DE3742379A1

DE3742379A1 - Fluessigkristall-anzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE3742379A1
Application number: DE19873742379
Authority: DE
Inventors: Yuichi Saito; Fumio Kadoo
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1986-12-19
Filing date: 1987-12-14
Publication date: 1988-06-23
Anticipated expiration: 2007-12-15
Also published as: IT1223467B; US4828364A; FR2608791A1; JPH0812350B2; DE3742379C2; IT8723006A0; FR2608791B1; JPS63155024A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flüssigkristall- Anzeigevorrichtung vom Negativ-Anzeigetyp mit darin aus gebildeter Lichtabschirmschicht.

Man erkennt bei Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen, die beispielsweise für Anzeigebereiche von Uhren oder In strumenten für Automobile verwendet werden, eine Negativ- Anzeige, wobei Buchstaben, Ziffern oder andere Muster leuchtend hell auf einer dunklen Anzeigeoberfläche dar gestellt werden.

Bei einer derartigen Negativ-Flüssigkristall-Anzeige vorrichtung wird an die Flüssigkristallschicht im Hinter grundbereich keine Spannung angelegt. Die Flüssigkristall moleküle sind im Hintergrundbereich verdreht, wobei sich das Licht entlang der verdrehten Flüssigkristallmoleküle fortpflanzt. Ferner ist ein Paar polarisierender Filme vorgesehen und so angeordnet, daß ihre Polarisations achsen parallel zueinander stehen, mit der Folge, daß im Hintergrundbereich kein Licht durchgelassen wird. Bei einer herkömmlichen Negativ-Flüssigkristall-Anzeige vorrichtung erfolgt die Lichtausbreitung im Hintergrund bereich auf die obenerwähnte, verdrehte Weise. Es be steht jedoch dadurch ein Problem, daß Licht einer be stimmten Farbe in gewissem Ausmaß durchgelassen wird, da die Durchlässigkeit der herkömmlichen Negativ-Flüs sigkristall-Anzeigevorrichtung von der Wellenlänge des Lichts abhängt. Das Verhältnis hinsichtlich des Kon trastes (Kontrastverhältnis) zwischen einem ersten Fall, bei dem ein Paar polarisierender Filme einfach mit ihren Polarisationsachsen senkrecht zueinander angeord net ist, und einem zweiten Fall, bei dem die Filme der art angeordnet sind, daß ihre Achsen parallel zueinan der angeordnet sind, ist äußerst hoch, z. B. mindestens 1000. Wenn jedoch bei einer herkömmlichen Negativ- Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung eine Flüssigkristall schicht sandwichartig zwichen den Polarisationsfilmen angeordnet ist, pflanzt sich das Licht auf die oben erläuterte, verdrehte Weise im Hintergrundbereich fort, wodurch keine ausreichende Polarisation hinsichtlich aller Farben erzielbar ist. Folglich beobachtet man im Hintergrundbereich einen Lichtdurchtritt, was bei her kömmlichen Vorrichtungen ein Problem darstellt.

Es ist vorgeschlagen worden, eine Lichtabschirmschicht im Hintergrundbereich auszubilden, um auf diese Weise den Lichtdurchtritt im Hintergrundbereich zu verhindern.

Wenn man jedoch eine derartige Lichtabschirmschicht vor sieht, einfach um das Durchsickern von Licht im Hinter grundbereich zu verhindern, so kann der Hintergrundbe reich zwar dunkel gemacht werden, das Durchsickern des Lichts wird jedoch immer noch beobachtet, und zwar in einem Nicht-Anzeige(dunklen)-Musterbereich innerhalb des Anzeige-Musterbereichs, wo keine Lichtdurchlässigkeit erwünscht ist. Somit tritt das gleiche Problem, wie es oben hinsichtlich des Hintergrundbereichs diskutiert wurde, nun in diesem Bereich auf. Falls das Verhältnis hinsichtlich des Dunkelheitszustands zwischen dem Hin tergrundbereich und diesem Nicht-Anzeige-Musterbereich wesentlich wird, kann es leicht zu einer fehlerhaften Ablesung der Anzeige kommen, da Licht an Bereichen durchgelassen wird, wo bei ordnungsgemäßer Funktion kein Lichtdurchtritt erfolgen sollte.

Man hat auch schon vorgeschlagen, eine Lichtabschirm schicht im Hintergrundbereich vorzusehen und gleich zeitig polarisierende Filme auf die gleiche Weise wie im Falle einer Positiv-Flüssigkristall-Anzeigevorrich tung anzuordnen. Bei dieser Anordnung wird Licht bei den Bereichen durchgelassen, wo keine Spannung an den Flüs sigkristall angelegt ist, und der Betrieb der Anzeige vorrichtung erfolgt, indem man den Flüssigkristall an Bereichen, wo kein Licht durchgelassen werden soll, mit Spannung beaufschlagt. An denjenigen Bereichen, wo Span nung an den Flüssigkristall angelegt wird, sind somit die Flüssigkristallmoleküle vertikal ausgerichtet, wo durch sie durch Farbeinflüsse nicht beeinflußt werden. Durch Anordnung eines Paars polarisierender Filme in der Weise, daß deren Polarisationsachsen senkrecht zu einander stehen, ist es möglich, einen ausgezeichneten Lichtabschirmeffekt zu erreichen, und zwar durch hinrei chende Ausnutzung der Polarisationsleistungsfähigkeit der polarisierenden Filme. Man kann auf diese Weise ei nen hohen Kontrast erzielen mit einem Verhältnis von mindestens 1000.

Mit einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, bei der eine Lichtabschirmschicht darin ausgebildet ist und pola risierende Filme aufweist, deren Polarisationsachsen in gleicher Weise angeordnet sind wie bei einer Positiv- Anzeigevorrichtung, ist es somit möglich, einen hohen Kontrast zu erzielen, wenn man die Anzeigevorrichtung von vorn betrachtet. Falls man die Anzeigevorrichtung je doch schräg betrachtet, tritt das Phänomen auf, daß in einem Nicht-Anzeige(dunklen)-Musterbereich, wo Spannung an den Flüssigkristall angelegt ist, Lichtdurchtritt in geringem Ausmaß beobachtet wird, und zwar aufgrund der Betrachtungswinkel-Abhängigkeit des Flüssigkristalls. Folglich besteht ein deutlicher Unterschied bei der Lichtdurchlässigkeit zwischen dem Bereich, wo der Licht durchtritt fast vollständig durch die Lichtabschirm schicht abgeschirmt ist, und dem Musterbereich im Nicht- Anzeigezustand, wo eine Spannung an den Flüssigkristall angelegt ist. Es kann somit leicht zu einer fehlerhaf ten Ablesung kommen.

Eine derartige Flüssigkristallvorrichtung eignet sich somit nur für Anwendungen, bei denen der Betrachtungs winkel beschränkt ist auf eine Ansicht genau von vorn oder auf eine bestimmte, spezifische Richtung. Probleme treten bei dieser Vorrichtung jedoch dann auf, wenn die ins Auge gefaßte Anwendung einen weiten Bereich der Be trachtungswinkel erforderlich macht.

Es ist somit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die obenerwähnten Probleme zu lösen.

Erfindungsgemäß wird eine Flüssigkristall-Anzeigevor richtung vom Negativ-Anzeigetyp geschaffen, umfassend eine Flüssigkristallzelle mit einer nematischen Flüssig kristallschicht, die sandwichartig zwischen Substraten angeordnet ist, welche mit Elektroden versehen sind, und wobei eine Lichtabschirmschicht alle Bereiche mit Aus nahme des Bereichs, der einem Anzeigemuste entspricht, abdeckt und wobei die Elektroden mit einer Spannung be aufschlagt werden können, die ausreicht, um den nemati schen Flüssigkristall im Anzeigemusterbereich mit Aus nahme eines gewünschten Anzeigemusters mit Energie zu beaufschlagen, und wobei ein Paar polarisierender Filme vorgesehen ist an beiden Seiten der Flüssigkristallzelle, wobei deren Polarisationsachsen derart angeordnet sind, daß Licht aus einem nicht-spannungsbeaufschlagten Be reich durchgelassen wird, wobei die Lichtabschirmschicht eine Lichtdurchlässigkeit von nicht über 1,0% aufweist und größer als die minimale Lichtdurchlässigkeit des Anzeigemusterbereichs während der Spannungsbeaufschla gung.

Erfindungsgemäß wird ein breiter Bereich des Betrach tungswinkels gewährleistet, ohne daß es zu Fehlablesun gen kommt. Gleichzeitig wird ein relativ hohes Kontrast verhältnis aufrechterhalten. Diese Vorteile werden er zielt, indem man die Lichtdurchlässigkeit der Lichtab schirmschicht einstellt, und zwar auf ein Niveau von nicht höher als 1,0%, insbesondere von 0,1 bis 1,0%, und höher als die minimale Lichtdurchlässigkeit des Anzeige musterbereichs während der Spannungsbeaufschlagung. Fer ner erfolgt der Betrieb des Anzeigemusterbereichs auf die gleiche Weise wie bei einem Positiv-Anzeigetyp.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt einer typischen Ausfüh rungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen dem Betrachtungswinkel und dem Kontrastverhält nis; und

Fig. 3 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen dem Betrachtungswinkel und dem Kontrastverhält nis bei Beispiel 1.

Die Erfindung soll nun unter Bezugnahme auf die Zeich nung im Detail erläutert werden.

Fig. 1 stellt als Querschnittsansicht eine typische Aus führungsform einer erfindungsgemäßen, verdrehten, nema tischen Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung vom Negativ- Anzeigetyp dar.

In Fig. 1 bezeichnet das Bezugszeichen 1 A ein Substrat, Bezugszeichen 2 A eine darauf ausgebildete Elektrode und mit 3 A ist eine Orientierungsschicht bezeichnet, die ferner darauf ausgebildet ist. Andererseits ist auf dem anderen Substrat 1 B eine Elektrode 2 B und eine Lichtab schirmschicht 4 mit einer Lichtdurchlässigkeit von nicht über 1,0% ausgebildet, und zwar derart, daß die anderen Bereiche mit Ausnahme des Anzeigemusterbereichs abge deckt sind. Darauf ist eine Orientierungsschicht 3 B ausgebildet. Ein derartiges Paar von Substraten wird so angeordnet, daß die Elektrodenoberflächen einander zuge wandt sind und die Substrate werden entlang ihrer Periphe rie mit einem Versiegelungsmaterial 5 versiegelt. Ein nematischer Flüssigkristall wird in das Innere einge spritzt, um eine Flüssigkristallschicht 6 auszubilden. Auf diese Weise erhält man eine Flüssigkristallzelle.

Auf beiden Seiten dieser Flüssigkristallzelle wird ein Paar polarisierender Filme 7 A und 7 B derart vorgesehen, daß ihre Polarisationsachsen so angeordnet sind, daß Lichtausschluß in einem Bereich erfolgt, wo Spannung an liegt, d. h. wie im Fall eines herkömmlichen Flüssig kristall-Anzeigeelements vom Positiv-Anzeigetyp.

Genauer gesagt, werden die Orientierungsschichten mit einer Verdrehung von etwa 90° ausgebildet, so daß im Zustand der Nicht-Spannungsbeaufschlagung die Flüssig kristallmoleküle in einem verdrehten Zustand mit einem Winkel von etwa 90° vorliegen. Die polarisierenden Filme sind derart angeordnet, daß die Polarisationsachsen par allel oder senkrecht zu den jeweiligen Orientierungs richtungen verlaufen. Das heißt, die Polarisations achsen der polarisierenden Filme sind mit einem Winkel von etwa 90° zueinander angeordnet.

Selbst dann, wenn die Orientierungsrichtungen einen Win kel von 90° bilden, kann die Verdrehung der Flüssigkri stallmoleküle einen Winkel annehmen, der nicht 90° ist, sondern 270° oder 450°. Es ist gleichfalls nicht erfor derlich, daß die Orientierungswinkel genau einen Winkel von 90° aufweisen; der Winkel kann auch 85° oder 100° betragen. Ferner ist der Winkel zwischen den Polarisa tionsachsen und den Orientierungsschichten nicht not wendigerweise auf die parallele oder senkrechte Be ziehung eingeschränkt und kann davon in einem gewissen Ausmaß abweichen, z. B. 5° bzw. 85° betragen.

Das Paar der polarisierenden Filme ist jedoch vorzugs weise derart angeordnet, daß ihre Polarisationsachsen senkrecht zueinander stehen. Unter diesen Bedingungen ist ein hohes Kontrastverhältnis erzielbar durch eine Verringerung der Lichtdurchlässigkeit während der Span nungsbeaufschlagung. Dieses Ergebnis ist deshalb mög lich, da die Anordnung der polarisierenden Filme die gleiche ist wie im Falle eines Positiv-Anzeigetyps, und zwar trotz der Tatsache, daß die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung vom Negativ-Anzeigetyp betrifft. Die Flüssigkristallmoleküle sind in denjenigen Bereichen, wo die Spannung anliegt, vertikal ausgerichtet und Licht wird durch das Paar der polarisierenden Filme, die an beiden Seiten der Bereiche angeordnet sind, wobei ihre Polarisationsachsen senkrecht zueinander stehen, aus geschlossen, so daß dieser Bereich in dem erforderli chen Ausmaß verdunkelt wird.

Die bei der vorliegenden Erfindung verwendeten Substrate sind nicht kritisch. Es kann sich um beliebige Substra te handeln, solange sie transparent sind. Sie können beispielsweise aus Glas oder Kunststoffmaterial beste hen. Auf ihren inneren Oberflächen wird eine transpa rente Elektrode ausgebildet durch eine transparente, leitfähige Schicht aus z. B. In₂O₃-SnO₂(ITO), SnO₂ oder In₂O₃. Die transparente Elektrode kann mit einer leit fähigen Schicht verbunden sein, die z. B. einem Metall oder einer leitfähigen Paste besteht, um auf diese Weise eien Anschluß an einen Betriebsstromkreis herzustellen.

Als Orientierungsschichten kommen beliebige Orientie rungsschichten in Frage, solange sie in der Lage sind, den Flüssigkristall zu orientieren. Die Schichten können ausgebildet werden, indem man eine Schicht aus einem organischen Polymeren, wie Polyimid, Polyamid oder Poly vinylalkohol, oder einem anorganischen Material, wie SiO₂, TiO₂ oder Al₂O₃, einer Reibbehandlung unterwirft oder durch Schrägbedampfung. Derartige Orientierungs schichten können aus einer einschichtigen Struktur oder aus einer Doppelschichtstruktur bestehen, je nach den Erfordernissen des Falls.

Die Lichtabschirmschicht der erfindungsgemäßen Vorrich tung kann auf der inneren Oberfläche der Flüssigkri stallzelle oder auf deren äußerer Oberfläche ausgebil det sein. Ihre Lichtdurchlässigkeit ist so eingestellt, daß sie nicht höher ist als 1,0%, insbesondere von 0,1 bis 1,0% beträgt. Die Lichtdurchlässigkeit dieser Licht abschirmschicht ist andererseits so eingestellt, daß sie höher ist als die minimale Lichtdurchlässigkeit des Anzeigemusterbereichs während der Spannungsbeaufschla gung, und zwar vorzugsweise 2 bis 20mal höher als die minimale Lichtdurchlässigkeit. Es wird bevorzugt, die Lichtabschirmschicht auf der inneren Oberfläche der Flüssigkristallzelle auszubilden, da eine Positionsver schiebung zwischen dem Anzeigemuster und der Lichtab schirmschicht, d. h. das Parallax-Problem, weniger wahr scheinlich ist, wenn die Beobachtung aus einer schrägen Richtung erfolgt.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine derarti ge Konstruktion deshalb vorgesehen, weil die Lichtdurch lässigkeit im Anzeigemusterbereich variiert, und zwar je nach der Richtung, aus der dieser Bereich betrachtet wird. Dies liegt daran, daß die Flüssigkristallmoleküle in diesem Bereich in einer bestimmten Richtung ausge richtet sind, während die Lichtdurchlässigkeit der Licht abschirmschichten bei Betrachtung aus einer beliebigen Richtung, mit Ausnahme der Richtung genau von vorn, im wesentlichen gleich ist. Falls es lediglich erforderlich ist, ein hohes Kontrastverhältnis bei Betrachtung aus einer bestimmten, spezifischen Richtung zu verwirkli chen, gelingt dies in einfacher Weise dadurch, daß man die Lichtdurchlässigkeit der Lichtabschirmschicht gleich groß wie die minimale Durchlässigkeit des Anzeigemuster bereichs während der Spannungsbeaufschlagung macht. In einem solchen Fall kann das Kontrastverhältnis leicht auf einen so hohen Wert wie mindestens 2000 gebracht wer den. Falls jedoch die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung für eine Betrachtung innerhalb eines relativ breiten Be reichs von Betrachtungswinkeln geeignet sein soll, dann nimmt die Lichtdurchlässigkeit des Anzeigemusterbereichs während der Spannungsbeaufschlagung in Abhängigkeit von der Richtung, aus der die Vorrichtung betrachtet wird, zu. Folglich kommt es dazu, daß ein Abschnitt, der ord nungsgemäß dunkel erscheinen sollte, geringfügig erhellt ist, wodurch eine Falschablesung möglich wird. Bei der vorliegenden Erfindung ist die Lichtdurchlässigkeit der Lichtabschirmschicht derart eingestellt, daß sie höher ist als die minimale Lichtdurchlässigkeit des Anzeige musterbereichs während der Spannungsbeaufschlagung. Da durch wird die Möglichkeit derartiger Falschablesungen minimalisiert.

Die Lichtabschirmschicht ist im Hintergrundbereich des Anzeigemusters ausgebildet und kann gewöhnlich auf einem der Substrate ausgebildet sein. Die Schicht kann auch aufgeteilt und auf beiden Substraten ausgebildet sein. Es wird jedoch bevorzugt, die Schicht auf leidglich ei nem der Substrate auszubilden, da auf diese Weise die Anzahl der Verfahrensstufen verringert und eine Produk tivitätssteigerung erreicht wird.

Man kann eine derartige Lichtabschirmschicht beispiels weise ausbilden durch Aufdrucken einer lichtabschirmen den Tinte, wie einer Kohlenstoffpaste, oder durch Dampf abscheidung oder Plattierung einer metallischen Licht abschirmschicht, wie Aluminium, Nickel oder Chrom, auf der transparenten Elektrode und der isolierenden Schicht.

In der Richtung nach vorn, wo die Durchlässigkeit im allgemeinen auf dem minimalen Niveau liegt, wird durch eine derartige Lichtabschirmschicht im Hintergrundge biet im allgemeien eine größere Lichtmenge durchge lassen als das Licht, das durch den Flüssigkristall bei dem spannungsbeaufschlagten Abschnitt, d. h. bei dem Nicht-Anzeige-Musterabschnitt, durchgelassen wird. Der Anzeigeabschnitt ist jedoch viel heller als ein derar tiges Hintergrundgebiet, wodurch Falschablesungen un wahrscheinlich sind. Falls man die Vorrichtung nicht von vorn, sondern von einer schrägen Richtung betrachtet, ist die Lichtdurchlässigkeit im Hintergrundgebiet, wo die Lichtabschirmschicht vorliegt, ebenso groß wie die Lichtdurchlässigkeit in der Frontrichtung. Jedoch ist das Licht, das den Flüssigkristall im Nicht-Anzeige- Musterabschnitt hindurchgelassen wird, wesentlich größer als bei der Frontrichtung. Erfindungsgemäß wird jedoch die Lichtdurchlässigkeit der Lichtabschirm schicht derart eingestellt, daß sie höher ist als die minimale Lichtdurchlässigkeit des Anzeigemusterbereichs während der Spannungsbeaufschlagung, und es besteht kein wesentlicher Unterschied zwischen dem Licht, das durch den Flüssigkristall im Nicht-Anzeige-Musterabschnitt durchgelassen wird, und dem Licht, das durch die Licht abschirmschicht im Hintergrundgebiet hindurchgelassen wird. Das führt dazu, daß fehlerhafte Ablesungen äußerst unwahrscheinlich werden.

Fig. 2 zeigt als graphische Darstellung die Abhängigkeit des Kontrastverhältnisses von dem Betrachtungswinkel bei einem Flüssigkristall-Anzeigeelement mit Positiv-Anzei ge. Der Kurvenbereich 11, der das maximale Kontrastver hältnis anzeigt, liegt bei einem Winkel von etwa 0° vor, und ein geringfügig gekrümmter Kurvenabschnitt 12, der ein Kontrastverhältnis von etwa 10% des maximalen Kon trastverhältnisses X (minimale Lichtdurchlässigkeit) an zeigt, liegt in einem Bereich vor, der gegenüber der Richtung des Hauptbetrachtungswinkels geringfügig ver setzt angeordnet ist. Man kann daher einen weiten Be trachtungswinkel erreichen, indem man die Lichtdurch lässigkeit der Lichtabschirmschicht derart einstellt, daß das Kontrastverhältnis des geringfügig gekrümmten Kurvenabschnitts im wesentlichen mit der Lichtdurch lässigkeit der Lichtabschirmschicht innerhalb eines Bereiches von 0,1 bis 1,0% übereinstimmt.

Man kann auch, je nach dem gewünschten Betrachtungswin kel und Kontrastverhältnis, die Lichtdurchlässigkeit der Lichtabschirmschicht auf ein Niveau einstellen, das nicht höher ist als 1,9%, jedoch höher als die minimale Lichtdurchlässigkeit des Anzeige-Musterbereichs (Nicht- Anzeige-Musterabschnitt) während der Spannungsbeaufschla gung. In diesem Fall kann man die Lichtdurchlässigkeit der Lichtabschirmschicht im allgemeinen in einem Bereich von 0,1 bis 1,0% einstellen.

Genauer gesagt, wird die Lichtdurchlässigkeit der Licht abschirmschicht innerhalb des obenerwähnten Bereichs vorzugsweise so eingestellt, daß sie 2 bis 20mal höher ist als die minimale Lichtdurchlässigkeit des Nicht- Anzeige-Musterabschnitts während der Spannungsbeauf schlagung.

Falls polarisierende Filme mit hoher Polarisatonseffi zienz verwendet werden, kann die minimale Lichtdurch lässigkeit des Nicht-Anzeige-Musterabschnitts während der Spannungsbeaufschlagung extrem verringert werden. In einem solchen Fall kann die Lichtdurchlässigkeit auf ein Niveau von ¹/₅₀₀₀ abgesenkt werden, wodurch Falsch ablesungen äußerst unwahrscheinlich werden, und zwar selbst dann, wenn die Lichtdurchlässigkeit der Licht abschirmschicht auf Werte von weniger als 0,1% einge stellt ist.

Selbst in einem derartigen Fall ist es selbstverständ lich erforderlich, die Lichtdurchlässigkeit der Licht abschirmschicht auf einem Niveau zu halten, das höher liegt als die minimale Lichtdurchlässigkeit des Nicht- Anzeige-Musterabschnitts während der Spannungsbeauf schlagung. Insbesondere wenn die Lichtdurchlässigkeit höher als das 2- bis 20fache ist, sind Falschablesungen unwahrscheinlich innerhalb eines breiten Bereichs des Betrachtungswinkels.

Erfindungsgemäß kann der Grad der Lichtabschirmung, der durch die Lichtabschirmschicht erreicht wird, relativ niedrig sein, und folglich kann die Dicke der Lichtab schirmschicht dünn sein. Dies ist von Vorteil, da ande renfalls Kurzschlüsse auftreten können, wie im Fall ei ner Kohlenstofftinte. Ferner ist es möglich, eine Tinte zu verwenden, welche einen niedrigen Nicht-Abschirmgrad aufweist, wie eine Tinte, die hergestellt wird durch Vermischen nicht-leitfähige Drei-Farben-Pigmente, wie Cyan, Mazenta und Gelb. Es kommt somit vorteilhafter weise nicht zur Kurzschlüssen zwischen dem oberen und un teren Substrat. Derartige Kurzschlüsse sind auch un wahrscheinlich, wenn man schwarze Titanoxidteilchen mit hohen Isoliereigenschaften einsetzt.

Die Dicke der Lichtabschirmschicht kann je nach dem Ma terial und der Art der Ausbildung der Schicht variieren. Bei dem Verfahren des Aufdruckens einer Lichtabschirm tinte kann die Dicke in einem Bereich von etwa 0,2 bis etwa 3 µm liegen.

Bei der vorliegenden Erfindung wird die Lichtabschirm schicht vorzugsweise auf der inneren Oberfläche des Sub strats ausgebildet, wie bereits erwähnt. Die Ausbildung auf der inneren Oberfläche kann zu zwei unterschiedli chen Strukturen führen.

Bei der ersten Struktur wird die Lichtabschirmschicht zwischen der Elektrode und dem Substrat ausgebildet. Ge nauer gesagt, wird die Lichtabschirmschicht auf dem Sub strat ausgebildet und dann wird darauf eine Elektrode ausgebildet, gegebenenfalls mit einer dazwischen ange ordneten Isolierschicht.

Bei der zweiten Struktur wird die Lichtabschirmschicht auf der Elektrode ausgebildet. In diesem Fall wird eine Elektrode auf dem Substrat ausgebildet und dann wird die Lichtabschirmschicht darauf ausgebildet, gegebenenfalls mit einer dazwischen angeordneten Isolierschicht.

Die zuletzt beschriebene Struktur ist bevorzugt. Genauer gesagt, ist die Lichtabschirmschicht wesentlich dicker als die Elektrode, und die Anwesenheit der Abschirm schicht stellt eine wesentliche Veränderung dar.

Falls daher die Lichtabschirmschicht unterhalb der Elek tode ausgebildet wird, wie bei der zuerst erwähnten Struktur, ist es erforderlich, die Stufe der Lichtab schirmschicht zu eliminieren, um das Zerbrechen der Elektrode zu verhindern. Es ist somit erforderlich, eine transparente Schicht mit der gleichen Dicke wie die Lichtabschirmschicht am inneren Bereich der Lichtab schirmschicht auszubilden, wodurch die Produktivität verschlechtert wird.

Demgegenüber wird bei der zweiten Struktur die Lichtab schirmschicht auf der Elektrode ausgebildet. Ein Bruch der Elektrode kann daher selbst dann nicht eintreten, wenn die Lichtabschirmschicht sehr dick ist. Darüber hinaus handelt es sich bei dem Gebiet, wo die Lichtab schirmschicht ausgebildet wird, um das Hintergrundge biet, das in der Anzeige immer relativ dunkel erscheint. Es treten daher wesentliche Probleme selbst dann nicht auf, wenn Δ n · d (Δ n = Anisotropie des Brechungs index; d = Dicke der Flüssigkristallschicht) sich in einem derartigen Gebiet von anderen Gebieten unter scheidet, da die Dicke der Flüssigkristallschicht in einem derartigen Gebiet dünn ist.

Die Lichtabschirmschicht ist ferner vorzugsweise auf ei ner gemeinsamen Elektrode ausgebildet. Es ist nämlich erforderlich, daß der Flüssigkristall während der Span nungsbeaufschlagung in adäquater Weise vertikal ausge richtet wird, damit die Flüssigkristall-Anzeigevorrich tung ein hohes Kontrastverhältnis aufweist. Aus diesem Grund ist die Vorrichtung allgemein für einen statischen Betrieb ausgerüstet. In einem solchen Fall kann die ge meinsame Elektrode eine solche sein, welche die gesamte Oberfläche eines der Substrate bedeckt. Somit kann selbst dann, wenn eine Lichtabschirmschicht mit elektrischer Leit fähigkeit auf der gemeinsamen Elektrode ausgebildet ist, kein Kurzschlußproblem zwischen benachbarten Elektroden auf dem gleichen Substrat auftreten.

Anschließend kann die obenerwähnte Orientierungsschicht auf dieser Lichtabschirmschicht ausgebildet werden.

Das Versiegelungsmaterial kann ein herkömmliches Ver siegelungsmaterial sein, wie ein Epoxyharz oder ein Siliconharz. Gewöhnlich wird ein Einfülloch in dem Ver siegelungsmaterial vorgesehen. Nach dem Zusammenbau ei ner Zelle wird der Flüssigkristall über das Einfülloch eingespritzt und dann wird das Loch versiegelt.

Der Flüssigkristall, der in die Vorrichtung eingespritzt wird, kann ein gewöhnlicher nematischer Flüssigkristall sein, der im allgemeinen eine Verdrehung bei einem Win kel von etwa 90° aufweist. Es kann jedoch auch eine chirale Substanz einverleibt werden, um die Verdrehung auf einen Winkel von 270° oder 450° einzustellen, wie oben erwähnt.

Ferner kann eine Farbfilterschicht auf der inneren Ober fläche oder auf der äußeren Oberfläche des Substrats ausgebildet werden. Das Substrat kann aus einem polari sierenden Filmsubstrat bestehen. Ein transparenter Be rührungsschalter, ein Ultraviolett-Filter oder ein Nicht-Blend-Filter kann auf die äußere Oberfläche des Substrats laminiert werden. Man kann gebräuchliche Tech niken anwenden, wie sie herkömmlicherweise bei der Her stellung von Flüssigkristall-Anzeigeelementen angewen det werden, solange sie die Effekte der vorliegenden Er findung nicht nachteilig beeinflussen.

Die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung der vorliegenden Erfindung kann ein Element zur Erweiterung des Betrach tungswinkels umfassen, wie eine Mikrolinse, die auf sei ner Vorderseite vorgesehen ist, um auf diese Weise den Betrachtungswinkel noch mehr zu erweitern. Ferner kann diese Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung in einen An zeigeapparat vom Projektionstyp eingebaut werden, so daß eine Anzeige projiziert werden kann, z. B. auf einen Schirm. Es kommen ferner weitere Modifikationen in Frage, so daß die Anzeige der Flüssigkristall-Anzeigevorrich tung als Spiegelbild betrachtet werden kann, z. B. mittels eines flachen Spiegels oder eines Spiegels mit gekrümm ter Oberfläche.

Die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gemäß vorliegender Erfindung gestattet den Lichtdurchtritt in einem Zustand, in dem keine Spannung angelegt wird. Sie eignet sich somit zur Anzeige eines Abschaltungszustan des, z. B. bei Unterbrechungen der Zulieferung, Strom störungen oder eines herausgezogenen Steckers. Speziell kann eine solche Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung her gestellt werden, indem man eine Lichtabschirmschicht auf einem Paar von Substraten mit einer Elektrode, die auf ihrer gesamten Oberfläche mit Ausnahme eines vorbe stimmten Musters vorgesehen ist, ausbildet. Beispiels weise wird, wenn eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung hergestellt wird, indem man eine Lichtabschirmschicht ausbildet mit Ausnahme eines Musters von "OFF", das Wort "OFF" angezeigt, falls der Strom ausfällt, und die Anzeige verschwindet, falls der Strom wieder fließt, da in diesem Fall die Flüssigkristalle vertikal ausgerich tet werden und den Lichtdurchtritt ausschalten.

Bei der vorliegenden Erfindung ist die Vorrichtung ins gesamt eine solche vom Negativ-Anzeigetyp. Die Spannungs beaufschlagung auf die Elektroden erfolgt jedoch in der gleichen Weise wie im Falle eines Positiv-Anzeigetyps.

Genauer gesagt, wird keine Spannung angelegt an einen Abschnitt, wo Licht durch den Flüssigkristall hindurch gelassen werden soll, und eine Spannungsbeaufschlagung erfolgt auf einen Abschnitt, wo Licht abgeschirmt wer den soll. Somit kann die Lichtdurchlässigkeit des Flüs sigkristalls an dem Abschnitt, wo die Spannung anliegt, auf ein Niveau gebracht werden, das nicht höher ist als 0,1%, wenn man das Ganze aus der Frontrichtung betrach tet. Ferner ist selbst dann, wenn man die Vorrichtung aus einer schrägen Richtung betrachtet, der Unterschied bei der Lichtdurchlässigkeit zwischen dem Lichtabschirm abschnitt (einem Nicht-Anzeige-Musterabschnitt) des Flüssigkristalls und dem Hintergrundgebiet nicht we sentlich, wodurch eine Falschablesung unwahrscheinlich ist.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sickert Licht im Hintergrundgebiet, wo die Lichtabschirmschicht existiert, in einem Ausmaß von etwa 0,1 bis 1,0% durch, was der Lichtdurchlässigkeit der Lichtabschirmschicht entspricht. Demgegenüber wird in dem Anzeigemustergebiet, wo keine Lichtabschirmschicht vorgesehen ist, Licht im Nicht- Anzeige-Musterabschnitt abgeschirmt, wo Spannung ange legt wird. In einem derartigen Nicht-Anzeige-Musterab schnitt ist die Lichtdurchlässigkeit in der Frontrich tung nicht höher als etwa 0,1% und selbst bei Betrach tung aus einem schrägen Winkel nicht höher als wenige Prozent, wenn sich auch dieser Wert in Abhängigkeit von dem Betrachtungswinkel ändert.

In dem Anzeige-Musterabschnitt, wo keine Spannungsbe aufschlagung erfolgt, wird Licht durchgelassen.

Die Möglichkeit, daß es zu fehlerhaften Ablesungen (Falschablesungen) kommt, ist somit wesentlich verrin gert, wenn man die Anzeigevorrichtung schräg betrach tet, wenn auch das Kontrastverhältnis bei der Ansicht von vorn geringfügig niedriger ist.

Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung, ohne sie zu beschränken.

Beispiel 1

Es wird eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung zusam mengebaut, so daß die in Fig. 1 gezeigte Struktur er halten wird. Dabei werden ZLI-2978-000, hergestellt von Merck Company, als Flüssigkristall, G-122ODU, her gestellt von Nitto Denko K. K., als polarisierende Filme verwendet und der Zellenraum (Substratabstand) beträgt 5,7 µm.

Die Lichtabschirmschicht wird auf der Elektrode (gemein same Elektrode) auf der inneren Oberfläche der Zelle ausgebildet durch Bedrucken mit einer Kohlenstofftinte, so daß eine Dicke von etwa 2 µm und eine Lichtdurch lässigkeit von etwa 0,5% erhalten wird. Eine Deckschicht aus Polyimid wird auf dieser Lichtabschirmschicht ausge bildet und gerieben, um eine Orientierungsschicht zu bilden. Auf dem anderen Substrat wird eine Deckschicht von Polyimid direkt auf der Elektrode ausgebildet und gerieben, um eine Orientierungsschicht zu bilden.

Eine Beleuchtungseinrichtung wird hinter diesem Flüssig kristall-Anzeigeelement angeordnet, um eine Flüssig kristall-Anzeigevorrichtung vom Transmissionstyp zu er halten. Die Betriebsmethode ist ein statischer Betrieb und die Betriebsspannung beträgt 10 V.

Fig. 3 zeigt als graphische Darstellung das Kontrastver hältnis dieses Flüssigkristall-Anzeigeelements in der Hauptbetrachtungswinkelrichtung (R < 0°) und in der ent gegengesetzten Betrachtungswinkelrichtung (R < 0°) als ausgezogene Linie 21.

Als Bezug ist das Kontrastverhältnis 200 der Lichtdurch lässigkeit der Lichtabschirmschicht zu dem Flüssigkri stall-Lichtdurchlässigkeitsabschnitt angedeutet durch eine gestrichelte Linie 22, und das maximale Kontrast verhältnis 2000 bei dem Anzeige-Musterabschnitt ist durch eine gestrichelte Linie 23 angedeutet.

Bei diesem Beispiel wird die Lichtdurchlässigkeit der Lichtabschirmschicht derart eingestellt, daß das Kon trastverhältnis in dem Abschnitt, wo das Kontrastverhält nis in der Richtung des Betrachtungswinkels sich gering fügig ändert, im wesentlichen mit dem Kontrastverhält nis übereinstimmt, das aufgrund der Lichtdurchlässig keit im Bereich der Lichtabschirmschicht vorliegt.

Somit ist die Lichtdurchlässigkeit des Hintergrundge biets und die Lichtdurchlässigkeit des Nicht-Anzeige- Musterabschnitts im wesentlichen gleich groß innerhalb eines Bereichs der Betrachtungswinkel von -10° bis 40°. Innerhalb dieses Bereichs liegt kein wesentlicher Unter schied bei der Lichtdurchlässigkeit vor und eine mögli che Falschablesung ist unwahrscheinlich.

Die Lichtabschirmschicht des Flüssigkristall-Anzeige elements dieses Beispiels kann eine Lichtdurchlässig keit von 0,1 bis 1,0% aufweisen und kann daher relativ dünn sein. Trotz des geringen Abstandes der Substrate von 5,7 µm tritt daher kein Kurzschluß zwischen den Substraten auf.

Andererseits ist bei einem Flüssigkristall-Anzeigeele ment, bei dem die Lichtdurchlässigkeit der Lichtab schirmschicht auf das maximale Kontrastverhältnis von 2000 im Anzeige-Mustergebiet eingestellt ist, ein hoher Kontrast verwirklicht und eine äußerst hohe Lesbarkeit bei Betrachtung von vorn. Falls jedoch eine solche Vor richtung aus einer schrägen Richtung betrachtet wird, beobachtet man einen deutlichen Lichtdurchtritt im Nicht-Anzeige-Musterabschnitt des Anzeige-Mustergebiets und die Ablesbarkeit der Anzeige ist schlecht. Ferner muß bei diesem Flüssigkristall-Anzeigeelement die Lichtabschirmschicht dick ausgebildet sein, um den Lichtabschirmgrad der Lichtabschirmschicht zu steigern. Dadurch können leicht Kurzschlüsse zwischen den oberen und unteren Substraten auftreten.

Beispiel 2

Ein Flüssigkristall-Anzeigeelement wird auf die gleiche Weise wie in Beispiel 1 hergestellt. Die Lichtdurch lässigkeit wird jedoch auf 1% eingestellt, indem man die Kohlenstofftinte von Beispiel 1 durch eine Tinte er setzt, welche hergestellt wurde durch Vermischen nicht- leitfähiger Drei-Farben-Pigmente Cyan, Mazenda und Gelb.

Bei diesem Flüssigkristall-Anzeigeelement ist das Kon trastverhältnis bei Betrachtung von vorn niedriger, je doch ist die Möglichkeit von Falschablesungen innerhalb eines relativ breiten Bereichs unwahrscheinlich, wie im Falle von Beispiel 1.

Da in diesem Bereich der Lichtabschirmgrad relativ niedrig sein kann, kann man eine nicht-leitfähige Tinte einsetzen, ohne daß es zu Kurzschlüssen zwischen den Substraten kommt.

Beispiel 3

Gemäß Beispiel 1 wird eine Flüssigkristall-Anzeigevor richtung hergestellt. Auf dem anderen Substrat, auf dem in Beispiel 1 keine Lichtabschirmschicht ausgebildet wurde, wird jedoch eine isolierende Schicht aus Silica- Titania auf der Elektrode ausgebildet und dann wird eine Deckschicht aus Polyimid ausgebildet und gerieben, um eine Orientierungsschicht zu bilden.

Diese Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung ist der Flüssig kristall-Anzeigevorrichtung von Beispiel 1 überlegen, da das Auftreten von Kurzschlüssen zwischen den Substra ten noch unwahrscheinlicher ist.

Beispiel 4

Es wird eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung auf glei che Weise wie in Beispiel 1 hergestellt. Dabei wird je doch auf dem anderen Substrat, auf dem in Beispiel 1 keine Lichtabschirmschicht ausgebildet wurde, ein Grün farbfilter ausgebildet durch Aufdrucken auf das Anzeige mustergebiet der Elektrode, und eine Deckschicht aus Polyimid wird darauf ausgebildet und gerieben, um eine Orientierungsschicht zu bilden. Diese Flüssigkristall- Anzeigevorrichtung zeigt eine herrlich grüngefärbte Anzeige.

Beispiel 5

Gemäß Beispiel 1 wird eine Flüssigkristall-Anzeigevor richtung hergestellt. Dabei wird jedoch ein roter, di chroider Farbstoff dem Flüssigkristall einverleibt. Die se Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung zeigt eine schöne rotgefärbte Anzeige.

Erfindungsgemäß wird die Lichtdurchlässigkeit der Licht abschirmschicht auf ein Niveau von nicht höher als 1,0%, insbesondere von 0,1 bis 1,0%, eingestellt, und der Betrieb des Anzeige-Musterabschnitts wird auf die gleiche Weise wie bei einem Positiv-Anzeigetyp durchgeführt. Da durch kann ein breiter Bereich der Betrachtungswinkel erreicht werden, ohne daß es zu fehlerhaften Ablesungen kommt, während gleichzeitig der Kontrast auf einem rela tiv hohen Niveau gehalten wird.

Erfindungsgemäß wird die Lichtdurchlässigkeit der Licht abschirmschicht auf einem hohen Niveau von etwa 0,1 bis 1,0% eingestellt, wodurch die Dicke der Lichtabschirm schicht dünn gehalten werden kann und wobei selbst dann, wenn ein leitfähiges Pigment, wie Kohlenstofftinte, ver wendet wird, ein Kurzschluß zwischen den Substraten auf grund koagulierter Kohlenstoffteilchen kaum auftritt. Ferner ist es möglich, eine Lichtabschirmschicht einzu setzen, die aus einer Tinte besteht, welche hergestellt wurde durch Vermischen nicht-leitfähigen Drei-Farben- Pigmenten von Cyan, Mazenda und Gelb. Die Verläßlichkeit und Produktivität können somit verbessert werden. Ins besondere wenn die Lichtdurchlässigkeit der Lichtab schirmschicht derart eingestellt wird, daß die Licht durchlässigkeit des geringfügig gekrümmten Kurvenab schnitts bei der Kontrastverhältnis-Kurve, wo das Kon trastverhältnis etwa 10% des maximalen Kontrastverhält nisses beträgt, d. h. in einem Abschnitt, der gegenüber der Hauptbetrachtungswinkelrichtung geringfügig versetzt ist, im wesentlichen mit der Lichtdurchlässigkeit der Lichtabschirmschicht übereinstimmt, kann man einen brei ten Bereich von Betrachtungswinkeln erreichen, innerhalb dessen Falschablesungen unwahrscheinlich sind.

Claims

1. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung vom Negativ- Anzeigetyp, gekennzeichnet durch eine Flüssigkristall zelle mit einer nematischen Flüssigkristallschicht, die sandwichartig zwischen Substraten angeordnet ist, die mit Elektroden versehen sind und mit einer Lichtabschirm schicht, die andere Gebiete als das einem Anzeigemuster entsprechende Gebiet abdeckt, und wobei an die Elektro nen in einem Anzeige-Mustergebiet mit Ausnahme eines ge wünschten Anzeigemusters eine Spannung angelegt werden kann, die ausreicht, um den nematischen Flüssigkristall mit Energie zu beaufschlagen, und mit einem Paar polari sierender Filme, die auf beiden Seiten der Flüssigkri stallzelle vorgesehen sind mit ihren Polarisations achsen derart angeordnet, daß Licht von einem Abschnitt, wo keine Spannung anliegt, hindurchgelassen wird, wobei die Lichtabschirmschicht eine Lichtdurchlässigkeit auf weist, die nicht höher als 1,0% ist und höher ist als die minimale Lichtdurchlässigkeit des Anzeige-Musterge biets während der Spannungsbeaufschlagung.

2. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gemäß An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtdurch lässigkeit der Lichtabschirmschicht 2 bis 20mal höher ist als die minimale Lichtdurchlässigkeit des Anzeige- Mustergebiets während der Spannungsbeaufschlagung.

3. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gemäß An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtdurch lässigkeit der Lichtabschirmschicht 0,1 bis 1,0% be trägt.

4. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gemäß An spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der nematische Flüssigkristall verdreht ist mit einem Winkel von etwa 90° und das Paar der polarisierenden Filme derart ange ordnet ist, daß ihre Polarisationsachsen im wesentlichen senkrecht zueinander stehen.

5. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gemäß An spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtab schirmschicht auf der inneren Oberfläche eines Substrats ausgebildet ist.

6. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gemäß An spruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtab schirmschicht auf einer Elektrode ausgebildet ist.

7. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gemäß An spruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtab schirmschicht auf einer gemeinsamen Elektrode ausge bildet ist.

8. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gemäß An spruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Orientie rungsschicht auf der Lichtabschirmschicht ausgebildet ist.

9. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gemäß An spruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtab schirmschicht eine Schicht ist, die durch Drucken einer Lichtabschirmtinte ausgebildet ist.

10. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gemäß An spruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtab schirmschicht auf einer gemeinsamen Elektrode ausge bildet ist.

11. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gemäß An spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtdurch lässigkeit der Lichtabschirmschicht so eingestellt ist, daß sie im wesentlichen das gleiche Niveau hat wie das Kontrastverhältnis, bei dem ein im wesentlichen konstan ter Kontrast innerhalb eines breiten Bereichs der Be trachtungswinkel der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung erhältlich ist.

12. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gemäß An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Beleuchtungs einrichtung hinter dem polarisierenden Film auf der Rückseite vorgesehen ist.

13. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gemäß An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Flüssigkristall mit einem Gehalt eines dichroiden Farbstoffs als nemati scher Flüssigkristall verwendet wird.

14. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, dadurch ge kennzeichnet, daß sie eine Flüssigkristallzelle umfaßt, bei der eine nematische Flüssigkristallschicht sand wichartig zwichen Substraten angeordnet ist, welche mit Elektroden versehen sind, und eine Lichtabschirm schicht auf einer inneren Oberfläche mindestens eines der Substrate ausgebildet ist, so daß die Gebiete mit Ausnahme des Gebiets, das einem Anzeigemuster entspricht, bedeckt sind, und wobei an die Elektroden an einem An zeige-Mustergebiet mit Ausnahme eines gewünschten An zeigemusters eine Spannung angelegt werden kann, die ausreicht, um den nematischen Flüssigkristall mit Ener gie zu beaufschlagen, und mit einem Paar polarisieren der Filme, die auf beiden Seiten der Flüssigkristall zelle vorgesehen sind, mit ihren Polarisationsachsen im wesentlichen senkrecht zueinander, wobei die Lichtab schirmschicht eine Lichtdurchlässigkeit von nicht über 1,0% hat und von 2 bis 20mal größer ist als die minima le Lichtdurchlässigkeit des Anzeige-Mustergebiets wäh rend der Spannungsbeaufschlagung, und wobei eine Be leuchtungseinrichtung hinter dem polarisierenden Film der Rückseite vorgesehen ist.

15. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gemäß An spruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß eine Farbfilter schicht auf der inneren Oberfläche mindestens eines der Substrate in einem Gebiet vorgesehen ist, das dem Anzeigemuster entspricht.