JP2001318234A - 偏光素子 - Google Patents
偏光素子Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 最大反射率が９５％に満たない反射率の範囲
（例えば３０％〜９０％）であっても、反射率が平坦と
なる広帯域の波長域を得ることができるとともに、広帯
域化の対象となる波長域を任意に選択することができる
偏光素子を提供する。 【解決手段】 反射される光の波長域（中心反射波長）
が異なる７つのコレステリック液晶層１１，１２，…，
１ｎを積層した。各コレステリック液晶層は、入射光に
含まれる左右の円偏光成分のうちの一方の円偏光成分
を、円偏光反射率の最大が９５％に満たない反射スペク
トルで反射するよう、その膜厚が設定され、また、その
少なくとも一層で反射される円偏光成分の反射スペクト
ルが他層で反射される円偏光成分の反射スペクトルと部
分的に重なり合うよう、その膜厚および中心反射波長が
設定されている。各コレステリック液晶層で反射される
円偏光成分の反射スペクトル同士の重なり合った部分で
の最大反射率は、互いに重なり合ったそれぞれの反射ス
ペクトルの最大反射率に対して５０％〜７０％の比率と
なる。
（例えば３０％〜９０％）であっても、反射率が平坦と
なる広帯域の波長域を得ることができるとともに、広帯
域化の対象となる波長域を任意に選択することができる
偏光素子を提供する。 【解決手段】 反射される光の波長域（中心反射波長）
が異なる７つのコレステリック液晶層１１，１２，…，
１ｎを積層した。各コレステリック液晶層は、入射光に
含まれる左右の円偏光成分のうちの一方の円偏光成分
を、円偏光反射率の最大が９５％に満たない反射スペク
トルで反射するよう、その膜厚が設定され、また、その
少なくとも一層で反射される円偏光成分の反射スペクト
ルが他層で反射される円偏光成分の反射スペクトルと部
分的に重なり合うよう、その膜厚および中心反射波長が
設定されている。各コレステリック液晶層で反射される
円偏光成分の反射スペクトル同士の重なり合った部分で
の最大反射率は、互いに重なり合ったそれぞれの反射ス
ペクトルの最大反射率に対して５０％〜７０％の比率と
なる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は液晶表示装置等で用
いられる偏光素子に係り、とりわけ、入射光に含まれる
左右の円偏光成分を分離して各円偏光成分をそれぞれ反
射または透過する偏光素子に関する。
いられる偏光素子に係り、とりわけ、入射光に含まれる
左右の円偏光成分を分離して各円偏光成分をそれぞれ反
射または透過する偏光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、入射光に含まれる左右の円偏
光成分を分離して各円偏光成分をそれぞれ反射または透
過する偏光素子として、コレステリック液晶の特性を利
用した偏光素子が知られている。
光成分を分離して各円偏光成分をそれぞれ反射または透
過する偏光素子として、コレステリック液晶の特性を利
用した偏光素子が知られている。
【０００３】ところで、このような偏光素子では、当該
偏光素子にて分離される所定の円偏光成分（左円偏光成
分または右円偏光成分）の利用効率を向上させるため、
当該偏光素子にて反射される所定の円偏光成分の波長域
を広帯域化することが望まれている。
偏光素子にて分離される所定の円偏光成分（左円偏光成
分または右円偏光成分）の利用効率を向上させるため、
当該偏光素子にて反射される所定の円偏光成分の波長域
を広帯域化することが望まれている。
【０００４】このような波長域の広帯域化を実現するた
めの従来の手法としては、例えば、単層のコレステリッ
ク液晶層のカイラルピッチを連続的に変化させることに
より、偏光素子で反射される所定の円偏光成分の波長域
を広帯域化する手法（第１の手法）が知られている。
めの従来の手法としては、例えば、単層のコレステリッ
ク液晶層のカイラルピッチを連続的に変化させることに
より、偏光素子で反射される所定の円偏光成分の波長域
を広帯域化する手法（第１の手法）が知られている。
【０００５】また、反射される光の波長域が異なる複数
のコレステリック液晶層を積層することにより、偏光素
子で反射される所定の円偏光成分の波長域を広帯域化す
る手法（第２の手法）も知られている（特開平１１−１
７４２３０号公報および特開平７−３５９２５号公
報）。
のコレステリック液晶層を積層することにより、偏光素
子で反射される所定の円偏光成分の波長域を広帯域化す
る手法（第２の手法）も知られている（特開平１１−１
７４２３０号公報および特開平７−３５９２５号公
報）。
【０００６】なお、上記第２の手法では、積層対象とな
る各コレステリック液晶層の膜厚を十分に厚くし、その
反射率が飽和状態、すなわち所定の波長域で１００％近
くになるようにしている。具体的には、上記特開平１１
−１７４２３０号公報および上記特開平７−３５９２５
号公報に記載された偏光素子はいずれも、所定の円偏光
成分を約１００％の反射率で反射することを前提とし、
反射率のピークが上限に達して所定の波長域に亘って約
１００％の反射率を持つ複数のコレステリック液晶層を
積層し、その約１００％の反射率の波長域を単純につな
ぎ合わせることにより、偏光素子で反射される所定の円
偏光成分の波長域を広帯域化している。なお、上記特開
平１１−１７４２３０号公報には、円偏光成分の波長域
を所定量以上（５％以上）オーバーラップさせる点が記
載されているが、ここでいうオーバーラップとはあくま
でも、部分的に飽和状態（約１００％の反射率）にある
波長域同士の重ね合わせを意味している。
る各コレステリック液晶層の膜厚を十分に厚くし、その
反射率が飽和状態、すなわち所定の波長域で１００％近
くになるようにしている。具体的には、上記特開平１１
−１７４２３０号公報および上記特開平７−３５９２５
号公報に記載された偏光素子はいずれも、所定の円偏光
成分を約１００％の反射率で反射することを前提とし、
反射率のピークが上限に達して所定の波長域に亘って約
１００％の反射率を持つ複数のコレステリック液晶層を
積層し、その約１００％の反射率の波長域を単純につな
ぎ合わせることにより、偏光素子で反射される所定の円
偏光成分の波長域を広帯域化している。なお、上記特開
平１１−１７４２３０号公報には、円偏光成分の波長域
を所定量以上（５％以上）オーバーラップさせる点が記
載されているが、ここでいうオーバーラップとはあくま
でも、部分的に飽和状態（約１００％の反射率）にある
波長域同士の重ね合わせを意味している。
【０００７】図８は上記第２の手法を説明するための図
である。なお、図８は上記特開平７−３５９２５号公報
に記載された図３に相当する図である。ただし、当該公
報の図３は左右の円偏光成分を含む自然光（左右の円偏
光成分を平均して５０％ずつ含む）の透過率を示す図で
あるが、図８では、その表現形式を本発明に対応する形
式（一方の円偏光成分（右円偏光成分）の反射率という
形式）に変更している。
である。なお、図８は上記特開平７−３５９２５号公報
に記載された図３に相当する図である。ただし、当該公
報の図３は左右の円偏光成分を含む自然光（左右の円偏
光成分を平均して５０％ずつ含む）の透過率を示す図で
あるが、図８では、その表現形式を本発明に対応する形
式（一方の円偏光成分（右円偏光成分）の反射率という
形式）に変更している。
【０００８】図８に示すような従来の偏光素子は、４７
０ｎｍ〜５３０ｎｍの波長域で右円偏光成分に対して最
大反射率（約１００％）を持つ青色コレステリック液晶
層２１と、５１０ｎｍ〜５７０ｎｍの波長域で右円偏光
成分に対して最大反射率（約１００％）を持つ緑色コレ
ステリック液晶層２２と、５７０ｎｍ〜６７０ｎｍの波
長域で右円偏光成分に対して最大反射率（約１００％）
を持つ赤色コレステリック液晶層２３とを積層し、その
約１００％の反射率の波長域を単純につなぎ合わせるこ
とにより、４８０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長域で反射率が
１００％の平坦な領域を形成している（符号２４参
照）。なお、上記公報の図３では、左右の円偏光成分を
含む自然光に関してその透過率を測定した場合が示され
ているので、一方の円偏光成分（右円偏光成分）のみを
抽出した形式に変更した図８では、その反射率は厳密に
１００％とはなっていない。
０ｎｍ〜５３０ｎｍの波長域で右円偏光成分に対して最
大反射率（約１００％）を持つ青色コレステリック液晶
層２１と、５１０ｎｍ〜５７０ｎｍの波長域で右円偏光
成分に対して最大反射率（約１００％）を持つ緑色コレ
ステリック液晶層２２と、５７０ｎｍ〜６７０ｎｍの波
長域で右円偏光成分に対して最大反射率（約１００％）
を持つ赤色コレステリック液晶層２３とを積層し、その
約１００％の反射率の波長域を単純につなぎ合わせるこ
とにより、４８０ｎｍ〜６５０ｎｍの波長域で反射率が
１００％の平坦な領域を形成している（符号２４参
照）。なお、上記公報の図３では、左右の円偏光成分を
含む自然光に関してその透過率を測定した場合が示され
ているので、一方の円偏光成分（右円偏光成分）のみを
抽出した形式に変更した図８では、その反射率は厳密に
１００％とはなっていない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
においては、単層のコレステリック液晶層のカイラルピ
ッチを連続的に変化させたり（第１の手法）、反射され
る光の波長域が異なる複数のコレステリック液晶層を積
層することにより（第２の手法）、偏光素子で反射され
る所定の円偏光成分の波長域を広帯域化している。
においては、単層のコレステリック液晶層のカイラルピ
ッチを連続的に変化させたり（第１の手法）、反射され
る光の波長域が異なる複数のコレステリック液晶層を積
層することにより（第２の手法）、偏光素子で反射され
る所定の円偏光成分の波長域を広帯域化している。
【００１０】しかしながら、上述した従来の手法のう
ち、上記第１の手法では、単層のコレステリック液晶層
により、偏光素子で反射される所定の円偏光成分の波長
域を広帯域化することができるという利点はあるが、広
帯域化の対象となる波長域を任意に選択することが困難
であるという問題がある。
ち、上記第１の手法では、単層のコレステリック液晶層
により、偏光素子で反射される所定の円偏光成分の波長
域を広帯域化することができるという利点はあるが、広
帯域化の対象となる波長域を任意に選択することが困難
であるという問題がある。
【００１１】また、上記第２の手法では、広帯域化の対
象となる波長域を任意に選択することはできるが、偏光
素子にて分離される所定の円偏光成分を最大反射率が９
５％に満たない反射率（例えば３０％〜９０％）で反射
する場合に関しては何ら考慮されておらず、このような
反射率の範囲（例えば３０％〜９０％）において、反射
率が平坦となる広帯域の波長域を得ることはできない。
象となる波長域を任意に選択することはできるが、偏光
素子にて分離される所定の円偏光成分を最大反射率が９
５％に満たない反射率（例えば３０％〜９０％）で反射
する場合に関しては何ら考慮されておらず、このような
反射率の範囲（例えば３０％〜９０％）において、反射
率が平坦となる広帯域の波長域を得ることはできない。
【００１２】本発明はこのような点を考慮してなされた
ものであり、最大反射率が９５％に満たない反射率の範
囲（例えば３０％〜９０％）であっても、反射率が平坦
となる広帯域の波長域を得ることができるとともに、広
帯域化の対象となる波長域を任意に選択することができ
る偏光素子を提供することを目的とする。
ものであり、最大反射率が９５％に満たない反射率の範
囲（例えば３０％〜９０％）であっても、反射率が平坦
となる広帯域の波長域を得ることができるとともに、広
帯域化の対象となる波長域を任意に選択することができ
る偏光素子を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明の前提 複数のコレステリック液晶層を積層する場合であって、
その積層される各コレステリック液晶層が、図２(a)(b)
に示すように、円偏光反射率の最大が９５％に満たない
反射スペクトルを有する場合には、約１００％の反射率
の波長域を単純につなぎ合わせる場合と異なり、反射ス
ペクトルの裾部同士を適宜重ね合わせることにより、そ
の重なり合った部分での反射率を各反射スペクトルのピ
ークとできるだけ同一のレベルとし、また反射率が平坦
となる波長域をできるだけ広帯域化する必要がある。
その積層される各コレステリック液晶層が、図２(a)(b)
に示すように、円偏光反射率の最大が９５％に満たない
反射スペクトルを有する場合には、約１００％の反射率
の波長域を単純につなぎ合わせる場合と異なり、反射ス
ペクトルの裾部同士を適宜重ね合わせることにより、そ
の重なり合った部分での反射率を各反射スペクトルのピ
ークとできるだけ同一のレベルとし、また反射率が平坦
となる波長域をできるだけ広帯域化する必要がある。
【００１４】この点につき、各反射スペクトルを理論的
なシミュレーションにより重ね合わせたときの結果を図
９に示す。なお、図９は２層構造の偏光素子での円偏光
成分の反射率をシミュレーションにより求めた結果を示
す図である。ここでは、第１のコレステリック液晶層の
反射スペクトルの中心反射波長が４００ｎｍ（最大反射
率は７０％）であり、この第１のコレステリック液晶層
に対して所定の中心反射波長（最大反射率は７０％）の
第２のコレステリック液晶層を積層する場合を想定す
る。また、各コレステリック液晶層の全層で反射される
円偏光成分の反射率が「平坦」となる条件として、その
反射率の最小値および最大値が所定の波長域で部分的に
（最小値）／（最大値）≧０．７５となるという条件を
とるものとする。
なシミュレーションにより重ね合わせたときの結果を図
９に示す。なお、図９は２層構造の偏光素子での円偏光
成分の反射率をシミュレーションにより求めた結果を示
す図である。ここでは、第１のコレステリック液晶層の
反射スペクトルの中心反射波長が４００ｎｍ（最大反射
率は７０％）であり、この第１のコレステリック液晶層
に対して所定の中心反射波長（最大反射率は７０％）の
第２のコレステリック液晶層を積層する場合を想定す
る。また、各コレステリック液晶層の全層で反射される
円偏光成分の反射率が「平坦」となる条件として、その
反射率の最小値および最大値が所定の波長域で部分的に
（最小値）／（最大値）≧０．７５となるという条件を
とるものとする。
【００１５】この場合には、図９に示すように、第２の
コレステリック液晶層の反射スペクトルの中心反射波長
が４５５ｎｍである場合に、平坦な波長域が最も広帯域
化される。具体的には、重ね合わされた後の反射スペク
トルは、３８４ｎｍ〜４８３ｎｍの波長域で最小反射率
５５％、最大反射率７３％となり、（最小反射率）／
（最大反射率）＝５５／７３＝０．７５となる。なお、
この場合には、各反射スペクトル同士の重なり合った部
分での最大反射率は２８％となり、互いに重なり合った
それぞれの反射スペクトルの最大反射率（７０％）に対
して４０％（＝２８％／７０％×１００）の比率とな
る。
コレステリック液晶層の反射スペクトルの中心反射波長
が４５５ｎｍである場合に、平坦な波長域が最も広帯域
化される。具体的には、重ね合わされた後の反射スペク
トルは、３８４ｎｍ〜４８３ｎｍの波長域で最小反射率
５５％、最大反射率７３％となり、（最小反射率）／
（最大反射率）＝５５／７３＝０．７５となる。なお、
この場合には、各反射スペクトル同士の重なり合った部
分での最大反射率は２８％となり、互いに重なり合った
それぞれの反射スペクトルの最大反射率（７０％）に対
して４０％（＝２８％／７０％×１００）の比率とな
る。
【００１６】しかしながら、実際の偏光素子では、この
ような理論とは異なり、３８４ｎｍ〜４８３ｎｍの波長
域で反射率の谷間ができ、上述した条件でいう「平坦」
な波長域とはならない。
ような理論とは異なり、３８４ｎｍ〜４８３ｎｍの波長
域で反射率の谷間ができ、上述した条件でいう「平坦」
な波長域とはならない。
【００１７】本発明者は、このような理論と実際の結果
との乖離について研究を重ねた結果、その原因が、コレ
ステリック液晶層中にわずかに存在する未硬化部分また
は不純物の影響に起因した層間の相互作用にあることを
解明した。また、本発明者は、このような層間の相互作
用を前提とした場合でも、各反射スペクトル同士の重な
り合った部分での最大反射率と、互いに重なり合ったそ
れぞれの反射スペクトルの最大反射率とが一定の関係を
満たす場合には、所定の波長域にわたって反射率を平坦
にすることができることを見出した。
との乖離について研究を重ねた結果、その原因が、コレ
ステリック液晶層中にわずかに存在する未硬化部分また
は不純物の影響に起因した層間の相互作用にあることを
解明した。また、本発明者は、このような層間の相互作
用を前提とした場合でも、各反射スペクトル同士の重な
り合った部分での最大反射率と、互いに重なり合ったそ
れぞれの反射スペクトルの最大反射率とが一定の関係を
満たす場合には、所定の波長域にわたって反射率を平坦
にすることができることを見出した。
【００１８】解決手段 本発明は、このような知見に基づいてなされたものであ
り、互いに積層された複数のコレステリック液晶層を備
え、前記各コレステリック液晶層は、入射光に含まれる
左右の円偏光成分のうちの一方の円偏光成分を、円偏光
反射率の最大が９５％に満たない反射スペクトルで反射
するとともに、その少なくとも一層で反射される円偏光
成分の反射スペクトルが他層で反射される円偏光成分の
反射スペクトルと部分的に重なり合うよう、その膜厚お
よび中心反射波長が設定され、これにより前記各コレス
テリック液晶層の全層で反射される前記一方の円偏光成
分の反射率が所定の波長域で部分的に平坦となることを
特徴とする偏光素子を提供する。
り、互いに積層された複数のコレステリック液晶層を備
え、前記各コレステリック液晶層は、入射光に含まれる
左右の円偏光成分のうちの一方の円偏光成分を、円偏光
反射率の最大が９５％に満たない反射スペクトルで反射
するとともに、その少なくとも一層で反射される円偏光
成分の反射スペクトルが他層で反射される円偏光成分の
反射スペクトルと部分的に重なり合うよう、その膜厚お
よび中心反射波長が設定され、これにより前記各コレス
テリック液晶層の全層で反射される前記一方の円偏光成
分の反射率が所定の波長域で部分的に平坦となることを
特徴とする偏光素子を提供する。
【００１９】なお、本発明においては、前記各コレステ
リック液晶層は未硬化状態の液晶を塗布および硬化させ
ることにより形成され、前記各反射スペクトル同士の重
なり合った部分での最大反射率は、互いに重なり合った
それぞれの反射スペクトルの最大反射率に対して５０％
〜７０％の比率となることが好ましい。また、前記各反
射スペクトル同士の重なり合った部分での最大反射率に
ついての前記比率は、短波長側で重なり合った部分で７
０％に近い値をとり、長波長側で重なり合った部分で５
０％に近い値をとることが好ましい。さらに、前記各コ
レステリック液晶層の全層で反射される円偏光成分の反
射率の最小値および最大値が所定の波長域で部分的に
（最小値）／（最大値）≧０．７５となることが好まし
い。さらにまた、前記所定の波長域での反射率が３０％
〜９０％の範囲、特に好ましくは３５％〜７０％の範囲
で平坦となることが好ましい。
リック液晶層は未硬化状態の液晶を塗布および硬化させ
ることにより形成され、前記各反射スペクトル同士の重
なり合った部分での最大反射率は、互いに重なり合った
それぞれの反射スペクトルの最大反射率に対して５０％
〜７０％の比率となることが好ましい。また、前記各反
射スペクトル同士の重なり合った部分での最大反射率に
ついての前記比率は、短波長側で重なり合った部分で７
０％に近い値をとり、長波長側で重なり合った部分で５
０％に近い値をとることが好ましい。さらに、前記各コ
レステリック液晶層の全層で反射される円偏光成分の反
射率の最小値および最大値が所定の波長域で部分的に
（最小値）／（最大値）≧０．７５となることが好まし
い。さらにまた、前記所定の波長域での反射率が３０％
〜９０％の範囲、特に好ましくは３５％〜７０％の範囲
で平坦となることが好ましい。
【００２０】本発明によれば、互いに積層される各コレ
ステリック液晶層において、入射光に含まれる左右の円
偏光成分のうちの一方の円偏光成分を、円偏光反射率の
最大が９５％に満たない反射スペクトルで反射するとと
もに、その少なくとも一層で反射される円偏光成分の反
射スペクトルが他層で反射される円偏光成分の反射スペ
クトルと部分的に重なり合うよう、その膜厚および中心
反射波長が設定されているので、最大反射率が９５％に
満たない反射率の範囲（例えば３０％〜９０％）であっ
ても、反射率が平坦となる広帯域の波長域を得ることが
できる。また、互いに積層される各コレステリック液晶
層の膜厚および各コレステリック液晶層で反射される円
偏光成分の中心反射波長を適宜設定することにより、広
帯域化の対象となる波長域を任意に選択することができ
る。さらに、各コレステリック液晶層で反射される円偏
光成分の各反射スペクトル同士の重なり合った部分での
最大反射率と、互いに重なり合ったそれぞれの反射スペ
クトルの最大反射率との比率が、短波長側で重なり合っ
た部分で７０％に近い値をとり、長波長側で重なり合っ
た部分で５０％に近い値をとることにより、反射率の平
坦さを十分に保ちつつ波長域（平坦領域）の広帯域化を
図ることができる。
ステリック液晶層において、入射光に含まれる左右の円
偏光成分のうちの一方の円偏光成分を、円偏光反射率の
最大が９５％に満たない反射スペクトルで反射するとと
もに、その少なくとも一層で反射される円偏光成分の反
射スペクトルが他層で反射される円偏光成分の反射スペ
クトルと部分的に重なり合うよう、その膜厚および中心
反射波長が設定されているので、最大反射率が９５％に
満たない反射率の範囲（例えば３０％〜９０％）であっ
ても、反射率が平坦となる広帯域の波長域を得ることが
できる。また、互いに積層される各コレステリック液晶
層の膜厚および各コレステリック液晶層で反射される円
偏光成分の中心反射波長を適宜設定することにより、広
帯域化の対象となる波長域を任意に選択することができ
る。さらに、各コレステリック液晶層で反射される円偏
光成分の各反射スペクトル同士の重なり合った部分での
最大反射率と、互いに重なり合ったそれぞれの反射スペ
クトルの最大反射率との比率が、短波長側で重なり合っ
た部分で７０％に近い値をとり、長波長側で重なり合っ
た部分で５０％に近い値をとることにより、反射率の平
坦さを十分に保ちつつ波長域（平坦領域）の広帯域化を
図ることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。図１および図２(a)(b)は本
発明による偏光素子の一実施の形態を説明するための図
である。
施の形態について説明する。図１および図２(a)(b)は本
発明による偏光素子の一実施の形態を説明するための図
である。
【００２２】図１に示すように、偏光素子１０は、互い
に積層された複数のコレステリック液晶層１１，１２，
…，１ｎを備えている。各コレステリック液晶層１１，
１２，…，１ｎは、入射光である自然光に含まれる左右
の円偏光成分を分離し、一方の円偏光成分（例えば右円
偏光成分）を反射するとともに、他方の円偏光成分（例
えば左円偏光成分）を透過するものである。なお、各コ
レステリック液晶層１１，１２，…，１ｎは、未硬化状
態の液晶を塗布および硬化させることにより形成されて
いる。
に積層された複数のコレステリック液晶層１１，１２，
…，１ｎを備えている。各コレステリック液晶層１１，
１２，…，１ｎは、入射光である自然光に含まれる左右
の円偏光成分を分離し、一方の円偏光成分（例えば右円
偏光成分）を反射するとともに、他方の円偏光成分（例
えば左円偏光成分）を透過するものである。なお、各コ
レステリック液晶層１１，１２，…，１ｎは、未硬化状
態の液晶を塗布および硬化させることにより形成されて
いる。
【００２３】ここで、各コレステリック液晶層１１，１
２，…，１ｎは、入射光に含まれる左右の円偏光成分の
うちの一方の円偏光成分（例えば右円偏光成分）を、図
２(a)(b)（２層のコレステリック液晶層１１，１２が積
層された場合）に示すように、円偏光反射率の最大が９
５％に満たない反射スペクトルで反射するよう、その膜
厚ｄ１，ｄ２，…，ｄｎが設定されている。また、各コ
レステリック液晶層１１，１２，…，１ｎは、その少な
くとも一層で反射される円偏光成分の反射スペクトルが
他層で反射される円偏光成分の反射スペクトルと部分的
に重なり合うよう、その膜厚ｄ１，ｄ２，…，ｄｎおよ
び中心反射波長が設定されている。なお、反射率は膜厚
に比例しており、また中心反射波長はコレステリック液
晶層１１，１２，…，１ｎのカイラルピッチにより調整
される。
２，…，１ｎは、入射光に含まれる左右の円偏光成分の
うちの一方の円偏光成分（例えば右円偏光成分）を、図
２(a)(b)（２層のコレステリック液晶層１１，１２が積
層された場合）に示すように、円偏光反射率の最大が９
５％に満たない反射スペクトルで反射するよう、その膜
厚ｄ１，ｄ２，…，ｄｎが設定されている。また、各コ
レステリック液晶層１１，１２，…，１ｎは、その少な
くとも一層で反射される円偏光成分の反射スペクトルが
他層で反射される円偏光成分の反射スペクトルと部分的
に重なり合うよう、その膜厚ｄ１，ｄ２，…，ｄｎおよ
び中心反射波長が設定されている。なお、反射率は膜厚
に比例しており、また中心反射波長はコレステリック液
晶層１１，１２，…，１ｎのカイラルピッチにより調整
される。
【００２４】なお、各コレステリック液晶層１１，１
２，…，１ｎで反射される円偏光成分の反射スペクトル
同士の重なり合った部分での最大反射率は、図２(a)(b)
（２層のコレステリック液晶層１１，１２が積層された
場合）に示すように、互いに重なり合ったそれぞれの反
射スペクトルの最大反射率に対して５０％〜７０％の比
率となることが好ましい。
２，…，１ｎで反射される円偏光成分の反射スペクトル
同士の重なり合った部分での最大反射率は、図２(a)(b)
（２層のコレステリック液晶層１１，１２が積層された
場合）に示すように、互いに重なり合ったそれぞれの反
射スペクトルの最大反射率に対して５０％〜７０％の比
率となることが好ましい。
【００２５】これにより、各コレステリック液晶層１
１，１２，…，１ｎの全層で反射される円偏光成分（例
えば右円偏光成分）の反射率が所定の波長域で部分的に
平坦となる。なお、当該所定の波長域での反射率は、３
０％〜９０％の範囲、特に好ましくは３５％〜７０％の
範囲で平坦となることが好ましい。ここで、「平坦」と
は、反射される円偏光成分の反射率の最小値および最大
値が所定の波長域で部分的に（最小値）／（最大値）≧
０．７５となることをいう。
１，１２，…，１ｎの全層で反射される円偏光成分（例
えば右円偏光成分）の反射率が所定の波長域で部分的に
平坦となる。なお、当該所定の波長域での反射率は、３
０％〜９０％の範囲、特に好ましくは３５％〜７０％の
範囲で平坦となることが好ましい。ここで、「平坦」と
は、反射される円偏光成分の反射率の最小値および最大
値が所定の波長域で部分的に（最小値）／（最大値）≧
０．７５となることをいう。
【００２６】なお、各反射スペクトル同士の重なり合っ
た部分での最大反射率と、互いに重なり合ったそれぞれ
の反射スペクトルの最大反射率との比率は、短波長（例
えば４００ｎｍ）側で重なり合った部分で７０％に近い
値をとり、長波長（例えば８００ｎｍ）側で重なり合っ
た部分で５０％に近い値をとることが好ましい。また、
これら短波長側および長波長側の間では漸次減少させる
ことが好ましい。これは、反射スペクトルの形状が短波
長側と長波長側とで異なり、具体的には、短波長側では
ピークの立ち上がりが急となり（線幅が狭くなり）、長
波長側ではピークの立ち上がりが緩やかとなる（線幅が
広くなる）ことを考慮したものである。すなわち、ピー
クの立ち上がりが急である短波長側では、各反射スペク
トル同士が重なり合った部分の波長域が狭く反射率が急
激に変化しやすいことから、各反射スペクトルの中心反
射波長同士の間隔を若干狭め、波長域（平坦領域）の広
帯域化を多少犠牲にしつつ各反射スペクトル同士が重な
り合った部分での反射率ができるだけ平坦となるように
している。これに対し、ピークの立ち上がりが緩やかで
ある長波長側では、各反射スペクトル同士が重なり合っ
た部分の波長域が広く反射率が急激に変化するおそれが
少ないことから、各反射スペクトルの中心反射波長同士
の間隔を若干広げ、各反射スペクトル同士が重なり合っ
た部分での反射率の平坦さを多少犠牲にしつつ波長域
（平坦領域）の広帯域化を図るようにしている。
た部分での最大反射率と、互いに重なり合ったそれぞれ
の反射スペクトルの最大反射率との比率は、短波長（例
えば４００ｎｍ）側で重なり合った部分で７０％に近い
値をとり、長波長（例えば８００ｎｍ）側で重なり合っ
た部分で５０％に近い値をとることが好ましい。また、
これら短波長側および長波長側の間では漸次減少させる
ことが好ましい。これは、反射スペクトルの形状が短波
長側と長波長側とで異なり、具体的には、短波長側では
ピークの立ち上がりが急となり（線幅が狭くなり）、長
波長側ではピークの立ち上がりが緩やかとなる（線幅が
広くなる）ことを考慮したものである。すなわち、ピー
クの立ち上がりが急である短波長側では、各反射スペク
トル同士が重なり合った部分の波長域が狭く反射率が急
激に変化しやすいことから、各反射スペクトルの中心反
射波長同士の間隔を若干狭め、波長域（平坦領域）の広
帯域化を多少犠牲にしつつ各反射スペクトル同士が重な
り合った部分での反射率ができるだけ平坦となるように
している。これに対し、ピークの立ち上がりが緩やかで
ある長波長側では、各反射スペクトル同士が重なり合っ
た部分の波長域が広く反射率が急激に変化するおそれが
少ないことから、各反射スペクトルの中心反射波長同士
の間隔を若干広げ、各反射スペクトル同士が重なり合っ
た部分での反射率の平坦さを多少犠牲にしつつ波長域
（平坦領域）の広帯域化を図るようにしている。
【００２７】次に、このような構成からなる偏光素子１
０の製造方法について説明する。
０の製造方法について説明する。
【００２８】まず、ポリイミド膜（ラビング処理等の配
向処理が施されたもの）が成膜されたガラスや、延伸し
た高分子フィルム等からなる基板を準備する。
向処理が施されたもの）が成膜されたガラスや、延伸し
た高分子フィルム等からなる基板を準備する。
【００２９】次に、このような基板上に、反射される光
の波長域（中心反射波長）が異なるコレステリック液晶
層１１，１２，…，１ｎを短波長側の中心反射波長を持
つ層から順に積層していく。
の波長域（中心反射波長）が異なるコレステリック液晶
層１１，１２，…，１ｎを短波長側の中心反射波長を持
つ層から順に積層していく。
【００３０】具体的には、配向処理が施された基板上
に、未硬化状態のコレステリック液晶を塗布および硬化
させてコレステリック液晶層１１を形成した後、その上
に、コレステリック液晶層１１と同一のコレステリック
液晶を直接塗布および硬化させてコレステリック液晶層
１２を形成する。なお、塗布方法としては、スピンコー
ティングや、ブレードコーティング、スライドコーティ
ング、ダイコーティング、バー引き等を用いることがで
きる。また、硬化方法としては、紫外線または電子線を
照射させる光源により、ラジカル重合により硬化させる
方法を用いることができる。
に、未硬化状態のコレステリック液晶を塗布および硬化
させてコレステリック液晶層１１を形成した後、その上
に、コレステリック液晶層１１と同一のコレステリック
液晶を直接塗布および硬化させてコレステリック液晶層
１２を形成する。なお、塗布方法としては、スピンコー
ティングや、ブレードコーティング、スライドコーティ
ング、ダイコーティング、バー引き等を用いることがで
きる。また、硬化方法としては、紫外線または電子線を
照射させる光源により、ラジカル重合により硬化させる
方法を用いることができる。
【００３１】その後、同様の工程を繰り返し、コレステ
リック液晶層１１，１２，…，１ｎが順次積層された偏
光素子１０を製造する。
リック液晶層１１，１２，…，１ｎが順次積層された偏
光素子１０を製造する。
【００３２】なお、このようにして製造された偏光素子
１０では、各コレステリック液晶層１１，１２，…，１
ｎが同一の液晶からなっているので、コレステリック液
晶層１１，１２，…，１ｎ間の平均屈折率の差が非常に
小さくなり、これらの層の界面での反射による光学特性
の低下を防止することができる。また、コレステリック
液晶層１１，１２，…，１ｎの熱的特性（熱膨張率等）
がほぼ同一となるので、加熱による層間の剥離等を防止
して耐熱特性を向上させることができる。さらに、コレ
ステリック液晶層上に別のコレステリック液晶を塗布お
よび硬化させることによりコレステリック液晶層を積層
しているので、両層の界面に異物や気泡等が侵入しにく
く、これを原因とする光学特性の低下を防止することが
できる。
１０では、各コレステリック液晶層１１，１２，…，１
ｎが同一の液晶からなっているので、コレステリック液
晶層１１，１２，…，１ｎ間の平均屈折率の差が非常に
小さくなり、これらの層の界面での反射による光学特性
の低下を防止することができる。また、コレステリック
液晶層１１，１２，…，１ｎの熱的特性（熱膨張率等）
がほぼ同一となるので、加熱による層間の剥離等を防止
して耐熱特性を向上させることができる。さらに、コレ
ステリック液晶層上に別のコレステリック液晶を塗布お
よび硬化させることによりコレステリック液晶層を積層
しているので、両層の界面に異物や気泡等が侵入しにく
く、これを原因とする光学特性の低下を防止することが
できる。
【００３３】このように本実施の形態によれば、互いに
積層される各コレステリック液晶層１１，１２，…，１
ｎにおいて、入射光に含まれる左右の円偏光成分のうち
の一方の円偏光成分を、円偏光反射率の最大が９５％に
満たない反射スペクトルで反射するとともに、その少な
くとも一層で反射される円偏光成分の反射スペクトルが
他層で反射される円偏光成分の反射スペクトルと部分的
に重なり合うよう、その膜厚および中心反射波長が設定
されているので、最大反射率が９５％に満たない反射率
の範囲（例えば３０％〜９０％）であっても、反射率が
平坦となる広帯域の波長域を得ることができる。
積層される各コレステリック液晶層１１，１２，…，１
ｎにおいて、入射光に含まれる左右の円偏光成分のうち
の一方の円偏光成分を、円偏光反射率の最大が９５％に
満たない反射スペクトルで反射するとともに、その少な
くとも一層で反射される円偏光成分の反射スペクトルが
他層で反射される円偏光成分の反射スペクトルと部分的
に重なり合うよう、その膜厚および中心反射波長が設定
されているので、最大反射率が９５％に満たない反射率
の範囲（例えば３０％〜９０％）であっても、反射率が
平坦となる広帯域の波長域を得ることができる。
【００３４】また、本実施の形態によれば、互いに積層
される各コレステリック液晶層１１，１２，…，１ｎの
膜厚および各コレステリック液晶層１１，１２，…，１
ｎで反射される円偏光成分の中心反射波長を適宜設定す
ることにより、反射される円偏光成分の反射率、および
広帯域化の対象となる波長域を任意に選択することがで
きる。特に、反射率が平坦となる波長域に関しては、各
コレステリック液晶層１１，１２，…，１ｎで反射され
る円偏光成分の中心反射波長を適宜設定することによ
り、１つの連続した波長域の他、分散した２つ以上の波
長域を得ることができる。
される各コレステリック液晶層１１，１２，…，１ｎの
膜厚および各コレステリック液晶層１１，１２，…，１
ｎで反射される円偏光成分の中心反射波長を適宜設定す
ることにより、反射される円偏光成分の反射率、および
広帯域化の対象となる波長域を任意に選択することがで
きる。特に、反射率が平坦となる波長域に関しては、各
コレステリック液晶層１１，１２，…，１ｎで反射され
る円偏光成分の中心反射波長を適宜設定することによ
り、１つの連続した波長域の他、分散した２つ以上の波
長域を得ることができる。
【００３５】さらにまた、本実施の形態によれば、各コ
レステリック液晶層１１，１２，…，１ｎで反射される
円偏光成分の各反射スペクトル同士の重なり合った部分
での最大反射率と、互いに重なり合ったそれぞれの反射
スペクトルの最大反射率との比率が、短波長（例えば４
００ｎｍ）側で重なり合った部分で７０％に近い値をと
り、長波長（例えば８００ｎｍ）側で重なり合った部分
で５０％に近い値をとるので、反射率の平坦さを十分に
保ちつつ波長域（平坦領域）の広帯域化を図ることがで
きる。
レステリック液晶層１１，１２，…，１ｎで反射される
円偏光成分の各反射スペクトル同士の重なり合った部分
での最大反射率と、互いに重なり合ったそれぞれの反射
スペクトルの最大反射率との比率が、短波長（例えば４
００ｎｍ）側で重なり合った部分で７０％に近い値をと
り、長波長（例えば８００ｎｍ）側で重なり合った部分
で５０％に近い値をとるので、反射率の平坦さを十分に
保ちつつ波長域（平坦領域）の広帯域化を図ることがで
きる。
【００３６】
【実施例】次に、上述した実施の形態の具体的実施例に
ついて述べる。
ついて述べる。
【００３７】本実施例では、反射される光の波長域（中
心反射波長）が異なる７つのコレステリック液晶層１
１，１２，…，１７を積層した。なお、本実施例で用い
られる各コレステリック液晶層１１，１２，…，１７で
の円偏光成分のパラメータ（中心反射波長（ｎｍ）およ
び最大反射率（％）等）を次表１に示す。
心反射波長）が異なる７つのコレステリック液晶層１
１，１２，…，１７を積層した。なお、本実施例で用い
られる各コレステリック液晶層１１，１２，…，１７で
の円偏光成分のパラメータ（中心反射波長（ｎｍ）およ
び最大反射率（％）等）を次表１に示す。
【００３８】
【表１】 なおここでは、各反射スペクトル同士の重なり合った部
分での最大反射率（Ｂ）と、互いに重なり合ったそれぞ
れの反射スペクトルの最大反射率（Ａ）との比率が、５
２％〜６５％となるように設定した。また、その比率
は、短波長側で重なり合った部分に比べて、長波長側で
重なり合った部分の方が小さく、当該短波長側および長
波長側の間で漸次減少させるように設定した。
分での最大反射率（Ｂ）と、互いに重なり合ったそれぞ
れの反射スペクトルの最大反射率（Ａ）との比率が、５
２％〜６５％となるように設定した。また、その比率
は、短波長側で重なり合った部分に比べて、長波長側で
重なり合った部分の方が小さく、当該短波長側および長
波長側の間で漸次減少させるように設定した。
【００３９】図３は本実施例における各コレステリック
液晶層１１，１２，…，１７で反射される円偏光成分の
反射スペクトルを示す図である。表１および図３に示す
ように、各コレステリック液晶層１１，１２，…，１７
は約７０％の最大反射率を持つように設定した。
液晶層１１，１２，…，１７で反射される円偏光成分の
反射スペクトルを示す図である。表１および図３に示す
ように、各コレステリック液晶層１１，１２，…，１７
は約７０％の最大反射率を持つように設定した。
【００４０】ここで、各コレステリック液晶層１１，１
２，…，１７の反射率は膜厚に比例しているが、ある膜
厚を越えると、反射率が飽和する。ここでは、各コレス
テリック液晶層１１，１２，…，１７の反射率が膜厚に
比例している範囲で、異なる中心反射波長を持つ各コレ
ステリック液晶層１１，１２，…，１７がともに約７０
％の最大反射率を持つよう膜厚を適宜調整した。具体的
には例えば、４３２ｎｍの中心反射波長を持つコレステ
リック液晶層１１（層番号１）では、その膜厚を２．５
μｍとした。
２，…，１７の反射率は膜厚に比例しているが、ある膜
厚を越えると、反射率が飽和する。ここでは、各コレス
テリック液晶層１１，１２，…，１７の反射率が膜厚に
比例している範囲で、異なる中心反射波長を持つ各コレ
ステリック液晶層１１，１２，…，１７がともに約７０
％の最大反射率を持つよう膜厚を適宜調整した。具体的
には例えば、４３２ｎｍの中心反射波長を持つコレステ
リック液晶層１１（層番号１）では、その膜厚を２．５
μｍとした。
【００４１】なお、各コレステリック液晶層１１，１
２，…，１７で反射される円偏光成分の中心反射波長
と、ある反射率を得るために必要とされる膜厚との間に
はほぼ比例関係が成り立つ（図４参照）。また、各コレ
ステリック液晶層１１，１２，…，１７について、短波
長側の中心反射波長を持つ層から長波長側の中心反射波
長を持つ層へ向かって順に層番号を付与すると、その層
番号と中心反射波長との間にもほぼ比例関係が成り立つ
（図５参照）。その結果、各コレステリック液晶層１
１，１２，…，１７の層番号と膜厚との間にも比例関係
が成り立つこととなり（図６参照）、各コレステリック
液晶層１１，１２，…，１７の膜厚は、層番号に従って
設定することが可能である。
２，…，１７で反射される円偏光成分の中心反射波長
と、ある反射率を得るために必要とされる膜厚との間に
はほぼ比例関係が成り立つ（図４参照）。また、各コレ
ステリック液晶層１１，１２，…，１７について、短波
長側の中心反射波長を持つ層から長波長側の中心反射波
長を持つ層へ向かって順に層番号を付与すると、その層
番号と中心反射波長との間にもほぼ比例関係が成り立つ
（図５参照）。その結果、各コレステリック液晶層１
１，１２，…，１７の層番号と膜厚との間にも比例関係
が成り立つこととなり（図６参照）、各コレステリック
液晶層１１，１２，…，１７の膜厚は、層番号に従って
設定することが可能である。
【００４２】本実施例では、ポリイミド膜（ラビング処
理等の配向処理が施されたもの）が成膜されたガラス基
板上に、上述したような膜厚および中心反射波長を有す
るコレステリック液晶層１１，１２，…，１７を層番号
が低い順に積層した。
理等の配向処理が施されたもの）が成膜されたガラス基
板上に、上述したような膜厚および中心反射波長を有す
るコレステリック液晶層１１，１２，…，１７を層番号
が低い順に積層した。
【００４３】具体的には、配向処理が施されたガラス基
板上にコレステリック液晶をスピンコーティングにより
塗布した。塗布後、８０℃で１分間乾燥した後、紫外線
を用いて８０℃で硬化させることによりコレステリック
液晶層１１を形成した。
板上にコレステリック液晶をスピンコーティングにより
塗布した。塗布後、８０℃で１分間乾燥した後、紫外線
を用いて８０℃で硬化させることによりコレステリック
液晶層１１を形成した。
【００４４】次に、コレステリック液晶層１１上に、コ
レステリック液晶層１１と同一のコレステリック液晶を
上述した方法と同様の方法で塗布および硬化させてコレ
ステリック液晶層１２を形成した。
レステリック液晶層１１と同一のコレステリック液晶を
上述した方法と同様の方法で塗布および硬化させてコレ
ステリック液晶層１２を形成した。
【００４５】その後、同様の工程を繰り返し、コレステ
リック液晶層１１，１２，…，１７が順次積層された偏
光素子１０を製造した。
リック液晶層１１，１２，…，１７が順次積層された偏
光素子１０を製造した。
【００４６】その結果、このようにして製造された偏光
素子１０では、図７に示すように、４５０〜７５０ｎｍ
の波長域で反射率が６５〜８３％（（最小値）／（最大
値）＝０．７６）を持つことができた。
素子１０では、図７に示すように、４５０〜７５０ｎｍ
の波長域で反射率が６５〜８３％（（最小値）／（最大
値）＝０．７６）を持つことができた。
【００４７】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、最
大反射率が９５％に満たない反射率の範囲（例えば３０
％〜９０％）であっても、反射率が平坦となる広帯域の
波長域を得ることができるとともに、広帯域化の対象と
なる波長域を任意に選択することができる。
大反射率が９５％に満たない反射率の範囲（例えば３０
％〜９０％）であっても、反射率が平坦となる広帯域の
波長域を得ることができるとともに、広帯域化の対象と
なる波長域を任意に選択することができる。
【図１】本発明による偏光素子の一実施の形態を示す
図。
図。
【図２】図１に示す偏光素子のうち２層構造の偏光素子
の各層における円偏光成分の反射スペクトルを示す概念
図。
の各層における円偏光成分の反射スペクトルを示す概念
図。
【図３】図１に示す偏光素子の一実施例を説明するため
の図。
の図。
【図４】図３に示す偏光素子における各層の中心反射波
長と膜厚との関係を示す図。
長と膜厚との関係を示す図。
【図５】図３に示す偏光素子における各層の層番号と中
心反射波長との関係を示す図。
心反射波長との関係を示す図。
【図６】図３に示す偏光素子における各層の層番号と膜
厚との関係を示す図。
厚との関係を示す図。
【図７】図３に示す偏光素子での円偏光成分の反射率の
測定結果を示す図。
測定結果を示す図。
【図８】従来の手法を説明するための概念図。
【図９】２層構造の偏光素子での円偏光成分の反射率を
シミュレーションにより求めた結果を示す図。
シミュレーションにより求めた結果を示す図。
１０ 偏光素子 １１，１２，…，１ｎ コレステリック液晶層
Claims (5)
- 【請求項１】互いに積層された複数のコレステリック液
晶層を備え、 前記各コレステリック液晶層は、入射光に含まれる左右
の円偏光成分のうちの一方の円偏光成分を、円偏光反射
率の最大が９５％に満たない反射スペクトルで反射する
とともに、その少なくとも一層で反射される円偏光成分
の反射スペクトルが他層で反射される円偏光成分の反射
スペクトルと部分的に重なり合うよう、その膜厚および
中心反射波長が設定され、これにより前記各コレステリ
ック液晶層の全層で反射される前記一方の円偏光成分の
反射率が所定の波長域で部分的に平坦となることを特徴
とする偏光素子。 - 【請求項２】前記各コレステリック液晶層は未硬化状態
の液晶を塗布および硬化させることにより形成され、前
記各反射スペクトル同士の重なり合った部分での最大反
射率は、互いに重なり合ったそれぞれの反射スペクトル
の最大反射率に対して５０％〜７０％の比率となること
を特徴とする請求項１記載の偏光素子。 - 【請求項３】前記各反射スペクトル同士の重なり合った
部分での最大反射率についての前記比率は、短波長側で
重なり合った部分で７０％に近い値をとり、長波長側で
重なり合った部分で５０％に近い値をとることを特徴と
する請求項２記載の偏光素子。 - 【請求項４】前記各コレステリック液晶層の全層で反射
される円偏光成分の反射率の最小値および最大値が所定
の波長域で部分的に（最小値）／（最大値）≧０．７５
となることを特徴とする請求項１記載の偏光素子。 - 【請求項５】前記所定の波長域での反射率が３０％〜９
０％の範囲で平坦となることを特徴とする請求項４記載
の偏光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001056916A JP3500127B2 (ja) | 2000-03-02 | 2001-03-01 | 偏光素子 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000056989 | 2000-03-02 | ||
| JP2000-56989 | 2000-03-02 | ||
| JP2001056916A JP3500127B2 (ja) | 2000-03-02 | 2001-03-01 | 偏光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001318234A true JP2001318234A (ja) | 2001-11-16 |
| JP3500127B2 JP3500127B2 (ja) | 2004-02-23 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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|---|---|
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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