DE3049394C2

DE3049394C2 - Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE3049394C2
Application number: DE3049394A
Authority: DE
Inventors: Fumiaki Yamatokoriyama Nara Funada; Syuichi Nara Kozaki; Shigehiro Ikoma Nara Minezaki; Hisashi Wakayama Uede
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1979-12-26
Filing date: 1980-12-29
Publication date: 1986-01-16
Also published as: GB2072868A; GB2072868B; JPS5692518A; US4426133A; DE3049394A1

Description

gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

a)

b)
c)

die Flüssigkristallmischung besteht aus einem cholestenschen Flüssigkeitsmaterial mit einem Zusatz von 0,15 Gew.-% Cholesteryl-Nanonat, bei welchem die Steigungsteilung etwa 40 bis 80 μΐη beträgt,

die Dicke der Flüssigkristallmischung beträgt etwa 7 μχη, und

die Winkellagen der Polarisatoren (P, Ä) zur Längsachse der FlüsiJgkristallmoleküle in bezug auf die Drehrichtung des Flüssigkristalls sind so gewählt, dab

- ein erster Winkel (01) von /"gegen />etwa 3° < θ K 7° unter Einschluß des Winkelbetrags von ±90° beträgt, und aa&
ein zweiter Winkel (02) von A gegen F_A etwa -7° < Θ2 < -3° unter Einschluß des Winkelbetrags von ±90° beträgt.

kristall-Anzeigevorrichtung mit einer zwischen einem ersten und einem zweiten Substrat eingebrachten Flüssigkristallmischung mit positiver dielektrischer Anisotropie bekannt, deren Moleküllängsachsen benachbart zum ersten Substrat die Richtung F_P und benachbart zum zweiten Substrat die Richtung F₄ einnehmen. Zwischen fyund F_A liegt ein im wesentlichen rechter Winkel. Dem ersten Substrat ist ein erster Polarisator Pund dem zweiten Substrat ein zweiter Polarisator A zugeordnet. Dabei ist der Polarisator Pgeger^die Richtung /> um wenige Grad und der Polarisator A gegen die Richtung F_A um wenige Grad verdreht Gemäß der in dieser Literaturstelle abgeleiteten Theorie soll diese Maßnahme zu einer Optimierung des Anzeigekontrastes fuhren. Jedoch läßt auch der mit dieser Maßnahme erzielte Anzeigekontrast noch zu wünschen übrig.

Aus der DE-OS 22 39 700, insbesondere aus Beispiel 7 auf Seite 33. ist bereits bekannt, etwa "i μΐη dicke Flüssigkristallschichten für Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen zu verwenden.

Weiterhin ist aus der DE-OS 25 07 524 bekannt, Flüssigkristallmischungen aus einem cholesterischen Flüssigkristallmaterial mit einem Zusatz von 0,2 Gew.-% Cholesteryl-Nanonat oder mehr zu verwenden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine vorzugsweise großflächige Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung zu schaffen, ei ie sich durch einen hohen Anzeigekontrast auch bei Anwendung einer zeitunterteilten Ansteuertechnik auszeichnet.

Die Lösung der gestellten Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des einzigen Patentanspruchs angegeben.

Die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach der Erfindung zeichnet sich durch die Kombination folgender Merkmale aus:

45

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen werden in jungster Zeit in großem Umfang insbesondere bei elektronischen Uhren als Anzeigeelemente eingesetzt, da sie sich durch einen sehr guten Wiedergabekontrast, niedrige erforderliche Betriebsspannungen und ein rasches Ansprechverhalten auszeichnen. Diese an sich vorteilhaften Eigenschaften lassen sich bis jetzt jedoch nur bei Ansteuerung im Dauers /ichbetrieb gewährleisten. Wird dagegen für eine hohe Anzeigesegmentdichte ein an sich naheliegendes Ansteuerverfahren, nämlich ein Multiplexansteuerverfahren, beispielsweise in zeilensequentieller Folge angestrebt, so ergeben sieh erhebliche Probleme aus den vergleichsweise schlechten oder unspezifischen Schwellwert-Kennwerten und dem für diese Ansteuertechnik zu langsamen Ansprechverhalten. Dies Rihrt in der Praxis zu einem unbefriedigendem Anzeigekontrast.

Aus der Zeitschrift »Journal of Applied Physics«, 48, (1977), Seite 1426 bis 1431 ist bereits eine Flüssig-

a) Die Flüssigkristallmischung besteht aus einem cholesterischen Flüssigkeitsmaterial mit einem Zusatz von 0,15 Gew.-% Cholesteryl-Nanonat, bei welchem die SteigungsteüuDs etwa 40 bis 80 μίτι beträgt,

b) die Dicke der Flüssigkristallmischung beträgt etwa 7 μΐη, und

c) die Winkellagen der Polarisatoren P, A zur Linksachse der Flüssigkristallmoleküle in bezug auf die Drehrichtung des Flüssigkristalls sind so gewählt, daß

ein erster Winkel 01 von P gegen /> etwa 3° < 0 K 7° unter Einschluß des Winkelbetrags von ±90° beträgt, während
ein zweiter Winkel 02 von Ä gegen /> etwa -7° < 02 < -3° unter Einschluß des Winkelbetrags von ±90° beträgt.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten werden nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnung in beispielsweise Ausführungsform näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 die schematische Schnittdarstellung eines Flüssigkristallanzeigepaneels,

Fig. 2 ein grafisches Schaubild von Vergleichsdaten, bei dem auf der Ordinate das in Normalrichtung des Anzeigepaneels zu beobachtende Anzeigekontrastverhältnis und auf der Abszisse die angelegte Spannung aufgetragen sind, wobei der Orientierungsvektor der Polarisatoren als variabler Parameter berücksichtigt ist, und

Fig. 3-5 den Zusammenhang zwischen den einzelnen Orientierungsvektoren bei einem Anzeigepaneel gemäß Fig. 1.

Das Flüssigkristall-Anzeigepaneel gemäß Fig. 1 besteht im wesentlichen aus einem Paar von transpartenten Substraten 1 und 2, einem Paar von Linearpolarisatoren 3 und 4 und einer zwischen den Substraten eingebrachten Flüssigkristallschicht. Aus Gründen der einfacheren Darstellung sind auf den Substraten 1 und 2 aufgebrachte Elektroden ebenso nicht gezeigt, wie eine auf den Elektroden bzw. den Substraten vorhandene Orientierungsschicht.

Die jeweiligen Polarisatiqnsvektoren der Polarisatoren 3 und 4 sind als P und A bezeichnet Andererseits sind die Längsachsen der in Kontakt mit den Substraten stehenden Moleküle der Flüssigkristallschichten als r_P in der Nähe von P und als r_A in der Nähe von Ä bezeichnet.

Wie in der Fig. 3 angegeben, entspricht die positive Richtung bei der Messung von Winkeln der Richtung des Steigungswinkels in der Flüssigkristallschicht, das heißt also, daß im vorliegenden Beispiel positive Winkel im Uhrzeigersinn gemessen werden. Die Beziehung zwischen jedem der beiden Polarisationsvektoren und jeder der Moleküllängsachsen wird wie folfti angegeben:

(1) Winkel von P gegen /> (in Fig. 3 ■$. Pr_P = 01): 3°<01<7°

(2) Winkel von A gegen F_A ($. A F_A = 02):
-7°<02<-3°;

(3) Winkel A gegen P{$.ÄP): etwa 76° bis etwa 84°.

30

Die angegebenen Bedingungen gelten für eine Anzeigevorrichtung, bei der zur Sichtdarstellung im Falle von Doppelbrechung die außerordentlichen Strahlen innerhalb der Flüssigkristallmoleküle ausgenutzt werden.

Um andererseits die ordentlichen Strahlen bei Flüssigkristallmolekülen für den erwünschten Anzeigezweck auszunutzen, ist von den oben angegebenen Winkelbedingungen jeweils um einen Winkelbetrag von -90° oder +90° abzuweichen, was in den Fig. 4 und 5 veranschaulicht ist.

Versuche haben ergeben, daß sich der Effekt einer erheblichen Kontrastverbesserung dann nicht erzielen läßt, wenn der Bereich von etwa 3° bis etwa 8° einschließlich der Winkelwerte selbst über- oder unterschritten wkd. Oberhalb von 8° ließ sich selbst dann kein guter Anzeigekontrast erzielen, wenn ein über der Schwellenspannungen liegender Spannungswert an die Flüssigkristallschicht angelegt wurde.

Die grafische Darstellung der Fig. 2 verdeutlicht einen Vergleich zwischen einem ansonsten gleich aufgebauten herkömmlichen Anzeigepaneel und einer Anzeigevorrichtung mit erfindungsgemäßen Merkmalen. Die mit dem Hinweiszeichen agekennzeichnete gestrichelte Kurve bezieht sich auf die Anzeigevorrichtung nach der Erfindung und die Kurven- und γ auf herkömmliche Anzeigevorrichtungen.

Die jeweiligen Daten wurden unter folgenden Bedingungen erhalten:

60 (1) Daten der Kurve α (Erfindung):

(2) Daten der Kurve β (herkömmliche Anzeigetechnik):

(i) *ξη.= -5° (ü) *A £- 5°
(iii) <£ A P = 100°

Ähnliche Daten, wie sie der Kurve β entsprechen, lassen sich auch unter folgenden Betriebsbedingungen erhalten:

(i) ^LPFp = etwa -3° bis etwa -8° (unter Einschluß der Grenzwerte)

(ii) ·$. A F₄ = etwa 3° bis etwa 8° (unter Einschluß der Grenzwerte)

(iii) ■$. A P = etwa 96° bis etwa 106° (unter Einschluß der Grenzwerte).

(3) Daten der Kurve γ (herkömmliche Anzeigetechnik):

(i) ^P F_P = 0°
(ii) <. Ά F. = 0°
(iii) $. A P = 90°.

Die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung ist wie folgt aufgebaut:

Als Flüssigkristallmischung besitzt sie ein cholesterisches Flüssigkristallmaterial, z. B. den Biphenyltyp ROTN 403 von Hoffmann-La Roche mit einem Zusatz von 0,15 Gew.-% an Cholesteryl-Nonanoat, bei welchem die Steigungsrichtung im Uhrzeigersinn liegt und die Steigimgsteilung etwa 80 μΐη beträgt. Vorzugsweise ist die Steigungsteilung gleich oder größer als 40 μπι.

Die durch ein Elektronenstrahlverdampfungsverfahren aufgebrachte Orientierungsschicht besteht aus SiO₂ mit einer Schichtdicke von etwa 100 nm. Diese Schicht ist durch bekannte Reibtechnik behandelt, um die Orientierungswirkung zu erzielen. Der Steigungswinkel der Flüssigkristallmoleküle zwischen den beiden Substraten 1 und 2 ist auf annähernd rechten Winkel eingestellt. Die Dicke der Flüssigkristallschicht beträgt etwa 7 μίκ Zur Prüfung der Vorrichtung wurde die Umgebungstemperatur zu etwa 25°C gewählt. Die jeweilige Zelle wurde mit einer Sinus-Wechselspannung erregt. Die zugeführte Spannung wurde als Effektivwert in Volt gemessen (Wurzel aus dem quadratischen Mittelwert). Zur Erzeugung einer gewünschten Sichtanzeige wurde das Anzeigepaneel in Normalrichtung bestrahlt und mittels eines Photovervielfachers vermessen.

Wie sich aus den Meßkurven der Fig. 2 ersehen läßt, zeigt die der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach der Erfindung zugeordnete Kurve α einen deutlich besseren Kontrast als die den herkömmlichen Anzeigevorrichtungen zugeordneten Kurven- und y.

Hierzu ¹. Blatt Zeichnungen

rnn < a P

5°

80°

65

Claims

Patentanspruch:

Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit

- einer zwischen einem ersten und einem zweiten Substrat eingebrachten Flüssigkristallmischung mit positiver dielektrischer Anisotropie, deren Moleküllängsachsen benachbart zum ersten Substrat (1) die Richtung /> und benachbart zum zweiten Substrat (2) die Richtung r_A einnehmen, mit einem im wesentlichen rechten Winkel zwischen r_P und r_A sowie mit

- einem dem erstenSubstrat (1) zugeordneten ersten Polarisator P und einem dem zweiten ι; Substrat (2) zugeordneten zweiten Polarisator A,

- wobei der Polarisator P gegen die Richtung F_P um wenige Grad und der Polarisator Ä gegen die Richtung F_A um wenige Grad verdreht sind,