DE2829602A1 - Fluessigkristall-anzeigetafel in matrixanordnung - Google Patents
Fluessigkristall-anzeigetafel in matrixanordnungInfo
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Description
Sharp K-K. TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER 1054-GER
BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft eine Flüssigkristall-Anzeigetafel in Matrixanordnung (im folgenden LC-Matrixanzeige; LC =
Liquid Crystal). Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf den Aufbau einer solchen LC-Matrixanzeige, die sich
durch eine hohe Auflösung und eine höhere Anzahl von Matrixelektroden pro Flächeneinheit der Anzeigetafel auszeichnet.
LC-Matrixanzeigen der hier in Rede stehenden Art weisen sich orthogonal überkreuzende Streifenelektroden auf und
an den Kreuzungspunkten zwischen zwei sich senkrecht überschneidenden Elektroden entsteht ein Bildelement. Durch
eine Mehrzahl solcher Bildelemente lassen sich Zeichen, Symbole, Ziffern und andere Anzeigemuster durch selektive
Zuführung einer Spannung an ausgewählte Paare von sich überkreuzenden X- bzw. Y-Elektröden.darstellen. Ein großes Problem
ist dabei, daß eine Spannung bis zu einem gewissen Grad auch an Kreuzungspunkten von X- und Y-Elektroden liegt,
die zu einem bestimmten Zeitpunkt nicht angesteuert werden sollen (im folgenden "nicht gewählte Punkte"). Dieser
Fall kann eintreten, wenn eine Überkreuzung einer oder mehrerer bestimmter X- und Y-Elektroden durch eine über
der Schwellenspannung liegende Spannung beaufschlagt werden, d.h. also gewünschte Überkreuzungspunkte zum Leuchten
gebracht werden sollen (im folgenden "gewählte Punkte").
Dieses Problem, daß auch nicht gewählte Punkte mehr oder weniger stark aufleuchten, wird als Einstreuung oder Kreuzkopplung
bezeichnet.
Bei der sukzessiven adressenweisen Ansteuerung einer Matrixanzeige bei der die elektrooptischen Effekte von
Flüssigkristallen vorteilhaft ausgenutzt werden, etwa Feldeffekte bei verdrehten nematischai Phasen (TN-Effekte;
TN = ^Twisted .Nematic) / dynamische Streueffekte
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Sharp K.K, TER MEER · MÜLLER ■ STEINMEISTER 1054-GER
(DSM-Effekte; DSM = Dynamic Scattering Effects),
feldinduzierte Doppelbrechung (TB-Effekte) sowie andere Sekundäreffekte in der Grundsubstanz ( sogenannte Guest-Host-Effekte;
GH-Effekte) werden nicht gewählte Punkte durch solche Einstreuphänomene oftmals auf Betriebszustand
geschaltet, also zum Leuchten gebracht, was zu Schwierigkeiten führt, wenn ein bestimmtes Muster mit möglichst
gutem Kontrast dargestellt werden soll. Besondere Schwierigkeiten ergeben sich daraus, daß elektrooptische Effekte
der genannten Art bei Flüssigkristallen elektrisch betrachtet bidirektionale Eigenschaften haben, also nicht
spezifisch richtungsabhängig sind und zum Teil auch keine definierten Schwellwerte aufweisen. Zur Beseitigung dieser
Schwierigkeiten ist es bekannt, die Amplituden der Ansteuerspannung geeignet zu wählen. Üblicherweise werden im gewählten
Zustand die X-Elektroden mit einer Spannung V und die Y-Elektroden mit Spannung 0 beaufschlagt, dagegen im
nicht gewählten Zustand mit 1/3 V bzw. 2/3 V . An jedem gewählten Kreuzungspunkt zwischen einer X- und einer Y-Elektrode
liegt also die Spannung V während an jedem nicht gewählten Punkt eine Spannung von 1/3 V auftritt. Dieses
Ansteuerverfahren wird als 1:3-Spannungsmittelungsverfahren
bezeichnet.' Das Verhältnis der effektiven Spannung an einem gewählten Punkt zu jener an einem nicht gewählten Punkt
läßt sich dann wie folgt definieren:
V (Effektivspannung an einem gewählten Punkt)
(Effektivspannung an einem nicht gewählten Punkt)
(D
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Sharp K.K.
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In dieser Gleichung ist mit N der Verkopplungsgrad, der sogenannte "Multiplexgrad", bezeichnet, der der Anzahl
von Abtastelektroden der betreffenden XY-Matrixanzeigetafel entspricht.
Aus der Gleichung (1) läßt sich ersehen, daß das Verhältnis von V /V mit steigender Anzahl N von Abtast-
*D XX
elektroden abnimmt. V wird im allgemeinen niedriger als die Schwellenspannung V , gewählt, die zur Auslösung
elektrooptischer Effekte am Flüssigkristall erforderlich ist, während V^ über der Schwellenspannung liegt.
In der graphischen Darstellung der Fig. 1 sind die Kontrasteigenschaften dargestellt mit dem Kontrastverhältnis
auf der Oridinate und der anliegenden Spannung auf der Abszisse, wobei die Spannungsabhängigkeit der
Feldeffekte.beispielsweise der TN-Effekte.berücksichtigt
werden. Der Kurvenverlauf läßt erkennen, daß das Kontrastverhältnis erheblich ansteigt, wenn die anliegende Spannung
über die Schwellenspannung V,, ansteigt. Die der Darstellung zugrundeliegenden Versuche wurden bei 250C7 IkHz,
Sinussignal, mit einem Flüssigkristall des Typs E-8 der Firma B.D.H. Chemicals Ltd. und einem Polarisierer des
Typs HN42 der Firma Polaroid Co. erhalten. Die Aufnahme der Meßwerte erfolgte in Normalrichtung.
Wird andererseits eine Anzeigevorrichtung dieser Art mit niedrigeren Werten für V betrieben, so wird der Kontrast
und auch das Ansprechverhalten schlechter. Es zeigen sich also vergleichsweise niedrige Kontrastwerte und langsames
Ansprechverhalten, da vor allem die Anspruch- oder Anstiegszeit T umgekehrt proportional zum Quadrat der Spannung
ist. Die Gleichung (1) impliziert damit die Unmöglichkeit, den Faktor N, also die Anzahl der Elektroden,über eine
bestimmte Grenze zu erhöhen. Obgleich oben das 1:3-
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TER MEER ■ MÜLLER ■ STEINMEISTER
Sharp K.K. 1054-GER
Spannungsmittelungsverfahren besonders erwähnt wurde,
lassen sich die Vorteile und Nachteile einer LC-Matrixanzeigetafel
noch allgemeiner wie folgt darstellen: Wenn gewählt, liegt an einer X-Elektrode die Spannung V
und an einer Y-Elektrode die Spannung 0, während im nicht gewählten Zustand die Spannung (1/a) V bzw. (2/a)V
angelegt wird. In diesem Fall läßt sich V /V wie folgt darstellen:
V /V - ι·" - 1
s' x:
s' x:
worin mit a =~Vn + 1 bezeichnet ist.
Ähnlich der Gleichung (T) läßt auch die Gleichung (2) den
abnehmenden Verlauf von V /V mit ansteigendem N erkennen.
Aus diesen Überlegungen läßt sich auch die in der Praxis verifizierbare Schlußfolgerung ziehen, daß der Kontrast
umso besser und das Ansprechen umso rascher erfolgt, je kleiner die Anzahl N gewählt wird. Ohne weitere Erläuterung
ist es jedoch einleuchtend, daß die Anzeigequalität umso besser wird, je höher die Auflösung, also je höher die
Anzahl der möglichen Bildpunkte ist. Hinsichtlich dieses Ziels sollte die Anzahl N möglichst hoch liegen.
Der Erfindung liegt damit die Aufgabe zugrunde, eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung zu schaffen, die sich
durch eine hohe Auflösung und rasches Ansprechverhalten auszeichnet. Die Erfindung ist also auf eine Überwindung
der oben dargelegten sich wiedersprechenden Forderungen gerichtet.
—•ft —
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üharj K.K.
Tt-T-J MLITi MUi Il <ΐ '-ΤΓ l.'-JMf 'STt l<
1OM-C1LR
Ki '. λ ΐ:<ί";: ·ί:= ΐοΐιΐ.Ί β<? Iösuiwon di.-r ".tun undel iegondon /mi"gäbe
ί-iini In I'.'itonl ηΐΐΗΐ'Γϋί?1ι<.·η nnno'ii'bon . Vorteilhafte Weiterbildniiicii
inr.d unt-M· uuloroni in der nachfolgenden Be-ίϊοΐιι
t.'ihunq erläutert und in Unterannprüchen gekonnzeichnet.
Mit df ι Ilri indüng wird oh ί ür LC-Matiixanzeigen möglich,
din Auflösung ganz wesentlich zu vßrbesscrn und die Anzahl
dor Λ1)1 a;;t.- (vinr Abi"ragool nktrodiMi zu steigern. Ein
wa:;cni i ichos Hoi'kina] beruht auf oiner Verbesserung des
Zuschnittn odor Must orr; der Matrixelektroden. Ein anderes
voj t »>i lhai tor; Merkmal (ergibt sich aus einem
i;-ohr] agigen 7uiib.ni, im folgenden auch als "Multilayer-/iuibau"
bezeichnet. Diο Anordnung der einzelnen X- und Y-Elr-kti
c;den in einer Ebene erfolgt gleichzeitig mit der fiohrit i wej £äon Verwirklichung dos MuIt il ayer-Aufbaus . Es
1^ woi"df-n b(.-i spi e 1 Hwei :>o zwei ßcitzo von Mal ι ixeleki roden,
dor on Anrahl von 7\bt a.stelektrodon in einor Ebene jeweils
mit II Le"'.-irhnot i-';1 · übei'ei nandor angeoi dnet, so daß
:;ioh (-rn .vIN-Matrixmursi ei· in zwei Lagen übereinander ergibt
. I'io:; führt zu einer Ilatrixanordnung, bei der die
''^ volle /ar.:ahl dor Abtantoloktrodon 4W beträgt. Da die insgesamt
Ί Sätze von Hal.rixelektrodon elektrisch voneinander
unabhängig isind, wird c;s möglich, die Fl üssigkri stallzustwniensotsung
mit in wesentlichen gleichen Effektivspannungswerten
zu beaufschlagen wie im Falle von nur N-
2b Ilatrixelektroden.
Sind beispielsweise Q-Schichten von Matrixmustern mit P
Matrizensätzen in jeder Schicht vorhanden, deren Abtastelektrodenanzahl
N beträgt, so steht eine Matrixanzeige zur Verfügung, die PxQxN Abtastelektroden aufweist und
hinsichtlich der elektrischen Werte den gleichen Bedingungen
wie eine Matrixanzeige mit mir N Abtastelektroden unterliegt.
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ORIGINAL INSPECTED
Sharp K.K. TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER 1 C5 4-GER
In anderen Worten: Mit der Erfindung wird es möglich, die Anzahl N pro Schicht zu reduzieren und gleichzeitig
die Auflösung der Anzeige zu verbessern.
Zwar ist aus der US-PS 3 994 331 eine LC-Anzeigevorrichtung in Mulitlayer-Aufbau bereits per se bekannt. Der Schichtaufbau
ist jedoch völlig anders.
Bei einer LC-Matrixanzeigetafel mit erfindungsgemäßen Merkmalen
ist ganz allgemein unter Einhaltung eines bestimmten Zwischenabstands in einer Richtung eine Mehrzahl von X-Elektroden
und ebenfalls unter Einhaltung eines festgelegten Abstands in einer dazu senkrechten Richtung eine Mehrzahl
von Y-Elektroden vorhanden. Während die eine Elektroden-Schicht, etwa die mit einem Satz von Y-Elektroden,so geformt
ist, daß mit Lücke aufeinander folgende Bildelement-Elektroden
\ontaktierbar sind, ist das Gegenstück, also der Satz von X-Elektrodenfso angeordnet, daß jeweils zwei
oder mehr Bildelement-Elektroderv entlang der Y-Achse erfaßt werden. Jede vollständige Y-Elektrode setzt sich also in
beispielsweise
Richtung der Y-Achse aus zwei Teilabschnitten zusammen.
Richtung der Y-Achse aus zwei Teilabschnitten zusammen.
Ein anderes Merkmal der Erfindung liegt darin, daß die Flüssigkristallzusammensetzung zwei- oder mehrlagig zwischen
den X- und Y-Elektroden angeordnet ist, wobei die X- und Y-Elektroden so angeordnet sind, daß keine Überlappung der
festgelegten Ansprechbereiche auftreten kann.
Als Flüssigkristal !zusammensetzung für den erf indungsgeinäßen
mehrlagigen Aufbau kommt vor allen Dingen ein etwa um 90° verdrehter nematischer Flüssigkristall in Frage, der aus
einer nematischen oder einer cholesterischen Flüssigkristallzusammensetzung
besteht, mit einer inhärenten Teilung von mehr als 40 μΐη und positiver dielektrischer Anisotropie.
Die Richtung der Molekularausriehtung in den einzelnen
Ebenen des MuI til ayrt-Aufbaur; ist periodisch. Der
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Sharp K.K. TER MEER -MÜLLER · STEINMEISTEF? 1Üj4- GER
schied Δη zwischen dem Reflexions.index für abnormales
Licht und dom RefLexionsindes für normales Licht entspricht
der Beziehung:
d .Δη - 2 (μπι) (3) ,
worin mit d die Dicke der Flüssigkristallschicht bezeichnet
ist. Insbesondere bei XY-LC-Matrixanzeigen KLU
sich eine wesentliche Erhöhung des Kontrastes erreichen, wenn die angegebene Beziehung eingehalten wird.
Vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend unter Bezug aiuf die Zeichnung in beispielsweisen Ausführungsformen
erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 die bereits erläuterte graphische Darstellung der.
Zusiimmenhangs zwischen dem effektiven Sparmungswert
und dem Kontrastverhältnis in einer Flussig-
'^ kristallanzeigezelle mit gedrehtem nematische™
Flüssigkristall ( TN-Kristall );
Fig. 2 bis 6 Eiektrodenmuster und den Zellaufbau verschiedener
Ausführungsformen der Erfindung, wobei
Fig. 2 die Draufsieht auf die Elektrodenebene einer
ersten Aus führungs form, Fig. 3 (a) die Draufsicht
auf die KLektrodenebene einer zweiten Aus führ: ari-jsforia,
Fig. S (b) eine Schnittansicht,gesehen .tut. -.Ils?
Schnittebtme A-A in Fig. 3 (a) , Fig. 4 die Sehnittdarstel
luri'f einer dritten Aus führungs fonu, Fi.f. '')( ι)
.!■") und 5(b) Kluktrodendraatfücht ;:i , Fig. ft ( υ t-iru
riraufsieht auf die Elektrodenebene eint-t. t-r.^t-·:,
L.ige einr-r Anzeicfezeilf; gomäii einer vierte ti .-Vi.; führungöform;
Fig. 6 (b) die DrauisLcht a at d:.t·
Klekt.rodf.-nebenti einer zweiten Lage der An.:t'i ι·.·..·· ι !.■
H) nach der vierten Aus führung*; form und IiV1 -. t>
f ■ in
Sfhni tt u:·; LC-ht: der LC'-Anzei. fr.i .:<..· Lit» geruh- U«: '.'ifii!·!.
Λι jführun-f.···. f ι
<vu\ v^ranschiul ΐ'ΐ.ιτι;
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PR(GlNAL INSPECTED
isii-ur- ΐ:.κ.
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•13. und ί) die F"i :ipektiv~ und ', >;:-ι :-·-)ιΐ)ΐ1 i;sansi chi einoi
ii'-nffi-n ?-.u f? lüh rungs ί οι η e i η· ι Lf- Mai r ixanx.oigc mit
(.■ι. ί inu'myB'joinäßen Mori mal «^iv;
I '■ i. ') die iirhnit tdarstel1 muj einer zwei 1 agigon FlüsHig-"".:■
ki.ista] lanzai<_if>zo 1 Io, bei d<
ι oinn Möfjlichkeii zur
Ki'höhung dos l'.ontrusüs vorwi ι kl i<-hi ivA ;
ri'1.10 in graphischer Dar.stollung dem Zu.saimuenhang zwischen
dem Kontrastverhältnis und dom Faktor cl.An in d(2i:
Anzc?i qezel Ir? nach Fig. 9 und
i iu.11 in graphischer Darstellung den Zusammenhang
zvs'ischon dar anliegonden Spannung und dem Kontrastvßrhältnis.
rujiärhfit wird oine erfindungfigemäße Elciktroden-SchichtrU!"idnung
anhand dor Fi(J. 2 cirläutort.:
1" F-ie Erfindung sieht vor, jode Elolitrode in eine Mehrzahl
'"'1Ji liereichon zu unterteilen, dir in best ir.initer Weise mit-•
iii.indor verbmiden nind und nicht , wie ]jei bekannten
','. Ά rjKairreigctafeln, nun eini.'achen ij-trej fenele];troden bc;-■■i':li-n.
"Wie die Figur erkennen lätsi,, rind t?inzelne Bereiche
«:0 der l-'lek-trodo in oiner geiiv msamen Kliinit:· i-hyyisch und
ι ](4;f lisch miteinander verbunden. P.einpiel <;wei se ist eine
} η .'-ti iiinite Anzahl von im Qui^rschnii t rechi eckförmigen
r.lcktioden 2 aus einem transparenten 1 ei i enden Materia]
wie; InnO und SnO0 oder einem reflektierenden leitenden
<yb 'lateiial wie Al, Au, Cr und Wi entlang einem leitenden
Streifen 1 angeordnet, über den die elektrische Verbindung
erfolgt. Jede der Elektroden 2 umfaßt zwei Y- (Teil-)Elektroden
Y1 und Y1 ' t die in Y-Richtung aufeinander folgend in-
12 einander' greifen. Dieses Elektrodenpaar Y1 und Y1
bildet-eine erste Elektrode Y. in Richtung der Y-Achse.
Wie durch gestrichelte Linie angedeutet, sind die X- - Elektroden 3 in bekannter Weise als Streifenelektroden
aungebildet und bestehen beispielsweise aus In2O- oder
RnO0..
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INSPECTED
TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER
Sharp K.K. 1U5 4-GJ5R
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Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 sind Elektroden auf beiden Seiten eines isolierenden Films angeordnet und
über Löcher miteinander verbunden. In diesem Fall soll der isolierende Film dicht genug sein, um keinen dielektrischen
oder elektrischen Indifferenzen ausgesetzt zu sein. Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 (a) und 3(b)
bestehen elektrische Verbindungsstreifen 11 aus leitendem
Material wie Al, Au, Cr bzw. Ni. Diese leitenden Verbindungen 11 sind auf einem Substrat 16 beispielsweise
aus Glas/ Quarzoder Kunststoff angeordnet. Ein ausreichend dicker dielektrischer Film 13, beispielsweise aus SiO_,
MgF2, Y3O3 und/oder Si3N4 überdeckt die Verbindungen 11.
Darüber liegen rechteckförmige Elektroden 12 unter Einhaltung eines bestimmten Zwischenabstands in Längsrichtung
oder seitlicher Richtung, über Löcher 14 ist jeweils eine
der Elektroden 12 alternierend mit einer Y-Elektrode also
12 12
mit Y1 oder Y1 verbunden. Diese Elektroden Y1 und Y1
bilden eine erste Elektrode Y. in Y-Richtung. Die in
strichpunktierter Linie angegebene X-Elektrode 15
andererseits ist als Streifenelektrode ausgeführt. Mit Bezugshinweis 17 ist ein oberflächenaktiver Zusatz, etwa
eine schräg aufgedampfte Schicht aus SiO2, eine geriebene
Schicht usw. bezeichnet. Die leitenden Verbindungen 1 bzw. 11 sollten ausreichend schmal sein, um von außen nicht
sichtbar zu sein, jedoch so breit, daß die Einflüsse von Spannungsabfällen vernachlässigt werden können. Obgleich
bei den Ausführungsformen nach Fig. 2 und 3 die Elektroden
2 bzw. 12 alternierend aufeinander folgend angeordnet sind, wobei die effektive Elektrodenanzahl 2N beträgt, kann ersichtlicherweise
auch die Anzahl von 3N oder mehr Elektroden verwirklicht werden.
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TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER
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Darüber hinaus ist es euich möglich, unabhängige Matrixelektroden
in inehrLag Lgtun Aufbau anzuordnen, obgleich
sich die beiden oben beschriebenen Aus Eührungs tonnen auf eine einlagige FlussigkristallanzeigezelLe bezogen.
Bei der mehrlagigen Anordnung gilt jedoch die Bedingung, daß die einzelnen Schichten der FlüssigkristaLLzeLle so
übereinander angeordnet werden, deiß auf ein bestimmtes
elektrisches Feld ansprechende Arbeitsbereiche der einzelnen Flüssigkristallschichten einander nie überlappen.
Es ist außerdem wichtig, daß gleichzeitig der
- Abstand 1 zwischen einer ersten und einer zweiten Flüssigkristallschicht
gleich oder kleiner ist als der kleinere Radius r oder die kürzere Seitenlänge r1 eines Anzeigeoder
Arbeitsbereichs, um Potential- oder Positionsabweichungen bei der Sichtanzeige zu vermeiden, wie sie bei
einem mehrlagigen Aufbau inhärent auftreten können. Ein Beispiel für den Aufbau einer Anzeigezelle mit einem
zweilagigen TN-Anzeigeelement zeigt die Fig. 4: In Fig. 4 bestehen die Elektroden 22 aus In„0_ oder SnO_,
wenn es sich um eine transparente Elektrodenschicht handelt.und aus Al, Au, Cr oder Ni, wenn es sich um eine
reflektierende Elektrodenschicht handelt; sie sind wie in Fig.2 und 3 rechteckförmig oder trapezförmig oder
elliptisch, wie die Fig. 5 zeigt, oder auch kreisrund.
Diese Elektroden 22a und 22b sind aus der Sicht des Betrachters 25 ohne Überlappung abwechselnd aufeinander
folgend angeordnet. Substrate 26 und 27 für die Elektroden bestehen aus Glas, Quarz oder Kunststoff. Die Dicke der
Substrate 26, 27 wird gleich oder kleiner gewählt als der kürzere Radius r oder die kürzere Seitenlänge r1 eines
Anzeige- bzw. Arbeitsbereichs, um die Potentialdifferenz bei der Sichtanzeige nicht in Erscheinung treten zu Lassen.
Die Transparentelektroden 23a und 23b bestehen aus Iri-O,,
SnO„ oder dergleichen und sind als StreifeneLektroden
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TER MEER ■ MULLEF? ■ STEINMEISTER 1054- GGiI
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ausgeführt. Zur An^rLqo/.eLlc gehört außerdem ein Pf L'iriu.itor
28, ein Detektor ]0 sowie eine ΤΓί-FLüss LgkristaL Lach ί·..Ίι~
29.
Die E'Lg. f> zeigt eine weitere Ausführuncjsform der Eri inlutig,
wobei Fig. 6 (a) eine Draufsicht auf eine erste ZeLLschieht,
Fig.6(b) die Draufsicht auf eine zweite Zelischicht und
Fig. 6(c) don ZeI Laufbau in Schnittdarstellung zeigen.
In Fig. 6(a) bestehen die Y-Elektroden 32 aus In„0^ oder
SnO-,; sie liegen mit verhältnismäßig schmalem Zwischenabstand
nebeneinander, während die X-Elektroden 33 ebenfalls aus In„0 oder SnO „ in doppeltem Abstand nebeneinander
liegen.
Die Y-Elektroden 34 und die X-Elektroden 35 in Fig. 6(b) sind in gleicher Weise angeordnet und ausgerichtet wie
bei der Fig. 6(a). Denkt man sich die beiden Schichten übereinander liegend, so ist ersichtlich, daß sich die
Y-Elektroden 34 der zweiten Zellschicht und die Y-Elektroden der ersten Zellschicht aus der Sicht des Betrachters
überlappen, während die X-Elektroden 35 der
zweiten Zellschicht und die X-Elektroden 33 der ersten Zellschicht nicht überlappen. Die Fig. 6(c) läßt erkennen,
daß die X-Elektroden 33, 35 in Zickzack-Anordnung mit dem Substrat 37 als Zwischenlage verlaufen.
Bei der in den Fig. 7 und 8 gezeigten Ausführungsform der Erfindung sind die Konzepte der Fig. 2 und 6 bei einer
einzigen Anzeigetafel· miteinander verbunden, wodurch sich die Anzahl der Abtastelekttoden auf 8N erhöht. Die AnzeigezeLle
nach Fig. 8 enthält außerdem eine refLektierende StreupLatte 38, ein Zuordnungs- und Ausrichtelement 39,
eine KunststoffVersiegelung 40, einen Polarisator -11 und
einen Detektor 42.
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ORIGINAL INSPECTED
ORIGINAL INSPECTED
Sharp K.K.
TER MEER · MÖLLER · STEINMEISTER 1&54-G3R
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Es ist bekannt, daß sich bei Multilayer-LC-Anzeigezellen
mit um 90° verdrehter Anordnung in besonderer Weise das Problem einer Verbesserung der Kontrasteigenschaften
stellt. Der schlechtere Kontrast wird auf den Umstand zurückgeführt, daß auf die Zelle auftreffendes
linear polarisiertes Licht in den einzelnen Flüssigkristallschichten nicht genau um 90° gedreht werden kann.
Dies impliziert nicht nur die Schwierigkeit, polarisiertes Licht um 90° zu drehen, sondern führt auch zu dem Erbebnis,
daß das linear polarisierte Licht mit elliptischer Polarisation aus der Zelle austritt und damit in anderer
Weise optisch aktiv ist. Eine Flüssxgkristallzelle mit gedrehtem nematischem Flüssigkristall sollte außerdem
linear polarisiertes Licht nur dann um 90° drehen, wenn dieses linear polarisierte Licht in Längsachsenrichtung
der Flüssigkristalle auf das Zellsubstrat auftrifft oder in zur Längsrichtung senkrechter Richtung. Wird das
linear polarisierte Licht in der ersten Zellschicht nicht vollständig um 90° gedreht, so erhält das auf die zweite
Zellschicht auftreffende Licht elliptische Polarisation mit optischer Aktivität aufgrund von Verzögerungseffekten, und das durch die zweite Zellschicht hindurchtretende
Licht wird noch in höherem Maße elliptisch polarisiert. Eine Verbesserung der relativ schlechten
Kontrastkennwerte läßt sich eventuell durch einen Linearpolarisator mit hohem Wirkungsgrad erreichen. Um die
Kontrastwerte andererseits zu verbessern, ist es erforderlich, das auftreffende linear polarisierte Licht
in den einzelnen Schichten des Flüssigkristalls mit gedrehter nematischer Phase so genau wie möglich um 90°
zu drehen. Dies läßt sich erreichen, wenn die sogenannte "Mauguin"-Grenzbedingung beim Lichtdurchgang durch den
gedrehten nematischen Flüssigkristall (eine Art eines cholesterischen Flüssigkristalls) eingehalten wird.
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Sharp K.K. TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER ' 054-GER
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Das Kriterium für die Mauguin-Grenzbedingung (vgl. C.
Mauguin : Bull Soc, Fr. Miner, Cristallogr., 3_4, 3 (1911)) ist wie folgt definiert:
λ= a · dAn ....(4),
worin mit λ die Wellenlänge, d die Dicke der Flüssigkristallschicht,
mit A η (= ne - no) der Unterschied zwischen dem Brechungsindex für normales Licht und für abnormales Licht
und mit a eine Konstante bezeichnet sind. Die Gleichung (4) ist befriedigt, wenn auftreffendes linear polarisiertes
Licht unter 90° Drehung durch die gedrehte nematische Schicht hindurchtreten kann. Die Konstante a in Gleichung (4)
betrug 0,35, wobei sich die durchgeführten Versuche auf die Bedingung eines Kontrastverhältnisses von 1/2 bezogen.
Unter der Voraussetzung, daß die längste Wellenlänge des sichtbaren Lichts \= 700 nni im Rotlichtbereich beträgt,
folgt aus Gleichung ( 3) :
d.An = 700 nm/0,35 = 2μΐη.
Die Wahl des Wertes d .A η J> 2μΐη ist sehr wichtig, um eine
Vergrößerung des Kontrastverhältnisses zu erzielen, nämlich mehr als der Hälfte des Maximum.
Fig. 9 zeigt eine zweilagige Anzeigezelle mit einem gedrehten nematischen Flüssigkristall; die einzelnen Bauteile
sind soweit möglich mit den gleichen Bezugshinweisen gekennzeichnet wie in Fig. 4, um die enge Beziehung zwischen
beiden Bautypen kenntlich zu machen. Die graphische Darstellung der Fig. 10 verdeutlicht den Zusammenhang zwischen
dem Kontrastverhältnis der zweilagigen Zelle nach Fig. 3 mit gedrehtem nematischen Flüssigkristall und dem Wert d~. Δη,
Und Fig. 11 veranschaulicht in graphischer Darstellung den Zusammenhang zwischen der anliegenden Spannung und dem
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- 17 -
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- 17 Kontrast, um daraus das Kontrastverhältnis zu bestimmen.
Bei den Fig. 9 und 10 ist der Wert d..An der ersten Zellenschicht mit gedrehtem nematischem FlüssigkristalL
auf 2μπι festgelegt. Die zweite Zellenschicht andererseits
sollte so groß wie möglich sein, da die Abhängigkeit des
Kontrastverhältnisses von d.An in der zweiten Zellenschicht über einen wesentlich größeren Bereich von d.An
betrachtet wird als bei einer einlagigen ZeLIe. Der zulässige
Bereich des Kontrastverhältnisses sollte in der Praxis vorzugsweise mindestens annähernd 1/3 des Maximums
betragen (30:1 zu 100:1). Für die jeweiligen Schichten ist es daher wichtig, daß die obige Bedingung d. Δη
= 2μΐη erfüllt ist.
Um dieses so definierte Kriterium zu erfüllen, gibt es zwei Möglichkeiten:
1. Erhöhung von d. und
2. Erhöhung von Δη.
Da die Ansprechkennwerte der Zelle im allgemeinen von
2 l
d abhängen, kann d. nicht wesentlich vergrößert werden; für die Praxis liegt die Obergrenze bei etwa 12 μΐη. Ein Wert von etwa 8 μπι ist zu bevorzugen. In diesem Fall soLlte der Wert νοηΔη so gewählt werden, daß die Bedingung Δη ~0,25 erfüllt wird. Die nachfolgende Tabelle 1 zeigt Werte fürAn bei handelsüblichen Flüssigkristallzusammen-Setzungen, wobei mituDjdie praktische Brauchbarkeit für die vorliegende Erfindung angegeben ist.
d abhängen, kann d. nicht wesentlich vergrößert werden; für die Praxis liegt die Obergrenze bei etwa 12 μΐη. Ein Wert von etwa 8 μπι ist zu bevorzugen. In diesem Fall soLlte der Wert νοηΔη so gewählt werden, daß die Bedingung Δη ~0,25 erfüllt wird. Die nachfolgende Tabelle 1 zeigt Werte fürAn bei handelsüblichen Flüssigkristallzusammen-Setzungen, wobei mituDjdie praktische Brauchbarkeit für die vorliegende Erfindung angegeben ist.
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TEF? MEER -MÜLLER · STt=INMEIS Π.-.. R
105 I-Ca: R
18 -
TABELLE I
F1 üss icjkris ta L1
ROTN Schiffsche Base Hersteller
Roche
ROTN Ester
ROTN 40 3 :
Biphenyi-Pyrimidin !
Roche
Roche
E7
Diphenyl
Diphenyl
N-7
Azoxy BDBI
Azoxy BDBI
Merck
N-1083 Phenylcyclohexan
Merck
d. ■■= 8/im
0,20
0,22
0,26
- l.
0,22
0,29
0, 12
(b) : gut (Δη S:l 0,25)
X : schlecht (A η '."0,.!S)
kc:Lt:
ö 0 9 B ü B / ü 7 ή "L
ORIGINAL INSPECTED
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- 19 -
Für die Praxis gilt: Wird die Dicke der Flüssigkristallschicht mit d. und die Differenz zwischen dem Brechungsindex
η für unnormales Licht und η für normales Licht, nämlich In - η } zu^ η angesetzt, so sollte die Dicke
der Flüssigkristallschicht in Fig. 9 gleich oder größer als 2,5 μπι gewählt werden.
Als Flüssigkristallmaterial für die oben beschriebenen
Ausführungsformen kommen nematische Flüssigkristalle,
cholesterische Flüssigkristalle, dichromatische Farbstoffe,
fluoreszente Farbstoffe, Zusatzstoffe zur Kristallausrichtung, ionenbildende Zusatzstoffe und Zusätze von
smektischen Flüssigkristallen in Frage. Als Elektrodenmaterial auf einer Seite kann ein elektrisch leitendes
Material verwendet werden, das Licht reflektiert oder absorbiert, vorausgesetzt, daß die andere Seite transparent
ist. Als Material für die Transparentelektroden kann In„0_ und/oder SnO „ verwendet werden, während als reflektierendes
Elektrodenmaterial Al, Au, Cr, Ni usw. in Frage kommen. Als Material für den oder die isolierenden
Filme eignet sich SiO«, MgF2, Y2°3' S^3N4 usw·
Erwähnt sei auch, daß sich die Erfindung in gleicher Weise mit Vorteil auf Anzeigezellen mit Lichtdurchgang,
sowie solche vom Lichtprojektionstyp und vom Reflexionstyp eignet.
- 20 -
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Claims (6)
1.) Flüssigkristall-Anzeigetafel in XY-Matrixanordnung (LC-Matrixanzeige)
mit einer Mehrzahl von im gleichen Abstand voneinander und in einer Richtung verlaufend angeordneten
X-Elektroden, einer Mehrzahl von auf festgelegten gegenseitigen Abstand voneinander und in einer zur ersten Richtung
senkrechten Richtung verlaufe.nd angeordneten Y-Elektroden sowie mit einer zwischen der Schicht der X- und der
Schicht der Y-Elektroden angeordneten Schicht einer Flüssigkristallzusammensetzung,
dadurch gekennzeichnet, daß jede Y-Elektrode (2) in zwei in Y-Richtung
verlaufende Teilelektroden (Y1 1, Y1 2, Y0 2, ... Y1J ,
j
1 ι £.
IN
Yn ) unterteilt ist, daß die die Y-Elektroden bildende
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ORIGINAL INSPECTED
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Elektrodenschicht in einzelne Elektrodenbildelemente unterteilt
ist, und daß die jeweils einer Y-Elektrode zukommenden Bildelemente zur Hälfte der einen Teilelektrode (Y. , Y ,
1
Y ) und zur anderen Hälfte der jeweils anderen TeileLekfcrode
Y ) und zur anderen Hälfte der jeweils anderen TeileLekfcrode
2 2 2
(Y1 ,Y , .... Yn ) zugeordnet sind,und daß die die X-ELektro-
(Y1 ,Y , .... Yn ) zugeordnet sind,und daß die die X-ELektro-
den (X1, X2, X^) bildende Gegenschicht (3) so angeordnet
ist, daß,bezogen auf jede einer X-Elektrode gegenüberstehenden
Y-Elektrode/jeweils zwei oder mehr Bildelemente durch die Gegenschicht überdeckt sind.
2. Flüssigkristall-Anzeigetafel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Anzeigetafel zwei oder mehr Schichten (29; 43; 5) einer Flüssigkristall-Zusammensetzung aufweist und daß die X- und
Y-Elektroden einander überkreuzend so angeordnet sind, daß die auf das angelegte elektrische Feld ansprechenden Bereiche
der jeweiligen Flüssigkristallschicht einander nie überlappen.
3. Flüssigkristall-Anzeigetafel· in XY-Matrixanordnung (LC-Matrixanzeige)
mit zwei oder mehrlagig übereinander angeordneten Flüssigkristall-Anzeigezellen, die jeweils eine
Mehrzahl von im gegebenen gleichen Abstand voneinander und in einer Richtung verlaufende X-Elektroden und eine Mehrzahl
von im festgelegten gegenseitigen Abstand voneinander und in einer zur ersten Richtung senkrechten Richtung verlaufend
angeordnete Y-Elektroden sowie eine zwischen die Schicht der X- und die Schicht der Y-Elektroden eingebrachte Schicht
einer Flüssigkristall-Zusammensetzung aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die X- und
die Y-Elektroden so angeordnet sind, daß die aufgrund eines zugeführten elektrischen Felds wirksamen Anzeigebereiche der
jeweiligen Schicht der Flüssigkristallzusammensetzung einander an keiner Stelle überlappen.
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4. Flüssigkristall-Anzeigetafel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die Y-Elektroden
bildende Elektrodenschicht in einzelne Bildelement-Elektrodenpunkte unterteilt ist, die untereinander durch eine
schmale in Y-Richtung verlaufende Streifenelektrode verbunden sind, und daß die die X-Elektroden bildende Elektrodengegenschicht
mindestens jeweils zwei oder mehr Bildelementpunkten entlang der Y-Achse gegenübersteht.
5. Flüssigkristall-Anzeigetafel nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Y-Elektroden
in Y-Richtung in zwei Teilelektroden unterteilt ist, und daß zu jeder dieser Teilelektroden ein Kontaktstreifen
^gehört, der sich von einem zum gegenüberliegenden Ende des Anzeigefelds in Y-Richtung erstreckt.
6. Flüssigkristall-Anzeigetafel nach einem der vorstehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Flüssigkristallzusammensetzung ein annähernd um gedrehter nematischer Flüssigkristall ist, der aus einem
nematischen Flüssigkristall oder einem cholesterischen Flüssigkristall
mit inhärenter Teilung von mehr als 40 ym und positiver
dielektrischer Anisotropie besteht, wobei die Richtung der Molekularausrichtung in den jeweiligen Ebenen des mehrlagigen
Aüfbaus periodisch und die Differenz 4n zwischen dem Reflexionsindex für unnormales Licht und dem Reflexionsindex for normales
Licht der Beziehung
d . A η ^- 2 μπι
entspricht, worin mit d die Dicke der Flüssigkristallschicht bezeichnet ist.
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