(57)【要約】  半透過型ＬＣＤ内のピクセルの反射部で普通なら遮断される、バックライトユニットからの光を再循環させる技法が提供される。光は、ピクセルの透過部内に再指向され、したがって、ピクセルの光効率および輝度を上昇させる。技法は、円偏光状態または直線偏光状態で光を透過する半透過型ＬＣＤで使用されうる。
2012519887.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のピクセルを備える半透過型液晶ディスプレイにおいて、各ピクセルは、
第１の偏光層と、
第２の偏光層と、
第１の基材層および前記第１の基材層に対向する第２の基材層であって、前記第１の偏光層と前記第２の偏光層との間にある前記第１の基材層および前記第２の基材層と、
前記第１の基材層と前記第２の基材層との間の液晶材料と、
前記第１の基材層に隣接するオーバコーティング層であって、前記オーバコーティング層は、透過部を部分的に形成する少なくとも１つの開口を備え、前記オーバコーティング層の残りは、反射部を部分的に形成するものである前記オーバコーティング層と、
前記第１の基材層に隣接する第１の反射層であって、前記反射部の少なくとも一部分を被覆する、第１の反射層と、
前記オーバコーティング層と前記第２の基材層との間の第２の反射層であって、前記反射部を実質的に被覆する、第２の反射層と、
を備え、
前記第１の反射層は前記第２の反射層と前記第１の基材層との間にあることを特徴とする半透過型液晶ディスプレイ。
【請求項２】
前記第１の偏光層および前記第２の偏光層は直線偏光子であることを特徴とする請求項１に記載の半透過型液晶ディスプレイ。
【請求項３】
前記第１の偏光層および前記第２の偏光層は円偏光子であることを特徴とする請求項１に記載の半透過型液晶ディスプレイ。
【請求項４】
前記オーバコーティング層は、散乱および回折オーバコーティング層であることを特徴とする請求項１に記載の半透過型液晶ディスプレイ。
【請求項５】
前記オーバコーティング層は、位相チューニングフィルムであることを特徴とする請求項１に記載の半透過型液晶ディスプレイ。
【請求項６】
前記オーバコーティング層内の前記少なくとも１つの開口を通して光を指向させる光源をさらに備え、前記第１の偏光層は前記第１の基材層の外側表面に隣接し、前記ピクセルは、前記光源と前記第１の偏光層との間に偏光再循環フィルムを備えることを特徴とする請求項１に記載の半透過型液晶ディスプレイ。
【請求項７】
前記ピクセルは、前記光源と前記第１の偏光層との間に光再指向フィルムを備えることを特徴とする請求項６に記載の半透過型液晶ディスプレイ。
【請求項８】
前記光再指向フィルムは、前記透過部の一部と前記反射部の一部の両方を被覆することを特徴とする請求項７に記載の半透過型液晶ディスプレイ。
【請求項９】
前記光再指向フィルムは、前記反射部のエリアだけを被覆することを特徴とする請求項７に記載の半透過型液晶ディスプレイ。
【請求項１０】
前記第１の基材層に隣接して第１の電極層をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の半透過型液晶ディスプレイ。
【請求項１１】
前記第１の電極層は酸化物層であることを特徴とする請求項９に記載の半透過型液晶ディスプレイ。
【請求項１２】
前記ピクセルは、前記透過部を通る光透過強度を確定するように構成されるスイッチング素子を備えることを特徴とする請求項１に記載の半透過型液晶ディスプレイ。
【請求項１３】
前記スイッチング素子は、トランジスタ−トランジスタロジックインタフェースをさらに備えることを特徴とする請求項１２に記載の半透過型液晶ディスプレイ。
【請求項１４】
前記透過部はカラーフィルタによって覆われることを特徴とする請求項１に記載の半透過型液晶ディスプレイ。
【請求項１５】
前記ピクセルは、前記第１の基材層と前記第２の基材層との間に第３の反射層をさらに備え、前記第３の反射層は前記ピクセルのエリアの一部分を被覆することを特徴とする請求項１に記載の半透過型液晶ディスプレイ。
【請求項１６】
コンピュータにおいて、
１つまたは複数のプロセッサと、
前記１つまたは複数のプロセッサに結合し、複数のピクセルを備える半透過型液晶ディスプレイと、
を備え、ピクセルは、
第１の偏光層と、
第２の偏光層と、
第１の基材層および前記第１の基材層に対向する第２の基材層であって、前記第１の偏光層と前記第２の偏光層との間にある前記第１の基材層および前記第２の基材層と、
前記第１の基材層と前記第２の基材層との間の液晶材料と、
前記第１の基材層に隣接するオーバコーティング層であって、前記オーバコーティング層は、透過部を部分的に形成する少なくとも１つの開口を備え、前記オーバコーティング層の残りは、反射部を部分的に形成するものである前記オーバコーティング層と、
前記第１の基材層に隣接する第１の反射層であって、前記反射部の少なくとも一部分を被覆する、第１の反射層と、
前記オーバコーティング層と前記第２の基材層との間の第２の反射層であって、反射部を実質的に被覆する、第２の反射層と、
を備え、
前記第１の反射層は前記第２の反射層と前記第１の基材層との間にあることを特徴とするコンピュータ。
【請求項１７】
前記第１の偏光層および前記第２の偏光層は直線偏光子であることを特徴とする請求項１６に記載のコンピュータ。
【請求項１８】
前記第１の偏光層および前記第２の偏光層は円偏光子であることを特徴とする請求項１６に記載のコンピュータ。
【請求項１９】
前記オーバコーティング層は、散乱および回折オーバコーティング層であることを特徴とする請求項１６に記載のコンピュータ。
【請求項２０】
前記オーバコーティング層は、位相チューニングフィルムであることを特徴とする請求項１６に記載のコンピュータ。
【請求項２１】
前記オーバコーティング層内の前記少なくとも１つの開口を通して光を指向させる光源をさらに備え、前記第１の偏光層は前記第１の基材層の外側表面に隣接し、前記ピクセルは、前記光源と前記第１の偏光層との間に偏光再循環フィルムを備えることを特徴とする請求項１６に記載のコンピュータ。
【請求項２２】
前記ピクセルは、前記光源と前記第１の偏光層との間に光再指向フィルムを備えることを特徴とする請求項２１に記載のコンピュータ。
【請求項２３】
前記ピクセルは、前記透過部を通る光透過強度を確定するように構成されるスイッチング素子を備えることを特徴とする請求項１６に記載のコンピュータ。
【請求項２４】
前記ピクセルは、前記第１の基材層と前記第２の基材層との間に第３の反射層をさらに備え、前記第３の反射層は前記ピクセルのエリアの一部分を被覆することを特徴とする請求項１６に記載のコンピュータ。
【請求項２５】
半透過型液晶ディスプレイを作製する方法において、
複数のピクセルを設ける工程を含み、ピクセルは、
第１の偏光層と、
第２の偏光層と、
第１の基材層および前記第１の基材層に対向する第２の基材層であって、前記第１の偏光層と前記第２の偏光層との間にある前記第１の基材層および前記第２の基材層と、
前記第１の基材層と前記第２の基材層との間の液晶材料と、
前記第１の基材層に隣接するオーバコーティング層であって、前記オーバコーティング層は、透過部を部分的に形成する少なくとも１つの開口を備え、前記オーバコーティング層の残りは、反射部を部分的に形成するのである前記オーバコーティング層と、
前記第１の基材層に隣接する第１の反射層であって、前記反射部の少なくとも一部分を被覆する、第１の反射層と、
前記オーバコーティング層と前記第２の基材層との間の第２の反射層であって、前記反射部を実質的に被覆する、第２の反射層と、
を備え、
前記第１の反射層は前記第２の反射層と前記第１の基材層との間にあることを特徴とする方法。
【請求項２６】
前記第１の偏光層および前記第２の偏光層は直線偏光子であることを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記第１の偏光層および前記第２の偏光層は円偏光子であることを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２８】
前記オーバコーティング層は、散乱および回折タイプであることを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項２９】
前記オーバコーティング層は、位相チューニング機能を有するフィルムであることを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項３０】
光源を設ける工程をさらに含み、前記光源は、前記オーバコーティング層内の前記少なくとも１つの開口を通して光を提供し、前記第１の偏光層は前記第１の基材層の外側表面に隣接し、前記ピクセルは、前記光源と前記第１の偏光層との間に偏光再循環フィルムを備えることを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項３１】
前記ピクセルは、前記光源と前記第１の偏光層との間に光再指向フィルムを備えることを特徴とする請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記ピクセルは、前記透過部を通る光透過強度を確定するように構成されるスイッチング素子を備えることを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【請求項３３】
前記ピクセルは、前記第１の基材層と前記第２の基材層との間に第３の反射層をさらに備え、前記第３の反射層は前記ピクセルのエリアの一部分を被覆することを特徴とする請求項２５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
本節で述べる手法は、探求されうる手法であるが、必ずしも以前に考えられたまたは探求された手法ではない。したがって、別途示さない限り、本節で述べる手法はどれも、単にそれらが本節に含まれることによって従来技術として適格であるとみなされるべきではない。
【０００３】
半透過型ＬＣＤは、一部には半透過型ＬＣＤの可読性が、通常、周囲光状態によって制限されないため、携帯電話、電子ブック、およびパーソナルコンピュータで使用される可能性がある。半透過型ＬＣＤは、それぞれが反射部および透過部を有するピクセルのアレイを備える。半透過型ＬＣＤピクセルの反射部には、薄フィルムトランジスタユニットを覆って金属反射体が存在してもよい。ピクセル内に比較的小さな金属反射体を使用する半透過型ＬＣＤでは、十分なバックライトがピクセルを透過できる可能性があるが、ピクセルが所望の輝度で示されるほどには周囲光が反射されないことがある。
【０００４】
一方、ピクセル内に比較的大きな金属反射体を使用する半透過型ＬＣＤでは、十分な周囲光が反射される可能性があるが、十分なバックライトがピクセルを透過できない。たとえば、円偏光バックライトは、反射部内の比較的大きな金属反射体によって遮断される可能性があり、透過部に効率的に再指向されることができない。これは、バックライトユニット（ＢＬＵ）の光出力効率を著しく低下させ、半透過型ＬＣＤのピクセルの総合光透過率および輝度を減少させる。その問題は、反射部の面積が、ピクセル内の透過部の面積に匹敵するかまたはそれより大きいときに、特に深刻になる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
半透過型ＬＣＤにおいてバックライトを再循環させる技法が述べられる。好ましい実施形態に対する種々の変更ならびに本明細書で述べる一般的な原理および特徴が、当業者に容易に明らかになるであろう。そのため、本発明は、示す実施形態に限定されることを意図されるのではなく、本明細書で述べる原理および特徴に整合する最も広い範囲が与えられる。
【０００６】
１．全体的概観
ある実施形態では、バックライトを効率的に再循環させるために、第１の金属反射層が、半透過型ＬＣＤユニット構造の反射部内で底部基材の内側表面に隣接する。本明細書で使用されるように、「底部基材の内側表面（ａｎ  ｉｎｎｅｒ  ｓｕｒｆａｃｅ  ｏｆ  ａ  ｂｏｔｔｏｍ  ｓｕｂｓｔｒａｔｅ）」は、さらに述べるように、半透過型ＬＣＤユニット構造内で液晶材料に面する底部基材の表面を指す。用語「半透過型ＬＣＤユニット構造（ｔｒａｎｓｆｌｅｃｔｉｖｅ  ＬＣＤ  ｕｎｉｔ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）」は、半透過型ＬＣＤ内のピクセルまたはサブピクセルを指してもよい。
【０００７】
反射領域は、第１の金属反射層とバックライトとの間に位置してもよい。反射領域は、散乱または回折タイプのオーバコーティング層を備えてもよい。付加的にかつ／または任意選択で、第１の位相チューニングフィルムは、第１の金属反射層と反射部内のＢＬＵとの間に形成されて、第１の位相チューニングフィルムを通過する再循環光の位相および極性状態を変更してもよい。
【０００８】
一部の実施形態では、第１の金属反射層は、底部基材の内側表面に接する。一部の実施形態では、第１の金属反射層は、液晶層の近くで、オーバコーティング層の上部面上に位置する第２の金属反射層のほかに存在する。第２の金属反射層は、周囲光に面する凹凸（ｂｕｍｐｙ）表面構造を有する凹凸金属反射体であってよい。そのため、これらの構成では、ピクセルは、反射部内に少なくとも２つの金属反射コンポーネントを備える。第２の金属反射層は、周囲光を効果的に反射するが、底部基材の内側表面に隣接する第１の金属反射層は、ＢＬＵから受取ったバックライトを効果的に再循環させる。一部の実施形態では、一方または両方の金属反射層は、アルミニウム（Ａｌ）または銀（Ａｇ）などの不透明層を備える。
【０００９】
一部の実施形態では、バックライトの一部分は、第２の金属反射層のＢＬＵに面する表面によって同様に反射され、再循環される可能性がある。これらの実施形態では、第２の位相チューニングフィルムはまた、第２の金属反射層と反射部内のＢＬＵとの間に挿入されて、第２の位相チューニングフィルムを通過する再循環光の位相または極性を変更する可能性がある。
【００１０】
一部の実施形態では、本明細書で述べる半透過型ＬＣＤは、直線偏光を透過させる。これらの実施形態では、半透過型ＬＣＤは、１つまたは複数の直線偏光子を持つように構成されてもよい。
【００１１】
一部の実施形態では、本明細書で述べる半透過型ＬＣＤは、円偏光を透過させる。これらの実施形態では、半透過型ＬＣＤは、１／４波長板、または半波長板と１／４波長板の組合せを備える１つまたは複数の円偏光子を持つように構成されてもよい。直線偏光は、金属反射層によって反射され、観察者に向かって透過部を通って出るまで反射領域内で１回または複数回再循環する可能性がある。
【００１２】
円偏光は、金属反射層によって反射され、偏光解消されて１つまたは他の混合光偏光状態になって、反射部内に反射される可能性がある。通常、反射光は楕円偏光する。散乱した楕円偏光を透過部内によりよく再指向させるために、ピクセル構造は、光再指向プリズムフィルムを備えてもよい。散乱された無偏光または楕円偏光を透過部内によりよく再循環させるために、ピクセル構造は、円偏光反射体としてコレステリック液晶フィルムを備えてもよい。
【００１３】
複数の実施形態では、ＢＬＵからの光は、反射部から透過部へ効果的に再循環されて、ＢＬＵの光出力を増加させ、透過部の輝度をさらに上昇させる。
【００１４】
この手法の利益は、高いバックライト出力効率を有する半透過型ＬＣＤを含む。さらなる利益は、他のものに比べて高い輝度およびかなり低い電力消費を特徴とする半透過型ＬＣＤを含む。これらの特徴は、異なる動作モードの種々のアプリケーションについて価値がある。たとえば、本明細書で述べる半透過型ＬＣＤは、透過モードおよび半透過モードでカラー画像を、また、反射モードで白黒単色画像を示し、良好な周囲光可読性および低電力消費を有する。
【００１５】
一部の実施形態では、本明細書で述べる半透過型ＬＣＤは、限定はしないが、ラップトップコンピュータ、ネットブックコンピュータ、セル方式無線電話、電子ブックリーダ、販売時点端末、デスクトップコンピュータ、コンピュータワークステーション、コンピュータキオスク、あるいはガソリンポンプに結合されたまたは一体化されたコンピュータを含むコンピュータ、ならびに、種々の他の種類の端末およびディスプレイユニットの一部を形成する。
【００１６】
一部の実施形態では、方法は、述べる半透過型ＬＣＤおよび半透過型ＬＣＤに対するバックライト源を提供することを含む。
【００１７】
好ましい実施形態対する種々の変更ならびに本明細書で述べる一般的な原理および特徴が、当業者に容易に明らかになるであろう。そのため、本発明は、示す実施形態に限定されることを意図されるのではなく、本明細書で述べる原理および特徴に整合する最も広い範囲が与えられる。
【００１８】
本発明の種々の実施形態が、本発明を制限するのではなく示すために提供される添付図面に関連して以降で述べられる。図面では、同じ指定は同じ要素を示す。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】偏光再循環フィルムによって直線偏光を透過させるように構成された例示的な半透過型ＬＣＤユニット構造の略断面図を示す。
【図２】偏光再循環フィルムおよび光再指向フィルムによって直線偏光を透過させるように構成された例示的な半透過型ＬＣＤユニット構造の略断面図を示す。
【図３】反射偏光子によって円偏光を透過させるように構成された例示的な半透過型ＬＣＤユニット構造の略断面図を示す。
【図４】反射偏光子および光再指向フィルムによって円偏光を透過させるように構成された例示的な半透過型ＬＣＤユニット構造の略断面図を示す。
【００２０】
図面は、一定比例尺に従ってレンダリングされていない。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
２．構造概観
２．１直線偏光
図１は、例示的な半透過型ＬＣＤユニット構造１００の略断面図を示す。直線偏光を透過させるために一対の直線偏光子を備えてもよいＬＣＤユニット構造１００は、直線偏光を再循環させる構成を備える。
【００２２】
一部の実施形態では、ＬＣＤユニット構造１００は、少なくとも、透過部１０１および反射部１０２を備える。液晶層１１０は、底部基材１１４と上部基材１２４との間に位置する。透過部１０１は、反射部１０２の液晶セルギャップと異なる液晶セルギャップを有してもよい。本開示で使用されるように、「液晶セルギャップ（ａ  ｌｉｑｕｉｄ  ｃｒｙｓｔａｌ  ｃｅｌｌ  ｇａｐ）」は、透過部または反射部の液晶層の厚さを指す。
【００２３】
オーバコーティング層１１３は、透過部１０１の液晶セルギャップより小さい反射部の液晶セルギャップを作るために、反射部１０２内に堆積されてもよい。一部の実施形態では、一部にはオーバコーティング層１１３のために、反射部１０２の液晶セルギャップは、透過部１０１の液晶セルギャップの約半分であってよい。種々の実施形態では、オーバコーティング層１１３は、アクリル樹脂、ポリアミド、またはノボラックエポキシ樹脂を含んでもよい。オーバコーティング層１１３は、散乱および回折光学特性を提供するために二酸化シリコン（ＳｉＯ２）などの無機粒子をドープされてもよい。
【００２４】
第１の金属反射層１１５は、図１の底部基材１１４の上部表面である反射部１０２内の底部基材１１４の内側表面上にあってよい。第１の金属反射層１１５は、ＴＦＴプロセス中に、伸張ゲート金属または別個の反射金属層として調製されうる。第１の金属反射層１１５は、ＡｌまたはＡｇなどの不透明反射金属材料を含んでもよく、また、反射エリア１０２の全エリアの全てまたは一部分を占めてもよい。オーバコーティング層１１３の、図１の上部表面である内側表面は、反射電極として働くために、アルミニウム（Ａｌ）または銀（Ａｇ）などの第２の金属反射層１１１で被覆されてもよい。一部の実施形態では、この第２の金属反射層１１１は、凹凸金属層であってもよい。
【００２５】
底部基材１１４はガラスで作られてもよい。透過部１０１内の底部基材１１４の内側表面には、透明酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）層１１２が、ピクセル電極として設けられてもよい。図１に示さないカラーフィルタが、上部基材１２４の表面上にまたはその近くに堆積されてもよい。カラーフィルタは、透過部１０１と反射部１０２の両方を被覆するか、または、透過部１０１を被覆するだけであってもよい。ＩＴＯ層１２２は、上部基材１２４と液晶層１１０との間に共通電極として位置してもよい。底部直線偏光子１１６および上部直線偏光子１２６は、底部基材１１４および上部基材１２４の外側表面上にそれぞれ取付けられてもよい。
【００２６】
偏光再循環フィルム１３４は、ＢＬＵ１３６と底部直線偏光子１１６との間に位置してもよい。偏光再循環フィルム１３４は、第１の横偏光状態などの一方の偏光状態の光を反射し、第１の横偏光状態に直交する第２の横偏光状態などの他の偏光状態の光を透過するデュアル輝度上昇フィルムを備えてもよい。偏光再循環フィルム１３４は複数の層を備えてもよい。一実施形態では、デュアル輝度上昇フィルムは、３Ｍから商業的に入手可能なＶｉｋｕｉｔｉ（商標）ＤＢＥＦフィルムであってもよい。
【００２７】
動作時、反射部１０２では、ＢＬＵ１３６からの入射バックライト１３２ａは、まず光再循環フィルム１３４を通過し、次に、底部直線偏光子１１６に入り、特定の直線偏光状態で反射部１０２の底部領域に入る。入射バックライト１３２ａは、第１の金属反射層１１５上に入射する。同様に、入射バックライト１３２ｂは、第２の金属反射層１１１の底部表面上に入射してもよい。入射バックライト１３２ａおよび１３２ｂは、ランダムに反射され、同じ偏光状態を有する底部直線偏光子１１６を通過してもよい。偏光再循環フィルム１３４によって反射されて、入射光１３２ａおよび１３２ｂは、再循環され、（１）第１の金属反射層１１５で被覆された、または、（２）第１の金属反射層１１５で被覆されないが、第２の金属反射層１１１で被覆された領域から透過部１０１内に再指向されてもよい。
【００２８】
こうして、反射部１０２内のＢＬＵ光部分は、透過部１０１内に再循環され、バックライト再循環が実現される。本明細書で述べるバックライト再循環を通して、より多くの光が、反射部１０２から透過部１０１内に再指向される。したがって、ＢＬＵからの高い光出力効率が得られ、透過部１０１における上昇した輝度が達成されうる。より多くのバックライトがより効率的に使用されるため、ＢＬＵからの電力消費は低減されることができ、効率的な電力節約能力を有する半透過型ＬＣＤがもたらされる。
【００２９】
２．２光再指向フィルムによる直線偏光
図２は、例示的な半透過型ＬＣＤユニット構造２００の略断面図を示す。直線偏光を透過させるために一対の直線偏光子を備えてもよいＬＣＤユニット構造２００は、直線偏光を再循環させる構成を備える。
【００３０】
一部の実施形態では、ＬＣＤユニット構造２００は、少なくとも、透過部２０１および反射部２０２を備える。液晶層２１０は、底部基材２１４と上部基材２２４との間に位置する。透過部２０１は、反射部２０２の液晶セルギャップと異なる液晶セルギャップを有してもよい。
【００３１】
オーバコーティング層２１３は、透過部２０１の液晶セルギャップより小さい反射部の液晶セルギャップを作るために、反射部２０２内に位置してもよい。一部の実施形態では、一部にはオーバコーティング層２１３のために、反射部２０２の液晶セルギャップは、透過部２０１の液晶セルギャップの約半分であってもよい。オーバコーティング層２１３の材料は、アクリル樹脂、ポリアミド、またはノボラックエポキシ樹脂を含んでもよい。オーバコーティング層２１３は、散乱および回折光学特性を提供するために二酸化シリコン（ＳｉＯ２）などの無機粒子をドープされてもよい。
【００３２】
第１の金属反射層２１５は、図２の底部基材２１４の上部表面である反射部２０２内の底部基材２１４の内側表面上に位置してもよい。第１の金属反射層２１５は、ＴＦＴプロセス中に、伸張ゲート金属または別個の反射金属層として調製されうる。第１の金属反射層２１５は、ＡｌまたはＡｇなどの不透明反射金属材料を含んでもよく、また、反射エリア２０２の全エリアの全てまたは一部分を占めてもよい。オーバコーティング層２１３の、図２の上部表面である内側表面は、反射電極として働くために、アルミニウム（Ａｌ）または銀（Ａｇ）などの第２の金属反射層２１１で被覆されてもよい。一部の実施形態では、この第２の金属反射層２１１は、凹凸金属層であってもよい。
【００３３】
底部基材２１４はガラスで作られてもよい。透過部２０１内の底部基材２１４の内側表面には、透明酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）層２１２が、ピクセル電極として設けられてもよい。図２に示さないカラーフィルタが、上部基材２２４の表面上にまたはその近くに堆積されてもよい。カラーフィルタは、透過部２０１と反射部２０２の両方を被覆するか、または、透過部１０１を被覆するだけであってもよい。ＩＴＯ層２２２は、上部基材２２４と液晶層２１０との間に共通電極として位置してもよい。底部直線偏光子２１６および上部直線偏光子２２６は、底部基材２１４および上部基材２２４の外側表面上にそれぞれ取付けられてもよい。
【００３４】
光再指向フィルム２３３および偏光再循環フィルム２３４は、ＢＬＵ２３６と底部直線偏光子２１６との間に位置してもよい。光再指向フィルム２３３は、傾斜プリズムフィルムであり、光指向性チューニングフィルムの役をして、入射光が光再指向フィルム２３３に入るかまたはそこから反射した後に、入射光を、図２の所望の実質的に垂直な上方向に指向させうる。光再指向プリズムフィルム２３３は、透過部２０１と反射部２０２の両方を全体として被覆でき、または別法として、反射部２０２だけを被覆するパターンを備えうる。明確な実施例を示すために、光再指向フィルム２３３は、対称な反射表面を有するものとして図２に示される。一部の実施形態では、光再指向フィルム２３３の反射表面は、入射光を透過部２０１に再指向させるための非対称反射表面を持つように構成されてもよい。たとえば、透過部２０１からさらに離れた光再指向フィルム２３３上の反射表面は、透過部２０１に近い光再指向フィルム２３３上の反射表面より傾斜が小さくてもよい。
【００３５】
偏光再循環フィルム２３４は、第１の横偏光状態などの一方の偏光状態の光を反射し、第１の横偏光状態に直交する第２の横偏光状態などの他の偏光状態の光を透過するデュアル輝度上昇フィルムとして機能してもよい。偏光再循環フィルム２３４は内部に複数の層を備えてもよい。特定の実施形態では、デュアル輝度上昇フィルムは、Ｖｉｋｕｉｔｉ（商標）ＤＢＥＦフィルムであってもよい。
【００３６】
動作時、反射部２０２では、ＢＬＵ２３６からの入射バックライト２３２ａは、まず光再循環フィルム２３４および光再指向フィルム２３３を通過し、次に、底部直線偏光子２１６に入り、特定の直線偏光状態で反射部２０２の底部領域に入る。入射バックライト２３２ａは、第１の金属反射層２１５上に入射する。同様に、入射バックライト２３２ｂは、第２の金属反射層２１１の底部表面上に入射してもよい。入射バックライト２３２ａおよび２３２ｂは、ランダムに反射され、同じ偏光状態を有する底部直線偏光子２１６を通過する。偏光再循環フィルム２３４によって反射され、光再指向フィルム２３３によって再指向させられて、入射光２３２ａおよび２３２ｂは、再循環され、（１）第１の金属反射層２１５で被覆された、または、（２）第１の金属反射層２１５で被覆されないが、第２の金属反射層２１１で被覆された領域から透過部２０１内に再循環され再指向されてもよい。
【００３７】
こうして、反射部２０２内のＢＬＵ光部分は、透過部２０１内に再循環され、バックライト再循環が実現される。本明細書で述べるバックライト再循環を通して、より多くの光が、反射部２０２から透過部２０１内に再指向される。したがって、ＢＬＵからの高い光出力効率が得られ、透過部２０１における上昇した輝度が達成されうる。より多くのバックライトがより効率的に使用されるため、ＢＬＵからの電力消費は低減されることができ、効率的な電力節約能力を有する半透過型ＬＣＤがもたらされる。
【００３８】
２．３円偏光
図３は、例示的な半透過型ＬＣＤユニット構造３００の略断面図を示す。円偏光を透過させるために一対の円偏光子を備えてもよいこのＬＣＤユニット構造３００は、円偏光を再循環させる構成を備える。円偏光子は、広帯域円偏光子を形成するために、１／４波長板を有する直線偏光子を備えてもよく、または、半波長板と１／４波長板を有する直線偏光子を備えてもよい。
【００３９】
一部の実施形態では、ＬＣＤユニット構造３００は、少なくとも、透過部３０１および反射部３０２を備える。液晶層３１０は、底部基材３１４と上部基材３２４との間に位置する。透過部３０１は、反射部３０２の液晶セルギャップと異なる液晶セルギャップを有してもよい。
【００４０】
オーバコーティング層３１３は、透過部３０１の液晶セルギャップより小さい反射部の液晶セルギャップを作るために、反射部３０２内に位置してもよい。一部の実施形態では、一部にはオーバコーティング層３１３のために、反射部３０２の液晶セルギャップは、透過部３０１の液晶セルギャップの約半分であってよい。オーバコーティング層３１３の材料は、アクリル樹脂、ポリアミド、またはノボラックエポキシ樹脂を含んでもよい。オーバコーティング層３１３は、散乱および回折光学特性を提供するために二酸化シリコン（ＳｉＯ２）などの無機粒子をドープされてもよい。一部の実施形態では、オーバコーティング層３１３は、位相チューニング機能を実施するために、適したドーパントでドープされた異方性液晶材料を含んでもよい。一部の他の実施形態では、オーバコーティング層３１３は、ポリマー液晶材料であってよい。
【００４１】
第１の金属反射層３１５は、図３の底部基材３１４の上部表面である反射部３０２内の底部基材３１４の内側表面上に位置してもよい。第１の金属反射層３１５は、ＴＦＴプロセス中に、伸張ゲート金属または別個の反射金属層として調製されうる。第１の金属反射層３１５は、ＡｌまたはＡｇなどの不透明反射金属材料を含んでもよく、また、反射エリア３０２の全エリアの全てまたは一部分を占めてもよい。オーバコーティング層３１３の、図３の上部表面である内側表面は、反射電極として働くために、アルミニウム（Ａｌ）または銀（Ａｇ）などの第２の金属反射層３１１で被覆されてもよい。一部の実施形態では、この第２の金属反射層３１１は、凹凸金属層であってもよい。
【００４２】
底部基材３１４はガラスで作られてもよい。透過部３０１内の底部基材３１４の内側表面には、透明酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）層３１２が、ピクセル電極として設けられてもよい。図３に示さないカラーフィルタが、上部基材３２４の表面上にまたはその近くに位置してもよい。カラーフィルタは、透過部３０１と反射部３０２の両方を被覆するか、または、透過部３０１を被覆するだけであってもよい。ＩＴＯ層３２２はさらに、上部基材３２４と液晶層３１０との間に共通電極として位置してもよい。底部直線偏光子３１６および上部直線偏光子３２６は、底部基材３１４および上部基材３２４の外側表面上にそれぞれ取付けられてもよい。
【００４３】
反射偏光子３３４はさらに、ＢＬＵ３３６と底部円偏光子３１６との間に付加されてもよい。反射偏光子３３４は、円偏光反射体として働くコレステリック液晶フィルムを含んでもよい。反射偏光子３３４は、右旋円偏光などの一方の回転方向の円偏光を反射し、左旋円偏光などの他方の回転方向の円偏光を透過させうる。反射偏光子３３４はまた、光再循環を可能にする複数の層を備えてもよい。特定の実施形態では、反射偏光子３３４は、Ｍｅｒｃｋから商業的に入手可能なＣＬＣフィルムであってよい。
【００４４】
動作時、反射部３０２では、ＢＬＵ３３６からの入射光３３２ａおよび入射光３３２ｂは、まず反射偏光子３３４を通過し、次に、底部円偏光子３１６に入り、たとえば左旋円偏光状態で反射部３０２の底部領域に入る。ＢＬＵ３３６からの初期段階で不偏光であってよい入射光３３２ａおよび入射光３３２ｂは、底部円偏光子３１６を通過し、対応する光偏光状態は、左旋円偏光された偏光状態になる。
【００４５】
左旋円偏光状態の入射光３３２ａおよび入射光３３２ｂは、次に、位相チューニング機能と散乱機能の両方を有するオーバコーティング層３１３を通過した後、偏光解消されて楕円偏光状態になる。入射光３３２ａおよび３３２ｂは、第１の金属反射層３１５または第２の金属反射層３１１の底部表面からランダムに反射された後、偏光解消光または楕円偏光になる。
【００４６】
偏光解消光または楕円偏光は、左旋円偏光成分光および右旋円偏光成分光に分割されうる。したがって、偏光解消光または楕円偏光入射光３３２ａ、３３２ｂが底部円偏光子３１６に戻るように反射されると、入射光３３２ａおよび入射光３３２ｂの左旋円偏光成分光は、再び再循環されるために、底部円偏光子３１６に入ることを阻止され、オーバコーティング層３１３内に戻るように散乱されて、一方、入射光３３２ａおよび入射光３３２ｂの右旋円偏光成分光は、底部円偏光子３１６を通過する。
【００４７】
反射偏光子３３４によって反射されて、入射光３３２ａおよび入射光３３２ｂからの右旋円偏光状態を有する通過した成分光は、再循環され、（１）第１の金属反射層３１５で被覆された、または、（２）第１の金属反射層３１５で被覆されないが、第２の金属反射層３１１で被覆された領域から透過部３０１内に再指向される。
【００４８】
こうして、反射部３０２内のＢＬＵ光部分は、透過部３０１内に再循環され、バックライト再循環が実現される。バックライト再循環を通して、より多くの光が、反射部３０２から透過部３０１内に再指向される。従来の半透過型ＬＣＤがこれを達成することは、その円偏光子構成に固有の回転方向競合のために不可能である。したがって、ＢＬＵからの高い光出力効率が得られ、透過部３０１における上昇した輝度が達成されうる。より多くのバックライトがより効率的に使用されるため、ＢＬＵからの電力消費は低減され、効率的な電力節約能力を有する半透過型ＬＣＤがもたらされる。
【００４９】
２．４光再指向フィルムによる円偏光
図４は、例示的な半透過型ＬＣＤユニット構造４００の略断面図を示す。円偏光を透過させるために一対の円偏光子を備えてもよいこのＬＣＤユニット構造４００は、円偏光を再循環させる構成を備える。円偏光子は、広帯域円偏光子を形成するために、１／４波長板を有する直線偏光子を備えてもよく、または、半波長板と１／４波長板を有する直線偏光子を備えてもよい。
【００５０】
一部の実施形態では、ＬＣＤユニット構造４００は、少なくとも、透過部４０１および反射部４０２を備える。液晶層４１０は、底部基材４１４と上部基材４２４との間に位置する。透過部４０１は、反射部４０２の液晶セルギャップと異なる液晶セルギャップを有してもよい。
【００５１】
オーバコーティング層４１３は、透過部４０１の液晶セルギャップより小さい反射部の液晶セルギャップを作るために、反射部４０２内に位置してもよい。一部の実施形態では、一部にはオーバコーティング層４１３のために、反射部４０２の液晶セルギャップは、透過部４０１の液晶セルギャップの約半分であってよい。オーバコーティング層４１３の材料は、アクリル樹脂、ポリアミド、またはノボラックエポキシ樹脂を含んでもよい。オーバコーティング層４１３は、散乱および回折光学特性を提供するために二酸化シリコン（ＳｉＯ２）などの無機粒子をドープされてもよい。一部の実施形態では、オーバコーティング層４１３は、位相チューニング機能を実施するために、適したドーパントでドープされた異方性液晶材料を含んでもよい。一部の他の実施形態では、オーバコーティング層４１３は、ポリマー液晶材料を含んでもよい。
【００５２】
第１の金属反射層４１５は、図４の底部基材４１４の上部表面である反射部４０２内の底部基材４１４の内側表面上に位置してもよい。第１の金属反射層４１５は、ＴＦＴプロセス中に、伸張ゲート金属または別個の反射金属層として調製されうる。第１の金属反射層４１５は、ＡｌまたはＡｇなどの不透明反射金属材料を含んでもよく、また、反射エリア４０２の全エリアの一部分または全てを占めてもよい。オーバコーティング層４１３の、図４の上部表面である内側表面は、反射電極として働くために、アルミニウム（Ａｌ）または銀（Ａｇ）などの第２の金属反射層４１１で被覆されてもよい。一部の実施形態では、この第２の金属反射層４１１は、凹凸金属層であってよい。
【００５３】
底部基材４１４はガラスで作られてもよい。透過部４０１内の底部基材４１４の内側表面には、透明酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）層４１２が、ピクセル電極を備えてもよい。図４に示さないカラーフィルタが、上部基材４２４の表面上にまたはその近くに位置してもよい。カラーフィルタは、透過部４０１と反射部４０２の両方を被覆するか、または、透過部４０１を被覆するだけであってもよい。ＩＴＯ層４２２は、上部基材４２４と液晶層４１０との間に共通電極として位置してもよい。底部円偏光子４１６および上部円偏光子４２６は、底部基材４１４および上部基材４２４の外側表面上にそれぞれ取付けられてもよい。
【００５４】
光再指向フィルム４３３および反射偏光子４３４は、ＢＬＵ４３６と底部円偏光子４１６との間に位置してもよい。光再指向フィルム４３３は、傾斜プリズムフィルムであり、光指向性チューニングフィルムの役をして、入射光が光再指向フィルム４３３に入るかまたはそこから反射した後に、入射光を、図４の所望の実質的に垂直な上方向に指向させうる。光再指向プリズムフィルム４３３は、透過部４０１と反射部４０２の両方を全体として被覆でき、または別法として、反射部４０２だけを被覆するパターンを備えうる。明確な実施例を示すために、光再指向フィルム４３３は、対称な反射表面を有するものとして図４に示される。一部の実施形態では、光再指向フィルム４３３の反射表面は、入射光を透過部４０１に再指向させるための非対称反射表面を持つように構成されてもよい。たとえば、透過部４０１からさらに離れた光再指向フィルム４３３上の反射表面は、透過部４０１に近い光再指向フィルム４３３上の反射表面より傾斜が小さくてもよい。
【００５５】
反射偏光子４３４は、円偏光反射体として働くコレステリック液晶フィルムを含んでもよい。反射偏光子４３４は、右旋円偏光などの一方の回転方向の円偏光を反射し、左旋円偏光などの他方の回転方向の円偏光を透過させうる。反射偏光子４３４はまた、光再循環を可能にする複数の層を備えてもよい。特定の実施形態では、反射偏光子４３４は、ＭｅｒｃｋからのＣＬＣフィルムであってよい。
【００５６】
動作時、反射部４０２では、ＢＬＵ４３６からの入射光４３２ａおよび入射光４３２ｂは、まず反射偏光子４３４および光再指向フィルム４３３を通過し、次に、底部円偏光子４１６に入り、たとえば左旋円偏光状態で反射部４０２の底部領域に入る。ＢＬＵ４３６からの初期段階で不偏光であってよい入射光４３２ａおよび入射光４３２ｂは、底部円偏光子４１６を通過し、対応する光偏光状態は、左旋円偏光された偏光状態になる。
【００５７】
左旋円偏光状態の入射光４３２ａおよび入射光４３２ｂは、次に、位相チューニング機能と散乱機能の両方を有するオーバコーティング層４１３を通過した後、偏光解消されて楕円偏光状態になる。入射光４３２ａおよび４３２ｂは、第１の金属反射層４１５または第２の金属反射層４１１の底部表面からランダムに反射された後、偏光解消光または楕円偏光になる。この偏光解消光または楕円偏光は、左旋円偏光成分光および右旋円偏光成分光に分割されうる。したがって、偏光解消光または楕円偏光入射光４３２ａ、４３２ｂが底部円偏光子４１６に戻るように反射されると、入射光４３２ａおよび入射光４３２ｂの左旋円偏光成分光は、再び再循環されるために、底部円偏光子４１６に入ることを阻止され、オーバコーティング層４１３内に戻るように散乱されて、一方、入射光３３２ａおよび入射光３３２ｂの右旋円偏光成分光は、底部円偏光子４１６を通過する。
【００５８】
反射偏光子４３４および光再指向フィルム４３３によって反射され、再指向されて、入射光４３２ａおよび入射光４３２ｂからの右旋円偏光状態を有する通過した成分光は、再循環され、（１）第１の金属反射層４１５で被覆された、または、（２）第１の金属反射層４１５で被覆されないが、第２の金属反射層４１１で被覆された領域から透過部４０１内に再指向されてもよい。
【００５９】
こうして、反射部４０２内のＢＬＵ光部分は、透過部４０１内に再循環され、バックライト再循環が実現される。本明細書に説明されたとおり、バックライト再循環を通して、より多くの光が、反射部４０２から透過部４０１内に再指向される。従来の半透過型ＬＣＤがこれを達成することは、その円偏光子構成に固有の回転方向競合のために不可能である。したがって、ＢＬＵからの高い光出力効率が得られ、透過部４０１における上昇した輝度が達成されうる。より多くのバックライトがより効率的に使用されるため、ＢＬＵからの電力消費は低減され、効率的な電力節約能力を有する半透過型ＬＣＤがもたらされる。
【００６０】
３．拡張および変形
明確な実施例を示すために、本明細書で述べる半透過型ＬＣＤユニット構造は、第１の金属反射層および第２の金属反射層を備える。半透過型ＬＣＤユニット構造はさらに、第１の基材層と第２の基材層との間に第３の反射層を備えてもよい。この第３の反射層は、半透過型ＬＣＤの透過部か、反射部か、または、両方に設置されてもよい。一部の実施形態では、第１の金属反射層は、複数の反射コンポーネントを備えるパターンであってもよい。
【００６１】
明確な実施例を示すために、第１の電極層および第２の電極層は、第１の基材層と第２の基材層に隣接してそれぞれ設置されてもよい。他の実施形態では、両方の電極層は、第１の基材層と第２の基材層の一方に隣接して設置されてもよい。
【００６２】
本発明の好ましい実施形態が示し述べられたが、本発明がこれらの実施形態だけに限定されないことが明らかである。添付特許請求の範囲で述べるように、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、多数の修正形態、変更形態、変形形態、置換形態、および均等形態が当業者に明らかになるであろう。
【図１】
2012519887.tif 000003
【図２】
2012519887.tif 000004
【図３】
2012519887.tif 000005
【図４】
2012519887.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成24年1月17日(2012.1.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のピクセルを備える半透過型液晶ディスプレイにおいて、各ピクセルは、
第１の偏光層と、
第２の偏光層と、
第１の基材層および前記第１の基材層に対向する第２の基材層であって、前記第１の偏光層と前記第２の偏光層との間にある前記第１の基材層および前記第２の基材層と、
前記第１の基材層と前記第２の基材層との間の液晶材料と、
前記第１の基材層に隣接するオーバコーティング層であって、前記オーバコーティング層は、透過部を部分的に形成する少なくとも１つの開口を備え、前記オーバコーティング層の残りは、反射部を部分的に形成するものである前記オーバコーティング層と、
前記第１の基材層に隣接する第１の反射層であって、前記反射部の少なくとも一部分を被覆する、第１の反射層と、
前記オーバコーティング層と前記第２の基材層との間の第２の反射層であって、前記反射部を実質的に被覆する、第２の反射層と、
を備え、
前記第１の反射層は前記第２の反射層と前記第１の基材層との間にあることを特徴とする半透過型液晶ディスプレイ。
【請求項２】
前記第１の偏光層および前記第２の偏光層は直線偏光子であることを特徴とする請求項１に記載の半透過型液晶ディスプレイ。
【請求項３】
前記第１の偏光層および前記第２の偏光層は円偏光子であることを特徴とする請求項１に記載の半透過型液晶ディスプレイ。
【請求項４】
前記オーバコーティング層は、散乱および回折オーバコーティング層であることを特徴とする請求項１に記載の半透過型液晶ディスプレイ。
【請求項５】
前記オーバコーティング層は、位相チューニングフィルムであることを特徴とする請求項１に記載の半透過型液晶ディスプレイ。
【請求項６】
前記オーバコーティング層内の前記少なくとも１つの開口を通して光を指向させる光源をさらに備え、前記第１の偏光層は前記第１の基材層の外側表面に隣接し、前記ピクセルは、前記光源と前記第１の偏光層との間に偏光再循環フィルムを備えることを特徴とする請求項１に記載の半透過型液晶ディスプレイ。
【請求項７】
前記ピクセルは、前記光源と前記第１の偏光層との間に光再指向フィルムを備えることを特徴とする請求項６に記載の半透過型液晶ディスプレイ。
【請求項８】
前記光再指向フィルムは、前記透過部の一部と前記反射部の一部の両方を被覆することを特徴とする請求項７に記載の半透過型液晶ディスプレイ。
【請求項９】
前記光再指向フィルムは、前記反射部のエリアだけを被覆することを特徴とする請求項７に記載の半透過型液晶ディスプレイ。
【請求項１０】
前記第１の基材層に隣接して第１の電極層をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の半透過型液晶ディスプレイ。
【請求項１１】
前記第１の電極層は酸化物層であることを特徴とする請求項９に記載の半透過型液晶ディスプレイ。
【請求項１２】
前記ピクセルは、前記透過部を通る光透過強度を確定するように構成されるスイッチング素子を備えることを特徴とする請求項１に記載の半透過型液晶ディスプレイ。
【請求項１３】
前記スイッチング素子は、トランジスタ−トランジスタロジックインタフェースをさらに備えることを特徴とする請求項１２に記載の半透過型液晶ディスプレイ。
【請求項１４】
前記透過部はカラーフィルタによって覆われることを特徴とする請求項１に記載の半透過型液晶ディスプレイ。
【請求項１５】
前記ピクセルは、前記第１の基材層と前記第２の基材層との間に第３の反射層をさらに備え、前記第３の反射層は前記ピクセルのエリアの一部分を被覆することを特徴とする請求項１に記載の半透過型液晶ディスプレイ。
【請求項１６】
請求項１から１５いずれか１項に記載の反射透過型液晶ディスプレイを備えたコンピュータ。
【請求項１７】
半透過型液晶ディスプレイを作製する方法において、
複数のピクセルを設ける工程を含み、ピクセルは、
第１の偏光層と、
第２の偏光層と、
第１の基材層および前記第１の基材層に対向する第２の基材層であって、前記第１の偏光層と前記第２の偏光層との間にある前記第１の基材層および前記第２の基材層と、
前記第１の基材層と前記第２の基材層との間の液晶材料と、
前記第１の基材層に隣接するオーバコーティング層であって、前記オーバコーティング層は、透過部を部分的に形成する少なくとも１つの開口を備え、前記オーバコーティング層の残りは、反射部を部分的に形成するのである前記オーバコーティング層と、
前記第１の基材層に隣接する第１の反射層であって、前記反射部の少なくとも一部分を被覆する、第１の反射層と、
前記オーバコーティング層と前記第２の基材層との間の第２の反射層であって、前記反射部を実質的に被覆する、第２の反射層と、
を備え、
前記第１の反射層は前記第２の反射層と前記第１の基材層との間にあることを特徴とする方法。
【国際調査報告】
2012519887.tif 000007
2012519887.tif 000008