JP2002523803A - 単純マトリクス液晶ディスプレイ - Google Patents

単純マトリクス液晶ディスプレイ

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Abstract

(57)【要約】 受動型液晶ディスプレイ（２２）の携帯の表示面（１０）、又はフロントプロジェクション表示スクリーン（７０，８０）は、表側（３２）及び裏側（３６）を有する材料の基板層を備える。光を成形する微細凹凸表面構造（３４）が基板層（３０）の一方の側に設けられ、この微細形状が、スクリーン又はディスプレイにより伝搬される光の方向性、利得、均一性及び形状分布を制御する。基板層（３０）の裏側（３６）上には反射層（３８）が形成されて、基板層に入射する光を反射し、基板層（３０）を通過させて表示スクリーン面（１０）に返す。このような構造は、直接的に表示スクリーン（７０，８０）として使用することができ、又は液晶ディスプレイのようなディスプレイ（２２）の後方に使用することができ、このようなディスプレイ又はスクリーンの明るさを相当に向上させる。微細形状（３４，１０４）は、基板層（３０）の表側（３２）、又は層（１０２）の裏側の反射層（１０６）の下に、一体化させることもできる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （発明の背景） 本発明は、視覚ディスプレイ一般に関する。特に、ディスプレイ上の入射光の
より多くを、特定の制御可能な方式により、観察者に向けることにより、電圧を
かけた液晶とバックグラウンドとの間のコントラスト及び利得を増加させた液晶
ディスプレイに関する。
【０００２】 （関連技術の説明） 受動型液晶ディスプレイ表示スクリーンは、１つ以上の画面においてデータを
表示するための数百の用途に使用されている。このようなディスプレイは、腕時
計、置時計、ガソリンポンプのディスプレイ、最新型電話機、自動車時計、機器
クラスタ、その他の用途で一般的に見られる。これらのディスプレイは典型的に
、液晶材料の液層の後方に一般的に薄い色をしたバックグラウンドを有する。液
晶に電圧を印加し、特定の情報を表示させると、液晶は暗くなり、バックグラウ
ンドと表示情報との間にコントラストを生じる。しかし、ディスプレイの最上層
における反射があること、点灯が暗いこと、周囲が明るいことのため、又は、他
の理由、例えば表示面積に制限を受けるために、コントラストが最小化されるよ
うな照明の条件下では、コントラストは見ることが困難であるか、ほとんど見る
ことができない。
【０００３】 ピーターソン等（Ｐｅｔｅｒｓｏｎ ｅｔ ａｌ．）に付与され、“Ｈｏｍｏ
ｇｅｎｉｚｅｒ Ｆｏｒｍｅｄ Ｕｓｉｎｇ Ｃｏｈｅｒｅｎｔ Ｌｉｇｈｔ
ａｎｄ Ａ Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ Ｄｉｆｆｕｓｅｒ”と題される米国特許
第５，５３４，３８６号は、シート中のホモジナイザ及びそのホモジナイザの製
造方法を記載する。ホモジナイザは、シートに設けられ、光を均質化する微細凹
凸表面構造を有し、光の方向と分布の形状を制御する。この特許には、ホモジナ
イザが、反射型のみならず、透過型に対しても適用されてもよいことが記載され
ている。透過型の適用例において、ホモジナイザは、光源と視野領域の間に設置
され、ホモジナイザを通過する光は、微細凹凸表面構造によって品質を向上され
る。反射型の適用例においては、ホモジナイザは、微細凹凸表面構造と同一面に
形成された反射層を含み、反射層は表面形状に沿う。光は、ホモジナイザに投射
され、ホモジナイザ反射層の反射面により反射される。このような構造において
、反射面は、外部に面している。
【０００４】 この構造における問題は、これらの微細形状上に被着された反射材料が流れる
ことにより、構造の解像度が損失することである。例えば、ホモジナイザ材料に
形成された５°の光成形散乱面（すなわち、５°の角度分布を有する円錐形の光
を生成する表面）は、凹凸層上の反射層の被着後には、外部に対向する反射面に
おいて２０°の有効角度となる。このような表面の他の問題点は、反射層が、多
少暗くなり、中程度から低い解像度品質のグレーな画像になることである。この
ような表面のさらなる問題点は、クリーニングをすると層の表面が損傷を受け、
もしくは部分的に剥離されるため、頻繁にクリーニングできないことである。ク
リーニングは、ホモジナイザを備える液晶ディスプレイ構造において欠かせない
要件ではない。しかし、表面に光沢がありすぎると、画像がぼやけすぎるだけで
なく、過剰の反射を生じる。微細形状の解像度損失は、このようなホモジナイザ
を使用する液晶ディスプレイの品質を有意に下げる重要な問題点となる。
【０００５】 ピーターソン等（Ｐｅｔｅｒｓｏｎ ｅｔ ａｌ．）に付与され、本願の譲受
人に譲渡された米国特許第５，６０９，９３９号は、‘３８６特許のホモジナイ
ザを使用する、反射モード又は透過モードの表示スクリーンを記載する。’３８
６特許に記載されたものと同様な問題点が‘９３９特許にも存在する。関連の米
国特許には、“Ｈｏｌｏｇｒａｐｈｉｃ Ｈｉｇｈ Ｃｏｎｔｒａｓｔ Ｖｉｅ
ｗｉｎｇ Ｓｃｒｅｅｎ Ｅｍｂｅｄｄｅｄ ｉｎ ａ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙ
ｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ”と題される米国特許第５，６３１，７５４号及び“
Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｍａｋｉｎｇ Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐ
ｌａｙ”と題される米国特許第５，７３５，９８８号が含まれる。関連する米国
特許出願には、“Ａｐｐａｒａｔｕｓ ｆｏｒ ＬＣＤ Ｂａｃｋｌｉｇｈｔｉ
ｎｇ”と題される米国特許出願第０８／７８３，９６２号、“Ｍｅｔｈｏｄ ｏ
ｆ Ｍａｋｉｎｇ Ｒｅｐｌｉｃａｓ ａｎｄ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ ｆ
ｏｒ Ｕｓｅ Ｔｈｅｒｅｗｉｔｈ”と題される米国特許出願第０８／８００，
８７２号、“Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｍａｋｉｎｇ Ｒｅｐｌｉｃａｓ Ｗｈｉｌ
ｅ Ｐｒｅｓｅｒｖｉｎｇ Ｍａｓｔｅｒ”と題される米国特許出願第０９／０
５２，５８６号及び“Ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ Ｍａｋｉｎｇ Ｈａｒｄ Ｓｕｂｓ
ｔｒａｔｅ Ｄｉｆｆｕｓｅｒ”と題される１９９８年８月２４日に出願された
米国特許出願が含まれる。
【０００６】 （本発明の概要） 本発明は、ディスプレイに具備され、かつ改良された光成形ディフューザ、又
はホモジナイザ構造によって改良された視野特性を有する液晶ディスプレイに関
する。本発明の目的の一つは、光の受動、又は点灯が暗い条件における使用に特
に適合する液晶ディスプレイを提供することにある。本発明の他の目的は、ほぼ
白か、又は非常に明るい外見のバックグラウンドを形成する液晶ディスプレイを
提供することにある。本発明のさらなる目的は、十分に精細なグレインを有する
投影像を生成するホモジナイザ又は散乱部材を備える液晶ディスプレイを提供す
ることにある。本発明のさらなる目的は、ディスプレイの入射光の大部分を、特
定の形状即ち分布で、所定の視野領域に向ける液晶ディスプレイを提供すること
にある。本発明の更なる目的は、光を均質化して、方向と分布形状を制御する反
射型表示スクリーンであって、表示スクリーンのホモジナイザ微細形状に損傷を
与えることなく、簡単にクリーニングすることができるスクリーンを提供するこ
とにある。本発明の他の目的は、表示スクリーンの光形成表面微細構造の解像度
、又は精細度が反射層を付加した後も保持される反射型表示スクリーンを提供す
ることにある。更なる本発明の目的は、スクリーンのメタリックな外観を軽減す
るホモジナイザを備える反射型表示スクリーンを提供することにある。
【０００７】 これら又はその他の本発明の目的を達成するため、液晶ディスプレイは、フロ
ント表示面と後面とを備える液晶素子を有する。液晶ディスプレイは、液晶素子
の後面に対向して表側が配置される基板層を有する。基板層はさらに表側に対す
る裏側を有する。光成形表面微細構造は、基板層の表側に取り付けられ、微細形
状は、光が伝搬される方向を制御し、所望の形状とむらのない輝度の変量とを有
する、制御された分布となるように光を散乱する。反射層は基板層の裏側に被着
され、液晶素子のフロント表示面に向かった光の反射を可能とする。
【０００８】 反射層は、基板層の裏側に、蒸着により形成されるか、又は被着される金属層
であってもよく、又は所望の光反射特性を有する他の材料の層であってもよい。
反射層は、液晶ディスプレイに入射した光を、液晶素子を通過して反射させるこ
とができる。
【０００９】 他の態様において、微細形状は基板層の裏側に一体化されて、反射層が微細形
状を覆って形成される。 基準水平平面と基準垂直平面が、スクリーンに対してほぼ直角に延伸する表側
視野に相対的に規定される。表示面は、水平平面と垂直平面が交わるところで、
フロント表示面に垂直な基準法線軸を有する。これらの想像上の平面は、水平平
面に沿って測定可能な左右視野角と、垂直平面に沿って測定可能な上下視野角と
を有する視野を規定する。それぞれの視野角は、素子内で使用される液晶材料の
種類のみならず、微細凹凸面構造の形状及び大きさによって決まる。
【００１０】 左右視野角と上下視野角の双方は、表示面の法線軸と同軸の中心軸を有し、視
野領域を表示面に対して対称的にしている。他の態様において、基準水平平面と
基準垂直平面のうちの一方又は双方が、表示面の基準垂直軸及び基準水平軸から
回転され、又はオフセットになっていて、特定の所望のターゲットに向かって光
を投射し、視野がスクリーンの基準垂直軸及び基準水平軸について回転している
。
【００１１】 視野は、垂直視野角及び水平視野角の双方により規定することが可能であり、
ほぼ一定の出力強度を有する光が微細形状により生成される。この視野は、一般
に矩形、円形、楕円形、又は液晶ディスプレイに対する適用に望ましい特定の形
状であるように、分布又は形状を有する。
【００１２】 本発明の液晶ディスプレイは、液晶ディスプレイに入射するほぼ全ての光子を
、特定の領域に規定され、非常に正確な制御が可能な視野に向けるため、受動し
た光、又は周囲の光を適用することに特に適合する。従って、反射層はディスプ
レイの輝度を十分に増加し、ディスプレイ上の情報又はデータを相当に読みやす
くする。
【００１３】 本発明の他の態様において、フロントプロジェクション表示スクリーンが提供
され、フロントプロジェクション表示スクリーンは、視野領域に対向するフロン
ト表示面と、フロント表示面の反対側の裏側とを備える基板層を有する。光成形
微細凹凸面構造、即ち微細形状が基板層のフロント表示面に形成されて、フロン
ト表示面から伝搬される光の方向性を制御し、むらのない輝度変化を有して制御
された分布に光を散乱する。反射層が基板層の裏側に被着され、表示スクリーン
のフロント表示面に向かって光を反射することを可能とする。
【００１４】 他の態様において、微細形状は基板層の裏側に形成される。反射層が基板層の
裏側の微細形状上に被着される。この態様における表示面は、層の平坦な表側で
ある。
【００１５】 上述の液晶ディスプレイが使用されないプロジェクション表示スクリーンにも
同様な特性が適用できる。その代わりに、表示スクリーンは反射表示スクリーン
として使用され、画像はスクリーン上に投影される。反射層を、基板層の裏側、
すなわち微細形状の反対側に配置することにより、又は、基板層の裏側の微細形
状上に配置することにより、本願の譲受人が従来発明し、特許を受けた表示スク
リーンに付随する問題は克服される。
【００１６】 ある態様において、表示スクリーンは、基板層裏側の反射層に取り付けられた
光学磁気裏板を備える。磁気裏板は、メタリックな表面に表示面を取り付けるこ
とを可能とするため、必要に応じて、表示面を、可動、取り外し可能、交換可能
、携帯可能とする。
【００１７】 以上及びその他の目的、特徴、及び長所を、以下の記載及び図面により当業者
に明らかにする。しかし、詳細な説明及び特定の例示は、本発明の望ましい実施
例を示すのであり、これらに限定されないことを理解されなければならない。本
発明の範囲において、その精神から離れることなく、多数の変更、改良がなされ
てもよく、本発明は全てのそのような改良を含む。
【００１８】 （詳細な説明） 図面を参照する。図１は、本発明に従い構成される液晶ディスプレイ又はフロ
ントプロジェクション表示スクリーンのいずれかに具備されるフロント表示面１
０を一般的に示す。フロント表示面１０は、そこから映し出される視野領域１２
と共に示され、視野領域１２内に位置する観察者は表示面１０に表示される画像
又は情報を視認することができる。視野領域１２の外部に位置する観察者は表示
面上の画像又は情報を見ることができない。本発明についての、投影表示スクリ
ーンについての実施の形態と、液晶ディスプレイについての実施の形態とは、各
々反射型であり、反射された光は表示面又は液晶ディスプレイに反射されて、視
野領域１２に返される。本発明の表示面１０は、特定の用途に所望のいかなる大
きさ又は形状であってもよく、これにより本発明が限定されるものではない。
【００１９】 図１〜３は、所定の視野領域１２の例を概略的に示すが、視野領域１２は、ス
クリーン上の特定の基準点Ｐにおけるものである。本実施形態において、視野領
域１２は、点Ｐから外側に拡張し、表示面から前方に投影されている。図１〜３
には、基準法線軸Ａ、即ち上面視及び側面視において、フロント表示面１０に対
してほぼ垂直となり、法線となる軸が示される。図２には、水平軸Ｈ、即ち一般
に表示面１０と平行である、水平方向の軸が示される。図３には、基準垂直軸Ｖ
、即ち一般に表示面１０と平行であり、垂直方向に延伸する軸が示される。
【００２０】 図１〜３に示されるように、フロント表示面１０の点Ｐから投影される光は、
法線軸Ａと垂直軸Ｖで規定される垂直平面上において、例えば２０°の垂直方向
成分、即ち上下視野角を有する。図３に見られるように、視野領域の上下視野角
は法線軸Ａに対して対称となる。本発明の構成によっては、視野領域１２の垂直
高さ成分は法線軸Ａから偏位していてもよく、その場合、全視野領域は法線軸Ａ
に対して、上部、又は下部にあるか、少なくとも法線軸に対して非対称となる。
上下視野角の方式は特定のスクリーン用途の要請によって制御されてもよい。以
下に記載する微細形状を使用することにより、０．２〜１７０°の角度が達成可
能である。
【００２１】 同様に、図２に示すように、点Ｐから水平軸Ｈ及び法線軸Ａにより規定される
水平平面に投影される光は、法線軸Ａに対して対称に配向される、例えば６０°
の水平方向成分、即ち左右視野角を有する。この場合においても、以下に記載さ
れるように、表示スクリーン１０の構成によっては、６０°の左右視野角は、特
定のスクリーン用途の要請により約０．２〜１７０°の間で変化可能である。さ
らに、視野領域の水平方向成分も法線軸Ａから非対称又はオフセットとなってい
てもよいが、図２は法線軸について対象である場合を示す。
【００２２】 図２，３には、表示面１０における水平方向境界１４及び垂直方向境界１６が
示される。これらの境界は、表示スクリーンの視野の端部を規定する。また、図
示されるように、実施例における境界は、例えば６０°の水平方向の広がり（左
右視野角）と２０°の垂直方向の広がり（上下視野角）を有する視野領域を規定
する。
【００２３】 さらに、視野領域１２は、視野領域の光分布領域１８の形状を見ると、図１に
示すようにほぼ矩形に表される。他の分布及び構造は表示スクリーンの構成を変
化させることにより生成又は制御可能である。
【００２４】 図中では、６０°の水平方向の角度の広がりと、２０°の垂直方向の角度の広
がりが示されるが、これらの角度は、光成形散乱部材により多数達成される角度
のうちの２つに過ぎない。実際、これらの角度は視野領域の垂直及び水平方向成
分の広がりの角度は、そうすることが望まれる場合には、１７０°又はそれ以上
まで広げることができる。小さい広がりが望ましいときは、光成形散乱部材は、
０．２°程度の広がり角度を生成することもできる。しかし、実際上の適用にお
いては、輝度の増加、便利さ、及びコストが重要である。以下の記載は特定の改
良を備えた実際上の適用について詳述する。
【００２５】 図４は、液晶ディスプレイアッセンブリ２０の一部についての実施例を断面図
で示す。液晶ディスプレイは、従来の構造の液晶素子２２を備える。液晶素子は
、一般的に、公知の方式で１組のガラス基板層２６，２８間に挟まれた液晶溶剤
２４を備える。液晶素子２２の表側のガラス層２６は、ディスプレイのフロント
表示面１０を規定する。液晶素子２２は、液晶溶剤２４が、ガラス基板層２６及
び２８のうちの一方に近接して設置された回路を通じた電気的エネルギーの適用
に反応する、従来の一般的な構造である。説明を簡単にするため、回路は示して
いない。素子に電圧が印加されると、液晶溶剤２４が反応し、画像が形成されて
、表側、すなわち表示面１０からガラス基板２６を通して見えるようになる。
【００２６】 この実施の形態によると、基板３０は液晶素子２２の後側ガラス層２８の裏側
に近接して配置される。基板３０は透過性を有するため、光を透過して、本発明
の所望の特徴を達成する。基板層３０を形成する材料は、プラスチック、ポリカ
ーボネート、エポキシ樹脂、ポリエステル、ポリエチレン等の、本発明の趣旨及
び範囲から逸脱しないように、光を透過するあらゆる材料であってよい。本発明
は、基板層３０の特定の材料に限定されない。
【００２７】 基板層３０は、液晶素子２２に対向し、後側ガラス層２８に隣接して配置され
る表側３２を有する。微細凹凸表面構造、即ち微細形状３４が基板の表側３２に
設けられ、本発明の光の均質化、方向付け、及び成形の特性を与える。本実施態
様における微細形状３４は、上述の発行された特許及び特許出願に記載される方
法の一つにより、基板層３０の表側と一体化して形成される。微細形状の特定の
形状及び大きさは、一般的に微視的な大きさの山と谷からなる。これらの山と谷
の特定の大きさは、前述の視野領域１２の垂直及び水平成分と形状分布を決定す
る。
【００２８】 基板層３０の裏側３６は、液晶素子２２と反対を向き、その上に反射層３８が
取り付けられる。反射層３８は、例えば、これに限定されるものではないが、公
知の方法により基板３０の表面に形成された金属アルミニウム層の反射コーティ
ングの形態をとる。反射層３８は、真空成形、電着、又は基板層３０の裏側３６
上に接着又は配置される。
【００２９】 図４に図示される構造を使用することにより、表示スクリーン面１０上にあら
ゆる角度を有して入射した光は、液晶素子２２と基板層３０を通過し、反射され
て基板層を通過し、液晶素子を通過する。しかし、基板層３０の表面３２上の微
細凹凸表面構造３４により、表示スクリーン面１０上に入射する光は、入射の角
度に関係なく所定の所望の左右及び上下視野角を有する視野領域１２に反射され
る。表面構造３４の特定の構造によっては、視野領域１２は幅が非常に狭く、又
は高さが非常に小さくなってもよく、又は双方が所定の用途における特定の要求
に依存してもよい。
【００３０】 図５は、フロント側及び後側ガラス層２６及び２８の間に液晶溶剤２４を備え
た同一の液晶素子２２を備える液晶ティスプレイアッセンブリ５０の代替の実施
態様である。この実施例において、基板材料層３０は液晶素子２２の後側ガラス
層２８に近接して配置される。しかし、基板層の表側３２は、比較的平坦であり
、微細凹凸面形状を有しない。エポキシ樹脂層５２が基板層３０の表面３２を覆
って設けられる。微細形状５４は、基板層３０に形成されるかわりに、エポキシ
樹脂層５２に形成される。反射層３８がここでも上述した方式で基板層３０の裏
側３６に対し設置又は被着される。エポキシ樹脂層５２は、望ましくは光透過性
の光学的グレードのエポキシ樹脂であり、そのため、液晶ディスプレイアッセン
ブリ５０は、上述のディスプレイアッセンブリ２０とほぼ同様に動作する。しか
し、エポキシ樹脂層と基板層の接合面は、一種のフレネルな屈折面を生成し、構
造の効率を若干減少させる。
【００３１】 図６は、この場合においても、フロント側及び後側ガラス層２６、２８の間に
液晶溶剤２４を配置する同一の液晶素子２２を備える液晶ディスプレイアッセン
ブリ６０の他の実施の形態を示す。この実施の形態において、基板層３０は、図
４のディスプレイアッセンブリ２０として上述したものとほぼ同一であり、同様
な方式で機能する。この液晶ディスプレイアッセンブリ６０の実施の態様におけ
る差異は、光偏向層、又は偏向板６２が表示スクリーン面１０の表側に、素子２
２のフロントガラス層２６に隣接して設けられることである。追加の偏向層又は
偏向板６４が微細形状３４と液晶素子２２の後側ガラス層２８との間に設けられ
る。この光学的態様において、偏向板６２と６４は、液晶ディスプレイ素子２２
がモノクロディスプレイではなく、カラーディスプレイである場合に必要である
。偏向板は、公知の方法による表示スクリーン面の適正なカラーディスプレイに
おいて必要である。本実施例のカラー液晶素子２２は典型的にはカラーの画像を
生成するために使用されるインジウム・錫酸化物、即ちＩＴＯディスプレイ素子
である。
【００３２】 液晶ディスプレイアッセンブリ２０，５０，６０の相異なる実施の形態は、各
実施例において、基板層３０、微細凹凸表面構造３４又は５４、及び反射層３８
から形成される輝度が高い反射スクリーン構造の例として示される。これらの要
素を備える反射型基板アッセンブリは、使用した液晶分子の種類に関わらず、デ
ィスプレイの明るさが向上される。これは、各実施例で基板層３０に対して形成
され、又は接着された微細形状３４の光方向性制御特性のためである。これらの
構成は、単純マトリクス型液晶ディスプレイに対する適用に特に好適である。
【００３３】 図７Ａ，７Ｂは、本発明の異なる実施形態を独立した表示スクリーンの形態で
示す。図７Ａは、表示スクリーン７０を示し、図７Ｂは表示スクリーン８０を示
し、各々は本発明に従い形成された。表示スクリーン７０は、上述の層３０とほ
ぼ同一である基板材料層７２を備える。層７２の表側には、上述の微細形状３４
について記載したように微細形状７６が形成されたエポキシ樹脂層７４を備える
。上記記載のアルミニウム層のような反射層７８は、基板層７２の裏側に被着さ
れ、基板層とエポキシ樹脂層を通過して入射光を反射するための光反射特性を与
える。この表示スクリーン７０において、表示スクリーン表面１０は微細形状７
６を有する。
【００３４】 このような表示スクリーン構造は、汚れたとき、あるいは誤操作があったとき
に繰返し洗浄されるエポキシ樹脂層に微細形状７６を形成する、従来の表示スク
リーン構造に対する改良構造である。反射層７８は、基板層７２の後方に配置さ
れるため、損傷から保護される。また、このような構造は外見が目立って白く、
そのため反射層が微細凹凸表面形状７６の上に被着されていた従来公知のスクリ
ーンよりも大幅に改良された表示スクリーンに役立つ。さらに、この構造を有す
ると反射層は微細形状７６の精細度又は解像度を減少しないため、微細形状７６
により規定される上下及び左右視野角に影響を及ぼすことがない。
【００３５】 付加的であり随意に設けられる磁気層が、反射層７８の裏側に配置して示され
る。この磁気層７９は、あらゆるメタリックな表面に対して表示スクリーン７０
を取り付けることを補助するに過ぎない。
【００３６】 図７Ｂは、上記記載の基板層３０とほぼ同一の表示スクリーン８０を示す。本
実施例において、表示スクリーン８０は、ポリエチレン基板に例示される、多数
の透光性材料の一つにより与えられる基板層８２を備える。微細形状８４は、前
述の譲受人に譲渡された特許又は特許出願に記載の方法により、基板層８２と一
体に形成される。反射層８６は基板層８２の裏側に被着され、微細形状を有する
表面上に入射して基板層８２を通過する光を反射するが、光は反射層８６により
反射され基板層を通過する。
【００３７】 図７Ａ，７Ｂに記載される表示スクリーン構造は、上述の、微細形状表面構造
上に直接被着された反射層を使用する従来の表示スクリーンに対して有意な改良
である。
【００３８】 図８は、液晶ディスプレイアッセンブリ１００を形成する他の実施例を示す。
ディスプレイアッセンブリ１００は、フロント側と後側のガラス層２６及び２８
の間に液晶溶剤２４を挟む、上記記載の素子とほぼ同一の液晶素子２２を備える
。基板層１０２は、後側ガラス層２８と近接して配置され、上記記載のように透
過性である。本実施例において、微細形状１０４は基板１０２の裏面に一体化さ
れている。反射層１０６は基板層１０２の裏側の微細形状１０４上に直接被着さ
れる。ディスプレイアッセンブリ１０ａ上に入射した光は、液晶素子を透過し、
基板層１０２を通り、そして微細形状１０４を通り、反射層１０６によりアッセ
ンブリを通って反射される。
【００３９】 図９は、フロント表示面１０の片側を規定する基板層１１２を有するフロント
プロジェクション型表示スクリーン１１０の異なる実施例を示す。微細形状１１
４は、基板１１２の裏側に一体化して形成され、その上に直接反射層１１６を被
着する。本実施例において、露出されたフロント表示面１０は入射光を受ける。
光は透光性基板層１１２と微細形状１１４とを透過し、反射層１１６により、基
板層１１２を通って反射される。
【００４０】 これらの２つの実施例は微細形状上に直接被着された反射層を備えるが、それ
ぞれの実施例において、反射層は基板の裏側に被着される。従って、微細形状の
上に直接被着された反射層をフロント側として有する公知の実施例における問題
点は、解決されている。
【００４１】 上記記載のそれぞれの実施例において、液晶ディスプレイ又はプロジェクショ
ン型表示スクリーンはこの発明の目的に使用するための適用例を示すことなく記
載した。上述の液晶ディスプレイアッセンブリは実質上、液晶ディスプレイが使
用できるあらゆる環境で使用してよい。しかし、これらの液晶ディスプレイ構造
は、ディスプレイを点灯させるために外部の光源を使用しない受動的な光の使用
に特に好適である。ディスプレイが目に見えるために典型的には相当の光の量を
必要とする単純マトリクスディスプレイにおいては、周囲の光のみを使用する。
上記のような構造は、ディスプレイに入射したほぼ全ての光子を、所定の視野領
域１２内に向けることにより、上記のような構造が有意に受動型液晶ディスプレ
イを向上させるため、このようなディスプレイの輝度と使いやすさを格段に向上
させる。
【００４２】 このような液晶ディスプレイの適用例は、最新型電話機、ラップトップコンピ
ュータ、様々な用途のハンドヘルドディスプレイ、計算機、ビデオゲーム、ラジ
オ、ステレオ、自動ダッシュパネル及び機器クラスタ、銀行の機械、腕時計、及
び他のあらゆる種類の液晶ディスプレイである。最新型のガソリンポンプも、そ
れぞれの自動車に給油のデータを与えるための受動型液晶ディスプレイを使用す
る。
【００４３】 さらに、図７Ａ，７Ｂ，９に示される表示スクリーンの実施例は、一人又は複
数の人が、視野領域内にいるときは画像を見られるように、画像が反射スクリー
ンに投影される、ほぼあらゆる適用例にも有用である。光子は視野領域のみに向
けられるため、無駄がない。表示スクリーン７０，８０及び１１０は室内照明を
もってしても、ディスプレイに当たる事実上全ての光子が所定の視野領域１２内
に向けられて画像の明るさを増加するため、投影された画像ははっきりと見るこ
とができる。
【００４４】 上記記載の実施例の基板層３０，７２，８２，１０２，１１２に使用される特
定の材料は、本発明の範囲を制限するものではない。さらに、反射層３８，７８
，８６に使用された材料も本発明の範囲を制限するものではない。
【００４５】 本発明を特定の実施例に従って記載してきたが、記載された発明に対してはそ
の趣旨及び範囲から逸脱することなく、その他多数の変更、改良を加えてもよい
。これらの変更はクレームから明確にされる。従って、本発明の技術的範囲は、
クレームによってのみ限定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のフロント表示面から放射される所定の視野領域の概略を示す
斜視図。
【図２】 図１の視野領域及びフロント表示面の概略を示す上面図。
【図３】 図１の視野領域及びフロント表示面の概略を示す側面図。
【図４】 本発明の実施の形態に従い構成された液晶ディスプレイの拡大断面図
。
【図５】 本発明の他の実施の形態に従い構成された液晶ディスプレイの拡大断
面図。
【図６】 本発明の他の実施の形態により構成された液晶ディスプレイの拡大断
面図。
【図７Ａ】 本発明のプロジェクション表示スクリーンの実施の形態を示す拡大
断面図。
【図７Ｂ】 本発明のプロジェクション表示スクリーンの図７Ａと異なる実施の
形態を示す拡大断面図。
【図８】 本発明の他の実施の形態により構成された液晶ディスプレイの断面図
。
【図９】 本発明の他の実施の形態により構成されたプロジェクション表示スク
リーンの断面図。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年３月２７日（２０００．３．２７）
【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】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００９】 他の態様において、微細形状は基板層の裏側に一体化されて、反射層が微細形
状を覆って形成される。 基準水平平面と基準垂直平面が、スクリーンに対してほぼ直角に延伸するフロ
ント表示面に相対的に規定される。表示面は、水平平面と垂直平面が交わるとこ
ろで、フロント表示面に垂直な基準法線軸を有する。これらの想像上の平面は、
水平平面に沿って測定可能な左右視野角と、垂直平面に沿って測定可能な上下視
野角を有する視野を規定する。それぞれの視野角は、素子内で使用される液晶材
料の種類のみならず、微細凹凸面構造の形状及び大きさによって決まる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３８】 図８は、液晶ディスプレイアッセンブリ１００を形成する他の実施例を示す。
ディスプレイアッセンブリ１００は、フロント側と後側のガラス層２６及び２８
の間に液晶溶剤２４を挟む、上記記載の素子とほぼ同一の液晶素子２２を備える
。基板層１０２は、後側ガラス層２８と近接して配置され、上記記載のように透
過性である。本実施例において、微細形状１０４は基板１０２の裏面に一体化さ
れている。反射層１０６は基板層１０２の裏側の微細形状１０４上に直接被着さ
れる。ディスプレイアッセンブリ１００上に入射した光は、液晶素子を透過し、
基板層１０２を通り、そして微細形状１０４を通り、反射層１０６によりアッセ
ンブリを通って反射される。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１３年２月８日（２００１．２．８）
【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 レイン、ジェフリー エイ． アメリカ合衆国 90277 カリフォルニア 州 レドンド ビーチ サウス カタリー ナ アベニュー 1000 ナンバー203 (72)発明者 サヴァント、ガジェンドラ ディ． アメリカ合衆国 90275 カリフォルニア 州 ランチ パロス ヴェルデス バス ウッド ストリート 26640 Ｆターム(参考） 2H091 FA14Y FA32Y FB03 FB09 FC02 FD04 FD06 FD12 FD23 LA17 5C094 AA10 BA43 CA19 CA24 EA05 EA07 EB02 ED11 5G435 AA03 BB12 BB16 DD13 FF03 FF06 GG03

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 フロント表示面と後面を有する液晶素子と、 前記液晶素子の後面に対向して配置される表側と、裏側とを有する基板層と、 前記基板層の片側の光成形表面微細形状と、前記微細形状は、伝搬する光の方
    向を制御し、光を輝度のむらがなく変量を有するように制御された形状に散乱す
    ることと、 前記基板層の前記裏側に被着された反射層であって、周囲の光を前記液晶素子
    のフロント表示面に向けて反射可能である反射層とを具備する単純マトリクス液
    晶ディスプレイ。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載のディスプレイにおいて、前記反射層は基板
    層の裏側の上に被着された材料の金属層であるディスプレイ。
  3. 【請求項３】 請求項１に記載のディスプレイであって、 前記フロント表示面に相対的に規定される水平平面及び垂直平面と、 前記水平平面及び垂直平面が交わる箇所におけるフロント表示面に垂直な法線軸
    と、 前記水平平面に沿って測定可能な水平視野角と、前記垂直平面に沿って測定可
    能な垂直視野角とを有する視界と、それぞれの視野角は前記微細形状により決め
    られることとを具備するディスプレイ。
  4. 【請求項４】 請求項３に記載のディスプレイにおいて、前記水平視野角は
    、前記フロント表示面の法線軸から偏位している水平視野中心軸を有するディス
    プレイ。
  5. 【請求項５】 請求項３に記載のディスプレイにおいて、前記垂直視野角は
    、前記フロント表示面の法線軸から偏位している垂直視野中心軸を有するディス
    プレイ。
  6. 【請求項６】 請求項３に記載のディスプレイにおいて、前記水平視野角は
    、前記フロント表示面の法線軸と同軸を有する水平視野中心軸を有するディスプ
    レイ。
  7. 【請求項７】 請求項３に記載のディスプレイにおいて、前記垂直視野角は
    、前記フロント表示面の法線軸と同軸を有する垂直視野中心軸を有するディスプ
    レイ。
  8. 【請求項８】 請求項３に記載のディスプレイであって、 前記垂直視野角及び水平視野角により規定される視界を具備し、この視界はほぼ
    一定の出力強度を有するディスプレイ。
  9. 【請求項９】 請求項３に記載のディスプレイにおいて、前記視界は矩形で
    あるディスプレイ。
  10. 【請求項１０】 請求項１に記載のディスプレイであって、前記微細形状は
    、前記基板層の表側に山と谷が設けられることにより、円形、楕円形及び矩形の
    うちから選択される形状の視界内に反射光を与えることを特徴とするディスプレ
    イ。
  11. 【請求項１１】 請求項１に記載のディスプレイにおいて、前記微細形状は
    基板層の前記表側にあるディスプレイ。
  12. 【請求項１２】 請求項１に記載のディスプレイにおいて、前記微細形状は
    基板層の前記裏側で、前記反射層の下にあるディスプレイ。
  13. 【請求項１３】 視野領域に対向するフロント表示面と裏面とを有する基板
    層と、 前記基板層の片側の光成形表面微細形状と、この微細形状は、フロント表示面
    から伝搬する光の方向を制御し、光を輝度のむらがなく変量を有するように制御
    された形状に散乱することと、 前記基板層の裏側に被着された反射層であって、表示スクリーンのフロント表
    示面に向けて光を反射することが可能である反射層とを具備する表示スクリーン
    。
  14. 【請求項１４】 請求項１３に記載のディスプレイにおいて、前記微細形状
    は前記基板層の表側にあるディスプレイ。
  15. 【請求項１５】 請求項１３に記載のディスプレイにおいて、前記微細形状
    は前記基板層の裏側であって反射層の下にあるディスプレイ。
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