(57)【要約】  画像表示装置１００が開示される。画像表示装置１００は、第１の方向への表示光の放出により画像を表示する表示デバイス１０４と、表示デバイス１０４の前方に配され、周囲光の一部を散乱させる散乱層１０２と、表示デバイス１０４と散乱層１０２との間に配され、散乱した周囲光の一部を第１の方向に反射する反射層１０６とを有する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の方向への表示光の放出により画像を表示する表示デバイスと、
前記表示デバイスの前方に配され、周囲光の一部を散乱させる散乱層と、
前記表示デバイスと前記散乱層との間に配され、散乱した前記周囲光の一部を前記第１の方向に反射する反射層と
を有する画像表示装置。
【請求項２】
前記散乱層は、前記散乱層による散乱の量を制御する電気的手段を更に有する散乱デバイスに含まれている請求項１記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記散乱層は散乱偏光器であり、この散乱偏光器は、第１の偏光方向を持つ前記表示光を実質的に透過可能であり、前記周囲光の、前記第１の偏光方向と直交する第２の偏光方向を持つ部分を散乱させるように設けられた請求項１記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記散乱層は高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ）を有する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記散乱層はコレステリックテクスチャ液晶（ＣＴＬＣ）を有する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記散乱層は液晶（ＬＣ）ゲル又はポリマネットワーク液晶（ＰＮＬＣ）を有する請求項１ないし３のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記反射層は半透明のミラーである請求項１ないし６のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記反射層は、第１の偏光方向を持つ前記表示光に対して実質的に透明な偏光器である請求項１ないし６のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項９】
前記反射層は、前記散乱周囲光の、前記第１の方向と直交する第２の偏光方向を持つ部分を反射するように設けられた散乱偏光器である請求項８記載の画像表示装置。
【請求項１０】
前記散乱層の境界部に位置する光源を更に有し、前記散乱層を用いて前記光源により生成される光を放出するように設けられた請求項１ないし９のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１１】
前記散乱層は所定の色の染料を有する請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１２】
前記散乱層の前方に配され、周囲光を部分的に吸収する光吸収手段を更に有する請求項１ないし１１のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１３】
前記光吸収手段は、この光吸収手段の吸収の量を制御するために電気的に制御可能である請求項１２記載の画像表示装置。
【請求項１４】
前記反射層と前記散乱層との間に配され、周囲光を部分的に吸収する光吸収手段を更に有する請求項１ないし１３のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１５】
前記反射層は、前記表示デバイスに対して直接的である見る側ではない側において吸収層により少なくとも部分的に覆われ、前記吸収層は前記表示デバイスと位置合わせされた開口領域を有する請求項１ないし１４のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１６】
前記散乱デバイスを有し、前記散乱デバイスは、
第１の瞬間に、この第１の瞬間において前記表示デバイスに表示されている前記画像のそれぞれの寸法に実質的に対応する寸法を持つ前記散乱層の第１の部分のみを実質的に透明にし、
第２の瞬間に、この第２の瞬間において前記表示デバイスに表示されている第２の画像のそれぞれの寸法に実質的に対応する寸法を持つ前記散乱層の第２の部分のみを実質的に透明にする
ように構成された請求項１ないし１５のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１７】
前記第１の部分は第１のアスペクト比を持ち、前記第２の部分は前記第１のアスペクト比とは異なる第２のアスペクト比を持つ請求項１６記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１の方向への表示光の放出により画像を表示する表示デバイスと、この表示デバイスの前方に配され、周囲光の一部を散乱させる散乱層とを有する画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特に大型の表示装置に対する大きな不満は、表示装置が使用されていない時に非美観的なことである。これが、消費者の家庭における受入れを妨げている。表示デバイスは静的な又は動的な建築物の形を取るという概念を発展させることは、幾らかの設計者及び室内建築家の理念のうちである。言い換えると、邪魔にならないデザインが適切であると考えられている。
【０００３】
アンビエントディスプレイは、オン状態では情報を表示することができ、オフ状態では環境の装飾的な部分、例えば、前に当該表示装置が配置されている壁と同様の外見である表示装置に対する総称である。典型的には、表示装置の表示デバイスは、光吸収材料を有している。その結果は、表示装置が、電源を切られている時に「ブラックホール」のように見えることである。
【０００４】
この「ブラックホール」の外見を防ぐために、表示デバイスの前方、すなわち表示デバイスの見る側において表示装置に散乱層を与えることが提案されている。上記散乱層は、散乱層に当たる周囲光の一部を散乱するように配される。周囲光により、表示装置に属さない任意の光源から生じる光が意味される。上記光源は、当該表示装置が置かれている部屋の照明器具であり得る。光源は、当該表示装置が置かれている部屋の窓を通って入射する太陽光でもあり得る。
【０００５】
散乱により、光がランダムな方向に向けられることが意味される。散乱は、拡散反射も含んでいる。拡散反射の作用は、周囲光の一部が前方、すなわち当該表示装置を見る人の方向に向けられることである。従って、表示装置に当たる周囲光は、部分的に反射されもするので、もはや完全には吸収されない。上記「ブラックホール」の外見はほぼ防がれる。
【０００６】
薄い表示装置を得るために、上記散乱層は表示デバイスと密に接触していることが好ましい。しかしながら、種々のタイプの材料を調べると、現在製品化されている散乱層（ＰＤＬＣ、ＣＴＬＣ、ポリマネットワークＬＣベース）は、表示デバイスと散乱層とがかなり密に接触している状況下でオフ状態において表示デバイスをほぼ見えなくする十分な隠し能力（hiding power）を持っていないことが分かった。散乱層の作用及び厚さのタイプに依存して、表示デバイスと散乱層との間の距離は、少なくとも４ｃｍであることを必要とされる。
【０００７】
散乱層の厚さを増やすことは、上記隠し能力をある程度改善し、表示デバイスと散乱層との間のより小さい距離をもたらす。しかしながら、この散乱層の厚さを増やすことの欠点は、駆動電圧の上昇である。また、透過状態は低下した透過率及びより多くの残留するヘイズを持つ。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、改善された周囲光の散乱を伴う、冒頭の段落において述べられている種類の表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のこの目的は、上記画像表示装置が、上記表示デバイスと上記散乱層との間に配され、散乱した上記周囲光の一部を上記第１の方向に反射する反射層を更に有することにより達成される。上記反射層は、散乱層により透過される光に対して影響を及ぼし、ディスプレイにより放出される光に対しては影響を及ぼさない、従って画質及び表示輝度に負の影響を及ぼさないことが好ましい。
【００１０】
本発明による画像表示装置の追加の利点は、典型的な散乱層の外見が汚れた白からまぶしい白に変わることである。上記典型的な散乱層の汚れた又は灰色がかった外見は、典型的な散乱層が波長に依存して周囲光の一部を表示デバイスに向けてある方向に散乱させ、他の部分を見る人の方に散乱し返すように設けられていることから生じる。反射層を付加することは、見る人の方に散乱し返される、反射層を伴わない場合には反射されなかった波長の散乱周囲光を含む更なる周囲光をもたらす。
【００１１】
本発明による画像表示装置の一形態では、上記散乱層が、上記散乱層による散乱の量を制御する電気的手段を更に有する散乱デバイスに含まれる。本発明による表示装置のこの形態は、所謂アクティブ散乱層を有する。散乱層による散乱する光の量は、散乱層の両側の電極によりもたらされる散乱層の両端の電圧差に関連することが好ましい。上記電極は、高く透明であり、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）からなることが好ましいが、場合によっては、同じく透明電極として当該分野の当業者に知られているインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）でもあり得る。この透明電極の二乗抵抗は、異なる状態を切り替えるために必要とされる２つの電極間の必要な電圧をできる限り小さくするために十分に低いことが好ましい。
【００１２】
上記散乱層は、光の散乱がほとんど起こらない第１の状態と光の散乱がかなり強い第２の状態とを切り替えるように設けられることが好ましい。典型的には、上記第１の状態は表示デバイスの電源を入れられている状態に対応し、上記第２の状態は表示デバイスの電源を切られている状態に対応する。散乱層の両端の電圧差は上記第１の状態の場合に最小であることが好ましく、これは、表示デバイスが電源を切られている期間中にエネルギーの消費をもたらさない。
【００１３】
本発明による画像表示装置の他の形態では、上記散乱層が散乱偏光器であり、この散乱偏光器は、第１の偏光方向を持つ表示光を実質的に透過可能であり、上記周囲光の、上記第１の偏光方向と直交する第２の偏光方向を持つ部分を散乱させるように設けられる。本発明による表示装置のこの形態は所謂パッシブ散乱層を有し、これは、散乱の量が予め決められ、表示装置の動作中に制御され得ないことを意味する。散乱偏光器は、それぞれの偏光方向に対して異なる挙動を持つ材料である。この散乱偏光器は、第１の偏光方向を持つ光に対してほぼ透明であり、第１の偏光方向と直交する第２の偏光方向を持つ光を散乱するように設けられる。散乱偏光器の一例は、Henri Jagtの博士論文"Polymeric polarization optics for energy efficient liquid crystal display illumination", 2001, Chapter 2及び特許出願ＷＯ０１／９０６３７公報に説明されている。
【００１４】
この散乱偏光器は、ポリママトリクスに埋め込まれた粒子をベースとし得る。小さい粒子を例えばＰＥＮ又はＰＥＴのような既知のポリマと混ぜ、続いてこの混合物をフォイルに押し出し、このフォイルを延伸することが、散乱偏光器を作る。上記延伸は、第１の偏光方向に対しては散乱偏光器を透明にし、直交する偏光方向に対しては散乱偏光器が散乱させる一軸配向を与える。本発明による上記表示装置では、散乱偏光器の透過可能な偏光方向が、発せられる表示の、特に画像を生成するために二色性偏光器を備えた液晶ベースの表示デバイスと協働する偏光方向と平行であるように選択される。
【００１５】
本発明による画像表示装置の一形態では、上記散乱層が高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ）を有する。
【００１６】
本発明による画像表示装置の一形態では、上記散乱層がコレステリックテクスチャ液晶（ＣＴＬＣ）を有する。
【００１７】
本発明による画像表示装置の一形態では、上記散乱層が液晶（ＬＣ）ゲルを有する。
【００１８】
本発明による画像表示装置の一形態では、上記散乱層がポリマネットワーク液晶（ＰＮＬＣ）を有する。
【００１９】
本発明による画像表示装置の一形態では、上記反射層が半透明のミラーである。残念ながら、表示光の透過、すなわち表示デバイスに示される情報は生じない。これに対する可能な対応策は、表示デバイスの光の出力を増やすことである。
【００２０】
本発明による画像表示装置の他の形態では、上記反射層が、第１の偏光方向を持つ表示光に対して実質的に透明な偏光器である。この反射型偏光器は、上記第２の偏光方向に関してブラッグ反射を可能にし、直交する、すなわち第１の偏光方向に透過を与える周期性での複屈折層と非複屈折層との交互の積層体であり得る。偏光器の透過状態は、発せられる表示の、特に画像を生成するために二色性偏光器を備えた液晶ベースの表示デバイスと協働する偏光方向と平行であるように選択されることが好ましい。この原理に基づく反射型偏光器の一例は、ビキュイティ（登録商標）ＤＢＥＦ（Dual Brightness Enhancement Film）の名称の下で３Ｍ社により供給されている偏光フィルムである。
【００２１】
反射型偏光器を作製する他のやり方は、ＵＳ５５０６７０４公報、ＵＳ５７９３４５６公報、ＵＳ５９４８８３１公報、ＵＳ６１９３９３７公報及びD.J Broer, J. Lub, G.N. Molの「Wide-band reflective polarizers from cholesteric polymer networks with a pitch gradient」（Nature 378 (6556), 467-9 (1995)）に説明されているようなコレステリックフィルムをベースとする。１／４波長フィルムとの組み合わせで、上記フィルムはＤＢＥＦと同じ光学的な機能を提供する。
【００２２】
代替として、上記反射型偏光器は、ガラス又はプラスチック基板上に光の波長よりも小さい周期の金属の狭い周期ラインが与えられる所謂ワイヤグリッドの原理に基づく。
【００２３】
上記反射層は、上記散乱周囲光の、上記第１の方向と直交する第２の偏光方向を持つ部分を反射するように設けられた散乱偏光器であることが好ましい。この散乱偏光器は、表示デバイスにより放出される、第１の偏光方向を持つ表示光が実質的に負の効果を伴うことなく透過するように表示デバイスと位置合わせされる。
【００２４】
本発明による画像表示装置の一形態は上記散乱層の境界部に位置する光源を更に有し、この画像表示装置は上記散乱層を用いて上記光源により生成される光を放出するように設けられる。光源又は好ましくは散乱層の複数の境界部における複数の光源を用いて、光が散乱層及び／又は散乱層に隣接して配された基板に結合され得る。光源の動作中、これらの光源の光は散乱層により散乱され、最終的にはこの光の一部が上記第１の方向に放出される。光源の動作は、表示デバイスの動作と同時であり得る。その結果は、増大するユーザの経験である。代替として、光源の動作は表示デバイスの電源を切られた状態において行われる。その結果は第１の方向において増大する光の量であり、これは「ブラックホール」作用の更なる減少をもたらす。
【００２５】
本発明による画像表示装置の一形態では、上記散乱層が所定の色の染料を有する。二色性染料が散乱層の液晶材料に加えられることが好ましい。染料の色は、散乱状態では強調され、非散乱状態では大体において隠される。代替として、微妙なやり方で表示装置の外見を変化させるために着色された偏光フィルタが用いられる。これは、画像表示装置の美的特性が変更されることを意味する。
【００２６】
本発明による画像表示装置の一形態は、上記散乱層の前方に配され、周囲光を部分的に吸収する光吸収手段を更に有する。反射層の負の作用は、周囲光のより多くの反射による画像の表示コントラストの低下である。これは、暗いシーンにおいて特に顕著である。散乱層の前方に光吸収手段として吸収偏光器を与えることにより、特に、吸収偏光器が、反射偏光器により反射された偏光方向を持つ周囲光を吸収するように設けられる場合に、反射が低減され得る。上記吸収反射器が放出される表示光の上記偏光方向を持つ光に対して透明であるように設けられることは明らかであろう。
【００２７】
更に他の形態では、上記散乱層と反射層との間に、同じ機能を与えるが、見る人の幾分異なる感じ方を伴う中性の又は着色された吸収偏光器が配される。
【００２８】
上記光吸収手段は、該光吸収手段による吸収の量を制御するために電気的に制御可能であることが好ましい。パッシブな任意に着色された吸収偏光器ではなく、アクティブな（着色された）、例えばゲスト・ホスト液晶をベースとする吸収偏光器が用いられ得る。上記電気的に制御可能な光吸収手段は、反射の量を変更する可能性を与える。
【００２９】
実際には、等しいサイズの表示デバイスと散乱層とを用いることが常に望まれるというわけではない。画像表示装置の（かなり）小さい部分が表示デバイスを収容できることのみで十分であることが多く、これはより安価である。従って、表示デバイスにより占有される表面領域は、散乱層の後方の利用可能な表面領域よりも小さい。しかしながら、表示デバイスの、散乱層の他の領域における光学特性と異なる領域における光学特性のために、より小さい表示デバイスが散乱層の前方に依然として認識され、これは見る人にとって心をかき乱す。これに打ち勝つために、散乱層の後部に用いられ、表示デバイス以外の光源から、散乱層の後部から前部に伝送されることから生じる光を妨げる遮光体が使用され得る。そのような遮光体は、表示デバイスに対する機械的な支持体の役割も果たすことが多く、例えば黒いビロード又は黒い塗料でコーティングされた例えば木製又は金属製のプレートにより構成される。この手法にもかかわらず、一種の「エッジ効果」のために表示デバイスの上記領域とその周辺部とを見分けることは依然として可能であることが多い。
【００３０】
本発明による上記形態のうちの１つは、その目標の１つとして上記「エッジ効果」に打ち勝たなければならない。本発明による画像表示装置の当該形態におけるこの目的のために、上記反射層は前記表示デバイスに対して直接的である見る側ではない側において吸収層により少なくとも部分的に覆われ、上記吸収層は上記表示デバイスと位置合わせされた開口領域を有する。この形態の特別な技術的特徴に関する更なる説明は、１月１５日に欧州特許庁に出願された出願番号０４１００１０７．４（代理人整理番号ＰＨＮＬ０４００４８）の同一出願人の特許出願に見つけられ得る（ＩＢ２００５／０５００１８も参照されたい。）。
【００３１】
表示装置を向上させるために、更に追加の光学フィルム及び／又は層が与えられ得ることは明らかである。例は、例えば干渉又は屈折率の勾配をベースとする非反射層、例えばわずかに波形の表面をベースとするアンチグレア層、屈折率の適合により種々の成分を光学的に結合する層等である。
【００３２】
本発明による画像表示装置のこれらの観点及びその他の観点は、添付の図面を参照して、以下に述べられる実現及び実施の形態から明らかになり、これらに関して説明されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
各図面は模式的であり、その縮尺は正確ではない。同一の参照符号は、図面全体を通して同様の部品を指すために用いられている。
【００３４】
図１Ａは、表示デバイス１０４が電源を切られている時の画像表示装置１００の一実施の形態の正面図を示している。基本的には、見る人２０４（図２参照）は、画像表示装置の対応する寸法に等しい寸法を持つ平らな面を見ることが好ましい。上記平らな面は、散乱層１０２に属している。散乱層１０２は、周囲光の少なくとも一部をランダムな方向に向け、従って反射するように設けられている。表示デバイス１０４は、散乱層１０２の後方に位置しており、表示デバイス１０４が電源を切られている間は見る人２０４には実質的に見えない。
【００３５】
散乱層１０２は、色が均一であり得る。すなわち、散乱層１０２は単一の色を有し得る。散乱層１０２は、所定のテクスチャを表す複数の色を有していることが好ましい。これは、散乱層１０２の第１の領域に第１の色の染料が位置し、散乱層１０２の第２の領域に第２の色の染料が位置することを意味する。
【００３６】
図１Ｂは、表示デバイス１０４が電源を入れられている時の図１Ａの画像表示装置の実施の形態の正面図を示している。この場合、第１の方向に表示デバイス１０４により発せられる表示光２１０（図２参照）は散乱層１０２を通過し、画像表示装置１００の前方に位置している見る人２０４に観察され得る。本発明による画像表示装置１００は、表示デバイス１０４が電源を入れられている、すなわち表示光を生成する場合に周囲光の散乱の量を低減するように設けられることが好ましい。しかしながら、表示デバイス１０４が電源を入れられている時に周囲光の散乱の量が低減されなくても、放出される表示光の量が散乱及び反射する周囲光の量と比較してかなり大きい間は、表示デバイス１０４に与えられる画像ははっきりと目に見える。
【００３７】
図２は、本発明による表示装置の一実施の形態を模式的に示している。この画像表示装置１００は、
・第１の方向への表示光２１０の放出により画像を表示する表示デバイス１０４と、
・表示デバイス１０４の前方に配され、周囲光２０８の一部を散乱させる散乱層１０２と、
・表示デバイス１０４と散乱層１０２との間に配され、散乱した周囲光２０６の一部を上記第１の方向に反射する反射層１０６と
を有している。
【００３８】
見る人２０４は、
・表示デバイス１０４から生じ、見る人２０４に向かって上記第１の方向に進む光、所謂表示光２１０及び／又は
・周囲光源２０２から（直接及び／又は間接的に）生じ、散乱層１０２により散乱され、反射層１０６により随意に反射される光
を与えられる。上記周囲光源２０２から生じる光は、周囲光２０８と呼ばれる。周囲光２０８のうちの見る人に向かって上記第１の方向に進む散乱及び反射部分は、散乱周囲光２０６と呼ばれる。
【００３９】
見る人は、表示デバイス１０４が電源を入れられている、すなわちアクティブな場合に表示光２１０のみを与えられることが好ましい。これを実現するために、散乱層１０２は、所定の条件の下で散乱周囲光２０６の量を制限するように設けられた散乱デバイス６００（図６参照）内に構成されている。代替として、散乱層１０２は受動的である。
【００４０】
図３は、図２に関連して説明されたような本発明による表示装置の一実施の形態を模式的に示しており、この表示装置では、表示デバイス１０４はＬＣＤデバイスである。本発明による表示装置は任意のタイプの表示デバイス１０４を有し得るが、本発明の技術的な特徴の幾つかは、ＬＣＤデバイスの特徴と大いに調和する。各図に関連して、幾つかのタイプの偏光器が適用されることが開示される。偏光器により、光線のそれぞれの成分の偏光方向に依存して光線を遮る光学素子が意味される。典型的には、偏光器は、第１の偏光方向Ｄ１（図８参照）を持つ光線の成分をほぼ透過可能であり、第１の偏光方向Ｄ１と直交する第２の偏光方向Ｄ２を持つ光線の成分にかなり影響を及ぼす。これに関連して、影響を及ぼすとは、散乱及び反射を含んでいる。
【００４１】
本発明による表示デバイス１０４のＬＣＤデバイスが、第１の偏光方向Ｄ１を持つ光に対してほぼ透過可能であるように設けられた偏光器３０２を有していると仮定する。その場合、本発明による表示装置の異なる実施の形態において与えられる多様な偏光器は、いかなる実質的効果も伴うことなく放出される表示光が上記多様な偏光器を通過することができるように表示デバイス１０４の偏光器３０２と協調することが好ましい。しかしながら、周囲光２０８及び散乱周囲光２０６のうちの第２の偏光方向Ｄ２を持つ成分は、上記多様な偏光器によりかなり影響を及ぼされる。上記多様な偏光器は、以下の機能のために用いられ得る。
・本発明による表示装置の一実施の形態では、偏光器が散乱層１０２として用いられる。
・本発明による表示装置の一実施の形態では、偏光器が反射層１０６として用いられる。及び
・本発明による表示装置の一実施の形態では、偏光器が光吸収手段４０２として用いられる。
【００４２】
図４Ａは、散乱層１０２と反射層１０６との間に配された吸収偏光器４０２を有する本発明による表示装置の一実施の形態４００を模式的に示している。吸収偏光器４０２は、散乱周囲光２０６の一部を吸収するように設けられている。より正確には、吸収偏光器４０２は、周囲光のうちの上記第２の偏光方向Ｄ２を持つ成分を吸収するように設けられている。その理由は以下の通りである。
【００４３】
反射層１０６の負の効果は、周囲光２０８のより多くの反射による画像の表示コントラストの低下である。言い換えれば、本発明の表示装置による周囲光の散乱及び反射のために、見る人２０４は、表示光２１０だけではなく、反射した周囲光も受け取る。これは、ビデオコンテンツの暗いシーンにおいて、すなわち発せられる表示光２１０の量がかなり低い時に特に編著である。反射層１０６の前方に光吸収手段４０２として吸収偏光器４０２を与えることにより、反射が低減され得る。必要とされる効果を得るために、吸収偏光器４０２は、散乱周囲光２０６のうちの反射層１０６により反射された、偏光方向Ｄ２を持つ成分を吸収するように設けられている。反射層１０６もまた偏光器をベースとしていることが好ましい。
【００４４】
図４Ｂは、散乱層１０２の前方に配された吸収偏光器４０２を有する本発明による表示装置の一実施の形態４０１を模式的に示している。表示装置のこの実施の形態４０１は、図４Ａに関連して説明された表示装置の実施の形態４００にほぼ等しい。違いは、吸収偏光器４０２の位置である。
【００４５】
図４Ａ及び図４Ｂに関連して説明された吸収偏光器４０２は、切替可能な吸収偏光器であることが好ましい。上記切替可能な吸収偏光器の機能及び位置は、同一の出願人により出願された特許出願ＷＯ０３／０７９３１８公報に開示されている機能及び位置に対応する。
【００４６】
図５は、散乱偏光器５００を模式的に示している。散乱偏光器５００は、各偏光方向に対して異なる挙動を持つ材料である。この散乱偏光器は、第１の偏光方向Ｄ１を持つ光に対してほぼ透明であり、第１の偏光方向Ｄ１と直交する第２の偏光方向Ｄ２を持つ光を散乱するように設けられている。上記散乱偏光器の一例は、Henri Jagtの博士論文"Polymeric polarization optics for energy efficient liquid crystal display illumination", 2001, Chapter 2及び特許出願ＷＯ０１／９０６３７公報に説明されている。
【００４７】
散乱偏光器５００は、ポリママトリクス５０２に埋め込まれた粒子５０４〜５１０をベースとし得る。小さい粒子５０４〜５１０を例えばＰＥＮ又はＰＥＴのような既知のポリマ５０２と混ぜ、続いてこの混合物をフォイルに押し出し、このフォイルを延伸することが、散乱偏光器５００を作る。上記延伸は、第１の偏光方向Ｄ１に対しては散乱偏光器を透明にし、直交する第２の偏光方向Ｄ２に対しては散乱偏光器が散乱させる一軸配向を与える。
【００４８】
散乱偏光器５００の原理は、以下の通りである。白い円として示されている小さい粒子５０４〜５１０が、第１の偏光方向Ｄ１を持つ光に対する第１のポリマ反射率ｎｏと第２の偏光方向Ｄ２を持つ光に対する第２のポリマ反射率ｎｅとを有する一軸配向のポリママトリクス５０２中の反射率ｎｄの分散層に対応する。粒子５０４〜５１０の反射率ｎｄは第１のポリマ反射率ｎｏに釣合い、第２のポリマ反射率ｎｅはｎｅ≫ｎｄである。
【００４９】
散乱偏光器５００は、無色の延伸されたフォイルに埋め込まれた小さい粒子をベースとし得る。上記粒子は、例えば、２００ｎｍの径を持ち、スチレン・ブタジエン（ＳＢＲ）のゴム状のコア部及びポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）のシェル部よりなるコアシェル粒子（Rohm and Haas, Paraloid EXL 3647）であり得る。色を加えるために、粒子５０４〜５１０又はポリママトリクス５０２のいずれか一方に染料又は顔料が加えられ得る。上記染料がポリママトリクス５０２に加えられる場合、特に延伸方向と平行の偏光が着色されるが、散乱偏光器５００は第１の偏光方向Ｄ１に対して依然として透過可能であるように配向されたポリママトリクス５０２にそれ自身を配向させる二色性染料も選択され得る。
【００５０】
球形の粒子を用いるのではなく、粒子は他の形状、例えば細長い形状を有していてもよい。ある実施の形態では、上記粒子は、ポリママトリクス材料の延伸プロセス中に最初は球形である粒子を溶融し、伸張することにより得られる繊維のような形状を持つ。
【００５１】
上述したように、散乱偏光器５００は、散乱層１０２又は反射層１０６として与えられ得る。必要に応じて、本発明による表示装置の一実施の形態は、散乱機能及び反射機能の両方を果たす単一の散乱偏光器５００を有し、すなわち、散乱層１０２及び反射層１０６の両方が単一の散乱偏光器５００により実現される。
【００５２】
図６は、散乱層１０２を有する散乱デバイス６００を模式的に示している。散乱デバイス６００は、散乱層１０２による光の散乱の量を制御するように設けられている。この散乱デバイス６００は、
・例えばガラス、ＰＭＭＡ又は何らかの他の実質的に透明な材料をベースとする実質的に平らな基板のセット６０２〜６０４と、
・電圧差を与える電極としての役割を果たす、対応する基板６０２〜６０４近傍の導電体のセット６０６〜６０８（上記導電体は、実質的に透明であり、ＩＴＯをベースとしていることが好ましい。）と、
・上記導電体のセット６０６〜６０８により挟まれた散乱層１０２と
を有している。
【００５３】
散乱層１０２は、高分子分散型液晶（ＰＤＬＣ）、コレステリックテクスチャ液晶（ＣＴＬＣ）液晶（ＬＣ）ゲル又はポリマネットワーク液晶（ＰＮＬＣ）を有することが好ましい。導電体６０６〜６０８に対して、すなわち散乱層１０２の両端に適切な電圧差を与えることにより、液晶の配向が変更され、これは散乱層１０２により散乱する光の量の増加又は減少をもたらす。
【００５４】
本発明による表示装置における散乱デバイス６００の機能を示すために、表示光２１０の向き、周囲光２０８の向き及び散乱周囲光２０６の向きが図示されている。
【００５５】
反射層１０６と散乱層１０２との距離はできる限り小さいことが好ましい。図６に示されているような散乱デバイス６００は、反射層１０６を有している。これは、所謂イン・セル構造である。反射層１０６は（ワイヤグリッドにおけるような）電極であり得る。散乱デバイス６００に関して反射層１０６は任意であることに注意されたい。これは、本発明による表示装置の一実施の形態において、反射層１０６を含んでおらず、反射層１０６に隣接する散乱デバイスも適用され得ることを意味している。反射層１０６と散乱層１０２との間のかなり小さい距離を持ち、かつ、反射層１０６が散乱デバイスに含まれないという要求を満たすために、反射層１０６に隣接する基板６０２は、かなり薄くなければならない。反射層１０６と散乱デバイス６００との間に光学的な接触を実現するため、反射率が釣合う流体、例えば接着剤が与えられることが好ましい。
【００５６】
散乱層１０２を部分的に、例えば、散乱層１０２の後方の表示デバイス１０４の寸法と等しい又はその一部のみと等しい寸法を持つ表面領域にわたって切り替えるために、散乱デバイス６００の基板６０２〜６０４はパターニングされた電極を含み得る。パターニングされた各電極は、別個に表示領域を開閉するために用いられ得る。しかしながら、上記電極は、専ら部分的に表示領域を開くため又は表示デバイス１０４の画像が美観的な態様で現れるように隠し能力の勾配を与えるために用いられ得る。
【００５７】
必要に応じて、上記散乱デバイス６００は、表示デバイス１０４のアスペクト比と異なるアスペクト比に対応する表示領域の一部を開くように、すなわち分散層１０２の一部を実質的に透明にするように設けられる。
【００５８】
散乱デバイス６００は、第１の瞬間に、この第１の瞬間において表示デバイス１０４に表示されている第１のアスペクト比を持つ第１の画像にほぼ対応する寸法を持つ散乱層１０２の第１の部分のみを実質的に透明にし、第２の瞬間に、この第２の瞬間において表示デバイス１０４に表示されている第２のアスペクト比を持つ第２の画像にほぼ対応する寸法を持つ散乱層１０２の第２の部分のみを実質的に透明にするように構成されていることが好ましい。
【００５９】
図７は、散乱層１０２の境界部に更なる光源７０２〜７０４を有する本発明による表示装置の一実施の形態７００を模式的に示している。「更なる」という用語は、同じく光源を有する表示デバイス１０４と区別するために用いられている。本発明による表示装置のこの実施の形態７００は、散乱層１０２を用いて上記更なる光源７０２〜７０４により生成される光を放射するように設けられている。これは、更なる光源７０２〜７０４からの光が、散乱層１０２に結合され、散乱層１０２により散乱され、その後散乱層１０２の表面の幾つかの場所において放射されることを意味する。上記光の一部７０６は、第１の方向に、すなわち見る人２０４に向かって放射される。
【００６０】
上記光源７０２〜７０４の動作は、表示デバイス１０４の動作と同時であり得る。その結果は、光の制御が表示デバイス１０４に表示されるビデオコンテンツに基づく場合の増大するユーザの経験である。例えば、更なる光源７０２〜７０４によりフラッシュが視覚化される。散乱デバイス６００は、表示デバイス１０４に表示されるビデオコンテンツに依存して制御されることも好ましい。
【００６１】
代替として、上記光源の動作は、表示デバイスの電源を切られた状態において起こる。その結果は、第１の方向において増大する光の量であり、これは「ブラックホール」作用の更なる減少をもたらす。
【００６２】
図７には、散乱層１０２の各々の境界部に位置する２つの更なる光源７０２〜７０４が示されている。更なる光源のうちの第１の方７０４は散乱層１０２の後方に位置し、更なる光源のうちの第２の方７０２はより末端に位置している。
【００６３】
互いに異なる色を伴う光を生成するように設けられた複数の光源７０２〜７０４が用いられることが好ましい。
【００６４】
図８Ａは、表示デバイスが電源を切られている本発明による表示装置の一実施の形態における光線の通過を模式的に示している。表示デバイス１０４はＬＣＤデバイスである。散乱層１０２は、最大の散乱の状態にされている動作中の散乱デバイスの一部である。散乱層１０６は反射型偏光器である。図８Ａには、第１の偏光方向Ｄ１を持つ第１の成分と第２の偏光方向Ｄ２を持つ第２の成分とを持つ周囲光２０８が散乱層１０２に向かって進むことが示されている。上記周囲光のかなり小さい第１の部分２０５（例えば１５％）が直接的に元の方向に散乱される。このかなり小さい部分２０５に第１の成分及び第２の成分の両方が含まれる。上記周囲光の第２の部分は、表示デバイス１０４に向かって散乱される。この第２の部分のなかから、第１の偏光方向Ｄ１を持つ光は反射層１０６を通過し、ＬＣＤデバイスにより吸収され、第２の偏光方向Ｄ２を持つ光２０６は元の方向に反射する。
【００６５】
図８Ｂは、表示デバイスが電源を入れられている図８Ａに関連して説明された本発明による表示装置の上記実施の形態における光線の通過を模式的に示している。この場合、散乱周囲光２０５及び反射した散乱周囲光２０６の量は非常に少ない。図８Ｂは、第１の偏光方向Ｄ１を持つ、表示デバイスにより放出される表示光２１０がいかなる実質的効果も伴うことなく反射層１０６及び散乱層１０２を通過することをはっきりと示している。
【００６６】
本発明による画像表示装置は、テレビジョン又はモニタであり得る。上記画像表示装置は自宅で消費者により用いられ得る。代替として、上記画像表示装置は、乗り物内において又は店若しくはオフィスのような公共の場所において適用され得る。
【００６７】
上述した実施の形態は、本発明を限定するのではなく、説明しており、当業者であれば添付の特許請求の範囲から逸脱することなく代替の実施の形態を設計することができることに注意されたい。各請求項においては、括弧内に付されているいかなる参照符号も特許請求の範囲を限定するように解釈されるべきではない。「有する」という用語は、請求項に記載されていない構成要素又はステップの存在を排除するものではない。構成要素の前に付されている「a」又は「an」という単語は、そのような構成要素の複数の存在を排除するものではない。本発明は、幾つかの別個の構成要素を有するハードウェアにより及び適切にプログラムされたコンピュータにより実現され得る。幾つかの手段を列挙しているユニットの請求項においては、これらの手段のうちの幾つかがハードウェア又はソフトウェアの１つの同じアイテムにより具現化され得る。第１、第２及び第３等の用語の使用は、いかなる順序を示すものでもない。これらの用語は、呼称として解釈されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１Ａ】表示デバイスが電源を切られている時の画像表示装置の一実施の形態の正面図を示している。
【図１Ｂ】表示デバイスが電源を入れられている時の図１Ａの画像表示装置の実施の形態の正面図を示している。
【図２】本発明による表示装置の一実施の形態を模式的に示している。
【図３】本発明による表示装置の一実施の形態を模式的に示しており、表示デバイスはＬＣＤデバイスである。
【図４Ａ】散乱層と反射層との間に配された吸収偏光器を有する本発明による表示装置の一実施の形態を模式的に示している。
【図４Ｂ】散乱層の前方に配された吸収偏光器を有する本発明による表示装置の一実施の形態を模式的に示している。
【図５】散乱偏光器を模式的に示している。
【図６】散乱層を有する散乱デバイスを模式的に示している。
【図７】散乱層の境界部に更なる光源を有する本発明による表示装置の一実施の形態を模式的に示している。
【図８Ａ】表示デバイスが電源を切られている本発明による表示装置の一実施の形態における光線の通過を模式的に示している。
【図８Ｂ】表示デバイスが電源を入れられている図８Ａの本発明による表示装置の実施の形態における光線の通過を模式的に示している。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【国際調査報告】
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