DE102006054293B4

DE102006054293B4 - Flüssigkristalldisplay

Info

Publication number: DE102006054293B4
Application number: DE102006054293A
Authority: DE
Inventors: Chi Hyuck Park; Seung Hee Jeonju Lee
Original assignee: LG Display Co Ltd
Current assignee: LG Display Co Ltd
Priority date: 2006-06-30
Filing date: 2006-11-17
Publication date: 2010-07-22
Anticipated expiration: 2026-11-18
Also published as: US8054414B2; KR20080001892A; DE102006054293A1; US20080002105A1; KR101287208B1

Abstract

Flüssigkristalldisplay (LCD) mit:
– einem oberen Substrat (130) und einem unteren Substrat (131), die einander zugewandt sind, wobei eine Flüssigkristallschicht (135) zwischen sie eingefügt ist;
– einer oberen Polarisationsplatte (132) und einer unteren Polarisationsplatte (133) an der Außenseite des oberen bzw. unteren Substrats (130, 131); und
– einem Strahllenkfilm (300), der zur Verringerung der Abhängigkeit optischer Eigenschaften vom Betrachtungswinkel auf der oberen Polarisationsplatte (132) positioniert ist, wobei der Strahllenkfilm (300) ein Trägerteil (134a) und einen an der der oberen Polarisationsplatte (132) zugewandten Unterseite des Trägerteils (134a) ausgebildeten Wulstteil (134b) mit einer Vielzahl von Krümmungslinsen aufweist, wobei die Krümmungslinsen des Strahllenkfilms (300) mit einer zufälligen Verteilung angeordnet sind.

Description

Priorität: 30. Juni 2006 Republik Korea (KR) 10-2006-0060342

Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Flüssigkristalldisplay mit mehreren Domänen.
In den letzten Jahren haben die an Displays gestellten Anforderungen immer weiter zugenommen. Es wurden verschiedene Flachtafeldisplays untersucht, wie Flüssigkristalldisplays (LCDs), Plasmadisplaytafeln (PDPs), Elektrolumineszenzdisplays (ELDs), Vakuumfluoreszenzdisplays (VFDs) usw., und einige derselben werden bereits in der Praxis bei verschiedenen Geräten angewandt.
Insbesondere werden LCDs in weitem Umfang für mobile Bildanzeigegeräte an Stelle von Kathodenstrahlmonitoren verwendet, da sie über hervorragende Bildqualität, geringes Gewicht, kompakten Aufbau und niedrigen Energieverbrauch verfügen. Auch wurden LCDs für Fernsehbildschirme und Computermonitore entwickelt.
Ein LCD zeigt üblicherweise ein Bild durch Einstellen der Doppelbrechung einer zwischen zwei Polarisationsplatten angefügten Flüssigkristallschicht sowie durch Änderung der Transmission auf Grund der Doppelbrechung an. Charakteristische Eigenschaften eines LCD machen es erforderlich, dass für optimale Lichttransmission in der Richtung normal zu einem Schirm ein spezielles optisches Design verwendet wird. Dann bestehen jedoch Schwierigkeiten, optimale Anzeigeeigenschaften unter einem schiefen Betrachtungswinkel zu erzielen, was ein Mangel gegenüber herkömmlichen Displays bildet. Derartige Probleme sind dann besonders schwerwiegend, wenn stabförmige Flüssigkristallmoleküle verwendet werden, da dann die Doppelbrechung asymmetrisch wird.
Bei kommerziellen Flüssigkristalldisplays verwendete Anzeigemodi sind typischerweise die Folgenden: verdrillt-nematisch (TN), horizontal schaltend (IPS = in-plane switching), vertikale Aus richtung in Mehrfachdomänen (MVA), optische kompensierte Biegung (OCB), Beugungsstreifen-Feldumschaltung (FES = fringe-field switching) und elektrisch gesteuerte Doppelbrechung (ECB).
Die genannten Probleme von Flüssigkristalldisplays hinsichtlich des Betrachtungswinkels bestehen insbesondere in einer Kontrastverschlechterung, einer Leuchtstärkeverschlechterung, einer Farbverschiebung, einer Graupegelumkehr usw.
Nun wird ein herkömmliches Flüssigkristalldisplay unter Bezugnahme auf die 1 bis 12 beschrieben.
Die 1A und 1B veranschaulichen einen TN-Modus, wie er bei kommerziellen LCDs am üblichsten verwendet wird. Für den TN-Modus sind Flüssigkristallmoleküle unter einem Winkel von 90 Grad verdrillt, während sie horizontal zu einer Orientierungsschicht gehalten werden, so lange die Spannung ausgeschaltet ist. Wenn die Spannung eingeschaltet ist, werden die Flüssigkristallmoleküle im Zentrum der Flüssigkristallschicht und deren Umgebung auf das entstehende elektrische Feld hin vertikal zur Orientierungsschicht ausgerichtet.
Im Allgemeinen wird bei einem TFT(Dünnschichttransistor)-LCD ein Modus mit im Normalzustand weißer Anzeige verwendet, bei dem also die Anzeige ohne angelegte Spannung weiß ist und mit angelegter Spannung schwarz ist.
Der TN-Modus zeigt zwar einige Vorteile wie hohe Transmission und einfache Herstellung, jedoch tritt bei Betrachtung von oben und unten eine Graustufenumkehr auf.
Die Graustufenumkehr ist ein Effekt, bei dem ein Bild bei dunklerer Graustufen heller als bei dunklerer aussieht. Dieser Effekt tritt im TN-Modus dahingehend auf, dass das Bild bei Betrachtung von oben heller und bei Betrachtung von unten dunkler aussieht. Insbesondere wird die Graustufenumkehr bei einem tieferen Betrachtungswinkel so schwerwiegend, dass die Verwendbarkeit eines im TN-Modus arbeitenden LCD beeinträchtigt ist.
Der wichtigste Grund für die Graustufenumkehr ist eine Änderung des Brechvermögens abhängig vom Betrachtungswinkel.
Wie es in den 3A und 3B dargestellt ist, zeigt sich im TN-Modus eine kleine Änderung (d_n_ ≈ d_n1 ≈ d_n2) des Brechvermögens abhängig vom Betrachtungswinkel im AUS-Zustand sowie eine deutliche Änderung (d_n_ ≠ d_n1 ≠ d_n2) des Brechvermögens abhängig vom Betrachtungswinkel im EIN-Zustand.
Der Grund dafür ist derjenige, dass im EIN-Zustand der mittlere Direktor der Flüssigkristallkristalle in den Richtungen nach oben und unten geneigt ist, was dazu führt, dass durch den Flüssigkristall laufendes Licht eine Doppelbrechung (vom Wert d_n) erfährt, die sich abhängig vom Betrachtungswinkel ändert. Dieser Effekt wird in den Richtungen nach oben und unten deutlich.
Gemäß der 4 wird bei tieferen Betrachtungswinkeln der Wert d_n bei einer dunklen Grauskala größer als bei einer hellen Grauskala unter einem Spitzenwert, bei dem der Wert _n des mittleren Direktors der Flüssigkristallkristalle Null (0) wird. Bei oberen Betrachtungswinkeln wird der Wert d_n bei dunkler Grauskala größer als bei heller Grauskala über einem Spitzenwert, bei dem der Wert _n des mittleren Direktors theoretisch seinen Maximalwert einnimmt. Dies zeigt sich auf dem Schirm einer Flüssigkristalltafel als Graustufenumkehr. In den 3A bis 4 kennzeichnen die Zahlen 30 und 31 ein oberes bzw. ein unteres Substrat, und die Bezugszahl 40 kennzeichnet eine Flüssigkristalltafel. Um die Graustufenumkehr zu überwinden, wurde eine Technik vorgeschlagen, bei der zwei oder mehr Domänen des Flüssigkristalls in einem einzelnen Pixel angeordnet werden, wobei der Primärbetrachtungswinkel des Flüssigkristalls in einer Domä ne umgekehrt zu dem des Flüssigkristalls in der anderen Domäne gerichtet ist, so dass Effekte einander kompensieren. Diese Technik verwendet ein Verfahren zum Entgegenwirken einer Asymmetrie der Betrachtungswinkel durch Anordnen des Flüssigkristalls in einem einzelnen Pixel in solcher Weise, dass die asymmetrischen Betrachtungswinkel in zueinander entgegengesetzten Richtungen vorliegen.
Gemäß den 5A, 5B und 6 nimmt ein Benutzer Licht wahr, das gemischtes Licht ist, das durch eine erste und eine zweite Domäne gelaufen ist. Anders gesagt, zeigt sich eine Kompensation einer optischen Asymmetrie, da der Benutzer den Mittelwert aus den Werten d_n der ersten und der zweiten Domäne wahrnimmt. In diesen Figuren kennzeichnen die Bezugszahlen 50 und 51 ein oberes bzw. ein unteres Substrat.
Im TN-Modus wirkt hauptsächlich eine Mehrfachdomäne mit zwei Domänen in den Richtungen nach oben und unten, da die Asymmetrie der Betrachtungswinkel hauptsächlich in diesen Richtungen auftritt. Andererseits sind die Asymmetrie der Betrachtungswinkel und die Graustufenumkehr in den Richtungen nach rechts und links im Vergleich zu den Richtungen nach oben und unten auf Grund einer Selbstkompensation des TN-Modus und eines großen Betrachtungswinkels in diesen Richtungen nicht so schwerwiegend.
Wie es in der 7 dargestellt ist, kann jedoch, wenn eine Mehrfachdomäne mit vier Domänen (erste bis vierte Domäne) in den Richtungen nach oben, unten, rechts und links realisiert wird, erwartet werden, dass eine gleichmäßigere Verbesserung der Betrachtungswinkel in den vier Richtungen auftritt, als es dem Mehrfachdomäneneffekt in den Richtungen nach rechts und links entspricht.
Jedoch kann das Verfahren zum Verbessern des Betrachtungswinkels im TN-Modus durch Realisieren einer Mehrfachdomäne in der Praxis wegen des komplizierten Problems nicht kommerziell angewandt werden, da ein Reibevorgang für die jeweiligen Domänen unterschiedlich ausgeführt werden muss, wie es in den 5A bis 7 veranschaulicht ist. Ferner besteht für den TN-Modus eine Einschränkung dahingehend, dass bei diesem Verfahren kein Film für einen weiten Betrachtungswinkel angewandt werden kann.
Weiterhin ist der VA-Modus als solcher mit großem Betrachtungswinkelbereich bekannt, und es handelt sich um einen repräsentativen Modus, der das Problem betreffend den Betrachtungswinkel unter Verwendung einer Mehrfachdomäne löst. Selbst wenn jedoch vier Domänen verwendet werden, wie vertikale Ausrichtung mit Mehrfachdomäne (MVA), vertikale Ausrichtung mit strukturierten Domänen (PVA) und dergleichen, gelingt es mit dem VA-Modus nicht, eine perfekte Betrachtungswinkelcharakteristik zu erzielen.
Insbesondere besteht, wie es durch die 8 veranschaulicht ist, bei einem im VA-Modus arbeitenden LCD ein wesentliches Problem dahingehend, dass sich die Graustufencharakteristik abhängig vom Betrachtungswinkel ändert, so dass die Graustufendarstellung nach vorne hin verschieden von der unter einem schrägen Winkel ist. Um dieses Problem zu lösen, wurde eine Ansteuerung mit Pixelunterteilung (S-PVA) vorgeschlagen, jedoch kann dadurch das Problem nicht vollständig gelöst werden.
Außerdem sind, wie es aus den 9A und 9B erkennbar ist, auch die optischen Eigenschaften unter einem schrägen Winkel im Vergleich zu denen nach vorne deutlich beeinträchtigt, wenn es um die Leuchtstärke und den Kontrast im MVA-Modus geht.
Unter den Modi bei im Handel erhältlichen LCDs zeigen solche gemäß dem IPS- und dem FFS-Modus die besten Betrachtungswinkelcharakteristiken, also die kleinste Änderung der optischen Eigenschaften abhängig vom Betrachtungswinkel. Jedoch besteht immer noch das Problem einer Beeinträchtigung der Helligkeit bei schrägen Winkeln.
Insbesondere existiert im IPS-Modus eine Mehrfachdomäne, um das Problem einer Farbverschiebung abhängig vom Betrachtungswinkel zu lösen, wie es durch die 10 und 11 veranschaulicht ist. Jedoch ist mit einer Mehrfachdomäne, wie sie im IPS-Modus realisiert ist, das Problem einer Farbverschiebung im schwarzen Zustand nicht gelöst. Um dieses Problem zu lösen, benötigt auch der IPS-Modus einen teuren Kompensationsfilm. Die 12 zeigt den Kontrast eines im IPS-Modus arbeitenden LCD ohne Kompensationsfilm in Abhängigkeit vom Betrachtungswinkel. Es ist erkennbar, dass die optischen Eigenschaften unter einem schrägen Winkel im Vergleich zu denen nach vorne hin beeinträchtigt sind. In den 10 und 11 kennzeichnen die Bezugszahlen 100 und 110 gemeinsame Elektroden, und die Bezugszahlen 101 und 111 kennzeichnen Pixelelektroden.
Zusammengefasst gesagt, bestehen bei herkömmlichen LCDs, die im TN-, VA- und IPS-Modus arbeiten, Probleme wie eine Beeinträchtigung des Kontrasts und der Helligkeit, einer Farbverschiebung und/oder einer Graustufenumkehr bei schrägen Winkeln.
Es wurde zwar die Realisierung von Mehrfachdomänen als ultimatives Verfahren zum Lösen dieser Probleme vorgeschlagen, jedoch ist es schwierig, mit Mehrfachdomänen arbeitende Verfahren zu kommerzialisieren, da die Herstellung schwierig ist und die Herstellkosten erhöht sind.
Die EP 0 640 850 A2 beschreibt eine Mikrolinsenarray-Folie für eine Flüssigkristallanzeige. Hierbei setzt sich eine Mikrolinsenarray-Folie aus einer ersten Substanzschicht und einer zweiten Substanzschicht zusammen, wobei die zweite Substanzschicht einen geringeren Brechungsindex als die erste Substanzschicht aufweist. Die Mikrolinsenarray-Folie ist auf einer Beobachtungsfläche einer Flüssigkristallzelle befestigt, welche auf einer Basisplatte vorgesehen ist, so dass die erste Substanzschicht zur Beobachtungsfläche wird. Die Abmessungen einer einzelnen Linseneinheit entsprechen exakt den Abmessungen eines einzelnen Anzeigeelements der Flüssigkristallzelle, wobei es auch möglich ist, dass zwei oder mehr Linseneinheiten einem einzelnen Anzeigeelement entsprechen, um einen Moiré-Effekt zu verhindern.
Die US 2001/00 17674 A1 beschreibt eine Beleuchtungsvorrichtung und eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung. Hierbei umfasst eine Flüssigkristallanzeige eine Flüssigkristallanzeigetafel, einen Hintergrundbeleuchtungsabschnitt und ein Richtwirkungselement. An der Oberseite der Flüssigkristallanzeigetafel ist eine Lichtverteilerplatte mit einer Vielzahl von Krümmungslinsen und einer Lichtabschirmschicht angebracht, wobei die Lichtabschirmschicht an jeweiligen Stellen der Krümmungslinsen lichtdurchlässig ist.
Die JP 05-333328 A beschreibt eine Bildanzeigevorrichtung. Hierbei weist die Bildanzeigevorrichtung eine Flüssigkristalltafel mit einer Vielzahl von Bildelementen auf, welche eine rechteckige Öffnungsform besitzen. Auf der Flüssigkristalltafel ist ein Mikrolinsenarray aufgebracht, um Licht von der Lichtquelle, welches durch die Öffnungen der Bildelemente tritt, zu kollimieren.
Die WO 2003/050448 A1 beschreibt unterschiedliche Arten von Transflektoren, welche zwischen einer Hintergrundbeleuchtungseinheit und einer Anzeigeeinheit einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung angeordnet sind. Ein Transflektor umfasst hierbei ein transparentes Substrat mit gegenüberliegenden Seiten, wobei Verformungen auf zumindest einer der Seiten des transparenten Substrats eingebracht sind, welche das einfallende Licht von der Hintergrundbeleuchtungseinheit in unterschiedliche Richtungen brechen. Als Verformungen können pyramidenartige Ausnehmungen, unregelmäßig geformte Linsenstrukturen, oder wellenartige sowie sägezahnartige Strukturen an der Oberfläche der Transflektoren vorgesehen werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Flüssigkristalldisplay mit geringer Abhängigkeit optischer Eigenschaften vom Betrachtungswinkel zu schaffen, das relativ einfach und kostengünstig herstellbar ist, wobei zusätzlich ein Moiréeffekt abgeschwächt wird.
Diese Aufgabe ist durch das LCD gemäß dem beigefügten Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung werden in den Unteransprüchen dargelegt.
Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von durch Figuren veranschaulichten Ausführungsformen näher erläutert.
1A und 1B sind schematische Ansichten zum Veranschaulichen eines Konzepts eines herkömmlichen, im TN-Modus arbeitenden LCD;
2 ist ein Diagramm, das eine Graustufenumkehr entsprechend Betrachtungswinkeln von oben und unten bei einem im TN-Modus arbeitenden LCD zeigt;
3A und 3B sind beispielhafte Ansichten zum Veranschaulichen einer oberen und einer unteren Domäne, wie sie beim im TN-Modus arbeitenden LCD realisiert sind;
4 ist eine Ansicht zum Veranschaulichen eines optischen Effekts, wenn die obere und die untere Domäne realisiert sind;
5A und 5B sind beispielhafte Ansichten zum Veranschaulichen von vier Domänen, nämlich einer oberen, einer unteren, einer rechten und einer linken, die in einem im TN-Modus arbeitenden LCD realisiert sind;
6 ist eine Ansicht zum Veranschaulichen einer Variation des Brechvermögens abhängig von Betrachtungswinkeln von oben und unten bei einem im TN-Modus arbeitenden LCD;
7 ist eine Ansicht zum Veranschaulichen von Bereichen, in denen bei einem im TN-Modus arbeitenden LCD eine Graustufenumkehr und eine Farbverschiebung auftritt;
8 ist ein Diagramm zum Veranschaulichen einer Graustufencharakteristik abhängig von Betrachtungswinkeln bei einem im VA-Modus arbeitenden Mehrfachdomänen-LCD;
9A und 9B zeigen die Helligkeit und den Kontrast in Abhängigkeit vom Betrachtungswinkel bei einem im VA-Modus arbeitenden Mehrfachdomänen-LCD;
10 ist eine schematische Ansicht zum Veranschaulichen der Farbverschiebung abhängig vom Betrachtungswinkel in einem IPS-Modus;
11 ist eine schematische Ansicht zum Veranschaulichen eines im IPS-Modus arbeitenden Zweidomänen-LCD;
12 zeigt den Kontrast abhängig vom Betrachtungswinkel bei einem im IPS-Modus arbeitenden LCD;
13 ist eine schematische Ansicht zum Veranschaulichen der Konfiguration eines LCD mit einem Strahllenkfilm gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
14 ist eine perspektivische Ansicht zum Veranschaulichen eines im TN-Modus arbeitenden LCD gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
15 ist eine beispielhafte Ansicht zum Veranschaulichen eines im TN-Modus arbeitenden LCD gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, bei dem eine Mehrfachdomäne realisiert ist;
16 ist eine Schnittansicht zum Veranschaulichen eines LCD mit einem Strahllenkfilm gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
17 ist eine perspektivische Ansicht zum Veranschaulichen des LCD gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung;
18A ist eine beispielhafte Ansicht zum Veranschaulichen eines Änderungseffekts für den optischen Pfad durch den Strahllenkfilm gemäß der Erfindung;
18B ist eine beispielhafte Ansicht zum Veranschaulichen eines Streueffekts eines Strahllenkfilms gemäß der Erfindung;
18C ist eine beispielhafte Ansicht zum Veranschaulichen eines Steuerungswinkels für den optischen Pfad beim Strahllenkfilm gemäß der Erfindung;
19A bis 21B sind Diagramme, die Betrachtungswinkelkonturen und Kontrastverhältnisse im weißen und im schwarzen Zustand bei einem LCD mit einem Strahllenkfilm gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sowie einem herkömmlichen LCD zeigen;
22 ist eine Ansicht zum Vergleichen der visuellen Wahrnehmung eines LCD gemäß einer Ausführungsform der Erfindung mit einem Strahllenkfilm mit derjenigen bei einem herkömmlichen LCD;
23A und 23B sind Diagramme zum Veranschaulichen einer oberen und einer unteren Grauskala bei einem LCD mit Strahllenkfilm gemäß einer Ausführungsform der Erfindung bzw. denen eines herkömmlichen LCDs;
24 ist eine Schnittansicht zum Veranschaulichen der LCD mit Strahllenkfilm gemäß der Ausführungsform der Erfindung;
Das in der 13 dargestellte LCD gemäß einer Ausführungsform der Erfindung verfügt über ein oberes und ein unteres Substrat 130 und 131, eine zwischen diese eingefüllte Flüssigkristallschicht 135, eine obere und eine untere Polarisationsplatte 132 und 133, die an der Außenseite des oberen bzw. des unteren Substrats 130 und 131 positioniert sind, und einen Strahllenkfilm 134, der auf der oberen Polarisationsplatte 132 positioniert ist, um die Realisierung einer Mehrfachdomäne durch Steuern von Licht zu ermöglichen.
Der Strahllenkfilm 134 ist vorhanden, um einen Kreuzkompensationseffekt für eine Mehrfachdomäne zu bewerkstelligen, während eine einzelne Richtung von Primärbetrachtungswinkeln für den Flüssigkristall in einer Flüssigkristalldisplay erhalten bleibt, so dass nicht zwei oder noch mehr Richtungen für Primärbetrachtungswinkel vorliegen.
Das in der 14 dargestellte, im TN-Modus arbeitende LCD verfügt über eine Flüssigkristallzelle 140 mit einem oberen und einem unteren Substrat, zwischen die ein Flüssigkristall eingefügt ist, einem ersten und einem zweiten Weitbetrachtungsfilm 141 und 144, die an der Ober- bzw. der Unterseite der Flüssigkristallzelle 140 angebracht sind, eine obere und eine untere Betrachtungswinkel 142 und 145, die an der Ober- bzw. Unterseite des ersten bzw. zweiten Weitbetrachtungsfilms 141 und 144 positioniert sind, eine Hinterleuchtungseinheit 146, die unter der unteren Polarisationsplatte 145 positioniert ist, als Lichtquelle zu wirken, und einen Strahllenkfilm 143, der auf der oberen Polarisationsplatte 142 positioniert ist, um durch das Steuern von Licht eine Mehrfachdomäne zu ermöglichen.
Hierbei kennzeichnen die Pfeile an der Ober- bzw. der Unterseite der Flüssigkristallzelle 140 der 14 Reiberichtungen.
Nun wird das Konzept eines im TN-Modus arbeitenden LCD mit Strahllenkfilm gemäß der Erfindung beschrieben.
Der Strahllenkfilm ist ganz oben an einer LCD-Tafel positioniert, um einen Kreuzkompensationseffekt hinsichtlich einer Mehrfachdomäne zu erzielen, während eine einzelne Richtung von Primärbetrachtungswinkeln für den Flüssigkristall innerhalb der Flüssigkristallzelle erhalten bleibt, so dass also nicht zwei oder noch mehr Richtungen für Primärbetrachtungswinkel vorliegen. Wie es aus der 15 erkennbar ist, dient der Strahllenkfilm dazu, Licht zu mischen, nachdem Lichtausbreitungspfade durch die Flüssigkristallzelle zwangsweise geändert wurden. Bei einem LCD gemäß der Erfindung wird der Mehrfachdomäneneffekt mittels des Strahllenkfilms 143 realisiert. Die Bezugszahlen 150, 151 und 152 kennzeichnen ein oberes und ein unteres Substrat sowie eine Flüssigkristallschicht.
Insbesondere wirkt der Strahllenkfilm zum Mischen von Licht, das sich im im TN-Modus arbeitenden LCD in den Richtungen nach oben und unten ausbreitet.
Nachfolgend wird die Ausführungsform eines Strahllenkfilms gemäß der Erfindung, die ganz oben in einem LCD positioniert ist, beschrieben.
Gemäß den 16 und 17 verfügt ein LCD mit Strahllenkfilm gemäß der Ausführungsform der Erfindung über ein oberes und ein unteres Substrat 130 und 131, die einander zugewandt sind, wobei eine Flüssigkristallschicht 135 dazwischen eingefügt ist, eine obere und eine Polarisationsplatte 132 und 133, die an der Außenseite des oberen bzw. unteren Substrats 130 und 131 positioniert sind, und einen Strahllenkfilm 134, der auf der oberen Polarisationsplatte 132 positioniert ist und über eine Vielzahl von Krümmungslinsen verfügt, die auf seiner der oberen Polarisationsplatte zugewandten Fläche ausgebildet sind.
Der Strahllenkfilm 134 verfügt über einen ebenen Trägerteil 134a und einen Wulstteil 134b mit mehreren Krümmungslinsen auf dem Trägerteil 134a. Der Trägerteil 134a kann einstückig mit dem Wulstteil 134b ausgebildet sein.
Im Strahllenkfilm 134 verfügt jede Krümmungslinse des Wulstteils 134b über konvexe Form. Die Krümmungslinsen des Wulstteils 134b verfügen über dieselbe Breite, und sie sind in einer Richtung angeordnet.
Der Trägerteil 134a und der Wulstteil 134b, die den Strahllenkfilm 134 aufbauen, bestehen beispielsweise aus Folgendem: Polymethylmethacrylat (PMMA), Vinylchlorid, Acrylharzen, Polycarbonat (PC), Polyethylenterephthalat (PET), Polyethylen (PE), Polystyrol (PS), Polypropylen (PP), Polyimid(PI)harzen, Glas, Quarz oder einer Kombination derartiger Materialien.
Wenn der Trägerteil 134a und der Wulstteil 134b des Strahllenkfilms 134 einstückig ausgebildet sind, kann die Herstellung aus einem der vorstehend angegebenen Materialien oder einer Kombination derselben erfolgen.
Der Wulstteil 134b des Strahllenkfilms 134 ist um ein vorbestimmtes Stück gegen die obere Polarisationsplatte 132 beabstandet. Obwohl es in den Zeichnungen nicht dargestellt ist, sind beide Seiten des Strahllenkfilms 134 durch einen Befestigungsrahmen oder einen anderen Mechanismus fixiert, um zu verhindern, dass der Strahllenkfilm 134 mit der oberen Polarisationsplatte 132 in Kontakt gelangt.
Dabei verfügt jede Einheit der den Strahllenkfilm 134 bildenden Krümmungslinsen über eine Breite von ungefähr 300 μm oder weniger bei 100 ppi. Wenn die Breite jeder der Krümmungslinsen ver ringert wird, ist dies wirkungsvoller. Hierbei ist es erforderlich, dass jede Krümmungslinseneinheit über eine Breite verfügt, die größer als die Länge einer Hauptachse des LCD ist.
Zu optischen Effekten eines Strahllenkfilms 134 mit Krümmungslinsen, wie oben beschrieben, gehören ein Änderungseffekt für den optischen Pfad, der sich aus einer Brechung der konvexen Linsen ergibt, und ein Pseudo-Mehrfachdomäneneffekt, der sich aus einer Streuung der Linsen ergibt, wie es durch die 18A und 18B veranschaulicht ist.
Dank der Funktion des Strahllenkfilms 134 mit den eben angegebenen optischen Effekten kann der Benutzer in allen Richtungen ein Bild mit gleichmäßiger Helligkeit sehen.
Der Winkel, unter dem durch den Strahllenkfilm 134 laufendes Licht abgelenkt wird, kann durch das Snell'sche Gesetz erläutert werden, wie es durch die 18C veranschaulicht ist. Der Winkel ist durch den Einfallswinkel _a von auf den Film 134 fallendem Licht, dem Brechungsindex n des Films sowie den Brechungsindex n' einer Einfallsschicht in Kontakt mit dem Wulstteil des Films 134 bestimmt. Der Einfallswinkel _a ist als Winkel einfallenden Lichts in Bezug auf eine Ebene tangential zur Einfallsfläche definiert. Der Winkel, unter dem durch den Strahllenkfilm 134 laufendes Licht abgelenkt wird, ist durch die folgende Gleichung 1 gegeben: sind = (n/n')sin[_a – sin–1{(n/n')sin _a }]wobei die Einfallsschicht Luft ist.
Nun wird dieses LCD gemäß der Ausführungsform der Erfindung mit einem herkömmlichen, im TN-Modus arbeitenden LCD hinsichtlich des Betrachtungswinkels, des Kontrastverhältnisses und der visuellen Wahrnehmung im weißen und schwarzen Zustand unter Bezugnahme auf die 19A bis 21B erläutert.
Wie es aus den 19A und 19B erkennbar ist, zeigt das LCD mit Strahllenkfilm gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung im weißen Zustand verbesserte Eigenschaften hinsichtlich Betrachtungswinkeln bei Betrachtung von oben und unten im Vergleich zum herkömmlichen, im TN-Modus arbeitenden LCD.
Außerdem zeigt, wie es aus den 20A und 20B erkennbar ist, das LCD der Ausführungsform im schwarzen Zustand eine weite Verteilung von Schwarz im Vergleich zu der beim herkömmlichen LCD.
Ferner zeigt, wie es aus den 21A und 21B erkennbar ist, das LCD der Ausführungsform verbesserte Eigenschaften hinsichtlich des Kontrastverhältnisses im oberen und unteren Teil im Vergleich zu denen beim herkömmlichen LCD.
Ferner zeigt, wie es aus der 22 erkennbar ist, das herkömmliche, im TN-Modus arbeitenden LCD in seinem oberen, unteren, rechten und linken Teil auf Grund des Auftretens einer Graustufenumkehr eine negative visuelle Wahrnehmbarkeit, wohingegen das LCD gemäß der Ausführungsform frei von diesem Effekt ist. Somit weist das LCD der Ausführungsform mit Strahllenkfilm eine verbesserte visuelle Wahrnehmung im Vergleich zu einem herkömmlichen LCD.
Nun wird das LCD gemäß der Ausführungsform auch mittels Diagrammen zu Eigenschaften einer oberen und einer unteren Grauskala mit einem üblichen, im TN-Modus arbeitenden LCD verglichen.
In der 23A ist der Fall veranschaulicht, dass eine Grauskala mit neun Stufen von schwarz bis weiß für das herkömmliche LCD für Betrachtungswinkel bei Betrachtung von oben und unten vorliegt, und es ist erkennbar, dass bei ungefähr 15 Grad einer Be trachtung von unten eine Graustufenumkehr und eine Grauvermengung auftreten, während eine Graustufenumkehr der hellsten Grauskala bei einem Betrachtungswinkel von oben von ungefähr 20 Grad auftritt. In den genannten Figuren kennzeichnet G0 schwarz und G8 weiß.
Wie angegeben, tritt bei Betrachtungswinkeln bei Betrachtung von oben und unten eine Farbvermengung auf. Insbesondere ist es erkennbar, dass die Farbvermengung bei Betrachtung von unten stärker als bei Betrachtung von oben ist und zu einer Graustufenumkehr führt, so dass es beim herkömmlichen, im TN-Modus arbeitenden LCD zu einer negativen Graustufencharakteristik kommt. Außerdem zeigt dieses herkömmliche LCD hinsichtlich der Gesamtleuchtstärke auf Grund des deutlichen Unterschieds der Helligkeit bei Betrachtung im zentralen Bereich und bei Betrachtung von oben oder unten eine negative Gleichmäßigkeit.
Demgegenüber ist, wie es aus der 23B erkennbar ist, das LCD der hier vorliegenden Ausführungsform frei von Graustufenumkehr bei Betrachtung von oben und unten, und es zeigt auf Grund einer vernachlässigbaren Helligkeitsdifferenz zwischen Betrachtung im zentralen Bereich und Betrachtung von oben oder unten eine positive Gleichmäßigkeit der Gesamthelligkeit.
Nachfolgend wird das LCD mit Strahllenkfilm gemäß der Ausführungsform der Erfindung genauer beschrieben.
Dieses LCD zeigt mit Ausnahme des Aufbaus des Strahllenkfilms denselben Aufbau wie das in der 16 dargestellte LCD, weswegen eine doppelte Beschreibung weggelassen wird. Gleiche Komponenten sind mit denselben Bezugszahlen versehen.
Der in der 24 dargestellte Strahllenkfilm 300 gemäß der Ausführungsform der Erfindung ist an der oberen Polarisationsplatte 132 (siehe die 16) positioniert. Er verfügt über eine Vielzahl von Krümmungslinsen, die mit zufälliger Verteilung auf der der oberen Polarisationsplatte 132 zugewandten Fläche angeordnet sind.
Genauer gesagt, verfügt dieser Strahllenkfilm 300 über eine Vielzahl zufällig angeordneter Trägerteilen 134a und eine Vielzahl von Wulstteilen 134b, von denen jeweils einer an der Unterseite eines Trägerteils 134a ausgebildet ist und jeder über mehrere Krümmungslinsen verfügt.
Das Trägerteil 134a kann getrennt vom Wulstteil 134b oder einstückig mit diesem ausgebildet sein.
Im Strahllenkfilm 300 verfügt jede der Krümmungslinsen des Wulstteils 134b über konvexe Form.
Obwohl in der 30 der Wulstteil des Strahllenkfilms 300 nach oben zeigend dargestellt ist, ist er tatsächlich so angeordnet, dass er der oberen Betrachtungswinkel (siehe die 16) zugewandt ist.
Wenn die Krümmungslinsen des Strahllenkfilms 300 zufällig anstatt linear angeordnet sind, ist es möglich, den Moiré-Effekt zu überwinden.
Ein LCD gemäß der Erfindung mit dem obigen Aufbau verfügt über die folgenden vorteilhaften Wirkungen: es ist an seiner Oberseite mit einem Strahllenkfilm versehen, in dem Krümmungslinsen ausgebildet sind, wodurch es zu keiner Beeinträchtigung der Helligkeit, zu keiner Graustufenumkehr, zu keiner Beeinträchtigung des Kontrasts und zu keiner Farbverschiebung bei Betrachtung von oben unten her mehr kommt.

Claims

Flüssigkristalldisplay (LCD) mit: – einem oberen Substrat (130) und einem unteren Substrat (131), die einander zugewandt sind, wobei eine Flüssigkristallschicht (135) zwischen sie eingefügt ist; – einer oberen Polarisationsplatte (132) und einer unteren Polarisationsplatte (133) an der Außenseite des oberen bzw. unteren Substrats (130, 131); und – einem Strahllenkfilm (300), der zur Verringerung der Abhängigkeit optischer Eigenschaften vom Betrachtungswinkel auf der oberen Polarisationsplatte (132) positioniert ist, wobei der Strahllenkfilm (300) ein Trägerteil (134a) und einen an der der oberen Polarisationsplatte (132) zugewandten Unterseite des Trägerteils (134a) ausgebildeten Wulstteil (134b) mit einer Vielzahl von Krümmungslinsen aufweist, wobei die Krümmungslinsen des Strahllenkfilms (300) mit einer zufälligen Verteilung angeordnet sind.
LCD nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Krümmungslinsen über dieselbe Breite verfügen.
LCD nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Krümmungslinse des Strahllenkfilms (300) über konvexe Form verfügt.
LCD nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Krümmungslinsen des Strahllenkfilms (300) um ein vorbestimmtes Stück von der oberen Polarisationsplatte (132) beabstandet sind.
LCD nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Seiten des Strahllenkfilms (300) durch einen Befestigungsrahmen oder einen anderen Mechanismus fixiert sind, um zu verhindern, dass der Strahllenkfilm (300) mit der oberen Polarisationsplatte (132) in Kontakt gelangt.
LCD nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Krümmungslinseneinheit, die den Strahllenkfilm (300) aufbaut, über eine Breite von ungefähr 300 μm oder weniger für 100 ppi verfügt.
LCD nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerteil (134a) einstückig mit dem Wulstteil (134b) ausgebildet ist.
LCD nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Trägerteil (134a) getrennt von dem Wulstteil (134b) ausgebildet ist.