DE69528719T2

DE69528719T2 - Flüssigkristallanzeige mit verbesserter Blickwinkelcharakteristik

Info

Publication number: DE69528719T2
Application number: DE69528719T
Authority: DE
Inventors: Adiel Abileah; Nicholas D. Vergith
Original assignee: Guardian Industries Corp
Current assignee: Guardian Industries Corp
Priority date: 1994-04-12
Filing date: 1995-04-12
Publication date: 2003-09-11
Anticipated expiration: 2015-04-13
Also published as: DE69528719D1; CA2146902C; EP0677768A1; ATE227438T1; EP0677768B1; CA2146902A1; US5629784A

Description

Diese Erfindung betrifft eine Flüssigkristallanzeige mit einer vergrößerten Betrachtungszone. Insbesondere betrifft diese Erfindung eine Flüssigkristallanzeige, die eine beträchtlich große und einheitliche Betrachtungsumhüllung bezüglich Kontrast, Umgebungsreflexion, Inversion (d. h. Fehlen von), Auflösung und Farbeinheitlichkeit liefert.

Hintergrund der Erfindung

Flüssigkristallanzeigen (LCDs) sind seit Jahren kommerziell erhältlich, aber waren bis heute im Allgemeinen auf relativ kleine Größen beschränkt. Solche Anzeigen wurden ursprünglich weit verwendet zum Beispiel in Uhren, Rechenmaschinen, Radios und anderen Produkten, die Zeichen und/oder Bildanzeigen in relativ kleinen Anzeigeflächen erfordern. Versuche, LCDs mit größeren Flächen zu verwenden, lieferten anfänglich solch unakzeptable Kontraststufen, Kosten und andere Charakteristiken, dass sie kommerziell nicht machbar waren.
Vor kurzem ermöglichten Verbesserungen in der Flüssigkristallanzeigetechnologie, dass größere aktive (AMLCD) und passive (PMLCD) matrixartige Anzeigen kommerziell hergestellt werden. AMLCDs zum Beispiel haben eine weit verbreitete Akzeptanz in tragbaren Computern, Laptops, Textverarbeitungssystemen und Flugzeugcockpit- Anwendungen erreicht. Andere Produkte, bei denen solche Anzeigen verwendbar sind, schließen Flachbildschirm- und Projektionsfernsehsysteme ein in jeder der obigen LCD-Anwendungen ist es wünschenswert zu haben: hohe Kontrastverhältnisse über eine große Betrachtungszone oder -umhüllung; geringe oder keine Inversion; geringe Mengen an Umgebungslichtreflexionsvermögen; hohe Auflösung; und geringe oder keine Farbverschiebung über einen breiten Bereich von Betrachtungswinkeln. Wenn man jedoch zu diesen größeren Anzeigen geht, wo diese Charakteristiken am meisten gebraucht werden, können sie nicht immer optimiert werden. Tatsächlich mußte früher eine Charakteristik gegen eine andere ausgetauscht werden, um kommerzielle Annehmbarkeit zu erreichen.
Flüssigkristallmaterialien sind für solche Anzeigen verwendbar, da das Hindurchtreten von Licht durch den anisotropen oder doppelbrechenden Wert (Δn) des LC-Materials beeinflusst wird, der wiederum durch das Anlegen einer veränderlichen Spannung über den LC gesteuert werden kann. Hinterleuchtete Flüssigkristallanzeigen sind wünschenswert, da die Transmission des von der hinterleuchteten Anordnung stammenden Lichts mit einer wesentlich geringen Menge an Leistung gesteuert werden kann, d. h. geringer als die, die typischerweise erforderlich ist, um andere Typen von bekannten Anzeigen wie z. B. CRTs zu beleuchten. Weiterhin gibt das dünne Profil solcher LCDs ihnen einen zusätzlichen Vorteil gegenüber herkömmlichen CRTs.
Die zum Beispiel durch AMLCDs angezeigte Information wird in der Form eines Matrixfeldes mit Reihen und Spalten von Ziffern oder Buchstaben dargestellt, welche durch eine Zahl von segmentierten Elektroden erzeugt werden, die in einem Matrixmuster angeordnet sind. Die Segmente sind durch einzelne Leitungen mit Treiberelektroniken verbunden, die bewirken, dass eine veränderliche und steuerbare Spannung an die geeignete Kombination von Segmenten angelegt wird, um dadurch die gewünschten Daten und Information anzuzeigen, indem das durch das LC-Material durchgetretene Licht gesteuert wird. Grafische Information zum Beispiel in Flugzeugcockpit-Anwendungen oder Fernsehbildschirmen können durch eine aktive Matrix von Pixeln erreicht werden, die durch ein sequenzielles X-Y Adressschema zwischen zwei Sätzen von rechtwinkligen leitfähigen Leitungen (d. h. Reihen- und Spalten-Adressleitungen) verbunden sind. Gegenwärtige fortschrittliche Adressschemata verwenden herkömmliche Felder von zum Beispiel TFTs aus amorphem Silizium (a-Si), Dünnfilm-Dioden aus amorphem Silizium, MIMs etc., die als Schaltelemente wirken, um die veränderlichen Treiberspannungen bei einzelnen Pixeln (oder farbigen Unterpixeln) zu steuern. Diese Schemata werden auf gedrehte nematische (TN) und ECB (elektrisch gesteuerte Doppelbrechung) Flüssigkristallanzeigen sowie auf andere herkömmliche Typen angewandt. In ähnlicher Weise werden STNs im allgemeinen gemultiplext, um jedes Pixel selektiv zu adressieren.
Kontrastverhältnis, Umgebungslichtreflexion, Graupegel-Verhalten, Auflösung, Farbverschiebung und Inversion, die alle im Stand der Technik bekannte herkömmliche Definitionen haben, sind wichtige Eigenschaften, die die Qualität von Flüssigkristallanzeigen aller Typen bestimmen.
Das Kontrastverhältnis (d. h. Kontrast - 1) zum Beispiel in einer NW- Anzeige ist die Differenz zwischen der Transmission im "Aus-Zustand" und der Transmission im "An-Zustand" in geringen Umgebungszuständen und wird bestimmt, indem die Lichttransmission im "Aus-Zustand" (weißes Licht mit hoher Intensität) durch die Intensität im "An-Zustand" oder verdunkelten Zustand geteilt wird. Wenn zum Beispiel eine NW-Anzeige im "Aus-Zustand" (d. h. unterhalb der Schwellentreiberspannung) eine Intensität von 200 fL zeigt und die gleiche Anzeige in ihrem voll angetriebenen "An-Zustand" 5 fL bei dem gleichen Betrachtungswinkel, bei dem die obengenannte 200 fL-Messung vorgenommen wurde, emittiert, beide bei geringen Umgebungsbedingungen, dann beträgt das Kontrastverhältnis der Anzeige bei diesem besonderen Betrachtungswinkel 40 oder 40 : 1. Folglich ist bei normal weißen LCDs der das Kontrastverhältnis begrenzende Hauptfaktor die Menge an Licht, die durch die Anzeige in den verdunkelten oder "An-Zustand" eindringt. In normal schwarzen LCDs ist der das Kontrastverhältnis begrenzende erreichbare Hauptfaktor die Menge an Licht, die durch die Anzeige in den verdunkelten oder "Aus-Zustand" eindringt. Je höher und einheitlicher das Kontrastverhältnis einer Anzeige über einen großen Bereich von Betrachtungswinkeln ist, desto besser ist die LCD. Kontrastverhältnisprobleme verschlimmern sich in hellen Umgebungen, wie z. B. Sonnenlicht und in anderen hochintensiven Umgebungszuständen, wo es eine beträchtliche Menge an reflektiertem und gestreutem Umgebungslicht angrenzend an die Anzeige gibt.
Je kleiner die Menge des von der Anzeigekonsole reflektierten Umgebungslichts ist, desto besser sind die Betrachtungscharakteristiken der Anzeige. Daher ist es wünschenswert, eine LCD zu haben, die so wenig wie möglich Umgebungslicht reflektiert. Die Menge des von einer Anzeigekonsole reflektierten Umgebungslichts wird typischerweise mittels herkömmlicher spiegelnder und diffuser Reflexionstests gemessen, die später hier beschrieben und in den Fig. 23 und 24 dargestellt sind.
In farbigen LCDs bewirkt der obengenannte Lichtverlust oft schwere Farbverschiebungen für gesättigte und Graustufenfarben. Die Verschiebung von solchen Farben und/oder Bildern ist besonders schädlich, wenn die Anzeige unter vergrößerten oder großen Betrachtungswinkeln betrachtet werden soll, wie z. B. in einem Flugzeugcockpit, wo die Sicht des Kopiloten auf die Anzeigen des Piloten wichtig ist. Ein Beispiel von Farbverschiebung ist, wenn ein Anzeigepixel, das die Farbe navyblau bei Normal (0º vertikal, 0º horizontal) ausgibt, dem Betrachter bei Normal klar navyblau erscheint, aber entweder himmelsblau oder purpurrot erscheint, wenn es unter vergrößerten Betrachtungswinkeln (z. B. 0º vertikal, 45º horizontal) betrachtet wird, wobei diese Betrachtungswinkel hier mit Bezug auf Fig. 22 und ihre zugehörige Beschreibung definiert sind. Es ist äußerst wünschenswert, dass eine LCD Farbeinheitlichkeit über einen weiten Bereich von Betrachtungswinkeln im Wesentlichen aufrechterhält, so dass ein oder mehrere Betrachter das gleiche Bild sehen, unabhängig unter welchem Winkel sie positioniert sind. Je kleiner folglich die Farbverschiebung in einer Anzeige ist, desto besser sind ihre Betrachtungscharakteristiken.
Graupegel-Leistung von Flüssigkristallanzeigen und die entsprechende Inversionsmenge sind ebenfalls sehr wichtig beim Bestimmen der Qualität einer LCD. Herkömmliche AMLCDs zum Beispiel verwenden ca. 8 bis 64 verschiedene Treiberspannungen. Diese verschiedenen Treiberspannungen werden typischerweise als Graupegel- Spannungen bezeichnet. Die Intensität des durch die farbigen Unterpixel, Pixel oder Anzeige durchgelassenen Lichts hängt ab von seiner Treiberspannung. Folglich werden Graupegel-Spannungen verwendet, um unterschiedliche Farbtöne von verschiedenen Farben zu erzeugen, um so verschiedene Farben zu schaffen, wenn diese Farbtöne zum Beispiel mit einander gemischt werden.
Je höher die Treiberspannung zum Beispiel in einer normal weißen gedrehten nematischen Anzeige ist, desto geringer ist vorzugsweise die Intensität (fL) des durchgelassenen Lichts. Je geringer die Treiberspannung in solch einer normal weißen Anzeige ist, desto höher ist entsprechend dann die Intensität des davon emittierten Lichts. Das Gegenteil trifft zu bei normal schwarzen gedrehten nematischen Anzeigen.
So kann man durch Verwendung von mehrfachen Graupegel- Treiberspannungen zum Beispiel entweder ein normal weißes (NW) oder normal schwarzes (NB) Anzeigepixel (oder farbiges Unterpixel) manipulieren, damit es eine gewünschte Lichtintensität emittiert. Ein Graupegel Von ist jede Spannung größer als Vth (Schwellenspannung) bis hoch zu ca. 5,0 bis 6,5 Volt.
In herkömmlichen LCDs beeinflusst Inversion oft nachteilig die oben beschriebene Graupegel-Leistung der Anzeige, wobei Inversion später hierin diskutiert und definiert wird. Es ist bei der Graupegel-Leistung von beispielsweise NW-Anzeigen wünschenswert, eine Intensität- Treiberspannung-Kurve zu haben, worin die Intensität (d. h. fL) des von dem Pixel oder Unterpixel emittierten Lichts fortwährend und monoton abnimmt, wenn die Treiberspannung ansteigt. Mit anderen Worten ist es wünschenswert, eine Graupegel-Leistung in einem NW-Pixel derart zu haben, dass bei allen Betrachtungswinkeln die Intensität des emittierten Lichts bei 6,0 Volt kleiner ist als die bei 5,0 Volt, die wiederum kleiner ist als die bei 4,0 Volt, die wiederum kleiner ist als die bei 3,0 Volt, die wiederum kleiner ist als die bei 2,0 Volt etc. Das Gegenteil trifft zu bei NB- Anzeigen.
Inversion tritt auf in einer NW-Anzeige, wenn die Intensität (fL) bei bestimmten Betrachtungswinkeln bei z. B. 3,0 Volt größer ist als die bei 2,0 Volt. Dies führt zu unterschiedlichen Intensitäten und/oder Farben des Lichts, wenn es unter verschiedenen Betrachtungswinkeln der Anzeige betrachtet wird, sogar wenn die gleiche Spannung angelegt wird. Folglich ist die Elimination der Inversion in LCDs ein stets gewünschtes Ergebnis. Die Inversionsprobleme sind genauer diskutiert in der auch anhängigen eigenen Anmeldung mit der Seriennummer 08/167,652, die am 15. Dezember 1993 angemeldet wurde, deren Offenbarung hierin durch Bezugnahme einbezogen ist.
Normal schwarze gedrehte nematische Anzeigen haben typischerweise bessere Kontrastverhältnis-Konturkurven oder -Charakteristiken als ihre gegenstückigen normal weißen Anzeigen. Jedoch sind normal schwarze (NB) Anzeigen aufgrund ihrer hohen Abhängigkeit von der Zelllücke oder der Dicke "d" des Flüssigkristallmaterials sehr viel schwieriger herzustellen als NW-Anzeigen. Folglich hat es im Stand der Technik, besonders im Stand der Technik der Herstellung von größeren LCDs, einen lange bestehenden Bedarf gegeben, eine normal weiße Anzeige mit hohen Kontrastverhältnissen über einen großen Bereich von vertikalen und horizontalen Betrachtungswinkeln zu konstruieren als auf das schwierigere Herstellen einer NB-Anzeige zurückgreifen zu müssen, um diese Charakteristiken zu erreichen. Während die vorliegende Erfindung auf NW- und NB-Anzeigen gleichermaßen anwendbar ist, besteht eines ihrer einzigartigen Merkmale darin, dass sie diesen lang bestehenden Bedarf so erfolgreich löst, indem zumindest diese Charakteristiken von NB-Anzeigen erreicht werden, um NW-Anzeigen gemäß dieser Erfindung einfacher zu konstruieren.
Früher wurden Verzögerungsfilme in normal weißen Anzeigen in einem Versuch verwendet, um ihre relativ kleinen effektiven Betrachtungsflächen zu vergrößern und um Inversion zu verringern. Siehe zum Beispiel U.S. Patent Nr. 5,184,236 und die oben genannte Serien- Nr. 08/167,652. Diese normal weißen TN-Anzeigen mit doppelten Verzögerungsfilmen erreichen ziemlich hohe Kontrastverhältnisse über einen relativ großen Bereich von Betrachtungswinkeln im Vergleich zu anderen NW-Anzeigen. Zusätzlich wird das Reflexionsvermögen von Umgebungslicht (z. B. Sonnenlicht) in diesen beiden Anzeigen auf einem Minimum gehalten, indem die Verzögerungsfilme und das LC-Material innerhalb gegenüberliegender Linearer Polarisatoren angeordnet sind. Typischerweise ist eine AR-Beschichtung außerhalb des vorderen Polarisators vorgesehen. So erreichen diese beiden Anzeigen akzeptable Ergebnisse bezüglich der Größe ihrer Betrachtungszonen und der Menge an Umgebungslichtreflexion, die vom Betrachter gesehen werden. Im letzteren Fall sind die Verbesserungen gegenüber dem ersteren Fall bezüglich der Betrachtungscharakteristiken der Anzeigen selbstverständlich. Während die Lösung der Verzögerungsfilme als wirksam bestätigt wurde, würde es wünschenswert sein, die Verwendung von solchen Filmen zu eliminieren und, wenn möglich, bei den Charakteristiken der effektiven Betrachtungszonen, Farbverschiebung, Kontrastverhältnisse, Auflösung und Inversion, die die Graustufenpegel über einen weiten Bereich von Betrachtungswinkeln, insbesondere bei den größeren LCD-Größen, beeinflussen, zu verbessern.
Vor der Erfindung sind andere Versuche gemacht worden, um die Betrachtungscharakteristiken der Flüssigkristallanzeigen zu verbessern, indem Diffusoren außerhalb des vorderen Polarisators der Anzeige vorgesehen wurden. Siehe zum Beispiel U.S. Patente Nr. 4,171,874; 4,704,004 und 5,046,827. Die Anzeigen dieser Patente schließen Lichtdiffusoren ein, die im Betrachtungspfad der Anzeige außerhalb des vorderen Polarisators der Anzeige angeordnet sind. Das gesuchte Ergebnis ist offenbar eine vergrößerte Betrachtungszone. Jedoch erfahren diese Anzeigen mit Diffusoren, die außerhalb des vorderen Polarisators oder zwischen dem Betrachter und dem vorderen Polarisator angeordnet sind, typischerweise ein Problem bezüglich Umgebungslichtreflexion. Manchmal und zusätzlich sind Farbverschiebung, Auflösung und Inversion kleiner als optimal.
Auch die EP-A-0 588 504 zeigt eine hinterleuchtete Flüssigkristallanzeige, die einen facettierten Film und einen Diffusor verwendet.
Es ist aus dem obigen klar, dass ein lang bestehender Bedarf im Stand der Technik nach einer Flüssigkristallanzeige (normal weiß, normal schwarz, aktiv, passiv, TN, STN etc.) besteht, um Bilder mit hohem Kontrastverhältnis über einen vergrößerten Bereich von Betrachtungswinkeln an einen entfernt positionierten Betrachter auszugeben, wobei die Anzeige Farbeinheitlichkeit über einen weiten Bereich von Betrachtungswinkeln aufrechterhält und hohe Auflösung, relativ geringes Umgebungslichtreflexionsvermögen und geringe oder keine Inversion hat.

Zusammenfassung der Erfindung

Allgemein gesagt, erfüllt diese Erfindung die oben beschriebenen Bedürfnisse im Stand der Technik durch Bereitstellen einer hinterleuchteten Flüssigkristallanzeige gemäß Anspruch 1
Diese Erfindung erfüllt weiterhin die oben beschriebenen Bedürfnisse im Stand der Technik durch Bereitstellen eines Verfahrens, das ein Bild zu einem Betrachter von einer Flüssigkristallanzeige-Vorrichtung gemäß Anspruch 13 liefert.
In bestimmten bevorzugten Ausführungsformen dieser Erfindung hat das in der Anzeige vorgesehene optische System ein Kontrastverhältnis von mindestens ca. 70 : 1 entlang der 0º vertikalen Betrachtungsachse bei horizontalen Betrachtungswinkeln bis hoch zu ca. ±60º.
In bestimmten weiteren bevorzugten Ausführungsformen dieser Erfindung schließt das optische System weiterhin einen holographischen Diffusor ein, der an der Anzeigekonsole auf der Betrachterseite der Flüssigkristallschicht angebracht ist, wobei die Anzeigekonsole, wenn im Wesentlichen kollimiertes weißes Licht in Richtung auf die Konsole von der Hinterleuchtung gerichtet wird, mindestens die folgenden Betrachtungscharakteristiken hat:
a) ein spiegelndes Reflexionsvermögen bei ca. 30º horizontal von weniger als ca. 0,5%;
b) ein diffuses Reflexionsvermögen bei ca. 30º horizontal von weniger als ca. 4%; und
c) ein Kontrastverhältnis von mindestens ca. 60 : 1 bei Betrachtungswinkeln von:
i) ca. 0º vertikal, ±60º horizontal; oder
ii) ca. 0º horizontal, ±40º vertikal; wobei die Betragungswinkel hierin definiert sind.
Diese Erfindung wird nun mit Bezug auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben, die durch bestimmte Darstellungen begleitet sind.

Zeichnung

Fig. 1(a) ist eine seitliche Querschnittansicht einer hinterleuchteten Flüssigkristallanzeige-Anordnung gemäß einer ersten Ausführungsform dieser Erfindung, die einen Diffusor und einen außerhalb des vorderen Polarisators angeordneten optischen Film einschließt.
Fig. 1(b) ist eine seitliche Querschnittansicht einer hinterleuchteten LCD-Anordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform dieser Erfindung.
Fig. 2 ist eine seitliche Querschnittansicht einer hinterleuchteten Flüssigkristallanzeige-Anordnung gemäß einem Vergleichsbeispiel.
Fig. 3 ist eine seitliche Querschnittansicht einer hinterleuchteten Flüssigkristallanzeige-Anordnung gemäß einer dritten Ausführungsform dieser Erfindung.
Fig. 4 ist eine perspektivische Explosionsansicht der ersten hinterleuchteten aktiven Matrix-Flüssigkristallanzeige der ersten Ausführungsform, die einen optischen Film 17 einschließt.
Fig. 5(a) ist die Kontrastverhältniskurve oder -plot der AMLCD der Ausführungsform 1, die den Diffusor und den entsprechenden optischen Film einschließt. Diese und alle anderen Kontrastverhältniskurven hierin wurden unter Verwendung von weißem Licht gemessen.
Die Fig. 5(b)-5(g) sind Farbkoordinaten- und Lichtspektrenkurven der AMLCD der Ausführungsform 1, die den Diffusor sowie den optischen Film außerhalb des vorderen Polarisators einschließt.
Fig. 6 ist die Intensität-Treiberspannung-Kurve oder -plot, die die Intensität bei verschiedenen vertikalen Betrachtungswinkeln entlang der 0º horizontalen Achse der AMLCD der Ausführungsform 1, die einen Diffusor und einen entsprechenden optischen Film aufweist, zeigt.
Fig. 7 ist die Intensität-Treiberspannung-Kurve, die die Intensität bei einer Anzahl von vertikalen Betrachtungswinkeln entlang der 0º horizontalen Achse der AMLCD der zweiten Ausführungsform zeigt, wobei diese AMLCD nur einen Diffusor und einen daran angrenzenden optischen facettierten Film verwendet.
Fig. 8 ist die Intensität-Treiberspannung-Kurve, die die Intensität bei einer Anzahl von horizontalen Betrachtungswinkeln entlang der 0º vertikalen Achse der AMLCD des Beispiels 1, die einen Diffusor und einen angrenzenden optischen facettierten Film (siehe Fig. 5(a) und 6) aufweist, zeigt.
Fig. 9 ist die Intensität-Treiberspannung-Kurve, die die Intensität bei einer Anzahl von horizontalen Betrachtungswinkeln entlang der 0º vertikalen Achse der AMLCD des Beispieles 1, die keinen angrenzend an den Diffusor (siehe Fig. 7) angeordneten optischen Film aufweist, zeigt.
Fig. 10 ist eine perspektiviche Explosionsansicht der hinterleuchteten AM LCD des Beispiels 2.
Fig. 11 ist die Kontrastverhältniskurve oder -plot der hinterleuchteten AMLCD des Beispiels 2.
Fig. 12 ist eine perspektiviche Explosionsansicht der hinterleuchteten AM LCD des Beispiels 3.
Fig. 13 ist die Kontrastverhältniskurve der hinterleuchteten AMLCD des Beispiels 3.
Fig. 14 ist eine perspektivische Explosionsansicht der hinterleuchteten AMLCD des Beispiels 4.
Fig. 15 ist die Kontrastverhältniskurve der hinterleuchteten AMLCD des Beispiels 4.
Fig. 16 ist eine perspektivische Explosionsansicht der hinterleuchteten AMLCD des Beispiels 5.
Fig. 17 ist die Kontrastverhältniskurve oder -plot der hinterleuchteten AMLCD des Beispiels 5.
Fig. 18 ist eine perspektivische Explosionsansicht der hinterleuchteten AMLCD des Beispiels 6.
Fig. 19 ist die Kontrastverhältniskurve der hinterleuchteten AMLCD des Beispiels 6.
Fig. 20 ist eine perspektivische Explosionsansicht der hinterleuchteten AMLCD des Beispiels 7.
Fig. 21 ist die Kontrastverhältniskurve der hinterleuchteten AMLCD des Beispiels 7.
Fig. 22 ist die eine Kurve, die die Winkelbeziehung zwischen den hierin diskutierten horizontalen und vertikalen Betrachtungswinkeln und ihre Beziehung zu den herkömmlichen Flüssigkristall-Betrachtungswinkeln Φ und Θ darstellt.
Fig. 23 ist ein schematisches Diagramm, das die Bedeutung und Definition des Begriffs "spiegelnde Reflexion", wie er hierin benutzt wird, darstellt, wobei diese Definition auch die herkömmliche Bedeutung dieses Begriffes ist.
Fig. 24 ist ein schematisches Diagramm, das die Bedeutung und die Definition des Begriffes "diffuse Reflexion", wie er hierin verwendet wird, darstellt, wobei diese Definition auch die herkömmliche Bedeutung dieses Begriffes ist.

Detaillierte Beschreibung von bestimmten Ausführungsformen dieser Erfindung

Alle hierin diskutierten Flüssigkristallanzeigen schließen, außer wenn anderweitig angegeben, ein Flüssigkristallmaterial mit einer Doppelbrechung (An) von 0,084 bei Raumtemperatur ein, wobei dieses LC-Material das von Merck erhältliche Modell Nr. ZLI-4718 ist.
Der Begriff "außerhalb", wenn er hierin benutzt wird, um eine Oberfläche oder eine Seite eines Elements zu beschreiben, bedeutet die am weitesten von dem Flüssigkristallmaterial entfernt liegende Oberfläche oder Seite.
Fig. 22 zeigt die Winkelbeziehungen zwischen den hierin beschriebenen horizontalen und vertikalen Betrachtungsachsen und Betrachtungswinkeln relativ zu einer Flüssigkristallanzeige-Konsole und herkömmlichen LCD-Winkeln Φ und Θ. Die +X, +Y und +Z-Achsen, die in Fig. 22 gezeigt sind, sind ebenfalls hierin in anderen Figuren definiert. Weiterhin können die hierin gezeigten und beschriebenen "horizontalen Betrachtungswinkel" (oder Xang) und "vertikalen Betrachtungswinkel" (oder Yang) in herkömmliche LCD-Winkel Φ und Θ durch die folgenden Gleichungen transformiert werden:
Tan(Xang) = Cos(Φ)·Tan(Θ)
Sin(Yang) = Sin(Θ)·Sin(Φ)
oder
Cos(Θ) = Cos(Yang)·(Xang)
Tan(Φ) = Tan(Yang) ÷ Sin(Xang)
Fig. 23 definiert, was hierin mit dem Begriff "spiegelnde Reflexion" im Hinblick auf Umgebungslicht gemeint ist. Wie gezeigt, richtet eine Umgebungslichtquelle oder Blendquelle (z. B. eine Lampe) Licht in Richtung Anzeigekonsole 1 von einem vorbestimmten horizontalen Winkel relativ zu Normal, d. h. 30º in diesem Beispiel. Ein Photometer ist so positioniert, dass es reflektiertes Umgebungslicht von der Umgebungsquelle mittels der Anzeigekonsole 1 empfängt. Das Photometer ist unter dem gleichen vorbestimmten Winkel von Normal, oder 30º in diesem Beispiel, positioniert, aber auf der gegenüberliegenden Seite von Normal bezüglich der Umgebungsquelle. Das Photometer und die Umgebungsquelle verlaufen beide entlang der 0º vertikalen Achse. Die Umgebungsquelle und das Photometer sind natürlich in der gleichen horizontalen Ebene angeordnet und sind winkelmäßig versetzt von Normal um gegenüberliegende Seiten bei äquivalenten Winkeln. Wenn zum Beispiel die Umgebungsquelle 100 fL des Lichts in Richtung Anzeigekonsole 1 ausgibt und das Photometer der Fig. 23 2 fL aus der Konsole 1 aufnimmt, dann beträgt die spiegelnde 30º Reflexion der Anzeigekonsole 2%.
Fig. 24 zeigt, was hierin mit dem Begriff "diffuse Reflexion" bezüglich Umgebungslicht gemeint ist. Eine Umgebungslichtquelle (z. B. die Sonne) ist bei Normal oder innerhalb einiger Grade davon (z. B. -2º vertikal, 0º horizontal) relativ zur Anzeigekonsole 1 angeordnet und richtet eine vorbestimmte Licht-Intensität bei der Konsole. Ein Photometer, das horizontal koplanar mit der Umgebungsquelle ist, ist unter einem vorbestimmten horizontalen Winkel relativ zu der Umgebungsquelle angeordnet, entweder 30º oder 45º in diesem Beispiel der Fig. 24. Die Menge oder Intensität des Lichts, das von dem Photometer bei einem vorbestimmten Winkel aufgenommen wird, bestimmt die diffuse Reflexion der Anzeigekonsole 1 für diesen bestimmten Winkel. Wenn zum Beispiel die Umgebungslichtquelle in Fig. 24 100 fL in Richtung Anzeigekonsole 1 richtet und das von der Umgebungsquelle 30º versetzte. Photometer 4 fL aus der Anzeigekonsole 1 aufnimmt, dann hat die Anzeige eine diffuse 30º Reflexion oder ein Reflexionsvermögen von 4%. Wenn alternativ das Photometer 45º bezüglich der Umgebungsquelle positioniert ist und 2 fL aufnimmt, dann hat die Anzeigekonsole eine diffuse 45º Reflexion von 2%.
Folglich definieren die Fig. 23-24 die Begriffe "spiegelnde Reflexion" und "diffuse Reflexion", wie sie hierin, außer wenn anders angegeben, verwendet werden. Diese sind natürlich die herkömmlichen Definitionen der spiegelnden und der diffusen Reflexion im Stand der Technik der Flüssigkristallanzeige. Siehe zum Beispiel MIL-L-85762a.
Mit Bezug nun besonders auf Fig. 1(a) ist eine seitliche Querschnittansicht einer Flüssigkristallanzeige-Anordnung gemäß einer ersten Ausführungsform dieser Erfindung gezeigt, die eine Anzeigekonsole 1 und eine hinterleuchtete Anordnung 2 einschließt.
Die Anzeigekonsole 1 umfasst, von hinten nach vorne zum Betrachter, einen rückseitigen oder eintrittsseitigen linearen Polarisator 3, ein transparentes Substrat 5 aus vorzugsweise Glas oder Kunststoff, einzelne Pixelelektroden 7, die eine Mehrzahl von Pixeln oder farbigen Unterpixeln in der Konsole 1 definieren, eine herkömmliche Flüssigkristallschicht 9, die vorzugsweise aber nicht notwendig von dem gedrehten nematischen Typ ist, eine gemeinsame Elektrode 11, ein vorderes transparentes Substrat 13 ebenfalls vorzugsweise aus Glas oder Kunststoff, einen herkömmlichen vorderen linearen Polarisator 15, einen optischen Film 17 mit einer Mehrzahl von optischen Facetten 19, einen Diffusor 21 und schließlich eine optionale dünne Glasscheibe 35 mit einer antireflektierenden (AR) Beschichtung an ihrer äußeren Fläche.
Die hinterleuchtete Anordnung 2 umfasst einen optischen Film 23 mit einer Mehrzahl von Facetten 25, die in seiner der Anzeigkonsole 1 zugewandten Oberfläche definiert sind, und eine reflektierende Schicht 27, die an der flachen oder äußeren Fläche des optischen Films 23 angeordnet ist. Die Schicht 27 ist vorzugsweise aus einem reflektierenden Metall, wie z. B. Aluminium, hergestellt, während der optische Film 23 vorzugsweise ein "Rechwinkelfilm" oder "RAF" ist, der von 3M, St. Paul, Minnesota, hergestellt und kommerziell erhältlich ist.
Alternativ kann eine Hinterleuchtung, die einen "TRAF" optischen Film, kommerziell erhältlich von 3M, verwendet, ebenfalls verwendet werden, um eine im Wesentlichen kollimierte Hinterleuchtung zu der Anzeigekonsole zu liefern. Wenn "TRAF" in der Hinterleuchtung verwendet wird, wobei TRAF ein facettierter Polycarbonat-Film ist, weisen seine Facetten fort von der Anzeigekonsole. Eine eckenmontierte Quelle, die unter der TRAF positioniert ist, emittiert Lichtstrahlen zuerst auf die Facetten, wobei die Facetten das Licht nach oben durch die Facettenseite des TRAF in Richtung auf die Anzeigekonsole richten. Siehe "3M/Optical Systems Right Angle Backlighting Technology Design Aid", deren Offenbarung hiermit durch Bezugnahme einbezogen wird, im Hinblick darauf, wie TRAF und RAF in Hinterleuchtungen verwendet werden.
Der Rechtwinkelfilm 23 und die optische Ausbildung der Facetten 25 ermöglichen, dass die Lichtquelle 29 und optional die Lichtquelle 31 bezüglich des Films 23 eckenmontiert werden, wodurch das Gesamtprofil der Anzeigenanordnung dünn gemacht wird. Hinterleuchtende Lampen 29 und 31 sind etwas oberhalb der facettierten Oberfläche des Rechtwinkelfilms 23 angeordnet, um so Licht nach unten auf und durch die Facetten 25 zu richten. Wenn das von den Quellen 29 und 31 emittierte Licht die Facetten 25 des Films 23 erreicht, wird es von den Facetten 25 in eine Richtung fort von der Anzeigekonsole 1 und in Richtung reflektierende Oberfläche 27 reflektiert. Wenn das von den Lampen 29 und 31 emittierte Licht die Oberfläche 27 erreicht, wird es nach oben in Richtung Anzeigekonsole 1 durch die Facetten 25 reflektiert. Das Endergebnis ist ein im Wesentlichen kollimiertes Licht oder Lichtstrahlen, die in Richtung Anzeigekonsole 1 gerichtet sind.
Alternativ kann die kollimierende Hinterleuchtung des U.S. Patents Nr. 5,161,041, dessen Offenbarung hierin durch Bezugnahme eingezogen wird, (mit Vor- und/oder Nachfilmdiffusoren) auch verwendet werden, um eine im Wesentlichen kollimierte Hinterleuchtung in Richtung Anzeigekonsole 1 in dieser oder anderen Ausführungsformen dieser Erfindung bereitzustellen oder zu richten.
Die linearen Polarisatoren 3 und 15 der Anzeigekonsole 1 sind von herkömmlicher Art und haben Transmissionsachsen, die entweder im Wesentlichen parallel oder im Wesentlichen rechtwinklig zueinander verlaufen können, abhängig von den gewünschten Charakteristiken der Anzeige. Wenn z. B. eine normal weiße (NW) gedrehte nematische Anzeige gewünscht wird, dann werden die Transmissionsachsen der linearen Polarisatoren 3 und 15 im Wesentlichen rechtwinklig zueinander orientiert, wodurch das Licht, das in die Anzeigenkonsole 1 von der Hinterleuchtungs-Anordnung 2 eintritt, um 90º von der Flüssigkristallschicht 9 gedreht wird, wenn sie sich im Auszustand befindet, und aus der Anzeigekonsole 1 über den vorderen linearen Polarisator 15 austritt. Mit anderen Worten hält solch eine rechtwinklige Orientierung der Transmissionsachsen der Polarisatoren 3 und 15 die Anzeigekonsole 1 normal weiß.
Während sich normal weiße Anzeigen in dem Aus- oder nicht angeregten Zustand befinden, kann Licht von ihrer Hinterleuchtungs- Anordnung hindurch treten, so dass es den Betrachter erreicht. Wenn jedoch das Flüssigkristallmaterial einer normal weißen gedrehten nematischen Anzeige angeregt wird, bewirkt die im Wesentlichen rechtwinklige Natur der Polarisationstransmissionsachsen der Anzeige, dass im wesentlichen das gesamte Licht am Hindurchtreten und am Erreichen des Betrachters blockiert wird. Wenn folglich die LC-Schicht einer normal weißen Anzeige vollständig angeregt wird, erreicht vorzugsweise kein Licht den Betrachter, und die Anzeige erscheint verdunkelt, aber die gleiche Anzeige erscheint erhellt, wenn keine oder eine im Wesentlichen geringe Spannung über die gleiche Flüssigkristallschicht angelegt wird.
In dem Fall, wo ein Benutzer z. B. eine normal schwarze TN Flüssigkristallanzeige wünscht, werden die Transmissionsachsen der Polarisatoren 3 und 15 im wesentlichen parallel zueinander orientiert, um so die Anzeigekonsole normal schwarz zu halten. In einer normal schwarzen TN-Anzeige kann das Licht, wenn die Flüssigkristallschicht 9 mit Hilfe von Elektroden 7 und 11 angeregt wird, durch die Konsole 1 hindurchtreten und den Betrachter erreichen. Wenn sich jedoch solch eine normal schwarze Anzeige in ihrem Aus-Zustand befindet, d. h., wenn eine Spannung unterhalb des Schwellenwertes an die Flüssigkristallschicht 9 mit Hilfe von Elektroden 7 und 11 angelegt wird, bewirkt die Flüssigkristallschicht 9, dass das in die Anzeigekonsole 1 über den Polarisator 3 eintretende Licht um 90º gedreht wird, so dass es am Austreten aus der Konsole 1 durch den Polarisator 15 gehindert wird. Mit anderen Worten, wenn sich eine normal schwarze Anzeige in dem Aus- Zustand befindet, erscheint die Konsole 1 dem Betrachter verdunkelt, und, wenn sie sich in ihrem An-Zustand befindet, wird Licht hindurchgelassen, um so ein Bild dem Betrachter selektiv anzuzeigen. Bei der normal weißen sowie der normal schwarzen TN-Anzeige werden einzelne Pixel selektiv angeregt oder abgeregt, um so dem Betrachter ein variables oder vorbestimmtes Bild zu liefern.
Zwischen herkömmlichen, im Wesentlichen transparenten Elektroden 7 und 11 ist die Flüssigkristallschicht 9 angeordnet. Jede Pixelelektrode 7 definiert einen einzelnen Pixel oder einen farbigen (z. B. roten, grünen oder blauen) Unterpixel. Folglich kann jeder durch eine Elektrode 7 definierte Unterpixel oder Pixel einzeln angeregt oder abgeregt werden, während sein benachbartes Pixel aufgrund der unabhängigen Natur der Elektroden 7 unbeeinflusst bleibt. Die Anzeige dieser Ausführungsform ist vorzugweise von dem mehrfarbigen TN aktiven Matrixtyp, aber könnte auch von dem passiven Typ, vom STN-Typ etc. sein.
Jedes durch eine Elektrode 7 definierte farbige Unterpixel umfasst vorzugsweise ein darin angeordnetes Farbfilter (nicht gezeigt), wobei das Farbfilter vorzugsweise rot, grün oder blau ist, wobei jedes Pixel drei separate farbige Unterpixel (d. h. ein rotes, ein grünes und ein blaues) umfasst, die in einer dreieckigen Konfiguration angeordnet sind.
Ein Paar von herkömmlichen Polyimid-Orientierungsfilmen 10 und 12 sind im Inneren der Elektroden 11 und 7 so angeordnet, dass sie an der Flüssigkristallschicht 7 und 9 angrenzen. Diese Orientierungsfilme sind in einer herkömmlichen Weise gepuffert oder orientiert, so dass die Flüssigkristallschicht 9 um 90º in dieser Ausführungsform gedreht ist, wenn keine oder eine im Wesentlichen geringe Spannung daran angelegt ist (d. h., wenn sich die Konsole 1 in dem "Aus-Zustand" befindet). Die Pufferrichtung des Orientierungsfilmes 12, der zwischen Flüssigkristallschicht 9 und Pixelelektroden 7 angeordnet ist, verläuft vorzugsweise im Wesentlichen parallel zu der Richtung der Transmissionsachse des rückseitigen Polarisators 3. Entsprechend verläuft die Pufferrichtung des zwischen Flüssigkristallschicht 9 und gemeinsamer Elektrode 11 angeordneten Orientierungsfilms 10 im Wesentlichen parallel zu der Transmissionsachsrichtung des vorderen Polarisators 15. Diese Puffer- und Polarisatorrichtungen gehen davon aus, dass in dieser Ausführungsform die LCD natürlich NW ist. Daher sind die Pufferrichtungen der beiden Orientierungsfilme im Wesentlichen rechtwinklig zueinander, während die Transmissionsachsen der Polarisatoren 3 und 5 im wesentlichen rechtwinklig zueinander sind, wodurch eine gedrehte nematische normal weiße AMLCD definiert wird. Jedoch kann jede Pufferrichtung 90º oder in jeder anderen herkömmlichen Weise verschoben sein.
Das Flüssigkristallmaterial 9 ist vorzugsweise das Modell Nr. ZLI- 4718, kommerziell erhältlich von Merck, und nimmt eine Zelllücke "d" von ca. 5,0-6,0 um in einer bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung ein.
Der optische facettierte Film 17 ist in dieser Ausführungsform außerhalb oder entlang der Außenfläche des vorderen Polarisators 15 so angeordnet, dass er zwischen dem Betrachter und der Flüssigkristallschicht 9 angeordnet ist. Der optische Film 17 ist vorzugsweise ein "Helligkeit-Vergrößerungs-Film" oder "BEF", kommerziell erhältlich von 3M, St. Paul, Minnesota. BEF wird in einer von 3M veröffentlichten Broschüre mit dem Titel "3M Brightness Enhancement Film (BEF)" beschrieben, deren Beschreibung hiermit durch Bezugnahme hierin einbezogen wird.
Der optische Film 17 umfasst eine Mehrzahl von optischen Facetten 19, die an seiner einen Oberfläche angeordnet sind, während die gegenüberliegende Oberfläche des Films im wesentlichen flach ist, wobei der Film 17 z. B. aus Polycarbonat gemacht ist. Die Facetten 19 können entweder symmetrisch oder unsymmetrisch zueinander sein, abhängig von den gewünschten Ergebnissen der Anzeigen.
Während der Lieferant (3M) des BEF vorschlägt, dass er derart verwendet wird, dass die Facetten 19 fort vom einfallenden Licht in LCD- Hinterleuchtungen gewandt sind, wodurch das BEF als ein Kollimator wirken kann, verwenden bestimmte Ausführungsformen dieser Erfindung direkt den gegenteiligen Ansatz und orientieren BEF 17 derart, dass die Facetten 19 der LC-Schicht 9 zugewandt sind und daher dem einfallenden Licht, das von der Hinterleuchtung emittiert wird, zugewandt sind.
In dieser besonderen Ausführungsform sind die Facetten 19 des Films 17 der Flüssigkristallschicht 9 zugewandt und grenzen an die Außenfläche des vorderen Polarisators 15 an oder nahezu an. Folglich trifft das von der Hinterleuchtungsanordnung 2 emittierte Licht, nachdem es durch die Flüssigkristallschicht 9 und den Polarisator 15 hindurch gegangen ist, zuerst auf die Facetten 19 des optischen Films 17, bevor es durch den Rest des Filmes 17 weitergeht und den Diffusor 21 erreicht. Es wird angenommen, dass die Facetten 19 des BEF 17, wenn sie der Flüssigkristallschicht 9, wie in Fig. 1(a) gezeigt ist, zugewandt sind, bewirken, dass eine Brechungs- oder Dispersionswirkung auf das den Polarisator 15 verlassende Licht geliefert wird.
Es wird auch angenommen, dass BEF 17 Umgebungslicht (z. B. Sonnenlicht), das die Frontkonsole der Anzeige trifft, im Wesentlichen kollimiert, wodurch das Umgebungslicht direkt in die Konsole gerichtet wird. Diese wesentliche Kollimation von Umgebungslicht, das in die Konsole geht, reduziert wesentlich den spiegelnden und diffusen Umgebungsreflexionsprozentsatz der Anzeigekonsolen der verschiedenen Ausführungsformen dieser Erfindung. Die Art, in der der Film 17, wie man annimmt, das Umgebungslicht wesentlich kollimiert, ist genauer beschrieben in dem US Patent Nr. 5,161,041, das hierin durch Bezugnahme einbezogen wird, wobei das Umgebungslicht zuerst auf die flache Oberfläche des Films 17 trifft und dann in Richtung Facetten 19 fortschreitet, wobei die Facetten 19 zusammen mit der flachen Oberfläche das Licht im Wesentlichen kollimieren, wenn es in Richtung auf die LC- Schicht weitergeht.
Daher bewirkt der Film 17, dass das Umgebungslicht kollimiert wird, um so die Reflexion aus der Anzeigekonsole zu reduzieren, sowie dass die Hinterleuchtungsstrahlen, nachdem sie durch die LC-Schicht fortgeschritten sind, gebrochen werden.
Obwohl der genaue Mechanismus, durch den der Film 17 arbeitet, nicht vollständig verstanden ist, ist es klar, dass durch die Verwendung dieses Filmes, der in einer solchen Weise orientiert ist, dass die Facetten 19 der Flüssigkristallschicht 9 zugewandt sind, mit oder ohne Diffusor 21 ein einzigartiges Ergebnis erreicht wird. Die Einzigartigkeit beruht auf der Verbesserung der Betrachtungscharakteristiken der Anzeige, indem die Betrachtungsumhüllung vergrößert und seine Einheitlichkeit im Hinblick auf Auflösung, Umgebungslichtreflexion, Inversion (d. h. Fehlen von), etc. gesteigert wird.
Das einfache Vorsehen des Films 17 entweder außerhalb oder innerhalb des Polarisators 15 versorgt die Anzeige mit verbesserten Betrachtungscharakteristiken im Hinblick auf Reflexion, Farbverschiebungen und Auflösung über einen breiten Bereich von Betrachtungswinkeln. Diesbezüglich ist der Diffusor 21 optional.
Alternativ können statt einem zwei facettierte Filme 17 vorgesehen sein, wobei die Facettenrichtungen entweder im Wesentlichen parallel oder rechtwinklig zueinander verlaufen. Zum Beispiel können zwei getrennte BEFs 17 zwischen Diffusor 21 und Flüssigkristallschicht 19 angeordnet sein, wobei die Facetten der beiden Filme 17 der LC-Schicht 9 zugewandt sind und im Wesentlichen rechtwinklig zueinander verlaufen. Diese beiden Filme 17 können entweder innerhalb oder außerhalb des Polarisators 15 angeordnet sein.
Der optische Film 17 kann an der Anzeigekonsole 1 in einer Vielfalt von Arten befestigt oder angebracht sein. Ein solcher Weg, um den Film 17 und den Diffusor 21 an der Außenfläche des Polarisators 15 zu befestigen, wie in Fig. 1(a) gezeigt ist, besteht darin, ein herkömmliches Indexanpassungsöl (z. B. 1,470) zwischen Polarisator 15 und Film 17 anzuordnen, um dadurch die von den Facetten 19 erzeugten Lücken zu füllen. Das gleiche oder ein ähnliches (z. B. ca. 1,58) Indexanpassungsöl kann auch zwischen den angrenzenden, aneinander anliegenden im Wesentlichen flachen Oberflächen des Diffusors 21 und des Films 17 vorgesehen sein. Wenn ein solches Indexanpassungsöl verwendet wird, sind der Film 17 und der Diffusor 21 vorzugsweise an der Anzeigekonsole 1 und dem Polarisator 15 mittels eines herkömmlichen Klemmmechanismus kompressionsbefestigt, z. B. mittels eines herkömmlichen Bandes, wobei das Band außerhalb der Betrachtungsfläche der Konsole angeordnet ist.
Alternativ kann ein herkömmlicher Indexanpassungsklebstoff (nicht gezeigt) an beiden Seiten des optischen Films angeordnet sein, um so den Film 17 an den Polarisator 15 und den Diffusor 21 zu kleben. In solch einem Fall kann der Klebstoff die Lücken füllen, die durch die Facetten 19 zwischen Film 17 und Polarisator 15 erzeugt werden, obwohl in bestimmten Ausführungsformen dieser Erfindung die Lücken nicht vollständig gefüllt zu sein brauchen.
Der Index des oben genannten Indexanpassungsöls oder -klebstoffs kann natürlich so variiert werden, dass gewünschte Betrachtungscharakteristiken der Anzeigekonsole 1 erreicht werden. In einer bevorzugten Ausführungsform dieser Erfindung war ein herkömmliches 1,470 indexanpassungsöl an gegenüberliegenden Seiten des optischen BEF 17 angrenzend an Polarisator 15 und Diffusor 21 angeordnet, wobei der Brechungsindex des BEF 17 1,586 ist.
Optional kann eine Menge des Indexanpassungsöls oder -klebstoffs zwischen Polarisator 15 und BEF 17 derart vorgesehen sein, dass die von den Facetten 19 erzeugten Lücken nur teilweise gefüllt sind.
Während BEF von 3M vorzugsweise als Film 17 in dieser Ausführungsform verwendet wird, können auch andere herkömmliche facettierte Filme oder Brechungs-/Kollimierungselemente verwendet werden, die die oben genannten Ergebnisse erzielen. Ein Beispiel eines solchen alternativen Films ist "OLF" oder "optischer Lichtfilm", kommerziell erhältlich von 3M. So kann gemäß der Lehre dieser Erfindung jede facettierte Struktur verwendet werden, deren Facetten eine geeignete geometrische Struktur derart haben, dass sie, wenn sie in einer Position, wie hierin gezeigt oder vorgeschlagen, verwendet werden, zu einer verbesserten Einheitlichkeit im Hinblick auf Auflösung, Umgebungsreflexion oder Kontrast etc. führen.
Die aufgeraute oder lichtstreuende Oberfläche 33 des Diffusors 21, der außerhalb des optischen facettierten Films 17 in dieser Ausführungsform der Fig. 1(a) befestigt ist, ist vorzugsweise dem Betrachter zugewandt oder von der Flüssigkristallschicht 9 am weitesten entfernt. Diese Anzeige wird jedoch noch gute Betrachtungscharakteristiken zeigen, wenn die lichtstreuende Oberfläche des Diffusors dem LC-Material zugewandt ist. Der Diffusor 21 kann zum Beispiel vom holographischen, Gelatin- oder von anderem herkömmlichem Typ sein. Optional können mehr als ein Diffusor außerhalb des BEF 17 vorgesehen sein.
In bestimmten bevorzugten Ausführungsformen dieser Erfindung ist der Diffusor 21 ein holographischer Diffusor, der kommerziell von POC Physical Optics Corporation, Torrance, Kalifornien, erhältlich ist. In anderen bevorzugten Ausführungsformen dieser Erfindung ist der Diffusor 21 ein Gelatin-Diffusor/Filter, der von zwei Glasteilen, S/N 105-41B, erhältlich von Kaiser Optical Systems, Ann Arbor, Michigan, eingekapselt ist, wobei dieser holographische Diffusor bei 107º/32º, d. h. 107º · 32º, veranschlagt wird. In anderen bevorzugten Ausführungsformen dieser Erfindung kann der Diffusor 21 ein Modell Nr. LDS219W, kommerziell erhältlich von Nitto Corporation, Japan, oder Nitto Denko America, Inc., New Brunswick, New Jersey, sein. Vorzugsweise wird, egal welcher Typ von Diffusor 21 (es wird angenommen, dass jeder herkömmliche Diffusor angemessen ist) in der Konsole 1 verwendet wird, seine aufgeraute Oberfläche 33 vorzugsweise dem Betrachter oder der Richtung fort von der Flüssigkristallschicht 9 zugewandt.
Alternativ kann die aufgeraute Diffusor-Oberfläche 33 der Flüssigkristallschicht 9 zugewandt sein und an der Außenfläche des optischen Films 17 anliegen, wobei die flache Oberfläche des Diffusors 21 dem Betrachter zugewandt ist, obwohl das Gegenteil bevorzugt wird.
In einem typischen Betrieb der ersten Anzeigeausführungsform dieser Erfindung, die in Fig. 1(a) gezeigt ist, wird Licht ursprünglich von eckbefestigten Hinterleuchtungsquellen 29 und 31 emittiert, wobei das Licht in Richtung auf die obere facettierte Oberfläche des Rechtwinkelfilms 23 gerichtet wird. Wenn das Licht zuerst die Facetten 25 des Rechtwinkelfilms 23 erreicht, wird es nach hinten in Richtung reflektierende Oberfläche 27 in der Richtung fort von der Flüssigkristallschicht 9 und der Konsole 1 abgelenkt. Beim Erreichen der reflektierenden Schicht 27, vorzugsweise einer Aluminiumbeschichtung, wird das Licht von den Quellen 29 und 31 dadurch reflektiert und nach oben in Richtung Facetten 25 und Anzeigenkonsole 1 gerichtet, wie in Fig. 1(a) gezeigt ist. Beim Erreichen der Facetten 25 zum zweiten Mal wird das von der Oberfläche 27 reflektierte Licht im Wesentlichen kollimiert und in Richtung Konsole 1 und deren hinteren Polarisator 3 gerichtet.
Das von der Hinterleuchtungsanordnung 2 emittierte Licht wird beim Erreichen der Anzeigekonsole 1 durch den herkömmlichen linearen Polarisator 3 linear polarisiert. Folglich geht das nun linear polarisierte Licht vom Polarisator 3 durch das transparente Substrat 5, die transparenten ITO-Pixelelektroden 7 und den Orientierungsfilm 12 weiter, bis es die Flüssigkristallschicht 9 erreicht.
Da die Flüssigkristallschicht 9 um 90º bezüglich den Puffer- und Orientierungsfilmen 10 und 12 gedreht ist, wird das linear polarisierte Licht, nachdem es durch das Substrat 5 und die Pixelelektroden 7 gegangen ist, vom Flüssigkristallmaterial/schicht 9 um 90º gedreht, sobald es hindurchgeht, wenn die LC-Schicht 9 nicht angeregt ist (d. h., wenn keine Spannung oberhalb der Schwellenspannung von der Elektrode 7 und 11 darüber angelegt wird). Wenn alternativ eine Spannung mittels der Elektroden 7 und 11 über die Flüssigkristallschicht 9 angelegt wird, wird das linear polarisierte Licht im Wesentlichen von der Passage durch die Flüssigkristallschicht unbeeinflusst und erhält seine Polarisationsrichtung, so dass es den Film 10, die gemeinsame Elektrode 11 und das transparente Substrat 13 erreicht und hindurchgeht, wobei ihm die gleiche Winkelpolarisation durch den Polarisator 3 gegeben wird.
Wenn daher die linearen Polarisatoren 3 und 15 einer TN-Konsole gekreuzte oder im Wesentlichen rechtwinklige Transmissionsachsen (NW) haben, blockiert, wenn eine Treiberspannung über die Flüssigkristallschicht 9 angelegt wird, der Ausgang oder der vordere Polarisator 15 im Wesentlichen das linear polarisierte Licht am Durchgehen durch die Anzeigekonsole 1 in Richtung auf den Betrachter. Wenn jedoch keine Spannung oder eine Spannung unterhalb Vth über die LC-Schicht 9 angelegt wird, wird das Linear polarisierte Licht um 90º durch die Flüssigkristallschicht 9 gedreht, und seine Polarisationsrichtung, wenn es den Ausgangspolarisator 15 erreicht, entspricht im Wesentlichen der Transmissionsachse des Polarisators 15, wodurch ermöglicht wird, dass das Licht im Wesentlichen durch den vorderen Polarisator durchgeht oder ihn passiert kann, so dass es den optischen facettierten Film 17 und den Diffusor 21 erreicht.
Beim Austreten aus dem vorderen Polarisator 15 wird das Licht, welches durch die Anzeigekonsole 1 bis zu diesem Punkt durchgelassen worden ist, in seiner Natur als ein Ergebnis der Kollimatorwirkung der Hinterleuchtungsanordnung 2 im Wesentlichen kollimiert. Dieses kollimierte Licht wird bei Erreichen der optischen Facetten 19 des optischen Films 17 durch die Facetten optisch geändert, wobei die Änderung teilweise von dem Index des zwischen Facetten 19 und Polarisator 15 angeordneten Indexanpassungsöls oder -klebstoffs sowie von dem optischen Design der Facetten selbst abhängt. Es wird natürlich erkannt, dass kein Indexanpassungsöl oder -klebstoff innerhalb der von den Facetten 19 erzeugten Lücken angeordnet zu werden braucht. Es wird angenommen, dass die Facetten 19 des Films 17, wenn sie der LC-Schicht 9, wie in Fig. 1(a) gezeigt, zugewandt sind, das vom Ausgangspolarisator 15 emittierte kollimierte Licht bis zu einem gewissen Maß im Wesentlichen brechen, wodurch die Richtung solchen Lichts gestreut wird. Folglich wird angenommen, dass das Bild nach Verlassen des Films 17 aufgrund der Wirkung der Facetten 19 nicht länger kollimiert ist.
Das gebrochene Licht geht dann durch den Rest des Films 17 weiter, bevor es in den optionalen Diffusor 21 eintritt, dessen flache Oberfläche entweder an der flachen oder der äußeren Oberfläche des Films 17 anliegt oder dicht angrenzend daran angeordnet ist, wenn zum Beispiel ein herkömmlicher optischer Klebstoff dazwischen angeordnet ist. Das gebrochene oder gestreute Licht schreitet weiter durch den optionalen Diffusor 21, bis es seine lichtstreuende oder aufgeraute Oberfläche 33 erreicht, wo es diffus verteilt oder in einer großen Zahl von Richtungen verteilt wird. Folglich sind die scharfen Bilder der Anzeige über einen weiten Bereich von horizontalen und vertikalen Betrachtungswinkeln klar sichtbar. Die Abmessungen der resultierenden Betrachtungszone hängen teilweise von den Typen und der Orientierung des verwendeten Diffusors und Films 17 ab, wie in den unten beschriebenen Beispielen vollständiger diskutiert wird.
Bezüglich des Umgebungslichts bewirkt der optionale Diffusor, dass die einfallenden Umgebungsstrahlen dispergiert werden, welche danach durch den facettierten Film 17 im Wesentlichen kollimiert werden. Die wesentliche Kollimierung des Umgebungslichts ermöglicht es, dass es direkt (d. h. nicht unter einem Winkel) in die LC-Zelle fortschreitet. Dies reduziert, wie man annimmt, die Menge der Umgebungsreflexion aus der Anzeigekonsole.
Besonders der optische Film 17, der die Facetten 19 und den optionalen Diffusor 21 einschließt, liefert dem Betrachter der Anzeige sehr hohe Kontrastverhältnisse bei extremen Betrachtungswinkeln, geringes Umgebungslichtreflexionsvermögen, hohe Auflösung, geringe oder keine Farbverschiebung und im wesentlichen keine Graustufungsinversion. Indem diese verbesserten Betrachtungscharakteristiken mit der Tatsache, dass die Hinterleuchtungsanordnung 2 relativ dünn ist, gekoppelt werden, ist das Ergebnis eine relativ dünne, flache Konsolen-LCD mit verbesserten Betrachtungscharakteristiken, die genau so gut sind wie die von herkömmlichen CRTs und in vielen Fällen besser. Die effektive Betrachtungszone oder -umhüllung, die durch diese besondere Ausführungsform vorgestellt wird, ist im Wesentlichen einheitlich über einen breiten oder großen Bereich von Betrachtungswinkeln im Hinblick auf Kontrast, Farbsättigung, Auflösung, Umgebungsreflexionen und Fehlen von Graustufungsinversion und Farbverschiebungen.
Das Vorsehen des Diffusors 21 ermöglicht es, dass die Betrachtungsumhüllung oder -zone der Anzeige in der horizontalen (oder "x") und der vertikalen (oder "y") Betrachtungswinkelrichtung vergrößert wird. So wird, wenn solch eine Betrachtungsumhüllung gewünscht wird, der Diffusor 21 vorzugsweise vorgesehen. Der Film 17 allein gibt jedoch der Anzeige gute Betrachtungscharakteristiken in den Betrachtungsrichtungen im Wesentlichen rechtwinklig zur Längsfacettenrichtung derart, dass, wenn nur solche Betrachtungscharakteristiken gewünscht werden, der Diffusor 21 nicht außerhalb des Films 17 vorgesehen zu werden braucht.
Während der obengenannte typische Betrieb der ersten Ausführungsform dieser Erfindung eine normal weiße, gedrehte nematische, a-Si TFT angetriebene AMLCD beschreibt, ist das Vorsehen des Diffusors 21 und des optischen Filmes 17 ebenfalls anwendbar auf supergedrehte LCDs, passive Matrix-LCDs, normal schwarze AMLCDs, diodengetriebene LCDs etc. Die Verwendung einer normal weißen AMLCD, um die erste Ausführungsform der Erfindung zu beschreiben, ist rein illustrativ und beschränkt in keiner Weise das Vorsehen des Diffusors 21 und des optischen Films 17 auf normal weiße AMLCDs.
Fig. 1(b) ist eine seitliche Querschnittansicht einer LCD-Anordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform dieser Erfindung. Diese zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform (Fig. 1(a)) darin, dass die Facetten 19 und der Diffusor integral als ein Teil 40 ausgebildet sind. Die Facetten 19 des Teils 40 sind der LCD-Schicht 9 zugewandt und bewirken wie in der ersten Ausführungsform, dass die von der Anzeigenkonsole emittierten Lichtstrahlen gebrochen werden und das einfallende Umgebungslicht im wesentlichen kollimiert wird. Die diffus verteilende oder aufgeraute Oberfläche 33 des Diffusors/Refraktors 40 ist integral mit den Facetten 19 mittels des Teils 40 ausgebildet.
Fig. 2 ist eine seitliche Querschnittansicht einer Flüssigkristallanzeige-Anordnung gemäß einer dritten Ausführungsform dieser Erfindung. Diese dritte Ausführungsform ist identisch zu der oben genannten ersten Ausführungsform, d. h. Fig. 1 (a), mit Ausnahme der Orientierung des optischen facettierten Films 17 und des Typs des herkömmlichen antireflektierenden AR-Films oder Beschichtung 35 am Diffusor 21.
Das Vorsehen des antireflektierenden Films oder Beschichtung 35 an der äußeren aufgerauten Oberfläche des Diffusors 21 vermindert die Umgebungslichtreflexion der Anzeigekonsole, vorzugsweise im Hinblick auf spiegelnde und diffuse Reflexionen. Die AR-Beschichtung 35 kann eine Topographie ähnlich der der lichtsteuenden oder aufgerauten Außenfläche 33 des Diffusors 21 haben, um so die Lichtverteilungscharakteristiken des Diffusors 21 nicht zu behindern, oder kann alternativ an einem separaten Glassubstrat außerhalb des Diffusors 21 vorgesehen sein, wie in Fig. 1(a) gezeigt ist. Wie von den Fachleuten verstanden wird, können solche AR- Beschichtungen in jeder der verschiedenen Ausführungsformen dieser Erfindung vorgesehen sein.
Optional kann ein herkömmlicher AR-beschichteter dreispitziger Vergrößerungsfilm, der typischerweise mit CRTs verwendet wird, außerhalb der Vorderfläche der Konsole vorgesehen sein, um Reflexion sogar weiter zu reduzieren. Dieser Filter kann an der Außenfläche des Diffusors anliegen.
In diesem Vergleichsbeispiel (d. h. Fig. 2) ist der optische BEF 17 im Hinblick auf seine Orientierung in der ersten Ausführungsform dieser Erfindung invertiert, so dass die optischen Facetten 19 des Films 17 dem Diffusor 21 sowie dem Betrachter zugewandt sind. Indem die Facetten 19 auf eine solche Weise orientiert werden, wird das kollimierte Licht, das von der Anzeigekonsole mittels des vorderen Polarisators 15 emittiert wird, zumindest teilweise oder vollständig von den Facetten 19 rekollimiert, bevor es den Diffusor 21 erreicht. Daher wird das angezeigte Bild im Wesentlichen kollimiert, wenn es die lichtstreuende Oberfläche 33 oder den Diffusor 21 erreicht.
Die Betrachtungscharakteristiken (z. B. Reflexion, Auflösung etc.) von diesem in Fig. 2 gezeigten Vergleichsbeispiel sind nicht so gut wie die, bei denen die Facetten 19 des Films 17 der Flüssigkristallschicht zugewandt sind. Während von dieser dritten Ausführungsform angenommen wird, dass sie erfinderisch ist, weil sie bestimmte Betrachtungscharakteristiken verbessert, bildet sie den wahren erfinderischen Durchbruch, indem die Facetten 19 in solch einer Weise orientiert werden, dass sie der Flüssigkristallschicht 9 zugewandt sind oder mit anderen Worten in Richtung fort von dem Betrachter.
Wie in Fig. 2 gezeigt, wird der optische Film 17 optisch am Polarisator 15 und Diffusor 21 mit Hilfe des obengenannten Indexanpassungsöls oder Indexanpassungsklebstoffs in einer ähnlichen Weise, wie sie mit Bezug auf die erste Ausführungsform dieser Erfindung diskutiert wurde, angeklebt oder befestigt. Wenn das Öl verwendet wird, dann müssen Film 17 und Diffusor 21, wie oben diskutiert, kompressionsbefestigt sein.
Fig. 3 ist eine seitliche Querschnittansicht einer Flüssigkristallanzeige-Anordnung gemäß einer dritten Ausführungsform dieser Erfindung. Diese dritte Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform der Fig. 1(a) darin, dass das von 3M erhaltene BEF 17 und der Diffusor 21 innerhalb des vorderen Polarisators 15 angeordnet sind. Mit anderen Worten sind der optische Film 17 und der Diffusor 21 zwischen dem vorderen linearen Polarisator 15 und dem transparenten Glassubstrat 13 angeordnet. Dieses Vorsehen des Filmes 17 und des Diffusors 21 innerhalb des Polarisators 15 führt zu akzeptablen diffusen und spiegelnden Umgebungslichtreflexionen aus der Konsole. Optional kann eine AR-Beschichtung an der Außenfläche des Polarisators 15 vorgesehen sein.
Wie in Fig. 3 gezeigt, sind die optischen Brechungs-/ Kollimierungsfacetten 19 des BEF 17 der Flüssigkristallschicht 9 zugewandt und liegen an der Außen- oder der äußeren ebenen Oberfläche des transparenten Glassubstrats 13 an oder nahezu an. Weiterhin ist die lichtstreuende oder aufgeraute Oberfläche 33 des Diffusors 21 in dieser Ausführungsform noch dem Betrachter zugewandt und liegt daher am vorderen Polarisator an.
Wegen der Rauhigkeit der die Oberfläche 33 definierenden Mikrostruktur sind Luftspalte zwischen der Oberfläche 33 und der Innenfläche des Polarisators 15 definiert, wobei diese Spalte nicht mit dem Indexanpassungsöl oder -klebstoff gefüllt sind. Die zwischen den Facetten 19 und der Außenfläche des Substrats 13 erzeugten Luftspalte können (teilweise oder vollständig) mit entweder einem herkömmlichen Indexanpassungsöl oder -klebstoff gefüllt oder einfach freigelassen sein. Folglich kann die dreilagige Struktur von BEF 17, Diffusor 21 und Polarisator 15 entweder an der Anzeigekonsole kompressionsbefestigt oder mittels des herkömmlichen Indexanpassungsklebstoffes daran angeklebt sein.
Die Ausbildung dieser Ausführungsform der Fig. 3 führt zum Beispiel zu einer spiegelnden 30% Umgebungsreflexion von weniger als ca. 2,0% und zu einer diffusen Reflexion von weniger als ca. 1,0%, wenn BEF 90/50 und ein holographischer 100º · 30º Diffusor verwendet werden. Zusätzlich kann eine herkömmliche AR-Beschichtung an der Außenfläche des Polarisators 15 angeordnet sein.
Als eine alternative Struktur zur obigen kann der vordere Polarisator 15 zwischen dem optischen facettierten Film 17 und dem Diffusor 21 angeordnet sein, wobei der facettierte Film 17 am Polarisator 15 und am Substrat 13 anliegt. Die Facetten des Films 17 sind nach innen in Richtung LC-Schicht 9 gewandt, während die aufgeraute Diffusorfläche 33 dem Betrachter wie in anderen Ausführungsformen dieser Erfindung zugewandt ist.
Diese Erfindung wird nun mit Bezug auf bestimmte Beispiele im Folgenden beschrieben:

Beispiele

Jedes der folgenden Beispiele verwendete eine mehrfarbige (rote, grüne, blaue Dreiergruppe von Unterpixeln), matrixaktive, a-Si TFT angetriebene, gedrehte, nematische Flüssigkristallanzeige vom normal weißen Typ einschließlich des Flüssigkristallmaterials Modell Nr. ZLI-4718, kommerziell erhältlich von Merck. Die blauen Unterpixel-Zelllücken "d" waren für jede der folgenden AMLCDs ca. 5,6 um, während die grünen Unterpixel-Zelllücken "d" ebenfalls ca. 5,6 um und die roten Unterpixel- Zelllücken "d" ca. 5,1 um waren.
Jede der folgenden exemplarischen AMLCDs verwendete herkömmliche lineare Eingangs- und Ausgangspolarisatoren, Modell Nr. G 1220DUN, kommerziell erhältlich von Nitto Denko America, Inc., New Brunswick, New Jersey. Keine der folgenden Anzeigen enthielt einen Verzögerungsfilm bzw. -filme. Da die folgenden exemplarischen Anzeigen alle vom normal weißen Typ waren, verliefen die Transmissionsachsen des rückseitigen (d. h. Eingangs-) und des vorderen (Ausgangs-)Polarisators im Wesentlichen rechtwinklig zueinander. Die folgenden Beispiele wurden bei Raumtemperatur aufgenommen.
Die roten, grünen und blauen Farbfilter der folgenden beispielhaften AMLCDs waren von herkömmlicher Art wie auch die im Wesentlichen transparenten Pixelelektroden und die angrenzenden Polyimid- Orientierungsfilme. Die rückseitigen oder eingangsseitigen Orientierungsfilme waren in einer Richtung im Wesentlichen parallel zu der Transmissionsachse des entsprechenden eingangsseitigen oder rückseitigen Polarisators gepuffert. Weiterhin war der ausgangsseitige oder vordere Orientierungsfilm jeder der folgenden Anzeigen in einer Richtung im Wesentlichen parallel zu der Transmissionsachse des vorderen oder ausgangsseitigen Polarisators der Anzeige gepuffert. Die rückseitigen Pufferrichtungen waren von unten rechts nach oben links, während die vorderen Pufferrichtungen von oben rechts nach unten links waren, wenn die Anzeige von oben, wie in Fig. 1(a) gezeigt, betrachtet wird.
Die Kontrastverhältniskurven, Farbkurven und Transmission- Spannung-Kurven in den folgenden Beispielen wurden durch Verwendung eines herkömmlichen Photometers, Modell Nr. PR650 aufgenommen, das von PhotoResearch Corporation, Burbank, Kalifornien, bezogen wurde. Die diffusen, spiegelnden und alle anderen Reflexionsdaten in diesen Beispielen wurden gemessen, indem ein Photometer, Modell Nr. 1980A verwendet wurde, das ebenfalls von PhotoResearch bezogen wurde.
Jede der folgenden exemplarischen AMLCDs war 4" · 4" und verwendete als Hinterleuchtung eine einzelne 300 Watt, 82 Volt Projektion-Halogenlampe 50, die von Polaroid bezogen wurde. Das von der Halogenlampe 50 emittierte weiße Licht wurde in jedem der folgenden Beispiele mit Hilfe einer herkömmlichen konvexen Kollimationslinse 52 kollimiert, die einen Durchmesser von ca. 2" hatte.
In jedem der unten beschriebenen Beispiele war die 2" Kollimationslinse 52 linear zwischen der 300 Watt, 82 Volt Halogenlampe 50 und der Anzeigekonsole angeordnet, wobei der Abstand "a" zwischen Linse 52 und Lampe 50 ca. 4" und der Abstand "b" zwischen der Anzeigekonsole und Linse 52 ca. 9" in jedem Beispiel war. Mit anderen Worten war die Halogenlampe 50 in jedem der folgenden Beispiele ca. 13" von der Rückfläche der Anzeigekonsole (oder ca. 13" von der Außenfläche des rückseitigen Polarisators 3) positioniert. Die Hinterleuchtung mit der 300 Watt, 82 Volt Halogenlampe 50 und der entsprechenden 2" Kollimationslinse 52 diente dazu, zumindest ca. 90% der rückseitigen Anzeigefläche mit im Wesentlichen kollimiertem Licht in jedem der folgenden Beispiele zu beleuchten.
Jedes der folgenden Beispiele verwendete eine AMLCD gemäß der ersten oder Fig. 1(a) Ausführungsform dieser Erfindung (ausgenommen die AR-Beschichtung und Scheibe 35), worin der optische facettierte Film 17 unmittelbar angrenzend an und außerhalb des vorderen Polarisators 15 angeordnet war, wobei der Diffusor 21 an der Außenfläche des Films 17 befestigt war. Die Facetten 19 des Films 17 waren in jedem der folgenden Beispiele dem Flüssigkristallmaterial zugewandt, wobei die aufgeraute oder lichtstreuende Oberfläche 33 des Diffusors 21 dem Betrachter zugewandt war (wenn der Diffusor solch eine Oberfläche hatte). Ein "Helligkeitsvergrößerungsfilm" oder "BEF", der von 3M bezogen wurde, wurde als facettierter Film 17 in jedem der unten beschriebenen Beispiele verwendet.
Ein herkömmliches 1,470 Indexanpassungsöl wurde angrenzend an jede Seite des BEF 17 in jedem unten beschriebenen Beispiel derart angeordnet, dass das Indexanpassungsöl die zwischen Facetten 19 und Polarisator 15 erzeugten Lücken im Wesentlichen füllte, und war zwischen Diffusor 21 und Film 17 angeordnet. Der BEF 17 und der Diffusor 21 waren so in den folgenden Beispielen an der Anzeigenkonsole mit Hilfe eines herkömmlichen transparenten Bandes kompressionsbefestigt, das außerhalb der Betrachtungsfläche angeordnet wurde.
Es wird angemerkt, dass dieselbe LC-Zelle (d. h. LC-Schicht, TFTs, Elektroden, Polarisatoren, Substrate, Orientierungsfilme etc.) in jedem der folgenden Beispiele verwendet wurde, wobei nur der Film 17 und der Diffusor 21 ersetzt oder angepasst wurden. Die verwendeten Anzeigesubstrate, Elektroden, Orientierungsfilme, TFTs und Adressleitungen sind in den Fig. 4, 10, 12, 14, 16, 18 und 20 aus Vereinfachungsgründen nicht gezeigt.
Keine der AMLCDs der unten diskutierten Beispiele, außer Beispiel 8, verwendete irgendeinen Typ von AR-Beschichtung oder -prozess angrenzend an die Vorderseite der Anzeige.

Beispiel 1

Zwei getrennte AMLCDs wurden in diesem Beispiel hergestellt und getestet, wobei die erste einen facettierten BEF 17 und einen Diffusor 21 hatte, die außerhalb des vorderen Polarisators 15 (siehe Fig. 1(a)) angeordnet waren, und die zweite Anzeige nur einen Diffusor 21 hatte, der außerhalb der Vorderfläche des Polarisators 15 (d. h. ohne BEF 17) angeordnet war. Diese zwei AMLCDs wurden so gemacht und getestet, dass ein Vergleich zwischen den beiden gemacht werden konnte, was zu einer Bestimmung der mit der Hinzunahme des facettierten Films 17 verbundenen Verbesserungen führte.
Fig. 4-6 und 8 zeigen die erste Anzeige dieses Beispiels, worin der BEF 17, Modell oder Produkt Nr. 100/31, erhältlich von 3M, zwischen Diffusor 21 und vorderem Polarisator 15 angeordnet war. Der Diffusor 21 war Modell Nr. LSD219 W, erhältlich von Nitto, New Brunswick, New Jersey. Der gleiche Diffusor wurde in der ersten und der zweiten AMLCD dieses Beispiels verwendet.
Wie in Fig. 4 gezeigt, war in der ersten Anzeige dieses Beispiels der BEF 17 so angeordnet, dass sich Facetten 19 horizontal oder von links nach rechts, wie in den Fig. 1(a) und 4 gezeigt, erstreckten. Folglich erstreckte sich die 112º Achse des BEF 17 rechtwinklig zu den Facetten 19, während sich die 80º Achse parallel zu den Facetten 19 oder von links nach rechts, wie in Fig. 4 gezeigt, erstreckte. Die Bedeutungen der 112º und 80º Achsen werden unten in Beispiel 2 diskutiert. Die Facetten 19 waren der Flüssigkristallschicht 9 zugewandt, während die flache Oberfläche des Films 17 am Diffusor 21 anlag.
Während Fig. 4 eine perspektivische Explosionsdarstellung der ersten AMLCD dieses Beispiels mit BEF 17 darstellt, ist Fig. 5(a) eine Kontrastverhältniskurve dieser AMLCD, wobei die Kurve in Fig. 5(a) die hohen Kontrastverhältnisse zeigt, die über einen ziemlich weiten Bereich von Betrachtungswinkeln erreicht wurden. Diese und alle anderen Kontrastverhältniskurven hierin bestimmen ein bestimmtes Kontrastverhältnis, indem die weiße Intensität durch die schwarze Intensität geteilt wird. Wenn zum Beispiel die weiße oder nicht angetriebene (0,2 V in diesem Beispiel) Intensität 100 fL und die schwarze oder angetriebene (6,8 V in diesem Beispiel) Intensität 2 fL bei einem bestimmten Betrachtungswinkel waren, dann würde das resultierende Kontrastverhältnis 50 oder 50 : 1 bei diesem bestimmten Betrachtungswinkel sein.
Wie in Fig. 5(a) gezeigt, zeigte die erste oder BEF-enthaltende AMLCD dieses Beispiels ein Kontrastverhältnis (0,2 V Intensität geteilt durch 6,8 V Intensität) von größer als ca. 110 : 1 bei Normal und behielt zumindest ein Kontrastverhältnis von ca. 70 : 1 entlang der 0º vertikalen Betrachtungsachse bis hoch zu horizontalen Winkeln von ca. -48º und +60º. In entsprechender Weise hatte die BEF-enthaltende AMLCD dieses Beispiels ein Kontrastverhältnis von mindestens ca. 70 : 1 entlang der 0º horizontalen Betrachtungsachse bei vertikalen Winkeln bis hoch zu ca. +30º und -45º. Es wird angemerkt, dass diese Anzeige Kontrastverhältnisse von größer als ca. 60 : 1 entlang der 0º vertikalen Betrachtungsachse bei Winkeln bis hoch zu ca. ±60º horizontal zeigte. Wie den Fachleuten klar sein wird, sind diese Kontrastverhältnisse bei solch hohen Betrachtungswinkeln fabelhaft und stellen eine Verbesserung gegenüber dem Stand der Technik dar.
Fig. 5(b)-5(g) zeigen das Fehlen von zugehöriger Farbverschiebung und das Spektrum des von dieser exemplarischen BEF- enthaltenden AMLCD emittierten Lichts. Farbverschiebung resultiert, wenn eine bestimmte Farbe (oder Farben) bei steigenden Betrachtungswinkeln schwach oder fehlfarbig wird. Zum Beispiel kann die Farbe rot rötlich oder orangefarben erscheinen, wenn der Betrachtungswinkel zunimmt. Die Elimination solcher Farbverschiebung ist klar ein gewünschtes Ergebnis in allen modernen AMLCDs.
Fig. 5(b) zeigt herkömmliche Farbmessungen, die für die Farbe Rot bei dem normalen (oder 0º vertikal, 0º horizontal) Betrachtungswinkel erhalten wurden, während Figur. 5(c) die Daten zeigt, die für dieselbe Farbe Rot entlang den 0º vertikalen Betrachtungsachsen bei positivem 60º horizontalem Betrachtungswinkel erhalten wurden. Die Luminanz, Strahlstärke, Farbe, Temperatur, Spektrometer etc. sind in den Tabellen der Fig. 5(b) und 5(c) aufgelistet, wie sie herkömmlich im Stand der Technik sind.
Vielleicht die wichtigsten gemessenen Parameter, die in den Fig. 5(b) und 5(c) gemessen wurden, sind "u'" und "v'". Diese Farbparameter sind herkömmliche Farbmessungen auf der Basis der herkömmlichen Chromazitätskarte, die den Fachleuten gut bekannt ist. Der Parameter u' ist ein horizontaler Wert auf der Chromazitätskarte und bezeichnet eine bestimmte Farbstelle, während der Wert v' ein entsprechender vertikaler Farbwert auf der Chromazitätskärte ist. Indem u' und v' auf der Chromazitätskarte angeglichen werden (d. h., wo sie sich schneiden), kann man die exakte Farbe von zum Beispiel angezeigtem Rot bestimmen, wobei die Karte zeigt, wie gesättigt die Farbe gerade ist.
Während Fig. 5(b) die Ergebnisse bei dem normalen (0º vertikal, 0º horizontal) Betrachtungswinkel für die Farbe Rot zeigt, zeigt Fig. 5(c) die gleichen Daten genommen für den 0º vertikalen, 60º horizontalen Betrachtungswinkel. Wie man herkömmlicherweise durch die Differenz der den u'- und v'-Parameter in den Fig. 5(b) und 5(c) sehen kann, gibt es eine relativ geringe Farbverschiebung, die auftritt, wenn der Betrachtungswinkel von Normal zu 0º vertikal, 60º horizontal zunimmt. Wie von den Fachleuten erkannt werden wird, ist das Aufrechterhalten von geringer oder keiner Farbverschiebung in einer Anzeige, wenn die Betrachtungswinkel zunehmen, ein hoch gewünschtes Ergebnis in der Industrie. Dies ermöglicht den Betrachtern sowohl bei Normal als auch zum Beispiel bei 60º im Wesentlichen die gleichen Farben bei bestimmten Punkten auf der Anzeigenkonsole zu sehen, statt zum Beispiel die einen rot und die anderen rosa oder orange zu sehen. Somit hielt diese Anzeige mit BEF 17 und Diffusor 21 die Farbeinheitlichkeit über einen extrem breiten Bereich von Betrachtungswinkeln aufrecht.
Die spektralen Luminanzkurven (d. h. die Antwort über nm oder λ) der Fig. 5(b) und 5(c) zeigen das Spektrum des Lichts, das von dem Betrachter bei dem normalen Betrachtungswinkel in Fig. 5(b) und bei dem 0º vertikalen, 60º horizontalen Betrachtungswinkel in Fig. 5(c) gesehen wird. Wie gezeigt, gibt es eine relativ kleine Differenz zwischen dem Spektrum, das von dem Betrachter in diesen beiden Fällen bezüglich der ersten Anzeige dieses Beispiels gesehen wird. Mit anderen Worten ändert sich das Spektrum des Lichts, das von einem Betrachter über einen weiten Bereich von Betrachtungswinkeln gesehen wird, nicht wesentlich für diese AMLCD. Die horizontale Achse der spektralen Luminanzkurve definiert natürlich das sichtbare Lichtspektrum in Nanometer oder Wellenlänge, während die vertikale Achse herkömmlicher Natur ist und die Menge an Licht definiert, die bei jeder bestimmten Wellenlänge (z. B. rot, grün, blau etc.) durchgelassen wird.
Während die Fig. 5(b) und 5(c) die Farbdaten für die Farbe Rot mit Bezug auf die erste AMLCD dieses Beispiels zeigen, zeigen die Fig. 5(d) und 5(e) entsprechende Ergebnisse (d. h. sehr kleine Farbverschiebung über einen weiten Bereich von horizontalen Betrachtungswinkeln) für die Farbe Grün, und die Fig. 5(f) und 5(g) zeigen die Ergebnisse für die Farbe Blau. Wie man in den Fig. 5(d)- 5(g) sehen kann, gab es eine relativ kleine Farbverschiebung in der ersten Anzeige (oder der BEF-enthaltenden Anzeige) dieses Beispiels, wenn der Betrachtungswinkel von 0º horizontal, 0º vertikal auf 0º vertikal, 60º horizontal ansteigt, wobei die Fig. 5(d) und 5(f) die normalen Betrachtungswinkelergebnisse zeigen und die Fig. 5(e) und 5(g) die bei 0º vertikal, 60º horizontal erhaltenen grünen bzw. blauen Farbdaten zeigen.
Wenn die in Fig. 4 gezeigte Anzeige an eine vertikale Wand mit Diffusor 21 nächst dem Betrachter und den Facetten 19 parallel zum Boden angeordnet war, wurde das Photometer (d. h. PR650) in diesem Beispiel, das die Fig. 5(b)-5(g) betrifft, von dem normalen Betrachtungswinkel nach rechts bewegt, bis es einen Winkel von 60º relativ zu Normal erreichte. In solch einer Weise wurden die normalen und 60º horizontalen Betrachtungswinkel bezüglich Farbverschiebung geprüft.
Fig. 6 zeigt eine Intensität(fL)-Treiberspannung-Kurve der ersten oder BEF-enthaltenden AMLCD dieses Beispiels. Die vertikale Achse der Kurve zeigt die Intensität des Lichts, das durch die Konsole empfangen und vom Betrachter gesehen wird, während die horizontale Achse die bestimmte Treiberspannung (d. h. Volt) anzeigt, die verwendet wird, um diese Intensität durchzulassen. Wenn zum Beispiel 1,0 Volt an die erste AMLCD dieses Beispiels angelegt wird, würde ein Betrachter bei 0º horizontal, -10º vertikal sehen, dass eine Intensität von ca. 680 fL durch die Anzeigekonsole durchgelassen wird. Bei dieser gleichen Treiberspannung von 1,0 Volt würde ein Betrachter bei 0º horizontal, 0º vertikal (d. h. Normal) eine Intensität von ca. 650 fL sehen, während ein Betrachter bei 0º horizontal, -30º vertikal sehen würde, dass ca. 205 fL durch die Anzeigekonsole durchgelassen wird. Es ist zu erwähnen, dass, wie in Fig. 6 gezeigt, all die in Fig. 6 gezeigten Betrachtungswinkel entlang der 0º horizontalen Betrachtungsachse verliefen.
Fig. 8 zeigt eine entsprechende Kurve, wie sie in Fig. 6 gezeigt ist, außer dass die aufgetragenen Betrachtungswinkel entlang der 0º vertikalen Betrachtungsachse für die erste oder BEF-enthaltende Anzeige dieses Beispiels verliefen. Mit anderen Worten sind die horizontalen Betrachtungswinkel von ca. +60º bis -60º alle bei 0º vertikal gezeigt.
Wenn zum Beispiel 1,0 Volt an die erste ALMCD dieses Beispiels angelegt wird, würde ein Betrachter bei Normal sehen, dass ca. 650 fL durch die Anzeige hindurchgelassen werden, während ein Betrachter bei 0º vertikal, 10º horizontal Licht mit ca. 430 fL empfangen würde.
Da die erste AMLCD dieses Beispiels, wie man in den Fig. 6 und 8 sehen kann, vom normal weißen oder polarisatorgekreuzten gedrehten nematischen Typ war, nimmt folglich die Intensität des durch die Anzeige durchgelassenen Lichts ab, wenn die Treiberspannung über das LC- Material von 0 Volt auf 6 oder 7 Volt ansteigt. Da die Intensität relativ zu dem dargestellten Anstieg der Treiberspannung monoton (es gab keine Inversionshöcker) abfiel, trat keine Inversion auf. Mit anderen Worten gab es keine Inversion bei irgendeinem Betrachtungswinkel, da, wenn die Treiberspannung anstieg, die Intensität kontinuierlich abnahm und bei keinem Punkt für irgendeinen Betrachtungswinkel anstieg. Wie oben diskutiert und von den Fachleuten erkannt wird, ist die Elimination der Inversion bei normal weißen Anzeigen eine wesentliche Erlangung in sich.
Mit Bezug nun auf die zweite hergestellte und getestete gedrehte nematische normal weiße AMLCD dieses Beispiels wurde diese zweite oder BEF-freie Anzeige hergestellt und getestet, um sie mit der ersten oder BEF-enthaltenden Anzeige dieses Beispiels zu vergleichen. Die gleiche LDC-Zelle wurde sowohl in der ersten als auch in der zweiten Anzeige dieses Beispiels verwendet, wobei der einzige Unterschied darin bestand, dass BEF 17 mit seinen Facetten 19 entfernt wurde, um die zweite Anzeige herzustellen und zu testen. Mit anderen Worten umfasste diese zweite Anzeige dieses Beispiels die gleiche Flüssigkristallzelle wie die erste Anzeige zusammen mit dem Diffusor 21, der mittels des Indexanpassungsöls an die Außenfläche des vorderen Polarisators 15 laminiert war ohne einen BEF-Film 17 dazwischen. Der Diffusor 21 in dieser zweiten Anzeige war natürlich noch das Modell Nr. LDS219W, erhältlich von Nitto.
Fig. 7 und 9 zeigen die Intensität(fL)-Treiberspannung-Kurven dieser zweiten oder BEF-freien Anzeige. Indem die ersten Anzeigekurven der Fig. 6 und 8 mit den zweiten Anzeigekurven der Fig. 7 und 9 verglichen werden, sieht man, dass das Vorsehen des BEF 17 zwischen Polarisator 15 und Diffusor 21 ermöglichen kann, dass eine höhere Intensität des Lichts durch die Anzeige zum Betrachter bei vermutlich identischen Treiberspannungen und Betrachtungswinkeln durchgelassen wird. Während zum Beispiel die Fig. 6 und 7 beide die Intensität bei verschiedenen Treiberspannungen entlang der 0º horizontalen Betrachtungsachse bei einer Mehrzahl von vertikalen Betrachtungswinkeln zeigen, war die Intensität bei 1 Volt in Fig. 6 (BEF 100/31 enthaltende AMLCD) ca. 680 für den -10º vertikalen Betrachtungswinkel. Jedoch hatte, wie in Fig. 7 gezeigt, bei der gleichen Treiberspannung von 1 Volt und dem gleichen -10º vertikalen Betrachtungswinkel die zweite oder BEF-freie Anzeige dieses Beispiels eine Intensität von nur ca. 620 fL. Es wird angenommen, dass während des Ausführens dieses Beispiels im Wesentlichen gleiche Treiberspannungen an beide oben genannte Anzeigen gelegt waren. Folglich ermöglichte das Vorsehen des BEF 17 zwischen Diffusor 21 und Polarisator 15 offenbar, dass ca. 60 fL mehr Licht durch die Anzeige ging und vom Betrachter gesehen wurde. Die höhere Intensität, die von der ersten AMLCD dieses Beispiels ausgegeben wurde, welche BEF 17 enthielt, ist klar ein Vorteil, wie von den Fachleuten auf dem Gebiet der Flüssigkristallanzeige verstanden werden wird.
Indem die Fig. 8 und 9, welche die Intensität-Treiberspannung- Kurven entlang der 0º vertikalen Betrachtungsachse für verschiedene horizontale Betrachtungswinkel für die erste (mit BEF 17) bzw. die zweite (ohne BEF 17) AMLCD dieses Beispiels zeigen, verglichen werden, sieht man auch, dass die Anzeige mit BEF 17 offensichtlich höhere Intensitätsbilder entlang der 0º vertikalen Achse bei einem weiten Bereich von horizontalen Winkeln durchließ. Zum Beispiel gab, wie in Fig. 8 gezeigt, die erste AMLCD dieses Beispiels bei einer Treiberspannung von 1 Volt ca. 430 fL an den Betrachter bei 0º vertikal, 10º horizontal aus, während im Gegensatz dazu, und wie in Fig. 9 gezeigt, die zweite AMLCD dieses Beispiels bei der gleichen Treiberspannung von 1,0 Volt nur ca. 395 fL an den Betrachter bei diesem gleichen Betrachtungswinkel ausgab.
Mit Bezug nun zu dem immer wichtigen Punkt der Umgebungslichtreflexion wurde die zweite oder BEF-freie gedrehte nematische AMLCD dieses Beispiels im Hinblick auf die spiegelnde und die diffuse Umgebungslichtreflexion in ihrem angetriebenen oder verdunkelten Zustand getestet. Die Ergebnisse dieser Reflexionstests sind in der unten stehenden Tabelle 1 gezeigt, wobei die Begriffe spiegelnde Reflexion und diffuse Reflexion im Stand der Technik gut bekannt sind und ihre Bedeutung mit Bezug auf die Fig. 23 und 24 dargestellt und beschrieben ist.
Die unten in Tabelle 1 aufgelisteten Daten der diffusen Reflexion bei Normal wurden unter Verwendung einer herkömmlichen integrierenden Kugellichtquelle in herkömmlicher Weise gemessen. Tabelle 1 Reflexionsdaten der zweiten Anzeige von Beispiel 1 (kein BEF Film)
Diese Tabelle listet zwei separate Tests auf, die jeweils für den aufgelisteten horizontalen Betrachtungswinkel entlang der 0º vertikalen Achse für die spiegelnde und die diffuse Reflexion durchgeführt wurden, sowie zwei Tests bei Normal unter Verwendung einer herkömmlichen integrierenden Kugellichtquelle, um die diffuse Reflexion der Anzeige bei Normal zu bestimmen.
Wenn man zum Beispiel den ersten Test der 15º spiegelnden Reflexion anschaut, richtete die Umgebungs- oder Umweltlichtquelle Licht mit 500 fL auf die Anzeigekonsole. Das herkömmliche Photometer (d. h. 1980A) war entlang der 0º vertikalen Betrachtungsachse unter einem Winkel von ca. 15º horizontal angeordnet und nahm ca. 0,56 fL des Lichts auf, das aus der Anzeigekonsole von ursprünglichen, von der Quelle erzeugten 500 fL reflektiert wurde, wobei die Quelle ca. 0º vertikal, -15º horizontal positioniert war. Folglich ist durch Teilen von 0,56 fL durch 500 fL das Ergebnis eine 0,11% spiegelnde Reflexion aus der zweiten oder BEF-freien AMLCD dieses Beispiels.
Wenn man entsprechend auf den ersten Test der 15º diffusen Reflexion schaut, emittierte die Quelle bei dem normalen Betrachtungswinkel 9807 fL, während das 15º horizontal angeordnete Photometer 607 fL aus der Anzeigekonsole aufnahm. Folglich war durch Teilen von 607 fL durch 9807 fL das Ergebnis eine 6,19% diffuse Umgebungslichtreflexion aus der vorderen oder betrachterseitigen Seitenfläche der Anzeigekonsole bei ca. fünfzehn Grad.
Die oben aufgelisteten Reflexionscharakteristiken für die BEF-freie oder zweite Anzeige des Beispiels 1, insbesondere die "diffusen" und "diffusen Reflexionen bei Normal" sind geringer als gewünscht und könnten verbessert werden. Wie man aus Tabelle 1 sehen kann, ist ein signifikanter Nachteil der zweiten AMLCD dieses Beispiels ihre relativ hohe Menge an Umgebungslichtreflexion. Zum Beispiel hat diese Anzeige bei 0º vertikal, 15º horizontal eine diffuse Reflexion von ca. 6,24%, während sie auch diffuse Reflexionen von ca. 5,5% und 5,8% bei Betrachtungswinkeln von 30º bzw. 60º horizontal hat. Weiterhin waren die diffusen Reflexionen bei Normal unter Verwendung der integrierenden Kugellichtquelle größer als ca. 5%.
Diese in Tabelle 1 gezeigten hohen Umgebungslichtreflexionen führen zu verringerten Betrachtungsfähigkeiten in Atmosphären mit moderaten oder hohen Umgebungslichtbedingungen. Mit anderen Worten würde es für diese BEF-freie Anzeige schwierig sein, in solchen Bedingungen wie z. B. Sonnenlicht, Büroumgebungen mit hohem Umgebungslicht, etc. anzuzeigen. Leider sind zurzeit keine Reflexionsdaten mit Bezug auf die erste oder BEF-enthaltende AMLCD dieses Beispiels aufgenommen worden. Daher werden die in Tabelle 1 aufgelisteten Reflexionsdaten der zweiten oder BEF-freien AMLCD dieses Beispiels unten mit einer entsprechenden Tabelle verglichen, die Reflexionsdaten einer BEF-enthaltenden AMLCD auflistet.
Die Auflösungen der ersten und zweiten AMLCDs dieses Beispiels wurden visuell getestet mit dem Ergebnis, dass die erste oder BEF- enthaltende Anzeige sehr viel bessere Einheitlichkeit an Auflösung hatte, wenn der Betrachtungswinkel zunahm. Die Auflösung der ersten Anzeige war etwa zweimal so gut wie die der zweiten oder BEF-freien Anzeige bei ca. 0º vertikal, ± 60º horizontal, wobei die Auflösung der ersten Anzeige auch im Wesentlichen besser als die der zweiten Anzeige bei ca. + 30º und ± 45º horizontalen Betrachtungswinkeln war. Somit wird angenommen, dass die Anwesenheit des BEF 17 die Auflösung der Anzeige über einen weiten Bereich von Betrachtungswinkeln aufrechterhält.
In Zusammenfassung des Beispiels 1 lieferte die erste Anzeige mit BEF 100/31 und dem angrenzenden Diffusor eine sehr einheitliche Betrachtungszone über einen weiten Bereich von Betrachtungswinkeln im Hinblick auf Kontrast, Auflösung, Inversion (d. h. Fehlen von), Umgebungslichtreflexion und Farbsättigung (d. h. Fehlen von Farbverschiebungen), wobei die Umgebungsreflexion der ersten Anzeige visuell gesehen geringer war als die der zweiten oder BEF-freien Anzeige.

Beispiel 2

Fig. 10-11 zeigen den strukturellen Aufbau bzw. die Kontrastverhältniskurve dieses Beispiels. Eine einzelne AMLCD wurde in diesem Beispiel hergestellt und getestet. Der in dieser Anzeige verwendete BEF 17 war das Produkt oder Modell Nr. 100/31 und wurde von 3M bezogen, wobei die 112º Achse in der vertikalen Richtung oder, wie in Fig. 10 gezeigt, von vorne nach hinten verlief. Die Längsrichtung der Facetten 19 verlief horizontal in diesem Beispiel oder von links nach rechts, wie in Fig. 10 gezeigt. Der BEF 100/31 hat eine Prismenteilung von 31 um, einen Prismenwinkel von 100º, ist aus Polycarbonat gemacht, hat einen Brechungsindex von 1,586 und ist 0,009 inch dick. Zusätzlich ist der nominale Gesamtbetrachtungswinkel des BEF 100/31, wenn das Licht in seiner von 3M vorgeschlagenen Verwendung zuerst auf seine flache Oberfläche und dann auf die Facetten 19 trifft, 112º horizontal und 80º vertikal, wobei die 112º horizontale Achse sich angeblich über oder rechtwinklig zu der Länge der Facetten 19 erstreckt. Die Verwendung von BEF 17 in diesem und den anderen Beispielen hierin stand im Gegensatz zu der von 3M vorgeschlagenen Verwendung, dass die Facetten 19 der Hinterleuchtungsquelle zugewandt sind und zuerst das einfallende Licht empfangen.
Da der Brechungsindex des BEF 17 und der seines angrenzenden Indexanpassungsöls, das an seinen beiden Seiten angeordnet ist, unterschiedlich waren (1,586 gegenüber 1,470), wurde angenommen, dass die Facetten 19 das Licht, das von der Anzeigenkonsole über den Polarisator 15 kommt, brechen.
Der Diffusor 21 war ein holographischer Diffusor, 100º/30º, erhältlich von POC, Physical Optics Corporation, Torrance, Kalifornien. Die aufgeraute oder lichtstreuende Oberfläche des holographischen Diffusors 21 in diesem Beispiel war dem Betrachter zugewandt oder fort vom Flüssigkristallmaterial 9. Weiterhin war die 100º oder ±50º Achse des Diffusors 21 horizontal ausgerichtet, wobei die 30º Achse (oder ±15º Achse) vertikal ausgerichtet war. Die Facetten 19 des BEF 17 von 3M waren horizontal ausgerichtet und der Außenfläche des vorderen Polarisators 15 zugewandt. Daher verlief die ±50º Achse oder die 100º Achse des Diffusors 21 parallel zu oder war ausgerichtet zu der Länge der Facette 19 des Films 17.
Der holographische Diffusor 21 war in dieser Anzeige in einer Weise entgegen der von seinem Lieferanten POC vorgeschlagenen Weise orientiert. POC schlägt vor, den holographischen Diffusor 21 so zu orientieren, dass einfallendes Licht zuerst auf die aufgeraute Oberfläche 33 trifft. Hier orientieren wir den Diffusor 21 derart, dass das einfallende Licht durch den Körper des Diffusors geht, bevor es die Oberfläche 33 erreicht.
Fig. 11 zeigt die Kontrastverhältniskurve der normal weißen gedrehten nematischen AMLCD des Beispiels 2. Wie man sehen kann, zeigte diese Anzeige ein Kontrastverhältnis von größer als ca. 100 : 1 (oder 100) bei dem normalen Betrachtungswinkel und erhielt ein Kontrastverhältnis von größer als ca. 70 : 1 entlang der 0º vertikalen Betrachtungsachse bei horizontalen Betrachtungswinkeln von hoch bis zu ca. ±60º aufrecht, wobei der Term "±" natürlich hier sowohl positiv als auch negativ bedeutet. Überraschend hatte diese Anzeige ein Kontrastverhältnis von ca. 90 : 1 bei horizontalen Betrachtungswinkeln von hoch bis zu ca. 0º vertikal, -22º horizontal und 0º vertikal, 60º horizontal.
Die Kontrastverhältniskurve dieses Beispiels war eine Verbesserung gegenüber der der BEF-enthaltenden AMLCD des Beispiels 1, wobei die Kontrastverhältniskurve des ersten Beispiels in Fig. 5(a) gezeigt ist. Folglich wird angenommen, dass der in diesem Beispiel zusammen mit dem BEF-Film 17 verwendete holographische Diffusor eine normal weiße AMLCD mit extrem guten Kontrastverhältnissen über einen weiten Bereich von Betrachtungswinkeln, insbesondere in der horizontalen Richtung, liefert.
Während diese AMLCD sehr gute Kontrastverhältnisse entlang der 0º vertikalen Achse in der horizontalen Richtung zeigte, zeigte sie auch extrem gute Kontrastverhältnisse entlang der 0º horizontalen Achse. Zum Beispiel hatte die Anzeige Kontrastverhältnisse von mindestens ca. 30 : 1 entlang der 0º horizontalen Betrachtungsachse bei vertikalen Winkeln bis hoch zu ca. -40º und +35º.
Die spiegelnde, diffuse und diffuse normale Umgebungslicht- Reflexionscharakteristiken dieser a-Si TFF angetriebenen, normal weißen AMLCD wurden getestet, wenn die Anzeige schwarz angetrieben war, wobei die Ergebnisse in Tabelle 2 nachstehend aufgelistet sind: Tabelle 2 Reflexionsdaten von Beispiel 2
Wie oben gesehen, hatte diese Anzeige extrem gute Reflexionscharakteristiken in Umgebungslichtumgebungen. Zum Beispiel wird gemessen, dass die 30º diffuse Umgebungslichtreflexion dieser Anzeige geringer als ca. 3% ist, während gemessen wurde, dass die 15º diffuse Umgebungslichtreflexion ca. 2,9%-3,1% ist. Weiterhin wurde gemessen, dass die spiegelnde Reflexion bei horizontalen Betrachtungswinkeln von 15º-60º entlang der 0º vertikalen Betrachtungsachse kontinuierlich kleiner als oder gleich 0,11% war. Wie von den Fachleuten erkannt werden wird, war die Menge der Umgebungslichtreflexion aus der Konsole dieser Anzeige sehr gering und sorgte für eine gute Anzeigenbetrachtung in umgebungsbeleuchteten Umgebungen wie z. B. Sonnenlicht.
Wenn die Reflexionsdaten der Tabelle 2 dieses Beispiels mit Tabelle 1 der zweiten oder BEF-freien AMLCD des Beispiels 1 verglichen werden, kann man sehen, dass die Hinzunahme des BEF-Films 17 die Umgebungslichtreflexionen im Hinblick auf die spiegelnde, die diffuse und die diffuse normale (0º vertikal, 0º horizontal) Reflexion offenbar deutlich reduziert. Man nimmt an, dass dies darin begründet ist, dass der BEF 17 bewirkt, dass das in Richtung auf die Konsole gerichtete Umgebungslicht wesentlich kollimiert wird. Die diffusen Umgebungslichtreflexionen dieser Anzeige waren etwa die Hälfte von den in Tabelle 1 aufgelisteten, wobei Tabelle 1 einer AMLCD ohne BEF 17 entspricht. Folglich scheint es klar, dass die Hinzunahme des BEF 17 wichtig war, um die von der Anzeigenkonsole emittierten Umgebungslichtreflexionen zu reduzieren.

Beispiel 3

Fig. 12 ist eine perspektivische Explosionsansicht der normal weißen gedrehten nematischen, a-Si TFT angetriebenen AMLCD dieses Beispiels, die BEF 17 und Diffusor 21 einschließt. Der BEF dieses Beispiels war das Produkt oder Modell Nr. 90/50, erhältlich von 3M, wobei die Facetten 19 des Films 17 in der vertikalen Richtung oder von vorne nach hinten, wie in Fig. 12 gezeigt, ausgerichtet waren, wobei die Facetten 19 natürlich der Außenfläche des Polarisators 15 zugewandt waren. BEF 90/50 hat eine Prismenteilung von 50 um, einen Prismenwinkel von 90º, einen Brechungsindex von 1,586, ist 1,009 inch dick und ist aus Polycarbonat gemacht. Wenn es so verwendet wird, dass Licht auf die flache Seite des BEF 90/50 auftrifft, bevor es auf die Facetten 19 trifft, wie von 3M vorgeschlagen, hat 90/50 BEF einen horizontalen nominalen Gesamtbetrachtungswinkel von 104º und einen vertikalen nominalen Gesamtbetrachtungswinkel von 70º. Es wird angenommen, dass die 104º oder, ±52º Achse rechtwinklig zu der Länge der Facetten 19 verläuft. Es wird angemerkt, dass diese Anzeige, wie die anderen Beispiele hierin, den BEF 17 in einer Weise entgegen der von dem Hersteller 3M vorgeschlagenen Weise orientiert.
Der Diffusor 21 war ein holographischer Diffusor mit Wert 100º/30º (oder 100º · 30º) und wurde von POC, Physical Optics Corporation, Torrance, Kalifornien, bezogen. Die 100º oder ±50º Achse des Diffusors 21 in diesem Beispiel war vertikal oder parallel zu der Länge der Facetten 19 des Films 17 ausgerichtet. Folglich war die ±15º oder 30º Achse des Diffusors 21 horizontal oder von links nach rechts, wie in Fig. 12 gezeigt, ausgerichtet. Die aufgeraute Oberfläche 33 des holographischen Diffusors 21 war dem Betrachter zugewandt.
Während die Anzeige des Beispiels 2 die Facetten 19 des Films 17 und die Haupt- oder größeren Diffusionsachse horizontal oder von links nach rechts, wie in Fig. 10 gezeigt, orientierte, orientierte die AMLCD dieses Beispiels die Facetten 19 vertikal von vorne nach hinten im wesentlichen parallel zu der Hauptdiffusionsachse (±50º). Mit anderen Worten gab es nur zwei Unterschiede zwischen den AMLCDs des Beispiels 2 und dieses Beispiels, wobei der erste darin bestand, dass dieses Beispiel einen 90/50 BEF-Film 17 (anstelle eines 100/31) verwendete, und der zweite Unterschied darin bestand, dass der Film 17 und der holographische Diffusor 21 in diesem Beispiel 90º relativ zu ihren entsprechenden Orientierungen in Beispiel 2 gedreht waren.
Das Ergebnis der 90º Drehung des Films 17 und des Diffusors 21 in diesem Beispiel relativ zu der Anzeige des Beispiels 2 ergibt sich aus Fig. 13, welche eine Kontrastverhältniskurve der AMLCD dieses Beispiels ist. Wie man sehen kann, besteht das Ergebnis, den BEF 17 und den angrenzenden Diffusor 21 so um 90º zu drehen, dass die Hauptdiffusorachse (±50º) und die Facetten des BEF 17 vertikal oder von vorne nach hinten orientiert waren, darin, dass die Betrachtungszone, statt wie im Beispiel 2 in der horizontalen Richtung verlängert zu sein, vertikal entlang der 0º horizontalen Betrachtungsachse, wie in Fig. 13 gezeigt, verlängert ist.
Wie gezeigt, hatte die Anzeige dieses Beispiels ein Kontrastverhältnis von mindestens ca. 80 : 1 bei vertikalen Betrachtungswinkeln von hoch bis zu ca. 40º und -37º entlang der 0º horizontalen Betrachtungsachse. Weiterhin hatte diese Anzeige ein Kontrastverhältnis (oder Kontrast) von mindestens ca. 75 : 1 (oder 75) entlang der 0º horizontalen Betrachtungsachse bei vertikalen Betrachtungswinkeln von hoch bis zu ca. ±40º. Diese Anzeige zeigte auch guten Kontrast entlang der 0º vertikalen Betrachtungsachse, indem sie ein Kontrastverhältnis von mindestens ca. 30 : 1 oder 30 bei horizontalen Betrachtungswinkeln von hoch bis zu ca. -58º und +60º von Normal beibehielt.

Beispiel 4

Fig. 14-15 zeigen die perspektivische Explosionsansicht und die entsprechende Kontrastverhältniskurve der normal weißen gedrehten nematischen a-Si TFT angetriebenen AMLCD, die in diesem Beispiel hergestellt und getestet wurde. Der Film 17 war BEF 90/50, erhältlich von 3M, während die Facetten 19 des Films 17 horizontal oder von links nach rechts, wie in Fig. 14 gezeigt, angeordnet waren. Da die Facetten 19 von links nach rechts angeordnet waren, war die 70º oder ±35º Achse des Films 17 auch horizontal von links nach rechts angeordnet, während die 104º Achse vertikal oder von vorne nach hinten, wie in Fig. 14 gezeigt, angeordnet war.
Der Diffusor 21 dieses Beispiels war ein holographischer Diffusor, erhältlich von POC Corporation, und hatte einen Diffusionswert von 100º/30º (oder 100º · 30º). Die 100º oder ±50º Achse des Diffusors 21 war im Wesentlichen parallel zu der Länge der Facetten 19 des Films 17 oder von links nach rechts, wie in Fig. 14 gezeigt, ausgerichtet. Daher war die ±15º Diffusorachse vertikal und im Wesentlichen rechtwinklig zu der ±50º Diffusionsachse angeordnet.
Wie in all den hierin beschriebenen Beispielen war die lichtstreuende oder aufgeraute Oberfläche des holographischen Diffusors 21 dieses Beispiels dem Betrachter oder der Richtung fort vom Flüssigkristallmaterial 9 zugewandt, und die Facetten 19 des Films 17 waren dem Flüssigkristallmaterial 9 zugewandt und lagen an der Außenfläche des Polarisators 19 im Wesentlichen an, wobei das oben diskutierte Indexanpassungsöl zwischen Film 17 und Polarisator 15 angeordnet war. Das gleiche Öl war natürlich zwischen der flachen Oberfläche des Films 17 und der entsprechenden angrenzenden flachen Oberfläche des Diffusors 21 angeordnet.
Wie in all den Beispielen hierin wurden die Halogenlampe 50 und die entsprechende Kollimationslinse 52 verwendet, um die Anzeigekonsole dieses Beispiels zu beleuchten oder zu hinterleuchten. Der Abstand "a" zwischen Lampe 50 und Linse 52 war ca. 4", während der Abstand "b" zwischen Linse 52 und Anzeigenkonsole 1 ca. 9" war, was in einer Lücke von ca. 13" zwischen Lampe 50 und Anzeigenkonsole 1 resultierte.
Der einzige Unterschied zwischen diesem Beispiel und dem Beispiel 3 bestand darin, dass in diesem Beispiel der BEF 17 und der holographische Diffusor 21 bezüglich ihrer Orientierungen in Beispiel 3 um 90º gedreht waren. Die resultierende Kontrastverhältniskurve für diese Orientierung ist in Fig. 15 gezeigt.
Wie man sehen kann, hatte diese AM LCD extrem gute Kontrastverhältniskonturen, sogar bei sehr großen horizontalen und vertikalen Betrachtungswinkeln. Zum Beispiel hatte diese Anzeige ein Kontrastverhältnis von größer als ca. 90 : 1 oder 90 entlang der 0º vertikalen Betrachtungsachse bei horizontalen Winkeln bis hoch zu mindestens ca. ±60º. Weiterhin zeigte diese AMLCD einen Kontrast von ca. 50 : 1 oder größer entlang der 0º horizontalen Betrachtungsachse bei vertikalen Betrachtungswinkeln von hoch bis zu ca. -40º und +25º, während sie einen Kontrast von größer als ca. 120 : 1 bei Normal hatte.
Wie in Fig. 15 aufgelistet und in den anderen Beispielen hierin, wurde die Kontrastverhältniskurve dieses Beispiels bestimmt, indem eine Treiber- oder Anschaltspannung von 7,0 Volt, die an die a-Si TFT angetriebene AMLCD angelegt wurde, und eine Ausschalt- oder Unterschwellenspannung von 0,2 Volt, die an die Anzeige angelegt wurde, verwendet wurden.
Weiterhin wurde die Auflösung dieser AMLCD visuell getestet und mit der der beiden Anzeigen von Beispiel 1 verglichen, wobei das Resultat darin bestand, dass, während diese Anzeige eine unglaublich bessere Auflösung bei steigenden Betrachtungswinkeln als die Anzeige des zweiten oder BEF-freien Beispiels hatte, diese AMLCD ebenfalls eine bessere Auflösung bei vergrößerten horizontalen Betrachtungswinkeln hatte als die erste Anzeige des Beispiels 1.

Beispiel 5

Fig. 16-17 zeigen die perspektivische Explosionsansicht und die entsprechende Kontrastverhältniskurve der normal weißen gedrehten nematischen a-Si TFT angetriebenen AMLCD dieses Beispiels. Die AMLCD dieses Beispiels verwendete einen holographischen Diffusor 21 mit einem Wert von 100º/30º oder 100º · 30º, kommerziell erhältlich von POC, Physical Optics Corporation, wobei die aufgeraute oder lichtstreuende Oberfläche des Diffusors 21 dem Betrachter in einer Richtung fort von der Anzeigenkonsole zugewandt war. Die Anzeige dieses Beispiels verwendete auch 90/50 BEF, erhältlich von 3M, wobei die Facetten 19 dem vorderen Polarisator 15 und dem Flüssigkristallmaterial 9 zugewandt waren.
Die Haupt- oder größere lichtstreuende Achse, d. h. ±50º, des holographischen Diffusors 21 in diesem Beispiel war vertikal orientiert oder von vorne nach hinten, wie in Fig. 16 gezeigt, wobei die kleinere ±15º oder 30º Achse horizontal orientiert war. Die Facetten 19 des BEF 17 in dieser AMLCD waren horizontal ausgerichtet, wobei die 70º Achse des Films 17 ebenfalls horizontal ausgerichtet war und die 104º Achse vertikal und im Wesentlichen parallel zu der ±50º-Achse des Diffusors ausgerichtet war.
Mit anderen Worten besteht der einzige Unterschied zwischen diesem Beispiel und dem Beispiel 4 darin, dass in diesem Beispiel der Diffusor 21 um 90º relativ zu seiner Orientierung im Beispiel 4 gedreht war. Die resultierende Kontrastverhältniskurve der Anzeige dieses Beispiels ist in Fig. 17 gezeigt. Wie man erwarten kann, da die ±50º Achse des Diffusors in diesem Beispiel vertikal orientiert war, war die effektive Betrachtungszone dieser Anzeige vertikal entlang der 0º horizontalen Betrachtungsachse, wie in Fig. 17 gezeigt, verlängert.
Die Anzeige zeigte Konstrastverhältnisse von mindestens ca. 80 : 1 entlang der 0º horizontalen Betrachtungsachse bei vertikalen Winkel bis hoch zu ca. -37º und +50º. Diese hohen Kontrastverhältnisse bei solch hohen vertikalen Betrachtungswinkeln sind exzellent und werden von Fachleuten hoch geschätzt. Diese Anzeige hielt auch einen Kontrast von mindestens ca. 30 : 1 entlang der 0º vertikalen Betrachtungsachse bei horizontalen Winkeln bis hoch zu ca. ±49º aufrecht.
Wenn die Kontrastkurve dieses Beispiels (d. h. Fig. 17) mit der Kontrastkurve des Beispiels 4 (d. h. Fig. 15) verglichen wird, wird deutlich, dass die Orientierung der Haupt- oder größten Diffusorachse, d. h. die ±50º Achse, die Orientierung oder Form der resultierenden Betrachtungszone oder -umhüllung diktiert. Da in diesem Beispiel die Hauptdiffusorachse vertikal oder von vorne nach hinten orientiert war, waren die hohen Kontrastbereiche der Betrachtungszone in der vertikalen Richtung verlängert, wie in Fig. 17 gezeigt ist, während in Beispiel 4, wenn die ±50º Hauptdiffusorachse horizontal oder von links nach rechts, wie in Fig. 14 gezeigt, orientiert war, die resultierenden hohen Kontrastbereiche der Betrachterzone horizontal anstatt vertikal verlängert waren. Die untere Linie scheint anzuzeigen, dass die Orientierung des Diffusors 21 die Richtung diktiert, in der die Kontrastverhältniskurven der Anzeigen verlängert sind.

Beispiel 6

Fig. 18 und 19 zeigen jeweils die perspektivische Explosionsansicht und die entsprechende Kontrastverhältniskurve für die normal weiße AMLCD dieses Beispiels. Es sei daran erinnert, dass die gleiche Anzeigenzelle (LC-Schicht, Substrate, gegenüberliegende Polarisatoren, TFTs, Elektroden, Orientierungsfilme, Adressleitungen etc.) in jedem der hierin beschriebenen Beispiele verwendet wurde, wobei nur der Film 17 und der Diffusor 21 ersetzt oder angepasst wurden.
Die AMLCD dieses Beispiels verwendete einen 100º/30º holographischen Diffusor 21, erhältlich von POC, Physical Optics Corporation, und einen 90/50 BEF 17, erhältlich von 3M. Die Haupt- oder 100º (±50º) Achse des Diffusors 21 war horizontal oder von links nach rechts, wie in Fig. 18 gezeigt, orientiert, während die Längsrichtung der Facetten 19 des BEF 17 im Wesentlichen rechtwinklig zu der Hauptachse des Diffusors 21 oder in einer vertikalen Richtung von vorne nach hinten, wie in Fig. 18 gezeigt, orientiert war.
Da die Hauptdiffusorachse in diesem Beispiel horizontal orientiert war, war die in Fig. 19 gezeigte resultierende Kontrastkurve der Anzeige horizontal entlang der 0º vertikalen Betrachtungsachse verlängert. Wie man sehen kann, zeigte diese Anzeige Kontrastverhältnisse von größer als ca. 90 : 1 entlang der 0º vertikalen Betrachtungsachse bei horizontalen Betrachtungswinkeln bis hoch zu ca. ±60º. Weiterhin zeigte diese Anzeige Kontrastverhältnisse von ca. 30 : 1 oder größer entlang der 0º horizontalen Betrachtungsachse bei vertikalen Winkeln bis hoch zu ca. ±40º. Indem diese in Fig. 19 gezeigte exzellente Kontrastkurve der Anzeige mit ihren oben diskutierten verringerten diffusen und spiegelnden Reflexionscharakteristiken gekoppelt wird, ergibt sich, dass die Anzeige exzellent zum Gebrauch in einer breiten Vielfalt von Umgebungen und Situationen geeignet ist.

Beispiel 7

Fig. 20-21 zeigen die perspektivische Explosionsansicht und die entsprechende Kontrastverhältniskurve der a-Si TFT angetrieben normal weißen gedrehten nematischen AMLCD dieses Beispiels. Die Anzeige dieses Beispiels hatte einen 90/50 BEF 17, wobei die 70º Achse vertikal oder von vorne nach hinten, wie in Fig. 20 gezeigt, orientiert war. Die Facetten des Films 17 waren vertikal, wie in Fig. 12 gezeigt, ausgerichtet.
Diese Anzeige schloss auch einen 107º/32º holographischen Diffusor, Seriennummer 105-41B, erhältlich von Kaiser Optical Systems, Ann Arbor, Michigan, ein, wobei die 107º oder ±53,5º Diffusorachse horizontal oder von links nach rechts, wie in Fig. 20 gezeigt, orientiert war. Mit anderen Worten war die ±16º Achse des Diffusors im Wesentlichen parallel zu den Facetten 19 des BEF 17 orientiert, wobei die Facetten 19 dem Flüssigkristallmaterial zugewandt waren. Der holographische Diffusor 21 dieses Beispiels war vom Gelatin-Filtertyp, der zwischen zwei Glasteilen eingekapselt war. Weiterhin war eine herkömmliche AR-Beschichtung an der Außenfläche dieses Diffusors vorgesehen, um die Umgebungslichtreflexion dieser Anzeige sogar noch weiter zu reduzieren, obwohl sie nicht speziell gemessen wurde.
Fig. 21 zeigt die resultierende Kontrastverhältniskurve für die Anzeige dieses Beispiels, die den Gelatin-Diffusor, erhältlich von Kaiser Optical Systems, zusammen mit BEF 17 verwendete. Wie man in Fig. 21 sehen kann, hatte diese Anzeige ein Kontrastverhältnis von größer als ca. 130 : 1 bei normal und ein Kontrastverhältnis von größer als ca. 100 : 1 entlang der 0º vertikalen Betrachtungsachse von ca. -60º bis +60º horizontal. Folglich zeigte diese Anzeige exzellente Kontrastverhältnisse horizontal bei extrem weiten Betrachtungswinkeln, wie von den Fachleuten hochgeschätzt wird. Jedoch waren die Kontrastverhältnisse entlang der 0º horizontalen Achse irgendwie in dieser Anzeige begrenzt, wie in Fig. 21 gezeigt, mit Bezug auf die der vorherigen Beispiele. Nichtsdestoweniger zeigte diese Anzeige exzellente Resultate und würde, gekoppelt mit ihren verringerten diffusen und spiegelnden Reflexionen, eine exzellente AMLCD sein, die zur Verwendung in einer breiten Vielfalt von Umgebungen verfügbar ist.

Beispiel 8

Fig. 3 zeigt die Querschnittansicht der AMLCD dieses Beispiels, in dem BEF 90/50 17 von 3M und der Diffusor 21 innerhalb des vorderen Polarisators 15 angeordnet waren, wobei die Facetten 19 des BEF 17 der LC-Schicht 9 zugewandt waren und die aufgeraute Oberfläche 33 des holographischen Diffusors 21 dem Betrachter zugewandt war und an der Innenseite des Polarisators 15 anlag. Der Diffusor 21 war der gleiche 100º/30º holographische POC, wie oben erwähnt. Eine herkömmliche HEA Antireflexionsbeschichtung, erhältlich von OCLI, Santa Rosa, Kalifornien, war auf der Außenseite einer separaten Glasscheibe angeordnet, wobei die Scheibe an der Außenfläche des Polarisators 15 mittels eines herkömmlichen optischen Klebstoffs angeklebt war. Die Facetten 19 des BEF 17 und die ±50º Diffusorachse waren horizontal im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet. Die spiegelnde und die diffuse Reflexion dieser AMLCD wurden getestet und haben sich wie folgt herausgestellt: spiegelnde 30º ca. 1,9% und diffuse 30º ca. 0,9%. Diese Umgebungsreflexionsergebnisse waren exzellent, aber unerwartet.
Es wird angemerkt, dass sich dieses Beispiel von den vorherigen Beispielen darin unterscheidet, dass der Polarisator 15 von der Konsole so abgenommen war, dass der BEF 17 und der Diffusor 21 im Inneren davon angeordnet werden konnten. Das Indexanpassungsöl war natürlich angrenzend an beide Seiten des BEF 17 angeordnet, aber kein Öl war zwischen Polarisator 15 und Diffusor 21 angeordnet.
Dies beendet die gegebenen und hierin beschriebenen Beispiele, die auf die verschiedenen Ausführungsformen dieser Erfindung hinweisen und sie klarstellen sollen.
Wie von den Fachleuten geschätzt werden wird, sind die verschiedenen Ausführungsformen dieser Erfindung klar auf supergedrehte LCDs, ECBs, passive Anzeigen etc. anwendbar.
Wenn die obige Beschreibung gegeben wird, werden viele andere Merkmale, Modifikationen und Verbesserungen dem Fachmann deutlich werden. Solch andere Merkmale, Modifikationen und Verbesserungen sind daher als Teil dieser Erfindung zu verstehen, deren Lehre durch die folgenden Ansprüche bestimmt werden soll:

Claims

1. Hinterleuchtete Flüssigkristallanzeige mit einer Hinterleuchtungsanordnung (2), die kollimiertes Licht in Richtung auf eine Anzeigekonsole (1) im Wesentlichen richtet, wobei die Anzeigekonsole (1) eine Flüssigkristallschicht (9) einschließt und ein Bild zu einem entfernt, positionierten Betrachter liefern kann und umfasst:

ein optisches System, das auf der Betrachterseite der Flüssigkristallschicht angeordnet ist, wobei das optische System in Kombination einschließt:

(i) - eine Brechungseinrichtung (17), um die effektive Betrachtungszone der Flüssigkristallanzeige wesentlich zu vergrößern und eine substantielle Einheitlichkeit der Beleuchtung im Hinblick auf Kontrastverhältnis und Farbeinheitlichkeit in der Betrachtungszone zu liefern; und

(ii) - einen Diffusor (21), der eine aufgeraute Oberfläche (33) hat und an der Brechungseinrichtung (17) befestigt ist, wobei der Diffusor (21) und die Brechungseinrichtung (17) weiterhin an der Anzeigekonsole (1) befestigt sind und Teil davon sind, um die diffuse Umgebungsreflexion der Anzeigekonsole (1) zu reduzieren, wobei der Diffusor (21) so angeordnet ist, dass Luftspalte neben der aufgerauten Oberfläche (33) verbleiben, oder so, dass die aufgeraute Oberfläche die Außenfläche bildet;

(iv) - und wobei die Brechungseinrichtung (17) eine Mehrzahl von optischen Facetten (19) darin aufweist, wobei die Brechungseinrichtung (17) derart ist, dass die optischen Facetten (19) nach innen in Richtung auf die Hinterleuchtung (2) und die Flüssigkristallschicht (9) gewandt sind; wobei die Facetten so die Umgebungslichtreflexion der Anzeige reduzieren und die Auflösungseinheitlichkeit des angezeigten Bildes über einen großen Bereich von Betrachtungswinkeln verbessern.

2. Anzeige nach Anspruch 1, wobei der Diffusor (21) holographisch ist und eine aufgeraute lichtstreuende Oberfläche (33) und eine im Wesentlichen flache Oberfläche einschließt, wobei die aufgeraute Oberfläche (33) dem Betrachter zugewandt ist.

3. Anzeige nach Anspruch 1 oder 2, wobei die optischen Facetten (19) im Wesentlichen dreieckig sind.

4. Anzeige nach einen der vorherigen Ansprüchen, wobei die Anzeigekonsole einen ersten (15) und einen zweiten Polarisator (3) einschließt und wobei die Transmissionsachsen des ersten und des zweiten Polarisators im wesentlichen rechtwinklig zueinander sind, um so eine normal weiße gedrehte nematische Anzeige zu definieren.

5. Anzeige nach Anspruch 4, wobei die ungefüllten Luftspalte zwischen der aufgerauten Oberfläche (33) des Diffusors (21) und dem ersten Polarisator (15) gebildet sind, wobei der letztere außen bezüglich des Diffusors (21) und der Brechungseinrichtung (17) angeordnet ist.

6. Anzeige nach einen der vorherigen Ansprüche, wobei die Brechungseinrichtung aus einem Film (17) besteht, der an dem Diffusor (21) angebracht ist und in dem die optischen Facetten (19) ausgebildet sind.

7. Anzeige nach Anspruch 1, wobei die Anzeige eine normal weiße gedrehte nematische Anzeige ist und die Brechungseinrichtung und der Diffusor so ausgebildet sind, dass ein Kontrastverhältnis von mindestens ca. 80 : 1 erzeugt wird bei:

(1) - einem 0º vertikalen Betrachtungswinkel und horizontalen Betrachtungswinkeln von ca. +60º;

oder

(ii) - einem 0º horizontalen Betrachtungswinkel und vertikalen Betrachtungswinkeln von ca. -30º und +40º;

und wobei die Anzeige ein spiegelndes 15º Reflexionsvermögen von weniger als ca. 2,0% und ein diffuses 30º Reflexionsvermögen von weniger als ca. 4% hat.

8. Anzeige nach Anspruch 1, wobei die Anzeige (1) eine Mehrzahl von Pixeln (7) einschließt, wobei jeder Pixel aus einem Paar von Treiberelektroden besteht, zwischen denen eine gedrehte nematische Flüssigkristallschicht angeordnet ist;

und wobei das optische System ausgebildet ist, um ein Kontrastverhältnis von mindestens ca. 70 : 1 entlang der 0º vertikalen Betrachtungsachse bei horizontalen Betrachtungswinkeln von hoch bis zu ca. +60º zu liefern, und wobei die Brechungseinrichtung (17) die Auflösung des angezeigten Bildes aufrecht erhält; und

wobei die Anzeige eine Einrichtung einschließt, die ein spiegelndes 30º Reflexionsvermögen von weniger als ca. 2% und ein diffuses 30º Reflexionsvermögen von weniger als ca. 5% aufrecht erhält.

9. Anzeige nach Anspruch 8, wobei das optische System so ausgebildet ist, dass die Anzeige ein Kontrastverhältnis von mindestens ca. 90 : 1 entlang der 0º vertikalen Betrachtungsachse bei horizontalen Winkeln von hoch bis zu +60º liefert.

10. Hinterleuchtete Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 1, die weiterhin umfasst:

- eine Einrichtung (7, 11,) um eine Spannung an die Flüssigkristallschicht anzulegen;

- wobei der Diffusor einen holographischen Diffusor (21) umfasst und die Brechungseinrichtung einen facettierten Film (17) umfasst, um das in Richtung auf die Flüssigkristallschicht (9) gerichtete Umgebungslicht im Wesentlichen zu kollimieren,

wobei die Anzeigekonsole, wenn weißes im Wesentlichen kollimiertes Licht in Richtung auf die Konsole von der Hinterleuchtung gerichtet wird, mindestens die folgenden Betrachtungscharakteristiken hat:

(a) ein spiegelndes Reflexionsvermögen bei ca. 0º vertikal, 30º horizontal von weniger als 2,0%;

(b) ein diffuses Reflexionsvermögen bei ca. 0º vertikal, 30º horizontal von weniger als ca. 4%; und

(c) ein Kontrastverhältnis von mindestens ca. 60 : 1 bei Betrachtungswinkeln von entweder (i) ca. 0º vertikal, +60º horizontal oder (ii) ca. 0º horizontal, +40º vertikal.

11. Anzeige nach Anspruch 10, wobei das 30º diffuse Reflexionsvermögen kleiner als ca. 1,2% ist.

12. Anzeige nach einem der vorherigen Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass sie weiterhin eine Hinterleuchtung aufweist, die Licht in Richtung auf eine Anzeigekonsole (1) richtet, welche eine Flüssigkristallschicht (9) aufweist, wobei die Hinterleuchtung einen optischen Film (17) mit Facetten, die nach innen in Richtung auf die Flüssigkristallschicht gewandt sind, umfasst.

13. Verfahren zum Liefern eines Bildes an einen Betrachter von einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:

(a) Vorsehen einer Anzeigekonsole gemäß Anspruch 1;

(b) Anlegen einer Spannung über die Flüssigkristallschicht in der Anzeigekonsole mittels eines Paares von Elektroden, zwischen denen die Flüssigkristallschicht angeordnet ist, wodurch das Licht, nachdem es aus der Flüssigkristallschicht austritt, optisch gebrochen wird durch Verwendung einer Filmeinrichtung mit einer Mehrzahl von optischen Facetten, welche der Flüssigkristallschicht zugewandt sind, um so die Auflösung oder das dem Betrachter gezeigte Bild aufrecht zu erhalten, wobei ein Diffusor an dem Film befestigt ist, wodurch die Filmeinrichtung die Menge an Umgebungsreflexion der Konsole begrenzt.

14. Verfahren zum Herstellen einer Flüssigkristallanzeigekonsole gemäß Anspruch 1, wobei das Verfahren die Schritte umfasst:

(a) - Anordnen einer Flüssigkristallanzeigekonsole zwischen einem Paar von Treiberelektroden (7, 11); und

(b) - Anordnen eines optischen Systems, das auf der Betrachterseite der Flüssigkristallschicht angeordnet ist, wobei das optische System in Kombination einschließt:

(ii) - einen Diffusor (21), der eine aufgeraute Oberfläche (33) hat und an der Brechungseinrichtung (17) befestigt ist, wobei der Diffusor (21) und die Brechungseinrichtung (17) weiterhin an der Anzeigekonsole (1) befestigt sind und Teil davon sind, um die diffuse Umgebungsreflexion der Anzeigekonsole (1) zu reduzieren, wobei der Diffusor (21) ungefüllte Luftspalte an der aufgerauten Oberfläche (33) hat;

(iv) und wobei die Brechungseinrichtung (17) eine Mehrzahl von optischen Facetten (19) darin aufweist, wobei die Brechungseinrichtung (17) derart ist, dass die optischen Facetten (19) nach innen Richtung auf die Hinterleuchtung (2) und die Flüssigkristallschicht (9) gewandt sind; wobei die Facetten so die Umgebungslichtreflexion der Anzeige reduzieren und die Auflösungseinheitlichkeit des angezeigten Bildes über einen großen Bereich von Betrachtungswinkeln verbessern.