(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源（１８）とともに使用する反射率が低減された偏光ディスプレイであって、
前記光源（１８）の前方に所定の距離をもって配置されたディスプレイ装置（２）と、
前面及び背面を有し、該背面が前記ディスプレイ装置（２）に面した状態で、前記ディスプレイ装置（２）の前方に所定の距離をもって配置されたカバー部材（４）と、
前記カバー部材（４）の背面に取り付けられ、前記ディスプレイ装置（２）に面して反射を低減するための補助偏光装置（２０）と、を備え、
前記補助偏光装置（２０）は、前記ディスプレイ装置（２）に面して反射防止コーティングで被覆されており、更に反射を低減する、偏光ディスプレイ。
【請求項２】
請求項１に記載の偏光ディスプレイにおいて、
前記ディスプレイ装置（２）は、前面及び後面を有し、
前記ディスプレイ装置（２）の前面に取り付けられる第１の基板（１０）、及び、前記ディスプレイ装置（２）の後面に取り付けられる第２の基板（１４）と、
反射防止コーティングを有し、前記補助偏光装置（２０）に面して前記第１の基板（１０）に取り付けられる前方偏光装置（８）と、
前記光源（１８）に面して前記第２の基板（１４）に取り付けられる後方偏光装置（１６）と、を更に備える、偏光ディスプレイ。
【請求項３】
請求項２に記載の偏光ディスプレイにおいて、
前記補助偏光装置（２０）に取り付けられた第１の１／４波長リターダ（２２ａ）と、
前記補助偏光装置（２０）に面して前記前方偏光装置（８）に取り付けられた第２の１／４波長リターダ（２２ｂ）と、を更に備える偏光ディスプレイ。
【請求項４】
請求項２に記載の偏光ディスプレイにおいて、
前記補助偏光装置（２０）に取り付けられた第１の１／４波長リターダ（２２ａ）と、
前記前方偏光装置（８）に取り付けられた第２の１／４波長リターダ（２２ｂ）と、
を更に備える偏光ディスプレイ。
【請求項５】
請求項２に記載の偏光ディスプレイにおいて、前記補助偏光装置（２０）および前記前方偏光装置（８）は、同一方向に整合されている、偏光ディスプレイ。
【請求項６】
請求項２に記載の偏光ディスプレイにおいて、前記補助偏光装置（２０）および前記前方偏光装置（８）が平行な偏光軸を有する、偏光ディスプレイ。
【請求項７】
請求項４に記載の偏光ディスプレイにおいて、前記第１の１／４波長リターダ（２２ａ）上および前記第２の１／４波長リターダ（２２ｂ）上に反射防止コーティングを更に有する、偏光ディスプレイ。
【請求項８】
請求項４に記載の偏光ディスプレイにおいて、前記第１の１／４波長リターダ（２２ａ）および前記第２の１／４波長リターダ（２２ｂ）は、反対の複屈折特性を有する、偏光ディスプレイ。
【請求項９】
請求項４に記載の偏光ディスプレイにおいて、前記第１の１／４波長リターダ（２２ａ）および前記第２の１／４波長リターダ（２２ｂ）は、広帯域１／４リターダである、偏光ディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【技術分野】
（技術分野）
本発明はディスプレイに係り、尚詳細にはディスプレイにおける不都合な作用を低減する方法および装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
（背景技術）
ディスプレイ製品では、周囲の照度レベルが高い状況下で高いコントラスト出力を得ることが困難である。一方、偏光光ディスプレイおよびアクディブマトリックス液晶ディスプレイ（ＡＭＬＣＤ）のようなフラットパネルでは、光発生機構からの光が反射若しくは拡散して戻る前に数吸収層を通過するため、ディスプレイにおけるコントラストを維持することが可能である。しかしながら、多層の構成はディスプレイ全体の反射に悪影響を及ぼす。層境界での反射自体がかなり小さい場合でさえ、反射の合計がかなり大きくなり得る。
図１を参照すると、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）のような従来の偏光ディスプレイ２は、反射防止被覆６を有するカバー部材４を含む。前方偏光装置８、第１の基板１０、液晶層１２、第２の基板１４及び後方偏光装置１６が、カバー部材４とバックライト１８との間に挟まれている。カバー部材４は、典型的には空気で満たされるギャップ９によって前方偏光装置８と離間している。複数の層の間の各境界での反射が、ディスプレイ全体の反射量に加わる。カバー部材４、ギャップ９及び前方偏光装置８の間の境界に関連する反射は特に強い。
反射を低減するためにいくつかの方法が開発されてきた。例えば、カバー部材４の前方からの反射を低減する反射防止被覆６をカバー部材４の一方側又は両側に追加する。また、反射防止被覆は前方偏光装置８の表面に追加され得る。しかしながら、残存する反射の抑制は未だ問題を残している。他の方法は、カバー部材４と前方偏光装置８との間に接着剤を適用し、カバー部材を偏光装置に接着させ、ある程度のレベルで反射率の整合を達成し、カバー部材４と空気ギャップ９又は前方偏光装置８との間の境界からの反射を低減することを含む。カバー部材４をディスプレイに接着することは、反射率の低減を幾分達成できるが、液晶セルギャップの均一性に影響を与え、修理を困難にし、経年劣化及び接着剤の収縮に起因する他の問題が付随する。
他の代替手段は、反射を除去するためにディスプレイに減衰型コントラスト強調フィルタを加えることである。例えば、フィルタは、カバー部材４とギャップ９又は前方偏光装置８との間に加えることができ、又は、代りに、カバー部材４に、特殊色付けガラスを用いることができる。フィルタの追加は反射を低減するが、またディスプレイ出力を減衰させる。さらに、フィルタの追加は、コスト、カラーシフト（色ずれ）及び環境問題のような他の問題を引き起こす傾向がある。
【０００３】
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
（発明の開示）
本発明の種々の側面に係るディスプレイは、ディスプレイ出力において反射を低減し、高コントラストの出力、高い照明レベル、及び低製造コストを維持することができる偏光ディスプレイを備える。偏光装置が、ディスプレイの前方のカバー部材に隣接して配置される。ディスプレイを通過して伝達しようとする光は、偏光装置によって伝達される。偏光装置を通過した後に反射された光は、反射に続く偏光装置に妨害されて更に減衰される。
本発明は従来技術の問題を克服し、良好な偏光ディスプレイを実現することにある。
本発明の主題は、明細書の結論部分において、特定的に指示され且つ明確に主張される。しかしながら、本発明は、構造及び動作方法の両方に関し、特許請求の範囲、図面とともに以下の記載を参照することにより最も理解される。そこでは、同様の部分は同様の符号により参照される。
【０００４】
【発明を実施するための形態】
（発明を実施するための最良の形態）
本発明の主題事項は特にＬＣＤのようなディスプレイでの使用に適している。結果として本発明の望ましい実施形態はその文脈で記載される。しかしながらその記載が本発明の使用あるいは応用の限定を意図するものではなく、むしろ単に望ましい実施形態の充分且つ完全な説明として提供されることは認められよう。
【０００５】
ここで図２を参照して本発明の各種の形態によるディスプレイ（表示装置）２は、カバー部材４、フロントギャップ９、前方偏光装置８、第１基板１０、液晶層１２、第２基板１４、後方偏光装置１６、補助偏光装置２０およびバックライト１８を備える。表示装置２の構成要素は各々適切には従来のＬＣＤ要素である。特にカバー部材４は適切にはＬＣＤ、詳細には高コントラストのＬＣＤと共に用いる従来のカバー部材でなり、下にある要素を保護し、バックライトから他の要素を通過した光を透過させる。カバー部材４は、適切な物理的特性を持つガラス、プラスチックあるいは他の完全にあるいは部分的に透光性のものから作り得る。カバー部材４とフロントギャップ９との間の境界面での反射を減じるために、フロントギャップ９若しくは補助偏光装置２０の境界面に隣接するカバー部材４の後面は、適切な反射防止材を含み得る。例えばカバー部材４の後面は反射防止被覆（コーティング）、フィルム、シートまたは他の形の反射防止材を含み得る。カバー部材４の裏面への反射防止材の付加は、カバー部材４と補助偏光装置２０とのまたは、補助偏光装置２０が省略されている場合にはフロントギャップ９との間の境界面における反射を減じる傾向がある。
【０００６】
前方及び後方偏光装置８，１６は、好ましくはＬＣＤと共に用いる従来の偏光装置を備える。前方及び後方偏光装置８，１６は適宜の方法で方向付けし、バックライト１８から前方及び後方偏光装置８，１６並びに液晶層１２を介してビューアへ選択的に光を透過させる。
【０００７】
同様に第１と第２の基板１０，１４は適切に従来のＬＣＤ透明基板でなる。両基板１０，１４は、好ましくは、インジウム酸化錫で被覆したガラス、あるいは適宜に被覆したガラスまたは透明ポリマのような、透明材のシートからなる。
【０００８】
両基板１０，１４間には空間を形成し、液晶層１２を充填する。液晶層１２はツイスティッドネマチック（ＴＮ）またはスーパーツイスティッドネマチック（ＳＴＮ）材のような適宜の液晶材料でなる。両基板１０，１４の縁周りに形成した封止が両基板１０，１４間からの液晶材１２の漏れを禁ずる。ディスプレイは、モノクロームのグレースケールディスプレイ、バイナリーディスプレイ、カラーディスプレイまたは他の型のディスプレイでなる。同様に、バックライト１８はディスプレイ２を照明する適宜の光源でなる。実施形態によってはバックライト１８は省略され、ディスプレイ２は反射型ディスプレイとして再形成される。
【０００９】
本実施形態ではディスプレイはフロントギャップ９とカバー部材４との間の補助偏光装置２０を含む。フロントギャップ９が補助偏光装置２０を前方偏光装置８から離間させる。補助偏光装置２０はカバー部材４に結合するか、あるいは他の方法でディスプレイ２内に保持され、片面または両面を反射防止コーティングで覆う。補助偏光装置２０は吸収偏光器、望ましくは前方偏光装置と同型のもので、望ましくは前方偏光装置８と同方向に整列される。両偏光装置８，２０の整列はバックライト１８からの光の減衰を最小にする。これは光の減衰の少ないまたは減衰のない最大の光透過を可能とする。しかしながら反射光は先ずカバー部材を通過し、補助偏光装置２０で偏光される。光がフロントギャップ９に達する以前に一方の偏光を除去することによって、補助偏光装置２０と前方偏光装置８の間のインタフェースの各々からの反射は約５０％まで減少される。これは全体の反射量を減少させ、前方及び後方偏光装置８，２０に適用する反射防止コーティングの反射条件を緩和するために使用し得る。
【００１０】
補助偏光装置２０の組み込みはフロントギャップ９周辺の反射率に最も直接的に影響を与えるが、他の反射率に極めて従来の且つ有利な減衰を導入する方法によっても、構成を調整し得る。幾分透過率の低い補助偏光装置２０を選択することによって、追加の要素或いはコストなしに、周知の減衰型コントラスト強調フィルタの機能性を達成し得る。あるいは、前方偏光装置８の偏光軸に対する補助偏光装置２０の偏光軸を回転させても同様の減衰が得られる。何れの場合でも、最小のコスト増加、最小の複雑性、あるいは、ディスプレイ出力における色彩変化の最小のリスクをもって、目覚ましいコントラスト強調を達成し得る。
【００１１】
他の実施形態では、補助偏光装置２０がディスプレイ２内に含まれ、前方偏光装置８が省略される。動作的にはディスプレイ２は同様に機能し、液晶層１２を通って伝わる光は後方偏光装置１６に向って偏光される（即ち液晶層１２によってはほぼ影響なしに）か、あるいは液晶層１２によって他の方向に偏光される。光が使用者に透過されるか否かは前方偏光装置８または本実施形態では補助偏光装置２０の方向付け次第である。前方偏光装置８が無ければ、補助偏光装置２０と整列するように偏光されなかった光は、吸収され、使用者に透過されない。
【００１２】
本発明の他の実施形態はフロントギャップ９内に配置した屈折率整合材を含む。屈折率整合材は、フロントギャップ９に隣接する材料の屈折率をより密接に整合させる適切な材料、即ちカバー部材４、補助偏光装置２０またはカバー部材４の背後の反射防止材、前方偏光装置８またはその前面の反射防止材の屈折率をより密接に整合させる適切な材料でなる。屈折率整合材は適切な屈折率を有する材料であれば良く、またゲル、エポキシ、油、液、プラスチック、ガス等のような適宜の形のもので良い。加えて屈折率整合材はまた、更に反射を低減するために、被覆、メッキ、またはフィルムのような適宜の反射防止材を備えても良い。
【００１３】
前方偏光装置８、後方偏光装置１６及び／又は補助偏光装置２０はまた反射率を下げる反射防止材を含み得る。例えばいずれの偏光装置も、反射防止材を被覆され、メッキされまたは他の方法で反射防止材と一体化され、あるいは反射防止材と隣接させても良い。一実施形態では、商業的に入手し得る、Ｎｉｔｔｏまたは他の偏光装置サプライヤから入手し得る反射防止被覆付きの偏光装置のように、反射防止材は偏光装置に組み込まれる。加えて偏光装置８，１６，２０のいずれかまたは全て、特に補助偏光装置２０は、偏光方向に偏光した光の小部分のみを透過する低能率偏光装置とし得る。例えば偏光方向に偏光した光の８５％を透過する偏光装置は、透過すべきバックライトからの光の８５％を透過する。カバー部材４を介して反射した光の偏光された部分は偏光装置を両方向に通過して減衰される。従って偏光部分の全反射率は２７．７５％だけ減少する。この配置は低反射率を要する各種応用に適し、最高の全明るさより低く調整し得る。
【００１４】
図３について本発明の各種の形による他のディスプレイはギャップ９の近傍の反射率を減じるための円偏光を用いる。直線補助偏光装置２０がカバー部材４に隣接して配置される。１／４波長リターダ２２ａのようなリターダが直線補助偏光装置２０に隣接して配置されて補助偏光装置２０と波長リターダ２２ａとを通る光がほぼ円形に偏光されるように配置される。同様に第２の１／４波長リターダ２２ｂが前方偏光装置８に隣接配置され、他の側からディスプレイを通過する光のほぼ円偏光を達成する。リターダの軸は偏光装置の軸から適切な角度、例えば４５度に配され、ディスプレイのフロントまたはリヤから入射する光のギャップ９における円偏光を行う。補助偏光装置２０と両リターダ２２ａ，２２ｂは、同一の実質的に円方向、つまり「一方向回り」（即ち左回り又は右回り）を実現するように方向付けられており、バックライト１８からの光透過は影響されない。例えば前方偏光装置８と第１の波長リターダ２２ａを通る光は第１の方向に円偏光される。補助偏光装置２０と第２の波長リターダ２２ｂは前方偏光装置８と第１の波長リターダ２２ａと同一の円偏光を有する光を透過するため、バックライト１８からの光は透過され易い。
【００１５】
しかしながら反射光は偏光装置に吸収される。先ず補助偏光装置２０と第１リターダ２２ａを通過した光は第１の方向に円偏光される。しかしながら境界面からの反射光はその円偏光方向を逆転する。かくしてギャップ９とリターダ２２ａまたはギャップ９とリターダ２２ｂの間のインタフェースからの反射光は補助偏光装置２０とリターダ２２ａを遮るため光は吸収される。
【００１６】
本円偏光法はギャップ９並びにその周辺層と関連する反射率を排除する点で有効だが、リターダ２２ａ，２２ｂの各々を少なくとも１つの反射防止層と適切に組み合わせる、例えばリターダ２２ａ，２２ｂとそれらの各偏光装置８，２０との間またはギャップ９との間に反射防止層を組み合わせて、対応する境界面での反射を減じることにより更なる減少が可能となる。
【００１７】
本ディスプレイの一実施形態では、２つの１／４波長リターダ２２ａ，２２ｂは同一のものだがそれらの光学軸を互いに９０度オフセットさせて方向付けられている。この場合前方偏光装置８と補助偏光装置２０とは平行の偏光軸で方向付けされることが望ましい。この構成は通常の要素を用い、ディスプレイ法線に対して適度の角度範囲で配分される光について最小の反射と最大の透過の双方を提供し得る。しかしながら急勾配あるいは広角度では性能は反射または特に透過の点では僅かに低級化される。他の構成が広角度性能を求めるディスプレイについて最適化を提供する。
【００１８】
広角度動作のために構成した本ディスプレイの他の実施形態において、両１／４波長リターダ２２ａ，２２ｂは反対の複屈折を有し、大視野角でのディスプレイの透過率を改善する。一方の１／４波長リターダは正の複屈折（ｎｅ〉ｎｏ ）を有し、他方の１／４波長リターダは負の複屈折（ｎｅ〈ｎｏ ）を有する。これらリターダの光学軸は互いに平行に、偏光軸からは４５度に整合する。この構成において両リターダ２２ａ，２２ｂの移相は広角度範囲で相殺される。
【００１９】
別の円偏光構成が設計でき、多重リターダ層と不規則な材料または角度を一体化する。これらは例えば広帯域１／４波長リターダを満足させ、無色性能を達成し、最大の反射率低減が得られる角度を変え、更には透過光の角度と共に変化する色彩性能を得るために用いられる。
【００２０】
本発明の原理は図示の実施形態において明瞭としたが、この原理から逸脱することなく特定の環境と動作要求に特定して適合させて発明の実施に用いる構成、配列、比率、要素、材料についての多くの変更が当業熟練者に自明である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は従来の偏光ディスプレイの簡略図である。
【図２】  図２は本発明の種々の観点により偏光ディスプレイを示す簡略図である。
【図３】  図３は本発明による別の実施形態の簡略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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