WO1993012453A1 - Flüssigkristallanzeige - Google Patents
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- G02F1/1396—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent the liquid crystal being selectively controlled between a twisted state and a non-twisted state, e.g. TN-LC cell
- G02F1/1397—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on orientation effects in which the liquid crystal remains transparent the liquid crystal being selectively controlled between a twisted state and a non-twisted state, e.g. TN-LC cell the twist being substantially higher than 90°, e.g. STN-, SBE-, OMI-LC cells
Definitions
- the invention relates to a liquid crystal display according to the preamble of claim 1.
- liquid-crystalline materials which can be generated by an electric field in a certain temperature range are used for liquid-crystal displays.
- Liquid-crystalline materials are a number of substances, especially organic compounds, which have an intermediate phase, liquid with anisotropic properties, between the crystalline-solid and the isotropic-liquid phase.
- the intermediate phase often called the mesophase, lies between the melting point at which the transition to the anisotropic liquid phase takes place, and the second melting point, called clearing point, the transition to the isotropic liquid phase.
- the construction of a liquid crystal display is simple. If the twist effect is to be used, it can, for example, look as follows.
- the liquid crystal substance is located between two transparent carrier plates arranged in parallel.
- the inner surfaces are provided with thin, transparent, conductive electrodes.
- the structures of the display are worked out from the conductive layer of the front glass plate.
- the leads to the individual structures are worked out from the display and allow the connection to the electronic control.
- twisted nematic liquid crystal displays have mostly been used for use in motor vehicles, since their mesophase range is in the range of the operating temperature of a motor vehicle, that is between approximately minus 40 ° C. and plus 85 ° C.
- the control of the liquid crystal cells takes place via a direct control or the multiplex operation.
- Twisted Nematic liquid crystal displays can only be operated at low multiplex rates.
- the transition to higher multiplex rates e.g. B. larger than 32: 1, leads to an unsatisfactory appearance in TN-LCD.
- the contrast / voltage characteristic of the TN-LCD is relatively flat and this leads to a poor overall contrast combined with a pronounced angle dependence of the contrast.
- the disadvantage is that the optical threshold voltage Twisted Nematic liquid crystal displays depend on the temperature. It must therefore always be regulated taking the outside temperature into account.
- a further disadvantage is that due to the low Multi ⁇ plexraten the twisted nematic liquid crystal displays im ⁇ mer do not have so many terminals that convincing for installation of the associated drive device in the motor vehicle 'relatively large amount of space is required.
- STN Supertwisted Nematic
- DSTN double layer STN
- OMI Optical Mode Interference
- liquid crystal materials suitable for these techniques have a relatively small nematic mesophase range of approximately 80 °, which only partially covers the temperature range relevant for use in motor vehicles. At temperatures down to minus 40 ° C, for example, it has not previously been possible to use a liquid crystal display based on these techniques in a motor vehicle.
- the object of the invention is to improve a liquid crystal display based on STN, DSTN or OMI technology in such a way that it can be used in a motor vehicle and that the switching times are shortened.
- the transparent in the liquid crystal display pension thin-film heating ensures that the liquid crystal substance is independent of the outside temperature during operation and is always at a temperature within the mesophase range. It is now possible to use liquid crystal displays based on STN, DSTN or OMI technology in motor vehicles and to develop monitors suitable for motor vehicles.
- the thin-film heater can be arranged directly inside the liquid crystal cell and over the entire spreading area of the liquid crystal substance, which corresponds to the area of the carrier plates, so that the liquid crystal substance is heated uniformly. A good overall contrast of the liquid crystal display is thereby achieved.
- the thin-film heater is arranged between one of the carrier plates and the polarizer of the liquid crystal cell.
- the thin-film heating is arranged on the side of the liquid crystal cell facing the observer, it is ensured that a sudden drop in the outside temperature can be compensated for immediately by greater heating.
- the invention provides that the thin-film heater is applied to the side of the carrier plate facing the polarizer.
- This configuration is advantageous with regard to the manufacturing process, because numerous methods for applying conductive layers are already known, which can also be used for applying thin-film heating, and the polarizer can easily be attached to the coated surface in the form of a film .
- the carrier plate consists of glass.
- Glass is used not only because of its good transparency and surface quality, but also because of its temperature resistance for the production of liquid crystal cells.
- the thin-film heater is advantageously connected to a control circuit.
- the temperature of the liquid crystal cell can be regulated.
- liquid crystal mixture which has a mesophase range from approximately 20 ° C. to approximately 100 ° C.
- FIG. 2 shows a measurement diagram in which the temperature of a liquid crystal cell according to the invention is plotted against time during the heating process
- 6 shows a block diagram of a liquid crystal display with a thin-film heater and a control circuit.
- FIG. 1 shows a cross section through a liquid crystal display 10 according to the invention.
- the liquid crystal substance 14 is arranged between the control electrodes 12a and 12b. It consists of a liquid crystal mixture suitable for supertwisted nematic, double layer STN and optical mode interference liquid crystal displays.
- control electrodes 12a. And 12b are vapor-deposited or sputtered onto the carrier plates 16a and 16b. Glass plates are mostly used as carrier plates 16a, 16b.
- the required distance between the glass plates 16a, 16b in the order of a few thousandths of a millimeter by a spacer, e.g. B. made of quartz, which is not visible in the drawing.
- a thin-film heater 20 is applied to the side of the glass plate 16a facing away from the liquid crystal substance.
- a polarizer 18a covers the thin-film heater 20.
- a second polarizer 18b is arranged on the side of the glass plate 16b facing away from the observer.
- the temperature of the liquid crystal cell 10 is independent of the outside temperature. It also causes shorter switching times, since the viscosity of the liquid crystal substance 14 decreases with increasing temperature.
- the thin-film heater 20 enables the liquid crystal substance 14 to always have a temperature in the mesophase range.
- Liquid crystal displays based on STN, DSTN or OMI technology can now be installed in a motor vehicle regardless of the position and size of the respective mesophase region of their liquid crystal mixture based on the operating temperature of a motor vehicle.
- this also means that liquid crystal displays with substantially higher multiplex rates than before are now available for use in motor vehicles, so that the development of monitors suitable for motor vehicles is being promoted.
- the thin film heater 20 Due to the selected position of the thin film heater 20, the thin film heater 20 is arranged as close as is technically possible to the liquid crystal substance 14. In addition, the positioning of the thin-film heater 20 on the side of the liquid crystal cell 10 facing the observer 22 ensures that a sudden drop in the temperature of the outside temperature can be compensated for by greater heating.
- the thin-film heater 20 consists of a tin-indium oxide layer which is vapor-deposited or sputtered onto the carrier plate 16a.
- the liquid crystal substance 14 can be heated uniformly over its entire spreading area, which is an essential prerequisite for a good overall contrast of the liquid crystal display.
- the tin indium oxide layer 20 fulfills the important for the good optical quality of the liquid crystal display 10 Condition. It is transparent, it can be vaporized or sputtered uniformly onto the glass plate 16a by means of known methods and is distinguished by good heating properties, as can be seen from FIG. 2.
- the thin-film heater 20 is also connected to a control circuit, not shown in the drawing, so that the temperature of the liquid crystal cell can be regulated.
- the mode of operation of this liquid crystal display 10 depends entirely on the liquid crystal substance 14 used and its electro-optical effects.
- the liquid crystal substances are in crystalline form.
- the mesophase region BC, BI-CI, BII-CII begins, in which the liquid crystal substances are liquid and nevertheless have anisotropic properties.
- the gas phase begins at C, CI, CII.
- the liquid crystal substance belonging to FIG. 3 is intended for twisted nematic liquid crystal displays.
- the temperature range of the mesophase B-C extends from minus 40 ° C to plus 85 ° C, which is why this liquid crystal substance was previously used for liquid crystal displays in motor vehicles.
- STN, DSTN or OMI technology suitable and characterized in FIGS. 4 and 5, are now used liquid crystal substances which have significantly better optical properties in multiplex operation. Although these substances have a small nematic mesophase range of approximately 80 ° latitude, it is now possible by means of the liquid crystal heater to keep the liquid crystal substance in the mesophase range regardless of the outside temperature.
- the mesophase range is preferably, such as in the case of 5, shifted to higher temperatures, as a result of which the switching times of the liquid crystal display are reduced.
- the light transmittance of the liquid crystal substance can be changed as a function of the applied electric field.
- FIG. 6 shows a block diagram of a liquid crystal display 10 with a thin film heater 20 and a control circuit 24.
- the liquid crystal display 10 is connected in a conventional manner to an LCD control 26, via which the electrodes of the liquid crystal display 10 are controlled as a function of the signals to be displayed.
- a voltage source 28 is also provided, via which both the LCD control 26 and the control circuit 24 are supplied with operating voltage.
- the thin-film heater 20 is fed via the control circuit 24, which makes it possible to regulate the temperature of the liquid crystal display 10.
- the optimal operating temperature can be quickly reached by a high heating output and then maintained in stationary operation with a lower heating output. Fluctuations in the ambient temperature can then occur be compensated.
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Abstract
Es wird eine Flüssigkristallanzeige beschrieben, die eine zwischen zwei Ansteuerelektroden (12a, 12b) eingefügte Flüssigkristallsubstanz (14) umfasst. Die Ansteuerelektroden sind jeweils auf einer durchsichtigen Trägerplatte (16a, 16b) aufgebracht und jede Trägerplatte weist an ihrer von der Flüssigkristallsubstanz abgewandten Seite einen Polarisator (18a, 18b) auf. Die Flüssigkristallsubstanz besteht aus einer für Supertwisted Nematic-, Doppelschicht STN- und Optical Mode Interference-Flüssigkristallanzeigen geeigneten Flüssigkristallmischung. Ein Einsatz dieser Art von Flüssigkristallanzeigen in Kraftfahrzeugen und eine Verkürzung der Schaltzeit wird erfindungsgemäss mittels einer in der Flüssigkristallzelle angeordneten, transparenten Dünnschichtheizung (20) ermöglicht.
Description
Flüssigkristallanzeige
Die Erfindung betrifft eine Flüssigkristallanzeige nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Für Flüssigkristallanzeigen werden die durch ein elektri¬ sches Feld in einem bestimmten Temperaturbereich erzeug¬ baren Effekte flüssigkristalliner Materialien ausgenutzt.
Als flüssigkristalline Materialien bezeichnet man eine Reihe von Stoffen, vor allem organische Verbindungen, die zwischen der kristallin-festen und der isotrop-flüssigen Phase eine Zwischenphase, flüssig mit anisotropen Eigen- schaf en, haben.
Die Zwischenphase, oft auch Mesophase genannt, liegt zwischen dem Schmelzpunkt, an dem der Übergang in die
anisotrop-flüssige Phase erfolgt, und dem zweiten, als Klärpunkt bezeichneten Schmelzpunkt, dem Übergang in die isotrop-flüssige Phase.
In dieser Phase zeigen z. B. nematisch flüssigkristalline Materialien folgendes Verhalten:
Tritt linear polarisiertes Licht durch das Medium, wird es, wie bei optisch aktiven Substanzen, um 90° gedreht. Bei gekreuzten Polarisatoren liegt also volle Lichtdurch- lässigkeit vor. Bei Anlegen eines elektrischen Feldes ändert sich dieses Verhalten oberhalb einer bestimmten Schwellenspannung. Für die gekreuzte Lage der beiden Polarisatoren tritt für den Lichtdurchgang Auslöschung ein.
Dieser Twist-Effekt wird seit Mitte der 70er Jahre in der Bauelementeproduktion für Zifferanzeigen genutzt.
Der Aufbau einer Flüssigkristallanzeige ist einfach. Er kann, wenn der Twist-Effekt ausgenutzt werden soll, beispielsweise wie folgt aussehen.
Zwischen zwei parallel angeordneten durchsichtigen Trägerplatten befindet sich die Flüssigkristallsubstanz.
Die Innenflächen werden mit dünnen, transparenten leitfä¬ higen Elektroden versehen. An der Vorder- und Rückseite befindet sich je ein Polarisator. Aus der leitfähigen Schicht der vorderen Glasplatte werden die Strukturen der Anzeige herausgearbeitet. Die Zuleitungen zu den einzel¬ nen Strukturen werden aus der Anzeige herausgearbeitet und gestatten den Anschluß an die elektronische Steue¬ rung. Für den Einsatz im Kraftfahrzeug werden bisher zumeist Twisted Nematic-Flüssigkriεtallanzeigen verwen¬ det, da ihr Mesophasenbereich im Bereich der Einsatztem¬ peratur eines Kraftfahrzeuges liegt, also zwischen etwa minus 40 °C und plus 85 °C. Die Ansteuerung der Flüssig- kristallzellen erfolgt dabei über eine Direktansteuerung oder den Multiplex-Betrieb.
Twisted Nematic-Flüssigkristallanzeigen, abgekürzt TN- LCD, können aber nur bei niedrigen Multiplexraten betrie¬ ben werden. Der Übergang zu höheren Multiplexraten, z. B. größer als 32 : 1, führt bei TN-LCD zu einem unbefriedi¬ genden Erscheinungsbild. Die Kontrast/Spannungskennlinie der TN-LCD verläuft relativ flach und dies führt zu einem schlechten Gesamtkontrast verbunden mit einer ausgepräg¬ ten Winkelabhängigkeit des Kontrastes.
Nachteilig ist, daß die optische Schwellenspannung der
Twisted Nematic-Flüssigkristallanzeigen von der Tempera¬ tur abhängig ist. Sie muß also immer unter Berücksichti¬ gung der Außentemperatur geregelt werden.
Nachteilig ist ferner, daß aufgrund der niedrigen Multi¬ plexraten die Twisted Nematic-Flüssigkristallanzeigen im¬ mer noch so viele Anschlüsse haben, daß für den Einbau der zugehörigen Ansteuerungseinrichtung in das Kraftfahr-' zeug verhältnismäßig viel Raum benötigt wird.
Bei der zunehmenden Anzahl von technischen Vorrichtungen, die in einem modernen Kraftfahrzeug im Sichtbereich des Fahrers angeordnet werden müssen, z. B. Monitoren, muß der Raumbedarf der Ansteuereinrichtung wesentlich redu¬ ziert, d. h. die Multiplexraten der Flüssigkristallan¬ zeige erhöht werden.
Deshalb bezieht sich die Erfindung auf Flüssigkristall¬ techniken, wie z.B. die STN-, die DSTN- oder die OMI- Technik (STN = Supertwisted Nematic, DSTN = Doppelschicht STN, OMI = Optical Mode Interference), die bei höheren Multiplexraten deutlich bessere optische Eigenschaften zeigen, da sie ausgesprochen steile elektrooptische Kenn¬ linien besitzen.
Nachteilig ist jedoch, daß für diese Techniken geeignete Flüssigkristallmaterialien einen relativ kleinen nemati- εchen Mesophasenbereich von etwa 80° Ausdehnung besitzen, der nur teilweise den für den Einsatz im Kraftfahrzeug relevanten Temperaturbereich abdeckt. Bei Temperaturen beispielsweise bis minus 40 °C ist eine Verwendung einer auf diesen Techniken basierenden Flüssigristallanzeige im Kraftfahrzeug bisher nicht möglich.
Ferner weisen diese Anzeigen verhältnismäßig lange Schaltzeiten auf und diese Schaltzeiten werden wegen der zunehmenden Viskosität der Flüssigkristallsubstanz bei tiefen Temperaturen noch deutlich länger.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flüssig¬ kristallanzeige, die auf der STN-, DSTN- oder OMI-Technik basiert, dahingehend zu verbessern, daß ihr Einsatz im Kraftfahrzeug möglich wird, und daß die Schaltzeiten ver¬ kürzt werden.
Diese Aufgabe wird bei einer Flüssigkristallanzeige nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 durch die im Kennzeichen angegebenen Merkmale gelöst.
Die in der Flüssigkristallanzeige vorgesehene transpa-
rente Dünnschichtheizung sorgt dafür, daß die Flüssigkri¬ stallsubstanz im Betriebsfall unabhängig von der Außen¬ temperatur ist und immer eine Temperatur innerhalb des Mesophasenbereich.es besitzt. Damit ist nun der Einsatz von auf der STN-, DSTN- oder OMI-Technik basierenden Flüssigkristallanzeigen in Kraftfahrzeugen und die Entwicklung von kraftfahrzeugtauglichen Monitoren möglich.
Die Dünnschichtheizung kann direkt innerhalb der Flüssig- kristallzelle und über die gesamte Ausbreitungsfläche der Flüssigkristallsubstanz, die der Fläche der Trägerplatten entspricht, angeordnet werden, so daß die Flüssigkri¬ stallsubstanz gleichmäßig beheizt wird. Dadurch wird ein guter Gesamtkontrast der Flüssigkristallanzeige erzielt.
Mittels der Dünnschichtheizung werden auch kürzere Schaltzeiten erzielt, da mit zunehmender Temperatur die Viskosität der Flüssigkristallsubstanz abnimmt.
Zweckmäßig ist es, wenn die Dünnschichtheizung zwischen einer der Trägerplatten und dem Polarisator der Flüssig¬ kristallzelle angeordnet ist.
Auf diese Weise wird der kleinste mögliche Abstand zum
Flüssigkristall gewählt, so daß die Aufheizdauer nur einige Sekunden beträgt.
Wird im Rahmen der im vorletzten Abschnitt beschriebenen Ausgestaltung die Dünnschichtheizung an der zum Beobach¬ ter gerichteten Seite der Flüssigkristallzelle angeord¬ net, ist gewährleistet, daß ein plötzlicher Abfall der Außentemperatur sofort durch stärkeres Aufheizen kompen¬ siert werden kann.
In praktischer Ausgestaltung sieht die Erfindung vor, daß die Dünnschichtheizung auf der dem Polarisator zugewand¬ ten Seite der Trägerplatte aufgebracht ist.
Diese Ausgestaltung ist im Hinblick auf den Herstellungs- prozeß vorteilhaft, denn es sind bereits zahlreiche Verfahren zum Aufbringen von leitfähigen Schichten bekannt, die auch zum Aufbringen der Dünnschichtheizung verwendet werden können und der Polarisator kann ganz einfach auf die beschichtete Oberfläche in Form einer Folie aufgezogen werden.
Zweckmäßig ist es, als Dünnschichtheizung eine Zinn-Indi¬ umoxyd-Schicht auf die Trägerplatte aufzudampfen oder aufzusputtern.
Eine solche Heizungsschicht kann aufgrund ihrer Transpa¬ renz das gute Erscheinungsbild der Anzeige nicht stören und zeichnet sich bei einem entsprechend gewählten Flä¬ chenwiderstand durch gute Heizeigenschaften aus.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung besteht die Trägerplatte aus Glas.
Glas wird nicht nur wegen seiner guten Transparenz- und Oberflächengüte, sondern auch wegen seiner Temperaturbe¬ ständigkeit für die Herstellung von Flüssigkristallzellen verwandt.
In vorteilhafter Weise wird die Dünnschichtheizung mit einer Steuerschaltung verbunden.
Auf diese Weise wird die Temperatur der Flüssigkristall¬ zelle regelbar.
Schließlich ist nach der Erfindung noch vorgesehen, eine Flüssigkristallmischung zu verwenden, die einen Mesophasenbereich von ca. 20 °C bis ca. 100 °C besitzt.
Diese Mischung bewirkt äußerst kurze Schaltzeiten bei
einer Temperatur von z. B. 60 °C.
Weiterbildungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der Beschrei¬ bung und der Zeichnung, die ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht, das nachfolgend erläutert wird.
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erfin¬ dungsgemäße Flüssigkristallanzeige,
Fig. 2 ein Meßdiagramm, in dem die Tempera¬ tur einer erfindungsgemäßen Flüssig- kristallzelle während des Aufheizvor¬ ganges gegenüber der Zeit aufgetragen ist,
Fig. 3 bis 5 Diagramme zu drei verschiedenen Flüs¬ sigkristallsubstanzen, die die ein¬ zelnen Aggregatzustände in Abhängig¬ keit von der Temperatur aufzeigen, und
Fig. 6 ein Blockschaltbild einer Flüssig¬ kristallanzeige mit einer Dünn¬ schichtheizung und einer Steuer¬ schaltung.
In Fig. 1 ist ein Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Flüssigkristallanzeige 10 gezeigt.
Die Flüssigkristallsubstanz 14 ist zwischen den Ansteuer¬ elektroden 12a und 12b angeordnet. Sie besteht aus einer für Supertwisted Nematic-, Doppelschicht STN- und Optical Mode Interference-Flüssigkristallanzeigen geeigneten Flüssigkristallmischung.
Diese Flüssigkristallmischungen zeigen auch bei höheren Multiplexraten gute optische Eigenschaften, da sie ver¬ hältnismäßig steile elektrooptische Kennlinien haben.
Die Ansteuerelektroden 12a .und 12b sind auf die Träger¬ platten 16a und 16b aufgedampft oder aufgesputtert. Als Trägerplatten 16a, 16b werden zumeist Glasplatten verwen¬ det.
Der erforderliche Abstand zwischen den Glasplatten 16a, 16b in der Größenordnung von einigen Tausendstel mm, wird
durch eine Abstandshalterung, z. B. aus Quarz erreicht, die in der Zeichnung nicht sichtbar ist.
An der von der Flüssigkristallsubstanz abgewandten Seite der Glasplatte 16a ist eine Dünnschichtheizung 20 aufge¬ bracht. Ein Polarisator 18a überdeckt die Dünnnschicht- heizung 20. Ein zweiter Polarisator 18b ist an der vom Beobachter abgewandten Seite der Glasplatte 16b angeord¬ net.
Mit Hilfe der Dünnschichtheizung 20 ist die Temperatur der Flüssigkristallzelle 10 unabhängig von der Außentem¬ peratur. Sie bewirkt zudem kürzere Schaltzeiten, da mit zunehmender Temperatur die Viskosität der Flüssigkri¬ stallsubstanz 14 abnimmt.
Die Dünnschichtheizung 20 ermöglicht, daß die Flüssigkri¬ stallsubstanz 14 immer eine Temperatur im Mesophasenbe- reich besitzt. Damit können nun auch auf der STN-, DSTN- oder OMI-Technik basierende Flüssigkristallanzeigen ohne Rücksicht auf die Lage und Größe des jeweiligen Mesopha- senbereiches ihrer Flüssigkristallmischung bezogen auf die Einsatztemperatur eines Kraftfahrzeuges in ein Kraft¬ fahrzeug eingebaut werden.
Das heißt aber auch, daß nun Flüssigkristallanzeigen mit wesentlich höheren Multiplexraten als bisher für den Ein¬ satz im Kraftfahrzeug zur Verfügung stehen, so daß die Entwicklung von kraftfahrzeugtauglichen Monitoren voran¬ getrieben wird.
Durch die gewählte Position der Dünnschichtheizung 20 wird die Dünnschichtheizung 20 so nah wie technisch mög¬ lich zur Flüssigkristallsubstanz 14 hin angeordnet. Außerdem ist durch die Positionierung der Dünnschichthei¬ zung 20 an der zum Beobachter 22 gerichteten Seite der Flüssigkristallzelle 10 gewährleistet, daß ein plötzli¬ cher Temperaturabfall der Außentemperatur durch stärkeres Aufheizen kompensiert werden kann.
Die Dünnschichtheizung 20 besteht nach der Erfindung aus einer Zinn-Indiumoxydschicht, die auf die Trägerplatte 16a aufgedampft oder aufgesputtert ist. So kann die Flüs¬ sigkristallsubstanz 14 über ihre gesamte Ausbreitungsflä¬ che gleichmäßig beheizt werden, was eine wesentliche Voraussetzung für einen guten Gesamtkontrast der Flüssig¬ kristallanzeige ist.
Die Zinn-Indiumoxydschicht 20 erfüllt die für die gute optische Qualität der Flüssigkristallanzeige 10 wichtig
Bedingung. Sie ist transparent, sie kann mittels bekann¬ ter Verfahren gleichmäßig auf die Glasplatte 16a aufge¬ dampft oder gesputtert werden und zeichnet sich durch gute Heizeigenschaften auf, wie anhand von Fig. 2 belegt werden kann.
Die Dünnschichtheizung 20 ist erfindungsgemäß noch mit einer in der Zeichnung nicht dargestellten Steuerschal¬ tung verbunden, damit die Temperatur der Flüssigkristall¬ zelle regelbar ist.
Die Funktionsweise dieser Flüssigkristallanzeige 10 hängt ganz von der verwendeten Flüssigkristallsubstanz 14 und deren elektrooptischer Effekte ab.
Fig. 3, 4 und 5 zeigen die Aggregatzustände verschiedener Flüsεigkristallsubstanzen in Abhängigkeit von der Tempe¬ ratur.
In dem mit den Buchstaben A-B, AI-BI, AII-BII gekenn¬ zeichneten Bereich liegen die Flüssigkristallsubstanzen in kristalliner Form vor. Bei B, BI, BII, beginnt der Mesophasenbereich B-C, BI-CI, BII-CII, in dem die Flüs¬ sigkristallsubstanzen flüssig sind und trotzdem aniso¬ trope Eigenschaften haben. Im Bereich C-D, CI-DI, CII-DII
befinden sich die Flüssigkristallsubstanzen im flüssigi- sotropen Zustand, bei C, CI, CII beginnt die Gasphase.
Die zu Fig. 3 gehörende Flüssigkristallsubstanz ist für Twisted Nematic Flüssigkristallanzeigen bestimmt. Der Temperaturbereich der Mesophase B-C erstreckt sich von minus 40 °C bis plus 85 °C, daher wurde diese Flüssigkri¬ stallsubstanz bisher für Flüssigkristallanzeigen in Kraftfahrzeugen verwendet werden.
Bei höheren Multiplexraten zeigt eine mit dieser Flüssig¬ kristallsubstanz gefüllte Twisted Nematic Flüssigkri¬ stallanzeige ein unbefriedigendes Erscheinungsbild.
Erfindungsgemäß werden nun STN-, DSTN- oder OMI-Technik geeignete, in Fig. 4 und 5 charakterisierte Flüssigkri¬ stallsubstanzen verwendet, die im Multiplexbetrieb deut¬ lich bessere optische Eigenschaften zeigen. Zwar haben diese Substanzen einen kleinen nematischen Mesophasenbe¬ reich von ca. 80 ° Breite, doch mittels der Flüssigkri¬ stallheizung ist es nun möglich, unabhängig von der Außentemperatur die Flüssigkristallsubstanz im Mesopha¬ senbereich zu halten.
Vorzugsweise ist der Mesophasenbereich, wie z.B. bei der
Flüssigkristallsubstanz in Fig. 5, zu höheren Temperatu¬ ren verschoben, wodurch die Schaltzeiten der Flüssigkri¬ stallanzeige verringert werden.
Beispielsweise kann die Lichtdurchlässigkeit der Flüssig¬ kristallsubstanz in Abhängigkeit vom angelegten elektri¬ schen Feld verändert werden.
In Fig. 6 ist schließlich noch ein Blockschaltbild einer Flüssigkristallanzeige 10 mit einer Dünnschichtheizung 20 und einer Steuerschaltung 24 dargestellt. Die Flüssigkri¬ stallanzeige 10 ist in üblicher Weise mit einer LCD An- steuerung 26 verbunden, über die die Elektroden der Flüs¬ sigkristallanzeige 10 in Abhängigkeit der darzustellenden Signale angesteuert werden. Außerdem ist noch eine Span¬ nungsquelle 28 vorgesehen, über die sowohl die LCD An- steuerung 26 als auch die Steuerschaltung 24 mit Be¬ triebsspannung versorgt werden. Über die Steuerschaltung 24 wird die Dünnschichtheizung 20 gespeist, wodurch die Möglichkeit besteht, die Temperatur der Flüssigkristall¬ anzeige 10 regeln zu können. Bei Inbetriebnahme kann so durch eine hohe Heizleistung schnell die optimale Be¬ triebstemperatur erreicht und anschließend mit geringerer Heizleistung im stationären Betrieb erhalten werden. Da¬ bei können dann auch Schwankungen der Umgebungstemperatur
kompensiert werden.
Claims
1. Flüssigkristallanzeige, insbesondere für Kraftfahr¬ zeuge, mit einer Flüssigkristallzelle (10), die eine zwischen zwei Ansteuerelektroden (12a, 12b) eingefügte Flüssigkristallsubstanz (14) umfaßt, wobei die Ansteuer¬ elektroden (12a, 12b) jeweils auf einer durchsichtigen Trägerplatte (16a, 16b) aufgebracht sind und jede Träger¬ platte (16a, 16b) an ihrer von der Flüssigkristallsub¬ stanz (14) abgewandten Seite einen Polarisator (18a, 18b) aufweist, und wobei die Flüssigkristallsubstanz (14) aus einer für Supertwisted Nematic- (STN), Doppelschicht STN (DSTN) oder Optical Mode Interference-Flüssigkristallan- zeigen (OMI) geeigneten Flüssigkristallmischung besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkristallzelle (10) eine transparente Dünnschichtheizung (20) aufweist.
2. Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dünnschichtheizung (20) zwischen einer der Trägerplatten (16a, 16b) und dem zugehörigen Polarisator (18a, 18b) der Flüssigkristallzelle (10) angeordnet ist.
3. Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dünnschichtheizung (20) an der zum Beobachter gerichteten Seite der Flüssigkristallzelle (10) angeordnet ist.
4. Flüssigkristallanzeige nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dünn¬ schichtheizung (20) auf der dem Polarisator (18a, 18b) zugewandten Außenseite der Trägerplatte (16a, 16b) aufge¬ bracht ist.
5. Flüssigkristallanzeige nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet r daß als Dünn¬ schichtheizung (20) eine Zinn-Indiumoxyd-Schicht auf die Trägerplatte (16a, 16b) aufgedampft oder aufgesputtert ist.
6. Flüssigkristallanzeige nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Trä¬ gerplatte (16a, 16b) aus Glas oder Kunststoff besteht.
7. Flüssigkristallanzeige nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dünn¬ schichtheizung (20) mit einer Steuerschaltung (24) verbunden ist.
8. Flüssigkristallanzeige nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüs¬ sigkristallsubstanz (14) einen nematischen Mesophasenbe¬ reich von ca. plus 20 °C bis ca. plus 100 °C besitzt.
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