RU2202817C2 - Liquid-crystal display component - Google Patents
Liquid-crystal display component Download PDFInfo
- Publication number
- RU2202817C2 RU2202817C2 RU2000132991/28A RU2000132991A RU2202817C2 RU 2202817 C2 RU2202817 C2 RU 2202817C2 RU 2000132991/28 A RU2000132991/28 A RU 2000132991/28A RU 2000132991 A RU2000132991 A RU 2000132991A RU 2202817 C2 RU2202817 C2 RU 2202817C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- subregions
- lens
- mask
- comb
- condenser
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к индикаторной технике, в частности к цветным жидкокристаллическим дисплеям, в которых селекция цветов производится разнесенными по плоскости светофильтрами с тремя первичными цветами (триадами), 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 along the plane with light filters with three primary colors (triads), 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 ориентирующими покрытиями на внутренних сторонах 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 orienting coatings on the inside 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, since the LCD 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 настоящему изобретению является элемент жидкокристаллического дисплея, содержащий слой жидкого кристалла, заключенного между двумя подложками с прозрачными электродами, один из которых сплошной, а другой выполнен в виде гребенок с взаимно проникающими зубцами [2]. Период зубцов одной гребенки 2d, суммарный период двух гребенок d. Элемент снабжен входной и выходной масками со щелями. Взаимное положение щелей масок согласовано таким образом, что в отсутствие управляющего напряжения свет сквозь маски не проходит. При подаче управляющего напряжения к сплошному общему электроду и одной из гребенок ЖК переориентируется в частях, находящихся под зубцами. Слой ЖК с участками, имеющими исходную ориентацию и переориентированными, представляет собой фазовую дифракционную решетку. Пучки белого света, прошедшие сквозь щели входной маски, дифрагируют на фазовой дифракционной решетке, образуя систему дифракционных спектров в плоскости выходной маски. В тех местах выходной маски, на которые попадают определенные длины волн, например λ, предусмотрены щели, сквозь которые свет этой длины волны проходит. Когда напряжение приложено к общему и двум гребенчатым электродам, в слое ЖК возникает дифракционная решетка с вдвое меньшим периодом и сквозь те же щели будет проходить свет с вдвое большей длиной волны. Таким образом, элемент обеспечивает получение трех оптически различимых состояния: ТЕМНО, ЦВЕТ 1, ЦВЕТ 2, причем длины волн цветов отличаются строго в два раза. Элемент имеет высокие эксплуатационные свойства, как-то: стабильные цвета, независимые от температуры или разбросов толщины, в контакте со слоем нет химически взаимодействующих с ним слоев, и потому долговечность его повышена. The closest in technical essence to the present invention is a liquid crystal display element containing a layer of liquid crystal enclosed between two substrates with transparent electrodes, one of which is solid and the other is made in the form of combs with mutually penetrating teeth [2]. The period of the teeth of one comb 2d, the total period of two combs d. The element is equipped with input and output masks with slots. The mutual position of the slots of the masks is coordinated in such a way that in the absence of control voltage, the light does not pass through the masks. When a control voltage is applied to a continuous common electrode and one of the combs, the LC is reoriented in the parts under the teeth. The LC layer with regions with the initial orientation and reoriented is a phase diffraction grating. The white light beams passing through the slits of the input mask are diffracted on a phase diffraction grating, forming a system of diffraction spectra in the plane of the output mask. In those places of the output mask to which certain wavelengths fall, for example, λ, slots are provided through which light of this wavelength passes. When a voltage is applied to a common and two comb electrodes, a diffraction grating with a half time period appears in the LC layer and light with a double wavelength will pass through the same slits. Thus, the element provides three optically distinguishable states: DARK, COLOR 1, COLOR 2, and the wavelengths of colors differ strictly twice. The element has high operational properties, such as: stable colors, independent of temperature or thickness variations, there are no layers chemically interacting with the layer in contact with the layer, and therefore its durability is increased.
Недостатком известного элемента является ограниченный набор цветов (всего два) и потому невозможность создания полноцветного дисплея. Другим существенным недостатком является жесткая связь между длинами волн, а именно: длины волн в дисплее отличаются строго в два раза, что затрудняет возможности получения гаммы смешанных цветов. A disadvantage of the known element is a limited set of colors (only two) and therefore the inability to create a full-color display. Another significant drawback is the rigid connection between wavelengths, namely: the wavelengths in the display are strictly twofold, which makes it difficult to obtain a gamut of mixed colors.
Возможность реализации полноцветного дисплея осуществляется только при наличии трех независимых цветов и достаточной яркости. Обеспечение такой возможности и является целью настоящего изобретения. The possibility of realizing a full-color display is carried out only if there are three independent colors and sufficient brightness. The provision of such an opportunity is the aim of the present invention.
Поставленная цель достигается тем, что в известный элемент, содержащий слой ЖК, заключенного между двумя прозрачными подложками и прозрачными электродами, один из которых выполнен в виде гребенки, введен линзовый растр-конденсор в промежуток между входной маской и первой подложкой, линзовый растр-объектив в промежуток между второй подложкой и выходной маской, рабочее поле элемента разделено на три подобласти, в пределах которых период гребенок d одинаков, взаимное расположение щелей выходной маски относительно щелей входной маски в пределах каждой подобласти различно, причем обеспечено прохождение одного из трех различных цветов в пределах каждой из подобластей, разного в каждой из подобластей. This goal is achieved by the fact that in the known element containing a layer of an LCD enclosed between two transparent substrates and transparent electrodes, one of which is made in the form of a comb, a lens raster-capacitor is inserted between the input mask and the first substrate, the lens raster-lens in the gap between the second substrate and the output mask, the working field of the element is divided into three subregions, within which the period of the combs d is the same, the relative position of the slots of the output mask relative to the slots of the input mask in elah each subregion is different, wherein the passage is provided one of three different colors within each of the subregions, different in each of the subareas.
По варианту 2 (п.2) предложен вариант элемента, отличающийся тем, что период гребенок в пределах каждой из подобластей различен, например d, 1,2d и 1,5d в каждой из областей соответственно, взаимное расположение щелей выходной маски в пределах каждой подобласти одинаково, причем обеспечено прохождение одного из трех различных цветов в пределах каждой из подобластей, разного в каждой из подобластей. In option 2 (item 2), a variant of the element is proposed, characterized in that the period of the combs within each of the subregions is different, for example, d, 1,2d and 1,5d in each of the regions, respectively, the relative position of the slots of the output mask within each subregion equally, and provided the passage of one of three different colors within each of the subregions, different in each of the subregions.
Благодаря такой конструкции в слое ЖК можно сформировать три независимые фазовые решетки одинакового (по п.1) или трех различных (по п.2) периодов и с помощью системы входных и выходных щелей и растров выделить три независимых один от другого цвета, позволяющих получить полную гамму цветов в дисплее на базе предложенного элемента. Thanks to this design, in the LC layer, it is possible to form three independent phase gratings of the same (according to claim 1) or three different (according to claim 2) periods and, using a system of input and output slits and rasters, select three colors independent of each other, which allow to obtain a complete the gamut of colors in the display based on the proposed element.
В варианте по п.2 периоды решеток выбраны равными d, 1,2d и 1,5d в каждой из подобластей соответственно, что позволяет получить три независимых первичных цвета, соответствующих принятым в дисплейной технике стандартам. In the embodiment according to claim 2, the periods of the gratings are chosen equal to d, 1,2d and 1,5d in each of the subregions, respectively, which allows to obtain three independent primary colors corresponding to the standards adopted in the display technique.
Наличие линзовых растров позволяет увеличить КПД использования света и повысить яркость изображений в дисплее за счет обеспечения возможности использования параксиальных лучей от источника света. The presence of lens rasters can increase the efficiency of the use of light and increase the brightness of images in the display by providing the possibility of using paraxial rays from the light source.
Сущность настоящего изобретения поясняется на чертежах, где изображены:
на фиг.1a - конструкция элемента и ход лучей в нем,
на фиг.1б - чертеж гребенчатого электрода по п.1,
на фиг.1в - ход лучей через выходную маску по п.2,
на фиг.1г - чертеж гребенчатого электрода по п.2.The essence of the present invention is illustrated in the drawings, which depict:
on figa - the design of the element and the path of the rays in it,
on figb is a drawing of the comb electrode according to claim 1,
on figv - the path of the rays through the output mask according to claim 2,
figure 1 is a drawing of a comb electrode according to claim 2.
Элемент жидкокристаллического дисплея фиг.1а содержит слой 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 в виде гребенки, для чего в нем участками в виде прямоугольных окон 6 удален проводящий слой (фиг.1б). Ширина окна а, расстояние между окнами b. Таким образом, период гребенчатой структуры a + b = d. The liquid crystal display element of figa contains a layer of liquid crystal 1, enclosed between two transparent substrates 2 and 3, on the inner sides of which are applied
По первому варианту период гребенчатой структуры одинаков на всех трех подобластях R, G, B (фиг.1б). По второму варианту периоды гребенчатых структур на каждой из трех подобластей различны, например, d - в подобласти В; 1,2d в подобласти G и 1,5d в подобласти R (фиг.1г). According to the first embodiment, the period of the comb structure is the same on all three sub-regions R, G, B (fig.1b). According to the second variant, the periods of the comb structures on each of the three subdomains are different, for example, d - in the subregion B; 1,2d in the subregion G and 1,5d in the subregion R (Fig. 1d).
На внешней стороне подложки 2 размещены линзовый растр-конденсор 6 и входная маска 7 со щелями. На внешней стороне подложки 3 размещены линзовый растр-объектив 8 и выходная маска 9. On the outer side of the substrate 2, a lens raster-condenser 6 and an input mask 7 with slots are placed. On the outer side of the substrate 3 there is a lens raster lens 8 and an output mask 9.
Лучи белого неполяризованного света 10 (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 6, поэтому на выходе конденсора 6 формируется практически параллельный пучок света, равномерно освещающий площадь подобласти с гребенчатым электродом. The rays of white unpolarized light 10 (axial and paraxial) illuminate the input mask 7 and narrow beams of light pass through the slits of the input mask. The slots of the input mask are located in the foci of the lens raster-condenser 6, therefore, an almost parallel beam of light is formed at the output of the condenser 6, uniformly illuminating the area of the subregion with a comb electrode.
Линзовый растр-объектив 8 формирует изображение источника света (щели входной маски 7) в своей фокальной плоскости, т.е. на выходной маске 9. The lens raster lens 8 forms an image of a light source (slits of the input mask 7) in its focal plane, i.e. on the output mask 9.
В исходном состоянии в осевом направлении (0-0) на выходной маске будет сформировано яркое белое изображение щели. Поскольку в этих местах выходной маски 9 находятся непрозрачные участки, то все прошедшее излучение будет поглощено и, таким образом, будет реализовано первое из оптических состояний элемента: ТЕМНО. In the initial state, in the axial direction (0-0), a bright white image of the slit will be formed on the output mask. Since in these places of the output mask 9 there are opaque portions, all the transmitted radiation will be absorbed and, thus, the first of the optical states of the element will be realized: DARK.
Электрод 5 разделен на 3 участка 5R, 5G и 5В (фиг.1б) с тем, чтобы обеспечить возможность приложения управляющего напряжения к каждой из подобластей элемента в отдельности. The electrode 5 is divided into 3
Если приложить управляющее напряжение к электроду 4 и одной или нескольким подобластям электрода 5R, 5G, 5B, то в слое ЖК в этих подобластях возникнет периодическая система участков с переориентированным ЖК и ЖК с исходной ориентацией. Система участков с разной ориентацией ЖК представляет собой фазовую дифракционную решетку. Период этой системы составляет d для всех трех подобластей (по первому варианту) или разный для каждой из подобластей (по второму варианту). If a control voltage is applied to the
Примем за систему основных цветов соответствующую Международному стандарту CIE:
В - синий 0,440 мкм,
G - зеленый 0,528 мкм = (0,440 • 1,2) мкм,
R - красный 0,660 мкм = (0,440 • 1,5) мкм.We take for the primary color system in accordance with the International Standard CIE:
B - blue 0.440 μm,
G - green 0.528 μm = (0.440 • 1.2) μm,
R - red 0.660 microns = (0.440 • 1.5) microns.
Свет, прошедший сквозь фазовую дифракционную решетку, с помощью линзового растра-объектива 8 сформирует в плоскости выходной маски 9 систему дифракционных спектров ± m порядков. The light transmitted through the phase diffraction grating, using a lens raster-lens 8, will form a system of diffraction spectra of ± m orders in the plane of the output mask 9.
Углы относительно нулевого максимума (осевое направление 0-0), 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 relative to the zero maximum (axial direction 0-0), 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 comb period.
Под углом φB в плоскости выходной маски 9 будет сфокусирован синий цвет В, под углом φG будет сфокусирован зеленый цвет G, под углом φR будет сфокусирован зеленый цвет R.Blue angle B will be focused at an angle φ B in the plane of output mask 9, green G will be focused at an angle φ G, and green R will be focused at an angle φ R.
В местах фокусировки каждого из цветов в выходной маске 9 предусмотрены прозрачные участки - щели, которые пропускают свет только заданной длины волны. In the places of focusing of each of the colors in the output mask 9, transparent sections are provided - slots that transmit light only at a given wavelength.
По варианту 1 настоящего изобретения щели в выходной маске имеют различное угловое положение относительно осевой линии в каждой из трех подобластей, но имеют одинаковый период дифракционной решетки. Это позволяет обеспечить возможность пропускания света на каждой из подобластей только одного цвета. In Embodiment 1 of the present invention, the slots in the exit mask have different angular positions relative to the center line in each of the three subregions, but have the same period of the diffraction grating. This makes it possible to transmit light in each of the subregions of only one color.
По варианту 2 настоящего изобретения щели в выходной маске имеют одинаковое угловое положение относительно осевой линии в каждой из трех подобластей, но имеют разный период дифракционной решетки. И в этом варианте обеспечена возможность пропускания света на каждой из подобластей только одного цвета, за счет смещения углового положения спектра. Это смещение в направлении к осевой линии обеспечивается увеличением ("огрублением") периода дифракционной решетки в 1,2 или 1,5 раза (на фиг.1в указано стрелками с одним и двумя штрихами соответственно). In Embodiment 2 of the present invention, the slits in the exit mask have the same angular position relative to the center line in each of the three subregions, but have a different period of the diffraction grating. And in this embodiment, it is possible to transmit light on each of the subdomains of only one color, due to a shift in the angular position of the spectrum. This shift towards the center line is provided by an increase ("coarsening") of the period of the diffraction grating by 1.2 or 1.5 times (in Fig. 1c it is indicated by arrows with one and two strokes, respectively).
Выбор любого из вариантов предоставляет изготовителям большую свободу выбора в соответствии со своими технологическими возможностями. Choosing any of the options gives manufacturers greater freedom of choice in accordance with their technological capabilities.
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. 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 both the slit of the input mask and the width of the slit of the output mask are located.
Эти параметры задаются конструктивно и независимо для каждого из цветов и 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. Зависимость спектрального состава пропускаемого света от каких либо параметров ЖК, например от толщины слоя, температуры или углов наблюдения, отсутствует и это является весьма важным эксплуатационным параметром. These parameters are set constructively and independently for each of the colors and 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. There is no dependence of the spectral composition of transmitted light on any LC parameters, for example, on the layer thickness, temperature, or viewing angles, and this is a very important operational parameter.
Таким образом, в элементе реализуются четыре оптических состояния: ЦВЕТ 1 (R красный), ЦВЕТ 2 (G зеленый), ЦВЕТ 3 (G синий) и состояние ТЕМНО, что позволяет получать полноцветную систему отображения информации. Thus, four optical states are realized in the element: COLOR 1 (R red), COLOR 2 (G green), COLOR 3 (G blue) and the DARK state, which allows to obtain a full-color information display system.
Каждый из цветов может модулироваться независимо один от другого. Each of the colors can be modulated independently of one another.
Таким образом, введение в состав элемента линзового растра-конденсора, линзового растра-объектива, формирование на поле элемента трех независимых дифракционных решеток позволяет получить элемент с полной гаммой цветов с повышенной яркостью изображений и более высоким КПД использования света от осветительной системы. Thus, the introduction of a lens raster-condenser, a lens raster-lens into the element, and formation of three independent diffraction gratings on the element field makes it possible to obtain an element with a full gamut of colors with enhanced image brightness and higher light utilization efficiency from the lighting system.
Источники информации:
1. Патент PCT (WO) 85/04962, МКИ6 G 02 F 1/133, опубл. 19.04.85.Sources of information:
1. Patent PCT (WO) 85/04962, MKI 6 G 02 F 1/133, publ. 04/19/85.
2. Авт. свид. СССР 488177, МКИ2 G 02 B 5/25, опубл. 10.06.76.2. Auth. testimonial. USSR 488177, MKI 2 G 02 B 5/25, publ. 06/10/76.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000132991/28A RU2202817C2 (en) | 2000-12-29 | 2000-12-29 | Liquid-crystal display component |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2000132991/28A RU2202817C2 (en) | 2000-12-29 | 2000-12-29 | Liquid-crystal display component |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2000132991A RU2000132991A (en) | 2003-03-10 |
| RU2202817C2 true RU2202817C2 (en) | 2003-04-20 |
Family
ID=20244153
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2000132991/28A RU2202817C2 (en) | 2000-12-29 | 2000-12-29 | Liquid-crystal display component |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2202817C2 (en) |
Cited By (1)
| 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 |
-
2000
- 2000-12-29 RU RU2000132991/28A patent/RU2202817C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| 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 |
| EP1865370A1 (en) * | 2004-11-26 | 2007-12-12 | Valentin Alekseyevich Tzvetkov | Element of a liquid crystal display |
| EP1865370A4 (en) * | 2004-11-26 | 2010-04-07 | Valentin Alekseyevich Tzvetkov | Element of a liquid crystal display |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US3957354A (en) | Diffractive subtractive color filtering technique | |
| US5237435A (en) | Multicolor projector employing diffraction grating type liquid crystal light modulators | |
| EP0764289B1 (en) | A subtractive color liquid crystal display utilizing circular notch polarizers | |
| EP0782033B1 (en) | Liquid crystal display having an off-axis full-color holographic filter | |
| DE4444557A1 (en) | Lightweight display board for liq. crystal display device | |
| JPH0792566B2 (en) | Color display device | |
| EP0952468B1 (en) | Spatial light modulation device and color display apparatus | |
| JP2777989B2 (en) | Color display | |
| JPH09318942A (en) | Color liquid crystal display device | |
| RU2202817C2 (en) | Liquid-crystal display component | |
| KR100418454B1 (en) | Illumination system for an electrooptic colour display screen | |
| KR100360155B1 (en) | A plane display device | |
| RU2343519C1 (en) | System of liquid crystal display highlight and display that contains it | |
| RU2201611C2 (en) | Element of liquid-crystal display | |
| RU2196352C2 (en) | Element of liquid-crystal display | |
| RU2196353C2 (en) | Element of liquid-crystal display | |
| CN109414150B (en) | Medical device for viewing partially fluorescent objects using a filter system with a transmission window | |
| KR20000053074A (en) | Compact lighting device | |
| RU2196351C2 (en) | Element of liquid-crystal display | |
| WO2012106981A1 (en) | Pixel structure of liquid crystal display utilizing asymmetrical diffraction | |
| US6086208A (en) | Light valve projector apparatus and technique | |
| RU2264641C2 (en) | Liquid-crystalline display element | |
| JP3206534B2 (en) | Color image forming equipment | |
| JPH05323307A (en) | Direct view type display and projection type display | |
| US7012661B2 (en) | Display panel and system using a hologram pattern liquid crystal |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20031230 |