NL9000686A - Vloeibaar kristal weergeefinrichting. - Google Patents

Description

Vloeibaar kristal weergeefinrichting.

De uitvinding betreft een vloeibaar kristal weergeefinrichting met een laag vloeibaar kristal materiaal tussen twee substraten voorzien van elektroden en oriënterende lagen die de vloeibaar kristal moleculen ter plaatse van de substraten een zodanige voorkeursrichting geven dat het vloeibaar kristal materiaal over de dikte van de laag een verdraaiingshoek ipr vertoont, welke inrichting voorts aan beide zijden van de laag vloeibaar kristal materiaal is voorzien van onderling praktisch loodrechte polarisatoren.

Een dergelijke inrichting kan bijvoorbeeld worden toegepast in LCD-televisie, maar ook in datagrafische weergeefinrichtingen.

Een inrichting van de genoemde soort wordt bijvoorbeeld beschreven in DE-A 0.264.667. Daar wordt aangegeven hoe men, in plaats van grote verdraaiingshoeken (90° of meer) te gebruiken die geschikt zijn voor hoge multiplexverhoudingen, ten behoeve van het instellen van grijsschalen liever uitgaat van vloeibaar kristal materiaal met een kleinere verdraaiingshoek φ/·, bijvoorbeeld tussen 10° en 80°. Bij lage waarden van d.An (d: dikte van de laag vloeibaar kristal materiaal, Δη: dubbele breking of optische anisotropie) en geschikt gekozen polarisatorstanden geeft een dergelijke inrichting een goed contrast met weinig verkleuring.

Een nadeel dat met name bij een verdraaiingshoek van 90° of meer optreedt, is het feit dat bij gekruiste polarisatoren het contrast hoekafhankelijk is rondom de normaal op een voorvlak van de weergeefinrichting, en in één kwadrant aanzienlijk lager is.

Bovendien treedt in het kwadrant waar het hoogste contrast verkregen wordt beeldinversie op bij verandering van kijkhoek, ten gevolge van de specifieke vorm van de transmissie-spanningskarakteristiek in de bi j behorende kijkrichting.

De onderhavige uitvinding tracht een beeldweergeefinrichting van de in de inleiding genoemde soort te verschaffen, die de genoemde beeldinversie niet vertoont. Een dergelijke inrichting heeft het kenmerk dat voor de hoek φrgeldt 40° < φ τ < 90° en voor de hoek α tussen de polarisatierichting van één van de polarisatoren en de oriëntatierichting ter plaatse van deze polarisator geldt 30° + φτΙ^ < <* < 60° + φ-γ/2.

Bij voorkeur wordt φγ tussen 70° en 85° gekozen. Lagere waarden van φ τ leiden tot een slappe transmissie-spanningscurve, zodat excessief hoge aanstuurspanningen nodig zijn. Door de gekozen waarde van et wordt, bij een gegeven φγ-, bovendien het contrast bij gelijkblijvende aanstuurspanningen groter, terwijl de kleurneutraliteit praktisch behouden blijft.

Optimale resultaten worden verkregen als voor de optische weglengte d-Δη/λ (d: dikte vloeibaar kristal laag, Δη: dubbele breking, X: gol-lengte van het gebruikte licht) een waarde tussen 0,4 en 0,8 wordt gekozen.

Een vloeibaar kristal cel met genoemde parameters is in het bijzonder geschikt voor zogenaamde actieve aansturing. Een daartoe geschikte weergeefinrichting heeft het kenmerk dat deze verder een kruisstangsysteem van rijen en kolommen bevat met schakelaars ter plaatse van de kruispunten via welke schakelaars spanningen aan de elektroden worden toegevoerd.

Diverse aspecten van de uitvinding zullen thans nader worden toegelicht aan de hand van een uitvoeringsvoorbeeld en de tekening.

Figuur 1 toont schematisch iso-contrastcurven voor een vloeibaar kristal weergeefinrichting met φτ= 90°.

Figuur 2 toont twee bijbehorende transmissie-spanningskarakteristieken.

Figuur 3 toont enkele vormen van de onderlinge relatie tussen de oriëntatierichtingen en de polarisatierichtingen P.

Figuur 4 toont twee transmissie-spanningskarakteristieken van een inrichting volgens de uitvinding.

In Figuur 1 worden twee isocontrastlijnen getoond voor een vloeibaar kristal weergeefinrichting met φ τ = 90° en d.An = 0,48 pm. Zoals uit de Figuur blijkt, zijn deze niet rotatiesymmetrisch, terwijl de hoogste contrastwaarden in de praktijk optreden in het vierde kwadrant (270 < φ < 360°), dat wil zeggen, dat kwadrant waarin de kijkrichting langs de director in het midden van de cel is gelegen. In dit kwadrant vertoont de transmissie-spannings-karakteristiek echter een hoekafhankelijk gedrag, zoals nader weergegeven in Figuur 2. Hierin zijn twee transmissie-spanningscurven getekend, namelijk één in een richting loodrecht op de vloeibaar kristal laag en één in het vierde kwadrant (φ = 315°) onder een hoek van Θ t.o.v. de normaal (Θ = 40°). Uit figuur 2 blijkt dat bijv. bij de spanningswaarde afhankelijk van de hoek Θ een donker of een grijs beeld wordt waargenomen. Voor een spanning V > V2 daarentegen verloopt de transmissieverandering met een verandering in Θ andersom. Daardoor leidt een verandering in kijkhoek hier tot grijsschaalinversie. Meer algemeen gesteld wordt grijsschaalinversie waargenomen telkens wanneer een transmissie-spanningskarakteristiek in het laag transmissieve gedeelte een dip vertoont ten opzichte van de transmissie-spanningskarakteristiek waarvoor de grijsschalen gedefinieerd worden. Ook treden er contrastveranderingen op.

In een weergeefinrichting volgens de uitvinding wordt dit probleem opgelost door een geschikte keuze (zie Figuur 3) van de verdraaiingshoek \$t en de hoek α tussen de polarisatierichting op het voorvlak van de inrichting en de oriëntatierichting n^ van de vloeibaar kristal moleculen ter plaatse van dit voorvlak. P2 en n2 stellen hierbij de polarisatierichting en de oriëntatierichting ter plaatse van het achtervlak voor. De richtingen n1 en n2 bepalen hierbij de verdraaiingshoek Φ7". P^ en P2 zijn loodrecht ten opzichte van elkaar gekozen.

Een dergelijke inrichting levert onder verschillende kijkhoeken de transmissie-spanningscurve van Figuur 4 voor φT- 70° en d.An = 0,49 pm. Doordat de twee curven geen dip vertonen, treden de problemen zoals geschetst aan de hand van Figuur 2 niet meer op.

De waarde van d.An/X kan afhankelijk van φγ variëren tussen 0,40 en 0,80, zonder dat de bereikte voordelen verloren gaan, terwijl bovendien een goede kleurneutraliteit behouden blijft. Hierbij is X afhankelijk van de toepassing. Bij bestraling met monochroom licht, zoals in projectie-toepassingen met 3 lichtbronnen kiest men bij voorkeur de piekgolflengte van het gebruikte licht. Bij bestraling met wit licht kiest men een gemiddelde golflengte.

Claims (4)

1. Vloeibaar kristal weergeefinrichting met een laag vloeibaar kristal materiaal tussen twee substraten voorzien van elektroden en oriënterende lagen die de vloeibaar kristal moleculen ter plaatse van de substraten een zodanige voorkeursinrichting geven dat het vloeibaar kristal materiaal over de dikte van de laag een verdraaiingshoek φγ vertoont, welke inrichting voorts aan beide zijden van de laag vloeibaar kristal materiaal is voorzien van onderling praktisch loodrechte polarisatoren, met het kenmerk dat voor de hoek φτ geldt 40° < Φ7"< 90° en voor de hoek α tussen de polarisatierichting van één van de polarisatoren en de oriëntatierichting ter plaatse van deze polarisator geldt: 30° + WI2 < α < 60° + ΦΓ/2·

2. Vloeibaar kristal weergeefinrichting volgens Conclusie 1, met het kenmerk dat 70° < φr < 85°.

3. Vloeibaar kristal weergeefinrichting volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk dat voor het produkt van de dikte d van de vloeibaar kristal laag en de dubbele breking Δη geldt: 0,4 < d.An/λ < 0,8, waarbij λ ofwel de piekgolflengte van een tot de weergeefinrichting behorende praktisch monochrome lichtbron is, ofwel de gemiddelde golflengte van een tot de inrichting behorende lichtbron.

4. Vloeibaar kristal weergeefinrichting volgens Conclusie 1, 2 of 3, met het kenmerk dat deze verder een kruisstangsysteem van rijen en kolommen bevat met schakelaars ter plaatse van de kruispunten via welke schakelaars spanningen aan de elektroden worden toegevoerd.