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Gebiet der Erfindung
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Diese
Erfindung betrifft eine verbesserte Flüssigkristallanzeige (LCD)-Vorrichtung,
die in vielen elektronischen Produkten verwendet wird, wie zum Beispiel
photoleitenden Systemen, ferroelektrischen Bauelementen, Leuchtdioden,
photovoltaischen Solarzellen, optischen Datenspeichervorrichtungen
und Hybridcomputerchips für
die Molekularelektronik.
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Allgemeiner Stand der Technik
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Die
Industrie für
Flüssigkristallvorrichtungen
ist derzeit eine Multimilliarden-Dollar-Industrie. In dieser Industrie
reichen die Produkte von einfachen Uhranzeigen bis hin zu Flachbildschirm-Farbfernsehgeräten. Die in
der vorliegenden Erfindung beschriebene Vorrichtung hat insofern
Vorteile gegenüber
den herkömmlichen LCD-Vorrichtungen,
als sie einen weiten und symmetrischen Betrachtungswinkel und keine
Umkehrung des Kontrastverhältnisses
in jeglicher Richtung aufweist und auch zu einer Vereinfachung des
Herstellungsprozesses führt.
Dementsprechend ist die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung sehr
nützlich
für verschiedene
Anwendungen in der Flüssigkristall-Industrie.
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Wenn
molekulare Kristalle auf ihren Schmelzpunkt erwärmt werden, so gehen sie in
der Regel in die flüssige
Phase über.
Die periodische Struktur des Gitters sowie die Ausrichtungsordnung
der Moleküle
werden gleichzeitig zerstört.
Wenn jedoch die konstituierenden Moleküle eine ausgeprägte Anisotropie
der Form haben, wie zum Beispiel ein Stab oder eine Scheibe, so
kann das Schmelzen des Gitters dem Verschwinden der Ausrichtungsordnung
vorausgehen. Man hat dann eine Zwischenphase, die aus Molekülen besteht,
die mehr oder weniger parallel zueinander angeordnet sind, aber
gleichzeitig einen gewissen Grad an Fluidität aufweisen. Die Moleküle können sich übereinander
schieben, während
sie immer noch ihre Parallelität
beibehalten. Das Fluid ist daher anisotrop, trübe und weist wie ein Kristall
optische Doppelbrechung und dielektrische Anisotropie auf. Bei einer
höheren
Temperatur findet orientiertes Schmelzen statt, und das anisotrope
Fluid verwandelt sich in die gewöhnliche
isotrope klare Flüssigkeit.
Solche Zwischenphasen, die das Ergebnis einer Erwärmung oder
Abkühlung
sind, bezeichnet man als thermotrope Flüssigkristalle.
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Thermotrope
Flüssigkristalle
lassen sich im weiten Sinne in zwei Typen klassifizieren: (i) jene,
die aus stabförmigen
Molekülen
bestehen ("calamitische" Flüssigkristalle
genannt), die man seit Ende des 19. Jahrhunderts kennt und die die
Mehrheit der derzeit bekannten Flüssigkristalle bilden, und (ii)
jene, die aus scheibenförmigen
Molekülen
bestehen ("discotische" Flüssigkristalle
genannt), die in jüngerer
Zeit entwickelt wurden.
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Verweise auf den Stand der
Technik
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Discotische
Flüssigkristalle,
die erst 1977 von uns entdeckt wurden, stellen eine neue Klasse
thermotroper Flüssigkristalle
dar. Diesbezüglich
kann man in der Schrift von S. Chandrasekhar, B. K. Sadashiva und K.
A. Suresh, Pramana, 9, 471-480 (1977), nachschlagen. In diesem Fall
sind die Scheiben übereinander
angeordnet, so dass Säulen
entstehen, wobei die verschiedenen Säulen ein zweidimensionales
Gitter bilden. Die säulenartige
Basisstruktur ist in 1 der Zeichnungen gezeigt, die
dieser Spezifikation beiliegen. Es sind eine Reihe von Modifikationen
der oben erwähnten
Basisstruktur festgestellt worden.
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Einige
discotische Verbindungen weisen auch eine nematische (ND)
Phase auf. Dabei handelt es sich um eine fluide Phase, die aus einer
orientiert-geordneten Anordnung von Scheiben besteht, allerdings
ohne eine langgestreckte Translationsordnung, ein wenig wie ein
Stapel Münzen,
wie in 2 der Zeichnungen gezeigt, die dieser Spezifikation
beiliegen. Im Gegensatz zu den gewöhnlichen nematisch-calamitischen
Flüssigkristallen
sind jedoch die nematisch-discotischen Flüssigkristalle optisch negativ.
Die bevorzugte Ausrichtung der Achse der Scheibe wird als der "Ausrichter" bezeichnet, wie
in 2 der Zeichnungen gezeigt.
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Das
Aufkommen discotischer Flüssigkristalle
löste eine
Welle von Aktivitäten
auf diesem Gebiet aus, und bis heute sind mehr als eintausend discotische
Verbindungen berichtet worden. Als Beispiele seien folgende discotische
Verbindungen genannt: Hexaalkonoyloxybenzene, Hexaalkoxytriphenylene,
bis-(4-n-decylbenzoyl)methanato-Kupfer
(II), Hexa-n-alkanoate von Truxen und octasubstitutierte Phthalocyanine.
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Die
möglichen
Verwendungen solcher Materialien sind quasi-eindimensionale Leiter,
photoleitende Systeme, ferroelektrische Bauelemente, Leuchtdioden,
photovoltaische Solarzellen, optische Datenspeichervorrichtungen
und Hybridcomputerchips für
die Molekularelektronik.
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Anzeigevorrichtungen
auf der Grundlage von calamitischen Flüssigkristallen sind einschlägig bekannt. Eine
weithin verwendete Vorrichtung ist die verdrehte nematische (Twisted
Nematic – TN)
Anzeigevorrichtung. Bei einer verdrehten nematischen Anzeigevorrichtung
sind zwei transparente Glasplatten auf ihren Innenflächen mit
einer dünnen
Schicht aus transparentem, elektrisch leitendem Material, wie zum
Beispiel Indium-Zinn-Oxid, und des Weiteren mit einer dünnen Schicht
eines Polyimids beschichtet. Das Verfahren des unidirektionalen
Reibens der Substrate mit Baumwolle oder Reyon- oder Nylongewebe
wird weithin angewendet, um eine makroskopische Ausrichtung des
Flüssigkristallausrichters
zu erreichen. Die zwei Glasplatten werden mit Hilfe von Abstandshaltern
in einem Abstand von ungefähr
6-10 μm
voneinander gehalten, so dass eine Zelle entsteht, wobei die Reiberichtungen
der Polyimidschichten orthogonal zueinander verlaufen. Der Spalt
zwischen den Substraten der Zelle ist mit einem calamitisch-nematischen
Flüssigkristall
gefüllt.
Aufgrund der Grenzbedingungen wird der nematische Flüssigkristall
parallel zur Reiberichtung jeder Glasplatte ausgerichtet, und folglich
wird der Ausrichter über
die Distanz der nematischen Schicht um 90° verdreht. Es werden Polarisatorfolien
auf die Außenflächen der
Glasplatten geklebt, wobei die Schwingungsachse (Polarisationsachse) jeder
Folie parallel zur Reiberichtung der Platte verläuft, auf die sie geklebt ist.
Unpolarisiertes Licht wird durch den Polarisator, der auf der Eintrittsseite
der Zelle angebracht ist, in linear polarisiertes Licht umgewandelt
und tritt auf der Austrittsseite mit einer um 90° gedrehten Polarisationsachse
aus. Das austretende Licht wird durch den zweiten Polarisator durchgelassen.
Darum erscheint in dieser Konfiguration, dem sogenannten Normalweißmodus,
die Anzeige im nicht-aktivierten Zustand hell. Ein Weißmodus mit
vergrößertem Betrachtungswinkel
kann erreicht werden, indem man die Polarisatoren mit ihren Polarisationsachsen
senkrecht zu den Reiberichtungen einstellt. Das Anlegen eines elektrischen
Feldes senkrecht zu der Schicht richtet die Flüssigkristallmoleküle (von
positiver dielektrischer Anisotropie, Δε>0) mit ihren Längsachsen entlang der Senkrechten
der Schicht aus. In diesem aktivierten Zustand wird die Polarisationsachse
des Lichts nicht durch das flüssigkristalline
Medium gedreht, und die Anzeige erscheint schwarz. Das Ausrichten
eines Polarisators parallel und des zweiten Polarisators senkrecht
zur Reiberichtung führt
zu einem schwarzen Aussehen im unaktivierten Zustand und einem hellen
Aussehen im aktivierten Zustand. Dieser sogenannte Schwarzmodus
ist für
Armaturenbrettanwendungen in Kraftfahrzeugen nützlich.
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Der
Hauptnachteil des oben beschriebenen Vorrichtungstyps ist, dass
bei schrägem
Betrachten die Betrachtungswinkelcharakteristik schlecht ist, was
zu Kontrastverlust und bei bestimmten Azimutwinkeln sogar zu einer
Kontrastumkehrung führen
kann. Siehe 3 der Zeichnungen, die der Schrift
von Y. Toko, T. Sugiyama, K. Katoh, Y. Imura und S. Kobayashi, J.
Appl. Phys., 74, 2071-75 (1993), entnommen ist und ein typisches Poldiagramm
des Kontrastverhältnisses
(Contrast Ratio – CR)
für eine
herkömmliche
TN-Vorrichtung zeigt.
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Eine
andere weithin verwendete Vorrichtung ist die superverdrehte nematische
(Supertwisted Nematic – STN)
Vorrichtung. Der Aufbau einer solchen Vorrichtung ähnelt dem
einer TN-Vorrichtung, wie sie oben erläutert wurde, nur dass der Verdrehungswinkel
des Ausrichters nicht 90° beträgt, sondern
zwischen 180° und 270° liegt. Den
größeren Verdrehungswinkel
erreicht man durch Einarbeiten einer geeigneten Menge einer chiralen
Verbindung als einen Dotanden in das nematische Material, bevor
es in die Zelle eingefüllt
wird. Allerdings führt
diese Vorrichtung zu keinerlei Verbesserung der Betrachtungswinkelcharakteristik.
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Sowohl
die TN- als auch die STN-Vorrichtung sind mit dem zusätzlichen
Nachteil behaftet, dass es bei multiplexierten Anzeigen einen großen Unterschied
in der Pixelkapazitanz zwischen dem EIN- und dem AUS-Zustand gibt, was
zu dem Problem des Übersprechens
zwischen Pixeln führt.
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Die
Betrachtungswinkelprofile, die Symmetrie und die Winkelabhängigkeit
des Intensitätskontrastverhältnisses
zwischen dem EIN- und dem AUS-Zustand einer Anzeigevorrichtung sind
wichtige Kriterien zum Bestimmen der Leistungsqualität der Vorrichtung.
Es sind verschiedene Versuche unternommen worden, um die Leistung
solcher Vorrichtungen zu verbessern. Diese Versuche zielen vor allem
darauf ab, die Betrachtungswinkelcharakteristik unter Verwendung
verschiedener Techniken zu verbessern, wie zum Beispiel Unterteilen
jedes Pixels in Unterpixel, Hinzufügen von Verzögerungsfilmen
oder durch Anlegen eines elektrischen Feldes parallel zur Substratebene.
Der bemerkenswerte Punkt bei allen diesen Versuchen ist die Tatsache, dass
das verwendete flüssigkristalline
Material vom nematisch-calamitischen Typ ist. Bis jetzt sind noch
keine Versuche unternommen worden, nematischdiscotisches Material
zum Herstellen einer Anzeigevorrichtung zu verwenden.
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Zum
Beispiel kann hinsichtlich der Modifikation, die auf dem Anlegen
eines elektrischen Feldes parallel zur Ebene des Substrats basiert,
in den Schriften von G. Baur, R. Kiefer, H. Klausmann und F. Windscheid, Liquid
Crystal Today, 5, 13-14 (1995); M. Oh-e, M. Yoneya und K. Kondo,
J. Appl. Phys., 82, 528-535 (1997); S. H. Lee, H. Y. Kim, I. C.
Park, B. G. Rho, J. S. Park, H. S. Park und C. H. Lee, Appl. Phys.
Lett., 71, 2851-2853 (1997), nachgeschlagen werden. Bei diesem Verfahren
haben die Autoren die Betrachtungswinkelcharakteristik von Flüssigkristallvorrichtungen
durch Verwenden von in der Ebene liegenden Elektroden auf nur einem
der Substrate und durch vermeiden der Asymmetrie des Ausrichterprofils
verbessert.
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In
den Schriften von H. Mori, Jpn. J. Appl. Phys., 36, 1068-1072 (1997);
H, Mori, Yoji Itoh, Yosuke Nishiura, Taku Nakamura, Yukio Shinagawa,
Jpn. J. Appl. Phys., 36, 143-147 (1997), wurde ein optischer Kompensator
mit negativer Doppelbrechung vorgestellt, um die Menge des entweichenden
Lichts im dunklen Zustand zu verringern.
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In
den Schriften von K. H. Yang, Jpn. J. Appl. Phys., 31, L1603-1605
(1992), und J. Chen, P. J. Bos, D. R. Bryant, D. L. Johnson, S.
H. Jamal, J. R. Kelly, SID 95 Digest, 865-868 (1995), haben die
Autoren mehrere Bereiche der Flüssigkristalle
verwendet, in denen die Ausrichtung des Ausrichters in jedem der
Bereiche (Pixel) verschieden war.
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Die
in der oben beschriebenen Art und Weise hergestellten Vorrichtungen
verbessern nicht zufriedenstellend die Betrachtungswinkelcharakteristik
der Vorrichtung. Außerdem
beinhalten sie zusätzliche
Schritte im Herstellungsprozess.
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In
den Schriften von Y. Toko, T. Sugiyama, K. Katoh, Y. Limura und
S. Kobayashi, SID 93 Digest, 622-625 (1993); J. Appl. Phys., 74,
2071-75 (1993), ist ein einfacherer Prozess zum Herstellen von LCDs
mit verbesserter Betrachtungswinkelcharakteristik offenbart worden.
In diesem Prozess werden Polymerfilme auf die transparenten leitenden
Substrate aufbeschichtet, aber das Reiben entfällt. Der nicht-geriebene Polymerfilm
ist optisch und strukturell isotrop, und der Ausrichter verläuft parallel
zu den Oberflächen
der Substrate, aber in der Ebene des Substrats im AUS-Zustand zufällig ausgerichtet.
Im EIN-Zustand verläuft
der Ausrichter senkrecht zu den Oberflächen der Substrate. Diese sogenannte
amorphe TN-Vorrichtung erbringt eine verbesserte Betrachtungswinkelcharakteristik,
die frei von Kontrastumkehrung ist. Siehe 4 der Zeichnungen,
die der oben erwähnten
Schrift von Toko und Mitarbeitern entnommen ist. Es ist anzumerken,
dass das in dieser Vorrichtung verwendete Flüssigkristallmaterial auch wieder
vom nematischcalamitischen Typ und nicht vom nematisch-discotischen
Typ ist.
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Mit
dem Wissen um die Bedeutung einer Verbesserung der Betrachtungswinkelcharakteristik
von Flüssigkristallvorrichtungen
haben wir intensive Forschungsarbeiten in dieser Richtung unternommen.
Unsere unablässige
Forschungsarbeit führte
uns zu der Entdeckung, dass, wenn nematisch-discotische Materialien
in Flüssigkristallvorrichtungen
verwendet werden, die Betrachtungswinkelcharakteristik solcher Vorrichtungen weiter
verbessert werden kann.
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Aufgaben der Erfindung
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Darum
besteht die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung
einer Flüssigkristallvorrichtung
mit einer verbesserten Betrachtungswinkelcharakteristik unter Verwendung
von nematisch-discotischem Material.
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Eine
weitere bevorzugte Aufgabe dieser Erfindung ist die Bereitstellung
einer Flüssigkristallvorrichtung,
bei der keine Umkehrung des Kontrastverhältnisses in jeglicher Richtung
stattfindet.
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Eine
weitere bevorzugte Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung
einer Flüssigkristallvorrichtung
mit verringertem Unterschied in der Pixelkapazitanz zwischen dem
EIN- und dem AUS-Zustand, was
zu einem deutlichen Verringern des Übersprechens im Fall einer
multiplexierten Anzeigevorrichtung führt.
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Eine
weitere bevorzugte Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung
einer Flüssigkristallvorrichtung,
die mittels eines einfachen Herstellungsprozesses hergestellt wird.
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Kurzdarstellung der Erfindung
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Um
die oben genannten Aufgaben zu erfüllen, stellt die Erfindung
zum ersten Mal eine Flüssigkristallvorrichtung
bereit, die nematischdiscotisches Material aufweist.
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Detaillierte Beschreibung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung unterscheidet sich von jeder der zuvor offenbarten
LCDs dadurch, dass sie ein nematisch-discotisches Material verwendet
und kein calamitisches Material enthält. Bis jetzt ist noch nie ein
nematisch-discotisches Material für die Herstellung einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung
verwendet worden. Das verwendete Material ist von negativer dielektrischer
Anisotropie (Δε<0).
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Dementsprechend
stellt die vorliegende Erfindung eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung
nach Anspruch 1 bereit.
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Die
Zelle kann zwischen einem Paar gekreuzter Polarisatoren angeordnet
werden.
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Die
in der Vorrichtung verwendeten Substrate können aus Glas, Kunststoff oder
anderen ähnlichen transparenten
Materialien hergestellt sein. Es können elektrisch leitende Materialien
wie zum Beispiel Indium-Zinn-Oxid, Zinnoxid usw. zum Beschichten
der Substrate verwendet werden. Die resultierenden Substrate können bevorzugt
mit einer zusätzlichen
Schicht Polymer beschichtet sein, um den Kontakt zwischen dem nematischdiscotischen
Material und dem Substrat gleichmäßig zu machen. Das Polymer
kann, wenn es verwendet wird, aus einer Klasse von Polymeren ausgewählt sein,
wie zum Beispiel Polyimiden, Polyamiden, Polyvinylalkohol oder einer ähnlichen
Klasse von Polymeren. Der Spalt zwischen den Substraten in der Zelle
wird vorzugsweise mit Hilfe von Abstandshaltern definiert, die aus
Polyethylenterephthalatfilmen, Polyimidfilmen, Glasmikrokugeln usw.
ausgewählt
sein können.
Die Verwendung von Polarisatoren kann vermieden werden, indem man
eine geeignete Menge eines bekannten discotisch-pleochroischen Farbstoffs
als einen Dotanden in das nematisch-discotische Material einarbeitet,
bevor die Zelle befüllt
wird. Zu diesem Zweck können
Farbstoffe wie zum Beispiel Derivate von Anthraquinon, Phthalocyanin,
Porphyrin usw. verwendet werden.
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Das
nematisch-discotische Material wird zwischen den Substraten angeordnet.
Die scheibenförmigen Moleküle haften
flach an den beschichteten Oberflächen der Substrate. Infolgedessen
wird das nematisch-discotische Material vorzugsweise einheitlich
ausgerichtet, wobei der Ausrichter senkrecht zur Oberfläche (d.
h. entlang der z-Richtung in 5 der Zeichnungen)
verläuft.
Bei Anlegen eines elektrischen Feldes entlang der z-Richtung wird der
Ausrichter in dem Material parallel zu den Oberflächen der
Substrate neu ausgerichtet, wobei der Ausrichter in der x-y-Ebene
(6 der Zeichnungen) zufällig ausgerichtet ist. Somit
gibt es zwischen gekreuzten Polarisatoren einen Übergang von einem dunklen zu
einem hellen Zustand, wenn das Feld eingeschaltet wird.
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Die
Vorrichtung kann auch in einem Reflexionsmodus verwendet werden.
Für eine
solche Anwendung kann ein optischer Reflektor an der Unterseite
der Anzeigevorrichtung integriert werden.
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Das
nematisch-discotische Material, das in der Vorrichtung der vorliegenden
Erfindung verwendet wird, kann unter jeglichen Substanzen ausgewählt werden,
die negative dielektrische Anisotropie aufweisen, wie zum Beispiel
Hexakis((4-nonylphenyl)ethynyl)benzen mit zum Beispiel der in 7 der
Zeichnungen gezeigten Formel, Undecenylpentakis[(4- pentylphenyl)ethynyl]phenylether
mit zum Beispiel der in 8 der Zeichnungen gezeigten
Formel und α,ω-bis[penta(4-pentylphenylethynyl)phenoxy]alkan
mit zum Beispiel der in 9 der Zeichnungen gezeigten
Formel sowie Derivative von Triphenylen mit zum Beispiel den in
den 10(a) und (b) der Zeichnungen
gezeigten Formeln.
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Die
Verbindung der in
7 gezeigten Formel weist die
folgende Sequenz von Übergängen auf
[B. Kohne und K. Praefcke, Chimia, 41, 196-198 (1987); G. Heppke,
A. Ranft und B. Sabaschus, Mol. Cryst. Liq. Cryst. Lett., 8, 17-25
(1991)]
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Die
Verbindung der in
8 gezeigten Formel weist die
folgende Sequenz von Übergängen auf
[K. Praefcke, B. Kohne, B. Gündogan,
D. Singer, D. Demus, S. Diele, G. Pelzl und U. Bakowsky, Mol. Cryst.
Liq. Cryst., 198, 393-405 (1991)]
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Die
Verbindung der in
9 gezeigten Formel weist die
folgende Sequenz von Übergängen auf
[K. Praefcke, B. Kohne, B. Gündogan,
D. Singer, D. Demus, S. Diele, G. Pelzl und U. Bakowsky, Mol. Cryst.
Liq. Cryst., 198, 393-405 (1991)]
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Die
Verbindungen der in
10 gezeigten Formeln weisen
die folgende Sequenz von Übergängen auf [T.
J. Phillips, J. C. Jones und D. C. McDonnell, Liquid Crystals, 15,
203-215 (1993)]
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Die
Vorrichtung der vorliegenden Erfindung kann entsprechend den im
Folgenden genannten Einzelheiten hergestellt werden. Es werden geeignete
Substrate ausgewählt,
die im sichtbaren Bereich des Spektrums transparent sind. Auf diese
Substrate wird eine Beschichtung aus einem transparenten, elektrisch
leitenden Material aufgetragen. Erforderlichenfalls kann eine zusätzliche
Beschichtung eines Polymers aufgetragen werden, um die gleichmäßige Adhäsion des
nematisch-discotischen Materials an den Substraten zu verbessern.
Ein Abstandshaltermaterial zum Fixieren des Abstandes zwischen den
Substraten wird auf den nichtelektrisch aktiven Bereichen der Substrate
verwendet. Der Spalt zwischen den zwei Substraten wird mit der benötigten Menge
des nematisch-discotischen Materials aufgefüllt, um eine Zelle zu bilden.
Dies geschieht durch Erwärmen
der Zelle während
des Befüllungsprozesses
auf eine Temperatur oberhalb des nematisch-isotropen Punktes und
anschließendes
Abkühlen
der Zelle, bis sich das Material zur nematischen Phase wandelt.
Das nematisch-discotische Material wird dann spontan auf die scheibenartigen
Moleküle
ausgerichtet, die flach an den Oberflächen haften, oder – äquivalent – mit dem
Ausrichter senkrecht zu den Oberflächen (5). Da das ND-Material
von negativer dielektrischer Anisotropie ist, führt das Anlegen eines genügend starken
elektrischen Feldes, das größer als
ein Schwellenwert ist, dazu, dass die Ausrichter parallel zu den
Oberflächen
der Substrate ausgerichtet werden, aber in der x-y-Ebene (6)
zufällig
ausgerichtet werden. Somit gibt es zwischen gekreuzten Polarisatoren
einen Übergang
vom dunklen zum hellen Zustand, wenn das elektrische Feld eingeschaltet
wird. Wegen des Verankerns der Moleküle an den Grenzschichten kehrt
das Material im AUS-Zustand in die Ausgangskonfiguration zurück.
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In
einer Ausführungsform
wird ein optischer Reflektor an der Unterseite der Vorrichtung für deren
Verwendung in einem Reflexionsmodus angeordnet.
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Eine
Flüssigkristallanzeigevorrichtung
wurde wie oben erläutert
unter Verwendung von Hexakis((4-nonylphenyl)ethynyl)benzen
(von negativer dielektrischer Anisotropie Δε=–0,18) hergestellt. Der interferometrisch
gemessene Zellenspalt betrug 2,6 μm.
Es wurde ein Sinuswellenimpuls einer Spannung von 10 Vrms und 1
kHz von 5 Sekunden Dauer mit einer Wiederholungsrate von 0,1 s–1 angelegt.
Wenn die Vorrichtung durch Anlegen des elektrischen Feldes eingeschaltet
wird, so beträgt
die Zeit, die es dauert, bis die durchgelassene Intensität von 10%
auf 90% der maximalen Intensität
gestiegen ist, ~ 100 ms, und die Zeit von 10% auf 80% der maximalen
Intensität
beträgt
~ 50 ms. Eine typische elektro-optische Frequenzkurve, die unter
Verwendung der oben beschriebenen Vorrichtung erhalten wird, ist
in 11 der Zeichnungen gezeigt.
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Das
Poldiagramm des Kontrastverhältnisses
zwischen den Intensitäten
im EIN- und AUS-Zustand ist in 12 der
Zeichnungen gezeigt. Diese Figur widerspiegelt, dass die Vorrichtung
der vorliegenden Erfindung sehr gute Kontrastverhältnisse
aufweist, wobei die Konturen gleicher Kontrastverhältnisse
nahezu konzentrische Kreise sind und keine Kontrastumkehrung aufweisen.
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Vorteile der vorliegenden Erfindung
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- 1. Die Erfindung setzt zum ersten Mal nematischdiscotisches
Material für
die Herstellung einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung
ein.
- 2. Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung überwindet
die Nachteile herkömmlicher
TN- und STN-Vorrichtungen,
die mit nematisch-calamitischen Materialien arbeiten.
- 3. Die Betrachtungswinkelcharakteristik der Vorrichtung der
vorliegenden Erfindung ist weit und symmetrisch, wodurch die Leistung
der Vorrichtung verbessert wird.
- 4. Der Unterschied in der Pixelkapazitanz zwischen dem EIN-
und dem AUS-Zustand für
das nematisch-discotische Material ist geringer als der, der für die herkömmlichen
TN- und STN-Vorrichtungen, die mit calamitischen Flüssigkristallen
arbeiten, erhalten wird, wodurch Übersprechprobleme in multiplexierten Anzeigen
verringert werden.
- 5. Die Herstellung der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung
wird vereinfacht, weil der Schritt, bei dem das Polymer gerieben
wird, vermieden wird.
- 6. Die Notwendigkeit des Beschichtens der Substrate mit einem
Polymer kann ebenfalls vermieden werden, indem man Substrate verwendet,
die optisch flache Oberflächen
aufweisen, wodurch der Prozess der Herstellung der Vorrichtung weiter
vereinfacht wird.
- 7. Die Verwendung von Polarisatoren kann ebenfalls vermieden
werden, indem man discotisch-pleochroische Farbstoffe in das nematisch-discotische
Material einarbeitet, wodurch sich die Vorrichtung wirtschaftlich
herstellen lässt.
