【発明の詳細な説明】
多数のユーザに単一のディスプレイを観察させるか、
または単一のユーザに多数のディスプレイを
観察させる画像ディスプレイシステム
発明の背景
この発明は、多数のユーザに単一のディスプレイを観察させるか、または単一
のユーザに多数のディスプレイを観察させる画像ディスプレイシステムに関する
。
液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）は薄く、動作するのにあまり電力を必要とせず、
したがって、陰極線管（ＣＲＴ）に代わるものとして有利に用いられる。しかし
ながら、ＣＲＴは典型的により高い品質の画像を生成し、より優れたディスプレ
イ特性を提供する。たとえば、ＣＲＴがディスプレイ背景とディスプレイ文字と
の間にかなりのコントラストを生じるので、ＬＣＤによって与えられた画像を認
識するために必要なものよりも照明の条件が好ましくないときにもＣＲＴは認識
できる。ＬＣＤを用いる際の別の制限は、ディスプレイパネルでの垂線に対する
観察角の範囲がＣＲＴにおけるよりも小さいことである。これは、画像のコント
ラストが観察角により強く依存するからである。さらに、ディスプレイ文字の色
が観察角に関して変化する傾向を有する。
観察角の範囲が制約されているために、たとえば航空機の操縦室でのように、
何人かのユーザが同じディスプレイを同時に観察することが必要とされるアプリ
ケーションに
おいてＬＣＤを用いることが制限される。単一のユーザが単一の位置から多数の
ディスプレイを観察しなければならない代替的なアプリケーションでは、ＬＣＤ
の観察角の範囲が限られているために、効果的に用いることができるディスプレ
イの数が制約される。斜め、すなわち垂直ではない方向から観察されるようなＬ
ＣＤの低下するコントラスト比を補正するために、ディスプレイパネルは直接操
作者の方を向くように再配向または再調整され得る。パネルがキャビネットに装
着されるか、または観察者の届かない所、たとえば航空機の計器アレイまたは頭
上のディスプレイに位置するディスプレイシステムでは、ディスプレイパネルを
配向することは常に実行可能であるとは限らない。
発明の概要
この発明の第１の局面に従うと、画像ディスプレイシステムであって、画像デ
ィスプレイパネルを含み、前記パネルは、パネルの最大コントラスト観察方向が
制御信号に応答して電気的に変更できるようなものであり、さらに、第１および
第２の観察ステーションを規定して第１および第２のユーザにそれぞれ第１およ
び第２の観察方向のパネルを観察させるための手段と、パネルの最大コントラス
ト観察方向が第１の観察方向と第２の観察方向との中間であるように画像ディス
プレイパネルに電気制御信号を与えるための手段とを含む画像ディスプレイシス
テムが提供される。
この発明の別の局面に従うと、画像ディスプレイシステ
ムであって、少なくとも第１および第２の画像ディスプレイパネルを含み、少な
くとも第１のパネルが、その最大コントラスト観察方向が電気的に変更できるよ
うなものであり、さらに、ユーザが第１および第２の観察方向の第１および第２
のパネルをそこからそれぞれ観察可能な観察ステーションを規定する手段と、パ
ネルの最大コントラスト観察方向が第１の観察方向と実質的に一致するように第
１のディスプレイパネルに電気制御信号を与えるための手段とを含む画像ディス
プレイシステムが提供される。
この発明の主題がこの明細書の結びの部分に詳しく指摘され、確かに請求され
る。しかしながら、動作の構成および方法、ならびにそのさらなる利点および目
的は、同じ参照記号が同じ要素を指す添付の図面と関連して以下の説明を参照す
ることによって最良に理解され得る。
図面の簡単な説明
図１は、捩じれネマチックモードセルにおける液晶分子の配向を示す図である
。
図２は、第１の電界を加えた後で、捩じれネマチックモードセルにおける液晶
分子の配向を示す図である。
図３は、第２の電界を加えた後で、捩じれネマチックモードセルにおける液晶
分子の配向を示す図である。
図４は、常態では白色の液晶ディスプレイにおけるピクセル制御のための回路
構成の図である。
図５は、ディスプレイが垂直の観察のために調節される
ときの、液晶セルの輝度と水平面の観察方向との間の関係を示すグラフである。
図６は、セルに存在する電界のいくつかの値について、液晶セルのコントラス
ト比と水平面の観察方向との間の関係を示すグラフである。
図７は、各ディスプレイに対する最大コントラスト観察角が同じユーザ位置に
向けられた、多数の液晶ディスプレイを示す図である。
図８は、各ディスプレイに対する最大コントラスト観察角が多数のユーザの観
察のために調節された、多数の液晶ディスプレイを示す図である。
詳細な説明
図１は、Ｎｘ*Ｎｙの別個にアドレス指定可能なピクチャー要素またはピクセ
ルの長方形アレイを有する捩じれネマチック液晶ディスプレイパネルの一部を概
略的に示す。パネルは２つの直線偏光子２および１６を含み、直線偏光子２はガ
ラス基板４の外表面に面して位置決めされ、直線偏光子１６はガラス基板１４の
外表面に面して位置決めされる。偏光子２は偏光方向３を有し、偏光子１６は偏
光方向３に直交する偏光方向１５を有する。別個の透明ピクセル電極の長方形ア
レイがガラス基板４の内表面に配置され、単一の連続的な透明共通電極１２がガ
ラス基板１４の内表面に配置される。６と示されるピクセル電極が１つだけ図１
に示される。液晶セル９は各透明ピクセル電極６と透明
電極１２との間に規定される。液晶セル９は液晶ディスプレイパネルのピクセル
位置に対応する。
以下の説明の便宜上、パネルが垂直に配置され、かつ偏光方向３が水平である
と想定される。
パネルは、基板１４から離れた偏光子１６の側から観察される。光源（図示せ
ず）は、ディスプレイパネルの平面に対して垂直に偏光子２に入射する光ビーム
１を与え、偏光子２によって透過された光はガラス基板４、透明電極６、液晶セ
ル９、透明電極１２およびガラス基板１４を介して偏光子１６に伝わる。
液晶セル９は、分子１８、２０、２２、２４、２６、２８、３０、３２、およ
び３４として概略的に表わされる液晶分子を含む。液晶分子は、電極６と電極１
２との間に電位差がないときにそれらがとる典型的な配向で図１に示される。こ
の条件では、分子はディスプレイパネルに対する垂線に横断して配向される。分
子の配向は捩じれおよびチルトとして知られる２つの成分を有する。捩じれはデ
ィスプレイパネルの垂線についての分子の配向を指し、捩じれ角はβと示される
。チルトはディスプレイパネルの垂線と直角をなす平面に対する分子の角位置を
指し、チルト角はαと示される。一般に、捩じれ角はセルに存在する電界に依存
しないが、チルト角は電界に依存する。それぞれ電極６および１２に隣接する分
子１８および３４は基板４および１６に結合され、それらの配向は実質的に固定
している。
捩じれ角はガラス基板４および１４の表面の処理に依存する。ガラス基板の処
理は、分子１８が偏光子２の直線偏光方向３に平行に、すなわち水平に配向され
、かつ分子３４が偏光子１６の直線偏光方向１５に平行に、すなわち垂直に配向
されるように行なわれる。こうして、分子１８が
２０−３２は、２つの隣接した分子の捩じれ角の中間である捩じれ角をとる傾向
を有する。たとえば、分子２０は分子１８に対して、かつ分子３４の捩じれ角の
方へ（光ビーム１の方向を向いて）左回りの方向に回転される。分子２２および
２４は捩じれ角を連続的に増加させる。分子２６は分子１８の捩じれ角と分子３
４の捩じれ角との間の中間の捩じれ角を有する。
分子１８および３４の各々はα0のチルト角で配向される。電極６と電極１２
との間に電界が加えられないとき、チルトは基板４および１４からの距離ととも
に減少する傾向を有する。分子２０のチルト角は分子１８のチルト角よりも小さ
く、分子２２および２４はチルト角を連続的に減
偏光子２によって透過された光は方向３で平面偏光され、ガラス基板４および
透明電極６を通過する。図１に示される条件で液晶セル９を通過する際、偏光さ
れた光の偏光の
れた液晶セルを去るまで漸進的に回転される。平面偏光さ
れた光は透明電極１２およびガラス基板１４を通過し、その偏光方向が液晶セル
９に存在する光の偏光の平面で整列させられる偏光子１６に達する。
このように、偏光子１６は偏光された光を通過させ、パネルの外部から観察さ
れるときに白色の外観を与える。
電界が捩じれネマチックセルに加えられるとき、セルの境界から間隔をあけら
れた液晶分子はそれ自体を、加えられた電界と平行に配向する傾向を有する。図
２は、電界が電極６と電極１２との間に存在する条件での液晶セル９を示す。図
２に示されるように、分子２０は図１の分子２０と比較してより大きなチルト角
を示す。分子２２はより大きなチルト角を有し、分子２４、２６および２８の各
々は、最大チルト角αmaxを有する。
液晶セルに係る電界のやや大きな値では、最大チルト角αmaxがより大きいが
、電界の限界値では、液晶セルの外表面に結合された分子を除く、全セルの分子
が、加えられた電界の方向に配向されるようになる。したがって、大多数の分子
がパネルの垂線で整列され、それ以上電界を上げても最大チルト角に影響が及ぼ
されない。図３は、液晶ディスプレイパネルの垂線に対して主として平行な分子
配向を作り出すために十分な大きさである電界によってその分子が配向された液
晶セル９を示す。この条件では、セルに入る光の偏光方向がセルでの伝搬によっ
て著しくは影響されず、偏光子１６がセルによって透過される光を塞ぐ。し
たがって、セルは観察者には不透明に見える。この態様の動作のために、図１−
３を参照して説明された種類の液晶ディスプレイパネルは常態では白色のディス
プレイパネルと称される。
図４は、液晶ディスプレイパネルのピクセル位置にその各々が対応する液晶セ
ル９i,j（ｉ＝１…Ｎｘ；ｊ＝１…Ｎｙ）の長方形アレイの一部を示す。電界効
果トランジスタ（ＦＥＴ）４０i,jが各ピクセル位置に設けられ、そのドレイン
は電極６i,jに接続され、そのソースはコラムドライブライン４２iを介してコラ
ムドライバ回路４４に接続され、そのゲートはロウドライブライン４６jを介し
てロウドライバ回路４８に接続される。ロウドライバ回路４８およびコラムドラ
イバ回路４６は当業者には周知の典型的なディスプレイドライバ回路構成要素を
表わす。例示の目的のために、回路４８は、その入力が可変電圧源５２に接続さ
れ、その出力がロウドライブライン４６jに接続されたロウドライバ４８jを含む
ものとして示される。制御バス５４内に含まれるライン５４jはロウドライバ４
８jにイネーブル信号をそれぞれ与える。同様に、ドライバ回路４４は、その入
力が電圧源５０に接続され、その出力がコラムドライブライン４２iにそれぞれ
接続されたコラムドライバ４４iを含む。制御バス５６は、コラムドライバ４４
にイネーブル信号をそれぞれ与えるための制御ライン５６iを有する。制御バス
５６および５４はビデオコント
ローラ５８に接続されて選択的にドライバ４８および４４を能動化する。
各ＦＥＴ４０は液晶セル９の状態を制御する。ビデオコントローラ５８がライ
ン５６iおよびライン５４jの両方を能動化しないならば、ＦＥＴ４０i,jのチャ
ネルは導通せず、電界が液晶セル９i,jに確立されない。したがって、セル９i,j
がＯＦＦ状態（白色状態）である。しかしながら、ビデオコントローラ５８がラ
イン５６iおよび５４jにイネーブル信号を与えるならば、コラムドライバ４４i
はＦＥＴ４０i,y'のソースに電圧に与え、ここでｙはｊのあらゆる値を表わし、
ロウドライバ４８、はＦＥＴ４０x,jのゲートに電圧を与え、ここでｘはｉのあ
らゆる値を表わす。ＦＥＴ４０i,jは、ＦＥＴのチャネルを導通させるのに十分
な電圧を吸込むためのゲートを有し、ＦＥＴの電圧を吸い込むためのゲートに依
存する電圧を吐き出すためのソースを有する。電界はセル９i,j'で確立され、電
界の適切な値でセル９i,jはＯＮ状態（黒色状態）である。電圧源５２を調節す
ると電極６i,jと電界１２との間に電圧がもたらされ、したがって、セル９i,j'
の電界が調節される。
どのような所与の観察方向でのＬＣＤセルのコントラスト比も、セルが黒色状
態にあるときの所与の観察方向でのセルの輝度に対する、セルが白色状態にある
ときの所与の観察方向でのセルの輝度の比として規定される（すなわち、
コントラスト比＝白色輝度／黒色輝度）。図５は、水平面における角の関数とし
て、常態では白色の液晶ディスプレイセルの輝度における変化を示す。図５の曲
線６６は、白色輝度が通常はディスプレイパネルに垂直な観察方向で最大値を有
し、観察角に多少依存することを示す。図３に示されるように電界がパネルの垂
線で大多数の分子を整列させるのに十分であるとき、図５の曲線６８によって示
されるように、黒色輝度はディスプレイパネルに垂直な観察方向で最小値を有し
、観察方向とともに極めて大きく変化する。したがって、コントラスト比（図５
、曲線７０）も観察方向とともに変化し、最大コントラスト観察方向（コントラ
スト比が最大である観察方向）はディスプレイパネルに垂直である。
黒色状態での液晶分子の配向は黒色状態でセルに存在する電界に依存し、最小
の輝度が観察者によって見られる方向に影響を及ぼす。したがって、黒色状態に
おける電界は最大コントラスト観察角を調節するために用いられ得る。
図５の曲線６８を発生するための電界よりもやや低い電界Ｅ1では、最小輝度
は垂線の一方の側、たとえば、図６の曲線７２によって示されるように垂線の右
側で見られ、最大コントラスト比は図６の点曲線６４によって表わされるように
垂線の右側の４０°で起こる。黒色状態の液晶セルにおける電界を第２の値Ｅ2
に上げると、最小輝度がややわずかに右側（曲線７６）に見られ、最大コントラ
スト
比が点曲線６２によって表わされるように垂線の右側の２０°で起こる。
したがって、液晶セルの電極６と電極１２との間に加えられる電圧を変化させ
ることによって、最大コントラスト比が起こる水平面の角を調節することが可能
であるとわかる。したがって、図４を再び参照して、最大コントラスト観察角は
可変電圧源５２を調節することによって変更できる。
図７は、あらゆるパネルが同じ観察位置から観察されるように、多数の共面液
晶ディスプレイパネルに対する最大コントラスト観察角を向け直すための方法を
示す。ユーザ９０はＬＣＤパネル８６のすぐ前、ＬＣＤパネル８８の左、かつＬ
ＣＤパネル８２および８４の右に位置決めされる。その通常の動作条件下にある
典型的なＬＣＤパネルでは、最大コントラスト観察角はパネルに垂直である。図
７に示されるスクリーン構成では、ＬＣＤパネル８２に対する最大コントラスト
観察角が垂直（すなわちΘ＝０°）であるならば、ユーザ９０はディスプレイを
読取ることができないか、または低下したコントラストでディスプレイを読取ら
なくてはならないだろう。このためにユーザの眼性疲労が増し、ディスプレイ情
報が誤って解釈される可能性が高くなる。低いコントラストの観察における問題
を取除くために、黒色状態を確立するようにＬＣＤパネル８２に用いられる電圧
が、最大コントラスト観察角Θ3をもたらすよ
うに選択され、したがって、ユーザ９０は最大コントラスト観察角でディスプレ
イを観察することができる。同様に、ディスプレイパネル８４で用いられる電圧
が、最大コントラストが観察角Θ2で起こるように選択され、ディスプレイパネ
ル８８で用いられる電圧が、最大コントラストが観察角Θ1で起こるように選択
される。図６を参照して説明された態様でその最大コントラスト観察角が電界と
ともに変化するＬＣＤパネルの場合では、最大コントラストを角Θ1でもたらす
ように、パネルを回転させることが必要であろう。ユーザ９０がディスプレイパ
ネル８６のすぐ前に位置決めされるので、ＬＣＤ８６に係る電圧は、最大コント
ラストがディスプレイスクリーンに垂直な方向で見られるようなものである。し
たがって、単一のユーザが空間的に間隔をあけられた多くのスクリーンを同じ観
察位置から観察できる。
図８は多数のユーザによって同時に観察される複数のディスプレイパネルを示
す。ユーザ９６はディスプレイパネル９４のすぐ前に位置決めされ、ユーザ９８
はディスプレイパネル９２のすぐ前に位置決めされる。ユーザ９６はディスプレ
イパネル９２の垂線から６０°の観察角に位置し、ユーザ９８はディスプレイパ
ネル９４の垂線から６０°の観察角に位置する。最大コントラスト観察角を調節
することによって、たとえば、ディスプレイパネル９２に対する最大コントラス
ト観察角が垂線の左側の３０°に調節され、
パネル９４が垂線の右側３０°の最大コントラスト観察角３０°に調節される改
良された態様で両方のディスプレイパネルが両方のユーザによって観察できる。
どちらのディスプレイパネルに対する最大コントラスト観察角もユーザ９６また
はユーザ９８に対して最適ではないが、二人のユーザの間に最大のコントラスト
観察方向を有することによって、各ユーザが効果的に各スクリーンを読取ること
のできるように各ユーザ位置に十分なコントラストがもたらされる。
代替的な状況では、ユーザ９６がパネル９２および９４の両方を読取ることが
必要とされ、ユーザ９８が自分のすぐ前にあるパネル９２だけを読取ることが必
要とされるならば、パネル９４はディスプレイパネルに垂直な最大コントラスト
観察角を有するように調節され、ディスプレイパネル９２は上述のように二人の
ユーザの観察方向の中間である最大コントラスト観察角をもたらすように調節さ
れる。
最大コントラスト観察角はまた、ユーザのディスプレイ観察を制限するように
調節可能である。たとえば、極秘情報を表示するとき、一人のユーザだけがディ
スプレイパネルを読取ることが望ましいかもしれない。したがって、最大コント
ラスト観察角が第２のユーザの有効観察範囲外に調節でき、これによって情報の
許可されていない読取が最小にされる。
この発明は説明および例示された特定の実施例に制限さ
れず、添付の請求の範囲とその均等物において規定されるようなこの発明の範疇
から逸脱せずに変形が行なわれ得ることが認識される。たとえば、この発明は常
態では白色のＬＣＤディスプレイパネルを参照して説明されたが、２つの偏光子
が直角をなす代わりに互いに対して平行に配向され、したがって電極間に電界が
加えられないときにＬＣＤセルによって透過される光が第２の偏光子によって塞
がれる、いわゆる常態では黒色のパネルにもこの発明は適用可能である。常態で
は黒色のＬＣＤパネルの場合、白色状態でのセルに加えられる電圧の調節が、最
大輝度が見られる観察方向に影響を及ぼし、この態様で、ディスプレイパネルに
垂直である以外の最大コントラスト観察方向を確立させる。さらに、この発明は
水平面においてシフトされる最大コントラスト観察方向に制約されない。なぜな
ら、液晶パネルをその垂線に対して回転させることによって、最大コントラスト
が見られる方向が同様に回転し、円錐面を描くからである。Detailed Description of the Invention
Have multiple users view a single display,
Or multiple displays for a single user
Image display system for observation
Background of the Invention
This invention allows multiple users to view a single display or
Image display system that allows many users to observe multiple displays
.
Liquid crystal displays (LCDs) are thin and don't require much power to operate,
Therefore, it is advantageously used as an alternative to a cathode ray tube (CRT). However
However, CRTs typically produce higher quality images, and better displays.
B) Providing characteristics. For example, a CRT has a display background,
The image presented by the LCD is recognized as it causes a considerable contrast between
CRT recognizes when lighting conditions are less favorable than what is needed to know
it can. Another limitation when using an LCD is the normal to the display panel
The range of viewing angle is smaller than in CRT. This is the image control
This is because the last more strongly depends on the observation angle. In addition, the color of the display letters
Have a tendency to change with respect to the viewing angle.
Due to the limited range of viewing angles, like in the cockpit of an aircraft,
An app that requires several users to view the same display at the same time
Application
The use of LCDs is limited. A single user from a single location to many
In an alternative application where you have to observe the display, LCD
Due to the limited range of viewing angles, the display can be used effectively.
The number of a is restricted. L as observed from an angle, that is, a direction that is not vertical
The display panel is operated directly to compensate for the decreasing contrast ratio of CD.
It can be reoriented or readjusted to face the author. Panel mounted on cabinet
Worn or out of reach of the observer, eg instrument array or head of an aircraft
For display systems that are located on the upper display, the display panel
Orienting is not always feasible.
Summary of the invention
According to a first aspect of the present invention, there is provided an image display system, comprising:
Display panel, wherein the maximum contrast viewing direction of the panel is
Electrically changeable in response to a control signal, further comprising:
A second viewing station is defined to provide the first and second users with a first and a second respectively.
And means for observing the panel in the second viewing direction and the maximum contrast of the panel
If the image viewing direction is intermediate between the first viewing direction and the second viewing direction,
Image display system including means for providing electrical control signals to the play panel
System is provided.
According to another aspect of the present invention, an image display system.
And including at least a first and a second image display panel,
At least the first panel can change its maximum contrast viewing direction electrically
In addition, the user may not have the first and second viewing directions in the first and second viewing directions.
Means for defining viewing stations from which each panel of the
Make sure that the maximum contrast viewing direction of the channel is substantially the same as the first viewing direction.
Image display device including means for applying an electrical control signal to the display panel.
A play system is provided.
The subject matter of this invention is pointed out in detail in the concluding portion of this specification and is certainly claimed.
You. However, the configuration and method of operation, and its further advantages and eyes.
See the description below in connection with the accompanying drawings in which like reference numerals refer to like elements.
Can be best understood by
Brief description of the drawings
FIG. 1 is a diagram showing the orientation of liquid crystal molecules in a twisted nematic mode cell.
.
FIG. 2 shows a liquid crystal in a twisted nematic mode cell after applying a first electric field.
It is a figure which shows the orientation of a molecule.
FIG. 3 shows a liquid crystal in a twisted nematic mode cell after applying a second electric field.
It is a figure which shows the orientation of a molecule.
Figure 4 shows a circuit for pixel control in a normally white liquid crystal display.
It is a figure of a structure.
Figure 5: Display is adjusted for vertical viewing
6 is a graph showing the relationship between the brightness of the liquid crystal cell and the viewing direction of the horizontal plane at that time.
Figure 6 shows the contrast of the liquid crystal cell for several values of the electric field present in the cell.
It is a graph which shows the relationship between G ratio and the observation direction of a horizontal surface.
Fig. 7 shows that the maximum contrast viewing angle for each display is at the same user position.
FIG. 5 shows a number of liquid crystal displays oriented.
FIG. 8 shows the view of a user whose maximum contrast viewing angle for each display is large.
FIG. 6 is a diagram showing a number of liquid crystal displays adjusted for the sake of clarity.
Detailed description
Figure 1 shows Nx*Ny separately addressable picture elements or pixels
Of a twisted nematic liquid crystal display panel with a rectangular array of
It is shown schematically. The panel contains two linear polarizers 2 and 16, which are linear polarizers.
The linear polarizer 16 is positioned so as to face the outer surface of the lath substrate 4 and
Positioned facing the outer surface. Polarizer 2 has a polarization direction 3 and polarizer 16 is polarized.
It has a polarization direction 15 orthogonal to the light direction 3. Rectangular electrodes of separate transparent pixel electrodes
The ray is arranged on the inner surface of the glass substrate 4, and the single continuous transparent common electrode 12 is
It is arranged on the inner surface of the lath substrate 14. Only one pixel electrode labeled 6 is shown in FIG.
Shown in. The liquid crystal cell 9 is transparent to each transparent pixel electrode 6.
It is defined between the electrode 12. Liquid crystal cell 9 is a pixel of a liquid crystal display panel
Corresponds to position.
For convenience of description below, the panels are arranged vertically and the polarization direction 3 is horizontal.
Is assumed.
The panel is viewed from the side of the polarizer 16 away from the substrate 14. Light source (not shown)
() Is the light beam incident on the polarizer 2 perpendicular to the plane of the display panel.
The light transmitted by the polarizer 2 is given by the glass substrate 4, the transparent electrode 6, and the liquid crystal cell.
Is transmitted to the polarizer 16 through the transparent electrode 12, the transparent electrode 12, and the glass substrate 14.
The liquid crystal cell 9 contains molecules 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30, 32, and
And liquid crystal molecules schematically represented as 34. Liquid crystal molecules consist of electrode 6 and electrode 1.
It is shown in FIG. 1 in the typical orientations they assume when there is no potential difference between them. This
In the condition, the molecules are oriented transverse to the normal to the display panel. Minute
The orientation of the child has two components known as twist and tilt. Twist is de
Refers to the molecular orientation about the normal of the display panel, the twist angle is denoted as β
. Tilt is the angular position of a molecule with respect to a plane that is perpendicular to the perpendicular of the display panel.
The tilt angle is indicated as α. Generally, the twist angle depends on the electric field existing in the cell
However, the tilt angle depends on the electric field. Adjacent to electrodes 6 and 12, respectively
The children 18 and 34 are bonded to the substrates 4 and 16 and their orientation is substantially fixed.
doing.
The twist angle depends on the treatment of the surfaces of the glass substrates 4 and 14. Place of glass substrate
The reason is that the molecules 18 are oriented parallel to the linear polarization direction 3 of the polarizer 2, that is, horizontally.
, And the molecules 34 are aligned parallel to the linear polarization direction 15 of the polarizer 16, that is, vertically.
It is done as is done. Thus, the molecule 18
20-32 has a tendency to have a twist angle that is intermediate between the twist angles of two adjacent molecules
Having. For example, the molecule 20 is relative to the molecule 18 and the twist angle of the molecule 34
It is rotated in the counterclockwise direction (towards the direction of the light beam 1). Molecule 22 and
24 continuously increases the twist angle. Molecule 26 is the twist angle of molecule 18 and molecule 3
It has a twist angle intermediate between those of 4 and 4.
Each of molecules 18 and 34 is α0It is oriented at a tilt angle of. Electrode 6 and electrode 12
Tilt with distance from substrates 4 and 14 when no electric field is applied between
Have a tendency to decrease. The tilt angle of the molecule 20 is smaller than the tilt angle of the molecule 18.
Molecules 22 and 24 continuously reduce the tilt angle.
The light transmitted by the polarizer 2 is plane polarized in the direction 3 and
It passes through the transparent electrode 6. When passing through the liquid crystal cell 9 under the conditions shown in FIG.
Of the polarized light
The liquid crystal cell is rotated gradually until it leaves. Plane polarized
The reflected light passes through the transparent electrode 12 and the glass substrate 14, and its polarization direction is the liquid crystal cell.
Reach the polarizer 16 which is aligned in the plane of polarization of the light present at 9.
In this way, the polarizer 16 allows polarized light to pass through and is viewed from outside the panel.
Gives a white appearance when applied.
When an electric field is applied to a twisted nematic cell, it is spaced from the cell boundaries.
The liquid crystal molecules tend to orient themselves parallel to the applied electric field. Figure
2 shows the liquid crystal cell 9 under the condition that an electric field exists between the electrode 6 and the electrode 12. Figure
2, the molecule 20 has a larger tilt angle compared to the molecule 20 of FIG.
Is shown. Molecule 22 has a larger tilt angle and each of molecules 24, 26 and 28
The maximum tilt angle αmaxHaving.
When the electric field related to the liquid crystal cell is slightly large, the maximum tilt angle αmaxIs greater than
, At the limit of the electric field, the molecules of all cells except the molecules bound to the outer surface of the liquid crystal cell
Become oriented in the direction of the applied electric field. Therefore, the majority of molecules
Are aligned with the vertical line of the panel, and increasing the electric field further affects the maximum tilt angle.
Not done. Fig. 3 shows molecules that are mainly parallel to the vertical line of the liquid crystal display panel.
A liquid whose molecules are oriented by an electric field that is large enough to create the orientation.
Crystal cell 9 is shown. Under this condition, the polarization direction of the light entering the cell depends on the propagation in the cell.
Not significantly affected, the polarizer 16 blocks the light transmitted by the cell. I
Therefore, the cells appear opaque to the observer. For the operation of this aspect, FIG.
A liquid crystal display panel of the type described with reference to 3 is normally a white display.
It is called a play panel.
FIG. 4 shows a liquid crystal cell that corresponds to each pixel position of the liquid crystal display panel.
Le 9i, jA part of a rectangular array of (i = 1 ... Nx; j = 1 ... Ny) is shown. Electric field effect
Fruit transistor (FET) 40i, jIs provided at each pixel location and its drain
Is electrode 6i, jConnected to the column drive line 42iThrough kora
Is connected to a low drive line 46.jThrough
Connected to the row driver circuit 48. Row driver circuit 48 and column driver
IVA circuit 46 comprises typical display driver circuit components well known to those skilled in the art.
Represent. For purposes of illustration, circuit 48 has its input connected to variable voltage source 52.
And the output is the low drive line 46jRow driver 48 connected tojincluding
Shown as one. Line 54 included in control bus 54jIs a row driver 4
8jAn enable signal is given to each. Similarly, the driver circuit 44 is
Force is connected to a voltage source 50 whose output is the column drive line 42.iTo each
Connected column driver 44iincluding. The control bus 56 is the column driver 44.
Control lines 56 for respectively providing enable signals to theiHaving. Control bus
56 and 54 are video controllers
It is connected to roller 58 to selectively activate drivers 48 and 44.
Each FET 40 controls the state of the liquid crystal cell 9. The video controller 58 is
56iAnd line 54jFET40 if both are not activatedi, jNo cha
The channel does not conduct, and the electric field is the liquid crystal cell 9i, jNot established. Therefore, cell 9i, j
Is in the OFF state (white state). However, the video controller 58
In 56iAnd 54jIf the enable signal is given to the column driver 44,i
Is FET40i, y 'Is applied to the voltage at the source of y, where y represents any value of j,
Row driver 48 is FET 40x, jVoltage is applied to the gate of
Indicates any value. FET 40i, jIs sufficient to conduct the FET channel
Have a gate for absorbing a different voltage, and rely on the gate for absorbing the voltage of the FET.
It has a source for discharging the existing voltage. Electric field is cell 9i, j 'Established in
Cell 9 at the appropriate value of the fieldi, jIs an ON state (black state). Adjust the voltage source 52
And electrode 6i, jAnd a voltage is produced between the electric field 12 and thei, j '
The electric field of is adjusted.
The contrast ratio of the LCD cell in any given viewing direction is
The cell is in the white state for the brightness of the cell in a given viewing direction when in the state
Is defined as the ratio of the brightness of the cell in a given viewing direction when (ie
(Contrast ratio = white brightness / black brightness). Figure 5 is a function of the angle in the horizontal plane
Thus, it normally exhibits a change in the brightness of a white liquid crystal display cell. Song of Figure 5
Line 66 shows that the white brightness has a maximum in the viewing direction, which is normally perpendicular to the display panel.
However, it is somewhat dependent on the observation angle. As shown in Figure 3, the electric field causes the panel to drop.
When the line is sufficient to align the majority of the molecules, it is shown by curve 68 in FIG.
As shown, the black luminance has a minimum value in the viewing direction perpendicular to the display panel.
, Changes significantly with the viewing direction. Therefore, the contrast ratio (see FIG.
, Curve 70) also changes with the viewing direction, and the maximum contrast viewing direction (contra
The viewing direction where the strike ratio is maximum) is perpendicular to the display panel.
The orientation of liquid crystal molecules in the black state depends on the electric field existing in the cell in the black state,
Brightness affects the direction seen by the viewer. Therefore, in the black state
The electric field in can be used to adjust the maximum contrast viewing angle.
An electric field E slightly lower than the electric field for generating the curve 68 in FIG.1Then the minimum brightness
Is on one side of the perpendicular, eg, to the right of the perpendicular as shown by curve 72 in FIG.
Seen on the side, the maximum contrast ratio is as represented by the dotted curve 64 in FIG.
It occurs at 40 ° to the right of the normal. The electric field in the liquid crystal cell in the black state is set to the second value E2
When turned up, the minimum brightness is seen slightly to the right (curve 76) and the maximum contrast
Strike
The ratio occurs 20 ° to the right of the normal as represented by the dotted curve 62.
Therefore, changing the voltage applied between the electrodes 6 and 12 of the liquid crystal cell
Allows you to adjust the angle of the horizontal plane where the maximum contrast ratio occurs
I understand. Therefore, referring again to FIG. 4, the maximum contrast viewing angle is
It can be changed by adjusting the variable voltage source 52.
Figure 7 shows a large number of coplanar liquids so that every panel is viewed from the same viewing position.
To redirect the maximum contrast viewing angle for crystal display panels
Show. The user 90 is in front of the LCD panel 86, to the left of the LCD panel 88, and to the L
Positioned to the right of CD panels 82 and 84. Under its normal operating conditions
In a typical LCD panel, the maximum contrast viewing angle is perpendicular to the panel. Figure
In the screen configuration shown in FIG. 7, the maximum contrast for the LCD panel 82 is
If the viewing angle is vertical (ie Θ = 0 °), the user 90
The display is unreadable or has poor contrast.
It will be necessary. As a result, the user's eye fatigue increases and the display information
Information is more likely to be misinterpreted. Problems in observing low contrast
The voltage used on the LCD panel 82 to establish a black state to remove the
But the maximum contrast observation angle ΘThreeWill bring
Therefore, the user 90 will display at the maximum contrast viewing angle.
You can observe b. Similarly, the voltage used in the display panel 84
However, the maximum contrast is the observation angle Θ2Display panel selected to occur in
The voltage used at 88 is the maximum contrast and the viewing angle Θ1Choose to happen in
Is done. In the mode described with reference to FIG. 6, the maximum contrast observation angle is the electric field.
In the case of an LCD panel that changes together, the maximum contrast is1Bring in
As such, it may be necessary to rotate the panel. User 90
Positioned directly in front of panel 86, the voltage across LCD 86 is
The last is as seen in the direction normal to the display screen. I
Thus, a single user can view many spatially spaced screens in the same view.
It can be observed from the observation position.
FIG. 8 shows multiple display panels viewed simultaneously by multiple users.
You. User 96 is positioned just in front of display panel 94 and user 98
Is positioned immediately in front of the display panel 92. User 96
It is located at a viewing angle of 60 ° from the vertical line of the panel 92, and the user 98
It is located at an observation angle of 60 ° from the perpendicular of the flannel 94. Adjust maximum contrast viewing angle
By setting the maximum contrast for the display panel 92, for example.
The viewing angle is adjusted to 30 ° to the left of the vertical,
The panel 94 is adjusted to a maximum contrast observation angle of 30 ° to the right of the normal 30 °.
Both display panels can be viewed by both users in a better way.
The maximum contrast viewing angle for either display panel is user 96 or
Is not optimal for user 98, but has maximum contrast between two users
By having a viewing direction, each user can effectively read each screen
Sufficient contrast is provided at each user position so that
In an alternative situation, user 96 could read both panels 92 and 94.
Required, and user 98 should only read panel 92 directly in front of him.
If required, panel 94 is the maximum contrast normal to the display panel.
Adjusted to have a viewing angle and the display panel 92 is
Adjusted to provide a maximum contrast viewing angle that is midway between the user's viewing directions.
It is.
Maximum contrast viewing angle also limits user's display viewing
It is adjustable. For example, when displaying sensitive information, only one user
It may be desirable to read the spray panel. Therefore, the maximum control
The last viewing angle can be adjusted outside the effective viewing range of the second user, which allows
Unauthorized reads are minimized.
This invention is not limited to the particular embodiments described and illustrated.
The scope of the present invention as defined in the appended claims and their equivalents
It will be appreciated that modifications can be made without departing from. For example, this invention is
Although described with reference to a white LCD display panel, the two polarizers
Instead of being at a right angle, they are oriented parallel to each other and thus an electric field between the electrodes
The light transmitted by the LCD cell when not applied is blocked by the second polarizer.
The present invention can be applied to a so-called black panel which is normally black. Normally
For a black LCD panel, adjusting the voltage applied to the cell in the white state is
This affects the viewing direction where high brightness is seen, and in this way, the display panel
Establish a maximum contrast viewing direction other than vertical. Furthermore, this invention
It is not constrained to the maximum contrast viewing direction shifted in the horizontal plane. Why
, The maximum contrast by rotating the liquid crystal panel about its normal.
This is because the direction in which is seen rotates in the same way and draws a conical surface.
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(81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，
ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ
Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ
，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，
ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ)，
ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ
Ｈ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ
，ＨＵ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，
ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，Ｎ
Ｏ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＩ
，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＺ，ＶＮ────────────────────────────────────────────────── ───
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