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Dokumentenidentifikation DE69838291T2 20.12.2007
EP-Veröffentlichungsnummer 0000990943
Titel Verbesserte Flüssigkristallanzeigevorrichtung
Anmelder Centre for Liquid Crystal Research, Bangalore, Karnataka, IN
Erfinder Kumar, Sandeep, Bangalore-560 013, Karnataka, IN;
Manickam, Mayandithevar, Bangalore-560 013, Karnataka, IN;
Chandrasekhar, Sivaramakrishna, Bangalore-560 013, Karnataka, IN;
Krishna Prasad, Subbarao, Bangalore-560 013, Karnataka, IN;
Gopinathan Nair, Geetha, Bangalore-560 013, Karnataka, IN;
Sreenivasamurthy Shankar Rao, Doddamane, Bangalore-560 013, Karnataka, IN
Vertreter Vossius & Partner, 81675 München
DE-Aktenzeichen 69838291
Vertragsstaaten DE, FR, GB, IT, NL
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 01.10.1998
EP-Aktenzeichen 983079963
EP-Offenlegungsdatum 05.04.2000
EP date of grant 22.08.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 20.12.2007
IPC-Hauptklasse G02F 1/137(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP

Beschreibung[de]
Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung betrifft eine verbesserte Flüssigkristallanzeige (LCD)-Vorrichtung, die in vielen elektronischen Produkten verwendet wird, wie zum Beispiel photoleitenden Systemen, ferroelektrischen Bauelementen, Leuchtdioden, photovoltaischen Solarzellen, optischen Datenspeichervorrichtungen und Hybridcomputerchips für die Molekularelektronik.

Allgemeiner Stand der Technik

Die Industrie für Flüssigkristallvorrichtungen ist derzeit eine Multimilliarden-Dollar-Industrie. In dieser Industrie reichen die Produkte von einfachen Uhranzeigen bis hin zu Flachbildschirm-Farbfernsehgeräten. Die in der vorliegenden Erfindung beschriebene Vorrichtung hat insofern Vorteile gegenüber den herkömmlichen LCD-Vorrichtungen, als sie einen weiten und symmetrischen Betrachtungswinkel und keine Umkehrung des Kontrastverhältnisses in jeglicher Richtung aufweist und auch zu einer Vereinfachung des Herstellungsprozesses führt. Dementsprechend ist die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung sehr nützlich für verschiedene Anwendungen in der Flüssigkristall-Industrie.

Wenn molekulare Kristalle auf ihren Schmelzpunkt erwärmt werden, so gehen sie in der Regel in die flüssige Phase über. Die periodische Struktur des Gitters sowie die Ausrichtungsordnung der Moleküle werden gleichzeitig zerstört. Wenn jedoch die konstituierenden Moleküle eine ausgeprägte Anisotropie der Form haben, wie zum Beispiel ein Stab oder eine Scheibe, so kann das Schmelzen des Gitters dem Verschwinden der Ausrichtungsordnung vorausgehen. Man hat dann eine Zwischenphase, die aus Molekülen besteht, die mehr oder weniger parallel zueinander angeordnet sind, aber gleichzeitig einen gewissen Grad an Fluidität aufweisen. Die Moleküle können sich übereinander schieben, während sie immer noch ihre Parallelität beibehalten. Das Fluid ist daher anisotrop, trübe und weist wie ein Kristall optische Doppelbrechung und dielektrische Anisotropie auf. Bei einer höheren Temperatur findet orientiertes Schmelzen statt, und das anisotrope Fluid verwandelt sich in die gewöhnliche isotrope klare Flüssigkeit. Solche Zwischenphasen, die das Ergebnis einer Erwärmung oder Abkühlung sind, bezeichnet man als thermotrope Flüssigkristalle.

Thermotrope Flüssigkristalle lassen sich im weiten Sinne in zwei Typen klassifizieren: (i) jene, die aus stabförmigen Molekülen bestehen ("calamitische" Flüssigkristalle genannt), die man seit Ende des 19. Jahrhunderts kennt und die die Mehrheit der derzeit bekannten Flüssigkristalle bilden, und (ii) jene, die aus scheibenförmigen Molekülen bestehen ("discotische" Flüssigkristalle genannt), die in jüngerer Zeit entwickelt wurden.

Verweise auf den Stand der Technik

Discotische Flüssigkristalle, die erst 1977 von uns entdeckt wurden, stellen eine neue Klasse thermotroper Flüssigkristalle dar. Diesbezüglich kann man in der Schrift von S. Chandrasekhar, B. K. Sadashiva und K. A. Suresh, Pramana, 9, 471-480 (1977), nachschlagen. In diesem Fall sind die Scheiben übereinander angeordnet, so dass Säulen entstehen, wobei die verschiedenen Säulen ein zweidimensionales Gitter bilden. Die säulenartige Basisstruktur ist in 1 der Zeichnungen gezeigt, die dieser Spezifikation beiliegen. Es sind eine Reihe von Modifikationen der oben erwähnten Basisstruktur festgestellt worden.

Einige discotische Verbindungen weisen auch eine nematische (ND) Phase auf. Dabei handelt es sich um eine fluide Phase, die aus einer orientiert-geordneten Anordnung von Scheiben besteht, allerdings ohne eine langgestreckte Translationsordnung, ein wenig wie ein Stapel Münzen, wie in 2 der Zeichnungen gezeigt, die dieser Spezifikation beiliegen. Im Gegensatz zu den gewöhnlichen nematisch-calamitischen Flüssigkristallen sind jedoch die nematisch-discotischen Flüssigkristalle optisch negativ. Die bevorzugte Ausrichtung der Achse der Scheibe wird als der "Ausrichter" bezeichnet, wie in 2 der Zeichnungen gezeigt.

Das Aufkommen discotischer Flüssigkristalle löste eine Welle von Aktivitäten auf diesem Gebiet aus, und bis heute sind mehr als eintausend discotische Verbindungen berichtet worden. Als Beispiele seien folgende discotische Verbindungen genannt: Hexaalkonoyloxybenzene, Hexaalkoxytriphenylene, bis-(4-n-decylbenzoyl)methanato-Kupfer (II), Hexa-n-alkanoate von Truxen und octasubstitutierte Phthalocyanine.

Die möglichen Verwendungen solcher Materialien sind quasi-eindimensionale Leiter, photoleitende Systeme, ferroelektrische Bauelemente, Leuchtdioden, photovoltaische Solarzellen, optische Datenspeichervorrichtungen und Hybridcomputerchips für die Molekularelektronik.

Anzeigevorrichtungen auf der Grundlage von calamitischen Flüssigkristallen sind einschlägig bekannt. Eine weithin verwendete Vorrichtung ist die verdrehte nematische (Twisted Nematic – TN) Anzeigevorrichtung. Bei einer verdrehten nematischen Anzeigevorrichtung sind zwei transparente Glasplatten auf ihren Innenflächen mit einer dünnen Schicht aus transparentem, elektrisch leitendem Material, wie zum Beispiel Indium-Zinn-Oxid, und des Weiteren mit einer dünnen Schicht eines Polyimids beschichtet. Das Verfahren des unidirektionalen Reibens der Substrate mit Baumwolle oder Reyon- oder Nylongewebe wird weithin angewendet, um eine makroskopische Ausrichtung des Flüssigkristallausrichters zu erreichen. Die zwei Glasplatten werden mit Hilfe von Abstandshaltern in einem Abstand von ungefähr 6-10 &mgr;m voneinander gehalten, so dass eine Zelle entsteht, wobei die Reiberichtungen der Polyimidschichten orthogonal zueinander verlaufen. Der Spalt zwischen den Substraten der Zelle ist mit einem calamitisch-nematischen Flüssigkristall gefüllt. Aufgrund der Grenzbedingungen wird der nematische Flüssigkristall parallel zur Reiberichtung jeder Glasplatte ausgerichtet, und folglich wird der Ausrichter über die Distanz der nematischen Schicht um 90° verdreht. Es werden Polarisatorfolien auf die Außenflächen der Glasplatten geklebt, wobei die Schwingungsachse (Polarisationsachse) jeder Folie parallel zur Reiberichtung der Platte verläuft, auf die sie geklebt ist. Unpolarisiertes Licht wird durch den Polarisator, der auf der Eintrittsseite der Zelle angebracht ist, in linear polarisiertes Licht umgewandelt und tritt auf der Austrittsseite mit einer um 90° gedrehten Polarisationsachse aus. Das austretende Licht wird durch den zweiten Polarisator durchgelassen. Darum erscheint in dieser Konfiguration, dem sogenannten Normalweißmodus, die Anzeige im nicht-aktivierten Zustand hell. Ein Weißmodus mit vergrößertem Betrachtungswinkel kann erreicht werden, indem man die Polarisatoren mit ihren Polarisationsachsen senkrecht zu den Reiberichtungen einstellt. Das Anlegen eines elektrischen Feldes senkrecht zu der Schicht richtet die Flüssigkristallmoleküle (von positiver dielektrischer Anisotropie, &Dgr;&egr;>0) mit ihren Längsachsen entlang der Senkrechten der Schicht aus. In diesem aktivierten Zustand wird die Polarisationsachse des Lichts nicht durch das flüssigkristalline Medium gedreht, und die Anzeige erscheint schwarz. Das Ausrichten eines Polarisators parallel und des zweiten Polarisators senkrecht zur Reiberichtung führt zu einem schwarzen Aussehen im unaktivierten Zustand und einem hellen Aussehen im aktivierten Zustand. Dieser sogenannte Schwarzmodus ist für Armaturenbrettanwendungen in Kraftfahrzeugen nützlich.

Der Hauptnachteil des oben beschriebenen Vorrichtungstyps ist, dass bei schrägem Betrachten die Betrachtungswinkelcharakteristik schlecht ist, was zu Kontrastverlust und bei bestimmten Azimutwinkeln sogar zu einer Kontrastumkehrung führen kann. Siehe 3 der Zeichnungen, die der Schrift von Y. Toko, T. Sugiyama, K. Katoh, Y. Imura und S. Kobayashi, J. Appl. Phys., 74, 2071-75 (1993), entnommen ist und ein typisches Poldiagramm des Kontrastverhältnisses (Contrast Ratio – CR) für eine herkömmliche TN-Vorrichtung zeigt.

Eine andere weithin verwendete Vorrichtung ist die superverdrehte nematische (Supertwisted Nematic – STN) Vorrichtung. Der Aufbau einer solchen Vorrichtung ähnelt dem einer TN-Vorrichtung, wie sie oben erläutert wurde, nur dass der Verdrehungswinkel des Ausrichters nicht 90° beträgt, sondern zwischen 180° und 270° liegt. Den größeren Verdrehungswinkel erreicht man durch Einarbeiten einer geeigneten Menge einer chiralen Verbindung als einen Dotanden in das nematische Material, bevor es in die Zelle eingefüllt wird. Allerdings führt diese Vorrichtung zu keinerlei Verbesserung der Betrachtungswinkelcharakteristik.

Sowohl die TN- als auch die STN-Vorrichtung sind mit dem zusätzlichen Nachteil behaftet, dass es bei multiplexierten Anzeigen einen großen Unterschied in der Pixelkapazitanz zwischen dem EIN- und dem AUS-Zustand gibt, was zu dem Problem des Übersprechens zwischen Pixeln führt.

Die Betrachtungswinkelprofile, die Symmetrie und die Winkelabhängigkeit des Intensitätskontrastverhältnisses zwischen dem EIN- und dem AUS-Zustand einer Anzeigevorrichtung sind wichtige Kriterien zum Bestimmen der Leistungsqualität der Vorrichtung. Es sind verschiedene Versuche unternommen worden, um die Leistung solcher Vorrichtungen zu verbessern. Diese Versuche zielen vor allem darauf ab, die Betrachtungswinkelcharakteristik unter Verwendung verschiedener Techniken zu verbessern, wie zum Beispiel Unterteilen jedes Pixels in Unterpixel, Hinzufügen von Verzögerungsfilmen oder durch Anlegen eines elektrischen Feldes parallel zur Substratebene. Der bemerkenswerte Punkt bei allen diesen Versuchen ist die Tatsache, dass das verwendete flüssigkristalline Material vom nematisch-calamitischen Typ ist. Bis jetzt sind noch keine Versuche unternommen worden, nematischdiscotisches Material zum Herstellen einer Anzeigevorrichtung zu verwenden.

Zum Beispiel kann hinsichtlich der Modifikation, die auf dem Anlegen eines elektrischen Feldes parallel zur Ebene des Substrats basiert, in den Schriften von G. Baur, R. Kiefer, H. Klausmann und F. Windscheid, Liquid Crystal Today, 5, 13-14 (1995); M. Oh-e, M. Yoneya und K. Kondo, J. Appl. Phys., 82, 528-535 (1997); S. H. Lee, H. Y. Kim, I. C. Park, B. G. Rho, J. S. Park, H. S. Park und C. H. Lee, Appl. Phys. Lett., 71, 2851-2853 (1997), nachgeschlagen werden. Bei diesem Verfahren haben die Autoren die Betrachtungswinkelcharakteristik von Flüssigkristallvorrichtungen durch Verwenden von in der Ebene liegenden Elektroden auf nur einem der Substrate und durch vermeiden der Asymmetrie des Ausrichterprofils verbessert.

In den Schriften von H. Mori, Jpn. J. Appl. Phys., 36, 1068-1072 (1997); H, Mori, Yoji Itoh, Yosuke Nishiura, Taku Nakamura, Yukio Shinagawa, Jpn. J. Appl. Phys., 36, 143-147 (1997), wurde ein optischer Kompensator mit negativer Doppelbrechung vorgestellt, um die Menge des entweichenden Lichts im dunklen Zustand zu verringern.

In den Schriften von K. H. Yang, Jpn. J. Appl. Phys., 31, L1603-1605 (1992), und J. Chen, P. J. Bos, D. R. Bryant, D. L. Johnson, S. H. Jamal, J. R. Kelly, SID 95 Digest, 865-868 (1995), haben die Autoren mehrere Bereiche der Flüssigkristalle verwendet, in denen die Ausrichtung des Ausrichters in jedem der Bereiche (Pixel) verschieden war.

Die in der oben beschriebenen Art und Weise hergestellten Vorrichtungen verbessern nicht zufriedenstellend die Betrachtungswinkelcharakteristik der Vorrichtung. Außerdem beinhalten sie zusätzliche Schritte im Herstellungsprozess.

In den Schriften von Y. Toko, T. Sugiyama, K. Katoh, Y. Limura und S. Kobayashi, SID 93 Digest, 622-625 (1993); J. Appl. Phys., 74, 2071-75 (1993), ist ein einfacherer Prozess zum Herstellen von LCDs mit verbesserter Betrachtungswinkelcharakteristik offenbart worden. In diesem Prozess werden Polymerfilme auf die transparenten leitenden Substrate aufbeschichtet, aber das Reiben entfällt. Der nicht-geriebene Polymerfilm ist optisch und strukturell isotrop, und der Ausrichter verläuft parallel zu den Oberflächen der Substrate, aber in der Ebene des Substrats im AUS-Zustand zufällig ausgerichtet. Im EIN-Zustand verläuft der Ausrichter senkrecht zu den Oberflächen der Substrate. Diese sogenannte amorphe TN-Vorrichtung erbringt eine verbesserte Betrachtungswinkelcharakteristik, die frei von Kontrastumkehrung ist. Siehe 4 der Zeichnungen, die der oben erwähnten Schrift von Toko und Mitarbeitern entnommen ist. Es ist anzumerken, dass das in dieser Vorrichtung verwendete Flüssigkristallmaterial auch wieder vom nematischcalamitischen Typ und nicht vom nematisch-discotischen Typ ist.

Mit dem Wissen um die Bedeutung einer Verbesserung der Betrachtungswinkelcharakteristik von Flüssigkristallvorrichtungen haben wir intensive Forschungsarbeiten in dieser Richtung unternommen. Unsere unablässige Forschungsarbeit führte uns zu der Entdeckung, dass, wenn nematisch-discotische Materialien in Flüssigkristallvorrichtungen verwendet werden, die Betrachtungswinkelcharakteristik solcher Vorrichtungen weiter verbessert werden kann.

Aufgaben der Erfindung

Darum besteht die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung einer Flüssigkristallvorrichtung mit einer verbesserten Betrachtungswinkelcharakteristik unter Verwendung von nematisch-discotischem Material.

Eine weitere bevorzugte Aufgabe dieser Erfindung ist die Bereitstellung einer Flüssigkristallvorrichtung, bei der keine Umkehrung des Kontrastverhältnisses in jeglicher Richtung stattfindet.

Eine weitere bevorzugte Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Flüssigkristallvorrichtung mit verringertem Unterschied in der Pixelkapazitanz zwischen dem EIN- und dem AUS-Zustand, was zu einem deutlichen Verringern des Übersprechens im Fall einer multiplexierten Anzeigevorrichtung führt.

Eine weitere bevorzugte Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Flüssigkristallvorrichtung, die mittels eines einfachen Herstellungsprozesses hergestellt wird.

Kurzdarstellung der Erfindung

Um die oben genannten Aufgaben zu erfüllen, stellt die Erfindung zum ersten Mal eine Flüssigkristallvorrichtung bereit, die nematischdiscotisches Material aufweist.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung unterscheidet sich von jeder der zuvor offenbarten LCDs dadurch, dass sie ein nematisch-discotisches Material verwendet und kein calamitisches Material enthält. Bis jetzt ist noch nie ein nematisch-discotisches Material für die Herstellung einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung verwendet worden. Das verwendete Material ist von negativer dielektrischer Anisotropie (&Dgr;&egr;<0).

Dementsprechend stellt die vorliegende Erfindung eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung nach Anspruch 1 bereit.

Die Zelle kann zwischen einem Paar gekreuzter Polarisatoren angeordnet werden.

Die in der Vorrichtung verwendeten Substrate können aus Glas, Kunststoff oder anderen ähnlichen transparenten Materialien hergestellt sein. Es können elektrisch leitende Materialien wie zum Beispiel Indium-Zinn-Oxid, Zinnoxid usw. zum Beschichten der Substrate verwendet werden. Die resultierenden Substrate können bevorzugt mit einer zusätzlichen Schicht Polymer beschichtet sein, um den Kontakt zwischen dem nematischdiscotischen Material und dem Substrat gleichmäßig zu machen. Das Polymer kann, wenn es verwendet wird, aus einer Klasse von Polymeren ausgewählt sein, wie zum Beispiel Polyimiden, Polyamiden, Polyvinylalkohol oder einer ähnlichen Klasse von Polymeren. Der Spalt zwischen den Substraten in der Zelle wird vorzugsweise mit Hilfe von Abstandshaltern definiert, die aus Polyethylenterephthalatfilmen, Polyimidfilmen, Glasmikrokugeln usw. ausgewählt sein können. Die Verwendung von Polarisatoren kann vermieden werden, indem man eine geeignete Menge eines bekannten discotisch-pleochroischen Farbstoffs als einen Dotanden in das nematisch-discotische Material einarbeitet, bevor die Zelle befüllt wird. Zu diesem Zweck können Farbstoffe wie zum Beispiel Derivate von Anthraquinon, Phthalocyanin, Porphyrin usw. verwendet werden.

Das nematisch-discotische Material wird zwischen den Substraten angeordnet. Die scheibenförmigen Moleküle haften flach an den beschichteten Oberflächen der Substrate. Infolgedessen wird das nematisch-discotische Material vorzugsweise einheitlich ausgerichtet, wobei der Ausrichter senkrecht zur Oberfläche (d. h. entlang der z-Richtung in 5 der Zeichnungen) verläuft. Bei Anlegen eines elektrischen Feldes entlang der z-Richtung wird der Ausrichter in dem Material parallel zu den Oberflächen der Substrate neu ausgerichtet, wobei der Ausrichter in der x-y-Ebene (6 der Zeichnungen) zufällig ausgerichtet ist. Somit gibt es zwischen gekreuzten Polarisatoren einen Übergang von einem dunklen zu einem hellen Zustand, wenn das Feld eingeschaltet wird.

Die Vorrichtung kann auch in einem Reflexionsmodus verwendet werden. Für eine solche Anwendung kann ein optischer Reflektor an der Unterseite der Anzeigevorrichtung integriert werden.

Das nematisch-discotische Material, das in der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann unter jeglichen Substanzen ausgewählt werden, die negative dielektrische Anisotropie aufweisen, wie zum Beispiel Hexakis((4-nonylphenyl)ethynyl)benzen mit zum Beispiel der in 7 der Zeichnungen gezeigten Formel, Undecenylpentakis[(4-pentylphenyl)ethynyl]phenylether mit zum Beispiel der in 8 der Zeichnungen gezeigten Formel und &agr;,&ohgr;-bis[penta(4-pentylphenylethynyl)phenoxy]alkan mit zum Beispiel der in 9 der Zeichnungen gezeigten Formel sowie Derivative von Triphenylen mit zum Beispiel den in den 10(a) und (b) der Zeichnungen gezeigten Formeln.

Die Verbindung der in 7 gezeigten Formel weist die folgende Sequenz von Übergängen auf [B. Kohne und K. Praefcke, Chimia, 41, 196-198 (1987); G. Heppke, A. Ranft und B. Sabaschus, Mol. Cryst. Liq. Cryst. Lett., 8, 17-25 (1991)]

Die Verbindung der in 8 gezeigten Formel weist die folgende Sequenz von Übergängen auf [K. Praefcke, B. Kohne, B. Gündogan, D. Singer, D. Demus, S. Diele, G. Pelzl und U. Bakowsky, Mol. Cryst. Liq. Cryst., 198, 393-405 (1991)]

Die Verbindung der in 9 gezeigten Formel weist die folgende Sequenz von Übergängen auf [K. Praefcke, B. Kohne, B. Gündogan, D. Singer, D. Demus, S. Diele, G. Pelzl und U. Bakowsky, Mol. Cryst. Liq. Cryst., 198, 393-405 (1991)]

Die Verbindungen der in 10 gezeigten Formeln weisen die folgende Sequenz von Übergängen auf [T. J. Phillips, J. C. Jones und D. C. McDonnell, Liquid Crystals, 15, 203-215 (1993)]

Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung kann entsprechend den im Folgenden genannten Einzelheiten hergestellt werden. Es werden geeignete Substrate ausgewählt, die im sichtbaren Bereich des Spektrums transparent sind. Auf diese Substrate wird eine Beschichtung aus einem transparenten, elektrisch leitenden Material aufgetragen. Erforderlichenfalls kann eine zusätzliche Beschichtung eines Polymers aufgetragen werden, um die gleichmäßige Adhäsion des nematisch-discotischen Materials an den Substraten zu verbessern. Ein Abstandshaltermaterial zum Fixieren des Abstandes zwischen den Substraten wird auf den nichtelektrisch aktiven Bereichen der Substrate verwendet. Der Spalt zwischen den zwei Substraten wird mit der benötigten Menge des nematisch-discotischen Materials aufgefüllt, um eine Zelle zu bilden. Dies geschieht durch Erwärmen der Zelle während des Befüllungsprozesses auf eine Temperatur oberhalb des nematisch-isotropen Punktes und anschließendes Abkühlen der Zelle, bis sich das Material zur nematischen Phase wandelt. Das nematisch-discotische Material wird dann spontan auf die scheibenartigen Moleküle ausgerichtet, die flach an den Oberflächen haften, oder – äquivalent – mit dem Ausrichter senkrecht zu den Oberflächen (5). Da das ND-Material von negativer dielektrischer Anisotropie ist, führt das Anlegen eines genügend starken elektrischen Feldes, das größer als ein Schwellenwert ist, dazu, dass die Ausrichter parallel zu den Oberflächen der Substrate ausgerichtet werden, aber in der x-y-Ebene (6) zufällig ausgerichtet werden. Somit gibt es zwischen gekreuzten Polarisatoren einen Übergang vom dunklen zum hellen Zustand, wenn das elektrische Feld eingeschaltet wird. Wegen des Verankerns der Moleküle an den Grenzschichten kehrt das Material im AUS-Zustand in die Ausgangskonfiguration zurück.

In einer Ausführungsform wird ein optischer Reflektor an der Unterseite der Vorrichtung für deren Verwendung in einem Reflexionsmodus angeordnet.

Eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung wurde wie oben erläutert unter Verwendung von Hexakis((4-nonylphenyl)ethynyl)benzen (von negativer dielektrischer Anisotropie &Dgr;&egr;=–0,18) hergestellt. Der interferometrisch gemessene Zellenspalt betrug 2,6 &mgr;m. Es wurde ein Sinuswellenimpuls einer Spannung von 10 Vrms und 1 kHz von 5 Sekunden Dauer mit einer Wiederholungsrate von 0,1 s–1 angelegt. Wenn die Vorrichtung durch Anlegen des elektrischen Feldes eingeschaltet wird, so beträgt die Zeit, die es dauert, bis die durchgelassene Intensität von 10% auf 90% der maximalen Intensität gestiegen ist, ~ 100 ms, und die Zeit von 10% auf 80% der maximalen Intensität beträgt ~ 50 ms. Eine typische elektro-optische Frequenzkurve, die unter Verwendung der oben beschriebenen Vorrichtung erhalten wird, ist in 11 der Zeichnungen gezeigt.

Das Poldiagramm des Kontrastverhältnisses zwischen den Intensitäten im EIN- und AUS-Zustand ist in 12 der Zeichnungen gezeigt. Diese Figur widerspiegelt, dass die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung sehr gute Kontrastverhältnisse aufweist, wobei die Konturen gleicher Kontrastverhältnisse nahezu konzentrische Kreise sind und keine Kontrastumkehrung aufweisen.

Vorteile der vorliegenden Erfindung

  • 1. Die Erfindung setzt zum ersten Mal nematischdiscotisches Material für die Herstellung einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung ein.
  • 2. Die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung überwindet die Nachteile herkömmlicher TN- und STN-Vorrichtungen, die mit nematisch-calamitischen Materialien arbeiten.
  • 3. Die Betrachtungswinkelcharakteristik der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ist weit und symmetrisch, wodurch die Leistung der Vorrichtung verbessert wird.
  • 4. Der Unterschied in der Pixelkapazitanz zwischen dem EIN- und dem AUS-Zustand für das nematisch-discotische Material ist geringer als der, der für die herkömmlichen TN- und STN-Vorrichtungen, die mit calamitischen Flüssigkristallen arbeiten, erhalten wird, wodurch Übersprechprobleme in multiplexierten Anzeigen verringert werden.
  • 5. Die Herstellung der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung wird vereinfacht, weil der Schritt, bei dem das Polymer gerieben wird, vermieden wird.
  • 6. Die Notwendigkeit des Beschichtens der Substrate mit einem Polymer kann ebenfalls vermieden werden, indem man Substrate verwendet, die optisch flache Oberflächen aufweisen, wodurch der Prozess der Herstellung der Vorrichtung weiter vereinfacht wird.
  • 7. Die Verwendung von Polarisatoren kann ebenfalls vermieden werden, indem man discotisch-pleochroische Farbstoffe in das nematisch-discotische Material einarbeitet, wodurch sich die Vorrichtung wirtschaftlich herstellen lässt.


Anspruch[de]
Flüssigkristallanzeigevorrichtung, die ein Paar transparenter, nicht-geriebener Substrate aufweist, wobei jedes Substrat ein transparentes, elektrisch leitendes Material aufweist, das als Elektrode dient und auf eine seiner Oberflächen aufbeschichtet ist, gekennzeichnet durch ein nematisch-discotisches Material mit negativer dielektrischer Anisotropie, das zwischen den beschichteten Oberflächen der Substrate angeordnet ist und flach und gleichmäßig an den beschichteten Oberflächen des Substrats anhaftet, wodurch eine einheitliche Ausrichtung der Achsen der Scheiben des nematisch-discotischen Materials unterstützt wird, das senkrecht zu den Oberflächen verläuft, wodurch eine Zelle gebildet wird. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei ein Material wie zum Beispiel Glas, Kunststoff oder ein anderes derartiges transparentes Material als Substrat verwendet wird. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei ein Material wie zum Beispiel Indium-Zinn-Oxid oder Zinnoxid als das elektrisch leitende Material zum Beschichten der Substrate verwendet wird. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die resultierenden Substrate mit einer zusätzlichen Schicht eines nicht-geriebenen Polymer beschichtet sind, um den Kontakt des Materials mit dem Substrat gleichmäßig zu machen. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Polymer aus einer Gruppe wie zum Beispiel Polyimiden, Polyamiden, Polyvinylalkohol oder einer ähnlichen Klasse von Polymeren ausgewählt ist. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Substrate mittels Abstandshaltern wie zum Beispiel Polyethylenterephthalatfilmen, Polyimidfilmen und Glasmikrokugeln voneinander beabstandet sind. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das verwendete nematischdiscotische Material unter jeglichen Substanzen ausgewählt ist, die negative dielektrische Anisotropie aufweisen, wie zum Beispiel Hexakis((4-nonylphenyl)ethynyl)benzen mit der in 7 gezeigten Formel, Undecenylpentakis[(4-pentylphenyl)ethynyl]phenylether mit der in 8 gezeigten Formel, &agr;,&ohgr;-bis[penta(4-pentylphenylethynyl)phenoxy]alkan mit der in 9 gezeigten Formel sowie hexasubstituiertes Triphenylen, wobei der Substituent
ist.
Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein optischer Reflektor an der Unterseite der Vorrichtung für deren Verwendung in einem Reflexionsmodus angeordnet ist. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein discotisch-pleochroischer Farbstoff wie zum Beispiel Derivative von Anthraquinon, Phthalocyanin und Porphyrin, in das nematisch-discotische Material eingearbeitet ist, wodurch die Notwendigkeit von Polarisatoren beseitigt wird. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Zelle zwischen einem Paar gekreuzter Polarisatoren angeordnet ist.






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