DE102019003383A1 - Private Flüssigkristallvorrichtung - Google Patents

Private Flüssigkristallvorrichtung Download PDF

Info

Publication number
DE102019003383A1
DE102019003383A1 DE102019003383.3A DE102019003383A DE102019003383A1 DE 102019003383 A1 DE102019003383 A1 DE 102019003383A1 DE 102019003383 A DE102019003383 A DE 102019003383A DE 102019003383 A1 DE102019003383 A1 DE 102019003383A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
angle control
viewing angle
switchable
liquid crystal
lcd
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE102019003383.3A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102019003383B4 (de
Inventor
Nathan James Smith
Andrew Acreman
Hywel HOPKIN
Takehiro Murao
Jiyun Yu
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Publication of DE102019003383A1 publication Critical patent/DE102019003383A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102019003383B4 publication Critical patent/DE102019003383B4/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/1323—Arrangements for providing a switchable viewing angle
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1334—Constructional arrangements; Manufacturing methods based on polymer dispersed liquid crystals, e.g. microencapsulated liquid crystals
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133509—Filters, e.g. light shielding masks
    • G02F1/133514—Colour filters
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133528—Polarisers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/1336—Illuminating devices
    • G02F1/133602—Direct backlight
    • G02F1/133603—Direct backlight with LEDs
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/13363—Birefringent elements, e.g. for optical compensation
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1337—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers
    • G02F1/133753—Surface-induced orientation of the liquid crystal molecules, e.g. by alignment layers with different alignment orientations or pretilt angles on a same surface, e.g. for grey scale or improved viewing angle
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1343—Electrodes
    • G02F1/134309—Electrodes characterised by their geometrical arrangement
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G3/00—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes
    • G09G3/20—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters
    • G09G3/34—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source
    • G09G3/36—Control arrangements or circuits, of interest only in connection with visual indicators other than cathode-ray tubes for presentation of an assembly of a number of characters, e.g. a page, by composing the assembly by combination of individual elements arranged in a matrix no fixed position being assigned to or needed to be assigned to the individual characters or partial characters by control of light from an independent source using liquid crystals
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1334—Constructional arrangements; Manufacturing methods based on polymer dispersed liquid crystals, e.g. microencapsulated liquid crystals
    • G02F1/13345—Network or three-dimensional gels
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/133528—Polarisers
    • G02F1/133541—Circular polarisers
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/13363—Birefringent elements, e.g. for optical compensation
    • G02F1/133631—Birefringent elements, e.g. for optical compensation with a spatial distribution of the retardation value
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1335—Structural association of cells with optical devices, e.g. polarisers or reflectors
    • G02F1/13363—Birefringent elements, e.g. for optical compensation
    • G02F1/133638—Waveplates, i.e. plates with a retardation value of lambda/n
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1343—Electrodes
    • G02F1/134309—Electrodes characterised by their geometrical arrangement
    • G02F1/134372—Electrodes characterised by their geometrical arrangement for fringe field switching [FFS] where the common electrode is not patterned
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1347—Arrangement of liquid crystal layers or cells in which the final condition of one light beam is achieved by the addition of the effects of two or more layers or cells
    • G02F1/13471—Arrangement of liquid crystal layers or cells in which the final condition of one light beam is achieved by the addition of the effects of two or more layers or cells in which all the liquid crystal cells or layers remain transparent, e.g. FLC, ECB, DAP, HAN, TN, STN, SBE-LC cells
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2320/00—Control of display operating conditions
    • G09G2320/02—Improving the quality of display appearance
    • G09G2320/028—Improving the quality of display appearance by changing the viewing angle properties, e.g. widening the viewing angle, adapting the viewing angle to the view direction
    • G—PHYSICS
    • G09—EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09G—ARRANGEMENTS OR CIRCUITS FOR CONTROL OF INDICATING DEVICES USING STATIC MEANS TO PRESENT VARIABLE INFORMATION
    • G09G2320/00—Control of display operating conditions
    • G09G2320/06—Adjustment of display parameters
    • G09G2320/068—Adjustment of display parameters for control of viewing angle adjustment

Abstract

Eine umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-Vorrichtung für ein Anzeigesystem mit privater Betrachtung beinhaltet eine elektrische umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD, welche in einem ersten Zustand und einem zweiten Zustand betrieben werden kann; einen vorderen Polarisator, der sich auf einer Betrachtungsseite der umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD befindet; und eine Quelle polarisierten Lichts, welche sich auf einer Nicht-Betrachtungsseite der umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD befindet, welche polarisiertes Licht emittiert. Wenn die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD sich in dem ersten Zustand befindet, arbeitet die Betrachtungswinkelkontrollvorrichtung in einem Schmalwinkel-Betrachtungsmodus, in welchem polarisiertes außeraxiale Licht von der Quelle polarisierten Lichts durch die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD so geändert wird, dass das außeraxiale Licht von dem vorderen Polarisator absorbiert wird, und axiales Licht durch die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD und den vorderen Polarisator passiert. Wenn die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD sich in dem zweiten Zustand befindet, arbeitet die Betrachtungswinkelkontrollvorrichtung in einem Weitwinkel-Betrachtungsmodus, in welchem das polarisierte Licht von der Quelle polarisierten Lichts von der umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD gestreut wird und durch den vorderen Polarisator passiert.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Flüssigkristallanzeigen, und genauer auf Flüssigkristallanzeigen, welche zwischen einem Modus mit schmalem Betrachtungswinkel (auch als ein privater Modus bezeichnet) und einem Weitwinkel-Betrachtungsmodus (auch als ein öffentlicher Modus bezeichnet) umgeschaltet werden können.
  • Technischer Hintergrund
  • Mit der zunehmenden Verwendung von tragbaren Rechnervorrichtungen, die über Flüssigkristallanzeigen (LCDs) verfügen, wie etwa Smartphones, Laptopcomputer, Tablet Computer und ähnliche, ist es eine zunehmende Besorgnis von Benutzern, dass andere Personen in der Lage sein könnten, sensitive oder private Information zu lesen. Demensprechend können viele tragbare Rechnervorrichtungen in einem Modus mit schmalem Betrachtungswinkel (auch als ein privater Modus bezeichnet), in welchem Information größtenteils nur von einem axialen Betrachter bzw. einem Betrachter, der sich auf der Achse befindet, gelesen werden kann, und einem Weitwinkel-Betrachtungsmodus (auch als ein öffentlicher Modus bezeichnet), in welchem im Rahmen der Fähigkeiten der Vorrichtung Information allgemein von Benutzern, die sich nicht auf der Achse befinden, bei größeren Betrachtungswinkeln betrachtet werden kann. Derartige Vorrichtungen lassen sich allgemein zwischen dem Modus mit schmalem Betrachtungswinkel und dem Weitwinkel-Betrachtungsmodus umschalten. Insbesondere wurden elektronische Umschaltverfahren entwickelt, um die Notwendigkeit für bewegliche Teile zu überwinden, welche im Rahmen der Größenbeschränkungen von tragbaren Rechnervorrichtungen ungeeignet sein mögen.
  • Ein Verfahren, um ohne bewegliche Teile zwischen dem öffentlichen Modus und dem privaten Modus umzuschalten, ist es, einen Lichtkontrollfilm relative zur Betrachtungsseite der Vorrichtung hinter dem Bildanzeigepanel zu montieren, und einen Diffusor zwischen dem Lichtkontrollfilm und dem Bildanzeigepanel anzuordnen. Umschaltbare private Vorrichtungen dieses Typs sind beispielsweise in den US Patenten 5,831,698 (Depp et al., erteilt am 3. November 1998), 6,211,930 (Sautter et al., erteilt am 3. April 2001) und 5,877,829 (Okamoto et al., erteilt am 2. März 1999) beschrieben.
  • Als ein anderes Beispiel dieser Art von Vorrichtung zeigt US 2017/0069236 (Klippstein et al., veröffentlicht am 9. März 2017) ein System, das zwischen einem Weitwinkel-Betrachtungsmodus und einem Schmalwinkel-Betrachtungsmodus umgeschaltet werden kann, welches eine Kombination von drei Schichten verwendet: (1) eine gebräuchliche Hintergrundbeleuchtung, (2) einen permanenten Betrachtungswinkelkontrollfilm, und (3) eine zweite Hintergrundbeleuchtung, welche dann ein Bildanzeigepanel beleuchten. Die ersten zwei Schichten ermöglichen einen schmalen Betrachtungswinkel auf Grund der Wirkungsweise des Betrachtungswinkelkontrollfilms. Die dritte Schicht ermöglicht ein Umschalten zu einer Weitwinkelbetrachtung. Insbesondere ist die zweite Hintergrundbeleuchtung für axiales Licht im Wesentlichen transparent, emittiert im Betrieb aber viel Licht mit außeraxialen Winkeln ist. Diese Lösung weist den Nachteil auf, dass selbst das schwache Streuen des axialen Lichts ausreichend ist, um die Kontrolle über den Betrachtungswinkel der Vorrichtung zu vermindern. US 2017/0153383 (Lee et al., veröffentlicht am 1. Juni 2017) offenbart eine weitere Vorrichtung, die zwischen einem Weitwinkel-Betrachtungsmodus und einem Schmalwinkel-Betrachtungsmodus umgeschaltet werden kann unter Verwendung einer zweiten Hintergrundbeleuchtungseinheit Eine derartige Konfiguration verwendet eine nichtstreuende Optik.
  • Die obigen Konfigurationen weisen weiter den Nachteil auf, dass diese eine zweite Hintergrundbeleuchtung erfordern, was die Dicke erhöht und zusätzliche Kosten verursacht. Zudem ist, da es kein zusätzliches Herausfiltern gibt, die Betrachtungswinkelkontrolle für einige Anwendungen, wie etwa automotive Anzeigen, ungenügend.
  • US 9,720,266 (Su et al., erteilt am 1. August 2017) beschreibt ein anderes Verfahren, um eine variable Betrachtungswinkelkontrolle zu erzielen, indem eine zweite gemeinsame Elektrode verwendet wird. Diese zweite gemeinsame Elektrode, in Kombination mit einer Schicht mit hoher vorverkippter Ausrichtung, ermöglicht eine Kontrolle der Reorientierung außerhalb der Ebene der Flüssigkristalle, und dementsprechend des Betrachtungswinkels. Diese Vorrichtung ist nachteilhaft, da die Kontrolle des Betrachtungswinkels durch die aus der Ebene liegenden Reorientierung der Flüssigkristalle hervorgerufen wird, welche durch die zweite gemeinsame Elektrode hervorgerufen wird. Zum einen ist die Betrachtungswinkelkontrolle für einige Anwendungen ungenügend, und zum anderen verringert die von solchen Konfigurationen erforderliche erhöhte Vorverkippung die Leistungsfähigkeit der LCD als Bildpanel.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die vorliegende Offenbarung beschreibt ein Anzeigesystem, das elektrisch zwischen einem Schmalwinkel-Betrachtungsmodus (auch als ein privater Modus bezeichnet) und einem Weitwinkel-Betrachtungsmodus (auch als ein öffentlicher Modus bezeichnet) umgeschaltet werden kann. Mit den beschriebenen Konfigurationen arbeitet eine Anzeigevorrichtung in unterschiedlichen Zuständen, welche sowohl ein verbessertes Herausfiltern von außeraxialem Licht als auch ein verbessertes Streuen von Licht ermöglichen. Die beschriebenen Konfigurationen können verwendet werden, um traditionelle kollimierte Hintergrundbeleuchtungssysteme zu ergänzen, indem eine zusätzliche Kontrolle des Außeraxialen Lichts hinzugefügt werden, sowie auch um Funktionalität hinzuzufügen, indem Licht gestreut wird, was einen Weitwinkel-Betrachtungsmodus ermöglicht.
  • Gegenwärtige Ansätze, die darauf abzielen, eine starke Kontrolle über von der Achse abweichendem Licht zu erlangen, wie die oben beschriebenen, tun dies auf Kosten der Auflösung und/oder Helligkeit. Darüber hinaus erfordern herkömmliche Konfigurationen, dass eine zusätzliche optische Schicht mitaufgenommen wird, beispielsweise eine umschaltbare Streuschicht oder eine zusätzliche Lichtführung, um einen Weitwinkel-Betrachtungsmodus zu ermöglichen. Werden diese zusätzlichen optischen Schichten mitaufgenommen, dann reduziert sich die Kontrolle über außeraxiales Licht, da diese Schichten üblicher Weise Licht streuen.
  • Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung überwinden die Nachteile herkömmlicher Konfigurationen durch die Verwendung einer neuartigen Flüssigkristall (LC) umschaltbaren Streuschicht, die umgeschaltet werden kann zwischen einem transparenten, nicht streuenden Zustand und einem streuenden Zustand. Der transparente, nicht streuende Zustand führt ein zusätzliches Screening bzw. Herausfiltern des außeraxialen Lichts aus, was den Betrachtungswinkelkontrolleffekt verstärkt, um einen verbesserten privaten Modus bereitzustellen. Dies wird erzielt, indem eine Flüssigkristallschicht verwendet wird, wobei, in einem Zustand, die Ausrichtung derart ist, dass die Polarisierung von außeraxialem Licht gedreht wird. Wenn das außeraxiale Licht dann den nächsten Polarisator erreicht, der auf der Zelle, in der Zelle oder auf dem Bildpanel angeordnet sein kann, wird das außeraxiale Licht absorbiert, um den privaten Modus zu verbessern. Der streuende Zustand kann entweder durch das Anlegen oder durch das Entfernen einer Vorspannung aktiviert werden, welche in dem Flüssigkristall eine richtende Konfiguration induziert, in welcher es Diskontinuitäten in dem Brechindex gibt, welcher ein Lichtstrahl erfährt. Der Streumodus ermöglicht einen öffentlichen Weitwinkelmodus.
  • Ein Aspekt der Erfindung ist daher eine umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-Vorrichtung, welche im Vergleich zu herkömmlichen Konfigurationen einen verbesserten privaten Modus bereitstellt, während ein hochqualitativer öffentlicher Modus beibehalten wird. In beispielhaften Ausführungsformen beinhaltet die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-Vorrichtung eine Flüssigkristallvorrichtung (LCD) mit elektrisch umschaltbarer Betrachtungswinkelkontrolle, die in einem ersten Zustand und einem zweiten Zustand betrieben werden kann; einen vorderen Polarisator, der sich auf einer Betrachtungsseite der umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD befindet; und eine Quelle polarisierten Lichts, die sich auf einer Nicht-Betrachtungsseite der umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD befindet, welche polarisiertes Licht emittiert. Wenn sich die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD in dem ersten Zustand befindet, arbeitet die Betrachtungswinkelkontrollvorrichtung in einem Schmalwinkel-Betrachtungsmodus, in welchem polarisiertes außeraxiales Licht von der Quelle polarisierten Lichts von der umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD so geändert wird, dass das außeraxiale Licht von dem vorderen Polarisator absorbiert wird und axiales Licht durch die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD und den vorderen Polarisator passiert. Wenn sich die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD in dem zweiten Zustand befindet, arbeitet die Betrachtungswinkelkontrollvorrichtung in einem Weitwinkel-Betrachtungsmodus, in welchem das polarisierte Licht von der Quelle polarisierten Lichts von der umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD gestreut wird und durch den vorderen Polarisator passiert.
  • Ein anderer Aspekt der Erfindung ist ein Anzeigesystem, welches eine verbesserte umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-Vorrichtung beinhaltet. In beispielhaften Ausführungsformen beinhaltet das Anzeigesystem eine Flüssigkristallvorrichtung (LCD) mit elektrisch umschaltbarer Betrachtungswinkelkontrolle, die in einem ersten Zustand und einem zweiten Zustand betrieben werden kann; ein Bildpanel; und einen Betrachtungswinkelkontrollfilm, der sich auf einer Nicht-Betrachtungsseite der umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD befindet. Wenn die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD sich in dem ersten Zustand befindet, arbeitet das Anzeigesystem in einem Schmalwinkel-Betrachtungsmodus, in welchem außeraxiale Licht blockiert wird und axiales Licht durch die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD passiert, um von dem Anzeigesystem emittiert zu werden. Wenn die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD sich in dem zweiten Zustand befindet, arbeitet die Anzeigevorrichtung in einem Weitwinkel-Betrachtungsmodus, in welchem die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD Licht streut, so dass es von dem Anzeigesystem emittiert wird. Das Bildpanel kann ein Flüssigkristall-Bildpanel sein, und das Anzeigesystem beinhaltet weiter eine Hintergrundbeleuchtung, die sich mit Bezug auf das Flüssigkristall-Bildpanel auf einer Nicht-Betrachtungsseite des Anzeigesystems befindet. Alternativ kann das Bildpanel ein emittierendes Bildpanel sein, das sich auf einer Nicht-Betrachtungsseite des Betrachtungswinkelkontrollfilms befindet.
  • Um die obigen und andere Ziele zu bewerkstelligen umfasst die Erfindung dann die Merkmale, die hiernach vollständig beschrieben sind und die insbesondere in den Ansprüchen dargelegt sind. Die folgende Beschreibung und die beigefügten Zeichnungen geben im Detail bestimmte beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung an. Diese Ausführungsformen geben jedoch lediglich einige wenige der verschiedenen Weisen an, in welchen die Prinzipien der Erfindung eingesetzt werden können. Andere Aufgaben, Vorteile und neuartige Merkmale der Erfindung werden ersichtlich aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung, wenn zusammen mit den Zeichnungen betrachtet.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine schematische Zeichnung, welche eine Konfiguration einer Flüssigkristallvorrichtung (LCD) ohne umschaltbare Privatheit zeigt, wie sie im Stand der Technik üblich ist.
    • 2 ist eine schematische Zeichnung, welche eine Konfiguration einer beispielhaften LCD Vorrichtung in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 3 ist eine schematische Zeichnung, welche eine Konfiguration einer LCD Vorrichtung zeigt, die Komponenten aufweist, die vergleichbar mit denen in 2 sind, mit einer alternativen Anordnung der Komponenten.
    • 4 ist eine schematische Zeichnung, welche eine Konfiguration einer LCD Vorrichtung zeigt, die Komponenten aufweist, die vergleichbar mit denen in 2 sind, mit einer anderen alternativen Anordnung der Komponenten.
    • 5 ist eine schematische Zeichnung, welche eine beispielhafte Konfiguration einer Anzeigevorrichtung zeigt, welche ein emittierendes Bildpanel verwendet, in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
    • 6 ist eine schematische Zeichnung, welche eine beispielhafte Konfiguration einer Anzeigevorrichtung zeigt, welche ein LCD Bildpanel und ein emissives Farbfilter verwendet, in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
    • 7 ist eine schematische Zeichnung, welche eine beispielhafte Konfiguration einer Anzeigevorrichtung zeigt, welche eine Weitwinkel-kontrollierende Hintergrundbeleuchtung verwendet, in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
    • 8A, 8B, 8C und 8D sind Zeichnungen, welche alternative Anordnungen von optischen Schichten innerhalb eines Anzeigesystems zeigen, in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
    • 9 ist eine schematische Zeichnung, welche eine beispielhafte Betrachtungswinkelkontroll-LCD zeigt, in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, welche optische Leistungsfähigkeit in einem Schmal-Betrachtungswinkelmodus beinhaltet.
    • 10 ist eine schematische Zeichnung, welche die beispielhafte Betrachtungswinkelkontroll-LCD von 9 zeigt und die optische Leistungsfähigkeit in einem Weitwinkel-Betrachtungsmodus zeigt.
    • 11 ist eine schematische Zeichnung, welche eine weitere beispielhafte Betrachtungswinkelkontroll-LCD in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt, bei welcher keine Polarisatoren in der Betrachtungswinkelkontroll-LCD enthalten sind.
    • 12 beinhaltet Graphen, welche einen Vergleich der Leistungsfähigkeit einer herkömmlichen Anzeigevorrichtungskonfiguration im Bergleich mit der Leistungsfähigkeit einer Anzeigevorrichtungskonfiguration in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 13 ist eine schematische Zeichnung, welche eine weitere beispielhafte Betrachtungswinkelkontroll-LCD in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 14 ist eine schematische Zeichnung, welche eine weitere beispielhafte Betrachtungswinkelkontroll-LCD 22 in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt.
    • 15 ist eine Zeichnung, welche optische Details der Optionen für die relative
  • Ausrichtung der unterschiedlichen Schichten zeigt, in welchen die Betrachtungswinkelkontrollfunktion von einem HAN oder ECB Modus Flüssigkristall ausgeführt wird.
    • 16 ist eine Zeichnung, die eine Halbsichtanwendung eines Anzeigesystems zeigt, das in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung konfiguriert ist.
    • 17 ist eine Zeichnung, welche eine beispielhafte Elektrodenkonfiguration zeigt, die sich auf die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD bezieht, wobei die Elektrodenkonfiguration in einem Muster ausgebildet ist, um die in 16 gezeigte Halbansichtsfunktion zu ermöglichen.
    • 18 ist eine Zeichnung, die zeigt, wie das Elektrodenmuster der 17 erweitert werden kann auf eine beliebige Anzahl von „n“ Elektroden.
    • 19 ist eine Zeichnung, die eine asymmetrische Betrachtungswinkelkontrolle unter Verwendung einer TN HAN Konfiguration in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • Beschreibung von Ausführungsformen
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen verwendet werden, um durchgehend gleiche Elemente zu bezeichnen. Es sei verstanden, dass die Figuren nicht notwendiger Weise maßstabsgerecht sind.
  • 1 ist eine schematische Zeichnung, welche eine Flüssigkristallanzeigen- (LCD) Konfiguration 10 zeigt, wie sie im Stand der Technik üblich ist. 2 ist eine schematische Zeichnung, die eine LCD Konfiguration in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt. In der herkömmlichen Konfiguration 10 emittiert die Hintergrundbeleuchtung 12 Licht 14 in Richtung auf einen Betrachtungswinkelkontrollfilm 16, und das Licht beleuchtet danach ein Flüssigkristallanzeigen- (LCD) Bildpanel 18. Der Betrachtungswinkelkontrollfilm kann ein Louver-Film sein, wie im Stand der Technik bekannt. Wie durch die Pfeile gezeigt, welche schematisch die Lichtstrahlen 14 zeigen, ist, auch wenn der Betrachtungswinkelkontrollfilm 16 eine gewisse Dämpfung des außeraxialen Lichts verursacht, das Herausfiltern des außeraxialen Lichts oftmals nicht hinreichend, um einen vollständig privaten Modus bereitzustellen, da etwas verbleibendes außeraxialen Licht weiterhin zum Bildpanel 18 und somit zur Betrachtungsseite hin transmittiert wird (wie von den kleineren Pfeilen angezeigt, die in die neben der Achse liegende Richtung weisen). Dementsprechend wird kein starker privater Modus erzielt, da ein Bild, das dem residualen außeraxialen Licht entspricht, weiterhin von einem außeraxialen bzw. sich nicht auf der Achse befindenden Betrachter wahrgenommen werden kann.
  • Ein Aspekt der Erfindung ist daher ein Anzeigesystem, das eine verbesserte umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-Vorrichtung beinhaltet, um einen starken privaten Modus bereitzustellen, während ein hochqualitativer öffentlicher Modus beibehalten wird. In beispielhaften Ausführungsformen beinhaltet das Anzeigesystem eine Flüssigkristallvorrichtung (LCD) mit elektrisch umschaltbarer Betrachtungswinkelkontrolle, die in einem ersten Zustand und einem zweiten Zustand betrieben werden kann; ein Bildpanel; und einen Betrachtungswinkelkontrollfilm, der sich auf einer Nicht-Betrachtungsseite der umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD befindet. Wenn die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD sich in dem ersten Zustand befindet, arbeitet das Anzeigesystem in einem Schmalwinkel-Betrachtungsmodus, in welchem außeraxiale Licht blockiert wird und axiales Licht durch die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD passiert, so dass es von dem Anzeigesystem emittiert wird. Wenn sich die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD in dem zweiten Zustand befindet, arbeitet die Anzeigevorrichtung in einem Weitwinkel-Betrachtungsmodus, in welchem die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD Licht streut, das von dem Anzeigesystem emittiert werden soll. Das Bildpanel kann ein Flüssigkristall-Bildpanel sein und das Anzeigesystem beinhaltet weiter eine Hintergrundbeleuchtung, die sich relative zum Flüssigkristall-Bildpanel auf einer Nicht-Betrachtungsseite des Anzeigesystems befindet. Alternativ kann das Bildpanel ein emissives Bildpanel sein, das sich auf einer Nicht-Betrachtungsseite des Betrachtungswinkelkontrollfilms befindet.
  • Mit Bezug auf die Figuren ist in der LCD Vorrichtung 20 von 2 in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung eine zusätzliche umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD 22 in die Vorrichtung integriert. Der herkömmliche Betrachtungswinkelkontrollfilm 16 hält Licht für einen Bereich von außeraxialen Winkeln zurück. Die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD 22 kann eine umschaltbar streuende LCD sein, die elektrisch zwischen einem ersten Modus (Modus 1 in 2) und einem zweiten Modus (Modus 2 in 2) umgeschaltet werden kann. In dem ersten Modus (Modus 1) führt die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD 22 eine den Betrachtungswinkel einschränkende Funktion aus, ohne Licht zu streuen, um einen schmalwinkligen Betrachtungs- oder privaten Modus bereitzustellen. Wenn der Modus 1 mit der herkömmlichen Konfiguration verglichen wird, wird das außeraxiale Licht, das von dem Betrachtungswinkelkontrollfilm 16 eventuell nicht herausgefiltert wird, nun von der umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD 22 blockiert. Auf diese Weise wird im Vergleich zu den herkömmlichen Konfigurationen ein verbesserter privater Modus erzielt. In dem zweiten Modus (Modus 2) arbeitet die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD 22 derart, eine Lichtstreufunktion auszuführen, um einen weitwinkligen Betrachtungs- oder öffentlichen Modus zu erzielen.
  • Der erste Modus der umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD 22 kann erzielt werden, indem eine Spannung über das LC Material angelegt wird, während der zweite Modus erzielt werden kann, indem keine Spannung über das LC Material angelegt wird. Umgekehrt kann der zweite Modus der umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD erzielt werden, indem eine Spannung über das LC Material angelegt wird, während der erste Modus erzielt werden kann, indem keine Spannung über das LC Material angelegt wird.
  • Das LCD Bildpanel 18 kann ein herkömmliches LCD Bildpanel sein, das Pixel aufweist, und das eingerichtet ist, Bilder und Text nach herkömmlicher Art anzuzeigen. Die Hintergrundbeleuchtungseinheit 12 kann eine herkömmliche Hintergrundbeleuchtungseinheit, eine kollimierte Hintergrundbeleuchtungseinheit, eine umschaltbare Hintergrundbeleuchtungseinheit, die zwischen einer breiten Betrachtung und einer kollimierten Lichtemission umschaltbar ist, oder eine herkömmliche Hintergrundbeleuchtungseinheit zusätzlich zu einem Betrachtungswinkelkontrollfilm sein. Darüber hinaus kann die Hintergrundbeleuchtungseinheit 12 eine Hintergrundbeleuchtung vom aktiv dimmenden Typ sein. Es können zwei oder mehrere der folgenden Komponenten miteinander verklebt sein, um zu verhindern, dass sich Luftspalten bilden: Betrachtungswinkelkontrollfilm 16, umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD 22, LCD Bildpanel 18, und Hintergrundbeleuchtungseinheit 12.
  • Die Streufunktion der umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD 22 kann durch verschiedene Methoden erzielt werden. Beispielsweise kann der Flüssigkristall dotiert werden mit einem ionischen dotierenden Additiv, so das sein Streuen induziert werden kann durch das Anlegen oder das Entfernen einer Spannung auf die LC Schicht mittels der Vorrichtungselektroden. Eine andere Methode, den streuenden Zustand zu erzielen, ist es, eine Mischung von wenigstens zwei Flüssigkristallen mit entgegengesetzten dielektrischen Anisotropien zu verwenden, das heißt, eine Mischung eines ersten LCs mit einem +Ae Wert und eines zweiten LCs mit -As. Die vorgenannten Flüssigkristalle können Flüssigkristall-Komposit Mixturen sein. Wenn eine Wechselspannung an die Flüssigkristallzelle angelegt wird, kann eine hydrodynamische Instabilität erzeugt werden, welche Licht streut. Eine weitere Methode, um eine Streufunktion zu erzielen, ist es, einen Flüssigkristall mit einem Polymernetzwerk (PNLC) zu verwenden. Ein Polymernetzwerk kann in einem Flüssigkristall Host gebildet werden durch Polymerisieren einer In-Situ-Monomer Mixtur. Dies kann mittels einer Exposition gegenüber ultraviolettem Licht bewerkstelligt werden, was mit oder ohne angelegte Spannung ausgeführt werden kann.
  • In Konfigurationen, in denen ein ionisches Dotierungsadditiv in das Flüssigkristallmaterial inkorporiert wird, kann die Konzentration nach Gewicht des ionischen Dotierungsmittels zwischen 0,01 % und 4%, bevorzugt zwischen 0,05% und 2%, und weiter bevorzugt zwischen 0,1% und 1,5%. Darüber hinaus kann der Flüssigkristall einen positive As aufweisen oder kann einen negative As aufweisen. Das ionische Dotierungsmittel ist derart, dass dessen Hinzufügung zum Flüssigkristall das Umschalten der Mischung zwischen einem streuenden und einem nicht streuenden Zustand ermöglicht mittels dem Anlegen oder Entfernen einer Spannung. Die chemische Struktur des ionischen Dotierungsmittels kann ein Salz sein, oder ein Salz, in welchem das Kation und/oder das Anion eine Anzahl von angefügten organischen Ketten aufweist, die entweder ein Alkyl oder ein Aryl oder eine Mischung sein können. Das ionische Dotierungsmittel kann zum Beispiel ein Tetradecyltrimethylammoniumbromid (TDTAB) und/oder ein Tetrabutylammoniumbromid (TBAB) und/oder ein Hexadecyltrimethylammoniumbromid CTAB und/oder ein Tetraoctylammoniumbromid (TOAB) und/oder ein Benzenediazoniumchlorid und/oder ein Salz, das sowohl Tetraphenylboronium und Tetrabutylammonium enthält, sein.
  • In Konfigurationen, in welchen die Streufunktion erzielt wird, indem der Flüssigkristall mit einem ionischen Dotierungsmittel dotiert wird, kann die Betrachtungswinkelkontrollfunktion erzielt werden, indem 0 V über die Flüssigkristallzelle angelegt wird. Die Streufunktion für den Weitwinkel-Betrachtungsmodus kann erzielt werden, indem eine Spannung über die Flüssigzelle angewandt wird, und die Spannung kann eine Wechselspannung sein. Der Betrag und die Frequenz der Spannung, die angelegt wird an die Mixtur Flüssigkristall/ionisches Dotierungsmittel in der umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD 22, kann von der spezifischen chemischen Struktur des ionischen Dotierungsmittels abhängen. Allgemein kann die angelegte Spannung zwischen 1 V und 50 V sein, und die angelegte Frequenz kann zwischen 0,1 Hz und 1 kHz sein. Allgemein wird eine kleinere Spannung bevorzugt, um den Stromverbrauch zu senken, und es wird eine niedrigere Frequenz bevorzugt, um den Stromverbrauch zu senken. Jedoch mögen die in Begriffen des Stromverbrauchs optimale Spannung und Frequenz sich von der in Begriffen der erwünschten optimalen Spannung und Frequenz unterscheiden.
  • Es kann daher eine geeignete Spannung und Frequenz gewählt werden al sein Trade-Off zwischen akzeptablem Stromverbrauch und akzeptabler Streufunktion. In dem spezifischen Fall von TBAB beispielsweise kann diese Spannung zwischen 2 V und 50 V, bevorzugt zwischen 10V und 30 V, und weiter bevorzugt zwischen 16V und 26V sein, um einen Ausgleich zwischen Stromverbrauch und Streufunktion zu schaffen. Die Spannung kann mit einer Frequenz angelegt werden, die zwischen 2 Hz und 200 Hz, bevorzugt zwischen 20 Hz und 100 Hz, und weiter bevorzugt zwischen 30Hz und 60Hz sein, um einen Ausgleich zwischen Stromverbrauch und Streufunktion zu schaffen.
  • Die Betrachtungswinkelkontrollfunktion kann auch mittels einer Vielfalt von Methoden erlangt werden. Beispielhafte Methoden beinhalten eine Reorientierung außerhalb der Ebene einer Flüssigkristallzelle mit elektrisch gesteuerter Doppelbrechung („electrically controlled birefringence“, ECB), eine hybrid ausgerichtete nematische (HAN) Flüssigkristallzelle mit planarer Ausrichtung an einem Substrat und vertikaler Ausrichtung an dem anderen Substrat, oder eine vertikal ausgerichtete nematische (VAN) Flüssigkristallzelle, wobei die Ausrichtung an beiden Substraten vertikal ist. Genauer kann die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD eine hybrid ausgerichtete nematische (HAN) Flüssigkristallzelle zwischen einem ersten Substrat und einem zweiten Substrat beinhalten, und in dem ersten Zustand ist eine Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle auf dem ersten Substrat vertikal und eine Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle auf dem zweiten Substrat ist planar. Alternativ kann die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD eine elektrisch gesteuerte Doppelbrechungs- (ECB) Flüssigkristallzelle zwischen einem ersten Substrat und einem zweiten Substrat beinhalten, und in dem ersten Zustand ist eine Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle auf dem ersten Substrat planar und eine Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle auf dem zweiten Substrat ist planar. Alternativ beinhaltet die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD eine vertikal ausgerichtete nematische (VAN) Flüssigkristallzelle zwischen einem ersten Substrat und einem zweiten Substrat, und in dem ersten Zustand ist eine Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle auf dem ersten Substrat vertikal und eine Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle auf dem zweiten Substrat ist vertikal.
  • Die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD 22 kann eine der vorstehend genannten HAN, ECB und VAN Flüssigkristallzellen sein. Mit Bezug auf die vorstehend genannten HAN, ECB und VAN Flüssigkristallzellen kann das erste Substrat auf der Betrachtungsseite sein, oder das zweite Substrat kann auf der Betrachtungsseite sein. Mit Bezug auf die vorstehend genannten HAN, ECB und VAN Flüssigkristallzellen bedeutet eine vertikale Ausrichtung eine Orientierung der LC Vorneigung bzw. „pretilt“ im Bereich 80° < 0 < 90° von der Substratoberfläche, und eine planare Ausrichtung bedeutet eine Orientierung der LC Vorneigung bzw. „pretilt“ im Bereich von 0° < 0 < 10° von der Substratoberfläche. Der Vorteil, keine Orientierung der LC Vorneigung bzw. „pretilt“ von genau 0° und/oder 90° zu verwenden, ist es, die Bildung von unerwünschten LC Domänen zu verhindern. Die Technik, eine Vorneigung bzw. einen „pretilt“ zu verwenden, um die Bildung von unerwünschten LC Domänen zu verhindern, ist den Fachleuten auf dem Gebiet der LCD Technologie wohlbekannt.
  • Für eine ECB Modus Flüssigkristallzelle können lineare Polarisatoren verwendet werden, spezifisch lineare Polarisatoren, die parallel oder senkrecht zur optischen Achse der ECB Zelle ausgerichtet sein können. Für die ECB Zelle ist die optimale Betrachtungswinkelkontrollrichtung senkrecht zur optischen Achse der ECB Zelle. Weiter kann für eine ECB Flüssigkristallzelle die Retardierung (dAn) zwischen 250 nm und 1250 nm sein, bevorzugt zwischen 350 nm und 1000 nm, und weiter bevorzugt zwischen 450 nm und 750 nm. Die Umorientierung der LC kann erreicht werden mittels einer Spannung, die bevorzugt kleiner als 5 V ist.
  • Für eine HAN Zelle werden lineare Polarisatoren verwendet, und spezifisch können die linearen Polarisatoren entweder parallel oder senkrecht zur planaren Ausrichtungsrichtung der Zelle ausgerichtet sein. Für eine HAN Zelle ist die optimale Betrachtungswinkelkontrollrichtung senkrecht zur LC Ausrichtungsrichtung an dem planaren Substrat. Für eine HAN Zelle, in welcher der Flüssigkristall von einem positiven Typ ist (Ae>0), kann die Stärke der Betrachtungswinkelkontrolle erhöht werden, indem kleine Spannungen über die LC Schicht angelegt werden. Die Spannung kann kleiner als 10 V sein, bevorzugt kleiner als 7,5 V, und weiter bevorzugt kleiner als 5 V. Für eine HAN Zelle kann die planare Ausrichtung auf dem Substrat sein, das dem Betrachter näher ist, oder auf dem Substrat sein, das weiter von dem Betrachter entfernt ist. Weiter kann für eine HAN Zelle die Retardierung (dAn) zwischen 250 nm und 25 pm, bevorzugt zwischen 2500 nm und 12,5 pm, und weiter bevorzugt zwischen 5000 nm und 10 pm sein. Die Betrachtungswinkelkontrolle (das heißt, die Stärke der Privatheit) der hybriden Ausrichtung kann verbessert werden durch Anlegen einer Spannung, deren Betrag von den Materialeigenschaften der Flüssigkristalle abhängt.
  • Für eine Konfiguration, welche eine vertikal ausgerichtete Flüssigkristallzelle verwendet, können lineare oder zirkuläre Polarisatoren verwendet werden. Wenn lineare Polarisatoren verwendet werden, wird die stärkste Privatkontrolle bei 45° zur optischen Achse der Polarisatoren erzielt. Wenn zirkuläre Polarisatoren verwendet werden, ist die außeraxiale Privatheitskontrolle für alle Azimutwinkel ähnlich. Weiter kann für eine vertikal ausgerichtete Flüssigkristallzelle die Retardierung (dAn) zwischen 500 nm und 5000 nm sein, bevorzugt zwischen 750 nm und 3250 nm, und weiter bevorzugt zwischen 1000 nm und 2250 nm.
  • Im Kontext der Schichtung der Komponenten von hierin beschriebenen Vorrichtungskonfigurationen ist die Betrachtungsseite, teils auch als die Außenseite der LCD bezeichnet, die Seite, auf welcher eine Person typischerweise auf Bilder auf der LCD sehen bzw. diese betrachten würde, von der Bilder zur Projektion bereitgestellt werden und so weiter.
  • Relativ zu den Darstellungen in den Zeichnungen ist die obere Seite der LCD Konfiguration, oder die einer Komponenten oder einer Schicht der LCD, in den jeweiligen Zeichnungen oben, das heißt, näher der Betrachtungsseite. Die Seite, die der Betrachtungsseite gegenüber liegt, wird als die Nicht-Betrachtungsseite, die Unterseite, die untere Seite oder die Rückseite bezeichnet, oder in einigen Fällen als die Hintergrundbeleuchtungsseite der LCD.
  • Im Kontext der Schichtung von Komponenten in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sollte sich die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD 22 auf der Betrachtungsseite der LCD Vorrichtung befinden, relativ zum Betrachtungswinkelkontrollfilm 16, so dass alles residuale außeraxiale Licht, das nicht von dem Betrachtungswinkelkontrollfilm gedämpft wird, von der umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD 22 blockiert wird. Die Schicht, die am weitesten von der Betrachtungsseite entfernt ist, sollte die Hintergrundbeleuchtungseinheit 12 als die Lichtquelle sein.
  • In einer derartigen Konfiguration kann der Ort des LCD Bildpanels an jede geeignete Stelle platziert werden.
  • 3 und 4 sind daher schematische Zeichnungen, die jeweils eine LCD Vorrichtungskonfiguration 20a bzw. 20b zeigen, die vergleichbaren Komponenten wie in 2 aufweisen, mit einer alternativen Anordnung oder Reihung der Komponenten. In diesen Figuren sind sowohl der Modus 1 (Schmalwinkel-Betrachtungsmodus) als auch der Modus 2 (Weitwinkel-Betrachtungsmodus) gezeigt. In der Ausführungsform von 3 sind die Komponenten von der Betrachtungsseite her geordnet: umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD 22, LCD Bildpanel 18, Betrachtungswinkelkontrollfilm 16 und Hintergrundbeleuchtungseinheit 12. In der Ausführungsform von 4 sind die Komponenten von der Betrachtungsseite her geordnet: umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD 22, Betrachtungswinkelkontrollfilm 16, LCD Bildpanel 18 und Hintergrundbeleuchtungseinheit 12. Wie oben erwähnt, befindet sich in diesen Variationen die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD 22 relativ zum Betrachtungswinkelkontrollfilm 16 auf der Betrachtungsseite der LCD Vorrichtung. Dies stellt sicher, dass in dem Schmal-Betrachtungswinkelmodus (Modus 1) die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD 22 alles verbleibende außeraxiale Licht, welches durch den Betrachtungswinkelkontrollfilm 16 passiert, blockiert wird.
  • In den vorhergehenden Ausführungsformen wird ein LCD Bildpanel verwendet, In alternativen Ausführungsformen können andere Anzeigetechnologien verwendet werden, einschließlich zum Beispiel der Verwendung von emissiven Bildpanels oder von Bildpanels, die mit einem emissiven Farbfilter kombiniert sind. 5 ist beispielsweise eine schematische Zeichnung, welche eine beispielhafte Konfiguration einer Anzeigevorrichtung 20c zeigt, welche ein emissives Bildpanel 24 verwendet. Das emissive Bildpanel 24 kann, ohne hierauf beschränkt zu sein, beispielsweise ein Quantenpunkt-Leuchtdioden- (QLED), Mikroleuchtioden- (µLED), oder organisches Leuchtdioden- (OLED) Bildpanel sein. In der Ausführungsform von 5 sind die Komponenten, von der Betrachtungsseite her geordnet: umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD 22, Betrachtungswinkelkontrollfilm 16 und emissives Bildpanel 24. Wenn ein emissives Bildpanel verwendet wird, ist keine Hintergrundbeleuchtungskomponente erforderlich und das emissive Bildpanel ist auf der Nicht-Betrachtungsseite der in Schichten angeordneten Komponenten.
  • Als ein anderes Beispiel ist 6 eine schematische Zeichnung, welche eine beispielhafte Konfiguration einer Anzeigevorrichtung 20d zeigt, welche ein LCD Bildpanel mit einem emissiven Farbfilter verwendet. Bei dieser Konfiguration werden Farben erzielt durch die Verwendung eines emissiven Farbfilters 26, wie etwa einem QLED Farbfilter. In der Ausführungsform von 6 sind die Komponenten, von der Betrachtungsseite her geordnet: umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD 22, Betrachtungswinkelkontrollfilm 16, emissiver Farbfilter 26, LCD Bildpanel 18 und Hintergrundbeleuchtungseinheit 12. Diese spezifische Anordnung, in welcher die emissive Farbfilterschicht 26 sich relativ zum Betrachtungswinkelkontrollfilm 20 auf der Nicht-Betrachtungsseite befindet, ist signifikant, wenn es die Natur des emissiven Farbfilters 26 ist, die Richtungsabhängigkeit des eingegebenen Lichts zu ändern. Andere Reihungen dieser Komponenten können verwendet werden, wenn das emissive Farbfilter26 die Richtungsabhängigkeit des eingegebenen Lichts nicht ändert. Darüber hinaus kann, anstatt eine Hintergrundbeleuchtungseinheit und ein LCD Bildpanel zu verwenden, ein emissives Bildpanel verwendet werden, vergleichbar wie in der Ausführungsform von 5.
  • 7 ist eine schematische Zeichnung, welche eine beispielhafte Konfiguration einer Anzeigevorrichtung 20e zeigt, welche eine Betrachtungswinkelkontrollierende (das heißt, kollimierte oder mit schmalem Betrachtungswinkel) Hintergrundbeleuchtung 28 verwendet, in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
  • Mit einer derartigen Konfiguration kann auf einen separaten permanenten Betrachtungswinkelkontrollfilm 16 verzichtet werden, da eine vergleichbare Betrachtungswinkelkontrolle durch die alternative Hintergrundbeleuchtungseinheit 28 ausgeführt wird. Zudem können die Positionen des LCD Bildpanels 18 und des umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCDs 22 getauscht werden (wie in der Konfiguration von 2). Darüber hinaus können das LCD Bildpanel und die Hintergrundbeleuchtungseinheit ersetzt werden durch ein Betrachtungswinkelkontrollierendes (das heißt kollimiertes oder mit schmalem Betrachtungswinkel) Bildpanel vom emissiven Typ, wie in der Ausführungsform von 5, oder es könnte ein emissives Farbfilter verwendet werden in Kombination mit dem LCD Bildpanel und der Hintergrundbeleuchtungseinheit, wie in der Ausführungsform 6, solange die Emission des Bildpanels vom emissiven Typ hinreichend kollimiert ist.
  • 8A-8D sind Zeichnungen, die alternative Anordnungen von optischen Schichten in einem Anzeigesystem zeigen, in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Insbesondere sind spezifische Polarisatoren, Spacer bzw. Abstandselemente und ähnliche zusätzliche optische Komponenten relativ zu den oben mit Bezug auf 2-7 beschriebenen Komponenten positioniert. Dementsprechend sind in den 8A-8D gleiche Komponenten mit denselben Bezugszeichen wie in 2-7 versehen.
  • In der Ausführungsform von 8A (Anordnung A) beinhaltet ein Anzeigesystem 100a die oben beschriebenen Komponenten, welche vergleichbar wie in 2 positioniert sind. Mit zusätzlichen optischen Schichten beinhaltet das Anzeigesystem 100a die Komponentenschichten, die von der Betrachtungsseite her wie folgt geordnet sind: einen vorderen Polarisator 201 für das LCD Bildpanel 18, das LCD Bildpanel 18, einen hinteren Polarisator 202 für das LCD Bildpanel 18, eine erste Abstandsschicht 401, einen vorderen Polarisator 101 für die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD 22, die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD 22, einen hinteren Polarisator 102 für die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD 22, eine zweite Abstandsschicht 402, einen vorderen Polarisator 301 für den Betrachtungswinkelkontrollfilm 16, den Betrachtungswinkelkontrollfilm 16, einen hinteren Polarisator 302 für den Betrachtungswinkelkontrollfilm 16 und die Hintergrundbeleuchtungseinheit 12. Der hintere Polarisator 302 für den Betrachtungswinkelkontrollfilm kann ersetzt werden durch, oder kann verwendet werden in Kombination mit einem Polarisator vom Reflexionstyp (DBEF). Falls vorhanden, wird der DBEF am nächsten der Hintergrundbeleuchtung (das heißt, der Nicht-Betrachtungsseite) platziert. Die Abstandsschichten 401 und 402 können ein Luftspalt, eine Klebstoffschicht oder eine Retardierungsschicht sein. Einzelne oder alle der Polarisatoren 101, 102 oder 301 können weggelassen werden auf Grund von Redundanz. Die Polarisatoren 201 und 202 können der Bildpanel LCD 18 intrinsisch sein. Der erste (vordere) Polarisator des Anzeigesystems 100a, welcher sich auf der Betrachtungsseite der umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD 22 befindet, kann der Polarisator 101 oder der Polarisator 202 sein. Der besagte erste (vordere) Polarisator kann eine Kombination von einem Polarisator und einem Polarisator vom Reflexionstyp (DBEF) sein. Falls vorhanden befindet sich der DBEF auf der Nicht-Betrachtungsseite des besagten ersten (vorderen) Polarisators.
  • In der Ausführungsform von 8B (Anordnung B) beinhaltet ein Anzeigesystem 100b Komponenten, die vergleichbar zu 3 positioniert sind. Mit zusätzlichen optischen Schichten beinhaltet das Anzeigesystem 100b die Komponentenschichten, der Reihe nach von der Betrachtungsseite her geordnet, wie folgt: einen vorderen Polarisator 101 für die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD 22, die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD 22, einen hinteren Polarisator 102 für die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD 22, eine erste Abstandsschicht 401, einen vorderen Polarisator 201 für die Bildpanel LCD 18, die Bildpanel LCD 18, einen hinteren Polarisator 202 für die Bildpanel LCD 18, eine zweite Abstandsschicht 402, einen vorderen Polarisator 301 für den Betrachtungswinkelkontrollfilm 16, den Betrachtungswinkelkontrollfilm 16, einen hinteren Polarisator 302 für den Betrachtungswinkelkontrollfilm 16, und die Hintergrundbeleuchtungseinheit 12.
  • Ähnlich zu den vorhergehenden Ausführungsform kann der Polarisator 302 durch einen Polarisator vom Reflexionstyp (DBEF) ersetzt w4rden, oder in Verbindung mit einem solchen genutzt werden. Falls vorhanden wird der DBEF am nächsten der Hintergrundbeleuchtung (das heißt der Nicht-Betrachtungsseite) platziert werden. Die Abstandsschichten 401 und 402 können ein Luftspalt und/oder eine Klebemittelschicht und/oder eine Retardierungsschicht sein. Einzelne oder alle Polarisatoren 102, 202 und 301 können auf Grund von Redundanz ausgelassen werden. Die Polarisatoren 201 und 202 können der Bildpanel LCD 18 intrinsisch sein. Der erste (vordere) Polarisator des Anzeigesystems 100b, welcher sich auf der Betrachtungsseite der umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD 22 befindet, ist der Polarisator 101. Der besagte erste (vordere) Polarisator kann eine Kombination eines Polarisators und eines Polarisators vom Reflexionstyp (DBEF) sein. Falls vorhanden, befindet sich der DBEF auf der Nicht-Betrachtungsseite des besagten ersten (vorderen) Polarisators.
  • In der Ausführungsform von 8C (Anordnung C) beinhaltet ein Anzeigesystem 100c Komponenten, die vergleichbar wie in 4 positioniert sind. Mit zusätzlichen optischen Schichten beinhaltet das Anzeigesystem 100c die Komponentenschichten, die von der Betrachtungsseite her wie folgt geordnet sind: einen vorderen Polarisator 101 für die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD 22, die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD 22, einen hinteren Polarisator 102 für die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD 22, eine erste Abstandsschicht 401, einen vorderen Polarisator 301 für den Betrachtungswinkelkontrollfilm 16, den Betrachtungswinkelkontrollfilm 16, einen hinteren Polarisator 302 für den Betrachtungswinkelkontrollfilm 16, eine zweite Abstandsschicht 402, einen vorderen Polarisator 201 für die Bildpanel LCD 18, die Bildpanel LCD 18, einen hinteren Polarisator 202 für die Bildpanel LCD und die Hintergrundbeleuchtungseinheit 12. Ähnlich zu den vorhergehenden Ausführungsformen kann der Polarisator 202 durch einen Polarisator vom Reflexionstyp (DBEF) ersetzt werden, oder in Kombination mit einem solchen verwendet werden. Falls vorhanden, wird der DBEF am nächsten der Hintergrundbeleuchtung (das heißt der Nicht-Betrachtungsseite) platziert werden. Die Abstandsschichten 401 und 402 können ein Luftspalt und/oder eine Klebemittelschicht und/oder eine Retardierungsschicht sein. Einige oder alle der Polarisatoren 102, 301 und 302 können auf Grund von Redundanz ausgelassen werden. Die Polarisatoren 201 und 202 können der Bildpanel LCD 18 intrinsisch sein. Der erste (vordere) Polarisator des Anzeigesystems 100c, der sich auf der Betrachtungsseite der umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD 22 befindet, ist der Polarisator 101. Der besagte erste (vordere) Polarisator kann eine Kombination von einem Polarisator und einem Polarisator vom Reflexionstyp (DBEF) sein. Falls vorhanden, befindet sich der DBEF auf der Nicht-Betrachtungsseite des besagten ersten (vorderen) Polarisators.
  • In Ausführungsformen, in welchen die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD 22 eine ECB oder HAN Modus LCD ist, können die vorderen und hinteren Polarisatoren für die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD 22 Polarisatoren vom linearen Typ sein. In Ausführungsformen, in welchen die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD eine VAN Modus LCD ist, können die Polarisatoren vom linearen Typ oder vom zirkulären Typ sein. Ein oder mehrere Retardierungsfilme können zwischen Schichten angeordnet sein, um optische Effekte zu kompensieren, oder um die Polarisierung von Licht zwischen beliebigen solcher Schichten zu drehen. Der bzw. die Retardierungsfilm(e) kann bzw. können ein Halbwellenplatte und/oder eine Viertelwellenplatte und/oder eine positive C-Platte und/oder eine negative C-Platte sein.
  • In der Ausführungsform von 8D (Anordnung D) beinhaltet ein Anzeigesystem 100a Komponenten, die vergleichbar wie in 5 positioniert sind, einschließlich einem emissiven Bildpanel 24. Mit zusätzlichen optischen Schichten beinhaltet das Anzeigesystem 100a die von der Betrachtungsseite her geordneten Komponentenschichten wie folgt: einen vorderen Polarisator 101 für die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD 22, die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD 22, einen hinteren Polarisator 102 für die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD 22, eine erste Abstandsschicht 401, einen vorderen Polarisator 301 für den Betrachtungswinkelkontrollfilm 16, den Betrachtungswinkelkontrollfilm 16, einen hinteren Polarisator 302 für den Betrachtungswinkelkontrollfilm 16, eine zweite Abstandsschicht 402, und ein emissives Bildpanel 24. Wie oben ausgeführt kann das emissive Bildpanel 24 ein µLED, OLED, oder QLED Bildpanel sein, und die Verwendung eines emissiven Bildpanels macht eine Hintergrundbeleuchtungskomponente überflüssig. Ähnlich zu den vorhergehenden Ausführungsformen kann das emissive Bildpanel 24 einen Polarisator und/oder eine Retarderschicht beinhalten, und der Polarisator kann ein Polarisator vom reflektiven Typ (DBEF) sein oder einen solchen inkorporieren. Die Abstandsschichten 401 und 402 können ein Luftspalt, und/oder eine Klebemittelschicht, und/oder eine Retardierungsschicht. Einige oder alle der Polarisatoren 102, 301 und 302 können auf Grund von Redundanz weggelassen werden. Der erste (vordere) Polarisator des Anzeigesystems 100a, der sich auf der Betrachtungsseite der umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD 22 befindet, ist der Polarisator 101. Der besagte erste (vordere) Polarisator kann eine Kombination von einem Polarisator und einem Polarisator vom Reflexionstyp (DBEF) sein. Falls vorhanden, befindet sich der DBEF auf der Nicht-Betrachtungsseite des besagten ersten (vorderen) Polarisators.
  • Auch wie in den vorhergehenden Ausführungsformen können, mit der alternativen Verwendung eines emissiven Bildpanels, in Ausführungsformen, in denen die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD 22 eine ECB oder HAN Modus LCD, der vordere und der hintere Polarisator für die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD 22 Polarisatoren vom linearen Typ sein. In Ausführungsformen, in denen die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD eine VAN Modus LCD, können die Polarisatoren vom linearen Typ oder vom zirkulären Typ sein. Ein oder mehrere Retardierungsfilme können zwischen Schichten angeordnet sein, um optische Effekte zu kompensieren, oder um die Polarisierung von Licht zwischen solchen Schichten zu drehen. Der bzw. die Retardierungsfilm(e) können eine Halbwellenplatte und/oder eine Viertelwellenplatte und/oder eine positive C-Platte und/oder eine negative C-Platte sein.
  • Das Nachfolgende beschreibt die optische Leistungsfähigkeit der umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD 22 in sowohl dem schmalwinkligen Betrachtungsmodus als auch dem Weitwinkel-Betrachtungsmodus. In beispielhaften Ausführungsformen beinhaltet die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-Vorrichtung eine Flüssigkristallvorrichtung (LCD) mit elektrisch umschaltbarer Betrachtungswinkelkontrolle 22, die in einem ersten Zustand und einem zweiten Zustand betrieben werden kann; einen vorderen Polarisator, der sich auf einer Betrachtungsseite der umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD befindet; und eine Quelle polarisierten Lichts, die sich auf einer Nicht-Betrachtungsseite der umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD befindet und polarisiertes Licht emittiert. Wenn die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD in dem ersten Zustand ist, arbeitet die Betrachtungswinkelkontrollvorrichtung in einem Schmalwinkel-Betrachtungsmodus, in welchem polarisiertes außeraxiale Licht von der Quelle polarisierten Lichts durch die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD so geändert wird, dass das außeraxiale Licht von dem vorderen Polarisator absorbiert wird, und axiales Licht durch die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD und den vorderen Polarisator passiert. Wenn die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD sich in dem zweiten Zustand befindet, arbeitet die Betrachtungswinkelkontrollvorrichtung in einem Weitwinkel-Betrachtungsmodus, in welchem das polarisierte Licht von der Quelle polarisierten Lichts durch die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD gestreut wird und durch den vorderen Polarisator passiert.
  • Mit Bezug auf die Zeichnungen ist 9 eine schematische Zeichnung, welche eine beispielhafte Betrachtungswinkelkontroll-LCD 22 darstellt und die optische Leistungsfähigkeit in einem Schmal-Betrachtungswinkelmodus (Modus 1) zeigt. 10 ist eine schematische Zeichnung, welche die beispielhafte Betrachtungswinkelkontroll-LCD 22 von 9 darstellt und die optische Leistungsfähigkeit in einem Weitwinkel-Betrachtungsmodus (Modus 2) zeigt. Allgemein kann die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD 22 die folgenden Komponenten beinhalten, die wie folgt von der Betrachtungsseite her angeordnet sind: einen vorderen Polarisator 1107, ein erstes Elektrodensubstrat 1106, eine erste LC Ausrichtungsschicht 1105, eine umschaltbare Flüssigkristall LC Schicht 1104, eine zweite Ausrichtungsschicht 1103, ein zweites Elektrodensubstrat 1102 und einen hinteren Polarisator 1101. In diesem Beispiel ist die Transmissionsachse der Polarisatoren (mit „T“ bezeichnet) von einer ersten Richtung (in der beispielhaften Zeichnung zum Beispiel in das Blatt hinein).
  • Mit Bezug auf 9 und den Modus 1 (schmaler Betrachtungswinkel) werden beispielhafte polarisiert Lichtstrahlen C1 und C2 von den Komponenten der Nicht-Betrachtungsseite emittiert, welche die Quelle polarisierten Lichts (zum Beispiel eine Hintergrundbeleuchtung oder ein emissives Bildpanel, und gegebenenfalls assoziierte Polarisatoren, um das polarisierte Licht zu erzeugen, wie in 8A-8D). Die Lichtstrahlen C1 und C2 sind in der ersten Richtung polarisiert und der Lichtstrahl C3 ist in einer zweiten Richtung polarisiert, die sich von der ersten Richtung unterscheidet. Die Lichtstrahlen C1 und C3 sind axiale Strahlen und der Lichtstrahl C2 ist ein außeraxialer Strahl. Im Modus 1 ist die umschaltbare LC Schicht 1104 in einem ersten Zustand, welcher Licht ohne Streuung passieren lässt, das heißt in einem nicht streuenden Zustand. Mit den angegebenen Polarisierungen ist das Licht, das in der zweiten Richtung polarisiert ist (C3), unerwünscht polarisiertes Licht und wird daher durch den hinteren Polarisator 1101 blockiert (oder wird reflektiert, falls ein reflexiver Polarisator vorhanden ist). Die Lichtstrahlen C1 und C2, die in der ersten Richtung polarisiert sind, werden durch den hinteren Polarisator 1101 transmittiert. Im Modus 1 wird die Polarisierung des außeraxialen Lichts von der Flüssigkristallstruktur der LC Schicht 1104 gedreht und daher wird das außeraxiale Licht nachfolgend von dem vorderen Polarisator 1107 absorbiert. Das Drehen der Polarisierung des außeraxialen Lichts kann mittels verschiedener Methoden erzielt werden, welche beispielsweise beinhalten das Verwenden eines planar ausgerichteten Flüssigkristalls mit einer angelegten Vorspannung; das Verwenden eines vertikal ausgerichteten Flüssigkristalls, und das Verwenden eines hybrid ausgerichteten Flüssigkristalls, bei welchem die Ausrichtung an einem Substrat planar ist, während die Ausrichtung des anderen Substrats vertikal ist. Im Gegensatz dazu wird das axiales Licht C2 der ersten Polarisierungsrichtung durch die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD 22 transmittiert und wird von der Betrachtungsseite emittiert, um schlussendlich von der breiteren Anzeigevorrichtung im Wesentlichen nur in einer axialen Richtung emittiert zu werden. Auf diese Weise wird der Schmalwinkel-Betrachtungsmodus erzielt, indem im Wesentlichen nur das axiale Licht emittiert wird.
  • Im Modus 2 befindet sich die umschaltbare LC Schicht 1104 in einem zweiten Zustand, der Licht streut, das heißt in einem Streuzustand. Insbesondere wird alles Licht der ersten Polarisierungsrichtung C4 gestreut. Dies kann mittels verschiedener Methoden bewerkstelligt werden, einschließlich zum Beispiel der Verwendung eines in einem Polymer dispergierten Flüssigkristalls, eines Mehrkomponenten-Flüssigkristalls, welcher eine Mixtur von Flüssigkristallen mit negativer und positiver dielektrischer Anisotropie, oder der Verwendung eines Flüssigkristalls, der mit ionischen Kontaminanten dotiert ist. In diesen Beispielen streut, wenn eine hinreichende Spannung angelegt wird, die LC Schicht 1104 Licht, indem eine chaotische Flüssigkristall-Direktor-Ausrichtung induziert wird. Zudem wird durch die chaotische Flüssigkristall-Direktor-Ausrichtung die außeraxiale Polarisierung nicht länger gedreht, was den Effekt des Herausfilterns des außeraxialen Lichts eliminiert. Dementsprechend wird sowohl das axiale Licht als auch das außeraxiale Licht gestreut und durch die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD 22 transmittiert, und nachfolgend von der Betrachtungsseite emittiert. Das Licht wird schlussendlich von dem Anzeigesystem auf gestreute Weise über einen breiten Betrachtungswinkel emittiert. Auf diese Weise wird der Weitwinkel-Betrachtungsmodus erzielt.
  • 11 ist eine schematische Zeichnung, welche eine weitere beispielhafte Betrachtungswinkelkontroll-LCD 22 in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt, in welcher Polarisatoren 1107 und 1101 nicht spezifisch in die Betrachtungswinkelkontroll-LCD 22 eingebaut sind. Die verbleibenden Komponenten sind mit denselben Bezugszeichen identifiziert wie in den Ausführungsformen von 9 und 10. Die Ausführungsform von 11 beinhaltet die zwei Elektrodensubstrate, von denen jedes eine Flüssigkristall-Ausrichtungsschicht aufweist. Zwischen den Substraten befindet sich eine Flüssigkristallschicht, deren Optik oben beschrieben wurde, und die Polarisatoren sind nicht Teil der Schicht der Betrachtungswinkelkontroll-LCD 22. In dieser Ausführungsform kann daher die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD 22 die folgenden Komponenten beinhalten, welche von der Betrachtungsseite her wie folgt angeordnet sind: ein erstes Elektrodensubstrat 1106, eine erste LC Ausrichtungsschicht 1105, eine umschaltbare Flüssigkristall LC Schicht 1104, eine zweite Ausrichtungsschicht 1103 und ein zweites Elektrodensubstrat 1102. Im Gegensatz dazu beinhaltet Konfiguration von 9 und 10 die zusätzlichen Polarisatoren 1107 und 1101, welche sich auf den Substraten befinden. Dementsprechend weisen in der Ausführungsform von 11 das LCD Bildpanel und die Betrachtungswinkelkontrollfilme die Polarisatoren auf, um alle erforderlichen Lichtabsorbier- und -transmittierfunktionen auszuführen, wie oben beschrieben.
  • 12 beinhaltet Demonstrationsergebnisse, welche einen Vergleich der Leistungsfähigkeit einer herkömmlichen Anzeigevorrichtungskonfiguration im Vergleich zur Leistungsfähigkeit einer Anzeigevorrichtungskonfiguration in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beinhalten. Die Luminanz wird dargestellt als eine Funktion des Betrachtungswinkels, sowohl für einen Schmalwinkel-Betrachtungsmodus als auch einen Weitwinkel-Betrachtungsmodus. Die herkömmliche Konfiguration ist vergleichbar zur in 1 gezeigten Konfiguration, wobei das optische System eine Kombination eines Louver Films mit einer PDLC Streuschicht aufweist. Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können in dem Weitwinkel-Betrachtungsmodus eine etwas geringere Luminanz bei größeren Winkeln aufweisen, was in der Praxis keiner signifikanten Verringerung in Bildqualität für einen Betrachter entspricht. Die vorliegende Erfindung stellt jedoch einen verbesserten Schmalwinkel-Betrachtungsmodus mit stärkerer Privatheit bereit. In dem Schmalwinkel-Betrachtungsmodus weist eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung für außeraxiale Winkel größer als etwa 30° eine geringere Transmission, das heißt stärkere Privatheit auf als die herkömmliche Konfiguration. Selbst mit dem in dem unteren Graph von 12 gezeigten Unterschied im Niveau bei größeren Winkeln würde bei der herkömmlichen Konfiguration ein Bild weiterhin dazu neigen, für einen sich nicht auf der Achse befindenden Betrachter sichtbar zu sein. Im Gegensatz dazu würden, bei Verwendung von Konfigurationen der vorliegenden Erfindung, für einen sich nicht auf der Achse befindenden Betrachter nicht einmal schwächste Bilder sichtbar sein. Dementsprechend übertrifft die Erfindung die herkömmliche Konfiguration auf eine signifikante Weise durch das Bereitstellen einer verbesserten Privatheit in dem Schmalwinkel-Betrachtungsmodus.
  • 13 ist eine schematische Zeichnung, welche eine weitere beispielhafte Betrachtungswinkelkontroll-LCD 22 in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt. In dieser Ausführungsform verwendet die Betrachtungswinkelkontroll-LCD 22 Elektroden vom FFS Typ. Dies kann vorteilhaft sein, da einige der vorstehend genannten Methoden zum Streuen von Licht durch In-Ebenen Schalten bzw. In-Plane-Switching ergänzt werden können. Beispielsweise kann eine Elektrode vom FFS Typ in dem Fall einer HAN Zelle helfen, die mit einer Mixtur von zwei oder mehr Flüssigkristalltypen mit entgegengesetzten dielektrischen Anisotropien gefüllt ist. An dem vertikal ausgerichteten Substrat wird eine hydrodynamische Instabilität induziert durch das sich außerhalb der Ebene befindende Feld auf Grund der im Widerstreit stehenden Direktor-Präferenzen des positiv dielektrisch anisotropen Materials und des negativ dielektrisch anisotropen Materials. Ein ähnlicher Effekt kann induziert werden an einer planaren Ausrichtungsschicht mittels FFS Typ Elektroden. In dieser Ausführungsform kann die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD 22 die folgenden Komponenten beinhalten, welche von der Betrachtungsseite her wie folgt angeordnet sind: einen vorderen Polarisator 1209, ein äußeres Substrat 1208, eine erste LC Ausrichtungsschicht 1207, eine umschaltbare Flüssigkristall LC Mixtur Schicht 1206 und eine zweite Ausrichtungsschicht 1205, ein erstes Elektrodensubstrat 1204, eine Isolationsschicht 1203, ein zweites Elektrodensubstrat 1202 und einen hinteren Polarisator 1201.
  • 14 ist eine schematische Zeichnung, welche eine weitere beispielhafte Betrachtungswinkelkontroll-LCD 22 in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt. In dieser Ausführungsform verwendet die Betrachtungswinkelkontroll-LCD Elektroden vom FFS Typ, wobei die Schichten ähnlich wie in 13 sind, sowie ein drittes gemeinsames Elektrodensubstrat 1200 auf dem Nicht-FFS Substrat anstelle des vorhergehenden Substratelements 1208 von 13. Dies kann vorteilhaft sein, da einige der vorstehend genannten Methoden des Streuens von Licht durch In-Ebenen-Schalten bzw. „in-plane switching“ ergänzt werden können. Die drei Elektroden induzieren In-Ebenen-Felder an der planaren Ausrichtungsfläche, und außerhalb der Ebene liegende Felder an der vertikal ausgerichteten Oberfläche. An dem vertikal ausgerichteten Substrat wird eine hydrodynamische Instabilität induziert durch das außerhalb der Ebene liegende Feld auf Grund der im Widerstreit stehenden Direktor-Präferenzen des positiv dielektrisch anisotropen Materials und des negativ dielektrisch anisotropen Materials. Ein ähnlicher Effekt kann induziert werden an einer planaren Ausrichtungsschicht mittels In-Ebenen-Felder.
  • 15 ist eine Zeichnung, welche die relativen azimutalen (In-Ebene) Orientierungen der Betrachtungswinkelkontroll-LCD 22 (HAN und ECB), die planare LC Ausrichtungsrichtung der Betrachtungswinkelkontroll-LCD, die Privatheitsachse der Betrachtungswinkelkontroll-LCD, den Betrachtungswinkelkontrollfilm 16, Ausrichtungsrichtung des Betrachtungswinkelkontrollfilms, die Privatheitsachse des Betrachtungswinkelkontrollfilms und die Orientierung des linear polarisierten, das auf die Betrachtungswinkelkontroll-LCD 22 scheint. Genauer können die Privatheitsachsen des Privatheitsfilms und der Betrachtungswinkelkontroll-LCD im Wesentlichen parallel (das heißt innerhalb von 20° von der Parallelen) sein, oder können im Wesentlichen senkrecht (das heißt innerhalb von 20° von der Senkrechten) sein. In dem Fall, dass die Achsen im Wesentlichen parallel zueinander sind, mag es eine dominante Privatheitsachse geben. In dem Fall, dass die Privatheitsachsen im Wesentlichen senkrecht oder im Wesentlichen nicht parallel sind, mag es zwei Privatheitsachsen geben. Im parallelen Fall mag die Privatheitsstärke entlang der ersten Privatheitsachse stärker sein als in dem nicht parallelen Fall.
  • Mit Bezug auf die Fallbezeichnungen von 15 sind die Privatheitsachsen der Betrachtungswinkelkontroll-LCD 22 und des Betrachtungswinkelkontrollfilms 16 parallel in Fall 1 und senkrecht in Fall 3. Im Fall 1 tritt entlang der ersten Privatheitsachse eine starke Privatheit auf, während entlang der zweiten Privatheitsachse keine Privatheit auftritt. Im Fall 3 gibt es zwei Privatheitsachsen, die zueinander senkrecht sind. Im Fall 3 ist die Privatheitsstärke der ersten und der zweiten Privatheitsachse beide schwächer als die Privatheitsstärke entlang der ersten Privatheitsachse im Fall 1. Es wird angenommen, dass die Privatheitsstärke entlang der Privatheitsachse des Privatheitsfilms größer als die Privatheitsstärke entlang der Privatheitsachse der Betrachtungswinkelkontroll-LCD ist; es kann jedoch das gegenteilige zutreffen. Ein weiteres Schlüsselmerkmal kann gesehen werden, wenn man den Fall 1 und den Fall 2 vergleicht, spezifisch dass die Privatheitsachse der Betrachtungswinkelkontroll-LCD 22 durch die Flüssigkristallausrichtung bestimmt wird, anstelle der Polarisierung des einscheinenden Lichts.
  • Die Privatheitsachse der Betrachtungswinkelkontroll-LCD und die Privatheitsachse des Betrachtungswinkelkontrollfilms können parallel zueinander ausgerichtet sein, so dass es eine einzelne Achse gibt, entlang der eine starke Privatheit auftritt. Alternativ können die Privatheitsachse der Betrachtungswinkelkontroll-LCD und die Privatheitsachse des Betrachtungswinkelkontrollfilms senkrecht zueinander ausgerichtet sein, so dass es zwei orthogonale Achsen gibt, entlang derer Privatheit auftritt. Das hierin beschriebene Privatheitssystem besteht aus zwei unterschiedlichen Schichten, die jeweils unabhängig eine Privatheitsfunktionalität bereitstellen. Genauer sind diese Schichten die Betrachtungswinkelkontroll-LCD 22 und der Betrachtungswinkelkontrollfilm 16. Die Privatheitsachsen dieser Schichten sind allgemein unabhängig voneinander. In der obigen Beschreibung verschiedener Ausführungsformen wird der Fall beschrieben, in welchem die Privatheitsachsen der zwei Schichten im Wesentlichen parallel sind und sich dementsprechend gegenseitig ergänzen, was in einer einzelnen verbesserten Privatheitsachse resultiert. Im Allgemeinen muss dies nicht der Fall sein, und die azimutale Orientierung der Schichten kann im Wesentlichen nicht parallel sein. Wenn sie im Wesentlichen nicht parallel sind, wird es mehrere Privatheitsachsen geben, die jeweils der Privatheitsachse von einer der zwei vorstehend genannten Schichten 22 und 16 entspricht. Jede dieser Privatheitsachsen wird eine schwächere Privatheit aufweisen als die Privatheit der einzelnen Achse in dem Fall, wo die Schichten im effektiv parallel sind.
  • 16 ist eine Zeichnung, welche eine Halbsichtanwendung eines Anzeigesystems 30 zeigt, das in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung konfiguriert ist. In dieser Ausführungsform ist die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD 22 so abgeändert, dass wenigstens zwei Teilabschnitte oder Bereiche der umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD 22 getrennt adressiert werden können. Dies ermöglicht eine unterschiedliche außeraxiale Sichtbarkeit der Teilabschnitte oder Bereiche des Anzeigesystems. Beispielsweise kann das Anzeigesystem 30 einen ersten Anzeigebereich 32 aufweisen, in welchem die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD 22 so geschaltet wird, einen Weitwinkel-Betrachtungsmodus (öffentlichen Modus) zu ermöglichen, und einen zweiten Anzeigebereich 34, der sich von dem ersten Anzeigebereich 32 unterscheidet, und in welchem die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD 22 so geschaltet wird, einen Schmalwinkel-Betrachtungsmodus (privaten Modus) zu ermöglichen.
  • 17 ist eine Zeichnung, welche eine beispielhafte Elektrodenkonfiguration zeigt, die sich auf die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD bezieht, wobei die Elektrodenkonfiguration so strukturiert ist, die in 16 gezeigte Halbansichtsfunktion zu ermöglichen. Dieses Beispiel ist mit Bezug auf eine Modifikation der in 11 gezeigten Struktur dargestellt. Die spezifische strukturelle Abänderung ist die Segmentierung einer Elektrode von zumindest einem der zwei Elektrodensubstrate, entweder 1102 oder 1106, oder beide. Zum Beispiel zeigt der rechtsseitige Abschnitt von 17 eine Segmentierung der Elektrode 1102 in Elektrodenabschnitte 1102a und 1102b. Dementsprechend ist in einem einfachsten Fall das Anzeigesystem in zwei Bereiche segmentiert, die dargestellt sind mit einer der Elektroden 1102 segmentiert in einen ersten Elektrodenabschnitt 1102a und einen zweiten Elektrodenabschnitt 1102b. Wie im linksseitigen Abschnitt von 17 gezeigt, können die Elektrodenbereiche 1102a und 1102b mit dem ersten Anzeigebereich 32 bzw. dem zweiten Anzeigebereich 34 assoziiert sein oder diesem entsprechen.
  • 18 ist eine Zeichnung, die zeigt, wie das Elektrodenmuster von 17 auf eine beliebige Anzahl von „n“ Elektroden (Elektrode 1, 2, 3 ... Elektrode n-2, Elektrode n-1, Elektrode n) erweitert werden kann, was es ermöglicht, dass die Größe des ersten Anzeigebereichs 32 und des zweiten Anzeigebereichs 34 angepasst werden. Dieses Elektrodenmuster kann verwendet werden, um mehrere erste Anzeigebereiche und mehrere zweite Anzeigebereiche zu ermöglichen. 18 zeigt ein Elektrodenlayout für „n“ separate Spalten von Elektroden, zum zumindest Bereiche variabler Breiten mit unterschiedlichen außeraxialen Eigenschaften zu ermöglichen. Dies könnte von unterschiedlichen Elektrodenspalten aus erweitert werden auf unterschiedliche Elektrodenreihen, und weiter zu einer Pixeladressierung innerhalb der umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD 22. Allgemein beinhaltet die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD 22 daher Elektroden, die so strukturiert sind, dass ein erster Bereich 32 der umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD in dem ersten Zustand betrieben wird und ein zweiter Bereich 34 der umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD 22 in dem zweiten Zustand betrieben wird. Allgemeiner beinhaltet die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD 22 daher Elektroden, die so strukturiert sind, dass wenigstens ein erster Bereich 32 der umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD in dem ersten Zustand betrieben wird und wenigstens ein zweiter Bereich 34 der umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD 22 in dem zweiten Zustand betrieben wird.
  • Als eine weitere beispielhafte Ausführungsform ist 19 eine Zeichnung, welche eine asymmetrische Betrachtungswinkelkontrolle unter Verwendung einer verdrehten nematischen (TN) HAN Konfiguration in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, welche eine Schichtstruktur verwendet, die mit der in 9 vergleichbar ist. Eine asymmetrische Betrachtungswinkelkontrollfunktionalität kann hinzugefügt werden, indem die LC Ausrichtung so geändert wird, dass es einen Pretilt bzw. eine Vorneigung auf dem vertikal ausgerichteten Substrat der HAN Konfiguration gibt. In einer solchen Konfiguration ist die Richtung des Pretilts bzw. der Vorneigung nicht zum LC Direktor an dem planaren Substrat parallel. Im Gegensatz zu den vorhergehenden Ausführungsformen erfährt in dem asymmetrische HAN (TN HAN) axiales Licht eine gewisse Doppelbrechung und wird einer Polarisationsdrehung unterworfen, während außeraxiales Licht mit einem inneren Winkel, der gleich dem Pretilt bzw. der Vorneigung des Flüssigkristalls ist, keine Polarisationsdrehung erfährt. Die Wirkung davon ist es, das Luminanzprofil zu verschieben und dementsprechend das Privatheitsprofil asymmetrisch zu machen. Dies kann in dem graphischen Abschnitt von 19 gesehen werden, worin die normale HAN ein symmetrisches Luminanzprofil aufweist, die TN HAN aber ein asymmetrisches Profil aufweist. Der Grad der Asymmetrie der Betrachtungswinkelkontrolle ist proportional zum Winkel des Pretilt bzw. der Vorneigung. Der LC Pretilt kann im Bereich von 0-20 Grad für die TN HAN sein, wie im graphischen Abschnitt von 19 zu sehen.
  • Ein Aspekt der Erfindung ist daher eine umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-Vorrichtung, welche einen verbesserten privaten Modus bereitstellt, während ein hochqualitativer öffentlicher Modus beibehalten wird, wenn mit herkömmlichen Konfigurationen verglichen. In beispielhafte Ausführungsformen beinhaltet die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-Vorrichtung eine Flüssigkristallvorrichtung (LCD) mit elektrisch umschaltbarer Betrachtungswinkelkontrolle, die in einem ersten Zustand und einem zweiten Zustand betrieben werden kann; einen vorderen Polarisator, der sich auf einer Betrachtungsseite der umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD befindet; und eine Quelle polarisierten Lichts, die sich auf einer Nicht-Betrachtungsseite der umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD befindet, welche polarisiertes Licht emittiert. Wenn sich die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD in dem ersten Zustand befindet, arbeitet die Betrachtungswinkelkontrollvorrichtung in einem Schmalwinkel-Betrachtungsmodus, in welchem außeraxiales polarisiertes Licht von der Quelle polarisierten Lichts durch die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD so geändert wird, dass das außeraxiale Licht von dem vorderen Polarisator absorbiert wird, und axiales Licht durch die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD und den vorderen Polarisator passiert. Wenn die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD in dem zweiten Zustand ist, arbeitet die Betrachtungswinkelkontrollvorrichtung in einem Weitwinkel-Betrachtungsmodus, in welchem das polarisierte Licht von der Quelle polarisierten Lichts durch die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD gestreut wird und durch den vorderen Polarisator passiert. Die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-Vorrichtung kann eines oder mehrere der folgenden Merkmale beinhalten, sei es einzeln oder in Kombination.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform der umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-Vorrichtung beinhaltet die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD eine hybrid ausgerichtete nematische (HAN) Flüssigkristallzelle zwischen einem ersten Substrat und einem zweiten Substrat, und in dem ersten Zustand ist eine Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle auf dem ersten Substrat vertikal und eine Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle auf dem zweiten Substrat ist planar.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform der umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-Vorrichtung beinhaltet die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD eine elektrisch gesteuerte Doppelbrechungs- (ECB) Flüssigkristallzelle zwischen einem ersten Substrat und einem zweiten Substrat, und in dem ersten Zustand ist eine Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle auf dem ersten Substrat planar und eine Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle auf dem zweiten Substrat ist planar.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform der umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-Vorrichtung beinhaltet die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD eine vertikal ausgerichtete nematische (VAN) Flüssigkristallzelle zwischen einem ersten Substrat und einem zweiten Substrat, und in dem ersten Zustand ist eine Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle auf dem ersten Substrat vertikal und eine Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle auf dem zweiten Substrat ist vertikal.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform der umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-Vorrichtung beinhaltet die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD eine Flüssigkristallmixtur, welche wenigstens zwei Flüssigkristallmaterialien mit dielektrischen Anisotropien mit entgegengesetztem Vorzeichen beinhaltet, und die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD wird in den zweiten Zustand versetzt durch Anlegen einer Spannung an die Flüssigkristallmixtur, um eine hydrodynamische Instabilität zu erzeugen.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform der umschaltbaren Betrachtungswinkelkontroll-Vorrichtung, wobei die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD Flüssigkristallmixtur beinhaltet, welche ein Flüssigkristallmaterial und ein Additiv enthält.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform der umschaltbaren Betrachtungswinkelkontroll-Vorrichtung ist das Additiv ein Salz.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform der umschaltbaren Betrachtungswinkelkontroll-Vorrichtung ist ein Kation und/oder ein Anion des Salzes kovalent an eine organische chemische Gruppe gebunden.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform der umschaltbaren Betrachtungswinkelkontroll-Vorrichtung, wobei die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD ein Polymernetzwerk oder eine Dispersion eines Polymers in LC oder eine Dispersion von LC in Polymer enthält, um den zweiten Zustand zu erzielen.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform der umschaltbaren Betrachtungswinkelkontroll-Vorrichtung beinhaltet die Vorrichtung weiter einen Betrachtungswinkelkontrollfilm, der sich auf einer Nicht-Betrachtungsseite der umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD befindet.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Anzeigesystem, welches eine verbesserte umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-Vorrichtung gemäß einer der Ausführungsformen beinhaltet. In beispielhafte Ausführungsformen beinhaltet das Anzeigesystem eine Flüssigkristallvorrichtung (LCD) mit elektrisch umschaltbarer Betrachtungswinkelkontrolle, die in einem ersten Zustand und einem zweiten Zustand betrieben werden kann; ein Bildpanel und einen Betrachtungswinkelkontrollfilm, der sich auf einer Nicht-Betrachtungsseite der umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD befindet. Wenn die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD sich in dem ersten Zustand befindet, arbeitet das Anzeigesystem in einem Schmalwinkel-Betrachtungsmodus, in welchem außeraxiale Licht blockiert wird und axiales Licht durch die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD passiert, um von dem Anzeigesystem emittiert zu werden. Wenn sich die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD in dem zweiten Zustand befindet, arbeitet das Anzeigesystem in einem Weitwinkel-Betrachtungsmodus, in welchem die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD Licht streut, so dass es von dem Anzeigesystem emittiert wird. Das Anzeigesystem kann ein oder mehrere der folgenden Merkmale enthalten, sei es einzeln oder in Kombination.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform des Anzeigesystems ist das Bildpanel ein Flüssigkristall-Bildpanel, und das Anzeigesystem beinhaltet weiter eine Hintergrundbeleuchtung, die sich relativ zum Flüssigkristall-Bildpanel auf einer Nicht-Betrachtungsseite des Anzeigesystems befindet.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform des Anzeigesystems umfasst eine Reihenfolge von Komponenten von der Betrachtungsseite des Anzeigesystems her das Flüssigkristall-Bildpanel, die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD, den Betrachtungswinkelkontrollfilm und die Hintergrundbeleuchtung.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform des Anzeigesystems umfasst eine Reihenfolge von Komponenten von der Betrachtungsseite des Anzeigesystems her die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD, das Flüssigkristall-Bildpanel, den Betrachtungswinkelkontrollfilm und die Hintergrundbeleuchtung.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform des Anzeigesystems umfasst eine Reihenfolge von Komponenten von der Betrachtungsseite des Anzeigesystems her die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD, den Betrachtungswinkelkontrollfilm, das Flüssigkristall-Bildpanel und die Hintergrundbeleuchtung.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform des Anzeigesystems beinhaltet das Anzeigesystem weiter ein emissives Farbfilter, wobei eine Reihenfolge von Komponenten von der Betrachtungsseite des Anzeigesystems her die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD, den Betrachtungswinkelkontrollfilm, den Farbfilter, das Flüssigkristall-Bildpanel und die Hintergrundbeleuchtung umfasst.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform des Anzeigesystems umfasst das Bildpanel ein emissives Bildpanel, das sich auf einer Nicht-Betrachtungsseite des Betrachtungswinkelkontrollfilms befindet.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform des Anzeigesystems beinhaltet die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD Elektroden, die so strukturiert sind, dass wenigstens ein erster Bereich der umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD in dem ersten Zustand betrieben wird und wenigstens ein zweiter Bereich der umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD in dem zweiten Zustand betrieben wird.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform des Anzeigesystems ist die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD konfiguriert, ein asymmetrisches Betrachtungsfenster aufzuweisen, wenn in dem ersten Zustand betrieben.
  • In einer beispielhaften Ausführungsform des Anzeigesystems beinhaltet die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD eine hybrid ausgerichtete nematische (HAN) Flüssigkristallzelle zwischen einem ersten Substrat und einem zweiten Substrat, und in dem ersten Zustand ist eine Ausrichtungsschicht der Flüssigkristallmoleküle auf dem ersten Substrat eine vertikale Ausrichtungsschicht und eine Ausrichtungsschicht der Flüssigkristallmoleküle auf dem zweiten Substrat ist eine planare Ausrichtungsschicht; und die vertikale Ausrichtungsschicht weist einen Pretilt bzw. eine Vorneigung in eine Richtung auf, die nicht parallel zu der planaren Ausrichtungsschicht ist.
  • Obwohl die Erfindung mit Bezug auf eine bestimmte Ausführungsform oder Ausführungsformen gezeigt und beschrieben wurde, ist es offensichtlich, dass den Fachleuten nach der Lektüre und dem Verständnis dieser Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen äquivalente Abwandlungen und Modifikationen ersichtlich werden. Insbesondere mit Bezug auf die verschiedenen Funktionen, welche von den oben beschriebenen Elementen (Komponenten, Baugruppen, Vorrichtungen, Kompositionen, etc.) ausgeführt werden, sind die Begriffe (einschließlich einer Referenz auf ein „Mittel“), die verwendet wurden, um derartige Elemente zu beschreiben, solange nicht anderweitig angegeben, so gedacht, jedem Element zu entsprechen, welches die angegebenen Funktion des beschriebenen Elements ausführt (das heißt, funktionell äquivalent ist), selbst wenn es strukturell nicht der offenbarten Struktur äquivalent ist, welche die Funktion in der bzw. den hierin illustrierten beispielhaften Ausführungsform oder Ausführungsformen der Erfindung ausführt. Weiterhin kann, während ein bestimmtes Merkmal der Erfindung oben mit Bezug auf eine oder mehrere gezeigte Ausführungsformen beschrieben sein mag, ein solches Merkmal mit einem oder mehreren anderen Merkmalen von anderen Ausführungsformen kombiniert werden, wie es wünschenswert und vorteilhaft sein mag für eine gegebene oder bestimmte Anwendung.
  • Industrielle Anwendbarkeit
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können auf viele Anzeigevorrichtungen angewandt werden, in welchen ein privater Modus mit ausgeprägtem schmalem Betrachtungswinkel wünschenswert ist, zusätzlich zu einem weitwinkligen öffentlichen Modus. Ein ausgeprägter privater Modus ist insbesondere wünschenswert für tragbare elektronische Anzeigevorrichtungen, die häufig in der Öffentlichkeit verwendet werden. Beispiele derartiger Vorrichtungen beinhalten Mobiltelefone, einschließlich Smartphones, persönliche digitale Assistenten (PDAs), und Tablet und Laptop Computer.
  • Bezugszeichenliste
    • 10 -
    Flüssigkristallvorrichtungs- (LCD) Konfiguration
    12 -
    Hintergrundbeleuchtung
    14 -
    Licht
    16 -
    Betrachtungswinkelkontrollfilm
    18 -
    Flüssigkristallvorrichtung (LCD) Bildpanel
    20 -
    LCD Vorrichtungskonfiguration
    20a-e -
    Variationen von Anzeigevorrichtungskonfigurationen
    22 -
    umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD
    24 -
    emissives Bildpanel
    26 -
    emissives Farbfilter
    28 -
    Betrachtungswinkelkontrollierende Hintergrundbeleuchtung
    30 -
    Anzeigesystem
    32 -
    erster Anzeigebereich
    34 -
    zweiter Anzeigebereich
    100a-d
    - alternative Anzeigesystemkonfigurationen
    101 -
    vorderer Polarisator für erste Komponente
    102 -
    hinterer Polarisator für erste Komponente
    201 -
    vorderer Polarisator für zweite Komponente
    202 -
    hinterer Polarisator für zweite Komponente
    301 -
    vorderer Polarisator für dritte Komponente
    302 -
    hinterer Polarisator für dritte Komponente
    401 -
    erste Abstandsschicht
    402 -
    zweite Abstandsschicht
    1101 -
    hinterer Polarisator
    1102 -
    zweites Elektrodensubstrat
    1102a
    - erster Elektrodenabschnitt
    1102b
    - zweiter Elektrodenabschnitt
    1103 -
    zweite Ausrichtungsschicht
    1104 -
    umschaltbare Flüssigkristall LC Schicht
    1105 -
    erste LC Ausrichtungsschicht
    1106 -
    erstes Elektrodensubstrat
    1107 -
    vorderer Polarisator
    1200 -
    drittes gemeinsames Elektrodensubstrate
    1201 -
    hinterer Polarisator
    1202 -
    zweites Elektrodensubstrat
    1203 -
    Isolationsschicht
    1204 -
    erstes Elektrodensubstrat
    1205 -
    zweite Ausrichtungsschicht
    1206 -
    umschaltbare Flüssigkristall- LC Mixtur Schicht
    1207 -
    erste LC Ausrichtungsschicht
    1208 -
    äußeres Substrat
    1209 -
    vorderer Polarisator
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 5831698 [0003]
    • US 6211930 [0003]
    • US 5877829 [0003]
    • US 2017/0069236 [0004]
    • US 2017/0153383 [0004]
    • US 9720266 [0006]

Claims (20)

  1. Umschaltbare Betrachtungswinkelkontrollvorrichtung, umfassend: eine elektrisch umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-Flüssigkristallvorrichtung (LCD), welche in einem ersten Zustand und einem zweiten Zustand betreibbar ist; einen vorderen Polarisator, welcher sich auf einer Betrachtungsseite der umschaltbaren Betrachtungswinkelkontroll-LCD befindet; und eine Quelle polarisierten Lichts, welche sich auf einer Nicht-Betrachtungsseite der umschaltbaren Betrachtungswinkelkontroll-LCD befindet, welche polarisiertes Licht emittiert; wobei wenn sich die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD in dem ersten Zustand befindet die Betrachtungswinkelkontrollvorrichtung in einem Schmalwinkel-Betrachtungsmodus arbeitet, in welchem polarisiertes außeraxiales Licht von der Quelle polarisierten Lichts durch die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD so geändert wird, dass das außeraxiale Licht durch den vorderen Polarisator absorbiert wird, und axiales Licht durch die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD und den vorderen Polarisator passiert; und wobei wenn sich die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD in dem zweiten Zustand befindet die Betrachtungswinkelkontrollvorrichtung in einem Weitwinkel-Betrachtungsmodus arbeitet, in welchem das polarisierte Licht von der Quelle polarisierten Lichts von der umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD gestreut wird und durch den vorderen Polarisator passiert.
  2. Umschaltbare Betrachtungswinkelkontrollvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD eine hybrid ausgerichtete nematische (HAN) Flüssigkristallzelle zwischen einem ersten Substrat und einem zweiten Substrat beinhaltet, und in dem ersten Zustand eine Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle auf dem ersten Substrat vertikal und eine Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle auf dem zweiten Substrat planar ist.
  3. Umschaltbare Betrachtungswinkelkontrollvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD eine elektrisch gesteuerte Doppelbrechungs- („electrically controlled birefringence“, ECB) Flüssigkristallzelle zwischen einem ersten Substrat und einem zweiten Substrat beinhaltet, und in dem ersten Zustand eine Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle auf dem ersten Substrat planar und eine Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle auf dem zweiten Substrat planar ist.
  4. Umschaltbare Betrachtungswinkelkontrollvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD eine vertikal ausgerichtete nematische (VAN) Flüssigkristallzelle zwischen einem ersten Substrat und einem zweiten Substrat beinhaltet, und in dem ersten Zustand eine Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle auf dem ersten Substrat vertikal und eine Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle auf dem zweiten Substrat vertikal ist.
  5. Umschaltbare Betrachtungswinkelkontrollvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, wobei die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD eine Flüssigkristallmixtur beinhaltet, welche zumindest zwei Flüssigkristallmaterialien mit dielektrischen Anisotropien mit unterschiedlichem Vorzeichen enthält, und die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD in den zweiten Zustand versetzt wird durch Anlegen einer Spannung an die Flüssigkristallmixtur, um eine hydrodynamische Instabilität zu erzielen.
  6. Umschaltbare Betrachtungswinkelkontrollvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, wobei die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD eine Flüssigkristallmixtur enthält, welche ein Flüssigkristallmaterial und ein Additiv enthält.
  7. Umschaltbare Betrachtungswinkelkontrollvorrichtung nach Anspruch 6, wobei das Additiv ein Salz ist.
  8. Umschaltbare Betrachtungswinkelkontrollvorrichtung nach Anspruch 7, wobei ein Kation und/oder ein Anion des Salzes kovalent an eine organische chemische Gruppe gebunden ist.
  9. Umschaltbare Betrachtungswinkelkontrollvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, wobei die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD ein Polymernetzwerk oder eine Dispersion von Polymer in LC oder eine Dispersion von LC in Polymer beinhaltet, um den zweiten Zustand zu erzielen.
  10. Umschaltbare Betrachtungswinkelkontrollvorrichtung nach einem der Ansprüche 1-9, weiter umfassend einen Betrachtungswinkelkontrollfilm, der sich auf einer Nicht-Betrachtungsseite der umschaltbaren Betrachtungswinkelkontroll-LCD befindet.
  11. Anzeigesystem, umfassend: eine elektrisch umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-Flüssigkristallvorrichtung (LCD), welche in einem ersten Zustand und einem zweiten Zustand betreibbar ist; ein Bildpanel, und einen Betrachtungswinkelkontrollfilm, der sich auf einer Nicht-Betrachtungsseite der umschaltbaren Betrachtungswinkelkontroll-LCD befindet; wobei, wenn die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD sich in dem ersten Zustand befindet, das Anzeigesystem in einem Schmalwinkel-Betrachtungsmodus arbeitet, in welchem außeraxiales Licht blockiert wird und axiales Licht durch die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD passiert, um von dem Anzeigesystem emittiert zu werden; und wobei, wenn die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD sich in dem zweiten Zustand befindet, das Anzeigesystem in einem Weitwinkel-Betrachtungsmodus arbeitet, in welchem die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD Licht streut, so dass es von dem Anzeigesystem emittiert wird.
  12. Anzeigesystem nach Anspruch 11, wobei das Bildpanel ein Flüssigkristall-Bildpanel ist und das Anzeigesystem weiter eine Hintergrundbeleuchtung beinhaltet, welche sich relativ zu dem Flüssigkristall-Bildpanel auf einer Nicht-Betrachtungsseite des Anzeigesystems befindet.
  13. Anzeigesystem nach Anspruch 12, wobei eine Reihenfolge von Komponenten von der Betrachtungsseite des Anzeigesystems her das Flüssigkristall-Bildpanel, die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD, den Betrachtungswinkelkontrollfilm und die Hintergrundbeleuchtung umfasst.
  14. Anzeigesystem nach Anspruch 12, wobei eine Reihenfolge von Komponenten von der Betrachtungsseite des Anzeigesystems her die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD, das Flüssigkristall-Bildpanel, den Betrachtungswinkelkontrollfilm und die Hintergrundbeleuchtung umfasst.
  15. Anzeigesystem nach Anspruch 12, wobei eine Reihenfolge von Komponenten von der Betrachtungsseite des Anzeigesystems her die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD, den Betrachtungswinkelkontrollfilm, das Flüssigkristall-Bildpanel und die Hintergrundbeleuchtung umfasst.
  16. Anzeigesystem nach Anspruch 12, weiter umfassend ein emissives Farbfilter, wobei eine Reihenfolge von Komponenten von der Betrachtungsseite des Anzeigesystems her die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD, den Betrachtungswinkelkontrollfilm, das Farbfilter, das Flüssigkristall-Bildpanel und die Hintergrundbeleuchtung umfasst.
  17. Anzeigesystem nach Anspruch 11, wobei das Bildpanel ein emissives Bildpanel umfasst, welches sich auf einer Nicht-Betrachtungsseite des Betrachtungswinkelkontrollfilms befindet.
  18. Anzeigesystem nach einem der Ansprüche 11-17, wobei die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD Elektroden beinhaltet, welche so strukturiert sind, dass zumindest ein erster Bereich der umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD in dem ersten Zustand betrieben wird und zumindest ein zweiter Bereich der umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD in dem zweiten Zustand betrieben wird.
  19. Anzeigesystem nach einem der Ansprüche 11-18, wobei die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD so konfiguriert ist, dass sie ein asymmetrisches Betrachtungsfenster aufweist, wenn in dem ersten Zustand betrieben.
  20. Anzeigesystem nach einem der Ansprüche 11-18, wobei die umschaltbare Betrachtungswinkelkontroll-LCD eine hybrid ausgerichtete nematische (FIAN) Flüssigkristallzelle zwischen einem ersten Substrat und einem zweiten Substrat aufweist, und in dem ersten Zustand eine Ausrichtungsschicht der Flüssigkristallmoleküle auf dem ersten Substrat eine vertikale Ausrichtungsschicht und eine Ausrichtungsschicht der Flüssigkristallmoleküle auf dem zweiten Substrat eine planare Ausrichtungsschicht ist; und die vertikale Ausrichtungsschicht weist eine Vorneigung bzw. ein Pretilt in eine Richtung auf, die nicht parallel zur planaren Ausrichtungsschicht ist.
DE102019003383.3A 2018-05-16 2019-05-13 Umschaltbare Betrachtungswinkelkontrollvorrichtung und Anzeigesystem für eine private Flüssigkristallvorrichtung Active DE102019003383B4 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/981,022 2018-05-16
US15/981,022 US10782545B2 (en) 2018-05-16 2018-05-16 Liquid crystal private device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102019003383A1 true DE102019003383A1 (de) 2019-11-21
DE102019003383B4 DE102019003383B4 (de) 2023-10-12

Family

ID=68419284

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102019003383.3A Active DE102019003383B4 (de) 2018-05-16 2019-05-13 Umschaltbare Betrachtungswinkelkontrollvorrichtung und Anzeigesystem für eine private Flüssigkristallvorrichtung

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10782545B2 (de)
CN (1) CN110501824B (de)
DE (1) DE102019003383B4 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220264076A1 (en) * 2019-06-28 2022-08-18 Pcms Holdings, Inc. Optical method and system for light field (lf) displays based on tunable liquid crystal (lc) diffusers
US11526038B2 (en) * 2020-05-06 2022-12-13 Coretronic Corporation Display device, viewing angle limiting device and manufacturing method thereof

Families Citing this family (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112088330A (zh) * 2018-04-27 2020-12-15 日东电工株式会社 液晶显示装置
US11740481B2 (en) * 2018-10-02 2023-08-29 Meta Platforms Technologies, Llc Polarization folded path device with complementary angle filtering
CN109370615B (zh) * 2018-11-26 2020-09-15 深圳市国华光电科技有限公司 两性离子掺杂剂在制备基于动态散射模式的液晶材料中的应用
TWI724808B (zh) * 2020-03-02 2021-04-11 友達光電股份有限公司 顯示裝置
CN112305788A (zh) * 2019-09-26 2021-02-02 京东方科技集团股份有限公司 背光模组、显示装置及其控制方法
CN110764322B (zh) * 2019-11-28 2022-09-23 昆山龙腾光电股份有限公司 液晶显示装置及其驱动方法
WO2021166352A1 (ja) * 2020-02-17 2021-08-26 シャープ株式会社 表示ユニット、表示装置、表示装置の制御方法、および制御プログラム
CN116413950A (zh) 2020-02-19 2023-07-11 群创光电股份有限公司 电子装置
KR20220130779A (ko) * 2020-03-02 2022-09-27 레이아 인코포레이티드 정적-이미지 증강 사생활보호 디스플레이, 모드-전환가능 사생활보호 디스플레이 시스템, 및 방법
CN111679466B (zh) * 2020-06-19 2023-05-23 昆山龙腾光电股份有限公司 视角可切换的显示面板、显示装置及视角切换方法
US20210405402A1 (en) * 2020-06-25 2021-12-30 Magic Leap, Inc. Tunable attenuation of light transmission artifacts in wearable displays
CN111812874B (zh) * 2020-07-02 2021-07-06 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 显示面板的暗态视角的调整方法及其装置
CN113903251A (zh) 2020-07-06 2022-01-07 群创光电股份有限公司 电子装置
KR20220017546A (ko) 2020-08-04 2022-02-14 삼성디스플레이 주식회사 표시 장치
CN115053173A (zh) 2020-09-30 2022-09-13 矽光学公司 可切换滤光器及其应用
CN114384714A (zh) * 2020-10-18 2022-04-22 中强光电股份有限公司 显示装置
CN114545665A (zh) * 2020-11-25 2022-05-27 群创光电股份有限公司 电子装置
US20220163828A1 (en) * 2020-11-25 2022-05-26 Innolux Corporation Electronic device
JP2022160895A (ja) * 2021-04-07 2022-10-20 株式会社ジャパンディスプレイ 表示装置
US11650442B1 (en) * 2021-10-26 2023-05-16 Innolux Corporation Electronic device
US20230408881A1 (en) * 2022-06-21 2023-12-21 Visteon Global Technologies, Inc. Active public/privacy display panels

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5877829A (en) * 1995-11-14 1999-03-02 Sharp Kabushiki Kaisha Liquid crystal display apparatus having adjustable viewing angle characteristics
US5831698A (en) 1996-08-20 1998-11-03 International Business Machines Corporation Electrically variable diffuser
GB9724781D0 (en) 1997-11-24 1998-01-21 Ncr Int Inc Visual displays
JP2002182036A (ja) * 2000-04-06 2002-06-26 Fujitsu Ltd 視角補償フィルム及び液晶表示装置
US7311949B2 (en) * 2003-11-26 2007-12-25 Fujifilm Corporation Composition, optical film, polarizing plate and liquid crystal display
JP4285350B2 (ja) * 2004-02-26 2009-06-24 セイコーエプソン株式会社 視角制御素子およびその製造方法、液晶表示装置、電子機器
JP2005266215A (ja) * 2004-03-18 2005-09-29 Toshiba Matsushita Display Technology Co Ltd 液晶表示装置および抵抗検出式タッチパネル
EP1850155B1 (de) * 2005-02-08 2012-11-14 Nippon Oil Corporation Homöotropisch ausgerichtete flüssigkristallfolie, optische folie damit und bildanzeige
GB2427033A (en) * 2005-06-07 2006-12-13 Sharp Kk A display switchable between public and private modes
US7965268B2 (en) 2005-07-08 2011-06-21 Sharp Kabushiki Kaisha Display device and liquid crystal display panel
JP2007047696A (ja) * 2005-08-12 2007-02-22 Fujifilm Corp 液晶表示装置
GB2443649A (en) 2006-11-07 2008-05-14 Sharp Kk Liquid crystal device having splay-twist and splay-bend mode
KR101476841B1 (ko) * 2006-12-28 2014-12-24 엘지디스플레이 주식회사 시야각 제어 액정표시장치
GB2455061A (en) * 2007-10-30 2009-06-03 Sharp Kk Liquid Crystal Device with three sets of electrodes for controlling tilt and azimuth angles
KR20090130760A (ko) * 2008-06-16 2009-12-24 삼성전자주식회사 스트라이프형 확산자, 이의 제조방법 및 스트라이프형확산자를 채용하여 시야각이 조절되는 액정 디스플레이장치
JP6480407B2 (ja) * 2013-03-13 2019-03-13 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 電子的に切り替え可能なプライバシー装置
US9881531B2 (en) 2014-02-17 2018-01-30 Sioptica Gmbh Switchable lighting device and use thereof
CN104808372A (zh) 2015-05-15 2015-07-29 武汉华星光电技术有限公司 液晶显示器及其液晶显示面板
GB2540376A (en) * 2015-07-14 2017-01-18 Sharp Kk Parallax barrier with independently controllable regions
CN105223743B (zh) 2015-08-25 2018-06-01 昆山龙腾光电有限公司 视角可切换的液晶显示装置
TWI573123B (zh) 2015-11-27 2017-03-01 揚昇照明股份有限公司 背光模組及其驅動方法以及具有此背光模組的顯示裝置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220264076A1 (en) * 2019-06-28 2022-08-18 Pcms Holdings, Inc. Optical method and system for light field (lf) displays based on tunable liquid crystal (lc) diffusers
US11917121B2 (en) * 2019-06-28 2024-02-27 Interdigital Madison Patent Holdings, Sas Optical method and system for light field (LF) displays based on tunable liquid crystal (LC) diffusers
US11526038B2 (en) * 2020-05-06 2022-12-13 Coretronic Corporation Display device, viewing angle limiting device and manufacturing method thereof

Also Published As

Publication number Publication date
CN110501824B (zh) 2022-01-18
US20190353943A1 (en) 2019-11-21
US10782545B2 (en) 2020-09-22
CN110501824A (zh) 2019-11-26
DE102019003383B4 (de) 2023-10-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102019003383B4 (de) Umschaltbare Betrachtungswinkelkontrollvorrichtung und Anzeigesystem für eine private Flüssigkristallvorrichtung
DE102012216395B4 (de) Flüssigkristallanzeige
DE602004002315T2 (de) Vorrichtung zur Ansteuerung des Blickwinkelbereichs, Anzeigevorrichtung und elektronisches Gerät
DE4000451B4 (de) Elektrooptisches Flüssigkristallschaltelement
DE69433932T2 (de) Flüssigkristallanzeige mit strukturierten Verzögerungsschichten
DE69818915T2 (de) Passiver optischer Polarisationsmodulator und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102009034092B4 (de) Bildanzeigevorrichtung
DE19813490B4 (de) Verfahren zur Erzeugung von zwei Domänen innerhalb einer Flüssigkristallschicht, LCD-Vorrichtung und Verfahren zur Herstellung dieser Vorrichtung
EP0509025B1 (de) Elektrooptisches flüssigkristallschaltelement
DE60013313T2 (de) Gegeneinander versetzte wellenplatten für flüssigkristallanzeigen mit sichtschutz
DE19829226B4 (de) Flüssigkristallanzeige und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE102006058544B4 (de) Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung und Verfahren zum Ansteuern derselben
DE60320555T2 (de) Optische anordnung und anzeige für zweidimensionalen und autostereoskopen dreidimensionalen betrieb
DE69432654T2 (de) Flüssigkristall-Anzeige und -vorrichtung
DE602004012129T2 (de) Optimierung der helligkeitsregelung in einer 3d-bildanzeigeeinrichtung
DE60221888T2 (de) Transflektive flüssigkristallanzeige
DE102006058815B4 (de) Flüssigkristallanzeige-Anordnung
DE102005030604B4 (de) LCD mit großem Betrachtungswinkel sowie Herstellverfahren für dieses
KR20030019080A (ko) 액정 표시 장치 및 그 제조 방법
DE102011080780B4 (de) Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
DE102004031440A1 (de) Kompensationsfilm, Herstellverfahren für einen solchen sowie LCD unter Verwendung eines solchen
DE10331298B4 (de) Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit cholesterischen Flüssigkristall
DE102020006110B3 (de) Schaltbarer Lichtfilter mit variabler Transmission und Bildschirm mit einem solchen schaltbaren Lichtfilter und Verwendung eines solchen Bildschirms
DE69729273T2 (de) Flüssigkristallanzeigevorrichtung
CN101802690B (zh) 液晶显示装置

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division