LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE WITH AN ALIGNMENT FILM AND METHOD FOR MANUFACTURING SAID DEVICE

Abstract: 1. A liquid crystal display device having a liquid crystal layer between two carrier plates at least one of which carrier plates is provided with a layer (orientation layer) which orientates the liquid crystal layer and whose surface possesses a pattern of parallel grooves, characterised in that the spacing between adjacent grooves ("structure constant") is in the order magnitude of the wavelength of the illuminating light, and that the orientation layer (10, 11) displays strips which run parallel to the grooves and consist of an electrically conductive or a dichroic material and which are spaced from one another by a distance corresponding to the structure constant.

Description: Flssigcrista1lanzeige Die Erfindung betrifft eine flüssigkristallanzeige gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein solches Display ist aus der DE-OS 22 56 317 bekannt. Arbeitet ein Flüssigkristalldisplay mit polarisiertem Licht, so enthält es gewöenlich aussen auf den beiden Trägerpiatten aufgeklebte Polarisatorfolien mit einer Joddotierten Polyvinylalkohol-Schicht. Die PVA-Schicht reagiert äusserst empfindlich auf die Umgebungsfeuchtigkeit und ist häufig dafür verantwortlich, dass die An- zeige schon nach relativ kurzer Zeit an Kontrast ver liert und schliesslich vollkommen unbrauchbar wird (vergl. hierzu DE-OS 25 44 940). Es ist deshalb auch schon diskutiert worden, die Polarisatoren in das Zelleninnere hinein zu verlegen. Ideal wäre es, wenn eine solche Schicht nicht nur polarisieren sondern auch noch die benachbarten Flüs sigkristallmoleküle ausrichten könnte. Die in dieser Richtung bisher unternommenen Versuche, beispielsweise charakteristische Deformationen von polymerhaltigen, mit einem dichroitischen Farbstoff versehenen Schichten (DE-OS 24 57 641 oder DE OS 24 22 784) haben jedoch noch nicht zu befriedigenden Ergebnissen geithrt. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Flfissigkristallzelle anzugeben, deren Orientierungsschicht nicht nur die benachbarten Flussigkristall- moleküle zuverlässig ausrichtet sondern auch' hindurch- tretendes Licht linear polarisiert. Zu diesem Zweck ist erfindungsgemäss die im Patentanspruch 1 angegebene Flfissigkristallanzeige vorgesehen. Dabei konnten die leitenden Streifen auch aus einem Halb- leitermaterial bestehen. Enthalten die Streifen einen dichroitischen Farbstoff, so sollten dessen Mblekflle eine Vorzagsrichtung einnehmen. Das Streifenmuster des vorgeschlagenen Displays wirkt als ein Gitterpolarisator. Ein solcher Polarisator lässt in einem relativ breiten Wellenlängenband nur diejenige Lichtkomponente passieren, die quer zur Streifeners treckung schwingt. Die untere Grenzwellenlänge dieses 3andes ist durch den lichten Abstand zwischen nebeneinanderliegenden Streifen gegeben. In der Praxis sollte man sicherheitshalber den Streifenabstand kleiner, etwa nur halb so gross wie die Wellenlänge des kurzwelligsten Beleuchtungs- lichtanteils machen. Ftir nähere Einzelheiten bezAg- lich des Aufbaus und der Wirkungsweise eines Gitterpolarisators wird auf die US-PS 30 46 839 verwiesen. Die ErSindung geht davon aus, dass sich fttr den Rillenabstand Werte finden lassen, die sowohl einen Gitterpolarisator mit hohem Polarisationsgrad für sicht bares Licht ermöglichen als auch eine einwandfreie Flüssigkristalltezturierung garantieren und dabei mit verfügbaren Materialien und Strahlungsquellen erzeugt werden können. Die Gitterkonstante eines Gitterpolarisators muss einige hotel /um betragen, der Rillenabstand einer Orientierwigsschicht'sollte kleiner als 10 m sein und ein Interferenzmuster mit einem Linienabstand von weniger als 1 /um kant mit Wellenlängen im fernen UV bzw. im Bereich weicher Röntgenstrshlung erzeugt werden. Auch wenn die derzeit erhältlichen UV- bzw. Rantgenquellen mit monochromatischer Strahlung noch relativ leistungsechwach sind und man somit lange. Belichtungazeiten benötigt, so wird dieser Umstand in vielen Fällen dadurch mehr als aufgewogen, dass die Polarisatoren der Luftfeuchtigkeit entzogen sind und ohne weiteres auf der Orientierungsschicht aufgebracht oder sogar im gleichen Fertigungsschritt mit der Orientierungsschicht hergestellt werden können. Die Realisierung der Orientierungsschicht gestaltet sich um so einfacher, je grösser die Gitterkonstante selen kann, d.h., Je langwelliger das zur Beleuchtung verwendete Licht ist. Daher wird in Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, die Flüssigkristallanzeige mit einem als Lichtfalle wirkenden Fluoreszenzkörper zu kombinieren, der das Anregungslicht für seine fluoreszierenden Partikel in einem engen, zu längeren Yellenlängen hin verschobenen Frequenzband wieder abgibt. Eine ausführliche Darstellung einer solchen Xn- zeigevorrichtung, die unter der 3ezeichDuag FLAD ("!luoressenzaktiviertes Display") bekannt geworden ist, wird in DE-OS 25 54 226 oder in "Elektronik" 6 (1977) 55 gegeben. Die Erfindung soll nun anhand eines besonders' bevor zarten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Figur näher erläutert werden, Die Figur zeigt in einem etwas schematisierten Seitenschnitt eine Sieben-Segment-flüssigkristallanzeige, bestehend aus der eigentlichen Plüssigkristallzelle 1 und einer in Betrachtungarichtung dahinter befindlichen Pluoreszenzplatte 2. Die Zelle enthält im einzelnen eine vordere Trägerplatte 3 und eine hintere räger- platte 4, die beide über einen Rahmen 6 dicht miteinander verbunden sind. Die vom Rahmen und den beiden Substraten begrenzte Rammer ist mit einer Flüssig- kristallschicht 7 ausgefüllt,. Die beiden Platten 3,4 sind auf ihren Innenseiten jeweils mit leitenden BelEgen (Elektrodensegmente 8, durchgehende ssückelek- trode 9) sowie mit einer orientierenden und polarisierenden Schicht 10,11, im folgenden einfach Orientierungsschicht genannt, versehen. Die Bluoressenz- platte trägt auf ihren vier Seitenflächen jeweils eine Reflexionsschicht 12 und hat hinter Jedem der Elektrodensegmente 8 ein Lichtaustrittafenster in Form einer in die Plattenrückseite eingebrachten Einkerbung 13. Die Flüssigkristallzelle arbeitet im vorliegenden Fall als eine sog. Drehzelle mit gekreuzten Polarisatoren (Ds-AS 21 58 563). Nähere Angaben über Beechaffenheit und Wirkungsweise der Fluoreszenzplatte ist, der bereits zitierten PLAD- Literatur zu entnehmen. Das (nicht dargestellte) Ansteuerteil ist so ausgelegt, dass Jeweils die nur zum Bildhintergrund gehörenden Elektrodensegmente aktiviert werden. Mit dieser "EomplementEransteue- rung", die weniger Leistung als eine herkömmliche Adressierung verbraucht, entsteht eine in der Pluo reszenzfarbe leuchtende Ziffer auf dnklem Grund. Die Orientierungsschicht lässt sich folgendermassen relativ einfach herstellen: Zunächst werden die Trägerplatten, die bereits mit ihren Elektrodenbelägen und ggf. mit einer Isolationsschicht versehen sind, mit einem Fotolack überzogen; der Lack besteht aus einem Material, das nach einer Erwärmting elektrisch leitend wird. Es würde genngen, den Fotolack nur auf die Elektrodensegmente bzw. auf die entspreehenden Bereiche der Bückelektrode aufzu- tragen, denn nur in diesen Teilflächen muss die Schicht orientieren und polarisieren. Der Lacküberzug wird anschliessend mit koharenten Röntgenstrahlquellen belichtet, die auf der Lackoberfläche ein streifen fUrmiges Interferenzmuster ausbilden. Der Abstand zwischen benachbarten Intensitätsmaxima bzw. -minima der interferierenden Röntgenstrahlen sollte sicherheitshalber so bemessen sein, dass in der fertigen Orientierungsschicht die transparenten Bander zwischen den leitenden Streifen eine Breite haben, die etwas kleiner ist als die kürzeste Wellenlänge des Flno- reszenzfarbenspektrums. Sodann ätzt man in üblicher Weise die Rillen aus dem Fotolack heraus, so dass praktisch nur noch zueinander parallele Wolle zurEck- bleiben. Dann wird der Lack erhitzt, bis er elektrisch leitend wird. Es entsteht eine Struktur, die einerseits die angrenzenden Flüs sigkris tallmoleküle plattenparallel in Richtung des Rillenverlaufs orientiert un & die andererseits das Beleuchtungslicht linear polarisiert. Ist dabei die Gitterkonstante so gewählt, dass sie sehr nahe an der Fluoreszenzbandkante liegt, so kann das (höherfrequente) anregungslicht für die fluoreszierenden Partikel auch durch die Zelle hindurch in die Fluoreszenzplatte gelangen. Eine solche PIAD-Ausfthrung verfügt über einen besonders hohen Helligkeitskontrast. Im geschilderten Beispiel ist die FlUssigkristall- schicht einheitlich homogen orientiert. Bei Bedarf könnte man die Flüssigkristallmoleküle auch noch gegen die Trägerplattenebene neigen. Kleine Verkippungen stellen sich vor allem dann ein, wenn die Orientierungsschicht an geeigneten Stellen Erhebungen aufweist. Erhebungen in Form von regel mässigen Rillenunterbrechungen liessen sich beispielsweise ohne weiteres durch ein modifiziertes Inter ferensmuster schafen. Verkippt homöotrope Texturen verlangen in der Regel zusätzliche Massnahmen; einige Beispiele sind in IEEE Trans. Electron Devices ED-24 (1977) 807 angegeben. Die Erfindung bietet zweifellos besondere Vorteile bei einer Drehzelle, denn die erfindungsgemäss erzeugten Textur- und Polarisationsachsen sind auto matisch so aufeinander abgestimmt, dass entweder ein dunkles Bild auf hellem Grund oder - bei Erweiterung der Drehzelle zu einem FLAD - ein farbiges Bild auf dunklem Grund mit optimalem Kontrast entsteht. Denkbar sind aber auch Flüssigkristalldisplays, die mit einem anderen Darstellungsprinzip betrieben werden. Beispielsweise kommen Zellen infrage, deren Flüssigkristallschicht im Ruhezustand (verkippt)homöotrop orientiert ist und im eingeschalteten Zustand eine plattenparallele Textur mit einer 900 -Ver- rillung in Richtung der Plattennormalen einnimmt (inverse Drehzelle Schliesslich könate man im Rahmen der Erfindung auch komplexe Orientierungsschichten mit lokal unterschiedlichen Ausrichtwirkungen realisieren, etwa durch Nebeneinandersetzen von einzelnen homogen bzw. homöotrop orientierenden Teilachichten. 10 Patentansprüche 1 Figur

Claims: Patentansprüche 1. Flüssigkristallanzeige mit einer FlUssigkristall- Schicht zwischen zwei Trägerplatten, von denen zumindest die eine Trägerplatte mit einer die Flüssig- kristallachicht orientierenden, aus einem lichtem- pfindlichen Material bestehenden Schicht (Orientierungsschicht) versehen ist, deren Oberfläche ein durch Belichtung mit interferierenden kohärenten Lichtquellen erzeugtes Muster aus zueinander parallelen Rillen aufweist, d a d u r c h g e k e n n Z e i c h n e t , dass der Abstand zwischen benachbarten Rillen > ("Struk- turkonstante") etwa in der Grössenordnung der Wellenlänge des 3eleuchtungslichtes liegt und dass die Orien tierungsschicht (10,11) ein weiteres Muster aus parallel zu den Rillen verlaufenden Streifen aufweist, die aus einem elektrisch leitenden oder dichroitischen Material bestehen und mit einem der Strukturkonstante entsprechenden Abstand voneinander distanziert sind. 2. Flfissigkristallanzeige nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n Z e i c h n e t , dass sich das Streifenmuster im Inneren der Orientierungsschicht (10,11) befindet. 3. Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass sich das Streifenmuster auf der Oberfläche der Orientierungsschicht (10,11) befindet. 4. Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h ne t , dass die Orientierungsschicht (10,11) aus einem elektrisch leitenden Fotolack besteht. 5. Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Orientierungsschicht (10,11) einen leitenden Zusatz, insbesondere Silber oder Gold, enthält. 6. Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass das Streifenmuster durch schräges Aufdampfen von leitfahigem oder dichroitischem Material auf die Orientierungsschicht (10,11) entstanden ist. 7. Flüssigkristallanzeige nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t dass die Orientierungsschicht (10,11) zusätzliche Erhebungen, insbesondere regelmässige Unterbrechungen der Rillen, aufweist. 8. Fllssigkristallanzeige nach einem der Ansprüche 1 bis 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t dass sie eine Drehzelle ist. 9. Flüssigkristallanzeige nach einem der9nsprüche 1 bis 8, mit einem Ansteuerteil, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass sie mit einem Körper (Fluoreszenzkörper 2) kombiniert ist, der aus einem Material mit einem Brechungsindex grösser 1 besteht, fluoreszierende Partikel enthält und mit Licht austrittsfenstern (13) versehen ist, die der Fltssig kristallanzeige zugeordnet sind, und dass das Ansteuerteil so ausgelegt ist, dass die Flüssigkristallanzeige komplementär angesteuert wird. 10* Verfahren zur Herstellung einer Flüssigkristall- anzeige nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die interferierenden kohärenten Lichtquellen Prequenzen im fernen UV bzw. im Bereich weicher RUntgen- strahlung abgeben.

Inventors: HEYNISCH, HINRICH, DR.RER.NAT., DIPL.-PHYS., KRUGER, HANS, DIPL.-PHYS., Krüger, Hans, Dipl.-Phys.
Applicants: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT BERLIN UND MUNCHEN
Application year: 1979
Main classification: G02F1
IPC codes: G02F1