DE2351535C3 - Flüssigkristallanzeigevorrichtung - Google Patents
FlüssigkristallanzeigevorrichtungInfo
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- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
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- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit einem Reflektor
und einem verdrillten, zwischen durchsichtigen Elektroden sowie zwischen einem front- und einem reflektorseitigen
Polarisator befindlichen nematischen Flüssigkristall.
Derartige Anzeigevorrichtungen sind beispielsweise aus der DE-OS 2158 S£3 bekannt Bei den dabei
verwendeten front- und reflekto:~eitigen Polarisatoren handelt es sich um — aus Kunststoffolien bestehende —
Linearpolarisatoren des gleichen Typs, d. h. um Polarisatoren,
die im Rahmen des jeweils herstellungsbedingten Streubereichs die gleiche Durchlässigkeit aufweisen
(als Durchlässigkeit eines Polarisators wird die Intensität des austretenden Lichtes im Verhältnis zum
unpolarisiertem einfallenden Licht definiert). Es hat sich nun gezeigt, daß bei Verwendung handelsüblicher
Polarisatoren mit einer niedrigen Durchlässigkeit (z. B. von 42%) die Hintergrundshelligkeit so gering ist, daß
ein Ablesen der elektrisch angesteuerten Zeichen Schwierigkeiten bereiten kann, obwohl der Kontrast
zwischen den Zeichen und dem Hintergrund ausreichend ist
Die Verwendung von Folien-Polarisatoren hoher Durchlässigkeit (z. B. von 55%) führt zwar zu einer
Aufhellung des Hintergrundes, doch besitzen derartige Anzeigevorrichtungen einen schlechten Kontrast der
angesteuerten Zeichen gegenüber dem hellen Hintergrund. Dieses beruht darauf, daß beim Hintereinanderschalten
zweier derartiger Polarisatoren hoher Durchlässigkeit bei gekreuzter Stellung der Polarisatoren,
dieser noch durchgelassene Lichtanteil wesentlich höher ist als bei Polarisatoren niedriger Durchlässigkeit
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe
zugrunde, eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung der
eingangs genannten Art anzugeben, bei der bei gegebener Auswahl von zur Verfügung stehenden
Polarisatoren die Helligkeit der Anzeige freier wählbar ist, ohne daß der Kontrast der Anzeige wesentlich
darunter leidet
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der reflektorseitige Polarisator im Vergleich zum
frontseitigen Polarisator eine höhere Durchlässigkeit in Hellstellung und ein niedrigeres Löschvennögen aufweist
Unter »Durchlässigkeit in Hellstellung« eines Polarisators (relativ zu einem zweiten Polarisator) sei hier die
Lichtdurchlässigkeit verstanden, die man erhält, wenn man zwei gleiche, parallel orientierte Polarisatoren des
betreffenden Typs mit unpolarisiertem Licht durchstrahlt
»Durchlässigkeit in Dunkelstellung« ist die
lu entsprechende Lichtdurchlässigkeit bei gekreuzter
Stellung der Polarisatoren. Das Verhältnis Werte für parallele und gekreuzte Stellung heiBt »Löschvermögen«.
Weitere Erläuterungen ergeben sich aus dem
Weitere Erläuterungen ergeben sich aus dem
r nachfolgend anhand von Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel.
Hierbei zeigt
Hierbei zeigt
die Figur eine Aufsicht auf einen Schnitt durch die Flüssigkristallanzeigevorrichtung.
In der Figur stellt die Bezugszahl 1 einen nematischen flüssigen Kristall dar, dessen Molekülgruppen 2 durch
geeignete Oberflächenbearbeitung der Trägerplatte 5,6 und der darauf aufgebrachten durchsichtigen Elektroden
3,4 in einer 90° -Schraubenstruktur orientiert sind.
8 und ein Reflektor 9 ergänzen die an einer Spannungsquelle ?0 liegende Flüssigkristallanzeigevorrichtung.
U stellt eine Lichtquelle dar, von der Licht 12 auf das Anzeigeelement fällt und 13 einen Betrachter,
wahrnimmt ε, ist die Dielektrizitätskonstante entlang
der Längsachse der Molekülgruppen 2, ε^_ die dazu
senkrechte Dielektrizitätskonstante.
js beschriebenen Flüssigkristallanzeige bewirkt die 90°-Schriubenstruktur der Flüssigkristallschicht 1 eine
Verdrehung der Schwingungsebene des durch den vorderen Polarisator 7 linear polarisiert einfallenden
Lichtes um 90" und läßt der trntere als Analysator wirkende Polarisator 8 daher bei der in F i g. 1
angedeuteten Stellung, also wenn die Polarisatoren 7 und 8 gekreuzt zueinander stehen, maximale Lichtintensität
durchtreten. Das durch den Reflektor 9 zurückgeworfene Licht passiert nun in umgekehrter Richtung
Polarisator 8, Trägerplatte 6, Elektrodenschicht 4, Flüssigkristall 1, Elektrodenschicht 3, Trägerplatte 5 und
Polarisator 7 und gelangt zum Betrachter 13, der maximale Heiligkeit auf der Anzeigevorrichtung wahrnimmt
Weisen nun die Flüssigkristallmolekülgruppen 2 eine positive Anisotropie der Dielektrizitätskonstante auf,
d. h. ist β, größer εΜ . so bewirkt das durch Anlegen
einer genügend hohen elektrischen Spannung zwischen den Elektroden 3,4 aufgebaute elektrische Feld, wie in
F i g. 1 strichliert angedeutet ist, ein weitgehendes Ausrichten der Flüssigkristallmolekülgruppen 2 in
Feldrichtung £ wodurch die optische Aktivität der Flüssigkristallschicht 1 weitgehend verloren geht und
der Betrachter in diesem Zustand eine wesentlich geringere Helligkeit der Anzeigevorrichtung nach
Fig. i als im spannungslosen Zustand wahrnimmt Wird daher nur an bestimmte, beispielsweise ziffernförmige
Teile der Elektroden 3,4 elektrische Spannung gelegt,
so wird ein Betrachter dunkle Ziffern auf hellem Grund wahrnehmen, deren Lesbarkeit die Erfindung durch die
Auswahl geeigneter Polarisatoren 7,8 und Reflektoren
9 erheblich verbessert
sator 7, 8 auch gleichgerichtet sein, wodurch eine Darstellung von hellen, aktivierten Zeichen auf dunklem
Hintergrund möglich ist.
Der Reflektor 9 der Figur besteht beispielsweise aus
einer Aluminiumfolie, welche auf der Anzeigeseite leicht aufgerauht und somit etwas lichtstreuend ist Solch
einen Reflektor 9 erhält man etwa durch einseitiges Bürsten und nachfolgendes Eloxieren einer blanken
Aluminiumfolie. Seine nur wenig aufgerauhte Oberfläche reflektiert koUimiert einfallendes licht haiiptsäch- ic
lieh in einem engen Winkelbereich, der symmetrisch zu
dem für ideale Spiegel definierten Reflexionswinkel liegt Als Kriterium für das Maß der Aufrauhung gilt
hierbei, daß die Reflekioroberfläche nur so stark
aufgerauht werden darf, daß die Lichtquelle It gerade nicht mehr spiegelnd reflektiert wird.
Bei einer anderen Anordnung wird eine blanke, spiegelnde Aluminiumfolie in Kombination mit dem
betrachterseitig aufgerauhten Polarisator 7 verwendet Der erste Polarisator 7 ist z.B. ein im Handel
erhältlicher Folien-Polarisator mit einer Durchlässigkeit von 42% (die Durchlässigkeit in Hellstellun.^ betregt
dann etwa 35%) und einer Durchlässigkeit in Dunkelstellung von 0,5%. Der maximale Konü-ast bei
Durchlichtbetrieb beträgt also 70:1. Der zweite Polarisator 8 ist beispielsweise ein Polarisator mit einer
Durchlässigkeit von 55% (die Durchlässigkeit in Hellstellung beträgt etwa 45%) und einer Durchlässigkeit
in Dunkelstellung von 22%. Der maximale Kontrast bei Durchlichtbetrieb beträgt in diesem Fall 2 :1. jo
Bei dieser Anordnung der Polarisatoren 7, 8 in der Anzeigevorrichtung erhält man einen Hintergrund, der
wesentlich heller ist als derjenige, den man bei Verwendung von zwei gleichartigen Polarisatoren mit
42% Durchlässigkeit erhält Ein Unterschied hinsiehtlieh des Kontrastes besteht in beiden Fällen dagegen
praktisch nicht
Eine ähnliche Wirkung kann auch mit anderen Polarisatortypen erreicht werden, etwa wenn der
Polarisator mit 42% Durchlässigkeit durch einen mit 48% Durchlässigkeit ersetzt wird.
Überraschenderweise erhält man diese Aufhellung des Hintergrundes bei fast gleichbleibendem Kontrast
nur bei der Anordnung nach der Erfindung. Vertauscht man die Polarisatoren 7 und 8 gegeneinander, so
bekommt man zwar dieselbe Hip'ergrundshelligkeit
verliert jedoch durch Aufhellung, der beispielsweise zifferntörmig angesteuerten Elektrodenbereiche, beträchtlich
an Kontrast
Die gewünschte Wirkung kann also nur erreicht so werden, wenn das unpolarisiert einfallende Licht 12
durch den ersten Folien-Polarisator genügend stark polarisiert wird. An den zweiten Polarisator müssen
nicht die gleich hohen Anforderungen bezüglich Polarisationsfähigkeit gestellt werden, da der Reflektor
9 ja nur gering lichtstreuend ist und deshalb der Polarisationsgrad des reflektierten Lichtes weitgehend
dem Polarisationsgrad des einfallenden Lichtes entspricht
Da an den zweiten Polarisator 8 geringere Anforderungen gestellt werden als an den ersten Polarisator 7,
ist es möglich, die Flüssigkristallanzeigevorrichtung teilweise in Dünnschichttechnologie zu bauen. Als
Schichtreihenfolgen kommen dann beispielsweise Flüssigkristallschicht 1, Elektrode 4, Polarisator 8, Trägerplatte
6, Reflektor 9 oder Flüssigkristallschicht 1, Elektrode 4, Polarisator 8, Reflektor 9, Trägerplatte 6
oder Flüssigkristallschicht 1, Polarisator 8, Elektrode 4, Reflektor 9, Trägerplatte 6 in Frage, in der letztgenannten
Anordnung muß der Polarisator 8 eine genügend hohe elektrische Kapazität aufweisen (kleine Schichtdicke
und große Dielektrizitätsk'.'jstante), um die
Flüssigkristallschicht 1 durch Wechselspannung ansteuern zu können (kapazitiver Spannungsteiler).
Außerdem darf in diesem Fall der Reflektor 9 die elektrische Funktion der segmentierten Elektroden 4
nicht beeinflussen.
Bei der Herstellung von Flüssigkristallanzeigevorrichtungen in Dünnschichttechnologie wird entweder
der Reflektor 9 in geeigneter Weise segmentiert, um gleichzeitig als Elektrode zu dienen, oder es wird auf die
reflektierende Metallschicht eine isolierende Zwischenschicht (z.B. Siliziumoxyd) aufgedampft bevor die
transparente Elektrode aufgebracht wird. Die beiden im vorangehenden Absatz letztgenannten Anordnungen
haben den Vorteil, daß Parallaxe-Erscheinungen weitgehend eliminiert werden.
Als Dünnschicht-Polarisator 8 kann ein auf photographischem Wege hergestellter linear dichroitischer
Polyvinylalkohol-Film (PVA) verwendet werde«. Bei
der Herstellung solch eines Filmes wird ein PVA-FiIm zunächst mit einer geeigneten wäßrigen Löschung von
Cuprichlorid und Ammoniumdichromat lichtempfindlich gemacht Ein Muster paralleler Linien dient sodann
als Photomaske zur selektiven Belichtung der lichtempfindlich gemachten Schicht Nach dem Entwickeln
lagern sich dichroitische Farbmoleküle, die von der für konventionelle Polarisatoren verwendeten Art sind, nur
entlang der dünnen unbelichteten Streifen ein, so daß
sich ein Film mit weitgehend parallel gerichteten dichroitischen Farbmolekülen ergibt
Claims (3)
1. Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit einem Reflektor und einem verdrillten, zwischen durchsichtigen
Elektroden sowie zwischen einem front- und einem reflektorseitigen Polarisator befindlichen
nematischen Flüssigkristall, dadurch gekennzeichnet,
daß der reflektorseitige Polarisator (8) im Vergleich zum frontseitigen Polarisator (7) eine
höhere Durchlässigkeit in Hellstellung und ein niedrigeres Löschvennögen aufweist
2. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Löschvermögen des reflektorseitigen
Polarisator (8) höchstens 2 :1 und das
des frontseitigen Polarisators höchstens 70 :1 ist
3. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchlässigkeit des frontseitigen
Polarisators (7) in Hellstellung 35% bei einem Löschvennögen von 70 :1 und die Durchlässigkeit
«Iss reflektorseitigen Polarisators (8) in
Heüsteüung 45% bei einem Löschvennögen von 2:1 trägt
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