CH627015A5

CH627015A5 -

Info

Publication number: CH627015A5
Application number: CH1414977A
Authority: CH
Inventors: Shunji Banda
Original assignee: Suwa Seikosha Kk
Priority date: 1976-11-19
Filing date: 1977-11-18
Publication date: 1981-12-15
Also published as: JPS5364533A; JPS5922924B2; US4231639A

Description

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Eine Anzeigevorrichtung ähnlicher Art ist beispielsweise in der US-PS 3 967 881 vorgeschlagen, in der durch eine Kombination der von Helfrich vorgeschlagenen elektrooptischen Zelle und der von Heilmeir et al. in der US-PS 3 551 026 gezeigten nematischen Flüssigkristallzelle, mit einem im Flüssigkristall gelösten dichroistisch sich verhaltenden Farbstoff, eine Anzeigevorrichtung geschaffen wurde, mit der es möglich ist, positiv-negativ Abbildungen oder mehrfarbige Abbildungen darzustellen.

Eine Aufgabe anderer Art der vorliegenden Erfindung ist es, in den Flüssigkristallschichten dem Transmissionsfaktor für durchfallendes Licht zu erhöhen und ferner zu bewirken, dass die Anzeigefelder von gutem Kontrast mit dem Betrachtungswinkel zusammenfallen und so eine Flüssigkristall-Anzeigevor-richtung mit besserer Deutlichkeit der Anzeige zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst.

Die Form der Flüssigkristallmoleküle ist im allgemeinen gestreckt und das elektrooptische Feld des Lichts, das parallel zur Hauptachse der Flüssigkristallmoleküle schwingt, wird besser absorbiert als das Feld, das senkrecht zur Hauptachse schwingt. Wenn daher linear-polarisiertes Licht in eine Schicht aus verdrillt-nematiseh angeordneten Flüssigkristallmolekülen einfällt, ist die Durchlässigkeit, wenn die Polarisationsrichtung des elektrooptischen Feldes senkrecht zu den Hauptachsen der Flüssigkristallmoleküle ausgerichtet ist, grösser, als wenn die Polarisation parallel zur Hauptachse ausgerichtet ist. Dies muss besonders berücksichtigt werden, wenn eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung aus mehreren Flüssigkristallschichten besteht. Eine herkömmliche verdrillt-nematische Flüssigkri-stall-Anzeigevorrichtung, die eine nach dem Schadt-Helfrich-Effekt arbeitende Anzeige ist, wird auch als TN (twisted nema-tic)-Typ-FIüssigkristall-Anzeigevorrichtung bezeichnet. Bei dieser Vorrichtung fallen die Anzeigefelder mit gutem Kontrast nicht mit der Betrachtungsrichtung zusammen. Das heisst, die Flüssigkristallmoleküle sind hinsichtlich der Hauptachsenrichtung der verdrillt-nematischen Schicht nicht symmertrisch angeordnet. Es gibt zwei Möglichkeiten, die Flüssigkristallmoleküle anzuordnen, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist. Beide Figuren sind so dargestellt, dass von oben durch eine Flüssigkristallschicht geschaut wird. Die ausgezogenen Pfeile zeigen die Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle, die die obere Grundplatte berühren, und die gestrichelten Pfeile zeigen die Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle, die die untere Grundplatte berühren. Die Pfeile D zeigen den Drehsinn der verdrillt-nemati-schen Flüssigkristallschicht. Die Pfeile 1 bzw. 2 zeigen jeweils die Betrachtungsrichtung mit gutem Kontrast und hoher Sichtbarkeit, wenn das Anzeigefeld von oben schief betrachtet wird. Die in 1 dargestellte Flüssigkristallschicht ist in Richtung des durchlaufenden Lichtes gesehen entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn verdreht, und die in 2 dargestellte Flüssigkristallschicht von der gleichen Richtung her gesehen, im Uhrzeigersinn verdreht.

Aus dem Vorstehenden folgt, dass, wenn eine verdrillt-nematische Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung aus mehreren Schichten aufgebaut wird, es wünschenswert ist, dass in bezug auf die Betrachtungsrichtung die Richtungen mit gutem Kontrast und hoher Sichtbarkeit in jeder Schicht aufeinander abgestimmt sind, sonst würde die Anzeige wegen unterschiedlichen Kontrasten im Anzeigemuster undeutlich werden. Überraschenderweisewerden durch die vorliegende Erfindung die vorstehend erwähnten Nachteile beseitigt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand zweier in den Figuren dargestellten bevorzugten Ausführungsformen beispielsweise näher erläutert.

Fig. 1 zeigt das Verhältnis zwischen der Anordnungsrichtung von Flüssigkristallmolekülen und die Richtung mit gutem Kontrast und hoher Sichtbarkeit.

Fig. 2 und 3 sind perspektivische Ansichten zweier Ausführungsformen gemäss Erfindung.

Die Figur 2 zeigt eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die aus zwei Flüssigkristallschichten 3 und 4 aufgebaut ist. Mit den Bezugsziffern 5 und 5' sind durchsichtige Endplatten bzw. eine durchsichtige Grundplatte bezeichnet. Die Polarisationsrichtung der Polarisationsfilter wird an den Endplatten mit 6 und 7 angegeben. Die Fortpflanzungsrichtung des Lichtes durch die Schichten ist mit A bezeichnet. Die Bezugsziffer 8 zeigt die Hauptachsenrichtung und die Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle an der einen Endplatte 5 der Schicht 4, wobei der Winkel zwischen 8 und der Polarisationsrichtung 6 etwa 90° beträgt. Die Bezugsziffer 9 zeigt die Hauptachsrichtung und die Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle an der Grundplatte 5' der Schicht 4 und 10 zeigt die Hauptachsrichtung und die Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle ebenfalls an der Grundplatte 5' der Schicht 3. Die Hauptachsenrichtungen der Flüssigkristallmoleküle 9 und 10 sind fast parallel, während die Ausrichtungen der Flüssigkristallmoleküle einen Winkel von 180° miteinander bilden, d.h. annähernd antiparallel zueinander stehen. Die Bezugsziffer 11 zeigt die Hauptachsenrichtung und die Ausrichtung von Flüssigkristallmolekülen an der anderen Endplatte 5 der Schicht 3, wobei der Winkel

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zwischen 11 und der Polarisationsrichtung 7 etwa 90° beträgt.

Die Polarisationsrichtungen 6 und 7 sind zueinander parallel, die Flüssigkristallschicht 3 ist in Fortpflanzungsrichtung des Lichtes gesehen im Uhrzeigersinn verdreht, und die Flüssigkristallschicht 4 ist von der gleichen Richtung her gesehen entge- s gengesetzt dem Uhrzeigersinn verdreht. Bei dieser Ausführungsform ist die Richtung mit gutem Kontrast und hoher Sichtbarkeit die rechte und diagonale Betrachtungsrichtung von der oberen Seite des Anzeigemusters, wie es in Fig. 1 die Anordnung 2 zeigt. i o

Wenn kein elektrisches Feld über der Flüssigkristallschicht, welches die Flüssigkristallmoleküle zwangsweise in Richtung des Feldes ausrichten würde, anliegt, und das Licht sich in Richtung A fortpflanzt, schwingt das elektrooptische Feld des Lichtes, bedingt durch den Polarisationsfilter in Richtung 7, also is senkrecht zu den Flüssigkristallmolekülen, wobei die Lichttransmission wegen der orthogonalen Ausrichtung der Schwingungsebene des Lichtes und der Flüssigkristallhauptachsen hoch ist. Die Polarisationsebene von durch den Polarisationsfilter linear polarisiertem Licht wird in der Schicht 3 im Uhr- 20 zeigersinn gedreht, so dass die Schwingungsrichtung senkrecht zur Hauptachsenrichtung 10 steht. Darüber hinaus wird das senkrecht zur Hauptachsenrichtung 9 schwingende, durch die transparente Grundplatte 5' sich fortpflanzende Licht von den Flüssigkristallmolekülen in der Schicht 4 weiterhin, diesmal 25 aber entgegengesetzt zum Uhrzeigersinn, gedreht, so dass die Polarisationsebene des elektrooptischen Feldes des Lichtes parallel zur Polarisationsrichtung 6 des Polarisationsfilters wird. Die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung ist in diesem Zustand lichtdurchlässig. 30

Wird ein elektrisches Feld über die Flüssigkristallschicht 4 angelegt, so werden die Moleküle aus ihrer Ausgangslage einer

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verdreht-nematischen Struktur, so gedreht, dass die Hauptachsen der Moleküle sich in die elektrisch Feldrichtung ausrichten. Dieser Vorgang wird als Schaft-Helfrich-Effekt bezeichnet. Linear-polarisiertes Licht, das in die Schicht 4 eintritt, wird demzufolge von den Molekülen nicht gedreht, so dass dieses Licht vom Polarisationsfilter zurückgehalten wird. Falls das elektrische Feld über die Schicht lokal nur teilweise angelegt ist, ist die Bildung von Anzeigemustern möglich. Auch wenn das elektrische Feld über die Schicht 3 angelegt wird, tritt die vorstehend erwähnte Erscheinung auf.

Fig. 3 ist eine Ausführungsform der Erfindung, die aus drei Flüssigkristallschichten, nämlich 12,13 und 14, aufgebaut ist. Mit den Bezugsziffern 15 und 15' sind durchsichtige Endplatten bzw. Grundplatten bezeichnet. Die Polarisationsrichtung der Polarisationsfilter wird an den Endplatten mit 16 und 17 angegeben. Mit den Bezugsziffern 18,19,20,21,22 und 23 sind die Hauptachsenrichtungen, und die Ausrichtungen der Flüssigkristallmoleküle in den drei Flüssigkristallschichten bezeichnet. Bei dieser Ausführungsform ist die Grundstruktur hinsichtlich der Anordnung der Flüssigkristallmoleküle die gleiche, wie bei der bereits beschriebenen Ausführungsform mit zwei Flüssigkristallschichten, jedoch stehen die Polarisationsrichtungen der Polarisationsfilter im Winkel von etwa 90° zueinander.

Die Ausführungsform gemäss Fig. 3 ist im Prinzip die gleiche wie in Fig. 2, und auch in diesem Fall ist die Richtung mit gutem Kontrast und hoher Sichtbarkeit die rechte und diagonale Betrachtungsrichtung von der oberen Seite des Anzeigemusters. Auch im Fall, dass eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung aus mehr als vier Flüssigkristallschichten besteht, ist es möglich, die zwei Ausführungsformen, wie sie vorstehend beschrieben wurden, entsprechend zu kombinieren oder doppelt anzuwenden.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit mehreren aneinander angeordneten, verdrillt-nematischen Flüssigkristallschichten zwischen zwei Polarisationsfiltern, wobei die Flüssigkristall-Anzeige nach dem Schadt-Helfrich-Effekt arbeitet, dadurch gekennzeichnet, dass die Polarisationsrichtungen der Polarisationsfilter parallel zueinander angeordnet sind, wenn die Anzahl der Flüssigkristallschichten eine gerade Zahl ist und die Polarisationsrichtungen der Polarisationsfilter im Winkel von 90° zueinander angeordnet sind, wenn die Anzahl der Flüssigkristallschichten eine ungerade Zahl ist.

2. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptachsenrichtung der Moleküle, die an transparenten Grundplatten (5', 15') anliegen, beidseitig der Grundplatten etwa parallel zueinander liegen und dass die Hauptachsen der Flüssigkristallmoleküle, die an den Endplatten (5,15) anliegen, mit der Polarisationsrichtung (6,7) der Polarisationsfilter einen Winkel von etwa 90° bilden.

3. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die an transparente Grundplatten (5', 15') beidseitig angrenzende Flüssigkristallmoleküle mit ihren Hauptachsen einen Winkel von etwa 180° zueinander bilden und dass die beidseitig angrenzenden Flüssigkristallschichten in entgegengesetztem Richtungssinn verdreht sind.

4. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptachsenrichtung derjenigen Flüssigkristallmoleküle, die an den End- bzw. Grundplatten einer ersten Flüssigkristallschicht (14) anliegen, bezüglich der Hauptachsenrichtung der Moleküle, die an den entsprechenden Seiten der End- bzw. Grundplatten einer zweiten (13) bzw. einer dritten (12) Flüssigkristallschicht anliegen, einen Winkel von etwa 90° bzw. etwa 0° bilden, dass in dem Falle, in dem die Anzahl der Flüssigkristallschichten eine gerade Zahl ist, die Polarisationsrichtungen des Polarisationsfilterpaares parallel zueinander angeordnet sind und dass in dem Falle, in dem die Anzahl von Flüssigkristallschichten eine ungerade Zahl ist, die Polarisationsrichtungen des Polarisationsfilterpaares einen rechten Winkel miteinander bilden.