JP2002090513A - 透過反射器および透過反射型ディスプレイデバイス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 ある方向からの入射光に対して高い反射率を
有し、かつ別の方向からの入射光に対して高い透過率を
有する透過反射器を提供すること。 【解決手段】 散乱透過反射器１０は、透過反射器の表
面の反射率が、光が透過反射器の表面に入射する角度に
依存し、波型表面１２を有する基板１１であって、波型
表面の複数の第１部分１４が第１の方向に傾斜し、波型
表面の複数の第２部分１５が第１の方向とは異なる第２
の方向に傾斜する基板と、基板の波型表面の選択部分に
配置される反射材料１３とを含み、反射材料が波型表面
の第２部分よりも大きい波型表面の第１部分の領域に配
置される、散乱透過反射器。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、透過反射器に関す
る。透過反射器は光学素子であり、ある方向から光を照
射される場合には、大部分の入射光を反射し、別の方向
から光を照射される場合には、大部分の入射光を透過さ
せる。本発明はまた、透過反射型ディスプレイデバイス
にも関し、詳細には、例えば、透過反射型液晶ディスプ
レイデバイス等の透過反射型電気光学ディスプレイデバ
イスに関する。

【０００２】

【従来の技術】反射ディスプレイは周知である。反射デ
ィスプレイデバイスの原理を図１に示す。これは、光変
調素子４、およびその光変調素子４の後ろに配置された
反射器６から構成される反射ディスプレイデバイスを示
す。光変調素子は、前方基板２と後方基板３との間に配
置された、例えば、液晶材料等の電気光学材料の層１で
形成される。前方基板２は透明であるが、後方基板３は
透明である必要がない。（ディスプレイデバイスの「前
方」なる用語は、ディスプレイの使用時に、ディスプレ
イデバイスにおいて、観察者に面するように意図された
側を指す。）図１に示すディスプレイデバイスは、周囲
光によって前方から照射されるように意図されている。
周囲光５の光源の例を図１に示す。

【０００３】光変調素子４の前方への入射光が、光変調
素子を通過し、反射器６によって反射され、光変調素子
を介して観察者７へと戻る。（実際には、光源５からの
光は、光変調素子を通過する際に、特に、前方基板２の
前面で屈折する。説明を明瞭にするために、図１にはこ
の屈折を示さない。）観察者７が見るイメージは、電子
光学層に渡って印加される電圧を変更することによっ
て、変化させることができる。反射デバイスは、適切な
照射条件下で、周囲光を利用することができ、それ自体
の光源を必要としないという利点を有する。結果とし
て、ディスプレイデバイスの電力消費量が低減され、バ
ッテリー駆動型デバイスには利点となる。

【０００４】このような反射ディスプレイが有効に作動
するためには、ディスプレイに入射する十分な周囲光が
観察者に向けられることにより、十分に明るく表示され
ることが必要である。ブレーズ透過反射器は、反射ディ
スプレイに斜角に当たる周囲光の方向を変更するために
用いられ得、反射の後に、光は実質的に直角入射でディ
スプレイから出射される。ディスプレイの観察者は、通
常、垂直方向からか、または垂直に近い方向からディス
プレイを観察するため、これは利点となり、ブレーズ反
射器の使用により、その観察者に向けて、ディスプレイ
のさらに高い反射率が生成される。

【０００５】従来の反射ディスプレイデバイスには、通
常、散乱反射器が設けられている。散乱反射器は、鏡面
反射方向の周辺の角度範囲に入射光を反射する。これに
より、表示領域上に均等照明を提供し、かつ観察者が周
囲光源の反射イメージを見ることも防ぐ。

【０００６】同時係属中の英国特許出願第９９０９３７
９．１号、および対応する日本特許出願第２０００−１
２３ ２６７号は、屈折作用をなくす散乱ブレーズ反射
器を開示している。

【０００７】ＥＰ ０ ８８３ ０１５ Ａ１は、反射
器、および反射器の上に配置された光拡散層から構成さ
れるＬＣディスプレイ用の散乱反射器を開示している。
散乱反射器は、周囲光をＬＣデバイスを介して反射して
戻すために用いられる。この反射器では、散乱反射器の
表面全体が、透過性でない金属反射層により覆われてい
る。

【０００８】イメージの可視度を向上するために、周囲
光が散乱反射器から、ディスプレイの前面からの周囲光
の反射方向とは異なる方向へと選択的に反射される。そ
れゆえ、反射光の輝度は、その反射光の輝度が観測され
る角度に依存する。光が反射される角度範囲を広げるた
めに、光拡散層が反射器に設けられる。

【０００９】しかしながら、この反射器の全体的な反射
率の大きさは、光が反射器の表面に入射する角度には依
存しない。

【００１０】実際には、図１のディスプレイデバイスの
光変調素子４は、例えば、電気光学層１へのアドレスを
可能にする電極等のイメージを表示する他の素子を必要
とし、光変調素子はまた、１以上の偏光素子またはリタ
ーディング素子（ｒｅｔａｒｄｉｎｇ ｅｌｅｍｅｎ
ｔ）を含み得る。これらの構成要素は、明瞭さのために
図１では省略している。

【００１１】反射ディスプレイデバイスは、周囲光が弱
い条件下では良好なイメージを形成するために反射され
る光が不十分であるため、作動不可能であるという欠点
を有する。ディスプレイデバイスが、周囲光が弱い条件
下で作動する必要がある場合は、それゆえ、周囲光が弱
い条件下で光変調素子を照射することができる補助光源
を、ディスプレイデバイスに設ける必要がある。この補
助光源は、光変調素子の前または後ろのどちらかに配置
され得る。補助光源が光変調素子の前に配置される反射
ディスプレイデバイスは、本発明には関係しないため、
さらには説明しない。

【００１２】図２は、補助光源９が観察者７に対して、
光変調素子４の反対側に配置される反射型ディスプレイ
デバイスの動作の原理を示す。補助光源９が光変調素子
の後ろに配置されるため、一般には、「バックライト」
として知られる。さらに、補助光源９は、光変調素子の
後ろに配置されるため、後方基板３が透明である必要が
ある。

【００１３】図１のディスプレイデバイスの反射器６の
代わりに、図２のディスプレイデバイスには、光変調素
子４の後ろで、光変調素子４と補助光源９の間に配置さ
れた透過反射器８が設けられている。上記のとおり、透
過反射器は、ある方向から光を照射される場合には、大
部分の入射光を反射し、別の方向から光を照射される場
合には、大部分の入射光を透過させる光学素子である。
（「透過させる」および「反射する」なる用語は、デバ
イスが用いられる光の所期の周波数範囲に関する。）よ
って、図２のディスプレイデバイスは、透過反射器を含
むため、透過反射型ディスプレイデバイスとして知られ
る。

【００１４】図２は、透過反射型ディスプレイデバイス
の動作を示す。周囲光が光変調素子４に入射する場合、
光変調素子を通過し、かつ透過反射器８によって反射さ
れることにより観察者７へと戻る。（図１の場合と同
様、図２では屈折の作用はないものとする）。よって、
周囲光での動作は、反射ディスプレイデバイスに関する
動作と同様であり、バックライト９は照射される必要が
ない。

【００１５】周囲光が弱い条件下でバックライト９が照
射されると、バックライト９からの光が透過反射器８を
通過し、光変調素子４を介して観察者７へと達する。こ
の動作モードにおいて、透過反射器は単に、光を透過さ
せる機能を果たし、透過反射器は、明るいイメージを生
成するために、できる限り大きな透過率を有することが
好ましい。対照的に、ディスプレイデバイスが周囲光源
５によって照射される場合、透過反射器８は反射器とし
て作用し、透過反射器が周囲光源５から観察者７へ、で
きる限りの多くの光を反射することが望ましい。よっ
て、全ての照明条件において、明るいイメージを獲得す
るために、透過反射器８は、前面への入射光には高い反
射率を有し、後面への入射光に対しては高い透過率を有
するべきである。しかしながら、従来の透過反射器で
は、これら２つの特性が相互に対立していた。

【００１６】図２に示す一般的なタイプの透過反射型デ
ィスプレイデバイスには、一般に、散乱透過反射器が設
けられている。これは、光変調素子が表示域全体に渡っ
て均等に照射することを確実にし、かつ観察者が周囲光
源５またはバックライト９のイメージをみることを防ぐ
ためである。散乱透過反射器が液晶セルの後ろに配置さ
れた、図２に示す一般的なタイプのディスプレイデバイ
スが、米国特許出願第４ １０６ ８５９号に開示され
ている。散乱透過反射器を、液晶セルの外側および後ろ
ではなく、液晶セルの内側に配置することも公知であ
り、そのようなデバイスは、米国特許第４ ６４８ ６
９１号に開示されている。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】従来技術による散乱透
過反射器の１つが、米国特許第４ ２６８ １２７号お
よび米国特許第４ ２９８ ２４９号に開示されてい
る。この従来技術による散乱透過反射器は、本質的に、
透明基板の表面全体に配置される一続きで、部分的に反
射性を有し、部分的に透過性を有する層から構成され
る。このような散乱透過反射器は、例えば、薄い金属膜
を、波型上面を有する基板に配置することにより製造さ
れる。金属膜の厚さは、膜の全ての箇所がゼロ以外の反
射率、およびゼロ以外の透過率を有するように選択され
る。この従来技術による散乱透過反射器は、透過反射器
の反射率と透過反射器の透過率との間に「トレードオ
フ」が存在するという欠点を有する。金属膜が厚くなる
と、反射率が増加するが、透過率は低減される。

【００１８】従来技術による散乱透過反射器の２つ目
が、米国特許第４ ０４０ ７２７号に開示されてい
る。この散乱透過反射器において、厚い金属層が、波型
表面を有する基板の一部の上に配置されている。この基
板の表面の他の部分には、金属膜は設けられていない。
この金属膜の厚さは、ほぼ全反射であるように選択され
る（当然、実際には、膜に吸収される光も存在する）。
よって、透過反射器の金属膜が配置される部分は、ほぼ
全反射であり、かつ非透過性である。しかしながら、金
属膜が配置されていない部分は、ほぼ完全に透過性であ
り、かつ非反射性である。この従来技術による散乱透過
反射器もまた、透過反射器の全体的な反射率と全体的な
透過率との間に「トレードオフ」が存在するという問題
を有する。例えば、金属膜によって覆われている透過反
射器の領域が増加すると、透過反射器の全体的な反射率
が増加するが、透過反射器の全体的な透過率は減少す
る。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明による散乱透過反
射器は、該透過反射器の表面の反射率が、光が該透過反
射器の表面に入射する角度に依存し、これにより上記目
的が達成される。

【００２０】前記散乱透過反射器は、波型表面を有する
基板であって、該波型表面の複数の第１部分が第１の方
向に傾斜し、該波型表面の複数の第２部分が該第１の方
向とは異なる第２の方向に傾斜する基板と、該基板の波
型表面の選択部分に配置される反射材料とを含み、該反
射材料が該波型表面の第２部分よりも大きい該波型表面
の第１部分の領域に配置されてもよい。

【００２１】前記反射材料が、実質的に、前記基板の波
型表面の前記第１部分全体に渡って配置されてもよい。

【００２２】前記反射材料が、前記基板の波型表面の前
記第１部分全体に渡って配置されてもよい。

【００２３】前記反射材料が、実質的に、前記基板の波
型表面の前記第２部分には配置されなくてもよい。

【００２４】前記反射材料が、前記基板の波型表面の前
記第２部分には配置されなくてもよい。

【００２５】前記基板の波型表面の各第１部分の傾きの
平均角度が、該基板の波型表面の各第２部分の傾きの平
均角度と等しい大きさであり、かつ逆符号であってもよ
い。

【００２６】前記基板の波型表面の各第１部分の傾きの
平均角度が、該基板の波型表面の各第２部分の傾きの平
均角度と異なる大きさであり、かつ逆符号であってもよ
い。

【００２７】前記反射材料が金属材料であってもよい。

【００２８】前記透過反射器の前記基板が、ポリマー基
板およびガラス基板から成る群から選択されてもよい。

【００２９】前記反射材料の２以上の部分が、相互に、
電気的に接続されてもよい。

【００３０】前記基板の波型表面上に配置された透明導
電層をさらに含んでもよい。

【００３１】前記反射材料の一部が、前記透明導電層上
に配置されてもよい。

【００３２】前記反射材料層の２以上の部分が、前記透
明導電層により、相互に、電気的に接続されてもよい。

【００３３】前記反射材料層の２以上の部分が、前記透
明導電層により、相互に、電気的に接続されてもよい。

【００３４】前記基板の一部が実質的にゼロの厚さを有
してもよい。

【００３５】前記基板の波型表面の第１部分および第２
部分のうちの少なくとも一方が平坦でなくてもよい。

【００３６】前記基板の波型表面の第１部分の断面が凹
面であってもよい。

【００３７】前記基板の波型表面の第１部分の断面が凹
面であり、前記基板の波型表面の第２部分の断面が凸面
であってもよい。

【００３８】前記反射材料が、前記基板の波型表面の第
１部分に沿って、ストリップ状に配置されてもよい。

【００３９】前記基板の波型表面の第１部分に沿って配
置された前記反射材料のストリップが、上から見て、あ
る程度の不規則性を有してもよい。

【００４０】前記反射材料の各ストリップの少なくとも
一端が不規則であってもよい。

【００４１】前記反射材料は、前記基板の波型表面の第
１部分の分散部分に不規則に配置されてもよい。

【００４２】前記散乱透過反射器の表面は、複数の分散
する突起を含んでもよい。

【００４３】前記反射材料は、前記分散する突起の少な
くともいくつかの部分の上に配置されてもよい。

【００４４】前記分散する突起の位置が不規則に分布し
てもよい。

【００４５】本発明によるディスプレイデバイスは、光
変調素子および散乱透過反射器を含み、該透過反射器の
表面の反射率が、光が該透過反射器の表面に入射する角
度に依存し、これにより上記目的を達成する。

【００４６】前記透過反射器が、波型表面を有する基板
であって、該波型表面の複数の第１部分が第１の方向に
傾斜し、該波型表面の複数の第２部分が該第１の方向と
は異なる第２の方向に傾斜する基板と、該基板の波型表
面の選択部分に配置される反射材料とをさらに含み、該
反射材料が該波型表面の第２部分よりも大きい該波型表
面の第１部分の領域に配置されてもよい。

【００４７】前記透過反射器において、前記反射材料
が、実質的に、前記基板の波型表面の前記第１部分全体
に渡って配置されてもよい。

【００４８】前記透過反射器において、前記反射材料
が、前記基板の波型表面の前記第１部分全体に渡って配
置されてもよい。

【００４９】前記透過反射器において、前記反射材料
が、実質的に、前記基板の波型表面の前記第２部分には
配置されなくてもよい。

【００５０】前記透過反射器において、前記反射材料
が、前記基板の波型表面の前記第２部分には配置されな
くてもよい。

【００５１】前記透過反射器において、前記基板の波型
表面の各第１部分の傾きの平均角度が、該基板の波型表
面の各第２部分の傾きの平均角度と等しい大きさであ
り、かつ逆符号であってもよい。

【００５２】前記透過反射器において、前記基板の波型
表面の各第１部分の傾きの平均角度が、該基板の波型表
面の各第２部分の傾きの平均角度と異なる大きさであ
り、かつ逆符号であってもよい。

【００５３】前記透過反射器の前記反射材料が金属材料
であってもよい。

【００５４】前記透過反射器の前記基板が、ポリマー基
板およびガラス基板から成る群から選択されてもよい。

【００５５】前記反射材料の２以上の部分が、相互に、
電気的に接続されてもよい。

【００５６】前記基板の波型表面上に配置された透明導
電層をさらに含んでもよい。

【００５７】前記反射材料の一部が、前記透明導電層上
に配置されてもよい。

【００５８】前記反射材料層の２以上の部分が、前記透
明導電層により、相互に、電気的に接続されてもよい。

【００５９】前記基板の一部が実質的にゼロの厚さを有
してもよい。

【００６０】前記基板の波型表面の第１部分および第２
部分のうちの少なくとも一方が平坦でなくてもよい。

【００６１】前記基板の波型表面の第１部分の断面が凹
面であってもよい。

【００６２】前記基板の波型表面の第１部分の断面が凹
面であり、前記の波型表面の第２部分の断面が凸面であ
ってもよい。

【００６３】前記反射材料が、前記基板の波型表面の第
１部分に沿って、ストリップ状に配置されてもよい。

【００６４】前記基板の波型表面の第１部分に沿って配
置された前記反射材料のストリップが、上から見て、あ
る程度の不規則性を有してもよい。

【００６５】前記反射材料の各ストリップの少なくとも
一端が不規則であってもよい。

【００６６】前記反射材料は、前記基板の波型表面の第
１部分の分散部分に不規則に配置されてもよい。

【００６７】前記透過反射器の表面は、複数の分散する
突起を含んでもよい。

【００６８】前記反射材料は、前記分散する突起の少な
くともいくつかの部分の上に配置されてもよい。

【００６９】前記分散する突起の位置が不規則に分布し
てもよい。

【００７０】少なくとも１つの透過窓を形成するため
に、前記基板の少なくとも一部が実質的にゼロの厚さを
有してもよい。

【００７１】前記反射材料は、前記基板の前記少なくと
も１つの透過窓には設けられなくてもよい。

【００７２】前記光変調素子は、前記基板の前記少なく
とも１つの透過窓内に１／２波長板を形成し、それ以外
の場所に１／４波長板を形成するような厚さの電気光学
層を含んでもよい。

【００７３】各第１部分に対する垂直線と、前記ディス
プレイデバイスの表示面への光の入射方向との間の角度
が、該ディスプレイデバイスの該表示面に対する垂直線
と、該表示面への光の入射方向との間の角度よりも小さ
くなるように、前記透過反射器が前記光変調素子に対し
て配置されてもよい。

【００７４】前記透過反射器が前記光変調素子の後ろに
配置されてもよい。

【００７５】前記透過反射器が前記光変調素子内に配置
されてもよい。

【００７６】前記光変調素子が、第１の基板と第２の基
板との間に配置される電気光学層を含んでもよい。

【００７７】前記電気光学層が液晶層であってもよい前
記透過反射器の前記基板が、前記光変調素子の基板のう
ちの１つであってもよい。

【００７８】本発明による散乱透過反射器は、反射材料
部分および透過部分を含み、反射領域と透過領域との比
率が光の入射方向に依存し、これにより上記目的を達成
する。

【００７９】本発明によるディスプレイデバイスは、光
変調素子、ならびに反射材料部分および透過部分を含む
散乱透過反射器を含み、該散乱透過反射器の反射領域と
透過領域との比率が光の入射方向に依存し、これにより
上記目的を達成する。

【００８０】本発明の第１の局面は散乱透過反射器を提
供し、上記透過反射器の表面の反射率、または全体の反
射率の大きさが、光が上記透過反射器の表面に入射する
角度に依存する。よって、上記透過反射器が、１つの方
向（例えば、斜め方向）からの上記透過反射器への入射
光に対して高い反射率を有する一方で、別の方向（例え
ば、上記透過反射器に概ね垂直な方向）の入射光に対し
て高い透過率を有することが可能である。

【００８１】本発明の第２の局面は、反射材料部分およ
び透過部分を含む散乱透過反射器を提供し、反射領域と
透過領域との比率が上記透過反射器への光の入射方向に
依存する。従って、上記透過反射器の表面への光の入射
角度に依存し、上記透過反射器の見かけの表面全体が反
射材料により覆われるわけではない。よって、１つの方
向（例えば、斜め方向）からの上記透過反射器への入射
光に対して高い反射率を得る一方で、別の方向（例え
ば、上記透過反射器に概ね垂直な方向）の入射光に対し
て高い透過率を有することが可能である。

【００８２】上記透過反射器は、波型表面を有する基板
であって、上記波型表面の複数の第１部分が第１の方向
に傾斜し、上記波型表面の複数の第２部分が上記第１の
方向とは異なる第２の方向に傾斜する基板、および上記
基板の波型表面の選択部分に配置される反射材料とを含
み得、上記反射材料が波型表面の第２部分よりも大きい
波型表面の第１部分の領域に配置される。上記反射材料
でコーティングされる上記透過反射器の領域の見かけの
部分は、上記透過反射器が観察される角度に依存して変
化し、上記透過反射器が、上記表面の第１部分と垂直な
方向から観察される場合に最大であるように見える。反
射層で覆われた上記透過反射器の見かけの部分が角度と
ともに変化するため、反射モードで用いられた場合の照
射角度が、透過モードで用いられた場合の照射角度とは
異なるように、透過反射器が用いられると仮定すると、
本発明の透過反射器は、従来の透過反射器よりも大きな
反射率、および大きな透過率を有することができる。こ
れは、例えば、反射モード時に、オフアクシス方向でデ
ィスプレイデバイスを照射し、透過モード時に、実質的
にオンアクシス方向でディスプレイデバイスを照射する
ことにより実行され得る。

【００８３】本発明の透過反射器において、光は、透過
反射器の反射材料が提供されていない部分を通って透過
するので、光を反射材料を通して透過する必要がない。
それゆえ、反射材料は、できる限り高い反射性を有する
ようにすることができる。

【００８４】さらに、一続きで、部分的に反射性を有
し、部分的に透過性を有する層が基板の表面全体に配置
されるタイプの従来技術による透過反射器において、部
分的に反射性を有し、部分的に透過性を有する層により
必然的に吸収される光があるため、透過反射器が透過モ
ードで作動時には吸収損がある。光は、透過反射器の反
射材料が提供されていない部分を通って透過するため、
このような吸収損は、本発明の透過反射器では発生しな
い。

【００８５】反射材料は、実質的に、基板の波型表面の
第１部分全体に渡って配置されてもよく、基板の波型表
面の第１部分全体に渡って配置されてもよい。反射材料
は、実質的に、基板の波型表面の第２部分には配置され
なくてよく、基板の波型表面の第２部分には配置されな
くてもよい。よって、好ましくは、基板の全部分が反射
材料により覆われるわけではない。

【００８６】基板の波型表面の各第１部分の傾きの平均
角度が、基板の波型表面の各第２部分の傾きの平均角度
と等しい大きさであり、かつ逆符号であってもよい。こ
れにより、対称散乱反射器が提供される。あるいは、基
板の波型表面の各第１部分の傾きの平均角度が、基板の
波型表面の各第２部分の傾きの平均角度と異なる大きさ
であり、かつ逆符号であってもよい。これにより、非対
称散乱反射器が提供される。

【００８７】反射材料は金属材料であってもよい。

【００８８】透過反射器の基板が、ポリマー基板、また
はガラス基板であってもよい。

【００８９】反射材料の２以上の部分が、相互に、電気
的に接続されてもよい。透過反射器は、基板の波型表面
上に配置された透明導電層をさらに含んでもよい。反射
材料の一部は透明導電層上に配置されてもよい。反射材
料層の２以上の部分が、透明導電層により、相互に、電
気的に接続されてもよい。

【００９０】基板の一部が実質的にゼロの厚さを有して
もよい。

【００９１】本発明の第３の局面は、光変調素子および
散乱透過反射器を含むディスプレイデバイスを提供す
る。

【００９２】透過反射器は、各第１部分に対する垂直線
と、ディスプレイデバイスの表示面への光の入射方向と
の間の角度が、ディスプレイデバイスの表示面に対する
垂直線と、表示面への光の入射方向との間の角度よりも
小さくなるように、光変調素子に対して配置されてもよ
い。

【００９３】透過反射器は、光変調素子の後ろに配置さ
れてもよく、光変調素子内に配置されてもよい。

【００９４】光変調素子は、第１の基板と第２の基板と
の間に配置される電気光学層を含んでもよい。電気光学
層は液晶層であってもよい。

【００９５】透過反射器の基板は、光変調素子の基板の
うちの１つであってもよい。

【００９６】

【発明の実施の形態】次に、添付の図面を参照して、例
示することにより本発明の好適な実施形態を説明する。

【００９７】好適な実施形態の説明において、同様の参
照符号は同様の要素を示す。

【００９８】図３ａは、本発明の実施形態による透過反
射器の概略断面図である。

【００９９】図３ａは、本発明の実施形態による散乱透
過反射器の概略横断面図である。散乱透過反射器１０
は、波型表面１２を有する透明基板１１を含む。この基
板の下面は、通常、平坦である。反射材料１３が、透過
反射器１０の波型表面１２の一部に配置される。

【０１００】既述のとおり、図３ａの透過反射器は、米
国特許第４ ０４０ ７２７号の従来技術による透過反
射器と同様のものである。しかしながら、米国特許第４
０４０ ７２７号の従来技術による透過反射器では、
反射材料が基板上に不規則に配置されるので、基板の全
体的な反射率および透過率が、光が透過反射器に入射す
る方向とは関連しない。対照的に、本発明では、透過反
射器の反射率、すなわち、全体的な反射率の大きさ（全
ての反射角度に渡って統合された反射率）が、光が透過
反射器に入射する方向に依存するように、反射材料が透
過反射器の波型表面に配置される。

【０１０１】透過反射器１０の波型表面１２は、透過反
射器の下面に対して第１の角度αで傾斜する第１部分１
４を含む。波型上面の第２部分１５は、透過反射器の通
常面（ａｖｅｒａｇｅ ｓｕｒｆａｃｅ）に対して第２
の角度βで傾斜する。角度αは、角度βとは反対の符号
を有する。図３ａは、基板の波型表面の４つの第１部分
および４つの第２部分を示す。

【０１０２】図３ａは、角度αの大きさが角度βの大き
さと等しい、対称的な波型表面を有する散乱透過反射器
を示す。しかしながら、本発明は対称的な散乱透過反射
器のみに限定されず、下記で詳述するように、角度αの
大きさが角度βの大きさと等しくならないことも可能で
ある。

【０１０３】反射材料１３は、反射材料の領域が波型表
面の第２部分上でよりも、第１部分上で大きくなるよう
に配置されるように、透過反射器１０の波型表面１２上
に配置される。それゆえ、反射材料でコーティングされ
る透過反射器の上面の見かけの領域は、透過反射器が観
察される角度に応じて変わる。例えば、図３ａの矢印Ａ
により示される方向で透過反射器１０を観察する観測者
は、矢印Ｂにより示される方向から透過反射器を観察す
る観測者よりも、透過反射器の領域の大きい方の部分が
反射材料１３により覆われるていることを認識するであ
ろう。しかしながら、矢印Ｂにより示される方向で透過
反射器を観察する観測者は、矢印Ｃにより示される方向
から透過反射器１０を観察する観測者よりも、透過反射
器の領域の大きい方の部分が反射材料１３により覆われ
るていることを認識するであろう。結果的に透過反射器
の全体の反射率の大きさ、または鏡面反射方向の反射率
の大きさは、透過反射器への入射光の角度に依存する。
図３ａの矢印Ａにより示される方向に沿った入射光の反
射率は、矢印Ｂにより示される方向に沿った入射光の反
射率（これは、矢印Ｃにより示される方向に沿った入射
光の反射率よりも大きい）よりも大きくなる。よって、
透過反射器の反射領域と透過領域との比は、光の入射角
に依存する。図３ａの透過反射器の透過率もまた、基板
の下面へのバックライトからの光の入射角に依存する。

【０１０４】図３ａの矢印Ａ’により示される方向に沿
った入射光の透過率は、矢印Ｂ’により示される方向に
沿った光の入射光の透過率（これは、矢印Ｃ’により示
される方向に沿った光の入射光の透過率よりも高い）よ
りも高い。

【０１０５】本発明による透過反射器は、従来技術によ
る透過反射器と比較して、増加した反射率および増加し
た透過率をともに提供することができる。これは、反射
モードにおいて、表面の大部分が反射材料１３により覆
われるように見える方向から光が入射するように、透過
反射器を用いることによりなされる。透過反射器は、好
ましくは、透過反射器の領域のより小さな部分が反射材
料１３により覆われているように見える方向から観察さ
れるので、光変調素子がバックライトにより照射される
場合に、明るいイメージが獲得される。例えば、図３ａ
の透過反射器が図２に示す一般的なタイプのディスプレ
イデバイスで用いられる場合で、光源５からの周囲光が
矢印Ａにより示される方向で透過反射器に入射する場合
には高い反射率が得られ、これにより、ディスプレイデ
バイスが周囲光源により照射される場合に明るいイメー
ジをもたらす。しかしながら、周囲光モードでの動作時
のこの増加した輝度は、ディスプレイデバイスがバック
ライトにより照射される場合には、輝度の低減には至ら
ない。ディスプレイに対する垂直方向（すなわち、矢印
Ｂにより示される方向）からディスプレイデバイスを観
察する観測者は、透過反射器が方向Ｂでの良好な透過率
を有するので、ディスプレイデバイスがバックライト９
により照射される場合でもなお、明るいイメージを見
る。

【０１０６】図３ａに示す透過反射器を透過モードで作
動する際に、光が反射材料１３を透過する必要はない。
それゆえ、反射材料１３は、できる限り反射性を有する
ようにすることができる。これは、最大可能反射率を達
成するほど十分な厚さを有する金属層を用いて首尾よく
行うことができる。反射材料１３として用いることがで
きる金属の１つが、アルミニウムである。

【０１０７】透過反射器の基板１１は、任意の耐久性透
過材料から作製することができる。基板の厚さは、透過
反射器の所期の用途に適した機械強度を提供するように
選択されるべきである。基板は、好ましくは、電気伝導
性を有さない。この基板に適した材料には、ガラス、透
明樹脂、および透明ポリマー樹脂が含まれる。波型表面
の第１部分および第２部分の幅および傾斜角度は、透過
反射器の必要な光学特性を提供するように選択される。
ディスプレイデバイス内に配置されることが意図された
透過反射器の場合、第１部分および第２部分の幅は、通
常、１μｍ〜１００μｍの範囲である。ディスプレイデ
バイス外に配置されることが意図された透過反射器の場
合、第１部分および第２部分の幅は、ディスプレイデバ
イスのピクセル幅までの任意の幅であり得る。

【０１０８】上記のとおり、図３ａの透過反射器におい
て、反射材料１３は、波型表面の第２部分１５よりも、
波型表面の第１部分の大きな領域上に配置されるので、
透過反射器の反射率、または全体的な反射率の大きさ
（全ての反射角度に渡って統合された反射率）が、光が
透過反射器の上面に入射する角度に依存する。図３ａの
実施形態において、これは、各第１部分１４の上に反射
材料を配置することによりなされ、第２部分１５上には
配置しないが、本発明はこれに限定されない。しかしな
がら、反射材料１３が第１部分の全てまたは実質的に全
ての上に配置され、第２部分の上には配置されないか、
またはほとんど配置されないことが好ましい。

【０１０９】基板１１の波型表面１２の第１部分１４の
上に配置された一部の反射材料の幅が、第１部分１４の
幅と実質的に等しいことが好ましいが、これにより方向
Ａからの入射光に対する透過反射器の反射率を最大化す
るからである。しかしながら、本発明は、反射材料の各
部分の幅が、配置される波型表面１２の第１部分１４の
幅と実質的に等しい透過反射器に限定されない。原則と
して、反射材料１３のいくつかまたは全ての部分が、波
型表面の対応する第１部分１４よりも狭い幅を有し得
る。さらに、原則的に、反射材料の２以上の領域が基板
１１の波型表面の第１部分の上に配置されるが、それら
の幅を合わせたものが、波型表面の第１部分の幅と等し
いか、またはそれよりも狭い。

【０１１０】図３ｂは、本発明の第２の実施形態による
透過反射器１０’の概略断面図である。これは、図３ｂ
の透過反射器１０’が非対称透過反射器であることを除
いては、大体において、図３ａの実施形態と同様であ
る。図３ｂの実施形態において、角度α（第１部分の傾
斜角度）の大きさが、角度β（第２部分の傾斜角度）の
大きさよりも著しく小さい。非対称透過反射器の使用に
より、方向Ａで透過反射器を観察する観測者により認識
される、反射層により覆われる透過反射器の表面の見か
けの領域が増加することが分かる。

【０１１１】図３ａおよび３ｂにおいて、波型表面の第
１部分および第２部分は、平坦であるように示されてい
るが、基板の波型表面がエンボスによって作製され、波
型表面の第１部分および第２部分は、実質的に十分に平
坦であり得る。しかしながら、本発明は、波型表面の第
１部分および第２部分が平坦である透過反射器に限定さ
れない。

【０１１２】図３ｃは、本発明のさらなる実施形態によ
る透過反射器の概略断面図である。これは、第１部分お
よび断面部分が平坦でないことを除いては、大体におい
て、図３ｂの実施形態と同様である。図３ｃの実施形態
において、第１部分１４は、断面が凹面であり、第２部
分１５は、断面が凸面である。図３ｃの透過反射器は、
例えば、基板がエッチングにより波型になるプロセスに
よってか、材料が平坦な基板上に配置されるプロセスに
よって作製され得る。図３ｃの透過反射器では、角度α
および角度βは、それぞれ、第１部分の傾きの平均角
度、および第２部分の傾きの平均角度として規定され
る。

【０１１３】図３ｃにおいて、反射材料は、第１部分の
傾きの平均角度の例示を簡潔にするために、左側の第１
部分は示していない。しかしながら、上記のとおり、反
射材料が、基板の波型表面のより大きな第１部分の領域
に配置されることが一般的に好ましい。

【０１１４】図３ｃは、基板の波型表面の第１部分およ
び第２部分が平坦でない非対称透過反射器を示す。基板
の波型表面の第１部分および第２部分が平坦でない対称
透過反射器を提供することも可能である。

【０１１５】図３ｃの透過反射器において、波型表面の
第１部分１４は、断面が凹面である表面を有し、波型表
面の第２部分１５は、断面が凸面である表面を有する。
しかしながら、本発明はこれに限定されず、波型表面の
第１部分および第２部分の両方が平坦である透過反射器
に適用することができ、かつ波型表面の第１部分および
／または第２部分が平坦でない任意の透過反射器に適用
することができる。

【０１１６】図３ａ、３ｂ、および３ｃに示す透過反射
器は、基板の反射材料１３および波型表面１２上に平坦
化層（ｐｌａｎａｒｉｚａｔｉｏｎ ｌａｙｅｒ）を設
けることができる。（平坦化層は、図３ａ、３ｂ、およ
び３ｃには示していない）。平坦化層を設けることによ
り、透過反射器の厚さの変動が低減される。これは、透
過反射器が液晶ディスプレイデバイス内に組み込まれる
場合には有利であり得るが、液晶モードには、液晶層の
厚さの変動に影響されやすいものがあるためである。

【０１１７】図４ａは、本発明の反射器の斜視図を示
す。図４ａは、基板の波型表面の２つの第１部分および
２つの第２部分を示す。

【０１１８】図４ａの実施形態において、反射材料１３
は、基板の波型表面の第１部分１４に沿って、ストリッ
プ状に配置される。原則として、反射材料１３のストリ
ップは端部が直線状であるが、基板上に反射材料を規則
正しい等間隔のストリップとして配置することにより、
透過反射器が単一の光源により照射される場合には、回
折が引き起こされ得るという潜在的な問題がある。それ
ゆえ、基板上に配置される反射材料のストリップは、回
折の発生を防ぐために、上から見て、ある程度の不規則
性を有することが好ましい。図４ａの実施形態におい
て、反射材料の各ストリップの一端は不規則であり、こ
れにより、不規則性が提供されるため、回折の発生を防
ぐ。さらに不規則性を増加させることが望まれる場合、
反射材料の各ストリップの他端を不規則にすることもで
きる。

【０１１９】図４ｂは、本発明の透過反射器の別の実施
形態の斜視図を示す。図４ｂも、透過反射器の基板の波
型表面の２つの第１部分および２つの第２部分を示す。

【０１２０】図４ｂの透過反射器において、反射材料１
３は、基板の波型表面の第１部分１４上の分散部分１
３’に配置される。反射材料の分散部分１３’は、好ま
しくは、回折の発生を防ぐために、基板の波型表面の第
１部分に不規則または半不規則に配置される。反射材料
の分散部分１３’は、例えば、円形であり得るが、しか
しながら、反射材料の分散部分１３’は、好ましくは、
反射材料の不規則性を増加させるために、不規則な形
状、または異方性の形状を有する。

【０１２１】図４ａおよび４ｂのそれぞれは、非対称透
過反射器を示すが、図４ａおよび４ｂに示す原理は、対
称透過反射器にも適用することができる。

【０１２２】本発明の別の実施形態において（図示せ
ず）、透過反射器の表面は、複数の分散する突起または
「バンプ」から構成される。バンプの位置は、好ましく
は、不規則または半不規則である。本実施形態におい
て、２つの直交する方向で見られる基板の表面は波型部
分を含む。この波型部分は、両方の方向において対称で
あり得るか、またはそれらは、少なくとも１つの方向で
非対称であり得る。本実施形態において、反射材料は、
バンプのいくつかの部分または各部分の上に配置され
る。

【０１２３】図５は、本発明の１つの実施形態による透
過反射型ディスプレイデバイスを示す。このディスプレ
イデバイス２０は、光変調素子１９および透過反射器１
０を含む。透過反射器１０は、本発明による透過反射器
であり、図５の実施形態においては、図３ａに示すタイ
プの対称散乱透過反射器である。

【０１２４】光変調素子１９は、使用時に、電気光学層
として作用する液晶層１６で形成される。液晶層１６
は、透明前方基板１７と、透明後方基板１８との間に配
置される。（「前方」および「後方」なる用語は、使用
時のデバイスの方向を指し、使用時には、前方基板１７
は観察者に向かって配置され、後方基板１８は観察者か
らは離れて配置される。） 図５に示すディスプレイデバイスにおいて、透過反射器
１０は、光変調素子１９内に配置される。透過反射器１
０は、後方基板１８上で、後方基板１８と液晶層１６と
の間に配置される。

【０１２５】次に、前方基板１７に入射する周囲光によ
り照射された場合の図５のデバイスの動作を説明する。
説明の便宜上、周囲光は周囲光の点光源５により提供さ
れるものと仮定する。

【０１２６】周囲光源５からの光は、前方基板１７の前
面に入射し、屈折して光変調素子１９に送られる。（原
則として、周囲光の一部は、前方基板１７の前面により
反射されるが、この反射光は、説明の明瞭さのために図
５からは省略している。）周囲光が散乱透過反射器１０
に入射すると、その反射材料１３に入射する周囲光の一
部は、反射されて液晶層１６を通過して戻り、観察者７
により観察される。

【０１２７】本発明に従って、透過反射器１０は、反射
材料１３の大部分が透過反射器の波型表面の一部に置か
れるようにディスプレイデバイス２０に配置され、ここ
で、前方基板１７の前面での周囲光の一般方向と波型表
面の瞬間表面垂直線（ｉｎｓｔａｎｔａｎｅｏｕｓ ｓ
ｕｒｆａｃｅ ｎｏｒｍａｌ）との角度γが、周囲光の
一般方向とディスプレイデバイス２０の前方基板１７の
前面に対する垂直線との角度δよりも小さい。（図５に
おいて、透過反射器１０からの反射光は、前方基板１７
の前面に対して垂直方向に伝播するものと仮定する。）
これにより、周囲光が、反射材料１３で覆われた透過反
射器の表面の見かけの部分が多く見える方向から透過反
射器１０に確実に入射する。

【０１２８】本発明に従って、周囲光の一般方向と透過
反射器の表面垂直線との角度が、周囲光の一般方向とデ
ィスプレイの前面に対する垂直線との角度よりも大きい
場合、透過反射器の波型表面の大部分の領域は透過性で
ある。周囲光は、散乱透過反射器のこれらの部分から反
射されない。しかしながら、周囲光が弱い条件下では、
光変調素子１９は、バックライト９により照射され得、
バックライトからの光は、透過反射器の反射層１３が設
けられていない部分を介して、観察者７へと送られる。

【０１２９】図５のディスプレイデバイスにおいて、透
過反射器１０の反射層と透過反射器１０の透過領域の相
対比は、垂直方向でデバイス観察する観察者に対してよ
りも、斜角でディスプレイに入射する周囲光に対して大
きい。対照的に、反射器の表面全体が部分的に反射性を
有する膜、および部分的に透過性を有する膜でコーティ
ングされた、従来技術によるデバイスにおいて、反射率
と透過率の比率は、光が透過反射器に入射する方向に依
存せず、これは、透過反射器の表面の各部分が、透過反
射器の表面の他のすべての部分と同じ透過率および同じ
反射率を有するためである。同様に、反射部分が透過反
射器の表面上に不規則に分布される米国特許第４ ０４
０ ７２７号に開示されるタイプの透過反射器を用い
る、従来技術によるディスプレイデバイスにおいて、透
過反射器の透過領域と透過反射器の反射領域との比率も
また、透過反射器の観察方向に依存しない。

【０１３０】透過反射器の反射領域と透過領域の比率が
入射方向に依存する、本発明の透過反射器を用いること
により、反射モードでの動作時に、デバイスの輝度を増
加させることができる。透過反射器は、斜角でディスプ
レイに入射する周囲光に対し、高い反射率を備えるた
め、デバイスが周囲光により照射される場合には、明る
いイメージが得られる。しかしながら、透過反射器はま
た、垂直方向の入射光に対して、高い透過率を備え得る
ため、光変調素子がバックライト９により照射される場
合には、表示イメージの輝度は低減されない。

【０１３１】本発明の透過反射器をディスプレイデバイ
スで用いることが可能であるが、これは、多くの場合に
おいて、周囲光がディスプレイデバイスに入射する方向
が、通常、既知であるためである。例えば、多くの場合
において、ディスプレイデバイスは、頭上の方向から入
射する周囲光で用いることが意図されているので、透過
反射器１０は、反射材料１３の大部分、好ましくは、全
ての部分がこの方向に向けられるように位置し得る。

【０１３２】図５は、ディスプレイデバイス２０の概略
的断面透視図であり、デバイスが周囲光源５により、ま
たはバックライト９により照射される場合のディスプレ
イデバイスを通る光の光路を示す。ディスプレイデバイ
スを通る光路とは関連しないディスプレイデバイスの構
成要素は、明瞭さのために図５から省略している。しか
しながら、原則的に、図５のデバイスは、以下の構成要
素のいくつか、または全てを備える。

【０１３３】−透過反射器の基板の波型表面上に配置さ
れた平坦化層 −液晶をアドレシングするための前方電極および後方電
極（所望であれば、透過反射器の反射材料１３が後方電
極として用いられ得るが、この場合には、前方電極のみ
が設けられる必要がある） −ＴＦＴおよび後方電極との電気接続を可能にする透過
反射器内のバイアパッージ（ｖｉａ ｐａｓｓａｇｅ） −後方電極への（または反射材料１３が後方電極として
用いられる場合には、その一部への）印加電圧を制御す
るための、例えば、薄膜トランジスタ等のスイッチング
素子 −１以上の偏光子 −１以上のリターデーション膜 −前方基板の前面からの鏡面反射を低減するために、前
方基板の前面に配置される散乱膜 デバイスがピクセルに分割されるディスプレイデバイス
の場合、反射材料１３が液晶層をアドレシングする後方
電極として用いられる場合に、１つのピクセル内の反射
材料の全ての部分が、相互に、電気接続されることが望
ましい。これにより、ピクセル内の液晶層の全ての部分
に同じ電圧が確実に書きこまれる。

【０１３４】図５に示すディスプレイデバイスは、多く
のタイプの液晶材料と用いることができる。一例におい
て、液晶層１６は、ねじれネマチック（ＴＮ）液晶層、
または超ねじれネマチック（ＳＴＮ）液晶材料であり得
る。ＴＮ液晶材料層、またはＳＴＮ液晶材料が用いられ
る場合には、液晶層１６は２つの偏光子の間に挿入され
なければならない。この場合、一方の偏光子は、観察者
と液晶層との間に配置され、他方の偏光子は、バックラ
イト９と液晶層１６の間に配置される。

【０１３５】他のタイプの液晶層は、２つの偏光子の使
用を必要としない。例えば、液晶層１６がゲスト−ホス
ト液晶材料層である場合には、１つの偏光子のみ必要と
されるか、または偏光子が必要とされないこともある。

【０１３６】図６は、本発明による透過反射型ディスプ
レイデバイスの第２の実施形態を示す。

【０１３７】図６は、光変調素子１９および散乱透過反
射器１０を含むディスプレイデバイス２１の概略断面図
である。図５に示すディスプレイデバイス２０と同様
に、透過反射器１０が光変調素子１９内に配置される。
光変調素子１９はまた、前方基板１７と散乱透過反射器
１０との間に配置される液晶層１６から構成される。後
方基板１８は、透過反射器１０の後ろに配置される。

【０１３８】ディスプレイデバイス２１で用いられる散
乱透過反射器１０は、図５のディスプレイデバイス２０
で用いられる透過反射器１０と大体において同様であ
る、対称散乱透過反射器である。しかしながら、図６の
透過反射器１０は、透過反射器１０の波型上面１２の全
体に渡って配置される透明電極２２をさらに含む。反射
材料１３は、透明電極２２上に配置される。例えば、透
明電極は、薄い金属膜、またはインジウムすず酸化物
（ＩＴＯ）の膜であり得る。透明電極は、反射材料１３
の各部を相互に電気的に接続する。

【０１３９】図５の実施形態において、反射材料１３
が、液晶層１６をアドレシングするために、後方電極と
して用いられる場合には、液晶層全体に渡って印加され
る電界は均等ではない。これは、電界が、反射材料１３
が存在する場所に印加されるためであるが、反射材料１
３が存在しない場所には電界は印加されない。図６の実
施形態において、透過反射器の上面全体に渡る透明電極
２２を設けることは、均等な電界が液晶層全体を渡って
印加されることを意味する。

【０１４０】ピクセル化ディスプレイデバイス（ｐｉｘ
ｅｌａｔｅｄ ｄｉｓｐｌａｙ ｄｅｖｉｃｅ）の場
合、１つのピクセルに対応する透明電極の部分が、他の
ピクセルに対応する透明電極の部分と電気的に絶縁され
る必要がある。透明電極の各部分は、対応するピクセル
に対するピクセル電極として作用する。あるいは、ピク
セル電極が前方基板１７上に配置されるために、透明電
極２２および反射材料１３がデバイス全体の共通電極と
して作用する場合、このように透明電極をパターニング
する必要がない。

【０１４１】図６において、透明電極２２は、透過反射
器の基板１１の波型表面上に配置され、反射材料１３
は、透明電極２２上に配置される。しかしながら、原則
として、透明電極２２は、反射材料１３上に配置され得
る。

【０１４２】図５の場合と同様に、図６のディスプレイ
デバイスには、前方電極、電極を制御するための薄膜ト
ランジスタ、１以上の偏光子、１以上のリターデーショ
ン膜、および前方散乱膜等の他の構成要素が設けられ
る。これらの構成要素は、説明の明瞭さのために、図６
からは省略している。

【０１４３】図７は、本発明の第３の実施形態によるデ
ィスプレイデバイスの概略断面図である。図７のディス
プレイデバイス２３は、図７のディスプレイデバイスが
図３ｂに大体において示されるタイプの非対称散乱透過
反射器１０’を用いることを除いては、図５のディスプ
レイデバイス２０と大体において同様である。

【０１４４】図５および６の場合と同様に、図７のディ
スプレイデバイスには、前方電極、電極を制御するため
の薄膜トランジスタ、１以上の偏光子、１以上のリター
デーション膜、および前方散乱膜等の他の構成要素が設
けられる。これらの構成要素は、説明の明瞭さのため
に、図７からは省略している。

【０１４５】図７のディスプレイデバイス２３の散乱透
過反射器１０’には、図６に示す透明電極２２と同様の
透明電極が備えられ得る。

【０１４６】図８は、本発明の第４の実施形態によるデ
ィスプレイデバイス２４を示す。図８のディスプレイデ
バイス２４もまた、前方基板１７と後方基板１８のと間
に配置される液晶層１６を含む光変調素子１９を含む。
本発明の対称散乱透過反射器１０”は、光変調素子１９
内で、液晶層１６と後方基板１８との間に配置される。
ディスプレイデバイス２４の散乱透過反射器１０”は、
図３ｂに示す透過反射器と大体において同様であるが、
透過窓２５が設けられている。透過窓では、透過反射器
１０”の基板１１の厚さは、実質的にゼロに低減され
る。反射材料１３は、透過反射器１０”の透過窓２５に
は設けられない。

【０１４７】図８のディスプレイデバイス２４がバック
ライト９により照射されると、光は、透過反射器１０”
内の透過窓２５を通過するか、または透過反射器の反射
材料１３が設けられていない部分を通過するかのいずれ
かによって、観察者に達することができる。よって、バ
ックライト９により照射される場合には、ディスプレイ
の輝度は増加する。

【０１４８】図８に示すタイプの透過窓２５は、シャー
プコーポレーションが製造するＡｄｖａｎｃｅｄ ＴＦ
Ｔ ＬＣＤで用いられる。液晶層の厚さは、透過窓２５
内にλ／２波長板を形成し、それ以外の場所にλ／４波
長板を形成するように選択される。

【０１４９】ディスプレイデバイス２４の透過反射器１
０”には、透過反射器の上面の全体に渡って配置される
透明導電膜２２が設けられる。この透明導電膜はまた、
透過窓２５にも設けられる。

【０１５０】前述したディスプレイデバイスの場合と同
様に、図８のディスプレイデバイスには、前方電極、電
極を制御するための薄膜トランジスタ、１以上の偏光
子、１以上のリターデーション膜、および前方散乱膜等
の他の構成要素が設けられる。これらの構成要素は、説
明の明瞭さのために、図８からは省略している。

【０１５１】図９は、本発明の第５の実施形態によるデ
ィスプレイデバイス２６を示す。図９のディスプレイデ
バイス２６は、図８の対称散乱透過反射器ではなく、非
対称散乱透過反射器１０'''が設けられている点を除い
て、図８のディスプレイデバイス２４と大体において同
様である。図８のディスプレイデバイス２４と同様に、
図９のディスプレイデバイス２６の散乱透過反射器１
０'''には、透過反射器の基板１１の厚さが実質的にゼ
ロに低減される透過窓２５が設けられている。図８の場
合と同様に、図９のディスプレイデバイス２６の散乱透
過反射器１０'''には、上面全体に渡って配置される透
明電極２２が設けられ、透明電極２２はまた、透過窓２
５にも設けられる。反射材料１３は、透明電極２２上に
配置される。

【０１５２】原則として、１より多くの透過窓が各ピク
セルに設けられ得る。

【０１５３】前述したディスプレイデバイスの場合と同
様に、図９のディスプレイデバイスには、前方電極、電
極を制御するための薄膜トランジスタ、１以上の偏光
子、１以上のリターデーション膜、および前方散乱膜等
の他の構成要素が設けられる。これらの構成要素は、説
明の明瞭さのために、図９からは省略している。

【０１５４】図１０は、本発明の第６の実施形態による
ディスプレイデバイス２７を示す。図１０のディスプレ
イデバイス２７もまた、前方基板１７と後方基板１８と
の間に配置された液晶材料層１６から形成される光変調
素子１９を有する。このディスプレイデバイスは、本発
明の散乱透過反射器をさらに含み、散乱透過反射器は、
図３ａに示す対称散乱透過反射器１０と大体において同
様である。しかしながら、本発明のディスプレイデバイ
スの先行する実施形態とは対照的に、ディスプレイデバ
イス２７の散乱透過反射器１０は、光変調素子１９の外
部に配置される。

【０１５５】図１０において、透過反射器１０は、光変
調素子の後方基板１８の後面に載設されており、透過反
射器の基板１１の平坦な表面は、光変調素子の後方基板
１８の後面と接する。周囲光源からの光は、光変調素
子、および透過反射器１０の基板１１を通過する。反射
材料１３の一部に入射する光は、反射されて、透過反射
器１０の基板１１を通り、光変調素子１９を通過して観
察者へと向かう。

【０１５６】透過反射器１０を光変調素子の後方基板１
８の後面に載設し、透過反射器の基板１１の平坦な表面
と光変調素子の後方基板１８の後面とが接することは、
透過反射器を、例えば、透明接着剤を用いて後方基板１
８に付着し得るため好都合である。原則として、透過反
射器１０は、光変調素子１９と透過反射器の基板１１と
の間に、反射材料１３と共に配置され得るが、これに
は、透過反射器１０の位置を保持するためのさらなる載
設手段を必要とする。

【０１５７】前述したディスプレイデバイスの場合と同
様に、図１０のディスプレイデバイス２７には、前方電
極、電極を制御するための薄膜トランジスタ、１以上の
偏光子、１以上のリターデーション膜、および前方散乱
膜等の他の構成要素が設けられる。これらの構成要素
は、説明の明瞭さのために、図１０からは省略してい
る。

【０１５８】原則として、透過反射器１０には、波型表
面上に透明電極２２が設けられ得るので、反射材料１３
の部分が相互に、電気的に接続される。

【０１５９】原則として、透過反射器１０の反射材料１
３は、図１０ディスプレイデバイス２７内の液晶層を駆
動するための後方電極として用いられ得る。しかしなが
ら、反射材料１３は液晶層１６とは隣接していないた
め、反射材料１３が後方電極として用いられる場合、電
界が後方基板１８と液晶層１６の両方に印加される。

【０１６０】図１０のディスプレイデバイス２７が、液
晶層１６の後ろに偏光子を配置することを必要とする液
晶材料と共に用いられる場合、そのような後方偏光子
は、液晶層１６と光変調素子の後方基板１８との間に配
置され得る。あるいは、後方偏光子は、光変調素子の後
方基板１８の後ろで、光変調素子の後方基板１８と透過
反射器１０との間に配置され得る。

【０１６１】図１０のディスプレイデバイス２７には、
上記の図３に大体において示すタイプの対称散乱透過反
射器１０が設けられる。あるいは、図１０のディスプレ
イデバイス２７には、上記の図４に大体において示すタ
イプの非対称散乱透過反射器を設けすることが可能であ
る。

【０１６２】本発明による透過反射器の製造において、
第１の工程は、透過反射器の基板１１を製造することで
ある。光変調素子の外側で用いられるように意図された
透過反射器の場合、基板が、所望の波型表面を提供する
ために透明のポリマーシートを単にエンボスするか、ま
たは単にスタンピングすることにより製造され得る。あ
るいは、波型表面は、選択した領域のポリマーシートの
厚さを増加させるために、さらなる材料（例えば、透明
樹脂）をポリマーシートのその選択領域に堆積すること
により提供され得る。

【０１６３】あるいは、この基板は、ガラスシートを用
いて、そのガラスシートの選択領域をエッチングして厚
さを低減するか、または透明樹脂を選択領域に堆積させ
て、リソグラフィーにより厚さを変えることにより製造
され得る。

【０１６４】一旦、基板が所望の波型表面で製造される
と、金属が、蒸着技術により、波型表面に堆積される。
反射材料が波型表面全体に渡って堆積されないことを確
実にするため、好ましくは、傾斜蒸着技術が用いられ
る。すなわち、反射材料が斜角で基板に当たるように、
基板上に堆積される。これにより、結果的に、厚さが一
様でない反射材料層が堆積される。蒸着源から離れた側
に向く波型表面領域（すなわち、蒸着源と蒸着面との角
度は１８０゜よりも大きい）には、反射材料が全く当た
らないので、これらの領域の反射材料の堆積厚はゼロと
なる。蒸着源に向けられた表面領域には、所定の厚さの
反射器材料が当たり、この厚さは、蒸着プロセスの長
さ、および蒸着速度により決定される。よって、透過反
射器の反射率は、理論上の最大値の０％と１００％の間
を連続して変化する。

【０１６５】反射材料の堆積は、好ましくは、ディスプ
レイデバイスに組み込まれた場合に、堆積方向が、周囲
光の透過反射器への入射角度と実質的に等しくなるよう
に実行される。

【０１６６】光変調素子内に配置されることが意図され
る透過反射器の基板を製造するために、透過反射器の基
板の波型表面を、ガラス基板またはポリマー基板上に製
造することができる。適切な技術の１つは、感光性材料
を基板上に堆積し、所望の波型表面を感光性材料にエン
ボスまたはスタンピングすることである。この感光性材
料はまた、フォトリソグラフィーによりパターニングさ
れて、例えば、基板の波型表面および／または図８およ
び９に示す透過窓２５を提供することができる。

【０１６７】あるいは、透過反射器の波型表面を必要な
プロフィールに構築するために、透明材料（例えば、透
明樹脂）がガラス基板またはポリマー基板の選択領域上
に堆積され得る。

【０１６８】透過反射器のガラス基板またはポリマー基
板はまた、ディスプレイデバイスの下側基板１８として
作用し得る。

【０１６９】一旦、透過反射器の基板に必要な波型表面
が提供されると、反射層（例えば、金属層）を、例え
ば、スパッタリングプロセス、または堆積プロセスによ
り、基板上に堆積することができる。この堆積プロセス
は、蒸着源と基板との間の角度が約９０゜で実行される
ため、波型表面全体が反射層により覆われる。その後、
反射層は、適切なマスキング工程およびエッチング工程
を用いて、透明であることが所望される領域から取り除
かれ得る。

【０１７０】図７の電極２２等の透明電極を堆積するこ
とが所望される場合、これは、反射層が堆積される前に
行われるべきである。透明電極は、蒸着源と基板との角
度が約９０゜で、従来のスパッタリング工程または蒸着
工程により堆積することができる。透明電極を、例え
ば、ディスプレイデバイスのピクセルに対応する断片に
パターニングする必要がある場合、これは、反射層が堆
積される前に、従来のマスキング技術およびエッチング
技術を用いて行うことができる。

【０１７１】反射層１３をディスプレイデバイスの電極
として用いることを所望する場合、薄膜トランジスタ等
の電極をオンおよびオフにスイッチングする手段が必要
とされる。この場合、バイアホールを反射器の基板に設
けることにより、ＴＦＴとの電気接続を可能にすること
ができる。このようなバイアは、透過反射器の基板内の
透過窓を作製するために用いられた技術と同じフォトリ
ソグラフィー技術を用いて作ることができる。

【０１７２】上述したように、本発明によれば透過反射
器の表面の反射率が、光が透過反射器の表面に入射する
角度に依存する、散乱透過反射器が開示される。散乱透
過反射器は、反射材料部分および透過部分を含み、反射
領域と透過領域との比率が光の入射方向に依存する。

【０１７３】このような散乱透過反射器は、１以上の方
向に波型になった表面を有する基板を有する透過反射器
として具体化され得る。基板の波型表面は、第１の方向
に傾斜する複数の第１部分、および第１の方向とは異な
る第２の方向に傾斜する複数の第２部分を有する。

【０１７４】反射材料が、基板の波型表面の選択部分に
配置される。この反射材料は、基板の波型表面の第２部
分よりも大きい基板の波型表面の第１部分の領域に配置
されるため、反射材料でコーティングされる波型表面の
見かけ部分は、透過反射器が第２の方向から観察される
場合よりも、透過反射器が第１の方向から観察される場
合においてより大きい。

【０１７５】透過反射器は、対称であり得るか、または
１以上の方向で非対称であり得る。透過反射器は、透過
反射型ディスプレイデバイスに組み込まれ得る。

【０１７６】

【発明の効果】本発明による散乱透過反射器は、上記透
過反射器の表面の反射率、または全体の反射率の大きさ
が、光が上記透過反射器の表面に入射する角度に依存す
る。これにより上記透過反射器が、１つの方向（例え
ば、斜め方向）からの上記透過反射器への入射光に対し
て高い反射率を有する一方で、別の方向（例えば、上記
透過反射器に概ね垂直な方向）の入射光に対して高い透
過率を有することができる。本発明による透過反射器を
組み込んだディスプレイデバイスは、そのディスプレイ
デバイスが反射モードで動作する際、デバイスの輝度を
増加させることができる。透過反射器を組み込んだディ
スプレイデバイスにおいて、斜角でディスプレイに入射
する周囲光に対し、透過反射器が高い反射率を備えるた
め、ディスプレイデバイスが周囲光により照射される際
に明るいイメージが得られる。一方、垂直方向でディス
プレイに入射する光に対して、透過反射器が高い透過率
を備え得るため、ディスプレイが照射されるバックライ
トにより照射される際に表示イメージの輝度を低減し得
ない。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、従来の反射ディスプレイデバイスの概
略図である。

【図２】図２は、従来の透過反射型ディスプレイデバイ
スの概略図である。

【図３ａ】図３ａは、本発明の実施形態による透過反射
器の概略断面図である。

【図３ｂ】図３ｂは、本発明の別の実施形態による透過
反射器の概略断面図である。

【図３ｃ】図３ｃは、本発明のさらなる実施形態による
透過反射器の概略断面図である。

【図４ａ】図４ａは、本発明の実施形態による透過反射
器の概略透視図である。

【図４ｂ】図４ｂは、本発明の別の実施形態による透過
反射器の概略透視図である。

【図５】図５は、本発明の実施形態による透過反射型デ
ィスプレイデバイスの概略断面図である。

【図６】図６は、本発明の実施形態による透過反射型デ
ィスプレイデバイスの概略断面図である。

【図７】図７は、本発明のさらなる実施形態による透過
反射型ディスプレイデバイスの概略断面図である。

【図８】図８は、本発明のさらなる実施形態による透過
反射型ディスプレイデバイスの概略断面図である。

【図９】図９は、本発明のさらなる実施形態による透過
反射型ディスプレイデバイスの概略断面図である。

【図１０】図１０は、本発明のさらなる実施形態による
透過反射型ディスプレイデバイスの概略断面図である。

【符号の説明】

１０、１０’ 散乱透過反射器 １１ 基板 １２ 波型表面 １３ 反射材料 １４ 第１部分 １５ 第２部分 １９ 光変調素子 ２０、２１、２３、２４、２６、２７ ディスプレイデ
バイス

Claims (62)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 散乱透過反射器であって、該透過反射器
   の表面の反射率が、光が該透過反射器の表面に入射する
   角度に依存する、散乱透過反射器。
2. 【請求項２】 散乱透過反射器であって、該散乱透過反
   射器は、波型表面を有する基板であって、該波型表面の
   複数の第１部分が第１の方向に傾斜し、該波型表面の複
   数の第２部分が該第１の方向とは異なる第２の方向に傾
   斜する基板と、該基板の波型表面の選択部分に配置され
   る反射材料とを含み、該反射材料が該波型表面の第２部
   分よりも大きい該波型表面の第１部分の領域に配置され
   る、請求項１に記載の散乱透過反射器。
3. 【請求項３】 前記反射材料が、実質的に、前記基板の
   波型表面の前記第１部分全体に渡って配置される、請求
   項２に記載の散乱透過反射器。
4. 【請求項４】 前記反射材料が、前記基板の波型表面の
   前記第１部分全体に渡って配置される、請求項３に記載
   の散乱透過反射器。
5. 【請求項５】 前記反射材料が、実質的に、前記基板の
   波型表面の前記第２部分には配置されない、請求項３に
   記載の散乱透過反射器。
6. 【請求項６】 前記反射材料が、前記基板の波型表面の
   前記第２部分には配置されない、請求項３に記載の散乱
   透過反射器。
7. 【請求項７】 前記基板の波型表面の各第１部分の傾き
   の平均角度が、該基板の波型表面の各第２部分の傾きの
   平均角度と等しい大きさであり、かつ逆符号である、請
   求項２に記載の散乱透過反射器。
8. 【請求項８】 前記基板の波型表面の各第１部分の傾き
   の平均角度が、該基板の波型表面の各第２部分の傾きの
   平均角度と異なる大きさであり、かつ逆符号である、請
   求項２に記載の散乱透過反射器。
9. 【請求項９】 前記反射材料が金属材料である、請求項
   ２に記載の散乱透過反射器。
10. 【請求項１０】 前記透過反射器の前記基板が、ポリマ
    ー基板およびガラス基板から成る群から選択される、請
    求項２に記載の散乱透過反射器。
11. 【請求項１１】 前記反射材料の２以上の部分が、相互
    に、電気的に接続される、請求項２に記載の散乱透過反
    射器。
12. 【請求項１２】 前記基板の波型表面上に配置された透
    明導電層をさらに含む、請求項２に記載の散乱透過反射
    器。
13. 【請求項１３】 前記反射材料の一部が、前記透明導電
    層上に配置される、請求項１２に記載の散乱透過反射
    器。
14. 【請求項１４】 前記反射材料層の２以上の部分が、前
    記透明導電層により、相互に、電気的に接続される、請
    求項１２に記載の散乱透過反射器。
15. 【請求項１５】 前記反射材料層の２以上の部分が、前
    記透明導電層により、相互に、電気的に接続される、請
    求項１３に記載の散乱透過反射器。
16. 【請求項１６】 前記基板の一部が実質的にゼロの厚さ
    を有する、請求項２に記載の散乱透過反射器。
17. 【請求項１７】 前記基板の波型表面の第１部分および
    第２部分のうちの少なくとも一方が平坦でない、請求項
    ２に記載の散乱透過反射器。
18. 【請求項１８】 前記基板の波型表面の第１部分の断面
    が凹面である、請求項１７に記載の散乱透過反射器。
19. 【請求項１９】 前記基板の波型表面の第１部分の断面
    が凹面であり、前記基板の波型表面の第２部分の断面が
    凸面である、請求項１７に記載の散乱透過反射器。
20. 【請求項２０】 前記反射材料が、前記基板の波型表面
    の第１部分に沿って、ストリップ状に配置される、請求
    項２に記載の散乱透過反射器。
21. 【請求項２１】 前記基板の波型表面の第１部分に沿っ
    て配置された前記反射材料のストリップが、上から見
    て、ある程度の不規則性を有する、請求項２０に記載の
    散乱透過反射器。
22. 【請求項２２】 前記反射材料の各ストリップの少なく
    とも一端が不規則である、請求項２１に記載の散乱透過
    反射器。
23. 【請求項２３】 前記反射材料は、前記基板の波型表面
    の第１部分の分散部分に不規則に配置される、請求項５
    に記載の散乱透過反射器。
24. 【請求項２４】 前記散乱透過反射器の表面は、複数の
    分散する突起を含む、請求項１に記載の散乱透過反射
    器。
25. 【請求項２５】 前記反射材料は、前記分散する突起の
    少なくともいくつかの部分の上に配置される、請求項２
    ４に記載の散乱透過反射器。
26. 【請求項２６】 前記分散する突起の位置が不規則に分
    布する、請求項２５に記載の散乱透過反射器。
27. 【請求項２７】 ディスプレイデバイスであって、光変
    調素子および散乱透過反射器を含み、該透過反射器の表
    面の反射率が、光が該透過反射器の表面に入射する角度
    に依存する、ディスプレイデバイス。
28. 【請求項２８】 前記透過反射器が、波型表面を有する
    基板であって、該波型表面の複数の第１部分が第１の方
    向に傾斜し、該波型表面の複数の第２部分が該第１の方
    向とは異なる第２の方向に傾斜する基板と、該基板の波
    型表面の選択部分に配置される反射材料とをさらに含
    み、該反射材料が該波型表面の第２部分よりも大きい該
    波型表面の第１部分の領域に配置される、請求項２７に
    記載のディスプレイデバイス。
29. 【請求項２９】 前記透過反射器において、前記反射材
    料が、実質的に、前記基板の波型表面の前記第１部分全
    体に渡って配置される、請求項２８に記載のディスプレ
    イデバイス。
30. 【請求項３０】 前記透過反射器において、前記反射材
    料が、前記基板の波型表面の前記第１部分全体に渡って
    配置される、請求項２８に記載のディスプレイデバイ
    ス。
31. 【請求項３１】 前記透過反射器において、前記反射材
    料が、実質的に、前記基板の波型表面の前記第２部分に
    は配置されない、請求項２８に記載のディスプレイデバ
    イス。
32. 【請求項３２】 前記透過反射器において、前記反射材
    料が、前記基板の波型表面の前記第２部分には配置され
    ない、請求項２８に記載のディスプレイデバイス。
33. 【請求項３３】 前記透過反射器において、前記基板の
    波型表面の各第１部分の傾きの平均角度が、該基板の波
    型表面の各第２部分の傾きの平均角度と等しい大きさで
    あり、かつ逆符号である、請求項２８に記載のディスプ
    レイデバイス。
34. 【請求項３４】 前記透過反射器において、前記基板の
    波型表面の各第１部分の傾きの平均角度が、該基板の波
    型表面の各第２部分の傾きの平均角度と異なる大きさで
    あり、かつ逆符号である、請求項２８に記載のディスプ
    レイデバイス。
35. 【請求項３５】 前記透過反射器の前記反射材料が金属
    材料である、請求項２８に記載のディスプレイデバイ
    ス。
36. 【請求項３６】 前記透過反射器の前記基板が、ポリマ
    ー基板およびガラス基板から成る群から選択される、請
    求項２８に記載のディスプレイデバイス。
37. 【請求項３７】 前記反射材料の２以上の部分が、相互
    に、電気的に接続される、請求項２８に記載のディスプ
    レイデバイス。
38. 【請求項３８】 前記基板の波型表面上に配置された透
    明導電層をさらに含む、請求項２８に記載のディスプレ
    イデバイス。
39. 【請求項３９】 前記反射材料の一部が、前記透明導電
    層上に配置される、請求項３８に記載のディスプレイデ
    バイス。
40. 【請求項４０】 前記反射材料層の２以上の部分が、前
    記透明導電層により、相互に、電気的に接続される、請
    求項３９に記載のディスプレイデバイス。
41. 【請求項４１】 前記基板の一部が実質的にゼロの厚さ
    を有する、請求項４０に記載のディスプレイデバイス。
42. 【請求項４２】 前記基板の波型表面の第１部分および
    第２部分のうちの少なくとも一方が平坦でない、請求項
    ２８に記載のディスプレイデバイス。
43. 【請求項４３】 前記基板の波型表面の第１部分の断面
    が凹面である、請求項４２に記載のディスプレイデバイ
    ス。
44. 【請求項４４】 前記基板の波型表面の第１部分の断面
    が凹面であり、前記の波型表面の第２部分の断面が凸面
    である、請求項４３に記載のディスプレイデバイス。
45. 【請求項４５】 前記反射材料が、前記基板の波型表面
    の第１部分に沿って、ストリップ状に配置される、請求
    項２８に記載のディスプレイデバイス。
46. 【請求項４６】 前記基板の波型表面の第１部分に沿っ
    て配置された前記反射材料のストリップが、上から見
    て、ある程度の不規則性を有する、請求項４５に記載の
    ディスプレイデバイス。
47. 【請求項４７】 前記反射材料の各ストリップの少なく
    とも一端が不規則である、請求項４６に記載のディスプ
    レイデバイス。
48. 【請求項４８】 前記反射材料は、前記基板の波型表面
    の第１部分の分散部分に不規則に配置される、請求項３
    １に記載のディスプレイデバイス。
49. 【請求項４９】 前記透過反射器の表面は、複数の分散
    する突起を含む、請求項２７に記載のディスプレイデバ
    イス。
50. 【請求項５０】 前記反射材料は、前記分散する突起の
    少なくともいくつかの部分の上に配置される、請求項４
    ９に記載のディスプレイデバイス。
51. 【請求項５１】 前記分散する突起の位置が不規則に分
    布する、請求項５０に記載のディスプレイデバイス。
52. 【請求項５２】 少なくとも１つの透過窓を形成するた
    めに、前記基板の少なくとも一部が実質的にゼロの厚さ
    を有する、請求項２９に記載のディスプレイデバイス。
53. 【請求項５３】 前記反射材料は、前記基板の前記少な
    くとも１つの透過窓には設けられない、請求項５２に記
    載のディスプレイデバイス。
54. 【請求項５４】 前記光変調素子は、前記基板の前記少
    なくとも１つの透過窓内に１／２波長板を形成し、それ
    以外の場所に１／４波長板を形成するような厚さの電気
    光学層を含む、請求項５３に記載のディスプレイデバイ
    ス。
55. 【請求項５５】 各第１部分に対する垂直線と、前記デ
    ィスプレイデバイスの表示面への光の入射方向との間の
    角度が、該ディスプレイデバイスの該表示面に対する垂
    直線と、該表示面への光の入射方向との間の角度よりも
    小さくなるように、前記透過反射器が前記光変調素子に
    対して配置される、請求項２８に記載のディスプレイデ
    バイス。
56. 【請求項５６】 前記透過反射器が前記光変調素子の後
    ろに配置される、請求項２８に記載のディスプレイデバ
    イス。
57. 【請求項５７】 前記透過反射器が前記光変調素子内に
    配置される、請求項２８に記載のディスプレイデバイ
    ス。
58. 【請求項５８】 前記光変調素子が、第１の基板と第２
    の基板との間に配置される電気光学層を含む、請求項２
    ８に記載のディスプレイデバイス。
59. 【請求項５９】 前記電気光学層が液晶層である、請求
    項５８に記載のディスプレイデバイス。
60. 【請求項６０】 前記透過反射器の前記基板が、前記光
    変調素子の基板のうちの１つである、請求項５８に記載
    のディスプレイデバイス。
61. 【請求項６１】 反射材料部分および透過部分を含み、
    反射領域と透過領域との比率が光の入射方向に依存す
    る、散乱透過反射器。
62. 【請求項６２】 光変調素子、ならびに反射材料部分お
    よび透過部分を含む散乱透過反射器を含み、該散乱透過
    反射器の反射領域と透過領域との比率が光の入射方向に
    依存する、ディスプレイデバイス。