DE4141528A1

DE4141528A1 - Fluessigkristallzelle

Info

Publication number: DE4141528A1
Application number: DE4141528A
Authority: DE
Inventors: Stefan Brosig; Juergen Waldmann; Martin Barnaba; Helmut Thaler; Monika Stoitzner
Original assignee: Nokia Unterhaltungselektronik Deutschland GmbH
Current assignee: Nokia Deutschland GmbH
Priority date: 1991-12-17
Filing date: 1991-12-17
Publication date: 1993-06-24
Anticipated expiration: 2011-12-18
Also published as: NL9202160A; DE4141528C2; ITTO921012A0; JPH05346576A; ITTO921012A1

Description

Die Erfindung befaßt sich mit der Verbesserung des Kontrastes von Flüssigkristallzellen.

Stand der Technik

Flüssigkristallzellen sind seit geraumer Zeit im Stand der Technik nach Aufbau und Funktionweise bekannt und bedürfen daher keiner weiteren Erörterung.

Zum besseren Verständnis der Erfindung sei jedoch folgendes ausgeführt:

Üblicherweise werden Flüssigkristallzellen für den transmissiven Betrieb so aufgebaut, daß zwei Substratplatten mit Abstand zueinander zu einer hermetisch verschlossenen Zelle verbunden sind. Die Substratplatten der Zelle, welche beispielsweise aus Glas gebildet sind, sind an ihren einander abgewandten Flächen jeweils mit einem Polfilter versehen. Die einander zugewandten Flächen einer Zelle sind jeweils mit einer Vielzahl voneinander beabstandeten, langgestreckten und durchsichtigen Streifenelektroden versehen. Üblicherweise sind diese Streifenelektroden aus Indium-Zinn-Oxid gebildet. Diese Streifenelektroden einer jeden Substratplatte sind zum Zelleninneren hin mit einer - meist aus SiO₂ gebildeten - Ausgleichs- und Isolierschicht abgedeckt. An die Ausgleichs- und Isolierschicht einer jeden Substratplatte schließt eine sogenannte Orientierungsschicht an, welche jeweils die Ausgleichs- und Isolierschicht flächig überdeckt. Herkömmlich sind diese Orientierungsschichten aus Polymermaterial - wie zum Beispiel Polyimid - gebildet. Diese Schichten, deren Materialien zur Ausbildung einer displaytauglichen Schicht vollständig polymerisiert sind, weisen eine so geringe elektrische Leitfähigkeit auf, daß sie quasi als Isolator angesehen werden können. Außerdem sind diese Schichten durch Anwendung geeigneter Maßnahmen - wie zum Beispiel Reiben - orientiert. Die Streifenelektroden einer Zelle sind zueinander so angeordnet, daß die Längsrichtung der Streifenelektroden der einen Substratplatte zur Längsrichtung der Streifenelektroden der anderen Substratplatte einen Winkel von 90° einschließen. Bedingt durch diese Anordnung der Streifenelektroden bilden sich in Draufsicht auf das Display eine Vielzahl von Kreuzungspunkten zwischen den Streifenelektroden der einen und der anderen Substratplatte.

Das Zelleninnere ist mit einem den elektrischen Strom nicht oder nur sehr schwach leitenden Flüssigkristallmaterial gefüllt, wobei die Längsachsen der Flüssigkristallmoleküle zu den Oberflächen der beiden Orientierungsschichten homogen planar oder weitgehend homogen planar ausgerichtet sind. Unter einer weitgehend homogen planaren Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle wird in dieser Anmeldung ein Zustand verstanden, bei welchem die Längsachsen der Flüssigkristrallmoleküle einen meist geringen Winkel (auch Pretilt genannt) zu den Oberflächen der beiden Orientierungsschichten einschließen. Neben dieser Ausrichtung sind die Flüssigkristallmoleküle zwischen den beiden Orientierungsschichten einer Zelle auch noch zusätzlich gegeneinander verdrillt. Darunter ist folgendes zu verstehen: Betrachtet man die Lage einer ersten Flüssigkristallmolekülschicht auf der Orientierungsschicht einer Substratplatte und definiert eine Seitenkante der Substratplatte als Bezugskante, so schließen die langen Achsen der Flüssigkristallmoleküle mit der Bezugskante einen Winkel ein. Dieser Winkel ist von dem Winkel abhängig, mit welchem die Orientierung der Orientierungsschicht bezogen auf die Bezugskante der Substratplatte ausgeführt worden ist.

Werden zwei Substratplatten der zuvor beschriebenen Art mit Abstand zueinander zu einer Zelle kombiniert, wobei die Bezugskanten der beiden Substratplatten einander gegenüberliegen und wobei an beiden Substratplatten die Winkel der jeweils ersten, direkt an den Orientierungsschichten anliegenden Flüssigkristallmolekülschichten voneinander verschieden sind, gleichen sich die Winkel der Flüssigkristallmolekülschichten zwischen den zuvor beschriebenen Flüssigkristallmolekülschichten einander an. Beispielsweise für einen 90° TN-Zelle bedeutet dies, daß die Winkelabweichung zwischen den direkt an den Orientierungsschichten anliegenden Flüssigkristallmolekülschichten 90° beträgt und daß die Flüssigkristallmolekülschichten, welche sich zwischen den eben beschriebenen Flüssigkristallmolekülschichten befinden, ausgehend von dem Winkelverhältnis an der einen der beiden Orientierungsschichten sich schichtweise dem Winkelverhältnis der Flüssigkristallmoleküle an der anderen Orientierungsschicht anpassen.

Diese Lage der Flüssigkristallmoleküle zueinander ist aber nur so lange stabil, wie nicht zwischen den einander gegenüber liegenden Streifenelektroden der beiden Substratplatten ein elektrisches Potential anliegt. Liegt an den Streifenelektroden der beiden Substratplatten ein solches Potential an, wird die vorbeschriebene stabile Lage der Flüssigkristallmoleküle aufgelöst. Um eine Zerstörung des Flüssigkristallmaterials durch Elektrolyse auszuschließen, werden die Streifenelektroden der beiden Substratplatten mit einer Wechselspannung beaufschlagt. Die Flüssigkristallmoleküle nehmen unter der Wirkung der Spannung eine homöotrope Stellung ein, d. h. die Längsachsen der Flüssigkristallmoleküle schließen einen Winkel zur Oberfläche der Orientierungsschichten von nahezu 90° ein.

Wird eine soeben beschriebene Zelle hinterleuchtet, so folgt der Polarisationsvektor des einfallenden Lichtes der Schraubenstruktur des undeformierten Flüssigkristalls und tritt beispielsweise um 90° gedreht am zweiten gekreuzt zum ersten Polfilter angeordneten zweiten Polfilter vollständig aus. Wird der Flüssigkristall durch Anlegen der Schwellspannung deformiert und die Flüssigkristallmoleküle homöotrop ausgerichtet, wird die Polarisationsrichtung des einfallenden Lichtes durch die Flüssigkristallschicht nicht geändert. Jedoch wird im zweiten Polarisator das einfallenden Licht vollständig absorbiert, so daß die Zelle dunkel erscheint.

Die eben erörterten Verhältnisse gelten auch dann, wenn nicht alle Streifenelektroden geschaltet werden. Vielmehr ist es auch möglich, durch gezielte Ansteuerung von Kreuzungspunkten mit der Schwellspannung diesen hell/dunkel-Effekt nur an einzelnen Kreuzungspunkten von Streifenelektroden zu erzeugen, so daß ein Bild aus verschieden hellen und dunklen Punkten (Pixeln) gebildet werden kann. Soll ein derartiges Bild konturenscharf sein, ist es notwendig, die Breite der Streifenelektroden klein zu halten. Da aber die Streifenelektroden zur getrennten Ansteuerung aus Gründen der Isolation zwingend voneinander beabstandet sein müssen, bewirken diese Abstände, daß, wenn die Zelle einheitlich dunkel geschaltet wird, die Flüssigkristallmoleküle, die sich oberhalb dieser Abstände auf der Orientierungsschicht befinden, nicht unter der Wirkung der Wechselspannung in eine homöotrope Lage überführt werden. Die Folge ist, daß in diesen Abständen im Dunkelzustand der Zelle Licht austritt und betrachtet über die gesamte Displayfläche kein vollständiger Dunkelzustand erreicht wird.

Zur Vermeidung dieses Problems sind im Stand der Technik Zellen bekannt geworden, die eine Black-Matrix-Struktur aufweisen. Dazu sind auf jeder der beiden Glassubstratplatten in Längsrichtung der Streifenelektroden lichtundurchlässige Abdeckstreifen ausgebildet. Die meisten bisher bekannten Materialien, die zur Herstellung der Abdeckstreifen eingesetzt werden können, sind leitfähig und können daher nicht direkt neben den Streifenelektroden auf der Substratplatte angeordnet werden. Vielmehr ist es erforderlich, die Abdeckstreifen in einer sie isolierenden Schicht einzubetten. Auf diese Isolierschicht sind dann die weiteren Schichten in der oben benannten Reihenfolge aufgebracht, wobei die Streifenelektroden in den Bereichen angeordnet sind, die nicht von den Abdeckstreifen bedeckt sind. Derartige Displays sind aber in der Herstellung sehr aufwendig und weisen den Nachteil auf, daß, wenn das Display einheitlich auf Lichtdurchgang geschaltet ist, die Abdeckstreifen einen vollständigen Lichtdurchgang über die gesamte Displayfläche verhindern. Auch bei sehr feinen Abdeckstreifen tritt ein Helligkeitsverlust von ungefähr 20% auf. Dieser Verlust kann durch eine stärkere Hinterleuchtung gemindert werden. Diese stärkere Hinterleuchtung führt aber dazu, daß das Display stärker aufgeheizt wird. Außerdem hat diese Maßnahme den Nachteil, daß durch die stärkere Hinterleuchtung der Strombedarf des Displays wesentlich ansteigt.

Weiterhin ist für sich bekannt, daß, wenn Flüssigkristallzellen mit Gleichstrom angesteuert werden, nach einigen Sekunden die Abstände zwischen den Kreuzungspunkten zuwachsen, in dem die oberhalb des Abstandes angeordneten Flüssigkristallmoleküle eine homöotrope Lage einnehmen. Die Beaufschlagung der Streifenelektroden mit Gleichstrom birgt aber folgende Nachteile: Zum einen sind besonders aufwendige Isoliermaßnahmen erforderlich, um die Zerstörung des Flüssigkristallmaterials durch Elektrolyse auszuschließen. Weiterhin ist der Zeitraum, in welchem die Flüssigkristallmoleküle in den Abständen zwischen zwei Pixeln umklappen, für Displays, die eine hohe Bildwiederholungsfrequenz aufweisen, viel zu langsam.

Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Flüssigkristallzelle anzugeben, die bei hoher Bildwiederholungsfrequenz einen hohen Kontrast aufweist.

Darstellung der Erfindung

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Leitfähigkeit der aus Polymermaterial gebildeten Orientierungsschichten gegenüber der Leitfähigkeit von vollständig polymerisierten Orientierungsschichten mindestens um den Faktor 10 gesteigert ist. Diese Steigerung der Leitfähigkeit des Polymermaterials bewirkt, daß sich innerhalb der Zeitspanne in der ein Kreuzungspunkt einer aus Streifenelektroden gebildeten Matrix mit Wechselspannung beaufschlagt wird, sich der sonst bei herkömmlich ausgebildeten und eine sehr geringe Leitfähigkeit aufweisende Orientierungsschichten nur im direkten Kreuzungspunkt vorherrschende Ladungszustand bis in die Bereiche ausdehnt, die diesen Kreuzungspunkt in Draufsicht mit Abstand knapp umranden. Die Folge ist, daß nicht nur die Flüssigkristallmoleküle die im direkten Kreuzungsbereich den Ladungsverhältnissen durch die Streifenelektroden ausgesetzt sind, sondern auch diejenigen Flüssigkristallmoleküle in eine homöotrope Lage umklappen, die im Randbereich des geschalteten Kreuzungspunktes angelagert sind.

Ist gemäß Anspruch 2 die Steigerung der Leitfähigkeit der Orientierungsschicht durch Ionenanreicherung in dem die Orientierungsschicht bildenden Polymermaterial ausgeführt, hatte dies den Vorteil einer sehr einfachen Herstellung. So kann beispielsweise das Polymermaterial vor dem Aufbringen mit Ionenbildnern dotiert sein. Sehr einfach lassen sich Leitfähigkeitssteigerungen auch dadurch erreichen, daß vollständig polymerisierte und geriebene Orientierungsschichten gealtert werden. Diese Alterung kann beispielsweise unter Einwirkung von Feuchtigkeit, Licht und Luft ausgeführt werden. Die durch diese Alterungsvorgänge bewirkte Ionenanreicherung und/oder Ausbildung ionisierbarer Gruppen haben den Vorteil, daß die Ionenkomplexe an den Polymerketten angelagert bleiben und somit nicht befürchtet werden muß, daß Ionen aus den Orientierungsschichten in den nicht leitenden Flüssigkristall hineindiffundieren können. Auch läßt sich nach Art und Umfang der Alterungsprozesse eine gezielte Leitfähigkeitssteigerung präzise einstellen.

Ist gemäß Anspruch 3 die Steigerung der Leitfähigkeit der Orientierungsschicht auf den Abstand zwischen den Streifenelektroden so eingestellt, daß sich der an diesem Kreuzungspunkt unter der Wirkung der Wechselspannung einstellende Ladungszustand soweit in den diesen Punkt umrandenden Bereich der Orientierungsschicht fortsetzt, daß er knapp die Hälfte des Abstandes zu den Nachbarkreuzungspunkten einnimmt, hat dies den Vorteil, daß geschaltete und nicht geschaltete Pixel in etwa die gleiche Größe aufweisen. Auch wird durch diese Art der Ausbildung ein zusätzlicher Zeitvorteil erreicht, da zwei nebeneinander angeordnete und mit Spannung beaufschlagte Pixel zeitgleich von ihren einander zugewandten Randflächen her den Abstand zwischen ihnen schließen.

Besonders gute Ergebnisse im Kontrast werden dann erreicht, wenn gemäß Anspruch 4 die Steigerung der Leitfähigkeit der Orientierungsschicht auf den Abstand zwischen den Streifenelektroden so abgestimmt ist, daß bereits während des ersten Drittels eine Bildwiederholungsperiode die Flüssigkristallmoleküle im Abstand zwischen zwei geschalteten Kreuzungspunkten umklappen und homöotrope Ausrichtung einnehmen.

Ist gemäß Anspruch 5 die Verdrillung der Flüssigkristallmoleküle größer/gleich 90°, vorzugsweise größer/gleich 180°, hatte dies den Vorteil, daß schon geringe Potentiale in den Abständen zwischen den Streifenelektroden in der Lage sind, die verdrillte Struktur zu entwinden.

Besonders einfach ist das Ausbilden von homöotropen Ausrichtungen der Flüssigkristallmoleküle in den Abständen zwischen den Streifenelektroden dann, wenn gemäß Anspruch 6 der Flüssigkristall einen hohen Ordnungsgrad aufweist. Dies ist nach Erkenntnissen der Anmelderin darauf zurückzuführen, daß beim Schalten durch die hohe Ordnung des Flüssigkristalls die Moleküle, die direkt im Kreuzungspunkt liegen, die Flüssigkristallmoleküle im Randbereich dieses Kreuzungspunktes mit zum Umklappen anregen.

Wird gemäß Anspruch 7 der Wechselspannung, die die Flüssigkristallmoleküle zum Umklappen veranlaßt, eine niederfrequente Wechselspannung aufmoduliert, hat dies den Vorteil, daß die Ladung längere Zeit in eine Richtung fließen kann. Hierdurch lassen sich auch bei breiten Abständen zwischen Streifenelektroden bzw. bei Orientierungsschichtmaterialien mit nur geringer Leitfähigkeit induzierte Black-Matrix-Strukturen ausbilden.

Weiterhin sei darauf hingewiesen, daß die in den Ansprüchen 3 bis 7 angegebenen Maßnahmen nicht isoliert zu sehen sind. Sofern es erforderlich ist, können auch mehrere dieser Maßnahmen zur Ausbildung einer induzierten Black-Matrix-Struktur kombiniert werden.

Kurze Darstellung der Figuren

Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch eine Flüssigkristallzelle im Ausschnitt;

Fig. 2 einen weiteren Schnitt der in Fig. 1 gezeigten Art;

Fig. 3 eine Draufsicht auf zwei Bildpunkte einer Flüssigkristallzelle in nicht geschaltetem Zustand; und

Fig. 4 eine Draufsicht auf zwei Bildpunkte einer Flüssigkristallzelle in geschaltetem Zustand.

Wege zum Ausführen der Erfindung

Die Erfindung soll nun anhand der Figuren näher erläutert werden.

Die in Fig. 1 im Ausschnitt gezeigte Flüssigkristallzelle 10 wird von zwei mit Abstand zueinander angeordneten Substratplatten 11.1, 11.2 gebildet.

Die Beschichtungsfolge dieser Substratplatten 11.1, 11.2 ist gleich. Als Trägerplatten 12 dienen Glasplatten. Die einander zugewandten Flächen dieser Trägerplatten 12 sind mit der langgestreckten, durchsichtigen Streifenelektroden versehen. Die Längsausdehnung dieser aus Indium-Zinn-Oxyd ausgebildeten Streifenelektroden 13.1, 13.2 an den beiden Substratplatten ist voneinander verschieden. Während sich die Längsausdehnung der Streifenelektroden 13.1 der unteren Substratplatte 11.1 sich senkrecht zur Papierebene erstreckt, verläuft die Längsausdehnung der Streifenelektroden 13.2 der oberen Substratplatte 11.2 parallel zur Papierebene. Die Bereiche, in denen sich die Streifenelektroden 13.1, 13.2 in Draufsicht auf die Flüssigkristallzelle 10 überschneiden wird als Kreuzungspunkt 14 (Fig. 3 und 4) bezeichnet. Wie Fig. 1 in der Darstellung der unteren Substratplatte 11.1 deutlich hervorhebt, sind alle Streifenelektroden 13.1, 13,2 voneinander beabstandet auf den Trägerplatten 12 angeordnet. Diese Streifenelektroden 13.1, 13.2 einer jeden Substratplatte 11.1, 11.2 sind jeweils mit einer Ausgleichs- und Isolierschicht 15 überzogen. Diese Schicht 15 ist aus SiO₂ gebildet. Auf den Ausgleichs- und Isolierschichten 15 einer jeden Substratplatte 11.1, 11.2 sind die Orientierungsschichten 16 aus Polymermaterial flächig angeordnet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine Polyimidschicht, die nach Herstellerangaben aus dem Werkstoff SE 610 des Herstellers Nissan ausgebildet wurde. Anschließend wurden die so erstellten Orientierungsschichten 16 gerieben, um die erwünschte Orientierung dieser Schichten sicherzustellen. In Anschluß daran wurden beide Substratplatten 11.1, 11.2 zur Bildung einer Zelle bei 150° Celsius miteinander verpreßt und 4 Wochen bei Raumtemperatur und Raumluft gelagert. Da das Zelleninnere während dieser Lagerung der Raumluft über die Füllöffnung (nicht dargestellt) der Zelle 10 in Austausch stand, konnten sich auf und in den Orientierungsschichten 16 durch Oxydation und/oder Hydrolyse Ionen und/oder ionisierbare Gruppen bilden, welche die Leitfähigkeit der sonst leitunfähigen Polymidschicht erhöhen. Diese Ionenanreicherung in den Orientierungsschichten 16 ist durch die unregelmäßige Abfolge von + und - Zeichen in den Orientierungsschichten 16 deutlich gemacht.

Der Abstand zwischen den Orientierungsschichten 16, welcher im vorliegenden Ausführungsbeispiel etwa 4 µm beträgt, ist mit Flüssigkristallmaterial 17 ausgefüllt. Das im vorliegenden Fall verwendete Flüssigkristallmaterial ist der Flüssigkristall NMO-91502 des Herstellers Merck. Diesem Flüssigkristall sind 0,450 Gewichtsprozente des Dotierungsmittels JS-3228 des Herstellers Merck zugesetzt. Da in dem in Fig. 1 veranschaulichten Zustand der Flüssigkristallzelle 10 die einander gegenüber liegenden Streifenelektroden 13.1 und 13.2 nicht mit Wechselspannung beaufschlagt sind, weisen die Längsachsen der Flüssigkristallmoleküle 18 bezogen auf die Oberfläche der Orientierungsschichten 16 eine weitgehend homogene planare, d. h. einen Pretilt von etwa 12° einschließende Ausrichtung auf. Diese leicht angewinkelte Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle 18 zu den Oberflächen der Orientierungsschichten 16 ist auch in Fig. 1 veranschaulicht. Da die gegenseitige Verdrillung der Flüssigkristallmoleküle 18 in der in Fig. 1 gezeigten Art der Darstellung nicht sichtbar gemacht werden kann, sei darauf hingewiesen, daß die Verdrillung 270° beträgt.

Wird die Fläche 19 der Substratplatte 11.1 mit polarem - durch die Pfeile angedeuteten - Licht beaufschlagt, tritt der Lichtvektor durch die untere Substratplatte 11.1, wird im Flüssigkristall 17 elliptisch polarisiert, durchläuft die obere Substratplatte 11.2 und wird nachdem er den Polarisator 20 durchdrungen hat an der Fläche 21 als sichtbares - durch die Pfeile angedeutetes - Licht sichtbar. Deutlich erkennbar ist, daß auch der Lichtvektor, welcher zwischen zwei Streifenelektroden 13.1 der unteren Substratplatte 11.1 hindurchtritt, an der Fläche 21 als sichtbares Licht austritt. Diesen Zustand verdeutlicht auch Fig. 2. Dort sind zwei Kreuzungspunkte 14 zwischen zwei Streifenelektroden 13.1, 13.2 vergrößert dargestellt. Wird ein derartiger Ausschnitt von polarem Licht hinterleuchtet, so wird der gesamte dargestellte Ausschnitt von dem polarisiertem Lichtvektor durchdrungen und tritt an der dem Betrachter nächsten Schicht als sichtbares Licht aus.

Wird nun gemäß Fig. 3 eine Flüssigkristallzelle 10, die in ihrem Aufbau der in Fig. 1 beschriebenen Flüssigkristallzelle entspricht, über ihre Streifenelektroden 13.1, 13.2 Wechselspannung zwischen 2,4 und 2,7 Volt mit einer Frequenz von 100 Hz zugeführt, kommt es unter dem Einfluß des durch die Streifenelektroden 13.1, 13.2 hervorgerufenen Feldes in den Orientierungsschichten 16 zu einer Ionenwanderung. Hierdurch wird die ehemals stabile, aber unregelmäßige Verteilung der Kationen und Anionen in den Orientierungsschichten 16 (siehe Fig. 1) aufgelöst und eine regelmäßige Verteilung der Kationen und Anionen herbeigeführt. Unter einer regelmäßigen Verteilung der Kationen und Anionen in den Orientierungsschichten 16 wird ein Zustand verstanden, in welchem sich in den Orientierungsschichten 16 - in Abhängigkeit von der Polung der momentan fließenden Wechselspannung - entweder die Kationen nahe dem Flüssigkristallmaterial 17 bzw. die Anionen nahe den Ausgleichs- und Isolierschichten 15 oder umgekehrt anordnen. Der Zustand einer regelmäßigen Verteilung von Kationen und Anionen ist in Fig. 3 durch die geordnete Darstellung von + und - Zeichen in den Orientierungsschichten 16 angedeutet. Bedingt durch diesen Ladungszustand der Orientierungsschichten 16 an den Grenzschichten zum Flüssigkristallmaterial 18 werden, nachdem diese Ladungszustände die für das Flüssigkristallmaterial 18 maßgebliche Schwellspannung erreicht haben, auch diejenigen Flüssigkristallmoleküle 18 in eine homöotrope Ausrichtung überführt, die oberhalb der zwischen zwei Streifenelektroden 13.1; 13.2 einer Substratplatte 11.1; 11.2 angeordnet sind. Dies bedeutet, daß unter dem Einfluß der auf die Streifenelektroden 13.1 und 13.2 applizierten Wechselspannung und des durch sie hervorgerufenen elektrischen Feldes nicht nur diejenigen Flüssigkristallmoleküle 18, die direkt im Kreuzungsbereich 14 liegen, sondern auch diejenigen Flüssigkristallmoleküle 18, die oberhalb des Abstandes zweier seitlich benachbarter Streifenelektroden 13.1; 13.2 angeordnet sind, in eine homöotrope Ausrichtung gebracht werden.

Die Folge ist, daß die Lichtvektoren, welche auf derartig ausgerichte Flüssigkristallmoleküle 18 treffen, nicht wie bei der verdrillten Struktur elliptisch polarisiert, sondern den Flüssigkristall senkrecht durchdringen und vom Polfilter 20 vollständig absorbiert werden. Demgemäß tritt auch an der gesamten Fläche 21 kein sichtbares Licht aus. Dieser Effekt ist in Fig. 4 weiter veranschaulicht. Diese Figur zeigt deutlich, welcher Bereich 21 durch den speziellen Ladezustand der Orientierungsschicht 16 über den bisher schaltbaren direkten Kreuzungsbereich 14 hinaus noch schaltbar ist. Die Spaltenbreite, die zwischen zwei benachbarten Streifenelektroden 13.1; 13.2 einer Substratplatte 11.1; 11.2 und die Erhöhung der Leitfähigkeit der Orientierungsschichten 16 sind so aufeinander abgestimmt, daß unter Einfluß der auf die Streifenelektroden 13.1 und 13.2 aufapplizierten Wechselspannung jeder Kreuzungspunkt 14 etwa die Hälfte des Abstandes zum Nachbarkreuzungspunkt für die Flüssigkristallmoleküle 18 schaltbar stellt. Die maximale Ausdehnung des so noch schaltbaren Bereichs 21 ist durch die Grenzlinie 22 angedeutet.

Werden, nachdem der Ladungszustand gemäß Fig. 2 erreicht ist, die einander gegenüber liegenden Streifenelektroden 13.1, 13.2 mit Nullpotential beaufschlagt, bildet sich der in Fig. 1 gezeigte Ladungszustand sofort zurück.

Durch die Erhöhung der Leitfähigkeit der Orientierungsschichten 16 ist es möglich, selbst große Abstände zwischen den Streifenelektroden 13.1, 13.2 einer Substratplatte 11.1, 11.2 schaltbar zu stellen. Jedoch sollte dabei das Abstandsmaß zwischen den Streifenelektroden 13.1, 13.2 einer Substratplatte 11.1, 11.2 nicht viel größer gewählt sein als die doppelte Dicke der Flüssigkristallmaterialschicht zwischen den Substratplatten 11.1, 11.2. Besonders gute Ergebnisse werden dann erzielt, wenn das seitliche Abstandsmaß zwischen den Streifenelektroden 13.1, 13.2 einer Substratplatte 11.1, 11.2 kleiner als die doppelte Dicke der Flüssigkristallmaterialschicht ist.

Bezugszeichen

10 Flüssigkristallzelle
11.1/2 Substratplatte
12 Trägerplatte
13.1/2 Streifenelektroden
14 Kreuzungspunkt
15 Abdeck- und Isolierschichten
16 Orientierungsschichten
17 Flüssigkristallmaterial
18 Flüssigkristallmoleküle
19 Fläche
20 Polarisator
21 Bereich
22 Grenzlinie

Claims

1. Flüssigkristallzelle
- mit zwei Substratplatten, die jeweils mit einer Vielzahl voneinander beabstandeter, langgestreckter und durchsichtiger Streifenelektroden versehen sind, deren Streifenelektroden von einer Ausgleichs- und Isolierschicht und im Anschluß an diese Schicht von einer Orientierungsschicht abgedeckt sind und die mit Abstand zueinander so angeordnet sind, daß die Orientierungsschichten einander zuweisen und die Längsausdehnung der Streifenelektroden der einen Substratplatte zur Längsausdehnung der Streifenelektroden der anderen Substratplatte einen Winkel von 90° einschließt, und
- mit einem Flüssigkristall, der den Abstand zwischen den Substratplatten ausfüllt, wobei je nach den durch Wechselspannung hervorgerufenen Potentialverhältnissen an den Kreuzungspunkt zwischen den Streifenelektroden der einen oder anderen Substratplatte die Längsachsen der Flüssigkristallmoleküle zur Oberfläche der Orientierungsschichten entweder homöotrop oder homogen planar bzw. weitgehend homogen planar ausgerichtet sind, sowie in den beiden letztgenannten Ausrichtungszuständen zusätzlich im Abstand zwischen den Substratplatten noch gegeneinander verdrillt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitfähigkeit der aus Polymermaterial gebildeten Orientierungsschichten (16) gegenüber der Leitfähigkeit von vollständig polymerisierten Orientierungsschichten (16) mindestens um den Faktor 10 gesteigert ist.

2. Flüssigkristallzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigerung der Leitfähigkeit der Orientierungsschichten (16) durch Ionenanreicherung und/oder Anreicherung ionisierbarer Gruppen in dem die Orientierungsschichten (16) bildenden Polymermaterial hervorgerufen ist.

3. Flüssigkristallzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigerung der Leitfähigkeit der Orientierungsschichten (16) auf den Abstand zwischen den Streifenelektroden (13.1; 13.2) abgestimmt ist und daß sich der an einem Kreuzungspunkt (14) unter Wirkung der Wechselspannung bewirkte Ladungszustand soweit in den diesen Punkt (14) umrandenden Bereich (21) der Orientierungsschicht (16) fortsetzt, daß er knapp die Hälfte des Abstandes zu den Nachbarkreuzungspunkten einnimmt.

4. Flüssigkristallzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigerung der Leitfähigkeit der Orientierungsschichten (16) auf den Abstand zwischen den Streifenelektroden (13.1; 13.2) so abgestimmt ist, daß bereits während des ersten Drittels einer Bildwiederholungsperiode die Flüssigkristallmoleküle (18) im Abstand zwischen zwei geschalteten Kreuzungspunkten (14) umklappen und eine homöotrope Ausrichtung einnehmen.

5. Flüssigkristallzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkristallmoleküle (18) eine Verdrillung von größer/gleich 90°, vorzugsweise größer/gleich 180° aufweisen.

6. Flüssigkristallzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Flüssigkristallmaterial (17) einen hohen Ordnungsgrad aufweist.

7. Flüssigkristallzelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Flüssigkristallmoleküle (18) schaltende Wechselspannung mit einer niederfrequenten Wechselspannung aufmoduliert ist.