JP3935936B2 - 反射偏光型半透過反射体を備えた半透過反射型ディスプレイ - Google Patents

Description

背景技術
マイクロプロセッサを基礎とする工業技術における物理的小型化により、携帯型パーソナルコンピュータ、電子手帳、ワイヤレス電話、ポケベルが生まれた。これら装置ならびに時計や計算機等といった他の装置は、電池交換または充電間隔の有効作業時間を長くするために、一般にデータ表示画面の消費電力が小さいことが求められる。
そのような装置には、ディスプレイとして一般的な液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）が多く使用されている。ＬＣＤは光源に基づいて分類される。反射型ディスプレイは前面からディスプレイに入る環境光によって照明される。光は、ＬＣＤ装置の後ろに位置する研磨アルミニウムまたはシルバー等の反射体の反射面によって、反射面への入射光の偏光方向を保持した状態で戻され、ＬＣＤ装置を照光する。反射型ディスプレイは小消費電力というニーズに合っているものの、画面が暗いために読むのが困難なことがしばしばある。また、ディスプレイを見るための環境光が不十分な状況というのは多々ある。従って、純粋な反射型ディスプレイの実用範囲は限られている。
画面を見るのに環境光の照度が不十分な状況で使用する場合は、バックライト装置などの補助照明を利用してディスプレイを照明する。一般的なバックライト装置は、光学キャビティおよびランプ、ＬＥＤ等の光を発生する構造体を備える。補助照明は周囲の照明条件と無関係にディスプレイを照明するが電池の寿命をかなり消耗する。従って、例えば携帯型コンピュータの電池は、通常はバックライト連続使用２−４時間後に再充電しなくてはならない。
前述の反射型および透過型ディスプレイの欠点を克服しようとする試みにおいて、一部の電子ディスプレイは、可能な場合には環境光を使用して、必要時にのみバックライトを利用するように構成されている。この反射プラス透過という二元機能から「半透過反射型」という名称が生まれた。現在使用に供されている半透過反射型ディスプレイの問題の一つは、反射モードと透過モードの両性能ではなく、一方にしか優れていない点である。これは、バックライト装置は、これまで純粋反射型のディスプレイに使用されてきた背面反射体としての反射体ほどは有効でないという事実に由来する。また、ポケベルなど表示スクリーンが小さい装置の多くは、低環境光条件のため補足エレクトロルミネッセンスバックライトを備えた反射型ＬＣＤを使用している。ＬＣＤの裏には、一部が反射性で一部が透過性のプラスチックフィルムが設けられている。しかしながら、この反射フィルムIは、わずか５０−７０％程度が反射性で、２４−４０％が透過性であるので、環境照明または補助照明条件の一方に対して効率がよくない。
従来のＬＣＤに制限を課す別の特徴は、通常、ＬＣＤパネルの前面側と背面側の両側に使用されている２色性偏光子である。最も広く使用されている偏光子は、一方の偏光を強く吸収し（＞９９％）他方の偏光を弱く吸収する（５−２０％）２色性染色配向高分子偏光子である。液晶ディスプレイでは、この種の偏光子シート２枚を液晶パネルと組み合わせて使用することにより、選択的に光を透過できるようにしてある。２色性偏光子による吸収は、反射型ディスプレイとバックライト付きディスプレイの両方の明るさおよびコントラストを著しく減ずる。
半透過反射型ディスプレイは、背面偏光子とバックライトの間に半透過反射フィルムを設けることによって作成される。半透過反射フィルムは、環境光の反射率とバックライト照明の透過性の間に特定の兼ね合い提供するものである。一般に２枚の２色性偏光子と半透過反射体とによる吸光のため、概して半透過反射型ディスプレイは、純粋に反射型だけまたは透過型だけの場合ほど明るくない。
従って、当該技術においては、更に能率的で、消費電力が小さく、環境照明と補助照明の両条件下において更に読みやすいディスプレイを実現する、もっと明るくもっとコントラストの高い画像ディスプレイが望まれている。
発明の概要
当該技術における前述の問題を克服し、また、本明細書を読んで理解していくうちに明らかとなる欠陥を正すために、画像ディスプレイ応用分野において環境照明と補助照明の両条件において能率と明るさを向上する半透過反射体を説明する。一実施例において、半透過反射体は一方の偏光を反射して他方を透過する。別の実施例において、半透過反射体は、半透過反射体が一方の偏光を乱反射し他方を透過するように、反射偏光素子と拡散素子とを備える。半透過反射体は、反射型および半透過反射型液晶ディスプレイの両方に有用である。使用に際して、半透過反射体は、反射偏光側をバックライト側に向けた状態でバックライト（ライトパネル、エネクトロルミネッセントパネル等）とＬＣＤの間に載置される。このような構成において、半透過反射体は、環境光の効率的反射体としての役とバックライトの光の効率的透過体として役を果たすので、結果として低電力消費のニーズを満足しつつ表示輝度を増すことができる。
【図面の簡単な説明】
図面中、一部の図の同様数値は一貫して同様素子を指す。
図１は、本発明の半透過反射体のブロック図を示す。
図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃは、好適な反射偏光素子を示す。
図３−６、図６Ａ、図６Ｂは、実例１−６の多層膜光学フィルムの透過スペクトルを示す。
図７は、反射型ディスプレイの第１の実施例を示す。
図８は、反射型ディスプレイの代替実施例を示す。
図９Ａと図９Ｂは、半透過反射型ディスプレイの第１の実施例を示す
図１０、図１１、図１２、図１３は、半透過反射型ディスプレイの代替実施例を示す。
発明の詳細な説明
図１に、本発明の半透過反射体１３を示す。半透過反射体１３は、拡散素子６と反射偏光素子８を備えている。好適な反射偏光素子は、１９９５年３月１０日付けの「光学フィルム（ＯＰＴＩＣＡＬ フィルム）」と題された、同時継続一般譲渡米国特許出願第０８／４０２，０４１号明細書に記載されているように、２種類の材料の交互層から成る配向多重層スタックを基礎とするものである。
再び図１を参照すると、拡散素子６は、実質的に反射偏光素子の反射率を上げることなく、または、透過偏光の偏光能率を下げることなく、反射偏光の反射偏光素子８による鏡面反射率を好適に低減する。つまり、拡散素子８は、反射偏光素子８によって反射もしくは透過された偏光をランダマイズしないという点において、偏光状態を好適に維持する。拡散素子は光前方散乱が高いこと、すなわち反射性が低いことが理想的である。これは、反射偏光素子の偏光の最大選択度を保つのに有利である。ほとんど拡散のない状態（鏡面反射）から多量の拡散がある状態（均等拡散）までの範囲の多様な拡散レベルを用途に応じて利用できる。この用途に適しているのは、ポリエチレンおよびポリプロピレンなどの半透明なケースポリマーを含む一部の拡散体である。研磨またはビードブラストされた表面を複製したパターンなど、無秩序および規則的な小レンズ配列、拡張２Ｄおよび３Ｄプリズム状構造、ランダム構造、ならびにそれらを組み合わせたもの等の反射偏光素子に近い複製構造も適している。偏光保持拡散体コーティングならびに反射偏光素子エンボスパターンといった他の拡散体も良好に作用する。拡散素子６は、独立した光学素子として構成することもできるし、反射偏光素子の表面に直接に塗布または積層することもできる。一部のディスプレイは、光を非対称的に散乱する拡散体楕円拡散体によって優れた性能を提供する。また、拡散素子として拡散接着剤を使用することも可能である。この場合、拡散接着剤を使用してＬＣＤ等のシステム構成要素の背面に反射偏光素子を積層することも可能である。システム構成要素間のエアギャップをなくすことによって、表面反射を減らしてシステム性能を向上できる。
好適な反射偏光素子は、多層膜光学フィルムである。
Ｉ．多層膜光学フィルム
本明細書中に記載の半透過反射型ディスプレイは、多層膜光学フィルム特有の有益な特性を基礎とするものである。そのようなフィルムの長所、性質、製造方法については、前述の９５年３月１０日付けの「光学フィルム（ＯＰＴＩＣＡＬ フィルム）」と題された、同時継続一般譲渡米国特許出願第０８／４０２，０４１号明細書に余すところなく説明されている。この多層膜光学フィルムは、例えば、高能率ミラーまたは偏光子に有用である。以下に、多層膜光学フィルムの特性と特徴を簡単に説明し、更に、本発明の多層膜光学フィルムを利用したバックライトシステムの説明に役立つ実施例について説明する。
本発明と一緒に使用される多層膜光学フィルムは、入射光の吸収が比較的低いのと同時に、オフアクシス光線ならびに普通光線の反射率が高い。これらの特性により、通常、フィルムを純粋な反射または反射偏光フィルムとして使用するか否かが決まる。多層膜光学フィルム特有の特性ならびに長所により、周知バックライトシステムと比較して、吸収損失の低い高能率なバックライトシステムが得られる。
図２Ａと図２Ｂに記載の本発明の一例としての多層膜光学フィルムは、少なくとも２種類の材料２と４を交互に層にした多層膜スタック８を備える。少なくとも１種類の材料は、延伸工程が材料の屈折率（ｎ）に影響を及ぼすような、応力誘起複屈折という特性を有する。両材料が同じ屈折率を有する、延伸工程前の多層膜スタックの一例を図２Ａに示す。光線３は屈折率の変化を受けずにスタックを通過する。図２Ｂでは、同スタックを延伸されたため、材料２の屈折率が増加している。層と層の間の各境界における屈折率の差によって、光線５の一部が反射される。１軸配向から２軸配向までの範囲にわたって多層膜スタックを延伸することによって、フィルムにおいて、配向の異なる平面で偏光される入射光の反射性の相違が生じる。このように、多層膜スタックを反射偏光子またはミラーとして活用できる。本発明に従って製作される多層膜光学フィルムは、非常に大きなすなわちかつて存在したことのないブルースター角（いずれかの層境界において入射光の反射率がゼロになる角度）を示す。これとは対照的に、基地の多層膜ポリマーフィルムは、比較的小さなブルースター角を示し、結果的に光の透過や望ましくないイリデセンスを招く。しかしながら、本発明による多層膜光学フィルムによれば、ｐ-偏光に対する反射が、入射角に応じて徐々に減少するか、入射角とは無関係であるか、または、入射角の法線からの離れていくのに応じて増加する、ミラーならびに偏光子を製作できる。結果として、広範囲な帯域幅にわたっておよび広範囲な角度にわたってｓ-およびｐ-偏光に対する反射が大きい多層膜スタックを実現できる。
図２に多層膜スタックのうちの２層を記載し、各層の三次元屈折率を示す。各層の屈折率は、層１０２がｎ１ｘ，ｎ１ｙ，ｎ１ｚ、層１０４がｎ２ｘ，ｎ２ｙ，ｎ２ｚである。１つのフィルム層における屈折率間の関係ならびにフィルムスタック内の各フィルム層の屈折率と別の層の屈折率との関係によって、任意の方位方向からの入射角度に対する多層膜スタックの挙動が決まる。米国特許出願第０８／４０２，０４１号明細書に記載された原理ならびにデザインを応用することにより、広範囲な状況ならびに用途に対応する所望の光学的効果備えた多層膜スタックを生成できる。多層膜スタックの層の屈折率を操作ならびに調整することにより、所望の光学特性を得ることができる。
再び図２Ｂを参照すると、多層膜スタック８は、数十層、数百層、または数千層を備えることが可能で、各層は、任意種類数の材料から形成されている。特定スタックの材料選択幅を決定する特性は、スタックに望まれる光学性能に依存する。スタックは、スタック内にある層の数と同じ種類数の材料を含むことができる。製造を簡単にするために、好適光学薄フィルムに含まれるのはわずか数種類の材料である。
材料間、すなわち物理的特性は異なるが化学的には同一な材料間の境界は、境目がはっきりしたもにも徐々に変化するものにもできる。解析的解法を利用する一部の単純なケースを除き、屈折率が次第に変化する後者タイプの層状媒体の解析は、通常、境目のはっきりした境界を有するとともに隣接層間に僅かな特性変化がある、より薄い、はるかに多くの均一層として処理される。
好適な多層膜スタックは低屈折率と高屈折率の一対のフィルム層を具備し、この低／高屈折率フィルム層対の複合光学的厚さはバンドの波長中心の１／２であり、反射するように考案されている。そのようなフィルムは一般に４分の１波長スタックと呼ばれている。可視波長ならびに近赤外域波長に関わる多層膜光学フィルムの場合、４分の１波長スタックのデザインを採用すると、多層膜スタックの各層の平均厚は、０．５ミクロン以下になる。
反射フィルム（例えば、ミラー）が望ましい上記用例においては、各偏光の所望平均透過率は一般に反射フィルムの使用目的によって異なる。多層膜ミラーフィルムを生成する方法の一つは、低／高屈折率ペアのうちの高屈折率層として複屈折材料を含む多層膜スタックを２軸方向に延伸することである。高能率反射フィルムの場合、可視スペクトル（４００−７００ｎｍ）における垂直入射時の各延伸方向の平均透過率は、望ましくは１０％未満（反射率は９０％以上）、更に望ましくは５％未満（反射率は９５％以上）、それより更に望ましくは２％未満（反射率は９８％以上）、それよりも更に望ましくは１％未満（反射率は９９％以上）である。４００−７００ｎｍで法線から６０度のときの平均透過率は、望ましくは２０％未満（反射率は８０％以上）、更に望ましくは１０％未満（反射率は９０％以上）、更に望ましくは５％未満（反射率は９５％以上）、それより更に望ましくは２％未満（反射率は９８％以上）、それよりも更に望ましくは１％未満（反射率は９９％以上）である。
また、用途によっては非対称反射フィルムが望ましい場合がある。そのような場合、例えば、可視スペクトル（４００−７００ｎｍ）または可視スペクトルから近赤外域（例えば、４００−８５０ｎｍ）の帯域幅において、一方の延伸方向の平均透過率は例えば５０％で未満で、他方の延伸方向の平均透過率は例えば２０％であることが望ましい。
多層膜光学フィルムは反射偏光子として作用するように構成することも可能である。多層膜反射偏光子を生成する方法の一つは、低／高屈折率対の高屈折率層として複屈折材料を含む多層膜スタックを１軸方向に延伸することである。こうして得られた反射偏光子は、（延伸方向の）一方の軸に平行な偏光面で広範囲な入射角について光に対する高反射率を備えていると共に、（非延伸方向の）他軸に平行な偏光面では広範囲な入射角について光に対する低反射率と高透過率を同時に備えている。各フィルムの３種類の屈折率ｎｘ，ｎｙ，ｎｚを制御することにより、所望の偏光子作用が得られる。
多くの用途で、理想的な反射偏光子とは、あらゆる入射角度において、一方の軸（いわゆる、消光軸）方向の反射率が高く、他方の軸（いわゆる、透過軸）方向の反射率がゼロの偏光子である。偏光子の透過軸については、一般に、目的帯域幅ならびに目的入射角範囲において、透過軸方向の偏光の透過率が最大になることが望ましい。
可視スペクトル（４００−７００ｎｍの３００ｎｍの帯域幅）における透過軸方向の偏光子の垂直入射時の平均透過率は、好ましくは少なくとも５０％、望ましくは少なくとも７０％、更に望ましくは８５％、それより望ましくは９０％である。４００−７００ｎｍにおいて偏光子を（ｐ-偏光の透過軸方向に測定した）法線から６０度で入射したときの平均透過率は、好ましくは少なくとも５０％、望ましくは少なくとも７０％、更に望ましくは８０％、それより望ましくは９０％である。
可視スペクトル（４００−７００ｎｍの３００ｎｍの帯域幅）における消光軸方向の偏光を垂直に入射した時の多層膜反射偏光子の平均透過率は、好ましくは５０％未満、望ましくは３０％未満、更に望ましくは１５％未満、それより望ましくは５％未満である。４００−７００ｎｍにおいて偏光子を（ｐ-偏光の透過軸方向に測定した）法線から６０度で入射したときの平均透過率は、好ましくは５０％未満、望ましくは３０％未満、更に望ましくは１５％未満、それより望ましくは５％未満である。
用途によっては、非垂直入射で、その偏光面が透過軸に平行な状態でｐ-偏光に対する反射率が高いことが望ましい場合がある。透過軸方向の偏光の平均反射率は、法線からの角度が少なくとも２０度のときに２０％以上でなくてはならない。
また、本明細書では反射偏光フィルムと非対称反射フィルムについて別々に論じているが、複数枚のそのようなフィルムを設けて、実質的にあらゆる入射光を反射できることを理解されたい（但し、そのようにするためにフィルムは互いに適正に配向される）。この構造は、一般に本発明によるバックライトシステムにおいて多層膜光学フィルムを使用する場合に好ましい。
透過軸方向にいくぶんか反射が生じる場合、非直角のときの偏光子の能率が下がることがある。透過軸方向の反射率が波長によって異なる場合、透過光に色を導入できる。色を測定する方法の一つは、目的の波長範囲における、選択角度での透過率の二乗平均（ＲＭＳ）を求めることである。ＲＭＳカラー百分率は、次の式によって求めることができる。

式中、１１から１２の範囲は、対象となっている波長範囲すなわちバンド幅であり、Ｔは透過軸方向の透過率であり、

は対象となる波長範囲の透過軸方向の平均透過率である。３低カラー偏光子が望ましい用途においては、法線から３０度、望ましくは法線から少なくとも４５度、更に望ましくは法線から少なくとも６０度のとき、ＲＭＳカラー百分率は１０％未満、望ましくは８％未満、更に望ましくは３．５％未満、更にそれより望ましくは２％未満でなくてはならない。
反射偏光子は、特定用途に適した透過軸方向の所望ＲＭＳカラー百分率と、対象となっているバンド幅における消光軸方向の所望反射量を組み合わせることが好ましい。ハンド幅が可視範囲（４００−７００ｎｍ、すなわちバンド幅３００ｎｍ）である偏光子の場合、垂直入射時の消光軸方向の平均透過率好ましくは４０％未満、更に好ましくは２５％未満、望ましくは１５％未満、更に望ましくは５％未満、更にまた望ましくは３％未満である。
材料の選択と処理手順
前述の米国特許出願第０８／４０２，０４１号明細書に記載されているデザイン設計要点により、当業者は、所望の屈折率関係を実現するように選択された条件で処理する時に広範囲の材料を使用して本発明による多層膜反射フィルムすなわち偏光子を作成できることを容易に察するであろう。所望屈折率関係は、（例えば有機質ポリマーの場合）フィルム形成中または形成後の延伸、（例えば液体結晶質材料の場合）押し出し、またはコーティングなどの種々の方法で実現できる。また、２種類の材料は、共押出可能などの同様なレオロジカル特性（例えば、溶融粘度）を有することが好ましい。
全般的に、適切な組合せは、第１の材料として、結晶質または半結晶質材料、好ましくはポリマーを選択することによって得られる。次に、第２の材料は、結晶質、半結晶質、非結晶質にできる。第２の材料は第１の材料と反対の複屈折を備えることができる。あるいは、第２の材料は、複屈折無しにも、または第１の材料より小さい複屈折率にもできる。
適切材料の特定例として、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）およびその異性体（例えば、２，６−、１，４−、１，５−、２，７−、および２，３−ＰＥＮ），ポリアルキレンテレフタレート（例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブリレンテレフタレート、およびポリ-１，４−シクロヘキサンテレフタレート）、ポリイミド（例えば、ポリアクリル酸イミド）、ポリエーテルイミド、アタクチックポリスチレン、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸（例えば、ポリメタクリル酸イソブチル、ポリメタクリル酸プロピル、ポリメタクリル酸エチル、およびポリメタクリル酸メチル）、ポリアクリル酸（例えば、ポリアクリル酸ブチルならびにポリアクリル酸メチル）、シンジオタクチチックポリスチレン（ｓＰＳ）、シンジオタクチックポリαメチルスチレン、シンジオタクチックポリジクロルスチレン、これらスチレンのコポリマーと混合物、セルロース誘導体（例えば、エチルセルロース、セルロースアセテート、セルロースプロピオネート、セルロースアセテートブチレートおよびセルロースニトレート）、ポリアルキレンポリマー（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン、ポリイソブチレンおよびポリ（４−メチル）ペンテン）、ふっ素化ポリマー（例えば、ペルフルオロアルコキシ樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、ふっ化エチレンプロピレンコポリマー、ポリふっ化ビニリデンおよびポリクロロトリフルオロエチレン）、塩化ポリマー（例えば、ポリ塩化ビニリデンおよびポリ塩化ビニル）、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリアクリロニトリル、ポリアミド、シリコン樹脂、エポキシ樹脂、ポリビニルアセテート、ポリエーテルアミド、イオノマ樹脂、エラストマ（例えば、ポリブタジエン、ポリイソプレンおよびネオプレン）およびポリウレタンがある。また、コポリマー、例えばＰＥＮのコポリマー（例えば、（ａ）テレフタル酸またはそのエステル、（ｂ）イソフタル酸またはそのエステル； （ｃ）フタル酸またはそのエステル； （ｄ）アルカングリコール； （ｅ）シクロアルカングリコール（例えば、シクロヘキサンジメタンジオル）； （ｆ）アルカンジカルボキシル酸および／または（ｇ）シクロアルカンジカルボキシル酸（例えば、シクロヘキサンジカルボキシル酸））による２，６−、１，４−、１，５−、２，７−および／または２，３−ナフタレンジカルボキシル酸またはそのエステルコポリマーと、（ａ）ナフタレンジカルボキシル酸またはそのエステル； （ｂ）イソフタル酸またはそのエステル； （ｃ）フタル酸またはそのエステル； （ｄ）アルカングリコール； （ｅ）シクロアルカングリコール（例えば、シクロヘキサンジメタンジオル）； （ｆ）アルカンジカルボキシル酸； および／または （ｇ）シクロアルカンジカルボキシル酸（例えば、シクロヘキサンジカルボキシル酸）によるポリアルキレンテレフタレートのコポリマー（例えば、テレフタル酸またはそのエステルのコポリマー）と、スチレンコポリマー（例えば、スチレンーブタジエンコポリマーおよびスチレンーアクリロニトリルコポリマー）と、４、４’−ビベンゾイル酸と、エチレングリコールも適している。また、個々の各層は、前述のポリマーならびにコポリマー２種類以上の混合物（例えば、ｓＰＳとアタクチックポリスチレンの混合物）を含むこともできる。前述のＰＥＮのコポリマー（ｃｏＰＥＮ）は、少なくとも１成分はナフタレンジカルボキシル酸を基剤とするポリマーであるとともに他成分はＰＥＴまたはｃｏＰＥＮなどの他のポリエステルまたはポリカーボネートであるようなペレットの混合物であってもよい。
偏光子の場合において特に好適な層の組み合わせは、ＰＥＮ／ｃｏ−ＰＥＮ、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）／ｃｏ−ＰＥＮ、ＰＥＮ／ｓＰＳ、ＰＥＴ／ｓＰＳ、ＰＥＮ／Ｅａｓｔａｒ、およびＰＥＴ／Ｅａｓｔａｒを含む。ここで、「ｃｏ−ＰＥＮ」は、（前述の）ナフタレンジカルボキシル酸を基剤とするコポリマーまたは混合物のことであり、Ｅａｓｔｅｒはイーストマンケミカル（Ｅａｓｔｍａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ）社が販売しているポリシクロヘキサンテレフタレートを基剤とするコポリマーまたは混合物のことである。
反射フィルムの場合において特に好適な層の組合せは、ＰＥＴ／Ｅｃｄｅｌ、ＰＥＮ／Ｅｃｄｅｌ、ＰＥＮ／ｓＰＳ、ＰＥＮ／ＴＨＶ、ＰＥＮ／ｃｏ−ＰＥＴ、およびＰＥＴ／ｓＰＳを含む。ここで、「ｃｏ−ＰＥＴ」は、（前述の）テレフタル酸を基剤とするコポリマーまたは混合物のことであり、Ｅｃｄｅｌはイーストマンケミカル（Ｅａｓｔｍａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ）社が販売している熱可塑性ポリエステルのことであり、およびＴＨＶはミネソタ州セントポールのミネソタ マイニング アンド マニファクチヤリング社（Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ Ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ）が販売するフルオロポリマーである。
フィルム内の層の数は、フィルムの厚さ、フレキシビリティ、経済性の理由により最少数の層を利用して所望の光学特性が得られるように選択される。偏光子の場合も反射フィルムの場合も、層の数は、好ましくは１０，０００層未満、更に好ましくは５，０００層未満、更にそれより好ましくは２，０００層未満である。
前述のように種々の屈折率の所望の関係（ならびに多層膜フィルムの光学特性）を実現する能力は、多層膜フィルムを作成するときに利用される処理条件によって影響を受ける。延伸によって配向可能な有機質ポリマーの場合、一般にフィルムは個々のポリマーを共押出しして多層膜フィルムを形成した後に、選択温度でフィルムを延伸し、更に随意に選択温度でヒートセットすることによって作成される。あるいは、押出し工程と配向工程を同時に行うこともできる。偏光子の場合はフィルムは実質的に１方向に延伸され（１軸配向）、反射フィルムの場合はフィルムは実質的に２方向に延伸される（２軸配向）。フィルムは、延伸交差方向に自然減少（延伸比の平方根と同等）するので、延伸交差方向の寸法が緩和される。これについては、単純に延伸交差方向の寸法の実質的変化を制限するように制約を加えることもできるし、延伸交差方向に積極的に延伸をかけることもできる。フィルムは、長さ配向装置（ｌｅｎｇｔｈ ｏｒｉｅｎｔｅｒ）でそうであるように機械方向に延伸をかけることもできるし、テンターを使用して幅方向に延伸をかけることもできる。予延伸時温度、延伸時温度、延伸比、ヒートセット温度、および交差延伸緩和処理は、所望の屈折率関係を有する多層膜フィルムが得られるように選択される。これら変数は、相互に依存している。従って、例えば、比較的低い延伸温度を組み合わせる場合には、比較的低い延伸比を採用できる。所望の多層膜フィルムを得るためにこれら変数の適切な組合せをどのように選択するかは、当業者には明らかであろう。しかしながら、一般に、延伸比は、延伸方向で１：２から１：１０（更に望ましくは１：３から１：７）の範囲、延伸方向と垂直な方向で１：０．２から１：１０（更に望ましくは１：０．３から１：７）の範囲であることが望ましい。
複屈折ポリイミドのスピンコーティング（例えば、Boese他が著したJ. Polym. Sci.:Part B, 30 : 1321（1992）に記載されている）、および結晶性有機化合物の真空蒸着（例えばＺａｎｇ他が著したAppl. Phys. Letters, 59 : 823（1991））などの技術を利用して適切な多層膜フィルムを作成できる。後者の技術は、結晶性有機化合物ならびに無機質材料の特定の組合せにも一部有用である。
具体例としての多層膜反射ミラーフィルムならびに多層膜反射偏光子を以下の実施例の中で説明する。
実施例１（ＰＥＮ：ＴＨＶ ５００、４４９、ミラー）
１回の作業でキャストウェブを押出し加工し、その後に実験用フィルム延伸装置でフィルムを延伸することによって、４４９層の共押出フィルムを作成した。固有粘度０．５３ ｄｌ／ｇのポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）（６０重量％のフェノール／４０重量％のダイクロロベンゼン）を、１台の押出機によって５６ポンド／時の押出速度で供給し、ＴＨＶ ５００（ミネソタマイニングアンドマニファクチャリング社（Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ Ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ）が販売するフルオロポリマー）を別の１台の押出機によって１１ポンド／時の押出速度で供給した。ＰＥＮはスキン層上に接してあると共に、ＰＥＮのの５０％が２枚のスキン層にあった。フィードブロック法を利用して５７層を生成し、それを３台の多重積層装置にかけて、４４９層の押出品を作成した。キャストウェブは、厚さ２０ミル、幅１２インチである。パンタグラフを用いてフィルムの角部を把持して均一速度で同時に２軸方向に延伸する実験用延伸装置を使って後からこのウェブを２軸方向に延伸した。７，４６ｃｍ²のウェブを約１００℃のとき延伸機に取付け、６０秒で１４０℃まで加熱した。次に、サンプルが約３．５×３．５に延伸されるまで、（元の寸法を基準として）１０％／秒の割合で延伸した。サンプルは、延伸直後に室温のエアでブローを行って室温まで冷却した。
図３に、この多層膜フィルムの透過率を示す。曲線（ａ）は垂直入射時のレスポンスであり、曲線（ｂ）はｐ-偏光の法線に対して６０度のときのレスポンスである。
実施例２（ＰＥＮ：ＰＭＭＡ、６０１、ミラー）
共押出法により連続平膜作成ラインで６０１層の共押出フィルムを作成した。固有粘度０．５７ ｄｌ／ｇのポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）（６０重量％のフェノール／４０重量％のダイクロロベンゼン）を、押出機Ａによって１１４ポンド／時の押出速度で供給したが、このとき、６４ポンド／時でフィードブロックにいくようにし、残りをいかに説明するスキン層にいくようにした。また、ＰＭＭＡ（アメリカＩＣＩのＣＰ−８２）を押出機Ｂによってすべてフィードブロックにいくように６１ポンド／時の押出速度で供給した。ＰＥＮはスキン層上に接していた。押出機Ａによって供給されたＰＥＮと同タイプのものを約３０ポンド／時で調整する押出機Ｃを利用してフィードブロックが２枚の対称なスキン層を共押出しした後に、米国特許第３．８０１．４２９号に記載されているようなフィードブロックを用い、フィードブロック法を利用して１５１層を生成した。この押出品は２台の多重積層装置にかけられ、約６０１層の押出品を作成した。米国特許第３，５６５，９８５号明細書に、同様な式多重積層装置が記載されている。当該押出品は、押出機Ａから総合速度５０ポンド／時で供給されるＰＥＮのスキン層を共押出する別の装置にかけた。ウェブを、ウェブ温度約２８０°Ｆのときに延伸比約３．２で長さ方向に延伸した。次にフィルムを約３８秒間で約３１０°Ｆまで予熱し、横方向に１１％／秒の割合で延伸比４．５まで延伸した。その後、フィルムはリラクゼーションを待たずに４４０°Ｆにヒートセットした。こうして得られたフィルムの厚さは約３ミルであった。
図４の曲線（ａ）に示すように、バンド内平均消光９９％以上で、垂直入射時のハンド幅は約３５０ｎｍである。吸光量は小さい値なので測定困難であるが、１％未満である。法線から５０°の入射角ではｓ-偏光（曲線（ｂ））およびｐ-偏光（曲線（ｃ））の両方のとも同様な消光率を示したが、バンドや予想通り短波長のものに移行していた。ｓ-偏光の赤色バンド端は、ｓ-偏光の予想バンド幅が大きくなり、ＰＥＮ層においてｐ-偏光によって見える屈折が低くなるため、ｐ-偏光ほどは青色に移行しない。
実施例３（ＰＥＮ：ＰＣＴＧ、４４９、偏光子）
１回の作業でキャストウェブを押出し加工し、その後に実験用フィルム延伸装置でフィルムを延伸することによって、４８１層の共押出フィルムを作成した。フィードブロック法を利用して６１層のフィードブロックを生成し、それを３台の（２×）多重積層装置にかけた。最後の多重積層装置とダイの間で厚いスキン層を加えた。固有粘度０．４７ ｄｌ／ｇのポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）（６０重量％のフェノール／４０重量％のダイクロロベンゼン）を、１台の押出機によって２５．０ポンド／時の割合でフィードブロックに供給した。グリコール変性ジメチルクロヘキサンテレブタレート、（イーストマン社のＰＣＴＧ）を別の１台の押出機によって２５．０ポンド／時の押出速度で供給した。上記押出機の別のＰＥＮ流を、２５．０ポンド／時の割合で多重積層装置後のスキン層に加えた。キャストウェブは、厚さ０．００７インチ、幅１２インチであった。パンタグラフを用いてフィルムの角部を把持して均一速度で１軸方向に延伸する実験用延伸装置を使って、このウェブを１軸方向に延伸した。延伸機には、幅約５．４０ｃｍ（自由方向）で長さ７．４５ｃｍのウェブを取付けた。ウェブは約１００℃のときにウェブに取付け、４５秒で１３５℃まで加熱した。次に、サンプルが（グリッパ間の測定値を基準として）約６：１に延伸されるまで、（元の寸法を基準として）２０％／秒の割合で延伸した。サンプルは、延伸直後に室温のエアでブローを行って室温まで冷却した。サンプル中央は、ファクター２．０の緩和が認められた。
図５に、この多層膜フィルムの透過率を示すが、図中、曲線ａは垂直入射時の非延伸方向の偏光の透過率であり、曲線ｂは入射角度６０°のときの非延伸方向のｐ-偏光の透過率であり、曲線ｃは、垂直入射時の延伸方向の偏光の透過率である。４００−７００ｎｍの曲線ａの平均透過率は８９．７％であり、４００−７００ｎｍの曲線ｂの平均透過率は９６．９％であり４００−７００ｎｍの曲線ｃの平均透過率は４．０％であった。曲線ａのＲＭＳカラー百分率は１．０５％、曲線ｂのＲＭＳカラー百分率は１．４４％であった。
実施例４（ＰＥＮ：ｃｏＰＥＮ、６０１、偏光子）
共押出法により連続平膜作成ラインで６０１層の共押出フィルムを作成した。固有粘度０．５４ ｄｌ／ｇのポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）（６０重量％のフェノール／４０重量％のダイクロロベンゼン）を押出機によって７５ポンド／時の押出速度で供給し、ｃｏＰＥＮを別の押出機によって６５ポンド／時の押出速度で供給した。ｃｏＰＥＮは、７０モル％の２，６ナフタレンジカルボキシレートメチルエステルと、１５％のジメチルイソフタレートと、１５％のエチレングリコールのテレフタル酸ジメチルとのコポリマーである。フィードブロック法を利用して１５１層を生成した。フィードブロックは、最も薄い層と最も厚い層の厚さ比は１．２２で上部から下部にかけて層の厚みが徐々に変化するフィルムスタックを生成するように構成した。光学スタックは、２台の多重積層装置にかけられて多重積層された。多重積層装置の公称増倍比は、各々、１．２と１．２７である。次にフィルムは約４０秒間で３１０°Ｆまで予熱し、横方向に６％／秒の割合で延伸比約５．０まで延伸した。こうして得られたフィルムの厚さは約２ミルであった。
図６にこの多層膜フィルムの透過率を示す。曲線ａは垂直入射時の非延伸方向の偏光の透過率であり、曲線ｂは入射角度６０°のときのｐ-偏光の透過率であり、曲線ｃは垂直入射時の延伸方向の偏光の透過率である。垂直入射時においても６０°の入射時においても、非延伸方向のｐ-偏光の透過率が非常に高い（８０−１００％）ことに注意されたい。また、曲線ｃで示される可視範囲（４００−７００ｎｍ）における延伸方向の偏光の反射率が非常に高いことにも注意されたい。５００ｎｍと６５０ｎｍの間の反射率は９９％近い。
実施例５（ＰＥＮ：ｓＰＳ、４８１、偏光子）
イーストマンケミカル社から購入した６０重量％のフェノールと４０重量％のダイクロロベンゼンから成る固有粘度０．５６ ｄｌ／ｇのポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）と、シンジオタクチックポリスチレン（ｓＰＳ）のホモポリマー（ドウ社（Ｄｏｗ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）からサンプリングにより、重量平均分子量＝２００，０００ダルトン）とから、４８１層のフィルムを作成した。ＰＥＮは外側層に接するとともに、２６ポンド／時間で押出され、ｓＰＳは２３ポンド／時間で押出された。フィードブロックを利用して、各層がほぼ同厚の６１層のフィードブロックを生成した。フィードブロック後に、３台の（２×）多重積層装置を使った。フィードブロックに送られたものと同じＰＥＮを含む、厚さの等しいスキン層を、最後の多重積層装置の後に、総合速度２２ポンド／時で追加した。幅１２“のダイを通じて、ウェブを厚さ約０．０１１インチ（０．２７６ｍｍ）に押出した。押し出し温度は２９０℃であった。
このウェブを環境条件で９日間保管した後、テンターによって１軸方向に延伸した。フィルムを２５秒間で３２０°Ｆ（１６０℃）に予熱し、約２８％／秒の速度で延伸比約６：１まで横方向に延伸した。延伸方向の緩和はさせなかった。仕上がったフィルムの厚さは約０．００１８インチ（０．０４６ｍｍ）であった。
図６Ａに、この４８１層のＰＥＮ：ｓＰＳ反射偏光子を光学性能を示す。曲線ａは垂直入射時の非延伸方向の偏光の透過率であり、曲線ｂは入射角度６０°のときのｐ-偏光の透過率であり、曲線ｃは、垂直入射時の延伸方向の偏光の透過率である。垂直入射時においても６０°の入射時においても、ｐ-偏光の透過率が非常に高い（８０−１００％）ことに注意されたい。４００−７００ｎｍの曲線ａの平均透過率は８６．２％であり、４００−７００ｎｍの曲線ｂの平均透過率は７９．７％であった。曲線ｃの示す可視範囲（４００−７００ｎｍ）において延伸方向の偏光の反射率が非常に高いことにも注意されたい。曲線ｃにおいて、４００ｎｍと７００ｎｍの間のフィルムの平均透過率は１．６％である。曲線ａのＲＭＳカラー百分率は３．２％、曲線ｂのＲＭＳカラー百分率は１８．２％であった。
実施例６（ＰＥＮ：ｃｏＰＥＮ、６０３、偏光子）
共押出法により連続平膜作成ラインで６０１層の反射偏光子を作成した。固有粘度０．４７ ｄｌ／ｇのポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）（６０重量％のフェノール プラス ４０重量％のダイクロロベンゼン）を１台の押出機で８３ポンド（３８ｋｇ）／時の押出速度で供給し、ｃｏＰＥＮを別の押出機によって７５ポンド（３４ｋｇ）／時の押出速度で供給した。ｃｏＰＥＮは、７０モル％の２，６ナフタレンジカルボキシレートメチルエステルと、１５モル％のジメチルイソフタレートと、モル１５モル％のエチレングリコールのテレフタル酸ジメチルとのコポリマーである。フィードブロック法を利用して１５１層を生成した。フィードブロックは、最も薄い層と最も厚い層の厚さ比が１．２２で上部から下部にかけて層の厚みが徐々に変化するフィルムスタックを生成するように構成した。この光学スタックは、２台の多重積層装置にかけられて多重積層された。多重積層装置の公称増倍比は、各々、１．２と１．２７である。最後の多重積層装置とダイの間で、第３の押出機によって総合速度１０６ポンド（４８ｋｇ）／時で供給される前述と同じｃｏＰＥＮから構成されるスキン層を追加した。次にフィルムは約３０秒間で３００°Ｆ（１５０℃）まで予熱し、横方向に初期速度２０％／秒合で延伸比約６まで延伸した。こうして得られたフィルムの厚さは約０．０３５インチ（０．０８９ｍｍ）であった。
図６Ｂに実施例６の偏光子の光学性能を示す。曲線ａは垂直入射時の非延伸方向の偏光の透過率であり、曲線ｂは入射角度５０°のときのｐ-偏光の透過率であり、曲線ｃは垂直入射時の延伸方向の偏光の透過率である。非延伸方向の偏光の透過率が非常に高いことに注意されたい。４００−７００ｎｍの範囲で曲線ａの平均透過率は８７％である。また、曲線ｃで示される可視範囲（４００−７００ｎｍ）における延伸方向の偏光の反射率が非常に高いことにも注意されたい。４００ｎｍと７００ｎｍの間の曲線ｃの平均透過率は２．５％である。曲線ｂのＲＭＳカラー百分率は５％である。
II．半透過反射型ディスプレイ
以下のディスプレイ実施例の説明において、説明を簡単にするために、各システム構成要素は各独立部品として示す。しかしながら、システム構成要素の一部は互いに積層されたり、無反射コーティングのような別の構成要素を含む可能性があることを理解されたい。種々偏光子の整列配置方法は、図面上に矢印で示した。光線の偏光についても同様に図面中に矢印で示した。
図７に、本発明の半透過反射体１３を基礎とする反射型ディスプレイの第１の実施例を示す。ディスプレイは、ＬＣＤパネル１１と、前面ならびに背面２色性偏光子１０と１２と、半透過反射体１３とを備える。
図７のディスプレイ構成において、半透過反射体１３は、２色性偏光子１２が透過した偏光の反射率を最大限にするように好適に整列配置される。つまり、２色性偏光子１２の透過軸は、反射偏光素子８の光反射軸に対して整列配置される。従来のディスプレイの場合にそうであったように、２色性偏光子１２の透過軸は、２色性偏光子１０の消光軸に対して整列配置される。光線３１と３３は、いずれも２色性偏光子１０が透過した偏光である。光線３３について言うと、液晶パネル１１は光線３１の偏光状態に影響を及ぼさずに光線３１を透過する状態となっている。次いで、光線３３は２色性偏光子１２に吸収される。２色性偏光子１２が光線３３を吸収することによりLCDが暗く見える。光線３１について言うと、液晶パネルは、２色性偏光子１２によって光線３１が透過され、半透過反射体１３によって拡散的に反射されて透過光線３２を形成するように光線３１の偏光を回転する状態となっている。（説明を簡明にするために、拡散反射光線３２は１本だけしか記載していない。しかしながら、図１に関連して前述したように、実際には半透過反射体１３によって多数の光線が拡散反射されることを理解されたい。）
この拡散反射光線３２を生成する光線３１の反射がＬＣＤを照らすことにより、バックグラウンドの外観が拡散ホワイトすなわちニュートラルグレー（または、透過軸方向の偏光子の吸光率によっては、緑がかった色）を呈する。図７のディスプレイの全体効果は、拡散光のバックグラウンド上に暗い文字が表示されるというものである。
図７に記載されている高反射偏光素子８を使用することにより、背面反射体に研磨アルミニウムを使用しているディスプレイと比較して、表示輝度が１０％以上向上する。２軸配光によって作られる米国特許出願第０８／４０２，０４１号明細書に記載の多層膜ミラーもこの用途に利用できる。
図８に、反射型ディスプレイの代替実施例を示す。該ディスプレイは、前面２色性偏光子１０と、ＬＣＤパネル１１と、半透過反射体１３と、吸光体３３を備える。反射偏光素子８の透過軸は、図８の各偏光子の横の矢印で示されているように、２色性偏光子１０の透過軸に整列配置されていることが望ましい。
液晶パネル１１は光線４３の偏光状態に影響を及ぼすことなく光線４３を透過する。次いで、光線４３は半透過反射体１３によって透過されて、吸光体３３に吸収される。これにより、ＬＣＤ１１内に暗画素が生じる。２色性偏光子１０によって透過された光線４１の配光はＬＣＤによって回転が加えられ、半透過反射体１３によって拡散反射されて反射光線４２となる。反射光線４２がディスプレイを透過することにより、拡散照明の様相を呈する。図８のディスプレイの全体効果は、拡散光のバックグラウンド上に暗い文字が表示されるというものである。
後部２色性偏光子１２を取り除いたため、図８の光線４２の反射強度は図７の光線３２の反射強度よりも大きい。後部２色性偏光子の除去により、システムにおける吸収損失が減り、従って、ディスプレイの明るさとコントラストが増す。後部２色性偏光子（図７の１２）に関係する吸収損失は、５−２０％／パスである5 to 20％で、全体で１０−４０％の損失となる。従って、図８における後部２色性偏光子の除去により損失が大幅に減り、標準的な反射型ディスプレイと比較した場合、図８記載のディスプレイは著しく明るさを増す。図８記載のディスプレイは、標準的な反射型ディスプレイより２０−５０％明るく、図７記載のディスプレイよりも１０−４０％明るい。
図７および図８の反射型ディスプレイ以外にも、偏光保存拡散素子６と反射偏光素子８との組合せも半透過反射型ディスプレイの半透過反射フィルムに利用できる。図９Ａと図９Ｂに、半透過反射型ディスプレイに半透過反射体１３を使用したものを示す。この半透過反射型ディスプレイは、ＬＣＤパネル１１と、前部および後部２色性偏光子１０と１２、半透過反射体１３と、バックライト１５とを備えている。
図９Ａにおいて、反射偏光素子８の高反射軸は、２色性偏光子１２の透過軸に効果的に整列配置されている（すなわち、２色性偏光子１２と反射偏光素子８とは、図９Ａの各偏光子の横の矢印で示されているように「交差配置」される）。環境光条件において、図９Ａのディスプレイは、図７に関連して前述されたように機能する。光線５７は、後部２色性偏光子１２に吸収され、光線５８は半透過反射体１３によって拡散反射されて反射光線５９となる。バックライティング条件下において、光線６０は半透過反射体１３によって透過され、２色性偏光子１２に吸収される。光線５０は、まず半透過反射体１３によって反射され、後部２色性偏光子12によって，リサイクルされて吸収される。しかしながら、反射偏光素子および２色性偏光子１２両方の効率の悪さは、２色性偏光子１２を介した透過に合わせて適切に偏光された光の一部が半透過反射体１３によって透過されて、バックライティング時の視認性が提供されることを意味する。
補助照明条件下での性能を向上するためには、図９Ｂの偏光子整列配置が望ましい。図９Ｂについて言うと、反射偏光素子８の透過軸は、２色性偏光子１２の透過軸に整列配置されている。この場合、光線５５の偏光状態が変えられ、２色性偏光子１０によって光線５５が透過される。LCD１１は光線５４の偏光に影響を及ぼさないので、光線５４は２色性偏光子１０によって吸収される。その全体効バックライティング時に拡散ホワイトのバックグラウンド上に暗い文字が出るというものである。しかしながら、この実施例ではバックライト１５が図９Ａの半透過反射体１３の反射体ほど能率的でないために、環境視認性が低下する。
図９Ａと図９Ｂに記載の実施例の場合、反射偏光素子８は、０°（図９Ｂのように、反射偏光素子の透過軸を２色性偏光子１２の透過軸に整列配置した状態）から９０°（図９Ａのように、反射偏光素子８の高反射軸を色性偏光子１２の透過軸に整列配置した状態）までのいずれの角度にも配向できる。配向は、特定ディスプレイ装置の環境ならびに補助照明条件下における所望性能と、各条件下においてディスプレイを使用する相対時間量と、全体所望表示外観によって決定される。
図８の反射型ディスプレイに関連して前述したように、図９Ａと９Ｂに記載したような半透過反射型ディスプレイの明るさは、後部２色性偏光子１２を半透過反射体１３にかえることによって増すことができる。図１０にそのような半透過反射型ディスプレイの一実施例を示す。
環境照明条件下では、図１０のディスプレイは、図８の反射型ディスプレイと同様に作用する。光線６１はバックライトによって弱く反射されて反射光線６５となり、結果として暗い外観を呈する。光線６２は反射偏光素子によって強く反射されて反射光線６４となり、結果として拡散照明の外観を呈する。
バックライティング時、図１０のディスプレイは、環境光条件下の同じディスプレイに対して画像を反転する。バックライティング時、光線６７は前部２色性偏光子１０に吸収され、光線６６は前部２色性偏光子１０によって透過される。バックライト光線６８は、半透過反射体１３によってリサイクルされるので、表示照明に利用される光が増加する。図１０のディスプレイのバックライティング時の全体効果は、暗いバックグラウンド上に自照文字が出るというものである。更に、図１０のディスプレイは、場合によっては従来の純粋に反射型または従来の純粋にバックライト型のディスプレイよりも明るい。
このように、図１０の半透過反射型ディスプレイの実施例の場合、ディスプレイのコントラストは、バックライト表示と環境表示とで反転される。すなわち、環境照明下で拡散ホワイトのバックグラウンドに対して暗い文字がディスプレイ上に表示されるとしても、バックライティング時には暗いバックグラウンドに対して文字が明るく表示される。この効果は、多くのディスプレイ装置に効果的かつ有用である。
環境ならびにバックライト条件間の反転画像表示が必要ない装置の場合、ディスプレイに制御機構を追加することにより、バックライト条件または環境条件の一方におけるディスプレイのコントラストを電子的に反転して所望の表示外観を得ることができる。
光線６８と６９で示されるように、反射偏光素子８には光リサイクル効果がある。非透過偏光（光線６８と６９）は、従来の後部２色性偏光子に吸収されるのではなく、バックライト１５に戻し反射され、そこでランダマイズされる。その後、この反射光の一部は好適偏光状態でバックライトシステムから再び出てきて、反射偏光素子８によって透過されるので、これによりバックライト条件下で照明に利用される光量が増加する。従って、ディスプレイの性能、明るさ、およびコントラストが向上する。
図１１に、図１０のディスプレイを示すが、図１１にはバックライト１５と半透過反射体１３の間に載置される吸光フィルムが更に含まれている。この実施例では、吸光フィルム１６は好適相対照明（すなわち、低吸収）であり、（図１０と比較して）バックライト条件下における表示外観にさほど影響を及ぼさず、環境照明条件下における視認性を最適化するために存在する。当該吸光フィルムは２色性偏光子にであってもよい。吸光フィルム１６は、バックライト１５からの拡散反射光線７４の一部を吸収ことにより、バックライト１５の実効吸収を増し、環境照明条件下での表示コントラストを高くする。環境照明条件下における全体効果は、暗いバックグラウンドに拡散照明された文字が出て、バックライティング時には拡散ホワイトのバックグラウンドに暗い文字が出るというものである。繰り返しになるが、画像反転が要らない場合は、制御電子機器を利用することにより、バックライティング条件または環境条件下のディスプレイのコントラストを反転して、所望の表示外観を得ることができる。
図１２に、好適バックライト表示用にセットアップした半透過反射型ディスプレイを示す。２色性偏光子１０の透過軸と半透過反射体１３の反射偏光素子の高反射軸とは整列配置されている。光線８１は、半透過反射体１３から反射されて反射光線87となる。光線８２は、バックライト１５によって反射されて反射光線８３となる。光線８６は半透過反射体１３によって反射され、光線８５はディスプレイを介して透過され、光線８４は前部２色性偏光子１０に吸収される。このディスプレイ構成において、全体結果効果は、バックライティング時には拡散ホワイトのバックグラウンドに暗い文字が出て、環境光で見るときには暗いバックグラウンドに自照文字が出るというものである。
図１３に、半透過反射型ディスプレイの代替実施例を示す。この半透過反射型ディヌプレイでは、半透過反射体は反射偏光素子８を備えるが拡散素子を備えないことを特徴とする。図１３の光線は、図１２の光線と同様の影響を受ける。図１３に記載のように、２色性偏光子１０の透過軸と反射偏光素子の高反射軸とが整列配置される場合には、その効果は、バックライティング時にはミラー状のバックグラウンドに暗い文字が出て、環境光では暗いバックグラウンドにミラー状の文字が出るというものとなる。２色性偏光子１０と反射偏光素子とが整列配置される場合（不図示）、その効果は、環境光のときはミラー状のバックグラウンドに暗い文字が出て、バックライティング時には暗いバックグラウンドにミラー状の文字が出るというものとなる。前述のように、画像反転が要らない場合には、表示の今後ラストを電子的に反転する制御回路により、バックライト表示ならびに環境表示の両環境において一貫した外観を提供する。
半透過反射体１３が他のシステム構成要素に積層されないディスプレイの場合、反射偏光素子の片側または両側を無反射コーティングでコーティングすることが好ましい場合がある。この場合の無反射とは、半透過反射体１３の透過軸のことを言う。反射型ＬＣＤでは光は各構成要素を２回ずつ横断し、表面反射による損失はディスプレイの性能に影響を及ぼす可能性がある。無反射処理が施された反射偏光子の具体例は前述の米国特許出願第０８／４０２，０４１号明細書に記載されている。
前述ディスプレイのいずれかの性能を向上するための別の方法は、構成要素を積層してエアギャップを無くすことである。例えば、図７−１３に記載のディスプレイのいずれかの、いずれか好適実施例は、半透過反射体１３の拡散素子６として拡散接着剤を含む。これにより、図７、図９Ａ、および図９Ｂの実施例において半透過反射体を後部２色性偏光子１２に積層することができ、また、図７、図１０−１３の実施例において半透過反射体をＬＣＤの後ろに積層することができる。これにより、表面反射による損失が減少し、システムのスループットが増し、それ故、表示性能、明るさ、コントラストが向上する。例えば、反射偏光素子８の表面反射により光の１２％が反射される場合、ディスプレイのコントラストは８：１が限界である。反射偏光素子をＬＣＤパネルの下側に積層した場合には、反射偏光素子の下側での残留表面反射は６％で、限界コントラストは１６：１である。反射偏光素子８の下側に無反射コーティングを施した場合には、残りの６％は１または２％まで減る。これに比例してコントラストは各々１００：１または５０：１にまで上がり、これは著しい向上である。この解析では、拡散体ならびにＬＣプレートとなど、他のすべての構成要素を積層することを前提にした。反射型ディスプレイの場合、黒色吸光体をと反射偏光素子の裏とを積層することが可能であり、または、反射偏光素子の裏に吸光性黒色インク等の適切な吸光コーティングで被覆することも可能である。黒色吸光体の多くは表面が粗いので、黒色吸光体を反射偏光子に積層できないこともある。そのような場合、前述のように反射偏光素子の裏側に無反射コーティングを施すことが望ましい場合がある。

Claims (8)

1. 表示手段と、
   表示手段の後ろに位置する半透過反射体であって、
   拡散素子と、
   ２種類の材料から成る各層平均厚０．５ミクロン以下の多層膜を含む反射偏光素子であって、前記反射偏光素子は透過軸及び消光軸を有し、前記消光軸にそって偏光した光は前記反射偏光素子で反射し、前記透過軸にそって偏光した光は前記反射偏光素子を透過し、更にフィルム平面に垂直な入射光で透過軸にそって偏光した光の平均透過率が少なくとも８０％であって、フィルム平面に対する法線から６０°の入射光で透過軸にそって偏光した光の平均透過率が少なくとも８０％である反射偏光素子と
   を具備する半透過反射体と、
   半透過反射体の後ろに位置する吸光体と、
   を具備する反射型ディスプレイ。
2. 表示手段の前側に位置する２色性偏光子を更に備えたことを特徴とする、請求項１に記載の反射型ディスプレイ。
3. 反射偏光素子の透過軸と第１の２色性偏光子の透過軸とが有効に整列配置されることを特徴とする、請求項２に記載の反射型ディスプレイ。
4. 表示手段と半透過反射体の間に位置する第２の２色性偏光子を更に備えたことを特徴とする、請求項３に記載の反射型ディスプレイ。
5. 反射偏光素子の透過軸と第２の２色性偏光子の消光軸とが有効に整列配置されることを特徴とする、請求項４に記載の反射型ディスプレイ。
6. 反射偏光素子は、フィルム平面に垂直な入射光で前記消光軸にそって偏光した光の平均反射率が少なくとも８０％であって、フィルム平面に対する法線から６０°の入射光で前記消光軸にそって偏光した光の平均反射率が少なくとも８０％であることを更に特徴とする、請求項１に記載の反射型ディスプレイ。
7. 反射偏光素子は、フィルム平面に垂直な入射光で前記消光軸にそって偏光した光の平均反射率が少なくとも９０％であって、フィルム平面に対する法線から６０°の入射光で前記消光軸にそって偏光した光の平均反射率が少なくとも９０％であることを更に特徴とする、請求項１に記載の反射型ディスプレイ。
8. 反射偏光素子は、フィルム平面に垂直な入射光で前記消光軸にそって偏光した光の平均反射率が少なくとも９５％であって、フィルム平面に対する法線から６０°の入射光で前記消光軸にそって偏光した光の平均反射率が少なくとも９５％であることを更に特徴とする、請求項１に記載の反射型ディスプレイ。

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