DE4008525C2

DE4008525C2 -

Info

Publication number: DE4008525C2
Application number: DE4008525A
Authority: DE
Inventors: Hisao Hitachi Jp Yokokura; Teruo Katsuta Jp Kitamura; Akio Mito Jp Mukoh; Junichi Hitachi Jp Hirakata; Yasuhiko Mobara Jp Kando; Isoji Kobe Jp Sakai; Yasuo Fujimura; Noboru Ashiya Jp Masutani
Original assignee: Hitachi Ltd; Nitto Denko Corp
Current assignee: Hitachi Ltd; Nitto Denko Corp
Priority date: 1989-03-18
Filing date: 1990-03-16
Publication date: 1992-04-16
Also published as: US5220447A; JPH02245725A; DE4008525A1; KR0163176B1; KR900014918A; JP2565563B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkristall-Vorrich tung und insbesondere eine Feldeffekt-Flüssigkristall- Displayvorrichtung mit einer Phasenplatte.

Ein herkömmliches tordiertes nematisches Flüssigkristall element weist eine um 90 Grad verdrehte Helixstruktur eines nematischen Flüssigkristalls mit positiver dielektrischer konstanter Anisotropie zwischen zwei Elektrodensubstraten auf. Ein Polarisator ist außerhalb jedes dieser Elektro densubstrate derart angeordnet, daß seine Polarisationsachse unter rechtem Winkel oder parallel zu den Flüssigkristallmolekülen ist, die dem Elektrodensubstrat benachbart sind.

Solch ein Flüssigkristall-Displayelement mit einem Torsions winkel von 90 Grad weist Probleme hinsichtlich der Steil heit des Zusammenhangs zwischen der angelegten Spannung und der Lichtdurchlässigkeit der Flüssigkristallschicht und der Sehwinkelcharakteristik auf. Folglich ist die Möglichkeit einer Hochleistungs-Multiplexnutzung praktisch beschränkt.

Um den Bedarf für eine Displayqualitätsverbesserung und eine Erhöhung der Informationskapazität in einem Flüssigkristall- Displayelement zu befriedigen, ist ferner eine Vorrichtung in die Praxis umgesetzt worden, welche ein Displayelement des Supertwist-Doppelbrechungstyps (STN) verwendet, in dem der Flüssigkristall zwischen zwei Elektroden unter Verdrehung um 180° oder mehr orientiert wird. Bei dieser Vorrichtung besteht aber das Problem, daß sie nur ein Display beschränkter Farben erzielen kann, beispielsweise ein Display von blau auf gelbem Grund oder blau auf weißem Grund.

In den letzten Jahren ist ein Displayelement des STN-Typs angestrebt worden, das von der obigen Farbgebung befreit ist. Dazu ist ein Verfahren zur Bildung eines Doppel schichtaufbaus von Flüssigkristallelementen vorgeschlagen worden.

Der Vorschlag beinhaltet die Bildung eines vollständigen Schwarz-Weiß-Displays durch Aufeinanderschichten von zwei Displayelementen mit identischem Torsionswinkel und Δn · d und einem unterschiedlichen Rotationswinkel (Okumura, Nagata und Wada: Television Society Technical Report, Vol. 11, page 79, 1987 oder auch JP 58-43 428 (A) im Pat. Abstracts of Japan, P 200, Vol. 7, No. 125, 31. Mai 1983).

Dabei ist jedoch der Spielraum von Δn · d klein, und es ist schwierig, den Zellenzwischenraum (gap) zu steuern. Ferner werden zwei STN-Flüssig kristallelemente benötigt, was die Kosten erhöht. Daher ist die Möglichkeit der Massenherstellung einer derartigen Vor richtung gering.

Insbesondere ist in Displayvorrichtungen mit großen Abmessungen, die in Büroautomation-Apparaten verwendet werden und zwei Paare von Glasplatten als Zellensubstrate benötigen, der obige Doppelschichtaufbau aus Gewichtsgründen nicht erstrebenswert.

Aus diesem Grund gibt es einen anderen Vorschlag für ein Schwarz-Weiß-Display durch Phasenausgleich, bei welchem kombiniert ein Flüssigkristallelement und eine Phasenplatte aus einem Kunststoffilm mit Doppelbrechungscharakteristik verwendet werden (Nagae, Hirakata und Komura: Television Society Technical Report, Vol. 12, page 29, 1988).

Die oben erwähnte Displayvorrichtung, die eine Kunststoffilm- Phasenplatte verwendet, weist einen niedrigeren Kontrast auf als die Displayvorrichtung, die zwei Paare von Flüssigkristall-Displayelementen verwendet. Aufgrund des zum Anfügen des Filmes erforderlichen Haftmittels nimmt der Kontrast entsprechend der Anzahl angefügter Filme ab.

Beide obengenannten Vorschläge sind auch in DE-A-38 25 697 beschrieben, von der der Oberbegriff des Anspruchs 1 ausgeht.

Im Hinblick auf die erwähnten Nachteile der bekannten Flüssigkristall- Anzeigen ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Flüssigkristall- Vorrichtung zu schaffen, deren Farbfehler auf ein Minimum reduziert sind. Der erzielbare Kontrast der Flüssigkristall- Vorrichtung soll maximal sein. Außerdem soll ein einfaches und kostengünstiges Fertigungsverfahren angegeben werden. Diese Aufgabe wird mit der in Anspruch 1 angegebenen Vorrichtung bzw. dem in Anspruch 7 angegebenen Verfahren gelöst. Demnach ist die Flüssigkristall-Vorrichtung nach der Erfindung mit einer Phasenplatte aus einer Vielzahl aufeinandergeschichteter Langmuir-Blodgett-Filme versehen.

Diese dünnen, monomolekularen Filme sind an sich bereits bekannt, siehe beispielsweise V. K. Agarwal in "Physics Today", Juni 1988, Seiten 40 bis 46.

Wie DE-A-37 27 945 beschreibt, wurden solche Filme in Flüssigkristall- Zellen bisher als Beschichtung der Innenflächen eingesetzt, die eine Ausrichtung der Flüssigkristall-Moleküle in eine gewünschte Richtung bewirkt. Dabei wurden die Filme jedoch nicht in der erfindungsgemäßen Weise aufeinandergeschichtet und ihre optischen Eigenschaften blieben ungenutzt.

In dieser Spezifikation bedeutet die Phasenplatte mit konstanter Winkeldifferenz der Orientierungsachse eine durch Aufschichten dünner Filme gebildete Phasenplatte, welche durch ein Wasseroberfächen-Ausbreitungsverfahren mit Verän derung der Orientierungsachsen der dünnen Filme mit einem konstanten Winkel gebildet worden sind. Die erwähnten dünnen Filme können gebildet werden durch Aufnehmen eines organischen Polymerfilmes aus einer das organische Polymer enthaltenden Lösung an einer Wasseroberfäche mit einer höheren Geschwindigkeit als ihrer spontanen Ausbreitung.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung und anhand von Beispielen beschrieben.

Fig. 1 ist eine schematische perspektivische Ansicht, welche die Gestalt einer Flüssigkristall- Displayvorrichtung der Erfindung zeigt;

Fig. 2 ist eine schematische Ansicht einer Apparatur zur Erzeugung einer Phasenplatte;

Fig. 3 ist eine schematische Ansicht, die ein zur Bildung eines Wasseroberflächen-Ausbreitungsfilmes aus einer organischen Polymerlösung zeigt, worin (I) eine Draufsicht und (II) eine Seitenansicht ist;

Fig. 4 ist ein Norm-Farbwertanteildiagramm für Hinter grundfarben und eine Flüssigkristall-Displayvor richtung der Erfindung; und

Fig. 5 ist ein Norm-Farbwertanteildiagramm für Farben eines Displayabschnitts einer Flüssigkristall- Displayvorrichtung der Erfindung, in welcher Farbfilter kombiniert vorgesehen sind.

In der Zeichnung bedeuten die Bezugszeichen:

1 Düse
2 Gefäß für Wasser
3 Wasseroberfläche
4 dünner Film
5 Walze
6 dünnes Substrat
7 Tunnelofen
8 Halter
9 oberer Polarisator
10 Phasenplatte
11 oberes Elektrodensubstrat
12 Reibrichtung (rubbing) des oberen Elektrodensubstrats
13 unteres Elektrodensubstrat
14 Reibrichtung des unteren Elektrodensubstrats
15 unterer Polarisator
16 Rücklicht
17 Polarisationsachse des oberen Polarisators
18 Flüssigkristallmoleküle
19 Polarisationsachse des unteren Polarisators.

Zuerst wird der Prozeß zur Erzeugung des organischen Polymer filmes für die Phasenplatte erläutert. Für die Filmbildung kann eine Apparatur verwendet werden, die in den Fig. 2 und 3 schematisch gezeigt ist.

Eine organische Polymerlösung, die von einer Düse 1 auf eine Wasseroberfläche 3 in einem Wassergefäß 2 mit einer konstanten Strömungsgeschwindigkeit abgegeben wird unter Verwendung einer (nicht gezeigten) quantitativen Pumpe, breitet sich spontan an der Wasseroberfläche aus, um einen Film 4 zu bilden. Fig. 3 zeigt schematisch einen Zustand, in welchem der Film gebildet wird.

Fig. 3(I) ist eine Draufsicht, und Fig. 3(II) ist eine Seitenansicht.

Die auf die Wasseroberfläche 3 abgegebene organische Polymer lösung verändert sich selbst aus einer Lösung A über einen Gelzustand B zu einem festen Zustand C, wodurch ein Film 4 gebildet wird. Der Film 4 wird in der Richtung einer Pfeil marke aufgenommen durch ein dünnes Substrat 6, das sich mittels einer Walze 5 bewegt.

Wenn in diesem Fall der Film mit einer höheren Geschwindig keit aufgenommen wird als der spontanen Ausbreitungsgeschwin digkeit der organischen Polymerlösung auf der Wasseroberfläche, können Moleküle des Filmes 4 in der Aufnahmerichtung orientiert werden. Die Aufnahmegeschwindigkeit variiert je nach der Art eines Lösungsmittels und der Art des organischen Polymers. Sie beträgt aber gewöhnlich 5 m/min bis 25 m/min.

Auf diese Weise gebildete Polymerfilme werden aufgeschichtet, wobei einem Film eine konstante Winkeldifferenz gegenüber der Aufnahmerichtung eines anderen Filmes erteilt wird, wodurch die Phasenplatte der Erfindung erhalten werden kann. Außerdem kann der konstante Winkel frei gewählt werden, und vorzugs weise wird ein derartiger Winkel vor Beginn der Stapeltätig keit gewählt. Da kein Haftmittel zum Aufschichten der Filme erforderlich ist, ist die Bearbeitbarkeit beim Aufschichten gut, und es kann eine Phasenplatte mit ausgezeichneter optischer Aktivität erhalten werden, die unten beschrieben wird.

Die Phasenplatte wird direkt auf das Flüssigkristall-Display element aufgesetzt, ohne ein Haftmittel zu verwenden, wodurch das Ziel der Erfindung erreicht werden kann.

In dem obigen Fall wird die Winkeldifferenz beim Aufschichten der organischen Polymerfilme so gewählt, daß der Δn · d eines aufgebrachten Flüssigkristalldisplayelements und der Δn · d der resultierenden Phasenplatte übereinstimmen, wodurch ein Schwarz-Weiß-Display erzielt werden kann.

Der organische Polymerfilm der Erfindung kann durch das oben beschriebene Wasseroberflächen-Ausbreitungsverfahren gebildet werden, und es ist möglich, diejenigen zu verwenden, die durchsichtig sind oder eine totale Lichtdurchlässigkeit von nicht weniger als 70% in dem sichtbaren Strahlenbereich (400 bis 700 nm) aufweisen. Insbesondere werden nichtchromatische Filme vorzugsweise verwendet.

Die Materialien zur Bildung dieser organischen Polymerfilme sind folgende: olefinische Polymere, beispielsweise Poly karbonat, Äthylen-Vinyl-Alkohol-Mischpolymer, Polyvinylchlorid, Polyvinylidenchlorid, Polystyren, Polyimid, Polyamid, Poly amid-Imid, Polyimid-Siloxan, Polymelamin, Polyurea, Polybuten, Poly-p-Xylylen, Polyester, Polymethylpenten, usw.; Zellulose derivate wie zum Beispiel Zelluloseacetat usw.; fluorin haltige Polymere wie beispielsweise Polyvinylfluorid, Poly vinylidenfluorid usw.; Acrylatpolymere wie zum Beispiel Poly methyl-Methacrylat usw.; Flüssigkristall-Polymere; oder Misch polymere dieser Materialien.

Als Lösungsmittel zur Ausbreitung oder Entwicklung (development) der obigen Polymere ist jedes Lösungsmittel verwendbar, das die Polymere vollständig auflösen kann. Beispiele für solche Lösungsmittel umfassen hydrophile Lösungs mittel wie zum Beispiel aliphatische oder aromatische Ketone, Ester, Alkohol, Amin, Aldehyd, Peroxid und Mischungen derselben.

Der beschriebene dünne Film der Erfindung kann direkt an der Oberfläche des Flüssigkristall-Displayelementsubstrats oder auf dem Polarisator gebildet werden. Ferner kann er auch auf einem anorganischen Film von SiO₂, Al₂O₃, TiO₂ oder dergl. gebildet werden. Und ein Silan-Kopplungsmittel kann auch in Verbindung verwendet werden.

Ferner kann er auch zusätzlich zu der Verwendung als Phasen platte als Ausrichtungsfilm für einen Flüssigkristall verwendet werden. In diesem Fall ist es erforderlich, die Phasen platte an einer den Flüssigkristall enthaltenden Fläche vor zusehen und die Orientierungsachse ihrer Oberflächenschicht mit der Orientierungsrichtung des Flüssigkristalls in Über einstimmung zu bringen.

Er kann auch als optischer Modulatorfilm in einem optischen Gerät verwendet werden.

Die Phasenplatte der Erfindung weist eine optische Aktivität auf, da sie gebildet ist durch Aufschichten der Filme unter Veränderung ihrer Orientierungsachsen mit einem konstanten Winkel.

Die Phasendifferenz wird zerstört (destroyed), indem ihr Δn · d mit dem Δn · d des Flüssigkristallelements in Übereinstimmung gebracht wird, wodurch ein Schwarz-Weiß-Display ermöglicht wird.

Die Phasenplatte der Erfindung weist einen ausgezeichneten Kontrast gegenüber einer herkömmlichen Phasenplatte aus einem Kunststoffilm auf, und als Grund dafür wird die Tatsache angesehen, daß die Phasenplatte der Erfindung eine geringere Dicke aufweist und kein Haftmittel für das Aufschichten der Filme benötigt.

Die Erfindung wird anhand von Beispielen erläutert.

Beispiel 1

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht einer Ausbildung der Flüssigkristall-Displayvorrichtung der Erfindung.

Ein Flüssigkristall wird zwischen einem oberen Elektroden substrat 11 mit einer durchsichtigen Elektrode und einem unteren Elektrodensubstrat 13 mit einer durchsichtigen Elektrode gehalten, und der mit 18 bezeichnete Flüssigkristall ist ver dreht orientiert aufgrund einer Orientierungsbehandlung des oberen und des unteren Substrats und einer optisch aktiven Substanz. In diesem Flüssigkristalldisplayelement ist das obere Elektrodensubstrat 11 mit einer Phasenplatte 10 versehen, und das Flüssigkristalldisplayelement wird zwischen oberen und unteren Polarisatoren 9 und 15 gehalten. Ein Rück licht (back light) 16 ist an der unteren Seite vorgesehen.

Ein Flüssigkristalldisplayelement wurde so gebildet, daß eine Flüssigkristall-Molekularschicht zwischen den Oberflächen des oberen und unteren Substrats einen Torsionswinkel von 240 Grad aufwies, und daß die Flüssigkristall-Molekularschicht eine Dicke d von 6 µm hatte. S811 als optisch aktive Substanz (geliefert von Merk Co.) wurde inkorporiert in einen nematischen Flüssigkristall, der als Hauptbestandteile einen Flüssig kristall auf Biphenylbasis und einen Flüssigkristall auf Ester-Zyklohexanbasis enthielt, um einen Flüssigkristall mit einer Brechungsanisotropie Δn von 0,133 zu bilden. Dieser Flüssigkristall wurde in dem Flüssigkristall-Displayelement eingeschlossen, um ein STN-Flüssigkristall-Displayelement mit einem Δn · d von 0,8 µm zu bilden.

Eine Phasenplatte, welche aus aufgeschichteten dünnen Filmen gebildet war, die durch ein Wasseroberflächen-Ausbreitungs verfahren erhalten wurden und ein Δn · d von 0,8 µm aufwiesen, wurde an der Substratoberfläche des Flüssigkristall-Display elements gebildet.

Der Prozeß zur Bildung dieser Phasenplatte wird nachfolgend erläutert.

Als Material für den oben erwähnten dünnen Film wurde ein Flüssigkristallpolymer verwendet, das gebildet wurde durch Mischpolykondensation von Polyäthylen-Terephthalat mit p-Hydroxy benzoat und wiedergegeben wird durch die folgende Formel:

Eine Lösung wurde zubereitet durch Lösen des Flüssigkristall polymers in einer 50 : 50 (Gewichtsteile)-Mischungslösung aus einem Phenol und Tetrachloräthan in einer solchen Menge, daß die Polymerkonzentration 10% betrug.

Der dünne Film wurde aus dieser Lösung als ein "Ausbreiter" (developer) gebildet unter Verwendung einer in den Fig. 2 und 3 gezeigten Apparatur zum Bilden eines kontinuierlichen Filmes.

Wie in Fig. 3 gezeigt, wird der Ausbreiter kontinuierlich abgegeben und auf eine Wasseroberfläche ausgebreitet durch eine Düse 1, um einen dünnen Ausbreitungsfilm 4 zu bilden. Der dünne Ausbreitungsfilm 4 wird aufgenommen mittels eines bandförmigen dünnen Substrats 6, das sich vermöge einer Walze 5 in der Pfeilrichtung mit konstanter Geschwindigkeit bewegt.

Wie in den Fig. 3(I) und (II) gezeigt, wird der aus der Düse 1 herausfließende Ausbreiter dann durch das dünne Substrat 6 aufgenommen und gestreckt, und während er sich ent lang einem Bereich A durch einen Bereich B hindurch zu einem Bereich C bewegt, erfährt das Lösungsmittel eine partielle Verflüchtigung, und der feste Film 4 wird gebildet.

Der dünne Film wird dann mit höherer Geschwindigkeit als der spontanen Ausbreitungsgeschwindigkeit des Ausbreiters auf der Wasseroberfläche aufgenommen, wodurch das organische Polymer, das den dünnen Film bildet, in der Aufnahmerichtung orien tiert wird, und der resultierende dünne Film weist eine optische Polarisationscharakteristik auf. Zusätzlich kann durch den geschilderten Prozeß ein dünner Film mit einer Dicke von 50 bis 100 nm (500 bis 1000 Å) durch eine Operation erhalten werden.

Wie in Fig. 2 gezeigt, wurde ein Flüssigkristall-Displayelement an einem Halter 8 angebracht, der an dem dünnen Substrat 6 angeordnet war, und der dünne Film wird direkt an die Ober fläche des Elementsubstrats angefügt. Der angefügte dünne Film wird durch einen Tunneltrockenofen geleitet, um ihn zu trocknen und das Lösungsmittel zu entfernen.

Zusätzlich wurde bei diesem Beispiel der Tunneltrockenofen auf 60°C gehalten, und es war so eingestellt, daß der dünne Film etwa fünf Minuten zum Durchlaufen des Tunneltrockenofens brauchte.

Ferner ließ man bei diesem Beispiel das dünne Substrat 6 sich mit 3 m/min bewegen, um einen Film auf der Flüssigkristall- Displayelementoberfläche zu bilden.

Das Flüssigkristall-Displayelement wurde aus dem Halter 8 jedesmal entfernt, wenn es zur Bildung von fünf Schichten aufgeschichtet war, und dann wurde das Element um 10 Grad von der Bewegungsrichtung des dünnen Substrats 6 weggedreht, das heißt, von der Achse der Aufnahmerichtung des dünnen Filmes (die nachfolgend als Orientierungsachse bezeichnet wird), und wieder eingesetzt. Dann wurde der obige Vorgang wiederholt, um den dünnen Film auf den aufgeschichteten Filmen aufzu schichten.

Jedesmal, wenn fünf Schichten des beschriebenen dünnen Filmes aufgeschichtet waren, wurde die Achse um 10 Grad in der gleichen Richtung gedreht, und insgesamt 100 Schichten wurden aufgeschichtet, um eine Phasenplatte mit einem Δn · d von 0,8 µm auf dem Flüssigkristall-Displayelementsubstrat zu bilden.

Ferner wurde unter einem Polarisationsmikroskop mit gekreuzten Nicolschen Prismen ein Kompensator (eine Phasenaus gleichsplatte) und die gebildete Phasenplatte aufgeschichtet, und die Phasendifferenz des Kompensators wurde so einge stellt, daß sie ein dunkles Feld ergab, auf der Grundlage dessen der Wert Δn · d bestimmt wurde.

Das Helligkeitsverhältnis zwischen dem Hintergrund und dem Displayabschnitt der geschilderten Displayvorrichtung, das heißt, das Kontrastverhältnis, betrug 32 : 1, und der Quotient der Hintergrundhelligkeit und der Lichtquellenhelligkeit oder der Transmissionsgrad betrug 20%.

Fig. 4 ist ein CIE(Standard)-Farbwertanteildiagramm für Farben der Hintergrund- und der Displayabschnitte.

Wie in Fig. 4 gezeigt, sind die Hintergrundfarbe (○) und die Displayfarbe (⚫) sämtlich in Stellungen nahezu in der Mitte der Koordinaten und nahe der Lichtquelle (), was zeigt, daß diese Abschnitte nicht-chromatisch sind. Es ist daher zu erkennen, daß die Displayvorrichtung eine Schwarz-Weiß- Displayvorrichtung war.

In diesem Beispiel wurde die Phasenplatte direkt auf der Flüssigkristall-Displayelement-Substratfläche gebildet. Anstelle des obigen Flüssigkristall-Displayelementes kann jedoch auch ein Film verwendet werden, der aus dem gleichen Material wie die Phasenplatte gebildet ist, und ein dünner Film kann direkt darauf gebildet werden in der gleichen Weise wie oben und als Phasenplatte verwendet werden.

Beispiel 2

Eine Ausbreiterlösung wurde zubereitet durch Lösen eines Polycarbonats in einer 80 : 20 (Gewichtsteile)-Mischungslösung eines Zyklohexanons und Acetophenons in solch einer Menge, daß die Polymerkonzentration Gewichts-% betrug. Durch die Verwendung dieser Lösung wurde ein dünner Film auf einem Flüssigkristall-Displayelementsubstrat gebildet durch ein Wasseroberflächen-Ausbreitungsverfahren auf gleiche Art wie in Beispiel 1. Und jedesmal, wenn zehn Schichten des Filmes aufgeschichtet waren, wurde die Orientierungsachse um 20 Grad gedreht, und dieser Vorgang wurde 11mal wiederholt, um eine Phasenplatte mit insgesamt 120 Schichten und einem Δn · d von 0,8 µm zu bilden. Der Aufbau einer Flüssigkristall-Displayvorrichtung, die mit der Phasenplatte versehen war, war so, wie in Fig. 1 gezeigt.

Die Flüssigkristall-Displayvorrichtung hatte ein Kontrastver hältnis zwischen dem Hintergrundabschnitt und dem Displayab schnitt von 30 : 1 und in dem Hintergrundabschnitt einen Trans missionsgrad von 16%.

Beispiel 3

Eine Ausbreiterlösung wurde zubereitet durch Formulieren eines verzweigten Polymers, Flüssigkristall-Polysiloxan zu einer 80 : 20 (Gewichtsteile)-Mischungslösung von Toluen und Methyläthylketon in solch einer Menge, daß die Polymerkonzen tration 8 Gewichts-% betrug. Durch die Verwendung dieser Lösung wurde ein dünner Film auf einem Flüssigkristall- Displayelementsubstrat gebildet durch ein Wasseroberflächen- Ausbreitungsverfahren auf gleiche Art wie in Beispiel 1. Und jedesmal, wenn acht Schichten des Filmes aufgeschichtet waren, wurde die Orientierungsachse um 10 Grad gedreht, und dieser Vorgang wurde 23mal wiederholt, um eine Phasenplatte mit insgesamt 192 Schichten und einem Δn · d von 0,8 µm zu bilden. Der Aufbau einer Flüssigkristall-Displayvorrichtung, die mit der Phasenplatte versehen war, war so, wie in Fig. 1 gezeigt.

Die Flüssigkristall-Displayvorrichtung hatte ein Kontrastver hältnis zwischen dem Hintergrundabschnitt und dem Displayab schnitt von 28 : 1 und einen Transmissionsgrad in dem Hinter grundabschnitt von 18%.

Beispiel 4

Eine Ausbreiterlösung wurde zubereitet durch Lösen eines Polyimids, das durch Polymerisation von 3,3′, 4,4′-Benzophenon- Tetracarboxyl-Dianhydrid und 4,4′-bis (m-Aminophenoxy)- Diphenylsulfon erhalten wurde, in einer 50 : 50 (Gewichts teile)-Mischungslösung von N-Methyl-2-Pyrrolidon und Aceto phenon in solch einer Menge, daß die Polymerkonzentration 7 Gewichts-% betrug.

Durch die Verwendung dieser Lösung wurde ein dünner Film mit einer Aufnahmegeschwindigkeit von 12 m/min gebildet durch ein Wasseroberflächen-Ausbreitungsverfahren auf gleiche Art wie in Beispiel 1. Und jedesmal, wenn 5 Schichten des Filmes auf geschichtet waren, wurde die Orientierungsachse um 10 Grad verändert, und dieser Vorgang wurde 47mal wiederholt, um eine Phasenplatte mit insgesamt 240 Schichten und einem Δn · d von 0,8 µm zu bilden. Der Aufbau einer Flüssigkristall-Displayvorrichtung, die mit der Phasenplatte versehen war, war so, wie in Fig. 1 gezeigt.

Die Flüssigkristall-Displayvorrichtung hatte ein Kontrastver hältnis zwischen dem Hintergrundabschnitt und dem Displayab schnitt von 26 : 1 und einen Transmissionsgrad in dem Hinter grundabschnitt von 15%.

Beispiel 5

Eine Flüssigkristall-Displayvorrichtung in Matrixanordnung, erzeugt durch Drucken von Farbfiltern von rot, grün und blau auf die Phasenplattenfläche der Flüssigkristall-Displayvor richtung von Fig. 1, wurde im 1/200 Tastverhältnis (duty) angesteuert. Fig. 5 zeigt ein Diagramm, in dem die Displayfarben in diesem Fall auf CIE-Farbwertkoordinaten ange zeigt sind.

Es ist zu erkennen, daß jede Farbe eine hohe Farbreinheit und einen weiten Displayfarbenbereich aufwies. Außerdem waren die Farbfilter die gleichen wie die, welche in allgemeinen Flüssig kristall-Farbfernsehempfängern verwendet werden.

Die in diesem Beispiel verwendeten Elemente wiesen einen Tor sionswinkel von 240 Grad auf. Und wenn Flüssigkristallelemente mit einem Δn · d von 0,4 bis 1,5 µm und einem Torsions winkel von 180 bis 270 Grad verwendet wurden, waren die Ergebnisse ähnlich denen dieses Beispiels.

Die obige Phasenplatte kann auch dann ähnliche Effekte erbringen, wenn sie als Belag für einen Polarisator oder als Grundierung für einen Orientierungsfilm verwendet wird. Ferner kann wie die obigen Farbfilter in einem Flüssig kristall-Farbfernsehempfänger ein durchsichtiger Kunststoffilm durch Färben desselben verwendet werden.

Vergleichsbeispiel 1

Eine Flüssigkristall-Displayvorrichtung wurde hergestellt unter Verwendung eines Polykarbonatfilms (Δn · d = 0,8 µm) als Phasenplatte und des gleichen Flüssigkristall wie dem in Beispiel 1 verwendeten, und der Kontrast und der Transmissions grad der Flüssigkristall-Displayvorrichtung wurden gemessen.

Die Vorrichtung wies ein Kontrastverhältnis von 8 : 1 und einen Transmissionsgrad von 15% auf.

Vergleichsbeispiel 2

Zwei Polykarbonatfilme (Δn · d = 0,4 µm) wurden aufgeschichtet unter Veränderung einer Orientierungsachse gegenüber der anderen um 30 Grad, um eine Phasenplatte zu erzeugen. Diese Phasenplatte wurde verwendet, und die Prozedur von Ver gleichsbeispiel 1 wurde wiederholt, um eine Flüssigkristall- Displayvorrichtung zu bilden.

Die Vorrichtung wies ein Kontrastverhältnis von 19 : 1 und einen Transmissionsgrad von 18% auf.

Die Erfindung verwendet die Phasenplatte, die durch Auf schichten der in einem Wasseroberflächen-Ausbreitungsverfahren erhaltenen organischen Polymerfilme mit Veränderung ihrer Orientierungsachsen um einen konstanten Winkel gebildet wurde, wodurch das Kontrastverhältnis, ein Verhältnis zwischen der Helligkeit in weißem Display und der Helligkeit in schwarzem Display, der resultierenden Flüssigkristall-Displayvorrichtung bemerkenswert ausgezeichnet ist gegenüber einer Vorrichtung, die durch Aufschichten von Kunststoffilmen erhalten wurde, und es ist auch möglich, einen Transmissions grad, einen Quotienten aus Hintergrundhelligkeit und Licht quellenhelligkeit, zu erzielen, welcher dem einer herkömmlichen Flüssigkristall-Displayvorrichtung mit Doppelschichtauf bau äquivalent ist.

Da die Anzahl der in der Erfindung benötigten Flüssig kristallschichten eins beträgt, ist es außerdem möglich, eine kompakte, leichte und qualitativ hochwertige Flüssigkristall- Displayvorrichtung zu schaffen.

Claims

1. Flüssigkristall-Vorrichtung, mit:
zwei Substraten (11, 13),
einer zwischen den Substraten (11, 13) befindlichen Flüssigkristallschicht mit Molekülen (18) eines nematischen Flüssigkristalls positiver dielektrischer Anisotropie und mit einer optischen aktiven Substanz, wobei die Flüssigkristallmoleküle schraubenförmig mit einer zu den Substraten (11, 13) senkrechten Helixachse orientiert sind und zwischen den Substraten (11, 13) einen gesamten Torsionswinkel von 180 bis 270° bilden, und
einer Phasenplatte (10),
dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenplatte (10) eine Aufschichtung von Wasseroberflächen- Ausbreitungsfilmen (4, Langmuir-Blodgett-Filmen) eines organischen Polymers mit schrittweise um einen konstanten Winkel gegeneinander verdrehten Orientierungsachsen aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkristallmoleküle so gewählt werden, daß das Produkt aus der Brechungsindex-Anisotropie Δn des nematischen Flüssigkristalls und der Dicke d in µm der zwischen den zwei Substraten (11, 13) befindlichen Flüssigkristallschicht 0,4 bis 1,5 µm beträgt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Farbfilter umfaßt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasenplatte (10) direkt auf einem der Substrate (11, 13) aufgebracht ist.

5. Verwendung der Flüssigkristall-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 in einer Flüssigkristall-Anzeige.

6. Verwendung der Flüssigkristall-Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 in einem optischen Modulator.

7. Verfahren zur Bildung einer Phasenplatte (10) für eine Flüssigkristall-Vorrichtung mit folgenden Schritten:
Ausbreiten einer Lösung eines organischen Polymers in einem organischen Lösungsmittel auf einer Wasseroberfläche (3),
Bildung eines festen Films (4) aus dem organischen Polymer durch mindestens teilweises Verflüchtigen des Lösungsmittels zur Erhöhung der Polymer-Konzentration in der Lösung sowie Aufnehmen des Films (4) von der Wasseroberfläche (3) mit einer höheren Geschwindigkeit als der spontanen Ausbreitungsgeschwindigkeit der Lösung auf der Wasseroberfläche (3), und
Aufeinanderschichten aufgenommener Filme (4) unter konstantem Winkelversatz ihrer Orientierungsachsen.