DE2345794A1 - Anzeigegeraet - Google Patents

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DE2345794A1 DE19732345794 DE2345794A DE2345794A1 DE 2345794 A1 DE2345794 A1 DE 2345794A1 DE 19732345794 DE19732345794 DE 19732345794 DE 2345794 A DE2345794 A DE 2345794A DE 2345794 A1 DE2345794 A1 DE 2345794A1
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Description

Die Erfindung betrifft ein Anzeigegerät gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.
Die Erfindung befaßt sich mit einem Anzeigegerät, bei dem ein Material aus einem flüssigen Kristall bzw. eine anisotrope kristalline Flüssigkeit zui Anwendung kommt.
Bei den herkömmlichen Vorrichtungen, welche ein Flüssigkristallmaterial verwenden, wird dieses in den Eaum zwischen zwei Elektrodenplatten eingegossen. Durch eine Anlegung einer Spannung an die Elektroden ändern die Moleküle der kristallinen Flüssigkeit, welche dem Magnetfeld ausgesetzt sind, ihre Orientierung, so daß eine Anzeige von Nummern, Buchstaben, Markierungen oder ähnliche Darstellungen weiß und diffus (in white trubid state) erscheinen.
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Diese herkömmlichen Vorrichtungen weisen die Nachteile auf, daß der Kontrast relativ gering ist, daß eine Hochspannung benötigt wird und daß die Lebensdauer der kristallinen Flüssigkeit kurz ist.
In einer bekannten Vorrichtung kommen zwei Polarisationsplatten zur Verwendung, um die Richtungen des Lichts zu äotfern. Bei dieser Vorrichtung werden zumindest 50 % des einfallenden Lichts von den Polarisationsplatten absorbiert, so daß es sehr schwierig ist, einen deutlichen Kontrast zu erzeugen, wenn das einfallende Licht schwach ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die oben beschriebenen Nachteile zu vermeiden. Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des HauptanSpruches gelöst. Wesentliche Merkmale der Erfindung sind somit darin zu sehen, daß mit ihr ein Anzeigegerät geschaffen wird, das eine kristalline Flüssigkeit verwendet und ein Paar transparenter, einander gegenüberstehender Elektrodenplatten enthält, wobei das Material des flüssigen Kristalles zwischen die Elektrodenplatten eingebracht ist, und die ferner eine Einrichtung enthält, um ein elektrisches Feld an das Material des flüssigen Kristalles anzulegen, sowie eine Einrichtung zur Änderung des elektrischen Vektors des Lichtes· Mit der Erfindung wird somit ein Anzeigegerät geschaffen, welches Zahlen, Buchstaben und ähnliches mit einem deutlichen Kontrast wiedergibt.
Des weiteren wird mit der Erfindung ein Anzeigegerät geschaffen, das mit niedrigen elektrischen Spannungen arbeitet.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der Beschreibung der folgenden Zeichnung ersichtlich, welche bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung darstellt. Darin zeigen:
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Figur Λ eine Querschnittsansicht von einer Ausführungsform der Erfindung;
Figur 2A und 2B schematisch eine Art von einem Material der kristallinen Flüssigkeit, welches einen dichroitischen Farbstoff enthält;
Figur 3A und 3B eine andere Art von einem Material des flüssigen Kristalls, ,welches einen dichroitischen Farbstoff enthält;
Figur 4- eine Schnittansicht von einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
Figur 5 eine Schnittensieht von einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
Bei der in Figur 1 gezeigten Vorrichtung sind Elektrodenplatten 1 und 2 dargestellt, welche aus einem durchsichtigen Material wie Glas gefertigt sind. Diese beiden Platten stehen einander gegenüber. Elektrisch leitende Filme 3 und 4- sind jeweils auf den einander gegenüberstehenden Oberflächen der Platten 1 und 2 aufgebracht, was durch Vakuumverdampfung von oxydiertem Zinn oder ähnlichem Stoff erfolgt ist. Der elektrisch leitende Film 3 bildet die erwünschten Buchstaben, Zahlen oder ähnlichen Anzeigen. Der flüssige Kristall bzw. die kristalline Flüssigkeit 5 wird in den Abstand zwischen den Platten 1 und 2 eingegossen. Diese kristalline Flüssigkeit ist dichroitisch oder sie enthält einen dichroitischen Farbstoff oder ein dichroitisches Pigment 6. Zur Ausrichtung der Molekülachsen des flüssigen Kristalls in eine Richtung ist die innere Oberfläche von wenigstens einer der Elektrodenplatten in eine Richtung mir einem Tuch geschrubbt oder gescheuert, das von einer schwachen Lecithinlösung angefeuchtet ist. Durch diese Behandlung wird erreicht, daß die Moleküle 5a des flüssigen Kristalls sowie die Farbpigmentmoleküle 6a sich senkrecht zu den Elektrodenplatten 1 und 2 ausrichten, wie dies in Figur 2A gezeigt ist, wenn kein elektrisches Feld anliegt. Wenn dagegen ein elektrisches Feld angelegt ist, sind
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sie parallel zu den Elektrodenplatten 1 und 2 ausgerichtet, wie dies in Figur 233 gezeigt ist.
Ein Beispiel von einer dichroitischen kristallinen Flüssigkeit enthält in diesem Falle Azo- oder Azoxiderivate sowie deren zentrale Gruppe.
Ein Beispiel von einer kristallinen Flüssigkeit, welche mit einem Farbstoff verwendet wird, besteht aus einer Verbindung von
30 % von CH,0 (Q> CHN ζθ> GuEQ und
70 % von C2H5 <(0> CHN <& C4H9
1 bis 10 % eines dichroitischen Farbstoffs, wie Phenolblau oder Methylrot, werden dieser Verbindung angefügt.
Ein weiteres Beispiel von einer kristallinen Flüssigkeit, die mit einem Farbstoff verwendet wird, ist eine Verbindung aus
60 % von CpHn-O <Ί)> CHN <@> CaHq und
von CH,0 <fQ> CHN
1 bis 10 % eines dichroitischen Farbstoffes ist dieser Verbindung angefügt.
Eine weitere Art von einer kristallinen Flüssigkeit, welche ein zu dem obigen Fall entgegengesetztes Verhalten zeigt, ist in Figur J dargestellt.
Wenn in diesem Falle die innere Oberfläche von einer der Elektrodenplatten gescheuert wird, beispielsweise mit einem Baumwolltuch, so richten sich die Moleküle 5*> der kristallinen Flüssigkeit sowie des Farbstoffes 6b parallel zu den Elektro-
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denplatten 1 und 2 aus, wie dies in Figur 3A gezeigt ist, wenn kein elektrisches Feld anliegt. Es erfolgt dagegen eine Ausrichtung senkrecht zu den Elektrodenplatten, wie dies in Figur 3B dargestellt ist, wenn ein elektrisches Feld anliegt.
Ein Beispiel der in diesem Falle verwendeten kristallinen Flüssigkeit ist eine Verbindung aus 40 % von CH3O <Ö> CHIT <0> C
50 % von C2H5O <2> CHN <£> C4H9 und 10 % von CN <0> CHN <Ö> C4H9
1 bis 10 % eines dichroitischen Farbstoffes ist dieser Verbindung angefügt.
Ein Viertelwellenlänge-Plättchen 7 ist über die Elektrodenplatte 2 gelegt, wobei ferner eine Keflexplatte auf dieses Viertelwellenlänge-Plättchen 7 gelegt ist. Als Viertelwellenlänge-Plättchen 7 kann auch ein (n +^)Tf Wellenlänge-Plättchen verwendet werden, wobei η eine ganze Zahl ist. Als Reflexplatte 8 können ein versilbertes Spiegelglas oder ein weißes Papier verwendet werden.
Figur 4 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Die Elektrodenplatten 9 und 10, die elektrisch leitenden Filme 11 und 12 sowie die kristalline Flüssigkeit; 13, welche einen Farbstoff oder ein Pigment enthält, werden in derselben Weise wie bei der Ausführungsform von Figur 1 gebildet. Ein Halbwellenlänge-Plättchen 14 ist über die Elektrodenplatte 10 gelegt. In derselben Weise werden auf der rechten Seite des Halbwellenlänge-Plättchens 14 weitere Elektrodenplatten 15 und 16, elektrisch leitende Filme 17 und 18, sowie eine kristalline Flüssigkeit 19 angeordnet. Als
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— ο —
Halbwellenlänge-Plättchen kann auch ein (n + -φϋ Wellenlänge-Plättchen verwendet werden, wobei η eine ganze Zahl ist.
Die Figur 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Auf den Elektrodenplatten 20 und 21 sind elektrisch leitende Filme 22 und 23 gebildet. Eine kristalline Flüssigkeit 24- ist in den Kaum zwischen den Elektrodenplatten 20 und 21 eingegossen. Ein Halbwellenlänge-Plättchen 25 sowie eine Polarisationspaltte 26 sind darübergelegt.
Die Wirkungsweise der in Figur 1 gezeigten Vorrichtung soll im folgenden erläutert werden.
Wenn die kristalline Flüssigkeit 5 das Verhalten der Figur 2 zeigt, sind die Moleküle 5a der kristallinen Flüssigkeit, welche keinem elektrischen Feld ausgesetzt sind, senkrecht zu den Elektrodenplatten 1 und 2 ausgerichtet. Wenn daher Licht in Richtung des Pfeiles L einfällt, wird dieses Licht von den· Molekülen der kristallinen Flüssigkeit nioht absorbiert. Das Licht geht durch das Viertelwellenlänge-Plättchen hindurch und wird von der Reflexplatte 8 reflektiert. Das reflektierte Licht geht 'durch das Viertelwellenlänge-Plättchen 7 in umgekehrter Sichtung hindurch und gelangt abermals durch die iristalline Flüssigkeit 5· Es tritt aus der Elektjodenplatte 1 in Richtung des Pfeiles L1 aus. Da die Bereiche,r£einem elektrischen Feld ausgesetzt sind, das Licht hindurchtreten lassen, erscheint das Licht nahezu farblos. In den einem elektrischen Feld unterworfenen Bereichen sind andererseits die Moleküle der kristallinen Flüssigkeit parallel zu den Elektrodenplatten und in der Scheuerrichtung ausgerichtet, so daß ein Teil des Strahlenbündels des einfallenden Lichtes, dessen elektrischer Vektor in Richtung der Längsachsen der Moleküle 5a der kristallinen Flüssigkeit verläuft, leicht absorbiert wird. Der Rest des Strahlenbündel, dessen
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elektrischer Vektor sich um 90° von der Längsachse der Moleküle 5a unterscheidet, geht durch die Elektrodenplatte 1, die kristalline Flüssigkeit 5 und die Elektrodenplatte 2 hindurch. Anschließend wird der elektrische Vektor des Lichtes von dem Viertelwellenlänge-Plättchen 7 so geändert, daß er zirkulär polarisiert ist. Das Licht wird von der Reflexionsplatte 8 reflektiert und geht anschließend abermals durch das Viertelwellenlänge-Plättchen 7 hindurch, wobei der elektrische Vektor abermals geändert wird. Dies führt im Ergebnis dazu, daß der elektrische Vektor des Lichts insgesamt um 90° geändert wird, .so daß die Eichtung des elektrischen Vektors mit der Sichtung der Längsachsen der Moleküle der kristallinen Flüssigkeit übereinstimmen. Es erfolgt daher bei diesem Durchgang eine Absorption desjenigen Anteils des Strahlenbündels, der nicht bereits vorher absorbiert war. Wenn ein dichroitischer Farbstoff 6 mit einer Breitband-Charakteristik verwendet wird, erfolgt nahezu eine vollständige Absorption des Einfall-Lichtes, und die Gebiete, an denen das elektrische Feld anliegt, wirken schwarz oder zumindest sehr dunkel. Buchstaben oder Markierungen werden hier somit mit einem starken Kontrast und sehr deutlich wiedergegeben.
Wenn eine kristalline Flüssigkeit mit dem in Figur 3 gezeigten Verhalten verwendet wird, erscheint ein umgekehrter Kontrast. Die Bereiche, an denen kein elektrisches Feld anliegt, erscheinen schwarz oder dunkel, da das einfallende Licht nahezu absorbiert wird, während die Bereiche, an denen ein elektrisches Feld anliegt, transparent und farblos wirken, da hier das Licht nicht absorbiert wird.
Im folgenden soll die Wirkungsweise der in Figur 4 gezeigten Vorrichtung beschrieben werden. Wenn kein elektrisches Feld anliegt, zeigen die Moleküle der kristallinen Flüssigkeit sowie des Farbstoffs parallel zu den Elektroden-
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platten 9> 10, 15 und 16. Das Licht, dessen elektrischer Vektor in Richtung der Längsachsen der Moleküle der kristallinen Flüssigkeit und der Moleküle des Farbstoffs zeigt, wird absorbiert, während das restliche Licht durch die kristalline Flüssigkeit 15 hindurchgeht. Der elektrische Vektor des Lichtes wird bei einem Durchgang durch das Halbwellenlänge-Plättchen 14 um 90° gedreht. Der restliche Teil des Lichtes wird von der kristallinen Flüssigkeit 19 absorbiert, da die Sichtung des elektrischen Vektors des Lichtes nun mit der Richtung der Moleküle der kristallinen Flüssigkeit und des Farbstoffes übereinstimmt. Wenn der erwünschte Farbstoff verwendet wird, kann das einfallende Licht nahezu vollständig absorbiert werden, und die Bereiche erscheinen schwarz oder dunkel. Es entsteht ein deutlicher Kontrast.
Im Falle der in Figur 5 gezeigten Ausführungsform wird die Polarisationsplatte 26 anstelle der Elektrodenplatten 15 und 16, der elektrisch leitenden Filme 17 und 18 und der kristallinen Flüssigkeit 19 verwendet, wobei diese Ausführungsform ansonst.en in derselben Weise arbeitet wie die in Figur 4· gezeigte.
Indem man Isolatoren über dem elektrisch leitenden Film bildet, wird es möglich, die Lebensdauer des Materials der kristallinen Flüssigkeit zu verlängern.
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Claims (4)

Pat ent ansprach e
1. inzeigegerät, welches eine kristalline Flüssigkeit verwendet , gekennzeichnet durch wenigstens ein Paar einander gegenüberstehender durchsichtiger Elektrodenplatten (1,2; 9, 10, 15, 16; 20, 21), ein Material einer kristallinen Flüssigkeit (5; 13, 19; 24), das zwischen die Elektrodenplatten eingebracht ist, eine Einrichtung (3, 4; 11, 12, 17, 18; 22, 23) zur Anlegung eines elektrischen "Felds an das Material der kristallinen Flüssigkeit und durch eine Einrichtung (7, 8; 14; 25, 26) zur Änderung des elektrischen Vekcors von Licht.
2. Anzeigegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Paar durchsichtiger Elektrodenplatten (1, 2) verwendet wird, das auf seinen inneren Oberflächen Elektrodenfilme (3, 4) trägt, daß ein Viertelwellenlängen-Plättchen (7) auf eine der Elektrodenplatten (2) aufgebracht und daß eine Eeflexplatte (8) auf das Viertelwellenlängen-Plättchen (7) aufgebracht ist, wobei die Innenfläche von wenigstens einer der Elektrodenplatten einer Behandlung unterzogen ist, um die Moleküle der kristallinen Flüssigkeit in eine Richtung auszurichten, und wobei ferner das Material der kristallinen Flüssigkeit dichroitisch ist oder einen dichroitisehen Farbstoff enthält.(Fig. 1)
3· Anzeigegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Paare (9, 10; 15, 16) der durchsichtigen Elektrodenplatten verwendet werden, zwischen denen jeweils ein Material der kristallinen Flüssigkeit (13, 19) eingebracht ist, daß auf jedem Paar der Elektrodenplatten Elektrodenfilme (11, 12; 17, 18) aufgebracht sind, daß ein Halbwellenlängen-Plätt- -chen (14) zwischen die beiden Paare der Elektrodenplatten eingebracht iet, wobei die innere Oberfläche von wenigstens einer der Elektrodenplatten jedes Paares so behandelt ist,
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daß eine Ausrichtung der Moleküle der kristallinen Flüssigkeit in einer Richtung erfolgt, wobei das Material der kristallinen Flüssigkeit entweder dichroitisch ist oder einen dichroitischen Farbstoff enthält (Fig. 4).
4. Anzeigegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Paar der durchsichtigen Elektrodenplatten (20, 21) verwendet ist, welche Elektrodenfilme (22, 23) auf ihren Innenflächen tragen, daß ein Halbwellenlängen-Plättchen (25) auf eine der Elektrodenplatten (21) aufgebracht und daß eine Polarisationsplatte (26) auf dem Halbwellenlängen-Plättchen (25) aufgebracht ist, wobei die innere Oberfläche von wenigstens einer der Elektrodenplatten so behandelt ist, daß eine Ausrichtung der Moleküle der kristallinen Flüssigkeit in eine Richtung erfolgt und wobei das Material der kristallinen Flüssigkeit dichroitisch ist oder einen dichroitischen Farbstoff enthält (Fig. 5).
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