DE3705109A1

DE3705109A1 - Display

Info

Publication number: DE3705109A1
Application number: DE19873705109
Authority: DE
Inventors: Neal Douglas Conrad; Sandra Kay Mcclelland; William Ronald Roach
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1986-02-24
Filing date: 1987-02-18
Publication date: 1987-08-27
Also published as: FR2594992B1; IT1203493B; GB8704033D0; KR870008208A; SG17292G; US4726659A; IT8719421A0; JPS62209513A; GB2187026B; FR2594992A1; US4726659B1; GB2187026A; CA1279990C

Description

Die Erfindung betrifft ein Display, insbesondere ein Flüssigkristall- Display LCD, mit einem Paar gegenüberliegender Substrate, über denen je eine Elektrode angeordnet ist, und mit je einer Ausrichtschicht auf den Elektroden.

Ein Flüssigkristall-Display (LCD) enthält ein Substratpaar mit mindestens einer Elektrode auf jedem Substrat. Über jeder Elektrode befindet sich eine Ausrichtschicht, und auf der den Elektroden gegenüberliegenden Außenseite jedes Substrats wird eine Polarisierschicht vorgesehen. Bei einem Farb-LCD befindet sich außerdem ein in einer Schicht eingekapseltes Farbfilter zwischen der Elektrode und dem Substrat. Das Flüssigkristallmaterial LCM wird zwischen die Ausrichtschichten eingefügt. Die Ausrichtschichten richten das Flüssigkristallmaterial auf einen vorgegebenen "Neigungswinkel" aus; es handelt sich hierbei um den Winkel zwischen der Längsachse eines Flüssigkristall-Moleküls und der Ebene der Ausrichtsschicht.

Die Ausrichtschichten dürfen nicht mit einer so hohen Aushärttemperatur behandelt werden, die Schäden an der Antriebselektronik und am Farbfilter verursacht. Es gibt zwar bei niedrigen Temperaturen aushärtende Materialien zum Herstellen von Ausrichtschichten, diese Schichten besitzen jedoch einen kleinen Neigungswinkel. Kleine Neigungswinkel führen zur Mehrdeutigkeiten betreffend das Ausrichten des Flüssigkristallmaterials in Bezug auf die Ausrichtschicht sowie zu einer langen Ansprechzeit. "Mehrdeutigkeit" bedeutet hier, daß verschiedene Bereiche des Flüssigkristallmaterials innerhalb eines LCD mit unterschiedlichen optischen Drehungen ausgerichtet werden. Schließlich lassen einige Ausrichtmaterialien eine Ionenmigration vom Substrat in das Flüssigkristallmaterial zu.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein LCD zu schaffen, dessen Ausrichtschichten bei Temperaturen auszuhärten sind, die beim Herstellen die Elektronik oder die Farbfilter nicht beschädigen würden, die ferner ein Minimum an Verdrehungs-Mehrdeutigkeiten besitzen und in denen nur eine minimale Ionenmigration auftritt. Für das Display eingangs genannter Art besteht die erfindungsgemäße Lösung darin, daß die eine Ausrichtschicht aus einem anderen Material als die andere Ausrichtschicht besteht.

Durch die erfindungsgemäße Wahl unterschiedlicher Materialien für die Ausrichtschichten wird insbesondere erreicht, daß die eine Ausrichtschicht eine niedrigere Aushärttemperatur als die andere Ausrichtschicht besitzt. Beim Aushärten mit der niedrigeren Temperatur werden empfindliche organische Schichten, z. B. ein Farbfilter, nicht beschädigt. Zugleich besitzt die andere Ausrichtschicht wegen ihrer höheren Aushärttemperatur einen größeren Neigungswinkel, so daß trotz des kleinen Neigungswinkels der ersten Ausrichtschicht Mehrdeutigkeiten des Flüssigkristall-Displays insgesamt auf ein Minimum herabgesetzt werden. Vorzugsweise wird die an das Farbfilter angrenzende Ausrichtschicht aus dem Material mit der niedrigeren Aushärttemperatur hergestellt. Es kann sich hierbei insbesondere um ein Organosilan handeln, während die andere, bei höherer Temperatur aushärtende Schicht aus einem Polyimid hergestellt werden kann.

Anhand der schematischen Zeichnung eines Schnitts durch ein Flüssigkristall-Display werden Einzelheiten der Erfindung erläutert.

Das nur zum Teil dargestellte, mit 10 bezeichnete Flüssigkristall- Display (LCD) besitzt ein erstes Substrat 12 und ein zweites Substrat 14. Auf der Außenfläche des ersten Substrats 12 befindet sich eine erste Polarisierschicht 16, auf der Außenfläche des zweiten Substrats 14 befindet sich eine zweite Polarisierschicht 18. Über dem ersten Substrat 12 liegt eine erste Elektrode 20, auf dieser befindet sich eine erste Ausrichtschicht 22. Angrenzend an das zweite Substrat 14 wird ein Farbfilter 24 vorgesehen, das in eine Einschließschicht 26 eingekapselt wird. Angrenzend an die Einschließschicht 26 liegt eine zweite Elektrode 28, an die wiederum eine zweite Ausrichtschicht 30 angrenzt. Zwischen den Ausrichtschichten 22 und 30 wird ein Flüssigkristallmaterial (LCM) 32 angeordnet. Bei Aktiv-Matrix-LCDs enthält die Ebene der ersten Elektrode 20 typisch auch ein aktives Antriebsorgan, z. B. eine Diode oder einen Transistor (nicht gezeichnet), und Adreßleitungen (nicht gezeichnet), die alle im Stand der Technik bekannt sind. Auf Wunsch kann das aktive Antriebsorgan in der Ebene der zweiten Elektrode 28 angeordnet werden.

Die Substrate 12, 14 können aus einem transparenten Material, z. B. aus Glas, Quarzglas oder aus Kunststoff, bestehen. Die Elektroden 20 und 28 können aus einer transparenten leitenden Schicht, z. B. aus Zinnoxid oder Indiumzinnoxid, mit einer Dicke von etwa 200 nm hergestellt werden. Das Farbfilter 24 kann eine organische Farbe oder ein Pigment enthalten, während die Einschließschicht 26 aus einem transparenten organischen Polymer, wie Polymethylmethacrylat, bestehen kann. Das Flüssigkristallmaterial 32 kann ein verdrehter nematischer Typ sein, z. B. eine Mischung von Phenylcyclohexan, Biphenylcyclohexan und Cyclohexylbiphenylcyclohexan, wie es unter der Bezeichnung ZLI 2293 von der Firma E. Merck & Co., Rahway, N. J., USA, angeboten wird.

Die erste Ausrichtschicht 22 kann zum Sperren einer Ionenmigration aus einem Polyimid mit etwa 100 nm Dicke hergestellt werden, das eine relativ hohe Aushärttemperatur von etwa 250°C besitzt. Die zweite Ausrichtschicht 30 kann aus einem Material mit niedriger Aushärttemperatur, z. B. aus einer Monomolekularen Schicht eines Organosilans, wie N- Methylaminopropyltrimethoxysilan, bestehen, das eine Aushärttemperatur von etwa 90°C besitzt. Dadurch wird die Möglichkeit einer Beschädigung des Filters 24 während des Aushärtens vermieden. Die Polarisierschichten 16 und 18 können mit Jod dotierten Polyvinylalkohol enthalten.

Jedes der Substrate 12, 14 wird zusammen mit seinen Schichten getrennt gehärtet, geschliffen bzw. poliert und (am anderen Substrat) montiert. Dann werden die Ränder in bekannter Weise gesiegelt, wobei ein Raum bzw. eine Einfüllöffnung freigelassen wird. Danach wird in den Raum zwischen den Substraten das LCM 32 eingefüllt. Schließlich wird die (nicht gezeichnete) Einfüllöffnung auf bekannte Weise versiegelt.

Ausführungsbeispiel

Es wurde ein LCD unter Verwendung der oben angegebenen Materialien hergestellt, das heißt für die erste Ausrichtschicht 22 wurde ein Polyimid und für die zweite Ausrichtschicht 30 wurde ein Organosilan verwendet. Der Neigungswinkel wurde auf bekannte Weise gemessen. Zur Messung wurde eine Technik verwendet, die in dem Artikel von H. Birecki und F. J. Kahn "Accurate Optical Measurement of Small Tilt Angles in Thin Twisted Nematic Layers" aus dem Buch "The Physics and Chemistry of Liquid Crystal Devices", Herausgeber G. F. Spockel, Plenum Press, N. Y. 1980, beschrieben wird. Für das LCM 32 wurde ein mittlerer Neigungswinkel von etwa 0,5 bis 0,6° erhalten. Wie sich durch visuelle Prüfung ergab, war dieser Winkel groß genug, um Mehrdeutigkeiten zu eliminieren.

Gegenbeispiel Nr. 1:

Es wurde ein LCD hergestellt, bei dem im Gegensatz zum vorstehenden Ausführungsbeispiel beide Ausrichtschichten 22 und 30 aus dem gleichen Material, dem Organosilan, bestehen. Der durchschnittliche Neigungswinkel betrug etwa 0,3°, dadurch ergaben sich Mehrdeutigkeiten in der Flüssigkristallmaterial- Schicht.

Gegenbeispiel Nr. 2:

Sobald beide Ausrichtschichten 22 und 30 ein Polyimid enthielten, betrug der Neigungswinkel des LCD 2 bis 3°. Dieser Neigungswinkel war zwar ausreichend um Mehrdeutigkeiten in dem Flüssigkristallmaterial 32 auszuschließen, jedoch wurde das Farbfilter 24 durch die hohe Aushärttemperatur beschädigt.

Claims

1. Display (10) mit einem Paar gegenüberliegender Substrate (12, 14), über denen je eine Elektrode (20, 28) angeordnet ist, und mit je einer Ausrichtschicht (22, 30) auf den Elektroden (20, 28), dadurch gekennzeichnet, daß die eine Ausrichtschicht (22) aus einem anderen Material als die andere Ausrichtschicht (30) besteht.

2. Display nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Substrate (12, 14) ein transparentes Material enthalten.

3. Display nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektroden (20, 28) eine transparente, leitende Schicht enthalten.

4. Display nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Ausrichtschicht (22) eine andere Aushärttemperatur als die andere Ausrichtschicht (30) besitzt.

5. Display nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch ein Farbfilter (24) nächst der Ausrichtschicht (30) mit der niedrigeren Aushärttemperatur.

6. Display nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Ausrichtschicht (22) ein Polyimid und die andere Ausrichtschicht (30) ein Organosilan enthält.

7. Display nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch ein Flüssigkristallmaterial (32) zwischen den Substraten (12, 14).

8. Display nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch je eine an jedes Substrat (12, 14) auf deren den Elektroden (20, 28) gegenüberliegender Oberfläche angrenzende Polarisierschicht (16 bzw. 18).