DE69333189T2

DE69333189T2 - Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE69333189T2
Application number: DE69333189T
Authority: DE
Inventors: Shozo Kokawa; Yukikazu Sato; Michiharu Nishihara
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1992-06-01
Filing date: 1993-06-01
Publication date: 2004-06-03
Anticipated expiration: 2013-06-02
Also published as: EP0573268A3; ES2137969T3; EP0908757A2; EP0908757B1; CA2097109C; EP0908757A3; EP0573268A2; AU671787B2; AU665680B2; EP0573268B1; US5467208A; AU2039095A; CN1043082C; CA2097109A1; DE69333189D1; DE69333355T2; AU2038995A; MY112084A; MY112201A; ES2212218T3

Description

Hintergrund der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, und insbesondere eine Beleuchtungsvorrichtung, die eine Prismenlinse zum Rückkonvergieren von Lichtstrahlen und zur Verwendung in einer Rückbeleuchtungsvorrichtung für Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen verwendet, und eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung vom Transmissionstyp zur Verwendung in einem Personalcomputer vom portablen Typ, einem Wortprozessor und einem Flüssigkristall-Fernseher usw., und eine Rückbeleuchtungsvorrichtung, die geeignet ist zur Verwendung in einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung vom Transmissionstyp, wie etwa einem Personalcomputer vom portablen Typ, einem Wortprozessor, einem Flüssigkristall-Fernseher etc., und insbesondere eine Rückbeleuchtungsvorrichtung unter Verwendung einer Lichtführungsplatte.
Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen (LCD) strahlen Licht nicht ab, und es ist erforderlich, dass sie beleuchtet werden, wenn sie verwendet werden. Dementsprechend sind Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen jeweils mit einem Rücklicht (Hintergrundlicht) zum Sicherstellen der notwendigen Leuchtkraft versehen. Ein Rücklicht besteht aus einer Lichtquelle und einem Lichtdiffusionselement. Eine Beleuchtung von einer Lichtquelle, wie etwa einer Glühlampe (Punktlichtquelle), einer Fluoreszenzlampe (Zeilenlichtquelle) und dergleichen wird von einem Lichtdiffusionselement in Oberflächenlicht zum Beleuchten einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung von der Rückseite konvergiert. Es gibt viele Arten von vorgeschlagenen Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen, die mit Rücklichtern versehen sind.
Beispielsweise offenbart die Veröffentlichung der ungeprüften Patentanmeldung JP,A,2-77726 eine Flüssigkristall-Anzeigevor richtung, die eine asphärische Kondensorlinse zwischen einer Punktlichtquelle und einer Flüssigkristalltafel platziert aufweist und eine asphärische Fresnel-Linse aufweist.
Die Veröffentlichung der ungeprüften Patentanmeldung JP,A,61-15104 offenbart eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, die einen Lichtdiffusor aufweist, der aus einer Mehrzahl von Photoleitern besteht, die stufenweise zwischen einer Zeilenlichtquelle und einer diffundierenden Platte angeordnet sind, die Dreieck-Pol-Prismen aufweist, die darauf angeordnet sind.
Die Veröffentlichung der ungeprüften Gebrauchsmusteranmeldung JP,U,2-62417 offenbart eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, die eine transparente Platte zwischen der Lichtquelle und der Diffusionsplatte aufweist, und die transparente Platte weist eine Mehrzahl von Nuten auf, die darauf platziert sind, um als ein Prisma gegenüberliegend der Lichtquelle zu fungieren.
Als eine der Einrichtungen, um die Leuchtkraft des Anzeigelichts zu erhöhen, wird ein Verfahren zum Erhöhen der Leuchtkraft des Anzeigelichts in einer spezifizierten Richtung vorgeschlagen, indem diffundiertes Licht der Rückbeleuchtungsvorrichtung durch die Verwendung einer Prismenlinse konvergiert wird.
Wie oben erwähnt, kann die Anwendung einer herkömmlichen Prismenlinse die Leuchtkraft einer Flüssigkristall-(LC-)Anzeigevorrichtung in einer spezifizierten Richtung erhöhen, aber sie erzeugt einen Beobachtungswinkel ohne Lichtmenge. Dies kann die Qualität des Bilds auf der LC-Anzeigevorrichtung verschlechtern. Dementsprechend wird üblicherweise eine diffundierende Lage zwischen einer Prismenlinse und einer Flüssigkristall-(LC-)Tafel verwendet. Dies bedeutet, dass Lichtstrahlen konvergiert und wieder diffundiert werden. Deswegen kann der beabsichtigte Effekt der Verwendung der Prismenlinse nicht erreicht werden. Es ist möglich, die diffundierende Lage wegzulassen, indem der Scheitelwinkel einer Prismenlinse auf ein Niveau erhöht wird, bei welchem der Effekt eines Winkels mit Nicht-Beleuchtungsbetrag vernachlässigbar sein kann. Jedoch kann dies eine geringe Wirkung bezüglich der Prismenlinse aufweisen, da das Prisma einen erhöhten Scheitelwinkel aufweist, der die Konvergierungsleistung verringert.
Die herkömmliche Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung erzeugt ein derartiges Problem, dass externes Licht durch Vorder- und Rückflächen einer transparenten Schutzplatte einer vorderen Oberfläche von und in einer Flüssigkristalltafel reflektiert werden kann, wodurch ihre Bildsichtbarkeit verschlechtert wird.
Die herkömmlichen Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen weisen eine Begrenzung bei einem Erreichen einer Verringerung ihrer Dicke auf und gleichzeitig in der Erhöhung der Helligkeit ihrer Anzeigeschirme. Beispielsweise ist es schwierig, die Dicke der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung zu verringern, indem ein Rücklicht vom direkten Bodenreflexionstyp verwendet wird. Ein Versuch, die Leuchtdichte der Lampe zu erhöhen, indem der Strom erhöht wird, geht mit einem Erwärmen der Lampe einher, was zu einer Beschädigung der IC-Chips für die horizontalen und vertikalen Treiber führt, die an dem Umfang des Anzeigeschirms angeordnet sind. Es war schwierig, beide oben erwähnte Anforderungen gleichzeitig zu erfüllen.
Einer der Nachteile der herkömmlichen Rückbeleuchtungsvorrichtung vom Lichtführungstyp besteht darin, dass sich getrennte Komponenten ausdehnen können, um eine ungleichmäßige Beabstandung dazwischen zu schaffen, oder während des Zusammenbaus versetzt werden können, wodurch eine ungleichmäßige Leuchtkraft durch die Rücklichtstrahlen während des Betriebs der Vorrichtungen herbeigeführt wird. Insbesondere muss in dem Fall eines Zusammenbauens sehr dünner Komponenten, z. B. 0,2 mm dicker konvergierender, diffundierender und reflektierender Platten äußerste Sorgfalt angewandt werden, um die Ausdehnung und den Versatz zu verhindern, und um auch die irrtümliche Positionierung der Komponenten und eine Beschädigung durch Schmutz auf ihren Oberflächen zu vermeiden, die dunkle und Leuchtpunkte auf einem Bild auf dem Anzeigeschirm der Flüssig kristalltafel herbeiführen können. Zusätzlich kann jedwede herkömmliche Rücklichtvorrichtung Lichtstrahlen durch einen Spalt zwischen ihrer Lampe und der Lichtführungsplatte und der Vorrichtung und ihrem Halter entweichen lassen, was die schwächere Leuchtkraft eines Bilds auf der Flüssigkristalltafel herbeiführt.
Der andere Nachteil des Stands der Technik ist der folgende: Flüssigkristalltafeln weisen eine Beobachtungswinkeleigenschaft auf, die in ihrer vertikalen Richtung besonders schmal ist. Deswegen kann, auch wenn Rücklichtstrahlen gleichförmig in sämtlichen visuellen Winkeln in einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungstafel angebracht werden, die Bildqualität der Anzeigevorrichtung wegen des sehr schmalen Beobachtungswinkels der Tafel in einer vertikalen Richtung kaum verbessert werden.
Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, eine Erhöhung der Leuchtkraft zu erreichen und die Reflexion einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, die mit einer Rückbeleuchtungseinheit vom Kanten-Lichttyp versehen ist, zu verringern.
Technische Aufgaben sind (1) ein Erhöhen der Leuchtkraft der Rückbeleuchtungseinheit und (2) ein Verringern der Reflexion einer Flüssigkristalltafel.
Betreffend die Aufgabe (1) schlägt die vorliegende Erfindung ein Rücklicht vor, das eine Lampe (Lichtquelle), eine Lichtführungsplatte, eine Diffusionsplatte und eine Konvergenzplatte umfasst. Andererseits offenbaren die japanischen Veröffentlichungen der ungeprüften Anmeldung JP,A,61-15104 und JP,U,2-62417 den relevanten Stand der Technik. Der erstere Stand der Technik ist der vorliegenden Erfindung hinsichtlich der Anwendung einer Rückbeleuchtungseinheit vom Kanten-Lichttyp ähnlich, aber die Einheit besteht aus einer Lichtquelle, einer Lichtführungsplatte und einer doppellagigen Diffusionsplatte, um die Ungleichmäßigkeit des Lichts zum Beleuchten einer Flüssigkristalltafel zu eliminieren. Der letztere Stand der Technik verwendete ein Rücklicht vom direkten Bodenreflexionstyp, das aus einer Lichtquelle, einer Konvergenzplatte und einer diffundierenden Platte bestand, durch welche Lichtstrahlen die Flüssigkristalltafel beleuchteten, während die vorliegende Rückbeleuchtungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung die Flüssigkristalltafel mit Rücklichtstrahlen durch die Verwendung einer Konvergenzplatte beleuchten soll.
Der erstere Stand der Technik beabsichtigte im Wesentlichen, nur eine ungleichmäßige Leuchtkraft innerhalb des Anzeigeschirms zu verhindern, und der letztere Stand der Technik beabsichtigte, die Leuchtkraft einer spezifizierten Position innerhalb des Anzeigeschirms (auf das Maximum) zu erhöhen, wobei eine ungleichmäßige Leuchtkraft darin nicht berücksichtigt wurde. Die vorliegende Erfindung schlägt vor, die vordere axiale Leuchtkraft des Anzeigeschirms zu erhöhen und gleichzeitig die ungleichmäßige Leuchtkraft darauf so weit wie möglich zu verhindern.
Hinsichtlich der Aufgabe (2) schlägt die vorliegende Erfindung vor, dass eine Flüssigkristalltafel und eine transparente Schutzplatte, die eine AR-Beschichtung (reflektierende Beschichtung) aufweist, die auf ihrer vorderen Oberfläche aufgetragen ist, mit einem Kleber zusammengeklebt werden.
Die Veröffentlichung der ungeprüften Patentanmeldung JP,A,3-188420 offenbart eine Vorrichtung, die eine Kombination einer zirkularen, Licht-ablenkenden Platte und eines 1/4-Phasensubstrats anwendet, um eine Lichtreflexion in und an einer Oberfläche der Tafel und an der hinteren Oberfläche einer Schutzplatte zu unterdrücken. Diese Kombination erfordert jedoch die Bereitstellung eines Luftspalts zwischen der Tafel und der transparenten Schutzplatte. Die vorliegende Erfindung zielt darauf ab, die Lichtreflexion durch die Oberfläche der Flüssigkristalltafel und durch die hintere Oberfläche der transparenten Schutzplatte zu eliminieren, indem die Schutzplatte und die Tafel mit einem Kleber zusammengeklebt werden.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist wünschenswert, eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, eine erhöhte Leuchtkraft auf ihrem Anzeigeschirm bei einer verringerten Dicke des gesamten Systems aufzuweisen.
Dementsprechend wird eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1 bereitgestellt.
Eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann dünner in der Größe ausgeführt werden, da eine Fluoreszenzlampe an der inneren Seitenfläche der Rückbeleuchtungseinheit angeordnet ist. IC-Chips für Treiber sind auf einer Flüssigkristalltafel so weit von einer Lampeneinheit angeordnet, dass sie den Anzeigeschirm, mit einer erhöhten Leuchtkraft, nicht beschädigen können. Eine Lampeneinheit kann an dem Flüssigkristall-Anzeigehalter entfernbar angebracht werden und kann deswegen durch eine neue auf einfache Weise ersetzt werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
In den Zeichnungen zeigen:
1 eine Ansicht zum Erklären der Konvergierungswirkung einer Prismenlinse des Stands der Technik;
2 eine Ansicht zum Erklären des Gesetzes der Lichtbrechung einer Prismenlinse aus dem Stand der Technik;
3 eine Ansicht zum Erklären des kritischen Reflexionswinkels eines Lichts für eine Prismenlinse aus dem Stand der Technik;
4 eine Ansicht zum Erklären des Brechungszustands einer Prismenlinse des Stands der Technik;
5 eine Ansicht zum Erklären eines weiteren Brechungszustands einer Prismenlinse des Stands der Technik;
6 eine typische herkömmliche Flüssigkristall-Rnzeigevorrichtung eines Transmissions-rückbeleuchteten Typs;
7A eine Vorderansicht eines Beispiels einer herkömmlichen Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung;
7B eine Schnittansicht entlang einer Linie VIIB-VIIB der 7A;
8A eine Vorderansicht eines weiteren Beispiels einer herkömmlichen Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung;
8B eine Schnittansicht entlang einer Linie VIIIC-VIIIB der 8A;
9 eine schematische Ansicht einer herkömmlichen Rückbeleuchtungsvorrichtung eines Lichtführungstyps;
10 eine schematische Ansicht einer herkömmlichen Rückbeleuchtungsvorrichtung eines direkten Bodenreflexionstyps;
11A eine Prismenlinse;
11B die visuelle Eigenschaft der Prismenlinse, die in 11A gezeigt ist;
12 eine weitere Ausführungsform der Prismenlinse, die in der Lage ist, die visuelle Eigenschaft mittels eines Oberflächengebiets eines flachen Abschnitts und einer Größe von Prismenabschnitten einzustellen;
13A eine weitere Ausführungsform einer Prismenlinse;
13B eine visuelle Eigenschaft mittels eines Scheitelwinkels, des Oberflächengebiets eines flachen Abschnitts und eines Betrags von Prismenabschnitten;
13C eine weitere Ausführungsform der Prismenlinse;
13D eine weitere Ausführungsform der Prismenlinse;
14A noch eine weitere Ausführungsform einer Prismenlinse;
14B eine Prismenlinse, die in der Lage ist, mittels eines Winkels eines nicht leuchtenden Betrags eines Prismas zu markieren;
15A ein weiteres Beispiel einer Prismenlinse der 14A;
15B einen Anzeigeschirm bei einem Beobachtungswinkel von 36,5°, der in 15A gezeigt ist;
15C einen Anzeigeschirm bei einem Beobachtungswinkel von 38,6°, der in 15A gezeigt ist;
16 eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung;
17 eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts A der 16;
18A eine Vorderansicht einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, die in der vorliegenden Erfindung ausgeführt ist;
18B eine Schnittansicht entlang einer Linie XVIIIB-XVIIIB der 18A.
19A eine Vorderansicht einer Lampeneinheit, die in der Ausführungsform der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung verwendet wird;
19B eine Schnittansicht entlang einer Linie XIXB-XIXB der 19A;
20 eine Ansicht zum Erklären des Aufbaus einer Rückbeleuchtungsvorrichtung;
21 ein vergrößerter Bereich eines Abschnitts A der 20;
22 eine Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer Rückbeleuchtungsvorrichtung;
23A eine Ansicht noch einer weiteren Ausführungsform einer Rückbeleuchtungsvorrichtung;
23B eine Schnittansicht entlang einer Linie XXIIIB-XXIIIB der 23A;
24 ein vergrößerter Bereich eines Abschnitts B der 23B;
25A eine Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer Rückbeleuchtungsvorrichtung;
25B eine Ansicht einer weiteren Ausführungsform einer Rückbeleuchtungsvorrichtung, die in 25A gezeigt ist; und
26 einen Beobachtungswinkel über der Leuchtkraft einer Rückbeleuchtungsvorrichtung.
Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
Als eine der Einrichtungen, um die Leuchtkraft des Anzeigelichts zu erhöhen, wird ein Verfahren zum Erhöhen der Leuchtkraft des Anzeigelichts in einer spezifizierten Richtung durch ein Konvergieren von diffundiertem Licht der Rückbeleuchtungsvorrichtung durch die Verwendung einer Prismenlinse vorgeschlagen. Der Mechanismus einer Prismenlinse gemäß des Stands der Technik wird im Detail unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben werden.
Die 1A, 1B sind Ansichten zum Erklären der Konvergierungsfunktion einer Prismenlinse: 1A ist eine allgemeine Aufbauansicht einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, und 1B zeigt eine Beobachtungswinkeleigenschaft einer Pris menlinse, wobei A und B Abschnitte der Verteilung der Lichtmenge darstellen. Eine Lage 1 umfasst kleine zusammengesetzte Stücke von Prismenlinsen. Ein Bezugszeichen 2 bezeichnet eine Flüssigkristalltafel, und ein Bezugszeichen 3 bezeichnet ein Rücklicht, das aus einer Lichtführungsplatte, einer Reflexionsplatte, einer Diffusionsplatte und einer Lichtquelle, z. B. einer Fluoreszenzröhre, Elektrolumineszenz oder Tageslicht besteht, und ein Bezugszeichen 4 beze ichnet eine Diffusionslage.
2 zeigt das Gesetz der Lichtbeugung. Wenn ein Lichtstrahl in einem Einfallswinkel Θ₁ in ein Medium eintritt, das einen Berechungsindex n aufweist, bricht der Lichtstrahl bei Θ₀, wie durch die folgende Formel ausgedrückt: Θ0 = sin–1((sin Θ1)/n) (1)
Wenn der gebeugte Lichtstrahl von dem Medium in die Luft läuft, bricht er wieder bei dem Winkel Θ, der durch die folgende Formel ausgedrückt wird: Θ = sin–1(n × sin Θ0) = sin–1(n × sin(sin–1(sin Θ1)/n)) = Θ1 (2)
Die Formel (2) zeigt, dass ein Einfallswinkel von Licht gleich dem Ausfallswinkel ist, wenn die Einfallsebene und die Ausfallsebene parallel zueinander sind.
3 zeigt einen kritischen Reflexionswinkel von Licht. Ein Lichtstrahl tritt in ein Medium in einem Einfallswinkel von 90° ein und bricht bei einem Winkel Θ_limit, der durch die folgende Formel ausgedrückt wird. Deswegen kann, wenn ein Einfallswinkel eines Lichtstrahls diesen Winkel überschreitet, keine Brechung auftreten, und die gesamte Lichtenergie wird von der Grenzfläche reflektiert. Dieser Winkel wird als ein kritischer Reflexionswinkel bezeichnet. Θlimit = sin–1((sin 90°)/n) = sin–1(1/n) (3)
4 zeigt den Brechungszustand einer Prismenlinse. Ein Lichtstrahl tritt in ein Medium in einem Einfallswinkel von Θ₁ ein und bricht bei einem Brechungswinkel von Θ₁, der durch die Formel (1) ausgedrückt wird. Wenn ein Scheitelwinkel einer Prismenlinse durch Θ_p bezeichnet wird, trifft der gebeugte Lichtstrahl auf die Grenze der Prismenlinse bei dem Winkel Θ₂ auf, der durch die folgende Formel ausgedrückt wird. Θ2 = 90° – Θ1 – Θ2/2 (4)
Der Lichtstrahl tritt aus der Prismenlinse unter einem Winkel Θ₃ (der Winkel, der durch den Strahl auf eine imaginäre Linie senkrecht zu der Oberfläche des Prismas gebildet wird) aus, der durch die folgende Formel ausgedrückt wird: Θ3 = sin–1(n × sinΘ2) (5)
Schließlich erscheint der Lichtstrahl gebrochen unter einem Winkel Θ₀, der durch die Formel ausgedrückt wird: Θ0 = 90° – Θp/2 – Θ3 = α – sin–1(n·sin (α – sin–1(sin Θ1)/n)) (α = 90° – Θp/2) (6)
Dieser austretende Lichtstrahl entspricht einem Abschnitt A der Lichtmenge, die wie in 1 gezeigt verteilt ist.
Wenn ein Einfallswinkel Θ₁ des Lichtstrahls im Wesentlichen gleich 90° ist, kann sein Austrittswinkel den folgenden Ausdruck aufweisen: Θ0 = α – sin–1(n·sin(α – sin–1(1/n))) (7)
Wenn der Austrittswinkel eines Lichtstrahls den oben erwähnten Wert überschreitet, erscheint kein Licht, und eine Helligkeit wird stark verringert. Dieser kritische Winkel wird als Winkel ohne Licht bezeichnet werden.
5 zeigt einen weiteren Brechungszustand einer Prismenlinse. Ein Teil eines Lichtstrahls erscheint von der Prismenlinse nach einem Reflektieren darin. Ein Lichtstrahl tritt in die Prismenlinse unter einem Einfallswinkel Θi ein und wird ein gebrochener Strahl, der in den Winkel Θ₁ gebogen ist, der durch die Formel (1) zu bestimmen ist. Wenn der Scheitelwinkel des Prismas durch Θ_p bezeichnet wird, wird der gebrochene Lichtstrahl, der auf die Grenze der Prismenlinse unter dem Winkel Θ₂ auftrifft, durch die folgende Formel ausgedrückt: Θ2 = Θp/2 – Θ (90° – Θ1 = Θ2 – 90° – Θp/2) (8)
Wenn Θ₂ kleiner als der kritische Reflexionswinkel ist, der durch die Gleichung (2) bestimmt wird, reflektiert der Lichtstrahl an der Grenzoberfläche der Prismenlinse vollständig. Dieser gebrochene Strahl trifft auf die Grenze der Prismenlinse unter dem Winkel Θ₃, der durch die folgende Formel ausgedrückt wird: Θ3 = Θ2 + Θp – 90° (Θ3 = 180° – 90° – (180° – Θp – Θ2)) (9)
sDieser Lichtstrahl läuft durch die Prismenlinse unter einem Winkel Θ₄ (der Winkel, der durch den Strahl auf eine imaginäre Linie senkrecht zu der Oberfläche des Prismas gebildet wird), der durch die Formel ausgedrückt wird: Θ4 = sin–1(n × Θ3) (10)
sSchließlich erscheint der Lichtstrahl gebeugt unter einem Winkel Θ₀, der durch die folgende Formel ausgedrückt wird: Θ0 = 90° – Θp/2 – Θ4 = α + sin–1 (n·sin (Θp – α – sin–1(sin Θ1)/n)) (α = 90° – Θp/2) (11)
Dieser austretende Lichtstrahl entspricht dem Abschnitt B der Lichtmenge, die wie in 1B gezeigt verteilt ist.
6 ist eine typische herkömmliche Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung vom Transmissions-rückbeleuchteten Typ, die eine Flüssigkristalltafel 5, die ein Farbfilterglas 5a, eine Ablenkungsplatte 5b, eine schwarze Matrix 5c und so weiter, einschließt, um ein Bildtransmissionslicht von einem weißen Licht zu erhalten, das von einem Rücklicht (nicht gezeigt) emittiert wird, und eine vordere transparente Platte 7, die aus einem Acrylharz und dergleichen ausgeführt ist und mit einer Luftspaltschicht 6 auf der Vorderseite der Flüssigkristalltafel (gegenüberliegend der Seite, die dem Rücklicht gegenübersteht) angeordnet ist, umfasst. Die vordere transparente Platte 7 dient dazu, die Flüssigkristalltafel 5 vor einer direkten Anlegung einer mechanischen Kraft und einer Verunreinigung durch Staub und Schmutz zu schützen.
In der somit aufgebauten Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung tritt weißes Licht von einem Rücklicht (nicht gezeigt) in die Flüssigkristalltafel 5 ein und läuft dort hindurch, um ein Bild auf einem Anzeigeschirm durch Lichtstrahlen zu erzeugen, die durch die Luftspaltschicht 6 und die vordere transparente Platte 7 transmittiert werden.
Andererseits ist einer der Faktoren, die die Sichtbarkeit der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung beeinflussen, eine Reflexion des externen Lichts an der vorderen Oberfläche der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung. Allgemein weist die Reflektivität einer Grenzfläche zwischen zwei Medien, die unterschiedliche Brechungsindizes aufweisen, den folgenden Ausdruck auf:
Lichtreflektivität R = [(n₁– n₂)²/(n₁+ n₂)²] × 100 (%), wobei n₁ und n₂ Brechungsindizes sind.
Reflektierte Lichtstrahlen werden daselbst bei der oben erwähnten Reflektivität erzeugt.
Die Reflexion externen Lichts wird weiter im Detail wie folgt beschrieben:
Wenn das externe Licht auf eine vordere (Einfalls-)Oberfläche 7a der vorderen transparenten Platte 7 auftrifft, von der angenommen wird, dass sie einen Brechungsindex von 1,5% und eine Transmittivität von 92% aufweist, werden ungefähr 4,3% des Einfallslichts von der Oberfläche 7a und ungefähr 4,1% des Einfallslichts von der hinteren Oberfläche 7b der vorderen transparenten Platte 7 reflektiert. Wenn das Einfallslicht, das durch die vordere transparente Platte 7 läuft, eine vordere Oberfläche 5b₁ der Ablenkungsplatte 5b trifft, von der angenommen wird, dass sie einen Brechungsindex von 1,49 und eine Transmittivität von 41% aufweist, werden ungefähr 3,3% des Einfallslichts von der Oberfläche 5b₁ reflektiert. Wenn das Einfallslicht, das durch die Ablenkungsplatte 5b läuft, auf eine Oberfläche 5c₁ der schwarzen Matrix 5c auf dem Farbfilterglas 5a unter der Annahme auftrifft, dass eine Reflektivität der schwarzen Matrix 30% beträgt, ein Öffnungsverhältnis der Bildelemente 40% beträgt, und eine Transmittivität des Farbfilterglases 5a 95% beträgt, werden ungefähr 11,6 des Einfallslichts von der Oberfläche 5c₁ der schwarzen Matrix 5c reflektiert. Die Reflexion des externen Lichts an einer vorderen Oberfläche 5a₁ (der Grenze an der Ablenkungsplatte 5b) des Farbfilterglases 5a ist vernachlässigbar, da der Brechungsindex des Farbfilterglases 5a ungefähr gleich jenem der Ablenkungsplatte 5b ist.
Wie oben erwähnt, reflektiert die herkömmliche Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung insgesamt ungefähr 23,3% des externen Einfallslichts von ihrer vorderen Oberfläche, das die Sichtbarkeit eines Bilds, das auf dem Anzeigeschirm angezeigt wird, beeinträchtigen kann. Insbesondere wird bei viel externem Licht das reflektierte Licht heller als das Bild der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, was den Anzeigebildkontrast merklich beeinflussen kann, d. h. dass seine Sichtbarkeit verschlechtert wird.
Dementsprechend ist, um die Sichtbarkeit der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung durch ein Verringern von Lichtstrahlen, die an ihrer vorderen Oberfläche reflektiert werden, zu verbessern, vorgeschlagen und eingesetzt worden, eine Antireflexi onsbeschichtung auf der vorderen transparenten Platte der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung aufzubringen.
Die Verhinderung einer Lichtreflexion durch diesen dünnen Film, der eine Antireflexionsbeschichtung aufweist, basiert darauf, dass die Antireflexionsbeschichtung dazu führen kann, dass ein darin eintretender Einfallslichtstrahl, der eine bestimmte Wellenlänge aufweist, in der Phase gegenüber einem Lichtstrahl umgekehrt wird, der von der hinteren Oberfläche davon reflektiert wird, um einander auszulöschen. Dies eliminiert die Reflexion des Lichts zu der vorderen Oberfläche davon.
Ein Erhöhen der Menge von Antireflexionsbeschichtungen kann eine Reflexion von Lichtstrahlen sämtlicher Wellenlängen unterdrücken.
Herkömmliche Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen vom Transmissionstyp zur Verwendung in Flüssigkristall-Fernsehern haben hauptsächlich Rückbeleuchtungseinrichtungen vom direkten Reflexionstyp verwendet, wie in den 7A, 7B oder den 8A, 8B gezeigt.
Die 7A und 7B zeigen eine Rückbeleuchtungseinheit unter Verwendung einer U-förmigen Fluoreszenzlampe, wobei IC-Chips 14a und 14b für einen horizontalen Treiber durch TAB (tape automated bonding) auf der oberen Kante bzw. der unteren Kante einer Glasplatte 12 befestigt sind, und IC-Chips 15a und 15b für einen vertikalen Treiber durch TAB auf der linken Kante der Glasgatte 12 befestigt sind. Die IC-Chips 14a, 14b und 15a, 15b sind mit einem Substrat 16 der Treiber mittels eines Elements, das einen Flüssigkristall-Anzeigehalter 17 einschließt, verbunden. Eine Lampeneinheit 13, die aus einer Uförmigen Fluoreszenzlampe 18, einer Reflexionsplatte 19, einer Diffusionsplatte 20 und einer Invertereinheit 21 besteht, ist in den Flüssigkristallhalter 17 von dessen rechter Seite eingeführt. Die Inverter-Einheit 21 schließt eine Lampentreiberschaltung ein und ist elektrisch mit der U-förmigen Fluoreszenzlampe 18 verbunden. Die Fluoreszenzlampe 18 kann durch ei ne neue ausgetauscht werden, nachdem die Lampeneinheit 13 aus dem Halter 17 in der Richtung, die durch die Pfeile A angezeigt ist, herausgenommen worden ist.
In der somit aufgebauten Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung ist die TAB-Packung des Treibers biegsam, um die Größe des Schirmrahmens zu verringern, aber es ist schwierig, die U-förmige Lampe 18 kleiner im Durchmesser auszuführen, wodurch die Lampeneinheit 13 in der Größe dick sein muss, was die Gesamtdicke der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung erhöht.
Die 8A und 8B zeigen eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, die eine Fluoreszenzlampe 18 vom geraden Röhrentyp verwendet und im Rufbau ähnlich zu den Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen der 7A und 7B ist. In diesem Fall sind die IC-Chips 14a, 14b für einen horizontalen Treiber, die IC-Chips 15a, 15b für einen vertikalen Treiber und ein Substrat 16 der Treiber in der gleichen Ebene mit einer Flüssigkristalltafel 11 befestigt, um die Dicke der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung zu verringern. Die Fluoreszenzlampe 18 vom geraden Röhrentyp kann einen verringerten Durchmesser aufweisen. Dies ermöglicht es, dass die Lampeneinheit 13 dünner ist, wodurch die Möglichkeit eines Verringern der Dicke der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung sichergestellt wird.
Die 9 und 10 sind Aufbauansichten von herkömmlichen Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen vom Transmissionstyp, die jeweils mit einer Rückbeleuchtungsvorrichtung eines Lichtführungstyps (9) und einer Rückbeleuchtungsvorrichtung, die eine Bodenreflexion bewirkt (10), versehen sind. In den 9 und 10 sind eine Flüssigkristalltafel 31, ein Reflektor 32, eine Diffusionsplatte 33, eine Lichtführungsplatte 34, die eine laterale Einlassoberfläche 34a, eine vordere Oberfläche 34b und eine untere Oberfläche 34c aufweist, eine Reflexionsplatte 35, eine Fluoreszenzlampe 36 und eine Reflexionsplatte 37 gezeigt.
In 9 ist die Rückbeleuchtungsvorrichtung eines Lichtführungstyps veranschaulicht, wobei Lichtstrahlen von der Fluo reszenzlampe 36 direkt, oder nachdem sie an dem Reflektor 32 reflektiert wurden, in die Lichtführungsplatte 34 über die laterale Einlassoberfläche 34a eintreten, dann an der unteren Oberfläche 34c und der vorderen Oberfläche 34b davon wiederholt reflektiert werden und dann als homogene Rückbeleuchtungsstrahlen emittiert werden, die aufwärts von der vorderen Oberfläche davon gerichtet sind. Auf der Rückseite der Rückführungsplatte 34 ist die Reflexionsplatte 35 platziert, durch welche Lichtstrahlen, die von der unteren Oberfläche der Lichtführungsplatte 34 entweichen, reflektiert und in die Lichtführungsplatte 34 zurückgebracht werden, wodurch die Lichtstrahlen effektiv verwendet werden können. Lichtstrahlen, die von der Lichtführungsplatte 34 emittiert werden, werden in die Diffusionsplatte 33 in ein homogen diffundiertes Licht diffundiert, das eine begrenzte Richtungsabhängigkeit aufweist, und das die Flüssigkristalltafel 31 beleuchtet.
Unter Bezugnahme auf 26 weisen in dem Fall eines derartigen Aufbaus, der eine Lampe an dem unteren Abschnitt der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung angeordnet aufweist, Lichtstrahlen von der Lichtführungsplatte 34 eine Richtungsabhängigkeit A mit einer Spitzenwertbeleuchtung auf, die erhältlich ist, wenn von einer unteren Position betrachtet wird, d. h. die Richtungsabhängigkeit entspricht nicht dem Beobachtungswinkel D der Flüssigkristalltafel. Dies bedeutet, dass die maximale Beleuchtung auf der Anzeige nicht erhalten werden kann, wenn der Anzeigeschirm von der Vorderseite betrachtet wird.
Deswegen ist die Lichtführungsplatte 34 allgemein an der vorderen Oberfläche mit der Diffusionsplatte 33 platziert, um homogene Lichtstrahlen einer relativ kleinen Richtungsabhängigkeit B' zu erhalten, wie in 26 gezeigt. Ein weiteres ähnliches Beispiel des Standes der Technik ist eine Rückbeleuchtungsvorrichtung, die eine Konvergenzplatte aufweist, die an der vorderen Oberfläche der Lichtführungsplatte 34 platziert ist und eine Diffusionsplatte 33 platziert auf der Konvergenzplatte aufweist. Jedoch können derartige Modifikationen den beabsichtigten Effekt nicht erzeugen, weil die Rücklichtstrahlen konvergiert, aber dann wieder diffundiert werden.
Sämtliche Komponenten und ein Halter für die Rückbeleuchtungsvorrichtung sind mit Rippen versehen und auf dem Halter durch die Verwendung der Rippen zusammengesetzt. Jedoch können, da die Komponenten dünn und nicht aneinander befestigt sind, diese in dem Verlauf eines Zusammensetzens versetzt werden, was dadurch eine ungleichmäßige Leuchtkraft durch die Rücklichtstrahlen herbeiführt.
Ein weiteres typisches Beispiel des Stands der Technik ist eine Rückbeleuchtungsvorrichtung vom direkten Bodenreflexionstyp, die eine Vielzahl von geraden röhrenförmigen, U-förmigen und W-förmigen Lampen einsetzen kann. Die in 10 gezeigte Vorrichtung schließt eine Fluoreszenzlampe von geraden röhrenförmigen Typ ein. Rücklichtstrahlen von der Lampe 36 werden direkt, oder nach einer Reflexion durch eine Reflexionsplatte 37, in die Diffusionsplatte 33 injiziert, durch welche homogen diffundierte Lichtstrahlen auf eine Flüssigkristall-Anzeigetafel 31 eingestrahlt werden.
Die 11A und 11B sind Ansichten, die jeweils eine Brechungseigenschaft in 11A und eine Beobachtungswinkeleigenschaft in 11B einer Prismenlinse zeigen. In 11A bezeichnen Bezugszeichen 41 und 42 einen Prismenabschnitt bzw. einen flachen Abschnitt einer Prismenlinse, und ein Bezugszeichen 43 bezeichnet die Prismenlinse selbst. In 11B stellt A einen Abschnitt einer Beobachtungswinkeleigenschaft eines Prismenabschnitts dar, und B stellt einen Abschnitt einer Beobachtungswinkeleigenschaft eines flachen Abschnitts dar, und C stellt einen Abschnitt einer Beobachtungswinkeleigenschaft des Gesamtsystems dar. In dem gezeigten Fall ist ein flacher Abschnitt 42 auf der Oberseite eines Prismenabschnitts 41 bereitgestellt, der gleiche Effekt kann jedoch durch ein Bereitstellen eines flachen Abschnitts 42 zwischen den Prismenabschnitten 41 oder auf der Oberseite der Prismenabschnitte und zwischen den Prismenabschnitten erreicht werden. Wenn der Scheitelwinkel eines Prismas durch Θ_p in 11A ausgedrückt wird, kann ein Winkel ohne Lichtbetrag der Prismenlinse den folgenden Ausdruck aufweisen: Θ0 = α – sin–1(n·sin–1(α – sin–1(1/n))(wobei α = 90° – Θ_p/2)
Da kein Licht unter Winkeln, die größer als dieser Winkel sind, erscheint, verliert eine einzige Prismenlinse stark an Leuchtdichte. Jedoch ist, wie in Bezug auf den Ausdruck (2) beschrieben, der flache Abschnitt, an welchem ein Einfallswinkel eines Lichtstrahls gleich seinem Austrittswinkel ist, Θ₀ kleiner als 90°, so dass der Lichtstrahl deswegen bei dem Winkel Θ₀ erscheint. Die Intensität des Lichtstrahls, die in die Richtung des Winkels Θ₀ gerichtet ist, kann mittels eines Verhältnisses des Gebiets mit flachem Abschnitt zu dem Prismenlinsengebiet eingestellt werden.
Unter Bezugnahme auf 12 ist eine Mehrzahl von Prismenabschnitten 41 mit flachen Abschnitten 42 jeweils zwischen zwei Prismenabschnitten angeordnet, wobei die Beobachtungswinkeleigenschaft der Prismenlinseneinheit mittels des flachen Gebiets der Abschnitte und der Anzahl der Prismenabschnitte eingestellt werden kann.
Beispielsweise beträgt in dem Fall der Prismenlinse, die einen Scheitelwinkel Θ_p = 90° eines Prismas und einen Brechungskoeffizienten 1,585 eines Materials (Polycarbonatharz) aufweist, der Winkel ohne Beleuchtungsmenge 35,6° gemäß der folgenden Formel: Θ0 = α – sin–1(n·sin(α-sin–1(1/n))) = 45° – sin–1(1,585·sin(45° – sin–1(1/1,585))) = 35,6°
Da Θ₀ > 90°, tritt der Austritt des Lichtstrahls in der Winkelrichtung Θ₀ dank der Bereitstellung der flachen Abschnitte auf.
Die 13A bis 13D sind Aufbauansichten einer weiteren Ausführungsform der Prismenlinse. In den 13A bis 13D bezeichnen Bezugszeichen 41 und 43 einen Prismenabschnitt und eine Prismenlinse. In 13B stellt A einen Abschnitt einer Beobachtungswinkeleigenschaft eines Prismas P1 dar, und B stellt einen Abschnitt einer Beobachtungswinkeleigenschaft eines Prismas P2 dar, und C stellt einen Abschnitt einer Beobachtungswinkeleigenschaft des Gesamtsystems dar. Die Auslegung einer Prismenlinseneinheit kann durch die Beobachtungswinkeleigenschaften und die notwendigen Sichtfeldwinkel einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung und eines Rückbeleuchtungssystems bestimmt werden. Wenn die Prismenabschnitte der Prismenlinseneinheit der 13A Scheitelwinkel Θ_p1 bzw. Θ_p2 aufweisen, ist der Winkel ohne Beleuchtungsmenge gemäß dem Ausdruck (6) definiert: Θ01(2) = α·sin–1(n·sin(α-sin–1(1/n)))(wobei α = 90° – Θ_p1(2)/2)
Da kein Licht bei Winkeln größer als dem oben erwähnten Winkel erscheint, verliert eine einzige Prismenlinse stark an Leuchtkraft. Jedoch ermöglicht es die Bereitstellung von Prismenlinsen, die unterschiedliche Scheitelwinkel aufweisen, dass der Lichtstrahl in der Richtung eines Winkels Θ₀₁₍₂₎ läuft. Die Intensität des Lichtstrahls, der in die Winkelrichtung Θ₀₁₍₂₎ gerichtet ist, kann mittels eines Verhältnisses der Scheitelwinkel und des Gebiets der Prismenabschnitte eingestellt werden. 13C zeigt eine Linseneinheit, die unterschiedliche Scheitelwinkel an jedem Prismenabschnitt aufweist. Unter Bezugnahme auf 13D sind eine Mehrzahl von Prismenabschnitten angeordnet, wobei die Prismenabschnitte jeweils einen unterschiedlichen Scheitelwinkel zwischen zwei Prismenabschnitten aufweisen, wobei die Beobachtungswinkeleigenschaft der Prismenlinseneinheit mittels des Gebiets der Prismenabschnitte und der Anzahl der Prismenabschnitte eingestellt werden kann.
Beispielsweise werden in dem Fall der Prismenlinse, die den Scheitelwinkel von 70° (Θ_p1) und 100° (Θ_p2) eines Prismas und einen Brechungskoeffizienten von 1,585 aufweist, die Winkel ohne Beleuchtungsmenge wie folgt berechnet: Θ01 = 33° – sin–1(1,585·sin(33° – sin–1(1/1,585))) = 29,3° Θ02 = 40° – sin–1(1,585·sin(40° – sin–1(1/1,585))) = 38,6°
Da die Winkel ohne Beleuchtungsmenge voneinander um 10° verschoben sind, kann die Kombination der beiden Prismen, die unterschiedliche Scheitelwinkel aufweisen, im Allgemeinen den Abschnitt ohne Beleuchtung entfernen.
Wie oben in den Ausführungsformen beschrieben, die in den 11A, 11B und 13A bis 13D gezeigt sind, ist es möglich, die Winkel ohne Beleuchtungsmenge durch ein Einstellen der Scheitelwinkel der Prismenabschnitte zu eliminieren. Dies bedeutet die weitere Möglichkeit, ein Bild auf einer LC-Anzeigevorrichtung vollständig gleichmäßig zu sehen, wenn es von der Vorderseite der Anzeigevorrichtung betrachtet wird, aber man kann jedwedes Zeichen oder jedwede Abbildung abgehoben gegenüber dem Hintergrund des Schirms der Anzeigevorrichtung erhalten, wenn der Beobachtungswinkel in eine spezifizierte Richtung geändert wird. Dies wird durch ein selektives Eliminieren des Winkels ohne Beleuchtungsmenge aus nur einem spezifizierten Abschnitt der Prismenlinseneinheit erreicht.
Die 14A und 14B zeigen ein Beispiel zum Hervorheben eines Zeichens oder eines Symbols gegenüber einem Hintergrund auf dem Schirm der LC-Anzeigevorrichtung nur bei einem spezifizierten Beobachtungswinkel mittels eines Bereitstellens eines flachen Abschnitts auf einer Prismenlage. Beispielsweise werden in dem Fall der Prismenlinse, die einen Scheitelwinkel von 90° (Θ_p) und einen Materialbrechungskoeffizienten von 1,585 aufweist, die Winkel ohne Beleuchtungsmenge wie folgt berechnet: Θ0 = 45° – sin–1(1,585·sin–1(45° – sin–1)1/1,585))) = 35,6°
Wenn der Anzeigeschirm unter einem Beobachtungswinkel von 35,6 betrachtet wird, kann man darauf die Symbole (O Δ x in 14B) sehen, die niemals gesehen werden können, wenn er von der Vorderseite betrachtet wird. Dies ermöglicht es, jed wedes Symbol, z. B. eine Markierung zur Qualitätskontrolle, auf den Anzeigeschirm zu setzen, ohne eine Befürchtung, die Qualität des Bilds auf der LC-Anzeigevorrichtung zu beeinflussen. Überdies ist es auch möglich, einen derartigen Effekt zu erhalten, dass ein spezifizierter Abschnitt des Schirmbilds mit erhöhter Leuchtkraft verstärkt werden kann.
Die 15A bis 15C zeigen Beispiele zum Vorgeben einer Mehrzahl von Winkeln ohne Beleuchtungsmenge für eine Prismenlinseneinheit durch ein Bereitstellen eines Prismas, das einen unterschiedlichen Scheitelwinkel aufweist an dem Teil der Prismenlage. Beispielsweise werden in dem Fall der 15B, die ein Prisma einschließt, das einen Scheitelwinkel von 70° aufweist, normalerweise unsichtbare Symbole 5 n g g nur unter einem Beobachtungswinkel von 29,3° sichtbar, und in dem Fall der 15C, die einen Scheitelwinkel von 100° aufweist, werden normalerweise unsichtbare Symbole O O O nur unter einem Beobachtungswinkel von 38,6° sichtbar. In beiden Fällen wird eine derartige Sichtbarkeit erhalten, indem die entsprechenden Abschnitte flach ausgeführt werden.
16 zeigt eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung vom rückbeleuchteten Transmissionstyp mittels eines Beispiels.
Eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung umfasst eine Flüssigkristalltafel 44, die ein Farbfilterglas 44a, eine Ablenkungsplatte 44b und eine schwarze Matrix 44c und so weiter zum Erhalten eines Bildtransmissionslichts von einem weißen Licht, das von einem Rücklicht (nicht gezeigt) emittiert wird, einschließt, und eine vordere transparente Platte 45, die aus einem Acrylharz und dergleichen ausgeführt ist und nahe an der vorderen Oberfläche der Flüssigkristalltafel (gegenüberliegend der Seite, die dem Rücklicht gegenübersteht) angebracht ist. Die vordere transparente Platte 45 dient dazu, die Flüssigkristalltafel 44 vor einer direkten Anlegung einer mechanischen Kraft und einer Verunreinigung mit Staub und Schmutz zu schützen.
In der somit aufgebauten Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung sind die vordere transparente Platte 45 und die Ablenkungsplatte 44b der Flüssigkristalltafel 44 aneinander mit einem Kleber 48 bondiert, dessen Brechungsindex ungefähr gleich jenem der Ablenkungsplatte 44b und der vorderen transparenten Platte 45 ist.
17 ist eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts A der 16, die eine vordere transparente Tafel 43 zeigt, die einen nicht-blendenden ungleichmäßigen Oberflächenabschnitt 45a zum Konvertieren von reflektiertem Licht in gestreutes aufweist und an der ungleichmäßigen Oberfläche mit einer Antireflexionsschicht 46 mehrerer Ångström Dicke beschichtet ist.
In einer so aufgebauten Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung tritt weißes Licht, das von einem Rücklicht (nicht gezeigt) emittiert wird, in die Flüssigkristalltafel 44 ein und läuft dort hindurch, um ein Bild auf einen Schirm davon durch transmittiertes Licht zu erzeugen, das durch die vordere transparente Platte 45 sichtbar ist.
Die Reflexion von externem Licht an der vorderen Oberfläche der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung ist wie folgt:
Die externe Lichtreflexion an einer vorderen (Einfalls-)Oberfläche 45a der vorderen transparenten Platte 45 wird auf einen Betrag von ungefähr 0,1% des Einfallslichts mittels des Antireflexionsfilms 46 verringert. Keine Reflexion tritt an einer Oberfläche 45a und einer Oberfläche 45b der vorderen transparenten Platte 45 wegen der vorderen transparenten Platte 45 auf, die an die Ablenkungsplatte mit dem Kleber bondiert ist, der etwa einen gleichen Brechungsindex aufweist wie jenen, den die beiden Platten aufweisen. Wenn das Einfallslicht, das durch die Ablenkungsplatte läuft, auf eine Oberfläche 44c₁ der schwarzen Matrix 44c auf dem Farbfilterglas 44a unter der Annahme auftrifft, dass eine Reflektivität der schwarzen Matrix 30% ist, ein Öffnungsverhältnis der Bildelemente 40% ist und die Transmittivität des Farbfilterglases 95% ist, werden ungefähr 11,6 des Einfallslichts von der Oberfläche 44c₁ der schwarzen Matrix 44c reflektiert. Eine Gesamtreflexion des externen Einfallslichts an der vorderen Oberfläche der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung entspricht ungefähr 11,8 des externen Einfallslichts, und diese Zahl bedeutet, dass die Reflexion des externen Lichts um 1/2 im Vergleich zu der zuvor beschriebenen herkömmlichen Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung verringert ist. Die Reflexion von Licht an der vorderen Oberfläche 44a₁ (der Grenze der Ablenkungsplatte 44b) des Farbfilterglases 44a ist vernachlässigbar, da der Brechungsindex des Farbfilters 44a ungefähr gleich jenem der Ablenkungsplatte 44b ist.
Die vordere transparente Platte 45 verhindert die Reflexion von externem Einfallslicht durch ihren Antireflexionsfilm 46 und stellt die verbesserte Sichtbarkeit des Anzeigeschirms auch an einem hellen Platz durch ein Streuen des reflektierten externen Lichts durch den unregelmäßigen Oberflächenabschnitt auf der Antireflexionsbeschichtung sicher.
Die 18A und 18B sind Aufbauansichten einer die vorliegende Erfindung verkörpernden Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, die aus einem Dünnfilmtransistor (TFT), einer Glasplatte 52, einem Flüssigkristallhalter 53, IC-Chips für einen horizontalen Treiber 54a, 54b, IC-Chips für einen vertikalen Treiber 55a, einem Substrat 56 des Treibers, einer Reflexionsplatte 57, einer Fluoreszenzlampe 58 einer geraden Röhre, einem Lampenreflektor 59, einem Lampenhalter 60, einer Diffusionsplatte 61, einer Konvergenzplatte 62, einer Lichtführungsplatte 63 besteht. In den 18A und 18B bezeichnet ein Bezugszeichen 51 eine flache Flüssigkristalltafel, die eine Glasplatte 52, die mit einem Flüssigkristall gefüllt ist und einen Dünnfilmtransistor (TFT), der aus Bildelementen besteht, einen Farbfilter RGB, schwarzen Matrizen zwischen Bildelementen und Busleitungen zu jedem Bildelement einschließt, und ein Treibersubstrat 56 umfasst, auf welchem IC-Chips 54b, 54b für einen horizontalen Treiber und IC-Chips 55a, 55b für einen vertikalen Treiber angebracht sind. Die IC-Chips 54a und 54b sind an der unteren Kante der Glasplatte 52 angeordnet, und die IC-Chips 55a und 55b sind an der linken Seitenkante der Glasplat te 52 angebracht. Diese IC-Chips sind elektrisch mit den TFT-Bildelementen der Glasplatte 52 verbunden. Die Lampeneinheit enthält eine Fluoreszenzlampe 58 vom geraden Röhrentyp und ist an einer Seitenoberfläche (der oberen Oberfläche in 18B) einer Rückbeleuchtungseinheit angeordnet. Ein Lampenhalter 60 hält die Fluoreszenzlampe 58 vom geraden Röhrentyp, einen Lampenreflektor 59, der die Lampe umgibt, wie im Detail in den 19A und 19B gezeigt. Er schließt thermische Sicherungen 61a, 61b ein. Leitungsdrähte der Lampe 58 durch die thermischen Sicherungen 61a, 61b sind elektrisch mit den Elektrodenanschlüssen 62a und 62b verbunden, die an der externen Oberfläche des Lampenhalters 60 bereitgestellt sind.
Die Rücklichteinheit besteht aus einer Lichtführungsplatte 63 zum Empfangen von Lichtstrahlen von der Fluoreszenzlampe 58 über deren seitliche Oberfläche darin und zum gleichförmigen Ausbreiten und Diffundieren des Lichts über einen gesamten Anzeigeschirm, einer Reflexionsplatte 57, die auf der hinteren Oberfläche der Lichtführungsplatte 63 angeordnet ist, um so das Licht davon zu reflektieren, einer Diffusionsplatte 61 zum Diffundieren von Licht von der vorderen Oberfläche der Lichtführungsplatte 63 und eine Konvergenzplatte 62 zum Konvergieren von Licht von der Diffusionsplatte gemäß einer Richtcharakteristik, die im Wesentlichen einer Beobachtungswinkeleigenschaft einer Flüssigkristalltafel 51 entspricht. Diese Komponenten sind sämtlich in flachen Schichten auf der hinteren Oberfläche der Glasplatte 52 angeordnet.
Die oben erwähnte Flüssigkristalltafel 51, die Lampeneinheit und die Rücklichteinheit werden durch einen Flüssigkristall-Anzeigehalter 53 gehalten.
Lichtstrahlen, die von der Fluoreszenzlampe 58 emittiert werden, und Lichtstrahlen, die von dem Reflektor 59 reflektiert werden, treten in die Lichtführungsplatte 63 über ihre laterale Oberfläche ein, wobei sie sich gleichförmig ausbreiten und diffundiert werden. Die Reflexionsplatte 57 reflektiert Lichtstrahlen, die aus der unteren Oberfläche der Lichtführungsplatte 63 entweichen, und injiziert sie wieder in die Licht führungsplatte 63. Lichtstrahlen laufen durch die vordere Oberfläche der Lichtführungsplatte 63 und treten in die Konvergenzplatte 62 ein, wodurch sie weiter in der Richtung zu der vorderen Oberfläche der Flüssigkristalltafel 51 hin konvergiert werden. Folglich können die Lichtstrahlen von der Konvergenzplatte 62 eine Richtcharakteristik aufweisen, die im Wesentlichen der Beobachtungswinkeleigenschaft der Flüssigkristalltafel entspricht, wodurch die vordere axiale Leuchtkraft des Anzeigeschirms deutlich erhöht wird.
Die Lampeneinheit, die die Fluoreszenzlampe 58 zusammen mit dem Lampenreflektor 59 integral hält, kann an dem Flüssigkristall-Anzeigehalter 60 entfernbar befestigt werden. Deswegen kann, wenn die Lampe 58 das Ende ihrer üblichen Lebensdauer erreicht oder beschädigt wird, jedermann die gesamte Lampeneinheit durch eine neue durch einfache Weise ersetzen.
20 ist eine Aufbauansicht einer Rückbeleuchtungsvorrichtung vom Lichtführungstyp, die aus einer Flüssigkristalltafel 71, einer Konvergenzplatte 72, einer Diffusionsplatte 73, einer Lichtführungsplatte 74, die einen lateralen Einlassabschnitt 74, eine vordere Oberfläche 74b und eine untere Oberfläche 74c aufweist, einer Reflexionsplatte 75, einer Lampe 76 und einem Reflektor 77 besteht.
Lichtstrahlen von der Fluoreszenzlampe 76 treten direkt oder nach einer Reflexion an dem Reflektor 77 in die Lichtführungsplatte 74 über die laterale Einlassoberfläche 74a ein, wobei sie wiederholt an der unteren Oberfläche 74c und an der vorderen Oberfläche 74b davon reflektiert werden und dann als homogene Rücklichtstrahlen emittiert werden, die aufwärts von der vorderen Oberfläche davon gerichtet sind. An der Rückseite der Lichtführungsplatte 74 ist die Reflexionsplatte 75 platziert, durch welche Lichtstrahlen, die aus der unteren Oberfläche der Lichtführungsplatte 74 entweichen, reflektiert und in die Lichtführungsplatte 74 zurückgebracht werden, wodurch Lichtstrahlen effektiv genutzt werden können. Lichtstrahlen, die von der Lichtführungsplatte 74 emittiert werden, werden in der Diffusionsplatte 73 diffundiert, um homogenes diffundiertes Licht mit einer kleinen Richtungsabhängigkeit zu erzeugen, das die Flüssigkristalltafel 71 beleuchtet.
Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der herkömmlichen Rückbeleuchtungsvorrichtung, die in 9 gezeigt ist, darin, dass eine prismenähnliche Konvergenzplatte 72 zwischen der Flüssigkristalltafel 71 und der Diffusionsplatte 73 bereitgestellt ist. In der Ausführungsform werden Rückbeleuchtungsstrahlen, die unter einem Winkel aufwärts und abwärts gerichtet sind, in einer axialen Richtung durch die prismenähnliche Konvergenzplatte 72 konvergiert. Folglich kann die Ausführungsform die Beobachtungswinkeleigenschaft C, die in 26 gezeigt ist, aufweisen, die in einer Richtungsabhängigkeit ähnlich zu einer Eigenschaft D der Flüssigkristalltafel ist und eine deutlich erhöhte axiale Leuchtkraft im Vergleich zu den in 26 gezeigten Beobachtungswinkeleigenschaften B und B' der herkömmlichen Diffusionsplatten aufweisen kann.
Ein Einsatz der Konvergenzplatte 72, die prismenähnliche Nuten aufweist, die in dem vergrößerten Abschnitt in 21 gezeigt sind, in einer horizontalen Richtung ist zum Erhalten von Konvergenzeigenschaften in einer vertikalen Beobachtungswinkelrichtung wirksam. Wenn die Beabstandung zwischen prismenähnlichen Nuten der Konvergenzplatte 72 im Wesentlichen gleich jener der vertikalen Bildelemente der Flüssigkristalltafel 71 ist, kann eine periodische ungleichförmige Leuchtkraft auftreten, die als Moire-Streifen auf einem Bild der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung erscheint.
Dementsprechend sollten, wenn die Bildelemente der Flüssigkristalltafel 71 beispielsweise in Intervallen von ungefähr 200 μm in einer vertikalen Richtung angeordnet werden, die prismenähnlichen Nuten der Konvergenzplatte 72 in Intervallen von nicht mehr als 50 μm angeordnet werden, wodurch die Möglichkeit des Auftretens von Moire-Streifen eliminiert werden kann.
22 ist eine Aufbauansicht einer Rückbeleuchtungsvorrichtung eines direkten Bodenreflexionstyps, wobei eine Reflexi onsplatte durch ein Bezugszeichen 78 bezeichnet ist, und andere Komponenten ähnlich jenen der 20 mit gleichen Bezugszeichen gezeigt sind. Die Ausführungsform unterscheidet sich von dem Stand der Technik, der in 10 gezeigt ist, darin, dass eine Konvergenzplatte, die prismenähnliche Nuten 72 aufweist, die in engen Intervallen angeordnet sind, auf einer Diffusionsplatte 73 platziert ist.
In diesem Fall kommen Rücklichtstrahlen, die unter einem Winkel aufwärts und abwärts gerichtet sind, in der axialen Richtung durch die prismenähnliche Konvergenzplatte 72 zusammen. Dadurch kann die Ausführungsform die in 26 gezeigte Beobachtungswinkeleigenschaft C aufweisen, die in der Richtung einer Eigenschaft D der Flüssigkristalltafel ähnlich ist und eine deutliche Verbesserung einer axialen Leuchtkraft ähnlich dem oben erwähnten Fall erreichen kann.
Die 23A und 23B sind Aufbauansichten einer Rückbeleuchtungsvorrichtung unter Verwendung einer geschweißten Lichtführungseinheit, und 24 zeigt den Abschnitt B der 23B in einem vergrößerten Maßstab. In den 23A, 23B und 24 sind eine Konvergenzplatte 81, eine Diffusionsplatte 82, die Vorsprünge 82a aufweist, eine Lichtführungsplatte 83, die einen Einlassabschnitt 83a, eine vordere Oberfläche 83b und eine untere Oberfläche 83c aufweist, eine Reflexionsplatte 84 und ein Bildbereich einer Flüssigkristalltafel 85, ein Reflektor 86, eine Lampe 87, eine Flüssigkristalltafel 88, eine Rückbeleuchtungseinheit 89 mit einem geschweißten Abschnitt 89a und Vorsprüngen 89b, 89c und ein Reflexionselement 90 gezeigt.
Lichtstrahlen von der Fluoreszenzlampe 87 werden direkt oder nach einer Reflexion an dem Reflektor 86 in die Diffusionsplatte 83 über den Einlassabschnitt 83a davon injiziert, wobei sie an der unteren Oberfläche 83c und der vorderen Oberfläche 83b wiederholt reflektieren und dann aus der vorderen Oberfläche 83b austreten. Die Reflexionsplatte 84 reflektiert Lichtstrahlen, die aus der unteren Oberfläche der Lichtführungsplatte 83 entweichen, und injiziert sie wieder in die Licht führungsplatte 83. Die Lichtstrahlen von der Lichtführungsplatte 83 treten in die Diffusionsplatte 82 ein, wobei sie in homogene Lichtstrahlen, die keine Richtung aufweisen, diffundiert werden. In der Ausführungsform ist zwischen der Diffusionsplatte und der Flüssigkristalltafel die Konvergenzplatte 81 bereitgestellt, die es ermöglicht, dass Lichtstrahlen einer herkömmlichen Beobachtungswinkeleigenschaft B', die im Wesentlichen gleichförmig ist, wie in 26 gezeigt, eine Beobachtungswinkeleigenschaft C ähnlich jener der Flüssigkristalltafel aufweisen, was dazu führt, dass aufwärts gerichtete, abwärts gerichtete und diagonale Lichtstrahlen in der vorderen axialen Richtung konvergieren. Derartige Lichtstrahlen stellen die erhöhte vordere Leuchtkraft eines Bilds der Flüssigkristalltafel sicher. Die Konvergenzplatte, die prismenähnliche Nuten in der horizontalen Richtung aufweist, ist wirksam zum Erhalten der erforderlichen Konvergenzeigenschaft in einer vertikalen, sichtbaren, gewinkelten Richtung. Jedoch kann, wenn eine Beabstandung zwischen prismenähnlichen Nuten der Konvergenzplatte im Wesentlichen gleich jener der vertikalen Bildelemente der Flüssigkristalltafel ist, eine periodische ungleichmäßige Leuchtkraft auftreten, die als Moire-Streifen auf einem Bild erscheint, das auf der Flüssigkristall-Rnzeigevorrichtung angezeigt wird. Dementsprechend sollten, wenn die Bildelemente der Flüssigkristalltafel beispielsweise in Intervallen von ungefähr 200 μm in einer vertikalen Richtung angeordnet werden, die prismenähnlichen Nuten der Konvergenzplatte in Intervallen von nicht mehr als 50 μm angeordnet werden, wodurch Moire-Streifen eliminiert werden.
Ein Verfahren zum Schweißen der oben erwähnten Komponenten, um eine integrierte Einheit zu bilden, wird im Detail wie folgt beschrieben:
sIn dem Fall werden in dem eine Lichtführungsplatte 83 und eine Diffusionsplatte 82, die jeweils aus einem Acrylharz ausgeführt sind, das einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 6 bis 7 × 10^–5 cm/cm/°C aufweist, eine Konvergenzplatte 81, die aus einem Polycarbonatharz ausgeführt ist, das einen thermischen Expansionskoeffizienten von ungefähr 2 × 10^–5 cm/cm/°C aufweist, und eine Reflexionsplatte, die einen thermischen Expansionskoeffizienten von ungefähr 1,8 × 10^–5 cm/cm/°C aufweist, miteinander an dem Umfang verschweißt, um eine Einheit zu bilden, die eine Oberflächengröße gleich einem 4-inch-Anzeigeschirm aufweist. Die Einheit bei einem Betrieb bei Temperaturen von 0 bis 50°C kann einer thermischen Deformation von ungefähr 0,2 bis 0,3 mm unterworfen sein, wodurch eine ungleichmäßige Leuchtkraft von Rücklicht herbeigeführt wird. Dementsprechend ist in einem derartigen Verfahren, wie in 23A gezeigt, die Rücklichteinheit 89 in einem Maß größer als der Flüssigkristall-Anzeigeschirm 88 um ungefähr 3 mm an jeder Umfangskante ausgeführt, und ihre Komponenten sind jeweils an einer der beiden Passvorsprünge 89a, 89c geschweißt, die zum Befestigen eines Rücklichthalters 91 bereitgestellt sind, wie in 25B gezeigt. Das vorgeschlagene Verfahren kann die Möglichkeit eines Herbeiführens einer ungleichmäßigen Leuchtkraft in einem Schweißabschnitt der Einheit auf dem Anzeigeschirm eliminieren, wie auch die Möglichkeit des Auftretens einer ungleichmäßigen Leuchtkraft aufgrund der thermischen Deformation der Komponenten eliminieren, da jede Komponente frei expandieren und schrumpfen kann.
Ein Schutz vor einem Entweichen von Lichtstrahlen aus dem Umfang der Lichtführungsplatte der Vorrichtung wird wie folgt verbessert:
Eines der vorgeschlagenen Verfahren besteht darin, die Reflexionsplatten 83d, 83e jeweils an beiden Seitenoberflächen einer Lichtführung 83 klebend anzubringen, wie in 25A gezeigt.
Das andere Verfahren besteht darin, dass die Lichtführungsplatte 83 an allen Oberflächen durch gegenüberliegende Oberflächen anderer Komponenten und durch Oberflächen, außer der oberen Oberfläche 91d zum Befestigen einer Flüssigkristalltafel, eines Rücklichthalters 91, der in 25B gezeigt ist, umschlossen ist. Sämtliche gegenüberstehende Oberflächen der Komponenten sind aus einem Material mit einem hohen Reflexionsvermögen ausgeführt oder mit diesem beschichtet.
24 zeigt einen Abschnitt B der 23B in einem vergrößerten Maßstab. Der Abschnitt zwischen einer Lampe 87 und einer Lichteinlassfläche 83a einer Lichtführungsplatte 83 ist von einem Reflektor 86 und einer Reflexionsplatte 84 umschlossen, aber, wie in 23B gezeigt, weist eine Diffusionsplatte 82 ein Ende 82a, das in der Richtung des Reflektors 86 vorsteht, auf. Deswegen können Lichtstrahlen, die von der Lampe 87 emittiert werden, durch das vorstehende Ende 82a der Diffusionsplatte 82 entweichen und breiten sich zu der Flüssigkristalltafel 85 hin aus, was eine ungleichmäßige Leuchtkraft auf dem Anzeigeschirm herbeiführt und zu einem Verlust einer Beleuchtung führt. Dementsprechend wird das Lichtreflexionselement 90 klebend an der unteren Oberfläche des Vorsprungs 82a der Diffusionsplatte 82 angebracht, um das Entweichen von Lichtstrahlen dorthindurch zu verhindern.

Claims

Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, umfassend: eine Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen von Zeichen und Graphik, wobei die Einrichtung einen Anzeigeabschnitt einschließt, der zumindest eine Flüssigkristalltafel (51) einschließt; eine Beleuchtungseinrichtung zum Beleuchten des Anzeigeabschnitts der Flüssigkristalltafel (51), wobei die Beleuchtungseinrichtung eine Lampeneinheit, die integral aus zumindest einer Lampe (58) und einem Lampenreflektor (59) zum Reflektieren von Lichtstrahlen von der Lampe (58) in eine Richtung gebildet ist, und eine Rücklichteinheit, die integral aus einer Lichtführungsplatte (63) zum Aufnehmen von Lichtstrahlen der Lampe darin über eine laterale Oberfläche davon und zum gleichförmigen Ausbreiten und Diffundieren der Lichtstrahlen darin gebildet ist, und eine Reflexionsplatte (57), die an der hinteren Oberfläche der Lichtführungsplatte (63) angeordnet ist, um Lichtstrahlen von der hinteren Oberfläche der Lichtführungsplatte (63) zu reflektieren; und eine Diffusionsplatte (61), die auf der vorderen Oberfläche der Lichtführungsplatte (63) angeordnet ist, um Lichtstrahlen von der vorderen Oberfläche der Lichtführungsplatte (63) zu diffundieren, umfasst; eine Konvergenzeinrichtung (62) zum Konvergieren von Lichtstrahlen von der Beleuchtungseinrichtung auf den Anzeigeabschnitt der Flüssigkristalltafel (51); und einen Flüssigkristall-Anzeigehalter (53) zum Halten der Lampeneinheit, der Rücklichteinheit und der Flüssigkristalltafel (51) in definierten Positionen, dadurch gekennzeichnet, dass ein integrierter Schaltungschip (54a, 54b) für einen horizontalen Treiber und ein integrierter Schaltungschip (55a, 55b) für einen vertikalen Treiber jeweils an zwei benachbarten Umfangskanten der Flüssigkristalltafel (51) angebracht sind, und die Lampeneinheit an einer der beiden übrigen Umfangskanten der Flüssigkristalltafel (51) angebracht ist, wo kein IC-Chip angebracht ist.