非吸収性偏光カラーフィルター及びそれを組み込んだ液晶表示装置
本発明は、カラーフィルターの分野に関し、特に、非吸収性偏光カラーフィルターに関し、さらに、非吸収性偏光カラーフィルターを用いそして隣接するサブピクセル間での光の再利用を用いて画像のコントラストを向上させた高輝度カラー液晶表示装置に関する。本開示の発明は、以下の要素、すなわち、後方広帯域多層無損失偏光子、前方広帯域多層無損失偏光子、及び色偏光回転子を有する、非吸収性偏光カラーフィルターに代表される。前記後方広帯域多層無損失偏光子は、所定の方向の透過軸ＡＢを有する。前記前方広帯域多層無損失偏光子は、前記後方広帯域多層無損失偏光子に略平行に配置されており、かつ、透過軸ＡＢに略平行又は略直交な透過軸を有する。前記色偏光回転子は、前記前方広帯域多層無損失偏光子と前記後方広帯域多層無損失偏光子との間に、配置されている。前記色偏光回転子は、前記透過軸ＡＢの方向に対して振れ角度αで符号が交互に変わるｃ軸の配向を有する複数の複屈折薄膜の積層体からなる。前記複屈折薄膜の数、振れ角度α、厚み、及び光学異方性は、前記非吸収性偏光カラーフィルターが、透過軸ＡＢに略平行な偏光状態を有する所定の色の光を透過させるよう、透過軸ＡＢに直交な偏光状態を有する前記所定の色の光を反射させるよう、そして、他の所定の色の非偏光を反射させるよう、選択されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カラーフィルター、特に、非吸収性偏光カラーフィルターに関し、さらに、非吸収性偏光カラーフィルター用いて画像のコントラスト、さらには隣接するサブピクセル間での光の再利用を向上させた高輝度カラー液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
コントラストが高いビデオ画像を表示できるフラット液晶表示装置（ＬＣＤ）の需要は大きい。直視型のそのような表示構造が求められる装置の具体例には、ノート型、ラップトップ型、及び他の型のコンピュータがある。
【０００３】
一般的に、従来のカラーＬＣＤパネルは、実質的に同じ基本構造を有する。それぞれのＬＣＤ表示パネルは、均一な照明強度の平面を作るためのバックライト構造体、光の強度の変調をもたらす制御素子の電気的にアドレス可能なアレイ、及び、カラー画像を形成するため、変調された光のスペクトルフィルタリングをもたらす変調素子のアレイの近傍に配置されるカラーフィルターのアレイ、のような主要素を有する。
【０００４】
カラーＬＣＤパネルの設計において、バックライト構造体からカラーフィルターアレイを通過する光の透過百分率を最大にすることが目標となる。しかし、従来のデザインと技術を用いる場合、以下の要因により生じる透過光の顕著な損失のため、この目標を達成することは不可能であった。すなわち、ＬＣＤパネルに使用される吸収型偏光子による光エネルギーの損失、ＬＣＤパネルに使用されるピクセル化された空間強度変調アレイの薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）及び配線から反射される光の吸収、ＬＣＤパネルのスペクトルフィルターに使用される色素による光の吸収、及び、ＬＣＤパネル内の層間で屈折率が整合していないことによるフレネル損失、である。このような要因の結果、従来のカラーＬＣＤパネルの光透過効率は典型的に５％以下であった。その結果、バックライト構造体が生成した光の最高９５％が、ＬＣＤパネルの全域で熱に変換される。従って、高電力を必要とし、そして、適当な冷却手段等が必要となる大量の熱を発生する、超高強度のバックライト光源を用いることなく、従来のカラーＬＣＤパネルを用いて高輝度の画像を得ることは、直接型及び投影型のいずれの表示システムにおいても不可能である。
【０００５】
従来のカラーＬＣＤパネルデザインの欠点に対し、パネルの光透過効率を向上させて、生成させる画像の輝度を高めるため、いくつかの代替アプローチが提案されている。
【０００６】
例えば、従来のＬＣＤパネルの吸収性色素偏光子の代わりに、色純度を向上させるため、コレステリック液晶（ＣＬＣ）偏光子を用いるＬＣＤパネルがある。ＬＣＤパネルの輝度を向上させるため、光を部分的に再利用する仕組みを用いるＬＣＤパネルもある。さらにもう１つ、ＬＣＤパネルの輝度を向上させるため、バックライト構造体の導光パネルから光を取り出すためのホログラフィック拡散板とホログラフィック拡散板により散乱された拡散光を部分的に再利用するめのＣＬＣ偏光子とを用いるＬＣＤパネルも存在する。
【０００７】
しかし、そのような従来のＬＣＤパネルは、やはり欠点や不利な点が解消されていない。特に、非吸収性ＣＬＣ偏光子及び局部的光再利用の原理を利用しているにもかかわらず、従来のＬＣＤパネルは依然として、バックライト構造体から見る者に延びる光路に沿った光吸収性層を、少なくとも一つ必要とする。その結果、従来のＬＣＤパネルは、非常に低い光透過効率を有する。従って、従来のＬＣＤパネルを用いて高輝度のカラー画像を形成するには、高強度のバックライト光源を必要とした。それは、非常に高い電力を消費し、大量の熱を発生し、そして、ＬＣＤパネルとバックライト構造体におけるランプの両方の温度を安全な動作範囲に維持するため、ファンや他の冷却手段の使用を必要とする。
【０００８】
従って、非吸収性カラーフィルターが強く求められており、そして、従来のＬＣＤパネル装置の欠点や不利な点がなく高輝度のカラー画像を生成できる改良されたカラーＬＣＤパネルが強く求められている。
【発明の開示】
【０００９】
本開示の発明は、以下の要素、すなわち、後方広帯域多層無損失偏光子、前方広帯域多層無損失偏光子、及び色偏光回転子を有する、非吸収性偏光カラーフィルターである。前記後方広帯域多層無損失偏光子は、所定の方向の透過軸ＡＢを有する。前記前方広帯域多層無損失偏光子は、前面と、前記後方広帯域多層無損失偏光子に面する裏面とを有する。前記前方広帯域多層無損失偏光子は、前記後方広帯域多層無損失偏光子に略平行に配置されており、かつ、透過軸ＡＢに略平行又は略直交な透過軸を有する。前記色偏光回転子は、前記前方広帯域多層無損失偏光子と前記後方広帯域多層無損失偏光子との間に、これらの偏光子と略平行に、配置されている。前記色偏光回転子は、前記透過軸ＡＢの方向に対して振れ角度αで符号が交互に変わるｃ軸の配向を有する複数の複屈折薄膜の積層体を有する。複屈折薄膜の数、振れ角度α、厚み、及び光学異方性は、前記非吸収性偏光カラーフィルターが、透過軸ＡＢに略平行な偏光状態を有する所定の色の光を透過させ、透過軸ＡＢに直交な偏光状態を有する前記所定の色の光を反射させ、そして、他の所定の色の非偏光を反射させるように、選択されている。
【００１０】
また、本発明は、液晶セル及び前記非吸収性偏光カラーフィルターを有する液晶表示装置を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明及びその多くの利点のより完全な理解は、添付の図面及び詳細な仕様と併せて以下の詳細な説明（それらのすべては本開示の一部を構成する）を参照することによってより良い理解が得られることで、容易に達成される。
【００１２】
本発明を概説してきたが、添付の特許請求の範囲を限定することなく単に例示の目的でここに示す特定の好ましい態様を参照することにより、本発明をさらに理解することができる。
【００１３】
図１において、広帯域多層無損失偏光子のサブコンポーネント構造がより明確に示されている。この偏光子は、複屈折膜６０と等方性膜６２とが交互に配置される層の積層体からなる。前記偏光子は透過軸ＡＢを有する。非偏光６３が前記広帯域多層無損失偏光子に入射する場合、前記透過軸ＡＢに対して略直交に偏光を有する一部の光６４（ｂ型の偏光状態）は、前記広帯域多層無損失偏光子から反射される。同時に、前記透過軸ＡＢに対して略平行に偏光を有する他の部分の光６５（ａ型の偏光状態）は、前記広帯域多層無損失偏光子を通過する。
【００１４】
バックライト構造体は、ａ型とｂ型の両方の偏光状態を有するスペクトル成分からなる非偏光をもたらす。前記広帯域多層無損失偏光子は、積層された複数の層からなる多層構造体であり、それは、少なくとも可視帯における波長を有しかつ前記ｂ型の偏光状態を有するスペクトル成分からなる光を反射させ、かつ、少なくとも可視帯における波長を有しかつ前記ａ型の偏光状態を有するスペクトル成分からなる偏光を透過させる。
【００１５】
前記広帯域多層無損失偏光子は、反射偏光子、干渉偏光子、及び混合型偏光子すなわち反射干渉偏光子、の三種類とすることができる。積層される層の厚みは、厚いものと薄いものの両方とすることができる。厚い層の厚みは、数波長分を超えるものであってもよい。薄い層の厚みは、ある波長の四分の一に略等しいものとすることができる。前記積層体において隣接する層の厚みは、入射光の波長の四分の一に略等しいものとすることができる。広帯域多層無損失偏光子の他の変形例も可能であり、そこにおいては、厚い層と薄い層とが交互に配置される。
【００１６】
多層構造体の少なくとも一つの層は、光学異方性であり、かつ、カスケード結晶化プロセスによって作られたものである。
【００１７】
図２は、積層された層からなる多層構造体の一つの断面を示す模式図である。この図は、Ｘ、Ｙ及びＺの方向を規定する座標系を示す。図示される多層構造体は、図面及び明細書を通じて異方性層（結晶薄膜，ＴＣＦとも呼ぶ）及び等方性層Ｂと呼ぶ二つの異なる有機材料の交互に配置される層からなる。異方性ＴＣＦは、Optiva, Inc.によって開発されたカスケード結晶化プロセスと呼ばれる方法により得ることができる（P. Lazarev and M. Paukshto, Proceedings of the 7th International Workshop "Displays, Materials and Components" (Kobe, Japan, November 29-December 1, 2000), pp. 1159-1160）。この方法によれば、適当な溶媒に溶解される有機化合物が、コロイド系（リオトロピック液晶溶液）を形成し、そこにおいて、分子は、系の動力学的単位を構成する超分子に集められる。この液晶相は、実質的に、系の秩序づけられた状態の前駆体であり、そこから、その後の超分子の配向および溶媒の除去の過程において、固体の異方性結晶層（結晶薄膜又はＴＣＦとも呼ばれる）が形成される。
【００１８】
超分子を有するコロイド系から異方性結晶薄膜を合成するために必要な方法は、以下の工程を含む。
（i）基材上（またはある装置もしくは多層構造体における層の上）に上述したコロイド系を塗布する工程；前記コロイド系はチキソトロピックな特性を有する必要があり、それは、予め設定された温度及び特定の濃度の分散相を保持することにより、もたらされる）；
（ii）溶液の粘度を低下させる任意の外部作用（加熱、剪断変形など）によって、塗布されたコロイド系を高流動性の（低下した粘度の）状態にする工程；この作用は、次の配向工程全体の間付与されてもよく、あるいは、配向工程の間に前記系がより高い粘度の状態に戻らないように最小限必要な時間続いてもよい；
（iii）機械的要素を用いてあるいは他の任意の手段により発生させることができる、前記系への外部からの配向作用の工程；前記外部作用の程度は、前記コロイド系の動力学的単位が、必要な配向を獲得しかつ異方性結晶薄膜の結晶格子の基礎として作用する構造を形成するように、十分なものである必要がある；
（iv）層の配向された領域を、前記外部作用により達成される、粘度が低下した状態から最初の粘度の状態又はより高い粘度の状態に変換する工程；この移行は、異方性結晶薄膜構造の配向の減少が起こらないよう、そして、表面欠陥が生じないよう、行われる；
（v）溶媒を除去する（乾燥する）最終工程、この工程の間に、最終的な異方性結晶薄膜の構造が形成される。
【００１９】
得られる異方性層において、分子の複数の平面は互いに平行であり、そして、分子は、前記層の少なくとも一部において三次元的結晶構造を形成している。製造技術を最適化することにより、単結晶膜の形成が可能になり得る。
【００２０】
前記異方性層の厚みは、通常、１μｍを超えない。この層の厚みは、塗布される溶液中の固体物質の含有量を変えることにより、かつ／又は、塗布される層の厚みを変えることにより、調節することができる。必要な光学特性を有する層を得るため、コロイドの混合系（そのような混合物は共同の超分子を形成することができる）を用いることが可能である。
【００２１】
溶液中で前記有機化合物を混合すれば、種々の組成の混合集合体が形成される。色素混合物のＸ線回折パターンを解析すれば、３．１〜３．７Åの範囲の分子間距離に該当する特徴的な回折ピークの存在により、超分子における分子パッキングについて判断することができる。一般的な場合、この値は、結晶及び凝集体の形態の芳香族化合物に共通する。ピークの強度及び鋭さは乾燥の過程で増すが、ピークの位置は変化しないままである。この回折ピークは、集合体（積層体）内の分子間間隔に対応するものであり、種々の材料のＸ線回折パターンで観測されている。混合することは、分子（又はそのフラグメント）の面構造にとって有利であり、そして、対象とする有機化合物において分子寸法の一つが一致することにとって有利である。塗布される水性層において、有機分子は、一つの方向に、長い距離の秩序を有し、それが、基材表面上で超分子が配向することに関係する。溶媒が蒸発させられるに従い、分子が二軸結晶の三次元構造を形成するのにエネルギー的に有利になる。この目的に使用できる化合物は、上記のものに限定されない。
【００２２】
異方性層は、さらに、高度な光学異方性を有する。そのような層は、超分子複合体の光学吸収の特性に関連する、Ｅ型偏光子の特性を示し、かつ、吸収がわずかであるスペクトル領域において位相差板（位相シフトフィルム）として機能する。これら異方性層の位相差特性は、その複屈折性（二重屈折）、すなわち、基材上にＬＬＣ溶液を塗布する方向において測定される屈折率とそれに直交な方向において測定される屈折率の違い、に関係する。強い（耐光性の）色素分子をベースとするＬＬＣ系から形成される層は、高い熱安定性と放射抵抗を特徴とする。そのような層は、約３５０〜７００℃の温度範囲において安定なままである。
【００２３】
本開示の非吸収性偏光カラーフィルター及びＬＣＤにおいて実施されるカスケード結晶化プロセスの適用の重要な利点は、前記フィルター及びＬＣＤの機能的要素の形成に印刷技術を用いることができるということである。
【００２４】
かくして、光学異方性のＡ-層は、カスケード結晶化プロセスによって得られる。そのような層は、光軸の一つの方向において３．４±０．３Åの分子間間隔を有する全体的に秩序のある二軸結晶構造を特徴とする。各Ａ層は、少なくとも二つの屈折率ｎx及びｎyを特徴とする。これらの層は、４００ｎｍ未満の基礎吸収端を有し、可視光の波長帯域において一様に透明であり、かつ、０．９８以上の透過係数を有する。各Ａ層は、棒状超分子によって形成される。前記棒状超分子は、共役π系及びイオノゲン基を有する少なくとも一種の多環式有機化合物に相当する。
【００２５】
Ｘ軸は、「配向」方向と呼ばれ、図２に示すいわゆる「配向」軸（２０）を規定する。一方、Ｙ軸は、「横断」方向と呼ばれ、図２に示すいわゆる「透過」軸（３０）を規定する。
【００２６】
層Ｂは、等方性層であり、かつ定格屈折率（例えばｎ＝１．６４）を有する。前記定格屈折率は、カスケード結晶化プロセスによって実質的に変わることはない。
【００２７】
カスケード結晶化プロセスは、ＴＣＦの屈折率を変化させる。例えば、ＴＣＦは、配向方向についてある一つの屈折率（例えばｎ＝１．８８）を有し、かつ、横断方向について別の屈折率（例えばｎ＝１．６４）を有する。定義により、面内軸（膜面に平行な軸）についての屈折率を、その偏光面が前記軸に平行な面偏光された入射光に対する「有効」屈折率と呼ぶ。
【００２８】
従って、多層積層体（ＴＣＦ-Ｂ-ＴＣＦ-Ｂ-ＴＣＦ...）は層間で、配向方向について屈折率の大きな差（Δｎ＝１．８８−１．６４＝０．２４）を示す。横断方向において、種々の層の屈折率は、実質的に同じ（Δｎ＝１．６４−１．６４＝０）である。これらの光学特性によって、前記多層構造体は、図２に示す「透過」軸に対して正確に配向する入射光の偏光成分を透過させるようになる。
【００２９】
図３において、広帯域多層無損失偏光子のもう一つの変形例をより分かりやすく示す。偏光子は、複屈折膜（６０及び６１）と等方性膜（６２）とが交互に配置される層の４分の１波長積層体からなる。屈折率が整合する複屈折率の大きい膜を用いる必要がある。全ての視野角において効率を向上させるため、この偏光子の変形例では、屈折率が異なる二つの異なる複屈折膜を使用する。非偏光６３が広帯域多層無損失偏光子に入射するとき、ｂ型の固有の偏光状態を有する一部の光６４は、前記広帯域多層無損失偏光子から反射される。同時に、ａ型の固有の偏光状態を有する他の部分の光６５は、前記広帯域多層無損失偏光子を通過する。前記多層構造体の少なくとも一つの複屈折膜は、カスケード結晶化プロセスによって作られる。
【００３０】
図４は、色偏光回転子（ＣＰＲ）が「赤」、「緑」及び「青」のサブピクセルの要素として機能する原理を示している。一つの色（例えば赤、緑又は青）の偏光状態のみが各サブピクセルにおいて９０度回転させられる。他の二つの色成分の偏光状態は、変わらないままである。ａ型の直線偏光状態を有する入射光６９に対し、「赤」のサブピクセル６６の色偏光回転子は、「赤」の光の偏光状態（ｂ型の偏光状態）を９０度回転させる。一方、前記回転子は、光の「緑」成分及び「青」成分の偏光状態（ａ型の偏光状態）を変わらないままにしておく。「緑」のサブピクセルにおいて、色偏光回転子６７は、光の「緑」成分の偏光状態を９０度回転させる一方、光の「赤」成分及び「青」成分の偏光状態を変化させない。「青」のサブピクセルにおいて、色偏光回転子６８は、光の「青」成分の偏光状態を９０度回転させる一方、光の「赤」成分及び「緑」成分の偏光状態を変化させない。
【００３１】
図５は、「緑」のＣＰＲのデザインを模式的に示している。このＣＰＲは、光学ｃ軸７４の方向が振れている複数の位相差板として機能させられる複数の複屈折薄膜の積層体７２を有する。これらの位相差板の光軸は、隣り合うものと正確に±αだけ異なっている。第一の位相差板が基準軸７５に対して＋αである場合、その隣の位相差板は基準軸に対して−αであり、第三の位相差板は＋αに戻り、図５に示すように、それが同様に繰返される。前記積層体におけるそのような位相差板の数をＮとすると、Ｎ個の位相差板の作用は、偏光ベクトルを２αＮ回転させることである。偏光ベクトルが角度ｐｉ/２回転するならば、以下の等式２αＮ＝ｐｉ／２を満たす必要がある。位相差板の数がＮである積層体の各位相差板に対する角度αは、ｐｉ／（４Ｎ）に等しい。なお、積層体における位相差板の数が減少するに従って、スペクトル帯幅（バンド幅）は増加する。従って、飽和色を必要とするカラー再生システムにこのようなＣＰＲを用いる場合、前記システムにおける複屈折位相差板の数は重要な部分となる。しかし、色度より輝度を優先させる場合、位相差板の数を減らすことができ、その特定の要件に対してユーザーが特性を調節できるようにすることができる。膜の厚みがλ／（２Δｎ）に等しいとき、最大透過率が得られる（ここで、λは回転させられる波長に等しく、かつ、Δｎ＝ｎe−ｎoである）。図５は、基準軸７５の方向に偏光されたスペクトル成分（赤、緑、及び青）を有する入射光７１を示している。この場合、出力光７３の緑成分の偏光状態は９０度回転させられる。同様の理論が他の光成分（赤及び青）に対して当てはまる。積層膜は、カスケード結晶化プロセスによって得ることができる。この場合、ｃ軸は配向方向と一致する。
【００３２】
「緑」の非吸収性偏光カラーフィルターを図６に模式的に示す。非吸収性偏光カラーフィルターは、後方広帯域多層無損失偏光子７６と前方広帯域多層無損失偏光子７８との間に配置された色偏光回転子（ＣＰＲ）７７を有する。図６に示す本発明の一態様において、後方広帯域多層無損失偏光子と前方広帯域多層無損失偏光子は、直交する偏光子であり、そして、後方広帯域多層無損失偏光子の透過軸はＣＰＲの基準軸に平行である。以下の用語をさらなる説明で用いることとする。後方広帯域多層無損失偏光子の透過軸に対して平行な電気ベクトルを有する光の偏光状態を、ａ型の偏光状態と呼ぶ。一方、後方広帯域多層無損失偏光子の透過軸に対して直交な電気ベクトルを有する光の偏光状態を、ｂ型の偏光状態と呼ぶ。
【００３３】
「赤」の帯域（バンド）内の波長を有するスペクトル成分を持つ入射非偏光７９Ｒに対し、ｂ型の偏光状態８０Ｒを有する光の部分は、後方広帯域多層無損失偏光子から反射される一方、ａ型の偏光状態８１Ｒを有する光のもう一つの部分は、後方広帯域多層無損失偏光子を通過する。従って、光の透過部分は、偏光状態８２Ｒを変えることなくＣＰＲを通過し、そして、同じ偏光状態８３Ｒで前方広帯域多層無損失偏光子から反射される。その結果、光は、偏光状態８４Ｒを変えることなくＣＰＲを再通過し、そして、同じ偏光状態８５Ｒで後方広帯域多層無損失偏光子を再通過する。従って、偏光されていない「赤」の入射光は、実質的に損失なく、「緑」の非吸収性偏光カラーフィルターから反射される。
【００３４】
同様の理論が、「青」の帯域内の波長を有するスペクトル成分を持つ入射非偏光７９Ｂについて当てはまる。ｂ型の偏光状態８０Ｂを有する光の部分は、後方広帯域多層無損失偏光子から反射される一方、ａ型の偏光状態８１Ｂを有する光のもう一つの部分は、後方広帯域多層無損失偏光子を通過する。従って、光の透過部分は、偏光状態８２Ｂを変えることなくＣＰＲを通過し、そして、同じ偏光状態８３Ｂで前方広帯域多層無損失偏光子から反射される。その結果、光は、偏光状態８４Ｂを変えることなくＣＰＲを再通過し、そして、同じ偏光状態８５Ｂで後方広帯域多層無損失偏光子を再通過する。従って、上記の場合と同様、偏光されていない「青」の入射光は、実質的に損失なく、「緑」の非吸収性偏光カラーフィルターから反射される。
【００３５】
上記の場合と異なり、「緑」の帯域内の波長を有するスペクトル成分を持つ偏光されていない入射光の部分は、前記非吸収性偏光カラーフィルターを通過する。ｂ型の偏光状態８０Ｇを有する「緑」の光の部分は、後方広帯域多層無損失偏光子から反射される。ａ型の偏光状態８１Ｇを有する「緑」の光のもう一つの部分は、後方広帯域多層無損失偏光子を通過する。その結果、透過されたスペクトル成分８１Ｇは、偏光状態をａ型からｂ型８２Ｇに変えるＣＰＲを通過する。最終的に、ｂ型の偏光状態を有する前記スペクトル成分は、前方広帯域多層無損失偏光子を通過する（矢印８３Ｇを参照）。従って、ａ型の偏光状態を有する偏光されていない「緑」の光の部分は、その偏光状態をａ型からｂ型に変える非吸収性偏光カラーフィルターによって透過される一方、ｂ型の偏光状態を有する光のもう一つの部分は、非吸収性偏光カラーフィルターから反射される。従って、非吸収性偏光カラーフィルターは、バンドパスフィルターであり、それは、一つの色（例えば緑）のみの偏光状態を９０度回転させる。他の色（青及び赤）の偏光状態は、同じままである。
【００３６】
本発明の一態様において、非吸収性偏光フィルターは、無色の複屈折結晶膜のみから作られる。かくして、後方広帯域多層無損失偏光子、前方広帯域多層無損失偏光子及びＣＰＲは、エネルギー損失なく又は吸収なく、光のスペクトル成分を透過させるか又は反射させる。
【００３７】
従って、非吸収性偏光カラーフィルターは、二つの広帯域多層無損失偏光子と色偏光回転子とを有する多層構造である。ＣＰＲの複屈折薄膜の数、振れ角度α、厚み、及び光学異方性は、前記非吸収性偏光カラーフィルターが、後方広帯域多層無損失偏光子の透過軸ＡＢに略平行な偏光状態を有する所定の色の光を透過させるよう、前記透過軸ＡＢに直交な偏光状態を有する前記所定の色の光を反射させるよう、そして、他の所定の色の非偏光を反射させるよう、選択される。
【００３８】
図７及び８に示すこのＬＣＤパネル構造の具体例において、空間強度変調及びそこで使用されるスペクトルフィルタリング機能を実行するため、直線偏光法が用いられる。
【００３９】
図７及び８に示す具体例において、バックライト構造体２は、準−拡散反射体３、導光パネル１１、端部照明光源１２、及び、集束ミラー１４をそれぞれ有し、光源１２が発生させる光束を導光パネル１１の端部に連結する。好ましくは、導光パネル１１は、光学的に透明な材料からなり、非偏光を発する一対の小型の蛍光灯が、光源１２の役割を果たす。
【００４０】
バックライトの動作時、光源１２が発生させる光束は、集束ミラー１４の支援により、光が通常の態様で全内部反射を示す、導光パネル１１の端部に連結される。この実施形態において、導光パネル１１の前面は、界面で全内部反射の条件を破るため、そして、偏光方向を回転させる素子のピクセル化アレイの方向に光を放出させるため、微細なピットを有する。非偏光の平面をもたらすため、多くの代わりの方法があり、それらは、本発明によるＬＣＤパネルの任意の具体的構造において用いることができる。
【００４１】
単なる例示の目的で、第一の実施形態のＬＣＤパネル内で実現されるスペクトルフィルタリング機能は、ＲＧＢ（赤、緑、青）の加法原色系に基づくものである。しかし、その代わりに、ＬＣＤパネル内のスペクトルフィルタリング機能は、ＣＭＹ（シアン、マゼンタ、黄）の減法原色系に基づくものであってもよい。
【００４２】
ＬＣＤパネルの第一の実施形態において、バックライトパネル内にある光源の発光スペクトルは「白」とみなされ、そして、ＬＣＤパネルのスペクトルフィルタリング機能は、ＲＧＢ（赤、緑、青）の表色系に基づく。非吸収性偏光カラーフィルター８６Ｒ、８６Ｇ及び８６Ｂのそれぞれは、光源の「赤」、「緑」及び「青」の帯域のスペクトル成分すべてがそれぞれ表示のためカラー画像の生成に用いられるようなバンドパス特性を有する設計となっている。この実施形態において、非吸収性偏光カラーフィルター８６Ｒ、８６Ｇ及び８６Ｂのそれぞれは、「バンドパス」干渉カラーフィルターとして実現される。
【００４３】
図７及び８に示す第一の実施形態において、広帯域の後方多層無損失偏光子４は、ａ型の偏光状態を有する光を透過させ、ｂ型の偏光状態を有する光を反射させ、そして、偏光標準として働く。同様に、前方広帯域シート偏光子７０は、ｂ型の偏光状態を有する光を透過させ、ａ型の偏光状態を有する光を吸収する。
【００４４】
図７及び８に示す第一の実施形態において、偏光方向回転素子５Ｒ、５Ｇ、及び５Ｂのアレイは、ａ型に従って直線偏光される電界をｂ型の偏光状態に回転させる電気制御素子のアレイとして実現され、また、逆も同様であり、そのとき、光は、ＬＣＤパネルにおける対応するピクセルを通過する。前記偏光方向回転素子のそれぞれは、連続する液晶層の一部（一領域）である。図７及び８に示す第一の実施形態において、電気制御される直線偏光方向回転素子のそれぞれは、９０°に等しいねじれ角度を有するねじれネマチック（ＴＮ）液晶層の一部として実現することができ、その動作は、当該技術でよく知られるとおり、印加電圧（ピクセル駆動部１０による）によって制御される。また、液晶層のそのように電気制御される部分を、偏光方向回転素子と呼ぶこととする。直線偏光方向回転素子の構造において、液晶材料の層全体にわたる電圧降下を引き起こすために必要な液晶分子の配向をもたらすため、そして、対応する素子が透過光の偏光方向を回転させないようにするため、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いることができる。電気的に不活性な状態（すなわち、ゼロの印加電圧）において、セル出力での光の電界強度は実質的にゼロであり、従って、「暗」のサブピクセルレベルが生成される（図７参照）。電気的に活性な状態（すなわち、しきい電圧ＶＴが印加されるとき）において、セル出力での光の電界強度は実質的にゼロではなく、従って、「明」のサブピクセルレベルが生成される（図８参照）。
【００４５】
図７及び８に示す第一の実施形態において、非吸収性偏光カラーフィルター８６Ｒ、８６Ｇ、及び８６Ｂのピクセル化アレイは、単一の平面内に形成されたバンドパス直線偏光素子のアレイとして実現される。前方広帯域シート偏光子７０が、非吸収性偏光カラーフィルターのピクセル化アレイ及び通常の（従来の）吸収性フィルター９０Ｒ、９０Ｇ、及び９０Ｂのピクセル化アレイの上に積層されている。前方広帯域シート偏光子７０は、ｂ型の偏光状態を有する光を透過させ、そして、広い波長域においてａ型の偏光状態を有する光を吸収する。
【００４６】
従来のＬＣＤパネルの光透過効率は、ＬＣＤパネルのスペクトルフィルターに使用された色素による光吸収の結果、低下した。かなりの光エネルギー損失のため、従来のＬＣＤパネルの光透過効率を約５％より高くなるよう向上させることは事実上不可能であった。
【００４７】
本発明によるＬＣＤパネルは、光を再利用する仕組みを用いるため、上記欠点がないものである。この仕組みは、従来のＬＣＤパネルデザインに伴う高いエネルギー損失を回避するため、それにより、バックライト構造体がもたらす光エネルギーをより十分に利用するため、本開示のＬＣＤパネルにおいて実施される。この光を再利用する仕組みの詳細は、具体例のそれぞれに対して後に説明するが、光再利用の一般的原理の概要を簡単に説明することは、本件において好都合なはずである。
【００４８】
本発明のすべての実施形態において、単一の偏光状態の光は、バックライト構造体からＬＣＤパネルの上記構造体（又はサブピクセル）を通過し、そこにおいて、透過偏光の空間強度変調及びスペクトルフィルタリングがサブピクセルで起こる。各ピクセルの位置において、スペクトルフィルタリング時に表示装置表面に至らないスペクトル帯域内の光は、吸収されることなく反射され、バックライト構造体の方に戻される。そこにおいて、偏光は、それと共に獲得される光エネルギーとともに再利用され、バックライト構造体からＬＣＤパネルのその部分を再通過し、そこにおいて、再透過偏光の空間強度変調及びスペクトルフィルタリングがサブピクセルで起こる。この光を再利用する仕組みは、図７及び８に模式的に示されるが、この後、より詳細に説明する。約５％の最大効率を有する従来のＬＣＤパネルとは顕著に異なり、今や、本発明の光再利用機構によって、バックライト光源がもたらす光を高い効率で利用できるＬＣＤパネルを設計することが可能である。
【００４９】
図７及び８に示すように、バックライト構造体内で生じる非偏光は、ａ型及びｂ型の偏光状態の両方を有するスペクトル成分からなる。ａ型の偏光状態にあるスペクトル成分のみが、バックライトパネル２に隣接する後方広帯域多層無損失偏光子４を通過する。一方、そこに入射するｂ型の偏光状態のスペクトル成分は、エネルギー損失や吸収がなく、反射される。後方広帯域多層無損失偏光子４から反射されるスペクトル成分は、準−拡散反射体３に入射して偏光の変換（ａ型からｂ型への変換及びその逆の変換）を受ける。この反射プロセスは波長に無関係である。ｂ型からａ型に反転された偏光を有するスペクトル成分は、今度は、後方広帯域多層無損失偏光子４を通過する。そして、後方広帯域多層無損失偏光子を通過した光は、後方広帯域シート偏光子４０に入射し、そこにおいて、可視帯域内の波長を有しかつｂ型の偏光状態を有するスペクトル成分からなる光は、吸収され、そして、前記可視帯域内の波長を有しかつａ型の偏光状態を有するスペクトル成分からなる光は、通過する。
【００５０】
「赤」、「緑」及び「青」のサブピクセル（８Ｒ、８Ｇ及び８Ｂ）に関する直線偏光方向回転素子５Ｒ、５Ｇ及び５Ｂが図７に示すような不活性の状態に駆動されるとき、透過光のスペクトル成分は、偏光状態の直交変換（ａ型からｂ型への変換及びその逆の変換）の結果、変更され、そして、所定の素子が駆動される不活性状態に応答して、「暗」のサブピクセルレベルが生成される。
【００５１】
「赤」のサブピクセル８Ｒが、図７に示すその「暗」状態に駆動されるとき、「赤」、「緑」及び「青」の帯域（ΔλR、ΔλG又はΔλB）内にある波長を有しかつａ型の偏光状態を有するバックライト発光のスペクトル成分は、後方広帯域多層無損失偏光子４及び後方広帯域シート偏光子４０を通過する。その結果、前記スペクトル成分は、偏光状態をａ型からｂ型に変える偏光方向回転素子５Ｒを通過する。そして、ｂ型の偏光状態を有する変換されたスペクトル成分は、非吸収性偏光カラーフィルター８６Ｒから反射される。ｂ型の偏光状態を有する反射された「赤」、「緑」及び「青」のスペクトル成分（ΔλR、ΔλG及びΔλB）は、偏光をｂ型からａ型に変える偏光方向回転素子５Ｒを通過する。最終的に、ａ型の偏光状態を有する変換されたスペクトル成分は、後方広帯域シート偏光子４０及び後方広帯域多層無損失偏光子４を通過して、再利用のためバックライト構造体に戻る。ａ型の偏光状態を有する「白」の環境光（図７において矢印２５Ｒ参照）は、前方広帯域シート偏光子７０によって吸収される。一方、ｂ型の偏光状態を有する「白」の環境光（図７において矢印３５Ｒ参照）は、前方広帯域シート偏光子７０によって透過される。そして、「赤」のスペクトル成分を有する光の部分は、吸収性カラーフィルター９０Ｒを通過し、一方、「緑」又は「青」のスペクトル成分を有する光の部分は、前記カラーフィルターによって吸収される。そして、「赤」のスペクトル成分を有する光は、偏光状態をｂ型からａ型に変える非吸収性偏光カラーフィルター８６Ｒを通過する。その結果、「赤」のスペクトル成分（矢印４５Ｒ参照）は、偏光状態をａ型からｂ型に変える偏光方向回転素子５Ｒを通過する。そして、後方広帯域シート偏光子４０は、変換された「赤」のスペクトル成分を吸収する（矢印５５Ｒ参照）。
【００５２】
「緑」のサブピクセル８Ｇが、図７に示すその「暗」状態に駆動されるとき、「赤」、「緑」及び「青」の帯域（ΔλR、ΔλG又はΔλB）内にある波長を有しかつａ型の偏光状態を有するバックライト発光のスペクトル成分は、後方広帯域多層無損失偏光子４及び後方広帯域シート偏光子４０を通過する。その結果、前記スペクトル成分は、偏光状態をａ型からｂ型に変える偏光方向回転素子５Ｇを通過する。そして、ｂ型の偏光状態を有する変換されたスペクトル成分は、非吸収性偏光カラーフィルター８６Ｇから反射される。ｂ型の偏光状態を有する反射された「赤」、「緑」及び「青」のスペクトル成分（ΔλR、ΔλG及びΔλB）は、偏光をｂ型からａ型に変える偏光方向回転素子５Ｇを再通過する。最終的に、ａ型の偏光状態を有する変換されたスペクトル成分は、後方広帯域シート偏光子４０及び後方広帯域多層無損失偏光子４を通過して、再利用のためバックライト構造体に戻る。ａ型の偏光状態を有する「白」の環境光（図７において矢印２５Ｇ参照）は、前方広帯域シート偏光子７０によって吸収される。一方、ｂ型の偏光状態を有する「白」の環境光（図７において矢印３５Ｇ参照）は、前方広帯域シート偏光子７０によって透過される。そして、「緑」のスペクトル成分を有する光の部分は、吸収性カラーフィルター９０Ｇを通過し、一方、「赤」又は「青」のスペクトル成分を有する光の部分は、前記カラーフィルターによって吸収される。そして、「緑」のスペクトル成分を有する光は、偏光状態をｂ型からａ型に変える非吸収性偏光カラーフィルター８６Ｇを通過する。その結果、「緑」のスペクトル成分（矢印４５Ｇ参照）は、偏光状態をａ型からｂ型に変える偏光方向回転素子５Ｇを通過する。そして、後方広帯域シート偏光子４０は、変換された「赤」のスペクトル成分を吸収する（矢印５５Ｇ参照）。
【００５３】
「青」のサブピクセル８Ｂが、図７に示すその「暗」状態に駆動されるとき、「赤」、「緑」及び「青」の帯域（ΔλR、ΔλG又はΔλB）内にある波長を有しかつａ型の偏光状態を有するバックライト発光のスペクトル成分は、後方広帯域多層無損失偏光子４及び後方広帯域シート偏光子４０を通過する。その結果、前記スペクトル成分は、偏光状態をａ型からｂ型に変える偏光方向回転素子５Ｂを通過する。そして、ｂ型の偏光状態を有する変換されたスペクトル成分は、非吸収性偏光カラーフィルター８６Ｂから反射される。ｂ型の偏光状態を有する反射された「赤」、「緑」及び「青」のスペクトル成分（ΔλR、ΔλG及びΔλB）は、偏光をｂ型からａ型に変える偏光方向回転素子５Ｂを再通過する。最終的に、ａ型の偏光状態を有する変換されたスペクトル成分は、後方広帯域シート偏光子４０及び後方広帯域多層無損失偏光子４を通過して、再利用のためバックライト構造体に戻る。ａ型の偏光状態を有する「白」の環境光（図７において矢印２５Ｂ参照）は、前方広帯域シート偏光子７０によって吸収される。一方、ｂ型の偏光状態を有する「白」の環境光（図７において矢印３５Ｂ参照）は、前方広帯域シート偏光子７０によって透過される。そして、「青」のスペクトル成分を有する光の部分は、吸収性カラーフィルター９０Ｂを通過し、一方、「緑」又は「赤」のスペクトル成分を有する光の部分は、前記カラーフィルターによって吸収される。そして、「青」のスペクトル成分を有する光は、偏光状態をｂ型からａ型に変える非吸収性偏光カラーフィルター８６Ｂを通過する。その結果、「青」のスペクトル成分（矢印４５Ｂ参照）は、偏光状態をａ型からｂ型に変える偏光方向回転素子５Ｂを通過する。そして、後方広帯域シート偏光子４０は、変換された「赤」のスペクトル成分を吸収する（矢印５５Ｂ参照）。
【００５４】
直線偏光回転素子が図８に示すような活性状態に駆動されるとき、前記素子は、偏光状態の変換を行うことなく、波長とは無関係にスペクトル成分を透過させ、所定の素子が駆動される活性状態に応答して、「明」のサブピクセルレベルを生成させる。
【００５５】
「赤」のサブピクセル８Ｒが図８に示すような「明」の状態に駆動されるとき、「赤」の帯域ΔλR内にある波長を有しかつａ型の偏光状態を有するバックライト発光のスペクトル成分は、後方広帯域多層無損失偏光子４、後方広帯域シート偏光子４０、偏光状態を変えることのない直線偏光方向回転素子５Ｒ、偏光をａ型からｂ型に変える非吸収性偏光カラーフィルター８６Ｒ、「赤」の吸収性カラーフィルター９０Ｒ、及び前方広帯域シート偏光子７０を通過する。この状態において、「緑」の帯域ΔλG又は「青」の帯域ΔλB内にある波長を有しかつａ型の偏光状態を有するバックライト発光のスペクトル成分は、後方広帯域多層無損失偏光子４、後方広帯域シート偏光子４０、直線偏光方向回転素子５Ｒを通過し、「赤」の非吸収性偏光カラーフィルター８６Ｒによって反射され、そして、直線偏光方向回転素子５Ｒ、後方広帯域シート偏光子４０、及び後方広帯域多層無損失偏光子４を再通過して、再利用のためバックライト構造体に戻る。
【００５６】
「緑」のサブピクセル８Ｇが図８に示すような「明」の状態に駆動されるとき、「緑」の帯域ΔλG内にある波長を有しかつａ型の偏光状態を有するバックライト発光のスペクトル成分は、後方広帯域多層無損失偏光子４、後方広帯域シート偏光子４０、偏光状態を変えることのない直線偏光方向回転素子５Ｇ、偏光をａ型からｂ型に変える非吸収性偏光カラーフィルター８６Ｇ、「緑」の吸収性カラーフィルター９０Ｇ、及び前方広帯域シート偏光子７０を通過する。この状態において、「赤」の帯域ΔλR又は「青」の帯域ΔλB内にある波長を有しかつａ型の偏光状態を有するバックライト発光のスペクトル成分は、後方広帯域多層無損失偏光子４、後方広帯域シート偏光子４０、直線偏光方向回転素子５Ｇを通過し、「緑」の非吸収性偏光カラーフィルター８６Ｇによって反射され、そして、直線偏光方向回転素子５Ｇ、後方広帯域シート偏光子４０、及び後方広帯域多層無損失偏光子４を再通過して、再利用のためバックライト構造体に戻る。
【００５７】
「青」のサブピクセル８Ｂが図８に示すような「明」の状態に駆動されるとき、「青」の帯域ΔλB内にある波長を有しかつａ型の偏光状態を有するバックライト発光のスペクトル成分は、後方広帯域多層無損失偏光子４、後方広帯域シート偏光子４０、偏光状態を変えることのない直線偏光方向回転素子５Ｂ、偏光をａ型からｂ型に変える非吸収性偏光カラーフィルター８６Ｂ、「青」の吸収性カラーフィルター９０Ｂ、及び前方広帯域シート偏光子７０を通過する。この状態において、「緑」の帯域ΔλG又は「赤」の帯域ΔλR内にある波長を有しかつａ型の偏光状態を有するバックライト発光のスペクトル成分は、後方広帯域多層無損失偏光子４、後方広帯域シート偏光子４０、直線偏光方向回転素子５Ｂを通過し、「青」の非吸収性偏光カラーフィルター８６Ｂによって反射され、そして、直線偏光方向回転素子５Ｂ、後方広帯域シート偏光子４０、及び後方広帯域多層無損失偏光子４を再通過して、再利用のためバックライト構造体に戻る。
【００５８】
「マゼンタ」の非吸収性偏光カラーフィルターを図９に模式的に示す。非吸収性偏光カラーフィルターは、後方広帯域多層無損失偏光子７６と前方広帯域多層無損失偏光子８７との間に配置された色偏光回転子（ＣＰＲ）７７を有する。図９に示す本発明の実施形態において、後方広帯域多層無損失偏光子の透過軸ＡＢは、前方広帯域多層無損失偏光子の透過軸に平行であり、かつ、ＣＰＲの基準軸に平行である。以下の用語をさらなる説明で用いることとする。後方広帯域多層無損失偏光子の透過軸ＡＢに対して平行な電気ベクトルを有する光の偏光状態を、ａ型の偏光状態と呼ぶ。一方、後方広帯域多層無損失偏光子の透過軸ＡＢに対して直交な電気ベクトルを有する光の偏光状態を、ｂ型の偏光状態と呼ぶ。
【００５９】
「赤」の帯域（バンド）内の波長を有するスペクトル成分を持つ入射非偏光７９Ｒに対し、ｂ型の偏光状態８０Ｒを有する光の部分は、後方広帯域多層無損失偏光子から反射される一方、ａ型の偏光状態８１Ｒを有する光のもう一つの部分は、後方広帯域多層無損失偏光子を通過する。そして、光の透過部分は、偏光状態８２Ｒを変えることなくＣＰＲを通過し、さらに、同じａ型の偏光状態８３Ｒで前方広帯域多層無損失偏光子を通過する。
【００６０】
同様の理論が、「青」の帯域内の波長を有するスペクトル成分を持つ入射非偏光７９Ｂについて当てはまる。ｂ型の偏光状態８０Ｂを有する光の部分は、後方広帯域多層無損失偏光子から反射される一方、ａ型の偏光状態８１Ｂを有する光のもう一つの部分は、後方広帯域多層無損失偏光子を通過する。従って、光の透過部分は、偏光状態８２Ｂを変えることなくＣＰＲ７７を通過し、そして、同じａ型の偏光状態８３Ｂで前方広帯域多層無損失偏光子を通過する。従って、上記の場合と同様に、偏光されていない「青」の入射光は、実質的に損失なく、「マゼンタ」の非吸収性偏光カラーフィルターによって透過される。
【００６１】
上述の場合と異なり、「緑」の帯域内の波長を有するスペクトル成分を持つ偏光されていない入射光の部分は、前記非吸収性偏光カラーフィルターを通過する。ｂ型の偏光状態８０Ｇを有する「緑」の光の部分は、後方広帯域多層無損失偏光子から反射される。ａ型の偏光状態８１Ｇを有する「緑」の光のもう一つの部分は、後方広帯域多層無損失偏光子を通過する。その結果、透過されたスペクトル成分８１Ｇは、偏光状態をａ型からｂ型８２Ｇに変えるＣＰＲを通過する。そして、ｂ型の偏光状態を有する前記スペクトル成分は、前方広帯域多層無損失偏光子から反射される（矢印８３Ｇを参照）。その結果、光は、偏光状態をｂ型からａ型８４Ｇに変えるＣＰＲを再通過し、そして、同じａ型の偏光状態８５Ｇで後方広帯域多層無損失偏光子を再通過する。従って、ａ型の偏光状態を有する偏光されていない「緑」の光の部分は、偏光状態を変えることなく非吸収性偏光カラーフィルターから反射される一方、ｂ型の偏光状態を有する光のもう一つの部分も、非吸収性偏光カラーフィルターから反射される。
【００６２】
「赤」の帯域ΔλR及び「青」の帯域ΔλB内にある波長を有するスペクトル成分は、非吸収性偏光カラーフィルターの出力において互いに混合され、ａ型の偏光状態を有する「シアン」色の光を生成させる（矢印８８参照）。
【００６３】
図９に示す一実施形態において、非吸収性偏光フィルターは、無色の複屈折結晶膜のみからなる。従って、後方広帯域多層無損失偏光子、前方広帯域多層無損失偏光子、及びＣＰＲは、エネルギー損失や吸収がなく、光のスペクトル成分を透過又は反射させる。
【００６４】
図１０及び１１に示すように、バックライト構造体内で生じる非偏光は、ａ型及びｂ型の偏光状態の両方を有するスペクトル成分からなる。ａ型の偏光状態にあるスペクトル成分のみが、バックライトパネル２に隣接する後方広帯域多層無損失偏光子４を通過する。一方、そこに入射するｂ型の偏光状態のスペクトル成分は、エネルギー損失や吸収がなく、反射される。後方広帯域多層無損失偏光子４から反射されるスペクトル成分は、準−拡散反射体３に入射して偏光の変換（ａ型からｂ型への変換及びその逆の変換）を受ける。この反射プロセスは波長に無関係である。ｂ型からａ型に反転された偏光を有するスペクトル成分は、今度は、後方広帯域多層無損失偏光子４を通過する。そして、後方広帯域多層無損失偏光子を通過した光は、後方広帯域シート偏光子４０に入射し、そこにおいて、可視帯域内の波長を有しかつｂ型の偏光状態を有するスペクトル成分からなる光は、吸収され、そして、前記可視帯域内の波長を有しかつａ型の偏光状態を有するスペクトル成分からなる光は、通過する。
【００６５】
「シアン」、「マゼンタ」及び「黄」のサブピクセル（８Ｃ、８Ｍ及び８Ｙ）に関する直線偏光方向回転素子５Ｃ、５Ｍ及び５Ｙが図１０に示すような不活性の状態に駆動されるとき、透過光のスペクトル成分は、偏光状態の直交変換（ａ型からｂ型への変換及びその逆の変換）の結果、変更され、そして、所定の素子が駆動される不活性状態に応答して、「暗」のサブピクセルレベルが生成される。
【００６６】
「シアン」のサブピクセル８Ｃが、図１０に示すその「暗」状態に駆動されるとき、「赤」、「緑」及び「青」の帯域（ΔλR、ΔλG又はΔλB）内にある波長を有しかつａ型の偏光状態を有するバックライト発光のスペクトル成分は、後方広帯域多層無損失偏光子４及び後方広帯域シート偏光子４０を通過する。その結果、前記スペクトル成分は、偏光状態をａ型からｂ型に変える偏光方向回転素子５Ｃを通過する。そして、ｂ型の偏光状態を有する変換されたスペクトル成分は、非吸収性偏光カラーフィルター８６Ｃから反射される。ｂ型の偏光状態を有する反射された「赤」、「緑」及び「青」のスペクトル成分（ΔλR、ΔλG及びΔλB）は、偏光をｂ型からａ型に変える偏光方向回転素子５Ｃを再通過する。最終的に、ａ型の偏光状態を有する変換されたスペクトル成分は、後方広帯域シート偏光子４０及び後方広帯域多層無損失偏光子４を通過して、再利用のためバックライト構造体に戻る。ｂ型の偏光状態を有する「白」の環境光（図１０において矢印２５Ｃ参照）は、前方広帯域シート偏光子７０によって吸収される。一方、ａ型の偏光状態を有する「白」の環境光（図１０において矢印３５Ｃ参照）は、前方広帯域シート偏光子７０によって透過される。そして、「シアン」のスペクトル成分を有する光の部分は、吸収性カラーフィルター９０Ｃを通過し、一方、「赤」のスペクトル成分を有する光の部分は、前記カラーフィルターによって吸収される。そして、「シアン」のスペクトル成分を有する光は、偏光状態を変えることなく、非吸収性偏光カラーフィルター８６Ｃを通過する。その結果、「シアン」のスペクトル成分（矢印４５Ｃ参照）は、偏光状態をａ型からｂ型に変える偏光方向回転素子５Ｒを通過する。そして、後方広帯域シート偏光子４０は、変換された「シアン」のスペクトル成分を吸収する（矢印５５Ｃ参照）。
【００６７】
「マゼンタ」のサブピクセル８Ｍが、図１０に示すその「暗」状態に駆動されるとき、「赤」、「緑」及び「青」の帯域（ΔλR、ΔλG又はΔλB）内にある波長を有しかつａ型の偏光状態を有するバックライト発光のスペクトル成分は、後方広帯域多層無損失偏光子４及び後方広帯域シート偏光子４０を通過する。その結果、前記スペクトル成分は、偏光状態をａ型からｂ型に変える偏光方向回転素子５Ｍを通過する。そして、ｂ型の偏光状態を有する変換されたスペクトル成分は、非吸収性偏光カラーフィルター８６Ｍから反射される。ｂ型の偏光状態を有する反射された「赤」、「緑」及び「青」のスペクトル成分（ΔλR、ΔλG及びΔλB）は、偏光をｂ型からａ型に変える偏光方向回転素子５Ｍを再通過する。最終的に、ａ型の偏光状態を有する変換されたスペクトル成分は、後方広帯域シート偏光子４０及び後方広帯域多層無損失偏光子４を通過して、再利用のためバックライト構造体に戻る。ｂ型の偏光状態を有する「白」の環境光（図１０において矢印２５Ｍ参照）は、前方広帯域シート偏光子７０によって吸収される。一方、ａ型の偏光状態を有する「白」の環境光（図１０において矢印３５Ｍ参照）は、前方広帯域シート偏光子７０によって透過される。そして、「マゼンタ」のスペクトル成分を有する光の部分は、吸収性カラーフィルター９０Ｍを通過し、一方、「緑」のスペクトル成分を有する光の部分は、前記カラーフィルターによって吸収される。そして、「マゼンタ」のスペクトル成分を有する光は、偏光状態を変えることなく、非吸収性偏光カラーフィルター８６Ｍを通過する。その結果、「マゼンタ」のスペクトル成分（矢印４５Ｍ参照）は、偏光状態をａ型からｂ型に変える偏光方向回転素子５Ｍを通過する。そして、後方広帯域シート偏光子４０は、変換された「マゼンタ」のスペクトル成分を吸収する（矢印５５Ｍ参照）。
【００６８】
「黄」のサブピクセル８Ｙが、図１０に示すその「暗」状態に駆動されるとき、「赤」、「緑」及び「青」の帯域（ΔλR、ΔλG及びΔλB）内にある波長を有しかつａ型の偏光状態を有するバックライト発光のスペクトル成分は、後方広帯域多層無損失偏光子４及び後方広帯域シート偏光子４０を通過する。その結果、前記スペクトル成分は、偏光状態をａ型からｂ型に変える偏光方向回転素子５Ｙを通過する。そして、ｂ型の偏光状態を有する変換されたスペクトル成分は、吸収なく、非吸収性偏光カラーフィルター８６Ｙから反射される。ｂ型の偏光状態を有する反射された「赤」、「緑」及び「青」のスペクトル成分（ΔλR、ΔλG及びΔλB）は、偏光をｂ型からａ型に変える偏光方向回転素子５Ｙを再通過する。最終的に、ａ型の偏光状態を有する変換されたスペクトル成分は、後方広帯域シート偏光子４０及び後方広帯域多層無損失偏光子４を通過して、再利用のためバックライト構造体に戻る。ｂ型の偏光状態を有する「白」の環境光（図１０において矢印２５Ｙ参照）は、前方広帯域シート偏光子７０によって吸収される。一方、ａ型の偏光状態を有する「白」の環境光（図１０において矢印３５Ｙ参照）は、前方広帯域シート偏光子７０によって透過される。そして、「黄」のスペクトル成分を有する光の部分は、吸収性カラーフィルター９０Ｙを通過し、一方、「青」のスペクトル成分を有する光の部分は、前記カラーフィルターによって吸収される。そして、「黄」のスペクトル成分を有する光は、偏光状態を変えることなく、非吸収性偏光カラーフィルター８６Ｙを通過する。その結果、「黄」のスペクトル成分（矢印４５Ｙ参照）は、偏光状態をａ型からｂ型に変える偏光方向回転素子５Ｙを通過する。そして、後方広帯域シート偏光子４０は、変換された「黄」のスペクトル成分を吸収する（矢印５５Ｙ参照）。
【００６９】
直線偏光回転素子が図１１に示すような活性状態に駆動されるとき、前記素子は、偏光状態の変換を行うことなく、波長とは無関係にスペクトル成分を透過させ、所定の素子が駆動される活性状態に応答して、「明」のサブピクセルレベルを生成させる。
【００７０】
「シアン」のサブピクセル８Ｃが図１１に示すような「明」の状態に駆動されるとき、「緑」の帯域ΔλG及び「青」の帯域ΔλB内にある波長を有しかつａ型の偏光状態を有するバックライト発光のスペクトル成分は、後方広帯域多層無損失偏光子４、後方広帯域シート偏光子４０、偏光状態を変えることのない直線偏光方向回転素子５Ｃ、偏光を変えることのない非吸収性偏光カラーフィルター８６Ｃ、「シアン」の吸収性カラーフィルター９０Ｃ、及び前方広帯域シート偏光子７０を通過する。この状態において、「赤」の帯域ΔλR内にある波長を有しかつａ型の偏光状態を有するバックライト発光のスペクトル成分は、後方広帯域多層無損失偏光子４、後方広帯域シート偏光子４０、直線偏光方向回転素子５Ｃを通過し、「シアン」の非吸収性偏光カラーフィルター８６Ｃによって反射され、そして、直線偏光方向回転素子５Ｃ、後方広帯域シート偏光子４０、及び後方広帯域多層無損失偏光子４を再通過して、再利用のためバックライト構造体に戻る。
【００７１】
「マゼンタ」のサブピクセル８Ｍが図１１に示すような「明」の状態に駆動されるとき、「赤」の帯域ΔλR及び「青」の帯域ΔλB内にある波長を有しかつａ型の偏光状態を有するバックライト発光のスペクトル成分は、後方広帯域多層無損失偏光子４、後方広帯域シート偏光子４０、偏光状態を変えることのない直線偏光方向回転素子５Ｍ、偏光を変えることのない非吸収性偏光カラーフィルター８６Ｍ、「マゼンタ」の吸収性カラーフィルター９０Ｍ、及び前方広帯域シート偏光子７０を通過する。この状態において、「緑」の帯域ΔλG内にある波長を有しかつａ型の偏光状態を有するバックライト発光のスペクトル成分は、後方広帯域多層無損失偏光子４、後方広帯域シート偏光子４０、直線偏光方向回転素子５Ｍを通過し、「マゼンタ」の非吸収性偏光カラーフィルター８６Ｍによって反射され、そして、直線偏光方向回転素子５Ｍ、後方広帯域シート偏光子４０、及び後方広帯域多層無損失偏光子４を再通過して、再利用のためバックライト構造体に戻る。
【００７２】
「黄」のサブピクセル８Ｙが図１１に示すような「明」の状態に駆動されるとき、「赤」の帯域ΔλR及び「緑」の帯域ΔλG内にある波長を有しかつａ型の偏光状態を有するバックライト発光のスペクトル成分は、後方広帯域多層無損失偏光子４、後方広帯域シート偏光子４０、偏光状態を変えることのない直線偏光方向回転素子５Ｙ、偏光を変えることのない非吸収性偏光カラーフィルター８６Ｙ、「黄」の吸収性カラーフィルター９０Ｙ、及び前方広帯域シート偏光子７０を通過する。この状態において、「青」の帯域ΔλB内にある波長を有しかつａ型の偏光状態を有するバックライト発光のスペクトル成分は、後方広帯域多層無損失偏光子４、後方広帯域シート偏光子４０、直線偏光方向回転素子５Ｙを通過し、「黄」の非吸収性偏光カラーフィルター８６Ｙによって反射され、そして、直線偏光方向回転素子５Ｙ、後方広帯域シート偏光子４０、及び後方広帯域多層無損失偏光子４を再通過して、再利用のためバックライト構造体に戻る。
【実施例】
【００７３】
本開示の発明の好ましい一実施形態は、以下の要素、すなわち、後方広帯域多層無損失偏光子、前方広帯域多層無損失偏光子、及び色偏光回転子を有する、非吸収性偏光カラーフィルターである。後方広帯域多層無損失偏光子は、所定の方向の透過軸ＡＢを有する。前方広帯域多層無損失偏光子は、前面と、前記後方広帯域多層無損失偏光子に面する裏面とを有する。前記前方広帯域多層無損失偏光子は、前記後方広帯域多層無損失偏光子に略平行に配置されており、かつ、透過軸ＡＢに対して略平行又は略直交な透過軸を有する。前記色偏光回転子は、前記前方広帯域多層無損失偏光子と前記後方広帯域多層無損失偏光子との間に、これらの偏光子と略平行に、配置されている。前記色偏光回転子は、透過軸ＡＢの方向に対して振れ角度αで符号が交互に変わるｃ軸の配向を有する複数の複屈折薄膜の積層体からなる。複屈折薄膜の数、振れ角度α、厚み、及び光学異方性は、前記非吸収性偏光カラーフィルターが、透過軸ＡＢに略平行な偏光状態を有する所定の色の光を透過させるよう、透過軸ＡＢに直交な偏光状態を有する前記所定の色の光を反射させるよう、そして、他の所定の色の非偏光を反射させるよう、選択されている。
【００７４】
本開示の発明の一変形例において、前記非吸収性偏光カラーフィルターは、透明基材をさらに有する。発明のこの変形例において、前記非吸収性偏光カラーフィルターは、以下の順序の要素、すなわち、前記基材、前記後方広帯域多層無損失偏光子、前記色偏光回転子、及び前記前方広帯域多層無損失偏光子を有することができる。前記非吸収性偏光カラーフィルターの他の実施形態において、前記基材は、前記後方広帯域多層無損失偏光子と前記色偏光回転子との間に配置される。前記非吸収性偏光カラーフィルターのさらに他の変形例において、前記基材は、前記色偏光回転子と前記前方広帯域多層無損失偏光子との間に配置される。発明の他の変形例において、前記非吸収性偏光カラーフィルターは、以下の順序に、前記後方広帯域多層無損失偏光子、前記色偏光回転子、前記前方広帯域多層無損失偏光子、及び前記基材を有する。
【００７５】
前記非吸収性偏光カラーフィルターの一実施形態において、前記後方広帯域多層無損失偏光子は、複屈折膜と等方性膜とが交互に配置される層の積層体を有する。前記非吸収性偏光カラーフィルターの他の実施形態において、少なくとも一つの等方性膜は、屈折率が異なる材料からなる少なくとも二つの層を有する。前記非吸収性偏光カラーフィルターのさらに他の実施形態において、前記後方広帯域多層無損失偏光子は、可視光の広帯域において前記透過軸ＡＢに略平行に偏光される光の透過率の干渉極値をもたらすように、かつ、可視光の広帯域において前記透過軸ＡＢに略直交に偏光される光の反射率の干渉極値をもたらすように、複屈折薄膜及び等方性膜の数、厚み並びに光学異方性が選択されている広帯域干渉偏光子である。
【００７６】
前記非吸収性偏光カラーフィルターの可能な一変形例において、前記前方広帯域多層無損失偏光子は、複屈折膜と等方性膜とが交互に配置される層の積層体からなる。前記非吸収性偏光カラーフィルターの可能なもう一つの変形例において、少なくとも一つの等方性膜は、屈折率が異なる材料からなる少なくとも二つの層を有する。前記非吸収性偏光カラーフィルターの可能なさらに他の変形例において、前記前方広帯域多層無損失偏光子は、可視光の広帯域において前記透過軸ＡＢに略平行に偏光される光の透過率の干渉極値をもたらすように、かつ、可視光の広帯域において前記透過軸ＡＢに略直交に偏光される光の反射率の干渉極値をもたらすように、複屈折薄膜及び等方性膜の数、厚み並びに光学異方性が選択されている広帯域干渉偏光子である。
【００７７】
本開示の発明の一変形例において、前記非吸収性偏光カラーフィルターは、前方広帯域多層無損失偏光子の前面上に配置された所定の色の光を透過させる少なくとも一つの通常の吸収性カラーフィルターをさらに有する。
【００７８】
本開示の発明のもう一つの変形例において、前記非吸収性偏光カラーフィルターは、前記吸収性カラーフィルター上に配置される少なくとも一つの前方広帯域シート偏光子をさらに有する。前記シート偏光子は、前方広帯域多層無損失偏光子の透過軸に略平行な透過軸を有する。
【００７９】
少なくとも一つの複屈折膜は、カスケード結晶化プロセスによって調製されたものであり、かつ、光軸の一つの方向に３．４±０．３Åの分子間間隔を有する全体的に秩序のある二軸結晶構造を特徴とする。前記複屈折膜は、可視光の波長帯域において透明であり、かつ、共役π系及びイオノゲン基を有する少なくとも一つの多環式有機化合物に相当する棒状超分子によって形成されている。
【００８０】
本開示の非吸収性偏光カラーフィルターの可能な一変形例において、少なくとも一つの透明な複屈折薄膜は、４００ｎｍ未満の基礎吸収端を有する。本開示の非吸収性偏光カラーフィルターの可能なもう一つの変形例において、少なくとも一つの透明な複屈折薄膜は、０．９８以上の透過係数を有する。本開示の非吸収性偏光カラーフィルターの可能なさらに他の変形例において、少なくとも一つの透明な複屈折薄膜は、可視光の波長帯域において一様に透明である。
【００８１】
他の実施形態において、本発明は、少なくとも一つの光学異方性の層が二価の金属及び／又は三価の金属のイオンで処理されている非吸収性偏光カラーフィルターを提供する。もう一つの非吸収性偏光カラーフィルターにおいて、少なくとも一種の有機化合物材料の分子は複素環を含む。本開示の発明の一変形例において、非吸収性偏光カラーフィルターは、少なくとも一つの二色性染料をベースとするリオトロピック液晶からなる少なくとも一つの光学異方性の層を含む。
【００８２】
もう一つの好ましい実施形態において、本発明は、液晶セル及び非吸収性偏光カラーフィルターを有する液晶表示装置を提供する。前記非吸収性偏光カラーフィルターは、以下の要素、すなわち、後方広帯域多層無損失偏光子、前方広帯域多層無損失偏光子、及び色偏光回転子を有する。前記後方広帯域多層無損失偏光子は、所定の方向の透過軸ＡＢを有する。前記前方広帯域多層無損失偏光子は、前面と、前記後方広帯域多層無損失偏光子に面する裏面とを有する。前記前方広帯域多層無損失偏光子は、前記後方広帯域多層無損失偏光子に略平行に配置されており、かつ、透過軸ＡＢに対して略平行又は略直交な透過軸を有する。前記色偏光回転子は、前記前方広帯域多層無損失偏光子と前記後方広帯域多層無損失偏光子との間に、これらの偏光子と略平行に、配置されている。前記色偏光回転子は、透過軸ＡＢの方向に対して振れ角度αで符号が交互に変わるｃ軸の配向を有する複数の複屈折薄膜の積層体からなる。複屈折薄膜の数、振れ角度α、厚み、及び光学異方性は、前記非吸収性偏光カラーフィルターが、透過軸ＡＢに略平行な偏光状態を有する所定の色の光を透過させるように、前記透過軸ＡＢに直交な偏光状態を有する前記所定の色の光を反射させるように、そして、他の所定の色の非偏光を反射させるよう、選択されている。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明による広帯域多層無損失偏光子の第一の変形例を示す図である。
【図２】複数の層の積層体からなる多層構造体の断面を示す図である。
【図３】本発明による広帯域多層無損失偏光子の第二の変形例を示す図である。
【図４】「赤」、「緑」及び「青」のサブピクセルの要素としての色偏光回転子の機能を示す図である。
【図５】「緑」の色偏光回転子の内部構造を示す図である。
【図６】「緑」の非吸収性偏光カラーフィルターの模式図である。
【図７】ＬＣＤパネルの第一の特定の実施形態における具体的なピクセル構造の拡大断面を示す模式図である。そこにおいて、ＬＣＤパネルの空間強度変調素子は、直線偏光回転素子を用いて実現されており、そこに付与されるピクセル駆動信号は、その具体的なピクセル構造のＲＧＢ（赤、緑、青）サブピクセルのそれぞれにおいて、「暗」の出力レベルをもたらすよう、選択される。
【図８】ＬＣＤパネルの第一の特定の実施形態における具体的なピクセル構造の拡大断面を示す模式図である。そこにおいて、ＬＣＤパネルの空間強度変調素子は、直線偏光回転素子を用いて実現されており、そこに付与されるピクセル駆動信号は、その具体的なピクセル構造のＲＧＢサブピクセルのそれぞれにおいて、「明」の出力レベルをもたらすよう、選択される。
【図９】「マゼンタ」の非吸収性偏光カラーフィルターを示す模式図である。
【図１０】ＬＣＤパネルの第二の特定の実施形態における具体的なピクセル構造の拡大断面を示す模式図である。そこにおいて、ＬＣＤパネルの空間強度変調素子は、直線偏光回転素子を用いて実現されており、そこに付与されるピクセル駆動信号は、その具体的なピクセル構造のＣＭＹ（シアン、マゼンタ、黄）サブピクセルのそれぞれにおいて、「暗」の出力レベルをもたらすよう、選択される。
【図１１】ＬＣＤパネルの第二の特定の実施形態における具体的なピクセル構造の拡大断面を示す模式図である。そこにおいて、ＬＣＤパネルの空間強度変調素子は、直線偏光回転素子を用いて実現されており、そこに付与されるピクセル駆動信号は、その具体的なピクセル構造のＣＭＹ（シアン、マゼンタ、黄）サブピクセルのそれぞれにおいて、「明」の出力レベルをもたらすよう、選択される。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カラーフィルター、特に、非吸収性偏光カラーフィルターに関し、さらに、非吸収性偏光カラーフィルター用いて画像のコントラスト、さらには隣接するサブピクセル間での光の再利用を向上させた高輝度カラー液晶表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
コントラストが高いビデオ画像を表示できるフラット液晶表示装置（ＬＣＤ）の需要は大きい。直視型のそのような表示構造が求められる装置の具体例には、ノート型、ラップトップ型、及び他の型のコンピュータがある。
【０００３】
一般的に、従来のカラーＬＣＤパネルは、実質的に同じ基本構造を有する。それぞれのＬＣＤ表示パネルは、均一な照明強度の平面を作るためのバックライト構造体、光の強度の変調をもたらす制御素子の電気的にアドレス可能なアレイ、及び、カラー画像を形成するため、変調された光のスペクトルフィルタリングをもたらす変調素子のアレイの近傍に配置されるカラーフィルターのアレイ、のような主要素を有する。
【０００４】
カラーＬＣＤパネルの設計において、バックライト構造体からカラーフィルターアレイを通過する光の透過百分率を最大にすることが目標となる。しかし、従来のデザインと技術を用いる場合、以下の要因により生じる透過光の顕著な損失のため、この目標を達成することは不可能であった。すなわち、ＬＣＤパネルに使用される吸収型偏光子による光エネルギーの損失、ＬＣＤパネルに使用されるピクセル化された空間強度変調アレイの薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）及び配線から反射される光の吸収、ＬＣＤパネルのスペクトルフィルターに使用される色素による光の吸収、及び、ＬＣＤパネル内の層間で屈折率が整合していないことによるフレネル損失、である。このような要因の結果、従来のカラーＬＣＤパネルの光透過効率は典型的に５％以下であった。その結果、バックライト構造体が生成した光の最高９５％が、ＬＣＤパネルの全域で熱に変換される。従って、高電力を必要とし、そして、適当な冷却手段等が必要となる大量の熱を発生する、超高強度のバックライト光源を用いることなく、従来のカラーＬＣＤパネルを用いて高輝度の画像を得ることは、直接型及び投影型のいずれの表示システムにおいても不可能である。
【０００５】
従来のカラーＬＣＤパネルデザインの欠点に対し、パネルの光透過効率を向上させて、生成させる画像の輝度を高めるため、いくつかの代替アプローチが提案されている。
【０００６】
例えば、従来のＬＣＤパネルの吸収性色素偏光子の代わりに、色純度を向上させるため、コレステリック液晶（ＣＬＣ）偏光子を用いるＬＣＤパネルがある。ＬＣＤパネルの輝度を向上させるため、光を部分的に再利用する仕組みを用いるＬＣＤパネルもある。さらにもう１つ、ＬＣＤパネルの輝度を向上させるため、バックライト構造体の導光パネルから光を取り出すためのホログラフィック拡散板とホログラフィック拡散板により散乱された拡散光を部分的に再利用するめのＣＬＣ偏光子とを用いるＬＣＤパネルも存在する。
【０００７】
しかし、そのような従来のＬＣＤパネルは、やはり欠点や不利な点が解消されていない。特に、非吸収性ＣＬＣ偏光子及び局部的光再利用の原理を利用しているにもかかわらず、従来のＬＣＤパネルは依然として、バックライト構造体から見る者に延びる光路に沿った光吸収性層を、少なくとも一つ必要とする。その結果、従来のＬＣＤパネルは、非常に低い光透過効率を有する。従って、従来のＬＣＤパネルを用いて高輝度のカラー画像を形成するには、高強度のバックライト光源を必要とした。それは、非常に高い電力を消費し、大量の熱を発生し、そして、ＬＣＤパネルとバックライト構造体におけるランプの両方の温度を安全な動作範囲に維持するため、ファンや他の冷却手段の使用を必要とする。
【０００８】
従って、非吸収性カラーフィルターが強く求められており、そして、従来のＬＣＤパネル装置の欠点や不利な点がなく高輝度のカラー画像を生成できる改良されたカラーＬＣＤパネルが強く求められている。
【発明の開示】
【０００９】
本開示の発明は、以下の要素、すなわち、後方広帯域多層無損失偏光子、前方広帯域多層無損失偏光子、及び色偏光回転子を有する、非吸収性偏光カラーフィルターである。前記後方広帯域多層無損失偏光子は、所定の方向の透過軸ＡＢを有する。前記前方広帯域多層無損失偏光子は、前面と、前記後方広帯域多層無損失偏光子に面する裏面とを有する。前記前方広帯域多層無損失偏光子は、前記後方広帯域多層無損失偏光子に略平行に配置されており、かつ、透過軸ＡＢに略平行又は略直交な透過軸を有する。前記色偏光回転子は、前記前方広帯域多層無損失偏光子と前記後方広帯域多層無損失偏光子との間に、これらの偏光子と略平行に、配置されている。前記色偏光回転子は、前記透過軸ＡＢの方向に対して振れ角度αで符号が交互に変わるｃ軸の配向を有する複数の複屈折薄膜の積層体を有する。複屈折薄膜の数、振れ角度α、厚み、及び光学異方性は、前記非吸収性偏光カラーフィルターが、透過軸ＡＢに略平行な偏光状態を有する所定の色の光を透過させ、透過軸ＡＢに直交な偏光状態を有する前記所定の色の光を反射させ、そして、他の所定の色の非偏光を反射させるように、選択されている。
【００１０】
また、本発明は、液晶セル及び前記非吸収性偏光カラーフィルターを有する液晶表示装置を提供する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明及びその多くの利点のより完全な理解は、添付の図面及び詳細な仕様と併せて以下の詳細な説明（それらのすべては本開示の一部を構成する）を参照することによってより良い理解が得られることで、容易に達成される。
【００１２】
本発明を概説してきたが、添付の特許請求の範囲を限定することなく単に例示の目的でここに示す特定の好ましい態様を参照することにより、本発明をさらに理解することができる。
【００１３】
図１において、広帯域多層無損失偏光子のサブコンポーネント構造がより明確に示されている。この偏光子は、複屈折膜６０と等方性膜６２とが交互に配置される層の積層体からなる。前記偏光子は透過軸ＡＢを有する。非偏光６３が前記広帯域多層無損失偏光子に入射する場合、前記透過軸ＡＢに対して略直交に偏光を有する一部の光６４（ｂ型の偏光状態）は、前記広帯域多層無損失偏光子から反射される。同時に、前記透過軸ＡＢに対して略平行に偏光を有する他の部分の光６５（ａ型の偏光状態）は、前記広帯域多層無損失偏光子を通過する。
【００１４】
バックライト構造体は、ａ型とｂ型の両方の偏光状態を有するスペクトル成分からなる非偏光をもたらす。前記広帯域多層無損失偏光子は、積層された複数の層からなる多層構造体であり、それは、少なくとも可視帯における波長を有しかつ前記ｂ型の偏光状態を有するスペクトル成分からなる光を反射させ、かつ、少なくとも可視帯における波長を有しかつ前記ａ型の偏光状態を有するスペクトル成分からなる偏光を透過させる。
【００１５】
前記広帯域多層無損失偏光子は、反射偏光子、干渉偏光子、及び混合型偏光子すなわち反射干渉偏光子、の三種類とすることができる。積層される層の厚みは、厚いものと薄いものの両方とすることができる。厚い層の厚みは、数波長分を超えるものであってもよい。薄い層の厚みは、ある波長の四分の一に略等しいものとすることができる。前記積層体において隣接する層の厚みは、入射光の波長の四分の一に略等しいものとすることができる。広帯域多層無損失偏光子の他の変形例も可能であり、そこにおいては、厚い層と薄い層とが交互に配置される。
【００１６】
多層構造体の少なくとも一つの層は、光学異方性であり、かつ、カスケード結晶化プロセスによって作られたものである。
【００１７】
図２は、積層された層からなる多層構造体の一つの断面を示す模式図である。この図は、Ｘ、Ｙ及びＺの方向を規定する座標系を示す。図示される多層構造体は、図面及び明細書を通じて異方性層（結晶薄膜，ＴＣＦとも呼ぶ）及び等方性層Ｂと呼ぶ二つの異なる有機材料の交互に配置される層からなる。異方性ＴＣＦは、Optiva, Inc.によって開発されたカスケード結晶化プロセスと呼ばれる方法により得ることができる（P. Lazarev and M. Paukshto, Proceedings of the 7th International Workshop "Displays, Materials and Components" (Kobe, Japan, November 29-December 1, 2000), pp. 1159-1160）。この方法によれば、適当な溶媒に溶解される有機化合物が、コロイド系（リオトロピック液晶溶液）を形成し、そこにおいて、分子は、系の動力学的単位を構成する超分子に集められる。この液晶相は、実質的に、系の秩序づけられた状態の前駆体であり、そこから、その後の超分子の配向および溶媒の除去の過程において、固体の異方性結晶層（結晶薄膜又はＴＣＦとも呼ばれる）が形成される。
【００１８】
超分子を有するコロイド系から異方性結晶薄膜を合成するために必要な方法は、以下の工程を含む。
（i）基材上（またはある装置もしくは多層構造体における層の上）に上述したコロイド系を塗布する工程；前記コロイド系はチキソトロピックな特性を有する必要があり、それは、予め設定された温度及び特定の濃度の分散相を保持することにより、もたらされる）；
（ii）溶液の粘度を低下させる任意の外部作用（加熱、剪断変形など）によって、塗布されたコロイド系を高流動性の（低下した粘度の）状態にする工程；この作用は、次の配向工程全体の間付与されてもよく、あるいは、配向工程の間に前記系がより高い粘度の状態に戻らないように最小限必要な時間続いてもよい；
（iii）機械的要素を用いてあるいは他の任意の手段により発生させることができる、前記系への外部からの配向作用の工程；前記外部作用の程度は、前記コロイド系の動力学的単位が、必要な配向を獲得しかつ異方性結晶薄膜の結晶格子の基礎として作用する構造を形成するように、十分なものである必要がある；
（iv）層の配向された領域を、前記外部作用により達成される、粘度が低下した状態から最初の粘度の状態又はより高い粘度の状態に変換する工程；この移行は、異方性結晶薄膜構造の配向の減少が起こらないよう、そして、表面欠陥が生じないよう、行われる；
（v）溶媒を除去する（乾燥する）最終工程、この工程の間に、最終的な異方性結晶薄膜の構造が形成される。
【００１９】
得られる異方性層において、分子の複数の平面は互いに平行であり、そして、分子は、前記層の少なくとも一部において三次元的結晶構造を形成している。製造技術を最適化することにより、単結晶膜の形成が可能になり得る。
【００２０】
前記異方性層の厚みは、通常、１μｍを超えない。この層の厚みは、塗布される溶液中の固体物質の含有量を変えることにより、かつ／又は、塗布される層の厚みを変えることにより、調節することができる。必要な光学特性を有する層を得るため、コロイドの混合系（そのような混合物は共同の超分子を形成することができる）を用いることが可能である。
【００２１】
溶液中で前記有機化合物を混合すれば、種々の組成の混合集合体が形成される。色素混合物のＸ線回折パターンを解析すれば、３．１〜３．７Åの範囲の分子間距離に該当する特徴的な回折ピークの存在により、超分子における分子パッキングについて判断することができる。一般的な場合、この値は、結晶及び凝集体の形態の芳香族化合物に共通する。ピークの強度及び鋭さは乾燥の過程で増すが、ピークの位置は変化しないままである。この回折ピークは、集合体（積層体）内の分子間間隔に対応するものであり、種々の材料のＸ線回折パターンで観測されている。混合することは、分子（又はそのフラグメント）の面構造にとって有利であり、そして、対象とする有機化合物において分子寸法の一つが一致することにとって有利である。塗布される水性層において、有機分子は、一つの方向に、長い距離の秩序を有し、それが、基材表面上で超分子が配向することに関係する。溶媒が蒸発させられるに従い、分子が二軸結晶の三次元構造を形成するのにエネルギー的に有利になる。この目的に使用できる化合物は、上記のものに限定されない。
【００２２】
異方性層は、さらに、高度な光学異方性を有する。そのような層は、超分子複合体の光学吸収の特性に関連する、Ｅ型偏光子の特性を示し、かつ、吸収がわずかであるスペクトル領域において位相差板（位相シフトフィルム）として機能する。これら異方性層の位相差特性は、その複屈折性（二重屈折）、すなわち、基材上にＬＬＣ溶液を塗布する方向において測定される屈折率とそれに直交な方向において測定される屈折率の違い、に関係する。強い（耐光性の）色素分子をベースとするＬＬＣ系から形成される層は、高い熱安定性と放射抵抗を特徴とする。そのような層は、約３５０〜７００℃の温度範囲において安定なままである。
【００２３】
本開示の非吸収性偏光カラーフィルター及びＬＣＤにおいて実施されるカスケード結晶化プロセスの適用の重要な利点は、前記フィルター及びＬＣＤの機能的要素の形成に印刷技術を用いることができるということである。
【００２４】
かくして、光学異方性のＡ-層は、カスケード結晶化プロセスによって得られる。そのような層は、光軸の一つの方向において３．４±０．３Åの分子間間隔を有する全体的に秩序のある二軸結晶構造を特徴とする。各Ａ層は、少なくとも二つの屈折率ｎx及びｎyを特徴とする。これらの層は、４００ｎｍ未満の基礎吸収端を有し、可視光の波長帯域において一様に透明であり、かつ、０．９８以上の透過係数を有する。各Ａ層は、棒状超分子によって形成される。前記棒状超分子は、共役π系及びイオノゲン基を有する少なくとも一種の多環式有機化合物に相当する。
【００２５】
Ｘ軸は、「配向」方向と呼ばれ、図２に示すいわゆる「配向」軸（２０）を規定する。一方、Ｙ軸は、「横断」方向と呼ばれ、図２に示すいわゆる「透過」軸（３０）を規定する。
【００２６】
層Ｂは、等方性層であり、かつ定格屈折率（例えばｎ＝１．６４）を有する。前記定格屈折率は、カスケード結晶化プロセスによって実質的に変わることはない。
【００２７】
カスケード結晶化プロセスは、ＴＣＦの屈折率を変化させる。例えば、ＴＣＦは、配向方向についてある一つの屈折率（例えばｎ＝１．８８）を有し、かつ、横断方向について別の屈折率（例えばｎ＝１．６４）を有する。定義により、面内軸（膜面に平行な軸）についての屈折率を、その偏光面が前記軸に平行な面偏光された入射光に対する「有効」屈折率と呼ぶ。
【００２８】
従って、多層積層体（ＴＣＦ-Ｂ-ＴＣＦ-Ｂ-ＴＣＦ...）は層間で、配向方向について屈折率の大きな差（Δｎ＝１．８８−１．６４＝０．２４）を示す。横断方向において、種々の層の屈折率は、実質的に同じ（Δｎ＝１．６４−１．６４＝０）である。これらの光学特性によって、前記多層構造体は、図２に示す「透過」軸に対して正確に配向する入射光の偏光成分を透過させるようになる。
【００２９】
図３において、広帯域多層無損失偏光子のもう一つの変形例をより分かりやすく示す。偏光子は、複屈折膜（６０及び６１）と等方性膜（６２）とが交互に配置される層の４分の１波長積層体からなる。屈折率が整合する複屈折率の大きい膜を用いる必要がある。全ての視野角において効率を向上させるため、この偏光子の変形例では、屈折率が異なる二つの異なる複屈折膜を使用する。非偏光６３が広帯域多層無損失偏光子に入射するとき、ｂ型の固有の偏光状態を有する一部の光６４は、前記広帯域多層無損失偏光子から反射される。同時に、ａ型の固有の偏光状態を有する他の部分の光６５は、前記広帯域多層無損失偏光子を通過する。前記多層構造体の少なくとも一つの複屈折膜は、カスケード結晶化プロセスによって作られる。
【００３０】
図４は、色偏光回転子（ＣＰＲ）が「赤」、「緑」及び「青」のサブピクセルの要素として機能する原理を示している。一つの色（例えば赤、緑又は青）の偏光状態のみが各サブピクセルにおいて９０度回転させられる。他の二つの色成分の偏光状態は、変わらないままである。ａ型の直線偏光状態を有する入射光６９に対し、「赤」のサブピクセル６６の色偏光回転子は、「赤」の光の偏光状態（ｂ型の偏光状態）を９０度回転させる。一方、前記回転子は、光の「緑」成分及び「青」成分の偏光状態（ａ型の偏光状態）を変わらないままにしておく。「緑」のサブピクセルにおいて、色偏光回転子６７は、光の「緑」成分の偏光状態を９０度回転させる一方、光の「赤」成分及び「青」成分の偏光状態を変化させない。「青」のサブピクセルにおいて、色偏光回転子６８は、光の「青」成分の偏光状態を９０度回転させる一方、光の「赤」成分及び「緑」成分の偏光状態を変化させない。
【００３１】
図５は、「緑」のＣＰＲのデザインを模式的に示している。このＣＰＲは、光学ｃ軸７４の方向が振れている複数の位相差板として機能させられる複数の複屈折薄膜の積層体７２を有する。これらの位相差板の光軸は、隣り合うものと正確に±αだけ異なっている。第一の位相差板が基準軸７５に対して＋αである場合、その隣の位相差板は基準軸に対して−αであり、第三の位相差板は＋αに戻り、図５に示すように、それが同様に繰返される。前記積層体におけるそのような位相差板の数をＮとすると、Ｎ個の位相差板の作用は、偏光ベクトルを２αＮ回転させることである。偏光ベクトルが角度ｐｉ/２回転するならば、以下の等式２αＮ＝ｐｉ／２を満たす必要がある。位相差板の数がＮである積層体の各位相差板に対する角度αは、ｐｉ／（４Ｎ）に等しい。なお、積層体における位相差板の数が減少するに従って、スペクトル帯幅（バンド幅）は増加する。従って、飽和色を必要とするカラー再生システムにこのようなＣＰＲを用いる場合、前記システムにおける複屈折位相差板の数は重要な部分となる。しかし、色度より輝度を優先させる場合、位相差板の数を減らすことができ、その特定の要件に対してユーザーが特性を調節できるようにすることができる。膜の厚みがλ／（２Δｎ）に等しいとき、最大透過率が得られる（ここで、λは回転させられる波長に等しく、かつ、Δｎ＝ｎe−ｎoである）。図５は、基準軸７５の方向に偏光されたスペクトル成分（赤、緑、及び青）を有する入射光７１を示している。この場合、出力光７３の緑成分の偏光状態は９０度回転させられる。同様の理論が他の光成分（赤及び青）に対して当てはまる。積層膜は、カスケード結晶化プロセスによって得ることができる。この場合、ｃ軸は配向方向と一致する。
【００３２】
「緑」の非吸収性偏光カラーフィルターを図６に模式的に示す。非吸収性偏光カラーフィルターは、後方広帯域多層無損失偏光子７６と前方広帯域多層無損失偏光子７８との間に配置された色偏光回転子（ＣＰＲ）７７を有する。図６に示す本発明の一態様において、後方広帯域多層無損失偏光子と前方広帯域多層無損失偏光子は、直交する偏光子であり、そして、後方広帯域多層無損失偏光子の透過軸はＣＰＲの基準軸に平行である。以下の用語をさらなる説明で用いることとする。後方広帯域多層無損失偏光子の透過軸に対して平行な電気ベクトルを有する光の偏光状態を、ａ型の偏光状態と呼ぶ。一方、後方広帯域多層無損失偏光子の透過軸に対して直交な電気ベクトルを有する光の偏光状態を、ｂ型の偏光状態と呼ぶ。
【００３３】
「赤」の帯域（バンド）内の波長を有するスペクトル成分を持つ入射非偏光７９Ｒに対し、ｂ型の偏光状態８０Ｒを有する光の部分は、後方広帯域多層無損失偏光子から反射される一方、ａ型の偏光状態８１Ｒを有する光のもう一つの部分は、後方広帯域多層無損失偏光子を通過する。従って、光の透過部分は、偏光状態８２Ｒを変えることなくＣＰＲを通過し、そして、同じ偏光状態８３Ｒで前方広帯域多層無損失偏光子から反射される。その結果、光は、偏光状態８４Ｒを変えることなくＣＰＲを再通過し、そして、同じ偏光状態８５Ｒで後方広帯域多層無損失偏光子を再通過する。従って、偏光されていない「赤」の入射光は、実質的に損失なく、「緑」の非吸収性偏光カラーフィルターから反射される。
【００３４】
同様の理論が、「青」の帯域内の波長を有するスペクトル成分を持つ入射非偏光７９Ｂについて当てはまる。ｂ型の偏光状態８０Ｂを有する光の部分は、後方広帯域多層無損失偏光子から反射される一方、ａ型の偏光状態８１Ｂを有する光のもう一つの部分は、後方広帯域多層無損失偏光子を通過する。従って、光の透過部分は、偏光状態８２Ｂを変えることなくＣＰＲを通過し、そして、同じ偏光状態８３Ｂで前方広帯域多層無損失偏光子から反射される。その結果、光は、偏光状態８４Ｂを変えることなくＣＰＲを再通過し、そして、同じ偏光状態８５Ｂで後方広帯域多層無損失偏光子を再通過する。従って、上記の場合と同様、偏光されていない「青」の入射光は、実質的に損失なく、「緑」の非吸収性偏光カラーフィルターから反射される。
【００３５】
上記の場合と異なり、「緑」の帯域内の波長を有するスペクトル成分を持つ偏光されていない入射光の部分は、前記非吸収性偏光カラーフィルターを通過する。ｂ型の偏光状態８０Ｇを有する「緑」の光の部分は、後方広帯域多層無損失偏光子から反射される。ａ型の偏光状態８１Ｇを有する「緑」の光のもう一つの部分は、後方広帯域多層無損失偏光子を通過する。その結果、透過されたスペクトル成分８１Ｇは、偏光状態をａ型からｂ型８２Ｇに変えるＣＰＲを通過する。最終的に、ｂ型の偏光状態を有する前記スペクトル成分は、前方広帯域多層無損失偏光子を通過する（矢印８３Ｇを参照）。従って、ａ型の偏光状態を有する偏光されていない「緑」の光の部分は、その偏光状態をａ型からｂ型に変える非吸収性偏光カラーフィルターによって透過される一方、ｂ型の偏光状態を有する光のもう一つの部分は、非吸収性偏光カラーフィルターから反射される。従って、非吸収性偏光カラーフィルターは、バンドパスフィルターであり、それは、一つの色（例えば緑）のみの偏光状態を９０度回転させる。他の色（青及び赤）の偏光状態は、同じままである。
【００３６】
本発明の一態様において、非吸収性偏光フィルターは、無色の複屈折結晶膜のみから作られる。かくして、後方広帯域多層無損失偏光子、前方広帯域多層無損失偏光子及びＣＰＲは、エネルギー損失なく又は吸収なく、光のスペクトル成分を透過させるか又は反射させる。
【００３７】
従って、非吸収性偏光カラーフィルターは、二つの広帯域多層無損失偏光子と色偏光回転子とを有する多層構造である。ＣＰＲの複屈折薄膜の数、振れ角度α、厚み、及び光学異方性は、前記非吸収性偏光カラーフィルターが、後方広帯域多層無損失偏光子の透過軸ＡＢに略平行な偏光状態を有する所定の色の光を透過させるよう、前記透過軸ＡＢに直交な偏光状態を有する前記所定の色の光を反射させるよう、そして、他の所定の色の非偏光を反射させるよう、選択される。
【００３８】
図７及び８に示すこのＬＣＤパネル構造の具体例において、空間強度変調及びそこで使用されるスペクトルフィルタリング機能を実行するため、直線偏光法が用いられる。
【００３９】
図７及び８に示す具体例において、バックライト構造体２は、準−拡散反射体３、導光パネル１１、端部照明光源１２、及び、集束ミラー１４をそれぞれ有し、光源１２が発生させる光束を導光パネル１１の端部に連結する。好ましくは、導光パネル１１は、光学的に透明な材料からなり、非偏光を発する一対の小型の蛍光灯が、光源１２の役割を果たす。
【００４０】
バックライトの動作時、光源１２が発生させる光束は、集束ミラー１４の支援により、光が通常の態様で全内部反射を示す、導光パネル１１の端部に連結される。この実施形態において、導光パネル１１の前面は、界面で全内部反射の条件を破るため、そして、偏光方向を回転させる素子のピクセル化アレイの方向に光を放出させるため、微細なピットを有する。非偏光の平面をもたらすため、多くの代わりの方法があり、それらは、本発明によるＬＣＤパネルの任意の具体的構造において用いることができる。
【００４１】
単なる例示の目的で、第一の実施形態のＬＣＤパネル内で実現されるスペクトルフィルタリング機能は、ＲＧＢ（赤、緑、青）の加法原色系に基づくものである。しかし、その代わりに、ＬＣＤパネル内のスペクトルフィルタリング機能は、ＣＭＹ（シアン、マゼンタ、黄）の減法原色系に基づくものであってもよい。
【００４２】
ＬＣＤパネルの第一の実施形態において、バックライトパネル内にある光源の発光スペクトルは「白」とみなされ、そして、ＬＣＤパネルのスペクトルフィルタリング機能は、ＲＧＢ（赤、緑、青）の表色系に基づく。非吸収性偏光カラーフィルター８６Ｒ、８６Ｇ及び８６Ｂのそれぞれは、光源の「赤」、「緑」及び「青」の帯域のスペクトル成分すべてがそれぞれ表示のためカラー画像の生成に用いられるようなバンドパス特性を有する設計となっている。この実施形態において、非吸収性偏光カラーフィルター８６Ｒ、８６Ｇ及び８６Ｂのそれぞれは、「バンドパス」干渉カラーフィルターとして実現される。
【００４３】
図７及び８に示す第一の実施形態において、広帯域の後方多層無損失偏光子４は、ａ型の偏光状態を有する光を透過させ、ｂ型の偏光状態を有する光を反射させ、そして、偏光標準として働く。同様に、前方広帯域シート偏光子７０は、ｂ型の偏光状態を有する光を透過させ、ａ型の偏光状態を有する光を吸収する。
【００４４】
図７及び８に示す第一の実施形態において、偏光方向回転素子５Ｒ、５Ｇ、及び５Ｂのアレイは、ａ型に従って直線偏光される電界をｂ型の偏光状態に回転させる電気制御素子のアレイとして実現され、また、逆も同様であり、そのとき、光は、ＬＣＤパネルにおける対応するピクセルを通過する。前記偏光方向回転素子のそれぞれは、連続する液晶層の一部（一領域）である。図７及び８に示す第一の実施形態において、電気制御される直線偏光方向回転素子のそれぞれは、９０°に等しいねじれ角度を有するねじれネマチック（ＴＮ）液晶層の一部として実現することができ、その動作は、当該技術でよく知られるとおり、印加電圧（ピクセル駆動部１０による）によって制御される。また、液晶層のそのように電気制御される部分を、偏光方向回転素子と呼ぶこととする。直線偏光方向回転素子の構造において、液晶材料の層全体にわたる電圧降下を引き起こすために必要な液晶分子の配向をもたらすため、そして、対応する素子が透過光の偏光方向を回転させないようにするため、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を用いることができる。電気的に不活性な状態（すなわち、ゼロの印加電圧）において、セル出力での光の電界強度は実質的にゼロであり、従って、「暗」のサブピクセルレベルが生成される（図７参照）。電気的に活性な状態（すなわち、しきい電圧ＶＴが印加されるとき）において、セル出力での光の電界強度は実質的にゼロではなく、従って、「明」のサブピクセルレベルが生成される（図８参照）。
【００４５】
図７及び８に示す第一の実施形態において、非吸収性偏光カラーフィルター８６Ｒ、８６Ｇ、及び８６Ｂのピクセル化アレイは、単一の平面内に形成されたバンドパス直線偏光素子のアレイとして実現される。前方広帯域シート偏光子７０が、非吸収性偏光カラーフィルターのピクセル化アレイ及び通常の（従来の）吸収性フィルター９０Ｒ、９０Ｇ、及び９０Ｂのピクセル化アレイの上に積層されている。前方広帯域シート偏光子７０は、ｂ型の偏光状態を有する光を透過させ、そして、広い波長域においてａ型の偏光状態を有する光を吸収する。
【００４６】
従来のＬＣＤパネルの光透過効率は、ＬＣＤパネルのスペクトルフィルターに使用された色素による光吸収の結果、低下した。かなりの光エネルギー損失のため、従来のＬＣＤパネルの光透過効率を約５％より高くなるよう向上させることは事実上不可能であった。
【００４７】
本発明によるＬＣＤパネルは、光を再利用する仕組みを用いるため、上記欠点がないものである。この仕組みは、従来のＬＣＤパネルデザインに伴う高いエネルギー損失を回避するため、それにより、バックライト構造体がもたらす光エネルギーをより十分に利用するため、本開示のＬＣＤパネルにおいて実施される。この光を再利用する仕組みの詳細は、具体例のそれぞれに対して後に説明するが、光再利用の一般的原理の概要を簡単に説明することは、本件において好都合なはずである。
【００４８】
本発明のすべての実施形態において、単一の偏光状態の光は、バックライト構造体からＬＣＤパネルの上記構造体（又はサブピクセル）を通過し、そこにおいて、透過偏光の空間強度変調及びスペクトルフィルタリングがサブピクセルで起こる。各ピクセルの位置において、スペクトルフィルタリング時に表示装置表面に至らないスペクトル帯域内の光は、吸収されることなく反射され、バックライト構造体の方に戻される。そこにおいて、偏光は、それと共に獲得される光エネルギーとともに再利用され、バックライト構造体からＬＣＤパネルのその部分を再通過し、そこにおいて、再透過偏光の空間強度変調及びスペクトルフィルタリングがサブピクセルで起こる。この光を再利用する仕組みは、図７及び８に模式的に示されるが、この後、より詳細に説明する。約５％の最大効率を有する従来のＬＣＤパネルとは顕著に異なり、今や、本発明の光再利用機構によって、バックライト光源がもたらす光を高い効率で利用できるＬＣＤパネルを設計することが可能である。
【００４９】
図７及び８に示すように、バックライト構造体内で生じる非偏光は、ａ型及びｂ型の偏光状態の両方を有するスペクトル成分からなる。ａ型の偏光状態にあるスペクトル成分のみが、バックライトパネル２に隣接する後方広帯域多層無損失偏光子４を通過する。一方、そこに入射するｂ型の偏光状態のスペクトル成分は、エネルギー損失や吸収がなく、反射される。後方広帯域多層無損失偏光子４から反射されるスペクトル成分は、準−拡散反射体３に入射して偏光の変換（ａ型からｂ型への変換及びその逆の変換）を受ける。この反射プロセスは波長に無関係である。ｂ型からａ型に反転された偏光を有するスペクトル成分は、今度は、後方広帯域多層無損失偏光子４を通過する。そして、後方広帯域多層無損失偏光子を通過した光は、後方広帯域シート偏光子４０に入射し、そこにおいて、可視帯域内の波長を有しかつｂ型の偏光状態を有するスペクトル成分からなる光は、吸収され、そして、前記可視帯域内の波長を有しかつａ型の偏光状態を有するスペクトル成分からなる光は、通過する。
【００５０】
「赤」、「緑」及び「青」のサブピクセル（８Ｒ、８Ｇ及び８Ｂ）に関する直線偏光方向回転素子５Ｒ、５Ｇ及び５Ｂが図７に示すような不活性の状態に駆動されるとき、透過光のスペクトル成分は、偏光状態の直交変換（ａ型からｂ型への変換及びその逆の変換）の結果、変更され、そして、所定の素子が駆動される不活性状態に応答して、「暗」のサブピクセルレベルが生成される。
【００５１】
「赤」のサブピクセル８Ｒが、図７に示すその「暗」状態に駆動されるとき、「赤」、「緑」及び「青」の帯域（ΔλR、ΔλG又はΔλB）内にある波長を有しかつａ型の偏光状態を有するバックライト発光のスペクトル成分は、後方広帯域多層無損失偏光子４及び後方広帯域シート偏光子４０を通過する。その結果、前記スペクトル成分は、偏光状態をａ型からｂ型に変える偏光方向回転素子５Ｒを通過する。そして、ｂ型の偏光状態を有する変換されたスペクトル成分は、非吸収性偏光カラーフィルター８６Ｒから反射される。ｂ型の偏光状態を有する反射された「赤」、「緑」及び「青」のスペクトル成分（ΔλR、ΔλG及びΔλB）は、偏光をｂ型からａ型に変える偏光方向回転素子５Ｒを通過する。最終的に、ａ型の偏光状態を有する変換されたスペクトル成分は、後方広帯域シート偏光子４０及び後方広帯域多層無損失偏光子４を通過して、再利用のためバックライト構造体に戻る。ａ型の偏光状態を有する「白」の環境光（図７において矢印２５Ｒ参照）は、前方広帯域シート偏光子７０によって吸収される。一方、ｂ型の偏光状態を有する「白」の環境光（図７において矢印３５Ｒ参照）は、前方広帯域シート偏光子７０によって透過される。そして、「赤」のスペクトル成分を有する光の部分は、吸収性カラーフィルター９０Ｒを通過し、一方、「緑」又は「青」のスペクトル成分を有する光の部分は、前記カラーフィルターによって吸収される。そして、「赤」のスペクトル成分を有する光は、偏光状態をｂ型からａ型に変える非吸収性偏光カラーフィルター８６Ｒを通過する。その結果、「赤」のスペクトル成分（矢印４５Ｒ参照）は、偏光状態をａ型からｂ型に変える偏光方向回転素子５Ｒを通過する。そして、後方広帯域シート偏光子４０は、変換された「赤」のスペクトル成分を吸収する（矢印５５Ｒ参照）。
【００５２】
「緑」のサブピクセル８Ｇが、図７に示すその「暗」状態に駆動されるとき、「赤」、「緑」及び「青」の帯域（ΔλR、ΔλG又はΔλB）内にある波長を有しかつａ型の偏光状態を有するバックライト発光のスペクトル成分は、後方広帯域多層無損失偏光子４及び後方広帯域シート偏光子４０を通過する。その結果、前記スペクトル成分は、偏光状態をａ型からｂ型に変える偏光方向回転素子５Ｇを通過する。そして、ｂ型の偏光状態を有する変換されたスペクトル成分は、非吸収性偏光カラーフィルター８６Ｇから反射される。ｂ型の偏光状態を有する反射された「赤」、「緑」及び「青」のスペクトル成分（ΔλR、ΔλG及びΔλB）は、偏光をｂ型からａ型に変える偏光方向回転素子５Ｇを再通過する。最終的に、ａ型の偏光状態を有する変換されたスペクトル成分は、後方広帯域シート偏光子４０及び後方広帯域多層無損失偏光子４を通過して、再利用のためバックライト構造体に戻る。ａ型の偏光状態を有する「白」の環境光（図７において矢印２５Ｇ参照）は、前方広帯域シート偏光子７０によって吸収される。一方、ｂ型の偏光状態を有する「白」の環境光（図７において矢印３５Ｇ参照）は、前方広帯域シート偏光子７０によって透過される。そして、「緑」のスペクトル成分を有する光の部分は、吸収性カラーフィルター９０Ｇを通過し、一方、「赤」又は「青」のスペクトル成分を有する光の部分は、前記カラーフィルターによって吸収される。そして、「緑」のスペクトル成分を有する光は、偏光状態をｂ型からａ型に変える非吸収性偏光カラーフィルター８６Ｇを通過する。その結果、「緑」のスペクトル成分（矢印４５Ｇ参照）は、偏光状態をａ型からｂ型に変える偏光方向回転素子５Ｇを通過する。そして、後方広帯域シート偏光子４０は、変換された「赤」のスペクトル成分を吸収する（矢印５５Ｇ参照）。
【００５３】
「青」のサブピクセル８Ｂが、図７に示すその「暗」状態に駆動されるとき、「赤」、「緑」及び「青」の帯域（ΔλR、ΔλG又はΔλB）内にある波長を有しかつａ型の偏光状態を有するバックライト発光のスペクトル成分は、後方広帯域多層無損失偏光子４及び後方広帯域シート偏光子４０を通過する。その結果、前記スペクトル成分は、偏光状態をａ型からｂ型に変える偏光方向回転素子５Ｂを通過する。そして、ｂ型の偏光状態を有する変換されたスペクトル成分は、非吸収性偏光カラーフィルター８６Ｂから反射される。ｂ型の偏光状態を有する反射された「赤」、「緑」及び「青」のスペクトル成分（ΔλR、ΔλG及びΔλB）は、偏光をｂ型からａ型に変える偏光方向回転素子５Ｂを再通過する。最終的に、ａ型の偏光状態を有する変換されたスペクトル成分は、後方広帯域シート偏光子４０及び後方広帯域多層無損失偏光子４を通過して、再利用のためバックライト構造体に戻る。ａ型の偏光状態を有する「白」の環境光（図７において矢印２５Ｂ参照）は、前方広帯域シート偏光子７０によって吸収される。一方、ｂ型の偏光状態を有する「白」の環境光（図７において矢印３５Ｂ参照）は、前方広帯域シート偏光子７０によって透過される。そして、「青」のスペクトル成分を有する光の部分は、吸収性カラーフィルター９０Ｂを通過し、一方、「緑」又は「赤」のスペクトル成分を有する光の部分は、前記カラーフィルターによって吸収される。そして、「青」のスペクトル成分を有する光は、偏光状態をｂ型からａ型に変える非吸収性偏光カラーフィルター８６Ｂを通過する。その結果、「青」のスペクトル成分（矢印４５Ｂ参照）は、偏光状態をａ型からｂ型に変える偏光方向回転素子５Ｂを通過する。そして、後方広帯域シート偏光子４０は、変換された「赤」のスペクトル成分を吸収する（矢印５５Ｂ参照）。
【００５４】
直線偏光回転素子が図８に示すような活性状態に駆動されるとき、前記素子は、偏光状態の変換を行うことなく、波長とは無関係にスペクトル成分を透過させ、所定の素子が駆動される活性状態に応答して、「明」のサブピクセルレベルを生成させる。
【００５５】
「赤」のサブピクセル８Ｒが図８に示すような「明」の状態に駆動されるとき、「赤」の帯域ΔλR内にある波長を有しかつａ型の偏光状態を有するバックライト発光のスペクトル成分は、後方広帯域多層無損失偏光子４、後方広帯域シート偏光子４０、偏光状態を変えることのない直線偏光方向回転素子５Ｒ、偏光をａ型からｂ型に変える非吸収性偏光カラーフィルター８６Ｒ、「赤」の吸収性カラーフィルター９０Ｒ、及び前方広帯域シート偏光子７０を通過する。この状態において、「緑」の帯域ΔλG又は「青」の帯域ΔλB内にある波長を有しかつａ型の偏光状態を有するバックライト発光のスペクトル成分は、後方広帯域多層無損失偏光子４、後方広帯域シート偏光子４０、直線偏光方向回転素子５Ｒを通過し、「赤」の非吸収性偏光カラーフィルター８６Ｒによって反射され、そして、直線偏光方向回転素子５Ｒ、後方広帯域シート偏光子４０、及び後方広帯域多層無損失偏光子４を再通過して、再利用のためバックライト構造体に戻る。
【００５６】
「緑」のサブピクセル８Ｇが図８に示すような「明」の状態に駆動されるとき、「緑」の帯域ΔλG内にある波長を有しかつａ型の偏光状態を有するバックライト発光のスペクトル成分は、後方広帯域多層無損失偏光子４、後方広帯域シート偏光子４０、偏光状態を変えることのない直線偏光方向回転素子５Ｇ、偏光をａ型からｂ型に変える非吸収性偏光カラーフィルター８６Ｇ、「緑」の吸収性カラーフィルター９０Ｇ、及び前方広帯域シート偏光子７０を通過する。この状態において、「赤」の帯域ΔλR又は「青」の帯域ΔλB内にある波長を有しかつａ型の偏光状態を有するバックライト発光のスペクトル成分は、後方広帯域多層無損失偏光子４、後方広帯域シート偏光子４０、直線偏光方向回転素子５Ｇを通過し、「緑」の非吸収性偏光カラーフィルター８６Ｇによって反射され、そして、直線偏光方向回転素子５Ｇ、後方広帯域シート偏光子４０、及び後方広帯域多層無損失偏光子４を再通過して、再利用のためバックライト構造体に戻る。
【００５７】
「青」のサブピクセル８Ｂが図８に示すような「明」の状態に駆動されるとき、「青」の帯域ΔλB内にある波長を有しかつａ型の偏光状態を有するバックライト発光のスペクトル成分は、後方広帯域多層無損失偏光子４、後方広帯域シート偏光子４０、偏光状態を変えることのない直線偏光方向回転素子５Ｂ、偏光をａ型からｂ型に変える非吸収性偏光カラーフィルター８６Ｂ、「青」の吸収性カラーフィルター９０Ｂ、及び前方広帯域シート偏光子７０を通過する。この状態において、「緑」の帯域ΔλG又は「赤」の帯域ΔλR内にある波長を有しかつａ型の偏光状態を有するバックライト発光のスペクトル成分は、後方広帯域多層無損失偏光子４、後方広帯域シート偏光子４０、直線偏光方向回転素子５Ｂを通過し、「青」の非吸収性偏光カラーフィルター８６Ｂによって反射され、そして、直線偏光方向回転素子５Ｂ、後方広帯域シート偏光子４０、及び後方広帯域多層無損失偏光子４を再通過して、再利用のためバックライト構造体に戻る。
【００５８】
「マゼンタ」の非吸収性偏光カラーフィルターを図９に模式的に示す。非吸収性偏光カラーフィルターは、後方広帯域多層無損失偏光子７６と前方広帯域多層無損失偏光子８７との間に配置された色偏光回転子（ＣＰＲ）７７を有する。図９に示す本発明の実施形態において、後方広帯域多層無損失偏光子の透過軸ＡＢは、前方広帯域多層無損失偏光子の透過軸に平行であり、かつ、ＣＰＲの基準軸に平行である。以下の用語をさらなる説明で用いることとする。後方広帯域多層無損失偏光子の透過軸ＡＢに対して平行な電気ベクトルを有する光の偏光状態を、ａ型の偏光状態と呼ぶ。一方、後方広帯域多層無損失偏光子の透過軸ＡＢに対して直交な電気ベクトルを有する光の偏光状態を、ｂ型の偏光状態と呼ぶ。
【００５９】
「赤」の帯域（バンド）内の波長を有するスペクトル成分を持つ入射非偏光７９Ｒに対し、ｂ型の偏光状態８０Ｒを有する光の部分は、後方広帯域多層無損失偏光子から反射される一方、ａ型の偏光状態８１Ｒを有する光のもう一つの部分は、後方広帯域多層無損失偏光子を通過する。そして、光の透過部分は、偏光状態８２Ｒを変えることなくＣＰＲを通過し、さらに、同じａ型の偏光状態８３Ｒで前方広帯域多層無損失偏光子を通過する。
【００６０】
同様の理論が、「青」の帯域内の波長を有するスペクトル成分を持つ入射非偏光７９Ｂについて当てはまる。ｂ型の偏光状態８０Ｂを有する光の部分は、後方広帯域多層無損失偏光子から反射される一方、ａ型の偏光状態８１Ｂを有する光のもう一つの部分は、後方広帯域多層無損失偏光子を通過する。従って、光の透過部分は、偏光状態８２Ｂを変えることなくＣＰＲ７７を通過し、そして、同じａ型の偏光状態８３Ｂで前方広帯域多層無損失偏光子を通過する。従って、上記の場合と同様に、偏光されていない「青」の入射光は、実質的に損失なく、「マゼンタ」の非吸収性偏光カラーフィルターによって透過される。
【００６１】
上述の場合と異なり、「緑」の帯域内の波長を有するスペクトル成分を持つ偏光されていない入射光の部分は、前記非吸収性偏光カラーフィルターを通過する。ｂ型の偏光状態８０Ｇを有する「緑」の光の部分は、後方広帯域多層無損失偏光子から反射される。ａ型の偏光状態８１Ｇを有する「緑」の光のもう一つの部分は、後方広帯域多層無損失偏光子を通過する。その結果、透過されたスペクトル成分８１Ｇは、偏光状態をａ型からｂ型８２Ｇに変えるＣＰＲを通過する。そして、ｂ型の偏光状態を有する前記スペクトル成分は、前方広帯域多層無損失偏光子から反射される（矢印８３Ｇを参照）。その結果、光は、偏光状態をｂ型からａ型８４Ｇに変えるＣＰＲを再通過し、そして、同じａ型の偏光状態８５Ｇで後方広帯域多層無損失偏光子を再通過する。従って、ａ型の偏光状態を有する偏光されていない「緑」の光の部分は、偏光状態を変えることなく非吸収性偏光カラーフィルターから反射される一方、ｂ型の偏光状態を有する光のもう一つの部分も、非吸収性偏光カラーフィルターから反射される。
【００６２】
「赤」の帯域ΔλR及び「青」の帯域ΔλB内にある波長を有するスペクトル成分は、非吸収性偏光カラーフィルターの出力において互いに混合され、ａ型の偏光状態を有する「シアン」色の光を生成させる（矢印８８参照）。
【００６３】
図９に示す一実施形態において、非吸収性偏光フィルターは、無色の複屈折結晶膜のみからなる。従って、後方広帯域多層無損失偏光子、前方広帯域多層無損失偏光子、及びＣＰＲは、エネルギー損失や吸収がなく、光のスペクトル成分を透過又は反射させる。
【００６４】
図１０及び１１に示すように、バックライト構造体内で生じる非偏光は、ａ型及びｂ型の偏光状態の両方を有するスペクトル成分からなる。ａ型の偏光状態にあるスペクトル成分のみが、バックライトパネル２に隣接する後方広帯域多層無損失偏光子４を通過する。一方、そこに入射するｂ型の偏光状態のスペクトル成分は、エネルギー損失や吸収がなく、反射される。後方広帯域多層無損失偏光子４から反射されるスペクトル成分は、準−拡散反射体３に入射して偏光の変換（ａ型からｂ型への変換及びその逆の変換）を受ける。この反射プロセスは波長に無関係である。ｂ型からａ型に反転された偏光を有するスペクトル成分は、今度は、後方広帯域多層無損失偏光子４を通過する。そして、後方広帯域多層無損失偏光子を通過した光は、後方広帯域シート偏光子４０に入射し、そこにおいて、可視帯域内の波長を有しかつｂ型の偏光状態を有するスペクトル成分からなる光は、吸収され、そして、前記可視帯域内の波長を有しかつａ型の偏光状態を有するスペクトル成分からなる光は、通過する。
【００６５】
「シアン」、「マゼンタ」及び「黄」のサブピクセル（８Ｃ、８Ｍ及び８Ｙ）に関する直線偏光方向回転素子５Ｃ、５Ｍ及び５Ｙが図１０に示すような不活性の状態に駆動されるとき、透過光のスペクトル成分は、偏光状態の直交変換（ａ型からｂ型への変換及びその逆の変換）の結果、変更され、そして、所定の素子が駆動される不活性状態に応答して、「暗」のサブピクセルレベルが生成される。
【００６６】
「シアン」のサブピクセル８Ｃが、図１０に示すその「暗」状態に駆動されるとき、「赤」、「緑」及び「青」の帯域（ΔλR、ΔλG又はΔλB）内にある波長を有しかつａ型の偏光状態を有するバックライト発光のスペクトル成分は、後方広帯域多層無損失偏光子４及び後方広帯域シート偏光子４０を通過する。その結果、前記スペクトル成分は、偏光状態をａ型からｂ型に変える偏光方向回転素子５Ｃを通過する。そして、ｂ型の偏光状態を有する変換されたスペクトル成分は、非吸収性偏光カラーフィルター８６Ｃから反射される。ｂ型の偏光状態を有する反射された「赤」、「緑」及び「青」のスペクトル成分（ΔλR、ΔλG及びΔλB）は、偏光をｂ型からａ型に変える偏光方向回転素子５Ｃを再通過する。最終的に、ａ型の偏光状態を有する変換されたスペクトル成分は、後方広帯域シート偏光子４０及び後方広帯域多層無損失偏光子４を通過して、再利用のためバックライト構造体に戻る。ｂ型の偏光状態を有する「白」の環境光（図１０において矢印２５Ｃ参照）は、前方広帯域シート偏光子７０によって吸収される。一方、ａ型の偏光状態を有する「白」の環境光（図１０において矢印３５Ｃ参照）は、前方広帯域シート偏光子７０によって透過される。そして、「シアン」のスペクトル成分を有する光の部分は、吸収性カラーフィルター９０Ｃを通過し、一方、「赤」のスペクトル成分を有する光の部分は、前記カラーフィルターによって吸収される。そして、「シアン」のスペクトル成分を有する光は、偏光状態を変えることなく、非吸収性偏光カラーフィルター８６Ｃを通過する。その結果、「シアン」のスペクトル成分（矢印４５Ｃ参照）は、偏光状態をａ型からｂ型に変える偏光方向回転素子５Ｒを通過する。そして、後方広帯域シート偏光子４０は、変換された「シアン」のスペクトル成分を吸収する（矢印５５Ｃ参照）。
【００６７】
「マゼンタ」のサブピクセル８Ｍが、図１０に示すその「暗」状態に駆動されるとき、「赤」、「緑」及び「青」の帯域（ΔλR、ΔλG又はΔλB）内にある波長を有しかつａ型の偏光状態を有するバックライト発光のスペクトル成分は、後方広帯域多層無損失偏光子４及び後方広帯域シート偏光子４０を通過する。その結果、前記スペクトル成分は、偏光状態をａ型からｂ型に変える偏光方向回転素子５Ｍを通過する。そして、ｂ型の偏光状態を有する変換されたスペクトル成分は、非吸収性偏光カラーフィルター８６Ｍから反射される。ｂ型の偏光状態を有する反射された「赤」、「緑」及び「青」のスペクトル成分（ΔλR、ΔλG及びΔλB）は、偏光をｂ型からａ型に変える偏光方向回転素子５Ｍを再通過する。最終的に、ａ型の偏光状態を有する変換されたスペクトル成分は、後方広帯域シート偏光子４０及び後方広帯域多層無損失偏光子４を通過して、再利用のためバックライト構造体に戻る。ｂ型の偏光状態を有する「白」の環境光（図１０において矢印２５Ｍ参照）は、前方広帯域シート偏光子７０によって吸収される。一方、ａ型の偏光状態を有する「白」の環境光（図１０において矢印３５Ｍ参照）は、前方広帯域シート偏光子７０によって透過される。そして、「マゼンタ」のスペクトル成分を有する光の部分は、吸収性カラーフィルター９０Ｍを通過し、一方、「緑」のスペクトル成分を有する光の部分は、前記カラーフィルターによって吸収される。そして、「マゼンタ」のスペクトル成分を有する光は、偏光状態を変えることなく、非吸収性偏光カラーフィルター８６Ｍを通過する。その結果、「マゼンタ」のスペクトル成分（矢印４５Ｍ参照）は、偏光状態をａ型からｂ型に変える偏光方向回転素子５Ｍを通過する。そして、後方広帯域シート偏光子４０は、変換された「マゼンタ」のスペクトル成分を吸収する（矢印５５Ｍ参照）。
【００６８】
「黄」のサブピクセル８Ｙが、図１０に示すその「暗」状態に駆動されるとき、「赤」、「緑」及び「青」の帯域（ΔλR、ΔλG及びΔλB）内にある波長を有しかつａ型の偏光状態を有するバックライト発光のスペクトル成分は、後方広帯域多層無損失偏光子４及び後方広帯域シート偏光子４０を通過する。その結果、前記スペクトル成分は、偏光状態をａ型からｂ型に変える偏光方向回転素子５Ｙを通過する。そして、ｂ型の偏光状態を有する変換されたスペクトル成分は、吸収なく、非吸収性偏光カラーフィルター８６Ｙから反射される。ｂ型の偏光状態を有する反射された「赤」、「緑」及び「青」のスペクトル成分（ΔλR、ΔλG及びΔλB）は、偏光をｂ型からａ型に変える偏光方向回転素子５Ｙを再通過する。最終的に、ａ型の偏光状態を有する変換されたスペクトル成分は、後方広帯域シート偏光子４０及び後方広帯域多層無損失偏光子４を通過して、再利用のためバックライト構造体に戻る。ｂ型の偏光状態を有する「白」の環境光（図１０において矢印２５Ｙ参照）は、前方広帯域シート偏光子７０によって吸収される。一方、ａ型の偏光状態を有する「白」の環境光（図１０において矢印３５Ｙ参照）は、前方広帯域シート偏光子７０によって透過される。そして、「黄」のスペクトル成分を有する光の部分は、吸収性カラーフィルター９０Ｙを通過し、一方、「青」のスペクトル成分を有する光の部分は、前記カラーフィルターによって吸収される。そして、「黄」のスペクトル成分を有する光は、偏光状態を変えることなく、非吸収性偏光カラーフィルター８６Ｙを通過する。その結果、「黄」のスペクトル成分（矢印４５Ｙ参照）は、偏光状態をａ型からｂ型に変える偏光方向回転素子５Ｙを通過する。そして、後方広帯域シート偏光子４０は、変換された「黄」のスペクトル成分を吸収する（矢印５５Ｙ参照）。
【００６９】
直線偏光回転素子が図１１に示すような活性状態に駆動されるとき、前記素子は、偏光状態の変換を行うことなく、波長とは無関係にスペクトル成分を透過させ、所定の素子が駆動される活性状態に応答して、「明」のサブピクセルレベルを生成させる。
【００７０】
「シアン」のサブピクセル８Ｃが図１１に示すような「明」の状態に駆動されるとき、「緑」の帯域ΔλG及び「青」の帯域ΔλB内にある波長を有しかつａ型の偏光状態を有するバックライト発光のスペクトル成分は、後方広帯域多層無損失偏光子４、後方広帯域シート偏光子４０、偏光状態を変えることのない直線偏光方向回転素子５Ｃ、偏光を変えることのない非吸収性偏光カラーフィルター８６Ｃ、「シアン」の吸収性カラーフィルター９０Ｃ、及び前方広帯域シート偏光子７０を通過する。この状態において、「赤」の帯域ΔλR内にある波長を有しかつａ型の偏光状態を有するバックライト発光のスペクトル成分は、後方広帯域多層無損失偏光子４、後方広帯域シート偏光子４０、直線偏光方向回転素子５Ｃを通過し、「シアン」の非吸収性偏光カラーフィルター８６Ｃによって反射され、そして、直線偏光方向回転素子５Ｃ、後方広帯域シート偏光子４０、及び後方広帯域多層無損失偏光子４を再通過して、再利用のためバックライト構造体に戻る。
【００７１】
「マゼンタ」のサブピクセル８Ｍが図１１に示すような「明」の状態に駆動されるとき、「赤」の帯域ΔλR及び「青」の帯域ΔλB内にある波長を有しかつａ型の偏光状態を有するバックライト発光のスペクトル成分は、後方広帯域多層無損失偏光子４、後方広帯域シート偏光子４０、偏光状態を変えることのない直線偏光方向回転素子５Ｍ、偏光を変えることのない非吸収性偏光カラーフィルター８６Ｍ、「マゼンタ」の吸収性カラーフィルター９０Ｍ、及び前方広帯域シート偏光子７０を通過する。この状態において、「緑」の帯域ΔλG内にある波長を有しかつａ型の偏光状態を有するバックライト発光のスペクトル成分は、後方広帯域多層無損失偏光子４、後方広帯域シート偏光子４０、直線偏光方向回転素子５Ｍを通過し、「マゼンタ」の非吸収性偏光カラーフィルター８６Ｍによって反射され、そして、直線偏光方向回転素子５Ｍ、後方広帯域シート偏光子４０、及び後方広帯域多層無損失偏光子４を再通過して、再利用のためバックライト構造体に戻る。
【００７２】
「黄」のサブピクセル８Ｙが図１１に示すような「明」の状態に駆動されるとき、「赤」の帯域ΔλR及び「緑」の帯域ΔλG内にある波長を有しかつａ型の偏光状態を有するバックライト発光のスペクトル成分は、後方広帯域多層無損失偏光子４、後方広帯域シート偏光子４０、偏光状態を変えることのない直線偏光方向回転素子５Ｙ、偏光を変えることのない非吸収性偏光カラーフィルター８６Ｙ、「黄」の吸収性カラーフィルター９０Ｙ、及び前方広帯域シート偏光子７０を通過する。この状態において、「青」の帯域ΔλB内にある波長を有しかつａ型の偏光状態を有するバックライト発光のスペクトル成分は、後方広帯域多層無損失偏光子４、後方広帯域シート偏光子４０、直線偏光方向回転素子５Ｙを通過し、「黄」の非吸収性偏光カラーフィルター８６Ｙによって反射され、そして、直線偏光方向回転素子５Ｙ、後方広帯域シート偏光子４０、及び後方広帯域多層無損失偏光子４を再通過して、再利用のためバックライト構造体に戻る。
【実施例】
【００７３】
本開示の発明の好ましい一実施形態は、以下の要素、すなわち、後方広帯域多層無損失偏光子、前方広帯域多層無損失偏光子、及び色偏光回転子を有する、非吸収性偏光カラーフィルターである。後方広帯域多層無損失偏光子は、所定の方向の透過軸ＡＢを有する。前方広帯域多層無損失偏光子は、前面と、前記後方広帯域多層無損失偏光子に面する裏面とを有する。前記前方広帯域多層無損失偏光子は、前記後方広帯域多層無損失偏光子に略平行に配置されており、かつ、透過軸ＡＢに対して略平行又は略直交な透過軸を有する。前記色偏光回転子は、前記前方広帯域多層無損失偏光子と前記後方広帯域多層無損失偏光子との間に、これらの偏光子と略平行に、配置されている。前記色偏光回転子は、透過軸ＡＢの方向に対して振れ角度αで符号が交互に変わるｃ軸の配向を有する複数の複屈折薄膜の積層体からなる。複屈折薄膜の数、振れ角度α、厚み、及び光学異方性は、前記非吸収性偏光カラーフィルターが、透過軸ＡＢに略平行な偏光状態を有する所定の色の光を透過させるよう、透過軸ＡＢに直交な偏光状態を有する前記所定の色の光を反射させるよう、そして、他の所定の色の非偏光を反射させるよう、選択されている。
【００７４】
本開示の発明の一変形例において、前記非吸収性偏光カラーフィルターは、透明基材をさらに有する。発明のこの変形例において、前記非吸収性偏光カラーフィルターは、以下の順序の要素、すなわち、前記基材、前記後方広帯域多層無損失偏光子、前記色偏光回転子、及び前記前方広帯域多層無損失偏光子を有することができる。前記非吸収性偏光カラーフィルターの他の実施形態において、前記基材は、前記後方広帯域多層無損失偏光子と前記色偏光回転子との間に配置される。前記非吸収性偏光カラーフィルターのさらに他の変形例において、前記基材は、前記色偏光回転子と前記前方広帯域多層無損失偏光子との間に配置される。発明の他の変形例において、前記非吸収性偏光カラーフィルターは、以下の順序に、前記後方広帯域多層無損失偏光子、前記色偏光回転子、前記前方広帯域多層無損失偏光子、及び前記基材を有する。
【００７５】
前記非吸収性偏光カラーフィルターの一実施形態において、前記後方広帯域多層無損失偏光子は、複屈折膜と等方性膜とが交互に配置される層の積層体を有する。前記非吸収性偏光カラーフィルターの他の実施形態において、少なくとも一つの等方性膜は、屈折率が異なる材料からなる少なくとも二つの層を有する。前記非吸収性偏光カラーフィルターのさらに他の実施形態において、前記後方広帯域多層無損失偏光子は、可視光の広帯域において前記透過軸ＡＢに略平行に偏光される光の透過率の干渉極値をもたらすように、かつ、可視光の広帯域において前記透過軸ＡＢに略直交に偏光される光の反射率の干渉極値をもたらすように、複屈折薄膜及び等方性膜の数、厚み並びに光学異方性が選択されている広帯域干渉偏光子である。
【００７６】
前記非吸収性偏光カラーフィルターの可能な一変形例において、前記前方広帯域多層無損失偏光子は、複屈折膜と等方性膜とが交互に配置される層の積層体からなる。前記非吸収性偏光カラーフィルターの可能なもう一つの変形例において、少なくとも一つの等方性膜は、屈折率が異なる材料からなる少なくとも二つの層を有する。前記非吸収性偏光カラーフィルターの可能なさらに他の変形例において、前記前方広帯域多層無損失偏光子は、可視光の広帯域において前記透過軸ＡＢに略平行に偏光される光の透過率の干渉極値をもたらすように、かつ、可視光の広帯域において前記透過軸ＡＢに略直交に偏光される光の反射率の干渉極値をもたらすように、複屈折薄膜及び等方性膜の数、厚み並びに光学異方性が選択されている広帯域干渉偏光子である。
【００７７】
本開示の発明の一変形例において、前記非吸収性偏光カラーフィルターは、前方広帯域多層無損失偏光子の前面上に配置された所定の色の光を透過させる少なくとも一つの通常の吸収性カラーフィルターをさらに有する。
【００７８】
本開示の発明のもう一つの変形例において、前記非吸収性偏光カラーフィルターは、前記吸収性カラーフィルター上に配置される少なくとも一つの前方広帯域シート偏光子をさらに有する。前記シート偏光子は、前方広帯域多層無損失偏光子の透過軸に略平行な透過軸を有する。
【００７９】
少なくとも一つの複屈折膜は、カスケード結晶化プロセスによって調製されたものであり、かつ、光軸の一つの方向に３．４±０．３Åの分子間間隔を有する全体的に秩序のある二軸結晶構造を特徴とする。前記複屈折膜は、可視光の波長帯域において透明であり、かつ、共役π系及びイオノゲン基を有する少なくとも一つの多環式有機化合物に相当する棒状超分子によって形成されている。
【００８０】
本開示の非吸収性偏光カラーフィルターの可能な一変形例において、少なくとも一つの透明な複屈折薄膜は、４００ｎｍ未満の基礎吸収端を有する。本開示の非吸収性偏光カラーフィルターの可能なもう一つの変形例において、少なくとも一つの透明な複屈折薄膜は、０．９８以上の透過係数を有する。本開示の非吸収性偏光カラーフィルターの可能なさらに他の変形例において、少なくとも一つの透明な複屈折薄膜は、可視光の波長帯域において一様に透明である。
【００８１】
他の実施形態において、本発明は、少なくとも一つの光学異方性の層が二価の金属及び／又は三価の金属のイオンで処理されている非吸収性偏光カラーフィルターを提供する。もう一つの非吸収性偏光カラーフィルターにおいて、少なくとも一種の有機化合物材料の分子は複素環を含む。本開示の発明の一変形例において、非吸収性偏光カラーフィルターは、少なくとも一つの二色性染料をベースとするリオトロピック液晶からなる少なくとも一つの光学異方性の層を含む。
【００８２】
もう一つの好ましい実施形態において、本発明は、液晶セル及び非吸収性偏光カラーフィルターを有する液晶表示装置を提供する。前記非吸収性偏光カラーフィルターは、以下の要素、すなわち、後方広帯域多層無損失偏光子、前方広帯域多層無損失偏光子、及び色偏光回転子を有する。前記後方広帯域多層無損失偏光子は、所定の方向の透過軸ＡＢを有する。前記前方広帯域多層無損失偏光子は、前面と、前記後方広帯域多層無損失偏光子に面する裏面とを有する。前記前方広帯域多層無損失偏光子は、前記後方広帯域多層無損失偏光子に略平行に配置されており、かつ、透過軸ＡＢに対して略平行又は略直交な透過軸を有する。前記色偏光回転子は、前記前方広帯域多層無損失偏光子と前記後方広帯域多層無損失偏光子との間に、これらの偏光子と略平行に、配置されている。前記色偏光回転子は、透過軸ＡＢの方向に対して振れ角度αで符号が交互に変わるｃ軸の配向を有する複数の複屈折薄膜の積層体からなる。複屈折薄膜の数、振れ角度α、厚み、及び光学異方性は、前記非吸収性偏光カラーフィルターが、透過軸ＡＢに略平行な偏光状態を有する所定の色の光を透過させるように、前記透過軸ＡＢに直交な偏光状態を有する前記所定の色の光を反射させるように、そして、他の所定の色の非偏光を反射させるよう、選択されている。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１】本発明による広帯域多層無損失偏光子の第一の変形例を示す図である。
【図２】複数の層の積層体からなる多層構造体の断面を示す図である。
【図３】本発明による広帯域多層無損失偏光子の第二の変形例を示す図である。
【図４】「赤」、「緑」及び「青」のサブピクセルの要素としての色偏光回転子の機能を示す図である。
【図５】「緑」の色偏光回転子の内部構造を示す図である。
【図６】「緑」の非吸収性偏光カラーフィルターの模式図である。
【図７】ＬＣＤパネルの第一の特定の実施形態における具体的なピクセル構造の拡大断面を示す模式図である。そこにおいて、ＬＣＤパネルの空間強度変調素子は、直線偏光回転素子を用いて実現されており、そこに付与されるピクセル駆動信号は、その具体的なピクセル構造のＲＧＢ（赤、緑、青）サブピクセルのそれぞれにおいて、「暗」の出力レベルをもたらすよう、選択される。
【図８】ＬＣＤパネルの第一の特定の実施形態における具体的なピクセル構造の拡大断面を示す模式図である。そこにおいて、ＬＣＤパネルの空間強度変調素子は、直線偏光回転素子を用いて実現されており、そこに付与されるピクセル駆動信号は、その具体的なピクセル構造のＲＧＢサブピクセルのそれぞれにおいて、「明」の出力レベルをもたらすよう、選択される。
【図９】「マゼンタ」の非吸収性偏光カラーフィルターを示す模式図である。
【図１０】ＬＣＤパネルの第二の特定の実施形態における具体的なピクセル構造の拡大断面を示す模式図である。そこにおいて、ＬＣＤパネルの空間強度変調素子は、直線偏光回転素子を用いて実現されており、そこに付与されるピクセル駆動信号は、その具体的なピクセル構造のＣＭＹ（シアン、マゼンタ、黄）サブピクセルのそれぞれにおいて、「暗」の出力レベルをもたらすよう、選択される。
【図１１】ＬＣＤパネルの第二の特定の実施形態における具体的なピクセル構造の拡大断面を示す模式図である。そこにおいて、ＬＣＤパネルの空間強度変調素子は、直線偏光回転素子を用いて実現されており、そこに付与されるピクセル駆動信号は、その具体的なピクセル構造のＣＭＹ（シアン、マゼンタ、黄）サブピクセルのそれぞれにおいて、「明」の出力レベルをもたらすよう、選択される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の方向の透過軸ＡＢを有する後方広帯域多層無損失偏光子、
前面と前記後方広帯域多層無損失偏光子に面する裏面とを有し、前記後方広帯域多層無損失偏光子に略平行に配置されており、かつ、透過軸ＡＢに対して略平行又は略直交な透過軸を有する前方広帯域多層無損失偏光子、及び
前記前方広帯域多層無損失偏光子と前記後方広帯域多層無損失偏光子との間に、これらの偏光子と略平行に配置されており、かつ、透過軸ＡＢの方向に対して振れ角度αで符号が交互に変わるｃ軸の配向を有する複数の複屈折薄膜の積層体を有する色偏光回転子を有する非吸収性偏光カラーフィルターであって、
複屈折薄膜の数、振れ角度α、厚み、及び光学異方性は、前記非吸収性偏光カラーフィルターが、透過軸ＡＢに略平行な偏光状態を有する所定の色の光を透過させ、透過軸ＡＢに直交な偏光状態を有する前記所定の色の光を反射させ、かつ、他の所定の色の非偏光を反射させるように、選択されている、非吸収性偏光カラーフィルター。
【請求項２】
透明基材をさらに有する、請求項１に記載の非吸収性偏光カラーフィルター。
【請求項３】
以下の順序で、
前記基材、
前記後方広帯域多層無損失偏光子、
前記色偏光回転子、
前記前方広帯域多層無損失偏光子を有する、請求項２に記載の非吸収性偏光カラーフィルター。
【請求項４】
前記基材は、前記後方広帯域多層無損失偏光子と前記色偏光回転子との間に配置される、請求項２に記載の非吸収性偏光カラーフィルター。
【請求項５】
前記基材は、前記色偏光回転子と前記前方広帯域多層無損失偏光子との間に配置される、請求項２に記載の非吸収性偏光カラーフィルター。
【請求項６】
以下の順序で、
前記後方広帯域多層無損失偏光子、
前記色偏光回転子、
前記前方広帯域多層無損失偏光子、
前記基材を有する、請求項２に記載の非吸収性偏光カラーフィルター。
【請求項７】
前記後方広帯域多層無損失偏光子は、複屈折膜と等方性膜とが交互に配置される層の積層体を有する、請求項１に記載の非吸収性偏光カラーフィルター。
【請求項８】
少なくとも一つの等方性膜は、屈折率が異なる材料からなる少なくとも二つの層を有する、請求項７に記載の非吸収性偏光カラーフィルター。
【請求項９】
前記後方広帯域多層無損失偏光子は、可視光の広帯域において前記透過軸ＡＢに略平行に偏光される光の透過率の干渉極値をもたらし、かつ、可視光の広帯域において前記透過軸ＡＢに略直交に偏光される光の反射率の干渉極値をもたらすように、複屈折薄膜及び等方性膜の数、厚み並びに光学異方性が選択されている広帯域干渉偏光子である、請求項７に記載の非吸収性偏光カラーフィルター。
【請求項１０】
前記前方広帯域多層無損失偏光子は、複屈折膜と等方性膜とが交互に配置される層の積層体を有する、請求項１に記載の非吸収性偏光カラーフィルター。
【請求項１１】
少なくとも一つの等方性膜は、屈折率が異なる材料からなる少なくとも二つの層を有する、請求項１０に記載の非吸収性偏光カラーフィルター。
【請求項１２】
前記前方広帯域多層無損失偏光子は、可視光の広帯域において前記透過軸ＡＢに略平行に偏光される光の透過率の干渉極値をもたらし、かつ、可視光の広帯域において前記透過軸ＡＢに略直交に偏光される光の反射率の干渉極値をもたらすように、複屈折薄膜及び等方性膜の数、厚み並びに光学異方性が選択されている広帯域干渉偏光子である、請求項１０に記載の非吸収性偏光カラーフィルター。
【請求項１３】
前方広帯域多層無損失偏光子の前面上に配置された、所定の色の光を透過させる少なくとも一つの通常の吸収性カラーフィルターをさらに有する、請求項１に記載の非吸収性偏光カラーフィルター。
【請求項１４】
前記吸収性カラーフィルター上に配置される、少なくとも一つの前方広帯域シート偏光子をさらに有し、前記シート偏光子は、前方広帯域多層無損失偏光子の透過軸に略平行な透過軸を有する、請求項１３に記載の非吸収性偏光カラーフィルター。
【請求項１５】
少なくとも一つの複屈折膜が、
カスケード結晶化プロセスによって調製されたものであり、
光軸の一つの方向に３．４±０．３Åの分子間間隔を有する全体的に秩序のある二軸結晶構造を特徴とし、
可視光の波長帯域において透明であり、かつ、
共役π系及びイオノゲン基を有する少なくとも一つの多環式有機化合物に相当する棒状超分子によって形成されている、請求項１に記載の非吸収性偏光カラーフィルター。
【請求項１６】
少なくとも一つの透明な複屈折薄膜は、４００ｎｍ未満の基礎吸収端を有する、請求項１５に記載の非吸収性偏光カラーフィルター。
【請求項１７】
少なくとも一つの透明な複屈折薄膜は、０．９８以上の透過係数を有する、請求項１５に記載の非吸収性偏光カラーフィルター。
【請求項１８】
少なくとも一つの透明な複屈折薄膜は、可視光の波長帯域において一様に透明である、請求項１５に記載の非吸収性偏光カラーフィルター。
【請求項１９】
少なくとも一つの透明な複屈折薄膜は、二価の金属及び／又は三価の金属のイオンで処理されている、請求項１５に記載の非吸収性偏光カラーフィルター。
【請求項２０】
少なくとも一種の有機化合物材料の分子は複素環を含む、請求項１５に記載の非吸収性偏光カラーフィルター。
【請求項２１】
少なくとも一つの透明な複屈折薄膜が、少なくとも一つの二色性染料をベースとするリオトロピック液晶により形成されている、請求項１５に記載の非吸収性偏光カラーフィルター。
【請求項２２】
液晶セル、及び
所定の方向の透過軸ＡＢを有する後方広帯域多層無損失偏光子、
前面と前記後方広帯域多層無損失偏光子に面する裏面とを有し、前記後方広帯域多層無損失偏光子に略平行に配置されており、かつ、透過軸ＡＢに対して略平行又は略直交な透過軸を有する前方広帯域多層無損失偏光子、及び
前記前方広帯域多層無損失偏光子と前記後方広帯域多層無損失偏光子との間に、これらの偏光子と略平行に配置されており、かつ、透過軸ＡＢの方向に対して振れ角度αで符号が交互に変わるｃ軸の配向を有する複数の複屈折薄膜の積層体を有する色偏光回転子を有する非吸収性偏光カラーフィルターであって、
複屈折薄膜の数、振れ角度α、厚み、及び光学異方性は、前記非吸収性偏光カラーフィルターが、透過軸ＡＢに略平行な偏光状態を有する所定の色の光を透過させ、透過軸ＡＢに直交な偏光状態を有する前記所定の色の光を反射させ、かつ、他の所定の色の非偏光を反射させるように、選択されている、非吸収性偏光カラーフィルター、を有する液晶表示装置。
【請求項１】
所定の方向の透過軸ＡＢを有する後方広帯域多層無損失偏光子、
前面と前記後方広帯域多層無損失偏光子に面する裏面とを有し、前記後方広帯域多層無損失偏光子に略平行に配置されており、かつ、透過軸ＡＢに対して略平行又は略直交な透過軸を有する前方広帯域多層無損失偏光子、及び
前記前方広帯域多層無損失偏光子と前記後方広帯域多層無損失偏光子との間に、これらの偏光子と略平行に配置されており、かつ、透過軸ＡＢの方向に対して振れ角度αで符号が交互に変わるｃ軸の配向を有する複数の複屈折薄膜の積層体を有する色偏光回転子を有する非吸収性偏光カラーフィルターであって、
複屈折薄膜の数、振れ角度α、厚み、及び光学異方性は、前記非吸収性偏光カラーフィルターが、透過軸ＡＢに略平行な偏光状態を有する所定の色の光を透過させ、透過軸ＡＢに直交な偏光状態を有する前記所定の色の光を反射させ、かつ、他の所定の色の非偏光を反射させるように、選択されている、非吸収性偏光カラーフィルター。
【請求項２】
透明基材をさらに有する、請求項１に記載の非吸収性偏光カラーフィルター。
【請求項３】
以下の順序で、
前記基材、
前記後方広帯域多層無損失偏光子、
前記色偏光回転子、
前記前方広帯域多層無損失偏光子を有する、請求項２に記載の非吸収性偏光カラーフィルター。
【請求項４】
前記基材は、前記後方広帯域多層無損失偏光子と前記色偏光回転子との間に配置される、請求項２に記載の非吸収性偏光カラーフィルター。
【請求項５】
前記基材は、前記色偏光回転子と前記前方広帯域多層無損失偏光子との間に配置される、請求項２に記載の非吸収性偏光カラーフィルター。
【請求項６】
以下の順序で、
前記後方広帯域多層無損失偏光子、
前記色偏光回転子、
前記前方広帯域多層無損失偏光子、
前記基材を有する、請求項２に記載の非吸収性偏光カラーフィルター。
【請求項７】
前記後方広帯域多層無損失偏光子は、複屈折膜と等方性膜とが交互に配置される層の積層体を有する、請求項１に記載の非吸収性偏光カラーフィルター。
【請求項８】
少なくとも一つの等方性膜は、屈折率が異なる材料からなる少なくとも二つの層を有する、請求項７に記載の非吸収性偏光カラーフィルター。
【請求項９】
前記後方広帯域多層無損失偏光子は、可視光の広帯域において前記透過軸ＡＢに略平行に偏光される光の透過率の干渉極値をもたらし、かつ、可視光の広帯域において前記透過軸ＡＢに略直交に偏光される光の反射率の干渉極値をもたらすように、複屈折薄膜及び等方性膜の数、厚み並びに光学異方性が選択されている広帯域干渉偏光子である、請求項７に記載の非吸収性偏光カラーフィルター。
【請求項１０】
前記前方広帯域多層無損失偏光子は、複屈折膜と等方性膜とが交互に配置される層の積層体を有する、請求項１に記載の非吸収性偏光カラーフィルター。
【請求項１１】
少なくとも一つの等方性膜は、屈折率が異なる材料からなる少なくとも二つの層を有する、請求項１０に記載の非吸収性偏光カラーフィルター。
【請求項１２】
前記前方広帯域多層無損失偏光子は、可視光の広帯域において前記透過軸ＡＢに略平行に偏光される光の透過率の干渉極値をもたらし、かつ、可視光の広帯域において前記透過軸ＡＢに略直交に偏光される光の反射率の干渉極値をもたらすように、複屈折薄膜及び等方性膜の数、厚み並びに光学異方性が選択されている広帯域干渉偏光子である、請求項１０に記載の非吸収性偏光カラーフィルター。
【請求項１３】
前方広帯域多層無損失偏光子の前面上に配置された、所定の色の光を透過させる少なくとも一つの通常の吸収性カラーフィルターをさらに有する、請求項１に記載の非吸収性偏光カラーフィルター。
【請求項１４】
前記吸収性カラーフィルター上に配置される、少なくとも一つの前方広帯域シート偏光子をさらに有し、前記シート偏光子は、前方広帯域多層無損失偏光子の透過軸に略平行な透過軸を有する、請求項１３に記載の非吸収性偏光カラーフィルター。
【請求項１５】
少なくとも一つの複屈折膜が、
カスケード結晶化プロセスによって調製されたものであり、
光軸の一つの方向に３．４±０．３Åの分子間間隔を有する全体的に秩序のある二軸結晶構造を特徴とし、
可視光の波長帯域において透明であり、かつ、
共役π系及びイオノゲン基を有する少なくとも一つの多環式有機化合物に相当する棒状超分子によって形成されている、請求項１に記載の非吸収性偏光カラーフィルター。
【請求項１６】
少なくとも一つの透明な複屈折薄膜は、４００ｎｍ未満の基礎吸収端を有する、請求項１５に記載の非吸収性偏光カラーフィルター。
【請求項１７】
少なくとも一つの透明な複屈折薄膜は、０．９８以上の透過係数を有する、請求項１５に記載の非吸収性偏光カラーフィルター。
【請求項１８】
少なくとも一つの透明な複屈折薄膜は、可視光の波長帯域において一様に透明である、請求項１５に記載の非吸収性偏光カラーフィルター。
【請求項１９】
少なくとも一つの透明な複屈折薄膜は、二価の金属及び／又は三価の金属のイオンで処理されている、請求項１５に記載の非吸収性偏光カラーフィルター。
【請求項２０】
少なくとも一種の有機化合物材料の分子は複素環を含む、請求項１５に記載の非吸収性偏光カラーフィルター。
【請求項２１】
少なくとも一つの透明な複屈折薄膜が、少なくとも一つの二色性染料をベースとするリオトロピック液晶により形成されている、請求項１５に記載の非吸収性偏光カラーフィルター。
【請求項２２】
液晶セル、及び
所定の方向の透過軸ＡＢを有する後方広帯域多層無損失偏光子、
前面と前記後方広帯域多層無損失偏光子に面する裏面とを有し、前記後方広帯域多層無損失偏光子に略平行に配置されており、かつ、透過軸ＡＢに対して略平行又は略直交な透過軸を有する前方広帯域多層無損失偏光子、及び
前記前方広帯域多層無損失偏光子と前記後方広帯域多層無損失偏光子との間に、これらの偏光子と略平行に配置されており、かつ、透過軸ＡＢの方向に対して振れ角度αで符号が交互に変わるｃ軸の配向を有する複数の複屈折薄膜の積層体を有する色偏光回転子を有する非吸収性偏光カラーフィルターであって、
複屈折薄膜の数、振れ角度α、厚み、及び光学異方性は、前記非吸収性偏光カラーフィルターが、透過軸ＡＢに略平行な偏光状態を有する所定の色の光を透過させ、透過軸ＡＢに直交な偏光状態を有する前記所定の色の光を反射させ、かつ、他の所定の色の非偏光を反射させるように、選択されている、非吸収性偏光カラーフィルター、を有する液晶表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公表番号】特表２００７−５３５６８９（Ｐ２００７−５３５６８９Ａ）
【公表日】平成１９年１２月６日（２００７．１２．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５００８４２（Ｐ２００７−５００８４２）
【出願日】平成１７年４月１２日（２００５．４．１２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／０１２４５３
【国際公開番号】ＷＯ２００５／１０６５７７
【国際公開日】平成１７年１１月１０日（２００５．１１．１０）
【出願人】（０００００３９６４）日東電工株式会社 (5,557)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成１９年１２月６日（２００７．１２．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年４月１２日（２００５．４．１２）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／０１２４５３
【国際公開番号】ＷＯ２００５／１０６５７７
【国際公開日】平成１７年１１月１０日（２００５．１１．１０）
【出願人】（０００００３９６４）日東電工株式会社 (5,557)
【Ｆターム（参考）】
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