DE2163314B2 - Anzeigevorrichtung mit einer Flüssigkristallschicht - Google Patents

Description

atolatten 12 und 14 enthält, die jeweils auf der der ipr-n Substralplatte zugewandten Innenseite mit 16 b 18 h id Di bid

-n Substralplatte zugewandten Innenseite mit Elektrode 16 bzw. 18 versehen sind. Die beiden 6 d 18 übl ih d hiß i

r Elektrode 1

η ktroden 16 und 18 überlappen sich, das heißt, sie r η sich in einem gewissen Bereich de^ Zwischenn s zwischen den"Elektroden cecenüber. so daß !,Th ^e -ine Spannung an eine Schicht 20 aus einem •crheii die Substratplalten eingebrachten FIüsm-Slnvtcrial angelegt werden kann. Dieser he-Γ nn'ten Konstruktion werden, wie oben bereits _-r- <

■hnt wurde, dadurch Grenzen gesetzt, daß ein mini- * ,,_r \hstand zwischen den sich überlappenden S; linden 16 und 18 von z.B. etwa 6 bis 7 ..m t -hv-haltcn werden muß. damit keine Berührung iKt-r-Schlüsse zwischen den Elektroden infoke , ^U"^d v-r.cssungsschwankungen auftreter, Dieser es« '-stand bestimmt seinerseits wieder für ν or- ·'■ 's Hüssigkristallmatcrial die kür/cMe Relaxa- -'· die bei der bekannten Einrichtuna erreicht

kann Die bekannten Einrichtungen dieses au .' hen außerdem eine verh^nismaKic kUine VL· 'iiucr wenn der Substrata-s.and im HintS¹;;:, kurze Relaxationszcitcn bemessen w,d. "pe, .on diesen Eigenarten ist die m Fu. 2 als Aus üh-ungshcispiel der Erfindung dargestellte 1 lus-S,!lvornchtung24, die zwe. einander _?e_ren-' "de, ebene Substratplatten 26 und 28. z. B. ;: enthält, zwischen denen eine Schicht 30 aus -em Flüssigkristallmaterial angeordnet ist. Die blatten 26 und 28 werden durch eu.cn Ab-5tB. aus Kunststoff, gegeneinander ab- %Ά ud in einem gewünschten gegenseitigen

^A^^anJFfS_gkristaIlvornch_tung24 enthalt ferner

daß heim Anlesen der Spannu das ^! material 30 zwischen den Elek. .den 32, 34 ^

Teil der Flüssigkristallschicht 30 angrenzend an on. Elektroden 32.~34 in den erregten Zustand in dem das Fliissi-kristaHmatcrial 30 lichtstreuend oder iicnidurchlässig ist. geschaltet werden. Wegen der unterschädlichen optischen Eigenschaften der nicrtt crresten Teile und der erregten, geschalteten l eii<- uc. Schicht 30 können die beiden Teile von nera trichter optisch unterschieden werden, bei chuider Formgebung der beiden Elektroden 34 kann ein Bild dargestellt werden.

Die Darstellung von Bildern (Ziftern, ? usw.) durch Umschalten des optischen /.usianus eines Flüssiekrisiallmaterials zu Anzcigcjwcckcn ist bekannt. Die verschiedenen bekannten M^"*™" zum Erzeugen einer Anzeige durch vorrichtungen können im wc^nilichcn auc Erfindung angewandt we' len. Maßnahmen, ^e du. u Wahl des Flüssigknstaiinatenals der Lieh ran

missions- oder R^«*⁰^'^"^¹¹³^¹¹,.^^^ den und Substrate, der Beleuchtung der

und der elektrischen Adressierung de, V sind in den obcn^h^^ beschrieben. Die Elektroden 32 Vorrichtungen können sich in .^J mit der Hüssigkristallmatenalschicht 30

es in F i g. 2 dargestellt ist oder d.c ^El nen auch einen gewissen Abstand von kristallschicht haben. So können ζ B. die mit Isoliermaterial, wie S.l.aumd.ox.d

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SÄrial kapazitiv auf das Flüssigkristal.mate-

3 322 485 beschrieben.

im

zwischen den Elek-

X^S^ j^ i, Ein Beispie! hierfUr ,st ,„

ehen, die die Elektroden 32 bzw. 34 mit freihegen- Fig. 3 ^gestellt ncbenei^nder an-

den Flächen am Rand des Substrats 28 verbmuen, ^^^^^n 32 und 34 keinen gleichmäßi-

die mit Anschlußleitungen 42 verlotet smd. gn Absfand Da das elektrische Feld zwischen den

Wenn über die beiden AnschluBleiter 42 Spannung 60 gen'Abstand u .^^ _{Funktion des}

an die Elektroden 32 und 34 gelegt wird, entsteht m ««^c" ^ble^™^_e ⁿ _{n de}'_n Elektroden ist, kann man er-

Raum zwischen den beiden Eldctraden 32. 34 »nd ,._amino ⁶ _{but lbcnzo}| ^P -

L·

einem Maximalwert, der elektrischen Feldstärke im besteht darin, daß die den Bewegungsablauf bewir-Flüssigkristallmaterial proportional ist, dann erzeugt kende Folge der Erregung der verschiedenen Teile der eine Spannung, die nicht in der Lage ist, längs der Anzeigevorrichtung über die Kurvenform der anganzen Länge der Elektroden das maximale Licht- gelegten Spannung gesteuert werden kann. Dies ist streuvermögen zu erzeugen, ein Lichtstreuvermögen, 5 häufig einfacher als die bekannte Maßnahme, den das sich in Längsrichtung der Elektroden ändert. verschiedenen Elcktrodcnpaarcn durch elektronische

Bei dem in F i g. 4 dargestellten Ausführungs- Schaltvorrichtungen nacheinander Spannungen zuzu-

beispicl der Erfindung sind mehrere Elcktrodenpaare führen.

60, 62 und 64 vorgesehen, die den Umriß einer Figur, Die Verwendung von nebeneinander angeordneten

z. B. eines Dreieeks, bilden und jeweils zwei neben- io Elektroden an Stelle von sich in Bctrachtungsrich-

einander liegende Elektroden 66 und 68 enthalten. tung überlappenden Elektroden, wie sie bei den bc-

Wcnn man über Anschlußleitungen 70 und 72 eine kannten Flüssigkristallvorrichtungcn vorhanden sind,

Spannung an die beiden Elektroden der Elektroden- hat verschiedene Vorteile.

paare legt, wird ein Dreieck dargestellt. Die Breite Wie bei den bekannten Vorrichtungen hängt auch

der Seiten des dargestellten Dreieeks entspricht der 15 die Relaxationszeit der Flüssigkristallvorrichtung gc-

Menge des durch die jeweiligen Elektrodenpaare er- maß der Erfindung in hohem Grade vom Abstand

regten Flüssigkristallmaterials und hängt damit vom zwischen den Elektroden der Vorrichtung ab. Bei

Abstand zwischen den Elektroden 66 und 68 der den sich überlappenden Elektroden der bekannten

jeweiligen Paare 60, 62, 64 und der Amplitude der Vorrichtungen müssen daher sehr enge Abstands-

angclegten Spannung ab. 30 toleranzen zwischen den Substraten eingehalten wer-

Um die Anzahl der Anschlüsse der Vorrichtung den, um einen Kurzschluß zwischen den Elektroden

möglichst klein zu halten, werden die verschiedenen und merkliche Änderungen des Elektrodenabstands

Elektrodenpaare vorzugsweise parallel geschaltet, wie über die Fläche der Vorrichtung zu vermeiden. Bei

es in F i g. 4 dargestellt ist. Dies geschieht durch Ver- nebeneinander angeordneten Elektroden, wie sie bei

bindungsleiter 73. Die Verbindungsleiter 73 sind ver- 25 ütn vorliegenden Vorrichtungen verwendet werden,

hältnismäßig weit voneinander entfernt, damit sie ist dagegen der Abstand zwischen den beiden Sub-

kcine unerwünschte Erregung des Flüssigkristall- straten nicht kritisch, da er keinen Einfluß auf den

materials verursachen. Elektrodenabstand hat.

Mit dem in F i g. 5 dargestellten Ausführung«!- Der Abstand zwischen den Substraten hat zwar beispiel können feine Einzelheiten eines Bildes, z. B., 30 auch bei den vorliegenden Vorrichtungen anscheinend wie dargestellt, einer Flasche, durch ein Paar von einen gewissen Einfluß auf die Relaxationszeit der Elektroden 74 und 76, die die Seiten und den Hals Vorrichtung, dieser ist jedoch wesentlich kleiner als der Flasche, und eine Anzahl von Elektrodenpaaren der Einfluß des Elektrodenabstands. Man kann bei 78, 80, 82, 84 und 86, die das untere Ende der den vorliegenden Vorrichtungen also kurze Relaxa-Flasche definieren, dargestellt werden. Die Anzahl 35 tionszeiten mit verhältnismäßig nahe beieinander ander erforderlichen Elektroden wird hier dadurch ver- geordneten Elektroden und relativ weit voneinander hältnismäßig klein gehalten, daß man verschiedene entfernten Substraten erreichen. Ein großer Substrat-Elektrodenpaare ineinander verschachtelt und einige abstand ergibt andererseits, wie erwähnt, eine lange Elektroden 74 und 76 als gemeinsame Elektroden für Lebensdauer der Vorrichtung,
benachbarte Elektrodenpaare verwendet. 40 Ein Ergebnis der Verwendung von nebeneinander

Das Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 5 zeigt angeordneten Elektroden besteht darin, daß sich ferner eine weitere Möglichkeit für den Betrieb von wesentlich kürzere Relaxationszeiten ergeben als an Flüssigkristallvorrichtungen gemäß der Erfindung. Es sich zu erwarten wäre. So ergab sich z. B. beim ist ersichtlich, daß die Abstände zwischen den Elek- Vergleich von Vorrichtungen, die sich überlappende troden 74 und 76 jedes Paares, die das untere Ende 45 Elektroden hatten, deren Abstand etwa 13 um war, der Flasche bilden, längs der Elektroden gleichmäßig mit Vorrichtungen, die nebeneinander angeordnete sind, daß jedoch die Abstände von Elektrodenpaar Elektroden hatten, deren Abstand 25 fim betrug, zu Elektrodenpaar verschieden sind. Bei dem dar- während sonst alle anderen Parameter der verglichegestellten Ausfuhrungsbeispiel nehmen die Abstände nen Vorrichtungen praktisch gleich waren, daß die zwischen den Elektroden der verschiedenen Paare 50 Relaxationszeit der Vorrichtung mit den sich übervom unteren Ende der Flasche nach oben hin zu. läppenden Elektroden in der Größenordnung vor

In Betrieb wird eine Spannung mit zeitfich ver- 1 see lag, während die Relaxationszeit der Voränderlicher Amplitude, z. B. eine sägezahnförmige richtung mit den nebeneinander angeordneten Elek Spannung, verwendet, deren niedrigster Wert nur troden größenordnungsmäßig nur etwa 50 μβ betrug dazu ausreicht, das Ftüssigkristallmaterial zwischen 55 Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Flüssigden Elektroden des Paars mit dem engsten Abstand, kristallvorrichtungen besteht darin, daß man oft nui also den unteren Rand des Bildes der Flasche, zu eines der Substrate mit Elektroden zu verseher erregen, während die höchste Amplitude der Span- braucht. Da im allgemeinen die Kosten für das Auf nung ausreicht, um auch das Material zwischen den bringen von Elektroden auf ein Substrat praktisch Elektroden des Paars mit dem größten Elektroden- 60 unabhängig von der Anzahl und Anordnung de abstand zu erregen. Wenn also die Amplitude der Elektroden auf dem Substrat sind, können die Her-Spannung, die über die Anschlußleiter 70 und 72 Stellungskosten der Vorrichtung erheblich gesenk gleichzeitig allen Elektrodenpaaren zugeführt wird, werden, wenn sich alle Elektroden auf ein und dem zunimmt, werden die an die Elektrodenpaare angren- selben Substrat befinden. Es sind verschiedene Ver zendcn Teile des Flüssigkristallmaterials nacheinan- 65 fahren bekannt, z.B. photolithographische Verfah der von unten nach oben erregt. Es sieht dann also ren, mit denen die Elektroden mit genau bestimmte aus, wie wenn die dargestellte Flasche gefüllt würde. Lage und Abmessungen auf dem Substrat hergestell

Hin Vorteil dieser zuletzt beschriebenen Betriebsart werden können.

Dadurch, daß man die Elektroden nebeneinander anordnet, ist man auch wesentlich freier hinsichtlich der Konstruktion von Flüssigkristallzellenelemcntcn als bei Verwendung von sich überlappenden Elektroden. Bei Verwendung von sich überlappenden Elektroden auf einander gegenüberliegenden Flächen der Zelle ist es z. B. in der Praxis notwendig, daß der Behälter für das Flüssigkristallmatcrial zwei ebene, nahe beabstandetc Substrate enthält, deren Lage in bezug aufeinander sehr wesentlich ist. Bei Vcrwen- »° dung von nebeneinander angeordneten Elektroden ist dagegen die Rclativlagc der verschiedenen Oberflächen des Behälters für das Flüssigkristallmatcrial relativ unwichtig. Das Zcllcnclemcnt kann daher die verschiedensten Formen annehmen, z. B. die Form einer transparenten Kugel, auf deren Innenseite sich eine Anzahl von nebeneinander angeordneten Elektroden befindet. Die Elektroden können ferner sogar in das Flüssigkristallmatcrial eintauchen, ζ. Β. können sie dabei am Ende eines Trägers befestigt sein, der vom Ende einer Behälterwand in das Zcllcninncre

vorspringt.

Ein weiterer Vorteil der Verwendung von nebeneinander liegenden Elektroden besteht darin, daß die Menge des Flüssigkristallmatcrials zwischen bcnachbartcn Elektroden im allgemeinen wesentlich geringer sein kann als die Menge des Flüssigkristallfiiäierials, das sich zwischen sich überlappenden, auf gegenüberliegenden Substraten angeordneten Elektroden befindet. Dies ergibt sich dadurch, daß die Dicke der Elektroden, die in der Größenordnung von 1 iim liegen kann, wesentlich kleiner ist als der größenordnungsmäßig etwa 13|im betragende Absland zwischen den sich überlappenden Elektroden. Zur Erregung der kleinen Mengen von Flüssigkristallmaterial zwischen den nebeneinander liegenden Elektroden benötigt man dementsprechend kleinere Spannungen und Ströme als bei Vorrichtungen mit sich überlappenden Elektroden.

Bei den oben beschriebenen Ausführungsbeispiclcn der Erfindung befanden sich alle Elektroden auf ein und demselben Substrat der Vorrichtung. Bei einem anderen, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind beide Substrate der Vorrichtung mit mindestens einem Paar nebeneinander angeordneter Elektroden verschen. Wenn z. B. die Elcktrodcnpaarc so geformt sind, daß sie verschiedene Bilder ergeben, können die beiden Bilder entweder einzelnen oder zugleich dargestellt werden, je nachdem, ob das eine oder andere oder beide Elcktrodcnpaare erregt weiden.

Selbstverständlich kann man auf jedem Substrat auch mehrere Elcktrodcnpaare vorsehen und diese einzeln oder in beliebiger Kombination gleichzeitig oder nacheinander erregen, um verschiedene Elfcktc zu erzielen. Schließlich ist es auch möglich, in ein oder derselben Flüssigkristallvorrichtung sowohl nebeneinander liegende Elektroden auf einem oder beiden Substraten sowie sich überlappende Elektroden auf gegenüberliegenden Substraten zu verwenden Hierdurch ergibt sich eine noch größere Flexibilität hinsichtlich der Art der möglichen Darstellungen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

jedoch die Möglichkeit, daß sich die Substratplatten Patentansprüche: durchbiegen oder eine ungleichförmige Dicke haben, so daß es schwierig ist. den vorgeschriebenen Ab-

1. Anzeigevorrichtung mit einer Flüssigkristall· stand über die gesamte Fläche der bekannten Anschicht. die zwischen im Abstand voneinander 5 zeigevorrichtungen gleichzuhaken. Mit abnehmenden auf der einen Fläche eines Substrats angeordneten Abstand zwischen den sich überlappenden Elektro-Elektroden für Licht zuganglich ist. dadurch den nimmt ferner die Gefahr von Kurzschlüssen zu. gekennzeichnet, daß die Elektroden meh- Die Forderung nach kleinen Substratab. tänden, wie rere Elektrodenpaare (74 bis 86) mit abgestuften sie für einen schnellen Betrieb der Einrichtung er-Abständen bilden. io wünscht sind, steht bei den bekannten Anzeigevor-

2. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1. da- richtungen außerdem im Widerspruch zu der Fordedurch gekennzeichnet, daß die Teile jedes Elek- rung nach einer möglichst langen Lebensdauer, da trodenpaars parallel zueinander verlaufen. diese um so größer ist, je mehr Flüssigkristallmaterial

3. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2. in der Vorrichtung vorhanden ist, das heißt, also je dadurch gekennzeichnet, daß alle Elektroden- 15 größer die Substraiabstande sind. Bei der Konstrukpaarteile durch Verbindungen (70. 72. 74. 76), tion der bekannten Anzeigevorrichtungen mußte dadie sich ebenfalls auf der gleichen Fläche des her oft ein Kompromiß zwischen einer langen Lebens-Substrats befinden, elektrisch parallel geschaltet dauer und einer kurzen Relaxationszeit eingegangen sind. werden.

4. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1. 2 an In der deutschen Offenlegungsschrift 2 058 104 oder 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Elek- wurde auch schon ein Anzeigeelement der beschriebetrodenpaarteile ineinandergreifen. nen Art vorgeschlagen, bei dem seitlich neben der

5. Anzeigevorrichtung nach einer der voran- eir.en Elektrode auf der gleichen Fläche der Substratgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, platte leitende Beläge angeordnet sind, die jedoch daß an alle Elektrodenpaarteile eine Quelle für 25 lediglich als e'^ktrische Anschlüsse für die andere eine zeitlich veränderliche Spannung zum sequen- Elektrode auf der gecenüberliegenden Substratplatte tiellen Betrieb der Elektrodenpaarteile ange- dienen. Die Elektroden, zwischen denen das dem schlossen ist. gewünschten Bild entsprechende Feld erzeugt wird,

6. Anzeigevorrichtung nach einem der voran- befinden sich also auf verschiedenen Substraten,
gehenden Ansprüche, mit .lektrischen Anschluß- 30 Aufgabe der Erfindung ist, eine Anzeigevorrichtung leitungen, die sich auf die Außenseil, eines die anzugeben, bei der nicht nur die geschilderten Eigen-Flüssigkristallschicht entha' enden Bl./alters er- arten der bekannten Vorrichtungen mit sich überstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß die Elek- läppenden Elektroden vermieden werden, sondern 'roden und ihre Anschlußleitungen auf die eine zugleich eine größere Vielfalt hinsichtlich darzustel-Fläche des Substrats aufgebrachte Schichten sind. 35 lender Muster ermöglicht wird.

7. Anzeigevorrichtung nach einem der voran- Die Erfindung löst diese Aufgabe bei einer Angehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, Zeigevorrichtung der eingangs genannten Art dadaß sich die Flüssigkristallschicht zwischen dem durch, daß die Elektroden mehrere Elektrodenpaare Substrat (28), einem Abdichtring (31) und einem mit abgestuften Abständen bilden.

zweiten Substrat (26), auf dem keine Elektrode 40 Die Erfindung hat den Vorteil, daß nicht nur ein

angeordnet ist, befindet. gewünschter Abstand zwischen den Elektroden jedes

Paars ohne Schwierigkeiten genau eingehalten werden kann und sehr kurze Relaxationszeiten möglich sind,

Die Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung mit sondern die unterschiedlichen Abstände verschiede-

einer Flüssigkristallschicht, die zwischen im Abstand 45 ner Elektrodenpaare auch in Abhängigkeit von der

voneinander auf der einen Fläche eines Substrats angelegten Spannung variable Darstellung ermög-

angeordneten Elektroden für Licht zugänglich ist. liehen. Ferner besteht die Möglichkeit, eine sich

Bekannte Flüssigkristallanzeigevorrichtungen ent- ändernde, 2:. B. stetig oder stufenweise ansteigende

halten zwei einander gegenüberliegend angeordnete Spannung anzulegen, so daß der Eindruck eines sich

Substratplatten, zwischen denen sich eine Flüssig- 30 bewegenden Bilds entsteht.

kristallschicht befindet. Auf den Innenseiten der Sub- Das Licht, für das das Flüssigkristallmaterial zu-

stratplatten sind Elektroden angeordnet, die sich gänglich sein soll, ist im allgemeinen sichtbares Licht,

gegenseitig überlappen. Die Flüssigkristallschicht ist Im folgenden wird der Erfindungsgedanke an Hand

für Licht normalerweise transparent, wird jedoch von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf

lichtstreuend, solange mitltels der Elektroden eine 55 die Zeichnung näher erläutert, es zeigt

Spannung angelegt wird. Der Streuungsgrad hänet Fig. 1 eine geschnittene Seitenansicht einer be-

von der elektrischen Feldstärke in der Flüssigkristall- kannten Flüssigkeitsanzeigevorrichtung,

schicht ab. Die Zeit, die das Flüssigkristallmaterial F ig. 2 cine Fig. 1 entsprechende Ansicht einer

benötigt, um vom lichtstreuenden in den transparen- Flüssigkrislallanzeigevorrichtung gemäß einem Aus-

ten Zustand zurückzukehren, wird als Relaxationszeit 60 führungsbeispiel der Erfindung,

bezeichnet und hängt außer von dem verwendeten F i g. 3 eine Vorderansicht eines Teils des hinteren

Flüssigkristallmaterial vom Abstand zwischen den Substrats der Vorrichtung gemäß F i g. 2, die die

Elektroden ab. Anordnung; der Elektroden auf dem Substrat zeigt,

Da das Lichtstreuvermöf»en und die Relasationszeit und

vom Abstand zwischen den Elektroden (der bei einer 65 F i g. 4 und 5 Ansichten entsprechend F i g. 3 von

gegebenen Spannung die Feldstärke bestimmt) ab- anderen Ausführungsbeispielen der Erfindung,

hängen, sind für den Abstand nur sehr enge Toleran- F i g. 1 steigt eine bekannte Flüssigkristalrvorrich-

zen zulässig. Bei großflächigen Einrichtungen besteht tung 10, die zwei einander gegenüberliegende Sub-