DE2837257A1 - Fluoreszenz-fluessigkristall-anzeigevorrichtung - Google Patents
Fluoreszenz-fluessigkristall-anzeigevorrichtungInfo
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Description
SHARP KABUSHIKI KAISHA, Osaka/Japan
n Fluoreszenz-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung "
Die Erfindung betrifft Fluoreszenz-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen,
die Flüssigkristall-Anzeigematerialien und darin gelöste fluoreszierende Materialien aufweisen.
Auf Grund der äußeren Anregung, z.B. durch ein elektrisches Feld, kommt es in den Fluoreszenz-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen
zu einer Lichtstreuung, wobei sichtbare Fluoreszenzstrahlung, die von den fluoreszierenden Materialien
emittiert wird, wirksam den Flüssigkristall-Materialien entnommen wird.
Als elektrooptische Effekte von Flüssigkristallen sind z.B.
der dynamische Streuungseffekt, der elektrische Feldeffekt bei verdrillt-nematischen Phasen, der Gast-Gastgeber-Effekt
und der cholesterich-nematische Phasenübergangseffekt bekannt. Diese elektrooptischen Effekte ermöglichen Anzeigen
durch Streuung oder Absorption von Umgebungslicht, während
lumineszierende Materialien von sich aus Lumineszenzanzeigen
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ergeben, z.B. Lampenanzeigen, Lumineszenzdiodenanzeigen, Elektrolumineszenzanzeigen, Plasmaanzeigen oder dergleichen.
Die auf elektrooptischen Effekten beruhenden Anzeigesysteme haben gegenüber dem letztgenannten Typ den Vorteil, daß
sie weniger Energie verbrauchen; andererseits besitzen sie jedoch, eine schlechtere Brillianz.
Durch die erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtungen wird dieses
Problem behoben, da diese den niedrigen Energieverbrauch der sogenannten passiven, nicht lumineszierenden Anzeigesysteme
aufweisen und durch Verwendung einer Eigenlumineszenzkomponente eine helle, brilliante Anzeige ergeben.
R. D. Larrabee hat bereits vorgeschlagen, einem Flüssigkristallmaterial
ein fluoreszierendes Material zuzusetzen, und die Fluoreszenzintensität des Materials durch ein elektrisches
Feld zu variieren; vgl. RCA Review, Bd. 34, S. 329 (1973). In dem Artikel ist jedoch angegeben, daß keine
Flüssigkristallmaterialien gefunden wurden, die kein UV-Licht bei Raumtemperatur absorbieren. Dies beruht vermutlich
darauf,"daß bei der Absorption variierender Lichtmengen durch ein fluoreszierendes Material in einem Flüssigkristallmaterial
entsprechend der Orientierung des Flüssigkristalls, um die Fluoreszenzintensität mit der Lichtabsorption zu
variieren, das Anregungslicht durch die Flüssigkristallschicht
absorbiert wird, ohne da s fluoreszierende Material wirksam anzuregen.
In der US-PS 3 844 637 sind fluoreszierende Flüssigkristallmaterialien
beschrieben, die 4'-Methoxy- (oder -Äthoxy)-benzyliden-4-n-butylanilin
enthalten. Diese Materialien absorbieren jedoch Licht im violetten oder nahen ultravioletten
Bereich und ermöglichen keine wirksame Anregung des fluoreszierenden Materials.
Ziel der Erfindung ist es, lumineszierende Anzeigevorrichtungen
mit niedrigem Energieverbrauch bereitzustellen, in
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denen Flüssigkristallmaterialien verwendet werden, die bei der externen Anregung durch ein elektrisches Feld, ein magnetisches
Feld, thermische oder mechanische Einwirkung in irgendeiner der nematischen, smektischen und cholesterischen
Mesophasen eine Lichtstreuung bewirken.
Das in der Lumineszenz-Anzeigevorrichtung erzeugte Lumineszenzlicht
soll nicht in den Anzeigebereich der Vorrichtung gestreut werden, wenn diese nicht angeregt wird, während
es wirksam in den Anzeigebereich der Vorrichtung gestreut werden soll, wenn sie aktiviert wird.
Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, Lumineszenzanzeigevorrichtungen
mit niedrigem Energieverbrauch bereitzustellen, bei denen ein Flüssigkristallmaterial aus einer
cholesterischen Mesophase und ein Fluoreszenzmaterial verwendet werden, das sichtbare Fluoreszenzstrahlung emittiert.
Gegenstand der Erfindung ist eine Fluoreszenz-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung,
die gekennzeichnet ist durch ein Flüssigkristallmaterial in Form einer nematischen, smektischen
oder cholesterischen Mesophase und ein fluoreszierendes Material, das sichtbare Fluoreszenzstrahlung emittieren kann.
Das Flüssigkristallmaterial ergibt bei der externen Anregung durch ein elektrisches Feld, ein magnetisches Feld,
erhöhte Temperatur, mechanischen Stoß oder dergleichen, ein LichtStreuungsphänomen. Das Anregungslicht zum Aktivieren des fluoreszierenden Materials und die von diesem
emittierte sichtbare Fluoreszenzstrahlung müssen beide das Flüssigkristallmaterial durchdringen, das das fluoreszierende
Material umschließt. Daher kann die sichtbare Fluoreszenzstrahlung in einen Anzeigebereich der Fluoreszenz-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
übertragen werden, während die Fluoreszenz-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung aktiviert
ist.
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In einer anderen Ausfuhrungsform wird die sichtbare
Fluoreszenzstrahlung, die von dem fluoreszierenden Material
emittiert wird, daran gehindert, aus dem Anzeigebereich der Fluoreszenz-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung zu streuen,
während diese nicht aktiviert wird. Zu diesem Zweck bringt man einen transparenten Film auf ein Paar von gegenüberliegenden
Platten auf, die das Flüssigkristallmaterial und das fluoreszierende Material enthalten. Der transparente Film
hat für die sichtbare Fluoreszenzstrahlung einen höheren Brechungsindex als das Plattenpaar. Diese Anordnung bewirkt
eine Totalreflexion der sichtbaren Fluoreszenzstrahlung. Vorzugsweise ist der transparente Film nur in dem restlichen
Bereich mit Ausnahme des Bereiches angeordnet, in dem durch die äußere Anregung ein Licht-StreuungsZentrum erzeugt wird.
An den Rändern bzw. Kanten des transparenten Films können Spiegelflächenbehandlungen angewandt und außerdem reflektierende
Schichten gebildet werden.
Als eine weitere Maßnahme zum Unterbinden einer unnötigen Streuung der sichtbaren Fluoreszenzstrahlung aus dem Anzeigebereich
der nicht-aktivierten Fluoreszenz-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung kann ein zweiter transparenter Film auf
ein Paar gegenüberliegender Platten aufgebracht werden, die das Flüssigkristallmaterial und das fluoreszierende Material
enthalten. Der Brechungsindex des zweiten transparenten Films ist über die Wellenlänge der emittierten sichtbaren
Fluoreszenzstrahlung niedriger als der des Flüssigkristallmaterials.
An den Rändern bzw. Kanten der Fluoreszenz-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
können ebenfalls Spiegelbehandlungen angewandt und außerdem reflektierende Schichten gebildet werden.
In einer anderen Ausführungsform streut die aus dem fluoreszierenden
Material emittierte sichtbare Fluoreszenzstrahlung wirksam aus dem Anzeigebereich der Fluoreszenz-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung,
während diese aktiviert ist.
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Zu diesem Zweck werden auf den periphären Rändern bzw. Kanten der Fluoreszenz-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung stark
reflektierende Schichten gebildet. Mit einer Hintergrundplatte kann die Reflexion noch weiter verbessert werden,
indem man die Spiegelbehandlung an einer Anzeigenseitenfläche der Hintergrundsplatte anwendet, deren Absorption sich
über den Bereich des Emissionsspektrums des fluoreszierenden Materials erstreckt.
In einer weiteren Ausführungsform werden als Flüssigkristallmaterialien
dieselben wie in der cholesterischen Mesophase verwendet, wodurch das fluoreszierende Material wirksam angeregt
werden kann und eine verbesserte Anzeige der Fluoreszenz-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
ergibt. Als Ausgangsorientierung der Moleküle der Flüssigkristall-Materialien der cholesterischen Mesophase können sowohl die Grandjean-Textur
als auch die fokal-konische Textur angewandt werden.
In der Zeichnung ist die Erfindung anhand beispielhafter Ausführungsformen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. · 1; einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Fluoreszenz-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung;
Fig. 2 das Anzeigeprinzip der Vorrichtung von Fig. 1 in
u Gegenwart bzw. Abwesenheit eines angelegten elektrischen
Feldes;
Fig. 4 graphische Darstellungen der Absorptionseigenschaften der erfindungsgemäß bzw. nach dem Stand der
Technik angewandten Flüssigkristallmaterialien;
Fig. 6 eine graphische Darstellung der Absorptionsspektren eines erfindungsgemäßen fluoreszierenden Materials;
Fig. 7 eine graphische Darstellung der Emissions- und Ab-
. Sorptionsspektren des erfindungsgemäßen fluoreszie-.
rennen Materials Anthracen.
Fig. 8 einen Querschnitt durch eine andere erfindungsgemäße Fluoreszenz-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung;
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Fig. 9 eine graphische Darstellung der Kontrasteigenschaften der Vorrichtung von Fig. 8;
Fig. 10 einen Querschnitt durch eine weitere Fluoreszenz-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung,
die in jeder Hinsicht der von Fig. 1 ähnlich ist, jedoch eine Hintergrundplatte · aufweist;
Fig. 11 die Anzeigeprinzipien der Vorrichtung von Fig. 10
un in Gegenwart bzw. Abwesenheit eines angelegten elektrischen
Feldes;
Fig. 13 einen Querschnitt durch eine weitere Fluoreszenz-Flüssigkristall·-
Anzeigevorrichtung der Erfindung;
Fig. 14 die Anzeigeprinzipien der Vorrichtung von Fig. 13 in
un Gegenwart bzw. Anwesenheit eines eiektrischen Feldes;
Fig. 16 Querschnitte durch weitere erfindungsgemäße Fluoreszenz-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen;
Fig. 18 die Arten der Lichtfortpflanzung in der Vorrichtung
Und 20 von Fig. 10;
Fig.19(A) einen Querschnitt bzw. eine perspektivische An-
un sieht einer weiteren Fluoresenz-Flüssigkristall-.
Anzeigevorrichtung der Erfindung und
Fig. 21 Querschnitte durch weitere Fluoreszenz-Flüssigkrista^-Anzeigevorrichtungen
der Erfindung.
Die Anzeigevorrichtungen der Erfindung umfassen im wesentlichen mindestens ein Paar von Elektroden, eine Einrichtung
zum Anlegen von Spannung und zwei parallele Platten, zwischen denen sich eine fluores2ierende Flüssigkristallmischung befindet.
Die Vorrichtung von Fig. 1 umfaßt eine Anzeigeelektrode 1 aus einem transparenten Material, wie In3O3, SnO2
oder TiO-1 die auf der Innenoberfläche einer transparenten
Grundplatte 2 aus Glas, Quarz, Acrylharz, Polyäthylen oder dergleichen haftet. Die Grundplatte 2 ist mit einer Seitenwand
3 aus einem Epoxyharz, Siliconharz, Glasfrittenmate-
rial. Kunststoff oder dergl. versehen, so daß ein Behälter
entsteht. Gegenüber der transparenten Grundplatte 2 ist eine Hinterplatte 4 aus einem transparenten oder reflektierenden
Material angeordnet. Gegenüber der Anzeigeelektrode
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befindet sich auf der Innenoberfläche der Hinterplatte 4
eine hintere Elektrode 5 aus einem reflektierenden Material,
wie Al, Au, Cr oder Ag, oder einem transparentem Material, wie In3O3, SnO2 oder TiO3. Die Hinterplatte 4 und/oder die
hintere Elektrode 5 können aus einem reflektierenden Material bestehen. Die hintere Elektrode 5 ist vorzugsweise
gemustert. Der Behälter ist mit einem Flüssigkristallmaterial
6 in Form einer choIesterisehen Mesophase gefüllt.
Die Anzeigeelektrode 1 und die hintere Elektrode 5, die mit
dem Flüssigkristallmaterial 6 in Berührung stehen, sind
mit einer Flüssigkristallmolekül-Orientierungsschicht 7 bedeckt, z.B. einer Schleifschicht, einer Schicht aus SiO,
SiO2 oder dergleichen, die durch Winkelabscheidung gebildet
worden ist, oder einer Schicht aus einem Netzmittel, das langkettige Alkyl- oder Fluoralkylreste aufweist oder
ein Aminosilan enthält. Das Flüssigkristallmaterial 6 enthält ein Zweifarben-absorbierendes fluoreszierendes Material.
Im folgenden wird die Betriebsweise der Vorrichtung von
Fig. 1" anhand der Fig. 2 bis 6 erläutert: Das Flüssigkristallmaterial 6 ist im wesentlichen eine
cholesterische Mesophase mit einer großen Dielektrizitätskonstanten in Richtung der Längsachse (positive dielektrische Anisotropie) der Formel (I)
CN
(trans-4-n-Alkyl-4'-cyanphenyl-cyclohexan),
wobei R ein n-Alkylrest ist, z.B. C3H7, C5H . oder C7H^5.
Fig. 4 zeigt die Wellenlängenabhängigkeit des Absorptionsspektrums
im Falle von R = C3H7. Die Wellenlänge (nm) ist
als Ordinate und die Absorption als Abszisse aufgetragen,
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wobei die Konzentration von
1 mg/100 ml beträgt und a den Abstand zwischen der transparenten
Grundplatte 2 und der Hinterplatte 4 bedeutet. Es zeigt sich, daß das Flüssigkrxstallmaterial
bei Wellenlängen unterhalb 250 nm stark absorbiert, jedoch im nahen Ultraviolettbereich nur geringe oder keine Absorption
aufweist, so daß es ein bevorzugtes Lösungsmittel für das fluoreszierende Material darstellt.
Ähnliche Ergebnisse werden mit Flüssigkristallmaterialien 6 erzielt, bei denen R C5H11 oder C7H15 bedeutet. Dagegen absorbiert
4'-Methoxybenzyliden-4-n-buty!anilin (MBBA) unter
denselben Bedingungen wie in Fig. 4 hinsichtlich der Konzentration, der Dicke und der Lösungsmittel Licht bei Wellenlängen
unterhalb 350 nm und eignet sich daher nicht zum Anregen der fluoreszierenden Materialien; vgl. Fig. 5.
Beispiele für geeignete fluoreszierende Materialien sind
aromatische Verbindungen, wie Anthracen, Tetracen, Pyren, Pyronin G, Pyronin B, Rhodamin 6G-perchlorat, Kryptocyanin,
Cumarin· 6, Cumarin 7, Fluorescein, 9,10-Dimethylanthracen,
9,10-Diphenylanthracen, Perylen, Fluoren, p-Quaterphenyl,
Rubren, Terphenyl, 2,5-Diphenylfuran, 2,5-Diphenyloxazol,
2-Pheny1-5-(4-biphenyIyI-1,3,4-oxadiazol), 1,4-BiS-ZS-(5-phenyloxazolyDJ-benzol,
Samaron Brilliant Yellow H6GL, Brilliant Phosphin, Primulin 0, 1 ,8-Diphenyl-1 ,3 ,5 ,,7-octatetracen,
Acridingelb, Thioflavin S, Pyronin GS und 1,12-Benzperylen.
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Die Absorptionsspektren von fluoreszierenden Materialien sind im allgemeinen anisotrop und die Absorption in der
Längsachse erfolgt oft bei längeren Wellenlängen als die Absorption in Richtung der kurzen Achse, wie aus Fig. 6 hervorgeht,
in der I1 das Absorptionsspektrum eines fluoreszierenden
Materials in Richtung der langen Achse, I2 in
Richtung der kurzen Achse und I3 das Absorptionsspektrum
eines Flüssigkristallmaterials in Richtung der langen Achse bedeuten. Die Wellenlänge ist als Abszisse gegen die Absorption
als Ordinate aufgetragen.
Anregungslicht mit einer Wellenlänge λ·., r bei der die Absorption
von I1 am höchsten ist, wird der Anzeigevorrichtung
von Fig. 1 zugeführt. Wenn die Schwingungsrichtung des einfallenden Lichts 9 im elektrischen Feld, wie in Fig. 2 gezeigt,
parallel zur Längsachse des fluoreszierenden Materials liegt, absorbiert das Material das Anregungslicht 9 entsprechend
dem Absorptionsspektrum I1 von Fig. 6 und emittiert
die Fluoreszenzstrahlung 10. Falls sie jedoch, wie in Fig. 3 gezeigt, parallel zur kurzen Achse ist, absorbiert das
Material nicht das. Anregungslicht 9 mit der Wellenlänge Λ*
entsprechend dem Absorptionsspektrum 1_ von Fig. 6 und emittiert auch keine Fluoreszenzstrahlung. Diese beiden optischen
Schwingungstypen werden in der Anzeigevorrichtung der Erfindung angewandt. Die Anzeigeelektrode 1 und die hintere
Elektrode 5 werden über einen Schalter 11 mit einer Wechselstromquelle
12 verbunden, um an die Flüssigkristallmischung in dem Behälter zur Steuerung der beiden optischen Schwingungstypen
über die Elektroden 1 und 5 eine Spannung anzulegen. Bei angelegter Spannung ist das Flüssigkristallmaterial
entsprechend Fig. 3 orientiert, während das Material beim Abschalten der Spannungsquelle die in Fig. 2 gezeigte Orientierung
annimmt.
Da das Fluoreszenzspektrum und das Absorptionsspektrum spiegelbildlich
sind, kann die gewünschte Fluoreszenzfarbe
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durch Verwendung eines fluoreszierenden Materials erzielt
werden, das ein der gewünschten Fluoreszenzfarbe entsprechendes Absorptionsspektrum aufweist. Das Fluoreszenzspektrum
und das Absorptionsspektrum von Anthracen sind in Fig. 7 gezeigt, wobei die Wellenlänge als Abszisse gegen die Absorption
bzw. Fluoreszenzintensität als Ordinate aufgetragen ist. Die durchgehende Linie zeigt das Absorptionsspektrum
und die unterbrochene Linie das Fluoreszenzspektrum.
Die Vorrichtung von Fig. 2 und 3 enthält ein Flüssigkristallmaterial
mit einer positiven dielektrischen Anisotopie, wobei -die horizontal orientierte Grandjean-Textur mit der
cholesterichen Mesophase als Ausgangsorientierung angewandt wird. Man kann aber auch Flüssigkristallmaterialien mit
einer negativen dielektrischen Anisotopie verwenden, wobei eine vertikale Ausgangsorientierung angewandt wird. Bei
Flüssigkristallmaterialien mit einer cholesterischen Mesophase kann eine fokal-konische Textur angewandt werden.
Während die Vorrichtung von Fig. 1 eine sandwichartige Elektrodenanordnung
aufweist, besitzt die Anzeigevorrichtung von Fig. 8 eine interdigitale Elektrodenanordnung. In der
Zeichnung sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Eine transparente Grundplatte 2, eine Seitenwand 3 und eine Hinterplatte 4 bilden einen Behälter, der mit einem Flüssigkristallmaterial·
6 und einem fiuoreszierenden Material 8 gefüllt ist. Ein an der Innenfläche der Hinterplatte 4 angeordnetes
Elektrodenpaar 13 ist über einen Schalter 11 mit einer Wechselspannungsquelle 12 verbunden. Falls das Flüssigkristallmaterial
eine positive dielektrische Anisotopie aufweist, wird eine vertikale Ausgangsorientierung angewandt,
während bei negativer dielektrischer Anisotropie eine horizontale Orientierung angewandt wird. Falls das Flüssigkristallmaterial
eine frequenzabhängige dielektrische Anisotropie aufweist, kann die Orientierung anstatt mit dem
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Schalter 11 durch Änderung der Frequenz gesteuert werden. Dies ist auch bei der sandwichartigen Elektrodenanordnung
durchführbar.
Obwohl die vorstehend beschriebenen Vorrichtungen zur Änderung der Orientierung des fluoreszierenden Materials 8 den
auf der dielektrischen Anisotropie beruhenden elektrischen Feldeffekt nutzen, kann die Orientierung auch durch die
Leitfähigkeitsanisotropie verändert werden. Dies erfordert
die Anwendung einer Frequenz f < σ.. / ε. . ε , wobei 6**
die Leitfähigkeit in Richtung der Längsachse der Flüssigkristallmoleküle/ ^11 die relative Dielektrizitätskonstante
in derselben Richtung und £ die Vakuum-Dielektrizitätskonstante bedeuten.
Als Flüssigkristallmaterialien 6 eignen sich neben den vorstehend
genannten Cyclohexanverbindungen der Formel
R,
in der R den n-Alkylrest c,H_f C1-H11 oder C7H11. bedeutet,
J / Oll /IO
z.B. die folgenden Verbindungen:
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wobei R und R Alkylreste mit 3 bis 9 Kohlenstoffatomen sind. Verzweigte Alkylreste mit elektrooptischer Aktivität
können durch die entsprechenden n-Alkylreste ersetzt
werden.
In der folgenden Tabelle I sind die Temperaturbereiche für spezifische Flüssigkristallmaterialien angegeben. Die Umwandlungstemperatur
des Flüssigkristallmaterials von der nematischen Mesophase in einen Kristall ist mit T und
die Umwandlungstemperatur von der nematischen Mesophase zur Flüssigkeit mit T„T bezeichnet.
Flüssig.kristallmaterial TMr.(eC) T..TT(OC)
28 70
30 87
42 45
30 55
30 57
Unter Verwendung der in Tabelle 1 genannten Flüssigkristallmaterialien
können natürlich auch entsprechende Gemische hergestellt werden. Ferner können z.B. die folgenden
Flüssigkristallmaterialien, die eine Absorptions-
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kante auf der kurzwelligen Seite aufweisen, zum Mischen verwendet werden:
wobei R ein Alkylrest mit 3 bis 9 Kohlenstoffatomen ist.
Die genannten Hilfs-Flüssigkristallmaterialien werden jedoch
vorzugsweise in einer Menge von weniger als 3/10 der Summe der Flüssigkristallmaterialien mit Cyclohexanstruktur
zugemischt, da sie andernfalls die Eigenschaften der Flüssigkristalle mit Cyclohexanstruktur beeinträchtigen.
Fig. 9 zeigt die Kontrasteigenschaften einer Anzeigevorrichtung gemäß Fig. 8, die das Flüssigkristallgemisch
11ZLI-108 3" der Merck & Co. , Inc., enthält.
Der ZLI-1O83-Flüssigkristall ist ein Gemisch aus 4'-n-Propylcyclohexyl-4-cyanbenzol,
4'-n-Pentylcyclohexyl-4-cyanbenzol
und 4'-n-Heptylcyclohexyl-4-cyanbenzol;
TCN= -30C, TNI= 51°C, ^(20° C) = 21,0 cP, £., = 15,2, S2 = 5,1
Hierbei bedeuten Trq die Umwandlungstemperatur Kristall/
smektische Phase, T die Umwandlungstemperatur smektische
Phase/nematische Phase, /J(20°C) die Viskosität bei 20°C, ·£.. die spezifische induktive Kapazität in Richtung der
Längsache und £_ die spezifische induktive Kapazität in
Richtung der kurzen Achse. In Fig. 9 ist die wirksame angelegte Wechselstromspannung als Abszisse gegen die Fluoreszenzintensität
als Ordinate aufgetragen. Es werden folgende Testergebnisse erzielt:
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Das Flüssigkristallgemisch"ZLI-iO83" (Fig. 9) wird mit
0,02 Gewichtsprozent des fluoreszierenden Materials
"Samaron Brilliant Yellow H6GL" versetzt. Das Flüssigkristallgemisch weist eine Dicke von 10 um und eine Temperatur von 250C auf. Die Anregung erfolgt mit einer Quecksilber-Hochdrucklampe. Die Vorrichtung wird bei 5 Volt und einer Wellenlänge von 590 nm geprüft, wobei eine Anstiegszeit von
50 msec und eine Abklingzeit von 60 msec ermittelt werden.
0,02 Gewichtsprozent des fluoreszierenden Materials
"Samaron Brilliant Yellow H6GL" versetzt. Das Flüssigkristallgemisch weist eine Dicke von 10 um und eine Temperatur von 250C auf. Die Anregung erfolgt mit einer Quecksilber-Hochdrucklampe. Die Vorrichtung wird bei 5 Volt und einer Wellenlänge von 590 nm geprüft, wobei eine Anstiegszeit von
50 msec und eine Abklingzeit von 60 msec ermittelt werden.
Die erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtungen zeichnen sich
daher durch den niedrigen Energieverbrauch passiver Anzeigesysteme aus und enthalten eine selbst-lumineszierende
Komponente für eine ausgezeichnete aktive Anzeige. Sie eignen sich daher zur Herstellung von Anzeigen für die verschiedensten Geräte, z.B. tragbare oder Tischrechner, Tischuhren, Armbanduhren, Meßgeräte oder Thermometer.
daher durch den niedrigen Energieverbrauch passiver Anzeigesysteme aus und enthalten eine selbst-lumineszierende
Komponente für eine ausgezeichnete aktive Anzeige. Sie eignen sich daher zur Herstellung von Anzeigen für die verschiedensten Geräte, z.B. tragbare oder Tischrechner, Tischuhren, Armbanduhren, Meßgeräte oder Thermometer.
Da die Flüssigkristallmaterialien als cholesterische Mesophasen vorliegen, werden fluoreszierende Anzeigen erhalten,
wenn man das Vorhandensein bzw. die Abwesenheit der Fluoreszenz steuert. Ferner können bei Flüssigkristallmaterialien
in Form von cholesterischen Mesophasen auch Mehrfach-Ansteuerungen unter Ausnutzung ihrer Speichereigenschaften
angewandt werden.
angewandt werden.
Obwohl vorstehend reflektierende Anzeigevorrichtungen beschrieben wurden, umfaßt die Erfindung auch durchlässige
Ausführungsformen, bei denen die Elektroden und Grundplatten transparent sind und vorzugsweise in Kombination mit einer Anregungslichtquelle verwendet werden.
Ausführungsformen, bei denen die Elektroden und Grundplatten transparent sind und vorzugsweise in Kombination mit einer Anregungslichtquelle verwendet werden.
Fig. 10 zeigt eine weitere Fluoreszenz-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung,
bei der das eingefüllte Flüssigkristallmaterial aufgrund der externen Anregung durch ein elektrisches
oder magnetisches Feld, Temperaturerhöhung oder mechanischen Stoß unabhängig davon, ob seine Mesophase nema-
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tisch, cholesterisch oder smektisch ist, ein LichtStreuungsphänomen hervorruft. Beispiele für derartige Lichtstreuungsphänomene
sind:
Eine dynamische Streuung der Flüssigkristallmaterialien, wenn nematische Flüssigkristallmaterialien mit einer negativen
dielektrischen Anisotropie mit einem Elektrolyten, z.B. einem quarternären Ammoniumsalz, versetzt werden, der Speichereffekt
von gemischten Flüssigkristallmaterialien, die nematische und cholesterische Flüssigkristallmaterialien
enthalten, und der Phasenübergangseffekt, bei dem das Flüssigkristallmaterial
von den Grandjean-Texturen der cholesterischen
Mesophase in deren fokal-konische Texturen und schließlich in die nematische Mesophase umgewandelt wird.
Die für die Fluoreszenz-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
von Fig. 10 geeigneten Flüssigkristallmaterialien enthalten verschiedene Additive zur Erzielung einer bestimmten
Leitfähigkeit, Aktivierungsmittel zum Einstellen der Neigung der cholesterischen Mesophase bzw. Orientierungsmittel
zur Orientierung der Flüssigkristallmaterialien.
Um bei der Anregung durch das einfallende Licht eine wirksame
Fluoreszenz zu erzielen, sollen sich sowohl das einfallende Licht als auch die Fluoreszenzstrahlung vorzugsweise
in dem Flüssigkristallmaterial fortpflanzen.
Fig.. 10 zeigt eine ähnliche Fluoreszenz-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
wie die von Fig. 1, jedoch ist zusätzlich eine Hintergrundplatte 14 vorgesehen. Ähnliche Elemente,
die denen von Fig. 1 entsprechen, sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Das fluoreszierende Material muß nicht
dichroitisch sein.
Die Hintergrundsplatte 14 ist vorzugsweise eine gefärbte
Platte, deren Absorptionsspektrum dem Emissionsspektrum des fluoreszierenden Materials 8 entspricht, wodurch eine deut-
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lichere Anzeige erzielt wird.
Die Fig. 11 und 12 erläutern die Anzeigeprinzipien der Vorrichtung
von Fig. 10 in Gegenwart bzw. Abwesenheit eines angelegten elektrischen Feldes. Obwohl in Fig. 11 das
fluoreszierende Material 8 aufgrund des einfallenden Lichtes hv1 eine Fluoreszenzstrahlung hv„ ergibt, ist das das
fluoreszierende Material 8 enthaltende Flüssigkristallmaterial
6 einige bis einige 10 um dick und die Fluoreszenzstrahlung
kann sich daher nicht in Breitenrichtung der Fluoreszenz-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung ansammeln.
In senkrechter Richtung zur Breite der Vorrichtung kann dagegen die Fluoreszenzstrahlung akkumuliert werden, da das
Flüssigkristallmaterial 6 in einer Dicke von einigen mm bis einigen cm vorhanden ist. Die Fluoreszenzstrahlung
kann jedoch aus dem Anzeigebereich der Fluoreszenz-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
aufgrund der gleichmäßigen Orientierung des Flüssigkristallmaterials 6 nicht austreten.
Die Fluoreszenz wird durch das Flüssigkristallmaterial 6 gedämpft, was als "Dunkelzustand" der Fluoreszenz-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
bezeichnet wird*
In Fig. 12 bewirkt eine Lichtrefle'xion oder Lichtstreuung
ein Austreten der Fluoreszenzstrahlung hv_ aus dem Anzeigebereich der Fluoreszenz-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung,
so daß.ein Beobachter 15 die Anzeige sehen kann. Das Licht reflektierende oder Licht streuende Zentrum 16 wird durch die
vorstehend beschriebenen LichtStreuungsphänomene erzeugt«
Es wird eine Fluoreszenz-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung verwendet, bei der die transparente Grundplatte 2 und die
Hinterplatte 4 aus Glas bestehen, die Anzeigeelektrode 1 und die Rückelektrode 5 aus In3O3 hergestellt sind und die
Seitenwand 3 ein Abstandhalterelement aus einem Epoxyharz
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ist. Die Flüssigkristallmolekül-Orientierungsschicht 7 ist eine Schleifschicht aus SiO- und die Hintergrundplatte
14 besteht aus schwarzem Papier. Das Flüssigkristallmaterial 6 ist eine cholesterische Mesophase, die das Biphenyl-Flüssigkristallmaterial
"E-8" der BDH Chemicals Ltd. und die optisch aktive Substanz "CB-15" derselben Firma in einer
Menge von 10 Gewichtsprozent enthält. Das fluoreszierende
Material 8 ist Pyronin B. Unter diesen Bedingungen ist die Anzeige hellrosa gefärbt und das Kontrastverhältnis beträgt
10 : 1 .
Es wird eine Fluoreszenz-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung verwendet, die mit Ausnahme der Hintergrundplatte 14, dem
Flüssigkristallmaterial 6 und dem fluoreszierenden Material
8 der von Beispiel 1 entspricht. Die Hintergrundplatte 14 besteht aus blauem Papier und das fluoreszierende Material
8 ist Rhodamin 6G. Als Flüssigkristallmaterial 6 werden MBBA
(CH3O
und 10 Gewichtsprozent der folgenden Verbindung verwendet:
* — CH3 00C—/q\
^- NO.
CH3 NO,
Das Flüssigkristallmaterial 6 enthält ferner p-Sthoxybenzyliden-p'-butylanilin
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C C2H
2H5
Unter diesen Bedingungen ist die Anzeige orange gefärbt und das Kontrastverhältnis beträgt 5:1.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die von
dem fluoreszierenden Material 8 emittierte sichtbare Fluoreszenzstrahlung daran gehindert, aus der Anzeigefläche
der Fluoreszenz-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung zu streuen, während diese nicht aktiviert wird. In Fig. 10
neigt die von dem fluoreszierenden Material 8 emittierte
Fluoreszenzstrahlung dazu, aus der transparenten Grundplatte
2 und der Hinterplatte 4 zu streuen, so daß sie nicht das Lichtstreuungszentrum 16 erreicht und deshalb keinen
ausreichenden Anzeigekontrast ergibt.
Um diesen Mangel zu beheben, wird ein transparenter Film mit hohem Brechungsindex vorgesehen, der eine Totalreflexion
der aus.der Kristallmaterialschicht streuenden Fluoreszenzstrahlung
bewirkt, so daß die Fluoreszenzstrahlung genau das LichtstreuungsZentrum trifft. Der transparente Film ist
auf der transparenten Grundplatte 2 angeordnet. Diese Anordnung erhöht den Anzeigekontrast erheblich.
Fig. 13 zeigt eine Fluoreszenz-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit jeweils einem transparenten Film 17 auf der
transparenten Grundplatte 2 und der Hinterplatte 4. Ähnliche Elemente, die denen von Fig. 10 entsprechen, sind mit
gleichen Bezugszeichen versehen. Der Brechungsindex des transparenten Films 17 ist höher als der der transparenten
Grundplatte 2 und der Hinterplatte 4 über den Fluoreszenz-Wellenlängenbereich.
Die Fig. 14 und 15 erläutern das Anzeigeprinzip der Fluoreszenz.-Flüssigkr
istall-Anzeige von Fig. 13 in Abwesenheit bzw. Gegenwart eines elektrischen Feldes. Die Fluoreszenzstrah-
909812/0736 ~23~
lung kann in einer Richtung orthogonal zur Breite der Fluoreszenz-Flüssigkristail-Anzeigevorrichtung in einer
Schicht 20 aus dem Flüssigkristallmaterial 6 und dem fluoreszierenden Material 8 sowie dem vorstehend beschriebenen
transparenten Film 17 akkumuliert werden. Wie deutlich in Fig. 14 gezeigt ist, wird die Fluoreszenzstrahlung
durch die Schicht 20 und den transparenten Film 17 daran
gehindert, aus der Anzeigefläche der Fluoreszenz-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
zu streuen. Dies wird als "Dunkelzustand" der Fluoreszenz-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
bezeichnet.
Andererseits ist in Fig. 15 gezeigt, daß die Fluoreszenz-Strahlung
hv», die durch die Schicht 20 bzw. den transparenten
Film 17 eingeschlossen wird, durch das Lichtstreuungszentrum
16 aus der Anzeigefläche gestreut wird. Dies wird als "Anzeige" der Fluoreszenz-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
bezeichnet.
Bei einer Fluoreszenz-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung vom reflektierenden Typ zeichnet sich die Anzeigefläche dadurch
aus, daß sie sowohl die Fortpflanzung des Anregungslichts für das fluoreszierende Material 8 als auch die der
daraus emittierten Fluoreszenzstrahlung ermöglicht. Es versteht
sich von selbst, daß die übrigen Materialien der Fluoreszenz-Flüssigkristall·-Anzeigevorrichtung außerhalb
des Anzeigebereiches nicht die Fortpflanzung des Anregungslichtes und der Fluoreszenzstrahlung gewährleisten müssen.
Andererseits soll beim durchlässigen (permeablen) Typ die
transparente Grundplatte 2 die Fortpflanzung der.Fluoreszenzstrahlung
ermöglichen, während sie gegenüber dem Anregungslicht nicht transparent sein muß. Die Hinterplatte 4,
von der aus das Anregungslicht auf die Fluoreszenz-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
einwirkt, soll die Fortpflanzung des Anregungslichts ermöglichen. Andererseits ist es nicht
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erforderlich, daß die Hinterplatte die Fluoreszenzstrahlungverbreitet.
Für den transparenten überzug 17 eignen sich z.B. die folgenden
Materialien:
Al3O3 (n = 16,3), Sb3O3 (n=2,0), Sb2S3 (n=3,01),
Bi2O3(n=2,4), CdSe(n=2,33), CdS(n=2,4), CdTe(n=2,6),
CeF3(n=1,7), CeO3(n=2,1), Cr3O3(n=2,4), HfO2(n=2,O)
PbF2(n=1,75) , MgO(n=1,7), Nb3O5 (n=1 ,9) , SiO(n=1,9),
Ta2O5 (n=2,1) , SnO2(n=2,1), TiO3(n=2,4), Y2O3Oi=I, 8),
ZnSe(n=2,6), ZnS(n=2,3), ZrO2(n=2,1)
(n = Brechungsindex).
Der transparente überzug 17 kann z.B. durch Vakuumaufdampf
ung, chemische Dampfabscheidung (CVD), Sputtern, Beschichten oder Aufkleben aufgebracht werden. Ferner kann
der transparente überzug 17 aus mehreren Filmen der genannten
Materialien bestehen oder so zusammengesetzt sein, daß eine Schicht des transparenten Überzugs 17 kontinuierlich
veränderte Brechungsindices aufweist. Vorzugsweise
ist der transparente Film 17 in dem restlichen Bereich ausserhalb des Bereiches angeordnet, in dem die externe Anregung,
z.B. durch ein elektrisches Feld, erfolgt. Dies hat seinen Grund darin, daß die Fluoreszenzstrahlung das LichtstreungsZentrum
16 erreichen soll.
Fig. 16 erläutert eine Anwendung der Fluoreszenz-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
von Fig. 13, wobei eine reflektierende Schicht 19 an den Außenkanten des transparenten
Films 17 vorgesehen ist. Diese können aber auch mit einer Spiegelfläche versehen werden. Eine derartige Anordnung
bewirkt, daß die Fluoreszenzstrahlung an der Außenfläche der Anzeigevorrichtung in Richtung auf das Licht=
streuungsZentrum 16 gestreut wird.
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Beispiel 3
Es wird eine Fluoreszenz-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gemäß Fig. 13 geprüft, bei der die transparente Grundplatte
2 und die Hinterplatte 4 aus Natronglas von 1,7 mm Dicke bestehen,die
Anzeigeelektrode 1 und die Rückelektrode 5 aus In3O3 hergestellt sind und die Flüssigkristallmolekül-Orientierungsschicht
7 aus SiO„ besteht, das mit dem Orientierungsmittel
"Acid-T" der Merck & Co., Inc., beschichtet ist. Das Flüssigkristallmaterial 6 ist eine cholesterische
Mesophase, das ein Biphenyl-Flüssigkristall-Material "E-8" der BDH Chemicals Ltd. und 10 Gewichtsprozent der optisch
aktiven Substanz "CB-15" derselben Firma enthält. Das Flüssigkristallmaterial
6 der cholesterischen Mesophase hat einen Brechungsindex n^ von 1,52 in Richtung der kurzen
Achse der Flüssigkristallmoleküle und einen Brechungsindex
η von 1,75 in Richtung der langen Achse. Das fluoreszierende
Material 8 ist Cumarin 7 von der Eastman Kodak Co..
Der transparente Film 17 besteht aus TiO3, das durch Vakuuma.ufdampfung
in einer Dicke von etwa 1 yaa auf die gesamten
Grundplatten 2 und 4 aufgebracht ist. Die Seitenwand 3 ist als Abstandhalter aus einem glasfaserverstärkten Epoxyharz
hergestellt. Als Hintergrundplatte 17 dient schwarzes Papier.
Die derart zusammengesetzte Fluoreszenz-Flüssigkristall-Anzeige ergibt eine blaue Färbung und das Kontrastverhältnis
beträgt 20 : 1.
Es wird eine Fluoreszenz-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gemäß Beispiel 3 verwendet, jedoch ist die Hintergrundplatte
14 ein blaues Papier und als fluoreszierendes Material 8 werden 0,5 Gewichtsprozent Rhodamin 6G-perchlorat von der
Eastman Kodak Co., verwendet. Das Flüssigkristallmaterial 6 enthält MBBA und 0,1 Gewichtsprozent der folgenden Verbindung
:
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NO.
— CH3 OOC -<O
Ferner enthält das Flüssigkristallmaterial 6 p-Äthoxybenzyliden-p'-butylanilin.
Der transparente Film 17 wurde durch Vakuumaufdampfung
von HfO„ in einer Dicke von etwa 1 μΐη hergestellt und ist
nur in dem restlichen Bereich außerhalb des Bereiches angeordnet, in dem das elektrische Feld einwirkt. Unter diesen
Bedingungen ist die Anzeige orange gefärbt und das Kontrastverhältnis beträgt 10 : 1.
Eine weitere Möglichkeit, die von dem .fluoreszierenden Material
8 emittierte sichtbare Fluoreszenzstrahlung daran zu hindern, aus der Anzeigefläche der Fluoreszenz-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
im nicht aktivierten Zustand zu streuen, ist die in Fig. 17 gezeigte Anordnung.
Ähnliche Elemente, die denen von Fig. 13 entsprechen, sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Die in Fig. 13 gezeigte Anzeigevorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß sie auf den Grundplatten 2 und 4 andere
transparente Filme 21 aufweist, die im Bereich der von dem fluoreszierenden Material 8 emittierten Fluoreszenzstrahlung
einen niedrigeren Brechungsindex als das Flüssigkristallmaterial 6 haben. Durch den transparenten Film
wird die Fluoreszenzstrahlung total-reflektiert, so daß
sie sich in der Schicht 20 des Flüssigkristallmaterials 6, das das fluoreszierende Material 8 enthält, ohne Verlust
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909812/0736
fortpflanzt. Hierdurch erreicht die Fluoreszenzstrahlung das Lichtstreuungszentrum 16 und erhöht den Anzeigekontrast.
Im folgenden sind Beispiele für den transparenten Film 21 genannt, die einen kleineren Brechungsindex als das Flüssigkristallmaterial 6 aufweisen:
BaF2 (n=1,48>, CaF2(n=1,43), Na5Al3F14(n=1,330),
Na3AlF6 (n=1,33), LiF(n=1,36), MgF3(n=1,38), SiO2(n=1,46),
SrF2(n=1,44). .
(n = Brechungsindex).
Der transparente Film 21 kann aus mehreren Filmen der genannten Materialien bestehen oder so zusammengesetzt sein, daß
eine Schicht des transparenten Films 21 kontinuierlich veränderte
Brechungsindices aufweist. Unter Verwendung der gena,nnten Beispiele für den transparenten Film 21 können auch
die Grundplatten 2 und 4 oder die Flüssigkristallmolekül-Orientierungsschicht
7 als Ersatz für den transparenten Film .21 hergestellt werden. Als Flüssigkristallmaterial 6 eignet
sich z.B". "FOTN 200" der Roche Inc., das einen Brechungsindex
n*" von 1,53 in Richtung der kurzen Achse der Flüssigkrista.llmoleküle
und einen Brechungsindex n" von 1,85 in Richtung der langen Achse aufweist.
Es wird eine Fluoreszenz-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
gemäß Fig. 17 verwendet, die genau so wie die von Beispiel 3 aufgebaut ist, jedoch anstelle der transparenten Filme 17
den transparenten Film 21 aufweist. Der transparente Film 21 besteht aus LiF in einer Dicke von etwa 1 μπι, das durch
Va.kuumaufdampfung auf die Grundplatten 2 und 4 aufgebracht
ist. Diese Anordnung ergibt eine Blaufärbung und das Kontrastverhältnis beträgt etwa 2O : 1.
- .28 -
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Vorzugsweise weisen die Innenseiten der Seitenwand 3 Spiegelbereiche
auf oder die Außenränder der Grundplatten 2 und 4, des transparenten Films 21 und der Flüssigkristallmolekül-Orient
ierungs schicht 7 werden einer Spiegelbehandlung unterworfen oder weisen lichtreflektierende Bereiche auf.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform streut die von dem fluoreszierenden Material 8 emittierte sichtbare
Fluoreszenzstrahlung aus der Anzeigefläche der Fluoreszenz-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung,,
während diese aktiviert wird.
Fig. 1.8 zeigt die Lichtfortpflanzungsarten in der Fluoreszenz-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
von Fig. 10. Die von der Schicht 20 aus dem Flüssigkristallmaterial 6 und dem fluoreszierenden Material 8 emittierte Fluoreszenzstrahlung
durchdringt in beträchtlichem Ausmaß die Grundplatten 2 und 4 und bewirkt dabei eine Totalreflexion, worauf sie
aus den Außenkanten der Fluoreszenz-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung austritt. Die austretende Fluoreszenzstrahlung
trägt somit nicht zu den Anzeigeeigenschaften der Vorrichtung bei.
Um diesen unnötigen Verlust an Fluoreszenzstrahlung zu verhindern9
wird die Anordnung der Fig. 19 (A) und 19 (B) vorgeschlagen. Die Fluoreszenz-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
ist in jeder Hinsicht ähnlich der von Fig. 10, jedoch ist auf der Außenfläche der Anzeigevorrichtung durch
Vakuumaufdampfung oder dergleichen eine stark reflektierende Schicht 22 aus Al, Ki, Auf Cu, Ag oder dergleichen aufgebracht.
Die durch die Grundplatten 2 und 4 tretende Fluoreszenzstrahlung wird durch die stark reflektierende
Schicht 22 reflektiert, so daß sie wieder in die Schicht 2o gestreut wird.
29
909812/073
_ OQ —
Gleichzeitig mit dem Auftreten des LichtstreuungsZentrums
16 in der Schicht 2O aufgrund des angelegten elektrischen Feldes wird die zur Anzeigefläche gestreute Fluoreszenzstrahlung
durch die stark reflektierende Schicht 22 erhöht und der Anzeigekontrast verbessert.
Es wird eine Fluoreszenz-Flüssigkristall-Anzeige gemäß den Fig. 19 (a) und 19 (B) verwendet, die in jeder Hinsicht wie
die von Beispiel 3 aufgebaut ist, jedoch anstelle der transparenten Filme 17 von Fig. 13 die stark reflektierende
Schicht 22 aufweist. Die Schicht 22 besteht aus vakuumaufgedampften Al in einer Dicke von 1000 A*. Diese Anordnung
ergibt eine blaue Farbe und das Kontrastverhältnis beträgt 20 : 1.
Die Fig. 21 und 22 zeigen eine weitere Methode, wie die von dem fluoreszierenden Material 8 emittierte sichtbare
Fluoreszenzstrahlung wirksam aus der Anzeigefläche der Fluoreszenz-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung im aktivierten
Zustand streuen kann.
Fig. 20 zeigt die Lichtfortpflanzungsarten in der Fluoreszenz-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung
von Fig. 10, die unvermeidlich einen Fluoreszenzverlust zur Folge haben. Dieser
Fluoreszenzverlust wird verursacht durch die nichtreflektierenden
Eigenschaften der Hintergrundplatte 14, da diese Platte aus einem nicht reflektierenden Material, z.B.
einem gefärbten Papier, besteht. Der Beobachter 15 kann nur die direkt von dem LichtstreuungsZentrum 16 emittierte
Fluoreszenzstrahlung beobachten. Mit anderen Worten: Die gegen die Hinterplatte 4 streuende Fluoreszenzstrahlung kann
von dem Beobachter 15 nicht wahrgenommen werden, da sie divergierend ist. Hierdurch wird der Anzeigekontrast der
Fluoreszenz-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung verringert.
- 30 -
909 812/0736
Der in den Fig. 21 und 22 gezeigte weitere Typ einer Fluoreszenz-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung zeichnet
sich dadurch aus, daß die Hintergrundschicht 23 reflektierende Eigenschaften aufgrund einer Spiegelflächenbehandlung
aufweist, bzw. eine Schicht 24 mit einem kleineren Brechungsindex als die Grundplatte auf der Hintergrundplatte
14 vorgesehen ist, so daß eine Totalreflexion bewirkt
wird.
In Fig. 21 ist eine Hintergrundschicht 23 vorgesehen, die die Fluoreszenzstrahlung aus dem Lichtstreuungszentrum 16
in Richtung auf die Anzeigefläche reflektiert. Die Hintergrundschicht 23 wird einer Spiegelflächenbehandlung unterworfen,
um ihr reflektierende Eigenschaften zu verleihen. Ferner wird das zur Anregung des fluoreszierenden Materials
einfallende Licht durch die Hintergrundschicht 23 reflektiert und in die Anzeigevorrichtung gestreut, so daß es
nochmals das fluoreszierende Material 8 anregt, selbst
wenn das einfallende Licht durch die Anzeigevorrichtung tritt, ohne dieses anzuregen.
In Fig. 22 ist eine Schicht 24 mit einem kleineren Brechungsindex als die Hinterplatte 4 zwischen der Hinterplatte 4
und der Hintergrundplatte 14 vorgesehen, um eine Totalreflexion zu bewirken. Diese Anordnung ergibt ähnliche
Effekte, wie die von Fig. 21. Vorzugsweise absorbieren die Hintergrundplatte 14 oder die Hintergrundschicht 23 bestimmtes
sichtbares Licht, um den Anzeigekontrast zu erhöhen. Eine schwarz gefärbte Platte ist für beliebige Farbanzeigen
am besten geeignet. Für die Hintergrundplatte 14 bzw. die Hintergrundschicht 23 eignen sich verschiedene gefärbte
Kunststoffplatten, z.B. eine gefärbte Acrylharzplatte
"Acrylite" von der Mitsubishi Rayon Inc.
Die Hintergrundschicht 23 besteht z.B. aus einem der folgenden Materialien, die durch Vakuumaufdampfung, Sputtern,
chemische Dampfabscheidung. Beschichten oder dergleichen
aufgetragen werden:
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BaF2(n=1/48), CaF2(n=1,43), Na5Al3P14Cn=1f33)#
Na3AlF6(n=1,33), LiF(n=1,36), MgF2(n=1,38) SiO3(n=1,48),
SrF2(n=1,44).
(n = Brechungsindex).
Es wird eine Fluoreszenz-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gemäß Fig. 21 verwendet, die in jeder Hinsicht wie
die von Beispiel 3 aufgebaut ist, jedoch anstelle der
transparenten Filme 17 von Fig. 13 die Hintergrundschicht 23 -aufweist. Die Hintergrundschicht 23 ist eine schwarze Kunststoffplatte Acrylite Nr. 502 von der Mitsubishi
Rayon Inc. Diese Anordnung ergibt eine blaue Anzeige und das Kontrastverhältnis beträgt etwa 10 : 1.
die von Beispiel 3 aufgebaut ist, jedoch anstelle der
transparenten Filme 17 von Fig. 13 die Hintergrundschicht 23 -aufweist. Die Hintergrundschicht 23 ist eine schwarze Kunststoffplatte Acrylite Nr. 502 von der Mitsubishi
Rayon Inc. Diese Anordnung ergibt eine blaue Anzeige und das Kontrastverhältnis beträgt etwa 10 : 1.
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Claims (15)
- <£ EL(i~tt '£cT('ch H U-ηSHARP KABUSHIKI KAISHA, Osaka/Japan" Fluoreszenz-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung "Patentansprüche( 1.j Fluoreszenz-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur externen Anregung der Fluoreszenz-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, ein fluoreszierendes Material, das sichtbare Fluoreszenzstrahlung ausstrahlt, ein Flüssigkristallmaterial, das mit dem fluoreszierenden Material vermischt ist, eine erste Einrichtung zur Verhinderung der Ausbreitung der sichtbaren Fluoreszenzstrahlung in Richtung auf eine Anzeigefläche der Fluoreszenz-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, wenn diese durch die Anregungseinrichtung nicht aktiviert wird, und eine zweite Einrichtung zur Förderung der Ausbreitung der sichtbaren Fluoreszenzstrahlung in Richtung auf die Anzeigefläche der Fluoreszenz-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, wenn diese durch die Anregungseinrichtung aktiviert wird.909812/0736
- 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Einrichtung einen transparenten Film umfaßt, der auf eine Platte eines Plattenpaares aufgebracht ist, welches das fluoreszierende Material und das Flüssigkristallmaterial enthält, wobei der transparente Film eine Totalreflexion der sichtbaren Fluoreszenzstrahlung bewirkt.
- 3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,daß der transparente Film für die sichtbare Fluoreszenzstrahlung einen höheren Brechungsindex als das Plattenpaar aufweist.
- 4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,daß der transparente Film für die sichtbare Fluoreszenzstrahlung einen niedrigeren Brechungsindex als das Flüssigkristallmaterial aufweist.
- 5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an einer Außenkante des transparenten Films an einer Außenkante der Fluoreszenz-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung ein Spiegelbereich ausgebildet ist.
- 6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der transparente Film nur in dem restlichen Bereich angeordnet ist, in dem die Anregungseinrichtung nicht einwirkt.
- 7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Einrichtung eine stark reflektierende Schicht umfaßt, die in einem Randbereich der Fluoreszenz-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung orthogonal zu deren Anzeigefläche ausgebildet ist.
- 8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Einrichtung eine reflektierende Schicht umfaßt, die hinter der Fluqreszenz-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung angeordnet ist.909812/0736
- 9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Flüssigkristallmaterial als Reaktion auf die Anregungseinrichtung Lichtstremgsphänomene bewirkt und dabei entsprechend der Einrichtung Lichtstreuungszentren schafft.
- 10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Flüssigkristallmaterial eine cholesterische Mesophase ist, in der sich sowohl die sichtbare Fluoreszenzstrahlung als auch das zur Anregung des fluoreszierenden Materials einfallende Licht fortpflanzen können.
- 11." Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Flüssigkristallmaterial als Anfangsorientierung seiner Moleküle eine Grandjean-Textur hat.
- 12. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Flüssigkristallmaterial als Anfangsorientierung seiner Moleküle eine fokal-konische Textur hat.
- 13. Fluoreszenz-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur externen Anregung der Fluoreszenz-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, ein fluoreszierendes Material, das sichtbare Fluoreszenzstrahlung emittiert, ein mit dem fluoreszierenden Material vermischtes Flüssigkristallmaterial und eine Einrichtung zur Verhinderung der Fortpflanzung der sichtbaren Fluoreszenzstrahlung in Richtung auf eine Anzeigefläche der Fluoreszenz-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, während diese durch die Anregungseinrichtung aktiviert wird.
- 14. Fluoreszenz-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur externen Anregung der Fluoreszenz-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, ein fluoreszierendes Material, das sichtbare Fluoreszenzstrahlung emittiert, ein mit dem fluoreszierenden Material vermischtes Flüssigkristallmaterial und eine Einrichtung zur- 4 9 0 9 8 12/0736Förderung der Fortpflanzung der sichtbaren Fluoreszenzstrahlung in Richtung auf eine Anzeigefläche der Fluoreszenz-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, während diese durch die Anregungseinrichtung aktiviert wird=
- 15. Fluoreszenz-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, gekennzeichnet durch ein fluoreszierendes Material, das sichtbare Fluoreszenzstrahlung emittiert, ein mit dem fluoreszierenden Material vermischtes Flüssigkristallmaterial und eine stark reflektierende Sperrschicht, die in der Fluoreszenz-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung angeordnet ist'und die Fluoreszenzstrahlung optisch sperrt.909812/0738
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