JPH04212124A - ディスプレイ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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（ｆ
ａｃｅｐｌａｔｅ）　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Ｃｏ
ｍｐｕｔｅｒ　Ｄｅｓｉｇｎ　、６５〜８２頁に掲載の
”Ｆｌａｔ−Ｐａｎｅｌ　Ｄｉｓｐｌａｙｓ　Ｃｏｍｅ
　ｏｎ　Ｓｔｒｏｎｇ　ｉｎ　Ｓｐｅｅｄ，　Ｒｅｓｏ
ｌｕｔｉｏｎ　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（ＬＣＤ）　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（ＳＢ
Ｅ）　ディスプレイ、及び表面安定化強誘電液晶（ＳＳ
ＦＬＣ）　ディスプレイを含む直接多重化（ｄｉｒｅｃ
ｔ　ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｄ）ＬＣＤ　の動作及び性能
について、１９８７年５月１１日のＳｅｍｉｎａｒ　４
┷ｏｃｉｅｔｙｆｏｒ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｄｉ
ｓｐｌａｙ（ＳＩＤ）Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｓ
ｙｍｐｏｓｉｕｍ　Ｓｅｍｉｎａｒ　Ｌｅｃｔｕｒｅ　
Ｎｏｔｅｓ第１巻４．１〜４．３４頁に記載のＳｃｈｅ
ｆｆｅｒによる”Ｄｉｒｅｃｔ−Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ　
Ｌｉｑｕｉｄ−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２，４８１，３
８０　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Ｌ
ＣＤ　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Ｈｏｆ
ｆｍａｎ　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（ｄｙｎａｍｉｃ　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。Ｈ
ｏｆｆｍａｎ　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２
０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。ＴＭ
ＡＸ　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２
４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２
６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５
６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ＴＭＡ
Ｘ　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ＴＭ
ＡＸ　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ＬＣ
Ｄ　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（Ｓ
ＴＮ）　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
ＬＣＤ　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Ｔ
Ｎ型ＬＣＤ　またはＳＴＮ　型ＬＣＤ　に入る光を全て
吸収する、Ｈｏｆｆｍａｎ　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、Ｈｏｆｆｍａ
ｎ　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３
０５ｂから隔てられた半拡散性（ｓｅｍｉ−ｄｉｆｆｕ
ｓｅｄ）　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３０８−２　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３
０９−２　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　３１０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３
１０　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ＬＣＤ　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ＬＣ
Ｄ　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３０
５ａ、３０５ｂ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Ｃ
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、多数の光線のうち、あらゆ
る可能な方位Ψでファイバの外に出るところのファイバ
内に充満する光を表わす光線がある。従って、単一方向
からの入射光は、その頂角が入射角θに等しい光の中空
円錐に変換される。図５ｂは図５ａの光ファイバの側面
図を示し、図５Ｃは図５ａ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６
１９　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７０１−１，７０２−１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７０２−１　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のブースト・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６０５
ａ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−Ｌｉｔ
ｅ　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、Ｄ
ａ−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，　３
０３ｂ：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

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】下記の（ａ）　〜（ｃ）　を設けてなる直
   視型のイメージ・ディスプレイ： （ａ）　ダイナミックでない拡散モードで動作するよう
   に形成され、液晶ディスプレイ表面を有する反射型液晶
   ディスプレイ・デバイス； （ｂ）　上面と下面とを有し、前記下面が前記液晶表面
   に対向するように置かれ、夫々の長手軸が互いに平行か
   つ前記上面、下面及び液晶ディスプレイ表面に実質的に
   垂直な多数の直線状で剛性の光ファイバを有する光ファ
   イバ表面板：前記光ファイバの各々は前記反射型の液晶
   ディスプレイ表面と共働して周囲光源からの複数の光線
   を集めまた前記光ファイバ表面板を通して投射すること
   により、前記光ファイバ表面板の上面上に写し出された
   イメージの可視性を向上させる； （ｃ）　前記液晶ディスプレイ表面と前記光ファイバ表
   面板との間に置かれ、この間を通る光を偏光させるよう
   に形成された偏光器。
2. 【請求項２】下記（ａ）　〜（ｄ）　を設け、光に対し
   て透明な大旨平坦なスクリーン上に複数の文字イメージ
   を表示し、前記文字イメージは前記スクリーンの表側か
   ら観察されるように形成されるディスプレイ：（ａ）　
   外表面及び内表面を有するように形成され、前記外表面
   は前記内表面上に表示された前記文字イメージの観察者
   が見るために用いられる光ファイバ表面板：複数の光フ
   ァイバから形成され、前記光ファイバの各々は光を反射
   するシースで囲まれるとともに互いに近接しまた互いに
   ほぼ平行に整列するように配置される；（ｂ）　前記表
   面板を通る光を光学的に処理するように形成された第１
   手段； （ｃ）　前記表面板を通して観察される複数の文字を生
   成／消滅させるように形成された第２手段；（ｄ）　前
   記表面板を通った光を鏡面的に反射するように形成され
   た第３手段。
3. 【請求項３】下記の（ａ）　〜（ｄ）　を設け、外部光
   源の存在下で動作可能な液晶システムによって生成され
   る文字を表示するスクリーン装置： （ａ）　光に対して透明で、大旨共面をなす外表面及び
   内表面を有し、光チューブの配列を互いに平行でかつ前
   記外表面及び内表面に垂直に束ねて前記文字を照らすた
   めに前記外部光源からの光を伝達するように形成された
   表面板； （ｂ）　前記表面板を通った光を偏光させるように形成
   され、前記表面板の前記内表面の後ろであってこの内表
   面とほぼ共面となるように配置された第１手段；（ｃ）
   　前記液晶システムとともに前記文字を生成するように
   形されるとともに、前記表面板の前記内表面の後ろであ
   ってこの内表面とほぼ共面となるように配置された第２
   手段； （ｄ）　前記表面板を通る光を鏡面的に反射するように
   形成されるとともに、前記表面板の前記内表面、前記第
   １手段及び前記第２手段と共面となるように配置された
   第３手段。
4. 【請求項４】下記の（ａ）　〜（ｃ）　を設けてなる可
   視イメージのディスプレイ： （ａ）　光反射型の液晶ディスプレイ・デバイス；（ｂ
   ）　前記液晶ディスプレイ・デバイスの前面に配置され
   、光を通すことができる光ファイバ表面板；（ｃ）　前
   記表面板の前面に配置され、光を通すことができる偏光
   器。