DE2341494A1

DE2341494A1 - Elektro-optische anzeigeeinrichtung mit einer nematischen fluessigkristallschicht

Info

Publication number: DE2341494A1
Application number: DE19732341494
Authority: DE
Inventors: Shuji Maezawa
Original assignee: Suwa Seikosha KK
Current assignee: Suwa Seikosha KK
Priority date: 1972-08-16
Filing date: 1973-08-16
Publication date: 1974-02-21
Also published as: DE2341494B2; JPS4940146A; JPS536857B2; US3941454A; GB1409969A; FR2196199A1; DE2341494C3; FR2196199B1; MY7800069A; HK3878A

Description

Dipl.-Ing. Heim lesser, Polentonv-oit D-S ''^d.-τ· 81 Cis^o'lis-ßc· Ρ¹· · Tn-ic-'*·: (08Π) 95 3". 2·">

Kabushiki Kaisha
Suwa Seikosha,

Tokyo (Japan) . 1 10.162 Fl/hi

Elektro-optische Anzeigeeinrichtung mit einer nematischen Flüssigkristallschicht

Die Erfindung betrifft eine elektro-optische Anzeigeeinrichtung mit einer nematischen Flüssigkristallschicht zwischen zwei transparenten Platten mit transparenten Elektroden.

Mit der Erfindung soll eine Anzeigeeinrichtung der vorgenannten Art zur Verfügung gestellt werden, deren Anzeige leicht und deutlich lesbar i3t, insbesondere auch aus der normalen Betrachtungsrichtung heraus.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Flüssig kristallschicht eine senkrecht zu den Platten gesehen spiralförmige Struktur aufweist und daß die der Flüssigkristallschicht zugewandten, inneren Oberflächen eine Orientierung aufweisen, die l.»ei normaler Beobachterposition schräg zu der Verbindungslinie zwischen den Augen dt>s Beobachtenden verläuft.

In bevorzugter Ausführung wird die Orientierung der Platten durch Reiben mittels eines Baumwollwerkstoffes oder dgl. bestimmt.

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Vorzugsweise wird die Anordnung bzw« Orientierung der beiden Platten derart gewählt, daß diejenige der oberen , Platte zu derjenigen der unteren Platte rechtwinkelig gerichtet ist.

In besonder« bevorzugter Ausführung wird die Orientierung der Platten derart gewählt, daß sie unter einem Winkel von 4-5° &u der idealisiert angenommenen normalen Beobaciitungsriehtung verlaufen.

i7eEi8,tische Flüssigkristalle sind grundsätzlich von pax· al le» ler Struktur» Wenn jedoch eine nematische Flüssigkristallschicht zwischen zwei Platten eingefügt wird, wird die parallele Struktur der [Flüssigkristallschicht sehr durch ö.ea Zustand der Oberflächen der Platten, die der Plüssigkriöta11schloht zugewandt sind, beeinflußt* Reibt man dio Innersaite der Platten mjt gepreßter Baumwolle oder dergleichen, so erfährt die unmittelbar an der Innenfläche der Platte anliegende Flüssigkristallschicht eine Orientierung in "Übereinstimmung mit der Reibungsriclitung. Diese Reibunßarichtung wird mit "Ausrichtung der Innenfläche" bezeichnet. Wenn die Flüssigkristallschicht zwischen zwei Platten eingefügt wird, die solche Ausrichtungen der Innenflächen aufweisen, so wird die Flüssigkristallschicht im Greusbereieh in Übereinstimmung mit den Ausrichtungen der Innenflächen orientiert,; vie?arend die Ausrichtung der FlüGsigkristallmoleküie in der mittleren Schicht ε tetig von der Ausrichtung der einen Innenfläche in die Ausrichtung der anderen Innenfläche übergeht. Dementsprechend weisen die Besiatischen Flüssigkristallmolekül© sine spiralförmige. Ausrichtung entlang einer gedachten Linie senkrecht zu den Platten auf.

Dia PlussigiiXintallychicht, Vielehe eine spiralförmige Struktur aufweist, ist optisch aktiv. Die Polarisie.rungs~ g'■ cles in ejine Sfcone polarisierten Lichtes, aas die

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BAD ORIGINAL

Flüssigkristallschicht durchdringt, ändert sich nach Maßgabe einer Spirale innerhalb der Spiralkr.istallstruktar. Vifeim die Innenseiten der beiden Platten senkrecht zueinander orientiert sind, wird die Polarisationsebene des linear polarisierten lichtes um 90° gedreht. Weist die nematische Flüssigkristallschicht eine positive dielektrische Anisotropie auf, wird bei Anlegen einer Spannu3ig an die transparenten Elektroden, die innerhalb der Platten vergesehen sind, ein senkrecht zu den Platten verlaufendes elektrisches Feld in der Flüssigkristallschicht erzeugt, wodurch ein Drehmoment auf die Flüssigkristalliaoleküle in der mittleren Schicht ausgeübt wird₃ das die spiralförmige Struktur sum Erlöschen bringt, womit auch die optische Reaktionsfähigkeit praktisch verloren geht. Diesö Änderung des optischen Verhaltens der Flüssigkristallschicht kann man beobachten, wenn die Flüssigkristallschicht zwischen sjwei Polarisatoren mit einander durchdringenden, se^üücechi; zueinander stehenden Achsen eingefügt wird, pie Bereiche', in denen die Spannung anliegt bzw» das elektrische 3?eld vorhanden ist, erscheinen hell, während die Restbereiche dunkel sind.

Die Ausrichtung der Moleküle der mittleren Flüssigkristallschicht tendiert zu der der Ausrichtung des elektrischen Feldes nach Maßgabe der Höhe der angelegten Spannung. In der Praxis arbeitet man mit einer Wechselspannung υοά an— gefähr 6 YoIt, die Sättigungswechselspannung liegt bei 15 Volt· Die Flüssigkristallmoleküle in der mittleren Schicht drehen sich nicht genau in die Richtung des elektrischen Feldes, wenn nur ca. 6 YoIt angelegt werdenj entsprechend, schlecht bzw. nicht ausreichend wird die optische Reaktionsfähigkeit gelöscht, d. h. die optische Inaktivierung wird nicht in genügendein Maße erreicht.

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BAD ORISiNAL

Aus diesem Grunde ist die optische Wirkung unterschiedlich gut aus den verschiedenen möglichen Beobachtungsrichtungen heraus erkennbar. Es ergibt sich eine Eecbachtungsrichtung, aus der die optische Inaktivierung überhaupt nicht festgestellt werden kann.

Erfinduiigsgemäß wird die Beobachtungsrichtung, aus der die optische Inaktivität nicht beobachtet werden kann, in eine Richtung gelegt, aus der eine Beobachtung in der Regel nicht erfolgt, die also beispielsweise spiegelsymmetriseh zur normalen Beobachtungsrichtung liegt. Aus der normalen Beobachtungsrichtung heraus ist die Anzeige dagegen besonders gut erkennbar, so daß es in der Praxis keine Ab~ leseprobleine gibt. Dies wird anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert, Die dort wiedergegebenen "Verhältnisse wurden durch Experimente bestätigt. Es zeigen:

Fig. 1a

und 1b ungünstige Ausrichtungen der Innenflächen, gemessen an ö.er normalen Beobachtungsrichtungj

2a

und 2b Beispiele einer erfindungsgemäßen Orientierung der Innenflächen im Verhältnis zur normalen Beobachtungsrichtung;

Fig. 3 eine perspektivische Schemaansicht eines Ausiülirungsbeispieles gemäß der Erfindung.

'Zwischen einer oberen durchsichtigen Platte 1 mit durchsichtiger Elektrode und einer unteren durchsichtigen Platte 2 mit Elektrode ist eine nematische Flüssigkristallschicht eingebettet. Dabei ist die obere Platte diejenige, die dem Betrachter zugewandt ist, während die Platte 2 der Eetrachüungsrichtung abgewandt ist« In den ]?ig. 1a und 1b sind Orientierungsrichtungen 3 für die obere Platte 1 und 4 für

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die untere Platte 2 angenommen, die parallel zu den Seitenkanten verlaufen. Wie sich nun gezeigt hat, kann man "bei einer derartigen Ausrichtung der Orientierungen der Platten aus der Richtung 5 die durch Aufbringen eines elektrischen Feldes hervorgerufene Inaktivierungswirkung nicht beobachten; dabei ist es gleichgültig, ob die spiralförmige Struktur der Flüssigkristallschicht rechts herum oder linlrs herum drehend ausgebildet ist. Demgegenüber läßt sich die opti» sehe Inaktivierungswirkung aus der Richtung des Pfeiles 6 sehr deutlich wahrnehmen.

Nimmt man nun bezüglich der Figuren 1a und 1b eine normale Betrachtungsrichtung an, so verlaufen die Orientierungen der inneren Oberflächen der Platten parallel od.or nahezu parallel zu bzw» senkrecht oder nahezu senkrecht zu der Verbindungslinie zwischen den beiden Augen des Betrachters, Die Richtung 5₅ aus der die optische !naktivierung nicht ersichtlich ist, findet sich nun.in einer dor Richtungen von rechts oben, rechts unten, 3„inks oben and links unten gegen den Betrachter hin gesehen, bei einer solchen Anordnung ist das Erkennen sehr schwierig.

Wie in den Figuren 2a und 2b gezeigt, wird erfliidungsgomäß nun die Orientierung an den Innenflächen der -Platten derart gewählt, daß sie 3chräg zur normalen Beebaohtungsrieh~ tung bzw. der Verbindungslinie zwischen den Augen des in der normalen Beobachterposition befindlichen Betrachters ausgerichtet. In dem wiedergegebenen Ausführungsbeispiel beträgt die Abweichung 45°. Auf diese Weise ist es möglich, die Richtung 5» aus der die optische Inaktivierung nichtbeobachtbar ist, aus dem Gesichtsfeld des Betrachtenden cberseitig, unterseitig, rechts und links zu verbannen. Auf diese Art und Weise ergibt sich eine wesentliche Verbesserung der Erkennbarkeit eier Anz.eige.

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. 3 seigt schematise]! eine praktische Ausführung einer erfindungsgemäßen Angeigeeinrichtung, oberhalb und unterhalb der oberen Platte 1 und der unteren Platte 2, die zwischen sich die Flüssigkristallschicht 7 aufnehmen, ist jeweils ein Polarisator 8 angeordnet, beide Polarisatoren bilden ein Paar, Die Pfeile 5 und 6 machen deutlich, daß von der Beobachterseite her die Anzeige deutlich erkennbar ist, während die Richbung der fehlenden bzw. sehr schlechten Srirennbarkeit aus dem Gesichtsfeld des Beobaeh«

ι ters entfernt ist. Die Richtung 5 ist also derart becchränlrtj, daß sie nicht von oben, von unten, von rechts oder von linfc^ gesehen, auftritt.

Dia erfindungsgemäße Einrichtung eignet sich beispielsweise besonders als digitale Anzeigeeinrichtung einer Armbanduhr, weil es erfindungsgemäß möglich ist, die Richtung 5, aus der der optische Iiialctivierungs&effekt nicht "beobachtbar ist, derart zu bestimmen, daß die im praktischen G-ebr&ueb vorkommende Beobachtungsrichtung nicht davon betroffen ist*

AO 9808/0964 ORIGINAL INSPECTED

Claims

PAT S Ii T ANSPRÜCHE

Elektro-optische Anzeigeeinrichtung mit einer nematischen !Flüssigkristallschicht zwischen zwei transparenten Platten mit transparente?!. Elektroden, d a durch gekennzeichnet, daß die Flüssigkristallschicht (7) eine senkrecht zu den Platten (1, 2), gesehen spiralförmige Struktur auf·» weist, und daß die der Plünsigkristallschicht suge-Y,^randten, inneren Oberflächen der Platten eine Orientierung (3, 4) aufweisen; die "bei normaler Beo"oachtexposition schräg zu der Verbindungslinie zwisclien den Augen des Beobachtenden verläuft.

2· Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 1, da durch · gekennzeichnet , daß die Orientierung (3, 4) der Platten (1, 2) durch Reiben mittels eines Baumwollwerkstoffes oder dgl. bestimmt ist.

3. Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Orientierungen (3 bzw. 4) der oberen Platte (1) einerseits und der unteren Platte (2) andererseits recht-T/iiikelig zueinander gerichtet sind.

4· Anzeigeeinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Orientierungen (3, 4) der Platten (1, 2) zur idealisiert angenommenen, normalen Beobachterrichtung unter 45° verlaufend ausgerichtet sind.

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ORIGINAL INSPECTED

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