DE60120699T2

DE60120699T2 - Flüssigkristallanzeige mit o- und e-typ polarisatoren

Info

Publication number: DE60120699T2
Application number: DE60120699T
Authority: DE
Inventors: Pochi Thousand Oaks YEH; Y. Alla Belmont SAKHAROVA; A. Yuri BOBROV
Original assignee: Nitto Denko Corp
Current assignee: Nitto Denko Corp
Priority date: 2000-04-24
Filing date: 2001-04-24
Publication date: 2006-11-16
Anticipated expiration: 2021-04-25
Also published as: JP2003532141A; ATE330250T1; EP1605296A3; EP1295167B1; DE60120699D1; JP3791905B2; DE60131304D1; EP1605296A2; EP1605297A2; EP1295167A4; EP1605297A3; CN1282896C; EP1605297B1; AU2001259135A1; EP1295167A1; WO2001081991A1; CN1426542A; DE60131304T2

Description

HINTERGRUND
GEBIET
Die Offenbarung betrifft die Technologie von Informationsanzeigen, insbesondere von Flüssigkristallanzeigen (LCD), und könnte in Vorrichtungen verschiedener Konfigurationen verwendet werden.
BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK
Die folgenden Verweise, welche zur Bezugnahme zitiert werden, sind bei dieser Offenbarung von linteresse.

1. L.K. Vistrin. GVHO, 1983, Vol. XXVII, Zweite Aufl., S. 141–148
2. US 5007942 , 1991
3. RU 2120651 , 1998
4. US 5739296 , 1998

Diese Verweise werden nun weiter diskutiert.
Es gibt Flüssigkristallanzeigen (LC/Liquid Crystal-Anzeigen), welche realisiert werden, wobei sie zwei parallele flache Platten aufweisen, deren innere Flächen mit Mustern von optisch transparentem, leitfähigem Material beschichtet sind, und die Ausrichtungsschicht aufweisen. Nach der Anordnung der Platten wird der Raum dazwischen mit Flüssigkristall gefüllt, welcher eine Schicht mit einer Dicke von 5–20 μm bildet und die Rolle des aktiven Mediums spielt, das seine optischen Eigenschaften (Verdrehwinkel der polarisierenden Ebene) unter dem Einfluss eines elektrischen Felds verändert. Die Veränderung der optischen Eigenschaften wird in den quer-ausgerichteten Polarisierern registriert, welche gewöhnlicherweise auf den Innenflächen der Platten angebracht werden. Deshalb werden die Bereiche der Anzeige, an deren Elektroden das elektrische Feld nicht angelegt ist, hell erscheinen (offener Zustand), während die Bereiche, deren Elektroden unter dem elektrischen Feld stehen, dunkel erscheinen werden (geschlossener Zustand) (L.K. Vistrin. GVHO, 1983, Vol. XXVII, Zweite Aufl., S. 141–148).
Der Hauptnachteil der oben beschriebenen Anzeigen ist der eingeschränkte Betrachtungswinkel. Dies ist so, da die mehrschichtige Struktur der LC-Anzeige von dem Lichtfluss effektiv gesteuert/geregelt wird, welcher sich zu der Fläche der Anzeige innerhalb eines begrenzten festen Winkels ausbreitet. Die Polariserer in derartigen Anzeigen sind polymerbasiert, wie z.B. Polyvinylalkohol, welcher durch gleichmäßiges Dehnen eines dünnen Films optisch anisotrop gemacht wird ( US 5007942 , 1991). Diese optische Anisotropie wird als ein Ergebnis eines Anordnens der Polymer-Moleküle entlang der Richtung des Dehnens erhalten. Wenn er Ioddampf oder iodhaltiger Lösung oder einem organischen Farbstoff ausgesetzt ist, wird der Film gefärbt, wobei die Farbeintensität von der Richtung des Vektors des elektrischen Felds E in der elektromagnetischen Welle relativ zu der Achse des Dehnens abhängt. Eine Polarisierungs-Effektivität von derartigen Filmen wird durch die Konzentration von Iod oder anderen organischen Färbemitteln und dem Grad der Ordnung der Polymer-Moleküle bestimmt. Derartige Filme weisen eine sogenannte positive dielektrische Anisotropie und einen positiven Dichroismus auf. Dies bedeutet, dass die Dipol-Momente eines optischen Übergangs von Molekülen, welche für eine Absorption von Licht verantwortlich sind, entlang der Dehnungsrichtung orientiert sind. Gleichzeitig weisen die Ellipsoiden der Winkelabhängigkeit der Real- und der Imaginärteile des Brechungskoeffizienten eine erweiterte Form auf. Polariserer, welche aus den oben beschriebenen Filmen erhalten werden, werden als O-Typ bezeichnet, da die "gewöhnliche" ("ordinary") Welle hindurchgehen wird, während die "außergewöhnliche" Welle nicht hindurchgehen wird.
Trotz des hohen Polarisierungs-Wirksamkeitsgrads haben diese Polariserer wesentliche Nachteile. Diese sind geringer Licht- und thermischer Widerstand, eine große erforderliche Dicke, um einen hohen Wirkungsgrad zu erreichen. Einer der Hauptnachteile, welche die zwei quer orientierten Polariserern aufweisen, ist die hohe Transmission von Licht, welches bei einem Winkel (± 45) auf die Fläche der Polariserer einfällt.
Es gibt LC-Anzeigen, welche Polariserer an den Innenflächen der Glasplatten verwenden ( RU 2120651 , 1998). Die bei derartigen Anzeigen verwendeten Polariserer sind dünne Filme mit einer geordneten molekularen Struktur des Flüssigkristallpolarisierers (LCP = „Liquid Crystal Polarizer") ( US 5739296 , 1998). Die ebenen Moleküle eines derartigen LCPs sind zusammen in die sogenannten richtungsgeordneten Bündel – supermolekulare Komplexe – gruppiert. Die Ebenen der einzelnen Moleküle und somit ihre inhärenten Dipol-Momente eines optischen Übergangs sind orthogonal zu der Achse einer makroskopischen Orientierung des erzeugten Films orientiert. Um eine derartige Struktur zu erzeugen, verwendet man den flüssig-kristallinen Zustand des LCPs, in welchem die Moleküle bereits lokal geordnet sind, während sie in ein- oder zweidimensionalen Blöcken relativ zueinander ausgerichtet sind. Wenn sie auf eine Fläche mit einer zusätzlichen äußeren Ausrichtungskraft aufgebracht wird, nimmt eine derartige Substanz die makroskopische Orientierung an, welche beim Dehydrieren nicht nur bleibt, sondern sich ebenso selbst verbessern könnte. Die resultierende Polarisierungsachse befindet sich entlang der Richtung der äußeren Ausrichtungswirkung. In diesem Fall weisen die Ellipsoiden der Winkelabhängigkeit des Realteils und des Imaginärteils des Brechungskoeffizienten eine scheibenartige Form auf.
Die zuletzt genannten Polariserer werden als E-Typ bezeichnet, da eine "außergewöhnliche" ("extraordinary") Welle nun übertragen wird und eine "gewöhnliche" blockiert wird.
Ein derartiger Polariserer weist eine Anzahl von wesentlichen Nachteilen auf, welche seine Anwendbarkeit begrenzen. Einer von diesen ist der ungenügende Polarisierungs-Wirkungsgrad, und ein Teil einer Transmission von Licht wurde durch zwei parallele quer orientierte Polariserer dieses Typs registriert, wobei sich das einfallende unpolarisierte Licht bei einem Winkel zu ihren Flächen befindet. Dieser Effekt ist insbesondere dann prominent, wenn wenigstens einer der Polariserer die Diffusionsreflexions-Beschichtung aufweist, welche bei der Mehrzahl von LC-Anzeigen verwendet wird.
Ferner offenbart Yeh P. et al., Optics of Liquid Crystal Displays, John Whealey and Sons, New York, 1999, E-Polarisierer und ein Paar aus gekreuzten E- und O-Polarisierern.
ABRISS
Die technischen Ergebnisse sind hierbei: Die Verbesserung der Winkeleigenschaften von Polarisierern und LC-Anzeigen, die Verringerung der Menge von transmittiertem unpolarisiertem Licht durch einen einzelnen Polariserer genauso wie durch parallel gekoppelte Polariserer, während sie ihre Dicke beibehalten, die Verbesserung ihres Polarisierungs-Wirkungsgrads, ein verbesserter Kontrast, eine Verbreiterung des Betrachtungswinkels, genauso wie eine Beseitigung des Effekts des "grauen Feldes" ("gray field") während des Betriebs.
Diese technischen Ergebnisse werden durch Verwenden von Kombinationen von E- und O-Polarisierern erreicht. Dabei stellt der O-Polarisierer die hohe Transmission von Licht während des offenen Zustands bereit, während der E-Polarisierer die hohen Winkeleigenschaften in dem geschlossenen Zustand bereitstellt. Der E-Polarisierer mit den optimalen Eigenschaften, welche dem hohen Wert des Absorptionskoeffizienten entlang der Normalen zu der Ebene des Polariserers entsprechen, wird erhalten, indem ein dünner Film eines Molekular-orientierten LCPs („Liquid Crystal Polarizer"/Flüssigkristallpolarisierer) auf der Oberfläche des O-Polarisierers gebildet wird. Die Orientierung der Moleküle ist derart, dass ihre Dipolmomente des optischen molekularen Übergangs in der Ebene verteilt sind, welche zu der Polarisierungsachse und der Fläche des O-Polarisierers orthogonal ist.
Die Anzeige könnte gemäß den bekannten Methoden hergestellt werden und könnte mit einer bekannten Konstruktion erzeugt werden. Ein Gesichtspunkt von Interesse bei dieser Offenbarung von weiteren offenbarten Prototypen liegt in der Verwendung einer Kombination von verschiedenen Polarisierer-Typen. Der hier offenbarte Polarisierer, welcher einen Verbund von wenigstens zwei Schichten verwendet, von denen einer ein O-Polarisierer und der andere ein E-Polarisierer ist, könnte in einem beliebigen Technologiegebiet verwendet werden, welches derartige Eigenschaften erfordert, insbesondere auf dem Gebiet von Flüssigkristallanzeigen verschiedener Anwendungen.
ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Offenbarung wird zum Teil durch die angehängten Zeichnungen dargestellt. Es stellt dar:
1 ist eine graphische Darstellung der ersten Ausführungsform;
2 ist eine graphische Darstellung der zweiten Ausführungsform;
3 ist eine graphische Darstellung eines weiteren Beispiels, welches keinen Teil der Erfindung bildet.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
In dieser Offenbarung ist das Folgende umfasst.
In einer ersten Ausführungsform, wie man in 1 sieht, gibt es eine Flüssigkristallanzeige, welche wenigstens eine Schicht des flüssigen Kristalls enthält, das zwischen zwei Platten platziert ist. An jeder Platte ist wenigstens eine Elektrode, ein System von Elektroden oder eine aktive Matrix angeordnet oder angebracht; und wenigstens eine Schicht eines Polarisierers. Wenigstens eine Schicht eines Polarisierers ist ein O-Polarisierer, und wenigstens eine Schicht eines Polarisierers ist ein E-Polarisierer.
Bei einer Anzeige der ersten Ausführungsform ist der O-Polarisierer vorzugsweise ein Iod-Polyvinyl-, ein Iod-Polyvinlylen- oder ein Polyvinylen-Polarisierer. Der E-Polarisierer ist vorzugsweise als ein dünner Film ausgebildet, welcher aus einer Vielzahl von supramolekularen Komplexen eines oder mehrerer organischer Materialien besteht, wobei die supramolekularen Komplexe im Allgemeinen unidirektional orientiert sind, um eine Polarisierung von einfallendem Licht sicherzustellen.
Als der E-Polarisierer wird vorzugsweise ein dichroitischer Polarisierer verwendet, wobei der dichroitische Polarisierer einen Film von orientierten Molekülen einer organischen Verbindung umfasst. Bei diesem Film ist die organische Verbindung derart, dass die Hauptachsen der Ellipsoiden des Realteils und des Imaginärteils des anisotropen Brechungskoeffizienten der Verbindung, welche den Film bildet, sich in dem Bereich von wenigstens einem Absorptionswellenlängenband befindet. Das Folgende gilt für einen Bereich mit linearen Abmessungen, welche nicht geringer als die Wellenlänge sind:
K₁ ≥ K₂ > K₃
und
(n₁ + n₂)/2 > n₃
wobei K₁, K₂, K₃ und n₁, n₂, n₃ jeweils die größeren Werte oder Hauptwerte des Realteils beziehungsweise des Imaginärteils der Achsen des Ellipsoids sind. Zusätzlich oder alternativ ist der Film durch die Tatsache gekennzeichnet, dass für zwei Filme mit gekreuzten Polarisierungsachsen die Transmission von Licht in wenigstens einem bestimmten Wellenlängenbereich nicht zunimmt, wenn seine Richtung von der Normalen zu der Polarisierer-Ebene abweicht. Die Richtungen, welche dem Maximal- und dem Minimalwert des Imaginärteils des Brechungskoeffizienten entsprechen, liegen in der Ebene, welche zu der Ebene des Substrats parallel ist.
Die organische Verbindung, aus welcher der E-Polarisierer gebildet ist, umfasst wenigstens eine organische Substanz, welche wenigstens eine ionogene Gruppe umfasst, die eine Löslichkeit in polaren und nicht-polaren Lösungsmitteln bereitstellt, um die Iyotropische Flüssigkristallphase und wenigstens ein Gegenion zu erzeugen, welches bei dem Prozess der Bildung des Films entweder in der Struktur der Moleküle bleibt oder nicht.
Die organische Substanz umfasst wenigstens einen organischen Farbstoff, welcher zur Absorption in wenigstens einem der folgenden Bereiche fähig ist: Von 200 bis 400 nm, 400 bis 700 nm oder 0,7 bis 13 μm. Weiterhin ist wenigstens einer der Polarisierer ein innerer Polarisierer und auf die Innenseite von einer der Glasplatten aufgetragen. Die Schichten des O- und des E-Polarisierers sind auf die Innenseite und/oder die Außenseite einer Platte oder im Inneren und/oder außerhalb beider Platten aufgetragen. Ebenso sind die optischen Achsen des E- und des O-Polarisierers zueinander orthogonal.
Die hier beschriebenen Platten sind vorzugsweise aus Glas, Kunststoff, Halbleitermaterial, Metall oder einem beliebigen anderen für deren Herstellung geeignetem Material hergestellt. Die Platten können alle aus demselben Material oder aus unterschiedlichen Materialien hergestellt sein. Jedoch ist vorzugsweise wenigstens eine der Platten in dem Arbeitsbereich des Lichtspektrums optisch transparent. Die Anzeige weist ebenso das Mittel auf, farbige Bilder zu erhalten.
Die Flüssigkristalle bestehen aus einem nematischen, smektischen oder cholesterischen Flüssigkristallen oder aus Flüssigkristallen einer beliebigen anderen chemischen Klasse oder deren Mischungen.
Die Anzeige enthält ebenfalls wenigstens eine Ausrichtungsschicht und/oder wenigstens eine diffus-reflektierende Schicht und/oder wenigstens eine Phasen-verschiebende Schicht und/oder wenigstens eine doppelbrechende Schicht und/oder wenigstens eine leitende Schicht und/oder wenigstens eine Schutzschicht und/oder wenigstens eine isotrope Schicht und/oder wenigstens eine anisotrope Schicht und/oder wenigstens eine Isolationsschicht und/oder wenigstens eine Ausrichtungsschicht und/oder wenigstens eine diffus- oder spiegelreflektierende Schicht und/oder eine Schicht, welche gleichzeitig als wenigstens zwei der obigen Schichten dient.
Bei dieser Offenbarung kann der E-Polarisierer ebenso als eine Phasen-verschiebende Schicht und/oder doppelbrechende Schicht und/oder Ausrichtungsschicht und/oder Schutzschicht und/oder eine Schicht dienen, welche als wenigstens zwei der vorhergehenden Schichten dient.
Die Vorrichtung umfasst ebenso Abstandshalter an wenigstens einer der Platten, um die Entfernung der Trennung zwischen den Platten zu begrenzen.
Die Anzeige ist entweder transmissiv oder reflektiv.
Bei einer zweiten Ausführungsform, wie man sie in 2 sieht, enthält die Anzeige wenigstens eine Schicht aus Flüssigkristall, welche zwischen zwei Platten platziert ist. An jeder Platte ist wenigstens eine Elektrode oder ein System von Elektroden oder eine aktive Matrix angeordnet oder gebildet worden, wobei an einer der Platten eine diffus- oder spiegelreflektierende Schicht angeordnet wurde, und an einer der Platten wenigstens eine Schicht eines O-Polarisierers und wenigstens eine Schicht eines E-Polarisierers angeordnet wurde.
In dieser zweiten Ausführungsform sind die Schichten des E- und des O-Polarisierers an unterschiedlichen Seiten einer Platte aufgebracht. In diesem Beispiel ist der O-Polarisierer unter Verwendung eines Iod-Polyvinyl-, Iod-Polyvinylen- oder eines Polyvinylenpolarisierers ausgebildet, und der E-Polarisierer umfasst einen dünnen Film, welcher aus einer Vielzahl von supramolekularen Komplexen einer oder mehrerer organischer Verbindungen besteht, wobei die supramolekularen Komplexe unidirektional orientiert sind, um das einfallende Licht zu polarisieren.
Als der E-Polarisierer wird vorzugsweise ein dichroitischer Polarisierer verwendet, wobei der dichroitische Polarisierer einen Film von orientierten Molekülen einer organischen Verbindung umfasst. Bei diesem Film ist die organische Verbindung derart, dass sich die Hauptachsen der Ellipsoiden des Realteils und des Imaginärteils des anisotropen Brechungskoeffizienten der Verbindung, welche den Film bildet, in dem Bereich von wenigstens einem Absorptionswellenlängenband befinden. Das Folgende gilt für einen Bereich, wobei die linearen Abmessungen nicht geringer als die Wellenlänge sind:
K₁ ≥ K₂ > K₃
und
(n₁ + n₂)/2 > n₃
wobei K₁, K₂, K₃ und n₁, n₂, n₃ die größeren Werte oder Hauptwerte des Realteils und des Imaginärteils sind. Demgemäß sind die Achsen des Ellipsoids und/oder des Films durch die Tatsache gekennzeichnet, dass für zwei Filme mit gekreutzen Polarisierungsachsen die Transmission von Licht in wenigstens einem bestimmten Bereich von Wellenlängen nicht zunimmt, wenn seine Richtung von der Normalen zu der Polarisiererebene abweicht.
In dieser Ausführungsform liegen die Richtungen, welche den Maximal- und den Minimalwerten des Imaginärteils des Brechungskoeffizienten entsprechen, in der Ebene, welche zu der Ebene des Substrats parallel ist. Der E-Polarisierer umfasst wenigstens eine organische Verbindung, welche wenigstens eine ionogene Gruppe umfasst, die ihre Löslichkeit in polaren und nicht-polaren Lösungsmitteln bereitstellt, um die Iyotropische Flüssigkristallphase und wenigstens ein Gegenion zu erzeugen, welches bei dem Prozess der Bildung des Films entweder in der Struktur des Moleküls bleibt oder nicht.
Diese Ausführungsform umfasst wenigstens einen organischen Farbstoff, welcher zur Absorption in wenigstens einem der folgenden Bereiche fähig ist: von 200 bis 400 nm oder 400 bis 700 nm oder von 0,7 bis 13 μm, welcher als die organische Verbindung des Polarisierers verwendet wird. Weiterhin sind die Platten aus Glas, Kunststoff, Halbleiter, Metall oder einem beliebigen anderen, für deren Herstellung geeignetem Material hergestellt, und zusätzlich können dasselbe oder verschiedene Materialien für jede der Platten verwendet werden. Es wird ebenso bevorzugt, dass wenigstens eine der Platten in dem Arbeitsbereich des Lichtspektrums optisch transparent ist.
Die Anzeige dieser Ausführungsform umfasst ebenso ein Mittel zum Erhalten eines farbigen Bildes. Weiterhin umfasst die Ausführungsform Flüssigkristalle, welche aus einem nematischen, smektischen oder cholesterischen Flüssigkristall oder aus Flüssigkristallen einer beliebigen anderen chemischen Klasse oder deren Mischungen besteht. Diese zweite Ausführungsform umfasst ebenfalls wenigstens eine Ausrichtungsschicht und/oder wenigstens eine diffus-reflektierende Schicht und/oder wenigstens eine Phasen-verschiebende Schicht und/oder wenigstens eine doppelbrechende Schicht und/oder wenigstens eine leitende Schicht und/oder wenigstens eine Schutzschicht und/oder wenigstens eine isotrope Schicht und/oder anisotrope Schicht und/oder wenigstens eine Isolationsschicht und/oder wenigstens eine Ausrichtungsschicht und/oder eine Schicht, welche gleichzeitig als wenigstens zwei der obigen Schichten dient.
Die Schicht des E-Polarisierers dient in dieser zweiten Ausführungsform gleichzeitig als eine Phasen-verschiebende Schicht und/oder doppelbrechende Schicht und/oder Ausrichtungsschicht und/oder Schutzschicht und/oder als eine Schicht, welche als wenigstens zwei der obigen Schichten dient. Ebenso befinden sich an wenigstens einer der Platten die Abstandshalter, um die Entfernung der Trennung zwischen den Platten zu begrenzen.
Bei einem weiteren Beispiel, welches nicht Teil der Erfindung ist, wie man es in 3 sieht, gibt es einen Polarisierer, welcher wenigstens zwei Schichten umfasst, von denen wenigstens eine ein O-Polarisierer und wenigstens eine der Polarisiererschichten ein E-Polarisierer ist. In dieser Ausführungsform ist der O-Polarisierer vorzugsweise ein Iod-Polyvinyl-, ein Iod-Polyvinylen- oder ein Polyvinylen-Polarisierer, und der verwendete E-Polarisierer ist ein dünner Film, welcher aus einer Vielzahl von supramolekularen Komplexen einer oder mehrerer organischer Verbindungen besteht, wobei die supramolekularen Komplexe in einer bestimmten Richtung unidirektional orientiert sind, um das einfallende Licht zu polarisieren.
Der E-Polarisierer ist ein dichroitischer Polarisierer. Dieser dichroitische Polarisierer umfasst einen Film von orientierten Molekülen einer organischen Verbindung, wobei sich die Hauptachsen der Ellipsoiden des Realteils und des Imaginärteils eines anisotropen Brechungskoeffizienten der Verbindung, welche den Film bildet, in dem Bereich von wenigstens einem Absorptionswellenlängenband befinden. Das Folgende gilt für einen Bereich, wobei die linearen Abmessungen nicht geringer als die Wellenlänge sind:
K₁ ≥ K₂ > K₃
und
(n₁ + n₂)/2 > n₃
wobei K₁, K₂, K₃ und n₁, n₂, n₃ die größeren Werte oder Hauptwerte des Realteils bzw. des Imaginärteils der Achsen des Ellipsoids sind, und/oder für zwei Filme mit gekreuzten Polarisierungsachsen die Transmission von Licht in wenigstens einem bestimmten Bereich von Wellenlängen nicht zunimmt, wenn seine Richtung von der Normalen zu der Polarisiererebene abweicht.
Der E-Polarisierer umfasst wenigstens eine organischen Verbindung, welche wenigstens eine ionogene Gruppe umfasst, die ihre Löslichkeit in polaren und nicht-polaren Lösungsmitteln bereitstellt, um die Iyotropische Flüssigkristallphase und wenigstens ein Gegenion zu erzeugen, welches bei dem Prozess der Bildung des Films entweder in der Struktur des Moleküls bleibt oder nicht.
Dieses Beispiel umfasst als die organische Verbindung wenigstens einen organischen Farbstoff, welcher zur Absorption in wenigstens einem der folgenden Bereiche fähig ist: von 200 bis 400 nm oder 400 bis 700 nm oder von 0,7 bis 13 μm. Die Schicht des E-Polarisierers wird oben auf die Schicht des O-Polarisierers und/oder umgekehrt aufgebracht. Der Polariserer ist vorzugsweise mehrschichtig mit jeder möglichen Kombination von des E-Polarisierer- und O-Polarisiererschichten. Die Dicke jeder Schicht ist vorzugsweise derart konstruiert, dass sie einen Polarisierungs-Wirkungsgrad von 70 bis 100 % bereitstellt.
Weiterhin kann der Polarisierer eine zusätzliche spiegel- oder diffus-reflektierende Schicht umfassen, welche auf seine Fläche von der Seite der Schicht des E-Polarisierers oder des O-Polarisierers oder von beiden aufgebracht ist.
Wenn man die Verfahren einer Anordnung von LC-Anzeigen nutzt, kann man eine Anzahl von verschiedenen Konfigurationen auflisten, welche keinen Teil der Erfindung bilden.
Konstruktion 1:
Eine der möglichen LC-Anzeigen-Konstruktionen könnte eine transmissive Anzeige mit inneren Polarisierern sein. Einer der Polarisierer in einer derartigen Anzeigenkonstruktion könnte der einschichtige E-Polarisierer sein, welcher gemäß dem in der US 5739296 , 1998, beschriebenen Verfahren hergestellt ist, der auf eine der Glasplatten (erste Platte) aufgebracht wird. Dieser Polarisierer weist eine kristalline Struktur von orientierten supramolekularen Komplexen eines organischen Stoffes, am üblichsten Farbstoffe, auf. Verschiedene Materialien und Polarisierer dieses Typs sind bestens bekannt und verwendet ( US 5739296 , 1998). Ein derartiger Polarisierer weist eine negative dielektrische Anisotropie und einen negativen Dichroismus auf; er weist innewohnende hohe Polarisierungs- und Betriebseigenschaften auf. Der andere Polarisierer könnte durch Aufbringen auf eine weitere Glasplatte einer Anzeige gebildet sein, und er ist mehrschichtig, insbesondere doppelschichtig. Die erste der Schichten könnte z.B. eine Schicht eines O-Polarisierers sein, welche eine positive dielektrische Anisotropie und einen positiven Dichroismus aufweist. Diese Schicht könnte mit den orientierten Molekülen aus mit Iod gefärbtem Polyvinylalkohol aufgebaut sein. Es ist z.B. möglich, diesen Polarisierer zuerst als dünnen Film zu erhalten und ihn dann auf die Innenseite der Glasplatte aufzubringen, auf welche bereits das Elektrodenmuster und die Ausrichtungsschicht aufgebracht ist. Das Verfahren der Aufbringung und der Anordnung der anderer Komponenten als der Polarisierer könnte jedoch variieren. Oben auf dem oben erwähnten O-Polarisierer könnte man eine Schicht eines E-Polarisierers aufbringen, entweder direkt auf einer O-Polarisiererschicht oder auf einer Zwischenschicht, welche entweder isotrop oder auch anisotrop sein könnte. Bei dieser Beispielkonstruktion könnte der E-Polarisierer ebenso als die Ausrichtungsschicht und/oder als die doppelbrechende Schicht und/oder als die phasenverschiebenden Schichten verwendet werden. Diese Option gestattet zusätzlich zu dem Ergebnis, welches von den verschiedenen Konstruktionen der Schichten bei dem Polarisierer und einer Anzeige erreicht wird, ebenso ein Verringern der Dicke der Anzeige.
Die Stapelordnung der O-Schicht und der E-Schicht könnte jedoch eine andere als die oben beschriebene sein, was die resultierenden Eigenschaften nicht ändern wird. Insbesondere der E-Polarisierer könnte auf die Anzeigeplatte aufgebracht werden, wo bereits das Elektrodenmuster oder eine aktive Matrix zusammen mit der Ausrichtungsschicht aufgebracht wurden, und der O-Polarisierer könnte darauf obenauf aufgebracht werden, ebenso durch das direkte Bilden einer Schicht auf der Fläche oder durch das Kleben eines Mittlerfilms, welcher im Voraus gebildet wurde.
Die oben beschriebenen doppelschichtigen Polarisierer entsprechen den Polarisierern gemäß den Ansprüchen. Die erwähnte Konfiguration der Schichten könnte gemäß den Anforderungen verändert sein – sie könnte höher oder anders sein. Die Schichten des O-Polarisierers und des E-Polarisierers können sich abwechseln und können sich genauso verdoppeln.
Bei der beschriebenen Anzeigenkonstruktion könnte die erste Anzeigeplatte aus einem einschichtigen O-Polarisierer hergestellt sein, welche aus den orientierten Molekülen aus mit Iodin gefärbtem Polyvinylalkohol hergestellt ist.
Bei einer anderen Anordnung einer transmissiven LCD mit inneren Polarisierern ist jede Polarisiererplatte aus den mehrschichtigen Polarisierern mit derselben oder anderen Schichten-Reihenfolge und Kombination eines E- und eines O-Polarisierers hergestellt.
Konstruktion 2:
Eine weitere Konfiguration eines transmissiven LCs, welche in Übereinstimmung mit den Ansprüchen der Erfindung konstruiert werden kann, könnte erreicht werden, indem unterschiedliche Reihenfolgen von Polarisierern in variablen Kombinationen an der Außenseite der Platten aufgebracht werden. Üblicherweise erfüllen Schutzschichten diese Funktion für diese Art von Strukturen. Da jedoch die Erfindung nicht die Konfiguration einer LC-Anzeige auf irgend eine Art begrenzt, sondern lediglich die Struktur der Polarisierer kennzeichnet, werden wir nicht auf die Beschreibung aller strukturellen Details der bekannten LCD-Konstruktionen fokussieren. Diese umfassen die Anordnung von Abstandshaltern, das Verfahren eines Verbindens der Anzeigeplatten, das Herstellen und die Anbringung der Elektroden und weiterer Elemente, genauso wie die Auswahl des Materials für diese, was Gegenstand einer weiteren Erfindung sein könnte.
Konstruktion 3:
Eine besondere Aufmerksamkeit sollte der Konstruktion einer transmissiven LC-Anzeige mit einer "gemischten" Reihenfolgenbildung von Polarisierungsschichten geschenkt werden. Die Reihenfolgenbildung könnte von einer beliebigen der oben erwähnten Arten sein, welche verschiedene Typen von Polarisierern verwendet, die auf jede Seite der Platten aufgebracht werden könnten. Die Wahl könnte für verschiedene Konstruktionen variieren, und die Reihenfolge wird von den besonderen Anforderungen der beabsichtigten Anwendung bestimmt. Diese Flexibilität von möglichen Kombinationen und einer Reihenfolgenbildung von Polarisiererschichten gestattet eine wesentliche Erweiterung von funktionellen Möglichkeiten von Anzeigen.
Konstruktion 4:
Die gemäß der erzielten Ergebnisse meistversprechende ist die reflektierende LC-Anzeige, bei welcher eine ihrer Seiten nicht transparent ist, d.h. eine Reflexionsschicht (Film oder Platte), welche in dem Arbeits-Anzeigebereich spiegel-reflektierend oder diffus-reflektierend ist, ist entweder an der inneren oder der äußeren hinteren Platte platziert.
Die Konfiguration von Polarisierungsschichten in der Reflexionsanzeige könnte dieselbe sein wie in dem Fall der oben beschriebenen transmissiven Anzeige. Der Unterschied besteht in der Option, die Polarisiererschichten an der hinteren Plattenseite zu platzieren. Dann, wenn die reflektierende Schicht hinter der hinteren Platte platziert wird, könnte die Kombination von Polarisierern beliebig sein. Dann, wenn die reflektierende Schicht an der Innenseite der hinteren Anzeigeplatte platziert wird, oder die Platte selbst nicht transparent ist und selbst reflektierend ist, könnten in diesem Fall die Polarisierer der hinteren Platte lediglich innen sein.
Gemäß der experimentellen Ergebnisse gestattet jedoch die Verwendung der beschriebenen Konstruktionen mit unterschiedlichen Polarisiererreihenfolgen und Kombinationen eine wesentliche Verbesserung der technischen Eigenschaften von LC-Anzeigen. Hier weisen alle hergestellten Anzeigen verbesserte Winkeleigenschaften von Polarisierern genauso auf wie die Anzeige als ganzes. Die Anzeigen weisen eine vernachlässigbare Menge von transmittiertem unpolarisiertem Licht durch einen einzigen Polarisierer genauso wie durch zwei parallele Polarisierer auf. Zusätzlich dazu Verbesserungen, wie einen wesentlich verbesserten Polarisierungswirkungsgrad und ein wesentlich verbessertes Kontrastverhältnis; der Betrachtungswinkel wurde bis zu 180 Grad erweitert, und es wurde ein Fehlen des "Graueffekts" registriert. Alle erwähnten Verbesserungen können bei verschiedenen Anordnungskonstruktionen erhalten werden. Dies erweitert die funktionellen Möglichkeiten von LC-Anzeigen hoher Qualität stark und gestattet eine Vereinheitlichung des Herstellungsprozesses unterschiedlicher Anzeigen, und damit eine Verringerung der Kosten.

Claims

Flüssigkristallanzeige, welche enthält: eine Lage von Flüssigkristallmaterial, welche zwischen zwei Platten platziert ist, ein System von Elektroden, welche an jede der Platten appliziert sind, wobei wenigstens eine der Platten wenigstens eine erste O-polarisierende Lage zum Übertragen von gewöhnlichem polarisierten Licht und zum Absorbieren von außergewöhnlichem polarisierten Licht und wenigstens eine erste E-polarisierende Lage zum Übertragen von außergewöhnlichem polarisierten Licht und zum Absorbieren von gewöhnlichem polarisierten Licht umfasst, und die zweite Platte wenigstens eine weitere O- und E-polarisierende Lage oder eine diffus reflektierende Lage oder eine spiegelreflektierende Lage aufweist, wobei die erste E-polarisierende Lage ein dichroitischer Polarisierer ist, welcher einen Film von orientierten Molekülen eines organischen Stoffes umfasst, und wobei für die Hauptachse des Ellipsoids des Realteils und des Imaginärteils seines anisotropen Brechungskoeffizienten in dem Bereich von wenigstens einem Band von Absorptionswellenlängen das Folgende für einen Bereich gilt, wobei die linearen Abmessungen nicht kleiner als die Wellenlänge sind: K₁ ≥ K₂ > K₃, und (n₁ + n₂)/2 > n₃ wobei K₁, K₂, K₃ und n₁, n₂ und n₃ Hauptwerte des Realteils und des Imaginärteils sind, und wobei die Richtungen, welche dem Maximalwert und dem Minimalwert des Imaginärteils des Brechungskoeffizienten entsprechen, in der Ebene liegen, welche parallel zur Ebene des Substrats ist, und wobei die optische Achse der ersten E-polarisierenden Lage eine orthogonale Orientierung bezüglich der optischen Achse der ersten O-polarisierenden Lage aufweist.
Anzeige nach Anspruch 1, wobei die erste O-polarisierende und die erste E-polarisierende Lage auf einer Seite der Platte, innen oder außen, appliziert sind.
Anzeige nach Anspruch 1, wobei die erste O-polarisierende und die erste E-polarisierende Lage auf unterschiedlichen Seiten der einen Platte appliziert sind.
Anzeige nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die erste O-polarisierende oder die erste E-polarisierende Lage auf die Innenseite der zweiten Platte appliziert ist.
Anzeige nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die erste O-polarisierende oder die erste E-polarisierende Lage auf die Außenseite der zweiten Platte appliziert ist.
Anzeige nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die erste O-polarisierende Lage gebildet ist unter Verwendung von Jodpolyvinyl- oder Jodpolyvinylen- oder Polyvinylen-Polarisierer, und die erste E-polarisierende Lage ein dünner Film ist, welcher gebildet ist aus einer Mehrzahl von supramolekularen Komplexen eines oder mehrerer organischer Stoffe, wobei supramolekulare Komplexe gleichförmig orientiert sind, um das einfallende Licht zu polarisieren.
Anzeige nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die erste E-polarisierende Lage wenigstens einen organischen Stoff umfasst, dessen chemische Formel wengistens eine ionogene Gruppe aufweist, was seine Löslichkeit in polaren und nicht polaren Lösungsmitteln bereitstellt, um die Iyotrope Flüssigkristallphase zu erzeugen.
Anzeige nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei wenigstens ein organischer Farbstoff, welche zur Absorption in wenigstens einem der folgenden Bereiche in der Lage ist: von 200 bis 400 nm, und von 400 bis 700 nm, oder von 0,7 bis 13 μm, als der organische Stoff der ersten E-polarisierenden Lage verwendet wird.
Anzeige nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Platten hergestellt sind aus einem Material von Glas, Plastik, Halbleiter, Metall oder irgend einem anderen Material, welches zu deren Herstellung verwendet wird, und wobei zusätzlich die gleichen oder unterschiedliche Materialien für jede der Platten verwendet werden.
Anzeige nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei wenigstens eine der Platten im Arbeitsbereich eines Lichtspektrums optisch transparent ist.
Anzeige nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Flüssigkristallmaterial ausgewählt ist aus der Gruppe, welche einen nematischen oder smektischen oder chloresterischen Flüssigkristall oder deren Mischungen umfasst.
Anzeige nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Anzeige weiterhin wenigstens eine Lage enthält, welche ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus: einer Ausrichtungslage, einer diffus- oder spiegelartig reflektierenden Lage, einer phasenverschiebenden Lage, einer leitenden Lage, einer Schutzlage, einer isotropen Lage, einer anisotropen Lage oder einer Lage, welche als wenigstens zwei der obigen Lagen dient.
Anzeige nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die erste E-polarisierende Lage weiterhin dient als eine phasenverschiebende Lage und/oder doppelbrechende Lage und/oder Ausrichtungslage und/oder Schutzlage und/oder eine Lage, welche als wenigstens zwei der obigen Lagen dient.
Anzeige nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei wenigstens eine Platte Abstandselemente an sich aufweist, um den Trennungsabstand zwischen den Platten zu steuern.