DE2848581A1

DE2848581A1 - Speicherndes fluessigkristall-anzeigeelement

Info

Publication number: DE2848581A1
Application number: DE19782848581
Authority: DE
Inventors: David Coates; William Alden Crossland; Joseph Morissy
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: Nortel Networks Ltd
Priority date: 1977-11-10
Filing date: 1978-11-09
Publication date: 1979-05-17
Also published as: DE2848581C2

Description

Speicherndes Flüssigkristall-Anzeigeelement
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf speichernde Flüssigkristall-Anzeigeelemente mit einem zwischen zwei sich in Blickrichtung zumindest teilweise überlappenden Elektroden versehenen Deckplatten befindlichen Flüssigkristall, dessen Lichtstreuung durch eine einmalig für eine vorbestimmte Dauer angelegten Steuerspannung aufgehoben wird.
Flüssigkristallanzeigen werden in zunehmenden Maße in der Technik verwendet. Die Veröffentlichung von J.G. Grabmaier und H.H. Krüger: "Flüssige Kristalle-Grundlagen und technische Anwendungen" erschienen in der VDI-Zeitschrift Bd 115 (1973) Nr. 8 auf den Seiten 629 bis 638 beschreibt dabei auch Wirkungsweise und Aufbau einiger speichernder Arten.
Die vorliegende Erfindung setzt sich nun zur Aufgabe, ein speicherndes Flüssigkristall-Anzeigeelement anzugeben, das gegenüber den bekannten Typen Verbesserung in Helligkeit, Kontrast, Steuercharakteristik, sowie leichte Fertigung ermöglicht. Die Lösung dieser Aufgabe ist den Ansprüchen zu entnehmen.
Die Erfindung ist im folgenden anhand eines durch die Fig.
1 und 2 veranschaulichten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1: Schematische perspektivische Ansicht einer Flüssigkristallzelle Fig. 2: Darstellung der zwei extremen Zustände, die Teile der Zelle annehmen können.
Zwei Glassdeckplatten 1,2 sind durch eine Umfangsdichtung 3 miteinander verbunden und bilden eine Hülle für den Flüssigkristall 5, der dicht in der Zelle eingeschlossen ist. Die Zelle wird durch eine öffnung gefüllt, welche durch eine Unterbrechung des Umfangs der Dichtung gebildet wird. Nach dem Füllen der Zelle wird diese Öffnung durch einen Verschluss 4, zum Beispiel aus Indium, abgedichtet. Wenn die Umfangsdichtung 3 eine Dichtung aus geschmolzener Glassfritte ist, kann die Öffnung vor dem Füllen der Zelle metallisiert werden, worauf das Abdichten der Öffnung durch Löten erfolgt.
Bevor die zwei Platten miteinander verbunden werden, werden die nach innen zeigenden Oberflächen mit transparenten Elektroden (nicht gezeichnet) einer Form, die der geforderten Anzeige entspricht, versehen, wodurch ein elektrisches Feld zwischen ausgewählten Teilen der Deckplatten angelegt werden kann. Zu diesem Zweck erstrecken sich Teilen der Elektroden über das Gebiet der Dichtung 3, wodurch Verbindung von außen ermöglicht wird.
Mindestens eine der nach innen zeigenden Oberflächen, vorzugsweise jedoch beide, werden mit einer Schicht versehen oder einer anderen Oberflächenbehandlung unterzogen, durch deren Einwirkung die Flüssigkristallmoleküle eine pseudo-homogene Ausrichtung annehmen, wenn die Zelle von einer weniger geordneten nichtsmektischen Phase in der Abwesenheit eines angelegten elektrisches Feldes durch Kühlung in eine smektische Phase überführt wird.
Vorzugsweise wird die Umfangsdichtung 3 aus einergeschmolzenen Glassfritte hergestellt. Bei geeigneter Wahl der Fritte ist der Flüssigkristall weniger anfällig für Verunreinigung durch Material, welches aus der Dichtung herausgelöst wird, als dies im allgemeinen bei der Verwendung von Dichtungen der Fall ist, die aus gewissen anderen Materialien, wie zum Beispiel Epoxydharz, hergestellt sind. Ein Nachteil bei der Verwendung von Glassfritten besteht darin, daß gewisse Ausrichttechniken, welche durch die zum Schmelzen der Fritte notwendigen Temperaturen zerstört werden, durchgeführt werden müssen, bevor die Zelle zusammengebaut wird. In diesem speziellen Beispiel wird die erforderliche Ausrichtung jedoch dadurch herbeigeführt, daß Siliziummonoxyd aufgedampt wird. Die Aufdampfung übersteht Temperaturen in der Gegendvon 4500 - 500ob zufriedenstellend.
Daher werden die Deckplatten 1 und 2 auf ihren nach innen zeigenden Oberflächen mit Siliziummonoxyd beschichtet, welches unter einem Winkel von etwa 250 zum Substrat aufgedampft wird. Dadurch wird eine pseudohomogene parallele Ausrichtung ohne Drehwinkel erzeugt.
Darauf hingewiesen, daß die Ausrichtung in derselben Art und Weise erzielt wird, wie dies im Falle von nematischen Materialien erfolgt. Die Ausrichtung des smektischen Materials ist oberflächlich betrachtet ähnlich, weswegen die smektie sche Ausrichtung als parallel pseudohomogen bezeichnet wurde. Eine genaue Untersuchung der Ausrichtung zeigt jedoch, daß das smektische Material tatsächlich eine fokalkonischen Zustand angenommen hat, mit veraltnismäßig langen schlanken Konen, die in eine Vorzugsrichtung, statt nur zufällig, ausgerichtet sind. Typischerweise beträgt das Seitenverhältnis diese Konen etwa 10 zu 1.
Dann wird die Zelle zusammengesetzt, wobei die Ausrichtungen der zwei Deckplatten parallel zueinander stehen. Nach der Ausbildung der Umfangsdichtung 3 kann die Zelle gefüllt werden. Ein geeigneter Flüssigkristall ist die smektische A Phase 4-cyano-4' -n-octylbiphenyl. Um eine rote Anzeigeeinheit zu erhalteQ kann ein pleochroitischer Azofarbstoff zu dern smektischen Flüssigkristall zugesetzt werden. Bei Anwendungen, bei denen eine blaue Anzeigeeinheit erwünscht ist, kann der Azofarbstoff durch einen pleochroitischen Anthraquinonfarbstoff ersetzt werden. Eine typische Füllung verwendete etwa 1,3% des blauen dichroitischen Farbstoffes 1-(4'-butyloxyanilin)-4-hydroxyanthraquinon zusammen mit etwa 0.05 Waxolin Gelb A. Das Waxolin Gelb, welches ein isotroper Farbstoff ist, wird zugesetzt, um das Restblau der Anzeige in ihrem homwöotropen Zustand zu kompensieren, welches dadurch hervorgerufen wird, daß die Ordnung im smektischen Wirt weniger als 100% beträgt. Durch das Gelb wird das Restblau im wesentlichen in ein neutrales Grau überführt.
Die optische Dichte des Grau ist verhältnismäßig gering, sodaß die Zelle im wesentlichen transparent erscheint.
Die Zelle kann in den pseudohomogenen Zustand, in denn sie blau erscheint, durch Heizung und anschließende Kühlung in Abwesenheit eines angelegten Feldes zurückgeführt werden.
Beim Aufheizen erfährt der Flü,ssigkristall einen Phasenübergang von der smektischen Phase in eine weniger geordnete Phase und nimmt beim Abkühlen wieder die smektische Phase an.
Um den Teil der Zelle, welcher zwischen den Elektroden liegt, in den hom,öotropen Zustand, der im wesentlichen neutral grau erscheint, zu überführen, wird ein elektrisches Feld geeigneter Stärke und Frequenz zwischen den Elektroden angelegt Eine 20>um dicke smektische Zelle wurde durch eine Spannung von 180V bei 500 Hz mit einer Verzugszeit von etwa 0.1 Sek.
und einer Anstiegszeit (10 bis 90%) von etwa 0.3 Sek. geschaltet. Dabei war die Anordnung auf einer Temperatur zwischen 17 und 20°C. Die Anspruchszeit ist sehr temperaturabhängig, und ebenso frequenzabhängig. Bei einer Frequenz von 30 Hz ist die Verzugszeit weniger als die Hälfte und die Anstiegszeit weniger als ein Viertel.
Die bisherige Beschreibung bezog sich auf Experimente mit einem einzigen Beispiel eines smektischen Materials. Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Verwendung dieses spezifischenMaterials beschränkt. Wir erwarten auch das smektische B Materialien verwendet werden können, daß diesejedoch bei höheren SpannungeQals das beschriebene smektische A-Material arbeiten. Auch andere smektische Klassen können verwendet werden, vorausgesetzt daß diese Materialien die passende positive dielektrische Anisotropie aufweisen.
Da die Zelle durch Einwirkung von Wärme in den parallelen pseudohomogenen Zustand überführt wird, kann dieser Zustand auch durch örtliche Erwärmung herbeigeführt werden, wie dies durch einen über die Zelle geführten Bund in seiner Intensität modulierten Laserstrahl erzielt werden kann.
In diesem Fall muss die Wellenlänge des Lasers so gewählt sein,daß seine Energie entweder von dem Flüssigkristall und dem zugefügten Farbstoff oder durch andere, den smektischen Material zugesetzte Stoffe, oder durch den Flüssigkristall benachbarte Materialien, wie zum Beispiel daß der Elektroden, absorbiert wird.
Es hat sich herausgestellt daß eine Zelle, deren Flüssigkristall sich zum Teil in der einen beschriebenen Phase und zum Rest in der anderen beschriebenen Phase befindet, lange Zeit ohne sichtbare Abnahme in diesem Zustand bleibt. Wir nehmen daher an, daß der Speichereffekt unbeschränkt ist.

Claims

Speicherndes Flüssigkristall-Anzeigeelement Patentansprüche Speicherndes Flüssigkristall-Anzeigeelement mit einem zwischen zwei sich in Blickrichtung zumindest teilweise überlappenden Elektroden versehenen Deckplatten befindlichen Flüssigkristall, dessen Lichtstreuung durch eine einmalig für eine vorbestimmte Dauer angelegten Steuerspannung aufgehoben wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkristall (5) aus einem smektischen Flüssigkristall positiver dielektrischer Anisotropie besteht, daß die dem Flüssigkristall (5) zugewandten Oberflächen der Deckplatten (1,2) derart beschichtet sind, daß der Flüssigkristall (5) im nichtgesteuerten Zustand als smektische lichtstreuende Phase paralleler pseudohomogener Ausrichtung vorliegt, daß ferner Mittel vorgesehen sind, um den Flüssigkristall (5) in den nichtgesteuerten Zustand zu überführen.
2) Speicherndes Flüssigkristall-Anzeigeelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen der Deckplatten mit einer schräg aufgedampften Schicht versehen sind.
3) Speicherndes Flüssigkristall-Anzeigeelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht unter einem solchen Winkel aufgedampft ist, daß eineparallelqpseudohomogene Ausrichtung mit einem im wesentlichen von Null verschiedenen Drehwinkel hervorgerufen wird.
4) Speicherndes Flüssigkristall-Anzeigeelement nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus Siliziummonoxid besteht.
5) Speicherndes Flüssigkristall-Anzeigeelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der smektische Flüssigkristall einen pleochroitischen Farbstoff enthält.