DE19704717A1

DE19704717A1 - Flüssigkristallanzeige mit mehreren Bildpunkten

Info

Publication number: DE19704717A1
Application number: DE1997104717
Authority: DE
Inventors: Christina Struller; Gunther Dr Haas
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1997-02-07
Filing date: 1997-02-07
Publication date: 1998-08-13
Also published as: EP0958524A1; JP2001510586A; WO1998035266A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkristallanzeige mit mehreren Bildpunkten bestehend aus einer Flüssigkristallzelle und Polarisatoren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Stand der Technik

Flüssigkristallanzeigen sind in unterschiedlichsten Ausführungsformen bekannt geworden. Am häufigsten kommen jedoch STN- und TN-Flüssigkristallzellen zur Anwendung. STN steht für Super Twisted Nematic und TN für Twisted Nematic.

Mit Twisted Nemetic soll zum Ausdruck kommen, daß eine verdrillt nematische Flüssigkristallphase ausgenutzt wird.

Der Aufbau einer herkömmlichen TN-Anzeige ist in Fig. 3a bzw. 3b dargestellt. Zwischen zwei Glasplatten, die jeweils mit einer transparenten Elektrode beschichtet sind, ist ein Flüssigkristall eingeschlossen. Die Flüssigkristallmoleküle sind durch längliche Stäbe angedeutet. Mit Hilfe einer Orientierungsschicht werden die Flüssigkristallmoleküle so orientiert, daß sie zwischen den Substraten um 90° verdrillt helixartig angeordnet sind. Auf der Außenseite der Glasplatten sind Polfilter angebracht, dessen transmissive Vorzugsrichtung in Fig. 3 durch jeweils einen Doppelpfeil dargestellt ist. Auf der Seite des Lichteinfalls befindet sich der Polarisator, auf der Seite des Lichtaustritts der Analysator. Bei dem in Fig. 3a dargestellten spannungsfreien Zustand der Zelle tritt polarisiertes Licht ein, wird aufgrund der 90° Flüssigkristallmolekülhelix ebenfalls um 90° gedreht und kann durch den Analysator austreten. Flüssigkristallanzeigen die im spannungslosen Zustand transparent sind, werden als "normally-white- Anzeigen" bezeichnet. Liegt zwischen den Elektroden eine ausreichende Spannung an, richten sich die Flüssigkristallmoleküle parallel zum elektrischen Feld aus, wodurch einfallendes Licht im wesentlich unbeeinflußt bleibt und daher vom Analysator absorbiert wird. In diesem Zustand ist die Flüssigkristallanzeige dunkel. Bei einer "normally white-Anzeige" nimmt die Transmission des Lichtes mit zunehmender Spannung stetig ab. Somit kann einer bestimmten Spannung eindeutig eine definierte Transmission und damit ein Grauwert (Graustufe) zugeordnet werden. In herkömmlichen Flüssigkristallanzeigen sind jedoch die Transmission und damit die Graustufen vom Blickwinkel abhängig. Der Blickwinkel läßt sich wie in Fig. 4 ersichtlich eindeutig mit Hilfe von Polarkoordinaten darstellen. Dabei nimmt der in der Anzeigefläche liegende Winkel Φ Werte von 0 bis 360° an. Der Winkel θ hat einen Wertebereich von 0 bis max. 90° und zeigt an, wie weit der Betrachtungswinkel aus der Normalen der Flüssigkristallanzeige heraus geneigt ist. In Fig. 6a ist die Transmission in Abhängigkeit vom Neigungswinkel θ für Φ = 0° und vier unterschiedliche Graustufen g1 bis g4 dargestellt. Bereits bei Φ = +/- 27° ist T (g4) < T (g3). Das bedeutet, daß an dieser Stelle eine unerwünschte Graustufeninversion vorliegt. Fig. 6b zeigt die Transmission T in Abhängigkeit vom Neigungswinkel θ für Φ = 90°. Hier ergibt sich eine Graustufeninversion schon für einen Winkel θ < 12°. In gleicher Weise wie die Graustufen ist auch der Kontrast der Flüssigkristallanzeige eine Funktion von θ und Φ. Dieser definiert sich als das Verhältnis der größten zur kleinsten Transmission. Analog zur Auswertung der Graustufeninversion kann man für jedes Φ einen Bereich von θ finden, in dem der Kontrast größer als ein Mindestkontrast ist.

Eine übersichtliche Darstellung für die Funktionen von θ und Φ bietet das Konoskopdiagramm (vgl. Fig. 5). Hier werden der Neigungswinkel θ und der Winkel Φ auf einer Kreisscheibe dargestellt, wobei θ der Radialkomponente und Φ dem Azimut entspricht. In dieses Diagramm lassen sich nun sowohl die Ergebnisse für die Graustufeninversion als auch die Kontrastwerte eintragen. Als geeigneter Blickwinkelbereich wird im allgemeinen ein Bereich definiert (quer- und längsschraffierte Fläche in Fig. 5), in dem ein Mindestkontrast nicht unterschritten wird (vgl. in Fig. 5 querschraffierte Fläche) und zusätzlich keine Graustufeninversion auftritt (vgl. Fig. 5, längsschraffierte Fläche). Die Begrenzungslinie der Kontrastfläche wird als ISO-Kontrastkurve bezeichnet. Wie in Fig. 5 ersichtlich, verfügt eine herkömmliche TN-Flüssigkristallanzeige ohne besondere Maßnahmen nur über einen sehr engen geeigneten Blickwinkelbereich (quer- und längsschraffierte Fläche).

Um diesen zu vergrößern, kommen derzeit verschiedene Lösungsprinzipien zum Einsatz.

In der europäischen Patentanmeldung EP 646 829 A1 wird zur Vergrößerung des Blickwinkelbereichs die Verwendung einer Kompensationsschicht vorgeschlagen. Diese umfaßt als wesentlichen Bestandteil einen diskotischen Verzögerungsfilm, der aus einem diskotischen Flüssigkristall hergestellt wird.

Ein solcher Film ist optisch einachsig, wobei der ordentliche Brechungsindex n_o größer ist als der außerordentliche Brechungsindex n_e. Daher ist die Verzögerung V_R= d_R.(n_e-n_o) negativ (d_R ist die Dicke des Films). Der Wert der Verzögerung dieser Filme ist betragsmäßig gleich dem Wert der Verzögerung der Flüssigkristallschicht, er hat jedoch umgekehrtes Vorzeichen. Durch die in der Anmeldung beschriebene Verzögerungsschicht wird neben der Kompensation der Doppelbrechung durch das Balkmaterial im Flüssigkristall insbesondere eine Doppelbrechung kompensiert, die von den an der Substratoberfläche der Flüssigkristallzelle befindlichen Flüssigkristallrandmolekülen, welche zur Substratoberfläche einen bestimmten Anstellwinkel (pre-tilt) aufweisen, hervorgerufen wird. Der diskotische Verzögerungsfilm muß für einen gewünschten Kompensationseffekt immer an die Orientierung des Flüssigkristalls angepaßt werden. Wird ein derartiger Film zwischen Zelle und Polfilter aufgebracht, kann der geeignete Blickwinkelbereich deutlich verbessert werden.

Eine andere Möglichkeit, den geeigneten Blickwinkelbereich zu verbessern, besteht darin, die Unsymmetrie bei der Blickwinkelabhängigkeit des Kontrasts und im Hinblick auf die Blickwinkelabhängigkeit der Graustufeninversion (vgl. Fig. 5) auszugleichen. Diese Unsymmetrie kommt durch die nichtsymmetrische Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle zustande. Eine Methode, einen symmetrischen Blickwinkelbereich der Flüssigkristallzelle zu erhalten, besteht darin, jeden Bildpunkt in zwei Unterbildpunkte zu unterteilen, die jeweils eine entgegengesetzte Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle aufweisen, so daß der Blickwinkelbereich des ersten Unterbildpunkts gegenüber dem Blickwinkelbereich des zweiten Unterbildpunktes um 180° gedreht ist (Abb. 7, 2-Domänen-Methode, K.H. Yang: Record 1991 Int. Display Res. Conf., San Diago, Californien). Denn dann ergänzen sich die unsymmetrischen Blickwinkelbereiche der Unterbildpunkte zu einem insgesamt zwar verhältnismäßig kleinen jedoch im wesentlichen punktsymmetrischen Blickwinkelbereich (vgl. Fig. 8). Eine weitere Vergrößerung dieses Blickwinkelbereichs mit einer Kompensationsfolie, wie sie in der europäischen Patentanmeldung EP 646 829 A1 offenbart ist, scheidet prinzipiell aus, da die diskotische Schicht an eine bestimmte Orientierung des Flüssigkristalls angepaßt ist und damit nur jeweils ein Unterbildpunkt kompensiert werden könnte.

Alternativ hierzu existiert die Möglichkeit, einen Bildpunkt in vier Unterbildpunkte zu unterteilen (4-Domänen-Methode). In diesem Fall erhält jeder Unterbildpunkt eine andere Orientierung, in dem z. B. auf einer Substratseite bei diagonal benachbarten Unterbildpunktbereichen die Flüssigkristallrandmoleküle um 180° zueinander verdreht orientiert werden (vgl. hierzu Fig. 10). Der technologische Aufwand bei der 4-Domänen-Methode ist entschieden höher als bei der 2-Domänen-Methode, jedoch erreicht man einen vergleichsweise größeren geeigneten Blickwinkelbereich (s. hierzu Fig. 11).

Auch bei dieser Methode scheidet eine Verbesserung des geeigneten Blickwinkelbereichs durch die oben beschriebene Kompensationsschicht aus den bereits genannten Gründen aus.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flüssigkristallanzeige bereitzustellen, bei der ein möglichst großer Blickwinkelbereich vorhanden ist, in dem sowohl keine Graustufeninversion stattfindet als auch der Kontrast über einem Mindestwert (z. B. 10) liegt.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeige angegeben.

Die Erfindung geht von einer Flüssigkristallanzeige mit mehreren Bildpunkten aus, die aus einer Flüssigkristallzelle und Polarisatoren, die an der Ober- und Unterseite der Flüssigkristallzelle angeordnet sind, besteht, wobei die Flüssigkristallzelle zwei Substrate mit transparenten Elektroden und einen dazwischen eingeschlossenen Flüssigkristall umfaßt. Der Kern der Erfindung liegt nun darin, daß jeder Bildpunkt in wenigstens zwei Unterbildpunkte unterteilt ist, in denen der Flüssigkristall unterschiedliche Orientierungen aufweist und daß wenigstens zwischen einem Polarisator und dem Flüssigkristall eine optisch biaxiale Verzögerungsschicht mit unterschiedlichen Brechungsindizes n_e, n_o, n_z zur Kompensation von Blickwinkelabhängigkeiten optischer Eigenschaften der Flüssigkristallanzeige, wie z. B. der Transmission und des Kontrasts, vorgesehen ist, wobei der Brechungsindex n_z in einer zur Normalen der Flüssigkristallzelle im wesentlichen parallelen Achse in der Verzögerungsschicht auftritt. Auf diese Weise lassen sich die Vorteile einer "Mehr-Domänen-Methode" mit den Vorzügen einer die Doppelbrechung in der Flüssigkristallzelle kompensierenden Schicht kombinieren. Aufgrund der optischen Zweiachsigkeit kann insbesondere das Brechungsverhalten der in der Flüssigkristallzelle gegenüber der Substratoberfläche aufgestellen Flüssigkristallrandmoleküle in gewünschter Weise ausgeglichen werden, wodurch eine besonders effektive Kompensation zu erzielen ist. Dabei ist zwar die grundsätzliche Orientierung der Flüssigkristallmoleküle zu beachten, eine um 180° entgegengesetzte Ausrichtung der Flüssigkristallrandmoleküle ist jedoch zulässig, was letzten Endes die Einsatzmöglichkeit einer Verzögerungsschicht für unterschiedlich orientierte Unterbildpunkte erlaubt. Darüber hinaus stellt die erfindungsgemäße Verzögerungsschicht in Kombination mit dem "Mehr-Domänen-Verfahren", insbesondere bei Orientierung der Flüssigkristallmoleküle durch Belichten einer photoempfindlichen Schicht, eine preisgünstige Alternative zu vergleichweise ähnlich effektiven Kompensationsschichten (z. B. diskotische Verzögerungsfolien) dar.

Um eine besonders effektive Kompensation der Blickwinkelabhängigkeiten zu erhalten, wird desweiteren vorgeschlagen, daß die Brechungsindizes n_e, n_o, n_z der biaxialen Verzögerungsschicht so dimensioniert sind, daß n_e-n_o<0 und n_z-n_o < 0 ist.

Um einen vergleichsweise einfachen Aufbau der Flüssigkristallanzeige zu erhalten, wird außerdem vorgeschlagen, daß die Verzögerungsschicht auf der Flüssigkristallzelle zwischen Polarisator und Flüssigkristallzelle angeordnet ist.

Für einen besonders kompakten Aufbau ist vorteilhaft, wenn die Verzögerungsschicht in der Flüssigkristallzelle zwischen Flüssigkristall und Substrat angeordnet ist.

Ein besonders einfacher und kompakter Aufbau ergibt sich, wenn das Substrat selbst eine Verzögerungsschicht bildet (Kunststoffsubstrat mit geeigneter Verzögerung).

Um eine hohe Symmetrie zu gewährleisten, wird außerdem vorgeschlagen, die Verzögerungsschicht beidseitig zwischen Flüssigkristall und Polarisatoren anzuordnen.

Bei einer zweiseitig angebrachten Verzögerungsschicht ist es vorteilhaft, wenn die Schicht folgende Dimensionierungsvorschriften erfüllt:
70 nm < (n_e-n_o).d < 200 nm und -200 nm < (n_z-n_o), wobei d die Dicke der Verzögerungsschicht ist. Ist die Verzögerungsschicht nur einseitig vorhanden, können ohne eine deutliche Verschlechterung des Kompensationseffektes im wesentlichen die gleichen in nm angegebenen Werte eingesetzt werden.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform werden als Verzögerungsschicht eine oder mehrere Kunstoffolien eingesetzt. Beispielsweise kann eine Verzögerungsschicht aus einer unidirektional, jedoch nicht bis zur Sättigung gereckten Kunstoffolie verwendet werden. Ebenfalls möglich ist der Einsatz einer Verzögerungsschicht aus einer Kunstoffolie, die bidirektional gereckt ist. Schließlich ist eine Kombination aus ein oder mehreren einachsig positiven und ein oder mehreren einachsig negativen Folien möglich. Verzögerungsfolien haben den Vorteil, daß sie in einfacher Weise aufgebracht, beispielsweise laminiert werden können.

Die Verzögerungsschicht kann auch durch ein holographisches Element oder in Form eines Flüssigkristallpolymers realisiert werden.

Insbesondere bevorzugt ist es, daß in den Unterbildpunkten eines Bildpunkts der Flüssigkristall derart orientiert ist,
daß sich die Blickwinkelbereiche der einzelnen Unterbildpunkte zu einem höher-symmetrischen Blickwinkelbereich ergänzen. Bei einer TN-Flüssigkristallzelle mit Bildpunkten, die in zwei Unterbildpunkte unterteilt sind, kann dies dadurch erfolgen,
daß die Anstellwinkel von Flüssigkristallrandmolekülen der Unterbildpunkte auf dem Grundsubstrat entgegengesetzt sind,
daß die Anstellwinkel der Flüssigkristallrandmoleküle der Unterbildpunkte auf dem Decksubstrat entgegengesetzt sind,
daß die Anstellwinkel der Flüssigkristallrandmoleküle der Unterbildpunkte auf beiden Substraten entgegengesetzt sind,
daß die Anstellwinkel der Flüssigkristallrandmoleküle der Unterbildpunkte auf dem Grundsubstrat unterschiedlich groß sind,
daß die Anstellwinkel der Flüssigkristallrandmoleküle der Unterbildpunkte auf dem Decksubstrat unterschiedlich groß sind, oder
daß die Anstellwinkel der Flüssigkristallandmoleküle der Unterbildpunkte aufgrund und Decksubstrat unterschiedlich groß sind.

Dabei kann die Verdrillung der TN-Zelle zwischen 80 und 100° betragen.

Die Orientierung von Flüssigmetallmolekülen an den Substratoberflächen kann durch mechanisches Reiben einer Orientierungsschicht erfolgen.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird zur Orientierung der Flüssigkristallmoleküle an den Substratoberflächen eine fotoempfindliche Schicht eingesetzt, bei der die Vorzugsrichtung der Flüssigkristallmoleküle durch einen Belichtungsvorgang bestimmt wird.

Um einen hohen Kontrast zu erzielen, wird außerdem vorgeschlagen, daß Grenzbereiche zwischen den Unterbildpunkten durch eine Maskierung abgedeckt werden.

In einer vorteilhaften Ausführungsform weist jeder Bildpunkt ein Schaltelement wie beispielsweise ein Dünnfilm-Transistor, eine Dünnfilm-Diode oder eine Metall-Isolator-Metall-Diode auf.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist in jedem Bildpunkt ein Dünnschichttransistor und ein Speicherkondensator angeordnet, wobei wenigstens eine Elektrode des Speicherkondensators durch eine leitfähige lichtundurchlässige Schicht realisiert ist, die den Grenzbereich zwischen den Unterbildpunkten abdeckt. Auf diese Weise wird bei gleichbleibender Apertur der Flüssigkristallanzeige eine Abdeckung für den Grenzbereich zwischen den Unterbildpunkten realisiert.

Zeichnungen

Verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung unter Angabe weiterer Vorteile und Einzelheiten näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 den schematischen Aufbau einer erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeige,

Fig. 2 die Ausrichtung der Brechungsindizes in einer erfindungsgemäßen optisch zweiachsigen Verzögerungsfolie,

Fig. 3a und b den schematischen Aufbau einer herkömmlichen verdrillt nematischen (Twisted Nematic) Flüssigkristallanzeige,

Fig. 4 ein Modell zur Veranschaulichung der Koordinaten für die Bestimmung der Blickrichtung,

Fig. 5 die Darstellung der Blickwinkelabhängigkeit für Kontrast und Graustufeninversion einer herkömmlichen nematischen Flüssigkristallzelle,

Fig. 6a und b den Verlauf der Transmission in Abhängigkeit vom Neigungswinkel θ für unterschiedliche Graustufeneinstellungen,

Fig. 7 die prinzipielle Ausrichtung der Flüssigkristallrandmoleküle für einen in zwei Unterbildpunkte aufgeteilten Bildpunkt,

Fig. 8 die Blickwinkelabhängigkeit des Kontrasts und der Graustufeninversion für eine Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle nach Fig. 7 ohne Verzögerungsschicht,

Fig. 9 die Blickwinkelabhängigkeit von Kontrast und Graustufeninversion für eine Anordnung nach Fig. 7 mit erfindungsgemäßer biaxialer Verzögerungsschicht,

Fig. 10 die Orientierung der Flüssigkristallrandmoleküle auf Grund- und Decksubstrat bei einer Unterteilung des Bildpunktes in vier Unterbildpunkte,

Fig. 11 das zu Fig. 10 gehörige Diagramm für die Blickwinkelabhängigkeit von Kontrast und Graustufeninversion ohne Verzögerungsfolie und

Fig. 12 das zu Fig. 10 gehörige Diagramm für die Blickwinkelabhängigkeit von Kontrast und Graustufeninversion mit erfindungsgemäßer optisch biaxialer Verzögerungsschicht.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Ausgangspunkt zur Beschreibung der Ausführungsbeispiele ist, wie bereits in der Beschreibungseinleitung erwähnt, eine herkömmliche, verdrillt nematische (Twisted Nematic) Flüssigkristallanzeige gemäß Fig. 3a und b. Zwischen zwei Glassubstraten 1, 2 befindet sich ein um 90° verdrillter Flüssigkristall, dessen längliche Flüssigkristallmoleküle durch Stäbe 3 angedeutet sind. Auf den Glassubstraten ist jeweils ein Polarisator 4, 5 angebracht. Die transmissive Richtung der Polarisatoren (durch Doppelpfeil angedeutet) stimmt jeweils mit der Ausrichtung der Längsachse der Flüssigkristallrandmoleküle überein, sie kann aber auch um 90° dazu ausgerichtet sein. In Fig. 3a ist der Spannungslose Zustand dargestellt bei dem eindringendes Licht (durch den breiten Pfeil symbolisiert) aufgrund der Flüssigkristallhelix um 90° gedreht wird und danach den Polarisator 5 ungehindert verlassen kann. Die Zelle ist lichtdurchlässig und erscheint hell. Bei angelegter Spannung richten sich die Flüssigkristallmoleküle durch ihre dielektrische Anisotropie im elektrischen Feld aus, wodurch das von unten eindringende Licht (in Fig. 3b ebenfalls durch einen breiten Pfeil dargestellt) ungehindert die Flüssigkristallzelle durchläuft und daher am Polarisator 5 absorbiert wird. In diesem Zustand erscheint die Flüssigkristallzelle dunkel.

Ein unerwünschter Effekt bei Flüssigkristallzellen ist die Blickwinkelabhängigkeit, insbesondere von Graustufen und Kontrast. Zur Festlegung der Blickrichtung werden die in Fig. 4 dargestellten Koordinaten eingeführt. Der in der Substratebene S liegende Winkel Φ soll von 0 bis 360° laufen, wohingegen der Winkel θ den Neigungswinkel aus der Flüssigkristallnormalen (z) angibt. Im Hinblick auf die Fig. 5, 6a und 6b soll auf die Beschreibungseinleitung verwiesen werden. Verbesserungswürdig in Fig. 5 ist der längs und quer schraffierte Bereich einer herkömmlichen TN-Zelle, der als geeigneter Blickwinkelbereich angesehen werden kann.

Hierzu wird ein erfindungsgemäßer Aufbau einer Flüssigkristallanzeige gemäß Fig. 1 eingesetzt. Zwischen einem Grundsubstrat (GS) und einem Decksubstrat (DS) befindet sich ein Flüssigkristall, dessen Längsachsen der Flüssigkristallrandmoleküle entsprechend der eingezeichneten Pfeilung auf dem Grund- bzw. Decksubstrat ausgerichtet sind. Auf der Ober- und Unterseite der durch Grund- und Decksubstrate gebildeten Flüssigkristallzelle ist jeweils eine Verzögerungsschicht V1, V2 angeordnet. Die außerordentliche Achse (n_e) in der Verzögerungsschicht wird jeweils durch Pfeile symbolisiert, wobei sie senkrecht zur Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle am entsprechend benachbarten Substrat verläuft (zur Lage der weiteren optischen Achsen in der Verzögerungsschicht s. Fig. 2). Schließlich wird auf den Verzögerungsschichten V1 und V2 ein Polfilter P1 bzw. P2 angebracht, dessen absorbierende Achse jeweils parallel zur Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle beim entsprechend benachbarten Substrat verläuft (gestrichelte Doppelpfeilung). Außer einer streng senkrechten bzw. parallelen Orientierung zwischen den angegebenen Richtungen kann jeweils für Grund- und Decksubstrat die Projektion der außerordentlichen Achse der Flüssigkristallrandmoleküle auf die Substratfläche mit der absorbierenden Achse des Polarisators einen Winkel von 0° bis 5° einschließen und die außerordentliche Achse der Verzögerungsschicht mit der absorbierenden Achse des Polarisators einen Winkel von 85° bis 90° einschließen.

Erfindungsgemäß soll ein Bildpunkt gemäß Fig. 7 in Unterbildpunkte unterteilt werden, wobei benachbarte Unterbildpunkte 6, 7 entsprechend der symbolisch angedeuteten Moleküllängsachsen 8 um 180° entgegengesetzt orientiert sind. Eine derartige Orientierung ergibt einen im wesentlichen punktsymmetrischen Verlauf der Graustufeninversion bzw. der Berandungslinie für eine Fläche, in der ein Mindestkontrast nicht unterschritten wird (vgl. Fig. 8). Der Bereich in dem keine Graustufeninversion auftritt wird in Fig. 8 durch die mit Kreuzen versehene Linie dargestellt, dagegen wird die Isokontrastkurve für einen Mindestkontrast von 10 durch quadratische Punkte festgelegt.

Durch den zusätzlichen Einsatz einer erfindungsgemäßen Verzögerungsfolie werden die Einzelbereiche aber insbesondere der Schnittbereich, in denen weder der Kontrast unter einen Mindestkontrast fällt noch eine Graustufeninversion auftritt, deutlich vergrößert (vgl. hierzu Fig. 9).

Eine noch bessere Ausgangssituation bezüglich der Blickwinkelabhängigkeit von Kontrast und Graustufeninversion wird dadurch erzielt, daß ein Bildpunkt gemäß Fig. 10 in vier Unterbildpunkte aufgeteilt wird. Durch die in Fig. 10 dargestellte Ausrichtung der Moleküllängsachsen 8 ergeben sich für alle vier Unterbildpunkte unterschiedliche Orientierungen des Flüssigkristalls. Dadurch wird die Symmetrie der Blickwinkelabhängigkeit von Kontrast und Graustufeninversion noch etwas verbessert, aber insbesondere die Schnittfläche, bei der der Kontrast nicht unter einen Mindestkontrast fällt bzw. keine Graustufeninversion auftritt, stark vergrößert. Wird nun zusätzlich die erfindungsgemäße optisch zweiachsige Verzögerungsfolie eingesetzt, ergibt sich ein nochmal deutlich verbessertes Verhalten im Hinblick auf Kontrast und Graustufeninversion, wie im Diagramm von Fig. 12 zum Ausdruck kommt. Bis zu einem Neigungswinkel θ von ungefähr 65° fällt an keiner Stelle der Kontrast unter einen Mindestkontrast, im Ausführungsbeispiel ein Kontrast von 10. Ebenso findet bis zu einem Neigungswinkel θ von ungefähr 65° unabhängig vom Betrachtungswinkel Φ keine Graustufeninversion statt.

Die erfindungsgemäße biaxiale Verzögerungsfolie bietet somit die Möglichkeit Flüssigkristallanzeigen anzufertigen, die unter zusätzlicher Anwendung der "Mehr-Domänen-Methode" ausgezeichnete Blickwinkelabhängigkeiten möglich macht.

Claims

1. Flüssigkristallanzeige mit mehreren Bildpunkten bestehend aus einer Flüssigkristallzelle und Polarisatoren (4, 5), die an der Ober- und Unterseite der Flüssigkristallzelle angeordnet sind, wobei die Flüssigkristallzelle zwei Substrate (1, 2) mit transparenten Elektroden und einen dazwischen eingeschlossenen Flüssigkristall (3) umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Bildpunkt in wenigstens zwei Unterbildpunkte (6, 7) unterteilt ist, in denen der Flüssigkristall unterschiedliche Orientierungen aufweist und daß wenigstens zwischen einem Polarisator (4, 5) und dem Flüssigkristall (3) eine optisch biaxiale Verzögerungsschicht (V1, V2) mit unterschiedlichen Brechungsindizes n_e, n_o, n_z zur Kompensation von Blickwinkelabhängigkeiten optischer Eigenschaften der Flüssigkristallanzeige, wie z. B. der Transmission und des Kontrastes vorgesehen ist, wobei der Brechungsindex n_z in einer zur Normalen der Flüssigkristallzelle im wesentlichen parallelen Achse in der Verzögerungsschicht auftritt.

2. Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei den Brechungsindizes n_e, n_o, n_z der biaxialen Verzögerungsschicht n_e-n_o < 0 und n_z-n_o < 0 ist.

3. Flüssigkristallanzeige nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsschicht auf der Flüssigkristallzelle zwischen Polarisator (4, 5) und Flüssigkristallzelle angeordnet ist.

4. Flüssigkristallzelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsschicht in der Flüssigkristallzelle zwischen Flüssigkristall (3) und Substrat (1, 2) angeordnet ist.

5. Flüssigkristallzelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsschicht beidseitig zwischen Flüssigkristall (3) und Polarisatoren (4, 5) angeordnet ist.

6. Flüssigkristallanzeige nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer zweiseitig angebrachten Verzögerungsschicht die Verzögerungsschicht folgende Eigenschaften aufweist: 70 nm < (n_e-n_o).d < 200 nm und -200 nm < (n_z-n_o).d < 0, wobei d die Dicke der Verzögerungsschicht ist.

7. Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei einseitig angebrachter Verzögerungsschicht die in Nanometer angegegebenen Werte im wesentlichen unverändert sind.

8. Flüssigkristallanzeige nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Verzögerungsschicht eine oder mehrere Kunststoffolien einsetzbar sind.

9. Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Verzögerungsschicht eine unidirektional, jedoch nicht bis zur Sättigung gereckte Kunststoffolie vorgesehen ist.

10. Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsschicht eine bidirektional gereckte Kunststoffolie ist.

11. Flüssigkristallanzeige nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsschicht durch eine Kombination aus ein oder mehreren einachsig positiven und ein oder mehreren einachsig negativen Folien realisiert ist.

12. Flüssigkristallanzeige nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsschicht durch ein holographisches Element realisiert ist.

13. Flüssigkristallanzeige nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsschicht in Form eines Flüssigkristallpolymers realisiert ist.

14. Flüssigkristallanzeige nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den Unterbildpunkten eines Bildpunktes der Flüssigkristall derart unterschiedlich orientiert ist, daß sich die Blickwinkelbereiche der einzelnen Unterbildpunkte zu einem im wesentlichen punktsymmetrischen Blickwinkelbereich ergänzen.

15. Flüssigkristallanzeige nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkristallzelle eine TN-Zelle ist, bei der die Verdrillung 80° bis 100° beträgt.

16. Flüssigkristallanzeige nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Orientierung von Flüssigkristallmolekülen an der Substratoberfläche eine fotoempfindliche Schicht einsetzbar ist, bei der die Vorzugsrichtung von daran angelagerten Flüssigkristallmolekülen durch einen Belichtungsvorgang bestimmbar ist.

17. Flüssigkristallanzeige nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Grenzbereiche zwischen den Unterbildpunkten durch eine Maskierung abgedeckt sind.

18. Flüssigkristallanzeige nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Bildpunkt ein Schaltelement aufweist.

19. Flüssigkristallanzeige nach einem vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Bildpunkt einen Dünnschichttransistor und einen Speicherkondensator aufweist, wobei wenigstens eine Elektrode des Speicherkondensators durch eine leitfähige lichtundurchlässige Schicht realisiert ist, die den Grenzbereich zwischen den Unterbildpunkten abdeckt.