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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Dual-Mode-Anzeigevorrichtung,
welche in Umgebungslicht- und Hintergrundlicht-Modi betrieben wird oder in reflektiven
und transmittierenden Modi. Insbesondere betrifft die vorliegende
Erfindung eine Dual-Mode-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung,
welche eine Mehrzahl von Polarisatoren verwendet, einschließlich einem
Drahtgitterpolarisator zur selektiven Beeinflussung von Licht.
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2. Stand der Technik
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Eine
typische Flüssigkristall-Anzeigenvorrichtung
umfasst eine Schicht eines Flüssigkristallmaterials,
welches zwischen transparentem vorder- und rückseitigen Platten eingebettet
ist. Transparente Elektroden sind an den inneren Oberflächen der transparenten
Platten angeordnet und werden zur Anlegung von elektrischen Signalen
verwendet, welche die Lichttransmissionseigenschaften der Flüssigkristallschicht
verändern.
Die transparenten Elektroden sind üblicherweise strukturiert,
um die Pixelstruktur der Anzeigevorrichtung zu definieren. Die Oberflächen der
transparenten Elektroden sind außerdem zur Sicherstellung einer
bevorzugten Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle in der
Nähe jeder
Oberfläche behandelt.
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Die
bevorzugte und am meisten verbreitete Form von Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
nutzt den wohlbekannten "twisted
nematic" (nematische Drehung)
Flüssigkristalleffekt.
Der Twisted Nematic-Effekt ist bevorzugt, da er ein hervorragendes Kontrastverhältnis, geringe
Ansteuerspannungen und eine scharfe Antwortschwelle bietet, die
mit der derzeitigen Ansteuerschaltungstechnologie kompatibel ist
und einen weiten Betrachtungswinkel und eine gute Graustufenwiedergabe
ermöglicht.
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In
einer üblichen
Twisted Nematic-Flüssigkristallanzeigevorrichtung
mit einem Hintergrundlicht enthält
die Anzeige- Lagenanordnung
auch lineare Polarisatoren, die an der äußeren Oberfläche der vorderen
und hinteren transparenten Platten befestigt sind. Die Flüssigkristallschicht
ist an den Oberflächen
ausgerichtet, so dass der Polarisationsvektor des durch die Schicht
transmittierten Lichts bei Abwesenheit eines angelegten elektrischen
Feldes um 90° gedreht
wird, jedoch bei Vorhandensein eines elektrischen Feldes nicht gedreht
wird.
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Die
Anzeigenvorrichtungs-Lagenstruktur enthält außerdem lineare Polarisatoren,
die an den äußeren Oberflächen der
vorderen und hinteren transparenten Platten befestigt sind. Die
Transmissionsachse des ersten Polarisators ist üblicherweise parallel zu der
Orientierung der Flüssigkristallmoleküle in der
Nähe der
vorderen transparenten Platte orientiert. Die Transmissionsachse
des zweiten Polarisators ist entweder parallel oder orthogonal zu
der Transmissionsachse des vorderen Polarisators orientiert.
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In
dem Fall, in dem die Transmissionsachsen der zwei Polarisatoren
zueinander orthogonal sind, wird das durch einen Polarisator transmittierte
Licht in Abwesenheit eines elektrischen Feldes umorientiert, um
durch den gegenüberliegenden
Polarisator zu treten, so dass der Bildschirm transparent ist und dem
Betrachter hell erscheint. Aus diesem Grund wird eine Twisted-Nematisch-Flüssigkristallanzeigevorrichtung
mit orthogonalen Polarisatoren üblicherweise
als in "normal weiß" Modus betrieben
bezeichnet. Bei Vorhandenseins eines elektrischen Feldes wird das
durch einen Polarisator transmittierte Licht nicht gedreht und daher
durch den zweiten Polarisator gesperrt. Daher ist der Bildschirm
undurchsichtig und erscheint dem Betrachter dunkel. Auf diese Weise
können
die transparenten Elektroden zum Anlegen von elektrischen Feldern
an ausgewählte
Bereiche des Bildschirm verwendet werden, um ein sichtbares Bild
in der Form von hellen und dunklen Pixeln zu erzeugen.
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Twisted-Nematic-Flüssigkristallanzeigevorrichtungen,
welche mit parallelen Polarisatoren konstruiert sind, werden in
einem Betriebsmodus betrieben, der üblicherweise als "normal dunkel" Modus bezeichnet
wird. Bei Abwesenheit eines elektri schen Feldes wird das durch einen
Polarisator transmittierte Licht umorientiert, um durch den gegenüberliegenden
Polarisator blockiert oder absorbiert zu werden, so dass der Bildschirm
undurchsichtig ist und den Betrachter dunkel erscheint. Bei Vorhandensein
eines elektrischen Feldes wird das von einem Polarisator transmittierte
Licht nicht gedreht und durch den zweiten Polarisator transmittiert.
Daher ist der Bildschirm dann transparent und erscheint dem Betrachter
hell.
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In
vielen Anwendungen wird die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
durch eine Lichtquelle beschienen, welche hinter der Rückseite
der Lagerstruktur angeordnet ist und wird von der gegenüberliegenden
Seite betrachtet. In diesem Fall ist das sichtbare Bild durch das
Licht erzeugt, welches durch den Bildschirm zu einem Zeitpunkt hindurchtritt.
In anderen Anwendungen jedoch, z.B. bei tragbaren Kommunikationseinrichtungen,
ist eine geringe Leistungsaufnahme wichtig und die Anzeigevorrichtung wird
vorwiegend durch Umgebungslicht beleuchtet. In diesem Fall wird
ein reflektives Element hinter der Flüssigkristalllagenstruktur derart
angeordnet, dass das Umgebungslicht durch die Lagenstruktur hindurchtritt,
von dem reflektiven Element reflektiert wird und wiederum zurück durch
die Lagenstruktur in die entgegengesetzte Richtung auf den Betrachter
hindurchtritt. Daher wird das vom Betrachter gesehen Bild durch
das Licht hervorgerufen, welches durch die Flüssigkristallvorrichtung zweimal
hindurchgetreten ist.
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Das
Problem mit den gegenwärtigen
Umgebungslicht-beleuchteten Twisted Nematic-Flüssigkristallvorrichtungen betrifft
die Tatsache, dass das Licht zweimal durch die Vorrichtung hindurchtritt.
Das signifikanteste Problem, üblicherweise
bezeichnet als "Parallaxe", tritt auf, da der
Reflektor hinter der hinteren transparenten Platte und dem hinteren
linearen Polarisator in einer beträchtlichen Entfernung von der
Flüssigkristallschicht
angeordnet ist. Das hinter die Anzeigevorrichtung eintretende Umgebungslicht
wird räumlich
durch die Flüssigkristallschicht moduliert
und bildet ein Muster von hellen und dunklen Bereichen, wo das Licht
auf den Rückreflektor auftrifft.
Nach der Reflektion tritt das Licht durch die Flüssigkristallvorrichtung in
der entgegengesetzten Richtung und wird wiederum räumlich moduliert.
Da jedoch die Anzeigevorrichtung üblicherweise bei schrägen Winkel
bezüglich
der Oberfläche
der Anzeigevorrichtung betrachtet und beleuchtet wird, liegen die
beiden Bilder, welche durch die zwei Durchgänge durch die Flüssigkristalllagenstruktur
gebildet werden, üblicherweise
nicht übereinander
und ein Doppelbild oder Schattenbild wird unter den meisten Bedingungen
durch den Betrachter gesehen. Obwohl das Schattenbild gegenwärtig für Anzeigevorrichtungen
mit geringer Auflösung
akzeptiert ist, wie sie üblicherweise
in tragbaren Telefonen und Rechnern verwendet werden, begrenzt dieses
Phänomen
die Auflösung
oder die minimale Pixelgröße bei Umgebungslicht-beleuchteten
Twisted Nematic-Flüssigkristallanzeigevorrichtung
und verhindert die Anwendung solcher Anzeigevorrichtung in den Anwendungen
mit hoher Informationsdichte, wie z.B. bei Laptop-Computern.
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Ein
weiteres Problem mit gegenwärtigen Umgebungslichtbeleuchteten
Twisted Nematic-Flüssigkristallanzeigevorrichtung
ist der zusätzliche
Verlust von Helligkeit, welcher aufgrund der Absorption der linearen
Polarisatoren auftritt. Es ist zu beachten, dass dies kein Problem
mit theoretischen Polarisatoren wäre, welche 100% einer Polarisation
transmittieren, während
100% der orthogonalen Polarisation absorbiert werden. Jedoch transmittieren
gegenwärtige
lineare Polarisatoren nur 85% oder weniger der bevorzugten Polarisation.
Die zusätzliche
Absorption während
des zweiten Durchtritts durch die Flüssigkristalllagenstruktur resultiert
in einem Verlust von wenigstens 30% der möglichen Anzeigehelligkeit.
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Ein
drittes Problem mit Umgebungslicht-beleuchteten Flüssigkristallanzeigevorrichtungen
besteht darin, dass bei ihrer Leistungsfähigkeit Kompromisse einzugehen
sind, um die Beleuchtung durch ein internes Licht zu ermöglichen,
wenn das Umgebungslicht unzureichend ist. Das übliche Verfahren, um die interne
Beleuchtung zu ermöglichen,
ist die Verwendung von teiltransmissiven Reflektoren oder Transflektoren
hinter dem Flüssigkristallbildschirm, so
dass etwas Licht in das Display durch eine Lichtquelle im hinteren
Teil des Bildschirm eingebracht werden kann. Jedoch wird natürlich die
Helligkeit des reflektiven Modus um den Anteil des Umgebungslicht verringert,
welches durch den Transflektor transmittiert wird und die Menge
der Beleuchtung, die zur adäquaten
Beleuchtung des Displays von der Rückseite erforderlich ist, muss
erhöht
werden, um das Licht zu verstärken,
welches zu der Quelle durch den Transflektor zurückreflektiert wird.
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Um
das Parallaxenproblem in Umgebungslicht-beleuchteten Twisted Nematic-Flüssigkristallanzeigevorrichtungen
zu beseitigen, wurden alternative Verfahren vorgeschlagen. Ein Verfahren,
welches in den US-Patenten 4,492,432 und 5,139,340 beschrieben wird,
besteht in der Verwendung von alternativen Flüssigkristall Elektro-optischen
Effekten, die nur einen Polarisator an der Vorderseite der Anzeigevorrichtung
erfordern. Da der hintere Polarisator nicht benötigt wird, kann der hintere
Reflektor an der inneren Oberfläche
der hinteren transparenten Scheibe und in unmittelbarer Nähe der Flüssigkristallschicht angeordnet
sein. Während
dieses Verfahren das Parallaxenproblem beseitigt, bieten Displays
mit diesem Verfahren nicht den hohen Kontrast, die weiten Betrachtungswinkel,
das schnelle Ansprechverhalten und die gute Grauskalendarstellung,
welche durch die Twisted Nematic-Flüssigkristallanzeigevorrichtungen
bereitgestellt wird. Zusätzlich
können
diese Anzeigen nicht von hinten beleuchtet werden, wenn das Umgebungslicht
unzureichend ist.
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Ein
weiteres Verfahren ist das der Polymer-dispersierten-Flüssigkristallanzeigevorrichtungen
(PDLC), bei denen die Flüssigkristallschicht selbst
als diffuser Reflektor wirkt und damit den Bedarf für Polarisatoren
oder separate Reflektoren beseitigt. Während dieses Verfahren das
Potential für Anzeige
mit hoher Helligkeit bietet, erfordert ein PDLC hohe Ansteuerungsspannungen
und komplexe Ansteuerungswellenformen, die mit gegenwärtigen Ansteuerungsschaltungstechnologien
nicht kompatibel sind. Es gibt immer noch keine Alternative welche
hohen Bildkontrast, weite Betrachtungswinkel, schnelleres Ansprechverhalten
und gleichmäßige Grauskalendarstellung
durch eine Twisted Nematic-Flüssigkristallanzeigevorrichtung
bereitstellt. Es wäre
natürlich
wünschenswert
ein Verfahren zum Umgang mit der Parallaxe in der Anzeige zu entwickeln,
während
die Vorteile der Twisted Nematic-Flüssigkristallanzeigevorrichtung
erhalten werden.
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Ein
Verfahren im Stand der Technik, um die voranstehenden Nachteile
zu überwinden,
ist in dem US-Patent 4,688,897 von Grinberg bereitgestellt, welches
versucht, die Umgebungslichtbeleuchteten Twisted Nematic-Flüssigkristallanzeigevorrichtungen durch
Aufnahme eines reflektiven Drahtgitter-Polarisatos innerhalb der
Twisted Nematic-Flüssigkristallanzeigevorrichtung
zu verbessern. Das Drahtgitter reflektiert Licht welches entlang
der Längsachse
der Drähte
polarisiert ist und transmittiert Licht der orthogonalen Polarisation.
Das transmittierte Licht muss innerhalb oder hinter der Anzeigevorrichtung
zur Bereitstellung einer Anzeige mit hohem Kontrast absorbiert werden.
Das Drahtgitter wirkt als rückwärtiger Polarisator,
als spiegelnder Reflektor und als hinterer elektrischer Kontakt
für die
Flüssigkristallschicht.
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Trotz
der erzielten Vorteile war das vorstehende Gerät primär für den Betrieb mit Umgebungslicht
beschrieben. Obwohl Hintergrundlicht bereitgestellt wurde, bietet
das genannte Gerät
keine Lösung wie
das Umgebungslicht zu absorbieren ist, welches durch den reflektiven
Drahtgitterpolarisator transmittiert wird, während gleichzeitig das Licht
von der Quelle hinter dem Bildschirm nicht absorbiert oder gedämpft werden
wird. Es ist zu beachten, dass Hintergrundbeleuchtungen für Flüssigkristallanzeigen üblicherweise
komplexe optische Systeme sind, die zum Auffangen von Licht von
einer oder mehreren Lampen und zum Verteilen des Lichts in gleichmäßiger Form über die
Oberfläche
der Anzeigevorrichtung ausgelegt sind. Diese Hintergrundbeleuchtungen
enthalten üblicherweise
Bestandteile wie Lichtleiter, Diffusoren und Reflektoren. Wenn also
das Umgebungslicht, welches durch den Drahtgitterpolarisator transmittiert
wird, im wesentlich absorbiert wird, wird ein Anteil dieses Lichtes
von den Hintergrundlichtbauteilen reflektiert und zurück durch
die Anzeigevorrichtung treten und damit den Anzeigekontrast verringern.
Eine Anzeigevorrichtung wie sie von Grinberg beschrieben wird, wird
daher einem Kompromiss zwischen dem Kontrastverhältnis des Umgebungslichtbeleuchteten
Betriebsmodus und der Helligkeit in dem Hintergrund beleuchteten
Modus erfordern.
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Andere
reflektive Polarisatorentechnologien wurden entwickelt, einschließlich cholesterischer
Polarisatoren und mehrschichtiger doppelbrechender Polymerfilme,
wie in der Europäischen
Patentanmeldung
EP
0 862 076 A1 beschrieben, welche einen Polarisator auf
der oberen Seite einer Flüssigkristallanzeige
zeigt und ein Lichtstreuungsbauteil und einen Separator für polarisiertes
Licht auf der unteren Seite der Flüssigkristallanzeige. Der polarisierte Lichtseparator
besteht aus einer Mehrzahl von abwechselnden Schichten mit unterschiedlichen
Brechungsindizes. Daher ist der Polarisator von dem Flüssigkristall
durch eine Mehrzahl von Schichten und das Lichtstreuungsbauteil
getrennt.
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In
Zukunft können
diese Arten von reflektiven Polarisatoren innerhalb von Flüssigkristallvorrichtungen
in einer Art genutzt werden, welche das Parallaxenproblem beseitigt,
doch es besteht weiterhin ein Bedarf für eine verbesserte Umgebungslicht-beleuchtete
Anzeigevorrichtung, welche das Parallaxenproblem überwindet
während
die Leistungsfähigkeitsvorteile
des Twisted Nematic-Flüssigkristalleffekts
erhalten bleiben. Zusätzlich
besteht weiterhin ein Bedarf für
Dual-Mode-Umgebungsbeleuchtete und
intern beleuchtete Anzeigevorrichtungen.
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Es
wäre daher
vorteilhaft, eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung
mit verringerter Parallaxe zu entwickeln. Es wäre außerdem vorteilhaft, eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung
zu entwickeln, welche einen Betrieb mit hoher Helligkeit bei entweder
Umgebungsbeleuchtung oder interner Beleuchtung ermöglicht,
ohne den Anzeigekontrast in einem der Modi zu verschlechtern.
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ZIELE UND ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Es
ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung
zur Verfügung
zu stellen, die in effizienter Weise durch verfügbares Umgebungslicht und ohne
Parallaxe beleuchtet werden kann.
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Es
ist ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung
zur Verfügung
zu stellen, die in effizienter Weise durch verfügbares Umgebungslicht beleuchtet
werden kann oder in effizienter Weise durch eine innere Quelle beleuchtet
werden kann, wenn das Umgebungslicht unzureichend ist.
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Diese
und andere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
in eine Anzeigevorrichtung zum selektiven Beeinflussen von Licht
von entweder einer Umgebungslichtquelle oder einer zugeordneten
internen Lichtquelle zur Herstellung eines sichtbaren Bildes realisiert,
welches in einer Betrachtungsorientierung sichtbar ist, die eine
Vorderseite definiert. Das Licht von jeder Quelle kann unpolarisiert
sein oder kann als orthogonale Komponenten aufweisend charakterisiert
sein, wie z.B. erste und zweite Polarisationen. Die Anzeigevorrichtung
hat einen ersten Polarisator zum Polarisieren des Lichtes, so dass
Licht mit im wesentlich einer Polarisationsorientierung durch den
ersten Polarisator hindurchtritt. So kann der erste Polarisator
eine erste Polarisation hindurchtreten lassen und eine zweite Polarisation absorbieren.
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Die
Anzeigevorrichtung hat polarisationsverändernde Mittel, die auf angelegte
elektrische Felder reagieren und hinter dem ersten Polarisator zur
selektiven Veränderung
der Polarisationsorientierung des Lichtes von einer Polarisationsorientierung
in eine andere Polarisationsorientierung beim Durchtreten durch
die polarisationsverändernde
Mittel ausgelegt sind. Die polarisationsverändernde Mittel können Schichten
von Flüssigkristallmaterial
sein, welches zwischen transparenten Platten geschichtet ist.
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Die
Anzeigevorrichtung hat zwei Polarisatoren die hinter den polarisationsverändernden
Mittel zum Durchlassen von Licht von im wesentlichen einer Polarisationsorientierung
durch den zweiten Polarisator und reflektieren des Lichtes von im
wesentlichen einer anderen Polarisationsorientierung zurück durch
die polarisationsverändernden
Mittel und den ersten Polarisator angeordnet sind. Der zweite Polarisator
ist vorzugsweise unmittelbar in der Nähe oder in Kontakt mit den
polarisationsverändernden Mittel
zur Verhinderung von Parallaxen angeordnet. Der zweite Polarisator
ist ein Drahtgitterpolarisator.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung hat der zweite Polarisator im wesentliche eine parallele
Anordnung von dünnen,
lang gestreckten Elementen. Die lang gestreckten Elemente wechselwirken
mit den elektromagnetischen Wellen des Lichtes um (i) Licht mit
einer Polarisationsorientierung senkrecht zu den Elementen zu transmittieren
und (ii) Licht mit einer Polarisationsorientierung parallel zu den
Elementen zu reflektieren. Der zweite Polarisator ist ein Drahtgitterpolarisator.
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Die
Anzeigevorrichtung weist außerdem
eine hinter dem zweiten Polarisator angeordnete Lichtquelle zum
Hervorbringen und Lenken von Licht auf den zweiten Polarisator auf.
Diese Lichtquelle weist üblicherweise
einen Lichtemitter und ein oder mehrere optische Elemente, wie z.B.
Lichtleiter, Reflektoren, Prismenplatten und Diffusoren auf, die
zu einer gleichmäßigen Beleuchtung über die
Oberfläche
der Anzeige erforderlich sind.
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Die
Anzeigevorrichtung hat Absorptionsmittel, die zwischen dem zweiten
Polarisator und der Lichtquelle angeordnet sind. Um eine maximale
Effizient in sowohl dem Umgebungslichtbeleuchteten und Hintergrundbeleuchteten
Betriebsmodi ohne Verschlechterung der Helligkeit oder des Kontrastverhältnisses
der Anzeige in einem der Modi zu erzielen, verhindern die Absorptionsmittel,
dass das durch den zweiten Polarisator tretende Umgebungslicht von
der Reflektion zurück
durch die Anzeigevorrichtung abgehalten wird, jedoch das von der
Lichtquelle erzeugte Licht nicht abgeschwächt wird.
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Gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung weisen die Absorptionsmittel einen dritten
linearen Polari sator und ein ¼-Wellenverzögerungsplättchen (¼-Plättchen)
auf. Der zweite Polarisator und der dritte Polarisator sind bezüglich einander
derart orientiert, dass der dritte Polarisator Licht hindurchtreten
lässt,
was die gleiche Polarisationsorientierung aufweist, wie Licht, welches
durch die zweiten Polarisatormittel hindurchtritt. Die λ/4-Platte ist
zwischen dem dritten Polarisator und dem Lichtemitter angeordnet.
Der dritte Polarisator und die λ/4-Platte
wirken zusammen als Zirkularpolarisator zur Absorption von an den
Oberflächen
der Lichtquelle oder anderen Komponenten im hinteren Bereich der
Anzeigevorrichtung reflektierten Lichts.
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Gemäß einer
anderen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung weisen die Absorptionsmittel vorteilhafterweise
eine Platte aus einem Material auf, welches Licht absorbiert und
welches entfernbar zwischen den zweiten Polarisatormitteln und der
Lichtquelle angeordnet ist. Die Platte verhindert in vorteilhafter
Weise Rückreflexionen,
wenn die Anzeigevorrichtung in Umgebungslichtbeleuchtung betrieben wird,
kann jedoch zur Ermöglichung
eines Betriebs mit interner Beleuchtung entfernt werden.
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Die
verschiedenen Komponenten können bezüglich einander
in verschiedenen Kombinationen konfiguriert werden. Der erste Polarisator
kann Licht mit im wesentlichen einer ersten Polarisationsrichtung
passieren lassen. Die polarisationsverändernden Mittel können selektiv
Licht von einer ersten Polarisationsorientierung in eine zweite
Polarisationsorientierung verändern.
Der zweite Polarisator kann Licht mit im wesentlichen der ersten
Polarisationsorientierung passieren lassen und Licht mit im wesentlichen
der zweiten Polarisationsrichtung reflektieren. Alternativ kann
der zweite Polarisator Licht mit im wesentlichen der zweiten Polarisationsorientierung
passieren lassen und Licht mit im wesentlichen der ersten Polarisationsorientierung
reflektieren. Der dritte Polarisator, sofern verwendet, lässt Licht
der Polarisationsorientierung, wie der zweite Polarisator, hindurchtreten.
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Man
betrachte zunächst
den Fall, in dem die ersten und zweiten linearen Polarisatoren zum
Hindurchtreten von Licht einer ersten Polarisationsorientierung
ausgerichtet sind. Bei Abwesenheit eines elektrischen Feldes wird
Umgebungslicht, welches durch den ersten Polarisator hindurchtritt,
durch die Flüssigkristallschicht
umorientiert, um durch den zweiten Polarisator reflektiert zu werden,
so dass die Anzeige einem Betrachter hell erscheint. Jedoch wird von
der internen Lichtquelle emittiertes Licht und durch den zweiten
Polarisator transmittiertes Licht durch die Flüssigkristallschicht umorientiert,
um durch den ersten Polarisator absorbiert zu werden, so dass die
Anzeigevorrichtung undurchlässig
für intern
erzeugte Licht ist. Daher arbeitet die Anzeigevorrichtung in einem "normal weiß" Modus unter Umgebungslicht
und in einem "normal
dunkel" Modus mit interner
Beleuchtung. Das Entgegengesetzte ist der Fall, wenn der zweite
Polarisator zur Reflexion von Licht der Polarisationsrichtung orientiert
ist, welches durch den ersten Polarisator transmittiert wird. Die Umkehrung
des Bildkontrastes kann durch Veränderung der Pixelansteuerungssignale,
welche an die Anzeigevorrichtung angelegt werden, kompensiert werden.
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Die
Flüssigkristallschicht
ist in einer Mehrzahl von Bildelementen aufgeteilt die unabhängig arbeiten,
um entweder die Polarisationsorientierung des Lichtes zu verändern oder
es der Polarisationsorientierung des Lichtes erlauben in unbeeinflusster Weise
hindurchzutreten. Gemäß einem
anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung hat die Anzeigevorrichtung
in vorteilhafter Weise Steuermittel zum selektiven Aktivieren der
Bildelemente zum Bilden des erwünschten
Anzeigebildes. Die Steuermittel haben wenigstens zwei Betriebsmodi,
einschließlich
einem Umgebungslichtmodus und einem Hintergrundbeleuchtungsmodus.
Die Anzeigevorrichtung hat vorzugsweise außerdem Schaltermittel zum Umschalten
zwischen dem Umgebungslicht- und Hintergrundlicht-Modus der Steuermittel.
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Diese
und andere Aufgaben, Merkmale, Vorteile und alternative Aspekte
der vorliegenden Erfindung werden für den Fachmann angesichts der
nachfolgenden detaillierten Beschreibung im Zusammenhang mit dem
begleitenden Zeichnungen klar.
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BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine schematische Schnittansicht einer Dual-Mode-reflektiv/transmissiven Twisted
Nematic-Flüssigkristallanzeigevorrichtung
gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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2 ist
eine schematische Schnittansicht einer Dual-Mode-reflektiv/transmissiven Twisted
Nematic-Flüssigkristallanzeigevorrichtung
gemäß einer anderen
bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Die 3 und 4 sind
schematische Ansichten einer Dual-Mode-reflektiv/transmissiven Twisted
Nematic-Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß der bevorzugten
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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5 und 6 sind
schematische Ansichten einer Dual-Mode-reflektiv/transmissiven Twisted Nematic-Flüssigkristallanzeigevorrichtung
gemäß einer
alternativen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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AUSFÜHRLICHE
BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Es
wird nun auf die Zeichnungen Bezug genommen, in denen verschiedenen
Elemente der vorliegenden Erfindung numerisch bezeichnet werden und
anhand derer die Erfindung derart besprochen wird, dass ein Fachmann
die Erfindung herstellen und ausführen kann.
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Um
die Merkmale der Erfindung darzustellen, wird sie mit Bezug auf
eine Twisted Nematic-Flüssigkristallanzeigevorrichtung
beschrieben. Wie jedoch anhand des Lesens der Beschreibung klar
wird, ist die Erfindung keinesfalls zur Verwendung einer derartigen
Anzeigevorrichtung begrenzt und kann in geeigneter Weise mit Flüssigkristallanzeigevorrichtungen
ohne Twist (Drehung), oder Twist-Winkel abweichend von 90° verwendet
werden. Wie in 1 gezeigt ist, ist eine Anzeigevorrichtung,
bezeichnet mit 10, zur ausgewählten Beeinflussung von Licht
von entweder einer Umgebungslichtquelle 17 oder einer zugeordneten
internen Lichtquelle 21 zur Hervorbringung eines Bildes
gezeigt, welches in einer Betrachtungsausrichtung sichtbar ist,
welche eine Vorderseite definiert. Vorzugsweise ist die Anzeigevorrichtung 10 eine
Dual-Mode-reflektiv/transmissiv-Twisted Nematic-Flüssigkristallanzeigevorrichtung.
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Die
Anzeigevorrichtung 10 hat polarisationsverändernde
Mittel zur selektiven Veränderung
der Polarisationsorientierung des Lichts von einer Polarisationsorientierung
in eine andere Polarisationsorientierung, während das Licht durch die polarisationsverändernden
Mittel tritt. Vorzugsweise sind die Polarisationsverändernden
Mittel eine Flüssigkristallschicht 11,
die zwischen einer ersten transparenten Platte 12 und einer
zweiten transparenten Platte 13 eingebettet ist. Eine erste
transparente Elektrodenschicht 14 ist auf der Oberfläche der
ersten transparenten Platte 12 benachbart zu dem Flüssigkristallmaterial 11 angeordnet.
Eine zweite Elektrode ist auf der Oberfläche der zweiten transparenten
Platten 13 angeordnet. Die zweite Elektrode kann ein reflektiver Polarisator
sein, der auf der Oberfläche
der zweiten transparenten Platte 13, benachbart zu der
Flüssigkristallschicht 11 getragen
wird, wie unten beschrieben.
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Durch
geeignete Behandlung der Oberflächen
der transparenten Platten 12 und 13 werden die Moleküle des Flüssigkristallmaterials 11 veranlasst, sich
parallel zu der Oberfläche
der Platten 12 und 13 in eine Vorzugsrichtung
auszurichten. Derartige Verfahren und Behandlungen sind dem Fachmann
wohl bekannt. In einer Twisted Nematic-Flüssigkristallanzeigevorrichtung
sind die transparenten Platten 12 und 13 derart
orientiert, dass die Vorzugsrichtung der Flüssigkristalle auf der Platte 12 orthogonal
zu der Orientierung der Flüssigkristall
auf der Platte 13 ist. Diese Orientierung bewirkt den Twisted-Effekt in dem Flüssigkristallmaterial
in entspanntem Zustand. Dieser Effekt ist durch Fergason beschrieben
(US-Patent 3,731,986).
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Die
Twisted Nematic-Flüssigkristallschicht 11 ist
ein Beispiel für
polarisationsverändernde
Mittel. Es ist klar, dass beliebige Mittel zur ausgewählten Veränderung
der Polarisationsorientierung des Lichtes von einer Polarisationsorientie rung
in eine andere Polarisationsorientierung verwendet werden können, einschließlich beispielsweise
einer homeotropen Flüssigkristallschicht.
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Die
Anzeigevorrichtung 11 hat erste Polarisationsmittel zum
Polarisieren des Lichtes derart, dass das Licht mit im wesentlichen
einer Polarisationsorientierung durch die ersten Polarisatormittel hindurchtritt.
Vorzugsweise sind die ersten Polarisatormittel ein absorbierender
Linearpolarisator 16, der zwischen der ersten Glasplatte 12 und
sowohl der Umgebungslichtquelle 17 und einem Betrachter 18 angeordnet
ist, so dass die Flüssigkristallschicht 11 hinter
dem ersten Polarisator 16 angeordnet ist. Ein absorbierender
Linearpolarisator ist ein Beispiel für Polarisatormittel. Beliebige
Mittel zum Polarisieren des Lichtes, so dass Licht mit im wesentlichen
einer Polarisationsorientierung hindurchtritt, können verwendet werden.
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Die
Anzeigevorrichtung 10 hat ferner zweite Polarisatormittel,
die hinter der Flüssigkristallschicht 11 angeordnet
sind, um Licht von im wesentlichen einer Polarisationsrichtung durch
die zweiten Polarisatormittel hindurchtreten zu lassen und Licht
von im wesentlichen einer anderen Polarisationsorientierung zurück durch
die Flüssigkristallschicht 11 zu
reflektieren. Vorzugsweise sind die zweiten Polarisatormittel ein
reflektiver Polarisator 15. Die ebenfalls anhängige US-Anmeldung Nr. 116,715
offenbart verschiedene Ausführungsformen
einer reflektiven Polarisatoreinrichtung.
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Die
zweiten Polarisatormittel oder der reflektive Polarisator 15 ist
ein Drahtgitterpolarisator. Der Drahtgitterpolarisator hat eine
im wesentlichen parallele Anordnung von dünnen, lang gestreckten Elementen.
Die Elemente bietet Mittel zur Wechselwirkung mit elektromagnetischen
Wellen des Lichts, um im wesentlichen Licht mit einer Polarisationsorientierung
senkrecht zu den Elementen zu transmittieren und Licht mit einer
Polarisationsorientierung parallel zu den Elementen zu reflektieren.
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Wie
oben beschrieben, kann der reflektive Polarisator 15 elektrisch
leitfähig
sein oder mit einem transparenten Leiter beschichtet sein, so dass
er als zweite Elektrode wirken kann. Die transparente Elektrodenschicht 14 oder
der reflektive Polarisator 15 können derart strukturiert und
in leitfähige
Abschnitte aufgeteilt sein, dass die Bildelementeanzeigevorrichtung
definiert werden und Mittel zum ausgewählten Anlegen von elektrischen
Feldern an diese Elemente zum Bilden eines Anzeigebildes bereitgestellt
werden.
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Die
Anzeigevorrichtung 10 weist lichtemittierende Mittel auf,
die hinter dem reflektiven Polarisator 15 zum Hervorbringen
und Leiten von Licht auf dem reflektiven Polarisator 15 angeordnet
sind. Die lichtemittierenden Mittel können jede beliebige interne
Beleuchtungsquelle 21 sein. Wie oben beschrieben, kann
die Lichtquelle 21 einen Lichtemitter und ein oder mehrere
optische Elemente, wie z.B. Lichtleiter, Reflektoren, Prismenplatten
und Diffusoren aufweisen, wie sie zur gleichmäßigen Beleuchtung über die Oberfläche der
Anzeigeschirms verwendet werden.
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Zusätzlich weist
die Anzeigevorrichtung 10 vorzugsweise Absorptionsmittel 19 zum
Absorbieren des Lichtes auf, welches durch den zweiten Polarisator 15 tritt.
Die Absorptionsmittel 19 sind hinter dem zweiten Polarisator
oder der Rückplatte 13 und
zwischen dem zweiten Polarisator 15 und der Beleuchtungsquelle 21 angeordnet.
Die Absorptionsmittel 19 sind ausgelegt, um Umgebungslicht,
welches durch den zweiten Polarisator 15 hindurchtritt,
an der Rückreflexion
durch die Anzeigevorrichtung zu hindern ohne die Helligkeit der
Anzeige wesentlich zu verringern, wenn die interne Beleuchtungsquelle 21 verwendet
ist.
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2 zeigt
eine bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung. Die Absorptionsmittel 19 umfassen vorzugsweise
dritte Polarisatormittel zum Polarisieren von Licht, so dass im
wesentlich Licht einer Polarisation durch die dritten Polarisatormittel
hindurchtritt, während
Licht einer anderen Polarisation absorbiert wird. Die dritten Polarisatormittel
sind vorzugsweise ein Linearpolarisator 23. Wieder können die
dritten Polarisatormittel beliebige Mittel zum Polarisieren von
Licht sein.
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Zusätzlich weisen
die Absorptionsmittel 19 vorzugsweise Polarisationsumorientierungsmittel zum
Umorientieren der Polarisationsorientierung des Lichtes auf, während das
Licht durch diese hindurchtritt, so dass die Polarisationsorientierung
jedes durch den dritten Polarisator 23 und die Polarisationsumorientierungsmittel
hindurchtretenden Lichtes und von der Beleuchtungsquelle 21 zurück durch
die Polarisationsumorientierungsmittel reflektieren Lichtes von
einer Polarisation in eine andere umorientiert wird und daher durch
den dritten Polarisator 23 absorbiert wird. Die Polarisationsumorientierungsmittel sind
hinter dem dritten Polarisator 23 oder zwischen dem dritten
Polarisator 23 und der Beleuchtungsquelle 21 angeordnet.
Die Polarisationsumorientierungsmittel sind vorzugsweise ein λ/4-Plättchen 25, welches
an der zweiten transparenten Platte 13 befestigt ist, wobei
das Plättchen 25 zwischen
dem dritten Polarisator 23 und der internen Beleuchtungsquelle 21 angeordnet
ist. Die Polarisationsumorientierungsmittel können beliebige Mittel zum Umorientieren
der Polarisationsorientierung des Lichtes sein, so dass Licht, welches
durch den dritten Polarisator 23 hindurchtritt und an der
Beleuchtungsquelle 21 reflektiert wird, absorbiert wird.
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Der
dritte Polarisator 23 und das λ/4-Plättchen 25 sind ein
Beispiel für
Absorptionsmittel. Beliebige Mittel zum Absorbieren von Licht, welches
durch den zweiten Polarisator 15 hindurchtritt und durch den
zweiten Polarisator 15 rückreflektiert werden könnte, kann
verwendet werden.
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Die
Polarisatorkomponenten können
in verschiedenen Arten orientiert sein, die den Zielen der Erfindung
gerecht werden. Beispielsweise können der
erste Polarisator 16, der Reflexionspolarisator 15 und
der zweite absorbierende Polarisator 23 zum Hindurchtreten
von Licht mit einer Richtung der Polarisation orientiert sein, welche
parallel zu den Flüssigkristallmolekülen an der
inneren Oberfläche
der transparente Platte 12 ist.
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Unter
Bezug auf 3 ist der Betrieb der Anzeigevorrichtung 10 unter
Umgebungslichtbeleuchtung dargestellt. In 3 sind die
zwei transparenten Platten nicht gezeigt und die Flüssigkristallschicht
ist bestehend aus zwei Bildelementen dargestellt, bezeichnet durch
die Bereiche 29 und 33, welche eine Mehrzahl von
Bildelementen repräsentieren.
Die Bildelemente sind zum Zwecke der Darstellung zueinander benachbart
gezeigt. Daher sind die polarisationsverändernden Mittel, oder die Flüssigkristallschicht 11,
in eine Mehrzahl von Bildelementen aufgeteilt, von denen zwei dargestellt
sind. Die Bildelemente arbeiten unabhängig, entweder um die Polarisationsorientierung
des Lichtes zu verändern,
oder um die Polarisationsorientierung des hindurchtretenden Lichtes
unbeeinflusst zu lassen.
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In
Abwesenheit von einer angelegten Spannung ist das Flüssigkristallmaterial
im entspannten Zustand, dargestellt durch den Bereich 29.
Umgebungslicht, bezeichnet mit 30, wird durch den ersten Polarisator 16 mit
einer ersten Orientierung, bezeichnet mit X, transmittiert und tritt
in die Flüssigkristallschicht 11 ein.
Der Twist der Orientierung der Flüssigkristallmoleküle bewirkt,
dass der Polarisationsvektor des Lichtes in eine zweiten Orientierung,
bezeichnet mit Y, gedreht wird, während das Licht durch die Flüssigkristallschicht
tritt, so dass das Licht die Flüssigkristallschicht
mit den Polarisationsvektor in einer Orientierung verlässt, wie
es für
eine Reflexion von dem reflektiven Polarisator 15 erforderlich
ist. Das reflektierte Licht wird beim Durchtritt durch die Flüssigkristallschicht
erneut gedreht, so dass es durch den Polarisator 16 zu
dem Betrachter hindurchtritt, wie mit 32 bezeichnet. Daher
erscheint der Bereich 29 und andere Bereiche oder Pixel
der Anzeige, bei denen kein elektrisches Feld angelegt ist, hell.
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Wenn
eine Spannung zwischen der transparenten Elektrode 14 und
dem reflektiven Polarisator 15 angelegt ist, drehen die
Flüssigkristallmoleküle zu einer
Ausrichtung mit dem elektrischen Feld und Ent-Twisten die Molekülorientierung,
bezeichnet durch den Bereich 33. In diesem Fall tritt durch
den ersten Polarisator 16 transmittiertes Umgebungslicht durch
die Flüssigkristallschicht 11,
ohne eine Veränderung
in der Richtung des Polarisationsvektors. Daher wird das Licht durch
die Pola risatoren 15 und 23 mit minimaler Absorption
transmittiert. Das Licht wird bei Durchtritt durch das λ/4-Plättchen 25 zirkular
polarisiert. Ein Anteil des Lichtes wird von der äußeren Oberfläche des
Plättchens 25 und
den Oberflächen der
Lichtquelle 21 reflektiert. Nach der Reflexion wird das
Licht zurück
durch das λ/4-Plättchen 25 und
in eine Linearpolarisation mit einer Polarisationsachse orthogonal
zu der durch den Polarisator 23 hindurchgelassenen konvertiert.
Daher wird das reflektierte Licht, bezeichnet mit 34, in
dem Polarisator 23 absorbiert und Anteile der Anzeige mit
angelegtem elektrischen Feld erscheinen dunkel.
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Unter
Bezug auf 4 wird der Betrieb der Anzeigevorrichtung 10 bei
interner Beleuchtung dargestellt. Wenn die Beleuchtungsquelle 21 verwendet wird,
wird eine Polarisation durch den Polarisator 23 absorbiert
und die orthogonale Polarisation, bezeichnet mit X, wird durch die
beiden Polarisatoren 23 und den reflektiven Polarisator 15 transmittiert.
Wenn keine Spannung an die Flüssigkristallschicht
angelegt ist, gezeigt bei Bereich 29, wird die Richtung
der Polarisation des Lichtes bei der Transmission durch die Flüssigkristallschicht
gedreht, so dass Licht in dem Polarisator 16 absorbiert
wird, bezeichnet bei 36. Daher erscheinen die Bereiche
der Anzeige ohne angelegte Spannung dunkel. Mit einer an die Flüssigkristallschicht
angelegten Spannung, bezeichnet bei Bereich 33, wird die
Polarisation des Lichtes nicht gedreht und das Licht wird durch
den Polarisator 16 zu dem Betrachter transmittiert, bezeichnet
bei 38.
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Der
dritte Polarisator 23 und die λ/4-Platte 25 wirken
in vorteilhafter Weise zum Absorbieren von Umgebungslicht, welches
durch den reflektierenden Polarisator 15 transmittiert
wird und erhalten daher das hohe Kontrastverhältnis der Anzeigevorrichtung in
dem Umgebungslichtmodus, ohne die Helligkeit der Anzeige im Hintergrund
beleuchteten Modus negativ zu beeinflussen.
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Es
ist zu beachten, dass die Polarität der Anzeigevorrichtung umgekehrt
wird wenn die interne Lichtquelle verwendet wird. Unter Umgebungslichtbeleuchtung
erscheint die Anzeige vorrichtung in solchen Bereichen hell, in denen
keine Spannung über die
Flüssigkristallschicht
angelegt ist. Mit rückwärtiger Beleuchtung
erscheint die Anzeigevorrichtung in Bereichen ohne Spannung dunkel
und hell in Bereichen in denen Spannung angelegt ist. In dem Fall einfacher
Anzeigevorrichtung, wie z.B. in Uhren verwendeten numerischen Anzeigevorrichtungen,
kann die Kontrastumkehr nicht kompensiert werden, da diese Anzeigevorrichtungen
keine Möglichkeiten
bieten, um ein elektrisches Feld an die Flüssigkristallschicht in die
Anzeigeelemente umgebenden Bereichen anzulegen. Daher stellt eine
typische Anzeige dunkle Ziffern auf einem hellen Hintergrund unter Umgebungslichtbeleuchtung
dar, und helle Zeichen auf einem dunklen Hintergrund bei Hintergrundbeleuchtung.
Es wird angenommen, dass diese Veränderung der Anzeigedarstellung
für diese
Anwendungen akzeptabel ist.
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Die
Umkehrung des Bildkontrastes ist in vielen anderen Anzeigeanwendungen
eindeutig inakzeptabel. Wenn die Kontrastumkehr nicht kompensiert
wird, wäre
beispielsweise der Rasen in einem Videobild bei Umgebungslichtbeleuchtung
grün, bei Hintergrundbeleuchtung
jedoch Magenta. Glücklicherweise
kann die Kontrastumkehr durch geeignete Veränderungen in den elektrischen
Signalen kompensiert werden, welche an die Matrix-Anzeigen angelegt
werden, unter Verwendung einer beliebigen der wohlbekannten Single-Scan-,
Double-Scan- oder Active-Matrix-Adressierungsverfahren.
Um eine derartige Kompensation bereitzustellen weist die Anzeigevorrichtung 10 Steuermittel
auf, um selektiv die Bildelemente zum Bilden des gewünschten
Anzeigebildes zu aktivieren. Die Steuermittel können ein Controller 40 sein,
der Pixelansteuerungssignale zur Ansteuerung der Anzeigevorrichtung
erzeugt. Der Controller 40 hat wenigstens zwei Betriebsmodi,
einschließlich
eines Umgebungslichtmodus und einem Hintergrund-beleuchteten Modus.
Zusätzlich
kann die Anzeigevorrichtung außerdem
Schaltmittel zum Schalten zwischen dem Umgebungslicht und Hintergrundmodus
aufweisen. Die Schaltmittel können
einen Schalter 42 zur Stromversorgung des Hintergrundlichtes
und Umschalten zwischen dem Hintergrundlicht- und Umgebungslichtmodus
der Steuermittel sein. Vorzugsweise stellt der Controller 40 Ansteuerungssignale
zur Auswahl von Bildelementen in dem Umgebungslichtmodus bereit,
so dass die Anzeigevorrichtung 10 in einem "normal weiß"-Modus arbeitet.
Zusätzlich
kehrt der Controller 40 vorzugsweise den Kontrast der Bildelemente
um, welche Ansteuerungssignale im Hintergrundlicht-Modus empfangen,
jedoch derart, dass das Erscheinungsbild des Bildes der Anzeigevorrichtung
bei Umgebungslicht- und Hintergrundlicht-Modus gleich bleibt.
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Es
ist außerdem
zu bemerken, dass die beschriebene Beziehung zwischen der Orientierung
der Flüssigkristallmoleküle und der
drei Polarisatoren in der Anzeigevorrichtung nicht die einzige mögliche oder
praktische Orientierung ist. Beispielsweise kann die Anzeigevorrichtung
ebenfalls zum Betrieb mit einer Orientierung der Flüssigkristallmoleküle ausgelegt
sein, die orthogonal zu derjenigen des ersten absorbierenden Polarisators 16 ist
statt mit dem ersten Polarisator ausgerichtet zu sein, wobei die
anderen Polarisatoren in der beschriebenen Orientierung bleiben.
Ein ähnlicher
Effekt kann auch durch Drehen der zwei rückwärtigen Polarisatoren 15 und 23 um
90° erreicht
werden, während
der Frontpolarisator 16 in der beschriebenen Orientierung
bleibt.
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Wie
oben beschrieben kann der erste Polarisator 16 zum Hindurchtreten
von Licht mit im wesentlichen einer ersten Polarisationsorientierung
ausgelegt sein, während
die Flüssigkristallschicht 11 zur gezielten
Veränderung
von Licht aus einer ersten Polarisation zu einer zweiten Polarisation
ausgelegt ist. Der zweite Polarisator 15 kann zum Hindurchtreten von
Licht mit im wesentlichen der ersten Polarisationsorientierung ausgelegt
sein und Licht mit im wesentlichen der zweiten Polarisationsrichtung
reflektieren. Daher sind die Absorptionsmittel 19 zum Absorbieren
von Licht ausgelegt, welches durch die zweiten Polarisationsmittel
tritt. Alternativ kann der zweite Polarisator zum Hindurchtreten
von Licht mit dem wesentlichen der zweiten Polarisationsorientierung
ausgelegt sein und zum Reflektieren von Licht mit dem wesentlichen
der ersten Polarisationsrichtung. Dann sind die Absorp tionsmittel 19 wiederum zum
Absorbieren von Licht ausgelegt, welches durch die zweiten Polarisationsmittel
hindurchtritt.
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Jedes
der bekannten Verfahren zur Hintergrundbeleuchtung einer Flüssigkristallanzeige
kann angewendet werden, solange darauf geachtet wird, dass das Umgebungslicht
entweder durch die Beleuchtungsquelle absorbiert wird oder ohne
wesentliche Änderungen
der Polarisation reflektiert wird.
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Ein
Vorteil der vorliegenden Erfindung gegenüber dem Stand der Technik besteht
darin, dass die Anzeigevorrichtung einen hohen Kontrast und eine
hohe Effizienz in sowohl dem reflektiven Modus mit Umgebungslichtbeleuchtung
und dem transmissiven Modus mit interner Beleuchtungsquelle bietet.
In beiden Modi leiten die hellen Bereiche der Anzeige im wesentlichen
das gesamte Licht einer Polarisation der verfügbaren Beleuchtung an den Betrachter.
Zusätzlich
sind in den beiden Modi die dunklen Bereiche der Anzeige sehr dunkel,
da im wesentlichen das gesamte Licht der unerwünschten Polarisation innerhalb
der Anzeigevorrichtung absorbiert wird. Es gibt daher keinen Kompromiss
zwischen der Effizienz im reflektiven Modus gegenüber der
Effizienz in dem transmissiven Modus, wie es bei der Verwendung
eines Transflektors in gegenwärtigen
Anzeigevorrichtungen der Fall ist.
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Die
Verwendung der Erfindung kann unter verschiedensten Umständen auftreten,
von heller Umgebungslichtbeleuchtung, wie beispielsweise Sonnenlicht,
zu den Bedingungen in einer dunklen Nacht. Aufgrund der Konstruktion
der Anzeigevorrichtung gibt es jedoch Bedingungen, in denen es nicht
ausreichend Umgebungslicht zur Beleuchtung der Anzeige gibt, jedoch
das verfügbare
Umgebungslicht trotzdem eine Verschlechterung des Kontrastes und
der Sichtbarkeit der Anzeige verursacht. Eine Straightforward-Lösung für die Bedingungen besteht
darin, die interne Beleuchtungsquelle heller zu machen. Dies erhöht die Leistungsanforderungen der
Anzeigevorrichtung und macht die Anzeigevorrichtung außerdem heller
als es für
andere Bedingungen erforderlich wäre. Aus diesen Gründen bietet eine
dimmbare Lichtquelle, in der die Helligkeit der internen Lichtquelle
eingestellt werden kann um an die Umgebungsbedingungen angepasst
zu werden, einen besonderen Nutzen und leichte Bedienung.
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Unter
Bezug auf die 5 und 6 wird eine
alternative Ausführungsform
der Anzeigevorrichtung, allgemein bezeichnet mit 600, gezeigt,
welche im Umgebungslichtmodus, wie in 5 gezeigt, betrieben
ist und dem internen Beleuchtungsmodus, gezeigt in 6.
Die alternative Ausführungsform der
Anzeigevorrichtung 600 ist in den meisten Belangen ähnlich zu
den Ausführungsformen
der Anzeigevorrichtung 10, die in den 1 bis 4 gezeigt
ist. In der alternativen Ausführungsform
weist die Anzeigevorrichtung 600 jedoch eine Scheibe/einen
Bogen eines Materials 610 auf, welcher Licht absorbiert
und welcher entfernbar hinter dem zweiten Polarisator 15 angeordnet
ist. Daher absorbiert die Scheibe 610 jedes Licht, was
durch den zweiten reflektiven Polarisator 15 hindurchtritt.
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In
dem Umgebungslichtbeleuchtungs-Modus, welcher in 5 gezeigt
ist, arbeitet die alternative Ausführungsform der Anzeigevorrichtung
im wesentlichen genauso, wie die bevorzugten Ausführungsformen
der Anzeigevorrichtung 10, wie sie in 3 gezeigt
sind. Im Modus mit interner Beleuchtung, wie er in 6 gezeigt
ist, ist die Scheibe 610 entfernt und der reflektierende
Polarisator 15 lässt nur
Licht einer Polarisation, z.B. der ersten Polarisation X, wie bei 190 gezeigt,
hindurchtreten. Das verbleibende Licht mit der anderen Polarisationsorientierung,
z.B. der zweiten Polarisation Y, wird zu der Beleuchtungsquelle
zurück
reflektiert, wie bei 192 gezeigt.
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Das
durch den reflektiven Polarisator 15 reflektierte Licht
kann recycelt werden (zu der Polarisationsorientierung X konvertiert
und zurück
zu der Vorderseite des Displays geleitet werden). Das Licht kann
durch Aufnahme von zweiten Polarisationsumorientierungsmitteln zum
Umorientieren der Polarisationsorientierung und Reflektormittel
zum Reflektieren von Licht zurück
zu dem zweiten polarisationsverändernden
Mitteln und dem zweiten Polarisator 15 recycelt werden.
Die polarisationsverändernden Mittel
können
eine λ/4-Platte 184 sein
und die reflektierenden Mittel können
ein Reflektor 180 sein, entweder innerhalb oder außerhalb
zu der Beleuchtungsquelle 21. Das reflektierte Licht wird
von der zweiten Polarisationsrichtung Y in eine zirkulare Polarisation
durch das Wellenplättchen 184 konvertiert, wie
bei 194 gezeigt. Nach Reflexion zurück zu der Vorderseite der Anzeigevorrichtung
durch den Reflektor 180 wird das Licht von der zirkularen
Polarisation in die Linearpolarisation mit der Orientierung X konvertiert,
wie bei 196 gezeigt. Auf diese Weise wird das Licht recycelt
und die Anzeigevorrichtung verwendet in effektiver Weise das Licht,
statt einen Teil des Lichtes zu verwerfen.
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Die
Scheibe 610 kann ein in geeigneter Weise behandelter Polymerfilm
sein, wie z.B. Mylar. Zusätzlich
kann die Scheibe 610 auf einer Rolle oder einem Zylinder
gewickelt sein, welcher mit der Anzeigevorrichtung gekoppelt ist,
um die Scheibe in dem Modus mit interner Beleuchtung aus dem Lichtweg zu
entfernen.
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Während die
Erfindung offenbart ist und bestimmte Ausführungsformen von ihre ausführlich beschrieben
sind, soll die Erfindung nicht allein auf diese Ausführungsformen
beschränkt
verstanden werden. Viele Abwandlungen, die dem Fachmann einleuchten,
liegen innerhalb des Bereichs der Erfindung. Während die Erfindung beispielsweise
und mit Bezug auf Twisted Nematic-Flüssigkristallanzeigevorrichtungen
beschrieben wurde, kann die Erfindung auch in anderer Weise angewendet
werden, einschließlich
in Anzeigevorrichtungen mit anderen Flüssigkristallmaterialien oder
elektro-optischen Effekten. Es ist daher beabsichtigt, dass der
Schutzbereich der Erfindung nur durch die beigefügten Ansprüche beschränkt wird.