ЖИДКОКРИСТАЛЛИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ОТОБРАЖЕНИЯ
LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к расширению угла обзора жидкокристаллического устройства отображения.
Предшествующий уровень техники
Жидкокристаллические устройства отображения все более широко используются не только в качестве устройств отображения телевизоров, компьютеров или переносных телефонов, но также в качестве автомобильных устройств отображения в системах ориентирования на местности при вождении машины или системах для развлечения пассажиров на заднем сиденье. Поскольку в таких жидкокристаллических устройствах отображения определенным образом поляризованный свет выходит из внутреннего пространства устройства и определенным образом поляризованный свет попадает на наблюдателя, то когда наблюдатель смотрит на экран при надетых поляризационных солнцезащитных очках, поляризованный свет со стороны жидкокристаллического экрана может экранироваться поляризационными солнцезащитными очками. По этой причине наблюдатель может оказаться не в состоянии наблюдать изображение без искажений, что зависит от позы наблюдателя. Поскольку случаи, когда пассажир в автомобиле носит поляризационные очки, являются относительно многочисленными, указанная выше проблема снижения возможности зрительного наблюдения изображения, обусловленная поляризационными очками, особенно в автомобильных устройствах отображения, привлекает внимание.
В этой связи является общепринятой технология, раскрытая в патентной литературе 1-3, в соответствии с которой четвертьволновую пластину располагают на передней стороне передней поляризационной пластины жидкокристаллического устройства отображения, и линейно поляризованный свет превращается в свет с круговой поляризацией, который достигает поляризационных солнцезащитных очков.
На фиг.5 освещены причины, обуславливающие блокирование света со стороны жидкокристаллического экрана поляризационными солнцезащитными очками.
Свет L0 задней подсветки превращается в свет с круговой поляризацией задней поляризационной пластины 101 и входит в жидкокристаллическую панель 102. В жидкокристаллической панели 102 обычно используют ячейки с закрученным нематическим кристаллом (ячейки с ЗН кристаллом). Направления осей 102а и 102b ориентации частиц жидкого кристалла задают пересекающими друг друга, чтобы иметь направление поляризации, образующее после поворота угол 45°, отсчитываемый по часовой стрелке относительно горизонтальной линии экрана. В соответствии с этим после оптического поворота ось 101а пропускания задней поляризационной пластины 101 пересекает перпендикулярно направление поляризации. Отображающий свет, излучаемый из жидкокристаллической панели 102, проходит через переднюю поляризационную пластину 103. После поворота ось 103а пропускания передней поляризационной пластины 103 параллельна направлению поляризации. Свет, проходящий через переднюю поляризационную пластину, затем проходит через поверхностно обработанную пленку 104, образованную слоем с низким отражением или аналогичным. Таким образом, свет, исходящий от жидкокристаллического экрана, достигает поляризационных солнцезащитных очков 105. Ось 105а пропускания поляризационных солнцезащитных очков 105 расположена так, что она имеет вертикальное направление, когда поляризационные очки надеты нормально. Поэтому из числа составляющих света L101, приходящих от жидкокристаллического экрана, составляющая, параллельная оси 105а пропускания, воспринимается наблюдателем в качестве проходящего света L101a.
Однако в ситуации, когда наблюдатель, носящий поляризационные солнцезащитные очки 105, наклоняет голову, чтобы видеть изображение на жидкокристаллическом экране, приходящий свет L102 экранируется поляризационными солнечными очками 105 и не достигает наблюдателя, если направление поляризации приходящего к солнцезащитным очкам 105 света L102 является перпендикулярным или по существу перпендикулярным к оси 105а пропускания. Например, в случае жидкокристаллического устройства отображения с использованием ячеек с закрученным нематическим жидким кристаллом ось 105а пропускания поляризационных солнцезащитных очков 105 является перпендикулярной к направлению поляризации приходящего света L102, когда наблюдатель смотрит на экран, склонив голову вправо на 45°.
В противоположность этому, как показано на фиг.6, при размещении четвертьволновой пластины 107 на передней стороне передней поляризационной пластины 103 только что поляризованный свет, прошедший через заднюю поляризационную пластину 103, превращается в свет с круговой поляризацией. В таком случае, поскольку приходящий свет L103, который достигает поляризационных солнцезащитных очков 105, всегда включает в себя составляющую, параллельную оси 105а пропускания поляризационных очков 105, независимо от того, наклоняет наблюдатель голову или нет, то приходящий свет L103 проходит через поляризационные солнцезащитные очки 105 и воспринимается наблюдателем в качестве прошедшего света L103a.
Перечень ссылочных материалов
Патентная литература 1:
Публикация патента Японии, Tokukosho, №56-36406 (1981), дата публикации: 24 августа 1981 года; публикация заявки на патент Японии, Tokukaisho, №50-81167 (1975), дата публикации: 1 июля 1975 года.
Патентная литература 2:
Японская патентная публикация патента Японии №2940031, дата регистрации: 18 июня 1999 года; дата публикации соответствующей заявки, Tokukaihei, №3-174512 (1991) на патент Японии: 29 июля 1991 года.
Патентная литература 3:
Японская патентная публикация патента Японии №3105374, дата регистрации: 1 сентября 2000 года; дата публикации соответствующей заявки, Tokukaihei, №6-258634 (1996) на патент Японии: 16 сентября 1994 года.
Краткое изложение сущности изобретения
Однако, как показано на фиг.7, когда жидкокристаллическое устройство отображения используют в автомобильной аппаратуре, жидкокристаллическое устройство отображения проектируют, исходя из того, что при практическом использовании на него смотрят в направлениях наблюдения, отклоняющихся по диагонали вверх от перпендикулярного направления к экрану жидкокристаллического устройства 201 отображения, или направлениях наблюдения, отклоняющихся горизонтально на угол около 30° от перпендикулярного направления. На фиг.7 водитель D на левом сиденье и пассажир Р на правом сиденье находятся в машине. В таком случае направление наблюдения водителя D на практике предполагается на азимутальном угле -30°, в диапазоне от -20° до 50°, по диагонали слева или по горизонтали слева относительно направления, перпендикулярного к экрану. Кроме того, на направлении наблюдения водителя D находится точка просмотра Q1. Кроме того, направление наблюдения пассажира Р на практике предполагается на азимутальном угле +30°, в диапазоне от +20° до +50°, по диагонали справа или по горизонтали справа относительно направления, перпендикулярного к экрану; в дополнение к этому точка Q1 просмотра находится на направлении наблюдения пассажира Р. Экран и каждая соответствующая точка просмотра водителя D и пассажира Р находятся на расстоянии около 700 мм друг от друга.
В соответствии с этим в случае размещения обычного жидкокристаллического устройства отображения, включающего в себя четвертьволновую пластину 107, замедление между ортогональными составляющими прошедшего света составляет 140 нм (разность фаз составляет 90° на длине волны 560 нм), когда на жидкокристаллическое устройство отображения смотрят спереди. Поэтому излучаемый свет достигает поляризационных солнцезащитных очков 105 как свет с круговой поляризацией. Однако поскольку свет, пропущенный четвертьволновой пластиной 107 к точкам Q1 и Q2 просмотра, не становится светом с полностью круговой поляризацией, количество проходящего света изменяется в зависимости от наклона оси 105а пропускания. В результате для точек Q1 и Q2 просмотра, имеющих азимутальный угол и полярный угол, сдвинутые вбок от передней точки просмотра, четвертьволновая пластина 107 не может обеспечить надлежащую фазовую компенсацию даже в случае, если анизотропия двулучепреломления жидкокристаллического слоя компенсируется расширяющей угол обзора пленкой или чем-либо аналогичным. Следовательно, существует проблема, заключающаяся в том, что невозможно получать удовлетворительные характеристики жидкокристаллического устройства отображения в части качества изображения в точках Q1 и Q2 просмотра.
Настоящим изобретением решаются указанные выше проблемы. Задача настоящего изобретения заключается в получении жидкокристаллического устройства отображения, позволяющего наблюдателю воспринимать через поляризационные солнцезащитные очки и с высоким качеством отображения изображение на экране не только в передней точке просмотра, но также и в случае, если азимутальный угол и полярный угол, на которых находятся точки просмотра, сдвинуты относительно передней точки просмотра.
Для решения указанных выше проблем жидкокристаллическое устройство отображения согласно настоящему изобретению включает в себя жидкокристаллическую панель, расположенную между двумя пластинами линейной поляризации, и триацетилцеллюлозную пленку, имеющую двуосную оптическую анизотропию, при этом триацетилцеллюлозная пленка (i) расположена ближе к передней стороне экрана, чем передняя поляризационная пластина, которая является одной из двух пластин линейной поляризации, и (ii) имеет замедление по плоскости в диапазоне от 40 нм до 100 нм.
Что касается изложенного выше изобретения, то предусмотрена триацетилцеллюлозная пленка, имеющая двуосную оптическую анизотропию, при этом пленка (i) расположена ближе к передней стороне экрана, чем передняя поляризационная пластина, которая является одной из указанных двух пластин линейной поляризации, и (ii) имеет замедление по плоскости, включенное в диапазон от 40 нм до 100 нм. Замедление в указанном выше диапазоне задают в направлении нормали к панели для света из жидкокристаллической панели в режиме пропускания, который выходит через переднюю поляризационную пластину. Кроме того, при трехмерной анизотропии преломления можно задавать замедление около 140 нм для света, выходящего при азимутальном угле 30° и в диапазоне полярных углов, используемом в качестве обычного диапазона обзора в соответствии с азимутальным углом 30°. В соответствии с этим, когда наблюдатель захочет рассмотреть изображение согласно настоящему изобретению из боковой точки просмотра, аналогичной точке просмотра пассажира автомобиля, смотрящего на автомобильное устройство отображения, свет, достигающий наблюдателя, будет светом с по существу круговой поляризацией. В результате, даже если наблюдатель носит поляризационные солнцезащитные очки, достигающий свет будет проходить через поляризационные солнцезащитные очки независимо от угла наклона головы наблюдателя, поэтому наблюдатель будет постоянно воспринимать изображение, имеющее стабильное качество.
Кроме того, поскольку наблюдение панели спереди при наклоне головы наблюдателя случается редко, то маловероятно, что наблюдатель, носящий поляризационные солнцезащитные очки, будет испытывать какой-либо дискомфорт, вызываемый воспринимаемыми изменениями качества изображения, даже в случае, если замедление по плоскости триацетилцеллюлозной пленки находится в указанном выше диапазоне.
С учетом изложенного выше можно создать жидкокристаллическое устройство отображения, позволяющее наблюдателю воспринимать через поляризационные солнцезащитные очки и с высоким качеством отображения изображение на экране не только из передней точки просмотра, но также и в случае, если азимутальный угол и полярный угол, на которых задают точки просмотра, сдвинуты от передней точки просмотра.
Для решения указанных выше проблем жидкокристаллическое устройство отображения согласно настоящему изобретению включает в себя расширяющую угол обзора пленку, расположенную дальше от передней стороны экрана, чем триацетилцеллюлозная пленка, имеющая двуосную оптическую анизотропию.
Что касается изложенного выше изобретения, то угол обзора света в направлениях вправо и влево расширен путем компенсации замедления, а оптическая активность при использовании расширяющей угол обзора пленки компенсирована триацетилцеллюлозной пленкой, имеющей двуосную анизотропию. Соответственно, это позволяет наблюдателю, носящему поляризационные солнцезащитные очки, не испытывать дискомфорта при расширении угла обзора панели.
Для решения указанных выше проблем передняя поляризационная пластина в жидкокристаллическом устройстве отображения согласно настоящему изобретению закреплена между триацетилцеллюлозной пленкой, имеющей двуосную оптическую анизотропию, и защитной пленкой.
Что касается изложенного выше изобретения, поскольку передняя поляризационная пластина закреплена между триацетилцеллюлозной пленкой, имеющей двуосную оптическую анизотропию, и защитной пленкой, то, как и в известном устройстве, передняя поляризационная пленка поддерживается двумя защитными пленками. Таким образом, поскольку можно повысить прочность, влагостойкость и термостойкость передней поляризационной пластины, то можно придать стабильные характеристики передней поляризационной пластине. Кроме того, можно ограничить количество компонентов, включаемых в защитную пленку.
Для решения указанных выше проблем защитная пленка в жидкокристаллическом устройстве отображения согласно настоящему изобретению представляет собой триацетилцеллюлозную пленку.
Что касается изложенного выше изобретения, то поскольку защитная пленка, расположенная дальше от передней стороны экрана, относящаяся к передней поляризационной пластине, изготовлена из двух триацетилцеллюлозных пленок, сочетание этих двух триацетилцеллюлозных пленок делает возможной надлежащую защиту передней поляризационной пластины. Кроме того, поскольку выбор триацетилцеллюлозной пленки, используемой в качестве защитной пленки для передней поляризационной пластины, расположенной на обратной стороне панели, из триацетилцеллюлозной пленки, имеющей оптическую анизотропию, и триацетилцеллюлозной пленки, не имеющей оптической анизотропии, не имеет большого значения, то можно в согласии с необходимостью компенсации замедления придавать надлежащую структуру защитной пленке передней поляризационной пластины без усложнения многослойной структуры.
Для решения указанных выше проблем в жидкокристаллическом устройстве отображения согласно настоящему изобретению поверхностно обработанная пленка образована на триацетилцеллюлозной пленке, имеющей двуосную оптическую анизотропию.
Что касается изложенного выше изобретения, то поскольку поверхностно обработанная пленка образована на триацетилцеллюлозной пленке, имеющей двуосную оптическую анизотропию, можно снизить коэффициент отражения света.
Для решения указанных выше проблем жидкокристаллическое устройство отображения согласно настоящему изобретению включает в себя жидкокристаллическую панель, расположенную между двумя пластинами линейной поляризации, и волновую пластину, имеющую одноосную оптическую анизотропию, при этом волновая пластина (i) расположена ближе к передней стороне экрана, чем передняя поляризационная пластина, которая является одной из двух пластин линейной поляризации, и (ii) имеет замедление на толщине, включенное в диапазон от 30 нм до 90 нм.
Что касается изложенного выше изобретения, то жидкокристаллическое устройство отображения включает в себя волновую пластину, имеющую одноосную оптическую анизотропию, при этом волновая пластина (i) расположена ближе к передней стороне экрана, чем передняя поляризационная пластина, которая является одной из двух пластин линейной поляризации, и (ii) имеет замедление на толщине, включенное в диапазон от 30 нм до 90 нм. В режиме пропускания для света из жидкокристаллической панели, который проходит через переднюю поляризационную пластину, в направлении нормали к поверхности задают замедление, примерно равное удвоенной величине замедления в указанном выше диапазоне. Кроме того, в зависимости от зрительного направления длины оптического пути можно задавать замедление около 140 нм для света, выходящего при азимутальном угле 30° и в диапазоне полярных углов, используемом в качестве обычного диапазона обзора в соответствии с азимутальным углом 30°. В соответствии с этим, когда наблюдатель захочет рассмотреть изображение согласно настоящему изобретению из боковой точки просмотра, аналогичной точке просмотра пассажира автомобиля, смотрящего на автомобильное устройство отображения, свет, достигающий наблюдателя, будет светом с по существу круговой поляризацией. В результате, даже если наблюдатель носит поляризационные солнцезащитные очки, достигающий свет будет проходить через поляризационные солнцезащитные очки независимо от угла наклона головы наблюдателя, поэтому наблюдатель будет постоянно воспринимать изображение, имеющее стабильное качество.
Кроме того, поскольку наблюдение панели спереди при наклоне головы наблюдателя случается редко, то маловероятно, что наблюдатель, носящий поляризационные солнцезащитные очки, будет испытывать какой-либо дискомфорт, вызываемый воспринимаемыми изменениями качества изображения, даже в случае, если замедление по плоскости триацетилцеллюлозной пленки находится в указанном выше диапазоне.
С учетом изложенного выше можно создать жидкокристаллическое устройство отображения, позволяющее наблюдателю воспринимать через поляризационные солнцезащитные очки и с высоким качеством отображения изображение на экране не только из передней точки просмотра, но также и в случае, если азимутальный угол и полярный угол, на которых задают точки просмотра, сдвинуты от передней точки просмотра.
Для решения указанных выше проблем жидкокристаллическое устройство отображения согласно настоящему осуществлению включает в себя расширяющую угол обзора пленку, расположенную дальше относительно передней стороны экрана, чем волновая пластина.
Что касается изложенного выше изобретения, то поскольку замедление в продольном направлении света, угол обзора которого расширен путем компенсации замедления и оптической активности с использованием расширяющей угол обзора пленки, компенсируют посредством волновой пластины, имеющей одноосную оптическую анизотропию, это позволяет наблюдателю, носящему поляризационные солнцезащитные очки, не испытывать дискомфорта при расширении угла обзора панели.
Для решения указанных выше проблем волновая пластина в жидкокристаллическом устройстве отображения закреплена между двумя защитными пленками.
Изложенное выше изобретение выполнено таким образом, что волновая пластина закреплена между двумя защитными пленками. Таким образом, поскольку можно повысить прочность, влагостойкость и термостойкость передней поляризационной пластины, то можно придать стабильные характеристики передней поляризационной пластине.
Для решения указанных выше проблем по меньшей мере одна из двух защитных пленок в жидкокристаллическом устройстве отображения согласно настоящему изобретению представляет собой триацетилцеллюлозную пленку.
Что касается изложенного выше изобретения, то поскольку защитная пленка волновой пластины изготовлена из двух триацетилцеллюлозных пленок, сочетание этих двух триацетилцеллюлозных пленок делает возможной надлежащую защиту волновой пластины. Кроме того, поскольку выбор триацетилцеллюлозной пленки, используемой в качестве защитной пленки, из триацетилцеллюлозной пленки, имеющей оптическую анизотропию, и триацетилцеллюлозной пленки, не имеющей оптической анизотропии, не имеет большого значения, то можно в согласии с необходимостью компенсации замедления придавать надлежащую структуру защитной пленке волновой пластины без усложнения многослойной структуры.
Для решения указанных выше проблем в жидкокристаллическом устройстве отображения согласно настоящему изобретению поверхностно обработанная пленка образована на той одной из двух защитных пленок, которая расположена ближе к передней стороне экрана, чем волновая пластина.
Что касается изложенного выше изобретения, то поскольку поверхностно обработанная пленка образована на той одной из двух защитных пленок, которая расположена ближе к передней стороне экрана, чем волновая пластина, можно снизить коэффициент отражения света.
Для решения указанных выше проблем в жидкокристаллической панели жидкокристаллического устройства отображения согласно настоящему изобретению отображение осуществляется с использованием закрученных нематических жидких кристаллов.
Что касается изложенного выше изобретения, то поскольку в жидкокристаллической панели отображение осуществляется с использованием закрученных жидких нематических кристаллов, направление поляризации света, выходящего из передней поляризационной пластины, наклонено под углом 135°, отсчитываемым против часовой стрелки. В соответствии с этим жидкокристаллическое устройство отображения, используемое в качестве автомобильного устройства отображения, особенно пригодно для водителя, который во многих случаях надевает солнцезащитные очки для безопасности вождения, и для пассажира, сидящего на левом сиденье, то есть на месте, где скорее всего ось пропускания поляризационных солнцезащитных очков будет перпендикулярной к линейно поляризованному свету со стороны жидкокристаллического экрана, достигающему очков, когда голова пассажира наклонена. В соответствии с этим жидкокристаллическое устройство отображения согласно настоящему изобретению очень хорошо приспособлено для воспроизведения изображений в автомобилях с левосторонним управлением.
Для решения указанных выше проблем поляризованный свет из жидкокристаллического устройства отображения согласно настоящему изобретению направляется к точкам просмотра, расположенным в направлении по азимуту 30° и находящимся в диапазоне полярных углов от -5° до +15°, отсчитываемых относительно направления вперед, при этом поляризованный свет имеет эллиптичность 40% или более высокую.
Что касается изложенного выше изобретения, то можно получать замедление около 140 нм при обычном диапазоне обзора, который близок к углу 30°.
Более полное понимание других задач, характеристик и сути настоящего изобретения может быть получено с помощью последующего описания. Кроме того, преимущества настоящего изобретения станут очевидными при обращении к нижеследующему описанию в сочетании с сопровождающими чертежами.
Краткое описание чертежей
На чертежах:
фиг.1 - перспективное изображение многослойной структуры жидкокристаллического устройства отображения с пространственным разделением элементов согласно осуществлению настоящего изобретения;
фиг.2 - поперечное сечение структуры жидкокристаллического устройства отображения, показанного на фиг.1, согласно первому осуществлению;
фиг.3 - поперечное сечение структуры жидкокристаллического устройства отображения, показанного на фиг.1, согласно второму осуществлению;
фиг.4 - структурная схема, иллюстрирующая конфигурацию схемы жидкокристаллической панели, включенной в состав жидкокристаллического устройства отображения, показанного на фиг.1;
фиг.5 - перспективное изображение многослойной структуры жидкокристаллического устройства отображения с пространственным разделением элементов, выполненной по обычной технологии, при этом излучаемый свет экранируется поляризационными солнцезащитными очками;
фиг.6 - перспективное изображение многослойной структуры жидкокристаллического устройства отображения с пространственным разделением элементов, выполненной по обычной технологии, при этом излучаемый свет экранируется поляризационными солнцезащитными очками;
фиг.7 - пояснительный вид, касающийся точек просмотра жидкокристаллического устройства отображения;
фиг.8 - поперечное сечение, иллюстрирующее структуру первого варианта примера жидкокристаллического устройства отображения согласно второму осуществлению; и
фиг.9 - поперечное сечение, иллюстрирующее структуру второго варианта примера жидкокристаллического устройства отображения согласно второму осуществлению.
Перечень позиций
1. Задняя поляризационная пластина (пластина линейной поляризации).
2. Жидкокристаллическая панель.
3. Передняя поляризационная пластина (пластина линейной поляризации).
4. Оптическая анизотропная пленка (триацетилцеллюлозная пленка, имеющая двуосную оптическую анизотропию; волновая пластина).
5. Поверхностно обработанная пленка.
11. ТАЦ пленка (защитная пленка, триацетилцеллюлозная пленка).
12. Расширяющая угол обзора пленка.
16. Расширяющая угол обзора пленка.
17. ТАЦ пленка (защитная пленка, триацетилцеллюлозная пленка).
18. Защитная пленка.
41. ТАЦ пленка (триацетилцеллюлозная пленка, имеющая двуосную оптическую анизотропию).
42. Волновая пластина.
20. Жидкокристаллическое устройство отображения.
Описание осуществлений
Осуществление настоящего изобретения поясняется ниже с обращением к фиг.1 или 4, 8 и 9.
На фиг.1 показана конфигурация жидкокристаллического устройства отображения согласно настоящему осуществлению.
Жидкокристаллическое устройство отображения включает в себя заднюю поляризационную пластину 1, жидкокристаллическую панель 2, переднюю поляризационную пластину 3, оптическую анизотропную пленку 4 и поверхностно обработанную пленку 5.
Задняя поляризационная пластина 1 представляет собой пластину линейной поляризации, расположенную так, что ее ось 1а пропускания образует угол 45°, отсчитываемый против часовой стрелки относительно горизонтальной оси жидкокристаллической панели 2. В настоящем осуществлении жидкокристаллическая панель 2 включает в себя ячейку на закрученном нематическом жидком кристалле. Ось 2а ориентации на задней стороне жидкокристаллического слоя перпендикулярна к оси пропускания задней поляризационной пластины 1, а ось 2b ориентации на передней стороне жидкокристаллического слоя перпендикулярна к оси 2а ориентации. Передняя поляризационная пластина 3 представляет собой пластину линейной поляризации и расположена так, что ось 3а пропускания образует угол 135°, отсчитываемый против часовой стрелки относительно горизонтальной оси жидкокристаллической панели 2, и так, что совместно с задней поляризационной пластиной 1 обладает свойством скрещенных николей.
Оптическая анизотропная пленка 4 представляет собой пленку, обеспечивающую замедление пропускаемого света за счет использования ее оптической анизотропии и анизотропии преломления. Для света, выходящего в направлении точек Q1 и Q2 просмотра жидкокристаллического устройства отображения, поясненных ранее при обращении к упомянутой выше фиг.7, оптическая анизотропная пленка 4 дает замедление около 140 нм; иначе говоря, оптическая анизотропная пленка 4 создает разность фаз 90° между поляризованными составляющими света, относящимися к свету, имеющему длину волны 560 нм. Оптическая анизотропная пленка 4 имеет поперечную медленную ось 4а. Поперечная медленная ось 4а расположена так, что образует угол 45° с осью 3а пропускания передней поляризационной пластины 3. Поверхностно обработанная пленка 5 включает в себя слой с низким отражением или аналогичный.
Нижеследующее является пояснением состояния поляризованного света в жидкокристаллическом устройстве отображения согласно описанной выше конфигурации.
Свет L0 задней подсветки преобразуется в линейно поляризованный свет задней поляризационной пластиной 1 и входит в жидкокристаллическую панель 2. Жидкокристаллическая панель 2 обычно является белой. Поэтому в состоянии, когда напряжение не прикладывается к жидкокристаллическому слою, линейно поляризованный свет, входящий в жидкокристаллический слой, поворачивается на 90° при оптическом повороте, так что линейно поляризованный свет проходит через переднюю поляризационную пластину 3 и становится светом отображения. Кроме того, в состоянии, когда напряжение прикладывается к жидкокристаллическому слою, линейно поляризованный свет проходит в неизменном виде через жидкокристаллический слой, так что линейно поляризованный свет поглощается поляризационной пластиной 3, а жидкокристаллическая панель 2 входит в состояние отображения черного. Свет, который проходит через переднюю поляризационную пластину 3, входит в оптическую анизотропную пленку 4 и подвергается замедлению следующим образом. Распространяясь по направлению нормали к плоскости панели, свет, который проходит через переднюю поляризационную пластину 3, подвергается замедлению в направлении оси z (направлении толщины), то есть в направлении нормали, тогда как при распространении по другим направлениям азимутального угла и полярного угла относительно панели свет, который проходит через переднюю поляризационную пластину 3, подвергается замедлению, изменяющемуся в зависимости от того, по какому направлению свет распространяется, при этом замедление изменяется вследствие оптической анизотропии и в зависимости от зрительного направления длины оптического пути. В частности, в направлении диапазона полярных углов относительно направления вперед (например, диапазона от -5° до +15°) при азимутальном угле 30°, которое представляет собой направление на точки Q1 и Q2 просмотра на фиг.7, замедление около 140 нм создается для света, распространяющегося в этом направлении, так что свет, достигающий наблюдателя, становится светом с по существу круговой поляризацией.
В соответствии с этим в ситуации, когда на экран смотрят из боковой, расположенной под углом точки просмотра, например в ситуации, когда на автомобильное устройство отображения смотрят люди в автомобиле, приходящий свет (например, L1 на фиг.1) проходит через поляризационные солнцезащитные очки 6 без влияния на него угла наклона головы наблюдателя, которым определяется ось 6а пропускания поляризационных солнцезащитных очков 6, и наблюдатель может воспринимать изображение с постоянным и стабильным качеством, даже если наблюдатель носит поляризационные солнцезащитные очки 6.
Кроме того, поскольку при наблюдении панели спереди человек редко наклоняет голову, наблюдатель, носящий поляризационные солнцезащитные очки 6, вряд ли будет испытывать какой-либо дискомфорт, обусловленный осознаваемыми изменениями качества изображения, даже если замедление на толщине оптической анизотропной пленки 4 будет находиться в указанном выше диапазоне.
С учетом изложенного выше можно создать жидкокристаллическое устройство отображения, позволяющее наблюдателю, носящему поляризационные солнцезащитные очки, воспринимать изображение на экране с высоким качеством отображения не только из передней точки просмотра, но также в случае, если азимутальный угол и полярный угол, на которых находятся точки просмотра, сдвинуты относительно передней точки просмотра. Поскольку направление поляризации света, выходящего из передней поляризационной пластины, обычно наклонено под углом 135°, отсчитываемым против часовой стрелки, вследствие использования ячеек с закрученным нематическим жидким кристаллом, то такое жидкокристаллическое устройство отображения согласно настоящему осуществлению, используемое в качестве автомобильного устройства отображения, особенно пригодно для человека, сидящего на левом сиденье, то есть на месте, где ось пропускания поляризационных солнцезащитных очков, возможно, будет перпендикулярной к линейно поляризованному свету, приходящему со стороны жидкокристаллического экрана, когда голова человека наклонена, в частности для водителя, сидящего на левом месте, который нередко надевает поляризационные солнцезащитные очки для обеспечения безопасного вождения. В соответствии с этим жидкокристаллическое устройство отображения согласно настоящему изобретению особенно применимо в качестве дисплеев в автомобилях с левосторонним управлением.
Далее дается пояснение, включающее в себя примеры оптической анизотропной пленки из варианта осуществления жидкокристаллического устройства отображения.
Осуществление 1
На фиг.2 показана многослойная структура жидкокристаллического устройства отображения, в котором оптическая анизотропная пленка 4 представляет собой триацетилцеллюлозную (ТАЦ) пленку 41, имеющую двуосную оптическую анизотропию.
В жидкокристаллическом устройстве отображения задняя поляризационная пластина 1, жидкокристаллическая панель 2, триацетилцеллюлозная пленка 11, расширяющая угол обзора пленка 12, передняя поляризационная пластина 3, триацетилцеллюлозная пленка 41 и поверхностно обработанная пленка 5 расположены последовательно в этом порядке.
Триацетилцеллюлозная пленка 41 имеет анизотропию преломления, при которой главный показатель nz преломления в направлении оси z (направлении толщины) отличается от главного показателя nx преломления в направлении лежащей в плоскости оси x и главного показателя ny преломления в направлении лежащей в плоскости оси y. Кроме того, главный показатель nx преломления и главный показатель ny преломления отличаются друг от друга, а ось, соответствующая более высокому одному из главного показателя nx преломления и главного показателя ny преломления, соответствует поперечной медленной оси 4а на фиг.1. Кроме того, замедление по плоскости триацетилцеллюлозной пленки 41 задают в диапазоне 70 нм±30 нм, то есть от 40 нм до 100 нм. Поперечное замедление по плоскости триацетилцеллюлозной пленки 41 меньше, чем замедление, дающее разность фаз 90° в направлении нормали к плоскости панели. При такой компоновке свет, выходящий в режиме пропускания из жидкокристаллической панели 2 в направлении лицевой стороны панели через переднюю поляризационную пластину 3, получает замедление в указанном выше диапазоне. Кроме того, благодаря трехмерной анизотропии преломления можно задавать замедление около 140 нм для света, выходящего при азимутальном угле 30° и в диапазоне полярных углов, используемом в качестве обычного диапазона обзора в соответствии с азимутальным углом 30°. Чтобы гарантировать удовлетворительное качество отображения в таком направлении наблюдения, диапазон ±30 нм получают, задавая в направлении азимутального угла 30° коэффициент эллиптичности поляризованного света 40% или более высокий. При реальном изготовлении триацетилцеллюлозная пленка 41 может иметь такую толщину, которая позволяет в результате иметь замедление триацетилцеллюлозной пленкой 41 около 140 нм в направлении точки просмотра.
Кроме того, поскольку жидкокристаллическое устройство отображения согласно настоящему осуществлению включает в себя расширяющую угол обзора пленку 12 между жидкокристаллической панелью 2 и триацетилцеллюлозной пленкой 41, свет получают в более широком угле обзора благодаря замедлению и компенсации оптической активности расширяющей угол обзора пленкой 12, и в таком случае замедление света компенсируется соответственно в направлениях вправо и влево триацетилцеллюлозной пленкой 41. При использовании жидкокристаллических ячеек с закрученным нематическим кристаллом существует вероятность просачивания света на боковых углах вследствие остаточного замедления, когда экран находится в состоянии отображения черного. Однако, поскольку состояние отображения черного является почти идеальным вследствие компенсации анизотропии двулучепреломления расширяющей угол обзора пленкой 12, можно повысить контраст при просмотре экрана с бокового угла. Например, расширяющую обзор пленку (то есть пленку, в которой слой жидкого кристалла с дискотической ориентацией образован на триацетилцеллюлозной пленке) можно использовать в качестве расширяющей угол обзора пленки 12. Такая расширяющая обзор пленка может компенсировать оптическую активность в дополнение к двулучепреломлению. Кроме того, одноосно ориентированную поликарбонатную (ПК) пленку, одноосно ориентированную пленку из поливинилового спирта (ПВС) или аналогичного материала также можно использовать в качестве расширяющей угол обзора пленки 12. Использование расширяющей угол обзора пленки 12 позволяет наблюдателю, носящему поляризационные солнцезащитные очки 6, отдавать должное благоприятному воздействию эффекта расширения угла обзора панели наравне с наблюдателем без поляризационных солнцезащитных очков 6.
Кроме того, триацетилцеллюлозная пленка 11 может иметь или может не иметь оптической анизотропии. Передняя поляризационная пластина 3 закреплена между триацетилцеллюлозной пленкой 41 (расположенной ближе к передней стороне экрана), расположенной дальше от панели 2, и триацетилцеллюлозной пленкой 11 (расположенной дальше от передней стороны экрана), при этом триацетилцеллюлозная пленка 41 и триацетилцеллюлозная пленка 11 служат защитными пленками для передней поляризационной пластины 3. В соответствии с этим, поскольку триацетилцеллюлозную пленку 41, которую используют для компенсации замедления, также используют в качестве защитной пленки для передней поляризационной пластины 3, то передняя поляризационная пластина 3, как и в обычном устройстве, закреплена между двумя защитными пленками. В результате, поскольку можно повысить прочность, влагостойкость и термостойкость передней поляризационной пластины 3, то можно придать стабильные свойства передней поляризационной пластине 3. Кроме того, поскольку триацетилцеллюлозная пленка 41 также служит защитной пленкой, можно уменьшить количество компонентов, используемых в качестве защитных пленок.
Кроме того, поскольку защитная пленка передней поляризационной пластины 3 выполнена из двух триацетилцеллюлозных пленок, сочетанием этих двух триацетилцеллюлозных пленок можно создавать отвечающую требованиям защиту для передней поляризационной пластины 3. Кроме того, поскольку триацетилцеллюлозная пленка 41, служащая защитной пленкой, расположена ближе к передней стороне экрана с тем, чтобы обеспечивалась защита передней поляризационной пластины 3, может быть триацетилцеллюлозной пленкой 11, имеющей оптическую анизотропию, или триацетилцеллюлозной пленкой 11, не имеющей оптической анизотропии, то в согласии с необходимостью компенсации замедления можно придавать надлежащую структуру защитной пленке без утраты простоты многослойной структуры. В случае, когда используют триацетилцеллюлозную пленку 11 с оптической анизотропией, триацетилцеллюлозную пленку 11 образуют имеющей толщину, при которой обеспечивается заданное замедление. Кроме того, в случае, когда защитная пленка расположена дальше от передней стороны экрана, а передняя поляризационная пластина 3 не имеет оптической анизотропии, защитную пленку можно изготавливать из такого материала, как полиэтилентерефталат (ПЭТФ). Триацетилцеллюлозную пленку 11 можно не включать.
Кроме того, в случае жидкокристаллического устройства отображения согласно настоящему осуществлению поверхностно обработанная пленка 5 на триацетилцеллюлозной пленке 41 подавляет отражение света. Поверхностно обработанная пленка 5 может быть, например, обычной антибликовой пленкой или просветленной пленкой.
Кроме того, в этом осуществлении задняя поляризационная пластина 1 имеет триацетилцеллюлозные пленки на верхнем и нижнем участках; однако ради получения простой иллюстрации они не включены в соответствующие чертежи.
Осуществление 2
На фиг.3 показана многослойная структура жидкокристаллического устройства отображения, в которой оптическая анизотропная пленка 4 представляет собой волновую пластину 42, имеющую одноосную оптическую анизотропию.
В жидкокристаллическом устройстве отображения задняя поляризационная пластина 1, жидкокристаллическая панель 2, триацетилцеллюлозная пленка 15, расширяющая угол обзора пленка 16, передняя поляризационная пластина 3, триацетилцеллюлозная пленка 17, волновая пластина 42, защитная пленка 18 и поверхностно обработанная пленка 5 расположены последовательно в этом порядке.
Волновая пластина 42 имеет анизотропию преломления, при которой главный показатель nz преломления в направлении оси z (направлении толщины) равен одному из главного показателя nx преломления в направлении лежащей в плоскости оси x и главного показателя ny преломления в направлении лежащей в плоскости оси y. Кроме того, главный показатель nx преломления и главный показатель ny преломления отличаются друг от друга, а ось, соответствующая более высокому одному из главного показателя nx преломления и главного показателя ny преломления, соответствует поперечной медленной оси 4а на фиг.1. Кроме того, замедление по плоскости волновой пластины 42 задают в диапазоне 60 нм±30 нм, то есть от 30 нм до 90 нм. Замедление по плоскости волновой пластины 42 меньше, чем замедление, создающее разность фаз 90° в направлении нормали к плоскости панели. При такой компоновке свет, выходящий в режиме пропускания из жидкокристаллической панели 2 через переднюю поляризационную пластину 3 в направлении нормали к плоскости панели, получает замедление, равное примерно удвоенному замедлению из указанного выше диапазона. Кроме того, в зависимости от визуального направления относительно длины оптического пути замедление около 140 нм можно задавать для света, выходящего на азимутальном угле 30° и в диапазоне полярных углов, используемом в качестве обычного диапазона обзора в соответствии с азимутальным углом 30°. Чтобы гарантировать удовлетворительное качество изображения при таком направлении наблюдения, диапазон ±30 нм получают, задавая коэффициент эллиптичности поляризованного света в направлении азимутального угла 30°, равный 40% или более высокий. При реальном изготовлении волновая пластина 42 может иметь такую толщину, которая позволяет иметь близкое к 140 нм замедление волновой пластиной 42 в направлении точки просмотра. Волновая пластина 42 может быть одноосно ориентированной поликарбонатной (ПК) пленкой, одноосно ориентированной пленкой из поливинилового спирта (ПВС) или аналогичного материала.
Кроме того, поскольку жидкокристаллическое устройство отображения согласно настоящему осуществлению включает в себя расширяющую угол обзора пленку 16, которая расположена дальше от передней стороны экрана, чем волновая пластина 42, свет получают в более широком угле обзора благодаря компенсации оптической активности расширяющей угол обзора пленкой 16, и в таком случае замедление соответствующим образом компенсируется волновой пластиной 42 в направлениях вправо и влево. При использовании жидкокристаллических ячеек с закрученным нематическим кристаллом свет может просачиваться на боковых углах вследствие остаточного замедления, когда экран находится в состоянии отображения черного. Однако, поскольку состояние отображения черного является почти идеальным вследствие компенсации анизотропии двулучепреломления расширяющей угол обзора пленкой 16, можно повысить контраст при наблюдении экрана на боковых углах. Например, расширяющую обзор пленку (то есть пленку, в которой слой жидкого кристалла с дискотической ориентацией расположен на триацетилцеллюлозной пленке) можно использовать в качестве расширяющей угол обзора пленки 16. Такая расширяющая обзор пленка может компенсировать оптическую активность в дополнение к двулучепреломлению. Кроме того, одноосно ориентированную карбонатную пленку, одноосно ориентированную пленку из поливинилового спирта или аналогичного материала также можно использовать в качестве расширяющей угол обзора пленки 16. Использование расширяющей угол обзора пленки 16 позволяет наблюдателю, носящему поляризационные солнцезащитные очки 6, отдавать должное благоприятному воздействию эффекта расширения угла обзора панели наравне с наблюдателем без поляризационных солнцезащитных очков 6.
Кроме того, триацетилцеллюлозные пленки 15 и 17 могут иметь или могут не иметь оптической анизотропии. Передняя поляризационная пластина 3 закреплена между триацетилцеллюлозной пленкой 17 (расположенной ближе к передней стороне экрана) и триацетилцеллюлозной пленкой 15 (расположенной дальше от передней стороны экрана), при этом триацетилцеллюлозная пленка 17 и триацетилцеллюлозная пленка 15 служат защитными пленками для передней поляризационной пластины 3. Защитная пленка 18 защищает волновую пластину 42 и изготовлена из триацетилцеллюлозы, полиэтилентерефталата или аналогичного материала. Поскольку триацетилцеллюлозная пленка 17, образуя совместно с защитной пленкой 18 и волновой пластиной 42 трехслойную структуру, удерживает помещенную посередине волновую пластину 42, триацетилцеллюлозная пленка 17 также служит защитной пленкой для волновой пластины 42. В соответствии с этим волновая пластина 42 закреплена между двумя защитными пленками. В результате, поскольку можно повысить прочность, влагостойкость и термостойкость волновой пластины 42, то можно придать стабильные свойства волновой пластине 42. Кроме того, поскольку можно проектировать, если это необходимо, триацетилцеллюлозные пленки 15 и/или 17 обладающими функцией оптической компенсации, то можно в соответствии с необходимостью компенсации замедления придавать подходящую структуру защитной пленке передней поляризационной пластины без утраты простоты многослойной структуры. В случае, когда используют триацетилцеллюлозные пленки 15 и 17 с оптической анизотропией, триацетилцеллюлозные пленки 15 и 17 образуют имеющими толщину или толщины, при которой (или при которых) обеспечивается (обеспечиваются) заданное (заданные) замедление (замедления). Кроме того, в случае, когда используют триацетилцеллюлозные пленки 15 и 17 без оптической анизотропии, триацетилцеллюлозные пленки 15 и 17 можно изготавливать из такого материала, как полиэтилентерефталат (ПЭТФ). Триацетилцеллюлозную пленку 15 можно не включать.
Кроме того, в случае жидкокристаллического устройства отображения согласно настоящему осуществлению поверхностно обработанная пленка 5 на триацетилцеллюлозной пленке 42 подавляет отражение света. Поверхностно обработанная пленка 5 может быть, например, обычной антибликовой пленкой или просветленной пленкой.
Далее, на фиг.8 и 9 показаны варианты примеров конфигураций из настоящего осуществления.
На фиг.8 показана конфигурация, в которой задняя поляризационная пластина 1, жидкокристаллическая панель 2, триацетилцеллюлозная пленка 15, расширяющая угол обзора пленка 16, передняя поляризационная пластина 3, триацетилцеллюлозная пленка 43 и поверхностно обработанная пленка 5 расположены последовательно в этом порядке. Триацетилцеллюлозная пленка 43 является одноосной. На фиг.9 показана конфигурация, в которой задняя поляризационная пластина 1, жидкокристаллическая панель 2, триацетилцеллюлозная пленка 15, расширяющая угол обзора пленка 16, передняя поляризационная пластина 3, триацетилцеллюлозная пленка 17, пластина 44 в три четверти волны, защитная пленка 18 и поверхностно обработанная пленка 5 расположены последовательно в этом порядке. В конфигурации, показанной на фиг.8, и конфигурации, показанной на фиг.9, суммарное замедление по плоскости может быть заключено в диапазоне от 30 нм до 90 нм.
Этим завершаются пояснения, касающиеся различных осуществлений оптической анизотропной пленки 4.
Согласно приведенным выше примерам в жидкокристаллической панели использованы ячейки с закрученным нематическим жидким кристаллом; однако нет ограничения в этом отношении, и ячейки с жидким кристаллом, имеющим вертикальную ориентацию молекул, также можно использовать. В таком случае ось 3а пропускания передней поляризационной пластины 3 обычно параллельна вертикальному направлению в плоскости панели и ось 1а пропускания задней поляризационной пластины 1 обычно параллельна горизонтальному направлению в плоскости панели. Кроме того, как и при использовании закрученных нематических кристаллов, наблюдатель, обычно носящий поляризационные солнцезащитные очки 4 так, что направление угла пропускания поляризационных солнцезащитных очков 4 является вертикальным направлением, способен воспринимать изображение на экране с высоким качеством отображения независимо от угла наклона головы наблюдателя.
На фиг.4 показана структурная схема жидкокристаллического устройства 20 отображения, при этом жидкокристаллическое устройство 20 отображения является примером описанного выше жидкокристаллического устройства отображения.
Жидкокристаллическое устройство 20 отображения включает в себя жидкокристаллическую панель 22, гибкую печатную схемную плату 23 и панель 24 управления.
Жидкокристаллическая панель 22 соответствует жидкокристаллической панели 2, показанной на фиг.1, и представлена с областью 22а воспроизведения, множеством затворных шин GL (шин сканирования сигнала), множеством шин истоков SL (шин сигналов данных) и возбудителем затворов 25 (схемой возбуждения для шин сканирования сигнала), расположенными на стеклянной подложке и изготовленными из аморфного кремния, поликристаллического кремния, кремния с постоянной зернистостью, микрокристаллического кремния и т.п. Жидкокристаллическая панель 22 представляет собой панель отображения с активной матрицей, присоединенную к передней подложке, между которыми заключен слой жидкого кристалла. Область 22а воспроизведения представляет собой область, в которой множество элементов PIX изображения расположено в матричной конфигурации. Элемент PIX изображения включает в себя тонкопленочный транзистор 21 (который является элементом, выбирающим элемент изображения), жидкокристаллический конденсатор CL и вспомогательный конденсатор Cs. Тонкопленочный транзистор 21 имеет затвор, соединенный с затворной шиной GL, и исток, соединенный с шиной SL истоков. Жидкокристаллический конденсатор CL и вспомогательный конденсатор Cs соединены со стоком тонкопленочного транзистора 21.
Множество затворных шин GL включает в себя затворные шины GL1, GL2, …, GLn, при этом каждая из них соединена с выходом возбудителя затворов (схемой возбуждения для шин сканирования сигнала) 25. Множество шин SL истоков включает в себя шины SL1, SL2, SL3,…, SLm истоков, при этом каждая из них соединена с выходом возбудителя 26 истоков, который будет пояснен ниже. Кроме того, сформированы шины вспомогательных конденсаторов (не показанные на фиг.4) для подачи напряжения, необходимого для вспомогательных конденсаторов, на каждый вспомогательный конденсатор Cs элементов PIX изображения.
Возбудитель 25 затворов расположен на панели 22 устройства отображения в области, обращенной к области 22а воспроизведения и прилегающей к концу линии, проходящей в направлении затворных шин GL. С возбудителя 25 затворов затворные импульсы (импульсы сканирования) последовательно подводятся к каждой из затворных шин GL. В возбудителе 25 затворов панели 22 отображения используют аморфный кремний или поликристаллический кремний, и его изготавливают, образуя единый блок с областью 22а воспроизведения. Возбудитель 25 затворов называют монолитным возбудителем затворов, автономным возбудителем затворов, встроенным в панель возбудителем затворов, возбудителем затворов в панели и т.п.
Гибкая печатная схемная плата 23 включает в себя возбудитель 26 истоков. С возбудителя 26 истоков сигналы данных подаются на каждую из шин SL истоков. Панель 24 управления соединена с гибкой печатной схемной платой 23, и с нее подаются необходимые сигналы и электропитание на возбудитель 26 истоков. Сигналы и электропитание, поступающие с панели 24 управления и подводимые к возбудителю 25 затворов, проходят через гибкую печатную схемную плату 23 и достигают возбудителя 25 затворов жидкокристаллической панели 22.
Настоящее изобретение не ограничено описанными выше осуществлениями, и в пределах объема нижеследующей формулы изобретения возможны различные модификации. Иначе говоря, осуществления, получаемые соответствующим объединением технических средств в объеме нижеследующей формулы изобретения, также охватываются техническим объемом настоящего изобретения.
Промышленная применимость
Предпочтительно применять настоящее изобретение для устройств отображения, на которые часто смотрят слева или справа, например для автомобильных устройств, и в частности для устройств отображения в автомобилях с левосторонним управлением, при этом частицы закрученного нематического жидкого кристалла являются оптически левовращающими.