JPH05297368A - フェースプレート装置、これを使用した表示装置、その表示装置を使用したコンピュータ装置、フェースプレート製造方法及び画面ひずみを減少させる方法。 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 斜めからでもはっきり見え、タッチパネルと
したとき視差のない液晶表示装置を提供する。 【構成】 液晶多層構造の中で使用するための、特に液
晶表示スクリーンを有するコンピュータシステムにおい
て使用するための偏光光ファイバ層。本発明は、光を特
定の方向に偏光する偏光子として機能すると共に、画像
を光ファイバ材料層の光学的に下方の位置からその表面
へ光学的に移送する光ファイバ材料としても機能する特
別に設計した薄い偏光光ファイバ層に関する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、表示を目的とする電極
線管技術の代用品として、多くの場合に特にポータブル
コンピュータの領域で現在使用されているフラットパネ
ルスクリーン表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】フラットパネルスクリーン表示装置は画
面に情報及び／又は画像を表示すべく設計されている。
それらの表示装置はコンピュータシステムと組合せて広
範囲に使用されており、コンピュータ表示画面として動
作する。多くのフラットパネル表示装置は、大形で重い
陰極線管を使用する代わりに、液晶表示（ＬＣＤ）方式
を利用する。ＬＣフラットパネル表示装置は相対的に軽
量であり、電力消費も少ない。従って、ＬＣフラットパ
ネル画面は軽量で電力消費の少ない材料が望まれるポー
タブルコンピュータと共に使用するのに理想的である。

【０００３】ところが、従来のフラットパネルＬＣ表示
装置はその構造上の設計に起因するいくつかの問題や欠
点を有する。たとえば、従来のＬＣＤの中で画面に形成
される画像をコンピュータのユーザーが画面に直接面す
ることによってまっすぐに、図１を参照すると方向３８
に沿って、又は９０度観察角として知られている角度を
もって観察しなければならない。フラットパネル画面を
「軸外れ」観察方向（方向３９により示す）と呼ばれる
斜め方向、あるいは傾斜した画面を垂直又は水平から観
察すると、従来のＬＣＤ画面では、表示方式の光学的性
質によって表示にゆがみが生じる。多くの場合、この軸
外れ観察によりコントラストは劣化し、色ずれも発生す
る。白黒表示装置やグレイスケール表示装置におけるコ
ントラストずれはカラー表示装置では色ずれとして現れ
る。それらは共にＬＣＤのコントラストが角度によって
左右されるために起こるのである。従来のフラットパネ
ルＬＣ表示装置の中には、軸外れ観察角によって画像を
反転させ、黒色画素を白色に、また、白色画素を黒色に
してしまうほどひどいゆがみがコントラストに生じるも
のもある。ＬＣ表示装置が色付きである場合には、軸外
れの観察は色ずれと、コントラスト上の問題を起こす。
そのようなコントラストずれと色ずれは、１つには、従
来のＬＣＤ画面の画像が画面の下に位置するＬＣ層の中
で形成されることによって起こる。従来、ＬＣＤフラッ
トパネル表示構造はそれらの問題を適切に且つ適度なコ
ストで解決することができなかった。そのため、従来の
フラットパネルＬＣ表示装置の軸外れ観察に関連して発
生する問題を適度なコストで減少させる又は取除くこと
は有益であろう。

【０００４】従来のＬＣ表示装置に伴うもう１つの問題
は、軸外れ観察に関連する視差である。フラットパネル
ＬＣ表示装置の構成上、視差はタッチスクリーンにのみ
関わる問題である。フラットパネルＬＣ表示装置の構成
上、ユーザーの目に見える画像は真の触知可能画面部分
の位置にない。画像の観察可能位置と、画面の表面との
差異を視差という。この種のＬＣ表示装置と共にタッチ
スクリーンコンピュータシステムと組合せて使用した場
合、この視差の問題があるために、画面上の様々な項目
を正確に選択することが困難となる。さらに、軸外れ観
察角が大きくなるにつれて視差も大きくなる。画像はユ
ーザーの目にはＬＣ層自体の中で浮かんでいるように見
え、これが視差の問題である。画像は表示装置の表面に
あるようには見えないので、そのような表示装置をタッ
チスクリーン構造で使用するときには、ユーザーは表面
の座標が表示装置内部に見える画素の座標と相関すると
いう予期をもって表示装置の表面に触れなければならな
い。見かけの画像が表示装置の表面上の対応する点の真
下に向いているとは認められないような角度で観察する
ときに、視差は発生する（図４を参照）。図４は、ＬＣ
層２０５の中の目標点２１２と、タッチスクリーンの表
面、すなわち、上面ガラス２０３における対応する目標
点２１４とを示す。観察場所２０１は表示装置への垂線
に対してある角度を成しているので、視線２０２（観察
者の場所と目標画素との間）と、上面ガラスとの交点は
目標点から幾分の距離をおいた点にある。視線／上面ガ
ラス交点２１０から目標点２１４までの距離がその特定
の表示装置と、特定の観察角とに関連する視差２２０で
ある。観察者が目標画素を「正面から」、すなわち、視
線が表示画面に対して垂直となるように見ている場合に
は、視差は０である。本発明は、目標点２１４と画素２
１０の見かけの画像が一致するように画素の画像を表示
装置の表面に伝えることにより、この問題を解決する。
従って、ＬＣ表示装置に関わる視差の問題を排除するこ
とが望まれる。本発明の好ましい実施例はそのような解
決方法を提供する。

【０００５】従来のＬＣＤが直面するもう１つの問題
は、多層設計（多層構造ともいう）に起因するものであ
る。従来のＬＣ表示装置は非常に複雑な多層から構成さ
れており、その層ごとに、いくつかの異なる技術的に複
雑な製造工程を必要とする。従って、その結果得られる
ＬＣ表示装置は相対的に高価である。従来のＬＣ表示装
置のそれらの層については、以下にさらに詳細に説明す
る。製造工程を少なくし、それにより、完成後のフラッ
トパネル表示装置のコストを低減するために、従来のＬ
Ｃ表示装置の関連する層の１つ又は２つ以上を組合せる
ことも非常に有益であろう。本発明は１つの解決方法を
提供する。従来の構成において、視差や、軸外れ観察に
よる他の異常を減少させるために光ファイバ材料層を利
用したＬＣ表示装置は、以下に説明するＬＣ表示装置の
従来の多層構造の上に追加物として光ファイバ層を配置
しているために、相対的に高価である。本発明は、ＬＣ
表示装置の製造コストを実行可能であるように低減する
ユニークな装置を提供する。

【０００６】そこで、従来のフラットパネルＬＣ表示装
置の構造と動作を説明する。従来のＬＣＤ装置の構造組
成や動作は当該技術では良く知られているが、本発明の
理解を助けるために、従来のＬＣＤ装置を簡単に説明し
ておく。図１は、従来の多層ＬＣ表示装置構造２４を示
す横断面図である。表示装置構造は多層構造であり、画
像を観察する画面を形成する。画像情報は液晶（「Ｌ
Ｃ」）層１６の中で発生する。しかしながら、その画像
はＬＣ層を含むいくつかの層の間の光学的相互作用の結
果である。コンピュータシステム９又は他の制御装置は
電子接続線３を介してＬＣ画面とインタフェースし、画
面における画像及びデータの生成を制御する。説明の便
宜上、いくつかの層を露出させるように、ＬＣ画面の構
造の一部を取除いてある。この画面に対してのまっすぐ
な観察角は方向３８により示されており、図１は画面の
一部を側横断面図で示す。

【０００７】図１のＬＣ表示装置は、背面照明を行う光
源８を含む。全ての表示装置が背面照明を有するとは限
らない。すなわち、背後から照明されるとは限らない。
事実、計算器のＬＣ表示装置のような多くの市販のＬＣ
表示装置は背面照明ではない。時計のＬＣ表示装置は、
一般に、暗いときなど背面照明により画像を見ることが
必要である場合に背面照明を起動するための、ボタンの
ような何らかの機構を有する。一般的には、背面照明は
表示装置のコントラストと視認度を向上させるが、表示
装置自体よりはるかに多くの電力を費やす。

【０００８】従来のＬＣ表示装置は次のように動作す
る。標準形の未偏光光源８は出力光放射１５をスクリー
ン平面の背後から発射して、スクリーンの背面全体をほ
ぼ照射する。あるいは、観察者の周囲環境から表示装置
に入射する光を反射させることによって背面を照射して
も良く、それら２つの方法を何らかの形で組合せても良
い（たとえば、反射光照射と光源）。光線は第１の偏光
子層１０（厚さ約１．５mm）を通過する。この第１の偏
光子層１０は入射光線を第１の任意の方向７３に偏光す
る。この方向を零（０）度偏光方向と呼ぶ。光は次に透
明のガラス構造層１２（厚さ約１．１mm）を通過する。
このガラス層１２は第１の偏光の偏光特性には影響を及
ぼさず、主としてその上に載っているＬＣＤ構造を機械
的に支えるために使用される。ガラス構造層１２と第１
の偏光子層１０は互いに機械的に固着されている。

【０００９】ここで説明するのは従来のＴＦＴアクティ
ブマトリクスＬＣＤ（ＴＦＴは薄膜トランジスタを意味
する）である。ポケット計算器や多くの低価格ＬＣＤコ
ンピュータ表示装置などの数多くの用途で主流となって
いるのは、Ｓｈａｒｐの「スーパーツイスト」表示装置
や「ダブルスーパーツイスト」表示装置などの直接アド
レス指定方式の表示装置、すなわち、ネマチック表示装
置であるが、本発明はそのような表示装置にも同等に適
用できる。能動表示装置と受動表示装置との主な相違点
は、受動表示装置がその各画素と関連し且つそれと共に
位置するトランジスタをもたないということである。そ
の結果、製造工程が簡略化されるので、受動表示装置の
製造コストは著しく安くなる。しかし、ＴＦＴはコンピ
ュータ表示装置（画素の総数が６０個又は７０個である
と思われる計算器と比べて、通常は６４０×４００個以
上の画素を含む）で見られるような大形の画素マトリク
スを制御しようとするときに起こる多くの問題を解決
し、そのため、ＴＦＴ表示装置は、通常、高いコントラ
ストの、より高画質の画像で表示する。各画素が２つか
ら２５６の異なるコントラストレベルを表わすようなグ
レイスケール画像を生成するために要求される正確さを
もって受動マトリクス表示装置を制御することはきわめ
て困難であり、従って、多くのグレイスケール表示装置
や多くのカラー表示装置は能動マトリクス表示装置であ
る。受動アドレス指定方式の表示装置では、軸外れ観察
と関連するコントラストずれは特に大きな問題となる。
本発明は受動マトリクス表示装置の視認度を著しく向上
させ、従って、著しく低コストであることを考慮に入れ
ても視認度が低いためにこれまでは利用できなかった製
品を含めてはるかに広い範囲の製品への適用を可能にす
るであろう。

【００１０】再び図１を参照すると、偏光はアクティブ
トランジスタ・出力電極マトリクス層１４（厚さ約５０
mm）と、Ｍｅｒｃｋ製のＭＣＬＣ１３３、すなわち、
２，３−ジシアノフェニルを含むＬＣ層１６（厚さ約４
〜１０ミクロン）とを通過する。このＬＣ層は画像を形
成するために要求される制御を実行し且つそのための構
造を提供する。このフラットパネルＬＣＤにより生成さ
れる画像は、全て、「画素」、すなわち「ドット」から
構成されている。各画素は制御層１４に属する少なくと
も１つの対応するトランジスタと、対応する電極とを有
する。言いかえれば、それぞれのトランジスタは画面に
１つの観察可能な「画素」を生成する働きをする。そこ
で、多数の局所に位置する活動中のトランジスタが画像
を生成すると考えられる。各トランジスタは不透明であ
る。トランジスタ及び関連する接続線の面積と、関連す
る電極の面積との比は表示装置の明るさを定める主な要
因である。トランジスタは層１４の切取り横断面に示さ
れており、それぞれの交差線上にある暗い点３２がトラ
ンジスタを表わしている。層１４の線はトランジスタに
関わる制御線を表わす。垂直方向に走る線３６はソース
線を表わし、水平方向に走る線３４はゲート線を表わ
す。特定の１つのトランジスタ３２を起動するときに
は、それを識別するゲート線３４とソース線３６を起動
する。各トランジスタ３２はそれと関連する対応する出
力電極３０を有し、その電極はトランジスタのドレイン
に接続されている。出力電極はＬＣ層１６の高い誘電特
性によって共通電極１８から絶縁されている。そのた
め、出力電極はコンデンサとして作用する。出力電極３
０も透明であり、トランジスタが起動すると充電して、
電界を発生させる。簡略化するために、出力電極の一部
のみを示した。いくつかの電極３０を図示し、陰影づけ
してあるが、各トランジスタは各自の出力電極を有する
と認められるであろう。出力電極単独のキャパシタンス
より長くこの充電状態を維持するために、保持コンデン
サ（図示せず）を形成しても良い。放電時間は、出力電
極の電荷が対応する画素のコントラストを害するほどに
減衰するのに要する時間である。この減衰が目に見える
ようになる前に、すなわち、表示が「ちらつく」ように
見える前に出力電極の電荷をリフレッシュしなければな
らない。出力電極３０は酸化インジウムスズから形成さ
れており、透明な導体である。

【００１１】コンピュータ９又は制御装置が特定の１つ
のトランジスタ３２を識別し、それを起動すると、対応
する出力電極が充電されて、電極板３０と共通電極１８
との間に局所電荷を発生する。この電荷が以下に説明す
るように液晶層１６に影響を及ぼす。

【００１２】偏光子層１０により偏光された第１の偏光
は、制御層１４を通過した後、次に液晶層１６（厚さ約
４〜１０μｍ）を通過する。これはＭｅｒｃｋ ＭＣＬ
Ｃ１３３などの液晶材料から成る層である。液晶が層構
造の側面から流出するのを防止するために、液晶はエポ
キシ又は他の材料（図示せず）により側面で固着されて
いる。層の間隔は、層の厚さと等しい直径をもつ小さな
ガラスビーズ又はガラス繊維により維持される。それら
のビーズ又は繊維の水平方向間隔は、構造の機械的安定
性を確保する一方で表示装置の光学的特性をそこなわな
いように十分に広い。液晶層１６の下面（図１では４４
として示す）で、制御層にラッカーを塗布し、ビロード
でこすって、任意ではあるが一方向となるように非常に
微細な平行なマークを作成する。液晶層１６の上面でも
ラッカー４６を塗布し、同様にビロードでこすって、面
４４にあるマークに対し垂直な同様の微細な平行のマー
クを作成する。ＬＣ層に電界が発生していないときに
は、それらのマークはＬＣ分子を所定の場所に機械的に
保持するために使用される。ＬＣ層１６の中で、以下に
説明するように結晶分子編成の配列に応じて、光線は変
化なく自由に通過するか、又は偏光方向を９０度回転さ
せる。

【００１３】光は変化した後に又は変化しないままで液
晶層１６を通過し、共通電極層１８（厚さ約５０〜６０
nm）である次の層に至る。この層は、独立した個々の出
力電極３０との間に電界を発生できるようにそれぞれの
出力電極と共に使用するための基準電圧を発生する。こ
の共通電極も透明であり、出力電極３０と同様の材料か
ら形成されている。液晶層１６は制御層１４と共通電極
層１８の双方に機械的に結合し、それらの層の間に挟ま
れている。これらの層の相互作用については後述する。
カラーフラットパネルＬＣ表示装置の場合、共通電極層
１８と上面ガラス層２０との間に薄膜カラーフィルタ４
０を配置する。このカラ−フィルタ層（厚さ２μｍ）４
０によって、表示画面にカラー画像を生成することがで
きる。カラーフィルタ層４０の上面には、その層と機械
的に結合する別のガラス支持層２０（厚さは約１．１〜
３．０mmであるが、この厚さはＬＣＤの大きさと用途に
よって異なる）がある。この層は透明であり、同様に機
械的衝撃及び破損に対してＬＣ表示装置を支持する。

【００１４】さらに図１を参照すると、ガラス層２０
は、検光子と呼ばれる第２の偏光層２２（厚さ約１．５
mm）に結合している。検光子層２２は光を第１の偏光子
層１０の方向に対して垂直な方向７２に偏光する。従っ
て、光を第１の偏光子層１０により偏光させた後に何ら
かの方法でそれに変更を加えなければ、検光子がそれら
の光線を完全に阻むので、光は検光子層を通過しない。
観察角３８の方向からは光は全く見えず、その結果、表
示装置には黒い点が形成される。

【００１５】ＬＣ層の動作と構造は既に仮説として成立
しており、従来の技術では実際に良く使用されている
が、本発明の理解を明確にするために以下に説明する。
第１の偏光光線は、図２に示すような液晶分子５０の配
向によって液晶層１６の中で変化する。図２は、トラン
ジスタ・出力電極制御層１４と、ＬＣ層１６と、共通電
極層１８との相互作用を示す。電界が存在していないと
き、液晶分子は懸濁状態では図２に示す通りである。長
い分子５０はＬＣ層１６の底面の微細なエッチング溝４
４の中に自然にある。科学では完全に理解しえない特定
の自然の配列現象のために、分子は螺旋階段の形５１に
配列している。この階段は、分子は下方の溝４４と平行
に走る上方のエッチング溝４６の中に落着くまで上昇し
てゆく。それらの溝パターンは螺旋階段分子を機械的に
固定し且つ階段パターンの形成を開始させる働きをす
る。

【００１６】従来の技術を示す図３を参照すると、ＴＦ
Ｔと共通接地点との間に電位を印加したときには、５５
により示す方向に電界が発生する。ＬＣ層１６を通して
電界を印加すると、ＬＣ分子は図示するように階段配列
から強制的に縦配列をとるようになる。分子は電界の方
向５５に沿って下から上へ配向してゆく。液晶分子（Ｍ
ｅｒｃｋがＭＣＬＣ１３３の商品名で販売しているもの
など）の独特な双極異方性光学的／電気的特性によっ
て、分子はその極性電気構造と印加された電界との相互
作用におけるねじり力を受ける。このトルクは分子を図
中符号５３により示す通りに分子の光学軸を垂直方向に
配向するように回転させる。電界５５は出力電極３３
と、ＬＣ層を包囲する共通電極層１８との電荷相互作用
によって発生する。共通電極は連続しており、一般に接
地点に接続している。これは単純な直流電気回路のマイ
ナス（−）端子であると考えられるであろう。出力電極
は共通電極平面に関して正又は負、あるいは正負交互に
充電される。出力電極３０の１つに正電荷があるとき、
挟まれているＬＣ層のその部分を通過する局所電界が発
生して、ＬＣ層１６の中の、充電された電極３０の領域
と、共通電極層１８とにより境界を限定されているＬＣ
結晶の一部分を縦方向に配向する。このように、それぞ
れのトランジスタ３２とそれに関連する出力電極３０の
電荷状態に応じて、ＬＣのある部分は階段編成５１をと
り（その部分においては下方に位置する電極に電荷が存
在していないため）、ＬＣの他の部分は縦編成５３をと
ると思われる。ＴＦＴと共通電極との間の電位を０にす
ると、分子５０は階段配列５１に戻る。液晶分子が電界
印加を受けたときに階段編成に配列し、電界が存在しな
いときには縦の配列となるような、本実施例の説明とは
正反対の液晶分子を選択し且つ配置できることがわか
る。そのような区別をすることは自明であろう。

【００１７】ＬＣ材料が階段状態５１に配列された分子
を有するとき、これは三次元構造であり、サンドイッチ
構造の各層と平行な分子からなる各平面では全てのＬＣ
分子は同一の向きを有することが認められる。本明細書
の範囲を越える理由によって、液晶（Ｍｅｒｃｋ ＭＣ
ＬＣ１３３など）の各分子はその長さに対して横方向に
振動する光に対して透明であり、その長さと平行に振動
する光に対しては不透明である限り、光学的に異方性で
あることを理解すべきである。この異方性と、階段配列
における液晶の全体的配向との組合せとして、ＬＣ材料
の各分子層は偏光層として作用し、それぞれの層は光を
その上の層からわずかにねじれた方向に偏光させる。互
いに対して部分的にねじれている偏光層がその偏光の重
なりによって部分透明であり、また、２つ以上の偏光子
を通過する光の正味偏光はその光が最後に通過した偏光
子の方向であることは良く知られている。階段状態に配
列しているＬＣ材料のそれぞれの分子層を光が通過する
につれて、各層ごとに偏光された光は小さな角度ずつ回
ってゆく。それぞれが分子層１つ分の厚さを有し且つそ
れぞれが偏光した光を９０／ｎ゜ずつ回転させる有効な
偏光子を全部通過した後には光は９０゜回っており、公
称減衰を受けている。その後、光は最後の偏光子を自由
に通り抜ける。

【００１８】結晶分子編成の結果として、分子が階段状
態５１で配向しているＬＣ材料を通過した偏光にた光は
分子編成により光学的に回転する。階段編成５１を通過
した０度の偏光方向の光は９０度回転することになる。
そして、縦編成５３を通過した第１の偏光は０度の偏光
方向で変化しないままである。従来の技術を示す図２及
び図３からわかるように、結晶分子の階段によって回転
された第１の偏光した光は０度の方向７３から９０度の
偏光方向７２へ変化している。従って、回転した偏光光
線は０度方向の光を制限して９０度の方向に光を偏光す
る検光子層２２を自由に通過する。そのため、階段編成
を有するＬＣ層を通過した光は最終的には観察者３８に
は表示装置上の「白色画素」として見える。また、ＬＣ
層１６の分子の縦配列５３を通過した第１の偏光光線は
回転せず、検光子層２２で完全に吸収される。縦配列５
３を通過した光は観察者３８には見えず、従って、表示
装置では「黒色画素」を表わす。このように、トランジ
スタ電極３０が充電すると、トランジスタ電極３０と共
通電極との間に整列して位置している分子５０は縦に配
向されて、表示画面には黒色画素が形成される。トラン
ジスタ電極３０の電荷が消散すると、トランジスタ電極
３０と共通電極との間に整列して位置している分子５０
は階段編成をとり、表示画面には白色画素が形成され
る。

【００１９】トランジスタ電極マトリクスを使用し、Ｌ
Ｃ層における偏光の回転によって白色又は黒色の画素を
生成すると、フラットパネルスクリーン２４に複数の画
素から構成される画像を形成することができる。尚、画
像を形成するためには数多くの層が要求され、それらの
層の一部は構造要素して、別の部分は回路素子として使
用されるのであるが、視角３８をもつ観察者は画素を光
学的にはＬＣ層の内部にあるものとして見る。画像は光
学的にはＬＣ層１６の位置の中に形成される。

【００２０】そこで、従来のフラットパネルＬＣ表示装
置に関して先に述べた問題の起こる理由を論じることが
できる。最終画素画像は光学的には外側の検光子層２２
の中ではなく、ＬＣ層１６の中に形成されるので、少な
くとも４つの層、すなわち、ＬＣ層１６と、共通電極層
１８と、ガラス支持層２０と、検光子層２２とを通して
その画像を見ることになる。カラーフラットパネルＣＤ
の場合には、カラーフィルタ層４０が第５の層を形成す
ることになるであろう。多くの従来のＬＣ表示装置は、
保護を目的として、検光子層の上面に位置する厚さ約
（０．５〜１．０）mmの二酸化シリコンの外部透明層を
含むことが多い。この場合、少なくとも５つの層を通し
て画像を見ることになる。画像位置と、フラットパネル
表示装置の表面との差を本明細書では「画像深度」と呼
ぶ。画像深度が大きいと、視差の問題を引起こす原因と
なる。画像深度が大きいほど、視差の問題は悪化する。
たとえば、フラットパネルスクリーンを軸外れ（方向３
９）で観察したとき、画像の光学的位置は画面における
認知可能位置とは異なる。画素の見かけの位置は、縦方
向には見かけの画像を生成する働きをする下方の電極格
子に対応するスクリーンの表面上の位置と同一ではな
い。このような事態が起こるのは、画面の傾きと画像深
度によって画像が必然的に画像の真上ではない画面上の
場所に現れてしまうためであり、従って、厚い感触スク
リーンを使用する場合にはそれに触れることは難しく、
そのため、この表示装置を感触構成において使用すると
きに目標を定めることは困難である。

【００２１】コンピュータシステムのユーザーがスクリ
ーンに表示されるオブジェクトを指示し（そこで触れ
る）ことによりシステムに入力を供給するよなコンピュ
ータシステムで感触スクリーンを使用した場合には、上
記の問題は特にきびしくなる。感触フラットパネルタッ
チスクリーンを採用すると、検光子層の上面に特別に厚
い感触層が乗り、それがおそらくは第６の層となるの
で、画像深度は大きくなる。この問題を解決する自明な
方法は、画像が通過しなければならない層を画像深度を
小さくするように十分に薄く形成するというものであ
る。ところが、もろいＬＣ層１６を保護するためには支
持構造が必要であり（ＬＣ層に機械的圧力が加わると、
構造のＬＣ分子の配向が変化し、ＬＣ構造を永久的に損
傷してしまうことさえありうる）、そのために少なくと
も層２０を十分な厚さにしなければならない。ＬＣ層を
十分に保護するほど厚い厚さ閾値も同じように視差の問
題を生じさせることがわかっている。画像深度を減少さ
せるための従来のもう１つの方法はガラス層２０を除去
し、共通電極層１８の上面に偏光子層２２を配置するこ
とであると示唆されている。ところが、検光子（及び偏
光子）はプラスチックであるので、この方法は有効では
ない。従って、それらの層は一般にメタライズ層（電極
格子及び共通電極を構成する導電層）を塗布する工程に
耐えられない。さらに重要であるのは、ＬＣ材料におけ
る間隙を所要の精度で維持しなければならないという問
題である。ここで説明した工程で形成されない偏光子の
プラスチック膜は、上面ガラス、下面ガラス又はＬＣＤ
の製造における要求される構造要素のいずれかとして使
用すべき寸法安定度を有していない。

【００２２】従来のタッチスクリーン構成の１つにおい
ては、指又はペンの位置を感知するために、ＬＣＤ構造
の上面に追加されるガラス板に導電層を配置する。この
導電層をプラスチック材料に塗布して形成させたのでは
信頼性がないのでガラス層に塗布することになり、そこ
で視差の問題は一層大きくなる。ここで、以下に説明す
るように本発明のガラス板は導電層を直接に塗布するこ
とができるので、先に説明したタッチスクリーン構成に
関連する問題を改善するために本発明を利用できるであ
ろう。これによりあらゆる視差の問題は軽減され、表示
装置の構成は簡略になるであろう。

【００２３】本発明は、スクリーン表示装置の外面に画
像を有効に形成する新たな層構造を提供することによ
り、この視差の問題を解決する。従って、画像深度は０
に近付くので、視差の問題はないままである。新たな多
層構造はＬＣ層の適切な保護を行う。

【００２４】第２の論点は、従来のＬＣＤの上面に抵抗
シートタッチスクリーン技法を使用するということであ
る。現在のＬＣＤの製造に際しては、完成したＬＣＤの
検光子層の上に追加ガラス層を塗布することが必要であ
り、適度に導電性（１００〜５００Ω／平方）の透明層
を共通電極と同様にして、また、同様の特性をもって塗
布する。この層を適切な感知方式と関連して使用して、
いずれかの点でタッチスクリーンの導電表面と電気的に
接触している指又は他の導電性の物体の位置を限定す
る。そのようなスクリーンの基板に要求される条件は、
基板が導電層を塗布するために必要とされる処理の熱に
耐えなければならないという点及び寸法安定度が第１に
重要である代わりに、耐摩耗性が重要であるという点
で、上面ガラスの条件に類似している。一般に良く知ら
れている通り、プラスチックはガラスと比べて耐摩耗性
の点ではるかに劣るので、プラスチック基板のタッチス
クリーンを使用しようと試みても、それは使用に耐えな
い。このような理由により、従来の技術では、プラスチ
ック製であるために、検光子層における感知に要求され
る導電層を配置することによって、抵抗シート感知方式
のＬＣＤアセンブリの構造を簡略化するのは不可能であ
る。そのようなアセンブリにおいて、ガラスである光フ
ァイバフェースプレートの前面に感知に要求される導電
層を直接に塗布することにより、本発明を有利に利用で
きるであろう。適切な感知方式の構造は、たとえば、Ｍ
Ａ０１８８７ Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ，５５ Ｊｏｎｓ
ｐｉｎ ＲｏａｄのＭｉｃｒｏ Ｔｏｕｃｈ Ｓｙｓｔ
ｅｍｓ（電話番号５０８−１６９４−９９００，Ｆａｘ
番号５０８−６９４−９９８０）により製造されてい
る。

【００２５】ここで説明する本発明を等しく適用できる
と考えられるＬＣＤ，特にスーパーツイスト方式やダブ
ルスーパーツイスト方式の受動マトリクス表示装置に関
わるもう１つの問題は、３９として指示してある軸外れ
観察角で明確になるコントラストずれである。ＬＣ材料
の偏光特性は偏光子層及び検光子層と、観察者に対する
ＬＣ材料の物理的配向によって確定されることがわか
る。また、観察角が軸上３８ではなく、軸外れ３９であ
るとき、様々な層と観察者との物理的配向は変化するこ
とも明らかである。この変化はコントラストずれとして
現れ、多くの場合、数十度より大きい角度では、画像が
反転して、白色として見えるべき画素は黒く見え、黒色
として見えるべき画素は白く見えてしまうほど重大なも
のになる。この問題は、観察色が赤色画素１つ、青色画
素１つ、緑色画素１つの３つの画素により生成される強
さのバランスによって発生するカラーＬＣＤ構成で特に
明らかである。一般に、軸外れ観察に起因するコントラ
ストずれは画素ごとに均一ではないので、カラーＬＣＤ
における観察色は観察位置によって著しく異なる。

【００２６】従来より示唆されている１つの方法は、画
像光線が観察位置に対して様々な角度でＬＣＤ構造を通
過するときに起こる偏光の差を補正するために、ＬＣＤ
構造中の検光子層と上面ガラス層との間で複雑な１組の
（２〜４枚の）薄膜補正（膜ごとに±１００μｍ）層を
使用する層構造であった。薄膜補正層は観察角の関数と
して偏光の度合の変化を補正する働きをする。使用する
膜（リターディション膜としても知られている）の機能
特性は複屈折（０．００４程度）と、リターディション
（３００〜５００nm程度）である。補正膜の機能の基礎
を成す物理的理論の説明は本出願の範囲を越えるもので
ある。しかしながら、リターディション膜を塗布するこ
とにより、ＬＣＤ構造は複雑さを増す結果となり、しか
も、軸外れ観察と関連するコントラストの問題は完全に
は軽減されない。

【００２７】図５からわかるように、従来の別のシステ
ムは検光子層２２の上面に光ファイバ層４２を配置し
て、新たな構造２５を形成することにより、軸外れ観察
と関連する問題を解決しようとしている。光ファイバ層
は、ＬＣ層の内部で形成された画像が光ファイバ層の表
面へ光学的に写し出されるような物理的特性を有する。
光ファイバガラス層４２は、一端で直立し且つ互いに側
面で機械的に融合している何百万本もの両端をもつ微細
なガラスロッドを含む。それらのロッド４８をファイ
バ、すなわり、「光管」の集合体とみなしても良い。そ
れぞれの光管は一端で画像を取上げて、他端でその画像
を光学的に写し出すことができる。ＬＣ層から出た画像
は、ロッドの一端から他端へ、従って、光ファイバ層の
底面から上面へ転送されるときに、それらのロッドによ
り「画素化」される。画素化とは、下方に位置する画
像、この場合にはＬＣ層で形成される画素の詳細を各ロ
ッドに統合することである。それぞれのロッドの内部の
画像データは、そのロッドがある強さと色をもつ光のみ
を搬送するように散乱している。それらをまとめて見る
と、ロッドはＬＣＤ自体と全く同じ方式で、しかし、通
常かなり小さな縮尺で１つの画像を形成する。画像の各
画素は多数の極微光ファイバガラスロッド４８により転
送される。光学的にいえば、ＬＣ層で生成される画像は
光ファイバ層の外表面に、すなわち、そこに印刷された
かのように現れる。ファイバロッド４８は全反射として
知られる効果によって光を伝達する。機能からいえば、
ロッドは、ファイバに入射した光がブルースター角とし
て知られるある臨界角より小さな角度で全反射するよう
に十分に細い。この臨界角はファイバのコアの屈折率
と、ファイバの表面の屈折率又はクラッド材を使用する
場合にはそのクラッドの媒体の屈折率との比として確定
されている。ファイバの中に入ったならば、光はファイ
バの側面間ではね返ってゆく。ファイバの直径は、ブル
ースター角より著しく小さい何らかの最小値より大きい
角度ではファイバの側面に当たることができないように
十分に小さい。その結果、光は一連のほぼ無数の反射に
よってファイバに沿って伝達される。それらの反射は、
それぞれ、全く損失を伴わない。尚、各ロッドは垂直方
向にＬＣ層と整列しているので、視角３８からＬＣ層を
見ることになる。画像が光ファイバ板の表面に伝達され
ると、画像はＬＣＤではなく、光ファイバプレートの軸
方向依存性を伴って見られる。光ファイバ材料の軸外れ
観察特性は、光ファイバ構造を使用しないどのＬＣＤの
特性よりはるかにすぐれたものとなるように設定でき
る。

【００２８】しかしながら、従来のフラットパネルＬＣ
Ｄスクリーン構造２５で光ファイバ層を使用した場合、
自ら限界がある。光ファイバ材料は、多くの場合に１０
０分の数インチ程度のごく短い焦点距離を有する。見か
けの画像はＬＣ層１６の中で浮かんでおり、ＬＣ層１６
と光ファイバ層４２との間で要求される様々の層の厚さ
は通常はファイバの焦点距離より大きいので、その結
果、全く焦点の合わない、一般に全く読みにくい画像が
できあがる。

【００２９】従来より、介在層の厚さを減らすためのい
くつかの方法が示唆されているが、以下に説明するよう
にそれらは不適切である。画像深度を減少させようと努
力する中で、検光子層２２は光を偏光するために（ＬＣ
層の上方に）必要であるので、共通電極１８のすぐ上に
光ファイバ層４２を配置することは不可能である。ま
た、ＬＣＤ構造を保護し且つ支持するためにガラス支持
構造２０を設けることも勧められる。このガラス層２０
（ＬＣ層の上）と検光子層２２は画像深度をさらに増
し、従って、焦点の問題をさらに大きくする。従来の技
術では、検光子層２２はＰＥＴ〔三塩化エチレン〕から
製造されており、要求される処理温度が高すぎると共
に、ＰＥＴの寸法安定度が低すぎるために、ＬＣ層１６
で必要とされる作業間隙距離を維持できないので、共通
電極層１８も、カラーフィルタ層４０も検光子層に塗布
することは不可能である。また、視差と軸外れコントラ
スト劣化の問題を除去するために、検光子層２２の下方
に光ファイバ層４２を配置することも示唆されている。
ところが、光ファイバ層は、光が光ファイバ層４２を通
過するときにＬＣ層１６により慎重に発生された偏光を
散乱させる。散乱したならば、検光子層２２を通過した
としても画像は決してできない。

【００３０】本発明は、新たなフラットパネル表示装置
構造の層の外面に画像を形成させることにより、軸外れ
観察の問題を排除する。新たな外側の層の表面で画像を
見るので、軸外れ観察の問題は起こらない。本発明で
は、上面ガラス層２０、検光子層２２及び光ファイバ層
４２の３つの層の代わりに、特別に設計した層を有利に
利用する。

【００３１】従来のＬＣＤの構造に関わるもう１つの問
題は、一般に検光子層２２が最上位置の層でなければな
らないことである。従来の技術では、この層はＰＥＴか
ら製造されるので相対的に柔らかく、従って、普通に使
用していても損傷や摩耗を受けやすい。この問題を解決
する方法として、ポータブルコンピュータなどでは必要
に応じて検光子層２２をＳｉＯ₂ （二酸化シリコン）の
被覆膜で被覆する。この膜は非常に硬く、偶発的な損傷
の危険を最小限に抑えようとするものである。この工程
は完成した製品の複雑さとコストを増す。別の解決方法
は、もろい検光子を保護するために完成したサンドイッ
チ構造の上にさらに別のガラス層を追加する方法であ
る。この方法でも製造の複雑さとコストは増し、また、
アセンブリの重量も増す。

【００３２】従来のフラットパネル表示装置の別の問題
は、その多層構造である。このためにコストは非常に高
くなり、構成するのが困難である。本発明は（１）上面
ガラス層２０と、（２）検光子層２２と、（３）光ファ
イバ上面層４２と、（４）二酸化シリコン保護層の必要
性を有効に排除する。それらの層の代わりに、本発明は
単一の偏光光ファイバ層を利用する。

【００３３】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、軸外れ観察と関連する軸外れコントラストの問題や
色ずれを解決する液晶技術を利用する新たな改良された
フラットパネル表示装置を形成することである。本発明
の別の目的は、タッチスクリーンに適用する場合に大き
な問題となる視差の問題を排除したフラットパネル表示
装置を形成することである。本発明の別の目的は、従来
のＬＣ表示装置を製造するために必要とされる層の数を
少なくし、それにより、最終製造の製造コストを低減し
且つアセンブリを軽量化することである。

【００３４】

【課題を解決するための手段】液晶表示装置のように画
像を表示するフラットパネルスクリーン表示装置で使用
するためのフェースプレート装置を説明する。フラット
パネルスクリーン表示装置はフラットパネル多層構造を
有する。フェースプレート装置は、フラットパネル多層
構造の内部に画像を形成させるように、フラットパネル
多層構造から通過して来る可視光を偏光する機械的に一
様で、光学的にはコヒーレントな光ファイバ層を具備
し、光ファイバ層は、視差やコントラストずれなどの軸
外れ観察によるひずみの問題を少なくするように、画像
をフラットパネル多層構造から光ファイバ層の光学的表
面へ光学的に写し出す働きをする。光ファイバ層は複数
の積み重ねられ、接着するガラス要素から構成され、そ
れぞれのガラス要素は幅と、厚さと、任意の長さとを有
する。それぞれのガラス要素の厚さは所定の波長範囲の
光のみを通過させるべく制限するほど小さい。それぞれ
のガラス要素の幅は所定の波長範囲の光を通過させるほ
ど十分に広く、それにより、光ファイバ層の偏光は幅の
方向に起こる。また、それぞれのガラス要素の長さは、
光ファイバ材料の触知可能な層から切取れるほど十分に
大きい。本発明は、そのようなフラットパネル表示装置
を有するコンピュータシステムをさらに含む。

【００３５】

【実施例】本発明は特別に設計した偏光光ファイバ層及
びフラットパネルＬＣＤスクリーンにその偏光光ファイ
バ層を使用する多層スクリーン構造を含む。新たなＬＣ
Ｄスクリーンは従来の表示画面の利点を全て有するのに
加えて、新たな偏光光ファイバ層から得られる数多くの
利点をさらに発揮する。本発明は、高品質の紙に黒色イ
ンクで描出した場合に匹敵する画質を有するＬＣ表示画
面を提供する。以下の説明中、本発明を完全に理解させ
るために数多くの特定の詳細な事項を記載するが、それ
らの特定の詳細な事項がなくとも本発明を実施しうるこ
とは当業者には自明であろう。場合によっては、本発明
を無用にわかりにくくしないために、周知の方法を詳細
に説明しないことがある。

【００３６】本発明の好ましい実施例を図４に示す。本
発明は、フラットパネルＬＣＤスクリーン８０の新たな
多層構造である。この新たな構造はスクリーンの製造に
要求される層の数を少なくすると同時に、軸外れ観察に
よって起こる視差やコントラストの問題を排除する。新
たな構造８０は、従来の構造２４及び２５の中で示した
その他の層のうちいくつかと置換えられる、先には説明
しなかった新たな１つの層７４を含む。それらの層につ
いては以下にさらに詳細に説明するが、簡単にいえば、
本発明に関して必要なのは（共通電極層１８と共に）上
面ガラス層１つだけであるということである。膜補正層
は不要であり、付加的な偏光層は設けられていない。

【００３７】詳細にいえば、層７４は特別に設計し、製
造したガラス材料であり、光ファイバの特性と偏光子の
特性を併せ持つため、偏光光ファイバ層と呼ばれる。図
４に示す通り、構造８０の層７４は構造２５の検光子層
２２、上面ガラス層２０及び光ファイバ層４２の代わり
に使用されている。光ファイバ材料として作用するこの
層７４はＬＣＤ画像を本発明のＬＣ層から層７４の上面
へと移す。ファイバは画像を一定の９０度の視角（視線
３８）をもって見るので、光ファイバ表面に一定の９０
度の画角を提示することになる。この９０度の観察は、
軸外れ角度により層７４を見たときでもユーザーによっ
て実現される。

【００３８】さらに図６を参照しながら、本発明の好ま
しい実施例を詳細に説明する。最も内側の層から始める
と、標準形の未偏光光源８はスクリーン平面の背後から
出力光線放射１５を発射して、スクリーンの背面全体を
ほぼ照射する。これを「背面照明」と呼ぶ。ただし、他
の方式の照明も等しく有効に働くことを理解すべきであ
る。それらの背面照明光線は第１の偏光子層１０（厚さ
約１mm）を通過し、第１の偏光子層１０は光を零（０）
度と呼ばれる第１の方向７３に偏光する。次に光は、透
明で第１の偏光の偏光特性に影響を及ぼさない下部ガラ
ス層１２（厚さ約１．１mm）を通過する。ガラス層１２
は主にＬＣＤ構造を機械的に支持するために使用され
る。ガラス構造層と第１の偏光子層は互いに機械的に固
着されている。

【００３９】さらに図６を参照すると、本発明では、光
は画像を形成するために要求される制御を実行するトラ
ンジスタ・透明出力電極マトリクス層１４（厚さ約５０
〜６０ｎｍ）を通過する。この制御層で利用する層の種
類はアクティブマトリクス層である。このフラットパネ
ルＬＣＤが生成する画像は全て複数の画素、すなわち、
「ドット」から構成されている。各画素は制御層１４に
対応する１つのトランジスタを有する。言いかえれば、
それぞれのトランジスタは画面に１つの観察可能な「画
素」を形成する働きをする。画像を形成するためにはそ
のようなトランジスタのマトリクスを使用すれば良い。
各トランジスタは透明ではないが、それに関連する電極
３０は透明材料である酸化インジウムスズから形成され
ており、導体である。図では層１４の切取り横断面の中
にトランジスタを示してあり、それぞれの交差線上に黒
い点３２により表わしてある。線はトランジスタに関わ
る制御線を表わす。垂直方向に走る線はドレイン線を表
わし、水平方向に走る線はゲート線を表わす。特定の１
つのトランジスタ３２を起動するときには、それを識別
するゲート線３４とドレイン線３６を起動する。各トラ
ンジスタ３２にはそれと関連する対応する出力電極３０
を有し、この電極はトランジスタの起動時に充電され
る。表示のために１つの画素を生成するトランジスタ電
極マトリクスの内部の１つの画素と等価である電気回路
図を示す図１１を参照。図４では、図を簡潔にするため
に、出力電極の一部のみを示す。若干の電極３０のみを
示し、陰影づけしてあるが、各トランジスタは独自の出
力電極を有することがわかる。電源がどの箇所でトラン
ジスタに接続しているかに従って、電極はトランジスタ
のドレイン又はソースのいずれかに接続する。好ましい
実施例によれば、各トランジスタのソースに電圧を印加
できるので、各電極は対応するトランジスタのドレイン
に接続している。トランジスタが「オン」であるとき、
電極３０は表示ドライバ回路９により設定される電圧３
６まで充電する。保持コンデンサ１０１はこの充電状態
を維持し、トランジスタにより電源３６に再び接続する
までその電荷は維持される。この時点における電圧は、
コンピュータ９により確定される通りに違う電圧であっ
ても良い。

【００４０】図１２は、アクティブマトリクスＬＣ表示
装置（業界ではａｍ−ＬＣＤとして知られている）の製
造に際して一般に使用される典型的な薄膜トランジスタ
（ＴＦＴ）の構造を示す。図１２はＴＦＴ１４及び蓄電
コンデンサ１０１の構造と、以下に説明する周囲構造と
を示す。図の最上部には上面ガラス２０があり、その下
方には、通常はスパッタリングによって透明金属の酸化
インジウムスズ、すなわち、ＩＴＯから成る共通電極１
８が塗布されている。この構造の上には通常は検光子層
２２（図示せず）が塗布され、その検光子層は光学的結
合接着剤によってガラスの上面に接着されている。ＩＴ
Ｏ層１８の下には上部ラッカーアライメント層（図示せ
ず）が塗布される。構造の内部には液晶層、すなわち、
ＬＣ層１６が挟まれている。この層の間隔を維持するの
は、通常、適切な直径をもつ小さなガラスボール又は細
いガラス繊維である。ＬＣ層１６のすぐ下には下部ラッ
カー層（同様に図示せず）がある。２つのＴＦＴのみを
図示してあり、その一方は全体を、他方は一部分を示
す。全体を示してあるＴＦＴ３２は数多くの層から構成
されている。その最上部にあるのが二酸化シリコンＳｉ
Ｏ₂ から成るパッシベーション層である。その垂直方向
下方にはソースメタライズ層１０６と、ドレインメタラ
イズ層１０２がそれぞれ設けられている。これらの層は
ソース線３６と、透明電極３０とにそれぞれ電気的に接
続している。ゲート１０３自体は、ゲート線３４に電気
的に接続するメタライズ層１０７により制御される。蓄
電コンデンサ１０１はパッシベーション層１０４の下方
にＩＴＯ層１０５を配置することによって形成され、接
地点に電気的に接続する。このような構造は、一般にＣ
ｏｒｎｉｎｇ７０５９などの温度安定ガラスから製造さ
れるガラス基板１２の上に形成される。下部ガラス１２
の下方には偏光子層１０（図示せず）が塗布されてい
る。

【００４１】本発明では、コンピュータは、まず、問題
となっている画素の行に対応して、ゲート線３４をオン
することにより、一度に１行ずつ電極板３０の電圧レベ
ルを設定する。続いて、コンピュータは様々な画素に関
わる様々な電圧レベルを設定して、以下に説明するよう
な所望の結果を達成する。以下に説明するプロセスを経
て黒色画素と白色画素の結果を得るために、一般に、設
定される電圧レベルは０ボルトと２．２ボルトである
が、必ずしも２進表現には限定されず、グレイスケール
表示装置で使用するような中間値をとっても良い。画素
の行に関わるあらゆる電圧レベルは同時に且つ個別に設
定されなければならない。そこで、ソースバス３６を介
してトランジスタのソース１０６に印加される電圧は、
電圧の印加によって開成したゲート１０３を通ってドレ
イン１０２へと搬送される。この時点でコンピュータを
介して画素の列に印加される様々な電圧は同様に列ごと
に表示装置の全ての画素行のソースにも印加されるので
あるが、問題となっている行を除く行にはゲート電圧は
印加されないので、全ての行のゲートは閉成し、ゲート
線３４に接続していないその他のトランジスタの行のド
レインには電圧は伝達されない。トランジスタのドレイ
ン１０２にはコンデンサ１０１が接続しており、このコ
ンデンサはコンピュータにより画素の列に印加されてい
る電圧に充電され、ゲート線３４の接地によってゲート
１０３が非導通状態になった後、この電荷を保持する。
コンデンサ１０１で維持される電圧は電極板３０と、共
通電極１８との間の局所電界として実現される。その電
界は以下に説明するように液晶層１６に影響を及ぼす。

【００４２】図４を参照する。第１の偏光した光は制御
層１４を通過した後に液晶層１６（厚さ約４〜１０μ
ｍ）を通過する。これは、懸濁環境の中で結晶分子を保
持する液体層である。液体はエポキシ又は他の材料によ
り層構造の側面に固着されなければならず、そのように
しないと、液体は側面から流出してしまうであろう。液
晶層１６の下面４４でラッカービロードエッチングを行
うことにより、任意ではあるが一方向となるように非常
に微細な平行のマークが形成される。液晶層１６の上面
４６では、異なるラッカービロードエッチングにより面
４４のマークに対して垂直である同様の微細な平行マー
クを形成する。これらのマークはＬＣ分子を所定の場所
に機械的に保持するために使用される。

【００４３】本発明においては、光は液晶層を通過し
て、共通電極層１８（厚さ約５０〜６０ｎｍ）である次
の層に至る。この層はそれぞれ個々の出力電極３０と共
に使用するための基準電圧を発生する。この共通電極も
透明であり、出力電極３０の材料と同様の材料から形成
されている。液晶層１６は制御層１４と共通電極層１８
の双方に機械的に結合し、それらの層の間に挟まれてい
る。

【００４４】本発明の好ましい実施例では、ＬＣ層１６
と、共通電極層１８と、トランジスタ制御層１４との相
互作用は従来の技術で開示した相互作用と同じであり、
周知の現象である。従って、ここでは説明を繰返さな
い。簡単にいえば、ＬＣ層に電界５５を印加したとき
に、ＬＣ分子は縦に配向し、偏光を回転させないので、
画素は黒色になり、電界が存在していないときには、Ｌ
Ｃ分子は螺旋階段状に配向して偏光を１つの偏光方向７
３から別の９０度異なる方向７２へと回転させるので、
画素は白色になるということになる。トランジスタ３２
と出力電極３０は電界の有無を制御する。コンピュータ
９は接続バス３を介してトランジスタアクティブマトリ
クスに接続しており、この結合によって、コンピュータ
９は画像を生成するトランジスタマトリクスを制御す
る。

【００４５】この時点から、本発明の好ましい実施例は
従来の構造２４又は２５とは著しく異なってくる。偏光
のための別個の検光子層２２と、支持のための別個の上
面ガラス２０と、軸外れ観察の問題を減少させるための
別個の光ファイバ材料層４２とを使用する代わりに、本
発明は偏光と光ファイバの双方の特性をもつ１つの材料
を使用するという利点を有する。偏光光ファイバ層と呼
ばれるこの材料層７４はＬＣ層を十分に支持しうる構造
でもあるので、上面ガラス層２０に代わるものと考えら
れても良い。偏光光ファイバ層７４はその材料であるガ
ラスと同一の機械的特性を有するので、その寸法安定性
は上面ガラスと同じであり、柔軟なプラスチック偏光子
層とは異なり、上面ガラスの代わりに安全且つ実用的に
使用できるであろう。

【００４６】偏光光ファイバ層７４の製造方法について
は後に説明する。次には、本発明のフラットパネル構造
８０の内部における偏光光ファイバ層の動作の説明を続
ける。図４を参照する。先に論じた通り、光がＬＣ層１
６を通過するとき、その偏光方向は光線が通り抜けるＬ
Ｃ層内部の局所電界に従って回転するか、又は変化しな
いままである。その後、光は透明な共通電極層１８を通
過する。構造上、共通電極層１８は偏光光ファイバ層７
４に結合している。この層７４は約２〜４mmの厚さであ
る。偏光光ファイバ層は、光を第１の偏光層１０の偏光
方向７３に対して垂直である第２の方向７２に偏光する
ように特別に製造される。従って、ＬＣ層によって偏光
角が回転しなかった第１の偏光した光は層７４を通過し
ない。このように、偏光光ファイバ層７４は構造２５の
検光子層２２として作用し、その結果として画像偏光を
形成するために使用される。ＬＣ層１６で回転した光は
白色「画素」として層７４を通り抜け、ＬＣ層１６によ
り回転されなかった光は層７４によって阻まれ、黒色
「画素」として現われる。

【００４７】偏光子であるのに加えて、層７４は光ファ
イバ層でもある。図示する通り、層７４を構成している
ファイバ６６はロッドではなく、積層板である。図４に
はファイバ板６６のごく一部のみを示したが、偏光光フ
ァイバ層７４全体がそのような積層板から構成されてい
ることを理解すべきである。光ファイバ材料であるた
め、層７４はＬＣ層１６上に形成された画像を層の外面
８３へと光学的に運ぶ。従って、フラットパネルＬＣＤ
スクリーンが生成する画像は光学的には層７４の外面８
３にあるものとして知覚され、その画像は深さをもたな
い。ユーザーにとっては、光学的にいって画像は層７４
の表面にペン又は鉛筆で描かれた画像そのもののように
見える。これは、それぞれのガラス板６６が個別の光
「管」として作用し、管の一端にあるＬＣ層１６の画像
を管の他端にある層７４の外面まで運ぶように働くため
である。莫大な量のごく微小な板がＬＣ層１６から層７
４の表面まで画像全体を光学的に引上げるのである。そ
れぞれの板はＬＣ層１６に対して垂直方向に整列してお
り、視角３８から画像を見る。光ファイバ材料の性質
上、それぞれのガラス板は、視線３９のような角度から
画像を見る場合であっても、偏光光ファイバ層７４の外
面８３上の表示結果を視角３８から見たかのように生成
する。

【００４８】偏光光ファイバ層７４はガラス材料である
ので、絶縁体として作用する。従って、層７４を共通電
極層１８の上面に適正に配置できるであろう。また、層
７４はガラス材料であるためにＬＣ層１６に対してすぐ
れた支持構造となる。このような特性によって、層７４
は支持体と絶縁の機能をもっていた構造２５の上面ガラ
ス層２０と置換えられるのである。本発明の好ましい実
施例は構造２５の３つの層、すなわち、上面ガラス層２
０、検光子層２２及び光ファイバ層４２の機能を有利に
実行するために偏光光ファイバ材料７４を利用すること
ができる。これらの層を省略して多機能の層７４を使用
するために、その結果、フラットパネルＬＣＤスクリー
ンの製造コストは著しく低減される。層７４は、軸外れ
観察に起因するコントラスト収差や視差の問題をも解決
する。その解決方法について以下にさらに論じる。

【００４９】黒色画素に関わる交さする（二重）偏光
と、白色画素に関わる一様な偏光とを達成するために数
多くの自明な代替方法が存在することは認められる。た
とえば、第１の偏光層１０と偏光光ファイバ層７４をそ
れらが共に光を同一の方向に、すなわち、共に方向７３
に又は共に方向７２に偏光するように整列することは可
能であろう。従って、ＬＣ層１６で回転されない偏光の
みが観察者３８にまで到達し、ＬＣ層１６で回転した光
は通過せずに黒色画素を作成すると考えられる。すなわ
ち、電界は黒色画素ではなく、白色画素を表わすことに
なる。あるいは、第１の偏光子層１０が光を７２の方向
に偏光し、偏光光ファイバ層は７３の方向に交さ偏光す
ることも可能であろう。そのような変形を実施するのは
自明であろう。

【００５０】好ましい実施例によれば、ＬＣ画像は下部
偏光子層と、ＬＣ層１６と、偏光光ファイバ層７４との
相互作用によってＬＣ層の中に形成される。その後、こ
のＬＣ画像は偏光光ファイバ層７４の特性によって層１
６の表面へ光学的に移送される。従って、結果として得
られる（観察される）画像はＬＣ層１６の内部ではな
く、実際には偏光光ファイバ層７４の表面で観察される
ことになる。層４２のような従来の光ファイバ層は、画
像がＬＣ層１６に形成されるために大きな画像深度を示
していたことによる不利益を被っていた。本発明の層７
４の焦点深度も小さいが、この層７４は多機能であるの
で、従来の構造の画像深度を大きくする原因となってい
た層の多くの代わりとして使用できる。図４に示すよう
に、偏光光ファイバ層７４はごく薄い共通電極層１８
（厚さ約５０〜６０ｎｍ）のすぐ上に位置している。画
像は層１８の真下のＬＣ層１６の中に出来るので、画像
深度はわずかに数ミクロンであり、これは十分に光ファ
イバ材料の焦点距離（千分の数インチ）の中に入ってい
る。層７４を共通電極層１８の上に置くことができるの
は、検光子層２２の代わりに使用された偏光子であり、
上面ガラス層の代わりとして支持構造を形成するためで
あることが認められる。

【００５１】従って、本発明により形成される画像は深
い位置のＬＣ層１６の中ではなく、常に画面上の物理的
位置で光学的に観察されるので、視差の問題は起こらな
い。このことは、フラットパネルＬＣＤスクリーンが軸
外れ観察角３９により示すように大きく傾いている場合
でも全く変わらない。画像は層７４の表面に存在するも
のとして生成されるので、画像はあらゆる角度で光ファ
イバフェースプレートを通して観察したかのように知覚
される。すなわち、観察角に左右される度合いは光ファ
イバフェースプレートに関わるものであり、ＬＣＤの場
合よりははるかにすぐれている。ビューアに対する表示
装置の向きにかかわらず、ＬＣＤの画像は光ファイバ偏
光子により常に角度３８から見られるのである。表示装
置の表面に見かけの画像があるという性質によって視差
の問題は排除される。

【００５２】また、画像は層７４の表面で表示されるの
で、コントラストの問題も、色収差もない。同様に、３
８とは異なる角度で従来のＬＣＤを観察することに関連
して起こるコントラストの問題と色ずれは、ここで説明
する光ファイバ偏光子を使用することにより有利に解決
される。すなわち、光ファイバ偏光子は、観察者がどの
角度から光ファイバフェースプレートを見るかにかかわ
らず、常にＬＣＤを光学的角度３８から見る。軸外れ
は、偏光のプロセスが、元来、ビューアを含めたあらゆ
る要素の整列の角度によって左右されるために起こる。
本発明の場合、ビューアは光ファイバ偏光子である。光
ファイバ偏光子の表面に形成される虚像を見る観察者に
対する表示装置の向きにかかわらず、光ファイバ偏光子
は（それを一部として含む）ＬＣＤを常に角度３８から
見ることになる。あらゆる画像光線は層７４の表面から
出る。画像は視角３８よりまっすぐに見たかのように知
覚されるので、軸外れ方向から見たときでも、コントラ
ストは常に一定であり、すぐれている。同様の理由によ
り、色ずれも起こらない。

【００５３】本発明の好ましい実施例の構造８０は従来
の構造２４及び２５と比べていくつかのすぐれた利点を
示すことがわかる。光ファイバ偏光子を製造する場合、
後述するいくつかの工程が必要になるために、１つの構
成要素を製造するときのコストと比べてコスト高になる
と思われるが、光ファイバ偏光子は従来のＬＣＤ製造に
おける複数の別個の層の代わりに使用されるので、この
コストは十分に相殺されるのである。また、本発明の好
ましい実施例は構造２５のフラットパネル表示装置で見
られる構造の一部を利用するので、本発明の製造に当た
って既存のシステムの変形を容易に実現することができ
る。さらに、視差の問題がないため、タッチスクリーン
フラットパネル表示装置を正確に且つ効率良く利用でき
るであろう。観察角の影響によってコントラストの劣化
（コントラスト反転を含む）又は色ずれが起こることは
なく、そのため、完成したフラットパネルＬＣ表示装置
は、どの角度から見ても、くっきり白黒画像を提示す
る。これらの利点は、全て、旧構造２５のいくつかの層
を新たな多機能の偏光光ファイバ層７４と置換えること
により実現されている。

【００５４】次に、光ファイバ層７４と関連するガラス
板６６の詳細な構成と組成を説明する。尚、光ファイバ
層７４の製造工程に関わる重要でない詳細は、ＭＡ０１
５０７，Ｃｈａｒｌｔｏｎ，Ｓｏｕｔｈｂｒｉｄｇｅ
ＲｏａｄにあるＩｎｃｏｍＣｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによ
る製造材料の資料の中で開示されている。この参考文献
は、本発明において偏光を発生させるために有利に利用
されているような新規なガラス板ではなく、ロッドから
構成される通常の光ファイバ材料の製造工程を開示して
いる。ただし、ロッドから構成される通常の光ファイバ
材料の製造はガラス板の製造の工程と類似しているの
で、この参考文献は基礎材料のよりどころとしては十分
に有益である。

【００５５】図１３を参照する。ここでは、従来の光フ
ァイバフェースプレートを製造する一般的な方法を説明
する。本発明の構造を製造するために必要となる工程の
変更については後に説明するが、それらの変更が基本製
造工程と全く置換わるということはない。光ファイバフ
ェースプレートの製造は、所望の混合物から成り、さし
わたし約５cm、長さ約１ｍの正方形又は六角形の横断面
を有するガラスのロッドから始まる。それらの寸法は物
理学的にではなく、製造に当たっての実際上の制約によ
って確定される。慎重に調整した炉３０２を通して１対
のピンチローラ３０３により慎重に調整した速度でガラ
スロッド３０１を延伸する。延伸速度と炉の温度を監視
することにより、ロッド３０１は幅約５cmから延伸され
て、幅約２．５mmのロッド３０４となる。ロッド３０４
が細くなるだけで、ロッド３０１と同じ横断面形状をも
つように、工程を通してロッド３０１の初期横断面形状
を維持する。ロッド３０４を炉から引出すときに、ロッ
ドを長さ約１メートルのセグメントに機械的に破断す
る。

【００５６】多数のロッド３０４を延伸し、破断したな
らば、ロッドを図１４に示すような束となるように積重
ねる。図１０はロッド束の横断面のごく一部を示すが、
ロッド束は実際には元のロッドとほぼ同じ幅と長さをも
つ束となるように配列された約４００本のロッドを含む
ものと考えられる。この束を元のロッドと同様の方法で
炉を通して延伸し、元のロッドと同じようにその幅を約
２０分の１に縮小する。束を加熱し、延伸する工程によ
って、ロッドは機械的に固体ガラス片として一体に溶融
する。その結果、ロッドは互いに接着し合う。ところ
が、光学的にいえば、各ロッドの一体性はそこなわれな
いままである。２度目の延伸の後、元のガラスロッドそ
れぞれの直径は約１２５μｍまで縮小し、束の直径は約
２．５mmまで縮小している。炉から束を引出すときに、
束を幅約５cm、長さ１ｍのセグメントに機械的に破断す
る。この超ロッド束を先と同様に炉を通して延伸し、ロ
ッドは溶融しているので、束は機械的には一体に融合す
るが、光学的には融合しない。この超ロッド束は約１６
００００本の独立したロッドから構成されており、それ
ぞれのロッドは３回にわたって炉から引出され、その時
点では直径約６．２５μｍになっている。超ロッド束全
体の幅は約２．５mmであり、光が各ガラスロッドの長さ
に沿って伝達されてゆき、ガラスの側面を通って漏れな
いという点で、光ファイバ材料の特性を示す。漏れがな
いのは、各ガラスロッドがごく細いために、光は一端か
らロッドに入射すると、異なる屈折率をもつ２つの媒体
の界面に当たったときに光が全反射される角度として定
義されているブルースター角より小さい非常に浅い角度
より鋭い角度でロッドの側面に当たることは不可能であ
るという理由による。この効果があるためにガラスロッ
ドを延伸するときの目標直径より大きいある臨界直径よ
り小さい直径をもつガラスロッドの一端に入射した光線
はファイバの一端から他端へほとんど損失なく伝達され
るのである。

【００５７】超ロッド束は、それぞれが超ロッド束の一
端から他端へ光線を伝達することができる約１６０００
０本のそのようなファイバから構成されている。ロッド
は超ロッド束の長さにわたってマトリクス順が一定のま
まであるように積重ねられるので、超ロッド束の一端に
入射した画像はその順で干渉性をもって移送される。光
ファイバフェースプレートの製造においては、超ロッド
束を約５０cmの短い長さに破断して、それらを再び積重
ねるのであるが、この場合には、完成後のフェースプレ
ートで望まれる高さと幅とほぼ同じ横断面面積を有する
「ログ」の形をとる。この「ログ」を高温液圧プレスで
プレスすると、ログは機械的に融合するが、光学的には
融合しない。融合したログをその幅に沿って板状に薄切
りする。それらの板は干渉性画像をその太さにわたって
伝達する。ここで説明する製造方法は、以下に説明する
変更を伴うが、本発明の好ましい製造方法と同一であ
る。たとえば、そのような光ファイバフェースプレート
はＭＡ０１５０７，Ｃｈａｒｌｔｏｎ，２９４ Ｓｏｕ
ｔｈｂｒｉｄｇｅ ＲｏａｄのＩｎｃｏｍ，Ｉｎｃ．
（電話（５０８）７６５−９１５１）により先に説明し
た方法で製造される。

【００５８】図７，８を参照すると、要素６６は基礎材
料となるガラス板を示す。最終的にはこの板を各方向へ
延伸してゆく。本発明の好ましい実施例は莫大な量の延
伸ガラス板を束の形態で積重ね、機械的に融合させて、
偏光光ファイバ層７４を形成する。偏光光ファイバ層７
４は機械的に一様である。すなわち、それぞれの延伸ガ
ラス板は他のガラス板と融合して、穴又はくぼみのない
連続するガラス構造を形成するのである。層は光学的に
コヒーレントでもあり、光ファイバ層７４は機械的に一
様であるために、１つの画像の全体を一方の側から他方
の側へひずみ又はずれなく伝達する。ところが、層７４
は光学的には一様でない。すなわち、その材料は板の厚
さに沿って向きを定められた何百万もの「光パイプ」か
ら製造されており、それぞれの光パイプが一端から他端
へと光を伝達するが、「光パイプ」間の漏れはごくわず
かであるという点で、材料は光学的異方性を示す。

【００５９】１枚の基礎ガラス板６６を図７に示す。本
発明の好ましい実施例は５cm（約２インチ）の幅６２
と、約１００cmの任意長さ６４と、０．０５cm（約０．
０２インチ）のごく薄い厚さ６０とを有するガラス板６
６を利用する。ここでは、そのような板を薄片と呼ぶ。
薄片６６は縦横比が約１００：１のきわめて曲がりの多
い板である。製造方法に従えば、薄片６６を図８に示す
ように互いに積重ねて、２×２インチで、任意長さが１
００cmの一次束７５を形成する。薄片の幅６２は既に２
インチであるので、ほぼ１００枚の薄片を厚さの方向に
高く積重ねると、２×２束７５ができる（すなわち、
０．０２インチを１００枚積重ねると２インチにな
る）。簡略にするために、図８には８枚の薄片のみを示
す。次に、従来の光ファイバフェースプレートの製造に
関して先に説明するように、一次束７５を炉加熱要素６
８を通して７６で示す方向に押出す。その結果、延伸融
合一次束７７が形成される。そこで、各基礎薄片６６は
幅の方向６２と、厚さの方向６６には薄くなるように
「延伸」されるが、長さの寸法６４は大きくなり、延伸
薄片６６ａを形成する。出来上がった延伸薄片６６ａを
それぞれ光学的にではなく、機械的に融合すると、延伸
一次束７７になる。延伸一次束７７は元の幅と厚さの約
１／２０となるように延伸（すなわち、縮小）されてい
る。各薄片の厚さは１回目の延伸によって０．０２イン
チから約．００１インチまで著しく小さくなっている。

【００６０】下記の延伸工程によって、延伸ガラス板は
最終的には可視光の偏光子になる。次に、延伸一次束７
７を元のガラス板６６のときと同様に再び積重ねて、高
さ２インチの２次束を形成し、再び延伸して、同様に２
０分の１に縮小している二次延伸束を得る。尚、二次束
は図示されていない。各延伸薄片の幅が約６．２５ミク
ロンまで減り且つ各延伸薄片の厚さは約０．０６４ミク
ロンになるまで、この束を延伸し、積重ねる工程を繰返
す。これらの寸法をとれば、従来の光ファイバフェース
プレートにより現在実現されているように、ガラス薄片
の幅に沿って単モード光伝達が支援される。ところが、
青色光の波長は約０．３５ミクロンであるので、わずか
０．０６４ミクロンである薄片の厚さに沿っては光伝達
は行われない。ここで、延伸薄片は光ファイバ層７４を
形成するために使用できる状態となっている。従って、
基礎薄片は、延伸したときに極微光ファイバ素子として
作用すると共に、可視光の偏光子としても作用するよう
な寸法で製造される。入射光を長さに沿って進ませるよ
うに配列した場合、薄片はその方向に光を偏光する。

【００６１】図９を参照する。次に、最終延伸束を行と
列の形に長さ方向に積重ねてゆき、特別に加熱し、プレ
スして、機械的密封を形成する。その結果得られる積層
を、所望のフェースプレートに近似する最終寸法を有す
る「ログ」（図示せず）と呼ぶ。加熱・加圧工程を使用
して、束を光学的にではなく、機械的に融合する。ログ
の長さは任意であり、最終延伸束の長さにほぼ対応する
が、ログのその他の寸法はフラットパネルＬＣＤスクリ
ーンの開口を覆うように十分に大きくなければならな
い。次に、ダイアモンドエッジ帯のこ又はＩ．Ｄ．ウェ
ハソーを使用して、ログをその長さに対して垂直に薄切
りし、平坦に研削し且つ研摩して、厚さ７１が約３mmの
薄い層７４を形成する。層７４の厚さ７１はログの１枚
のスライスのみを表わし、そこで、同一のログから数多
くの層を製造することができる。層の光ファイバとして
の性質を形成する延伸ガラス要素はそれぞれが偏光子と
しても作用するような寸法に製造されているので、この
層７４は偏光光ファイバ層である。図９は、代表として
一部の延伸積層スライスガラス板６６ｂ及び６６ｃを示
す。

【００６２】また、図６は、偏光光ファイバ層７４を形
成するために束をどのように配列し且つプレスするかも
示している。図から分かるように、幅６２は６．５ミク
ロンまで、厚さ６０は０．０６４ミクロンまで延伸して
いるので、厚さ６０と一致する方向への可視光の通過を
阻止する。図９に示すこの層７４は図６に示したのと同
じ層であり、共通電極層１８の上面に配置されて、本発
明のフラットパネルＬＣＤスクリーン構造８０を形成す
る。さらに図９を参照する。典型的なスクリーンを被覆
すべき実際の層はさらに数多くの極微ガラス板から構成
されていると考えられるが、図を明瞭にするために、ご
く一部の代表的な部分のみを示していることは言うまで
もない。矢印７０は光の進行方向を示す。矢印７２は幅
方向への偏光の方向を示す。極微延伸薄片をこのように
して配列すると、その板要素構造の性質上、すなわち、
層は機械的には一様であるが、光学的には一様でないこ
とによって、光は層を通って対角線方向には通り抜けら
れない。

【００６３】図９を参照すると、層７４は光を７２の方
向に偏光するので、フラットパネルＬＣＤスクリーン構
造８０から進み出て、７３の方向に偏光された光は偏光
光ファイバ層７４を通過しないのである。第１の偏光子
層６０により偏光される光は７３の方向に偏光される。
従って、ＬＣ層１６で偏光が回転されない限り、光は偏
光光ファイバ層７４を通過しない。また、偏光光ファイ
バ層７４は、どの光ファイバ材料もそうであるように、
ＬＣ層の画像を「画素化」する。層７４の下方（ＬＣ層
１６の内部）では、個々の薄片の下方に色、画像又は強
さの組合わせが依存していると考えることができ、層７
４の表面へ運ばれるときには、それらの色、画像又は強
さは全て平均される。そのように平均した色の強さと画
像コントラストはファイバを通して運ばれて、層７４の
表面に現われる。ところが、１つのトランジスタにより
作成されるＬＣ画素ごとに、それと関連して少なくとも
３０００００本の光ファイバ６６ｂ，６６ｃがＬＣ画素
を層７４の表面と運んでゆくので、偏光光ファイバ材料
の画素化に関して分解能の問題は決してない。フェース
プレートの上面をダイアモンド被覆層により保護しても
良く、ぎらつきを押さえるためにフェースプレートの上
面に微細に研摩した織物を設けても良い。

【００６４】図１０は、本発明の好ましい実施例をカリ
フォルニア州ＣｕｐｅｒｔｉｎｏのＡｐｐｌｅ Ｃｏｍ
ｐｕｔｅｒ製造のＭａｃｉｎｔｏｓｈポータブルコンピ
ュータ９の中に設置した場合を示す。このコンピュータ
は、Ｍｏｔｏｒｏｌａの６８０００マイクロプロセッサ
などの従来の中央処理手段を含む。フラットパネルＬＣ
Ｄスクリーン構造８０の層は全体として約８．５インチ
×５．５インチのスクリーン２を十分に覆うほどの広さ
である。多層構造８０は、閉じたときには図示したキー
ボードを覆う可動スクリーンアセンブリ６と共に配置さ
れている。コンピュータ９はフラットパネルスクリーン
構造８０への物理的接続部３（図示せず）を介して画像
の生成を制御する。図中符号３８の方向はまっすぐな観
察角を示す。新規なフラットパネルＬＣＤスクリーン構
造８０の中で本発明の偏光光ファイバ層７４を使用する
と、Ｍａｃｉｎｔｏｓｈポータブルコンピュータはどの
観察角においてもくっきりしたコントラストと色という
プラス面を発揮し、また、製造コストも安くなる。タッ
チスクリーンに適用した場合、画像位置視差の問題は起
こらず、スクリーンの選択を容易に且つ正確に行うこと
ができる。

【００６５】以上、従来の他のＬＣＤ多層構造と比較し
ていくつかの重要な利点を有する新たな偏光光ファイバ
層を利用する新規な改良されたフラットパネルＬＣＤス
クリーン構造を説明した。

【図面の簡単な説明】

【図１】構成要素を示すために一部を切取ってある多層
を含む従来の液晶表示装置構造の横断面の図。

【図２】電界が印加されていないときの従来の結晶分子
の階段状配向を示す液晶材料の図。

【図３】電界が印加されたときの従来の結晶分子の縦配
向を示す液晶材料の図。

【図４】タッチスクリーン環境と関連する共通の視差の
問題を示す図。

【図５】外部光ファイバ層を利用する従来の液晶表示装
置構造を示す図。

【図６】フラットパネル表示装置の液晶多層構造として
本発明を示す図。

【図７】本発明の偏光光ファイバ層で使用する単一のガ
ラス板薄層を示す斜視図。

【図８】本発明の偏光光ファイバ層を製造する際にガラ
ス板薄層を束ね、延伸し、それにより縮小する方法を示
す図。

【図９】本発明の液晶構造に配置するために切断した後
の偏光光ファイバ材料の層を示す図。

【図１０】本発明のフラットパネル表示スクリーンを含
むポータブルコンピュータを示す図。

【図１１】本発明のトランジスタ電極マトリクス層の中
の単一のセルを示す概略図。

【図１２】ＬＣ表示装置との関連において薄膜トランジ
スタと、装着されている透明電極と、隣接するトランジ
スタの一部の構造を示す図。

【図１３】偏光光ファイバフェースプレートを製造する
ために使用する工程の各部分を示す図。

【図１４】偏光光ファイバフェースプレートを製造する
ために使用する工程の各部分を示す図。

【符号の説明】

８ 光源 ９ コンピュータ １０ 偏光子 １２ ガラス層 １４ 電極マトリクス層 １６ 液晶層 １８ 共通電極 ７４ 偏光光ファイバ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液晶層を含むフラットパネル多層構造を
   有し、画像を表示するフラットパネルスクリーン表示装
   置で使用するためのフェースプレート装置において、 ａ）前記フラットパネル多層構造からの可視光を偏光す
   ると共に、前記液晶層の上側に偏光光ファイバ層自身の
   表面の光学面へ前記画像を光学的に移送する偏光光ファ
   イバ層手段を具備し； ｂ）前記偏光光ファイバ層手段は複数の機械的に一様に
   接合された構造部材から構成され、前記構造部材はそれ
   ぞれ幅と、厚さと、任意の長さとを有し； ｃ）前記構造部材のそれぞれの前記厚さは所定の波長範
   囲の可視光が構造部材を通過するのを制限するほどに小
   さく； ｄ）前記構造部材のそれぞれの前記幅は、前記偏光光フ
   ァイバ層手段による前記偏光が前記幅の方向となるよう
   に、前記所定の波長範囲の可視光を通過させるほど十分
   に広く； ｅ）前記構造部材のそれぞれの前記長さは前記偏光光フ
   ァイバ手段となる層をそこから切取るのに十分な長さで
   あるフェースプレート装置。
2. 【請求項２】 フラットパネル多層構造を有し、画像を
   表示するフラットパネルスクリーン表示装置で使用する
   ためのフェースプレート装置において、 ａ）前記フラットパネル多層構造の内部で画像を形成で
   きるように、前記フラットパネル多層構造から通過して
   来る可視光を偏光し、さらに、前記画像を前記フラット
   パネル多層構造から上側の前記偏光光ファイバ層の光学
   的表面へ光学的に分解して移送する機械的に一様で、光
   学的にコヒーレントな偏光光ファイバ層を具備し， ｂ）前記偏光光ファイバ層は複数の積重ねられ且つ接着
   するガラス要素から構成されており、前記ガラス要素は
   それぞれ幅と、厚さと、任意の長さとを有し； ｃ）前記ガラス要素のそれぞれの前記厚さは、所定の波
   長範囲の光がガラス部材を通過するのを制限するほどに
   小さく； ｄ）前記ガラス部材のそれぞれの前記幅は、前記偏光光
   ファイバ層による前記偏光が前記幅の方向となるよう
   に、前記所定の波長範囲の光を通過させるほど十分に広
   く； ｅ）前記ガラス要素のそれぞれの前記長さは偏光光ファ
   イバ材料から成る層をそこから切取れるような十分な長
   さであるフェースプレート装置。
3. 【請求項３】 複数の画素から構成される画像を表示す
   るフラットパネルスクリーン表示装置において、 ａ）入射光放射を発射及び／又は反射する発光手段と； ｂ）前記光放射を受取るように位置し、前記光放射を第
   １の偏光方向に偏光して、第１の偏光放射を伝達する第
   １の偏光手段と； ｃ）前記フラットパネルスクリーン表示装置の支持体を
   構成し、前記第１の偏光手段に結合し、前記第１の偏光
   放射を受取って伝達するように位置している第１の透明
   支持手段と； ｄ）前記第１の透明支持手段に結合し、複数の局所出力
   電界電極から構成されており、局所電界を発生すると共
   に、前記第１の偏光放射を伝達する透明電界発生手段
   と； ｅ）前記透明電界発生手段に結合し、それぞれが前記第
   １の偏光放射の極性を変化させる第１の状態と、前記第
   １の偏光放射の極性を変化させない第２の状態とを有す
   る複数の別々の局所領域から構成されて、前記第１の偏
   光放射を選択的に変化させ、前記画像を形成する前記画
   素を出現させる極性変化手段と； ｆ）前記複数の局所電界のそれぞれが前記極性変化手段
   を通過するように前記極性変化手段に結合しており、前
   記複数の局所電界のそれぞれが共通電極の方向となるよ
   うに、前記複数の局所出力電界電極のそれぞれに対して
   基準電極を構成する共通電極手段と； ｇ）画素から構成される前記画像を保持し且つ観察させ
   るために露出された外面を有し、前記共通電極手段に結
   合しており、前記変化した第１の偏光放射と偏光すると
   共に、前記極性変化手段に現れた前記画素を偏光光ファ
   イバ手段の外面まで光学的に移送し、前記変化した第１
   の偏光放射を前記第１の偏光方向に対して９０度の角度
   を成す第２の偏光方向に偏光させる偏光光ファイバ手段
   とを具備するフラットパネルスクリーン表示装置。
4. 【請求項４】 発光装置と、、前記光を偏光する第１の
   偏光層と、前記第１の偏光層に結合する第１のガラス支
   持層と、前記第１のガラス支持層に結合し、電界を発生
   するトランジスタ・電極マトリクス層と、前記トランジ
   スタ・電極マトリクス層に結合し、前記偏光された光の
   偏光を選択的に変化させる液晶層と、トランジスタ・電
   極マトリクス層と共にフラットパネルスクリーン表示装
   置の中で液晶層を挟持する共通電極層とから構成される
   フラットパネル多層構造を有し、画像を表示するフラッ
   トパネルスクリーン表示装置において、 ａ）前記フラットパネル多層構造から通過して来る可視
   光を偏光すると共に、前記画像を前記フラットパネル多
   層構造から前記光ファイバ層の光学的表面へ光学的に移
   送する機械的に一様で、光学的にはコヒーレントな光フ
   ァイバ層を具備し， ｂ）前記光ファイバ層は複数の積重ねられ、接着された
   ガラス要素から構成され、前記ガラス要素のそれぞれは
   幅と、厚さと、任意の長さとを有し； ｃ）前記ガラス要素のそれぞれの前記厚さは所定の波長
   範囲の光が前記ガラス要素を通過するのを制限するほど
   に小さく； ｄ）前記ガラス要素のそれぞれの前記幅は、前記光ファ
   イバ層による前記偏光が前記幅の方向となるように、前
   記所定の波長範囲の光を通過させるほど十分に広く； ｅ）前記ガラス要素のそれぞれの前記長さは光ファイバ
   材料の層をそこから切取れるような十分な長さであるこ
   とから成るフラットパネルスクリーン表示装置。
5. 【請求項５】 ａ）計算のための中央処理手段と； ｂ）下記 i）〜vi）の構成になる前記中央処理手段と結
   合して画像を表示するフラットパネルスクリーン表示手
   段とからなるコンピュータ装置。 i） 発光装置と、前記光を偏光する第１の偏光層と、前
   記第１の偏光層に結合する第１のガラス支持層と、前記
   第１のガラス支持層に結合し、電界を発生するトランジ
   スタ・電極マトリクス層と、前記トランジスタ・電極マ
   トリクス層に結合し、前記偏光された光の偏光を選択的
   に変化される液晶層と、トランジスタ・電極マトリクス
   層と共に液晶層を挟持し、前記液晶層を通して前記電界
   を発生させる共通電極層とから構成されるフラットパネ
   ル多層構造； ii）画像の形成を可能にするように前記フラットパネル
   多層構造から通過して来る可視光を偏光すると共に、前
   記フラットパネル多層構造から上の光ファイバ層の光学
   的表面へ前記画像を光学的に移送する機械的に一様で、
   光学的にはコヒーレントな光ファイバ層； iii） 前記光ファイバ層は複数の積重ねられ、接着され
   たガラス要素から構成され、前記ガラス要素のそれぞれ
   は幅と、厚さと、任意の長さとを有し； iv）前記ガラス要素のそれぞれの前記厚さは所定の波長
   範囲の可視光が前記ガラス要素を通過するのを制限する
   ほどに小さく； v） 前記ガラス要素のそれぞれの前記幅は、前記光ファ
   イバ層による前記偏光が前記幅の方向となるように、前
   記所定の波長範囲の可視光を通過させるほど十分に広
   く； vi）前記ガラス要素のそれぞれの前記長さは光ファイバ
   材料の層をそこから切取れるように十分に長い。
6. 【請求項６】 複数の極微ガラス板から構成され、フラ
   ットパネルスクリーン表示装置の中で使用するための偏
   光光ファイバフェースプレートを製造する方法におい
   て、 ａ）それぞれが初期幅と、初期厚さと、初期任意長さと
   を有し、初期幅は前記初期厚さより大きいような前記極
   微ガラス板を複数用意する工程と； ｂ）所定の数の前記ガラス板を縦横そろえて上へ積重ね
   てゆくことにより、複数のガラス板束を形成する工程
   と； ｃ）前記積重ねたガラス板を光学的にではなく、機械的
   に互いに接着し、前記ガラス板束を加熱炉手段を通して
   延伸することにより前記積重ねたガラス板の前記初期幅
   と前記初期厚さを減少させて、延伸ガラス板束を形成す
   る工程と； ｄ）複数の前記延伸ガラス板束をさらに縦横そろえて積
   重ねることにより、複数の縮小ガラス板束を形成する工
   程と； ｅ）前記積重ねた延伸ガラス板束を光学的にではなく、
   機械的に互いに接着し、前記縮小ガラス板束を前記加熱
   炉手段を通して延伸することにより前記積重ねた延伸ガ
   ラス板束の前記幅と前記厚さをさらに減少させて、延伸
   縮小ガラス板束を形成する工程と； ｆ）前記ガラス板の縮小厚さが複数の可視光の波長を通
   過させるには小さすぎ、前記ガラス板の縮小幅が複数の
   可視光の波長を通過させるのに十分なほど大きくなるま
   で、工程ｄ）及びｅ）を実行して、透過する光を前記縮
   小幅の方向に偏光する最終延伸束を形成する工程と； ｇ）前記最終延伸束をマトリクス形態に並置して積重ね
   てゆき、前記最終延伸束を光学的にではなく、機械的に
   接着して、光学的にコヒーレントである任意の長さのブ
   ロックを形成する工程と； ｈ）前記ブロックを所定寸法の厚さにスライスして、偏
   光光ファイバフェースプレート層を形成する工程とから
   成る偏光光ファイバフェースプレートを製造する方法。
7. 【請求項７】 液晶層を含む多層スクリーン構造を有す
   るフラットパネルスクリーン表示装置で使用するための
   フェースプレート装置を使用することにより、視差と、
   コントラストずれなどの軸外れ観察ひずみの問題を減少
   させる方法において、 ａ）偏光のために特別に設計された機械的に一様で、光
   学的にコヒーレントな偏光光ファイバ層を用意し、 i） 前記偏光光ファイバ層が複数の積重ねられ、接着さ
   れたガラス要素から構成され、前記ガラス要素がそれぞ
   れ幅と、厚さと、任意の長さとを有し； ii）前記ガラス要素の前記厚さが所定の波長範囲の光が
   前記ガラス要素を通過するのを制御するように小さく； iii） 前記ガラス要素の前記幅が、前記光ファイバ層に
   よる前記偏光が前記幅の方向となるように、前記所定の
   波長範囲の光を通過させるほど十分に広く； iv）前記ガラス要素の前記長さが光ファイバ材料の層を
   そこから切取れるように十分に大きいような工程と； ｂ）前記フラットパネル多層構造から前記偏光光ファイ
   バ層を通過する可視光を、前記フラットパネル多層構造
   の中に画像を形成できるように偏光する過程と； ｃ）軸外れ観察ひずみ及び視差を減少させるように、前
   記液晶層から前記偏光光ファイバ層の光学的外表面へ光
   学的に移送する過程とから成る方法。