DE2748066B2 - Flüssigkristallanzeigezelle mit Bandpolarisatoren - Google Patents
Flüssigkristallanzeigezelle mit BandpolarisatorenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Flüssigkristallanzeigezelle, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine typische Flüssigkristallanzeigezelle (US 31 986) hat ein Paar von Elektrodensubstraten mit
einem dazwischen eingefüllten Flüssigkristall. Unter Ausnutzung der Eigenschaft, daß die Anlegung einer
Spannung zwischen den Elektrodensubstraten die Änderung einer optischen Eigenschaft des Flüssigkristalls hervorruft, kann ein gewünschtes Muster angezeigt werden. Eine Flüssigkristallanzeigezelle mit
elektrischer Feldwirkung, wie z. B. eine Zelle des Typs mit wechselnder vertikaler Ausrichtung der Phase oder
eine Zelle des verdrillten nematischen Typs, weist Polarisatorplatten zur Polarisierung des Lichts an den
Außenseiten des Paares der Elektrodensubstrate auf. Die Polarisatorplatte weist gewöhnlich einen Polarisierfilm mit einer Basismaterialschicht aus Polyvinylalkohol
od. dgl. mit darin imprägniertem pleochroitischem Material, wie z. B. Jod oder Farbstoff, auf, welcher
Polarisierfilm auf ein optisch transparentes Substrat aus Zelluloseacetatbutylat, Triacetylzellulose od. dgl. aufgebracht ist. Andere Beispiele des Basismaterials umfassen
Vinylchloridpoiymeres (Jap. Pat. Publ. 21 904/69) und Polyvinylbromid-Polyvinylidenchlorid (Jap. Pat. Publ.
19196/71). Das Basismaterial kann Glas oder ein transparenter organischer Film sein, worauf Al, Ag, Au,
Pt oder Cu schräg abgeschieden ist, wie in der Jap. Pat. Publ. 14 512/66 beschrieben ist.
larisatoren bezeichnet und sind beispielsweise von Polaroid Corporation erhältlich. Statt der Verwendung
gesonderter BandpoJarisatoren können auch die Oberflächen der EJektrodensubstrate mit einer Lösung von
Farbstoff behandelt werden, die einen pleochroitischen Film bildet, wie in den US-PS 25 44 659, 25 24 286 und
2400 877 beschrieben ist. Sie werden in Spalte 5, Zeilen 20—49 der US-PS 37 31986 abgehandelt
Üblicherweise fallen die Bandpolarisatoren in drei ίο Typen. Der erste Typ ist ein mikrokristalliner
Polarisator, in dem kleine Kristalle eines dichroitischen Materials parallel zueinander in einem Kunststoffmedium ausgerichtet sind. Der zweite Typ hängt für seinen
Dichroismus von der Eigenschaft einer Jod-Wasser-Lösung ab. Der dritte Typ hängt für seinen Dichroismus
direkt von den Molekülen des Kunststoffes selbst ab.
Die bekannten Polarisatorplatten können manchmal verschiedene optische Eigenschaften zwischen gegenüberstehenden Polarisatorplatten aufweisen, doch ist
für eine gegebene Polarisatorplatte das optische Verhalten über die gesamte Oberfläche gleicbmäßig-Daher sind die optischen Anzeigeeigenschaften, wie
z. B. Anzeigefarbe und Anzeigekontrast eines Musters, wie z. B. von der Flüssigkristallanzeigezelle angezeigte
Schriftzeichen oder Bilder, identisch, so daß das angezeigte Muster keine Unterschiedlichkeit seines
angezeigten Aussehens aufweist. Als Ergebnis ist es schwer, das angezeigte Muster zu erkennen, oder das
angezeigte Muster kann irrtümlich erfaßt werden. Vom Aufbaugesichtspunkt fehlt der Anzeige eine Unterscheidungsmöglichkeit im Aussehen. In einem bestimmten
Fall ist es erwünscht, eine erste Farbe auf einem ersten festen Teil einer Anzeigezelle und eine zweite Farbe auf
einem zweiten festen Teil derselben (z. B. ein blaues »Sicher«-Zeichen im rechten Halbteil und ein rotes
»Gefahr«-Zeichen im linken Halbteil) anzuzeigen. Dies läßt sich mit der bekannten Anzeigezelle nicht
erreichen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flüssigkristallanzeigezelle zu schaffen, die eine Anzeige
liefert, die leicht erkennbar ist und eine farbliche Unterscheidungsmöglichkeit im Aussehen verschiedener Anzeigebereiche aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale
gelöst.
Durch die pleochroitischen Materialabschnitte mit voneinander verschiedenen optischen Eigenschaften,
z. B. Polarisierung, Farbe und/oder Durchlässigkeitsfaktor, wird erreicht, daß die den Abschnitten entsprechen
den Anzeigen unterschiedlich, d. h. in der Farbe, im Kontrast und/oder in der Helligkeit deutlich verschieden erscheinen.
Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung veranschaulichten Ausfuhrungsbeispiele näher erläutert; darin zeigen
Fig. IA und IB eine Vorderansicht und eine
Seitenansicht eines Polarisierfilms gemäß der Erfindung;
F i g. 2A und 2B eine Vorderansicht und eine Seitenansicht eines anderen Polarisierfilms;
Fig.3A und 3B eine Vorderansicht und eine Seitenansicht eines Ausfuhrungsbeispiels einer Polarisatorplatte gemäß der Erfindung;
F i g. 4A, 4B und 4C eine Vorderansicht, eine Seitenansicht und eine Hinteransicht eines Ausfüh-
rungsbeispiels einer Flüssigkristallanzeigezelle gemäß
der Erfindung!
Fig,5A und 5B eine Vorderansicht und eine
Seitenansicht zur Veranschaulichung des Anzeigebetriebs der in F i g. 4A bis 4C dargestellten Flüssigkristall-
anzeigezelle;
Fig. 6A, 6B und 6C eine Vorderansicht, eine
Seitenansicht und eine Hinteransicht eines anderen Ausführungsbeispiels der Flüssigkristallanzeigezelle;
Fig.7A und 7B eine Vorderansicht eines anderen Polarisierfilms gemäß der Erfindung und eine Seitenansicht einer Polarisatorpiatte mit diesem Polarisierfilm;
F i g. 8A und 8B ein Ausführungsbeispiel zur Erläuterung des Herstellungsverfahrens der Polarisatorplatte,
wobei F i g. 8A eine Vorderansicht eines Walzenkörpers
und Fig.8B die Arbeitsweise .ium Imprägnieren von
Jod oder Farbstoff auf einen Basisstreifen mittels des Walzenkörpers veranschaulichen; und
Fig.9 und 1OA bis JOC Darstellungen zur Veranschaulichung der Effekte des Ausführungsbeispiels nach
denFig.6Abis6C.
Fig. IA und 2A zeigen Vorderansichten 0er Polarisierfilme XA bzw. XB und Fig. IB und 2B zeigen
Seitenansichten davon. Die Polarisierfilme XA und XB weisen jeweils eine Basis 2 aus Polyvinylalkohol,
Vinylchloridpolymer, Polyvinylbromid oder Polyvinylchlorid auf, worin pleochroitische Materialien 3Λ
oder 3ß, wie z. B. Jod oder Farbstoff (beispielsweise blau, rot oder grün) selektiv imprägniert ist Die
Polarisierfilme XA und IS enthalten die pleochroiti- -ίο
sehen Materialien 3/4 bzw. 3d, die verschiedene optische
Eigenschaften, wie z. B. Polyrisierung, Farbe oder Durchlässigkeitsfaktor, aufweisen, und die Lagen in den
Polarisierfilmen \A und XB, worin die pleochroitischen Materialien 3/4 und 3ß imprägniert sind, sind voneinan- J5
der unterschieden.
Die so hergestellten und aufgebauten Polarisierfilme XA und Iß werden zwischen im wesentlichen transparenten Substraten 4 aus Zelluloseacetatbutylat oder
Triacetylzel'ilose geschichtet und damit zur Bildung
einstückiger Polarisatorplatten oder Bandpolarisatoren 5 verbunden, wie in den F i g. 3A und 3B gezeigt ist.
Wie aus den F i g. 4A bis 4C zu ersehen ist, wird die in den Fig.3A und 3B gezeigte Polarisatorplatte 5 auf
gewünschtes Format geschnitten und auf eine Oberfläehe des E'ektrodensubstrats 6 der Flüssigkristallanzeigezelle aufgebracht, während eine herkömmliche
Polarisatorplatte 7 mit gleichmäßigem optischem Verhalten auf ihrer gesamten Oberfläche auf der
anderen Oberfläche des zweiten Elektrodensubstrats 6 so zur Bildung der Flüssigkristallanzeigezelle 8 aufgebracht wirl.
Zur Vereinfachung der Zeichnung ist eine Flüssigkristallschicht in F i g. 4B nicht dargestellt. Wie gut bekannt
ist, hat das Elektrodensubstrat 6 eine gemusterte Elektrode, wie z. B. »Nesa« (Warenzeichen)-Film, zur
Darstellung eines gewünschten Anzeigemusters, und der zwischen die Elektrodensubstrate 6 eingefüllte
Flüssigkristall ist vorzugsweise einer, der sich zum Betrieb mit Ausnutzung des Effektes eines angelegten so
elektrischen Feldes eignet, wie z. B. eine Phase mit Wechsel der vertikalen Ausrichtung oder ein verdrillter
nematischer Typ.
Diese Elektrodensubstrate und der Flüssigkristall sind unter Fachleuten wohl bekannt und sollen daher hier im
einzelnen nicht erläutert werden.
F i g. 5A und 5B veranschaulichen den Anzeigebetrieb
der Flüssigkristallanzeigezelle 8, die in der oben
beschriebenen Weise aufgebaut ist. Wenn eine geeignete Spannung an die transparenten leitenden Elektroden
der Elektrodensubstrate der Flüssigkristallanzeigezefie
angelegt wird, ändert sich das Lichtablenkungsverhalten des Flüssigkristalls, so daß beispielsweise die Bereiche
9Λ und 9B zur Anzeige kommen. Da die pleochroitischen Materialien 3Λ und 3fl der Polarisatorplatte 5
entsprechend den Bereichen 9/4 und 9ß unterschiedliche optische Eigenschaften, wie z. B. Polarisierung, Farbe
und/oder Durchlässigkeitsfaktor, aufweisen, erscheinen die Anzeigen in den Bereichen 9A und 9ß unterschiedlich, d, h. die Farbe der Anzeige, der Anzeigekontrast
und/oder die Anzeigehelligkeit erscheinen verschieden. Wenn beispielsweise das Material 3 A ein roter Farbstoff
und das Material 3ß ein baluer Farbstoff sind, erscheint der Anzeigebereich 9Λ rot, und der Anzeigebereich 9ß
erscheint blau. Außerdem zeigt, da der rote Farbstoff
eine andere Polarisation als der blaue Farbstoff hat, der Anzeigebereich 9B stärkere Polarisation als der
Anzeigebereich 9A Wenn die Polarisotorplatten 5 und 7 parallel zueinander angeordnet su«L erscheint der
Anzeigebereich 9Λ in hellrot, während der Anzeigebereich 9ß in hellblau erscheint Andererseits erscheint,
wenn die Polarisatorplatten 5 und 7 zueinander gekreuzt angeordnet sind, der Anzeigebereich 9/4 in
dunkelrot, während der Anzeigebereich 9ß in dunkelblau erscheint.
Die F i g. 6A bis 6C zeigen ein anderes Ausführungsbeispiel der Flüssigkristallanzeigezelle. Während die in
F i g. 4A bis 4C dargestellte Flüssigkristallanzeigezelle 8 die Polarisatorplatte 5 gemäß der Erfindung auf einer
Oberfläche des Elektrodensubstrats 6 und die herkömmliche Polarisatorplatte 7 auf der anderen Oberfläche des anderen Elektrodensubstrats 6 aufweist, hat die
Flüssigkristallanzeigezelle 10 dieses Ausführungsbeispiels die Polarisatorplatten 5 gemäß der Erfindung auf
den Außenflächen beider Elektrodensubstrate 6. Dieser Aufbau kann eine weitere Änderung in der Anzeige
bieten und ähnliche Effekte wie dies des vorigen Ausführungsbeispiels liefern.
Dieser Effekt soll nun anhand der Fig.9 und der
Fig. 1OA bis IOC erläutert werden. Fig.9 zeigt ein Diagramm zur Darstellung der Beziehung zwischen
dem Durchlässigkeitsfaktor der Polarisatorplatte und der Lichtwellenlänge. Ausgezogene K'.irven sind für
Polarisatorplatten mit rotem Farbstoff aufgetragen, während gestrichelte Kurven für Polarisatorplatten mit
grünem Farbstoff aufgetragen sind. Die Kurven Xa und Xb sind für eine einzelne Polarisatorplatte, die Kurven
2a und 2b für zwei Polarisatorplatten in Parallelanordnung und die Kurven 3a und 3b für zwei Polarisatorplatten in gekreuzter Anordnung aufgetragen. Fig. 10A bis
IOC zeigen verschiedene Anordnungen von Farbstoff ajf einem Paar von Polarisatorplatten 5. In Fig. 1OA
zeigt, wenn das Material 3/1 ein roter Farbstoff, das
Material 3ß dagegen ein grüner Farbstuff ist, ein Bereich K ein Verhalten der Kurve 2a oder 3a, während
ein Bereich L das Verhalten der Kurve 2b oder 3b zeigt,
so daß diese Bere'che in untet einander verschiedener Farbe und Helligkeit erscheinen. Im Fall von Fig. 1OB
zeigen die Bereiche K und L die gleichen Eigenschaften wie die in Fig. 1OA, wobei ein Bereich M ein der
Kombination der Kurven 2a und 26 der F i g. 9 oder der
Kombination der Kurven 3a und 3b entsprechendes Verhalten zeigt. Weiter können, wie in Fig. IOC
dargestellt ist, auch Farbstoffe verschiedener Farben 3C3D,3£und 3Fvorgesehen werden. Der Effekt dieser
Anordnung wird aus den Beispielen von Fig. 1OA und
1 OB ersichtlich.
Fig.7A und 7B zeigen ein anderes Ausführungsbei
spiel der Polarisatorplatte. Während die in Fig.3A und
3B dargestellte Polarisatorplatte 5 ein Paar von Polarisierfilmen 1/4 und \B aufweist, deren jeder die
gesonderte Basis 2 mit pleochroitischem Material 3/4 oder 3ß verschiedenen optischen Verhaltens imprägniert enthält, weist die Polarisatorplatte 12 dieses
Ausführungsbeispiels nach F i g. 7A und 7B eine einzelne Basis 2 auf, in der pleochroitische Materialien
3/4 und 3ßunterschiedlichen optischen Verhaltens unter
Bildung eines einzigen Polarisierfilms 11 imprägniert sind, der zwischen Substraten 4 zur Bildung der
Polarisatorplatte 12 geschichtet ist.
Ein Verfahren zum Herstellen des Polarisierfilms iA in Fig. IA wird nun anhand von Fig.8A und 8B
erläutert. Der in Fig.2B dargestellte Polarisierfilm Iß
und der in Fig. 7A dargestellte Polarisierfilm 11 lassen
sich in gleicher Weise herstellen und werden nicht besonders erläutert. Man erkennt einen Walzenkörper
13 zum Aufbringen des pleochroitischen Materials 3/4, wie z. B. Jod oder Farbstoff, auf die Basis 2, und dieser
Walzenkörper kann aus porösem organischen oder anorganischen Material bestehen. Das pleochroitische
Material 3/4 wird mit Lösungsmittel in geeigneter Konzentration gemischt und gleichmäßig auf den
Walzenkörper 13 aufgebracht oder darin imprägniert. Die Basis 2 wird zwischen dem Walzenkörper 13, auf
den das pleochroitische Material 3/4 aufgebracht ist, und einem Walzenkörper 13' bewegt, so daß das pleochroitische
Material 3A in die Basis 2 imprägniert wird. Man erkennt außerdem die Wellen 14, 14' der Walzenkörper
13, 13'. Durch Ändern der Größe und/oder Form des Walzenkörpers 13 ändert man die Abmessung und/oder
Form des in die Basis 2 imprägnierten pleochroitischen Materials 3/4. In dieser Weise lassen sich die Form
und/oder Abmessung des imprägnierten pleochroitischen Materials 3/4 nach Wunsch variieren.
Alternativ kann man das pleochroilische Material durch Bürsten oder Sprühen durch ein in einer Platte
gebildetes Maskenmuster aufbringen, um die Polarisatorplatte
mit dem in gewünschter Form und Abmessung imprägnierten pleochroitischen Material zu erzeugen.
In Sonderfällen kann das pleochroitische Material durch Dampfabscheidung aufgebracht werden.
Wie gut bekannt ist, wird der mit Jod oder Farbstoff imprägnierte Basismaterialfilm in einer Richtung
gestreckt, so daß die Jod- oder Farbstoffkörner regelmäßig ausgerichtet werden.
Die optischen Eigenschaften der Polarisatorplatte, wie z. B. Polarhiierung, Farbe und/oder Durchlässigkeitsfaktor,
lassen sich durch Ändern des Streckungsgrades der Polarisatorplatte (z.B. zwischen 120 und
200 mm Streckung für eine 100 mm-Platte), Ändern der
Konzentration der Jod- oder Farbstofflösung zwecks Änderung der Dichte der Jod- oder Farbstoffimprägnierung
des Basismaterialfilms oder Ändern der Art des Farbstoffs ändern.
s Die Erfindung ist auf die vorstehend beschriebenen
Ausführungsbeispiele nicht beschränkt. Beispielsweise kann, während die erläuterte Polarisatorplatte ein
gesondertes Elektrodensubstrat vorsieht, die Elektrodensubstratoberfläche auch mit einer Farbstofflösung
behandelt werden, die einen pleochroitischen Film bildet, wie in den US-PS 25 44 659. 25 24 286 und
24 00 877 beschrieben ist. und man kann sie trocknen lassen, so daß der Polarisator einstückig auf der
Oberfläche des Elektrodensubstrals gebildet wird, wie in der US-PS 37 31 986 offenbart ist.
Weiter kann, während die dargestellte Polarisatorplatte an der Außenseite des Elektrodensubstrats
angeordnet ist, die herkömmliche Polarisatorplatte auf der Innenseite des Elektrodensubstrats, d. h. zwischen
dem Flüssigkristall und dem Elektrodensubstrat angeordnet werden, wenn eine der Polarisatorplatten eine
pleochroitische Polarisatorplatte und die andere die herkömmliche Polarisatorplatte ist.
Wenn eine Durchlaßtyp-Flüssigkristallanzeigezelle benötigt wird, soll das Paai vun Elektrodensubstraten
im wesentlichen transparent sein. Wenn jedoch eine Reflexionstypzelle benötigt wird und eine innere
Polarisatorplatte relativ zu einem einfallenden Licht auf der inneren Seite des Elektrodensubstrats angeordnet
ist, braucht das innere Elektrodensubstrat nicht transparent zu sein.
Weiter kann, obwohl der in Fig. 3B oder 7B
dargestellte Polarisierfilm zwischen dem Paar von Substraten 4 geschichtet ist, um eine Beeinträchtigung
durch Feuchtigkeit zu verhindern und die Handhabung zu erleichtern, der Polarisierfilm auch auf einem
einzelnen Substrat angeordnet sein oder nur aus einem Polarisierfilm ohne Substrat bestehen.
Weiter kann, wenn ein chromatischer oder gefärbter
■to Flüssigkristall als Pnase mit Wechsel der Vertikalausrichtung
oder verdrillter nematischer Flüssigkristall verwendet wird oder wenn ein einen den Gest-Host-Effekt
zeigenden pleochroitischen Farbstoff enthaltender nematischer Flüssigkristall verwendet wird, um ein
■»5 Farbanzeigemuster zu erzeugen, die Erfindung eine
Anzahl von Effekten bieten.
Wie sich aus der vorstehenden Beschreibung ergibt, kann die Flüssigkristallanzeigezelle gemäß der Erfindung
eine weite Auswahl von Anzeigezuständen liefern, so daß sie eine Anzeige ermöglicht, die leich» zu
erkennen und kaum irrtümlich zu erfassen ist. Außerdem können, da der Anzeigezustand nach
Wunsch geändert werden kann, vielfältige Anzeigeformen vorgesehen werden.
Claims (4)
- Patentansprüche;1, Flüssigkristallanzejgezelle mit einem zwischen zwei Elektrodensubstraten angeordneten Flüssigkristall und zwei in der Richtung des durch die ZeIJe durchgehendes Lichts vor bzw. hinter der Zelle angeordneten pleochroitisches Material aufweisende Bandpolarisatoren, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer der beiden Bandpolarisatoren (5; 12) eine Mehrzahl von in bestimmter Lage angeordneten pleochroitischen Materialabschnitten (3Λ, 3B) aufweist, deren optische Eigenschaften voneinander verschieden sind.
- 2. Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Bandpolarisator (5) einen ersten Polarisierfilm (AA) mit ersten pleochroitischen Materialabschnitten (3A) unter gegenseitigem Abstand und einen zweiten Polarisierfilm (IB), angrenzend an den ersten Polarisierfilm (1/4* mit zweiten picochroitischen Materialabschnitten (3B) unter gegenseitigem Abstand aufweist, wobei die ersten pleochroitischen Materialabschnitte (3A) zwischen den zweiten pleochroitischen Materialabschnitten (3B)angeordnet sind.
- 3.ZeIIe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der wenigstens eine Bandpolarisator (12) einen Polarisierfilm (11) mit ersten und zweiten pleochroitischen Materialabschnitten (3Λ 3B) unterschiedlicher optischer Eigenschaften nebeneinander aufweist.
- 4. Zelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten plechroitischen Materialabschnitte (3A, 3B) Unterschiede der Polarisierung und/oder der Farbe und/oder des Durchlässigkeitsfaktors aufweisen.
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