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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bilden einer Zellenwand
eines räumlichen Flüssigkristall-Lichtmodulators
und eine Zellenwand, die durch ein solches Verfahren gebildet wird.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen eines räumlichen
Lichtmodulators und auf einen räumlichen
Lichtmodulator, der durch ein solches Verfahren hergestellt wird.
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US 5 264 965 offenbart ein
stereoskopisches Display, das einen gepixelten Polarisator verwendet, d.h.
einen Polarisator mit Bereichen unterschiedlicher Polarisationsrichtungen.
Insbesondere gibt es zwei Mengen von Bereiche, von denen einer eine
Polarisationsrichtung senkrecht zu der des anderen besitzt. Eine
Menge ist mit Bildabschnitten für
eine Betrachtung mit dem rechten Auge verknüpft, während die andere Menge mit
Bildabschnitten für
die Betrachtung mit dem linken Auge verknüpft ist. Der Polarisator ist
jedoch in beträchtlicher
Entfernung vom zu betrachtenden Bild angeordnet, und die daraus
resultierende Parallaxe führt
zu einer eingeschränkten Bewegungsfreiheit
des Betrachters, um ein dreidimensionales (3D) Bild noch korrekt
wahrzunehmen. Wenn der Betrachter sich aus dem Betrachtungsbereich
bewegt, treten ungewünschte
visuelle Artefakte auf, wie z.B. die pseudoskopische Betrachtung,
bei der das linke Auge des Betrachters Teile oder die Gesamtheit
der rechten Ansicht sieht und umgekehrt.
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JP
63-158525A offenbart eine flache stereoskopische Flüssigkristallvorrichtung
mit internen Polarisationsfilmen, bei denen in einem verstreckten Polyvinylalkohol
(PVA)-Film Jod absorbiert ist. Ein Nachteil solcher mit Jod dotierten
Filme liegt jedoch darin, dass die ausgerichtete Polyjodidstruktur,
die die dichroitische Eigenschaft liefert, leicht durch die hohen
Temperaturen zerstört
werden kann, die bei der Herstellung von Flüssigkristallvorrichtungen (LCDs)
angewendet werden und typischerweise im Bereich von 180°C liegen.
Farbbasierte dichroitische Systeme besitzen eine geringere Tendenz,
ihre Ausrichtung beim Erhitzen zu verlieren, aber sie sind wie Jod
ungeeig net für
einen Einsatz innerhalb eines LCDs, da sie leicht in Flüssigkristallmaterialien
lösbar sind.
Somit würde
das Jod im Polarisator nicht in den Strukturen angeordnet bleiben,
die in dieser Patentbeschreibung offenbart sind, sondern würde stattdessen
das Flüssigkristallmaterial
verunreinigen. Solche Strukturen sind deshalb nicht für die Verwendung
als interne Polarisatoren innerhalb von LCDs geeignet.
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EP 0 397 263 offenbart ein
Verfahren zum Aufnehmen eines dichroitischen Farbstoffs in der Polymernetzstruktur
eines Flüssigkristallpolymers (LCP).
Solche LCP-Netze sind jedoch nicht geeignet, eine ausreichende Ausrichtung
des dichroitischen Farbstoffs zu liefern, um gleichzeitig eine gute
Transmission und ein hohes Kontrastverhältnis gemäß der minimalen Anforderung
für Polarisatoren
bei der Verwendung in Dünnfilmtransistor
(TFT)-LCDs zu liefern. Für
solche Anwendungen werden ein Kontrastverhältnis (Verhältnis der Transmission des
Lichts, das in Richtung des Polarisators polarisiert ist, zur Transmission
von senkrecht polarisiertem Licht) von größer als 100:1 und eine Transmission
(von Licht, das in Richtung des Polarisators polarisiert ist) von
größer als
80% benötigt.
Dichroitische Farbstoffmoleküle
können,
selbst wenn sie perfekt dichroitisch sind, nicht genau die intrinsische
Ausrichtung des sie aufnehmenden Flüssigkristallpolymers übernehmen. Außerdem besitzen
LCP-Materialien einen eingeschränkten
Grad an Ausrichtung, der als "Ordnungsparameter" bekannt ist. Die
kleine Veränderung
in der Farbstoffausrichtung reduziert die Transmission, und es ist
nicht möglich,
eine hohe Transmission ohne eine Extinktion der senkrechten Polarisation
zu erhalten.
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US 5 049 427 offenbart einen
Polarisator, der aus ausgerichteten dichroitischen verstreckten
Polymerfilmen erhalten wird, die typischerweise konjugierte Doppelbindungen
enthalten, wie beispielsweise die, die Polyacetylen enthalten. Der
Polarisator selbst ist sehr dünn
und ist mit einem transparenten Polymersubstrat verbunden, beispielsweise
Zellulose-Triacetat (CTA) mit einem Klebstoff auf Polyurethanbasis.
Die optischen Eigenschaften eines solchen Polarisators werden geringfügig verschlechtert, nachdem
er eintausend Stunden lang 100°C
ausgesetzt ist, was vorkommen kann, wenn ein solcher Polarisator
als ein externer Polarisator eines LCDs in einem Videoprojektor
verwendet wird.
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Verfahren
zum Herstellen gemusterter optischer Wellenplatten sind bekannt.
Beispielsweise offenbart "Molekulare
Architekturen in dünnen
Plastikfilmen durch in-situ Photopolymerisation von reaktiven Flüssigkristallen", Phillips, SID 95
Digest, eine Technik auf der Basis selektiver Photopolymerisation von
reaktiven Flüssigkristallen,
während "Oberflächeninduzierte
parallele Ausrichtung von Flüssigkristallen
durch linear polymerisierte Photopolymere" von Schadt et al., Japanisches Journal
der angewandten Physik, Vol. 31, 1992, Seite 2155, eine Technik
auf der Basis der Photopolymerisation von Flüssigkristallausrichtungsschichten
einschließlich der
berührungslosen
Ausrichtung von Flüssigkristallen
durch Erzeugen von Querverbindungen in Polyvinylmetoxycinnamat unter
Verwendung polarisierten Lichts offenbart.
EP 0 689 084 offenbart die Verwendung
von reaktiven Mesogenschichten als optische Elemente und Ausrichtungsflächen.
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Pancharatnam,
Proc. Ind. Acad. Sci., 1955, 41A, Seiten 130 und 137, offenbart
achromatische Verzögerer,
die Kombinationen von Verzögerern
mit unterschiedlichen azimuthalen Ausrichtungen ihrer optischen
Achsen aufweisen.
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EP 0 800 105 offenbart ein
PALC-Display mit einem internen Polarisator. Der Polarisator wird
als PVA beschrieben. Ein solches Material liefert jedoch eine Verzögerungsfunktion
im Gegensatz zu einer Polarisationsfunktion und muss verwendet werden, um
einen Farbstoff oder ein anderes absorbierendes Material wie Jod
auszurichten, um eine Polarisationsfunktion zu liefern. Um zu verhindern,
dass das Jod oder der Farbstoff aus dem PVA austritt, werden zusätzliche
Schichten benötigt,
die die Begrenzung liefern. Solche zusätzlichen Schichten würden wesentlich
die Dicke des Polarisators erhöhen
und die Betriebsspannungsprobleme verschärfen.
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Um
ein funktionelles Display bereitzustellen, werden Ausrichtungsschichten
benötigt,
die eine geeignete Ausrichtungsrichtung und Vorneigungsbedingungen
(pre-tilt) liefern. Die Bearbeitungstemperaturen von üblichen
Flüssigkristallausrichtungsschichten übersteigen
jedoch 200°C,
und das Polarisatormaterial, das in
EP
0 800 105 offenbart ist, kann solche Temperaturen nicht
bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung einer adäquaten oder effektiven Polarisationsfunktion überleben.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Bilden einer
Zellenwand eines räumlichen
Flüssigkristall-Lichtmodulators
vorgesehen, das folgende Schritte aufweist: Ausbilden eines Polarisators,
der aus einem verstreckten Polymer mit konjugierten Doppelbindungen
hergestellt wird, über
einem Substrat; Ausbilden einer ersten Ausrichtungsschicht bezüglich des
Substrats über dem
Polarisator; und Aushärten
der ersten Ausrichtungsschicht bei im wesentlichen 180°C oder bis
hin zu im wesentlichen 180°C über zwei
Stunden oder bis hin zu im wesentlichen 2 Stunden.
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Die
erste Ausrichtungsschicht kann bei im wesentlichen 120°C oder bis
hin zu im wesentlichen 120°C über im wesentlichen
eine Stunde oder bis hin zu im wesentlichen einer Stunde ausgehärtet werden.
Die erste Ausrichtungsschicht kann Polyimid aufweisen. Nach der
Fertigstellung der Zellenwand einschließlich wenigstens eines Bearbeitungsschritts bei
erhöhter
Temperatur kann der Polarisator ein Kontrastverhältnis von wenigstens 10:1 bei
wenigstens einer Betriebswellenlänge
des räumlichen
Lichtmodulators besitzen. Das Kontrastverhältnis kann 100:1 sein. Die
wenigstens eine Betriebswellenlänge kann
ein Wellenband aufweisen, das eine obere Grenze von größer oder
gleich 600 nm und eine untere Grenze von kleiner oder gleich 510
nm besitzt. Die obere Grenze kann größer oder gleich 700 nm und
die untere Grenze kleiner oder gleich 400 nm sein.
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Das
Polymer kann Polyacetylen enthalten.
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Nach
Fertigstellung der Zellenwand einschließlich wenigstens eines Bearbeitungsschritts mit
erhöhter
Temperatur kann der Polarisator eine Transmission polarisierten
Lichts von wenigstens 50% besitzen. Die Transmission kann auch wenigstens
80% sein.
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Der
Polarisator kann auf einer Haftschicht ausgebildet sein. Die Haftschicht
kann Polyimid aufweisen. Nach dem Ausbilden des Polarisators wird die
Haftschicht bei im wesentlichen 140°C oder bis hin zu im wesentlichen
140°C über im wesentlichen 30
Minuten oder bis hin zu im wesentlichen 30 Minuten ausgehärtet.
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In
einer Ausführungsform
ist die Haftschicht auf dem Substrat ausgebildet. In einer anderen
Ausführungsform
ist die Haftschicht auf einer Farbfilteranordnung ausgebildet, die
vom Substrat getragen wird. In einer weiteren Ausführungsform
ist die Haftschicht auf einer Elektrode ausgebildet, die vom Substrat
getragen wird.
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Die
Elektrode kann auf dem Polarisator ausgebildet sein. In einer weiteren
Ausführungsform
ist die Haftschicht auf einer Elektrode ausgebildet, die vom Substrat
getragen wird.
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Die
Elektrode kann auf dem Polarisator ausgebildet werden.
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Wenigstens
ein gemusterter Verzögerer kann
zwischen dem Substrat und der ersten Ausrichtungsschicht ausgebildet
werden, bevor die erste Ausrichtungsschicht ausgebildet wird.
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Der
oder jeder gemusterte Verzögerer
kann durch folgende Schritte ausgebildet werden: Ausbilden einer
zweiten Ausrichtungsschicht; Ausbilden einer Verzögerungssicht
auf der zweiten Ausrichtungsschicht; und selektives Entfernen eines
Teils der Verzögerungsschicht.
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Der
gemusterte Verzögerer
oder einer der gemusterten Verzögerer
kann durch folgende Schritte ausgebildet werden: Ausbilden einer
zweiten Ausrichtungsschicht; Ausbilden einer Verzögerungsschicht
auf der zweiten Ausrichtungsschicht; Aushärten eines Teils der Verzögerungsschicht
durch Belichten mit Ultraviolett-Strahlung; Ausbilden des Polarisators
auf der Verzögerungsschicht;
Erhitzen der Verzögerungsschicht über ihren
isotropen Übergangspunkt
hinaus; und Belichten der Verzögerungsschicht
mit Ultraviolett-Strahlung. Die Verzögerungsschicht kann eine optisch
aktive Verzögerungsschicht
aufweisen, und der Polarisator kann auf der Verzögerungsschicht ausgebildet
werden, für
die er als weitere Ausrichtungsschicht dient. Die Absorptionsrichtung
des Polarisators kann im wesentlichen senkrecht zur Ausrichtungsrichtung
der zweiten Ausrichtungsschicht sein.
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Eine
Mehrzahl von gemusterten Verzögerern kann
ausgebildet werden, wobei sich die Ausrichtungsrichtung der zweiten
Ausrichtungsschicht eines jeden der gemusterten Verzögerer von
der Ausrichtungsrichtung der zweiten Ausrichtungsschicht eines jeden
anderen der gemusterten Verzögerer
unterscheidet.
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Der
oder jeder gemusterte Verzögerer
kann durch folgende Schritte gebildet werden: Ausbilden einer Schicht
photopolymerisierbaren Materials; Bestrahlen von ersten Teilen der
Materialschicht mit Strahlung einer ersten Polarisation; und Bestrahlen von
zweiten Teilen der Materialschicht mit Strahlung einer zweiten Polarisation.
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Der
oder jeder gemusterte Verzögerer
kann durch folgende Schritte gebildet werden: Ausbilden einer zweiten
Ausrichtungsschicht; Reiben der zweiten Ausrichtungsschicht in einer
ersten Ausrichtungsrichtung; Ausbilden einer Maske auf der zweiten
Ausrichtungsschicht, die vorbestimmte Bereiche der zweiten Ausrichtungsschicht
enthüllt;
Reiben der vorbestimmten Bereiche durch die Maske in einer zweiten
Ausrichtungsrichtung, die sich von der ersten Ausrichtungsrichtung
unterscheidet; Entfernen der Maske; und Ausbilden einer Verzögerungsschicht
auf der zweiten Ausrichtungsschicht.
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Für einen
plasmabezogenen, räumlichen Flüssigkristall-Lichtmodulator
kann das Substrat eine Plasma-Schaltanordnung aufweisen.
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Die
Plasma-Schaltanordnung kann eine Mehrzahl von Kanälen aufweisen,
von denen jeder ein Gas und eine erste und eine zweite Elektrode
enthält.
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In
einer Ausführungsform
ist der Polarisator zwischen einem Flüssigkristallmaterial und der
Plasma-Schaltanordnung angeordnet. In einer anderen Ausführungsform
wird der Polarisator innerhalb der Kanäle angeordnet.
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Das
Substrat kann zwischen dem Polarisator und einem externen Polarisator
angeordnet werden, dessen Polarisationsrichtung parallel zu der
des Polarisators ist.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines
räumlichen Flüssigkristall-Lichtmodulators
geliefert, das die Schritte aufweist, eine erste Zellenwand durch
ein Verfahren gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung herzustellen, die erste Zellenwand beabstandet
von einer zweiten Zellenwand anzuordnen, um eine Lücke zu bilden,
und die Lücke
mit einem Flüssigkristallmaterial
zu füllen.
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Die
zweite Zellenwand kann über
ein Verfahren gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung hergestellt werden.
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Die
Ausrichtungsrichtungen der ersten Ausrichtungsschichten der ersten
und zweiten Zellenwand können
im wesentlichen senkrecht zueinander sein. Das Flüssigkristallmaterial
kann einen nematischen Flüssigkristall
und eine optisch aktive Dotiersubstanz aufweisen.
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Es
ist somit möglich,
eine Technik vorzusehen, die es erlaubt, dass interne Polarisatoren,
die gemustert oder gepixelt sein können oder nicht, innerhalb
von LCDs ausgebildet werden können.
Es wurde unerwarteterweise herausgefunden, dass interne Polarisationselemente
aus einem Polymer mit konjugierten Doppelbindungen die Herstellungsbedingungen
von solchen Vorrichtungen aushalten.
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Insbesondere
reduziert die Hitzebehandlung, die während der Herstellung angewendet
wird, um verschiedene Schichten auszubilden, beispielsweise Ausrichtungsschichten
und Elektroden, unerwarteterweise die Polarisatorleistung nicht
auf ein unannehmbares Niveau. Außerdem verursachen solche Polarisatoren
keine Verunreinigung anderer Teile der Vorrichtungen, wie z.B. der
Flüssigkristallschichten.
Die Bildung von Zellenwänden
kann bei Temperaturen von bis zu 200°C stattfinden, aber es wurde herausgefunden,
dass mit der vorliegenden Erfindung interne Polarisatoren kompatibel
zu den Hochtemperaturzuständen
der LCD-Herstellung integriert werden können, insbesondere kompatibel
zum Aushärten
der Ausrichtungsschichten und dem Ablagern von Elektroden, wie beispielsweise
Indiumzinnoxid (ITO)-Elektroden.
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Der
Polarisator kann lediglich aus der aktiven Schicht gebildet werden
und erfordert kein Substrat, wenn er als Teil einer Zellenwand eines
LCDs ausgebildet wird.
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Somit
ermöglicht
die vorliegende Erfindung die Aufnahme eines Polarisators innerhalb
eines LCDs auf eine Weise, die kompatibel zur Standardbearbeitung
einer Ausrichtungsschicht und anderen Bearbeitungsschritten ist.
Die Anordnung des Polarisators zwischen dem Substrat und der Flüssigkristallschicht
liefert den Vorteil, dass das Substrat keine sehr geringe Doppelbrechung
haben oder aufrechterhalten muss, wie es für externe Polarisatoren notwendig
ist. Somit kann das Substrat aus einem Glas geringerer Qualität oder sogar
aus billigen transparenten Kunststoffen hergestellt sein, die eine
beträchtliche
Doppelbrechung aufweisen. Da die Effekte einer solchen Doppelbrechung
optisch außerhalb des
LCDs auftreten, sind sie für
Betrachter nicht sichtbar, da deren Augen keine Polarisation wahrnehmen
können.
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Außerdem vermeidet
die Verwendung eines internen Polarisators mit oder ohne gemusterten
Verzögerer
die Probleme der ungewollten Parallaxe. Räumliche Lichtmodulatoren (SLMs)
dieses Typs sind daher geeignet für die Ver wendung bei 3D-Displays,
beispielsweise bei derartigen Displays, wie sie in
EP 0 721 132 offenbart sind, deren
Inhalte hierin durch Bezugnahme integriert sind.
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Es
ist auch möglich,
ein PALC-Display zu schaffen, bei dem die den Kontrast verringernden
Effekte interner Reflektionen von Säulenstrukturen einer Plasma-Schaltanordnung
reduziert oder im wesentlichen eliminiert werden können. Außerdem können alle
möglichen
Entpolarisierungseffekte des PALC-Gases im wesentlichen vermieden
werden. Der Aufwand und die Schwierigkeiten zum Bereitstellen von
Licht absorbierenden Säulen
können
vermieden werden, so dass die Helligkeit eines Displays ohne Verschlechterung
des Kontrasts erhöht
werden kann. Ein interner Polarisator kann in Verbindung mit einem
externern Polarisator verwendet werden, so dass der interne Polarisator
eine reduzierte Spezifikation aufweisen kann, ohne dass dies eine
beträchtliche
nachteilige Wirkung auf die Leistung des Displays besitzt. Jede
Wechselwirkung zwischen einer Säulenschwarzmaske
und dem Plasma kann vermieden werden, und der interne Polarisator
kann als Schutzschicht für
ein dünnes
dielektrisches Glas der Plasma-Schaltanordung
dienen.
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Die
Erfindung wird beispielhaft unter Bezugnahme auf die begleitenden
Zeichnungen näher
beschrieben.
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1 ist
eine schematische Querschnittsansicht eines SLMs gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung;
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2 ist
eine schematische Querschnittsansicht einer Zellenwand, die eine
Ausführungsform
der Erfindung bildet;
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3 ist
eine schematische Querschnittsansicht eines SLMs gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung;
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4 ist
eine schematische Querschnittsansicht eines SLMs des Typs aus 1 mit
einem TFT-Array;
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5 ist
eine schematische Querschnittsansicht, die eine Zellenwand zeigt,
bei der eine Ausrichtungsschicht optional weggelassen wurde;
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6 ist
eine schematische Querschnittsansicht einer Zellenwand, bei der
eine transparente leitende Elektrode optional weggelassen wurde.
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7 ist
eine schematische Querschnittsansicht einer Zellenwand mit einer
Hitzestabilisierungsschicht;
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8 ist
eine schematische Querschnittsansicht einer Zellenwand, die eine
Ausführungsform
der Erfindung bildet;
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9, die die 9a bis 9h umfasst, zeigt
ein Verfahren zum Herstellen der Zellenwand aus 8;
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10 ist
eine schematische Querschnittsansicht einer Zellenwand, die eine
Ausführungsform der
Erfindung bildet;
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11, die die 11a bis 11i umfasst, zeigt ein Verfahren zum Herstellen
der Zellenwand aus 10;
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12 ist
eine schematische Querschnittsansicht einer Zellenwand, die eine
Ausführungsform der
Erfindung bildet;
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13, die die 13a bis 13g umfasst, zeigt ein Verfahren zum Herstellen
der Zellenwand aus 12;
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14 ist
eine schematische Querschnittsansicht einer Zellenwand, die eine
Ausführungsform der
Erfindung bildet;
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15, die die 15a bis 15g umfasst, zeigt ein Verfahren zum Herstellen
der Zellenwand aus 14;
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16 ist
eine schematische Querschnittsansicht eines SLMs gemäß einer
Ausführungsform der
Erfindung;
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17 ist
eine schematische Querschnittsansicht einer Zellenwand, die eine
Ausführungsform der
Erfindung bildet;
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18, die die 18a bis 18n umfasst, zeigt ein Verfahren zum Herstellen
der Zellenwand aus 17;
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19a ist eine schematische Querschnittsansicht
einer Zellenwand, die eine Ausführungsform der
Erfindung bildet:
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19b ist eine diagrammähnliche Draufsicht auf eine
der Schichten der Zellenwand aus 19a;
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20, die die 20a bis 20i umfasst, zeigt ein Verfahren zum Herstellen
der Zellenwand, die in 19a und 19b dargestellt ist;
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21a ist eine schematische Querschnittsansicht
einer Zellenwand, die eine Ausführungsform der
Erfindung bildet;
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21b ist eine diagrammartige Draufsicht auf eine
der Schichten der Zellenwand aus 21a;
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22, die die 22a bis 22m umfasst, zeigt ein Verfahren zum Herstellen
der Zellenwand, die in 21a und 21b dargestellt ist;
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23 umfasst die 23a und 23b, die Querschnittsansichten von bekannten Arten
von PALC-Displays sind;
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24 ist
eine Ansicht ähnlich
zu 23b, die interne Reflektionen zeigt, welche den
Kontrast verringern;
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25 ist
eine Ansicht ähnlich
zu 24, die eine bekannte Technik zum Reduzieren des
Kontrastverlusts zeigt;
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26 umfasst die 26a und 26b, die Querschnittsansichten von PALC-Displays
gemäß der Erfindung
sind;
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27 umfasst die 27a und 27b, die Querschnittsansichten von PALC-Displays
gemäß der Erfindung
sind;
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28 ist
eine Querschnittsansicht eines PALC-Displays gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung;
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29 umfasst die 29a und 29b, die Querschnittsansichten von PALC-Displays
gemäß einer
Ausführungsform
der Erfindung sind;
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30 umfasst die 30a und 30b, die Querschnittsansichten von PALC-Displays
gemäß der Erfindung
sind;
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31 umfasst die 31a und 31b, die Querschnittsansichten von PALC-Displays
gemäß der Erfindung
sind;
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32 ist
eine Querschnittsansicht eines PALC-Displays gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung;
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33 ist
eine Querschnittsansicht eines PALC-Displays gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung;
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34 zeigt
ein Verfahren zum Befestigen eines internen Polarisators auf einem
dünnen
Dielektrikum;
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35 zeigt
die Entfernung eines Trägers des
Polarisators aus 34;
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36 ist
eine Querschnittsansicht eines bekannten Displays; und
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37 ist
eine Querschnittsansicht eines Displays gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung.
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Gleiche
Bezugsziffern beziehen sich in allen Zeichnungen auf gleiche Teile.
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Der
räumliche
Flüssigkristall-Lichtmodulator (SLM),
der in 1 dargestellt ist, weist eine erste und eine zweite
Zellenwand auf, zwischen denen der Flüssigkristall angeordnet ist.
Die erste Zellenwand weist ein Substrat 1 auf, beispielsweise
aus poliertem Natronkalkglas, das mit einer transparenten Elektrode 4,
beispielsweise aus ITO (Indiumzinnoxid), mit einem spezifischen
elektrischen Widerstand von weniger als 20 Ohm pro 100 Quadratfuß überzogen
ist. Eine Haftschicht 2 ist auf der Elektrode 1 ausgebildet und
kann ein auf einem Epoxidharz basierendes System aufweisen. Beispielsweise
kann die Haftschicht aus dem käuflich
erhältlichen
Epoxidharzkleber Epotek 301 gebildet sein, der im Gewichtsverhältnis 1:3 in
Butoxyethanol gelöst
ist und in einem Wirbelbeschichter mit einer offenen Schüssel bei
4000 Umdrehungen pro Minute 30 Sekunden lang gekreiselt wird.
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Ein
Polarisator
3 wird auf der Haftschicht
2 ausgebildet
und weist ein verstrecktes Polyacethylen/Polyvinil-Alkohol-Copolymer
auf, beispielsweise von der Art, die in
US 5 049 427 offenbart ist. Nach dem
Ausbilden des Polarisators
3 auf der Haftschicht
2 wird
die Haftschicht bei 20°C über 6 Stunden
ausgehärtet.
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Eine
Flüssigkristall-Ausrichtungsschicht 5 aus
Polyimid ist auf dem Polarisator 2 ausgebildet. Beispielsweise
kann das Polyimid ein Polyimid aufweisen, das von Du Pont unter
der Bezeichnung PI 2555 verkauft wird, das im Verhältnis 1:20
in einem Lösungsmittel
aus einer Mischung von N-Methyl-2-Pyrrolidon und 1-Methoxypropan-2-ol,
verkauft von Du Pont unter der Bezeichnung T 9039 gelöst wird,
und das in einem Wirbelbeschichter mit einer offenen Schüssel bei
4000 Umdrehungen pro Minute 30 Sekunden lang gekreiselt wird. Die
Polyimid-Ausrichtungsschicht 5 wird dann durch Erhitzen
bei 170°C über 2 Stunden
ausgehärtet.
Die Ausrichtungsschicht 5 wird anschließend mit einem weichen Tuch
gerieben, um eine bevorzugte Richtung und eine Vorneigung (pre-tilt)
auf der Ausrichtungsschicht auszubilden.
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Die
zweite Zellenwand, die ein Substrat 11, eine transparente
Elektrode 10, eine Haftschicht 9, einen Polarisator 8 und
eine Ausrichtungsschicht 7 aufweist, wird auf die selbe
Weise wie die erste Zellenwand hergestellt. Kunststoffabstandshalter
in Form von Tropfen, beispielsweise mit 10 Mikrometer Durchmesser,
werden auf die Ausrichtungsschicht 5 gesprüht, und
die Flüssigkristallzelle
wird zusammengebaut, wobei sich die Abstandstropfen zwischen den
Ausrichtungsschichten 5 und 7 befinden, und wobei
die Ausrichtungsrichtungen der Ausrichtungsschichten 5 und 7 im
wesentlichen senkrecht zueinander sind. Das Innere der Zelle zwischen
den Ausrichtungsschichten 5 und 7 wird abgedichtet,
beispielsweise unter Verwendung eines unter Ultraviolett-Strahlung
aushärtenden
Klebstoffs, und wird mit einem Flüssigkristallmaterial 6 gefüllt, beispielsweise mit
einem nematischen Flüssigkristall,
der ein optisch aktives Dotiermittel enthält, um eine um 90° gedrehte nematische
Zelle herzustellen.
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Bei
dem in 1 dargestellten räumlichen Lichtmodulator sind
die Elektroden 4 und 10 aufgrund der dazwischen
liegenden Anordnung der Haftschichten 2 und 9 und
der Polarisatoren 3 und 8 weiter von der Flüssigkristallschicht 6 beabstandet
als üblich.
Die Versorgungsspannungen für
den SLM werden daher angepasst, um den elektrischen Effekt dieser
zusätzlichen
Schichten auszugleichen.
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Es
wurde herausgefunden, dass die Bearbeitungsschritte zum Ausbilden
der ersten und zweiten Zellenwand die Leistungsfähigkeit der Polarisatoren 3 und 8 nicht
auf inakzeptable Weise verschlechtern. Trotz des Einsatzes erhöhter Temperaturen über längere Zeiträume beim
Aushärten
der Ausrichtungsschichten 5 und 7 behielten insbesondere
die Polarisatoren 3 und 8 eine ausreichende Transmission
und ein Kontrastverhältnis
für die
gewerbliche Anwendung des SLMs.
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Das
Verfahren zum Herstellen der ersten und zweiten Zellenwand kann
auf verschiedene Arten modifiziert werden. Beispielsweise können die
Ausrichtungsschichten 5 und 7 aus einem Polyimid
wie das, das von Du Pont unter der Bezeichnung AM 4276 verkauft
wird, bei Aushärtung
bei 120°C über eine
Stunde hergestellt werden. Die Verwendung solcher bei niedrigeren
Temperaturen aushärtenden Ausrichtungsschichten
reduziert die Verschlechterung der Polarisatoren 3 und 8 weiter.
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Die
Haftschichten 2 und 9 können aus anderen Materialien
hergestellt sein, wie beispielsweise kommerziell erhältlichen
Klebstoffen auf der Basis von Polyurethan. Ein Beispiel eines solchen
Klebstoffs ist Dymax ligth weld 401, der auf die Elektroden 4 und 10 aufgebracht
werden kann, indem er in einem Wirbelbeschichter mit einer offenen
Schüssel mit
5000 Umdrehungen pro Minute 30 Sekunden lang gekreiselt wird. Die
Polarisatoren 3 und 8 werden auf die Haftschichten 2 und 9 aufgebracht,
die anschließend
mit ultraviolettem Licht bestrahlt werden, beispielsweise Licht
einer Wellenlänge
von 365 Nanometer und beispielsweise mit einer Leistung von 50 Milliwatt
pro cm2 über
60 Sekunden.
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Die
Haftschichten 2 und 9 können auch aus einem Polyimid
hergestellt sein, beispielsweise aus PI 2555, das im Verhältnis 1:20
in T 9039 gelöst
ist, und das in einem Wirbelbeschichter mit einer offenen Schüssel bei
5000 Umdrehungen pro Minute 10 Sekunden lang gekreiselt wird. Nach
der Ausbildung der Polarisatoren 3 und 8 werden
die Polyimidhaftschichten 2 und 9 bei 140°C über 30 Minuten
ausgehärtet. Ein
Vorteil der Verwendung eines solchen Polyimids liegt darin, dass
es bekanntermaßen
kompatibel mit der Herstellung und dem Betrieb von LCDs ist.
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Die
Bearbeitungsbedingungen während
der Herstellung der ersten und zweiten Zellenwand müssen derart
sein, dass die Verschlechterung der Leistung der Polarisatoren 3 und 8 ausreichend
gering ist, um Vorrichtungen von ak zeptabler Leistungsfähigkeit zu
erhalten. Insbesondere sollten die Polarisatoren vorzugsweise im
wesentlichen eine achromatische Transmission von wenigstens 80%
und achromatische Kontrastverhältnisse
von wenigstens 100:1 beibehalten. Die Wahl von Materialien und von
Herstellungstechniken für
diejenigen Schichten, die nach den Polarisatoren 3 und 8 ausgebildet
werden, müssen
daher derart sein, dass sie die Polarisatorleistungsfähigkeit
nicht unter akzeptable Grenzen für
die spezielle Anwendung sinken lassen. Dies beeinflusst die Wahl
des Materials und der Herstellungstechnik der Ausrichtungsschichten 5 und 7 und
aller beliebigen anderen Schichten (wie im Folgenden beschrieben),
die nach den Polarisatoren ausgebildet werden. Im Fall der Ausrichtungsschichten
sollte beispielsweise die Aushärtungstemperatur
und -dauer derart sein, dass sie keinen unangemessenen Schaden bei
den Polarisatoren erzeugt. Das Aushärten sollte vorzugsweise bei
weniger als 180°C über 2 Stunden
stattfinden, und mehr bevorzugt bei weniger als 150°C über 2 Stunden.
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Die
Substrate 1 und 11 können aus einem Niedrigalkaliglas,
beispielsweise Corning 7059, typischerweise mit einer Dicke von
1.1 mm, hergestellt werden. Ein Vorteil der Möglichkeit, die Polarisatoren 3 und 8 zwischen
den Substraten 1 und 11 auszubilden, liegt darin,
dass jede Doppelbrechung, die in den Substraten auftritt, die Leistung
des SLMs nicht wesentlich beeinflusst. Dies erlaubt eine größere Freiheit
bei der Wahl von Materialien für
die Substrate 1 und 11. Beispielsweise können die
Substrate aus Kunststoffen hergestellt sein, einschließlich Polyethylenterephthalat,
Polyethersulfon, Polymethylmethacrylat, Polyester oder Polycarbonate.
Materialien, die von Hause aus oder durch Beanspruchung induzierte
Doppelbrechung aufweisen, können
daher verwendet werden, während
solche Materialien bei der Verwendung in SLMs des konventionellen
Typs mit externen Polarisatoren ungeeignet wären.
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Die
Haftschichten 2 und 9 können aus einem beliebigen klebenden
oder haftenden Material sein, das die Anforderungen einer hohen
Transparenz, der Achromatizität,
der thermischen Stabilität
und vorzugsweise einer thermischen Ausdehnung ähnlich zu der der Polarisatoren 3 und 8 erfüllt. Beispiele
derartiger Materialien für
die Haftschichten sind organische Klebstoffe wie Epoxidharze, Acrylpolymere
oder solche, die auf Polyurethanderivaten basieren. Diese können auf
die darunter liegende Oberfläche
durch jede beliebige geeignete Technik wie Drucken, Abrollen, Gießen oder
Wirbelbeschichten aufgebracht werden, um eine einheitliche dünne Schicht
zu erzielen. Nach der Ausbildung der Polarisatoren 3 und 8 können solche
Klebstoffe durch Mittel ausgehärtet werden,
die mit thermischen Prozessen, Prozessen mit freien Radikalen oder
photochemischen Prozessen arbeiten. Zusätzlich zu herkömmlich erhältlichen Klebstoffen
kann es vorteilhaft sein, Materialien zu finden, die bereits für andere
Zwecke bei der Herstellung von LCDs verwendet wurden, da deren Kompatibilität mit solchen
Vorrichtungen bereits ermittelt wurde. Geeignete Materialien sind
solche, die bei der Anwendung haftend sind und somit eine gewisse Haftfunktion
liefern, beispielsweise Polyimide, Polyamide und eine Polyvinyl-Alkohol-Lösung.
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Die
Polarisatoren 3 und 8 können aus jedem beliebigen geeigneten
verstreckten Polymer hergestellt werden, das konjugierte Doppelbindungen
enthält
und thermisch stabil ist. Nach der Fertigstellung des SLMs besitzen
die Polarisatoren vorzugsweise ein Kontrastverhältnis von wenigstens 100:1
vorzugsweise über
einen Bandbreitenbereich von 510 bis 600 Nanometer, und mehr bevorzugt über einen Bereich
von 400 bis 700 Nanometer. Die Polarisatoren besitzen vorzugsweise
eine Transmission für
linear polarisiertes Licht von wenigstens 50%, und mehr bevorzugt
wenigstens 80%. Die Polarisatoren behalten vorzugsweise diese Eigenschaften
bei oder steigern diese Eigenschaften nach einer Anwendung von wenigstens
100°C über wenigstens
30 Minuten, und vorzugsweise von wenigstens 180°C über wenigstens 2 Stunden. Außerdem sollte
das Polarisatormaterial vorzugsweise resistent gegenüber allgemeinen
Bearbeitungslösungsmitteln
wie Isopropylalkohol, Aceton, N-Methyl-Pyrrolidinon, Natriumhydroxid
und Toluen sein. Die Polarisatoren 3 und 8 besitzen
vorzugsweise eine einheitliche Dicke, damit keine Veränderungen
der Dicke in der Flüssigkristallschicht
vorherrschen. Die Polarisatoren sind vorzugsweise dünn, um das
Abscheiden von stabilen transparenten leitenden Elektroden zu ermöglichen (wenn
diese auf oder über
den Polarisatoren ausgebildet werden), vorzugsweise dünner als
30 Mikrometer, und mehr bevorzugt dünner als 10 Mikrometer.
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Die
transparenten leitenden Elektroden 4 und 10 sind
vorzugsweise aus ITO (Indiumzinnoxid) hergestellt, das durch einen
beliebigen Prozess aufgebracht wurde, der mit den Temperaturanforderungen
der Polarisatoren kompatibel ist, wenn die Elektroden auf oder über den
Polarisatoren ausgebildet werden. Beispielsweise ist die Abscheidung
solcher Elektroden vorzugsweise derart, dass die Polarisatoren Temperaturen
von weniger als 200°C
unterworfen werden. Beispielsweise kann ein Elektronenstrahl geringer
Temperatur oder ein Bedampfungsprozess verwendet werden, um die
Elektroden 4 und 10 auszubilden. Die Elektroden
besitzen vorzugsweise eine Transmission von wenigstens 90% und einen spezifischen
Widerstand von weniger als 100 Ohm pro 100 Quadratfuß. Eine
oder beide Elektroden 4 und 10 können geätzt werden,
um eine Mehrzahl von segmentierten Elektroden zu liefern, wenn dies
notwendig ist, beispielsweise um Bildelemente (Pixel) des SLMs zu
definieren.
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Die
in 2 dargestellte Zellenwand unterscheidet sich von
der in 1 dargestellten dadurch, dass die Elektrode 4 zwischen
der Ausrichtungsschicht 5 und dem Polarisator 3 ausgebildet
ist, anstatt zwischen der Ausrichtungsschicht 2 und dem Substrat 1.
Die Schichten 2, 3 und 5 werden wie unter Bezugnahme
auf 1 beschrieben ausgebildet, während die Elektrode 4 durch
Bedampfung auf den Polarisator 3 ausgebildet wird, beispielsweise
durch Verdampfung eines ITO-Targets in einer Argon/Sauerstoffatmosphäre mit geringem
Druck. Eine oder beide Zellenwände
können
auf diese Weise ausgebildet werden. Wie zuvor beschrieben muss dann, wenn
die Elektrode 4 auf oder über dem Polarisator 3 ausgebildet
wird, das Verfahren zum Ausbilden der Elektrode derart sein, dass
die Leistungsfähigkeit des
Polarisators 3 nicht unter akzeptable Grenzen abfällt. Ein
Vorteil der in 2 dargestellten Anordnung gegenüber der
in 1 dargestellten Anordnung liegt jedoch darin,
dass es weniger dielektrische Schichten zwischen der Elektrode 4 und
dem Flüssigkristall 6 gibt.
Dementsprechend können
konventionelle Versorgungsspannungen verwendet werden, ohne dass
zusätzliche
dielektrische Schichten berücksichtigt
werden müssen.
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3 zeigt
einen SLM mit einer Farbfilteranordnung. Eine Schwarzmaske 1b zum
Verdecken von Bereichen des SLMs, die nicht sichtbar sein sollen,
ist auf dem Substrat 1 ausgebildet, und eine Ebnungsschicht 1c ist über der
Schwarzmaske 1b ausgebildet, um eine ebene Oberfläche zur
weiteren Bearbeitung zu schaffen. Farbfilter 1a, beispielsweise Rot-,
Grün- und
Blau-Pixelfarbfilter
sind in einer geeigneten Anordnung auf der Ebnungsschicht 1c ausgebildet,
und eine weitere Ebnungsschicht 1d ist auf den Farbfiltern 1a ausgebildet.
Die Farbfilteranordnung kann beispielsweise ausgebildet sein wie
beschrieben in "Fortschritte
bei Farbfiltern für
LCDs", Toppan Printing
Company, SID 94 Digest, Seite 103.
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Anschließend wird
die erste und die zweite Zellenwand wie zuvor beschrieben ausgebildet. 3 zeigt
jedoch eine zusätzliche
Barrierenschicht 4a, die auf der Elektrode 4 ausgebildet
werden kann, um ein Verhindern von Kurzschlüssen über die Flüssigkristallschicht 6 hinweg
zu unterstützen.
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Der
in 4 dargestellte räumliche Lichtmodulator (SLM)
besitzt eine erste Zellenwand des in 2 dargestellten
Typs und eine zweite Zellenwand, die sich von den in 1 bis 3 dargestellten
Zellenwänden
dadurch unterscheidet, dass der interne Polarisator 8 weggelassen
wird und ein externer Polarisator 13 vorgesehen ist. Außerdem ist
ein Dünnfilmtransistor
(TFT)-Array 12 zwischen dem Substrat 11 und der
Ausrichtungsschicht 7 ausgebildet und bildet anstelle der
Elektrode 10 die Elektroden. Das TFT-Array 12 kann
von einem bekannten Typ zum Bereitstellen eines aktiven LCDs sein.
Diese Anordnung besitzt den Vorteil, dass es nicht notwendig ist,
zusätzliche
Bearbeitungsschritte des TFT-Arrays 12 einzuführen, die
ansonsten den Ertrag reduzieren könnten. Da der Polarisator 13 außerhalb
der Zelle angeordnet ist, kann diese außerdem von einem konventionellen
Typ sein, wie aus einem mit Jod dotierten verstreckten Polyvinylalkohol.
Die in 4 dargestellte zweite Zellenwand kann mit anderen
Anordnungen von ersten Zellenwänden
verwendet werden, beispielsweise wie in 1 und 3 dargestellt
oder wie in den folgenden Ausführungsformen beschrieben.
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Die
in 5 dargestellte Zellenwand unterscheidet sich von
den zuvor beschriebenen darin, dass die Ausrichtungsschicht 5 weggelassen
wurde. Eine solche Anordnung kann bei elektrooptischen Effekten
verwendet werden, die keine spezifischen Ausrichtungsschichten benötigen, wie
beispielsweise der axialsymmetrische Modus. Alternativ kann der Polarisator 3 einen
Ausrichtungseffekt liefern, beispielsweise wenn er Polyacetylen
enthält,
das als eine Ausrichtungsoberfläche
mit geringer Vorneigung dienen kann. Eine solche Anordnung kann
vorteilhaft sein, wenn die gegenüberliegende
Ausrichtungsschicht 7 eine große Vorneigung liefert.
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Die
in 6 dargestellte Zellenwand unterscheidet sich von
der in 5 dargestellten dadurch, dass die Elektrode 4 weggelassen
wurde. In dieser Anordnung wird die Elektrodenfunktion von der intrinsischen
Leitfähigkeit
des Materials, beispielsweise Polyacetylen, das den Polarisator 3 bildet,
geliefert. Die Leitfähigkeit
kann beispielsweise durch Dotieren mit Arsenpentafluorid erhöht werden.
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Wie
in 7 dargestellt kann eine Abdichtschicht 14 auf
dem Polarisator 3 ausgebildet werden, um den Schutz des
Polarisators während
der Hitzebe handlungen bei der Herstellung der Zellenwand zu verstärken. Die
Schicht 14 kann auch verwendet werden, um die optische
Leistung zu verbessern, insbesondere bei kurzen Wellenlängen.
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Die
Ausrichtungsschichten 5 und 7 können aus
jedem beliebigem Material sein, das geeignet ist, die gewünschte Ausrichtung
des Flüssigkristalls 6 zu liefern.
Beispielsweise können
geriebenes Polyimid wie zuvor beschrieben oder Siliziumoxid abhängig von
den Anforderungen des Flüssigkristalleffekts
für Vorneigung,
homöotrope
oder planare Ausrichtung verwendet werden. Weil die Ausrichtungsschichten sich
in direktem Kontakt mit der Flüssigkristallschicht befinden,
werden geeignete Materialien ausgewählt, um eine Verunreinigung
zu verhindern, insbesondere eine leitende Verunreinigung des Flüssigkristalls. Eine
solche Verunreinigung ist insbesondere nachteilig bei TFT-Displays,
bei denen der daraus resultierende Leckstrom ein ungewünschtes
Flimmern erzeugen kann. Wie zuvor beschrieben können die Ausrichtungsschichten 5 und 7 unterschiedliche
Ausrichtungsrichtungen besitzen, um eine Verdrehung des Flüssigkristalldirektors
zu bewirken. Solche Anordnungen können verwendet werden, um verdrehte nematische
(TN) oder besonderes verdrehte nematische (FTN) Vorrichtungen zu
schaffen. Andere Ausrichtungen und Arten von Vorrichtungen können jedoch
ebenfalls bei Anwendung der hier beschriebenen Techniken ausgebildet
werden. Auch die Trennung der ersten und zweiten Zellenwand kann
als geeignet für
die Art der Vorrichtung ausgewählt
werden, und der Abstand liegt typischerweise zwischen 1 und 10 Mikrometern.
Die Kunststoffabstandshalter in Form von Kunststofftropfen zum Definieren
und Aufrechterhalten des Abstands der Ausrichtungsschichten können durch
jedes beliebige andere geeignete Mittel ersetzt werden, wie zum
Beispiel Zwischenpixel-Polymerwände.
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8 zeigt
eine Zellenwand eines SLMs, die besonders nützlich für 3D-Displays des Typs sind, wie er in
EP 0 721 132 und
GB 2 296 099 offenbart ist.
Die Zellenwand beinhaltet einen gemusterten optischen Verzögerer, der
deshalb in die Substrate integriert ist. Der gemusterte Verzögerer kann
aus jedem beliebigen Material hergestellt sein, das für eine Anordnung
innerhalb der Zelle geeignet ist und den Bearbeitungsschritten während der
Herstellung widerstehen kann. Die in
8 dargestellte
Anordnung weist eine Ausrichtungsschicht
15 auf, die auf
dem Substrat
1 angeordnet ist, und ein doppelbrechendes Material,
das den Verzögerer
18 bildet,
wobei die Achse des Verzögerers
durch die Ausrichtungsschicht definiert ist.
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9 zeigt die Herstellung der Zellenwand aus 8.
In 9a wird die Ausrichtungsschicht 15 auf
das Substrat 1 aufgebracht. Die Ausrichtungsschicht 15 kann
vom selben Typ sein, wie zuvor beschrieben wurde, und kann auf dieselbe
Weise ausgebildet werden. 9b zeigt
das Aufbringen einer optischen Verzögerungsschicht 16,
deren Ausrichtungsrichtung durch die Ausrichtungsschicht 15 bestimmt
ist. Die Verzögerungsschicht 16 besteht
aus einem beliebigen geeigneten doppelbrechenden Material, das ausgerichtet
werden kann und anschließend
in einer vorbestimmten Richtung fixiert werden kann. Ein geeignetes
Material weist ein Flüssigkristallpolymer
oder ein reaktives Mesogen auf. Ein Beispiel eines geeigneten reaktiven
Mesogens ist bekannt unter RM 257 von Merck, Großbritannien, und besitzt eine
hohe Doppelbrechung, die die Verwendung von relativ dünnen Schichten
ermöglicht.
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Wie
in 9c dargestellt werden Bereiche der Verzögerungsschicht 16 mit
Ultraviolettstrahlung durch eine Maske 19 bestrahlt, um
photopolymerisiert zu werden. Wie in 9d dargestellt
werden die nicht polymerisierten Bereiche anschließend entfernt,
beispielsweise durch einen Ätzprozess,
um die gewünschte
gemusterte Anordnung des optischen Verzögerers zu liefern. 9e bis 9h zeigen schließlich das
Aufbringen der Haftschicht 2, des Polarisators 3,
der Elektrode 4 und der Ausrichtungsschicht 5,
was anschließend
beschrieben wird.
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Die
in 10 dargestellte Zellenwand unterscheidet sich
von der in 8 dargestellten dadurch, dass
der gemusterte Verzögerer
mittels einer Ebnungsschicht 19 geebnet wird, bevor die
Haftschicht 2 aufgebracht wird. Die Ebnungsschicht 19 füllt die Lücke, die
vom entfernten, nicht polymerisierten Verzögerermaterial zurückgelassen
wird, und der zusätzliche
Schritt während
der Herstellung der Zellenwand ist in 11e dargestellt.
Die anderen Teile aus 11 sind bereits
unter Bezugnahme auf 9 beschrieben
worden. Das Material der Ebnungsschicht ist vorzugsweise isotrop,
transparent und im wesentlichen bezüglich der Dicke ähnlich zu
den Verzögerern 18.
Geeignete Materialien umfassen Acrylharze und Epoxidharze.
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Die
in 12 dargestellte Zellenwand und das Verfahren zu
deren Herstellung, das in 13 dargestellt
ist, unterscheiden sich von der in 8 und 9 dargestellten Zellenwand bzw. dem Verfahren zur
Herstellung dadurch, dass nach der in 9c dargestellten
selektiven Photopolymerisation das nicht polymerisierte Verzögerermaterial 16 nicht
entfernt wird. Außerdem wird
die Haftschicht 2 weggelassen und stattdessen wird der
Polarisator 3 auf der Verzögerungsschicht 16 ausgebildet.
Das nicht polymerisierte Verzögerermaterial
ist immer noch haftend, so dass der Polarisator daran klebt. Das
Werkstück
wird anschließend
auf eine Temperatur über dem
isotropen Übergangspunkt
des nicht polymerisierten Verzögerermaterials
erhitzt, das durch Bestrahlung mit einer Ultraviolettstrahlung großer Wellenlänge in einen
isotropen Zustand ausgehärtet wird.
Dies führt
zu einer Schicht mit Bereichen isotropen Materials 20 und
doppelbrechender Materialien 18, wie in 13e dargestellt ist. Es ist auch möglich, eine
zusätzliche
Menge nicht polymerisierten Materials nach der selektiven Polymerisation
hinzuzufügen. Eine
solche Schicht bedeckt die zuvor polymerisierten Bereiche ebenso
wie die nicht polymerisierten Bereiche und befestigt den Polarisator
somit stärker. Das
zusätzliche
Material wird in den isotropen Zustand polymerisiert, wie zuvor
beschrieben wurde, und besitzt keinen optischen Effekt auf die zuvor
selektiv polymerisierten Bereiche. Davon abgesehen ist das Verfahren
zum Herstellen der Zellenwand identisch zu dem, was unter Bezugnahme
auf 9 beschrieben wurde.
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Die
Zellenwand und das Verfahren zu ihrer Herstellung gemäß den 14 und 15 unterscheiden sich von der Zellenwand
und dem Verfahren zur Herstellung aus den 12 und 13 darin, dass ein optisch aktives Dotiermittel
der reaktiven Mesogenmischung vor der Aufbringung als Verzögerungsschicht 21 beigefügt wird.
Das optisch aktive Dotiermittel führt eine kontinuierliche Rotation
der Verzögererrichtung
beim Hindurchtreten durch die Schicht ein, um einen richtungsweisenden
verdrehten Verzögerer
zu schaffen. Der Polarisator 3 wird auf die nicht polymerisierte
dotierte Verzögerungsschicht 21 aufgebracht,
bevor die selektive Photopolymerisation durchgeführt wird, wie in 15d gezeigt ist. Die Absorptionsrichtung des Polarisators 3 ist
im wesentlichen senkrecht zur Ausrichtungsrichtung der Ausrichtungsschicht 15,
wie in 15a bis 15g durch
den Pfeil bzw. den Punkt dargestellt ist. Der Polaristator 3 richtet
die obere Oberfläche
des dotierten Verzögerers 21 aus,
um sicherzustellen, dass ein gewünschter
Verdrehungswinkel erzielt wird, ohne eine extrem präzise Schichtdickensteuerung
zu benötigen,
die ansonsten notwendig wäre.
Die Herstellungsschritte, die in 15e,
f und g dargestellt sind, sind dieselben wie die unter Bezugnahme
auf 13e, f und g beschriebenen.
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16 zeigt
einen SLM, bei dem die erste und zweite Zellenwand von dem Typ sind,
der in
14 dargestellt ist. Somit weisen
beide Zellenwände
ge musterte optische Verzögerer
auf, und die Zellenwände
sind so angeordnet, dass die Polarisationsrichtungen der Polarisatoren
3 senkrecht
sind. Ein solcher räumlicher
Lichtmodulator ist besonders geeignet zur Verwendung bei einem 3D-Display
des Typs, wie es in
EP 0 721
132 und
GB 2 296 099 offenbart
ist.
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17 und 18 zeigen eine Zellenwand und ein Verfahren
zu deren Herstellung, die sich von der Zellenwand und dem Verfahren
zur Herstellung aus den 10 und 11 darin unterscheiden, dass ein weiterer
gemusterter Verzögerer 26 innerhalb
der Zelle ausgebildet ist. Nachdem die Ebnungsschicht 19 wie
in 18 dargestellt aufgebracht wurde,
wird eine weitere Ausrichtungsschicht 24, beispielsweise desselben
Typs wie die Ausrichtungsschicht 15, aufgebracht, beispielsweise
auf dieselbe Weise. Die Ausrichtungsschicht 27 wird mit
einer Ausrichtungsrichtung aufgebracht, die sich von der der Ausrichtungsschicht 15 unterscheidet.
Eine weitere Verzögerungsschicht 25,
beispielsweise von demselben Typ wie die Verzögerungsschicht 16,
wird auf der Ausrichtungsschicht 24, beispielsweise auf
dieselbe Art, ausgebildet. Die Schicht 25 wird selektiv
mit einer Ultraviolettstrahlung durch eine Maske 19' bestrahlt,
so dass die Bereiche 26, die den weiteren gemusterten optischen
Verzögerer
bilden, photopolymerisiert werden. Die nicht polymerisierten Bereiche
werden dann wie in 18i dargestellt entfernt, und
eine weitere Ebnungsschicht 19' wird ausgebildet. Die nachfolgenden
Schritte des Ausbildens der Schichten 2, 3, 4 und 5 sind
schließlich
wie oben beschrieben.
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Durch
Verwendung dieser Technik ist es möglich, abwechselnde Bereiche
von Verzögerern bereitzustellen,
die in unterschiedliche Richtungen ausgerichtet sind. Beispielsweise
können
die Verzögerer
18 und
26 so
ausgerichtet sein, dass sie als +/4 und –/4 Wellenplatten oder als
+/2 und –/2
Wellenplatten dienen. Räumliche
Lichtmodulatoren, die Zellenwände
dieser Art verwenden, sind geeignet zur Verwendung bei 3D-Displays,
wie sie beispielsweise in
EP
0 721 132 und
GB 2 296
099 offenbart sind.
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Durch
Wiederholung der Bearbeitungsschritte, die in den 18b bis 18e dargestellt
sind, können
mehrere gestapelte Schichten von gemusterten Verzögerern hergestellt
werden.
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19a und
19b zeigen
eine weitere Zellenwand, und
20 zeigt
ein weiteres Verfahren für
deren Herstellung, die sich wiederum von der Zellenwand und dem
Verfahren zur Herstellung aus
10 und
11 darin unterscheiden, dass die Standard-Ausrichtungsschicht
15 durch
eine Schicht von linear photopolymerisierbarem Material
27 ersetzt wird,
beispielsweise des Typs, der in "Oberflächeninduzierte
parallele Ausrichtung von Flüssigkristallen durch
linear polymerisierte Photopolymere", Schadt et al., Japanisches Journal
der angewandten Physik, Vol. 31 (1992), Seite 2155 und in
EP 0 689 084 beschrieben
ist. Die Schicht wird selektiv einer Strahlung einer ersten linearen
Polarisation durch eine Maske
19, wie in
20b dargestellt, ausgesetzt, um bestrahlte Bereiche
A zu bilden. Die nicht bestrahlten Bereiche B werden dann über eine
Maske
19' einer Strahlung
ausgesetzt, die eine andere lineare Polarisation besitzt. Somit
liefern abwechselnde Bereiche der Ausrichtungsschicht
28 verschiedene
Ausrichtungsrichtungen, die sich beispielsweise um 45 oder 90° unterscheiden.
19b zeigt dies durch eine Draufsicht auf die Schicht
28.
Die Verzögerungsschicht
16 wird
anschließend
wie in
20d gezeigt und wie zuvor beschrieben
aufgebracht. Der Verzögerer übernimmt
jedoch die abwechselnden Richtungen, die durch den darunter liegenden
Teil der Ausrichtungsschicht
28 vorgegeben werden, und
somit ist keine selektive Photopolymerisation erforderlich. Stattdessen
kann die Verzögerungsschicht
16 durch Bestrahlung
mit einer einheitlichen Ultraviolettstrahlungsquelle ausgehärtet werden.
Die Verzögerungsbereiche
können
somit derart angeordnet werden, dass sie als +/4 und –/4 Wellenplatten
oder als +/2 und –/2
Wellenplatten dienen, und ein SLM, der solche Zellenwände besitzt,
ist geeignet für
eine Verwendung bei 3D-Displays, wie sie beispielsweise in
EP 0 721 132 und
GB 2 296 099 offenbart sind.
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21a und
21b zeigen
eine weitere Zellenwand, und
22 zeigt
ein weiteres Verfahren für
deren Herstellung, die sich von der Zellenwand und dem Verfahren
zur Herstellung aus den
10 und
11 darin unterscheiden, dass die Ausrichtungsschicht
15 zweimal
gerieben wird. Zuerst wird sie in Richtung A gerieben. Ein Photolackmaterial
29 wird aufgebracht
und wie in
22d dargestellt durch eine Maske
19 selektiv
polymerisiert. Dies kann unter Verwendung bekannter photolithographischer
Technik geschehen. Das nicht polymerisierte Material wird entfernt,
wodurch das polymerisierte Photolackmaterial
30 zurückbleibt,
und Bereiche der darunter liegenden Ausrichtungsschicht
15 werden
bestrahlt. Die Anordnung wird anschließend in einer zweiten Richtung
B gerieben, um eine Ausrichtungsschicht mit einer räumlich variierenden
Ausrichtungsrichtung
31 zu produzieren. Anschließend wird
das polymerisierte Photolackmaterial entfernt. Die Verzögerungsschicht
16 wird
anschließend
wie in
22h dargestellt und wie zuvor
be schrieben aufgebracht. Der Verzögerer übernimmt jedoch die abwechselnden Richtungen,
die durch den darunter liegenden Teil der Ausrichtungsschicht
31 vorgegeben
werden, und so ist keine selektive Photopolymerisation notwendig.
Stattdessen kann die Verzögerungsschicht
16 durch
Bestrahlung mit einer einheitlichen Ultraviolettstrahlungswelle
ausgehärtet
werden. Die Verzögerungsbereiche
können
somit derart angeordnet werden, dass sie beispielsweise als +/4
und –/4
Wellenplatten oder als +/2 und –/2
Wellenplatten dienen, und ein SLM mit solchen Zellenwänden ist
für eine Verwendung
bei 3D-Displays geeignet, wie sie beispielsweise in
EP 0 721 132 und
GB 2 296 099 offenbart sind.
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23a zeigt ein bekanntes PALC-Display mit einem
Substrat 1, das eine Plasma-Schaltanordnung trägt, in der
Plasma-Adresselektroden 40 und 41 durch eine Technik
hergestellt wurden, die als "Pulver-Strahlen
in einer Fritte" (PBF)
bekannt ist. Die Elektroden 40 und 41 werden auf
dem Substrat 1 ausgebildet, das mit einem externen Polarisator 3 ausgestattet
ist. Jede der Elektroden 41 wird mit einer gemeinsamen
Leitung oder mit einer Erdungsleitung verbunden, während jede
der Elektroden 40 über
einen Zwischenspeicher 42 verbunden ist, um ein Adresssignal
zu empfangen. Ein Displayhintergrundlicht 43 ist diagrammartig
dargestellt und beleuchtet das Display von einer Position hinter
Substrat 1 und Polarisator 3.
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Die
Plasma-Adressanordnung weist desweiteren längliche Rippen oder Säulen 44 auf,
an denen eine Mikroschicht oder eine dünne dielektrische Schicht 45 befestigt
ist. Die Säulen 44 teilen
den Bereich zwischen dem Substrat 1 und der dielektrischen Schicht 45 in
mit Gas gefüllte
Kanäle 46.
Eine Ausrichtungsschicht 5 ist auf der dielektrischen Schicht 45 angeordnet.
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Das
Display weist weiterhin ein Substrat 11 auf, das Elektroden 10 trägt (typischerweise
Streifenelektroden, die im wesentlichen senkrecht zu den Kanälen 46 ausgerichtet
sind), beispielsweise aus Indiumzinnoxid (ITO), sowie eine Ausrichtungsschicht 7. Die
Ausrichtungsschichten 5 und 7 werden beispielsweise
durch eine dielektrische Abstandshalteranordnung getrennt, die Abstandskugeln
(nicht dargestellt) aufweisen kann, um eine Lücke zu bilden, die eine Flüssigkristallschicht 6 enthält. Ein
Polarisator 88 ist auf dem Substrat 11 angeordnet.
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23b zeigt eine weitere bekannte Sorte eines PALC-Displays,
das sich von dem in 23a dargestellten dadurch unterscheidet,
dass die Säulen 44 oder
Rippen, die die dielektrische Schicht 45 tragen, auf den
Elektroden 47 in einer Anordnung ausgebildet sind, die
bekannt ist als "Rippen
auf Elektrode" (ROE).
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Die
Herstellung und der Betrieb der in
23a und
23b dargestellten Displays ist bekannt und beispielsweise
in
EP 0 742 570 beschrieben,
so dass eine nähere
Beschreibung hier weggelassen wird.
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24 zeigt
typische repräsentative
optische Pfade a, b und c von Hintergrundlicht 43, das allgemein
nicht kollimiert ist. Obwohl ein großer Anteil des Hintergrundlichts 43 direkt
durch den Polarisator 3 und die Kanäle 46 hindurchtritt,
ohne reflektiert zu werden, wie durch den Pfad a dargestellt ist,
werden beträchtliche
Lichtmengen im Display von den Säulen 44 reflektiert,
wie durch die Lichtpfade b und c dargestellt ist. Auf dem Lichtpfad
a kann eine teilweise Entpolarisierung durch das Gas im Kanal 46 stattfinden
oder auch nicht. Eine Reflektion von den Säulen 44 jedoch führt zu beträchtlichen Änderungen
in der Polarisation. Jede solche Änderung in der Polarisation
führt zu
einem Extinktionsverlust durch den Polarisator 88 und somit
zu einem Verlust von Displaykontrast, der besonders deutlich wird,
wenn das Display oder ein Bildelement (Pixel) davon auf Schwarz
geschaltet wird.
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25 zeigt
eine Technik zum Verringern des Kontrastverlusts beim Mechanismus,
der in 24 dargestellt ist. Das PALC-Display,
das in 25 dargestellt ist, besitzt
Säulen 44,
die mit einem Licht absorbierenden Material beschichtet sind, so
dass Licht, das sich auf den Lichtpfaden b und c bewegt, im wesentlichen
absorbiert wird, anstatt von den Säulen 44 reflektiert
zu werden. Obwohl eine solche Anordnung den Kontrastverlust, der
durch interne Reflektionen hervorgerufen wird, beträchtlich
reduziert, wird der Lichtdurchsatz des Displays beträchtlich
reduziert, so dass der Stromverbrauch erhöht werden muss, um ein vorgegebenes
Helligkeitsniveau aufrecht zu erhalten. Außerdem ist diese Art von Display
schwierig und teuer herzustellen. Die Beschichtung der Säulen 44 muss
auch die relativ raue ionische Umgebung des Gasplasmas in den Kanälen 46 aushalten,
ohne das Gas zu verunreinigen, von den Säulen 44 entfernt zu
werden oder von Material von den Elektroden 47 bedampft
zu werden.
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26a und 26b zeigen
PALC-Displays des ROE und PBF Typs, die in 23b und 23a dargestellt sind, bilden aber Ausführungsformen
der Erfindung. Insbesondere unterscheiden sich die Displays aus
den 26a und 26b von
denen aus 23a und 23b darin,
dass der Polarisator 3 innen zwischen der Ausrichtungsschicht 5 und
der dielektrischen Schicht 45 angeordnet ist. Der Polarisator 3 besteht
aus den zuvor offenbarten Materialien. Die Zellenwand mit dem Substrat 11 und
den damit verbundenen Schichten kann durch bekannte Verfahren hergestellt
werden. Das Substrat 1 und die Plasma-Schaltanordnung 41 bis 47 können unter Verwendung
bekannter Techniken ausgebildet werden. Der Polarisator kann, wie
hier beschrieben und in 34 dargestellt,
auf der dielektrischen Schicht 45 ausgebildet werden, und
die Ausrichtungsschicht 5 kann auf dem Polarisator 3 unter
Verwendung konventioneller Techniken wie Wirbelbeschichten und Aushärten, beispielsweise
bei erhöhten
Temperaturen, ausgebildet werden.
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Die
Position des Polarisators 3 im Inneren des Displays beseitigt
jede mögliche
Entpolarisierung und alle Auswirkungen hinsichtlich des Kontrastverlusts,
die hier beschrieben wurden. Insbesondere liegt der Polarisator 3 optisch
angrenzend an die Flüssigkristallschicht 6,
so dass keine wesentliche Entpolarisierung stattfindet. Das Kontrastverhältnis wird
daher nicht beträchtlich
beeinflusst, und insbesondere kann ein guter schwarzer Zustand mit
einem konventionellen (d.h. nicht kollimierten) Hintergrundlicht
erzielt werden. Die Kosten und die Schwierigkeiten beim Beschichten
der Säulen 44 mit
Licht absorbierendem Material werden vermieden und eine Entpolarisierung
(falls sie vorhanden sein sollte) durch die Kanäle 46 hat nicht länger Auswirkungen
auf den Betrieb des Displays. Der Polarisator 3 analysiert Licht,
das von den (nicht absorbierenden) Säulen 44 reflektiert
wird, so dass die Lichtleistung ebenfalls verbessert wird. Die Ausbildung
der Ausrichtungsschicht 5 verschlechtert die Polarisationseigenschaften
des Polarisators 3 nicht in einem solchen Maße, dass
es zu einer nicht akzeptablen optischen Leistungscharakteristik
führt.
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Bekanntlich
befindet sich die dielektrische Schicht 45 in Reihe mit
der Flüssigkristall-Pixelkapazität. Um den
Verlust an Versorgungsspannung zu minimieren, besteht die Schicht 45 typischer
Weise aus Glas mit einer Dicke von annähernd 30 Mikrometer. Der interne
Polarisator 3 fügt
eine weitere Reihenkapazität
hinzu, die den Spannungsabfall über der
Pixelkapazität
verringert. Dementsprechend sollte die Dicke des Polarisators 3 minimal
sein und vorzugsweise weniger als 25 Mikrometer, mehr bevorzugt
gleich oder kleiner als 7 Mikrometer. Aus demselben Grund wird es
bevorzugt, die Dielektrizitätskonstante
des Polarisators 3 zu erhöhen, aber dies wird durch das
Streckungsverhältnis
des Polarisatormaterials beeinflusst, das ebenfalls dessen optische Eigenschaften
beeinträchtigt.
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27a und 27b zeigen
Displays, die sich von denen aus 26a und 26b darin unterscheiden, dass der interne Polarisator 3 durch
einen externen Polarisator 33, der an der Außenoberfläche des
Substrats 1 angeordnet ist, ergänzt wird. Bei dieser Anordnung
dient der interne Polarisator als "Aufräum"-Polarisator. Die
Extinktionseigenschaften des Polarisators 3 können geringer
sein als für
die Displays aus 26a und 26b,
und trotzdem wird dieselbe Kontrastgüte geliefert, da ein beträchtlicher
Anteil des Lichts, das auf den internen Polarisator 3 trifft,
bereits vom externen Polarisator 33 polarisiert wurde.
Die Eigenschaften des internen Polarisators 3 in dieser
Konfiguration können
für eine hohe
Transmission optimiert werden.
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28 zeigt
den Aufbau eines PALC-Displays detaillierter. Zusätzlich zu
den zuvor beschriebenen Elementen trägt das obere Substrat 11 eine Schwarzmatrix
(BM)-Schicht 34, auf der eine Farbfilter (CF)-Schicht 35 ausgebildet
ist. Die Schicht 35 trägt
die ITO-Schicht oder Elektrode 10, die wiederum die Ausrichtungsschicht 7 trägt. Eine
optische Ebnungsschicht kann vorgesehen sein, beispielsweise als
Teil der Farbfilterschicht 35. Die Ausrichtungsschicht 7 und
die Ausrichtungsschicht 5 können beispielsweise geriebenes
Polyimid aufweisen. Die Eigenschaften des Polarisators 33 können von
der Lichtquelle geliefert werden, die vom vorpolarisierten Typ oder
vom Polarisationsumlauftyp sein kann.
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In
Fällen,
bei denen der Flüssigkristall
sich im positiven axial symmetrischen Modus (ASM) befindet, müssen die
Ausrichtungsschichten 5 und 7 nicht benötigt werden.
Wenn der negative ASM verwendet wird, können die Schichten 5 und 7 derart sein,
dass sie eine im wesentlichen homöotrope Ausrichtung liefern.
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Es
ist auch möglich,
gefärbte
Flüssigkristallpolymere
als internen Polarisator
3 zu verwenden, beispielsweise
wie in
EP 0 397 263 beschrieben.
Solche Materialien besitzen im Allgemeinen eine schwächere Polarisationseffizienz
als Polyacethylenmaterialien und sind eher für Displays des Typs aus
27a und
27b in
Verbindung mit einem externen Polarisator
33 geeignet.
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Es
ist möglich,
die Displays der 26 und 27 zu betreiben, wobei das Hintergrundlicht
auf das Susbtrat 11 fällt.
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29a und
29b zeigen
Displays, die sich von denen aus
26a bzw.
26b darin
unterscheiden, dass die Polarisatoren
3 mit Wellenplattenanordnungen
18 verbunden
sind. Solche Wellenplattenanordnungen
18 und die Verfahren
zu deren Herstellung wurden zuvor beschrieben. Derartige Displays
können
als stereoskopische oder autostereoskopische Displays verwendet
werden, wie in
GB 2 296 151 und
EP 0 721 132 offenbart ist.
Für die
stereoskopische Betrachtung werden die Displays von oben beleuchtet,
wie diagrammartig bei
48 gezeigt ist, und von unten betrachtet,
wie in
29 dargestellt ist.
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30a zeigt ein Display, das sich von dem aus 29a darin unterscheidet, dass die Wellenplattenanordnung 18 innerhalb
der Kanäle 46 angeordnet
ist. 30b zeigt ein Display, das sich
von dem aus 30a darin unterscheidet, dass
der Polarisator 3 auch innerhalb der Kanäle 46 angeordnet ist.
Die Wellenplattenanordnung besteht aus einem Material, das das Gas
innerhalb der Kanäle 46 nicht verunreinigt
und das von diesem nicht beschädigt wird.
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Die
Wellenplattenanordnung 18 in den Displays aus 30 kann mit einer weiteren Wellenplatte
oder einer Wellenplattenanordnung zusammenwirken, um eine verbesserte
Achromatizität
und/oder einen verbesserten Betrachtungswinkel zu liefern. Eine solche
weitere Wellenplatte oder Wellenplattenanordnung kann außerhalb
des Displays angeordnet sein und kann von einem bekannten Typ sein.
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31a zeigt ein PALC-Display des in 26a dargestellten Typs, bei dem der Polarisator 3 weggelassen
ist und ein interner Polarisator 8 auf dem Substrat 11 zwischen
der Elektrode 10 und der Ausrichtungsschicht 7 angeordnet
ist. 31a zeigt auch eine Wellenplattenanordnung 18,
die zwischen dem Polarisator 8 und der Elektrode 10 angeordnet ist.
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Das
in 31b dargestellte Display unterscheidet sich von
dem aus 31a darin, dass die Wellenplattenanordnung 18 zwischen
dem Substrat 11 und dem Polarisator 8 angeordnet
ist, und die Elektrode 10 zwischen der Ausrichtungsschicht 7 und
dem Polarisator 8 angeordnet ist. Die Zellenwände mit
den Substraten 11 und den damit verbundenen Schichten können hergestellt
werden, wie zuvor beschrieben wurde. Diese Elektrodenanordnung besitzt
den Vorteil, dass die Reihenkapazität des Polarisators und der
Wellenplatte von der Flüssigkristallschaltung
beseitigt werden, so dass die Betriebsspannung reduziert wird.
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32 zeigt
ein PALC-Display, das sich von dem aus 26a darin
unterscheidet, dass das Substrat 11 einen Polarisator 8 trägt, der
zwischen dem Substrat 11 und der Elektrode 10 angeordnet
ist.
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Das
in 33 dargestellte Display unterscheidet sich von
dem aus 32 darin, dass das untere Substrat 1 einen
externen Polarisator 33 des in 27a und 27b dargestellten Typs trägt, und dass das Substrat 11 einen
externen Polarisator 88 trägt. Die Polarisationstransmissionsrichtung
der Polarisatoren 3 und 33 sind ausgerichtet,
ebenso wie die Polarisationstransmissionsrichtungen der Polarisatoren 8 und 88.
Somit dient jeder der Polarisatoren 3 und 8 als "Aufräum"-Polarisator in Verbindung
mit den externen Polarisatoren 33 bzw. 88. Die
Leistung der Aufräum-Polaristoren
kann wie zuvor beschrieben sein.
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Die
Displays aus 30 bis 33 können alternativ
die in 23 dargestellte Elektrodenanordnung
oder jede beliebige andere bekannte Elektrodenanordnung verwenden.
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34 und 35 zeigen
eine Technik zum Befestigen des Polarisators 3 an der dielektrischen Schicht 45.
Eine Sandwichstruktur mit einer Substratträgerschicht 50, einer
Löseschicht 51,
dem Polarisator 3 und einer Klebstoffschicht 52 wird
auf die dielektrische Schicht 45 aufgerollt. Der Klebstoff 52 kann auf
Kontakt oder auf Druck reagieren oder er kann ein Aushärten benötigen. Wenn
der Polarisator 33 an der dielektrischen Schicht 45 befestigt
ist, ermöglicht die
Löseschicht 51,
dass die Schichten 50 und 51 abgezogen werden
können,
um den Polarisator 3 auf der dielektrischen Schicht 45 zurück zu lassen.
Es ist somit möglich,
einen relativ dünnen
Polarisator 3 mittels einer relativ dicken und robusten
Substratträgerschicht 50 zu
stützen,
woraufhin die Schicht 50 entfernt wird, damit sie die optische
Leistung des Displays nicht beeinträchtigt. Nach der Befestigung
können
der Polarisator und das Substrat autoklaviert werden, um alle auftretenden
Luftblasen zu beseitigen. Der Polarisator 3 ist während der
Herstellung geschützt
und kann deshalb relativ dünn
sein, um die Auswirkung des Spannungsabfalls über den Flüssigkristallpixeln zu verringern.
Die Schicht 50 verhindert auch eine Oberflächenbeschädigung des
Polarisators 3 durch die Handhabung oder durch Verunreinigung
mit Partikeln.
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36 zeigt
ein Display, das in "Ein
erster photolumineszenter LCD-Demonstrator", Electronic Information
Displays Konferenz 1997, offenbart ist. Das Display weist ein Hintergrundlicht 56 im
nahen Ultraviolettbereich auf, das mit einem Kollimator 57 versehen
ist, um die ausgegebene Ultraviolettstrahlung zu bündeln. Das
Hintergrundlicht 56 und der Kollimator 57 sind
hinter einem LCD angeordnet, das Substrate 1 und 11 sowie
eine Flüssigkristallschicht 6 aufweist.
Das LCD besitzt externe Polarisatoren 33 und 88 und
einen Phosphorschirm 55 mit einer Mehrzahl von roten, grünen und
blauen Phosphorbereichen oder -punkten, die mit entsprechenden Pixeln des
LCDs ausgerichtet sind.
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Im
Betrieb wird die Ultraviolettstrahlung vom Hintergrundlicht durch
den Kollimator 57 gesammelt und durch den Polarisator 88 polarisiert.
Die Polarisierung der Strahlung wird durch Pixel gesteuert, die in
der Flüssigkristallschicht 6 ausgebildet
sind, und die daraus resultierende Strahlung wird durch den Polarisator 33 analysiert.
Insbesondere wird die Menge an Ultraviolettstrahlung, die von jedem
Pixel durchgelassen wird, von dem elektrischen Feld gesteuert, das
am Pixel anliegt. Die durchgelassene Ultraviolettstrahlung wird
anschließend
durch den Phosphorschirm 55 in sichtbares Licht umgewandelt.
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Aufgrund
der Trennung zwischen dem Phosphorschirm 55 und der Flüssigkristallschicht 6 ist
es notwendig, ein kollimiertes Hintergrundlicht zu verwenden, um
ein Übersprechen
zwischen den Pixeln aufgrund von Parallaxe zu vermeiden oder zu
reduzieren.
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Das
in 37 dargestellte Display unterscheidet sich von
dem aus 36 darin, dass der externe Polarisator 33 durch
einen internen Polarisator 3 ersetzt wird, der zwischen
der Flüssigkristallschicht 6 und
dem Substrat 1 angeordnet ist, und dass der Phosphorschirm 55 zwischen
dem Polarisator 3 und dem Substrat 1 angeordnet
ist. Durch Anordnung der Flüssigkristallschicht 6,
des Polarisators 3 und des Phosphorschirms 55 angrenzend
aneinander und zwischen den Substraten 1 und 11 wird
die Parallaxe beseitigt oder deutlich reduziert. Dies lässt die
Notwendigkeit für
einen Kollimator 57 entfallen, so dass das LCD mit einem
nicht kollimierten Hintergrundlicht 56 verwendet werden
kann.
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Der
Polarisator 3 wird wie zuvor beschrieben hergestellt und
weist einen Polarisator aus einem Polymer mit konjugierten Doppelbindungen
auf. Die Kettenlänge
eines solchen Polarisators kann leicht auf Ultraviolettbetrieb optimiert
werden, und dieselbe Art von Polarisator kann auch als externer
Polarisator 88 verwendet werden.