DE3137518C2 - Reflexionsarme Flüssigkristallanzeige - Google Patents

Abstract

Um das Display über seinen Anzeigeelementen wie auch in seinen übrigen Bereichen wirksam zu entspiegeln, wird folgende Plattenbeschichtung vorgeschlagen: Die Segmentelektroden liegen auf einer Anpassungsschicht und unter einem ersten Schichtensystem, das die Flüssigkristallmoleküle orientiert. Die Anpassungsschicht hat eine Unterlage, deren Brechungsindex n ↓u kleiner ist als der Brechungsindex n ↓e der Leitschicht; sie selbst hat eine optische Dichte n ↓a, für die gilt: (Formel 1) sowie eine Dicke im Bereich (Formel 2) ( λ = 550 nm, m = natürliche ganze Zahl > 0). Die Elektroden sind entweder dünner als 30 nm oder haben eine Stärke im Bereich (Formel 3) Die Reflexionen werden auch dann unterdrückt, wenn die Flüssigkristallanzeige mit unpolarisiertem Licht arbeitet. Insofern kommt der Lösungsvorschlag vor allem auch für Flüssigkristallanzeiger mit einem Farbstoffzusatz in Frage.

Description

\ 4n_a

2) J

\ 4n_a

2 J

(»Orientierungsschicht«)
schicht (6) ausrichtet;

2n_e

2n_e

nm.

10

15

20

wobei λ = 550, τη — ganze Zahl > 0, n_a und d_a = Brechungsindex bzw. Dicke der Schicht ist,

b) über dieser Schicht (7) mehrere getrennt ansteuerbare Elektroden (11), deren Brechungsindex π, größer ist als der Brechungsindex n„ der Trägerplatte (1),

c) über den Elektroden (11) eine zweite durchgehende dielektrische Schicht (13 *), deren Brechungsindex zwisf hen 1,4° und 1,50 und deren Dicke zwischen 20 nm und 50 nm oder zwischen (iw300-20)nm und (m300 + 20)nm liegt, und

d) über dieser Schicht (13 b) ein mindestens eine weitere durchgehende dielektrische Schicht enthaltendes Schichtensystem (13 a), dessen Schichten Brechungsindizes zwischen 1,60 und 1,70 sowie eine Gesamtdicke zwischen 20 nm und 70 nm haben und dessen oberste Schicht

40

die Flüssigkristall-

dadurch gekennzeichnet, daß

4e) die erste durchgehende dielektrische Schicht (7) als Anpassungsschicht einen Brechungsindex n_a hat, für den wenigstens angenähert gilt:

45

50

2. Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (11) der einen der beiden Trägerplatten (1) eine Dicke d_c haben, für die gilt: d_e < 30 nm oder

3. Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß gilt:

1,45 < fl„ < 1,50,
1,65 < n_a < 1,75,
100 nm <</„< 125 nm,
1,95 <n, < 2.05 und

65

20nm <rf_t<30nm,

wobei das Schichtensystem (13 α) neben der Orientierungsschicht höchstens noch eine weitere Schicht enthält, die Orientierungsschicht 25 nm bis 45 nm dick ist und die weitere Schicht eine Dicke <45 nm hat.

4. Flüssigkristallanzeige nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte (1) aus Glas, die Anpassungsschicht (7) aus SiO₂SnO₂, die Elektroden (11) aus In₂O₃SnO₂ und die Orientierungsschicht aus einer an ihrer Oberfläche geriebenen Polyimidschicht besteht.

5. Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite dielektrische Schicht (13 b) aus SiO₂ besteht.

6. Flüssigkristallanzeige nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich im Elektrodenbereich zwischen der zweiten dielektrischen Schicht (13 b) und dem Schichtensystem (13 a) eine weitere elektrisch leitfahige Schicht befindet.

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkristallanzeige gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein solches Display, bei dem sich zwischen den Trägerplatten und ihren Elektroden aoch eine dielektrische ^/4-Schicht befindet, wird in der auf eine ältere Patentanmeldung zurückgehenden, nachveröffentlichten DE-OS 31 37 229 beschrieben.

Die Trägerplatten einer Flüssigkristallanzeige sind gewöhnlich mit einer Anzahl von optisch unterschiedlich dichten Schiebten versehen, die an ihren Grenzflächen einen Teil des auftreffenden Lichts reflektieren. Diese Reflexe sind in aller Regel se stark, daß sie den Bildkontrast merklich verringern und die nicht angesteuerten Segmente optisch in Erscheinung treten lassen.

Man hat deshalb schon seit Jahren an einer wirksamen Entspiegelung gearbeitet und dabei eine Vielzahl von Vorschlägen diskutiert. So wird in der GB-OS 20 24 444 u. a. eine Flüssigkristallzelle offenbart, bei der wenigstens ein Substrat eine transparente, isolierende Kompensationsschicht, darüber ein Elektrodenmuster und über den Elektroden eine Orientierungsschicht trägt. Der Brechungsindex der Kompensationsschicht soll dabei zwischen den Indizes des Substrats und der Elektroden bzw. zwischen 1,60 und 1,85 liegen, und die Schicht soll zwischen 50 nm und 100 nm dick sein.

Der DE-OS 28 27 258 lassen sich zwei Zellenvarianten entnehmen: Bei der einen Variante befinden sich zwischen dem Substrat und der Elektrode eine dielektrische Schicht mit einer Undefinierten Dicke und einer dem Substrat entsprechenden optischen Dichte und über der Elektrode eine orientierende Deckschicht. Bei der zweiten Variante ist ebenfalls eine dielektrische Zwischenschicht vorgesehen, und zwar mit einer Dicke von λ/4 und einem Brechungsindex von

'ⁿSubslral ' ⁿFlüssigkristall i

eine spezielle Orientierungsschicht ist hierbei nicht vorgesehen.

Die DE-OS 29 49 837 behandelt einen Flüssigkristallanzeigentyp mit folgender Plattenbeschichtung: Die Elektroden sind unmittelbar auf den Platten auf-

gebracht und tragen eine Isolationsschicht mit einem Brechungsindex

η = Vn,

Elektrode ' ⁿFlüssigkristall

und einer Dicke

(2JT

-A/4

angeordneten Reflektor 3. Die beiden Trägerplatten (Substrate) sind durch einen Rahmen 4 in einem vorgegebenen Abstand miteinander verbunden. Der durch den Rahmen und die beiden Platten begrenzte Raum ist S mit einer Flüssigkristallschicht 6 gefüllt. Die beiden Substrate 1,2 sind auf ihren einander zugewandten Flächen mit einer ersten dielektrischen.Schicht (Anpassungsschicht) 7, 8, einem elektrisch leitenden Belag (durchgehende Rückelektrode 9 auf der Rückplatte 2, ίο mehrere ansteuerbare Segmentelektroden 11 der Vorderplatte 1) und mit einer Schichtfolge 12 a, 12 b bzw. 13 a, 13 b versehen, die eine zweite dielektrische Schicht 12 b, 13 b über den Elektroden und darüber ein zwei dielektrische Schichten enthaltendes Schichtensystem

und darüber eine Orientierungsschicht.

Alle diese Lösungsansätze verlangen keinen sonderlichen Beschichtungsaufwand, ermöglichen aber nicht

ohne weiteres eine Entspiegelung des gesamten Anzei- 15 12 a, 13 α umfaßt. Die Flüssigkristallschicht besteht aus gefeldes, also geringe Reflexion-sgrade sowohl über den einem nematischen Träger mit einem chiralen Zusatz; Elektroden als auch in den elektrodenfreien Bereichen.
Die Antireflexwirkung reicht dabei insbesondere bei
Verwendung von polarisiertem Licht nicht immer aus,

sie ist im ausgeschalteten Zustand planar cholesterisch orientiert und nimmt beim Anlegen einer hinreichend hohen Spannung eine quasi-homöotrop nematische

undzwar deshalb, weil der doppelbrechende Flüssigkri- 20 Texturan. Die Einzelheiten dieses s.genannten »Phase-

stall für Strahlung mit verschiedenen Polarisationsriehtungen eine unteischiedliche optische DicL;s hat, die Schichtstärken jedoch unter der Voraussetzung optimiert sind, da3 die Flüssigkristallschicht nur einen einzigen Brechungsindex hat.

Natürlich ließe sich das Display auch mit einem zwischen der Trägerplatte und den Elektroden eingefügten Antireflexbelag entstören. Auf diesem Wege kommt man aber bei unpolarisierter Strahlung nur dann zu

Changew-EfTektes werden in der ü,^c-FS 38 37 73ö beschrieben.

Die Displayteile sind folgendermaßen beschaffen: Die beiden Substrate 1,2 bestehen aus einem Natrium-Silicat-Glas mit einem Brechungsindex von 1,48, die Anpassungsschichten 7,8 aus SiO₂SnO₂ oder SiO₂TiO₂ mit einem Brechungsindex zwischen 1,65 und 1,75 sowie einer Dicke zwischen 105 nm und 125 nm. Für die Leitschichten ist eine In₂O₃/SnO₂-Legi2rung mit einem

guten Dämpfungswerten, wenn der Belag aus einer 30 Brechungsindex von 2,0 und einer Stärke" zwischen Vielzahl von sorgfältig aufeinander abgestimmten Ein- 25 cm und 30 nm gewählt. Das Schichtensystem ist zelschichten aufgebaut wird. Begnügt man sich - um
die Fertigungsbelastung in Grenzen zu halten - mit

zwei Einzellagen, so erhalten die nicht angesteuerten

zweilagig: eine Al₂O₃-Schicht, die einen Brechungsindex von 1,63 hat und dünner als 20 nm ist, liegt unter einer geschriebenen Polyimidschicht als Orientierungs-Segmente häufig einen Farbstich (US-PS 37 36 047). 35 schicht mit einem Brechungsindex von 1,63 und einer

Es ist demnach Aufgabe der Erfindung₍ eine ratio- Dicke zwischen 20 nm und 50 nrn nelle Entspiegelungstechnik anzugeben, mit der sich
eine Flüssigkristallanzeige auf ganzer Fläche optisch
einwandfrei entstören läßt, und zwar auch dann, wenn

Die zwischen dem Schichtensystem 12 a, 13 α und der Elektrode bzw. der Anpassungsschicht vorhandene zweite Schicht 12 b bzw. 13 b weist eine Dicke auf, die

das Display mit unpolarisiertem Licht betrieben wird. 40 entweder zwischen 20 nm und 50 nm oder zwischen

Diese Aufgabe wird für eine Flüssigkristallanzeige der (m 300-20) nm und (m 300+20) nm groß ist (m = ganze eingangs genannten Art durch das im Anspruch 1
gekennzeichnete Merkmal gelöst.

Die nun geschlossene Lücke war vor allem deshalb

Zahl >0) und deren Brechungsindex zwischen 1,40 und 1,50 liegt.

Sollten die Gesamtreflexionen an jedem Ort der unangenehm, weil man inzwischen prinzipiell konkur- 45 Anzeigefläche nicht nur in etwa gleich sein, sondern renzfähige Flüssigkristallanzeigen ohne Polarisatoren noch extrem geringe Werte < 1% erhalten, so genügt es, hat entwickein können. die dielektrischen Schichten und das Substrat so auf-

Bei dem vorgeschlagenen Displaytyp braucht die einander abzustimmen, daß der Reflexionskoeffizient Leitschicht nicht in jedem Fall sehr dünn (< 30 nm) an einer bestimmten Grenzfläche, nämlich an der Plat- oder ein Vielfaches der hüben Wellenlänge dick zu sein, so teninnenseite außerhalb der Elektroden, kleiner als 1% Hat die Anpassungsschicht einen Brechungsindex n_tt
zwischen i,65 und 1,70, so kann man die Stärke der
Elektrode in weiten Grenzen beliebig variieren. Dieser
Umstand ist besonders wertvoll, da dünne Elektroden

ist.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungybe<spiel beschränkt. So lassen sich im Rahmen der angegebenen Grenzen auch völlig andere Brechungs

häufig einen zu geringen Leitwert haben und Λ/2-Elek- 55 index-/Dickenkoin'~inationen bilden; dabei kann man troden enge Toleranzen verlangen und zudem vielfach
einen störenden Farbstich zeigen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand zusätzlicher Ansprüche.

Der Lösungsvorschlag soll nun anhand eines Ausfuhrungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Figur näher erläutert werden.

Die Figur zeigt in einem leicht schematisierten Seitenschnitt eine Sie.ben-Segment-Ziffernanzeige auf Flüssigkristallbasis. Die eigentliche Zelle enthält eine vordere Trägerplatte (Vurderplatte) 1, eine hintere Trägerplatte (Rückplatte) 2 und einen hinter der Rückplatte

die einzelnen Parameter relativ unabhängig voneinander variieren. Darüber hinaus bleibt es dem Fachmann unbenommen, noch über den Elektroden eine weitere Leitschicht zwischen der zweiten Schicht und dem Schichtensystem einzufügen - eine solche Zwei-Niveau-Konfiguration erweitert bekanntiieh die Darstellungsmöglichkeiten. Im übrigen ist es auch nicht in jedem Fall erforderlich, beide Trägerplatten in der gleichen Weise zu beschichten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentansprüche:
   1. Flüssigkristallanzeige mit

   zwei zueinander parallelen Trägerplatten (1,2), die

   eine zwischen zwei optisch verschiedenen Zuständen schaltbare Flüssigkristallschicht (6) zwischen sich einschließen und
   auf ihren einander zugewandten Flächen jeweils elektrisch leitende Beläge als Elektroden (11, 9) tragen, wobei zumindest eine der beiden Trägerplatten (1) folgende Merkmale aufweist:

   a) eine erste durchgehende dielektrische Schicht (7) auf der Trägerplatte (1), für die gilt: