RU2196351C2 - Element of liquid-crystal display - Google Patents

Element of liquid-crystal display Download PDF

Info

Publication number
RU2196351C2
RU2196351C2 RU2000132988/28A RU2000132988A RU2196351C2 RU 2196351 C2 RU2196351 C2 RU 2196351C2 RU 2000132988/28 A RU2000132988/28 A RU 2000132988/28A RU 2000132988 A RU2000132988 A RU 2000132988A RU 2196351 C2 RU2196351 C2 RU 2196351C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
triad
light
liquid crystal
lens
slots
Prior art date
Application number
RU2000132988/28A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2000132988A (en
Inventor
В.А. Цветков
О.В. Цветков
И.В. Цветков
Original Assignee
Цветков Валентин Алексеевич
Цветков Олег Валентинович
Цветков Илья Валентинович
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Цветков Валентин Алексеевич, Цветков Олег Валентинович, Цветков Илья Валентинович filed Critical Цветков Валентин Алексеевич
Priority to RU2000132988/28A priority Critical patent/RU2196351C2/en
Publication of RU2000132988A publication Critical patent/RU2000132988A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2196351C2 publication Critical patent/RU2196351C2/en

Links

Images

Abstract

FIELD: electronics. SUBSTANCE: element of liquid-crystal display includes liquid-crystal cell and triad of light filters with primary colors. Triad of light filters comes in the form of input and output masks with slits, has passive diffraction grating, lens rasters, condenser and objective lens. EFFECT: increased brightness and resistance to unfavorable conditions of operation. 1 dwg

Description

Изобретение относится к индикаторной технике, в частности к цветным жидкокристаллическим дисплеям, в которых селекция цветов производится светофильтрами с первичными цветами, а модуляция каждого из цветов производится посредством жидкого кристалла (ЖК). The invention relates to indicator technology, in particular to color liquid crystal displays, in which the selection of colors is carried out by filters with primary colors, and the modulation of each of the colors is carried out by means of a liquid crystal (LCD).

Известен элемент ЖК-дисплея, содержащий слой ЖК, размещенного между двумя подложками с прозрачными электродами, и триаду светофильтров, пропускающих свет одной из трех первичных длин волн: R - красный, G - зеленый, В - синий [1]. Светофильтры триады выполнены из полимера, и в каждом из них внедрен краситель одного из первичных цветов. Напротив каждого из светофильтров расположен участок ЖК, который с помощью поляроидов при приложении напряжения регулирует количество света, проходящего сквозь каждый из светофильтров, благодаря чему и создается цветное изображение. A known element of the LCD display containing a layer of an LCD placed between two substrates with transparent electrodes, and a triad of filters that transmit light from one of the three primary wavelengths: R - red, G - green, B - blue [1]. The filters of the triad are made of polymer, and a dye of one of the primary colors is introduced in each of them. A section of the LCD is located opposite each of the filters, which, with the use of polaroids, regulates the amount of light passing through each of the filters through the application of voltage, which creates a color image.

Недостатками известного дисплея являются малая светосила (большая доля света поглощается светофильтром) и высокая стоимость, обусловленная технологическими трудностями при изготовлении: на обычно легкоплавкий полимер нужно наносить выравнивающие и ориентирующие покрытия, прозрачные электроды, а это процессы обычно высокотемпературные. Долговечность элемента ограничена, т.к. ЖК может химически реагировать с полимером светофильтра и/или с красителем. Это может привести к его деградации и потере работоспособности. The disadvantages of the known display are the low luminosity (a large fraction of the light is absorbed by the light filter) and the high cost due to technological difficulties in manufacturing: usually low-melting polymer must be applied alignment and orientation coatings, transparent electrodes, and these processes are usually high-temperature. The durability of the element is limited, because LC can chemically react with the polymer of the light filter and / or with the dye. This can lead to its degradation and loss of performance.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является элемент жидкокристаллического дисплея, состоящий из жидкокристаллической ячейки, включающей два поляроида, слой жидкого кристалла, заключенного между двумя прозрачными подложками с прозрачными электродами, и триаду светофильтров, пропускающих свет одной из трех первичных длин волн: R - красный, G - зеленый, В - синий [2]. Светофильтры триады размещены внутри ЖК-ячейки и выполнены из фотополимера. В каждом из элементов триады актиничным светом наведено разное значение двулучепреломления, что позволяет при наличии поляроидов обеспечить прохождение через каждый из элементов триады одной из трех первичных длин волн. The closest in technical essence to the invention is a liquid crystal display element consisting of a liquid crystal cell comprising two polaroids, a liquid crystal layer enclosed between two transparent substrates with transparent electrodes, and a triad of light filters transmitting light from one of the three primary wavelengths: R - red , G is green, B is blue [2]. The filters of the triad are located inside the LCD cell and are made of photopolymer. In each element of the triad, actinic light induced a different birefringence value, which, in the presence of polaroids, allows one of the three primary wavelengths to pass through each of the elements of the triad.

Недостатками известного элемента являются сильная угловая зависимость спектрального состава света, проходящего сквозь элементы триады, и низкая долговечность элемента, т.к. ЖК может химически реагировать с полимером светофильтра и это может привести к его деградации и потере работоспособности. The disadvantages of the known element are the strong angular dependence of the spectral composition of the light passing through the elements of the triad, and the low durability of the element, because LCD can chemically react with the polymer of the filter and this can lead to its degradation and loss of performance.

Целью изобретения является снижение угловой зависимости спектрального состава проходящего света и увеличение долговечности элемента. The aim of the invention is to reduce the angular dependence of the spectral composition of transmitted light and increase the durability of the element.

Поставленная цель достигается тем, что в элементе жидкокристаллического дисплея, состоящем из жидкокристаллической ячейки, включающей два поляроида, слой жидкого кристалла, заключенного между двумя прозрачными подложками с прозрачными электродами, и триады светофильтров, триада светофильтров выполнена из входной маски со щелями, линзового растра-конденсора, дифракционной решетки, линзового растра-объектива, выходной маски со щелями, положение которых согласовано со щелями входной маски, причем триада светофильтров расположена с внешней стороны жидкокристаллической ячейки. This goal is achieved by the fact that in the element of the liquid crystal display, consisting of a liquid crystal cell comprising two polaroids, a layer of liquid crystal enclosed between two transparent substrates with transparent electrodes, and a triad of light filters, a triad of light filters is made of an input mask with slots, a lens raster-condenser , diffraction grating, lens raster lens, output mask with slots, the position of which is consistent with the slots of the input mask, and the triad of light filters is located outside her side of the liquid crystal cell.

Благодаря такой конструкции светофильтр, состоящий из дифракционной решетки, входной и выходной масок и линзовых растров, позволяет произвести сепарацию первичных цветов, причем спектральный состав света после сепарации не зависит от угла наблюдения. Размещение светофильтра вне ЖК-ячейки позволяет устранить его возможное химическое взаимодействие со слоем ЖК и тем самым увеличить долговечность элемента. Thanks to this design, a filter consisting of a diffraction grating, input and output masks, and lens rasters allows separation of primary colors, and the spectral composition of light after separation does not depend on the viewing angle. Placing the filter outside the LCD cell allows you to eliminate its possible chemical interaction with the LCD layer and thereby increase the durability of the element.

На чертеже изображены:
a - конструкция элемента и ход лучей в нем,
б - взаимное расположение электродов жидкокристаллической ячейки.
The drawing shows:
a is the design of the element and the path of the rays in it,
b - the relative position of the electrodes of the liquid crystal cell.

Элемент жидкокристаллического дисплея (cм. а) содержит ЖК-ячейку, состоящую из слоя жидкого кристалла 1, заключенного между двумя прозрачными подложками 2 и 3, на внутренние стороны которых нанесены прозрачные электроды 4 и 5. Один из прозрачных электродов, например, 4 выполнен сплошным, другой электрод 5 разделен на три участка: 5R, 5G и 5В (cм. в). С внешних сторон подложек размещены поляроиды 6, которые позволяют использовать для модуляции проходящего света один из полевых эффектов в ЖК, например твист-эффект. The liquid crystal display element (see a) contains an LCD cell consisting of a liquid crystal layer 1, enclosed between two transparent substrates 2 and 3, on the inner sides of which are transparent electrodes 4 and 5. One of the transparent electrodes, for example, 4, is solid , the other electrode 5 is divided into three sections: 5R, 5G and 5V (see c). Polaroids 6 are placed on the outer sides of the substrates, which make it possible to use one of the field effects in the LC, for example, the twist effect, to modulate transmitted light.

На внешней стороне подложки 2 размещены входная маска 7 со щелями, линзовый растр-конденсор 8, дифракционная решетка 9 на твердом прозрачном носителе, линзовый растр-объектив 10 и выходная маска 11. An input mask 7 with slots, a lens raster-condenser 8, a diffraction grating 9 on a solid transparent carrier, a lens raster-lens 10 and an output mask 11 are placed on the outer side of the substrate 2.

Лучи белого неполяризованного света 12 (аксиальные и параксиальные) освещают входную маску 7 и узкие пучки света проходят сквозь щели входной маски. Щели входной маски расположены в фокусах линзового растра-конденсора 8, поэтому на его выходе формируется практически параллельный пучок света, равномерно освещающий участки дифракционной решетки. The rays of white unpolarized light 12 (axial and paraxial) illuminate the input mask 7 and narrow beams of light pass through the slits of the input mask. The slits of the input mask are located in the foci of the lens raster-condenser 8, therefore, an almost parallel beam of light is formed at its output, uniformly illuminating the areas of the diffraction grating.

Линзовый растр-объектив 10 формирует изображение источника света (щели входной маски 7) в своей фокальной плоскости, т.е. на выходной маске 11. При наличии на пути оптических лучей дифракционной решетки в плоскости выходной маски будут сформированы окрашенные изображения щелей входной маски, размещенные под разными углами относительно осевой линии О-О, т.е. дифракционные спектры разных порядков. The lens raster lens 10 forms an image of a light source (slits of the input mask 7) in its focal plane, i.e. on the output mask 11. If there is a diffraction grating in the path of the optical rays in the plane of the output mask, colored images of the slots of the input mask will be formed, placed at different angles relative to the O-O axial line, i.e. diffraction spectra of different orders.

Примем за систему основных цветов следующую:
В - синий 0,440 мкм,
G - зеленый 0,528 мкм,
R - красный 0,660 мкм.
We take for the primary color system the following:
B - blue 0.440 μm,
G - green 0.528 μm,
R - red 0.660 μm.

Углы относительно нулевого максимума (осевое направление О-О), под которыми наблюдаются определенные длины волн, определяются выражением
sinφ = ±mλ/2d,
где φ - угол, под которым распространяется свет с длиной волны λ; m - номер дифракционного максимума (принимает целые значения); d - период гребенки.
The angles with respect to the zero maximum (O-O axial direction) at which certain wavelengths are observed are determined by the expression
sinφ = ± mλ / 2d,
where φ is the angle at which light with a wavelength λ propagates; m is the number of the diffraction maximum (takes integer values); d is the period of the comb.

Под углом φв в плоскости выходной маски 11 будет сфокусирован синий цвет В, под углом φG будет сфокусирован зеленый цвет G, под углом φR будет сфокусирован красный цвет R.At an angle φ in the plane of the output mask 11 the blue color B will be focused, at an angle φ G the green color G will be focused, at an angle φ R the red color R will be focused.

Под этими углами в выходной маске предусмотрены прозрачные окна 13, которые пропускают свет на выход светофильтра. Плоскость маски условно разделена на три участка: 11R, 11G и 11В (cм. а). В пределах каждого из участков положение щелей выходной маски относительно осевой линии О-О различно (расстояния lR, lG, lB) и обеспечивает прохождение только одного из заданных первичных цветов на каждом из участков.At these angles, transparent windows 13 are provided in the output mask, which transmit light to the output of the filter. The plane of the mask is conditionally divided into three sections: 11R, 11G and 11B (see a). Within each of the sections, the position of the slits of the output mask relative to the O-O centerline is different (distances l R , l G , l B ) and ensures the passage of only one of the given primary colors in each of the sections.

Спектральный состав пропускаемого щелью света определяется положением щели выходной маски относительно осевой линии, на которой находится и щель входной маски, и шириной щели выходной маски и не зависит от углов наблюдения. The spectral composition of the light transmitted by the slit is determined by the position of the slit of the output mask relative to the center line, on which the slit of the input mask is located, and the width of the slit of the output mask and does not depend on the viewing angles.

Эти параметры задаются конструктивно и независимо для каждого из цветов, по потребности могут варьироваться. Так, если требуются более чистые цвета, ширина щелей должна быть минимальной. Тогда интенсивность проходящего света будет тоже минимальной. Если требуется большая интенсивность и допустимы не очень чистые цвета, ширина щелей может быть увеличена до размера вплоть до 1/3 ширины всего спектра. These parameters are set constructively and independently for each of the colors, they can vary according to need. So, if cleaner colors are required, the width of the slots should be minimal. Then the intensity of the transmitted light will also be minimal. If high intensity is required and not very clear colors are acceptable, the width of the slots can be increased up to 1/3 of the width of the entire spectrum.

После того как исходно белый свет прошел через щели выходной маски и приобрел на каждом из участков окраску одного из первичных цветов, посредством ЖК-ячейки, разделенной на 3 участка: 5R, 5G, 5В, и поляроидов 6 производится модуляция его интенсивности. Прикладывая управляющие напряжения к электроду и любому из участков 5R, 5G и 5В, можно независимо управлять интенсивностью любого цвета и создавать любые цветовые комбинации, что является необходимым условием для построения полноцветных дисплеев. After the initial white light passed through the slits of the output mask and acquired the color of one of the primary colors in each of the sections, its intensity is modulated by means of an LCD cell divided into 3 sections: 5R, 5G, 5B, and polaroids 6. Applying control voltages to the electrode and any of the sections 5R, 5G and 5V, you can independently control the intensity of any color and create any color combinations, which is a necessary condition for building full-color displays.

Дифракционная решетка 9 может быть любого типа, с любым, предпочтительно малым технологически доступным периодом и с максимальной эффективностью. The diffraction grating 9 can be of any type, with any, preferably small, technologically accessible period and with maximum efficiency.

Поскольку светофильтры вынесены за пределы ЖК-ячейки, то проблема химического взаимодействия ЖК и светофильтра не существует. Since the filters are outside the LCD cell, the problem of the chemical interaction of the LCD and the filter does not exist.

Таким образом, введение в состав элемента светофильтра на основе дифракционной решетки, линзовых растров и масок позволило получить угловую независимость спектрального состава света, модулируемого элементом, а вынесение светофильтра из зоны контакта с ЖК позволило увеличить долговечность элемента и тем самым достичь поставленной цели. Thus, the introduction of an optical filter based on a diffraction grating, lens rasters, and masks into the element made it possible to obtain angular independence of the spectral composition of the light modulated by the element, and the removal of the filter from the contact zone with the LC made it possible to increase the durability of the element and thereby achieve its goal.

Источники информации
1. Патент РСТ (WO) 85/04962, МКИ 6 G 02 F 1/133, опублик. 19.04.85 г.
Sources of information
1. Patent PCT (WO) 85/04962, MKI 6 G 02 F 1/133, published. 04/19/85

2. Патент США 5389698, C 08 F 2/46, МКИ 6 G 02 F 1/133 (НКИ 522/2), опублик. 14.02.95 г. 2. US patent 5389698, C 08 F 2/46, MKI 6 G 02 F 1/133 (NCI 522/2), published. 02/14/95

Claims (1)

Элемент жидкокристаллического дисплея, состоящий из жидкокристаллической ячейки, включающей два поляроида, слой жидкого кристалла, заключенного между двумя прозрачными подложками с прозрачными электродами, и триады светофильтров, отличающийся тем, что триада светофильтров выполнена из входной маски со щелями, линзового растра-конденсора, дифракционной решетки, линзового растра-объектива, выходной маски со щелями, положение которых согласовано со щелями входной маски, триада светофильтров расположена с внешней стороны жидкокристаллической ячейки. An element of a liquid crystal display consisting of a liquid crystal cell including two polaroids, a layer of a liquid crystal enclosed between two transparent substrates with transparent electrodes, and a triad of light filters, characterized in that the triad of light filters is made of an input mask with slots, a lens raster-condenser, a diffraction grating , a lens raster lens, an output mask with slots, the position of which is consistent with the slots of the input mask, a triad of light filters is located on the outside of the liquid crystal cal cell.
RU2000132988/28A 2000-12-29 2000-12-29 Element of liquid-crystal display RU2196351C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000132988/28A RU2196351C2 (en) 2000-12-29 2000-12-29 Element of liquid-crystal display

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2000132988/28A RU2196351C2 (en) 2000-12-29 2000-12-29 Element of liquid-crystal display

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2000132988A RU2000132988A (en) 2002-12-10
RU2196351C2 true RU2196351C2 (en) 2003-01-10

Family

ID=20244150

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2000132988/28A RU2196351C2 (en) 2000-12-29 2000-12-29 Element of liquid-crystal display

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2196351C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006062442A1 (en) * 2004-11-26 2006-06-15 Valentin Alekseyevich Tzvetkov Element of a liquid crystal display

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006062442A1 (en) * 2004-11-26 2006-06-15 Valentin Alekseyevich Tzvetkov Element of a liquid crystal display

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5237435A (en) Multicolor projector employing diffraction grating type liquid crystal light modulators
JP3611787B2 (en) Color image system and method
KR100919716B1 (en) Image display element and image display device
CA2189780A1 (en) A subtractive color liquid crystal display utilizing circular notch polarizers
KR950009299A (en) LCD Display
KR20040042884A (en) Projector
JPS6048733B2 (en) Subtractive color filter method
KR20040054664A (en) Image display
JPS61210328A (en) Color display body
CN109298530A (en) It can Wearable display device
EP0952468B1 (en) Spatial light modulation device and color display apparatus
US6191893B1 (en) Color projection display system with improved hue variation
JPH09318942A (en) Color liquid crystal display device
RU2196351C2 (en) Element of liquid-crystal display
KR100418454B1 (en) Illumination system for an electrooptic colour display screen
KR100254335B1 (en) Lcd device
RU2196352C2 (en) Element of liquid-crystal display
RU2202817C2 (en) Liquid-crystal display component
RU2201611C2 (en) Element of liquid-crystal display
US6086208A (en) Light valve projector apparatus and technique
RU2196349C2 (en) Element of liquid-crystal display
RU2196353C2 (en) Element of liquid-crystal display
US20130314631A1 (en) Pixel structure of liquid crystal display utilizing asymmetrical diffraction
JPH05323307A (en) Direct view type display and projection type display
RU2264641C2 (en) Liquid-crystalline display element

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20031230