DE3008294A1 - Mehrfarbige farbanzeigevorrichtung - Google Patents

Mehrfarbige farbanzeigevorrichtung

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DE3008294A1 DE19803008294 DE3008294A DE3008294A1 DE 3008294 A1 DE3008294 A1 DE 3008294A1 DE 19803008294 DE19803008294 DE 19803008294 DE 3008294 A DE3008294 A DE 3008294A DE 3008294 A1 DE3008294 A1 DE 3008294A1
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Shuji Imazeki
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Description

3008234
HITACHI, LTD., Tokyo, Japan
Mehrfarbige Farbanzeigevorrichtung
Die Erfindung bezieht sich auf eine mehrfarbige Farbanzeigevorrichtung, die einen Gast-Wirt-Typ-Flüssigkristall verwendet.
Als herkömmliche mehrfarbige Flüssigkristallfarbanzeigevorrichtung ist ein Flüssigkristallfarbanzeigesystem bekannt, das einen Flüssigkristall als Wirtmaterial und einen zweifarbigen Farbstoff als Gastmaterial verwendet, so daß eine Farbanzeige durch das Gastmaterial bewirkt werden kann. Die meisten solchen Systeme verwenden eine negative Anzeige (weiß auf Farbe), und es ist auch ein System bekannt, das eine Mehrzahl der obigen zweifarbigen Farbanzeigevorrichtungen in übereinanderStapelung verwendet wird, um eine mehrfarbige Farbanzeige von mehr als drei Farben zu erzeugen (US-PS 3 703 329). Jedoch ist der Stapel der mehreren Vorrichtungen zu kompliziert zu steuern und verschlechtert den sie durchdringenden Lichtgrad. Dies verringert den Kontrast der Anzeige.
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-A-
Außerdem wurde auch ein Anzeigesystem angegeben,das in Kombination ein Farbfilter mit Farbmaterialien aus mehr als zwei Farben, die in streifen- oder mosaikartiger Gestalt auf einem Substrat angeordnet sind, und Flüssigkristallvorrichtungen verwendet, die sich zur Betätigung entsprechend den einzelnen Streifen oder Mosaikteilen eignen, womit eine Farbanzeige durch Ein- und Ausschalten der Flüssigkristallvorrichtungen im Ansprechen auf äußere Signale erzeugt wird (JP-OS 80 799/75). Dieses System ist jedoch nicht nur von geringem Sichtwinkel, sondern verhindert auch nicht völlig FarBleitungen. Und zwar treten bei diesem System Farbableitungen sogar in nicht gespeisten Vorrichtungen auf, so daß die erhaltene Anzeige einen unzureichenden Kontrast, insbesondere im Fall der Matrixsteuerung, aufweist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neue mehrfarbige Farbanzeigevorrichtung zu entwickeln, die einen hohen Kontrast bei der Anzeige ermöglicht.
Gegenstand der Erfindung, womit diese Aufgabe gelöst wird, ist eine mehrfarbige Farbanzeigevorrichtung mit einer Flüssigkristallschicht, die zwischen zwei Substraten eingefaßt ist, die transparente Elektroden zum Steuern des Flüssigkristalls im Ansprechen auf äußere Signale aufweisen, und mit einem - nahe der Flüssigkristallschicht angeordneten Farbfilter, mit dem Kennzeichen, daß der Flüssigkristall ein Gast-Wirt-Typ-Flüssigkristall ist, der einen zweifarbigen Farbstoff als Gastmaterial enthält.
Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Die Erfindung gibt also eine mehrfarbige Farbanzeigevorrichtung an, die eine Schicht aus Gast-Wirt-Typ-Flüssigkristall, die zwischen zwei transparenten Elektroden zum Steuern des Flüssigkristalls eingefügt ist, wobei der Gast-Wirt-Flüssigkristall einen zweifarbigen Farbstoff als Gastmaterial enthält, und ein vor oder hinter der Schicht aus dem Gast-Wirt-Flüssigkristall angeordnetes Farbfilter aufweist. Sehr kontrastreiche vielfarbige Farbanzeigen können durch Auswahl eines schwärzlichen Farbstoffs als des zweifarbigen Farbstoffs erhalten werden. Zweifarbige Anzeigen außer weißen können durch die Verwendung einer einzelnen Flüssigkristallzelle und eines einzelnen Farbfilters (mit einer Farbe) erzeugt werden.
Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiele näher erläutert;darin zeigen:
Fig. 1a und 1b in Perspektiv- bzw. Querschnittdarstellung den Mechanismus einer Farbanzeigevorrichtung als eines Ausführungsbeispiels der Erfindung; und
Fig. 2 in Perspektivdarstellung den Mechanismus einer Farbanzeigevorrichtung als weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung.
Eine Besonderheit der Erfindung ist, daß zwei Farben außer weiß unter Verwendung einer Flüssigkristallzelle und eines Farbfilters angezeigt werden können. Und zwar kann eine zweifarbige Anzeige durch eine sorgfältige Kombination eines
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Farbfilters und des Gastfarbstoffs eines Gast-Wirt-Typ-Flüssigkristalls erzielt werden. Wenn beispielsweise ein Gelbfarbfilter an der Rückseite einer Gast-Wirt-Flüssigkristallzelle angeordnet wird, die einen cholesterischen Flüssigkristall als Wirtmaterial und einen bläulichen zweifarbigen Farbstoff als Gastmaterial verwendet, und wenn weißes Licht von hinter dem Farbfilter ausgestrahlt wird, dann sieht die gesamte entgegengesetzte Oberfläche der Zelle grün aus. Wenn man eine Spannung zwischen den an der Flüssigkristallzelle vorgesehenen Anzeigeelektroden anlegt, werden die dem mit Strom gespeisten Elektrodenmuster entsprechenden Teile des Flüssigkristalls so gesteuert, daß das Blau der Teile verschwindet. Demgemäß werden die Teile weiß, das Gelb des Farbfilters durchdringt die Teile, und gelbe Muster werden in einem grünen Hintergrund angezeigt. Diese Art der Anzeige ist durchaus neu, unterscheidet sich von jedem herkömmlichen Typ und hat einen ausgezeichneten Musterkontrast.
Es soll nun ein Ausführungsbeispiel der Dreifarbenanzeige anhand der Zeichnung erläutert werden.
Fig.1a und 1b zeigen schematisch den Aufbau und den Mechanismus einer Matrixtyp-Anzeigevorrichtung als eines Ausführungsbeispiels der Erfindung. Zwischen transparenten Substraten 1 und 1' mit darauf angebrachten Matrixelektroden 7, 71 ist eine Schicht aus Flüssigkristall 5 als Wirt eingefügt, die einen zweifarbigen Farbstoff 6 als Gast enthält. Wenn die Matrixelektroden 7, 71 gespeist werden, werden die entsprechenden Teile des Flüssigkristalls gesteuert. Außerdem ist ein Farbfilter 3, das den Mustern der Matrixelektroden 7, 71 entspricht, hinter oder vor der Flüssigkristallschicht vorgesehen. Eine Farbanzeige jedes beliebigen Musters kann
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erreicht werden, indem man durch das Farbfilter 3 das Licht von einer hinter dem Farbfilter 3 angeordneten Lichtquelle 4 ausstrahlen läßt und das durch das Farbfilter 3 durchgegangene Licht durch den Gast-Wirt-Flüssigkristall i2 unter Steuerung des Flüssigkristalls 2 mittelsder entsprechend den Anzeigesignalen betätigten Matrixelektroden 7, 71 schickt. Dabei läßt sich eine vielfarbige Farbanzeige beliebiger Farben durch Auswahl der Farbe des Farbfilters 3 erreichen.
Erfindungsgemäß wird ein cholesterischer Flüssigkristall als Wirt-Flüssigkristall verwendet. Eine Ausgestaltung der Erfindung best_eht darin, daß man, um eine Zerstreuung von Licht durch den cholesterischen Flüssigkristall hervorzurufen, die den Flüssigkristall berührenden Oberflächen der Substrate mit Silikone oder Lecithin behandelt. Außerdem wird,, wenn ein schwärzlicher weifarbiger Farbstoff als Gastmaterial verwendet wird, die Fläche außer den anzuzeigenden Mustern mit schwarzer Farbe maskiert. Demgemäß läßt sich eine Farbanzeige mit einem so hohen Kontrast, wie er mit keiner herkömmlichen Flüssigkristallanzeigevorrichtung erreicht werden konnte, erhalten. Auch eignet sich, wie die vorstehende Beschreibung zeigt, dieses Ausführungsbeispiel für positive Anzeigen.
Die Lagebeziehung zwischen der Flüssigkristallzelle und dem Farbfilter der Matrixtyp-Farbanzeigevorrichtung gemäß der Erfindung wird im folgenden beschrieben. Wenn die dem anzuzeigenden Muster entsprechenden Elektroden 7 und T mit einer höheren Spannung als der Schwellenspannung gespeist werden, die hoch genug ist, um den Gast-Wirt-Flüssigkristall 2 von der cholesterischen in die nematische Phase umzuwandeln,
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dann wird die cholesterische homeotrop (d. h. Phasenumwandlung findet statt). Dabei nimmt das Gastmaterial, d. h.der zweifarbige Farbstoff, die gleiche molekulare Ausrichtung wie der cholesterische Wirt an, so daß das Gastmaterial farblos aussieht. Das Farbfilter wird bezüglich der Flüssigkristallzelle so angeordnet, daß die blauen Teile des Farbfilters zu den durch die obige Speisung der Elektroden hervorgerufenen homeotropen Teilendes Flüssigkristalls ausgerichtet sind. Bei dieser Anordnung tritt das Licht von hinter der Zelle durch die Zelle, und das Blau des Filters wird entsprechend den Mustern der gespeisten Elektroden sichtbar gemacht. Diese Art der Anzeige ist filterabhängig, und wenn ein aus den drei primären Farbelementen, d. h. roten, grünen und blauen Elementen, bestehendes Farbfilter verwendet wird, kann jede gewünschte Farbanzeige erhalten werden. In einem solchen Fall wird jedoch ein schwärzlicher zweifarbiger Farbstoff als Gaststoff verwendet, der dem cholesterischen Flüssigkristall als Wirt zugesetzt wird, um eine klare positive Farbanzeige zu erzeugen.
Die Aufbaumerkmale der Elektroden sind nicht auf eine Matrix, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist, beschränkt, sondern sie können von jeder beliebigen Gestaltung in Abhängigkeit von den anzuzeigenden Mustern sein. Auch können nach Wunsch mehrere Flüssigkristallzellen verwendet werden.
Außerdem kann das Farbfilter irgendeine Gestalt haben und aus irgendwelchen Farbelementen entsprechend den anzuzeigenden Mustern bestehen.
Beim Farbanzeigesystem gemäß der Erfindung ist die Lichtquelle für die zur erzeugende Anzeige unerläßlich, doch kann man natürliches Licht und eine Auswahl künstlicher
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Lichtarten als solche Lichtquelle verwenden. Außerdem kann eine Lichtzerstreuungsplatte verwendet werden.
Die Erfindung soll nun anhand eines konkreten Ausführungsbeispiels beschrieben werden.
Wie in Fig. 2 gezeigt ist, bringt man auf die Oberflächen transparenter Glassubstrate 1 und 1' (mit je einer Fläche vonj5 cm χ 5 cm) mit transparenten Elektroden a, b und a1, b1 Lecithin auf, um eine homeotrope Ausrichtung des Flüssigkristalls zu erzeugen, und eine Flüssigkristallzelle mit einem Abstand zwischen den Elektroden von 20 ,um wird fertiggestellt. In diesem Fall werden 5 Gew. % 4-(2-Methylbutyl)-4'-cyanobiphenyl als optisch aktives Material dem cholesterischen Flüssigkristall (Handelsbezeichnung "E-7" von BDH cd.) zugesetzt. Der cholesterische Flüssigkristall wird als Wirtmaterial verwendet, und fünf Arten von unten näher bezeichneten zweifarbigen Farbstoffen werden als Gaststoffe in dem Wirtmaterial aufgelöst. Dieser Gast-Wirt-Flüssigkristall 2 wird in die Zelle eingefüllt, und die Anzeigevorrichtung wird durch Abdichten fertiggestellt. Die zugesetzten Gastfarbstoffe sind:
N(CH3)2
0,33 Gew. %
0,33 Gew. % 030038/0748
ORIGINAL
- ίο -
C2H5
CH-CH=^ C J_
h Xs
N<
0,13 Gew. %
O OH
Gew.
1*67 GewT %
• 0 30 038/0 748
3008284
Die cholesterische Ganghöhe (Drall) des vorstehend erwähnten cholesterischen Flüssigkristalls ist 1,9 ,um. Die obigen zweifarbigen Farbstoffe werden so gemischt, um Licht über Wellenlängen von 400-700 ,um zu absorbier d. h. einen schwärzlichen Farbton zu erzeugen.
Wie in Fig. 2 gezeigt ist, wurde ein unten erläutertes zusammengesetztes Farbfilter 3 an der Rückseite der oben fertiggestellten Flüssigkristallzelle angebracht. Die Einzelheiten des zusammengesetzten Filters sind:
R : Rotfxlter
G : Grünfilter
B : Blaufilter
Y : Gelbfilter
Eine Leuchtstofflampe 4 (10 W) zur Erzeugung weißen Lichts wurde hinter der so fertiggestellten Anzeigezelle angeordnet. Der Abstand zwischen dem Farbfilter 3 und der Leuchtstofflampe 4 wurde auf 5 cm eingestellt, so daß der Flüssigkristall in der Abwesenheit des elektrischen Feldes zwischen den Elektroden auch bei Einschaltung der Leuchtstofflampe 4 ausreichend schwarz sein konnte. Wenn dann eine Spannung von 55 V zwischen den folgenden Paaren von Elektroden angelegt wurde, erhielt man eine klare vielfarbige Anzeige.
Elektrodenspeisungstabelle
Zu wählende Elektroden a a b b a a
b		 b a
b		 a
b
Substrat
1		 a1 b1 b1 "cd a'
b1 		b· a'
b'		 "cd a1
b·
Substrat
1·		 R G B Y R
G		 G
B		 B
Y		 Y
R		 R5 G
B3 Y
anzuzeigende
• Farbe
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Beim obigen Ausführungsbeispiel kann, wenn man die Muster der Elektroden kleiner macht und die Zahl der Farben erhöht, jede gewünschte vielfarbige Farbanzeige erhalten werden.
Die Erfindung findet eine weite Anwendung auf beispielsweise bildliche Anzeigen, Meßinstrumente mit farbigen Darstellungen, kommerzielle Reklametafeln usw.
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Claims (7)

Ansprüche
1.J Mehrfarbige Farbanzeigevorrichtung mit einer Flüssigkristallschicht, die zwischen zwei Substraten eingefaßt ist, die transparente Elektroden zum Steuern des Flüssigkristalls im Ansprechen auf äußere Signale aufweisen, und mit einem
nahe der Flüssigkristallschicht angeordneten Farbfilter, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkristall ein Gast-Wirt-Typ-Flüssigkristall (2) ist, der einen zweifarbigen Farbstoff (6) als Gastmaterial enthält.
2. Farbanzeigevorrichtung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß der zweifarbige Farbstoff (6) ein schwärzlicher ist.
3. Farbanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssigkristall (5) ein cholesterischer Flüssigkristall ist.
4. Farbanzeigevorrichtung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß das Farbfilter (3) aus einer Mehrzahl von Farbabschnitten (R, G, B; R, G, B, Y) und die Elektroden aus mehreren Elektrodenabschnitten (7, 71; a, b, a1, b1) zusammengesetzt sind, wobei die Farbabschnitte (R, G, B; R, G, B, Y) und die Elektrodenabschnitte (7, 7 entsprechend ausgebildet sind.
b, a1, b1)
5. Farbanzeigevorrichtung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß das Farbfilter (3) hinter der Schicht aus Gast-Wirt-Flüssigkristall (2) angeordnet ist.
81-(A4441-O3)TF
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6. Farbanzeigevorrichtung nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß eine der Elektroden aus Elektrodenabschnitten zusammengesetzt ist, die unabhängig vom äußeren Signal gesteuert werden, und daß das nahe einem der Substrate angeordnete Farbfilter (3) aus einer Mehrzahl von Farbabschnitten zusammengesetzt ist, deren jeder jedem der Elektrodenabschnitte entspricht und einfarbig ist.
7. Farbanzeigevorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Farbabschnitte aus grünen, blauen und
roten Abschnitten (G, B, R) bestehen und in dieser Reihenfolge geordnet sind.
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DE19803008294 1979-03-05 1980-03-04 Mehrfarbige farbanzeigevorrichtung Withdrawn DE3008294A1 (de)

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