(57)【要約】【課題】良好なコントラスト及び低い電力消費を有する非常に高い情報密度のディスプレイを提供する。【解決手段】制御可能なプラナー構造及びフォーカルコニック構造のキラルネマチックディスプレイ１において、キラルネマチック液晶材料６が、電極を有する二つの透明基板の間に存在し、キラルネマチック材料６が、二つの楕円偏光子２，３，７，８の間に存在し、光学的な反射器９が存在する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御可能なプラナー構造及びフォーカルコニック構造のキラルネマチックディスプレイ（１）を具える全スペクトル白黒反射型キラルネマチックディスプレイにおいて、
キラルネマチック液晶材料（６）が、電極を有する二つの透明基板の間に存在し、前記材料（６）が、二つの楕円偏光子（２，３，７，８）の間に存在し、光学的な反射器（９）が存在することを特徴とする全スペクトル白黒反射型キラルネマチックディスプレイ装置。
【請求項２】
一方の楕円偏光子（２，３，７，８）が、前記キラルネマチック液晶材料（６）と逆の極性を有することを特徴とする請求項１記載の全スペクトル白黒反射型キラルネマチックディスプレイ装置。
【請求項３】
前記キラルネマチック液晶材料（６）がフォーカルコニック状態であるときに、光学的にＯＮの明るい状態を有することを特徴とする請求項１又は２記載の全スペクトル白黒反射型キラルネマチックディスプレイ装置。
【請求項４】
全スペクトルの白の光学的にＯＮの明るい状態となることを特徴とする請求項３記載の全スペクトル白黒反射型キラルネマチックディスプレイ装置。
【請求項５】
前記キラルネマチック液晶材料（６）がプラナー状態であるときに、光学的にＯＦＦの暗状態となることを特徴とする請求項１から４のうちのいずれか１項に記載の全スペクトル白黒反射型キラルネマチックディスプレイ装置。
【請求項６】
前記キラルネマチック液晶材料（６）が、特定のピーク波長の反射スペクトル及び楕円偏光を有することを特徴とする請求項１から５のうちのいずれか１項に記載の全スペクトル白黒反射型キラルネマチックディスプレイ装置。
【請求項７】
前記二つの楕円偏光子（２，３，７，８）を、互いに逆の極性としたことを特徴とする請求項１から６のうちのいずれか１項に記載の全スペクトル白黒反射型キラルネマチックディスプレイ装置。
【請求項８】
前記二つの楕円偏光子（２，３，７，８）を、広帯域又は非広帯域としたことを特徴とする請求項１から７のうちのいずれか１項に記載の全スペクトル白黒反射型キラルネマチックディスプレイ装置。
【請求項９】
前記キラルネマチック液晶材料が、二つの互いに直交する楕円偏光子の間に挟まれ、前記反射器を、前記楕円偏光子（７，８）の上に薄板状に設けることを特徴とする請求項１から８のうちのいずれか１項に記載の全スペクトル白黒反射型キラルネマチックディスプレイ装置。
【請求項１０】
上方又は下方から前記キラルネマチック液晶材料（６）に入射する光が楕円偏光されるように、前方（２，３）及び後方（７，８）の楕円偏光子を配置したことを特徴とする請求項１から９のうちのいずれか１項に記載の全スペクトル白黒反射型キラルネマチックディスプレイ装置。
【請求項１１】
前記反射器（９）に入射する光が直線偏光されるように、後方の楕円偏光子（７，８）を配置したことを特徴とする請求項１から１０のうちのいずれか１項に記載の全スペクトル白黒反射型キラルネマチックディスプレイ装置。
【請求項１２】
前記キラルネマチック液晶材料（６）に入射して前方の楕円偏光子から出射する光が、前記キラルネマチック液晶材料のものとは逆の極性で楕円偏光され、前記前方の楕円偏光子（２，３）を、前記キラルネマチック液晶材料（６）に対して逆の極性としたことを特徴とする請求項１記載の全スペクトル白黒反射型キラルネマチックディスプレイ装置。
【請求項１３】
後方の楕円偏光子（７、８）を、前記キラルネマチック液晶材料（６）と同一の極性としたことを特徴とする請求項１記載の全スペクトル白黒反射型キラルネマチックディスプレイ装置。
【請求項１４】
前記反射器（９）を、拡散性又は非拡散性としたことを特徴とする請求項１から１３のうちのいずれか１項に記載の全スペクトル白黒反射型キラルネマチックディスプレイ装置。
【請求項１５】
フォーカルコニック状態の前記キラルネマチック液晶材料（６）を光が通過する際に、光の減偏光によってＯＮ状態となることを特徴とする請求項１から１４のうちのいずれか１項に記載の全スペクトル白黒反射型キラルネマチックディスプレイ装置。
【請求項１６】
ＯＮ状態において、減偏光が波長に依存しないことを特徴とする請求項１から１５のうちのいずれか１項に記載の全スペクトル白黒反射型キラルネマチックディスプレイ装置。
【請求項１７】
ＯＦＦ状態において、逆極性の楕円偏光された光が、プラナー状態のキラルネマチック液晶材料（６）に入射し、偏光を変えることなくそれを通過することを特徴とする請求項１から１６のうちのいずれか１項に記載の全スペクトル白黒反射型キラルネマチックディスプレイ装置。
【請求項１８】
互いに直交する前方（２，３）及び後方（７，８）の楕円偏光子の対によってＯＦＦ状態が生じることを特徴とする請求項１から１６のうちのいずれか１項に記載の全スペクトル白黒反射型キラルネマチックディスプレイ装置。
【請求項１９】
ＯＦＦ状態において、光の吸収が波長に依存しないことを特徴とする請求項１から１８のうちのいずれか１項に記載の全スペクトル白黒反射型キラルネマチックディスプレイ装置。
【請求項２０】
両方の楕円偏光子が、前記キラルネマチック液晶材料（６）に対して逆の極性であることを特徴とする請求項２記載の全スペクトル白黒反射型キラルネマチックディスプレイ装置。
【請求項２１】
制御可能なプラナー構造及びフォーカルコニック構造のキラルネマチックディスプレイ（１）を具える全スペクトル白黒反射型キラルネマチックディスプレイにおいて、
透明電極が被覆された二つの透明基板の間に挟まれた二つのキラルネマチック液晶材料と、
前記キラルネマチック液晶材料のものと逆の極性を有する二つの楕円偏光子（２’，３’，７’，８’）と、
光学的な反射器（９’）とを具えることを特徴とする全スペクトル白黒反射型キラルネマチックディスプレイ装置。
【請求項２２】
前記キラルネマチック液晶材料（６）がプラナー状態であるとき、光学的にＯＮ状態にすることを特徴とする請求項２０又は２１記載の全スペクトル白黒反射型キラルネマチックディスプレイ装置。
【請求項２３】
光学的にＯＮの明るい状態が、全スペクトルの白色であることを特徴とする請求項２２記載の全スペクトル白黒反射型キラルネマチックディスプレイ装置。
【請求項２４】
前記キラルネマチック液晶材料がフォーカルコニック状態であるときに、光学的にＯＦＦの暗状態となることを特徴とする請求項２０から２３のうちのいずれか１項に記載の全スペクトル白黒反射型キラルネマチックディスプレイ装置。
【請求項２５】
前記キラルネマチック液晶材料（６）が、特定のピーク波長の反射スペクトル及び楕円偏光を有することを特徴とする請求項２０から２４のうちのいずれか１項に記載の全スペクトル白黒反射型キラルネマチックディスプレイ装置。
【請求項２６】
二つの楕円偏光子（２’，３’，７’，８’）が、同一の極性であり、前記キラルネマチック液晶材料（６）に対して逆の極性であることを特徴とする請求項２０から２５のうちのいずれか１項に記載の全スペクトル白黒反射型キラルネマチックディスプレイ装置。
【請求項２７】
前記キラルネマチック液晶材料を、二つの楕円偏光子（２’，３’，７’，８’）の間に挟み、反射器（９’）を、後方の楕円偏光子（７’，８’）の上に薄板状に設けたことを特徴とする請求項１８から２６のうちのいずれか１項に記載の全スペクトル白黒反射型キラルネマチックディスプレイ装置。
【請求項２８】
前記二つの楕円偏光子を、広帯域又は非広帯域としたことを特徴とする請求項２７記載の全スペクトル白黒反射型キラルネマチックディスプレイ装置。
【請求項２９】
上方又は下方から前記キラルネマチック液晶材料（６）に入射する光が楕円偏光されるように、前方及び後方の楕円偏光子を配置することを特徴とする請求項２１から２８のうちのいずれか１項に記載の全スペクトル白黒反射型キラルネマチックディスプレイ装置。
【請求項３０】
前記反射器（９’）に入射する光が直線偏光されるように、後方の楕円偏光子（７’、８’）を配置することを特徴とする請求項１８から２９のうちのいずれか１項に記載の全スペクトル白黒反射型キラルネマチックディスプレイ装置。
【請求項３１】
前記反射器（９’）を、拡散性又は非拡散性としたことを特徴とする請求項２１から３０のうちのいずれか１項に記載の全スペクトル白黒反射型キラルネマチックディスプレイ装置。
【請求項３２】
前記キラルネマチック液晶材料（６）がプラナー状態のときに光が前方の偏光子（２’、３’）を通過した後に次の光軸に沿って前記キラルネマチック液晶材料（６）とは逆の楕円偏光を維持することによって、ＯＮ状態にすることを特徴とする請求項２１から３１のうちのいずれか１項に記載の全スペクトル白黒反射型キラルネマチックディスプレイ装置。
【請求項３３】
ＯＮ状態において、光路全体が波長に依存しないことを特徴とする請求項３２記載の全スペクトル白黒反射型キラルネマチックディスプレイ装置。
【請求項３４】
フォーカルコニックのキラルネマチック液晶材料での光の減偏光の結果、ＯＦＦ状態となることを特徴とする請求項２１から３３のうちのいずれか１項に記載の全スペクトル白黒反射型キラルネマチックディスプレイ装置。
【請求項３５】
ＯＦＦ状態において、光の減偏光が波長に依存しないことを特徴とする請求項３４記載の全スペクトル白黒反射型キラルネマチックディスプレイ装置。
【請求項３６】
前記透明基板が、それを通過する光の偏光に影響を及ぼさない特性を有することを特徴とする請求項１から３５のうちのいずれか１項に記載の全スペクトル白黒反射型キラルネマチックディスプレイ装置。
【請求項３７】
前記基板をガラス又はプラスチックとしたことを特徴とする請求項３６記載の全スペクトル白黒反射型キラルネマチックディスプレイ装置。
【請求項３８】
前記透明電極を導電性としたことを特徴とする請求項１から３７のうちのいずれか１項に記載の全スペクトル白黒反射型キラルネマチックディスプレイ装置。
【請求項３９】
前記電極を、インジウム酸化第一錫又は酸化錫としたことを特徴とする請求項３８記載の全スペクトル白黒反射型キラルネマチックディスプレイ装置。
【請求項４０】
構造の任意の位置にカラーフィルタを付加することによってフルカラー又は着色領域を構成することを特徴とする請求項１から３９のうちのいずれか１項に記載の全スペクトル白黒反射型キラルネマチックディスプレイ装置。
【請求項４１】
プラナー構造及びフォーカルコニック構造が画素領域に共存するグレースケール機能を有することを特徴とする請求項１から４０のうちのいずれか１項に記載の全スペクトル白黒反射型キラルネマチックディスプレイ装置。
【請求項４２】
任意の画素内の互いに相違するトーンのグレースケールが、局所的な領域におけるキラルネマチック液晶材料（６）のプラナー構造領域とフォーカルコニック構造領域の互いに相違する比によって生じることを特徴とする請求項４１記載の全スペクトル白黒反射型キラルネマチックディスプレイ装置。
【請求項４３】
少なくとも一つの静的な駆動形態を有することを特徴とする請求項１から４２のうちのいずれか１項に記載の全スペクトル白黒反射型キラルネマチックディスプレイ装置。
【請求項４４】
少なくとも一つの能動的な駆動形態を有することを特徴とする請求項１から４２のうちのいずれか１項に記載の全スペクトル白黒反射型キラルネマチックディスプレイ装置。
【請求項４５】
少なくとも一つの受動的なマトリックス駆動形態を有することを特徴とする請求項１から４２のうちのいずれか１項に記載の全スペクトル白黒反射型キラルネマチックディスプレイ装置。
【請求項４６】
少なくとも一つのグレースケール駆動形態を有することを特徴とする請求項１から４２のうちのいずれか１項に記載の全スペクトル白黒反射型キラルネマチックディスプレイ装置。
【請求項４７】
少なくとも一つの動的な駆動形態を有することを特徴とする請求項１から４２のうちのいずれか１項に記載の全スペクトル白黒反射型キラルネマチックディスプレイ装置。
【請求項４８】
少なくとも一つの二周波駆動形態を有することを特徴とする請求項１から４２のうちのいずれか１項に記載の全スペクトル白黒反射型キラルネマチックディスプレイ装置。
【請求項４９】
少なくとも一つの累積駆動形態を有することを特徴とする請求項１から４２のうちのいずれか１項に記載の全スペクトル白黒反射型キラルネマチックディスプレイ装置。
【請求項５０】
少なくとも一つの累積的な２相駆動形態を有することを特徴とする請求項１から４２のうちのいずれか１項に記載の全スペクトル白黒反射型キラルネマチックディスプレイ装置。
【請求項５１】
少なくとも一つの単極駆動形態を有することを特徴とする請求項１から４２のうちのいずれか１項に記載の全スペクトル白黒反射型キラルネマチックディスプレイ装置。
【請求項５２】
少なくとも一つの多重選択駆動形態を有することを特徴とする請求項１から４２のうちのいずれか１項に記載の全スペクトル白黒反射型キラルネマチックディスプレイ装置。
【請求項５３】
比較的長いピッチのキラルネマチック液晶材料（６）又は比較的短いセルギャップを用いることによって、比較的低いしきい値電圧を達成することを特徴とする請求項１から５２のうちのいずれか１項に記載の全スペクトル白黒反射型キラルネマチックディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高コントラストの白黒ディスプレイを達成するための新たなキラルネマチックディスプレイ形態に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の液晶ディスプレイは、種々の用途で広く用いられている。厳格な視野角依存性及びバックライトの高電力消費は、一部の用途における主要な不都合である。したがって、数十年前からキラルネマチック液晶についての積極的な研究が行われている。キラルネマチックディスプレイにおける主な特徴は、明るい状態（明状態）及び暗状態が双安定なことである。すなわち、電源に接続されていないときでも安定なことである。このような双安定の結果、画像が保存され、フリッカのない観察が行われる。さらに、キラルネマチックディスプレイの駆動方法及び電気−光学的な応答は、従来の液晶ディスプレイとは異なり、その結果、ディスプレイの最大のマルチプレクサ処理に制約がない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そのようなディスプレイには二つの安定状態、すなわち、プラナー状態及びフォーカルコニック状態がある。プラナー状態において、液晶分子はらせん状に整列され、この場合、らせんの軸は表示面に垂直になる。らせんのピッチ及び向きに整合する波長の円偏光は、ブラッグ反射によって反射される。このようならせん構造のピッチ、したがってピーク反射波長を、スペクトルの見える範囲又は見えない範囲に調整することができる。残りのスペクトルは、キラルネマチックを通過し、影響が及ぼされない。さらに、逆の円偏光に対して、全スペクトルがキラルネマチックを通過し、影響が及ぼされない。それに対して、フォーカルコニック状態において、液晶が微小領域を構成し、各領域が小さいらせん構造であり、らせん軸が、ディスプレイの法線から著しく捩れ、表示面に対して多かれ少なかれ平行になる。その領域において光が（後方、横方向及び主に前方向に）散乱し、屈折率変化が急になる。フォーカルコニック状態は、かすんだ状態で透明となり、透過した光の偏光が損なわれる。
【０００４】
複数の用途において、良好なコントラスト及び低い電力消費を有する非常に高い情報密度のディスプレイが要求されている。キラルネマチックディスプレイは、非常に高い解像度及び画像記憶量、非常に低い電力消費、高いコントラスト並びに非常に広い視野角の利点を有する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、制御可能なプラナー構造及びフォーカルコニック構造のキラルネマチックディスプレイを具える全スペクトル白黒反射型キラルネマチックディスプレイにおいて、
キラルネマチック液晶材料が、電極を有する二つの透明基板の間に存在し、前記材料が、二つの楕円偏光子の間に存在し、光学的な反射器が存在することを特徴とする全スペクトル白黒反射型キラルネマチックディスプレイ装置を提供する。
【０００６】
したがって、本発明によれば、二つの双安定キラルネマチックディスプレイ形態を用いることができる。各ディスプレイは、高コントラストの全スペクトルの白色を有する。それは、非常に低い電力消費を有し、プラナー状態及びフォーカルコニック状態に対してキラルネマチックディスプレイを駆動するのに適切な任意の駆動形態を、ディスプレイに適用することができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明を実施するキラルネマチックディスプレイを、図面を参照して詳細に説明する。
図面中、同一パーツに同一番号を付すものとする。一般に、キラルネマチックディスプレイ１は、図示したように、図面において前方すなわち上から順に、直線偏光子２と、１／４波長板３と、電極を有する前方透明基板４及び後方透明基板５と、これら基板間に挟まれたキラルネマチック液晶６と、１／４波長板７と、直線偏光子８と、反射器９とを具える。
【０００８】
直線偏光子２及び１／４波長板３は、キラルネマチックディスプレイに対して逆の円偏光を形成する。
【０００９】
図１に示す第１光学モード形態を参照すると、互いに反対方向（左回り及び右回り）の二つの楕円偏光子２，３及び７，８並びに反射器をキラルネマチック液晶６に設けることによって、第１の白黒キラルネマチックディスプレイが構成される。キラルネマチックの反射及び透過の偏光タイプ（すなわち、円）の整合を行うために、楕円（特に、円）偏光子が選択される。円偏光子を形成する簡単な方法は、直線偏光子２，８に１／４波長板３，７を４５°の角度で薄板状に形成することである。好適には、１／４波長板をブロードバンド（ｂｒｏａｄｂａｎｄ）すなわち広帯域とする。左回りの円偏光子又は右回りの円偏光子を形成するために、直線偏光子と１／４波長板との間の角度を適切に調整する。キラルネマチック液晶６は、任意の反射スペクトル及び任意の方向の円偏光のキラルネマチック液晶材料からなり、透明な電極を有する透明基板４，５によって挟まれる。透明基板４，５を、光が通過する際に偏光を変えない任意の透明材料で構成する。そのような透明材料の例は、ガラス又はプラスチックである。透明な電極を、例えば、インジウム酸化第一錫又は酸化錫とする。キラルネマチック液晶６の材料は、安定したプラナー状態及びフォーカルコニック状態を保持する。キラルネマチック液晶６は、互いに反対方向の楕円偏光子２，３及び７，８によって挟まれ、前方の楕円偏光子は、キラルネマチック液晶材料と逆方向であり、後方の楕円偏光子は、キラルネマチック液晶材料と同一方向である。さらに、前方及び後方の１／４波長板３，７は、キラルネマチックディスプレイの透明基板４，５にそれぞれ対向し、全光路の上方又は下方から中間のキラルネマチック液晶６に入射する光は、楕円偏光となる。後方の楕円偏光子の直線偏光子の下方に反射器を配置する。これは、本発明を実施する白黒キラルネマチックディスプレイの第１の形態である。
【００１０】
白のＯＮ状態において、キラルネマチック液晶６の材料は、フォーカルコニック状態となる。偏光されていない光が前方の楕円偏光子２，３を通過すると、光強度の半分が吸収され、その残りがキラルネマチック材料まで進行する。この光は、フォーカルコニック構造によって減偏光され、後方の楕円偏光子７，８を通過した後に強度を更に５０％減少して直線偏光される。このように直線偏光された光は、反射器９によって反射され、後方の楕円偏光子７，８を再び通過する。キラルネマチック材料６を再び通過した後、光は偏光されなくなる。このように偏光されない光は、前方の楕円偏光子２，３を通過した後に再び偏光され、強度が更に半分に減少する。偏光／減偏光／偏光／反射／減偏光／偏光された光路は、波長に依存せず、入射光が白である場合、観察者に対する出射光も白である。白のＯＮ状態の強度は、入射光の１２．５％である。
【００１１】
暗のＯＦＦ状態において、キラルネマチック液晶材料はプラナー状態となる。ＯＮ状態の場合と同様に、キラルネマチック材料６に入射する光は、前方の偏光子を通過した後に強度を５０％減少して（キラルネマチック材料と逆方向に）円偏光される。図４に示すように、このように偏光された光は、変わることなくキラルネマチック材料を完全に通過する。その後、それは、（前方の偏光子と逆の極性の）後方の楕円偏光子によって完全に吸収される。ミラーに入射する光はなく、暗状態となる。零の光強度が観察者によって観察される。
【００１２】
第２の光学モード形態を図２に示す。本発明を実施する第２の白黒キラルネマチックディスプレイは、互いに同一方向の二つの楕円偏光子２’，３’及び７’，８’並びに反射器９’をキラルネマチックディスプレイに設けることによって構成される。楕円偏光子２’，３’及び７’，８’の方向は、キラルネマチック材料６と反対方向である。楕円（更に正確には、円）偏光子は、キラルネマチック反射及び透過の偏光タイプ（すなわち、円）に整合するように選択される。円偏光子を形成する方法は、直線偏光子２’，７’に１／４波長板３’，８’を４５°の角度で薄板状に形成することである。好適には、１／４波長板を広帯域とする。直線偏光子と１／４波長との間の角度は、左回りの円偏光子又は右回りの円偏光子を提供するよう適切に調整される。キラルネマチックディスプレイ６は、任意の反射スペクトル及び任意の方向のキラルネマチック液晶材料層からなり、透明電極を有する二つの透明基板の間に挟まれている。透明基板を、光が通過する際に偏光を変えない任意の透明材料とする。そのような透明材料の例を、ガラス又はプラスチックとする。透明電極を、インジウム酸化第一錫又は酸化錫とする。キラルネマチック液晶６は、（キラルネマチック材料とは逆の）楕円偏光子の間に挟まれる。さらに、前方及び後方の１／４波長板３’、７’は、キラルネマチックディスプレイの透明基板に対向し、全光路の上方及び下方から中間のキラルネマチック材料に入射する任意の光は、楕円偏光される。後方の楕円偏光子の直線偏光子の下側に反射器９’が配置される。これは、本発明による白黒キラルネマチックディスプレイの第２の形態である。
【００１３】
白ＯＮ状態において、キラルネマチック液晶材料は、プラナー状態である。偏光されない光が前方の偏光子を通過すると、強度の半分が吸収され、残りの円偏光がキラルネマチック材料に進行する。（キラルネマチック材料と逆方向の）この光は、キラルネマチック材料及び後方の偏光子を通過し、反射器によって反射され、偏光及び強度が変化することなく後方の偏光子、キラルネマチック材料及び前方の偏光子に再び入射する。出射光は、観察者によって観察される。全光路は、波長に依存せず、反射光は、元の入射光の５０％の強度を有する白色光となる。
【００１４】
暗ＯＦＦ状態において、キラルネマチック液晶材料は、フォーカルコニック状態であり、キラルネマチック材料に入射する光は、円偏光される。このように偏光された光は、フォーカルコニックのキラルネマチック材料によって減偏光される。減偏光された光は、後方の偏光子を通過し、偏光され、その強度が半分になる。このように偏光された光は、反射器（ミラー）９’によって反射され、偏光及び強度を変えることなく後方の偏光子に再び入射する。光は、フォーカルコニックのキラルネマチック材料を通過し、再び減偏光される。このように減偏光された光は、前方の偏光子を再び通過し、偏光され、その強度が半分になる。観察者によって観察される出射（する偏）光は、強度が１２．５％の白色光となる。
【００１５】
これまでの説明から理解できるように、図１の実施の形態において、本発明を実施する第１の光学的な形態を記載している。白黒キラルネマチックディスプレイの形態は、任意の反射スペクトル及び任意の楕円偏光のキラルネマチックディスプレイによって構成される。キラルネマチック材料は、所定の楕円（特に、円）偏光の光を選択的に反射し及び透過する。前方の直線偏光子と前方の１／４波長板との間の角度を最適化して、直線偏光された光を、キラルネマチック材料のものに対応する楕円偏光に変換される。後方の直線偏光子及び後方の１／４波長板に対しても同様なことが行われる。前方の楕円偏光された光は、キラルネマチック材料の極性と逆の極性となるように調整される。後方の直線偏光子と１／４波長板との間の角度は、それがキラルネマチック材料と同一の極性となるように選択される。
【００１６】
キラルネマチック材料がフォーカルコニック状態であるときに、図１による態様は、光学的に明るいＯＮ状態となり、キラルネマチック材料がプラナー状態であるときに、光学的に暗いＯＦＦ状態となる。
【００１７】
明るいＯＮ状態の場合の第１の光学形態の光路を説明する。入射する偏光されていない光が前方の直線偏光子２，３に当たると、光は、直線偏光され、１／４波長板に入射する。１／４波長板は、直線偏光された光を、キラルネマチック材料に対して逆の極性を有する楕円偏光に変換する。光の半分は、直線偏光子によって吸収される。前方の１／４波長板の後、楕円偏光が、フォーカルコニックのキラルネマチック材料に入射し、減偏光される。このように減偏光された光は、後方の１／４波長板及び後方の直線偏光子を通過する。後方の直線偏光子の後、光の半分が遮断され、残りの半分の偏光が直線偏光される。その光は、反射器（ミラー）９によって反射され、強度を減少することなく後方の直線偏光子７，８及び後方の１／４波長板に再び入射する。その後、光は、後方の１／４波長板の後ろで楕円偏光され、フォーカルコニックのキラルネマチック材料に再び入射する。楕円偏光された光は、減偏光される。このように減偏光された光は、前方の偏光子を通過した後に偏光され、再び強度が半分にされる。このように偏光／減偏光／偏光／反射／減偏光／偏光された光路は、波長に依存せず、全スペクトルの白からなり、強度は、元の入射光の１２．５％である。
【００１８】
暗いＯＦＦ状態の場合、前方の楕円偏光子を通じた光の作用は、ＯＮ状態における場合と同一である。キラルネマチック材料に対して逆の極性の楕円偏光された光は、中間のキラルネマチック材料に入射する。プラナー状態において、このように楕円偏光された光は、偏光及び強度を変えることなくキラルネマチック材料を透過する。このように偏光された光は、（反対の極性である）後方の楕円偏光子に入射し、完全に吸収される。光が反射器に入射せず、したがって、光が観察者に流出しない。このように偏光／透過／吸収された光路は、観察者に対して暗状態及び零反射を与える。このような第１の本発明による光学的な形態の白黒のコントラストは、非常に高く、理論的には無限のコントラスト比となる。
【００１９】
図２において、本発明の第２の光学的な形態を説明する。白黒キラルネマチックディスプレイは、任意の反射スペクトル及び任意の楕円偏光の任意のキラルネマチックディスプレイによって構成される。キラルネマチック材料は、所定の楕円（特に、円）偏光の光を選択的に反射し及び透過する。前方の直線偏光子と前方の１／４波長板との間の角度を最適化して、直線偏光された光を、キラルネマチック材料のものに対応する楕円偏光された光に変換する。後方の直線偏光子及び後方の１／４波長板に対しても同様なことが行われる。前方及び後方の楕円偏光された光は、キラルネマチック材料と逆の方向に調整される。
【００２０】
キラルネマチック材料がプラナー状態であるとき、図２による形態は、光学的に明るいＯＮ状態となり、キラルネマチック材料がフォーカルコニック状態であるとき、光学的に暗いＯＦＦ状態となる。
【００２１】
明るいＯＮ状態の場合の光路を説明する。入射する偏光されていない光が前方の直線偏光子２，３に当たると、出射光は、線形偏光され、１／４波長板５に入射する。１／４波長板は、直線偏光された光を、キラルネマチック材料と逆の極性を有する楕円偏光された光に変換する。プラナー状態において、このように楕円偏光された光は、偏光及び強度を変えることなくキラルネマチック材料を透過する。このように偏光された光は、（同一極性である）後方の楕円偏光子に入射し、直線偏光された光として出射し、反射の際には、強度を減衰することなく後方の楕円偏光子の直線偏光子に再び入射される。この光は、後方の楕円偏光子に出射し、偏光及び強度を変えることなく、逆の極性であるプラナー状態のキラルネマチック材料及び同一の極性である前方の楕円偏光子を透過する。全光路は、波長に依存せず、出射光は、元の入射光の５０％の強度の白色光となる。
【００２２】
暗ＯＦＦ状態の場合、前方の直線偏光子及び前方の１／４波長板の作用は、ＯＮ状態と同一である。光の半分は、前方の偏光子によって吸収される。フォーカルコニックのキラルネマチック材料に入射する楕円偏光された光は、減偏光される。このように減偏光された光は、後方の１／４波長板及び後方の直線偏光子を通過する。後方の直線偏光子において、光の半分が吸収され、それ以外の半分は直線偏光される。その光は、反射器（ミラー）によって反射され、後方の直線偏光子及び後方の１／４波長板に再び入射され、楕円偏光される。楕円偏光された光は、フォーカルコニックのキラルネマチックに再び入射し、再び減偏光される。このように減偏光された光は、前方の偏光子によって再び偏光される。このように偏光／減偏光／偏光／反射／減偏光／偏光された光路は、波長に依存せず、観察者への出射光は、元の入射光の１２．５％の強度を有し、その結果、暗状態となる。
【００２３】
既に説明した本発明による二つの光学モードの形態において、プラナー構造とフォーカルコニック構造は共存することができ、すなわち、キラルネマチック材料内の一部の領域がプラナーとなり、一部がフォーカルコニックとなる。キラルネマチック材料のプラナー構造及びフォーカルコニック構造の領域の互いに相違する比によって、互いに相違するグレースケールが達成される。完全なＯＮ及び完全なＯＦＦ、プラナー構造及びフォーカルコニック構造の互いに相違する比を、任意のキラルネマチック駆動形態によって制御することができる。例えば、これらの光学モードは、振幅変調や、パルス幅変調や、３相ダイナミック駆動や、５相ダイナミック駆動や、累積駆動（ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ　ｄｒｉｖｅ）や、二周波駆動や、多重駆動のような従来の駆動形態において利用できる。
【００２４】
本発明を実施するディスプレイの光路の例を、図６及び７に示す。図６（ａ）及び６（ｂ）は、本発明を実施する第１の光学形態の表示の段階（１）〜（４）の光路を示す。図６（ａ）は、下の表（表１）において更に詳細に説明するプラナー状態の光路を示す。
【表１】
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【００２５】
図６（ｂ）は、下の表（表２）において更に詳細に説明するフォーカルコニック状態の段階（１）〜（８）における光路を示す。
【表２】
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【００２６】
図７（ａ）及び７（ｂ）は、本発明による第２の光学形態のディスプレイの光路を示す。図７（ａ）は、プラナー状態のモードにおける段階（１）〜（８）の光路を示す。光路の詳細を、下の表（表３）に示す。
【表３】
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【００２７】
図７（ｂ）は、フォーカルコニック状態モードの段階（１）〜（８）の光路を示す。フォーカルコニック状態モードの光路を、下の表（表４）のステップ（１）〜（８）に示す。
【表４】
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【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による白黒キラルネマチックディスプレイの第１の光学形態を示す。
【図２】本発明による白黒キラルネマチックディスプレイの第２の光学形態を示す。
【図３】入射光がキラルネマチック材料と同一の楕円偏光であるプラナー状態の反射及び透過特性を示す。
【図４】入射光がキラルネマチック材料と逆の楕円偏光であるプラナー状態の反射及び透過特性を示す。
【図５】フォーカルコニック状態のキラルネマチック材料の反射及び透過特性を示す。
【図６】本発明における白黒キラルネマチックディスプレイの第１の光学形態の光路を示す。
【図７】本発明における白黒キラルネマチックディスプレイの第２の光学形態の光路を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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