JP2003315558A

JP2003315558A - 光学素子

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Publication number: JP2003315558A
Application number: JP2003109272A
Authority: JP
Inventors: Xiang-Dong Mi; ミシアン−ドン; David Kessler; ケスラーデイビッド; Andrew F Kurtz; エフ．クルツアンドリュー; Tomohiro Ishikawa; イシカワトモヒロ
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 2002-04-12
Filing date: 2003-04-14
Publication date: 2003-11-06
Anticipated expiration: 2023-04-14
Also published as: US6995816B2; DE60330824D1; EP1353214A2; EP1353214A3; US20030193635A1; US7359020B2; JP4368608B2; US20060119766A1; EP1353214B1

Abstract

(57)【要約】【課題】透過軸に対する補償子の配置に関する敏感性
が減らされ、そのために簡単かつより要求が厳しくない
方法で製造できる改善された偏光子パッケージを提供す
る。【解決手段】一組の実質的に同じである交差させたシ
ート偏光子パッケージを含み、各パッケージが吸収層と
前記吸収層の少なくとも一方の側に配置された補償子と
の一体式組合せ体を含む光学素子であって、前記補償子
が、２つのＡ−プレート、またはＡ−プレートおよびＣ
−プレートを含む組合せを含んでいる光学素子。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は一定配置の補償板を
有するシート偏光子パッケージを含んで成る光学素子に
関する。

【０００２】

【従来の技術】液晶ディスプレイ等のフラットパネルデ
ィスプレイは、典型的に、シート偏光子を用いる。商業
規模生産における大部分のシート偏光子は、サブミクロ
ンサイズのダイクロイック結晶を単一方向配列させるこ
とによって作成される。この結晶はポリビニルアルコー
ル（ＰＶＡ）等のポリマー材料に導入され、次いで延伸
することによってダイクロイック結晶の一軸配列を導入
する。「Ｏ」型シート偏光子は、常光線を透過しながら
延伸方向に振動する異常光線を吸収する。シート偏光子
の他のタイプでは、「Ｅ」型は異常光線を透過し、常光
線を吸収する。商業的に現行使用されている大部分のシ
ート偏光子は、「Ｏ」型シート偏光子である。Moxtek I
nc. (Orem UT )から市販されている米国特許第6,122,10
3号明細書に記載されているワイヤグリッド偏光子、ま
たは米国特許第2,403,731号明細書に記載されているよ
うなプリズム状偏光子等、他に多くの種類の偏光子があ
るが、Nitto Denko America, Inc. (San Joes, CA)から
市販されている高効率偏光子NPF-G1220DU等のシート偏
光子のみとして、本願の「偏光子」を理解されたい。理
想的なシート偏光子は吸収軸内に偏光された光を１００
％吸収し、透過軸内に偏光された光を１００％透過す
る。しかし、実際のシート偏光子は、一般的に、入射す
る偏光されていない光の５０％未満を透過する。通常、
シート偏光子は吸収層および２つの保護層を含み、補償
子を含むこともある。このため、この用途では、偏光子
は偏光子パッケージとも言われる。

【０００３】ツイストネマチック（ＴＮ）ＬＣＤ等の典
型的な透過型ＬＣＤでは、液晶セルは、お互いに直交す
る吸収軸（または、同様に透過軸）を有する交差させた
偏光子パッケージの間に配置される。ＬＣＤ様式および
それらの補償子の絶え間ない開発にもかかわらず、ＬＣ
Ｄの見た目の品質は、この偏光子パッケージの性能によ
って制限される場合がある。特に、ＬＣＤの見た目の性
能は、液晶が２つの交差させた偏光子の間に配置されて
いないときに、その２つの交差させた偏光子パッケージ
を通って伝わって漏れる光の量によって大きく左右され
る。できるだけ光の漏洩が無いことが望ましい。

【０００４】実際、光がシート偏光子の面に対して垂直
に入射するとすると、光は２つの交差する偏光子パッケ
ージを通り抜けることがほとんどできない。しかし、当
該技術分野で公知であるように、光伝搬方向がこの垂線
から偏向すると、有意量の光漏洩が生じ、最大漏洩は、
偏光子の透過軸に対して大きな極角度(polar angle)お
よび４５度の方位角のところに生じる。これを防止する
ために、２種類の偏光子、「Ｏ」型と「Ｅ」型の組み合
わせが、Lazarev等によって提案されている（"Low-leak
age off-angle in E-polarizers", Journal of SID, p
p.101-105(2001))。理論的には、この２種類の好適な組
合せは、全ての方向にほとんど光を透過しない。しか
し、「Ｅ」型シート偏光子の具体化はまだ緒に就いたば
かりで、その性能は決して満足のいくものではない。従
って、実用的には、別の光漏洩を防止する方法が望まし
い。以下の説明では、実際に提供されている具体例は
「Ｏ」型シート偏光子であるが、偏光子は「Ｏ」型でも
「Ｅ」型でもよい。

【０００５】交差させた２つの偏光子パッケージを通る
光漏洩を減らすもう一つの方法は、２つの偏光子パッケ
ージの間に補償子を挿入することである。偏光子に用い
られる補償子は、名目上はＡ−プレートとＣ−プレー
ト、または、２種類の二軸プレートの組合せであり、こ
のことは、Chen等（"Optimum film compensation modes
for TN and VA LCDs", SID 98 Digest, pp.315-318(199
8))並びにIshinabe等("Novel wide viewing angle pola
rizer with high achromaticity", SID 2000 Digest, p
p.1094-1097(2000)および"Wide viewing angle polariz
er and quarter-wave plate with a wide wavelength r
ange for extremely high quality LCDs", Asia Displa
y/IDW 2001, pp.485-488(2001))にそれぞれ提案されて
いる。このようにして広視野角偏光子が実現されてい
る。広視野角偏光子は、吸収層（偏光を吸収するもの）
およびその補償子の一体化された組合せ含む偏光子パッ
ケージとして理解され、広視野角に由来する光漏洩がほ
とんど無い２つの交差させた偏光子パッケージを含む透
過型光学素子を可能にする。上述したように、２つの交
差させた偏光子パッケージによって形成されるこの透過
型光学素子は、ＬＣＤの品質には不可欠である。

【０００６】従来技術における広視野角偏光子によって
作製される透過型光学素子の設計を注意深く検討するこ
とによって、本願発明者は、交差させた偏光子パッケー
ジの従来技術での設計は、多くの場合、第一偏光子パッ
ケージおよび第二偏光子パッケージをそれぞれ有する２
つの同じパーツに分離できないことを見出した。これを
図２Ｄで説明する。

【０００７】従来技術の透過型光学素子２９は２つの交
差させた偏光子パッケージ２９Ａおよび２９Ｂによって
形成される。偏光子パッケージ２９Ａは、吸収層２５Ａ
と補償子２３Ａの一体式組合せ体によって構成され、偏
光子２９Ｂは、吸収層２５Ｂと補償子２３Ｂの一体式組
合せ体によって構成される。吸収層２５Ａ、２５Ｂの面
内の矢印はそれらの透過軸を示し、お互いに直交する。
補償子２３Ａおよび２３Ｂは光学素子２９を通って漏洩
する光７を防止するが、従来技術に従うと、補償子２３
Ａ、２３Ｂは異なるものである。結果として、得られる
偏光子２９Ａ、２９Ｂ（吸収層と補償子との一体式組合
せ体）は同じものでない。この特徴は、２つの異なる補
償子を用いるために、第一偏光子のパッケージは、第二
偏光子のパッケージとは異なることを意味し、この光学
素子２９はこの用途では、非同一補償子設計装置と呼ば
れる。

【０００８】この非同一補償子設計の結果として、従来
技術は、吸収層の透過軸に対して補償子を正確に配置す
ることを求めている。それゆえに、複雑で精密な製造プ
ロセスが用いられる。また、そのような設計は２種類の
補償子を製造することを要するので、生産に追加の操作
を必要とする。さらに、Chen等によって提案されている
ように、非同一補償子を用いる偏光子パッケージ設計
は、透過型光学素子と一緒に用いることができるが、反
射型光学素子と一緒に用いることができない。代わり
に、Ishinabe等("Wide viewing angle polarizer and q
uarter-wave platewith a wide wavelength range for
extremely high quality LCDs", Asia Display/IDW 200
1, pp.485-488(2001))によると、２種類の二軸プレート
を、フロントおよびリア偏光子の各偏光子パッケージの
補償子として効率良く用いることができる。２つの同じ
二軸プレートをフロントおよびリア偏光子と組合せて用
いることができるが、前記引用の刊行物の状態の場合、
交差させた偏光子パッケージの性能は低下する。

【０００９】Yoshimi等は特開平09-325216号公報におい
て、接着された補償子を伴う偏光子を開示する。この補
償子は吸収層の少なくとも一方の面上に置くことができ
る。フィルムは二軸性であり、面内位相差５０〜２００
ｎｍを有する。面内スロー軸(slow axis)は、偏光子の
透過軸に対して平行もしくは直交のいずれかにある。し
かし、それらの発明の補償子の主たる機能は、交差させ
た偏光子を補償することではなく、むしろ色シフトおよ
びコントラスト逆転を防止するように液晶セルを通る斜
め方向の光を補償することである。従って、そのような
交差させた偏光子だけによって形成された透過型光学素
子は、広視野角のところでの光漏洩を防止することはで
きない。

【００１０】

【非特許文献１】チェン（Chen）等著「 TNおよび VA L
CDに最適なフィルム補償様式」（Optimum film compens
ation modes for TN and VA LCDs）、ＳＩＤ９８ダイジ
ェスト（SID 98 Digest）、1998年、p.315-318

【非特許文献２】イシナベ（Ishinabe）等著「高色消し
性を備えた新規広視野角偏光子」(Novel wide viewing
angle polarizer with high achromaticity）、ＳＩＤ
２０００ダイジェスト(SID 2000 Digest)、 2000年、p.
1094-1097

【非特許文献３】イシナベ（Ishinabe）等著「ＬＰ−
６：高品質反射型ＬＣＤのための広視野角および広波長
レンジを有する四分の一波長板の設計」(LP-6:Design o
f a Quarter Wave Plate with Wide Viewing Angle and
Wide Wavelength Range for High Quality Reflective
LCDs）、ＳＩＤ０１ダイジェスト(SID 01 Digest)、 2
001年、p.906-909

【非特許文献４】ラザレブ(Lazarev)等著「Ｅ−偏光子
の低漏洩オフアングル」（Low-leakage off-angle in E
-polarizers)、ＳＩＤジャーナル( Journal of SID)、
2001年、p.101-105

【非特許文献５】イシナベ（Ishinabe）等著「超高品質
反射型ＬＣＤのための広視野角偏光子および広波長レン
ジを有する四分の一波長板」(Wide viewingangle polar
izer and quarter-wave plate with a wide wavelength
range for extremely high quality LCDs)、アジアディ
スプレイ／ＩＤＷ２００１( Asia Display/IDW 2001)、
2001年、p.485-488

【非特許文献６】ウチヤマ（Uchiyama）等著「ＦＰＤ用
光学位相差フィルムにおける最近の発展」(Recent Prog
ress in Optical Retardation Films for FPDs)、アジ
アディスプレイ／ＩＤＷ２００１( Asia Display/IDW 2
001)、 2001年、p.493-496

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】透過軸に対する補償子
の配置に関する敏感性が減らされ、そのために簡単かつ
より要求が厳しくない方法で製造できる改善された偏光
子パッケージを提供することが望ましい。

【００１２】また、透過型光学素子を形成するフロント
およびリア偏光子のために実質的に同じ偏光子パッケー
ジを用いることによって改善された偏光性能を備えた偏
光子パッケージを提供することも望ましい。「実質的に
同じ偏光子パッケージ」とは、同じ方法で製造される偏
光子パッケージを意味する。

【００１３】さらに、そのような偏光子パッケージ、四
分の一波長板、および反射層を含んで成る、透過型光学
素子だけでなく、反射型光学素子においても有効な改善
された偏光性能を備えた偏光パッケージを提供すること
も望ましい。

【００１４】これらの高性能偏光子パッケージを用いて
液晶ディスプレイの視野性能を改善することができる。
また、例えば、有機発光ダイオードディスプレイ（ＯＬ
ＥＤ）のような自発光ディスプレイ用の反射防止フィル
ムとして、高視野四分の一波長板と組合せた用途にも適
用できる。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、（１）一組の
実質的に同じである交差させたシート偏光子パッケージ
を含み、各シート偏光子パッケージが吸収層と前記吸収
層の少なくとも一方の側に配置された補償子との一体式
組合せ体を含む光学素子であって、前記補償子が、２つ
のＡ−プレート、またはＡ−プレートおよびＣ−プレー
トを含む組合せを含んでいる光学素子、または（２）偏
光子パッケージ、四分の一波長板、および反射層を含む
光学素子であって、前記偏光子パッケージが吸収層と補
償子との一体式組合せ体を含み、前記補償子がＡ−プレ
ートまたはＣ−プレートを含んでいる光学素子を提供す
る。この素子は全ての視野角および広い波長領域にわた
って減少した光漏洩を示す。

【００１６】

【発明の実施の形態】好ましい配向に対する補償子の広
許容配置を有し、そのためより簡単なプロセスで製造す
ることができる高性能偏光子パッケージを提供すること
が目的である。もう一つの同じ偏光子パッケージと組合
せて用いることができる高性能偏光子パッケージを提供
することが目的である。

【００１７】さらに、反射板および四分の一波長板と組
合せて用いることができる高性能偏光子パッケージを提
供することも目的である。また、高品質を実現するため
にＬＣＤと組合せて用いることができる高性能偏光子パ
ッケージを提供することも目的である。

【００１８】さらにまた、有機発光ダイオードディスプ
レイ（ＯＬＥＤ）等の自発光ディスプレイと組合せて用
いることができる高性能偏光子パッケージを提供するこ
とも目的である。

【００１９】図面に参照符を付し、本発明の種々の要素
に数字を付して、当業者が本発明を実施および使用でき
るように検討する。

【００２０】図１Ａは基本的な従来技術偏光子パッケー
ジ１０を図示する。それは、２つの保護層１２（典型的
に、三酢酸セルロース層）に挟まれた吸収層１４（典型
的に、ＰＶＡ層）からなる。保護層１２は、その平面内
に（約１〜１０ｎｍ）またはその厚み方向内に（約−４
０〜−８０ｎｍ）意図しないまたはランダムの位相差を
伴って製造されるが、その位相差はこの偏光子パッケー
ジ１０の視野角特性を補償することを意味するものでは
ない。実際、この保護層１２の絶対位相差値はできるだ
け小さくなるのが好ましい。

【００２１】図１Ｂは、前記偏光子パッケージ１０（吸
収層１４Ａ、１４Ｂおよび保護層１２Ａ、１２Ｂを含
む）に従う、２つの交差させた従来技術の偏光子パッケ
ージ１０Ａ、１０Ｂによって形成された透過型光学素子
１５を図示する。２つの偏光子パッケージ１０Ａ、１０
Ｂは交差（または直交）しているといわれる。なぜな
ら、それらの吸収層１４Ａ、１４Ｂは交差して配置され
るからである。具体的には、一方の吸収層（例えば１４
Ａ）は方位角０度に配置され、他方（例えば１４Ｂ）は
９０度で配置される。方位角φは、ｘ軸から測定され、
ｘｙｚ座標系５のｘｙ面内にあり、ｚ軸は吸収層１４
Ａ、１４Ｂの面に対して垂直である。

【００２２】また、ｘｙｚ座標系５はｚ軸から測定され
る極角度θを規定する。吸収層１４Ａ、１４Ｂの面内の
矢印はその透過軸を示し、吸収軸に対して垂直である。
以後の図面において、吸収層面内の矢印（２５Ａ、２５
Ｂ、３１Ａ、３１Ｂ、５４または７０）は常にその透過
軸を示す。偏光子パッケージ１０Ａ（または１０Ｂ）の
透過軸（または吸収軸）は、光がｚ軸に沿う場合、吸収
層１４Ａ（または１４Ｂ）の透過軸（または吸収軸）と
同じであると言うべきである。従って、この用途では、
偏光子パッケージの透過軸（または吸収軸）は、その吸
収層の透過軸（または吸収軸）として理解される。ま
た、図１Ｂは光学素子１５に当たる光７のビームも示し
ており、極角度θと方位角φとによって特定されてい
る。光７がシート偏光子パッケージの面に対して垂直方
向に当たると（即ち、極角度θ＝０）素子１５を通る光
はほとんど無い。しかし、それが、大きな極角度θ（例
えば６０度）かつ方位角φ４５度のところに移動する
と、光学素子１５を通って有意量の光７が漏洩する。こ
の例では、吸収層１４Ａおよび１４Ｂの透過軸は、それ
ぞれ、方位角０度および９０度に配置されていることに
留意されたい。

【００２３】図１Ｃは、２つの交差させた偏光子パッケ
ージ１０Ａ、１０Ｂを含む従来技術の透過型光学素子１
５の視野角特性を示す。同心円は種々の極角度θに対応
し、直線（０、４５、９０、１３５、１８０、２２５、
２７０、３１５度）は方位角φを示す。２つの偏光子パ
ッケージの透過軸は、垂直（直線９０−２７０度）およ
び水平（直線０−１８０度）方向に配置されている。
０．１％、０．５％および１．０％として指示された等
透過率曲線は、それぞれ、従来技術の光学素子１５を通
る透過率０．１％、０．５％および１．０％に対応す
る。任意の同心円上で（例えば、６０度の円）、斜め方
向（直線４５−２２５度および直線１３５−３１５度）
の光漏洩量は、水平方向（直線０−１８０度）または垂
直方向（直線９０−２７０度）よりも非常に多い。

【００２４】図１Ｄは、３種類の波長、４５０ｎｍ
（□）、５５０ｎｍ（△）および６５０ｎｍ（○）の場
合の方位角０度（塞いだ記号）および４５度（空の記
号）における極角度θの変化に伴う透過率の変化を示
す。所与の極角度での透過率は、大体においてこの３種
の波長とは無関係である。図１Ｃおよび１Ｄは両方と
も、極角度６０度および方位角４５度で、交差された偏
光子パッケージを通って１．２％〜１．４％の光が漏洩
することを表す（この漏洩は偏光子の厚みと屈折率に依
存するが、本発明に開示されている補償原理は他の全て
の条件に適用される）。補償子の場合に用いられる基準
は、極角度６０度またはそれ以下から見た場合、全ての
方位角、そしてできれば全ての関心のある波長におい
て、０．１％未満（補償子の無い場合の１．４％と比較
して１０倍超まで減少させる）に光漏洩を低下させるこ
とである。この明細書では、図１Ｃ、１Ｄ、２Ｃ、８
Ａ、８Ｂ、８Ｃ、９Ａおよび９Ｂの場合のような従来技
術例および発明例に用いられる例示の偏光子で提供され
たデータは全て、Nitto DenkoのNPF-G1220DU高効率偏光
子と同じ偏光子に当てはまる。しかし、本発明は他の全
てのシート偏光子にも適用される。

【００２５】１組の交差させた偏光子パッケージによっ
て形成された光学素子を通る透過率が、Ａ−プレート、
Ｃ−プレート、または二軸プレート等の好適な補償子を
挿入することによって、全ての視野角において大きく低
下した。当業者に周知であるように、Ａ−プレート、Ｃ
−プレートおよび二軸プレートを呼ばれているものを、
図３Ａ〜３Ｄを引用して規定する。Ａ−プレートおよび
Ｃ−プレートは、光学的な一軸材料の様式であって、２
つの屈折率、ｎ_e（異常光屈折率）およびｎ_o（常光屈折
率）によって特徴付けられる。光軸（光が複屈折を受け
ない方向）はｎ _e方向にある。光軸がプレートの面内に
ある場合は、図３Ａで示されるようにそれはＡ−プレー
トであり、光軸が垂直方向にある場合は、図３Ｂで示さ
れるようにそれはＣ−プレートである。これに対し、二
軸プレート（図３Ｃで示す）は３つの主屈折率、ｎ_x0、
ｎ_y0およびｎ_z0を有する。この場合、光軸が最大（また
は最小）屈折率の方向に必ずしも存在する必要はない。
一般的に、屈折率の３つの主軸は、図３Ｄに示すように
プレートの面内には無い。本発明に従う以下に提供する
例では、全ての二軸プレートは、プレートの面内にある
ｎ_x0およびｎ_y0の軸ならびにプレートの面に垂直なｎ_z0
の軸を有する図３Ｃのようなものを引用する。

【００２６】図２Ａは、Ａ−プレート２４およびＣ−プ
レート２６から成る従来技術の補償子を備えた交差され
た吸収層２１、２２によって形成された改良された透過
型光学素子１８を示し、Ａ−プレート２４の光軸はその
隣接する吸収層２２の透過軸と平行となるように配置さ
れている。図２Ｂは、２つの異なる二軸プレート２７、
２８から成る従来技術の補償子を備えた交差された吸収
層２１、２２によって形成されたもう一つの改良された
透過型光学素子１９を示す。両方の場合とも、保護層は
示されていない。理想的には、それらが無視できる位相
差を有するのが好ましく、あるいはそれらが無視できな
い位相差を有する場合は、個々のＡ−プレート、Ｃ−プ
レートまたは二軸プレートに挿入することができるから
である。しかし、従来技術の光学素子は両方とも、図２
Ａおよび２Ｂに従って設計されるので、二つの同じ偏光
子パッケージに分割されない。

【００２７】図２Ａに従う光学素子設計を例として考え
る。光学素子１８を、吸収層２２およびＡ−プレート２
４からなるものと、吸収層２１およびＣ−プレート２６
から成るものとの２つの偏光子パッケージに分離するこ
とができる。しかし、これらの２つの偏光子パッケージ
は同じでは無い。また、光学素子１８を、吸収層２２か
らなるものと、吸収層２１、Ｃ−プレート２６およびＡ
−プレート２４から成るものとの２つの偏光子パッケー
ジに分離することができる。この場合も、これらの２つ
の偏光子パッケージは同じでは無い。結果として、１８
および１９のような透過型光学素子を作製して、広視野
性能を提供するためには、２つの異なる偏光子パッケー
ジ（フロント偏光子パッケージおよびリア偏光子パッケ
ージ）が製造に必要である。結論として製造プロセスは
より複雑となる。さらに、これらの偏光子パッケージ
は、図２Ｃに示すようにその好ましい配列に対するＡ−
プレートまたは二軸プレートの配置に関して敏感であ
る。このことは方位角４５度および極角度６０度のとこ
ろでの透過率が偏差角（Ａ−プレートの光軸とその隣接
する層の透過軸とのなす角）に従って変わることを示
す。補償子の光軸と偏光子の透過軸との間の２つのミス
アラインメントの程度が、完全に位置合わせされた場合
よりも５倍（０．０２％から０．１％へ）の漏洩を生じ
ることが判る。

【００２８】本発明に従う偏光子パッケージの２つの外
略図を図４Ａおよび４Ｂに示す。図４Ａでは、透過型光
学素子３２は、１組の実質的に同じ交差させたシート偏
光子パッケージ３２Ａおよび３２Ｂを含む。偏光子パッ
ケージ３２Ａおよび３２Ｂは、それらが、同じプロセス
を用いて製造されている場合は実質的に同じであるとし
て考える。２つの偏光子パッケージは、それぞれ、例と
して３２Ａを用いると、吸収層３１Ａおよび補償子３０
Ａの一体式組合せ体を含む。吸収層３１Ａは一般的に二
色結晶を含む延伸されたＰＶＡ層であり、光を偏光させ
る。同様に他方の偏光子パッケージ３２Ｂも吸収層３１
Ｂおよび補償子３０Ｂの一体式組合せ体を含む。

【００２９】吸収層３１Ａと３１Ｂの透過軸が、これら
の層の垂直方向から見たときに、お互いに交差されてい
る（直交）ので、偏光子パッケージ３２Ａおよび３２Ｂ
は交差されていると言われる。二つの透過軸によって形
成される角が８０〜１００度である場合に、それらが交
差されていると考えるべきである。補償子３０Ａおよび
３０Ｂは、それぞれそれらが隣接する吸収層３１Ａおよ
び３１Ｂの少なくとも一方の側に配置される。補償子が
それらが隣接している吸収層の一方の側だけに置かれて
いる場合は、それらの補償子は吸収層３１Ａおよび３１
Ｂの間に配置されなければならない。補償子３０Ｂは補
償子３０Ａと同じであり、それは補償子３０Ａに対して
その面の垂線方向のまわりに９０度回転される。補償子
３０Ａまたは３０Ｂの面内の矢印３７は、各自の補償子
の特性方向を示し、補償子がＡ−プレートまたはＣ−プ
レートである場合は光軸であり、あるいはそれが二軸プ
レートである場合はその層面内にある屈折率（ｎ_x0また
はｎ_y0）の２つの主軸の一方である。このルールは、他
の全ての補償子、例えば３０Ａ、３０Ｂ、３３Ａ、３３
Ｂ、５２、５２Ａ、５２Ｂ、７２、７４、７６、７６
Ａ、７６Ｂ、７８、７８Ａ、７８Ｂ、８０、８２、およ
び８４等の種々の態様に示されるものに適用される。

【００３０】図４Ｂでは、透過型光学素子３５は１組の
交差されたシート偏光子パッケージ３５Ａおよび３５Ｂ
を含む。偏光子パッケージ３５Ａは、吸収層３１Ａおよ
び補償子３３Ａの一体式組合せ体を含む。同様に、偏光
子パッケージ３５Ｂは、吸収層３１Ｂおよび補償子３３
Ｂの一体式組合せ体を含む。図４Ａと同じように、２つ
の吸収層３１Ａおよび３１Ｂの透過軸はこれらの層の垂
直方向から見たときに、お互いに交差されている。しか
し、補償子３３Ａおよび３３Ｂの特性方向は、補償子３
０Ａおよび３０Ｂの特性方向がお互いに直交しているの
とは反対に、お互いに平行である。結果として、偏光子
パッケージ３５Ａおよび３５Ｂは同じではない。前者の
光学素子３２を同一パッケージ設計と呼び、後者の光学
素子３５を対称補償子設計と呼ぶ。

【００３１】図５Ａは吸収層５４および同一パッケージ
設計に従うその補償子５２を備えた第一例の偏光子パッ
ケージ５０の特性を示す。偏光子パッケージ５６は偏光
子パッケージ５０、５５と同じである。偏光子パッケー
ジ５０をそのｚ軸のまわりに９０度回転させたとき、そ
れを偏光子パッケージ５５という。偏光子パッケージ５
５をそのｘ軸のまわりに１８０度裏返しさせたとき、そ
れは偏光子パッケージ５６となる。同一設計の偏光子パ
ッケージのいずれも図５Ｂに示すように５０、５６のよ
うに対なって、光漏洩７を大きく減らした本発明の透過
型光学素子５１を形成することができる。

【００３２】第二の例（本発明に従う同一パッケージ設
計の図５Ｃ）では、偏光子パッケージ５８Ａの場合、吸
収層５４の両側に同じ補償子５２Ａ、５２Ｂを配置す
る。偏光子パッケージ５８Ｂは、偏光子パッケージ５８
Ａと同じであり、ｚ軸のまわりに偏光子パッケージ５８
Ａを９０度回転させることによって得られる。図５Ｄ
は、お互いに交差させた、それらの吸収層５４内に透過
軸を有する２つの同じ偏光子パッケージ５８Ａおよび５
８Ｂによって形成された本発明に従う透過型光学素子５
７を示す。

【００３３】同一設計のこれらの偏光子パッケージのい
ずれも、イシナベ（Ishinabe）等著「高品質反射型ＬＣ
Ｄのための広視野角および広波長レンジを有する四分の
一波長板の設計」(Design of a Quarter Wave Plate wi
th Wide Viewing Angle andWide Wavelength Range for
High Quality Reflective LCDs）、ＳＩＤ０１ダイジ
ェスト(SID 01 Digest)、 2001年、p.906-909に記載さ
れている広視野角波長板のような四分の一波長板と組合
せて用いることができる。同様に、これらの偏光子パッ
ケージを反射層５９と一緒に用いて、図５Ｅに示すよう
な反射型光学素子を形成することができる。光学素子６
０は、吸収層５４と補償子５２との一体式組合せ体、四
分の一波長板５３、および反射層５９を有する偏光子パ
ッケージ６１を含んで成る、反射様式に用いられる高性
能偏光子パッケージである。この偏光子パッケージを液
晶ディスプレイに取り付けることができ、また、周囲光
排除層としてＯＬＥＤ等の自発光ディスプレイと組合せ
て用いることもできる。詳細な説明は図１０を参照して
行う。

【００３４】

【実施例】以下、本発明の例示補償子の詳細な設計を表
１から８を参照して提供する。これらの表ではそれぞ
れ、Ａ−プレートのような補償子の配向を、取り付けた
吸収層の透過軸につけた各矢印によって示されるその光
軸に関する一つの角度φによって提供する。ｚ軸のまわ
りのＣ−プレートの回転対称性のために、その配向は任
意に自由なものとなることができる。二軸プレートの配
向は、そのｎ_x0軸と吸収層の透過軸との間の角度をい
う。これらの表には、特に断らない限り、５５０ｎｍ波
長のところでの、各補償子の好ましい位相差値と許容値
も示している。

【００３５】表１〜３の例は、それぞれ、偏光子パッケ
ージ設計６２（図６Ａ参照）、６３（図６Ｂ参照）、お
よび６４（図６Ｃ参照）に用いる補償子設計を示し、そ
れらのいずれも３２Ａおよび３２Ｂのように対になっ
て、図４Ａに示す同一パッケージ設計に従う透過型光学
素子３２を形成することができる。

【００３６】例１：偏光子パッケージ６２を、図６Ａに
従って、吸収層７０および２つのＡ−プレート７２、７
４を有する補償子から作製する。表１はＡ１で表した、
吸収層７０に隣接するＡ−プレート７２が、吸収層７０
の透過軸に対して平行（φ＝０度）に配置された光軸を
有することを示す。Ａ２で表した次のＡ−プレート７４
は、吸収層７０の透過軸に対して直角（φ＝９０度）の
光軸を有する。設計１に従うと、Ａ１およびＡ２は、そ
れぞれ、−４４ｎｍ±１１ｎｍ許容値および１１５ｎｍ
±２１ｎｍ許容値の好ましい位相差を有する。設計２に
従うと、Ａ１およびＡ２は、それぞれ、４４ｎｍ±１１
ｎｍ許容値および−１１５ｎｍ±２１ｎｍ許容値の好ま
しい位相差を有する。位相差許容値内に入る同じパッケ
ージ設計のいずれも、設定基準（０．１％未満、即ち、
６０度以下の極角度から見たとき、補償されていない全
ての方位角の交差させた偏光子と比較して１０倍以上に
減少）に適合する。

【００３７】

【表１】

【００３８】例２：偏光子パッケージ６３を、図６Ｂに
従って、吸収層７０ならびにＡ−プレート７６およびＣ
−プレート７８を有する補償子から作製する。表２はＡ
で表したＡ−プレート７２が、吸収層７０に隣接して配
置され、吸収層７０の透過軸に対して平行（φ＝０度）
に配置された光軸を有することを示す。追加のＣ−プレ
ート７８は、Ａ−プレートのもう一方の側に配置されて
いる。前に述べたように、Ｃ−プレートの光軸の配向
は、ｚ軸のまわりのその回転対称性のために自由となる
ことができる。設計３に従うと、Ａ−プレートおよびＣ
−プレートは、それぞれ、−９１ｎｍ±１２ｎｍ許容値
および−７６ｎｍ±１２ｎｍ許容値の位相差を有する。
例設計４では、Ａ−プレートおよびＣ−プレートは、そ
れぞれ、９１ｎｍ±１２ｎｍ許容値および７６ｎｍ±１
２ｎｍ許容値の位相差を有する。

【００３９】

【表２】

【００４０】例３：偏光子パッケージ６４を、図６Ｃに
従って、吸収層７０ならびにＣ−プレート８０およびＡ
−プレート８２を有する補償子から作製する。表３はＣ
−プレート８０が吸収層７０に隣接して配置され、Ａ−
プレート８２がＣ−プレートの隣にある設計例を示す。
例２とは異なり、Ａ−プレート８２は吸収層７０の透過
軸に対して（平行の替わりに）直角の光軸を有する。Ａ
−プレート８２の光軸と吸収層７０の透過軸との間の角
度φは９０度に等しい。Ｃ−プレート８０およびＡ−プ
レート８２の位相差は、それぞれ、−４５ｎｍ±１１ｎ
ｍ許容値および−１３７ｎｍ±２１ｎｍ許容値（設計
５）、またはそれぞれ、４５ｎｍ±１１ｎｍ許容値およ
び１３７ｎｍ±２１ｎｍ許容値（設計６）である。

【００４１】

【表３】

【００４２】例４：偏光子パッケージ６５を、図６Ｄに
従って、吸収層７０および単一の二軸プレート８４から
作製する。例４は、図４Ａに示す同一パッケージ設計に
従って、透過型光学素子３２を形成する３２Ａおよび３
２Ｂのような対と成ることもできる、もう一つの偏光子
パッケージ設計６５を示す。この例では、所与の同一偏
光子パッケージに用いられる補償子は単一の二軸プレー
ト８４であり、分散マッチング設計を用いるために向上
した性能を有する。表４．１は、単一二軸プレート８４
が吸収層７０に隣接して配置されている、波長５５０ｎ
ｍの場合の４つの例示設計を示す。この場合では、二軸
プレートの配向は、そのｎ_x0軸と吸収層７０の透過軸と
の間の角度をいう。

【００４３】二軸１および二軸２で示した最初の２つの
二軸プレートは、吸収層７０の透過軸に対して平行（φ
＝０度）のｎ_x0（ｎ_y0＞ｎ_x0＞ｎ_x0、例えば、ｎ_y0＝
１．５０７、ｎ_x0＝１．５０２、ｎ_x0＝１．５）を有
し、それぞれ、（ｎ_y0−ｎ_x0）ｄ＝２７１ｎｍ±４０ｎ
ｍ（２７１ｎｍが好ましい位相差値であり、±４０ｎｍ
はこの好ましい値の許容値である）および（ｎ_z0−
ｎ_x0）ｄ＝６８ｎｍ±１９ｎｍ、そして（ｎ_y0−ｎ_x0）
ｄ＝−２７６ｎｍ±４０ｎｍおよび（ｎ_z0−ｎ_x0）ｄ＝
−７０ｎｍ±１９ｎｍである。二軸３および二軸４で表
す次の２つの二軸プレートは、吸収層７０の透過軸に対
して直角（φ＝９０度）のｎ_x0（ｎ_y0＞ｎ_x0＞ｎ _x0を有
し、それぞれ、（ｎ_y0−ｎ_x0）ｄ＝２７６ｎｍ±４０ｎ
ｍおよび（ｎ_z0−ｎ_x0）ｄ＝２０８ｎｍ±３５ｎｍ、そ
して（ｎ_y0−ｎ_x0）ｄ＝−２７１ｎｍ±４０ｎｍおよび
（ｎ_z0−ｎ_x0）ｄ＝−２０３ｎｍ±３５ｎｍである。表
４．１は、４つの設計（二軸１、二軸２、二軸３および
二軸４）の全ての場合の（ｎ_y0−ｎ _x0）ｄ／λの比およ
び（ｎ_z0−ｎ_x0）ｄ／λの比も示す。ここでλは波長で
あって、この例の場合は５５０ｎｍである。

【００４４】特に、表４．１の（ｎ_y0−ｎ_x0）ｄおよび
（ｎ_z0−ｎ_x0）ｄは、特開平09-325216号公報に記載の
もの（面内位相差値（ｎ_y0−ｎ_x0）ｄを０〜２００ｎｍ
とする）とは全く異なる。これは、前述したように、視
野角が６０度までのとき、２つの交差させた同じ偏光子
パッケージを通る光漏洩を０．１％未満に低下させるた
めの本発明の異なる設計目的の当然の結果である。同様
に、イシナベ（Ishinabe）等著「高色消し性を備えた新
規広視野角偏光子」(Novel wide viewing angle polari
zer with high achromaticity）、ＳＩＤ２０００ダイ
ジェスト(SID 2000 Digest)、 2000年、p.1094-1097;お
よび「超高品質反射型ＬＣＤのための広視野角偏光子お
よび広波長レンジを有する四分の一波長板」(Wide view
ing angle polarizer and quarter-wave plate with a
wide wavelength range for extremely high quality L
CDs)、アジアディスプレイ／ＩＤＷ２００１( Asia Dis
play/IDW 2001)、 2001年、p.485-488には、高性能を実
現させるために、２つの異なる二軸プレート：プレート
１（（ｎ_y0−ｎ_x0）ｄ＝２７５ｎｍおよび（ｎ_z0−
ｎ_x0）ｄ＝５７ｎｍ）ならびにプレート２（（ｎ_y0−ｎ
_x0）ｄ＝２７５ｎｍおよび（ｎ_z0−ｎ_x0）ｄ＝２０５ｎ
ｍ）の組合せを必要とする、非同一パッケージケースが
開示されている。前述したように、２種類の二軸プレー
トを作製することはコスト効率が良くない。上記引用の
文献には、２つの同じ二軸プレート１および２を独立に
対にして（例えば、プレート１およびプレート１、また
はプレート２およびプレート２）、同一の偏光子パッケ
ージを形成することが記載されているが、その場合の性
能は設計波長以外の波長のところで大きく低下した（同
じ引用文献に基づく）。

【００４５】比較すると、本発明の補償された偏光子パ
ッケージは、同一の補償子を用いて構成される偏光子パ
ッケージを提供できるだけでなく、意図している実質的
に全ての波長において高性能を維持することもできる。
特に、少なくとも２０ｎｍ幅の波長域にわたって、また
同様に４００〜７００ｎｍの可視領域全体を含めた非常
に大きな波長帯にわたって低透過率を提供することがで
きる。このことは、表４．２および４．３から良く理解
できるであろう。

【００４６】

【表４】

【００４７】

【表５】

【００４８】

【表６】

【００４９】表４．２および４．３は、全ての位相差値
（（ｎ_y0−ｎ_x0）ｄおよび（ｎ_z0−ｎ_x0）ｄ）ならびに
位相差値割る波長の比（（ｎ_y0−ｎ_x0）ｄ／λおよび
（ｎ_z0−ｎ_x0）ｄ／λ）が、それぞれ、波長４５０ｎｍ
および６５０ｎｍのところでの例示の二軸プレート１お
よび二軸プレート２において提供されること以外は、表
４．１と同じである。二軸１の場合の（ｎ_y0−ｎ_x0）ｄ
／λの値が、波長４５０ｎｍのところで０．４９３±
０．０８２（表４．２）、波長５５０ｎｍのところで
０．４９３±０．０７３（表４．１）、そして波長６５
０ｎｍのところで０．４９５±０．０７４（表４．３）
であることに留意されたい。従って、（ｎ_y0−ｎ_x0）ｄ
／λは、事実上、波長とは独立した定数である。後で説
明するように、この波長に対する位相差比の不変性は、
波長分散マッチングを提供するように適当に補償子材料
を選択することによって得られる。

【００５０】同様に、二軸１の場合の（ｎ_z0−ｎ_x0）ｄ
／λの値が、波長４５０ｎｍのところで０．１２４±
０．０３８（表４．２）、波長５５０ｎｍのところで
０．１２４±０．０３５（表４．１）、そして波長６５
０ｎｍのところで０．１２５±０．０３４（表４．３）
である。このように、（ｎ_y0−ｎ_x0）ｄ／λおよび（ｎ
_z0−ｎ_x0）ｄ／λは両方とも、以下の目的の波長領域の
全てにおいて事実上一定（±２０％）：（ｎ_y0−ｎ_x0）
ｄ／λは０．５±０．１または−０．５±０．１の範囲
内であり、（ｎ_z0−ｎ_x0）ｄ／λは０．１±０．０７ま
たは−０．１±０．０７の範囲内である。より好ましく
は、（ｎ_y0−ｎ_x0）ｄ／λは０．４９４±０．０９０ま
たは−０．４９８±０．０８０の範囲内であり、（ｎ_z0
−ｎ_x0）ｄ／λは０．１２４±０．００４０または−
０．１２４±０．０４０の範囲内である。

【００５１】（ｎ_y0−ｎ_x0）ｄ／λおよび（ｎ_z0−
ｎ_x0）ｄ／λの両方ともが目的の全ての波長にわたって
事実上一定（±２０％）であるという結論は、二軸１お
よび二軸２だけでなく、二軸３および二軸４においても
本当である。二軸３または二軸４を用いて補償子を構成
すると、表４．１に示すように、ｎ_x0（ｎ_y0＞ｎ_x0＞ｎ
_x0）の軸は、吸収層７０の透過軸に対して直角（φ＝９
０度）であり、５５０ｎｍの波長の場合、それぞれ、
（ｎ_y0−ｎ_x0）ｄ＝２７６ｎｍ±４０ｎｍおよび（ｎ _z0
−ｎ_x0）ｄ＝２０８ｎｍ±３５ｎｍ、そして（ｎ_y0−ｎ
_x0）ｄ＝−２７１ｎｍ±４０ｎｍおよび（ｎ_z0−ｎ_x0）
ｄ＝−２０３ｎｍ±３５ｎｍである。二軸３の場合は、
（ｎ_y0−ｎ_x0）ｄ／λは０．５±０．１の範囲内であ
り、（ｎ_z0−ｎ_x0）ｄ／λは０．３８±０．０８の範囲
内であり、より好ましくは、（ｎ_y0−ｎ_x0）ｄ／λは
０．５０±０．０５の範囲内であり、（ｎ_z0−ｎ_x0）ｄ
／λは０．３７±０．０４の範囲内である。二軸４の場
合は、（ｎ_y0−ｎ_x0）ｄ／λは−０．５±０．１の範囲
内であり、（ｎ_z0−ｎ_x0）ｄ／λは−０．３８±０．０
８の範囲内であり、より好ましくは、（ｎ_y0−ｎ_x0）ｄ
／λは−０．５０±０．０５の範囲内であり、（ｎ_z0−
ｎ_x0）ｄ／λは−０．３７±０．０４の範囲内である。
このひな形は、例示の設計が、約±２０％（但し、変動
が小さいほど、さらに低い透過率値が達成できる）広い
変動の（ｎ_z0−ｎ_x0）ｄ／λおよび（ｎ_y0−ｎ_x0）ｄ／
λを用いて達成できることを示しており、このことは目
的により近い。

【００５２】図７Ａ、７Ｂおよび７Ｃは、二軸１の設計
に従う２つの交差させた偏光子パッケージ６５によって
形成された光学素子３２が、４５０ｎｍ（領域１）、５
５０ｎｍ（領域２）、および６５０ｎｍ（領域３）のと
ころで透過率が０．１％未満である、位相差値（ｎ_y0−
ｎ_x0）ｄおよび（ｎ_z0−ｎ_x0）ｄをプロットしたもので
ある。領域１、領域２および領域３は重なるので、より
理解しやすいように違った様式の３種類のグラフをプロ
ットしている。図７Ａでは、領域３（６５０ｎｍ）が領
域２（５５０ｎｍ）の上に位置し、この領域２は領域１
（４５０ｎｍ）の上にある。図７Ｂは別の様式であり、
領域１は領域２および領域３の上にある。図７Ｃでは、
領域２が領域１および領域３の上にある。

【００５３】（ｎ_y0−ｎ_x0）ｄ＝２６５ｎｍ±５ｎｍお
よび（ｎ_z0−ｎ_x0）ｄ＝６５ｎｍ±１０ｎｍによって与
えられる領域が、３つの主波長の場合最も重なる。明ら
かに、容認できる位相差値のこれらの領域は方形ではな
い。さらに、この例は（ｎ_y0−ｎ_x0）ｄ＝２６５ｎｍお
よび（ｎ_z0−ｎ_x0）ｄ＝６５ｎｍの位相差を有する単一
の二軸プレートが、緑（５５０ｎｍ）では０．１％未満
であり、そして青（４５０ｎｍ）および赤（６５０ｎ
ｍ）の両方では目標０．１％透過率を僅かに超えるであ
ろうことを示している。このことは、低透過率のために
一定の位相差対波長を有する補償子を設計できることを
意味する。しかし、容認できる位相差の許容範囲は非常
に小さく、目標の低透過率を提供する波長領域は非常に
限定されている。

【００５４】例４の二軸プレート１および二軸プレート
２を除いた全ての例で、５５０ｎｍの波長のところでし
か位相差値が与えられていないが、補償子の波長分散を
適当に選択することによって、広範囲の波長において偏
光子パッケージを使用できることは理解されよう。波長
分散マッチングとは、二軸プレートにおける（ｎ_y0−ｎ
_x0）ｄ／λおよび（ｎ_z0−ｎ_x0）ｄ／λの値、ならびに
Ａ−プレートまたはＣ−プレートにおける波長に対する
位相差の比が、表４．１、４．２および４．３を引用し
て説明したように、目的の全ての波長にわたって事実上
一定であることを意味する。言い換えると、波長分散マ
ッチングとは、選択された材料の複屈折（ｎ_y0−ｎ_x0）
または（ｎ_z0−ｎ_x0）が、一定の勾配対波長を有するこ
とを意味する。モデル設計は、実施材料に関して、これ
らの条件が、限定された解決空間、例えば、二軸プレー
トの場合の０．５±０．１に一般的に収束する、位相差
対波長の比（ｎ_y0−ｎ_x0）ｄ／λの値に合致することを
示す。

【００５５】図８Ａは、４５度方位角および６０度極角
度から見たとき、３種類の組合せ偏光子パッケージを通
る透過率の波長依存性を示す。従来技術１（開いた円で
ある曲線ａ１によって表す）は、二軸プレート補償子を
備えた同一偏光子パッケージであり、従来技術２（開い
た方形である曲線ａ２によって表す）は、２つの異なる
二軸プレートを備えた非同一偏光子パッケージに相当す
る。従来技術は両方とも、イシナベ等著「高色消し性を
備えた新規広視野角偏光子」(Novel wide viewing angl
e polarizer with high achromaticity）、ＳＩＤ２０
００ダイジェスト(SID 2000 Digest)、 2000年、p.1094
-1097によって与えられる構成に従う。従来技術パッケ
ージは、短波長端と長波長端のところで漏洩に遭遇す
る。特に、従来技術１（曲線ａ１）は、４２０ｎｍのと
ころで光を０．２５％超透過する。一方、本発明に従う
波長分散マッチング（開いた△を伴う曲線ｂによって示
される）を伴う同一パッケージは、全ての試験波長にお
いて、２つの従来例よりも非常に小さな透過率を提供す
る。これは、（ｎ_y0−ｎ_x0）ｄ／λおよび（ｎ_z0−
ｎ _x0）ｄ／λの値が一定であるような波長分散マッチン
グを有する材料を選択することによって達成される。

【００５６】ウチヤマ（Uchiyama）等著「ＦＰＤ用光学
位相差フィルムにおける最近の発展」(Recent Progress
in Optical Retardation Films for FPDs)、アジアデ
ィスプレイ／ＩＤＷ２００１( Asia Display/IDW 200
1)、 2001年、p.493-496に記載されるように、広帯域位
相差フィルムの製品ラインを形成するために、波長から
独立した（ｎ_y0−ｎ_x0）ｄ／λおよび（ｎ_z0−ｎ_x0）ｄ
／λを有する材料が用いられている。モデル設計は、従
来技術１（曲線ａ１）および従来技術２（曲線ａ２）の
透過率低下対波長が、一定の（ｎ_y0−ｎ_x0）ｄ／λおよ
び（ｎ_z0−ｎ_x0）ｄ／λ対波長を有しない材料を用いる
補償子設計の典型であることを示した。従来技術１（曲
線ａ１）は、同一偏光子パッケージを用いるが、この従
来技術の交差させた偏光子パッケージは図８Ａに示され
るように波長に対して大きく低下する透過率性能を提供
する。従来技術２（曲線ａ２）は、低下された透過率を
有するが、それは２種類の二軸プレートを用いなければ
ならない。

【００５７】図８Ｂおよび８Ｃは、白色光が交差させた
偏光子パッケージを通るときの等輝度プロットに関し
て、同じ偏光子パッケージにおける、分散マッチングを
伴わない場合（図８Ｂ）と伴う場合（図８Ｃ）の補償子
の効果を比較する。両方の図は、０．０３％および０．
０５％の等輝度曲線である。図８Ｃの輝度曲線は、特に
４５度方位角のところで外側に向かって拡がり、図８Ｂ
ではそれらの対抗品よりもより広い領域を包んでいる。
従って、分散マッチングを伴うもの（図８Ｃ）は、分散
マッチングを伴わないもの（図８Ｂ）と比較して、どこ
の部分においても等しいかまたは低い光漏洩を有する。
変わった特徴は、分散マッチングを伴うものが、４５度
の方位角から見た場合に、０度よりもより低い輝度を有
することである。比較例では、補償されてない交差させ
た偏光子パッケージは、４５度の方位角から見た場合
に、０度よりもより高い輝度を示す。別の比較例では、
分散マッチングを伴わない補償子によって補償されてい
る交差させた偏光子パッケージは、４５度の方位角から
見た場合、０度のところとおおよそ同じ輝度を示す。一
般的に、波長λの場合、所望の位相差値（ｎｍ）は、上
記表（表１、２、３、４．１、４．２および４．３）の
５５０ｎｍのところの位相差をλ／５５０倍したもので
ある。また、所与の例に全波長位相差を加えるかまたは
差し引くかすることによるいずれの設計も当業者にとっ
て自明であることは理解されよう。

【００５８】図５Ａ〜５Ｄは、吸収層７０の一方の側に
補償子を備えた偏光子パッケージを示す。２つの交差さ
せた偏光子パッケージによって形成される透過型光学素
子５１（図５Ｂ）を得るためには、図５Ａに従う２つの
回転をまねなければならない。図６Ｅに例示するよう
に、全ての偏光子パッケージにおいては、補償子を吸収
層の両側に配置することができる。対称様式では、偏光
子パッケージ６７において、補償子Ａ−プレート７６
Ａ、７６ＢおよびＣ−プレート７８Ａ、７８Ｂは吸収層
７０の両側に配置される。透過型光学素子５７での交差
させた偏光子パッケージの配置は、図５Ｃおよび５Ｄに
従う。

【００５９】

【表７】

【００６０】

【表８】

【００６１】

【表９】

【００６２】

【表１０】

【００６３】表５〜８は、いずれも、図４Ｂに示すよう
に対称補償子設計に従う透過型光学素子３５を形成する
ために３５Ａおよび３５Ｂのように対に成ることができ
る偏光子パッケージにおける、５５０ｎｍの波長のとこ
ろでの追加の例示補償子の位相差値を提供する。一般的
に、補償子の特性方向が吸収層の透過軸に対して完全に
位置合わせされているときは、表１〜４に従う全ての同
一パッケージ設計は、表５〜８の対称補償子設計と同じ
性能を有する。しかし、角依存性を考慮すると、表１〜
４の同一パッケージ設計が好ましい。対称補償子設計
（設計７〜設計１８、および二軸５〜二軸８）は全て、
取付けられる吸収層の透過軸に対する補償子の特性軸の
位置合わせ要件が厳しい。一般的に、設定基準（極角度
６０度から見た場合、全ての方位角において、０．１％
未満に、または補償子の無い場合の交差させた偏光子と
比較して１０倍超まで減少させる）に適合させるために
２つの角度の正確さが要求され、ある場合では、単一
の角度許容値が満たされなければならない。一方、同一
パッケージ設計は、非常に大きな角度許容を有する。

【００６４】図９Ａおよび９Ｂでは、本発明に従う２つ
の交差させた補償された偏光子パッケージによって形成
された透過型光学素子を通る透過率曲線対表１〜表８に
従う所望の配向設定に対する補償子の特性方向の偏差角
を表す。図９Ａでは、曲線１は、チェン（Chen）等著
「 TNおよび VA LCDに最適なフィルム補償様式」（Opti
mum film compensation modes for TN and VA LCDs）、
ＳＩＤ９８ダイジェスト（SID 98 Digest）、1998年、
p.315-318に記載されるような従来技術の補償された偏
光子に相当する。曲線２および曲線３は、例２の設計３
および例３の設計５にそれぞれ相当する。例２および３
では、補償子はＣ−プレートとＡ−プレートとの組合せ
である。これらのケースでは、偏差角は、表２および３
に記載されている正確な位置と、Ａ−プレートの光軸と
の角度である。例１の設計１および設計２では、２つの
Ａ−プレートが用いられるので、２つの偏差角を考慮す
る。一方はＡ２プレート（曲線４）であり、もう一方は
Ａ１プレート（曲線５）である。本発明の全ての例示設
計は、広許容の偏差角を伴って、０．１％より低い透過
度を示す。

【００６５】図９Ｂは補償子が二軸プレートであるとき
の透過率の角依存性を示す。このケースでは、偏差角
は、表４．１、５、６、７および８に記載されている正
確な位置と、二軸プレートのｎ_x0軸との角度である。曲
線６は表５、６、７および８の対称補償子設計の典型的
な挙動であり、その好ましい配向に対する二軸プレート
の主軸の位置合わせのために２度の厳しい要件を示す。
偏差角が２度のとき、光漏洩は０．０２％（０度偏差）
から０．１％に急上昇する。曲線７、８および９は、同
一パッケージ設計（表４．１）に従う二軸１プレートに
由来する。曲線８は二軸１が表４．１に示した公称値
（ｎ_y0−ｎ_x0）ｄ＝２７１ｎｍおよび（ｎ_z0−ｎ_x0）ｄ
＝６８ｎｍ（位置合わせが完全、即ち、偏差角がゼロの
場合の最小透過率を示す）を有する場合に得られる。曲
線９および曲線７は、（ｎ_y0−ｎ_x0）ｄの容認可能な許
容±４０ｎｍおよび（ｎ_z0−ｎ_x0）ｄの容認可能な許容
±１９ｎｍの範囲内の別の値を表す。曲線９は（ｎ_y0−
ｎ_x0）ｄ＝２８５ｎｍおよび（ｎ_z0−ｎ_x0）ｄ＝７０ｎ
ｍを有する二軸１に由来し、曲線７は（ｎ_y0−ｎ_x0）ｄ
＝２６５ｎｍおよび（ｎ_z0−ｎ_x0）ｄ＝７０ｎｍ（図７
に示すような３つの主波長における領域１、領域２およ
び領域３の重なり合う点）を有する二軸１に相当する。

【００６６】Ａ−プレートおよびＣ−プレートの二軸度
(biaxiality)の許容を検討する。理想的には、Ａ−プレ
ートおよびＣ−プレートの両方とも一軸材料である（即
ち、３つの主屈折率のうち２つはお互いに等しい（ｎ_x0
＝ｎ_y0と仮定））。しかし、ｎ_x0およびｎ_y0の差がＡ−
プレートで０．００００５より小さく、Ｃ−プレートで
０．０００８より小さい限りは、小二軸度を有する材料
を本発明にしたがって用いることができる。

【００６７】上述の例は全て特に「Ｏ」型シート偏光子
のために設計されているが、設計方針および同じ補償子
が「Ｅ」型偏光子においても同様に、本発明が十分機能
することを実現しかつ確認した。言い換えれば、上述の
全ての例において、「Ｏ」型偏光子を「Ｅ」型偏光子で
置き換えることができる。しかし、「Ｅ」型偏光子の透
過軸がその光軸（即ち、異常光屈折率の軸）であり、
「Ｏ」型偏光子の吸収軸はその光軸（即ち、異常光屈折
率の軸）であるために、「Ｅ」型偏光子の透過軸は
「Ｏ」型偏光子の吸収軸と同じ方向に配向されるのがよ
い。

【００６８】上述の二軸プレートは米国特許第5,245,45
6号(Yoshimi等）明細書に従って製造できる。当該技術
分野で周知であるように、Ｃ−プレートは、単軸に圧縮
されたポリマーまたはキャスティング酢酸セルロースを
用いて製造でき、Ａ−プレートは、ポリビニルアルコー
ルまたはポリカーボネート等の延伸ポリマーフィルムで
製造できる。

【００６９】高性能偏光子パッケージを含む本発明の上
記透過型光学素子５１および５７並びに反射型光学素子
６０を、種々の様式の液晶ディスプレイ、特に、ツイス
トネマチック（ＴＮ）液晶様式、垂直配向（ＶＡ）液晶
様式、光学補償ベンド（ＯＣＢ）様式、およびイン−プ
レーンスイッチング（ＩＰＳ）様式と一緒に用いること
ができる。本発明に従う偏光子パッケージを含む光学素
子を用いることによって、これらのディスプレイの視野
特性を改善することができる。

【００７０】透過型光学素子５１および５７がＬＣＤセ
ルを含む場合、このＬＣＤセルは２つの交差させた偏光
子パッケージの間に配置される。図１０は、高性能光学
素子６０（図５Ｅに示す）をディスプレイ１１０と組合
せて用いる例を示す。この具体例では、ディスプレイ１
１０は液晶ディスプレイである。より具体的には、それ
はＶＡ反射型液晶セル１１０およびセル補償子１０２で
ある。ディスプレイ１１０は反射層５９と四分の一波長
板５３との間に配置されている。偏光子パッケージ６１
は吸収層および補償子５２の一体式組合せ体を含み、図
６Ａ〜６Ｅに従う偏光子パッケージ６２、６３、６４、
６５、６７のいずれの態様にも成ることができるが、こ
の例に示した補償子５２は、図６Ｂに従うＡ−プレート
７６およびＣ−プレート７８を含む。液晶ディスプレイ
の暗状態では、大きな視野角からは、光７は光学素子６
０およびディスプレイ１１０をほとんど通過せず、高品
質のディスプレイを生じる。

【００７１】偏光子パッケージ、高性能四分の一波長
板、および反射層を含む本発明の光学素子６０は、反射
型液晶ディスプレイの広視野角偏光子パッケージとして
だけでなく、ＣＲＴ、ＯＬＥＤおよび他の自発光様式デ
ィスプレイに適用可能な周囲光排除層としても用いるこ
とができる。ＯＬＥＤの場合、反射層は通常ディスプレ
イに組み込まれて、明状態の通過光量を増幅させる。し
かし、暗状態および明状態の場合において、周囲光もま
た反射層からユーザーに強く反射され、好ましい画像を
流してしまう。ディスプレイ１１０がＯＬＥＤのような
自発光ディスプレイであり、通電時にそれ自体が発光
し、周囲光７は広視野角のところであっても偏光子パッ
ケージ６１でブロックされるので、高輝度を有する高コ
ントラストＯＬＥＤが実現される。

【００７２】本発明の態様は以下の素子を含む：液晶デ
ィスプレイを含み；ｎ_x0が吸収層の透過軸に対して平行
に配置され、（ｎ_y0−ｎ_x0）ｄ／λは−０．５±０．１
の範囲内であり、（ｎ_z0−ｎ_x0）ｄ／λは−０．１±
０．０７の範囲内である;（ｎ_y0−ｎ_x0）ｄ／λは−
０．４９８±０．０８０の範囲内であり、（ｎ_z0−
ｎ_x0）ｄ／λは−０．１２４±０．０４０の範囲内であ
る；

【００７３】ｎ_x0が前記吸収層の透過軸に対して直角に
配置され、（ｎ_y0−ｎ_x0）ｄ／λは０．５±０．１の範
囲内であり、（ｎ_z0−ｎ_x0）ｄ／λは０．３８±０．０
８の範囲内である;（ｎ_y0−ｎ_x0）ｄ／λは０．５±
０．０５の範囲内であり、（ｎ_z0−ｎ_x0）ｄ／λは０．
３７±０．０４の範囲内である;

【００７４】ｎ_x0が前記吸収層の透過軸に対して直角に
配置され、（ｎ_y0−ｎ_x0）ｄ／λは−０．５±０．１の
範囲内であり、（ｎ_z0−ｎ_x0）ｄ／λは−０．３８±
０．０８の範囲内である;（ｎ_y0−ｎ_x0）ｄ／λは−
０．５±０．０５の範囲内であり、（ｎ_z0−ｎ_x0）ｄ／
λは−０．３７±０．０４の範囲内である;

【００７５】補償子がＡ−プレートおよびＣ−プレート
を含み、前記Ａ−プレートが吸収層の次に配置され、前
記Ｃ−プレートが前記Ａ−プレートの次に配置され、Ａ
−プレートの光軸が前記吸収層の透過軸と平行である；

【００７６】液晶ディスプレイまたは自発光ディスプレ
イを含み；補償子が二軸プレートを含み、そして前記二
軸プレートが任意の２０ｎｍ幅の波長範囲にわたって、
０．５±０．１の範囲内の（ｎ_y0−ｎ_x0）ｄ／λおよび
０．１±０．０７の範囲内の（ｎ_z0−ｎ_x0）ｄ／λを示
す；

【００７７】補償子が二軸プレートを含み、そして前記
二軸プレートが任意の２０ｎｍ幅の波長範囲にわたっ
て、−０．５±０．１の範囲内の（ｎ_y0−ｎ_x0）ｄ／λ
および−０．３８±０．０８の範囲内の（ｎ_z0−ｎ_x0）
ｄ／λを示す；および

【００７８】補償子が二軸プレートを含み、そして前記
二軸プレートが任意の２０ｎｍ幅の波長範囲にわたっ
て、０．５±０．１の範囲内の（ｎ_y0−ｎ_x0）ｄ／λお
よび０．３８±０．０８の範囲内の（ｎ_z0−ｎ_x0）ｄ／
λを示す。

【００７９】本明細書で引用した特許明細書および他の
文献の内容は引用することによって本明細書の内容とす
る。

【００８０】本発明の他の好ましい態様を次に記載す
る。（態様１）一組の実質的に同じである交差させたシー
ト偏光子パッケージを含み、各パッケージが吸収層と前
記吸収層の少なくとも一方の側に配置された補償子との
一体式組合せ体を含む光学素子であって、前記補償子
が、任意の２０ｎｍ幅の波長範囲にわたって事実上一定
（±２０％）の（ｎ_y0−ｎ_x0）ｄ／λ値および（ｎ_z0−
ｎ_x0）ｄ／λ値を有する二軸プレートである光学素子。（態様２）ｎ_x0が前記吸収層の透過軸に対して平行に
配置され、（ｎ_y0−ｎ _x0）ｄ／λが０．５±０．１の範
囲にあり、（ｎ_z0−ｎ_x0）ｄ／λが０．１±０．０７の
範囲にある態様１に記載の光学素子。（態様３）ｎ_x0が前記吸収層の透過軸に対して平行に
配置され、（ｎ_y0−ｎ _x0）ｄ／λが０．４９４±０．０
９の範囲にあり、（ｎ_z0−ｎ_x0）ｄ／λが０．１２４±
０．０４の範囲にある態様２に記載の光学素子。（態様４）偏光子パッケージ、四分の一波長板、およ
び反射層を含む光学素子であって、前記偏光子パッケー
ジが吸収層と補償子との一体式組合せ体を含み、前記補
償子が、Ａ−プレートまたはＣ−プレートを含む光学素
子。

【図面の簡単な説明】

【図１Ａ】図１Ａは、従来技術の偏光子パッケージの断
面図である。

【図１Ｂ】図１Ｂは、１組の従来技術の偏光子パッケー
ジで形成された透過型光学素子の透視図である。

【図１Ｃ】図１Ｃは、交差させた従来技術偏光子パッケ
ージの等透過率プロットである。

【図１Ｄ】図１Ｄは、交差させた従来技術の偏光子パッ
ケージと通る透過率対極角度のプロットである。

【図２Ａ】図２Ａは、補償子を備えた従来技術の偏光子
の断面図である。

【図２Ｂ】図２Ｂは、補償子を備えた従来技術の偏光子
の断面図である。

【図２Ｃ】図２Ｃは、従来技術の広視野偏光子パッケー
ジの１つで作製された透過型光学素子の角度性能であ
る。

【図２Ｄ】図２Ｄは、従来技術の偏光子パッケージの１
つの構成を示す概略図である。

【図３Ａ】図３Ａは、補償子である。

【図３Ｂ】図３Ｂは、補償子である。

【図３Ｃ】図３Ｃは、補償子である。

【図３Ｄ】図３Ｄは、補償子である。

【図４Ａ】図４Ａは、本発明による２つの交差させた偏
光子パッケージで形成された透過型光学素子の構成を示
す概略図である。

【図４Ｂ】図４Ｂは、本発明による２つの交差させた偏
光子パッケージで形成された透過型光学素子の構成を示
す概略図である。

【図５Ａ】図５Ａは、本発明による２つの交差させた偏
光子パッケージで形成された透過型光学素子の透視図で
ある。

【図５Ｂ】図５Ｂは、本発明による２つの交差させた偏
光子パッケージで形成された透過型光学素子の透視図で
ある。

【図５Ｃ】図５Ｃは、本発明による２つの交差させた偏
光子パッケージで形成された透過型光学素子の透視図で
ある。

【図５Ｄ】図５Ｄは、本発明による２つの交差させた偏
光子パッケージで形成された透過型光学素子の透視図で
ある。

【図５Ｅ】図５Ｅは、本発明による偏光子パッケージを
含んで成る反射型光学素子の透視図である。

【図６Ａ】図６Ａは、本発明による補償子を備えた偏光
子パッケージの態様を示す。

【図６Ｂ】図６Ｂは、本発明による補償子を備えた偏光
子パッケージの態様を示す。

【図６Ｃ】図６Ｃは、本発明による補償子を備えた偏光
子パッケージの態様を示す。

【図６Ｄ】図６Ｄは、本発明による補償子を備えた偏光
子パッケージの態様を示す。

【図６Ｅ】図６Ｅは、本発明による補償子を備えた偏光
子パッケージの態様を示す。

【図７Ａ】図７Ａは、本発明による二軸プレートの位相
差値を提供する図である。

【図７Ｂ】図７Ｂは、本発明による二軸プレートの位相
差値を提供する図である。

【図７Ｃ】図７Ｃは、本発明による二軸プレートの位相
差値を提供する図である。

【図８Ａ】図８Ａは、１組の交差させた偏光子パッケー
ジによって形成された光学素子における透過率の波長依
存性を示す。

【図８Ｂ】図８Ｂは、分散度整合無しに、１組の交差さ
せた偏光子パッケージによって形成された光学素子の等
輝度プロットを示す。

【図８Ｃ】図８Ｃは、分散度整合無しに、１組の交差さ
せた偏光子パッケージによって形成された光学素子の等
輝度プロットを示す。

【図９Ａ】図９Ａは、本発明および従来技術による交差
させた偏光子パッケージによって形成された光学素子の
角許容の比較を示す。

【図９Ｂ】図９Ｂは、本発明および従来技術による交差
させた偏光子パッケージによって形成された光学素子の
角許容の比較を示す。

【図１０】図１０は、ディスプレーへの本発明の偏光子
パッケージの適用例である。

【符号の説明】

１２…保護層１４…吸収層１５…透過型光学素子２２…吸収層２４…Ａ−プレート２６…Ｃ−プレート２９…透過型光学素子３０Ａ…補償子３２Ａ…偏光子パッケージ５０…偏光子パッケージ５３…四分の一波長板５４…吸収層５９…反射層６２…偏光子パッケージ７２…Ａ−プレート７８…Ｃ−プレート８０…Ｃ−プレート８４…二軸プレート１０２…セル補償子１１０…ディスプレイ

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１５年４月２２日（２００３．４．２
２）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者デイビッドケスラーアメリカ合衆国，ニューヨーク 14618, ロチェスター，ノースカントリークラブドライブ 20 (72)発明者アンドリューエフ．クルツアメリカ合衆国，ニューヨーク 14610, ロチェスター，キャサウェイパーク 93 (72)発明者トモヒロイシカワアメリカ合衆国，ニューヨーク 14610, ロチェスター，オーデゥボンストリート 29 Ｆターム(参考） 2H049 BA02 BA06 BA42 BB03 BC22 2H091 FA08X FA08Z FA11X FA11Z FA14Z FD08 FD10 KA02 LA12 LA17 LA19

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一組の実質的に同じである交差させたシ
ート偏光子パッケージを含み、各パッケージが吸収層と
前記吸収層の少なくとも一方の側に配置された補償子と
の一体式組合せ体を含む光学素子であって、前記補償子が、２つのＡ−プレート、またはＡ−プレー
トおよびＣ−プレートを含む組合せを含んでいる光学素
子。
【請求項２】前記補償子が、２つのＡ−プレートの組
合せを含み、第一のＡ−プレートは前記吸収層の隣に配置され、第二
のＡ−プレートは前記第一のＡ−プレートの隣に配置さ
れており、そして前記第一のＡ−プレートの光軸は前記
吸収層の透過軸と平行であり、前記第二のＡ−プレート
の光軸は前記吸収層の透過軸と直角であり、そして前記
第一および第二のＡ−プレートが波長５５０ｎｍのとこ
ろで、それぞれ（ａ）−４４±１１ｎｍおよび１１５±
２１ｎｍの範囲の位相差、またはそれぞれ（ｂ）４４±
１１ｎｍおよび−１１５±２１ｎｍの範囲の位相差示す
請求項１記載の光学素子。
【請求項３】前記補償子が、Ａ−プレートおよびＣ−
プレートの組合せを含み、前記Ａ−プレートは前記吸収層の隣に配置され、前記Ｃ
−プレートは前記Ａ−プレートの隣に取付けられてお
り、そして前記Ａ−プレートの光軸は前記吸収層の透過
軸と平行であり、そして前記Ａ−プレートおよびＣ−プ
レートが波長５５０ｎｍのところで、それぞれ（ａ）９
１±１２ｎｍおよび７６±１２ｎｍの範囲の位相差、ま
たはそれぞれ（ｂ）−９１±１２ｎｍおよび−７６±１
２ｎｍの範囲の位相差を有する請求項１記載の光学素
子。
【請求項４】前記補償子が、Ａ−プレートおよびＣ−
プレートの組合せを含み、前記Ｃ−プレートは前記吸収層の隣に配置され、前記Ａ
−プレートは前記Ｃ−プレートに隣接しており、そして
前記Ａ−プレートの光軸は前記吸収層の透過軸に直角で
あり、そして前記Ａ−プレートおよびＣ−プレートが波
長５５０ｎｍのところで、それぞれ（ａ）４５±１１ｎ
ｍおよび１３７±２１ｎｍの範囲の位相差、またはそれ
ぞれ（ｂ）−４５±１１ｎｍおよび−１３７±２１ｎｍ
の範囲の位相差を有する請求項１記載の光学素子。
【請求項５】前記補償子の波長に対する位相差の比
が、任意の２０ｎｍ幅の波長範囲にわたって事実上一定
（±２０％）である請求項１記載の光学素子。
【請求項６】偏光子パッケージ、四分の一波長板、お
よび反射層を含む光学素子であって、前記偏光子パッケージが吸収層と補償子との一体式組合
せ体を含み、前記補償子が、二軸プレートを含み、そして前記二軸プ
レートが、任意の２０ｎｍ幅の波長範囲にわたって、−
０．５±０．１の範囲内の（ｎ_y0−ｎ_x0）ｄ／λおよび
−０．１±０．０７の範囲内の（ｎ _z0−ｎ_x0）ｄ／λを
示す光学素子。