DE69934500T2

DE69934500T2 - Transflektives flüssigkristalldisplay

Info

Publication number: DE69934500T2
Application number: DE69934500T
Authority: DE
Inventors: Henning Molsen; David Martin Abingdon TILLIN
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1998-09-22
Filing date: 1999-09-22
Publication date: 2007-09-27
Anticipated expiration: 2019-09-23
Also published as: EP1750165A2; US7791694B2; JP2002525680A; EP1116065B1; US20090033837A1; DE69934500D1; WO2000017707A2; EP1116065A2; US20090180060A1; WO2000017707A3; EP1750165A3; GB2342179A; GB9820516D0; EP1750165B1; JP3717054B2

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft transflektive Flüssigkristalldisplays, die sich für ihren Betrieb auf die Reflexion von Umgebungslicht sowie die Transmission von Licht von einer Hinterleuchtung bei niedrigem Pegel des Umgebungslichts stützen, um unter allen Beleuchtungsbedingungen hervorragende Zuverlässigkeit zu erzielen.
HINTERGRUNDBILDENDE TECHNIK
Die europäische Patentveröffentlichung Nr. 0,840,160 A2 beschreibt ein achromatisches (d.h. von der Frequenz/Farbe unabhängiges) reflektives Flüssigkristalldisplay (LCD) vom Pancharatnam-Typ unter Verwendung einer Schicht aus einem verdrillt-nematischen Flüssigkristall als Teil einer schaltbaren, achromatischen Phasenverzögerungseinrichtung.
Die britische Patentanmeldung Nr. 9806566.7 beschreibt eine verbesserte kombinierte Phasenverzögerungseinrichtung für eine achromatische, feste Phasenverzögerungseinrichtung und einen verdrillt-nematischen (TN) LC, die in Dünnschichttransistordisplays hoher Auflösung (HR-TFT) verwendet werden, wobei die Schwellenspannung und die Chromatizität verringert sind und der Kontrast verbessert ist.
S. Fujiwara et al. beschreiben in "Proceedings of the Fourth International Display Workshops", Nagoya 1997, (IDW' 97), S. 879 ein reflektives LCD unter Verwendung einer achromatischen, festen Phasenverzögerungseinrichtung zwischen einem linearen Polarisator und einem verdrillt-nematischen LC. Dieses wird in einem von Sharp hergestellten HR-TFT-LCD-Erzeugnis verwendet.
Lösungen zum Wandeln linear polarisierten Lichts in zirkular polarisiertes Licht durch eine verdrillt-nematische Schicht hinsichtlich den LC-Parametern Phasenverzögerung, Verdrillung und Ausrichtungsorientierung finden sich in Beynon et al., Proceedings of the International Display research Conference, 1997 L34.
Das US-Patent Nr. 5,361,151 (Sonehara) beschreibt ein transflektives LCD mit einer TN-LC-Schicht, einem internen oder externen Semireflektor sowie chromatischen Phasenverzögerungsplatten zwischen dem LC und dem vorderen und hinteren linearen Polarisator.
Das US-Patent Nr. 4,093,356 (J. E. Bigelow) beschreibt ein transflektives Flüssigkristalldisplay, das einem vor ihm positionierten Betrachter visuelle Hinweise anzeigen kann und auf entweder die Reflexion einfallenden Umgebungslicht, das von der Vorderseite des Displays her in dieses eintritt, oder die Transmission von Licht von einer Quelle hinter dem Display reagiert, wobei ein reflektives Display vom Typ mit einer Wirt-Gast-Zelle mit nematischem Flüssigkristall und einem dichroitischen Farbstoff mit einer Viertelwellenplatte an der Rückseite und ein teilweise reflektives, teilweise transmissives Transflektorelement in Verbindung mit einem linearen Polarisator und einer zweiten Viertelwellenplatte, die zwischen der Hinterleuchtungsquelle und dem teilweise transmissiven Element angeordnet ist, verwendet werden.
Bei einer derartigen Gast-Wirt-Zelle ist der dichroitische Farbstoff als Gast im Flüssigkristall anzusehen, da die Ausrichtung der dichroitischen Farbstoffmoleküle einfach derjenigen der LC-Moleküle folgt. Die Farbstoffmoleküle sind, wenn sie entlang ihren langen Achsen gesehen werden, im Wesentlichen transparent, während sie undurchsichtig sind (d.h. sie absorbieren sichtbares Licht), wenn sie orthogonal zu ihren langen Achsen gesehen werden, und daher werden sie als dichroitisch bezeichnet. Demgemäß kann durch Anlegen einer Spannung an die LC-Zelle das Ausmaß der Absorption in dieser kontrolliert werden, und daher wird manchmal gesagt, dass die Zelle in einem Absorptionsmodus arbeitet.
Die hintere Viertelwellenplatte wird dazu verwendet, die vordere Viertelwellenplatte so zu kompensieren, dass linear polarisiertes Licht auf den Gast-Wirt-Flüssigkristall (GH-LC) fällt.
Das US-Patent Nr. 9,315,258 (McKnight et al.) beschreibt ein visuelles Display mit verbesserten Auslesefähigkeiten aufgrund seines Betriebs in seinem transflektiven Modus. Eine Quelle von Umgebungslicht und Licht zur Strahlung durch das Display von der Rückseite her gewährleisten gemeinsam die verbesserten Auslesefähigkeiten. Zuvor beeinträchtigte Umgebungslicht die Anzeige, oder wusch sie aus, was es wegen verringertem Kontrast Überwachungspersonal beinahe unmöglich machte, alphanumerische oder Bildsymboldisplays zu entschlüsseln. Ein Paar linearer Polarisatoren bettet einen verdrilltnematischen Flüssigkristall ein, wobei ihre Polarisationsachsen entweder parallel oder zueinander orthogonal angeordnet sind, so dass der Kristall auf angelegte Potenziale hin helle oder dunkle Bereiche zeigt. Da zwischen den eingebetteten Flüssigkristall und die Strahlungslichtquelle ein teildurchlässiger Spiegel eingefügt ist, verstärkt das Umgebungslicht das abgestrahlte Licht, wodurch die visuelle Anzeige verbessert ist.
EP-A-0 487 359 offenbart ein transflektives Flüssigkristalldisplay gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es ist zu beachten, dass, in dieser ganzen Beschreibung, Bezugnahmen auf Phasenverzögerungswerte als effektive Phasenverzögerungswerte zu verstehen sind, wobei der Verdrillungswinkel der Phasenverzögerungseinrichtung zu berücksichtigen ist. Eine verdrillte Doppelbrechungsstruktur (wie bei einem TNLC) verfügt über eine Phasenverzögerung von Dicke x Doppelbrechung bei einer speziellen Wellenlänge. Jedoch zeigt sie abhängig vom Verdrillungswinkel eine Phasenverzögerung, die niedriger oder höher ist.
Offenbarung der Erfindung
Durch die Erfindung ist ein transflektives Flüssigkristalldisplay mit Folgendem geschaffen: einem Flüssigkristall, der zwischen einem vorderen Substrat und einem hinteren Substrat angeordnet ist und in eine Vielzahl von Pixeln unterteilt ist; einem vorderen Polarisator, der sich vor dem vorderen Substrat befindet, und einem hinteren Polarisator, der sich hinter dem hinteren Substrat befindet; einer vorderen Phasenverzögerungseinrichtung, die sich zwischen dem vorderen Substrat (40) und dem vorderen Polarisator befindet; einer hinteren Phasenverzögerungseinrichtung, die sich zwischen dem hinteren Substrat und dem hinteren Polarisator befindet, und einer Adressiereinrichtung zum Adressieren jedes Pixels zum Schalten jedes Pixels zwischen ver schiedenen Zuständen, die sich aus verschiedenen Pegeln der Lichttransmission durch das Display ergeben; dadurch gekennzeichnet, dass hinter dem hinteren Polarisator eine Lichtquelle angeordnet ist; und die Flüssigkristallzelle mit einer hinteren Elektrode versehen ist, die teilweise reflektiv und teilweise transmissiv ist.
Dies erlaubt es, bei Bedingungen mit wenig Umgebungslicht eine Hinterleuchtung zu nutzen und hohen Kontrast zu erzielen, während immer noch der Nutzen eines achromatischen, reflektiven Displays besteht.
Die vordere Phasenverzögerungseinrichtung kann eine achromatische, kombinierte Phasenverzögerungseinrichtung sein.
Die vordere Phasenverzögerungseinrichtung kann über eine vordere Halbwellenplatte und eine vordere Viertelwellenplatte verfügen.
Die vordere Viertelwellenplatte kann über eine langsame Achse im Wesentlichen parallel oder normal zu einer Winkelhalbierenden von Oberflächenorientierungsrichtungen des Flüssigkristalls verfügen, so dass eine Phasenverzögerung der vorderen Viertelwellenplatte, in Verbindung mit der Phasenverzögerung der Flüssigkristallschicht, in einem Zustand nach einem einzelnen Durchlauf zirkular polarisiertes Licht erzeugt.
Die vordere Viertelwellenplatte kann über eine langsame Achse im Wesentlichen parallel oder normal zu einer Winkelhalbierenden von Oberflächenorientierungsrichtungen des Flüssigkristalls verfügen, so dass die Phasenverzögerung der vorderen Viertelwellenplatte, in Verbindung mit der Phasenverzögerung der Flüssigkristallschicht, in einem zweiten Zustand nach einem einzelnen Durchlauf zirkular polarisiertes Licht erzeugt.
Die vordere Viertelwellenplatte kann über eine Phasenverzögerung zwischen 0 nm und 250 nm verfügen.
Die hintere Phasenverzögerungseinrichtung kann über eine hintere Viertelwellenplatte verfügen.
Die hintere Viertelwellenplatte kann über eine langsame Achse im Wesentlichen parallel oder normal zu einer Winkelhalbierenden von Oberflächenorientie rungsrichtungen des Flüssigkristalls verfügen, so dass die Phasenverzögerung der hinteren Viertelwellenplatte in Verbindung mit der Phasenverzögerung des Flüssigkristalls und der vorderen Viertelwellenplatte, in einem Zustand nach einem einzelnen Durchlauf zirkular polarisiertes Licht erzeugt.
Die hintere Viertelwellenplatte kann über eine langsame Achse im Wesentlichen parallel oder normal zu einer Winkelhalbierenden von Oberflächenorientierungsrichtungen des Flüssigkristalls verfügen, so dass die Phasenverzögerung der hinteren Viertelwellenplatte, in Verbindung der Phasenverzögerung des Flüssigkristalls und der vorderen Viertelwellenplatte, in einem zweiten Zustand nach einem einzelnen Durchlauf zirkular polarisiertes Licht erzeugt.
Die hintere Viertelwellenplatte kann über eine Phasenverzögerung zwischen 100 nm und 180 nm verfügen.
Das hintere Substrat kann mit einem teilweise reflektiven und teilweise transmissiven Spiegel versehen sein.
Die hintere Phasenverzögerungseinrichtung kann ferner über eine hintere Halbwellenplatte verfügen.
Die hintere Phasenverzögerungseinrichtung kann ferner über eine hintere Halbwellenplatte verfügen, und diese kann sich zwischen der hinteren Viertelwellenplatte und dem hinteren Polarisator befinden.
Der teilweise reflektive und teilweise transmissive Spiegel kann über mehrere Zwischenräume verfügen, oder es kann sich um einen Spiegel mit einem vorbestimmten Transparenzwert zwischen 10 % und 90 % handeln.
Für Transmissions-, Transflexions- und Reflexionsmodi des transflektiven Displays kann der Spannungspegel für jede der verschiedenen Farben individuell eingestellt werden.
Der vordere und der hinteren Polarisator können parallele Polarisatoren sein, oder sie können gekreuzte Polarisatoren sein.
Die effektive Phasenverzögerung des Flüssigkristalls kann kontinuierlich schaltbar sein, und die vordere Phasenverzögerungseinrichtung kann als achromatische, kombinierte Phasenverzögerungseinrichtung fungieren.
Die effektive Phasenverzögerung des Flüssigkristalls kann kontinuierlich schaltbar sein, und die hintere Phasenverzögerungseinrichtung kann als achromatische kombinierte Phasenverzögerungseinrichtung fungieren.
Die langsame Achse der vorderen Viertelwellenplatte kann im Wesentlichen normal oder parallel zur Winkelhalbierenden der Oberflächendirektororientierungen des Flüssigkristalls verlaufen, die vordere Phasenverzögerungseinrichtung kann eine achromatische, kombinierte Phasenverzögerungseinrichtung bilden, und diese kombinierte Phasenverzögerungseinrichtung kann modifiziert sein, um die Restphasenverzögerung des Flüssigkristalls bei endlichen Spannungen zu kompensieren.
Die langsame Achse der hinteren Viertelwellenplatte kann im Wesentlichen normal oder parallel zur Winkelhalbierenden der Oberflächendirektororientierungen des Flüssigkristalls verlaufen, die vordere Phasenverzögerungseinrichtung kann eine achromatische, kombinierte Phasenverzögerungseinrichtung bilden, und diese kombinierte Phasenverzögerungseinrichtung kann modifiziert sein, um die Restphasenverzögerung des Flüssigkristalls bei endlichen Spannungen zu kompensieren.
Der Flüssigkristall kann über eine antiparallele Oberflächendirektororientierung mit Oberflächenvorverkippung verfügen, und das vordere Substrat kann als Farbfilterplatte fungieren.
Rot-, Grün- und Blau-Spannungspegel können individuell für Transmissions-, Transflexions- oder Reflexionsmodi eingestellt werden, und die Kurve der Transmission/Reflexion über der Spannung kann wellenlängenabhängig sein, oder sie kann zwischen dem Reflexionsmodus und dem Transmissionsmodus differieren.
Der Flüssigkristall kann über im Wesentlichen parallele Oberflächendirektororientierungen verfügen. Er kann in einer Pi-Zelle enthalten sein.
Der vordere und der hintere Polarisator verfügen über dieselbe Absorptionsachse; eine langsame Achse der hinteren Viertelwellenplatte kann unter einem Winkel von –45° zur Absorptionsachse der zwei Polarisatoren verlaufen; eine langsame Achse der vorderen Viertelwellenplatte kann unter einem Winkel von –75° zur Absorptionsachse der zwei Polarisatoren verlaufen; und eine langsame Achse der vorderen Absorptionsachse kann unter einem Winkel von –15° zur Absorptionsachse der zwei Polarisatoren verlaufen.
Der vordere und der hintere Polarisator können über dieselbe Absorptionsachse verfügen; eine langsame Achse der hinteren Halbwellenplatte kann unter einem Winkel von –15° zur Absorptionsachse der zwei Polarisatoren verlaufen; eine langsame Achse der hinteren Viertelwellenplatte kann unter einem Winkel von –75° zur Absorptionsachse der zwei Polarisatoren verlaufen; eine langsame Achse der vorderen Viertelwellenplatte kann unter einem Winkel von –75° zur Absorptionsachse der zwei Polarisatoren verlaufen; und eine langsame Achse der vorderen Halbwellenplatte kann unter einem Winkel von –15° zur Absorptionsachse der zwei Polarisatoren verlaufen.
Um dasselbe LC-Profil und dieselbe Dicke sowie denselben Betriebsmodus (weiß im Normalzustand) für Reflexions- und Transmissionsbetriebsmodi zu verwenden, kann die Hinterleuchtung zunächst durch einen linearen Polarisator manipuliert werden, gefolgt von einer Viertelwellenplatte unter 45° zur Polarisations- oder Absorptionsrichtung.
Die Erfindung erweitert die Verwendbarkeit reflektiver LCDs durch Einschließen einer Hinterleuchtung. Dies erfolgt durch eine wesentliche Änderung des existierenden HR-TFT-Herstellprozesses. Im Vergleich mit Frontbeleuchtungssystemen ist das Kontrastverhältnis dieses LCD unter Verwendung einer Hinterleuchtung nicht verringert. Obwohl die Transmission unter Umständen nur 50 % des Idealwerts beträgt, ist dies für die Ablesbarkeit des LCD nicht kritisch, da die Hinterleuchtung nur bei niedrigen Umgebungslichtpegeln betrieben wird. Die Erfindung kann auch im Modus mit Schwarz im Normalzustand entweder mit sowohl Transmission als auch Reflexion oder in Transmission durch Ändern der Azimuthwinkel der beiden Polarisatoren um 45° in derselben Richtung arbeiten.
Der Prozessablauf zum Herstellen des internen Reflektors im HR-TFT benötigt nur einen Zusatzschritt. Um für gleichmäßige elektrische Felder zu sorgen, kann das geätzte Fenster im Aluminium in einem Selbstausrichtungsprozess durch Sputtern mit Indiumzinnoxid (ITO) beschichtet werden. Überschüssiges ITO auf dem zum Strukturieren des Aluminiumspiegels verwendeten Fotoresist kann während der Entwicklung oder dem Entfernen/Abheben des Fotoresists entfernt werden. Es können mehrere Fenster zufällig über die Pixel verteilt werden, um Beugung zu vermeiden.
Alternativ kann die Reflexionsschicht in solchem Ausmaß dünner gemacht werden, dass sie teilweise bis auf einen vorbestimmten Wert über die gesamte Pixelelektrode oder einen Teil derselben transmissiv wird.
Nun wird die Erfindung detaillierter, jedoch nur beispielhaft, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
1 zeigt die im US-Patent Nr. 9,093,356 (oben angegeben) beschriebene Anordnung, die eine Viertelwellenplatte zwischen einem hinteren Polarisator und einem Reflektor in einem transflektiven GH-LCD verwendet;
2 ist eine schematische Ansicht eines transflektiven LCD gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
3 zeigt die Ergebnisse einer Modellierung des elektrooptischen LC-Ansprechverhaltens der Ausführungsform der 2;
3a zeigt Ergebnisse einer Modellierung des elektrooptischen LC-Ansprechverhaltens der Ausführungsform der 2, jedoch unter Verwendung gekreuzter Polarisatoren.
4 ist eine schematische Ansicht eines transflektiven LCD gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
5 zeigt die Ergebnisse einer Modellierung des elektrooptischen LC-Ansprechverhaltens der Ausführungsform der 4;
6 ist eine schematische Ansicht eines transflektiven LCD gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
7 zeigt die Ergebnisse einer Modellierung des elektrooptischen LC-Ansprechverhaltens der Ausführungsform der 6;
7a zeigt die Ergebnisse einer Modellierung des elektrooptischen LC-Ansprechverhaltens der Ausführungsform der 6, jedoch unter Verwendung gekreuzter Polarisatoren;
8 ist eine schematische Ansicht eines transflektiven LCD gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung;
9 zeigt die Ergebnisse einer Modellierung des elektrooptischen LC-Ansprechverhaltens der Ausführungsform der 8;
10 ist ein schematisches Diagramm eines in Pixel unterteilten, reflektiven LCD gemäß dem Stand der Technik mit internen Reflektoren, wie es in der oben angegebenen Fujiwara-Literaturstelle beschrieben ist;
11 ist ein schematisches Diagramm eines in Pixel unterteilten, transflektiven LCD mit internen Reflektoren und einem Transmissionsfenster gemäß der Erfindung;
12 zeigt ein transflektives LCD unter Verwendung einer Pi- oder OCB-Zelle, wobei es sich um eine Ausführungsform gemäß einer zweiten Erscheinungsform der Erfindung handelt;
13 zeigt die Ergebnisse einer Modellierung des elektrooptischen LC-Ansprechverhaltens der Ausführungsform der 12; und
14 zeigt die Ergebnisse einer Modellierung des elektrooptischen LC-Ansprechverhaltens der Ausführungsform der 12, und sie zeigt die Wellenlängenabhängigkeit des elektrooptischen Ansprechverhaltens bei Transmission und Reflexion sowohl im geschalteten als auch ungeschalteten Zustand.
BESTE ART ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
Das in der 2 dargestellte transflektive Gast-Wirt(GH)-LCD 2 gemäß dem Stand der Technik verfügt über eine Lichtquelle 4, einen linearen Polarisator 6, eine erste Viertelwellenplatte 8, einen teiltransmissiven Spiegel 10, eine zweite Viertelwellenplatte 12, ein hinteres Substrat 14, eine Gast-Wirt-Flüssigkristall(GH-LC)zelle 16 und ein vorderes LC-Ansprechverhalten 18.
Die Viertelwellenplatten (oder Phasenverzögerungseinrichtungen) 8 und 12 sowie der lineare Polarisator 6 sind aus gereckten Polymerfilmen hergestellt. Die GH-LC-Zelle 16 enthält einen dichroitischen Farbstoff, dessen Moleküle durch die LC-Moleküle ausgerichtet werden, um den Absorptionsgrad der Zelle zu kontrollieren. Die Zelle arbeitet so in einem Absorptionsmodus. Die GH-LC-Zelle 16 ist in Pixel unterteilt, wobei jedes Pixel durch ein Paar von Elektroden (nicht dargestellt) auf bekannte Weise gesteuert wird.
Das Display 2 wird aus der Position des Betrachters 20 gesehen. Das Licht, das den Betrachter 20 vom Display her erreicht, ist eine Kombination von Licht von der Lichtquelle 4 und von (im Allgemeinen weißem) Umgebungslicht, das durch den teilreflektierenden Spiegel 10 reflektiert wird. Aus diesem Grund wird das Display als transflektiv bezeichnet, da es auf Grundlage von sowohl Transmission als auch Reflexion arbeitet.
Die erste Ausführungsform der Erfindung, wie sie in der 2 dargestellt ist, ist ein transflektives Flüssigkristalldisplay 28 mit einer Lichtquelle 30, einem hinteren Polarisator 32, einer hinteren Viertelwellenplatte 34, einem hinteren Substrat 36, einer Flüssigkristallzelle 38, einem vorderen Substrat 40, einer vorderen Viertelwellenplatte 42, einer vorderen Halbwellenplatte 94 und einem vorderen Polarisator 46. In der 2 ist auch der Ort des Betrachters 20 angedeutet.
Die Anordnung der Komponenten des Displays 28 vom vorderen Polarisator 46 bis zum hinteren Substrat 36 (einschließlich) ist aus der oben genannten Fujiwara-Literaturstelle mit der Ausnahme bekannt, dass das hintere Substrat 36 des Displays 28 mit einem teilreflektierenden (und teildurchlässigen) Spiegel (nicht gesondert dargestellt) anstatt eines vollständig reflektierenden Spiegels versehen ist.
Die 2 zeigt auch für jede der Phasenverzögerungseinrichtungen 34, 42 und 44 den Winkel, den ihre langsame Achse in Bezug auf den Winkel der Absorptionsachsen der zwei Polarisatoren 42 und 46 (die parallel verlaufen und als 0° definiert sind) bilden. Diese Winkel betragen –45°, –75° bzw. –15°. Außerdem sind in der 2 auch die Winkel angegeben, unter denen die LC-Moleküle durch Ausrichtungsschichten (nicht dargestellt) an den Flächen 48 und 50 der LC-Zelle 38 ausgerichtet werden. Die Oberflächendirektororientierungen (SDOs) betragen +50° bzw. +160°. Der Begriff "Oberflächendirektororientierung", wie er hier verwendet wird, ist als Orientierung des LC-Direktors an einer Ausrichtungsfläche mit Projektion auf die Ebene der Ausrichtungsfläche der LC-Schicht definiert, so dass die SDO diejenige Orientierung ist, die der LC-Direktor beim Fehlen jeglicher Oberflächenvorverkippung hätte. Auch entspricht die SDO dem Wert (SDO ± π). Die Verdrillung der LC-Schicht kann zwischen 30° und 100° betragen.
Die zwei transparenten, parallelen Substrate 36 und 40 sind jeweils auf den Innenflächen 52 und 54 mit einer strukturierten Leiteranordnung/Elektrode (nicht dargestellt) zum Adressieren der LC-Zelle 38 beschichtet, wobei die hintere Elektrode strukturiert ist und teilweise transparent und teilweise reflektierend ist. Das Verhältnis der Transmission zur Reflexion der hinteren Leiteranordnung/Elektrode kann 1:1 oder jeder andere vorbestimmte Wert entsprechend dem konzipierten Zweck des transflektiven Displays 38 sein. Die Elektroden sind mit einer Ausrichtungseinrichtung beschichtet, und sie halten die nematische LC-Zelle 38 kontinuierlich in einem Zustand, in dem Schaltbarkeit zwischen einer effektiven Phasenverzögerung im hellen Reflexionszustand von 80 nm bis 200 nm, und vorzugsweise 135 nm, und im dunklen Zustand von 50 nm bis 0 nm, und vorzugsweise nahe an 0 nm, besteht. Der nematische LC kann durch Oberflächenausrichtung und/oder chirale Dotierung verdrillt sein.
Die Außenseiten der Substrate 36 und 40 sind mit den transparenten Phasenverzögerungsfilmen 34, 42 und 44 bedeckt. Die vordere Halbwellen-Phasenverzögerungseinrichtung 44 verfügt über eine Phasenverzögerung dΔn von im Wesentlichen 270 nm und die vordere Viertelwellen-Phasenverzögerungseinrichtung 42 verfügt über eine Phasenverzögerung dΔn von im Wesentlichen 133 nm, wobei d die Dicke des Phasenverzögerungsfilms repräsentiert und Δn die Differenz zwischen den zwei Brechungsindizes des Phasenverzögerungsfilms repräsentiert. Die vordere Viertelwellen-Phasenverzögerungseinrichtung 42 verfügt über eine langsame Achse im Wesentlichen parallel oder normal zur Winkelhalbierenden (d.h. die den Winkel halbiert) der (Verdrillungs- oder) Oberflächenausrichtungsorientierungen der nematischen LC-Zelle 38. (Der in der 2 dargestellte Winkel von –75° entspricht 105° (d.h. 75° + 105° = 180°), der in der Hälfte zwischen den SDOs + 50° und + 160° der LC-Zelle 38 liegt.) Die zwei vorderen Phasenverzögerungseinrichtungen 42 und 44 bilden eine achromatische, kombinierte Phasenverzögerungseinrichtung. Die hintere Phasenverzögerungseinrichtung 34 verfügt über eine Phasenverzögerung dΔn von im Wesentlichen 133 nm. Die Absorptions- oder Polarisationsachse des hinteren Polarisators 42 verläuft unter 45° zur langsamen Achse des hinteren Phasenverzögerungsfilms 34. Die LC-Zelle 38 kann aus MJ 96539 (Merck Japan) bestehen, die Phasenverzögerungsfilme 34, 42 und 44 aus NRZ-Range von Nitto und die Polarisatoren 32 und 46 aus NPF-Range von Nitto.
Die Winkelhalbierende, wie hier verwendet, ist die Richtung, die den kleineren Einschlusswinkel zwischen zwei Richtungen halbiert. Die Winkelhalbierende verläuft auch orthogonal zur optischen Achse des Bauteils.
Die 3 zeigt die Ergebnisse einer Computermodellierung des elektrooptischen Ansprechverhaltens der Ausführungsform der 2. Die Modellierung wurde unter der Annahme einer standardisierten D65-Lichtquelle für reflektiertes und transmittiertes Licht im Wellenlängenbereich von 380 bis 780 nm ausgeführt. Das Kurvenbild der 3 zeigt Spannungen (an Pixel der LC-Zelle 38 angelegt) über der Transmission und Reflexion mit beliebigen Einheiten. Die Transmissionsergebnisse sind durch die Kurve 56 dargestellt, und die Reflexionsergebnisse durch die Kurve 58. Für die Reflexionsergebnisse ist ein Aluminiumspiegel von 0,1 μm angenommen, und für die Transmissionsergebnisse wurde der Spiegel entfernt.
Wenn keine Spannung angelegt ist, sind sowohl die Transmission als auch die Reflexion hoch, und so arbeitet das Display im "Modus mit weißem Normalzustand". Die hintere Viertelwellenplatte 34 ist erforderlich, um zu gewährleisten, dass die Transmissionskurve 56 in der richtigen Richtung verläuft. Ohne die Viertelwellenplatte 34 würde die Transmissionskurve 36 bei 0 V niedrig und bei 5 V hoch liegen. Wie es aus der 3 erkennbar ist, existiert selbst bei 4 oder 5 Volt noch eine Resttransmission und Restreflexion, was verhindert, dass das Pixel vollständig dunkel wird. Die unten erörterten Ausführungsformen versuchen, für einen verbesserten Kontrast zwischen dem hellen und dem dunklen Zustand zu sorgen.
Die 3a zeigt die Ergebnisse einer Modellierung des elektrooptischen LC-Ansprechverhaltens der Ausführungsform der 2, jedoch unter Verwendung gekreuzter Polarisatoren anstelle paralleler Polarisatoren. D.h., dass, um die Ergebnisse der 3a zu erzeugen, die letzten beiden Komponenten (d.h. die Viertelwellenplatte 34 und der Polarisator 32) im Vergleich zur in der 2 dargestellten Anordnung um 90° gedreht sind. Dies führt zu einem bes seren (d.h. dunkleren) dunklen Zustand bei der Transmissionskurve 56. Die Reflexionskurve ist erneut mit 58 markiert.
Die 4 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung, wobei es sich um ein transflektives Display 60 handelt, das im dunklen Zustand verringerte Resttransmission zeigt. Komponenten, die mit solchen der ersten Ausführungsform der 2 übereinstimmen, sind mit denselben Bezugszahlen versehen. Das Display der 4 unterscheidet sich von dem der 2 dadurch, dass die hintere Viertelwellenplatte 34 durch eine hintere Halbwellenplatte 62 und eine hintere Viertelwellenplatte 64 ersetzt ist, die über langsame Achsen unter –15° bzw. –75° in Bezug auf die Absorptionsachsen der zwei Polarisatoren 32 und 46 verfügen. Wie es durch die 4 dargestellt ist, zeigen die Komponenten so einen Symmetriegrad um die zentrale LC-Zelle 38. Die Kombination aus der hinteren Halbwellenplatte und der hinteren Viertelwellenplatte verbessert die Achromatizität im Transmissionsmodus.
Die effektive Phasenverzögerung der nematischen LC-Zelle 38 ist auf dieselbe Weise wie bei der Ausführungsform der 2 kontinuierlich zwischen ungefähr 135 nm und 0 nm schaltbar. Die zwei vorderen Phasenverzögerungseinrichtungen 42 und 44 fungieren gemeinsam als achromatische, kombinierte Phasenverzögerungseinrichtung, und die zwei hinteren Phasenverzögerungseinrichtungen 62 und 64 fungieren gemeinsam ebenfalls als achromatische, kombinierte Phasenverzögerungseinrichtung. Die Phasenverzögerungsfilme können wiederum aus NRZ-Range von Nitto bestehen.
Die 5 zeigt die Ergebnisse einer Computermodellierung des elektrooptischen Ansprechverhaltens der Ausführungsform der 4. Die Transmissionsergebnisse sind durch die Kurve 66 dargestellt, und die Reflexionsergebnisse durch die Kurve 68. Die oben in Zusammenhang mit dem Kurvenbild der 3 angegebenen Annahmen gelten in gleicher Weise für die 5. Wie es durch die 5 dargestellt ist, erzeugt die Ausführungsform der 4 eine geringe Verringerung der Resttransmission (bei ungefähr 4 bis 5 Volt) im Vergleich zur Ausführungsform der 2.
Die 6 zeigt eine dritte Ausführungsform der Erfindung, bei der es sich um ein transflektives Display 70 handelt, das für sowohl beträchtlich verringerte Resttransmission als auch beträchtlich verringerte Restreflexion sorgt. Die Komponenten sind im Wesentlichen dieselben wie die der Ausführungsform der 4, und es sind dieselben Bezugszahlen für sie verwendet. Jedoch unterscheidet sich das Display 70 von dem der 4 dadurch, dass die Dicke der vorderen Viertelwellenplatte (Phasenverzögerungseinrichtung) 42 so erhöht ist, dass sie eine Phasenverzögerung dΔn von im Wesentlichen 143 nm aufweist.
Die langsamen Achsen der vorderen und der hinteren Viertelwellenplatte 42 und 64 verlaufen im Wesentlichen normal zur Winkelhalbierenden der Oberflächendirektororientierungen der nematischen LC-Zelle 38. Die zwei vorderen Phasenverzögerungseinrichtungen 42 und 44 sowie die zwei hinteren Phasenverzögerungseinrichtungen 62 und 64 bilden jeweils eine achromatische, kombinierte Phasenverzögerungseinrichtung. Die vordere achromatische, kombinierte Phasenverzögerungseinrichtung ist so modifiziert, dass sie bei endlichen Spannungen die Restphasenverzögerung der LC-Zelle kompensiert. Die Phasenverzögerung der Viertelwellenplatte 42 ist erhöht, wenn die langsame Achse jeder Viertelwellenplatte normal zur Winkelhalbierenden der SDOs der nematischen LC-Zelle 38 verläuft. Alternativ muss die Phasenverzögerung der Viertelwellenplatte 42 verringert werden, wenn die langsamen Achsen der Viertelwellenplatten 42 und 64 parallel zur Winkelhalbierenden der SDOs der nematischen LC-Zelle 38 verlaufen. Die Phasenverzögerungsfilme können wiederum aus NRZ-Range von Nitto bestehen.
Die 7 zeigt die Ergebnisse einer Computermodellierung des elektrooptischen Ansprechverhaltens der Ausführungsform der 6. Die Transmissionsergebnisse sind durch die Kurve 72 dargestellt, und die Reflexionsergebnisse durch die Kurve 74. Die oben in Zusammenhang mit dem Kurvenbild der 3 angegebenen Annahmen gelten in gleicher Weise für die 7. Wie es durch die 7 dargestellt ist, erzeugt die Ausführungsform der 6 sowohl hinsichtlich der Resttransmission als auch der Restreflexion im dunklen Zustand (bei ungefähr 4 bis 5 Volt) im Vergleich zu den vorigen Ausführungsformen eine deutliche Verringerung.
Diese Verbesserung rührt davon her, dass die erhöhte Dicke der Viertelwellenplatte 42 die Restphasenverzögerung kompensiert, die auf der Tatsache beruht, dass diejenigen Flüssigkristallmoleküle in der LC-Zelle 38, die nahe an den Ausrichtungsschichten (nicht gesondert dargestellt) liegen, an ihrer Position "fixiert" bleiben, wenn die LC-Zelle 38 durch Anlegen einer externen Spannung geschaltet wird.
Die 7a verwendet dieselben Bezugszahlen wie die 7, und die zeigt einen verbesserten (d.h. dunkleren) dunklen Zustand sowie einen verbesserten hellen Zustand hinsichtlich der Transmissionskurve 56, was dadurch erzielt wird, dass die letzten drei Komponenten (d.h. 32, 62 und 64) in der 6 um 90° verdreht werden, so dass die Polarisatoren 32 und 46 gekreuzt sind.
Die 8 zeigt eine vierte Ausführungsform der Erfindung. Die Komponenten des transflektives Displays 100 sind im Wesentlichen dieselben wie die bei den Ausführungsformen der 4 und 6, und daher sind für gleiche Komponenten dieselben Bezugszahlen verwendet. Jedoch ist die nematische LC-Zelle 38 der 4 und 6 durch eine hybrid ausgerichtete, nematische (HAN) LC-Zelle 102 ersetzt. Die verwendete Zelle 102 verfügt über den von Merck, Japan hergestellten LC MJ96539, und sie verfügt über eine antiparallele Oberflächendirektororientierung mit einer Oberflächenvorverkippung von 2° bzw. 88° sowie eine Phasenverzögerung von im Wesentlichen 137,5 nm. Die Orientierungen und Phasenverzögerungen der anderen Komponenten sind in der 8 angegeben. Das vordere Substrat 40 fungiert auch als Farbfilterplatte. Die Phasenverzögerung der vorderen Viertelwellenplatte 42 ist auf 151 nm geändert, im Vergleich zu 143 nm bei der TN-Zelle.
Die 9 zeigt die Ergebnisse einer Computermodellierung des elektrooptischen Ansprechverhaltens der Ausführungsform der 8. Die Transmissionsergebnisse sind durch die Kurve 104 dargestellt, und die Reflexionsergebnisse durch die Kurve 106.
In der 9a sind dieselben Bezugszahlen wie in der 9 verwendet, und sie zeigt einen verbesserten (d.h. dunkleren) dunklen Zustand betreffend die Transmissionskurve 104, was dadurch erzielt wird, dass die letzten drei Komponenten (d.h. 32, 62 und 64) in der 8 um 90° verdreht werden, so dass die Polarisatoren 32 und 46 gekreuzt sind.
Bei jeder der Ausführungsformen der Erfindung kann der teilreflektierende (und teildurchlässige) Spiegel (nicht separat dargestellt), der auf dem hinteren Substrat 36 vorhanden ist, entweder ein Spiegel sein, der eine Anzahl von Zwischenräumen oder Löchern enthält, oder ein durchgehender Spiegel, der mit einem vorbestimmten Wert von beispielsweise zwischen 10 % und 90 % transparent ist.
Die 10 zeigt das Layout des reflektiven LCD 76 gemäß dem Stand der Technik, wie es in der oben genannten Veröffentlichung von S. Fujiwara beschrieben ist. Von oben nach unten verfügt das Display 76 über einen Polarisator 78, einen oder mehrere Phasenverzögerungsfilme 80, Mikrofarbfilter 82, ein vorderes Substrat 84, eine Flüssigkristallschicht 86 (schematisch durch Flüssigkristallmoleküle 87 repräsentiert), reflektierende Elektroden 88, die durch Dünnschichttransistor(TFT)elemente 90 angesteuert werden, und ein hinteres Substrat 92. In der 10 sind drei Farbfilter 82, die Rot, Blau und Grün repräsentieren, dargestellt, von denen jedes zwei reflektierende Elektroden 88 bedeckt. Jede Elektrode 88 entspricht einem Unterpixel. Die 10 zeigt demgemäß zwei Pixel, von denen jedes über drei Unterpixel mit Filtern für Rot, Blau und Grün verfügt. Die unter dem grünen Filter 82 vorhandenen Flüssigkristallmoleküle 87 sind geschaltet dargestellt, während die anderen Flüssigkristallmoleküle 87 ungeschaltet dargestellt sind.
Die 11 zeigt das Layout eines transflektiven LCD gemäß der Erfindung. Wenn Komponenten solchen in der 10 entsprechen, sind dieselben Bezugszahlen verwendet. Die Anordnung der 11 unterscheidet sich von der der 10 durch die Hinzufügung eines oder mehrerer Phasenverzögerungsfilme 92, eines hinteren Polarisators 94 und einer Hinterleuchtung 96. Außerdem sind die reflektierenden Elektroden 88 dadurch teiltransmissiv gemacht, dass sie mit Öffnungen 98 versehen sind. Als Alternative können die Elektroden 88 aus einem kontinuierlich, teiltransmissiven Material hergestellt werden.
Bei jeder Ausführungsform können die Spannungspegel für Rot, Grün und Blau individuell für Transmissions-, Transflexions- oder Reflexionsmodi eingestellt werden. Die Transmission/Reflexion über der Spannungskurve ist wellenlängenabhängig, und sie kann zwischen dem Reflexions- und dem Transmissionsmodus verschieden sein. Demgemäß müssen Datenspannungen entsprechend dem verwendeten Modus eingestellt werden.
Jedes Mikrofarbfilter 82 kann über Bereiche verschiedener Absorption verfügen, um den besten Farbausgleich/die beste Sättigung für Transmissions- und Reflexionsmodi zu erzielen.
Die Erfindung kann LC-Modi verwenden, die im Wesentlichen in der Ebene der LC-Zelle schalten, also sogenannte in der Ebene schaltende Modi, wie sie sich beispielsweise bei ferroelektrischen, antiferroelektrischen und einigen nema tischen LC-Modi finden. Die Erfindung kann auch außerhalb der Ebene schaltende Modi verwenden, und es besteht keine Einschränkung auf verdrilltnematische Modi. Beispielsweise können LC-Oberflächenschaltmodi verwendet werden.
Phasenverzögerungswerte, Verdrillungswinkel und andere Orientierungswinkel, wie sie für die oben beschriebenen Ausführungsformen angegeben sind, sind nur beispielhaft.
Nun werden Ausführungsformen einer zweiten Erscheinungsform der Erfindung beschrieben.
Die 12 zeigt ein transflektives LCD 100, mit dem eine zeitlich sequenzielle Farbbeleuchtung erfolgen kann. Komponenten, die dieselben wie diejenigen in der 8 sind, sind mit denselben Bezugszahlen versehen. Das transflektive LCD 100 verfügt über Folgendes: drei Blink-LEDs, die Rot 102, Grün 104 und Blau 106 sind, einen hinteren Polarisator 32, eine hintere Halbwellenplatte 62, eine hintere Viertelwellenplatte 108, ein hinteres Substrat 36, das mit einem teilreflektierenden Spiegel versehen ist, eine Pi- oder OCB-Zelle 110, die aus dem von Merck hergestellten LC-Material TL203 besteht, ein vorderes Substrat 40, das mit vier Farbfiltern versehen ist, eine vordere Viertelwellenplatte 112, eine vordere Halbwellenplatte 44 und einen vorderen Polarisator 46. Die vordere Viertelwellenplatte 112 verfügt über eine Phasenverzögerung von 214 nm. Die erhöhte Phasenverzögerung der vorderen Viertelwellenplatte 112 ist erforderlich, um die größere Restphasenverzögerung einer Pi-Zelle bei endlichen Spannungen im Vergleich zu einer HAN- und TN-Zelle zu kompensieren.
Die Winkel, die die langsamen Achsen der Phasenverzögerungen 62, 108, 112 und 44 zu den Absorptionsachsen der zwei Polarisatoren 32 und 46 (als 0 Grad definiert) bilden, sind in der 12 gemeinsam mit den Phasenverzögerungswerten der Phasenverzögerungseinrichtungen angegeben. Die 12 zeigt auch, dass die Pi-Zelle 110 über die Verdrillung null verfügt.
Die Ausführungsform der 12 verwendet ebenfalls Mikrofarbfilter 82, wie sie in der 11 dargestellt sind. Wenn der Umgebungslichtpegel niedrig liegt, schaltet das transflektive LCD 100 (entweder automatisch oder manuell) auf einen zeitsequenziellen Transmissionsmodus, in dem die LEDs 102, 104 und 106 für Rot, Grün und Blau der Reihe nach aufblinken. Die Pixel der Pi-Zelle 110 werden für jedes Blinken adressiert. Daher ist es wünschenswert, eine Pi-Zelle statt einer TN-LC-Zelle zu verwenden, da eine Pi-Zelle schneller geschaltet werden kann.
Es ist möglich, die Pixel der Pi-Zelle 110 auf verschiedene Arten zu adressieren. Im einfachsten Fall werden, wenn die grüne LED 104 aufblitzt, nur die Pixel mit grünen Mikrofarbfiltern 82 eingeschaltet, und die anderen Pixel werden ausgeschaltet (d.h. in den Zustand mit der Transmission null geschaltet).
Wenn jedoch die Mikrofarbfilter 82 ausreichend breitbandig sind, lässt jedes Farbfilter 82 etwas Licht der anderen Farbe durch. Beispielsweise lassen die grünen Filter etwas rotes und blaues Licht durch. In diesem Fall ist es möglich, alle der Pixel für alle der Farb-LEDs zu verwenden, vorausgesetzt, dass die Transmissionseigenschaften der Mikrofarbfilter 82 beim Adressieren der Pixel berücksichtigt werden. Auf diese Weise ist es möglich, sowohl den Lichtdurchsatz als auch die Auflösung des Displays zu erhöhen, da dann, wenn beispielsweise die grüne LED 104 aufblitzt, Licht durch Pixel mit Mikrofarbfiltern 82 beliebiger Farbe laufen kann.
Es ist immer noch erforderlich, die Mikrofarbfilter 82 beizubehalten, damit das LCD in einem Reflexionsmodus arbeiten kann, wenn der Umgebungslichtpegel ausreichend hoch ist, wodurch der Energieverbrauch des Bauteils gesenkt werden kann.
Eine Schwierigkeit bei den früheren Ausführungsformen (2, 4, 6 und 8) kann unter Berücksichtigung der 11 verstanden werden. Reflektiertes Licht muss zwei durch Durchläufe durch die Farbfilter 82 nehmen, wobei von der Hinterleuchtung 96 transmittiertes (weißes) Licht nur einen einzelnen Durchlauf durch jedes Farbfilter 82 nimmt. Um bei Reflexion einen zufriedenstellenden Helligkeitspegel zu erzielen, ist es erforderlich, breitbandige Farbfilter 82 zu verwenden, die einen großen Bereich an Lichtfrequenzen durchlassen. Jedoch führt dies zu geringerer Farbsättigung. D.h., dass vom LCD reflektiertes Licht dem Betrachter 20 mit weißerer Farbe erscheint. Das Problem ist bei Transmission schlimmer, da transmittiertes Licht nur einen einzelnen Durchlauf durch die Farbfilter 82 nimmt, weswegen die Farbsättigung geringer ist.
Der Lichtdurchsatz und die Fähigkeit einer hohen Auflösung im Transmissionsmodus können auf die folgende Weise verbessert werden. Anstatt dass alle Mikrofarbfilter 82 kontinuierlich und gleichmäßig über das Pixelgebiet aufgetragen werden, kann jedes Mikrofarbfilter 82 mit einem transparenten Bereich versehen werden, während der Rest der Fläche desselben stärker absorbieren (d.h. schmalbandiger) gemacht werden kann. Beispielsweise kann für die grünen Mikrofarbfilter 82 der Rest derselben stärker grün gemacht werden, so dass im Reflexionsmodus vom Betrachter 20 keine Änderung wahrgenommen wird, da der transparente Bereich durch den "stärker grünen" Bereich kompensiert wird. Dasselbe kann für die roten und blauen Mikrofarbfilter 82 erfolgen. Im Transmissionsmodus wird ein Vorteil erzielt, da die transparenten Bereiche Licht beliebiger Farbe durchlassen, und so ist jedes Mikrofarbfilter 82 besser daran angepasst, Licht von irgendeiner der farbigen LEDs 102, 104 und 106 durchzulassen.
Wenn der Flüssigkristall mit teilreflektierenden Elektroden mit transmissiven Bereichen versehen ist, können die transmissiven Bereiche optisch mit den transparenten Bereichen ausgerichtet werden. Es ist auch eine Schwarz-Weiß(Grauskala)-Ausführungsform möglich, die keine verschieden gefärbten Filter und Hinterleuchtungen verwendet.
Die 13 zeigt das elektrooptische Ansprechverhalten der Ausführungsform der 12. Die Transmissionsergebnisse sind durch die Kurve 120 dargestellt, und die Reflexionsergebnisse durch die Kurve 122. Die Ergebnisse unter ungefähr 1,6 V sind nicht von Nutzen, da der Flüssigkristall in diesem Bereich nicht für schnelles Schalten verwendet werden kann. Das Display 100 sollte daher im Bereich von 1,6 V bis 5 V verwendet werden.
Die 14 zeigt die Wellenlängenabhängigkeit des elektrooptischen Ansprechverhaltens der Ausführungsform der 12. Die Transmissions- und Reflexionsergebnisse, wenn das Display 100 in den "Ein"-Zustand geschaltet ist, sind durch Kurven 124 bzw. 126 dargestellt. Die Transmissions- und Reflexionsergebnisse, wenn das Display 100 in den "Aus"-Zustand geschaltet ist, sind durch Kurven 128 bzw. 130 dargestellt. Aus diesen Ergebnissen ist es erkennbar, dass die Wellenlängenabhängigkeit über die interessierenden Wellenlängen hinweg (d.h. von Blau bis Rot) zweckdienlich flach ist.
Es ist zu beachten, dass zwar die zweite Erscheinungsform der Erfindung betreffend ein zeitsequenzielles, transflektives Display unter Verwendung verschiedenfarbiger, blinkender Hinterleuchtungen in Verbindung mit der ersten Erscheinungsform der Erfindung verwendet werden kann, keine Einschränkung hierauf besteht. Insbesondere kann die zweite Erscheinungsform der Erfindung mit jedem beliebigen transflektiven Display verwendet werden.

Claims

Transflektives Flüssigkristalldisplay mit: einem Flüssigkristall (38), der zwischen einem vorderen Substrat (40) und einem hinteren Substrat (36) angeordnet ist und in eine Vielzahl von Pixeln unterteilt ist; einem vorderen Polarisator (46), der sich vor dem vorderen Substrat (40) befindet, und einem hinteren Polarisator (32), der sich hinter dem hinteren Substrat (36) befindet; einer vorderen Phasenverzögerungseinrichtung (42, 44), die sich zwischen dem vorderen Substrat (40) und dem vorderen Polarisator (46) befindet; und einer hinteren Phasenverzögerungseinrichtung (62, 64), die sich zwischen dem hinteren Substrat (36) und dem hinteren Polarisator (32) befindet, und einer Adressiereinrichtung zum Adressieren jedes Pixels zum Schalten jedes Pixels zwischen verschiedenen Zuständen, die sich aus verschiedenen Pegeln der Lichttransmission durch das Display ergeben; dadurch gekennzeichnet, dass hinter dem hinteren Polarisator eine Lichtquelle (30) angeordnet ist; und die Flüssigkristallzelle mit einer hinteren Elektrode versehen ist, die teilweise reflektiv und teilweise transmissiv ist.
Transflektives Display nach Anspruch 1, bei dem die vordere Phasenverzögerung eine achromatische, kombinierte Phasenverzögerungseinrichtung ist.
Transflektives Display nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die vordere Phasenverzögerungseinrichtung über eine vordere Halbwellenplatte und eine vordere Viertelwellenplatte verfügt.
Transflektives Display nach Anspruch 3, bei dem die vordere viertelwellenplatte über eine langsame Achse im Wesentlichen parallel oder normal zu einer Winkelhalbierenden von Oberflächenorientierungsrichtungen des Flüssigkristalls verfügt, so dass die Phasenverzögerung der vorderen Viertelwellenplatte in Verbindung mit der Phasenverzögerung der Flüssigkristallschicht, in einem Zustand nach einem einzelnen Durchlauf, zirkular polarisiertes Licht erzeugt.
Transflektives Display nach Anspruch 3 oder 4, bei dem die vordere Viertelwellenplatte über eine langsame Achse im Wesentlichen parallel oder normal zu einer Winkelhalbierenden von Oberflächenorientierungsrichtungen des Flüssigkristalls verfügt, so dass die Phasenverzögerung der vorderen Viertelwellenplatte, in Verbindung mit der Phasenverzögerung der Flüssigkristallschicht, in einem zweiten Zustand nach einem einzelnen Durchlauf linear polarisiertes Licht erzeugt.
Transflektives Display nach Anspruch 3, 4 oder 5, bei dem die vordere Viertelwellenplatte über eine Phasenverzögerung zwischen 0 nm und 250 nm verfügt.
Transflektives Display nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die hintere Phasenverzögerungseinrichtung über eine hintere Viertelwellenplatte verfügt.
Transflektives Display nach Anspruch 7, bei dem die hintere Viertelwellenplatte über eine langsame Achse im Wesentlichen parallel oder normal zu einer Winkelhalbierenden von Oberflächenorientierungsrichtungen des Flüssigkristalls verfügt, so dass die Phasenverzögerung der hinteren Viertelwellenplatte, in Verbindung mit der Phasenverzögerung des Flüssigkristalls und der vorderen Viertelwellenplatte, in einem Zustand nach einem einzelnen Durchlauf, zirkular polarisiertes Licht erzeugt.
Transflektives Display nach Anspruch 3, bei dem die hintere Phasenverzögerungseinrichtung über eine hintere Viertelwellenplatte verfügt, die über eine langsame Achse im Wesentlichen parallel oder normal zu einer Winkelhalbierenden von Oberflächenorientierungsrichtungen des Flüssigkristalls verfügt, so dass die Phasenverzögerung der hinteren Viertelwellenplatte, in Verbindung mit der Phasenverzögerung des Flüssigkristalls und der vorderen Viertelwellenplatte, in einem zweiten Zustand nach einem einzelnen Durchlauf linear polarisiertes Licht erzeugt.
Transflektives Display nach Anspruch 7, 8 oder 9, bei dem die hintere Viertelwellenplatte eine Phasenverzögerung zwischen 100 nm und 180 nm aufweist.
Transflektives Display nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem das hintere Substrat mit einem teilweise reflektierenden und teilweise durchlässigen Spiegel versehen ist.
Transflektives Display nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die hintere Phasenverzögerungseinrichtung ferner über eine hinteren Halbwellenplatte verfügt.
Transflektives Display nach Anspruch 7, bei dem die hintere Phasenverzögerungseinrichtung ferner über eine hintere Halbwellenplatte verfügt, die zwischen der hinteren Viertelwellenplatte und dem hinteren Polarisator angeordnet ist.
Transflektives Display nach Anspruch 11, bei dem der teilweise reflektierende und teilweise durchlässige Spiegel über mehrere Zwischenräume oder Löcher verfügt.
Transflektives Display nach Anspruch 11 oder 14, bei dem der teilweise reflektierende und teilweise durchlässige Spiegel ein Spiegel ist, der mit einem vorbestimmten Wert zwischen 10 % und 90 % transparent ist.
Transflektives Display nach Anspruch 14 oder 15, bei dem für Transmissions-, Transflexions- und Reflexionsmodi desselben ein Spannungspegel für jede verschiedene Farbe individuell eingestellt wird.
Transflektives Display nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der vordere und der hintere Polarisator (46, 32) parallele Polarisatoren sind.
Transflektives Display nach einem der Ansprüche 1 bis 16, bei dem der vordere und der hinteren Polarisator (46, 32) gekreuzte Polarisatoren sind.
Transflektives Display nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die effektive Phasenverzögerung des Flüssigkristalls kontinuierlich schaltbar ist und die vordere Phasenverzögerungseinrichtung als achromatische, kombinierte Phasenverzögerung wirkt.
Transflektives Display nach einem der Ansprüche 1 bis 18, bei dem die effektive Phasenverzögerungseinrichtung des Flüssigkristalls kontinuierlich schaltbar ist und die hintere Phasenverzögerungseinrichtung als achromatische, kombinierte Phasenverzögerungseinrichtung wirkt.
Transflektives Display nach einem der Ansprüche 1 bis 18, bei dem die langsame Achse der vorderen Viertelwellenplatte im Wesentlichen normal oder parallel zur Winkelhalbierenden der Oberflächendirektororientierungen des Flüssigkristalls verläuft, die vordere Phasenverzögerungseinrichtung eine achromatische, kombinierte Phasenverzögerungseinrichtung bildet, und diese kombinierte Phasenverzögerungseinrichtung so modifiziert ist, dass die Restphasenverzögerung des Flüssigkristalls bei endlichen Spannungen modifiziert wird.
Transflektives Display nach einem der Ansprüche 1 bis 18, bei dem die langsame Achse der hinteren Viertelwellenplatte im Wesentlichen normal oder parallel zur Winkelhalbierenden der Oberflächendirektororientierungen des Flüssigkristalls verläuft, die hintere Phasenverzögerungseinrichtung eine achromatische, kombinierte Phasenverzögerungseinrichtung bildet, und diese kombinierte Phasenverzögerungseinrichtung so modifiziert ist, dass die Restphasenverzögerung des Flüssigkristalls bei endlichen Spannungen modifiziert wird.
Transflektives Display nach einem der Ansprüche 1 bis 18, bei dem der Flüssigkristall über eine antiparallele Oberflächendirektororientierung mit Oberflächenvorverkippung verfügt und das vordere Substrat als Farbfilterplatte wirkt.
Transflektives Display nach einem der Ansprüche 1 bis 18, bei dem Rot-, Grün- und Blau-Spannungspegel für Transmissions-, Transflexions- oder Reflexionsmodi individuell eingestellt werden und die Kurve der Transmission/Reflexion über der Spannung wellenlängenabhängig und zwischen dem Reflexionsmodus und dem Transmissionsmodus verschieden ist.
Transflektives Display nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Flüssigkristall (38) über im Wesentlichen parallele Oberflächendirektororientierungen verfügt.
Transflektives Display nach Anspruch 25, bei dem Flüssigkristall (38) in einer Pi-Zelle enthalten ist.
Transflektives Display nach Anspruch 7, bei dem: der vordere und der hintere Polarisator über dieselbe Absorptionsachse verfügen; eine langsame Achse der hinteren Viertelwellenplatte unter einem Winkel von –95° zur Absorptionsachse der zwei Polarisatoren verläuft; eine langsame Achse der vorderen Viertelwellenplatte unter einem Winkel von –75° zur Absorptionsachse der zwei Polarisatoren verläuft; und eine langsame Achse der vorderen Halbwellenplatte unter einem Winkel von –15° zur Absorptionsachse der zwei Polarisatoren verläuft.
Transflektives Display nach Anspruch 13, bei dem: der vordere und der hintere Polarisator über dieselbe Absorptionsachse verfügen; die vordere Phasenverzögerungseinrichtung über eine vordere Halbwellenplatte und eine vordere Viertelwellenplatte verfügt; eine langsame Achse der hinteren Halbwellenplatte unter einem Winkel on –15° zur Absorptionsachse der zwei Polarisatoren verläuft; eine langsame Achse der hinteren Viertelwellenplatte unter einem Winkel von –75° zur Absorptionsachse der zwei Polarisatoren verläuft; eine langsame Achse der vorderen Viertelwellenplatte unter einem Winkel von –75° zur Absorptionsachse der zwei Polarisatoren verläuft; und eine langsame Achse der vorderen Halbwellenplatte unter einem Winkel von –15° zur Absorptionsachse der zwei Polarisatoren verläuft.