DE2748066B2

DE2748066B2 - Flüssigkristallanzeigezelle mit Bandpolarisatoren

Info

Publication number: DE2748066B2
Application number: DE19772748066
Authority: DE
Inventors: Akio Mobara Maruyama (Japan)
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1976-10-29
Filing date: 1977-10-26
Publication date: 1979-10-25
Also published as: DE2748066A1; JPS5355138A; CH620040A5

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.

Solche Polarisatorplatten werden üblich als Bandpo

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.

Hierzu S Blatt Zeichnungen

Claims

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.