DE3402469A1

DE3402469A1 - Fluessigkristallanzeige-einrichtung

Info

Publication number: DE3402469A1
Application number: DE3402469A
Authority: DE
Inventors: Hirotsugu Amagasaki Hyogo Arai; Fumio Matsukawa
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1983-01-26
Filing date: 1984-01-25
Publication date: 1984-07-26
Anticipated expiration: 2004-01-26
Also published as: FR2539902B1; DE3402469C2; US4579424A; JPS59136718A; CA1254986A; FR2539902A1

Description

Flüssigkristallanzeige-Einrichtung

BESCHREIBUNG

Die 'Erfindung betrifft eine numerische Flüssigkristallan-. zeige-("LCD")-Einrichtung vom Segmenttyp, die zwischen zwei oder mehreren Anzeigefarben umschalten kann..'

· Bisherige LCD-Einrichtungen, die zwei oder mehrere Anzelge-..farben aufweisen können, schließen Punktmatrix-Schriftartanzeigen ein. Figuren IA und IB zeigen jeweils eine teilweise Frontansicht und einen Querschnitt einer solchen Punktmatrix-LGD-Einrichtung. Wie in Fig. .1A und IB gezeigt ist, weist die Punktmatrix-LCD-Einrichtung sich gegenüberstehende transparente Substrate la, Ib, eine Mehrzahl von länglichen trans- · parenten Elektroden 2a, 2b, ... (im allgemeinen als "2" bezeichnet, nur Ziffern aus ähnlichen Kombinationen von Ziffern und alphabetische Suffixes werden ähnlich unten benutzt), eine Mehrzahl von transparenten Elektroden 3a, 3b, ..., beispielsweise aus auf inneren Oberflächen der transparenten Substrate la, Ib gebildetem Indiumoxid, eine Flüssigkristallschicht 4 zwischen den transparenten Substraten la, ib, und eine Dichtung 5 aus Kunstharz mit einem nicht gezeigten Ab-Standselement aus Aluminiumpulver zum Aufrechterhalten der Dicke der Flüssigkristallschicht 4 in einem Bereich von 1 bis 100 \im, auf. . '

Die länglichen transparenten Elektroden 2, 3 sind in zueinander.senkrechter Anordnung "angeordnet und .die Flüssigkristallschicht 4 ist dazwischen angeordnet.'Zuführungselektroden 6a, . -.. 6b, .,. sind^auf dem transparenten Substrat la gebildet und

dienen als Zuführungsleitungen für die länglichen transparen-. ten-Elektroden 2. Zuführungselektroden 7a, 7b, ....sind auf

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und grünen Farben dargestellt wird, werden beide der fünfmäl-sieben rechtwinkligen Muster benutzt.

An die Zuführungselektroden .6, 7 werden Spannungen angelegt,' die die rechtwinkligen Muster zum Leuchten (Transparentwer- . • den) veranlassen in Übereinstimmung mit einer darzustellenden gewünschten Ziffer. ■ ^: . . .·.

Es ist gebräuchlich, die Punktmatrix-LCD-Einrichtung durch ' Multiplexen mit sieben oder mehr Abtastleitungen zu betreiben, wobei ein Spannungsmittelungsverfahren benutzt .wird.

Die vielfarben-numerische Anzeige mit einer konventionellen Puhktmatrix-LCD-Einrichtung wie oben beschrieben weist je- . doch die folgenden Nachteile auf:

(i) Die Zahl von zur Darstellung einer Ziffer in einer Stelle benötigten Zuführungselektroden ist groß (7+5x2), und zehn oder mehr Zuführungsdrähte sind für jede zusätz-.liehe numerische Position, die dargestellt werden soll, notwendig, was .in komplexen Verbindungen an Treiberschaltungen resultiert. . . - ' ·

(ii) Die Einrichtung muß durch Multiplexen einer relativ hohen 25' Ordnung betrieben werden, und die Betriebssicherheit ist

gering, was zu einer schlechteren Anzeigequalität führt . als bei' einer LCD-Einrichtung vom Segmenttyp,

:. " Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ;die oben' beschriebenen Nachteile zu verhindern. _:. ' ■ ' -.."-- - ■

Die vorliegende Erfindung beschreibt eine Flüssigkristallanzeige-Einrichtung mit einer gemeinsamen LCD-Elektrode vom ,Sei ■ ■·-::■;- menttyp, d^e in eine Mehrzahl von Interdigital-Elektroden um .streifenförmigen transparenten gefärbten Schichten, die auf "

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dem transparenten Substrat Ib gebildet und dienen als Zuführungsleituhgeh für die länglichen transparenten ,Elektroden- 3 .

Streifenförmige transparente Farbschichten 8a, 8b sind auf ■ den länglichen^Jtransparenten Elektroden 3 gebildet, wobei die Schichten 8a, 8b abwechselnd rot, grün, "rot, grün, ... bei- " spielsweise eingefärbt sind. Die LCD-Einrichtung wird in

ihrer Gesamtheit mit 100 bezeichnet. ^: '

' Eine tordierte nematische Flüssigkristallarizeigeschicht mit positiver dielektrischer Anisotropie wird' als Flüssigkristallschicht 4 benutzt, und die LCD-Einrichtung 100 wird zwischen zwei Polarisatoren eingebettet, so daß sie in einem normaler-/. weise dunklen Zustand erscheint. Die Anordnung wird mit einer".

' Lichtquelle wie einer nicht gezeigten fluoreszierenden Lampe beleuchtet, die hinter der LCD-Anordnung angeordnet ist und welche Licht mit Rot- und Grünanteilen emittiert. Eine vorgeschriebene Spannung wird an die Flüssigkristallschicht 4 durch die sich kreuzenden Elektroden 2, 3 über die externen Zufüh-· ·- rungselektroden 6,. 7 angelegt.

Wenn die Spannung angelegt ist, werden die Elektroden 2, 3 durchlässig gemacht. Wenn deshalb die LCD-Einrichtung von der Seite gegenüber der fluoreszierenden Lampe betrachtet wird, erscheinen die den roten rechtwinkligen Mustern entsprechen- · den farbigen Schichten rot, während die den grünen rechtwink- ■ ligen Mustern entsprechenden Schichten grün erscheinen.

Mehrfarben-numerische Anzeige wird beispielsweise durch eine ■ fünf-mal-sieben Matrix von Punkten bewirkt, von denen.jeder

aus einem Paar von rechtwinkligen Mustern mit rot ^sund grün ge-. färbten Schichten besteht- "Zur Anzeige einer Ziffer in rot, /

werden fünf-mal-sieben »^rechtwinklige Mustermit rot gefärb- -,:, ; ten Schichten benutzt und' zur Anzeigejeiner Ziffer in grün .-: .. werden' fünf-mal-sieben rechtwinklige Muster mit grün"gefärb- ^r • ten Schichten benutzt. Wenn eine'Ziffer in gemischten roten

den jeweiligen Segmentelektroden ausgebildet sind, unterteilt ist, gemeinsamen Elektroden oder beidem, so daß die Anzähl von externen LCD-Zuführungsdrähten auf einem Minimum gehalten wird, und die Einrichtung durch Multiplexen mit niedriger Ordnung betrieben werden kann mit großer.Betriebssicherheit, wodurch eine klare vielfarben-numerische Anzeige erzeugt wird ■ ohne Verringern der Anzeigequalität.' ■"■"■-. ..^

Weitere ivierkmale und Zweckmäßigkeiten der Erfindung, ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbe'i spielen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen: ' ...

eine Frontansicht des Aufbaus einer konven- . . tionellen Punktmatrix-Vielfarben-Flüssigkristallanzeige-Einrichtung; ■ .

eine Querschnitts'darstellung der Flüssigkristallanzeige-Einrichtung in Fig. IA;"

eine perspektivische Darstellung einer Flüs- ■ sigkristallanzeige-Einrichtung nach einer Aus- · führungsform der vorliegenden Erfindung;

eine Querschnittsdarstellung der Flüssigkristallanzeige-Einrichtung in Fig. 2A; ,;

Fig. 3 '■ .. eine schematische Darstellung νοίΐ gemeinsamen • . . Elektroden, Segmentelektroden und einer Verdrahtungsanordnung, die eine Verbindung zu Zuführungselektroden der Flüssigkriställanzeige-„₀ ."■ " Einrichtung'darstellt, gemäß einer weiteren

''■ " - Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und

.Fig. 4 und 5 schemätische Darstellungen der gemeinsamen Elek-

■': t\

. : . ■ trodeh," Segmentelektroden und Verdrahtungsanord-

-,-,-: nungen von Flüssigkristallanzeige-Einrichtungen

·■■"■-" ι

. : gemäß weiteren Ausführungsformen der Erfindung.

	Fig;	IA
15
	:Fig.	IB
20	Fig..	2A ·
	.Fig.	" 2B
25

Eine Flüssigkristallanzeige-Einrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird mit Bezugauf die : Zeichnungen beschrieben. Insbesondere sind Figuren 2A und 2B teilperspektivische und Querschnittsdarstellungen zur Ver- ! deutlichung der Konstruktion einer LCD-Einrichtung gemäß der ' Erfindung. '

Wie in Fig. 2A und 2B gezeigt ist, weist die LCD-Einrichtung sich gegenüberstehende transparente Substrate la, Ib und Segmentelektroden 9a, 9b, ..., die auf einer inneren Oberfläche des transparenten Substrats la gebildet sind, auf wobei die Segmentelektroden für eine numerische Stelle mit sieben externen nicht gezeigten Zuführungselektroden gekoppelt sind.

Die LCD-Einrichtung weist auch zwei interdigitale gemeinsame Elektroden 10a, 10b, die auf einer inneren Oberfläche des Substrats Ib gebildet sind und mit zwei nicht gezeigten externen Zuführungselektroden verbunden sind, auf. Die Segment-Elektroden 9 und die gemeinsamen"Elektroden 10 können transparente Elektroden aus Indiumoxid beispielsweise sein. Streifenförmige transparente farbige Schichten 11a, 11b, ... sind in Übereinstimmung mit der Interdigitalstruktur der gemeinsamen Elektroden 10 geformt. Beispielsweise können die streifenförmigen transparenten farbigen. Schichten lla rot gefärbte Schichten auf der gemeinsamen Elektrode 10a sein, und die streifenförmigen transparenten farbigen Schichten 11b grün gefärbte Schichten auf der gemeinsamen Elektrode 10b sein.

Mit 4 ist eine' Flüssigkristallschicht und mit 5 eine Dichtung bezeichnet. Eine in der LCD-Einrichtung der vorliegenden Erfindung benutzte Flüssigkristallzelle; wird in ihrer Gesamtheit mit 200 bezeichnet. ■■ . · - .

: Die streifenförtnigen transparenten farbigen Schichten können 35' --durch Aufbringen von transparenten Überzügen aufgebracht wer-

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— ο — ,

den, indem ein Siebdruckverfahren oder ein Aufdampf verfahren, benutzt werden. Eine Isolatorschicht 12, die dazu dient, die Flüssigkristallschicht 4 und die farbigen Schichten 11 in ei-' ner räumlich voneinander entfernten Beziehung zu halten, kann aus Polyimid-Kunstharz oder Siliziumdioxid beispielsweise ge-■. bildet' .sein, wobei die Bereiche der isolierenden Schicht über ■ den farbigen Schichten 11 eine Dicke im Bereich von 100 bis 5.000 Ä haben. Die isolierende Schicht 12 wird vorgesehen, um eine Verschlechterung der LCD-Zelle 200 zu verhindern, was andernfalls auftreten würde durch Reaktion zwischen dem Flüssigkristall und dem Material des transparenten Überzugs,"oder durch Auflösung jenes Materials in dem Flüssigkristallmaterial . - ■ ··.:■■ ; ■ : -'"■

Eine tordierte nematische Flüssigkristallschicht mit einer

positiven elektrischen Anisotropie wird als Flüssigkristallschicht 4 benutzt, und die LCD-Zelle 200 ist zwischen zwei ■■■ Polarisatoren so eingebettet, daß sie normalerweise dunkel' • erscheint. Die Anordnung wird mit einer Lichtquelle, wie ei- . ' rier nicht gezeigten fluoreszierenden Lampe beleuchtet, die

hinter der LCD-Zelle liegt und Licht mit roten und grünen .Komponenten emittiert. Eine vorgeschriebene Spannung wird an ■ die Flüssigkristallschicht 4 zwischen der Segment- und gemein-• samen Elektrode 9, 10 über nicht gezeigte Zuführüngselektroden angelegt. . ■ ■ . · · ;'

Wenn diese Spannung angelegt wird, werden die Anordnungen (im folgenden als "Segmentmuster¹¹ bezeichnet) der .Segmentelektroden. 9 beleuchtet (werden-durchlässig).Wenn deshalb. die LCD-Zelle von der Seite gegenüber der'fluoreszierenden · - ' Lampe betrachtet wird, erscheinen"die. Segmentmuster"rot,'"wenn die gemeinsame :Elektrode 10a ausgewählt wird, die'Segment-. ." -. ■'·- muster erscheinen grün, ;yehn die gemeinsame Elektrode 10b ; ■ ■■ ausgewählt wird, ^:ünd/die';"Segmentmuster^/;erscheinen^i;äi\s'^ischung von rot und 'grün, .wenn beide "-gemeinsamen Elektroden.""1Oa,"\ 10b

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ausgewählt werden, deshalb kann jede gewünschte Ziffer in
mehreren Farben dargestellt werden durch Beleuchtung von ausgewählten Segmentmustern.

Fig. 3 'zeigt schematisch gemeinsame Elektroden, Segment-Elektroden, und eine Verdrahtungsanordnung, die eine Verbindung
mit Zuführungselektroden einer LCD-Einrichtung zum selektiven Darstellen von Ziffern in drei Positionen in drei Farben lie-

■ fert. Zur Klarstellung werden die zwei inter.digitale.n gemeinsamen Elektroden 10a, 10b, und ihre Verdrahtungsanordnungen

durch ausgezogene Linien dargestellt, während die Segmentelektroden 9 mit ihrer Verdrahtungsanordnung durch gestrichelte
Linien dargestellt sind. Die Interdigitalstruktur der gemein·^ samen Elektroden 10a, 10b ist teilweise nicht gezeigt.

is · ;

Die' LCD.-Einrichtung kann durch 1/2-bias, i/2-duty-Multiplexen mit den zwei gemeinsamen Elektroden 10a und 10b als¹ Abtast- . j

■ - . ' ι elektroden betrieben werden, unabhängig von der Anzahl der j darzustellenden numerischen Stellen.

. . .

Das 1/2-bias, 1/2-duty-Treiben ist eine Multiplex-Betriebsart der niedrigsten Ordnung und hat eine größere Betriebssicherheit und kann deutlicher Vielfarben-Ziffern darstellen als
konventionelle Punktmatrix-LCD-Einrichtungen. Die Anzahl von externen Zuführungselektroden ist nur 9 (= 2+ 7) zum Darstellen einer Ziffer in einer Stelle, und steigt um 7 für jede zusätzliche numerische Stelle an. Für die in Fig. 3.gezeig-!

i te Drei-Stellen-Anzeige ist die Anzahl von benötigten exter- ί nen Zuführungselektroden 23 (= 2+7x3), was zur Folge hat,' daß die Verbindungen mit der Treiberschaltung einfacher werden als bei bisherigen Anordnungen.

.Vorzugsweise h4ben die Interdigital-Anordnungen "de r.-gerne in-

■ samen .Elektroden 10a, 10b-einen Abstand, der hinreichend klei . - .ner ist als die Breite der Segmentmuster. Wenn der Abstand zu

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- 10 - · ■·..,;■■

groß ist, wurden die beleuchteten Segmentmuster diskontinuierlich erscheinen und infolgedessen unnatürlich.- Auch wurden rot und grün in der Farbmischungsanzeige-Betriebsweise nicht hinreichend miteinander vermischt werden, was eine unnatürliche Erscheinung bedeutet.

Wenn beispielsweise eine Ziffer mit einer Höhe von·25 mm und einer Breite von 15 rhm mit sieben Segmenten einer Breite, von 3 mm dargestellt werden soll, sollten die Irvterdigitalstruk-· türen der gemeinsamen Elektroden 10a, 10b einen Abstand von • 300 μπι aufweisen, die Elektroden 10a, 10b' haben eine Breite von 200 um und der Abstand zwischen den Elektroden ist 50 μΐη. Mit dieser Anordnung erscheint die Form und Farbe der dargestellten Ziffer nicht unnatürlich, venn sie von hinten aus einer Entfernung von ungefähr 1 m betrachtet wird. ·

Es ist notwendig, daß die streifenförmigen gefärbten Schichten 11 einen Abstand gleich jenem der Interdigitalabstände der gemeinsamen Elektroden 10a, 10b aufweisen und innerhalb eines Sehwinkels von 2 Minuten gehalten werden zur Aufrechterhaltung einer praktisch akzeptablen Anzeigequalität.·

Vorzugsweise haben die farbigen Schichten 1Γ eine Breite. gleich oder größer jener der Interdigitalabstände der gemeinsamen Elektroden 10a, 10b, außer in dem Fall, daß sich die • farbigen Schichten 11 überlappen. ' ' "

Die Flüssigkristallschicht 4 der LCD-Zelle 200 wurde als ' tordierte nematische Flüssigkristallschicht beschrieben; die . erfindungsgemäße LCD-Zelle kann jedoch auch ein Flüssigkri-

. stall vom "Guest-Host-Typ" sein, wobei mit nur_t einem PoIa-■ risator gute Ergebnisse erzielt werden.

; In der in Fig. 2 und 3 gezeigten Ausführungsform sind die . Interdigitalkonfigurationen der gemeinsamen Elektroden 10a,

10b und .die Richtung, in die die gestreiften farbigen Schichten 11 sich erstrecken, im wesentlichen vertikal, obwohl sie geringfügig geneigt sind in Übereinstimmung mit der Neigung der. darzustellenden Ziffern. Infolgedessen werden die Abstände der Interdigitalstrukturen der gemeinsamen Elektroden 10a, 10b und der.farbigen Schichten 11 enger, wenn irgendwelche dargestellten Ziffern unter einem anderen Winkel als frontal betrachtet werden, und der Anzeigekontrast wird grosser. Um dieses Problem zu vermeiden, sollten» die Interdigitalkonfigurationen der gemeinsamen Elektroden 10a, 10b' horizontal angeordnet werden.

Figuren 4 und 5 stellen schematisch gemeinsame Elektroden, Segmentelektroden und Verdrahtungsanordnungen dar, die Ve.r-. bindungen zu Zuführungselektroden einer LCD-Einrichtung zum selektiven Darstellen von Ziffern in drei Positionen in drei Farben bilden. Zur Klarstellung sind die zwei.interdigitalen gemeinsamen Elektroden 10a, 10b und ihre Verdrahtungsanordnung durch ausgezogene Linien gezeigt, während die Segmentelektroden mit ihren Verdrahtungsanordnungen durch .gestrichelte Linien gezeigt sind. Die Interdigitalstrüktur der gemeinsamen Elektroden 10a, 10b wurde in der.Darstellung teil-• , weise weggelassen. . ■ . ■ ■

■ Bei.diesen Ausführungsformen ist die Richtung, in die die streifenförmigen farbigen Schichten sich erstrecken, ebenfalls horizontal in Übereinstimmung mit den.Interdigitalkonfigurationen der gemeinsamen Elektroden 10a, 10b. ·

Während Ausführungsformen der Erfindung für zwei Färben (N = beschrieben wurden, können Ziffern auch in Farben mit N>3 dargestellt werden durch Erhöhen der Anzahl von gemeinsamen. Elektrodenunter^eilungen und der Zahl von Farben der gestreif ten farbigen Schichten für Farben mit N > -2.-""- ,^ ^v;-.

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- 12 - . .■■-:.

Bel den oben beschriebenen Ausführungsformen wurde die Anzahl von Segmenten, die für eine numerische Position benutzt würde, als sieben beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch auf eine beliebige Anzahl von Segmenten anwendbar,'und Vielfarbenzeicheri können dargestellt werden durch 'Erhöhen der Anzahl von Segmenten für eine Zeichenstelle.

'■ Bei"der erfindungsgemäßen oben beschriebenen Anordnung hat . ' eine LCD-Eiririchtung zum Darstellen von Ziffern mit Segmenten N gemeinsame Elektrbdenunterteilungen der Interdigitalkonfigurätionen und streifenförmigen transparenten farbigen Schichten v_on N-Farben, die auf - den Interdigitalkonfigurätionen in Übereinstimmung damit gebildet sind zum deutlichen Anzeigen ' von Vielfarbenzeichen mit Segmenten in (N + 1) Farben.

Mit der erfindungsgemäßen LCD-Einrichtung werden darüberhinaus verschiedene Vielfarbenanzeigen möglich gemacht durch Ändern •der Farben der benutzten transparenten Schichten, und die gewünschte Anordnung kann erreicht werden, ohne die Anzahl von externen Zuführungselektroden beträchtlich zu steigern.

Claims

Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha, Tokyo/Japan

Flüssigkristallanzeige-Einrichtung

PATENTANSPRÜCHE

ί 1./Flüssigkristallanzeige-Einrichtung zur Anzeige eines Zeichens in Segmenten, gekennzeichnet durch:

N gemeinsame Elektrodenunterteilungen (10a, 10b) mit Interdigitalkonfigurationen, wobei N eine positive ganze Zahl ^> 2 ist, und eine Mehrzahl von streifenförmigen transparenten . •farbigen Schichten (11a, 11b,...) von N Farben, die auf den gemeinsamen Elektrodenunterteilungen (10a, 10b) in Übereinstimmung damit gebildet sind, wobei jedes Segment Anzeigefarbelemente von (N + 1) Farben oder mehr enthält. · " , .
2.. Flüssigkristallanzeige-Einrichtung nach Anspruch 1; dadurch gekennzeichnet, daß N = 2. ; '
3. Flüssigkristallanzeige-Einrichtung nach Anspruch 1, . -dadurch gekennzeichnet, daß die gestreiften transparenten farbigen Schichten (lla, 11b,...) von N Farben nacheinander angeordnet'sind in einem sich wiederholenden Mustier. -

;
4. Flüssigkristallanzeige-Einrichtung nach Anspruch 3, "

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Ϊ34-02Λ69

dadurch gekennzeichnet, daß die streifenförmigen .transparenten farbigen Schichten (11a, 11b, ...) sich'in .horizontaler Richtung erstrecken. . ·. 'V. '..·
5. .Flüssigkristallanzeige-Einrichtung nach Anspruch ?, dadurch gekennzeichnet, daß die streifenförmigen transpa-· renten farbigen Schichten (Ha, Hb, .1.) von zwei- Farben abwechselnd angeordnet sind. ^: ' ".
6. Flüssigkristallanzeige-Einrichtung nach'Anspruch.5, . dadurch' gekennzeichnet, daß die streif enförmigen transparenten farbigen Schichten (11a, 11b,^;...) sich In horizontaler Richtung erstrecken. <.· _?: .■ ·. ~ . ''"■■;"'■■
7. Flüssigkristallanzeige-Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die streifenförmigen transparenten farbigen Schichten (Ha, Hb, .. .) einen Abstand von einander aufweisen, der innerhalb eines Betrachtungswinkels von 2 Minuten liegt. · ■ · - . "■ "-,"."■'