DE3604644A1 - Fluessigkristall-anzeigevorrichtung - Google Patents

Fluessigkristall-anzeigevorrichtung

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DE3604644A1
DE3604644A1 DE19863604644 DE3604644A DE3604644A1 DE 3604644 A1 DE3604644 A1 DE 3604644A1 DE 19863604644 DE19863604644 DE 19863604644 DE 3604644 A DE3604644 A DE 3604644A DE 3604644 A1 DE3604644 A1 DE 3604644A1
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Takamichi Kanagawa Enomoto
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Fuyuhiko Wako Saitama Matsumoto
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Ricoh Co Ltd
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Description

. ' 'rATENTANV/ALTE -' 3 6 O- 4 b 4 4
dr. V. SCHMIED-KOWARZIK · dr. P. WEINHOLD · dr. P. BARZ · München DIPL.-ING. G. DANNENBERG · dr. D. GUDEL · dipl-ing. S. SCHUBERT · Frankfurt
ZUGELASSENE VERTRETER BEIM EUROPAISCHEN PATENTAMT
SIEGFRIEDSTRASSE 8 8OOO MÜNCHEN 4O
TELEFON: (0S9) 33S024+ 335025 TELEGRAMME: WIRPATENTE TELEX: 5215679
RC 710 D
Ricoh Company Limited
3-6 Nakatnagome 1-chome
Ohta-ku
FLÜSSIGKRISTALL-ANZEIGEVORRICHTUNG
Λ-
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, die Kunststoffplatten oder -träger verwendet.
\j\J F lüssi gkri sta I l-Anzei gevorri chtungen vom Matrixtyp weisen eine Matrix aus Pixel-Elementen auf, die im Zeitmultiplexverfahren nacheinander in X- oder Y-Richtung abgetastet werden. Mit zunehmendem Auslastungsgrad derartiger Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen nimmt der Unterschied zwischen der an energetisierte bzw. nichtenergetisierte Pixel angelegten Spannung ab und es liegt kein ausreichender Spannungsunterschied zwischen den angesteuerten bzw. nicht-angesteuerten Pixeln vor, um sie an- und abzuschalten. Bei Verwendung von Kunststoffträgern in den Flüssigkristallzellen treten Ansprech-Unregelmäßigkeiten öfter auf und ausgewählte Pixel werden nicht gleichmäßig energetisiert, da aufgrund der Flexibilität des Kunststoffträgers eine Kontrolle des Träger/Träger-Spaltes schwierig ist.
Zur Vermeidung dieses Nachteils sind Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen vom aktiven Matrixtyp vorgeschlagen worden, bei denen eine Matrixanordnung von Schaltelementen dazu verwendet wird, die Flüssigkristalleinheit direkt anzusteuern. Flussigkristall-Anzeigevorrichtungen dieser Art weisen als Schaltelemente z.B. MOS-Transistoren, TFT (Dünnfilmtransistoren), MIM (Metall/Isolator/MetalU-Elemente oder Varistor-Elemente auf.
Kunst stofftrager sind für Flüssigkristallzellen erwünscht, um deren Gewicht zu reduzieren, ihre Größe zu erhöhen und ihre Dicke zu verringern. Zuverlässige, leichte, großformatige und dünne Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen könnten hergestellt werden, wenn aktive Elemente auf Kunststoffträgern erzeugt werden könnten. Bisher hat es
sich jedoch als äußerst schwierig erwiesen, zuverlässige aktive Elemente auf Kunststoffträgern zu erzeugen, da in diesen thermische Spannungen auftreten, wenn .die aktiven Elemente auf ihnen durch Wärmebehandlung ausgebildet werden.
Ziel der Erfindung ist es daher, eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung bereitzustellen, die Kunststofft rager verwendet und im aktiven Matrix-Mode betrieben werden kann.
Erfindungsgemäß wird das Problem der Wärmebehandlung, die zur Ausbildung von aktiven Elementen auf Kunststoffolien erforderlich ist, nach einem oder beiden der folgenden Verfahren gelöst:
Im ersten Verfahren erfolgt die Wärmebehandlung bei niedriger Temperatur; im zweiten Verfahren wird ein hochhitzebeständiger Kunst stoffträger verwendet.
Bei der Durchführung des ersten Verfahrens haben die auf dem Kunststofft rager zu erzeugenden nicht-linearen aktiven Elemente die Form von Schichten aus Metall, Isolator und Metall, wobei das.Metall Aluminium und der Isolator Aluminiumoxid ist. Mit dieser Anordnung kann die Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 150 C oder darunter durchgeführt werden, so daß jeder Kunststofft rager eine flexible und transparente Folie sein kann, z.B. ein uniaxial gereckter Polyesterfilm, ein Po lycarbonatfiIm, ein PolysuIfonfiIm, ein Polyethersulfonfi Im oder ein aromatischer Polyesterfilm.
Zur Durchführung des zweiten Verfahrens umfaßt jeder Kunststofft rager eine PoLyimi dfο I ie. Da Polyimidfο Iien hochhitzebeständig sind, unterliegen sie weniger thermischen Spannungen und können der Wärmebehandlung bei der Erzeugung von aktiven Elementen ausreichend standhalten. Wie vorstehend beschrieben, können auf der Polyimidfolie aktive Elemente ausgebildet werden, die Schichten aus
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Metall, Isolator und Metall umfassen.
Da Polyimidfolien zwar transparent sind, jedoch eine gelbe Eigenfarbe haben, würden die angezeigten Bilder gelb gefärbt sein oder die Bildfarben wären bei einer farbigen Anzeige nicht gut ausgewogen. Dieses Problem kann dadurch gelöst werden, daß man die von einer Lichtquelle emittierten Intensitäten an rotem, grünem und blauem Licht geeignet wählt, nämlich entsprechend dem Verhältnis von Rot : Grün : Blau = 1,8 : 3 bis 4 : 30 bis 50.
Erfindungsgemäß werden aktive Elemente in Form von Schichten aus Aluminium, Aluminiumoxid und Aluminium auf Trägern erzeugt, so daß eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung vom aktiven Matrixtyp in einem Niedertemperaturverfahren hergestellt werden kann. Es ist aber nicht nur eine aktive Matrix-Ansteuerung des Flüssigkristalls unter Verwendung von Kunststoffolien als Trägern möglich, die im allgemeinen nur geringe Wärmebeständigkeit besitzen, sondern es wird auch ein Wellen oder Verwerfen der Kunststoffolienträger wirksam verhindert, wodurch die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung Bilder von hoher Qualität anzeigt.
Bei Verwendung von Polyimidfolien als Träger entsprechend dem zweiten Verfahren und durch Kontrolle der Intensitäten des von der Lichtquelle emittierten roten, grünen und blauen Lichts wird eine FlussigkristalL-Anzeigevorrichtung vom aktiven Matrixtyp erhalten, die Bilder mit gutem Farbgleichgewicht ergibt und einen äußerst zuverlässigen Betrieb ermöglicht.
J> Im folgenden wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen auseinandergezogenen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße FlüssigkristaI l-Anzeigevorrichtung;
ORIGINAL INSPECTED
Fig. 2A bis 2D TeiLdarsteL Lungen der schrittweisen
Herstellung von aktiven Elementen; Fig. 3 ein Ersatzschaltbild einer Steuerschaltung für eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung vom
aktiven Matrixtyp;
Fig. 4 ein Diagramm der statischen Eigenschaften eines
aktiven Elements; und
Fig. 5 das Transmissionsspektrum einer Po Iyimidfο Iie.
Fig. 1 zeigt im Querschnitt eine erfindungsgemäße Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung (10) mit einer Flüssigkristallzelle (11), die aus oberen und unteren Platten oder Trägern (13, 21), welche transparente Elektroden (15, 19) tragen und einander zugewandt im Abstand voneinander angeordnet sind, sowie einem TN (verdrillt nematisehen)-Flüssigkrista I Imateria I (22) besteht, welches hermetisch zwischen den oberen und unteren Platten (13, 21) durch ein Dichtelement (17) eingeschlossen ist. Die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung (10) weist außerdem Polarisatoren (23, 25) an den gegenüberliegenden Seiten der Flüssigkristallzelle (11) auf.
Eine hinter der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung (10) angeordnete Lichtquelle (37) umfaßt eine Fluoreszenzschicht (31) und eine Ultraviolettlampe (35) als Energiequelle, um die Fluoreszenzschicht (31) zur Lichtemission anzuregen. Die Fluoreszenzschicht (31) wird von einem Träger (33) getragen.
Jede der genannten oberen und unteren Platten bzw. Träger (13, 21) kann die Form einer Kunststoffolie haben, z.B. einer flexiblen transparenten Folie. Spezielle Beispiele sind uniaxial gereckte Polyesterfolien, Polycarbonatfο Iien, Polysulfonfolien, PolyethersuIfonfο Iien, aromatische Polyesterfolien und Polyimidfο Iien.
Aktive Elemente zum Ansteuern des Flüssigkristalls, die nicht in Fig. 1 gezeigt sind, werden auf dem unteren
ORIGINAL INSPECTED
Träger (21) erzeugt. Wenn der untere Träger (21) keine Polyimidfο Lie ist, bestehen die aktiven Elemente aus nichtlinearen Alumini um-Aluminiumoxid-Aluminium-Elementen. Die Herstellung der nicht-linearen Aluminium-Aluminiumoxid-Aluminium-Elemente auf dem Kunst stoffträger kann z.B. nach dem nachstehenden Verfahren erfolgen. Hierbei können die aktiven Elemente nach dem in dem Fig. 2A bis 2D dargestellten lithographischen Verfahren auf der Kunststoffolie erzeugt werden.
(1) Auf einen Kunststoffträger (21), der transparente Elektroden (19) z.B. aus ITO aufweist, wird ein Aluminiumfilm von 100 bis 1000 8 aufgedampft und dann photogeätzt, um Daten Leitungen (41) auszubilden (Fig. 2A);
(2) Die Aluminiumoberflächen der Datenleitungen (41) werden bei einer Temperatur von 30 bis 100 C thermisch oxidiert, um Oxidfilme (43) mit einer Dicke von 100 bis 200 S auszubilden (Fig. 2B);
(3) Die Oxidfilme (43) werden teilweise weggeätzt, um die Aluminiumoberflächen der Daten Leitungen (41) freizulegen, die dann wieder thermisch oxidiert werden, um dünne oxidierte Filme (45) mit eine Dicke von bis 100 S auszubilden (Fig. 2C);
(4) Dünne Aluminiumfilme (47) werden in einer Dicke von 100 bis 1000 A aufgedampft, um die transparenten Elektroden (19) und die Datenleitungen (41) miteinander zu verbinden, wobei aktive Elemente aus Schichten von Aluminium, Aluminiumoxid und Aluminium entstehen. Diese aktiven Elemente sind mit den transparenten Elektroden (19) verbunden (Fig. 2D).
Das beschriebene Verfahren kann bei niedrigen Temperaturen
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0C oder darunter durch
von 15O0C oder darunter durchgeführt werden. Die erzeugten AluminiumfiLme besitzen ausgezeichnete Haftung auf dem Fi Imträger.
Auf dem oberen Träger (13) werden streifenförmige transparente Elektroden, z.B. aus ITO, hergestellt, die als eine Elektrode der Anzeige-Bildelemente und als TaktLeitungen dienen.
Die beiden Kunststoffolien-Träger oder -Platten (13, 21) sind im Abstand voneinander angeordnet, wobei ihre Elektroden tragenden Oberflächen einander zugewandt sind. Durch Einschließen des Flüssigkristallmaterials (22) zwischen den Trägern (13, 21) wird die Flüssigkristallzelle (11) vervollständigt.
Fig. 3 zeigt ein Ersatzschaltbild eines Steuerkreises zum Betreiben einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung vom aktiven Matrixtyp. Eine Elektrode jedes Anzeige-Pixels (51) ist mit einer der Takt Leitungen (53) verbunden, während die andere Elektrode mit einem der aktiven Elemente (55) verbunden ist, welche ihrerseits mit den Datenleitungen (41) gekoppelt sind.
Fig. 4 zeigt die statischen Eigenschaften (Strom/Spannungs-Charakteristik) eines aktiven Elements. Aus Fig. 4 ist ersichtlich, daß bei kleinem Absolutwert der Spannung V die Impedanz des aktiven Elements extrem groß. ist. Mit steigendem Absolutwert der Spannung V nimmt die Impedanz des aktiven Elements exponentiell ab.
Im folgenden wird das Grundverfahren zum Betreiben einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung vom aktiven Matrixtyp näher erläutert. Die Takt Leitungen (53) werden mit konstanter zyklischer Periode abgetastet, um Spannungen von für die Ansteuerung ausreichender oder nichtausreichender Höhe nacheinander an die Elektroden anzulegen, die mit den Takt Leitungen (53) verbunden sind. Wenn eine bestimmte Taktleitung (53) angesteuert ist, wird eine Signalspannung
ORIGINAL INSPECTED
. AO.
zur WahL des An- oder Aus-Zustands des FLüssigkristaLLs gleichzeitig an alle Daten I eitungen (41) angelegt. Hierbei wird der An- oder Aus-Zustand des Flüssigkristalls durch die Höhe der angelegten Signalspannung bestimmt. Wenn ein Anzeige-BiLdeLement (Pixel) angeschaltet ist, werden elektrische Ladungen von dem aktiven Element in der Flüssigkristallschicht erzeugt. Wenn die Taktleitung nicht angesteuert wird, erhöht sich die Impedanz des aktiven Elements, wodurch die Entladung der gespeicherten elektrischen Ladungen verringert und die Flüssigkristallschicht auf "An" gehalten wird. Selbst wenn man daher die Zahl der Anzeige-Bildelemente für eine höhere Leistung vergrößert, kann eine ausreichende Spannung an die FlüsssigkristaIIschicht angelegt werden, um eine Anzeige mit hohem Kontrast zu erzielen.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.
Beispiel 1
Eine uniaxial gereckte Polyesterfolie wird ats unterer Träger (21) in Fig. 1 verwendet. Auf der Oberfläche der Polyesterfolie wird ein Mosaik von transparenten Anzeigeelektroden aus ITO erzeugt, worauf man einen Aluminiumfilm aufdampft und durch Photoätzen Da ten Leitungen von 300 8 Dicke herstellt. Anschließend werden die Datenleitungen bei 100°C thermisch oxidiert, um auf ihrer Oberfläche Aluminiumoxidfilme von 200 A Dicke zu erzeugen. Die Oxidfilme werden dann partiell geätzt, um die Aluminiumoberflächen freizulegen. Anschließend erzeugt man erneut durch thermische Oxidation oxidierte Filme (Isolierschichten) mit einer Dicke von 20 bis 100 A. Anschließend wird ein Aluminiumfilm von 300 A Dicke aufgedampft, um die ITO-Anzeigeelektroden und die Daten Leitungen zu verbinden. Hierdurch entstehen aktive Elemente aus Aluminium-Aluminiumoxid-Aluminium für die jeweiligen Anzeigeelektroden. Die Elektroden tragende Oberfläche wird mit einem orientierten Polyimidfilm
("HL 1100" von der Hitachi Kasei K.K.) beschichtet und gerieben. ALs oberer Träger (13) in Fig. 1 wird ebenfaLLs eine uniaxiaL gereckte Polyesterfolie verwendet. Auf der OberfLäche dieser Folie werden streifenförmige ITO-FiLme aLs Takt leitungen (GegeneLektroden) erzeugt/ die man dann mit einem orientierten FiLm beschichtet und reibt. Die beiden Träger werden einander zugewandt angeordnet und ein TN-FLüssigkristaLImateria L wird zwischen ihnen eingeschLossen, um eine FLüssigkristaLLzeLLe (11) herzusteLLen . Die erhaLtene FLüssigkristaLLzeLLe ist frei von Verwerfungen und Verzerrungen der FiLmträger. Bringt man die FLüssigkristaLLzeLLe sandwich-artig zwischen die PoLarisatoren (23, 25) in Fig. 1 ein und betreibt sie im aktiven Matrix-Mode, so werden BiLder von gutem Kontrast und hoher QuaLität angezeigt. Die FLüssigkristaLLzeLLe besitzt hohe Zuverlässigkeit, da sich der ALuminiumfiIm nicht abschä Lt.
BeispieL 2
PoLyimidfiLme werden aLs obere und untere Träger (13, 21) in Fig. 1 verwendet. Auf dem oberen Träger (13) werden streifenförmige transparente ITO-E Lekt roden'ausgebi Ldet, während auf dem unteren Träger (21) wie in BeispieL 1 aktive ELemente aus Aluminium-ALuminiumoxid-ALuminium erzeugt werden. EbenfaLLs wie in BeispieL 1 werden auf dem oberen und unteren Träger orientierte FiLme ausgebildet und gerieben. Zur Herstellung einer FLüssigkristaLlze I Le (11) schließt man ein TN-FlussigkriStallmaterial zwischen dem oberen und unteren Träger ein und durch Kombinieren mit den Polarisatoren (23, 25) erhält man die in Fig. 1 gezeigte Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung.
Der PolyimidfiLm hat eine stark gelbe Eigenfarbe. In Fig. 5 ist z.B. das Transmissionsspektrum einer 100 jjm dicken Polyimidfolie von Übe Kosan dargestellt. Der Einfluß der Färbung des PolyimidfiIms kann dadurch aufgehoben werden, indem man die Intensitäten der vom Gelbbereich des
!;-;;: 36046U
Lichtspektrums der Lichtquelle (37) verschiedenen Farbbereiche erhöht Insbesondere werden die Lichtintensitäten von Rot, Grün und Blau der Lichtquelle (37) so gewählt, daß ihr Verhältnis R : G : B = 1,8 : 3 bis 4 : 30 bis 50 beträgt.
In der in Fig. 1 gezeigten Fluoreszenzschicht (31) sind fluoreszierende Teilchen dispergiert, die bei Stimulation rotes, grünes und blaues Licht emittieren. Das oben genannte Zahlenverhältnis der Lichtintensitäten kann dadurch erreicht werden, daß man die Mengen der fluoreszierenden Teilchen geeignet wählt. Zur Emission von Rotlicht (R) eignet sich z.B. HgO HgF- GeO- : Mn, zur Emission von Grünlicht (G) Znn SiO, : Mn und zur Emission
Z 4
von Blaulicht (B) Sr- (PO,),Cl : Eu. Die Wellenlängen des von diesen fluoreszierenden Materialien emittierten Lichts betragen 685 nm, 544 nm bzw. 453 nm. Da die Lichtdurchlässigkeit des Po Iyimi dfi Ims für diese Wellenlängen 53%, 30% bzw. 2,5% beträgt, werden diese fluoreszierenden Materialien zur Emission von rotem, grünem und blauem Licht der gewünschten Lichtintensität im Verhältnis 2 : 4 : 45 gemischt und in einem Bindemittel dispergiert, um die Fluoreszenzschicht auszubilden. Die erhaltene Lichtquelle hat ein Lichtintensitätsverhältnis von R : G : B - 1,8 : 3,3 : 40. Beim Bestrahlen der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit der dahinter angeordneten Lichtquelle kann ein im Licht-durch lassenden Bereich weißes Bild angezeigt werden.
Obwohl die geschilderte Lichtquelle fluoreszierende Haterialien verwendet, können für die Lichtquelle auch elektrolumineszierende Materialien oder Licht verwendet werden, das durch R-, G- oder B-Farbfilter tritt. Farbige Bilder können dadurch angezeigt werden, daß man die Lichtquelle als Matrix von Lichtquellen-Pixeln ausgestaltet oder die Bilder durch ein Farbfilter beobachtet, das eine Hatrix von Farbfilter-Pixeln umfaßt.

Claims (7)

1. FLüssigkristaLL-Anzeigevorrichtung vom aktiven Matrixtyp, gekennzei chnet durch eine FLüssigkristaLLzeLLe, die einen Kunststoffträger und eine FLüssigkristaLLverbindung umfaßt, und auf dem Kunststofftrager ausgebiLdete nicht-Lineare aktive ELemente zum Ansteuern der FLüssigkristaLLverbindung, die jeweiLs aus Schichten eines MetaLls, eines Isolators und eines Metalls bestehen, wobei die Metalle Aluminium und der Isolator Aluminiumoxid sind.
2. FLüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht-Linearen aktiven ELemente mit Hilfe eines Lithographischen Verfahrens bei einer Temperatur von höchstens 150*C erzeugt worden sind.
3. FLüssigkristaIL-Anzeigevorrichtung nach Anspruch oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoffträger ausgewählt ist unter uniaxial gereckten Polyesterfolien, Po lycarbonatfο Ii en, PoLysuLfonfο Lien, PolyethersuLfonfο Li en und aromatischen Polyesterfolien.
4. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, gekennzeichnet durch eine Flüssigkristallzelle, die einen Polyimidfolienträger und eine Flüssigkristallverbindung umfaßt, auf dem Polyimidfolienträger ausgebildete aktive ELemente zum Ansteuern der FLüssigkristaLLverbindung und eine hinter der FLüssigkristaLLzeLLe angeordnete Lichtquelle zum Emittieren von rotem, grünem und blauem Licht in Richtung auf die FLüssigkrista I Lze I Ie, wobei das rote, grüne und blaue Licht Lichtintensitäten entsprechend dem folgenden Verhältnis haben: Rot : Grün : Blau = 1,8 : 3 bis 4 : 30 bis 50.
5. FlüssigkristaIL-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die aktiven Elemente nicht-Lineare aktive Elemente umfassen, die aus Schichten von Aluminium, Aluminiumoxid und Aluminium bestehen.
6. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die nicht-linearen aktiven Elemente mit Hilfe eines lithographischen Verfahrens bei einer Temperatur von höchstens 1500C erzeugt worden sind.
7. Flussigkristall-Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6 , dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle eine Fluoreszenzschicht umfaßt, welche dispergierte fluoreszierende Teilchen aufweist, die rotes, grünes und blaues Licht emittieren können, wobei das Verhältnis der Lichtintensitäten anhand der dispergierten Menge an fluoreszierenden Teilchen eingestellt worden ist.
DE19863604644 1985-02-15 1986-02-14 Fluessigkristall-anzeigevorrichtung Ceased DE3604644A1 (de)

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JP60026403A JPS61186929A (ja) 1985-02-15 1985-02-15 液晶表示装置
JP60115471A JPS61273525A (ja) 1985-05-30 1985-05-30 液晶表示装置

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE7922167U1 (de) * 1979-10-31 Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen Passive elektrooptische Anzeigevorrichtung, insbesondere Flüssigkristallanzeige
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DE3129162A1 (de) * 1980-07-31 1982-03-04 Nitto Electric Industrial Co., Ltd., Ibaraki, Osaka Polarisierender film
DE3201122A1 (de) * 1981-01-16 1982-10-21 Kabushiki Kaisha Suwa Seikosha, Tokyo Nicht-linearer widerstand und verfahren zur herstellung eines solche verwendenden matrix-fk-anzeigefeldes

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