DE2459533A1 - ELECTRO-OPTICAL DISPLAY UNIT - Google Patents

ELECTRO-OPTICAL DISPLAY UNIT

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DE2459533A1
DE2459533A1 DE19742459533 DE2459533A DE2459533A1 DE 2459533 A1 DE2459533 A1 DE 2459533A1 DE 19742459533 DE19742459533 DE 19742459533 DE 2459533 A DE2459533 A DE 2459533A DE 2459533 A1 DE2459533 A1 DE 2459533A1
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electrodes
nematic
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Gerard J Sprokel
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Description

Die Erfindung betrifft ein elektrooptisches Anzeigegerät unter Verwendung von Flüssigkristallmaterial. Sie betrifft insbesondere alphanumerische Anzeigegeräte unter Verwendung homöotrop ausgerichteter positiv-nematischer Flüssigkristallniateriaiien.The invention relates to an electro-optical display device using liquid crystal material. It affects in particular alphanumeric display devices using homeotropically aligned positive nematic liquid crystal materials.

Die nematischen Materialien bestehen aus organischen Verbindungen, deren Moleküle eine längliche, stabellenförmige Struktur besitzen. Die Verbindungen enthalten im allgemeinen polare Gruppen und das resultierende Dipolmoment bildet einen gewissen Winkel mit der Längsachse des Moleküls. In Abhängigkeit von der Stellung dieser polaren Gruppen im Molekül und der Stärke ihres Einflusses kann der Winkel zwischen dem molekularen Dipolmoment und der der Längsachse' des Moleküls viel kleiner als 45° sein. Verbindungen dieser Art werden als positiv-nematisch bezeichnet, weil die Komponente des Dipolmoments in Richtung der Längsachse des Moleküls größer ist als die Komponente senkrecht zu dieser Molekülachse. Es ist auch eine Klasse nematischer Verbindungen bekannt, die einen großen Winkel zwischen Dipolmoment und Mole-The nematic materials consist of organic compounds, whose molecules have an elongated, table-shaped structure. The compounds generally contain polar groups and the resulting dipole moment forms a certain angle with the long axis of the molecule. Depending on the position of these polar groups in the molecule and the strength of their influence the angle between the molecular dipole moment and that of the longitudinal axis of the molecule can be much smaller than 45 °. links of this type are called positive nematic because the component of the dipole moment is in the direction of the longitudinal axis of the molecule is larger than the component perpendicular to this molecular axis. It is also a class of nematic compounds known to have a large angle between the dipole moment and the molecular

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külachse besitzen. Diese Verbindungen werden als negativ- nematisch bezeichnet, weil die Komponente des Dipolmoments in Richtung der Molekülachse kleiner ist als die Komponente senkrecht dazu. Alle nematischen Materialien, positive und negative sind doppelbrechend und von einachsiger Symmetrie. Die optische Achse verläuft immer parallel zur Längsachse des Moleküls.own killing axis. These compounds are called negative-nematic because the component of the dipole moment in the direction of the molecular axis is smaller than the component perpendicular to it. All nematic materials, positive and negative, are birefringent and of uniaxial symmetry. The optical axis is always parallel to the longitudinal axis of the molecule.

Flüssigkristallmaterialien befinden sich in bestimmten Temperaturbereichen, einschließlich derjenigen um Zimmertemperatur, in einer Zwischenphase zwischen.einem kristallinen Zustand mit hohem Ordnungsprinzip und dem flüssigen Zustand mit willkürlicher Anordnung der Bausteine. In nematischen Flüssigkristallmaterialien tendieren die Moleküle in einem gegebenen Bereich, sich zueinander parallel zu ihrer Längsachse auszurichten. Wenn solche Materialien zwischen Elektroden angeordnet werden und ein elektrisches Feld angelegt wird, tendieren die Moleküle sich zu drehen und sich wieder parallel zueinander auszurichten in einer Richtung, die durch das Dipolmoment des Moleküls bestimmt wird. So wird sich, wenn ein elektrisches Feld angewendet wird und die Moleküle sich drehen, die Richtung der optischen Achse ändern. Bis jetzt enthalten im Handel erhältliche Feldeffekt-Anzeigegeräte Flüssigkristallmaterial in paralleler Anordnung, In solchen Zellen wird eine Vorzugsrichtung hergestellt durch Reiben oder dergleichen und die Zelle wird so angeordnet, daß die Vorzugsrichtung der unteren Oberfläche senkrecht zu der Vorzugsrichtung der oberen Oberfläche ist. So ist die Orientierung über die Dicke der Zelle um 90° verdreht. Wenn die Zelle im Ruhezustand zwischen gekreuzten Polarisatoren betrachtet wird, ist sie hell. Wenn ein elektrisches Feld angelegt wird, drehen sich die Moleküle und die optische Achse verläuft im wesentlichen parallel zu dem Feld und der Betrachtungsrichtung, und daher ist die Zelle dunkel. Es wurde gefunden, daß es schwierig ist, bei lange andauerndem Gebrauch eine einheitliche parallel Orientierung über den ganzen Bereich des Anzeigegerätes herzustellen undLiquid crystal materials are in certain temperature ranges, including those around room temperature, in an intermediate phase between a crystalline state with high Principle of order and the liquid state with arbitrary arrangement of the building blocks. In nematic liquid crystal materials the molecules in a given area tend to align with each other parallel to their long axis. If such materials are placed between electrodes and an electric field is applied, the molecules tend to rotate and align themselves again parallel to each other in a direction which is determined by the dipole moment of the molecule. So will when an electric field is applied and the molecules rotate, the direction of the optical axis changes. To now include commercially available field effect displays Liquid crystal material arranged in parallel. In such cells, a preferred direction is established by rubbing or the like and the cell is arranged so that the preferred direction of the lower surface is perpendicular to the preferred direction of the upper surface is. The orientation is rotated by 90 ° across the thickness of the cell. When the cell is at rest between When viewed from crossed polarizers, it is bright. When an electric field is applied, the molecules rotate and the optical axis is substantially parallel to the field and the viewing direction, and therefore is the Cell dark. It has been found that it is difficult to obtain a uniform parallel orientation with prolonged use to manufacture over the entire range of the display device and

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aufrechtzuerhalten. Demzufolge haben Zellen, sogar wenn sie neu sind, keine einheitliche Helligkeit über den ganzen Bereich und fallen bald aus,maintain. As a result, cells, even when new, do not have uniform brightness over the entire area and will be canceled soon,

Die meisten nematischen Materialien tendieren zu einer willkürlichen Ausrichtung ihrer Moleküle an der Substratoberfläche. Es sind jedoch Zusätze bekannt, welche negativ-nematischen Materialien zugegeben werden, und welche bewirken, daß die Moleküle im Ruhezustand senkrecht zur Substratoberfläche ausgerichtet sind. Diese Art der Ausrichtung wird als homöotrop bezeichnet. Es wurde gefunden, daß solche Zusätze, die bisher nur negativ-nematischen Materialien zugesetzt wurden, in gleicher Weise brauchbar sind zur homöotropen Ausrichtung für positiv-nematische Materialien . Geht man von einem homöotrop ausgerichteten Material aus, dann ist, wenn ein negatiy-nematisches Material verwendet wird, die Richtung des elektrischen Feldes im allgemeinen parallel zur Betrachtungsrichtung und umgekehrt muß die Richtung des elektrischen Feldes senkrecht zur Betrachtungsrichtung sein, wenn ein positiv-nematisches Material verwendet wird. Ein negativ-nematisches Material zeigt jedoch, wenn es dem Einfluß eines elektrischen Feldes unterworfen wird, eine turbulente Bewegung. Dieses Phänomen ist gut bekannt und wird als dynamische Streuung bezeichnet. Die Turbulenz depolarisiert teilweise das Material, und Zellen dieser Art zeigen geringen Kontrast zwischen eingeschaltetem und ausgeschaltetem Zustand. Wie in der US-Patentschrift 3 687 515 beschrieben ist, kann ein Anzeigegerät hergestellt werden unter Verwendung von negativ-nematischem Material, bei dem die Feldrichtung senkrecht zur Betrachtungsrichtung orientiert ist und die dynamische Streuung auf teilweiser Depolarisation und einem "Eingesehaltet:1-Zustand beruht'. Auch hier ist der Kontrast sehr gering.Most nematic materials tend to have their molecules oriented randomly on the substrate surface. However, additives are known which are added to negative nematic materials and which have the effect that the molecules are oriented perpendicular to the substrate surface in the resting state. This type of alignment is called homeotropic. It has been found that such additives, which were previously only added to negative nematic materials, are equally useful for homeotropic alignment for positive nematic materials. Assuming a homeotropically oriented material, if a negative nematic material is used, the direction of the electric field is generally parallel to the viewing direction and, conversely, the direction of the electric field must be perpendicular to the viewing direction if a positive nematic material is used. However, a negative nematic material shows turbulent motion when subjected to the influence of an electric field. This phenomenon is well known and is called dynamic scattering. The turbulence partially depolarizes the material, and cells of this type show little contrast between on and off. As described in US Pat. No. 3,687,515, a display device can be made using negative nematic material in which the field direction is perpendicular to the viewing direction and the dynamic scattering is based on partial depolarization and a "satisfied : 1" condition 'Here, too, the contrast is very low.

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Positiv-nematisches Material zeigt keine dynamische Streuung, und diese Erfindung betrifft deshalb positiv-nematisches Material, welches homöotrop ausgerichtet ist und mit Einrichtungen zum Anlegen eines elektrischen Feldes senkrecht zur Betrachtungsrichtung versehen ist. Auf diese Weise werden verbesserte Anzeigegeräte erhalten.Positive nematic material shows no dynamic scattering, and this invention therefore relates to positive nematic material which is homeotropically oriented and having means for applying an electric field is provided perpendicular to the viewing direction. In this way, improved display devices are made obtain.

Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein elektrooptisches Anzeigegerät aus zwei parallel zueinander angeordneten transparenten Trägerelementen, wenigstens einem Elektrodenpaar auf der Oberfläche eines der Trägerelemente, einer Schicht aus positiv-nematischem, flüssigkristallinem Material mit homöotroper Orientierung bezüglich der Oberfläche der Trägerelemente, Steuer- und Adressierschaltungen zur Erzeugung eines elektrischen Feldes in dem Flüssigkristallmaterial mit Richtung parallel zur Oberfläche der Trägerelemente und senkrecht zur optischen Achse der Anordnung, und Polarisatoren auf beiden Seiten der Anordnung, wobei ein Polarisator parallel und der andere senkrecht zur optischen Achse der Anordnung ausgerichtet ist.The object of the invention is achieved by an electro-optical display device composed of two transparent ones arranged parallel to one another Carrier elements, at least one pair of electrodes on the surface of one of the carrier elements, a layer of positive nematic, liquid crystalline material with homeotropic orientation with respect to the surface of the support elements, control and Addressing circuits for generating an electric field in the liquid crystal material with a direction parallel to the surface of the support elements and perpendicular to the optical axis of the assembly, and polarizers on both sides of the assembly, where one polarizer is oriented parallel and the other perpendicular to the optical axis of the arrangement.

Die Erfindung betrifft positiv-nematische Zellen mit verbesserten Anzeigeeigenschaften.The invention relates to positive nematic cells with improved Display properties.

In dieser Erfindung wird im Ruhezustand (ausgeschaltet) das Material in Richtung der optischen Achse des Materials betrachtet, und deshalb erscheint die Zelle einheitlich dunkel zwischen gekreuzten Polarisatoren. Das angelegte elektrische Feld bewirkt, daß die Molekülorientierung nahezu um 90 geändert wird. Der Film ist nun doppelbrechend und erscheint deshalb hell zwischen gekreuzten Polarisatoren.In this invention, at rest (turned off) the material is turned off viewed in the direction of the optical axis of the material, and therefore the cell appears uniformly dark between crossed Polarizers. The applied electric field causes the molecular orientation to change by nearly 90. The film is now birefringent and therefore appears bright between crossed polarizers.

Das erfindungsgemäße Anzeigegerät umfaßt eine Flüssigkristallzelle, in der ein positiv-nematisches, flüssigkristallines Material verwendet wird, welches einen Zusatz enthält, der homöotrope Aus-The display device according to the invention comprises a liquid crystal cell, in which a positive-nematic, liquid-crystalline material is used which contains an additive that

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richtung der Moleküle zwischen den Trägerelementen bewirkt." Die Elektroden werden auf der Oberfläche eines der Trägerelemente ausgebildet, und es sind Einrichtungen vorgesehen, um ein elektrisches Feld an das Flüssigkristallmaterial zwischen benachbarte Elektroden anzulegen und ein elektrisches Feld mit Richtung parallel zur Oberfläche der Trägerelemente zu erzeugen und eine Drehung der Moleküle zu bewirken. Das Anzeigegerät ist versehen mit gekreuzten Polarisatoren mit der optischen Achse senkrecht zur Richtung des angelegten Feldes und senkrecht zu der Ebene der Trägerelemente.direction of the molecules between the carrier elements. "The Electrodes are formed on the surface of one of the support elements, and means are provided to apply an electric field to the liquid crystal material between adjacent ones Apply electrodes and generate an electric field with a direction parallel to the surface of the carrier elements and a To cause rotation of the molecules. The display device is provided with crossed polarizers with the optical axis perpendicular to the direction of the applied field and perpendicular to the plane of the support elements.

Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der besonderen Beschreibung und der Figuren angegeben.Details of the invention are given below with reference to the particular Description and the figures indicated.

Es zeigen;Show it;

Fign. IA und B schematische Zeichnungen, teilweine im Schnitt,Figs. IA and B schematic drawings, partly in section,

aus welchen der Aufbau und die Wirkungweise der Anordnung ersichtlich ist;from which the structure and the mode of operation of the arrangement can be seen;

Fig. 2 in auseinandergezogener Weise ein numerischesFig. 2 shows in an exploded manner a numerical one

Anzeigegerät;Display device;

Fign. 3A und B eine schaubildliche Darstellung eines elektrooptischen Anzeigegerätes gemäß der Erfindung.Figs. 3A and B are a diagrammatic representation of an electro-optical Display device according to the invention.

Wie aus Fig. 1A ersichtlich ist, wird eine Flüssigkristallzelle 11 gebildet aus transparenten Trägerelementen 15 und 17, beispielsweise aus Glas, Kunststoff oder einem anderen inerten Material, welches gute lichtdurchlässige Eigenschaften besitzt. Die Trägerelemente besitzen ebene Oberflächen, die parallel zueinander angeordnet sind, und auf der inneren Oberfläche des Trägerelements 17 sind elektrisch leitfähige Elektroden 19 und mit einer Schichtdicke in der Größenordnung von 1000 bis 3000 ÄAs can be seen from Fig. 1A, a liquid crystal cell 11 is formed from transparent support elements 15 and 17, for example made of glass, plastic or another inert material that has good translucent properties. The support elements have flat surfaces which are arranged parallel to each other, and on the inner surface of the Carrier element 17 are electrically conductive electrodes 19 and with a layer thickness of the order of 1000 to 3000 Å

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angeordnet. Beispiele für Materialien, aus denen solche Elektroden angefertigt werden können, sind In3O3, SnO _ und Chrom. Zwischen den Trägerelementen 15 und 17 ist eine.Schicht 13 eines Flüssigkristallmaterials angeordnet, deren Moleküle 27, wie schematisch angedeutet ist, Längsachsen in einer Richtung senkrecht zu den Ebenen der Trägerelemente besitzen. Der Abstand zwischen den Trägerelementen 17 und 15 wird durch geeignete Elemente bestimmt, beispielsweise durch erhöhte Teile an den Kanten der Trägerelemente selbst, oder durch Klemmstücke oder Dichtungsringe 12 aus irgendeinem geeigneten inerten Material wie Glas oder Kunststoff. Es wird ein Abstand zwischen 0,0127 bis 0,0254 mm (0,5 bis 1 Mil) bevorzugt, und die Spalte zwischen den Elektroden 19 und 21 betragen etwa 0,0254 mm bis 0,51 mm (1 bis 20 Mils). Die Elektroden 19 und 21 sind an die elektrischen Leitungen 24 und 25 angeschlossen, wobei die Elektrode 19 mit einer Spannungsquelle 26 über einen Schalter 28 verbunden ist. arranged. Examples of materials from which such electrodes can be made are In 3 O 3 , SnO and chromium. A layer 13 of a liquid crystal material is arranged between the carrier elements 15 and 17, the molecules 27 of which, as indicated schematically, have longitudinal axes in a direction perpendicular to the planes of the carrier elements. The distance between the carrier elements 17 and 15 is determined by suitable elements, for example by raised parts on the edges of the carrier elements themselves, or by clamping pieces or sealing rings 12 made of any suitable inert material such as glass or plastic. A distance between 0.0127 to 0.0254 mm (0.5 to 1 mil) is preferred and the gaps between electrodes 19 and 21 are about 0.0254 mm to 0.51 mm (1 to 20 mils). The electrodes 19 and 21 are connected to the electrical lines 24 and 25, the electrode 19 being connected to a voltage source 26 via a switch 28.

Bei Betrachtung im Ruhezustand durch die gekreuzten Polarisatoren (nicht abgebildet) in Richtung der optischen Achse tritt kein Licht von einer diffusen Lichtquelle (nicht abgebildet), die hinter dem Trägerelement 17 angeordnet ist, durch die Flüssigkristallschicht 13, und das Feld erscheint einheitlich schwarz. Wenn der Schalter 28 geschlossen ist, ist ein elektrisches Feld zwischen den Elektroden 19 und 21 parallel zu der planaren Oberfläche des Trägerelements 17 angelegt. Die Moleküle 27A (Fig. 1B) der Flüssigkristallschicht 13 drehen oder verdrehen sich in der Weise, daß die Längsachsen der Moleküle parallel zueinander zwischen den Elektroden und parallel zu der Oberfläche des Trägerelementes 17 ausgerichtet sind. Dies bewirkt einen Wechsel in den optischen Eigenschaften, so daß das Flüssigkristallmaterial in Betrachtungsrichtung nunmehr optisch anisotrop (doppelbrechend) ist und zwischen gekreuzten Polarisatoren hell erscheint. Außerhalb des Bereiches, der durch die Elektroden definiert wird, bleibt die Ausrichtung der Kristalle unverändert, und das Feld bleibt schwarz. Die Ausrichtung ist ein zusammenwirkender Effekt,When viewed in the resting state through the crossed polarizers (not shown) in the direction of the optical axis, no Light from a diffuse light source (not shown), which is arranged behind the support element 17, through the liquid crystal layer 13, and the field appears uniformly black. When switch 28 is closed, there is an electric field between electrodes 19 and 21 parallel to the planar surface of the carrier element 17 applied. The molecules 27A (Fig. 1B) of the liquid crystal layer 13 rotate or twist in the Way that the longitudinal axes of the molecules are parallel to each other between the electrodes and parallel to the surface of the support element 17 are aligned. This causes a change in the optical properties, so that the liquid crystal material in Viewing direction is now optically anisotropic (birefringent) and appears bright between crossed polarizers. Outside of of the area defined by the electrodes, the orientation of the crystals and the field remain unchanged stays black. Alignment is a collaborative effect

Fi 973 046 50 9827/0838Fi 973 046 50 9827/0838

und es liegt eine Spannungsschwelle und keine Feldschwelle vor.and there is a voltage threshold and no field threshold.

Beispiele für geeignete positiv-nematische Flüssigkristal!materialien für die Schicht 13 sind Verbindungen, deren Strukturformeln nachfolgend angegeben sind:Examples of suitable positive nematic liquid crystal materials for the layer 13 are compounds whose structural formulas are given below:

R-O (f \ CH = N f y C = NRO (f \ CH = N fy C = N

in der R=C H„ ,. und η = 4 bis 6, beispielsweise !in which R = C H ",. and η = 4 to 6, for example!

η 2n+l >η 2n + l>

C.Hn - 0 —(/ \ CH = N-/ \-C s N - ;CH n - 0 - (/ \ CH = N- / \ -C s N -;

B R-CB R-C

0 ~f \- CH = N —/ Λ— C=N0 ~ f \ - CH = N - / Λ— C = N

worin R=C H2+1 und η = 4 bis 6, beispielsweise C6 H13 ist; where R = CH 2 + 1 and η = 4 to 6, for example C 6 H 13 ;

in der R = Cin which R = C H2n+1 H 2n + 1 und η = 4 bis 6,and η = 4 to 6, R"-=Cn R "- = C n H2n+1 H 2n + 1 und n =4 bis 7,and n = 4 to 7, beispielsweisefor example 00 OO
/f~\ Il / f ~ \ Il
ο- (I \ _ö _ο- (I \ _ö _
\=/\ = /
FI 973 046FI 973 046 509509 g 27/Q8 38g 27 / Q8 38

D NC (/ ^ C - O ff V- S - O ff \ C4H9 D NC (/ ^ C - O ff V- S - O ff \ C 4 H 9

Alle diese Moleküle besitzen Dipolmomente, bei denen die Komponente in Richtung der Längsachse des Moleküls größer als die Komponente senkrecht zur Längsachse des Moleküls ist.All of these molecules have dipole moments at which the component in the direction of the longitudinal axis of the molecule is greater than the component perpendicular to the longitudinal axis of the molecule.

Es wurde gefunden, daß die homöotrope Ausrichtung positiv-nematischer Materialien durch die Einverleibung geeigneter Zusätze, beispielsweise langkettiger Alkylpyridinium- oder quaternärer Ammoniumsalze erhalten werden kann. Materialien dieser Art wurden bereits beschrieben als geeigente Zusätze zur Erzeugung der homöotropen Textur für negativ-nematische Materialien, Es sind dies Verbindungen, die beispielsweise in der deutschen Patentanmeldung P 21 60 788.5 beschrieben sind und die allgemeine Formel R (R1J3N+X- besitzen, worin R ein Alkylrest mit 10 bis 24 C-Atomen, R1 ein Methyl- oder Äthylrest ist und X ein Säureanion bedeutet. Typische Beispiele spezifischer Verbindungen sind Hexadecylpyridiniumbromid, Dodecylpyridiniumbromid, Hexadecyltrimethylammoniumbromid und dergleichen. Die Materialien werden angewendet in Mengen in einem Bereich von etwa 0,25 bisIt has been found that the homeotropic alignment of positive nematic materials can be obtained by the incorporation of suitable additives such as long chain alkyl pyridinium or quaternary ammonium salts. Materials of this type have already been described as suitable additives for generating the homeotropic texture for negative nematic materials. These are compounds that are described, for example, in German patent application P 21 60 788.5 and the general formula R (R 1 J 3 N + X - Have, in which R is an alkyl radical having 10 to 24 carbon atoms, R 1 is a methyl or ethyl radical and X is an acid anion. Typical examples of specific compounds are hexadecylpyridinium bromide, dodecylpyridinium bromide, hexadecyltrimethylammonium bromide and the like. The materials are used in amounts in one Range from about 0.25 to

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2,5 χ 10 Molprozent des Flüssigkristallmaterials, in Abhängigkeit der Löslichkeitscharakteristik des speziellen nematischen Flüssigkristallmaterials, welches verwendet wird.2.5 10 mole percent of the liquid crystal material, depending the solubility characteristics of the particular nematic liquid crystal material being used.

Es wurde gefunden, daß in einer Testanordnung, in welcher der Elektrodenabstand etv/a 0,127 mm (5 Mil) und der Abstand der Trägerelemente etwa 0,0127 mm (0,5 Mils) war und wenn positiv-nematisches Flüssigkristallmaterial vom Typ C mit einem Zusatz anIt was found that in a test arrangement in which the electrode spacing was about 0.127 mm (5 mils) and the spacing of the support elements was about 0.0127 mm (0.5 mils) and when C-type positive nematic liquid crystal material with an additive on

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7 χ 10 Molprozent Hexadecylpyridiniumbromid als Ausrichtungsmittel verwendet wurde, die Zelle eine Schwellenspannung von etwa 8 Volt besaß und die Anzeige einheitlich schwarz war mit Ausnahme der Bereiche, in denen eine Spannung angelegt wurde.7 χ 10 mole percent hexadecylpyridinium bromide was used as the alignment agent, giving the cell a threshold voltage of was about 8 volts and the display was uniformly black except for the areas where voltage was applied.

509827/0838509827/0838

FI 973 Ο46FI 973 Ο46

Niedrigere Schwellenspannungen wurden erhalten mit Mischungen von Verbindungen vom Typ A und B.Lower threshold voltages were obtained with mixtures of compounds of type A and B.

Fig. 2 ist eine Darstellung in auseinandergezogener. Weise eines numerischen Anzeigegerätes mit einem Elektrodenmuster aus sieben Segmenten von einander gegenüberliegenden Elektrodenpaaren 31-32, 33-34, 35-36, 37-38, 39-40, 41-42 und 43-44, welches aus In3O3 auf einem Glassubstrat 45 gebildet wurde. Eine Elektrode eines jeden Paares ist mit der Erdev 47 verbunden und die zweite Elektrode eines jeden Paares ist mit einer geeigneten Steuer- und Adressierschaltung verbunden, welche schematisch in dem Kasten 49 dargestellt ist. Das Abstandsstück 51 aus Teflon (Warenzeichen von Du Pont für Polytetrafluorethylen) mit einer Dicke von etwa 0,0127 mm (0,5 Mil) und das Glassubstrat 53 vervollständigen die Anordnung und schaffen den R.aum für den Einschluß des Flüssigkristallmaterials, welches homöotrop ausgerichtet wurde durch einen der oben beschriebenen geeigneten Zusätze.Fig. 2 is an exploded view. Way of a numerical display device with an electrode pattern of seven segments of opposing pairs of electrodes 31-32, 33-34, 35-36, 37-38, 39-40, 41-42 and 43-44, which consists of In 3 O 3 on a Glass substrate 45 was formed. One electrode of each pair is connected to ground v 47 and the second electrode of each pair is connected to a suitable control and addressing circuit, which is shown schematically in box 49. Teflon (trademark of Du Pont for polytetrafluoroethylene) spacer 51 about 0.0127 mm (0.5 mil) thick and glass substrate 53 complete the assembly and provide space for the containment of the liquid crystal material which is homeotropically aligned by one of the suitable additives described above.

Die Fign. 3A und B sind schematische Darstellungen des optischen Systems, in dem eine Zelle 30 gemäß der Erfindung, beispielsweise eine solche die in Fig. 2 dargestellt ist und gekreuzte Polarisatoren 61 und 62, eine Lampe 63 und ein Diffusor 64 zur Erzeugung diffuser Rückseitenbelichtung verwendet werden. Im Ruhezustand wird der Lichtstrahl 65 durch den Polarisator 62 polarisiert und passiert Zelle 30 ohne Veränderung, so daß er durch den Polarisator 61 gestoppt wird und die Zelle dunkel erscheint. Wie in Fig. 3B gezeigt ist, findet bei Anlegen eines Feldes in bestimmten Bereichen der Zelle zwischen ausgewählten Elektrodenpaaren eine Umorientierung der Moleküle im Flüssigkristallmaterial statt, wodurch der Polarisationszustand des Lichtes so geändert wird, daß es in den Bereichen, in denen das Feld angelegt wurde elliptisch polarisiert wird und das Licht nunmehr den Polarisator 61 passiert und in Form heller Bereiche in dem Raum zwischen den Elektrodenpaaren, an die die Spannung angelegt wurde, beobachtet werden kann und jede gewünschte Ziffer von Null bis Neun dargestellt werden kann.The FIGS. 3A and B are schematic representations of the optical system in which a cell 30 according to the invention, for example one shown in FIG. 2 and crossed polarizers 61 and 62, a lamp 63 and a diffuser 64 for generating diffuse back exposure can be used. In the idle state, the light beam 65 is polarized by the polarizer 62 and passes cell 30 without change, so that it is stopped by polarizer 61 and the cell appears dark. As shown in Fig. 3B, when a field is applied in certain areas of the cell, there is between selected pairs of electrodes a reorientation of the molecules in the liquid crystal material takes place, as a result of which the polarization state of the light is changed is that it is elliptically polarized in the areas in which the field was applied and the light now the polarizer 61 and observed in the form of bright areas in the space between the electrode pairs to which the voltage was applied can be displayed and any desired digit from zero to nine can be.

Fi 973 046 5 0 9 8 2 7/0838Fi 973 046 5 0 9 8 2 7/0838

Die Zellen gemäß der Erfindung besitzen in vorteilhafter Weise gleichmäßige Helligkeit und lange Lebensdauer, weil homöotrope Ausrichtung des Flüssigkristallmaterials in Gegensatz zu paralleler Ausrichtung leicht erhalten und aufrechterhalten werden
kann. Weil die Elektroden auf einem einzigen Substratmaterial
hergestellt werden, können genaue Elektrodenmuster und Abstände mittels konventioneller photolxthographxscher Verfahren erhalten werden und dies gestattet die Verwendung eines positiv-nematischen homöotrop ausgerichteten Materials in einem Flüssigkristall-Anzeigegerät.
The cells according to the invention advantageously have uniform brightness and long life because homeotropic alignment of the liquid crystal material, as opposed to parallel alignment, are easily obtained and maintained
can. Because the electrodes are on a single substrate material
can be produced, accurate electrode patterns and spacings can be obtained by conventional photographic methods and this allows a positive nematic homeotropically aligned material to be used in a liquid crystal display device.

973 °46 509827/0838 973 ° 46 509827/0838

Claims (1)

PATENTANSPRÜCHEPATENT CLAIMS Elektrooptisches Anzeigegerät gekennzeichnet durch zwei parallel zueinander angeordnete transparente Trägerelemente (15, 17; 45, 53),Electro-optical display device characterized by two transparent carrier elements (15, 17; 45, 53) arranged parallel to one another, wenigstens einem Elektrodenpaar (19,21; z. B. 31, 32) auf der Oberfläche eines der Trägerelemente (17, 45), einer Schicht (13) aus positiv-nematischem, flüssigkristallinem Material (27) mit homöotroper Orientierung bezüglich der Oberfläche der Trägerelemente (15, 17), Steuer- und Adressierschaltungen (24, 49) zur Erzeugung eines elektrischen Feldes in dem Flüssigkristallmaterial (13, 27) mit Richtung parallel zur Oberfläche der Trägerelemente und senkrecht zur optischen Achse der Anordnung (11)at least one pair of electrodes (19, 21; e.g. 31, 32) on the surface of one of the carrier elements (17, 45), a layer (13) made of positive-nematic, liquid-crystalline material (27) with homeotropic orientation with respect to the surface of the carrier elements (15, 17), Control and addressing circuits (24, 49) for generating an electric field in the liquid crystal material (13, 27) with a direction parallel to the surface of the carrier elements and perpendicular to the optical axis of the arrangement (11) und Polarisatoren (61, -62) auf beiden Seiten der Anordnung (30, Fig. 3), wobei ein Polarisator (62) parallel und der andere (61) senkrecht zur optischen Achse der Anordnung (30) ausgerichtet ist.and polarizers (61, -62) on either side of the array (30, Fig. 3), one polarizer (62) parallel and the other (61) perpendicular to the optical axis of the Arrangement (30) is aligned. 2. Anzeigegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkristallschicht (13) durch Zusatz eines Alkylpyridiniumsalzes oder einer quaternären Ammoniumbase homöotrop ausgerichtet ist.2. Display device according to claim 1, characterized in that that the liquid crystal layer (13) by adding a Alkylpyridinium salt or a quaternary ammonium base is homeotropically aligned. 3. Anzeigegerät nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkristallschicht (13) die Alkylpyridinumsalze oder quaternären Ammoniumsalze in einer Konzentration von 0,25 bis 2,5 des Flüssigkristallmaterials enthält.3. Display device according to claims 1 and 2, characterized in that that the liquid crystal layer (13) the alkylpyridinium salts or quaternary ammonium salts in a concentration of 0.25 to 2.5 of the liquid crystal material. -4 einer Konzentration von 0,25 bis 2,5 χ 10 Molprozent-4 a concentration of 0.25 to 2.5 χ 10 mol percent 4. Anzeigegerät nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkristallschicht (13) Verbindungen der allgemeinen Formeini4. Display device according to claims 1 to 3, characterized in that that the liquid crystal layer (13) compounds of the general formeini FI 973 O46 50 9 827/Q 83 8 FI 973 O46 50 9 827 / Q 83 8 A R- O ff V-CH = N ff V C = NA R- O ff V-CH = N ff VC = N in der R = C H„ , Λ und η = 4 bis 6 η 2n+1in which R = CH ", Λ and η = 4 to 6 η 2n + 1 C-O —ff \— CH = N-/ \—C βCO - ff \ - CH = N- / \ - C β Il Il in der R = C H9 1 und η = 4 bis 6,in which R = CH 9 1 and η = 4 to 6, Xl £* lit JXl £ * lit J beispielsweisefor example V-—/ V - / in der R1 = C H3 ,λ und η = 4 bis 6in which R 1 = CH 3 , λ and η = 4 to 6 und R" = c n H2n+1 und n = 4 bis 7 and R "= c n H 2n + 1 and n = 4 to 7 O D NC-/ V-C - O ff J C - O—(/ J C4H9 O D NC- / VC - O ff J C - O- (/ J C 4 H 9 enthält,contains, 5, Anzeigegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Trägerelemente (15, 17; 45, 53) zwischen etwa 0,0127 bis 0,254 mm (0,5 bis 10 mils), der Abstand zwischen den Elektrodenpaaren (19, 21;5, display device according to claim 1, characterized in that the distance between the carrier elements (15, 17; 45, 53) between about 0.0127 to 0.254 mm (0.5 to 10 mils), the distance between the electrode pairs (19, 21; z. B, 31, 32) zwischen etwa 0,0254 bis 0,51 mm (1 bis 20 mils) und die Schichtdicke der Elektroden zwischen etwa 1000 und 3000 8 liegt.z. B, 31, 32) between about 0.0254 to 0.51 mm (1 to 20 mils) and the layer thickness of the electrodes between about 1000 and 3000 8. 6. Verwendung des Anzeigegeräts nach den Ansprüchen 1 bis zur Darstellung alphanumerischer Zeichen.6. Use of the display device according to claims 1 to for displaying alphanumeric characters. 509827/0838509827/0838 FI 973 046FI 973 046 41 . 41 . L e e r s e i t eL e r s e i t e
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