DE2328581B2 - Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung - Google Patents

Description

Eine solche Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung ist trode stehenden Richtung auszurichten. Solche Veraus der US-PS 34 99 112 bekannt. Mindestens eines fahren stellen aber ein nur schwer zu lösendes der beiden Substrate ist lichtdurchlässig, so daß Licht ingenieurtechnisches Problem dar, und darüber hinauf die zwischen den Substraten eingebrachte nema- aus ändert sich die Ausrichtung der Moleküle in der tische flüssigkristalline Schicht fallen kann. Beim 65 flüssigkristallinen Zeit mit der Lebensdauer der AnAnlegen einer Spannung an die beiden Elektroden Zeigevorrichtung.

streut der von den Elektroden abgedeckte Bereich Bei der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gemäß

der flüssigkristallinen Schicht das Licht, so daß ein der US-PS 34 99 112 sind auf jedem der beiden Sub-

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strate Elektroden reihenartig nebeneinander ange- F i g. 3 eine perspektivische Darstellung einer aus

ordnet, wobei sich die Elektroden auf dem einen einer ersten und zweiten kammförmigen Teilelek-

Substrat senkrecht zu den Elektroden auf dem ande- trode bestehenden ersten Elektrode und die

ren Substrat überdecken, so daß die Kreuzungsflä- F i g. 4, 5 die Beschallung einer Ausführungsform

chen der einzelnen Elektroden miteinander in einer 5 der erfindungsgemäßen Flüssigkristall-Anzeigevor-

Rechteckmatrix liegen. Den einzelnen Elektroden richtung mit verschiedenen Schaltstellungen der

auf dem ersten und zweiten Substrat ist wahlweise Schalter zum Aufprägea der ersten und zweiten

über Schalter die Ausgangsspannung der Sp.oinungs- Spannung.

quelle aufprägbar. Die Spannungsquelle kann eine Bei der in der Fig. 1 gezeigten DPA-Flüssigkri-

Wechselspannungsquelle, eine Gleichspannungsquelle io stall-Anzeigevorrichtung sind zwei lichtdurchlässige

oder eine Spannungsquelle mit pulsierender Gleich- Elektroden 1 und 2 aus Zinnoxid vorgesehen, die

spannung als Ausgangsspannung sein. durch besondere Wärmebehandlung kristallisiert

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, worden sind. Zwischen die beiden Elektroden ist eine

eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung der vor- nematische flüssigkristalline Schicht 3 eingebracht,

stehend genannten Art zu schaffen, bei der eine per- 15 Die Hauptachsen der Moleküle der flüssigkristallinen

manente Orientierung der Moleküle des Flüssigkri- Schicht 3 sind in einer Richtung senkrecht zu den

stalls ohne vorherige Wärmebehandlung oder chemi- Elektroden 1 und 2 ausgerichtet. Diese Ausrichtung

sehe Behandlung der beiden Elektroden möglich ist. soll als »vertikale Ausrichtung« bezeichnet werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- Den voneinander abgewandten Seiten der beiden

löst, daß die erste Elektrode in eine erste und zweite 20 Elektroden 1 und 2 sind zwei Polarisierplatten 4

kammförmige Teilelektrode unterteilt ist, die einem bzw. 5 zugeordnet, deren Polarisationsachsen sich

gewünschten Muster entsprechend auf dem ersten unter einem rechten Winkel schneiden. Bei der in der

Substrat derart angeordnet sind, daß die einander Figur gezeigten Ausrichtung der Molekülhauptachsen

zugeordneten Zähne der Teilelektroden einen vorge- und bei der Ausrichtung der Polarisierplatten 4 und 5

gebenen Abstand voneinander aufweisen und daß 25 erscheint beim Auffall von Licht die Rückseite der

eine zweite Spannung zur Orientierung der Achsen Polarisierplatte 4 auf der Vorderseite der Polarisier-

der Moleküle in eine gegebene Richtung bezüglich platte 5 kein Licht mehr, so daß die Platte 5 dunkel

der Elektroden zwischen der ersten und der zweiten erscheint.

Teilelektrode anlegbar ist, indem die Teilelektroden Wenn den beiden Elektroden 1 und 2 eine Span-

durch die Schalter mit den beiden Polen einer zwei- 30 nung von geeigneter Frequenz (üblicherweise 1 kHz)

ten Spannungsquelle verbindbar sind. aufgeprägt wird, werden die Moleküle der flüssig-

Eine der beiden für die Anzeige erforderlichen kristallinen Schicht aus ihrer vertikalen Ausrichtung Elektroden wird also in zwei kammartige einander heraus bewegt und nehmen eine bezüglich der Elekzugeordnete Teilelektroden aufgespalten, die nichl troden geneigte Stellung ein, so daß das in der unbedingt ineinandergreifen müssen, sondern auch 35 F i g. 2 gezeigte Auge Licht wahrnimmt. Für die in übereinander angeordnet sein können. Durch die der F i g. 1 gezeigte Vertikalausrichtung, der in dem zwischen den beiden Teilelektroden anlegbare Zwischenraum zwischen den Elektroden 1 und 2 zweite Spannung kann eine genaue Orientierung der erforderlichen Moleküle, war die vorstehend erwähnte Achsen der Moleküle bezüglich der ersten und zwei- besondere Wärmebehandlung erforderlich,
ten Elektrode erreicht werden. Soll dann zu Anzeige- 40 Die in der F i g. 3 gezeigte Baugruppe 10 besteht zwecken die Orientierung der Moleküle aus der von aus einem ersten Substrat 11 und zwei ineinanderder zweiten Spannung abhängigen gegebenen Orien- greifenden Teilelektroden 12 und 13 der nicht näher tierung heraus geändert werden, werden die Schalter bezeichneten ersten Elektrode der Flüssigkristallso betätigt, daß die zweite Spannung von den beiden Anzeigevorrichtung. Die beiden kammförmigen Teil-Teilelektroden abgenommen und die beiden Teil- 45 elektroden 12 und 13 sind durch Anätzen eines transelektroden leitend miteinander verbunden werden parenten elektrisch leitenden Films hergestellt, der und die erste Spannung an die erste und zweite auf das vorzugsweise aus Glas bestehende Substrat Elektrode angelegt wird, so daß diese auf verschie- aufgebracht worden ist. Als Material für den Film denem Potential liegen und der zwischen der ersten eignet sich insbesondere Zinnoxid. Es ist klar.daß die und zweiten Elektrode liegende Bereich der flüssig- 50 Konfiguration einer solchen Baugruppe davon abkristallinen Schicht das auffallende Licht streut. hängig ist, wie ein Teil eines Buchstabens oder Sym-Durch das Anlegen der zweiten Spannung als Vor- bols anzuzeigen ist.

spannung ist eine besonders schwierig zu hand- Wie aus den F i g. 4 und 5 ablesbar ist, ist die

habende Behandlung der Elektroden nicht erfor- zweite Elektrode (Gegenelektrode) als flache licht-

derlich. * 55 durchlässige Elektrode 14 auf einem zweiten Glas-

Die Unteransprüche betrelffen besondere Ausge- substrat 15 ausgebildet. In der betriebsbereiten Flüs-

staltungen der erfindungsgemäßen Flüssigkristall- sigkristall-Anzeigevorrichtung weist die zweite

Anzeigevorrichtung. Elektrode 14 von den beiden kammförmigen Teilelek-

Eine zum Stand der Technik gehörige Flüssigkri- troden 12 und 13 einen vorgegebenen festen Abstand

stall-Anzeigevorrichtung und eine Ausführungsform 60 ?uf, der vorzugsweise 20 μΐη beträgt. In den Hohl-

der erfindungsgemäßen FIüssigkristall-Anzeigevor- raum zwischen der ersten Elektrode und der zweiten

richtung sollen nun an Hand der Figuren genauer Elektrode ist eine flüssigkristalline Schicht 16 einge-

erläutert werden. Es zeigen bracht.

Fig. 1, 2 schematische Explosionsdarstellungen, Die zweite Elektrode 14 ist mit der einen Klemme

an denen die Arbeitsweise einer zum Stand der 65 einer HF-Wechselspannungsquelle 17 verbunden.

Technik gehörigen sogenannten DPA-Flüssigkristall- Die andere Klemme der HF-Wechselspannungsquelle

Anzeigevorrichtung vom Feldeffekt-Typ erläutert ist über einen Schalter 19 mit der zweiten kammför-

werden soll, migen Teilelektrode 13 verbunden. Weiterhin ist die

zweite kammförmige Teilelektrode mit der negativen Klemme einer Gleichspannungsquelle 18 verbunden, deren positive Klemme über einen Schalter 20 mit der ersten kammförmigen Teilelektrode 12 verbindbar ist. Die Reihenschaltung, bestehend aus Gleichspannungsquelle 18 und Schalter 20, ist durch einen weiteren Schalter 21 überbrückbar, der also im geschlossenen Zustand die erste Teilelektrode 12 mit der zweiten Teilelektrode 13 verbindet.

Die Betriebsweise der vorstehend beschriebenen Anzeigevorrichtung soll n"n genauer beschrieben werden; gemäß der Theorie eines DPA-Systems, wie sie von AEG-Telefunken bekanntgemacht worden ist, würden sich die Moleküle in der flüssigkristallinen Schicht 16 nicht in einer Richtung senkrecht zu der ersten und zweiten Elektrode ausrichten, wenn diese zuvor nicht besonders behandelt worden sind.

Durch den Aufbau eines elektrischen seitlich ausgerichteten Feldes zwischen den kammförmigen Elektroden 12 und 13 durch Zuschalten der Gleichspannungsquelle 18 mittels des Schalters 20 bei geöffnetem Schalter 21 können die Moleküle in der flüssigkristallinen Schicht bezüglich der Elektroden in eine gewünschte Richtung gezwungen werden (in diesem Falle in Vertikalrichtung). Damit ist sichergestellt, daß beim Einbringen der in der F i g. 4 gezeigten Baugruppe zwischen die beiden Polarisierplatten 4 und 5 mit sich unter rechtem Winkel schneidenden Polarisationsachsen die Anzeigevorrichtung dunkel erscheint.

Nach Abbau des seitlichen elektrischen Feldes durch öffnen des Schalters 20 und dem Potentialausgleich durch gleichzeitiges Schließen des Schalters 21 wird beim Anlegen eines elektrischen Querfeldes zwischen der aus den beiden tammförmigen Teilelektroden 12 und 13 bestehenden ersten Elektrode und der zweiten Elektrode 14 mittels der HF-Wechselspannungsquelle 17 die Orientierung der Moleküle gestört, so daß das Element in einer mit der F i g. 2 vergleichbaren Weise hell erscheint. Der

ίο Aufbau des sich seitlich erstreckenden Feldes muß nicht unbedingt mit der in den F i g. 4 und 5 gezeigten Beschallung erfolgen; auch andere Möglichkeiten sind denkbar.
Bei der gezeigten Ausführungsform greifen zwar die Zinken der bei den kammförmigen Teilelektroden 12 und 13 ineinander, jedoch sind auch Ausführungsformen möglich, bei denen die kammförmigen Teilelektroden übereinander angeordnet sind. Solche übereinander angeordneten Elektroden können mit

ao Hilfe der Mehrschicht-Drucktechnik hergestellt werden. Bei den übereinander angeordneten Rücken an Rücken liegenden Teilelektroden ist zwischen ihnen ein Isolator eingebracht, z. B. kann eine obere Kammelektrode 13 und eine untere Kammelektrode 12 vorgesehen sein, wobei die Verbindungsdrähte zur oberen Elektrode hin durch eine in dem Zwischenisolator ausgebildete Perforation zu der Oberfläche des Glassubstrats 11 geführt werden, auf dem ein Teil des Schaltkreises ausgebildet ist. Andererseits können die Drähte natürlich auch direkt zur Oberfläche des Glassubstrats geführt werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Betrachter diesen Bereich milchigweiß sieht Dies Patentansprüche: wird als dynamische Streumode (DSM) bezeichnet.

1. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, bei der Obwohl die Theorie der dynamischen Streuung biseine flüssigkristalline Schicht von vorgegebe- her noch nicht klar erarbeitet worden ist, wird doch ner Dicke zwischen einer ersten und einer zweiten 5 gegenwärtig die Aggregationstheorie für die wahr-Elektrode eingebracht ist, die auf einem ersten scheinlichste gehalten. Gemäß dieser Theorie bilden bzw. einem zweiten Substrat angeordnet sind, die Moleküle eines nematischen Flüssigkristalls und zur Änderung der Orientierung der Achsen Aggregationen, die ungefähr 10^s Moleküle umfassen, der Moleküle in der flüssigkristallinen Schicht Die Aggregationen besitzen bipolare Momente, so eine Spannung zwischen der ersten und der io daß beim Anlegen des elektrischen Feldes sich die zweitem Elektrode anlegbar ist, indem die beiden bipolaren Momente auf die Feldrichtung ausrichten. Pole einer Spannungsquelle über Schalter mit Da die Richtung der Hauptachsen der Moleküle den Elektroden verbindbar sind, dadurch bezüglich der Richtung des bipolaren Momentes gegekennzeichnet, daß die erste Elektrode neigt sind, fluchten die Hauptachsen der Moleküle in eine erste und zweite kammförmige Teil- 15 nicht mit der Richtung des elektrischen Feldes.Wenn elektrode (12; 13) unterteilt ist, die einem ge- in der flüssigkristallinen Schicht durch Einwirkung wünschten Muster entsprechend auf dem ersten des elektrischen Feldes ein Ionenstrom aufgebaut Substrat (11) derart angeordnet sind, daß die wird, neigen die Moleküle dazu, sich mit ihren einander zugeordneten Zähne der Teilelektroden Hauptachsen parallel zum Ionenstrom einzustellen, (12; 13) einen vorgegebenen Abstand voneinan- 20 wodurch die Richtung der Moleküle geändert wird. der aufweisen und daß eine zweite Spannung Diese mit Turbulenzen vergleichbaren Änderungen zur Orientierung der Achsen der Moleküle in der Ausrichtungen der bipolaren Momente und der eine gegebene Richtung bezüglich der Elektro- Achsen der Moleküle führen zur dynamischen Streuden (12; 13; 14) zwischen der ersten und der ung des Lichtes, weil solche Turbulenzen einer zweiten Teilelektrode anlegbar ist, indem die 15 Änderung des Brechungsindexes in dem von dem Teilelektroden (12; 13) durch die Schalter (19, elektrischen Feld erfaßten Bereich der flüssigkristalli-20, 21) mit den beiden Polen einer zweiten nen Schicht gegenüber dem Rest der Schicht be-Spannungsquelle (18) verbindbar sind. deuten.

2. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach An- Bei den nach der dynamischen Streumode (DSM) spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei 30 arbeitenden Anzeigevorrichtungen werden die Erzueinaader parallele Polarisatorplatten (4, 5) zeugung und die Entladung von Ionen wiederholt, vorgesehen sind, die auf den entgegengesetzten so daß deren Ansprechzeit relativ groß ist und Seiten der Substrate (11, 15) angeordnet sind, größenordnungsmäßig im Bereich von einigen zehn und daß die Polarisatorplatten (4, 5) Polarisa- Mikrosekunden liegt. Darüber hinaus ist ihre Betionsrichtungen aufweisen, die sich unter einem 35 triebslebensdauer wegen der chemischen Änderung rechten Winkel schneiden. der flüssigkristallinen Schicht auf ungefähr zehntau-

3. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach An- send Stunden beschränkt.

spruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Andererseits sind bereits Anzeigevorrichtungen

erste Spannungsquelle eine HF-Wechselspan- vorgeschlagen worden, die nicht nach dem DSM-nungsquelle (17) ist. 40 Prinzip, sondern nach dem sogenannten DPA-

4. Flüssigkristall - Anzeigevorrichtung nach System arbeiten. Diese Anzeigevorrichtungen wurden einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn- von der AEG und Telefunken in Deutschland entzeichnet, daß die zweite Spannungsquelle eine wickelt. Im Vergleich zu einer DSM-Anzeigevorrich-Gleichspannungsquelle (18) ist. tung kann eine DPA-Anzeigevorrichtung mit einer

45 niedrigeren Betriebsspannung betrieben werden; weiterhin weist eine solche Anzeigevorrichtung eine

längere Lebenszeit auf, besitzt ein größeres Kontrastverhältnis und eine größere Schwellenspannung, so daß eine DPA-Anzeigevorrichtung durch eine große

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkristall-Anzeige- 50 Ansprechgeschwindigkeit gekennzeichnet ist, ohne Vorrichtung, bei der eine flüssigkristalline Schicht von daß ein Übersprechen befürchtet werden müßte, vorgegebener Dicke zwischen einer ersten und einer Bei den bekannten Flüssigkristall-Anzeigevor-

tweiten Elektrode eingebracht ist, die auf einem richtungen, in denen die optischen Eigenschaften ersten bzw. einem zweiten Substrat angeordnet sind, der flüssigkristallinen Schicht zwischen den beiden und zur Änderung der Orientierung der Achsen der 55 Substraten durch das elektrische Feld beeinflußt wird, MoieKüle in der flüssigkristallinen Schicht eine Span- ist es üblich, daß die Oberflächen der Elektroden nung zwischen der ersten und der zweiten Elek- einer speziellen Wärmebehandlung oder einer chemitrode anlegbar ist, indem die beiden Pole einer sehen Behandlung unterzogen werden, um die Ach-Spannungsquelle über Schalter mit den Elektroden sen der Moleküle in der flüssigkristallinen Schicht in verbindbar sind. 60 einer senkrecht zur Oberfläche der einzelnen Elek-