DE2847320B2 - Feldeffektsteuerbare Flussigkristall-Anzeigezelle mit einem gedreht-nematischen Flüssigkristall - Google Patents
Feldeffektsteuerbare Flussigkristall-Anzeigezelle mit einem gedreht-nematischen FlüssigkristallInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine feldeffektsteuerbare Flüssigkristall-Anzeigezelle mit einem zwischen einer
frontseitigen und einer rückseitigen Transparentelektrode angeordneten gedreht-nematischen Flüssigkristall
und mit zwei die Transparentelektroden zwischen sich einschließenden Polarisatoren.
Eine solche Flüssigkristall-Anzeigezelle ist aus der DE-OS 25 29 342 bekannt Die beiden Transparentelektroden
sind über einen Schalter an eine Spannungsquelle angeschlossen, so daß die optischen Eigenschaften
des Flüssigkristalls durch das Feld zwischen den Transparentelektroden beeinflußt werden können. Um
eine gleichmäßige Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle und damit eine Gleichmäßigkeit des Anzeigekontrasts
zu erreichen, weisen die mit der Flüssigkristallschicht in Berührung stehenden Flächen ein asymmetrisches
Rillenprofil auf.
In der DE-OS 27 03 177 ist eine Anzeigetafel beschrieben, die aus einer Vielzahl von Anzeigebereichen
besteht, zwischen denen sich nichtanzeigende Bereiche befinden. Diese nichtanzeigenden Bereiche
sind Konstruktionselemente, die verhindern, daß die aus einer Vielzahl von Anzeigebereichen bestehende
Anzeigetafel ein ununterbrochenes Anzeigefeld bilden. Bei der bekannten Anzeigetafel werden faseroptische
Platten eingesetzt, um das Licht der Anzeigebereiche auf einen größeren Bereich zu verteilen, so daß eine
Anzeigetafel ohne störende nichtaktive Zwischenbereiche entsteht.
Flüssigkristall-Anzeigeszellen der eingangs genannten Art haben wegen der verdrehten Struktur der
Flüssigkristall-Moleküle die Eigenschaft, daß die Anzeigequalität stark vom Blickwinkel abhängt. Dabei hängt
der Bereich günstiger Blickwinkel wiederum vom Pegel der Ansteuerspannung ab. Eine besonders starke
Blickwinkelabhängigkeit wird beobachtet, wenn die Anzeigezelle durch ein Signal niedriger Effektivspannung
angesteuert wird.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Flüssigkristall-Anzeigezelle
der eingangs genannten Art zu schaffen, deren Kontrast unabhängig vom Blickwinkel des
Beobachters ist Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen der frontseitigen Transparentelektrode
und dem frontseitigen Polarisator eine faseroptische Platte mit optischen Fasern angeordnet
ist, deren Länge groß gegen ihren Radius ist und deren rückseitige Enden in einem Abstand vom Flüssigkristall
angeordnet sind, der kleiner als das Vierzigfache des Radius der optischen Fasern ist
Dadurch, daß zwischen dem frontseitigen Polarisator und dem Flüssigkristall eine faseroptische Platte
angeordnet wird, ergibt sich eine weitgehende Unabhängigkeit
des Anzeigekontrastes vom Blickwinkel des Beobachters, so daß auch bei niedriger Effektivspannung
eine verbesserte Anzeigequalität erreicht wird. Besonders zweckmäßig ist es, die faseroptische Platte
parallel zu der sich zwischen den Transparentelektroden erstreckenden Flüssigkristallschicht auszurichten.
Eine besonders einfache Herstellung ergibt sich, wenn die frontseitige Transparentelektrode unmittelbar auf
die Oberfläche der faseroptischen Platte aufgebracht wird.
Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten werden nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnung in
beispielsweiser Ausführungsform näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 eine schematische Perspektivdarstellung zur Erläuterung der Blickwinkelabhängigkeit des Anzeigekontrasts
bei einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung,
F i g. 2 die schematische Darstellung auf eine feldeffektsteuerbare
Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit gedreht-nematischem Flüssigkristall gemäß dem Stand
der Technik,
F i g. 3 die Schnittdarstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Flüssigkristall-Anzeigezelle,
Fig.4 die vergrößerte Teilschnittdarstellung der Flüssigkristall-Anzeigezelle gem. F i g. 3 und
F i g. 5 ein schematisches Schaubild zur Erläuterung
der gleichmäßigen Verteilung des Anzeigekontrasts in Abhängigkeit vom Blickwinkel bei der feldeffektsteuerbaren
Flüssigkristall-Anzeigezelle nach F i g. 3.
Um das Verständnis der Erfindung zu erleichtern, werden zunächst die Blickrichtungsfaktoren Θ und Φ unter Bezug auf die F i g. 1 definiert.
Um das Verständnis der Erfindung zu erleichtern, werden zunächst die Blickrichtungsfaktoren Θ und Φ unter Bezug auf die F i g. 1 definiert.
Auf der Anzeigefläche einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung 1 sind rechtwinklige ΛΎ-Koordinaten so
definiert, daß die X-Achse parallel liegt zur Hauptachse von Flüssigkristallmolekülen, die an ein Substrat
angrenzen, unter der Bedingung, daß an der Anzeigevorrichtung kein elektrisches Feld anliegt. Eine Z-Achse
bestimmt die Normalrichtung auf die Anzeigefläche. Ein Winkel θ entspricht einem Winkel zwischen einer
Betrachtungsrichtung, gekennzeichnet durch einen Vektor V, und der Z-Achse, und ein Winkel Φ entspricht
dem Winkel zwischen der X-Achse und der Projektion des Vektors Vauf die XY-Ebene.
ω Die Fig.2 verdeutlicht die Betrachtungs-Richtungsabhängigkeit einer feldeffektsteuerbaren Flüssigkristall-Anzeige
mit verdreht nematischem Flüssigkristall nach dem Stand der Technik.
Wie schernatisch dargestellt, hängt das Anzeigekontastverhältnis
für einen konstanten Winkel Θ (Θ = 20°) vom Winkel Φ ab, wobei die Kurve © die Bedingung
wiedergibt, daß der Effektivwert der zugeführten Spannung 2,5 V beträgt. Die Kurve (Σ) zeigt die
Verhältnisse für den Effektivwert 3,0 V; und die Kurve
(D zeigt den Zustand, daß der Effektivwert der zugeführten Spannung 6,0 V beträgt Der durch die
jeweilige Kurve eingegrenzte Bereich zeigt einen ausreichend guten Anzeigekontrast, während der
Anzeigekontrast außerhalb der jeweiligen Kurve als schlecht zu beurteilen ist
Aus F i g. 2 läßt sich ersehen, daß der Biickwin&elbereich
um so enger wird, je niedriger die zugeführte Spannung !iegt Außerdem zeigt auch der Bereich guten
Anzeigekontrasts eine bestimmte Vorzugsrichtung auf der XK-Koordinatenebene.
Die in der Kurvendarstellung der F i g. 2 wiedergegebenen Eigenschaften wurden in der folgenden Weise
ermittelt:
Die Flüssigkristall-Zusammensetzung enthält ein Schiff'sches Flüssigkristall-Basisgemisch von MBBA,
EBBA und BBAB. Die Dicke der Flüssigkristallschicht betrug 6 μπι; der Neigungswinkel der Flüssigkristallmoleküle
zum Substrat war kleiner als 5° unter der Bedingung, daß kein elektrisches Feld anlag; die
Elektroden umfaßten mindestens eine ItoCVTransparent-Elektrode;
die Orientierungsschicht umfaßte eine SiO2-Schicht mit durch Reiben erzeugter Riffelung und
als Ansteuerspannung wurde ein Rechteck-Wechselspannungssignal von 32 Hz verwendet
Die Φ-Abhängigkeit des Anzeigekontrasts wird bei Multiplex-Ansteuerung der feldeffektsteuerbaren Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
mit verdreht nematischem Flüssigkristall schlecht d. h. also bei dynamijcher
Ansteuerung. Dies liegt daran, daß der effektive Spannungspegel bei steigendem Multiplex-Verhältnis
niedriger wird. Wird die Anzeige beispielsweise im sogenannten 1 :3-Vorspannungsverfahren angesteuert,
so betragen die Pegel der Effektivspannung an einem bestimmten gewählten Punkt bzw. an einem nicht
gewählten Punkt
F0 bzw. K0.
Beträgt die Anzeige-Wiederholungsperiode T und ist
das Multiplex-Verhältnis mit N bezeichnet, so liegt an einem gewählten Punkt während einer Zeitperiode von
T/N eine Spannung von 3VO, während ein nicht gewählter Punkt während einer Zeitperiode von
(T- T/N) eine Spannung von V0 erhält. Ersichtlicherweise
wird der am gewählten Punkt liegende Effektivwert mit steigendem Multiplex-Verhältnis N niedriger.
Diese Effektivwertverminderung ist selbstverständlich nicht auf die 1 :3-Vorspannungsansteuerung beschränkt,
sondern gilt generell für das 1 : /i-Vorspannungs-Ansteuerverfahren.
Wird eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung der genannten Art im Multiplexbetrieb angesteuert, so
vermindert sich die einem gewählten Punkt zugeführte Effektivspannung wie oben erläutert. Das aus ergibt sich
unter Berücksichtigung der obigen Erläuterungen zu F i g. 2 eine offensichtliche Blickwinkelabhängigkeit.
Der Anzeigekontrast ist insbesondere für die Normalrichtung oder für θ=0 besonders schlecht.
Es soll nun die Φ-Abhängigkeit des Anzeigekontrasts bei feldeffektsteuerbaren Flüssigkristallanzeigen mit
gedreht nematischem Flüssigkristall vergleichmäßigt werden.
F i g. 3 zeigt den Aufbau einer Flüssigkristall-Anzeigezelle,
die dies leistet:
Ein Beobachter 2 sei oberseitig vor der Flüssigkrista'l-Anzeigezelle
gedacht die einen Frontpoiarisierer 3, eine optische Faserplatte 4, eine frontseitige
Transparentelektrode 5, eine frontseitige Oriemierungsschicht 6, eine Flüssigkristallschicht 7, ein Versiegelungsteil
8, eine rückseitige Orientierungsschicht 9, eine rückseitige Transparentelektrode tO, ein rückseitiges
Glassubstrat 11, einen rückseitigen Polarisierer 12 sowie einen Reflektor 13 umfaßt
F i g. 4 zeigt in mehr Einzelheiten die im Zusammenhang mit der Erfindung wesentliche optische Faserplatte
4. Die aus der F i g. 3 bereits bekannten Elemente sind mit den gleichen Bezugshinweisen gekennzeichnet:
Die optische Faserplatte 4 besteht aus einer Mehrzahl von optischen Fasern, deren Achsen senkrecht zur
Schichtebene der Flüssigkristallschicht 7 stehen; sie weist eine innere Oberfläche 14 auf, die im wesentlichen
parallel liegt zur Schichtebene der Flüssigkristallschicht 7.
Jede optische Faser weist eine Länge / auf, die ausreichend groß gegen den Krümmungsradius r der
jeweiligen Faser ist Überraschenderweise hat sich gezeigt daß die Blickwinkelabhängigkeit durch diese
Faserschicht weitgehend verhindert wird, d. h., der Blickwinkelbereich wird gleichmäßig. Die innere Oberfläche
14 der Faserplatte 4 weist von der Flüssigkristallschicht 7 einen Abstand m auf, welcher der Dicke der
Front-Transparentelektrode 5 und der vorderseitigen Orientierungsschicht 6 entspricht und vorzugsweise
kleiner gewählt wird als 4On Wird der Abstand m größer als 4Or, so läßt sich ein Bild durch die Faserplatte 4 nicht
mehr erkennen.
Zwischen der optischen Faserplatte 4 und der frontseitigen Transparentelektrode 5 kann eine Isolatorschicht
vorgesehen sein, um eine flache Oberfläche zu erhalten. Zwischen dem Frontpoiarisierer 3 und der
Faserplatte 4 kann eine Glasplatte angeordnet sein, um die Faserplatte 4 zu verstärken.
Obgleich die F i g. 3 eine Flüssigkristall-Anzeigezelle
vom sogenannten Reflexionstyp zeigt, läßt sich die Erfindung in gleicher Weise auch auf Flüssigkristall-Anzeigezellen
vom Durchsichtstyp anwenden.
Fig.5 verdeutlicht die Abhängigkeit des Kontrastverhältnisses
vom Blickwinkel bei einer feldeffektsteuerbaren Flüssigkristall-Anzeigezelle mit gedreht nematischem
Flüssigkristall gem. der Erfindung. Die Prüfung wurde unter genau den gleichen Bedingungen durchgeführt
wie bei F i g. 2, und di«. untersuchte Flüssigkristallzelle
wies die im nachfolgenden Beispiel dargestellten konstruktiven Einzelheiten auf.
Aus F i g. 5 läßt sich ersehen, daß der Bereich guten Kontrastverhältnisses im wesentlichen symmetrisch zur
Z-Achse verteilt ist. Auch in der Normalrichtung (Θ = 0) zeigt sich ein sehr guter Kontrast.
Flüssigkristall-Schicht: Dicke 10 μπι
rückseitiges Glassubstrat: Stärke: 3 mm
Reflektor: Aluminium-Matt-Reflektor
optische Faserplatte: Stärke :5 mm
Versiegelung: Epoxyharz.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (3)
1. Feldeffektsteuerbare Flüssigkristall-Anzeigezelle
mit einem zwischen einer frontseitigen und einer rückseitigen Transparentelektrode angeordneten
gedreht-nematischen Flüssigkristall und mit zwei die Transparentelektroden zwischen sich einschließenden
Polarisatoren, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen der frontseitigen Transparentelektrode (5) und dem frontseitigen Polarisator
(3) eine faseroptische Platte (4) mit optischen Fasern angeordnet ist, deren Länge (I) groß gegen
ihren Radius fr} ist und deren rückseitige Enden (14)
in einem Abstand vom Flüssigkristall (7) angeordnet sind, der kleiner als das Vierzigfache des Radius (r)
der optischen Fasern ist
2. Anzeigezelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die faseroptische Platte (4)
parallel zu der sich zwischen den Transparentelektroden (5,10) erstreckenden Flüssigkristallschicht (7)
ausgerichtet ist
3. Anzeigezelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die frontseitige Transparentelektrode
(5) unmittelbar auf die Oberfläche der faseroptischen Platte (4) aufgebracht ist.
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