DE2826440C2 - Passive elektrooptische Anzeigezelle - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine passive elektrooptische Anzeigezelle der im Oberbegriff des Hauptanspruchs
angegebenen Art.
Eine derartige Anzeigezelle ist aus der DE-OS 58 568 bekanntgeworden. Diese bekannte Zelle bewirkt eine Anzeige in dunkel auf hellem Grund. Zu dem
doppelten Zweck des Erhöhens der Komutationsgeschwindigkeit der Zelle und der Verbesserung ihres
Kontrastes ist die Konzentration der chiralen Verbindung derart gewählt, daß die Steigung der Schraube
einen Wert von 0,7 bis lOmal den Wert der Dicke der
Zelle hat. Es hat sich herausgestellt, daß eine Zelle dieser Art, insbesondere was den Kontrast angeht, für alle
Werte des Bereichs der angegebenen Konzentration nicht zufriedenstellend ist.
Aus der DE-OS 24 10 557 ist außerdem eine elektrooptische Vorrichtung bekanntgeworden mit einer Zelle,
die eine Mischung eines Flüssigkristalls, einer optisch aktiven Mischung und dichroischer Moleküle verwendet, wobei das Flüssigkristall von positiver dielektrischer Anisotropie ist. Eine Zelle mit Flüssigkristall von
positiver Anisotropie ermöglicht es. hell auf dunklem Grund anzuzeigen.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Zelle zu schaffen, die es ermöglicht, dunkel
auf hellem Grund anzuzeigen und dabei bestmöglichen Kontrast zu erhalten.
Diese Aufgabe wird mit den im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebenen Mitteln gelöst.
spontan, d. h. in Abwesenheit eines Feldes, eine schraubenförmige Struktur anzunehmen. Das Flüssigkristallmaterial weist in eingeschaltetem Zustand eine stabile,
schraubenförmige Struktur auf, die bei Abwesenheit eines Feldes nicht spontan in die vorherige homöotrcpe
Struktur umschlagen kann bzw. gewährleistet daß die Struktur nicht spontan schraubenförmig wird.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Urteransprüchen angegeben.
ίο Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der
Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels des Erfindungsgegenstandes näher erläutert
Es zeigt
F i g. 1 einen schematischen Schnitt durch einen Teil
einer passiven elektrooptischen Anzeigezelle und
F i g. 2 eine perspektivische Ansicht einer Einzelheit in vergrößertem Maßstab.
Die passive elektrooptische Anzeigezeile umfaßt eine vordere Platte 1 aus Glas, die von einer hinteren Platte 2
μ aus Keramik oder Glas durch einen Rahmen 3 getrennt
ist wobei diese drei Elemente dicht zusammengebaut sind. Die einander zugewandten Seiten dieser beiden
Platten 1 und 2 tragen Steuerelektroden 4 bzw. 5 und sind außerdem jeweils mit einer Ausrichtschicht 6 be
kleidet, die beispielsweise aus einem Magnesiumfluorid
(MgF2) oder einer cjasi monomolekularen Lecithinschicht besteht Es wird daran erinnert, daß eine Ausrichtschicht oder ein Ausrichtfilm in der Lage ist die
Moleküle eines Flüssigkristalls auszurichten, wenn letz
teres auf der Schicht aufgebracht wird. Eine solche
Schicht kann entweder durch Auftragen des ausrichtenden Materials vor dem Füllen der Zelle oder durch Mischen eines oberflächenaktiven Mittels mit dem Aktivbestandtcii verwirklicht werden, wobei das Mittel auf
den Platten adsorbiert wird und auf diese Weise das Ausrichten der Moleküle des Aktivbestandteils gewährleistet.
Ein Aktivbestandteil 7 ist zwischen den beiden Platten 1 und 2 im Inneren des Rahmens 3 eingeschlossen.
Dieser Aktivbestandteil wird aus einer Mischung aus nematischem Flüssigkristall mit negativer dielektrischer
Anisotropie, zweifarbigen Molekülen und einem chiralen Bestandteil gebildet, wie homöotrop er auch sein
mag, wenn kein elektrisches Feld an ihn angelegt wird,
d. h. daß die Moleküle des Flüssigkristalls dann senkrecht zu den Platten verlaufen, wie bei Ta in der Zeichnung dargestellt, während dagegen seine Struktur
schraubenförmig vei läuft, wenn es einem elektrischen Feld unterworfen wird, wobei die Achse der Schraube
so die Neigung hat, sich unter der Einwirkung des Feldes senkrecht zu den Platten auszurichten (siehe Moleküle
7b). und wobei ihre Steigung in der Größenordnung des die beiden Platten trennenden Zwischenraumes liegt. Es
ist auch festzustellen, daß die Moleküle in Berührung
mit den Platten (siehe Moleküle 7i>9senkrecht zu diesen
ausgerichtet verbleiben.
Man kann beispielsweise zur Verwirklichung des Aktivbestandteils 7 eine Mischung mit 1,75 Gew.-% Choleslerin-Oleyl-Karbonat (COC) als chirale Verbindung
so verwenden, mit 1 Gew.-% zweifarbigen Molekülen, beispielsweise die zweifarbigen Moleküle D3 aus dem
Haus BDH (Großbritannien), während der Rest von 97,25 Gew.-% das nematische Flüssigkristall ist, in diesem Bereich das riüssigkristall MBBA (Methoxybenzy-
lidenbutylanili;:), wobei der die beiden Platten trennende Abstand bei 8,6 μΓΠ liegt.
Die Erfahrung zeigt, daß, wenn die Zelle wie vorerwähnt mit der genannten Mischung hergestellt wird, sie
mit einer Steuerspannung von 3 Vt.fl-arbeiten kann, während
bei einer Zelle, die mit dem gleichen ncmatisehen
Flüssigkristall mit negativer dielektrischer Anisotropie (MBBA) arbeitet, die mit zweifarbigen Molekülen versehen
ist, aber keine chirale Verbindung enthält, wie sie kurz oben als Stand der Technik erwähnt wurde, die
Steuerspannung in der Größenordnung von 6 Vorliegen muß.
Der Betrieb der beschriebenen und dargestellten Zelle verläuft wie folgt: Bei fehlendem Feld hat die Ausrich'-schicht
beispielsweise eine quasi monomolekulare Lecithin-Schicht, die Wirkung, daß die senkrechten Moleküle
sich zu den Platten der Zelle ausrichten. Wenn man ein alternatives elektrisches Feld an die Elektroden
4 und 5 anlegt, dessen Frequenz zwischen 50 und 1000 Hz liegt, haben einerseits die den Platten der Zelle
nicht benachbarten Moleküle die Neigung, sich parallel zu diesen auszurichten, und andererseits haben diese
Moleküle aufgrund der chiralen Verbindung die Neigung, eine schraubenförmige Struktur anzunehmen, die
den Cholesterin-Flüssigkristallen eigen is·. Der zugeordnete
Effekt dieser beiden Verfahren führt zu einer Zelle, bei der in den Bereichen, wo ein elektrisches Feld
angelegt ist, die Moleküle in Schraubenform angelegt sind (F i g. 2), wobei die Achse a dieser Schraube die
Neigung hat, sich senkrecht zu den Platten der Zelle auszurichten: Je mehr das Feld ansteigt, desto mehr
biegt sich die Achse der Schraube zurück, wobei die in Berührung mit den Platten stehenden Moleküle Tb' ihrerseits
senkrecht zu diesen verlaufen.
Die zweifarbigen Moleküle integrieren sich in die Schraubenstruktur, und damit verläuft ihre Absorptionsachse
für das Licht nicht mehr senkrecht zu den Platten. So absorbieren sie Licht in diesen Bereichen, die
dann durch die zweifarbigen Moleküle in der Komplementärfarbe zu der/oder den absorbierten Wellenlängen
erscheinen. Der Kontrast in dunkel auf hellem Untergrund wird auch durch den Umstand verbessert, daß
eine Schuubenstruktur es ermöglicht, die beiden Bestandteile der elektromagnetischen Welle des nicht polarisierten
Lichts zu dämpfen, wobei die zweifarbigen Moleküle in der Struktur in Schraubenform ausgerichtet
sind.
Es ist zu bemerken, daß die Absorption des Lichts umso großer ist, je kleiner die Steigung der Schraube ist.
Wenn diese Steigung unter einen kritischen Punkt sinkt, gibt es für den Bestandteil bei Fehlen des Feldes kein
homöotropes Verhalten mehr. Der Gehalt des Aktivbestandteils an chiraler Verbindung liegt vorzugsweise
zwischen 0,5 und 5 Gew.-% und variiert als Funktion des Absiandes, der die beiden Platten trennt, wobei dieser
Gehalt umso größer ist, je kleiner dieser Abstand ist. Dieser Abstand liegt vorzugsweise zwischen 5 und
20μπι.
Es ist festgestellt worden, daß für gegenwärtig verfügbare Verbindungen die Steigung der Schraube in der
Größenordnung des die beiden Platten trennenden Abstandes liegen muß.
Es ist bekannt, daß bestimmte nematische Flüssigkristalle wie das ZLI 518 aus dem Hause Merck (Deutschland)
eine positive dieelektrische Anisotropie für niedrige Frequenzen aufweisen (in diesem Fall unter 10 kHz
bei Umgebungstemperatur), während sie bei viel höherer
Frequenz eine negative dielektrische Anisotropie aufweisen. Es versteht sich von selbst, daß derartige
Verbindungen auch ·;,ι der erfindungsgemäßen Zelle
verwendet werden können, wobei die Steuerung des Übereanees vom homöotroDen zum schraubenförmigen
Zustand durch ein Feld mit hoher Frequenz stattfindet, während das Auslöschen durch Anlegen eines Tel·
des mit niedriger Frequenz, begünstigt werden kann.
Hierzu I Blatt Zeichnungen
Claims (4)
1. Passive elektrooptische Anzeigezelle mit einem
Aktivbestandteil, der zwischen zwei Platten eingeschlossen ist, die durch einen Rahmen getrennt sind,
an dem die Platten dicht angebracht sind, wobei die Innenseiten der Platten Steuerelektroden tragen
und mit einer Schicht eines Stoffes zur homöotropen Ausrichtung der Moleküle des Aktivbestandteils bedeckt sind, wobei der Aktivbestandteil aus einer Mischung aus nematischem Flüssigkristall mit negativer dielektrischer Anisotropie, aus dichroischen Molekülen und einer chiralen Verbindung gebildet ist,
so daß die Anlegung eines elektrischen Feldes ihn von einer homöotropen in eine schraubenförmige
Struktur übergehen läßt, und wobei die Achse der Schraube dazu neigt sich senkrecht zu den Platten
auszurichten dadurch gekennzeichnet, daß die Ko&zintration der chiralen Verbindung eine
solche ist, daß die Steigung ρ der Schraube nicht wesentlich kleiner ist als der Abstand d, der die beiden Platten der Zelle voneinander trennt
2. Anzeigezelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß ihr Aktivbestandteil 0,5 bis 5 Gew.-%
einer chiralen Verbindung enthalt.
3. Anzeigezelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß der die beiden Platten trennende Abstand zwischen 5 und 20 μίτι liegt.
4. AnzeigeTelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das nematische Flüssigkristall
Methoxybenzolidenbutylanilin.it.
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