DE4444557B4

DE4444557B4 - Anzeigetafel, Projektionsanzeigevorrichtung mit einer solchen Anzeigetafel sowie Bildsucher mit einer solchen Anzeigetafel

Info

Publication number: DE4444557B4
Application number: DE4444557A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Neyagawa Takahara; Shinya Neyagawa Sannohe
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-12-01
Filing date: 1994-12-01
Publication date: 2005-03-24
Anticipated expiration: 2014-12-02
Also published as: US5673127A; US6218679B1; DE4444557A1; US6049364A

Abstract

Anzeigetafel mit
einem ersten Elektrodensubstrat (11; 214), das mit mindestens einer ersten Elektrode (13; 216) darauf ausgebildet ist;
einem zweiten Elektrodensubstrat (12; 215), das mit mindestens einer zweiten Elektrode (15; 217) darauf ausgebildet ist;
einer zwischen den ersten und zweiten Substraten (11, 12; 214, 215) geschichteten lichtmodulierenden Schicht (17), die das Licht in Abhängigkeit einer Änderung der Lichtstreuung moduliert, welche durch ein zwischen der ersten und zweiten Elektrode anliegendes Steuerungssignal vorgebbar ist; und
einer mehrlagigen dielektrischen Schicht (16; 212), die auf mindestens einem der ersten und zweiten Elektrodensubstrate (11, 12; 214, 215) in einem vorgegebenen Muster für grafische Darstellungen ausgebildet ist;
dadurch gekennzeichnet, daß
die mehrlagige dielektrische Schicht wirksam ist, um Licht einer bestimmten Wellenlänge in einem ultravioletten Bereich des Lichtes hindurchzulassen und Licht
einer bestimmten Wellenlänge in einem sichtbaren Bereich des Lichtes zu reflektieren.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anzeigetafel mit einem ersten Elektrodensubstrat, das mit mindestens einer ersten Elektrode darauf ausgebildet ist, einem zweiten Elektrodensubstrat, das mit mindestens einer zweiten Elektrode darauf ausgebildet ist, einer zwischen den ersten und zweiten Substraten geschichteten lichtmodulierenden Schicht, die das Licht in Abhängigkeit einer Änderung der Lichtstreuung moduliert, welche durch ein zwischen der ersten und zweiten Elektrode anliegendes Steuerungssignal vorgebbar ist, einer mehrlagigen dielektrischen Schicht, die auf mindestens einem der ersten und zweiten Elektrodensubstrate in einem vorgegebenen Muster für grafische Darstellungen ausgebildet ist, und dadurch gekennzeichnet, daß die mehrlagige dielektrische Schicht wirksam ist, um Licht einer bestimmten Wellenlänge in einem ultravioletten Bereich des Lichtes hindurchzulassen und Licht einer bestimmten Wellenlänge in einem sichtbaren Bereich des Lichtes zu reflektieren. Ferner betrifft die Erfindung eine Projektionsanzeigevorrichtung mit eine solchen Anzeigetafel. Schließlich betrifft die Erfindung einen Bildsucher mit einem lichterzeugenden Mittel, einem Kondensorelement zur Umwandlung des vom lichterzeugenden Mittel abgestrahlten Lichtes in im wesentlichen paralleles Licht und einer Anzeigetafel der zuvor erwähnten Art zum Modulieren des aus dem Kondensorelement austretenden Lichtes, um ein optisches Bild zu bilden.

Bei einer Anzeigetafel der zuvor genannten Art handelt es sich also um eine Flüssigkristallanzeigetafel, die im Vergleich zu einer Kathodenstrahlröhre als leicht und dünn in der Dicke bekannt ist. Bislang wurde eine Vielzahl von Flüssigkeitskristallanzeigetafeln entwickelt. Die jüngste Anwendung der Flüssigkeitskristalltafel ist eine Anzeige-Einheit in tragbaren Fernsehempfängern und eine Anzeigeeinheit in Bildsuchern von Videokameras. Bei Flüssigkristallanzeigetafeln ist es jedoch schwierig, ein relativ großes Anzeigeformat zu erhalten. Deshalb wurde ein Kompromiß gefunden, um die Flüssigkristalltafel in einer Projektionsanzeigevorrichtung aufzunehmen, die ein optisches System zum Projizieren der durch die Flüssigkristalltafel erzeugten Bilder auf einen Schirm anwendet. Die Projektionsanzeigevorrichtung und der Bildsucher, die beide kürzlich auf den Markt gebracht wurden, machen Gebrauch von einer verdrehten nematischen (TN) Flüssigkristallanzeigetafel, die eine Rotationspolarisation des Flüssigkristalls anwendet.

Eine im Stand der Technik bekannte Flüssigkristallanzeigetafel wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, die sie nur für Illustrationszwecke zeigen, nachfolgend im einzelnen erörtert.

60 zeigt eine fragmentarische Schnittansicht der Flüssigkristallanzeigetafel nach dem Stand der Technik. Die Flüssigkristallanzeigetafel nach dem Stand der Technik macht Gebrauch von einer Schicht aus TN-Flüssigkristallen 383, die abgedichtet zwischen einem mit Dünnschichttransistoren 14 und anderen ausgebildeten Anordnungssubstrat 12 und einem in einem Abstand von 4 bis 6 μm von dem Anordnungssubstrat 12 angeordneten Gegensubstrat 11 dicht gefüllt ist. Ein Randbereich der TN-Flüssigkristallanzeigetafel außerhalb eines Anzeigebereiches ist durch Verwendung von Dichtharz (nicht dargestellt) abgedichtet. Das Bezugszeichen 381 bezeichnet eine aus metallischem Material, wie Chrom, gebildete Schwarzmatrix; das Bezugszeichen 13 bezeichnet eine aus transparentem Material, wie ITO (indium tin oxyde (Indium-Zinn-Oxid)), hergestellte Gegenelektrode; das Bezugszeichen 15 bezeichnet Pixelelektroden; und das Bezugszeichen 382 bezeichnet Orientierungsschichten.

Die Orientierungsschichten 382 sind so ausgebildet, daß sie die Pixelelektroden 15 und die Gegenelektrode 13 überlagern; und werden einer Reibungsbehandlung ausgesetzt, um die Flüssigkristallmoleküle der Flüssigkristallschicht 383 zu orientieren. Das Gegensubstrat 11 und das Anordnungssubstrat 12 ist jeweils von einer Polarisationsplatte 384 überzogen.

Die oben erörterte TN-Flüssigkristallanzeigetafel nach dem Stand der Technik wird in der nachfolgenden Art und Weise hergestellt. Das Anordungssubstrat 12 und das Gegensubstrat 11 wird jeweils mit einer Orientierungsschicht 282a und 282b überzogen, die nachfolgend zur Ausrichtungsbehandlung gerieben wird. Dann wird ein Dichtungsharz (nicht dargestellt) auf einen Randbereich des Anordnungssubstrats 12 aufgetragen, wobei eine Injektionsöffnung zum nachfolgenden Injizieren einer Menge von TN-Flüssigkristallmaterial 383 gelassen wird. Auf der anderen Seite werden Kügelchen aus transparentem Glas oder Synthetikharz über dem Gegensubstrat 11 verteilt, so daß eine gleichförmige Dicke der TN-Flüssigkristallschicht gebildet werden kann. Danach werden das Gegensubstrat 11 und das Anordnungssubstrat 12 miteinander verbunden, gefolgt vom Erhitzen des Dichtungsharzes, um das letztere zu härten und dadurch die Substrate 11 und 12 fest zusammen zu verbinden. Die Baueinheit der miteinander verbundenen Substrate 11 und 12 wird in eine Vakuumkammer eingebracht, um den Zwischenraum zwischen dem Anordnungssubstrat 12 und dem Gegensubstrat 11 zu evakuieren, gefolgt von dem Eintauchen der Baueinheit in ein Bad aus TN-Flüssigkristallmaterial. Wenn das Vakuum in der Kammer freigesetzt wird, wird das TN-Flüssigkristallmaterial in den Zwischenraum zwischen den Substraten 11 und 12 durch die Injektionsöffnung angesaugt, gefolgt durch das Abdichten der Injektionsöffnung, um dadurch die Flüssigkristallanzeigetafel fertigzustellen.

15A zeigt eine Draufsicht eines Anzeigetafelmoduls, bei dem die Flüssigkristallanzeigetafel fest an einer Aufbauplatte befestigt ist, und 15B zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie H-H' in 15A. Eine Aufbauplatte 161 in der Form einer nichtrostenden Metallplatte hat eine gedruckte Leiterplatte 162 darauf befestigt.

Die gedruckte Leiterplatte 162 hat darauf befestigt eine Steckvorverbindung 163, Elektrolytkondensatoren und andere und besitzt außerdem eine Reihe von Kupferleitern (nicht dargestellt), die zur Übertragung von elektrischen Signalen von der Steckverbindung 163 durch Anwendung einer Schaltkreisdrucktechnik darauf ausgebildet sind. Die gedruckte Leiterplatte 162 besitzt einen perforierten Mittelbereich, und die TN-Flüssigkristallanzeigetafel ist auf der gedruckten Leiterplatte 162 befestigt, so daß der Anzeigebereich derselben mit der in der gedruckten Leiterplatte 162 definierten Mittelperforation ausgerichtet ist. Die TN-Flüssigkristallanzeigetafel hat in ihr ausgebildete Dünnschichtleiter zur Übertragung von elektrischen Signalen. Die Kupferleiter sind an einem Ende mit Hilfe von aus Aluminium hergestellten dünnen Drähten (Anschlußdrähten) an den zugehörigen Dünnschichtleitern angeschlossen.

Der Randbereich der TN-Flüssigkristallanzeigetafel außerhalb von deren Anzeigebereich wird durch eine im wesentlichen rechteckige ringförmige Lichtabschirmstruktur 164 gebildet, die durch die gestrichelten Linien in 15A angegeben ist. Querschnittsdarstellungen der Lichtabschirmstruktur 164 entlang der Linien J-J' und K-K' in 15A sind in den 61A bzw. 61B gezeigt. Die aus Chrom hergestellte und eine Schichtdicke von ungefähr 1000 Å aufweisende Lichtabschirmstruktur 165 ist über der Gegenelektrode 13 auf dem Gegensubstrat 11 ausgebildet. Das Bezugszeichen 21 bezeichnet Source-Signalleitungen.

Der Grund für die Ausbildung der Lichtabschirmstruktur 164 und der Schwarzmatrix unter Verwendung von Chrom ist der, daß eine relativ kleine Schichtdicke mit einer erhöhten Lichtabschirmwirkung erreicht werden kann. Die TN-Flüssigkristallanzeigetafel erfordert eine auf die Orientierungsschichten 382 einwirkende Orientierungsbehandlung, um die Flüssigkristallmoleküle auszurichten. Die Orientierungsbehandlung wird durch Reiben der Pixelelektroden 15 ausgeführt. Wenn die Schwarzmatrix 381 eine relativ große Schichtdicke besitzt, führt dies zu beträchtlichen Oberflächenabweichungen auf jedem der Substrate 11 und 12 und eine gute Orientierungsbehandlung kann nicht länger bewirkt werden.

Nachfolgend wird der Grund für die Ausbildung der Lichtabschirmstruktur 164 in dem Randbereich der TN-Flüssigkristallanzeigetafel außerhalb des Anzeigebereiches kurz beschrieben. Der Randbereich der TN-Flüssigkristallanzeigetafel außerhalb des Anzeigebereiches hat keinen Bildpunkt, sondern ist mit den Source-Signalleitungen 21 zur Übertragung von elektrischen Signalen zum Anzeigebereich ausgebildet. Da die Source-Signalleitungen 21 die Form einer metallischen Dünnschicht haben, schirmen sie Licht ab. Auf einen Zwischenraum zwischen einer Source-Signalleitung und der benachbarten Source-Signalleitung einfallendes Licht kann jedoch dort hindurchfallen, wo in dem Zwischenraum kein Lichtabschirmelement existiert. Der Durchgang von Licht durch den Anzeigebereich der TN-Flüssigkristallanzeigetafel genügt, und Licht, das von woandersher als dem Anzeigebereich der TN-Flüssigkristallanzeigetafel übertragen wird, ist von keinem Nutzen und kann ein Grund für die Verdunkelung von dargestellten Bildern sein. Das Licht das von anderswoher als dem Anzeigebereich der TN-Flüssigkristallanzeigetafel übertragen wird, wird durch die Aufbauplatte 161 abgeschirmt. Da die Aufbauplatte 161 in der Form einer nichtrostenden Metallplatte ausgebildet ist, geht kein Licht dort hindurch. Die Aufbauplatte 161 ist in ihrem Mittelbereich perforiert, der so angeordnet ist, daß er mit der Perforation in der gedruckten Leiterplatte und dem Anzeigebereich der TN-Flüssigkristallanzeigetafel fluchtet.

Obwohl die TN-Flüssigkristallanzeigetafel hochpräzise, maßgefertigte Maße hat, da sie unter Anwendung einer Halbleitertechnologie hergestellt ist, ist die Genauigkeit, mit der die Aufbauplatte 161 ausgebildet ist, niedrig, da die Aufbauplatte 161 mittels eines mechanischen Prozesses hergestellt ist. Die Genauigkeit, mit der die TN-Flüssigkristallanzeigetafel an der Aufbauplatte 161 angebaut ist, ist ebenfalls gering. Wenn die Perforation in der Aufbauplatte 161 groß ist, tritt demzufolge das Licht aus dem Randbereich der Anzeigetafel außerhalb des Anzeigebereiches aus, das heißt, zwischen Räumen zwischen den benachbarten Source-Signalleitungen. Auf der anderen Seite schirmt die Aufbauplatte 161 einen Teil des Anzeigebereiches der TN-Flüssigkristallanzeigetafel ab, wenn die Perforation in der Aufbauplatte 161 klein ist. Auch kann jeder Fehler beim Einpassen der TN-Flüssigkristallanzeigetafel an der Aufbauplatte durch die gedruckte Leiterplatte zum Lichtaustritt von einem Ende führen, während das gegenüberliegende Ende einen Teil des Anzeigebereiches der Anzeigetafel abschirmen wird. Während die Lichtabschirmstruktur 164 so ausgebildet ist, daß sie eine Breite von ungefähr 2 mm besitzt, ist die Perforation in der Aufbauplatte 161 deshalb so gewählt, daß sie ein größeres Ausmaß als der Anzeigebereich der Anzeigetafel besitzt. Diese Verfahrensweise ermöglicht der Lichtabschirmstruktur 164, eine Position zwischen dem Umfang der Perforation in der Aufbauplatte 161 und dem des Anzeigebereiches der Anzeigetafel einzunehmen und wahrscheinlich keinen Lichtaustritt von der Außenseite des Anzeigebereiches und keine Abschirmung jenes Teiles des Anzeigebereiches der Anzeigetafel auftreten wird, selbst wenn die Anzeigetafel höchstens um 2 mm von der entworfenen Position verschoben befestigt ist.

Die Anzeigetafel unter Verwendung des TN-Flüssigkristallmaterials erfordert die Verwendung einer Polarisationsplatte 384a, um das einfallende Licht in linear polarisiertes Licht umzuformen. Ebenso ist eine andere Polarisationsplatte 384b an der Austrittseite der Flüssigkristallanzeigetafel erforderlich, um das durch die Flüssigkristallanzeigetafel modulierte Licht zu messen. Mit anderen Worten, die TN-Flüssigkristallanzeigetafel erfordert die Verwendung der Polarisationsplatte 384a (nachfolgend als ein Polarisator bezeichnet) zum linearen Polarisieren des einfallenden Lichtes und der Polarisationsplatte 384b (nachfolgend als ein Analysator bezeichnet) zum Messen des modulierten Lichtes, die an den Eintritts- und Austrittsflächen der TN-Flüssigkristallanzeigetafel anzuordnen sind. Angenommen, daß die Pixelöffnung der Flüssigkristallanzeigetafel 100 % und die Menge des auf den Polarisator 384a auftreffenden Lichtes mit 100 gegeben ist, so ist die Menge des aus dem Polarisator 384a austretenden Lichtes 40 %, der Durchlässigkeitsgrad der Anzeigetafel und der Durchlässigkeitsgrad des Analysators 384b ist 80 %, und deshalb ist die Durchlässigkeit insgesamt ungefähr 25 %, das heißt (0.4 × 0.8 × 0.8 ≈ 0.25). Dieses bedeutet, daß nur ungefähr 25 % des Gesamtlichteinfalls auf die TN-Flüssigkristallanzeigetafel effektiv genutzt werden, und die TN-Flüssigkristallanzeigetafel demzufolge ein solches Problem hat, daß eine Neigung besteht, die Bilder mit einer niedrigen Leuchtdichte darzustellen.

Das Licht, das verlorengeht, wenn es durch die Polarisationsplatte 384 hindurchgeht, wird im wesentlichen durch die Polarisationsplatte 384 absorbiert und in Wärme umgewandelt, die wiederum die Polarisationsplatte 384 erwärmt und die Anzeigetafel selbst durch Ausstrahlung. Im Fall der Projektionsanzeigevorrichtung beträgt die auf die Polarisationsplatte 384 einfallende Lichtmenge einige zehntausend Lux. Demzufolge werden, wenn die TN-Flüssigkristallanzeigetafel als ein Lichtmodulator in der Projektionsanzeigevorrichtung verwendet wird, die Polarisationsplatte 384, die Tafel und dergleichen auf eine Temperatur erhitzt, die ausreichend ist, um ihre Qualitätsverschlechterung in einem relativ kurzen Zeitraum zu bewirken.

Die TN-Flüssigkristallanzeigetafel erfordert auch das Überziehen der Orientierungsschicht 382, die nachfolgend einer Reibung ausgesetzt werden muß. Die Anwendung des Reibungsprozesses führt zum Vergrößern der Anzahl der Herstellungsschritte, was wiederum die Steigerung der Herstellungskosten verursacht. Auf der anderen Seite ist es ein jüngster Trend, daß die Anzahl der Pixel in der in der Projektionsanzeigevorrichtung verwendeten Anzeigetafel bis zu 300.000 oder mehr beträgt und die Größe jedes Pixels entsprechend reduziert ist. Die Reduzierung der Pixelgröße verursacht wiederum eine erhöhte Anzahl von Oberflächenabweichungen pro Flächeneinheit, resultierend aus Signalleitungen, Dünnschichttransistoren und anderen Elementen. Die Anwesenheit von erhöhten Oberflächenabweichungen behindert offensichtlich eine zufriedenstellendes Reibung. Außerdem führt die Reduzierung der Pixelgröße zur Reduzierung der Pixelöffnung, da der Bereich der Ausbildung des Dünnschichttransistors 14 und der Signalleitungen für jedes Pixel wächst. Zum Beispiel ist die Pixelöffnung ungefähr 30 % in dem Fall, daß die Anzeigetafel von 3 Inch (7,62 cm) in der Diagonalgröße mit 350.000 Pixeln ausgebildet ist, und wenn dieselbe Anzeigetafel mit 1.500.000 Pixeln ausgebildet ist, wird angegeben, daß die Pixelöffnung ungefähr 10 % sein wird. Die Reduzierung der Pixelöffnung führt nicht nur zur Reduktion der Leuchtdichte der dargestellten Bilder, sondern auch zur schnellen Reduzierung der Funktionstüchtigkeit der TN-Flüssigkristallanzeigetafel als ein Ergebnis des Erwärmens der Anzeigetafel unter dem Einfluß des auf außerhalb der Bereiche des Lichteinfalls liegende Bereiche auftreffenden Lichtes.

Das TN-Flüssigkristallmaterial moduliert das Licht mit Orientierungsänderung der Flüssigkristallmoleküle, die stattfindet, wenn an die Pixelelektroden 15 eine Spannung angelegt wird. Wie zuvor angegeben wurde, macht die TN-Flüssigkristallanzeigetafel Gebrauch von den Polarisationsplatten, die an den Eintritts- und Austrittsflächen derselben angeordnet sind, wobei die Polarisationsachse des Polarisators 384a senkrecht zu der des Analysators 384b liegt. Im allgemeinen wird die TN-Flüssigkristallanzeigetafel in einem Modus verwendet (NW-Modus), in dem eine schwarze Anzeige bei Anlegen einer Spannung bewirkt werden kann. Während die Anzeigetafel, die in dem NW-Modus verwendbar ist, in bezug auf die Farbreproduzierbarkeit der dargestellten Bilder als hervorragend betrachtet wird, hat sie ein Problem damit, daß das Licht zum Austritt rund um jedes Pixel tendiert. Der Grund ist, daß die Flüssigkristallmoleküle nicht in einer normalen Richtung ausgerichtet sind, sondern in einer Sperrrichtung. Diese Ausrichtung wird als ein umgekehrt geneigter Bereich bezeichnet, die eintritt, wenn die Richtung des Ausrichtens der Flüssigkristallmoleküle teilweise unter dem Einfluß eines zwischen den Pixelelektroden 15 und Signalleitungen 21 entwickelten elektrischen Feldes teilweise umgekehrt wird. Teile der Flüssigkristallmoleküle, die sich in der Sperrrichtung ausrichten, ermöglichen dem Licht, durch den Analysator 384 an der Austrittseite der Anzeigetafel hindurchzugehen, selbst wenn eine elektrische Spannung daran angelegt ist. Mit anderen Worten, es tritt ein Lichtaustritt auf, der nicht auftreten würde, wenn sich die Flüssigkeitsmoleküle in der normalen Richtung ausgerichtet hätten.

Ein Verfahren zum Vermeiden des Lichtaustrittes ist die Breite der Schwarzmatrix 381 zu vergrößern, so daß sie über der Gegenelektrode ausgebildet ist. Dieses ist jedoch keine wirksame Methode, da die größere Breite der Schwarzmatrix 381 zur Reduzierung im Bereich des Verschlusses der Pixel führt, was wiederum zur Reduzierung der Leuchtdichte der dargestellten Bilder führen wird.

Die Anzeigetafel, die das TN-Flüssigkristallmaterial wie nachfolgend beschrieben verwendet, erfordert die Anwendung der Polarisationsplatte 384. Da die Tendenz besteht, daß der Lichtaustritt um die Pixel herum stattfindet muß die Schwarzmatrix auch eine größere Breite haben. Demzufolge ist die Lichtausbeute niedrig und die Darstellungsleuchtdichte ist niedrig. Darüberhinaus erhizt das auf die Schwarzmatrix auffallende Licht wiederum die Anzeigetafel auf eine erhöhte Temperatur, die in der Folge zur Reduzierung der Lebensdauer der Anzeigetafel insgesamt führt.

Gleichermaßen hat die Projektionsanzeigevorrichtung, in der die TN-Flüssigkristallanzeigetafel als ein Lichtmodulator verwendet wird, eine niedrige Lichtausbeute, begleitet von der Reduzierung der Leuchtdichte der auf den Schirm projizierten Bilder. Angesichts dessen wurde eine Projektionsanzeigevorrichtung vorgeschlagen und offenbart, zum Beispiel in der offengelegten japanischen Patent veröffentlichung 3-94225, die eine polymerdispergierte (PD) Flüssigkristalltafel verwendet, die keine Polarisationsplatte 384 erfordert. Die PD-Flüssigkristallanzeigetafel, die als ein Lichtmodulator in der Projektionsanzeigevorrichtung verwendet wird, moduliert das eintretende Licht durch Streuung oder Durchlassen des einfallenden Lichtes.

Die PD-Flüssigkristallanzeigetafel besitzt einen Aufbau, der gleich dem der in 60 dargestellten TN-Flüssigkristallanzeigetafel ist, sich jedoch von dieser dadurch unterscheidet, daß auf die Polarisationsplatte 384 und die Orientierungsschicht 382, beide in 60 dargestellt, verzichtet wird. Selbstverständlich macht die PD-Flüssigkristallanzeigetafel Gebrauch von dem polymerdispergierten Flüssigkristallmaterial.

Die Funktionsweise der PD-Flüssigkristallanzeigetafel wird unter Bezugnahme auf die 34A und 34B kurz beschrieben, die erläuternde Darstellungen zeigen. Wie hierin dargestellt ist, hat eine Polymermenge 332 darin dispergierte Flüssigkristalltröpfchen 331. Pixelelektroden 15 sind an Dünnschichttransistoren (nicht dargestellt) angeschlossen, die, wenn sie an- und ausgeschaltet werden, eine Spannung an die zugehörigen Pixelelektroden 15 anlegen, um die Orientierungsrichtung der mit den Pixelelektroden 15 ausgerichteten Flüssigkristalle zu verändern, und dadurch das einfallende Licht zu modulieren. Solange wie keine Spannung angelegt ist, wie in 34A dargestellt ist, sind die Flüssigkristalltröpfchen 331 in verschiedenen Richtungen zufallsorientiert. In diesem Zustand wird zwischen dem Brechungsindex des Polymers 332 und dem der Flüssigkristalltröpfchen 331 eine Differenz erzeugt, mit darauffolgendem Zerstreuen des einfallenden Lichtes.

Auf der anderen Seite, wenn die Spannung an jede Pixelelektrode angelegt wurde, wie es in 34B dargestellt ist, sind die Flüs sigkristallmoleküle in einer Richtung ausgerichtet. Wenn der Brechungsindex der Flüssigkeitströpfchen, den sie aufweisen, wenn die Flüssigkristallmoleküle in einer Richtung ausgerichtet sind, mit dem des Polymers 332 angeglichen ist, geht das einfallende Licht durch das Anordnungssubstrat 12 hindurch, ohne zerstreut zu werden.

Die oben erörterte PD-Flüssigkristallanzeigetafel wird in der folgenden Art und Weise hergestellt. Als Polymer 332 wird im allgemeinen ein lichthärtbares, insbesondere UV-härtbares Harz verwendet. Das Anordnungssubstrat 12 und das Gegensubstrat 11 werden mittels einer Abstandhalteeinrichtung, die oft in der Form von feinen Kügelchen verwendet wird, in einer in einem vorbestimmten Abstand voneinander beabstandeten Position gehalten. In der PD-Flüssigkristallanzeigetafel wird grundsätzlich keine Orientierungsschicht 382 benötigt. Eine Lösung, die eine Mischung von UV-härtbarem Harz und Flüssigkristallmaterial enthält (nachfolgend als eine LC-Mischung bezeichnet), wird in einen Zwischenraum zwischen dem Anordnungssubstrat 12 und dem Gegensubstrat 11 injiziert, gefolgt vom Ausstrahlen von ultravioletten (UV) Strahlen zum Härten des UV-härtbaren Harzes. Beim Aushärten des UV-härtbaren Harzes werden die Harzkomponente und die Flüssigkristallkomponente phasengetrennt. Wenn die Menge des Flüssigkristallmaterials relativ klein ist, bildet es Flüssigkristalltröpfchen 331, wie es in den 34A und 34B dargestellt ist, wenn sie jedoch relativ groß ist, werden die Flüssigkristalltröpfchen 331 kontinuierlich verbunden.

Ein Teil des UV-härtbaren Harzes, das durch ultraviolette Lichtstrahlen bestrahlt wurde, wird gehärtet, um zur Phasentrennung zwischen der Harzkomponente und der Flüssigkristallkomponente zu führen, der restliche Teil des UV-härtbaren Harzes, der nicht bestrahlt wurde, bleibt jedoch ungehärtet. Es wird ein Beispiel erörtert, bei dem die oben angegebene LC-Mischung anstelle des TN-Flüssigkristallmaterials 383 in den Aufbau der in 60 dargestellten Flüssigkristallanzeigetafel injiziert wird. Da die Schwarz matrix 381 in der Form der metallischen Dünnschicht ausgebildet ist, dient sie zum Abschirmen der ultravioletten Lichtstrahlen. Da der Dünnschichttransistor 14 und die anderen Bestandteile auch in der Form der metallischen Dünnschichten ausgebildet sind, dienen sie ebenso zum Abschirmen der ultravioletten Lichtstrahlen. Demzufolge härtet der Teil des UV-härtbaren Harzes innerhalb eines Bereiches unterhalb der Schwarzmatrix 381 nicht aus, selbst wenn er durch die ultravioletten Lichtstrahlen von der Seite des Gegensubstrats bestrahlt wird. Das ist teilweise deswegen so, weil die Schwarzmatrix 381, wenn die ultravioletten Lichtstrahlen in einer Richtung ausgestrahlt werden, die durch den Pfeil A angezeigt ist, die einfallenden UV-Lichtstrahlen abschirmt und teilweise deswegen, weil der Dünnschichttransistor 14 die einfallenden UV-Lichtstrahlen abschirmt, wenn die ultravioletten Lichtstrahlen in der entgegengesetzten Richtung ausgestrahlt werden, wie es durch den Pfeil B angezeigt wird.

Die Anwesenheit des Teiles des UV-härtbaren Harzes, der ungehärtet geblieben ist, beeinflußt die Betriebssicherheit und Lebensdauer der PD-Flüssigkristallanzeigetafel nachteilig. Insbesondere neigt nicht nur die Mischung des Flüssigkristallmaterials während des Betriebes der Flüssigkristallanzeigetafel dazu, sich zu verändern, sondern auch die Flüssigkristallschicht und das Gegensubstrat 11 neigen dazu, getrennt zu werden.

Die Anwesenheit der Schwarzmatrix 381 macht es schwierig, die UV-Strahlungsvoraussetzungen während der Herstellung der Anzeigetafel zu arrangieren. Zur Zeit der Herstellung wird die LC-Mischung, in der das Flüssigkristallmaterial und das UV-härtbare Harz in einem vorgegebenen Mischungsverhältnis vermischt sind, in den Zwischenraum zwischen dem Anordnungssubstrat 12 und dem Gegensubstrat 11 injiziert und nachfolgend durch die ultravioletten Lichtstrahlen bestrahlt, wobei die durchschnittliche Partikelgröße des Flüssigkri stallmaterials um jede Pixelelektrode 15 herum (benachbart zur Schwarzmatrix) oder die durchschnittliche Porengröße eines Polymernetzwerkes zum Anwachsen neigt. Es wird angenommen, daß dies so ist, weil die Schwarzmatrix 181 die ultravioletten Lichtstrahlen aufnimmt, und deshalb durch diese erwärmt wird, was zu einer lokalisierten Erhöhung der Temperatur des Harzes um die Schwarzmatrix herum und zu einer lokalisierten Änderung der Bedingung, durch die die Flüssigkristallkomponente und die Harzkomponente phasengetrennt werden, führt. Die Streucharakteristik wird ebenfalls reduziert. Wie oben erörtert wurde, führt, wenn die Schwarzmatrix 381 ausgebildet wird, selbst die leichteste Veränderung der Temperatur während der Herstellung und der Intensität der UV-Strahlung zu einer beträchtlichen Veränderung in der durchschnittlichen Partikelgröße des Flüssigkristallmaterials, das die Pixelelektroden überlagert, oder in der durchschnittlichen Porengröße des Polymernetzwerkes, das die Pixelelektroden überlagert, und legt dadurch Beschränkungen an die Herstellungsbedingungen auf. Demzufolge ist es schwierig, die polymerdispergierten Flüssigkristallanzeigetafeln mit einer gleichen Betriebscharakteristik gleichbleibend herzustellen.

Wenn die polymerdispergierte Flüssigkristallanzeigetafel als ein Lichtmodulator in der Projektionsanzeigevorrichtung verwendet wird, kann die Anwesenheit des Teiles des UV-härtbaren Harzes, der ungehärtet in der Anzeigetafel geblieben ist, einen Grund für eine beträchtliche Verschlechterung der Arbeitsweise der polymerdispergierten Flüssigkristallanzeigetafel bilden. Das scheint aus der Tatsache zu resultieren, daß Licht von einer Intensität von ungefähr mehreren zehntausend Lux oder mehr in der Projektionsanzeigevorrichtung auf die Anzeigetafel fällt, und die letztere Belastungen aussetzt, die durch Licht und Wärme erzeugt sind.

Wie zuvor erörtert, ist in der TN-Flüssigkristallanzeigetafel nach dem Stand der Technik die Lichtausbeute relativ gering, da die Verwendung der Polarisationsplatte es unmöglich macht, eine Dar stellung mit großer Leuchtdichte zu erreichen. Obwohl die Darstellung mit großer Leuchtdichte mit der polymerdispergierten Flüssigkristallanzeigetafel erreicht wird, ist auch der Aufbau nach dem Stand der Technik wegen des Teiles des UV-härtbaren Harzes, das ungehärtet bleibt, instabil und kann in der Praxis nicht verwendet werden. Die Herstellungstoleranz derselben ist auch extrem begrenzt, was es schwierig macht, fortlaufend polymerdispergierte Flüssigkristallanzeigetafeln mit einer hohen Lichtstreucharakteristik zu erhalten.

Die WO 83/01016 A1 beschreibt eine Flüssigkristallanzeige, deren Flüssigkristallanzeigeelement nematisches Flüssigkristallmaterial aufweist. Diese Flüssigkristallanzeige ist bereits zuvor ausführlich erörtert worden.

Ferner ist aus der EP-0415396 eine Flüssigkristall-Farbprojektionsanzeigevorrichtung mit Flüssigkristallanzeigelementen vom Transparenz/Streuungs-Typ bekannt, wie sie ebenfalls bereits zuvor ausführlich beschrieben worden ist.

Die JP 54-128751 A, die den nächstkommenden Stand der Technik bildet, von dem die vorliegende Erfindung ausgeht, schlägt nun vor, Flüssigkristallanzeigen, die auf einer Steuerung der Lichtstreuung beruhen, in einem vorgegebenen Muster für graphische Darstellungen mit Farbfiltern zu versehen, welche aus dielektrischen Mehrschichtsystemen bestehen. Auf diese Weise wird eine Darstellung mit höherer Leuchtdichte und stärkerem Kontrast erreicht.

Ferner ist es auch aus der JP 04-249218 A und der JP 63-146019 A bekannt, Flüssigkristallanzeigen in einem vorgegebenen Muster für graphische Darstellungen mit Farbfiltern zu versehen, welche aus dielektrischen Mehrschichtsystemen bestehen, wobei die Flüssigkristallanzeige gemäß der JP 04-249218 A ebenso auf einer Steuerung der Lichtstreuung wie die aus der WO 83/01016 A1 bekannte Flüssigkristallanzeige beruht.

Demgegenüber schlägt die vorliegende Erfindung nun vor, daß bei einer Anzeigetafel der eingangs genannten Art die mehrlagige dielektrische Schicht wirksam ist, um Licht einer bestimmten Wellenlänge in einem ultravioletten Bereich des Lichtes hindurchzulassen und Licht einer bestimmten Wellenlänge in einem sichtbaren Bereich des Lichtes zu reflektieren.

Ferner schlägt die vorliegende Erfindung vor, eine Projektionsanzeigevorrichtung mit einer solchen Anzeigetafel, einem lichterzeugenden Mittel und einem Projektionsmittel zum Projizieren des durch die Anzeigetafel modellierten Lichtes zu versehen.

Schließlich schlägt die vorliegende Erfindung vor, bei einem Bildsucher der eingangs genannten Art eine solche Anzeigetafel vorzusehen und ferner den Abstand zwischen dem lichterzeugenden Mittel und dem Kondensorelement einstellbar zu gestalten.

Die erfindungsgemäßen Maßnahmen führen insbesondere dort zu beträchtlichen Vorteilen, wo die Anzeigetafel als Lichtmodulator verwendet wird. Insbesondere kann mit Hilfe der erfindungsgemäßen Maßnahmen die Kontur jedes Pixels deutlicher dargestellt und der aus der Sekundärstreuung resultierende Darstellungskontrast und der aus der Lichtstreuung in der Flüssigkristallschicht resultierende Fensterkontrast noch stärker reduziert werden.

Bevorzugte Ausführungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen näher erläutert, in denen:
1 eine schematische Schnittansicht einer Anzeigetafel entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
die 2A und 2B gleiche Ansichten wie 1 sind, die zeigen, wie die Anwesenheit bzw. die Abwesenheit eines bestimmten Elementes die elektrischen Kraftlinien in der Anzeigetafel der vorliegenden Erfindung beeinflußt;
3 ist eine gleiche Ansicht wie 1, die die Anzeigetafel zeigt, die eine auf einem Anordnungssubstrat ausgebildete mehrlagige dielektrische Schicht verwendet;
4 ist eine gleiche Ansicht wie 1, die zeigt, wie die elektrischen Kraftlinien in der Anzeigetafel nach 3 gesteuert werden;
5A ist eine bruchstückhafte Draufsicht der Anzeigetafel entsprechend der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
5B ist eine Schnittansicht entlang der Linie A-A' in 5A;
6 ist eine gleiche Ansicht wie 5B, die die mehrlagige dielektrische Schicht zeigt, die in der Form eines geschichteten Aufbaus von niedrigdielektrischen Schichten verwendet wird;
7A ist eine gleiche Ansicht wie 5B, die auf Pixelelektroden ausgebildete Farbfilter in der Anzeigetafel zeigt;
7B ist eine gleiche Ansicht wie 5B, die die auf der Gegenelektrode ausgebildeten Farbfilter zeigt;
8 ist eine gleiche Ansicht wie 5B, die die über Signalleitungen ausgebildeten Farbfilter zeigt;
9 ist eine gleiche Ansicht wie 5B, die darstellt, wie die Anzeigetafel mit dem in 8 gezeigten Aufbau arbeitet;
10 ist eine gleiche Ansicht wie 5B, die eine modifizierte Form der Anzeigetafel zeigt;
11A ist eine Schnittansicht, die ein Beispiel zeigt, in dem ein Isolierschicht über den Pixelelektroden und der Gegenelektrode ausgebildet ist;
11B ist eine Schnittansicht, die ein Beispiel zeigt, in dem ein Farbfilter über der Pixelelektrode und ein Isolierschicht über dem Farbfilter und der Gegenelektrode ausgebildet ist;
12 ist eine gleiche Ansicht wie 5B, die eine Ausführungsform einer Reflexionsanzeigetafel zeigt, in der Farbfilter verwendet werden und außerdem ein doppelschichtiger Aufbau einer Antireflexschicht verwendet wird;
13 ist eine gleiche Ansicht wie 12, die die Anzeigetafel unter Verwendung eines dreischichtigen Aufbaus der Antireflexschicht zeigt;
14 ist eine gleiche Ansicht wie 12, die die Ausbildung von Farbfiltern über der Antireflexionsschicht zeigt, um eine einfache Anzeigetafel zu befähigen, eine Farbdarstellung zu verwirklichen;
15A ist eine Draufsicht einer anderen Ausführungsform der Anzeigetafel der vorliegenden Erfindung;
15B ist eine Schnittansicht entlang der Linie H-H' in 15A;
16A ist eine Schnittansicht entlang der Linie J-J' in 15A;
16B ist eine Schnittansicht entlang der Linie K-K' in 15A;
17A ist eine Draufsicht einer Anordnung von Pixeln, die in der Anzeigetafel der vorliegenden Erfindung verwendet werden;
17B ist eine Schnittansicht entlang der Linie C-C' in 17A;
17C ist eine Schnittansicht entlang der Linie D-D' in 17A;
18A ist eine Schnittansicht, die eine Anwendung der vorliegenden Erfindung auf eine Einfachmatrixflüssigkristallanzeigetafel zeigt;
18B ist eine gleiche Ansicht wie 18A, die eine andere Anwendung zeigt;
19A ist eine Draufsicht eines in einer anderen Ausführungsform der Anzeigetafel der vorliegenden Erfindung verwendeten Trägers;
19B ist eine Schnittansicht entlang der Linie E-E' in 19A;
20A ist eine Schnittansicht der in 19A dargestellten Anzeigevorrichtung;
20B ist eine Schnittansicht entlang der Linie F-F' in 19A;
21A ist eine schematische Darstellung, die ein alphanumerisches Zeichen zeigt, das auf der Anzeigetafel der vorliegenden Erfindung darzustellen ist;
21B ist eine Schnittansicht entlang der Linie G-G' in 21A;
22A ist eine schematische Darstellung, die ein alphanumerisches Zeichen zeigt, das auf der Anzeigetafel der vorliegenden Erfindung darzustellen ist;
22B ist eine Schnittansicht entlang der Linie G-G' in 22A, die eine Modifizierung zeigt, bei der die mehrlagige dielektrische Schicht auf einer von einer Flüssigkristallschicht entfernten Oberfläche des Substrates ausgebildet ist;
23 ist eine schematische seitliche Schnittansicht eines Berührungsbedienfeldes entsprechend der vorliegenden Erfindung;
24 ist eine Darstellung, die eine erste Ausführungsform einer Projektionsanzeigevorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigt;
25 ist eine Darstellung, die die Projektionsanzeigevorrichtung unter Verwendung einer einzelnen Projektionslinse zeigt;
26 ist eine Darstellung, die eine Ausführungsform der Projektionsanzeigevorrichtung zeigt, in der die Reflexionsanzeigetafel als ein Lichtmodulator verwendet wird;
27 ist eine Seitenansicht, in vergrößertem Maßstab, der in dem System von 26 verwendeten Anzeigetafel, die die Verwendung einer wärmestrahlenden Platte, die an der Anzeigetafel befestigt ist, zeigt;
28A ist eine Abbildung, die eine Ausführungsform der Projektionsanzeigevorrichtung zeigt, in der nur eine Anzeigetafel verwendet wird, um eine Farbdarstellung zu bewirken;
28B ist eine Darstellung, die die Projektionsanzeigevorrichtung zeigt, die gleich der der 28A ist, in der jedoch kein Farbfilter verwendet wird;
29A ist eine Seitenansicht der Anzeigetafel, an der ein durchsichtiges Substrat befestigt ist;
29B ist eine gleiche Ansicht wie 29A, die die Anzeigetafel zeigt, an der eine Linse befestigt ist;
30 ist eine perspektivische Ansicht, die einen Bildsucher zeigt, für den die vorliegende Erfindung anwendbar ist;
die 31 und 32 sind Längsschnittansichten des Bildsuchers in jeweils verschiedenen Arbeitsstellungen;
die 33A und 33B sind Längsschnittdarstellungen von jeweils verschiedenen, in dem Bildsucher verwendeten Lampen;
die 34A und 34B sind schematische Schnittdarstellungen der Anzeigetafel in Aus- bzw. Ein-Zuständen, die verschiedene Reaktionen eines hierin verwendeten polymerdispergierten Flüssigkristallmaterials zeigen;
die 35 bis 37 sind Diagramme, die Veränderungen des Durchlässigkeitsgrades in bezug auf die Wellenlänge zeigen, die jeweils verschiedene mehrlagige dielektrische Schichten in der Anzeigetafel der vorliegenden Erfindung aufweisen;
38 ist eine Schnittdarstellung der lichtdurchlässigen Anzeigetafel, die die Verwendung von niedrigdielektrischen Säulen zeigt;
39A ist eine gleiche Ansicht wie 38, die die reflektierende Anzeigetafel zeigt;
39B ist eine gleiche Ansicht wie 38, die die niedrigdielektrischen Säulen in einer Position angeordnet zeigt, die verschieden von der in 39A dargestellten Anzeigetafel ist;
40 ist eine fragmentarische perspektivische Ansicht des in 24 dargestellten Systems;
41 ist eine seitliche Schnittansicht der Projektionsanzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung;
42 ist eine Darstellung, die eine andere Ausführungsform der Projektionsanzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung zeigt;
43 ist eine seitliche Schnittansicht, in einem vergrößerten Maßstab, die eine andere Anordnung von Anzeigetafeln zeigt;
44 ist eine Darstellung, die eine Modifizierung des in 42 dargestellten Systems zeigt, in dem ein dichroitisches Prisma an Stelle eines dichroitischen Spiegels verwendet wird;
45 ist eine perspektivische Ansicht des in 44 dargestellten dichroitischen Prismas;
die 46 und 47 sind Schnittdarstellungen der durchlässigen bzw. reflektierenden Anzeigetafeln, die zeigen, wie das Licht zerstreut wird, wenn es in die Anzeigetafel eindringt;
48 ist eine Darstellung, die eine weitere Ausführungsform der Projektionsanzeigevorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigt;
49 ist eine gleiche Ansicht wie 48, die ein Beispiel zeigt, in dem zwei PBS-Prismen verwendet werden;
50 ist eine gleiche Ansicht wie 48, die ein Beispiel zeigt, in dem keine Polarisationsplatte verwendet wird;
51 ist eine Seitenansicht, in einem vergrößerten Maßstab, die das dichroitische Prisma mit Anzeigetafeln verbunden zeigt;
die 52 und 53 sind seitliche Schnittansichten, die das PBS-Prisma mit einer konkaven Linse bzw. jenes mit konkaven und positiven Linsen verbunden zeigen;
54 ist eine Schnittdarstellung der Anzeigetafel;
die 55A und 55B zeigen jeweils verschiedene Verfahren zum Verschieben eines auf einen Schirm projizierten Bildes;
56 ist eine Darstellung, die zeigt, wie drei Farbfilter angeordnet sind;
57A und 57B zeigen Beispiele der Anwendung von Signalen entgegengesetzter Polaritäten während einer Feldperiode bzw. der nächsten aufeinanderfolgenden Periode, entsprechend einer Ein-Spalten-Umkehrmethode;
die 58A und 58B zeigen Beispiele der Anwendung von Signalen mit entgegengesetzten Polaritäten während einer Feldperiode bzw. der nächsten darauffolgenden Periode entsprechend einer Ein-Reihen-Umkehrmethode;
59 ist eine Darstellung, die eine noch weitere Ausführungsform der Projektionsanzeigevorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung zeigt;
60 ist eine Schnittdarstellung der Flüssigkristallanzeigetafel nach dem Stand der Technik; und
die 61A und 61B sind gleiche Ansichten wie 60, die die andere Flüssigkristallanzeigetafel nach dem Stand der Technik zeigt.
Die Anzeigetafel entsprechend einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird als Einbau in einem Berührungsbedienungsfeld verwendet, wie es in 23 dargestellt ist. Die Anzeigevorrichtung kann in einem System angewendet werden, in dem, wenn ein Sensor 236 mit Hilfe eines Stiftes oder eines Schlüssels niedergedrückt wird, eine Spannung auf eine lichtmodulierende Schicht 17 der Anzeigetafel angelegt wird, so daß alphanumerische Zeichen durch die Anzeigetafel oder dergleichen dargestellt werden können.
Die Anzeigetafel umfaßt ein erstes, mit ersten Elektroden 216 ausgebildetes Elektrodensubstrat 214, ein zweites, mit zweiten Elektroden 217 ausgebildetes Elektrodensubstrat 215 und eine lichtmodulierende Schicht 17, die zwischen den ersten und zweiten Elektrodensubstraten 214 und 215 zum Modulieren des Lichtes als eine Funktion der Änderung der Lichtstreuung geschichtet ist. Mindestens eines der ersten und zweiten Elektrodensubstrate 214 und 215 hat eine mehrlagige dielektrische Schicht 212, die darauf in einer vorgegebenen Form ausgebildet ist.
Die zweiten Elektroden 217 können vorzugsweise Reflexionselektroden sein, die mit reflektierenden Schichten ausgebildet sind, die wirksam sind, um Licht einer bestimmten Wellenlänge zu reflektieren, und die Wellenlänge des durch die lichtreflektierenden Schichten 213 zu reflektierenden Lichtes wird so ausgewählt, daß sie im wesentlichen mit der Wellenlänge des durch die mehrlagige dielektrische Schicht 212 reflektierten Lichtes zusammenpaßt.
Die lichtmodulierende Schicht 17 hat die Form einer Schicht aus polymerdispergiertem Flüssigkristallmaterial einschließlich einer lichthärtbaren Harzkomponente und einer nematischen Flüssigkristallkomponente, wobei eine durchschnittliche Partikelgröße der Tröpfchen des polymerdispergierten Flüssigkristallmaterials oder eine durchschnittliche Porengröße eines Polymernetzwerkes in dem Bereich von 0.5 bis 3 μm liegt. Die mehrlagige dielektrische Schicht 212 ist wirksam, um das sichtbare Licht zu reflektieren, jedoch die UV-Lichtstrahlen hindurchzulassen. Aus diesem Grund führt die Strahlung der UV-Lichtstrahlen während der Herstellung der Anzeigetafel von oben auf die mehrlagige dielektrische Schicht 212 zum Aushärten der Harzkomponente unterhalb der mehrlagigen dielektrischen Schicht 212. Deswegen wird keine nichterhärtete Harzkomponente gebildet, und die Anzeigetafel ist deshalb im wesentlichen frei von jeder Veränderung mit der Zeit.
Da die mehrlagige dielektrische Schicht 212 als farbig sichtbar ist, da sie das sichtbare Licht reflektiert und die lichtmodulierende Schicht 17 als weiß sichtbar ist, weil sie das Licht streut, können außerdem alphanumerische Zeichen dargestellt werden, wenn ein weißer Bereich verwendet wird, um die alphanumerischen Zeichen oder grafischen Darstellungen darzustellen. Wenn auf den zweiten Elektrodensubstraten 215 eine lichtreflektierende Schicht 213 ausgebildet ist, die dasselbe Licht wie das durch die mehrlagige dielektrische Schicht 212 reflektierte spezielle Licht reflektieren kann, tritt das durch die lichtreflektierende Schicht 213 reflektierte Licht von dem ersten Elektrodensubstrat 214 nach außen aus, wenn die lichtmodulierende Schicht 17 in Folge des Anlegens der elektrischen Spannung daran weiß wird. Da die Farbe des durch die lichtreflektierende Schicht 213 reflektierten Lichtes und des durch die mehrlagige dielektrische Schicht 212 reflektierten Lichtes übereinstimmen, ist kein alphanumerisches Zeichen sichtbar. Für diese Anzeige ist keine Polarisationsplatte, wie sie in der TN-Flüssigkristallanzeigetafel erforderlich ist, notwendig, was es möglich macht, eine Anzeige mit hoher Leuchtdichte zu erhalten.
Die Anzeigetafel entsprechend einem zweiten Aspekt (vgl. z.B. 1) der vorliegenden Erfindung dient zur Anwendung bei der Darstellung von Fernsehbildern. Die Anzeigetafel für diesen Zweck umfaßt in einer Matrixstruktur angeordnete Pixelelektroden 15, Schaltelemente 14 wie Dünnschichttransistoren 14 oder dergleichen, die an den Pixelelektroden 15 angeschlossen sind, ein Anordnungssubstrat 12, das mit Signalleitungen zur Übertragung von elektrischen Signalen zu den Schaltelementen 14 ausgebildet ist, ein Gegensubstrat 11, das mit einer Gegenelektrode 13 ausgebildet ist, eine polymerdispergierte Flüssigkristallschicht 17, die zwischen dem Anordnungs- und Gegensubstrat 12 und 11 geschichtet ist, und eine mehrlagige dielektrische Schicht 16, die auf mindestens einem der Anordnungs- und Gegensubstrate 12 und 11 an entsprechenden Stellen mit den Pixelelektroden 15 ausgerichtet ausgebildet ist. Die mehrlagige dielek trische Schicht 16 besitzt einen geschichteten Aufbau einschließlich mindestens einer niedrigbrechenden dielektrischen Schicht, die einen Brechungsindex von nicht höher als 1.7 besitzt, und mindestens einer hochbrechenden dielektrischen Schicht, die einen Brechungsindex von nicht weniger als 1.8 besitzt.
Vorzugsweise ist die niedrigbrechende dielektrische Schicht aus SiO₂ oder MgF₂ hergestellt, während die hochbrechende dielektrische Schicht aus HfO₂ oder ZrO₂ hergestellt ist. Über jedem Schaltelement 14 kann eine aus synthetischem Harz hergestellte Lichtabschirmschicht 18 ausgebildet sein.
Die mehrlagige dielektrische Schicht 16 reflektiert bestimmte sichtbare Lichtstrahlen, erlaubt jedoch den Durchgang von ultravioletten Lichtstrahlen durch sie hindurch. Während der Herstellung der Anzeigetafel ist es möglich, die unter der mehrlagigen dielektrischen Schicht 16 angeordnete lichthärtbare Harzkomponente durch Ausstrahlen der UV-Lichtstrahlen von der Seite des Gegensubstrats 11, an dem die mehrlagige dielektrische Schicht 16 ausgebildet ist, zu härten. Deshalb besteht keine Möglichkeit, daß etwas von der lichthärtbaren Harzkomponente in der Flüssigkristallschicht 17 ungehärtet bleibt, und die entstehende Anzeigetafel ist mit Ablauf der Zeit im wesentlichen frei von jeder Veränderung. Die mehrlagige dielektrische Schicht 16 absorbiert das sichtbare Licht nicht, sondern reflektiert es.
Aus diesem Grund ist es kein Problem, daß das sichtbare Licht absorbiert wird, wie mit der konventionellen Schwarzmatrix beobachtet, die am Ende erwärmt ist. Da die mehrlagige dielektrische Schicht 16 das sichtbare Licht reflektiert, hat sie deshalb eine Lichtabschirmfunktion als eine Schwarzmatrix. Demzufolge findet kein Lichtaustritt um jede Pixelelektrode 15 statt, wodurch mit der Anzeigetafel eine hochqualitative Bilddarstellung erreicht werden kann.
Das bedeutet, daß die Effekte weiter erhöht werden können, wenn die Anzeigetafel der vorliegenden Erfindung in der Projektionsanzeigevorrichtung als ein Lichtmodulator verwendet wird. 1.000.000 Lux Licht treffen auf den Lichtmodulator auf. Die Projektionsanzeigevorrichtung macht Gebrauch von drei Lichtmodulatoren zum Modulieren von rotem, blauem bzw. grünem Licht. Die in jedem dieser Lichtmodulatoren verwendete mehrlagige dielektrische Schicht 16 reflektiert das rote, blaue oder grüne Licht ausreichend und absorbiert das Licht nicht wesentlich. Deshalb wird weder der Lichtmodulator für jedes farbige Licht erhitzt noch findet der Lichtaustritt rund um jede Pixelelektrode 15 statt.
Die aus Harz hergestellte und über jedem Dünnschichttransistor 14 ausgebildete Lichtabschirmschicht dient dazu, ein Auftreten eines Photoleitungsphänomens zu verhindern, das in jedem Dünnschichttransistor auftreten würde, wenn von der lichtmodulierenden Schicht 17 gestreutes Licht auf eine Halbleiterschicht des entsprechenden Dünnschichttransistors 14 einfällt. Da die Lichtabschirmschicht 18 aus Harz hergestellt ist, weist sie eine vorteilhafte Bindungsfähigkeit mit der Harzkomponente der lichtmodulierenden Schicht 17 auf, wodurch jede Möglichkeit der unerwünschten Abtrennung zwischen der lichtmodulierenden Schicht 17 und dem Anordnungssubstrat 12 vermieden wird.
Die Anzeigetafel entsprechend einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung besteht aus einem Aufbau, der, wie in 18 und anderen Figuren dargestellt ist, ein erstes, mit einer Vielzahl von im wesentlichen streifenförmigen ersten Elektroden 171 ausgebildetes Substrat 174, ein zweites, mit einer Vielzahl von im wesentlichen streifenförmigen zweiten Elektroden 176 ausgebildetes Substrat 175, eine Schicht aus polymerdispergiertem Flüssigkristallmaterial 17, die zwischen den ersten und zweiten Substraten 174 und 175 geschichtet ist, und eine auf mindestens einem der ersten und zweiten Substrate 174 und 175 ausgebildete mehrlagige dielektrische Schicht 172 umfaßt. Die mehrlagige dielektrische Schicht 172 hat die Form eines geschichteten Aufbaus einschließlich mindestens einer niedrigbrechenden dielektrischen Schicht mit einem Brechungsindex von nicht höher als 1.7 und mindestens einer hochbrechenden dielektrischen Schicht mit einem Brechungsindex von nicht niedriger als 1.8.
Vorzugsweise ist die niedrigbrechende dielektrische Schicht aus SiO₂ oder MgF₂ hergestellt, während die hochbrechende dielektrische Schicht aus HfO₂ oder ZrO₂ hergestellt ist.
Die Anzeigetafel entsprechend dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung gehört zu der Art einer Einfachmatrixanzeigetafel. Die mehrlagige dielektrische Schicht 172 erlaubt den Durchgang von UV-Lichtstrahlen durch sie, und demzufolge ist es während der Herstellung desselben möglich, die unter der mehrlagigen dielektrischen Schicht angeordnete lichthärtbare Harzkomponente durch Ausstrahlen von UV-Lichtstrahlen durch die mehrlagige dielektrische Schicht 172 zu härten. Deshalb besteht keine Möglichkeit, daß etwas von der lichthärtbaren Harzkomponente in der Flüssigkristallschicht ungehärtet bleibt und die entstehende Anzeigetafel verschlechtert sich nicht.
Die Anzeigetafel entsprechend einem vierten Aspekt der vorliegen den Erfindung besitzt einen Aufbau, der, wie in 12 und anderen Figuren dargestellt ist, ein mit in einer Matrixstruktur angeordneten Reflexionselektroden 121 ausgebildetes Anordnungssubstrat 12, mit den Reflexionselektroden 121 und Signalleitungen 21 zur Übertragung von Signalen auf die Schaltelemente 14 verbundene Schaltelemente 14, ein mit einer Gegenelektrode 13 ausgebildetes Substrat 11, eine zwischen dem Anordnungssubstrat 12 und dem Gegensubstrat 11 geschichtete polymerdispergierten Flüssigkristallschicht 17 und eine mehrlagige dielektrische Schicht 16 umfaßt, die auf mindestens einem der Teile zwischen den Reflexionselektroden und Teilen der Gegenelektrode 13, die jenen Teilen zwischen den Reflexionsteilen gegenüberliegen, ausgebildet ist. Die mehrlagige dielektrische Schicht 16 besitzt einen geschichteten Aufbau einschließlich einer niedrigbrechenden dielektrischen Schicht mit einem Brechungsindex von nicht mehr als 1.7 und einer hochbrechenden dielektrischen Schicht mit einem Brechungsindex von nicht weniger als 1.8.
Vorzugsweise ist die niedrigbrechende dielektrische Schicht aus SiO₂ oder MgF₂ hergestellt, während die hochbrechende dielektrische Schicht aus HfO₂ oder ZrO₂ hergestellt ist. Jedes Schaltelement 14 ist zwischen dem Anordnungssubstrat 12 und der Reflexionselektrode 121 (eine Schicht unterhalb der Reflexionselektrode 121) angeordnet.
Bei einer Reflexionsbauart findet zwischen jeden benachbarten Reflexionselektroden eine elektromagnetische Kopplung statt, um zwischen ihnen elektrische Kraftlinien zu entwickeln. Auf Grund der Erzeugung der elektrischen Kraftlinien wird ein Teil der Flüssigkristallschicht 17, der mit einem Teil zwischen jeder benachbarten Reflexionselektrode 11 ausgerichtet ist, in einen Durchlässigkeitszustand verwandelt. Da der durchlässige Zustand sichtbar ist, bildet er oft ein Rauschen zu dem dargestellten Bild. Da die vorliegende Erfindung jedoch Gebrauch von der mehrlagigen dielektrischen Schicht 16 macht, die als eine Schwarzmatrix funktioniert, ist zu dem Bild kein Rauschen erkennbar, selbst wenn das Rauschen zu dem Bild erzeugt wird. Da die mehrlagige dielektrische Schicht 126 auch UV-Lichtstrahlen hindurchgehen läßt, kann die Harzkomponente der Flüssigkristallschicht vollständig während der Herstellung der Anzeigetafel gehärtet werden.
Eine Anzeigevorrichtung entsprechend einem Aspekt der vorliegenden Erfindung besitzt einen Aufbau, der, wie in 23 dargestellt ist, eine Anzeigetafel 218 umfaßt, einschließlich eines ersten, mit einer ersten Elektrode 216 ausgebildeten Elektrodensubstrats 214, eines zweiten, mit einer zweiten Elektrode 217 ausgebildeten Elektrodensubstrats 215, einer lichtmodulierenden Schicht 17, die zwischen dem ersten Elektrodensubstrat 214 und dem zweiten Elektrodensubstrat 215 geschichtet und wirksam ist, um das Licht als eine Funktion der Änderung der Streuung des Lichtes zu modulieren, und einer mehrlagigen dielektrischen Schicht 212, die in einer vorgegebenen Form auf mindestens einem der ersten und zweiten Elektrodensubstrate 214 und 215 strukturiert ist, eines signalerzeugenden Mittels 233, eines Schaltmittels 232 und eines Meßmittels 236.
Das signalerzeugende Mittel 233 ist durch das Schaltmittel 232 mit mindestens einer der ersten und zweiten Elektroden 216 und 217 der Anzeigetafel 218 elektrisch verbunden, und das Schaltmittel 232 ist in Reaktion auf ein Signal von dem Meßmittel 237 betätigbar, um zwischen einem ersten Zustand, in dem der Elektrode das Signal von dem signalerzeugenden Mittel 233 zugeführt wird, und einem zweiten Zustand, in dem kein Signal von dem signalerzeugenden Mittel 233 zugeführt wird, umzuschalten.
Vorzugsweise ist das Schaltmittel 232 so aufgebaut, daß in Reaktion auf das Signal von dem Meßmittel 237 die ersten und zweiten Zustände wahlweise geschaltet werden.
Die Anzeigevorrichtung entsprechend dem ersten Aspekt der vorliegen den Erfindung, auf die oben Bezug genommen wurde, besitzt einen Aufbau einschließlich der Anzeigetafel entsprechend dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung, dem Meßmittel 237 und anderen. Die Anzeige auf der Anzeigetafel 218 erscheint abhängig davon, ob der Schalter 236 an- oder abgeschaltet ist.
Die Anzeigevorrichtung entsprechend einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung besitzt einen Aufbau, bei dem, wie in 32 und anderen Figuren dargestellt ist, die Anzeigetafel und die anderen Komponenten der vorliegenden Erfindung als ein lichtmodulierendes Mittel 243 verwendet werden. Sie umfaßt ein lichterzeugendes Mittel 301 und ein lichtsammelndes Mittel 304 zum Umwandeln der Lichtstrahlen von dem lichterzeugenden Mittel 301 in im wesentlichen parallele Lichtstrahlen, und die Anzeigetafel 243 ist wirksam, um das aus dem lichtsammelnden Mittel 304 austretende Licht zu modulieren und ein optisches Bild zu bilden. Das lichtsammelnde Mittel 304 ist so angeordnet, daß das Licht von dem lichterzeugenden Mittel 301 in einen wirksamen Bereich des lichtsammelnden Mittels 304 eintritt und das Licht, das geradlinig durch das lichtmodulierende Mittel 243 hindurchgeht, die Pupillen der Augen eines Betrachters erreicht.
Ein lichtausstrahlender Bereich des lichterzeugenden Mittels 301, der äußerst klein in der Abmessung sein kann, ist ausreichend, und deshalb ist die Menge der durch das lichterzeugende Mittel 301 verbrauchten elektrischen Energie äußerst gering. Da das lichtmodulierende Mittel 243 außerdem durch das Licht von dem lichterzeugenden Mittel 301 beleuchtet wird, das durch das lichtsammelnde Mittel 304 in paralleles Licht umgewandelt wurde, weist das Lichtverteilungsmuster auf der Anzeigetafel 243 eine maximale Intensität an einem Mittelteil auf, die mit der Zunahme des Abstandes von dem Mittelteil der Anzeigetafel 243 in einer radial nach außen gerichteten Richtung progressiv abnimmt, ohne Darstellung des Bildes der Lichtquelle, wodurch eine vorteilhafte Darstellung erhalten wird.
Die Anzeigevorrichtung entsprechend einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung macht, wie es in 24 und anderen Figuren dargestellt ist, Gebrauch von der Anzeigetafel entsprechend dem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung als ein Lichtmodulator. Sie umfaßt ein lichterzeugendes Mittel 241, ein farbzerlegendes optisches System 242 zum Zerlegen der von dem lichterzeugenden Mittel 241 austretenden Lichtstrahlen in blaue, grüne und rote optische Weglängen, und ein Projektionsmittel zum Projizieren der durch die Anzeigetafeln 243 modulierten Lichtstrahlen.
Eine auf der Anzeigetafel 243a gebildete optische Abbildung zum Modulieren des blauen Lichtes, eine auf der Anzeigetafel 243b gebildete optische Abbildung zum Modulieren des grünen Lichtes und eine auf der Anzeigetafel 243c gebildete optische Abbildung zum Modulieren des roten Lichtes werden miteinander überlagert und dann durch das Projektionsmittel projiziert.
Um die Lichtmodulation zu erhalten, erfordert die Anzeigetafel der vorliegenden Erfindung nicht die Anwendung irgendeiner Polarisationsplatte. Demzufolge ist die Anzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung wirksam, um eine Darstellung mit hoher Leuchtdichte zu erhalten. Da außerdem die mehrlagige dielektrische Schicht 16, die in jeder der Anzeigetafeln 243 verwendet wird, wirksam ist, um das auf der entsprechenden Anzeigetafel auftreffende Licht zu reflektieren, wobei sie als eine Schwarzmatrix funktioniert, findet kein Lichtaustritt rund um jede Pixelelektrode 15 statt. Aus diesem Grund kann eine hochqualitative Bilddarstellung erhalten werden.
Die Anzeigetafel der vorliegenden Erfindung erfordert nicht die Anwendung irgendeiner Polarisationsplatte. Demzufolge ist die Anzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung wirksam, um eine Darstellung mit hoher Leuchtdichte zu erreichen. Da außerdem die mehrlagige dielektrische Schicht 16, die in jeder der Anzeigetafeln 243 verwendet wird, wirksam ist, um das auf der entsprechenden Anzeigetafel 243 auftreffende Licht zu reflektieren, wobei sie als eine Schwarzmatrix funktioniert, findet kein Lichtaustritt rund um jede Pixelelektrode 121 statt. Aus diesem Grund kann eine hochqualitative Bilddarstellung erreicht werden.
Die Anzeigevorrichtung entsprechend einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt, wie es in 49 und anderen Figuren dargestellt ist, eine Entladungslampe 241a, wie zum Beispiel eine Metallhalogenidlampe, PBS zum Zerlegen weißer, von der Entladungslampe 241a austretender Lichtstrahlen in zwei optische Weglängen, erste und zweite Anzeigetafeln 243, die durch eine Lichtkopplungsschicht 282a mit dem PBS 481 gekoppelt ist, ein transparentes Substrat 283, das durch die Lichtkopplungsschicht 282b und dergleichen mit einer Lichtaustrittsebene der Anzeigetafel 243 verbunden ist, und ein Projektionsmittel 255 zum Überlagern und Projizieren einer ersten optischen Abbildung. auf die erste Anzeigetafel und einer zweiten optischen Abbildung auf die zweite Anzeigetafel an die im wesentlichen gleiche Stelle.
Die Anzeigetafeln haben entsprechend den drei Hauptfarben Rot, Grün und Blau drei Farbfilter, und die ersten und zweiten optischen Abbildungen auf den entsprechenden ersten und zweiten Anzeigetafeln 243 werden um einen Abstand entsprechend der Größe eines Pixels ver schoben auf den Schirm projiziert, wobei die zwei Farben auf dem Bildschirm. entsprechend der additiven Technik vermischt werden. Vorzugsweise werden Bildsignale zwei Pixeln zugeführt, auf denen die additive Farbmischung stattfindet, die ihre Polaritäten entgegengesetzt zueinander haben.
Auf diese Weise kann die additive Farbmischung erreicht werden, wenn die ersten und zweiten optischen Abbildungen um einen Abstand eines Pixels voneinander versetzt projiziert werden und wenn die Abtastung der Bildsignale in den beiden Anzeigetafeln richtig ausgeführt wird, um die additive Farbmischung umzusetzen, kann das Auflösungsvermögen erhöht werden. Auch wenn die entsprechenden Polaritäten der beiden Pixel, an denen die ersten und zweiten optischen Abbildungen miteinander überlagert werden, so ausgewählt werden, daß sie entgegengesetzt zueinander sind, kann jedes mögliche Auftreten von Flimmern vermieden werden. Gleichwohl ist die Anwendung des transparenten Substrats 283 und der PBS 481 wirksam, um das Zurückkehren des einmal durch die Flüssigkristallschicht 17 zerstreuten Lichtes zurück zu der Flüssigkristallschicht 17 zu verhindern, und dadurch den Darstellungskontrast zu erhöhen.
Die Anzeigevorrichtung entsprechend einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt, wie es in 28B dargestellt ist, ein lichterzeugendes Mittel 241a, ein in optische Weglängen zerlegendes Mittel 242 zum Zerlegen der von dem lichterzeugenden Mittel austretenden Lichtstrahlen in rot-, grün- und blaufarbige optische Weglängen, ein lichtmodulierendes Mittel 243 zum Modulieren des durch jedes der optischen Weglängen führenden Lichtes als eine Funktion der Änderung der Lichtstreuung, eine Mikrolinsenanordnung 601, die an einer Eintrittsfläche des lichtmodulierenden Mittels 243 angeordnet ist, und ein Projektionsmittel 255 zum Projizieren des durch das lichtmodulierende Mittel 243 modulierten Lichtes, wobei das rot-, grün- und blaufarbige Licht auf das lichtmodulierende Mittel 243 in Übereinstimmung mit den Pixeln 15 fällt.
Mit dem vorhergehenden Aufbau wächst die Lichtausbeute, und es kann eine Darstellung mit hoher Leuchtdichte vorteilhaft erhalten werden. Die polymerdispergierte Flüssigkristallanzeigetafel 243 erfordert außerdem die Ausstrahlung von UV-Lichtstrahlen auf die Flüssigkristallschicht 17, um die Flüssigkristallkomponente und die Harzkomponente während der Herstellung voneinander in Phasen zu trennen. Wenn die Farbfilter 71 in der Flüssigkristallanzeigetafel 243 gebildet sind, lassen die Farbfilter 71 die UV-Lichtstrahlen nicht hindurchgehen, und deshalb ist die beabsichtigte Phasentrennung der Flüssigkristallschicht schwierig zu erreichen. Mit dem in 28B dargestellten Aufbau kann die Flüssigkristallanzeigetafel 243 jedoch einfach hergestellt werden, da kein Farbfilter 71 verwendet wird. Da kein Farbfilter 71 benötigt wird, können außerdem die Herstellungskosten der Anzeigetafel 243 reduziert werden.
Nachfolgend werden bestimmte Beispiele der Flüssigkristallanzeigetafel und der Flüssigkristallanzeigeeinrichtung unter Bezugnahme auf die bestimmten Zeichnungen beschrieben.
Es wird nun auf 1 Bezug genommen, in der eine Schnittdarstellung einer Anzeigetafel entsprechend einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch dargestellt ist. Die hier dargestellte Anzeigetafel umfaßt Gegen- und Anordnungssubstrate 11 und 12, die jeweils aus Glas hergestellt sind und eine Dicke von 1.1 mm und einen Brechungsindex n von 1.52 besitzen. Aus ITO hergestellte Pixelelektroden 15, Dünnschichttransistoren 14 als Schaltelemente zum Zuführen von Signalen zu den Pixelelektroden 15 und verschiedene Signalleitungen (nicht dargestellt) sind auf dem Anordnungssubstrat 12 ausgebildet. Obwohl die Dünnschichttransistoren zur Anwendung als Schaltelemente dargestellt sind, können Ringdioden, Zweipolelemente, wie zum Beispiel MIM (Metall-Dielektrikum-Metall), Thyristoren oder Kapazitätsdioden an Stelle der Dünnschichttransistoren verwendet werden.
Auch sollte in der gesamten Beschreibung und den Ansprüchen der Begriff "Substrat" (wie der durch 11, 12, 214 und 215 bezeichnete) nicht als auf das aus Glas hergestellte Substrat begrenzt ausgelegt werden, und ein aus synthetischem Harz, wie zum Beispiel Acrylharz oder Polycarbonatharz, hergestelltes Substrat kann in der Ausführung der vorliegenden Erfindung gleichwertig verwendet werden. Darüber hinaus sollte der fragliche Begriff so verstanden werden, daß er nicht nur eine Platte, sondern auch einen Film oder eine Schicht umfaßt.
Jeder der Dünnschichttransistoren 14 ist mit einer Lichtabschirmschicht 18 ausgebildet. Diese Lichtabschirmschicht 18 dient hauptsächlich dazu, den Eintritt von durch eine Flüssigkristallschicht 17 gestreuten Lichtes in eine Halbleiterschicht des entsprechenden Dünnschichttransistors 14 zu vermeiden. Der Dünnschichttransistor wird einen AUS-Zustand nicht annehmen oder es wird ein Photoleitungsphänomen auftreten, bei dem der AUS-Widerstand des Dünnschichttransistors gesenkt wird, wenn Licht in die Halbleiterschicht eintritt. Die Lichtabschirmschicht kann aus Acrylharz, das mit Kohlenstoff dispergiert ist, hergestellt sein. Das Material für die Lichtabschirmschicht kann verschiedene Farben enthalten (rot, grün, blau, zyaninblau, magentarot oder gelbe Pigmente), die darin richtig vermischt werden. Alternativ kann sie durch Ausbilden einer Isolierdünnschicht aus SiO₂ oder dergleichen über dem Dünnschichttransistor und anschließendes Formen einer Metalldünnschicht über der Isolierdünnschicht gebildet werden, um dadurch die Lichtabschirmschicht zu bilden. Jeder der Dünnschichtransistoren 14 ist vorzugsweise aus einem versetzten Aufbau, in dem die Halbleiterschicht unterhalb des Gate ausgebildet ist.
Es ist zu bemerken, daß in der polymerdispergierten Flüssigkristallanzeigetafel die Anwendung einer Polysiliziumtechnik bevorzugt wird, um das Auftreten des Photoleitungsphänomens zu minimieren. Die Polysiliziumtechnik umfaßt eine Hochtemperatur-Polysiliziumtechnik; die eine Halbleitertechnologie ist, die bei der Herstellung von standardmäßigen integrierten Schaltkreisen verwendet wird, und eine Niedrigtemperatur-Polysiliziumtechnik, in der ein amorpher Siliziumfilm gebildet wird, gefolgt von der Kristallisation jenes Filmes. Insbesondere ist die Anwendung der Niedrigtemperatur-Polysiliziumtechnik wünschenswert, da eine Steuerschaltung eingebaut und die Anzeigetafel zu einem niedrigen Preis hergestellt werden kann. Der durch die Anwendung der oben erörterten Technik gebildete Dünnschichttransistor ist vorteilhaft darin, daß das Photoleitungsphänomen nicht so oft auftritt, wie in den Dünnschichttransistoren, die durch Anwendung einer amorphen Siliziumtechnik gebildet werden. Aus diesem Grund ist er für eine polymerdispergierte Flüssigkristallanzeigetafel geeignet, die Licht durch Streuung moduliert und Licht durchläßt.
Wenn die Lichtabschirmschicht 18 aus Harz gebildet wird, kann das Harz jedes Material enthalten, das eine hohe elektrische Isolierung für ein lichtabsorbierendes Material besitzt und das die Flüssigkristallschicht 17 nicht nachteilig beeinflußt. Zum Beispiel kann das Harz darin dispergierte schwarze Farbe oder Pigmente enthalten. Wie es der Fall bei einem Farbfilter ist, kann Gelatine oder Kasein mit Säurefarbstoff gefärbt werden. Beispiele der schwarzen Farben können Fluoran oder farbiges Schwarz umfassen, das durch Mischen grüner und roter Farben zubereitet wird.
Während das oben erörterte Material für schwarze Farbe ist, muß es nicht immer darauf begrenzt sein, solange wie die Anzeigetafel der vorliegenden Erfindung als ein Lichtmodulator in einer Projektionsanzeigevorrichtung verwendet wird. Die Projektionsanzeigevorrichtung erfordert die Verwendung von drei Anzeigetafeln zum Modulieren roten, grünen bzw. blauen Lichtes. Die Lichtabschirmschicht 18, die in der das rote Licht modulierenden Anzeigetafel verwendet wird, muß jedoch von der Art sein, die in der Lage ist, das rote Licht zu absorbieren. Mit anderen Worten, lichtabsorbierendes Material zur Anwendung beim Herstellen eines Farbfilters kann verwendet werden, wenn es so modifiziert ist, daß es eine Charakteristik zur Verfügung stellt, die wirksam ist, um Licht einer bestimmten Wellenlänge zu absorbieren. Wie es der Fall mit dem schwarzes Licht absorbierenden Material ist, kann Material verwendet werden, das durch Färben natürlicher Harze mit Farben oder Verteilen von Farben in dem synthetischen Harz hergestellt wurde. Es können einzelne Farben oder eine Mischung aus einem relativ großen Bereich im Vergleich mit dem der schwarzen Farben ausgewählt werden, einschließlich Azofarbstoffen, Anthrachinonfarbstoffen, Phthalozyaninpigmenten und Triphenylmethanpigmenten. Die Entfernung von Alkalimetallen aus den Pigmenten oder Farben ist wirksam, um den Einschluß von Verunreinigungen in der lichtabsorbierenden Schicht zu entfernen.
Schwarze Farben enthalten oft einige Materialien, die die Flüssigkristallschicht 15 unvorteilhaft beeinflussen. Aus diesem Grund ist die Verwendung von schwarzen Farben nicht zu empfehlen, und an dessen Stelle wird die Anwendung der Farbe, die in der Lage ist, die bestimmte Wellenlänge zu absorbieren, wie es hierin oben erörtert wurde, bei der Bildung der lichtabsorbierenden Dünnschicht bevorzugt.
Sie kann in der Projektionsanzeigevorrichtung einfach verwendet werden, in der die drei mit dem roten, blauen und grünen Licht verbundenen Anzeigetafeln als entsprechende Lichtmodulatoren verwendet werden.
Mit anderen Worten ist zu empfehlen, daß die lichtabsorbierende Dünnschicht 18, die in jeder jener Flüssigkristallanzeigetafeln verwendet wird, eine bestimmte Farbe enthält, die in der Farbe zu der Farbe des zu modulierenden Lichtes komplementär ist. Die komplementäre Farbe ist die gelbe Farbe, wenn das Licht blau ist. Die lichtabsorbierende, gelb gefärbte Dünnschicht kann das blaue Licht absorbieren. Demzufolge ist eine gelbe Lichtabschirmschicht 18 in der entsprechenden Anzeigetafel ausgebildet, sofern die Anzeigetafel, die verwendet wird, um das blaue Licht zu modulieren, betroffen ist.
Wenn die Lichtabschirmschicht 18 aus Harz hergestellt ist, kann die Haftung zwischen der Flüssigkristallschicht 17 und dem Anordnungssubstrat 12 verbessert werden, weil die polymerdispergierte Flüssigkristallschicht 17 die Harzkomponente enthält. Es besteht die Neigung, daß die Trennung von der Flüssigkristallschicht 17 leicht eintritt, insbesondere von einer ITO-Schicht, die die Pixelelektrode 15 bildet. Wenn die aus einem Harz hergestellte Lichtabschirmschicht 18 über jedem Dünnschichttransistor 17 oder dergleichen ausgebildet ist, dient die Lichtabschirmschicht 18 als eine Pufferschicht zum Minimieren der Abtrennung. In Anbetracht dessen wird die Verwendung der aus dem Harz hergestellten Lichtabschirmschicht bevorzugt.
Die polymerdispergierte Flüssigkristallschicht 17 ist zwischen der Gegenelektrode 13 und den Pixelelektroden 15 geschichtet. Das Flüssigkristallmaterial, das in der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann, umfaßt nematische Flüssigkristalle, smektische Flüssigkristalle oder cholesterische Flüssigkristalle, das eine oder mehr flüssigkristalline Verbindungen und/oder anderes Material als die flüssigkristallinen Verbindungen enthalten kann oder nicht.
Von den verschiedenen Flüssigkristallmaterialien, auf die oben Bezug genommen wurde, wird das nematische Cyanobiphenyl- Flüssigkristall, das eine relativ große Differenz zwischen dem außerordentlichen Brechungsindex n_θ und dem ordentlichen Brechungsindex n_o besitzt, oder nematisches Fluorflüssigkristall oder Chlorflüssigkristall bevorzugt, das in bezug auf Alterung relativ stabil ist. Die Verwendung des nematischen Chlorflüssigkristalls wird wegen einer vorteilhaften Lichtstreucharakteristik und einer hohen Alterungsstabilität mehr bevorzugt.
Das Polymermatrixmaterial kann ein transparentes Polymer sein, wie zum Beispiel ein lichthärtbares Harz, da es leicht hergestellt werden kann und ein exzellentes Phasentrennungsvermögen mit dem verwendeten Flüssigkristallmaterial besitzt. Beispiele des lichthärtbaren Harzes umfassen UV-härtbares Acrylharz und die Anwendung des Acrylharzes, das Acrylmonomere oder Acryloligomere enthält, das in der Lage ist, eine Polymerisation durchzumachen, wenn es durch UV-Lichtstrahlen bestrahlt wird, wird bevorzugt. Von diesen wird die Anwendung des lichthärtbaren Acrylharzes, das eine Fluorgruppe besitzt, mehr bevorzugt, weil die lichtmodulierende Schicht 17, die eine exzellente Lichtstreufähigkeit besitzt, mit ihr hergestellt werden kann und weil es sich mit der Zeit kaum verändert.
Das Flüssigkristallmaterial ist vorzugsweise von der Art, die einen ordentlichen Brechungsindex n_o innerhalb des Bereiches von 1.49 bis 1.54, und vorzugsweise in dem Bereich von 1.50 bis 1.53 besitzt. Außerdem wird die Anwendung des Flüssigkristallmaterials empfohlen, das eine Differenz Δn im Brechungsindex in dem Bereich von 0.15 bis 0.30 besitzt. Wenn der Brechungsindex n_o und die Indexdifferenz Δn größer sind als die obere Grenze, wird der Wärmewiderstand und auch das Licht reduziert, während die Lichtstreueigenschaft verringert wird und der Darstellungskontrast unzureichend wird, wenn der Brechungsindex n_o und die Indexdifferenz Δn größer sind als die untere Grenze, selbst wenn der Wärmewiderstand und auch das Licht verbessert werden können.
In Anbetracht des vorhergehenden wird die lichtmodulierende Schicht 17 vorzugsweise aus dem nematischen Chlorflüssigkristall hergestellt, das einen ordentlichen Brechungsindex n_o in dem Bereich von 1.50 bis 1.53 und eine Indexdifferenz Δn in dem Bereich von 0.15 bis 0.30 besitzt, und das lichthärtende Acrylharz hat eine Fluorgruppe.
Beispiele für das das Polymer formende Monomer umfassen 2-Ethylhexylacrylat, 2-Hydroxyethylacrylat, Neopentylglykoldoacrylat, Hexanedioldiacrylat, Diethylenglykoldiacrylat, Tripropylenglykoldiacrylat, Polyethylenglykoldiacrylat, Trimethylolpropantriacrylat, Pentaerythritolacrylat und andere.
Beispiele für das Oligomer oder Prepolymer umfassen Polyesteracrylat, Epoxyacrylat, Polyurethanacrylat und andere.
Um die Polymerisation zu erleichtern, kann ein Polymerisationsinitiator hinzugefügt werden, Beispiele dafür umfassen 2-Hydroxy-2-methyl-1-phenylpropan-1-Å ("DAROCURE 1173", erhältlich von Merc), 1-(4-Isopropylphenyl)-2-Hydroxy-2-methylpropan-1-Å ("DAROCURE 1116", erhältlich von Merc), 1-Hydroxyclohexylphenylketon ("ILGACURE 184", erhältlich von Ciba-Geigy GmbH), Benzylmethylketal ("ILGACURE 651", erhältlich von Ciba-Geigy GmbH) und andere. Wenn gewünscht, können ein oder mehrere Kettenübertragungsreagenzien, ein Sensibilisator, Farbstoffe und Vernetzungsmittel verwendet werden.
Es ist zu bemerken, daß der Brechungsindex n_p der Harzkomponente, wenn die letztere gehärtet ist, und der ordentliche Brechungsindex n_o des Flüssigkristallmaterials zueinander passend sein müssen. Wenn ein elektrisches Feld an die Flüssigkristallschicht angelegt wird, sind die Flüssigkristallmoleküle in einer Richtung ausgerichtet, wobei der Brechungsindex der Flüssigkristallschicht einen Wert n_o erreicht. Demzufolge paßt es mit dem Brechungsindex n_p des Harzes zusammen, und die Flüssigkristallschicht wird in einen Lichtdurchlässigkeitszustand gebracht. Wenn die Differenz zwischen den Brechungsindizes n_p und n_o groß ist, wird das Anlegen einer Spannung an die Flüssigkristallschicht nicht zum Annehmen des Lichtdurchlässigkeitszustandes in der Flüssigkristallschicht führen, begleitet von der Reduzierung der Darstellungsleuchtdichte. Deshalb ist die Differenz zwischen den Brechungsindizes n_p und n_o vorzugsweise nicht größer als 0.1 und noch mehr bevorzugt, nicht größer als 0.05.
Obwohl das Verhältnis des Flüssigkristallmaterials in der poly merdispergierten Flüssigkristallschicht hier nicht spezifiziert wurde, werden 20 bis 90 Masseprozent im allgemeinen bevorzugt; und 50 bis 85 Masseprozent noch mehr bevorzugt. Wenn der Anteil nicht größer als 20 Masseprozent ist, ist die Menge der Flüssigkristalltröpfchen klein, was zu einem schlechten Streueffekt führt. Wenn der Anteil nicht kleiner als 90 Masseprozent ist, neigt das Polymer und das Flüssigkristallmaterial auf der anderen Seite dazu, sich mit reduzierter Grenzfläche, begleitet von der Reduzierung der Streufähigkeit, voneinander zu trennen. Die Struktur der polymerdispergierten Flüssigkristallschicht ändert sich mit dem Prozentsatz des Flüssigkristallmaterials, und wenn der Anteil nicht größer als ungefähr 50 Masseprozent ist, bestehen die Flüssigkristalltröpfchen unabhängig voneinander, wenn er jedoch nicht kleiner als 50 Masseprozent ist, wird eine kontinuierliche Schicht gebildet, in der das Polymer und das Flüssigkristallmaterial gut miteinander vermischt sind.
Die durchschnittliche Partikelgröße der Flüssigkristalltröpfchen oder die durchschnittliche Porengröße des Polymernetzwerkes liegt vorzugsweise in dem Bereich von 0.5 bis 3.0 μm, und noch mehr bevorzugt in dem Bereich von 0.8 bis 2 μm. Wenn das durch die polymerdispergierte Flüssigkristallanzeigetafel zu modulierende Licht von einer kurzen Wellenlänge ist (zum Beispiel blaues Licht) wird die oben genannte durchschnittliche Partikel- oder Porengröße klein gewählt, wenn jedoch das durch die polymerdispergierte Flüssigkristallanzeigetafel zu modulierende Licht von langer Wellenlänge ist (zum Beispiel rotes Licht), wird sie groß gewählt. Wenn die durchschnittliche Partikelgröße der Flüssigkristalltröpfchen oder die durchschnittliche Porengröße des Polymernetzwerkes groß ist, wird die Streucharakteristik gesenkt, obwohl die Spannung, die erforderlich ist, um die Anzeigetafel in den Lichtdurchlässigkeitszustand zu bringen, niedrig sein kann. Wenn die durchschnittliche Partikel- oder Porengröße klein ist, wird auf der anderen Seite eine höhere Spannung erforderlich sein, um die Anzeigetafel in den Licht durchlässigkeitszustand zu bringen, obwohl die Streucharakteristik verbessert werden kann. Wenn das polymerdispergierte Flüssigkristallmaterial in der Anzeigetafel der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist die durchschnittliche Partikelgröße der Flüssigkristalltröpfchen oder die durchschnittliche Porengröße des Polymernetzwerkes in der Flüssigkristallanzeigetafel, die zum Modulieren des blauen Lichtes verwendet wird, kleiner als die in der Flüssigkristallanzeigetafel, die zum Modulieren des roten Lichtes verwendet wird.
Das hiergenannte polymerdispergierte Flüssigkristallmaterial sollte so verstanden werden, daß es ein Harz umfaßt, in dem die Flüssigkristalltröpfchen so verteilt sind, wie es in 34 dargestellt ist, ein poröses Harz (Polymernetzwerk), das eine Vielzahl von durch Flüssigkristallmaterial aufgefüllte Zwischenräume besitzt, solch ein schichtförmiges Harz, wie es in den veröffentlichten japanischen Patentveröfferttlichungen 6-208126 und 6-202085 offenbart ist, Flüssigkristallmaterial, das in Umhüllungsmedien eingeschlossen ist, wie in der japanischen Patentveröffentlichung 3-52843 offenbart, und Flüssigkristallmaterial oder Harz 332, das zweifarbige oder pleochroitische Farben enthält.
Die Flüssigkristallschicht 17 hat vorzugsweise eine Schichtdicke in dem Bereich von 5 bis 20 μm und noch mehr bevorzugt in dem Bereich von 8 bis 15 μm. Wenn die Schichtdicke klein ist, wird die Streucharakteristik bis zu solch einem Grad, daß kein zufriedenstellender Kontrast erreicht werden kann, nicht zufriedenstellend sein, wenn die Schichtdicke jedoch groß ist, ist eine Hochspannungssteuerung erforderlich, was zu Schwierigkeiten beim Gestalten von Gate-Steuerschaltungen zum Erzeugen von Signalen auf Gate-Signalleitungen, die notwendig sind, um die Dünnschichttransistoren 14 an- und auszuschalten, und von einer Source-Steuerschaltung zum Zuführen von Bildsignalen zu den Source-Signalleitungen führt.
Die Schichtdicke der Flüssigkristallschicht 17 kann durch Anwenden von schwarzen Glaskügelchen, schwarzen Glasfasern, schwarzen Harzkügelchen oder schwarzen Harzfasern kontrolliert werden. Insbesondere wird die Verwendung der schwarzen Glaskügelchen oder schwarzen Glasfasern bevorzugt, weil die in der Flüssigkristallschicht zu verteilende Anzahl derselben auf Grund ihrer exzellenten lichtabsorbierenden Eigenschaft und Härte klein sein kann.
Obwohl in der vorhergehenden Beschreibung die Kügelchen oder Fasern als schwarz beschrieben wurden, können sie nicht darauf beschränkt werden, wenn die Anzeigetafel der vorliegenden Erfindung als eine Lichtmodulation in der Projektionsanzeigevorrichtung verwendet wird. Die Projektionsanzeigevorrichtung macht Gebrauch von drei mit dem rotem, grünen bzw. blauen Licht verbundenen Anzeigetafeln zum Modulieren dieses Lichtes. Die Kügelchen 19, die in der Anzeigetafel zum Modulieren des roten Lichtes verwendet werden, können von einer Farbe sein, die wirksam ist, um das rote Licht zu absorbieren. Mit anderen Worten, die in jeder der Anzeigetafeln verwendeten Kügelchen 19 können von einer Farbe sein, die zu der Farbe des durch diese zu modulierenden Lichtes komplementär ist.
Die Flüssigkristallschicht 17 streut das einfallende Licht (in einer schwarzen Anzeige), wenn keine Spannung an sie gelegt wird. Wenn transparente Kügelchen verwendet werden, kann Licht von den Kügelchen austreten, selbst wenn die Anzeigetafel in einer schwarzen Anzeige ist, was den Darstellungskontrast reduziert. Wenn die schwarzen Glaskügelchen oder Glasfasern verwendet werden, wie in der Anzeigetafel der vorliegenden Erfindung, kann deshalb kein Lichtaustritt stattfinden, wodurch ein vorteilhafter Darstellungskontrast gewährleistet wird.
Auf der anderen Seite wird die aus ITO hergestellt Gegenelektrode 13 auf dem Gegensubstrat 11 ausgebildet und ist durch die mehrlagige dielektrische Schicht 16 überzogen. Die mehrlagige dielektrische Schicht 16 hat eine Schichtdicke, die 1.5 μm überschreitet, deshalb ist die Ausbildung der Gegenelektrode 13 über der mehrlagigen dielektrischen Schicht 16 nicht wünschenswert, weil die Gegenelektrode 13 durch Kanten der mehrlagigen dielektrischen Schicht 16 elektrisch getrennt ist. Die mehrlagige dielektrische Schicht 16 hat eine geschichtete Struktur einschließlich mindestens einer niedrigbrechenden dielektrischen Dünnschicht mit einem Brechungsindex von nicht größer als 1.7 und mindestens einer hochbrechenden dielektrischen Dünnschicht mit einem Brechungsindex von nicht kleiner als 1.8. Die niedrigbrechende dielektrische Dünnschicht ist aus SiO₂ (Brechungsindex n=1.46) oder MgF₂ (Brechungsindex n=1.39), während die hochbrechende dielektrische Dünnschicht aus HfO₂ (Brechungsindex n=2.0), ZrO₂ (Brechungsindex n=2.05) oder Ta₂O₅ (Brechungsindex=1.95) hergestellt ist. Für die hoch- bzw. niedrigbrechende dielektrische Dünnschicht wird die Verwendung von HfO₂ und SiO₂ bevorzugt, weil das Lichtabsorptionsvermögen derselben in einem Bereich der UV-Lichtstrahlen niedrig ist. ZrO₂ kann eine UV-Durchlässigkeit aufweisen, die niedriger ist als die von HfO₂ und MgO₂, das anfällig für Brüchigwerden sein kann. Die geschichtete Struktur von SiO₂ und HfO₂ ist gegen Reißen beständig und weist eine zufriedenstellende UV-Durchlässigkeit auf.
Jede der niedrig- und hochbrechenden dielektrischen Dünnschichten hat eine physikalische Schichtdicke d, die gleich λ/(4·n) ist, wobei λ (nm) eine Entwurfsgrundwellenlänge ist. Die Entwurfsgrundwellenlänge ist mit 620 nm ausgewählt, wenn die mehrschichtige dielektrische Dünnschicht ausgelegt ist, um rotes Licht zu reflektieren, mit 540 nm, wenn die mehrschichtige dielektrische Dünnschicht ausgelegt ist, um blaues Licht zu reflektieren, und mit 460 nm, wenn die mehrschichtige dielektrische Dünnschicht ausgelegt ist, um blaues Licht zu reflektieren. Als ein Bestandteil der Berechnung wurde die Entwurfsgrundwellenlänge λ unter Berücksichtigung der Wellenlänge des durch die Anzeigetafel zu modulierenden Lichtes und der Form der Intensitätsausbreitung in bezug auf die Wellenlänge des Lichtes ausgewählt.
In der Praxis muß die optische Schichtdicke jeder Schicht oder jedes Films unter Berücksichtigung der Tatsache eingestellt werden, daß ein steiler Durchlässigkeitsbereich zu einer bestimmten Wellenlänge auftreten kann und/oder ein Reflexionsbereich auftritt. Beispiele für die Berechnung einer mehrlagigen dielektrischen Schicht 16 sind in den nachfolgenden Tabellen 1 bis 3 dargestellt und deren Kennlinien in den 35 bis 37 dargestellt. Es ist festzustellen, daß in jeder der Tabellen 1 bis 3 ITO die Gegenelektrode 13 darstellt. ITO hat einen Brechungsindex n von 2.0. Die ITO-Dünnschicht 13 hat ihre Schichtdicke unter Berücksichtigung der Wellenlänge des auf die Anzeigetafel auffallenden Lichtes richtig ausgewählt. Als Beispiel wurde die optische Schichtdicke (d·n) der ITO-Dünnschicht 13 mit λ/2 ausgewählt. Wenn es ein Vielfaches von ungefähr λ/2 ist, wird das Reflexionsvermögen des Lichtes in bezug auf eine bestimmte Wellenlänge verringert. Der Brechungsindex der Flüssigkristallschicht 17 wird mit 1.5 gewählt. Obwohl er sich in Abhängigkeit von der Art des Materials verändern kann, liegt er in den meisten Fällen in dem Bereich von 1.5 bis 1.6, und keine Änderung des Brechungsindexes wird im wesentlichen Einfluß auf die Gestaltung der mehrlagigen dielektrischen Schicht verursachen.
Tabelle 1 Reflexion von blauem Licht
Tabelle 2 Reflexion von grünem Licht
Tabelle 3 Reflexion von rotem Licht
Es ist festzustellen, daß die dielektrische Dünnschicht, auf die in der vorliegenden Erfindung Bezug genommen wird, eine aus anorganischem dielektrischem Material in einem beschränkten Sinn hergestellte Dünnschicht bedeutet, sie kann jedoch nicht immer darauf beschränkt werden. Sie kann aus organischem Material, wie zum Beispiel Polyimid, in einem weiten Sinn sein. Selbst wenn das organische Material verwendet wird, können auch Materialien, die zwei verschiedene Brechungsindizes haben, eins über dem anderen geschichtet werden, um die mehrlagige dielektrische Schicht zu bilden, die in der Lage ist, einen bestimmten Wellenlängenbereich zu reflektieren.
Obwohl in jeder der vorhergehenden Tabellen 1 bis 3 24-lagige Schichten (oder 23-lagige Schicht ohne ITO 13) verwendet wurden, kann die Anzahl der Schichten, die die mehrlagige dielektrische Schicht bilden, nicht immer darauf beschränkt werden und sie kann kleiner sein als die dargestellte Anzahl. Wenn die Anzahl kleiner ist als die dargestellte Anzahl, wird das Reflexionsvermögen in Bezug auf den insbesondere sichtbaren Bereich des Lichtes verringert, wenn sie jedoch erhöht wird, kann eine 100%ige Reflexion des insbesondere sichtbaren Bereiches des Lichtes im wesentlichen erreicht werden. Die genaue Anzahl der die mehrlagige dielektrische Schicht bildenden Schichten sollte unter Berücksichtigung der Herstellungskosten und der Eigenschaften derselben ausgewählt werden.
Wenn zwei beliebig aus den Tabellen 1 bis 3 ausgesuchte Materialien kombiniert werden (geschichtet), kann Licht von zwei verschiedenen Wellenlängen reflektiert werden. Wenn zum Beispiel zwei Materialien aus den Tabellen 1 und 2 geschichtet werden, kann die mehrlagige dielektrische Schicht 16 gebildet werden, die in der Lage ist, blaues und grünes Licht zu reflektieren. Wenn außerdem alle aus den Tabellen 1 bis 3 genommenen Materialien geschichtet werden, kann die mehrlagige dielektrische Schicht 16 erhalten werden, die in der Lage ist, rotes, grünes und blaues Licht zu reflektieren.
Es ist auch zu bemerken, daß Aufmerksamkeit darauf zu richten ist, daß die Schichtdicke der ITO 13 entsprechend der Wellenlänge des durch die Anzeigetafel zu modulierenden Lichtes verändert wird. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht immer darauf beschränkt und in Abhängigkeit von einem besonderen opti schen Aufbau kann eine unterschiedliche Schichtdicke verwendet werden. Da sowohl die ITO-Dünnschicht als auch die HfO₂-Dünnschicht einen Brechungsindex von 2.0 hat, kann die physikalische Schichtdicke der ITO-Dünnschichten in jeder der Tabellen 1 bis 3 reduziert werden und die so reduzierte Größe kann als die physikalische Schichtdicke der ITO-Dünnschicht von einer definierten Schicht- dicke eingesetzt werden.
Ein Beispiel einer Gestaltung, in der die mehrlagige dielektrische Schicht 16 in der Anzeigetafel verwendet wird, die blaues Licht reflektiert, ist in Tabelle 1 gezeigt, die Kennlinien davon sind in 35 dargestellt. Die mehrlagige dielektrische Schicht 16 läßt den UV-Bereich des Lichtes hindurch und reflektiert das blaue Licht. Ebenso ist ein Beispiel einer Gestaltung, in der das grüne Licht reflektiert wird und seine Kennlinie in Tabelle 2 und 36 dargestellt. Desweiteren ist ein Beispiel einer Gestaltung, in der rotes Licht reflektiert wird und seine Kennlinie in Tabelle 3 und 37 dargestellt.
Die mehrlagige dielektrische Schicht 16 läßt den UV-Bereich des Lichtes hindurch, wenn das UV-Harz, das in der LC-Mischung (Lösung, die eine Mischung von UV-härtbarem Harz und Flüssigkristallmaterial enthält) gehärtet wird. Wenn die Anzeigetafel als ein Lichtmodulator verwendet wird, reflektiert sie den bestimmten sichtbaren Bereich des Lichtes und funktioniert deshalb als eine Schwarzmatrix 381.
Obwohl die mehrlagige dielektrische Schicht 16 als den UV-Bereich des Lichtes hindurchlassend und den sichtbaren Bereich des Lichtes reflektierend beschrieben wurde, kann sie nicht immer darauf beschränkt werden. Wenn das Polymer 332 von einer Art ist, die erhärtet, wenn es dem sichtbaren Bereich des Lichtes ausgesetzt wird, kann der Aufbau so gestaltet werden, daß der sichtbare Bereich des Lichtes hindurchgelassen wird, das Licht einer Wellenlänge, das die Anzeigetafel moduliert, kann jedoch reflektiert werden. Wenn die Anzeigetafel zum Beispiel das rote Licht reflektiert, läßt die mehrlagige dielektrische Schicht 16 das blaue Licht hindurch, um das Polymer 332 zu härten, reflektiert jedoch das rote Licht, und funktioniert auf diese Weise als eine Schwarzmatrix. Es reicht zum Beispiel aus, die dielektrische Schicht 16 von solcher Kennlinie zu verwenden, die in 37 dargestellt ist. Die vorhergehenden Beschreibungen gelten auch für jede einzelne der nachfolgenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.
Die Schichtdicke der mehrlagigen dielektrischen Schicht 16, die 23 übereinandergeschichtete Schichten besitzt, ist ungefähr 1.5 μm, wenn sie blaues Licht reflektiert, und ungefähr 2.9 μm, wenn sie rotes Licht reflektiert. Da das polymerdispergierte Flüssigkristallmaterial keine Reibungsbearbeitung benötigt, führt die Ausbildung von Oberflächenabweichungen, die aus der Bildung der mehrschichtigen dielektrischen Schicht 16 resultieren, zu keinem Problem. Wegen der polymerdispergierten Flüssigkristallanzeigetafel kann somit die mehrlagige dielektrische Schicht mit solcher Schichtdicke ausgebildet werden.
Wenn der gesamte sichtbare Bereich des Lichtes (weißes Licht) durch die mehrlagige dielektrische Schicht 16 reflektiert werden soll, müssen zwei Entwurfsgrundwellenlängen λ verwendet werden. Zum Beispiel kann die erste Wellenlänge λ₁ 500 nm sein und die zweite Wellenlänge λ₂ kann 600 nm sein. Zuerst wird die physikalische Schichtdicke bei der ersten Wellenlänge λ₁ bestimmt, gefolgt durch die Bildung der ersten mehrlagigen dielektrischen Schicht über der ITO-Dünnschicht 13. Danach wird die physikalische Schichtdicke bei der zweiten Wellenlänge λ₂ bestimmt, gefolgt durch die Schichtung der zweiten mehrlagigen dielektrischen Schicht. Wenn sie in dieser Art und Weise gebildet wird, kann die mehrlagige dielektrische Schicht 16, die in der Lage ist, den gesamten sichtbaren Bereich des Lichtes zu reflektieren und den UV-Bereich des Lichtes hindurch zulassen, hergestellt werden. Die Schichtdicke dieses mehrlagigen dielektrischen Schicht ist ungefähr 3 μm, das heißt, ungefähr das Zweifache von der in der vorher beschriebenen Ausführungsform.
Die mehrlagige dielektrische Schicht 16 wird über jedem Dünnschichttransistor 14, und den Gate- und Source-Signalleitungen ausgebildet. Es macht keinen Unterschied, auch wenn die mehrlagigen dielektrischen Schichten in derselben Position angeordnet und von derselben Form, wie die Schwarzmatrix 381, ist, die in der konventionellen TN-Flüssigkristallanzeigetafel verwendet wird. Mit anderen Worten; sie wird entsprechend der Pixelelektrode und der Form des Pixels ausgebildet. Das Ausformen des SiO₂ und HfO₂, ZrO₂ und MgF₂ kann durch die Verwendung einer Ätztechnik erhalten werden, die Fluorwasserstoffsäure oder dergleichen, Schwefelsäure oder dergleichen bzw. Salpetersäure oder dergleichen anwendet. Da sich die Ätzbedingungen beträchtlich unter einer Bedampfungsbedingung der mehrlagigen dielektrischen Schicht verändern, müssen Tests durchgeführt werden, um die richtige Bedingung zu bestimmen. Es ist zu bemerken, daß die Ausformung durch die Anwendung einer trockenen Ätztechnik ausgeführt werden kann.
Die mehrlagige dielektrische Schicht 16 läßt die UV-Lichtstrahlen hindurch. Durchlässigkeit der UV-Lichtstrahlen heißt nicht, daß das meiste des auf das Gegensubstrat auffallenden Lichtes die Flüssigkristallschicht 17 erreicht. Die UV-Lichtstrahlen werden sowohl durch das Glassubstrat 11 als auch durch die ITO der Gegenelektrode 13 absorbiert. Das heißt, daß nur ein Teil der einfallenden UV-Lichtstrahlen die Flüssigkristallschicht 17 in einer Menge erreicht, die ausreichend ist, um das Erhärten des UV-Harzes auszulösen.
Eine Dünnschicht, zum Beispiel aus Cr wird überhaupt kein Licht hindurchlassen, wenn sie eine Schichtdicke besitzt, die nicht kleiner als 1000 Å ist. Zum Vergleich, die mehrlagige dielektrische Schicht 16 läßt die UV-Lichtstrahlen ausreichend hindurch. Die Menge der UV-Lichtstrahlen, die die Flüssigkristallschicht 17 nach dem Hindurchgehen durch das Glassubstrat 11 und die Gegenelektrode 13 erreichen, weicht von der Menge der UV-Lichtstrahlen ab, die die Flüssigkristallschicht 17 nach dem Hindurchgehen durch das Glassubstrat 11, die Gegenelektrode 13 und die mehrlagige dielektrische Schicht 16 erreicht. In beiden Fällen kann jedoch das UV-Harz gehärtet werden.
Wie oben erörtert wurde, kann das gesamte UV-Harz in der zur Ausbildung der Flüssigkristallschicht 17 verwendeten LC-Mischung gehärtet werden, da die mehrlagige dielektrische Schicht 16 die UV-Lichtstrahlen hindurchläßt. Demzufolge ist die Anzeigetafel der vorliegenden Erfindung weniger anfällig für Alterung und hat eine Stabilität. Da sie den sichtbaren Bereich des Lichtes re flektiert, hat sie auch eine Funktion als Schwarzmatrix.
Wenn die mehrlagige dielektrische Schicht 16 eine Schichtdicke besitzt, die nicht kleiner als ein vorgegebener Wert ist, kann ein Spannungsabfall erzeugt werden und es besteht solch ein Effekt, daß jeder mögliche Austritt von Licht um die Pixelelektroden 15 herum durch eine unnötige Ausbreitung eines elektrischen Feldes vermieden werden kann. Dieser Effekt wird nachfolgend unter besonderer Bezugnahme auf die 2 beschrieben. Die relative Dielektrizitätskonstante ∊ des Flüssigkristallmaterials liegt in dem Bereich von 15 bis 30. Zum Vergleich, die relative Dielektrizitätskonstante der mehrlagigen dielektrischen Schicht 16 ist kleiner als das. Die relative Dielektrizitätskonstante von SiO₂ ist ungefähr 4.
Wie in 2 dargestellt ist, entwickeln sich die elektrischen Kraftlinien 22 zwischen Teilen, an die eine Spannung angelegt wird. Zum Beispiel entwickeln sich die elektrischen Kraftlinien 22 zwischen den Source-Signalleitungen 21 und den Pixelelektroden 15 und zwischen den Source-Signalleitungen 21 und der Gegenelektrode 13. Wenn die Flüssigkristallmoleküle 23 in einer Richtung ausgerichtet sind, die senkrecht zu dem Substrat 12 ist, gleichen sich der Brechungsindex der Flüssigkristallmoleküle 23 und der des Polymers 332 aneinander an, wie es in 24 dargestellt ist, und ein Lichtdurchlässigkeitszustand wird hergestellt. Wenn die Flüssigkristallmoleküle 26 in einer Richtung entlang der elektrischen Kraftlinien 22b ausgerichtet sind, wie es in 2A dargestellt ist, nehmen die Anteile der Pixelelektroden 15 einen Lichtdurchlässigkeitszustand an und um die Pixelelektroden 15 herum findet ein Lichtaustritt statt. Dieses wiederum vermindert den Darstellungskontrast der Anzeigetafel.
Wenn die mehrlagige dielektrische Schicht 16 wie in 2B dargestellt ausgebildet ist, nimmt auf der anderen Seite die Anzahl der elektrischen Kraftlinien zwischen den Source-Signalleitungen 21 und der Gegenelektrode 13 in der Flüssigkristallschicht 17 (mit der verringerten Intensität eines elektrischen Feldes) ab. Da sich die Flüssigkristallmoleküle 23 bei einer Spannung, die niedriger ist als die, die notwendig ist, um das Flüssigkristallmaterial zu erregen, nicht ausrichten, nimmt die Flüssigkristallschicht 17 über den Source- Signalleitungen 21 einen normalen Streuzustand an. Der Grund für das Auftreten von Schwierigkeiten beim Anlegen der Spannung an die Flüssigkristallschicht 17 über den Source-Signalleitungen 21 liegt in einem beträchtlichen Spannungsabfall, der an der mehrlagigen dielektrischen Schicht 16 auftritt. Die mehrlagige dielektrische Schicht 16 hat eine Schichtdicke von nicht weniger als 1.5 μm, während die Flüssigkristallschicht 17 eine Schichtdicke von ungefähr 10 μm hat. Da die relative Dielektrizitätskonstante der mehrlagigen dielektrischen Schicht 16 kleiner ist als die der Flüssigkristallschicht 17, wird die an die Flüssigkristallschicht 17 angelegte Spannung verringert.
Wenn die mehrlagige dielektrische Schicht 16 so ausgebildet ist, daß sie eine ausreichend große Schichtdicke und eine ausreichend große Breite besitzt, werden die Flüssigkristallmoleküle 23, die sich in einer Richtung orientieren, die senkrecht zu dem Substrat 12 ist, verringert oder reduziert, wodurch der Lichtaustritt um die Pixelelektroden 15 herum reduziert wird. Unter dem Aspekt des Vermeidens des Lichtaustrittes sollte die mehrlagige dielektrische Schicht 16 eine relativ große Schichtdicke haben. Wenn die Schichtdicke ansteigt, kann eine vorteilhafte Reflexion des Lichtes in dem insbesondere sichtbaren Bereich erleichtert werden. Die Position, an der die mehrlagige dielektrische Schicht 16 angeordnet wird und die Anzahl der sie bildenden Schichten sollte unter Berücksichtigung der Vermeidung des Lichtaustrittes bestimmt werden.
Obwohl die mehrlagige dielektrische Schicht 16 in der in 1 dargestellten Ausführungsform über der Gegenelektrode 13 ausgebildet ist, kann sie über dem Anordnungssubstrat wie in 3 dargestellt ausgebildet werden. Wie in 3 gezeigt ist, ist die mehrlagige dielektrische Schicht 16a, so ausgebildet, daß sie jede benachbarte Pixelelektrode 15 überbrückt. In solch einem Fall sollte die mehrlagige dielektrische Schicht 16a, um den Lichtaustritt zwischen den Pixelelektroden 15 und den Source-Signalleitungen 21 zu vermeiden, so aufgebaut sein, daß sie das einfallende Licht reflektiert. Wenn die Anzeigetafel zum Beispiel das rote Licht moduliert, sollte sie das rote Licht reflektieren und nicht nach außen aus dem Anordnungssubstrat 12 treten lassen.
Die mehrlagige dielektrische Schicht 16 muß keine Fähigkeit zum Hindurchlassen der UV-Lichtstrahlen besitzen. Das deshalb, weil nichts an der Gegenelektrode 13 ausgebildet ist, das den Durchgang der UV-Lichtstrahlen abschirmen würde. Es ist jedoch zu bemerken, daß, wie unter Bezugnahme auf die 2B erörtert wurde, die mehrlagige dielektrische Schicht 16 ebenso eine Funktion des Absenkens der Spannung hat, wie es zum Beispiel in 4 gezeigt ist. Ein Effekt des Reduzierens der elektrischen Kraftlinien 22, die sich zu der Flüssigkristallschicht 17 erstrecken, ist größer als der, der auftritt, wenn sie an der Gegenelektrode 13 ausgebildet ist, wie es in 2 dargestellt ist. Das ist deshalb so, weil die mehrlagige dielektrische Schicht 16a direkt über den Source-Signalleitungen 21 ausgebildet ist, um die Source-Signalleitungen 21 von dem elektrischen Feld abzuschirmen.
Obwohl die Source-Signalleitungen und andere in der zuvor beschriebenen Ausführungsform von dem elektrischen Feld durch die Anwesenheit der mehrlagigen dielektrischen Schicht 16 abgeschirmt sind, kann ein gleicher Abschirmungseffekt erreicht werden, selbst wenn die mehrlagige dielektrische Schicht 16 durch anderes Material ersetzt wird. Das andere Material, auf das oben Bezug genommen wurde, umfaßt Material (niedriges dielektrisches Material), das eine relative Dielektrizitätskonstante besitzt, die kleiner ist als die des Flüssigkristallmaterials, das die Flüssigkristallschicht 17 bildet. Zum Beispiel umfaßt es anorganisches Material, wie SiO₂ und SiNX und organisches Material, wie zum Beispiel in der Flüssigkristallschicht 17 verwendetes Polymer 332, Resist, Polyvinylalkohol (PVA) und andere. Ausführungsformen, in denen die mehrlagige dielektrische Schicht 16 durch die Schicht 16a aus nidrigdielektrischem Material ersetzt ist, sind in den 3, 6 und 13 dargestellt.
Wenn unter Bezugnahme auf 4 angenommen wird, daß die relative Dielektrizitätskonstante des niedrigdielektrischen Materials 16a; das eine Schichtdicke d2 besitzt, ∊2 ist, die relative Dielektrizitätskonstante der Flüssigkristallschicht 17, die eine Schichtdicke d1 besitzt, ∊1 ist, und die zwischen der Gegenelektrode 15 und den Source-Signalleitungen 21 angelegte Spannung V ist, wird die Spannung E, die an d1 der Flüssigkristallschicht 17 angelegt wird, durch die folgende Gleichung ausgedrückt: E = (∊2·d1·V)/(∊1·d2 + ∊2·d1) (1)
Es wird am meisten bevorzugt, daß, wenn die Schichtdicke des niedrigdielektrischen Materials 16a so ausgewählt wird, daß die Spannung E kleiner ist als die Spannung, bei der das Flüssigkristallmaterial erregt wird (das heißt, die Spannung, bei der das Flüssigkristallmaterial ausgerichtet wird und die Durchlässigkeit der Flüssigkristallschicht sich zu verändern beginnt), kein Lichtaustritt stattfindet. In der Praxis würde jedoch nicht oft ein Problem auftreten, selbst wenn das Flüssigkristallmaterial irgendwie orientiert wird. Im allgemeinen würde der Wert der Durchlässigkeit von 30 % toleriert werden, wenn 100 % erreicht werden, wenn die Flüssigkristallschicht 17 in einen vollständigen Durchlässigkeitszustand gebracht wird. Mit anderen Worten, die Schichtdicke des niedrigdielektrischen Materials 16a wird so ausgewählt, daß die an die Flüssigkristallschicht 17 angelegte Spannung E wirksam ist, um eine Durchlässigkeit von 30 % oder weniger zu erreichen.
Das in Verbindung mit der Gleichung (1) erörterte gilt gleichermaßen für die Bestimmung der Schichtdicke einer Dünnschicht 16a, die in den 6 und 13 gezeigt ist, die Schichtdicke eines über den Signalleitungen ausgebildeten Farbfilters 71, wie in den 8 und 14 dargestellt ist, und die Höhe einer niedrigdielektrischen Säule (391a + 391b), die in 39B dargestellt ist.
Durch Ermöglichen des Funktionierens der mehrlagigen dielektrischen Schicht 16 als eine Schwarzmatrix, verursacht die mehrlagige dielektrische Schicht 16 solch eine Wirkung, die das Austreten von Licht um die Pixelelektroden 15 herum verhindert. Diese Wirkung kann auch erreicht werden, selbst wenn die Source-Signalleitungen und andere durch das niedrigdielektrische Material abgeschirmt werden.
Für das niedrigdielektrische Material wird die Verwendung eines organischen Materials, insbesondere eines lichtempfindlichen Harzes, wie es in dem Polymer 332 verwendet wird, bevorzugt. Zum Beispiel umfaßt es UV-härtbare Acrylharze. Diese Harze weisen eine vorteilhafte Haftung an der Flüssigkristallschicht 17 auf und führen deshalb zu solch einer Wirkung, das Auftreten einer Abtrennung zwischen der Flüssigkristallschicht und dem Anordnungssubstrat 12 zu minimieren. Auch kann eine relativ große Dicke erreicht werden. Das ist so , weil die niedrigdielektrische Schicht durch Bestrahlen des Harzes und einen Entwicklungsprozeß leicht und zu einem reduzierten Preis gebildet werden kann. Es ist eine Tatsache, je größer die Schichtdicke der niedrigdielektrischen Schicht 16a ist, um so höher ist der Abschirmeffekt und der Effekt des Vermeidens des elektrischen Querfeldes.
Es ist zu bemerken, daß das nicht auf die niedrigdielektrische Schicht 16a begrenzt ist. Wie zum Beispiel in den 38 und 39 dargestellt ist, kann sie auch die Form einer niedrigdielektrischen Säule 391 haben. 38 zeigt die Anwendung auf die durchlässige Anzeigetafel und 39A zeigt die Anwendung auf die reflektierende Anzeige.
Vorzugsweise werden die niedrigdielektrischen Säulen 391 auf einer Seite des Gegensubstrates 11 ausgebildet. Das heißt, weil nichts anderes als die Gegenelektrode 13 auf der Seite des Gegensubstrates 11 ausgebildet ist, gibt es auf einer Substratfläche eine Ebenheit und es tritt keine Zerstörung der Dünnschichttransistoren 14 unter dem Einfluß statischer Elektrizität auf.
Es ist zu bemerken, daß die niedrigdielektrischen Säulen 391 auch nicht-pfeilerförmig ausgebildet werden können. Wie zum Beispiel in 39B dargestellt ist, sind die niedrigdielektrischen Säulen 391b auf dem Anordnungssubstrat 12 und die niedrigdielektrischen Säulen 391a auf dem Gegensubstrat 11 ausgebildet.
Wenn jedoch jede niedrigdielektrische Säule 391 in einer Pfeilerform ausgebildet ist, kann die Dicke der Flüssigkristallschicht 17 durch die Pfeiler konstant gehalten werden. Demzufolge muß kein schwarzes Kügelchen verteilt werden. Aus diesem Grund kann der Prozeß des Erstellens der Anzeigetafel vereinfacht werden. Da außerdem solche Hindernisse wie schwarze Kügelchen 19 nicht länger an den Pixelelektroden 15 bestehen, kann eine gute Bilddarstellung erreicht werden. Somit ist der Grund, daß die niedrigdielektrischen Säulen 391 und die niedrigdielektrische Schicht 16a leicht hergestellt werden der, daß in der polymerdispergierten Flüssigkristalltafel keine Orientierungsbehandlung, wie die in der TN-Flüssigkristallanzeigetafel erforderliche Reibung, gebraucht wird.
Wenn die niedrigdielektrischen Säulen 391 und die niedrigdielektrischen Schichten 16a gebildet werden, ist eine Orientierungsbehandlung, wie die Reibung, unmöglich auszuführen, da ein Reibetuch durch die niedrigdielektrischen Säulen 391 oder die niedrigdielektrischen Schichten abgefangen würde und die Oberflächen des Substrats 11 und 12 nicht einer Reibung unterzogen werden können.
Wenn die elektrischen Kraftlinien, die sich von den Source-Signalleitungen 21 entwickeln, wie in 38 dargestellt ist, abgeschirmt werden, kann der Lichtaustritt um die Pixelelektroden 15 herum reduziert werden. Das heißt, weil eine elektromagnetische Kopplung zwischen den Source-Signalleitungen 21 und den Pixelelektroden 15 vermieden wird.
Die niedrigdielektrischen Schichten und die niedrigdielektrischen Säulen 391 können gefärbt sein. Wenn sie gefärbt sind, kann die Bildqualität erhöht werden, da die Lichtstreuung in der Flüssigkristallschicht 17 absorbiert wird. Wie in Verbindung mit der Lichtabschirmschicht 18 erörtert wurde, wie das der Fall bei den Farbfiltern ist, kann Gelatine oder Kasein mit schwarzen Säurefarben gefärbt werden. Beispiele der schwarzen Farben können Fluor umfassen, das selbst Schwarz oder farbiges Schwarz verkörpert, das durch Mischen mit grünen und roten Farben hergestellt wird.
Während die vorhergehenden Materialien schwarzes Material waren, kann es nicht darauf beschränkt werden, wenn die Anzeigetafel der vorliegenden Erfindung als ein Lichtmodulator in der Projektionsanzeigevorrichtung verwendet wird. Für die Anzeigetafel zum Modulieren des roten Lichtes genügt es, daß die hierin verwendeten niedrigdielektrischen Säulen 391 das rote Licht absorbieren. Demzufolge kann ein natürliches Harz durch die Anwendung von Farben gefärbt werden oder ein synthetisches Harz, in dem die Farben dispergiert sind, kann verwendet werden. Zum Beispiel kann eine einzige oder eine Mischung von Azopigmenten, Antrachinonküpenfarbstoffen, Phthalozyaninfarbstoffen, Triphenylmethanfarbstoffen und andere verwendet werden.
Es könnte in Betracht gezogen werden, über den niedrigdielektrischen Säulen 391 eine Schwarzmatrix auszubilden. In solch einem Fall, wie es in 38 dargestellt ist, wird die Schwarzmatrix 381 zwischen den niedrigdielektrischen Säulen 391 und der Gegenelektrode 13 ausgebildet. Durch dieses kann der Lichtaustritt um die Pixelelektroden 15 herum eliminiert werden.
Während die in den 1 und 2 dargestellte Anzeigetafel auf die durchlässige Bauart gerichtet ist, kann die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt werden und kann ebenso für eine reflektierende Anzeigetafel verwendet werden, in der die Pixelelektroden 15 aus Metall hergestellt sind. Die Berechnung einer mehrlagigen dielektrischen Schicht 23 weicht von den Tabellen 1 bis 3 ab. Das ist so, weil kein ITO 13 verwendet wird. Es kann jedoch eine Berechnungstechnik in einer Art und Weise ausgeführt werden, die gleich der der mehrlagigen dielektrischen Schicht 16 ist und es erwächst keine Schwierigkeit, diese auszuführen.
Um den Lichtaustritt um die Pixelelektroden herum weiter zu verhindern, wird empfohlen, eine Lichtabschirmschicht 51 um jede Pixelelektrode 15 herum auszubilden, wie es in 5B dargestellt ist. 5A ist eine Schnittansicht des Anordnungssubstrats 12, wobei das Gegensubstrat 11 entfernt wurde, und 5B zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie A-A' in 5A. Als ein Beispiel für die Lichtabschirmschicht kann eine aus Cr hergestellte metallische Dünnschicht verwendet werden und alternativ kann eine aus Acrylharz mit Kohlenstoff oder dergleichen, der darin dispergiert ist, verwendet werden. Es kann auch Material verwendet werden, das gleich dem für die Lichtabschirmschicht 18 ist. Selbst wenn die Flüssigkristallmoleküle 26 durch die Wirkung der elektrischen Kraftlinien orientiert sind, wie es in 2 dargestellt ist, und die Flüssigkristallschicht 17 in den lichtdurchläsigen Zustand gebracht ist, schirmt die Lichtabschirmschicht 24 das Licht ab und deshalb tritt rund um jeden Pixel kein Lichtaustritt auf.
Vorzugsweise wird die Lichtabschirmschicht 24 an einer Position ausgebildet, an der die Source-Signalleitung 24 und die Pixelelektrode 15 dicht aneinander kommen und noch mehr bevorzugt wird sie auch, wie in 5A dargestellt ist, an einer Position ausgebildet, an der die Gate-Signalleitung 52 und die Pixelelektrode 15 dicht aneinander kommen. Das ist deshalb, weil die elektrischen Kraftlinien sich auch zwischen der Gate-Signalleitung 52 und der Pixelelektrode 15 entwickeln. Andere strukturelle Merkmale und Wirkungen sind gleich denen der 2 und deshalb wird die Beschreibung nicht wiederholt.
Nochmals, die mehrlagigen dielektrischen Schichten 16a und 16b können auf den Anordnungs- und Gegensubstraten 11 bzw. 12 ausgebildet werden, wie es in 6 dargestellt ist. In solch einem Fall kann es sein, daß die mehrlagigen dielektrischen Schichten 16a und 16b dazu dienen, das rote bzw. grüne Licht zu reflektieren. Die Bildung von Oberflächenabweichungen auf den Anordnungs- und Gegensubstraten 11 und 12 auf Grund der Ausbildung der mehrlagigen dielektrischen Schichten 16a und 16b erleichtern die Haftung zwischen den Substraten 11 und 12 und der Flüssigkristallschicht 17, wodurch die Möglichkeit der Trennung zwischen ihnen minimiert wird. Außerdem wird der Bereich des durch die mehrlagige dielektrische Schicht 16 reflektierten Lichtes erweitert, um die Funktion als Schwarzmatrix zu erhöhen. In 6 kann das Bezugszeichen 16a durch eine niedrigdielektrische Schicht ersetzt werden, die zum Beispiel aus Harz gebildet wird.
Um eine Farbanzeige mit einer einzelnen Anzeigetafel zu erhalten, sollten über jeder Pixelelektrode 15a oder der Gegenelektrode 13 Farbfilter 71 ausgebildet werden, wie es in 7 dargestellt ist. Das Farbmuster der Farbfilter sollte entweder ein Delta-Layout oder ein Viereck-Layout sein.
Wenn die Farbfilter 71 über jeder Pixelelektrode 15 und auch über den Signal leitungen, wie die Source-Signalleitung 21 oder dergleichen, ausgebildet wird, wie es in 8 dargestellt ist, kann der in 4 dargestellte Abschirmeffekt erhalten werden. Das ist deshalb, weil die relative Dielektrizitätskonstante ∁ kleiner ist als die der Flüssigkristallschicht 17, da die Farbfilter 71 im allgemeinen aus Harz hergestellt sind. Auch ist die Schichtdicke der Farbfilter relativ groß. Aus diesem Grund führt die Bildung der Farbfilter über den Source-Signalleitungen 21 oder dergleichen zur Steigerung der Wirkung des Abschirmens des elektrischen Feldes. Wie in 8 dargestellt ist, sind die Farbfilter über den Signalleitungen überlappt. Zum Beispiel überlappt das rote Farbfilter 71c das grüne Farbfilter 71a über der Signalleitung 21a. Vorzugsweise sind die blauen und die schwarzen Farbfilter überlappt. Durch dieses werden die in 9 dargestellten elektrischen Kraftlinien 22a und 22b beträchtlich abgeschwächt und die Flüssigkristallmoleküle werden nicht länger in eine Richtung entlang der elektrischen Kraftlinien orientiert. Deswegen wird der Lichtaustritt um jede Pixelelektrode 15 herum kaum stattfinden. Durch die Anwendung des vorhergehenden Aufbaus kann ein günstiger Darstellungskontrast erhalten werden.
Die sich überlappenden Teile der verschiedenen Farbfilter absorbieren Licht und deshalb tritt kein Licht rund um die Pixeleektroden 15 (vielmehr von Teilen, wo sich die Farbfilter von zwei verschiedenen Farben überlappen) aus.
Die Farbfilter sind von roter, grüner und blauer Farbe oder roter, grüner, blauer und schwarzer Farbe. Sie können jedoch nicht darauf begrenzt werden, und gelbe, zyanblaue und magentarote Farbfilter oder purpurrote Farbfilter oder gelbe, zyanblaue, purpurrote und schwarze Farbfilter können verwendet werden.
Da die lichtmodulierende Schicht keine Reibungsbearbeitung erfordert, wird auch die Anwendung des polymerdispergierten Flüssigkristallmaterials bevorzugt. Die vorliegende Erfindung kann jedoch nicht immer darauf beschränkt werden und es kann ein Gast-Wirt-Flüssigkristallmaterial (Gast=Farbstoff, Wirt=Flüssigkristall) verwendet werden. Vorzugsweise kann das Gast-Wirt-Flüssigkristallmaterial schwarze Farbbestandteile enthalten. Gast-Wirt-Flüssigkristallmaterial ist in verschiedene Arten erhältlich, so als Phasentransferausführung und andere, und von diesen kann jede Art verwendet werden. Im allgemeinen wird, wenn die Gast-Wirt-Flüssigkristallschicht in einem Lichtdurchlässigkeitszustand ist, die Farbe der an den Reflexionselektroden ausgebildeten Farbfilter und anderer wahrgenommen, wenn sie jedoch in einem nichtdurchlässigen Zustand ist, findet eine Dunkelanzeige statt.
Obwohl 8 die durchlässige Ausführung der Anzeigetafel darstellt ist, kann eine technische Idee des Überlappens der zuvor erörterten Farbfilter gleichermaßen auf die reflektierende Ausführung der Anzeigetafel angewandt werden, wie es in 12 dargestellt ist. Mit anderen Worten, die Farbfilter sind an Reflexionselektroden 121 und 121b ausgebildet, wobei die Farbfilter sich zwischen den Reflexionselektroden 121 überlappen. Da keine Source-Signalleitung 21 verwendet wird, gibt es in solch einem Fall keinen Effekt des Abschirmens des elektrischen Feldes von den Source-Signalleitungen. Es ist jedoch möglich, die Möglichkeit zu vermeiden, daß die Flüssigkristallmoleküle in einem zwischen den Reflexionselektroden 121a und 121b und der Flüssigkristallschicht 17 entwickelten elektrischen Feld (hierin nachfolgend als ein elektrisches Querfeld bezeichnet), orientiert werden und in einen lichtdurchlässigen Zustand gebracht werden können (Wenn dieses einmal auftritt, wird eine Darstellung, die nichts mit einer Bilddarstellung zu tun hat, zwischen den Pixelelektroden bewirkt werden.)
Wie zuvor beschrieben wurde, ist die Ausbildung der Farbfilter zwischen den Pixelelektroden wirksam, um den Lichtaustritt um jede Pixelelektrode herum zu vermeiden. Zwischen den Reflexionselektroden 121 werden mindestens zwei Farbfilter überlappt. Vorzugsweise werden drei oder vier Farbfilter überlappt. Wo die Farbfilter überlappt sind, wird kein oder kaum Licht hindurchgehen, und demzufolge funktionieren die Teile, wo die Filter überlappt sind, als eine Lichtabschirmschicht. Mit anderen Worten kann jeder mögliche Eintritt von Licht von zwischen den Reflexionselektroden 121a und 121b in eine Isolierschicht 123 vermieden werden. Wenn einmal eintretendes Licht auf eine Halbleiterschicht von jedem Dünnschichttransistor 14 auffällt, tritt in dem Dünnschichttransistor 14 das Photoleitungsphänomen auf. Die Ausbildung der Lichtabschirmschicht durch Überlappen der Farbfilter ist jedoch wirksam; um das Auftreten des Photolei tungsphänomens zu verhindern, was es möglich macht, eine gute Pixeldarstellung zu erreichen. Da die Farbfilter außerdem lediglich überlappt sind, tritt keine Kostenerhöhung auf. Obwohl in der vorgehenden Beschreibung zwei oder mehr Farbfilter als überlappt zwischen den Reflexionselektroden 121 oder den Pixelelektroden 15 beschrieben wurden, um die Lichtabschirmschicht zu bilden, kann die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt werden, und zum Beispiel können Farbfilter verwendet werden, die durch Vorsehen von Farbfiltern gebildet werden, in denen färbende Substanzen von zwei Farbfiltern vorher vermischt werden, die dann zwischen den Elektroden angeordnet werden. Demzufolge ist die Übereinanderschichtung von zwei oder mehr Farbfiltern einschließlich eines Systems oder eines Aufbaus zu verstehen, bei dem eine oder mehr Schichten des Farbfilters zwei oder mehrere färbende Substanzen enthalten.
Das Verhindern des Lichtaustrittes oder dergleichen durch die Anwendung der Farbfilter ist gleich dem, das durch die Anwendung der mehrlagige dielektrischen Schicht 16 erreicht wird, sofern das mit dem Lichtaustritt verbundene Problem betroffen ist. Während die mehrlagige dielektrische Schicht 16 über der Gegenelektrode 13 ausgebildet werden kann, wie es in 8 dargestellt ist, ist es überflüssig zu sagen, das mindestens die mehrlagige dielektrische Schicht 16 den Lichtaustritt auf Grund des Aufbaus, in dem die Farbfilter geschichtet sind, verhindert.
Es ist zu bemerken, daß die ITO-Dünnschicht 13 über der mehrlagigen dielektrischen Schicht 16 ausgebildet werden kann, wie es in 11 dargestellt ist.
Während dieses ebenso auf alle Anzeigetafeln der vorliegenden Erfindung anwendbar ist, ist es wirksam, auf mindestens einer der Pixelelektroden 15 und der Gegenelektrode 13 eine Isolierschicht 11 auszubilden. Die Isolierschicht kann eine Orientierungsschicht sein, die aus Polyimiden, wie es in der ITO-Flüssigkristallanzeigetafel oder dergleichen verwendet wird, organischem Material, wie Polyvinylalkohol oder dergleichen, oder anorganischem Material, wie SiO₂ oder dergleichen hergestellt ist. In Bezug auf die Haftung wird von ihnen das organische Material, wie Polyimid oder dergleichen bevorzugt.
Das polymerdispergierte Flüssigkristallmaterial 17 hat eine relativ kleine relative Dielektrizitätskonstante. Aus diesem Grund kann es auftreten, daß die an die Pixelelektrode 15 angelegte Ladung nicht über eine Zeitlänge, die einer Feldperiode (1/30 oder 1/60 Sekunde) entspricht, vollständig aufrechterhalten werden kann. Wenn sie nicht aufrecht erhalten werden kann, wird die Flüssigkristallschicht 17 nicht in den vollständigen durchlässigen Zustand umgewandelt, begleitet von der Reduzierung der Darstellungsleuchtdichte. Eine aus organischem Material, wie Polyimid oder dergleichen, hergestellte Dünnschicht hat eine extrem große relative Dielektrizitätskonstante. Demzufolge führt die Ausbildung der Dünnschicht aus organischem Material über den Elektroden zu einer Verbesserung der Ladungsbeibehaltung. Aus diesem Grund kann eine Darstellung mit hoher Leuchtdichte und eine kontrastreiche Darstellung erreicht werden.
Eine Isolierschicht 111 ist wirksam, um die Abtrennung zwischen der Flüssigkristallschicht 17 und den Elektroden zu vermeiden. Das ist deshalb so, weil fast die Hälfte des die Flüssigkristallschicht 17 bildenden Materials organisches Material, wie Harz ist. Aus diesem Grund dient die Isolierschicht 111 als eine Verbindungsschicht zum Minimieren jeder möglichen Abtrennung zwischen den Substraten 11 und 12 und der Flüssigkristallschicht 17.
Die Ausbildung der aus organischem Material hergestellten Isolierschicht 111 ist auch wirksam, um die durchschnittliche Porengröße des Polymernetzwerks oder die Partikelgröße der Flüssigkristalltröpfchen der Flüssigkristallschicht 17 im wesentlichen gleichförmig zu machen. Dieses scheint aus der Tatsache zu resultieren, daß die Isolierschicht 111 den Rest des organischen Materials überdeckt, selbst wenn etwas organisches Material an der Gegenelektrode 13 verbleibt. Polyvinylalkohol erzeugt diese Wirkung besser als Polyimid. Dieses scheint aus der Tatsache zu resultieren, daß Polyvinylalkohol eine höhere Benetzbarkeit als Polyimid aufweist. Entsprechend den Ergebnissen von Versuchen jedoch, in denen verschiedene Isolierschichten 111 in Tafeln ausgebildet wurden und die Zuverlässigkeit (Lichtbeständigkeit und auch Wärmebeständigkeit) untersucht wurde, wurde die Anwendung von Polyimid, wie es in einer Orientierungsschicht in dem TN-Flüssigkristallmaterial verwendet wird, als wünschenswert gefunden, da keine wesentliche Alterung auftritt. Aus diesem Grund ist die Verwendung von Polyimid für die Isolierschicht 111 wünschenswert.
Es ist zu beachten, daß, wenn die Isolierschicht aus organischem Material ausgebildet ist, ihre Schichtdicke vorzugsweise in dem Bereich von 0,02 bis 0,1 μm liegt, und noch mehr bevorzugt, in dem Bereich von 0,03 bis 0,08 μm. Auch wenn die Farbfilter ausgebildet sind, werden sie wie in 11B dargestellt über den Pixelelektroden 15 ausgebildet. Tatsache ist, daß die Farbfilter 71 auf der Gegenelektrode ausgebildet werden können. Wo die Farbfilter 71 als Isolierschicht 111 funktionieren, sollte die Isolierschicht 111 nur über den Elektroden ausgebildet werden, an denen keine Farbfilter 71 ausgebildet sind.
Wenn die Anzeigetafel von einer durchlässigen Art ist, wird empfohlen, die mehrlagige dielektrische Schicht 16 zwischen den Reflexionselektroden 121 auszubilden, wie es in 12 dargestellt ist. In solch einem Fall wird die mehrlagige dielektrische Schicht 16 bevorzugt, um den Durchgang der UV-Lichtstrahlen zu ermöglichen und als eine Schwarzmatrix zu funktionieren, die in der Lage ist, das zu modulierende Licht zu reflektieren, wie es der Fall in 1 ist. Der Aufbau und die Wirkungen der mehrlagigen dielektrischen Schicht 16 sind gleich den in 1 dargestellten und deshalb wird die Beschreibung nicht wiederholt.
Nachfolgend wird die reflektierende Anzeigetafel entsprechend der vorliegenden Erfindung beschrieben. Auf einer Oberfläche des Glassubstrats (Gegensubstrats) 11 ist eine Antireflexschicht 124 ausgebildet. Die Antireflexschicht 124 ist entweder von einem dreischichtigen Aufbau, wie in 13 dargestellt, oder von einem zweischichtigen Aufbau. In dem Fall, daß die Antireflexschicht aus dem dreischichtigen Aufbau ist, wird sie verwendet, um die Reflexion des sichtbaren Lichtes bei einem breiten Wellenlängenband zu verhindern und wird als eine Mehrfachschicht bezeichnet. In dem Fall, daß die Antireflexschicht aus dem dreischichtigen Aufbau ist, wird sie verwendet, um die Reflexion des sichtbaren Lichtes bei einem bestimmten Wellenlängenbereich zu verhindern und wird als V-Schicht bezeichnet. Die Mehrfachschicht und die V-Schicht werden in Abhängigkeit von der Anwendung unterschiedlich verwendet. Insbesondere die V-Schicht wird im allgemeinen verwendet, wenn die Anzeigetafel als ein Lichtmodulator in der Projektionsanzeigevorrichtung verwendet wird, während die Mehrfachschicht im allgemeinen verwendet wird, wenn die Anzeigetafel als eine Anzeigetafel von einem direkt (gerade) anzublickenden Typ verwendet wird.
In dem Fall der Mehrfachschicht werden eine Schicht aus Al₂O₃ mit einer optischen Schichtdicke nd=λ/4, eine Schicht aus ZrO₂ mit einer optischen Schichtdicke nd=λ/2 und eine Schicht MgF₂ mit einer optischen Schichtdicke nd=λ/4 übereinandergeschichtet, um sie fertigzustellen. Im allgemeinen wird die Wellenlänge λ ungefähr mit 520 nm während der Bildung der Dünnschicht gewählt. In dem Fall der V-Schicht werden eine Schicht aus SiO mit einer optischen Schichtdicke nd=λ/4, eine Schicht aus MgF₂ mit einer optischen Schichtdicke nd=λ/4 oder eine Schicht aus Y₂O₃ und eine Schicht aus MgF₂ mit einer optischen Schichtdicke nd=λ/4 übereinandergeschichtet, um sie fertigzustellen. Es ist zu bemerken, daß die Verwendung von Y₂O₃ empfohlen wird, wenn das blaue Licht moduliert werden soll, da SiO einen Absorptionsbereich innerhalb des Bereiches des blauen Lichtes hat. Auch bezüglich der Stabilität des Materials ist die Anwendung von Y₂O₃ wünschenswert, da es eine hohe Stabilität besitzt.
An jedem Dünnschichttransistor 14 wird eine Reflexionselektrode 31 durch eine, Isolierschicht 123 ausgebildet. Die Reflexionselektrode 121 und der Dünnschichttransistor 14 sind an einem Anschluß 122 elektrisch miteinander verbunden. Das Material für die Isolierschicht 123 wird in der Form von organischem Material, das durch Polyimid repräsentiert wird, oder anorganischem Material, wie SiO₂, SiNX oder anderes verwendet. Die Oberfläche der Reflexionselektrode 123 wird durch eine Dünnschicht aus Aluminium gebildet. Obwohl sie durch die Verwendung von Cr gebildet werden kann, hat sie ein Reflexionsvermögen, das niedriger als das von Aluminium ist, und ist so hart, daß die Tendenz besteht, daß ein Bruch um die Reflexionselektrode 121 herum auftritt.
In der in 12 und anderen Figuren dargestellten Anzeigetafel der vorliegenden Erfindung ist jeder Dünnschichttransistor 14 unterhalb der Reflexionselektrode 121 ausgebildet. Mit anderen Worten hat sie eine Funktion einer Lichtabschirmschicht (Schwarzmatrix), die wirksam ist, um den Eintritt von dem einfallenden Licht, das in der polymerdispergierten Flüssigkristallschicht 17 zerstreut ist, in die Halbleiterschicht jedes Dünnschichttransistors 14 zu vermeiden und auch eine Funktion als eine Elektrode zum Anlegen einer Spannung an die Flüssigkristallschicht 17. Diese Reflexionselektrode 121 ist aus metallischem Material hergestellt und hat einen ausreichenden Lichtabschirmeffekt, ist einfach im Aufbau und trägt deshalb zu niedrigen Kosten bei.
Das Anordnungssubstrat 12 ist mit Source-Signalleitungen und anderen (nicht dargestellt) ausgebildet. Die Reflexionselektrode 121 hat auch eine Funktion des Abschirmens der von den Signalleitungen ausstrahlenden elektrischen Kraftlinien vom Erreichen der Flüssigkristallschicht 17. Demzufolge tritt kein Bildrauschen auf Grund der von den Source-Signalleitungen entwickelten elektrischen Kraftlinien auf.
Die Reflexionselektrode 121 und die entsprechenden Dünnschichttransistoren 14 sind an einem Anschluß 122 elektrisch verbunden. Um diese Verbindung zu erhalten, ist es notwendig, eine metallische Dünnschicht (Reflexionselektrode) 121 auf eine Schichtdicke, die größer ist als die der Isolierschicht 123, aufzudampfen. Die Isolierschicht 123 hat eine Schichtdicke von ungefähr 1 μm. Aus diesem Grund wird eine Stufe von ungefähr 1 μm in der Höhe an dem Anschluß 122 ausgebildet. Da die Schichtdicke der Reflexionselektrode 121 I μm erreicht, wird auch ein Tal von 1 μm in der Tiefe zwischen den benachbarten Reflexionselektroden ausgebildet. Da die Anzeigetafel der vorliegenden Erfindung Gebrauch von dem polymerdispergierten Flüssigkristallmaterial macht, ist keine Reibung erforderlich. Die Anwesenheit solcher oben beschriebenen Stufen und Täler sollte kein Problem mit sich bringen, und die Flüssigkristallanzeigetafeln können mit einem relativ hohen Ausstoß gefertigt werden.
Der Anschluß 122 führt zu einer Stufe von 1 μm. Auf der anderen Seite führt die Ausformung der Form jedes Dünnschichttransistors 14 an der Reflexionselektrode 121 zu der Bildung von Oberflächenabweichungen von ungefähr 1 μm. Da die Anzeigetafel der vorliegenden Erfindung Gebrauch von dem polymerdispergierten Flüssigkristallmaterial macht, findet die Lichtmodulation als eine Funktion der Veränderung der Streubedingung statt. Demzufolge beeinflußt die Anwesenheit der zuvor erörterten Stufen und die von Oberflächenabweichungen von ungefähr 1 μm auf Grund der Dünnschichttransistoren 14 die Lichtmodulation im wesentlichen nicht nachteilig. In der Anzeigetafel, in der die Rotationspolarisation zur Lichtmodulation angewendet wird, wie in der TN-Flüssigkristallanzeigetafel beobachtet, würde die Anwesenheit von Oberflächenabweichungen sicher schädlich für die Lichtmodulation sein. Auch die Tatsache, daß die Diplay-Schichtdicke der vorliegenden Erfindung ausreichend dick ist, das heißt, nicht kleiner als 8 μm, ist positiv wirksam in bezug auf die Veränderung der Schichtdicke der Flüssigkristallschicht 17.
Wie 12 klarstellt, ist an der Gegenelektrode 13 keine Schwarzmatrix 381 ausgebildet, wie sie in der in 60 dargestellten konventionellen TN-Flüssigkristallanzeigetafel zu beobachten ist. In der Anzeigetafel der vorliegenden Erfindung gibt es an der Gegenelektrode 13 nichts, das ansonsten durch Ausformen ausgebildet werden würde. Aus diesem Grund ist während des Prozesses des Zusammenschichtens des Anordnungssubstrats 11 und des Gegensubstrats 12 kein Positionieren des Gegensubstrats 11 in bezug auf das Anordnungssubstrat 12 notwendig, und deshalb kann sie leicht hergestellt werden. Wenn etwas wie die Schwarzmatrix 381 oder dergleichen ausgebildet wird, wird es notwendig sein, sie in bezug aufeinander mikrometergenau zu positionieren, so daß die Schwarzmatrix 381 mit der Pixelelektrode 15 fluchtet.
Wenn die Schwarzmatrix 381 gebildet wird, wenn die Phasentrennung zwischen der Harzkomponente und der Flüssigkristallkomponente der Flüssigkristallschicht durch Bestrahlen von UV-Lichtstrahlen auf die Flüssigkristallschicht 17 erreicht werden soll, besteht auch ein Problem darin, daß die Schwarzmatrix die UV-Lichtstrahlen abschirmen wird, wodurch das Harz unterhalb der Schwarzmatrix ungehärtet bleibt. Solch eine Anzeigetafel kann in der Praxis nicht verwendet werden.
Darüberhinaus ist in der TN-Flüssigkristallanzeigetafel, die eine der konventionellen Anzeigetafeln ist, die Verwendung der Polarisationsplatte notwendig, um das einfallende Licht in linear polarisiertes Licht umzuwandeln. Demzufolge kann fast die Hälfte der einfallenden Lichtmenge nicht verwendet werden, wodurch eine sehr niedrige Lichtausbeute besteht. Da die Anzeigetafel der vorliegenden Erfindung Gebrauch von dem polymerdispergierten Flüssigkristallmaterial macht und da keine Polarisationsplatte benötigt wird, ist die Lichtausbeute extrem hoch.
Die Gegenelektrode 125 besteht aus einem dreischichtigen Aufbau einschließlich der ersten dielektrischen Dünnschicht von λ/4 in der Schichtdicke, die angrenzend an das Gegensubstrat 11 ausgebildet ist, der zweiten dielektrischen Dünnschicht von λ/4 in der Schichtdicke und der ITO-Dünnschicht von λ/2 in der Schichtdicke, die zwischen den ersten und zweiten dielektrischen Dünnschichten ausgebildet ist. Die ITO-Dünnschicht der Gegenelektrode 125 funktioniert auch als eine Gegenelektrode.
Vorzugsweise hat jede der ersten und zweiten Dünnschichten einen Brechungsindex in dem Bereich von 1.60 bis 1.80. Beispiele dafür umfassen SiO, Al₂O₂, Y₂O₃, MgO, CeF₃, WO₃, PwF₂. Wenn die ersten und zweiten Dünnschichten aus SiO bzw. Y₂O₃ hergestellt sind, kann ein Antireflexeffekt von nicht mehr als 0.1 % über den gesamten Bereich des sichtbaren Lichtes erreicht werden.
Obwohl die ersten und zweiten dielektrischen Dünnschichten der Gegenelektrode 125 und die ITO-Dünnschicht der Gegenelektrode 125 mit einer jeweiligen optischen Schichtdicke von λ/4 und λ/2 beschrieben wurden, können sie entsprechende optische Schichtdicken von λ/4 bzw. λ/4 haben.
Um es auch in den Begriffen der Theorie der Antireflexschicht zu beschreiben, kann es ausreichen, daß jede der ersten und zweiten dielektrischen Dünnschichten eine optische Schichtdicke von (N·λ)/4 und die ITO-Dünnschicht eine optische Schichtdicke von (N·λ)/4 haben kann, wobei N eine ungerade Zahl nicht kleiner als 1 ist. Alternativ kann es ausreichen, daß jede der ersten und zweiten dielektrischen Dünnschichten eine optische Schichtdicke (N·λ)/4 und die ITO-Dünnschicht eine optische Schichtdicke von (M·λ)/2 haben kann, wobei N eine ungerade Zahl nicht kleiner als 1 und M eine ganze Zahl nicht kleiner als 1 ist.
Außerdem kann eine der ersten und zweiten dielektrischen Dünnschichten nicht immer notwendig sein, und es kann deshalb auf sie verzichtet werden. In solch einem Fall arbeitet die Gegenelektrode 125 zufriedenstellend, obwohl der Antireflexeffekt etwas verringert werden wird. Selbst in diesem Fall kann die oben erörterte Antireflextheorie gleichermaßen angewandt werden.
Die oben erläuterte Gegenelektrode 125 wird ausführlicher in der JP 5-109232 A erläutert und deshalb kann für Einzelheiten derselben Bezug darauf genommen werden. Grundsätzlich ist alles, was in dieser Anmeldung erörtert wird, auf die Anzeigetafel der vorliegenden Erfindung anwendbar.
Da die Ausbildung der Gegenelektrode 125 wirksam ist, um den Lichteintritt in die Flüssigkristallschicht 17 zu vermeiden, was es möglich macht, das Licht zu vermeiden, das reflektiert werden kann, kann der Darstellungskontrast beträcht lich erhöht werden.
Es ist zu bemerken, daß die mehrlagige dielektrische Schicht 16 zwischen jeden benachbarten Reflexionselektroden ausgebildet werden kann, wie es durch 16a in 13 angezeigt ist. Es ist auch zu bemerken, daß die Bildung eines Farbfilters über jeder Reflexionselektrode 121 zu einer einfachen Anzeigetafel führt, die in der Lage ist, eine Farbanzeige zur Verfügung zu stellen.
Ein Problem der Anzeigetafel, die das polymerdispergierte Flüssigkristallmaterial verwendet, besteht darin, daß die Tendenz besteht, daß das Licht nicht nur in der Flüssigkristallschicht zerstreut wird, sondern auch zwischen den Gegen- und Anordnungssubstraten, was zum Verringern des Darstellungskontrastes führt. Um dieses Problem zu vermeiden, macht die Anzeigetafel 281 der vorliegenden Erfindung Gebrauch entweder von einem transparenten Substrat 283 von einer relativ großen Dicke, das an der Anzeigetafel 281 wie in 9A dargestellt befestigt ist, oder einer konkaven Linse 284, die an der Anzeigetafel 280 wie in 29B befestigt ist. Entweder das transparente Substrat 283 oder die konkave Linse 284 ist an der Anzeigetafel 281 durch Verwendung eines transparenten Klebermaterials, das einen Brechungsindex besitzt, der mit dem des Gegensubstrats 11 oder des Anordnungssubstrats 12 zusammenpaßt oder gleich diesem ist, befestigt. Aus diesem Grund gibt es für das Licht keine Möglichkeit, zurück zu der Flüssigkristallschicht 17 reflektiert zu werden, was eventuell zu einer Sekundärstreuung führen würde. Demzufolge wird der Darstellungskontrast erhöht. Das vorhergehende Merkmal wird ausführlich in der JP 4-145297 A erörtert, die durch Bezugnahme aufgenommen ist.
Wenn eine Lichtabschirmstruktur 164, die in 15 dargestellt ist, durch die Verwendung der oben erörterten mehrlagigen dielektrischen Schicht ausgebildet wird, kann das UV-Harz unterhalb der Lichtabschirmstruktur gehärtet werden, und ihm kann auch eine Lichtabschirmfunktion gegeben werden. Eine Ausführungsform derselben ist in 16 dargestellt, die 16A, die eine Querschnittsdarstellung der Anzeigetafel entlang der Linie K-K' in 15A in einer zu der Source-Signalleitung 21 parallelen Richtung zeigt, und 16B umfaßt, die eine Querschnittsdarstellung der Anzeigetafel entlang der Linie J-J' in 15A in einer zu der Source-Signalleitung 21 senkrechten Richtung zeigt. Wie hier dargestellt ist, wird die Lichtabschirmstruktur 151 an der Außenseite des Anzeigebereiches ausgebildet.
Während der Herstellung der Anzeigetafel wird die LC-Mischung, die in den Zwischenraum zwischen dem Gegensubstrat 11 und dem Anordnungssubstrat 12 injiziert ist, durch die UV-Lichtstrahlen von der Seite des Gegensubstrats 11 bestrahlt, um den UV-Strahlen das Hindurchgehen durch die mehrlagige dielektrische Schicht 151 zu ermöglichen, um das UV-Harz zu härten. Auch nachdem die Anzeigetafel vollständig hergestellt wurde und während der Benutzung der Anzeigetafel wird durch die Anzeigetafel zu modulierendes Licht reflektiert, wenn es einmal auf die mehrlagige dielektrische Schicht 151 fällt. Demzufolge tritt kein Licht zu dem Anordnungssubstrat 12 aus. Die mehrlagige dielektrische Schicht 151 hat eine in den Tabellen 1 bis 3 dargestellte Struktur und weist solche Wirkungen auf, wie sie unter Bezugnahme auf 1 beschrieben wurden.
Die vorhergehende Ausführungsform der Anzeigetafel der vorliegenden Erfindung gehört zur Bauart der Anzeigetafel mit aktiver Matrix, bei der der Dünnschichttransistor für jede Pixelelektrode angeordnet ist. Eine technische Idee, der mehrlagigen dielektrischen Schicht 16 die Funktion als eine Schwarzmatrix durch Hindurchlassen der UV-Lichtstrahlen und Reflektieren möglicher Lichtstrahlen zu ermöglichen, ist gleichermaßen auf die Bauart der Anzeigetafel mit einfacher Matrix anwendbar.
18 zeigt eine Ausführungsform, bei der die technische Idee der vorliegenden Erfindung auf eine Bauart der Anzeigetafel mit einfacher Matrix angewandt wird. In dieser Ausführungsform ist ein Elektrodensubstrat 174 mit aus ITO hergestellten Streifenelektroden 171 ausgebildet, während ein Elektrodensubstrat 175 auch mit aus ITO hergestellten Streifenelektroden 176 so ausgebildet ist, daß sie sich senkrecht zu den Streifenelektroden 171 erstrecken.
In der in 18 dargestellten Ausführungsform ist die mehrlagige dielektrische Schicht 172 nur auf dem Elektrodensubstrat 114 ausgebildet. Wie in 17A dargestellt ist, ist die mehrlagige dielektrische Schicht 172 auf anderen Teilen als rechteckigen Öffnungen (Pixeln) 173 ausgebildet. In 17B bzw. 17C sind Schnittdarstellungen entlang der Linie C-C' in 17A und entlang der Linie D-D' in 17A dargestellt. Die darin verwendete mehrlagige dielektrische Schicht 172 ist darin von einer Bauart, die eine gleiche Funktion wie die in den Tabellen 1 bis 3 Gezeigte hat. Diese mehrlagige dielektrische Schicht 172 weist solche Wirkungen und Funktionen auf, wie sie unter Bezugnahme auf 1 erörtert wurden, und sie werden deshalb der Kürze wegen nicht wiederholt.
Selbst in der Bauart der Anzeigetafel mit einfacher Matrix wird, da verschiedene Signale zwischen den Streifenelektroden 171a und 111b aufgebracht werden, das elektrische Querfeld zwischen diesen Elektroden aufgebaut. Wenn die Flüssigkristallmoleküle in dem so entwickelten elektrischen Querfeld orientiert werden, wird ein lichtdurchlässiger Zustand zwischen diesen Elektroden errichtet. Auf der anderen Seite, wenn die mehrlagige dielektrische Schicht 172 ausgebildet ist, und selbst wenn der lichtdurchlässige Zustand errichtet ist, funktioniert die mehrlagige dielektrische Schicht 172 als ein schwarzes Material, und deshalb tritt kein Lichtaustritt auf. Demzufolge kann eine gute Bilddarstellung erhalten werden. Außerdem hat die mehrlagige dielektrische Schicht eine relative Dielektrizitätskonstante ∊, die kleiner ist als die des Flüssigkristallmaterials. Demzufolge wird ein solcher Abschirmungseffekt des elektrischen Feldes erreicht, wie es in 4 und anderen dargestellt ist. Mit anderen Worten kann die Intensität des elektrischen Querfeldes durch die mehrlagige dielektrische Schicht 172 reduziert werden.
Obwohl in 18 die mehrlagige dielektrische Schicht nur auf dem Elektrodensubstrat 174 ausgebildet ist, kann sie ebenso auf dem Elektrodensubstrat 175 ausgebildet sein, wie es in 20 dargestellt ist, die 20A, die eine Schnittdarstellung entlang der Linie E-E' in 19A, und 20B umfaßt, die eine Schnittdarstellung entlang der Linie F-F' in 19A zeigt. In diesem Fall kann sie in der Form einer Matrix ausgebildet sein, wie es in 17A dargestellt ist, aber sie kann auch in der Form eines Streifenmusters ausgebildet sein, wie es in 19A dargestellt ist. Die 20 zeigt die mehrlagige Schicht 172a, die durch Verwendung des Elektrodensubstrats in einer Streifenform ausgebildet ist. Es ist zu bemerken, daß das Ausbilden in einem Streifenmuster bedeutet, daß die mehrlagige dielektrische Schicht 172 in einem Streifenmuster zwischen den Streifenelektroden 171a und 172 ausgebildet ist.
20 zeigt die Anwendung der zwei in 19A dargestellten Elektrodensubstrate, die senkrecht zueinander gelegen sind. Das Elektrodensubstrat 175 ist mit den Streifenelektroden 176 mit der mehrlagigen dielektrischen Schicht 172 ausgebildet, die zwischen jeden benachbarten Streifenelektroden ausgebildet ist. Die mehrlagige dielektrische Schicht 172 dient zum Vermeiden des elektrischen Querfeldes zwischen den Streifenelektroden 176a und 176 und funktioniert auch als eine Schwarzmatrix, die wirksam ist, um jeden möglichen Lichtaustritt zwischen den Streifenelektroden zu vermeiden. Auf der anderen Seite sind die Streifenelektroden 171 auch auf dem Elektrodensubstrat 174 mit der mehrlagigen dielektrischen Schicht 172a zwischen jeden benachbarten Streifenelektroden angeordnet ausgebildet. Es ist zu bemerken, daß der Farbfilter auf einer der Streifenelektroden 171 und 176 ausgebildet sein kann. Wie es der Fall mit 8 ist, ist es klar, daß Farbfilter zwischen jeden benachbarten Streifenelektroden ausgebildet sein können und durch Überlappen der Farbfilter diese als eine Lichtabschirmschicht funktionieren können.
Die vorhergehende Beschreibung gehört zu der Anzeigetafel, die verwendbar ist, um Fernsehbilder darzustellen. Die technische Idee der vorliegenden Erfindung kann jedoch gleichermaßen auf eine Anzeigetafel (hierin nachfolgend als eine alphanumerische Zeichenanzeigetafel bezeichnet) zur Anzeige von unbeweglichen Darstellungen und/oder alphanumerischen Zeichen anwendbar sein.
21A zeigt eine Vorderansicht einer alphanumerischen Anzeigetafel und 21B zeigt eine Schnittdarstellung derselben entlang der Linie G-G' in 21A. Obwohl die 21 ein Beispiel einer Anzeigetafel zeigt, die verwendet wird, um ein alphanumerisches Zeichen darzustellen, das aus acht separaten Segmenten besteht, die in einem Muster der Figur der "8" liegen, kann die vorliegende Erfindung nicht immer darauf beschränkt und kann angewandt werden, um solch eine Kombination von Zeichen wie "OFF", "ON" und "OX" anzuzeigen.
Wie es in 21B gezeigt ist, hat das Elektrodensubstrat 215 eine Reflexionselektrode 217, die darauf ausgebildet und aus einer metallischen Dünnschicht hergestellt ist, und auf der Reflexionselektrode 217 ist ein Farbfilter 213 aufgetragen. Auf der anderen Seite hat das Elektrodensubstrat 214 eine Gegenelektrode 216, die darauf ausgebildet und aus ITO hergestellt ist, und an der Gegenelektrode 216 sind mehrlagige dielektrische Schichten 212 ausgebildet. Die polymerdispergierte Flüssigkristallschicht 17 ist zwischen den Elektrodensubstraten geschichtet. Es ist jedoch zu bemerken, daß das Bezugszeichen 217 in dem Elektrodensubstrat 215 ein Farbfilter und das Bezugszeichen 213 ITO sein kann.
Das Farbfilter 213 ist auf der Elektrode 217 in einem Bereich ausgebildet, der mindestens größer als die Öffnungen 211 ist. Auch stimmt die Farbe, die durch das Farbfilter 213 reflektiert wird, mit der Farbe des durch die mehrlagige dielektrische Schicht 212 reflektierten Lichtes überein. Mit anderen Worten, wenn die Flüssigkristallschicht 17 in einem Durchlässigkeitszustand ist (mit einer zwischen den Elektroden 216 und 217 angelegten Spannung), ist die Figur "8" unsichtbar. Umgekehrt, wenn die Flüssigkristallschicht 17 in einem Lichtstreuzustand ist (mit keiner zwischen den Elektroden 216 und 217 angelegten Spannung), ist die Flüssigkristallschicht 17 in einem weißfarbigen trüben Zustand, der die Darstellung der Figur der "8" in weißer Farbe ermöglicht.
Die mehrlagige dielektrische Schicht 212 kann eine in den Tabellen 1 bis 3 dargestellten Struktur und gleiche Wirkungen und Funktionen haben, wie sie unter Bezugnahme auf 1 erörtert wurden und deshalb werden die Einzelheiten derselben der Kürze wegen nicht wiederholt. Es ist zu bemerken, daß die mehrlagige dielektrische Schicht 212 auf einer Oberfläche des Elektrodensubstrats 214 ausgebildet sein kann, das in Kontakt mit Luft gehalten wird, wie es in 22B dargestellt ist.
23 zeigt eine strukturelle Darstellung, die eine Anzeigevorrichtung zeigt, die die in 21 dargestellte Anzeigetafel 218 verwendet. Ein Schalter 236 ist über der Anzeigetafel 218 angeordnet und aus transparenten elektrisch leitfähigen Schichten 231a und 231b hergestellt. Die elektrisch leitfähigen Schichten 231a und 231b können elektrisch miteinander verbunden werden, wenn sie in Kontakt miteinander gebracht werden. Ob ein elektrischer Kreis zwischen diesen elektrisch leitfähigen Schichten 231a und 231b aufgebaut wird oder nicht, wird durch ein Meßmittel 237 festgestellt. Dieses Meßmittel 237 umfaßt einen Inverter 235 und ein Flip-Flop 234 der T-Bauart, in dem Logikpegel eines C-Ausganges bei Leitung zwischen den Schichten 231a und 231b umgekehrt werden. Mit anderen Worten, wenn der Nutzer einen Fingerdruck auf die elektrisch leitfähige Schicht 231a aufbringt, wird der Logikpegel des C-Ausganges des Flip-Flops 234 umgekehrt. Ein Analogschalter 232 ist in Reaktion auf das C-Ausgangssignal betätigbar, um einen Schalter S an- und auszuschalten. Wenn das C-Ausgangssignal auf einem H-Pegel ist, wird der Schalter S angeschaltet, aber wenn das C-Ausgangssignal auf einem L-Pegel ist, wird der Schalter S ausgeschaltet. Solange wie der Schalter S angeschaltet ist, wird der Elektrode 216 der Anzeigetafel 218 ein Rechtecksignal von einer Wechselsignalquelle 233 zugeführt, die bewirkt, daß die Flüssigkristallschicht 17 einen Durchlässigkeitszustand annimmt. Wenn die Flüssigkristallschicht 17 einmal in dem Durchlässigkeitszustand gebracht ist, ist von der Anzeigetafel 218 kein Zeichen sichtbar. Umgekehrt, wenn die Flüssigkristallschicht 17 in dem weißfarbigen trüben Zustand ist, ist ein Zeichen von der Anzeigetafel 218 sichtbar.
Somit wird es leicht verständlich, daß es durch Niederdrücken der transparenten elektrisch leitfähigen Schicht 231a durch das Aufbringen eines Fingerdruckes möglich ist, der Anzeigetafel 218 das Anzeigen eines alphanumerischen Zeichens zu ermöglichen. Als eine mögliche Anwendung kann das Berührungsbedienungsfeld zum wahlweisen An- und Ausschalten eines elektrischen Heimgerätes oder zum wahlweisen An- und Ausschalten einer elektronischen Nachricht verwendet werden.
Die technische Idee der vorliegenden Erfindung kann auch auf eine Flüssigkristallanzeigetafel einer Lichtschreibtype, in der das polymerdispergierte Flüssigkristallmaterial, so wie es in der JP 2-93519 A offenbart ist, verwendet wird. Außerdem ist der Effekt des Funktionierens als eine Schwarzmatrix durch Reflektieren des bestimmten Bereiches des sichtbaren Lichtes auch nicht nur auf die TN-Flüssigkristallanzeigetafel anwendbar, sondern auch auf die STN-Flüssigkristallanzeigetafel.
Zum Beispiel kann die in 60 dargestellte Schwarzmatrix 381 in die mehrlagige dielektrische Schicht 16 eingebaut werden.
Wie die vorhergehende Beschreibung klar gemacht hat, ist die Anzeigetafel der vorliegenden Erfindung derart, daß die mehrlagige dielektrische Schicht 16 auf einem von den ersten und zweiten Substraten ausgebildet ist. Durch Aufbauen dieser mehrlagigen dielektrischen Schicht 16 derart, daß sie den bestimmten Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichtes reflektiert und die UV-Lichtstrahlen hindurchgehen läßt, nachdem die LC-Mischung zwischen die ersten und zweiten Substrate geschichtet wurde, kann das UV-Harz unterhalb der mehrlagigen dielektrischen Schicht 16 durch Ausstrahlen der UV-Lichtstrahlen gehärtet werden. Da das gesamte UV-Harz, das in der zwischen den Substraten geschichteten LC-Mischung enthalten ist, gehärtet werden kann, kann demzufolge eine Anzeigetafel erhalten werden, die frei von Alterung und stabil in der Arbeitsweise ist.
Da die mehrlagige dielektrische Schicht 16 außerdem dazu dient, das auf die Anzeigetafel einfallende Licht zu reflektieren, hat es eine Lichtabschirmfunktion, wie es mit der Schwarzmatrix der Fall ist, die in der konventionellen TN-Flüssigkristallanzeigetafel verwendet wird.
Da die mehrlagige dielektrische Schicht 16 eine relative Dielektrizitätskonstante besitzt, die kleiner ist als die des Flüssigkristallmaterials, kann darüberhinaus die Anzahl der elektrischen Kraftlinien, die zwischen den Signalleitungen und der Gegenelektrode entwickelt werden, reduziert werden, wodurch der Lichtaustritt um jedes Pixel herum gesteuert wird. Wenn die Lichtabschirmschicht 51 um jede Pixelelektrode herum ausgebildet ist, kann der oben beschriebene Effekt weiter erhöht werden. Auch die Ausbildung der Lichtfilter in der Weise, daß sie einander an einem Teil zwischen jedem benachbarten Pixel überlappen, bewirken das Funktionieren der Farbfilter als Lichtabschirmschicht.
Wenn die von den Source-Signalleitungen 21 erzeugten elektrischen Kraftlinien durch die niedrigdielektrischen Säulen 391 abgeschirmt werden, wie es in 38 dargestellt ist, kann der Lichtaustritt rund um jede Pixelelektrode 15 reduziert werden, da die elektromagnetische Kopplung zwischen den Source-Signalleitungen 21 und den Pixelelektroden 15 vermieden werden kann.
Es ist auch wirksam, die Isolierschicht 111 auf mindestens einer der Pixelelektroden und der Gegenelektrode 13 auszubilden. Die Ausbildung der aus organischem Material hergestellten Isolierschicht 111 auf den Elektroden ist wirksam, um die Ladungsbeibehaltung zu erhöhen. Die Isolierschicht 111 hat einen zusätzlichen Effekt des Vermeidens jeder möglichen Abtrennung zwischen der Flüssigkristallschicht 17 und den Elektroden, da fast die Hälfte des die Flüssigkristallschicht 17 bildenden Materials organisches, aus Harz hergestelltes Material ist.
Nochmals, die Ausbildung der aus organischem Material hergestellten Isolierschicht 111 erzeugt solch einen Effekt, daß die Porengröße des Netzwerkes oder die Partikelgröße der Flüssigkristalltröpfchen gleichförmig gemacht werden kann.
Doch die Verwendung des polymerdispergierten Flüssigkristallmaterials erfordert nicht die Verwendung der Polarisationsplatte und deshalb kann eine Darstellung mit größerer Leuchtdichte erhalten werden, die dem Zweifachen entspricht, das durch die TN-Flüssigkristallanzeigetafel erreicht wurde. Dies wiederum führt zu einer Erhöhung der Lichtausbeute und auch zu einer beträchtlichen Reduzierung der Möglichkeit, daß das Licht in Wärme umgewandelt wird, wodurch die Verschlechterung der Flüssigkristallanzeigetafel minimiert wird, die als ein Ergebnis der Erwärmung auftreten würde. Dies ist insbesondere im Fall der Projektionsanzeigevorrichtung vorteilhaft, in der die Intensität des auf die Anzeigetafel fallenden Lichtes einige zehntausend Lux beträgt.
Nachfolgend wird die Projektionsanzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben. Zu Beginn wird die Beschreibung, die für alle Arten der Projektionsanzeigevorrichtungen der vorliegenden Erfindung gleich ist, erläutert. Es ist zu bemerken, daß spezifische Werte oder spezifische Bereiche von Werten, die in der folgenden Be schreibung aufgezählt werden, wichtige Punkte sind, insbesondere, wenn die Anzeigetafel, in der das polymerdispergierte Flüssigkristallmaterial als eine lichtmodulierende Schicht verwendet wird, als ein Lichtmodulator benutzt wird.
Um die Lichtausbeute in der Projektionsanzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung zu erhöhen, muß die Öffnungszahl in bezug auf die Beleuchtung erhöht werden, wenn die effektive Darstellungsgröße der Anzeigetafel reduziert wird. Wenn die effektive Darstellungsgröße d der Anzeigetafel erhöht wird, kann die Öffnungszahl in bezug auf die Beleuchtung reduziert werden und deshalb kann eine großformatige Bilddarstellung erhalten werden. Die erhöhte effektive Darstellungsgröße der Anzeigetafel führt jedoch dazu, daß die Systemgröße der Projektionsanzeigevorrichtung sperrig wird und deshalb ist dieses nicht wünschenswert. Auf der anderen Seite führt die reduzierte effektive Darstellungsgröße der Anzeigetafel zu einem Anwachsen der Lichtstromdichte pro Flächeneinheit, resultierend im Erwärmen der Anzeigetafel, und ist deshalb auch nicht wünschenswert.
Auch wenn die Lichtemitterleuchtdichte auf 1.2 × 10⁸ (nt) unter Berücksichtigung der Lebensdauer einer Lampe festgelegt ist, kann es sein, daß die Lichtbogenlänge und der Energieverbrauch der Lampe proportional zueinander sind. Eine Lampe zum Beispiel, die eine Lichtbogenlänge von 3 mm, 4 mm oder 5 mm hat, wird ungefähr 50, 100 bzw. 150 Watt an elektrischer Energie verbrauchen. Die Ausbeute einer Metallhalogenidlampe ist 80 lm/W. Der gesamte Lichtstrom der 50-,100- oder 150-Watt-Lampe ist 4000, 8000 oder 12000 Lm. Die Lichtbogenlänge einer bestimmten Lampe und die Menge der verbrauchten elektrischen Energie stehen dabei in einer Wechselbeziehung zueinander und die Lichtbogenlänge und die Öffnungszahl stehen in einer Wechselbeziehung zueinander.
Um eine Projektionsanzeigevorrichtung zu erhalten, die eine projektierte Darstellungsgröße von 40 oder mehr Inch (101,52 cm oder mehr) hat und in der Lage ist, einen praktisch akzeptablen Blickwinkel und Leuchtdichte des Bildes zur Verfügung zu stellen, ist der Lichtstrom von 300 bis 300 Lm erforderlich. Angenommen, daß die Lichtausbeute der Lampe ungefähr 4 % beträgt, muß demzufolge eine Lampe von 100 Watt oder mehr verwendet werden. In Anbetracht dessen kann eine Lampe mit einer Lichtbogenlänge von 3 mm verwendet werden, wenn nur der günstige Darstellungskontrast (CR) zu erreichen gewünscht wird, um jedoch die zufriedenstellende Leuchtdichte des projizierten Bildes zu erhalten, ist die Verwendung einer Metallhalogenidlampe von 100 Watt notwendig.
Es kann auch keine zufriedenstellende Darstellungsleuchtdichte erhalten werden, wenn die effektive Darstellungsgröße der Anzeigetafel klein ist. Wenn die Lichtbogenlänge 5 mm ist und der effektive Öffnungszahlwert der Beleuchtung 7 ist, muß die effektive Anzeigetafelgröße ungefähr 3.5 Inch (8,88 cm) betragen. Wenn die Lichtbogenlänge ungefähr 5 mm beträgt und die effektive Anzeigetafelgröße ungefähr 2 Inch (5,08 cm) ist, wird der effektive Wert der Beleuchtung ungefähr 5 sein. In solch einem Fall kann kein guter Darstellungskontrast (CR) erreicht werden, obwohl die Darstellungsleuchtdichte in einen akzeptablen Bereich fällt.
Als ein Ergebnis einer Reihe von Versuchen und Berechnungen kann die Darstellungsleuchtdichte in dem praktisch akzeptablen Bereich erhalten werden, wenn der effektive Öffnungszahlwert der Beleuchtung 5 oder größer ist. Es wurde jedoch geschlußfolgert, daß, um die zufriedenstellende Darstellungsleuchtdichte, den Darstellungskontrast und die richtige Menge der verbrauchten Energie ohne Opfern der Lebensdauer der Lampe zu sichern, der effektive Öffnungszahlwert der Leuchtdichte (effektiver F-Wert des projizierten Lichtes) ungefähr 7, die Lichtbogenlänge der Lampe ungefähr 5 mm und die Menge der durch die Lampe verbrauchten Energie ungefähr 150 Watt sein muß. Die Reduzierung der Öffnungszahl des Projektionsobjektivs erhöht den Lichtstrom, der den Schirm erreicht. Dementsprechend muß die Menge der durch die Lampe verbrauchten elektrischen Energie auch erhöht werden. In bezug auf die Verlängerung der Lebensdauer der Lampe erfordert die Erhöhung der Menge der dabei verbrauchten elektrischen Energie auch die Verwendung der Lampe, die eine lange Lichtbogenlänge besitzt, wenn die Bogenleuchtdichte festgelegt ist. Selbstverständlich wird der Darstellungskontrast (CR) kleiner mit dem Sinken der Öffnungszahl. Umgekehrt führt das Ansteigen der Öffnungszahl des optischen Projektionssystems zum Ansteigen des Darstellungkontrastes, der Schirmlichtstrom wird jedoch kleiner.
Als ein Ergebnis einer Reihe von Experimenten und Berechnungen, muß die Lampe eine Lichtbogenlänge in dem Bereich von 6 mm haben, um einen zufriedenstellenden Darstellungskontrast zu erhalten. Auch darf sie mit nicht höher als 250 Watt bemessen sein. Die Lampe muß jedoch eine Metallhalogenidlampe von 100 Watt oder mehr sein, um eine zufriedenstellende Schirmleuchtdichte zu erhalten. Unter Berücksichtigung der Schirmleuchtdichte und des Darstellungskontrastes muß die Lichtbogenlänge noch bevorzugter im Bereich von 3 bis 6 mm sein.
Die diagonale Länge des effektiven Darstellungsbereiches der Anzeigetafel darf nicht größer als 4.5 Inch (11,42 cm ) unter Systembedingungen sein. Auch unter der Bedingung der Lichtausbeute darf sie nicht kleiner als 2 Inch (5,08 cm) sein. Um einen ausreichenden Wirkungsgrad der Lichtsammlung zu erhalten und das System kompakt zu machen, muß die diagonale Länge des effektiven Darstellungsbereiches der Anzeigetafel in dem Bereich von 3 bis 4 Inch (7,61 bis 10,15 cm) von diesen liegen.
Die Öffnungszahl des Projektionsobjektivs, oder breiter gesprochen, die Öffnungszahl des optischen Projektionssystems, darf nicht kleiner als 5 sein, um einen zufriedenstellenden Darstellungskontrast zu sichern. Um eine zufriedenstellende Schirmleuchtdichte zu sichern, darf sie auch nicht größer als 9 sein. Doch unter Berücksichtigung der ausgewählten Lichtbogenlänge der Lampe muß die Öffnungszahl in dem Bereich von 6 bis 8 liegen.
Aufmerksamkeit wird darauf gelenkt, daß, wenn der Streuungswinkel der Beleuchtung (Öffnungszahl) nicht mit dem Winkel der Lichtsammlung (öffnungszahl) des Projektionsobjektivs übereinstimmt, die Lichtausbeute sinken wird. Der Grund ist, je größer die Öffnungszahl ist, um so mehr Begrenzungen gibt es. In der Projektionsanzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung werden die Öffnungszahl der Beleuchtung und die Öffnungszahl des Projektionsobjektivs einander gleich gemacht.
In der vorgehenden Beschreibung sollte die Bezugnahme auf die Lichtbogenlänge von 5 mm so verstanden werden, daß die Lichtbogenlänge von im wesentlichen 5 mm gemeint ist. Der Ausdruck "im wesentlichen" ist so gedacht, daß er die Licht bogenlänge von 8 mm umfaßt, es ist jedoch zu beachten, daß, wenn von der gesamten Menge des von der Lichtbogenlänge von 8 mm ausgestrahlten Lichtes das Projektionsobjektiv lediglich eine Menge von Licht sammelt, das von einem Mittelwert der Lichtbogenlänge ausgestrahlt wird, das heißt, ungefähr 5 mm, die wesentliche Lichtbogenlänge mit 5 mm ausgelegt werden sollte. Gleichermaßen sollte die Öffnungszahl so verstanden werden, daß eine effektive Öffnungszahl gemeint ist. Selbst wenn die physikalische Öffnungszahl 4 ist, wird die Öffnungszahl nicht kleiner als 4 sein, wenn das Licht lediglich durch einen Teil neben dem Mittelpunkt der Pupille des Projektionsobjektivs hindurchgeht.
24 ist eine erste Ausführungsform der Projektionsanzeigevorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung. Eine Lichtquelle 241 umfaßt einen konkaven Spiegel 241 und entweder eine Metallhalogenidlampe oder eine Xenonlampe als ein lichterzeugendes Mittel 241a. Ein UV-IR-Sperrfilter 241, der betätigbar ist, um die UV-Lichtstrahlen und Infrarotstrahlen zu sperren, ist an einer Austrittseite der Lichtquelle 241 angeordnet. Der konkave Spiegel 241 ist so konstruiert, daß er einen geeigneten Wert unter Berücksichtigung der Lichtbogenlänge der Lampe 241h hat. Dieser konkave Spiegel 241 kann die Form eines elliptischen oder parabolischen Spiegels haben. Das Bezugszeichen 242a stellt einen dichroitischen Spiegel (BDM) zum Reflektieren des blauen Lichtes, das Bezugszeichen 242b einen dichroitischen Spiegel (GDM) zum Reflektieren des grünen Lichtes und das Bezugszeichen 242c einen dichroitischen Spiegel (RDM) zum Reflektieren des roten Lichtes dar. Es ist zu bemerken, daß die Reihenfolge der Anordnung der dichroitischen Spiegel 242a bis 242c nicht auf die dargestellte Reihenfolge beschränkt werden kann und daß mindestens der dichroitische Spiegel 242c durch einen Totalreflexionsspiegel ersetzt werden kann.
Das Bezugszeichen 243 stellt die Anzeigetafel der vorliegenden Erfindung dar. Es ist jedoch zu beachten, daß die Schichtdicke der Flüssigkristallschicht 17 der Anzeigetafel 243c zum Modulieren des roten Lichtes so ausgewählt wird, daß sie größer als jene der Flüssigkristallschicht 17 der anderen Anzeigetafeln zum Modulieren des grünen bzw. blauen Lichtes ist. Auch wird in Abhängigkeit von der Wellenlänge des zu modulierenden Lichtes die durchschnittliche Partikelgröße der Flüssigkristalltröpfchen oder die durchschnittliche Porengröße des Polymernetzwerkes verändert. Je länger die Wellenlänge des zu modulierenden Lichtes ist, umso größer ist die durchschnittliche Partikelgröße oder die durchschnittliche Porengröße. Der Grund ist, daß die Streucharakteristik mit dem Größerwerden der Wellenlänge des zu modulierenden Lichtes kleiner wird, begleitet von der Reduzierung des Kontrastes. Auch wird in der Anzeigetafel, in der die mehrlagige dielektrische Schicht 16 ausgebildet ist, das einfallende Licht durch die mehrlagige dielektrische Schicht 16 reflektiert, um als eine Schwarzmatrix zu funktionieren. Das Bezugszeichen 244 stellt eine Linse, das Bezugszeichen 246 eine Projektionslinse und das Bezugszeichen 245 eine Öffnung dar. Es ist zu bemerken, daß die Elemente 244, 245 und 246 ein optische Projektionssystem bilden. Die Öffnung 245 ist lediglich zur Praktikabilität der Beschreibung der Wirkungsweise der Projektionsanzeigevorrichtung dargestellt. Da die Öffnung 245 den Winkel der Sammlung des Lichtes des optischen Projektionssystems bestimmt, ist es ausreichend, daß sie in die Funktion des optischen Projektionssystems eingeschlossen ist. Mit anderen Worten, je größer die Öffnungszahl des optischen Projektionssystems ist, umso kleiner ist der Durchmesser der Öffnung 245. Um eine Darstellung mit hohem Kontrast zu sichern, wird es bevorzugt, daß die Öffnungszahl des optischen Projektionssystems einen größeren Wert hat. Jedoch führt die Anwendung der größeren Öffnungszahl des optischen Projektionssystems zur Reduzierung der Leuchtdichte eines weißen Displays. Insbesondere ohne Verwendung der Öffnung umfaßt die Funktion des optischen Projektionssystems die Funktion der Öffnung. Das Bezugszeichen 247 stellt eine Übertragungslinse dar.
40 zeigt das System aus 24 in einer perspektivischen Ansicht. Es ist jedoch zu beachten, daß die Elemente, die nicht für die Erörterung benötigt werden, einschließlich der Hilfslinse 247, hierin nicht dargestellt sind. Auch ist der Aufbau eines Gehäuses 425, das einem in 40 dargestellten Projektor 421 Platz bietet, in 41 dargestellt. Das Gehäuse 425 umfaßt einen an einem oberen Frontteil desselben angeordneten durchlässigen Schirm 424, den an einem unteren hinteren Ende desselben angeordneten Projektor 421, einen an einem unteren Frontteil desselben angeordneten Planspiegel 422 und einen hinter den Schirm 424 angeordneten Planspiegel 423. Durch Reduzieren des Projektions abstandes (die Länge einer optischen Länge von der Projektionslinse zum Mittelpunkt des Schirmes) und kompakt machen des Projektors 421, kann das Gehäuse 425 kompakt gemacht werden.
Nachfolgend wird die Arbeitsweise der Projektionsanzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung beschrieben. Es ist zu beachten, daß entsprechende Modulationssysteme in bezug auf das rote, grüne und blaue Licht in einer Art und Weise funktionieren, die gleich ist, deshalb wird in der folgenden Beschreibung nur auf das mit dem blauen Licht verbundene Modulationssystem der Kürze wegen beschrieben.
Von der Lichtquelle 241 wird weißes Licht ausgestrahlt und eine blaue Lichtkomponente, die in diesem weißen Licht enthalten ist, wird durch den blauen dichroitischen Spiegel 242a reflektiert. Dieses blaue Licht fällt nachfolgend auf die Anzeigetafel 243a. Die Anzeigetafel 243a moduliert das einfallende Licht durch Steuern der Streu- und Durchlässigkeitszustände des einfallenden Lichtes in Reaktion auf ein Signal, das den Pixelelektroden zugeführt wird, wie es in den 34A und 34B dargestellt ist.
Das Streulicht wird durch die Öffnung 245a abgeschirmt, das parallele Licht oder Licht, das in einem vorgegebenen Winkel einfällt, geht jedoch durch die Öffnung 245a hindurch. Das modulierte Licht wird durch die Projektionslinse 246a auf den Schirm (nicht dargestellt) projiziert, um Bilder in einem vergrößerten Maßstab darzustellen. Auf diese Weise wird die blaue Lichtkomponente eines bestimmten Bildes auf dem Schirm dargestellt. Ebenso moduliert die Anzeigetafel 243 die grüne Lichtkomponente und die Anzeigetafel 243c moduliert die rote Lichtkomponente, was zu einer Farbbildreproduktion auf dem Schirm führt.
Obwohl 24 das System zeigt, in dem die drei Projektionslinsen 246 verwendet werden, um Bilder auf den Schirm zu projizieren, kann das Projektionslinsensystem Gebrauch von nur einer Projektionslinse machen, ein Beispiel dessen ist in 25 dargestellt. Eine hierin dargestellte Anzeigetafel 254 ist die Anzeigetafel der vorliegenden Erfindung.
Zum Zweck der Vereinfachung werden die Anzeigetafeln zum Darstellen von durch grünes, rotes und blaues Licht übertragenen Bildern durch 254G, 254R und 254B gekennzeichnet. Demzufolge reflektiert der dichroitische Spiegel 252a das rote Licht, aber läßt das grüne und blaue Licht hindurch, der dichroitische Spiegel 252b reflektiert das grüne Licht, läßt jedoch das blaue Licht hindurch und der dichroitische Spiegel 253b reflektiert das blaue Licht, läßt jedoch das grüne und rote Licht hindurch.
Das von der Metallhalogenidlampe 241a ausgestrahlte Licht wird durch einen Totalreflexionsspiegel 251a reflektiert und daraus folgend die Richtung des Fortschreitens des Lichtes verändert. Wenn dann das Licht durch den UV-IR-Sperrfilter 241c hindurchgeht, werden die UV- und Infrarotbereiche des Lichtes durch den UV-IR-Sperrfilter 241c gesperrt. Das aus dem UV-IR-Sperrfilter 241c nach außen austretende Licht wird durch die dichroitischen Spiegel 251a bzw. 252b in rote, grüne und blaue optische Weglängen zerlegt und danach tritt das rote, grüne und blaue Licht in die entsprechenden Feldlinsen 253R, 253G und 253B ein. Die Feldlinsen 253 dienen dazu, das zugehörige Licht zu sammeln, und die Anzeigetafel 254 ändert die Orientierung des Flüssigkristallmaterials in Übereinstimmung mit einem Bildsignal, um das Licht zu modulieren. Das so modulierte rote, grüne und blaue Licht wird wieder durch die dichroitischen Spiegel 252c und 252d zusammengesetzt und dann durch die Projektionslinse 255 auf den Schirm (nicht dargestellt) projiziert.
Es ist zu bemerken, daß in den in den 24 und 25 gezeigten Projektionsanzeigevorrichtungen, die unter Bezugnahme auf die 18 und 20 beschriebene Bauart der Anzeigetafel mit einfacher Matrix als ein Lichtmodulator verwendet werden kann. Auch wenn der in 25 dargestellte Aufbau als ein Projektor 421 innerhalb des Gehäuses 425 angeordnet ist, kann eine Projektionsbilddarstellungeinrichtung einer Bauart mit Rückprojektion erhalten werden, wie es in 41 dargestellt ist.
Nachfolgend wird eine Projektionsanzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben, in der die in der 12 und anderen dargestellte Anzeigetafel von einer reflektierenden Bauart verwendet wird. 26 zeigt die erfindungsgemäße Projektionsanzeigevorrichtung, in der die in 12 dargestellten Anzeigetafeln einer reflektierenden Bauart als entsprechende Lichtmodulatoren verwendet werden. Eine Lichtquelle 241 wird durch eine Lampe 241a, einen konkaven Spiegel 241b und einen UV-IR-Sperrfilter 241c gebildet. Die Lampe 241a ist eine Metallhalogenidlampe und strahlt Licht von drei Primärfarben rot, grün und blau aus. Der konkave Spiegel 241b ist aus Glas hergestellt und hat eine aufgedampfte reflektierende Oberfläche mit einer mehrlagigen Beschichtung, die wirksam ist, um einen sichtbaren Bereich des Lichtes zu reflektieren, aber die Infrarotlichtstrahlen durchzulassen. Das Sperrfilter 241c besitzt einen Aufbau, der ein Glassubstrat umfaßt, auf dem eine mehrlagige Beschichtung aufgedampft ist, die wirksam ist, um einen sichtbaren Bereich des Lichtes zu reflektieren, jedoch Infrarotlichtstrahlen hindurchzulassen. Der sichtbare Bereich des Lichtes, der in den von der Lampe 241a ausgestrahlten Strahlen enthalten ist, wird durch die reflektierende Oberfläche des konkaven Spiegels 241b reflektiert, das dann nachfolgend durch das Sperrfilter 241c hindurchgeht. Wenn das Licht durch das Sperrfilter 241c hindurchgeht, werden die Infrarot- und Ultraviolettstrahlen des Lichtes durch das Sperrfilter 241c entfernt.
Ein Projektionsobjektiv 261 wird durch eine erste Linsengruppe 261b neben den Anzeigetafeln und eine zweite Linsengruppe 261a neben dem Schirm gebildet, und zwischen den ersten und zweiten Linsengruppen 261b und 261a ist ein Planspiegel 262 angeordnet. Streulicht, das von einem Pixel austritt, das in einem Mittelpunkt eines Bildes auf der Anzeigetafel 264 gelegen ist, geht durch die erste Linsengruppe 261b hindurch und ungefähr die Hälfte von ihm fällt nachfolgend auf den Planspiegel 262, während der verbleibende Teil des Lichtes nicht auf den Planspiegel 262 auffällt, sondern durch die zweite Linsengruppe 261a hindurchführt. Die Normale der reflektierenden Oberfläche des Planspiegels 262 ist um 45° in bezug auf die optische Achse 265 geneigt. Das Licht von der Lichtquelle 241 wird durch den Planspiegel 262 reflektiert und fällt dann auf die Anzeigetafel 264, nachdem es die erste Linsengruppe 261 passiert hat. Von der Anzeigetafel 264 reflektierte Lichtstrahlen werden auf den Schirm projiziert, nachdem sie die erste Linsengruppe 261 und dann die zweite Linsengruppe 261a passiert haben. Lichtstrahlen, die vom Mittelpunkt der Öffnung der Projektions linse 261 zu der Anzeigetafel 264 austreten sind von telezentrischer Natur, so daß sie in die Flüssigkristallschicht 17 in im wesentlichen rechten Winkel dazu eintreten können.
Der Kürze wegen wird die Anzeigetafel zum Modulieren des roten Lichtes durch 264a, die Anzeigetafel zum Modulieren des blauen Lichtes durch 264c und die Anzeigevorrichtung zum Modulieren des grünen Lichtes durch 264b gekennzeichnet.
Obwohl das Bezugszeichen 263 in 26 einen dichroitischen Spiegel bezeichnet, bildet es gleichzeitig ein farbzusammensetzendes System und ein farbtrennendes System. Von der Lichtquelle ausgestrahltes weißes Licht wird durch den Planspiegel 262 abgelenkt, bevor es in die erste Linsengruppe 261b des Projektionsobjektivs 261 eintritt. Zu dieser Zeit wird unnötiges blaues und rotes Licht durch das Filter 241c gesperrt. Der Halbwert des Bandes des Filters 241c liegt in dem Bereich von 430 bis 690 nm. Nachfolgend wird der Hinweis auf das Lichtband durch den Terminus seines Halbwertes ausgedrückt. Der dichroitische Spiegel 263a reflektiert das grüne Licht, aber läßt das rote und blaue Licht hindurchpassieren. Das grüne Licht tritt in die Anzeigetafel 264c ein, nachdem sein Band durch den dichroitischen Spiegel 253c begrenzt wurde. Das Band des grünen Lichtes wird als in dem Bereich von 510 bis 570 nm liegend angenommen. Auf der anderen Seite reflektiert der dichroitische Spiegel 263b das blaue Licht, läßt aber das rote Licht hindurchgehen. Das blaue Licht tritt in die Anzeigetafel 264c ein, das rote Licht tritt jedoch in die Anzeigetafel 264a ein. Das Band des einfallenden blauen Lichtes liegt in dem Bereich von 430 bis 490 nm und das Band des einfallenden roten Lichtes liegt in dem Bereich von 600 bis 690 nm. Diese Lichtbänder werden gleichermaßen in den anderen Projektionsanzeigevorrichtungsbauarten der vorliegenden Erfindung verwendet. Jede der Anzeigetafeln wird in Reaktion auf ein Bildsignal wirksam, um eine optische Abbildung als eine Funktion der Veränderung der Streubedingung zu bilden. Ein durch jede Anzeigetafel gebildetes optisches System wird durch den dichroitischen Spiegel 263 farbzusammengesetzt, nachdem es das Projektionsobjektiv 261 passiert hat, wird es auf den Schirm 266 projiziert, um die Abbildung in einem vergrößerten Maßstab zu bilden.
Wie in 26 dargestellt ist, wird das farbtrennende optische System durch die Verwendung der dichroitischen Spiegel gebildet, die eine farbtrennende Funktion und eine farbzusammensetzende Funktion zum Zusammensetzen der durch die entsprechenden Flüssigkristallanzeigetafeln modulierten Farben haben.
Indem jede Anzeigetafel so konstruiert wird, daß sie eine reflektierende Struktur aufweist, ist es möglich, eine Wärmestrahlungsplatte 271 direkt an einer hinteren Fläche des Anordnungs- oder Gegensubstrats anzuordnen, wie es in 27 dargestellt ist. Die Wärmestrahlungsplatte 271 ist an der Tafel 264 durch die Verbindung eines aus Silikon hergestellten Verbindungsmittels befestigt. Durch diese Konstruktion kann das Kühlen der Anzeigetafel leicht erreicht werden.
Auch das auf die Anzeigetafel fallende Licht wandert während seines Durchganges durch die Flüssigkristallschicht 17 von der Gegenelektrode 125 zu der Reflexionselektrode 121 einen Einfallsweg entlang und dann entlang einem Ausfallweg von der Reflexionselektrode 121 zu der Gegenelektrode 125. Im Vergleich zu der durchlässigen Anzeigetafel entspricht die Schichtdicke der Flüssigkristallschicht demzufolge offensichtlich dem Zweifachen der Schichtdicke der durchlässigen Anzeigetafel. Im Vergleich mit der durchlässigen Anzeigetafel wird die Streucharakteristik aus diesem Grund verbessert und eine Anzeige mit höherem Kontrast kann erhalten werden.
Der dichroitische Spiegel 262 funktioniert als ein Filter, das wirksam ist, um Lichtstrahlen einer bestimmten Wellenlänge zu reflektieren (durchlassen). Der dichroitische Spiegel 263a ist zum Beispiel wirksam, um die Lichtstrahlen einer bestimmten Wellenlänge zu der Zeit zu reflektieren, zu der das Licht von der Lichtquelle 241 auf die Anzeigetafel 264b fällt. Auch reflektiert das durch die Flüssigkristallanzeigetafel 264b reflektierte Licht Lichtstrahlen einer bestimmten Wellenlänge zu der Zeit, zu der sie in das Projektionsmittel 261 eintreten.
Jeder dichroitische Spiegel 263 reflektiert das Licht zweimal, das heißt, zu der Zeit, zu der das Licht in die Anzeigetafel eintritt und auch zu der Zeit, zu der es aus der Anzeigetafel austritt. In dem in 13 dargestellten Aufbau begrenzt ein einzelner dichroitischer Spiegel das Wellenlängenband des Lichtes zweimal. Mit anderen Worten, der dichroitische Spiegel funktioniert als ein Sekundärfilter. Im Vergleich mit dem in 24 gezeigten dichroitischen Spiegel 241 wird die Sperrcharakteristik, durch die das Band begrenzt wird, steil. Aus diesem Grund tritt kein Überlappen in dem Band des auf jede Anzeigetafel fallenden Lichtes statt. Demzufolge kann die Farbreproduzierbarkeit verbessert und eine Hochqualitätsbilddarstellung erhalten werden.
Dadurch, daß die dichroitischen Spiegel 263 sowohl die farbtrennende als auch die farbzusammensetzende Funktion aufweisen, wird die Reduzierung der Systemgröße der Projektionsanzeigevorrichtung realisiert.
Um das farbtrennende und das farbzusammensetzende optische System durch die Verwendung der dichroitischen Spiegel kompakt zu machen, sollte auch die Projektionsanzeigevorrichtung so konstruiert sein, wie es in 42 dargestellt ist. Es ist zu beachten, daß das Bezugszeichen 426 in 42 eine Hilfslinse bezeichnet. Drei dichroitische Spiegel 263d, 263e und 263f werden kombiniert und in einer Struktur angeordnet, die gleich der Form einer Figur "X" ist. Einfallendes Licht 267a wird durch die entsprechenden dichroitischen Spiegel 263d, 263e und 263f in Lichtkomponenten von drei Primärfarben rot, grün und blau zerlegt. Zum Beispiel reflektiert der dichroitische Spiegel 263a das rote Licht und die dichroitischen Spiegel 263e und 263f reflektieren das blaue Licht. Das grüne Licht passiert die drei dichroitischen Spiegel bevor es die Anzeigetafel 264e erreicht. Das zerlegte Licht wird durch die erfindungsgemäßen Anzeigetafeln 264d, 264e bzw. 264f moduliert. Das modulierte Licht wird austretendes Licht 267b und wird nachfolgend durch die dichroitischen Spiegel 263 farbzusammengesetzt, bevor es durch das Projektionsobjektiv 261 projiziert wird.
Es ist zu beachten, daß, obwohl in den 24, 25, 26 und 42 das Licht als durch die entsprechenden dichroitischen Spiegel in rote, grüne und blaue Lichtkomponenten zerlegtes Licht beschrieben wurde, die vorliegende Erfindung nicht immer darauf beschränkt werden kann und zum Beispiel dichroitische Filter, dichroitische Prismen und andere verwendet werden können.
44 zeigt eine strukturelle Darstellung der Projektionsanzeigevorrichtung, in der ein dichroitisches Prisma 441 verwendet wird, um die Farbtrennung und Farbzusammensetzung zu verwirklichen. Das dichroitische Prisma 441 hat zwei lichtzerlegende Flächen 442a und 442b und das weiße Licht 267a wird durch die lichtzerlegenden Flächen 442 in rote, grüne und blaue Lichtkomponenten zerlegt. Jede Anzeigetafel 264 ist durch ein entsprechendes Wellenlängenbegrenzungsfilter 433 an dem dichroitischen Prisma 441 befestigt. Mit anderen Worten, das Wellenlängenbegrenzungsfilter 433 ist an dem dichroitischen Prisma 441 befestigt, um so eine optische Kopplung durch ein optisches Kopplungsmittel 282 zu erreichen und jede Anzeigetafel 264 ist wiederum an dem entsprechenden Wellenlängenbegrenzungsfilter 433 befestigt, um eine optische Kopplung durch ein optisches Kopplungsmittel (eine optische Kopplungsschicht) 282 zu erhalten.
Das optische Kopplungsmittel 282 kann ein Verbindungsmittel sein, das aus einem Acrylharz, einem Gel enthaltenden Silikonharz oder einem flüssigen Medium, wie Ethylenglykol hergestellt ist. Von diesen wird das optische Kopplungsmittel von der Art bevorzugt, das einen Brechungsindex besitzt, der gleich oder ungefähr gleich mit dem des Substrats jeder Anzeigetafel ist. Genauer gesagt, kann es ein transparentes Silikonharz sein, das mit "KE 1051" bezeichnet wird und von Shinetsu Kagaku Kogyo Kabushiki Kaisha erhältlich ist und eine Dicke von 2 mm und einen Brechungsindex von 1.40 besitzt. Dieses ist in zwei flüssigen Medien erhältlich, die, wenn sie zusammengemischt und dann bei Raumtemperatur stehengelassen oder erhitzt werden, eine additive Polymerisation durchmachen, um in eine Gelform zu erhärten. Anders als dieses, kann ein flüssiges Medium wie Ethylenglykol, ein transparentes Epoxidklebemittel oder ein transparentes Silikonharz, das zu einer Gelform aushärten kann, wenn es UV-Lichtstrahlen ausgesetzt wird, verwendet werden. Da das Vorhandensein eines Luftspaltes zwischen dem Substrat 11 und einem daran zu befestigenden Objekt zu einer Abnormalität in der Qualität des dargestellten Bildes führt, muß darauf geachtet werden, den Luftspalt zu vermeiden.
Das dichroitische Prisma 441 ist ein aus Glas oder Harz hergestellter Block.
Alternativ kann das dichroitische Prisma 441 einen Aufbau haben, der durch Herstellen eines Rahmens (eines Hohlkörpers) aus Glas, Einsetzen von Platten in den Rahmen, die mit lichtzerlegenden Oberflächen 442 ausgebildet sind, und Einfüllen eines flüssigen Mediums, wie Ethylenglykol mit einem Brechungsindex, der im wesentlichen gleich dem des den Rahmen bildenden Materials ist, in den Zwischenraum innerhalb des Rahmens, hergestellt wird. Außer dem Ethylenglykol kann ein Gel aus Silikonharz verwendet werden. Die Differenz im Brechungsindex zwischen dem Rahmen und dem flüssigen Medium oder Gel sollte bis zu 0.15 betragen und der Brechungsindex ist vorzugsweise in dem Bereich von 1.38 bis 1.55.
Ein unwirksamer Bereich des dichroitischen Prismas 441 (Bereiche außer den Lichteintritts- und Lichtaustrittsflächen 435 und Flächen, an denen die entsprechenden Anzeigetafeln 264 befestigt sind) wird mit einer lichtabsorbierenden Schicht (wie eine schwarze Farbe) 432 angestrichen, wie es in 45 dargestellt ist. Das Material für die lichtabsorbierende Schicht 432 kann gleich dem sein, was verwendet wird, um die lichtabsorbierende Schicht 285 zu bilden. Die lichtabsorbierende Schicht 432 dient dazu, das durch die Anzeigetafeln 264 gestreute Licht zu absorbieren. Mit anderen Worten, es ist ausreichend, eine Funktion des Absorbierens von durch die Anzeigetafeln 264 gestreutem Licht zu haben, und deshalb kann es nicht immer auf schwarze Farbe beschränkt werden. Zum Beispiel kann ein Anstrich mit einer Farbe verwendet werden, die zu der Farbe des durch die lichtmodulierende Schicht 17 zu modulierenden Lichtes komplementär ist.
Außerdem sollte der Ausdruck "Lichtabsorbierende Schicht" so verstanden werden, daß er jedes andere lichtabsorbierende Mittel umfaßt. Beispielsweise sollte er so verstanden werden, daß er die lichtabsorbierende Schicht 432, die durch Aufbringen einer Dünnschicht auf den unwirksamen Bereich des Prismas 441 durch die Anwendung einer Bedampfungstechnik ausgebildet ist, und eine lichtabsorbierende Platte oder Schicht umfaßt, die auf dem unwirksamen Bereich des Prismas 441 oder dem unwirksamen Bereich des Prismas 441, der Grund der Streuung des einfallenden Lichtes ist, überzogen ist. Das wellenlängenbegrenzende Filter 433 kann die Form eines dichroitischen Spiegels oder Filters, oder eines aus Glas oder Harz hergestellten Filters (farbabsorbierendes Filter) haben, in dem lichtabsorbierende Farben dispergiert sind. Jedes dieser Filter kann in der erfindungsgemäßen Projektionsanzeigevorrichtung verwendet werden, die Verwendung des dichroitischen Filters, das in der Lage ist, das Lichtband auf ein schmales Band zu begrenzen, wird jedoch am meisten bevorzugt. Da jedoch das farbabsorbierende Filter eine Funktion des Absorbierens von dem im Prisma 441 zerstreuten Licht hat, wird seine Anwendung empfohlen, wenn ein zufriedenstellender Darstellungskontrast erwünscht ist, selbst wenn die Lichtausbeute etwas niedriger ist. Aus diesem Grund kann keiner bestimmen, daß eines der dichroitischen Filter und des farbabsorbierendes Filters besser als das andere ist.
Nachfolgend wird der Grund, warum jede Anzeigetafel 264 an dem dichroitischen Prisma 441 in einer optischen Kopplungsgestaltung durch Anwendung des optischen Kopplungsmittels 282 befestigt ist, erörtert. Es ist jedoch zu beachten, daß die Projektionsanzeigevorrichtung, in der die Anzeigetafeln an einem Prisma befestigt sind, in der JP 6–34931 A offenbart ist.
46 zeigt eine seitliche Schnittdarstellung der Anzeigetafel der vorliegenden Erfindung. Es wird angenommen, daß das einfallende Licht 461 in die Anzeigetafel von einer Seite des Gegensubstrats eintritt. Das einfallende Licht A wird durch die Flüssigkristalltröpfchen 331c (Nicht immer darauf beschränkt. Zum Beispiel kann die Grenzfläche des Harzes dem Zweck dienen, wenn die Flüssigkristallschicht 17 durch eine polymere Netzwerkform gebildet wird.) der Flüssigkristallschicht 17 zerstreut. Das Streulicht streut in alle Richtungen und ein Teil desselben tritt in die Flüssigkristallschicht 17 ein, nachdem es durch die Grenzfläche 462 zwischen dem Gegensubstrat 11 und Luft und der mehrlagigen dielektrischen Schicht 16 reflektiert wurde. Das in die Flüssigkristallschicht 17 eintretende Licht wird durch die Flüssigkristalltröpfchen 331d (diese Streuung wird als eine Sekundärstreuung bezeichnet) zerstreut, ein Teil des Streulichtes tritt nachfolgend zu dem Anordnungssubstrat hin aus. Das daraus austretende Licht wird dann durch das Projektionsobjektiv auf den Schirm projiziert.
Die erfindungsgemäße Anzeigetafel ist mit der mehrlagigen dielektrischen Schicht 16 versehen, die als eine Schwarzmatrix funktioniert. Die mehrlagige dielektrische Schicht 16 ist wirksam, um das einfallende Licht durch den Effekt der Lichtinterferenz ohne Verlust von Licht zu reflektieren. Durch Streuung des einfallenden Lichtes führt die Anzeigetafel der vorliegenden Erfindung auch eine Lichtmodulation durch. Aus diesem Grund besteht die Neigung des Stattfindens der Streuung des Lichtes zwischen der Flüssigkristallschicht 17 und irgendeinem der Substrate 11 und 12, wie es in 46 dargestellt ist. Die Lichtstreuung bildet einen Grund für Unschärfe der Pixel, die wiederum zur Reduzierung im Fensterkontrast, begleitet von einem Verringern der Qualität des dargestellten Bildes führt. Es gibt auch noch Licht, wie das einfallende Licht 461B, das durch die Flüssigkristalltröpfchen 331a gestreut wird, dann wieder in die Flüssigkristallschicht 17 eintritt, nachdem es durch die Grenzfläche 463 zwischen dem Anordnungssubstrat 12 und der Luft und auch durch die Source-Signalleitungen reflektiert wurde, und schließlich von dem Anordnungssubstrat 12 nach außen austritt, nachdem es wieder durch die Flüssigkristalltröpfchen 331b gestreut wurde. Es gibt wiederum Licht, wie das einfallende Licht 461C, das durch die Flüssigkristalltröpfchen 331e gestreut wird und auf die Pixel fällt, nachdem es durch die Source-Signalleitungen 21 und die Grenzfläche 462 zwischen dem Gegensubstrat 11 und der Luft reflektiert wurde.
Obwohl das einfallende Licht 461A als durch die mehrlagige dielektrische Schicht 16 reflektiert beschrieben wurde, ist es unnötig zu sagen, daß selbst wenn sich anstelle der mehrlagigen dielektrischen Schicht 16 eine aus Metall herge stellte (zum Beispiel Cr) Schwarzmatrix befindet, Licht gestreut wird, wie es in den Figuren dargestellt ist, um eine Sekundärstreuung zu erzeugen. In dem Fall von Cr ist jedoch der Grad, mit dem die Sekundärstreuung stattfindet, niedrig, da das Reflexionsvermögen desselben ungefähr 60 % beträgt, was niedriger ist als das der mehrlagigen dielektrischen Schicht 16. In jedem Fall besteht, sofern das Auftreten der Sekundärstreuung betroffen ist, die Neigung des Stattfindens des zuvor erörterten Phänomens, insbesondere in der Anzeigetafel der vorliegenden Erfindung.
Die vorhergehende technische Idee, in der das Auftreten der Sekundärstreuung unterdrückt und der Fensterkontrast verbessert wird, um die Qualität des dargestellten Bildes zu verbessern, hat das gleiche zugrundeliegende Problem mit dem Versuch, die Qualität des angezeigten Bildes durch Vermeiden des Lichtaustrittes um die Pixelelektroden herum durch Verwendung der mehrlagigen dielektrischen Schicht 16 zu verbessern. Es gehört auch zu demselben Gebiet der Anzeigetafeln und der Projektionsanzeigevorrichtungen.
Dieses Phänomen, bei dem die Sekundärstreuung stattfindet und der Fensterkontrast reduziert wird, wird auch in der reflektierenden Anzeigetafel beobachtet, die in 47 dargestellt ist. Das einfallende Licht D wird durch die Flüssigkristalltröpfchen 331f reflektiert und, nachdem sie durch die Grenzfläche 462 mit der Luft reflektiert wurden, in die Flüssigkristallschicht 17 eintritt und dann gestreut wird (Sekundärstreuung). Ein Teil des Streulichtes tritt von dem Gegensubstrat 11 nach außen aus. Das aus dem Gegensubstrat 11 austretende Licht tritt dann in das Projektionsobjektiv ein und wird dann auf den Schirm projiziert.
Die Anzeigetafel 264 ist an dem dichroitischen Prisma 441 befestigt, wobei sein unwirksamer Bereich mit der lichtabsorbierenden Schicht 432 belegt ist. Dieser Aufbau ist funktionell gleich mit der Struktur, bei der das transparente Substrat 283 optisch mit der Anzeigetafel 264 gekoppelt ist und einen unwirksamen Bereich mit der lichtabsorbierenden Schicht 285 bedeckt hat, wie es in 29 dargestellt ist. Mit anderen Worten kann es ausreichend sein, daß es der Version entspricht, in der das transparente Substrat 283 durch das dichroitische Prisma 441 ersetzt ist.
Betrachtet man zum Beispiel die Anzeigetafel 264a zum Modulieren des roten Lichtes, tritt das einfallende Licht 267a in das dichroitische Prisma 441 durch eine Lichteintritts- und Austrittsfläche 435 ein und das rote Licht wird durch eine lichtzerlegende Fläche 442b reflektiert. In Abhängigkeit von der Größe einer an den Reflexionselektroden 121 angelegten Spannung verändert die Anzeigetafel 264a den Grad der Streuung der lichtmodulierenden Schicht 17. Von diesen wird eine Lichtkomponente, die hindurchgegangen ist, nochmals durch die lichtzerlegende Fläche 442a reflektiert und tritt von der Lichteintritts- und Austrittsfläche 435 nach außen aus. Das meiste des Streulichtes wird durch die lichtabsorbierende Schicht 432 absorbiert und kehrt zu der lichtmodulierenden Schicht 17 zurück, ohne daß die Sekundärstreuung stattfindet. Da auch kein Licht existiert, das durch die mehrlagige dielektrische Schicht 16 und andere reflektiert wird, besteht keine Möglichkeit des Unscharfwerdens der Pixel und des Verringerns des Fensterkontrastes.
Es ist zu beachten, daß die lichtabsorbierende Schicht 432 keine Antireflexschicht ist. Die Antireflexschicht wird allgemein aus zwei oder drei dielektrischen Dünnschichten hergestellt. Diese Antireflexschicht hat eine Funktion des Hindurchlassens des einfallenden Lichtes, ohne daß im wesentlichen die Möglichkeit besteht, daß es durch die Grenzfläche reflektiert wird. Die in der vorliegenden Erfindung verwendete lichtabsorbierende Schicht 432 ist eine Schicht oder ein Mittel zum Absorbieren des Lichtes und unterscheidet sich grundsätzlich im Aufbau und in der Wirkung von der Antireflexschicht dadurch, daß kein Licht durch sie hindurchgelassen wird.
Die oben erwähnte JP 6-34931 A offenbart die Bildung einer Antireflexschicht auf einem Prisma und einem Flächenbereich (einem effektiven Darstellungsbereich) eines Fensternmaterials eines reflektierenden Flüssigkristallelementes. Die hier offenbarte Antireflexschicht wird als entweder mit weißem Licht oder der Wellenlänge von geteiltem und projiziertem Licht betreibbar beschrieben. Betrachtet man diese Offenbarung, soll die darin offenbarte Antireflexschicht eine aus einer mehrlagigen dielektrischen Schicht hergestellte Antireflexschicht sein, und ist nicht die lichtabsorbierende Schicht 432, die in der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Auch bei Betrachtung der Beziehung zu dem Flächenbereich des Fenstermaterials ist es klar, daß auf dem unwirksamen Bereich des Prismas, wie es in der vorliegenden Erfindung verwirklicht wird, keine Antireflexschicht ausgebildet wird. Demzufolge unterscheiden sich die Offenbarung dieser Veröffentlichung und die Projektionsanzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung weit voneinander in bezug auf den Aufbau, die Funktion und die Wirkung. Innerhalb des Prismas 441 streut das durch die Flüssigkristallschicht 17 zerstreute Licht. Selbst wenn die Reflexionsschicht auf dem Flächenbereich des Prismas ausgebildet ist, tritt eine totale Reflexion auf, wenn Licht in einem Winkel einfällt, der größer ist als der Grenzwinkel. Demzufolge ist die Antireflexschicht keine Hilfe für das Streulicht. Wenn die Schicht die lichtabsorbierende Schicht 432 ist, kann das Licht, das in einem Einfallswinkel, der größer ist als der Grenzwinkel, einfällt, absorbiert werden, und die Lichtstreuung innerhalb des Prismas 441 wird auch absorbiert. Demzufolge erzeugt die Ausbildung der lichtabsorbierenden Schicht 432 auf dem unwirksamen Bereich des Prismas 441 verdienstvolle Wirkungen.
Der Grund für das Anordnen des Wellenlängenbegrenzungsfilters 442 zwischen der Anzeigetafel 264 und der lichtzerlegenden Fläche 242 in 44 ist der folgende.
An der lichtzerlegenden Fläche 442 des dichroitischen Spiegels oder des dichroitischen Prismas wird auf einer transparenten Platte oder einer Prismafläche eine transparente dielektrische Schicht mit einem unterschiedlichen Brechungsindex und mit einer Schichtdicke, die der Wellenlänge des Lichtes entspricht, geschichtet. Durch die Wirkung der geschichteten transparenten dielektrischen Dünnschicht und im wesentlichen ohne daß Licht durch Absorption verloren geht, ist eine Funktion des Zerlegens bei einer beliebigen Wellenlänge in einen durchlässigen Wellenlängenbereich und einen reflektierenden Wellenlängenbereich durch den Effekt eines mehrfachen Interferenzphänomens des Lichtes verfügbar. Von solch einer mehrlagigen optischen Schicht ist bekannt, daß sie eine beträchtliche Differenz in der Spektralcharakteristik in bezug auf P-und S-polarisiertes Licht aufweist, wenn der Einfallswinkel des Lichtes, das auf die lichtzerlegende Fläche einfällt, von Null ansteigt.
Nachfolgend wird das P- und S-polarisierte Licht und anderes definiert. Das P-polarisierte Licht bedeutet Licht, das auf einer Ebene schwingt, die die lichtzerlegende Fläche 442 des dichroitischen Prismas und anderen und die Fortpflanzungsrichtung des einfallenden Lichtes enthält. Das S-polarisierte Licht bedeutet Licht, das in einer Richtung schwingt, die senkrecht zu der Schwingungsrichtung des P-polarisierten Lichtes ist.
Im Fall der Projektionsanzeigevorrichtung, die die TN-Flüssigkristallanzeigetafel verwendet, muß, da die Polarisationsplatte verwendet wird, diese eine Polarisationsachse haben, die so angeordnet und so orientiert ist, daß entweder das P- oder S-polarisierte Licht und nur eines von ihnen in der Praxis verwendet wird. Deshalb kann, selbst wenn die Spektralcharakteristik des dichroitischen Spiegels oder des dichroitischen Prismas von dem polarisierten Licht abhängt, eine scharfe farbzerlegende Charakteristik erhalten und deshalb ein zufriedenstellender Farbton des projizierten Bildes erhalten werden.
Auf der anderen Seite, wenn die polymerdispergierte Flüssigkristallanzeigetafel verwendet wird, bildet willkürliches Licht (sowohl P- als auch S-polarisiertes Licht) das einfallende Licht. Demzufolge weist der dichroitische Spiegel oder das dichroitische Prisma eine Spektralcharakteristik auf, die einem Durchschnittswert des P- und S-polarisierten Lichtes entspricht. Mit anderen Worten, es kann keine scharfe Grenzwellenlänge erhalten werden. Das bedeutet, daß die Farbreinheit des auf eine Anzeigetafel fallenden Lichtes verringert wird. Aus diesem Grund ist der Farbton des projizierten Bildes, der durch Zusammensetzen der Farben gebildet wird, schlechter als der durch die Projektionsanzeigevorrichtung, die die TN-Flüssigkristallanzeigetafel verwendet, gezeigte.
Das durch die lichtzerlegende Fläche 442 des dichroitischen Prismas oder dergleichen reflektierte Licht ist als solches bekannt, das ein breiteres Band des S-polarisierten Lichtes als das des P-polarisierten Lichtes besitzt. Das Licht, das durch die lichtzerlegende Fläche 44.2 des dichroitischen Prismas oder dergleichen hindurchgeht, hat umgekehrt ein breiteres Band des P-polarisierten Lichtes als das des S-polarisierten Lichtes.
Zum Beispiel angenommen, daß das rote Licht durch die lichtzerlegende Fläche 442a des dichroitischen Prismas 441 reflektiert wird, enthält die S-polarisierte Komponente des roten Lichtes ein breites Wellenlängenband von Licht, das reflektiert wird, und die P-polarisierte Komponente des roten Lichtes enthält ein breites Wellenlängenband des Lichtes, das hindurchgelassen wird. Demzufolge reflektiert das rote Licht der S-polarisierten Komponente Licht von einer Wellenlänge, die annähernd dem Band des grünen Lichtes gleicht, und das rote Licht der P-polarisierten Komponente läßt Licht einer Wellenlänge hindurch, die ungefähr dem Band des grünen Lichtes gleicht.
Das heißt mit anderen Worten, daß die Zerlegung des roten Lichtes zufriedenstellend an der lichtzerlegenden Fläche 442a des dichroitischen Prismas 442 stattfindet. Dieses ist eine Element, das den Farbton verschlechtert. Die Verschlechterung des Farbtones kann durch eine Reduzierung der Farbreproduzierbarkeit ersetzt werden. Wird zum Beispiel das einfallende Licht, das in die Anzeigetafel 264d zum Modulieren des roten Lichtes eintritt, mit grünem Licht vermischt wird, moduliert die Anzeigetafel 264d sowohl das rote Licht als auch das grüne Licht, begleitet von dem Mißerfolg, die Originalfarbe originalgetreu auf die Farbe des darzustellenden Bildes zu reproduzieren.
In der erfindungsgemäßen Projektionsanzeigevorrichtung begrenzt das Wellenlängenbegrenzungsfilter 433a das Band des durch dieses hindurchgehenden Lichtes auf polarisiertes Licht eines einzigen Schmalbandes aus dem P- und S-polarisierten Lieht. Mit anderen Worten, da das auf die Anzeigetafel 264d einfallende Licht solcherart ist, daß das S-polarisierte Licht ein breiteres Band als das des P-polarisierten Lichtes hat, wird das Band des Lichtes, das durch das Wellenlängenbegrenzungsfilter 433a hindurchgeht, auf das Band des P-polarisierten Lichtes begrenzt. Insbesondere wenn das dichroitische Prisma verwendet wird, besteht die Tendenz, daß die Differenz des Bandes zwischen dem P- und S-polarisierten Licht groß wird und deshalb ist der durch die Anwendung des Wellenlängenbegrenzungsfilters 433a erzeugte Effekt beträchtlich.
Da ebenso das auf die Anzeigetafel 264f fallende Licht solcherart ist, daß das S-polarisierte Licht ein breiteres Band als das des P-polarisierten Lichtes hat, wird das Band des Lichtes, das durch das Wellenlängenbegrenzungsfilter 433c hindurchgeht, auf das Band des P-polarisierten Lichtes begrenzt. Da auch das auf die Anzeigetafel 264e einfallende Licht solcherart ist, daß das P-polarisierte Licht ein breiteres Band als das des S-polarisierten Lichtes hat, wird das Band des Lichtes, das durch das Wellenlängenbegrenzungsfilter 433b hindurchgeht, auf das Band des S-polarisierten Lichtes begrenzt.
In Anbetracht des vorhergehenden erzeugt die Anordnung des Wellenlängenbegrenzungsfilters 433 zwischen der Anzeigetafel 264 und dem dichroitischen Spiegel 263 beträchtliche Wirkungen. Demzufolge kann die technische Idee des Anordnens des Wellenlängenbegrezungsfilters 433 zwischen der lichtzerlegenden Fläche 442 und der Anzeigetafel 264 nicht immer auf die Anwendung in Kombination mit dem dichroitischen Prisma 441 begrenzt werden, wie es in 44 dargestellt ist, sondern kann gleichermaßen auf den in den 24, 25 oder 26 dargestellten Aufbau angewandt werden.
Auch müssen die Wellenlängenbegrenzungsfilter 433a, 433b und 433c nicht immer auf allen optischen Weglängen angeordnet werden. Zum Beispiel kann eine Anordnung vorgenommen werden, bei der nur die Wellenlängenbegrenzungsfilter 433a und 433c verwendet werden und auf das Wellenlängenbegrenzungsfilter 433b verzichtet wird. Insbesondere, wenn das Wellenlängenbegrenzungsfilter in einer optischen Weglänge eingesetzt ist, der die Verschlechterung der Farbreinheit zuzuschreiben ist, kann ein Ziel zum Verbessern der Farbreproduzierbarkeit erreicht werden.
In 26 ist das Wellenlängenbegrenzungsfilter 433 durch die Phantomlinie dargestellt. Es kann jedoch ein Aufbau verwendet werden, bei dem das Wellenlängenbegrenzungsfilter mit der Anzeigetafel 264 mittels eines optischen Kopplungsmittels optisch gekoppelt ist. Um das Einfallen von Licht zu vermeiden, das durch das Wellenlängenbegrenzungsfilter auf das Projektionsobjektiv 261 reflektiert wird, kann die Fläche des Wellenlängenbegrenzungsfilters, die Luftkontakt hat, auch mit einer Antireflexschicht ausgebildet sein. Außerdem wird das Wellenlängenbegrenzungsfilter vorzugsweise so angeordnet, daß es in bezug auf die optische Achse 265 geneigt ist.
In Anbetracht des vorhergehenden ist es klar, daß in 44 das dichroitische Prisma 441 nicht nur eine farbtrennende und farbzusammensetzende Funktion hat, sondern auch eine Funktion des Verhinderns eines Auftretens der Sekundärstreuung. Der in 24 dargestellte Aufbau der vorliegenden Erfindung ist mit dem vereinfachten farbtrennenden und -zusammensetzenden System kompakt. Außerdem hat es eine Funktion des Verhinderns des Auftretens der Sekundärstreuung und Verbesserns des Fensterkontrastes.
Solch ein Aufbau ist in 43 dargestellt und kann betrachtet werden. Ein kubischer Behälter 431 nimmt in sich einen dichroitischen Spiegel 263 (ein Halbspiegel einschließlich einer Glasplatte, die mit einer mehrlagigen dielektrischen Schicht ausgebildet und wirksam ist, um Licht durch Selektieren einer Wellenlänge durch den Effekt einer Lichtinterferenz zu reflektieren), ein Wellenlängenbegrenzungsfilter 433 und eine Anzeigetafel 264 auf. Der Behälter 431 hat innere oder äußere Flächen, die mit einer lichtabsorbierenden Schicht 432a überzogen sind, die als ein lichtabsorbierendes Mittel dient. Der Raum im Behälter 431 ist mit einem flüssigen Medium, wie ein Ethylenglykol oder ein Gel 434, gefüllt.
Durch diese Konstruktion ist keine optische Kopplung zwischen dem wellenlängenbegrenzenden Filter 433 und der Anzeigetafel 264 notwendig. Die lichtabsorbierende Schicht 432a funktioniert als die in 45 dargestellte lichtabsorbierende Schicht 432. Da das flüssige Medium oder Gel 434 eine Funktion des Kühlens der Anzeigetafel 264 hat, ist es auch leicht, die Anzeigetafel 264 zu kühlen.
Wenn das Wellenlängenbegrenzungsfilter 433 in der reflektierenden Projektionsanzeigevorrichtung (dargestellt zum Beispiel in 26 oder 44) verwendet wird, geht das Licht durch das Wellenlängenbegrenzungsfilter 433 zweimal hindurch, das heißt, während seines Durchganges zu dem lichtmodulierenden Mittel 264 und während seines Durchganges von dem lichtmodulierenden Mittel 264. Demzufolge dient das Wellenlängenbegrenzungsfilter 433 als ein Sekundärbandfilter. Deshalb ist es exzellent in der Selektivität der Wellenlänge, da das Grenzband steil ist.
In den 43 und 44 ist eine reflektierende Projektionsanzeigevorrichtung dargestellt. Die technische Idee der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht nur auf die reflektierende Projektionsanzeigevorrichtung anwendbar, sondern auch auf die durchlässige Projektionsanzeigevorrichtung.
59 zeigt den Aufbau der durchlässigen Projektionsanzeigevorrichtung entsprechend der vorliegenden Erfindung. Das dichroitische Prisma 441b hat drei Anzeigetafeln 243, die mittels optischer Kopplungsschichten 282 mit ihm optisch gekoppelt sind. Vorzugsweise haben die optischen Kopplungsschichten 282 die Form eines Gels, da die drei Anzeigetafeln 243 so angeordnet sein müssen, daß sie einander auf dem Schirm überlappen. Wenn die entsprechenden Positionen der Anzeigetafeln 243 vollständig feststehend sind, ist keine Positionierung erforderlich. Wenn sie die Form eines Gels hat, ist eine Veränderung in der Positon etwas möglich. In der erfindungsgemäßen Projektionsanzeigevorrichtung wird, wenn der Aufbau, bei dem die Anzeigetafeln an dem Prisma befestigt werden, verwendet wird, ein Mechanismus zum Verändern der Positionen der Anzeigetafeln hinzugefügt.
Während von der Metallhalogenidlampe ausgestrahltes Licht durch lichtzerlegende Flächen 442c und 442d des dichroitischen Prismas 442a in rote, grüne und blaue optische Weglängen zerlegt wird, wird rotes Licht durch Spiegel 251c und 251d reflektiert, bevor es in die Anzeigetafel 243c eintritt. Das grüne Licht breitet sich gerade aus und fällt auf die Anzeigetafel 243a. Da die optische Weglänge jeweils für das rote und blaue Licht länger ist als die für das grüne Licht, wird vorzugsweise eine Hilfslinse jeweils auf den optischen Weglängen für das rote und blaue Licht angeordnet. Es ist zu beachten, daß, obwohl beschrieben wurde, daß die lichtzerlegenden Flächen 442d und 442c des Prismas 441a das rote bzw. blaue Licht reflektieren, die vorliegende Erfindung nicht immer darauf beschränkt werden kann und eine Anordnung getroffen werden kann, daß die lichtzerlegenden Flächen 442d und 442c das blaue Licht bzw. grüne Licht reflektieren.
Jede der Anzeigetafeln 243 moduliert das auf diese Anzeigetafel einfallende Licht. Das Prisma 441b setzt das modulierte Licht in eine einfache optische Weglänge zusammen und das zusammengesetzte Licht wird nachfolgend durch das Projektionsobjektiv 255 auf den Schirm projiziert.
Das Prisma 441b hat einen unwirksamen Bereich, der mit einer lichtabsorbierenden Schicht 432 angestrichen ist. Durch die Anzeigetafel 243 gestreutes Licht wird durch die lichtabsorbierende Schicht 432 absorbiert und deshalb wird nicht nur die Sekundärstreuung unterdrückt, sondern auch die Streuung von Licht in der Flüssigkristallschicht bei Vorhandensein der mehrlagigen dielektrischen Schicht 16 findet nicht statt, was zu einer beträchtlichen Verbesserung des Fensterkontrastes führt. Um auch das Auftreten der Sekundärstreuung, die aus einer in der Anzeigetafel 243 auftretenden Rückstreuung resultiert; zu verhindern, kann ein transparentes Substrat 283 oder eine konkave Linse durch eine optische Kopplungsschicht 282 an der Anzeigetafel 243 befestigt sein, wie es durch die Phantomlinie in 59 dargestellt ist. Trotzdem ist ein unwirksamer Bereich des transparenten Substrates 283 vorzugsweise mit einer lichtabsorbierenden Schicht 285 ausgebildet, wie es in 29 dargestellt ist.
Obwohl die Anzeigetafel 243 als an dem Prisma 441b befestigt beschrieben wurde, kann sie an dem Prisma 441a befestigt sein und auch in diesem Fall können gleiche Wirkungen und Funktionen erreicht werden. Auch kann das Prisma 441a einen Aufbau haben, bei dem die dichroitischen Prismen in einem Muster angeordnet werden können, das gleich der Form einer Figur "X" ist, wie es in 42 dargestellt ist. Anders als das kann das in der US 5,309,188 A offenbarte Prisma in der vorliegenden Erfindung verwendet, werden. Da das in 3 dargestellte Prisma solch eine Charakteristik aufweist, daß die entsprechenden Bänder des P- und S-polarisierten Lichtes im wesentlichen gleich miteinander sind, kann das in 44 dargestellte Prisma 441 durch das in 3 dargestellte Prisma ersetzt werden, um die Farbreproduzierbarkeit zu erhöhen. Vorzugsweise ist wieder ein Wellenlängenbegrenzungsfilter 433 auf einer optischen Weglänge angeordnet, wie es in 44 dargestellt ist.
Die vorhergende Beschreibung ist auf den Aufbau gerichtet, bei dem die Anzeigetafel mittels der optischen Kopplungsschicht (Ethylenglykol 434, Silikongel 433 usw.) mit dem dichroitischen Prisma 441 gekoppelt ist. Der technische Gedanke der vorliegenden Erfindung ist jedoch, das Auftreten der Sekundärstreuung durch Verbinden der Anzeigetafel mit einem transparenten Substrat oder dergleichen zu verhindern. Demzufolge kann die vorliegende Erfindung nicht auf die Verwendung des dichroitischen Prismas beschränkt werden und kann auf jedes Prisma angewandt werden, das in der Lage ist, P- und S-polarisiertes Licht an einer licht zerlegenden Fläche zu zerlegen, wobei das Prisma nachfolgend als PBS-Prisma bezeichnet wird. Ein Beispiel für die Projektionsanzeigevorrichtung, in der das PBS-Prisma verwendet wird, wird nun beschrieben.
Es wird nun auf 48 Bezug genomen, in der eine strukturelle Darstellung der Projektionsanzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung gezeigt ist. Sichtbare Lichtstrahlen von einer Lampe 241 werden durch einen Spiegel 251a reflektiert und treten dann in das PBS-Prisma 481 ein. Das PBS-Prisma ist ein kubisches Poalarisationselement, das aus einem Paar von rechteckigen Prismen gebildet wird, deren schräge Flächen zusammengefügt und mit einer mehrlagigen dielektrischen Schicht (lichtzerlegende Fläche 442) ausgebildet sind. Das auf die lichtzerlegende Fläche 442 einfallende Licht wird in P- und S-polarisierte Lichtkomponenten zerlegt. Dieses PBS-Prisma 481 hat zwei daran befestigte Anzeigetafeln 243a und 243b.
Über den Pixelelektroden 15 sind Farbfilter 71 ausgebildet, wie es in 8 dargestellt ist. Die Farbfilter 71 sind in drei Primärfarben rot, grün und blau erhältlich und sind als ein Mosaikfarbfilter in Übereinstimmung mit den entsprechenden Pixeln gestaltet. Während sie an der Gegenelektrode 13 ausgebildet sein können, wie es bei den konventionellen TN-Flüssigkristallanzeigetafeln der Fall ist, würde in solch einem Fall die Phasentrennung zwischen der Flüssigkristallkomponente und der Harzkomponente während der Herstellung der polymerdispergierten Flüssigkristallanzeigetafel schwierig sein. Die Harzkomponente wird im allgemeinen in der Form von UV-härtbarem Harz verwendet. Während der Herstellung wird die LC-Mischung; in der das UV-härtbare Harz und das Flüssigkristallmaterial vermischt sind, zwischen die Gegenelektrode 13 und die Pixelelektrode 156 geschichtet und anschließend durch UV-Lichtstrahlen bestrahlt. Die Farbfilter 71 lassen die UV-Lichtstrahlen nicht hindurch. Demzufolge führt die Ausstrahlung der UV-Lichtstrahlen von der Seite der Gegenelektrode 13 dort nicht zu Phasentrennung zwischen der Flüssigkristallkomponente und der Harzkomponente, wo die Farbfilter an der Gegenelektrode 13 ausgebildet sind. Deshalb werden die UV-Lichtstrahlen von der Seite des Anordnungssubstrats 12 gestrahlt. Der Dünnschichttransistor 14 schirmt jedoch den Durchgang der UV-Lichtstrahlen ab und deshalb wird keine Harzkomponente, die den Dünnschichttransistor 14 überlagert, gehärtet. Wenn die Harzkomponente ungehärtet bleibt, wird die Stabilität der Anzeigetafel nachteilig beeinflußt, begleitet von der Reduzierung der Zuverlässigkeit.
Ein transparentes Substrat 283 ist durch eine optische Kopplungsschicht an eine Austrittfläche der Anzeigetafel 243 gekoppelt. Zwischen Randteilen des Anordnungssubstrats 12 und des transparenten Substrats 283 ist ein Abstandhalter (nicht dargestellt) angeordnet und dieser Abstandhalter reguliert die Dicke der optischen Kopplungsschicht. Das transparente Substrat 283 hat einen unwirksamen Bereich, der mit schwarzer Farbe angestrichen ist, während ein effektiver Bereich an einer Austrittsfläche des transparenten Substrats 283 mit einer Antireflexschicht ausgebildet ist. Sowohl das transparente Substrat 283 als auch das Anordnungssubstrat 12 haben einen gleichen Brechungsindex von 1.52.
Als ein Aufbau, bei dem die Anzeigetafel 243 an dem PBS-Prisma 481 befestigt ist, kann der in 51 dargestellte Aufbau, der Aufbau, bei dem eine konkave Linse 284 verwendet wird, wie es in 52 dargestellt ist, und der Aufbau, bei dem eine konkave Linse 284 und eine Positivlinse 531 verwendet werden, betrachtet werden. Einzelheiten der Anzeigetafel 243 sind auch in 54 dargestellt.
Da das dichroitische Prisma 441 und das PBS-Prisma 481 unterschiedlich funktionieren, wird der durch das Verbinden der Anzeigetafel 243 an dem PBS-Prisma 481 erzeugte Effekt unter besonderer Bezugnahme auf 51 beschrieben.
S-polarisiertes Licht tritt in die Anzeigetafel 243a ein und streut dann in die Flüssigkristallschicht 17. Das Streuen des S-polarisierten Lichtes in die Flüssigkristallschicht 17 führt zum Erzeugen von P-polarisiertem Licht. Das zerstreute und reflektierte Licht (S- und P-polarisiertes Licht) tritt wieder in das Gegensubstrat 11 ein und kehrt dann zu dem PBS-Prisma 481 zurück. Die zu dem PBS-Prisma 481 zurückkehrende S-polarisierte Lichtkomponente des Lichtes wird wieder durch die lichtzerlegende Fläche 442a reflektiert, um in eine durch a bezeichnete Richtung zu der Seite der Lichtquelle fortzuschreiten. Auf der anderen Seite geht die P-polarisierte Lichtkomponente durch die lichtzerlegende Fläche 442a hindurch, um in eine durch b angezeigte Richtung auszutreten. Dieses führt zu gleichen Wirkungen wie solche, die auftreten, wenn das transparente Substrat 283 mit der Seite des Gegensubstrats 11 verbunden ist. Vorzugsweise ist der unwirksame Bereich des PBS-Prismas mit solch einem lichtabsorbierenden Mittel ausgebildet, wie es in 45 dargestellt ist.
Wenn das PBS-Prisma 481 und das Gegensubstrat 11 nicht optisch miteinander gekoppelt sind, wird das Streulicht durch die Grenzfläche zwischen dem Gegensubstrat 11 und der Luft reflektiert, um zu der Flüssigkristallschicht 17 zurückzukehren, und erzeugt dann die Sekundärstreuung. Da das PBS-Prisma 481 als ein transparentes Substrat mit einer relativ großen Dicke betrachtet werden kann, tritt keine Sekundärstreuung des reflektierten Lichtes auf und deshalb vergrößert sich der Dartellungskontrast.
Im Fall der 48 hat das transparente Substrat 283 eine Austrittfläche, an der eine Polarisationsplatte 384 befestigt ist, deren Polarisationsachse so orientiert ist, daß , wenn die Flüssigkristallschicht 17 in einem durchlässigen Zustand ist (AN-Zustand), das Licht hindurchgehen kann. Wenn die Flüssigkristallschicht 17 in einem lichtstreuenden Zustand ist (AUS-Zustand), wird eine Polarisationsbedingung verzerrt (mit einem Teil des P-polarisierten Lichtes und einem Teil des S-polariserten Lichtes umgewandelt in S-polarisiertes Licht bzw. P-polarisiertes Licht). Das Licht, dessen Polarisationsbedingung verzerrt wurde, wird durch die Polarisationsplatte 384 absorbiert und deshalb wird der während der durchlässigen und streuenden Zustände aufgewiesene Kontrast erhöht, um eine gute Bilddarstellung zur Verfügung zu stellen.
Das Licht, das durch zwei Anzeigetafeln 243a und 243b hindurchgegangen ist, wird durch das Projektionsobjektiv 255 projiziert, um es an derselben Stelle auf dem Bildschirm zu überlagern und ein sichtbares Bild zur Verfügung zu stellen. Es ist zu beachten, daß, selbst wenn keine Polarisationsplatte 384 verwendet wird, wie es in 50 dargestellt ist, das Bild dargestellt werden kann, obwohl der Kontrast reduziert ist. In solchem Fall, ohne die Polarisationsplatte 384, findet keine Lichtabsorption durch die Polarisationsplatte 384 statt und deshalb wird das dargestellte Bild hell.
Wenn zwei PBS-Prismen 481a 481b verwendet werden, wie es in 49 dargestellt ist, ist die einzelne Projektionslinse 255 wirksam, um das Bild auf den Schirm zu projizieren. Auch können die Längen der optischen Weglänge von der Lampe 241a zu den Projektionslinsen 255 durch eine der Anzeigetafeln und die durch die andere der Anzeigetafeln miteinander gleichgemacht werden. Nochmals, da das PBS-Prisma 481b auch die Rolle der Polarisationsplatte 384 spielt, kann ein höherer Darstellungskontrast erreicht werden als der durch den Aufbau von 50 aufgezeigte. Da das PBS-Prisma 481 jedoch kein Licht absorbiert, wie es durch die Polarisationsplatte 384 ausgeführt wird, wird das dargestellte Bild heller als das, das durch den Aufbau nach 48 gezeigt wird.
Es ist zu beachten, daß, obwohl in dem Aufbau von 49 die Anzeigetafel 243 an dem Prisma 481a befestigt ist, sie an einer Eintrittsfläche des Prismas 481b befestigt sein kann.
Wie oben erörtert wurde, ist die Projektionsanzeigevorrichtung entsprechend der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung derart, daß das von der Lichtquelle ausgestrahlte Licht durch das PBS-Prisma 481 in die P- und S-polarisierten Strahlengänge zerlegt wird, auf denen die entsprechenden Anzeigetafeln angeordnet sind. Mit anderen Worten, die zwei Anzeigetafeln werden verwendet. Sie macht auch Gebrauch von der Projektionslinse 255 zum Projizieren des durch die Anzeigetafeln modulierten Lichtes auf den Schirm. Die durch die entsprechenden Anzeigetafeln gebildeten Bilder werden auf dem Schirm überlagert. Vorzugsweise sollte die Überlagerung dieser Bilder um eine Größe entsprechend einer oder mehrerer Pixelreihen oder einer oder mehrerer Pixel spalten versetzt stattfinden.
Jede der Anzeigetafeln hat drei Primärfarbfilter und durch Versetzen um eine Größe entsprechend eines Pixels werden zwei Farben auf dem Schirm zusammengeführt, um die Details zu vergrößern.
Die Polarität eines Signals, das einem der zwei Pixel zugeführt wird, die der Farbaddition ausgesetzt sind, sollte auch entgegengesetzt zu dem sein, das dem anderen Pixel zugeführt wird. Dieses wird nun unter Bezugnahme auf 2 beschrieben.
Entsprechende, durch die Anzeigetafeln 243a und 243b gebildete Bilder werden, wenn sie auf den Schirm (nicht dargestellt) projiziert werden, auf dem Schirm in solch einer Weise überlagert, wie es in 55 dargestellt ist. Die 55A zeigt den Fall, in dem projizierte Bilder 551a und 551b überlagert werden, die um eine Größe entsprechend einer Pixelspalte versetzt sind. Angenommen, daß die mit den projizierten Bildern 551a bzw. 551b verbundenen Farbfilter so wie in 56 dargestellt angeordnet sind, stellt Pixel A eine Farbe entsprechend einer Mischung aus roten und grünen Farben dar, das Pixel B stellt eine Farbe entsprechend einer Mischung aus grünen und blauen Farben dar und das Pixel C stellt eine Farbe entsprechend einer Mischung von blauen und roten Farben dar. Selbstverständlich ist es notwendig, daß die Abtastung von Bildsignalen, die jeweils den Anzeigetafeln 243a und 243b zugeführt werden, derart ausgeführt werden sollte, daß sie um eine Größe entsprechend einer Pixelspalte verschoben sind.
Wenn die Bilder so projiziert werden, daß sie sich auf dem Schirm in der oben beschriebenen Art und Weise überlagern, stellt die resultierende Anzeigevorrichtung somit eine höhere Bildauflösung zur Verfügung als die durch die Projektionseinrichtung gegebene, die die einfache Anzeigetafel verwendet, begleitet von einem Erhöhen der Schirmhelligkeit. Selbst wenn eine der Anzeigetafeln ein oder mehrere defekte Pixel besitzt, wird kein Pixeldefekt wahrgenommen. Selbst wenn zum Beispiel das durch A bezeichnete Pixel des projizierten Bildes 551b defekt ist, wird es selten auftreten, daß das Pixel des projizierten Bildes 551b von der Anzeigetafel, das mit dem defekten Pixel zu überlagern ist, auch defekt ist. Demzufolge wird das Bild normal dargestellt, wenn die Pixel in einer der Anzeigetafeln normal sind, und deshalb kann es nicht als Defekt gesehen werden. Der Pixeldefekt muß jedoch in schwarzer Farbe sein (Defekt an einem Pixel in einem schwarzen Display). Zu diesem Zweck muß eine Prozeßkontrolle ausgeführt werden, so daß kein weißer Defekt (Defekt an einem Pixel in einem weißen Display) während der Bildung des Dünnschichttransistors auftritt. Es kann auch von einem Laserstrahl Gebrauch gemacht werden, um den Defekt zu korrigieren, so daß der weiße Defekt in einen schwarzen Defekt korrigiert werden kann.
Selbstverständlich ist auch eine andere Methode verfügbar, bei der die projizierten Bilder 551a und 551b derart dargestellt werden, daß sie um einen Betrag entsprechend einer Pixelreihe versetzt sind, wie es in 55B dargestellt ist. Wenn die Farbfilter für jedes Pixel wie in 56 dargestellt angeordnet sind, werden rote und grüne Farben an der Position des Pixels D, grüne und blaue Farben an der Position des Pixels E und blaue und rote Farben an der Position des Pixel F vermischt. Auch in diesem Fall können gleiche Wirkungen erzielt werden und werden der Kürze wegen nicht wiederholt.
Während in der vorhergehenden Ausführungsform die projizierten Bilder als auf dem Schirm um eine Größe entsprechend einer Pixelspalte oder -reihe verschoben dargestellt beschrieben wurden, muß die Anzahl von Spalten oder Reihen, über die die projizierten Bilder verschoben werden, nicht immer auf eins begrenzt sein und kann zwei sein. Es ist jedoch zu beachten, daß die projizierten Bilder, die in einen Bereich fallen, wo sie nicht überlagert werden, abgeschirmt werden sollten, so daß sie nicht auf dem Schirm dargestellt werden.
Die Verschiebung der projizierten Bilder kann nicht nur in Einheiten von einem Pixel erfolgen, sondern auch in Einheiten von einem halben Pixel. Wenn die projizierten Bilder um eine Größe entsprechend eines halben Pixels verschoben werden; wird das Bild der Pixel der Anzeigetafel 243b zwischen die Pixel der Anzeigetafel 243a projiziert. Dieses führt zu solch einem Effekt, daß kein Bild der mehrlagigen dielektrischen Schicht 16 in dem projizierten Bild erscheint und keine Kontur von jedem Pixel erscheint, so daß die scharfe Darstellung des projizierten Bildes ermöglicht wird.
Der Vorhergehende ist ein Fall, bei dem die gleichen Farbfilter an beiden Anzeigetafeln 243a und 243b befestigt sind. Wenn jedoch Gegenmaßnahmen an den Farbfiltern vorgenommen werden, können die Bilder, ohne daß die Pixel verschoben werden, überlagert werden. Mit anderen Worten, die projizierten Bilder von den Anzeigetafeln 243a und 243b können auf dem Schirm miteinander fluchten. Wenn zum Beispiel das rote Farbfilter dem Pixel an einer oberen linken Position des Farbfilters der Anzeigetafel 243b angepaßt ist, sollte dem grünen Farbfilter das Pixel an einer oberen linken Position des Farbfilters der Anzeigetafel 243a zugeordnet werden. Mit anderen Worten, die Farbfilter von verschiedenen Farben werden in den entsprechenden Anzeigetafeln 243a und 243b angeordnet. Trotzdem sollten die Farbfilter so gestaltet werden, daß, wenn sie zueinander passen, verschiedene Farben zusammengemischt werden können, zum Beispiel wird die rote Farbe der Anzeigetafel 12a mit der grünen Farbe der Anzeigetafel gemischt. Die Abtastung der Bildsignale kann auch zur selben Zeit für beide Anzeigetafeln ausgeführt werden. Demzufolge sollte die Projektion von Bildern in einer Art, in der die Pixel verschoben sind, so verstanden werden, daß die Bildung der roten, grünen und blauen Farben der Farbfilter in einer verschobenen Art und Weise eingeschlossen ist.
In der erfindungsgemäßen Projektionsanzeigevorrichtung werden, um das Auftreten von Flackern zu vermeiden, Signale mit entgegengesetzten Polaritäten für jede Reihe oder Spalte zugeführt, was nachfolgend unter Bezugnahme auf die 57 und 58 beschrieben wird.
57 zeigt ein Steuerverfahren, das als ein Ein-Spalten-Umkehrsteuerverfahren bezeichnet wird. In dieser Figur wird ein Signal mit einer positiven Polarität und ein Signal mit einer negativen Polarität durch "+" bzw. "-" gekennzeichnet. 57A zeigt einen Zustand von Signalen, die im Verlauf eines Feldes zu einem bestimmten Zeitpunkt in die Pixel geschrieben werden, bei dem Signale mit positiven und negativen Polaritäten in einer in jeder Reihe abwechselnden Form geschrieben sind. Wie hier dargestellt ist, werden die Signale mit entgegengesetzten Polaritäten jeweils in benachbarten Spalten der Pixel geschrieben. In dem nächsten darauffolgenden Feld nehmen die zugeführten Signale solche Polaritäten an, wie sie in 57B dargestellt sind. Mit anderen Worten, dem Pixel, dem das Signal mit der positiven Polarität zugeführt wurde, wird in dem nächsten darauffolgenden Feld das Signal mit der negativen Polarität zugeführt, und dem Pixel, dem das Signal mit der negativen Polarität zugeführt wurde, wird in dem nächsten darauffolgenden Feld das Signal mit der positiven Polarität zugeführt.
58 zeigt ein Steuerverfahren, das als ein Ein-Reihen-Umkehrsteuerverfahren bezeichnet wird. 58A zeigt einen Zustand von Signalen, die im Verlauf eines zu einem bestimmten Zeitpunkt Feldes in die Pixel geschrieben werden, in dem Signale mit positiven und negativen Polaritäten in einer in jeder Spalte abwechselnden Form geschrieben werden. Wie hierin gezeigt ist, werden die Signale mit den entgegengesetzten Polaritäten jeweils in die benachbarten Reihen der Pixel geschrieben. In dem nächsten darauffolgenden Feld nehmen die zugeführten Signale solche Polaritäten an, wie sie in 58B dargestellt sind. Mit anderen Worten, den Pixeln, denen das Signal mit der positiven Polarität zugeführt wurde, werden die Signale mit der negativen Polarität in dem nächsten darauffolgenden Feld zugeführt, und den Pixeln, denen das Signal mit der negativen Polarität zugeführt wurde, wird in dem nächsten darauffolgenden Feld das Signal mit der positiven Polarität zugeführt. Mit anderen Worten, die Polaritäten der Signale werden umgekehrt, wie es der Fall in dem vorhergehenden Steuerverfahren ist.
In Bezug auf die Pixel, die miteinander überlagert werden, werden in der erfindungsgemäßen Projektionsanzeigevorrichtung die positiven und negativen Polaritäten ebenfalls überlagert. Angenommen daß, wie in 55 dargestellt ist, das Licht des Pixels A des projizierten Bildes 551 in Reaktion auf das positive Signal moduliert wird, wird das Licht des Pixels des projizierten Bildes 551a, das das Pixel A überlagert, in Reaktion auf das negative Signal moduliert. Durch Steuern in der oben beschriebenen Art und Weise kann das Flackern beträchtlich reduziert werden.
Wie vorher erklärt, wird die Ein-Spalten-Umkehrsteuerung verwendet, wenn die projektierten Bilder in der in 55A dargestellten Weise zu überlagern sind. Auf der anderen Seite wird die Ein-Reihen-Umkehrsteuerung verwendet, wenn die projektierten Bilder in der in 55B dargestellten Art und Weise zu überlagern sind. Da beide kombiniert werden können, wird angesichts des mit einer Steuerleistung eines Sourcesteuerung-IC verbundenen Problems empfohlen, das Einspalten-Steuerverfahren zusammen mit der Verschiebung um eine Pixelreihe zu verwenden, und dieses führt zu einer Erhöhung der Systemleistungsfähigkeit.
Anders als die in den 57 und 58 dargestellten Steuerverfahren gibt es ein Verfahren, das als ein quasi-vernetztes Steuersystem bezeichnet wird. Während dieses System ähnlich dem in 58 dargestellten Ein-Reihen-Umkehrsteuerverfahren ist, ist es das Verfahren, bei dem die Signale der gleichen Polaritäten für jeweils zwei Reihen der Pixel geschrieben werden. Genauer gesagt, werden jeweils zwei Reihen der Pixel verwendet, um die gleiche Anzeige zu bewirken. Um das Flackern zu minimieren werden die Reihen wie in 55B verschoben, aber die Pixel werden um eine Größe entsprechend den zwei Reihen von Pixeln überlagert verschoben.
Somit wird eine technische Idee des Überlagerns zweier Pixel, wie es in 55 dargestellt ist, oder eine technische Idee des Projizierens der Bilder derart; daß sie um eine Größe, die im wesentlichen der Hälfte jedes Pixels entspricht, verschobenen sind, und eine technische Idee der Verwendung entgegengesetzter Polaritäten für die den Pixeln, die zu überlagern sind, zuzuführenden Signale, wie es unter Bezugnahme auf die 57 und 58 beschrieben wurde, gleichermaßen auf die Projektionsanzeigevorrichtungen angewandt, die jeweils in den 24, 25, 26, 41, 42, 44 und 59 mit leichten Modifikationen dargestellt sind. Während diese Projektionsanzeigevorrichtungen zum Beispiel Gebrauch von den drei Anzeigetafeln machen, ist es ausreichend, daß die vorhergehenden technischen Ideen auf zwei von diesen drei Anzeigetafeln angewandt werden.
Auch wenn der in den 48,49 oder 50 dargestellte Aufbau in dem in 41 gezeigten Gehäuse 425 aufgenommen ist, kann die Rückprojektionsanzeigevorrichtung erhalten werden.
Das PBS 481 kann einen Aufbau haben, bei dem die lichtzerlegende Fläche in der Flüssigkeit liegt, wie es in 43 dargestellt ist.
Obwohl in jeder der Ausführungsformen, die in den jeweiligen 48 bis 50 dargestellt sind, die Anzeigetafel beschrieben wurde, als wenn sie eine durchlässige Anzeigetafel ist, kann die vorliegende Erfindung nicht immer darauf beschränkt werden und sie kann eine reflektierende Anzeigetafel sein. In solchem Fall sollte die Pixelelektrode 15 durch Verwendung von Metall, wie Aluminium, als eine Reflexionselektrode ausgebildet sein. Der Aufbau der Projektionsanzeigevorrichtung kann gleich dem in 44 dargestellten Aufbau sein, dessen Modifikationen angewandt werden.
Während die Farbfilter als rot, grün oder blau in der Farbe beschrieben wurden, können sie auch zweifarbig sein. Auch ist die Verwendung von Farbfiltern nicht immer notwendig und sie können weggelassen werden. Durch Projizieren von zwei Bildern, so daß eines das andere entsprechend der vorliegenden Erfindung überlagert, können solche Effekte erreicht werden, daß die Auflösung erhöht, das Flackern verringert und die Schirmhelligkeit erhöht wird. Diese Wirkungen werden nicht durch die Verwendung oder Nichtverwendung der Farbfilter beeinflußt.
In der Anzeigevorrichtung (einschließlich der Projektionsanzeigevorrichtung, eines Bildsuchers usw.) der vorliegenden Erfindung ist die darin verwendete Anzeigetafel vorzugsweise die Anzeigetafel der vorliegenden Erfindung, aber es kann auch jede andere Anzeigetafel verwendet werden, die wirksam ist, um willkürliches Licht zu modulieren. Zum Beispiel kann eine Lichtschreib-Anzeigetafel, die in der US 5,148,298 A offenbart ist, eine Anzeigetafel, in der die Lichtmodulation durch eine sehr kleine Neigung eines Spiegels ausgeführt wird, wie es in der US 4,566,935 A offenbart ist, oder eine Anzeigetafel, in der die Lichtmodulation durch die Verwendung eines Beugungsphänomens ausgeführt wird, wie es in der JP 62-237424 A offenbart ist, in der Anzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Außerdem kann auch eine der Standard-TN-Flüssigkristallanzeigetafeln, eine STN-Flüssigkristallanzeigetafel, eine Gast-Wirt-Flüssigkristallanzeigetafel, eine Flüssigkristallanzeigetafel, die einen dynamischen Streumodus (DSN), und eine Anzeigetafel, in der PLZT (Blei-Lanthan-Zirkonat-Titanat) als eine lichtmodulierende Schicht benutzt wird, verwendet werden. Der vorhergehende Gegenstand, der die Verwendung einer bestimmten Anzeigetafel betrifft, ist gleichermaßen auf Bildsucher anwendbar, die nachfolgend beschrieben werden. Während die Anwendung des Wellenlängenbegrenzungsfilters 433 auf einer optischen Weglänge bevorzugt wird, ist dessen Anwendung nicht immer notwendig und, selbst ohne das Wellenlängenbegrenzungsfilter kann das Auftreten der Sekundärstreuung wirksam verhindert werden. Deshalb ist es leicht verständlich, daß der Darstellungskontrast im Vergleich mit dem der konventionellen Projektionsanzeigevorrichtung erhöht werden kann.
Wie aus dem Vorhergehenden ersichtlich wird, schließt die in den 43 und 44 dargestellte Projektionsanzeigevorrichtung zwei technische Erfindungen und Wirkungen ein. Die eine ist, daß das Auftreten der Sekundärstreuung durch das optisch mit der Anzeigetafel verbundene Prisma vermieden wird. Die andere ist, daß der Farbton durch die Anwendung des Wellenlängenbegrenzungsfilters verbessert wird.
Die oben erörterte Einrichtung ist eine Projektionsanzeigevorrichtung, in der die Anzeigetafel, die in der Lage ist, ein optisches Bild als eine Funktion der Lichtstreubedingung zu bilden, als ein Lichtmodulator (lichtmodulierendes Mittel) verwendet wird. Eine technische Idee der vorliegenden Erfindung jedoch, in der eine Phasenplatte verwendet wird, um Licht in P- und S-polarisiertes Licht umzuwandeln, und das farbtrennende und -zusammensetzende System so gestaltet ist, um das Lichtband einzuengen, und dadurch den durch die Projektionsanzeige gezeigten Farbton zu verbessern, und eine technische Idee der vorliegenden Erfindung, in der das transparente Substrat und die Anzeigetafel durch die optische Kopplungsschicht verbunden sind, um dadurch die Sekundärstreuung zu vermeiden, sind gleichermaßen auf jede andere Projektionsanzeigevorrichtung anwendbar, in der die Anzeigetafel von einer Bauart, die in der Lage ist, willkürliches Licht zu modulieren, verwendet wird.
Beispiele für Projektionsanzeigevorrichtungen umfassen eine Rückprojektionsanzeigevorrichtung (siehe 41 und im allgemeinen als ein Projektions-Televisions-Satz bezeichnet) in der der Schirm und der Projektor in einem gemeinsamen Gehäuse aufgenommen sind, und eine Frontprojektionsanzeigevorrichtung (Liquid Crystall Vision, erhältlich von Sharp Kabushiki Kaisha), in der der Schirm und der Projektor getrennt voneinander sind. Die Projektionsanzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung ist gleichermaßen sowohl auf den Rück- als auch Fronttyp anwendbar. Wenn zum Beispiel die in einer der 24, 26 und 44 dargestellte Projektionsanzeigevorrichtung und der Schirm miteinander integriert werden, um den in 41 dargestellte Aufbau zu bilden, kann die Rückprojektionsanzeigevorrichtung erhalten werden.
Um auch eine Farbanzeige durch Verwendung einer einzelnen Anzeigetafel der vorliegenden Erfindung zu erhalten, sollte der in 28 dargestellte Aufbau verwendet werden. 28A zeigt das System unter Verwendung eines Farbfilters, während 28B den Aufbau zeigt, der wirksam ist, um eine Farbanzeige ohne verwendung von Farbfiltern zu erhalten. Für den in 28A dargestellten Aufbau wird keine Beschreibung benötigt und statt dessen wird nur der in 28B dargestellte Aufbau beschrieben.
Unter Bezugnahme auf 28B ist eine Mikrolinsenanordnung 601 an dem Gegensubstrat 11 einer Anzeigetafel 243 mittels eines UV-härtbaren Verbindungsmittels befestigt. Die Mikrolinsenanordnung 601 ist mit Mikrolinsen 602 in einer Matrixform ausgebildet. Das Anordnungssubstrat 12 der Anzeigetafel 243 hat ein transparentes Substrat 283 oder eine konkave Linse 284, die daran mittels einer optischen Kopplungsschicht 282 verbunden ist.
Von einer Lampe 241 ausgestrahlte weiße Lichtstrahlen werden durch einen dichroitischen Spiegel 242 in drei Primärfarben zerlegt, das heißt, rot, grün und blau. Mit anderen Worten, das rote Licht wird durch einen dichroitischen Spiegel 242c reflektiert, so daß es auf die Anzeigetafel 243 fällt, das grüne Licht wird durch einen dichroitischen Spiegel 242b reflektiert, so daß es auf die Anzeigeeinrichtung 243 fällt und das blaue Licht wird durch einen dichroitischen Spiegel 242a reflektiert, so daß es auf die Anzeigetafel 243 fällt.
In der Anzeigetafel 243 sind die Mikrolinsen 602 in Flucht mit den entsprechenden Pixelelektroden 15 angeordnet. Die Mikrolinsen 602 dienen dazu, das Licht der drei Primärfarben auf bestimmte Pixel der Anzeigetafel 243 zu konvergieren, um ein Bild zu bilden. Licht, das durch jedes Pixel hindurchgegangen ist, tritt nachfolgend in ein Projektionsobjektiv 255 ein, das es auf einen Schirm projiziert. Wie zuvor erörtert wurde, hat das transparente Substrat 283 eine Funktion des Vermeidens der Sekundärstreuung.
Durch diese Konstruktion kann die Lichtausbeute erhöht werden und eine Darstellung mit hoher Leuchtdichte kann realisiert werden. Die polymerdispergierte Flüssigkristallanzeigetafel 243 muß auch derart sein, daß UU-Lichtstrahlen während der Fertigung derselben auf die Flüssigkristallschicht 17 zur Phasentrennung in die flüssige Kristallkomponente und die Harzkomponente gestrahlt werden können. Wenn das Farbfilter zu dieser Zeit ausgebildet ist, behindert es den Durchgang der UV-Lichtstrahlen, was es schwierig macht, die notwendige Phasentrennung auszuführen. Mit dem in 28B dargestellten Aufbau jedoch wird kein Farbfilter ausgebildet und deshalb kann die Anzeigetafel 243 leicht hergestellt werden. Es können auch die Kosten der Anzeigetafel 243 um eine Größe reduziert werden, die den Kosten des Farbfilters entspricht.
Um eine Farbdarstellung unter Verwendung einer einzelnen Reflexionstafel zu realisieren, ist es unnötig zu sagen, daß alternativ die Reflexionsanzeigetafel der vorliegenden Erfindung, wie sie in 12 oder in 14 dargestellt ist, die so konstruiert ist, daß ein optisches System zum Modulieren des roten, grünen oder blauen Lichtes entfernt ist, wie es in 26 dargestellt ist, als ein Lichtmodulator verwendet werden kann.
Die Anzeigetafel der vorliegenden Erfindung kann nicht nur als ein Lichtmodulator in der Projektionsanzeigevorrichtung verwendet werden, sondern auch als eine in einer Videokamera verwendete Anzeigeeinrichtung (die nachfolgend als ein Bildsucher bezeichnet wird). Nachfolgend wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben, in der die Anzeigetafel der vorliegenden Erfindung als ein Lichtmodulator in dem Bildsucher verwendet wird. Es ist zu beachten, daß, wenn die Anzeigetafel der vorliegenden Erfindung in dem Bildsucher verwendet wird, die mehrlagige dielektrische Schicht 16 so ausgebildet sein sollte, daß sie weißes Licht reflektiert.
30 zeigt eine äußere Erscheinung des die vorliegende Erfindung verkörpernden Bildsuchers. Ein Längsschnitt des Bildsuchers ist in den 31 und 32 dargestellt. Der hierin dargestellte Bildsucher umfaßt ein Gehäuse 291, darin aufgenommen sind eine Kondensorlinse 304 und eine Halterung 307, an der die erfindungsgemäße Anzeigetafel 243 befestigt ist. In einer Halterung 308 ist ein Okularring 306 mit einer darin befestigten Vergrößerungslinse 305 angeordnet.
Das Bezugszeichen 301 bezeichnet eine Fluoreszenzlampe und von dieser Lampe 301 ausgestrahlte Lichtstrahlen treten aus einer in einer Lichtabschirmplatte 302 festgelegten Mittelbohrung 303 aus. Das Gehäuse 291 und die Halterungen 307 und 308 sind an ihrer Innenfläche schwarz oder mit einer dunklen Farbe gestrichen, so daß unnötiges Licht absorbiert werden kann. Es ist zu beachten, daß anstelle der Fluoreszenzlampe 301 eine Lichtemitterdiode (LED) verwendet werden kann.
Wenn ein Betrachter die Halterung 308 aus einer in 31 dargestellten Position herauszieht, wird die Halterung 307 in eine in 32 dargestellte Position gezogen. 31 zeigt einen Zustand des Bildsuchers, wenn er nicht in Gebrauch ist mit zurückgezogener Halterung 308. Es ist zu beachten, daß die Halterungen 307 und 308 integral ausgebildet sein können. 32 zeigt einen anderen Zustand, in dem der Bildsucher in Benutzung ist, das heißt, wenn der Betrachter durch den Bildsucher schaut, um ein auf der Flüssigkristallanzeigetafel dargestelltes Bild anzuschauen. In dem in 32 dargestellten Zustand liegt der Brennpunkt der Kondensorlinse 304 auf einer lichtausstrahlenden Fläche des lichtausstrahlenden Elementes 301. Durch Bewegen der Halterung 307 und anderer, kann der Rauminhalt des Bildsuchers mit der Halterung 307 in der zurückgezogenen Position reduziert werden, und somit kann die Gesamtausdehnung des Bildsuchers entsprechend verkleinert werden.
Wenn zum Beispiel angenommen wird, daß die Anzeigetafel 243 eine diagonale Länge von 28 mm in dem Anzeigebereich hat, hat die Kondensorlinse 304 einen effektiven Durchmesser von 30 mm und eine Brennweite von 15 mm. Die Kondensorlinse 304 ist eine Plankonvexlinse mit einer flachen Fläche, die zu dem lichtausstrahlenden Element 301 gerichtet ist. Es ist zu beachten, daß anstelle einer Kombination der Kondensorlinse 304 und der Vergrößerungslinse 305 eine Fresnel-Linse verwendet werden kann. Die Anwendung der Fresnel-Linse kann den Rauminhalt und das Gewicht des Bildsuchers weiter verkleinern.
Das Bezugszeichen 302 bezeichnet eine Lichtabschirmplatte, die eine Mittelbohrung 303 besitzt, die in einem Mittelteil derselben abgegrenzt ist. Sie hat eine Funktion des Reduzierens des Bereiches der Lichtausstrahlung von dem lichtausstrahlenden Element 301 auf einen engen Bereich. Wenn der Bereich der Mittelbohrung 303 groß ist, kann das auf der Anzeigetafel dargestellte Bild hell sein, aber sein Kontrast wird reduziert sein. Der Grund ist, daß, während die Menge des auf die Kondensorlinse 304 auffallenden Lichtes wächst, die Orientierung des einfallenden Lichtes schlechter wird.
Das Licht, das in einem großen Raumwinkel von dem lichtausstrahlenden Element 301 ausgestrahlt wird, wird durch die Kondensorlinse 304 in im wesentlichen parallele, schmalgerichtete Lichtstrahlen konvertiert, die nachfolgend von einer Seite der Gegenelektrode (nicht dargestellt) in die Anzeigetafel 243 eintreten. Der Betrachter kann, wenn er seine Augen dicht an eine Okularabdeckung 292 bringt, das auf der Anzeigetafel 243 abgebildete Bild sehen. Mit anderen Worten, die Position der Pupille des Betrachters ist im wesentlichen feststehend. Wenn angenommen wird, daß alle Pixel der Anzeigetafel 243 erlauben, daß sich das Licht gerade ausbreitet, arbeitet die Kondensorlinse 304 in solcher Art und Weise, daß Licht, das von dem lichtausstrahlenden Element 301 ausgestrahlt wird und in einen wirksamen Bereich der Kondensorlinse 304 eintritt, in die Pupille des Betrachters eintritt, nachdem es durch die Vergrößerungslinse 305 hindurchgegangen ist. Auf diese Weise kann der Betrachter das auf der Anzeigetafel dargestellte kleine Bild in einem vergrößerten Maßstab sehen. Mit anderen Worten, ein vergrößertes virtuelles Bild kann betrachtet werden.
Da die Position der Pupille des Betrachters im wesentlichen durch die Okularabdeckung 292 feststehend ist, kann die dahinter angeordnete Lichtquelle eine enge Richtungsbündelung haben. In dem konventionellen Bildsucher, in dem eine Lichtkammer verwendet wird, die als Lichtquelle eine Leuchtstoffröhre verwendet, wird nur Licht genutzt, das sich von einem Bereich einer Größe, die im wesentlichen identisch mit der des Darstellungsbereiches der Anzeigetafel ist, und in einem kleinen Raumwinkel in eine bestimmte Richtung ausbreitet und kein anderes, sich in andere Richtungen ausbreitendes Licht verwendet wird. Mit anderen Worten, die Lichtausbeute wird beträchtlich verringert.
In der vorliegenden Erfindung, die die Lichtquellen mit einem schmalen lichtausstrahlenden Element verwendet, wird das von dem lichtausstrahlenden Element in einem großen Raumwinkel ausgestrahlte Licht durch die Kondensorlinse 304 in im wesentliche parallele Lichtstrahlen konvertiert. Dadurch hat das aus der Kondensorlinse 304 austretende Licht eine enge Richtungsbündelung. Wenn der Standpunkt des Betrachters feststehend ist, kann das zuvor erörterte eng ausgerichtete Licht zufriedenstellend in dem Bildsucher verwendet werden. Je kleiner die Größe des lichtausstrahlenden Elementes ist, umso kleiner ist die Menge des elektrischen Energieverbrauches. Wie oben festgestellt wurde, macht der erfindungsgemäße Bildsucher Gebrauch von der Situation, in der der Betrachter das dargestellte Bild von einem feststehenden Standpunkt aus betrachtet. Während die standardmäßigen direkt (gerade) anzublickenden Anzeigetafeln einen vorgegebenen Betrachtungswinkel erfordern, genügt es dem Bildsucher, wenn das dargestellte Bild zufriedenstellend aus einer vorgegebenen Richtung betrachtet werden kann.
Es ist zu bemerken, daß der Bildsucher der vorliegenden Erfindung durch einen Halterungsschuh 293 an der Videokamera starr befestigt ist.
Die Anzeigeeinrichtung 243 hat ein Mosaikfarbfilter, wie es in den 8 und 10 dargestellt ist. Die Pixel sind in einem sogenannten Delta-Layout angeordnet. Das Farbfilter erlaubt den Durchgang sowohl des roten, grünen als auch blauen Lichtes. Die Schichtdicke für jede Farbe kann durch ein Teilelement des Farbfilters gesteuert werden. Die Schichtdicke des Farbfilters wird während der Herstellung des Farbfilters eingestellt und ausgebildet. Mit anderen Worten, die Schichtdicke des Farbfilters verändert sich entsprechend der bestimmten roten, grünen oder blauen Farbe. In Abhängigkeit von der Schichtdicke des Farbfilters kann die Schichtdicke der Flüssigkristallschicht 17 über den Pixeln entsprechend der Farbe der Farbfilter eingestellt werden.
Auch wenn die Anzeigetafel von der Bauart, in der die Signalleitungen durch die Verwendung des Farbfilters abgedeckt sind, wie es in 8 dargestellt ist, verwendet wird, kann der Lichtaustritt um jedes Pixel herum vorteilhaft vermieden werden. Die Kondensorlinse 304 ist so angeordnet, daß ihre flache Fläche, das heißt, eine Fläche mit einem relativ großen Krümmungsradius, zu dem lichtausstrahlenden Element 301 gerichtet ist. Dieses verfolgt den Zweck, es leicht zu machen, eine Sinusbedingung zu erfüllen, und es zu ermöglichen, die Helligkeit des dargestellten Bildes gleichförmig über die Anzeigetafel 243 zu verteilen.
Durch Einstellen des Ausmaßes, mit dem der Okularring 306 in das Gehäuse 291 eingesetzt ist, ist eine Scharfeinstellung bezüglich der Seite des Betrachters möglich. Es ist zu beachten, daß, da die Position des Auges des Betrachters durch die Okularabdeckung 293 feststehend ist, es nicht möglich ist, daß die Position des Standpunktes in dem Bildsucher verschoben werden kann. Wenn der Standpunkt feststehend ist, kann der Betrachter das gut dargestellte Bild selbst dann sehen, wenn die Richtungsbündelung des Lichtes zu der Anzeigetafel 243 hin eng ist. Um ein gutes Betrachten des dargestellten Bildes zu erleichtern, reicht es aus, die Ausstrahlungsrichtung des Lichtes von dem lichtausstrahlenden Element 301 in eine optimale Richtung zu bewegen.
33 zeigt einen Längsschnitt der in dem erfindungsgemäßen Bildsucher verwendeten Fluoreszenzlampe. Wie hier dargestellt ist, hat die Fluoreszenzlampe eine äußere Gestalt, die gleich einem Glühlampenkolben ist. Das Bezugszeichen 321 bezeichnet einen Glasmantel mit einem Durchmesser in dem Bereich von 7 bis 20 mm. Das Bezugszeichen 323 bezeichnet einen Glühfaden, der erwärmt werden kann, wenn an ihn eine Gleichspannung von 4 bis 8 Volt angelegt wird. Das Bezugszeichen 324 bezeichnet eine Anode, an die eine Gleichspannung von 15 bis 25 Volt angeschlossen ist. Elektronen, die als Ergebnis der Erwärmung des Glühfadens 323 ausgestrahlt werden, werden durch die Anodenspannung beschleunigt. In den Glasmantel 321 werden Quecksilbermoleküle (nicht dargestellt) gefüllt und die beschleunigten Elektronen strahlen bei der Kollision mit den Quecksilbermolekülen UV-Lichtstrahlen aus. Diese UV-Lichtstrahlen erregen ein Phosphorelement 322, um sichtbares Licht zu erzeugen. Für das lichtausstrahlende Element, auf das oben Bezug genommen wurde, kann eine Fluoreszenzlampe "LunaLight 07 Series", von MinePyro Denki Kabushiki Kaisha erhältlich ist, verwendet werden. Die lichtausstrahlende Röhre hat e in en Durchmesser von 7 mm und an sie wird eine Heizfadengleichspannung von 5 Volt und eine Anodenspannung von 23 Volt angelegt. Durch Steuern mit Impulsen kann die Menge des von ihr ausgestrahlten Lichtes eingestellt werden. Die Impulse haben eine Schwingungsperiode von nicht weniger als 30 Hertz und vorzugsweise nicht weniger als 60 Hertz. Wenn eine an die Anode anzulegende Spannung in der Form eines Impulssignals verwendet wird, kann die Menge des ausgestrahlten Lichtes im Verhältnis zur Impulsdauer verändert werden.
Es ist zu beachten, daß, wie in 33B dargestellt ist, der Glasmantel 321 mit einer Lichtabschirmschicht 325 ausgebildet ist, um dadurch den Bereich zu reduzieren, von dem Licht von dem lichtausstrahlenden Element nach außen austritt, auf die in 31 dargestellte Lichtabschirmplatte 302 kann verzichtet werden.
Da der Bildsucher der vorliegenden Erfindung, wie hierin beschrieben, von der Art ist, daß das von dem schmalen lichtausstrahlenden Element des lichtausstrahlenden Elementes 301 in einem großen Raumwinkel ausgestrahlte Licht durch die Kondensorlinse 304 mit hohem Wirkungsgrad eingefangen werden kann, kann die Menge der verbrauchten elektrischen Energie beträchtlich reduziert werden im Vergleich mit dem Bildsucher, in dem ein Rücklicht von einer flächenhaften Lichtquelle unter Verwendung einer Fluoreszenzlampe gebildet wird.
In der erfindungsgemäßen Projektionsanzeigevorrichtung, bei der Gebrauch entweder von einer reflektierenden oder durchlässigen polymerdispergierten Flüssigkristallanzeigetafel gemacht wird, kann eine Anzeige mit hoher Leuchtdichte realisiert werden, was es möglich macht, ein großformatiges Bild von nicht weniger als 200 Inch vertretbar zu machen. Auch wird die optische Schichtdicke der mehrlagigen dielektrischen Schicht entsprechend der Wellenlänge des roten, grünen oder blauen Lichtes verändert, um ihm eine Funktion als eine Schwarzmatrix zu geben. Da außerdem die Schichtdicke der Flüssigkristallschicht und/oder der Radius der Partikelgröße der Flüssigkristalltröpfchen der Flüssigkristallschicht entsprechend der Wellenlänge des zu modulierenden Lichtes groß gemacht wird, ist eine Darstellung eines Bildes mit einer guten Weißstabilität und einem guten Darstellungskontrast möglich.
Der Bildsucher der vorliegenden Erfindung ist derart ausgebildet, daß, da das von dem schmalen lichtausstrahlenden Element des lichtausstrahlenden Elementes 301 in einem großen Raumwinkel ausgestrahlte Licht durch die Kondensorlinse 304 in im wesentlichen paralleles und schmalgerichtetes Licht konvertiert und nachfolgend durch die Anzeigetafel 243 moduliert wird, um eine Bilddarstellung zu erzielen, ist die Menge der dabei verbrauchten Energie klein und auch die Farbverzeichnung minimiert ist. Darüberhinaus kann eine Steuerschaltung für das lichtausstrahlende Element 301 einfach im Aufbau gestaltet werden im Vergleich mit der, die das Gegenlichtbeleuchtungssystem verwendet, und deshalb ist es möglich, einen kompakten und leichten Bildsucher zur Verfügung zu stellen.
Da auch der Abstand zwischen der Kondensorlinse 304 und dem lichtausstrahlenden Element einstellbar ist, kann der Rauminhalt und die Gesamtlänge des Bildsuchers reduziert werden, wenn der Bildsucher verwendet wird. Obwohl für die Verwendung in der Videokamera Kompaktheit erwünscht ist, erzielt die Anwendung des erfindungsgemäßen Bildsuchers sowohl die Reduzierung der Größe als auch die Reduzierung der Menge der verbrauchten elektrischen Energie.
Obwohl die vorliegende Erfindung in Verbindung mit den bevorzugten Ausführungsformen derselben unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben wurde, ist zu beachten, daß verschiedene Veränderungen und Modifikationen für Fachleute auf dem Gebiet offensichtlich sind. Obwohl zum Beispiel bei der Beschreibung der Anzeigevorrichtung, die die Anzeigetafel der vorliegenden Erfindung anwendet, Bezug auf das in 23 dargestellte Berührungsbedienungsfeld, die in 24 dargestellte Projektionsanzeigevorrichtung und den in 30 dargestellten Bildsucher genommen wurde, ist die vorliegende Erfindung nicht immer auf die spezifischen Anwendungen begrenzt. Die Anzeigetafel der vorliegenden Erfindung kann in einem elektronischen Notebook, einem Fernsehempfänger im Taschenformat, einem tragbaren Terminal, einem Laptop, einem reflektierenden Farbanzeigemonitor, einer Videokamera, die mit einer Flüssigkristallanzeigetafel ausgerüstet ist (wie eine von Sharp Kabushiki Kaisha erhältliche "ViewCom"), einem Bildtelefon, einer Überkopf-Anzeige usw. verwendet werden.

Claims

Anzeigetafel mit einem ersten Elektrodensubstrat (11; 214), das mit mindestens einer ersten Elektrode (13; 216) darauf ausgebildet ist; einem zweiten Elektrodensubstrat (12; 215), das mit mindestens einer zweiten Elektrode (15; 217) darauf ausgebildet ist; einer zwischen den ersten und zweiten Substraten (11, 12; 214, 215) geschichteten lichtmodulierenden Schicht (17), die das Licht in Abhängigkeit einer Änderung der Lichtstreuung moduliert, welche durch ein zwischen der ersten und zweiten Elektrode anliegendes Steuerungssignal vorgebbar ist; und einer mehrlagigen dielektrischen Schicht (16; 212), die auf mindestens einem der ersten und zweiten Elektrodensubstrate (11, 12; 214, 215) in einem vorgegebenen Muster für grafische Darstellungen ausgebildet ist; dadurch gekennzeichnet, daß die mehrlagige dielektrische Schicht wirksam ist, um Licht einer bestimmten Wellenlänge in einem ultravioletten Bereich des Lichtes hindurchzulassen und Licht einer bestimmten Wellenlänge in einem sichtbaren Bereich des Lichtes zu reflektieren.
Anzeigetafel nach Anspruch 1, bei der die zweite Elektrode (15) eine Reflexionselektrode ist und die außerdem eine über der Reflexionselektrode ausgebildete Lichtabschirmschicht (18) aufweist, wobei die lichtabsorbierende Schicht wirksam ist, um Licht einer bestimmten Wellenlänge zu absorbieren.
Anzeigetafel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem zweiten Elektrodensubstrat (12) als zweite Elektroden Pixelelektroden (15) in einer Matrixstruktur ausgebildet sind, ein Schaltelement (14) auf jeder der Pixelelektroden (15) angeordnet ist und eine aus Harz hergestellte und über dem Schaltelement (14) ausgebildete Lichtabschirmschicht (18) vorgesehen ist.
Anzeigetafel nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtmodulierende Schicht (17) eine Schicht aus polymerdispergiertem Flüssigkristallmaterial ist.
Anzeigetafel nach Anspruch 1, bei der die lichtmodulierende Schicht aus polymerdispergiertem Flüssigkristallmaterial ist, das eine lichthärtbare Harzkomponente und eine nematische Flüssigkristallkomponente enthält, und bei dem die durchschnittliche Größe der Flüssigkristalltröpfchen des polymerdispergierten Flüssigkristallmaterials oder die durchschnittliche Porengröße eines Polymernetzwerkes desselben in dem Bereich von 0.5 bis 3 μm liegt.
Anzeigetafel nach Anspruch 5, bei welcher die nematische Flüssigkristallkomponent eine chlorsaure nematische Flüssigkristallkomponente ist.
Anzeigetafel nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Harzkomponente eine Acrylharzkomponente ist, die eine Fluorgruppe besitzt.
Anzeigetafel nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, bei der die mehrlagige dielektrische Schicht ein geschichteter Aufbau aus mindestens einer niedrigbrechenden dielektrischen Dünnschicht mit einem Brechungsindex von nicht größer als 1.7 und einer hochbrechenden dielektrischen Dünnschicht mit einem Brechungsindex von nicht kleiner als 1.8 ist und bei der die niedrigbrechende dielektrische Dünnschicht aus einem aus der aus SiO₂ und MgF₂ bestehenden Gruppe ausgewählten Material und die hochbrechende dielektrische Dünnschicht aus einem aus der aus HfO₂ und ZrO₂ bestehenden Gruppe ausgewählten Material hergestellt ist.
Anzeigetafel nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem zweiten Elektrodensubstrat (12) als zweite Elektroden Pixelelektroden (15) in einer Matrixstruktur ausgebildet sind und ein über jeder Pixelelektrode (15) ausgebildetes Farbfilter und ein zwischen benachbarten Pixelelektroden (15) eingesetztes dichroitisches Farbfilter vorgesehen ist.
Anzeigetafel nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Elektrode auf dem ersten Elektrodensubstrat (11) als Gegenelektrode (13) ausgebildet ist und ein Abstandhaltemittel (19) zur Erzeugung eines Abstandes zwischen den Pixelelektroden (15) und der Gegenelektrode (13) in einem vorgegebenen Abstand vorgesehen ist, wobei das Abstandhaltemittel (19) aus schwarzen Kügelchen und/oder schwarzen Fasern besteht.
Anzeigetafel nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein transparentes Substrat oder eine konkave Linse durch ein transparentes optisches Kopplungselement mit mindestens einem der ersten und zweiten Substrate (11, 12) verbunden ist.
Anzeigetafel nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Elektrode auf dem ersten Elektrodensubstrat (11) als Gegenelektrode (13) ausgebildet ist, die mindestens eine dielektrische Dünnschicht und eine über der dielektrischen Dünnschicht geschichtete transparente Elektrode aufweist, um eine Anti-Reflexfunktion zu erfüllen.
Projektionsanzeigevorrichtung, gekennzeichnet durch eine Anzeigetafel (243c, 254, 264) nach mindestens einem der vorhergegangenen Ansprüche, ein lichterzeugendes Mittel (241, 254, 264) und ein Projektionsmittel zum Projizieren des durch die Anzeigetafel (243c, 254, 264) modulierten Lichtes.
Vorrichtung nach Anspruch 13, ferner mit einem lichtzerlegenden Mittel (242) zum Zerlegen des von dem lichterzeugenden Mittel (241) ausgestrahlten Lichtes in eine Vielzahl von optischen Wegen von unterschiedlichen Wellenlängenbereichen und einem lichtzusammensetzenden Mittel (252c, 252d) zum Zusammenführen der Vielzahl von optischen Wegen zu einem einzelnen optischen Weg, wobei die Anzeigetafel (243c, 254, 264) das entlang jedes optischen Weges fortschreitende, durch das lichtzerlegende Mittel (242) getrennte Licht moduliert, dadurch gekennzeichnet, daß entweder das lichtzerlegende Mittel (242) und die Anzeigetafel (243c, 254, 264) oder die Anzeigetafel (243, 254, 264) das lichtzusammensetzende Mittel (252c, 252d) mittels einer optischen Kopplungsschicht optisch miteinander gekoppelt sind.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das lichtzerlegende Mittel (242) und/oder das lichtzusammensetzende Mittel (252c, 252d) ein Prisma ist.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das lichtzerlegende Mittel (242) und/oder das lichtzusammensetzende Mittel (252c, 252d) ein Strahlteiler ist.
Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das lichtzerlegende Mittel (242) und das lichtzusammensetzende Mittel (252c, 252d) von einem einzigen Prisma gebildet sind und die Anzeigetafel (243) eine Reflexionsflüssigkristallanzeigetafel ist.
Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das lichtzerlegende Mittel (242) und/oder das lichtzusammensetzende Mittel (252c, 252d) einen unwirksamen Bereich besitzt, wo kein für die Anzeige eines Bildes verwendbares Licht durchtritt, wobei dieser Bereich mit einem lichtabsorbierenden Mittel ausgebildet oder versehen ist.
Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wellenlängen-Begrenzungsmittel zwischen dem lichtzerlegenden Mittel und der Anzeigetafel (243, 254, 264) oder zwischen dem lichtzusammensetzenden Mittel (252c, 252d) und der Anzeigetafel (243, 254, 264) zur Begrenzung der Wellenlänge des Lichtes angeordnet ist.
Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigetafel (243, 254, 264) Pixelelektroden (15) und außerdem eine Schicht aus polymerdispergiertem Flüssigkristallmaterial besitzt, das eine lichthärtbare Acrylharzkomponente und eine nematische Flüssigkristallkomponente enthält, und außerdem ein Farbfilter (71) an den den Pixelelektroden (15) entsprechenden Stellen vorgesehen ist.
Bildsucher mit einem lichterzeugenden Mittel (301), einem Kondensorelement (304) zur Umwandlung des vom lichterzeugenden Mittel (301) abgestrahlten Lichtes in im wesentlichen paralleles Licht und einer Anzeigetafel (243) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 12 zum Modulieren des aus dem Kondensorelement (304) austretenden Lichtes, um ein optisches Bild zu bilden, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen dem lichterzeugenden Mittel (301) und dem Kondensorelement (304) einstellbar ist.
Bildsucher nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das lichterzeugende Mittel (301) ultraviolette Lichtstrahlen abstrahlt, wenn von einem Heizmittel erzeugte Elektronen auf Quecksilbermoleküle innerhalb eines Gehäuses wirken, und daß die ultravioletten Lichtstrahlen nacheinander auf Phosphor-Elemente innerhalb des Gehäuses auftreffen, um sichtbare Lichtstrahlen zu emittieren.
Bildsucher nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigetafel (243) aus einer Punktmatrix-Flüssigkristall-Anzeigetafel besteht.
Bildsucher nach mindestens einem der Ansprüche 21 bis 23, gekennzeichnet durch ein Anzeigevergrößerungselement (305), das zwischen der Anzeigetafel (243) und einem Betrachter angeordnet ist und ein optisches Bild der Anzeigetafel (243) derart vergrößert, daß der Betrachter ein Bild mit vergrößertem Maßstab sieht.
Bildsucher nach mindestens einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß eine Lichtabstrahlfläche mit einer Fläche kleiner als die Anzeigefläche der Anzeigetafel (243, 254, 264) an oder in der Nähe des Brennpunktes des Kondensorelementes (304) angeordnet ist und das Kondensorelement (304) das Licht von dieser Fläche der lichtemittierenden Fläche umwandelt, um die Anzeigefläche der Anzeigetafel (243) zu beleuchten.