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PATENTANSPRÜCHE
1. Multiplexierbare Flüssigkristallanzeige mit - einer aus zwei planparallelen Platten (1, 2) bestehenden Zelle, - Elektrodenschichten (3, 4) an den Innenflächen der Platten (1,2) wobei mindestens die vorderen Elektrodenschichten (3) durchsichtig sind, - einem nematischen Flüssigkeitskristall mit einer negativen dielektrischen Anisotropie kleiner als - 1,5 und einer Doppelbrechung von 0,04 bis 0,15, - geriebenen orientierenden Oberflächen der Zellenplatten (1, 2), die dem Flüssigkristall an den Plattenoberflächen eine homöotrope Orientierung aufprägen, - mindestens einem Polarisator dadurch gekennzeichnet, dass dem Flüssigkristall ein chiraler Zusatz beigemischt ist, derart, dass das Verhältnis zwischen der Dicke (d) der Flüssigkristallschicht und der Ganghöhe der gesamten Verdrillung (P) des Flüssigkristalls zwischen 0,1 und 0,5 liegt.
2. Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen 0,20 und 0,35 liegt.
3. Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibrichtungen der geriebenen orientierenden Oberflächen einen Winkel zwischen 80" und 100" zueinander bilden.
4. Flüssigkristallanzeige nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein interner Reflektor (12) vorgesehen ist.
5. Flüssigkristallanzeige nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Polarisator auf der hinteren Trägerplatte vorgesehen ist.
6. Flüssigkristallanzeige nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass nur Linearpolarisatoren (3, 6) vorgesehen sind.
7. Flüssigkristallanzeige nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Zirkularpolarisatoren vorgesehen sind.
8. Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein externer Reflektor (10) auf der hinteren Trägerplatte vorgesehen ist.
9. Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Transflektor (10) auf der hinteren Trägerplatte vorgesehen ist.
10. Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Zirkularpolarisator aus einem Linearpolarisator (3, 6) und einem Viertelwellenplättchen (4, 5) besteht, das bei einer mittleren Wellenlänge von 545nm einen Gangunterschied von 120 bis 150 ym aufweist und eine effektive Dicke von 150 bis 300 lim besitzt.
Die Erfindung betrifft eine multiplexierbare Flüssigkristallanzeige nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine solche Anzeige ist z.B. bekannt aus EP-A 0 045 104.
Dort wird eine Flüssigkristallanzeige mit einem nematischen Flüssigkristall beschrieben, der eine negative dielektrische Anisotropie und eine Doppelbrechung zwischen 0,04 und 0,15 aufweist. Vor der Anzeigezelle ist entweder ein Linearpolarisator oder ein Zirkularpolarisator angebracht.
Durch geriebene orientierende Oberflächen der Zellenplatten erhält der Flüssigkristall im nicht-angesteuerten Zustand eine homöotrope Orientierung. Die Ansteuerspannung ist so gewählt, dass im angesteuerten Zustand der Gangunterschied zwischen ordentlichem und ausserordentlichem Strahl nach einmaligem Durchlaufen der Flüssigkristallschicht Ä beträgt. Auf der hinteren Trägerplatte ist ein interner Reflektor aufgebracht, so dass das Licht die Flüssigkristallschicht nochmals durchläuft.
Obwohl die Multiplexeigenschaften und der Kontrast dieser Flüssigkristallanzeige befriedigend sind, reichen sie jedoch nicht aus, um den immer höheren Anforderungen der Lesbarkeit und Anzeigegrösse, die z.B. für tragbare Rechner benötigt werden, zu genügen.
Es ist Aufgabe der Erfindung, die obengenannte Flüssigkristallanzeige derart zu verbessern, dass bei mindestens gleichbleibendem Kontrastverhältnis eine höhere Multiplexierbarkeit und ein verbesserter Sichtwinkelbereich erreicht wird.
Diese Aufgabe wird bei einer Flüssigkristallanzeige der obengenannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Die Erfindung bringt den wesentlichen Vorteil, dass bei einer Flüssigkristallanzeige des homöotrop-nematischen Typs eine steilere Kennlinie erhalten wird, wodurch die Multiplexierbarkeit erheblich grösser geworden ist. Dadurch können mehr Zeilen angesteuert werden und wird überdies die Anzeige noch besser lesbar in einem grösseren Sichtwinkelbereich. Die abhängigen Ansprüche präzisieren die Erfindung weiter und deren Vorteile gehen aus dem Nachstehenden hervor. Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Dabei zeigt:
Fig. 1 einen Ausschnitt einer erfindungsgemässen Flüssigkristallanzeige mit externem Reflektor oder mit einem Transflektor,
Fig. la einen Teil einer erfindungsgemässen Flüssigkristallanzeige mit internem Reflektor,
Fig. 2 die Kennlinien einer herkömmlichen und einer erfindungsgemässen Flüssigkristallanzeige mit externem Reflektor, und
Fig. 3 die Kennlinien einer herkömmlichen und einer erfindungsgemässen Flüssigkristallanzeige mit internem Reflektor.
Die in Fig. 1 dargestellte Flüssigkristallanzeige besteht aus zwei Trägerplatten 1, 2 aus Glas. Auf der Vorderseite der vorderen Trägerplatte list ein Zirkularpolarisator angeordnet, der aus einem Linearpolarisator 3 und einer S/4-Platte 4 besteht. Auf der Rückseite der hinteren Trägerplatte 2 ist ebenfalls ein Zirkularpolarisator, bestehend aus einer 1i/4-Platte 5 und einem Linearpolarisator 6, vorgesehen. Es können jedoch auch nur die Linearpolarisatoren 3 und 6 vorhanden sein. Diese sind bezüglich ihrer Polarisationsachsen gekreuzt zueinander angeordnet. Der Linearpolarisator 3, 6 ist die Polarisationsfolie LL-82-l 8 der Firma Sanritsu, Japan.
Die h/PPlatte 4, 5 hat für eine mittlere Wellenlänge von 545 nm (grün) einen Gangunterschied von 120 bis 150 nm. Die effektive Dicke der k/4-Platte liegt dabei zwischen 150 und 300 lam. Auf den Innenseiten derTrägerplatten 1,2 sind Elektrodenschichten 7, 8 aufgebracht, die aus parallelen Streifen bestehen und gekreuzt zueinander stehen, so dass eine Anzeige aus Matrixpunkten gebildet wird. In die Zelle ist ein nematischer Flüssigkristall 9 eingefüllt mit einer negativen dielektrischen Anisotropie kleiner als - 1,5 und einer Doppelbrechung zwischen 0,04 und 0,15. Dem Flüssigkristall 9 ist ein chiraler Zusatz von maximal 2 Gewichtsprozenten beigemischt. Als nematischer Flüssigkristall wurde eine Substanzmischung verwendet, wie aus dem CH-Patentgesuch Nr.
443/83-5 bekannt ist. Sie hat eine dielektrische Anisotropie = = - 1,7 und eine Doppelbrechung An = 0,09. Die Schwell- spannung dieser Mischung liegt bei 2,9 V. Als chiraler Zusatz ist 1,2 Gew.-% CB 15 der Firma BDH England beigemischt.
Die Schichtdicke d des Flüssigkristalls 9 sollte kleiner als 10
um sein. In diesem Beispiel beträgt sie 5,8,um. Die Innenflächen derTrägerplatten sind gerieben und nachträglich silanisiert. wie z.B. bekannt ist aus Appl. Phys. Letters, Bd.
22. No. 8 (1973), Seiten 386-388. Die Orientierungen der geriebenen Schichten bilden einen Winkel zwischen 80" und 100 , vorzugsweise von etwa 90 , zueinander. Die Polarisationsachse des benachbarten Linearpolarisators und die Reibrichtung der Orientierungsschicht sind parallel zueinander.
Die Vorverkippung des Flüssigkristalls 9 an den Orientierungsschichten liegt zwischen 0,4 und 2,0 , insbesondere um 1.0" zur Trägerplatten normale. Dadurch besteht ein Verhältnis zwischen der Schichtdicke d und der Ganghöhe der gesamten Verdrillung P des Flüssigkristalls 9 in dem Bereich von 0,1 bis 0,5, insbesondere zwischen 0,20 und 0,35.
Auf der Rückseite der hinteren Trägerplatte 2 ist über den Zirkularpolarisator 5, 6 oder über den Linearpolarisator 6 ein externer Reflektor 10 oder ein Transflektor 10 angeordnet.
Ein solcher Reflektor ist z.B. bekannt aus CH-A-618 018. Der Transflektor ist z.B. beschrieben in CH-A-619 301.
Wenn ein interner Reflektor 12 verwendet wird, wie im Ausschnitt Fig. la angedeutet, gibt es nur einen Zirkularoder Linearpolarisator auf der vorderen Trägerplatte 1. Der interne Reflektor ist z.B. bekannt aus DE-A-26 29765. Auch bei der Anordnung mit einem externen Reflektor kann nur ein Zirkular- oder Linearpolarisator auf der vorderen Trägerplatte vorgesehen sein.
In den Fig. 2 und 3 sind die elektro-optischen Kennlinien herkömmlicher und erfindungsgemässer Flüssigkristallanzeigen mit einem externen resp. mit einem internen Reflektor und einem Polarisator dargestellt. Auf der Abszisse ist die angelegte Betriebsspannung in Volt aufgetragen, auf der Ordinate die Intensität des reflektierten Lichtes in willkürlichen Einheiten. Die Kurven in Fig. 2 sind für eine herkömmliche Flüssigkristallanzeige des homöotropnematischen Typs (ohne chiralen Zusatz) mit einem Linearpolarisator (Kurve A') resp. mit einem Zirkularpolarisator (Kurve B') aufgenommen. Dementsprechend sind die Kurven A und B in Fig. 2 für die erfindungsgemässe Flüssigkristallanzeige (mit chiralem Zusatz) aufgenommen.
In Fig. 3 sind entsprechend Fig. 2 die Kurven C und C' mit einem Linearpolarisator und die Kurven D und D' mit einem Zirkularpolarisator gemessen worden.
In den nachstehenden Tabellen sind die Messresultate der herkömmlichen und der erfindungsgemässen Flüssigkristallanzeigen angegeben. Tabelle 1 gehört dabei zur Fig. 2, Tabelle 2 zur Fig. 3. In diesen Tabellen ist Q das Verhältnis U9o%/UIo%, das den Multiplexgrad M der Anzeige bestimmt.
Usw und UIO% sind die Spannungen bei denen 90% resp. 10% des eingestrahlten Lichtes reflektiert wird. UFr ist die Schwellenspannung, die von der Freedericke-Schwelle des Flüssigkristalls bestimmt ist, K ist das Kontrastverhältnis der Anzeige.
Tabelle 1 herkömmlich neu linear zirkular linear zirkular
Q 1,17 1,78 1,23 1,22
M 40 39 71 76 UF 2,93 2,89 2,52 2,46
K 3:1 5:1 3:1 5:1
Tabelle 2 herkömmlich neu linear zirkular linear zirkular
Q 1,13 1,10 1,09 1,08
M 71 112 154 180
UFr 3,07 2,92 2,74 2,71
K 2:1 3:1 2:1 3:1
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PATENT CLAIMS
1. Multiplexable liquid crystal display with - a cell consisting of two plane-parallel plates (1, 2), - electrode layers (3, 4) on the inner surfaces of the plates (1,2), at least the front electrode layers (3) being transparent, - a nematic Liquid crystal with a negative dielectric anisotropy less than - 1.5 and a birefringence of 0.04 to 0.15, - rubbed orienting surfaces of the cell plates (1, 2), which impart a homeotropic orientation to the liquid crystal on the plate surfaces, - at least one Polarizer characterized in that a chiral additive is added to the liquid crystal such that the ratio between the thickness (d) of the liquid crystal layer and the pitch of the total twist (P) of the liquid crystal is between 0.1 and 0.5.
2. Liquid crystal display according to claim 1, characterized in that the ratio is between 0.20 and 0.35.
3. Liquid crystal display according to claim 1 or 2, characterized in that the rubbing directions of the rubbed orienting surfaces form an angle between 80 "and 100" to each other.
4. Liquid crystal display according to one of claims 1 to 3, characterized in that an internal reflector (12) is provided.
5. Liquid crystal display according to one of claims 1 to 3, characterized in that a second polarizer is provided on the rear carrier plate.
6. Liquid crystal display according to one of claims 1 to 5, characterized in that only linear polarizers (3, 6) are provided.
7. Liquid crystal display according to one of claims 1 to 5, characterized in that circular polarizers are provided.
8. Liquid crystal display according to claim 5, characterized in that an external reflector (10) is provided on the rear carrier plate.
9. Liquid crystal display according to claim 5, characterized in that a transflector (10) is provided on the rear carrier plate.
10. Liquid crystal display according to claim 7, characterized in that the circular polarizer consists of a linear polarizer (3, 6) and a quarter-wave plate (4, 5), which has a path difference of 120 to 150 ym and an effective thickness at an average wavelength of 545nm from 150 to 300 lim.
The invention relates to a multiplexable liquid crystal display according to the preamble of patent claim 1.
Such an advertisement is e.g. known from EP-A 0 045 104.
There, a liquid crystal display is described with a nematic liquid crystal which has a negative dielectric anisotropy and a birefringence between 0.04 and 0.15. Either a linear polarizer or a circular polarizer is attached in front of the display cell.
Due to rubbed orienting surfaces of the cell plates, the liquid crystal is given a homeotropic orientation in the non-activated state. The control voltage is selected so that in the activated state the path difference between the ordinary and the extraordinary beam after passing through the liquid crystal layer is Ä. An internal reflector is attached to the rear carrier plate so that the light passes through the liquid crystal layer again.
Although the multiplexing properties and the contrast of this liquid crystal display are satisfactory, they are not sufficient to meet the ever increasing requirements of legibility and display size, e.g. are needed for portable computers.
It is an object of the invention to improve the above-mentioned liquid crystal display in such a way that a higher multiplexability and an improved viewing angle range is achieved with at least the same contrast ratio.
This object is achieved in a liquid crystal display of the type mentioned above by the characterizing features of patent claim 1.
The invention has the essential advantage that a steeper characteristic curve is obtained in a liquid crystal display of the homeotropic-nematic type, as a result of which the multiplexability has become considerably greater. As a result, more lines can be controlled and the display is even more legible in a larger viewing angle range. The dependent claims further specify the invention and the advantages thereof will appear from the following. The invention is explained in more detail below with reference to an exemplary embodiment schematically illustrated in the drawing.
It shows:
1 shows a section of a liquid crystal display according to the invention with an external reflector or with a transflector,
La shows a part of a liquid crystal display according to the invention with an internal reflector,
Fig. 2 shows the characteristics of a conventional and an inventive liquid crystal display with an external reflector, and
Fig. 3 shows the characteristics of a conventional and an inventive liquid crystal display with an internal reflector.
The liquid crystal display shown in Fig. 1 consists of two carrier plates 1, 2 made of glass. A circular polarizer, which consists of a linear polarizer 3 and an S / 4 plate 4, is arranged on the front of the front carrier plate. A circular polarizer, consisting of a 1/4 plate 5 and a linear polarizer 6, is also provided on the back of the rear carrier plate 2. However, only the linear polarizers 3 and 6 can also be present. These are arranged crossed over with respect to their polarization axes. The linear polarizer 3, 6 is the polarizing film LL-82-l 8 from Sanritsu, Japan.
The h / P plate 4, 5 has a path difference of 120 to 150 nm for an average wavelength of 545 nm (green). The effective thickness of the k / 4 plate is between 150 and 300 lam. Electrode layers 7, 8, which consist of parallel strips and are crossed to one another, are applied to the inner sides of the carrier plates 1, 2, so that a display is formed from matrix points. A nematic liquid crystal 9 is filled into the cell with a negative dielectric anisotropy less than −1.5 and a birefringence between 0.04 and 0.15. A chiral addition of a maximum of 2 percent by weight is admixed to the liquid crystal 9. A mixture of substances as used in CH patent application no.
443 / 83-5 is known. It has a dielectric anisotropy = = - 1.7 and a birefringence An = 0.09. The threshold voltage of this mixture is 2.9 V. As a chiral additive, 1.2% by weight of CB 15 from BDH England is added.
The layer thickness d of the liquid crystal 9 should be less than 10
to be. In this example it is 5.8 µm. The inner surfaces of the carrier plates are rubbed and subsequently silanized. such as. is known from Appl. Phys. Letters, Vol.
22. No. 8 (1973), pages 386-388. The orientations of the rubbed layers form an angle between 80 "and 100, preferably of about 90, to one another. The polarization axis of the adjacent linear polarizer and the rubbing direction of the orientation layer are parallel to one another.
The pre-tilting of the liquid crystal 9 at the orientation layers is between 0.4 and 2.0, in particular around 1.0 "to the carrier plates normal. This means that there is a relationship between the layer thickness d and the pitch of the total twist P of the liquid crystal 9 in the range from 0. 1 to 0.5, in particular between 0.20 and 0.35.
An external reflector 10 or a transflector 10 is arranged on the rear of the rear carrier plate 2 via the circular polarizer 5, 6 or via the linear polarizer 6.
Such a reflector is e.g. known from CH-A-618 018. The transflector is e.g. described in CH-A-619 301.
If an internal reflector 12 is used, as indicated in the detail in Fig. La, there is only one circular or linear polarizer on the front carrier plate 1. The internal reflector is e.g. known from DE-A-26 29765. Even in the arrangement with an external reflector, only a circular or linear polarizer can be provided on the front carrier plate.
2 and 3, the electro-optical characteristics of conventional and inventive liquid crystal displays with an external or. shown with an internal reflector and a polarizer. The applied operating voltage in volts is plotted on the abscissa, the intensity of the reflected light in arbitrary units on the ordinate. The curves in Fig. 2 are for a conventional liquid crystal display of the homeotropic type (without chiral addition) with a linear polarizer (curve A ') respectively. recorded with a circular polarizer (curve B '). Correspondingly, curves A and B are shown in FIG. 2 for the liquid crystal display according to the invention (with chiral additive).
3, curves C and C 'were measured with a linear polarizer and curves D and D' were measured with a circular polarizer, corresponding to FIG.
The measurement results of the conventional and of the liquid crystal displays according to the invention are given in the tables below. Table 1 belongs to FIG. 2, table 2 to FIG. 3. In these tables, Q is the ratio U9o% / UIo%, which determines the degree of multiplexing M of the display.
Etc. and UIO% are the tensions at which 90% respectively. 10% of the incident light is reflected. UFr is the threshold voltage, which is determined by the Freedericke threshold of the liquid crystal, K is the contrast ratio of the display.
Table 1 conventional new linear circular linear circular
Q 1.17 1.78 1.23 1.22
M 40 39 71 76 UF 2.93 2.89 2.52 2.46
K 3: 1 5: 1 3: 1 5: 1
Table 2 conventional new linear circular linear circular
Q 1.13 1.10 1.09 1.08
M 71 112 154 180
UFr 3.07 2.92 2.74 2.71
K 2: 1 3: 1 2: 1 3: 1