DE3124637C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Flüssigkristall-Anzeigeelement mit polarisierenden Platten und Farbstoff enthaltendem nematischem Flüssigkristall.

Aus DE 28 41 245 A1 ist ein Flüssigkristall-Anzeigeelement bekannt, das eine Flüssigkristallzelle mit nematischem Flüssigkristall von positiver dielektrischer Anisotropie und einem Farbstoff vom N-Typ enthält zur Darstellung eines auf einer Elektrode vorhandenen Musters bei Anlegen einer Spannung. Wenn bei diesem Anzeigeelement das auf eine Begrenzungsplatte auftreffende Licht linear polarisiert ist und die Polarisationsebene parallel zur Richtung der langen Achse der Flüssigkristallmoleküle liegt, die nahe dieser Begrenzungsplatte sind, erscheint das Anzeigeelement auf einer gegenüberliegenden weiteren Begrenzungsplatte farblos. Bei Anlegen eines elektrischen Feldes entsprechend dem auf der Elektrode vorhandenen Muster stellen sich die Moleküle des Flüssigkristalls und mit ihnen die Moleküle des Farbstoffs im Feld senkrecht zur Begrenzungsplatte. Es werden Lichtstrahlen einer bestimmten Wellenlänge des einfallenden Lichts durch die Moleküle des Farbstoffs absorbiert, so daß das Muster der Elektrode in dem aus der Zelle austretenden Licht farbig erscheint. Bei den hierbei verwendeten Tetrazin-Farbstoffen erscheint die Anzeige purpurrot. Der erzielbare Kontrast ist verhältnismäßig gering.

DE 28 54 733 A1 beschreibt ein Anzeigeelement mit einem Flüssigkristall positiver oder negativer Anisotropie und einem dichroitischen Farbstoff ohne Verwendung von Polarisatoren.

DE 26 49 501 A1 offenbart ein nach dem Reflexionsprinzip wirkendes Anzeigeelement mit zwischen zwei durchsichtigen Elektroden angeordnetem nematischem Flüssigkristall mit positiver Anisotropie und und mit darin eingelagerten zweifarbigen Molekülen. Im Lichtweg hinter dieser Anordnung befindet sich ein Reflektor mit einer Viertelwellenlängen-Platte.

Aus DE 25 41 522 ist ein Anzeigeelement mit einem Flüssigkristall positiver Anisotropie bekannt, der keinen Farbstoff enthält, jedoch zwischen zwei unterschiedlichen gefärbten Polarisatoren angeordnet ist.

Gemäß der älteren, nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung P 30 04 764.4 wurde auch schon eine im Strahlengang einer Lichtquelle angeordnete und an elektrischer Spannung liegende Flüssigkristall-Anzeigezelle vorgeschlagen, die ein Paar gegenüberliegender transparenter Platten aufweist, zwischen denen ein nematischer Flüssigkristall mit einer positiven dielektrischen Anisotropie vorgesehen ist. Dem Flüssigkristall ist mindestens ein Farbstoff vom P-Typ zugemischt. Der nematische Flüssigkristall weist eine homogene Orientierung auf, wobei sich seine Moleküle und mit ihnen auch die Moleküle des Farbstoffs bei Anlegen eines elektrischen Feldes annähernd senkrecht zu den Platten orientieren, wodurch sich infolge des Dichroismus des Farbstoffs eine Änderung seiner Absorptionscharakteristik bezüglich des durch die Zelle hindurchtretenden Lichtes ergibt. Zusätzlich kann dem Flüssigkristall noch ein zweiter Farbstoff vom N-Typ zugemischt sein. Im Lichtstrahlengang vor oder hinter der Zelle kann ein Polarisator vorgesehen werden. Trotz mehrfarbiger Anzeige bleiben jedoch der Anzeigewinkel und der erzielbare Kontrast gering.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Flüssigkristall-Anzeigeelement zu schaffen, das unter einem verhältnismäßig weiten Blickwinkel eine kontrastreiche Anzeige ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Das erfindungsgemäße Anzeigeelement ist mit dem Vorteil verbunden, daß die Anzeige einen guten Kontrast aufweist und auch bei Betrachtung unter schrägem Winkel noch gut erkennbar ist. Durch entsprechende Auswahl der Komponenten kann die Anzeige in verschiedenen Farben erfolgen.

Einrichtungen nach dem Stand der Technik und daran anschließend Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung näher beschrieben. Darin zeigt

Fig. 1 als Schaubild die Anordnung eines herkömmlichen Flüssigkristall-Anzeigeelementes, das einen Farbstoff verwendet;

Fig. 2 ein Schaubild, bei welchem an die Flüssigkristall- Zelle nach Fig. 1 eine Spannung angelegt ist;

Fig. 3 die Abhängigkeit der Lichtdurchlässigkeit von der Wellenlänge in einem Diagramm;

Fig. 4 das Schaubild eines herkömmlichen farbigen Flüssigkristall-Anzeigeelementes mit Verwendung einer farbpolarisierenden Platte;

Fig. 5 ein Schaubild der Anorndung eines Flüssigkristall- Anzeigeelementes nach der Erfindung;

Fig. 6 bis 8 Diagramme, die die Lichtdurchlässigkeit in Abhängigkeit von der Wellenlänge bei Verwendung verschiedener farbpolarisierender Platten von Flüssigkristall-Anzeigeelementen nach der Erfindung zeigen;

Fig. 9 eine Darstellung einer Anordnung eines Flüssigkristall-Anzeigeelementes nach der Erfindung mit einem P-Farbstoff in der Flüssigkristall-Zelle;

Fig. 10 das erfindungsgemäße Flüssigkristall- Anzeigeelement in Ausführung mit zwei farbpolarisierenden Platten;

Fig. 11 die perspektivische Ansicht einer Begrenzungsplatte der Flüssigkristall- Zelle, auf der sich eine transparente Elektrode in Gestalt des Buchstaben "H" befindet; und

Fig. 12A und 12B die verschiedenen Erscheinungsbilder des Flüssigkristall-Anzeigeelementes nach der Erfindung bei Verwendung einer Elektrode gemäß Fig. 11 im spannungslosen Zustand bzw. bei angelegter Spannung.

Zur Erleichterung des Verständnisses der Erfindung wird zumächst eine Beschreibung eines Flüssigkristall-Anzeigeelementes gegeben, wie es für farbige Anzeigen bisher verwendet wird. Das herkömmliche Anzeigeelement benützt eine Flüssigkristall- Zelle 11, bei der sich im Zwischenraum zwischen den beiden Begrenzungsplatten 12 und 14 ein Flüssigkristall 13 befindet. Die Begrenzungsplatten 12 und 14 bestehen aus Glas und sind mit geringem Abstand nahe beieinander. Die an die eine transparente Platte 12 angrenzenden Moleküle des Flüssigkristalls 13 sind parallel zur transparenten Platte 12 ausgerichtet und beispielsweise wie dargestellt vertikal, während die an die anderen transparente Platte 14 der Zelle 11 angrenzenden Moleküle zur Plattenebene parallel, jedoch praktisch senkrecht zur Molekül-Ausrichtung der Flüssigkristall-Moleküle auf der Seite der transparenten Platte 12 ausgerichtet sind, d. h. in Fig. 1 horizontal, so daß auf diese Weise eine 90°-TN-orientierende Zelle gebildet ist. Der verwendete Flüssigkristall 13 ist ein nematischer Flüssigkristall, dessen dielektrische Anisotropie Δ_ε positiv ist. In die Flüssigkristall-Zelle 11 ist ein N-Farbstoff 15 derart eingemischt, daß die Moleküle des Farbstoffs 15 dieselbe Orientierung wie die Flüssigkristall-Moleküle haben; die langen Achsen der jeweiligen Moleküle nehmen also eine gemeinsame Richtung ein. Als Farbstoff 15 werden Tetrazine,

verwendet. In den transparenten Platten 12 und 14 der Flüssigkristall- Zelle 11 sind (nicht gezeigte) transparente Elektroden enthalten, an die eine Wechselstromspannungsquelle 17 über einen Schalter 16 angeschlossen ist. Durch Betätigen des Schalters 16 kann an die Flüssigkristall-Zelle 11 wahlweise Wechselstrom gelegt werden.

Der transparenten Begrenzungsplatte 12 gegenüber liegt eine farblose polarisierende Platte, mit anderen Worten eine neutrale polarisierende Platte 18. Die Polarisationsrichtung dieser neutralen polarisierenden Platte 18 ist so gewählt wie die Molekül-Orientierung der an die transparente Platte 12 angrenzenden Flüssigkristall-Moleküle. Von einer Lichtquelle 19 fällt Licht durch die polarisierende Platte 18 auf die Flüssigkristall-Zelle, um so eine Anzeige des Flüssigkristall- Anzeigeelementes hervorzubringen, das von der Seite der anderen Begrenzungsplatte 14 her betrachtet wird, was durch ein Auge 21 angedeutet ist. Wenn an die Flüssigkristall- Zelle 12 keine Spannung angelegt wird, wie es in der Fig. 1 angedeutet ist, dann wird das von der Lichtquelle 19 ausgehende Licht durch die polarisierende Platte 18 in linear polarisiertes Licht umgewandelt, dessen Polarisationsrichtung mit der Molekül-Ausrichtung des Flüssigkristalls 13 auf der Seite der transparenten Begrenzungsplatte 12 der Flüssigkristall-Zelle 11 übereinstimmt. Folglich kann das Licht durch die Flüssigkristall-Zelle 11 nahezu ohne Absorption hindurchtreten, so daß von der Betrachterseite her das Anzeigeelement farblos aussieht und keinerlei Anzeige erfolgt. Durch Schließen des Schalters 16 erhält die Flüssigkristall-Zelle 11 Spannung, was in Fig. 2 angedeutet ist, und die Moleküle von Flüssigkristall 13 und Farbstoff 15 nehmen nun eine auf den transparenten Platten 12 und 14 senkrechte Richtung ein. Die Polarisationsrichtung des durch die polarisierende Platte 18 hindurchtretenden Lichtes ist nun senkrecht zu den langen Molekülachsen des Farbstoffs 15, so daß einige Komponenten des einfallenden Lichtes durch die Farbstoff-Moleküle absorbiert werden, während andere durch die Flüssigkristall-Zelle 11 hindurchtreten können. Das Flüssigkristall-Anzeigeelement erscheint nun in der Farbe des in der Flüssigkristall-Zelle enthaltenen Farbstoffes.

Das bekannte Flüssigkristall-Anzeigeelement der beschriebenen Art kann für die Anzeige nur einen Farbstoff der Farbe Purpur verwenden, was durch die genannten Tetrazine bedingt ist. Darüber hinaus ist die Änderung der Lichtdurchlässigkeit der Flüssigkristall-Zelle bei Anlegen der Spannung nur gering. Dies zeigt die Fig. 3, in der die Kurve 22 die Durchlässigkeit bei offenem Schalter und die Kurve 23 bei anliegender Spannung wiedergeben. Der Unterschied in der Durchlässigkeit beträgt maximal etwa 35%. Obgleich das Flüssigkristall- Anzeigeelement auf beiden transparenten Elektroden mit übereinstimmenden Mustern ausgestattet ist, ist die Anzeige bei Anlegen einer Spannung unscharf, und es zeigt sich nur ein schwacher Farbkontrast.

Es ist ferner ein Flüssigkristall-Anzeigeelement bekannt, bei dem in die Flüssigkristall-Zelle kein Farbstoff eingemischt ist, sondern das zur farbigen Anzeige eine farbpolarisierende Platte verwendet. Eine solche, in Fig. 4 gezeigte Flüssigkristall-Zelle 24 verwendet z. B. einen nematischen Flüssigkristall 13 mit positiver dielektrischer Anisotropie Δ_e, wobei dann die Molekül-Ausrichtung auf den beiden transparenten Begrenzungsplatten 12 und 14 der Zelle 24 aneinander senkrecht ist. Eine polarisierende Platte 18 und eine weitere polarisierende Platte 25 befinden sich jeweils zu beiden Seiten der transparenten Begrenzungsplatten 12 und 14 der Flüssigkristall-Zelle 24. Die Polarisationsrichtungen dieser beiden polarisierenden Platten ist den Molekül-Orientierungen des Flüssigkristalls auf den jeweils zugewandten transparenten Platten gleich. Die polarisierende Platte 25 auf der Sichtseite der Flüssigkristall- Zelle 11 ist eine farbpolarisierende Platte, so daß man die Farbe, in der die Anzeige erscheinen soll, mit der Farbe dieser polarisierenden Platte wählen kann.

Liegt keine Spannung an der Flüssigkristall-Zelle 24 an, dann wird das von der Lichtquelle 19 abgegebene Licht durch die polarisierende Platte 18 polarisiert, von den Molekülen des Flüssigkristalls 13 in seiner Polarisationsebene um 90° gedreht und kann anschließend die farbpolarisierende Platte 25 passieren, da die Polarisationsrichtungen übereinstimmen. Das Anzeigeelement erscheint infolgedessen farblos, läßt also keine farbliche Anzeige erkennen. Bei Anlegen einer Spannung an die Flüssigkristall-Zelle 24 werden jedoch die Flüssigkristall-Moleküle senkrecht zu den transparenten Platten 12 und 14 in der Flüssigkristall-Zelle 24 ausgerichtet. Zwar läßt die Flüssigkristall-Zelle 24 das Licht nun ohne Drehen der Polarisationsebene passieren, doch verhindert die farbpolarisierende Platte 25 anschließend den Lichtdurchtritt mit Ausnahme der Farbkomponente ihrer eigenen Einfärbung. Das Anzeigeelement erscheint dadurch so gefärbt, wie es die Farbe der farbpolarisierenden Platte 25 vorgibt. Damit ist eine Farbanzeige hervorgerufen.

Dieses bekannte Flüssigkristall-Anzeigeelement nach Fig. 4 verwendet nicht die lichtabsorbierenden Eigenschaften der Moleküle eines Farbstoffes, welcher im ersteren Fall in die Flüssigkristall-Zelle eingemischt war, sondern es wird durch Anlegen der Spannung an die Flüssigkristall-Zelle 24 gesteuert, wodurch die Polarisationsebene des durch die Flüssigkristall- Zelle 24 hindurchtretenden Lichtes gedreht wird oder nicht. Dieses Anzeigeelement liefert im Vergleich zum Anzeigeelement nach Fig. 1 einen relativ scharfen Farbkontrast.

In der Praxis jedoch werden in der Flüssigkristall-Zelle 24 die nahe den transparenten Begrenzungsplatten 12 und 14 der Zelle liegenden Flüssigkristall-Moleküle nicht vollständig senkrecht zu den Plattenflächen ausgerichtet, so daß die Polarisationsebenen des die Flüssigkristall-Zelle verlassenden Lichtes unterschiedlich sind. Das hat zur Folge, daß bei Betrachtung der farbpolarisierenden Platte 25 aus schrägen Richtungen die Farbanzeige nur schwach oder im ungünstigsten Fall überhaupt nicht erkennbar ist. Mit anderen Worten, der Blickwinkel, unter dem das beschriebene bekannte Anzeigeelement betrachtet werden kann, ist sehr eng, so daß sich der Nachteil ergibt, daß man nur bei geringfügig schrägen Aufblick auf die Anzeigetafel deren Anzeig nicht mehr erkennen kann.

Als nächstes wird anhand der Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung beschrieben. Die Teile, die mit denen der Anzeigeelemente aus den Fig. 1 bis 4 übereinstimmen, haben dieselben Bezugsziffern. In der Flüssigkristall-Zelle 11 sind die Flüssigkristall- Moleküle, die an die beiden transparenten Begrenzungsplatten 12 und 14 angrenzen, zueinander jeweils senkrecht gerichtet. In die Flüssigkristall-Zelle 11 ist ein N-Farbstoff 15 eingemischt, dessen Moleküle dieselbe Ausrichtung wie die Flüssigkristall-Moleküle haben. Der Flüssigkristall 13 ist ein nematischer Flüssigkristall, dessen dielektrische Anisotropie Δ_ε positiv ist. An die beiden transparenten Begrenzungsplatten 12 und 14 der Flüssigkristall- Zelle 11 grenzen polarisierende Platten 18 und 25 an, deren Polarisationsrichtung so gewählt ist, daß sie mit der Molekül-Ausrichtung des Flüssigkristalls 13 im Bereich der transparenten Platten 12 und 14 übereinstimmt. Die polarisierende Platte 25 ist eine farbpolarisierende Platte, die nur einfallendes Licht eines speziellen Wellenlängenbereiches linear polarisiert.

Wenn bei einer derartigen Anordnung an die transparenten Elektroden (nicht gezeigt) der Flüssigkristall-Zelle 11 keine Spannung angelegt wird, dann läßt die polarisierende Platte 18 bei diesem Beispiel nur vertikalpolarisiertes Licht von der Lichtquelle 19 hindurch, das von der Flüssigkristall- Zelle in seiner Polarisationsebene um 90° gedreht wird. Die Polarisationsrichtung des durch die Flüssigkristall-Zelle 11 hindurchtretenden Lichtes stimmt dann mit der Polarisationsrichtung der farbpolarisierenden Platte 25 überein, so daß das Licht auch dort hindurchtreten kann. Somit trifft das Licht aller Farbkomponenten von der Lichtquelle 19 auf das Auge 21; das Anzeigeelement erscheint folglich transparent und gibt keine besondere Anzeige ab.

Wenn durch Schließen des Schalters 16 Spannung an die Flüssigkristall- Zelle 11 angelegt wird, werden die Moleküle des Flüssigkristalls 13 und des Farbstoffes 15 mit ihren langen Achsen im wesentlichen senkrecht zu den transparenten Begrenzungsplatten 12 und 14 ausgerichtet. Das durch die polarisierende Platte 18 hindurchtretende Licht wird von den Farbstoffmolekülen folglich in einer gegebenen Wellenlänge zu einem großen Teil absorbiert, während es die Flüssigkristall- Zelle 11 passiert, und da die Polarisationsebene des übrigbleibenden, nicht absorbierten Lichtes in der Flüssigkristall- Zelle 11 nicht gedreht worden ist, ist diese Polarisationsrichtung senkrecht zur Polarisationsrichtung der farbpolarisierenden Platte 25 ausgerichtet und kann durch diese nicht hindurchtreten mit Ausnahme der Lichtanteile, die dieselbe Farbkomponente wie die farbpolarisierende Platte 25 haben. In diesem Fall wird die Anzeige durch Kombination der Durchlaßeigenschaft des Farbstoffs 15 in der an Spannung liegenden Flüssigkristall-Zelle und der Durchlaßeigenschaft der farbpolarisierenden Platte 25 hervorgerufen. Wenn eine neutrale polarisierende Platte anstelle der farbpolarisierenden Platte 25 verwendet wird, wird bei an der Flüssigkristall-Zelle anliegender Spannung kein Licht durch diese polarisierende Platte hindurchgelassen, so daß die Anzeigefläche schwarz erscheint.

Wenn eine transparente Elektrode 35 in Gestalt von beispielsweise einem H auf der transparenten Platte 12 der Flüssigkristall- Zelle 11 ausgebildet ist, wie dies in Fig. 11 dargestellt ist, dann erfolgt keine Anzeige, wenn an die Flüssigkristall-Zelle 11 keine Spannung angelegt wird, so wie es aus der Fig. 12A zu ersehen ist. Wird jedoch dann an die Flüssigkristall-Zelle 11 Spannung angelegt, dann erscheint gemäß Darstellung der Fig. 12B der Buchstabe H auf dem Anzeigeelement.

Bei dem erfindungsgemäßen Anzeigeelement wird, wenn an die Flüssigkristall-Zelle 11 Spannung angelegt wird, das auftreffende Licht durch den Farbstoff 15 in der Zelle 11 absorbiert, und seine Polarisationsrichtung bleibt unverändert, so daß das Licht mit Ausnahme der der farbpolarisierenden Platte entsprechenden Farbkomponente abgeschnitten wird. Folglich wird bei diesem Anzeigeelement die Lichtdurchlässigkeit in hohem Maß verringert. Mit anderen Worten, der Unterschied an Lichtdurchlässigkeit zwischen Zustand bei angelegter Spannung und spannungslosem Zustand ist sehr groß, was also einen guten Kontrast für die Anzeige ergibt.

Wenn z. B. von Tetrazinen als Farbstoff 15 Gebrauch gemacht wird und als farbpolarisierende Platte 25 eine rote Platte verwendet wird, dann ist ohne Spannung an der Zelle 11 die Lichtdurchlässigkeit so, wie sie durch die Kurve 26 in Fig. 6 dargestellt ist, während bei anliegender Spannung für die Lichtdurchlässigkeit die Kurve 27 gilt. Der Unterschied in der Lichtdurchlässigkeit beträgt ungefähr 60%, was weit mehr als in dem in Fig. 3 dargestellten Fall ist. Wenn eine rote farbpolarisierende Platte verwendet wird, deren Durchlaßcharakteristik im wesentlichen mit dem roten Durchlaßbereich der Durchlaßwellenlängen-Charakteristik des Farbstoffes übereinstimmt, der durch die Kurve 23 in Fig. 3 dargestellt ist, dann geht die rote Farbkomponente zum überwiegenden Teil durch die farbpolarisierende Platte hindurch, wenn an die Flüssigkristall-Zelle eine Spannung angelegt ist, so daß das Anzeigeelement folglich eine hell leuchtend rote Anzeige darbietet. Da die farbige Anzeige durch den Farbstoff unabhängig von der Betrachtungsrichtung gesehen werden kann, kann die Anzeige auch aus einer Richtung erkannt werden, aus der die durch die farbpolarisierende Platte 25 hervorgerufene farbige Anzeige nicht mehr gesehen werden kann.

Wird als farbpolarisierende Platte 25 eine blaue Platte verwendet, deren Durchlaßcharakteristik sich mit einem blaufarbigen Durchlaßbereich der Durchlaßcharakteristik des Farbstoffs überlappt, die durch die Kurve 23 in Fig. 3 dargestellt ist, dann bietet das Anzeigeelement eine derartige Lichtdurchlässigkeit, wie sie durch Kurve 28 in Fig. 7 angedeutet ist, sofern an die Flüssigkristall-Zelle 24 keine Spannung angelegt wird, während bei an der Zelle 24 anliegender Spannung die Lichtdurchlässigkeit Werte gemäß Kurve 29 annimmt. Auch in diesem Fall ist die Differenz an Durchlässigkeit annähernd 60%, was wesentlich größer als beim Stand der Technik ist. Man erkennt auch aus der Wellenlängencharakteristik der Fig. 7, daß sogar dann, wenn an die Flüssigkristall-Zelle 11 eine Spannung angelegt wird, eine blaue Farbkomponente hindurchtritt, wodurch eine Anzeige in einer nahe der Farbe Blau erscheinenden Farbe auftritt. Wird eine grüne farbpolarisierende Platte 25 benützt, so hat das Anzeigeelement eine Durchlässigkeit, wie sie durch Kurve 31 in Fig. 8 dargestellt ist, sofern an die Flüssigkristall- Zelle 24 keine Spannung angelegt wird. Die Durchlässigkeit der Flüssigkristall-Zelle 24 nimmt Werte gemäß Kurve 32 an, wenn Spannung anliegt. Auch hier ist die Differenz an Durchlässigkeit in den Bereichen kurzer und langer Wellenlängen groß, während im Mittelbereich die grünen Farbkomponenten die Flüssigkristall-Zelle 24 auch dann, wenn Spannung anliegt, passieren, so daß die Anzeige in grüner Farbe erfolgt.

Für die Messungen, die zu den Ergebnissen der Fig. 3, 6 und 8 geführt haben, wurde eine Rechteck-Wellenspannung von 32 Hz und 5 V verwendet. Als Flüssigkristall diente GR · 63 WM, und der Farbstoff ist Tetrazin.

Wenn bei einem Flüssigkristall-Anzeigeelement nach der Erfindung als transparente Elektrode eine Elektrode in Musterform verwendet wird, dann tritt ein großer Unterschied der Lichtdurchlässigkeit zwischen den Bereichen, an denen Spannung anliegt, und den Bereichen, an denen keine Spannung anliegt, auf, so daß eine Anzeige mit sehr gutem Kontrast entsteht. Außerdem kann die Anzeige durch geeignete Wahl der Farbe der farbpolarisierenden Platte 25 in verschiedenen Farben erfolgen. Da die Steuerung der Lichtdurchlässigkeit durch kombinierten Einsatz der Polarisationsrichtung und der Absorptionsfähigkeit durch den Farbstoff hervorgerufen wird und da die Lichtabsorption durch den Farbstoff unabhängig vom Blickwinkel auf das Anzeigeelement ist, läßt sich eine Anzeige erzielen, die innerhalb eines großen Sichtwinkels gut erkennbar ist.

Wie bereits beschrieben, können mit dem Flüssigkristall-Anzeigeelement Anzeigen in verschiedenen Farben einfach dadurch erhalten werden, daß die Farbe der farbpolarisierenden Platte 25 entsprechend gewählt wird. Wird eine farblose polarisierende Platte verwendet, dann erhält man eine monochrome Anzeige. Auch diese monochrome Anzeige ist innerhalb eines weiten Sichtwinkels auf die Platte mit gutem Kontrast zu erkennen.

Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wurde ein N-Farbstoff verwendet, doch versteht es sich für den Fachmann, daß ebensogut ein P-Farbstoff eingesetzt werden kann. Bei dem in Fig. 9 gezeigten Beispiel sind in der Flüssigkristall- Zelle 11 der Flüssigkristall 13, ein Farbstoff 15 und ein P-Farbstoff 33, dessen Moleküle dieselbe Orientierung wie die Moleküle des Flüssigkristalls 13 haben, miteinander vermischt. Die Moleküle des Farbstoffs 33 absorbieren sehr wirksam parallel zu den langen Achsen polarisiertes Licht, so daß dann, wenn keine Spannung an die Flüssigkristall-Zelle 11 angelegt ist, das Licht, das durch die polarisierende Platte 18 hindurchgegangen ist, durch die Moleküle des P-Farbstoffes 33 absorbiert wird, was eine Anzeige in der dem Farbstoff 33 entsprechenden Farbe ergibt. Wird an die Flüssigkristall-Zelle 11 dann Spannung gelegt, dann sind die Moleküle des Flüssigkristalls 13 und der Farbstoffe 15 und 33 mit ihren langen Achsen senkrecht zu den transparenten Begrenzungsplatten 12 und 14 der Flüssigkristall-Zelle 11 ausgerichtet, und die Moleküle des P-Farbstoffs 33 absorbieren kaum senkrecht zu ihren langen Achsen polarisiertes Licht, so daß das Licht dann durch die Moleküle des N-Farbstoffes 15 in der bereits früher beschriebenen Weise absorbiert wird und die Anzeige eine von der Durchlaß-Charakteristik des N-Farbstoffes 15 und der polarisierenden Platte 25 abhängige Farbe annimmt. Wenn nun auf einer der transparenten Elektroden der Flüssigkristall-Zelle 11 ein Muster ausgebildet ist, so erscheint, wenn keine Spannung zugeführt wird, beispielsweise die gesamte Anzeigefläche in durch den P-Farbstoff 33 bedingter gelber Farbe. Wird dann Spannung angelegt, dann erscheint das anzuzeigende Muster in einer durch den N-Farbstoff 15 und die polarisierende Platte 25 bedingten Farbe, z. B. in blau, auf einem gelben Hintergrund. Mit anderen Worten, die Musteranzeige erfolgt auf einem Hintergrund, der sich farblich von der Farbe des Musters selbst unterscheidet.

Um sowohl den Hintergrund als auch das anzuzeigende Muster in der beschriebenen Weise farbig zu gestalten, ist es auch möglich, eine Anordnung gemäß Darstellung der Fig. 10 zu verwenden. Diese Anordnung weist gegenüber derjenigen nach Fig. 5 eine weitere farbige polarisierende Platte 34 auf, die der polarisierenden Platte 25 auf ihrer der Flüssigkristall- Zelle 11 gegenüberliegenden Seite benachbart ist und deren Polarisationsrichtung senkrecht auf der Polarisationsrichtung der Platte 25 steht, während ferner die Farben der polarisierenden Platte 25 und 34 zueinander unterschiedlich gewählt sind. Wird bei einer derartigen Anordnung keine Spannung an die Flüssigkristall-Zelle 11 angelegt, so erscheint das gesamte Anzeigelement in der Farbe der polarisierenden Platte 34. Mit anderen Worten, der Hintergrund hat eine Farbe, die durch die polarisierende Platte 34 bestimmt ist, und wenn an die Flüssigkristall-Zelle 11 eine Spannung angelegt wird, dann wird darauf ein Muster abgebildet, dessen Farbe durch die polarisierende Platte 25 bestimmt ist.

Es ist auch möglich, einen P-Farbstoff in die Flüssigkristall- Zelle 11 nach Fig. 10 einzumischen, wie dies in Fig. 9 gezeigt ist, wobei außerdem die farbig polarisierende Platte 34 verwendet wird. Liegt bei einem derartigen Fall keine Spannung an der Flüssigkristall-Zelle 11 an, erfolgt die Anzeige in der durch den P-Farbstoff und die farbige polarisierende Platte 34 bedingten Farbe, während bei anliegender Spannung die Anzeige in der Farbe erscheint, die durch den N-Farbstoff und die farbig polarisierende Platte 25 bestimmt ist. Es läßt sich also eine große Vielfalt von farbigen Anzeigen durch Kombinationen derartiger Farbstoffe und farbpolarisierender Platten erzielen, und das angezeigte Muster und die Hintergrundfarbe sind eng in der Sichtwinkel- Abhängigkeit der Farbe, die dargestellt wird.

Die polarisierenden Platten 18, 25 und 34 können auf die transparenten Begrenzungsplatten 12 und 14 der Flüssigkristall- Zelle 11 aufgesetzt oder durch Drucktechnik darauf ausgebildet sein. In diesem Fall braucht eine polarisierende Platte derselben Farbe nicht immer über den gesamten Flächenbereich einer transparenten Platte der Zelle 11 ausgebildet zu sein, sondern es können polarisierende Platten von unterschiedlichen Farben auch auf jeder transparenten Platte der Zelle 11 aufgebracht sein.

Claims (4)

1. Flüssigkristall-Anzeigeelement, umfassend

• (a) eine im Strahlengang einer Lichtquelle anzuordnende und an eine elektrische Spannung anlegbare Flüssigkristall-Zelle (11), die ein Paar von beabstandet gegenüberliegenden, transparenten Platten (12, 14) aufweist, zwischen denen ein nematischer Flüssigkristall (13) mit einer positiven dielektrischen Anisotropie vorgesehen ist, wobei
  • (a1) die Orientierung der Moleküle des Flüssigkristalls nahe der jeweiligen transparenten Platte im spannungslosen Zustand im wesentlichen parallel zur jeweiligen Platte ist,
  • (a2) die Orientierungsrichtung dieser Moleküle nahe der einen Platte zur Orientierungsrichtung der Moleküle nahe der anderen Platte senkrecht ist und
  • (a3) beim Anlegen einer Spannung an die Flüssigkristall-Zelle die Moleküle des Flüssigkristalls sich senkrecht zu den Ebenen der beiden transparenten Platten der Flüssigkristall-Zelle ausrichten,
• (b) einen dem nematischen Flüssigkristall (13) zugesetzten Farbstoff (15)
  • (b1) vom N-Typ, wobei die Längsachsen von dessen Molekülen die gleiche Orientierungsrichtung wie die Moleküle des nematischen Flüssigkristalls (13) aufweisen,
• (c) eine erste polarisierende Platte (18), die
  • (c1) im Lichtweg auf einer Seite der Flüssigkristall-Zelle (11) angeordnet ist,
  • (c2) auf das auf dieser polarisierenden Platte ankommende Licht über dessen Spektralbereich polarisierend wirkt und
  • (c3) mit ihrer Polarisationsrichtung im wesentlichen parallel zur Orientierungsrichtung der Moleküle des Flüssigkristalls (13) in der Nähe der benachbarten transparenten Platte der Flüssigkristall-Zelle ist, und
• (d) eine zweite polarisierende Platte (25), die
  • (d1) im Lichtweg auf der anderen Seite der Flüssigkristall-Zelle (11) angeordnet ist,
  • (d2) für senkrecht zu ihrer Polarisationsrichtung polarisiertes Licht eines bestimmten spektralen Teilbereiches durchlässig ist und
  • (d3) mit ihrer Polarisationsrichtung im wesentlichen senkrecht zur Polarisationsrichtung der ersten polarisierenden Platte (18) steht,
• (e) wobei der spektrale Teilbereich, für den die zweite polarisierende Platte (25) senkrecht zu dessen Polarisationsrichtung lichtdurchlässig ist, den Spektralbereich, in dem die Flüssigkristall-Zelle (11) aufgrund des in ihr enthaltenden Farbstoffes (15) bei angelegter Spannung lichtdurchlässig ist, zumindest teilweise überlappt, so daß, falls durch die an die Flüssigkristall-Zelle angelegte Spannung darin ein elektrisches Feld mit einer über den Querschnitt musterartig verteilten Feldstärke erzeugt wird, in dem die Flüssigkristall-Zelle durchstrahlenden Licht ein entsprechendes Farbmuster erscheint, dessen Farbe bestimmt ist durch den spektralen Durchlässigkeitsbereich des Farbstoffes (15) und durch den spektralen Durchlässigkeitsbereich der zweiten polarisierenden Platte (25) für senkrecht zu dessen Polarisationsrichtung polarisiertes Licht bei an die Flüssigkeitskristall-Zelle angelegter Spannung.

2. Anzeigeelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweiten polarisierenden Platte (25) eine dritte polarisierende Platte (34) zugeordnet ist mit zur Polarisationsrichtung der zweiten polarisierenden Platte (25) im wesentlichen senkrechter Polarisationsrichtung und einem nicht-polisierenden Spektralbereich, der sich vom nicht-polarisierenden Spektralbereich der zweiten polarisierenden Platte (25) unterscheidet.

3. Anzeigeelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem nematischen Flüssigkristall (13) ein weiterer Farbstoff (33) vom P-Typ zugesetzt ist, der sich in seiner Farbe vom Farbstoff (15) den N-Typs unterscheidet.

4. Anzeigeelement nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Elektrode wenigstens einer der transparenten Platten (12, 14) der Flüssigkristall-Zelle (11) in Form eines Musters ausgebildet ist.