DE69023845T2 - Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flüssigkristall-Anzeigeanordnung, insbesondere eine Flüssigkristall- Anzeigeanordnung mit einem Orientierungsfilm, der ein oder mehrere Ladungstransportmaterialien (CTMS) darin dotiert aufweist.
• Heute werden viele Typen von Flüssigkristall-Anzeigeanordnungen verbreitet als Anzeigelemente in Büroautomatisierungs (OA)-Anordnungen, wie Wortprozessoren, Laptop- und Personal-Computern, Arbeitsstationen, etc., verwendet. Eine derartige Anzeigeanordnung ist eine verdrillt nematische (TN) Flüssigkristall-Anzeigeanordnung, die derzeit beispielsweise in Uhren und elektronischen Rechnern verbreitet eingesetzt wird. Die TN-LCD-Anordnung wird allgemein bei einem hohen Tastverhältnis von bis zu 1/100 getrieben, zeigt jedoch insofern einen Defekt, als der Anzeigebereich mit der Zunahme der Anzeigezeilen allmählich heller oder dunkler wird. Daher wird es schwierig, die Zeichen und andere Informationen im Anzeigebereich zu lesen. Es wird angenommen, daß dieser Anzeigedefekt auf eine schlechte elektrooptische Steilheit des TN-Flüssigkristalls zurückzuführen ist, und er wird hier als "Typ I-Übersprechen" bezeichnet.
• In letzter Zeit wurde ein neuer Typ einer Flüssigkristall-Anzeigeanordnung, d.h. eine superverdrillt nematische (STN) Flüssigkristall-Anzeigeanordnung, entwickelt und wird nun aufgrund ihrer ausgezeichneten Multiplexierbarkeit verbreitet in OA-Anordnungen verwendet. Die drastische Verbesserung der Multiplexierbarkeit der STN-LC-Anordnung löst das oben angegebene Problem des Typ I-Übersprechens, da die Steilheit der elektrooptischen Kennlinie der LC-Anordnung verbessert wird. Dennoch wird manchmal zusätzlich zu diesem Effekt eine andere Art eines Übersprechens, die hier als "Typ II-Übersprechen" bezeichnet wird, in einer hochmultiplexierten STN-LC-Anordnung beobachtet, und das Typ II- Übersprechen ist besonders dann merkbar, wenn spezifische Spannungswellenformen an bestimmte Pixel angelegt werden. Das Typ II-Übersprechen tritt häufig auf, wenn ein Linienbild angezeigt wird oder ein hochsymmetrisches feines Bild angezeigt wird, und manchmal ist es schwer, das angezeigte Bild zu erkennen. Beispielsweise werden durchgehende Linien in graphischen Darstellungen oder Tabellen mit einem Geisterbild davon dargestellt, das vom Endpunkt der durchgehenden Linie ausgeht. Ferner wird im Fall chinesischer Schriftzeichen (Kanji) im Zeichen " " (Fu von Fujitsu Limited) beispielsweise der untere Teil " " von Fu nicht klar dargestellt, sondern erscheint als -- (schwarzes Kästchen) --. Wenn eine Treibspannung gesteuert wird, um genau das obige Zeichen anzuzeigen, wird dann außerdem der obere Teil " " von Fu zu -- -- geändert. Wie nachstehend beschrieben wird, wird angenommen, daß das Typ II-Übersprechen auf eine Verschiebung der Transmittanz (T) - Treib- oder Anlegespannung (V)-Kurve in der LC-Anordnung zurückzuführen ist. Dieses Übersprechen ist unvermeidbar, auch wenn die angelegte Spannung einen relativ niedrigen Wert aufweist, da die Transmittanz als Funktion der Verschiebung der T-V-Kurve variiert. Da das Typ II-Übersprechen ein kritisches Problem bei STN-LC-Anordnungen ist, besteht die Notwendigkeit, eine verbesserte STN-LC-Anordnung vorzusehen, die dieses Problem des Übersprechens nicht aufweist.
• Im Stand der Technik ist der Einschluß eines oder mehrerer Additive in einen Orientierungsfilm von LC-Anordnungen bekannt, dies dient jedoch anderen Zwecken als jenen der vorliegenden Erfindung. Beispielsweise betrifft die Japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 62-295028 die Verbesserung eines Orientierungsfilms in einer LC-Anordnung und lehrt die Bildung des Orientierungsfilms aus einem Polyimid mit spezifischer Struktur, oder einem Vorläufer davon, und Metallpulvern und/oder elektrisch leitenden organischen Verbindungen, wie NMP-TCNQ, TTF-TCNQ, und Ladungstransferkomplexen. Der erhaltene Film mit geringem Widerstand verhindert effizient eine Akkumulation elektrischer Ladungen aufgrund einer Unebenheit der Dicke des Orientierungsfilms und einer Änderung der Farbe von Farbfiltern, die in Farb-LC-Anordnungen verwendet werden. Ferner betrifft auch die Japanische ungeprüfte Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 63-121020 die Verbesserung eines Orientierungsfilms in einer LC-Anordnung, insbesondere einer ferroelektrischen LC-Anordnung, und lehrt die Steuerung der Leitfähigkeit zumindest eines Orientierungsfilms auf 1 x 10&sup8; Ωcm oder weniger unter Verwendung von 5 Masse-% eines leitfähigen Materials oder mehr, wie Kohlenstoff- oder Metallteilchen (Au, Ag), in einem harzähnlichen Orientierungsfilm. Der harzähnliche Orientierungsfilm verhindert effizient eine merkbare Reduktion der Anzeigecharakteristiken der FLC-Anordnung aufgrund ionischer Verunreinigungen, die in der LC-Schicht als Funktion der Polarisationsänderungen der LC-Moleküle erzeugt werden.
• Die US-A-4 4.94 824 offenbart eine Flüssigkristall-Anzeigeanordnung mit einem Orientierungsfilm, der leitfähige Teilchen damit gemischt aufweist, um den Widerstand des Orientierungsfilms zu reduzieren.
• Kenji Nakaya et al. von der Tokyo University of Agriculture and Technology lehren in Japanese Journal of Applied Physics, Bd. 28, Nr. 1, 116 (1989), daß der Einschluß von Ladungstransferkomplexen in einem Orientierungsfilm der FLC- Anordnung effizient eine Akkumulation einer elektrischen Ladung in einem Bereich benachbart dem Orientierungsfilm verhindert. Dennoch weisen die Ladungstransferkomplexe insofern Nachteile auf, als sie chemisch instabil und wasserempfindlich sind, und daher in einem Polyimid, das ein typisches Orientierungsfilmmaterial ist, nicht verwendet werden können, und ferner dafür empfindlich sind, sich mit der Zeit zu verändern. Außerdem zeigt der Orientierungsfilm einen geringen elektrischen spezifischen Widerstand unter einem elektrischen Gleichfeld, und daher büßt der Orientierungsfilm die elektrisch isolierende Charakteristik der transparenten Elektrode ein.
• Angesichts der oben beschriebenen Nachteile bekannter LC-Anordnungen ist es eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte LC-Anzeigeanordnung vorzusehen, bei welcher das oben beschriebene Typ I- und Typ II-Übersprechen nicht auftritt, auch wenn die Anzeigekapazität der Anordnung vergrößert wird, und daher das Tastverhältnis davon auf etwa 1/400 reduziert wird, und gleichzeitig die Qualität der angezeigten Bilder erhöht wird.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Flüssigkristall-Anzeigeanordnung vorgesehen, mit zwei einander gegenüberliegenden Orientierungsfilmen, wobei jeder Film auf einer entsprechenden Elektrode gebildet ist, die selbst an der Oberfläche eines entsprechenden Substrats gebildet ist, und einem Flüssigkristallmaterial, das sandwichartig zwischen den genannten Orientierungsfilmen angeordnet ist, wobei zumindest einer der Orientierungsfilme zumindest ein Ladungstransportmaterial darin dotiert aufweist, welches Ladungstransportmaterial in einer ausreichenden Menge vorliegt, um ein Lecken der temporär in dem Orientierungsfilm, oder in seiner Nähe, akkumulierten elektrischen Ladung zu verursachen, um dadurch die Bildung einer elektrischen Doppelschicht in der Anordnung zu inhibieren, dadurch gekennzeichnet, daß die Orientierungsfilme unter einem elektrischen Gleichfeld isolieren und unter einem elektrischen Hochfrequenzfeld leiten.
• Der Orientierungsfilm der vorliegenden Erfindung zeigt Isoliercharakteristiken unter einem elektrischen Gleichfeld und elektrische Leitfähigkeitscharakteristiken als Folge einer springenden Leitfähigkeit unter einem elektrischen Hochfrequenzfeld, wie einer Impulsschreibfrequenz. Daher büßt der Orientierungsfilm die Isoliercharakteristik der transparenten Elektrode nicht ein und kann die temporäre Akkumulation einer elektrischen Ladung verhindern.
• Überraschenderweise kann die Flüssigkristall-Anzeigeanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung die Probleme des Übersprechens eliminieren, insbesondere das Übersprechen der zweiten Art, wenn die Anzeige bei hoher Kapazität und beispielsweise einem niedrigen Tastverhältnis von 1/400 betrieben wird. Die vorliegende Erfindung kann effizient bei FCL- Anordnungen und anderen Anordnungen zusätzlich zu STN-Anordnungen verwendet werden.
• Das Vorliegen zumindest eines Ladungstransportmaterials bedeutet, daß kein Übersprechen aufgrund der Bildung einer elektrischen Doppelschicht im Flüssigkristallmedium der LC- Anordnung auftritt. Da kein Übersprechen auftritt, kann, zusätzlich zu den allgemeinen Vorteilen der LC-Anordnung selbst, wie einer reduzierten Installationsfläche, der geringeren Belastung für die Augen und dem niedrigeren Verbrauch elektrischer Energie, die LC-Anordnung verbreitet als Anzeigeelement oder -feld in elektrischen Anordnungen, d.h. OA-Anordnungen, wie Wortprozessoren, Laptop- und Personal- Computern sowie Arbeitsstationen, etc., verwendet werden. Insbesondere wenn ein superverdrillt nematischer (STN) Flüssigkristall in der LC-Anordnung verwendet wird, sieht die Anordnung zusätzliche Vorteile vor, wie eine Anzeige mit großem Maßstab und hohem Informationsgehalt, hohem Kontrast und hoher Gradation.
• Die Verschiebung der T-V-Kurve und demgemäß die Erzeugung des Typ II-Übersprechens kann unter Verwendung eines Orientierungsfilms verhindert werden, der zumindest ein Ladungstransportmaterial darin dotiert aufweist.
• Zum besseren Verständnis der Erfindung, und um zu zeigen, wie dieselbe durchgeführt werden kann, wird nun anhand bloßer Beispiele auf die beigeschlossenen Zeichnungen bezuggenommen, in denen:
• Fig.1 eine schematische Ansicht ist, welche die Messung der Transmittanz an verschiedenen Hintergrundorten der LC- Anordnung und bei verschiedenen angelegten Spannungen zeigt;
• Fig.2 eine graphische Darstellung ist, welche die Beziehung zwischen der angelegten Spannung und Transmittanz zeigt, die aus der in Fig.1 dargestellten Messung erhalten wird;
• Fig.3 eine schematische Schnittansicht ist, die das Vorliegen von Dimeren in der LC-Schicht der Anordnung zeigt;
• Fig.4A und 4B schematische Schnittansichten sind, welche die elektrische Doppelschicht zeigen, die durch die Zersetzung der LC-Dimere in Fig.3 induziert wird;
• Fig.5 eine schematische Schnittansicht ist, welche die Bildung elektrischer Doppelschichten in der LC-Anordnung zeigt;
• Fig.6 eine graphische Darstellung ist, die eine Variation der effektiven angelegten Spannung der LC-Anordnung zeigt;
• Fig.7 eine Schnittansicht der STN-LC-Anordnung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist;
• Fig.8 eine Schnittansicht der TFT-LC-Anordnung gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist; und
• Fig.9 eine graphische Darstellung ist, welche die Beziehung zwischen den Zeilen des angezeigten Bildes und dem verschobenen Spannungspegel zeigt, die aus den beigeschlossenen Arbeitsbeispielen erhalten wird.
• Wie vorstehend beschrieben, kann das Typ I- und Typ II- Übersprechen verhindert werden, indem ein bestimmten Ladungstransportmaterial einem Orientierungsfilm einer LC-Anordnung zugesetzt wird. Der Effekt des Zusatzes des Ladungstransportmaterials wurde durch die folgenden Versuche und Untersuchungen gefunden:
• Zuerst nahmen die Erfinder an, wobei die unerwünschten Ergebnisse berücksichtigt werden, die erhalten wurden, wenn eine Vielzahl hochsymmetrischer Chinesischer Schriftzeichen auf derselben Anzeigeoberfläche einer LC-Anordnung angezeigt wird, daß das Typ II-Übersprechen wahrscheinlich auf Differenzen der Anzahl von Impulsspannungen zurückzuführen ist, die an die LC-Anordnung, insbesondere an jedes Bildelement davon, während des Multiplex-Antriebs der Anordnung angelegt werden. Um diese Annahme zu bestätigen, erstellten die Erfinder die Anzeige eines Linienbildes, wie in Fig.1 gezeigt. Um nämlich Differenzen der Anzahl von an jedes Bildelement angelegten Impulsspannungen zu erzeugen, wurde das Linienbild 3 auf einer Anzeigeoberfläche 1 angezeigt, wobei das Bild 3 fünf verschiedene Muster aufwies, und jedes Muster auf jeder zweiten Zeile vorlag. Die Anzahl der Bildzeilen in jedem Muster entspricht der Anzahl von Impulsspannungen, die an die LC-Anordnung angelegt werden, um das Linienbild anzuzeigen. Die Transmittanz (T) wurde mit verschiedenen angelegten Spannungen (V) an den Orten "a", "b", "c", "d" und "e" des Hintergrundbereichs 2 der Anzeigeoberfläche 1 bestimmt, und die Ergebnisse waren wie in Fig.2 aufgetragen, die eine graphische Darstellung ist, welche die Beziehung zwischen der angelegten Spannung und der Transmittanz zeigt. Die V-T-Kennlinie in Fig.2 zeigt, daß, obwohl die V-T-Kurve an allen Orten "a" bis "e" konstant sein sollte, sie mit zunehmender Anzahl angezeigter Bildzeilen zu einer Hochspannungsseite verschoben ist.
• Ferner nahmen die Erfinder aus den Ergebnissen der obigen Untersuchung an, daß die Verschiebung der V-T-Kurve stark sowohl von der Amplitude als auch der Frequenz der angelegten Spannung oder Treibspannung sowie vom verwendeten LC-Material abhängig ist. Daher wurde unter der Annahme, daß eine Ladungsadsorptionsschicht in der LC-Anordnung vorliegt, davon ausgegangen, daß die an das LC-Material der Anordnung angelegte effektive Spannung verringert wird, da ein Teil der extern an das LC-Material angelegten Spannung auch auf die Ladungsadsorptionsschicht wirkt, und demgemäß die Leuchtdichte der Anzeigeoberfläche der Anordnung reduziert wird. Auf der Basis dieser Ergebnisse nahmen die Erfinder an, daß die Verschiebung der V-T-Kurve und daher die Erzeugung des Typ II-Übersprechens eliminiert werden kann, wenn die Bildung der Ladungsadsorptionsschicht, d.h. elektrischen Doppelschicht, verhindert wird.
• Mehr im einzelnen wird die elektrische Doppelschicht gemäß dem folgenden Mechanismus gebildet. Zuerst enthält, wie in Fig.3 gezeigt, die veranschaulichte LC-Anordnung oder das LC-Feld zwei einander gegenüberliegende Substrate 4 jeweils mit einem Orientierungsfilm (z.B. Polyimid) 6, und ein LC-Material ist sandwichartig zwischen den einander gegenüberliegenden Orientierungsfilmen 6 angeordnet. Die LC- Materialien, insbesondere jene mit hoher Polarisierbarkeit, typischerweise Cyanobiphenyl, haben eine Tendenz zur Bildung von Dimeren (siehe Fig.3). Andererseits enthalten die Orientierungsfilme 6 stabile Kationenradikale, die als Folge des Sinterns bei erhöhter Temperatur während des Filmbildungsverfahrens erzeugt wurden. Es wird angenommen, daß die Dimere beispielsweise unter feuchten Bedingungen isoliert werden, und die isolierten Dimere werden dann durch eine Wechselwirkung zwischen den Dimeren und den Orientierungsfilmen an die Orientierungsfilme adsorbiert. Daher werden, wie in Fig.4A und 4B gezeigt, elektrische Doppelschichten 8 der Dimere in der Nähe der Orientierungsfilme 6 gebildet. Ein bestimmtes Ausmaß einer elektrischen Ladung wird in den elektrischen Doppelschichten 8 akkumuliert und verursacht eine Verschiebung der V-T-Kurve, und daher das Typ II-Übersprechen, als Folge der Erzeugung von Strommaxima mit umgekehrter Polarität.
• Die Bildung der elektrischen Doppelschichten in den LC- Anordnungen ist auch in Fig.5 gezeigt, in der eine elektrische Doppelschicht 8 zwischen dem LC-Material 5 und dem Orientierungsfilm 6 durch eine Verankerungsschicht 7 gebildet wird.
• Die Variation der effektiven angelegten Spannung der LC-Anordnung geht aus Fig.6 hervor, in der die Bezugszahl 6 einen Orientierungsfilm bezeichnet, und 8 eine elektrische Doppelschicht bezeichnet, wie in den obigen Figuren. Die effektive Spannung (oder das Depolarisationsfeld) E&sub1; sollte die veranschaulichte durchgehende Linie sein, wird jedoch in der Praxis durch die strichlierte Linie dargestellt. Die graphische Darstellung in Fig.6 wurde unter Verwendung der folgenden Gleichung aufgetragen:
• worin E&sub1;(t) ein Depolarisationsfeld ist, ε&sub1; und d&sub1; eine Dielektrizitätskonstante des LC-Materials und eine Dicke der LC-Schicht sind, ε&sub2; und d&sub2; eine Dielektrizitätskonstante des Orientierungsfilms und eine Dicke davon sind, V&sub0; eine angelegte externe Spannung ist, d(t) eine Ladungsdichte ist, die aufgrund des Vorliegens von Ionen an der Grenzfläche zwischen dem Orientierungsfilm und der LC-Schicht akkumuliert wird, und b(t) eine Ladungsdichte ist, die aufgrund des Vorliegens der elektrischen Doppelschicht an der Grenzfläche zwischen dem Orientierungsfilm und der LC-Schicht akkumuliert wird. In diesem Zusammenhang ist zu bemerken, daß das System oder die LC-Anordnung mit einem großen Übergangsstrom zu einem Typ II-Übersprechen führt, und der Ursprung dieses Phänomens kann durch das Auftreten des Depolarisationsfelds (siehe obige Gleichung), das aus der Raumladung entsteht, erklärt werden. Ferner ist der Betrag der Raumladung stark von der Amplitude und Frequenz der angelegten Spannung abhängig, da das Zeitverhalten des Aufbaus der Raumladung von der Wellenform der Spannung abhängig sein kann.
• Aus den Ergebnissen der oben beschriebenen Versuche und Untersuchungen haben die Erfinder gefunden, daß, obwohl die Bildung der elektrischen Doppelschichten verhindert werden sollte, dies im allgemeinen unmöglich ist, und ferner die Erzeugung der Kationenradikale im Orientierungsfilm, wie Polyimid, im allgemeinen unvermeidbar ist. Demgemäß fanden die Erfinder einen Ansatz zur vorliegenden Erfindung, wodurch, da eine temporäre Akkumulation der elektrischen Ladung in der Nähe des Orientierungsfilms für die LC-Anordnung wesentlich und daher nicht vermeidbar ist, der beste und effizienteste Weg, ein rasches Lecken der akkumulierten elektrischen Ladung zu verursachen, die Dotierung eines bestimmten Ladungstransportmaterials in den Orientierungsfilm der LC-Anordnung ist.
• Die Flüssigkristall-Anzeigeanordnung gemäß der vorliegenden Erfindung kann gemäß einem beliebigen herkömmlichen Anzeigemodus getrieben werden, wie einem einfachen Matrixadressensystem oder einem aktiven Matrixadressensystem, unter Verwendung von Dünnschichttransistoren (TFTS), und kann daher in Abhängigkeit vom spezifischen Anzeigemodus eine unterschiedliche Struktur aufweisen. Wenn ein einfaches Matrixadressensystem verwendet wird, hat die LC-Anordnung vorzugsweise eine Feldstruktur und umfaßt ein erstes Glassubstrat mit Streifenelektroden und einem Orientierungsfilm, der sequenentiell an einer Oberfläche des Substrats gebildet ist, ein gegenüberliegendes zweites Glassubstrat mit Streifenelektroden rechtwinkelig zur Längsrichtung der Streifenelektroden des ersten Glassubstrats und einem Orientierungsfilm, der sequentiell an einer Oberfläche des Substrats gebildet ist, und ein Flüssigkristallmaterial, das sandwichartig zwischen den einander gegenüberliegenden Orientierungsfilmen des ersten und des zweiten Substrats angeordnet ist. Die ersten Elektroden auf dem ersten Substrat und die zweiten Elektroden auf dem zweiten Substrat sind jeweils für Scan-Signale und Daten-Signale ausgebildet.
• Die ersten und zweiten Elektroden sind transparente Streifenelektroden und kreuzen einander. Diese Elektroden werden allgemein auf einem transparenten Substrat, wie einem Glassubstrat, getragen und sind vorzugsweise auf dem Substrat durch ein wohlbekanntes Abscheidungsverfahren, wie Sputtern, abgeschieden. Ein typisches Beispiel verwendbarer Elektrodenmaterialien schließt Indiumoxid (In&sub2;O&sub3;) oder Indiumzinnoxid (ITO) ein.
• Wenn notwendig, kann eine dielektrische Schicht sandwichartig zwischen der Elektrode und dem Substrat angeordnet sein. Die zwischen der Elektrode und dem Substrat verwendete dielektrische Schicht kann aus einem beliebigen dielektrischen Material gebildet sein, solange das Material effizient als Kapazitätselement wirken kann. Die dielektrische Schicht ist vorzugsweise eine flache Überzugsschicht mit gleichmäßiger Dicke und wird vorzugsweise auf dem Substrat durch ein wohlbekanntes Abscheidungsverfahren, wie Sputtern oder CVD, wie für die Abscheidung der Elektroden, abgeschieden. Typische Beispiele verwendbarer dielektrischer Materialien schließen Magnesiumoxid (MgO) oder Tantaloxid (Ta&sub2;O&sub5;) ein.
• Das in der LC-Anordnung der vorliegenden Erfindung verwendete Flüssigkristallmaterial kann gegebenenfalls aus einer Vielzahl wohlbekannter Flüssigkristallmaterialien ausgewählt werden, wie verdrillt nematischen (TN) Flüssigkristallen, Flüssigkristallen vom Phasenübergangstyp, superverdrillt nematischen (STN) Flüssigkristallen und ferroelektrischen Flüssigkristallen. Unter diesen Flüssigkristallen werden die STN-LCs und FLCs bevorzugt verwendet. Die STN-LCs können beispielsweise durch das Mischen eines nematischen Flüssigkristalls (ZLI-2299, im Handel erhältlich von Merck Co.) mit einem chiral-nematischen Flüssigkristall (S-811, im Handel erhältlich von Merck Co.) hergestellt werden. Typische Beispiele anderer verwendbarer STN-LCs schließen die folgenden Zusammensetzungen ein:
• Ähnlich können die FLCs durch das Mischen von zwei oder mehreren im Handel erhältlichen Flüssigkristallen hergestellt werden, und typische Beispiele verwendbarer FLCs
• schließen die folgenden Zusammensetzungen ein: Zusammensetzung A Zusammensetzung B Zusammensetzung C Zusammensetzung D Zusammensetzung E
• worin C* ein chirales Kohlenstoffatom bedeutet. Die Zusammensetzungen A, B und C sind in der Japanischen ungeprüften Patentveröf fentlichung (Kokai) Nr. 1-101389 beschrieben.
• In der Flüssigkristall-Anzeigeanordnung der vorliegenden Erfindung kann der Orlentierungsfilm, in den ein Elektronentransportmaterial dotiert ist, aus beliebigen herkömmlichen Materialien gebildet sein, wie Polymer-Materialien, beispielsweise Polyimid, Polyvinylalkohol oder Derivaten davon, oder anderen Materialien, wie Siliciumoxid. Vorzugsweise wird eine Polyimid-Schicht als Orientierungsfilm verwendet. Der Orientierungsfilm kann durch ein beliebiges Filmbildungsverfahren, wie Spinüberzug oder Siebdruck, gebildet werden. Die Dicke des Orientierungsfilms kann weit variiert werden, beträgt jedoch allgemein etwa 0,5 um bis etwa 0,8 um.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung ist das Ladungstransportmaterial in den Orientierungsfilm dotiert, um die Probleme des Übersprechens in der LC-Anordnung zu reduzieren oder zu eliminieren. Das Dotieren des Ladungstransportmaterials kann erzielt werden, indem das Ladungstransportmaterial einer Lösung oder anderen zur Verwendung bei der Bildung des Orientierungsfilms zugesetzt wird. Die Konzentration des dotierten Ladungstransportmaterials kann in Abhängigkeit von verschiedenen Faktoren, wie dem spezifischen LC- Material, dem spezifischen Material des Orientierungsfilms, dem spezifischen Ladungstransportmaterial, der angelegten Treibspannung und dgl., weit variiert werden, beträgt jedoch allgemein etwa 0,1 Masse-% bis etwa 5 Masse-%, vorzugsweise etwa 0,5 bis 1,0 Masse-%, bezogen auf die Gesamtmasse des Orientierungsfilms.
• Das Ladungstransportmaterial ist ein auf dem Gebiet der Elektrophotographie herkömmlich verwendetes. Dieses Material wird nämlich allgemein als Hauptkomponente der Ladungstransportschicht auf einem elektrisch leitfähigen Substrat, wie einer Photoleitertrommel, verwendet und kann in einer Ladungserzeugungsschicht erzeugte Träger an eine Oberfläche der Ladungstransportschicht transportieren, um dadurch ein elektrostatisches Bild auf dem Substrat zu bilden. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird dieses Ladungstransportmaterial in einem Orientierungsfilm der LC-Anordnung dispergiert, um in der Schicht akkumulierte elektrische Ladungen zu entfernen, wodurch das Übersprechen in der LC-Anordnung eliminiert wird.
• Verschiedenste Ladungstransportmaterialien, die im Stand der Technik wohlbekannt sind, können bei der Durchführung der vorliegenden Erfindung verwendet werden, und geeignete Ladungstransportmaterialien schließen beispielsweise ein: ein Lochtransportmaterial der allgemeinen Formel (I):
• worin R¹, R², R³ und R&sup4; jeweils unabhängig ein Wasserstoffatom, eine Alkyl-Gruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder eine Alkylamino-Gruppe, wobei eine Alkyl-Gruppe 1 bis 4 Kohlenstoffatome enthält und substituiert sein kann, bedeuten;
• ein Lochtransportmaterial der allgemeinen Formel (II):
• worin R ein Wasserstoffatom, eine Alkyl-Gruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder eine Alkyl- oder Dialkylamino-Gruppe, wobei eine Alkyl-Gruppe 1 bis 4 Kohlenstoffatome enthält und substituiert sein kann, bedeutet; und
• ein Elektronentransportmaterial der allgemeinen Formel (III), d.h. 2,4,7-Trinitrofluorenon:
• Typische Beispiele verwendbarer Ladungstransportmaterialien, einschließlich jener der obigen Formeln (I), (II) und (III), sind:
• Diese und andere Ladungstransportmaterialien können getrennt oder als Mischung von zwei oder mehreren davon verwendet werden.
• Wie vorstehend angegeben, kann die Flüssigkristall-Anzeigeanordnung der vorliegenden Erfindung beliebige verschiedenen Strukturen aufweisen. Beispielsweise kann die STN-LC-Anordnung der vorliegenden Erfindung die Feldstruktur aufweisen, wie in Fig.7 veranschaulicht. Die veranschaulichte LC-Anordnung 10 enthält ein erstes Glassubstrat 12 mit einer ersten transparenten Elektrode 13, wie einem transparenten leitfähigen Überzug, beispielsweise In&sub2;O&sub3;, und einem Orientierungsfilm 18, wie einer Polyimidkautschukschicht, die sequentiell darauf aufgebracht wird. Die LC-Anordnung 10 enthält auch ein zweites Glassubstrat 14 mit einer dielektrischen Schicht 15 als Kondensator, wie einem MgO-Überzug (oder beispielsweise einem Ta&sub2;O&sub5;-Sputterüberzug), einer zweiten transparenten Elektrode 16, wie In&sub2;O&sub3;, und einem Orientierungsfilm 19, wie einer Polyimidkautschukschicht, die darauf sequentiell aufgebracht wird. Die hier als erste und zweite Elektroden verwendeten transparenten Elektroden sind X-Y gekreuzte Streifen, und ein superverdrillt nematischer Flüssigkristall 11 ist sandwichartig zwischen diesen transparenten Elektroden angeordnet, um ein STN-LC-Feld 10 zu bilden. Ferner enthält das LC-Feld 10 ein Leitmittel 17, wie eine Ag-Paste (oder beispielsweise Kohlenstoffpaste oder anisotrope leitfähige Harzmaterialien, die eine elektrische Leitfähigkeit in einer bestimmten Richtung und eine elektrische Isoliereigenschaft in einer Richtung rechtwinkelig zur genannten Richtung aufweisen können) zum elektrischen Verbinden der dielektrischen Schicht 15 mit der ersten transparenten Elektrode 13.
• Ferner kann die TFT-LC-Anordnung der vorliegenden Erfindung die wie in Fig.8 veranschaulichte Feldstruktur aufweisen. In der veranschaulichten TFT-LC-Anordnung ist eine Lichtquelle 21 eine fluoreszierende Lampe, von der Licht sequentiell durch eine Lichtführung 22 und einen Polarisator 23 zur TFT-LCD geführt wird. Wie veranschaulicht, hat ein Glassubstrat 24 der Anordnung einen darauf aufgebrachten TFT. Der TFT enthält eine Gatterelektrode 25, einen Source- Bereich 27 und einen Drain-Bereich 28, sowie eine Anzeigeelektrode 26 aus Indiumzinnoxid (ITO). Ein anderes Glassubstrat 32 der Anordnung hat eine schwarze Matrix 31, ein Farbfilter 30 und eine sequentiell darauf aufgebrachte ITO- Zählerelektrode 29. Ein weiterer Polarisator 33 ist über dem Substrat 32 angeordnet. Ein verdrillt nematischer (TN) Flüssigkristall 20 ist sandwichartig zwischen den Elektroden 26 und 29 angeordnet. In dieser Anordnung werden die mit Ladungstransportmaterial dotierten Orientierungsfilme 38 und 39 gemäß der vorliegenden Erfindung jeweils über den Elektroden 26 und 29 aufgebracht. Die TFT-LC-Anordnung, die mit dem das dotierte Ladungstransportmaterial enthaltenden Orientierungsfilm versehen ist, ist besonders effektiv, um unerwünschte Nachbilder zu verringern oder zu eliminieren.
• Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung wird sie mit Bezugnahme auf Arbeitsbeispiele davon beschrieben. Es ist zu beachten, daß diese Beispiele den Umfang der vorliegenden Erfindung nicht einschränken:
Beispiel 1:
• Die STN-LC-Anordnung mit den Bildelementen (640 x 400) wurde wie folgt hergestellt: eine Glasplatte mit einem Oberflächenbereich von 300 x 280 mm wurde poliert, um ein Glassubstrat zu erzeugen, und dann wurde eine transparente ITO- Elektrode auf das Glassubstrat gesputtert. Die gebildete transparente Elektrode hatte ein Zeilenmuster von 100 Streifen mit einem Abstand von 0,35 mm, einer Breite von 335 um, einem Intervall oder einer Distanz von 15 um und einem spezifischen Widerstandswert von 10 Ω/cm². Dann wurde eine Oberfläche jeder transparenten Elektrode mit einem Polyimid- Orientierungsfilm überzogen. Die Bildung des Orientierungsfilms erfolgte durch das Lösen von Polyimid ("SE-610", im Handel erhältlich von Nissan Chemical Co.) in N-Methylpyrrolidon, Mischen der erhaltenen Polyimid-Überzugslösung mit 0,5 Masse-% des Ladungstransportmaterials (CTM-1) der Formel:
• und Transferdrucken der Mischung auf das Glassubstrat. Die gedruckte Mischung wurde 1 h lang bei 250ºC getrocknet, um einen harten Orientierungsfilm zu erhalten. Ferner wurde der Orientierungsfilm im voraus einem antiparallelen Reiben ausgesetzt, um ein LC-Feld mit einem Verdrillungswinkel von 260º zu erhalten.
• Ein gemischter STN-LC wurde hergestellt, indem ein nematischer LC ("ZLI-2293", Merck Co.) mit einem chiralnematischen LC ("S-811", Merck Co.) gemischt wurde, und dieser LC wurde in einen Spalt des LC-Felds gefüllt.
• Nachdem ein Polarisationsfilm auf das STN-LC-Feld auf einer parallelen Nicol-Vorrichtung aufgebracht wurde, wurde eine Transmittanz davon durch das Anlegen verschiedener Spannungen bestimmt, um die V-T-Kennlinie zu erhalten. Für diese Bestimmung wurde eine weiße Lichtquelle an der Rückseite des LC-Felds angeordnet, und ein Leuchtdichtemesser wurde auf der Vorderseite des LC-Felds angeordnet. Die an das LC-Feld angelegte Treibspannung wurde gescannt, um die entsprechende Variation der Leuchtdichte aufzutragen. Bei dieser Bestimmung wurde die an das LC-Feld angelegte Treibspannung eingestellt, um das geeigneteste Vorspannungsverhältnis bei einem Tastverhältnis von 1/200 zu zeigen.
• Ferner wurde diese Bestimmung an fünf Orten "a", "b", "c", "d" und "e" durchgeführt, wie vorstehend mit Bezugnahme auf Fig.1 beschrieben. Hier wurde eine Spannung, die notwendig war, um eine Zwischenleuchtdichte zwischen der minimalen Leuchtdichte und der maximalen Leuchtdichte zu erhalten, als Spannung V&sub5;&sub0; für jede angezeigte Bildzeile angesehen. Ferner wurde eine Variation oder Verschiebung der Spannung V&sub5;&sub0; in Abhängigkeit von den Variationen der angezeigten Bildzeilen (Anzahl) aus der Spannung V&sub5;&sub0; als Standard bestimmt, wenn eine Bildzeile nicht angezeigt wurde. Die Ergebnisse sind in Fig.9 angegeben (siehe Linie CTM-1).
Beispiel 2:
• Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt, außer daß das Ladungstransportmaterial durch die folgenden Ladungstransportmaterialien ersetzt wurde:
• Die Ergebnisse sind in Fig.9 gezeigt (siehe Linien CTM-2, CTM-3, CTM-4 und CTM-6).
Beispiel 3:
• Dies ist ein Vergleichsbeispiel.
• Das Verfahren von Beispiel 1 wurde wiederholt, außer daß zum Vergleich das Ladungstransportmaterial nicht in den Polyimid-Orientierungsfilm dotiert wurde. Die Ergebnisse sind ebenfalls in Fig.9 gezeigt (siehe Linie CTM-0).
• Die Ergebnisse in Fig.9 zeigen, daß die Dotierung des Ladungstransportmaterials in den Orientierungsfilm gemäß der vorliegenden Erfindung den Verschiebungspegel der Spannung V&sub5;&sub0; signifikant verringert, und so kann die externe Treibspannung an das LC-Material der Anordnung ohne den durch eine Bildung einer elektrischen Doppelschicht induzierten Spannungsverlust angelegt werden, und dadurch wird dieses häufig in STN-LCs gefundene Problem des Übersprechens behoben.

Claims (9)

1. Flüssigkristall-Anzeigeanordnung (10), mit zwei einander gegenüberliegenden Orientierungsfilmen (18, 19; 38, 39), wobei jeder Film auf einer entsprechenden Elektrode (13, 16; 26, 29) gebildet ist, die selbst an der Oberfläche eines entsprechenden Substrats (12, 14; 24, 32) gebildet ist, und einem Flüssigkristallmaterial (11; 20), das sandwichartig zwischen den genannten Orientierungsfilmen (18, 19; 38, 39) angeordnet ist, wobei zumindest einer der Orientierungsfilme zumindest ein Ladungstransportmaterial darin dotiert aufweist, welches Ladungstransportmaterial in einer ausreichenden Menge vorliegt, um ein Lecken der temporär in dem Orientierungsfilm, oder in seiner Nähe, akkumulierten elektrischen Ladung zu verursachen, um dadurch die Bildung einer elektrischen Doppelschicht in der Anordnung zu inhibieren, dadurch gekennzeichnet, daß die Orientierungsfilme (18, 19; 38, 39) unter einem elektrischen Gleichfeld isolieren und unter einem elektrischen Hochfrequenzfeld leiten.

2. Flüssigkristall-Anzeigeanordnung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Orientierungsfilme (18, 19; 38, 39) aus Polyimid bestehen.

3. Flüssigkristall-Anzeigeanordnung (10) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Flüssigkristallmaterial (11) ein superverdrillt nematisches flüssiges Material ist.

4. Flüssigkristall-Anzeigeanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Anzeigeanordnung gemäß einem einfachen Matrixadressensystem getrieben werden kann.

5. Flüssigkristall-Anzeigeanordnung (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Anzeigeanordnung eine Feldstruktur aufweist, in der die genannten Substrate Glassubstrate sind, eine erste der genannten Elektroden Streifenelektroden aufweist, und die andere der genannten Elektroden Streifenelektroden rechtwinkelig zur Längsrichtung der Streifenelektroden der genannten ersten Elektrode aufweist.

6. Flüssigkristall-Anzeigeanordnung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Anzeigeanordnung gemäß einem aktiven Matrixadressensystem unter Verwendung von Dünnschichttransistoren getrieben werden kann.

7. Flüssigkristall-Anzeigeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ladungstransportmaterial ein Lochtransportmaterial der allgemeinen Formel (I) ist:

worin R¹, R², R³ und R&sup4; jeweils unabhängig ein Wasserstoffatom, eine Alkyl-Gruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder eine Alkylamino-Gruppe, wobei eine Alkyl-Gruppe 1 bis 4 Kohlenstoffatome enthält und substituiert sein kann, bedeuten.

8. Flüssigkristall-Anzeigeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ladungstransportmaterial ein Lochtransportmaterial der allgemeinen Formel (II) ist:

worin R ein Wasserstoffatom, eine Alkyl-Gruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder eine Alkyl- oder Dialkylamino-Gruppe, wobei eine Alkyl-Gruppe 1 bis 4 Kohlenstoffatome enthält und substituiert sein kann, bedeutet.

9. Flüssigkristall-Anzeigeanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ladungstransportmaterial ein Elektronentransportmaterial der allgemeinen Formel (III) ist: