DE2705805A1 - Liquid crystal electrooptical display device - contg. coiled electrooptical compsn. with positive dielectric anisotropy - Google Patents
Liquid crystal electrooptical display device - contg. coiled electrooptical compsn. with positive dielectric anisotropyInfo
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Abstract
Description
Elektrooptische Anzeigevorrichtung Electro-optical display device
Die Erfindung betrifft eine elektrooptische Anzeigevorrichtung mit einer Zelle, einer in der Zelle befindlichen und durch die Zelle mit einer gewundenen inneren Struktur ausgebildeten elektrooptischen Stoffzusammensetzung positiver dielektrischer Anisotropie, welche eine nematische Flüssigkristallkomponente und eine aktive Komponente positiver dielektrischer Anisotropie enthält, mit vor und hintr dr Stoffzusammensetzung angeordneten Polarisatoren, uiid einer einrichtung zum Anlegen eines elektrischen Feldes an die Stoffzuuammensetzung.The invention relates to an electro-optical display device a cell, one located in the cell, and winding through the cell with one inner structure formed electro-optical composition of matter positive dielectric Anisotropy, which is a nematic liquid crystal component and an active component contains positive dielectric anisotropy, with in front and behind the composition of matter arranged polarizers, uiid a device for applying an electrical Field to the composition of the substance.
Elektrooptische Anzeigevorrichtungen, die nematische Fldssigkristalle verwenden, sind bekannt.Electro-optical display devices containing nematic liquid crystals use are known.
Eine der Arten der Flüssigkristallanzeigevorrichtungen arbeitet in der Betriebsweise der dynamischen Lichtstreuung (engl. Dynamic Scattering Mode, I)SM) und verwendet nematische Flüssigkristalle mit negativer dielektrischer Anisotropie.One of the types of liquid crystal display devices operates in the operating mode of dynamic light scattering (English Dynamic Scattering Mode, I) SM) and uses nematic liquid crystals with negative dielectric anisotropy.
Eine andere Art von Flüssigkristallanzeigevorrichtungen arbeitet in Feldeffektbetriebsweise (engl. Field Effect Mode, FEM) und verwendet nematische Flüssigkristalle mit positiver dielektrischer Anisotropie, Jüngst entwickelte Flüssigkristallanzeigevorrichtungen in Feldeffektbetriebsweise sind in der US-Patentschrift 3 918 796 beschrieben.Another type of liquid crystal display device works in US Field Effect Mode (FEM) and uses nematic Liquid crystals with positive dielectric anisotropy, Recently developed liquid crystal display devices in field effect mode are described in U.S. Patent 3,918,796.
Unter einem Flüssigkristall mit negativer dielektrischer Anisotropic (im folgenden N-Flüssigkristall genannt) versteht man einen Stoff, dessen größte Komponente seiner Dielektrizitätskonstanten senkrecht oder nahezu senkrecht zur Achse seiner Moleküle liegt und der glcichzeitig die Mesophase zeigt. Unter einem rlüssigkristall mit positiver dielektrischer Anisotropie (im folgenden P-Flüssigkristall genannt) versteht man einen Stoff, dessn größte Komponente seiner Dielektrizitätskonstanten parallel oder nahezu parallel zur Achse seiner Moleküle liegt und der gleichzeitig die Mesophase zeigt.Under a liquid crystal with negative dielectric anisotropic (in the following called N-liquid crystal) one understands a substance, its largest Component of its dielectric constant perpendicular or nearly perpendicular to the Axis of its molecules and which shows the mesophase at the same time. Under a Liquid crystal with positive dielectric anisotropy (hereinafter P liquid crystal called) one understands a substance, whose largest component of its dielectric constant parallel or almost parallel to the axis of its molecules and that at the same time shows the mesophase.
Bei den bekannten Feldeffekt-Flüssigkristallanzeigevorrichtungen wird ein nematischer P-Flüssigkristall oder ein zumindest einen P-Flüssigkristall enthaltendes Flüssigkristall-Gemisch in einer Zelle mit zwei Glasplatten, von denen wenigstens ein transparent ist, angeordnet, wobei die Glasplatten wandorientiert sind, um zu gewirken, daß der Flüssigkristall bzw. das Fldssigkristallgemisch eine gewundene Struktur in der Richtung senkrecht zu den Platten definiert.In the known field effect liquid crystal display devices a nematic P-liquid crystal or one containing at least one P-liquid crystal Liquid crystal mixture in a cell with two glass plates, of which at least a transparent one is arranged, the glass plates are wall-oriented in order to knitted that the liquid crystal or the liquid crystal mixture defines a tortuous structure in the direction perpendicular to the plates.
An den innenseiten der Glasplatten werden jeweils transparente Elektroden zur Erzeugung eines elektrischen Feldes quer durch den Flüssigkristall bzw. das Flüssigkristallgemisch hindurch angebracht. Die Zelle wird zwischen zwei Polarisatoren angeordnet, deren Polarisationsrichtungen so gekreuzt sind, daß jede Polärisationsrichtung zu einer der Richtungen der Wandorientierungen parallel ist.There are transparent electrodes on the inside of the glass plates to generate an electric field across the liquid crystal or the Liquid crystal mixture attached through. The cell is between two polarizers arranged whose polarization directions are crossed so that each polarization direction is parallel to one of the directions of the wall orientations.
Wenn kein elektrisches Feld anliegt, dann liegen die Moleküle des Flüssigkristalls bzw. des Flüssigkristallgemischs parallel zu den Glasplatten der Zelle, und einfallendes Licht durchläuft die Polarisatoren und die verwundene Struktur des Elüssigkristalls, Wenn dagegen ein elektrisches Feld anliegt, drehen sich die Moleküle und richten sich parallel zum elektrischen Feld, d.h. senkrecht zu den Glasplatten, aus und der hintere Polarisator verhindert den Durchgang des einfallenden Lichts.If there is no electric field, then the molecules of the Liquid crystal or the liquid crystal mixture parallel to the glass plates of the Cell, and incident light passes through the polarizers and the twisted structure of the liquid crystal, if, on the other hand, an electric field is applied, they rotate Molecules and are directed parallel to the electric field, i.e. perpendicular to the Glass plates, off and the rear polarizer prevents the passage of the incident Light.
»as Mischen eines nematischen N-Flüssigkristalls und eines nematischen I>-Flüssigkristalls ist als der praktische Weg zur Erzielung einer Feldeffekt-Flüssigkristullzusamlllensetzung mit nematischer Phase in einem praktischen Temperaturbereich bekannt.“Mixing a nematic N liquid crystal and a nematic I> liquid crystal is believed to be the practical way to achieve a field effect liquid crystal composition known with nematic phase in a practical temperature range.
Ein nematischer P-Flüssigkristall war daher für eine Feld ef'fekt-FlüssigkristallanzeigeorrichtuI1g unverzichtbar.A nematic P liquid crystal was therefore effective for a field liquid crystal display device indispensable.
Nur wenige Materialien nematischer I>-Flüssigkristalle sind bisher in praktischcm Gebrauch.Only a few materials of nematic I> liquid crystals are so far in practical use.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine elektrooptische Anzeigevorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die ohne T>-Flüssigkristall auskommt, Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei dieser Vorrichtung die nematische Flüssigkristallkomponente negative dielektrische Anisotropie aufweist und die Grundsubstanz der Stoffzusammensetzung darstellt und daß die aktive Komponente positiver dielektrischer Anisotropie eine geringe Menge einer Nicht-Flüssigkristallsubstanz positiver dielektrischer Anisotropie ist.The object of the invention is therefore to provide an electro-optical display device of the type mentioned at the beginning, those without T> liquid crystal This object is achieved in that in this device the nematic Liquid crystal component has negative dielectric anisotropy and the basic substance the composition of matter represents and that the active component is positive dielectric Anisotropy is a small amount of a non-liquid crystal substance of positive dielectric Is anisotropy.
Erfindungsgemäß wird also eine elektrooptische Stoffzusammensetzung mit einem Nicht-Flüssigkristall positiver dielektrischer Anisotropie in einer Zelle in einer Weise angcordnet, daß sich eine verwundene Struktur ergibt, und ein elektrisches Feld auf die elektrooptische Stoffzusammensetzung zur Einwirkung gebracht. Die elektrooptische Stoffzusammensetzung ist ein Gemisch aus nematischem N-Flüssigkristall sowie einem Nicht-Flüssigkristall mit positiver dielektrischer Anisotropie und zeigt positive dielektrische Anisotropie, so daß nematischer PFlüssigkristall unnötig ist. Die elektrooptische Anzeigevorrichtung nach der Erfindung ersetzt also Flüssigkristallanzeigevorrichtungen des Typs,der Zellen mit reinem verwundenem nematischem Fldssigkristall enthält.According to the invention, therefore, an electro-optical composition of matter becomes having a non-liquid crystal of positive dielectric anisotropy in a cell arranged in such a way as to give a twisted structure and an electrical one Field brought to the electro-optical composition of matter to act. The electro-optical Composition of matter is a mixture of nematic N-liquid crystal and one Non-liquid crystal with positive dielectric anisotropy and shows positive dielectric anisotropy, so that nematic P liquid crystal is unnecessary. the An electro-optical display device according to the invention thus replaces liquid crystal display devices of the type containing cells with pure twisted nematic liquid crystal.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprechen sowie der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung, die einen Querschnitt der erfindungsgemäßen elektrooptischen Anzeigevorrichtung darstellt.Further features of the invention emerge from the subclaims as well as the following description in conjunction with the accompanying drawing, the represents a cross section of the electro-optical display device according to the invention.
Die Zeichnung zeigt eine elektrooptische Anzeigevorrichtung, die reflektiertes Licht zur Erzeugung der optischen Anzeige ausnUtzt.The drawing shows an electro-optical display device, the reflected Uses light to generate the optical display.
Eine elektrooptische Stoffzusammensetzung 1 ist in einer Zelle mit zwei transparenten Platten 2 und 3, einer Dichtung 10 und dünnen Mcschichtungen 8 und 9 angeordnet, Glasplatten eignen sich als die transparenten Platten 2 und 3. Als Dichtung 10 wird Glas oder Kunststoff verwendet. Magnesiumfluorid oder eine organische Substanz wie lJhenoxy- oder Polyvinylalkohol eignet sich für die dünnen Beschichtungen 8 und 9, die transparent sind und deren Dicke weniger als 1»+m beträgt. Der Abstand von der vorderen Glasplatte 2 zur hinteren Glasplatte 3 wird durch die Dichtung 10 bestimmt, die eine Dicke von 10 bis 15 m hat.An electro-optical composition of matter 1 is in a cell with two transparent plates 2 and 3, a seal 10 and thin layers 8 and 9 arranged, glass plates are suitable as the transparent plates 2 and 3. Glass or plastic is used as the seal 10. Magnesium fluoride or a Organic substance such as phenoxy or polyvinyl alcohol is suitable for the thin Coatings 8 and 9 which are transparent and whose thickness is less than 1 »+ m. The distance from the front glass plate 2 to the rear glass plate 3 is determined by the Seal 10 determined, which has a thickness of 10 to 15 m.
An den Außenseiten der Glasplatten 2 und 3 ist jeweils ein Polarisator 4 bzw. 5 angebracht. An der Außenseite des Polarisators 5 ist ein Reflektor 11 angebracht. An den Innensciten der vorderen Glasplatte 2 und der hinteren Glasplatte 3 ist jeweils eine transparent Elektrode ó bzw. 7 angebracht. Nicht gezeigt ist eine an die Elektroden 6 und 7 angeschlossene Spannungsquelle. Die Elektroden 6 und 7 werden durch die dünne Beschichtung 8 bzw. 9 abgedeckt. Jede der Tniienseiten der dünnen Beschichtungen 8 und 9 weist gleichförmige Riefen auf, die durch Reiben in einer Richtung mit beispielsweise einem Baumwolltuch hergestellt sind. Die Richtung des Reibens auf der Oberfläche der Beschichtung8 bildet mit der Richtung des Reibens auf der Oberfläche der Beschichtung 9 ungefähr einen Winkel von 900, so daß man eine gewundene Struktur der elektrooptischen Stoffzusammensetzung erhält.On the outside of the glass plates 2 and 3 there is a polarizer 4 or 5 attached. A reflector 11 is attached to the outside of the polarizer 5. On the inner sides of the front glass plate 2 and the rear glass plate 3 is in each case a transparent electrode ó or 7 attached. Not shown is one on the electrodes 6 and 7 connected voltage source. The electrodes 6 and 7 are through the thin coating 8 or 9 covered. Each of the sides of the thin coatings 8 and 9 have uniform grooves formed by rubbing in one direction with, for example are made of a cotton cloth. The direction of rubbing on the surface of the coating8 forms with the direction of rubbing on the surface of the coating 9 approximately an angle of 900, so that one has a sinuous structure of the electro-optical Substance composition receives.
nie elektrooptische Stoffzusammensetzung ist ein Gemisch, das positive dielektrische Anisotropie zeigt, und enthält eine größere Menge einer Grundsubstanz aus nematischem Flüssigkristall mit negativer dielektrischer Anisotropie und eine gcringe Menge einer aktiven Substanz aus einem Nicht-Flüssigkristall mit positiver dielektrischer Anisotropie, Die aktive Substanz verleiht der elektrooptischen Stoffzusammensetzung eine positive dielektrische Anisotropie.never electro-optical composition is a mixture that is positive shows dielectric anisotropy and contains a larger amount of a basic substance made of nematic liquid crystal with negative dielectric anisotropy and a small amount of an active substance from a non-liquid crystal with positive dielectric anisotropy, the active substance imparts the electro-optical composition of matter a positive dielectric anisotropy.
Mit anderen Worten heißt dies, daß eine negative dielektrische Anisotropie des nematischen Flüssigkristalls im wesentlichen in eine positive dielektrische Anisotropie umgewandelt wird, so daß sich die elektrooptische Stoffzusammensetzung wie ein nematischer Flüssigkristall mit positiver dielektrischer Anisotropie, der für die Feldeffekt-Flüssigkristallanzeigevorrichtungen im Rahmen des Bekannten verwendet wurde, verhält.In other words, it means that there is a negative dielectric anisotropy of the nematic liquid crystal essentially into a positive dielectric Anisotropy is converted, so that the electro-optical composition of matter like a nematic liquid crystal with positive dielectric anisotropy, the used for the field effect liquid crystal display devices within the framework of the known was behaving.
Litgt kein elektrisches Feld an der clektrooptischen Stoffzusammensetzung 1 an, dann wird die verwundene Struktur der elektrooptischen Stoffzusammensetzung beibehalten.Litgt no electric field on the clektrooptischen material composition 1 at, then the twisted structure of the electro-optic material composition maintained.
Bei Anlegen eines elektrischen Feldes an die elektrooptische Stoffzusammensetzung 1 mit Hilfe der transparenten Elektroden 6 und 7 richten sich die Moleküle der elektrooptischen Stoffzusammensctzunu^, 1 parallel zum elektrischen Feld aus, so daß die verwundene Struktur zerstört wird.When an electric field is applied to the electro-optical composition of matter 1 with the help of the transparent electrodes 6 and 7 align the molecules of the electro-optical Composition of matter, 1 parallel to the electric field, so that the twisted Structure is destroyed.
Liegt kein elektrisches ield an, dann wird das einfallende Licht L durch deren vorderen Polarisator 4 polarisiert, das linear polarisierte Licht durchläuft die vordere Glasplatte 2, die Elektrode 6, die Beschichtung 8, die verwundene Struktur der elektrooptischen Stoffzusammensetzung 1, die Beschichtung 9, die Elektrode 7, die hintere Glasplatte 3 sowie den hinteren polarisator 5 und wird an der Oberfläche des Reflektors 11 reflektiert, wonach es den Weg in umgekehrter Richtung durchläuft. Bei angelegtem elektrischem Feld wird das einfallende Licht L im Gebiet des angelegten elektrischen Feldes zerstreut und das optische Muster deutlich dargestellt.If there is no electrical field, the incident light becomes L. polarized by their front polarizer 4, the linearly polarized light passes through the front glass plate 2, the electrode 6, the coating 8, the twisted structure the electro-optical composition 1, the coating 9, the electrode 7, the rear glass plate 3 and the rear polarizer 5 and is on the surface of the reflector 11 is reflected, after which it reverses the path direction passes through. When the electric field is applied, the incident light becomes L in the area of the applied electric field and the optical pattern is clearly shown.
Die aktive Substanz aus Nicht-Flüssigkristall umfaßt wenigstens ein Element aus der Gruppe, bestehend aus p-Nitrobenzyliden-p' -butylanilin und p-Chlorbenzyliden-p' -butylanilin Die Grundsubstanz aus nematischem N-FlUssigkristall wird untcr den bekannten Stoffen ausgewählt.The non-liquid crystal active substance includes at least one member selected from the group consisting of p-nitrobenzylidene-p'-butylaniline and p-chlorobenzylidene-p'-butylaniline The basic substance of nematic N-liquid crystal is chosen from the known substances.
Es ist durch Versuche erhärtet, daß die elektrooptischen Allzeigevorrichtungen, die von der elektrooptischen Stoffzusammensetzung mit obiger aktiver Substanz Gebrauch machen bei Anlegen eines elektrischen Feldes einen hohen Kontrast in gleicher Weise wie die herkömmlichen Feldeffekt-FlUssigkristallanzeigevorrichtungen zeigen und daß der Kontrast mit dem prozentualeii Anteil an aktiver Substanz variiert.It has been confirmed by experiments that the electro-optical all-display devices, that of the electro-optical composition of matter with the above active substance use make a high contrast in the same way when an electric field is applied as the conventional field effect liquid crystal display devices show and that the contrast varies with the percentage of active substance.
Jede Kombination Üus jedem der Stoffe p-Nitrobenzylidenp§-butylanilin und p-Chlorbenzyliden-p'-butylanilin und jedem der unten aufgeführtcii nematischen N-Flüssigkristalle wurde bei verschiedenen Gewichts'>rozentanteilen untersucht; (1) p-Methoxybenzyliden-p'-butylanilin (im folgenden MBBA genannt) (2) p-Äthoxybenzyliden-pt-butylanilin (im folgenden ÄBBA genannt) (3) Gemisch aus 50 bis 60 Gewichtsprozent MBBA und 40 bis 50 Gewichtsprozent ÄBRA (4) Gemisch aus 40 Gewichtsprozent ÄBBA, 35 Gewichtsprozent MBBA und 25 Gewichtsprozent bis(p-n-Octyloxybenzyliden)-2-chlor-1,4-phenylendiamin (5) Gemisch aus 70 bis 75 Gewichtsprozent MBBA und 25 bis 30 Gewichtsprozent bis(p-n-Octyloxybenzyliden)-2-chlor- 1 , 4-phenylendiamin (6) Gemisch aus 30 Gewichtsprozent p-Pentylphenyl-pmethoxybenzoat, 30 Gewichtsprozent p-Methoxyphenyl-p'-pentylbenzoat und 40 Gewichtsprozent p-Methoxyphenyl-pt-hexylbenzoat (7) Gemisch aus p-Methoxyp'-butylazoxybenzol und p-Methoxy-p'-äthylazoxybenzol (hergestellt von Merck und verkauft unter dem Namen Nematic Phase No. 5) Wenn 5 Gewichtsprozent oder mehr an p-Nitrobenzyliden-p'-butylanilin oder 10 Gewichtsprozent oder mehr an p-Chlorbenzyliden-p'-butylanilin enthalten ist, ergibt sich ein wirkungsvoller Kontrast. Wenn 8 Gewichtsprozent oder mehr an p-Nitrobenzyliden-pt-butylanilin oder 13 Gewichtsprozent oder mehr an p-Chlorbenzyliden-pt-butylanilin enthalten ist, ergibt sich ein noch wirkungsvollerer Kontrast, Ein geringer Gewichtsprozentanteil an aktiver Substanz ist jedoch wünschenswert, um unerwünschte Effekte, wie eine Einengung des Temperaturbereiches der Mesophase des Gemischs zu verhindern.Any combination of any of the substances p-nitrobenzylidene-p-butylaniline and p-chlorobenzylidene-p'-butylaniline and any of the nematic listed below N-liquid crystals were examined at different weight percentages; (1) p-Methoxybenzylidene-p'-butylaniline (hereinafter referred to as MBBA) (2) p-Ethoxybenzylidene-pt-butylaniline (hereinafter referred to as ÄBBA) (3) Mixture of 50 to 60 percent by weight of MBBA and 40 up to 50 percent by weight of ÄBRA (4) mixture of 40 percent by weight of ÄBBA, 35 percent by weight MBBA and 25 weight percent bis (p-n-octyloxybenzylidene) -2-chloro-1,4-phenylenediamine (5) Mixture of 70 to 75 percent by weight of MBBA and 25 to 30 percent by weight of bis (p-n-octyloxybenzylidene) -2-chlorine- 1,4-phenylenediamine (6) mixture of 30 percent by weight p-pentylphenyl pmethoxybenzoate, 30 weight percent p-methoxyphenyl p'-pentyl benzoate and 40 weight percent p-methoxyphenyl pt-hexyl benzoate (7) Mixture of p-methoxyp'-butylazoxybenzene and p-methoxy-p'-ethylazoxybenzene (manufactured by Merck and sold under the name Nematic Phase No. 5) If 5 percent by weight or more of p-nitrobenzylidene-p'-butylaniline or 10 percent by weight or more of p-chlorobenzylidene-p'-butylaniline is contained, results in a more effective Contrast. When 8 percent by weight or more of p-nitrobenzylidene-pt-butylaniline or contain 13 percent by weight or more of p-chlorobenzylidene-pt-butylaniline there is an even more effective contrast, a lower percentage by weight of active substance, however, is desirable to avoid undesirable effects such as a To prevent narrowing of the temperature range of the mesophase of the mixture.
Es folgt daher, daß 5 bis 20 Gewlchtsprozent, insbesondere 8 bis 12 Gewichtsprozent an p-Nitrobenzyliden-p'-butylanilin oder 10 bis 20 Gewichtsprozent, insbesondere 13 bis 18 Gewichtsprozent an p-Chlorbenzylide-p -butylanilin bevorzugt werden.It therefore follows that 5 to 20 percent by weight, in particular 8 to 12 Percent by weight of p-nitrobenzylidene-p'-butylaniline or 10 to 20 percent by weight, in particular 13 to 18 percent by weight of p-chlorobenzylide-p-butylaniline is preferred will.
In der Praxis ist das beste Beispiel lQGewichtsprozent an p-Nitrobenzyliden-p'-butylanilin und 90 Gewichtsprozent an nematischem N-Flüssigkristall.In practice the best example is 10% by weight of p-nitrobenzylidene-p'-butylaniline and 90 percent by weight of N nematic liquid crystal.
Das p-Nitrobenzyliden-p'-butylanilin ist aktiver und in der Praxis besser verwendbar als das p-Chlorbenzyliden-p'-butyl anilin.The p-nitrobenzylidene-p'-butylaniline is more active and in practice more useful than p-chlorobenzylidene-p'-butyl aniline.
Claims (10)
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Family Applications (1)
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3221462A1 (en) * | 1981-06-18 | 1983-01-05 | F. Hoffmann-La Roche & Co AG, 4002 Basel | LIQUID CRYSTAL MIXTURE |
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- 1976-02-13 JP JP1523776A patent/JPS5298687A/en active Pending
-
1977
- 1977-02-11 DE DE19772705805 patent/DE2705805A1/en active Pending
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| US4460770A (en) * | 1981-06-18 | 1984-07-17 | Hoffmann-La Roche Inc. | Liquid crystal mixture |
| US4783280A (en) * | 1981-06-18 | 1988-11-08 | Hoffmann-La Roche Inc. | Liquid crystal mixture |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5298687A (en) | 1977-08-18 |
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