JP2004508582A - ディスプレイ装置 - Google Patents

Abstract

走査ウィンドウ原理に基づくディスプレイ装置であって、反射型偏光子（３５、３６）を用いることにより、光学シャッターエレメント（２１）のセグメントにおける光の損失が防がれるディスプレイ装置である。

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、行及び列に配される画素の領域に電極を備える第１の光透過型基板、第２の光透過型基板、これら２つの基板の間の液晶材料をもつディスプレイパネルと、第２の基板の液晶材料から離れた側に位置づけられる照射（イルミネーション）システムであって、バックライト及び画素の行のグループ又は画素の列のグループに関して光を選択的に透過する手段を備える光学シャッターエレメントを有する当該照射システムとを有するディスプレイ装置に関する。
【０００２】
このタイプのディスプレイ装置は、例えば、ラップトップ型コンピュータ、移動電話、パーソナル電子手帳などにおいて使用されているが、他にも例えばテレビジョン機器などに使用されている。
【０００３】
【従来の技術】
上記に記述されるタイプのディスプレイ装置は、米国特許第５，１０３，３２８号に説明される。この米国特許明細書は、フラット光源（バックライト）とディスプレイパネルとの間の個々に切り換え可能なセグメント（光学シャッターエレメント）で構築される液晶スイッチを示す。この液晶スイッチは、ディスプレイパネルの画素の複数の行が、１つのセグメントに対応するように適応されており、当該スイッチの機能は、バックライトから入射する光から、書き込まれる画素を遮蔽することである。
【０００４】
各々のセグメントは、別個に切り換わる前記スイッチの一部分に結合される。このような装置においてスイッチの関連する部分を介して、ディスプレイパネルの画素の異なる連続する行を連続的に照射することによって、バックライトからの光が帯状に存在する走査ウィンドウの応用が可能になる。この光源は偏光されていない光を放出し、この光は、例えば、ツイストネマティック液晶の効果に基づく液晶スイッチを使用するとき、当該スイッチ内の入り口における偏光子に入射する。所望の偏光をもつ光は通過し、その他の光は偏光子に吸収される。ここで、約５０％の光の損失（ロス）が起こる。適正な偏光をもつ光のみが、その後、開状態のスイッチセグメントによって通過するので、この光の大部分（５つのセグメントを使用するときは約８０％）が、前記スイッチ（一般に検光子）において吸収される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、とりわけ、上記に記述された欠点を完全に又は部分的に除去することである。この目的のために、本発明によるディスプレイ装置は、バックライトとディスプレイパネルとの間の光路に少なくとも１つの反射型偏光子を当該ディスプレイ装置が有することを特徴とする。
【０００６】
この適用において、「反射型偏光子」とは、反射型偏光子の少なくとも１つの側面で、反射型偏光子の偏光の方向に直線偏光された照射（光）を透過するとともに、この方向に垂直に直線偏光された照射（光）を反射する偏光子のことを意味するものと理解されたい。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
所望の偏光方向をもつ光は、開状態のスイッチセグメントの領域の光学シャッターエレメントによって透過される。反射型偏光子は、例えば、出口面をディスプレイパネルに向けて、バックライト又はバックライトと関連付けられる光学的に透明な材料の光導波路の出口面と平行に位置づけられる。透過される光は、好ましくは、ディスプレイパネルの入り口面の偏光子の方向と同じ偏光方向を有する。この光は、その後、例えば偏光が変化するディスプレイパネルにおいて変調され、これは第２の偏光子又は検光子を用いて可視にされる。
【０００８】
他の領域において、特に光学シャッターエレメントが複屈折効果に基づく場合、異なる偏光方向をもつ偏光された光が透過され、かかる光は、ディスプレイパネルの入り口面の偏光子により吸収される。それによって起こる光の損失は、本発明による好ましい実施例において防止される。この好ましい実施例は、ディスプレイ装置が、光学シャッターエレメントとディスプレイパネルとの間に、出口面と平行に第２の反射型偏光子を有することを特徴とする。
【０００９】
他の変形例において、光学シャッターエレメントは、ディスプレイパネルと第２の反射型偏光子との間に位置づけられる。
【００１０】
通常、前記スイッチは、ディスプレイパネルの表面領域のサイズを有する表面領域をカバーする。更に、バックライトからの光もこの表面領域をカバーしなければならず、このことは、より多くの材料を必要とするだけでなく、所望の均一性のために前記バックライトの品質に厳密な要件を課すことにもなる。これを避けるために、本発明によるディスプレイ装置の有利な実施例は、出口面に平行な方向において光をカップリングする手段を光導波路が備えることを特徴とする。
【００１１】
前記光は、例えば、光導波路の端部（エッジ）から、光導波路にカップリングされている。カップリングされる光ビームは、ディスプレイパネルの表面領域よりもかなり小さなディメンジョンを有する。この表面領域は、例えば、光の帯（ストリップ）の幅（例えばディスプレイパネルの全部の高さのうち一部分）と、光導波路の厚み（例えばディスプレイパネルの全部の幅よりも通常はかなり小さな厚み）とによって規定される。これにより、ある強度の光を光導波路（均一の光源）内にカップリングすることがもっと容易になる。
【００１２】
第１の変形例は、照射システムが、少なくとも１つのバックライトと、光のための少なくとも１つの入り口面をもつ光導波路とを有し、更に、バックライトからの光が、出口面に実質的に横向きに延在する入り口面に沿ってカップリングされることができ、選択的に切り換え可能な光スイッチが、バックライトと入り口面との間に位置づけられることを特徴とする。
【００１３】
前記入り口面は、例えば、行に対して実質的に横向きに延在する光導波路の端面に沿って位置づけられ、更に、バックライトからの光が、この端面に沿ってカップリングされることができる。前記選択的に切り換え可能な光スイッチは、例えば、２つの基板の間に液晶をもつ液晶切り換え装置を有する。かかる基板のうち１つ又は双方は、帯状の電極を備える。バックライトが、従来のディスプレイ装置におけるものよりもずっと小さな表面領域をもつだけでなく、光スイッチもまたより小さくなり、従ってより低いコストで製造が可能になる。その結果として、バックライト及び光スイッチは、１つのアセンブリに容易に組み込まれることができる。このような組み合わせの置き換えに関しては、これがたった１つのディメンジョンのアライメントしか必要としないので、既知装置のものよりもずっと簡単である。更に、より小さなディメンジョンは、充填工程の持続時間を短縮することにもなる。その上、より薄い光学的に切り換え可能な層の利用が可能になるので、切り換え時間がもっと速くなる。
【００１４】
本発明のこれら及び他の態様は、本明細書の下文に説明される実施例から明らかになり、これら実施例を参照して明瞭に説明されるであろう。
【００１５】
図面は概略的であり、一律の縮尺で描かれていない。対応する構成要素は、同じ参照符号によって一般に示される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１及び図２に概略的に示されるディスプレイ装置１は、ディスプレイパネル２及び照射システム８を有する。
【００１７】
ディスプレイパネル２は、２つの基板３と４との間に、電気光学の材料、本実施例では、例えば、ツイストネマティック（ＴＮ）、スーパーツイストネマティック（ＳＴＮ）又はそこに入射する光の偏光方向を変調する強誘電性効果などにその動作が基づいている液晶材料５を有する。このディスプレイパネルは、例えば、透明な画素電極６が基板３に配される画素のマトリックスを有する。基板４は光透過型であり、例えば、ＩＴＯ（酸化スズインジウム）などの光透過型電極７を有する。前記画素電極には、駆動ユニット９による駆動電圧が与えられる接続ワイヤ６’及び７’を介して電圧が与えられる。更に、このディスプレイパネルは、通常、偏光子２０及び検光子２２も備える。
【００１８】
この実施例において、照射システム８は、光学的に透明な材料で作られ、４つの端面１０、１０’をもつ光導波路１５を有する。端面１０を介して光導波路１５内にその光がカップリングされるバックライト１２は、端面のうちの１つ、例えば端面１０に対向して配される。この光源又はバックライト１２は、例えば、ロッド状の蛍光ランプでありうる。他の選択肢として、バックライトは、例えば、１つ又は複数の発光ダイオード（ＬＥＤ）によって形成されることができ、かかるＬＥＤは、例えば、携帯型テレビジョンなどにおいて小さなディスプレイパネルをもつフラットパネルディスプレイ装置において主に利用される。更に、バックライト１２は着脱可能であってもよい。
【００１９】
光導波路１５の出口面１８は、ディスプレイパネル２に面する。光が内部にカップリングされない透明プレートの各々の端面１０’は、反射板を備えてもよい。このようにして、出口面１８にカップリングにより出力されず、その結果として導波路を通って伝搬し、端面に到達する光が、この端面１０’を介して導波路１５を離れないようにされる。
【００２０】
照射システムの光出力に貢献せずに光が導波路１５を離れることを避けるために、好適には、ランプ１２からの光は、例えば入射するビームの角度を面１８、１９に関して１５度までに制限するくさび形の光導波路によって、カップリング手段１３を介して導波路１５内にカップリングされる。更に、これには散乱光が存在しないので、コントラストを高めることにもなる。
【００２１】
この実施例において、光導波路１５は、面１９に複数の溝（グルーブ）１７を有する。それにより、入射光ビームは、ディスプレイパネル２に向かって反射される。
【００２２】
図示されるディスプレイ装置１は、走査ウィンドウモードで駆動される。このことは、行電極のグループ（例えば、電極６）が、行電極のグループの幅をもつビームで連続して照射されるということを意味する。本実施例では、この光ビームは、矢印１６の方向に移動させられる。
【００２３】
これは、例えば、液晶シャッター２１によって実現される。このシャッター２１は、例えば、２つの基板２３と２４との間に液晶材料２５を有し、この液晶材料２５の動作は、前記と同じく、例えば、ツイストネマティック（ＴＮ）、スーパーツイストネマティック（ＳＴＮ）、又は強誘電性効果に基づく。例えば、ポリマー材料の層が、吸収状態から透明状態に、及びその逆に切り換わるＬＣモノマーの架橋結合（クロスリンク）により得られるＬＣゲルシステムに基づくような高速の電気光学効果が、好ましくは使用される。このシャッター又はスイッチ２１は、光透過型基板２３及び２４に、帯状の光透過型透明画素電極２６及び２７を有する（本実施例では内側に有するが、その他の選択肢として外側に備えられてもよく、他の例として、一方の基板上の帯状の電極及び他方の基板上の１つの反対電極が利用されてもよい）。これら（帯状の）電極には、前記駆動ユニット９による駆動電圧が与えられる接続ワイヤ２６’及び２７’を介して電圧が与えられる。更に、必要であれば、シャッター２１は、もしあれば散乱光を低減するための偏光子３０を備える。
【００２４】
駆動ユニット９は、対向電極２６、２７に対応する光学シャッターエレメントの帯状の部分が、画素の関連の行（又は転置される走査の場合は、画素の列）が情報を与えられた後に、連続して光を透過する（開状態）ように適応される。ディスプレイ装置２の液晶材料の予想される慣性に関して、好ましくは、シャッター２１の関連部分を開状態にするための待ち時間が観測される。
【００２５】
ランプ１２からの光ビーム４１（図２）の光は、反射型偏光子３５の方向に平行な偏光方向をもつ直線偏光された光と、それに対して横向きの偏光方向をもつ直線偏光された光とを有する。従って、前記光の第１の成分は、電圧を印加されるセグメントの位置の反射型偏光子３５によって通過する（本実施例では、反射型偏光子３５、及び下文に説明される反射型偏光子３６によって通過する光の偏光方向は、シャッター２１及びディスプレイパネル２の偏光子３０及び２０の方向に対してそれぞれ平行であると見なされる）。前記光のその他の成分は、反射型偏光子３５によって通過しないが、ランプ１２の方向（図２の矢印４２）に反射される。かかるランプ１２は、（例えば、反射板を介して）光の偏光を解消し、その光を反射型偏光子３５の方向に再び反射する。生成された偏光された光は、反射型偏光子３５などによって再び部分的に通過する。このようにして、光の第２の成分が反射型偏光子３５において吸収されることが避けられるので、より高い光出力が得られる。電圧を印加されない位置においては、（通常、）光は偏光子３５の方向に対して垂直な偏光方向で通過する。第２の反射型偏光子３６を光シャッター２１とディスプレイパネル２との間に配することによって、この光は、光シャッター２１と、第１の反射型偏光子３５（図２の矢印４３）とを介してランプ１２の方向に再び反射される。かかるランプ１２は、光の偏光を解消し、反射型偏光子３５の方向に該光を再び反射する。開状態のセグメントにより最終的に通過するとともに、ディスプレイパネル２により変調されるライトビーム４４を生成するとき、ディスプレイ装置の複合（コンポジット）部分において、光は全く又はほとんど全く失われない。
【００２６】
また第２の反射型偏光子３６が、ディスプレイパネル２の他方の側に位置づけられてもよい。図３に更に別の変形例を示す。この例では、光が最初にディスプレイパネル２を通過し、その後に光シャッター２１を通過する。更にディスプレイパネル２と光シャッター２１との組み合わせが、２つの反射型偏光子３５及び３６の間に存在する。偏光子３２は、反射型偏光子３６の見る側に本図で位置づけられている。
【００２７】
本発明は、図示される実施例にもちろん限定されるものではない。例えば、照射システム８は、これら実施例の代わりに、フラット拡散器（ディフューザ）でカバーされるランプスペースに１つ又は複数のランプを有するフラットバックライトにより構成されてもよい。図１の実施例において、バックライト１２と光導波路１５との間の光のカップリングが、ディスプレイパネルへの光導波路１５の光出力を増加するための上記に説明されたのと同じようなやり方で向上されることもできる。これは、図１の部分３９に関して図４に概略的に示される。２つの反射型偏光子３５’及び３６’の間の光学シャッターエレメント２１は、バックライト１２と光導波路１５との間にここでもまた配される。満足ゆく動作のために、ランプハウジング１１は、好ましくは、その内側に散乱ミラー１４を有する。
【００２８】
本発明の保護範囲は、図示される実施例に限定されるものではない。本発明は、新規の特有な特徴のそれぞれ及び全て、並びに、特有な特徴の組み合わせのそれぞれ及び全てに属する。請求項の参照符号は、それらの保護範囲を制限するものではない。動詞「有する（ｔｏ ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」及びその活用形の使用は、請求項に示されるもの以外の構成要素の存在を除外するものではない。構成要素に先行する冠詞「ａ」又は「ａｎ」の使用は、このような構成要素が複数存在することを除外するものではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるディスプレイ装置の実施例の概略的な斜視図である。
【図２】図１のラインＩＩ−ＩＩで切り取られる概略的な断面図である。
【図３】図２の変形例である。
【図４】図１の変形例の一部分の概略的な斜視図である。

Claims (10)

1. 行及び列に配される画素の領域に電極を備える第１の光透過型基板、第２の光透過型基板、並びに前記２つの基板の間の液晶材料をもつディスプレイパネルと、前記第２の基板の、前記液晶材料から離れた側に位置づけられる照射システムであって、バックライト及び画素の行のグループ又は画素の列のグループに関して選択的に光を透過する手段を備える光学シャッターエレメントを有する当該照射システムとを有するディスプレイ装置であって、前記バックライトと前記ディスプレイパネルとの間の光路に、少なくとも１つの反射型偏光子を有することを特徴とする、ディスプレイ装置。
2. 前記照射システムが、前記ディスプレイパネルに面する出口面をもつ光学的に透明な材料の光導波路を有することを特徴とする、請求項１に記載のディスプレイ装置。
3. 前記ディスプレイ装置が、前記出口面と前記ディスプレイパネルとの間に、前記出口面と平行に反射型偏光子を有することを特徴とする、請求項２に記載のディスプレイ装置。
4. 前記ディスプレイ装置が、前記光学シャッターエレメントと前記ディスプレイパネルとの間に、前記出口面と平行に第２の反射型偏光子を有することを特徴とする、請求項２に記載のディスプレイ装置。
5. 前記光学シャッターエレメントが、前記ディスプレイパネルと第２の反射型偏光子との間に位置づけられることを特徴とする、請求項１に記載のディスプレイ装置。
6. 前記光導波路が、前記出口面に平行な方向において光をカップリングする手段を備えることを特徴とする、請求項２に記載のディスプレイ装置。
7. 前記照射システムが、少なくとも１つのバックライトと、光のために少なくとも１つの入り口面をもつ光導波路とを有し、更に前記バックライトからの光が、前記出口面に対し実質的に横向きに延在する前記入り口面に沿ってカップリングされることができ、選択的に切り換え可能な光スイッチが、前記バックライトと前記入り口面との間に位置づけられることを特徴とする、請求項６に記載のディスプレイ装置。
8. 第１の反射型偏光子が、前記バックライトと前記選択的に切り換え可能な光スイッチとの間に位置づけられることを特徴とする、請求項７に記載のディスプレイ装置。
9. 第２の反射型偏光子が、前記選択的に切り換え可能な光スイッチと前記光導波路との間に位置づけられることを特徴とする、請求項８に記載のディスプレイ装置。
10. 前記ディスプレイ装置が、画素に書き込む目的でデータ電極及び列電極に信号を示し、前記画素の行のグループに関連付けられた前記照射システムの一部分を選択的にアクティブにする駆動手段を有することを特徴とする、請求項１に記載のディスプレイ装置。