DE7337002U - Steuerbare Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung - Google Patents
Steuerbare Flüssigkristall-AnzeigevorrichtungInfo
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Description
101/73 Ka/de
BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden (Schweiz)
.Steuerbare. Flüssigkristall-Anzeige, vorrichtung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine steuerbare Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, bestehend aus einem flüssigen
Kristall, der zwischen di.rchsichtigen, auf zwei ebenen
Flächen aufgebrachten Elektroden, zwischen einer ersten lichtdurchlässigen und einer zweiten Trägerplatte sowie zwischen
einem ersten und einem mit einem Reflektor kombinierten zweiten Polarisator angeordnet ist.
Aus der DOS 2 158 563 sind solche steuerbaren Flüssigkristall' Jknz.eigejyiorrichtungen berei-t-s—bekamt
— - --·-;■ —
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Hierbei muss das einfallende Licht zweimal die Polarisatoren>
die Trägerplatter, und den flüssigen Kristall durchlaufen. Die
Intensität des austretenden Lichtes ist deshalb in Hellstellung (Durchlassrichtungen beider Polarisatoren bei Verwendung
eines nematischen flüssigen Kristalls mit einer 90°-
Schraubenstruktur senkrecht zueinander) erheblich schwächer als diejenige des eintretenden nicht polarisierten Lichtes.
Mit den üblichen Linearpolarisatoren ist jedoch keine beliebig grosse Durchlässigkeit zu erreichen, da auch im Idealf^ll
nur Licht einer bestimmten Schwingungsrichtung durchgelassen wird, wohingegen der Polarisator das Licht anderer Schwingungsrichtungen
absorbiert. Bei den kommerziell erhältlichen Polarisatoren zeigen Polarisatoren mit höchster Durchlässigkeit
die geringste Löschung, wobei unter Löschung das Verhältnis der Intensität des durch ein Polarisatorpaar mit parallelen
Achsen tretenden Lichtes zu derjenigen, die durch ein Polarisatorpaar mit gekreuzten Achsen tritt, verstanden
sein soll. Bei ungünstigen Beleuchtungsverhältnissen kann daher die Ablesung einer in Reflexion betriebenen Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
beträchtlich erschwert werden.
Beispielsweise weist der kommerzielle Polarisator HN >+2 der
Firma Polaroid Corporation für unpolarisiert einfallendes Licht eine Durchlässigkeit von 35 % für zwei Polarisatoren
in Hellstellung auf und eine maximal erreichbare Löschung
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von 1 : 70 auf. Bei einer Anzeige mit hellem Hintergrund ist
demnach die Helligkeit des Hintergrundes weniger als 35 % des einfallenden Lichtes, weil der Reflektor ?ur Verhinderung von
unerwünschten Spiegelungen der Lichtquelle oft lichtstreuend gemacht wird und das Licht nach dem Zurückreflektieren die
Anzeige nochmals durchlaufen muss. Bei geringer Umgebungsbeleuchtung ist das Ablesen der Anzeige aus diesem Grunde schwierig,
obschon der Kontrast zwischen den elektrisch angesteuerten Zeichen und dem Hintergrund ausreichend wäre. Eine Verbesserung
der Ablesbarkeit durch Aufhellung des Hintergrundes ist durch ein Polarisatorpaar HN 5 5 der Firma Polaroid Corporation
erreichbar, jedoch wird hierbei der Kontrast wesentlich verschlechtert.
Es ist daher Aufgabe der Erfirdung, eine Flüssigkristall-Arzeigevorrichtung
zu schaffen, welche sowohl einen guten Kontrast zwischen Hintergrund und angezeigten Zeiuien als auch
eine ausreichende Helligkeit des Hintergrundes aufweist.
Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst,
dass die Polarisatoren so beschaffen sind, dass der erste Polarisator in Kombination mit einem weiteren Polarisator
gleichen Typs ein hohes Löschvermögen und der zwaite Polarisator in Kombination mit einem weiteren Polarisator gleichen
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'·*,' H i- ' 10^4/73
Typs ein dazu vergleichsweise niedriges Löschvermögen aufweist
und der Reflektor nicht oder nur gering lichtstreuend ist.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem nachfolgend anhand von Fig. 1 erläuterten Ausführungsbeispiel.
Hierbei zeigt:
Fig. 1 eine Aufsicht auf einen Schnitt durch die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung.
In Fig. 1 stellt die Bezugszahl 1 einen nematischen flüssigen
Kristall dar, dessen Molekülgruppen 2 durch geeignete Oberflächenbearbeitung der Trägerplatten 5,6 und der darauf
aufgebrachten durchsichtigen Elektroden 3,** in einer 90°-
Schraubenstruktur orientiert sind. Zwei gegeneinander um 90
verdrehte Polarisatoren 7,8 und ein Reflektor 9 ergänzen die an einer Spannungsquelle 10 liegende Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung,
11 stellt eine Lichtquelle dar, von der Licht auf tias Anzeigeelement fällt und 13 einen Betrachter, der das
an der Anzeigevorrichtung reflektierte Licht lA wahrnimmt.
£_ .ι ist die Dielektrizitätskonstante entlang der Längsachse
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lOH/73
der Molekülgruppen 2, £.j_ die dazu senkrechte Dielektrizitätskonstante.
In Analogie zu der in der DOS 2 I58 563 beschriebenen Flüssigkristallanzeige
bewirkt die 90°-Schraubenstruktur der Flüssigkristallschicht 1 eine Verdrehung der Schwingungsebene
des durch den vorderen Polarisator 7 linear polarisiert einfallenden Lichtes um 90° und lässt der hintere als Analysator
wirkende Polarisator 8 daher bei der in Fig, I angedeuteten Stellung, also wenn die Polarisatoren 7 und 8 gekreuzt
zueinander stehen, maximale Lichtintensität durchtreten. Das durch den Reflektor 9 zurückgeworfene Licht passiert
nun in umgekehrter Richtung Polarisator 8, Trägerplatte 6, Elektrodenschicht 4, Flüssigkristall 1, Elektrodenschicht
3» Trägerplatte 5 und Polarisator 7 und gelangt zum Betrachter 13, der maximale Helligkeit auf der Anzeigevorrichtung
wahrnimmt.
Weisen nun die Flüssigkristallmolekülgruppen 2 eine positive Anisotropie der Dielektrizitätskonstante auf, d.h. ist £L^
grosser C^ , so bewirkt das durch Anlegen einer genügend
hohen e1ektrischen Spannung zwischen den Elektroden 3,^ aufgebaute
elektrische Feld, wie in Fig. 1 strichliert angedeutet ist, ein weitgehendes Ausrichten der Flüssigkristallmole-
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külgruppen 2 in Feldrichtung E, wodurch die optische Aktivität
der Flüssigkristallschicht 1 weitgehend verloren geht und der Betrachter in diesem Zustand eine wesentlich geringere
Helligkeit der Anzeigevorrichtung nach Fig. 1 als im spannungslosen
Zustand wahrnimmt. Wird daher nur an bestimmte beispielsweise ziffernförmige Teile der Elektroden 3,1J elektrische Spannung gelegt, so wird ein Betrachter dunkle Ziffern
auf hellem Grund wahrnehmen, deren Lesbarkeit die Er<findung
durch die Auswahl geeigneter Polarisatoren 7,8 und Reflektoren 9 erheblich verbessert.
Selbstverständlich können erster und zweiter Polarisator 7,8 auch gleichgerichtet sein, wodurch eine Darstellung von hellen,
aktivierten Zeichen auf dunklem Hintergrund möglich ist,
Der Reflektor 9 von Fig. 1 besteht nach der Erfindung beispielsweise
aus einer Aluminiumfolie, welche auf der Anzeigeseite leicht aufgerauht und somit etwas lichtstreuend ist.
Solch einen Reflektor 9 erhält man etwa durch einseitiges Bürsten und nachfolgendes Eloxieren einer blanken Aluminiumfolie.
Seine nur wenig aufgerauhte Oberfläche reflektiert kollimiert einfallendes Licht hauptsächlich in einem engen
Winkelbereich, der symmetrisch zu dem für ideale Spiegel definierten Reflexionswinkel liegt. Als Kriterium für das
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Mass der Aufrauhung gilt hierbei, dass die Reflektoroberfläche
nur so stark aufgerauht werden darf, dass die Lichtquelle 11 gerade nicht mehr spiegelnd reflektiert wird.
Bei einer anderen Anordnung nach der Erfindung wird eine blanke, spiegelnde Aluminiumfolie in Kombination mit dem
II betrachterseitig aufgerauhten Polarisator 7 verwendet. Der
; erste Polarisator 7 ist z.B. ein kommerzieller Polarisator
iii der Firma Polaroid Corporation vom Typ HN 42, mit einer Durch-
f lässigkeit von 35 % für zwei Polarisatoren in Hellstellung
(parallele Achsen) und einer von 0,5 % in Dunkelstellung
; (gekreuzte Achsen), ermöglicht also einen maximalen Kontrast
bei Durchlichtbetrieb von 1 : 70. Der zweite Polarisator 8 ist ein kommerzieller Polarisator der Firma Polaroid Corporation
vom Typ HN 55 mit einer Durchlässigkeit von 45 % in Hellstellung und 22 % in Dunkelstellung, ermöglicnt also einen
maximalen Kontrast bei Durchlichtbetrieb von jl : 2.
Bei dieser Anordnung der WLarisatoren 7, 8 in der Anzeigevorrichtung
erhält man einen Hintergrund, der wesentlich heller ist als der durch zwei gleichartige Polarisatoren
! des Typs HN 42 erhaltene und einen Kontrast, der gegenüber
dem durch zwei Polarisatoren des Typs HN 42 erhaltenen visuell kaum zu unterscheiden ist.
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-\8·- ...' lOH/73 Λ..
Eine ähnliche Wirkung kann auch mit anderen Polarisatortypen der Firma Polaroid Corporation wie z.B. HN 48 anstelle von
HN 12 erreicht werden.
Ueberraschenderweise erhält man diese Aufhellung des Hintergrundes
bei fast gleichbleibendem Kontrast nur bei der Anordnung nach der Erfindung. Vertauscht man die Polarisatoren
7 und 8 gegeneinander, so bekommt man zwar dieselbe Hintergrundshelligkeit, verliert jedoch durch Aufhellung der beispielsweise
ziffernförmig angesteuerten Elektrodenbereiche beträchtlich an Kontrast.
Die erfindungsgemässe Wirkung kann also nur erreicht werden,
wenn das unpolarisiert einfallende Licht 12 durch den ersten Polarisator 7 genügend stark polarisiert wird. An den zweiten
Polarisator müssen nicht die gleich hohen Anforderungen bezüglich Polarisationsfähigkeit gestellt werden, da der Reflektor
9 ja nur gering lichtstreuend ist und deshalb der Polarisationsgrad des reflektierten Lichtes weitgehend dem
Polarisationsgrad des einfallenden Lichtes entspricht.
Da an den zweiten Polarisator 8 geringere Anforderungen gestellt werden als an den ersten Polarisator 7 ist es möglich,
die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung teilweise in Dünn-
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'. 104/73
O P-
schiciv4 .echnologie zu bauen. Als Schichtreihenfolgen kommen
dann beispielsweise Flüssigkristallschicht 1, Elektrode k,
Polarisator 8, Trägerplatte 6, Reflektor 9 oder Flüssigkristallschicht 1, Elektrode 1I, Polarisator 8, Reflektor 9,
Trägerplatte 6 oder Flüssigkristallschicht 1, Polarisator 8, Elektrode 4, Reflektor 9, Trägerplatte 6 in Frage. In der
letztgenannten Anordnung muss der Polarisator 3 eine genügend hohe elektrische Kapazität aufweisen (kleine Schichtdicke
und grosse Dielektrizitätskonstante), um die Flüssigkristallschicht 1 durch Wechselspannung ansteuern zu können (kapazitiver
Spannungsteiler). Ausserdem darf in diesem Fall der Reflektor 9 die elektrische Funktion der segmentierten Elektroden
1I nicht beeinflussen.
Bei der Herstellung vom Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen
in Dünnschichttechnologie wird entweder der Reflektor 9 in geeigneter Weise segmentiert, um gleichzeitig als Elektrode
zu dienen, oder es wird auf die reflektierende Metallschicht eine isolierende Zwischenschicht (z.B. Siliziumoxyd) aufgedampft,
bevor die transparente Elektrode aufgebracht wird. Die beiden im vorangehenden Absatz letztgenannten Anordnungen
haben den Vorteil, dass Parallaxe-Erscheinungen weitgehend eliminiert v/erden.
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Als Dünnschicht-Polarisatorykann ein auf photographischem
Wege hergestellter linear dichroitischer Polyvinylalkohol-FiIm (PVA) verwendet werden. Bei der Herstellung solch eines
Filmes wird ein PVA-PiIm zunächst mit einer geeigneten wässrigen Löschung von Cuprichlorid und Ammoniumdichromat
lichtempfeindlich gemacht. Ein Muster paralleler Linien dient
sodann als Photomaske zur s£lekt«jLven Belichtung der lichtempfindlich
gemachten Schicht. Nach dem Entwickeln lagern sich dichroitische Farbmoleküle, die von der für konventionelle
Polarisatoren verwendeten Art sind, nur entlang der dünnen unbelichteten Streifen ein, so dass sich ein Film
mit weitgehend parallel gerichteten dichroitischen Farbmolekülen
ergibt.
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Claims (8)
1. Steuerbare Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, bestehend aus einem flüssigen Kristall, der zwischen durchsichtigen,
auf zwei ebenen Flächen aufgebrachten Elektroden, zwischen einer ersten lichtdurchlässigen und einer zweiten Trägerplatte
sowie zwischen einem ersten und einem mit einem Reflektor kombinierten zweiten Polarisator angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, dass die Polarisatoren (7,8) so beschaffen sind, dass der erste Polarisator (7) in Kombination
mit einem weiteren Polarisator gleichen Typs ein höheres Löschvermögen als der zweite Polarisator (8) in
Kombination mit einem weiteren Polarisator gleichen Typs aufweist und der Reflektor (9) nicht oder nur gering lichtstreuend
ist.
2. Steuerbare Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Polarisator (7)
eine geringere Durchlässigkeit für unpolar is iertes LichJ.
aufweist als der zweite Polarisator (8).
3. Steuerbare Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Polarisatoren (7,8) aus einem Polyvinylalkohol-Film
bestehen.
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- : 2 - ; . lüH/ 7 -j
4. Steuerbare Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der Reflektor (9) eine leicht aufgerauhte und eloxierte Aluminiumfolie ist.
5. Steuerbare Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach einem der vorangehenden An SPx1U ehe, dadurch gekennzeichnet, dass
der zweite Polarisator (8) eine höhere Durchlässigkeit für unpoiarisierteo Licht aufweist als der erste Polarisator
(7).
6. Steuerbare Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der zweite Polarisator (8) und der Reflektor (9) zwischen dem flüssigen Kristall (1) und der zweiten Trägerplatte (6)
angeordnet sind.
7. Steuerbare Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach einem
der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung überwiegend in
Dünnschiohttechnologie aufgebaut ist.
8. Steuerbare Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Polarisa-
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- 13 - : . icm/73 r"
tor f8) ein Film mit dichroitischen, auf photographischem
Wege einheitlich ausgerichteten Farbmole^ülen ist.
BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie.
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| DE7337002U true DE7337002U (de) | 1975-10-09 |
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