DE60118457T2

DE60118457T2 - Reflektive Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE60118457T2
Application number: DE60118457T
Authority: DE
Inventors: Seiji Ibaraki-shi Umemoto; Toshihiko Ibaraki-shi Ariyoshi; Takao Ibaraki-shi Suzuki
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2000-05-12
Filing date: 2001-05-11
Publication date: 2006-08-24
Anticipated expiration: 2021-05-12
Also published as: KR100643994B1; JP2001318379A; DE60118457D1; EP1154306A1; US20020005922A1; TWI313379B; JP4197572B2; EP1154306B1; KR20010104298A; US7502081B2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Erfindungsgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Reflexions-Flüssigkristallanzeige-Vorrichtung, deren Dicke und Gewicht sich mühelos verringern lassen, die eine ausgezeichnete Anzeigequalität aufweist und sowohl im Außenlichtmodus als auch im Beleuchtungsmodus zum Einsatz kommen kann.
Die vorliegende Erfindung gründet sich auf die japanische Patentanmeldung Nr. 2000-140320.
2. Beschreibung des Standes des Technik
Es wurde eine weitere Verringerung der Dicke und des Gewichtes von Reflexions-Flüssigkristallanzeige-Vorrichtungen gefordert, um die Größe und das Gewicht von tragbaren Personalcomputern, tragbaren Telefongeräten usw. zu reduzieren. Bislang war es schwierig, die Dicke und das Gewicht einer Flüssigkristallanzeige-Vorrichtung mit Hintergrundreflexion, die mit einen Frontbeleuchtungssystem unter Verwendung eines Seitenlicht-Lichtleiters ausgestattet ist, zu verringern (siehe ungeprüfte japanische Patentschrift Nr. Hei. 11-250715). Im Übrigen benötigt ein derartiger Seitenlicht-Lichtleiter eine Plattendicke von etwa 2 mm oder mehr für die Lichtleitung. Wenn optische Elemente, wie beispielsweise eine Lichtstreuplatte etc., an dem Lichtleiter vorgesehen sind, erhöht sich die Gesamtdicke im Allgemeinen auf etwa 3 mm oder mehr.
JP 5-158033 hat eine Reflexions-Flüssigkristallanzeige-Vorrichtung vorgeschlagen, bei der dafür gesorgt wird, dass Beleuchtungslicht auf eine der Seitenflächen eines Reflexions-Flüssigkristallanzeige-Bildschirms auftrifft und vollständig von einem Sichtseiten-Zellensubstrat reflektiert wird, und bei der das reflektierte Licht von einer Reflexionsplatte mit aufgerauter Oberfläche gestreut wird, so dass es für die Anzeige verwendet werden kann. In diesem Fall wird jedoch das für die Anzeige zur Verfügung stehende Licht unter den Bedingungen der vollständigen Reflexion gestreut und aus dem Bildschirm abgegeben. Streulicht weist im Allgemeinen eine normale Verteilung mit einer Spitze in einer regelmäßigen Reflexionsrichtung auf. Dementsprechend ist das Anzeigelicht in der Re flexions-Flüssigkristallanzeige-Vorrichtung zu stark zu der frontalen (vertikalen) Richtung geneigt, um effektiv für die Anzeige eingesetzt zu werden. Dadurch wird die Anzeige in frontaler Richtung gedimmt. Wenn jedoch die Streuung durch die Reflexionsplatte mit aufgerauter Fläche intensiviert wird, verringert sich die Lichtmenge in frontaler Richtung im Außenlichtmodus, was für die Anzeige ungünstig ist. Deshalb ist es bei einem solchen Streu-Reflexionssystem mit aufgerauter Oberfläche notwendig, die Streuintensivität so einzustellen, dass ein Gleichgewicht zwischen dem Außenlichtmodus und Beleuchtungsmodus aufrechterhalten bleibt. Allerdings ist es bei einem derartigen Streu-Reflexionssystem mit aufgerauter Oberfläche schwierig, die Streuintensität für beide Modi günstig zu gestalten, da die Streuintensität, die für den Außenlichtmodus erforderlich ist, mit der für den Beleuchtungsmodus erforderlichen inkompatibel ist.
Eine Reflexions-Flüssigkristallanzeige-Vorrichtung mit einem transparenten Frontbeleuchtungsmechanismus, der eine Lichtweg-Steuerschicht aufweist, die eine sich wiederholende Struktur aus den Lichtweg ändernden Abschrägungen hat, ist in US 6048071 und in SID Digest (1995) pp 375–378 offen gelegt. Die Präambel von Anspruch 1 basiert auf jener Lehre.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Reflexions-Flüssigkristallanzeige-Vorrichtung zu schaffen, deren Dicke und Gewicht sich mühelos verringern lassen, die eine ausgezeichnete Anzeigequalität aufweist und sowohl im Außenlichtmodus als auch in einem Beleuchtungsmodus verwendet werden kann.
Erfindungsgemäß wird eine Reflexions-Flüssigkristallanzeige-Vorrichtung geschaffen, die umfasst: einen Reflexions-Flüssigkristallanzeige-Bildschirm, der eine Flüssigkristallzelle und einen Reflektor enthält, wobei die Flüssigkristallzelle ein Sichtseiten-Substrat, ein Rückseiten-Substrat und einen Flüssigkristall hat und das Sichtseiten-Substrat in der folgenden Reihenfolge ein transparentes Substrat, eine transparente Schicht, die einen niedrigeren Brechungsindex hat als das transparente Substrat, sowie eine transparente Elektrode enthält, das Rückseiten-Substrat eine Elektrode aufnimmt, wobei das Flüssigkristall zwischen dem Sichtseiten- und dem Rückseiten-Substrat gehalten wird, so dass entsprechende Elektrodenseiten des Sichtseiten- und des Rückseiten-Substrats gegenüberliegend und einander zugewandt sind und der Reflektor an der Seite des Rückseiten-Substrat angeordnet ist; wenigstens eine Beleuchtungseinrichtung, die an einer der Querseitenflächen des Reflexions-Flüssigkristallanzeige-Bildschirms angeordnet ist; und eine Lichtweg-Steuerschicht, die eine sich wiederholende Struktur aus den Lichtweg ändernden Abschrägungen an einer Außenseite des Sichtseiten-Substrats hat und einen höheren Brechungsindex hat als die transparente Schicht mit niedrigem Brechungsindex, wobei jede der den Lichtweg ändernden Abschrägungen in einem Neigungswinkel von 35 bis 48° zu einer Bezugsebene des Sichtseiten-Substrat geneigt ist.
Bei der erfindungsgemäßen Reflexions-Flüssigkristallanzeige-Vorrichtung wird von einer Beleuchtungseinrichtung, die an einer der Seitenflächen eines Reflexions-Flüssigkristallanzeige-Bildschirm angebracht ist, mit Hilfe von Flüssigkristallzell-Substraten effizient zu einer anderen Seitenfläche, die der ersten Seitenfläche zugewandt ist, geleitet, und der Lichtweg des durchgelassenen Lichts wird mittels einer Lichtweg-Steuerschicht, die auf der Sichtseite angeordnet ist, und mittels eines Reflektors auf der Rückseite effizient in eine Betrachtungsrichtung des Bildschirms geändert. Dementsprechend kann das durchgelassene Licht für die Flüssigkristallanzeige verwendet werden. Die Lichtweg-Steuerschicht mit ausgezeichneter Dicke sowie die Anordnung der Beleuchtungseinrichtung auf der Querseitenfläche (nachfolgend als Seitenfläche bezeichnet) des Bildschirms können einen Frontbeleuchtungsmechanismus für die Anzeigevorrichtung darstellen. Außerdem kann die Anzeige ebenfalls im Außenlichtmodus erfolgen. Somit entsteht eine Reflexions-Flüssigkristallanzeige-Vorrichtung, die eine gute Dicke und ein gutes Gewicht aufweist, die eine helle und ausgezeichnete Anzeigequalität verzeichnet und die sowohl im Außenlichtmodus als auch in einem Beleuchtungsmodus zum Einsatz kommen kann.
Der vorgenannte Effekt der Reflexions-Flüssigkristallanzeige-Vorrichtung wird durch Verwendung der transparenten Schicht mit niedrigem Brechungsindex und der Lichtweg-Steuerschicht mit Neigungsreflexion erreicht, wobei beide Schichten auf dem Sichtseiten-Substrat vorgesehen sind. D. h. auf die Seitenfläche des Bildschirms auftreffendes Licht kann effizient zu einer anderen Seitenfläche gegenüber von der zuerst erwähnten Seitenfläche reflektiert werden, und zwar durch einen Einschließeffekt, der auf die Gesamtreflexion durch Verwendung der transparenten Schicht mit niedrigem Brechungsindex zurückzuführen ist. Dadurch verbessert sich die gleichmäßige Helligkeit auf dem gesamten Anzeigebildschirm, so dass eine gute Anzeigequalität erreicht wird. Wenn in der Anzeigevorrichtung keine transparente Schicht mit niedrigem Brechungsindex vorgesehen ist, verringert sich der Wirkungsgrad der Rückwärtsleitung, so dass der Anzeigebildschirm dunkler und die Betrachtung der Anzeige schwieriger wird, da der Betrach tungspunkt weiter von der Beleuchtungseinrichtung entfernt ist. Wenn demgegenüber das auf die Seitenfläche auftreffende Licht bzw. das von ihr durchgelassene Licht von den den Lichtweg ändernden Abschrägungen reflektiert wird, lässt sich der optische Weg des Lichtes mit guter Sichtbarkeit ändern. Dieser Effekt lässt sich nur schwer mit einem Streu-Reflexionssystem mit aufgerauter Oberfläche erreichen, wie es in der ungeprüften japanischen Patentschrift Nr. Hei 5-158033 beschrieben ist.
Andererseits verwendet die erfindungsgemäße Lichtweg-Steuerschicht mit Neigungsreflexion vorrangig Licht, welches eine Spitze in der regelmäßigen Reflexionsrichtung aufweist, und steuert den Lichtweg des reflektierten Lichts.
Dementsprechend ändert die Lichtweg-Steuerschicht den Lichtweg des Lichtes mit einer Richtfähigkeit, die für die Anzeige günstig ist, insbesondere die frontale Richtfähigkeit, so dass ein heller Beleuchtungsmodus erzielt werden kann. Die flachen Abschnitte der Lichtweg-Steuerschicht mit Ausnahme der Abschrägungen können im Außenlichtmodus verwendet werden, so dass sowohl der Beleuchtungsmodus als auch der Außenlichtmodus mühelos in einem Zustand abgeglichen werden können, der günstig für die Anzeige ist.
Aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen, die im Zusammenhang mit den beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden, gehen die Merkmale und Vorteile der Erfindung hervor.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Schnittdarstellung zur Erläuterung eines Beispiels für eine Reflexions-Flüssigkristallanzeige-Vorrichtung, die sowohl im Außenlichtmodus als auch in einem Beleuchtungsmodus verwendet wird;
2 ist eine Schnittdarstellung zur Erläuterung eines anderen Beispiels für eine Reflexions-Flüssigkristallanzeige-Vorrichtung, die sowohl im Außenlichtmodus als auch in einem Beleuchtungsmodus verwendet wird;
3A bis 3E sind Seitenansichten zur Erläuterung der den Lichtweg ändernden Einrichtung in einer Lichtweg-Steuerschicht;
4 ist eine Perspektivansicht zur Erläuterung eines weiteren Beispiels der Reflexions-Flüssigkristallanzeige-Vorrichtung;
5 ist eine Perspektivansicht zur Erläuterung eines Beispiels für eine Reflexions-Flüssigkristallanzeige-Vorrichtung;
6 ist eine Perspektivansicht zur Erläuterung eines Beispiels für eine Reflexions-Flüssigkristallanzeige-Vorrichtung;
7 ist eine Seitenansicht zur Erläuterung eines Beispiels der Lichtweg-Steuerschicht; und
8 ist eine Seitenansicht zur Erläuterung eines anderen Beispiels der Lichtweg-Steuerschicht.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die erfindungsgemäße Reflexions-Flüssigkristallanzeige-Vorrichtung umfasst: einen Reflexions-Flüssigkristallanzeige-Bildschirm, der eine Flüssigkristallzelle und einen Reflektor enthält, wobei die Flüssigkristallzelle ein Sichtseiten-Substrat, ein Rückseiten-Substrat und einen Flüssigkristall hat und das Sichtseiten-Substrat ein transparentes Substrat, eine transparente Schicht, die einen niedrigeren Brechungsindex hat als das transparente Substrat, sowie eine transparente Elektrode enthält, das Rückseiten-Substrat eine Elektrode aufnimmt, wobei das Flüssigkristall zwischen dem Sichtseiten-Substrat und dem Rückseiten-Substrat gehalten wird, so dass entsprechende Elektrodenseiten des Sichtseiten- und des Rückseiten-Substrats einander zugewandt sind, der Reflektor an der Seite des Rückseiten-Substrats angeordnet ist, wenigstens eine Beleuchtungseinrichtung, die an einer der Seitenflächen des Reflexions-Flüssigkristallanzeige-Bildschirms angeordnet ist; und eine Lichtweg-Steuerschicht, die eine sich wiederholende Struktur aus den Lichtweg ändernden Abschrägungen an einer Außenseite des Sichtseiten-Substrats hat und einen höheren Brechungsindex hat als die transparente Schicht mit niedrigem Brechungsindex, wobei jede der den Lichtweg ändernden Abschrägungen in einem Neigungswinkel in einem Bereich von 35 bis 48° hinsichtlich einer Bezugsebene des Sichtseiten-Substrats geneigt ist.
1 und 2 und 4 bis 6 zeigen Beispiele für die zuvor erwähnte Reflexions-Flüssigkristallanzeige-Vorrichtung. Die Bezugsziffern 1, 2, 3, 4 und 5 kennzeichnen Flüssigkristallanzeige-Bildschirme; die Ziffer 6 kennzeichnet eine Lichtweg-Steuerschicht; A1 eine den Lichtweg ändernde Abschrägung; 21 ein transparentes Substrat (Sichtseiten-Substrat); 22 eine transparente Schicht mit niedrigem Brechungsindex; 24 eine transparente Elektrode; 43 und 45 Rückseiten-Substrate; 42 und 44 deren Elektroden; 31 einen Flüssigkristall; 16 und 42 Reflektoren und 51 und 53 Beleuchtungseinrichtungen. Folglich dient die Elektrode 42 als ein Reflektor. Im Übrigen bezeichnen die Bezugsziffer 12 und 15 Polarisatoren, 13 und 14 Phasenverzögerer, 23 einen Farbfilter und 25 und 41 zueinander ausgerichtete Folien.
Als Flüssigkristallanzeige-Bildschirm kann jede geeignete Art von Reflexionsbildschirm ohne spezielle Einschränkung verwendet werden. Zum Beispiel enthält der Reflexions-Flüssigkristallanzeige-Bildschirm, wie in 1 und 2 dargestellt, eine Flüssigkristallzelle und einen Reflektor 42 bzw. 16. Die Flüssigkristallzelle verfügt über ein Sichtseiten-Substrat 21, ein Rückseiten-Substrat 43 bzw. 45 und einen Flüssigkristall 31. Das Sichtseiten-Substrat 21 ist aus einem transparenten Substrat (21) mit einer transparenten Schicht 22, die einen niedrigeren Brechungsindex hat als das Substrat, und aus einer transparenten Elektrode 24 gefertigt. Das Rückseiten-Substrat 43 bzw. 45 hat eine Elektrode 42 bzw. 44. Der Flüssigkristall 31 wird zwischen den beiden Substraten (21, 43) bzw. (21, 45) gehalten, die so angeordnet sind, dass jeweilige Elektroden (24, 42) bzw. (24, 44) der beiden Substrate einander gegenüberliegen. Der Reflektor 42 bzw. 16 ist auf der Seite des Rückseiten-Substrats 43 bzw. 45 angeordnet. Licht, das auf die Sichtseite auftrifft, auf der sich die Lichtweg-Steuerschicht 11 befindet, wird von dem Reflektor 42 bzw. 16 reflektiert/umgekehrt und von dem Flüssigkristall 31 oder Ähnlichem gesteuert. Im Ergebnis wird von der Sichtseite das Licht als Anzeigelicht ausgegeben. Im Übrigen kennzeichnet die Bezugsziffer 32 in 1 und 2 ein Dichtungsmaterial zum Einschließen des Flüssigkristalls 31 zwischen Substraten (21, 43) bzw. (21, 45).
Übrigens können spezielle Beispiele der oben beschriebenen Flüssigkristallzelle Folgendes aufweisen: eine verdrehte oder nicht verdrehte Flüssigkristallzelle, zum Beispiel eine TN-Flüssigkristallzelle, eine STN-Flüssigkristallzelle, eine senkrecht ausgerichtete Flüssigkristallzelle, eine HAN-Flüssigkristallzelle oder eine OCB-Flüssigkristallzelle; eine Gast-Wirt- oder ferroelektrische Flüssigkristallzelle; eine Lichtdiffusions-Flüssigkristallzelle usw. Jedes geeignete Verfahren, zum Beispiel ein Aktivmatrixverfahren, ein Passivmatrixverfahren o. Ä., kann als Verfahren zum Ansteuern des Flüssigkristalls verwendet werden. Der Flüssigkristall wird meist von den transparenten Elektroden 24 und 44 oder von der Brechungselektrode 42 angesteuert, die jeweils zwischen dem Paar Zellsubstraten (21, 43) bzw. (21, 45) vorgesehen sind, wie in 1 und 2 abgebildet.
Was das Sichtseiten-Substrat betrifft, so wird ein transparentes Substrat verwendet, damit das Anzeigelicht durch das transparente Substrat durchgelassen wird. Das transparente Substrat kann aus einem geeigneten Material hergestellt sein, zum Beispiel Glas, Harz oder dergleichen. Konkret wird das Substrat am besten aus einem optisch isotropen Material gefertigt, um eine Doppelbrechung soweit wie möglich zu unterdrücken und dadurch einen Lichtverlust o. Ä. zu verringern. Darüber hinaus ist aufgrund der Verbesserung der Leuchtkraft oder der Anzeigequalität u. Ä. ein Material günstiger, das bessere Eigenschaften hinsichtlich der Farblosigkeit und Transparenz aufweist, zum Beispiel eine Nichtalkali-Glasplatte, die noch besser ist als eine blaue Glasplatte. Weiterhin ist u. a. wegen des leichten Gewichts ein Harzsubstrat günstig.
Die transparente Schicht mit niedrigem Brechungsindex, die in dem Sichtseiten-Substrat vorliegt, ist als eine Schicht mit einem Brechungsindex vorgesehen, der niedriger ist als jener des transparenten Substrats, welches das Sichtseiten-Substrat bildet. Wenn das von der Beleuchtungseinrichtung 51 auftreffende Licht in das Sichtseiten-Substrat 21 geleitet wird, wird folglich das durchgelassene Licht vollständig auf der Grundlage der Brechungsindexdifferenz zwischen dem Substrat 21 und der transparenten Schicht 22 reflektiert, so dass es wirksam von dem Sichtseiten-Substrat eingeschlossen wird, wie durch den Pfeil mit der Strichlinie α2 in 1 dargestellt. Somit wird das durchgelassene Licht wirksam zurückgeleitet und gleichmäßig den Lichtweg ändernden Abschrägungen der Lichtweg-Steuerschicht an einer weit von der Beleuchtungseinrichtung entfernten Stelle zugeführt. D. h. die transparente Schicht mit niedrigem Brechungsindex ist dafür vorgesehen, die gleichmäßige Helligkeit auf dem gesamten Anzeigebildschirm durch eine Änderung des Lichtwegs infolge der Reflexion durch die den Lichtweg ändernden Abschrägungen zu verbessern.
Darüber hinaus ist die transparente Schicht mit niedrigem Brechungsindex vorgesehen, weil sie verhindert, dass durchgelassenes Licht aufgrund der teilweisen Änderung des Durchlasszustands abgeschwächt oder ungleichmäßig wird, denn das durchgelassene Licht ist einer Doppelbrechung bzw. Streuung ausgesetzt, wenn es in die Flüssigkristallschicht eintritt. D. h. die transparente Schicht mit niedrigem Brechungsindex dient dazu, ein Dunkelwerden der Anzeige und eine Qualitätseinbuße des Displays zu verhindern, denn die Anzeige in der Nähe der Beleuchtungseinrichtung wird hinten fehlerhaft. Wenn ein Farbfilter o. Ä. vorhanden ist, wird mit der transparenten Schicht mit niedrigem Brechungsindex auch verhindert, dass durchgelassenes Licht schnell in dem Farbfilter absorbiert wird, so dass eine Verringerung des durchgelassenen Lichts vermieden wird. Bei der Reflexions-Flüssigkristallanzeige-Vorrichtung, bei der von der Beleuchtungseinrichtung auftreffendes Licht in die Flüssigkristallschicht wie in JP 5-158033 geleitet wird, wird das durchgelassene Licht von der Flüssigkristallschicht gestreut, wodurch ein ungleichmäßiger Durchlasszustand entsteht. Dadurch wird das austretende Licht ungleichmäßig und es entstehen Bildfehler, wodurch es schwierig wird, das Anzeigebild zu betrachten.
Die transparente Schicht mit niedrigem Brechungsindex kann mit Hilfe eines geeigneten Verfahrens, z. B. Vakuumaufdampfen oder Schleuderbeschichten, aus einem geeigneten Material hergestellt werden, beispielsweise aus einem anorganischen oder organischen Dielektrikum mit niedrigem Brechungsindex, dessen Brechungsindex unter dem des transparenten Substrats liegt, das das Sichtseiten-Substrat bildet. Das Material und das Verfahren zum Ausbilden der transparenten Schicht mit niedrigem Brechungsindex sind nicht speziell eingegrenzt. In Anbetracht der Rückwärts-Leiteffizienz aufgrund der vollständigen Reflexion u. Ä. ist es günstig, wenn die Brechungsindexdifferenz zwischen der transparenten Schicht und dem transparenten Substrat so groß wie möglich ist. Vorzugsweise ist die Brechungsindexdifferenz nicht kleiner als 0,05, konkret liegt sie in einem Bereich von 0,1 bis 0,5. Dieses Ausmaß der Brechungsindexdifferenz hat einen geringen Einfluss auf die Anzeigequalität im Außenlichtmodus. Wenn die Brechungsindexdifferenz 0,1 beträgt, ist im Übrigen das Reflexionsvermögen von Außenlicht am Übergang zwischen der transparenten Schicht und dem transparenten Substrat nicht größer als 0,1 %, d. h. die Verringerung der Helligkeit oder des Kontrasts infolge des Reflexionsverlustes ist sehr gering.
Die Position für die Anbringung der transparenten Schicht mit niedrigem Brechungsindex kann geeignet festgelegt werden. Vorzugsweise wird die transparente Schicht mit niedrigem Brechungsindex zwischen dem transparenten Substrat und der transparenten Elektrode positioniert, und zwar angesichts des bereits erwähnten Lichtleitungs-Einschließeffekts, zwecks Verhinderung des Eintritts von Licht in die Flüssigkristallschicht usw. Wenn ein Farbfilter zwischen dem transparenten Schicht mit niedrigem Brechungsindex und der transparenten Elektrode vorhanden ist, wird die transparente Schicht mit niedrigem Brechungsindex vorzugsweise näher an dem Substrat 21 als an dem Farbfilter angeordnet, weil der Absorptionsverlust des durchgelassenen Lichts durch den Farbfilter verhindert werden soll. Deshalb ist die transparente Schicht mit niedrigem Brechungsindex im Allgemeinen direkt auf dem Sichtseiten-Substrat 21 vorgesehen. In diesem Fall ist die Tatsache günstig, dass die Oberfläche des Substrats, auf der die transparente Schicht vorgesehen ist, so glatt wie möglich ist, d. h. die Tatsache, dass die transparente Schicht so glatt wie möglich ist, ist günstig für die Verhinderung des Streuens des durch gelassenen Lichts. Weiterhin ist dies günstig, um eine Beeinflussung des Anzeigelichts zu vermeiden.
Wenn die transparente Schicht mit niedrigem Brechungsindex zu dünn ist, kann der Einschließeffekts aufgrund des Phänomens der Wellendiffusion verringert werden. Daher wird die transparente Schicht mit niedrigem Brechungsindex vorzugsweise so dick wie möglich ausgewählt, um den vollständigen Reflexionseffekt aufrechtzuerhalten. Die Dicke kann so festgelegt werden, dass sie u. a. wegen des vollständigen Reflexionseffekts geeignet ist. Angesichts des vollständigen Reflexionseffekts auf das sichtbare Licht mit einer Wellenlänge zwischen 380 nm und 780 nm, speziell auf das Licht mit der kurzen Wellenlänge von 380 nm, wird die Dicke allgemein vorzugsweise so ausgewählt, dass sie ausgehend von der Lichtweglänge, die durch Multiplizieren des Brechungsindexes mit der Schichtdicke berechnet wird, nicht kleiner als eine viertel Wellenlänge (95 nm), noch besser nicht kleiner als eine halbe Wellenlänge (190 nm) weiterhin vorzugsweise nicht kleiner als eine Wellenlänge (380 nm) und weiterhin vorzugsweise nicht kleiner als 600 nm ist.
Andererseits kann für das Rückseiten-Substrat jedes geeignete Substrat 43 verwendet werden. Das Substrat 43 kann ein farbiges Substrat sein, denn das Rückseiten-Substrat braucht nicht lichtdurchlässig zu sein, wenn die Elektrode 42, die ebenfalls als Reflektor dient, wie in 1 in der Flüssigkristallzelle vorgesehen ist. In diesem Fall wird vorzugsweise ein schwarzes Substrat verwendet, falls die Flüssigkristallzelle eine Anzeige auf der Grundlage der Lichtstreu- bzw. -durchlass-/-absorptionsdifferenz ermöglicht. Demgegenüber kann das transparente Substrat 45 verwendet werden, wenn der Reflektor außerhalb der Zelle angeordnet ist, weshalb das Rückseiten-Substrat wie in 2 lichtdurchlässig sein muss. Das transparente Substrat 45 kann ähnlich wie das Sichtseiten-Substrat angeordnet sein.
Die Dicke des Sichtseiten-Substrats und die Dicke des Rückseiten-Substrats können auf geeignete Weise entsprechend der Einschließfestigkeit des Flüssigkristalls o. Ä. ohne eine spezielle Eingrenzung festgelegt werden. Im Allgemeinen wird jede Dicke in einem Bereich von 10 μm bis 5 mm ausgewählt, speziell in einem Bereich von 50 μm bis 2 mm und noch konkreter zwischen 100 μm und 1 mm, um so einen Ausgleich zwischen dem Durchlassgrad und einer Verringerung der Dicke und des Gewichts zu erreichen. Wenn konkret das Sichtseiten-Substrat wie oben beschrieben als Substrat zum Durchlassen des einfallenden Lichts von der Beleuchtungseinrichtung genutzt wird, ist es u. a. wegen des Lichteinfallgrades und des Durchlassgrades von Vorteil, wenn die Querschnittsfläche des Substrats so groß wie möglich ist, d. h. es ist günstig, wenn das Substrat so dick wie möglich ist. Andererseits ist es im Hinblick auf die Verringerung der Dicke und des Gewichts von Vorteil, wenn das Rückseiten-Substrat so dünn wie möglich ist. Deshalb können die Dicke des Sichtseiten-Substrats und die Dicke des Rückseiten-Substrats gleich groß oder unterschiedlich groß sein. Im Übrigen können das Sichtseiten-Substrat und das Rückseiten-Substrat eine gleichmäßige Dicke aufweisen, oder das Sichtseiten-Substrat kann speziell die Form eines Keils im Querschnitt aufweisen, so dass sich dessen Dicke teilweise ändert und es dadurch den Lichteinfallgrad des durchgelassenen Lichts auf die den Lichtweg ändernden Abschrägungen auf der Grundlage der Neigungsanordnung der Lichtweg-Steuerschicht verbessert.
Die Plangröße des Sichtseiten-Substrats und die Plangröße des Rückseiten-Substrats können gleich groß oder unterschiedlich groß sein. Wenn das Sichtseiten-Substrat als Substrat zum Leiten des einfallenden Lichts von der Beleuchtungseinrichtung verwendet wird, ist es aus der Sicht des Lichteinfallgrades oder Ähnlichem günstig, wenn die Seitenfläche des Sichtseiten-Substrats 21 wenigstens auf der Seitenfläche, an der die Beleuchtungseinrichtung 51 bzw. 53 angeordnet ist, stärker hervorsteht als die Seitenfläche des Rückseiten-Substrats 43 bzw. 45, falls die Beleuchtungseinrichtung auf der Fläche der stärker hervortretenden Seite angeordnet ist, wie in 4 bis 6 abgebildet.
Die transparente Elektrode 24 bzw. 44, die auf dem Sichtseiten-Substrat 21 oder dem Rückseiten-Substrat 45 usw. angebracht werden soll, kann aus einem beliebigen bekannten und geeigneten Material, zum Beispiel ITO, hergestellt werden. Demgegenüber kann die Elektrode 42, die auf dem Rückseiten-Substrat 43 o. Ä. angebracht wird und ebenfalls als Reflektor dient, beispielsweise aus einem geeigneten reflektierenden Metall hergestellt werden. Die Elektrode 42 wird vorzugsweise aus einer dünnen Folie eines Metalls mit hohem Reflexionsvermögen und guter elektrischer Leitfähigkeit, zum Beispiel Aluminium, gefertigt. In diesem Fall kann die Elektrode 42, wenn das Sichtseiten-Substrat als Substrat zum Durchlassen des einfallenden Lichts von der Beleuchtungseinrichtung verwendet wird, auch als Streureflektor vorgesehen sein, weil das in das Substrat geleitete Licht kaum den Reflektor erreicht, bevor das Licht von den den Lichtweg ändernden Abschrägungen der Lichtweg-Steuerschicht reflektiert wird, und weil verhindert werden kann, dass das durchgelassene Licht durch Streureflexion beeinträchtigt wird. Diese Maßnahme kann auch auf den Fall angewandt werden, in dem der Reflektor wie in 2 außerhalb der Quelle angeordnet ist.
Der bereits erwähnte Reflektor innerhalb oder außerhalb des Rückseiten-Substrats in der Flüssigkristallzelle ist so angeordnet, dass das von der Beleuchtungseinrichtung einfallende Licht von den den Lichtweg ändernden Abschrägungen A1 der Lichtweg-Steuerschicht 11, wie durch den Pfeil mit Strichlinie in 1 dargestellt, durchgelassen und reflektiert wird. Folglich wird der Weg des Lichtes zu dem Rückseiten-Substrat hin geändert. Das Licht wird reflektiert umgekehrt. D. h. der Reflektor ist vorhanden, um das Anzeigelicht α1 in einem Beleuchtungsmodus zu empfangen. Weiterhin wird das eintretende Außenlicht durch die Lichtweg-Steuerschicht 11 reflektiert/umgekehrt. D. h. der Reflektor ist weiterhin vorhanden, um Anzeigelicht β in einem Außenlichtmodus bereitzustellen. Somit entsteht eine Reflexions-Flüssigkristallanzeige-Vorrichtung, die sowohl im Außenlichtmodus als auch im Beleuchtungsmodus zum Einsatz kommen kann.
Der Reflektor, speziell der Reflektor außerhalb der Zelle, kann aus einem geeigneten Material hergestellt werden, zum Beispiel aus einer weißen Folie, wie sie auf dem Fachgebiet beschrieben ist. Bevorzugt wird ein Reflektor mit hohem Brechungsindex. Konkret gehören zu Beispielen für einen Reflektor Folgende: eine Beschichtung, die Pulver eines Metall mit hohem Brechungsindex enthält, zum Beispiel Aluminium, Silber, Gold, Kupfer, Chrom oder Pulver aus einer Legierung dieser Metalle in einem Bindemittelharz; eine Schicht, in der ein solches Metall und eine dielektrische mehrlagige Schicht mittels eines geeigneten Dünnfilmausbildungsverfahrens abgeschieden wird, zum Beispiel durch Vakuumaufdampfung, Sputtern o. Ä.; eine Reflexionsfolie mit der oben erwähnten Beschichtung oder aufgedampften Schicht, die von einem Grundmaterial gehalten wird, das aus einem Film o. Ä. besteht; eine Metallfolie, usw.
Der Reflektor, der herzustellen ist, kann, wie oben beschrieben, eine Lichtstreufunktion aufweisen. Das reflektierte Licht wird durch eine Streureflexionsoberfläche verteilt, so dass die frontale Richtfähigkeit verbessert werden kann. Wenn die Oberfläche des Reflektors aufgeraut ist, kann zusätzlich die Erzeugung von Newtonschen Ringen infolge des engen Kontakts verhindert werden, so dass sich die Sichtbarkeit verbessern lässt. Deshalb kann der Reflektor, der außerhalb der Zelle angeordnet werden soll, einfach ohne Ankleben platziert oder durch Kleben, Aufdampfen oder dergleichen dicht angeordnet werden.
Zum Beispiel kann der Lichtsteuerreflektor hergestellt werden durch: ein Oberflächenaufrauverfahren mittels Sandstrahlen, Mattieren o. Ä., ein Verfahren, bei dem der Oberfläche eines Foliengrundmaterials o. Ä. mittels eines geeigneten Verfahrens eine feine Prismenstruktur verliehen wird, zum Beispiel Partikelhinzufügungsverfahren und Ähnliche, und es wird ein Reflektor aus dem Filmgrundmaterial o. Ä. geschaffen, so dass die feine Prismenstruktur gespiegelt wird; usw. Der Reflektor mit der feinen Prismastruktur, der die feine Prismastruktur auf der Oberfläche des Filmgrundmaterials spiegeln soll, lässt sich durch ein Verfahren herstellen, bei dem ein Metall auf der Oberfläche des Filmgrundmaterials oder dergleichen mit einem geeigneten Verfahren abgeschieden wird, zum Beispiel mittels Aufdampfung (Vakuumaufdampfung), Ionenplattierung, Sputtern u. Ä. oder ein Schichtabscheidungsverfahren.
Beim Ausbilden der Flüssigkristallzelle kann gegebenenfalls wenigstens eine geeignete Funktionsschicht geschaffen werden, zum Beispiel: ein Ausrichtfilm, der aus einem Film besteht, der zum Ausrichten des Flüssigkristalls einem Schleifprozess unterzogen wird; einen Farbfilter für die Farbanzeige, usw. Übrigens werden die Ausrichtfilme 25 und 41 allgemein auf den transparenten Elektroden 24, 42 und 44 gebildet, wie in 1 und 2 abgebildet, und ein Farbfilter 23 wird allgemein zwischen einem der Zellensubstrate 21 und 46 und einer entsprechenden transparenten Elektrode vorgesehen. In 1 und 2 ist der Farbfilter 23 auf dem Sichtseiten-Substrat 21 vorgesehen.
In dem Flüssigkristallanzeige-Bildschirm kann die Kristallzelle zusätzlich mit wenigstens einer geeigneten optischen Schicht versehen werden, zum Beispiel mit Polarisationsfiltern 12 und 15, Phasenverzögerern 13 und 14, Lichtdiffusionsschichten usw., wie in 1 und 2 dargestellt. Der Zweck der Polarisationsfilter besteht darin, eine Anzeige mit Hilfe linear polarisierten Lichts zu erreichen, während die Aufgabe der Phasenverzögerer darin besteht, die Anzeigequalität durch Kompensation einer Phasendifferenz zu verbessern, die u. a. durch die Doppelbrechung des Flüssigkristalls hervorgerufen wird. Andererseits sind die Aufgaben der Lichtdiffusionsschichten Folgende: Vergrößerung der Anzeigefläche durch Diffusion des Anzeigelichts; Gleichmäßigkeit der Leuchtkraft durch Ausgleich des emmissionslinienartigen Emissionslichtes mit Hilfe der den Lichtweg ändernden Abschrägungen der Lichtweg-Steuerschicht; Erhöhung der Lichtmenge, die auf die Lichtweg-Steuerschicht fällt, durch Streuung des durchgelassenen Lichts in dem Flüssigkristallanzeige-Bildschirm, usw.
Als Polarisationsfilter kann jede geeignete Platte ohne spezielle Einschränkung verwendet werden. Im Hinblick auf das Erreichen einer Anzeige mit gutem Kontrastverhältnis auf der Basis des Eintritts von stark linear polarisiertem Licht ist es möglich, vorzugsweise einen Polarisationsfilter mit hohem Polarisationsgrad zu verwenden, zum Beispiel: einen Absorptions-Polarisationsfilm, der so hergestellt wird, dass eine dichromatrische Substanz, zum Beispiel Jod oder ein dichromatisches Färbemittel, in einem hydrophilen polymeren Film absorbiert wird, zum Beispiel in einem Polyvinylalkoholfilm, einem partiell formalisierten Polyvinylalkoholfilm oder einem partiell verseiften Ethylenvinylacetat-Copolymerfilm, und anschließend der Film, der die dichromatische Substanz absorbiert hat, gedehnt wird; einen polarisierten Film, bei dem eine transparente Schutzschicht auf einer oder beiden Seiten des zuvor erwähnten Absorptions-Polarisationsfilms vorhanden ist, o. Ä.
Für die Herstellung der erwähnten transparenten Schutzschicht wird vorzugsweise ein Material verwendet, das eine ausgezeichnete Transparenz, mechanische Festigkeit, thermische Stabilität, Feuchtigkeit usw. aufweist. Zu Beispielen für dieses Material gehören u. a.: ein Polymer, wie beispielsweise Acetatharz, Polyesterharz, Polyethersulfonharz, Polykarbonatharz, Polyamidharz, Polyimidharz, Polyolefinharz, Acrylharz, Polyetherharz, Polyvinylchloridharz, Styrolharz oder Norbornanharz; bei Wärme oder ultraviolettem Licht aushärtenden Harz, zum Beispiel Acrylharz, Urethanharz, Acrylurethanharz, Epoxidharz, Silikonharz, usw. Die transparente Schutzschicht kann durch ein Klebeverfahren in Form eines Films aufgebracht werden oder durch ein Beschichtungsverfahren in Form einer Polymerlösung, usw. Im Übrigen kann ein derartiger Polarisationsfilter auf beiden Seiten der Flüssigkristallzelle vorgesehen werden, wie in 2 abgebildet, oder lediglich auf einer Seite der Flüssigkristallzelle, wie in 1 dargestellt.
Andererseits kann der Phasenverzögerer unter Verwendung einer geeigneten Platte hergestellt werden, zum Beispiel wird ein doppelt brechender Film, der im Falle der zuvor erwähnten transparenten Schutzschicht aus einem geeigneten Polymer aus der obigen Liste besteht, mit einem geeigneten Verfahren, zum Beispiel mit dem einachsigen und zweiachsigen Ziehverfahren, aus einem parallel ausgerichteten Film, aus einem geeigneten nematischen oder diskotischen Flüssigkristallpolymer, aus einem derartigen parallel ausgerichteten Film, bei dem die parallel ausgerichtete Schicht von einem transparenten Substrat gehalten wird, o. Ä. gezogen und gedehnt wird.
Als Alternative dazu kann der Phasenverzögerer eine Schrumpffolie sein, deren Brechungsindex in Dickenrichtung unter dem Effekt des Schrumpfens durch Erhitzung gesteuert wird. Die ausgleichenden Phasenverzögerer 13 und/oder 14 sind gegebenenfalls allgemein zwischen den Sichtseiten- und/oder Rückseiten-Polarisationsfiltern 12 und/oder 15 und der Flüssigkristallzelle angeordnet, wie in 1 und 2 dargestellt. Als Phasenverzögerer können geeignete Platten entsprechend dem Wellenlängenbereich zum Einsatz kommen. Darüber hinaus kann jeder der Phasenverzögerer in Form von zwei oder mehr Schichten zur Anwendung kommen, die übereinander angeordnet werden, um die optischen Eigenschaften, beispielsweise die Phasendifferenz o. Ä., zu steuern.
Die Beleuchtungseinrichtung an der Seitenfläche des Flüssigkristallanzeige-Bildschirms ist so gestaltet, dass das Licht, welches als Beleuchtungslicht für die Reflexions-Flüssigkristallanzeige-Vorrichtung genutzt wird, auf die Seitenfläche des Flüssigkristallanzeige-Bildschirms fällt. Somit kann eine Verringerung der Dicke und des Gewichts der Reflexions-Flüssigkristallanzeige-Vorrichtung mit einer Kombination aus der Beleuchtungseinrichtung und der Lichtweg-Steuerschicht auf der Sichtseite des Bildschirms erreicht werden. Um zu verhindern, dass von der Beleuchtungseinrichtung einfallendes Licht in die Flüssigkristallschicht eintritt, gibt es ein bevorzugtes Verfahren, bei dem die Beleuchtungseinrichtung wie oben beschrieben auf der Seitenfläche des Sichtseiten-Substrats angeordnet wird, konkret auf der Seitenfläche des Sichtseiten-Substrats, die stärker hervorsteht als die Seitenfläche des Rückseiten-Substrats.
Für die Beleuchtungseinrichtung kann ein beliebiges geeignetes Material verwendet werden. Zu bevorzugten Beispielen gehören u. a.: eine lineare Lichtquelle, zum Beispiel eine (Kalt- oder Heiß-)kathodenstrahlröhre, eine Punktlichtquelle, zum Beispiel eine Leuchtdiode, eine Anordnung, bei der diese Punktlichtquellen linear oder planar aufgestellt sind, eine Kombination aus einer Punktlichtquelle und einer linearen Lichtröhre, durch die von der Punktlichtquelle einfallendes Licht in eine lineare Lichtquelle umgewandelt wird, usw. Wie in 1 und 2 dargestellt, können die Beleuchtungseinrichtungen 51 und 53 auf wenigstens einer Seitenfläche des Flüssigkristallanzeige-Bildschirms angeordnet sein. Wenn die Beleuchtungseinrichtungen auf zwei oder mehr Seitenflächen vorgesehen sind, können dieselben Flächen als Kombination aus gegenüberliegenden Seitenflächen genutzt werden, wie in 2 abgebildet, oder als eine Kombination aus Seitenflächen, die einander längs und quer schneiden, oder als eine Kombination aus drei und mehr Seitenflächen, die beiden zuvor genannten Kombinationen verwenden.
Das Einschalten der Beleuchtungseinrichtung ermöglicht die visuelle Erkennung im Beleuchtungsmodus. Wenn die optische Erkennung im Außenlichtmodus erfolgt, ist es unnötig, die Beleuchtungseinrichtung einzuschalten. Deshalb kann die Beleuchtungseinrichtung ein- und ausgeschaltet werden. Als Schaltverfahren kann eine geeignete Methode verwendet werden oder eine beliebige Methode nach den Stand der Technik. Im Übrigen kann die Beleuchtungseinrichtung ein mehrfarbiges Lichtemissionssystem sein, welches zwischen verschiedenen Emissionsfarben wechseln kann. Als Alternative dazu kann Licht mit unterschiedlichen Farben aus verschiedenen Arten von Beleuchtungseinrichtungen emittiert werden.
Gegebenenfalls kann die Beleuchtungseinrichtung 51 (51, 53) wie in 1 (2) in einem kombinierten Körper ausgebildet sein, indem eine geeignete Hilfseinrichtung, zum Beispiel eine Lichtquellenhalterung 52 (52, 54), die die Beleuchtungseinrichtung umgibt, divergentes Licht zur Seitenfläche des Flüssigkristallanzeige-Bildschirms lenkt. Als Lichtquellenhalterung kann eine geeignete reflektierende Folie verwendet werden, die wenigstens das Licht von der Beleuchtungseinrichtung reflektieren kann. Als reflektierende Folie lässt sich eine Haftfolie verwenden, die mit einem dünnen Film aus Metall mit hohem Reflexionsvermögen, einer weißen Folie, einer Metallfolie oder Ähnlichem versehen ist. Die Lichtquellenhalterung kann als Halteeinrichtung benutzt werden, die darüber hinaus die Funktion hat, die Beleuchtungseinrichtung so zu umgeben, dass die Endabschnitte der Lichtquellenhalterung an die Endabschnitte der Ober- und der Unterseite des Zellsubstrats des Flüssigkristallanzeige-Bildschirms angeklebt sind, speziell an die Endabschnitte der Ober- und Unterseite des Sichtseiten-Substrats.
Die Lichtweg-Steuerschicht ist für die folgende Aufgabe geschaffen worden:
Der Lichtweg des auftreffenden Lichts von der Beleuchtungseinrichtung 51, die wie in 1 an der Seitenfläche des Flüssigkristallanzeige-Bildschirms angeordnet ist, bzw. der Lichtweg des durchgelassenen Lichts von dem auftreffenden Licht wird über die den Lichtweg ändernden Abschrägungen A1 zu dem Rückseiten-Substrat des Bildschirms hin geändert, und das Licht wird von dem Reflektor 42 so reflektiert/umgekehrt, dass es als Beleuchtungslicht (Anzeigelicht) verwendet werden kann. Die Lichtweg-Steuerschicht befindet sich außerhalb des Sichtseiten-Substrats 21 des Flüssigkristallanzeige-Bildschirms und ist im Allgemeinen auf dem Abschnitt der Sichtseiten-Oberfläche angeordnet.
Um das zuvor genannte Ziel zu erreichen, verfügt die Lichtweg-Steuerschicht 11 über den Lichtweg ändernde Abschrägungen A1, von denen jede in einem Neigungswinkel von 35 bis 48° zu einer Bezugsebene (virtuelle horizontale Ebene) des Sichtseiten-Substrats geneigt ist, so dass das einfallende Licht von der Beleuchtungseinrichtung 51 (51, 53) reflektiert wird und dadurch den Lichtweg des Lichts in eine vorher festgelegte Richtung ändert, wie in 1 (2) abgebildet ist. Die Lichtweg-Steuerschicht hat eine sich wiederholende Struktur aus den Lichtweg ändernden Abschrägungen, wodurch eine Verringerung der Dicke erreicht wird. Die Lichtweg-Steuerschicht besteht aus einer Schicht mit einem Brechungsindex, der höher ist als jener der transparenten Schicht mit niedrigem Brechungsindex, die auf dem Sichtseiten-Substrat vorgesehen ist. Wenn der Brechungsindex der Lichtweg-Steuerschicht niedriger ist als der der transparenten Schicht, kann das einfallende Licht von der Beleuchtungseinrichtung oder das durchgelassene Licht von dem Sichtseiten-Substrat umschlossen werden. Dadurch wird der Lichteinfall auf die Lichtweg-Steuerschicht gestört, so dass das Licht kaum als Anzeigelicht genutzt werden kann.
Die Lichtweg-Steuerschicht kann als eine Schicht mit einer geeigneten Form ausgebildet werden, mit Ausnahme der Tatsache, dass die Lichtweg-Steuerschicht eine sich wiederholende Struktur aus den vorgegebenen den Lichtweg ändernden Abschrägungen hat. Damit der Lichtweg des Lichts so geändert werden kann, dass ein Anzeigelicht mit ausgezeichneter frontaler Richtfähigkeit entsteht, ist die Lichtweg-Steuerschicht vorzugsweise auf eine Lichtweg-Steuerschicht mit einer sich wiederholenden Struktur aus einer Vielzahl von den Lichtweg ändernden Einrichtungen A mit den Lichtweg ändernden Abschrägungen A1 ausgebildet, die jener Seitenfläche zugewandt sind, an der sich die Beleuchtungseinrichtung befindet, d. h. gegenüber der Lichteinfall-Seitenfläche, und noch günstiger als eine Lichtweg-Steuerschicht mit einer sich wiederholenden Struktur aus einer Vielzahl den Lichtweg ändernden Einrichtungen A mit den Lichtweg ändernden Abschrägungen A1, die prismenartig ausgebildet sind.
3A bis 3E zeigen Beispiele aus der Vielzahl von den Lichtweg ändernden Einrichtungen A mit den Lichtweg ändernden Abschrägungen bzw. den oben beschriebenen prismenartigen Strukturen. Wie aus 3A bis 3C hervorgeht, ist jede der den Lichtweg ändernden Einrichtungen A im Wesentlichen im Schnitt wie ein Dreieck geformt. In den 3D und 3E ist sie im Schnitt im Wesentlichen wie ein Viereck geformt. Darüber hin aus hat in 3A jede von der Vielzahl der den Lichtweg ändernden Einrichtungen A zwei den Lichtweg ändernde Abschrägungen A1, die von zwei gleichen Seiten eines gleichschenkligen Dreiecks gebildet werden. In 3B hat jeder aus der Vielzahl den Lichtweg ändernder Einrichtungen A eine den Lichtweg ändernde Abschrägung A1 und eine steile Abschrägung A2 mit einem größeren Neigungswinkel als der der Abschrägung A1 zu der Bezugsebene. Demgegenüber hat in 3C jede von den den Lichtweg ändernden Einrichtungen A eine den Lichtweg ändernde Abschrägungen A1 und eine sanfte Abschrägung A2 mit einem kleineren Neigungswinkel als die Abschrägung A1. Darüber hinaus ist die sich wiederholende Struktur, bei der die Vielzahl der den Lichtweg ändernden Einrichtungen A fortlaufend nebeneinander angeordnet sind, auf der gesamten einen Seitenfläche der Lichtweg-Steuerschicht ausgebildet. In 3D wird die Vielzahl der den Lichtweg ändernden Einrichtungen A von konvexen Abschnitten (Vorsprüngen) gebildet. In 3E wird die Vielzahl der den Lichtweg ändernden Einrichtungen A von konkaven Abschnitten (Nuten) gebildet.
Somit kann, wie die oben beschriebenen Beispiele zeigen, die Vielzahl der den Lichtweg ändernden Einrichtungen von konvexen oder konkaven Abschnitten gebildet werden, von denen jeder gleiche Seiten oder gleichseitige Abschrägungen mit denselben Neigungswinkeln aufweist, oder sie kann aus konvexen bzw. konkaven Abschnitten gebildet werden, von den jeder aus einer Kombination aus einer den Lichtweg ändernden Abschrägung und einer steilen oder sanften Abschrägung bzw. Abschrägungen besteht, die unterschiedliche Neigungswinkel haben. Die Form der Abschrägungen kann je nach Anzahl und Position der Seitenflächen, auf die man das Licht auftreffen lässt, festgelegt werden. Um die Kratzfestigkeit zu verbessern und dadurch die Funktion der Abschrägungen aufrechtzuerhalten, ist es günstig, die Vielzahl der den Lichtweg ändernden Einrichtungen als konkave Abschnitte auszubilden und nicht als konvexe Abschnitte, denn die Abschrägungen o. Ä. in den konkaven Abschnitten werden nur sehr selten beschädigt.
Damit die zuvor erwähnte Eigenschaft, wie u. a. beispielsweise die frontale Richtfähigkeit erreicht wird, ist es günstig, wenn die Lichtweg-Steuerschicht den Lichtweg ändernde Abschrägungen A1 aufweist, von denen jede einen Neigungswinkel zwischen 35 und 48° zu der Bezugsebene hat und der Seitenfläche gegenüberliegt, auf die das Licht auftrifft, wie in 3A bis 3E dargestellt. Wenn die Beleuchtungseinrichtungen auf zwei oder mehr Seitenflächen des Flüssigkristallanzeige-Bildschirms angeordnet sind, so dass zwei oder mehr Lichteinfallseitenflächen vorhanden sind, ist es demzufolge günstig, die Lichtweg-Steuerschicht zu nutzen, die den Lichtweg ändernde Abschrägungen A1 aufweist, die entsprechend der Anzahl und Position der Seitenfläche ausgebildet sind.
In dem Fall, dass die Beleuchtungseinrichtungen 51 und 53 auf zwei entgegengesetzten Seitenflächen des Flüssigkristallanzeige-Bildschirms angeordnet sind, wie in 2 abgebildet, ist es im Übrigen günstig, eine Lichtweg-Steuerschicht 11 mit zwei den Lichtweg ändernden Abschrägungen A1 zu verwenden, die wie folgt vorgesehen sind. Wie auf 3A hervorgeht, verlaufen die Gratlinien der beiden den Lichtweg ändernden Abschrägungen A1 jeder den Lichtweg ändernden Einrichtung A, die im Wesentlichen im Schnitt wie ein gleichschenkliges Dreieck ausgebildet ist, parallel zu den bereits erwähnten Seitenflächen.
Als Alternative dazu verlaufen die Gratlinien der beiden den Lichtweg ändernden Abschrägungen A1 jeder den Lichtweg ändernden Einrichtung A aus 3D und 3E, die im Wesentlichen im Schnitt trapezförmig ist, parallel zu den Lichteinfall-Seitenflächen. Demgegenüber ist es in dem Fall, dass Beleuchtungseinrichtungen auf zwei Seitenfläche des Flüssigkristallanzeige-Bildschirms angeordnet sind, die sich längs und quer schneiden, günstig, eine Lichtweg-Steuerschicht zu verwenden, die den Lichtweg ändernde Abschrägungen A1 aufweist, deren Gratlinien parallel zu den beiden Längs- und Querrichtungen verlaufen, die den Seitenflächen entsprechen. Wenn Beleuchtungseinrichtungen auf drei oder mehr Seitenflächen angeordnet sind, die gegenüberliegende Seitenflächen und Längs- und Querseitenflächen einschließen, ist es weiterhin günstig, eine Lichtweg-Steuerschicht mit den Lichtweg ändernden Abschrägungen A1 zu verwenden, die aus einer Kombination der zuvor erwähnten Abschrägungen bestehen.
Die zuvor erwähnten den Lichtweg ändernden Abschrägungen A1 spielen folgende Rolle: Von dem Licht, das von den Beleuchtungseinrichtungen auf die Seitenfläche auftrifft und von dem durchgelassenen Licht des eingefallenen Lichts reflektieren die Abschrägungen A1 das Licht, das auf sie auftrifft und ändern so den Lichtweg des Lichts und stellen damit der Rückseite des Flüssigkristallanzeige-Bildschirms Licht zur Verfügung. In diesem Fall wird der Neigungswinkel der den Lichtweg ändernden Abschrägungen A1 in Bezug auf die Bezugsebene so eingestellt, dass er im Bereich von 35 bis 48° liegt. Wie durch den Pfeil der Strichlinie in 1 repräsentiert, lässt sich der Lichtweg des Lichts, das auf die Seitenflächen auftrifft, oder des von ihnen durchgelassenen Lichts mit guter Rechtwinkligkeit zu der Bezugsebene ändern, so dass effizient Anzeigelicht mit ausgezeichneter frontaler Richtfähigkeit entsteht. Wenn der Neigungswinkel kleiner als 35° ist, wird der Lichtweg des Lichts, das von dem Reflektor reflektiert wird, sehr stark von der frontalen Richtung verschoben. Somit ist es schwierig, das reflektierte Licht effektiv für die Anzeige zu nutzen, und die frontale Ausleuchtung wird gering. Wenn im Gegensatz dazu der Neigungswinkel größer als 48° ist, nimmt die Lichtmenge zu, die von den den Lichtweg ändernden Abschrägungen austritt, da dies im Widerspruch zu der Bedingung ist, dass das auf die Seitenflächen einfallende oder von ihnen durchgelassene Licht vollständig reflektiert wird. Somit verschlechtert sich der Nutzungsgrad des Lichts, das auf die Seitenflächen auftrifft.
Um den optischen Weg mit ausgezeichneter frontaler Richtfähigkeit zu ändern und die Menge des austretenden Lichts zu begrenzen, wird der Neigungswinkel der den Lichtweg ändernden Abschrägungen A1 angesichts der Gesamtflexionsbedingungen ausgehend von der Brechung des durchgelassenen Lichts in dem Flüssigkristallanzeige-Bildschirm gemäß dem Snellius-Brechungsgesetz usw. vorzugsweise in einem Bereich von 38 bis 45°, noch besser in einem Bereich von 40 bis 44° eingestellt. Im Übrigen liegt die Bedingung der vollständigen Reflexion einer Glasplatte im Allgemeinen bei 42° vor. In diesem Fall trifft das auf die Seitenfläche einfallende Licht auf die den Lichtweg ändernden Abschrägungen auf, während das Licht in einem Zustand durchgelassen wird, in dem das Licht in einem Bereich von ±42° gebündelt ist.
Die Vielzahl der den Lichtweg ändernden Einrichtungen A mit den den Lichtweg ändernden Abschrägungen A1 ist als eine sich wiederholende Struktur ausgebildet, wie in 4, 5 und 6 dargestellt, um wie oben beschrieben die Dicke der Lichtweg-Steuerschicht zu verringern. Damit das auf eine Seitenfläche auftreffende Licht nach hinten reflektiert wird und das reflektierte Licht effizient zu einer Seitenfläche durchgelassen wird, die der zuvor erwähnten Rückseitenfläche gegenüberliegt, wie durch α2 in 1 dargestellt, um so das Licht auf der gesamten Oberfläche der Flüssigkristallanzeige so gleichmäßig wie möglich zu emittieren, ist hierbei die Struktur vorzugsweise als eine Struktur mit sanften Abschrägungen A2 ausgebildet, von den jede einen Neigungswinkel von höchstens 10°, konkret von höchstens 5°, noch genauer von höchstens 3° zu der Bezugsebene hat, oder mit flachen Flächen A3, von denen jede in einem Neigungswinkel von weitgehend 0° zu der Bezugsebene geneigt ist, wie beispielsweise in 3A bis 3E dargestellt. Daher verfügt die Vielzahl der den Lichtweg ändernden Einrichtungen A mit den steilen Abschrägungen A2 wie in 3B vorzugsweise über eine Struktur, bei der der Neigungs winkel der steilen Abschrägungen A2 so eingestellt ist, dass er nicht kleiner als 35°, speziell nicht kleiner als 50° und noch genauer nicht kleiner als 60° zu der Bezugsebene ist, wodurch die Breite der flachen Oberflächen A3 vergrößert werden kann.
Die zuvor genannten sanften Abschrägungen A2 bzw. flachen Oberflächen A3 können so gestaltet sein, dass sie als Lichteinfallabschnitte, auf die Licht in einem Beleuchtungsmodus und Außenlicht in einem Außenlichtmodus auftreffen, und als Lichtdurchlassabschnitte fungieren, durch die das Anzeigelicht α1 des einfallenden Lichts in dem Beleuchtungsmodus und das Anzeigelicht β des einfallenden Lichts im Außenlichtmodus, das vom Reflektor 42 reflektiert wird, durchgelassen werden, wie in 1 abgebildet. Dadurch entsteht eine Reflexions-Flüssigkristallanzeige-Vorrichtung, die sowohl im Außenlichtmodus als auch im Beleuchtungsmodus genutzt werden kann. Hierbei ist es speziell dann, wenn die optische Schicht eine sich wiederholende Struktur aus einer Vielzahl von den Lichtweg ändernden Einrichtungen A hat, von denen jede durch die Abschrägungen A1 und A2 gebildet wird und die nebeneinander wie in 3C eine wiederholte Anordnung bilden, günstig, dass eine Differenz der Neigungswinkel zu der Bezugsebene zwischen den sanften Abschrägungen A2 in der gesamten Lichtweg-Steuerschicht so eingestellt wird, dass sie nicht größer als 5° ist, konkret nicht größer als 4° und noch spezieller nicht größer als 3°. Weiterhin wird eine Differenz der Neigungswinkel zwischen den beiden sanften Abschrägungen nebeneinander vorzugsweise auf nicht mehr als 1°, speziell auf nicht größer als 0,3° und ganz konkret auch nicht größer als 0,1° eingestellt. Mit dieser Differenzeinstellung soll verhindert werden, dass die optimale Betrachtungsrichtung der Reflexions-Flüssigkristallanzeige-Vorrichtung, speziell die optimale Betrachtungsrichtung nahe der frontalen Richtung aufgrund der Lichtdurchlässigkeit durch die sanften Abschrägungen A2 erheblich verändert wird, und insbesondere soll damit verhindert werden, dass die optimale Betrachtungsrichtung zwischen zwei benachbarten sanften Abschrägungen stark verändert wird. Außerdem ist es zwecks Erreichen einer hellen Anzeige im Außenlichtmodus günstig, wenn die projizierte Fläche der sanften Abschrägungen A2 auf der Bezugsebene auf nicht weniger als das Fünffache, speziell nicht weniger als Zehnfache, noch konkreter nicht weniger als das Fünfzehnfache von jener den Lichtweg ändernden Abschrägungen A1 eingestellt ist. Diese Einstellung der projizierten Fläche dient der Verbesserung des Lichteinfallgrades des Außenlichts und des Durchlassgrades des Anzeigelichts, das von dem Reflektor reflektiert wird.
Die Vielzahl der den Lichtweg ändernden Einrichtungen A ist so vorgesehen, dass ihre Gratlinien parallel zu der Lichteinfall-Seitenfläche des Flüssigkristallanzeige-Bildschirms, auf der sich die Beleuchtungseinrichtung 51 wie in den 4 bis 6 abgebildet oder zu ihr geneigt befindet. In diesem Fall kann die Vielzahl der den Lichtweg ändernden Einrichtungen A kontinuierlich von einem Ende der Lichtweg-Steuerschicht zum anderen Ende ausgebildet sein, wie in 4 und 5 abgebildet, oder unterbrochen wie in 6. Wenn die den Lichtweg ändernden Einrichtungen A diskontinuierlich ausgebildet sind, ist es unter Berücksichtigung des Lichteinfallgrades bzw. der Effizienz der Lichtwegänderung des durchgelassenen Lichts günstig, wenn die Länge der prismatischen Strukturen, die von Nuten und Vorsprüngen gebildet werden, entlang der Lichteinfall-Seitenfläche nicht kleiner als fünfmal so groß wie die Tiefe bzw. Höhe der prismatischen Strukturen ist. Darüber hinaus wird vorzugsweise diese Länge auf nicht mehr als 500 μm eingestellt, speziell in einem Bereich von 10 bis 480 μm, noch konkreter in einem Bereich von 50 bis 400 μm, um eine gleichmäßige Lichtemission auf der Anzeigefläche des Bildschirms zu erreichen.
Es gibt keine spezielle Begrenzung hinsichtlich der Querschnittsform der den Lichtweg ändernden Einrichtungen A bzw. des Wiederholungsabstandes der den Lichtweg ändernden Abschrägungen A1. Im Beleuchtungsmodus sind die den Lichtweg ändernden Abschrägungen A1 Faktoren, die die Leuchtkraft bestimmen. Daher kann die Anzahl der den Lichtweg ändernden Abschrägungen A1 im Beleuchtungsmodus bzw. im Außenlichtmodus entsprechend der gleichmäßigen Lichtemission auf der Anzeigefläche des Bildschirms in geeigneter Weise festgelegt werden. Somit kann die Menge des auf dem Lichtweg geänderten Lichtes durch die Verteilungsdichte der den Lichtweg ändernden Abschrägungen A1 gesteuert werden. Folglich können die Abschrägungen A1, A2, usw. auf der gesamten Oberfläche der Lichtweg-Steuerschicht einen feststehenden Neigungswinkel o. Ä. haben. Um den Absorptionsverlust bzw. die -dämpfung des durchgelassenen Lichts infolge der vorangegangenen Veränderung seines Lichtwegs zu beherrschen, kann alternativ die den Lichtweg ändernde Einrichtung A mit zunehmendem Abstand von der Seitenfläche, auf die das Licht auftrifft, wie in 7 größer gestaltet werden.
Weiterhin können die den Lichtweg ändernden Einrichtungen A so gestaltet werden, dass sie wie in 7 einen feststehenden Abstand haben oder ihr Abstand allmählich geringer wird, um dadurch wie in 8 die Verteilungsdichte der den Lichtweg ändernden Einrichtungen A mit zunehmendem Abstand von der Seitenfläche, auf die Licht auftrifft, zu vergrößern. Weiterhin kann auf der Anzeigefläche des Bildschirms durch einen zufälligen Abstand eine gleichmäßige Lichtemission erreicht werden. Wenn die den Lichtweg ändernden Einrichtungen A aus prismatischen Strukturen hergestellt werden, die aus diskontinuierlichen Nuten bzw. Vorsprüngen gebildet werden, können darüber hinaus die Größe, die Form, die Verteilungsdichte, die Richtung der Gratlinie usw. der prismatischen Strukturen unregelmäßig gestaltet sein, oder aber die unregelmäßigen oder regelmäßigen bzw. standardisierten prismatischen Strukturen können zufällig angeordnet werden, so dass auf der Anzeigefläche des Bildschirms eine gleichmäßige Lichtemission erreicht werden kann. Somit kann durch Anwendung eines geeigneten Verfahrens auf die den Lichtweg ändernden Einrichtungen A in der oben beschriebenen beispielhaften Weise eine gleichmäßige Lichtemission auf der Anzeigefläche des Bildschirms erreicht werden. Im Übrigen gibt die Pfeilrichtung in 7 und 8 die Durchlassrichtung des auf die Seitenfläche auftreffenden Lichts an.
Wenn sich die den Lichtweg ändernden Abschrägungen A1 mit den Pixeln der Flüssigkristallzelle überlappen, kann die Anzeige infolge der unzureichenden Durchlässigkeit des Anzeigelichts unnatürlich werden. Um dies zu verhindern, ist es günstig, wenn die Überlappungsfläche so klein wie möglich ist, um sicherzustellen, dass eine ausreichende Lichtdurchlässigkeit durch die sanften Abschrägungen A2 oder die flachen Oberflächen A3 gewährleistet wird. Angesichts dessen, aber auch der Tatsache, dass der Pixelabstand der Flüssigkristallzelle allgemein in einem Bereich von 100 bis 300 μm liegt, sind die den Lichtweg ändernden Abschrägungen A1 vorzugsweise so ausgebildet, dass ihre auf die Bezugsebene projizierte Breite nicht größer als 40 μm ist, speziell zwischen 3 und 20 μm und noch konkreter zwischen 5 und 15 μm liegt. Da die Kohärenzlänge einer Fluoreszenzröhre allgemein auf etwa 20 μm eingestellt wird, ist eine solche projizierte Breite auch deshalb günstig, weil sie eine Verschlechterung der Anzeigequalität infolge der Lichtbeugung verhindert.
Andererseits ist es aus diesem Grunde auch günstig, wenn die den Lichtweg ändernden Abschrägungen A1 große Intervalle aufweisen. Allerdings fungieren die den Lichtweg ändernden Abschrägungen A1 als wesentliche Abschnitte zum Ausbilden des Beleuchtungslichtes, indem sie den Lichtweg des Lichts, das auf die Seitenfläche auftrifft, wie oben erwähnt, ändern. Wenn das Intervall zu groß ist, ist die Beleuchtung zum Zeitpunkt des Einschaltens der Beleuchtungseinrichtung sehr gering, so dass die Anzeige unnatürlich sein kann. Deshalb ist es günstig, wenn der Wiederholungsabstand der den Lichtweg ändernden Abschrägungen A1 auf nicht größer als 5 mm, speziell zwischen 20 μm und 3 mm und noch konkreter zwischen 50 μm und 2 mm eingestellt wird.
Wenn aus der Vielzahl der den Lichtweg ändernden Einrichtungen eine sich wiederholende prismatische Struktur gebildet wird, kann es aufgrund der Interferenz zwischen den den Lichtweg ändernden Einrichtungen und den Pixeln der Flüssigkristallzelle zum Moiré kommen. Wenngleich das Moiré durch Einstellung des Abstandes in der sich wiederholenden Struktur verhindert werden kann, gibt es, wie oben erwähnt, einen bevorzugten Abstandsbereich in der sich wiederholenden Struktur. Daher werden Gegenmaßnahmen gegen das Moiré, falls es auftritt, obwohl der Abstand in dem erwähnten Vorzugsbereich liegt, ein Problem. Erfindungsgemäß sind die prismatischen Strukturen so hergestellt, dass ihre Gratlinien zu der Lichteinfall-Seitenfläche geneigt sind. Folglich kann die sich wiederholende prismatische Struktur quer über die Pixel hinweg so angeordnet werden, dass ein Moiré verhindert wird. Wenn hierbei der Neigungswinkel zu der Lichteinfall-Seitenfläche zu groß ist, kann es bei der Reflexion durch die den Lichtweg ändernden Abschrägungen A1 zu einer Ablenkung kommen. Dadurch kann eine große Abweichung in der veränderten Richtung des Lichtwegs entstehen. Dies kann zu einer Verringerung der Anzeigequalität führen. Deshalb wird der Neigungswinkel der Gratlinie der prismatischen Strukturen in Bezug auf die Lichteinfall-Seitenfläche vorzugsweise so eingestellt, dass sie einem Bereich von ±30° liegt, vorzugsweise in einem Bereich ±25°. Im Übrigen bedeutet das Symbol „±" die Neigungsrichtung der Gratlinien, wobei die Lichteinfall-Seitenfläche als Bezugsfläche dient. Wenn die Auflösung der Flüssigkristallzelle niedrig genug ist, so dass es nicht zu Moiré kommt, oder wenn das Moiré vernachlässig werden kann, werden diese Gratlinien vorzugsweise so parallel wie möglich zu der Lichteinfall-Seitenfläche gebildet.
Die Lichtweg-Steuerschicht kann aus einem geeigneten Material hergestellt werden, das eine Transparenz entsprechend dem Wellenlängenbereich des Lichts aus der Beleuchtungseinrichtung aufweist und einen Brechungsindex hat, der über dem der transparenten Schicht mit niedrigem Brechungsindex liegt. Im Übrigen können zu Beispielen für das verwendete Material in dem sichtbaren Lichtbereich ein Polymer, ein aushärtbares Harz und Glas gehören, wie bereits im Zusammenhang mit der Beschreibung der transparenten Schutzschicht als Beispiele angeführt. Bevorzugt wird eine Lichtweg-Steuerschicht aus einem Material, das keine oder nur eine geringe Doppelbrechung aufweist. Um den Verlust an Licht, das infolge der Reflexion an der Übergangsfläche von dem Bildschirm eingeschlossen wird und nicht aus dem Bildschirm austreten kann, zu verringern, und um der Lichtweg-Steuerschicht, speziell der den Lichtweg ändernden Abschrägungen A1 der Lichtweg-Steuerschicht, effizient Licht, das auf die Seitenfläche auftrifft bzw. von ihr durchgelassen wird, zuzuführen, ist es günstig, wenn die Lichtweg-Steuerschicht einen Brechungsindex hat, der um 0,05 oder mehr, konkret um 0,08 oder mehr, und am besten um 0,1 bis 0,5 größer ist als der Wert der transparenten Schicht mit niedrigem Brechungsindex. Damit das von der Beleuchtungseinrichtung einfallende Licht oder das durchgelassene Licht effizient von dem Sichtseiten-Substrat auf die Lichtweg-Steuerschicht auftreffen kann und dadurch eine helle Anzeige durch die den Lichtweg ändernden Abschrägungen erreicht wird, hat die Lichtweg-Steuerschicht vorzugsweise einen solchen Brechungsindex, dass die Brechungsindexdifferenz zwischen der Lichtweg-Steuerschicht und dem Sichtseiten-Substrat nicht größer ist als 0,15, speziell nicht größer als 0,10 und ganz konkret nicht größer als 0,05 ist und die Lichtweg-Steuerschicht insbesondere einen Brechungsindex hat, der über dem des Sichtseiten-Substrats liegt.
Die Lichtweg-Steuerschicht kann durch ein Schneidverfahren oder ein anderes geeignetes Verfahren gefertigt werden. Zu bevorzugten Beispielen für das Herstellungsverfahren der Lichtweg-Steuerschicht in der Massenfertigung gehören u. a.: ein Verfahren, bei dem ein thermoplastisches Harz gegen ein Formwerkzeug gedrückt wird, mit dem durch Erhitzen eine vorgegebene Form ausgebildet und übertragen werden kann; ein Verfahren, bei dem ein Formwerkzeug, das eine vorgegebene Form ausbilden kann, mit einem bei Hitze schmelzbaren thermoplastischen Harz oder einem Harz, das durch Wärmeinwirkung oder mit einem Lösungsmittel flüssig wird, gefüllt wird; ein Verfahren, bei dem ein durch Wärme, ultraviolette oder andere Strahlen polymerisierbares flüssiges Harz in dem Zustand polymerisiert wird, in dem das Fluid in ein Formwerkzeug gegossen wird, das eine vorgegebene Form ausbilden kann, oder in dem Zustand, in dem das Formwerkzeug mit dem flüssigen Harz gefüllt wird. Somit kann die Lichtweg-Steuerschicht durch Hinzufügen der vorgegebenen Form zu dem Sichtseiten-Substrat direkt oder als eine transparente Folie o. Ä. mit der vorgegebenen Form ausgebildet werden.
Wenngleich die Dicke der Lichtweg-Steuerschicht beliebig festgelegt werden kann, wird sie allgemein auf nicht mehr als 300 μm, speziell in einem Bereich von 5 bis 200 μm und ganz konkret in einem Bereich von 10 bis 100 μm eingestellt, um so die Dicke der Licht weg-Steuerschicht zu reduzieren. Wenn die Lichtweg-Steuerschicht unabhängig als eine transparente Folie o. Ä. ausgebildet wird, wird die transparente Folie o. Ä. mit einer Klebschicht, die einen höheren Brechungsindex hat als die transparente Schicht mit niedrigem Brechungsindex, speziell eine Klebschicht mit einem Brechungsindex, der so nahe wie möglich an dem der transparenten Folie liegt, und noch spezieller eine Klebschicht mit einem Brechungsindex, der zwischen dem der transparenten Folie und dem des Sichtseiten-Substrats liegt, an den Flüssigkristallanzeige-Bildschirm angeklebt. Dadurch kann sichergestellt werden, dass das einfallende Licht effizient von dem Sichtseiten-Substrat auf die Lichtweg-Steuerschicht auftreffen kann und eine helle Anzeige gewährleistet. Folglich kann der Brechungsindex der Klebschicht entsprechend der Lichtweg-Steuerschicht eingestellt werden.
Die Klebschicht kann aus einem geeigneten transparenten Klebemittel ohne spezielle Einschränkung von dessen Art gefertigt werden. Bevorzugt wird wegen der leichten Verbindung ein Verfahren unter Verwendung einer Klebeschicht. Eine Klebeschicht wird vorzugsweise aus einem Klebstoff oder Ähnlichem unter Verwendung eines geeigneten Polymers als Grundpolymer hergestellt, zum Beispiel Gummi, Acryl, Vinylalkylether, Silikon, Polyester, Polyurethan, Polyether, Polyamid, Styrol, usw. Bevorzugt wird insbesondere die Verwendung eines Klebestoffs, der eine bessere Transparenz, Wetterbeständigkeit, Wärmebeständigkeit usw. aufweist, zum Beispiel ein Acrylklebstoff, bei dem ein Polymer, das hauptsächlich ein Acryl- oder Methacrylalkylester enthält, als Grundpolymer verwendet wird.
Die Lichtweg-Steuerschicht befindet sich auf der sichtbaren Seite des Flüssigkristallanzeige-Bildschirms. Hierbei ist es vorzugsweise so, dass die die Abschrägungen bildende Oberfläche der Lichtweg-Steuerschicht, d. h. die Oberfläche, auf der die Vielzahl der den Lichtweg ändernden Einrichtungen A ausgebildet ist, wie in 1 und 2 auf der Außenseite (sichtbaren Seite) angeordnet ist, so dass eine wirksame Reflexion durch die den Lichtweg ändernden Abschrägungen A1 aus der Vielzahl der den Lichtweg ändernden Einrichtungen A und demzufolge eine Verbesserung der Leuchtkraft ausgehend von einer effizienten Nutzung des Lichts, das auf die Seitenfläche auftrifft, usw. gewährleistet wird.
Die Außenfläche der Lichtweg-Steuerschicht kann einer Behandlung unterzogen werden, durch die sie blendfrei bzw. nicht reflektierend wird und dadurch eine Sichtbehinderung durch Oberflächenreflektion des Außenlichts verhindert. Die Behandlung zur Verhinderung von Blendeffekten kann erfolgen, indem die Oberfläche durch verschiedene Methoden mit einer feinen prismatischen Struktur versehen wird, zum Beispiel durch Oberflächenaufrauen mittels Sandstrahlen, Prägen oder dergleichen; ein Verfahren, bei dem transparente Quarzglaspartikel o. Ä. aufgebracht werden, usw. Die Antireflexionsbehandlung kann mit Hilfe eines Verfahrens zum Ausbilden eines kohärenten dampfbeschichteten Films oder dergleichen entstehen. Als Alternative dazu kann die Blendschutz- bzw. Antireflexionsbehandlung unter Anwendung eines Verfahrens zum Ankleben eines Films mit einer derartigen feinen prismatischen Oberflächenstruktur oder eines kohärenten Films an die Oberfläche der Lichtweg-Steuerschicht o. Ä. erfolgen.
Wie oben beschrieben, kann eine Lichtdiffusionsschicht in der erfindungsgemäßen Reflexions-Flüssigkristallanzeige-Vorrichtung angeordnet sein. Die Lichtdiffusionsschicht kann durch ein geeignetes Verfahren ausgebildet werden, zum Beispiel durch Ausbildung einer Beschichtung, einer Diffusionsfolie o. Ä. mit einer feinen prismatischen Oberflächenstruktur ähnlich der zuvor erwähnten Blendschutzschicht. Wenngleich die Anordnungsposition der Lichtdiffusionsschicht angemessen festgelegt werden kann, so ist es allgemein doch am besten, wenn die Lichtdiffusionsschicht zwischen der Lichtweg-Steuerschicht und dem Sichtseiten- Substrat angeordnet wird, weil dies eine Stabilität der Anzeigequalität gewährleistet. Um hierbei die Dicke der Flüssigkristallanzeige-Vorrichtung verringern zu können, lässt sich die Lichtdiffusionsschicht als eine Lichtdiffusions-Klebeschicht ausbilden, die transparente Partikel enthält, so dass die Lichtdiffusionsschicht ebenfalls als eine Klebeschicht zum Ankleben der transparenten Folie der Lichtweg-Steuerschicht oder als eine Klebeschicht für das Ankleben eines Polarisationsfilters oder eines Phasenverzögerers aneinander dient. Somit können eine, zwei oder mehr Lichtdiffusionsschichten vorgesehen werden.
Hinsichtlich der transparenten Partikel, die in der der Klebeschicht enthalten sind, können eine oder zwei Arten geeigneter transparenter Partikel aus anorganischem Material, zum Beispiel Quarzglas, Aluminiumoxid, Titanoxid, Zirkonoxid, Zinnoxid, Indiumoxid, Cadmiumoxid, Antimonoxid o. Ä., oder aus organischem Material, wie beispielsweise einem vernetzten oder einem nicht vernetzten Polymer oder Ähnlichem, ausgewählt werden. Die anorganischen Partikel haben eine durchschnittliche Größe von 0,5 bis 20 μm und können elektrisch leitend sein.
Entsprechend dem Brechungsgesetz wird bei der erfindungsgemäßen Reflexions-Flüssigkristallanzeige-Vorrichtung ein größerer Teil des Lichts, das auf die Lichteinfall-Seitenfläche auftrifft, infolge Reflexion durch den Flüssigkristallanzeige-Bildschirm hindurch, insbesondere durch das Sichtseiten-Substrat des Flüssigkristallanzeige-Bildschirms hindurch, zurückgeleitet. Während Licht daran gehindert wird, von der Oberfläche des Bildschirms auszutreten (verloren zu gehen) wird der Lichtweg des auf die den Lichtweg ändernden Abschrägungen A1 der Lichtweg-Steuerschicht auftreffenden Lichts effizient und mit guter Quer-Ausrichtfähigkeit in die Rückwärtsrichtung geändert. Der andere Teil des durchgelassenen Lichts wird weiterhin durch die Gesamtreflexion nach hinten hindurch gelassen, so dass es auf die den Lichtweg ändernden Abschrägungen A1 auftrifft. Folglich wird der Lichtweg des anderen Teils des durchgelassenen Lichts effizient in die Rückwärtsrichtung, und zwar mit guter rechtwinkliger Richtfähigkeit geändert. Dadurch lässt sich eine Anzeige erreichen, die auf der gesamten Anzeigefläche des Bildschirms eine ausgezeichnete gleichmäßige Helligkeit aufweist. Folglich kann eine Reflexions-Flüssigkristallanzeige-Vorrichtung geschaffen werden, die sowohl im Außenlichtmodus als auch im Beleuchtungsmodus unter Verwendung von Licht von einer Beleuchtungseinrichtung oder von externem Licht effektiv nutzen lässt und die hell ist, eine gute Sicht ermöglicht und eine ausgezeichnete Anzeigequalität bietet.
Im Übrigen können erfindungsgemäß optische Vorrichtungen oder Teile, zum Beispiel eine Lichtweg-Steuerschicht, eine Flüssigkristallzelle, ein Polarisationsfilter, ein Phasenverzögerer usw. zur Ausbildung des Reflexions-Flüssigkristallanzeige-Bildschirms vollständig oder teilweise integral übereinander laminiert/fixiert oder ohne weiteres separat voneinander angeordnet werden. Um zu verhindern, dass der Kontrast aufgrund der Unterdrückung der Reflexion an der Grenzfläche o. Ä. verhindert wird, ist es günstig, wenn solche optischen Vorrichtungen oder Teile übereinander fixiert werden. Für den Fixier-/Klebevorgang kann eine geeignete transparente Klebeschicht aus einem Klebstoff oder Ähnlichem verwendet werden. Die transparente Klebeschicht kann diese vorgenannten transparenten Partikel enthalten, so dass die Klebeschicht eine Diffusionsfunktion aufweist. Darüber hinaus können die zuvor erwähnten optischen Vorrichtungen oder Teile, speziell jene auf der Sichtseite, so gestaltet werden, dass sie ultraviolette Strahlung absorbieren können, zum Beispiel unter Anwendung eines Behandlungsverfahrens mit einem Absorptionsmittel für ultraviolette Strahlen, beispielsweise Salicylesterverbindun gen, eine Benzophenonverbindung, eine Benzotriazolverbindung, eine Cyanacrylatverbindung, eine Nickelkomplexverbindung o. Ä..
[Beispiele]
Referenzbeispiel 1
Auf eine nichtalkalische Glasplatte mit einer Dicke von 0,7 mm und einem Brechungsindex von 1,52 wurde mittels Vakuumverdampfung Magnesiumfluorid aufgetragen, wodurch eine transparente Schicht mit niedrigem Brechungsindex und einer Dicke von 600 nm und einem Brechungsindex von 1,38 auf der nichtalkalischen Glasplatte entstand. Auf der transparenten Schicht mit niedrigem Brechungsindex wurden nacheinander eine rote, blaue und grüne streifenartige Farbfilterschicht sowie eine transparente, elektrisch leitende ITO-Schicht ausgebildet. Anschließend wurde deren transparente Elektrode durch Ätzen unterteilt und eine Polyvinylalkohollösung durch Schleuderbeschichtung aufgetragen. Der so entstandene trockene Film wurde einer Schleifbehandlung unterzogen. Auf diese Art und Weise entstand das Sichtseiten-Substrat. Andererseits wurde in der gleichen Art und Weise wie oben beschrieben eine mit ultraviolettem Licht aushärtbare Harzschicht auf der nichtalkalischen Glasplatte ausgebildet. Nachdem die mit ultraviolettem Licht aushärtbare Harzschicht einer Oberflächenaufrauungsbehandlung unterzogen wurde, wurde Aluminiumdampf auf der mit ultraviolettem Licht aushärtbaren Harzschicht abgeschieden, um so eine Elektrode mit diffuser Reflexion zu bilden. Genau wie oben beschrieben, wurde auf der Elektrode ein Schleiffilm ausgebildet. So ist das Rückseiten-Substrat entstanden.
Anschließend wurde ein Spalt-Einstellmaterial vorgesehen, während das Sichtseiten-Substrat und das Rückseiten-Substrat einander gegenüberliegend angeordnet wurden, so dass die Schleifrichtungen der jeweiligen Schleifflächen der beiden Substrate einander senkrecht kreuzten. Nachdem der Rand der beiden Substrate mit einem Epoxidharz abgedichtet worden war, wurde ein Flüssigkristall (ZLI-4792 von MERCK & Co., INC.) zwischen die Substrate eingespritzt, um eine TN-Reflexions-Flüssigkristallzelle zu schaffen. Polarisationsfilter (NPF EGW1225DU von NITTO DENKO CORPORATION), die einer Antireflexionsbehandlung und einer Blendschutzbehandlung unterzogen worden waren, wurden auf die gegenüberliegenden Oberflächen der Flüssigkristallzelle geklebt. So entstand ein normal weißer Reflexions-Flüssigkristallanzeige-Bildschirm. Der Bildschirm hatte eine Breite von 45 mm und eine Länge von 34 mm. Eine Seitenfläche des entsprechenden Substrats in Längenrichtung des Bildschirms wurde so gestaltet, dass sie um 2 mm von der des Rückseiten-Substrats hervorstand. Anschließend wurde eine Kaltkatodenstrahlröhre auf der hervorstehenden Seitenfläche des Sichtseiten-Substrats vorgesehen und von einem Silberdampf-Polyesterfilm umgeben. Mit einem doppelseitigen Klebeband wurden Endabschnitte des Films an der Ober- und der Unterseite der Substrate befestigt, so dass die Kaltkathodenstrahlröhre festgehalten und fixiert wurde.
Referenzbeispiel 2
Ein normal weißer Reflexions-Flüssigkristallanzeige-Bildschirm, der mit einer Kaltkathodenstrahlröhre versehen ist, die auf einer der Seitenflächen des Bildschirms gehalten wird, wurde genauso wie bei dem Referenzbeispiel 1 hergestellt, außer dass die Dicke der transparenten Schicht aus Magnesiumfluorid mit niedrigem Brechungsindex auf 300 nm verändert wurde.
Referenzbeispiel 3
Ein normal weißer Reflexions-Flüssigkristallanzeige-Bildschirm, der mit einer Kaltkathodenstrahlröhre versehen ist, die auf einer der Seitenflächen des Bildschirms gehalten wird, wurde genauso wie bei dem Referenzbeispiel 1 hergestellt, außer dass die Dicke der transparenten Schicht aus Magnesiumfluorid mit niedrigem Brechungsindex auf 100 nm geändert wurde.
Referenzbeispiel 4
Ein normal weißer Reflexions-Flüssigkristallanzeige-Bildschirm, der mit einer Kaltkathodenstrahlröhre versehen ist, die auf einer der Seitenflächen des Bildschirms gehalten wird, wurde genauso wie bei dem Referenzbeispiel 1 hergestellt, außer dass die transparente Schicht aus Magnesiumfluorid mit niedrigem Brechungsindex nicht auf dem Sichtseiten-Substrat vorgesehen wurde.
Referenzbeispiel 5
Ein normal weißer Reflexions-Flüssigkristallanzeige-Bildschirm, der mit Kaltkathodenstrahlröhren versehen ist, die auf beiden Seitenflächen des Bildschirms gehalten werden, wurde genauso wie beim Referenzbeispiel 1 hergestellt, außer dass die Größe des Bildschirms auf 45 mm Breite × 36 mm Länge geändert wurde, so dass die gegenüberliegenden Seitenflächen des Sichtseiten-Substrats in Längenrichtung um 2 mm von jenen des Rückseiten-Substrats hervorstanden.
Referenzbeispiel 6
Ein normal weißer Reflexions-Flüssigkristallanzeige-Bildschirm, der mit Kaltkathodenstrahlröhren versehen ist, die auf beiden Seitenflächen des Bildschirms gehalten werden, wurde genauso wie beim Referenzbeispiel 1 hergestellt, außer dass die transparente Schicht aus Magnesiumfluorid mit niedrigem Brechungsindex nicht auf dem Sichtseiten-Substrat vorgesehen wurde.
Referenzbeispiel 7
Ein mit ultraviolettem Licht aushärtbares Acrylharz (ARONIX UV-3701 von TOAGOSEI CHEMICAL INDUSTRY CO., LTD.) wurde mit einer Tropfeinrichtung so aufgetropft, so dass ein in eine vorher festgelegte Form gebrachtes Formwerkzeug mit dem bei ultraviolettem Licht aushärtbaren Acrylharz gefüllt wurde. Ein Triacetylcelluse-Film (TAC) (mit einer verseiften Oberfläche und einem Brechungsindex von 1,49) und einer Dicke von 80 μm wurde ruhig auf das bei ultraviolettem Licht aushärtbare Acrylharz aufgebracht und anschließend mit einer Gummiwalze angepresst, so dass überschüssiges Harz und Luftblasen entfernt wurden. Anschließend wurde das bei ultraviolettem Licht aushärtbare Acrylharz mit ultravioletten Strahlen unter Verwendung einer Metallhalidlampe bestrahlt, so dass das Harz aushärtete. Dann wurde das Harz aus dem Formwerkzeug abgezogen und in eine vorgegebene Größe zerschnitten. Somit entstand eine transparente Folie mit einer Lichtweg-Steuerschicht, die einen Brechungsindex von 1,51 aufwies. Eine Klebeschicht mit einem Brechungsindex von 1,47 wurde an den Stellen auf die Oberfläche der transparenten Folie aufgebracht, an denen die Lichtweg-Steuerschicht nicht vorhanden war.
Im Übrigen war die transparente Folie 40 mm breit und 30 mm lang. Die transparente Folie verfügte über prismenartige konkave Abschnitte, die kontinuierlich in Abständen von 210 μm angeordnet waren und deren Gratlinien in einem Winkel von 21° in Breitenrichtung geneigt waren (3C). Jeder der prismenartigen konkaven Abschnitte hatte eine Lichtweg ändernde Abschrägung A1 und eine sanfte Abschrägung A2. Der Neigungswinkel von jeder den Lichtweg ändernden Abschrägung A1 betrug 42°. Der Neigungswinkel von jeder sanften Abschrägung A2 schwankte in einem Bereich von 1,8 bis 3,6°. Die Differenz zwischen den Neigungswinkeln von zwei benachbarten sanften Abschrägungen A2 war nicht größer als 0,1°. Die projizierte Breite von jeder der den Lichtweg ändernden Abschrägungen A1 auf einer Bezugsebene lag im Bereich von 10 bis 16 μm. Das Verhältnis der hervorstehenden Flächen der sanften Abschrägungen auf der Bezugsebene zu der projizierten Fläche der den Lichtweg ändernden Abschrägungen auf der Bezugsebene war nicht kleiner als 12.
Referenzbeispiel 8
Eine Lichtweg-Steuerschicht mit einem Brechungsindex von 1,51 wurde genauso hergestellt wie bei dem Referenzbeispiel 7, außer dass der TAC-Film durch einen Polycarbonatfilm mit einer Dicke von 60 μm ersetzt wurde. Die Lichtweg-Steuerschicht wurde von dem Polycarbonatfilm abgezogen. Dadurch entstand eine transparente Folie, die selbst als Lichtweg-Steuerschicht diente. Eine Klebeschicht mit einem Brechungsindex von 1,51 wurde an den Stellen auf eine Oberfläche der transparenten Folie aufgebracht, an denen keine Lichtweg-Steuerschicht vorhanden war. Im Übrigen war die transparente Folie 40 mm breit und 30 mm lang. Die transparente Folie verfügte über prismenartige konkave Abschnitte, die kontinuierlich in Abständen von 210 μm angeordnet waren und deren Gratlinien in einem Winkel von 21° in Breitenrichtung geneigt waren (3B). Jeder der prismenartigen konkaven Abschnitte hatte eine Lichtweg ändernde Abschrägung A1 und eine steile Abschrägung A2. Der Neigungswinkel von jeder den Lichtweg ändernden Abschrägung A1 betrug 42°. Der vertikale Winkel zwischen der den Lichtweg ändernden Abschrägung A1 und der steilen Abschrägung A2 betrug 70°. Die projizierte Breite von jeder den Lichtweg ändernden Abschrägung A1 auf der Bezugsebene lag im Bereich von 10 bis 16 μm. Die projizierte Fläche der flachen Abschnitte A3 auf der Bezugsoberfläche war nicht kleiner als zehnmal so groß wie die gesamte Projektionsfläche der den Lichtweg ändernden Abschrägungen A1 und der steilen Abschrägungen A2 auf der Bezugsebene.
Referenzbeispiel 9
Eine Klebeschicht enthaltende transparente Folie, die selbst als eine Lichtweg-Steuerschicht dient, entstand genauso wie bei dem Bezugsbeispiel 8, außer dass ein anderes Formwerkzeug zum Einsatz kam. Die transparente Folie hat eine Vielzahl von den Lichtweg ändernden Einrichtungen (3B) mit jeweils einer Länge von 80 μm. Jede aus der Vielzahl der den Lichtweg ändernden Einrichtungen hat eine den Lichtweg ändernde Abschrägung A1 und eine steile Abschrägung A2. Der Neigungswinkel von jeder den Lichtweg ändernden Abschrägung A1 lag bei etwa 42°. Die projizierte Breite von jeder den Lichtweg ändernden Abschrägung A1 auf einer Bezugsebene betrug 10 μm. Der Neigungswinkel von jeder steilen Abschrägung A2 lag bei etwa 65°. Die Längs richtung der Vielzahl von den Lichtweg ändernden Einrichtungen war parallel zu einer Lichteinfall-Seitenfläche. Die den Lichtweg ändernden Einrichtungen waren so angeordnet, dass sie mit zunehmendem Abstand von der Lichteinfall-Seitenfläche in Breitenrichtung allmählich dichter wurden (6 und 8). Die projizierte Fläche der flachen Abschnitte A3 auf der Bezugsoberfläche war nicht weniger als zehnmal so groß wie die gesamte projizierte Fläche der den Lichtweg ändernden Abschrägungen A1 und der steilen Abschrägungen A2 auf der Referenzebene.
Referenzbeispiel 10
Eine Klebeschicht enthaltende transparente Folie, die als Lichtweg-Steuerschicht dient, entstand genauso wie bei dem Bezugsbeispiel 9, außer dass ein weiteres Formwerkzeug zum Einsatz kam. Die transparente Folie hat eine Vielzahl von den Lichtweg ändernden Einrichtungen (3A) mit jeweils einer Länge von 80 μm. Jede der den Lichtweg ändernden Einrichtungen hatte die Form eines gleichschenkligen Dreiecks mit den Lichtweg ändernden Abschrägungen A1 als die gleichlangen Seiten. Der Neigungswinkel von jeder den Lichtweg ändernden Abschrägung A1 lag bei etwa 42°. Die projizierte Breite von jeder den Lichtweg ändernden Abschrägung A1 auf einer Bezugsebene betrug 10 μm. Die Längsrichtung der den Lichtweg ändernden Einrichtungen war parallel zu einer Lichteinfall-Seitenfläche. Die den Lichtweg ändernden Einrichtungen waren willkürlich so angeordnet, dass sie mit zunehmendem Abstand von der Lichteinfall-Seitenfläche in Breitenrichtung zum Mittelabschnitt der transparenten Folie hin allmählich dichter wurden (6). Die projizierte Fläche der flachen Abschnitte A3 auf der Bezugsoberfläche war nicht weniger als zehnmal so groß wie die gesamte projizierte Fläche der den Lichtweg ändernden Abschrägungen A1 auf der Referenzebene.
Referenzbeispiel 11
Eine Klebeschicht enthaltende transparente Folie, die selbst als eine Lichtweg-Steuerschicht dient, entstand genauso wie bei dem Bezugsbeispiel 8, außer dass die Oberfläche des Formwerkzeugs durch Sandstrahlen aufgeraut worden war.
Referenzbeispiel 12
Eine Klebeschicht enthaltende transparente Folie, die selbst als eine Lichtweg-Steuerschicht dient, entstand genauso wie bei dem Bezugsbeispiel 8, außer dass ein anderes Formwerkzeug zum Einsatz kam. Die transparente Folie verfügte über prismenartige konkave Abschnitte, die kontinuierlich in Abständen von 210 μm angeordnet waren (3B). Jeder der prismenartigen konkaven Abschnitte hatte eine Lichtweg ändernde Abschrägung A1 und eine steile Abschrägung A2. Der Neigungswinkel von jeder den Lichtweg ändernden Abschrägung A1 betrug 30°. Der vertikale Winkel zwischen jeder den Lichtweg ändernden Abschrägung A1 und der steilen Abschrägung A2 betrug 70°. Die projizierte Breite von jeder den Lichtweg ändernden Abschrägung A1 auf der Bezugsebene lag im Bereich von 10 bis 16 μm. Die projizierte Fläche der flachen Abschnitte A3 auf der Bezugsoberfläche war nicht kleiner als zehnmal so groß wie die gesamte Projektionsfläche der den Lichtweg ändernden Abschrägungen A1 und der steilen Abschrägungen A2 auf der Bezugsebene.
Beispiel 1
Eine transparente Folie, die bei dem Referenzbeispiel 7 entstanden ist, wurde an der Sichtseiten-Oberfläche eines Reflexions-Flüssigkristallanzeige-Bildschirms aus dem Referenzbeispiel 1 mittels der Klebeschicht der transparenten Folie angeklebt. Somit entstand eine Reflexions-Flüssigkristallanzeige-Vorrichtung, die sowohl im Außenlichtmodus als auch im Beleuchtungsmodus zum Einsatz kommen kann.
Vergleichsbeispiel 1
Eine transparente Folie, die bei dem Referenzbeispiel 7 entstanden ist, wurde an der Sichtseiten-Oberfläche eines Reflexions-Flüssigkristallanzeige-Bildschirms aus dem Referenzbeispiel 4 mittels der Klebeschicht der transparenten Folie angeklebt. Somit entstand eine Reflexions-Flüssigkristallanzeige-Vorrichtung, die sowohl im Außenlichtmodus als auch im Beleuchtungsmodus zum Einsatz kommen kann.
Beispiel 2
Eine transparente Folie, die bei dem Referenzbeispiel 8 entstanden ist, wurde an der Sichtseiten-Oberfläche eines Reflexions-Flüssigkristallanzeige-Bildschirms aus dem Referenzbeispiel 1 mittels der Klebeschicht der transparenten Folie angeklebt. Somit entstand eine Reflexions-Flüssigkristallanzeige-Vorrichtung, die sowohl im Außenlichtmodus als auch im Beleuchtungsmodus zum Einsatz kommen kann.
Beispiel 3
Eine transparente Folie, die bei dem Referenzbeispiel 8 entstanden ist, wurde an der Sichtseiten-Oberfläche eines Reflexions-Flüssigkristallanzeige-Bildschirms aus dem Referenzbeispiel 2 mittels der Klebeschicht der transparenten Folie angeklebt. Somit ent stand eine Reflexions-Flüssigkristallanzeige-Vorrichtung, die sowohl im Außenlichtmodus als auch im Beleuchtungsmodus zum Einsatz kommen kann.
Beispiel 4
Eine transparente Folie, die bei dem Referenzbeispiel 8 entstanden ist, wurde an der Sichtseiten-Oberfläche eines Reflexions-Flüssigkristallanzeige-Bildschirms aus dem Referenzbeispiel 3 mittels der Klebeschicht der transparenten Folie angeklebt. Somit entstand eine Reflexions-Flüssigkristallanzeige-Vorrichtung, die sowohl im Außenlichtmodus als auch im Beleuchtungsmodus zum Einsatz kommen kann.
Vergleichsbeispiel 2
Eine transparente Folie, die bei dem Referenzbeispiel 8 entstanden ist, wurde an der Sichtseiten-Oberfläche eines Reflexions-Flüssigkristallanzeige-Bildschirms aus dem Referenzbeispiel 4 mittels der Klebeschicht der transparenten Folie angeklebt. Somit entstand eine Reflexions-Flüssigkristallanzeige-Vorrichtung, die sowohl im Außenlichtmodus als auch im Beleuchtungsmodus zum Einsatz kommen kann.
Vergleichsbeispiel 3
Eine transparente Folie, die bei dem Referenzbeispiel 11 entstanden ist, wurde an der Sichtseiten-Oberfläche eines Reflexions-Flüssigkristallanzeige-Bildschirms aus dem Referenzbeispiel 1 mittels der Klebeschicht der transparenten Folie angeklebt. Somit entstand eine Reflexions-Flüssigkristallanzeige-Vorrichtung, die sowohl im Außenlichtmodus als auch im Beleuchtungsmodus zum Einsatz kommen kann.
Vergleichsbeispiel 4
Eine transparente Folie, die bei dem Referenzbeispiel 12 entstanden ist, wurde an der Sichtseiten-Oberfläche eines Reflexions-Flüssigkristallanzeige-Bildschirms aus dem Referenzbeispiel 1 mittels der Klebeschicht der transparenten Folie angeklebt. Somit entstand eine Reflexions-Flüssigkristallanzeige-Vorrichtung, die sowohl im Außenlichtmodus als auch im Beleuchtungsmodus zum Einsatz kommen kann.
Beispiel 5
Eine transparente Folie, die bei dem Referenzbeispiel 9 entstanden ist, wurde an der Sichtseiten-Oberfläche eines Reflexions-Flüssigkristallanzeige-Bildschirms aus dem Referenzbeispiel 1 mittels der Klebeschicht der transparenten Folie angeklebt. Somit ent stand eine Reflexions-Flüssigkristallanzeige-Vorrichtung, die sowohl im Außenlichtmodus als auch im Beleuchtungsmodus zum Einsatz kommen kann.
Vergleichsbeispiel 5
Eine transparente Folie, die bei dem Referenzbeispiel 9 entstanden ist, wurde an der Sichtseiten-Oberfläche eines Reflexions-Flüssigkristallanzeige-Bildschirms aus dem Referenzbeispiel 4 mittels der Klebeschicht der transparenten Folie angeklebt. Somit entstand eine Reflexions-Flüssigkristallanzeige-Vorrichtung, die sowohl im Außenlichtmodus als auch im Beleuchtungsmodus zum Einsatz kommen kann.
Beispiel 6
Eine transparente Folie, die bei dem Referenzbeispiel 10 entstanden ist, wurde an der Sichtseiten-Oberfläche eines Reflexions-Flüssigkristallanzeige-Bildschirms aus dem Referenzbeispiel 5 mittels der Klebeschicht der transparenten Folie angeklebt. Somit entstand eine Reflexions-Flüssigkristallanzeige-Vorrichtung, die sowohl im Außenlichtmodus als auch im Beleuchtungsmodus zum Einsatz kommen kann.
Vergleichsbeispiel 6
Eine transparente Folie, die bei dem Referenzbeispiel 10 entstanden ist, wurde an der Sichtseiten-Oberfläche eines Reflexions-Flüssigkristallanzeige-Bildschirms aus dem Referenzbeispiel 6 mittels der Klebeschicht der transparenten Folie angeklebt. Somit entstand eine Reflexions-Flüssigkristallanzeige-Vorrichtung, die sowohl im Außenlichtmodus als auch im Beleuchtungsmodus zum Einsatz kommen kann.
Auswertungstest
In einer Dunkelkammer wurde mit einer Leuchtstärke-Messvorrichtung (BM-7 von TOPCON CORP.) die frontale Lichtstärke an einer Position im Abstand von 5 mm von der Lichteinfall-Seitenfläche, im Mittelabschnitt und an einer Position 5 mm von der gegenüberliegenden Seitenfläche der Reflexions-Flüssigkristallanzeige-Vorrichtung, die bei den Beispielen 1 bis 6 und den Vergleichsbeispiel 1 bis 6 hergestellt wurden, entfernt gemessen, während die Kaltkathodenstrahlröhre unter der Bedingung eingeschaltet war, dass keine Spannung an die Flüssigkristallzelle angelegt war. Weiterhin wurde die Anzeige im Beleuchtungsmodus in frontaler Richtung, in einer Richtung von 15° zur Lichteinfall-Seitenfläche und in einer Richtung von 15° zur gegenüberliegenden Seite der Seitenfläche beobachtet. Unter diesen Bedingungen wurde die Anzeigequalität bewertet.
Wenn die Anzeigevorrichtung hell war und eine ausgezeichnete gleichmäßige Helligkeit aufwies, so dass das Licht effizient abgegeben wurde, wurde dies als o gewertet. Wenn die Anzeigevorrichtung eine etwas geringere Helligkeit und weniger gleichmäßige Helligkeit aufwies, wurde dies mit Δ bewertet. Wenn die Anzeigevorrichtung dunkel war und eine ungleichmäßige Helligkeit aufwies, wurde mit dies mit einem x bewertet.
Die Ergebnisse der Messung sind in der folgenden Tabelle dargestellt.
Aus der Tabelle wird deutlich, dass eine helle und gleichmäßige Anzeige im Beleuchtungsmodus in den Beispielen 1 bis 6 erreicht wurde, während in den Vergleichsbeispielen 1 bis 6 eine sehr dunkle oder ungleichmäßige Anzeige zu verzeichnen war. Aus den Beispielen 2, 3 und 4 geht hervor, dass sich die Eigenschaften auf dem Abschnitt der Lichteinfall-Seitenfläche verbesserten und die gleichmäßige Helligkeit sowie die Dicke der transparenten Schicht mit niedrigem Brechungsindex verbesserten. Bei den Vergleichsbeispielen 1, 2, 5 und 6, bei denen keine transparente Schicht niedrigem Brechungsindex in der Anzeigevorrichtung vorgesehen war, wurde die Vorrichtung plötzlich dunkel, wenn der Betrachtungspunkt weiter von der Lichteinfall-Seitenfläche entfernt war. Es wurde festgestellt, dass die Vorrichtung eine sehr ungleichmäßige Helligkeit aufwies, wobei davon ausgegangen wird, dass dies durch Absorption in der Farbfilterschicht hervorgerufen wird. Dadurch war die Anzeige in den Vergleichsbeispielen 1, 2, 5 und 6 nur sehr schwer zu sehen. Gemäß der Tabelle schien die Leuchtkraft im Vergleichsbeispiel 6 gleichmäßig zu sein. Wenn der Betrachtungswinkel in Richtung der Lichteinfall-Seitenfläche geändert wurde, schwankte die Gleichförmigkeit der Leuchtkraft jedoch stark. Im Ergebnis dessen war die Anzeige im Vergleichsbeispiel 6 sehr unnatür lich und nur schwer zu sehen. Die Leuchtkraft selbst war im Vergleichsbeispiel 6 ebenfalls schlechter im Beispiel 6.
Weiterhin war bei dem Vergleichsbeispiel 3, bei dem die Oberfläche der transparenten Folie aufgeraut war, und bei dem Vergleichsbeispiel 4, bei dem der Neigungswinkel der Prismenabschrägungen kleiner war, die Anzeige dunkel, da das Licht nicht effektiv abgegeben wurde. Die Flüssigkristallanzeige-Vorrichtung aus den Beispielen 1 bis 6 wurde in dem Zustand beobachtet, in dem der Vorrichtung eine Spannung zugeführt wurde, um eine Anzeige auszuführen. Dadurch war entweder im Beleuchtungsmodus oder im Außenlichtmodus eine gute Anzeige ohne ein spezielles Problem erreicht worden. Demgegenüber gab es bei den Vergleichsbeispielen 1 bis 6 im Außenlichtmodus kein Problem, im Beleuchtungsmodus war die Anzeige jedoch schwer zu sehen. Aus der obigen Beschreibung wird deutlich, dass erfindungsgemäß eine Reflexions-Flüssigkristallanzeige-Vorrichtung mit guter Anzeigequalität hergestellt werden kann, da durch Verwendung einer Lichtweg-Steuerschicht eine Dicken- und Gewichtsverringerung erreicht wird, während gleichzeitig durch Verwendung eines Lichtleiters eine Volumen- und Gewichtszunahme verhindert wird.

Claims

Reflektions-Flüssigkristallanzeige-Vorrichtung, die umfasst: einen Reflektions-Flüssigkristallanzeige-Bildschirm, der eine Flüssigkristallzelle und einen Reflektor enthält, wobei die Flüssigkristallzelle ein Sichtseiten-Substrat (21), ein Rückseiten-Substrat (43) und ein Flüssigkristall (31) hat und das Sichtseiten-Substrat (21) ein transparentes Substrat (21), eine transparente Schicht (22), die einen niedrigeren Brechungsindex hat als das transparente Substrat, sowie eine transparente Elektrode (24) enthält, das Rückseiten-Substrat (43, 45), eine Elektrode (42, 44) aufnimmt, wobei das Flüssigkristall (31) zwischen dem Sichtseiten-Substrat (21) und dem Rückseiten-Substrat (43, 45) gehalten wird, so dass entsprechende Elektrodenseiten des Sichtseiten- und des Rückseiten-Substrats (21, 43) einander zugewandt sind und der Reflektor (42, 44) an der Seite des Rückseiten-Substrats angeordnet ist; wenigstens eine Beleuchtungseinrichtung (51, 53), die an einer der Querseitenflächen des Reflektions-Flüssigkristallanzeige-Bildschirms angeordnet ist; und eine Lichtweg-Steuerschicht (11), die eine sich wiederholende Struktur aus den Lichtweg ändernden Abschrägungen (A1) an einer Außenseite des Sichtseiten-Substrats (21) hat und einen höheren Brechungsindex hat als die transparente Schicht (22) mit niedrigem Brechungsindex, wobei jede der den Lichtweg ändernden Abschrägungen (A1) in einem Neigungswinkel in einem Bereich von 35 bis 48° hinsichtlich einer Bezugsebene parallel zu dem Sichtseiten-Substrat geneigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die transparente Schicht (22) mit niedrigem Brechungsindex zwischen dem transparenten Substrat (21) und der transparenten Elektrode (24) angeordnet ist und eine Differenz bezüglich des Brechungsindex von 0,05 oder mehr zwischen der transparenten Schicht (22) und dem transparenten Substrat (21) vorhanden ist.
Reflektions-Flüssigkristallanzeige-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei wenigstens das Sichtseiten-Substrat (21) in der Flüssigkristallzelle aus einem optisch isotropen Material besteht.
Reflektions-Flüssigkristallanzeige-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Flüssigkristall-Bildschirm des Weiteren ein oder zwei Polarisationsfilter (12, 15) enthält, die an einer oder jeder von einander gegenüberliegenden Seiten der Flüssigkristallzelle angeordnet sind.
Reflektions-Flüssigkristallanzeige-Vorrichtung nach Anspruch 3, wobei der Flüssigkristall-Bildschirm des Weiteren wenigstens eine Phasenverzögerungsschicht (13, 14) enthält, die zwischen der Flüssigkristallzelle und dem Polarisationsfilter (12, 15) angeordnet ist.
Reflektions-Flüssigkristallanzeige-Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Lichtweg-Steuerschicht (11) durch eine sich wiederholende Struktur prismenartiger Strukturen gebildet wird und jede der den Lichtweg ändernden Abschrägungen (1) in der Lichtweg-Steuerschicht (11) der Beleuchtungseinrichtung (51, 53) zugewandt ist.
Reflektions-Flüssigkristallanzeige-Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei jede der prismenartigen Strukturen in der Lichtweg-Steuerschicht (11) durch einen konkaven Abschnitt gebildet wird, der im Schnitt im Wesentlichen wie ein Dreieck geformt ist.
Reflektions-Flüssigkristallanzeige-Vorrichtung nach Anspruch 6, wobei jeder der prismenartigen konkaven Abschnitte durch eine durchgehende Nut gebildet wird, die sich von einem Ende der Lichtweg-Steuerschicht (11) zum anderen Ende in einer Gratlinienrichtung parallel oder geneigt zu der Seitenfläche des Flüssigkristall-Bildschirms erstreckt, an der die Beleuchtungseinrichtung (51, 53) angeordnet ist.
Reflektions-Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 6, wobei die prismenartigen konkaven Abschnitte durch unterbrochene Nuten gebildet werden, die jeweils eine Länge haben, die nicht kleiner ist als das 5-fache einer Tiefe der Nut.
Reflektions-Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 8, wobei die Länge jeder der unterbrochenen Nuten in den prismenartigen konkaven Abschnitten annähernd parallel zu der Querseitenfläche des Flüssigkristallanzeige-Bildschirms ist, an der die Beleuchtungseinrichtung (51, 53) angeordnet ist.
Reflektions-Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 6, wobei die prismenartigen konkaven Abschnitte durch unterbrochene Nuten gebildet werden, die willkürlich angeordnet sind.
Reflektions-Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 5, wobei jede der prismenartigen Strukturen in der Lichtweg-Änderungsschicht (11) durch einen konkaven oder konvexen Abschnitt gebildet wird, der im Schnitt im Wesentlichen wie ein Dreieck oder ein Viereck geformt ist, das wenigstens zwei den Lichtweg ändernde Abschrägungen hat, von denen eine (A1, A2) der Beleuchtungseinrichtung (51, 53) zugewandt ist und die andere einer zweiten Beleuchtungseinrichtung (53) zugewandt ist, die an einer zweiten Querseitenfläche des Flüssigkristallanzeige-Bildschirms angeordnet ist.
Reflektions-Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 11, wobei der Neigungswinkel jeder der den Lichtweg ändernden Abschrägungen (A1, A2) in der Lichtweg-Steuerschicht (11) in einem Bereich zwischen 38 und 45 Grad liegt.
Reflektions-Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Lichtweg-Steuerschicht (11) aus einer transparenten Folie besteht und über eine Klebeschicht, die einen Brechungsindex hat, der höher ist als der der transparenten Schicht mit niedrigem Brechungsindex, mit dem Flüssigkristallanzeige-Bildschirm verbunden ist.
Reflektions-Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Klebeschicht durch eine haftende Schicht gebildet wird.
Reflektions-Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 13, wobei der Brechungsindex der Lichtweg-Steuerschicht (11) und der Brechungsindex der Klebeschicht um 0,05 oder mehr höher ist als der der transparenten Schicht (22) mit niedrigem Brechungsindex.
Reflektions-Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, wobei wenigstens eine Querseitenfläche des Sichtseiten-Substrats (21) von der des Rückseiten-Substrats (43, 45) nach außen vorsteht, und die Beleuchtungseinrichtung (51, 53) an der vorstehenden Querseitenfläche des Sichtseiten-Substrats (21) angeordnet ist.
Reflektions-Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Beleuchtungseinrichtung (51, 53) an der Querseitenfläche des Sichtseiten-Substrats (21) so angeordnet ist und gehalten wird, dass die Beleuchtungseinrichtung (51, 53) von einem Reflektions-Lichtquellenhalter umschlossen wird und Endabschnitte des Lichtquellenhalters mit Quer-Endabschnitten einer oberen und einer unteren Fläche des Sichtseiten-Substrats (21) verbunden sind.