-
Die vorliegende Erfindung betrifft Flüssigkristallanzeigevorrichtungen, und insbesondere transmissive Flüssigkristallanzeigevorrichtungen mit einer cholesterischen Flüssigkristallpolarisationsplatte und einer cholesterischen Flüssigkristallfarbfilterschicht.
-
Im allgemeinen arbeiten Flüssigkristallanzeigevorrichtungen (LCD = „liquid crystal display”) unter Ausnutzung von optischer Anisotropie und von Polarisationseigenschaften, die den Flüssigkristallmolekülen inhärent sind. Flüssigkristallmoleküle weisen bestimmte Orientierungsausrichtungs-Charakteristika auf, die aus ihrer dünnen und länglichen Form resultieren. Die Orientierungsausrichtung von Flüssigkristallmolekülen kann gesteuert werden, indem ein elektrisches Feld an die Flüssigkristallmoleküle angelegt wird, wobei sich bei Änderung der Intensität des angelegten elektrischen Feldes auch die Orientierungsausrichtung der Flüssigkristallmoleküle ändert. Die Intensität des Lichtes, welches auf die Flüssigkristallmoleküle trifft, kann zum Anzeigen von Bildern aufgrund der oben erwähnten optischen Anisotropieeigenschaften der Flüssigkristallmoleküle selektiv gesteuert werden, wobei auftreffendes Licht aufgrund der Orientierung der Flüssigkristallmoleküle gebrochen wird.
-
Aktivmatrix-LCD-Vorrichtungen (AM-LCD = „Active matrix-LCD”) weisen Dünnschichttransistoren (TFTs = „thin film transistors”) und an die TFTs angeschlossene Pixelelektroden auf, welche in einer Matrixstruktur angeordnet sind, und sind in der Lage, Bilder mit hoher Auflösung sowie Bewegtbilder anzuzeigen.
-
1 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht einer LCD-Vorrichtung nach dem Stand der Technik.
-
Wie in 1 gezeigt ist, weist die LCD-Vorrichtung 11 nach dem Stand der Technik ein oberes Substrat 5 (d. h. das Farbfiltersubstrat) auf, welches von einem unteren Substrat 22 (d. h. dem Matrixsubstrat) mittels einer Schicht aus Flüssigkristallmaterial 14 getrennt ist. Eine ”Schwarze Matrix”-Schicht 6 und eine Farbfilterschicht 8, welche rote Subfarbfilter 8a, grüne Subfarbfilter 8b bzw. blaue Subfarbfilter 8c aufweist, sind auf dem oberen Substrat 5 ausgebildet. Eine transparente gemeinsame Elektrode 18 ist auf der Farbfilterschicht 8 und auf der ”Schwarze Matrix”-Schicht 6 ausgebildet. Das untere Substrat 22 trägt Matrixleitungen wie beispielsweise Gateleitungen 13, Datenleitungen 15 und Schaltelemente „T”, welche an jeweils zugehörige Gateleitungen bzw. Datenleitungen der Gateleitungen 13 und der Datenleitungen 15 angeschlossen sind. Pixelelektroden 17 sind in einem Pixelbereich „P” des unteren Substrats 22 gebildet, welcher durch Überkreuzungsstellen der Gateleitungen 13 mit den Datenleitungen 15 definiert ist. Die Pixelelektrode 17 in den Pixelbereichen „P” ist aus einem transparenten leitfähigen Material wie beispielsweise Indium-Zinn-Oxid (ITO = „indium-tin-oxide”), Indium-Zink-Oxid (IZO = „indium-zinc-oxide”) oder einem anderen Material mit guten Transmissionseigenschaften hergestellt. Eine Lichtquelle, wie beispielsweise eine (nicht gezeigte) Hintergrundbeleuchtungseinheit, ist unterhalb der LCD-Vorrichtung 11 angeordnet.
-
Wenn Gatesignale an die Schaltelemente „T” angelegt werden, werden Datensignale an die entsprechenden Pixelelektroden der Pixelelektroden 17 angelegt. In ähnlicher Weise werden dann, wenn Gatesignale nicht an die Schaltelemente „T” angelegt werden, Datensignale nicht an die entsprechenden Pixelelektroden der Pixelelektroden 17 angelegt. Dementsprechend verhält sich die LCD-Vorrichtung wie eine lichtmodulierende Vorrichtung, welche das mittels der Hintergrundbeleuchtungseinheit bereitgestellte Licht, das durch eine Mehrzahl von optischen Filmen hindurchtritt, moduliert, so dass Bilder angezeigt werden.
-
Die oben genannte LCD-Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik nutzt jedoch das mittels der Hintergrundbeleuchtungseinheit bereitgestellte Licht auf eine relativ ineffiziente Weise. Beispielsweise weist die oben genannte Mehrzahl optischer Filme im allgemeinen ein Paar von Linearpolarisationsplatten, welche für eine lineare Komponente des mittels der Hintergrundbeleuchtungseinheit bereitgestellten Lichtes in einer einzigen Richtung durchlässig sind, und eine Farbfilterschicht auf. Dementsprechend wird weniger als etwa die Hälfte des mittels der Hintergrundbeleuchtungseinheit bereitgestellten Lichtes von dem Paar von Linearpolarisationsplatten durchgelassen, wodurch die Helligkeit der LCD-Vorrichtung reduziert wird. Ferner ist die oben genannte Farbfilterschicht als ein Filter vom Absorptionstyp vorgesehen, welcher die Intensität des mittels der Hintergrundbeleuchtungseinheit bereitgestellten Lichtes wesentlich reduziert, wodurch die Helligkeit der LCD-Vorrichtung weiter verringert wird.
-
Um die problematische Reduzierung der Helligkeit der LCD-Vorrichtung zu mildern, wurden absorptive Farbfilterschichten mit hohem Lichttransmissionsfaktor verwendet. Allerdings nimmt in dem Maße, in dem der Lichttransmissionsfaktor der absorptiven Farbfilterschicht zunimmt, ihre Fähigkeit zur Erzeugung von Licht mit hoher Farbreinheit ab. Dementsprechend gibt es eine Grenze, bis zu der der Lichttransmissionsfaktor der absorptiven Farbfilterschicht erhöht werden kann.
-
Um die oben genannten Probleme absorptiver Farbfilterschichten in LCD-Vorrichtungen zu lösen, wurden LCD-Vorrichtungen mit cholesterischen Flüssigkristallfarbfilterschichten (CCF = „cholesteric liquid crystal color filter”) erforscht und entwickelt. CCF-Schichten machen von Eigenschaften selektiver Reflexion Gebrauch, die cholesterischem Flüssigkristallmaterial (CLC = „cholesteric liquid crystal”), aus dem sie gebildet sind, inhärent sind, so dass Licht innerhalb eines vorbestimmten Wellenlängenbereichs selektiv reflektiert bzw. durchgelassen wird. Die Eigenschaften von CCF-Schichten zu selektiver Reflexion/Transmission sind abhängig von einer Ganghöhe des CLC-Materials, aus dem sie gebildet sind. Dementsprechend können LCD-Vorrichtungen CCF-Schichten aufweisen, welche aus CLC-Material mit unterschiedlichen Ganghöhen entsprechend vorbestimmten Pixelbereichen hergestellt sind. Mittels Ersetzens absorptiver Farbfilterschichten durch CCF-Schichten kann der Wirkungsgrad, mit dem von Hintergrundbeleuchtungseinheiten erzeugtes Licht verwendet wird, erhöht werden.
-
2 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer reflektiven LCD-Vorrichtung nach dem Stand der Technik, welche eine CCF-Schicht gemäß dem Stand der Technik aufweist.
-
Wie in 2 gezeigt ist, ist ein erstes Substrat 5 gegenüberliegend zu einem zweiten Substrat 22 und mit Abstand von diesem angeordnet. Eine aus transparentem leitfähigem Material hergestellte erste Elektrode 18 ist auf einer inneren Oberfläche des ersten Substrats 5 ausgebildet. Ein Retardationsfilm 30 und ein Linearpolarisationsfilm 32 sind nacheinander und aufeinanderfolgend auf einer äußeren Oberfläche des ersten Substrats 5 ausgebildet. Eine cholesterische Flüssigkristallfarbfilterschicht 24 (CCF-Schicht) wird auf einer inneren Oberfläche des zweiten Substrats 22 dadurch ausgebildet, dass man Moleküle eines cholesterischen Flüssigkristalls (CLC) aufbringt und gemäß einem Muster ausrichtet. Wenn auch nicht gezeigt, weist die CCF-Schicht 24 cholesterische Sub-Flüssigkristallfarbfilter (Sub-CCFs) auf, die in der Lage sind, Licht bei Wellenlängen zu reflektieren, welche roter Farbe, grüner Farbe bzw. blauer Farbe entsprechen. Eine zweite Elektrode 17, die aus transparentem leitfähigen Material hergestellt ist, wird auf der CCF-Schicht 24 ausgebildet. Eine lichtabsorbierende Schicht 34, die aus einem lichtabsorbierenden Material wie beispielsweise einem Polymer hergestellt ist, wird auf einer äußeren Oberfläche des zweiten Substrats 22 ausgebildet. Zuletzt wird eine Schicht von Flüssigkristallmaterial 14 zwischen der ersten Elektrode 18 und der zweiten Elektrode 17 eingefügt.
-
Wie oben erwähnt wurde, wird die CCF-Schicht 24 unter Verwendung von CLC-Material ausgebildet, welche rechtsdrehend (oder linksdrehend) zirkular polarisiertes Licht mit einem Wellenlängenbereich selektiv reflektiert bzw. durchlässt, der einer Ganghöhe des CLC-Materials entspricht. Dementsprechend kann der Wellenlängenbereich der mittels der CCF-Schicht 24 selektiv reflektierten/durchgelassenen Lichtes dadurch eingestellt werden, daß die Ganghöhe des CLC eingestellt wird. Eine zentrale Wellenlänge des Wellenlängenbandes entspricht einer der Farben rot, grün und blau. Im Ergebnis kann die CCF-Schicht 24 rotes, grünes und blaues Licht selektiv reflektieren, indem eine Ganghöhe des CLC eingestellt wird, bei der das reflektierte Licht nachfolgend innerhalb eines entsprechenden Rot-Pixelbereichs, eines entsprechenden Grün-Pixelbereichs oder eines entsprechenden Blau-Pixelbereichs unter Rückführung des reflektierten Lichtes durchgelassen wird. Insbesondere weist das mittels der CCF-Schicht reflektierte Licht eine höhere Intensität als das Licht auf, welches mittels der oben genannten absorptiven Farbfilterschicht selektiv durchgelassen wird. Dementsprechend können Farbreinheit und Farbreproduzierbarkeit verbessert werden.
-
Allerdings nutzt, obwohl die oben genannte reflektive LCD-Vorrichtung, welche die CCF-Schicht aufweist, gemäß dem Stand der Technik eine verbesserte Farbreinheit und verbesserte Farbreproduzierbarkeit ergibt, die reflektive LCD-Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik Licht, welches mittels der Hintergrundbeleuchtungseinheit bereitgestellt wird, ineffizient, da sämtliches Licht, mit Ausnahme des reflektierten Lichts, von der lichtabsorbierenden Schicht 34 absorbiert wird. Infolgedessen weist die reflektive LCD-Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik eine geringe Helligkeit und ein geringes Kontrastverhältnis auf.
-
US 5,822,029 A offenbart ein Beleuchtungssystem für eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit einer Lichtquelle und einem cholesterischen Flüssigkristallfilm, wobei der cholesterische Flüssigkristallfilm drei Schichten zum Reflektieren von rotem, blauem und grünem Licht aufweist. Zwischen der Lichtquelle und dem cholesterischen Flüssigkristallfilm ist eine Lambda-Viertel-Platte zum Umwandeln der Strahlung in zirkular polarisierte Strahlung vorgesehen.
-
US 5,737,044 A offenbart ein Beleuchtungssystem, das einen breitbandigen cholesterischen Polarisator verwendet und eine Lichtquelle. Ferner sind zwischen der Lichtquelle und einem Anzeigepaneel, das an dem Beleuchtungssystem angebracht ist, ein dichroitischer Polarisator und ein Lambda-Viertel-Plättchen als zirkularer Polarisator vorgesehen.
-
US 2001/0026335 A1 offenbart eine Flüssigkristallanzeige, wobei ein CLC-Polarisator zwischen dem unteren Substrat und der Hintergrundbeleuchtung gebildet ist. Ferner ist ein Retardationsfilm auf der Außenseite des oberen Substrats gebildet.
-
US 2001/0030720 A1 offenbart eine Flüssigkristallanzeige, wobei eine CCF-Schicht an der Innenseite des unteren Substrats der LCD-Anzeige gebildet ist und ein Kollimator zwischen dem unteren Substrat und der Hintergrundbeleuchtung gebildet ist.
-
US 6,061,108 A offenbart eine Flüssigkristallanzeige mit einem CLC-Polarisator, wobei sich die Ganghöhe des CLC-Polarisators kontinuierlich ändert und ein Retardationsfilm zwischen dem CLC-Polarisator und der Flüssigkristallschicht angeordnet ist.
-
EP 0 689 084 A1 offenbaren einen CLC-Polarisator, wobei ein CLC-Polarisator als Verzögerungsschicht verwendet wird.
-
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine transmissive Flüssigkristallanzeigevorrichtung zu schaffen, welche eine erhöhte Helligkeit und ein erhöhtes Kontrastverhältnis im Vergleich zu den Flüssigkristallanzeigevorrichtungen gemäß dem Stand der Technik aufweist.
-
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, weist die Flüssigkristallanzeigevorrichtung ein erstes Substrat, welches eine innere Oberfläche und eine äußere Oberfläche aufweist, ein zweites Substrat, welches eine innere Oberfläche und eine äußere Oberfläche aufweist, wobei die innere Oberfläche des zweiten Substrats der inneren Oberfläche des ersten Substrats zugewandt und mit Abstand von dieser angeordnet ist, einen ersten Polarisationsfilm, der auf der äußeren Oberfläche des ersten Substrats angeordnet ist, eine Schicht von Flüssigkristallmaterial, die zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat angeordnet ist, eine Hintergrundbeleuchtungseinheit in der Nähe der äußeren Oberfläche des zweiten Substrats, einen Retardationsfilm, der auf der inneren Oberfläche des zweiten Substrats angeordnet ist, einen zweiten Polarisationsfilm, der auf dem Retardationsfilm angeordnet ist, und einen cholesterischen Flüssigkristallpolarisationsfilm auf, der zwischen dem zweiten Substrat und der Hintergrundbeleuchtungseinheit angeordnet ist, wobei der cholesterische Flüssigkristallpolarisationsfilm einen zur Hintergrundbeleuchtungseinheit benachbarten ersten Abschnitt, einen zur äußeren Oberfläche des zweiten Substrats benachbarten zweiten Abschnitt und einen zwischen dem ersten Abschnitt und dem zweiten Abschnitt angeordneten dritten Abschnitt aufweist, wobei der erste Abschnitt eine erste Ganghöhe aufweist, wobei der zweite Abschnitt eine zweite Ganghöhe aufweist, wobei der dritte Abschnitt eine dritte Ganghöhe aufweist, und wobei der Wert der dritten Ganghöhe zwischen dem Wert der ersten Ganghöhe und dem Wert der zweiten Ganghöhe liegt.
-
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung, weist eine Flüssigkristallanzeige ein erstes Substrat, welches eine innere Oberfläche und eine äußere Oberfläche aufweist, ein zweites Substrat, welches eine innere Oberfläche und eine äußere Oberfläche aufweist, wobei die innere Oberfläche des zweiten Substrats der inneren Oberfläche des ersten Substrats zugewandt und mit Abstand zu dieser angeordnet ist, eine cholesterische Flüssigkristallfarbfilterschicht, die auf der inneren Oberfläche des zweiten Substrats angeordnet ist, einen Retardationsfilm auf der cholesterischen Flüssigkristallfarbfilterschicht, einen Polarisationsfilm auf dem Retardationsfilm, eine Hintergrundbeleuchtungseinheit in der Nähe der äußeren Oberfläche des zweiten Substrats, und einen cholesterischen Flüssigkristallpolarisationsfilm auf, welcher einen zur Hintergrundbeleuchtungseinheit benachbarten ersten Abschnitt und einen zur äußeren Oberfläche des zweiten Substrats benachbarten zweiten Abschnitt aufweist, wobei der erste Abschnitt eine erste Ganghöhe aufweist, wobei der zweite Abschnitt eine zweite Ganghöhe aufweist, die von der ersten Ganghöhe verschieden ist, und wobei die cholesterische Flüssigkristallfarbfilterschicht Licht reflektiert, welches einen Polarisationszustand aufweist, der zum Polarisationszustand des Lichtes entgegengesetzt ist, für das der cholesterische Flüssigkristallpolarisationsfilm reflektierend ist.
-
In der Zeichnung zeigen:
-
1 eine schematische perspektivische Ansicht einer LCD-Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik;
-
2 eine schematische Querschnittsansicht einer reflektiven LCD-Vorrichtung gemäß dem Stand der Technik, welche eine CCF-Schicht gemäß dem Stand der Technik aufweist;
-
3 eine schematische Querschnittsansicht einer LCD-Vorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung; und
-
4 eine schematische Querschnittsansicht einer LCD-Vorrichtung gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung.
-
Nachfolgend wird detailliert auf Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Bezug genommen, von der Beispiele in den beigefügten Abbildungen dargestellt sind. Wo immer dies möglich ist, werden gleiche Bezugsziffern in sämtlichen Abbildungen zur Benennung gleicher oder ähnlicher Bauteile verwendet.
-
3 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer LCD-Vorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung.
-
Wie in 3 gezeigt ist, kann eine LCD-Vorrichtung gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung beispielsweise ein erstes Substrat 100 mit einer inneren Oberfläche und einer äußeren Oberfläche sowie ein zweites Substrat 200 mit einer inneren Oberfläche und einer äußeren Oberfläche aufweisen, wobei die innere Oberfläche des zweiten Substrats 200 der inneren Oberfläche des ersten Substrats 100 zugewandt und mit Abstand zu dieser angeordnet ist. Ferner können das erste Substrat 100 bzw. das zweite Substrat 200 einen Rot-Pixelbereich „PR”, einen Grün-Pixelbereich „PG” und einen Blau-Pixelbereich „PB” aufweisen. Ein Retardationsfilm 102 (z. B. eine Breitband-Lambda-Viertel-Platte (QWP = „quarter wave plate”) oder dergleichen) kann auf der äußeren Oberfläche des ersten Substrats 100 gebildet sein, und ein erster Polarisationsfilm 104, der in der Lage ist, auftreffendes Licht linear zu polarisieren, kann auf dem Retardatiansfilm 102 ausgebildet sein. Eine cholesterische Flüssigkristallfarbfilterschicht 202 (CCF-Schicht) kann auf der inneren Oberfläche des zweiten Substrats 200 ausgebildet sein, und ein cholesterischer Flüssigkristall(CLC)-Polarisationsfilm 206 kann auf der äußeren Oberfläche des zweiten Substrats 200 ausgebildet sein. Eine Schicht von Flüssigkristallmaterial 204, welche beispielsweise einen optisch kompensierten Doppelbrechungs-Modus (OCB = „optically compensated birefringence”) aufweist, kann zwischen dem ersten Substrat 100 und der CCF-Schicht 202 eingefügt sein. Ferner kann eine Hintergrundbeleuchtungseinheit 300 in der Nähe der äußeren Oberfläche des zweiten Substrats 200 derart angeordnet sein, dass sich der CLC-Polarisationsfilm 206 zwischen der Hintergrundbeleuchtungseinheit 300 und dem zweiten Substrat 200 befindet.
-
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die CCF-Schicht 202 aus einem CLC-Material ausgebildet sein, welches über jedem der Pixelbereiche unterschiedliche Ganghöhen aufweist, wobei die Ganghöhe des CLC-Materials innerhalb jeden Pixelbereichs so eingestellt sein kann, dass sie nur linksdrehend zirkular polarisiertes Licht innerhalb eines vorbestimmten Wellenlängenbereichs reflektiert. Dementsprechend kann der Abschnitt der CCF-Schicht 202, der in dem Rot-Pixelbereich „PR” angeordnet ist, rotes Licht durchlassen. Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Abschnitt der CCF-Schicht 202, der in dem Grün-Pixelbereich „PG” angeordnet ist, nur grünes Licht durchlassen. In noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Abschnitt der CCF-Schicht 202, der in dem Blau-Pixelbereich „PB” angeordnet ist, nur blaues Licht durchlassen. Da die Wellenlänge des von der CCF-Schicht 202 reflektierten Lichtes durch die Ganghöhe der Moleküle innerhalb des CLC-Materials bestimmt wird, kann der vorbestimmte Wellenlängenbereich des reflektierten Lichtes eingestellt werden, indem eine Ganghöhe der Moleküle des CLC-Materials eingestellt wird, die innerhalb des Rot-Pixelbereichs „PR”, des Grün-Pixelbereichs „PG” bzw. des Blau-Pixelbereichs „PB” angeordnet sind.
-
Typischerweise erstreckt sich der Wellenlängenbereich sichtbaren Lichtes von etwa 400 nm bis etwa 700 nm, wobei die Wellenlänge von rotem Licht, grünem Licht bzw. blauem Licht bei etwa 660 nm, bei etwa 530 nm bzw. bei etwa 470 nm liegt.
-
Dementsprechend kann die CCF-Schicht 202 so ausgebildet sein, dass sie in bestimmten Pixelbereichen der Pixelbereiche „PR”, „PG” und „PB” selektiv Licht durchlässt, welches Wellenlängen aufweist, die rotem Licht, grünem Licht bzw. blauem Licht entsprechen, indem die Ganghöhe der CCF-Schicht 202 selektiv eingestellt wird. Mittels selektiven Einstellens der Ganghöhe der CCF-Schicht 202 kann die LCD-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung hochreine, farbsatte Bilder anzeigen. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das reflektierte Licht im Wege einer Rückführung durchgelassen werden, wie weiter unten detaillierter beschrieben wird, so dass die CCF-Schicht 202 es ermöglicht, Bilder mit im Vergleich zu absorptiven Farbfilterschichten gemäß dem Stand der Technik höheren Kontrastverhältnissen anzuzeigen.
-
Gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung weist die CCF-Schicht 202 eine erste CCF-Schicht 202a und eine zweite CCF-Schicht 202b auf, die in der Lage sind, linksdrehend zirkular polarisiertes Licht mit Wellenlängen, die unterschiedliche Farben repräsentieren, innerhalb jedes Pixelbereichs des Rot-Pixelbereichs „PR”, des Grün-Pixelbereichs „PG” und des Blau-Pixelbereichs „PB” selektiv zu reflektieren. Beispielsweise kann der Abschnitt der ersten CCF-Schicht 202a, der innerhalb des Rot-Pixelbereichs „PR” angeordnet ist, aus einem CLC-Material gebildet sein, welches eine solche Ganghöhe aufweist, dass es in der Lage ist, blaues linksdrehend zirkular polarisiertes Licht selektiv zu reflektieren, während der Abschnitt der zweiten CCF-Schicht 202b, der innerhalb des Rot-Pixelbereichs „PR” angeordnet ist, aus CLC-Material gebildet sein kann, welches eine solche Ganghöhe aufweist, dass es in der Lage ist, grünes linksdrehend zirkular polarisiertes Licht selektiv zu reflektieren. Ferner kann der Abschnitt der ersten CCF-Schicht 202a, der innerhalb des Grün-Pixelbereichs „PG” angeordnet ist, aus CLC-Material gebildet sein, welches eine solche Ganghöhe aufweist, dass es in der Lage ist, blaues linksdrehend zirkular polarisiertes Licht selektiv zu reflektieren, während der Abschnitt der zweiten CCF-Schicht 202b, der innerhalb des Grün-Pixelbereichs „PG” angeordnet ist, aus einem Material gebildet sein kann, welches eine solche Ganghöhe aufweist, dass es in der Lage ist, rotes linksdrehend zirkular polarisiertes Licht selektiv zu reflektieren. Noch weiter kann der Abschnitt der ersten CCF-Schicht 202a, der innerhalb des Blau-Pixelbereichs „PB” angeordnet ist, aus einem Material gebildet sein, welches eine solche Ganghöhe aufweist, dass es in der Lage ist, grünes linksdrehend zirkular polarisiertes Licht selektiv zu reflektieren, während der Abschnitt der zweiten CCF-Schicht 202b, der innerhalb des Blau-Pixelbereichs „PB” angeordnet ist, aus einem Material gebildet sein kann, welches eine solche Ganghöhe aufweist, dass es in der Lage ist, rotes linksdrehend zirkular polarisiertes Licht selektiv zu reflektieren. Dementsprechend, und wie oben beschrieben wurde, kann linksdrehend zirkular polarisiertes Licht mit Wellenlängen, welche roter Farbe, grüner Farbe bzw. blauer Farbe entsprechen, innerhalb des Rot-Pixelbereichs „PR”, des Grün-Pixelbereichs „PG” bzw. des Blau-Pixelbereichs „PB” selektiv durchgelassen werden.
-
Gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung kann, die Hintergrundbeleuchtungseinheit 300 in der Lage sein, im wesentlichen unpolarisiertes Licht zu emittieren. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der CLC-Polarisationsfilm 206 das von der Hintergrundbeleuchtungseinheit 300 emittierte, im wesentlichen unpolarisierte Licht zirkular polarisieren.
-
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der CLC-Polarisationsfilm 206 das von der Hintergrundbeleuchtungseinheit 300 emittierte Licht in linksdrehend zirkular polarisiertes Licht polarisieren.
-
Gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung kann der Polarisationszustand des Lichtes, für welches die CCF-Schicht 202 reflektierend (oder durchlässig) ist, im wesentlichen entgegengesetzt zu dem Polarisationszustand des Lichtes sein, für welches der CLC-Polarisationsfilm 206 reflektierend (oder durchlässig) ist. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der CLC-Polarisationsfilm 206 rechtsdrehend zirkular polarisiertes Licht reflektieren. Ferner kann der CLC-Polarisationsfilm 206 rechtsdrehend zirkular polarisiertes Licht mit einem Wellenlängenbereich von etwa 380 nm bis etwa 780 nm reflektieren. Noch ferner kann der CLC-Polarisationsfilm 206 für linksdrehend zirkular polarisiertes Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von etwa 380 nm bis etwa 780 nm durchlässig sein. Gemäß noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann Licht, welches von dem CLC-Polarisationsfilm 206 reflektiert wird, durch die CCF-Schicht 202 durchgelassen werden, so dass eine größere Helligkeit und ein größeres Kontrastverhältnis als bei der oben genannten absorptiven Farbfilterschicht gemäß dem Stand der Technik erhalten werden kann.
-
Gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung kann der CLC-Polarisationsfilm 206 beispielsweise einen zu der Hintergrundbeleuchtungseinheit 300 benachbarten ersten Abschnitt 206a, einen zu der äußeren Oberfläche des zweiten Substrats 200 benachbarten zweiten Abschnitt 206b und einen dritten Abschnitt 206c zwischen dem ersten Abschnitt 206a und dem zweiten Abschnitt 206b aufweisen. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann jeder Abschnitt des ersten Abschnitts 206a, des zweiten Abschnitts 206b und des dritten Abschnitts 206c aus CLC-Material gebildet sein, welches eine erste Ganghöhe, eine zweite Ganghöhe bzw. eine dritte Ganghöhe aufweist. Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung können der Wert der ersten Ganghöhe und der Wert der zweiten Ganghöhe unterschiedlich sein, und der Wert der dritten Ganghöhe kann zwischen dem Wert der ersten Ganghöhe und dem Wert der zweiten Ganghöhe liegen.
-
Ein Verfahren, mittels dem linksdrehend zirkular polarisiertes Licht mit Wellenlängen, die roter Farbe, grüner Farbe bzw. blauer Farbe entsprechen, gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung selektiv reflektiert bzw. durchgelassen wird, so dass ein Bild angezeigt wird, wird nachfolgend detaillierter beschrieben.
-
Wie oben erwähnt wurde, kann von der Hintergrundbeleuchtungseinheit 300 emittiertes Licht mittels des CLC-Polarisationsfilms 206 in linksdrehend zirkular polarisiertes Licht polarisiert werden, welches sichtbarem Licht entspricht (z. B. Licht innerhalb des oben genannten Wellenlängenbereichs von etwa 380 nm bis etwa 780 nm). Wie oben erwähnt wurde, kann der CLC-Polarisationsfilm 206 rechtsdrehend zirkular polarisiertes Licht reflektieren. Dementsprechend trifft das linksdrehend zirkular polarisierte Licht auf die zweite CCF-Schicht 202b. Linksdrehend zirkular polarisiertes Licht, welches auf den Abschnitt der zweiten CCF-Schicht 202b trifft, der beispielsweise innerhalb des Grün-Pixelbereichs „PG” angeordnet ist, kann selektiv gemäß dem CLC-Material reflektiert werden, aus welchem er gebildet ist. Da, wie oben erwähnt, der Abschnitt der zweiten CCF-Schicht 202b, der innerhalb des Grün-Pixelbereichs „PG” angeordnet ist, aus einem CLC-Material gebildet ist, welches eine solche Ganghöhe aufweist, dass es in der Lage ist, rotes Licht selektiv zu reflektieren, kann nur Licht des Wellenlängenbereichs des linksdrehend zirkular polarisierten Lichtes, welcher eine rote Farbe repräsentiert, zurück zu dem CLC-Polarisationsfilm 206 reflektiert werden. Infolgedessen kann Licht der übrigen Wellenlängenbereiche des linksdrehend zirkular polarisierten Lichtes, welche grüne Farbe und blaue Farbe repräsentieren, selektiv durch den Abschnitt der zweiten CCF-Schicht 202b, die innerhalb des Grün-Pixelbereichs „PG” angeordnet ist, bis zu dem Abschnitt der ersten CCF-Schicht 202a, der innerhalb des Grün-Pixelbereichs „PG” angeordnet ist, selektiv durchgelassen werden. Bei Erreichen des Abschnittes der ersten CCF-Schicht 202a, der innerhalb des Grün-Pixelbereichs „PG” angeordnet ist, kann nur Licht von dem linksdrehend zirkular polarisierten Licht des Wellenlängenbereichs, welcher eine blaue Farbe repräsentiert, zu dem CLC-Polarisationsfilm 206 reflektiert werden. Dementsprechend kann nur Licht des Wellenlängenbereichs von dem linksdrehend zirkular polarisierten Licht, welcher eine grüne Farbe repräsentiert, mittels des Abschnitts der CCF-Schicht 202 durchgelassen werden, welcher innerhalb des Grün-Pixelbereichs „PG” angeordnet ist. In ähnlicher Weise, wie bezüglich des Grün-Pixelbereichs „PG” diskutiert wurde, kann die oben erwähnte selektive Reflexion von linksdrehend zirkular polarisiertem Licht in dem Abschnitt der CCF-Schicht 202 ähnlich auftreten, die innerhalb des Rot-Pixelbereichs „PR” bzw. des Blau-Pixelbereichs „PB” angeordnet sind. Dementsprechend kann linksdrehend zirkular polarisiertes Licht mit Wellenlängenbereichen, die rote Farbe und blaue Farbe repräsentieren, von den Abschnitten der CCF-Schicht 202 selektiv durchgelassen werden, die innerhalb des Rot-Pixelbereichs „PR” bzw. des Blau-Pixelbereichs „PB” angeordnet sind. Folglich kann das linksdrehend zirkular polarisierte Licht, welches durch die CCF-Schicht 202 übertragen wurde, nacheinander durch den Retardationsfilm 102 und den ersten Polarisationsfilm 104 durchgelassen werden, so dass es nachfolgend mittels der LCD-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung emittiert wird, so dass ein farbsattes Bild mit hohem Kontrastverhältnis angezeigt wird.
-
In der unten gezeigten Tabelle 1 sind Resultate zweier Tests einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. [Tabelle 1]
| Direktor der ersten CLC-Schicht 202a/Direktor der zweiten CLC-Schicht 202b | Erster Typ (erster Abschnitt 206a – längere Ganghöhe zweiter Abschnitt 206b – kürzere Ganghöhe) | Zweiter Typ (erster Abschnitt 206a – kürzere Ganghöhe zweiter Abschnitt 206b – längere Ganghöhe) |
Kontrastverhältnis | Helligkeit | Kontrastverhältnis | Helligkeit |
Weiß-Zustand | Schwarz-Zustand | Weiß-Zustand | Schwarz-Zustand |
Erster Test (erste CLC-Schicht 202a – blau zweite CLC-Schicht 202b – rot) | 90/0 | 98.5 | 30.86 | 0.31 | 88.1 | 30.79 | 0.35 |
0/90 | 72.0 | 31.21 | 0.43 | 56.9 | 31.18 | 0.55 |
0/45 | 114.6 | 29.31 | 0.26 | 92.3 | 29.11 | 0.32 |
45/0 | 93.1 | 30.98 | 0.33 | 92.4 | 31.25 | 0.54 |
45/–45 | 65.4 | 31.11 | 0.48 | 58.0 | 31.25 | 0.54 |
Zweiter Test (erste CLC-Schicht 202a – rot zweite CLC-Schicht 202b – blau) | 90/0 | 68.3 | 29.98 | 0.44 | 67.7 | 29.74 | 0.52 |
0/90 | 119.5 | 29.61 | 0.25 | 95.0 | 29.74 | 0.31 |
0/45 | 114.0 | 31.24 | 0.27 | 100.2 | 31.24 | 0.31 |
45/0 | 97.8 | 29.02 | 0.30 | 81.8 | 28.85 | 0.35 |
45/–45 | 101.0 | 29.64 | 0.29 | 78.9 | 29.57 | 0.38 |
-
Wie für ersten Test aus Tabelle 1 ersichtlich, wurden Abschnitte der ersten CCF-Schicht 202a und der zweiten CCF-Schicht 202b, die innerhalb des Grün-Pixelbereichs „PG” angeordnet sind, aus CLC-Material gebildet, welches in der Lage ist, Licht zu reflektieren, dessen Wellenlängenbereich blaue Farbe bzw. rote Farbe repräsentiert. Wie für den zweiten Test aus Tabelle 1 ersichtlich, wurden Abschnitte der ersten CCF-Schicht 202a und der zweiten CCF-Schicht 202b, die innerhalb des Grün-Pixelbereichs „PG” angeordnet sind, aus CLC-Material gebildet, welches in der Lage ist, Licht zu reflektieren, dessen Wellenlängenbereich rote Farbe bzw. blaue Farbe repräsentiert. Darüber hinaus liegen Werte von Direktoren der ersten CCF-Schicht 202a und der zweiten CCF-Schicht 202b im Bereich von etwa 90/0, 0/90, 0/45, 45/0, und 45/–45 für den ersten Test und den zweiten Test, wobei „90/0”, „0/90”, „0/45”, „45/0” und „45/–45” die relativen Orientierungen der Direktoren der ersten CCF-Schicht 202a und der zweiten CCF-Schicht 202b bezeichnen.
-
Zwei Typen von CLC-Polarisationsfilmen 206 wurden während jedes Tests bereitgestellt. Bei dem ersten Typ von CLC-Polarisationsfilm war der Wert der Ganghöhe des zur Hintergrundbeleuchtungseinheit 300 benachbarten ersten Abschnitts 206a größer als (d. h. länger als) der Wert der zweiten Ganghöhe des zur äußeren Oberfläche des zweiten Substrats 200 benachbarten zweiten Abschnitts 206b. In dem zweiten Typ von CLC-Polarisationsfilm war der Wert des zu der Hintergrundbeleuchtungseinheit 300 benachbarten ersten Abschnitts 206a kleiner als (d. h. kürzer als) der Wert der Ganghöhe des zu der äußeren Oberfläche des zweiten Substrats 200 benachbarten zweiten Abschnitts 206b.
-
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der CLC-Polarisationsfilm 206 beispielsweise einen ordentlichen Brechungsindex „n0” von etwa 1,5 und einen außerordentlichen Brechungsindex „ne” von etwa 1,68 aufweisen. Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der CLC-Polarisationsfilm 206 eine Dicke von etwa 30 μm aufweisen. Wie aus der obigen Tabelle 1 ersichtlich ist, wurden das Kontrastverhältnis und die Helligkeit des ”Weiß-Zustandes” und des ”Schwarz-Zustandes” basierend auf jeder Kombination gemessen.
-
Wie aus Tabelle 1 ersichtlich ist, ist, während eine Helligkeit der ”Weiß-Zustand”-LCD-Vorrichtung, welche den ersten Typ von CLC-Polarisationsfilm verwendet, ähnlich der Helligkeit der ”Weiß-Zustand”-LCD-Vorrichtung ist, welche den zweiten Typ von CLC-Polarisationsfilm verwendet, eine Helligkeit der ”Schwarz-Zustand”-LCD-Vorrichtung, welche den ersten Typ von CLC-Polarisationsfilm verwendet, geringer als eine Helligkeit der ”Schwarz-Zustand”-LCD-Vorrichtung, welche den zweiten Typ von CLC-Polarisationsfilm verwendet. Folglich weisen für jede der relativen Richtungen der Direktoren der ersten CCF-Schicht 202a und der zweiten CCF-Schicht 202b in jedem Test die LCD-Vorrichtungen, die den ersten Typ von CLC-Polarisationsfilm verwenden, ein größeres Kontrastverhältnis als die LCD-Vorrichtungen auf, die den zweiten Typ von CLC-Polarisationsfilm verwenden.
-
Wie oben in Bezug auf 3 und Tabelle 1 beschrieben wurde, reflektiert die CCF-Schicht 202 nur linksdrehend zirkular polarisiertes Licht, während der CLC-Polarisationsfilm 206 nur rechtsdrehend zirkular polarisiertes Licht reflektiert. Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die in 3 gezeigte LCD-Vorrichtung jedoch so ausgebildet sein, dass die CCF-Schicht nur rechtsdrehend zirkular polarisiertes Licht reflektiert und der CLC-Polarisationsfilm nur linksdrehend zirkular polarisiertes Licht reflektiert.
-
4 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer LCD-Vorrichtung gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung.
-
Gemäß 4 kann eine LCD-Vorrichtung gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung beispielsweise ein erstes Substrat 100, welches eine innere Oberfläche und eine äußere Oberfläche aufweist, und ein zweites Substrat 200, welches eine innere Oberfläche und eine äußere Oberfläche aufweist, aufweisen, wobei die innere Oberfläche des zweiten Substrats 200 der inneren Oberfläche des ersten Substrats 100 zugewandt und mit Abstand von dieser angeordnet ist. Ferner kann jedes Substrat von dem ersten Substrat 100 und dem zweiten Substrat 200 einen Rot-Pixelbereich „PR”, einen Grün-Pixelbereich „PG” bzw. einen Blau-Pixelbereich „PB” aufweisen. Ein erster Polarisationsfilm 104, mittels dem auftreffendes Licht linear polarisiert werden kann, kann auf der äußeren Oberfläche des ersten Substrats 100 ausgebildet sein. Eine cholesterische Flüssigkristallfarbfilterschicht (CCF-Schicht) 202 kann auf der inneren Oberfläche des zweiten Substrats 200 ausgebildet sein. Ein Retardationsfilm 208 (z. B. eine Lambda-Viertel-Platte (QWP) oder dergleichen) kann auf der CCF-Schicht 202 ausgebildet sein, und ein zweiter Polarisationsfilm 210, mittels dem das auftreffende Licht linear polarisiert werden kann, kann auf dem Retardationsfilm 208 ausgebildet sein. Eine Schicht aus Flüssigkristallmaterial 204, welches beispielsweise einen verdrillt nematischen (TN = „twisted nematic”) Modus aufweist, kann zwischen dem ersten Substrat 100 und dem zweiten Polarisationsfilm 210 eingefügt sein. Ein cholesterischer Flüssigkristall(CLC)-Polarisationsfilm 206 kann auf der äußeren Oberfläche des zweiten Substrats 200 ausgebildet sein, und eine Hintergrundbeleuchtungseinheit 300 kann in der Nähe der äußeren Oberfläche des zweiten Substrats 200 so angeordnet sein, dass sich der CLC-Polarisationsfilm 206 zwischen der Hintergrundbeleuchtungseinheit 300 und dem zweiten Substrat 200 befindet.
-
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die CCF-Schicht 202 aus CLC-Material gebildet sein, welches über jedem der Pixelbereiche unterschiedliche Ganghöhen aufweist, wobei die Ganghöhe des CLC-Materials innerhalb jedes Pixelbereichs so eingestellt werden kann, dass nur linksdrehend zirkular polarisiertes Licht innerhalb eines vorbestimmten Wellenlängenbereiches selektiv reflektiert wird. Dementsprechend kann der Abschnitt der CCF-Schicht 202, der in dem Rot-Pixelbereich „PR” angeordnet ist, rotes Licht durchlassen. Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Abschnitt der CCF-Schicht 202, der in dem Grün-Pixelbereich „PG” angeordnet ist, nur grünes Licht durchlassen. Gemäß noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Abschnitt der CCF-Schicht 202, der in dem Blau-Pixelbereich „PB” angeordnet ist, nur blaues Licht durchlassen. Da die Wellenlänge des von der CCF-Schicht 202 reflektierten Lichtes durch die Ganghöhe der Moleküle innerhalb des CLC-Materials bestimmt wird, kann der vorbestimmte Wellenlängenbereich des reflektierten Lichtes dadurch eingestellt werden, dass eine Ganghöhe der Moleküle in dem CLC-Material eingestellt wird, welche innerhalb des Rot-Pixelbereichs „PR”, des Grün-Pixelbereichs „PG” bzw. des Blau-Pixelbereichs „PB” angeordnet sind.
-
Typischerweise erstreckt sich der Wellenlängenbereich von sichtbarem Licht von etwa 400 nm bis etwa 700 nm, wobei die Wellenlänge von rotem Licht, grünem Licht und blauem Licht etwa 660 nm, etwa 530 nm bzw. etwa 470 nm beträgt. Dementsprechend kann die CCF-Schicht 202 so ausgebildet sein, dass sie in bestimmten Pixelbereichen der Pixelbereiche „PR”, „PG” und „PB” selektiv Licht durchlässt, welches Wellenlängen aufweist, die rotem Licht, grünem Licht bzw. blauem Licht entsprechen, indem die Ganghöhe der CCF-Schicht 202 selektiv eingestellt wird. Mittels selektiven Einstellens der Ganghöhe der CCF-Schicht 202 kann die LCD-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung hochreine, farbsatte Bilder anzeigen. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das reflektierte Licht im Wege einer Rückführung durchgelassen werden, wie weiter unten detaillierter beschrieben wird, so dass die CCF-Schicht 202 es ermöglicht, Bilder mit im Vergleich zu absorptiven Farbfilterschichten gemäß dem Stand der Technik höheren Kontrastverhältnissen anzuzeigen.
-
Gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung weist die CCF-Schicht 202 eine erste CCF-Schicht 202a und eine zweite CCF-Schicht 202b auf, die in der Lage sind, linksdrehend zirkular polarisiertes Licht mit Wellenlängen, die unterschiedliche Farben repräsentieren, innerhalb jedes Pixelbereichs des Rot-Pixelbereichs „PR”, des Grün-Pixelbereichs „PG” und des Blau-Pixelbereichs „PB” selektiv zu reflektieren. Beispielsweise kann der Abschnitt der ersten CCF-Schicht 202a, der innerhalb des Rot-Pixelbereichs „PR” angeordnet ist, aus einem CLC-Material gebildet sein, welches eine solche Ganghöhe aufweist, dass es in der Lage ist, blaues linksdrehend zirkular polarisiertes Licht selektiv zu reflektieren, während der Abschnitt der zweiten CCF-Schicht 202b, der innerhalb des Rot-Pixelbereichs „PR” angeordnet ist, aus CLC-Material gebildet sein kann, welches eine solche Ganghöhe aufweist, dass es in der Lage ist, grünes linksdrehend zirkular polarisiertes Licht selektiv zu reflektieren. Ferner kann der Abschnitt der ersten CCF-Schicht 202a, der innerhalb des Grün-Pixelbereichs „PG” angeordnet ist, aus CLC-Material gebildet sein, welches eine solche Ganghöhe aufweist, dass es in der Lage ist, blaues linksdrehend zirkular polarisiertes Licht selektiv zu reflektieren, während der Abschnitt der zweiten CCF-Schicht 202b, der innerhalb des Grün-Pixelbereichs „PG” angeordnet ist, aus einem Material gebildet sein kann, welches eine solche Ganghöhe aufweist, dass es in der Lage ist, rotes linksdrehend zirkular polarisiertes Licht selektiv zu reflektieren. Nach weiter kann der Abschnitt der ersten CCF-Schicht 202a, der innerhalb des Blau-Pixelbereichs „PB” angeordnet ist, aus einem Material gebildet sein, welches eine solche Ganghöhe aufweist, dass es in der Lage ist, grünes linksdrehend zirkular polarisiertes Licht selektiv zu reflektieren, während der Abschnitt der zweiten CCF-Schicht 202b, der innerhalb des Blau-Pixelbereichs „PB” angeordnet ist, aus einem Material gebildet sein kann, welches eine solche Ganghöhe aufweist, dass es in der Lage ist, rotes linksdrehend zirkular polarisiertes Licht selektiv zu reflektieren. Dementsprechend, und wie oben beschrieben wurde, kann linksdrehend zirkular polarisiertes Licht mit Wellenlängen, welche roter Farbe, grüner Farbe bzw. blauer Farbe entsprechen, innerhalb des Rot-Pixelbereichs „PR”, des Grün-Pixelbereichs „PG” bzw. des Blau-Pixelbereichs „PB” selektiv durchgelassen werden.
-
Gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung kann die Hintergrundbeleuchtungseinheit 300 in der Lage sein, im wesentlichen unpolarisiertes Licht zu emittieren. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der CLC-Polarisationsfilm 206 das von der Hintergrundbeleuchtungseinheit 300 emittierte, im wesentlichen unpolarisierte Licht zirkular polarisieren. Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der CLC-Polarisationsfilm 206 das von der Hintergrundbeleuchtungseinheit 300 emittierte Licht in linksdrehend zirkular polarisiertes Licht polarisieren.
-
Gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung kann der Polarisationszustand des Lichtes, für welches die CCF-Schicht 202 reflektierend (oder durchlässig) ist, im wesentlichen entgegengesetzt zu dem Polarisationszustand des Lichtes sein, für welches der CLC-Polarisationsfilm 206 reflektierend (oder durchlässig) ist. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der CLC-Polarisationsfilm 206 rechtsdrehend zirkular polarisiertes Licht reflektieren. Ferner kann der CLC-Polarisationsfilm 206 rechtsdrehend zirkular polarisiertes Licht mit einem Wellenlängenbereich von etwa 380 nm bis etwa 780 nm reflektieren. Noch weiter kann der CLC-Polarisationsfilm 206 für linksdrehend zirkular polarisiertes Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von etwa 380 nm bis etwa 780 nm durchlässig sein. Gemäß noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung kann Licht, welches von dem CLC-Polarisationsfilm 206 reflektiert wird, durch die CCF-Schicht 202 durchgelassen werden, so dass eine größere Helligkeit und ein größeres Kontrastverhältnis als bei der oben genannten absorptiven Farbfilterschicht gemäß dem Stand der Technik erhalten werden kann.
-
Gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung kann der CLC-Polarisationsfilm 206 beispielsweise einen zu der Hintergrundbeleuchtungseinheit 300 benachbarten ersten Abschnitt 206a, einen zu der äußeren Oberfläche des zweiten Substrats 200 benachbarten zweiten Abschnitt 206b und einen dritten Abschnitt 206c zwischen dem ersten Abschnitt 206a und dem zweiten Abschnitt 206b aufweisen. Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung kann jeder Abschnitt des ersten Abschnitts 206a, des zweiten Abschnitts 206b und des dritten Abschnitts 206c aus CLC-Material gebildet sein, welches eine erste Ganghöhe, eine zweite Ganghöhe bzw. eine dritte Ganghöhe aufweist. Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung können der Wert der ersten Ganghöhe und der Wert der zweiten Ganghöhe unterschiedlich sein, und der Wert der dritten Ganghöhe kann zwischen dem Wert der ersten Ganghöhe und dem Wert der zweiten Ganghöhe liegen.
-
Ein Verfahren, mittels dem linksdrehend zirkular polarisiertes Licht mit Wellenlängen, die roter Farbe, grüner Farbe bzw. blauer Farbe entsprechen, gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung selektiv reflektiert bzw. durchgelassen wird, so dass ein Bild angezeigt wird, wird nachfolgend detaillierter beschrieben.
-
Wie oben erwähnt wurde, kann von der Hintergrundbeleuchtungseinheit 300 emittiertes Licht mittels des CLC-Polarisationsfilms 206 in linksdrehend zirkular polarisiertes Licht polarisiert werden, welches sichtbarem Licht entspricht (z. B. Licht innerhalb des oben genannten Wellenlängenbereichs von etwa 380 nm bis etwa 780 nm). Wie oben erwähnt wurde, kann der CLC-Polarisationsfilm 206 rechtsdrehend zirkular polarisiertes Licht reflektieren. Dementsprechend trifft das linksdrehend zirkular polarisierte Licht auf die zweite CCF-Schicht 202b. Linksdrehend zirkular polarisiertes Licht, welches auf den Abschnitt der zweiten CCF-Schicht 202b trifft, der beispielsweise innerhalb des Grün-Pixelbereichs „PG” angeordnet ist, kann selektiv gemäß dem CLC-Material reflektiert werden, aus welchem er gebildet ist. Da, wie oben erwähnt, der Abschnitt der zweiten CCF-Schicht 202b, der innerhalb des Grün-Pixelbereichs „PG” angeordnet ist, aus einem CLC-Material gebildet ist, welches eine solche Ganghöhe aufweist, dass es in der Lage ist, rotes Licht selektiv zu reflektieren, kann nur Licht des Wellenlängenbereichs des linksdrehend zirkular polarisierten Lichtes, welcher eine rote Farbe repräsentiert, zurück zu dem CLC-Polarisationsfilm 206 reflektiert werden. Infolgedessen kann Licht der übrigen Wellenlängenbereiche des linksdrehend zirkular polarisierten Lichtes, welche grüne Farbe und blaue Farbe repräsentieren, selektiv durch den Abschnitt der zweiten CCF-Schicht 202b, die innerhalb des Grün-Pixelbereichs „PG” angeordnet ist, bis zu dem Abschnitt der ersten CCF-Schicht 202a, der innerhalb des Grün-Pixelbereichs „PG” angeordnet ist, durchgelassen werden. Bei Erreichen des Abschnittes der ersten CCF-Schicht 202a, der innerhalb des Grün-Pixelbereichs „PG” angeordnet ist, kann nur Licht von dem linksdrehend zirkular polarisierten Licht des Wellenlängenbereichs, welcher eine blaue Farbe repräsentiert, zu dem CLC-Polarisationsfilm 206 reflektiert werden. Dementsprechend kann nur Licht des Wellenlängenbereichs von dem linksdrehend zirkular polarisierten Licht, welcher eine grüne Farbe repräsentiert, mittels des Abschnitts der CCF-Schicht 202 durchgelassen werden, welcher innerhalb des Grün-Pixelbereichs „PG” angeordnet ist. In ähnlicher Weise, wie bezüglich des Grün-Pixelbereichs „PG” diskutiert wurde, kann die oben erwähnte selektive Reflexion von linksdrehend zirkular polarisiertem Licht in den Abschnitten der CCF-Schicht 202 ähnlich auftreten, die innerhalb des Rot-Pixelbereichs „PR” bzw. des Blau-Pixelbereichs „PB” angeordnet sind. Dementsprechend kann linksdrehend zirkular polarisiertes Licht mit Wellenlängenbereichen, die rote Farbe und blaue Farbe repräsentieren, von den Abschnitten der CCF-Schicht 202 selektiv durchgelassen werden, die innerhalb des Rot-Pixelbereichs „PR” bzw. des Blau-Pixelbereichs „PB” angeordnet sind. Folglich kann das linksdrehend zirkular polarisierte Licht, welches durch die CCF-Schicht 202 durchgelassen wurde, nacheinander durch den Retardationsfilm 102 und den ersten Polarisationsfilm 104 durchgelassen werden, so dass es nachfolgend mittels der LCD-Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung emittiert wird, so dass ein farbsattes Bild mit hohem Kontrastverhältnis angezeigt wird.
-
Der oben erwähnte Rückführungsprozess wird nachfolgend detaillierter beschrieben. Gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung kann eine Grenzfläche zwischen dem zweiten Substrat 200 und der CCF-Schicht 202 existieren, wobei die Materialien, welche das zweite Substrat 200 und die CCF-Schicht 202 an der Grenzfläche bilden, unterschiedliche Brechungsindizes aufweisen können. Dementsprechend kann linksdrehend zirkular polarisiertes Licht, welches von dem CLC-Polarisationsfilm 206 durchgelassen wurde, an der Grenzfläche zwischen dem zweiten Substrat 200 und der CCF-Schicht 202 ungeachtet der Wellenlänge des Lichtes reflektiert werden. Infolgedessen kann der Drehsinn (oder die „Händigkeit”, engl. „handedness”) des Polarisationszustandes des zirkular polarisierten Lichts invertiert werden, so dass reflektiertes Licht, welches linksdrehend zirkular polarisiertes Licht war, zu rechtsdrehend zirkular polarisiertem Licht wird, und umgekehrt. Die oben genannte Inversion des Polarisationszustandes tritt jedoch nicht auf, wenn zirkular polarisiertes Licht von dem CLC-Polarisationsfilm 206 reflektiert wird.
-
Dementsprechend wird linksdrehend zirkular polarisiertes Licht, welches von den Abschnitten der CCF-Schicht innerhalb der Pixelbereiche reflektiert wurde, zu rechtsdrehend zirkular polarisiertem Licht, welches an der Grenzfläche zwischen dem zweiten Substrat 200 und der CCF-Schicht 202 reflektiert wird, und trifft auf den CLC-Polarisationsfilm 206. Wie oben erwähnt wurde, reflektiert der CLC-Polarisationsfilm 206 nur rechtsdrehend zirkular polarisiertes Licht, und daher wird auftreffendes rechtsdrehend zirkular polarisiertes Licht, welches von der Grenzfläche zwischen dem zweiten Substrat 200 und der CCF-Schicht 202 durchgelassen wurde, von dem CLC-Polarisationsfilm 206 reflektiert. Da die CCF-Schicht 202 nur linksdrehend zirkular polarisiertes Licht reflektiert, wird das rechtsdrehend zirkular polarisierte Licht, welches von dem CLC-Polarisationsfilm 206 reflektiert wurde, durch die CCF-Schicht 202 durchgelassen.
-
Wenngleich das rechtsdrehend zirkular polarisierte Licht die Helligkeit der LCD mehr als verdoppeln kann, kann das rechtsdrehend zirkular polarisierte Licht auch den Grad begrenzen, bis zu dem das Kontrastverhältnis der LCD vergrößert werden kann. Beispielsweise tritt, während des ”Weiß-Zustandes” eines „Normalerweise-Weiß”-Treibermodus, Licht des Wellenlängenbereichs des rechtsdrehend zirkular polarisierten Lichtes, welcher eine grüne Farbe repräsentiert, durch die CCF-Schicht 202 und vergrößert die Helligkeit der LCD. Während des ”Schwarz-Zustandes” eines „Normalerweise-Weiß”-Treibermodus kann Licht des Wellenlängenbereichs des linksdrehend zirkular polarisierten Lichtes, welcher die grüne Farbe repräsentiert, von dem ersten Polarisationsfilm 104 absorbiert werden, während rechtsdrehend zirkular polarisiertes Licht, welches mittels des oben genannten Rückführungsprozesses erzeugt wurde, von dem ersten Polarisationsfilm 104 durchgelassen werden kann. Dementsprechend kann, obwohl die Helligkeit der LCD vergrößert sein kann, ein Anstieg im Kontrastverhältnis aufgrund des mittels des Rückführungsprozesses erzeugten Lichtes begrenzt sein.
-
Gemäß 4 kann die Situation der Begrenzung des oben genannten Kontrastverhältnisses verbessert werden, indem ein Retardationsfilm 208 und ein zweiter Polarisationsfilm 210 bereitgestellt werden. Während des Schwarz-Zustandes eines „Normalerweise-Weiß-Treibermodus” wird linksdrehend und rechtsdrehend zirkular polarisiertes Licht, welches von der CCF-Schicht 202 durchgelassen wurde, mittels des Retardationsfilms 208 linear polarisiert. Gemäß den Grundsätzen der vorliegenden Erfindung unterscheidet sich die Polarisationsrichtung von linear polarisiertem Licht, welches aus linksdrehend zirkular polarisiertem Licht erzeugt wurde, von der Polarisationsrichtung von linear polarisiertem Licht, welches aus rechtsdrehend zirkular polarisiertem Licht erzeugt wurde. Daher, und gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung, kann das aus dem rechtsdrehend zirkular polarisierten Licht erzeugte linear polarisierte Licht von dem zweiten Polarisationsfilm 210 absorbiert werden, und das Kontrastverhältnis der in 4 gezeigten LCD kann auf etwa das fünfzehnfache bis zwanzigfache des Kontrastverhältnisses der in 3 gezeigten LCD vergrößert werden.
-
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung können der Retardationsfilm 208 und der zweite Polarisationsfilm 210 auf der CCF-Schicht 202 mittels eines Direktbeschichtungsverfahrens (”direct coating”) ausgebildet werden. Da eine Änderung des Polarisationszustandes zwischen dem CLC-Polarisationsfilm 206 und der CCF-Schicht 202 das Kontrastverhältnis der LCD-Vorrichtung beeinflusst, sollte die Differenz zwischen den Brechungsindizes des Retardationsfilmes 208 und des zweiten Polarisationsfilmes 210 bestimmt werden, um das Kontrastverhältnis der LCD zu optimieren.
-
Während es gezeigt wurde, dass die CCF-Schicht 202 nur linksdrehend zirkular polarisiertes Licht reflektiert und der CLC-Polarisationsfilm nur rechtsdrehend zirkular polarisiertes Licht reflektiert, können die Grundsätze der vorliegenden Erfindung sich auch darauf erstrecken, dass eine LCD-Vorrichtung bereitgestellt wird, welche eine CCF-Schicht aufweist, die nur rechtsdrehend zirkular polarisiertes Licht reflektiert, und die einen CLC-Polarisationsfilm aufweist, der nur linksdrehend zirkular polarisiertes Licht reflektiert.
-
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Flüssigkristallanzeigevorrichtung die cholesterische Flüssigkristallfarbfilterschicht auf, um eine hohe Farbreinheit zu erhalten. Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Flüssigkristallanzeigevorrichtung die cholesterische Flüssigkristallfarbfilterschicht und den cholesterischen Flüssigkristallpolarisationsfilm auf, um eine hohe Helligkeit zu erhalten. In noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung weist die Flüssigkristallanzeigevorrichtung einen cholesterischen Flüssigkristallpolarisationsfilm auf, wobei ein Abschnitt des cholesterischen Flüssigkristallpolarisationsfilms, der zu einer Hintergrundbeleuchtungseinheit benachbart ist, eine größere Ganghöhe aufweist als ein Abschnitt des cholesterischen Flüssigkristallpolarisationsfilms, der zu einem Substrat benachbart ist, so dass ein höheres Kontrastverhältnis und eine höhere Anzeigequalität erzielt wird.
-
Es versteht sich für den Fachmann, dass diverse Modifikationen und Variationen bei der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden können, ohne von dem Grundgedanken und der Reichweite der Erfindung abzuweichen. Folglich werden durch die vorliegende Erfindung Modifikationen und Variationen der Erfindung abgedeckt, soweit sie innerhalb der Reichweite der beigefügten Ansprüche und deren Äquivalenten liegen.