DE60127115T2

DE60127115T2 - Bistabile reflexionsanzeigevorrichtung mit umgewandeltem kontrast

Info

Publication number: DE60127115T2
Application number: DE60127115T
Authority: DE
Inventors: Ivan N. Dozov; Philippe R. Martinot-Lagarde; Daniel N. Stoenescu
Original assignee: Nemoptic SA
Current assignee: Nemoptic SA
Priority date: 2000-05-12
Filing date: 2001-05-11
Publication date: 2007-11-08
Anticipated expiration: 2021-05-12
Also published as: EP1281104A2; CA2409708C; AU2001260401A1; CN1221846C; DE60127115D1; JP2004518988A; FR2808890A1; KR20030019374A; KR100798588B1; EP1281104B1; JP4942898B2; WO2001086345A3; WO2001086345A2; CA2409708A1; ATE356370T1; US6795146B2; US20030128314A1; CN1429352A; FR2808890B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft den Bereich der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen.
STAND DER TECHNIK
Flüssigkristalle werden häufig in Anzeigevorrichtungen eingesetzt. Bei den nematischen Anzeigevorrichtungen, die der bevorzugte Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind, wird ein nematischer Flüssigkristall verwendet, der achiral oder chiral ist, beispielsweise indem ein chirales Dotierungsmittel hinzugefügt wird. Die Orientierung und die Verankerung des Flüssigkristalls in der Nähe der Oberflächen werden durch Schichten oder Behandlungen zur Ausrichtung definiert, die auf die Substrate angewendet werden. In Abwesenheit eines Feldes wird auf diese Weise eine nematische Textur vorgegeben, die gleichförmig oder leicht verdreht ist.
Die meisten der bis heute vorgeschlagenen und realisierten Vorrichtungen sind monostabil. In Abwesenheit eines elektrischen Feldes wird eine einzige Textur in der Vorrichtung realisiert. Sie entspricht einem absoluten Minimum der Gesamtenergie der Zelle. In einem Feld wird diese Textur kontinuierlich verformt und ihre optischen Eigenschaften variieren in Abhängigkeit von der angewendeten Spannung. Beim Abschalten des Feldes erscheint erneut die nematische Phase in der einzigen monostabilen Textur.
Eine weitere Klasse nematischer Anzeigevorrichtungen ist diejenige der bistabilen, multistabilen oder metastabilen nematischen Phasen. In diesem Fall können in der Zelle wenigstens zwei unterschiedliche Texturen, die in Abwesenheit eines Feldes stabil oder metastabil sind, realisiert werden und dies mit denselben Verankerungen auf den Oberflächen. Als "bistabil" oder "multistabil" werden im allgemeinen wenigstens zwei Zustände derselben Energie oder mit nahe beieineinaderliegenden Energien bezeichnet, die in Abwesenheit einer äußeren Einflußnahme quasi unendlich lange leben. Dagegen werden als "metastabil" Zustände bezeichnet, die leicht verschiedene Energieniveaus haben und die dazu imstande sind, nach einer langen Relaxationszeit umzukippen. Das Umkippen zwischen den zwei Zuständen wird durch die Anwendung geeigneter elektrischer Signale realisiert. Nachdem der Zustand eingenommen ist, bleibt er in Abwesenheit eines Feldes durch die Bistabilität (oder Metastabilität) gespeichert. Dieses Gedächtnis der bistabilen Anzeigen ist für zahlreiche Anwendungen sehr interessant. Einerseits gestattet es eine niedrige Auffrischungsrate der Bilder, was sehr günstig ist, um den Verbrauch tragbarer Geräte zu verringern. Andererseits stellt das Gedächtnis für schnelle Anwendungen (beispielsweise Video) eine sehr hohe Multiplexrate bereit, was eine Videoanzeige mit hoher Auflösung gestattet.
Ein typisches Beispiel einer bekannten bistabilen Anzeigevorrichtung [Dokument 1] ist schematisch in 1 dargestellt. In diesem Fall ist eine der bistabilen Texturen (T₀) gleichförmig (oder, im allgemeinen, leicht verdreht), wohingegen die andere (T₃₆₀) eine zusätzliche Torsion von ±360° hat. Die spontane cholesterische Ganghöhe p₀ des Materials ist gleich p₀ ≅ 2.d gewählt (wobei d die Dicke der Flüssigkristallschicht ist), um die Energien der beiden topologisch äquivalenten Zustände T₀ und T₃₆₀ anzugleichen. Eine dritte Textur T₁₈₀, die von den Zuständen T₀ und T₃₆₀ topologisch verschieden ist, ist mit denselben Verankerungen ebenfalls möglich und ihre Energie ist niedriger, da sie an die spontane Torsion des Materials besser angepaßt ist. Dennoch bleiben T₀ und T₃₆₀ in Abwesenheit eines Feldes stabil und formen sich aufgrund topologischer Randbedingungen nicht in T₁₈₀ um. In einem starken elektrischen Feld wird eine fast homeotrope vierte Textur realisiert, bei der die Moleküle fast überall senkrecht zu den Substraten stehen, außer in der Nähe der Plättchen. Diese Textur gestattet die Umschaltung zwischen den metastabilen Texturen T₀ und T₃₆₀. Die Wahl der endgültigen Textur wird durch die am Ende des Steuersignals ausgelösten hydrodynamischen Effekte gesteuert (Backflow-Effekt).
Ein weiteres Beispiel einer bekannten bistabilen Anzeigevorrichtung [Dokument 2] ist schematisch in 2 dargestellt. Die beiden bistabilen Texturen T₀ (gleichförmig oder schwach verdreht) und T₁₈₀ unterscheiden sich voneinander durch eine Torsion von ±180° und sie sind topologisch inkompatibel. Die spontane Ganghöhe p₀ der nematischen Phase ist ungefähr gleich dem 4-fachen der Dicke d der Zelle gewählt, also p₀ ≌ 4.d, um die Energien von T₀ und T₁₈₀ im wesentlichen anzugleichen. Ohne Feld existiert kein weiterer Zustand mit niedrigerer Energie: T₀ und T₁₈₀ weisen eine echte Bistabilität auf. In einem starken Feld wird eine fast homeotrope Textur (H) erreicht, bei der wenigstens eine der Verankerungen auf den Substraten aufgebrochen ist: die Moleküle sind in der Nähe dieser Oberfläche senkrecht zum Plättchen. Am Ende des Steuerimpulses wird die Zelle in den einen oder den anderen der bistabilen Zustände gebracht, je nachdem, ob die Kopplung zwischen den Bewegungen der Moleküle nahe der beiden Oberflächen elastisch oder hydrodynamisch ist: die elastische Kopplung ergibt eine Rückkehr in den Zustand T₀, die hydrodynamische Kopplung in den Zustand T₁₈₀.
Damit die auf der Vorrichtung angezeigte Information erscheint, ist es notwendig, daß die realisierten Texturen verschiedene optische Eigenschaften haben. Die Mehrzahl der Vorrichtungen arbeiten mit polarisiertem Licht und verwenden zusätzliche optische Elemente: Polarisatoren, Filter, Kompensatorplättchen etc. Diese Elemente und ihre Orientierung in Bezug auf die Verankerungen auf den beiden Oberflächen werden in Abhängigkeit von der Konfiguration der Anzeigevorrichtung gewählt, derart, daß die passenden optischen Eigenschaften optimiert werden: Kontrast, Helligkeit, Farbeigenschaften, Blickwinkel etc.
Für die monostabilen Anzeigevorrichtungen muß die Optimierung auf ein ganzes Kontinuum von Zuständen abzielen, die in einem mehr oder weniger starken Feld realisiert sind, da diese Zustände während der gesamten Dauer eines Bildes angezeigt werden. Für die verschiedenen Vorrichtungen wurde eine sehr große Anzahl von optischen Geometrien vorgeschlagen und realisiert, indem Besonderheiten jeder dieser Anzeigevorrichtungen berücksichtigt wurden. Für jede Vorrichtung sind die Konfigurationen der zusätzlichen Elemente auch bezüglich ihrem Einsatz in der Durchleuchtung oder der Reflexion angepaßt.
Die Optik der beiden weiter oben erwähnten bistabilen Typen von Anzeigevorrichtungen ist sehr verschieden von derjenigen der monostabilen Vorrichtungen. Als Erstes werden während der meisten Zeit der Dauer eines Bildes nur zwei Texturen in jedem Element der Anzeigevorrichtung realisiert: diejenigen, die den beiden bistabilen Zuständen entsprechen. Die optimale Konfiguration soll einen maximalen Kontrast zwischen diesen beiden Texturen gestatten und gleichzeitig die optischen Übergangseffekte während des Umschaltens minimieren, wobei dies durch den schnellen Wechsel über Zwischenzustände unter Feldeinwirkung bewirkt wird. Zum anderen ist der Hauptunterschied zwischen den beiden bistabilen Texturen, die zusätzliche Torsion von 180° oder von 360°, kein freier Parameter für die Optimierung: sie wird durch den physikalischen Mechanismus der Realisierung der beiden bistabilen Zustände festgelegt. Außerdem benötigt die bistabile Umschaltung ein starkes elektrisches Feld (nahe an 10V/μm). Die Flüssigkristallschicht muß daher sehr dünn sein (d ≅ 2 ÷ 3 μm), um die Steuerung durch vernünftige Spannungen zu gestatten, und die optische Optimierung muß diesen Notwendigkeiten Rechnung tragen.
Bis heute wurden die bistabilen Vorrichtungen vor allem im Durchleuchtungsmodus diskutiert, für den sie ursprünglich vorgeschlagen wurden.
Dagegen ist das bistabile Gedächtnis sehr nützlich im Reflexionsmdous: die bistabile Anzeigevorrichtung im Reflexionsmodus kann ein Bild während einer sehr langen Dauer behalten und anzeigen, und dies ohne irgendeinen Energieverbrauch, weder für ihren Betrieb (sie ist bistabil), noch für ihre Beleuchtung (sie benötigt keine interne Lichtquelle).
Kürzlich wurden für bistabile Vorrichtungen mit einem Torsionsunterschied von 360° bestimmte Reflexionskonfigurationen vorgeschlagen [Dokumente 3, 4 und 5]. Sie verwenden einen einzigen Polarisator, der parallel zum nematischen Direktor auf dem vorderen Substrat ist. Der wenig verdrehte Zustand T₀ hat eine Torsion von 63,6° [Dokument 3] und –36° [Dokument 4]. Der angegebene Kontrast in diesen beiden Fällen liegt bei weißem Licht unter 10.
Die bis heute vorgeschlagenen Konfigurationen für bistabile Reflexionsanzeigevorrichtungen arbeiten mit "normalem" Kontrast, bei dem der schwarze Zustand wenig verdreht oder gleichförmig ist (T₀) und der weiße Zustand stark verdreht ist (T₁₈₀ oder T₃₆₀). Diese Konfiguration, die recht einfach herzustellen ist, kann in weißem Licht theoretisch einen Kotrast von etwa 60 bereitstellen. Dagegen ist sie sehr empfindlich gegenüber Schwankungen der Dicke d und des Torsionswinkels ΔΦ des Zustands T₀, die aus technischen Gründen nicht vermeidbar sind.
GRUNDLAGE DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung hat nun zum Ziel eine neue Anzeigevorrichtung auf der Basis von Flüssigkristallen vorzuschlagen, die Eigenschaften hat, die denen der bisher bekannten Vorrichtungen überlegen sind.
Dieses Ziel wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung durch eine Vorrichtung zur bistabilen Reflexionsanzeige erreicht, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie folgendes umfaßt:

a) ein Flüssigkristallmaterial, das sich zwischen zwei parallelen Substraten befindet, die auf ihren inneren gegenüberstehenden Flächen mit Elektroden ausgestattet sind, um es zu gestatten, auf den Flüssigkristall ein elektrisches Feld anzuwenden, wobei wenigstens das vordere Substrat und die vordere Elektrode optisch transparent sind,
b) Schichten oder Behandlungen zur Ausrichtung auf den Elektroden, die den Flüssigkristall orientieren und die die alternative Realisierung wenigstens zweier unterschiedlicher Texturen gestatten, die in Abwesenheit eines Feldes stabil oder metastabil sind, wobei eine der Texturen entweder nicht gedreht ist oder mit einem Gesamtwinkel zwischen -90° und +90° gedreht ist und die andere mögliche Textur eine zusätzliche Verdrehung nach links oder rechts um einen Winkel aufweist, der im wesentlichen ein ganzzahliges Vielfaches von 180° ist,
c) die Dicke d der Flüssigkristallschicht ist so gewählt, daß das Produkt d·Δn nahe bei λ₀/4 liegt, wobei λ₀ die mittlere Wellenlänge des Spektralnutzbereichs der Anzeigevorrichtung und Δn die Doppelbrechung des Flüssigkristalls für diese Wellenlänge ist,
d) Mittel, die dafür konzipiert sind, auf den Flüssigkristall elektrische Signale anzuwenden, die es gestatten, zwischen den unterschiedlichen Texturen umzuschalten und nach dem Abschalten des Felds in einer von diesen zu bleiben,
e) einen Polarisator, der der Vorderseite der Vorrichtung zugeordnet ist (der innerhalb oder außerhalb von dieser angeordnet ist),
f) ein reflektierendes Element, das spiegelnd oder diffus streuend ist und das auf der Rückseite des Flüssigkristalls angeordnet ist, innerhalb oder außerhalb der Vorrichtung, das es ermöglicht, daß das Licht zweimal durch die Vorrichtung läuft und in Richtung des Betrachters oder in Richtung zusätzlicher optischer Elemente zurückläuft, und
g) einen Kompensator, der zwischen dem Polarisator und dem reflektierenden Element angeordnet ist, mit einer optischen Verzögerung d_cΔn_c, die nahe bei λ₀/4 liegt.

Die hierdurch vorgeschlagene bistabile Anzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung bietet zahlreiche Vorteile.
Sie verwendet einen "invertierten" Kontrast, wobei der Zustand T₀ weiß und der stark verdrehte Zustand T₁₈₀ oder T₃₆₀ schwarz ist. Mit einem einzigen Polarisator und mit einem Kompensatorplättchen, das eine optische Verzögerung nahe bei λ/4 einführt, gestattet sie Konfigurationen, die einen Kontrast von 50 bis 60 bei weißem Licht bereitstellen. Ohne einen Verlust an optischer Qualität gestattet eine Optimierung dieser Vorrichtung es auch, die Dicke der Zelle zu verringern, wodurch die Umschaltung schneller wird und die für die Umschaltung notwendigen Steuerspannungen verringert werden. Durch den invertierten Kontrast bleibt die optische Qualität der Vorrichtung selbst im Fall großer Veränderungen von d und ΔΦ sehr gut.
Gemäß weiterer Eigenschaften der Erfindung gilt folgendes:

– das Flüssigkristallmaterial umfaßt einen Flüssigkristall oder eine Flüssigkristallmischung in einer nematischen Phase,
– das Flüssigkristallmaterial umfaßt einen Flüssigkristall oder eine Flüssigkristallmischung in einer cholesterischen oder nematischen Phase, dotiert mit einer chiralen Substanz, um es zu gestatten, die Energien bestimmter Texturen unter den stabilen oder metastabilen Texturen anzunähern oder anzugleichen,
– der Flüssigkristall, die Ausrichtungsschichten und die zur Anwendung des Felds konzipierten Mittel sind so gewählt, daß sie die Umschaltung im Feld durch Aufbrechen der Verankerung oder durch Fortpflanzung von Fehlern zwischen zwei Texturen gestatten, die in Feldabwesenheit bistabil oder metastabil sind, und wobei die Gesamtdifferenz der Torsionswinkel in diesen beiden Texturen im wesentlichen nahe bei 180° liegt,
– der Flüssigkristall, die Ausrichtungsschichten und die zur Anwendung des Felds konzipierten Mittel sind so gewählt, daß sie die Umschaltung im Feld durch Aufbrechen der Verankerung, durch kontinuierliches Verdrehen im Volumen oder durch Fortpflanzung von Fehlern zwischen zwei Texturen gestatten, die in Feldabwesenheit bistabil oder metastabil sind, und wobei die Gesamtdifferenz der Torsionswinkel in diesen beiden Texturen im wesentlichen nahe bei 360° liegt,
– das Kompensatorplättchen ist zwischen dem Polarisator und dem Flüssigkristall angeordnet,
– das Kompensatorplättchen ist zwischen dem Flüssigkristall und dem reflektierenden Element angeordnet,
– das Kompensatorplättchen bewirkt eine optische Verzögerung ΔI, die zwischen 0,15·λ₀ ÷ 0,35·λ₀ liegt, wobei λ₀ die mittlere Wellenlänge des Spektralnutzbereichs ist,
– das Kompensatorplättchen ist in einem Winkel orientiert, der zwischen 35° und 55° in Bezug auf den Polarisator liegt,
– das Kompensatorplättchen ist in einem Winkel orientiert, der nahe bei 45° in Bezug auf den Polarisator liegt,
– die optischen Verzögerung dΔn der Flüssigkristallschicht liegt zwischen 0,15·λ₀ 0,35·λ₀ und vorzugsweise zwischen 0,20·λ₀ ÷ 0,32·λ₀, wobei λ₀ die mittlere Wellenlänge des Spektralnutzbereichs ist,
– der Polarisator ist ein linearer oder elliptischer Polarisator,
– wenigstens eine der Elektroden umfaßt mehrere verschiedene Segmente, um die Realisierung mehrerer unabhängiger Bildelemente (Pixel) auf denselben Substraten und in derselben Vorrichtung zu gestatten,
– die unabhängigen Bildelemente (Pixel) sind mit unabhängigen Mitteln zur Anwendung des Felds ausgestattet,
– die unabhängigen Bildelemente (Pixel) sind in einer gemultiplexten passiven Matrix organisiert,
– die unabhängigen Bildelemente (Pixel) sind in einer gemultiplexten aktiven Matrix organisiert,
– der Polarisator ist in einem Winkel nahe bei 45° in Bezug auf den Direktor des Flüssigkristalls auf der Vorderseite der Vorrichtung orientiert,
– sie ist bezüglich des Torsionswinkels der Textur im Zustand schwacher Torsion, der zusätzlichen Torsion ±mπ im zweiten bistabilen Zustand (wobei m ganzzahlig ist), der Orientierung des Polarisators in Bezug auf die Ausrichtung des Flüssigkristalls auf der Vorderseite, der Dicke des zwischen den beiden Substraten angeordneten Flüssigkristallmaterials und der Doppelbrechung des Flüssigkristalls so optimiert, daß eine optimale optische Leistung erreicht wird, insbesondere im Kontrast, der Helligkeit und den Farbeigenschaften,
– die optische Achse des Kompensatorplättchens ist in Bezug auf den Polarisator im wesentlichen mit 45° orientiert,
– das Kompensatorplättchen bewirkt eine optische Verzögerung zwischen 100 nm und 180 nm,
– der Polarisator ist mit dem Kompensatorplättchen in Form eines einzigen Elements kombiniert, um einen elliptischen Polarisator zu realisieren,
– die Dicke des Flüssigkristallmaterials liegt unter 6 μm.

Weitere Eigenschaften, Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden beim Lesen der nachfolgenden detaillierten Beschreibung ersichtlich sowie mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung, die nur beispielhaft und nicht einschränkend zu verstehen ist, und in der:
1, die zuvor beschrieben wurde, schematisch die drei Zustände darstellt, die mit einer Anzeigevorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform des Stands der Technik erhalten werden können,
2, die ebenfalls zuvor beschrieben wurde, schematisch die drei Zustände darstellt, die mit einer Anzeigevorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform des Stands der Technik erhalten werden können,
3 eine schematische Perspektivansicht einer Zelle gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt und das Hin- und Herlaufen des Lichts in dieser Vorrichtung schematisch darstellt,
4 eine ähnliche Ansicht darstellt und schematisch die Orientierungen des Polarisators und des Kompensatorplättchens sowie die Richtungen der Ausrichtung auf den Substraten, die den Flüssigkristall einrahmen, darstellt,
die 5 und 6 verschiedene Lösungen von Gleichungen darstellen, die nachfolgend erläutert werden und die bei der Optimierung einer Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung auftreten,
die 7 und 8 für zwei bistabile Texturen Veränderungen des Reflexionsgrads darstellen,
die 9 und 10 den Reflexionsgrad zweier bistabiler Zustände darstellen,
11 die Reflexionsgrade der zwei bistabilen Zustände im invertierten Kontrast darstellt, die in Abhängigkeit von λ₀/λ berechnet wurden,
12 für eine Standardquelle den Kontrast in weißem Licht in Abhängigkeit von der optischen Dicke dΔn darstellt, wobei dies für eine Vorrichtung mit invertiertem Kontrast berechnet wurde,
13 das Diagramm der Farbeigenschaften der in der vorliegenden Erfindung vorgeschlagenen Vorrichtung in Abhängigkeit von der Dicke d des Flüssigkristalls darstellt, und
14 eine Anordnungsvariante des Kompensatorplättchens gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
BESCHREIBUNGSTEIL
Wie andere Reflexionsanzeigevorrichtungen können die bistabilen Vorrichtungen in zahlreichen Konfigurationen realisiert werden, mit einem einzigen oder mit zwei Polarisatoren, mit einer oder mehreren Kompensatorplättchen etc. In der vorliegenden Erfindung umfaßt die Vorrichtung einen einzigen Polarisator, der im Lichtweg auf der Vorderseite der Vorrichtung plaziert ist. Diese Konfiguration hat den bedeutenden Vorteil der maximalen Helligkeit, da sie die Lichtverluste durch einen eventuell vorhandenen zweiten Polarisator minimiert.
Die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt, wie dies in 3 dargestellt ist, eine Flüssigkristallschicht 40, die vorzugsweise nematisch ist und die Dicke d hat, die zwischen zwei Substraten 30, 50 angeordnet ist, einen Polarisator 10 auf der Vorderseite, einen Spiegel 60 auf der Rückseite der Flüssigkristallschicht 40 und ein Kompensatorplättchen 20.
Das Kompensatorplättchen 20 ist zwischen dem Polarisator 10 und dem Reflektor 60 angeordnet. Gemäß der bestimmten in 3 dargestellten Ausführungsform ist das Kompensatorplättchen 20 vor dem vorderen Substrat 30 angeordnet.
Die optische Achse des Kompensatorplättchens 20 ist mit ~45° in Bezug auf den Polarisator 10 orientiert. Der optische Wegunterschied, der vom Kompensatorplättchen 20 bei einem einzigen Durchgang des Lichts durch es hindurch bewirkt wird, beträgt d_cΔn_c, wobei d_c seine Dicke ist und Δn_c seine Doppelbrechung (positiv oder negativ). Die entsprechende Winkelphasenverschiebung ist durch δ = 2πd_cΔn_c/λ gegeben, wobei λ die Wellenlänge des Lichts ist.
In 4 ist die Orientierung des Polarisators 10 mit 12 bezeichnet, die Orientierung des Kompensatorplättchens 20 ist mit 22 bezeichnet und die Richtungen der Ausrichtung, die jeweils auf jedem der beiden Substrate 30, 50 definiert sind, sind mit 32 und 52 bezeichnet.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird 6 ≅ 90° gewählt (das heißt π/2 Radian) und für die Optimierung können alle Parameter verändert werden, die die optischen Eigenschaften der Anzeigevorrichtung festlegen: der Torsionswinkel ΔΦ₀ der Textur im Zustand schwacher Torsion (|ΔΦ₀| ≤ 180°), die zusätzliche Torsion ±mπ im zweiten bistabilen Zustand (wobei m eine ganze Zahl ist), die Orientierung P des Polarisators in Bezug auf die Ausrichtung des Flüssigkristalls auf der Vorderseite (-90° ≤ P ≤ 90°), die Dicke d und die Doppelbrechung Δn des Flüssigkristalls.
Diese Parameter werden so gewählt, daß optimale optische Eigenschaften der Vorrichtung erreicht werden, insbesondere deren Kontrast, Helligkeit, Farbeigenschaften etc.
Eine Besonderheit der bistabilen Anzeigevorrichtungen ist die Tatsache, daß die meiste Zeit nur zwei Zustände realisiert sind und daher nur diese beiden bistabilen Zustände optisch zu optimieren sind.
Wir werden zeigen, daß im allgemeinen für eine beliebige Orientierung P des Polarisators 10 mehrere Lösungen optimale optische Eigenschaften ergeben. Die Auswahl zwischen diesen Lösungen gestattet es, auch die Umschaltung des Flüssigkristalls zu optimieren, beispielsweise, indem die Dicke d der Schicht 40 ohne einen Verlust an optischer Qualität verringert wird.
Tatsächlich benötigen die bistabilen Vorrichtungen die Anwendung eines starken elektrischen Felds E, das nahe bei 10 V/μm liegt. Die Steuerspannungen U = d E sind daher in Bezug auf die herkömmlichen Anzeigevorrichtungen recht hoch. Eine Verringerung der Dicke gestattet es, U um denselben Faktor abzusenken.
Die optischen Relaxationszeiten nach dem Umschalten, die proportional zu d² sind, werden mit kleinem d ebenfalls günstig verkürzt, was für schnelle Anwendungen sehr wichtig ist, beispielsweise für die Anzeige von Video.
Schließlich wird die Umschaltung des bistabilen nematischen Materials durch den Flußgradienten gesteuert, der am Ende des Steuerimpulses ausgelöst wird. Eine geringe Dicke des Flüssigkristalls verstärkt die hydrodynamische Kopplung der verschiedenen Flüsse und begünstigt damit eine effizientere Steuerung der Anzeigevorrichtung.
Der Fachmann erkennt die Wichtigkeit der in dieser Erfindung vorgeschlagenen optimalen Konfiguration: sie gestattet es, gleichzeitig die optische Qualität, die Schnelligkeit, die Steuerspannung und die Umschaltung der Vorrichtung zwischen den bistabilen Zuständen zu optimieren.
Um die Bedeutung des Falles |δ| ≅ 90° zu verstehen, muß zuvor qualitativ das optische Verhalten der beiden bistabilen Texturen ohne Kompensator analysiert werden. Die leicht verdrehte Textur T₀ ist optisch nah an einem doppelbrechenden Plättchen, das mit 45° relativ zum Polarisator orientiert ist und eine optische Verzögerung von d.∆n ≅ λ/4 hat. Die Kombination linearer Polarisator – λ/4-Plättchen (also der Flüssigkristall) bildet dann einen Zirkularpolarisator. Das Licht, das zirkular polarisiert auf dem Spiegel ankommt, wechselt nach der Reflexion sein Vorzeichen der Rotation und wird beim zweiten Durchlauf vom Zirkularpolarisator aufgehalten – der Zustand schwacher Torsion erscheint in der Reflexion schwarz. Der Zustand starker Torsion (ΔΦ ± mπ) ist optisch fast isotrop und das am Spiegel ankommende Licht ist fast linear polarisiert (oder mit einer sehr schwachen Elliptizität). Nach der Reflexion und einem zweiten Durchgang durch den Flüssigkristall tritt das Licht ohne Verluste durch den Polarisator aus, der helle Zustand ist realisiert.
Wenn dem schwach verdrehten Zustand ein λ/4-Kompensator überlagert wird (wobei die langsame Achse des Kompensators senkrecht zur langsamen Achse des Flüssigkristalls ist), wird die Gesamtdoppelbrechung Null und dieser Zustand wird hell. Da die Doppelbrechung des stark verdrehten Zustands vernachlässigbar ist, liegt dagegen bei Anwesenheit des λ/4-Kompensators wieder der Fall des zirkularen Polarisators und damit ein schwarzer Zustand vor. Der λ/4-Kompensator dient also dazu, den Kontrast der Vorrichtung zu invertieren. Die Zustände "weiß" und "schwarz" werden vertauscht.
Die Inversion des Kontrasts durch ein Kompensatorplättchen kann vorteilhaft sein. Als Esrtes kann, selbst für eine monostabile Anzeigevorrichtung, der normale oder invertierte Kontrast je nach Anwendung aus technologischen (Einfachheit der Realisierung), ästhetischen oder ergonomischen (visueller Komfort etc.) Gründen vorzuziehen sein.
Für die bistabilen Vorrichtungen, die Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind, bietet der invertierte Kontrast zwei wichtige zusätzliche Vorteile.
Eine Besonderheit der bistabilen Anzeigevorrichtungen ist die Tatsache, daß während des Umschaltens zwischen den beiden Zuständen, im starken Feld, eine nicht vermeidbare "parasitäre" Textur realisiert wird, die fast homeotrop und in ihrem Aussehen gleich dem stark verdrehten Zustand ist. Bei normalem Kontrast ist der parasitäre Zustand weiß und stört den Zustand der schwarzen Pixel stark, indem er den mittleren Kontrast wesentlich verringert. Bei invertiertem Kontrast ist dieser homeotrope Zustand schwarz und er verringert, jedoch sehr gering, die mittlere Helligkeit der Vorrichtung.
Eine weitere Besonderheit der bistabilen Anzeigevorrichtungen ist ihre geringe Dicke (d ≅ 1 ÷ 3 μm) und die starke Torsion in einem ihrer Zustände (ΔΦ ± mπ, wobei in diesem Zustand die Schraubensteigung 2 bis 3 μm beträgt). Technologisch ist es schwierig die globale oder lokale Dicke mit einer Toleranz besser als ± 0,1 μm einzustellen. Es muß daher die Abweichung der tatsächlichen optischen Dicke des Flüssigkristalls vom "idealen" Wert, für den die Zelle optimiert wurde, berücksichtigt werden. Aufgrund der großen Torsion sind auch die azimutalen Momente, die auf die Verankerungen wirken, erhöht. Sie können eine (globale oder lokale) Schwankung von ΔΦ relativ zu seinem optimalen Wert ergeben. Die Veränderung von d und ΔΦ verändert die optischen Eigenschaften des schwach verdrehten doppelbrechenden Zustands wesentlich. Dagegen hängt die Optik des Zustands mit starker Torsion nur sehr gering von d und ΔΦ ab. Im invertierten Kontrast hat die Anzeigevorrichtung einen guten Kontrast und eine sehr gute Gleichförmigkeit und dies trotz der Abweichungen von d und ΔΦ.
Für eine gleichförmig verdrehte Textur, deren Schraubensteigung deutlich größer ist als die Wellenlänge des Lichts, wenn die Ausbreitung parallel zur Achse der Schraube ist, gibt es gut bekannte analytische Formeln [Dokument 6], die mit einer guten Approximation die optischen Eigenschaften des Systems beschreiben.
Wir betrachten zuerst den Fall eines Kompensators 20, der zwischen dem Polarisator 10 und dem Flüssigkristall 30/40/50 angeordnet ist und der relativ zum Direktor auf der Vorderseite mit 45° orientiert ist (wie in 3 dargestellt).
Unter Berücksichtigung des doppelten Durchlaufs des Lichts durch die Vorrichtung erhält man die allgemeine Formel der Reflexion einer mit einem Winkel ΔΦ verdrehten Textur. R(ΔΦ) = [cos(ε)cos(δ) – sin(ε)sin(δ)sin(2P – α)]2 + sin2(ε)cos2(2P – α) (1)wobei
wobei ε und α Funktionen der integrierten Doppelbrechung des Flüssigkristalls d·Δn, der Lichtwellenlänge λ, des Torsionswinkels des Zustands ΔΦ und der Orientierung des Polarisators 10 sind.
Bei monochromatischem Licht mit einer Wellenlänge λ₀ kann immer δ(λ₀) = 90° gewählt werden. In diesem Fall vereinfacht sich Gleichung (1) zu R(ΔΦ) = sin²ε. Für die mit dem Winkel ΔΦ₀ schwach verdrehte Textur wird R(ΔΦ₀) = 1 gefordert, das heißt
wohingegen für die stark verdrehte Textur R(ΔΦ ± mπ) = 0 gefordert wird, das heißt
wobei k eine ganze Zahl ist, k = 0,1,2,...
Die simultanen Lösungen der Gleichungen (3.a) und (3.b) sind in den 5 bzw. 6 für m = 1 (bistabile Vorrichtung durch Aufbrechen der Verankerung) und m = 2 (bistabile Vorrichtung im Volumen) durch die Schnittpunkte der beiden Kurvenfamilien grafisch dargestellt. In beiden Fällen existiert eine unendliche Anzahl von Lösungen (ΔΦ₀, ξ₀), die die Optik der Vorrichtung bei monochromatischem Licht optimieren, wobei eine Helligkeit von 100% und ein unendlicher Kontrast sichergestellt wird. Für festes Δn und λ₀ entsprechen diese Lösungen zunehmenden Dicken und durch dieses Kriterium ist die optimale Lösung durch den Punkt 1 in den 5 und 6 gegeben, der ξ ≅ 0,25 entspricht und damit einer minimalen Dicke. Diese Dicke ist zweimal kleiner als der optimale Wert einer bistabilen Durchleuchtungs-Anzeigevorrichtung (ξ ≅ 0,5). Die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung gestattet es daher gegenüber Durchleuchtungsvorrichtungen, die Steuerspannung zu halbieren und in Abwesenheit eines Feldes die Relaxationszeit zu vierteln. Alle anderen Lösungen entsprechen ξ > 0,5 und würden Vorrichtungen ergeben, die langsamer sind und höhere Steuerfelder haben.
Aufgrund von Fertigungstoleranzen können die Werte von ξ (und damit von d) und von ΔΦ₀ in einer realen Vorrichtung von ihren optimalen Werten abweichen. Es ist daher vorzugsweise eine Lösung zu wählen, um die herum der Reflexionsgrad der beiden Zustände wenig von den Schwankungen von ξ und ΔΦ₀ abhängt.
Die 7 und 8 stellen die Veränderungen des Reflexionsgrads für die beiden bistabilen Texturen, mit der Torsion ΔΦ₀ und ΔΦ₀ – π, in Abhängigkeit von ΔΦ₀ und von ξ dar. Die Schwankung des weißen Zustands um den Punkt 1 herum ist vergleichbar mit derjenigen um andere mögliche Lösungen herum (7). Die Schwankung des schwarzen Zustands um die Lösung 1 herum (8) ist sehr viel geringer als in der Nähe der anderen Lösungen; diese Lösung ist die einzige, die es gestattet, selbst im Fall großer Toleranzen von d und ΔΦ₀ einen guten Kontrast beizubehalten. Dieselbe Schlußfolgerung gilt für die möglichen stark verdrehten anderen Texturen ΔΦ₀ ± mπ, m = 1,2. Es ist daher ersichtlich, daß für monochromatisches Licht die in der vorliegenden Erfindung vorgeschlagenen Parameter, die die bistabile Vorrichtung optimieren, d.Δn/λ₀ ≅ 0,25 und |ΔΦ₀| ≅ 6° sind, wobei diese für die zusätzlichen Verdrehungen von π und 2π fast dieselben sind. Außerdem hängen in diesem Fall die optischen Eigenschaften der Vorrichtung nicht von der Orientierung P des Polarisators 10 relativ zum Direktor des Flüssigkristalls 40 ab.
ξ und die Phasenverschiebung δ des Kompensators 20 hängen von λ ab und in weißem Licht ist die Bedingung δ(λ) = 90° unmöglich für alle Wellenlängen zu erfüllen. Zur Berechnung der optischen Antwort der Vorrichtung unter weißem Licht werden deren optimale Parameter ξ₀(λ₀) = d.Δn/λ₀ ≅ 0,25 und |ΔΦ₀| ≅ 6° für eine feste Wellenlänge λ₀ gewählt. In einer ersten Näherung wird angenommen, daß die Doppelbrechung Δn des Flüssigkristalls 40 und des Kompensators 20 sich langsam mit λ verändert.
In den 9 und 10 sind die Reflexionsgrade der beiden bistabilen Zustände dargestellt, die ausgehend von Gleichung (1) in Abhängigkeit von P und von λ/λ₀ berechnet wurden.
Es ist zu sehen, daß in einem sehr breiten Bereich von Wellenlängen der helle Zustand (9) einen Reflexionsgrad von R(ΔΦ₀) ≅ 1 beibehält. Diese sehr günstige Eigenschaft ist der Kompensation der Dispersionen des Kompensators 20 und des Flüssigkristalls 40 zu verdanken. Sie ist optimal für den Punkt 1 in 5, der in der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen wurde, um die bistabile Vorrichtung bezüglich der Reflexion zu optimieren. Es ist zu bemerken, daß bei weißem Licht die Helligkeit des hellen Zustands von P abhängt. Die optimale Orientierung des Polarisators 10 wird in einem breiten Bereich um P = 45° herum erreicht (15° < P < 75°). Der schwarze Zustand schwankt mehr (in diesem Zustand wird die Dispersion des Kompensators 20 nicht durch diejenige des Flüssigkristalls 40 kompensiert), jedoch bleibt in einem vernünftigen Wertebereich von λ₀/λ der Reflexionsgrad nahe bei Null, was einen guten Kontrast bei weißem Licht gestattet. Die sorgfältige Auswahl der Dispersion des Kompensators 20 kann in diesem Fall eine zusätzliche Verbesserung des Kontrasts ermöglichen.
Eine zusätzliche Verringerung der optimalen Dicke der Vorrichtung kann erreicht werden, wenn die Phasenverschiebung des Kompensatorplättchens 20 um 90° herum variiert wird.
In 11 sind die Reflexionsgrade der beiden bistabilen Zustände ΔΦ und ΔΦ – π im invertierten Kontrast dargestellt, die in Abhängigkeit von λ₀/λ für ξ₀ = 0,215, P = 38°, ΔΦ = –15° und δ = –85° berechnet sind. Die Werte wurden ausgewählt, um simultan den Kontrast und die Helligkeit der Anzeigevorrichtung zu optimieren und dabei gleichzeitig eine minimale Dicke der Flüssigkristallschicht beizubehalten d = ξ₀/Δnλ₀. Ähnliche Ergebnisse werden erhalten, wenn P zwischen 15° und 75° schwankt, mit Werten von ΔΦ(P), die nahe bei denjenigen liegen, die im Fall δ(λ₀) = 90° verwendet werden.
Zusätzliche Verbesserungen (beispielsweise eine Verringerung der Streuung des Reflexionsgrads des schwarzen Zustands) können erhalten werden, indem ein Kompensator 20 mit einer geringen Variation von Δn_c(λ)/λ um λ = λ₀ herum verwendet wird. Ähnliche Ergebnisse werden für alle Texturen mit starker Torsion erhalten, die in der vorliegenden Erfindung vorgesehen sind, ΔΦ ± mπ mit m = 1,2.
12 stellt den Kontrast in weißem Licht dar (für eine Standardlichtquelle D65), berechnet für eine Vorrichtung mit invertiertem Kontrast und in Abhängigkeit von der optischen Dicke dΔn, was für zahlreiche Anwendungen der Zelle interessant ist.
13 stellt das Farbeigenschaftsdiagramm der in der vorliegenden Erfindung vorgeschlagenen Vorrichtung dar, und dies in Abhängigkeit von der Dicke d des Flüssigkristalls. Der helle Zustand entspricht unabhängig von d einer perfekten weißen Farbe. Die Farbe des schwarzen Zustands variiert mit d und kann durch eine Veränderung dieses Parameters angepaßt werden ohne an Kontrast zu verlieren.
Eine weitere mögliche Konfiguration der Vorrichtung ist in 14 dargestellt. In diesem Fall ist der Kompensator 20 zwischen dem Flüssigkristall 30/40/50 und dem Spiegel 60 angeordnet und mit einem Winkel C relativ zum Direktor der Vorderseite orientiert.
Anders ausgedrückt ist gemäß 14 der Kompensator 20 nicht vorne in der Flüssigkristallzelle, wie in 1, sondern hinten in dieser Zelle angeordnet.
Für den Reflexionsgrad dieser Konfiguration erhält man: R(ΔΦ) = (cosδcosε – sinδsinεcosβ1)2 + [cosδsinεcosβ0 + sinδ(sinβ0sinβ1 + cosεcosβ0cosβ1)]2 wobei
Bei monochromatischem Licht, mit δ(λ₀) = 90°, müssen zum Erraichen eines Reflexionsgrads von R(ΔΦ₀ ± mπ) = 0 für den stark verdrehten Zustand die folgenden Gleichungen erfüllt sein:
mit α = α(ΔΦ₀ ± mπ).
Gleichzeitig muß zum Bereitstellen eines Reflexionsgrads von R(ΔΦ₀) = 1 für den verdrehten Zustand folgendes erfüllt sein:
mit α = α(ΔΦ₀).
Es ist zu sehen, daß dies dieselben Bedingungen sind, wie in den Gleichungen (3.a) und (3.b), jedoch müssen auch zwei zusätzliche Bedingungen für die Orientierungen des Polarisators 10 und des Kompensators 20 relativ zum Flüssigkristall 40 erfüllt sein. Die optimale Lösung entspricht immer noch dem Punkt 1 in den 5 und 6, der eine minimale Dicke, eine sehr langsame Schwankung der optischen Eigenschaften mit ΔΦ₀ und ξ und optimale Farbeigenschaften sicherstellt. Diese Konfiguration ist daher weniger vorteilhaft als diejenige der 4 (Kompensator 20 vor dem Flüssigkristall), da sie eine genaue Orientierung der optischen Elemente verlangt, was schwer für alle Wellenlängen gleichzeitig zu erfüllen ist (die Winkel α hängen von λ ab). Sie kann jedoch vorgesehen werden, um die Fertigung der Vorrichtung zu vereinfachen, da sie es gestattet, den Spiegel 60 und den Kompensator 20 zusammen anzuordnen.
Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die besonderen Ausführungsformen eingeschränkt, die gerade beschrieben wurden, sondern sie erstreckt sich auf alle ihrem Geist entsprechenden Varianten.

[1] EP-A-O 018 180
[2] FR-A-2 740 894
[3] SID 99, "Reflective Single-Polarizer Bistable Nematic Liquid Crystal Display with Optimum Twist", Y. J. KIM et al.
[4] J. Appl. Phys., Band 37 (1998), "Reflective Bistable Twisted Nematic Liquid Crystal Display", Z. L. Xie et al.
[5] Journal of Applied Physics, "optimization of reflective bistable twisted nematic liquid crystal displays", Z. L. Xie et al.
[6] Appl. Phys. Lett. 51 (18) Nov. 1987, "Optical properties of general twisted nematic liquid-crystal displays", H. L. Ong.

Legende zu den Figuren:

Claims

Vorrichtung zur bistabilen Reflexionsanzeige, die folgendes umfaßt: a) ein Flüssigkristallmaterial (40), das sich zwischen zwei parallelen Substraten (30, 50) befindet, die auf ihren inneren gegenüberstehenden Flächen mit Elektroden ausgestattet sind, um es zu gestatten, auf den Flüssigkristall ein elektrisches Feld anzuwenden, wobei wenigstens das vordere Substrat (30) und die vordere Elektrode optisch transparent sind, b) Schichten oder Behandlungen zur Ausrichtung auf den Elektroden, die den Flüssigkristall orientieren und die die alternative Realisierung wenigstens zweier unterschiedlicher Texturen gestatten, die in Abwesenheit eines Feldes stabil oder metastabil sind, wobei eine der Texturen entweder nicht gedreht ist oder mit einem Gesamtwinkel zwischen -90° und +90° gedreht ist und die andere mögliche Textur eine zusätzliche Verdrehung nach links oder rechts um einen Winkel aufweist, der im wesentlichen ein ganzzahliges Vielfaches von 180° ist, c) die Dicke d der Flüssigkristallschicht (40) ist so gewählt, daß das Produkt d·Δn nahe bei λ₀/4 liegt, wobei λ₀ die mittlere Wellenlänge des Spektralnutzbereichs der Anzeigevorrichtung und Δn die Doppelbrechung des Flüssigkristalls für diese Wellenlänge ist, d) Mittel, die dafür konzipiert sind, auf den Flüssigkristall elektrische Signale anzuwenden, die es gestatten, zwischen den unterschiedlichen Texturen umzuschalten und nach dem Abschalten des Felds in einer von diesen zu bleiben, e) einen Polarisator (10), der der Vorderseite der Vorrichtung zugeordnet ist und innerhalb oder außerhalb von dieser angeordnet ist, f) ein reflektierendes Element (60), das spiegelnd oder diffus streuend ist und das auf der Rückseite des Flüssigkristalls angeordnet ist, innerhalb oder außerhalb der Vorrichtung, das es ermöglicht, daß das Licht zweimal durch die Vorrichtung läuft und in Richtung des Betrachters oder in Richtung zusätzlicher optischer Elemente zurückläuft, und die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie folgendes umfaßt: g) einen Kompensator (20), der zwischen dem Polarisator und dem reflektierenden Element angeordnet ist, mit einer optischen Verzögerung d_cΔn_c, die nahe bei λ₀/4 liegt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Flüssigkristallmaterial (30) ein Flüssigkristall oder eine Flüssigkristallmischung in einer nematischen Phase umfaßt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Flüssigkristallmaterial (30) ein Flüssigkristall oder eine Flüssigkristallmischung in einer cholesterischen oder nematischen Phase, dotiert mit einer chiralen Substanz, umfaßt, um es zu gestatten, die Energien bestimmter Texturen unter den stabilen oder metastabilen Texturen anzunähern oder anzugleichen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkristall, die Ausrichtungsschichten und die zur Anwendung des Felds konzipierten Mittel so gewählt sind, daß sie die Umschaltung im Feld durch Aufbrechen der Verankerung oder durch Fortpflanzung von Fehlern zwischen zwei Texturen gestatten, die in Feldabwesenheit bistabil oder metastabil sind, und wobei die Gesamtdifferenz der Torsionswinkel in diesen beiden Texturen im wesentlichen nahe bei 180° liegt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkristall, die Ausrichtungsschichten und die zur Anwendung des Felds konzipierten Mittel so gewählt sind, daß sie die Umschaltung im Feld durch Aufbrechen der Verankerung, durch kontinuierliches Verdrehen im Volumen oder durch Fortpflanzung von Fehlern zwischen zwei Texturen gestatten, die in Feldabwesenheit bistabil oder metastabil sind, und wobei die Gesamtdifferenz der Torsionswinkel in diesen beiden Texturen im wesentlichen nahe bei 360° liegt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kompensatorplättchen (20) zwischen dem Polarisator (10) und dem Flüssigkristall (40) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kompensatorplättchen (20) zwischen dem Flüssigkristall (40) und dem reflektierenden Element (60) angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Kompensatorplättchen (20) eine optische Verzögerung ΔI bewirkt, die zwischen 0,15·λ₀ = 0,35·λ₀ liegt, wobei λ₀ die mittlere Wellenlänge des Spektralnutzbereichs ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Kompensatorplättchen (20) in einem Winkel orientiert ist, der zwischen 35° und 55° in Bezug auf den Polarisator (10) liegt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Kompensatorplättchen (20) in einem Winkel orientiert ist, der nahe bei 45° in Bezug auf den Polarisator (10) liegt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die optischen Verzögerung dΔn der Flüssigkristallschicht (40) zwischen 0,15·λ₀ 0,35·λ₀ und vorzugsweise zwischen 0,20·λ₀ ÷ 0,32·λ₀ liegt, wobei λ₀ die mittlere Wellenlänge des Spektralnutzbereichs ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Polarisator (10) ein linearer oder elliptischer Polarisator ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Elektroden mehrere verschiedene Segmente umfaßt, um die Realisierung mehrerer unabhängiger Bildelemente (Pixel) auf denselben Substraten und in derselben Vorrichtung zu gestatten.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die unabhängigen Bildelemente (Pixel) mit unabhängigen Mitteln zur Anwendung des Felds ausgestattet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die unabhängigen Bildelemente (Pixel) in einer gemultiplexten passiven Matrix organisiert sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die unabhängigen Bildelemente (Pixel) in einer gemultiplexten aktiven Matrix organisiert sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Polarisator (10) in einem Winkel nahe bei 45° in Bezug auf den Direktor des Flüssigkristalls auf der Vorderseite der Vorrichtung orientiert ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß sie bezüglich des Torsionswinkels (ΔΦ₀) der Textur im Zustand schwacher Torsion, der zusätzlichen Torsion ±mπ im zweiten bistabilen Zustand (wobei m ganzzahlig ist), der Orientierung (P) des Polarisators (10) in Bezug auf die Ausrichtung des Flüssigkristalls (40) auf der Vorderseite (30), der Dicke (d) des zwischen den beiden Substraten (30, 50) angeordneten Flüssigkristallmaterials (40) und der Doppelbrechung (Δn) des Flüssigkristalls so optimiert ist, daß eine optimale optische Leistung erreicht wird, insbesondere im Kontrast, der Helligkeit und den Farbeigenschaften.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die optische Achse des Kompensatorplättchens (20) in Bezug auf den Polarisator (10) im wesentlichen mit 45° orientiert ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Kompensatorplättchen (20) eine optische Verzögerung zwischen 100 nm und 180 nm bewirkt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Polarisator (10) mit dem Kompensatorplättchen (20) in Form eines einzigen Elements kombiniert ist, um einen elliptischen Polarisator zu realisieren.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Flüssigkristallmaterials (40) unter 6 μm liegt.