DE8801498U1

DE8801498U1 - Flüssigkristall-Farbwiedergabezelle

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Publication number: DE8801498U1
Application number: DE8801498U
Authority: DE
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1987-02-13
Filing date: 1988-02-06
Publication date: 1988-05-26
Also published as: JPS63216029A; EP0282109A1; KR880010348A; US4830469A

Description

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PHN 12.028 1 I8-I-I988

".Fluseigkrietall-Farbwiedergabezelle'·.

Die Neuerung bezieht sich auf eine Flüssigkristall-Farbwiedergabezelle mit zwei parallelen in einem gewissen Abstand voneinander liegenden transparenten Substratplat- - «4 4 &agr; &agr;** &Iacgr;&agr;** a4 *t &agr;***1 a** 0&igr;·&mgr;>&agr;&mgr;&agr;>&igr;/

troder versehen sind und die am Umfang durch einen Abdichtungerand miteinander verbunden sind und einen Raum einschliessen, der mit einem flüssigkristallinen Zellenmedium gefüllt ist, das eine Drehung von 180 - 36&Ogr;⁰ Über die Zellendicke aufweist.

Bei dieser Drehung handelt es sich um eine Drehung

der mittleren Richtung (Director) der Längsachse der Molekülen der FlUssigkristallverbindung über die Zellendicke, also von der einen Substratplatte zu der anderen gehend. Eine Wiedergabezelle mit einer Drehung von I80 -

IS 360 ist in den vergangenen Jahren immer interessanter geworden. Dies gilt speziell für eine Wiedergabezelle mit einer Drehung von 18O - 270° und insbesondere mit einer Drehung von 270°. Bei Anwendung wird die Zelle mit linear polarisiertem, weissem Licht beleuchtet, das über die transparente Substratplatte eingestrahlt wird. Beim Durchgang durch die Zelle wird das linear polarisierte Licht infolge der Doppelbrechung des Zellenmediums und der Drehungsk-jnfiguration in elliptisch polarisiertes Licht geändert. Die Zelle mit einer Drehung von 180 - 36&Ogr;⁰ ist bekannt unter der Bezeichnung STN=ZeIIe, d.h. "Stiper^Twist Nematisch.". Die Zelle mit einer gedrehten Konfiguration von 270 ist bekannt als "Supertwist Birefringence Effekt"-Zelle (SBE).

Der Vorteil dieser Art von Zelle gegenüber namentlieb, der ausserst bekannten gedreht—nematischen Zelle (&Tgr;&Ngr;-Zelle), wobei eine Drehung von 9O⁰ auftritt, ist die steile fjbertragungs-Spannungskennlinie. Dies bedeutet, dass beim Anlegen einer elektrischen Spannung an die Zelle

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In einem sehr kleinen Spannungsgebiet um den Schwellenwert herum eine grosse Differenz in der Übertragung des durch die Zelle gesendeten Lichtes auftritt. Dadurch wird es möglich,eine Vielzahl von Zeilen mit Hilfe einer Zeitig multiplex schaltung anzusteuern, wodurch eine hohe Informationsdichte erreicht wird.

Die STN- bzw. SBE-Zelle weist auch Nachteile auf. Ein erster Nachteil ist, dass zwei Polarisatoren not-

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J₀ polarisiertem Licht. In der Situation, in der an den Elektroden der Zelle keine Spannung oder eine Spannung niedriger als die Schwellenspannung vorhanden ist, weist der Direktor die bereits genannte Drehung von 180 - 36&Ogr;⁰ und vorzugsweise 270⁰ auf. Die Zelle wird über den Polarisator ₎₅ mit linear polarisiertem Licht, das über die transparente Substratplatte und die transparente Elektrode durch die Zelle geht und zwar in Richtung senkrecht zu den Substratplatten beleuchtet. Durch die Doppelbrechung wird das linear polarisierte Licht in elliptisch polarisiertes Licht geändert. Diese Änderung ist abhängig von der Wellenlänge. Bei dem mit der anderen Substratplatte verbundenen Analysator wird ein Spektrum erhalten, ein farbiger Effekt. Welches Spektrum - insbesondere welcher Farbeffekt - erhalten wird, ist von mehreren Faktoren abhängig. Ein wichtiger Faktor ist die gewählte Lage des Analysators gegenüber dem Polarisator. Auch die Art des FlUssigkristallmaterials spielt eine Rolle. Der Analysator gibt gleichsam einen Schnitt durch die jeweiligen Ellipsen. Bei der SBE-Zelle führt dies beispielsweise zu einem blauweissen Kontrast oder einem gelbschwarzen Kontrast für parallele und gekreuzte Polarisatoren.

Beim Anlegen einer elektrischen Spannung an die Zellendicke mittels der Elektroden werden bei einer Spannung gleicb oder grosser als die Schwellenspannung, die Molekülen des flüssigkristallinen Zellenmediums den Feldlinien entsprechend ausgerichtet. Dabei verschwindet die Drehung und es tritt eine optisch isotrope Situation auf. Die Lichtübertragxmg ändert sich. Dies verursacht den oben—

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genannten Kontrast für eine SBE-Zelle.

Ein zweiter schwerwiegender Nachteil der STN (SBE)-ZeIIe ist, dass diese im Gründe ungeeignet ist, als Farbwiedergabezelle in beispielsweise einem Ferneehempfänger verwendet zu werden. Für eine Farbwiedergabezelle ist eine erste Bedingung, dass schwarz-weiss geschaltet werden kann, wie bei einer TN-Zelle mit einer Drehung von 90°. In der TN-Zelle wird in der spannungsfreien Situation weisses linear polarisiertes Licht bei einer gekreuzten Lage des Polarisators und des Analysators durchgelassen, so dass mit Hilfe von Farbfiltern jeder Farbton erhalten werden kann. In der erregten Situation wird bei gekreuzter Lage des Polarisators und des Analysators das weisse linear polarisierte Licht völlig absorbiert. Eine TN-Zelle hat jedoch den Nachteil einer weniger steilen Ubertragungs-Spannungskennlinie.

Es wurde versucht, in einer SBE-ZelIe dennoch einen Schwarz-Weiss-Eeffekt zu erhalten oder durch Hinzuftigung eines Farbstoffes, der den vorherrschenden spektralen Anteil absorbiert-, demselben anzunähern. Es hat sich herausgestellt, dass derart hohe Konzentrationen an Färbstoff notwendig sind, dass die Ubertragungs-Spannungskennlinie stark beeinträchtigt wirdl.

Die Neuerung hat zur Aufgabe, eine Wiedergabezelle zu schaffen mit einer Drehung von 180 - 36O , die als Farbwiedergabezelle verwendet werden kann.

Eine weitere Aufgabe der Neuerung ist es, eine Farbwiedergabezelle zu schaffen, die eine steile TJbertragungs-Spannungskennlinie aufweist.

ferner hat die Neuerung die Aufgabe, eine Farbwiedergabezelle mit einem hohen Kontrast und einer grossen Leuchtdichte zu schaffen.

Dies alles wird nach der vorliegenden Neuerung erreicht mit Hilfe einer Flüssigkristall-Farbwiedergabezelle der eingangs erwähnten Art, die dadurch gekennzeichnet wird, dass eine der beiden transparent en Substratplatten mit Phosphor en versehen ist, die unter dem Einfluss von UV-Licht sichtbares Licht ausstrahlen, dass das Zellenniedium

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einen dichroitischen, UV-Licht absorbierenden Staff aufweist und dass die Zelle mit maximal einem Polarisator versehen ist.

Beim Gebrauch der FlUssigkristall-Farbwiedergabe-

g zelle nach der Neuerung wird die Zelle Über die nicht mit PKcsphoren versehene transparente Substratplatte (erste Substratplatte) mit UV-Licht beleuchtet. Dieses Licht braucht nicht linear polarisiert zu sein. Die Elektroden, df.e nach einer üblichen Konstruktion aus einander senkrecht kreuzenden und elektrisch einzeln angesteuerbaren Spaltenelektroden und Reihenelektroden aufgebaut sind, werden mit einem elektrischen Spannungsmuster versehen, das für das wiederzugebende Farbbild repräsentativ ist. An denjenigen Stellen des zwischen den Platten liegenden Zellenmediums,

^:* *- an denen kein elektrisches Feld vorhanden ist - also keine

15

Spannung an den betreffenden Elektroden - oder an denen ein

;.; schwaches elektrisches Feld anliegt, das unterhalb eines

Schwellenwertes liegt, wird das Zellenmedium die gedrehte Konfiguration von 180 - 36&Ogr;⁰ aufweisen.

20 ^Die Molekülen des FlUssigkristall-Farbwiedergabe-

zelleninediums folgen dieser gedrehten Konfiguration. Bei b einer Drehkonfiguration von 270⁰ über die Zelle haben die

Molekülen des Flüssigkristallmaterials in der Grenzfläche ' des Mediums und der Substratwand ein« geneigte Orientierung

&iacgr; 25 ^mit mit einem Neigungswinkel von etwa 15 ~ 30 gegenüber der Oberfläche der Substratplatte. Xn Richtung der Mitte

■: der Zelle wird der Neigungswinkel der Molekülen kleiner

% bis auf einen Wert von nur noch einigen Grad. Auch andere

Neigungswinkel sind möglich und zwar abhängig von der Dr ehungskonfiguration. Diese gedrehte Konfiguration mit einer geneigten Orientierung wird bequemlichkeitshalber untenstehend als die unerregte oder spannungsfreie Situatic—· bezeichnet.

An denjenigen Stellen des Zellenmediums, an denen dadurch ein elektrisches Feld vorgesehen ist, dass eine elektrische Spannung mit einer GrSsse. die den Schwellen— wert überschreitet den auf beiden Seiten liegenden Elektroden zugeführt wird, werden die Molekülen des Zellenmediums

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sich entsprechend den Feldlinien richten und eine Orientierung aufweisen, die senkrecht oder nahezu senkrecht auf den Elektroden und folglich auf den Substratplatten steht. Diese senkrechte Orientierung wird untenstehend als Spannungssituation oder erregte Situation bezeichnet.

Der in dem Zellenmedium vorhandene dicroitische, UV-Licht absorbierende Stoff ist ein Stoff, dessen Molekülen eine UV—Lichtabsorptionskennlinie aufweisen, die in der einen Richtung, insbesondere in der Längsrichtung des Moleküls von der in der anderen Richtung des Moleküls, insbesondere von einer Richtung, die senkrecht auf der Längsrichtung steht, abweicht. Durch diese Art von Dichroismus in bezug auf das Ausmass der UV-Lichtabsorption werden die Molekülen des Stoffes in der genannten spannungsfreien Situation eine andere UV-Lichtabsorption aufweisen als in der genannten Spannungssituation.

In einer günstigen Au^fUhrungsform ist die UV-Lichtabsorption in einer der beiden Situationen minimal und wird in der anderen Situation das ganze UV-Licht absorbiert, so dass ein maximaler Kontrast erreicht wird.

Insbesondere wird beispielsweise in der spannungsfreien Situation das ganze UV-Licht absorbiert, das über die transparente Subetratplatte eingestrahlt wird und in der Spannungssituation wird kein oder ein nur geringer Prozenteatz Licht absorbiert. In der Spannungssituation wird also das UV-Licht durch das Medium hindurchgehen und ein auf der zweiten Subetratplatte vorhandenes Phosphorgebiet treffen, das daduroh einen farbigen - beispielsweise roten, grünen oder blauen-Lichtstrahl aussendet, der mit dem Auge oder auf andere Art und Weise wahrgenommen werden kann.

In einer günstigen Aueführungeform der Wiedergabezelle naoh der Neuerung weist das Zellenmedium einen dichroitisehen Stoff auf, der UV-Licht mit einer Wellenlänge von etwa 360 - 370 nm absorbiert.

Damit werden mehrere Vorteile erzielt. Ein erster gunstifer Aspekt ist, dass UV-Licht der obengenannten Wellenlange von Glas nicht absorbiert wird, so dass die Sub-

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stratplatten aus Glas hergestellt werden können. Ein zweiter Vorteil ist, dass die meisten Phosphoren für UV-Licht von 36O - 37O nm empfindlich sind. Es gibt also eine grosse Auswahl an Phosphoren und namentlich sind diejenigen

S Phosphoren geeignet, die in Bildschirmen von Farbfernsehgeräten verwendet werden. Ein dritter hinzukommender Vorteil ist, dass UV-Licht von 360 - 370 nm noch relativ langwellig ist, wodurch etwaige Zerlegungserscheinung«'! des Zellenmediums beschränkt bleiben.

Nach einer anderen bevorzugten Ausfuhrungsform

der Wiedergabezelle nach der Neuerung wird in dem Zellenmedium ein Flüssigkristallstoff verwendet, der an sich in bezug auf UV-Lichtabsorption dichroitisch ist. Es bandelt sich dabei insbesondere um Flüesigkristallstoffe mit einer aromatischen Ringstruktur. Ein Beispiel davon ist ein Stoff, der der folgenden Formel entspricht:

- OR

^0H

in der R einen Alkylrest mit beispielsweise 4-10 Kohlenstoffatomen, wie einen Hexyl(-CgH...,)-Rest darstellt.

In einer weiteren bevorzugten Aueführungeform der neuerungsgemäesen Wiedergabezelle weist das Zellen-

&ldquor;, medium ausser einer Flüeeigkristallverbindung auch einen

Farbstoff auf, der in bezug auf UV-Lichtabsorption dichroitisch ist. In dem Fall werden an die Flüseigkrie+allverbindung keine besondere Anforderungen gestellt. Dies bedeutet, dass die handeleüblichen Flucsigkrietalletoffe oder Gemische derselben verwendbar sind. Die in dem Zellenmedium vorhandenen Molekülen des dichroitieohen Farbstoffes weisen, ebenso wie die Molekülen der Flüssigkrietallverbindung eine andere Orientierung (Molekülenlage) auf und zwar je nachdem die Wiedergabezelle sich in dem unerregten .. oder erregten Zustand befindet. Dieser Unterschied in der Orientierung führt zu einem Unterschied in der UV-Lichtabeorption. Ein geeigneter dichroitischer UV-Licht absorbierende Farbstoff ist beispielsweise ein stoff, der der

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folgenden Formel entspricht:
RO-/o\-N = N-/o\-N = N-/o\

in der R eine Alkylgruppe mit beispielsweise 1-10 Kohlenstoffatomen, wie eine Butylgruppe oder eine Athylgruppe darstellt.

Die Menge des dichroitischen UV-Licht absorbierenden Farbstoffes ist beispielsweise 0,5-5 Gew.#_t insbesondere 1,5-3 Gew.96. Die neuerungsgemässe Wiedergabezelle basiert auf der Absorption von UV-Licht und wird untenstehend auch als SAE-Zelle, d.h. Superdrehungsabsorptionseffekt-Zelle bezeichnet. Dies im Gegensatz zu der SBE- oder STN-Zeile, die auf Basis der Doppelbrechung funktionieren. Dieser Unterschied ist wesentlich.

Ein wichtiger Unterschied zwischen der SAE-Zelle nach der Neuerung und der SBE- bzw. STN-Zeile ist, dass in der SAE-ZelIr maximal ein Polarisator verwendet wird und vorzugsweise überhaupt keine Polarisatoren verwendet werden. In der SBE-ZelIe werden zwei Polarisatoren benotigt, einer auf der Lampenseite zum Erhalten linear polarisierten Lichtes und einer auf der Zuschauerseite (Analysator) um das in der Zelle entstandene elliptisch polarisierte Licht, wenigstens teilweise zu absorbieren. Die beiden Polari satoren sind für die SBE-Zelle wesentlich. Die Verwendung zweier Polarisatoren bedeutet einen zusätzlichen Kostenfaktor. Ein wichtiger Nachteil ist weiterhin, dass durch die zwei Polarieatoren der Lichtertrag auf 15$ sinkt und die Leuchtdichte des Bildes folglich niedrig ist.

Ein anderer Unterschied ist, dass die SAE-Zelle

mit UV-Licht arbeitet und einen UV-Licht absorbierenden Stoff aufweist. In der SBE-Zelle wird mit linear polarisiertem sichtbaren Licht gearbeitet und insbesondere mit linear polarisiertem weieeem Licht. In der SAE-Zelle spielt die Doppelbrechung keine Rolle, die Absorption des UV-Lichtes findet in dem spannungsfreien (Dr©hungs) Zustand der Zelle statt. Das UV-Licht braucht nicht linear polarisiert zu sein. Wegen der unterschiedlichen Orientierung

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der Molekülen des UV-Licht absorbierenden Stoffes in der Drehung gibt es immer eine Orientierung, die zu einer Polarisationsrichtung des verwendeten UV-Lichtes passt, das folglich durch den UV-absorbierenden Stoff absorbiert wird.

Gewünschtenfalls kann zur Erhöhung des Kontrastes in der SAE-Zelle nur ein Polarisator verwendet werden. Die Zelle arbeitet dann auf Basis der Absorption polarisierten UV-Lichtes. Das Ausmass an Absorption dieses polarisierten ! 10 UV-Lichtes durch den UV-absorbierenden Stoff kann -aiter

■ Umständen etwas grosser sein als das nicht polarisierten

UV-Lichtes. Dieser ein Polarisator kann auf der Zuschauer-

seite als auf der Lampenseite der Wiedergabezelle angebracht werden. Die Anordnung auf der Lampenseite wird aber j ]5 bevorzugt. Anordnung auf der Zuschauers ei te weist n&Bilich j den Nachteil auf, dass der Polarisator zwischen der Elek-

trode und der Phosphorschicht angebracht werden muss,

' was praktische Probleme ergibt. Dies gilt insbesondere,

wenn zwischen der Elektrode und der Phosphorschicht auch »och ein Interferenzfilter vorhanden ist, das für UY-/icht durchlässig ist und das sichtbares Licht - das von den Phosphoren bei Erregung derselben - reflektiert.

Wie obenstehend erwähnt, wird die SBE-Zolle mit

< sichtbarem Licht betrieben, wobei ein Farbeffekt entsteht,

''· 25 wie ein gelbes oder blaues Bild gegen einen weissen oder schwarzen Hintergrund. Die Anmelderin hat Versuche Durchgeführt, bei denen die SBE-ZeIIe mit linear polarisiertem , "UV-Licht beleuchtet wurde. Es stellt eich heraus, dass dio

Übertragung einer derartigen Z "lie nicht nur otark von der Wellenlänge abhängig ist sondern auch von der Temperatur. Es stellt eich heraus, dass eine bei einer bestimmten Wellenlänge und «liner genau eingestellten Zellendicke erhaltene optimale Übertragung durch den Analysator bei

(einigen Qradon Temperaturunterschied stark ändern sogar ■«
,&ldquor; 35 bis eine minimale Übertragung. Die SAE-Zelle nach der Neue rung hat, wio bereite erwähnt, ein anderes Arbeiteprinzip,

II wobei i*a dem Zellenmedium Absorption von UV-Licht stattfindet &bgr; Dabei spielen Polarisation von Lieht, Wellenlänge

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von Licht, Temperatur und Zellendicke keine kritische Rolle, wie bei SBE. Die SAE-ZeÜe hat dennoch eine sehr günstige Spattnungs-Übertragungskennlinie.

Weitere Vorteile sind die hohe Leuchtdichte und der groese Kontrast und zwar dadurch das höchstens ein Polarisator verwendet wird und weiterhin kein Farbfilter verwendet werden. Wegen eines hohen Kontrastes soll man bedenken, dass die Konzentration des das dichroitische UV-Licht absorbierenden Stoffes in der Wiedergabezelle sehr hoch sein kann. Bei Verwendeurig einer Flüssigkristallverbindung, die selbst in dem UV-Wellenlängengebiet dichroitisch ist, ist eine Konzentration von 100% möglich und zwar abhängig von der Reinheit des Stoffes. Wegen einer derart grossen Konzentration ist Verwendung möglich von Verbindungen, die eine relativ niedrige, spezifische UV-Absorption haben.

Die Phosphoren sind auf der zweiten Substratplatte (Zuschauerseite) angebracht, d.h. auf der Platte, die der ersten Substratplatte (Lampenseite) gegenüberliegt. Die Phosphoren sind vorzugsweise auf der dem Zellenmedium zugewandten Innenwand der zweiten Substratplatte angebracht. Damit wird erreicht, dass das UV-Licht, das durch das ZeI-lenmedium hindurchgeht, unmittelbar die Phosphoren anregt, ohne dass zunächst die zweite Substratplatte durchquert werden muss. Dadurch wird Parallaxe vermieden.

Geeignete Phosphoren für relativ langwelliges UV-Licht (370) sind beispielsweise ZnStAg - Blau -; (Zn, Cd) S : Cu,Al - Grün - und Y₃O₃S 1 Eu - Rot -.

Obenstehend wurde bereits bemerkt, dass zum Erhalten einer 18O - 360° Superdrehung die Molekülen der Flüssigkristallverbindung an der Substratoberfläche eine geneigte Orientierung aufweisen muss. Eise derartige Orientierung wird dadurch erhalten, dass die Substratpberfläche mit einer Orientierungsschicht beispielsweise einer schräg aufgedampften Schicht von SiO versehen wird. Die Aufdampfrichtung steht etwa in einem Winkel von 86° zu der Normalen auf der Substratoberfläche. Der erhaltene Neigungswinkel ist 15-30°. Eine zweite Massnahme zum Erhalten einer

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180 - 36&thgr;° Superdrehung ist die Hinauftigung eines chiralen Stoffes zu dem Zellenmedium, wie z.B. eine Verbindung der Formel

0 0

R-O-C-(O)-O-C-ZoN-O-H¹

in der R und R¹ gleich oder verschieden sind und eine Alkylgruppe mit beispielsweise U-10 Kohlenstoffatomen wie eine Hexylgruppe oder eine Oktylgruppe darstellen.

Eine weitere bevorzugte AusfUhrungsform der Farb-

™ Wiedergabezelle nach der Neuerung weist das Kennzeichen auf, dass die zweite Substratplatte zwischen Elektroden und Phosphoren mit einem Interferenzfilter versehen ist, dass für UV-Licht durchlässig ist und das das von den Phosphoren ausgestrahlte Licht reflektiert.

Damit wird ein noch höherer Lichtertrag erhalten

(um einen Faktor 2-3 höher). Das von den Phosphoren in allen Richtungen gestreute Erregungslicht wird teilweise von dem Interferenzfilter reflektiert und zwar durch denjenigen Teil, der in Richtung der Lampenseite - nach *" hinten - gestreut wird. Dadurch wird der Lichtertrag auf der Zuschauerseite, und das ist wichtig, erhöht.

Das Interferenzfilter kann ein sog. "all dieletrie" Mehrschichtfilter sein, das minimal 20 dielektrische Schichten mit abwechselnd hoher und niedrger Brechzahl aufweist. Auch kann ein sog. "metal-dielectric" Filter verwendet werden, das aus nur 3-5 Schichten abwechselnd einer Metallschicht und einer Schicht aus dielektrischem Material besteht.

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Ein AusfUhrungebeispiel der Neuerung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen«

to Fig. 1 einen Schnitt durch eine einfache Ausführungsform der neuerungsgemässen Farbwiedergabezelle und

Fig. 2 einen Schnitt durch eine andere Ausführungsform der neuerungsgemässen Farbwiedergabezelle.

IS In Fig. 1 sind mit den Bezugazeichen 1 und 2 zwei

Substratplatten bezeichnet. Die Platten sind beispielsweise aus Glas hergestellt und sind transparent für langwelliges UV-Licht und sichtbares Licht. Die Platten sind an ihrem Umfang durch einen Dichtungsrand 3, der beispielsweise aus Klebstoff besteht, miteinander verbunden. Die Platten 1,2 und der Dichtungsrand 3 schliessen einen Zellenraum 4 ein, der mit einem flüssigen Zellenmedium 5 gefüllt ist, das die folgenden Bestandteile aufweist: 2,5 Gew.jt dichroitischen UV-Farbstoff der Formel

25 &eegr;

-/ o\- N s N -/ o\- N = N -/o\ 1 Gew.ji chiralen Stoffes der Formel:

'2^H5 " °

f^H3 ? /-X ? &pgr;

CH- O- C -/ &thgr;\- O-C-/ O\- 0-

^C6^H13

30 ₆₁₃

und für den Rest ein Flüssigkriställmaterial, das eine oder mehrere Verbindungen aufweist der folgenden Formeln:

C&ldquor;H^O -(O)- CH_ -

CH₂ -

-0O-

mil ,^ &bgr; Ii % m ^ &ngr; _^ ■ &igr; ^

NC-^OW->- C₅H₁

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- CH₂ - CH₂ -

% . Ein derartiges Material ist unter der Bezeichnung ROTN 3010 &igr;: der Firma Hoffman-la Roche erhältlich.

£ Auf der dem Zellenmedium 5 zugewandten Oberfläche

I sind die Platten 1 und 2 mit transparenten streifenförmigen

I Elektroden 6 und 7 versehen, die einander senkrecht kreuzen

I ,&ldquor; und eine Matrix von Schaltstellen bilden. Die Elektroden I sind beispielsweise aus Indium-Zinnoxid (ITO) hergestellt.

?' Die Elektroden sind mit einer Orientierungsschicht 8 aus

I schräg aufgedampftem SiO abgedeckt. Die Substratplatte 2,

I also die Substratplatte auf der Zuschauerseite ist weiter-

,- hin mit einer Schicht 9 aus roten, grünen und blauen Phos-

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phorstellen (Dots) einer Art versehen, die oben in der Beschreibung genannt worden ist. Die Gebiete sind durch die Buchstaben R (Rot), G (Grün) und B (Blau) angegeben. Auf der Seite der Substratplatte 1 ist eine Hochdruck-

&iacgr; jo quecksilberdampfentladungslampe 10 angeordnet, die UV-Licht

I mit einer Wellenlänge von 370 nm ausstrahlt.

I Die Wirkungsweise der FarbwiedergabezeJ.le nach

f_s Fig. 1 ist nun wie folgt»

Entsprechend dem wiederzugebenden Bild wird an

i 25 ^die Elektroden 6 und 7 ein Spannungsmuster angelegt. In dem

I Teil des Zellenmediums 5, der zwischen Schaltstellen liegt,

I die keine Spannung tragen oder eine Spannung, die niedriger

ist als der Schwellenwert, haben die Molekülen der Flüssigkristallverbindung eine gedrehte Konfiguration mit einer Drehung von 270° über die Zellendicke. In der Grenzfläche mit der Orientierungsschicht haben die Molekülen eine geneigte Orientierung mit einem Neigungswinkel von etwa ^©°. Die Molekülen des UV-Licht absorbierenden dicroitiö^usn Farbstoffes folgen der gedrehten Konfiguration. An Stellen 3₅ des Zellenmediums, die zwischen Schaltstellen liegen, die eine elektrische Spannung führen- die grosser ist als die Schwellenspannung, herrscht ein elektrisches Feld ausreichender Grosse, damit die Molekülen der Flüssigkristall-

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N- (Ö> -N

C₂^H₉ - 0 -(O)- N-N- (Ö> -N-N -0,5 Gew.% dee ohiralen Stoffes

^C6^H13 -0-C-<0>-C-<0}-0-30 O

und der restliche Teil besteht aus einem FlUeeigkristallmaterial, das «in Gemieoh der folgenden Stoffe aufweist &igr;

NC -

HC .

Il · · · i f » f I I

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verbindung und des UV-Licht absorbierenden dichroitischen Farbstoffes entsprechend den Feldlinien gerichtet weiden können, die senkrecht auf der Oberfläche der Substratplatten 1 und 2 stehen,

Das nicht-polarisierte UV-Licht 11 wird in den

spannungsfreien Teilen des Zellenmediums durch die Molekülen des UV-Licht absorbierenden dichroitischen Farbstoffes 1 absorbiert und zwar infolge der Orientierung dieser Molekü- ⁽ len in der Drehung. An Stellen, wo es eine ausreichend grosse elektrische Feldstärke gibt, wird das UV-Licht durch das Zellenmedium 5 hindurchgehen und danach eine Phosphorstelle der Schicht 9 treffen. Die Phosphorstellen in der Schicht 9 liegen fluchtend zu den Schalt st eil en. Die auge- &iacgr; regte Phosphorsteile wird Anregungslicht ausstrahlen (Rot, &idiagr; Grün oder Blau), das auf der Zuschauerseite der Wiedergabe- I zelle (Seite der Substratplatte 2) mit dem Auge oder auf ' andere Art und Weise wahrnehmbar ist. i

In Fig. 2 sind mit den Bezugszeichen 21 und 22 zwei aus Glas hergestellte Substratplatten bezeichnet, die für UV-Licht und sichtbares Licht transparent sind. Sie Platten sind an dem Rand mittels einer Abdichtung 23 verbunden. Der Innenraum 2k ist mit einem flüssigen Zellenmedium 25 gefüllt, das die folgende Zusammenstellung hatj 3 Gew.% des dichroitiechen Farbstoffes

2»

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NC -

Dieses Gemisch wird von der Firma Merck unter dem Kode ZLI 1132 geliefert.

_s Die Substratplatte 21 ist auf der Seite des

Zellenmediums 25 mit streifenförmigen transparenten Elektroden 26 aus beispielsweise Indium-Zinnoxid, die mit einer Orientierungsschicht 27 aus schräg aufgedampften SiO abgedeckt sind. Auf der anderen Seite ist die Substratplatte 21 mit einem Polarisator 28 versehen. Weiterhin ist parallel zu der Substratplatte 21 eine Lampe 29 vorgesehen, die UV-Licht 30 ausstrahlt. Die Substratp.latte 22 (Zuschauerseite der Wiedergabezelle) ist, von dem Zellenmedium 25 gerechnet, mit dem folgenden Elementen versehen und zwar:

einer Orientierungsschicht 31 aus SiO streifenförmigen transparenten Elektroden 32, welche die Elektroden 26 senkrecht kreuzen, so dass die Elektroden 26 und 32 gemeinsam eine Matrix von Schaltstellen bilden, einem Intereferenzfilter 33 sowie einer Schicht Jk aus roten (R), grünen (g) und blauen (B) Phosphorgebieten.

Bei Verwendung einer Farbwiedergabe nach Fig. 2 wird den Elektroden 26 und 32 ein Spannungsmuster aufgeprägt, das dem wiederzugebenden Farbbild entspricht. Die Zolle wird auf der Lampenseite mit UV-Licht 30, das bei Durchgang durch den Polarisator 28 linear polarisiert wird, beleuchtet. Das polarisierte Licht geht danach durch die Elektroden 26, die Orientierungeschicht 27 und das Zellenmedium 25, in dem an Stellen, die zwischen spannungsfreien Schaltstellen liegen, das Licht absorbiert wird. An Stellen

«&ugr; des Zellenmediums, die zwischen spannungsführenden Schaltstellen liegen, findet keine Absorption des linear polarisierten UV-Lichtes statt. Das durchgelassen Licht geht nacheinander durch die Orientierungsschicht 31» die Elektroden 32, das Interferenzfilter 33 und trifft zum Schluss eine Phoephorstelle der Schicht Jk. Das Anregungslicht der Phosphorstelle wird in allen Richtungen gestreut. Das in Richtung des Intereferenzfilters 33 gestreute Licht wird reflektiert, sobald die Leuchtdichte des Lichteignale

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(rot, grün oder blau) auf der Zuschauerselte grosser ist.

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SCHUTZÄNSPRÜCHE:

1. Flüssigkristall-Fai-bwiedergabezelle mit zvei parallen in einen gewissen Abstand voneinander liegenden transparenten Substratplatten, die an der einander zugewandten Oberfläche mit Elektroden verseilen sind und die am !Anfang durch einen Abdichtungsrand miteinander verbunden sind und einen Raum einschliessen, der mit einem flüssigkristallinen Zellenmedium gefüllt ist, das eine Drehung von 180 - 36O° über die Zellendicke aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass eine der beiden transparenten Substratplatten mit Phosphoren versehen ist, die unter dem Einfluss von UV-Licht sichtbares Licht ausstrahlen, dass das Zellexjnedi*un einen dichroitischen, UV-Licht absorbierenden Stoff avfweist und dass die Zelle mit maximal einem Polarisator versehen ist.

2. Flüssigkristall-Farbwiedergabezelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zellenmedium einen dichroitischen Stoff aufweist, der UV-Licht mit einer Wellenlänge von etwa 36&Ogr;-37&Ogr; mn absorbiert. 3. Flüssigkristall-Farbwledergabezelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Zellenmedium eine Flüseigkristallverbindung sowie einen dichroitischen UV-Licht absorbierenden Stoff aufweist.

k. Flüeeigkrietall-Farbwiedergabezelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Zellenmedium einen Flüssigkristallstoff aufweist, der an sich dichroitisch, UV-Licht absorbierend ist.

5. FlUssigkrietali-Farbwiedergabezelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dase die Phosphoren auf der dem Zellenmedium zugewandten Innenwand dos Substratplatte

30 angebracht sind.

6. Flüseigkrietall-Farbwidergabeaelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mit Phosphoren versehene Subetratplatte ein zwischen Elektroden und Phosphor·&eegr;

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G 88 Ol 498.3

N. v. Philips'Gloeilainpenfabrieken PHN 12.028 17

21.4.88/Dd/ka

angebrachtes Interferenzfilter aufweist, das für UV-Licht durchlässig ist und das von den Phosphoren erzeugte Anregungslicht reflektiert.

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