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Dokumentenidentifikation DE3852532T2 22.06.1995
EP-Veröffentlichungsnummer 0311405
Titel Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung.
Anmelder Sharp K.K., Osaka, JP
Erfinder Kimura, Naofumi, Nara-shi Nara-ken, JP
Vertreter ter Meer, N., Dipl.-Chem. Dr.rer.nat.; Müller, F., Dipl.-Ing., 81679 München; Steinmeister, H., Dipl.-Ing.; Wiebusch, M., 33617 Bielefeld; Urner, P., Dipl.-Phys. Ing.(grad.); Merkle, G., Dipl.-Ing. (FH), Pat.-Anwälte, 81679 München
DE-Aktenzeichen 3852532
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument En
EP-Anmeldetag 06.10.1988
EP-Aktenzeichen 883093296
EP-Offenlegungsdatum 12.04.1989
EP date of grant 21.12.1994
Veröffentlichungstag im Patentblatt 22.06.1995
IPC-Hauptklasse G02F 1/137

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine mehrschichtige Flüssigkristall- Anzeigevorrichtung unter Verwendung eines Prozesses mit verdrillt-nematischer Anzeige, durch den ein schwarz/weiß-Anzeigebild und ein farbiges Anzeigebild mit hohem Kontrast erzeugt werden können.

Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen werden nun in Uhren und elektronischen Recheneinrichtungen, in Computerendstellen, Textverarbeitungsanzeigen, Fernsehgeräten und einer Vielzahl anderer Verwendungen auf vielen Gebieten verwendet. In jüngster Zeit entstand extrem große Nachfrage nach Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen wegen Änderungen zu mehrfarbigen und vollfarbigen Anzeigen hin, die bereits auf den Gebieten der graphischen Anzeige und der Bildanzeige verwendet werden. Farbanzeigen, die in großem Umfang praktischer Verwendung zugeführt wurden, werden durch Flüssigkristallzellen mit Farbfilterschichten erzielt. Eine Flüssigkristallzelle arbeitet als Lichtschalter und erzeugt verschiedene Farben. Die hauptsächliche Art des Anzeigemodus ist der verdrilltnematische (TN) Anzeigemodus, der von einer Flüssigkristallzelle erzielt wird, bei der die Flüssigkristallmoleküle um 90º verdrillt sind, wodurch hoher Kontrast usw. erzielt werden kann. Jedoch ist bei diesem TN-Anzeigemodus die Abhängigkeit der Anzeigeeigenschaften von der Wellenlänge des Lichts groß und es ist nicht möglich, gleichmäßiges Schalten von Licht über das gesamte Spektrum sichtbaren Lichts zu erzielen. Insbesondere besteht bei einem Anzeigeprozeß mit Sperrung im Normalzustand, bei dem die Absorptionsachsen der zwei polarisatoren parallel stehen, die Schwierigkeit, daß Lichtleckverluste beim Anlegen der Spannung null zu Farbe führen.

Bei einer Farbanzeigevorrichtung, die das Schalten von Licht unter Verwendung einer TN-Anzeige vollführt, die diese Art Farbfilterschicht aufweist, existieren zwei Hauptarten von Ansteuerverfahren. Eines von diesen beinhaltet ein Aktivmatrix-Ansteuerverfahren, das eine Flüssigkristallzelle verwendet, die über Bildelemente verfügt, die mit nichtlinearen Bauelementen wie Dioden oder Schaltelementen wie Dünnfilmtransistoren versehen sind. Das andere Verfahren ist ein Multiplex-Ansteuerverfahren, bei dem die Flüssigkristalle einer Flüssigkristallzelle ohne Schaltelemente aufeinanderfolgend angesteuert werden. Beim letzteren Verfahren ist die Steilheit in der Nähe des Schwellenwerts der optischen Eigenschaften des Flüssigkristalls wichtig; dies ist eine Schwierigkeit bei TN-Anzeigen, wie sie derzeit verwendet werden. Um die optischen Eigenschaften dahingehend zu verbessern, daß Steilheit in der Nähe des Schwellenwerts erzielt werden kann, wurde ein Prozeß mit superverdrilltem Doppelbrechungseffekt (SBE) vorgeschlagen, wie ihn Flüssigkristallmoleküle ergeben, die mit Winkeln von ungefähr 180º - 270º verdrillt sind. Beim SBE-prozeß steigt die Kurve in der Nähe des Schwellenwerts steil an und selbst wenn das Tastverhältnis ansteigt ist es möglich, ein hohes Kontrastverhältnis zu erzielen. Da jedoch Doppelbrechungseffekte von Flüssigkristallen verwendet werden, ist die Abhängigkeit der Anzeigeeigenschaften von der Wellenlänge theoretisch größer als bei einer TN-Anzeige, so daß es sehr schwierig ist, eine Anpassung zur Verwendung bei einer Vollfarbenanzeige zu erzielen.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung zu schaffen, die die vorstehend erörterten und andere Nachteile und Mängel im Stand der Technik überwindet.

Aus der älteren UK-Anmeldung GB-A-2 092 769 ist eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung vom Positivtyp bekannt, mit: einer Flüssigkristallzelle mit einer ersten und einer zweiten Zellenschicht, die Flüssigkristallmoleküle mit jeweiligen verdrillt-nematischen Ausrichtungen enthalten, wobei die Flüssigkristallmoleküle der ersten Zellenschicht über einen Verdrillungswinkel verfügen, der den Verdrillungswinkel der Flüssigkristallmoleküle in der zweiten Zellenschicht entgegengesetzt ist, wobei jeweilige Ausrichtschichten der ersten und zweiten Zellenschicht zugeordnet sind; und einer Spannungsanlegeeinrichtung, die funktionsmäßig mit der ersten Zellenschicht verbunden ist, um eine Spannung zum Verändern der Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle in der ersten Zellenschicht anzulegen, wobei die Verdrillungsausrichtung der Flüssigkristallmoleküle in der zweiten Zellenschicht durch die Spannungsanlegeeinrichtung unbeeinflußt bleibt.

Aus EP-A-0 131 216 ist auch eine einschichtige, verdrilltnematische Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit Verdrillungswinkeln im Bereich 180º - 360º bekannt, bei der der Polarisationszustand von in eine Zellenschicht eintretendem Licht dadurch festgelegt wird, daß die Polarisationsachse einer Polarisationsplatte eingestellt wird, um dadurch eine wesentliche Änderung der optischen Eigenschaften zu erzielen.

Erfindungsgemäß ist eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung vom Positivtyp geschaffen, mit:

- einer mehrschichtigen Flüssigkristallzelle, die eine erste und eine zweite Zellenschicht beinhaltet, wobei die Zellenschichten Flüssigkristallmoleküle mit verdrillt-nematischer Ausrichtung enthalten;

- wobei die erste Zellenschicht ein Paar transparente Substrate , die einander gegenüberstehen, ein erstes Paar Ausrichtfilme , die auf den Innenseiten der transparenten Substrate ausgebildet sind, wobei die Flüssigkristallmoleküle der ersten Zellenschicht mit verdrillt-nematischer Ausrichtung zwischen dem ersten Paar Ausrichtfilme angeordnet sind, und eine Spannungsanlegeeinrichtung enthält, die die Richtung der langen Molekülachsen jedes der Flüssigkristallmoleküle der ersten Zellenschicht ändern kann;

- wobei die zweite Zellenschicht ein Paar transparente Substrate , die einander gegenüberstehen, und ein zweites Paar Ausrichtfilme enthält, die auf den Innenseiten der letzteren transparenten Substrate ausgebildet sind, wobei die Flüssigkristallmoleküle der zweiten Zellenschicht, die verdrillt-nematische Ausrichtung aufweist, zwischen dem zweiten paar Ausrichtfilme vorhanden ist; und

- wobei die Verdrillungsrichtung der Flüssigkristallmoleküle in der ersten Zellenschicht umgekehrt zur Verdrillungsrichtung der Flüssigkristallmoleküle in der zweiten Zellenschicht ist;

- wobei der Verdrillungswinkel der Flüssigkristallmoleküle in der ersten Zellenschicht als auch der Verdrillungswinkel der Flüssigkristallmoleküle in der zweiten Zellenschicht im Bereich von 180º bis 360º liegen und

- wobei der Winkel, der zwischen der Ausrichtungsrichtung entlang der Oberfläche des Ausrichtfilms der längeren Achse der Flüssigkristallmoleküle, die der Oberfläche dieses Ausrichtfilms der ersten Zellenschicht am nächsten liegen, die der zweiten Zellenschicht am nächsten liegt, und der Ausrichtungsrichtung entlang der Oberfläche des Ausrichtungsfilms der längeren Achse der Flüssigkristallmoleküle, die der Oberfläche dieses Ausrichtfilms der zweiten Zellenschicht am nächsten liegen, die der ersten Zellenschicht am nächsten liegt, zwischen 70º und 80º oder zwischen 110º und 150º liegt.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel liegt der Winkel zwischen den Ausrichtungsrichtungen zwischen 120º und 150º.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Verdrillungswinkel der Flüssigkristallmoleküle in der ersten und zweiten Zellenschicht einander nahezu gleich und das produkt Δn&sub1; d&sub1; aus der Doppelbrechung Δn&sub1; und der Dicke d&sub1; der Flüssigkristallschicht in der ersten Zellenschicht sowie das Produkt Δn&sub2; d&sub2; aus der Doppelbrechung Δn&sub2; und der Dicke d&sub2; der Flüssigkristallschicht in der zweiten Zellenschicht durch die folgende Ungleichung repräsentiert sind:

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Beziehung zwischen der Ganghöhe p der Verdrillung der Flüssigkristallmoleküle in der ersten Zellenschicht und der Dicke d der Flüssigkristallschicht in der ersten Zellenschicht die folgende:

wobei Θ der Verdrillungswinkel der Flüssigkristallmoleküle ist.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist eine Farbfilterschicht in mindestens einer der ersten und der zweiten Zellenschicht angeordnet.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel enthält die erste Zellenschicht Bildelemente, wobei ein aktives Bauelement an jedem Bildelement angeordnet ist.

So ermöglicht es die hier beschriebene Erfindung, das Folgende zu schaffen: (1) eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung vom Positivtyp, die ein schwarz/weiß-Anzeigebild und ein Farbanzeigebild mit hervorragender Farbwiedergabe und hohem Kontrast erzeugt; und (2) eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung vom Positivtyp, die Vollfarbenanzeige oder Mehrfarbenanzeige erzielt.

Die Erfindung wird nachfolgend nur beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen:

Fig. 1 ein Querschnitt ist, der die grundsätzliche Zellenstruktur einer mehrschichtigen Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gemäß der Erfindung zeigt;

Fig. 2a und 2b Diagramme sind, die die Verdrillung von Flüssigkristallmolekülen nach rechts bzw. links zeigen;

Fig. 3 eine Charakteristikkurve ist, die die Beziehung zwischen dem Ausrichtwinkel der Flüssigkristallmoleküle in der ersten Zellenschicht in der Nähe der zweiten Zellenschicht zur Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle in der zweiten Zellenschicht in der Nähe der ersten Zellenschicht und dem Kontrastverhältnis zeigt;

Fig. 4 eine Charakteristikkurve ist, die die Beziehung zwischen dem Verdrillungswinkel der Flüssigkristallmoleküle und dem Kontrastverhältnis in Anzeigebildern zeigt;

Fig. 5 eine Charakteristikkurve ist, die die Beziehung zwischen dem Wert Δn&sub1; d&sub1;/Δn&sub2; d&sub2; und dem Kontrastverhältnis zeigt;

Fig. 6a Charakteristikkurven sind, die die Beziehung zwischen der angelegten Spannung und der Lichtdurchlässigkeit für die erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung gemäß Fig. 1 zeigen;

Fig. 6b Charakteristikkurven sind, die die Beziehung zwischen der angelegten Spannung und der Lichtdurchlässigkeit für ein einschichtiges TN-LCD zeigen;

Fig. 7a Charakteristikkurven sind, die die Beziehung zwischen der angelegten Spannung und der Lichtdurchlässigkeit für andere erfindungsgemäße mehrschichtige Anzeigevorrichtungen zeigen; und

Fig. 7b Charakteristikkurven sind, die die Beziehung zwischen der angelegten Spannung und der Lichtdurchlässigkeit für ein anderes einschichtiges TN-LCD zeigen.

Die Erfindung schafft eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, deren grundsätzliche doppelschichtige Zellenstruktur aus einer ersten Zellenschicht C&sub1; und einer zweiten Zellenschicht C&sub2; besteht, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist, die Flüssigkristallmoleküle mit verdrillt-nematischer Ausrichtung enthalten. Die erste Zellenschicht C&sub1; weist transparente Substrate 1 aus Glas, Acrylharz oder dergleichen, transparente, leitende Filme 2 aus ITO, einem NESA-Film oder dergleichen, die auf den Substraten 1 angebracht sind, und Ausrichtfilme 3 aus einem anorganischen Film aus SiO&sub2;, SiO oder dergleichen oder einem organischen Film aus Polyimid, Polyvinylalkohol, Nylon, Acrylharzen oder dergleichen für die Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle auf, die an den Substraten 1 und den transparenten, leitenden Filmen 2 liegen. Ein polarisator 5a ist an der Rückseite des Substrats 1 der zweiten Zellenschicht C2 angeordnet und ein Detektor 5b ist an der Rückseite des Substrats 1 der ersten Zellenschicht C&sub1; angeordnet. Beide Enden jeder Zellenschicht sind durch Abdichtsubstanzen 6 abgedichtet. Eine Flüssigkristallschicht 4 ist in jeder der Zellenschichten C&sub1; und C&sub2; angeordnet. Die zweite Zellenschicht C&sub2; ist im wesentlichen dieselbe wie die Zellenschicht C&sub1;, mit der Ausnahme, daß sie die transparenten, leitenden Filme 2 nicht aufweist.

Die Richtung, in der die Flüssigkristallmoleküle der Flüssigkristallschicht 4 in einer Zellenschicht schraubenförmig verdrillt sind, ist der Verdrillungsrichtung der Flüssigkristallmoleküle der Flüssigkristallschicht 4 in der anderen Zellenschicht entgegengesetzt. Die Verdrillungsrichtungen der Flüssigkristallmoleküle sind so, wie es in den Figuren 2a und 2b dargestellt ist, wobei Fig. 2a die Verdrillung der Flüssigkristallmoleküle nach rechts in bezug auf die Richtung zeigt, in der das Licht von einer Lichtquelle auf die Zelle fällt, und Fig. 2b die Verdrillung der Flüssigkristallmoleküle nach links in bezug auf die Lichteinfallsrichtung zeigt. Wenn eine optisch aktive Substanz zu einem nematischen Flüssigkristall hinzugefügt wird, bilden die Flüssigkristallmoleküle eine verdrillte Struktur. Um zu bewirken, daß die Flüssigkristallmoleküle eine Verdrillung nach rechts erfahren, wird als optisch aktive Substanz diejenige verwendet, die durch die folgende chemische Struktur repräsentiert wird:

Um zu bewirken, daß die Flüssigkristallmoleküle eine Verdrillung nach links erfahren, werden als optisch aktive Substanzen Cholesterylnonanoat (Merck), S-811 (Merck) usw. verwendet.

Spannung wird über die transparenten, leitenden Filme 2 an die Flüssigkristallschicht 4 der ersten Zellenschicht C&sub1; angelegt, wodurch die Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle dieser ersten Zellenschicht C&sub1; geändert werden kann. Da an der Flüssigkristallschicht 4 der zweiten Zellenschicht C&sub2; keine transparenten, leitenden Filme 2 angeordnet sind, tritt keine Änderung der Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle der zweiten Zellenschicht C&sub2; auf. Die zweite Zellenschicht C&sub2; dient als Kompensator, der das Anzeigemuster der ersten Zellenschicht C&sub1; deutlich macht.

Fig. 3 zeigt die Beziehung zwischen den Winkeln α der Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle in der ersten Zellenschicht C&sub1;, die der zweiten Zellenschicht C&sub2; am nächsten liegen und der Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle der zweiten Zellenschicht C&sub2;, die der ersten Zellenschicht C&sub1; am nächsten liegen, und dem Kontrastverhältnis, wobei die Verdrillungswinkel Θ&sub1; und Θ&sub2; der Flüssigkristallmoleküle in den Flüssigkristallschichten in der ersten und zweiten Zellenschicht C&sub1; und C&sub2; wie folgt eingestellt sind: Θ&sub1; = Θ&sub2; = 270º, und die Werte Δn&sub1; d&sub1; und Δn&sub2; d&sub2; (Δn&sub1; und Δn&sub2; entsprechend der Doppelbrechung der Flüssigkristalle in der ersten bzw. der zweiten Zellenschicht und d&sub1; und d&sub2; sind die Dicken der Flüssigkristallschichten in der ersten bzw. zweiten Zellenschicht) der Flüssigkristallschichten in der ersten und zweiten Zellenschicht wie folgt eingestellt sind: Δn&sub1; d&sub1; = Δn&sub2; d&sub2; = 0,7. Aus Fig. 3 ist erkennbar, daß der Wert von α auf 70º bis 150º eingestellt sein sollte, um ein Kontrastverhältnis zu erzielen, das das 1/2-fache oder mehr des maximalen Kontrastverhältnisses ist.

Wenn der Wert von α im Bereich von 70º bis 80º oder 100º bis 150º liegt, wegen der Doppelbrechung des Flüssigkristalls in der zweiten Zellenschicht, erzielt die erste Zellenschicht hohe Lichtdurchlässigkeit beim Anlegen der Spannung null und sie erzielt geringe Lichtdurchlässigkeit beim Anlegen einer Spannung; d.h., daß die erste Zellenschicht zu einer Positivanzeige führt. Wenn der Wert von α im Bereich von 80 º bis 100 º liegt, ergibt die erste Zellenschicht den entgegengesetzten Effekt, d.h. eine Negativanzeige.

Da es erwünscht ist, daß Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen vom Reflexionstyp eine Positivanzeige ergeben, sollte der Wert von α auf 70º - 80º oder 100º - 150º eingestellt sein. Angesichts der Herstelleinfachheit wird er bevorzugt auf 120º - 150º eingestellt.

Die Flüssigkristallschichten sind so beschaffen, daß die folgende Beziehung erfüllt sein kann, da maximales Kontrastverhältnis vorliegt:

Wenn der Anzeigekontrast und die Erkennbarkeit berücksichtigt werden, wie in Fig. 4 dargestellt, wird der Verdrillungswinkel der Flüssigkristallmoleküle auf Grundlage der Beziehung zwischen dem Verdrillungswinkel und dem Kontrastverhältnis im Bereich von ungefähr 180º bis ungefähr 360º eingestellt. Wenn der Verdrillungswinkel der Flüssigkristallmoleküle 360º überschreitet, tritt eine Domäne auf, in der die Ausrichtung von Flüssigkristallen beim Anlegen von Spannung fehlgeordnet wird, was zu Lichtstreuung führt, die leicht zu einer Kontrastverringerung führt.

Fig. 5 zeigt die Beziehung zwischen dem Wert von (Δn&sub1; d&sub1;)/(Δn&sub2; d&sub2;) und dem Kontrastverhältnis, wobei α = 110º und Θ&sub1; = Θ&sub2; = 270º, sind, was anzeigt, daß der Wert von (Δn&sub1; d&sub1;)/(Δn&sub2; d&sub2;) so eingestellt werden sollte, daß er grösser als 0,7 und kleiner als 1,4 ist (0,7 < (Δn&sub1; d&sub1;)/(Δn&sub2; d&sub2;) < 1,4), um ein Kontrastverhältnis zu erzielen, das das 1/2- fache oder mehr des maximalen Kontrastverhältnisses ist. Der Absolutwert jeder der Größen Δn&sub1;, d1, Δn&sub2;, und d&sub2; wird vorzugsweise so eingestellt, daß er im Bereich von 0,3 bis 3,0 liegt.

Wenn die Flüssigkristallvorrichtung mit dem Multiplexansteuerverfahren durch eine Spannungsanlegeeinrichtung angesteuert wird, um eine scharfe Schwellencharakteristik für den Kontrast zu erzielen, wird die spezielle Ganghöhe p der Verdrillung der Flüssigkristallmoleküle sehr wichtig. Das Verhältnis der Dicke d der Flüssigkristallschicht zur Ganghöhe p der Verdrillung der Flüssigkristallmoleküle, d/p, wird vorzugsweise unter Verwendung experimenteller Daten wie folgt eingestellt:

wobei Θ der Verdrillungswinkel der Flüssigkristallmoleküle ist. Diese Forderung gilt für den Fall, daß der Vorneigungswinkel der Flüssigkristalle ungefähr 10 º oder weniger beträgt.

Beispiel 1

Fig. 1 zeigt eine doppelschichtige Zellenstruktur einer erfindungsgemäßen Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung (d.h. ein doppelschichtiges TN-LCD), bei der das transparente Substrat 1 aus Glas besteht. Ein transparenter, leitender Film 2 mit einer Dicke von ungefähr 1500 Å wird auf jedem der Glassubstrate 1 alleine der ersten Zellenschicht C&sub1; durch Dampfniederschlagung von ITO abgeschieden und durch eine Ätztechnik gemustert. Auf dem Glassubstrat 1 und den transparenten, leitenden Filmen 2 werden Flüssigkristallmolekül-Ausrichtfilme 3 aus Polyimid mit einer Dicke von ungefähr 1000 Å durch ein Schleuderbeschichtungsverfahren ausgebildet, deren Oberfläche durch Reiben mit einem Tuch behandelt wird, was dazu führt, daß die Flüssigkristallmoleküle in verdrillt-nematische Ausrichtung gelangen. Die Endabschnitte der Zellenschichten werden durch eine Abdichtsubstanz 6 abgedichtet.

Der Wert von α wird auf 135º eingestellt. Als Flüssigkristallsubstanz wird der nematische Flüssigkristall ZLI-3281 (Merck) verwendet. Der Flüssigkristallschicht 4 der ersten Zellenschicht C&sub1; werden 0,94 Gewichts-% CB15 zugesetzt, und 1,1 Gewichts-% Cholesterylnonanoat werden der Flüssigkristallschicht 4 der zweiten Zellenschicht C&sub2; zugesetzt. Der Verdrillungswinkel der Flüssigkristallmoleküle in der ersten Zellenschicht C&sub1; ist demjenigen der Flüssigkristallmoleküle in der zweiten Zellenschicht C&sub2; entgegengesetzt, wobei Θ&sub1; = Θ&sub2; = 270 º gilt. Die Dicke der Flüssigkristallschicht sowohl in der ersten als auch der zweiten Zellenschicht C&sub1; und C&sub2; (d.h. die Dicke jeder der Zellenschichten C&sub1; und C&sub2;) beträgt 5 um, d.h. d&sub1; = d&sub2; = 5 um. P hat ungefähr den Wert 8 um. Der Vorneigungswinkel der Flüssigkristallmoleküle auf dem Substrat 1 beträgt ungefähr 8º. Der Polarisator 5a und der Detektor 5b, die aus einer Polarisationsplatte aus dem Jod-System bestehen, sind unter einem gegenseitigen Winkel von ungefähr 45º angeordnet. Die Fig. 6a und 6b zeigen die Äbhängigkeit der Lichtdurchlässigkeit von der angelegten Spannung für ein doppelschichtiges TN-LCD gemäß der Erfindung, bzw. für ein einschichtiges Standard-TN-LCD als Bezug, wobei die hierbei für die Farben rot, grün und blau verwendeten Wellenlängen 610 nm, 550 nm bzw. 450 nm anzeigt, wobei erkennbar ist, daß beim Anlegen einer Spannung nahe dem Schwellenwert die Durchlässigkeit für die Wellenlänge für jede Farbe bei der doppelschichtigen Zelle geringer ist als für die Wellenlänge für jede Farbe in der einschichtigen Zelle. Dies bedeutet, daß die doppelschichtige Zelle höheren Kontrast erzielen kann. Darüber hinaus ist die Wellenlängenabhängigkeit der Charakteristik Anlegespannung/Durchlässigkeit für die doppelschichtige Zelle viel kleiner als die Wellenlängenabhängigkeit der Charakteristik Anlegespannung/Durchlässigkeit für die einschichtige Zelle und demgemäß kann die doppelschichtige Zelle ein deutliches schwarz/weiß-Anzeigebild vom Positivtyp erzeugen.

Beispiel 2

Dieses Beispiel schafft eine andere erfindungsgemäße Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, die dieselbe Struktur wie diejenige des Beispiels 1 hat, mit der Ausnahme, daß 0,75 Gew.-% CB15 zur Flüssigkristallschicht 4 der ersten Zellenschicht C&sub1; zugesetzt werden und 0,84 Gewichts-% Cholesterylnonanoat zur Flüssigkristallschicht 4 der zweiten Zellenschicht C&sub2; zugesetzt werden und darüber hinaus die Verdrillungswinkel Θ&sub1; und Θ&sub2; der Flüssigkristallmoleküle in der ersten und zweiten Zellenschicht C&sub1; und C&sub2; jeweils auf den Wert 240º eingestellt werden (d.h. Θ1 = Θ&sub2; = 240º). Fig. 7a zeigt die Abhängigkeit der Lichtdurchlässigkeit von der angelegten Spannung für das erfindungsgemäße doppelschichtige TN-LCD und Fig. 7b zeigt dieselbe Charakteristik wie eben genannt für ein einschichtiges Standard-TN-LCD zum Bezug, wobei die hier untersuchten Wellenlängen λ 610 nm für rot, 550 nm für grün und 450 nm für blau sind. Die Fig. 7a und 7b zeigen, daß die Durchlaßeigenschaften bei den Wellenlängen für rot, grün und blau bei der doppelschichtigen Zelle gleichmäßiger sind als diejenigen für diese Wellenlängen bei der einschichtigen Zelle, so daß ein deutliches schwarz/weiß-Anzeigebild vom positivtyp erzielt werden kann. Darüber hinaus verfügt diese doppelschichtige Zelle über eine scharfe Schwellencharakteristik, so daß die Zelle ein Anzeigebild mit hohem Kontrast erzeugen kann.

Beispiel 3

Innerhalb der Flüssigkristallzelle-Schicht mit Spannungsanlegeeinrichtung bei jeder der Anzeigevorrichtungen der vorstehend genannten Beispiele werden Farbfilter(rot, grün und blau)-Schichten aus einem Gelatinefilm angebracht. Die Anzeigevorrichtungen mit den Farbfilterschichten werden einer Multiplexansteuerung unterzogen, wobei ein deutliches, klares Farbbild erzeugt wird. Diese Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen sind für Vollfarbenanzeige und Mehrfarbenanzeige geeignet.

Beispiel 4

Erfindungsgemäße Flüssigkristallzellen werden anstelle einer Flüssigkristalltafel mit Farbfiltern verwendet, die mit einem TFT (Dünnfilmtransistor) als aktivem Bauteil versehen ist, und sie werden hinsichtlich Farbanzeigeversuchen bei Aktivmatrixansteuerung untersucht. Sie erzeugen ein deutliches und klares Farbbild, so daß sie für Vollfarbenanzeige und Mehrfarbenanzeige von Nutzen sind.

Es ist zu beachten, daß dem Fachmann verschiedene andere Modifizierungen deutlich sind und von diesem leicht ausgeführt werden können, ohne vom Schutzbereich der Erfindung abzuweichen, wie sie durch die beigefügten Ansprüche definiert ist.


Anspruch[de]

1. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung vom Positivtyp mit:

- einer mehrschichtigen Flüssigkristallzelle, die eine erste und eine zweite Zellenschicht (C&sub1;, C&sub2;) beinhaltet, wobei die Zellenschichten Flüssigkristallmoleküle mit verdrilltnematischer Ausrichtung enthalten;

- wobei die erste Zellenschicht (C&sub1;) ein Paar transparente Substrate (1, 1), die einander gegenüberstehen, ein erstes Paar Ausrichtfilme (3, 3), die auf den Innenseiten der transparenten Substrate (1, 1) ausgebildet sind, wobei die Flüssigkristallmoleküle der ersten Zellenschicht mit verdrillt-nematischer Ausrichtung zwischen dem ersten paar Ausrichtfilme (3, 3) angeordnet sind, und eine Spannungsanlegeeinrichtung enthält, die die Richtung der langen Molekülachsen jedes der Flüssigkristallmoleküle der ersten Zellenschicht ändern kann;

- wobei die zweite Zellenschicht (C&sub2;) ein Paar transparente Substrate (1, 1), die einander gegenüberstehen, und ein zweites paar Ausrichtfilme (3, 3) enthält, die auf den Innenseiten der letzteren transparenten Substrate (1, 1) ausgebildet sind, wobei die Flüssigkristallmoleküle der zweiten Zellenschicht, die verdrillt-nematische Ausrichtung aufweist, zwischen dem zweiten paar Ausrichtfilme (3, 3) vorhanden ist;

- wobei die Verdrillungsrichtung der Flüssigkristallmoleküle in der ersten Zellenschicht (C&sub1;) umgekehrt zur Verdrillungsrichtung der Flüssigkristallmoleküle in der zweiten Zellenschicht (C&sub2;) ist;

dadurch gekennzeichnet, daß

- sowohl der Verdrillungswinkel der Flüssigkristallmoleküle in der ersten Zellenschicht (C&sub1;) als auch der Verdrillungs winkel der Flüssigkristallmoleküle in der zweiten Zellenschicht (C&sub2;) im Bereich von 180º bis 360º liegen und

- der Winkel, der zwischen der Ausrichtungsrichtung entlang der Oberfläche des Ausrichtfilms (3) der längeren Achse der Flüssigkristallmoleküle, die der Oberfläche dieses Ausrichtfilms (3) der ersten Zellenschicht (C&sub1;) am nächsten liegen, die der zweiten Zellenschicht (C&sub2;) am nächsten liegt, und der Ausrichtungsrichtung entlang der Oberfläche des Ausrichtungsfilms (3) der längeren Achse der Flüssigkristallmoleküle, die der Oberfläche dieses Ausrichtfilms (3) der zweiten Zellenschicht (C2) am nächsten liegen, die der ersten Zellenschicht (C&sub1;) am nächsten liegt, zwischen 70º und 80º oder zwischen 110º und 150º liegt.

2. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, bei der der Winkel zwischen den Ausrichtungsrichtungen zwischen 120º und 150º liegt.

3. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Verdrillungswinkel der Flüssigkristallmoleküle in der ersten und zweiten Zellenschicht (C&sub1;, C&sub2;) einander nahezu gleich sind und das Produkt Δn&sub1; d&sub1; aus der Doppelbrechung Δn&sub1; und der Dicke d&sub1; der Flüssigkristallschicht in der ersten Zellenschicht (C&sub1;) sowie das Produkt Δn&sub2; d&sub2; aus der Doppelbrechung Δn&sub2; und der Dicke d&sub2; der Flüssigkristallschicht in der zweiten Zellenschicht (C&sub2;) durch die folgende Ungleichung repräsentiert sind:

4. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Beziehung zwischen der Ganghöhe p der Verdrillung der Flüssigkristallmoleküle in der ersten Zellenschicht (C&sub1;) und der Dicke d der Flüssigkristallschicht in der ersten Zellenschicht (C&sub1;) die folgende ist:

wobei Θ der Verdrillungswinkel der Flüssigkristallmoleküle ist.

5. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 4, bei der eine Farbfilterschicht in mindestens einer Schicht der ersten und zweiten Zellenschicht (C&sub1;, C&sub2;) angeordnet ist.

6. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 5, bei der die erste Zellenschicht Bildelemente enthält und bei der ein aktives Bauteil an jedem Bildelement angeordnet ist.







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