JPH0735925A - 高率キラルネマチック液晶偏光体 - Google Patents

高率キラルネマチック液晶偏光体

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JPH0735925A
JPH0735925A JP6147585A JP14758594A JPH0735925A JP H0735925 A JPH0735925 A JP H0735925A JP 6147585 A JP6147585 A JP 6147585A JP 14758594 A JP14758594 A JP 14758594A JP H0735925 A JPH0735925 A JP H0735925A
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light
chiral nematic
nematic liquid
polymer
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JP6147585A
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Michael H Kalmanash
エイチ カルマナッシュ マイケル
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Rockwell Collins ElectroMechanical Systems Inc
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Kaiser Aerospace and Electronics Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 軽量でエネルギー効率の良い液晶円偏光体を
提供する。 【構成】 円偏光体を、ポリマーキラルネマチック液晶
を備えるものとすることにより、光の実質的な透過率は
増大し、軽量化と省電力化が得られる。ポリマーキラル
ネマチック液晶は、独立の１枚または複数枚のフィルム
で構成するか、若しくは１枚のガラス基板に支えられた
ものとする。液晶偏光体は、可視性スペクトル全体にわ
たる光の放射を透過するのに十分なバンド幅を有してい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ディスプレイ装置、よ
り詳しくは、アクティブマトリックス液晶（ＬＣ）ディ
スプレイに適用される高率偏光体に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、コンピューターの端末ディスプレ
イ等における液晶ディスプレイの輝度は、光路内の吸収
体により低下させられていた。例えば、従来のねじれネ
マチック液晶ディスプレイ装置の前方及び後方の偏光体
は、バックライトが照明する光の全体の２／３以上を吸
収する。バックライトの明度を強くするか、或いは光の
照明が多くなるように、吸収体に吸収される光の量を減
らすかすることにより、ディスプレイの輝度を強くして
いた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】バックライトの明るさ
を強くすると、携帯用機器のバッテリー寿命が短くな
り、電力を消費して、バックライトの電球の寿命が縮ま
るという大きな問題が生じる。省電力、バッテリーの小
型化及び長寿命化は、常に懸案であるにもかかわらず、
従来は、コンピューターやテレビのバック照明”モニタ
ー”型液晶ディスプレイに使用される吸収体について入
念に検討されることはなかった。従来の偏光体は、セル
ロースアセテートの層と層の間にヨード（あるいは彩色
のための染料）を含む薄く延ばしたポリビニールアルコ
ール製フィルムでできており、アクリル接着剤でガラス
に付着させ、プラスチックの層で覆われている。光透過
率は４０％を超えることはなく、使用時間が長くなると
その効率は低下し、また液晶ディスプレイの部品の中で
は、偏光体の価格は高い。
【０００４】本発明では、コンピューターやテレビのデ
ィスプレイへの”モニター”に適用する際、従来の後方
偏光体を、高率な非吸収性キラルネマチック液晶偏光体
と置き替えた。その光透過率は、従来の吸収性偏光体に
比べて、格段に優れている。
【０００５】Ａ．液晶（ＬＣ）偏光体 液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）をディスプレイの構成部品
として用いることは公知である。偏光ライトでバック照
明された液晶ディスプレイを通して、電流が、液晶時計
からラップトップパソコンまで、あらゆる液晶ディスプ
レイ上に”黒い部分”を生成すことは、よく知られてい
る。しかし、液晶が偏光体として利用できることは、一
般的には行われていない。
【０００６】後述のとおり、液晶偏光体利用に関する先
行技術は数少ない。本発明の説明の前提として、コレス
テリック液晶（ＣＬＣ）の特徴について簡単に説明して
おく。
【０００７】Ｂ．コレステリック液晶（ＣＬＣ）偏光体 ＣＬＣ偏光体は、ユニークな光学的特性を表わしている
液晶の一種である。ＣＬＣは、その成分の分子配向構造
がコレステロールと類似しているため”コレステリッ
ク”と呼ばれている。この種の液晶を、より的確に表現
する用語は、”キラルネマチック”である。”キラル”
とは”ねじれた”という意味であり、”ネマチック”と
は、”糸（状）”のことで、分子配向がねじれた糸状で
あることを簡潔に表現している。一般的な技術文献で
は、未だにこの早期の呼称を使用していることが多い。
この明細書では、”コレステリック”又は”キラルネマ
チック”液晶、或いはＣＬＣ又はＣＮＬＣの語を混用し
ているが、何れの用語も、キラルネマチック液晶全般を
指すものとする。
【０００８】この特有なラセン状分子配向により、ＣＬ
Ｃにいくつかの注目すべき光学的特性を有するに至って
いる。
【０００９】その１つは、ＣＬＣにほとんど吸収性がな
いことである。ＣＬＣに当たった光は、透過するか、反
射する。２つ目は、ＣＬＣが、ある一定の波長の光に対
しては円二色性を示すことである。説明のために、偏光
の概念について考えてみる。一般的には、水平もしくは
垂直に（直線的に）偏光させられた光を思い浮べるが、
それを、右側と左側の２つの円偏光から構成されるよう
に解釈すると分かりやすい。すなわち、この偏光は、右
側と左側の円偏光で構成されていると理解することがで
きる。
【００１０】キラルネマチック液晶は、液晶を通過する
だけのために、液晶の平均屈折率とそのピッチ（液晶分
子のらせん構造が、らせん回転運動を１回完了する距
離）の積よりも著しく長いか、短かい光の波長を起こす
ことができる。しかし、屈折率とピッチの積と、同値か
近似値の波長にとっては、キラルネマチック液晶構造の
相互作用と光の円偏光は、ナットをボルトの中にねじこ
むようなものである。右方向のナットが右方向のボルト
に容易にはまるように、同じ偏光方向の光は容易に通り
抜ける。他方、反対の偏光は反射してしまう。この非吸
収性という特徴と”選択反射”現象は、材料の屈折率と
ＣＬＣピッチの積と等しい値の波長で入射する光の透過
の約５０％を占めている。
【００１１】透過する円偏光の割合を最適にすると、ア
クティブマトリックス液晶ディスプレイの最終的な輝度
は大幅に改善する。なぜなら、最終的には、この偏光に
よってのみ、可視画像はディスプレイされるからであ
る。
【００１２】円二色性によってできる光の波長帯は、Ｃ
ＬＣ液晶偏光体に使用される材料の特徴であり、装置
の”ノッチ”や”ノッチのバンド幅”と呼ばれている。
【００１３】”ノッチ”領域内の光の波長は、ＣＬＣ液
晶装置によって円偏光され、透過するか、反射する。”
ノッチ”外側の光はＣＬＣによって透過される。 モニ
ター装置の視覚者が、”ノッチ”の領域内の光のみによ
って、ディスプレイ上の画像を視覚できるためには、”
ノッチ”の領域が、ＬＣＤバックライトのスペクトル範
囲全域を覆うように大きいことが重要である。
【００１４】
【課題を解決する手段】簡単に言うと、本発明では、Ｃ
ＬＣが吸収する光の量は、ほとんど感知できないほど僅
かであるから、従来の偏光体につきものであった光吸収
という問題は効率的に解決されるのである。最初の透過
で、ノッチのバンド幅の光の５０％近くが、ＣＬＣ偏光
体を通過する時に円偏光し、四分の一波長板を通過する
時に直線に偏光され、最終的にディスプレイに”フィー
ド”される。
【００１５】Ｃ．ノッチ、バンド幅および複屈折率 上記の説明により明らかなように、ＣＬＣのノッチのバ
ンド幅は、ＣＬＣが偏光できる光のバンド幅の範囲を決
定する。ノッチ又はノッチの中央の波長（λ0）は、次
の方程式のように、装置の特性をと関連している。 (1) λ0＝ｎ×ｐ×cosθ ここで、ｎは、液晶の材料の屈折率であり、ｐは、キラ
ルネマチック材料のらせんのピッチであり、θは、入射
光の角度である。
【００１６】通常の入射光の場合、式は次のように短く
なる。 (2) λ0＝ｎ×ｐ ノッチ中央部の波長λ0は、液晶のピッチ（ｐ）と直接
関連している。
【００１７】偏光（ノッチ）バンド幅は、近似的に、次
式のように表わすこともできる。 (3) Δλ＝Δｎ×ｐ ”Δｎ”は、材料の複屈折率である。この式から、偏光
のバンド幅（Δλ）は、材料の複屈折率に直接左右され
ることが分かる。キラルネマチック液晶材料は、高屈折
率（Δｎ）に従って、広いバンド幅（Δλ）に設計する
こともできる。ノッチ外のＣＬＣの光透過率が高いの
で、（異なるλ0を有する）複数のＣＬＣを重ねて、広
いバンド幅の偏光体を得ることは可能である。
【００１８】しかし、単一の広いノッチバンド幅にする
と、広いバンド幅の光学装置における細々とした部品を
減らすことができる。本発明によると、可視スペクトル
(450nm〜650nm)全体の光を偏光し、透過するのに充分な
広さのバンド幅の単一もしくは複数のフィルムを提供さ
れる。
【００１９】後で説明するように、このポリマーキラル
ネマチック液晶が、本発明に必要な光学的及び物理的特
性を有している。
【００２０】１．キラルネマチックＬＣ：モノマー対ポ
リマー 色々な実施例のあるモノマーＣＬＣは、偏光体に用いら
れるポリマーキラルネマチック液晶とは著しく相違して
いる。それは、モノマーとポリマーの構造上の相違に起
因するところが大きい。
【００２１】モノマー液晶は、短く、単独の鎖状分子か
ら成っている。ポリマー液晶は、化学接着剤で結合した
モノマーの連続体から成っている。本発明に使用される
ポリマーの特性は、ポリマーのバックボーンに接着され
た複数のモノマー液晶に基づいている。
【００２２】このポリマーの物理的及び光学的特性は、
公知のモノマーと非常に異なっている。モノマーＬＣの
光学的特性として、スペクトル幅が狭いため、モノマー
は、（その高い光透過率と低い吸収力のために）輝度が
高いが、ノッチのバンド幅が狭いので、単色である。
【００２３】ポリマーキラルネマチック液晶には、より
広い光学的特性を持たせて作ることができる。無彩色と
して、フルカラーディスプレイにも使用することもでき
る。また、モノマーは、温度の変化に非常に敏感であ
り、その光学的特性もまた、温度変化に敏感である（温
度計に頻繁に使用される所以である）。
【００２４】それに対して、ポリマー液晶は、広い温度
域においてきわめてすぐれた温度安定性を示す。例え
ば、ポリマーは、−１５０℃以下においては、”凍結”
中間位相であるため、環境耐久性にも優れている。ここ
で、ポリマーキラルネマチック液晶は広い温度範囲にお
ける安定した光学的特性も示している。
【００２５】もう一つモノマーとポリマーと大きく相違
する点は、物理的特性の相違から、ポリマーキラルネマ
チック液晶が、独立した複数のフィルムにつくったり、
もしくは単独のガラス基板の上に塗延したりできること
である。
【００２６】他方、モノマーは、比較的低粘性（液状）
であるため、２枚のガラス板からなる”セル”内に液晶
を封止することが必要である。このセルはの周囲は完全
にシールして、内部の液晶の漏出が防がれる。
【００２７】独立したポリマーキラルネマチック液晶フ
ィルム（プラスチックのシートと考えることができる）
は、モノマー液晶に用いられる従来の二重ガラスセルと
比べて格段に軽量である。これに代わって、かつ耐久性
を高めるために、１枚のガラス基板に薄いポリマーキラ
ルネマチック液晶フィルムを支持するようにしてもよ
い。本発明によると、ガラス基板を１枚にすることによ
って、従来の液晶若しくはモノマー液晶と比べて、装置
を軽量化できる。
【００２８】２．モノマープロジェクション偏光体 ポリマーキラルネマチック液晶を論じた文献は、いくつ
か発表されてはいるが、そのディスプレイへの利用に触
れているものはない。最近では、高品位テレビ等に使用
できるモノマーキラルネマチック液晶装置の投射システ
ムについて論ずる文献もみうけられる。（シャット、マ
ーティン及びフュンフシリング、ジュルグ-Schadt, Mar
tin, Funfschilling, Jurgによる「新規な液晶カラー投
射及び新しいねじれネマチック液晶ディスプレイの操作
方法」、エスアイディー９０ダイジェスト-SID 90 DIGE
ST ３２４ページ〜３２６ページ）。シャットとフュン
フシリングによって、３つの狭いバンド幅のモノマー液
晶偏光体が白色のディスプレイバックライトによって、
ディスプレイ上に赤、緑、青の色が投射できる原理につ
いて説明されている。
【００２９】本発明は、投射方式でないモニター装置に
関し、モノマー液晶の代わりに、広バンド幅のポリマー
キラルネマチック液晶装置を使用している。
【００３０】本発明は、従来のどの装置と比べても、根
本的に相違するものである。モノマー液晶装置の偏光
（ノッチ）バンド幅は、通常、２０nm以下と狭い。シャ
ットの方法（上述）では、白色のディスプレイバックラ
イトによって、ディスプレイ上に赤、緑、青に投射でき
る、三種の狭いバンド幅のキラルネマチック液晶を使用
している。
【００３１】本発明は、広いバンド幅を有し、かつ適切
に配設した一つ又は複数のポリマー液晶フィルムを用い
て、全可視スペクトル（450nmから650nm）を透過するフ
ィルムを作ることができる装置を開示している。
【００３２】さらに、ここで述べるモニター装置は、従
来の投射装置とは著しく異なっている。シャットが使用
した照明装置は、モノマーキラルネマチック液晶を通っ
た光を、例えば平行な光線として集束するため、視覚的
には適していると思われる。この装置は、視覚者の目に
非常に安定した投射画像を提供するという実際的な効果
がある。
【００３３】モノマー液晶は、コンピューター端末のよ
うなモニターディスプレイの後方偏光体には使えない。
偏光”ノッチ”が、モニター用の狭いバンド幅のモノマ
ー液晶偏光体において、視角の役目を果たしているた
め、１つ若しくは複数の偏光体のノッチが、視覚者の微
妙な位置移動によってシフトしてしまう。その結果、バ
ックライトが発する波長の偏光効率は悪化し、視覚者の
位置によって、コンピューターディスプレイのコントラ
ストが著しく悪化する。例えばコンピューターゲームの
２人のプレーヤーは、各々違った視角からディスプレイ
を見ているので、画像は各人で違って見える。このよう
に、モノマーは液晶モニターディスプレイの偏光体に適
さないので、カラーモニターディスプレイの有用性に限
界が生じる。
【００３４】本発明のポリマー液晶は、より広いバンド
幅としたことにより、上記の欠点はなくなり、視覚者の
視角の変化によってディスプレイ上の色が変化しない、
無色のディスプレイを得ることができる。本発明を実施
した製品を使えば、コンピューターゲームのプレーヤー
は２人共、同一の画像を見ることができるようになる。
【００３５】本発明は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）に
おける高効率の偏光体として、広いバンド幅のポリマー
キラルネマチック液晶（ＣＮＬＣ）フィルムを使用する
こと、並びにその応用に関する。
【００３６】Ａ．ポリマーキラルネマチック液晶偏光体 本発明では、従来のディスプレイ装置における後方偏光
体を、透過性（つまり非吸収性）ポリマーキラルネマチ
ック液晶偏光体と置き替えた。ポリマーキラルネマチッ
ク液晶偏光体は、１００％近くの光透過率を有し、か
つ”ノッチ”バンド幅の光の波長は、右或いは左側の円
偏光として透過される。片側の光だけが、ノッチバンド
幅の範囲内に透過される。透過されない光は、吸収され
ないかわり、後方の反射バックライトハウジングに、偏
光を反転することなしに復反射される（左側への入射光
は、左側の光として反射される）。バックライトハウジ
ングの上に反射された光の一部は反転偏光し（例えば左
側から右側へ）、複反射される。このようにして、”
側”の反転した光は、透過の方向が定まり、偏光体を通
り抜ける。
【００３７】このようにして、光の一部分は、キラルネ
マチック液晶偏光体を再透過する。未透過の光は、再び
複反射される。光のほとんどが、キラルネマチック液晶
後方偏光体を通して透過されるまで、このプロセスが繰
り返される。光が後方偏光体を通過するまで、幾度も反
射を繰り返すが、キラルネマチック液晶偏光体が吸収す
る光は、従来の偏光体と比較すると、きわめて微量であ
る。
【００３８】以上のように、本発明の利点の一つは、光
の正味の光透過率が増大することであり、これにより、
輝度が上昇し、省電力が得られることである。多くの適
用例（携帯用機器等）においては、バッテリー稼働可能
時間の延長及びその軽量化という利点も得られる。
【００３９】従来の液晶機器は、狭いバンド波長の偏光
のみを行った。高複屈折率（Δｎ）、広いバンド幅の偏
光（Δλ）を示す液晶ポリマーは、キラルネマチック液
晶モノマーを、メタクリレート／アクリレートクラスの
ポリマーのバックボーンに接着して作ることができる。
この工程により、広いスペクトル領域の光を偏光でき、
かつ広いバンド偏光体として機能する、単一部材のポリ
マーＣＬＣフィルムを作ることができる。これらの物理
的、光学的特性を組合わせることによって、より小型、
軽量、輝度の高い装置（携帯用のフルカラーテレビやパ
ソコンスクリーンなど）の製作が可能になったことであ
る。
【００４０】上述したところに代わって、複数のポリマ
ーＣＬＣフィルムを低複屈折率素材（Δｎ）（より狭い
偏光バンド幅(Δλ)）に作り、それらを層に重ねて１枚
の広いバンド幅の複合フィルムを作っても良い。例え
ば、赤、緑、青のスペクトル領域とした、別々のフィル
ム３枚をそれぞれ重ねて広いバンドの偏光体を作っても
よい。これによっても、従来技術によるより、小型、軽
量かつ輝度の高い装置を作ることができる。
【００４１】ポリマーキラルネマチック液晶装置は、従
来技術の構成と同じく、２枚のガラス基板の間に液晶を
封止するようにして作ってもよい。こうした装置の組立
工程で、この基板は、構成部材を整形、整列させるのに
使われ（その間隔の狭広でフィルムの厚さが決まる）る
とともに、組立られた装置の薄いポリマーＣＬＣフィル
ムの支持部材として機能する。単一基板に装置を組立る
には、まず２枚の基板の間に液晶を挟む。うち１枚の基
板は剥離フィルムでコートされていて、次の工程で液晶
から剥離処理できるようになっている。こうして、装置
は１枚のガラス基板とポリマー液晶フィルムのみからな
るものとなる。
【００４２】複層フィルムにする場合、ポリマーキラル
ネマチック液晶１組を重ねて、フィルムを付着させるの
に圧力を加え、ガラス遷位温度（Ｔg）を越えるまで加
熱してサブアセンブリとしてもよい。
【００４３】或いは、薄い層（エコジェル等）をフィル
ム間の結合剤として用いてもよい。単一ガラス基板に予
め施した剥離フィルムにより、接着されたフィルムから
の剥離処理は楽にできる。このプロセスを繰り返して、
複数の層が作れる。このコンビネーションによれば、耐
久性が飛躍的に向上し、薄型化、軽量化が得られる。
【００４４】Ｂ．バックライトの変形 キラルネマチック液晶後方偏光体を従来のディスプレイ
装置の要素として用いると、バックライトハウジングは
改良されて、光透過率は向上し、その結果、ディスプレ
イの輝度は上昇する。バックライトハウジングに第一に
求められるのは、高い反射性であるが、ハウジングの偏
光方向を保持する能力（例えば金属反射体の使用によっ
て）は、キラルネマチック後方偏光体の使用によって、
装置全体としての光の正味透過率は大幅に改善される。
【００４５】このことは、キラルネマチック液晶偏光体
によって反射された光が円偏光されると云うことによっ
て説明される。金特性バックライトハウジングに複反射
された光の偏光方向は反転する（例えば、最初に左側に
円偏光された光は、反転すると、左から右側に円偏光さ
れる）。偏光体が右側の偏光を透過するため、（そして
左側の偏光を反射する）、複反射光は圧倒的に右側に偏
光される。次の通過のときに、先に反射から外れた光の
ほとんどが、光が不規則に偏光させられた場合よりも多
くキラルネマチック液晶によって透過される。各反射サ
イクルには、多少の損失はつきものであるが、サイクル
が繰り返される毎に、光透過率は高まって行くから、純
透過率は向上している。更に、バックライトハウジング
も誤った方向に透過された未偏光を掃集する働きをす
る。
【００４６】図１は、コレステリック若しくはキラルネ
マチック液晶円偏光体の機能を示す。ノッチ偏光バンド
幅範囲外の電磁波の放射は、吸収も偏光もされずに透過
する。ノッチ偏光バンド幅内の電磁波の放射の中は、半
分は片側に円偏光され、半分はその反対側に円偏光され
る。図１では、右側に円偏光された光と、左側の円偏光
の透過を示している。
【００４７】図２は、ＣＬＣのノッチ偏光バンド幅の透
過をグラフにして示す。ノッチバンド幅λ’からλ"の
波長の光の一部分は、両方向及び両側に円偏光されてい
る。右もしくは左の何れかの"側"の光が透過されると、
その反対側の光は反射される。図３に示した３つの複合
ポリマーＣＬＣの波長のバンド幅は、かなりオーバーラ
ップしている。
【００４８】図４は、光源(12)、後方反射体(14)、後方
偏光体(16)、液晶ディスプレイ(18)、前方偏光体(20)か
らなる従来ののディスプレイ装置(10)を示す。光源(12)
から出た光は後方偏光体(16)を通過するか、若しくは液
晶ディスプレイ(18)を直接通過する。そして、肉眼(22)
に到達する光は、後方偏光体(16)を初めに通過したもの
だけである。後方偏光体(16)の吸収によってかなりの光
量が失われる。
【００４９】従って、ディスプレイスクリーン(18)の輝
度を維持するには、光源(12)の電力消費量は多くなる。
そのため、ノートブックパソコンに適用すると、バッテ
リーが大きくなり、バッテリーの寿命、バックライトの
寿命が共に短くなり、装置全体の重量も増える。
【００５０】図５に示すように、本発明の装置は、ディ
スプレイに光を照明する光源(12)を備えた装置(30)であ
って、金属製の偏光後方反射体（バックライトハウジン
グ）(32)；広バンド幅ポリマーキラルネマチック液晶フ
ィルムで構成した後方偏光体(34)；四分の一波長板(36)
などの円偏光を転換して、直線偏光にする装置；アクテ
ィブ（画像形成）液晶ディスプレイ(18)；そして前方偏
光体(20)から成っている。平面視において、すべての部
材は、視認面と直交し通常、金属製反射体(32)が最後部
に、前方偏光体(20)が最前部に配置される。光源(12)が
発する光の大部分は、広バンド幅のキラルネマチック液
晶偏光体(34)によって、大幅に円偏光されて、右側若し
くは左側に、決して両側にならずに透過される。偏光体
の反対側に偏光された光は、バックライトハウジング反
射体(32)に反射され、複反射される。
【００５１】複反射された光のうちの一部は、キラルネ
マチックＬＣ後方偏光体を円偏光となって通過し、残り
の光（透過された光と反対側に偏光する光）は、反射体
(32)によって複反射される。図６に示すように、光の透
過と残りの光の複反射のシークエンスは、ほとんどの光
がキラルネマチック液晶(34)を透過し終わるまで繰り返
される。
【００５２】後方偏光体(34)を通過した後、透過光は、
四分の一波長板(36)に当たって、円偏光を直線偏光に転
換する。直線偏光された光は、肉眼(22)に到達する前
に、アクティブ液晶ディスプレイ装置(18)と前方偏光体
(20)を通過する。
【００５３】偏光は、（液晶画素毎に）映像信号を受け
る液晶によって、前方偏光体の透過軸に沿って、あるい
はそれと平行に、選択的に回転させることができる。前
方偏光体(20)を通して透過された光は、ディスプレイ上
で、明るい部分として肉眼にとらえられる。透過されな
い光は、前方偏光体に吸収され、画像の黒い部分とな
る。キラルネマチック液晶(34)は、可視スペクトル全体
の光を偏光し、さらに透過するので、ディスプレイは
（液晶画素毎に）濾過されて、フルカラー画像を形成す
る。
【００５４】高い複屈折率のものにより、広いバンド幅
が得られるため、キラルネマチック液晶後方偏光体に
は、高複屈折率の材料が選択される。バンド幅は、可視
スペクトルに直接影響を受ける。例えば、25nm可視範囲
（525nm前後）の中央部に中央ノッチ波長を有するバン
ド幅は、可視スペクトル全体の光を透過するのに十分で
ある。
【００５５】ポリマーキラルネマチック液晶の材料は、
可視スペクトル全体を透過するのに十分な高複屈折率を
有するものとし、及びその結果十分広いバンド幅得られ
るようにする。高複屈折率を有する材料の一つは、シア
ノトラン及び(S)-(-)-(1)フェニレタノールの派生物で
ある。それによって、単独の広バンド幅、高複屈折率を
備えた液晶フィルム１枚、あるいは複層フィルムによ
り、すべての波長の可視光を偏光、透過できる。
【００５６】図７は、従来のモノマー液晶装置(40)を示
す。比較的低粘性の液体であるモノマー液晶(42)は、２
枚のガラス基板層(44)に挟まれており、さらに、液晶(4
2)の漏洩を防ぐため、周囲をシール(46)で封止してあ
る。
【００５７】
【実施例】図８は、本発明の好ましい実施例で、主に後
方偏光体(50)の構造を示している。図８のＡは、ポリマ
ー液晶(52)は、最初に２枚のガラス基板(54)と(56)によ
って所要の厚さのフィルムに形成されることを示す。そ
の形成後、ガラス基板のうちの１枚(54)を剥離処理す
る。Ｂは、ポリマーフィルム(58)は、残された方のガラ
ス基板(56)によって支えられていることを示す。
【００５８】図９では、単一の独立したポリマーフィル
ム(62)の支持枠(64)の中の組立例(60)を示している。ボ
ール紙の枠の中に写真のフィルムをはめ込んだスライド
のような形状は、この発明を具体化するには適当であ
る。本発明の独立した広バンド幅ポリマーキラルネマチ
ック液晶フィルムからなる後方偏光体を商品化するに
は、ここに記載の機能を失うことなく、好ましいデザイ
ンのものにするのがよい。
【００５９】図１０は、別の実施例の液晶(70)を示して
いる。各々異なる、平均的な複屈折性を持った溶接され
た材料でできた、単一のガラス基板(78)によって支持さ
れた複層フィルム(72)(74)(76)は、全スペクトルを透過
させる。
【００６０】複数フィルム層からなるポリマーキラルネ
マチック液晶は、基板の支えなしとしておくこともでき
るが、現在の技術水準では、最小限１枚のガラス基板で
支えておくのが適切であろう。複層フィルムのキラルネ
マチックＬＣを使用すれば、モノマー液晶偏光体を内蔵
する１対のガラス基板と、セルを形成する縁部が省略さ
れ、かつ容積は大幅に減少する。携帯型（バッテリー駆
動）機器においては、バッテリーの寸法を小さくでき、
軽量化できる。省電力化は、バッテリー寿命の延長にも
つながる。
【００６１】
【作用】以上、本発明の液晶ディスプレイ向けの新規な
偏光体の説明をしてきた。高複屈折率のポリマーキラル
ネマチック液晶を使用することによって、光を損失なく
透過できる広いバンド幅の偏光体を作ることができる。
バンド幅の外の光は、偏光せずに透過される。バンド幅
内の光は、ほとんど吸収されずに、円偏光となって透過
される。
【００６２】円偏光を直線偏光に変換する偏光体（四分
の一波長板など）は、特定のバンド幅内の直線偏光を液
晶ディスプレイに送る。この液晶ディスプレイは、偏光
の一部を、前方偏光体と関連して、選択的に透過した
り、遮断したりする。関係技術者は、この発明を様々に
変形または応用することができよう。本発明の技術的範
囲は、前述の特許請求の範囲に限定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】コレステリック又はキラルネマチック液晶偏光
体の機能を示す略図である。
【図２】キラルネマチック液晶偏光体を透過するノッチ
のバンド幅の波長を示すグラフである。
【図３】同上。
【図４】従来技術によるディスプレイ装置を示す図であ
る。
【図５】本発明のディスプレイ装置を示す図である。
【図６】本発明のディスプレイ装置を示す図である。
【図７】先行技術による、２枚のガラス板の周囲にシー
ルを施した液晶ディスプレイのセルを示す斜視図であ
る。
【図８】本発明に利用できるポリマーキラルネマチック
液晶を用いた偏光体を示す斜視図である。
【図９】フレームの中にはめ込まれたポリマーキラルネ
マチック液晶を示す斜視図である。
【図１０】単一のガラス基板を備えたポリマーキラルネ
マチック液晶を示す斜視図である。
【符号の説明】 １０ ディスプレイ装置 １２ 光源 １４ 後方反射体 １６ 後方偏光体 １８ 液晶ディスプレイ ２０ 前方偏光体 ２２ 視覚者（の肉眼） ３０ ディスプレイ装置（本発明） ３２ バックライトハウジング（反射体） ３４ 後方偏光体 ４０ モノマー液晶装置 ４２ モノマー液晶 ４４ ガラス基板層 ４６ シール ５０ 後方偏光体 ５２ ポリマー液晶 ５４、５６ ガラス基板 ５８ ポリマーフィルム ６０ 組立例 ６２ 独立したポリマーフィルム ６４ 支持枠 ７０ （実施例の）液晶 ７２、７４、７６ フィルム層

Claims (37)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ポリマーキラルネマチック液晶を備えた
    円偏光体。
  2. 【請求項２】 液晶が薄いフィルムである請求項１記載
    の円偏光体。
  3. 【請求項３】 フィルムが１枚の透明な基板で支えられ
    ている請求項２記載の円偏光体。
  4. 【請求項４】 次の要素を備えるモニター装置。光源、 第１の前進方向の光路内に位置する円偏光手段、 第２の後進方向において、前記の光源に隣接する後方反
    射手段、 円偏光された放射を、前記の円偏光手段に隣接する直線
    の偏光放射に反転する、反転手段。直線偏光をモニター
    ディスプレイに反転するべく、前記の反転手段に隣接す
    るディスプレイ手段、及びモニターディスプレイの画像
    の形成には寄与しない放射を吸収するべく前記ディスプ
    レイ手段に隣接して設けられる偏光体。
  5. 【請求項５】 前記の円偏光手段がポリマーキラルネマ
    チック液晶を含む請求項４記載の装置。
  6. 【請求項６】 前記のポリマーキラルネマチック液晶
    が、可視光のバンド幅から特定した100nmから250nmの範
    囲内の円偏光の透過に十分なノッチ偏光バンド幅を有し
    ている請求項５記載の装置。
  7. 【請求項７】 ポリマーキラルネマチック液晶がメタク
    リレート／アクリレートクラスのポリマーから選んだバ
    ックボーンに取付けられたキラルネマチック液晶モノマ
    ーを備えている請求項６記載の装置。
  8. 【請求項８】 シアノトランと(S)-(-)-1-フェニレタノ
    ールの複屈折性を示している請求項７記載の装置。
  9. 【請求項９】 円偏光体が、その表面積より小さめの基
    板に支持された、フィルム状のポリマーキラルネマチッ
    ク液晶を備えている請求項８記載の装置。
  10. 【請求項１０】 前記のポリマーキラルネマチック液晶
    に、１枚若しくは複数の基板が全表面に接触している請
    求項９記載の装置。
  11. 【請求項１１】 後方反射手段が円偏光手段から反射さ
    れた入射光の一部の円偏光方向（"側"）を反転し、かつ
    反転されなかった光を掃引して、その光が円偏光手段か
    ら最初に発した方向に向かって反射し返す働きをする円
    偏光体手段を備える請求項１０記載の装置。
  12. 【請求項１２】 後方反射手段が金属部材を備えている
    請求項１１記載の装置。
  13. 【請求項１３】 ポリマーキラルネマチック液晶フィル
    ムが、全可視光スペクトルを偏光し、透過するのに十分
    な複屈折率とノッチバンド幅をもっている請求項１２記
    載の装置。
  14. 【請求項１４】 特定のバンド幅の放射を円偏光するよ
    うになっている手段。
  15. 【請求項１５】 高複屈折性を示す単一又は複数の液晶
    を有する請求項１４記載の手段。
  16. 【請求項１６】 様々なキラルネマチック液晶を含む請
    求項１５記載の液晶。
  17. 【請求項１７】 キラルネマチック液晶モノマーの組合
    わせを含む請求項１６記載の液晶。
  18. 【請求項１８】 ポリマーを含むバックボーンに付着さ
    せたキラル及びネマチック液晶モノマーの組合わせを含
    む請求項１７記載の液晶。
  19. 【請求項１９】 メタクリレート／アクリレートクラス
    のポリマーを含む請求項１８記載の液晶。
  20. 【請求項２０】 シアノトラン及び(s)-(-)-1-フェニレ
    タノールの複屈折性を備える請求項１９記載の液晶。
  21. 【請求項２１】 単一のフィルムからなる請求項２０記
    載の液晶。
  22. 【請求項２２】 １枚若しくは複数のフィルムをもって
    単一の層に形作してなる請求項２１の液晶。
  23. 【請求項２３】 前記フィルムにより円偏光される放射
    の特定のバンド幅が、可視スペクトル範囲内において10
    0nm以上である請求項２２記載の単一フィルム。
  24. 【請求項２４】 前記溶接フィルム層によって円偏光さ
    れる放射における予め指定したバンド幅が、可視スペク
    トル範囲において100nm以上である請求項２３記載のフ
    ィルム層。
  25. 【請求項２５】 光源、液晶装置（ＬＣＤ）及び前方偏
    光体を含むモニター装置を照明する装置において、次の
    要素を備えてなる改良型後方偏光体。特定のバンド幅内
    の放射を、第１の任意の方向に偏光し、光源と第１の前
    進方向の液晶装置との間の光路を、第２の方向とする特
    定の偏光バンド幅内の放射を反射する、円偏光手段、 前記の円偏光手段から反射された放射と、第２の後方向
    に向う、光源から直接受けた放射を前記の円偏光手段に
    反射するべく、光源に隣接して設けた後方反射手段と、 前記の円偏光手段と液晶装置の間で、円偏光を直接偏光
    に反転することにより、特定のバンド幅内の光源からの
    放射の大部分を、前方偏光体によって最終的に直線偏光
    に反転して、画像を液晶装置にディスプレイする反転手
    段。
  26. 【請求項２６】 後方反転手段が、前記の円偏光手段か
    ら反射された一部の入射光の進行方向を反転し、さらに
    光源から後方に向かう光を掃集する働きをする反射部材
    を含んでいる請求項２５記載の装置。
  27. 【請求項２７】 反射部材が金属部分を含んでいる請求
    項２６記載の装置。
  28. 【請求項２８】 円偏光手段がポリマーキラルネマチッ
    ク液晶である請求項２５記載の装置。
  29. 【請求項２９】 ポリマーキラルネマチック液晶が、可
    視光の範囲から選んだ100nm〜250nm以内の円偏光を透過
    するのに十分なノッチ偏光バンド幅を有して請求項２８
    記載の装置。
  30. 【請求項３０】 ポリマーキラルネマチック液晶がメタ
    クリル／アクリルクラスのポリマーからなるバックボー
    ンに付着したキラル及びモノマー液晶の組合わせを含ん
    でいる請求項２８記載の装置。
  31. 【請求項３１】 シアノトランと(S)-(-)-1-フェニレタ
    ノールの複屈折性を示す組合わせを備えた請求項３０記
    載の装置。
  32. 【請求項３２】 表面がそれより若干小さ目の支持基板
    が接触している（独立した）フィルム状のポリマーキラ
    ルネマチック液晶でできた円偏光手段である請求項２８
    記載の装置。
  33. 【請求項３３】 ポリマーキラルネマチック液晶の表面
    全体が、少なくとも１枚の基板で支持されている請求項
    ２８記載の装置。
  34. 【請求項３４】 円偏光手段が、キラルネマチック液晶
    フィルムを複数枚重ね合わせ、かつその組み合わせが、
    可視光範囲から選んだ100nm〜250nmのバンド幅の円偏光
    透過をさせるのに十分なノッチ偏光バンド幅を有する請
    求項２５記載の装置。
  35. 【請求項３５】 ポリマーキラルネマチックのフィルム
    が、メタクリレート／アクリレートクラスのポリマーで
    作られたバックボーンを付着させたキラル及びモノマー
    液晶の組合わせを含む請求項３４記載の装置。
  36. 【請求項３６】 シアノトラン及び(S)-(-)-1-フェニレ
    タノールの複屈折性を示す組合わせを含む請求項３５記
    載の装置。
  37. 【請求項３７】 ポリマーキラルネマチック液晶フィル
    ムが、円偏光及び全可視スペクトルを透過するのに十分
    な複屈折率をもって、設計されている請求項２８記載の
    装置。
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