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Sharp Kabushiki Kaisha
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22-22, Nagaike-cho, Abeno-ku, Osaka / Japan und Shunsuke KOBAYASHI
1-11-40 Shirako, Wako-shi, Saitama-ken j Japan Flüssigk ristallanzeige mit verwundenein
nematischem Flüssigkristall und Verfahren zur Beseitigung von Disklinationen bei
solchen Anzeigen Gegenstand der Erfindung ist eine FlUssigkristallanzeig' und insbesondere
ein Verfahren zur Beseitigung von Disklinationen bei Feldeffekt-Flüssigkristallanzeigen
iit veraundenem nematischem Flüssigkristall.
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Anzeigen mit verwundenem nematischem Flüssigkristall sind als Typ
einer passiven Flüssigkristallanzeige bekannt. Die MoCekUle in Jeder Oberflächenschicht
des Flussigkristalls sind gleichförmig in eine Richtung ausgerichtet, Jedoch beträgt
der Verwindungswinkel zwischen den Vorzugsrichtungen der beiden Oberflächen
90".
Liegt keine Spannung an, so verwindet sich die Flüssigkeit im Volumenteil so, daß
sich eine fortschreitende Drehung der Molekülausrichtung von einer Zellenwand zur
anderen ergibt. Für angelegte Spannungen, die die Schwellspannung überschreiten,
wird die Verwindung der Flüssigkeit auigedreht, und die Längsachsen der Moleküle
streben eine Ausrichtung parallel zum angelegten Feld an. Linear polarisiertes Licht,
das die Zelle senkrecht durchsetzt, wird beim Durchgang durch die Flüssigkeit ohne
angelegte Spannung um ungefähr 900 gedreht.
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Bei der tatsächlichen Herstellung solcher Fldssigkristallanzeigen
mit um 900 verwundenem nematischem Flüssigkristall ist es notwendig, Flecken oder
Ungleichförmigkeiten im Zellenaussehen zu beseitigen. Die Crenzen der Flecken werden
als Disklinationen bezeichnet. Es ist bekannt, daß es zwei Hauptursachen für die
Disklinationen in Zellen mit verwundenem nematischem Flüssigkristall gibt: die eine
ist die Gegenkippung, die durch das Anlegen eines elektrischen Felds herbeigeführt
wird, die andere die Gegenverwindung, die auch bei einem Null-Feld stabil ist. Ferner
ist bekannt, daß durch Gegenverwindung erzeugte Disklinationen durch den Zusatz
einer cholesterischen zu den nematischen Substanzen (vergl. z.B.
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E.P.Raynes, Elect.Lett., i, 101 (1973) ) oder durch Verwinden der
Flüssigkeit um einen von 900 verschiedenen Winkel (vergl.
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z.B. S. Kobayashi und T.Shimomura, Pramana, Suppln., No. 1, (1975)
und US-Patentanmeldung S.N. 442 870, angemeldet 7.Dez.
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1975) beseitigt werden können, und daß sich durch Gegenkippung verursachte
Disklinationen durch Einführen einer Vor-Kippung der Moleküle an den Elektrodenoberflächen
beseitigen lassen (vergl. US-Patentanmeldung S.N. 592 225, angemeldet 1.Juli 1975).
Beide Arten von Disklinationen lassen sich durch Verwendung cholesterischer Zusatze
in Verbindung mit dem Vor-Kippen
beseitigen (vergl. z.B. US-Patentanmeldung
S.N. 592 225 und E.P. Raynes, Rev.Phys.Appl. (Paris), 10, 117 (1975). Es wurde Jedoch
berichtet, daß der Zusatz einer cholesterischen Substanz eine Erhöhung der Schwellspannung
von 8 bis 20% verursacht.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Flussigkristallanzeige mit
verwundenem nematischem Flüssigkristall anzugeben, bei welcher Flecken oder Ungleichförmigkeiten
im Zellenaussehen ohne Verschlechterung ihrer Funktionskennwerte beseitigt sind.
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Das Wesen der Erfindung liegt in der Beseitigung aller praktisch wichtigen
Disklinationen, die bei einem Null-Feld oder während der Ubergangs- und stationären
Zustände des angelegten Feldes auftreten. Die Werte des Vor-Kippwinkels und der
Kipprichtung sowie die des Verwindungswinkels und des Verwindungssinns haben einen
wichtigen Einfluß auf das Auftreten von Disklinationen. FUr die Praxis erhält man
disklinationstreie Zellen mit verwundenen nematischen Substanzen, inden man den
Richtungssinn des Vor-Kippens und Verwindens eo wählt, daß sich für den Flussigkristall
ein Minimum der Schrägungs- und Biegedeformationsenergien ergibt, und indem man
einen Vor-Kippwinkel von ungefähr 1 bis 50 und einen Verwindungswinkel von ungefähr
80 bis 890 wählt.
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Weitere Merkmale der Erfindung, ihr Aufbau und ihre Wirkunggweise
ergeben sich aus den AnsprUchen sowie der folgenden So schreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele
in Verbindung nit der beigefügten Zeichnung. Auf dieser ist bzw. sind Fig. 1 eine
schematische Darstellung einer in Felde£toktbetriebsweise arbeitenden Flüssigkristallzelle
rit verwunden nem nematischei Flussigkristall, Fig. 2 ein die Erfindung verkörperndes
Molekülmodell einer
Zelle mit verwundenem nematischem Flüssigkristall,
Fig. 3(a) und 3 (b) Darstellungen zur Veranschaulichung der Vor-Kippung von Molekülen
der in Fig. 2 gezeigten Zelle mit verwundenem nematischem Flüssigkristall, Fig.
4 (a) und 4 (b) ProJektionen einer Zelle mit verwundenem nematischem Flüssigkristall
auf die Elektrodenfläche, Fig. 5 eine skizzenhafte Darstellung der Ceometrie und
Koordinaten für eine verwundene nematische Schicht, Fig. 6 eine Angabe der Randbedingungen
für den Kippwinkel w und den Verwindungswinkel tp in den aus den Anordnungen I und
II zusammengesetzten Bereichen, Fig. 7 ein Molekülmodell der Cegenverwindungs-Disklination,
wobei der Vor-Kippwinkel 60 - 200 und der kritische Verwindungswinkel c ~ 97,60
ist, Fig. 8 eine Darstellung des kritischen Verwindungswinkels als Funktion des
Vor-Kippwinkels CO, berechnet nach dem Verfahren der Einkonstantennäherung, Fig.
9 ein Molekülmodell von Gegenkipp-Disklinationen, wobei der Vor-Kippwinkel 00 -
0° und der Verwindungswinkel 900 zu90° ist, Fig. 10 ein Beispiel einer Gegenkipp-Disklination,
die eine Grenze zwischen den Bereichen I und II bildet, wobei der Vor-Kippwinkel
10 = 250 und der kritische Verwindungswinkel #c = 102° ist und Fig. 11 ein Beispiel
für Gegenkipp-Disklinationen, wobei der Vor-Kippwinkel uO 8 30, der Verwindungswinkel
# = 920 und die angelegte Spannung a 5 V (effektiver Mittelwert) ist.
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Allgemein gesprochen, hat eine Feldeffekt-FlUssigkristallzelle mit
versundenem nemEtischem Flüssigkristall den in Fig. 1 gezeigten Aufbau. Jedes von
einander gegenUberliegenden transparenten Elementen 1 und 2, etwa aus Glas, ist
auf seiner Innenseite
mit einer transparenten Dünnfilmelektrode
3 bzw. 4 aus einem geeigneten Werkstoff, wie etwa SnO2 oder In203, versehen. Ein
flacher Hohlraum, der durch die beiden transparenten Elektroden 3 und 4 definiert
ist, wird mit einer Flüssigkristallzusammensetzung 6 gefüllt, die in einem niederfrequenten
elektrischen Wechselfeld positive dielektrische Anisotrople zeigt. Die Flüssigkristallzusammensetzung
6 wird in Berührung mit den Elektroden 3 und 4 mit Hilfe eines Isolators 5 eingeschlossen.
Zwei Polarisationsfilter 7 und 8 sind an der Außenseite der transparenten Elemente
1 und 2 angebracht. Zwischen den Elektroden 3 und 4 wird eine Spannung angelegt.
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Bei einer solchen Anordnung zeigen die Flilssigkristallmoleküle durch
einen Verwindungswinkel eine optische Aktivität, wenn die angelegte Spannung Null
ist, und diese optische Aktivität läßt sich durch die angelegte Spannung steuern.
Infolgedessen kann eine nematische Zelle hinsichtlich des Durchgangs von Licht Schalter-
oder Ventileffekte zeigen. Es läßt sich ein gewünschtes Muster optisch anzeigen,
vorausgesetzt, daß die transparente Elektrode so geformt ist, daß sie ein solches
Muster definiert. Die Farbe der optischen Anzeige wird durch die Wellenlänge der
Lichtquelle, die Farbe eines Reflektors, das Spektrum der Polarisationsfilter usw.
bestimmt.
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Es ist bekannt, daß die Flüssigkristallmoleküle im Bereich der Oberflächen
der Elektroden in einer bestissten Richtung so ausgerichtet sein sollten, daß die
Moleküle eine gewundene Struktur ergeben. Aus diesem Grunde werden auf den Oberflächen
der Elektroden und transparenten Elemente Beschichtungen 3a und 4a abgeschieden,
um die Molekülausrichtung durch ein herkömmliches Verfahren, beispielsweise durch
Reiben Bit einet Tuch oder durch Aufdampfen von SiO, zu erleichtern und zu bewahren.
Dieser Vorgang wird als zweite Oberflächenbehandlung bezeichnet.
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Entsprechend der Lehre der Erfindung wird die zweite Oberflächenbehandlung
so ausgeführt, daß die Flüssigkristallaoleküle mit einer in Fig. 2 gezeigten verwundenen
Struktur ausgerichtet werden. Der Abstand zwischen den gegenUberliegenden Elektroden
beträgt mehrere µm bis mehrere 10 m. D.h., von den Längsachsen 6a, 6b, 6c .....
6k, 61 und 6m der Flüssigkristallmoleküle verlaufen die Längsachen 6a und 6m der
mit den Elektroden 11 und 12 in Berührung stehenden Moleküle entsprechend den Richtungen
25 und 26 der zweiten Oberflächenbehandlung.
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Die Längsachsen 6b,6c,6d ..... 6j,6k und 61 der verbleibenden dazwischen
liegenden Moleküle sind Jeweils verschieden von den Richtungen 25 und 26 der Oberflächenbehandlung.
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Wird die zweite Oberflächenbehandlung in geeigneter Weise ausgeführt,
nämlich wenn die DUnnfilmbeschichtungen 3a und 4a in einer bestimmten Richtung gerieben
werden oder wenn auf den Beschichtungen 3a und 4a aus einer bestimmten Richtung
aufgedampftes SiO abgeschieden wird, dann lassen sich die Längsachsen der an die
Oberflächen der Beschichtungen angrenzenden Flüssigkristallmoleküle nicht nur mit
einer fortschreitenden Drehung ausrichten, sondern können auch bezüglich einer Ebene
um einen bestimmten Winkel #0 (Vor-Kippung) geneigt werden.
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Diese Vor-Kippung 90 läßt sich durch Vorsehen einer geeigneten Neigung
für verschiedene, in den Beschichtungen 3a und 4a ausgebildete Riefen erzielen.
Der Vor-Kippungswinkel läßt sich in einem Bereich von 10 - 50 bis zu 300 auswählen.
Beispiel weise werden die so geneigten Riefen durch Steuerung der Reibgeschwindigkeit
gewonnen. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die zweite Oberflächenbehandlung
mit einer schrägen Abscheidungstechnik, bei welcher das Substrat in bezug auf die
Aufdampfrichtung geneigt ist, durchzuführen. In dieser Fall ist b0 = 30 - 60 bei
einem Neigungswinkel von 67, 90- 17 - 19e bei einem Neigungswinkel von 750 und t0
- 23° - 280 bei einen Neigungswinkel von 850.
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Die Projektion des aufwärts gerichteten Vektors der Moleküllängsachse
auf die Elektrode heißt V. In Fig. 2 stellt 25 den Ausrichtungsvektor der an die
Glasplatte 11 und 26 den Ausrichtungsvektor der an die untere Glasplatte 12 angrenzenden
Flüßsigkristallxoleküle dar.
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Nach der Erfindung sind die Elektrodenglasplatten 11 und 12, wie durch
die Pfeile in Fig. 2 gezeigt, bearbeitet. Die Flüssigkristallmoleküle 6a, 6m, die
unmittelbar an den Elektroden 3 und 4 liegen, sind mit Winkeln #0,und til geneigt.
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Die Neigungswinkel 40 und 91 sind nicht notwendigerweise 0 gleich.
Die Moleküllängsachsen 6b, 6c - 6r und 61 sind forschreitend gegeneinander verdreht.
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Wie oben bereits angeführt, spielen in Rahmen der Erfindung die Werte
des Verwindungswinkels und des Vor-Kippwinkels sowie deren Richtungssinn eine wichtige
Rolle bei der Beseitigung und Steuerung der Dißklination in Zellen mit verwundenem
notischem Flüssigkristall..In Fig. 4 sind auf eine Elektrodenebene erfolgte Projektionen
von Anordnungen der vor-gokippten verwundenen nematischen Flüssigkristalle mit willkürlichem
Verwindungswinkel (wie in Fig. 2) gezeigt, wobei die geraden Pfeile die in Fig.
3 definierten sind und an der oberen bzw. unteren Elektrode liegen. Zwei Arten einer
Anordnung von verwundenem nematischem Flüssigkristall werden, wie in den Fig. (a)
und 4(b) gezeigt, betrachtet: die in Fig. 4(a)gezeigte Anordnung I ist linkgsgängig
verwundener nematischer Flüssigkristall, wobei ein voll ausgezogener, gekrümmer
Pieil den Sinn der Verwindung um # angibt, und in Fig. 4(b) ist eine weitere Anordnung
II gezeigt, die entgegengesetzt verwunden ist, wobei ein gestrichelt gezeichneter
sekrümmer Pfeil die umgekehrte Verwindung um # - # angibt.
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Es gibt keine weiteren möglichen Anordnungen.
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Es wird erwartet, daß eine Gegenverwindungs-Disklination zwischen
zwei Gebieten in Zellen mit verwundenem nematischem Flüssigkristall, die die betreffenden
Anordnungen I und II, wie sie in den Fig. 4(a) und 4(b) gezeigt sind, haben, insbesondere
in dem Fall auftritt, daß die Deformationsenergien beider Gebiete durch Verwindung
der Flüssigkristall. um einen kritischen Verwindungswinkel #c gleich sind. Dies
ist die Definition des kritischen Verwindungswinkels.
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Ist die Anordnung I un weniger als den kritischen Verwindungswinkel
verwunden, dann sind die Zellen mit verwundenem nematischem Flüssigkristall, die
aus der Anordnung I bestehen, frei von beiden Disklinationen. Falls notwendig, ist
es möglich, die beiden Disklinationen durch Verwindung um den kritischen Verwindungswinkel
hervorzubringen, und ist es ferner möglich, die Gegenkipp-Disklination in dem aus
der Anordnung II aufgebauten Gebiet hervorzubringen. Alle diese Erwartungen wurden,
wie weiter unten gezeigt, experimentall nachgewiesen.
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Im folgenden Abschnitt werden die analytischen Formeln für einen kritischen
Verwindungswinkel angegeben.
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Es sei eine nematische Schicht der Dicke d betrachtet, die zwischen
Platten z = O (unten) und z - d (oben) eines kartesischen Koordinatensystems (x,y,z),
wie in Fig. 5 gezeigt, eingeschlossen ist.
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Der Direktor n ist gegeben durch n - (#cos#sos #, cos#sin#, sin# )
(1) wobei ü der Kipp- und 4 der Verwindungswinkel ist, die beide
nur
von z abhängen. Es seien nun die reduzierten Koordinaten < - z/d eingeführt.
Die relevante freie Volumenenergie pro Einheitsfläche in der x-y-Ebene ist dann
gegeben durch
wobei k11, k22 und k33 die elastischen Konstanten für Schrägungs-, Verwindungs-
bzw. Biegedeformation sind, und wobei h ein normalisierten angelegtes Feld U/UO,
mit UO gleich der Schwellspannung, ist.
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Durch Anwendung einer Variationsrechnung auf die freie Energie erhält
man Gleichungen für t? und #. In den folgenden Unterabschnitten werden diese Gleichungen
aufgestellt und unter Annahme einiger Bedingungen, die für die Probleme relevant
sind, gelöst.
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Für einen verwundenen nematischen Flüssigkristall in Null-Feld und
mit einer kleinen Vor-Kippung reduziert sich die freie Energie auf
Dann sind Volumengleichungen gegeben durch
Die Lösungen sind lineare Funktionen von #- Umordnen dieser Lösungen ergibt die
freie Energie in expliziter Form.
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Unter der Annahme, daß eine Flüssigkeit in dem Gebiet, das aus der
in Fig. 4(a) gezeigten Anordnung I aufgebaut ist, rein verwunden ist, und daß bei
der Flüssigkeit in dem aus der Anordnung II aufgebauten Gebiet Verwindungs- und
Schrägungsdeformationen nebeneinander auftreten, und unter Berücksichtigung der
in Fig. 2 angegebenen Randbedingung (mit o r 1 geno=en) ergibt sich ein kritischer
Verwindungswinkel #c, für welchen die Energie Wvo1 (I) und Wvol (II) für die Anordnung
I bzw. II in Fig. 2 einander gleich sind, als
Um einen allgemeineren Ausdruck für den kritischen Verwindungswinkel ohne die Annahme,
daß der Vor-Kippwinkel klein ist, zu erhalten, ist es möglich, vereinfachende Annahmen
zu machen, nämlich daß die elastischen Konstanten für Schrägung, Verwindung und
Biegung gleich sind (k11 s k22 s k33 K K), daß das Feld - senkrecht zur Schicht
angelegt - über die Zelle hinweg
als konstant betrachtet werden
kann, ferner daß vor-gekippte Moleküle fest verankert sind (starre Randbedingung),
und schlieBlich daß der Beitrag der Oberflächenenergie zur gesamten freien Energie
vernachlässigbar ist. Die freie Volumenenergie ist gegeben durch
Erneute Anwendung der Variationsrechnung auf die freie Energie (Gleichung (6) )
führt zu nicht angegebenen Volumengleichungen. Es ist wiederum möglich, die freie
Energie in xplizlter Form zu erhalten.
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Es sei zuerst eine Gegenverwindungs-Disklination von s - 1/2 betrachtet,
deren Querschnitt durch einen Punkt in der Mitte der Fig. 6 gezeigt ist. Auf der
linken und der rechten Seite dieser Figur sind verwundene nematische Flüssigkristalle,
ntsprechend der Anordnung I bzw. II der Fig. 4, gezeigt. Diskl1-nationen mit s -
1/2 sind, verglichen mit anderen, am häufigsten. Fig. 6 zeigt wiederum das Koordinatensystem.
Ein mehr schematisches Molekülmodell einer Gegenverwindungs-Disklination ist in
Fig. 7 gezeigt. Ein Verfolgen der Mole-Zelle um die Disklinationslinie führt zu
einer Drehung um #; das ist die Bedeutung von r r 1/2.
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Für die Anordnungen I und II ergeben sich für die in Fig. 6 gezeigte
Randbedingung die folgenden Lösungen 9(t ) und für die Anordnung I siflu = q cos
{ a (# - 1) }
und für die Anordnung II
wobei a, q und p durch die Randbedingung bestimmte Konstanten sind.
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Einsetzte dieser Lösungen in Cleichung (6), Setzen von h - 0 und ferner
Vergleichen bzw. Cleichsetzen der Energie Wvol(I) und Wvol (II) führt zu folgendem
kritischen Verwindungswinkel
Dies ist ein weiterer Ausdruck für #c, der für einen boliebigen Wert von #0 gilt,
der kleiner als 45° ist. In Fig. 8 ist Gleichung (11) aufgetragen. Für kleine Winkel
d0 in Gleichung (11) ergibt sich eine qualitative Übereinstimmung mit Gleichung
(5).
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Darüberhinaus ergeben sich Gegenkippungs-Disklinationen im aus der
Anordnung II aufgebauten Gebiet auf das Anlegen eines den Schwellwert überschreitenden
elektrischen Feldes hin.
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Bei Anwendung der Variationsrechnung auf die Gleichung (6) ergeben
sich die zwei Gleichungen
und
Lösen der Gleichungen (11) und (12) führt zu den folgenden Lösungen:
wobei q = sin im mit m gleich der maximalen Deformation, a eine Konstante, sin ß
= 1 sind ist und F, n die elliptiq schen Integrale der zweiten bzw. dritten Art
sind. Ferner
hat # in Gleichung (14) die folgende Bedeutung: an
den Stellen # längs der Z-Achse ist d#/d# gleich Null und ergibt ein Kippungsmaximum.
Die Werte von # sind für die Anordnungen I und II in der folgenden Form gegeben:
für die Anordnung I: 1 (16) # - 1 und für die Ordnung II:
wobei ßo das durch die Randbedingungen bestimmte ß ist.
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Nun seien die zwei Werte für q>O und q4O genommen. In der Anordnung
I ist jedoch die freie Energie für q> O kleiner als für q < 0. Daher erscheint
in dem Cebiet I nur eine Verteilung für den Direktor, und es treten keine Gegenkippungs-Disklitiationen
auf. Andererseits ist in der Anordnung II die freie Energie für q;O gleich derjenigen
für q< O. Dies gilt stets für die Möglichkeit von Deformationen sowohl für q>O
als auch für q<O, und so entstehen Diskontinuitäten im Direktorfeld.
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Dieser Vorgang ist das gleiche wie eine "Scherung" (engl.
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"pincement"), und ein Satz von zwei Disklinationen (der Stärke 8 =
1/2, s - -1/2) erscheint. Diese Disklinationen werden als Gegenkippungs-Disklinationen
bezeichnet. Ein Beispiel von (,egenkippungs-Disklinationen ist in Fig. 9 gezeigt
(zur Vereinfachung des Vorgangs ist Jedoch angenoumen, daß Moleküle an den Elektrodenoberflächen
keine Kippung aufweisen).
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Die Gültigkeit obiger theoretischer Uberlegungen wurde an Zellen mit
gewöhnlichen nematischen Flüssigkristallen, wie Schiff'sche Base und Biphenylstoffen,
durch Variieren der Vor-Kippungs- und Verwindungswinkel sowie deren Richtungssinns
untersucht. In Fig. 10 ist ein Beispiel einer Cegenverwindungs-Disklinationslinie
gezeigt, die eine Grenze zwischen den aus den Anordnungen I bzw. II aufgebauten
Gebieten bildet; in diesem Fall beträgt die Vor-Kippung bo 250 und der Verwindungswinkel
1020, was der Bedingung zur Erzeugung einer Cegenverwindungs-Diskliiiation genügt.
In Fig. 11 sind Cegenkippungs-Disklinationen gezeigt, die in den aus der Anordnung
II aufgebauten Gebiet bei einer Zelle mit verwundenem nematischem Flüssigkristall
mit einem Verwindungswinkel von 920, einem Vor-Kippwinkel von 30 und bei Anlegen
einer Wechselspannung von 5V auftreten. Die experimentellen Ergebnisse für den kritischen
Verwindungswinkel sind in Tabelle 1 zusammengefaßt.
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Tabelle I Vor-Kippwinkel #0 gegen kritischen Verwindungswindel #c
4'c du (Grad) +c (Grad) Verfahren n 90 1 - 5 ~90.2 - 90.5 Reiben 10 - 92 Schräges
15 94 - 95 Aufdampfen 20 97 - 98 25 - 30 102 - 110
Versuche wurden
durchgeführt oit MBBA (p-Methoxybenzyliden-pbutylanilin): BBCA (p-Buthoxybenzyliden.p'-cyanoanilin)
und 5CB (Pentyl-cyano-biphenyl): 60CB (Hexyloxy-cyano-biphenyl).
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Im allgemeinen zeigt sich die Tendenz, daß die Vor-Kippung von Schiff'scher
Base-Verbindungen kleiner als die von Biphenyl-Verbindungen ist.
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Es zeigt sich, daß die in Tabelle I angegebenen experimentellen Werte
für den kritischen Verwindungswinkel in Ubereinstiomung mit den theoretischen Berechnungen
(Cleichungen (5), (11) und Fig. 8) sind, und es wurde gezeigt, daß Gegenkippungs-Disklinationen
nicht in Gebieten auftreten, die aus der in Fig. 4(a) angegebenen Anordnung I aufgebaut
sind. Diese Ergebnisse bestätigen die Cültigkeit der oben genannten theoretischen
t;berlegungen.
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Bei den in der Praxis zu verwendenden Zellen nit verwundenem nenatischem
Flüssigkristall ist es nicht wünschenswert, den Vor-Kippwinkel größer als ungefähr
3 bis 5° und den Verwindungswinkel unter ungefähr 70 - 800 anzunehmen, folglich
existiert eine Optimalbedingung zur Herstellung disklinationsfreier Zellen mit ausreichende.
Kontrastverhältnis und niedriger Schwellspannung. Die Theorie sagt voraus, daß für
Zellen mit verwunden nem nematischem Flüssigkristall, die aus der Anordnung I (Fig.
4(a) ) aufgebaut und nur einige Grad vor-gekippt sind, der kritische Verwindungswinkel
etwas über 900 (Cleichungen (5) und (11) ) liegt, Jedoch treten Schwankungen bei
den an den Elektrodenoberflächen verankerten Molekülen auf, so daß es sicherer ist
und eine größere Reproduzierbarkeit mit sich brlngt, den Winkel ; unter 90° anzunehmen.
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Es wird geschlossen, daß die optimale Bedingung für Zellen mit verwundenem
nematischen Flüssigkristall der in Fig. 4(a)
gezeigten speziellen
Anordnung I dann durch einen Vor-Kippwinkel von ungefähr 1 - 50 und einen Verwindungswinkel
von ungefähr 80 - 89o gegeben ist. D.h., in dem aus der Anordnung I aufgebauten
Gebiet treten beide Disklinationen, Gegenkipp-Disklinationen und Gegenverwindungs-Disklinationen,
nicht auf, wenn # # # ist. Innerhalb des aus der Anordnung II aufgebauten Gebiets
entstehen Gegenkipp-Disklinationen, während Cegenverwindunge-Disklinationen nicht
gebildet werden, wenn 1 # #c ist. Ist Jedoch 4' {cF dann wird das Flüssigkristall
medium in das die Anordnung I abnehmende Gebiet I und in das die Anordnung II abnehmende
Gebiet II unterteilt. Die Gegenverwindungs-Disklinationen werden daher an den Grenzen
zwischen den beiden Gebieten gebildet. Die Gegenkipp-Disklinationen treten im Cebiet
II, nicht aber im Cebiet I auf.
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Zusammengefaßt schafft die Erfindung bei Flüssigkristallanzeigen mit
verwundener nematischem Flüssigkristall einen Weg zur Steuerung und Beseitigung
von Gegenverwindungs- und Gegonkippungs-Disklinationen durch eine besondere Kombination
eines Vor-Kippwinkels und eines Verwindunguwinkels. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung lassen sich disklinationsfreie Anzeigen mit verwundenem nematischem
Flüssigkristall durch Annahme der speziellen Anordnung der vor-gekippten, verwundenen
nematischen Struktur, die mit den minimalen Schrägungs- und Biegungs-Deformationsenergien
einhergeht, und durch Annahme des Vor-Kippwinkels zu ungefähr 1 - 50 und des Verwindungswinkels
zu ungefähr 80 - 89o erzielen.
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L e e r s e i t e