JP3203000B2 - ディスプレイ - Google Patents

ディスプレイ

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JP3203000B2
JP3203000B2 JP01273991A JP1273991A JP3203000B2 JP 3203000 B2 JP3203000 B2 JP 3203000B2 JP 01273991 A JP01273991 A JP 01273991A JP 1273991 A JP1273991 A JP 1273991A JP 3203000 B2 JP3203000 B2 JP 3203000B2
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    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133524—Light-guides, e.g. fibre-optic bundles, louvered or jalousie light-guides

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一般にディスプレイに関
するものであり、とりわけ特別な光ファイバ表面板(fac
eplate) を付加したディスプレイに関する。この表面板
は、これを通ってLCD 等の画像形成部に向かったりそこ
から外へ出る周囲光を偏光させる手段を設けることによ
って改良されている。
【０００２】
【従来技術及びその問題点】1989年２月１日のComputer
Design 、65〜82頁に掲載の”Flat-Panel Displays Co
me on Strong in Speed, Resolution and Color ”に
は、典型的な先行技術による平板液晶ディスプレイ(LC
D) システムの解説がある。ツィステッド・ネマチック
(TN)ディスプレイ、スーパーツィステッド複屈折効果(S
BE) ディスプレイ、及び表面安定化強誘電液晶(SSFLC)
ディスプレイを含む直接多重化(direct multiplexed)LC
D の動作及び性能について、1987年５月11日のSeminar
４┷ocietyfor Information Display(SID)Internationa
l Symposium Seminar Lecture Notes第１巻４．１〜
４．34頁に記載のSchefferによる"Direct-Multiplex Li
quid-Crystal Displays"に説明されている。
【０００３】J.F.Dreyerに対して発行された米国特許第
2,400,877 号、第2,481,380 号、及び第2,544,659 号は
整列された有機染料を偏光体として使用することに関す
るものである。
【０００４】本技術においては、光ファイバ表面板をLC
D システムと組合せることは既知である。参照のため本
願で引用しているHoffman他に対して与えられた米国特
許第4,349,817 号( 以下Hoffman 特許と称する) には、
本発明に関連したこうした組合せの例が示されている。
LCD の主たる利点としては、小型で丈夫な構造を持って
いることや携帯型パーソナル・コンピュータ用の表示ス
クリーンとしての携帯が容易であるという性質等があ
る。
【０００５】一般に、可搬式システムに用いることを意
図したLCD は、能動型すなわちバックライト型における
重くてかさばり、電力を食うという不都合な特性を招か
ないように、照明に役立つ周囲光を利用するため、反射
型になっている。こうしたディスプレイには、透明な前
部電極と後部電極にはさまれた液晶層と、反射を強くす
るためにディスプレイの後方に配置された反射または半
反射（すなわち鏡状）表面が含まれている。このシステ
ムは、オフ状態、すなわち前部電極と後部電極の間に電
圧が印加されていない状態と、オン状態、すなわちこれ
らの間に電圧の印加された状態を有している。
【０００６】Hoffman 特許は、もっぱら動的散乱(dynam
ic scattering)タイプのLCD に関連したものである。こ
のタイプのLCD がオフ状態の場合、液晶は透明であり、
光はこれを通過して反射性の後部電極による反射で戻っ
てくる。オン状態の場合、液晶は印加電圧の増大に比例
して光を散乱する。印加電圧に応答して液晶材料の光透
過率を制御するこのモードは「動的散乱モード」( 光が
LCD を透過する場合) 及び「反射性動的散乱モード」(
光がLCD で反射され入射したのと同じ側から出てくる場
合) と呼ばれる。
【０００７】反射性動的散乱モードLCD デバイスが直接
に見る用途に用いられる場合の主要な問題はコントラス
トである。なお、ここではコントラストはオン状態の輝
度とオフ状態の輝度の比と定義する。従って、この技術
に関する問題は、LCD スクリーンの視角外に配置された
望ましくない光源から放射される余計な入射光のレベル
をいかに抑えるかということである。これらの望ましく
ない光源を中和できれば、コントラストはうまく向上す
る。
【０００８】迷光から生じるこのコントラストの問題を
解決するため、Hoffman 特許は、特殊設計による光ファ
イバ表面板をLCD システムに結合した。Hoffman 特許の
アプローチ及び先行技術の状態について説明するため、
図１及び図２を使用する。これらの図に加え、下記の説
明によって、Hoffman 特許の図３及び図２のそれぞれを
取り巻く開示を解説する。
【０００９】図１は、晴れた空または明るい照明の部屋
（図示せず）のような光源22からの周囲光の下で直視さ
れる直視型液晶イメージ・ディスプレイ・システム20を
示す。光源22からの光線24、25、及び26が表面板28の許
容円錐 Thetamax ( ここでは、ＴMAX ) 内の入射角で光
ファイバ表面板28に当る。光線24、25、26は表面板28が
かぶさっているLCD デバイス31の液晶層30にとどく。
【００１０】許容角ＴMAX の定義及び意味については後
述の式(1) に関する論考中で示してある。ＴMAX は光フ
ァイバ表面板28を構成する光ファイバの水平光伝搬軸(
参照番号なし) に対して平行で光ファイバ表面板28に対
して垂直な軸27に関して測定される。
【００１１】まず、オフ状態の状況について考えてみる
と、オフ状態時に液晶の局所的な領域32に当る光線24
は、正反射され、光路34に沿って観察者 (不図示) の目
36に達し、その結果、観察者には明るいディスプレイ領
域が見える。
【００１２】今度は逆にオン状態の状況について考えて
みると、前述の光線26が液晶のオン状態にある局所的な
領域38に当り、その結果光線26が散乱して光線26の一部
だけが反射する。すなわち、散乱光のうちの反射部分が
光路40、42、44、46、48をたどって観察者の目36に戻
る。従って、比較的暗い表示領域( すなわち、オン状態
の領域38) が見える。
【００１３】光源50、52、及び、54 (太陽) のような位
置にある他の光源から生じる迷光を処理するため、従来
技術では、表面板28の明確に定義された許容角ＴMAX の
範囲内に限って、光が表面板28に対して出入りできるよ
うなシステム20を構成する。このアプローチによって、
迷光は表面板28で吸収される。
【００１４】すなわち、光源（太陽）54からの光線56や
光源52からの光線58のような表面板28の許容円錐ＴMAX
外にある光源からの光を吸収することによって、表面板
28は光源22、50、52、54のような光源によって生じる周
囲光のために起るLCD イメージのイメージ・コントラス
トの望ましくない劣化を防止する。
【００１５】図２は、束ねて図１に示す表面板28を形成
するタイプの光ファイバ60の１本の断面図を示す。表面
板28は互いに一体となった多くの平行な光ファイバ60に
よって形成されている。各光ファイバ60は屈折率がn の
透光性のコア62を有している。コア62は、屈折率として
n より小さい値であるn を有する透光性のシース64でカ
バーされている。シース64はさらに吸光性材料66でカバ
ーされている。
【００１６】表面板28は許容円錐角ＴMAX 、すなわち、
シース64の屈折率＝n に対するコア62の屈折率＝n に関
連した角度を有している。これらの属性は、下記の式
(1) に表わされた周知の関係に基づいて関連付けられて
いる： sinＴmax ＝〔(n ) -(n ) 〕1/2 ＝N.A.……(1) ここで、N.A.は光ファイバの開口数である。
【００１７】光ファイバの軸27に対する許容角ＴMAX 内
にある入射光線25が、コア62とシース64の間の境界70か
らの多重内面全反射という周知の現象によってコア62を
通って伝搬する。逆に、入射角がＴMAX の外側の入射光
線58は、全反射せず、境界70を通って透明なシース64内
にまで伝搬し、最終的には、吸光層つまり吸光性材料66
によって吸収される。
【００１８】より簡単に言えば、Hoffman 特許のLCD に
おける光ファイバ表面板の機能は、ディスプレイの視角
（ディスプレイが許容可能なコントラストの像を提供す
る角度を定義される）外でディスプレイに当たる全ての
光を吸収し、それによって迷光を減少させ、ディスプレ
イのコントラストを高めることである。しかし、この改
良にもかかわらず、動的散乱タイプのLCD は比較的視角
が限定されコントラストが弱いため、市場において重要
なデバイスにはならなかった。
【００１９】一方ツィステッド・ネマテイック(TN)LCD
及びスーパーツィステッド・ネマテイック(STN) LCD
は、Hoffman特許の改良を施してもしなくとも、動的散
乱LCD のようなそれ以前のタイプに比べるとコントラス
ト及び視角が改善されているので、この10年ほどの間に
市場での重要性が大幅に増してきた。
【００２０】しかしながら、コントラストや視角が良好
でないという点は、改善はされているけれども、TN型LC
D 及びSTN 型LCD にとって、依然として最も重大な欠点
である。実際、LCD 産業は、紙に印刷された文字のよう
な全体的な外観が得られるようにすることができるディ
スプレイを引続き求めている。
【００２１】Hoffman 特許の教示を適用してもTN型LCD
やSTN 型LCD のコントラストは改善されず、実際には大
幅に劣化する。これは次の２つの理由による：
【００２２】第１に、TN及びSTN ディスプレイは散乱に
よってそのイメージの明るい領域と暗い領域を生じさせ
るのではなく、ディスプレイ内を伝搬する偏光に対する
偏光器の作用に依存しているので、ディスプレイの表面
を基準にしてディスプレイの視覚よりも大きな角度でデ
ィスプレイに当る光を除去しても、コントラストは高く
ならない。
【００２３】第２に、Hoffman 特許の教示のように、液
晶層自体とほとんど接触した状態で光ファイバ表面板を
設けると、イメージ・コントラストが大幅に低下する。
それはこのような光ファイバ表面板を通過する光は偏光
の程度が大きく低下し、従ってイメージの明るい領域と
暗い領域の差異が大幅に弱められるからである。
【００２４】さらに、ディスプレイの公称視角外からTN
型LCD またはSTN 型LCD に入る光を全て吸収する、Hoff
man 特許の形式の光ファイバ表面板のような手段を組み
込むことは必要でもなければ望ましくもない。
【００２５】Hoffman 特許の光ファイバ表面板内の黒い
間隙物質によって、TNまたはSTN タイプのLCD の観察者
を悩ます可能性のある、見込む角度を大きくして行った
際に通常のディスプレイの見え方からディスプレイが完
全に黒く見える状態への急激な変化が生じる。LCD の観
察者がこの現象に悩まされるかもしれないというのは以
下の理由による。TN型LCD 及びSTN 型LCD のコントラス
トは角度につれてゆっくり低下する。角度が大きくなる
と、見た目のコントラストは完全に満足できるというわ
けではないが、観察者が大きい角度でディスプレイを見
た場合でも、表示されているものの一般的性質、あるい
は単に何かが表示されているということを判定すること
は可能である。
【００２６】この情報は、観察者にとって重要であった
りあるいは望ましいことがよくあるので、Hoffman 特許
の形式の光ファイバ表面板は、多くの最新型のLCD に対
する改良には採用されない。
【００２７】Hoffman 特許の教示は、それぞれ開口数が
できるだけ小さい光ファイバから成り、できるだけ多く
の迷光を排除するためできるだけ多くの黒い間隙物質を
用いることによって視角を制限する光ファイバ表面板を
用いることである。これに対し、本発明の教示は、でき
るだけ開口数が大きく、またディスプレイを照らす周囲
光をできるだけ多く集めるためできるだけ広い視角を可
能にする光ファイバ表面板を用いることである。
【００２８】図３は、偏光器を用いた先行技術による典
型的な反射性のLCDを示している。LCD 300 は、液晶材
料(L/C)301の層内における適切な位置に電界を印加する
ための駆動マトリクス302a及び302bにはさまれた、液晶
材料301 の層を含んでいる。例えば、液晶材料301 の層
内には、選択されたピクセル304(暗部として示されてい
るが、実際には偏光器の配向によって暗く見える場合も
あれば明るく見える場合もある) が示されている。ピク
セルは駆動マトリクス302a及び302bが液晶材料301 を介
して当該部分に印加する適切な電界によって生じる。
【００２９】ガラス板303a及び303bは、駆動マトリクス
302a及び302bの支持体になっている。ガラス板303a及び
303bのもう一方の側には、それぞれ偏光器305a及び305b
が形成されている。偏光器305aはLCD300の光にさらされ
る表面として働く。偏光器305bは、ガラス板で充填する
のが好都合のことがあるギャップ306 によって偏光器30
5bから隔てられた半拡散性(semi-diffused) 鏡307 に面
している。もし望むならば、半拡散性鏡307 は、ガラス
板303bと接触していない偏光器305bの表面のアルミニウ
ム・コーティングで形成される。
【００３０】図３の先行技術によるLCD300の欠点の１つ
は、ガラス板303bはピクセル同志の間隔に比べて一般に
かなり厚くまた半拡散性鏡307 が反射性または半反射性
のため、実際のピクセル304 の下にゴースト・イメージ
すなわち「シャドー」310 を形成することである。幾何
光学の周知の原理に基づいて２本の光線の光路をちょっ
と書いてみるだけで実際にこのような問題が起ることが
すぐわかる。左上方からディスプレイに入り、ディスプ
レイ・セルを通過して半拡散鏡307 で反射され、光線30
8-2 としてディスプレイから再び送り出される光線308-
1 について考えることにする。また、右上方から入り、
同様に光線309-2 として送り出される光線309-1 につい
ても考えることにする。光線308-2 及び309-2 の延長線
はシャドー310 と交差するので、観察者にはシャドー 3
10から出てきたように見える。また、いずれの光線とも
選択されたピクセル 304の位置を通るので、両方の光線
の強さはディスプレイの作用によって変調されて選択さ
れたピクセル304 と同じになる。従って、ブースト・イ
メージつまりシャドー310 は、幾何光学的意味におい
て、選択されたピクセル304 の後方に位置するピクセル
304 の虚像であり、観察者の見る位置によって、視差に
よりピクセル304 から横方向に変位したように見えるこ
ともある。
【００３１】図３のLCD 300 のような先行技術によるLC
D の上記以外の欠点として、ディスプレイの見かけの照
度が視角に大きく影響されるということがある。更に
は、ディスプレイが外光によってもっとも明るく照され
ているように見えるのは、光がディスプレイの上側表面
（図３の偏光器305aの上面）から鏡面反射する角度に近
い角度で見たときでもあるという欠点もある。従って、
観察者はやっかいなグレアと取り組まなければならなく
なるようなやり方で、ディスプレイを見ようという気に
させられることもよくある。
【００３２】
【発明の目的】本発明は上述した従来技術の問題点を解
消し、コントラストが高くて明るいディスプレイを提供
することを目的とする。
【００３３】
【発明の概要】本発明の一実施例によれば、液晶材料の
層、１つまたは複数の偏光器、及び光ファイバ表面板を
含む新規なLCD が与えられる。その光ファイバ表面板
は、従来技術のものに比べてかなり広い範囲の入射角か
らの周囲光がLCD を照らせるようにし、また、観察者が
劣悪な照明状況下でもディスプレイ前面にグレアが現れ
ないようにしてなおかつ明るく照らされたディスプレイ
が見えるように自分がディスプレイを見る位置を決める
ことができるようにする。
【００３４】
【発明の実施例】本発明の実施例の光ファイバ表面板付
きのLCD は、この光ファイバ表面板の優れた光拡散特性
により、広範な周囲照明条件下で従来の反射性LCD に比
べてより明るく照らされたように見える。これがその通
りであることを理解するため、図4aに示す従来技術によ
る反射性LCDについて考えてみる（分りやすくするた
め、本技術分野においては周知の駆動電極及びアライン
メント層は省略されている）。
【００３５】見かけの背景照明は反射された周囲光であ
る。Ａ点から従来のディスプレイに入る周囲光線につい
て考えてみることにする。ディスプレイ・セルを通過し
た後、この光線はＢ点から外へ出て、Ｃ点において半拡
散性鏡によって反射される。もとの光線に含まれていた
光は、半拡散性鏡307 の拡散作用のため、反射後は半角
がφの円錐状に広がる。これを図4bの反射率に関する２
次元極図形(palar plot)及び図4Cの反射率に関する３次
元の極図形に示す。この円錐の軸は、反射が純粋に鏡面
反射の場合、入射光線Ａ−Ｃと同じ角度でディスプレイ
から出て行く光線Ｃ−Ｄと一致する。すなわち、反射さ
れた照明の強さを角度の関数として表わす円錐は、鏡面
反射の方向のまわりの回転体である。これは、反射によ
り半拡散性鏡307 に対し平行な偏光器305aの上面から出
て行って直接観察者の目に入る角度範囲内の光源だけし
か見かけの背景照明に大きく影響しないことを表してい
る。従って、角度φが大きくない限り、通常の多数の周
囲光源のうちの比較的わずかなものだけしか照明に寄与
できない。しかし、拡散散乱プロセスの性質のため、大
きい角度で散乱された光は偏光がなくなる傾向にある。
Ｂ点からセルを出て行く光は、LCセルの作用によって偏
光されている。強い拡散を起す反射器（角度φを大きく
するのに必要になる）によってＣ点での反射時に偏光が
なくなると、反射の半分までがLCセルの偏光器305a、30
5bによって吸収される。その結果、ディスプレイの見か
けの明るさが低下する。従って、大量の拡散とディスプ
レイの全体的な明るさが互いにトレード・オフとなる。
このため、実際のディスプレイでは、φの値は小さく制
限される傾向がある。その結果、従来の反射性LCD の見
かけの明るさは、角度に強く依存し、また明るさに寄与
する光源は鏡面反射（おそらく、ディスプレイの前面か
らのもの）が観察者に見えるようになってしまう位置の
近辺に置かなければならないようになる。この制限は、
LCセル自体が妥当なコントラストのイメージを表示する
視角もかなり制限を受けることがあるという事実と相俟
って、イメージの品質に破滅的な結果をもたらすことが
ある。
【００３６】光ファイバ表面板ＬＣＤを用いた本発明に
おける上述のものと相似な作用を理解するため、まず、
図５に示すような、入射光に対する１本のファイバの挙
動について考えることにする。光ファイバの上面図であ
る図５ａを見れば、光ファイバの上に入射した光５０１
が光ファイバ中を下降して底部から出る際には、この光
のうちメディアン面（すなわち光ファイバの軸を含む
面、Ａ点から入る光線はこのような面内にある）内にあ
る部分だけが、この面内にとどまることがわかるだろ
う。Ｂ点から入射する光線のような入射光の他の部分
は、反射する度に方位方向に偏倚し、光ビーム５１１と
してＣ点から出るときにはもとの入射方向Ψに対して或
る正味の方位の偏差が累積されている。光ファイバの軸
に対して同じ角度θで入射する光線は、皆やはり光ファ
イバの軸に対して角度θで出て行く。
【００３７】しかしながら、ファイバ内に充満している
光を表す多数の光線には、いかなる可能なずれ角Ψにつ
いてもそのずれ角を持ってファイバの外に出る光線があ
る。従って、単一方向からの入射光、つまり１本の線と
してファイバに入射した光線は、その頂角が入射角θに
等しい円錐の表面の形に広がるように変換される。図５
ｂは図５ａの光ファイバの側面図を示し、図５Ｃは図５
ａ及び図５ｂ図の光ファイバの動作を３次元で示す。こ
れらの図は一方向からの入射光が入射角に等しい頂角を
持つ光の中空円錐に変換されることを示している。
【００３８】次に、図6aに図式的に示された光ファイバ
表面板付きLCD の実施例について考えることにする（や
はり、分りやすくするため、駆動電極及びアラインメン
ト層は省略されている）。単一方向から入射する照明
は、今しがた説明したように、光ファイバ表面板619 の
個々のファイバの働きによって、中空円錐状に広がる。
LCセルを通過すると、入射光は鏡面反射器607 に当る。
鏡面反射器607 はこの光を、偏光度を弱めずまた強度も
低下させずにこのセルを通して送り返す。この光が光フ
ァイバ表面板619 を２回目に通過する際、第２の方位角
拡散、及び上述したものと同じ中空円錐の遠視野像(far
field pattern）を生じる。
【００３９】図6bに２次元で示され、図6cに３次元で示
すように、この状況と従来の反射性LCD での状況の間に
は２つの重要な相違が存在する。第１に、拡散は、光が
LCセルとその偏光器605a，605bを２回通過するよりも完
全に前に、また完全にその後に起るので、偏光が弱めら
れることによる光の損失はない。第２に、所与の角度で
散乱する光の強さを表わす体積は、この場合には鏡面反
射の方向のまわりではなく、ディスプレイ表面の法線の
まわりでの回転体である。
【００４０】これは以下の３つのことを意味している：
(a) 所与の周囲光源からの光が従来のディスプレイに比
べてかなり大きい遠視野角にわたって広がること、(b）
所与の観察者から見たときの照度に対して、従来のディ
スプレイに比べてより多様な方向からの周囲光が寄与す
ること、(c）観察者は、明るく照らされたディスプレイ
を見るために鏡面反射した光が目に入ってしまう位置に
近づく必要がないこと。
【００４１】図７は、本発明の教示に従って構成された
光ファイバ表面板LCD の実施例の１つが示されている。
これを見れば、ゴースト・イメージがどのようにして大
幅に除去されるかがわかる。
【００４２】図３に表わしたものと同様の、２本の入射
光線701-1, 702-1による幾何学的構成について考えるこ
とにする。選択されたピクセル304 を通過するには、光
線701-1, 702-1は、個々の光ファイバの周知の光導特性
のため、光ファイバ表面板上のピクセル304 のすぐ上に
位置する部分に入射しなければならない。光線701-1,70
2-1はディスプレイ・セルを通過すると鏡607 によって
反射される。反射した光線701-2, 702-2はもう一度光フ
ァイバ表面板に当る。
【００４３】ディスプレイの下半分の厚みは光ファイバ
表面板中のファイバ同士の間隔に比べると大きいのが普
通のため、光線701-2 及び702-2 は、光線701-1 及び70
2-1 が当った光ファイバとは全然違う光ファイバに当
り、また光線701-2 は光線702-2 が当る光ファイバとは
全然違う光ファイバに当る。また、光線701-2 及び702-
2 は、光ファイバにぶつかると、それを通り、光線701-
1 及び702-1 の入射角及び方位角（図５のパラメータθ
及びΨ）に従って、光ファイバのコア内のランダムな位
置からディスプレイを出てゆく、従って、出てゆく光線
701-3 及び702-3 は図５の解説で既に述べたように、そ
れらが出てゆく方位角がランダム化され、一般に、空間
内の単一の領域から出てきたようには、すなわちゴース
トのようには見えない。
【００４４】通常はゴースト・イメージに集中する光
が、光ファイバ表面板を２回目に通過する際の拡散効果
によって不鮮明になり、この場合、図３の従来のＬＣＤ
の場合に比べてかなり大きくまた一層拡散したシャドウ
を選択されたピクセル３０４のまわりに形成する。この
より大きくまた一層拡散したシャドウは、２つの点で観
察者には図３のゴースト・イメージほどはっきりとは見
えない。第１に、シャドウはディスプレイの近接領域を
通過した光と大いに混り合うので、その最大の明るさあ
るいは暗さ、そのいずれになるかは選択されたピクセル
３０４の光学状態に依存するのだが、それはディスプレ
イのまわりの領域とそれほど変わらない。第２に、シャ
ドウは焦点の外れたイメージのように空間的にかなり拡
散するので、観察者から見ると、シャドウは何らかの情
報を含むものとしては容易かつ明確に見てとられない。
【００４５】観察者が選択されたピクセルをはっきりと
認めることができる唯一の態様は、表面板内の個々のフ
ァイバについて周知の光導特性のために、光ファイバ表
面板の上面に位置するイメージ720 によるものである。
このイメージが空間的に鮮鋭になるようにするには、デ
ィスプレイのピクセル・サイズに比べて、偏光器605aの
厚さを薄くしなければならない。
【００４６】本発明の一実施例では、100 〜400 ミクロ
ンの典型的なディスプレイのピクセル間隔で用いた場合
に鮮鋭に見えるイメージ720 が生じるようにするため、
偏光器605aは薄層（普通、約0.5〜100 ミクロンの範囲
内）で形成される。薄い偏光器605aは、前述のDryer の
特許に記載のようなアラインメントのとれた有機染料を
用いて製作することができる。ある特定の実施例では、
偏光器605aは、アメリカ合衆国オハイオ州シンシナティ
のDa-Lite ScreenCorporationから入手できる105MS 偏
光コーティングを利用して製作される。偏光コーティン
グと液晶セルの他の機能層の間に、Da-Lite Corp製の特
殊ポリマ上塗り層や二酸化ケイ素のような適切な材料に
よる薄い上塗り層のような上塗り層が必要とされる場合
もある。
【００４７】偏光器605bが用いられる本発明の実施例で
は、偏光器605bは偏光器605aと同じやり方で形成され
る。個々の光ファイバを６〜25ミクロンの範囲にして、
光ファイバ表面板619 が約0.7 〜1.1 ミリメートルの範
囲の厚さになるように製作することができる。実施例の
１つでは、光ファイバ表面板619 は、アメリカ合衆国マ
サチューセッツ州サウスブリッジのIncom, Incから入手
可能な、約0.66naの透明な溶融ガラス・ファイバープレ
ート(fused glass fiberplate)で作られる。
【００４８】従って、本発明の教示によれば、(a）液晶
素子自体の視覚、コントラスト、及び他の動作特徴を劣
化させない。(b）照明のために受け入る周囲光の角度範
囲を広げる。(c）観察者が鏡面反射する周囲光が見える
ようになる位置まで近づかなくてもすむようにする、光
ファイバ表面板を含む、新規なLCD 構造が示される。
【００４９】本発明の教示は、液晶の両側に偏光器を設
けたLCD だけでなく、液晶の観察者側にだけ偏光器を設
けたLCD のような、少なくとも１つの偏光器を含むLCD
にも有効である。本発明の教示は、１つ以上の偏光器に
加えて、楕円偏光と線形偏光との間で光を変換する働き
をする１つ以上の複屈折素器を含むLCD にも適用するこ
とができる。
【００５０】本明細書に引用した全ての出版物及び特許
出願は、個々の出版物または特許出願のそれぞれが、特
定的に個々に参考として組み込むように指示されていた
かのように、ここに参考として組み込まれている。
【００５１】以上の詳細説明及び図面によって、本願発
明に関する最良の実施態様の特定のいくつかの例を示し
た。しかし、実際に本発明を定義し本発明の範囲を設定
するのは特許請求の範囲である。
【００５２】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、明るくかつ表面板での光源の写り込みやゴースト
・イメージの少ないディスプレイが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術の問題点を説明する図。
【図２】従来技術の問題点を説明する図。
【図３】従来技術の問題点を説明する図。
【図４】従来技術の問題点を説明する図。
【図５】本発明の一実施例の表面板に用いられる光ファ
イバの動作を説明する図。
【図６】本発明の一実施例を説明する図。
【図７】本発明の一実施例を説明する図。
【符号の説明】
20：ディスプレイ・システム 22, 24, 25, 26：光源 27：軸 28：光ファイバ表面板 30：液晶板 31：LCD デバイス 34, 40, 42, 44, 46, 48：光路 36：目 50, 52, 54：光源 60：光ファイバ 62：コア 64：シース 66：吸光性材料 70：境界 300 ：LCD 301 ：液晶材料 302a, 302b：駆動マトリクス 303a, 303b：ガラス板 304 ：ピクセル 305a, 305b：偏光器 306 ：ギャップ 307 ：半拡散の性鏡 310 ：シャドー 501 ：光 511 ：光ビーム 601 ：液晶材料 603 ：ガラス板 605a, 605b：偏光器 607 ：鏡面反射器 619 ：光ファイバ表面板 720 ：イメージ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭51−25099（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−155924（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−130721（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−148430（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−186224（ＪＰ，Ａ) 特公 昭49−16826（ＪＰ，Ｂ１)

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】以下の（ａ）から（ｄ）を設け、外光の存
    在の下で複数のピクセルからなるイメージを観察者に対
    して表示するディスプレイ： （ａ）ほぼ平坦であるとともに光に対して透明である前
    面板：前記前面板は前記観察者側を向く外表面と前記外
    表面の裏面にある内表面を有するとともに、互いに平行
    であるとともに前記内表面に垂直に配列された複数の光
    ファイバによって構成される； （ｂ）前記前面板の前記内表面側に前記内表面に実質的
    に平行に設けられ、前記前面板を通る光を偏光させる偏
    光手段； （ｃ）前記偏光手段の裏面側に前記偏光手段の前記裏面
    に実質的に平行に設けられ、前記イメージを生成する液
    晶表示手段； （ｄ）前記液晶表示手段の裏面側に前記液晶表示手段の
    前記裏面に実質的に平行に設けられ、前記液晶表示手段
    を通る光を反射する鏡面反射器。
  2. 【請求項２】前記前面板と前記偏光手段と前記液晶表示
    手段を近接して配置するとともに、 前記前面板と前記液晶表示手段中の液晶との距離より
    も、前記液晶と前記鏡面反射器との距離が大きいように
    配置することを特徴とする請求項１記載のディスプレ
    イ。
  3. 【請求項３】前記偏光手段は厚さが０．５ミクロンから
    １００ミクロンの範囲の偏光器を有することを特徴とす
    る請求項１または２記載のディスプレイ。
  4. 【請求項４】前記偏光手段は有機染料を含む偏光器を有
    することを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の
    ディスプレイ。
  5. 【請求項５】前記前面板の厚さが０．７ｍｍから１．１
    ｍｍの範囲であることを特徴とする請求項１から４の何
    れかに記載のディスプレイ。
  6. 【請求項６】前記光ファイバはガラス製であることを特
    徴とする請求項１から５の何れかに記載のディスプレ
    イ。
  7. 【請求項７】前記光ファイバは開口数が約０．６６であ
    ることを特徴とする請求項１から６の何れかに記載のデ
    ィスプレイ。
  8. 【請求項８】前記前面板を構成する前記光ファイバの各
    々を、前記光ファイバに入社した外光がその長手方向の
    軸の周りに拡散するように、その長手方向に沿ってシー
    スで覆うことを特徴とする請求項１から７の何れかに記
    載のディスプレイ。
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