剡x擇焦距或換句話說微透鏡38的焦點(diǎn)功率)。被金屬鏡37反射并通過1/4波板25的光束13具有垂直于圖形面的線性偏振，即與入射到金屬鏡37上的光束的線性偏振正交的偏振。偏振的這種改變是由1/4波板與金屬鏡的組合的眾所周知的光學(xué)性質(zhì)引起的。具有垂直于圖形面線性偏振的光束13，沒有任何改變地通過具有恒定(穿過層厚度)的光軸方向的雙折射層。因此，作為偏振片工作的結(jié)果，非偏振光14的能量實(shí)際上完全被轉(zhuǎn)換成具有高度的相同的線性偏振的出射偏振光束17和13的能量(在這種情況下，偏振垂直于圖形面)。
圖16顯示了所推薦的偏振片的剖面，該偏振片以一個(gè)薄膜或板11的形式制成，在該薄膜或板的第1表面上涂敷的是切片式金屬鏡37，在其第2表面上依次涂敷的是與金屬鏡的切片37光學(xué)性定位對準(zhǔn)的微透鏡系統(tǒng)38，和用來把非偏振光束分成線性通過和反射光束的部件，該部件包括至少一層膽甾醇液晶。
所推薦的偏振片的工作可解釋如下(為了清楚起見，在圖16中，用簡單的方式示出了光線的傳播，而沒有考慮在不同的層的交界面上的折射，而且僅僅供一個(gè)微透鏡使用)。非偏振光14通過薄膜11和微透鏡系統(tǒng)38，該系統(tǒng)借助于聚焦把入射非偏振光14轉(zhuǎn)換成眾多的相同的光束。這些光束到達(dá)用來把非偏振光束分成偏振通過和反射光束的部件39，該部件包括至少一層膽甾醇液晶。切片式金屬鏡37實(shí)際上并不屏蔽非偏振光14，因?yàn)楣夥瓷湓臋M向尺寸被選擇為比微透鏡的橫向尺寸小得多(例如，光反射元件的橫向尺寸為10mcm，而微透鏡的橫向尺寸為100-200mcm)。因此，非偏振光束的近乎一半光能被轉(zhuǎn)換成通過光束27的能量，該光束具有，例如，右圓偏振(通過光束的圓偏振的方向與所用的膽甾醇液晶的螺旋的符號相反)。非偏振光束的另一半能量被轉(zhuǎn)換成反射光束40的能量，在這種情況下，該光束具有左圓偏振(通過光束的圓偏振的方向與所用的膽甾醇液晶的螺旋的符號相反)。具有左圓偏振且被偏振部件39反射并再次通過微透鏡系統(tǒng)38的反射光束40被聚焦到金屬鏡37光反射元件的一個(gè)點(diǎn)上(為此目的，要適當(dāng)?shù)剡x擇焦距或換句話說微透鏡38的焦點(diǎn)功率)。被金屬鏡37反射的光束28具有右圓偏振，即與入射到金屬鏡37上的光束40的偏振相反的偏振。偏振的這種改變是由金屬鏡的眾所周知的光學(xué)性質(zhì)引起的。具有右圓偏振的光束28通過膽甾醇液晶層，沒有任何改變。因此，作為偏振片工作的結(jié)果，非偏振光14的能量實(shí)際上完全被轉(zhuǎn)換成具有高度的相同的圓偏振的出射偏振光束27和28的能量。
本發(fā)明更優(yōu)選的偏振片，其特征是至少一層膽甾醇液晶具有(穿過厚度)膽甾醇螺旋節(jié)距的梯度，因而具有不小于100nm的光選擇反射帶的光譜寬度。
圖17顯示了所推薦的偏振片的剖面，該偏振片以薄膜或板11的形式制成，在該薄膜或板的第1表面上，涂敷的是切片式金屬鏡37。在切片式金屬鏡37的上游涂敷的是切片式，即如圖17所示，覆蓋至少整個(gè)切片式金屬鏡37的表面的1/4波板25，或者是非切片式1/4波板，即覆蓋偏振片的整個(gè)第1表面的1/4波板。在薄膜的第2表面上，依次涂敷的是與金屬鏡37的切片光學(xué)性定位對準(zhǔn)的微透鏡系統(tǒng)38，和用來把非偏振光束分成偏振通過和反射光束的部件42，該部件包括至少一層具有恒定(穿過層厚度)的光軸方向的雙折射層。
所推薦的偏振片的工作可解釋如下(為了清楚起見，在圖17中，用簡單的方式示出了光線的傳播，而沒有考慮在不同的層的交界面上的折射，而且僅僅供一個(gè)微透鏡使用)。非偏振光14通過薄膜11和微透鏡系統(tǒng)38，該系統(tǒng)借助于聚焦把入射非偏振光14轉(zhuǎn)換成眾多的相同的光束。這些光束到達(dá)用來把非偏振光束分成偏振通過和反射光束的部件42，該部件包括至少一層具有恒定(穿過層厚度)光軸方向的雙折射層。切片式金屬鏡37實(shí)際上并不屏蔽非偏振光14，因?yàn)楣夥瓷湓臋M向尺寸被選擇為比微透鏡的橫向尺寸小得多(例如，光反射元件的橫向尺寸為10mcm，而微透鏡的橫向尺寸為100-200mcm)。因此，非偏振光束的近乎一半光能被轉(zhuǎn)換成通過光束27的能量，該光束具有，例如，右圓偏振(通過光束的圓偏振的方向與所用的膽甾醇液晶的螺旋的符號相反)。非偏振光束的另一半能量，通過偏振部件42，被轉(zhuǎn)換成例如具有垂直于圖形面的線性偏振的反射光束17的能量。非偏振光束的另一半光能被轉(zhuǎn)換成反射光束3的能量，在這種情況下，具有具有平行于圖形面的線性偏振。被偏振部件42反射并再次通過微透鏡系統(tǒng)38的反射光束3，通過/4波板25并被聚焦到金屬鏡37光反射元件的一個(gè)點(diǎn)上(為此目的，要適當(dāng)?shù)剡x擇焦距或換句話說微透鏡38的焦點(diǎn)功率)。通過1/4波板且被金屬鏡37反射并再次通過1/4波板25的光束13垂直于圖形面，即與入射到金屬鏡37上的光束的偏振正交的線性偏振。偏振的這種改變是由1/4波板與金屬鏡的組合的眾所周知的光學(xué)性質(zhì)引起的。具有垂直于圖形面的線性偏振的光束13通過具有恒定(穿過層厚度)的光軸方向的雙折射層，而沒有任何改變。因此，作為偏振片工作的結(jié)果，非偏振光14的能量實(shí)際上完全被轉(zhuǎn)換成具有相同的高度的線性偏振(在這種情況下具有垂直于圖形面的偏振)的出射偏振光束17和13的能量。
圖18顯示了所推薦的偏振片的剖面，該偏振片以兩個(gè)，例如，層壓薄膜或板11和30的形式制成，在該薄膜或板的外表面上，涂敷的是微透鏡系統(tǒng)38，在第1或第2薄膜或板的內(nèi)表面上依次涂敷的是切片式金屬鏡37。在第2薄膜或板的表面上涂敷的是與金屬鏡37的切片和第1微透鏡系統(tǒng)光學(xué)性定位對準(zhǔn)的第2微透鏡系統(tǒng)38，和用來把非偏振光束分成偏振通過和反射光束的部件39，該部件包括至少一層膽甾醇液晶。
所推薦的偏振片的工作可解釋如下(為了清楚起見，在圖18中，用簡單的方式示出了光線的傳播，且僅僅供一個(gè)微透鏡使用)。非偏振光14通過第1微透鏡系統(tǒng)38，該系統(tǒng)把入射非偏振光14轉(zhuǎn)換成眾多的相同的光束41并把它們聚焦到未被金屬鏡37的切片覆蓋的薄膜或板的內(nèi)表面的位置上。在通過了焦點(diǎn)后，光束41通過第2微透鏡系統(tǒng)，到達(dá)用來把非偏振光束分成偏振通過和反射光束的部件39，該部件包括至少一層膽甾醇液晶。非偏振光束的近乎一半光能，通過偏振部件39，被轉(zhuǎn)換成通過光束27的能量，該光束具有，例如，右圓偏振(通過光束的圓偏振的方向與所用的膽甾醇液晶的螺旋的符號相反)。非偏振光束的另一半能量，被轉(zhuǎn)換成反射光束40的能量。在這種情況下，該光束具有左圓偏振(通過光束的圓偏振的方向與所用的膽甾醇液晶的螺旋的符號相同)。具有左圓偏振且被偏振部件39反射并再次通過微透鏡系統(tǒng)38的反射光束40，具有平行光線，即光束40被無限聚焦(為此目的，要適當(dāng)?shù)剡x擇焦距或換句話說微透鏡38的焦點(diǎn)功率)。被金屬鏡37反射之后，光束40被轉(zhuǎn)換成光束28，光束28具有右圓偏振，即與入射到金屬鏡37上的光束40的偏振相反的偏振。偏振的這種改變是由金屬鏡的眾所周知的光學(xué)性質(zhì)引起的。切片式金屬鏡37實(shí)際上完全反射光束40，即不產(chǎn)生光能損耗，因?yàn)楣夥瓷湓]有放置的位置的橫向尺寸被選擇為比微透鏡的橫向尺寸小得多(例如，光反射元件的橫向尺寸為10mcm，而微透鏡的橫向尺寸為100-200mcm)。具有右圓偏振和平行光線的光束28通過第2微透鏡系統(tǒng)和膽甾醇液晶層，在偏振和強(qiáng)度狀態(tài)方面沒有改變，但是，它們被轉(zhuǎn)換成匯聚光束，這要?dú)w因于通過第2微透鏡系統(tǒng)。因此，作為偏振片工作的結(jié)果，非偏振光14的能量實(shí)際上完全被轉(zhuǎn)換成具有相同的高度的圓偏振的出射偏振光束27和28的能量。
圖19顯示了所推薦的偏振片的剖面，該偏振片以兩個(gè)，例如，層壓薄膜或板11和30的形式制成，在該薄膜或板的外表面上，涂敷的是第1微透鏡系統(tǒng)38，在例如第1薄膜的內(nèi)表面上涂敷的是切片式金屬鏡37。在其上邊，涂敷的1/4波板，該波板覆蓋(如果有必要)金屬鏡37的所有的切片并(有可能)簡化所使用的涂敷技術(shù)以及不被金屬鏡37的切片覆蓋的位置。在第2薄膜或板的表面上依次涂敷的是用金屬鏡37的切片和與第1微透鏡系統(tǒng)光學(xué)性定位對準(zhǔn)的第2微透鏡系統(tǒng)38，和用來把非偏振光束分成偏振通過和反射光束的部件42，該部件包括至少一層具有恒定(穿過層厚度)的光軸方向的雙折射層。
所推薦的偏振片的工作可解釋如下(為了清楚起見，在圖19中，用簡單的方式示出了光線的傳播，且僅僅供一個(gè)微透鏡使用)。非偏振光14通過第1微透鏡系統(tǒng)38，該系統(tǒng)把入射非偏振光14轉(zhuǎn)換成眾多的相同的光束41并把它們聚焦到未被金屬鏡37的切片覆蓋的薄膜或板的內(nèi)表面的位置上。在通過了焦點(diǎn)后，光束41通過第2微透鏡系統(tǒng)，到達(dá)用來把非偏振光束分成偏振通過和反射光束的部件42，該部件包括至少一層具有恒定(穿過層厚度)的光軸方向的雙折射層。非偏振光束的近乎一半光能，通過偏振部件42后，被轉(zhuǎn)換成通過光束17的能量，該光束具有，例如，垂直于圖形面的線性偏振。非偏振光束41的另一半光能，被轉(zhuǎn)換成反射光束3的能量。在這種情況下，該光束具有平行于圖形面的偏振。通過1/4波板后被被金屬鏡37反射并再次通過1/4波板的光束13具有垂直于圖形面的偏振，即具有與入射到金屬鏡37上的偏振光束3的偏振正交的偏振。偏振的這種改變是由1/4波板與金屬鏡的組合的眾所周知的光學(xué)性質(zhì)引起的。切片式金屬鏡37實(shí)際上完全反射光束3，即沒有產(chǎn)生光能損耗，因?yàn)樵谄渲袥]有光反射元件的位置的橫向尺寸被選擇為遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于微透鏡的橫向尺寸(例如，這樣的位置的橫向尺寸是10mcm，而微透鏡的橫向尺寸是100-200mcm)。具有垂直于圖形面的線性偏振的光束13通過具有恒定(穿過層厚度)的光軸方向的雙折射層，在偏振和強(qiáng)度狀態(tài)方面沒有改變，但是它們被轉(zhuǎn)換成匯聚光束，歸因于通過第2透鏡系統(tǒng)。因此，作為偏振片工作的結(jié)果，非偏振光14的能量實(shí)際上完全被轉(zhuǎn)換成具有相同的高度線性偏振的出射偏振(在這種情況下，該偏振垂直于圖形面)光束17和13的能量。
圖20顯示了所推薦的偏振片的剖面，該偏振片以兩個(gè)，例如，層壓薄膜或板11和30的形式制成，在該薄膜或板的外表面上，涂敷的是微棱鏡系統(tǒng)43，在第1或第2薄膜或板的內(nèi)表面上涂敷的是與微棱鏡系統(tǒng)43光學(xué)性定位對準(zhǔn)的切片式金屬鏡37。在第2薄膜或板的外表面上涂敷的是用來把非偏振光束分成偏振通過和反射光束的部件39，該部件包括至少一層膽甾醇液晶。
所推薦的偏振片的工作可解釋如下(為了清楚起見，在圖20中，用簡單的方式示出了光線的傳播)。非偏振光14通過微棱鏡系統(tǒng)43，該系統(tǒng)把入射非偏振光14轉(zhuǎn)換成具有平行光線的眾多的相同的光束41。光束41被棱鏡43的左和右斜面從垂直于薄膜的平面反射到分別對左和右相同的角度(在本實(shí)施方案中，微棱鏡系統(tǒng)的折射率被選擇為遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于薄膜材料的折射率)，并通過在切片式金屬鏡37中未被金屬鏡37的的光反射元件占據(jù)的位置。然后，非偏振光束到達(dá)用來把非偏振光束分成偏振通過和反射光束的部件39，該部件包括至少一層膽甾醇液晶。非偏振光束41的近乎一半光能，通過偏振部件39后，被轉(zhuǎn)換成通過光束27的能量，該光束具有，例如，右圓偏振(通過光束的圓偏振的方向與所用的膽甾醇液晶的螺旋的符號相反)。非偏振光束41的另一半能量被轉(zhuǎn)換成反射光束40的能量，在這種情況下，該光束具有左圓偏振(通過光束的圓偏振的方向與所用的膽甾醇液晶的螺旋的符號一致)。被金屬鏡37反射后的光束40被轉(zhuǎn)換成具有右圓偏振即與入射到金屬鏡37上的光束40的偏振相反的偏振的光束28。偏振的這種改變是由金屬鏡的眾所周知的光學(xué)性質(zhì)引起的。切片式金屬鏡37實(shí)際上完全反射光束40，即沒有產(chǎn)生光能損耗，因?yàn)楣夥瓷湓臋M向尺寸被選擇為等于或稍微大于光束40的橫向尺寸。具有右圓偏振的光束28通過膽甾醇液晶層，在偏振和強(qiáng)度狀態(tài)方面沒有改變。因此，作為偏振片工作的結(jié)果，非偏振光14的能量，實(shí)際上完全被轉(zhuǎn)換成具有相同的高度的圓偏振的出射偏振光束27和28的能量。
涂敷在第1薄膜的外表面上的微棱鏡系統(tǒng)43可以用其角頂蓋到薄膜外部的方向上。微棱鏡還可以具有三角形以外的別的形狀。
圖21顯示了所推薦的實(shí)施方案的偏振片的剖面，該偏振片以兩個(gè)，例如，層壓薄膜或板11和30的形式制成，在第1薄膜或板的外表面上，涂敷的是微棱鏡系統(tǒng)43，在第1薄膜或板的內(nèi)表面上依次涂敷的與用微棱鏡系統(tǒng)43光學(xué)性定位對準(zhǔn)的切片式金屬鏡37，和1/4波板25，該1/4波板25(如果有必要)覆蓋金屬鏡37的所有切片并(有可能)簡化涂敷技術(shù)，也覆蓋沒有被金屬鏡37的切片覆蓋的位置。在第2薄膜的外表面上涂敷的是用來把非偏振光束分成偏振通過和反射光束的部件42，該部件包括至少一層具有恒定(穿過層厚度)的光軸方向的雙折射層。
所推薦的偏振片的工作可解釋如下(為了清楚起見，在圖20中，用簡單的方式示出了光線的傳播)。非偏振光14通過微棱鏡系統(tǒng)43，該系統(tǒng)把入射非偏振光14轉(zhuǎn)換成具有平行光線的眾多的相同的光束41。光束41被棱鏡43的左和右斜面從垂直于薄膜的平面反射到分別對左和右相同的角度，并通過在切片式金屬鏡37中未被金屬鏡37的的光反射元件占據(jù)的位置。然后，非偏振光束到達(dá)用來把非偏振光束分成偏振通過和反射光束的部件42，該部件包括至少一具有恒定(穿過層厚度)的光軸方向的雙折射層。非偏振光束41的近乎一半光能，通過偏振部件39后，被轉(zhuǎn)換成通過光束17的能量，該光束具有，例如，垂直于圖形面的線性偏振。非偏振光束41的另一半能量，被轉(zhuǎn)換成反射光束3的能量。在這種情況下，該光束具有平行于圖形面的偏振。通過1/4波板25后的光束13，被金屬鏡37反射，并再次通過/4波板25，具有垂直于圖形面的偏振，即具有與入射到金屬鏡37上的光束3的偏振正交的偏振。偏振的這種改變是由1/4波板和金屬鏡的組合的所周知的光學(xué)性質(zhì)引起的。切片式金屬鏡37實(shí)際上完全反射光束3，即沒有產(chǎn)生光能損耗，因?yàn)楣夥瓷湓臋M向尺寸被選擇為等于或稍微大于光束3的橫向尺寸。具有垂直于圖形面的線性偏振的光束3通過偏振部件42在偏振狀態(tài)和強(qiáng)度方面沒有改變。
因此，作為偏振片工作的結(jié)果，非偏振光14的能量實(shí)際上完全被轉(zhuǎn)換成具有相同的高度的線性偏振的出射偏振光束17和13的能量。
所推薦的偏振片的特定實(shí)施方案的其它的可能的實(shí)施方案不受限于以上說過的實(shí)例。所保護(hù)的LCI的實(shí)例示于圖22的LC指示器由可以用玻璃、塑料或其它堅(jiān)硬或柔軟的透明材料制作的兩個(gè)板44和45構(gòu)成。在面朝扭曲液晶層52的這些板的內(nèi)表面上，涂敷的是透明電極46、47。在透明電極上邊涂敷的是聚合物或別的材料的絕緣薄膜48、49，該薄膜使表面輪廓平滑并對板的整個(gè)表面提供均一的性質(zhì)。偏振涂層50、51被涂敷在這些薄膜上邊，并在板44和45上邊被定向?yàn)榫屯干漭S來說相互垂直。偏振涂層本身是供該扭曲液晶使用的定向劑。
圖23示出了透射性LC指示器的另一實(shí)施方案，其中，在板44和45上首先涂敷的是由薄膜48、49保護(hù)的偏振涂層50、51，然后是透明電極46、47。在電極上邊涂敷的是定向LC扭曲的薄膜53、54。在本設(shè)計(jì)中，提供的是對于偏振涂層來說是需要的表面的平坦度，和對液晶層的絕緣，這種絕緣確保含于偏振涂層中的別的物質(zhì)的離子或分子將不能到達(dá)上述涂層。
在LC指示器的反射實(shí)施方案(圖24)中，第2板可以是例如晶體硅的透明材料，也可以是不透明的材料。在該第2板上邊，形成了光反射層。該反射層可以用下述辦法獲得涂敷到聚合物薄膜的鋁反射鏡上邊的辦法獲得，該薄膜包含具有不同于聚合物的折射率的非特定或某種形狀的粒子；以及采用涂敷聚合物薄膜的辦法獲得，該薄膜包含鋁粉末或很好地反射光的別的材料的懸浮體；或采用在板表面上形成一個(gè)表面的辦法獲得，然后在該表面輪廓上邊，涂敷例如鋁薄膜的反射層55。采用用有磨蝕性的材料，采用涂敷含有某種形狀和大小的粒子的聚合物薄膜進(jìn)行雕刻、壓印，處理該表面的辦法，或者采用通過掩模選擇刻蝕板本身的表面或涂敷在其上邊的聚合物或別的材料薄膜的表面的辦法形成表面輪廓。鋁薄膜還可以用作連續(xù)電極。采用刻蝕工藝(使用光刻技術(shù))按照預(yù)定的外形可以得到所需結(jié)構(gòu)的寬度為10-100mcm的窄條鋁電極，例如，得到供平板顯示器矩陣屏(flat display matrix screen)使用的矩形矩陣(matrix)，借助于此，在指示器的整個(gè)工作視場(field)內(nèi)保持全反射背景不變。偏振涂層直接涂敷到反射涂層上邊，或涂敷到在反射器上邊形成的平坦且絕緣的子層上邊。
如果不管出于任何理由反射層不能用作電極，或者如果該反射層是用不導(dǎo)電材料制成的，則在這種情況下，電極可以加到絕緣子層上邊，或者直接加到反射器上邊。聚合物薄膜、氧化鋁、氧化硅或別的介電材料可以用作絕緣層。在那種情況下，在反射器和電極上邊都可加上偏振涂層。
在具有很強(qiáng)地扭曲向列52的LC指示器的透射式實(shí)施方案中，為進(jìn)行彩色補(bǔ)償還可以使用具有預(yù)定的光學(xué)厚度且位于第2板上的附加的各向同性層1(圖25)。上述層1可以緊緊靠著地位于偏振涂層51上或涂敷到其上邊的層49、47或54上(圖23)。采用涂敷聚合物薄膜或LC聚合物的辦法，形成光各向異性層，在該層中，在電磁力(或者在涂敷該層時(shí)或在涂敷了該層之后，用機(jī)械張力)的作用下，分子被定向于預(yù)定的方向上。此外，還可以使用使得可以獲得各向異性薄膜的光各向異性材料，該材料具有特定的光程差和雙折射橢圓的軸的方向，采用的方法是利用偏振光使薄膜材料進(jìn)行光聚合[RF專利2013794(1994)]。
在具有超扭曲向列的LC指示器的反射實(shí)施方案中，可能需要兩個(gè)附加的位于偏振片之間的兩個(gè)板上的光各向異性層。它們可以直接地涂敷到偏振涂層上邊或涂敷到其上邊的層上邊。
為了涂敷染料而采用光刻或印刷技術(shù)，和采用各種顏色的染料，可以得到具有有不同的顏色的區(qū)域的偏振層，這一優(yōu)點(diǎn)將增強(qiáng)指示器的信息和人機(jī)工程方面的能力。
根據(jù)本發(fā)明，可以提供具有光開關(guān)特性的LC單元；在偏振涂層之一上邊，涂敷一個(gè)非彩色的灰色，在另一個(gè)偏振涂層上邊，涂敷的是兩個(gè)偏振涂層51和56(圖26)，一個(gè)直接覆蓋另一個(gè)，或通過分隔它們的非吸收層11進(jìn)行覆蓋。借助于此，偏振涂層51和56具有不同的顏色，且其偏振軸相互垂直。
把偏振元件配置在一個(gè)單元內(nèi)允許實(shí)現(xiàn)矩陣LC指示器的另一個(gè)實(shí)施方案(圖27)。在實(shí)施方案之一中，偏振涂層直接涂敷到位于透明電極47或離子子層49的矩陣上邊的顏色矩陣57上邊。
顏色矩陣或圖形可以這樣制備采用模繪板印刷技術(shù)并借助于適當(dāng)?shù)娜玖?，選擇性對聚合物層進(jìn)行染色，從而濺射通過光致抗蝕劑掩模，或者采用其它的方法。可以理解使偏振片和顏色矩陣彼此相關(guān)進(jìn)行配置，對于本發(fā)明并不很重要，且其決定于涂敷層的工藝因素。
利用以扭曲90度的向列為基礎(chǔ)的LC指示器的透射實(shí)施方案的一個(gè)實(shí)例(圖22)，說明具有位于一個(gè)單元內(nèi)的偏振元件的LC指示器的工作原理。非偏振光流從第1板一側(cè)入射到指示器上。通過基板44、透明電極46和平坦子層48的該偏振光，在通過偏振涂層50后，就變成為已偏振化。如果沒有電壓加到電極上，光就通過液晶層52，借助于此，把其偏振面旋轉(zhuǎn)90度，并且無衰減地通過第2偏振層、子層49，透明電極47和板45。因此，電極的區(qū)域?qū)⒈憩F(xiàn)為亮的區(qū)域。當(dāng)電極上加上電壓時(shí)，在電場的作用下，向列扭曲形式將變成均一的形式，其中向列光軸被定向?yàn)榇怪庇诎?4和45的平面，且停止使正在通過的光的偏振面旋轉(zhuǎn)。這意味著當(dāng)光通過向列層時(shí)，由偏振片50決定的光偏振方向的將不改變且在向列52的輸出上，該偏振將垂直于第2偏振片51的偏振方向。當(dāng)光通過偏振片51時(shí)，該光被吸收，該區(qū)域?qū)⒈憩F(xiàn)出黑色。在沒有電極的指示器區(qū)域中，向列的扭曲形式將永遠(yuǎn)保持不變，而且該區(qū)域永遠(yuǎn)表現(xiàn)為亮。
為此，當(dāng)光被反射時(shí)，平面偏振光不發(fā)生變化，在反射式指示器中，工作原理與上邊說過的原理是一樣的。僅有的差別是光不通過基板45，而是二次通過所有的其它元件。
在以超扭曲向列為基礎(chǔ)的LC指示器(圖25)的情況下，借助于第1偏振片50平面偏振的光，通過超扭曲向列并被轉(zhuǎn)換成橢圓偏振光。因此，該光就會得到一種依賴于波長的光學(xué)差別的顏色。光各向異性層補(bǔ)償通過它的光的顏色，使得它的單元的輸出變成為不染色的光，或反過來，允許產(chǎn)生一個(gè)所需要的染色的光，這歸因于偏振涂層軸彼此相對的初始定向、各向異性層以及各向異性層的厚度。當(dāng)電壓加到電極元件上時(shí)，液晶就從扭曲狀態(tài)轉(zhuǎn)換成單軸狀態(tài)并停止旋轉(zhuǎn)光偏振面。為此，通過它的光的偏振面方向沒有改變。通過各向異性層期的同時(shí)，光獲得圓或橢圓偏振，在離開第2偏振層后具有附加到關(guān)斷狀態(tài)的著色上的著色。
光開關(guān)的工作在圖26中解釋。在通過了第1偏振層50后，在關(guān)斷模式中，光通過具有旋轉(zhuǎn)90度偏振面的向列，并通過其軸被定向?yàn)榇怪庇诘?偏振涂層50的軸的偏振層，并被二色性偏振片51的第2層吸收，該第2層的偏振軸垂直于層56的軸。當(dāng)一個(gè)單元開通時(shí)，光通過面方向(在通過一個(gè)LC時(shí))并不改變，且光被二色性偏振片56吸收并被染色為另外的顏色。
在矩陣彩色元件(圖27)的情況下，當(dāng)元件開通時(shí)，光通過偏振片50，通過LC，通過第2非彩色偏振片51，并且被染料57選擇吸收。因此，元件表現(xiàn)為染色成適當(dāng)?shù)念伾?。?dāng)該元件關(guān)斷時(shí)，光就被偏振片50偏振化，沒有偏振面的旋轉(zhuǎn)地通過LC層，并被偏振片51阻塞。結(jié)果，該元件表現(xiàn)為是一個(gè)黑色元件。
在示于圖22-27的任何LC指示器的設(shè)計(jì)中使用的至少一個(gè)偏振涂層可以以干涉式偏振片的形式制作。
在提供把偏振片配置在透明板44和45的外表面上的透明LC指示器的設(shè)計(jì)(圖22、23、25-27)中，使用至少一個(gè)這樣的偏振片是可能的，這種偏振片把入射到其上邊的偏振光的50％以上轉(zhuǎn)換成線性偏振光。
因此，至少包括一個(gè)具有至少一個(gè)隨著偏振光波長的增加而增長的折射率的雙折射各向異性吸收層的高效率偏振片的使用，使得可以制造彩色和單色的LC元件，該元件的類型不受限于上邊所提到的實(shí)施方案，且該元件的突出特點(diǎn)是更高的亮度、色飽和度、良好的角度特性和沒有陰影。
本發(fā)明的應(yīng)用領(lǐng)域所保護(hù)的偏振片可以在偏振片的生產(chǎn)中，包括層壓薄膜的玻璃和供汽車工業(yè)、建筑、廣告以及諸如太陽鏡、防護(hù)物之類的消費(fèi)類產(chǎn)品中，用于供保護(hù)機(jī)密和商標(biāo)使用的發(fā)光、光學(xué)調(diào)制器、光調(diào)制的矩陣系統(tǒng)。
所保護(hù)的液晶顯示元件可以用在各種目的的指示器工藝的部件中，例如用在包括那些投影式顯示器的在內(nèi)的各種平板液晶顯示器中。
附圖中所示元件的參考標(biāo)號和定義1-雙折射層2；29-入射光分量，在圖形面中的線性偏振3；4；12-反射光分量，在圖形面中的線性偏振5-入射光分量，在與圖形面垂直的平面中的線性偏振6；7-反射光分量，在與圖形面垂直的平面中的線性偏振8；9；10-折射率與光波長的曲線11；30；31；32-各向同性層14；41-非偏光線(入射或通過)15-雙折射材料透鏡16；33-雙折射層光軸的常規(guī)設(shè)計(jì)17；13；20；36-通過光的分量，在與圖形面垂直的平面中的線性偏振18；23；22--通過光的分量，在圖形面中的線性偏振19；21-半波相延遲板的切片24-幅度波帶片25；26-1/4波相延遲板的切片28；28-圓偏振通過光34；35-相波帶片的介電層的表面輪廓邊界37-金屬鏡38-各向同性材料的透鏡39-膽甾醇LC層40-圓偏振反射光42-用于將非偏振光分成通過和線性偏振分量的偏振部分(單層或多層部分)43-微透鏡44-44；45-LC單元壁(基板)45-46；47-LC單元中的電極48；49-LCI中的絕緣薄膜
50；51；56-LC單元中的二色系偏振片52-LC單元中的向列LC的層5354-LC單元中的定向?qū)?5-LC單元中的反射層57-LCI中的顏色矩陣
權(quán)利要求
1.一種偏振片，包括至少一個(gè)雙折射層，其特征是至少一個(gè)雙折射層是各向異性吸收層且具有至少一個(gè)隨著偏振光波長的增加而增長的折射率。
2.權(quán)利要求1所述的偏振片，其特征是至少一個(gè)雙折射各向異性吸收層具有至少與偏振光波長成正比的折射率。
3.權(quán)利要求1所述的偏振片，其特征是至少一個(gè)雙折射各向異性吸收層具有一個(gè)厚度，在該厚度中，對于至少一個(gè)線性偏振光分量，在偏振片的輸出上實(shí)現(xiàn)干涉極值。
4.權(quán)利要求3所述的偏振片，其特征是至少一個(gè)雙折射各向異性吸收層的厚度，在偏振片的輸出上，滿足下述得到干涉極值的條件對于一個(gè)線性偏振光分量得到干涉極小值，對于另一個(gè)正交線性偏振光分量得到干涉極大值。
5.權(quán)利要求1所述的偏振片，其特征是還包括至少一個(gè)光各向同性層，該各向同性層的折射率與雙折射層的一個(gè)折射率一致或非常接近。
6.權(quán)利要求1所述的偏振片，其特征是還包括至少一個(gè)雙折射層，該雙折射層的一個(gè)折射率與雙折射各向異性吸收層的一個(gè)折射率一致或非常接近，雙折射層與雙折射各向異性吸收層的第2折射率彼此不同。
7.權(quán)利要求1所述的偏振片，其特征是至少一個(gè)雙折射各向異性吸收層包括至少兩個(gè)非特定形狀的斷片，該兩個(gè)斷片在顏色和偏振軸方向方面彼此不同。
8.權(quán)利要求7所述的偏振片，其特征是還包括至少一個(gè)雙折射各向異性吸收層，該吸收層包括至少兩個(gè)非特定形狀的斷片，該兩個(gè)斷片在顏色和偏振軸方向方面彼此不同。
9.權(quán)利要求8所述的偏振片，其特征是在兩個(gè)雙折射各向異性吸收層之間，上述偏振片還包括透明層、無色層或染色材料層。
10.權(quán)利要求1所述的偏振片，其特征是還包括一個(gè)由非有機(jī)材料和/或不同的聚合物材料形成的定向?qū)印?br> 11.權(quán)利要求1所述的偏振片，其特征是還包括一個(gè)光反射層。
12.權(quán)利要求11所述的偏振片，其特征是光反射層是金屬反射層。
13.權(quán)利要求1所述的偏振片，其特征是至少一個(gè)雙折射各向異性吸收層形成在基板的表面上。
14.權(quán)利要求13所述的偏振片，其特征是上述偏振片作為基板包括雙折射板或膜、至少一個(gè)雙折射各向異性吸收層，該吸收層形成為對于上述板或膜的主光軸成45度角。
15.一種偏振片，包括一種用來把連續(xù)入射到偏振片上的眾多非偏振光束分成不同偏振的偏振光束的同樣眾多的相同對的偏振部件，和用來改變由上述眾多的不同地偏振的偏振光束對構(gòu)成的至少一個(gè)眾多的相同地偏振的偏振光束的偏振部件，該偏振部件以與用來改變偏振的部件進(jìn)行光學(xué)性定位對準(zhǔn)的聚焦光學(xué)元件的形式制作，并包括至少一個(gè)與至少一個(gè)光各向同性層毗鄰的雙折射層，其特征是至少一個(gè)雙折射層是各向異性吸收層且具有至少一個(gè)隨著偏振光波長的增加而增長的折射率。
16.權(quán)利要求15所述的偏振片，其特征是至少一個(gè)雙折射各向異性吸收層以一組體積或相位透鏡的形式制成。
17.權(quán)利要求15所述的偏振片，其特征是聚焦光學(xué)元件是以波帶片的形式制作的。
18.權(quán)利要求17所述的偏振片，其特征是波帶片以幅度波帶片的形式制成，其偶數(shù)波帶片包括至少一個(gè)與至少一個(gè)光各向同性層毗鄰的雙折射各向異性吸收層，而奇數(shù)波帶片用光各向同性材料制作。
19.權(quán)利要求17所述的偏振片，其特征是波帶片是以相位波帶片的形式制成的，該相位波帶片的至少一個(gè)折射率，遵從一定規(guī)律而沿至少一個(gè)方向改變，包括非單調(diào)形式。
20.權(quán)利要求15所述的偏振片，其特征是用來改變偏振的部件，包括切片式透明雙折射各向異性吸收層，該吸收層具有至少一個(gè)隨著偏振光波長的增加而增長的折射率。
21.權(quán)利要求15-20中的任何一項(xiàng)所述的偏振片，其特征是用來改變偏振的部件以切片式透明半波雙折射板或位于聚焦光學(xué)元件的焦點(diǎn)以外的切片的層的形式制成。
22.權(quán)利要求15-20中的任何一項(xiàng)所述的偏振片，其特征是用來改變偏振的部件，以切片式透明雙折射板的形式制成，該雙折射板以位于聚焦光學(xué)元件的焦點(diǎn)以外的1/4波板的形式具有切片，和以在正常的和非常的光線之間決定相位差的形式的切片，該相位差與用以1/4波板的形式位于聚焦光學(xué)元件的焦點(diǎn)內(nèi)的上述切片決定的相位差，差一個(gè)π。
23.權(quán)利要求15-20中的任何一項(xiàng)所述的偏振片，其特征是用來改變偏振的部件，以液晶的切片式透明偏振化平面層的形式制成，該液晶有扭曲結(jié)構(gòu)，在上述層的厚度之內(nèi)液晶的光軸旋轉(zhuǎn)90度角，且具有位于聚焦光學(xué)元件的焦點(diǎn)內(nèi)或焦點(diǎn)以外的切片。
24.權(quán)利要求15-20中的任何一項(xiàng)所述的偏振片，其特征是用來改變偏振的部件，以切片式透明非彩色雙折射板的形式制成。
25.一種偏振片，包括用來把入射非偏振光轉(zhuǎn)換成眾多的相同的偏振光束的部件；用來把非偏振光束分成具有不同偏振的偏振通過和反射光束的部件；用來改變被偏振部件反射的光束的偏振和方向的部件，其特征是上述偏振片以在其上邊涂敷上述部件的至少一個(gè)薄膜或板的形式制成，該偏振部件包括至少一個(gè)雙折射各向異性吸收層，該吸收層具有至少一個(gè)隨著偏振光波長的增加而增長的折射率，或者一個(gè)雙折射層，該雙折射層具有穿過層厚度恒定的光軸方向，或者一個(gè)雙折射層，該雙折射層具有根據(jù)某種規(guī)律穿過層厚度改變的光軸。
26.權(quán)利要求25所述的偏振片，其特征是用來改變反射光束的偏振和方向的部件具有切片式金屬鏡。
27.權(quán)利要求25-26中的任何一項(xiàng)所述的偏振片，其特征是偏振部件包括至少一個(gè)雙折射各向異性吸收層或具有穿過層厚度恒定光軸方向的雙折射層，并包括一個(gè)1/4波板，位于切片式金屬鏡的上游。
28.權(quán)利要求25-26中的任何一項(xiàng)所述的偏振片，其特征是作為至少一個(gè)具有穿過層厚度根據(jù)某種規(guī)律改變的光軸方向的雙折射層，包括至少一層膽甾醇液晶。
29.權(quán)利要求28所述的偏振片，其特征是至少一層膽甾醇類液晶是用聚合物膽甾醇液晶制作的。
30.權(quán)利要求28所述的偏振片，其特征是至少一層膽甾醇液晶具有穿過層厚度的膽甾醇螺旋節(jié)距梯度，因而，具有不小于100nm的光選擇性反射帶的光譜寬度。
31.權(quán)利要求28所述的偏振片，其特征是包括至少3層在3個(gè)不同的光譜范圍內(nèi)具有光選擇性反射帶的膽甾醇液晶。
32.權(quán)利要求25-26中的任何一項(xiàng)所述的偏振片，其特征是用來轉(zhuǎn)換入射光的部件，以把從它們射出的光束聚焦到朝向偏振片的內(nèi)部的微透鏡系統(tǒng)或微棱鏡系統(tǒng)的形式制成。
33.權(quán)利要求32所述的偏振片，其特征是微透鏡系統(tǒng)是以完全覆蓋偏振片的正圓柱體微透鏡的形式制成的。
34.權(quán)利要求26所述的偏振片，其特征是在薄膜或板的第1表面上邊，包括一個(gè)微透鏡系統(tǒng)和一個(gè)與上述微透鏡系統(tǒng)光學(xué)性定位對準(zhǔn)的切片式金屬鏡，在薄膜或板的第2表面上，包括至少一個(gè)膽甾醇液晶層。
35.權(quán)利要求26所述的偏振片，其特征是在薄膜或板的第1表面上，包括一個(gè)微透鏡系統(tǒng)，一個(gè)與上述微透鏡系統(tǒng)光學(xué)性定位對準(zhǔn)性定位對準(zhǔn)的切片式金屬鏡，和一個(gè)1/4波板，在第2表面上，包括至少一個(gè)雙折射各向異性吸收層或具有穿過層厚度恒定的光軸方向的雙折射層。
36.權(quán)利要求26所述的偏振片，其特征是在薄膜或板的第1表面上，包括一個(gè)切片式金屬鏡，在薄膜或板的第2表面上依次應(yīng)用的是與切片式金屬鏡光學(xué)性定位對準(zhǔn)的微透鏡系統(tǒng)，和至少一層膽甾醇液晶。
37.權(quán)利要求26所述的偏振片，其特征是在薄膜或板的第1表面上，包括一個(gè)切片式金屬鏡和一個(gè)1/4波板，在薄膜或板的第2表面上依次涂敷的是與切片式金屬鏡光學(xué)性定位對準(zhǔn)的微透鏡系統(tǒng)，和至少一層雙折射各向同性吸收層或具有恒定穿過層厚度的光軸方向的雙折射層。
38.權(quán)利要求26所述的偏振片，其特征是包括至少兩個(gè)層壓式薄膜或板，在第1薄膜或板的外表面上涂敷的是第1微透鏡系統(tǒng)，在第1或第2薄膜或板的內(nèi)表面上涂敷的是切片式金屬鏡，在第2薄膜或板的外表面上，附加地涂敷的是與金屬鏡切片和第1微透鏡系統(tǒng)光學(xué)性定位對準(zhǔn)的第2微透鏡系統(tǒng)，和至少一個(gè)膽甾醇液晶層。
39.權(quán)利要求26所述的偏振片，其特征是包括至少兩個(gè)層壓式薄膜或板，在第1薄膜或板的外表面上涂敷的是第1微透鏡系統(tǒng)，在第1或第2薄膜或板的內(nèi)表面上涂敷的是切片式金屬鏡和1/4波板，在第2薄膜或板的外表面上，附加地涂敷的是與金屬鏡切片和第1微透鏡系統(tǒng)光學(xué)性定位對準(zhǔn)的第2微透鏡系統(tǒng)，和至少一個(gè)雙折射各向同性吸收層或具有恒定穿過層厚度的光軸方向的雙折射層。
40.權(quán)利要求26所述的偏振片，其特征是包括至少兩個(gè)層壓式薄膜或板，在第1薄膜或板的外表面上涂敷的是微透鏡系統(tǒng)，在第1或第2薄膜或板的內(nèi)表面上涂敷的是與微透鏡系統(tǒng)光學(xué)性定位對準(zhǔn)的切片式金屬鏡，在第2薄膜或板的外表面上，涂敷的是一層膽甾醇液晶。
41.權(quán)利要求26所述的偏振片，其特征是包括至少兩個(gè)層壓式薄膜或板，在第1薄膜或板的外表面上涂敷的是微透鏡系統(tǒng)，在第1或第2薄膜或板的內(nèi)表面上，依次涂敷的是與微透鏡系統(tǒng)光學(xué)性定位對準(zhǔn)的切片式金屬鏡，和1/4波板，在第2薄膜或板的外表面上，涂敷的是一層雙折射各向同性吸收層或具有恒定穿過層厚度的光軸方向的雙折射層。
42.權(quán)利要求15-20、25、35、37、39、41中的任何一項(xiàng)所述的偏振片，其特征是至少一個(gè)雙折射各向異性吸收層具有至少一個(gè)與偏振光波長成正比的折射率。
43.權(quán)利要求15-20、25、35、37、39、41中的任何一項(xiàng)所述的偏振片，其特征是至少一層雙折射各向異性吸收層具有這樣的厚度，在該厚度中，至少對于一個(gè)光線性偏振分量，在偏振片的輸出上實(shí)現(xiàn)干涉極值。
44.權(quán)利要求43所述的偏振片，其特征是至少一個(gè)雙折射各向異性吸收層的厚度，在偏振片的輸出上，滿足下述得到干涉極值的條件對于一個(gè)線性偏振光分量得到干涉極小值，對于另一個(gè)正交線性偏振光分量得到干涉極大值。
45.權(quán)利要求15-20、25、35、37、39、41中的任何一項(xiàng)所述的偏振片，其特征是偏振部件包括至少兩層，這些層中的至少一層是雙折射各向異性吸收層，另一層是光各向同性層，其折射率與雙折射層的一個(gè)折射率一致或非常接近。
46.權(quán)利要求15-20、25、35、37、39、41中的任何一項(xiàng)所述的偏振片，其特征是偏振部件包括至少兩個(gè)雙折射層，這些層中的至少一層是雙折射各向異性吸收層，該層的一個(gè)折射率與雙折射層的一個(gè)折射率一致或非常接近，而雙折射層和雙折射各向異性吸收層的第2個(gè)折射率彼此不同。
47.權(quán)利要求15-20、25、35、37、39、41中的任何一項(xiàng)所述的偏振片，其特征是形成至少一個(gè)雙折射各向異性吸收層，該吸收層由下述成分形成●下述通式的至少一種二色性陰離子染料的有機(jī)鹽{發(fā)色體}-(XO-M+)n，其中，發(fā)色體是一種染料生色團(tuán)系統(tǒng)；X＝CO，SO2，OSO2，OPO(O-M+)；M＝RR’NH2；RR’R”NH；RR’R”R^N；RR’R”^P，其中，R，R’，R”，R^＝CH3，ClC2H4，C2H4，C2H5，C3H7，C4H9，C6H5CH2，取代的苯基或雜芳基；YH-(CH2-CH2Y)m，-CH2CH2，Y＝O，或者NH，m＝0-5；N-烷基吡啶鎓陽離子，N-烷基喹啉鎓陽離子，N-烷基咪唑鎓陽離子，N-烷基噻唑鎓陽離子等，n＝1-7；●或者下述通式的至少一種具有不同陽離子的二色性陰離子染料的非對稱混合鹽(M1+，O-X’-)m[M1+O-X’-(CH2)p-Z-]g{發(fā)色體}[-Z-(CH2)p-XO-M+]f(-XO-M+)n，其中，發(fā)色體是染料生色團(tuán)系統(tǒng)；Z＝SO2NH，SO2，CONH，CO，O，S，NH，CH2；p＝1-10；f＝0-9；g＝0-9；n＝0-9；m＝0-9；n+f＝1-10；m+g＝1-10；X，X’＝CO，SO2，OSO2，PO(O-M+)；M≠M(fèi)1M，M1＝H；下述類型的非有機(jī)陽離子NH4，Li，Na，K，Cs，Mg，Ca，Ba，F(xiàn)e，Ni，Co，等；下述類型的有機(jī)陽離子RNH3，RR’NH2；RR’R”NH；RR’R”R*N；RR，R”R*P，其中，R，R’，R”，R*＝烷基或下述類型的取代烷基CH3，ClC2H4，HOC2H4，C2H5，C3H7，C4H9，C6H5CH2，取代的苯基或雜芳基，YH-(CH2-CH2Y)k-CH2CH2-，Y＝O，或NH，k＝0-10；下述類型的雜芐族陽離子N-烷基吡啶鎓離子，N-烷基喹啉鎓陽離子，N-烷基咪唑鎓陽離子，N-烷基噻唑鎓陽離子等；●或者下述通式的至少具有一種二色性陰離子染料與表面活性陽離子和/或兩性表面活性劑的締合物(M+O-X’-)m[M+O-X’-(CH2)p-Z-]g{發(fā)色體}[-Z-(CH2)p-XO-SUR]f(XOSUR)n，其中，發(fā)色體是染料生色團(tuán)系統(tǒng)；Z＝SO2NH，SO2，CONH，CO，O，S，NH，CH2；p＝1-10；f＝0-4；g＝0-9；n＝0-4；m＝0-9；n+f＝1-4；m+g＝0-10；X，X’＝CO，SO2，OSO2，PO(O-M+)；M＝H；下述類型的非有機(jī)陽離子NH4，Li，Na，K，Cs，Mg，Ca，Ba，F(xiàn)e，Ni，Co，等；下述類型的有機(jī)陽離子RNH3，RR’NH2；RR’R”NH；RR’R”R*N；RR’R”R*P，其中，R，R’，R”，R*＝烷基或下述類型的取代烷基CH3，ClC2H4，HOC2H4，C2H5，C3H7，C4H9，C6H5CH2，取代的苯基或雜芳基，YH-(CH2-CH2Y)k-CH2CH2-，Y＝O，或NH，k＝0-10；下述類型的雜芐族陽離子N-烷基吡啶鎓離子，N-烷基喹啉鎓陽離子，N-烷基咪唑鎓陽離子，N-烷基噻唑鎓陽離子等；K’SUR，SUR＝KSUR+，K’SUR+，AmSUR，其中，KSUR+和K’SUR+是表面活性陽離子，AmSUR是兩性表面活性劑；●或者下述通式的至少具有一種二色性陽離子染料與表面活性陰離子和/或兩性表面活性劑的締合物(M+O-X-)m[M+O-X’-(CH2)p-Z-]g{發(fā)色體+}SUR，其中，發(fā)色體是染料生色團(tuán)系統(tǒng)；Z＝SO2NH，SO2，CONH，CO，O，S，NH，CH2；p＝1-10；g＝0-1；m＝0-1；m+g＝1；X＝CO，SO2，OSO2，PO(O-M+)；M＝H；下述類型的非有機(jī)陽離子NH4，Li，Na，K，Cs，Mg，Ca，Ba，F(xiàn)e，Ni，Co，等；下述類型的有機(jī)陽離子RNH3，RR’NH2；RR’R”NH；RR’R”R*N；RR’R”R*P，其中，R，R’，R”，R*＝烷基或下述類型的取代烷基CH3，ClC2H4，HOC2H4，C2H5，C3H7，C4H9，C6H5CH2，取代的苯基或雜芳基，YH-(CH2-CH2Y)k-CH2CH2-，Y＝O，或NH，k＝0-10；下述類型的雜芐族陽離子N-烷基吡啶鎓離子，N-烷基喹啉鎓陽離子，N-烷基咪唑鎓陽離子，N-烷基噻唑鎓陽離子等；K’SUR+(表面活性陽離子)，SUR＝ASUR-，AmSUR，其中，ASUR-是表面活性陽離子，AmSUR是兩性表面活性劑；●或者下述通式的具有至少一種二色性陽離子染料與表面活性陰離子和/或兩性表面活性染料的締合物{發(fā)色體}-[Z-(CH2)p-X+RR’R”SUR]n，其中，發(fā)色體是染料生色團(tuán)系統(tǒng)；Z＝SO2NH，SO2，CONH，CO，O，S，NH，CH2；p＝1-10；X＝N，P；R，R’，R”＝烷基或下述類型的取代烷基CH3，ClC2H4，HOC2H4，C2H5，C3H7，SUR＝ASUR-，AmSUR，其中，ASUR-是表面活性陽離子，AmSUR是兩性表面活性劑，n＝1-4；●或者具有至少一種不溶于水的二色性染料和/或顏料，其不包含離子生成的或親水基團(tuán)；●或者具有至少一種低分子向溫性的液晶物質(zhì)，該材料是二色性染料或包含作為組分的液晶和/或除液晶染料之外的二色性染料，而且以不同方式使之玻璃化，例如，在用紫外輻射法固化涂敷一層后；●或者具有一種非液晶材料的聚合物材料，具有親水性的可控度，并用二色性染料和/或一種碘化合物染色；●或者具有至少一種聚合物向溫性液晶和/或非液晶物質(zhì)，包含用聚合物鏈從整體上溶劑化和/或進(jìn)行化學(xué)鍵合后的二色性染料；●或者至少具有一種能形成溶致液晶相的二色性染料；●或者至少具有一種聚合物結(jié)構(gòu)的二色性染料；●或者至少具有一種水溶性的有機(jī)染料，其能形成通式為{發(fā)色體}(SO3M)n的穩(wěn)定的溶致液晶相，其中，發(fā)色體是一種染料生色團(tuán)系統(tǒng)；M-H+是一種非有機(jī)陽離子；具有不小于0.1mcm的厚度；●或者它們的混合物。
47.權(quán)利要求46所述的偏振片，其特征是至少一種二色性染料或顏料從下述染料中選擇一系列能夠形成溶致液晶相的染料，或是從一系列能夠形成穩(wěn)定的溶致液晶相的染料；一系列發(fā)光染料；直接染料類；活性染料類；酸性染料類；一系列磺酸多環(huán)染料；聚亞甲基，花青，半花青類染料；芳碳染料類；二和三芳基苯基甲烷的雜環(huán)衍生物，硫代吡喃染料，派若寧染料，吖啶染料，噁嗪染料，二苯喃染料，吖嗪基染料等；一系列還原染料；一系列分散染料；一系列蒽醌染料；一系列靛系染料；一系列單或聚偶氮化合物；一系列perinonic染料；一系列多環(huán)化合物；一系列蒽酮雜環(huán)衍生物；一系列金屬配合物化合物；一系列芳族雜環(huán)化合物或它們的混合物。
48.權(quán)利要求15-20、25、35、37、39、41中的任何一項(xiàng)所述的偏振片，其特征是至少一個(gè)雙折射各向異性吸收層附加地包括一種改性劑，其中，采用的是包括液晶，硅-有機(jī)聚合物；和/或增塑劑和清漆在內(nèi)的不同類型的親水或疏水聚合物，包括硅-有機(jī)和/或生成離子的表面活性劑。
49.一種液晶顯示元件，包括位于第1和第2板之間的液晶層，在該板的至少一個(gè)板上有電極和偏振片，其特征是至少一個(gè)偏振片包括至少一個(gè)雙折射各向異性吸收層，該吸收層具有隨著偏振光波長的增加而增長的折射率。
50.權(quán)利要求49所述的液晶顯示元件，其特征是至少一個(gè)偏振片的至少一個(gè)雙折射各向異性吸收層以在相位延遲值和/或偏振軸方向方面彼此不同的元件的形式制成。
51.權(quán)利要求49所述的液晶顯示元件，其特征是一個(gè)偏振片包括至少兩個(gè)雙折射各向異性吸收層，該吸收層具有不同的顏色，同時(shí)具有相互垂直的偏振軸方向，該層被應(yīng)用為一層在另一層上邊，或者至少在彼此分開的緊靠著的層的上邊，在另一個(gè)板上邊，偏振片包括至少一個(gè)灰色的雙折射各向異性吸收層，該吸收層具有與第1板上邊的雙折射各向異性吸收層之一的偏振軸方向一致的偏振光方向。
52.權(quán)利要求49-51所述的液晶顯示元件，其特征是在一個(gè)板上邊，它還包括同時(shí)用作電極的擴(kuò)散反射層，和至少一個(gè)雙折射各向異性吸收層，該吸收層位于反射層或反射層上邊的介電子層的緊上邊。
53.權(quán)利要求49-51所述的液晶顯示元件，其特征是至少一個(gè)偏振片的至少一個(gè)雙折射各向異性吸收層具有至少一個(gè)直接與偏振光波長成正比的折射率。
54.權(quán)利要求49-51所述的液晶顯示元件，其特征是至少一個(gè)偏振片的至少一個(gè)雙折射各向異性吸收層具有這樣的厚度，在該厚度中，在偏振片的輸出上，對于至少一個(gè)偏振光分量實(shí)現(xiàn)干涉極值。
55.權(quán)利要求54所述的液晶顯示元件，其特征是至少一個(gè)偏振片的至少一個(gè)雙折射各向異性吸收層的厚度，滿足下述得到干涉極值的條件對于一個(gè)線性偏振光分量得到干涉極小值，對于另一個(gè)正交線性偏振光分量得到干涉極大值。
56.權(quán)利要求54所述的液晶顯示元件，其特征是至少一個(gè)偏振片包括至少兩層，這些層中的至少一層是雙折射各向異性吸收層，另一層是光各向同性層，其折射率與雙折射層的一個(gè)折射率一致或非常接近。
57.權(quán)利要求54所述的液晶顯示元件，其特征是至少一個(gè)偏振片包括至少兩個(gè)不同的雙折射層，該雙折射層至少一個(gè)是雙折射各向異性吸收層，且該各向異性吸收層的折射率與雙折射層的一個(gè)折射率一致或非常接近，雙折射層和雙折射各向異性吸收層的第2折射率彼此不同。
58.權(quán)利要求54所述的液晶顯示元件，其特征是偏振片附加地包括至少一個(gè)平行地反射光的反射層。
59.權(quán)利要求58所述的液晶顯示元件，其特征是光反射層是金屬層。
60.一種液晶顯示元件，包括位于第1和第2板之間的液晶層，至少在該板之一上邊有電極和偏振片，其特征是至少一個(gè)偏振片包括用來把眾多的入射到偏振片上的光的非偏振光束分成同一眾多的不同地偏振的偏振光束的相同對的偏振部件，該部件以聚焦光學(xué)元件的形式制成，每一個(gè)元件都包括至少一個(gè)雙折射各向異性吸收層，該吸收層至少具有一個(gè)隨著偏振光波長的增加而增長的折射率且與至少一個(gè)光各向同性層毗鄰，上述偏振部件與用來改變至少一個(gè)相同地偏振的偏振光束的偏振的部件進(jìn)行光學(xué)性定位對準(zhǔn)，所述光束由不同地偏振的偏振光束的上述眾多的對構(gòu)成。
61.權(quán)利要求60所述的液晶顯示元件，其特征是至少一個(gè)雙折射層是以眾多的體積或相位透鏡的形式制成的。
62.權(quán)利要求60所述的液晶顯示元件，其特征是聚焦光學(xué)元件以波帶片的形式制成。
63.權(quán)利要求62所述的液晶顯示元件，其特征是波帶片是以幅度波帶片的形式制成的，其偶數(shù)波帶片包括至少一個(gè)與至少一個(gè)光各向同性層毗鄰的雙折射各向同性吸收層，而奇數(shù)波帶片用光各向同性材料制作。
64.權(quán)利要求62所述的液晶顯示元件，其特征是波帶片是以相位波帶片的形式制成的，該相位波帶片的的至少一個(gè)折射率，沿著至少一個(gè)方向根據(jù)某種規(guī)律改變，包括非單調(diào)形式。
65.權(quán)利要求60所述的液晶顯示元件，其特征是用來改變偏振的部件包括切片式透明雙折射各向異性吸收層，該吸收層具有至少一個(gè)隨著偏振光波長的增加而增長的折射率。
66.權(quán)利要求60-65中的任何一項(xiàng)所述的液晶顯示元件，其特征是用來改變偏振的部件以切片式透明半波雙折射板或具有位于聚焦光學(xué)元件的焦點(diǎn)中或焦點(diǎn)外的切片的層的形式制成。
67.權(quán)利要求60-65中的任何一項(xiàng)所述的液晶顯示元件，其特征是用來改變偏振的部件，以切片式透明雙折射板的形式制成，該雙折射板以位于聚焦光學(xué)元件的焦點(diǎn)以外的1/4波板的形式具有切片，和以在正常的和非常的光線之間決定相位差的形式的切片，該相位差與用以1/4波板的形式位于聚焦光學(xué)元件的焦點(diǎn)內(nèi)的上述切片決定的相位差，差一個(gè)π。
68.權(quán)利要求60-65中的任何一項(xiàng)所述的液晶顯示元件，其特征是用來改變偏振的部件，以具有扭曲結(jié)構(gòu)的液晶的切片式透明聚合物化平面層的形式制成，該部件在上述層的厚度之內(nèi)液晶光軸具有90度旋轉(zhuǎn)，且具有配置在聚焦光學(xué)元件的焦點(diǎn)里邊和焦點(diǎn)外邊的切片。
69.權(quán)利要求60-65中的任何一項(xiàng)所述的液晶顯示元件，其特征是用來改變偏振的部件，以切片式透明非彩色雙折射板的形式制成。
70.一種液晶顯示元件，包括一個(gè)位于第1和第2板之間的液晶層，在至少一個(gè)板上具有電極和偏振片，其特征是至少一個(gè)偏振片以至少一個(gè)薄膜或板的形式制成，在薄膜或板的上邊涂敷的是用于把入射非偏振光轉(zhuǎn)換成眾多的相同的光束的部件；用于把非偏振光束分成具有不同的偏振的偏振通過光束和反射光束的偏振部件，該部件包括至少一個(gè)具有至少一個(gè)隨著偏振光波長的增加而增長的折射率雙折射各向異性吸收層，或者雙折射層，該雙折射層具有這樣的的光軸方向，該方向遵從某一規(guī)律穿過層厚度進(jìn)行改變；和改變被偏振部件反射的光束的偏振和方向的部件。
71.權(quán)利要求70所述的液晶顯示元件，其特征是用來改變偏振和反射光束方向的部件，具有切片式金屬鏡。
72.權(quán)利要求70-71中的任何一項(xiàng)所述的液晶顯示元件，其特征是偏振部件包括至少一個(gè)雙折射各向異性吸收層或具有穿過層厚度恒定的光軸方向的雙折射層，和1/4波板，位于切片式金屬鏡的上游。
73.權(quán)利要求70-71中的任何一項(xiàng)所述的液晶顯示元件，其特征是作為至少一個(gè)具有根據(jù)某種規(guī)律穿過層厚度改變光軸方向的雙折射層，包括至少一個(gè)膽甾醇液晶層。
74.權(quán)利要求73所述的液晶顯示元件，其特征是至少一層膽甾醇液晶是用聚合物膽甾醇液晶制造的。
75.權(quán)利要求73-74中的任何一項(xiàng)所述的液晶顯示元件，其特征是至少一層膽甾醇液晶具有穿過層厚度膽甾醇螺旋節(jié)距的梯度，因而，具有不小于100nm的光選擇反射帶的光譜寬度。
76.權(quán)利要求73所述的液晶顯示元件，其特征是包括至少3層在3個(gè)不同的光譜范圍內(nèi)具有光選擇反射帶的膽甾醇液晶。
77.權(quán)利要求70-71中的任何一項(xiàng)所述的液晶顯示元件，其特征是用來轉(zhuǎn)換入射非偏振光部件，是以把從它們出射光束聚焦到朝向偏振片的內(nèi)部的微透鏡系統(tǒng)或微棱鏡系統(tǒng)的形式制成的。
78.權(quán)利要求77所述的液晶顯示元件，其特征是微透鏡系統(tǒng)是以完全覆蓋偏振片的表面的正圓柱體形微透鏡的形式制成的。
79.權(quán)利要求71所述的液晶顯示元件，其特征是在薄膜或板的第1表面上偏振片包括一個(gè)微透鏡系統(tǒng)，和與上述微透鏡系統(tǒng)光學(xué)性定位對準(zhǔn)的切片式金屬鏡，在薄膜或板的第2表面上包括至少一層膽甾醇液晶。
80.權(quán)利要求71所述的液晶顯示元件，其特征是在薄膜或板的第1表面上偏振片包括一個(gè)微透鏡系統(tǒng)，與上述微透鏡系統(tǒng)光學(xué)性定位對準(zhǔn)的切片式金屬鏡，和1/4波板，在第2表面上包括至少一層雙折射各向異性吸收層或具有穿過層厚度恒定的光軸方向的雙折抵層。
81.權(quán)利要求71所述的液晶顯示元件，其特征是在薄膜或板的第1表面上偏振片包括一個(gè)切片式金屬鏡，在薄膜或板的第2表面上依次應(yīng)用的是與金屬鏡的切片光學(xué)性定位對準(zhǔn)的微透鏡系統(tǒng)，和至少一層膽甾醇液晶。
82.權(quán)利要求71所述的液晶顯示元件，其特征是在薄膜或板的第1表面上偏振片包括一個(gè)切片式金屬鏡和1/4波板，在薄膜或板的第2表面上依次應(yīng)用的是與金屬鏡的切片光學(xué)性定位對準(zhǔn)的微透鏡系統(tǒng)，和至少一層雙折射各向異性吸收層或具有穿過層厚度恒定的光軸方向的雙折射層。
83.權(quán)利要求71所述的液晶顯示元件，其特征是偏振片包括至少兩個(gè)層壓式薄膜或板，在第1薄膜或板的外表面上涂敷的是第1微透鏡系統(tǒng)，在第1或第2薄膜或板的內(nèi)表面上，涂敷的是切片式金屬鏡，和1/4波板，在第2薄膜或板的外表面上，附加地涂敷的是與金屬鏡的切片和第1微透鏡系統(tǒng)光學(xué)性定位對準(zhǔn)的第2微透鏡系統(tǒng)，和至少一層膽甾醇液晶。
84.權(quán)利要求71所述的液晶顯示元件，其特征是偏振片包括至少兩個(gè)層壓式薄膜或板，在第1薄膜或板的外表面上涂敷的是第1微透鏡系統(tǒng)，在第1或第2薄膜或板的內(nèi)表面上，涂敷的是切片式金屬鏡和1/4波板，在第2薄膜或板的外表面上，附加地涂敷的是與金屬鏡的切片和第1微透鏡系統(tǒng)光學(xué)性定位對準(zhǔn)的第2微透鏡系統(tǒng)，和至少一層雙折射各向同性吸收層或具有穿過層厚度恒定的光軸方向的雙折射層。
85.權(quán)利要求71所述的液晶顯示元件，其特征是偏振片包括至少兩個(gè)層壓式薄膜或板，在第1薄膜或板的外表面上涂敷的是微透鏡系統(tǒng)，在第1或第2薄膜或板的內(nèi)表面上，涂敷的是與微透鏡系統(tǒng)光學(xué)性定位對準(zhǔn)的切片式金屬鏡，在第2薄膜或板的外表面上，涂敷的是一層膽甾醇液晶。
86.權(quán)利要求71所述的液晶顯示元件，其特征是偏振片包括至少兩個(gè)層壓式薄膜或板，在第1薄膜或板的外表面上涂敷的是微透鏡系統(tǒng)，在第1薄膜或板的內(nèi)表面上，依次涂敷的是與微透鏡系統(tǒng)光學(xué)性定位對準(zhǔn)的切片式金屬鏡，1/4波板，在第2薄膜或板的外表面上，涂敷的是至少一層雙折射各向同性吸收層或具有穿過層厚度恒定的光軸方向的雙折射層。
87.權(quán)利要求60-65、70、71、80、82、84、86中的任何一項(xiàng)所述的液晶顯示元件，其特征是至少一個(gè)偏振片包括至少一個(gè)隨著偏振光波長的增加而增長的折射率的雙折射各向異性吸收層。
88.權(quán)利要求60-65、70、71、80、82、84、86中的任何一項(xiàng)所述的液晶顯示元件，其特征是至少一個(gè)偏振片的至少一個(gè)雙折射各向異性吸收層具有這樣的的厚度，在該厚度中，對于至少一個(gè)線性偏振光分量，在偏振片的輸出上實(shí)現(xiàn)干涉極值。
89.權(quán)利要求88所述的液晶顯示元件，其特征是至少一個(gè)偏振片的至少一個(gè)雙折射各向異性吸收層的厚度，滿足下述得到干涉極值的條件對于一個(gè)線性偏振光分量得到干涉極小值，對于另一個(gè)正交線性偏振光分量得到干涉極大值。
90.權(quán)利要求60-65、70、71、80、82、84、86中的任何一項(xiàng)所述的液晶顯示元件，其特征是至少一個(gè)偏振片包括至少兩層，這些層中的至少一層是雙折射各向異性吸收層，另一層是光各向同性層，其折射率與雙折射層的一個(gè)折射率一致或非常接近。
91.權(quán)利要求60-65、70、71、80、82、84、86中的任何一項(xiàng)所述的液晶顯示元件，其特征是至少一個(gè)偏振片包括至少兩個(gè)不同的雙折射層，該雙折射層至少一個(gè)是雙折射各向異性吸收層，且該各向異性吸收層的折射率與雙折射層的一個(gè)折射率一致或非常接近，雙折射層和雙折射各向異性吸收層的第2折射率彼此不同。
92.權(quán)利要求49-51、60-65、70、71、80、82、84、86中的任何一項(xiàng)所述的液晶顯示元件，其特征是至少一個(gè)偏振片還包括一個(gè)由非有機(jī)材料形成的或在聚合物材料的基礎(chǔ)上形成的定向?qū)印?br> 93.權(quán)利要求49-51、60-65、70、71、80、82、84、86中的任何一項(xiàng)所述的液晶顯示元件，其特征是形成至少一個(gè)偏振片的至少一個(gè)雙折射各向異性吸收層，該吸收層由下述成分形成●下述通式的至少一種二色性陰離子染料的有機(jī)鹽{發(fā)色體}-(XO-M+)n，其中，發(fā)色體是一種染料生色團(tuán)系統(tǒng)；X＝CO，SO2，OSO2，OPO(O-M+)；M＝RR’NH2；RR’R”NH；RR’R”R^N；RR’R”^P，其中，R，R’，R”，R^＝CH3，ClC2H4，C2H4，C2H5，C3H7，C4H9，C6H5CH2，取代的苯基或雜芳基；YH-(CH2-CH2Y)m，-CH2CH2，Y＝O，或者NH，m＝0-5；N-烷基吡啶鎓陽離子，N-烷基喹啉鎓陽離子，N-烷基咪唑鎓陽離子，N-烷基噻唑鎓陽離子等，n＝1-7；●或者下述通式的至少一種具有不同陽離子的二色性陰離子染料的非對稱混合鹽(M1+，O-X’-)m[M1+O-X’-(CH2)p-Z-]g{發(fā)色體}[-Z-(CH2)p-XO-M+]f(-XO-M+)n，其中，發(fā)色體是染料生色團(tuán)系統(tǒng)；Z＝SO2NH，SO2，CONH，CO，O，S，NH，CH2；p＝1-10；f＝0-9；g＝0-9；n＝0-9；m＝0-9；n+f＝1-10；m+g＝1-10；X，X’＝CO，SO2，OSO2，PO(O-M+)；M≠M(fèi)1M，M1＝H；下述類型的非有機(jī)陽離子NH4，Li，Na，K，Cs，Mg，Ca，Ba，F(xiàn)e，Ni，Co，等；下述類型的有機(jī)陽離子RNH3，RR’NH2；RR’R”NH；RR’R”R*N；RR’R”R*P，其中，R，R’，R”，R*＝烷基或下述類型的取代烷基CH3，ClC2H4，HOC2H4，C2H5，C3H7，C4H9，C6H5CH2，取代的苯基或雜芳基，YH-(CH2-CH2Y)k-CH2CH2-，Y＝O，或NH，k＝0-10；下述類型的雜芐族陽離子N-烷基吡啶鎓離子，N-烷基喹啉鎓陽離子，N-烷基咪唑鎓陽離子，N-烷基噻唑鎓陽離子等；●或者下述通式的至少具有一種二色性陰離子染料與表面活性陽離子和/或兩性表面活性劑的締合物(M+O-X’-)m[M+O-X’-(CH2)p-Z-]g{發(fā)色體}[-Z-(CH2)p-XO-SUR]f(XO-SUR)n，其中，發(fā)色體是染料生色團(tuán)系統(tǒng)；Z＝SO2NH，SO2，CONH，CO，O，S，NH，CH2；p＝1-10；f＝0-4；g＝0-9；n＝0-4；m＝0-9；n+f＝1-4；m+g＝0-10；X，X’＝CO，SO2，OSO2，PO(O-M+)；M＝H；下述類型的非有機(jī)陽離子NH4，Li，Na，K，Cs，Mg，Ca，Ba，F(xiàn)e，Ni，Co，等；下述類型的有機(jī)陽離子RNH3，RR’NH2；RR’R”NH；RR’R”R*N；RR’R”R*P，其中，R，R’，R”，R*＝烷基或下述類型的取代烷基CH3，ClC2H4，HOC2H4，C2H5，C3H7，C4H9，C6H5CH2，取代的苯基或雜芳基，YH-(CH2-CH2Y)k-CH2CH2-，Y＝O，或NH，k＝0-10；下述類型的雜芐族陽離子N-烷基吡啶鎓離子，N-烷基喹啉鎓陽離子，N-烷基咪唑鎓陽離子，N-烷基噻唑鎓陽離子等；K’SUR，SUR＝KSUR+，K’SUR+，AmSUR，其中，KSUR+和K’SUR+是表面活性陽離子，AmSUR是兩性表面活性劑；●或者下述通式的至少具有一種二色性陽離子染料與表面活性陰離子和/或兩性表面活性劑的締合物(M+O-X-)m[M+O-X’-(CH2)p-Z-]g{發(fā)色體+}SUR，其中，發(fā)色體是染料生色團(tuán)系統(tǒng)；Z＝SO2NH，SO2，CONH，CO，O，S，NH，CH2；p＝1-10；g＝0-1；m＝0-1；m+g＝1；X＝CO，SO2，OSO2，PO(O-M+)；M＝H；下述類型的非有機(jī)陽離子NH4，Li，Na，K，Cs，Mg，Ca，Ba，F(xiàn)e，Ni，Co，等；下述類型的有機(jī)陽離子RNH3，RR’NH2；RR’R”NH；RR’R”R*N；RR’R”R*P，其中，R，R’，R”，R*＝烷基或下述類型的取代烷基CH3，ClC2H4，HOC2H4，C2H5，C3H7，C4H9，C6H5CH2，取代的苯基或雜芳基，YH-(CH2-CH2Y)k-CH2CH2-，Y＝O，或NH，k＝0-10；下述類型的雜芐族陽離子N-烷基吡啶鎓離子，N-烷基喹啉鎓陽離子，N-烷基咪唑鎓陽離子，N-烷基噻唑鎓陽離子等；K’SUR+(表面活性陽離子)，SUR＝ASUR-，AmSUR，其中，ASUR-是表面活性陽離子，AmSUR是兩性表面活性劑；●或者下述通式的具有至少一種二色性陽離子染料與表面活性陰離子和/或兩性表面活性染料的締合物{發(fā)色體}-[Z-(CH2)p-X+RR’R”SUR]n，其中，發(fā)色體是染料生色團(tuán)系統(tǒng)；Z＝SO2NH，SO2，CONH，CO，O，S，NH，CH2；p＝1-10；X＝N，P；R，R’，R”＝烷基或下述類型的取代烷基CH3，ClC2H4，HOC2H4，C2H5，C3H7，SUR＝ASUR-，AmSUR，其中，ASUR-是表面活性陽離子，AmSUR是兩性表面活性劑，n＝1-4；●或者具有至少一種不溶于水的二色性染料和/或顏料，其不包含離子生成的或親水基團(tuán)；●或者具有至少一種低分子向溫性的液晶物質(zhì)，該材料是二色性染料或包含作為組分的液晶和/或除液晶染料之外的二色性染料，而且以不同方式使之玻璃化，例如，在用紫外輻射法固化涂敷一層后；●或者具有一種非液晶材料的聚合物材料，具有親水性的可控度，并用二色性染料和/或一種碘化合物染色；●或者具有至少一種聚合物向溫性液晶和/或非液晶物質(zhì)，包含用聚合物鏈從整體上溶劑化和/或進(jìn)行化學(xué)鍵合后的二色性染料；●或者至少具有一種能形成溶致液晶相的二色性染料；●或者至少具有一種聚合物結(jié)構(gòu)的二色性染料；●或者至少具有一種水溶性的有機(jī)染料，其能形成通式為{發(fā)色體}(SO3M)n的穩(wěn)定的溶致液晶相，其中，發(fā)色體是一種染料生色團(tuán)系統(tǒng)；M-H+是一種非有機(jī)陽離子；具有不小于0.1mcm的厚度；●或者它們的混合物。
94.權(quán)利要求93所述的液晶顯示元件，其特征是至少一種二色性染料或顏料從下述染料中選擇一系列能夠形成溶致液晶相的染料，或是從一系列能夠形成穩(wěn)定的溶致液晶相的染料；一系列發(fā)光染料；直接染料類；活性染料類；酸性染料類；一系列磺酸多環(huán)染料；聚亞甲基，花青，半花青類染料；芳碳染料類；二和三芳基苯基甲烷的雜環(huán)衍生物，硫代吡喃染料，派若寧染料，吖啶染料，噁嗪染料，二苯喃染料，吖嗪基染料等；一系列還原染料；一系列分散染料；一系列蒽醌染料；一系列靛系染料；一系列單或聚偶氮化合物；一系列perinonic染料；一系列多環(huán)化合物；一系列蒽酮雜環(huán)衍生物；一系列金屬配合物化合物；一系列芳族雜環(huán)化合物或它們的混合物。
95.權(quán)利要求49-51、60-65、70、71、80、82、84、86中的任何一項(xiàng)所述的液晶顯示元件，其特征是至少一個(gè)雙折射各向異性吸收層附加地包括一種改性劑，其中，使用的是包括液晶，硅-有機(jī)聚合物；和/或塑料化劑和清漆在內(nèi)的不同類型的親水或疏水聚合物，包括硅-有機(jī)和/或生成離子的表面活性劑。
全文摘要
本發(fā)明涉及光偏振片和用來顯示信息的以偏振片為基礎(chǔ)的裝置,特別是液晶顯示(LCI)元件,和可以用在平面液晶顯示屏,包括那些投影式的顯示屏、發(fā)光體、光學(xué)調(diào)制器、光調(diào)制的矩陣系統(tǒng)等等。本發(fā)明的目的是,提供一種高效率的偏振片,并改善以這樣的偏振片為基礎(chǔ)的LCI元件的亮度和色飽和度。在制造偏振片和以該偏振片為基礎(chǔ)的LCI元件中,采用使用至少一個(gè)具有隨著偏振光波長的增加而增長的折射率,即具有反常色散的雙折射各向異性吸收層的辦法,就會實(shí)現(xiàn)該目的。上述層的使用,使得可以制造二色性和干涉式的偏振片,上述層的使用使得可以制造這樣一種偏振片,該偏振片提供(以一種相對簡單的設(shè)計(jì))一種轉(zhuǎn)換:實(shí)際上把全部非偏振光的能量都轉(zhuǎn)換成偏振輻射。上邊提到的以具有反常色散的雙折射各向異性吸收層為基礎(chǔ)的權(quán)利要求所述的偏振片的特質(zhì)允許建立彩色和單色LCI元件,該元件的突出特點(diǎn)是更高的亮度、色飽和度、良好的角度特性和沒有陰影。
文檔編號G02B3/00GK1251176SQ98803683
公開日2000年4月19日 申請日期1998年12月15日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月16日
發(fā)明者A·A·米洛希, S·V·比利亞夫, I·G·克翰, I·N·卡波夫, N·V·馬利莫南科, E·J·施史基納, G·N·沃羅茲特索夫 申請人:“尼奧匹克”俄羅斯聯(lián)邦全國科技中心, 阿歷克山特·阿歷克山特洛維奇·米洛希