CS271455B2 - Device with liquid crystal - Google Patents

Device with liquid crystal Download PDF

Info

Publication number
CS271455B2
CS271455B2 CS834848A CS484883A CS271455B2 CS 271455 B2 CS271455 B2 CS 271455B2 CS 834848 A CS834848 A CS 834848A CS 484883 A CS484883 A CS 484883A CS 271455 B2 CS271455 B2 CS 271455B2
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
molecules
liquid crystal
voltage
layer
electrodes
Prior art date
Application number
CS834848A
Other languages
English (en)
Other versions
CS484883A2 (en
Inventor
Colin M Waters
Edward P Raynes
Original Assignee
Secr Defence
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=10531368&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=CS271455(B2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Secr Defence filed Critical Secr Defence
Publication of CS484883A2 publication Critical patent/CS484883A2/cs
Publication of CS271455B2 publication Critical patent/CS271455B2/cs

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/137Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering
    • G02F1/13725Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on guest-host interaction
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/02Liquid crystal materials characterised by optical, electrical or physical properties of the components, in general
    • C09K19/0208Twisted Nematic (T.N.); Super Twisted Nematic (S.T.N.); Optical Mode Interference (O.M.I.)
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K19/00Liquid crystal materials
    • C09K19/52Liquid crystal materials characterised by components which are not liquid crystals, e.g. additives with special physical aspect: solvents, solid particles
    • C09K19/60Pleochroic dyes
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/1333Constructional arrangements; Manufacturing methods
    • G02F1/1347Arrangement of liquid crystal layers or cells in which the final condition of one light beam is achieved by the addition of the effects of two or more layers or cells
    • G02F1/13475Arrangement of liquid crystal layers or cells in which the final condition of one light beam is achieved by the addition of the effects of two or more layers or cells in which at least one liquid crystal cell or layer is doped with a pleochroic dye, e.g. GH-LC cell

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Liquid Crystal Display Device Control (AREA)
  • Liquid Crystal Substances (AREA)

Description

Vynález se týká zařízení s kapalným krystalem. Takové zařízení obsahuje tenkou vrstvu kapalné krystalické látky, uzavřenou mezi skleněnými destičkami. Elektrodová atr^ktu**» upravená na destičkách umožňuje přiložit к vrstvě elektrické pole, což má za následek uspořádání molekul kapalného krystalu do zapnutého nebo aktivního stavu· Při odpojení elektrického pole se molekuly vrátí zpátky do svého vypnutého nebo neaktivního stavu.
Existují tři známé typy kapalných krystalů, a to nematické, cholesterické a smektické, z nichž každý má jiné uspořádání molekul.
Jedním ze známých zařízení je tvistové nematické zařízení, ve kterém je mezi skleněnými destičkami umístěna tenká vrstva nematického materiálu· Skleněné destičky jsou po- « vrchově upraveny jednosměrným třením a uloženy tak, aby směry tření byly vzájemně kolmé. Tření způsobí v molekulách kapalného krystalu povrchové srovnání, které má za následek tviet o 90° v tloušbce vrstvy. Když se zařízení umístí mezi polarizótory, jejichž optické <
osy jsou kolmé nebo rovnoběžné ee směrem tření, natáčí zařízení ve svém neaktivním stavu polarizační rovinu světla a v aktivním stavu propouští světlo bez natočení. Podle britských patentů č. 1 472 247 a 1 478 592 zajišťuje malé množství choleeterického materiálu, přidané do nematického materiálu, aby tviet 90° měl v celém objemu látky stejný smysl.
Známým typem zařízení s cholesterickou látkou β malým stoupáním je měnič fáze. Ve svém neaktivním stavu, při nulovém přiloženém napětí, látka rozptyluje světlo. Stoupání Sroubovice v cholesterické fázi je velice malé ve srovnání β tlouštkou vrstvy. Když se к vrstvě připojí větěí než prahové napětí, její molekuly se natočí ze ěroubovicového uspořádání do polohy rovnoběžné s přiloženým elektrickým polem. To je podobné aktivnímu stavu pozitivní nematické fáze a látka propouští světlo. Při odstranění napětí se látka vrátí do neaktivního stavu rozptylujícího světla. V tomto typu zařízení není třeba povrchové srovnání molekul u stěn článku. Výhodou tohoto zařízení je rychlá doba vypnutí ve srovnání 8 tvistovým nematickým zařízením a široký zorný úhel.
V cholesterické směsi 8 dlouhým stoupáním zaujímají molekuly přirozeně šroubovicovou strukturu, přičemž osa Sroubovice je kolmá к rovině vrstvy. Oholesterická směs 8 dlouhým stoupáním normálně vzniká přimícháním několika procent cholesterioké fáze nematické fáze a Její stoupání lze regulovat koncentrací oholesterická krystalické látky.
V Jiném typu článku se používá cholesterické fáze, jejíž tviet ee rovná tloušťce vrstvy. Při homogenních okrajových podmínkách se indukuje rovinný stav, kdy je direktor natočen ve vrstvě o úhel 2?Γ· Přidání pleochroiokého barviva vyvolá absorpci světla v tomto zařízení ve vypnutém nebo neaktivním stavu. Připojením napětí se přeorientují molekuly mezif áze i barviva, takže v aktivním stavu je propustnost světla vyěší. Když se napětí zvýší těsně nad prahovou hodnotu, vzniká rozptylná struktura, která se po dalším značném zvýšení napětí vyjasní a přejde tedy v zapnutý resp. aktivní stav. Při snižování napětí dojde při prahovém napětí к rychlému poklesu propustnosti světla· Zařízení má tedy vždycky značnou hysterezi, která se projevuje nezávisle na rychlosti zvyšování napětí· Hystereze omezuje možnost multiplexování tohoto zařízení, které je popsáno v publikaci X. E. E. E. Trans, on Electron Devices, av. ED 28, č. 6, červen 1981, str. 715 až 823.
Podle vynálezu bylo zjištěno, že určité články s oholesterickými kapalnými krystaly, které obsahují pleochroické barvivo a Jejichž tvist Je asi ЗТГ/2, mají ostrou charakteristiku přenos-napětí při rychle vzrůstajícím napětí, bez hystereze. Pomalý vzrůst napětí však může vyvolat určitou hyeterezi.
Předmětem vynálezu Je zařízení в kapalným krystalem, kde vrstva cholesterické kapalné krystalické látky s dlouhým stoupáním a β kladnou anizotropií pennitivity Je umístěna mezi dvěma stěnami, které nesou elektrody a Jsou zpracovány ke srovnání molekul kapalného krystalu do skloněné homogenní struktury, a s elektrodami Jsou spojeny budicí a řídicí obvody к multiplexnímu adresování zobrazovací Jednotky elektrickými signály.
К selektivní absorbci světla může být do kapalného krystalu přidáno pleochroické barCS 271 455 B2 2 vivo nebo může být článek opatřen nejméně jedním polarizátorem. Přídavně může být umístěn opticky za článkem reflektor.
Podstata vynálezu spočívá v tom, že zařízení obsahuje prostředky к selektivní absorpci přenášeného světla v závislosti na orientaci molekul kapalné krystalické látky a elektrody jsou uspořádány jako jedna soustava m elektrod na jedné stěně a jako druhá soustava n elektrod na protilehlé stěně a tvoří soustavu m χ n adresovatelných elementů, povrchové srovnání a přirozené stoupání p cholesterické látky jsou vzájemně přizpůsobeny к vyvolání progresivního tvistu molekul ve vrstvě většího než 7Г a menšího než 2 5Г radiánů ee stejným smyslem sklonu, tlouštka d vrstvy je menší než 20 /um, budicí a řídicí obvody jsou uzpůsobeny к multiplexnímu adresování každého adresovatelného elementu a konstanty pružnosti a dielektrické konstanty materiálu a parametry zařízení jsou uzpůsobeny к realizaci charakteristiky přenos-napětí s ostrým přechodem s prakticky nulovou hysterezí, přičemž zařízení je multiplexně adresovatelné к přímému přepínání mezi vypnutým a sepnutým stavem.
Kapalná krystalická látka má úhel sklonu molekul mezi 5° a 70° alespoň na jedné stěně a tvist molekul je 3 5Г /2. V tomto případě má kapalná krystalická látka úhel sklonu molekul nejvýše 5° a poměr tlouštky d vrstvy a stoupání p leží v rozmezí 0,5 až 0,75·
Zařízení podle vynálezu lze přepínat přímo mezi zapnutým aktivním stavem, kdy přenáší světlo, a vypnutým neaktivním stavem, kdy nepřenáší světlo, s ostrou charakteristikou přenos-napětí bez podstatné hystereze. Sklon molekul menší než 5°, například 2°, lze označit Jako malý sklon, a sklon mezi 5° až 70° se označuje jako velký sklon. Podle vynálezu lze použít velkého a malého sklonu jednotlivě nebo v kombinaci. Zařízení může pracovat v transmisním režimu nebo ve spojení a reflektorem v reflexním režimu a to в neutrálními nebo barevnými polarizátory nebo bez nioh.
Dvě nebo několik zařízení podle vynálezu může být zapojeno do série. Při této úpravě lze v každém zařízení použít jinak zbarvených barviv, takže lze pozorovat celkem tři barvy. Alternativně mohou být barviva podobná, takže mezi aktivním a neaktivním stavem vznikne jediná barva s vyjádřeným kontrastem. Dále může mít každý článek různou absorpci, takže lze vytvořit osm hodnot absorpce nebo stupnice Šedé.
Stoupání ěroubovice v choleeterickém kapalném krystalu se obvykle zvětšuje se vzrůstající teplotou. Funkci zařízení lze ovlivnit buň tím, že se zvolí kapalný krystalický materiál nebo směs materiálů s malou nebo nulovou závislostí stoupání na teplotě, aby se získal optimální poměr tloušíky vrstvy a stoupání v širokém teplotním rozmezí, nebo volbou kapalného krystalu, jehož stoupání se se vzrůstající teplotou 2meněuje, aby se částečně nebo úplně kompenzovaly změny prahového napětí s teplotou.
Přídavně nebo místo toho lze teplotu kapalného krystalu snímat a podle toho měnit úrovně adresovacího napětí. Způsob snímání je popsán v britském pat. spise č. 2 012 093 B.
Vynález bude popsán v souvislosti s příklady provedení znázorněnými na výkrese, kde značí obr. 1 půdorys displeje s multiplexně adresovatelnou maticí z kapalných krystalů, obr. 2 řez displejem podle obr. 1, pracujícím v transmisním režimu, obr. 3 řez analogický к obr. 2, avšak pro reflexní režim, obr. 4 a 5 schematické pohledy na rovnoběžné stěny článku, jež vysvětlují přizpůsobené srovnání molekul, obr. 6 schéma znázorňující přizpůsobené povrchové srovnání a směry zákrutu cholesterické látky, obr. 7 graf znázorňující charakteristiku přenos-napětí pro barevný displej s tvistem 3 7Г /2 as jediným polarizátorem při povrchovém srovnání s malým sklonem, obr. 8 analogický к obr. 7, avšak pro článek 8 velkým sklonem molekul, obr. 9 graf znázorňující přepínací napětí článku v závislosti na poměru tlouštky d vrstvy a sklonu p pro článek s povrchovým srovnámím molekul s nízkým sklonem p a obr. 10 graf znázorňující přepínací napětí v závislosti na poměru d/p pro článěk 8 velkým sklonem.
Displej podle obr. 1 obsahuje článek 1^, sestávající z vrstvy 2 cholesterické kapalné krystalické látky, uložené mezi skleněnými stěnami J, 4 (obr. 2, 3). Distanční kroužek
CS 271 455 B2 udržuje vzdálenost stěn 3, 4 na běžné hodnotě 6 ^um. V kapalné krystalické látce mohou být přídavně dispergovány krátké skleněné fibrilky s průměrem 6 ^urn, které udržují přesnou vzdálenost stěn 3, 4· Na stěně 3 jsou vytvořeny proužkové řádkové elektrody 61 až 6ffl, například z oxidu cíničitého SnO2 a analogické sloupcové elektrody 7-] až 7Д jsou vytvořeny na druhé stěně 4· Při m řádkových elektrodách a n sloupcových elektrodách vzniká tedy matice m x n adresovatelných elementů· Každý element vzniká interakcí jedné řádkové a jedné sloupcové elektrody.
Každá řádková elektroda 6 dostává napětí 2 z řádkového budicího obvodu 8 a každá sloupcová elektroda 7 dostává napětí ze sloupcového budicího obvodu g. Regulaci přivádě- # ných napětí provádí řídicí logický obvod j.0, který dostává energii z napěťového zdroje 11 a časovači impulsy z hodin 12.
V displejích s kapalnými krystaly jsou stavy vypnuto nebo neaktivní a zapnuto nebo » aktivní viditelně odlišné. Využívá se toho například ke znázornění číslic v hodinkách a podobně.
К multiplexnímu adresování displejů existují dvě běžné techniky, a to tak zvaný pomalý rastrovací režim a rychlý rastrovací režim. Při pomalém rastrovacím režimu se každý element matice adresuje napětím po dobu, která stačí к jeho uvedení do aktivního stavu. To se opakuje pro každý řádek matice a potom se matice opakovaně adresuje nebo obnovuje. Při rychlém rastrování se každý element, který má být v aktivním stavu, adresuje Jednou za celý obnovovací cyklus vyšším napětím po kratší dobu než je doba odezvy kapalného krystalu, a po zbytek obnovovacího cyklu dostává nižší napětí. Tato napětí jsou nastavena tak, aby efektivní napětí během velkého počtu cyklů bylo dostatečně vysoké к udržování požadovaných elementů v aktivním stavu. V ostatních místech je úroveň tohoto napětí nižší, takže nestačí к udržení elementů v aktivním stavu.
Při adresování rychlým rastrováním se například do každé řady postupně přivádí střídavé řádkové napětí VR. Když jsou neadresovány všechny řádky, přivádějí se sloupcová napětí + νθ do vhodných sloupcových elektrod, přičemž znaménko + se týká fáze střídavého signálu, například s kmitočtem 1 kHz. To se opakuje pro každý řádek tak dlouho, až je adresován celý displej. Postup se opakuje pro celý displej obnovovacím kmitočtem, který je typicky 50 Hz pro lOřádkovou matici, když зе má zobrazit informace. Každý element, který má být v aktivním stavu, dostává za celý adresovací cyklus napětí VR*Vg během jednoho časového intervalu, tedy během obnovovacího intervalu, a v ostatních časových intervalech napětí + Vq. Hodnota napětí VR+VC a hodnota (η - 1) (+ νθ) je zvolena tak, aby se rovnala požadované úrovni napětí V^. Elementy, které nemají být v aktivním stavu, dostávají ve všech periodách napětí νθ nebo napětí VR - νθ. Přitom efektivní hodnota νθ a VR - νθ je V1. Displej je tvořen souhrnem aktivních elementů, které dostávají napětí V2, na pozadí neaktivních elementů, které dostávají napětí V1. Alternativně může být displej tvořen neaktivními elementy na pozadí aktivních elementů.
К multiplexovému adresování displeje β velkým počtem řádků musí být charakteristika přenos-napětí mezi zapnutým a vypnutým stavem velice ostrá, protože elementy v aktivním stavu musejí být udržovány na napětí V2 a elementy v pasivním stavu na napětí Vj , které je » pouze nepatrně nižší než napětí V2· Počet řádků n, které lze adresovat, neboli úroveň multiplexování, lze vztáhnout к poměru napětí Vj/Vp. Například pro optimalizované adresovací schéma podle Alta a Pleschka, které je opsáno v publikaci I. E. E. E. Trans, on Electron «
Devices, sv. ED 21, str. 146-155, 1974 platí
Snižováním V2-V^ se zvyšuje hodnota n.
Současné displeje používající tvistové nematické látky neboli Schadtova-Melfrichova efektu bez barviva se dají multiplexovat asi 32 způsoby (n = 32). Naproti tomu displeje
CS 271 455 B2 barvivý jsou až dosud omezeny na n » 3. Jak bude ještě vysvětleno, displeje podle vynálezu mají ostrou přenosovou charakteristiku zapnuto-vypnut o a tedy vysokou hodnotu n.
Displej na obr. 1 je vytvořen jako ortogonální matice m χ n prvků, může být však vytvořen i jinak.. Například o smi segmentovou číslici lze zobrazit maticí o třech řádcích a třeoh sloupcích a multiplexně ji adresovat. Číslice lze rozšířit na řadu číslic přidáním sloupcovýoh elektrod ve skupinách po třech.
Pro displej podle obr. 2, pracující v transmisním režimu, může být před článkem ji nebo za ním umístěn polarizátor Polarizační osa P polarizátoru áe rovnoběžná se směrem R povrchového srovnání molekul na sousedních stěnách článku. Pozorovatel J4 vidí displej ozářenou například wolframovou žárovkou
Obr. 3 znázorňuje displej, kde za článkem £ je umístěn reflektor £6. Polarizátor ^3 je upevněn před článkem £ nebo za ním a jeho polarizační osa P je rovnoběžná se směrem R povrchového srovnání molekul na stěně.
Na obr. 2 a 3 jsou jednotlivé součásti displeje odděleny, v praxi se však vzájemně dotýkají. Například reflektor j.6 může být tvořen vrstvou hliníku, nastříkanou nebo napařenou na zadní stranu skleněné stěny Д.
Použitý choleeterický materiál tvoří přirozeně ve vrstvě 2 Sroubovioovou strukturu, kde osa šroubovioe je kolmá ke stěnám 4.
Molekuly kapalného krystalu lze srovnat na stěnách článku různou technikou. Tak například lze povléknout povrch stěny polyvinylalkoholem a pak ji třít v jednom směru měkkou tkaninou. Tím dojde ke srovnání molekul ve směru tření a se sklonem molekul asi 2° vůči povrchu. Alternativně lze napařit na stěnu článku MgFg, jak je popsáno v britských pat. spisech č. 1 472 247, 1 478 592, 1 545 084 a 2 007 865. V závislosti na úhlu napařování, prováděném v jedné nebo několika vrstvách, se molekuly srovnají a úhel sklonu může kolísat mezi 0 až 30° i více.
článek podle vynálezu je vytvořen tak, aby tvist molekul byl 3 /2 v tloušťce vrstvy.
Směry srovnání molekul v hotovém článku jsou tedy vzájemně kolmé. Při tloušťce d vrstvy a stoupání p šroubovice odpovídá tvietu 3 T/2 poměr d/p rovný 0,75· Při takovém poměru d/p Je přizpůsoben přirozený tvist oholesterického materiálu tvietu povrchového srovnání. Bylo zjištěno, že pro tvist 270° hodnoty d/p mohou ležet v rozmezí od 0,5 do 1,0.
Jak bylo uvedeno, povrchové srovnání molekul vyvolané třením stěn 3, 4 má za následek sklon molekul asi 2°. Relativní směr tření obou stěn článku se musí přizpůsobit přirozenému natáčení molekul oholesterického materiálu, které může být pravotočivé nebo levotočivé. Nezbytnost tohoto přizpůsobení bude vysvětlena v souvislosti s obr. 4 a 5·
Na obr. 4 jsou stěny 20, 2£ článku jednosměrně třeny a uspořádány tak, že směr R tření Je stejný. V tomto článku je kapalná krystalioká látka nematická a je opticky neaktivní, to znamená nemá tvistovou strukturu. Molekuly 22 kapalného krystalu jsou zešikmené a jsou skloněné ke středu vrstvy. Při přiložení napětí se molekuly natáčejí do polohy kolmé ke stěnám. Některé molekuly se natáčejí do aktivního stavu ve směru pohybu hodinovýoh ruček a Jiné proti směru hodinovýoh ruček. To je problém opačného obracení, o kterém se hovořilo v rozboru stavu techniky a které vyvolává skvrnitý vzhled zobrazení.
Obr. 5 je analogický к obr. 4 s tím rozdílem, že směry tření stěn 20, 2| jsou opačné. To má za následek, že molekuly 2£ v kapalném krystalu jsou skloněny všechny ve stejném směru к jedné stěně, když je článek v neaktivním stavu. Když se přiloží napětí, všechny molekuly se natočí ve stejném směru, takže zobrazení je stejnosměrné.
Obr. 6 znázorňuje, jak se přizpůsobuje tvist cholesteriokého materiálu a srovnání molekul. Levá rovina 2% má směr tření R^, pravá rovina 26 směr R^. V pohledu zleva je směr Rr natočen proti směru pohybu hodinovýoh ruček oproti směru R^ o 3 T/2. Při přechodu zleva doprava je direktor D natočen ve směru pohybu hodinových ruček o 3 ЗГ/2. Úhel sklonu uprostřed vrstvy je stejnosměrný. Mezilehlé roviny jsou zakresleny pro natočení о ТГ/2 a T.
CS 271 455 B2
Pro cholesterický materiál, který se stáčí ve vrstvě proti směru hodinových ruček, je směr Rl opačný. Orientace směrů tření je tedy kritická. Když Jeden ze směrů tření Je opačný než Jak Je znázorněno na obr. 6, dochází ke značnému zhoršení ostrosti elektrooptické přenosové křivky.
Charakteristika přenosu a přiloženého napětí pro malý sklon, například 2°, pro článek s tloušťkou 6 /um, a tvistem 3 5Г/2, 8 krystalickým materiálem obsahujícím barvivo a s jediným polarizátorem, je znázorněna na obr. 7. Dolní křivka znázorňuje změny přenosu při pomalém vzrůstu napětí, horní křivka ukazuje změny přenosu při klesajícím napětí a platí jak pro rychlý, tak pro pomalý pokles napětí. Překvapující Je skutečnost, že pro rychlý vzrůst napětí z na V2, označený přerušovanou čárou, změna přenosu těsně sleduje horní křivku. Napětí leží pod strmou částí obou těsně u sebe ležících Čar a napětí leží těsně nad ní. Displej podle obr. 1 je provozován při efektivních hodnotách , V2 pro aktivní a neaktivní elementy.
V neaktivním stavu se přenáší nepatrné množství světla, zatímco v aktivním stavu propouští článek prakticky veškeré světlo. Pro krystalický materiál s dostatečně vysokým dvojlomem, například Δη£ 1 5> dochází к vedení polarizovaného světla v neaktivním stavu. Když světlo ze zdroje vstoupí do vrstvy polarizované ve směru osy molekul kapalného krystalu a molekul barviva a ve směru kolmém к této ose, Je vrstvou vedeno i absorbováno. Když je dvojlom malý, například Δη < 0,15» nastává menší vedení polarizovaného světla a větší podíl nepolarizovaného světla může být absorbován v molekulách barviva, takže zařízení může pracovat bez polarizátoru.
Když je článek v aktivním stavu, Jsou molekuly kapalného krystalu a barviva orientovány do směru normálního ke stěnám za předpokladu, že materiál Jeví kladnou anisotropii permitivity, to znamená Δ£> 0. Za těchto okolností absorbuje barvivo pouze málo světla.
Pro materiály s velkým dvojlomem Δη >0,15 Je žádoucí použít Jediného polarizátoru ke zvýšení ábsorbce v neaktivním stavu. U materiálů s nízkým dvojlomem Je výhodnější nepoužívat polarizátorů, aby měl článek v aktivním stavu větší Jasnost. Pro materiály s vysokým dvojlomem a vrstvy s tloušťkou 12 ^um nebo větší lze bez barviva dosáhnout efektu přepínání polarizací umístěním článku mezi dva polarizátory.
Obr. 9 ukazuje vliv změny poměru d/p v článku s malým sklonem, Jehož přenosová charakteristika je znázorněna na obr. 7. Když se poměr tloušťky d vrstvy ke stoupání p cholesterického materiálu zvýší nad hodnotu 0,5, zůstává hodnota v podstatě konstantní. Naproti tomu hodnota napětí 86 postupně zvyšuje až do hodnoty d/p rovné 0,75 % a pak znatelně vzrůstá. Pro články s malým sklonem Je tedy hodnota d/p в výhodou v rozmezí od 0,5 do 0,75· Přídavné mechanické napětí indukované povrchem skleněných stěn při hodnotách d/p menších než 0,75 při tvistu 3 ЗГ/2 snižuje sklon článku к vytvoření rozptylové struktury těsně nad prahovým napětím ·
Články 8 tvistem 3 5Г/2 as povrchovým srovnáním 8 velkým sklonem, například 30°, mají přenosovou charakteristiku podle obr. 8. Při přiloženém napětí vyšším než Vj se přenos rychle mění, a to s nepatrnou hyeteresí Jak pro pomalu tak pro rychle vzrůstající i klesající napětí. Na obr. 10 je znázorněna změna napětí a V2 v závislosti na změně poměru d/p pro takový Článek s velkým sklonem. Obě napětí a ustáleně stoupají se vzrůstajícím poměrem d/p. Podobné výsledky platí, když Je na obou stěnách článku odlišný sklon. Například Jeden sklon může být 0 až 2° a druhý sklon 30°, když Je srovnání molekul přizpůsobeno smyslu tvistu podle obr. 6.
Zařízení podle vynálezu může pracovat jako multiplexové matice, jak bylo popsáno v souvislosti s obr. 1 , nebo Jako displej s pevnou legendou.
Zařízení může pracovat v režimu se dvěma frekvencemi, kdy se článek zapíná do aktivního stavu nízkofrekvenčním signálem f^ a vypíná do pasivního stavu vysokofrekvenčním signálem Přitom platí fj < f^ f^, kde je kmitočet, při němž anizotropie permitivity kapalného krystalu mění znaménko z kladného při nízkých frekvencích na záporné při vysoCS 271 455 B2 kých frekvencích·
Příklady vhodných materiálů kapalných krystalů jsou tyto:
Katalogová čísla E63, E70, E43, OB 15, výrobky firmy B· D. H. Ltd. Poole, Dorset, Velká Británie·
Difenylové kapalné krystaly popsané v britských pat· spisech б. 1 433 130 a v britské zvěřejněné přihlášce č. 2 031 010 A·
ZLI 1132, výrobek firmy E. Merck, Damstadt, NSR.
Vhodnými barvivý jsou antrachinonová barviva popsaná v britských zveřejněných přihláškách č. 2 011 940 A, č. 2 082 196 A, č. 2 081 736 A, č. 2 093 475 A, výrobky firmy I. 4 С. I. Ltd·, nebo firmy B. D· H. Chemie ais Ltd· pod označením B62, D66.
Příklad 1 * Materiál Б63 * 1,5 hmot. % CB 1 5 + 1 % barviva D82 (B. D. H.) tloušťka článku 6 /um, malý sklon .
V2/V, při teplotě T « 20 °C » 1 ,165 maximální počet n řádků, které lze multiplexovat technikou podle Alta a Pleschka: n = 40
0,5 Иа 1 °C doba odezvy 500 me ^OFF—300 me
Poměr kontrastu 4:1·
Zorný úhel je velice dobrý s polarizátorem i bez něj.
Příklad 2
Tloušťka vrstvy kapalného krystalu 8 ^um, malý sklon materiál ZLI 1289 (Merck) + ME 33 až 33 hmot. % (Merck) + CB 15 až 1 hmot· % (B. D. H.)' + barvivo D82 - 1 hmot· % (B· D. H·) (V/VPt s 20° s 1>160.
n = 46.
Příklad 3
Tloušťka článku 8 ^um, malý sklon, materiál 3/5/7 CB + CB 15 - 1 hmot· % + barvivo 082 - 1 hmot. % (V,/V,)T a 20o = 1,125 n = 72.
Příklad 4
Tlouňtka 8 /«m, malý sklon materiál 3/5/7 CB - 50 hmot· % + 3/5/7 CHPYR - 50 hmot. % ’ (V2/V|)T s 20o = 1,072
П 3 200.
, Příklad 5
Tloušíka vrstvy 8 /um, malý sklon na jedné stěně a velký sklon na druhé stěně materiál Zlí 1557 + CB 15-0,9 hmot. % + barvivo D82 - 1 hmot. % (V2/V,)T s 20° ’ ’>063 n = 268.
CS 271 455 B2
Příklad б
Tloušťka vrstvy 8 ^um, malý a velký sklon materiál E 63 + CB 15 - 1,1 hmot. % + D 82 - 1 hmot. % _ 20° = 1,141 n = 58.
Příklad 7
Tloušťka vrstvy 8 /Um, velký a malý sklon materiál 3/5/7 PECH + СВ 15 - 1 hmot. % + barvivo D82 - 1 hmot. % (V/V^T = 20o = 1,134 n = 64.
Příklad 8
Tloušťka vrstvy 8 ^um, velký sklon materiál ZLI 1557 + CB 15 - 0,9 hmot. % + barvivo D82 - 1 hmot. % (V2/V1)T = 20° = 1,042 n = 590.
Příklad 9
Tloušťka vrstvy 8 /um, velký sklon materiál ZLI 1289 + BCO ester - 30 hmot. % + CB 15 - 1,1 hmot. % + barvivo D82 - 1 hmot. % (V2/Vi)T = 20o = 1,075 n = 190.
Příklad 10
Tloušťka 8 /um, velký sklon materiál E 120 + CB 15 - 0,75 hmot. % + barvivo D82 - 1 hmot. % (V2/VPT = 20° = 1 ,08 n = 170.
Tabulka vlastností materiálů pro kapalné krystaly
Materiál K1 1 δ£ n
ZLI 1289 2,01 2,28
ZLI 1289 + 30 % ME 33 1.23 1,87
ZLI 1289 + 30 % BCO ester i ,30 2,0
E 120 1 ,01 1 ,09
3/5/7 CB 1 ,55 2,91
E 63 1,93 3,19
3/5/7 PECH 2,08 2,7
CS 271 455 B2

Claims (8)

  1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU
    1♦ Zařízení β kapalným krystalem, kde vrstva cholesterické kapalné krystalické látky s dlouhým stoupáním a s kladnou anizotropií permitivity je umístěna mezi dvěma stěnami, které nesou elektrody a jsou zpracovány ke srovnání molekul kapalného krystalu do skloněné homogenní struktury, a s elektrodami jsou spojeny budicí a řídicí obvody к multiplexnímu adresování zobrazovací jednotky elektrickými signály, vyznačující se tím, že obsahuje prostředky к selektivní absorpci přenášeného světla v závislosti na orientaci molekul kapalné krystalické látky a elektrody jsou uspořádány jako jedna soustava m elektrod (6) na jedné stěně (3) a jako druhá soustava n elektrod (7) na protilehlé stěně (4) a tvoří soustavu m χ n adresovatelných elementů, povrchové srovnání a přirozené stoupání • p cholesterické látky jsou vzájemně přizpůsobeny к vyvolání progresivního tvistu molekul ve vrstvě (2) většího než 7Г a menšího než 2?T radiánů se stejným smyslem sklonu, tloušbka vrstvy (2) je menší než 20 ^um, budicí a řídicí obvody jsou uzpůsobeny к multiplexnímu 4 adresování každého adresovatelného elementu a konstanty pružnosti a dielektrické konstanty materiálu a parametry zařízení jsou uzpůsobeny к realizaci charakteristiky přenos-napětí 8 ostrým přechodem s prakticky nulovou hysterezí, přičemž zařízení je multiplexně adresovatelné к přímému přepínání mezi vypnutým a sepnutým stavem.
  2. 2. Zařízení podle bodu 1, vyznačující se tím, že prostředky к selektivní absorpci světla jsou tvořeny pleochroiokým barvivém, přidaným do kapalné krystalické látky.
  3. 3. Zařízení podle bodu 1, vyznačující se tím, že prostředky к selektivní absorpci světla jsou tvořeny nejméně jedním polarizátorem (13) pro polarizaci světla mezi vstupem a výstupem nejméně dvakrát.
  4. 4. Zařízení podle bodu 2, vyznačující se
  5. 5. Zařízení podle bodu 1, vyznačující se opticky za Článkem (1).
  6. 6. Zařízení podle bodu 1, vyznačující se sklonu molekul mezi 5° a 70° alespoň na jedné
  7. 7. Zařízení podle bodu 1, vyznačující se
  8. 8. Zařízení podle bodu 7, vyznačující se tloušťky vrstvy a stoupání v rozmezí 0,5 0 tím, že obsahuje nejméně jeden polarizátor. tím, že obsahuje reflektor (16) umístěný tím, že kapalná krystalická látka má úhel stěně (3, 4).
    tím, že tvist molekul je 3 T /2.
    tím, že kapalná krystalická látka má poměr
    75.
CS834848A 1982-06-29 1983-06-29 Device with liquid crystal CS271455B2 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB8218821 1982-06-29

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CS484883A2 CS484883A2 (en) 1989-08-14
CS271455B2 true CS271455B2 (en) 1990-10-12

Family

ID=10531368

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS834848A CS271455B2 (en) 1982-06-29 1983-06-29 Device with liquid crystal

Country Status (16)

Country Link
EP (1) EP0098070B2 (cs)
JP (10) JPS5928130A (cs)
KR (3) KR840005219A (cs)
AT (1) ATE34468T1 (cs)
AU (1) AU571837B2 (cs)
CA (1) CA1201795A (cs)
CS (1) CS271455B2 (cs)
DD (1) DD217061A5 (cs)
DE (1) DE3376692D1 (cs)
GB (1) GB2123163B (cs)
HK (1) HK90787A (cs)
IL (1) IL69071A (cs)
IN (1) IN159479B (cs)
MY (1) MY8700691A (cs)
PH (1) PH18495A (cs)
SG (1) SG58787G (cs)

Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ATE34468T1 (de) * 1982-06-29 1988-06-15 Secr Defence Brit Fluessigkristrall-vorrichtungen.
EP0106386A3 (de) * 1982-09-23 1985-03-13 BBC Brown Boveri AG Verfahren zur Ansteuerung einer multiplexierbaren, bistabilen Flüssigkristallanzeige
IN161652B (cs) * 1983-07-12 1988-01-09 Bbc Brown Boveri & Cie
GB8400665D0 (en) * 1984-01-11 1984-02-15 Secr Defence Disubstituted ethanes
SE464264B (sv) * 1984-02-24 1991-03-25 Esab Ab Optiskt filter foer svetsskyddsglas
US4664483A (en) * 1984-02-24 1987-05-12 U.S. Philips Corporation Liquid crystal display device with a hysteresis
GB2166256B (en) * 1984-10-25 1988-06-08 Stc Plc Ferroelectric liquid crystal display cells
EP0182509B1 (en) * 1984-11-14 1992-04-08 Nortel Networks Corporation Two-dimensional optical information processing apparatus
JPS61210324A (ja) * 1985-03-15 1986-09-18 Hitachi Ltd 液晶表示素子
US4917476A (en) * 1985-06-21 1990-04-17 British Aerospace Public Limited Company Thermal imagers using liquid crystal sensing elements
JPS62174725A (ja) * 1985-09-27 1987-07-31 Sanyo Electric Co Ltd 液晶表示器
JPS62127714A (ja) * 1985-11-29 1987-06-10 Konishiroku Photo Ind Co Ltd 液晶表示装置
JP2522645B2 (ja) * 1986-04-10 1996-08-07 旭硝子株式会社 液晶光学スイッチ装置
JP2522647B2 (ja) * 1986-05-15 1996-08-07 旭硝子株式会社 偏光変換素子
JP2521260B2 (ja) * 1986-06-06 1996-08-07 旭硝子株式会社 液晶光学スイツチ装置
US4779958A (en) * 1986-06-28 1988-10-25 Kabushiki Kaisha Toshiba Liquid crystal device having different natural and induced twists
JP2676508B2 (ja) * 1986-09-12 1997-11-17 コニカ株式会社 液晶表示装置
JPH01217315A (ja) * 1988-02-25 1989-08-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd 液晶表示装置
DE3835803A1 (de) * 1988-03-10 1990-04-26 Merck Patent Gmbh Supertwist-fluessigkristallanzeigeelement und fluessigkristallmischung
DE3832693A1 (de) * 1988-09-27 1990-03-29 Leybold Ag Vorrichtung zum aufbringen dielektrischer oder metallischer werkstoffe
DE3835804B4 (de) * 1988-10-20 2006-12-28 Merck Patent Gmbh Nematische Flüssigkristallmischung
USRE36654E (en) 1989-03-28 2000-04-11 In Focus Systems, Inc. Stacked LCD color display
DE3923064B4 (de) * 1989-07-13 2004-08-05 Merck Patent Gmbh Flüssigkristallmischung und sie enthaltende Supertwist-Flüssigkristallanzeige
JPH03122615A (ja) * 1989-10-06 1991-05-24 Toshiba Corp 液晶表示装置
US6693696B1 (en) 1992-06-30 2004-02-17 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Electro-optical device
JPH08166605A (ja) * 1994-10-14 1996-06-25 Sharp Corp 液晶表示装置
US6094252A (en) * 1995-09-05 2000-07-25 Sharp Kabushiki Kaisha GH LCD having particular parameters and characteristics
US7071907B1 (en) * 1999-05-07 2006-07-04 Candescent Technologies Corporation Display with active contrast enhancement

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2356173A1 (fr) * 1976-06-21 1978-01-20 Gen Electric Procede pour ameliorer le temps de descente d'un dispositif d'affichage a composition de cristaux liquides nematique en helice
CH629001A5 (fr) * 1978-02-06 1982-03-31 Ebauches Sa Cellule d'affichage electro-optique passif.
US4272162A (en) * 1978-11-21 1981-06-09 Citizen Watch Co., Ltd. Guest-host liquid crystal display device
JPS56125723A (en) * 1980-03-06 1981-10-02 Seiko Epson Corp Liquid crystal display
JPS56156817A (en) * 1980-05-09 1981-12-03 Hitachi Ltd Liquid-crystal display element
JPS56162722A (en) * 1980-05-21 1981-12-14 Asahi Glass Co Ltd Liquid crystal display device
CH656236A5 (de) * 1980-07-07 1986-06-13 Bbc Brown Boveri & Cie Gast-wirt-fluessigkristallanzeige.
JPS58116832A (ja) * 1981-12-29 1983-07-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd デ−タサンプリングパルス発生装置
ATE34468T1 (de) * 1982-06-29 1988-06-15 Secr Defence Brit Fluessigkristrall-vorrichtungen.
CH664027A5 (de) * 1983-07-12 1988-01-29 Bbc Brown Boveri & Cie Fluessigkristallanzeige.
JPH01234538A (ja) * 1988-03-11 1989-09-19 Sekisui Chem Co Ltd 亜鉛基合金

Also Published As

Publication number Publication date
JPH06317780A (ja) 1994-11-15
MY8700691A (en) 1987-12-31
JP2000002894A (ja) 2000-01-07
EP0098070B1 (en) 1988-05-18
EP0098070B2 (en) 2000-12-13
GB2123163A (en) 1984-01-25
CA1201795A (en) 1986-03-11
IL69071A (en) 1986-10-31
DD217061A5 (de) 1985-01-02
KR100372193B1 (ko) 2003-04-07
SG58787G (en) 1987-10-23
IL69071A0 (en) 1983-10-31
CS484883A2 (en) 1989-08-14
GB8317355D0 (en) 1983-07-27
IN159479B (cs) 1987-05-23
PH18495A (en) 1985-08-02
ATE34468T1 (de) 1988-06-15
JPH0756139A (ja) 1995-03-03
JP2001228494A (ja) 2001-08-24
JPH02118517A (ja) 1990-05-02
JPH06342142A (ja) 1994-12-13
KR100364468B1 (ko) 2002-12-18
EP0098070A3 (en) 1984-12-27
HK90787A (en) 1987-12-11
AU571837B2 (en) 1988-04-28
JPH06317779A (ja) 1994-11-15
JPS5928130A (ja) 1984-02-14
JPH06317781A (ja) 1994-11-15
KR840005219A (ko) 1984-11-05
DE3376692D1 (en) 1988-06-23
EP0098070A2 (en) 1984-01-11
JP2003262891A (ja) 2003-09-19
AU1594783A (en) 1984-01-05
GB2123163B (en) 1985-12-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CS271455B2 (en) Device with liquid crystal
EP1042702B1 (en) Bistable nematic liquid crystal device
EP0091661B1 (en) Liquid crystal optical modulation element
US5841498A (en) Liquid crystal display devices having a parallel electric field and βO, which is not 0 degrees or 90 degrees
US4529271A (en) Matrix addressed bistable liquid crystal display
EP0579247B1 (en) Liquid crystal electrooptical device
US4596446A (en) Liquid crystal devices with particular cholesteric pitch-cell thickness ratio
EP0281341B1 (en) Flexoelectric liquid cristal device
EP0166288B1 (en) Liquid crystal bistable storage device
KR19990037132A (ko) 디스플레이 장치 및 디스플레이 장치의 어드레싱방법
US5189535A (en) Liquid crystal display element and method for driving same
US3854751A (en) Method for rapidly switching a display by sequential application of orthogonal electric fields to a liquid crystal material having optical properties of the nematic mesophase
US5638143A (en) Ferroelectric liquid crystal display device with a particular angle between the polarizer optical axes and the molecular director
JPS6222153B2 (cs)
Scheffer Guest-host devices using anisotropic dyes
GB2314423A (en) Liquid crystal devices
Goscianski Optical characteristics of twisted nematic liquid crystals: Application to the improvement of the scanning capability in matrix displays
EP0271344B1 (en) Liquid crystal display element and method for driving same
Xu et al. Dual-frequency cholesteric liquid crystal reflective display
Davey Electro-optic applications of liquid crystals
Durand Optical Applications of Liquid Crystals
GB2042202A (en) Operating a liquid crystal cell
JPH07333657A (ja) 液晶表示素子
HK79897A (en) Flexoelectric liquid cristal device