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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine transflektive Flüssigkristallanzeigeeinrichtung, welche
eine große
Anzahl Pixel aufweist, die jeweils eine Flüssigkristallschicht, welche
zwischen einem vorderen und einem hinteren Substrat angeordnet ist,
eine Hintergrundbeleuchtung, ein halbdurchlässiges, reflektives Element,
welches zwischen dem hinteren Substrat und der Hintergrundbeleuchtung
angeordnet ist, einen vorderen Polarisator sowie eine Steueranordnung
zur Steuerung der optischen Eigenschaften der Flüssigkristallschicht aufweisen,
wobei das Pixel in einen reflektiven Pixelteil und einen transmissiven
Pixelteil unterteilt ist.
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Auf
Grund ihres geringen Energieverbrauchs, ihrer Zuverlässigkeit
und ihres geringen Preises wurden Flüssigkristallanzeigen bzw. LCDs zur
Standardanzeige für
viele Anwendungen, zum Beispiel mobile Anwendungen, wie z.B. PDAs,
Laptops sowie Zellulartelefone. Es sind zurzeit verschiedene LCD-Arten,
wie z.B. Passivmatrix- oder Aktivmatrix-Displays, sowie reflektive
oder transmissive Displays auf dem Markt erhältlich. Reflektive LCDs eignen
sich im Besonderen zur Außenverwendung
in direktem Sonnenlicht. Jedoch ist das Kontrastverhältnis eines
solchen Displays im Vergleich zu einem transmissiven Display relativ
gering, und unter schlechten Beleuchtungsbedingungen ist die Helligkeit
dieser Art Display gering. Dagegen weisen transmissive LCDs ein
gutes Kontrastverhältnis
auf, jedoch werden sie bei Beleuchtung durch direktes Sonnenlicht
praktisch unlesbar. Des Weiteren weist das transmissive Display
eine Hintergrundbeleuchtung auf, was in einer Erhöhung des
Energieverbrauchs resultiert.
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Aus
diesem Grunde wurden transflektive Displays mit sowohl transmissiven
als auch reflektiven Eigenschaften entwickelt. Ursprünglich wiesen die
meisten solcher Displays ein transflektives, halb durchlässiges Spiegelelement
auf der Rückseite
des Pixels auf wodurch das gesamte Pixel dadurch eine transflektive
Einheit bildet. Jedoch wurden jüngst transflektive
Displays entwickelt, bei welchen jedes Pixel einen reflektiven und
einen transmissiven Pixelteil aufweist, wodurch ein transflektiver
Betrieb erreicht wird. Ein Beispiel eines solchen Displays ist in dem
Artikel „Development
of advanced TFT with good legibility under any intensity of ambient
light; Masumi Kubo et al; Sharp Corp., IDW '99" offenbart. Dieser
Artikel offenbart ein Display, bei welchem jedes Pixel eine reflektive
und eine transmissive Struktur aufweist. Jedoch ist diese Struktur
ziemlich komplex, und es sind zur Herstellung einer solchen Displayzelle
mehrere Maskierungsschritte erforderlich. wodurch die Herstellung
dieses Display mit einem recht hohen Kostenaufwand verbunden ist.
Darüber hinaus
macht diese Struktur mehr Verzögerungsfilme als
normale, reflektive LCD-Displays erforderlich und kann daher kostspielig
in der Herstellung sein. Eine ähnliche
Einrichtung mit sämtlichen
Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 ist aus
US 2001 0020 990 A bekannt.
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Der
Erfindung liegt daher als Aufgabe zugrunde, eine transflektive Flüssigkristallanzeigeeinrichtung
vorzusehen, welche eine alternative Konfiguration aufweist, wobei
zumindest einige der Nachteile nach dem Stand der Technik überwunden
werden.
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Die
obige und weitere Aufgaben werden durch eine transflektive Flüssigkristallanzeigeeinrichtung,
wie eingangs beschrieben, erfüllt,
welche dadurch gekennzeichnet ist, dass eine erste cholesterische
Schichtzusammensetzung zwischen der Flüssigkristallschicht und dem
hinteren Substrat angeordnet ist, wobei die cholesterische Schichtzusammensetzung
einen ersten cholesterischen Schichtzusammensetzungsteil in dem
reflektiven Pixelteil, um eine gewünschte Pixelprimärfarbe zu
reflektieren, sowie einen zweiten cholesterischen Schichtzusammensetzungsteil
in dem transmissiven Pixelteil, um die verbleibenden Primärfarben,
d.h. die anderen als die gewünschte
Pixelprimärfarbe,
zu reflektieren, aufweist. Es kann eine „Single-Gap"-Konfiguration verwendet werden,
indem cholesterische Farbfilter auf diese Weise in einem transflektiven
Display eingesetzt werden. Des Weiteren ist lediglich ein Verzögerungsfilm in
dem Schichtenstapel erforderlich. Ebenso ist die Lösung unabhängig von
der Konfiguration der Steuermittel, so dass es keine Negativbilder
in dem transmissiven und reflektiven Modus gibt. Darüber hinaus stellt
diese Konfiguration sowohl in dem transmissiven als auch dem reflektiven
Modus eine optimale Lichtausbeute sicher. Überdies ermöglicht diese Lösung eine
Rückführung des
Lichts in dem transmissiven Modus, wodurch die Effizienz der Hintergrundbeleuchtung
weiter erhöht
wird.
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Zweckmäßigerweise
weist der zweite cholesterische Schichtzusammensetzungsteil eine
erste und eine zweite Schicht auf, wobei die erste Schicht so angeordnet
ist, dass sie Licht einer ersten verbleibenden Primärfarbe reflektiert,
und die zweite Schicht so angeordnet ist, dass sie Licht einer zweiten
verbleibenden Primärfarbe
reflektiert. Eine solche Struktur hat den Vorteil, dass sie verhältnismäßig einfach
herzustellen ist. Sie kann hergestellt werden, indem zwei cholesterische
Fertigungsschichten über der
gesamten Displaystruktur, d.h. sowohl in dem reflektiven als auch
dem transmissiven Teil der Pixel, aufgebracht werden und jede Schicht
einzeln strukturiert wird. Zuerst wird eine erste Schicht auf die
Struktur aufgebracht, welche mittels Farbbildung durch eine Photomaske
strukturiert wird, so dass die Schicht so strukturiert ist, dass
die gewünschte
Pixelprimärfarbe
in dem reflektiven Teil des Pixels und eine erste verbleibende Primärfarbe in
dem transmissiven Teil reflektiert wird. Danach wird auf der ersten Schicht
eine zweite cholesterische Fertigungsschicht aufgebracht, welche
mittels Farbbildung durch eine Photomaske strukturiert wird, so
dass die Schicht so strukturiert ist, dass sie die gewünschte Pixelprimärfarbe in
dem reflektiven Teil des Pixels und eine zweite verbleibende Primärfarbe in
dem transmissiven Teil reflektiert. Zusammen bilden diese die cholesterische
Schichtzuzsammensetzung. Daher wird eine Struktur erreicht, bei
welcher der reflektive Teil eine zusammengesetzte, cholesterische
Schichtstruktur aufweist, welche eine gewünschte Primärfarbe, wie z.B. „Grün" (auf Grund der Herstellung
weist der reflektive Teil in diesem Fall zwei Schichten auf, wobei beide „Grün" reflektieren) reflektiert,
während
der transmissive Teil eine Schichtstruktur aufweist, bei welcher
jede Schicht eine bestimmte verbleibende Primärfarbe, wie z.B. „Blau" bzw. „Rot" reflektiert. Dieses
ist eine verhältnismäßig einfache
Art, eine reflektive Schicht vorzusehen, um mehrere Wellenlängenintervalle
zu reflektieren.
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Gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung weist das Pixel weiterhin ein Farbabsorptionsfilter
zwischen der Flüssigkristallschicht
und der cholesterischen Farbfilterzusammensetzung auf, wobei das
Farbabsorptionsfilter so angeordnet ist, dass es die ungewünschten
Farben von einfallendem Umgebungslicht absorbiert. Durch Anordnen
einer solchen Schicht kann die Reflexion von Umgebungslicht mit
ungewünschten
Farben auf der cholesterischen Schichtzusammensetzung sowohl in
einem „Weiß"- als auch in einem „Schwarz"-Zustand des Displays
verhindert werden.
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Gemäß einem
zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung weist das Pixel weiterhin eine in der
Zelle vorgesehene Viertelwellen-Verzögerungsplatte
und einen in der Zelle vorgesehenen Polarisator auf, wobei beide
zwischen der Flüssigkristallschicht
und der cholesterischen Schichtzusammensetzung angeordnet sind.
Ebenso können
die beiden obigen bevorzugten Ausführungsbeispiele kombiniert
werden, wodurch sämtliche oben
erwähnten
Vorteile erzielt werden.
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Darüber hinaus
ist eine Absorptionsschicht in dem reflektiven Pixelteil zwischen
dem ersten cholesterischen Schichtzusammensetzungsteil und dem hinteren
Substrat angeordnet. Dadurch wird sämtliches einfallendes Licht,
welches nicht bereits durch die cholesterische Schicht in dem reflektiven
Teil reflektiert wurde, absorbiert. Überdies wird durch die Hintergrundbeleuchtung
erzeugtes Licht absorbiert, bevor es in die cholesterische Schicht
des reflektiven Teils des Displays eintritt und beeinträchtigt daher nicht
die Farbreinheit des Pixelteils. Das Anordnen einer solchen Absorptionsschicht
ist daher nicht erforderlich, wenn die Anzeigeeinrichtung die Viertelwellen-Verzögerungsmittel,
den Polarisator sowie das Farbabsorptionsfilter, wie oben beschrieben,
aufweist, da in diesem Fall das gesamte ungewünschte Licht entweder durch
das Farbabsorptionsfilter oder durch den Polarisator bereits absorbiert
wurde. Vorzugsweise ist ein Spiegelelement zwischen der Absorptionsschicht
und dem hinteren Substrat angeordnet. Dadurch wird durch die Hintergrundbeleuchtung erzeugtes
Licht zu der Hintergrundbeleuchtung zurückgeworfen und folglich zurückgeführt, wodurch die
Effizienz der Hintergrurdbeleuchtung verbessert wird.
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Zweckmäßigerweise
ist die Flüssigkristallschicht
so angeordnet, dass sie als λ/2-Platte
wirkt, wobei die Lateralität
von zirkular polarisiertem Licht geändert wird. Die Flüssigkristallschicht
kann konventioneller Art sein. Im Besonderen können verdrillte, nematische
(TN) Flüssigkristallkonfigurationen, stark
verdrillte, nematische (STN) Flüssigkristallkonfigurationen,
ferroelektrische (FLC) Flüssigkristallkonfigurationen,
Flüssigkristallkonfigurationen
mit elektrisch gesteuerter Doppelbrechung (ECB) sowie vertikal justierte,
nematische (VAN) Flüssigkristallkonfigurationen
verwendet werden.
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Darüber hinaus
ist eine reflektive Schicht zweckmäßigerweise auf einer Rückseite
des hinteren Substrats angeordnet, wobei die reflektive Schicht
durch einen reflektiven Zirkularpolarisator dargestellt ist. Ebenso
ist die Steueranordnung durch eine Steueranordnung mit aktiver Matrix
oder durch eine Steueranordnung mit passiver Matrix dargestellt,
wodurch die erfinderische Lösung
sehr flexibel ist.
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Schließlich beanspruchen
der erste und der zweite cholesterische Schichtzusammensetzungsteil den
gleichen Zellenzwischenraum, wodurch eine einfache Herstellung mit
Hilfe von Photomaskenbildung, wie oben angegeben, möglich ist.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
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1 – einen
Querschnitt eines Pixels einer Anzeigeeinrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung, wobei das dargestellte Pixel ein grünes Pixel einer transflektiven
RGB-Flüssigkristallanzeigeeinrichtung
mit aktiver Matrix ist;
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2 – den Weg
von polarisiertem Licht bei einem Weiß- und einem Schwarz-Zustand
des reflektiven Teils des in 1 dargestellten
Pixels in einem reflektiven Modus;
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3 – den Weg
von polarisiertem Licht bei einem Weiß- und einem Schwarz-Zustand
des transmissiven Teils des in 1 dargestellten
Pixels in einem reflektiven Modus;
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4 – den Weg
von polarisiertem Licht bei einem Weiß- und einem Schwarz-Zustand
des transmissiven Teils des in 1 dargestellten
Pixels in einem transmissiven Modus;
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5 – ein erstes
alternatives Ausführungsbeispiel
der Anzeigeeinrichtung, wie in 1 dargestellt,
welche weiterhin ein Farbabsorptionsfilter aufweist;
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6 – den Weg
von polarisiertem Licht bei einem Weiß- und einem Schwarz-Zustand
des transmissiven Teils des in 5 dargestellten
Pixels in einem transmissiven Modus;
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7 – den Weg
von polarisiertem Licht bei einem Weiß- und einem Schwarz-Zustand
des reflektiven Teils des in 5 dargestellten
Pixels in einem reflektiven Modus;
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8 – ein zweites
Ausführungsbeispiel
der Anzeigeeinrichtung, wie in 1 dargestellt,
welche weiterhin einen in der Zelle vorgesehenen Polarisator und
ein Viertelwellen-Verzögerungsmittel
aufweist;
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9 – den Weg
von polarisiertem Licht bei einem Weiß- und einem Schwarz-Zustand
des reflektiven Teils des in 8 dargestellten
Pixels in einem reflektiven Modus;
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10 – den Weg
von polarisiertem Licht bei einem Weiß- und einem Schwarz-Zustand
des transmissiven Teils des in 8 dargestellten
Pixels in einem transmissiven Modus;
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11 – ein drittes
Ausführungsbeispiel
der Anzeigeeinrichtung, wie in 1 dargestellt,
welche sowohl ein Farbabsorptionsfilter, einen in der Zelle vorgesehenen
Polarisator als auch ein Viertelwellen-Verzögerungsmittel aufweist;
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12 – den Weg
von polarisiertem Licht bei einem Weiß- und einem Schwarz-Zustand
des reflektiven Teils des in 11 dargestellten
Pixels in einem reflektiven Modus;
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13 – den Weg
von polarisiertem Licht bei einem Weiß- und einem Schwarz-Zustand
des transmissiven Teils des in 11 dargestellten
Pixels in einem transmissiven Modus.
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Unter
Bezugnahme auf die 1 bis 4 wird im
Folgenden ein Hauptausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung sowie die einfachste Realisierung der
vorliegenden Erfindung näher
beschrieben. Die Anzeigeeinrichtung wird im Folgenden unter Bezugnahme
auf ein einzelnes Pixel der Anzeigeeinrichtung, im vorliegenden
Fall ein grünes
Pixel, beschrieben. Jedoch kann die Anzeigeeinrichtung eine große Anzahl
Pixel, zum Beispiel eine große
Anzahl grüne,
rote und blaue Pixel, aufweisen, um eine Vollfarbanzeige zu erzeugen.
Die vorliegende Erfindung ist auf Pixel irgendeiner Farbe gleich
anwendbar, wobei zum Beispiel bei einem roten und einem blauen Pixel
die Farben des cholesterischen Farbfilters sowie jeglichen Farbfilters
so geändert
werden, dass das Pixel in Relation zu der Beschreibung unten in dem
reflektiven Modus sowie in dem transmissiven Modus rot bzw. blau
statt, wie im vorliegenden Fall, grün ist. Auch ist die Wahl der
Primärfarben
rot, grün und
blau für
die Erfindung nicht essentiell, sondern es kann eine, ein Vollfarbspektrum
definierende Farbkombination verwendet werden.
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Ein
Querschnitt einer Ausführung
für ein
einzelnes Pixel 1 einer transflektiven Flüssigkristallanzeige
(LCD) mit einem cholesterischen Farbfilter gemäß der vorliegenden Erfindung
ist in 1 offenbart. Das Pixel 1 weist im Wesentlichen
eine Flüssigkristall-(LC)-Schicht 2 auf,
welche mit Hilfe einer TFT-Schicht 3 gesteuert wird. Hinter
der LC-Schicht, wie von einem Betrachter des Displays aus gesehen, ist
eine cholesterische Schichtzusammensetzung 11, 12 angeordnet.
Diese Schicht wird unten näher
beschrieben. Der die LC-Schicht 2 und die cholesterische
Schichtzusammensetzung 11, 12 aufweisende Schichtenstapel
ist zwischen einem vorderen und einem hinteren Substrat 4, 5 angeordnet.
Hinter dem hinteren Substrat ist ein reflektierender Zirkularpolarisator 7 vorgesehen.
Vor dem vorderen Substrat 4 ist ein linearer Polarisator 6 und
ein λ/4-Verzögerungsmittel 8 angeordnet,
wobei das Verzögerungsmittel 8 hinter
dem Polarisator 6 und dem vorderen Substrat 4 vorgesehen
ist. Hinter dem, alle obigen Komponenten enthaltenden Schichtenstapel
ist eine Hintergrundbeleuchtung 9 angeordnet. Das Pixel 1 ist
weiterhin in zwei Teile, einen reflektiven Pixelteil 1a und einen
transmissiven Pixelteil 1b, unterteilt. Die Unterteilung
wird durch Änderung
der cholesterischen Schichtzusammensetzung in den reflektiven und transmissiven
Teil der Anzeige vorgenommen.
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In
dem reflektiven Teil 1a des Pixels weist die Schichtzusammensetzung
einen ersten cholesterischen Schichtzusammensetzungsteil 11 auf,
wobei dieser im vorliegenden Fall so angeordnet ist, dass er Licht
der Farbe Grün,
d.h. der gewünschten
Primärfarbe
des Pixels, reflektiert. Zwischen dem ersten cholesterischen Schichtzusammensetzungsteil 11 und
dem hinteren Substrat ist eine Absorptionsschicht 9, wie
z.B. eine schwarze Schicht, angeordnet. Des Weiteren kann in dem
reflektiven Teil des Displays ein Spiegelelement 14 zwischen
der Absorptionsschicht 9 und dem hinteren Substrat 5 positioniert
sein, um die Lichtrückführung in
der Hintergrundbeleuchtung zu verbessern, indem eine Absorption
des von der Hintergrundbeleuchtung ausgehenden Lichts durch die
Absorptionsschicht 9 verhindert wird.
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In
dem transmissiven Teil des Pixels weist die cholesterische Schichtzusammensetzung
einen zweiten cholesterischen Schichtzusammensetzungsteil 12 auf,
weicher in zwei Unterschichten, eine zum Reflektieren von blauem
Licht und eine zum Reflektieren von rotem Licht, d.h. den verbleibenden
Primärfarben
des Pixels (eine andere als die gewünschte Pixelfarbe Grün) unterteilt
ist. Beide Unterschichten erstrecken sich parallel im Wesentlichen über den gesamten
transmissiven Pixelteil. Bei bekannten Techniken ist es relativ
einfach, ein cholesterisches Farbfilter herzustellen, welches, wie
bei der vorliegenden Erfindung, in mehrere Teile unterteilt ist.
Es kann durch Aufbringen zwei cholesterischer Herstellungsschichten über der
gesamten Displaystruktur, d.h. sowohl in dem reflektiven als auch
dem transmissiven Teil der Pixel, sowie durch individuelles Strukturieren
jeder Schicht hergestellt werden. Zuerst wird eine erste Schicht
auf die Struktur aufgebracht, die mittels Farbbildung durch eine
Photomaske strukturiert wird, so dass die Schicht so strukturiert
ist, dass sie die gewünschte
Pixelprimärfarbe
in dem reflektiven Teil des Pixels und eine erste verbleibende Primärfarbe in
dem transmissiven Teil reflektiert. Danach wird eine zweite cholesterische
Herstellungsschicht auf der ersten Schicht aufgebracht, welche mittels
Farbbildung durch eine Photomaske strukturiert wird, so dass die
Schicht so strukturiert ist, dass sie die gewünschte Pixelprimärfarbe in
dem reflektiven Teil des Pixels und eine zweite verbleibende Primärfarbe in
dem transmissiven Teil reflektiert. Zusammen bilden diese die cholesterische
Schichtzusammensetzung. Daher wird eine Struktur erreicht, bei welcher
der reflektive Teil eine zusammengesetzte, cholesterische Schichtstruktur
aufweist, welche eine gewünschte
Primärfarbe,
wie z.B. „Grün" (auf Grund der Herstellung
weist der reflektive Teil in diesem Fall zwei Schichten auf, wobei
beide „Grün" reflektieren) reflektiert,
während
der transmissive Teil eine Schichtstruktur auf weist, bei welcher
jede Schicht eine bestimmte verbleibende Primärfarbe, wie z.B. „Blau" bzw. „Rot" reflektiert.
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Im
Folgenden wird unter Bezugnahme auf die 2 bis 4 das
Arbeitsprinzip der obigen Anzeigeeinrichtung näher beschrieben.
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Der
reflektive Pixelteil 1a des transflektiven Pixels weist
die normale Konfiguration für
ein reflektives LCD mit einem cholesterischen Farbfilter auf. Der
Weg des in das Displaypixel 1 eintretenden, polarisierten
Lichts, sowohl, wenn sich, wie in 2, links,
dargestellt, der Pixelteil in einem „Weiß"-Zustand befindet (d.h. die Farbe Grün reflektiert
wird), als auch, wenn sich, wie in 2, rechts,
dargestellt, der Pixelteil in einem „Schwarz"-Zustand befindet, ist in 2 dargestellt.
Der erste cholesterische Schichtzusammensetzungsteil 11 ist
in diesem Fall so angeordnet, dass grünes, links polarisiertes Licht reflektiert
wird. Der lineare Polarisator 6 und die λ/4-Platte 8 sind
so verbunden, dass rechts zirkular polarisiertes Licht erzeugt wird.
Die Flüssigkristallschicht 2,
welche so angeordnet ist, dass sie in einer Schaltposition als λ/2-Platte
wirkt (wie in 2, links, dargestellt), wandelt
das rechts zirkular polarisierte Licht in links polarisiertes Licht
um. Das Licht erreicht dann das cholesterische Farbfilter, und es
wird links gedrehtes, grünes
Licht reflektiert, während
das verbleibende Licht durch den ersten cholesterischen Schichtzusammensetzungsteil 11 übertragen
und von der Absorptionsschicht 9 absorbiert wird. Das reflektierte,
grüne,
links polarisierte Licht wird bei Passieren der Flüssigkristallschicht 2 erneut
in rechts polarisiertes Licht umgewandelt und wird danach durch die λ/4-Platte 8 und
den linearen Polarisator 6 übertragen. Wird die Flüssigkristallschicht 2 mit
Hilfe der Steuerschicht 3 (der TFT-Schicht) umgeschaltet,
wird die Retardation der LC-Schicht 2 auf Null geschaltet (rechter
Teil von 2), wobei das auf die Schicht auffallende,
rechts polarisierte Licht nicht umgewandelt wird. Daher wird das
rechts polarisierte Licht durch die cholesterische Schicht 11 übertragen
und von der Absorptionsschicht 9 absorbiert. Auf diese Weise
wird das Pixel „schwarz".
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Der
transmissive Pixelteil 1b des Pixels weist die Konfiguration
für ein
transmissives LCD mit cholesterischen Farbfiltern auf. Der reflektive
Zirkularpolarisator 7 ist in diesem Fall durch einen rechtsdrehend
reflektierenden Zirkularpolarisator dargestellt, welcher rechts
zirkular polarisiertes Licht von der Hintergrundbeleuchtung aus
reflektiert und links zirkular polarisiertes Licht überträgt. Das
reflektierte, rechts polarisierte Licht kann in der Hintergrundbeleuchtung zurückgeführt werden.
Die Rot und Blau reflektierenden, cholesterischen Unterschichten 12a, 12b reflektieren
jeweils das rote und das blaue, links polarisierte Tageslicht, und
das grüne,
links polarisierte Tageslicht wird durch den zweiten, cholesterischen Schichtzusammensetzungsteil 12 (s.
linken Teil von 4) übertragen. Das grüne, links
polarisierte Tageslicht kann in der Hintergrundbeleuchtung zurückgeführt werden,
während
das reflektierte blaue und rote, links polarisierte Tageslicht die
Farbreinheit des Pixels reduziert.
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In
einem „Schwarz"-Zustand des Pixels
(s. rechten Teil von 4) wird das grüne, rechts
gedrehte, transmissive Licht von der Hintergrundbeleuchtung bei
umgeschalteter Flüssigkristallschicht nicht
umgewandelt und wird von dem oberen Polarisator absorbiert. Das
grüne,
rote sowie blaue, rechts gedrehte Tageslicht (d.h. das weiße, rechts
gedrehte Tageslicht) wird ebenfalls von der Flüssigkristallschicht 2 nicht
umgewandelt und wird durch die cholesterische Schicht übertragen.
Jedoch wird dieses rechts gedrehte, weiße Licht von dem reflektiven
Polarisator 7 reflektiert und zu dem Betrachter zurückübertragen,
wobei der Schwarz-Zustand etwas reduziert wird. Das Lichtstrahlmuster
des transmissiven Teils des Displays in einem reflektiven Modus
ist in einem „Weiß"- (links) bzw. „Schwarz"-(rechts)Zustand in 3 offenbart.
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Ein
erstes alternatives Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die 5 bis 7 beschrieben. Dieses
Ausführungsbeispiel
gleicht im Wesentlichen dem in 1 offenbarten
und oben im Einzelnen beschriebenen Ausführungsbeispiel, weist jedoch
weiterhin ein Farbabsorptionsfilter 13 auf, welches in dem
vorliegenden Fall zwischen der Flüssigkristallschicht 2 und
den cholesterischen Schichten 11, 12 angeordnet
ist. Das Farbabsorptionsfilter ist so vorgesehen, dass es sämtliche
Farben außer
der gewünschten
Primärfarbe
des Pixels, in diesem Falle die Farbe Grün, absorbiert.
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In
dem oben unter Bezugnahme auf 1 beschriebenen
Ausführungsbeispiel
wird Licht, welches in das Display einfällt, durch den Polarisator 6 und
die λ/4-Platte 8 in
rechts polarisiertes Licht umgewandelt. Dieses einfallende Licht
wird durch die LC-Schicht 2 in
links polarisiertes Licht umgewandelt, und der zweite cholesterische
Schichtzusammensetzungsteil 12 des transmissiven Teils 1b reflektiert folglich
dieses Licht, während
das grüne,
links zirkular polarisierte Licht durch den zweiten cholesterischen
Schichtzusammensetzungsteil 12 und den reflektiven Polarisator 7 übertragen
und in der Hintergrundbeleuchtung zurückgeführt wird. Das reflektierte,
rote und blaue, links zirkular polarisierte Licht wird durch die
Flüssigkristallschicht 2 in
rechts gedrehtes Licht umgewandelt, welches durch die λ/4-Platte 8 und
den linearen Polarisator 6 übertragen wird. Auf diese Weise
wird das von der Hintergrundbeleuchtung kommende, grüne, transmissive
Licht mit rotem und blauem, reflektiertem Umgebungslicht gemischt, wodurch
die Farbreinheit des transmissiven Teils des Pixels verringert wird.
Dieses kann durch Hinzufügen des
obigen Farbabsorptionsfilters 13 zu dem Schichtenstapel
verhindert werden, da diese Schicht das in den transmissiven Teil
des Displays einfallende, gesamte rote und blaue Umgebungslicht
absorbiert; folglich kommt dieses Licht nicht zu der Farbe des Pixels
hinzu.
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Durch
das Anordnen eines Farbabsorptionsfilters wird eine Farbmischung
durch Tageslicht in dem transmissiven Modus verhindert. Daher wird
der Tageslichtkontrast verbessert und die Abnahme der Farbreinheit
durch Reflexion von Tageslicht auf der roten und blauen Schicht
des cholesterischen Farbfilters 12 verhindert. Ebenso wird
eine Farbverschiebung des Displays bei großen Betrachtungswinkeln verhindert.
Sämtliches
Licht, welches in großen
Winkeln reflektiert wird, geht durch das cholesterische Farbfilter
der vorliegenden Erfindung auf eine kürzere Wellenlänge über. Daher
wird dieses Licht durch das Farbabsorptionsfilter absorbiert. Ein
detailliertes Lichtstrahlmuster für dieses Ausführungsbeispiel
ist in 6 (transmissiver Teil des Displays im transmissiven
Modus) und 7 (reflektiver Teil des Displays im
reflektiven Modus) offenbart.
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Ein
zweites alternatives Ausführungsbeispiel wird
im Folgenden unter Bezugnahme auf die 8 bis 10 beschrieben.
Dieses Ausführungsbeispiel gleicht
im Wesentlichen dem in 1 offenbarten und oben im Einzelnen
beschriebenen Ausführungsbeispiel,
weist jedoch weiterhin eine in der Zelle vorgesehene λ/4-Schicht 15 sowie
einen in der Zelle vorgesehenen Polarisator 16 zwischen
der Flüssigkristallschicht 2 und
der cholesterischen Schichtzusammensetzung 11, 12 auf;
des Weiteren ist die λ/4-Schicht 8 der
in 1 dargestellten Konfiguration entfernt. Durch
dieses Ausführungsbeispiel
kann die Reflexion von weißem
Tageslicht in dem Schwarz-Zustand des transmissiven Teils 1b des
Pixels 1, wie in 10 offenbart,
beseitigt werden. In diesem Ausführungsbeispiel
wird in dem transmissiven Modus zirkular polarisiertes Licht durch
die λ/4-Schicht 15 in
linear polarisiertes Licht umgewandelt und durch den in der Zelle
vorgesehenen Polarisator 16 übertragen. Der obere Polarisator 6 wird
gegenüber
dem in der Zelle vorgesehenen Polarisator 16 um 90° gedreht,
d.h. die Polarisatoren 6, 16 sind gekreuzt. Die
als λ/2-Platte
wirkende Flüssigkristallschicht 2 dreht
die Polarisationsebene um 90°,
und das Licht wird durch den oberen Polarisator übertragen. Falls die LC-Schicht
umgeschaltet wird, wird die Polarisationsebene nicht auf die obige
Weise geändert,
und das Licht wird folglich durch den oberen Polarisator (s. 10)
absorbiert. Ferner wird, wie in den 9 und 10 für den reflektiven
Teil bzw. transmissiven Teil des Pixels dargestellt, im gesteuerten
Zustand sämtliches
linear polarisiertes Tageslicht von dem in der Zelle vorgesehenen
Polarisator 16 absorbiert. Im Schwarz-Zustand des reflektiven Teils
des Pixels (s. 9) wird sämtliches linear polarisiertes
Licht von dem in der Zelle vorgesehenen Polarisator absorbiert.
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Nach
einem dritten alternativen Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung werden das erste und zweite alternative
Ausführungsbeispiel kombiniert
und daher zu dem in 1 dargestellten Schichtenstapel
ein Farbabsorptionsfilter, eine in der Zelle vorgesehene λ/4-Schicht 15 sowie
ein in der Zelle vorgesehener Polarisator 16 hinzugefügt, während die
vordere λ/4-Schicht 8 und
zweckmäßigerweise
ebenfalls die Absorptionsschicht 9 (in 11 entfernt),
welche aus den oben genannten Gründen nicht
erforderlich ist, entfernt werden. Dieses Ausführungsbeispiel ist in 11 mit
entsprechenden Strahlengangmustern in 12 (reflektiver
Pixelteil in reflektivem Modus) und 13 (transmissiver
Pixelteil in transmissivem Modus) offenbart. In diesem Fall werden
sämtliche
unerwünschten
Reflexionen von Umgebungslicht entweder von dem Farbabsorptionsfilter
oder dem Polarisator absorbiert.
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Es
sei erwähnt,
dass, obgleich die obigen Beispiele sämtlich ein transflektives Aktiv-Matrix-LCD
offenbaren, die vorliegende Erfindung gleichermaßen auf ein transflektives
Passiv-Matrix-LCD anwendbar ist. In diesem Fall wird die zum Beispiel
in 1 offenbarte TFT-Schicht 3 durch eine
Elektrodenschicht, wie z.B. eine ITO-Elektrode, ersetzt; falls ein
Farbabsorptionsfilter in dem Pixel-Schichtenstapel anzuordnen ist,
kann dieses zwischen dem vorderen Substrat und der ITO-Schicht vorgesehen
werden. Darüber
hinaus besteht ein Problem bei einem bekannten transflektiven LCD
mit cholesterischen Schichten gewissermaßen darin, dass diese normalerweise
in dem transmissiven und reflektiven Modus ein Negativbild zeigen.
Dieses ist jedoch nicht bei den hier offenbarten Displays der Fall.
Bei Ansteuerung des Pixels ist das Display sowohl im transmissiven
als auch reflektiven Modus schwarz. Im nicht angesteuerten Zustand
des Pixels ist das Display sowohl im transmissiven als auch reflektiven
Modus „weiß" (im obigen Fall „grün").
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Es
sei ebenfalls erwähnt,
dass bei den hier, zum Beispiel in 1, offenbarten
Pixeln der transmissive und der reflektive Teil 1a, 1b des
Pixels von der Größe her gleich
sind. Bei einem realen Display ist jedoch der reflektive Teil gewöhnlich größer als
der transmissive Teil des Displays. Dieses resultiert darin, dass
das Mischen von blauem und rotem Licht in einem grünen („weißen") Zustand des reflektiven
Modus sowie das Hinzufügen
von Weißlicht
in dem Schwarz-Zustand des reflektiven und transmissiven Modus auf
Grund einer kleineren Reflexionsfläche etwas verringert wird.
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Zu
Erläuterungszwecken
ist die obige Beschreibung der Erfindung ebenfalls auf ein Display gerichtet,
bei welchem links zirkular polarisiertes Licht reflektiert wird.
Fachkundige können
jedoch die obige, erfinderische Struktur leicht so anpassen, dass
stattdessen rechts zirkular polarisiertes Licht reflektiert wird.
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Des
Weiteren wurde die Anzeigeeinrichtung, wie oben angegeben, unter
Bezugnahme auf ein einzelnes Pixel, im vorliegenden Fall ein grünes Pixel, der
Anzeigeeinrichtung beschrieben. Jedoch kann die Anzeigeeinrichtung
eine große
Anzahl Pixel, zum Beispiel eine große Anzahl grüne, rote
und blaue Pixel, aufweisen, um eine Vollfarbanzeige zu erzeugen. Die
Erfindung ist ebenso auf Pixel jeglicher Farbe anwendbar, wobei
zum Beispiel bei einem roten und einem blauen Pixel die Farben des
cholesterischen Farbfilters sowie jedes Farbfilters in Relation
zu der vorliegenden Beschreibung so geändert werden, dass das Pixel
sowohl in dem reflektiven Modus als auch in dem transmissiven Modus
rot bzw. blau statt, wie im vorliegenden Fall, grün ist. Daher
soll jedes Pixel so vorgesehen sein, dass es Licht einer Primärfarbe emittiert,
während
es Licht der verbleibenden Primärfarben
ausschaltet. Ebenfalls sei erwähnt, dass
die Farben des Pixels so gewählt
werden, dass ein Vollfarbspektrum definiert wird und keine Beschränkung auf
Rot, Grün
und Blau besteht.
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Auch
sei erwähnt,
dass bei dieser Anwendung der Begriff „Wellenlänge" als eine Wellenlänge bzw. ein Wellenlängenintervall
zu interpretieren ist. Des Weiteren ist eine „Farbe", wie bei dieser Anwendung verwendet,
als eine Wellenlänge
oder einen Wellenlängenintervall
umfassend zu interpretieren.
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Inschrift
der Zeichnung
-
1
-
- Linear polarizer
linearer Polarisator
-
2
-
- Reflektive part
reflektiver Teil
- White
weiß
- Reflective mode
reflektiver Modus
- Black
schwarz
- Linear
linear
- RH Circular
rechts zirkular
- LH Circular
links zirkular
-
3
-
- Transmissive part
transmissiver Teil
- White
weiß
- Reflective mode
reflektiver Modus
- Black
schwarz
- Linear
linear
- RH Circular
rechts zirkular
- LH Circular
links zirkular
- LH
links
- RH
rechts
-
4
-
- Transmissive part
transmissiver Teil
- White
weiß
- Transmissive mode
transmissiver Modus
- Black
schwarz
- Linear polarized
linear polarisiert
- RH
rechts
- LH
links
-
5
-
- Linear polarizer
linearer Polarisator
-
6
-
- Transmissive part
transmissiver Teil
- White
weiß
- Transmissive mode
transmissiver Modus
- Black
schwarz
- Linear polarized
linear polarisiert
- RH
rechts
- LH
links
-
7
-
- Reflective part
reflektiver Teil
- White
weiß
- Reflective mode
reflektiver Modus
- Black
schwarz
- Linear
linear
- RH Circular
rechts zirkular
- LH Circular
links zirkular
- Absorber
Absorber
-
8
-
- Reflective part of green pixel
reflektiver
Teil des grünen
Pixels
- Transmissive part of green pixel
transmissiver Teil des
grünen
Pixels
- Linear polarizer
linearer Polarisator
-
9
-
- Reflective part
reflektiver Teil
- White
weiß
- Reflective mode
reflektiver Modus
- Black
schwarz
- Linear
linear
- LH Circular
links zirkular
-
10
-
- Transmissive part
transmissiver Teil
- White
weiß
- Transmissive mode
transmissiver Modus
- Black
schwarz
- Linear polarized
linear polarisiert
- LH
links
- RH
rechts
-
11
-
- Reflective part of green pixel
reflektiver
Teil des grünen
Pixels
- Transmissive part of green pixel
transmissiver Teil des
grünen
Pixels
- Linear polarizer
linearer Polarisator
-
12
-
- Reflective part
reflektiver Teil
- White
weiß
- Reflective mode
reflektiver Modus
- Black
schwarz
- Linear
linear
- LH Circular
links zirkular
-
13
-
- Transmissive part
transmissiver Teil
- White
weiß
- Transmissive mode
transmissiver Modus
- Black
schwarz
- LH
links
- RH
rechts