Flüssigkristallzellen dieser Art sind allgemein be- kannt. Sie werden zum Aufbau von sogenannten LCD- Anzeigeeinheiten, in denen die einzelnen Flüssig- kristallzellen matrixförmig angeordnet sind, ver- wendet. Im allgemeinen besteht eine Flüssigkri- stallzelle aus einem Flüssigkristall und zwei Plat- ten, die den Flüssigkristall zwischen sich ein- schließen. Jede der beiden Platten umfaßt ein lichtdurchlässiges Glassubstrat als Trägerschicht, auf der jeweils eine Polarisations-Schicht, und eine Elektroden-Schicht aufgebracht sind, wobei die Polarisations-Schicht an der dem Flüssigkristall abgewandten Seite der Trägerschicht liegt. Bei einer Flüssigkristallzelle in der sogenannten Ak- tivmatrixtechnologie befindet sich auf der soge- nannten aktiven Platte eine Matrix aus Zeilen-und Spaltenleitungen, die die transparenten Elektroden ansteuern. An jedem Kreuzungspunkt zwischen Zeile und Spalte befindet sich ein Dünnfilmtransistor, der mit der dazugehörigen Bildpunktelektrode ver- bunden ist. Dadurch lassen sich alle Bildpunkte der Matrix individuell ansteuern. Durch Anlegen einer Steuerspannung an die Elektroden wird der Flüssig- kristall ausgerichtet und ändert damit sein Licht- Transmissionsverhalten. Mit Hilfe der beiden Pola- risations-Schichten läßt sich dann eine Zelle auf- bauen, die abhängig von der angelegten Spannung Licht, das eine Hinterleuchtungseinheit liefert, durchläßt.

Die der aktiven Platte gegenüberliegende vordere Platte trägt eine Schattenmaske, die auch als soge- nannte Black Maxtrix bezeichnet wird. Die Black Ma- trix besitzt die Aufgabe, die nicht adressierten Bereiche der Flüssigkristallzelle, insbesondere die Bereiche zwischen den Bildpunktelektroden, abzudek- ken, um eine ungewollte Transmission durch diese Bereiche zu verhindern und damit einen guten Kon- trast sicherzustellen. Der Nachteil der Black Ma- trix ist jedoch darin zu sehen, daß sich die Ge- samttransmission der Zelle verringert. Je nach Aus- legung der Matrix aus Zeilen-und Spaltenleitungen beträgt die Öffnung, das heißt das Verhältnis von lichtdurchlässigen zu lichtundurchlässigen Berei- chen, der Schattenmaske 50 % bis 80 %.

Insbesondere für größere Flüssigkristall-Anzeige- einheiten, zum Beispiel für die Verwendung als Com- putermonitor, werden zunehmend Flüssigkristallzel- len eingesetzt, die nach dem sogenannten"in-plane- switching" (IPS) Verfahren arbeiten, wie es in der europäischen Patentschrift 0 509 025 B1 offenbart ist. Im Gegensatz zu dem zuvor erläuterten Flüssig- kristallzellen-Aufbau sind bei der IPS-Flüssigkri- stallzelle die beiden Elektroden auf der aktiven Platte angeordnet, wobei der Flüssigkristall durch ein laterales elektrisches Feld ausgerichtet wird.

Die Elektroden einer derartigen Flüssigkristall-An- zeigeeinheit bilden eine interdigitale Elektroden- struktur. Der Vorteil der IPS-Zelle liegt in ihrem sehr großen Blickwinkelbereich, wie er zum Beispiel für Computermonitor gefordert wird. Allerdings weist die IPS-Zelle den Nachteil auf, daß der Transmissionswert einer Zelle relativ gering aus- fällt. Einerseits müssen nämlich die adressierten Bereiche mit einer Black Matrix abgedeckt werden, andererseits besitzt jeder Bildpunkt selbst eine geringe Transmission, bedingt durch die interdigi- talen Elektroden. Die Ausführung der interdigitalen Elektroden aus transparentem Material erhöht die Transmission nur geringfügig, da Bereiche über den Elektroden nicht schalten und bei der IPS-Zelle der transparente Zustand, im Normalfall, dem geschalte- ten Zustand entspricht. Typischerweise ergibt sich für eine IPS-Zelle eine öffnung (unter Berücksich- tigung der Black Matrix und der interdigitalen Elektroden) von ca. 30 %.

Vorteile der Erfindung Die Flüssigkristallzelle mit den Merkmalen des An- spruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß die Lichtausbeute deutlich gesteigert wird. Dies wird dadurch erreicht, daß die Polarisations-Schicht, das heißt das Polarisationsfilter, auf der dem Flüssigkristall zugewandten Seite der Black Matrix- und/oder der Elektroden-Schicht vorgesehen ist. Da- mit erfährt das an der Black Matrix beziehungsweise den Elektroden reflektierte Licht keine durch das Polarisationsfilter bedingte Abschwächung durch Ab- sorption. Das an der zweiten Schicht reflektierte Licht gelangt dann durch erneute Reflexion an dem Beleuchtungsmittel zurück zur Flüssigkristallzelle.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Flüssigkristallzelle als IPS-Zelle ausge- bildet, bei der die beiden Elektroden in einer Ebene liegen. Gerade bei dieser Art von Flüssigkri- stallzelle, bei der die öffnung im Bereich von 30 % liegt, läßt sich die Lichtausbeute besonders deut- lich erhöhen.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist das Beleuchtungsmittel zusätzliche Lichtre- flexionsmittel auf, die zur Rückreflexion dienen.

Damit erreicht man eine weitere Steigerung der Lichtausbeute, da das Reflexionsmittel speziell an die gegebene Situation anpaßbar ist. Aufgrund der Optimierung des Reflexionsmittels hat dies im Hin- blick auf die erzielbare Lichtausbeute einen posi- tiven Effekt gegenüber der Benutzung des Beleuch- tungsmittels selbst als Reflektor.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weisen die Elektroden beziehungsweise die Black Ma- trix eine gut reflektierende Oberfläche auf, zumin- dest an der dem Beleuchtungsmittel zugewandten Seite. Der Anteil des von dieser Oberfläche absor- bierten Lichts läßt sich hiermit verringern und da- mit die Lichtausbeute deutlich erhöhen.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die dem Flüssigkristall zugewandte Seite der Elektroden entspiegelt, so daß hier Reflexionen verhindert werden. Dies hat den Vorteil, daß der Kontrast unter Umgebungslicht nicht beeinträchtigt wird.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Polarisations-Schicht als eine kombinierte LPP/LCP-Schicht, wie beispielsweise in Nature 381, vom 16.05.1996 veröffentlicht, mit eingelagerten dichroitischen Farbstoffmolekülen ausgebildet.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die Polarisations-Schicht eine Orientierungs- Schicht zur Ausrichtung des angrenzenden Flüssig- kristalls auf. Der Vorteil dieser Anordnung liegt insbesondere in der Einsparung einer separaten Ori- entierungs-Schicht.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist die Polarisations-Schicht als flüssigkristal- line Polymer-Schicht mit eingelagerten dichroiti- schen Farbstoffmolekülen ausgebildet.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung weist die zweite Schicht ein Farbfilter auf, das zwischen Elektroden-Schicht und Polarisations- Schicht angeordnet ist.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Flüssigkristall als Guest-Host Flüssigkri- stall oder auf der Basis von Flüssigkristall-Poly- mer Compounds ausgebildet.

Besonders vorteilhaft läßt sich die erfindungsge- mäße Flüssigkristallzelle in einer LCD-Anzeigevor- richtung, vorzugsweise in einer Farb-LCD-Anzeige- vorrichtung (LCD = liquid crystal display) verwen- den, wie sie beispielsweise in tragbaren Computern oder im Kfz-Bereich für Navigationssysteme als Mo- nitore eingesetzt sind.

Zeichnung Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbei- spiels mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert.

Dabei zeigen : Figur 1 eine schematische Darstellung zur prinzi- piellen Erläuterung der Erfindung, Figur 2 in schematischer Darstellung den Aufbau einer Flüssigkristallzelle gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel, Figur 3 in schematischer Darstellung den Aufbau einer Flüssigkristallzelle gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel, Figur 4 in schematischer Darstellung den Aufbau einer Flüssigkristallzelle gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel, und Figur 5 den prinzipiellen Aufbau eines LCD- Moduls.

Ausführungsbeispiele In Figur 5 ist der prinzipielle Aufbau eines be- kannten LCD-Moduls (LCD = liquid crystal display) dargestellt. Solche Module werden beispielsweise im Kfz-Bereich, beispielsweise in Navigationssytemen, oder in der mobilen Kommunikation sowie als Compu- termonitore eingesetzt. Das LCD-Modul 1, das als Schwarz-Weiß-oder als Farb-Display ausgebildet sein kann, umfaßt ein Gehäuse 3, in dem eine Be- leuchtungseinheit 5, eine Steuerungseinheit 7 sowie eine Flüssigkristallzellen-Einheit 9 untergebracht sind.

Die Beleuchtungseinheit 5 umfaßt eine seitlich an- gebrachte Lampe 11, einen Lichtleiter 13 sowie einen Reflektor 15. Die Beleuchtungseinheit 5 ist derart ausgebildet, daß das ausgestrahlte Licht im wesentlichen in Richtung des Pfeils P verläuft und die Flüssigkristallzellen-Einheit 9 gleichmäßig be- strahlt.

Die Flüssigkristallzellen-Einheit 9, die-in Strahlrichtung P gesehen-der Beleuchtungseinheit 5 folgt, umfaßt neben zwei Folien 17 ein erstes Pola- risationsfilter 19, zwei Schichten 21,23, die das Flüssigkristall zwischen sich einschließen, und ein zweites Polarisationsfilter 25.

Die Steuerungseinheit 7 umfaßt neben einer An- steuerelektronik 27 Treiberbausteine 29, die über Datenleitungen 31 Flüssigkristallzellen der Flüs- sigkristallzellen-Einheit 9 ansteuern.

Die Flüssigkristallzellen-Einheit 9 besteht aus ei- ner Vielzahl von einzelnen Flüssigkristallzellen, die matrixförmig angeordnet und separat voneinander ansteuerbar sind. Die Ansteuerung der einzelnen Zellen erfolgt bei sogenannten TFT-Flüssigkristall- zellen mit Hilfe von Dünnfilmtransistoren, die über die Datenleitungen 31 angesprochen werden und die Elektroden eine Zelle mit einer Spannung beauf- schlagen.

Der schematische Aufbau einer Flüssigkristallzelle gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel soll nun mit Bezug auf die Figur 2 näher erläutert werden.

Die Flüssigkristallzelle 41 weist einen schichtför- migen Aufbau auf, der die erste Schicht 21, die zweite Schicht 23 und ein zwischen den beiden Schichten liegenden Flüssigkristall 43 umfaßt.

Die erste Schicht 21 weist ein als Träger dienendes Glassubstrat 45 auf, der eine Elektroden-Schicht 47, eine Polarisations-Schicht 49 und eine an den Flüssigkristall 43 angrenzende Orientierungs- Schicht 51 folgen.

Die Elektroden-Schicht 47 weist eine integrierte Black Matrix, einen Ansteuerungstransitor sowie die zur Ansteuerung des Transistors notwendigen Leitun- gen auf, wobei der Übersichtlichkeit wegen diese Elemente als Ansteuerungseinheit 53 dargestellt sind. Desweiteren sind in der Elektroden-Schicht die zur Ausrichtung des Flüssigkristalls notwendi- gen Elektroden 55 vorgesehen. Im vorliegenden Aus- führungsbeispiel sind die beiden zur Ansteuerung einer Flüssigkristallzelle notwendigen Elektroden in einer Ebene angeordnet. Es handelt sich hierbei um eine sogenannte IPS-Zelle, bei der die einzelnen Elektroden kammartig ineinandergreifen (interdigi- tale Elektrodenstruktur). Eine ausführliche Dar- stellung dieser IPS-Zelle ist in der europäischen Patentschrift 0 509 025 B1 offenbart, deren Offen- barungsgehalt hiermit vollständig aufgenommen wird.

Figur 2 läßt erkennen, daß die einzelnen Elektroden 55 parallel zueinander angeordnet sind und einen Freiraum 57 zwischen sich aufspannen. Der Freiraum 57 ist lichtdurchlässig, während die Elektroden 55 sowie die Ansteuerungseinheit 53 lichtundurchlässig sind.

Die zweite Schicht 23 weist einen ähnlichen Aufbau auf, wobei jedoch keine aktiv ansteuerbaren Ele- mente vorgesehen sind. Aus diesem Grund wird die erste Schicht 21 auch als aktive Schicht bezeich- net. Die zweite Schicht 23 weist ebenfalls ein Glassubstrat 59 auf, auf dem-bei Farb-LCD-Modulen- eine Farbfilterschicht 61 sowie eine Orientierungs- Schicht 63 aufgebracht sind. Die zweite Schicht 23 umfaßt desweiteren eine Polarisations-Schicht, die der übersichtlichkeit wegen nicht gezeichnet ist.

Vorzugsweise läßt sie sich als Bestandteil der Farbfilter-Schicht 61 ausführen.

Die Funktionsweise dieser Flüssigkristallzellen- Einheit 41 ist nun wie folgt : In einem aktivierten Zustand einer Flüssigkristall- zelle wird von der Beleuchtungseinheit 5 ausge- strahltes Licht, das durch einen Lichtstrahl 65 an- gedeutet ist, durch die zweite Schicht 23 hindurch- gelassen. Dies liegt daran, daß die Polarisations- richtung während des Durchlaufens des Flüssigkri- stalls in eine Richtung gedreht wird, die der Pola- risationsrichtung der zweiten Polarisationsschicht in der zweiten Schicht 23 entspricht. Das von der Beleuchtungseinheit 5 ausgestrahlte Licht kann le- diglich jene Bereiche in der ersten Schicht 21 durchdringen, die lichtdurchlässig sind. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind das nur die Freiräume 57. An den Unterseiten, das heißt den der Beleuchtungseinheit 5 zugewandten Seiten der Elek- troden 55, der in dieser Schicht integrierten Black Matrix und der Ansteuerungseinheit 53 wird das Licht zurück in Richtung der Beleuchtungseinheit 5 reflektiert, wie durch einen Pfeil 67 angedeutet.

Dieser an der Elektrodenoberfläche reflektierte Strahl 67 gelangt zurück zu der Beleuchtungseinheit 5 und wird dann über den Reflektor 15 in Richtung der ersten Schicht 21 zurückreflektiert. Damit er- zielt man den Vorteil, daß das reflektierte Licht letztlich fast vollständig zur Durchleuchtung einer Flüssigkristallzelle eingesetzt werden kann. Dieser reflektierte Lichtanteil wird auch nicht über einen Polarisationsfilter zumindest teilweise absorbiert, da die Polarisationsschicht 49 bezüglich der Be- leuchtungseinheit 5 jenseits der Elektrodenschicht 47 angeordnet ist.

Das erfindungsgemäße Prinzip besteht also darin, einerseits die Elektroden so auszuführen, daß sie Licht reflektieren und andererseits darin, daß das reflektierte Licht nicht durch eine Polarisations- Schicht zumindest teilweise absorbiert wird. Eine entsprechende Darstellung dieses Prinzips ist in Figur 1 zu sehen. So ist in dieser Figur darge- stellt, daß das von der Beleuchtungseinheit 5 aus- gestrahlte Licht einerseits die Flüssigkristallzel- leneinheit 9 durchdringt und andererseits an dieser zurück zur Beleuchtungseinheit 5 reflektiert wird. Dieser reflektierte Anteil, der mit 69 gekennzeich- net ist, wird wiederum an der Beleuchtungseinheit 5 zurück zur Flüssigkristallzellen-Einheit 9 reflek- tiert. Dieser Vorgang kann sich mehrere Male fort- setzen, wie in Figur 1 gezeigt, da der von der Flüssigkristallzellen-Einheit 9 zurückreflektierte Strahl 69 im wesentlichen keine Abschwächung er- fährt.

In Figur 3 ist in schematischer Darstellung eine Flüssigkristallzellen-Einheit 71 gemäß einem zwei- ten Ausführungsbeispiel dargestellt. Zur Vereinfa- chung sind gleiche Schichten wie im Aufbau gemäß Figur 2 mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, so daß auf deren nochmalige Beschreibung verzichtet wird.

Im Gegensatz zu dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 weist die zweite Schicht 23 die Elektroden- Schicht 47 auf, in der transparente-in der Figur nicht dargestellte-Elektroden sowie die Ansteue- rungseinheit 53 vorgesehen sind. In diesem Fall ist also die aktive Schicht die Schicht 23, die einem Betrachter B der Flüssigkristallzellen-Einheit zu- gewandt ist.

Statt der Elektroden-Schicht 47 weist die erste Schicht 21 eine Schicht 73 auf, die zwischen der Polarisations-Schicht 49 und dem Glassubstrat 45 liegt. Diese Schicht 73 weist neben transparenten Elektroden eine Schattenmaske 75 (Black Matrix) auf, die Ansteuerungseinheit 53 gegenüberliegende Bereiche lichtundurchlässig macht. Im Zwischenraum zwischen den lichtundurchlässigen Bereichen der Schattenmaske 75 sind lichtdurchlässige Bereiche 77 vorgesehen, die beispielsweise durch Einbringen ei- nes entsprechend optischen Materials als Farbfilter benutzt werden können.

Die der Beleuchtungseinheit 5 zugewandte Seite der Schattenmaske 75 ist derart ausgestaltet, daß eine sehr gute Lichtreflexion stattfindet. Somit ist es, wie bereits im Zusammenhang mit dem Ausfüh- rungsbeispiel gemäß Figur 2 beschrieben, auch hier möglich, daß das Licht ohne Abschwächung durch das Polarisationsfilter zur Beleuchtungseinheit 5 zu- rückreflektiert und von dort über entsprechende Re- flexionsmittel zurück zur Flüssigkristallzelle ge- strahlt wird.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Flüssigkri- stallzellen-Einheit 81 ist in Figur 4 schematisch dargestellt. Der Aufbau dieser Flüssigkristallzel- len-Einheit 81 entspricht im wesentlichen jenem des Ausführungsbeispiels gemäß Figur 3, so daß auf die nochmalige Beschreibung der mit gleichen Bezugszei- chen gekennzeichneten Elemente und Schichten ver- zichtet wird.

Im Unterschied zu dem vorhergehenden Ausführungs- beispiel ist die Elektroden-Schicht 47 in der er- sten Schicht 21 zwischen der Polarisations-Schicht 49 und dem Glassubstrat 45 vorgesehen. Darüber hin- aus enthält diese Schicht 47 die zuvor beschriebene Schattenmaske 75. Im Gegenzug ist die Farbfilter- Schicht in die zweite Schicht 23 als Schicht 83 aufgenommen worden. Diese Farbfilter-Schicht 83 liegt zwischen dem Glassubstrat 59 und der Orien- tierungs-Schicht 63.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist sowohl die der Beleuchtungseinheit 5 zugewandte Seite der Elektroden 55 und der Ansteuerungseinheit 53 als auch jene der Schattenmaske 75 lichtreflektierend ausgebildet. Auch in diesem Fall wird durch die Re- flexion des Lichts in Richtung der Beleuchtungsein- heit 5 und von dort zurück zur Flüssigkristallzel- len-Einheit 81 eine Steigerung der Lichtausbeute erzielt.

Selbstverständlich sind auch andere Schichtaufbau- ten denkbar. Erfindungsgemäß muß lediglich dafür Sorge getragen werden, daß das Licht an einer der Beleuchtungseinheit 5 zugewandten Seite gut reflek- tiert wird und daß der reflektierte Strahl kein Po- larisationsfilter durchlaufen muß, was eine Lichtabschwächung zur Folge hätte.

Bei der Polarisations-Schicht handelt es sich bei- spielsweise um eine flüssigkristalline Polymer- Schicht, in welche dichroitische Farbstoffmoleküle eingelagert sind. Darüber hinaus läßt sich die Po- larisations-Schicht auch aus einer kombinierten LPP/LCP-Schicht mit eingelagerten dichroitischen Farbstoffmolekülen ausbilden. Die Polarisations- Schicht kann dabei gleichzeitig als Orientierungs- Schicht für den Flüssigkristall dienen, so daß eine separate Orientierungs-Schicht entfällt.

Die Schattenmaske ist vorzugsweise aus einem Metall gefertigt, das sehr gute reflektierende Eigenschaf- ten besitzt. Auch die Elektroden sollten im Falle einer IPS-Zelle aus einem gut reflektierenden Mate- rial gefertigt sein, wobei jedoch die dem Betrach- ter zugewandte Seite über eine oder mehrere dielek- trische Zwischenschichten entspiegelt ist.

In den vorgenannten Ausführungsbeispielen gemäß Fi- guren 2 bis 4 ist die zweite Polarisations-Schicht, die das zweite Polarisationsfilter 25 bildet, der Übersichtlichkeit wegen nicht dargestellt. Es ist möglich, dieses beispielsweise auf der dem Flüssig- kristall abgewandten Seite des Glassubstrats der zweiten Schicht 23 aufzubringen. Selbstverständlich ist es auch denkbar, die zweite Polarisations- Schicht auf der dem Flüssigkristall zugewandten Seite des Glassubstrats vorzusehen.

Sofern die Beleuchtungseinheit 5, wie in Figur 5 dargestellt, nach dem Lichtleiterprinzip funktio- niert, ist zu beachten, daß das zurückreflektierte Licht nicht durch den Lichtleiter hindurchtritt und absorbiert wird. Es ist deshalb ein unter dem Lichtleiter angebrachter Reflektor vorzusehen, der im allgemeinen nicht in optischem Kontakt mit dem Lichtleiter steht.