DE2123828C3 - Anzeigevorrichtung mit einer Flüssigkristallschicht - Google Patents

Description

wünschenswert, daß das als Katalysator verwendete Metall eine d-Bahn-Lücke in seiner Elektronenhülle aufweist. Ein nützliches Katalysatormetall ist daher ein Übergangsmietall.

In der Tat haben sich bei Versuchen, Platin, Palladium, Nickel, Rhodium, Iridium und Kobalt als sehr dauerhaft erwiesen.

Bei einer Vorrichtung, in der H₂ und Oj, mit Hilfe eines metallischen Katalysators miteinander zu Wasser verbunden werden, wird das am Minus-Pol erzeugte H₂ in den Wirkungsbereich der Elektrode gebracht und wird ein aktives Η-Atom. Dieses Η-Atom verbindet sich mit einem Hydroxyd-Ion im Reaktiojisbereich zu Wasser. Dies geschieht nach folgender chemischer Formel:

H₂ + 2OH- -> 2H₂O + 2e-

Am Plus-Pol wird das O₂-Molekül von einem Katalysator absorbiert, der sich nahe bei dem Reaktionsbereich befindet. In diesem Fall ist die Verbindung innerhalb des O₂-Moleküls so stark, daß — im Unterschied zum Fall des H₂-Gases — das O₂ nicht zu einem Atom wird; es nimmt vielmehr auf Grund der Katalysator-Elektrode zwei Elektronen auf. Dann reagiert es mit Wasser, wodurch ein Wasserstoffsuperoxydion und ein Hydroxydion wie folgt erzeugt werden:

O₂ + H₂O + 2e- -> O₂H" + OH-O₂H- -v OH- + V₂ O₂

Zur Verstärkung der Reaktion:

V₂O₂+ H₂O+ 2e- h> 2OH-

Nach alldem ergibt sich die gesamte Reaktion wie folgt:

H₂ + V₂ O₂ -»■ H₂O

H₂ und O₂ reagieren zu Wasser, die Elektrode selbst und die anderen Moleküle, die an der Reaktion nicht teilhaben, ändern sich nicht. Das ist durch Versuchsergebnisse ebenfalls festgestellt worden.

Weitere. Vorteile der Erfindung, die bei der Benutzung auftreten, sind folgende:

Wie oben beschrieben, tritt — im Gegensatz zu von außen zugeführtem H₂ und O₂ — im Falle einer Flüssigkristallschicht H₂-GaS und O₂-GaS auf, das durch das zur iieuerung aufgebrachte Gleichstromfeld erzeugt wird. Dabei treten H₂ und O₂ im atomaren Zustand auf, so daß im Falle einer Verbindung zu Wasser die Reaktion leicht abläuft. Ohne wirksame Katalysatoren wie schwarzes Platin oder schwarzes Palladium benutzen zu müssen, wird daher einfach durch die Verwendung von Übergangsmetallen oder deren Oxyden als Elektrode die Lebensdauer des Flüssigkristalls als Streuelement erheblich verlängert.

Eine Palladium-Elektrode dient als Katalysator, in dessen Anwesenheit sich H₂ und O₂ zu Wasser verbinden, und ist darüber hinaus in der Lage, H₂-GaS in großen Mengen zu absorbieren. Ferner verhindert die Elektrode die Zerstörung der Flüssigkristallschicht durch plötzliche Erzeugung von Gasen.

Die Erfindung wird an Hand der in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Querschnittsdarstellung einer gewöhnlichen, grundsätzlichen Ausführungsform einer Flüssigkristallschjcht-Anzeige, die mit Hilfe eines elektrischen Feldes erzielt wird,

F i g. 2 eine entsprechende Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels nach der Erfindung.
Bei dem. Ausführungsbeispiel gemäß F i g 1 ist die von dem aus Isolierstoff bestehenden Abstandhalter 5 umgebene Flüssigkristallschicht 4 zwischen transparente Gläser 1 und 3 eingesetzt Die Gläsei sind mit durchsichtigen leitfähigen Filmen 2 versehen.

ic Von jedem der Filme 2 führt ein Draht zu einer Energiequelle 6, die mit einem Meßinstrument 7 und einem Schalter 8 in Reihe geschaltet ist.

In dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 2 ist eine der beiden transparenten Elektroden 9 oder 12 aus einem Metall hergestellt, das afs Katalysator für die Verbindung von H₂ und O₂ zu Wasser dient; insbesondere handelt es sich rfabei um Übergangsinetaü Wenn die elektrische Anz> ^vorrichtung durch eine Gleichstromquelle 14 in Betreb genommen wird,

ao kann sie ohne Degeneration arbeiten.

Auch die beiden durchsichtigen leitiähigen Filme 2 in F i g. 2 bestehen aus Oxyden eines Metalls mit Katalysatoreigenschaffen. Auf diese Weise ist ihre Wirksamkeit beträchtlich.

Bei einem Degenerationsversuch unter Anwesenheit eines Gleichstromfeldes mit einer Flüssigkristallschicht nematischer Struktur bei normaler Temperatur wurde im Falle der Verwendung eines Zinnoxydfilmglases (durchsichtiges leitendes Glas) die Bildung kleiner

Blasen bereits innerhalb einer Stunde nach Aufbringen eines elektrischen Feldes von 5 · 10¹ V/cm festgestellt In 2 oder 3 Stunden war die Hälfte der Streuungsfläche mit Blasen bedeckt.
Dagegen wurde im Falle der Verwendung von ge-

schliffenen Platten aus Palladium oder Platin in der Elektrode über lange Zeit hinweg keine Blasenbildung festgestellt. Für den Fall der Verwendung einer geschliffenen Nickelplatte in der Elektrode ist die gleiche Wirkung zu beobachten. Das gleiche Versuchsergebnis wurde auch für schwarze Platin- oder schwarze Palladiumelektrodien erhalten. Darüber hinaus sind jene einfachen Substanzen wie Rhodium, Kobalt, Iridium und Osmium oder deren Legierungen ebenfalls sehr wirksam, und es ist durchaus möglich, eine Legierung aus einem Übergangsmetall und einem Metall, das keine Katalysatoreigenschaften hat, zu verwenden, um die gewünschte Wirkung zu erhalten. Ein Versuch hat gezeigt, daß bei Verwendung einer Legierung aus Palladium und Nickel, einer Legierung aus Palladium und Gold oder einer Legierung aus Palladium und Silber über lange Zeit hinweg ebenfalls keine Blasenbildung auftritt.

Verwendet man in Elektroden andererseits Metalloxyde, die Katalysatoreigenschaften aufweisen, so sprüht man Metallchlorid auf das Glas, das sich nahe am Schmelzpunkt befindet. Damit ist das Material als ein durchsichtiger, leitfähiger Film in Elektroden verwendbar. Will man einen 'solchen Film aus einer Mischung herstellen, so wird ein Katalysatoreigenschäften aufweisendes Metallchlorid in entsprechender Weise mit Zinnchlorid gemischt. Darauf wird der Film durch Aufsprühen, Aufdampfen oder Tauchen gebildet. Auf diese Weise wird eine Verwendungsbeschränkung, die auf der Undurchsichtigkeit von Metallen beruht, ausgeräumt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

ι 2 trischen Gleichstromfeldes Blasen, und die Flüssig- Patentansprüche: ... kristallschicht wird beeintxächtigt. Deshalb kann ein solches Gerät trotz der besonderen Vorteile nicht ver-

1. Anzeigevorrichtung mit einer bei Anlegen wendet werden.

einer Spannung eine Lichtstreuung verursachenden S Mit der vorliegenden Erfindung soli eine mit einer

Flüssigkristallschicht und mit Elektroden, da- Flüssigkristallschicht arbeitende Anzeigevorrichtung

durch gekennzeichnet, daß wenigstens geschaffen werden, deren Flüssigkristall:chicht unter

eine der Elektroden einen die Verbindung von H. dem Einfluß des Gleichfeldes eine wesentlich verbesserte

und O₂ zur Bildung von Wasser bewirkenden Lebensdauer aufweist, wodurch das Anzeigegerät

Katalysatorwerkstoff, insbesondere Übergangsme- io einer praktischen Verwendung zugeführt werden soll,

talle oder deren Legierungen oder Oxyde dieser Dies wird dadurch erreicht, daß erfindungsgemäß

Metalle oder Legierungen, aufweist. wenigstens eine der Elektroden der Anzeigevorrichtung

2. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, da- einen die Verbindung von Wasserstoff und Sauerstoff durch gekennzeichnet, daß sich die Flüssigkristall- zur Bildung von Wasser bewirkenden Katalysatorschicht zwischen den mittels eines Isolators im 15 werkstoff, insbesondere Übergangsmetalle oder deren Abstand gehaltenen Elektroden befindet, von denen Legierungen oder Oxyde dieser Metall-· oder Legiewenigstens eine durchsichtig ist. rungen, aufweist.

3. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch Dabei kommen insbesondere Flüssigkristallschichgekennzeichnet, daß eine der Elektroden durch- ten nematischer oder cholesteriner Struktur in Frage sichtig ist und die andere aus Palladium, Platin, ao Als Übergangsmetalle für eine oder beide Elektroden Iridium, Rhodium, Kobalt, Eisen, Osmium, Ru- werden unter anderem Palladium, Platin, Nickel. thenium oder deren Legierungen besteht. Rhodium, Iridium und Kobalt oder Legierungen mit

4. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 3, da- diesen oder Oxyde dieser Metalle oder Legierungen durch gekennzeichnet, dab die andere, aus Palla- vorgeschlagen. Dadurch läßt sich die Lebensdauer dium, Platin, Iridium, Rhodium, Kobalt, Eisen, 35 der mit den Merkmalen der Erfindung ausgestatteten Osmium, Ruthenium oder deren Legierungen be- Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung bei Versorgung mit stehende Elektrode über einer Glasplatte ange- Gleichstrom erhöhen. Dies wird aus den nachfolgenordnet isi. den Ausführungen deutlich:

5. Anzeigevorrichtung nach einem oder beiden Wie zahlreiche Versuche ergeben haben, besteht der der Ansprüche 3 und 4, uadurch gekennzeichnet, 30 Hauptgrund für die Beeinträchtigung bzw. Zerstörung daß die andere, aus Falle Hum, Platin, Iridium, von Flüssigkristallschichten in der elektrolytischen Rhodium, Kobalt, Eisen, Osmium, Ruthenium Reaktion von in der Flüssigkristallschichtenthaltendem oder deren Legierungen bestehende Elektrode Wasser auf Grund der die Feldeffekt-Flüssigkristallwenigstens eine geschliffene Oberfläche aufweist. schicht nematischer Struktur betätigenden Gleich-

6. Anzeigevorrichtung nach einem oder mehreren 35 stromversorgung.

der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- Das heißt, daß die Luftfeuchtigkeit oder das Wasser,

zeichnet, daß wenigstens eine der Elektroden aus das im Laufe der Herstellung der Flüssigkristall-Palladium, Platin, Iridium, Rhodium, Osmium, schicht nicht entfernt werden kann, durch die Elek-Ruthenium oder deren Legierungen besteht und trolyse in H₂-GaS und O₂-GaS zerlegt wird. Es ist über einer Basis, wie einer Glasplatte, durch einen 40 durchaus in Rechnung gestellt, daß diese Gase die Ablagerungsfilm, wie Nickel, Aluminium, Kupfer, Flüssigkristall-Substanz beeinflussen.
Chrom, Eisen, Titan, Tantal oder Molybdän abge- In der Tat entwickelt sich schwarzmetallisches Zinn,

lagert ist. wenn eine transparente, leitende Zinnoxyd-Elektrode

an der Elektrolyse teilnimmt und dem Film dieser

45 Elektrode durch den Einfluß des H₂-Gases Sauerstoff

entzogen wird.

Bei verschiedenen Feldeffekt-Flüssigkristallschich-

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anzeigevor- ten, wie solchen, die den Flüssigkristall-Zustand erst richtung mit einer bei Anlegen einer Spannung eine .bei hohen Temperaturen von mehr als 10O⁰C ein-Lichtstreuung verursachenden Flüssigkristallschicht 50 nehmen, werden Blasen durch die Einwirkung einer und mit Elektroden. Gleichstromversorgung nur in vergleichsweise ge-

Bereits seit einigen Jahren wird beobachtet, daß rmgem Umfang erzeugt. Das ist darauf zurückzusich Flüssigkristall-Substanzen, insbesondere vom führen, daß die Luftfeuchtigkeit bei Temperaturen Typ der nematischen Flüssigkristalle, als Anzeige- von mehr als 100° C nicht in die Flüssigkristallschicht elemente eignen. Das beruht darauf, daß Flüssig- 55 eintreten kann, und daß freie Feuchtigkeit, die bereits kristalle auf Einflüsse eines elektrischen Feldes be- in den Kristallen enthalten ist, verdampfen kann,
sonders empfindlich reagieren, wobei deren Moleküle In bekannter Weise verbinden sich die unter diesen

gestört bzw. angeregt und dadurch das Licht zer- Bedingungen erzeugten H₂- und O₂-Gase unter dem streut wird. Obwohl solche Flüssigkristall-Substanzen Einfluß des Katalysators unter Bildung von Wasser, als Anzeigeelemente erkannt worden sind, wurden sie 60 Der Katalysator ist in den Elektroden vorhanden, nicht benutzt, weil sich bei Flüssigkristallen hinsieht- Auf diese Weise wird das oben dargelegte Problem Hch der Lebensdauer große Schwierigkeiten ergaben. gelöst.

Ein mit einer Flüssigkristallschicht arbeitendes Bei einem Katalysator, der H₂-GaS mit O₂-GaS zu

Anzeigegerät kann mit kleiner elektrischer Leistung Wasser verbindet, wobei H₂-GaS absorbiert und aktibetrieben werden. Auf Gi und des helleren Lichtes 65 viert wird, tritt in bestimmtem Umfang eine chemische wird bei einem solchen Gerät das Ablesen leichter. Verbindung zwischen dem Gas und dem Katalysator Will man ein solches Gerät jedoch praktisch ein- auf. Diese Verbindung hat den Charakter einer kovasetzen, so bilden sich unter der Einwirkung des elek- lenten Bindung (Valenzbindung). Daher ist es