JP3293631B2 - 照明システム、このような照明システムのためのリニア偏光子及びこのような照明システムを有する表示デバイス - Google Patents
照明システム、このような照明システムのためのリニア偏光子及びこのような照明システムを有する表示デバイスInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 本発明は、放射源及び広帯域コレステリック偏光子を
有する照明システムに関するものである。本発明は更
に、このような照明システムに用いられるのに適したリ
ニア偏光子に関するものである。本発明はまたこのよう
な照明システムを有する表示デバイスに関するものであ
る。
有する照明システムに関するものである。本発明は更
に、このような照明システムに用いられるのに適したリ
ニア偏光子に関するものである。本発明はまたこのよう
な照明システムを有する表示デバイスに関するものであ
る。
上記のタイプの照明システム並びに表示デバイスは、
出願番号94200023.3を有する欧州特許出願明細書（EP−
A606,939）に記載されている。更に、出願番号9420002
6.6を有する欧州特許出願明細書（EP−A606,940）に
は、広帯域リニア偏光子、この偏光子の製造方法及びこ
の偏光子が用いられた照明システムが記載されている。
出願番号94200023.3を有する欧州特許出願明細書（EP−
A606,939）に記載されている。更に、出願番号9420002
6.6を有する欧州特許出願明細書（EP−A606,940）に
は、広帯域リニア偏光子、この偏光子の製造方法及びこ
の偏光子が用いられた照明システムが記載されている。
前記の特許出願に記載された光学構成要素はすべて広
帯域コレステリック偏光子を有している。このタイプの
偏光子は、コレステリックな配列（cholesteric orderi
ng）を有する高分子材料（polymeric material）の層、
所謂コレステリック層を有している。この層によって、
偏光子を通過する光の偏光の状態が影響を受ける。コレ
ステリック層の高分子材料は、らせん構造の軸が層を横
ぎって配向されていて、分子のらせん構造が判別される
ことができるような秩序を有する。前述の偏光子は、分
子のらせん構造のピッチがコレステリック層の第１表面
における最小値から該層の第２表面における最大値迄増
加するので、広帯域タイプのものである。
帯域コレステリック偏光子を有している。このタイプの
偏光子は、コレステリックな配列（cholesteric orderi
ng）を有する高分子材料（polymeric material）の層、
所謂コレステリック層を有している。この層によって、
偏光子を通過する光の偏光の状態が影響を受ける。コレ
ステリック層の高分子材料は、らせん構造の軸が層を横
ぎって配向されていて、分子のらせん構造が判別される
ことができるような秩序を有する。前述の偏光子は、分
子のらせん構造のピッチがコレステリック層の第１表面
における最小値から該層の第２表面における最大値迄増
加するので、広帯域タイプのものである。
前述した照明システムは重大な欠点を有している。こ
の欠点は、システムの視角依存性に関するものである。
或る状況下では、視角の変化は、伝搬された光の明るさ
と色のかなり大きな変化を生じる。この欠点は、このよ
うな照明システムが表示デバイスに用いられた場合に特
に好ましくない。
の欠点は、システムの視角依存性に関するものである。
或る状況下では、視角の変化は、伝搬された光の明るさ
と色のかなり大きな変化を生じる。この欠点は、このよ
うな照明システムが表示デバイスに用いられた場合に特
に好ましくない。
本発明の目的は、前記の欠点を除くことにある。本発
明は、特に明るさと色の視角依存性の小さな照明システ
ム及び表示デバイスを得ることを意図したものである。
本発明は、更に、前記の目的が表示デバイス及び照明シ
ステムにおいて達成されることのできるリニア偏光子を
得ることを意図したものである。
明は、特に明るさと色の視角依存性の小さな照明システ
ム及び表示デバイスを得ることを意図したものである。
本発明は、更に、前記の目的が表示デバイス及び照明シ
ステムにおいて達成されることのできるリニア偏光子を
得ることを意図したものである。
これ等及びその他の目的は、次のような照明システム
によって達成される、すなわち、放射源とコレステリッ
クな配列を有する高分子材料の層を有する広帯域コレス
テリック偏光子とを有し、前記の高分子材料は、分子の
らせん構造の軸が層を横切って配向されるように整列さ
れ、分子のらせん構造のピッチは、コレステリック層の
第１表面における最小値から層の第２表面における最大
値迄増加し、偏光子は、コレステリック層が第２の表面
で放射源に面することによって達成される。
によって達成される、すなわち、放射源とコレステリッ
クな配列を有する高分子材料の層を有する広帯域コレス
テリック偏光子とを有し、前記の高分子材料は、分子の
らせん構造の軸が層を横切って配向されるように整列さ
れ、分子のらせん構造のピッチは、コレステリック層の
第１表面における最小値から層の第２表面における最大
値迄増加し、偏光子は、コレステリック層が第２の表面
で放射源に面することによって達成される。
本発明の照明システムでは、広帯域コレステリック偏
光子は、放射源に対し、最も大きなピッチ長を有する偏
光子の表面がランプに向けられる方に置かれる。この構
成では、発する光は、放射源が偏光子の他方の側に置か
れた形よりも遙かに変色を受けないことが実験によりわ
かった。実験によれば、本発明の構成では、視角依存性
が他の構成におけるよりも遙かに小さいこともわかっ
た。
光子は、放射源に対し、最も大きなピッチ長を有する偏
光子の表面がランプに向けられる方に置かれる。この構
成では、発する光は、放射源が偏光子の他方の側に置か
れた形よりも遙かに変色を受けないことが実験によりわ
かった。実験によれば、本発明の構成では、視角依存性
が他の構成におけるよりも遙かに小さいこともわかっ
た。
本発明の照明システムの有利な実施例は、照明システ
ムが、偏光子の光源と反対の側に位置する四分の一波長
板も有する。この四分の一波長板のために、照明システ
ムより発する光は直線偏光される。このような四分の一
波長板が無ければ、円偏光された光が得られる。特に直
線偏向を生じる照明システムは、表示デバイスに好適に
用いられることができる。四分の一波長板というのは、
ここではその光学的遅延（optical retardation）が略
々550nmの波長において125から150の範囲の値を有する
複屈折層を意味するものと了解されたい。
ムが、偏光子の光源と反対の側に位置する四分の一波長
板も有する。この四分の一波長板のために、照明システ
ムより発する光は直線偏光される。このような四分の一
波長板が無ければ、円偏光された光が得られる。特に直
線偏向を生じる照明システムは、表示デバイスに好適に
用いられることができる。四分の一波長板というのは、
ここではその光学的遅延（optical retardation）が略
々550nmの波長において125から150の範囲の値を有する
複屈折層を意味するものと了解されたい。
本発明による照明システムの更に有利な実施例では、
四分の一波長板は偏光子の第１表面に置かれる。四分の
一波長板と広帯域偏光子は、互に直接に接触するよう
に、一方が他方の上に配され、この実施例による照明シ
ステムの反射損失は著しく減少される。
四分の一波長板は偏光子の第１表面に置かれる。四分の
一波長板と広帯域偏光子は、互に直接に接触するよう
に、一方が他方の上に配され、この実施例による照明シ
ステムの反射損失は著しく減少される。
本発明の照明システムの別の好ましい実施例では、本
発明により、四分の一波長板は、屈折率における負の異
方性を有する物質より成ることを特徴とする。驚くべき
ことには、このような四分の一波長板の使用は、視角依
存性の明らかな更なる低減をもたらすことがわかった。
その上、発するビームの変色はこの場合著しく減少す
る。
発明により、四分の一波長板は、屈折率における負の異
方性を有する物質より成ることを特徴とする。驚くべき
ことには、このような四分の一波長板の使用は、視角依
存性の明らかな更なる低減をもたらすことがわかった。
その上、発するビームの変色はこの場合著しく減少す
る。
「屈折率における負の異方性」という表現に対しては
次のような観察がなされる。複屈折層は、層の屈折率が
この層を通って進む偏光された光の方向に依存するとい
う特徴を有する。このような層内では、最大の屈折率差
を有する２つの方向は層の面内に規定されることができ
る。最も大きな屈折率（nx）を有する方向は定義によっ
てｘと呼ばれ、最も小さな屈折率（ny）を有する方向は
ｙと呼ばれる。x,y面内の他の方向はnxとnyの間の範囲
の屈折率を有する。層に直角な方向の屈折率はnzと呼ば
れる。
次のような観察がなされる。複屈折層は、層の屈折率が
この層を通って進む偏光された光の方向に依存するとい
う特徴を有する。このような層内では、最大の屈折率差
を有する２つの方向は層の面内に規定されることができ
る。最も大きな屈折率（nx）を有する方向は定義によっ
てｘと呼ばれ、最も小さな屈折率（ny）を有する方向は
ｙと呼ばれる。x,y面内の他の方向はnxとnyの間の範囲
の屈折率を有する。層に直角な方向の屈折率はnzと呼ば
れる。
nzの値がnxまたはnyの値と等しければ、その物質は一
軸性物質（uniaxial material）と呼ばれる。屈折率に
異方性を有する一軸性物質の複屈折率層はここではnz＝
nx＞ny である層を意味するものと了解されたい。この層は、若
しnz＝nx＜nyならば正の異方性を有する。
軸性物質（uniaxial material）と呼ばれる。屈折率に
異方性を有する一軸性物質の複屈折率層はここではnz＝
nx＞ny である層を意味するものと了解されたい。この層は、若
しnz＝nx＜nyならば正の異方性を有する。
物質のnzがnxまたはnyに等しくない複屈折層もある。
この層は二軸性層と呼ばれる。この場合、この物質の異
方性は、（nx−nz）／（nx−ny）＜0.5ならば負であ
る。他のすべての場合には、物質の異方性は正である。
照明システム内には屈折率に負の異方性を有する一軸か
二軸性物質（biaxial material）でつくられた四分の一
波長板が用いられることができる。
この層は二軸性層と呼ばれる。この場合、この物質の異
方性は、（nx−nz）／（nx−ny）＜0.5ならば負であ
る。他のすべての場合には、物質の異方性は正である。
照明システム内には屈折率に負の異方性を有する一軸か
二軸性物質（biaxial material）でつくられた四分の一
波長板が用いられることができる。
本発明の照明システムの更に興味ある実施例では、四
分の一波長板は、配向された高分子材料のフォイルでつ
くられる。原則的には、方解石のような無機物質の四分
の一波長板を用いることは可能である。この物質は屈折
率に負の異方性を有する。けれども、この物質の通常と
異常屈折率の差は比較的大きい。このために、四分の一
波長板は、スペクトルの可視部分で使用される照明シス
テムに用いるのに適するためには略々0.8マイクロメー
トルの厚さでなければならない。実際には、このような
薄い厚さは殆んど或は恐らくは全く実現不可能である。
その上、配向されたフォイルに基づく四分の一波長板
は、無機物質よりつくられたものよりも遙かに安い。こ
のような配向されたフォイルは、磁場のような外場内で
特定の単量体混合物を重合することによって形成するこ
とができる。但し、このようなフォイルの製造は、既に
形成されたフォイルを特定の方向に引延ばすことによっ
ても行うことができる。特に良好な結果は、置換または
非置換ポリスチレン或はその共重合体の引延ばされたフ
ォイルを用いることによって得られる。
分の一波長板は、配向された高分子材料のフォイルでつ
くられる。原則的には、方解石のような無機物質の四分
の一波長板を用いることは可能である。この物質は屈折
率に負の異方性を有する。けれども、この物質の通常と
異常屈折率の差は比較的大きい。このために、四分の一
波長板は、スペクトルの可視部分で使用される照明シス
テムに用いるのに適するためには略々0.8マイクロメー
トルの厚さでなければならない。実際には、このような
薄い厚さは殆んど或は恐らくは全く実現不可能である。
その上、配向されたフォイルに基づく四分の一波長板
は、無機物質よりつくられたものよりも遙かに安い。こ
のような配向されたフォイルは、磁場のような外場内で
特定の単量体混合物を重合することによって形成するこ
とができる。但し、このようなフォイルの製造は、既に
形成されたフォイルを特定の方向に引延ばすことによっ
ても行うことができる。特に良好な結果は、置換または
非置換ポリスチレン或はその共重合体の引延ばされたフ
ォイルを用いることによって得られる。
別の好ましい実施例においては、本発明の照明システ
ムは、四分の一波長板の広帯域コレステリック偏光子と
反対の側に位置するダイクロイック偏光子も有する。こ
のような偏光子のために、関係の照明システムのコント
ラストが増される。このダイクロイック偏光子は四分の
一波長板上に置かれるのが好ましい。この形は、通過す
る光の反射損失を小さくする。
ムは、四分の一波長板の広帯域コレステリック偏光子と
反対の側に位置するダイクロイック偏光子も有する。こ
のような偏光子のために、関係の照明システムのコント
ラストが増される。このダイクロイック偏光子は四分の
一波長板上に置かれるのが好ましい。この形は、通過す
る光の反射損失を小さくする。
本発明は、更に、照明システムに用いるリニア偏光子
に関するものである。このリニア偏光子は次のような特
徴を有する。すなわち、広帯域のコレステリック偏光子
並びに四分の一波長板を有し、コレステリック偏光子
は、コレステリックな配列を有する高分子材料の層を有
し、この物質は、分子のらせん構造の軸が層を横切って
配向されるように整列され、分子のらせん構造のピッチ
は、コレステリック層の第１表面における最小値から層
の第２表面における最大値迄増加し、四分の一波長板は
偏光子の第１表面上に位置された。
に関するものである。このリニア偏光子は次のような特
徴を有する。すなわち、広帯域のコレステリック偏光子
並びに四分の一波長板を有し、コレステリック偏光子
は、コレステリックな配列を有する高分子材料の層を有
し、この物質は、分子のらせん構造の軸が層を横切って
配向されるように整列され、分子のらせん構造のピッチ
は、コレステリック層の第１表面における最小値から層
の第２表面における最大値迄増加し、四分の一波長板は
偏光子の第１表面上に位置された。
本発明のリニア偏光子では、広帯域のコレステリック
偏光子は、最小のピッチを有する偏光子の表面が四分の
一波長板に物理的に接触するように該四分の一波長板に
対して位置される。照明システムにおけるこのような形
のリニア偏光子の使用は、コレステリック偏光子がその
反対の側で四分の一波長板と接する形にくらべて、発す
る光の変色を著しく減少する。その上、本発明のリニア
偏光子の構成は、照明システムの視角依存性が他の構成
におけるよりも遙かに小さなことが実験で確かめられ
た。
偏光子は、最小のピッチを有する偏光子の表面が四分の
一波長板に物理的に接触するように該四分の一波長板に
対して位置される。照明システムにおけるこのような形
のリニア偏光子の使用は、コレステリック偏光子がその
反対の側で四分の一波長板と接する形にくらべて、発す
る光の変色を著しく減少する。その上、本発明のリニア
偏光子の構成は、照明システムの視角依存性が他の構成
におけるよりも遙かに小さなことが実験で確かめられ
た。
本発明によるリニア偏光子の興味ある実施例では、四
分の一波長板が、屈折率における負の異方性を有する物
質でつくられることを特徴とする。驚くべきことには、
リニア偏光子におけるこのような四分の一波長板の使用
は、このような偏光子が照明システムに用いられた場合
に明るさと色の視角依存性の際立った更なる減少を生じ
ることが見出された。
分の一波長板が、屈折率における負の異方性を有する物
質でつくられることを特徴とする。驚くべきことには、
リニア偏光子におけるこのような四分の一波長板の使用
は、このような偏光子が照明システムに用いられた場合
に明るさと色の視角依存性の際立った更なる減少を生じ
ることが見出された。
本発明のリニア偏光子の更に有利な実施例では、四分
の一波長板が、配向された高分子材料のフォイルでつく
られることを特徴とする。このような合成樹脂フォイル
は、このタイプのフォイルは比較的容易につくることが
できるので、生産技術上の利点を有する。その上、この
ようなフォイルは比較的安価である。置換または非置換
ポリスチレン或はその共重合体の引延ばされたフォイル
を用いる場合極めて満足に機能するリニア偏光子は得ら
れる。
の一波長板が、配向された高分子材料のフォイルでつく
られることを特徴とする。このような合成樹脂フォイル
は、このタイプのフォイルは比較的容易につくることが
できるので、生産技術上の利点を有する。その上、この
ようなフォイルは比較的安価である。置換または非置換
ポリスチレン或はその共重合体の引延ばされたフォイル
を用いる場合極めて満足に機能するリニア偏光子は得ら
れる。
本発明のリニア偏光子の別の有利な実施例では、ダイ
クロイック偏光子は、四分の一波長板の広帯域コレステ
リック偏光子と反対の表面上に置かれる。この実施例の
リニア偏光子の照明システムにおける使用は、より大き
なコントラストをもたらす。
クロイック偏光子は、四分の一波長板の広帯域コレステ
リック偏光子と反対の表面上に置かれる。この実施例の
リニア偏光子の照明システムにおける使用は、より大き
なコントラストをもたらす。
本発明によるリニア偏光子は、所謂補正フィルム（co
mpensation film）も有するのが好ましい。このような
フィルムは、コントラスト及び色変化に関して視角依存
性を更に減少させる。このために、リニア偏光子が用い
られたデバイスの視角の増加が得られる。若しリニア偏
光子がダイクロイック偏光子を有しなければ、四分の一
波長板のフィルムは、該四分の一波長板のコレステリッ
ク偏光子と反対の面上に設けられる。若しリニア偏光子
がダイクロイック偏光子を有するならば、フィルムは、
リニア偏光子と反対のダイクロイック偏光子の面上に設
けられる。このフィルムは、配向された合成樹脂物質よ
りつくられるのが好ましい。
mpensation film）も有するのが好ましい。このような
フィルムは、コントラスト及び色変化に関して視角依存
性を更に減少させる。このために、リニア偏光子が用い
られたデバイスの視角の増加が得られる。若しリニア偏
光子がダイクロイック偏光子を有しなければ、四分の一
波長板のフィルムは、該四分の一波長板のコレステリッ
ク偏光子と反対の面上に設けられる。若しリニア偏光子
がダイクロイック偏光子を有するならば、フィルムは、
リニア偏光子と反対のダイクロイック偏光子の面上に設
けられる。このフィルムは、配向された合成樹脂物質よ
りつくられるのが好ましい。
本発明は、更に、表示デバイスに関するものである。
この表示デバイスは、前述した照明システム並びに表示
パネルを有する。この表示パネルは、間に液晶物質が挟
まれた２つの透明な基板を有する。像は、液晶物質に電
界を局所的に加えることによって形成される。本発明の
表示デバイスは、非捩れネマチック、捩れネマチック或
は超捩れネマチックタイプのものとすることができる。
この表示デバイスは、前述した照明システム並びに表示
パネルを有する。この表示パネルは、間に液晶物質が挟
まれた２つの透明な基板を有する。像は、液晶物質に電
界を局所的に加えることによって形成される。本発明の
表示デバイスは、非捩れネマチック、捩れネマチック或
は超捩れネマチックタイプのものとすることができる。
以下本発明を図面の実施例を参照して説明するが、こ
れ等の図面において、 第１図は本発明の照明システムの一実施例の略断面図
を示し、 第２図は光の伝搬を２つの照明システムの波長の関数
として表わしたスペクトルを示し、 第３図は２つの照明システムの視角の関数として表わ
した明るさ及び色合いのグラフを示し、 第４図は本発明のリニア偏光子の２つの実施例の断面
図を示し、 第５図は本発明の表示デバイスの略断面図を示す。
れ等の図面において、 第１図は本発明の照明システムの一実施例の略断面図
を示し、 第２図は光の伝搬を２つの照明システムの波長の関数
として表わしたスペクトルを示し、 第３図は２つの照明システムの視角の関数として表わ
した明るさ及び色合いのグラフを示し、 第４図は本発明のリニア偏光子の２つの実施例の断面
図を示し、 第５図は本発明の表示デバイスの略断面図を示す。
これ等の図面の部分は見易くするために寸法比を無視
したものであることに留意されたい。
したものであることに留意されたい。
第１図は本発明の照明システムの一実施例の略断面図
を示す。このシステムは、放射源１と広帯域のコレステ
リック偏光子２を有する。前記の放射源は、光源３、反
射器４、光導体５及び散光器６を有する。光源３を経て
発生された非偏光は光導体５に結合される。この光導体
は、光に対して透明な物質例えばPMMAのような合成樹脂
より成る。反射器４に面する表面には散乱素子７が設け
られる。結合された光はこれ等の素子で散乱され、しか
る後、できるだけ反射器４で反射されてから散光器６を
経て広帯域偏光子の方向に導かれる。反射器４は、二酸
化チタンまたは硫酸バリウムのような白色染料を充填さ
れたゴムより成るものでよい。散光器６は、拡散フォイ
ルより成るものでよい。前述した放射源１は、非偏光が
極めて均一にコレステリック偏光子に入射することを保
証する。「放射源」という言葉は広い意味に解されるべ
きであることに留意されたい。この放射源は、例えば、
照明システムの外部で発生された光を広帯域偏光子によ
り反射する反射層も含む。
を示す。このシステムは、放射源１と広帯域のコレステ
リック偏光子２を有する。前記の放射源は、光源３、反
射器４、光導体５及び散光器６を有する。光源３を経て
発生された非偏光は光導体５に結合される。この光導体
は、光に対して透明な物質例えばPMMAのような合成樹脂
より成る。反射器４に面する表面には散乱素子７が設け
られる。結合された光はこれ等の素子で散乱され、しか
る後、できるだけ反射器４で反射されてから散光器６を
経て広帯域偏光子の方向に導かれる。反射器４は、二酸
化チタンまたは硫酸バリウムのような白色染料を充填さ
れたゴムより成るものでよい。散光器６は、拡散フォイ
ルより成るものでよい。前述した放射源１は、非偏光が
極めて均一にコレステリック偏光子に入射することを保
証する。「放射源」という言葉は広い意味に解されるべ
きであることに留意されたい。この放射源は、例えば、
照明システムの外部で発生された光を広帯域偏光子によ
り反射する反射層も含む。
広帯域偏光子２はコレステリックな配列をもつ高分子
材料を有し、この物質は、分子のらせん構造の軸がコレ
ステリック層と直交して配向されるように整列される。
分子のらせん構造のピッチは、コレステリック層の第１
表面における最小値から層の第２表面における最大値迄
増加する。偏光子は、コレステリック層がその第２表面
で放射源と面するように照明システム内に置かれる。
材料を有し、この物質は、分子のらせん構造の軸がコレ
ステリック層と直交して配向されるように整列される。
分子のらせん構造のピッチは、コレステリック層の第１
表面における最小値から層の第２表面における最大値迄
増加する。偏光子は、コレステリック層がその第２表面
で放射源と面するように照明システム内に置かれる。
出願番号94200026.6を有する欧州特許出願公開明細書
（EP−A606,940）には、広帯域コレステリック偏光子の
多数の製造方法が記載されている。本願においては、使
用された出発材料は、異なる反応値（reactivity valu
e）を有するジアクリレートをベースとするネマチック
相形成及びキラル単量体の混合物である。少量の染料が
この混合物に添加された。この混合物は２つの平行な基
板の間に設けられ、化学線によって硬化された。混合物
の硬化時に、重合される層を横切って放射プロフィール
（radiation profile）が与えられた。このようにし
て、コレステリック物質の分子のらせん構造のピッチ長
の連続した変化が得られた。第２表面におけるらせん構
造のピッチ長は0.58マイクロメータで、一方第１表面に
おけるピッチ長は0.20マイクロメータであった。
（EP−A606,940）には、広帯域コレステリック偏光子の
多数の製造方法が記載されている。本願においては、使
用された出発材料は、異なる反応値（reactivity valu
e）を有するジアクリレートをベースとするネマチック
相形成及びキラル単量体の混合物である。少量の染料が
この混合物に添加された。この混合物は２つの平行な基
板の間に設けられ、化学線によって硬化された。混合物
の硬化時に、重合される層を横切って放射プロフィール
（radiation profile）が与えられた。このようにし
て、コレステリック物質の分子のらせん構造のピッチ長
の連続した変化が得られた。第２表面におけるらせん構
造のピッチ長は0.58マイクロメータで、一方第１表面に
おけるピッチ長は0.20マイクロメータであった。
以上述べたようにして構成された照明システムの視角
依存性が試験された。この依存性は、最小ピッチ長を有
する広帯域コレステリック偏光子の表面が放射源に面す
るシステムの依存性より遙かに小さいことがわかった。
依存性が試験された。この依存性は、最小ピッチ長を有
する広帯域コレステリック偏光子の表面が放射源に面す
るシステムの依存性より遙かに小さいことがわかった。
本発明の照明システムは更に四分の一波長板とダイク
ロイック偏光子を有するのが好ましい。けれどもこれ等
の素子の存在は本発明に不可欠なものではない。第１図
には四分の一波長板８とダイクロイック偏光子９も示さ
れている。これ等は三層構造として照明システム内に組
込まれるのが好ましい。けれども、これ等の３つの光学
的な構成要素は代りに個別の素子として照明システム内
に組込まれてもよい。
ロイック偏光子を有するのが好ましい。けれどもこれ等
の素子の存在は本発明に不可欠なものではない。第１図
には四分の一波長板８とダイクロイック偏光子９も示さ
れている。これ等は三層構造として照明システム内に組
込まれるのが好ましい。けれども、これ等の３つの光学
的な構成要素は代りに個別の素子として照明システム内
に組込まれてもよい。
前記の構造の照明システムは数多くの測定を受けた。
使用された広帯域偏光子では、ピッチ長は、光学的な活
性層の一方の表面における0.20マイクロメータからこの
層の他方の面における0.58マイクロメータ迄変化した。
広帯域偏光子には、色消し（アクロマチック）四分の一
波長板と10マイクロメータの厚さを有するダイクロイッ
ク偏光子が続けて設けられた。
使用された広帯域偏光子では、ピッチ長は、光学的な活
性層の一方の表面における0.20マイクロメータからこの
層の他方の面における0.58マイクロメータ迄変化した。
広帯域偏光子には、色消し（アクロマチック）四分の一
波長板と10マイクロメータの厚さを有するダイクロイッ
ク偏光子が続けて設けられた。
第２図は照明システム内の広帯域コレステリック偏光
子の２つの考えられる配向間の光伝搬特性による相違を
示す。第2a図は、最大ピッチ長を有する広帯域偏光子の
表面が放射源に面するようにした本発明による状態を示
す。第2b図は本発明によらない他の状態を示す。何れの
場合も、伝搬Ｔは、広帯域偏光子の法線に対する角度０
゜（カーブａ）,15゜（カーブｂ）,30゜（カーブｃ）及
び45゜（カーブｄ）を通じての波長λ（マイクロメート
ル）の関数として測定された。
子の２つの考えられる配向間の光伝搬特性による相違を
示す。第2a図は、最大ピッチ長を有する広帯域偏光子の
表面が放射源に面するようにした本発明による状態を示
す。第2b図は本発明によらない他の状態を示す。何れの
場合も、伝搬Ｔは、広帯域偏光子の法線に対する角度０
゜（カーブａ）,15゜（カーブｂ）,30゜（カーブｃ）及
び45゜（カーブｄ）を通じての波長λ（マイクロメート
ル）の関数として測定された。
第2a図と第2b図は、本発明による照明システムが本発
明によらないシステムよりも遙かに小さな波長依存性を
有することを示す。実際に、この相違は、本発明によら
ないシステムの強い変色として見受けられる。本発明の
システムでは、変色の起きる程度は遙かに小さい。
明によらないシステムよりも遙かに小さな波長依存性を
有することを示す。実際に、この相違は、本発明によら
ないシステムの強い変色として見受けられる。本発明の
システムでは、変色の起きる程度は遙かに小さい。
屈折率において正の異方性を有する四分の一波長板と
屈折率において負の異方性を有する四分の一波長板との
実際の相違も調べた。この目的で、前述の構造の照明シ
ステムが用いられた。最大ピッチ長（0.58マイクロメー
タ）を有する広帯域偏光子の表面が放射源に面するよう
に配された。最小ピッチ長（0.20マイクロメータ）を有
する表面には四分の一波長板が設けられた。ダイクロイ
ック偏光子が四分の一波長板上に配設された。一つの場
合には四分の一波長板は正の異方性を有する複屈折性物
質（引延ばされたポリカーボネート）より成り、一方他
の場合には負の異方性を有する複屈折物質（引延ばされ
たポリスチレン）が用いられた。この２つの照明システ
ムについて、光伝搬時の明るさＬと色合いＣが、極座標
の偏角（polar angle）と方位角Ａで形成される観察方
向（度での）の関数として測定された。前記偏角は０゜
（カーブａ）,15゜（カーブｂ）,30゜（カーブｃ）及び
45゜（カーブｄ）である。明るさ100はランプで放射さ
れた光の全量に相当する。
屈折率において負の異方性を有する四分の一波長板との
実際の相違も調べた。この目的で、前述の構造の照明シ
ステムが用いられた。最大ピッチ長（0.58マイクロメー
タ）を有する広帯域偏光子の表面が放射源に面するよう
に配された。最小ピッチ長（0.20マイクロメータ）を有
する表面には四分の一波長板が設けられた。ダイクロイ
ック偏光子が四分の一波長板上に配設された。一つの場
合には四分の一波長板は正の異方性を有する複屈折性物
質（引延ばされたポリカーボネート）より成り、一方他
の場合には負の異方性を有する複屈折物質（引延ばされ
たポリスチレン）が用いられた。この２つの照明システ
ムについて、光伝搬時の明るさＬと色合いＣが、極座標
の偏角（polar angle）と方位角Ａで形成される観察方
向（度での）の関数として測定された。前記偏角は０゜
（カーブａ）,15゜（カーブｂ）,30゜（カーブｃ）及び
45゜（カーブｄ）である。明るさ100はランプで放射さ
れた光の全量に相当する。
第3a図は、引延ばされたポリカーボネートの四分の一
波長板に対する測定結果を示し、第3b図は、引延ばされ
たポリスチレンの四分の一波長板に対する測定結果を示
す。この結果は、四分の一波長板が屈折率において負の
異方性を有する照明システムが視角の関数として最良の
明るさと色合いを有することを明らかに示す。そのため
に、このようなシステムの視角依存性は、屈折率の正の
異方性を有する四分の一波長板が用いられたシステムよ
りも遙かに良い。
波長板に対する測定結果を示し、第3b図は、引延ばされ
たポリスチレンの四分の一波長板に対する測定結果を示
す。この結果は、四分の一波長板が屈折率において負の
異方性を有する照明システムが視角の関数として最良の
明るさと色合いを有することを明らかに示す。そのため
に、このようなシステムの視角依存性は、屈折率の正の
異方性を有する四分の一波長板が用いられたシステムよ
りも遙かに良い。
第４図は本発明によるリニア偏光子を示す。第4a図
は、広帯域のコレステリック偏光子11と四分の一波長板
12を有する偏光子10を示す。広帯域のコレステリック偏
光子11はコレステリックな配列を有する重合性物質より
成る。この物質は、分子のらせん構造の軸が層を横ぎっ
て配向されるように整列される。その上、分子のらせん
構造のピッチは、コレステリック層の第１表面13におけ
る最小値から層の第２表面14における最大値迄増加す
る。四分の一波長板12は偏光子の第１表面に位置され
る。
は、広帯域のコレステリック偏光子11と四分の一波長板
12を有する偏光子10を示す。広帯域のコレステリック偏
光子11はコレステリックな配列を有する重合性物質より
成る。この物質は、分子のらせん構造の軸が層を横ぎっ
て配向されるように整列される。その上、分子のらせん
構造のピッチは、コレステリック層の第１表面13におけ
る最小値から層の第２表面14における最大値迄増加す
る。四分の一波長板12は偏光子の第１表面に位置され
る。
第4b図は本発明のリニア偏光子の別の実施例を示す。
この偏光子16は、広帯域のコレステリック偏光子11と四
分の一波長板12のほかに、ダイクロイック偏光子15も有
する。このダイクロイック偏光子は四分の一波長板上に
位置される。
この偏光子16は、広帯域のコレステリック偏光子11と四
分の一波長板12のほかに、ダイクロイック偏光子15も有
する。このダイクロイック偏光子は四分の一波長板上に
位置される。
第４図に示したリニア偏光子は、広帯域のコレステリ
ック偏光子、四分の一波長板及び必要ならばダイクロイ
ック偏光子の個々のフォイルを接着することによってつ
くることができる。若し必要ならば、コレステリック偏
光子は２つの基板の間に埋込まれることができる。けれ
ども、代りに、自己保持形のコレステリック偏光子を用
いることもできる。ダイクロイック偏光子は、例えば、
セルロースアセテートの２つの基板の間に位置されたポ
リビニールアルコール（PVA）の層で構成される。PVA層
は、もとの長さの略６倍引延ばされる。次いでこの層は
沃素錯体または有機染料で含浸される。引延ばされたPV
Aと添加物は、引延ばし方向に平行な偏光を有する光を
吸収し且つこの方向に直角な偏光を通す層を構成する。
リニア偏光子では、四分の一波長板の主軸とダイクロイ
ック偏光子の透光方向は45゜の角度を含むべきである。
ック偏光子、四分の一波長板及び必要ならばダイクロイ
ック偏光子の個々のフォイルを接着することによってつ
くることができる。若し必要ならば、コレステリック偏
光子は２つの基板の間に埋込まれることができる。けれ
ども、代りに、自己保持形のコレステリック偏光子を用
いることもできる。ダイクロイック偏光子は、例えば、
セルロースアセテートの２つの基板の間に位置されたポ
リビニールアルコール（PVA）の層で構成される。PVA層
は、もとの長さの略６倍引延ばされる。次いでこの層は
沃素錯体または有機染料で含浸される。引延ばされたPV
Aと添加物は、引延ばし方向に平行な偏光を有する光を
吸収し且つこの方向に直角な偏光を通す層を構成する。
リニア偏光子では、四分の一波長板の主軸とダイクロイ
ック偏光子の透光方向は45゜の角度を含むべきである。
第５図は本発明による表示デバイスを示す。このデバ
イスは、第１図に関して詳細に説明した照明システムを
有する。このデバイスの種々の部分は第１図の相当部分
と同じ符号を有する。この表示デバイスの照明システム
は、２つの放射源３、反射器４、光導体５及び散光器６
を有する。前記の２つの放射源と光導体の代りに折曲げ
た形の放電ランプを用いることができることに留意され
たい。このシステムは、広帯域のコレステリック偏光子
２、四分の一波長板８及びダイクロイック偏光子９も含
む。
イスは、第１図に関して詳細に説明した照明システムを
有する。このデバイスの種々の部分は第１図の相当部分
と同じ符号を有する。この表示デバイスの照明システム
は、２つの放射源３、反射器４、光導体５及び散光器６
を有する。前記の２つの放射源と光導体の代りに折曲げ
た形の放電ランプを用いることができることに留意され
たい。このシステムは、広帯域のコレステリック偏光子
２、四分の一波長板８及びダイクロイック偏光子９も含
む。
この表示デバイスは更に表示パネル30を有する。この
パネルは、電極アレー22と配向アレー23を夫々そなえた
２つの透明基板21より成る。電極は、インジューム−錫
−酸化物（ITO）のような透明な導電材料よりつくられ
る。配向層は、PVAのような摩擦された重合性物質（rub
bed polymer）或は斜方蒸着された酸化珪素より構成す
ることができる。最後に、強誘電性またはネマチック液
晶物質の層24が基板の間に設けられる。この物質の秩序
は、電極により局所的に発生されることのできる電界に
よって影響されることができる。この表示デバイスは、
これ等の電極に対する電子的な駆動手段を有する。図面
を見易くするためにこの駆動手段は図面には示されてい
ない。
パネルは、電極アレー22と配向アレー23を夫々そなえた
２つの透明基板21より成る。電極は、インジューム−錫
−酸化物（ITO）のような透明な導電材料よりつくられ
る。配向層は、PVAのような摩擦された重合性物質（rub
bed polymer）或は斜方蒸着された酸化珪素より構成す
ることができる。最後に、強誘電性またはネマチック液
晶物質の層24が基板の間に設けられる。この物質の秩序
は、電極により局所的に発生されることのできる電界に
よって影響されることができる。この表示デバイスは、
これ等の電極に対する電子的な駆動手段を有する。図面
を見易くするためにこの駆動手段は図面には示されてい
ない。
本発明の有効性のために、表示デバイスが、適切に配
向された広帯域のコレステリック偏光子を有することが
不可欠な重要事項である。コレステリック物質の最大ピ
ッチ長を有する偏光子の表面は放射源に面せねばならな
い。前記の配向は、表示デバイスが明るさと色の驚くべ
き小さな視角依存性を達成することを可能にする。
向された広帯域のコレステリック偏光子を有することが
不可欠な重要事項である。コレステリック物質の最大ピ
ッチ長を有する偏光子の表面は放射源に面せねばならな
い。前記の配向は、表示デバイスが明るさと色の驚くべ
き小さな視角依存性を達成することを可能にする。
フロントページの続き (72)発明者 ブルール ディルク イアン オランダ国 5621 ベーアー アインド ーフェン フルーネヴァウツウェッハ １ (56)参考文献 特開 平５−113561（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−100114（ＪＰ，Ａ) 欧州特許出願公開606939（ＥＰ，Ａ １) 欧州特許出願公開606940（ＥＰ，Ａ １) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G02F 1/13357 G02B 5/30
Claims (14)
- 【請求項１】放射源とコレステリックな配列を有する高
分子材料の層を有する広帯域コレステリック偏光子とを
有し、前記高分子材料は、分子のらせん構造の軸が前記
層を横切って配向されるように配列され、分子のらせん
構造のピッチは、コレステリック層の第１表面における
最小値から該コレステリック層の第２表面における最大
値迄増加し、前記照明システム内の偏光子は、前記コレ
ステリック層の第２表面側で前記放射源に面するように
位置される照明システム。 - 【請求項２】当該照明システムは、前記偏光子に対して
光源と反対の側に位置する四分の一波長板も有する請求
項１に記載の照明システム。 - 【請求項３】前記四分の一波長板は前記偏光子の第１表
面上に位置することを特徴とする請求項２に記載の照明
システム。 - 【請求項４】前記四分の一波長板は、屈折率における負
の異方性を有する物質より成ることを特徴とする請求項
２または３に記載の照明システム。 - 【請求項５】前記四分の一波長板は、配向された高分子
材料のフォイルから成ることを特徴とする請求項２、３
または４に記載の照明システム。 - 【請求項６】前記四分の一波長板は、置換若しくは非置
換ポリスチレン又はその共重合体の延伸されたフォイル
より成ることを特徴とする請求項５に記載の照明システ
ム。 - 【請求項７】当該照明システムは、前記四分の一波長板
に対して前記広帯域コレステリック偏光子と反対の側に
位置するダイクロイック偏光子も有することを特徴とす
る請求項１乃至６の何れか１つに記載の照明システム。 - 【請求項８】前記ダイクロイック偏光子は前記四分の一
波長板上に位置することを特徴とする請求項７に記載の
照明システム。 - 【請求項９】広帯域コレステリック偏光子及び四分の一
波長板を有し、該広帯域コレステリック偏光子は、コレ
ステリックな配列を有する高分子材料の層を有し、該高
分子材料は、分子のらせん構造の軸が前記層を横切って
配向されるように配列され、前記分子のらせん構造のピ
ッチは、前記コレステリック層の第１表面における最小
値から該コレステリック層の第２表面における最大値迄
増加し、前記四分の一波長板は前記偏光子の第１表面上
に位置される請求項３乃至７の何れか１つに記載の照明
システムに用いるのに適したリニア偏光子。 - 【請求項１０】前記四分の一波長板は、前記屈折率にお
いて負の異方性を有する物質から成ることを特徴とする
請求項９に記載のリニア偏光子。 - 【請求項１１】前記四分の一波長板は、配向された高分
子材料のフォイルから成ることを特徴とする請求項９ま
たは10に記載のリニア偏光子。 - 【請求項１２】前記四分の一波長板は、置換若しくは非
置換ポリスチレン又はその共重合体の延伸されたフォイ
ルより成ることを特徴とする請求項11に記載のリニア偏
光子。 - 【請求項１３】ダイクロイック偏光子は、前記四分の一
波長板に対して前記帯域コレステリック偏光子と反対の
表面上に位置されることを特徴とする請求項12に記載の
リニア偏光子。 - 【請求項１４】請求項１乃至８の何れか１つに記載の照
明システム及び表示パネルより成る表示デバイス。
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