DE19861477B4

DE19861477B4 - Flüssigkristallanzeige

Info

Publication number: DE19861477B4
Application number: DE19861477.2A
Authority: DE
Inventors: Kyeong-Hyeon Kim; Seung-Beom Park; Jung-Uk Shim; Jang-kun Song; Chang-hun Lee; Nam-Heung Kim
Original assignee: Samsung Display Co Ltd
Current assignee: Samsung Display Co Ltd
Priority date: 1997-05-30
Filing date: 1998-05-29
Publication date: 2014-02-13
Anticipated expiration: 2018-05-30
Also published as: JP5570829B2; FR2764087B1; JP5767687B2; GB2326012B; JP4523083B2; CN1211022A; GB9811648D0; JP2014074925A; CN1567066A; JP2010152372A; CN1186682C; GB2326012A; FR2764087A1; DE19824249B4; DE19824249A1; JPH10333171A; CN1567066B

Abstract

Zwei Elektroden, die parallel zueinander ausgebildet sind, sind auf einen von zwei Substraten ausgebildet, homöotropische Ausrichtungsfilme sind auf den Substraten ausgebildet und ein Flüssigkristallmaterial mit positiver dielektrischer Anisotropie ist zwischen die Substrate injiziert. Wenn eine Spannung an die zwei Elektroden angelegt wird, werden die Flüssigkristallmoleküle von einem parabolischen elektrischen Feld zwischen den Elektroden angetrieben bzw. angesteuert bzw. ausgerichtet. Da das erzeugte elektrische Feld symmetrisch in Bezug auf eine Grenzebene ist, die im gleichen Abstand von jeder der zwei Elektroden liegt, werden die Flüssigkristallmoleküle in Bezug auf die Grenzebene symmetrisch ausgerichtet, und die optischen Eigenschaften werden in den beiden durch die Grenzebene aufgeteilten Bereichen kompensiert, wodurch man einen weiten Blickwinkel bzw. großen Blickwinkelbereich erhält. Das elektrische Feld übt keinen Einfluss auf die Flüssigkristallmoleküle an der Grenzebene aus, da das elektrische Feld an der Grenzebene parallel zu den Substraten und senkrecht zu den zwei ...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flüssigkristallanzeige.
Im allgemeinen weist eine konventionelle Flüssigkristallanzeige (LCD – liquid crystal display) zwei Substrate mit Elektroden und einen dazwischen injizierten Flüssigkristall auf. Die Spannungsdifferenz zwischen den Elektroden liefert ein elektrisches Feld, und die Moleküle des Flüssigkristalls werden durch das elektrische Feld umgeordnet. Die Polarisation des einfallenden Lichtes variiert infolge der Umordnung der Flüssigkristallmoleküle.
Aus der CH 577 179 A und aus der GB 1 475 378 A ist jeweils eine Flüssigkristallanzeige mit einem homöotrop ausgerichteten Flüssigkristall bekannt.
Aus der JP 60-218624 A ist eine Flüssigkristallanzeige mit einem ersten Substrat, einem dem ersten Substrat gegenüberstehenden Substrat; einem zwischen die beiden Substrate eingebrachten Flüssigkristall und zwei zueinander parallel verlaufenden Elektroden auf dem zweiten Substrat bekannt.
Im folgenden wird die konventionelle LCD ausführlich unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erklärt werden.
Die 1A und 1B sind Schnittansichten einer konventionellen verdrillten nematischen Flüssigkristallanzeige (TN-LCD – twisted nematic liquid crystal display). Die TN-LCD in 1A weist transparente Glassubstrate 1 und 2 auf, die einander zugewandt sind bzw. einander gegenüberliegen, eine Flüssigkristallschicht 7, die zwischen die Substrate 1 und 2 eingefügt ist, und Elektroden 3 und 4, die jeweils auf den inneren Oberflächen der Substrate 1 und 2 ausgebildet sind, und Polarisationsplatten 5 und 6 zur Polarisation des Lichtes sind jeweils an den äußeren Oberflächen der Glassubstrate 1 und 2 befestigt bzw. angebracht.
Die Elektrode 3 des unteren Substrates 1 ist eine Pixel-Elektrode bzw. Bildpunkt-Elektrode, die Elektrode 4 des oberen Substrates 2 ist eine gewöhnliche bzw. gemeinsame Elektrode, und die dielektrische Anisotropie Δε der Flüssigkristallschicht 7 ist positiv.
In der Abwesenheit eines elektrischen Feldes sind die Längsachsen bzw. sog. langen Achsen der Flüssigkristallmoleküle 8 der Flüssigkristallschicht 7 parallel zu den Substraten 1 und 2 ausgerichtet, und die Flüssigkristallmoleküle 8 sind von einem Substrat zu dem anderen Substrat spiralig verdrillt.
Wenn eine Leistung bzw. Spannung V mit den Elektroden 3 und 4 verbunden bzw. angelegt ist, und ein hinreichendes elektrisches Feld an die Flüssigkristallschicht 7 in der Richtung des Pfeiles wie in 1B veranschaulicht ist, angelegt ist, sind die Längsachsen bzw. sog. langen Achsen der Flüssigkristallmoleküle 8 parallel zu der Richtung des elektrischen Feldes ausgerichtet. Diese Art von TN-LCD besitzt unglücklicherweise einen schmalen bzw. engen Blickwinkel bzw. Blickwinkelbereich.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Flüssigkristallanzeige (LCD) bereits zustellen, die einen großen Blickwinkelbereich besitzt, um im Wesentlichen die Probleme zu vermeiden, die nach dem Stand der Technik auftreten.
Die Lösung dieser Aufgabe folgt durch die Merkmale des Anspruchs 1.
Die Unteransprüche beziehen sich auf vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung.
Zusätzliche Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich zum Teil aus der folgenden Beschreibung, und werden zum Teil aus der Beschreibung offensichtlich werden, oder können durch die Anwendung der Erfindung gelernt werden. Die Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden mittels der Elemente und Kombinationen, die insbesondere in den beigefügten Ansprüchen herausgestellt werden, realisiert und erreicht. Es versteht sich, dass die folgende Beschreibung und die beschriebenen spezifischen Ausführungsformen nur der Veranschaulichung dienen, da verschiedene Änderungen und Modifikationen innerhalb des Anwendungsbereiches der Erfindung für Fachleute aus dieser Beschreibung offensichtlich sind.
Die beigefügten Zeichnungen veranschaulichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sowie Vergleichsbeispiele, die nicht unter den Schutzumfang der angehängten Ansprüche fallen, und dienen, zusammen mit der Beschreibung dazu, die Prinzipien der Erfindung zu erklären.
Es zeigen:
die 1A und 1B Schnittansichten einer konventionellen TN-LCD;
die 2A bis 2C ein grundlegendes Betriebsprinzip einer EOC-LCD gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
die 3A bis 3C ein grundlegendes Betriebsprinzip einer EOC-LCD einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
4 eine Draufsicht auf eine Elektrode, die in einer Pixeleinheit bzw. Bildpunkteinheit in einer EOC-LCD gemäß einem Vergleichsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist;
5 eine Draufsicht auf eine Elektrode, die in einer Pixeleinheit bzw. Bildpunkteinheit in einer EOC-LCD gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist;
die 6 bis 16 graphische Veranschaulichungen eines Blickwinkels bzw. Blickwinkelbereichs einer EOC-LCD gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
17 eine graphische Veranschaulichung der elektrooptischen Eigenschaften in einer EOC-LCD gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
die 18 bis 22 die Gestalten der Elektroden in den EOC-LCDs gemäß Vergleichsbeispielen;
23 die Gestalten der Elektroden in den EOC-LCDs gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
24 die Anordnung der Flüssigkristallmoleküle bei bzw. in dem Teilbereich (a) in 23;
25 eine in Einzelteile aufgelöste perspektivische Ansicht (”Explosionsansicht”) einer LCD gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
die 26A bis 26B ein grundlegendes Betriebsprinzip einer Flüssigkristallanzeige mit elektrisch induziertem Multi-Domänen-Modus bzw. EIMD-LCD (electrically induced multi domain mode-LCD) gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sowie Vergleichsbeispiele werden offenkundiger durch ein Studium der folgenden ausführlichen Beschreibung, wenn diese im Licht der Zeichnungen betrachtet wird. Die in den 4 und 18–22 dargestellten Vergleichsbeispiele sind nicht Teil der beanspruchten Erfindung, aber dienen einem besseren Verständnis davon.
Die 2A bis 2C veranschaulichen ein grundlegendes Betriebsprinzip einer EOC-LCD gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, und die 3A bis 3C veranschaulichen ein grundlegendes Betriebsprinzip der EOC-LCD gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Wie in den 2A bis 2C und 3A bis 3C zu sehen ist, sind ein Paar von transparenten Glassubstraten 10 und 20, die jeweils dünne Ausrichtungsschichten bzw. Ausrichtungsfilme 90 besitzen, einander gegenüberliegend bzw. zugewandt ausgebildet. Die linearen Elektroden 30 und 40, die parallel zueinander sind, sind auf der inneren Oberfläche eines unteren Substrates 10 von den zwei Substraten 10 und 20 ausgebildet. Das Flüssigkristallmaterial wird zwischen die zwei Glassubstrate 10 und 20 injiziert, um eine Flüssigkristallschicht 70 zu bilden. Die Flüssigkristallmoleküle 80 der Flüssigkristallschicht 70 sind homöotrop ausgerichtet und sind folglich senkrecht zu den zwei Substraten 10 und 20. Die Flüssigkristallmoleküle 80 können einen Vorkippwinkel in Bezug auf die zwei Substrate 10 und 20 besitzen. Die zwei Elektroden 30 und 40 können aus einem transparenten oder undurchsichtigen leitfähigen Material sein. Die zwei Polarisationsplatten 50 und 60, die das hindurchgehende Licht polarisieren, sind jeweils an den äußeren Oberflächen der Glassubstrate 10 und 20 befestigt bzw. angebracht.
Im allgemeinen ist eine der zwei Elektroden 30 und 40 eine Bildpunkt-Elektrode bzw. Pixel-Elektrode, um jede Bildpunkteinheit bzw. Pixeleinheit mit einem anderen Datensignal zu beaufschlagen, und die andere Elektrode ist eine gewöhnliche bzw. gemeinsame Elektrode, um die Gesamtheit der Bildpunkteinheiten bzw. Pixeleinheiten mit einem gemeinsamen Signal zu beaufschlagen. Zusätzlich ist jede Bildpunkt-Elektrode mit einem Anschluss einer Schaltvorrichtung verbunden, wie z. B. einem Dünnschichttransistor, der in jedem Pixel bzw. Bildpunkt ausgebildet ist.
Die dielektrische Anisotropie Δε des Flüssigkristallmaterials der Flüssigkristallschicht 70 sollte vorteilhafterweise positiv sein, aber sie kann auch negativ sein. Das Flüssigkristallmaterial kann eines aus der Gruppe der nematischen Flüssigkristalle, der chiralen nematischen Flüssigkristalle und der nematischen Flüssigkristalle mit linkshändigen oder rechtshändigen chiralen Dontanden sein.
Zusätzlich können einer oder beide der Ausrichtungsfilme 90 gerieben sein, so dass die Flüssigkristallmoleküle 80 in einer vorbestimmten Richtung geneigt sein können, oder keiner der Ausrichtungsfilme 90 kann gerieben sein. Das Reiben kann in einer willkürlichen Richtung ausgeführt werden. Es ist jedoch vorteilhaft, die zwei Ausrichtungsfilme in entgegengesetzte Richtungen zu reiben, wenn beide von ihnen gerieben werden.
Die Transmissionsachsen bzw. Durchlassrichtungen der Polarisationsplatten 50 und 60 sind parallel oder senkrecht zueinander angeordnet.
Zusätzlich ist es vorteilhaft, die Breite der Elektroden 30 und 40 zwischen 1 und 10 μm, den Abstand zwischen den zwei Elektroden 30 und 40 zwischen 2 und 20 μm, und die Dicke der Flüssigkristallschicht 70 zwischen 1 und 15 μm zu wählen.
In den 2A bis 2C ist das Flüssigkristallmaterial ein reiner nematischer Flüssigkristall, der eine dielektrische Anisotropie besitzt. In den 3A bis 3C ist das Flüssigkristallmaterial ein nematischer Flüssigkristall, der einen chiralen Dontanden und eine positive Anisotropie besitzt, oder ein chiraler nematischer Flüssigkristall, der eine positive Anisotropie besitzt.
Wie in den 2A und 3A zu sehen ist, sind die Flüssigkristallmoleküle 80 der Flüssigkristallschicht 70, wenn kein elektrisches Feld angelegt ist, senkrecht zu den zwei Substraten 10 und 20 ausgerichtet, infolge der Ausrichtungskraft der Ausrichtungsfilme 90.
Das Licht, das durch die Polarisationsplatte 50, die an dem unteren Substrat 10 befestigt ist, hindurchgeht, geht durch die Flüssigkristallschicht 70 hindurch ohne seine Polarisation zu ändern. Das selbe Licht geht ebenfalls durch die Polarisationsplatte 60, die an dem oberen Substrat 20 befestigt ist, hindurch, falls die Transmissionsachsen der zwei Polarisationsplatten 50 und parallel zueinander sind. Dasselbe Licht wird durch die Polarisationsplatte 60 des oberen Substrates 20 blockiert, falls die Transmissionsachsen der zwei Polarisationsplatten 50 und 60 senkrecht zueinander sind bzw. liegen.
Die 2B und 3B zeigen Zustände der Anordnung der Flüssigkristallmoleküle 80, wenn ein hinreichendes elektrisches Feld ausgebildet ist, und die 2C und 3C sind Draufsichten davon. Das elektrische Feld bei den Punkten (”Grenzebene” bzw. ”zentrale Oberfläche”) gleichen Abstandes von jeder der zwei Elektroden 30 und 40 ist im wesentlichen parallel zu den zwei Substraten 10 und 20 und ist senkrecht zu den zwei Elektroden 30 und 40. Wenn sich das elektrische Feld von den fraglichen Punkten wegbewegt und sich in Richtung einer der Elektroden 30 oder 40 bewegt, biegt es sich allmählich immer mehr nach unten. Das heißt, das elektrische Feld nimmt eine nach unten gerichtete parabolische Gestalt an.
Hierbei sollte die Längsachse bzw. lange Achse der Flüssigkristallmoleküle 80 entlang des elektrischen Feldes ausgerichtet sein, da das nematische Flüssigkristallmaterial eine positive dielektrische Anisotropie besitzt. Jedoch behalten die Flüssigkristallmoleküle 80 in der Nachbarschaft der Substrate 10 und 20 ihren ursprünglichen Zustand, in welchem sie senkrecht zu den Substraten 10 und 20 ausgerichtet sind, da die Ausrichtungskraft der Ausrichtungsfilme 90 stärker ist als die Kraft des elektrischen Feldes. Dementsprechend ändert sich ein Flüssigkristalldirektor kontinuierlich, um die Kraft des elektrischen Feldes und die Ausrichtungskraft auszugleichen, wenn das reine nematische Flüssigkristallmaterial verwendet wird.
Zusätzlich besitzt die Flüssigkristallmaterialschicht wenigstens zwei benachbarte Bereiche, welche zwischen den zwei Elektroden 30 und 40 liegen. Die Flüssigkristallmoleküle 80 in einem Bereich sind in der selben Richtung aus gerichtet, und die Flüssigkristallmoleküle 80 in den zwei Bereichen sind symmetrisch in Bezug auf die Grenzebene der zwei Bereiche ausgerichtet, da das elektrische Feld zwischen den zwei Elektroden 30 und 40 in seiner Gesamtheit eine parabolische Gestalt besitzt. Die Grenzebene befindet sich, wie oben beschrieben, im gleichen Abstand von jeder der Elektroden 30 und 40.
Dementsprechend, wie in den 2B und 2C zu sehen ist, wird ein Blickwinkel bzw. Blickwinkelbereich in der Richtung senkrecht zu den zwei Elektroden 30 und 40 vergrößert, da die Phasenretardation des Lichtes, das durch die Flüssigkristallschicht 70 hindurchgeht, symmetrisch kompensiert wird. Der Blickwinkel bzw. Blickwinkelbereich in der Richtung parallel zu den Elektroden 30 und 40 wird ebenfalls vergrößert, da der Brechungsindex in der Richtung der kurzen Achsen der Flüssigkristallmoleküle 80 nur geringe Variation besitzt.
Andererseits, da das elektrische Feld bei der Oberfläche bzw. Ebene in gleichem Abstand von jeder der Elektroden 30 und 40 parallel zu den Substraten ausgebildet ist, wird eine diskontinuierliche Grenzebene, in welcher die Flüssigkristallmoleküle nicht rotieren, bei der fraglichen Grenzebene ausgebildet, da die Kraft des elektrischen Feldes senkrecht zu den Flüssigkristallmolekülen 80 mit langer Achse, die senkrecht zu den Substraten ausgerichtet sind, ist.
Als nächstes, wie in den 3B und 3C gezeigt ist, ergeben sich verschiedene Effekte, wenn der chirale nematische Flüssigkristall oder der nematische Flüssigkristall mit chiralen Dotanden an Stelle des reinen nematischen Flüssigkristalles wie in den 2A bis 2C verwendet wird. Wie zuvor wird ein diskontinuierlicher Bereich, in welchem die Flüssigkristallmoleküle 80 nicht rotieren, ebenfalls an der Grenzebene im gleichen Abstand von jeder der zwei Elektroden 30 und 40 ausgebildet. Jedoch ist die Anordnung der Flüssigkristallmoleküle 80 zu beiden Seiten des diskontinuierlichen Bereiches nicht vollständig symmetrisch zueinander, da die Längsachse bzw. lange Achse der Flüssigkristallmoleküle 80 durch die Kraft geändert wird, die von dem elektrischen Feld und der Ausrichtungskraft herrührt, ebenso wie durch die Kraft, die von der Chiralität herrührt.
Das heißt, in 2C, sind die Längsachsen bzw. langen Achsen der Flüssigkristallmoleküle 80, wenn man sie von oben betrachtet, senkrecht zu den Elektroden 30 und 40 ausgerichtet; im Gegensatz dazu können in 3C die Flüssigkristallmoleküle 80 zu beiden Seiten des diskontinuierlichen Bereiches entweder entgegen dem Uhrzeigersinn oder im Uhrzeigersinn rotieren. In diesem Fall erhält man einen weiten Blickwinkel bzw. großen Blickwinkelbereich sowohl in der Richtung parallel als auch senkrecht zu den Elektroden 30 und 40.
In dem obigen Zustand rotiert die Polarisation des polarisierten Lichtes, das durch die Polarisationsplatte 50, die an dem unteren Substrat 10 angebracht ist, hindurchgeht, gemäß der Verdrillung des Flüssigkristalldirektors während es durch die Flüssigkristallschicht 70 hindurchgeht.
In den obigen zwei Fällen kann die Polarisation um 90° rotiert werden, indem man die dielektrische Anisotropie, den Spalt zwischen den zwei Substraten 10 und 20 oder den Verdrillungsabstand bzw. Verdrillungsschritt der Flüssigkristallmoleküle steuert bzw. kontrolliert. In diesem Fall, falls die Transmissionsachsen bzw. Durchlassrichtungen der zwei Polarisationsplatten 50 und 60 parallel zueinander sind, wird das Licht durch die Polarisationsplatte 60, die an dem oberen Substrat 20 angebracht ist, blockiert. Falls die Transmissionsachsen der zwei Polarisationsplatten 50 und 60 senkrecht zueinander sind, geht das Licht durch die Polarisationsplatte 90 des oberen Substrates 20 hindurch.
Zusammengefasst, die Flüssigkristallmoleküle 80 sind in der EOC-LCD gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung symmetrisch im Bezug auf den diskontinuierlichen Bereich angeordnet. Dementsprechend geht das Licht, das in der Richtung A übertragen wird, und das Licht, das in der Richtung B übertragen wird, in den 2B und 3B durch Wege hindurch, die durch die ähnliche Anordnung der Flüssigkristallmoleküle 80 gebildet werden. Dementsprechend kann ein weiter Blickwinkel bzw. großer Blickwinkelbereich erhalten werden, da die Retardation in Bezug auf das hindurchgehende Licht beinahe auf die selbe Weise gebildet wird.
Die Struktur und die Anordnung der Elektroden kann auf verschiedene Weise in dem obigen Typ von LCD variiert werden. Es ist möglich, die Elektroden wie in den 4 und 5 veranschaulicht auszubilden. Im folgenden wird die Struktur und die Anordnung der Elektroden ausführlich erklärt werden.
Wie in den 4 und 5 zu sehen ist, ist in einem Pixel bzw. Bildpunkt eine Gate-Leitung 100 horizontal ausgebildet und eine Datenleitung ist senkrecht zu der Gate-Leitung 100 ausgebildet. In jedem Pixel bzw. Bildpunkt ist eine gemeinsame Elektrodenleitung, eine erste horizontale Elektrodenleitung 32, parallel mit der Gate-Leitung 100 ausgebildet, und eine Pixel-Elektrode bzw. Bildpunkt-Elektrode, eine zweite horizontale Elektrodenleitung 42, ist parallel zu der ersten Elektrodenleitung 32 ausgebildet. Ein Dünnschichttransistor (TFT – thin film transistor) ist nahe einem Kreuzungspunkt der Gate-Leitung 100 und der Datenleitung 200 ausgebildet. Ein erster Anschluss des TFTs ist mit der Gate-Leitung 100 verbunden, ein zweiter Anschluss mit der Datenleitung 200 und ein dritter Anschluss mit der zweiten horizontalen Elektrodenleitung 42.
Wie oben erwähnt sind in 4 in jedem Bildpunkt bzw. Pixel erste und zweite horizontale Elektrodenleitung 32 und 42 horizontal und parallel zueinander ausgebildet. Fasst man vier Pixel bzw. Bildpunkte zu einer Einheit zusammen, so sind in zwei Pixeln, die diagonal zueinander liegen, z. B. den rechten oberen und linken unteren Pixel, erste Elektroden 33 und zweite Elektroden 43 abwechselnd darin und parallel zueinander ausgebildet. Die ersten und zweiten Elektroden 33 und 43 sind vertikal mit der ersten horizontalen Elektrodenleitung 32 bzw. der zweiten horizontalen Elektrodenleitung 42 verbunden.
In den verbleibenden zwei Pixeln bzw. Bildpunkten sind eine erste vertikale Elektrodenleitung 31 und eine zweite vertikale Elektrodenleitung 41, die mit der ersten horizontalen Elektrodenleitung 32 bzw. mit der zweiten horizontalen Elektrodenleitung 42 verbunden sind, darin auf den gegenüberliegenden Seiten ausgebildet. Zusätzlich erstrecken sich erste Elektroden 30 von der ersten horizontalen Elektrodenleitung 32 und der ersten vertikalen Elektrodenleitung 31, und bilden einen vorbestimmten Winkel mit der ersten horizontalen Elektrodenleitung 32 und der ersten vertikalen Elektrodenleitung 31. Zweite Elektroden 40 erstrecken sich von der zweiten horizontalen Elektrodenleitung 42 und der zweiten vertikalen Elektrodenleitung 41 und sind parallel zu den ersten Elektroden 30 ausgebildet, und jede der zweiten Elektroden 40 ist zwischen zwei ersten Elektroden 30 angeordnet. Als Folge sind die ersten und zweiten Elektroden 33 und 43 in einem Pixel bzw. Bildpunkt nicht parallel mit den ersten und zweiten Elektroden 30 und 40 in dem benachbarten Pixel bzw. Bildpunkt und bilden einen vorbestimmten Winkel in Bezug zueinander.
In 5 sind erste und zweite horizontale Elektrodenleitungen 32 und 42 horizontal und parallel zueinander in jedem Pixel ausgebildet. Die ersten und zweiten vertikalen Elektrodenleitungen 31 und 41 erstrecken sich jeweils vertikal von den entgegengesetzten Enden der ersten und der zweiten horizontalen Elektrodenleitungen 32 und 42. Erste Elektroden 36 bestehen aus ersten Teilbereichen 34 und zweiten Teilbereichen 35; die ersten Teilbereiche 34 erstrecken sich vertikal nach unten von der ersten horizontalen Elektrodenleitung 32, und die zweiten Teilbereiche 35, die mit den ersten Teilbereichen 34 verbunden sind, sind nach rechts geknickt. Ein Teil der ersten vertikalen Elektrodenleitung 31 fungiert ebenfalls als der erste Teilbereich 34 der ersten Elektroden 36, und eine Vielzahl von Verzweigungen 37, die sich von der ersten vertikalen Elektrodenleitung 31 erstrecken, sind parallel mit den zweiten Teilbereichen 35 ausgebildet.
Zweite Elektroden 46 bestehen aus ersten Teilbereichen 44 und zweiten Teilbereichen 45; die ersten Teilbereiche 44, die sich von der zweiten horizontale Elektrodenleitung 42 und der zweiten vertikalen Elektrodenleitung 41 erstrecken, sind zwischen und parallel zu den zweiten Teilbereichen 35 der ersten Elektroden 36 ausgebildet; die zweiten Teilbereiche 45, die sich von den ersten Teilbereichen 44 erstrecken, sind parallel mit den ersten Teilbereichen 34 der ersten Elektroden 36 ausgebildet. Ein Teil der zweiten vertikalen Elektrodenleitung 41 fungiert ebenfalls als der zweite Teilbereich 45 der zweiten Elektroden 46. Das heißt, die ersten und zweiten Elektroden 36 und 46, welche parallel zueinander sind, sind in jedem Pixel bzw. Bildpunkt geknickt.
Wie oben beschrieben wurde, werden die langen Achsen bzw. Längsachsen der Flüssigkristallmoleküle in vielen Richtungen ausgerichtet, indem man die Elektrode in einer Pixeleinheit oder in einem Pixel in verschiedenen Richtungen ausbildet, wodurch man einen großen Blickwinkelbereich erhält.
Im folgenden werden die Beispiele der EOC-LCD ausführlich erklärt.
BEISPIEL 1
Der nematische Flüssigkristall mit chiralen Dotanden und der reine nematische Flüssigkristall wurden als die Flüssigkristallschicht 70 verwendet, und die sich ergebenden Blickwinkel wurden in jedem Fall gemessen.
Die refraktive Anisotropie Δn der Flüssigkristallschicht 70 betrug 0,09, die Dicke d der Flüssigkristallschicht 70 betrug 4,5 μm und die Ausrichtungsfilme 90 waren nicht gerieben. Zusätzlich waren die zwei Elektroden 30 und 40 horizontal ausgebildet und die Transmissionsachsen bzw. Durchlassrichtungen der Polarisationsplatten 50 und 60, die an den auswärts gerichteten Oberflächen der zwei Substrate 10 und 20 befestigt bzw. angebracht waren, waren so ausgebildet, dass sie miteinander einen Winkel von 90° bildeten. Die Transmissionsachse der einen Polarisationsplatte war ausgebildet, um in Bezug auf die zwei Elektroden 30 und 40 einen Winkel von 45° zu besitzen, und die Transmissionsachse der anderen Polarisationsachse war ausgebildet, um in Bezug auf die zwei Elektroden 30 und 40 einen Winkel von 135° zu besitzen. Die Winkel wurden gemessen, indem die rechte Seite der horizontalen Richtung als die Linie für 0° festgesetzt wurde.
9 ist eine graphische Veranschaulichung der Blickwinkel der EOC-LCD, die erhalten wurden, wenn der nematische Flüssigkristall mit den chiralen Dotanden von 0,1% verwendet wurde. Die Blickwinkel von 80° in der horizontalen Richtung und 76° in der vertikalen Richtung wurden für ein Kontrastverhältnis von 10 gemessen.
7 ist eine graphische Veranschaulichung der Blickwinkel der EOC-LCD wenn ein reiner nematischer Flüssigkristall verwendet wurde. Die Blickwinkel von 76° in der horizontalen Richtung und in der vertikalen Richtung wurden für ein Kontrastverhältnis von 10 gemessen.
Der Blickwinkel von über 120° wurde in einer diagonalen Richtung für beide Fälle gemessen, wenn das Kontrastverhältnis auf 60 gesetzt wurde.
BEISPIEL 2
Während dieselben Bedingungen wie in Beispiel 1 beibehalten wurden, waren die Ausrichtungsfilme 90, die auf den zwei Substraten 10 und 20 ausgebildet waren, gerieben, und die resultierenden Blickwinkel wurden in jedem Fall gemessen.
8 ist eine graphische Veranschaulichung eines Blickwinkels der EOC-LCD, der erhalten wurde, wenn der Ausrichtungsfilm 90, der auf dem oberen Substrat 20 ausgebildet war, im Winkel von 135° gerieben wurde und wenn der Ausrichtungsfilm 90, der auf dem unteren Substrat 10 ausgebildet wurde im Winkel von 315° gerieben wird.
9 ist eine graphische Veranschaulichung der Blickwinkel der EOC-LCD, die erhalten wurden, wenn der Ausrichtungsfilm 90, der auf dem oberen Substrat 20 ausgebildet war, im Winkel von 45° gerieben wurde, und der Ausrichtungsfilm 90, der auf dem unteren Substrat 10 ausgebildet war, im Winkel von 225° gerieben wurde.
Wie in den 8 und 9 gezeigt ist, können gleichmäßigere Blickwinkel bzw. Blickwinkelbereich erhalten werden, da der Unterschied zwischen den Blickwinkeln in der horizontalen und der vertikalen Richtung und dem Blickwinkel in der diagonalen Richtung verringert werden kann, indem man die Ausrichtungsfilme wie oben beschrieben reibt.
BEISPIEL 3
Während dieselben Bedingungen wie in Beispiel 1 beibehalten wurden, wurde der Blickwinkel unter Variation der Orientierungen der Polarisationsplatten 50 und 60, die an den nach außen gerichteten Oberflächen der zwei Substrate 10 und 20 befestigt waren, gemessen.
10 ist eine graphische Veranschaulichung der Blickwinkel der EOC-LCD, die erhalten wurden, indem man die Transmissionsachse bzw. Durchlassrichtung der Polarisationsplatten 60, die an der nach außen gerichteten Oberfläche der oberen Substrate 20 angebracht waren, so anordnete, dass sie in Bezug auf die Richtung der zwei Elektroden 30 und 40 einen Winkel von 45° bildete, und indem man die Transmissionsachse bzw. Durchlassrichtung der Polarisationsplatte 50, die an dem unteren Substrat 10 befestigt war, so anordnete, dass sie in Bezug auf die Richtung der zwei Elektroden 30 und 40 einen Winkel von 135° bildete.
11 ist eine graphische Veranschaulichung der Blickwinkel der EOC-LCD, die erhalten wurden, indem man die Transmissionsachse der Polarisationsplatten 60, die an den oberen Substraten 20 befestigt waren, so anordnete, dass sie einen Winkel von 30° bildeten, und indem man die Transmissionsachse der Polarisationsplatte 50, die an dem unteren Substrat 10 befestigt war, so anordnete, dass sie einen Winkel von 120° bildete.
Wie in Beispiel 1 beschrieben, wurde in 10 der Blickwinkel von über 120° in den vier Richtungen der diagonalen Linie für das Kontrastverhältnis von 60° gemessen, und der Blickwinkel von 80° wurde in jeder Richtung für das Kontrastverhältnis von 10 gemessen. Wenn man die Ergebnisse von 10 und 11 vergleicht, so hängt der Blickwinkel von dem Winkel zwischen den Elektroden und der Transmissionsachse der Polarisationsplatte ab. Dementsprechend kann ein fast gleichmäßiger Blickwinkel bzw. Blickwinkelbereich in jeder Richtung erhalten werden, indem man die Richtung der Elektroden und die Richtung der Transmissionsachse der Polarisationsplatten auf verschiedene Weisen ausrichtet bzw. anpasst.
BEISPIEL 4
Während die selben Bedingungen wie in Beispiel 1 beibehalten wurden, wurde der Blickwinkel gemessen, als negative uniaxiale Kompensationsfilme 110 wie in 12 veranschaulicht an den äußeren Oberflächen der zwei Substrate 10 und 20 befestigt waren. Der Kompensationsfilm wurde zur Kompensation der Restphasendifferenz der Retardation verwendet.
Wie in 13 gezeigt ist, wurde, wenn der Kompensationsfilm 110 nicht verwendet wurde, der Blickwinkel von 80° gemessen. 14 zeigt den gemessenen Blickwinkel, wenn der Kompensationsfilm 110 mit dem Retardationswert von 40 nm verwendet wurde. 15 zeigt den Blickwinkel, der gemessen wurde, wenn der Kompensationsfilm 110 mit dem Retardationswert von 80 nm verwendet wurde. 16 zeigt den Blickwinkel, der gemessen wurde, wenn der Kompensationsfilm 110 mit dem Retardationswert von 120 nm verwendet wurde.
In den 14 bis 16 wurde der Blickwinkel für das Kontrastverhältnis von 10° auf 60° erhöht, wenn der Kompensationsfilm 110 verwendet wurde.
Aus den obigen Ergebnissen kann man entnehmen, dass der Blickwinkel von über 60° in jeder Richtung erhalten werden kann, indem man den Spalt zwischen den zwei Substraten 10 und 20 und den Retardationswert des Kompensationsfilmes 110 optimiert. Der Retardationswert des Kompensationsfilmes sollte vorteilhafterweise zwischen 30 und 500 nm liegen.
Obwohl die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung einen negativen uniaxialen Kompensationsfilm verwenden, kann ebenfalls ein positiver uniaxialer Kompensationsfilm, ein biaxialer Kompensationsfilm, ein Kompensationsfilm mit einer Hybridstruktur oder ein Kompensationsfilm mit einer verdrillten Struktur verwendet werden.
Zusätzlich, obwohl die Kompensationsfilme 110 an den zwei Substraten 10 und 20 in der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung befestigt sind, können sie nur an einem Substrat befestigt sein.
BEISPIEL 5
Die elektro-optischen Eigenschaften wurden gemessen. Der reine nematische Flüssigkristall wurde als die Flüssigkristallschicht 70 verwendet, die Ausrichtungsfilme 90 waren nicht gerieben und die Breite bzw. Weite der zwei Elektroden 30 und 40 betrug jeweils 5 μm.
17 ist eine graphische Veranschaulichung der Beziehung zwischen dem Spalt zwischen den zwei Substraten, dem Abstand zwischen den zwei Elektroden und der Betriebsspannung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Hierbei ist Vmax die Betriebsspannung zum Erreichen der maximalen Transmission, Tmax ist die maximale Transmission, ton ist eine Antwortzeit der Flüssigkristallmoleküle, wenn die Leistung bzw. Spannung EIN (ON) geschaltet wird, toff ist die Antwortzeit der Flüssigkristallmoleküle, wenn die Leistung bzw. Spannung AUS (OFF) geschaltet wird, ttotal = ton + toff, V10 ist die Betriebsspannung, wenn die Transmission 10% des maximalen Wertes besitzt, und V90 ist die Betriebsspannung, wenn die Transmission 90% des maximalen Wertes besitzt.
In 17 liegt die Betriebsspannung bzw. Steuerspannung zum Erreichen der maximalen Transmission zwischen 6 und 30 V, wenn der Spalt zwischen den zwei Substraten 10 und 20 zwischen 3 und 6 μm liegt, und der Abstand zwischen den zwei Elektroden 30 und 40 zwischen 8 und 10 μm liegt.
Wie oben beschrieben wurde, kann die Betriebsspannung erniedrigt werden, indem man den Abstand zwischen den Elektroden und den Spalt zwischen den zwei Substraten auf geeignete Weise kontrolliert.
In der EOC-LCD gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind die zwei Elektroden in einem der zwei Substrate ausgebildet, die Flüssigkristallmoleküle sind senkrecht zu den Elektroden ausgerichtet, und der Flüssigkristalldirektor wird durch das elektrische Feld angetrieben bzw. gesteuert, das in der Gestalt einer Parabel zwischen den zwei Elektroden ausgebildet ist. Hierbei sind die Flüssigkristallmoleküle der Flüssigkristallschicht an der Grenzebene, die sich im gleichen Abstand von jeder der zwei Elektroden befindet, symmetrisch ausgerichtet. Dementsprechend kann ein großer Blickwinkel bzw. Blickwinkelbereich erhalten werden, da die Retardation des Lichtes symmetrisch kompensiert wird.
Es ist vorteilhaft, die Elektroden in Gestalt einem Säge in einem Pixel oder pixelweise, wie in den 18 und 23 veranschaulicht, auszubilden, wodurch sehr gute Anzeigeeigenschaften erhalten werden können. Im folgenden wird die Struktur und die Anordnung der Elektroden in rechteckigen Pixeln bzw. Bildpunkten ausführlich erklärt werden.
Wie in den 18 und 19 gezeigt ist, sind eine erste Elektrodenleitung 32, welche eine gemeinsame Elektrodenleitung ist, und eine zweite Elektrodenleitung 42, welche eine Pixel-Elektrodenleitung bzw. Bildpunkt-Elektrodenleitung ist, in jedem Pixel bzw. Bildpunkt parallel zueinander angeordnet.
In dem in 18 veranschaulichten Vergleichsbeispiel erstrecken sich die ersten und die zweiten Elektrodenleitungen 32 und 42, die sich in jedem Pixel einander gegenüberliegen bzw. zugewandt sind, in alternierende Richtungen entlang der Reihe der Pixel, z. B. im ersten in der Querrichtung, im zweiten in der Längsrichtung, im dritten in der Querrichtung usw. Im Gegensatz dazu erstrecken sich die Elektrodenleitungen 32 und 42 in derselben Richtung entlang der Spalten der Pixel. Erste und zweite Elektroden 33 und 43 sind abwechselnd und parallel zueinander angeordnet, und erstrecken sich jeweils von den ersten und den zweiten Elektrodenleitungen 32 und 42.
In dem in 19 veranschaulichten Vergleichsbeispiel erstrecken sich die ersten und die zweiten Elektrodenleitungen 32 und 42, die einander parallel gegenüberliegen bzw. zugewandt sind, in alternierenden Richtungen sowohl entlang der Reihen als auch der Spalten der Pixel, und folglich erstrecken sich die Elektrodenleitungen in allen Pixeln in der Nachbarschaft eines Pixels, das eine querverlaufende Elektrodenleitung besitzt, in der Längsrichtung.
In den in den 20 und 21 veranschaulichten Vergleichsbeispielen erstrecken sich die erste Elektrode und die zweite Elektrode in jedem Pixel diagonal.
Wie in den 20 und 21 veranschaulicht ist, erstrecken sich die ersten Elektrodenleitungen 32 von einer Ecke bzw. Spitze in den Pixeln in die Quer- und die Längsrichtungen. Die zweiten Elektrodenleitungen 42 erstrecken sich von einer anderen Ecke bzw. Spitze, die der oben erwähnten Ecke bzw. Spitze diagonal gegenüberliegt. Die ersten und die zweiten Elektroden 33 und 43 besitzen eine Rotationssymmetrie in Bezug auf eine Diagonale eines Pixels.
Die ersten Elektroden 33 und zweiten Elektroden 43, die parallel zueinander sind, erstrecken sich von der ersten Elektrodenleitung 32 und der zweiten Elektrodenleitung 42 in Richtungen, die mit den Elektrodenleitungen 32 und 42 Winkel bilden, und sie sind abwechselnd angeordnet. In dem in 20 veranschaulichten Vergleichsbeispiel bilden die Elektroden 33 und 43 in einem Pixel einen Winkel mit den Elektroden 33 und 43 in den benachbarten Pixeln entlang der Reihe der Pixel, und die ersten Elektroden 33 und die zweiten Elektroden 43 erstrecken sich in der selben Spalte in der selben Richtung. Andererseits bilden in dem in 21 veranschaulichten Vergleichsbeispiel die Elektroden 33 und 43 in einem Pixel einen Winkel mit jenen in den benachbarten Pixeln entlang sowohl der Reihen als auch der Spalten der Pixel.
In dem in 22 veranschaulichten Vergleichsbeispiel besitzen die Pixel Gestalten von Parallelogrammen.
Wie in 22 veranschaulicht ist, sind die ersten Elektrodenleitungen 32, welche die gemeinsamen Elektrodenleitungen sind, und die zweiten Elektrodenleitungen 42, welche die Pixel-Elektrodenleitungen sind, parallel zueinander und erstrecken sich in der Querrichtung. Die ersten Elektroden 33 und die zweiten Elektroden 43, die jeweils mit den ersten und den zweiten Elektrodenleitungen 32 und 42 verbunden sind, sind abwechselnd und parallel zueinander angeordnet, und die Richtungen, in die sie sich erstrecken, sind weder die Querrichtung noch die Längsrichtung. Die Längen der Elektroden sind dieselben, und folglich besitzen die Pixel die Gestalten von Parallelogrammen. Die Elektroden 33 und 43 in einer Reihe erstrecken sich in der selben Richtung, die Elektroden 33 und 43 in benachbarten Reihen erstrecken sich jedoch in verschiedene Richtungen. Zum Beispiel, wie in 22 gezeigt, sind die Elektroden 33 und 43 in der ersten Reihe nach rechts geneigt in Bezug auf die Richtungen senkrecht zu den Elektrodenleitungen 32 und 42, aber jene in der zweiten Reihe sind nach links geneigt. Dementsprechend bilden die ersten Elektroden 33 und die zweiten Elektroden 43 entlang der Reihe der Pixel die Gestalt einer Säge.
In der in 23 veranschaulichten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besitzt das Pixel selbst die Gestalt einer Säge.
Wie in 23 veranschaulicht ist, besitzt jedes Pixel die Gestalt einer Säge, wobei ein zentraler Teilbereich des Pixels geknickt ist. Eine erste Elektrodenleitung 32, welche die gemeinsame Elektrode ist, und eine zweite Elektrodenleitung 42, welche die Pixel-Elektrode ist, sind parallel zueinander in jedem Pixel ausgebildet, und sie liegen einander gegenüber bzw. sind einander zugewandt.
Die ersten Elektroden 33 und die zweiten Elektroden 43, die mit der ersten Elektrodenleitung 32 bzw. der zweiten Elektrodenleitung 42 verbunden sind, sind abwechselnd angeordnet und sind parallel zueinander. Die ersten Elektroden 33 und die zweiten Elektroden 43 besitzen die Gestalt einer Säge, wobei der zentrale Teilbereich in dem Pixel geknickt ist.
24 ist eine vergrößerte Ansicht eines geknickten Teilbereiches (a) der Elektroden in 23.
Die Flüssigkristallmoleküle 80 werden durch das elektrische Feld, das eine parabolische Gestalt besitzt, angetrieben, bzw. angesteuert, wenn eine Spannung an die erste Elektrode 33 und die zweite Elektrode 43 angelegt wird. Wie in 24 gezeigt ist, ist eine Projektion der Flüssigkristallmoleküle 80 auf das Substrat senkrecht zu den Elektroden 33 und 34, und die Flüssigkristallmoleküle 80 steigen im Kopf eines Pfeiles in 24 nach oben an. Dementsprechend ist die Anordnung der Flüssigkristallmoleküle 80 symmetrisch in Bezug auf die Grenzebene C-C. Zwei Paare von zwei Bereichen, die symmetrisch zu beiden Seiten des geknickten Teilbereiches an der Basis der Grenzebene C-C ausgerichtet sind, sind ausgebildet, da die Elektroden 33 und 43 in der Gestalt einer Säge geknickt sind. Folglich besitzt die LCD vier Bereiche, in denen die Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle 80 voneinander verschieden ist.
Die Polarisationsrichtungen der Polarisationsplatten 50 und 60 können irgendwelche Richtungen sein, aber es ist vorteilhaft, dass sie weder parallel noch senkrecht zu einem Teil der ersten und der zweiten Elektroden 33 und 43 sind. Insbesondere sind die Anzeigeeigenschaften am besten, wenn der Winkel, der durch die Polarisationsrichtungen der Polarisationsplatten 50 und 60 und die Elektroden 33 und 43 gebildet wird, 45° beträgt.
Der Knickwinkel der ersten und der zweiten Elektroden 33 und 43, die die Gestalt einer Säge besitzen, kann innerhalb eines Bereiches zwischen 0° und 180° liegen, und steht in Beziehung zu den Polarisationsrichtungen der Polarisationsplatten 50 und 60. Wenn die Elektroden 33 und 43 mit der Polarisationsrichtung einen Winkel von 45° bilden, können die besten Blickwinkeleigenschaften erhalten werden. In diesem Fall beträgt der Knickwinkel der Elektroden 33 und 43 90°.
Um die Restphasendifferenz infolge der Retardation des Lichtes zu kompensieren kann gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ein Phasendifferenzkompensationsfilm an der Außenseite der LCD befestigt bzw. angebracht werden.
25 ist eine in Einzelteile aufgelöste perspektivische Ansicht (”Explosionsansicht”) einer LCD gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, an welcher Kompensationsfilme angebracht sind.
Wie in 25 veranschaulicht ist, sind die Kompensationsfilme 110 zwischen einer Flüssigkristallzelle 500 und den Polarisationsplatten 50 und 60 angebracht. Die LCD in 25 besitzt zwei Folien bzw. dünne Schichten von Kompensationsfilmen 110, wobei jeder entsprechend zwischen jeder Seite der Flüssigkristallzelle 500 und jeder Polarisationsplatte 50 oder 60 angebracht ist. Jedoch kann die LCD auch nur einen Kompensationsfilm 110 aufweisen, der zwischen einer der zwei Seiten der Flüssigkristallzelle und einer der Polarisationsplatten 50 oder 60 angebracht bzw. befestigt ist, und die LCD kann auch wenigstens drei dünne Schichten bzw. Folien von Kompensationsfilmen besitzen. Ein uniaxialer oder ein biaxialer Kompensationsfilm kann als Kompensationsfilm verwendet werden, und eine Kombination des uniaxialen Kompensationsfilmes und des biaxialen Kompensationsfilmes kann verwendet werden.
Die in den 18 bis 23 veranschaulichten Elektroden 33 und 43, die die Gestalt einer Säge besitzen, können für LCDs anderer Betriebsarten ausgelegt bzw. angepasst werden, in denen das Flüssigkristallmaterial durch die zwei Elektroden, die parallel zueinander sind, angetrieben bzw. angesteuert wird. Zum Beispiel kann sie an eine Betriebsart mit Schalten in der gleichen Ebene bzw. an einem IPS-Modus (in-plane switching mode) oder an eine Betriebsart mit elektrisch induzierten Multi-Domänen bzw. an einem EIMD-Modus (electrically-induced multi domain mode) angepasst werden.
Im folgenden werden die Flüssigkristallanzeige mit einem Modus des Schaltens in der gleichen Ebene bzw. die IPS-LCD (in-plane switching liquid crystal display) und die Flüssigkristallanzeige mit elektrisch induziertem Multi-Domänen-Modus bzw. die EIMD-LCD (electrically induced multi domain mode liquid cristal display) ausführlich erklärt werden.
In der IPS-LCD sind die zwei Elektroden, die parallel zueinander sind, auf einem Substrat wie in der EOC-LCD ausgebildet. Hierbei kann die dielektrische Anisotropie Δε des Flüssigkristallmaterials positiv oder negativ sei.
In der Abwesenheit des elektrischen Feldes sind die langen Achsen der Flüssigkristallmoleküle parallel zu den Substraten 10 und 20 und in der Richtung ausgerichtet, die parallel zu oder in einem vorbestimmten Winkel zu den Elektroden 33 und 43 verläuft. Wenn ein hinreichendes elektrisches Feld an das Flüssigkristallmaterial angelegt wird, dann wird das elektrische Feld, welches im wesentlichen parallel zu dem Substrat ist, erzeugt, wodurch die langen Achsen bzw. Längsachsen der Flüssigkristallmoleküle 80 in den zentralen Teilbereich der Flüssigkristallschicht im wesentlichen parallel zu dem elektrischen Feld ausgerichtet werden. Jedoch werden die Flüssigkristallmoleküle 80, die von den Substraten 10 und 20 zu dem zentralen Teilbereich der Flüssigkristallschicht hin positioniert sind, spiralig verdrillt, da die Flüssigkristallmoleküle 80 um die Substrate 10 und 20 herum aufgrund einer Ausrichtungskraft ihre ursprünglichen Orientierungen beibehalten.
In der EIMD-LCD sind eine Vielzahl der ersten Elektroden und zweiten Elektroden, die parallel zueinander sind, abwechselnd auf jedem Substrat ausgebildet.
Die 26A und 26B sind schematische Ansichten eines Prinzips der EIMD-LCD gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Wie in den 26A und 26B veranschaulicht ist, sind ein Paar von transparenten Glassubstraten 10 und 20, auf welchem jeweils Ausrichtungsfilme 90 ausgebildet sind, auf eine parallele Weise einander zugewandt. Eine erste lineare Elektrode 30 und eine zweite lineare Elektrode 40, die parallel zueinander sind, sind jeweils auf der inneren Oberfläche der Substrate 10 und 20 ausgebildet, und sind abwechselnd angeordnet. Das Flüssigkristallmaterial ist zwischen die zwei Glassubstrate 10 und 20 injiziert, wodurch eine Flüssigkristallschicht 70 ausgebildet ist, und die Flüssigkristallmoleküle 80 in der Flüssigkristallschicht 70 sind senkrecht zu den zwei Substraten 10 und 20 ausgerichtet. Zusätzlich sind die Polarisationsplatten 50 und 60 jeweils an den Außenseiten der zwei Substrate 10 und 20 befestigt bzw. angebracht.
Es ist vorteilhaft, dass die dielektrische Anisotropie Δε des Flüssigkristallmaterials der Flüssigkristallschicht 70 positiv ist, jedoch kann die dielektrische Aniostropie Δε auch negativ sein.
Wie in 26A veranschaulicht ist, sind in der Abwesenheit des elektrischen Feldes die Flüssigkristallmoleküle 80 in der Flüssigkristallschicht 70 aufgrund der Ausrichtungskraft des Ausrichtungsfilmes 90 senkrecht zu den zwei Substraten 10 und 20 ausgerichtet.
Die 26A und 26B sind Ansichten der EIMD-LCD, wenn ein hinreichendes elektrisches Feld in der LCD vorhanden ist. Das elektrische Feld, das einen Neigungswinkel in Bezug auf die Richtung senkrecht zu den zwei Substraten 10 und 20 aufweist, wird durch die ersten und die zweiten Elektroden 30 und 40 ausgebildet, wenn das hinreichende elektrische Feld in der LCD vorhanden ist. Das elektrische Feld ist symmetrisch in Bezug auf eine Ebene ausgebildet, welche senkrecht zu den zwei Substraten 10 und 20 ist und durch die zwei Elektroden 30 und 40 hindurch geht. Im Fall eines nematischen Flüssigkristallmaterials mit positiver dielektrischer Anisotropie sind die langen Achsen der Flüssigkristallmoleküle 80 infolge des elektrischen Feldes, dass die oben erwähnte Neigungsrichtung aufweist, entlang der Richtung des elektrischen Feldes ausgerichtet.
In der oben erwähnten IPS-LCD und EIMD-LCD und gleichermaßen der EOC-LCD sind die Elektroden 30 und 40 in der Gestalt einer Säge ausgebildet und die Retardation des Lichtes wird durch die Bereiche kompensiert, in denen die Neigungsrichtungen der Flüssigkristallmoleküle voneinander verschieden sind, wodurch man den weiten Blickwinkel bzw. großen Blickwinkelbereich erhält.
In der Flüssigkristallanzeige gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung sind die zwei Elektroden auf den zwei Substraten ausgebildet, die Flüssigkristallmoleküle sind senkrecht ausgerichtet, und ein Flüssigkristalldirektor wird durch das elektrische Feld in der Gestalt einer Parabel zwischen den zwei Elektroden angetrieben bzw. ausgerichtet. Hierbei sind die Flüssigkristallmoleküle der Flüssigkristallschicht zu beiden Seiten der Grenzebenenoberfläche symmetrisch ausgebildet. Dementsprechend wird die Retardation des projizierten Lichtes symmetrisch kompensiert, wodurch man den weiten Blickwinkel bzw. den großen Blickwinkelbereich erhält. Zusätzlich kann ein größerer Blickwinkelbereich erhalten werden, da vier Bereiche, in denen die Ausrichtungsrichtungen der Flüssigkristallmoleküle voneinander verschieden sind, durch Ausbilden der Elektroden in der Gestalt einer Säge.
Gemäß der Erfindung sind zwei Elektroden, die parallel zueinander sind, auf einen von zwei Substraten ausgebildet, homöotrope Ausrichtungsfilme sind auf den Substraten ausgebildet und ein Flüssigkristallmaterial mit positiver dielektrischer Anisotropie ist zwischen die Substrate injiziert. Wenn eine Spannung an die zwei Elektroden angelegt wird, werden die Flüssigkristallmoleküle von einem parabolischen elektrischen Feld zwischen den Elektroden angetrieben bzw. angesteuert bzw. ausgerichtet. Da das erzeugte elektrische Feld symmetrisch in Bezug auf eine Grenzebene ist, die im gleichen Abstand von jeder der zwei Elektroden liegt, werden die Flüssigkristallmoleküle in Bezug auf die Grenzebene symmetrisch ausgerichtet, und die optischen Eigenschaften werden in den beiden durch die Grenzebene aufgeteilten Bereichen kompensiert, wodurch man einen weiten Blickwinkel bzw. großen Blickwinkelbereich erhält. Das elektrische Feld übt keinen Einfluss auf die Flüssigkristallmoleküle an der Grenzebene aus, da das elektrische Feld an der Grenzebene parallel zu den Substraten und senkrecht zu den zwei Elektroden ist; und folglich ist es senkrecht zu den Flüssigkristallmolekülen. Hierbei wird die Polarisation des Lichtes geändert während es durch die Flüssigkristallschicht hindurchgeht, und als Folge davon geht nur ein Teil des Lichtes durch die Polarisationsplatten hindurch. Die Transmission des Lichtes kann variiert werden, indem man die Größe der an die zwei Elektroden angelegten Spannung regelt bzw. kontrolliert. Die Ausrichtungsrichtung der Flüssigkristallmoleküle wird in den beiden Bereichen eines geknickten Teilbereiches der Elektroden geändert, indem man die Elektroden in der Gestalt einer Säge in einem Pixel oder pixelweise ausbildet, und die Retardation des Lichtes wird kompensiert, wodurch man einen größeren Blickwinkelbereich bzw. weiteren Blickwinkel erhält.
Weitere Ausführungsformen der Erfindung werden für Fachleute offensichtlich werden, wenn sie die hier offenbarte Spezifikation und Beschreibung betrachten und die hier offenbarte Erfindung in die Praxis umsetzen. Die Spezifikation und Beschreibung und die Beispiels sind nur beispielhaft zur Veranschaulichung angegeben, wobei der Anwendungsbereich und die Prinzipien der Erfindung durch die folgenden Ansprüche bezeichnet bzw. spezifiziert werden.

Claims

Flüssigkristallanzeige mit: einem ersten Substrat (10) und einem zweiten Substrat (20), die einander zugewandt sind; einer Flüssigkristallmaterialschicht (70), die zwischen dem ersten (10) und dem zweiten Substrat (20) injiziert und homöotrop ausgerichtet ist; mehreren Pixeln; und in jedem Pixel wenigstens zwei Elektroden (30, 40; 36, 46), die parallel zueinander und entweder auf dem ersten oder dem zweiten Substrat ausgebildet sind, wobei die Elektroden (30, 40; 36) in den Pixeln geknickt sind.
Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 1, worin die Flüssigkristallmaterialschicht (70) eine positive dielektrische Anisotropie besitzt.
Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 2, worin die Flüssigkristallmaterialschicht aus chiralem nematischem Flüssigkristallmaterial, nematischem Flüssigkristallmaterial oder nematischem Flüssigkristallmaterial mit chiralen Dotanden besteht.
Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 1, die des Weiteren jeweils an den Oberflächen des ersten und des zweiten Substrats (10, 20) befestigte Polarisationsplatten (50, 60) aufweist.
Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 4, die des Weiteren auf dem ersten und dem zweiten Substrat (10, 20) ausgebildete Ausrichtungsfilme (90) zum Ausrichten der Achsen der Flüssigkristallmoleküle der Flüssigkristallmaterialschicht senkrecht zu den Substraten aufweist.
Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 5, wobei die Transmissionsachsen der Polarisationsplatten (50, 60) senkrecht zueinander oder parallel zueinander sind.
Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 6, wobei die Flüssigkristallmoleküle (80) der Flüssigkristallmaterialschicht (70) einen Vorkippwinkel besitzen.
Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 7, wobei der Unterschied zwischen einer an die Elektroden (30, 40; 36, 46) angelegten Betriebsspannung, bei der das Licht, das durch die Flüssigkristallmaterialschicht und die Polarisationsplatten hindurchgeht, die maximale Transmission besitzt, und einer an die Elektroden angelegten Betriebsspannung, bei der das Licht, das durch die Flüssigkristallmaterialschicht und die Polarisationsplatten hindurchgeht, die minimale Transmission besitzt, weniger als 30 V beträgt.
Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 1, wobei die Breite der Elektroden (30, 40; 36, 46) zwischen 1 und 10 μm liegt.
Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 9, wobei der Abstand zwischen den Elektroden (30, 40; 36, 46) zwischen 2 und 20 μm beträgt.
Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 10, wobei der Spalt zwischen dem ersten und dem zweiten Substrat (10, 20) zwischen 1 und 15 μm beträgt.
Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 11, wobei der Spalt zwischen dem ersten und dem zweiten Substrat (10, 20) zwischen 3 und 10 μm beträgt.
Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 12, wobei der Spalt zwischen dem ersten und dem zweiten Substrat (10, 20) zwischen 3 und 6 μm beträgt.
Flüssigkristallanzeige nach einem der Ansprüche 5 bis 8, worin einer oder beide der Ausrichtungsfilme (90) gerieben sind.
Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 4, die des Weiteren Kompensationsfilme (500) aufweist, die zwischen dem ersten oder dem zweiten Substrat (10, 20) und den Polarisationsplatten (50, 60) eingefügt sind.
Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 15, wobei die Kompensationsfilme (500) eine positive uniaxiale Struktur, eine negative uniaxiale Struktur, eine biaxiale Struktur, eine Hybridstruktur oder eine verdrillte Struktur besitzen.
Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 16, wobei der Retardationswert der Kompensationsfilme (500) zwischen 30 und 500 nm liegt.