DE69826059T2

DE69826059T2 - Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE69826059T2
Application number: DE69826059T
Authority: DE
Inventors: Osamu Suwa-shi Nahano-ken Okumura
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1997-01-20
Filing date: 1998-01-20
Publication date: 2005-01-27
Anticipated expiration: 2018-01-21
Also published as: US6008871A; DE69826059D1; EP0877282A2; CN1133890C; TW520456B; JPH10260403A; EP0877282B1; CN1188902A; EP0877282A3

Description

Diese Erfindung betrifft eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung. Insbesondere eine sogenannte transflektive Flüssigkristallanzeigevorrichtung, die dazu geeignet ist, zwischen einem Transmissionsmodus und einem Reflexionsmodus der Anzeige umgeschaltet zu werden durch Einschalten und Ausschalten einer Hintergrundlichtbaugruppe. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein elektronisches Gerät, welches mit einer derartigen Flüssigkristallanzeigevorrichtung als eine Anzeige ausgestattet ist.
In erster Linie ist die Flüssigkristallanzeigevorrichtung eine lichtempfangende Anzeigevorrichtung, und wenn eine Reflexionsflüssigkristallanzeigevorrichtung an einem dunklen Ort betrachtet wird, so benötigt diese etwas zusätzliche Beleuchtung. Dementsprechend hat man sich eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung ausgedacht, die eine an einer Rückseite eines Flüssigkristallpanels angeordnete Hintergrundlichtbaugruppe aufweist, wobei die Hintergrundlichtbaugruppe verwendet wird, indem zwischen dem Reflexionsmodus und dem Transmissionsmodus je nach Anforderung umgeschaltet wird. Dies ist die sogenannte transflektive Flüssigkristallanzeigevorrichtung.
Mit Bezug auf 11 wird ein Aufbau einer herkömmlichen transflektiven Flüssigkristallanzeigevorrichtung beschrieben. In 11 ist 1101 ein oberer Polarisator, 1102 ein Verzögerungsfilm, 1103 ein oberes Glassubstrat, 1104 transparente Elektroden, 1105 eine Flüssigkristalllage, 1106 eine untere Glasplatte, 1107 ein unterer Polarisator, 1108 eine transflektive Platte und 1109 eine Hintergrundlichtbaugruppe. Die transflektive Platte 1108 ist ein aus Kunststoffharz hergestelltes Blatt, in welchem beispielsweise Perlpigment kügelchen verteilt sind, um von einfallendem Licht 70% zu reflektieren und 30% zu transmittieren (in einer anderen Art 50% zu reflektieren und 50% zu transmittieren). Es erfolgt eine Umschaltung zwischen dem Reflexions- und dem Transmissionsmodus durch Einschalten und Ausschalten der Hintergrundlichtbaugruppe.
Als nächstes wird mit Bezug auf 12 der Aufbau der Hintergrundlichtbaugruppe 1109 beschrieben. In 12 bezeichnen 1201 und 1202 Lichtzerstreuungsplatten, 1203 eine Lichtführungsplatte, 1204 eine Lichtquelle und 1205 eine Lichtreflexionsplatte. Lichtstreuungskörper 1206 sind über die Oberfläche der Lichtführungsplatte gedruckt. Die Lichtzerstreuungsplatten 1201 und 1202 werden oftmals in einem Laminat aus mehreren Blättern, wie in diesem Beispiel gezeigt, verwendet, manchmal jedoch in einem Einfachblatt verwendet. In einigen Fällen kann auch ein Prismenblatt unter der Lichtzerstreuungsplatte 1201 angeordnet werden. Diese Hintergrundlichtbaugruppe zeigt eine weiße Farbe im nicht-emittierenden Modus, da die Lichtzerstreuungsplatten eine weißliche Zerstreuungsfarbe besitzen, die Lichtführungsplatte transparent ist und die Lichtreflexionsplatte glänzend weiß ist.
Bei der vorerwähnten herkömmlichen transflektiven Flüssigkristallanzeigevorrichtung wird jedoch ein Teil des an der Oberfläche der transflektiven Platte einfallenden Lichts durch die transflektive Platte transmittiert, woraus sich das Problem ergibt, dass die Anzeige im Reflexionsmodus um dasjenige Ausmaß dunkler wird, in welchem das Licht transmittiert wird (mit 50–70% an Helligkeit verglichen mit einer rein reflektiven Flüssigkristallanzeigevorrichtung). Außerdem wird das von der Hintergrundlichtbaugruppe emittierte Licht durch das Passieren durch die transflektive Platte hindurch gedämpft, was bewirkt, dass die Anzeige im Transmissionsmodus dunkler ist. Demzufolge gibt es das Problem, dass die Effizienz der Lichtnutzung mäßig wird.
WO 97/01788 offenbart transflektive Anzeigen mit reflektiven polarisierenden Transflektoren. Aus dieser Veröffentlichung sind die Merkmale des Oberbegriffs der unabhängigen Ansprüche bekannt.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung bereitzustellen, welche es ermöglicht, eine helle Anzeige im Transmissionsmodus zu bieten, indem das Licht von der Hintergrundlichtbaugruppe effizient genutzt wird, ohne die Helligkeit der Anzeige im Reflexionsmodus zu beeinträchtigen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung vorgesehen, umfassend:
ein Flüssigkristallpanel mit einem Flüssigkristallmaterial, welches sandwichartig zwischen einem Paar von Substraten eingefügt ist,
einen ersten Polarisator, der auf einer Betrachterseite des Flüssigkristallpanels angeordnet ist,
einen Reflexionspolarisator, der auf der verglichen mit der Betrachterseite entgegengesetzten Seite des Flüssigkristallpanels angeordnet ist, wobei der Reflexionspolarisator die Polarisationskomponente von Licht mit einer vorbestimmten Polarisationsrichtung reflektiert, wohingegen dieser die Polarisationskomponente von Licht mit einer anderen Polarisationsorientierung transmittiert, und
eine Hintergrundlichtbaugruppe, die auf der verglichen mit dem Flüssigkristallpanel entgegengesetzten Seite des Reflexionspolarisators angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Hintergrundlichtbaugruppe einen Lichtabsorptionskörper aufweist, der dazu geeignet ist, von der Richtung des Reflexionspolarisators einfallendes Licht zu absorbieren, und der auf der verglichen mit dem Reflexionspolarisator entgegengesetzten Seite der Hintergrundlichtbaugruppe angeordnet ist.
Gemäß eines weiteren Aspekts der vorliegenden Erfindung ist eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung vorgesehen, umfassend:
ein Flüssigkristallpanel, welches ein sandwichartig zwischen einem Paar von Substraten eingefügtes Flüssigkristallmaterial aufweist, und welches umschaltbar zwischen einem ersten Zustand und einem zweiten Zustand ausgebildet ist, wobei der erste Zustand vorgesehen ist zum Reflektieren der Polarisationskomponente von Licht mit einer vorbestimmten Polarisationsorientierung und zum Transmittieren der Polarisationskomponente von Licht mit einer anderen Polarisationsorientierung, und wobei der zweite Zustand vorgesehen ist zum Transmittieren nahezu sämtlichen Lichts, und
eine auf der Rückseite des Flüssigkristallpanels angeordnete Hintergrundlichtbaugruppe, dadurch gekennzeichnet, dass die Hintergrundlichtbaugruppe einen Lichtabsorptionskörper aufweist, der dazu geeignet ist, aus der Richtung des Reflexionspolarisators einfallendes Licht zu absorbieren, und der auf der verglichen mit dem Reflexionspolarisator entgegengesetzten Seite der Hintergrundlichtbaugruppe angeordnet ist.
Im Reflexionsmodus werden nahezu 100% der Polarisationskomponente mit der vorbestimmten Orientierung des Lichts, welches von der Seite des Flüssigkristallpanels in den Reflexionspolarisator einfällt, zu der Seite des Flüssigkristallpanels reflektiert. Wenn nämlich das durch das Flüssigkristallpanel transmittierte Licht die Polarisationskomponente des Lichts mit der vorbestimmten Orientierung ist, so ist der helle Anzeigezustand verfügbar, wohingegen das Licht, welches von der Polarisationskomponente mit der vorbestimmten Orientierung des von der Seite des Flüssigkristallanzeigevorrichtungspanels einfallenden Lichts in den Reflexionspolarisator einfällt, durch den Reflexionspolarisator Hindurch trans mittiert wird, um hin zu der Hintergrundlichtbaugruppe auszutreten, die eine Lichtabsorptionsfähigkeit besitzt. Nämlich ist ein dunkler Anzeigezustand verfügbar, wenn das durch das Flüssigkristallpanel transmittierte Licht die Polarisationskomponente von Licht ist, welche verschieden von der vorbestimmten Orientierung ist.
Auch in dem Transmissionsanzeigemodus passiert die Polarisationskomponente, welche verschieden von der vorbestimmten Orientierung ist, des von der Hintergrundlichtbaugruppe emittierten Lichts den Reflexionspolarisator, um hin zu dem Flüssigkristallpanel auszutreten, wohingegen die Polarisationskomponente mit der vorbestimmten Orientierung des von der Hintergrundlichtbaugruppe emittierten Lichts durch den Reflexionspolarisator hin zu dem Flüssigkristallpanel reflektiert wird, wobei jedoch ein Teil eines derartigen Lichts gestreut oder reflektiert wird an der Oberfläche der Hintergrundlichtbaugruppe, um seine Orientierung der Polarisation zu ändern und schließlich durch den Reflektionspolarisator hindurch zu passieren. Nämlich wird das meiste des Lichts, welches von der Hintergrundlichtbaugruppe emittiert wird, durch den Reflexionspolarisator hindurch transmittiert, was zu einer Verbesserung der Effizienz der Nutzung von Licht von der Hintergrundlichtbaugruppe führt, um eine helle Anzeige im Transmissionsmodus zu erzielen.
Es ist bevorzugt, einen doppelbrechenden, mehrlagigen dielektrischen Film für den Reflexionspolarisator der vorliegenden Erfindung zu verwenden. Daneben kann auch ein Reflexionspolarisator mit einer Konstruktion aus cholesterischen Lagen eingesetzt werden, die sandwichartig zwischen Viertelwellenplatten eingefügt sind.
Außerdem kann als eine Hintergrundlichtbaugruppe mit Lichtabsorptionsfähigkeit im nicht-emittierenden Zustand der vorliegenden Erfindung eine Hintergrundlichtbaugruppe eingesetzt werden, die ein Teil zum Emittieren des Lichts in Richtung zum Reflexionspolarisator sowie einen Lichtabsorptionskörper aufweist, der dazu geeignet ist, das aus der Richtung des Reflexionspolarisators einfallende Licht zu absorbieren.
In diesem Fall ist der lichtabsorbierende Körper an der Rückseite des im Wesentlichen transparenten Lichtemissionsteils vorgesehen. Mit einem derartigen Aufbau kann das Licht von dem Lichtemissionsteil hin zu der Seite des Reflexionspolarisators emittiert werden, ohne durch den Lichtabsorptionskörper im Transmissionsanzeigemodus absorbiert zu werden. Im Reflexionsanzeigemodus passiert das aus der Richtung der Seite des Reflexionspolarisators zu der Hintergrundlichtbaugruppe einfallende Licht durch das Lichtemissionsteil hindurch, um durch den Lichtabsorptionskörper absorbiert zu werden. Eine Ausführungsform einer derartigen Hintergrundlichtbaugruppe ist eine Hintergrundlichtbaugruppe, die aus einem EL-Element gebildet ist, wobei der lichtabsorbierende Körper an dessen Rückseite angeordnet ist.
Außerdem kann als eine Hintergrundlichtbaugruppe der vorliegenden Erfindung mit einer Lichtabsorptionsfähigkeit im nicht-emittierendem Zustand eine Hintergrundlichtbaugruppe eingesetzt werden, die eine Lichtquelle, eine Lichtführung zum Emittieren des Lichts von der Lichtquelle hin zu der Richtung des Reflexionspolarisators und einen Lichtabsorptionskörper aufweist, um das aus der Richtung des Reflexionspolarisators einfallende Licht zu absorbieren. In diesem Fall ist der lichtabsorbierende Körper an der Rückseite der Lichtführung vorgesehen. Mit einem derartigen Aufbau kann das Licht von dem Lichtemissionsteil hin zu der Richtung des Reflexionspolarisators emittiert werden ohne durch den Lichtabsorptionskörper im Transmissionsanzeigemodus absorbiert zu werden. Im Reflexionsanzeigemodus passiert das aus der Richtung des Reflexionspolarisators zur Hintergrundlichtbaugruppe einfallende Licht durch die Lichtführung hindurch, um durch den Lichtabsorptionskörper absorbiert zu werden. Ausführungsformen derartiger Hintergrundlichtbaugruppen sind solche Hintergrundlichtbaugruppen, die aus Kombinationen einer fluoreszierenden Röhre oder LED und einer Lichtführung gebildet sind, wobei der lichtabsorbierende Körper an deren Rückseite angefügt ist.
Auch können eine organische LED, eine VFD (eine Fluoreszenzzeichenanzeigeröhre), eine LED-Anordnung oder eine Flach-CRT als Hintergrundlichtbaugruppen verwendet werden. In diesen Fällen besitzen diese den Vorteil der Bereitstellung einer Lichtabsorptionsfähigkeit ohne ein Erfordernis, einen Lichtabsorptionskörper anderweitig vorzusehen, da diese Hintergrundlichtbaugruppe derart konstruiert werden können, dass diese inhärent eine Lichtabsorptionsfähigkeit im nicht-emittierenden Zustand aufweisen.
Nebenbei bemerkt bezieht sich die Lichtabsorptionsfähigkeit in der vorliegenden Erfindung auf eine Fähigkeit, das von dem Flüssigkristallpanel einfallende Licht in einem Ausmaß absorbieren zu können, so dass ein hinreichend dunkler Anzeigezustand im Reflexionsmodus verfügbar ist, verglichen mit dem hellen Anzeigezustand. Im besonderen ist es bevorzugt, dass der Luminanzfaktor der Hintergrundlichtbaugruppe im nicht-emittierenden Zustand 40% oder weniger ist, wobei 20% oder weniger weiter bevorzugt ist. Ferner, falls die Farbe der Hintergrundlichtbaugruppe im nicht-emittierenden Zustand im Wesentlichen schwarz ist, so wird die beste Kontrasteigenschaft erzielt. Nebenbei bemerkt bezieht sich der Luminanzfaktor hier auf "ein Verhältnis der Luminanz eines Objekts zu derjenigen des perfekt zerstreuenden Reflektors, wobei Beleuchtung und Beobachtung unter den gleichen Bedingungen durchgeführt sind", wie definiert in 2 (3) von JIS Z 8722 (1982) "The method of measuring coulour of reflecting or transmissive object". Als Beleuchtungsbedingungen ist außerdem die Bedingung c herangezogen, die definiert ist in 4.3.1 (3) von JIS Z 8722 (1982). Die Bedingung c definiert, dass "die Probe gleichmäßig von allen Richtungen beleuchtet werden soll und das reflektierte Licht in der Richtung aufgenommen werden soll, die einen Winkel von 10 Grad oder weniger bildet, bezogen auf die Orthogonale der Probenoberfläche".
Gemäß der Flüssigkristallanzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung ist es, in dem ersten Zustand oder dem Reflexionsmodus, möglich, den hellen Anzeigezustand zu erhalten, da die Polarisationskomponente mit einer vorbestimmten Orientierung des an dem Flüssigkristallpanel einfallenden Lichts im Flüssigkristallpanel reflektiert wird. In dem zweiten Zustand des Reflexionsmodus wird nahezu das ganze des an dem Flüssigkristallpanel einfallenden Lichts durch das Flüssigkristallpanel hindurch transmittiert, um auf die Seite der Hintergrundlichtbaugruppe emittiert zu werden. Da die Hintergrundlichtbaugruppe eine Lichtabsorptionsfähigkeit im nicht-emittierenden Zustand besitzt, wird der dunkle Anzeigezustand erzielt.
Außerdem, in dem ersten Zustand des Transmissionsanzeigemodus, passiert die Polarisationskomponente mit einer Orientierung, die verschieden von der vorbestimmten Orientierung des von der Hintergrundlichtbaugruppe emittierten Lichts, durch das Flüssigkristallpanel hindurch, wohingegen die Polarisationskomponente des Lichts mit der vorbestimmten Orientierung durch das Flüssigkristallpanel reflektiert wird, um die Anzeige in den dunklen Anzeigezustand zu bringen. Andererseits passiert in dem zweiten Zustand nahezu alles von dem von der Hintergrundlichtbaugruppe emittierten Lichts durch das Flüssigkristallpanel, um die Anzeige in den hellen Anzeigezustand zu bringen.
Im Allgemeinen arbeitet ein Flüssigkristallpanel mit derartigen Anzeigemodi für eine Reflexion des Lichts in einem Bereich der vorbestimmten Wellenlängen und für eine Transmission des Lichts in einem Bereich, der verschieden von den vorbestimmten Wellenlängen ist, d. h. zeigt eine Farbanzeige in dem ersten Zustand des Reflexionsanzeigemodus und die dunkle Anzeige in dem zweiten Zustand des Reflexionsanzeigemodus. Auch in dem ersten Zustand des Transmissionsanzeigemodus zeigt es eine Farbanzeige mit einer Farbe, die verschieden von derjenigen der Farbanzeige im ersten Zustand des Reflexionsmodus ist, und eine weiße Anzeige im zweiten Zustand des Transmissionsanzeigemodus.
Nebenbei bemerkt ist das Flüssigkristallpanel mit derartigen Anzeigemodi detailliert beschrieben in SID92 DIGEST, pp. 759–761.
Ferner umfasst eine Ausführungsform der Flüssigkristallanzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung ein Flüssigkristallpanel, bei welchem die Polarisationsachse des von dem Flüssigkristallpanel emittierten Lichts variiert werden kann entsprechend den EIN- und AUS-Zuständen der Hintergrundlichtbaugruppe.
Bei einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung, welche einen Reflexionspolarisator als einen Reflektor einsetzt, besitzt die Polarisationskomponente des durch den Reflexionspolarisator im Reflexionsmodus reflektierten Lichts eine Polarisationsorientierung, die verschieden ist von der Polarisationskomponente des im Transmissionsanzeigemodus durch den Reflexionspolarisator transmittierten Lichts. Nämlich ist die Helligkeit und die Dunkelheit zwischen dem Reflexionsmodus und dem Transmissionsmodus umgekehrt.
Bei der vorliegenden Erfindung ist es möglich, die oben erwähnte Umkehr von Helligkeit und Dunkelheit einer Anzeige zu vermeiden, da die Polarisationsachse des von dem Flüssigkristallpanel emittierten Lichts entsprechend den EIN- und AUS-Zuständen der Hintergrundlichtbaugruppe variiert werden kann. Demzufolge ist es möglich, die ähnliche Anzeige sowohl im Transmissionsmodus als auch im Reflexionsmodus zu erhalten.
Insbesondere ist es möglich, die Polarisationsachse des von dem Flüssigkristallpanel emittierten Lichts zu variieren durch Einsetzen eines Flüssigkristallpanels, welches angesteuert wird durch Anlegen einer Spannung an Rasterpunkten, die jeweils an den Kreuzungsstellen einer Mehrzahl von Datenleitungen und einer Mehrzahl von Abtastleitungen gebildet sind, und durch Variieren von Datensignalen, die an den Datenleitungen entsprechend den EIN- und AUS-Zuständen der Hintergrundlichtbaugruppe angelegt werden.
Ferner ist es möglich, die Veränderung der Farbe zwischen dem Reflexionsmodus und dem Transmissionsmodus selbst bei einer Farbanzeige zu vermeiden, indem die Datensignale gewandelt werden, um vorzusehen, dass die angezeigte Farbe im EIN-Zustand und diejenige im AUS-Zustand der Hintergrundlichtbaugruppe eine Komplementärfarbbeziehung zueinander besitzen.
Ferner ist das elektronische Gerät der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass es mit irgendeiner der derartigen Flüssigkristallanzeigevorrichtungen wie oben beschrieben als einem Anzeigeteil ausgestattet ist. Aufgrund des obigen Aufbaus besitzt es den Vorteil, dass es einen reduzierten Energieverbrauch besitzt verglichen mit dem elektronischen Gerät, das mit herkömmlichen Flüssigkristallanzeigevorrichtungen ausgestattet ist, und dass eine hellere und einfacher zu betrachtende Anzeige erzielt wird als bei dem elektronischen Gerät, das mit herkömmlichen Flüssigkristallanzeigevorrichtungen ausgestattet ist.
Ausführungsformen der Erfindung werden nun detailliert, lediglich beispielhaft, und mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es stellen dar:
1 veranschaulicht den Hauptteil einer Ausführungsform der Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung.
2 veranschaulicht den Hauptteil einer Ausführungsform des Reflexionspolarisators gemäß der vorliegenden Erfindung entsprechend dem Beispiel 1 bis Beispiel 4.
3 veranschaulicht eine Ausführungsform der Hintergrundlichtbaugruppe der Flüssigkristallanzeigevorrichtung des Beispiels 1 der vorliegenden Erfindung.
4 ist eine Zeichnung zur Erläuterung der Funktion der Flüssigkristallanzeigevorrichtung des Beispiels 1 der vorliegenden Erfindung.
5 veranschaulicht den Aufbau einer Hintergrundlichtbaugruppe der Flüssigkristallanzeigevorrichtung des Beispiels 2 der vorliegenden Erfindung, wobei 5(a) eine mit weißer Farbe gedruckte Lichtleitplatte zeigt, 5(b) eine Lichtleitplatte mit "sibo" (Kavität) zeigt, 5(c) eine wellenförmige Lichtleitplatte zeigt und 5(d) eine Luftlichtleitplatte zeigt.
6 veranschaulicht den Hauptteil einer Ausführungsform der Flüssigkristallanzeigevorrichtung entsprechend dem Beispiel 3 der vorliegenden Erfindung.
7 ist eine perspektivische Ansicht zur Veranschaulichung der Flüssigkristallanzeigevorrichtung entsprechend dem Beispiel 4 der vorliegenden Erfindung.
8 ist eine Zeichnung zur Veranschaulichung der angezeigten Farbe im Beispiel 4 der vorliegenden Erfindung.
9 ist eine Zeichnung zur Veranschaulichung des Hauptteils einer Ausführungsform der Flüssigkristallanzeigevorrichtung entsprechend dem Beispiel 5 der vorliegenden Erfindung.
10 ist eine Zeichnung zur Veranschaulichung des äußeren Erscheinungsbilds eines elektronischen Geräts im Beispiel 6 der vorliegenden Erfindung, wobei 10(a) ein tragbares Telefon zeigt, 10(b) eine Uhr zeigt und 10(c) ein tragbares Informationsgerät zeigt.
11 ist eine Zeichnung zur Veranschaulichung des wesentlichen Teils des Aufbaus einer herkömmlichen transflektiven Flüssigkristallanzeigevorrichtung.
12 ist eine Zeichnung zur Veranschaulichung des Aufbaus der Hintergrundlichtbaugruppe, die bei einer herkömmlichen transflektiven Flüssigkristallanzeigevorrichtung eingesetzt wird.
1 ist eine Zeichnung zur Veranschaulichung eines Teils des Aufbaus der Flüssigkristallanzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung. Zunächst wird der Aufbau beschrieben. In 1 ist 101 ein Polarisator, 102 ein Verzögerungsfilm, 103 ein oberes Glassubstrat, 104 eine transparente Elektrode, 105 eine Flüssigkristalllage, 106 ein unteres Glassubstrat, 107 eine Lichtzerstreuungsplatte, 108a ein Reflexionspolarisator, 109 ein Lichtemissionsteil einer Hintergrundlichtbaugruppe, welches im nicht-emittierenden Zustand im Wesentlichen transparent ist, und ein gestrichelter Bereich 110 ist eine Lichtabsorptionsplatte. In diesem Beispiel sind 101 und 102, 102 und 103, 106 und 107 als separat dargestellt. Dies dient jedoch lediglich dem einfacheren Verständnis der Zeichnung. Tatsächlich sind diese mit Klebstoffen gebondet. Auch das obere Glassubstrat 103 und das untere Glassubstrat 106 sind aus dem gleichen Grund mit einem breiten Spalt dargestellt. Tatsächlich sind diese jedoch einander gegenüberliegend mit einem schmalen Spalt von einigen μm bis etwa einem Dutzend μm. Nebenbei bemerkt gibt es normalerweise neben den gezeigten Elementen weitere Elemente wie einen Flüssigkristallorientierungsfilm, einen dielektrischen Film, einen Antiblendfilm, eine Abstandhalterkugel, ein Flüssigkristall-Ansteuer-IC, eine Ansteuerschaltung etc., diese sind jedoch weggelassen, da sie im besonderen nicht notwendig sind, um die vorliegende Erfindung zu beschreiben.
Als nächstes wird jedes Element beschrieben. Der Polarisator 101 ist ähnlich dem herkömmlichen Polarisator, der dazu wirkt, die vorbestimmte lineare Polarisationskomponente zu absorbieren und die von dieser verschiedene Polarisationskomponente zu transmittieren.
Der Verzögerungsfilm 102 ist ein uniaxial gedehnter Film aus Polykarbonatharz, der im besonderen dazu verwendet wird, eine Färbung der STN-Flüssigkristallanzeigevorrichtung zu kompensieren. Dieser wird oftmals weggelassen im Fall einer TN-Flüssigkristallanzeigevorrichtung.
Die Flüssigkristalllage 105 ist aus einer STN-Flüssigkristallzusammensetzung, verdrillt in 210E–270E, falls jedoch die Anzeigekapazität klein ist, so kann eine TN-Flüssigkristallzusammensetzung, verdrillt in 90E, verwendet werden. Der Verdrillwinkel wird bestimmt abhängig von der Richtung der Orientierungsanordnung der oberen und unteren Glassubstrate und dem Ausmaß an Chiralzusatz, welcher dem Flüssigkristall hinzugefügt ist.
Die Lichtstreuplatte 107 kann aus einer geprägten Kunststoffplatte oder einer Kunststoffplatte mit dispergierten Kügelchen gebildet sein. Auch können in die Klebstofflage zwischen 106 und 108 gemischte Kügelchen als ein Ersatz für eine Lichtstreuplatte verwendet werden. Die Lichtstreuplatte ist angeordnet, um reflektiertes Licht von dem Reflexionspolarisator mit einer Oberfläche, die etwa wie ein Spiegel ist, zu streuen, wobei jedoch ein Anzeigen ohne diese möglich ist. Auch muss diese nicht zwischen 106 und 108 angeordnet sein, sondern kann auch benachbart zu 105 oder zwischen 102 und 103 oder über 101 angeordnet sein.
Ein doppelbrechender mehrlagiger dielektrischer Film wird als Reflexionspolarisator 108 eingesetzt. Der doppelbrechende mehrlagige dielektrische Film wirkt dazu, die vorbestimmte lineare Polarisationskomponente zu reflektieren und die davon verschiedene Polarisationskomponente zu transmittieren. Ein derartiger doppelbrechender mehrlagiger dielektrischer Film ist detailliert beschrieben in einer international veröffentlichten Internationalen Anmeldung (Veröffent lichungsnummer der Internationalen Anmeldung: WO97/01788) oder der nationalen japanischen Patentveröffentlichung 9-506985. Außerdem ist ein derartiger Reflexionspolarisator im Handel allgemein erhältlich als DBEF (Handelsname) von Minnesota Mining and Manufactoring Co., USA.
Als nächstes wird der Aufbau des Reflexionspolarisators beschrieben. 2 ist eine Zeichnung zur Veranschaulichung des Hauptteils des Aufbaus des Reflexionspolarisators. Der Reflexionspolarisator ist im Wesentlichen ein doppelbrechender mehrlagiger dielektrischer Film, umfassend zwei Arten von abwechselnd laminierten Polymerlagen 201 und 202. Eine der zwei Arten von Polymer ist gewählt aus Materialien mit hoher Photoelastizität und die andere von solchen Materialien mit niedriger Photoelastizität. Bei einer solchen Auswahl sollte darauf geachtet werden, zu gewährleisten, dass der Brechungsindex für die ordentliche Lage ungefähr gleich wird, wenn beide gedehnt werden. Beispielsweise wird PEN (2.6-Polyethylennaphthalat) als ein Material hoher Photoelastizität gewählt und coPEN (70-Naphthalat/30-Terephthalat-Copolyester) als ein Material mit niedriger Photoelastizität gewählt. Beide dieser Materialien werden abwechselnd laminiert und mit einem Dehnungsverhältnis von etwa 5 : 1 längs der Richtung der x-Achse des rechtwinkligen Koordinatensystems 203 von 2 gedehnt, und der Brechungsindex längs der x-Achse betrug 1,88 in der PEN-Lage und 1,64 in der coPEN-Lage. Und der Brechungsindex längs der y-Achse war etwa 1,64 sowohl in der PEN- als auch der coPEN-Lage. Wenn Licht in normaler Richtung auf die Oberfläche des laminierten Films auftrifft, so passiert die Komponente des Lichts, die in der Richtung der y-Achse oszilliert, den Film. Dies ist die Polarisationsachse. Andererseits wird die Lichtkomponente, die in der Richtung der x-Achse oszilliert, nur reflektiert, wenn die PEN- und coPEN-Lagen gewisse Bedingungen erfüllen. Dies ist eine Reflexionsachse. Die Bedingung ist, dass die Summe des optischen Wegs (Produkt aus Brechungsindex und Filmdicke) der PEN-Lage und desjenigen der coPEN-Lage gleich einer halben Wellenlänge des Lichts ist. Durch Laminieren derartiger PEN-Lagen und coPEN-Lagen in mehr als einigen Dutzenden oder mehr als einhundert Lagen, falls möglich, mit einer Dicke von etwa 30 μm, kann nahezu die ganze Lichtkomponente, die längs der x-Achse oszilliert, reflektiert werden. Ein in dieser Weise ausgebildeter Reflexionspolarisator erzeugt nur eine Polarisation in dem Licht mit einer ausgelegten einzigen Wellenlänge. Dementsprechend ist es durch Laminieren einer Mehrzahl von Reflexionspolarisatoren mit verschieden ausgelegten Wellenlängen und mit ausgerichteten Achsen möglich, einen Film herzustellen, der eine Polarisationsfähigkeit in einem weiten Bereich von Wellenlängen besitzt.
Dieser Reflexionspolarisator ist mehr als 30% heller als die Reflexionspolarisationsmittel, die aufgebaut sind durch Kombinieren eines herkömmlichen Reflexionspolarisators mit einer Aluminiumreflexionsplatte. Hierfür gibt es zwei Gründe. Einer der Gründe ist es, dass der Reflexionspolarisator nahezu 100% des Lichts mit der vorbestimmten linearen Polarisation reflektiert, wohingegen die Reflektivität metallischen Aluminiums lediglich etwas weniger als 90% ist. Ein weiterer Grund ist es, dass Polarisatoren nach der herkömmlichen Absorptionsart etwa 20% des Lichts aufbrauchen, da diese Halogenmaterialien wie Jod oder dichroitische Materialien wie einen Farbstoff verwenden, deren dichroitisches Verhältnis nicht unbedingt hoch ist.
Ansonsten ist es möglich, Flüssigkristallpolymere für einen Reflexionspolarisator zu verwenden, welche eine cholesterische Phase zeigen. Dieses Material reflektiert die vorbestimmt zirkular polarisierte Lichtkomponente und gibt die davon verschiedene Lichtkomponente weiter. Ein derartiger Reflexionspolarisator ist detailliert beschrieben in der Japanischen Veröffentlichung eines ungeprüften Patents Nr. 8-271892.
Ein EL (Elektroluminiszenz)-Element in 3(a) kann beispielsweise als die Hintergrundlichtbaugruppe 109 von 1 eingesetzt werden. In 3 ist 301 ein Glassubstrat, 302 eine transparente Elektrode, 303 eine erste dielektrische Lage, ein gestrichelter Bereich 304 eine EL-Emissionslage, 305 eine zweite dielektrische Lage, 306 eine hintere Elektrode, 307 ein hinteres Dichtglas und ein gestrichelter Bereich 308 eine Lichtabsorptionsplatte. Eine übliche Art einer EL-Lage, die durch Dispergieren eines fluoreszierenden Pulvers in einem Bindemittel gebildet wird, kann verwendet werden. Es ist jedoch besser, einen kürzlich entwickelten organischen ultradünnen Film zu verwenden, da dieser eine bessere Transparenz bereitstellt. Ein transparentes ITO wird als die hintere Elektrode verwendet. Dementsprechend ist die EL-Hintergrundlichtbaugruppe im Wesentlichen transparent im nicht-emittierenden Zustand. Nebenbei bemerkt können transparente Polymerfilme wie Polyester anstelle von Glassubstraten verwendet werden.
In diesem Beispiel ist eine lichtabsorbierende Platte hinter der EL-Hintergrundlichtbaugruppe angeordnet, diese kann jedoch in irgendeiner Position angeordnet sein, solange diese hinter der EL-Emissionslage ist. In 3(b) ist diese innerhalb der EL-Hintergrundlichtbaugruppe angeordnet. In 3(b) ist 311 ein Glassubstrat, 312 eine transparente Elektrode, 313 eine erste dielektrische Lage, ein gestrichelter Bereich 314 eine EL-Emissionslage, 315 eine zweite dielektrische Lage, 318 eine lichtabsorbierende Platte, 316 eine hintere Elektrode und 317 ein hinteres Dichtglas. In diesem Fall kann die hintere Elektrode 316 aus einem nicht-transparenten Metall gebildet sein. Die lichtabsorbierende Platte wurde erhalten durch Laminieren eines dünnen Metalloxides.
Nachfolgend wird mit Bezug auf 4 die Funktion der Flüssigkristallanzeigevorrichtung des Beispiels 1 beschrieben. In 4 ist 401 ein Polarisator, 402 ein Verzögerungsfilm, 403 ein oberes Glassubstrat, 404 ein unteres Glassubstrat, 405 ein Reflexionspolarisator, 406 eine Hintergrundlichtbaugruppe, die im Wesentlichen transparent im nicht-emittierenden Zustand ist, 407 eine Lichtabsorptionsplatte, 408 ein Flüssigkristall im AUS-Zustand und 409 ein Flüssigkristall im EIN-Zustand.
Zunächst wird der Fall des nicht-emittierenden Zustands der Hintergrundlichtbaugruppe oder der Fall des Reflexionsmodus diskutiert. Das von oben einfallende Licht 411 und 412 wird durch den Polarisator 401 in das linear polarisierte Licht gewandelt. Dann wird dieses durch den Verzögerungsfilm und das Flüssigkristallpanel verschieden moduliert, jedoch weitgehend als linear polarisiertes Licht wiederhergestellt, wenn es auf den Reflexionspolarisator 405 auftrifft. Das linear polarisierte Licht im Bereich 409, in welchem das Flüssigkristallpanel im EIN-Zustand ist, und das linear polarisierte Licht im Bereich 408, in welchem dieses im AUS-Zustand ist, kreuzen sich jedoch in einem rechten Winkel, so dass die Achse des Reflexionspolarisators vorab derart angeordnet ist, dass das linear polarisierte Licht im AUS-Zustand reflektiert wird und das linear polarisierte Licht im EIN-Zustand transmittiert wird. Im AUS-Zustand wird die Flüssigkristallanzeigevorrichtung in den hellen Anzeigemodus versetzt, da das linear polarisierte Licht, welches an dem Reflexionspolarisator reflektiert wird, entlang desselben Wegs wie oben zu der oberen Seite hin emittiert wird, wohingegen im EIN-Zustand die Flüssigkristallanzeigevorrichtung in den dunklen Anzeigemodus versetzt wird, da das linear polarisierte Licht, welches durch den Reflexionspolarisator transmittiert wird, durch die transparente Hintergrundlichtbaugruppe 406 passiert, um durch den Lichtabsorptionskörper 407 absorbiert zu werden. Wenn das Flüssigkristallanzeigevorrichtungspanel in einem Zwischenzustand zwischen dem EIN-Zustand und dem AUS-Zustand ist, so zeigt die Flüssigkristallanzeigevorrichtung eine Halbtonanzeige, da beide Zustände sich vermischen.
Als nächstes wird der Fall des Emissionsmodus der Hintergrundlichtbaugruppe oder der Fall des Transmissionsmodus diskutiert. Im Falle des Transmissionsmodus der Flüssigkristallanzeigevorrichtung ist angenommen, dass die Umgebungsbeleuchtung hinreichend dunkel ist, so dass von oben einfallendes Licht vernachlässigbar ist. Von dem Licht 413 und 414, das von der Hintergrundlichtbaugruppe emittiert wird, wird das linear polarisierte Licht mit einer bestimmten Orientierung durch den Reflexionspolarisator reflektiert, wohingegen der Rest des linear polarisierten Lichts durch den Reflexionspolarisator hindurch passiert. Das transmittierte linear polarisierte Licht passiert längs desselben Wegs wie in dem Reflexionsmodus, um eine Hell-Dunkel-Anzeige zu zeigen. Das reflektierte linear polarisierte Licht geht verloren, da es durch die lichtabsorbierende Platte 407 absorbiert wird, einiges von dem an der Oberfläche der Hintergrundlichtbaugruppe etc. gestreuten Lichts erreicht jedoch wieder den Reflexionspolarisator. Verglichen mit der herkömmlichen transflektiven Anzeige ist die Flüssigkristallanzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung zwei- oder dreimal effektiver, da diese keinen Transflektor aufweist.
Es entsteht jedoch ein schwieriges Problem. Das an dem Reflexionspolarisator reflektierte linear polarisierte Licht im Reflexionsanzeigemodus und das durch den Reflexionspolarisator hindurch transmittierte linear polarisierte Licht im Transmissionsanzeigemodus sind nicht gleichartig, sondern besitzen Orientierungen, die sich in einem rechten Winkel zueinander kreuzen. Dementsprechend ist die Helligkeit und Dunkelheit im Reflexionsanzeigemodus und Transmissionsanzeigemodus umgekehrt. Falls das Umgebungslicht hinreichend hell ist, so dass es nicht mehr vernachlässigbar ist, so ist die Anzeige manchmal schwer zu betrachten, da eine gegenseitige Vermischung auftritt. Ferner, insbesondere in dem Fall der Ausführung der Farbanzeige durch Einbeziehen des Farbfilters in das Flüssigkristallpanel, wird es schwierig zu betrachten, da nicht lediglich eine Umkehrung von Helligkeit und Dunkelheit auftritt, sondern auch eine Farbumkehr stattfindet.
Um ein derartiges Problem, beispielsweise bei der Monochromanzeige, zu lösen, ist es effektiv, eine Farbe für das Licht der Hintergrundlichtbaugruppe einzusetzen, die ganz verschieden von derjenigen der Reflexionsanzeige des Flüssigkristallpanels ist. Außerdem ist es sehr effektiv, die angezeigten Daten derart zu wandeln, dass die Anzeige des Flüssigkristallpanels zwischen dem Reflexionsmodus und dem Transmissionsmodus umgekehrt wird. Diese Methode wird detailliert im Beispiel 4 diskutiert.
Der Luminanzfaktor der Hintergrundlichtbaugruppe der Flüssigkristallanzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung im nicht-emittierenden Modus, wie oben diskutiert, wurde dann wie folgt gemessen: Die Proben sind zunächst diejenigen Teile, die niedriger als der Reflexionspolarisator 108 von 1 angeordnet sind oder das Lichtemissionsteil 109 und die Lichtabsorptionsplatte 110. Diese Proben wurden aus allen Richtungen unter Verwendung einer Integrationskugel beleuchtet, um deren Luminanz in der Richtung der Normalen zu messen. Ein so erhaltenes Verhältnis der Luminanz zu demjenigen einer Standardweiß-Platte aus Bariumsulfat, welches ähnlich gemessen wurde, ist der Luminanzfaktor. Das Ergebnis der Messung lag im Bereich von 17%–32%. Zum Vergleich wurden Luminanzfaktoren der herkömmlichen Hintergrundlichtbaugruppen gemessen, und diese wurden in einem Bereich von 57%–78% aufgefunden, was zeigt, dass die bei der vorliegenden Erfindung verwendete Hintergrundlichtbaugruppe ziemlich dunkel erscheint. Durch eine Verwendung einer derartigen Hintergrundlichtbaugruppe bei der Flüssigkristallanzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung konnte ein hoher Grad an Kontrast, etwa über 1 : 5, im Reflexionsanzeigemodus erzielt werden.
Beispiel 2
Das Beispiel 2 ist eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Konstruktion ist nahezu die gleiche wie bei der Flüssigkristallanzeigevorrichtung des in 1 dargestellten Beispiels 1, jedoch, wie es in 5 dargestellt ist, werden Hintergrundlichtbaugruppen verwendet wie eine Fluoreszenzröhre, eine LED (Lichtemittierende Diode) oder ein Lichtkolben in einem Lichtführungssystem, anstelle einer Flächenlichtquelle wie einem EL. In 5(a) ist 501 eine Lichtführungsplatte, 502 eine Lichtquelle, ein gestrichelter Bereich 503 ein Lichtabsorptionskörper und 504 Lichtzerstreuungselemente. Eine Platte aus Acrylharz mit einer hohen Transparenz wird als das Lichtführungsteil 501 verwendet. Die Lichtzerstreuungselemente wurden durch Aufdrucken von weißer Farbe bereitgestellt. Die Fläche der lichtzerstreuenden Elemente ist so minimal, dass diese die Transparenz des Lichtführungsteils kaum beeinträchtigt. Die Lichtzerstreuungselemente 504 können entweder auf der Vorder- oder Rückseite des Lichtführungsteils 501 angeordnet werden. Beim Anordnen der Lichtzerstreuungselemente wird die Verteilungsdichte verändert unter Berücksichtigung der Bereitstellung einer gleichmäßigen Oberflächenbeleuchtung. Nebenbei bemerkt können eine Kathodenstrahlröhre, eine Heißkathodenstrahlröhre, eine LED oder eine weißglühende Lampe nach Belieben als eine Lichtquelle 502 gewählt werden. Die bei der herkömmlichen Transmissionsflüssigkristallanzeigevorrichtung verwendeten Hintergrundlichtbaugruppen verwenden eine Lichtreflexionsplatte anstelle der Lichtabsorptionsplatte 503 und sind mit der Lichtzerstreuungsplatte über dem Lichtführungsteil 501 versehen, durch die in 5(a) gezeigte Konstruktion jedoch wird die Hintergrundlichtbaugruppe im nicht-emittierenden Zustand im Wesentlichen schwarz.
Durch eine variierende Veränderung der Dichte der Lichtzerstreuungselemente 504 kann der Luminanzfaktor der Hintergrundlichtbaugruppe im nicht-emittierenden Zustand variierend verändert werden. Der Luminanzfaktor wird in der gleichen Weise wie in 1 gemessen und die Ergebnisse der Messungen sind in Tabelle 1 mit korrespondierenden Kontrasten im Reflexionsmodus angegeben.
Tabelle 1
Die Ergebnisse von Tabelle 1 variieren abhängig von dem Flüssigkristallpanel oder der Beleuchtung, die verwendet wird, die Tendenz jedoch verändert sich nicht. Je kleiner der Luminanzfaktor ist, desto größer ist der Kontrast. Der Luminanzfaktor der herkömmlichen Hintergrundlichtbaugruppe lag im Bereich von 57% bis 78%. Es ist jedoch eine große Verbesserung im Kontrast erhältlich, falls der kleinere Luminanzfaktor selbst in einem kleinen Ausmaß vorgesehen werden kann. Falls die Luminanz jedoch kleiner als 20% wird, so erreicht ein derartiger Effekt nahezu eine Sättigung. Dementsprechend ist es wünschenswert, den Luminanzfaktor zumindest mit 40% oder weniger, bevorzugt 20% oder weniger vorzusehen.
5(b) ist ein Beispiel der Hintergrundlichtbaugruppe mit einem Lichtführungssystem. 511 ist eine Lichtführungsplatte, 512 eine Lichtquelle, ein gestrichelter Bereich 513 ist eine lichtabsorbierende Platte und 514 sind "sibos". Sibos sind eine Mehrzahl von kleinen Kavitäten, die direkt an der Lichtführung durch Spritzgießen ausgebildet sind. Das in die Lichtführung eingetretene Licht tritt aus diesen Kavitäten aus. Diese Hintergrundlichtbaugruppe zeigt ebenfalls eine im Wesentlichen schwarze Farbe im nicht-emittierenden Zustand.
5(c) ist auch ein Beispiel der Hintergrundlichtbaugruppe mit einer Lichtführung. 521 ist eine Lichtführungsplatte, 522 eine Lichtquelle, 523 ist eine Lichtabsorptionsplatte und 524 eine wellenförmige Struktur. Das in die Lichtführung eingetretene Licht tritt durch diese wellenförmige Struktur aus. Die wellenförmige Struktur ist sanft genug, damit das Licht nahezu ohne Beeinträchtigung der Transparenz der Lichtführung austritt. Das in die Lichtführung eingetretene Licht tritt durch diese wellenförmige Struktur aus. Diese Hintergrundlichtbaugruppe zeigt ebenfalls eine im Wesentlichen schwarze Farbe im nicht-emittierenden Zustand.
5(d) ist ebenfalls ein Beispiel der Hintergrundlichtbaugruppe mit einer Lichtführung im weitesten Sinne. 531 ist eine Lichtabsorptionsplatte, 532 ist eine Lichtquelle. In diesem Beispiel wirkt Luft als die Lichtführungsplatte. Diese Hintergrundlichtbaugruppe zeigt ebenfalls eine im Wesentlichen schwarze Farbe im nicht-emittierenden Zustand. Diese Hintergrundlichtbaugruppe besitzt die Eigenschaft, sehr kostengünstig zu sein, wenngleich diese problematisch hinsichtlich der Oberflächengleichmäßigkeit der Beleuchtung ist.
Beispiel 3
6 ist eine Zeichnung, die den Hauptteil des Aufbaus der Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß eines weiteren Beispiels der vorliegenden Erfindung darstellt. Zunächst wird der Aufbau beschrieben. In 6 ist 601 ein Polarisator, 602 ein Verzögerungsfilm, 603 ein oberes Glassubstrat, 604 eine transparente Elektrode, 605 eine Flüssigkristalllage, 606 ein unteres Glassubstrat, 607 eine Lichtzerstreuungsplatte, 608 ein Reflexionspolarisator und 609 eine Hintergrundlichtbaugruppe.
Die meisten der Elemente sind die gleichen wie bei der Flüssigkristallanzeigevorrichtung entsprechend dem Beispiel 1, jedoch ist die Hintergrundlichtbaugruppe verschieden. Diese Hintergrundlichtbaugruppe besitzt die Eigenschaft, dass diese an sich eine im Wesentlichen schwarze Farbe im nicht-emittierenden Zustand besitzt. Bei dem Beispiel 3 wird eine VFD (Fluoreszenzzeichenanzeigeröhre) als eine Hintergrundlichtbaugruppe verwendet, wobei jedoch andere Hintergrundlichtbaugruppen wie eine LED-Anordnung oder eine Flach-CRT etc. eingesetzt werden kann. Durch Einsatz anderer Hintergrundlichtbaugruppen ist der gleiche Effekt wie bei der Hintergrundlichtbaugruppe des Beispiels 1 erzielbar ohne eine Lichtabsorptionsplatte auf der Rückseite vorzusehen.
Beispiel 4
Die bei der obigen Ausführungsform beschriebene Flüssigkristallanzeigevorrichtung kann auch eine Farbanzeige zeigen. Nachfolgend ein Beispiel:
7 ist eine perspektivische Ansicht, die eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß eines weiteren Beispiels der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Zunächst wird der Aufbau beschrieben. In 7 ist 701 ein oberer Polarisator, 702 ein gegenüberliegendes Substrat, 703 ein Flüssigkristall, 704 ein Vorrichtungssubstrat, 705 eine Lichtzerstreuungsplatte, 706 ein Reflexionspolarisator, 707 eine Lichtführungsplatte, 708 eine Lichtquelle und 709 eine Lichtabsorptionsplatte. Ein Farbfilter 710 und gegenüberliegende Elektroden (Abtastleitungen) 711 sind an dem gegenüberliegenden Substrat 702 vorgesehen und Signalleitungen 712, Rasterpunktelektroden 713 und MIM-Bauelemente 714 sind an dem Vorrichtungssubstrat 704 vorgesehen. In diesem Beispiel sind 701 und 702, 704 und 705, 705 und 706 als getrennt dargestellt, wobei dies jedoch lediglich dem einfacheren Verständnis der Zeichnung dient und wobei diese tatsächlich mit Klebstoffen aneinander gebondet sind. Auch das gegenüberliegende Substrat 702 und das Vorrichtungssubstrat 704 sind aus dem gleichen Grund mit einem breiten Spalt zwischen denselben dargestellt, wobei diese jedoch tatsächlich lediglich einen Spalt von einigen μm bis etwa einem Dutzend μm aufweisen. Außerdem veranschaulicht 7 einen Abschnitt einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung und zeigt lediglich eine 3 × 3-Matrix für 9 Rasterpunkte, die gebildet sind durch eine Kreuzung von drei Abtastleitungen 711 und drei Signalleitungen 712. Tatsächlich besitzt die Flüssigkristallanzeigevorrichtung jedoch wesentlich mehr Rasterpunkte.
Die gegenüberliegenden Elektroden 711 und die Rasterpunktelektroden 713 sind durch ein transparentes ITO gebildet, die Signalleitungen 712 durch metallisches Ta und die MIM-Bauelemente sind gebildet durch sandwichartige Anordnung eines dielektrischen Films von Ta₂O₅ mit metallischem Ta und metallischem Cr. Der Flüssigkristall 703 ist ein 90-Grad-verdrillter nematischer Flüssigkristall und die Polarisationsachsen der oberen und unteren Polarisatoren kreuzen sich in einem rechten Winkel zueinander. Dies ist eine allgemeine Konstruktion des normalerweise weißen TN-Modus. Ferner besteht der Farbfilter 710 aus drei Farben, oder den drei primären Farben der additiven Farbmischung, d. h. Rot (als "R" in der Zeichnung dargestellt), Grün (als "G" in der Zeichnung dargestellt) und Blau (als "B" in der Zeichnung dargestellt), die in einer mosaikartigen Weise angeordnet sind.
In diesem Beispiel ist eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung des MIM-Aktivmatrixsystems dargestellt, es kann jedoch ohne Beeinträchtigung hinsichtlich des Effekts der vorliegenden Erfindung eine Anzeige mit passiver Matrix eingesetzt werden. In einem solchen Fall werden die Signalleitungen durch ein streifenförmiges ITO ähnlich den gegenüberliegenden Elektroden ausgebildet, ohne das MIM-Bauelement und Rasterpunktelektroden vorzusehen. Auch ist anstelle des TN-Modus ein STN-Modus mit 180 bis 270 Grad Verdrillung der Flüssigkristallanzeigevorrichtung einzusetzen. Eine Verzögerungsplatte kann vorgesehen werden, um eine Färbung der STN-Modus-Anzeige zu kompensieren.
Wie es in dem Beispiel 1 beschrieben wurde, findet eine Umkehr von Helligkeit und Dunkelheit der Anzeige in der Flüssigkristallanzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung statt. Im besonderen tritt bei der Farbanzeige nicht nur eine Umkehr von Helligkeit und Dunkelheit auf, sondern auch eine Umkehr der Farbe, was zu einer schwierig abzulesenden Anzeige führt. Daher werden die Datensignale derart gewandelt, dass die Anzeige des Flüssigkristallpanels zwischen dem Reflexionsanzeigemodus und dem Transmissionsanzeigemodus umgekehrt wird.
Nachfolgend wird eine bestimmte Methode für die obige Wandlung dargestellt. In der Flüssigkristallanzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung werden dem Flüssigkristall über die Signalleitungen 712 Datensignalspannungen basierend auf den Datensignalen bereitgestellt. Die hierbei verwendeten Datensignale werden gebildet durch ein Wandeln der Originaldatensignale a durch ein Datensignalwandlungsmittel in Datensignale b. Die Wandlung wird durch den EIN-/AUS-Zustand der Hintergrundlichtbaugruppe umgestellt. Tabelle 2 stellt die Wandlungstabelle dar.
Tabelle 2
Die linke Spalte zeigt den EIN-/AUS-Zustand der Hintergrundlichtbaugruppe mit "0" als AUS-Zustand und "1" als EIN-Zustand. Die zwei Spalten auf der rechten Seite zeigen Datensignale, welche 8 Graustufensignale durch Ganzzahlen von "0" bis "7" repräsentieren. "0" bedeutet dunkel, wohingegen "7" hell angibt, und von "1" bis "6" wird die Helligkeit der Anzeige zwischen dunkel und hell repräsentiert. Im AUS-Zustand der Hintergrundlichtbaugruppe werden die Datensignale a nicht gewandelt, wohingegen im EIN-Zustand sämtliche Datensignale a umgekehrt werden, um die Datensignale b zu erhalten. Die Umwandlungstabelle ist gemeinsam vorgesehen für alle Rasterpunkte von Rot, Grün und Blau, so dass die Wandlung eine Umkehr der angezeigten Farbe erzielt (d. h. komplementäre Farben anzeigt). Durch Verwendung der somit gewandelten Datensignale kann die Farbumkehrung wie auch die Dunkel-und-Hell-Umkehrung gleichzeitig korrigiert werden.
Als ein weiteres Beispiel der Farbanzeige wird eine Methode unter Verwendung einer STN-Doppelbrechungsinterferenz beschrieben. Einzelheiten der Flüssigkristallanzeigevorrichtung sind beispielsweise in der Japanischen Veröffentlichung eines ungeprüften Patents Nr. 6-175125 etc. beschrieben. Durch Ersetzen eines Reflexionspolarisators durch einen unteren Polarisator und einen Reflektor einer wie oben beschriebenen Flüssigkristallanzeigevorrichtung und Anordnen derartiger Hintergrundlichtbaugruppen wie in 5 gezeigt dahinter, wird eine transflektive Flüssigkristallanzeigevorrichtung verfügbar, die sowohl im Reflexionsmodus als auch im Transmissionsmodus hell ist. Diese Flüssigkristallanzeigevorrichtung als solche besitzt nun das Problem, dass die Transmissionsanzeige umgekehrt ist. Somit ist es notwendig, die Datensignale zum Korrigieren der Anzeige zu wandeln. Tabelle 3 zeigt die Wandlungstabelle hierfür.
Tabelle 3
Die linke Spalte zeigt den EIN-/AUS-Zustand der Hintergrundlichtbaugruppe mit "0" als AUS und "1" als EIN. Die zwei Spalten auf der rechten Seite zeigen die Datensignale, welche 8 Graustufensignale durch Ganzzahlen von "0" bis "7" repräsentieren. Bei der Farbanzeige unter Verwendung der STN-Doppelbrechungsinterferenz verändert sich die angezeigte Farbe abhängig von den Graustufensignalen. 8 ist eine Zeichnung zur Veranschaulichung der Beziehung zwischen den Graustufensignalen und der angezeigten Farbe in den Farbtonkoordinaten des CIE 1931 XYZ-Farbanzeigesystems. "0" entspricht Weiß in den angezeigten Farben, "1" entspricht Schwarz, "2" entspricht Rot, "3" entspricht Magenta, "4" entspricht Blau, "5" entspricht Cyan, "6" entspricht Grün und "7" entspricht Gelb. Im AUS-Zustand der Hintergrundlichtbaugruppe werden die Datensignale a nicht gewandelt. Im EIN-Zustand werden die Datensignale a jedoch gewandelt, um komplementäre Farben der Datensignale a anzuzeigen, um die Datensignale b zu erhalten. Diese Umwandlung ist keine einfache Umkehr wie in Tabelle 2 gezeigt. Durch Verwendung der somit gewandelten Datensignale kann sowohl die Farbumkehr als auch die Dunkel- und Hell-Umkehr gleichzeitig korrigiert werden.
Beispiel 5
9 ist eine Zeichnung, welche den Hauptteil des Aufbaus der Flüssigkristallanzeigevorrichtung eines weiteren Beispiels der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Zunächst wird der Aufbau beschrieben. In 9 ist 901 ein oberes Glassubstrat, 902 transparente Elektroden, 903 eine chirale nematische Flüssigkristalllage, 905 ein lichtemittierendes Teil einer Hintergrundlichtbaugruppe, die im Wesentlichen transparent im nicht-emittierenden Zustand ist, und 906 oder ein gestrichelter Bereich ist eine Lichtabsorptionsplatte.
Die chirale nematische Flüssigkristalllage 903 wurde hergestellt durch Mischen eines Polymers, falls erforderlich, zu einem Flüssigkristall, von welchem die Teilung ("pitch") derart eingestellt wird, dass eine selektive Reflexion im sichtbaren Lichtbereich gezeigt wird. Die Anlage eines Spannungspulses mit einer bestimmten Pulshöhe bewirkt, dass diese Flüssigkristalllage sich in einen Zustand dreht, um eine vorbestimmt zirkular polarisierte Lichtkomponente zu reflektieren und die davon verschieden polarisierte Lichtkomponente zu transmittieren. Die Anlage eines Spannungspulses mit einer anderen Pulshöhe bewirkt, dass diese Flüssigkristalllage sich in einen transparenten Zustand mit sehr geringer Zerstreuung dreht. Ein derartiger Flüssigkristall-Modus ist detailliert beschrieben in SID92 DIGEST, pp. 759–761.
Als eine Hintergrundlichtbaugruppe 905 und 906 können solche verwendet werden wie das EL, diskutiert in dem Beispiel 1, oder eine Fluoreszenzröhre, eine LED oder ein Lichtkolben etc., wie diese bei dem Lichtführungssystem des Beispiels 2 diskutiert wurden. Auch die im Beispiel 3 diskutierte Hintergrundlichtbaugruppe, die an sich im Wesentlichen schwarz im nicht-emittierenden Zustand ist, kann verwendet werden.
Nachfolgend wird die Funktion der Flüssigkristallanzeigevorrichtung des Beispiels 5 beschrieben. In 9 wird zunächst ein Fall des nicht-emittierenden Zustands der Hintergrundlichtbaugruppe 905, d. h. ein Fall eines Reflexionsanzeigemodus diskutiert. Von dem Licht, welches aus der oberen Richtung, im EIN-Zustand des Flüssigkristallpanels, einfällt, wird die zirkular polarisierte Lichtkomponente in einem bestimmten Wellenlängenbereich, die eine bestimmte Orientierung besitzt, reflektiert, wohingegen der Rest der polarisierten Lichtkomponente transmittiert wird. Die transmittierte, polarisierte Lichtkomponente wird durch die Lichtabsorptionsplatte 906 absorbiert, wohingegen die reflektierte polarisierte Lichtkomponente den Betrachter erreicht, was eine glänzende Farbanzeige (z. B. Grün) zeigt. Im AUS-Zustand des Flüssigkristallpanels wird sämtliches Licht transmittiert und durch die Lichtabsorptionsplatte absorbiert, was eine schwarze Anzeige zeigt.
Nachfolgend wird der Fall eines Emissionsmodus der Hintergrundlichtbaugruppe oder der Fall des Transmissionsmodus diskutiert. Für den Fall des Transmissionsmodus der transflektiven Flüssigkristallanzeigevorrichtung ist angenommen, dass die Umgebungsbeleuchtung hinreichend dunkel ist, so dass das von oben einfallende Licht vernachlässigbar ist. Vom dem Licht, welches von der Hintergrundlichtbaugruppe 905 emittiert wird, wird, im EIN-Zustand des Flüssigkristallpanels, die zirkular polarisierte Lichtkomponente mit einer Orientierung innerhalb eines gewissen Wellenlängenbereichs reflektiert, wohingegen der Rest der polarisierten Lichtkomponente transmittiert wird, um den Betrachter zu erreichen, was eine Farbanzeige (z. B. Purpur) zeigt. Im AUS-Zustand des Flüssigkristallpanels wird das Licht der Hintergrundlichtbaugruppe intakt transmittiert, was eine helle Anzeige (z. B. Weiß) zeigt.
Bei dem Beispiel 5 gibt es ein ähnliches Problem wie bei dem Beispiel 1 insofern, als die Helligkeit und Dunkelheit, wie auch die Farbe, im Reflexionsanzeigemodus und Transmissionsanzeigemodus umgekehrt sind. Dementsprechend ist es auch in diesem Fall effektiv, eine ganz andere Farbe für das Licht der Hintergrundlichtbaugruppe einzusetzen im Hinblick auf diejenige der Reflexionsanzeige des Flüssigkristallpanels.
Beispiel 6
Drei Beispiele eines elektronischen Geräts, die Flüssigkristallanzeigevorrichtungen wie oben beschrieben verwenden, sind in 10 gezeigt. Die Flüssigkristallanzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung ist für derartige tragbare Ausstattung geeignet, wie sie in vielfältigen Umgebungen verwendet wird und die Notwendigkeit für einen niedrigen Energieverbrauch besitzt.
10(a) zeigt ein Mobiltelefon mit einem Anzeigeteil 1002 im oberen Teil des Korpus 1001. Das Mobiltelefon kann in allen Arten von Umgebungen, innen und außen, verwendet werden. Nebenbei bemerkt ist es gefordert, dass dessen Batterie in der Lage sein sollte, wenigstens mehr als 200 Stunden im Bereitschaftsmodus zu arbeiten. Die transflektive Flüssigkristallanzeigevorrichtung, welche den Reflexionsanzeigemodus mit niedrigem Energieverbrauch als Hauptmodus einsetzen kann und welche auf den Transmissionsmodus unter Nutzung eines zusätzlichen Lichts, falls erforderlich, umgestellt werden kann, ist dementsprechend am meisten bevorzugt für die Anzeigevorrichtung bei einem tragbaren Telefon zu verwenden. Die Flüssigkristallanzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung ist heller und schärfer sowohl im Reflexionsmodus als auch im Transmissionsmodus als die herkömmliche transflektive Flüssigkristallanzeigevorrichtung.
10(b) zeigt eine Uhr mit einem Anzeigeteil 1004 im Zentrum des Korpus 1003. Bei der Anwendung für eine Uhr ist deren Eleganz wichtig. Durch Verändern der Farbe der Hintergrundlichtbaugruppe ermöglicht es die Flüssigkristallanzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung, verschiedene Farben im Transmissionsmodus zu genießen, ohne das einfache Ablesen der Reflexionsanzeige zu beinträchtigen. Bei der Entwurfsarbeit ist es von Vorteil, in der Lage zu sein, verschiedenartige Farbanzeigen entsprechend dem Erscheinungsbild vorzusehen.
10(c) zeigt eine tragbare Informationsausrüstung mit einem Anzeigeteil 1006 am oberen Teil des Korpus 1005 und einem Eingabeteil 1007 am unteren Teil des Korpus 1005. Die tragbare Informationsausrüstung besitzt oftmals Berührungstasten vor dem Anzeigeteil, so dass die Anzeige dazu tendiert, dunkel zu werden. Dementsprechend wurden gewöhnlich hauptsächlich die Reflexionsflüssigkristallanzeigevorrichtung oder die Transmissionsflüssigkristallanzeigevorrichtung verwendet. Hierbei besteht jedoch das Problem, dass erstere im Dunklen nicht sichtbar ist und die letztere mit einem hohen Energieverbrauch eine kurze Batterielebensdauer aufweist. Die Flüssigkristallanzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung ist sogar für eine derartige Anwendung geeignet und es ist möglich, eine helle Anzeige mit niedrigem Energieverbrauch vorzusehen, und es ist möglich, diese sogar im Dunklen zu sehen, falls die Hintergrundlichtbaugruppe beleuchtet ist.
Wie es oben beschrieben wurde, kann die vorliegende Erfindung eine transflektive Flüssigkristallanzeige bereitstellen, die dazu geeignet ist, eine effiziente Transmissionsanzeige ohne Beeinträchtigung der Helligkeit bei der Reflexionsanzeige vorzusehen.

Claims

Flüssigkristallanzeigevorrichtung, umfassend: ein Flüssigkristallpaneel mit einem Flüssigkristallmaterial (105), welches sandwichartig zwischen einem Paar von Substraten (103, 106) eingefügt ist, einen ersten Polarisator, der auf einer Betrachterseite des Flüssigkristallpaneels angeordnet ist, einen Reflektionspolarisator (108), der auf der verglichen mit der Betrachterseite entgegengesetzten Seite des Flüssigkristallpaneels angeordnet ist, wobei der Reflektionspolarisator die Polarisationskomponente von Licht mit einer vorbestimmten Polarisationsorientierung reflektiert, wohingegen dieser die Polarisationskomponente von Licht mit einer anderen Polarisationsorientierung transmittiert, und eine Hintergrundlichtbaugruppe (109, 110), die auf der verglichen mit dem Flüssigkristallpaneel entgegengesetzten Seite des Reflektionspolarisators angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Hintergrundlichtbaugruppe einen Lichtabsorptionskörper (110) aufweist, der dazu geeignet ist, von der Richtung des Reflektionspolarisators einfallendes Licht zu absorbieren, und der auf der verglichen mit dem Reflektionspolarisator entgegengesetzten Seite der Hintergrundlichtbaugruppe angeordnet ist.
Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Hintergrundlichtbaugruppe einen Teil (109) zum Emittieren von Licht in der Richtung des Reflektionspolarisators und einen Lichtabsorptionskörper (110) aufweist, der dazu geeignet ist, aus der Richtung des Reflektionspolarisators einfallendes Licht zu absorbieren.
Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Hintergrundlichtbaugruppe eine Lichtquelle (502), eine Lichtführung (501) zum Emittieren von Licht von der Lichtquelle in der Richtung des Reflektionspolarisators und einen Lichtabsorptionskörper (503) aufweist, der dazu geeignet ist, aus der Richtung des Reflektionspolarisators einfallendes Licht zu absorbieren.
Flüssigkristallanzeigevorrichtung, umfassend: ein Flüssigkristallpaneel, welches ein sandwichartig zwischen einem Paar von Substraten eingefügtes Flüssigkristallmaterial aufweist und welches umschaltbar zwischen einem ersten Zustand und einem zweiten Zustand ausgebildet ist, wobei der erste Zustand vorgesehen ist zum Reflektieren der Polarisationskomponente von Licht mit einer vorbestimmten Polarisationsorientierung und zum Transmittieren der Polarisationskomponente von Licht mit einer anderen Polarisationsorientierung, und wobei der zweite Zustand vorgesehen ist zum Transmittieren nahezu sämtlichen Lichts, und eine auf der Rückseite des Flüssigkristallpaneels angeordnete Hintergrundlichtbaugruppe, dadurch gekennzeichnet, dass die Hintergrundlichtbaugruppe einen Lichtabsorptionskörper (906) aufweist, der dazu geeignet ist, aus der Richtung des Reflektionspolarisators einfallendes Licht zu absorbieren, und der auf der verglichen mit dem Flüssigkristallpaneel entgegengesetzten Seite der Hintergrundlichtbaugruppe angeordnet ist.
Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Polarisationsachse des von dem Flüssigkristallpaneel emittierten Lichts entsprechend den EIN- und AUS-Zuständen der Hintergrundlichtbaugruppe variiert werden kann.
Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 5, wobei das Flüssigkristallpaneel ein Flüssigkristallpaneel ist, welches angesteuert wird durch Anlegen einer Spannung an Rasterpunkten, die jeweils an den Kreuzungsstellen einer Mehrzahl von Datenleitungen und einer Mehrzahl von Abtastleitungen gebildet werden, wobei die Polarisationsachse des von dem Flüssigkristallpaneel emittierten Lichts variiert wird durch Wandeln von Datensignalen, die an den Datenleitungen entsprechend den EIN- und AUS-Zuständen der Hintergrundlichtbaugruppe angelegt werden.
Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Datensignale gewandelt werden, um vorzusehen, dass die angezeigte Farbe im EIN-Zustand und die angezeigte Farbe im AUS-Zustand der Hintergrundlichtbaugruppe eine Komplementärfarbbeziehung zueinander besitzen.
Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Reflektionspolarisator einen doppelbrechenden mehrlagigen dielektrischen Film umfasst.
Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Reflektionspolarisator eine cholesterische Lage und eine Viertelwellenplatte umfasst.
Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Hintergrundlichtbaugruppe ein EL-Element mit einem an einer hinteren Fläche desselben angeordneten Lichtabsorptionskörper umfasst.
Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Teil eine Lichtquelle und eine Lichtführung umfasst, und wobei der Lichtabsorptionskörper an einer hinteren Fläche der Lichtführung angeordnet ist.
Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 11, wobei die Lichtquelle eine Fluoreszenzröhre oder LED ist.
Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, wobei eine organische LED, eine Fluoreszenz-Anzeigeröhre oder eine Flach-CRT als die Hintergrundlichtbaugruppe eingesetzt wird.
Elektronisches Gerät mit einem Anzeigeteil umfassend eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach einem vorangehenden Anspruch.