DE4028107B4 - Flüssigkristallanordnung - Google Patents
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Abstract
Flüssigkristallanordnung
mit zwei optisch in Reihe geschalteten Zellen, wobei die jeweiligen Produkte
aus der Differenz zwischen dem ordentlichen und dem außerordentlichen
Brechungsindex und der Schichtdicke für die Zellen verschieden groß sind und
lediglich eine der Zellen zur Informationsdarstellung elektrisch
ansteuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Transmission
auf beiden Seiten eines Extremwertes der Transmissions-Spannungs-Kennlinie um denselben
Betrag ändert und
dass die Ansteuerung in einem Spannungsbereich erfolgt, der im Wesentlichen
oberhalb der dem Extremwert der Transmissions-Spannungs-Kennlinie
zugeordneten Spannung liegt.
Description
- Die Erfindung geht aus von einer Flüssigkristallanordnung mit zwei optisch in Reihe geschalteten Zellen oder mit einer Zelle und mit einer Verzögerungsfolie.
- Flüssigkristallanordnungen dienen zur Wiedergabe verschiedener Informationen, wie beispielsweise einzelner Ziffern im einfachsten Fall bis zu alphanumerischen Zeichen und grafischen Darstellungen. Dabei werden an die Flüssigkristallanordnungen viele Anforderungen gestellt. So ist beispielsweise ein ausreichender Kontrast zwischen dem Ein- und dem Auszustand, eine Farbneutralität bzw. gleichmäßige Farbverteilung über die ganze Fläche und für grafische Darstellungen eine möglichst hohe optische Auflösung erforderlich. Letztere kann mit matrixförmigen Elektrodenanordnungen erzielt werden, wenn die Anzahl der Elektroden bzw. der Bildelemente genügend groß ist. Dabei muß eine hohe Steilheit der elektrooptischen Kennlinie angestrebt werden.
- Schließlich sind die Ein- und Ausschaltzeiten bei der Darstellung von veränderlichen Vorgängen von besonderer Bedeutung. Während die Ein- und Ausschaltzeiten von bekannten Flüssigkristallanordnungen bei einer Temperatur von etwa 20° C im allgemeinen noch nicht störend in Erscheinung treten, werden bei Temperaturen unter dem Gefrierpunkt die Ein- und Ausschaltzeiten wesentlich größer. Beispielsweise erfolgt eine halbwegs erkennbare Informationsdarstellung bei einer Flüssigkristallanordnung in einem Kraftfahrzeug unzumutbar langsam, wenn das Kraftfahrzeug unter den Gefrierpunkt abgekühlt ist. Dieses ist ein Hindernis für eine weitere Verbreitung von Flüssigkristallanordnungen in Kraftfahrzeugen.
- Einige der oben genannten Forderungen, insbesondere eine Kompensation bezüglich der Farbneutralität, werden bei D-STN-Flüssigkristallanordnungen (Double Super Twisted Nematic) erfüllt. Bei diesen Flüssigkristallanordnungen ist eine sogenannte aktive Zelle optisch mit einer passiven Zelle in Reihe geschaltet. Dabei ist die aktive Zelle mit den erforderlichen Elektroden zur Darstellung der Information versehen und wird entsprechend angesteuert. Bis auf den Drehsinn ist die passive Zelle mit der aktiven identisch. Die Ein- und Ausschaltzeiten sind jedoch auch bei D-STN-Flüssigkristallanordnungen für viele Anwendungen zu groß. Eine vergleichbare Flüssigkristallanzeige ist aus der JP 2-130 532 (A) (Patent Abstracts of Japan P-1087, 1990, Vol. 14/No. 358) bekannt, bei der die Produkte aus Doppelbrechungsindex und Zelldicke für die aktive und die passive Zelle verschieden sind. Damit wird zwar eine Kontrastverbesserung erreicht, die Schaltzeiten sind jedoch auch hier noch für viele Anforderungen zu groß.
- Die JP 2-197 817 (A) (Patents Abstracts of Japan, P-1121, 1990, Vol.14/No. 487) beschreibt eine Flüssigkristallanzeige mit einer Flüssigkristallzelle und einem Plastikfilm zur Verzögerung.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Flüssigkristallanordnung anzugeben, bei welcher gegenüber den bekannten Zellen die Ein- und Ausschaltzeiten verringert sind und bei welchen zur Ansteuerung ein möglichst kleiner Spannungshub genügt.
- Die erfindungsgemäße Flüssigkristallanordnung mit zwei optisch in Reihe geschalteten Zellen ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gekennzeichnet.
- Die erfindungsgemäße Flüssigkristallanordnung mit einer Zelle ist durch die Merkmale des Anspruchs 5 gekennzeichnet.
- Insbesondere ist vorgesehen, dass der Spannungsbereich eine Flanke der Transmissions-Spannungs-Kennlinie umfasst, die oberhalb der dem Extremwert zugeordneten Spannung liegt. Dieses ist zwar auch bei bekannten Flüssigkristallanordnungen möglich, eine gute Transmissionsänderung ergibt sich jedoch erst durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen.
- Die erfindungsgemäße Flüssigkristallanordnung zeichnet sich durch geringe Ein- und Ausschaltzeiten und eine geringe Ansteuerspannung bei gutem Kontrast und einer gleichmäßigen Farbverteilung über die ganze Fläche aus.
- Eine Weiterbildung besteht darin, daß die Zelle, die nicht zur Informationsdarstellung elektrisch ansteuerbar ist, ohne Elektroden ausgebildet ist. Das unterschiedliche Produkt aus Brechungsindex und Schichtdicke wird dabei durch eine unterschiedliche Schichtdicke oder die Verwendung einer anderen Flüssigkristallsubstanz erzielt.
- Bei einer anderen Weiterbildung kann der effektive Brechungsindex der anderen Zelle mit Hilfe einer zugeführten Spannung eingestellt werden. Dazu ist die andere Zelle mit von einer Spannung ansteuerbaren Elektroden versehen, die sich im wesentlichen über die gesamte Fläche der Zelle erstrecken.
- Gemäß einer anderen Weiterbildung ist die andere Zelle durch eine Verzögerungsfolie gebildet.
- Die Erfindung und gegebenenfalls deren Weiterbildungen sind bei folgenden Flüssigkristallanordnungen anwendbar:
- D-TN
- Double Twisted Nematic
- STN
- Super Twisted Nematic
- D-STN
- Double Super Twisted Nematic
- SBE
- Super Birefringence Effect
- D-SBE
- Double Super Birefringence Effect
- F-TN
- Folienkompensierte TN-Zelle
- F-STN
- Folienkompensierte STN-Zelle
- F-SBE
- Folienkompensierte SBE-Zelle
- ECB-Zelle
- Electrically Controlled Birefringence.
- F-ECB
- Folienkompensiert Controlled Birefringence.
- Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Eine davon ist schematisch in der Zeichnung anhand mehrerer Figuren dargestellt und nachfolgend beschrieben. Es zeigt:
-
1 stark vergrößert einen Schnitt durch einen Teil eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Flüssigkristallanordnung, -
2 eine Darstellung der Lage der Flüssigkristallmoleküle zur Erläuterung der Ansteuerung im Rahmen der Erfindung, -
3 eine Transmissions-Spannungs-Kennlinie einer erfindungsgemäßen Flüssigkristallanordnung, -
4 je eine vereinfachte Darstellung der Transmissions-Spannungs-Kennlinie einer Positiv- und einer Negativausführung einer erfindungsgemäßen Flüssigkristallanordnung, -
5 ein zweites Ausführungsbeispiel und -
6 ein drittes Ausführungsbeispiel. - Gleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
- Bei den Ausführungsbeispielen nach den
1 ,5 und6 ist jeweils eine aktive Flüssigkristallzelle1 mit einer passiven Flüssigkristallzelle2 ,21 ,22 optisch in Reihe geschaltet. Passiv bedeutet in diesem Zusammenhang, daß keine zur Informationswiedergabe geeigneten Elektroden vorhanden sind und dementsprechend auch keine Informationssignale zuführbar sind. Die verwendeten Flüssigkristallzellen sind an sich bekannt und werden daher im folgenden nur kurz beschrieben. An beiden Außenflächen befindet sich jeweils ein Polfilter3 ,4 . Die Flüssigkristallzellen werden von Glassubstraten5 gebildet, auf deren Innenseite jeweils eine Orientierungsschicht6 aufgebracht ist. In der aktiven Flüssigkristallzelle1 sind rechtsdrehende Flüssigkristalle, während die passiven Flüssigkristallzellen linksdrehende Flüssigkristalle beinhalten. Selbstverständlich ist im Rahmen der Erfindung ein entgegengesetzter Drehsinn möglich. - Die aktive Zelle enthält ferner Elektroden
7 , die von der Orientierungsschicht6 durch je eine Entspiegelungs- und Isolierschicht8 getrennt sind. Weitere Bestandteile der aktiven Zelle1 sind nicht dargestellt, da deren Erläuterung zum Verständnis der Erfindung nicht erforderlich ist. Es sind lediglich elektrische Anschlüsse9 ,10 der Elektroden7 angedeutet, denen eine Spannung U zuführbar ist. - Kennzeichnend für die Transmission der aktiven Zelle
1 ist die Größe δn1·d1. Dabei ist δn = no – ne und d1 die Schichtdicke, dabei bedeuten wiederum no der ordentliche Brechungsindex und ne der außerordentliche Brechungsindex. Gemäß der Erfindung unterscheidet sich die Größe δn2·d2 der passiven Zelle2 von der Größe δn1·d1 der aktiven Zelle1 . -
2 stellt die Lage der Flüssigkristallmoleküle in der aktiven Zelle1 bei verschiedenen angelegten Spannungen dar, welche in3 markiert sind. Die Punkte der angelegten Spannung sind mit I, II und III gekennzeichnet. -
3 zeigt die sich daraus ergebende Transmission. Diese weist für die passive und die aktive Zelle zusammen bei etwa 2,1 Volt ein Minimum auf und steigt zu beiden Seiten des Minimums in einem relativ kleinen Bereich auf die maximale Transmission an. Im Gegensatz zu herkömmlichen D-STN-Flüssigkristallanordnungen kann nicht nur der in3 mit A bezeichnete Spannungsbereich, sondern auch der Spannungsbereich B zur Ansteuerung der aktiven Zelle verwendet werden. -
- Dabei bedeuten Tein und Taus die Ein- und Ausschaltzeit, Tsum die Summe aus der Ein- und Ausschaltzeit und ECC-STN eine erfindungsgemäße Flüssigkristallanordnung, wobei ECC für Electrically Controlled Compensation steht. Die Messungen wurden bei einer Temperatur von 20 °C und einer Multiplexrate von 1:128 durchgeführt.
- Durch eine andere Ausrichtung der Polfilter kann die erfindungsgemäße Flüssigkristallzelle auch als Negativ-Zelle ausgeführt werden.
4a zeigt die bereits im Zusammenhang mit3 erläuterte Transmissionscharakteristik einer Positivzelle, während4b die Transmissions-Charakteristik einer ansonsten gleichen Negativzelle darstellt. - Bei dem Ausführungsbeispiel nach
5 ist die passive Zelle21 mit einem Substrat aus Rauhglas51 versehen. Hierdurch werden örtliche Veränderungen der Größe δn2·d2 verursacht, die für einen Betrachter bei genügend großem Beobachtungsabstand aufgrund des begrenzten Auflösungsvermögens des Auges nicht sichtbar sind und eine neutrale Farbmischung (weiß oder schwarz) ergeben. - In
5 wird durch das Rauhglas in der "passiven" Zelle ein neutraleres Erscheinungsbild gewährleistet, da diese ECC-STN-Zelle nicht absolut farbneutral ist. Positive D-STN-Zellen mit unterschiedlichem δn·d haben eine gewisse Farbigkeit, die zwar relativ hell ist, aber sich trotzdem je nach δn·d von hellblau nach hellgrün bis hellgelb bewegt. Durch das Rauhglas wird praktisch eine Überlagerung der Farbtöne erzeugt, die insgesamt – nach angepaßter Rauhtiefe – das Display wiederum farbneutraler als bei einer Zelle mit Glattglas erscheinen läßt. - Bei dem Ausführungsbeispiel nach
6 ist die gesamte Fläche der passiven Zelle22 mit Elektroden23 und Entspiegelungs- und Isolierschichten24 versehen. An die Elektroden23 kann über Anschlüsse25 ,26 eine Spannung U1 angelegt werden. Gegenüber den passiven Zellen2 (1 ) und21 (5 ) kann die passive Zelle22 den gleichen Flüssigkristall und die gleiche Schichtdicke wie die aktive Zelle1 aufweisen. Eine Veränderung der Größe δn2·d2 ist durch eine entsprechende Wahl der Spannung U1 möglich.
Claims (6)
- Flüssigkristallanordnung mit zwei optisch in Reihe geschalteten Zellen, wobei die jeweiligen Produkte aus der Differenz zwischen dem ordentlichen und dem außerordentlichen Brechungsindex und der Schichtdicke für die Zellen verschieden groß sind und lediglich eine der Zellen zur Informationsdarstellung elektrisch ansteuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Transmission auf beiden Seiten eines Extremwertes der Transmissions-Spannungs-Kennlinie um denselben Betrag ändert und dass die Ansteuerung in einem Spannungsbereich erfolgt, der im Wesentlichen oberhalb der dem Extremwert der Transmissions-Spannungs-Kennlinie zugeordneten Spannung liegt.
- Flüssigkristallanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungsbereich eine Flanke der Transmissions-Spannungs-Kennlinie umfasst, die oberhalb der dem Extremwert zugeordneten Spannung liegt.
- Flüssigkristallanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die andere Zelle ohne Elektroden ausgebildet ist.
- Flüssigkristallanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die andere Zelle mit von einer Spannung ansteuerbaren Elektroden versehen ist, die sich im Wesentlichen über die gesamte Fläche der Zelle erstrecken.
- Flüssigkristallanordnung mit einer mit einer Verzögerungsfolie optisch in Reihe geschalteten Zelle, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen Produkte aus der Differenz zwischen dem ordentlichen und dem außerordentlichen Brechungsindex und der Schichtdicke für die Zelle und die Verzögerungsfolie verschieden groß sind, dass sich die Transmission auf beiden Seiten eines Extremwertes der Transmissions-Spannungs-Kennlinie um denselben Betrag ändert und dass die Ansteuerung der Zelle in einem Spannungsbereich erfolgt, der im Wesentlichen oberhalb der dem Extremwert der Transmissions-Spannungs-Kennlinie zugeordneten Spannung liegt.
- Flüssigkristallanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungsbereich eine Flanke der Transmissions-Spannungs-Kennlinie umfasst, die oberhalb der dem Extremwert zugeordneten Spannung liegt.
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Legal Events
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
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Owner name: MANNESMANN VDO AG, 60326 FRANKFURT, DE |
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