CH620304A5

CH620304A5 - Liquid-crystal display device

Info

Publication number: CH620304A5
Application number: CH1041477A
Authority: CH
Inventors: Fumiaki Funada; Masataka Matsura; Tomio Wada
Original assignee: Sharp Kk
Priority date: 1976-08-25
Filing date: 1977-08-25
Publication date: 1980-11-14
Also published as: DE2738162A1; DE2738162C2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung mit einer Flüssigkristallzelle und einer Stromquelle, die über eine externe Treiberschaltung mit Elektroden der Flüssigkristallzelle verbunden ist. The present invention relates to a liquid crystal display device having a liquid crystal cell and a current source which is connected to electrodes of the liquid crystal cell via an external driver circuit.

Das optische Absorptionsvermögen von pleochroitischem Farbmaterial hängt von der Orientierung seiner Moleküle relativ zum elektrischen Vektor von darauf einfallendem polarisiertem Licht ab. Moleküle von pleochroitischem Farbmaterial sind gewöhnlich langgestreckt und besitzen zylindrische Gestalt. Wenn die Längsachsen der Moleküle des Farbmaterials im wesentlichen parallel zum genannten Vektor ausgerichtet sind, besteht eine Lichtabsorption und das Farbmaterial zeigt eine charakteristische Farbe. Wenn jedoch die Längsachsen des Farbmaterials rechtwinklig zum elektrischen Vektor stehen, besteht nur eine geringe Lichtabsorption und entsprechend eine geringe oder nicht wahrnehmbare Anzeige der betreffenden Farbe. Die Ausrichtung der Moleküle von solchem pleochroitischem Farbmaterial kann durch von aussen einwirkende Umschaltvorgänge veranlasst werden, wobei sich das Farbmaterial als «Gast»-Material in einem «Wirts»-Mate-rial befindet, welches gewisse Flüssigkristallverbindungen sein können, bei denen die Moleküle durch Anlegen eines elektrischen Feldes in eine bestimmte Ausrichtung bringbar sind, wobei gleichzeitig auch die «Gast»-Moleküle die gleiche Ausrichtung erfahren. Die Flüssigkristallverbindungen können als zu einer von zwei Typen zugehörend klassiert werden. Die eine davon zeigt eine negativ-elektrische Farbstoff-Anisotropie, wobei die Moleküle von selbst dazu tendieren, sich rechtwinklig zum elektrischen Vektor des einfallenden Lichtes zu orientieren, sofern kein elektrisches Feld quer zum Substrat liegt, sich aber parallel zum elektrischen Vektor des einfallenden Lichtes orientieren, wenn ein elektrisches Feld vorhanden ist. Wenn also nachstehend der Einfachheit halber von einer Flüssigkristallmischung mit negativ-elektrischer Farbstoff-Anisotropie die Rede ist, so handelt es sich um ein Material, bei dem pleochroitisches Farbmaterial beim Fehlen eines äussern elektrischen Feldes farblos ist, dagegen aber farbig erscheint, wenn ein elektrisches Feld angelegt ist. Bei der andern Flüssigkristall-verbindungstype, nachstehend als Material mit positiv-elektrischer Farbstoff-Anisotropie bezeichnet, liegen die Moleküle bei Fehlen eines elektrischen Feldes im wesentlichen parallel zum elektrischen Vektor des einfallenden Lichtes, jedoch rechtwinklig dazu, wenn ein elektrisches Feld vorhanden ist. Eine Mischung aus pleochroitischem Farbmaterial und positivelektrisch anisotropem Flüssigkristallmaterial ist daher normalerweise farbig und wird durch Anlegen eines elektrischen Feldes daran farblos. The optical absorption capacity of pleochroic color material depends on the orientation of its molecules relative to the electrical vector of polarized light incident thereon. Molecules of pleochroic color material are usually elongated and cylindrical in shape. If the longitudinal axes of the molecules of the coloring material are aligned essentially parallel to the vector mentioned, there is light absorption and the coloring material shows a characteristic color. However, if the longitudinal axes of the color material are perpendicular to the electrical vector, there is little light absorption and, accordingly, little or imperceptible display of the color in question. The alignment of the molecules of such pleochroic coloring material can be brought about by external switching processes, the coloring material being “guest” material in a “host” material, which can be certain liquid crystal compounds in which the molecules are applied of an electric field can be brought into a certain orientation, whereby the «guest» molecules also experience the same orientation. The liquid crystal compounds can be classified as belonging to one of two types. One shows a negative electrical dye anisotropy, whereby the molecules tend to orient themselves at right angles to the electrical vector of the incident light, provided there is no electric field across the substrate, but orientate parallel to the electrical vector of the incident light if there is an electric field. If, therefore, for the sake of simplicity, we speak of a liquid crystal mixture with negative electrical dye anisotropy, it is a material in which pleochroic color material is colorless in the absence of an external electrical field, but appears colored when an electrical field is present is created. In the other type of liquid crystal compound, hereinafter referred to as positive electric dye anisotropy material, in the absence of an electric field the molecules are substantially parallel to the electric vector of the incident light, but at right angles to it when an electric field is present. A mixture of pleochroic color material and positive electrical anisotropic liquid crystal material is therefore normally colored and becomes colorless when an electric field is applied to it.

Die gewünschte Ausrichtung der Moleküle eines solchen Materials kann durch verhältnismässig schwache elektrische Felder erzielt werden, wenn die Moleküle ein starkes längs ihrer Längsachse wirksames Dipolmoment besitzen. «Wirt»-Materialien sind vorzugsweise nematische, smektische oder cholesterinische flüssige Kristalle. Ein Beispiel eines negativelektrisch anisotropen nematischen flüssigen Kristalls ist MBBA (Methoxybenzyliden-Butylanilin), und ein Beispiel eines positiv-elektrisch anisotropen nematisch flüssigen Kristalles ist Cyanobiphenyl. Weitere Beispiele von positv-elektrisch anisotropen «Wirt»-Materialien sind nematische Kristalle mit mindestens einer der Verbindungen nach den Formeln: The desired alignment of the molecules of such a material can be achieved by relatively weak electric fields if the molecules have a strong dipole moment effective along their longitudinal axis. "Host" materials are preferably nematic, smectic or cholesteric liquid crystals. An example of a negative electric anisotropic nematic liquid crystal is MBBA (methoxybenzylidene butylaniline), and an example of a positive electric anisotropic nematic liquid crystal is cyanobiphenyl. Further examples of positive-electrical anisotropic “host” materials are nematic crystals with at least one of the compounds according to the formulas:

R R

•N • N

CN CN

R-0 R-0

R R

C00 C00

CN CN

RO RO

C00 C00

CN CN

R R

— CN - CN

2 2nd

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

J5 J5

40 40

45 45

50 50

n t>î n t> î

3 3rd

620304 620304

r0- r0-

-cn -cn

In diesen Formeln bezeichnet R eine Alkylgruppe der allgemeinen Formel CnH2n+i, wobei n eine Zahl zwischen 1 bis 8 ist. In these formulas, R denotes an alkyl group of the general formula CnH2n + i, where n is a number between 1 and 8.

Beispiele von Strukturformeln geeigneter nematischer Kristalle sind: Examples of structural formulas of suitable nematic crystals are:

r' r '

r 1 r 1

ch=n r" ch = n r "

ven Substanzen bilden. Beispiele solcher Dotiermaterialien sind Cholesterylmyristat, Cholesterylnonanoat, Cholesteryllau-rat, Cholesteryldecanoat, Cholesterylchlorid, Cholesterylbro-mid, Cholesteryl-p-nitrobenzoat, Cholesteryloleylcarbonat, ■j Cholesteryl-2-äthoxyäthylcarbonat, 2-Methylbutyl-p-N-metho-xybenzylidenaminocinnamat,2-Methylbutyl-p-N-cyanoben-zylidenaminocinnamat,p-Äthoxy-p-2-methylbutylazoxy-benzol, p-2-Methylbutoxy-p-cyano-biphenyl und p-Cyanophe-nyl-p-2-methylbutylbenzoat. form substances. Examples of such doping materials are cholesteryl myristate, cholesteryl nonanoate, cholesteryl laurate, cholesteryl decanoate, cholesteryl chloride, cholesteryl bromide, cholesteryl p-nitrobenzoate, cholesteryl oleyl carbonate, cholesteryl 2-ethoxyethyl carbonate, 2-methylbutyl-xbenamyl-2-methylamine-2-methylamine pN-cyanoben-cylidene aminocinnamate, p-ethoxy-p-2-methylbutyl azoxy-benzene, p-2-methylbutoxy-p-cyano-biphenyl and p-cyanophenyl-p-2-methylbutyl benzoate.

10 Beispiele von das «Gast»-Material bildenden geeigneten pleochroitischen Farbmaterialien sind die stark dichroitischen Farbstoffe Sudanschwarz B, Sudanrot BB, Sudan III und 4-Nitro-4'-dimethylaminoazobenzol. Weitere Beispiele sind pleochroitische Farbstoffe der Formeln: 10 examples of suitable pleochroic color materials forming the “guest” material are the strongly dichroic dyes Sudan black B, Sudan red BB, Sudan III and 4-nitro-4'-dimethylaminoazobenzene. Other examples are pleochroic dyes of the formulas:

0 0

02N 02N

<Ö)—000 ■ <Ö) —000 ■

r" r "

20 20th

25 25th

Darin stehen sowohl R' als auch R" für Gruppen der allgemeinen Formel CnH2n+r und cnh(2n+i)0-, und n wieder eine Zahl zwischen 1 und 8 ist. Diese nematischen flüssigen Kristalle können so dotiert sein, dass sie als «Wirt»-Material Cholesterine flüssige Kristalle oder eine gewisse Menge an optisch akti- in n = n n = n n: In it both R 'and R "stand for groups of the general formula CnH2n + r and cnh (2n + i) 0-, and n is again a number between 1 and 8. These nematic liquid crystals can be doped so that they are as “Host” material cholesterol liquid crystals or a certain amount of optically active in n = nn = nn:

ch- ch-

*CH, * CH,

■n=n ■ n = n

—N —N

o2n-< n=n n; o2n- <n = n n;

'c2h5 'c2h5

c2h5 c2h5

c—n=n- c — n = n-

n n

620 304 620 304

4 4th

O O

0. 0.

n' n '

'=( ch ch).—•—s '= (ch ch) .— • —s

,c n" "c n"

0 0

/ /

v°2H5 v ° 2H5

Wenn eine «Gast»-Wirt»-Mischung mit pleochroitischem Farbmaterial in einem negativ-elektrisch anisotropen flüssigen , 0 Kristallmaterial in einer Anzeigeeinrichtung verwendet wird, besteht der Vorteil, dass die Anzeige selbst positiv-elektrische Farbanisotropie besitzt. Das heisst, die Anzeige ist normalerweise weiss, und eine positive, farbige Anzeige ergibt sich durch Schliessen eines elektrischen Schaltmittels oder durch 15 Signale zum Schliessen eines elektrischen Stromkreises zwecks Anlegens eines elektrischen Feldes an die Mischung. In der Praxis wurde indessen gefunden, dass die Verwendung negativelektrischer farbanisotroper flüssiger Kristalle es schwierig macht, ausreichende Kontraste zu erzielen. Auch spricht die 20 Anzeigeeinrichtung sehr schwach an, so dass es gebräuchlicher ist, positiv-elektrische farbanisotropische flüssige Kristalle als «Wirt»-Material in einer «Gast»-«Wirt»-Materialmischung zu verwenden. If a “guest-host” mixture with pleochroic color material is used in a negative-electrical anisotropic liquid crystal material in a display device, there is the advantage that the display itself has positive-electrical color anisotropy. This means that the display is usually white and a positive, colored display results from the closing of an electrical switching means or from 15 signals for closing an electrical circuit in order to apply an electrical field to the mixture. In practice, however, it has been found that the use of negative electrical color anisotropic liquid crystals makes it difficult to achieve sufficient contrasts. The display device also responds very weakly, so that it is more common to use positive-electrical, color-anisotropic liquid crystals as the "host" material in a "guest" - "host" material mixture.

Typischerweise besitzt eine Anzeigeeinrichtung nach Fig. 25 1, bei der eine Flüssigkristallanzeigezelle mit einer «Gast»-«Wirt»-Mischung verwendet wird, eine «Gast»-«Wirt»-Mischung aus Flüssigkristallmolekülen 3, und ein pleochroitisches Farbmaterial 4. Diese Materialien sind eingeschlossen und bilden ein Dielektrikum von 5 bis 15 um Dicke zwischen 30 transparenten Elektroden 2a und 2b, die auf Substraten 1 a und lb aufgebracht sind, und deren einander gegenüberliegende Flächen das Positiv-Bild eines Anzeigeelementes festlegen, z.B. einen Buchstaben oder dergl. Auf oder nahe und parallel zur Aussenfläche des Substrates 1 a ist ein Polarisator 7 zur Polari- r. sierung von einfallendem Licht angeordnet. Die Elektroden 2a und 2b sind über einen äussern Stromkreis einer Treiberschaltung, die über einen normalerweise offenen Schalter 5 einschaltbar ist, mit einer Stromquelle 6 verbindbar. Typically, a display device according to FIG. 25 1, in which a liquid crystal display cell with a "guest" - "host" mixture is used, has a "guest" - "host" mixture of liquid crystal molecules 3, and a pleochroic color material 4. These materials are enclosed and form a dielectric with a thickness of 5 to 15 μm between 30 transparent electrodes 2a and 2b, which are applied to substrates 1a and 1b and whose opposite surfaces define the positive image of a display element, for example a letter or the like. On or near and parallel to the outer surface of the substrate 1 a is a polarizer 7 for polarization. arranged by incident light. The electrodes 2a and 2b can be connected to a current source 6 via an external circuit of a driver circuit which can be switched on via a normally open switch 5.

Wie aus Fig. 1 a ersichtlich ist, liegen im Normalzustand die- 40 ser Anzeigeeinrichtung, wenn der Schalter 5 offen ist, die Längsachsen der Moleküle der «Gast»-«Wirt»-Mischung im wesentlichen parallel zum elektrischen Vektor des über den Polarisator 7 einfallenden Lichtes, so dass die durch die Moleküle 4 gegebene charakteristische Farbe des Farbmaterials sichtbar 4-, ist. Weil es normalerweise erwünscht ist, dass das Anzeigefeld einer Anzeigeeinrichtung im Ruhezustand ein neutrales Aussehen besitzt, d.h., dass keine erkennbare Anzeige im Anzeigefeld erscheint, umfasst eine die Anzeige lieferndes Anzeigefeld 8a einen farbigen Abschnitt 8 als Hintergrund für die Anzeige. Die 30 Farbe dieses Abschnittes ist, wie im oberen Teil der Fig. la gezeigt, zumindest angenähert die gleiche wie die charakteristische Farbe des pleochroitischen Farbmaterials. Um eine Anzeige zu veranlassen, wird der Schalter 5 geschlossen. As can be seen from FIG. 1 a, in the normal state of this display device, when the switch 5 is open, the longitudinal axes of the molecules of the “guest” - “host” mixture lie essentially parallel to the electrical vector of the via the polarizer 7 incident light so that the characteristic color of the color material given by the molecules 4 is visible 4-. Because it is normally desired that the display panel of a display device in the idle state have a neutral appearance, i.e. that no recognizable display appears in the display panel, a display panel 8a providing the display comprises a colored section 8 as a background for the display. The color of this section, as shown in the upper part of Fig. La, is at least approximately the same as the characteristic color of the pleochroic color material. In order to cause a display, the switch 5 is closed.

Dadurch werden die Längsachsen der Flüssigkristallmoleküle 3 r, zwischen den Elektroden 2a und 2b so ausgerichtet, dass sie senkrecht zum elektrischen Vektor des einfallenden Lichtes stehen. Die Flüssigkristallmoleküle 3 veranlassen die benachbarten Farbmaterialmoleküle 4, sich gleicherweise auszurichten mit dem Resultat, dass der Bereich der zwischen den sich b0 gegenüberliegenden Flächen der Elektroden 2a und 2b liegenden «Gast»-«Wirt»-Mischung einen farblosen Abschnitt 9 entsprechend einem Anzeigeelement, z.B. den Buchstaben L aufweist. Dieser Abschnitt ist demgemäss gegenüber dem farbigen Hintergrund 8, wie im oberen Teil der Fig. 1 b gezeigt, sichtbar. M Mit andern Worten, die Elektroden 2a und 2b bestimmen ein positives Muster des Anzeigeelementes, und das Anzeigeelement wird durch einen sozusagen negativen Vorgang sichtbar, As a result, the longitudinal axes of the liquid crystal molecules 3 r are aligned between the electrodes 2a and 2b in such a way that they are perpendicular to the electrical vector of the incident light. The liquid crystal molecules 3 cause the neighboring color material molecules 4 to align themselves with the result that the area of the "guest" - "host" mixture lying between the opposite surfaces of the electrodes 2a and 2b has a colorless section 9 corresponding to a display element, e.g. has the letter L. This section is accordingly visible against the colored background 8, as shown in the upper part of FIG. 1b. M In other words, the electrodes 2a and 2b determine a positive pattern of the display element, and the display element becomes visible through a so-called negative process, so to speak.

welcher in der Erstellung eines farblosen Abschnittes 9 besteht. Zur bessern Unterscheidung von Anzeigeelementen wird es indessen allgemein vorgezogen, eine positive Anzeige zu schaffen, d.h. eine Anzeige, in welcher ein farbiges Element auf einem weissen Hintergrund erscheint. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Anzeige nicht direkt sichtbar ist, sondern durch ein reflektierendes System übertragen wird. which consists in creating a colorless section 9. However, to better distinguish display elements, it is generally preferred to create a positive display, i.e. a display in which a colored element appears on a white background. This is especially true when the display is not directly visible, but is transmitted through a reflective system.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung einer Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung, in welcher eine Positiv-Anzeige auch dann erzielt werden kann, wenn eine «Gast»-« Wirt»-Mischung mit positiv-elektrischer Anisotropie verwendet wird. The object of the invention is therefore to provide a liquid crystal display device in which a positive display can also be achieved if a “guest” - “host” mixture with positive-electrical anisotropy is used.

Eine solche Anzeigeeinrichtung soll zudem einen einfachen Aufbau besitzen und genau funktionieren, und ferner leicht und kostengünstig in verschiedene elektronische Geräte eingebaut werden können. In einer ersten Ausführungsform der Erfindung wird dies erreicht durch die Anordnung von Elektroden, welche ein Negativ-Bild des Anzeigeelementes festlegen, d.h. die Gestalt des Anzeigeelementes ist nicht durch die Elektrodenkörper, sondern durch einen Bereich der «Gast»-«Wirt»-Mischung festgelegt, welche nicht dem Einfluss eines durch die Elektroden angelegten elektrischen Feldes unterworfen ist. Das Anzeigeelement ist somit erkennbar als farbiger Bereich, der von einer Fläche umgeben ist, welche unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes farblos gemacht worden ist. Bei einer andern Ausführungsform der Erfindung sind die Elektroden in einer Zeichenanordnung nur auf dem einen Substrat einer Anzeigeeinrichtung angebracht, während das andere Substrat keine Elektroden trägt Eines oder beide der Substrate werden einer Oberflächenbehandlung unterworfen, durch welche die Moleküle der «Gast»-« Wirt»-Mischung veranlasst werden, bei fehlendem elektrischen Feld sich rechtwinklig zum elektrischen Vektor des einfallenden Lichtes, und bei Anwesenheit des elektrischen Feldes sich parallel zum genannten Vektor zu orientieren. In einer dritten Ausführungsform der Erfindung sind Moleküle der «Gast»-«Wirt»-Mischung normalerweise so orientiert, dass die Mischung farblos wird, wenn an diese ein elektrisches Feld durch eine erste Stromquelle angelegt wird, und ausgewählte Abschnitte der Mischung zwecks Erstellens einer Anzeige in ihren farbigen Zustand gebracht werden, indem die erste Stromquelle abgeschaltet, und eine zweite Stromquelle zwecks Anlegung eines elektrischen Feldes eingeschaltet wird. Zur Erläuterung des Erfindungsgegenstandes wird dieser nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise beschrieben. Darin zeigen: Such a display device should also have a simple structure and function exactly, and should also be easy and inexpensive to install in various electronic devices. In a first embodiment of the invention, this is achieved by the arrangement of electrodes which define a negative image of the display element, i.e. the shape of the display element is not determined by the electrode body, but by an area of the "guest" - "host" mixture, which is not subject to the influence of an electrical field applied by the electrodes. The display element is thus recognizable as a colored area surrounded by a surface which has been made colorless under the influence of an electric field. In another embodiment of the invention, the electrodes are arranged in a character arrangement only on one substrate of a display device, while the other substrate does not carry any electrodes. One or both of the substrates are subjected to a surface treatment, by means of which the molecules “guest” - “host” -Mixing are caused to orient themselves at right angles to the electrical vector of the incident light in the absence of an electrical field, and to orient themselves parallel to the vector mentioned in the presence of the electrical field. In a third embodiment of the invention, molecules of the "guest" - "host" mixture are normally oriented so that the mixture becomes colorless when an electric field is applied to it by a first current source, and selected portions of the mixture for display purposes are brought into their colored state by switching off the first current source and switching on a second current source for the purpose of applying an electrical field. To explain the subject matter of the invention, this is described below with reference to the drawing, for example. In it show:

Fig. 1 a und lb schematisch konventionelle Flüssigkristallanzeigeelemente, die bereits vorstehend beschrieben worden sind, 1a and 1b schematically conventional liquid crystal display elements, which have already been described above,

Fig. 2a und 2b Grundrissdarstellungen der durch die erfin-dungsgemässe Einrichtung erzielbaren Anzeige, 2a and 2b are floor plans of the display that can be achieved by the device according to the invention,

Fig. 3 im Grundriss ein Einzelanzeigeelement in einer grossen Anzeigeeinrichtung, 3 shows an individual display element in a large display device,

Fig. 4 im Grundriss eine Variante des Anzeigeelementes nach Fig. 3, 4 shows a variant of the display element according to FIG. 3 in plan view,

Fig. 5,6 und 7 schematische Darstellungen des Aufbaus einer andern Ausführungsform der Erfindung zur Erläuterung ihrer Wirkungsweise, 5,6 and 7 are schematic representations of the structure of another embodiment of the invention to explain its operation,

Fig. 8 eine graphische Darstellung der Lichtabsorption durch eine «Gast»-«Wirt»-Mischung unter verschiedenen Bedingungen in einer Einrichtung nach Fig. 5, und 8 shows a graphical representation of the light absorption by a “guest” - “host” mixture under different conditions in a device according to FIGS. 5, and

Fig. 9,10 und 11 schematische Darstellungen des Aufbaus Fig. 9,10 and 11 are schematic representations of the structure

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einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zur Erläuterung ihrer Wirkungsweise. a further embodiment of the invention to explain its mode of operation.

Gleiche Referenznummern in den Figuren bezeichnen gleiche Teile. Identical reference numbers in the figures denote identical parts.

In Fig. 2 begrenzen entsprechend einer ersten Ausführungs- 5 form der Erfindung die Elektroden die ganze Fläche eines Anzeigefeldes 8a exklusive eines Ausschnittes entsprechend dem Muster eines Anzeigeelementes in einer Anzeigeeinrichtung mit Flüssigkristallzellen, deren Elektroden gemäss Fig. 1 mit einer externen Betätigungsvorrichtung versehen sind. 10 Daher besitzt bei Fehlen eines von aussen angelegten elektrischen Feldes das ganze Anzeigefeld 8a die Farbe des Abschnittes 8, wie in Fig. 2a dargestellt ist. Wenn indessen ein elektrisches Feld an die Anzeigezelle angelegt wird, so orientieren sich die Moleküle 3 und 4 (Fig. 1 a und lb) in jenen Abschnitten der 15 «Gast»-« Wirt»-Mischung ausserhalb der nicht von den Elektroden bedeckten Substratpartien so, dass ihre Längsachsen rechtwinklig zum elektrischen Vektor des einfallenden Lichtes stehen. Daraus resultiert ein farbloser Abschnitt 9, der einen Bereich 8' umgibt, welcher farbig geblieben ist, weil in diesem 20 Bereich Moleküle 3 und 4 des bezüglichen Mischungsabschnittes in ihrer Ruheausrichtung verblieben sind. Mit andern Worten, wenn durch Formen der Elektroden der Anzeigezelle so, In FIG. 2, in accordance with a first embodiment of the invention, the electrodes limit the entire area of a display field 8a, excluding a section corresponding to the pattern of a display element in a display device with liquid crystal cells, the electrodes of which are provided with an external actuating device according to FIG. 1. 10 Therefore, in the absence of an external electrical field, the entire display field 8a has the color of section 8, as shown in Fig. 2a. If, however, an electric field is applied to the display cell, molecules 3 and 4 (FIGS. 1 a and 1 b) orient themselves in those sections of the 15 “guest” - “host” mixture outside the substrate parts not covered by the electrodes that their longitudinal axes are perpendicular to the electrical vector of the incident light. This results in a colorless section 9 which surrounds an area 8 'which has remained colored because in this area molecules 3 and 4 of the relevant mixing section have remained in their rest orientation. In other words, if by shaping the electrodes of the display cell like this,

dass sie ein Negativ des Anzeigeelementes bilden, wird in Wirklichkeit eine positive Anzeige erzielt, wenn das externe Feld 2'> angelegt wird. that they form a negative of the display element, a positive display is actually achieved if the external field 2 '> is created.

Die oben beschriebene Einrichtung besitzt den Vorteil, dass es nicht nötig ist, ein elektrisches Feld anzulegen, um die Anzeigezelle in ihrem neutralen Zustand zu halten. Wenn hingegen das Anzeigefeld 8a wie in Fig. 3 gezeigt gross ist, besteht der 3(> Nachteil, dass gegenüber bekannten Mitteln zur Erzeugung einer negativen Anzeige ein grösserer elektrischer Strom notwendig ist, um eine Anzeige zu erzielen. Der Grund dafür ist, The device described above has the advantage that it is not necessary to apply an electric field in order to keep the display cell in its neutral state. If, on the other hand, the display field 8a is large, as shown in FIG. 3, there is the 3 (> disadvantage that, compared to known means for generating a negative display, a larger electrical current is necessary in order to achieve a display. The reason for this is

dass die Moleküle eines grössern Anteils der «Gast»-«Wirte-Mischung umorientiert werden muss, um den Abschnitt 9 färb- 35 los zu machen. Dies kann indessen gemäss Fig. 4 einfach dadurch verbessert werden, indem man durch Ätzen oder einen andern Vorgang inaktive Abschnitte der Elektrode in einem Bereich entfernt, welcher genügend Abstand zwischen dem Elektrodenbereich des Anzeigeelementes 8 ' und dem 40 Abschnitt 9 schafft, um noch einen farblosen Abschnitt 9 zu erzielen, der gross genug ist, um das Anzeigeelement leicht erkennen zu können. that the molecules of a large proportion of the “guest” - “host mixture must be reoriented in order to make section 9 colorless. 4 can be improved simply by removing, by etching or another process, inactive sections of the electrode in an area which creates a sufficient distance between the electrode area of the display element 8 'and the section 40 in order to provide a colorless one To achieve section 9, which is large enough to easily recognize the display element.

Obschon oben ein Muster beschrieben ist, welches ein einzelnes Anzeigeelement festlegt, können die Elektroden der Ein- 4 > richtung selbstverständlich auch Segmente einer Anzeige sein. Wenn in einem solchen Fall das Anzeigefeld 8a gross ist, weil es häufig grosse Anzeigeelemente wiedergeben muss, dann können Eingangssignale zur Erzeugung einer Anzeige an einem kleinen Anzeigeelement gleichzeitig externe äussere Stromkreise sperren, welche Segmente speisen, die vom anzuzeigenden Element entfernt sind. Dadurch erscheint das anzuzeigende Element wiederum als farbiger Bereich ausreichender Grösse in einem farblosen Abschnitt, welcher seinerseits von farbigen Abschnitten des Anzeigefeldes umgeben ist. Although a pattern is described above which defines a single display element, the electrodes of the device can of course also be segments of a display. In such a case, if the display field 8a is large because it often has to display large display elements, then input signals for generating a display on a small display element can simultaneously block external external circuits which feed segments which are distant from the element to be displayed. As a result, the element to be displayed again appears as a colored area of sufficient size in a colorless section, which in turn is surrounded by colored sections of the display panel.

Betrachten wir nun Fig. 5, welche eine andere Ausführungsform der Erfindung zeigt. Anstelle einer Elektrode an jedem Substrat la und lb ist das Substrat lb als einfache Abschlusswand der «Gast»-« Wirt»-Mischung ohne Elektrode gestaltet. Dagegen enthält das Substrat la zwei Elektroden 2' und 2", welche mit der Stromquelle 6 verbindbar sind. Sie sind weiterhin so gestaltet und angeordnet, dass ihr seitlicher Abstand an allen Stellen gleich ist, d.h. die Elektroden 2' und 2" befinden sich in der sogenannten interdigitalen Anordnung. Obschon im Beispiel der Fig. 5 die Elektroden als zwei über die ganze Seite des Substrates la reichende parallele Elemente gezeigt sind, können sie in der Form eines Buchstabens oder eines Kreises angeordnet sein. In allen Fällen sollten jedoch die sich am nächsten kommenden Seiten der Elektroden 2' und 2" parallel zueinander liegen, d.h. die Elektroden 2' und 2" sollten den gleichen Buchstaben bilden, wenn das Anzeigeelement ein Buchstabe ist, und sie sollten konzentrische Kreise sein, wenn das Anzeigeelement einen Kreis darstellt. Eines oder beide der Substrate la und lb erhalten eine Oberflächenbehandlung, durch welche die Moleküle 3 und 4 der «Gast»-« Wirte-Mischung «normal», d.h. bei Fehlen eines elektrischen Feldes rechtwinklig zum elektrischen Vektor des einfallenden Lichtes ausgerichtet werden. Wenn somit der Schalter 5 zum Schliessen des äussern, die Stromquelle 6 enthaltenden Stromkreises wie in Fig. 6 gezeigt offen ist, absorbiert die «Gast»-«Wirte-Mischung sehr wenig einfallendes Licht, wie aus der untern Kurve in Fig. 8 hervorgeht. Die Anzeigeeinrichtung erscheint daher farblos. Wenn nun der Schalter 5 gemäss Fig. 7 geschlossen wird, werden die im Bereich zwischen den Elektroden 2' und 2" liegenden Moleküle 3 und 4 der Mischung so um-orien-tiert, dass die Lichtabsorption in diesem Bereich eine markante Spitze zeigt wie aus der obern Kurve in der Fig. 8 hervorgeht. Daraus resultiert eine farbige Anzeige. Let us now consider Fig. 5 which shows another embodiment of the invention. Instead of an electrode on each substrate la and lb, the substrate lb is designed as a simple end wall of the "guest" - "host" mixture without an electrode. In contrast, the substrate 1 a contains two electrodes 2 'and 2 "which can be connected to the current source 6. They are further designed and arranged in such a way that their lateral spacing is the same at all points, ie the electrodes 2' and 2" are located in the so-called interdigital arrangement. 5, the electrodes are shown as two parallel elements extending over the entire side of the substrate 1 a, they can be arranged in the form of a letter or a circle. In all cases, however, the closest sides of electrodes 2 'and 2 "should be parallel to one another, ie electrodes 2' and 2" should form the same letter if the display element is a letter and they should be concentric circles, if the display element represents a circle. One or both of the substrates la and lb receive a surface treatment by means of which the molecules 3 and 4 of the "guest" - "host mixture" normal, i.e. in the absence of an electrical field, be aligned perpendicular to the electrical vector of the incident light. Thus, when the switch 5 for closing the external circuit containing the current source 6 is open as shown in FIG. 6, the "guest" - "host mixture absorbs very little incident light, as can be seen from the lower curve in FIG. 8. The display device therefore appears colorless. If the switch 5 according to FIG. 7 is now closed, the molecules 3 and 4 of the mixture lying in the area between the electrodes 2 'and 2 "are reoriented such that the light absorption in this area shows a prominent tip the upper curve in Fig. 8. This results in a colored display.

Aus den Fig. 9,10 und 11 geht eine weitere Ausführungsform der Erfindung hervor, bei welcher zwei relativ schmale, ein Anzeigemuster festlegende Elektroden 2' und 2" parallel zueinander auf dem Substrat la angeordnet sind. Eine Gegenelektrode 2' " streckt sich über wenigstens den grössten Teil der Oberfläche des Substrates lb, welches den Elektroden 2' und 2" gegenüberliegt. Einè erste Stromquelle 6a ist mit der Elektrode 2 auf dem Substrat 1 a und der Elektrode 2' " auf dem Substrat lb über einen äussern Stromkreis verbunden, welcher während der Nichtbetätigung des in Ruhestellung geschlossenen Schalters 5a geschlossen ist (Fig. 10). Die Elektroden 2' und 2" auf demselben Substrat la sind mit einer zweiten Stromquelle 6b über einen äussern Stromkreis verbindbar, welcher durch den normalerweise offenen Schalter 5b geschlossen werden kann. 9, 10 and 11 show a further embodiment of the invention, in which two relatively narrow electrodes 2 'and 2 "defining a display pattern are arranged parallel to one another on the substrate 1a. A counter electrode 2'" extends over at least most of the surface of the substrate 1b, which lies opposite the electrodes 2 'and 2 ". A first current source 6a is connected to the electrode 2 on the substrate 1a and the electrode 2" "on the substrate 1b via an external circuit which is closed during the non-actuation of the switch 5a which is closed in the rest position (FIG. 10). The electrodes 2 'and 2 "on the same substrate la can be connected to a second current source 6b via an external circuit which can be closed by the normally open switch 5b.

Im Ruhezustand der in Fig. 10 gezeigten Anzeigeeinrichtung ist der zweite Schalter 5b offen und damit die zweite Stromquelle 6b abgeschaltet. Dagegen liegt die erste Stromquelle 6a über den geschlossenen Schalter 5a an den Elektroden 2" und 2' ". Das sich daraus ergebende elektrische Feld orientiert die Moleküle 3 und 4 der «Gast»-« Wirte-Mischung so, dass die Mischung farblos erscheint Wenn eine Anzeige erfolgen soll, wird der erste Schalter 5a geöffnet und der zweite Schalter 5b geschlossen, wobei die erste Stromquelle 6a abgeschaltet und die zweite Stromquelle 6b angeschaltet wird. Ein elektrisches Feld liegt nun im Bereich zwischen den Elektroden 2' und 2". Die Moleküle 3 und 4 der «Gast»-«Wirte-Mischung in diesem Bereich sind nun so orientiert, dass sie eine farbige Anzeige liefern, welche gegen einen farblosen Hintergrund sichtbar ist, der durch die «Gast»-« Wirte-Mischung im Bereich ausserhalb der Fläche festgelegt ist, die durch die Elektroden 2' und 2" begrenzt ist. In the idle state of the display device shown in FIG. 10, the second switch 5b is open and thus the second current source 6b is switched off. In contrast, the first current source 6a is connected to the electrodes 2 "and 2 '" via the closed switch 5a. The resulting electric field orients molecules 3 and 4 of the "guest" - "host mixture so that the mixture appears colorless. If a display is to be made, the first switch 5a is opened and the second switch 5b is closed, the first Current source 6a is switched off and the second current source 6b is switched on. An electrical field now lies in the area between the electrodes 2 'and 2 ". The molecules 3 and 4 of the" guest "-" host mixture in this area are now oriented in such a way that they provide a colored display which is against a colorless background visible, which is determined by the "guest" - "host mixture in the area outside the area which is delimited by the electrodes 2 'and 2".

Aus der vorliegenden Beschreibung geht hervor, dass es mit einer erfindungsgemässen Flüssigkristall-Anzeigeeinrich-tung möglich ist, eine Positiv-Anzeige mit hochwertigem Kontrast* und Ansprechcharakteristiken zu erzielen. Es ergibt sich ferner, dass Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtungen des Reflek-tionstyps durch einen geringen elektrischen Leistungsaufwand betrieben werden können. The present description shows that it is possible with a liquid crystal display device according to the invention to achieve a positive display with high-quality contrast * and response characteristics. It also results that liquid crystal display devices of the reflection type can be operated with a low electrical power consumption.

2 Blatt Zeichnungen 2 sheets of drawings

Claims

620304 PATENT CLAIMS

1. Liquid crystal display device with a liquid crystal cell and a power source, which is connected via an external driver circuit to electrodes of the liquid crystal cell, characterized in that the liquid crystal cell contains a “guest” - “host” mixture in the form of a thin layer of a pleochroic color material Liquid crystal material in which a change in the molecular alignment and the optical properties can be achieved by the electric field between the electrodes, at least one of the electrodes defining a pattern corresponding to the desired display element.

2. Liquid crystal display device according to claim 1, characterized in that the pattern delimited by the electrode represents a negative image of the display element.

3. Liquid crystal display device according to claim 1, characterized in that the pattern delimited by the electrode contains an inactive region arranged around the image-determining section of the display element (FIG. 4).

4.Liquid crystal display device according to claim 1, characterized in that the electric field is applied by two electrodes which are arranged on the same substrate plate in an interdigital configuration, in which adjacent sides run essentially parallel to one another.

5. Liquid crystal display device according to claim 4, characterized in that a third electrode is arranged on the other substrate plate and the two electrodes mentioned opposite and extends at least over a region which corresponds to the area lying between the first and the second electrode that there is a first external circuit with a first current source and a first switching means, which switching means connects the first current source to the second and third electrodes when closing, that a second external circuit is provided with a second current source and a second switching means, which switching means when closing connects the second current source to the first and second electrodes, and that the second switching means is open when the first switching means is closed and is closed when the first switching means is open.

6. Liquid crystal display device according to claim 1, characterized in that the pattern delimited by the electrode represents a positive image of the display element.