(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
前方基板（４０）と後方基板（３６）との間に配置され、複数のピクセルに分割された液晶と、
前記各ピクセルにそれぞれアドレシングし、前記各ピクセルを異なる状態に切り替えて前記液晶を通過する光について異なるレベルの透過を得るアドレシング手段と、
前記液晶の背面に配置された照射バックライトと、
前記後方基板に設けられており、前記液晶を通過する周囲光を反射し、且つ前記照射バックライトからの光が該液晶を通過するのを可能にする部分的反射ミラーとを備えるディスプレイであって、
前記部分的反射ミラーが、前記液晶の前記複数のピクセルのそれぞれに対応して設けられた複数の部分的反射電極であり、該複数の部分的反射電極のそれぞれが光を透過する領域を有し、
前記各ピクセルにカラー光フィルタ（８２）がそれぞれ設けられており、
前記照射バックライトが、順番に点滅するように構成された複数の光源（１０２、１０４、１０６）を有し、
該複数の光源は、それぞれが異なる色で点滅するとともに、前記各光源のそれぞれの点滅のたびに対応する前記各ピクセルがそれぞれアドレシングされ、
前記各ピクセルに設けられた前記各カラー光フィルタは、前記各ピクセルのアドレッシングに対応して点滅する前記各光源の色とそれぞれ同じであって、前記各カラー光フィルタの色以外の他の光源の色の一部を通すように、該カラー光フィルタの色の吸収レベルが変化していることを特徴とする、透過反射型ディスプレイ。
【請求項２】
前記液晶が、アクティブマトリクスディスプレイの一部である、請求項１に記載の透過反射型ディスプレイ。
【請求項３】
前記液晶が、ＰｉまたはＯＣＢセルを形成する、請求項１または２に記載の透過反射型ディスプレイ。
【請求項４】
前記順番に点滅する光源の各々が、発光ダイオード（ＬＥＤ）である、請求項１〜３のいずれかに記載の透過反射型ディスプレイ。
【請求項５】
前記各カラー光フィルタが、透明領域を有する、請求項１に記載の透過反射型ディスプレイ。
【請求項６】
前記部分的反射電極の光を透過する領域の各々を通過した光が、任意の前記カラーフィルタの透明領域を通過し得る、請求項５に記載の透過反射型ディスプレイ。
【請求項７】
前記前方基板における前記液晶とは反対側に前方偏光子（４６）が配置され、
前記後方基板と前記照射バックライトとの間に後方偏光子（３２）が配置され、
前記前方基板と前記前方偏光子との間に前方リターダ（４２、４４）が配置され、
前記後方基板と前記後方偏光子との間に後方リターダ（６２、６４）が配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の透過反射型ディスプレイ。
【請求項８】
前記部分的反射電極が、複数のギャップまたは穴を備える、請求項１に記載の透過反射型ディスプレイ。
【請求項９】
前記部分的反射電極が、１０〜９０％の間の所定の値の透明になっている、請求項１に記載の透過反射型ディスプレイ。
【請求項１０】
前記透過反射型ディスプレイの透過モード、透過反射両用モード、および反射モードについて、前記各ピクセルに対するデータ電圧レベルが、前記各光源の色毎に個別に調整される、請求項１に記載の透過反射型ディスプレイ。
【請求項１１】
前記前方偏光子および後方偏光子の吸収軸が相互に平行である、請求項７に記載の透過反射型ディスプレイ。
【請求項１２】
前記前方偏光子および後方偏光子の吸収軸同士が交差している、請求項７に記載の透過反射型ディスプレイ。
【請求項１３】
前記液晶の有効なリターデーションが、連続的に切り替え可能であり、前記前方リターダが、アクロマチックの組合せリターダである請求項７に記載の透過反射型ディスプレイ。
【請求項１４】
前記液晶の有効なリターデーションが、連続的に切り替え可能であり、前記後方リターダが、アクロマチック組合せリターダである、請求項７に記載の透過反射型ディスプレイ。
【請求項１５】
前記前方リターダが前方４分の１波長板を備え、該前方４分の１波長板の遅軸が、前記液晶の表面ディレクタ配向の光軸角二等分線に対して実質的に垂直または平行であり、前記前方リターダが、アクロマチック組合せリターダであり、該組合せリターダが、有限電圧で該液晶の残留リターデーションを補償するように変更される、請求項７に記載の透過反射型ディスプレイ。
【請求項１６】
前記後方リターダが後方４分の１波長板を備え、該後方４分の１波長板の遅軸が、前記液晶の表面ディレクタ配向の光軸角二等分線に対して実質的に垂直または平行であり、前記後方リターダが、アクロマチック組合せリターダであり、該組合せリターダが、有限電圧で該液晶の残留リターデーションを補償するように変更される、請求項７に記載の透過反射型ディスプレイ。
【請求項１７】
前記液晶が、表面プレチルトを有するとともに、相互に逆方向に傾斜した表面ディレクタ配向を有し、前記前方基板が、カラーフィルタ板として機能する、請求項１に記載の透過反射型ディスプレイ。
【請求項１８】
前記各光源の色が、それぞれ赤、緑、緑であり、前記透過モード、前記透過反射両用モード、および前記反射モードについて、赤、緑、および青に対応する前記各ピクセルのデータ電圧レベルが、電圧曲線に対する透過／反射が波長に依存し、該反射モードと該透過モードとの間で異なるために、個別に調整される、請求項１０に記載の透過反射型ディスプレイ。
【請求項１９】
前記液晶がＰｉセルであって、実質的に平行な表面ディレクタ配向を有する、請求項１に記載の透過反射型ディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（技術分野）
本発明は、全てのライティング条件において、良好な読みやすさを達成するため、周囲光の反射により動作し、周囲光のレベルが低い場合には、バックライトからの光の透過によって動作する透過反射型液晶ディスプレイに関する。
【０００２】
（背景技術）
ヨーロッパ特許公報第０，８４０，１６０  Ａ２号には、ねじれネマチック液晶（ＬＣ）層を切り替え可能なアクロマチックリターダとして用いる、Ｐａｎｃｈａｒａｔｎａｍ型アクロマチック（すなわち、周波数／色に依存しない）反射液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）が記載されている。
【０００３】
英国特許出願第９８０６５６６．７号には、高解像度薄膜トランジスタ（ＨＲ−ＴＦＴ）ディスプレイにおいて用いられる、閾値電圧および色度を減少させ、コントラストを改良する、アクロマチック固定リターダおよびねじれネマチック（ＴＮ）ＬＣ用の改良されたリターダの組み合わせが記載されている。
【０００４】
Ｓ．Ｆｕｊｉｗａｒａらの「Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｆｏｕｒｔｈ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｗｏｒｋｓｈｏｐｓ」、Ｎａｇｏｙａ、１９９７年、（ＩＤＷ’９７）、８７９頁には、直線偏光子とねじれネマチックＬＣとの間にアクロマチック固定リターダを用いる反射型ＬＣＤが記載されている。この反射型ＬＣＤは、シャープ株式会社が製造するＨＲ−ＴＦＴ  ＬＣＤ製品において用いられる。
【０００５】
ＬＣパラメータのリターデーション、ねじれ、および配向に関するねじれネマチック層による直線偏光から円偏光へ変換の解決策が、Ｂｅｙｎｏｎらの「Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ  ｒｅｓｅａｒｃｈ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ」１９９７  Ｌ３４に記載されている。
【０００６】
米国特許第５，３６１，１５１号（Ｓｏｎｅｈａｒａ）は、ＬＣと前方および後方の直線偏光子との間に、ＴＮ−ＬＣ層、内部または外部半反射器、および色リターデーションプレートを備える、透過反射型ＬＣＤを記載している。
【０００７】
米国特許第４，０９３，３５６号（Ｊ．Ｅ．Ｂｉｇｅｌｏｗ）は、観察できるの印を、ディスプレイの正面にいる観察者に示し得る透過反射型液晶ディスプレイを記載している。この透過反射型液晶ディスプレイは、前面からディスプレイに入射する入射周囲光の反射、またはディスプレイの背後の光源からの光の透過のいずれかに応答し、４分の１波長板、部分的に反射性であり且つ部分的に透過性のトランスフレクタ部材が背面に設けられると共に、バックライト光源と部分的に透過性である部材との間に直線偏光子および第２の４分の１波長板が配置される、ネマチック液晶ホスト−ゲスト二色性色素セルを有するタイプの反射ディスプレイを利用する。
【０００８】
このようなゲスト−ホストセルにおいて、二色性色素分子の配向はＬＣ分子の配向に単純に従うので、二色性色素は液晶の中のゲストとして見なされる。色素分子は、概して、その長軸に沿って観察される場合には透明であり、その長軸に対して垂直に観察される場合には不透明である（すなわち、可視光線を吸収する）ので、二色性と呼ばれる。従って、電圧をＬＣセルに印加することによって、セルの中の吸収度が制御され得るので、セルは、吸収モードで動作することがしばしば言及される。
【０００９】
後方の４分の１波長板を用いて、前方の４分の１波長板を補償し、そのことによって、直線偏光が、ゲスト−ホスト液晶（ＧＨ−ＬＣ）を照らす。
【００１０】
米国特許第４，３１５，２５８号（ＭｃＮｉｇｈｔら）は、透過反射両用モードでの動作に起因して、増大された読み出し能力を有する視覚ディスプレイを記載している。周囲光、および背後からのディスプレイを通じる放射用の光源が、共に、読み出し能力を確実に向上させる。従来、周囲光がディスプレイを劣化または消耗させ、コントラストの減少が原因で、観測者が英数字または画像ディスプレイを解読することは殆ど不可能であった。１対の直線偏光子は、ねじれネマチック液晶を挟み、偏光軸が、平行になるか、または、互いに直交になるように配置されて、液晶が、印加された電位に応答して、明るい領域、または暗い領域を表示する。部分的透過ミラーが、挟まれた液晶と放射光源との間に挿入されるので、周囲光は、放射された光を増大して、視覚的ディスプレイを向上させる。
【００１１】
この明細書を通じて、言及されるリターデーション値が、リターダのねじれ角度を考慮に入れた、有効なリターデーション値であることが理解される必要がある。ねじれ複屈折構造（ＴＮＬＣ等）は、特定の波長について、厚さ×複屈折のリターデーションを有する。しかし、ねじれ複屈折構造は、ねじれ角度に依存して減少または増大するリターデーションに影響を与える。
【００１２】
（発明の開示）
本発明の第１の局面によると、前方基板と後方基板との間に配置される液晶セルと、前方基板の前に配置された前方アクロマチックリターダおよび後方基板の後に配置された後方偏光子と、前方基板と前方偏光子との間に配置された前方リターダと、後方基板と後方偏光子との間に配置された後方リターダと、後方偏光子の後に配置された光源と、液晶層と光源との間の、部分的に透過性であり部分的に反射性である層（例えば、半透明ミラー、透過反射器）を備える、透過反射型液晶ディスプレイが提供される。
【００１３】
これによって、ディスプレイが、アクロマチック反射ディスプレイの利点を提供しながらも、低い周囲光状態におけるバックライト、および高コントラストの利益を受けることが可能になる。
【００１５】
前方リターダは、前方２分の１波長板および前方４分の１波長板を備え得る。
【００１６】
前方４分の１波長板は、０ｎｍ〜２５０ｎｍのリターデーションを有し得る。
【００１７】
前方２分の１波長板は、２００ｎｍ〜３６０ｎｍのリターデーションを有し得る。
【００１８】
後方リターダは、後方４分の１波長板を備え得る。
【００１９】
後方４分の１波長板は、１００ｎｍ〜１８０ｎｍの、好適には、実質的に１３５ｎｍのリターデーションを有し得る。
【００２０】
後方基板に、部分的に反射性であり且つ部分的に透過性であるミラーが設けられ得る。
【００２１】
液晶セルに、部分的に反射性であり且つ部分的に透過性である後方電極が設けられ得る。
【００２２】
後方リターダは、後方２分の１波長板をさらに備え得る。
【００２３】
後方２分の１波長板は、２００ｎｍ〜３６０ｎｍのリターデーションを有し得る。
【００２４】
後方２分の１波長板は、後方４分の１波長板と後方偏光子との間に位置し得る。
【００２５】
反射および透過の動作モードについて、同じＬＣプロフィールおよび厚さならびに同じ動作モード（ノーマリーホワイト）を用いるために、バックライトは、まず直線偏光子によって、次に、偏光または吸収方向に対して４５°に設けられた４分の１波長板によって操作され得る。
【００２６】
本発明は、バックライトを組み込むことによって、反射型ＬＣＤの利用可能性を広げる。これは、既存のＨＲ−ＴＦＴ製造プロセスに大きな変更を加えることなく達成される。前方ライティングシステムと比較すると、バックライトを用いるＬＣＤのコントラスト比は低減されない。透過率が、理想値の５０％しかないとしても、バックライトが低い周囲光レベルの場合にのみ動作するので、ＬＣＤの読み易さにとって深刻な問題にはならない。本発明は、また、両方の偏光子の方位角を同じ方向に４５°変更することによって、透過および反射、あるいは透過のいずれにおいても、ノーマリーブラックモードで動作し得る。
【００２７】
ＨＲ−ＴＦＴにおける内部反射器の製造のプロセスフローは、さらなるステップを１つしか必要としない。均一な電場を確保するため、アルミニウム内のエッチングされたウィンドウは、自動調整プロセスにおいて、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）でスパッタリングすることによってコーティングされ得る。アルミニウムミラーをパターニングするために用いられるフォトレジスト上の余剰ＩＴＯは、フォトレジストの現像または移動／除去の間に、除去され得る。複数のウィンドウが、ピクセル上にランダムに分散されて、回折を避けることができる。
【００２８】
あるいは、反射層は、ピクセル電極の全体または一部に亘って、所定の値に対して部分的に透過性になる程度まで薄くされ得る。
【００２９】
本発明の第２の局面によると、複数のピクセルに分割される液晶と、各ピクセルにアドレシングし、各ピクセルを異なる状態に切り替えてディスプレイを通過する光について異なるレベルの透過を得るアドレシング手段と、液晶の背面に配置されたフラッシングバックライトと、液晶を通過して周囲光を反射し、バックライトからの光が液晶を通過することを可能にする液晶層と光源との間の部分的に透過性であり部分的に反射性である層（例えば、半透明ミラー、透過反射器）と、を備えるディスプレイであって、各ピクセルに光フィルタが設けられ、バックライトが複数の順次フラッシングする光源を備える、透過反射型ディスプレイが提供される。
【００３０】
本発明の１つの実施形態において、各光フィルタは、カラー光フィルタであり、順次照射する光源は、異なる色である。
【００３１】
液晶は、アクティブマトリクスディスプレイの一部であり得る。
【００３２】
１つの実施形態において、液晶は、Ｐｉセルまたは光学的に補償される複屈折（ＯＣＢ）セルを形成する。
【００３３】
さらなる実施形態において、各光源は、発光ダイオード（ＬＥＤ）である。
【００３４】
各カラーフィルタは、その領域上で、吸収のレベルを変動させ得る。
【００３５】
各カラーフィルタは、透明領域を有し得る。
【００３６】
これによって、各光源からの光が各カラーフィルタをより多く通過し得ることを確実にするという利点が提供される。
【００３７】
この場合、液晶に、各々が光を透過する領域を有する複数の部分的反射電極が設けられ、透過する領域の各々が、カラーフィルタのうちの１つの透明領域と、光学的に配列され得る。
【００３８】
本発明の第２の局面の透過反射型ディスプレイは、また、本発明の第１の局面の透過反射型ディスプレイの、任意の特徴または全ての特徴を有し得る。
【００３９】
以下、本発明を、単に例示を目的として、添付の図面を参照しながら、より詳細に説明する。
【００４０】
（発明を実施するための最良の実施形態）
図１に示す従来技術による透過反射ゲスト−ホスト（ＧＨ）ＬＣＤ２は、光源４、直線偏光子６、第１の４分の１波長板８、部分的透過ミラー１０、第２の４分の１波長板１２、後方基板１４、ゲスト−ホスト液晶（ＧＨ−ＬＣ）セル１６、および前方基板１８を含む。
【００４１】
４分の１波長板（またはリターダ）８および１２、ならびに直線偏光子６は、伸張されたポリマーフィルムから形成される。ＧＨ−ＬＣセル１６は、二色性色素を含み、二色性色素の分子は、ＬＣ分子によって配向され、セルの吸収度を制御する。従って、セルは、吸収モードで動作する。ＧＨ−ＬＣセル１６は、ピクセル化され、各ピクセルは、１対の電極（図示せず）により公知の様態で、制御される。
【００４２】
ディスプレイ２は、観察者２０の位置から観察される。ディスプレイから観察者２０に達する光は、光源４からの光と、部分的透過ミラー１０によって反射される（ノーマリーホワイト）周囲光との組み合わせである。このため、このディスプレイは、透過および反射の両方に基づいて動作するので、透過反射型と呼ばれる。
【００４３】
図２に示す本発明の第１の実施形態は、透過反射型液晶ディスプレイ２８である。透過反射型液晶ディスプレイ２８は、光源３０、後方偏光子３２、後方４分の１波長板３４、後方基板３６、液晶セル３８、前方基板４０、前方４分の１波長板４２、前方２分の１波長板４４、および前方偏光子４６を含む。観察者２０の位置も、図２に示す。
【００４４】
前方偏光子４６から後方基板３６までの（前方偏光子４６および後方基板３６を含む）ディスプレイ２８の構成要素の配置は、上記のＦｕｊｉｗａｒａの参考文献によって、全反射ミラーの代わりに部分的反射（および部分的透過）ミラー（個別に図示せず）が、ディスプレイ２８の後方基板３６に設けられていることを除いて、公知である。
【００４５】
図２は、また、リターダ３４、４２、および４４の各々について、リターダの遅延軸（ｓｌｏｗ  ａｘｉｓ）が、２つの偏光子３２および４６の吸収軸（平行であり、０度と規定される）の角度に対してなす角度を示す。これらの角度は、それぞれ、−４５°、−７５°、および−１５°である。さらに、配列層（図示せず）によって、ＬＣ分子が、ＬＣセル３８の表面４８および５０において配列される角度も、図２に示す。表面ディレクタ配向（ＳＤＯ）は、それぞれ、−２０°および＋５０°である。本明細書中で用いる用語「表面ディレクタ配向」は、ＬＣ層の配列表面の面に投影される、配列表面におけるＬＣ配向ベクトルの配向であると定義され、ＳＤＯは、表面のプレチルトがない場合にＬＣ配向ベクトルが有する配向となる。また、ＳＤＯは、（ＳＤＯ±π）に等しい。ＬＣ層のねじれは、３０°〜１００°、好適には６０°〜８０°であり得る。
【００４６】
２枚の透明な平行基板３６および４０は、それぞれ、内側表面５２および５４が、ＬＣセル３８にアドレスするために、パターニングされたコンダクタ／電極（図示せず）によってコーティングされており、後方電極は、パターニングされており、部分的に透明であり且つ部分的に反射性である。後方コンダクタ／電極の反射に対する透過の比は、１：１であってもよいし、または、透過反射型ディスプレイ２８の指定された目的に基づく、他の所定の値であってもよい。電極は、配列手段によってコーティングされ、ネマチックＬＣセル３８を、８０ｎｍから２００ｎｍまでの、好適には１３５ｎｍの反射明状態での有効なリターデーションと、５０ｎｍから０ｎｍまでの、好適には０ｎｍ近傍の暗状態での有効なリターデーションとの間で連続的に切り替え可能であるように保つ。ネマチックＬＣは、表面配列および／またはキラルドーピングによってねじられ得る。
【００４７】
基板３６および４０の外側は、透明リターデーション膜３４、４２、および４４によって覆われる。前方２分の１波長リターダ４４は、実質的に２７０ｎｍのリターデーションｄΔｎを有し、前方４分の１波長リターダ４２は、実質的に１３３ｎｍのリターデーションｄΔｎを有する。ここで、ｄは、リターダ膜の厚さを表し、Δｎは、リターダ膜の２つの屈折率の差を表す。前方４分の１波長リターダ４２の遅軸は、ネマチックＬＣセル３８の（ねじれ、または）表面配列方向の光軸角二等分線（すなわち、角度の半分）に対して実質的に平行であるか、または、垂直である。２つの前方リターダ４２および４４は、アクロマチック組合せリターダを形成する。後方リターダ３４は、実質的に１３３ｎｍのリターデーションｄΔｎを有する。後方偏光子３２の吸収軸または偏光軸は、後方リターデーション膜３４の遅軸に対して４５度にある。ＬＣセル３８には、ＭＪ９６５３９（Ｍｅｒｃｋ  Ｊａｐａｎ）を用い得、リターデーション膜３４、４２、および４４には、ＮｉｔｔｏのＮＲＺのいずれかを用い、偏光子３２および４６には、ＮｉｔｔｏのＮＰＦのいずれかを用い得る。
【００４８】
本明細書中で用いられる光軸角二等分線、または二等分線は、２つの方向の間に含まれる角度の小さい方の角を二分する方向である。光軸角二等分線は、また、デバイスの光学軸に対して垂直である。
【００４９】
図３に、図２の実施形態の電気光学応答のコンピュータモデリングの結果を示す。モデリングは、３８０〜７８０ｎｍの波長範囲の光を反射および透過させるための規格化されたＤ６５光源を用いることを仮定して実施された。図３のグラフは、任意の装置における透過および反射に対する電圧（ＬＣセル３８のピクセルに印加される電圧）を示す。透過結果を曲線５６で示し、反射結果を曲線５８で示す。反射結果を得るために、０．１ミクロンのアルミニウムミラーを用いることが仮定され、透過結果を得るために、ミラーを取り除いた。
【００５０】
電圧が印加されない場合、透過および反射の両方が高く、従って、ディスプレイは、「ノーマリーホワイトモード」で動作する。後方４分の１波長板３４は、透過曲線５６が確実に所望の曲線となるために必要である。４分の１波長板３４なしでは、透過曲線５６は、ゼロボルトの場合には低くなり、５ボルトの場合には高くなる。図３から分かるように、４または５ボルトの場合にも、ピクセルが完全に暗くなることを妨げる、いくらかの残留透過および反射が依然存在する。以下に記載の実施形態は、改良された、明状態と暗状態との間のコントラストを提供することを目的とする。
【００５１】
図３ａに、平行偏光子の代わりに交差した偏光子を用いた、図２の実施形態のＬＣ電気光学応答のモデリングの結果を示す。すなわち、最後の２つの構成要素（すなわち、４分の１波長板３４および偏光子３２）を、図２に示す配置と比較して、９０°回転して、図３ａの結果が得られる。これにより、透過曲線５６について、より良好な（すなわち、より暗い）暗状態が得られる。図３ａにおいても、反射曲線を符号５８で示す。
【００５２】
図４に、暗状態における残留透過を減少させる透過反射型ディスプレイ６０である、本発明の第２の実施形態を示す。図２の第１の実施形態の構成要素と同じ構成要素には、同じ参照符号が付けられている。図４のディスプレイは、後方４分の１波長板３４の代わりに、２つの偏光子３２および４６の吸収軸に対してそれぞれ−１５°および−７５°の遅軸を有する後方２分の１波長板６２および後方４分の１波長板６４が用いられているという点で、図２のディスプレイと異なる。従って、図４に示すように、構成要素は、中心のＬＣセル３８に関して対称的な角度を有する。後方２分の１波長板および後方４分の１波長板の組み合わせによって、透過モードのアクロマチック性が改良される。
【００５３】
ネマチックＬＣセル３８の有効なリターデーションは、図２の実施形態と同じ様態で、約１３５ｎｍと０ｎｍとの間で、連続的に切り替え可能である。２つの前方リターダ４２および４４は、アクロマチック組合せリターダとして共に機能し、２つの後方リターダ６２および６４も、アクロマチック組合せリターダとして共に機能する。リターデーション膜には、また、ＮｉｔｔｏのＮＲＺのいずれかを用い得る。
【００５４】
図５に、図４の実施形態の電気光学応答のコンピュータモデリングの結果を示す。透過結果を曲線６６で示し、反射結果を曲線６８で示す。図３のグラフについての上述の仮定は、図５にも同様に適用される。図５に示すように、図４の実施形態によって、図２の実施形態と比較して、（約４〜５ボルトでの）残留透過が僅かに減少する。
【００５５】
図６に、残留透過を大幅に減少させ、且つ残留反射を大幅に減少させる透過反射型ディスプレイ７０である、本発明の第３の実施形態を示す。構成要素は、図４の実施形態の構成要素と基本的に同じであり、従って、同じ参照符号を用いる。しかし、ディスプレイ７０は、前方４分の１波長板（リターダ）４２の厚さが増大されて、実質的に１５０ｎｍのリターデーションｄΔｎを有する点で、図４のディスプレイと異なる。
【００５６】
前方および後方４分の１波長板４２および６４の遅軸は、ネマチックＬＣセル３８の表面ディレクタ配向の光軸角二等分線に対して実質的に垂直である。２つの前方リターダ４２および４４、ならびに２つの後方リターダ６２および６４は、それぞれアクロマチック組合せリターダを形成する。前方アクロマチック組合せリターダは、有限電圧でのＬＣセルの残留リターデーションを補償するように、変更される。４分の１波長板の各々の遅軸がネマチックＬＣセル３８のＳＤＯの光軸角二等分線に対して垂直である場合、４分の１波長板４２のリターデーションは、増大される。あるいは、４分の１波長板４２および６４の遅軸がネマチックＬＣセル３８のＳＤＯの光軸角二等分線に対して平行である場合、４分の１波長板４２のリターデーションは、低減される必要がある。リターデーション膜には、また、ＮｉｔｔｏのＮＲＺのいずれかを得る。
【００５７】
図７に、図６の実施形態の電気光学応答のコンピュータモデリングの結果を示す。透過結果を曲線７２で示し、反射結果を曲線７４で示す。図３のグラフについての上述の仮定は、図７にも同様に適用される。図７に示すように、図６の実施形態によって、前述の実施形態と比較して、（約４〜５ボルトでの）暗状態における残留透過および残留反射の両方がの大幅に減少される。
【００５８】
外部電圧の印加によってＬＣセル３８が切り替えられた場合に、配列層（個別に図示せず）の近傍に存在するＬＣセル３８中の液晶分子が、「固定された」位置を維持することに起因する残留リターデーションが、４分の１波長板４２の厚さを増大させることによって補償されることにより、この改良が実現される。
【００５９】
図７ａは、図７と同じ参照符号を用い、透過曲線５６について、改良された（すなわち、より暗い）暗状態および増大された明状態を示す。この暗状態および増大された明状態は、図６の最後の３つの構成要素（すなわち、３２、６２、および６４）を９０°回転させて、偏光子３２および４６を交差させることによって、得られる。
【００６０】
図８に、本発明の第４の実施形態を示す。透過反射型ディスプレイ１００の構成要素は、図４および６の実施形態の構成要素と基本的に同じであり、従って、同じ構成要素について同じ参照符号を用いる。しかし、図４および６のネマチックＬＣセル３８の代わりに、ハイブリッド配列ネマチック（ＨＡＬ）ＬＣセル１０２が用いられる。用いられるセル１０２は、Ｍｅｒｃｋ，Ｊａｐａｎ製のＬＣ  ＭＪ９６５３９であり、それぞれ２°および８８°の表面プレチルトを有する逆平行の表面ディレクタ配向、ならびに実質的に１３７．５ｎｍのリターデーションを有する。他の構成要素の配向およびリターデーションを、図８に示す。前方基板４０は、また、カラーフィルタ板として機能する。前方４分の１波長板４２のリターデーションは、１５０ｎｍである。
【００６１】
図９は、図８の実施形態の電気光学応答のコンピュータモデリングの結果を示す。透過結果を曲線１０４で示し、反射結果を曲線１０６で示す。
【００６２】
図９ａは、図９と同じ参照符号を用い、透過曲線１０４について、改良された（すなわち、より暗い）暗状態を示す。この暗状態は、図８の最後の３つの構成要素（すなわち、３２、６２、および６４）を９０°回転させて、偏光子３２および４６を交差させることにより得られる。
【００６３】
本発明のいずれの実施形態においても、後方基板３６に設けられる部分的反射（および部分的透過）ミラー（個別に図示せず）は、複数のギャップまたは穴を含むミラー、もしくは、例えば１０％から９０％の間の所定の値で透明な連続的なミラーのいずれかであり得る。
【００６４】
図１０は、上記のＳ．Ｆｕｊｉｗａｒａの公報に記載の従来技術による透過反射型ＬＣＤ７６の配置を示す。ディスプレイ７６は、上から下に、偏光子７８、１つ以上のリターデーション膜８０、マイクロカラーフィルタ８２、前方基板８４、液晶層８６（液晶分子８７によって模式的に示す）、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）素子９０によって制御される反射電極８８、後方基板９２を備える。赤、青、および緑を表示する３つのカラーフィルタ８２を、図１０に示す。カラーフィルタは、それぞれ、２つの反射電極８８を覆う。各電極８８は、サブピクセルに対応する。従って、図１０は、それぞれ、赤、青、および緑のフィルタを有する３つのサブピクセルを含む、２つのピクセルを示す。緑フィルタ８２の下に配置された液晶分子８７を、スイッチが入れられている状態で示し、他の液晶分子８７を、スイッチが入れられていない状態で示す。
【００６５】
図１１は、本発明による透過反射型ＬＣＤの配置を示す。構成要素が図１０の構成要素と対応する場合には、同じ参照符号を用いる。図１１の構成は、１つ以上のリターデーション膜９２、後方偏光子９４、およびバックライト９６が加えられている点で、図１０の構成と異なる。さらに、反射電極８８は、アパーチャ９８を電極８８に設けることによって、部分的に透過性になる。あるいは、電極８８は、連続的な部分的透過材料から製造され得る。
【００６６】
いずれの実施形態においても、赤、緑、および青の電圧レベルは、透過、透過反射両用、または反射モードについて、個別に調整され得る。電圧曲線に対する透過／反射は、波長に依存し、反射モードと透過モードとで異なり得る。従って、データ電圧は、用いられるモードによって調整される必要がある。
【００６７】
各マイクロカラーフィルタ８２は、透過および反射モードについて最良の色平衡／彩度が達成される異なる吸収の領域を有し得る。
【００６８】
本発明は、例えば、強誘電性、反強誘電性、およびいくつかのネマチックＬＣモードにおいて見受けられる、実質的にＬＣセルの面内で切り替わるＬＣモード、いわゆる面内切り替えモードを用い得る。本発明は、また、面外切り替えモードを用い得、ねじれネマチックに限定されない。例えば、表面切り替えＬＣモードが用いられ得る。
【００６９】
上記の実施形態について記載された、リターデーション値、ねじれ角度、および他の配向角度は、例に過ぎない。
【００７０】
次に、本発明の第２の局面の実施形態について説明する。
【００７１】
図１２に、時系列カラーイルミネーションが可能な透過反射型ＬＣＤ１００を示す。図８の構成要素と同じ構成要素には、同じ参照符号を付けている。透過反射型ＬＣＤ１００は、３つの照射ＬＥＤ、すなわち、赤１０２、緑１０４、および青１０６、後方偏光子３２、後方２分の１波長板６２、後方４分の１波長板１０８、部分的反射ミラーが設けられた後方基板３６、Ｍｅｒｃｋ製のＬＣ材料ＴＬ２０３から形成されたＰｉまたはＯＣＢセル１１０、カラーフィルタが設けられた前方基板４０、前方４分の１波長板１１２、前方２分の１波長板４４、ならびに前方偏光子４６を備える。前方４分の１波長板１１２は、２１４ｎｍのリターデーションを有する。前方４分の１波長板１１２の増大されたリターデーションは、ＨＡＮおよびＴＮセルと比較して、有限電圧で、Ｐｉセルのより大きい残留リターデーションを補償することを必要とする。
【００７２】
リターダ６２、１０８、１１２、および４４の遅軸が、２つの偏光子３２および４６の吸収軸（０度と規定される）に対してなす角度を、リターダのリターデーション値と共に、図１２に示す。図１２は、また、Ｐｉセル１１０のねじれがゼロであることを示す。
【００７３】
図１２の実施形態は、また、図１１に示すように、マイクロカラーフィルタ８２を用いる。周囲光のレベルが低い場合、透過反射型ＬＣＤ１００は、赤、緑、および青のＬＥＤ１０２、１０４、および１０６が順番に点滅する時系列透過モードに（自動的に、または手動で）切り替わる。Ｐｉセル１１０のピクセルは、点滅のたびにアドレシングされる。従って、Ｐｉセルはより素早く切り替えられ得るので、ＴＮＬＣセルよりもＰｉセルを用いることが望ましい。
【００７４】
Ｐｉセル１１０のピクセルに異なる方法でアドレシングすることが可能である。最も簡単な方法は、緑のＬＥＤ１０４が点滅する場合に、緑のマイクロカラーフィルタ８２を有するピクセルのみをオンし、他のピクセルをオフ（すなわち、ゼロ透過状態に）することである。
【００７５】
しかし、マイクロカラーフィルタ８２が十分に広帯域である場合、各カラーフィルタ８２は、他の色の光の一部を通す。例えば、緑のフィルタは、赤および青の光の一部を通す。この場合、ピクセルにアドレシングする場合にマイクロカラーフィルタ８２の透過特性を考慮に入れれば、全ての色が付けられたＬＥＤについて、全てのピクセルを用いることが可能である。このようにして、例えば、緑のＬＥＤ１０４が点滅する場合、光が、任意の色のマイクロカラーフィルタ８２を有するピクセルを通過し得るので、ディスプレイの光スループットおよび解像度の両方を増大させることが可能になる。
【００７６】
マイクロカラーフィルタ８２によって、ＬＣＤが周囲光のレベルが十分に高い場合反射モードで動作することを可能にさせ、デバイスの電力消費を減少することが依然必要である。
【００７７】
前述の実施形態（図２、４、６、および８）が有する問題点が、図１１を考慮することによって理解され得る。反射光は、カラーフィルタ８２を２度通過する必要があるのに対し、バックライト９６から透過される（白い）光は、各カラーフィルタ８２を１度だけ通過する。反射において十分な輝度レベルを得るためには、幅広い範囲の光周波数を通す広帯域カラーフィルタ８２を用いる必要がある。しかし、これによって、彩度が低くなる。すなわち、ＬＣＤからの反射光は、観察者２０にとってより白い色に見える。透過について、問題はより深刻である。なぜなら、透過光は、カラーフィルタ８２を１度だけ通過し、従って彩度がより低いからである。
【００７８】
透過モードにおける光スループットおよび高い解像力は、以下のようにして改良され得る。各マイクロカラーフィルタ８２をピクセル領域上に連続的且つ均一にコーティングする代わりに、各マイクロカラーフィルタ８２に透明領域を設け得、各マイクロカラーフィルタ８２の残りの領域の光吸収率を高く（すなわち、より狭い帯域に）し得る。例えば、緑のマイクロカラーフィルタ８２について、マイクロカラーフィルタ８２の残りの部分の緑色をより濃くすることによって、透明領域が「より濃い緑色」の領域によって補償されるので、反射モードにおいて観察者２０が変化を知覚しない。赤および青のマイクロカラーフィルタ８２についても同じことが行われ得る。透明領域が任意の色の光を透過して、全てのマイクロカラーフィルタ８２が、色が付けられたＬＥＤ１０２、１０４、および１０６のいずれからの光も透過するようにより良好に調節されるので、透過モードにおいて、利点が得られる。
【００７９】
液晶に、透過領域を有する部分反射電極が設けられる場合、透過領域は、透明領域と光学的に配列され得る。異なる色のフィルタおよびバックライトを用いない白黒（グレイスケール）の実施形態も可能である。
【００８０】
図１３に、図１２の実施形態の電気光学応答を示す。透過結果を曲線１２０で示し、反射結果を曲線１２２で示す。液晶が、この領域における素早い切り替えに用いられ得ないので、約１．６Ｖ未満の結果は有効ではない。従って、ディスプレイ１００は、１．６Ｖから５Ｖの範囲内で用いられる必要がある。
【００８１】
図１４は、図１２の実施形態の電気光学応答の波長依存を示す。ディスプレイ１００が「オン」状態に切り替えられる場合の透過および反射結果を、それぞれ、曲線１２４および１２６で示す。ディスプレイ１００が「オフ」状態に切り替えられる場合の透過および反射結果を、それぞれ曲線１２８および１３０で示す。これらの結果から、波長依存が、関係のある波長に渡って（すなわち、青から赤まで）、かなり平坦であることが分かる。
【００８２】
異なる色の照射バックライトを用いる時系列透過反射型ディスプレイに関する本発明の第２の局面を本発明の第１の局面と共に用い得るが、本発明はそれに限定されないことを理解されたい。特に、本発明の第２の局面は、あらゆる透過反射型ディスプレイと共に用いられ得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、透過反射型ＧＨ  ＬＣＤの後方偏光子と反射器との間に４分の１波長板を用いる、米国特許第４，０９３，３５６号（上記）に記載されている配置を示す図である。
【図２】  図２は、本発明の第１の実施形態による、透過反射型ＬＣＤの模式図である。
【図３】  図３は、図２の実施形態のＬＣ電気光学応答のモデリングの結果を示す図である。
【図３ａ】  図３ａは、図２の実施形態の、交差偏光子を用いる場合のＬＣ電気光学応答のモデリングの結果を示す図である。
【図４】  図４は、本発明の第２の実施形態による、透過反射型ＬＣＤの模式図である。
【図５】  図５は、図４の実施形態のＬＣ電気光学応答のモデリングの結果を示す図である。
【図６】  図６は、本発明の第３の実施形態による、透過反射型ＬＣＤの模式図である。
【図７】  図７は、図６の実施形態のＬＣ電気光学応答のモデリングの結果を示す図である。
【図７ａ】  図７ａは、図６の実施形態の、交差偏光子を用いる場合のＬＣ電気光学応答のモデリングの結果を示す図である。
【図８】  図８は、本発明の第４の実施形態による、透過反射型ＬＣＤの模式図である。
【図９】  図９は、図８の実施形態のＬＣ電気光学応答のモデリングの結果を示す図である。
図９ａは、図８の実施形態のＬＣ電気光学応答のモデリングの結果を示す図である。
【図１０】  図１０は、上記のＦｕｊｉｗａｒａによる参考文献に記載されている、内部反射器を有する、従来技術による、ピクセル化された反射型ＬＣＤの模式図である。
【図１１】  図１１は、本発明による、内部反射器および透過ウィンドウを有するピクセル化された反射型ＬＣＤの模式図である。
【図１２】  図１２は、本発明の第２の局面の一実施形態である、ＰｉセルまたはＯＣＢセルを用いる透過反射型ＬＣＤを示す図である。
【図１３】  図１３は、図１２の実施形態のＬＣ電気光学応答のモデリングの結果を示す図である。
【図１４】  図１４は、図１２の実施形態のＬＣ電気光学応答のモデリングの結果を示し、スイッチが入れられている状態およびスイッチが入れられていない状態の両方における、透過および反射についての電気光学応答の波長依存を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図３ａ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図７ａ】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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