DE69228789T2

DE69228789T2 - Farbige Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE69228789T2
Application number: DE69228789T
Authority: DE
Inventors: Kazutaka C/O Fujitsu Limited Kawasaki-Shi Kanagawa 211 Hanaoka; Hidefumi C/O Fujitsu Limited Kawasaki-Shi Kanagawa 211 Yoshida
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1991-11-21
Filing date: 1992-11-20
Publication date: 1999-07-22
Anticipated expiration: 2012-11-21
Also published as: EP0543658B1; KR0128991B1; EP0543658A2; US5317431A; EP0543658A3; DE69228789D1; KR930010594A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flüssigkristall-Farbanzeigevorrichtung mit einer weißen Streuschicht und einem Farbfilter, der einen guten Kontrast realisiert.
Jüngst haben tragbare Büroautomationsgeräte, wie Notiztyp-Personalcomputer und Notiztyp-Wortprozessoren, Popularität erlangt, und Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen wurden für diese transportablen Büroautomationsgeräte ausgelegt. Es gibt eine zunehmende Nachfrage, das Gewicht und den Leistungsverbrauch der tragbaren Büroautomationsgeräte für deren leichten Transport zu verringern.
Eine konventionelle typische Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung enthält eine Flüssigkristalltafel, die einen verwundenen nematischen Flüssigkristall enthält, der zwischen ein Paar entgegengesetzter transparenter Platten eingesetzt ist. Polarisatoren sind auf jeder Seite der Flüssigkristalltafel angeordnet, so daß der Polarisator auf der Lichteinfallsseite selektiv ein vorgegebenes linear polarisiertes Licht überträgt, der Flüssigkristall das linear polarisierte Licht moduliert, und der Polarisator auf der Lichtemissionsseite das linear polarisierte Licht transmittiert oder blockiert, das um 90 Grad gegenüber dem einfallenden polarisierten Licht gedreht ist.
Die Flüssigkristalltafeln sind klassifiziert als entweder ein Transmissionstyp oder eine Reflexionstyp, und der Transmissionstyp, der ein Hintergrundlicht auf der Rückseite der Flüssigkristalltafel enthält, wird häufiger verwendet. Bei einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, die Polarisatoren verwendet, ist es erforderlich, daß sie Beleuchtungseinrichtungen, wie das Hintergrundlicht, enthält, um eine helle Anzeige bereitzustellen, da ungefähr die Hälfte des einfallenden Lichts durch den Polarisator absorbiert wird und die Lichtmenge, die durch den Polarisator hindurch geht, verringert ist. Wenn Beleuchtungseinrichtungen, wie das Hintergrundlicht, verwendet werden, ist der Leistungsverbrauch erhöht, so daß das Leben einer Trockenbatterie, die in einem tragbaren Büroautomationsgerät untergebracht ist, verkürzt ist. Zusätzlich wird, wenn ein Farbfilter, der rote, grüne und blaue Farben hat, bei einer Transparenttyp-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung verwendet wird, um ein Farbbild anzuzeigen, das Licht etwas durch den Farbfilter absorbiert, und wenn eine schwarze Matrix bei dem Farbfilter verwendet wird, wird die Menge von verfügbarem Licht weiter verringert. Entsprechend ist es schwierig, eine helle Anzeige ohne ein Hintergrundlicht bei herkömmlichen Flüssigkristall- Anzeigevorrichtungen zu erhalten.
Die japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 3-198028 offenbart eine Mehrzahl von überlagerten Flüssigkristallschichten, die dichroitische Farbstoffe enthalten und jeweils verschiedene Schwellenwertspannungen haben, wodurch auf einen Farbfilter verzichtet wird, der Farbabschnitte hat, die in einer einzigen Ebene angeordnet sind. Durch Steuern der Spannung, die an den Flüssigkristall angelegt wird, so daß die angelegte Spannung höher oder niedriger als die jeweiligen Schwellenwertspannungen ist, ist es möglich, einen dichroitischen Farbstoff mit einer spezifischen Farbe in jeder der übereinanderliegenden Flüssigkri stallschichten bereitzustellen. Jedoch präsentiert diese Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung eine Farbe basierend auf der subtraktiven Farbmischung, bei der die Überlagerung von Farben von zwei Flüssigkristallschichten sich schwarz annähert, und entsprechend die Anzahl von verfügbaren Farben niedrig und der Kontrast schwach ist.
Die internationale Patentanmeldung WO88/02128 offenbart ähnlich eine Flüssigkristallanzeige, die mit transmittiertem Licht arbeitet. Einige Ausführungen enthalten Schichten von dichroitischen Flüssigkristallen, wobei jede Schicht auf verschiedene angelegte Spannungen anspricht, so daß unter Verwendung nur eines Paars von Elektroden mehr als eine Schicht adressiert werden kann.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung zu schaffen, die ohne ein Hintergrundlicht eine helle Anzeige bereitstellen und viele Farben realisieren kann.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung geschaffen, enthaltend erste und zweite entgegengesetzte Platten, zwischen welchen eine erste Flüssigkristallschicht, die eine Schwellenwertspannung V&sub1; und einen darin enthaltenen Farbstoff hat, eine zweite Flüssigkristallschicht, die eine Schwellenwertspannung V&sub2; hat, die von jener der ersten Flüssigkristallschicht verschieden ist, und Lichtstreueigenschaften hat, welche zweite Schicht zwischen einem Zustand, in welchem Licht gestreut wird, was sie weiß und trübe macht, und einem Zustand umschaltbar ist, in welchem Licht durch sie hindurch transmittiert wird, und ein an der zweiten Platte angeordneter Farbfilter liegen, der eine Mehrzahl von Farbabschnitten von verschiedenen Farben hat.
Bei dieser Anordnung wird zum Beispiel, wenn die Spannung, die an den Flüssigkristall angelegt wird, niedriger als die Schwellenwertspannung der ersten Flüssigkristallschicht ist, die den Farbstoff enthält, der ein dichroitischer Farbstoff sein kann, das Licht durch den dichroitischen Farbstoff der ersten Flüssigkristallschicht absorbiert, um einen schwarzen Fleck auf der Anzeige zu erzeugen. Wenn die Spannung, die an den Flüssigkristall angelegt wird, höher als die Schwellenwertspannung der ersten Flüssigkristallschicht ist, wird das Licht durch die Flüssigkristallschicht hindurch transmittiert. Unter den letzeren Bedingungen (d. h., daß die Spannung höher als die Schwellenwertspannung der ersten Flüssigkristallschicht ist), wird, wenn die Spannung, die an den Flüssigkristall angelegt wird, niedriger als der Schwellenwertspannung der zweiten Flüssigkristallschicht ist, die Lichtstreueigenschaften hat, das Licht gestreut, um die zweite Flüssigkristallschicht ausreichend weiß und trübe zu machen, um einen weißen Fleck auf der Anzeige zu erzeugen. Wenn die Spannung, die an dem Flüssigkristall angelegt wird, höher als die Schwellenwertspannung der zweiten Flüssigkristallschicht ist, wird das Licht durch die zweite Flüssigkristallschicht hindurch transmittiert (und geht somit durch sowohl die ersten, als auch die zweiten Flüssigkristallschichten), was es gestattet, daß der Farbfilter direkt betrachtet wird. Der Farbfilter erhält eine Mehrzahl von Farbabschnitten innerhalb jedes Pixelbereichs, und es ist möglich, viele Farben zu realisieren, die durch eine adäquate Kombination von ausgewählten Farbabschnitten erhalten wird.
Bei Ausführungen enthält die Flüssigkristallanzeige ein Paar von entgegengesetzten Platten, eine Flüssigkristallschicht, die zwischen den Platten enthalten ist, Elektrodeneinrichtungen, die in einer der Platten vorgesehen sind, und Bildelektroden und einen Farbfilter, die in der anderen Platte vorgesehen sind, welche andere Platte erste und zweite Oberflächen hat; es können der Farbfilter bei einigen Ausführungen der Erfindung in der ersten Oberfläche der anderen Platte vorgesehen sein und die Bildelektroden mit Dünnfilmtransistoren in der zweiten Oberfläche der anderen Platte vorgesehen sein.
In diesem Fall kann das entsprechende Positionieren der Farbfilter und der Bildelektroden erleichtert sein, da der Farbfilter und die Bildelektroden in der anderen gemeinsamen Platte vorgesehen sind. Es ist auch möglich, die Bildelektroden und die Dünnfilmtransistoren direkt auf der Platte auszubilden, im Vergleich zu mit einer Anordnung, bei welcher ein Farbfilter in einer Platte vorgesehen ist und Bildelektroden über dem Farbfilter vorgesehen sind.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die vorliegende Erfindung wird anhand der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungen unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen mehr deutlich, in welchen:
Fig. 1 eine Querschnittsansicht einer Flüssigkristall- Anzeigevorrichtung gemäß der ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung ist,
Fig. 2 ein Diagramm ist, daß eine Beziehung zwischen der angelegten Spannung und der Transmission des Lichts illustriert,
Fig. 3A eine Ansicht ist, die die Lichtart illustriert, die in der zweiten Flüssigkristallschicht transmittiert wird, wenn die angelegte Spannung niedriger als die Schwellenwertspannung ist,
Fig. 3B eine Ansicht ähnlich zur Fig. 3A ist, aber zeigt, wenn die angelegte Spannung höher als die Schwellenwertspannung ist,
Fig. 4A eine Ansicht ist, die die Lichtart illustriert, die in der ersten Flüssigkristallschicht absorbiert wird, wenn die angelegte Spannung niedriger als die Schwellenwertspannung ist,
Fig. 4B eine Ansicht ähnlich zur Fig. 4A ist, aber zeigt, wenn die angelegte Spannung höher als die Schwellenwertspannung ist,
Fig. 5A und 5B Ansichten sind, die ein Beispielverfahren des Bildens von Flüssigkristallkapseln illustrieren,
Fig. 6 ein Graph ist, der die Beziehung zwischen der Schwellenwertspannung und der Intensität des ultravioletten Strahls während einer Bildung von Flüssigkristallkapseln und die Beziehung zwischen dem Durchmesser der Flüssigkristallkapseln und der Intensität des ultravioletten Strahls illustriert,
Fig. 7 eine Ansicht einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gemäß der zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung ist,
Fig. 8 eine Ansicht einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gemäß der dritten Ausführung der vorliegenden Erfindung ist,
Fig. 9 eine Ansicht einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gemäß der vierten Ausführung der vorliegenden Erfindung ist,
Fig. 10 eine Ansicht einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gemäß einer Ausführung des Standes der Technik ist,
Fig. 11 eine Ansicht ist, die die aktive Matrix der Bildelektroden illustriert, die in der zweiten Glasplatte vorgesehen sind,
Fig. 12 eine durch den Dünnfilmtransistor hindurchgehende Querschnittsansicht der zweiten Glasplatte von Fig. 11 ist,
Fig. 13 eine Ansicht einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gemäß der fünften Ausführung der vorliegenden Erfindung ist, und
Fig. 14 eine Ansicht einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gemäß der sechsten Ausführung der vorliegenden Erfindung ist.
Die Fig. 1 zeigt die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gemäß der ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung. Die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung enthält eine Flüssigkristalltafel 10, die eine erste Glasplatte 12, eine zweite Glasplatte 14 gegenüberliegend der ersten Glasplatte 12 mit einem kleinen Spalt dazwischen und einen Flüssigkristall LC enthält, der zwischen die ersten und zweiten Glasplatten 12 und 14 eingesetzt ist. Der Flüssigkristall LC enthält eine erste Flüssigkristallschicht 16, die eine erste Schwellenwertspannung V&sub1; und einen dichroitischen Farbstoff 25 (Fig. 4A) hat, der darin enthalten ist, eine zweite Flüssigkristallschicht 18, die eine Schwellenwertspannung V&sub2; hat, die von der Schwellenwertspannung V&sub1; der ersten Flüssigkristallschicht 16 verschieden ist. Die zweite Flüssigkristallschicht 18 enthält nicht im wesentlichen einen dichroitischen Farbstoff, sondern hat Lichtstreueigenschaften. Die ersten und zweiten Flüssigkristallschichten 16 und 18 sind getrennt voneinander stratifiziert und eine über der anderen zwischen den Glasplatten 12 und 14 überlagert. Polarisatoren werden bei den Ausführungen nicht verwendet.
Bei der Fig. 1 enthält die erste Flüssigkristallschicht 16, die den dichroitischen Farbstoff 25 hat, polymerdispergierte Flüssigkristallkapseln, d. h. es sind Flüssigkristallkapseln 22 in einer Schicht von transparentem Harz 20 dispergiert. 5 Gewichtsprozent des dichroitischen Farbstoffes 25 (zum Beispiel S387, angeboten von Mitsuff Toatsu Dye K. K.) sind in den Flüssigkristallkapseln 22 enthalten. Auch die zweite Flüssigkristallschicht 18, die keinen dichroitischen Farbstoff enthält, enthält polymerdispergierte Flüssigkristallkapseln, d. h. es sind Flüssigkristallkapseln 26 in einer Schicht von transparentem Harz 24 dispergiert. Dichroi tischer Farbstoff ist in den Flüssigkristallkapseln 26 nicht hinzugefügt.
Bei der Fig. 1 ist die erste Glasplatte 12 transparent und ist derart, daß die erste Glasplatte 12 eine Anzeige an einem Schirm bildet, der betrachtet werden soll. Bildelektroden 28 sind an der Innenoberfläche der ersten Glasplatte 12 vorgesehen.
Die zweite Glasplatte 14 ist ebenfalls transparent, und eine reflektierende Schicht 30 ist an der Innenoberfläche der zweiten Glasplatte 14 vorgesehen. Daher ist die Ausführung eine Reflexionstyp-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung. Jedoch ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, die reflektierende Schicht 30 wegzulassen und eine Lichtstreuschicht anstelle der reflektierenden Schicht 30 vorzusehen. Alternativ ist es möglich, die reflektierende Schicht 30 wegzulassen und die zweite Glasplatte 14 aus einer Weißglasplatte zu bilden.
Ein Farbfilter 32 ist an der reflektierenden Schicht 30 vorgesehen. Der Farbfilter 32 enthält Rotfarbabschnitte 32R, Grünfarbabschnitte 32G und Blaufarbabschnitte 32B. Drei Farbabschnitte 32R, 32G und 32B bilden ein Bildelement oder einen Pixelbereich. Bildelektroden 34 sind an den Farbabschnitten 32R, 32 G bzw. 32B vorgesehen. Die Bildelektroden 28 der ersten Glasplatte 12 sind in Übereinstimmung mit den Bildelektroden 34 der zweiten Glasplatte 14 vorgesehen. Jedoch ist es möglich, daß eine der Bildelektroden 28 und 34 durch eine gemeinsame Elektrode ersetzt werden kann, die kontinuierlich über der zugehörigen Glasplatte vorgesehen ist. In diesem Fall ist es bevorzugt, die Bildelektroden 34 und den Farbfilter 32 in der zweiten Glasplatte 14 anzuordnen, um das Positionieren der Bildelektroden 34 und des Farbfilters 32 zu erleichtern.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 2 hat die erste Flüssigkristallschicht 16, die den dichroitischen Farbstoff 25 enthält, die Schwellenwertspannung V&sub1;, und hat die zweite Flüssigkristallschicht 18, die keinen dichroitischen Farbstoff enthält, die Schwellenwertspannung V&sub2;. Bei der Ausführung der Fig. 1 besteht die Beziehung V&sub1; < V&sub2;. Entsprechend wird, wenn die Spannung, die zwischen den Bildelektroden 28 und 34 angelegt wird, niedriger als die Schwellenwertspannung V&sub1; der ersten Flüssigkristallschicht 16 ist, das Licht, das von der ersten Glasplatte 12 einfällt, durch den dichroitischen Farbstoff 25 der ersten Flüssigkristallschicht 16 absorbiert, um einen schwarzen Fleck auf der Anzeige zu erzeugen. Wenn die angelegte Spannung höher als die Schwellenwertspannung V&sub1; der ersten Flüssigkristallschicht 16 und niedriger als die Schwellenwertspannung V&sub2; der zweiten Flüssigkristallschicht 18 ist, geht das Licht durch die erste Flüssigkristallschicht 16 hindurch, wird aber gestreut, was die zweite Flüssigkristallschicht 18 ausreichend weiß und trübe oder dicht macht und einen weißen Fleck auf der Anzeige erzeugt. Wenn die angelegte Spannung höher als die Schwellenwertspannung V&sub2; der zweiten Flüssigkristallschicht 18 ist, geht das Licht durch die ersten und die zweiten Flüssigkristallschichten 16 und 18 hindurch, und kann entsprechend eine Person auf der Seite der ersten Glasplatte 12 jeglichen oder jegliche Kombination der Farbabschnitte 32R, 32G und 32B des Farbfilters 32 hinter den transparenten Flüssigkristallschichten 16 und 18 sehen. Es ist somit möglich, eine Farbanzeige mit vielen Farben unter Verwendung einer adäquaten Kombination von Farben für jedes Bild zu realisieren.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und 4 ist die Weise der Transmission des Lichts in den ersten und zweiten Flüssigkristallschichten 16 und 18, die die polymerdispergierten Flüssigkristallkapseln 22 und 26 enthalten, im einzelnen illustriert. Die ersten und die zweiten Flüssigkristallschichten 16 und 18 sind einzeln zwischen den Glasplatten 12 und 14 in den Fig. 3 bzw. 4 gezeigt. Auch sind Dimensionen bezüglich der Dicke der ersten und der zweiten Flüssigkristallschichten 16 und 18 und der ersten und der zweiten Glasplatten 12 und 14 gezeigt.
Wie in den Fig. 3A und 3B gezeigt ist, enthält die zweite Flüssigkristallschicht 18 Flüssigkristallkapseln 26, die in dem transparenten Harz 24 dispergiert sind. Die Flüssigkristallkapseln 26 enthalten Flüssigkristallmoleküle 23, die wie Öltröpfchen zusammengesammelt sind.
Die Fig. 3A zeigt die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, wenn die Spannung nicht angelegt ist (die angelegte Spannung ist niedriger als die Schwellenwertspannung V&sub2; der zweiten Flüssigkristallschicht 18), wobei die Flüssigkristallmoleküle 23 jeder der Flüssigkristallkapseln 26 willkürlich verteilt sind. Das Licht, das in die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung einfällt, trifft gegen die Flüssigkristallmoleküle 23 der Flüssigkristallkapseln 26, wie durch die Pfeile gezeigt ist, und wird in allen Richtungen gestreut, wodurch das erzeugt wird, was als eine weiße Trübung erscheint.
Die Fig. 3B zeigt die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, wenn die Spannung angelegt ist (die angelegte Spannung ist höher als die Schwellenwertspannung V&sub2; der zweiten Flüssigkristallschicht 18), wobei die Flüssigkristallmoleküle 23 jeder der Flüssigkristallkapseln 26 senkrecht zur Oberfläche der ersten und der zweiten Glasplatten 12 und 14 ansteigen. Entsprechend geht das Licht, das auf die Flüssigkristall- Anzeigevorrichtung einfällt, durch jede der Flüssigkristallkapseln 26 hindurch, wie durch die Pfeile gezeigt ist, was bei einer polymerdispergierten Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gut bekannt ist.
Wie in den Fig. 4A und 4B gezeigt ist, enthält die erste Flüssigkristallschicht 16, die den schwarzen dichroitischen Farbstoff 25 enthält, auch Flüssigkristallkapseln 22, die in dem transparenten Harz 20 dispergiert sind. Die Flüssigkristallkapseln 22 enthalten Flüssigkristallmoleküle 23, die ähnlich Öltröpfchen zusammengesammelt sind. Die Moleküle des schwarzen Farbstoffs 25 sind zwischen den Flüssigkristallmolekülen 23 hinzugefügt. Die Moleküle des dichroitischen Farbstoffs 25 haben eine längliche stabähnliche Form, und Moleküle des dichroitischen Farbstoffs 25 sind ähnlich den Flüssigkristallmolekülen 23 willkürlich verteilt.
Die Fig. 4A zeigt die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, wenn die Spannung nicht angelegt ist (die angelegte Spannung ist niedriger als die Schwellenwertspannung V&sub1; der ersten Flüssigkristallschicht 16), wobei die Flüssigkristallmoleküle 23 und die Moleküle des dichroitischen Farbstoffs 25 jeder der Flüssigkristallkapseln 22 willkürlich verteilt sind. In diesem Fall trifft, wenn das Licht auf die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung auftrifft, wie durch die Pfeile gezeigt ist, das Licht gegen die Moleküle des dichroitischen Farbstoffs 25 und wird durch den dichroitischen Farbstoff 25 absorbiert. Entsprechend erscheint dieser Zustand schwarz.
Die Fig. 4B zeigt die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, wenn die Spannung angelegt ist (die angelegte Spannung ist höher als die Schwellenwertspannung V&sub1; der ersten Flüssigkristallschicht 16), wobei die Flüssigkristallmoleküle 23 und die Moleküle des dichroitischen Farbstoffs 25 jeder der Flüssigkristallkapseln 22 senkrecht zu der Oberfläche der ersten und der zweiten Glasplatten 12 und 14 ansteigen. Entsprechend geht das Licht, das auf die Flüssigkristall- Anzeigevorrichtung auftrifft, durch jede der Flüssigkristallkapseln 22 hindurch, wie durch die Pfeile gezeigt ist. Der dichroitische Farbstoff 25 hat somit eine Eigenschaft, das Licht zu absorbieren oder es dem Licht zu gestatten, transmittiert zu werden, gemäß der Winkelbeziehung mit dem einfallenden Licht.
Der Betrieb der Ausführung von Fig. 1 ist eine Kombination der Betriebe der ersten und der zweiten Flüssigkristallschichten 16 und 18 der Fig. 3A und 3B und 4A und 4B. Wie oben erklärt wurde, ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, durch Steuern der angelegten Spannung einen schwarzen Fleck durch die erste Flüssigkristallschicht 16 zu erzeugen, einen weißen Fleck durch die zweite Flüssigkristallschicht 18 zu erzeugen, wenn das Licht durch die erste Flüssigkristallschicht 16 hindurch geht, oder einen Farbfleck durch den Farbfilter 32 zu erzeugen, wenn das Licht durch die ersten und die zweiten Flüssigkristallschichten 16 und 18 hindurch geht. Im letzteren Fall sieht eine Person direkt den Farbfilter 32.
Der Farbfilter 32 hat eine Mehrzahl von Farbabschnitten 32R, 32G und 32B in einem Bildelement oder Pixelbereich, und es ist möglich, viele Farben unter Verwendung einer adäquaten Kombination ausgewählter Farbabschnitte 32R, 32G und 32B zu realisieren. Zum Beispiel ist es möglich, durch Steuern der Spannung Rot, Grün oder Blau einzeln an der Anzeige zu präsentieren, so daß das Licht die ersten und zweiten Flüssigkristallschichten 16 und 18 an nur einem der Farbabschnitte unter den Farbabschnitten 32R, 32G und 32B hindurch geht. In diesem Fall ist es, wenn die Spannungen gesteuert werden, so daß das Licht durch die erste Flüssigkristallschicht 16 an den verbleibenden zwei Farbabschnitten absorbiert wird, möglich, eine Farbe in dem Gebiet von schwarz zu präsentieren. Alternativ ist es, wenn die Spannungen gesteuert werden, so daß das Licht durch die zweite Flüssigkristallschicht 18 an den verbleibenden zwei Farbabschnitten gestreut wird, möglich, eine Farbe in dem Gebiet von weiß zu präsentieren. Es ist auch möglich, durch einen aditiven Farbmischprozeß auf der Anzeige eine Farbe zu präsentieren, die aus einer Kombination von Rot, Grün und Blau erhalten wird, durch Steuern der Spannung, so daß das Licht durch die ersten und zweiten Flüssigkristallschichten 16 und 18 an zwei Farbabschnitten unter den Farbabschnitten 32R, 32G und 32B hindurchgeht.
Die Fig. 5A und 5B sind Ansichten, die ein Beispiel des Bildens der zweiten Flüssigkristallschicht 18 illustrieren, die keinen dichroitischen Farbstoff enthält. Die erste Flüssigkristallschicht 16, die den dichroitischen Farbstoff 25 enthält, kann in einem ähnlichen Prozeß gebildet werden. Zuerst wird der Flüssigkristall 23 in einem Material aus transparentem Harz 24 gemischt (der Flüssigkristall 23, der den dichroitischen Farbstoff 25 enthält, wird in einem Material aus einem transparenten Harz 20 in dem Fall der ersten Flüssigkristallschicht 16 gemischt), und die Mischung des Flüssigkristalls 23 und des Materials aus dem Harz 24 wird auf die zweite Glasplatte 14 durch ein Spinbeschichtungsverfahren oder ähnliches aufgebracht, wie in der Fig. 5A gezeigt ist. Dann wir ein ultravioletter Strahl (UV) auf die Mischung gestrahlt, wie in der Fig. 5B gezeigt ist, so daß das Harz 24 bei gleichzeitiger Separation des Flüssigkristalls 23 von dem Harz 24 ausgehärtet wird, um die Flüssigkristallkapseln 26, die in dem transparenten Harz 24 dispergiert sind, zu veranlassen, sich ähnlich Öltröpfchen zusammenzusammeln.
Der Durchmesser der Flüssigkristallkapseln 26 hängt von der Intensität des ultravioletten Strahls ab. Zum Beispiel zeigt die Fig. 6 eine Beziehung zwischen der Schwellenwertspannung und der Intensität des ultravioletten Strahls und eine Beziehung zwischen dem Durchmesser der Flüssigkristallkapseln 26 und der Intensität des ultravioletten Strahls. Es ist zu sehen, daß, um so niedriger die Intensität des ultravioletten Strahls ist, der Durchmesser der Flüssigkristallkapseln 22 oder 26 um so größer ist, und umgekehrt, um so höher die Intensität des ultravioletten Strahls ist, der Durchmesser der Flüssigkristallkapseln 22 oder 26 um so kleiner ist. Auch ist die Schwellenwertspannung der Flüssigkristallkapseln 22 oder 26 in einer allgemein linearen Beziehung zur Intensität des ultravioletten Strahls. Bei der Ausführung von Fig. 1 gibt es eine Beziehung V&sub1; < V&sub2; zwischen der Schwellenwertspannung V&sub1; der ersten Flüssigkristallschicht 16 und der Schwellenwertspannung V&sub2; der zweiten Flüssigkristallschicht 18, wie erklärt wurde. Um diese Beziehung zu erfüllen, werden die Flüssigkristallkapseln 22, die eine niedrigere Schwellenwertspannung V&sub1; haben, durch Anwenden eines ultravioletten Strahls relativ niedriger Intensität gebildet, und die Flüssigkristallkapseln 26, die die höhere Schwellenwertspannung V&sub2; haben, werden durch Anwenden eines ultravioletten Strahls relativ hoher Intensität gebildet.
Ebenso wird das Harz 24 durch Bestrahlung des ultravioletten Strahls gehärtet. Entsprechend ist es möglich, die zweite Flüssigkristallschicht 18 auf der zweiten Glasplatte 14 zu bilden, und danach die erste Flüssigkristallschicht 16 auf der zweiten Flüssigkristallschicht 18 zu bilden. Somit werden die erste Flüssigkristallschicht 16 und die zweite Flüssigkristallschicht 18 nicht miteinander vermischt, werden aber getrennt voneinander stratifiziert und eine über die andere überlagert. Alternativ ist es möglich, die ersten und die zweiten Flüssigkristallschichten 16 und 18 auf den ersten bzw. den zweiten Glasplatten 12 und 14 getrennt zu bilden, und danach zwei Komponenten miteinander zu überlagern. In diesem Fall sind ebenfalls die ersten und die zweiten Flüssigkristallschichten 16 und 18 nicht miteinander vermischt, sondern getrennt voneinander stratifiziert und eine über die andere überlagert.
Bei der oben beschriebenen Ausführung enthalten sowohl die ersten, als auch die zweiten Flüssigkristallschichten 16 und 18 polymerdispergierte Flüssigkristallkapseln 26. Jedoch wird, wenn eine der ersten und der zweiten Flüssigkristall schichten 16 und 18 polymerdispergierte Flüssigkristallkapseln 26 enthalten, das Harz 20 oder 24 in jener Schicht gehärtet, und die zwei Flüssigkristallschichten 16 und 18 werden nicht miteinander vermischt, selbst wenn die andere Flüssigkristallschicht keine polymerdispergierten Flüssigkristallkapseln enthält. Daher ist es nicht notwendig, eine Trennplatte zwischen den ersten und den zweiten Flüssigkristallschichten 16 und 18 vorzusehen.
Die Fig. 7 zeigt die zweite Ausführung der vorliegenden Erfindung, die eine erste Flüssigkristallschicht 16, die polymerdispergierte Flüssigkristallkapseln enthält, und eine zweite Flüssigkristallschicht 18 enthält, die Lichtstreueigenschaften hat, um eine weiße Anzeige bereitzustellen, zum Beispiel einen Phasenänderungsflüssigkristall 38. In der Fig. 7 ist der dichroitische Farbstoff 25 den Flüssigkristallkapseln 22 der ersten Flüssigkristallschicht 16 hinzugefügt. Es ist möglich, andere Flüssigkristalle statt dem Phasenänderungsflüssigkristall zu verwenden, zum Beispiel einen nematischen Gast-Wirt-Typ-Flüssigkristall oder einen anderen Gast-Wirt-Typ-Flüssigkristall.
Die Fig. 8 zeigt die dritte Ausführung der vorliegenden Erfindung, die eine erste Flüssigkristallschicht 16, die einen Gast-Wirt-Typ-Flüssigkristall, z. B. einen Phasenänderungsflüssigkristall 38 oder einen nematischen Flüssigkristall oder smektischen Flüssigkristall 38 mit dichroitischem Farbstoff 25 enthält, und eine zweite Flüssigkristallschicht 18 enthält, die polymerdispergierte Flüssigkristallkapseln enthält. Bei der Fig. 8 ist der dichroitische Farbstoff 25 der ersten Flüssigkristallschicht 16 hinzugefügt, und kein dichroitischer Farbstoff ist den Flüssigkristallkapseln 26 der zweiten Flüssigkristallschicht 18 hinzugefügt. Auch bei den Ausführungen der Fig. 7 und 8 ist es nicht erforderlich, eine Trennplatte zwischen den ersten und den zweiten Flüssigkristallschichten 16 und 18 vorzusehen.
Die Fig. 9 zeigt die vierte Ausführung der vorliegenden Erfindung, bei der im Gegensatz zu der Ausführung von Fig. 1 eine zweite Flüssigkristallschicht 18, die Flüssigkristallkapseln 26 mit einem größeren Durchmesser hat, auf der Seite der ersten Glasplatte 12 angeordnet ist, die darauf ausgebildet eine Anzeige hat, und eine zweite Flüssigkristallschicht 18, die Flüssigkristallkapseln mit einem kleineren Durchmesser hat, auf der Seite der entgegengesetzten Glasplatte 14 angeordnet ist. Der Betrieb dieser Ausführung ist ähnlich zur Ausführung von Fig. 1. In diesem Fall ist jedoch die Schwellenwertspannung der zweiten Flüssigkristallschicht 18, die keinen dichroitischen Farbstoff enthält, V&sub1;, und ist die Schwellenwertspannung der ersten Flüssigkristallschicht 16, die dichroitischen Farbstoff 25 enthält, V&sub2;, mit der Beziehung (V&sub1; < V&sub2;). Entsprechend ist eine weiße Farbe auf der Anzeige präsent, wenn die angelegte Spannung niedriger als die Schwellenwertspannung V&sub1; der zweiten Flüssigkristallschicht 18 ist, ist eine schwarze Farbe auf der Anzeige präsent, wenn die angelegte Spannung zwischen den Schwellenwertspannungen V&sub1; und V&sub2; ist, und sind Farben auf der Anzeige präsent, wenn die angelegte Spannung höher als die Schwellenwertspannung V&sub2; ist.
Die Fig. 10 zeigt eine Ausführung der zugehörigen Technik, bei welcher eine dritte Glasplatte 13 zwischen den ersten und den zweiten Glasplatten 12 und 14 angeordnet ist; die erste Flüssigkristallschicht ist 16 zwischen den ersten und den dritten Glasplatten 12 und 14 angeordnet; die zweite Flüssigkristallschicht 18 ist zwischen den dritten und den zweiten Glasplatten 13 und 14 angeordnet. Die erste Glasplatte 12 hat Bildelektroden 28, die zweite Glasplatte 14 hat Bildelektroden 34 und einen Farbfilter 32 mit Farbabschnitten 32R, 32G und 32B, und die dritte Glasplatte hat Bildelektroden 40 und 42 auf den entgegengesetzten Oberflächen davon. Entsprechend wird die erste Flüssigkristallschicht 16 durch die Spannung aktiviert, die zwischen den. Bildelektroden 28 und 40 angelegt wird, und wird die zweite Flüssigkristallschicht 18 durch die Spannung aktiviert, die zwischen den Bildelektroden 42 und 34 angelegt wird.
Bei dieser Ausführung enthalten die ersten und die zweiten Flüssigkristallschichten 16 und 18 polymerdispergierte Flüssigkristallkapseln. Es ist jedoch nicht erforderlich, die ersten und die zweiten Flüssigkristallschichten 16 und 18 aus polymerdispergierten Flüssigkristallkapseln zu bilden, da es eine trennende Glasplatte 13 zwischen den ersten und den zweiten Flüssigkristallschichten 16 und 18 gibt, und es kann möglich sein, diese Flüssigkristallschichten 16 und 18 aus zum Beispiel einem Phasenänderungsflüssigkristall zu bilden.
Die Fig. 11 zeigt eine aktive Matrix der Bildelektroden 34, die in der zweiten Glasplatte 14 vorgesehen sind. Die aktive Matrix enthält eine Mehrzahl von Drain-Busleitungen 44, die longitudinal verlaufen, und eine Mehrzahl von Gate-Busleitungen 46, die quer verlaufen; jede Bildelektrode 34 ist in einem Bereich angeordnet, der durch die Drain- Busleitungen 44 und die Gate-Busleitungen 46 eingeteilt ist, und elektrisch an die Drain-Busleitung 44 und die Gate- Busleitung 46 durch einen Transistor 48 angeschlossen. Jüngst werden die Transistoren 48 häufig als Dünnfilmtransistoren (TFT) direkt auf der zweiten Glasplatte 14 ausgebildet.
Die Fig. 12 ist eine Querschnittsansicht der zweiten Glasplatte 14, die die Transistoren 48 (nur einer ist gezeigt) hat, die als Dünnfilmtransistoren (TFT) an der zweiten Glasplatte 14 ausgebildet sind. Der Transistor 48 enthält eine Basis 50, die auf der Oberfläche der zweiten Glasplatte 14 ausgebildet ist, und eine Halbleiterschicht 54, die auf der zweiten Glasplatte 14 über eine Isolationsschicht 52 ausgebildet ist. Eine Drain 56 und eine Source 58 sind an die Halbleiterschicht 54 angeschlossen, wobei die Drain 56 an die Drain-Busleitung 44 von Fig. 11 und das Gate 50 an die Gate-Busleitung 46 angeschlossen sind. Die Source 58 ist an die Bildelektrode 34 angeschlossen.
Die zweite Glasplatte 14 enthält auch den Farbfilter 32 (Farbabschnitte 32R, 32G und 32B), der darauf benachbart dem Transistor 48 ausgebildet ist, und die Bildelektroden 34 sind auf dem Farbfilter 32 ausgebildet. Üblicherweise sind die Bildelektroden 34 durch eine Schicht aus ITO (In&sub2;O&sub3;-SnO&sub2;) ausgebildet und haben eine Dicke von ungefähr 100 Ångström. Im Gegensatz dazu ist die Dicke des Farbfilters 32 ungefähr 2 Mikrometer und der Farbfilter 32 ist somit beachtlich dicker als die Bildelektroden 34. Bei der Ausführung von Fig. 1 ist der Durchmesser der Flüssigkristallkapseln 22 der ersten Flüssigkristallschicht 16 ungefähr 10 Mikrometer, und ist der Durchmesser der Flüssigkristallkapseln 26 der zweiten Flüssigkristallschicht 18 ungefähr 2 Mikrometer. Es wurde gefunden, daß die zweite Flüssigkristallschicht 18 eine ad äquate Weißtrübung auf ein Anlegen der Spannung hin präsentiert, wenn der Durchmesser der zweiten Flüssigkristallschicht 18 ungefähr zwei Mikrometer ist und der Flüssigkristall von dem Typ ist, der große anisotrope Brechungsindizes hat.
Bei der Fig. 12 ist es erforderlich, ein Kontaktelement 60 vorzusehen, um die Source 58 des Transistors 48 mit der Bildelektrode 34 zu verbinden. Das Kontaktelement 60 muß eine spezielle Gestaltung haben, da der Farbfilter 32 dicker als der Transistor 48 ist und es eine Differenz zwischen den Höhen der Source 58 und der Bildelektrode 34 gibt. Wenn der Farbfilter 32 durch eine Schutzschicht bedeckt ist, wie eine Oberseitenbeschichtung, ist es erforderlich, eine Öffnung in der Schutzschicht auszubilden, um das Kontaktelement 60 bereitzustellen. Ferner ist es, wenn eine dicke Transparentplatte 62 (Fig. 13), wie unten beschrieben wird, vorgesehen ist, erforderlich, eine Öffnung in der Transparentplatte 62 auszubilden, um das Kontaktelement 60 bereitzustellen.
Die Fig. 13 zeigt die fünfte Ausführung der vorliegenden Erfindung. Die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung dieser Ausführung enthält ähnlich zu der Ausführung von Fig. 1 erste und die zweiten Glasplatten 12 und 14, eine erste Flüssigkristallschicht 16, die einen dichroitischen Farbstoff enthält, und eine zweite Flüssigkristallschicht 18, die keinen dichroitischen Farbstoff enthält. Die erste Glasplatte 12 hat Bildelektroden 28, und die zweite Glasplatte 14 hat einen Farbfilter 32 und Bildelektroden 34.
Bei dieser Ausführung ist eine dicke Transparentplatte 62 von den ersten und zweiten Flüssigkristallschichten 16 und 18 betrachtet über dem Farbfilter 32 vorgesehen. Die Dicke der Transparentplatte 62 ist vorzugsweise innerhalb des Bereichs von 10 Mikrometer bis 0,2 Millimeter, und bei der bevorzugten Ausführung ist die Dicke der Transparentplatte 62 ungefähr 50 Mikrometer.
Die Transparentplatte 62 ist vorgesehen, um einen Abstand zwischen der zweiten Flüssigkristallschicht 18 und dem Farbfilter 32 bereitzustellen. Wie oben erklärt wurde, geht, wenn die angelegte Spannung höher als die Schwellenwertspannung V&sub1; der ersten Flüssigkristallschicht 16 und niedriger als die Schwellenwertspannung V&sub2; der zweiten Flüssigkristallschicht 18 ist, das Licht durch die erste Flüssigkristallschicht 16 hindurch, wird aber in der zweiten Flüssigkristallschicht 18 gestreut, um einen weißen Fleck auf der Anzeige zu erzeugen, und es gibt die Möglichkeit, daß der Farbfilter 32 hinter dem weißen Farbfilter 32 sichtbar ist, wenn die transparente Platte 62 nicht vorgesehen ist, da die zweite Flüssigkristallschicht 18 nahe an dem Farbfilter 32 angeordnet ist. Bei der vorliegenden Erfindung kann, da die zweite Flüssigkristallschicht 18 vom Farbfilter 32 um die Dicke der Transparentplatte 62 separiert ist, der Farbfilter 32 nicht hinter der weißen getrübten Schicht 18 gesehen werden. Dieses Phänomen tritt auf, weil, wenn ein Objekt durch eine halbtransparente Platte betrachtet wird, das Objekt sichtbar ist, wenn die halbtransparente Platte nahe dem Objekt ist, und das Objekt nicht sichtbar ist, wenn die halbtransparente Platte weit von dem Objekt ist.
Ferner sind bei dieser Ausführung die Bildelektroden 34 mit Dünnfilmtransistoren 48 an einer der Oberflächen der transparenten Platte 62 vorgesehen, und der Farbfilter 32 ist an der entgegengesetzten Oberfläche der transparenten Platte 62 vorgesehen, wie in den Fig. 13 und 14 gezeigt ist. Zusätzlich ist die transparente Platte 62 an die zweite Glasplatte 14 mit dem Farbfilter 32 der zweiten Platte zugewandt angebunden, und mit dieser Anordnung ist es möglich, die Bildelektroden 34 und die Dünnfilmtransistoren 48 auf eine herkömmliche Weise auszubilden, und es ist möglich, das Kontaktelement 60 wegzulassen, das längst der Dicke des Farbfilters 32 bei der Ausführung von Fig. 12 verläuft. Die Anordnung, bei welcher die Bildelektroden 34 mit.
Dünnfilmtransistoren 48 an einer der Oberflächen der Transparentplatte 62 vorgesehen sind, und der Farbfilter 32 an der entgegengesetzten Oberfläche der Transparentplatte 62 vorgesehen ist, kann nicht nur bei der Flüssigkristall- Anzeigevorrichtung angewandt werden, die die ersten und die zweiten Flüssigkristallschichten 16 und 18 hat, sondern auch bei anderen Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen, bei welchen eine Flüssigkristallschicht zwischen ein Paar von Platten eingesetzt ist und Bildelektroden und ein Farbfilter in einer der Platten vorgesehen sind.
Wie genau erklärt wurde, ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, ein helles Bild ohne ein Hintergrundlicht bereitzustellen, da das einfallende Licht nicht durch einen Polarisator absorbiert wird, und einen schwarzen Fleck und einen weißen Fleck durch die ersten und die zweiten Flüssigkristallschichten sowie eine Mehrfarbanzeige durch einen Farbfilter bereitzustellen, der unter den ersten und den zweiten Flüssigkristallschichten bereitgestellt ist.

Claims

1. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, enthaltend erste (12) und zweite (14, 62) entgegengesetzte Platten, zwischen welchen eine erste Flüssigkristallschicht (16), die eine Schwellenwertspannung V&sub1; und einen Farbstoff (25) hat, der darin enthalten ist, eine zweite Flüssigkristallschicht (18), die eine Schwellenwertspannung V&sub2; hat, die von jener der ersten Flüssigkristallschicht verschieden ist, und Lichtstreueigenschaften hat, welche zweite Schicht zwischen einem Zustand, in welchem Licht gestreut wird, was sie weiß und trübe hält, und einem Zustand schaltbar ist, in welchem Licht durch sie transmittiert wird, und ein Farbfilter (32) liegen, der eine Mehrzahl von Farbabschnitten von verschiedenen Farben hat, die an der zweiten Platte (14, 62) angeordnet sind.

2. Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 1, wobei wenigstens eine der ersten und der zweiten Flüssigkristallschichten (16, 18) einen polymerdispergierten Flüssigkristall enthält.

3. Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die ersten und zweiten Flüssigkristallschichten (16, 18) kontinuierlich angeordnet und separat voneinander in einer überlagerten Weise zwischen den Platten (12, 14) stratifiziert sind.

4. Flüssigkristallvorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei eine reflektierende Schicht (30) zwischen den ersten (12) und den zweiten (14) Platten angeord net ist, welche erste Platte (12) transparent ist und eine Anzeigeoberfläche bereitstellt.

5. Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 4, wobei die Schwellenwertspannung V&sub1; der Flüssigkristallschicht (16) auf der Seite der Anzeigeoberfläche niedriger als die Schwellenwertspannung V&sub2; der Flüssigkristallschicht (18) auf der Seite der reflektierenden Schicht (30) ist.

6. Flüssigkristallvorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei die ersten und die zweiten (18) Flüssigkristallschichten beide polymerdispergierte Flüssigkristallkapseln enthalten, die verschiedene Schwellenwertspannungen haben, welche Flüssigkristallkapseln (22) einer der Flüssigkristallschichten (16) eine niedrigere Schwellenwertspannung (V&sub1;) und einen größeren Durchmesser haben als jene der Flüssigkristallkapseln (26) der anderen Flüssigkristallschicht (18).

7. Flüssigkristallvorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei die ersten Platte (12) Elektrodeneinrichtungen (28) hat, und die zweite Platte (14) den Farbfilter (32) und Bildelektroden (34) hat.

8. Flüssigkristallvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei eine dicke Transparentplatte (62, Fig. 13) über dem Farbfilter (32) vorgesehen ist, um den Filter von den Flüssigkristallschichten zu separieren.

9. Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 8, wobei die erste Platte (12) Elektrodeneinrichtungen (28) hat, und die Transparentplatte nahe der zweiten Platte (14) angeord net ist und den Farbfilter (32) und Bildelektroden (34) trägt.

10. Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 8, wobei der Farbfilter (32) an der ersten Oberfläche der Transparentplatte (62) vorgesehen ist, und die Bildelektroden (34) zusammen mit Dünnfilmtransistoren (38) an der zweiten Oberfläche der Transparentplatte (62) vorgesehen sind.

11. Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 10, wobei die Transparentplatte (62) mit der zweiten Platte (14) mit ihrer ersten Oberfläche verbunden ist, die der zweiten Platte (14) zugewandt ist.

12. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach einem vorhergehenden Anspruch, bei welcher Elektrodeneinrichtungen (28) an der ersten Platte (12) vorgesehen sind, und Bildelektroden (34) an der anderen Platte (62) vorgesehen sind, wobei der Farbfilter an einer Oberfläche der anderen Platte (62) vorgesehen ist und die Bildelektroden (34) mit Dünnfilmtransistoren (48) an der anderen Oberfläche der anderen Platte vorgesehen sind.

13. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gemäß einem vorhergehenden Anspruch, bei welcher die erste Flüssigkristallschicht (16) einen schwarzen Farbstoff enthält und die zweite Flüssigkristallschicht (18) keinen Farbstoff enthält.

14. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 13, bei welcher die erste Flüssigkristallschicht (16) auf der Betrachtungsseite angeordnet ist.