DE2826440A1

DE2826440A1 - Passive elektrooptische anzeigezelle

Info

Publication number: DE2826440A1
Application number: DE19782826440
Authority: DE
Inventors: Fereydoun Gharadjedaghi
Original assignee: Ebauches SA
Current assignee: Asulab AG
Priority date: 1978-02-06
Filing date: 1978-06-14
Publication date: 1979-08-09
Also published as: GB2017327B; DE2826440C2; CH629001A5; GB2017327A; HK8483A; US4281903A; FR2416519B1; FR2416519A1

Description

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D-I BERLIN-DAHLEM 33 · PODBIELSKIALLEE (58 D-8 MÜNCHEN 22 ■ WIDENMAYERSTRASSE <»

EBAUCHES S.A.

BERLIN: DIPL.-ΙΝβ. R. MÜLLER-BÖRNER

MÜNCHEN: DIPL.-INQ. HANS-HEINRICH WEY DIPL.-ING. EKKEHARD KÖRNER

Berlin, den 13. Juni 1978

'Passive elektrooptische Anzeigezelle"

(entspr. Schweiz Nr. 1.272/78-9 vom 06. Februar 1978)

7 Seiten Beschreibung mit 4 Patentansprüchen 1 Blatt Zeichnung

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BERLIN: TELEFON (03O) 8312O88 MÜNCHEN: TELEFON (089) 22 BO 88

KABEL: PROPINDUS · TELEX O1 84-OB7 KABEL: PROPINDUS · TELEX OS2424*

Gegenstand der vorliegende Erfindung ist eine passive elek trooptische Anzeigezelle mit einem Aktivbestandteil, der zwischen zwei Platten eingeschlossen ist, die durch einen Rahmen getrennt sind, an dem die Platten dicht angebracht sind, wobei die Innenseiten der Platten Steuerelektroden tragen und mit einer Schicht eines Stoffes zum Ausrichten der Moleküle des Aktivbestandteils bedeckt sind.

Derartige Zellen sind an sich bekannt. Eine Lösung, .. um ihren Aktivbestandteil zu erhalten, besteht im Mischen zweifarbiger Moleküle mit einem nematischen Flüssigkristall mit positiver dielektrischer Anisotropie. Diese Zellen können einfach hergestellt werden und brauchen nicht unbedingt Polarisatoren, wie dies im allgemeinen bei Anzeigezellen mit nematischem Flüssigkristall in Schraubenform der Fall ist. Leider zeigen derartige Zellen hell (in den aktivierten Bereichen) auf einem Untergrund an, dessen Farbe die Ergänzung zu derjenigen ist, die der Wellenlänge oder den Wellenlänge, entspricht, die durch die zweifarbigen Moleküle absorbiert wird bzw. werden.

Um diesem Nachteil zu begegnen, ist vorgeschlagen worden, nematische Flüssigkristalle mit negativer dielektrischer Anisotropie zu verwenden, deren Moleküle auf homöotrope Weise ausgerichtet sind, d.h. senkrecht zu den Platten bei Fehlen des Feldes, dagegen parallel zu den Platten, wenn ein elektrisches Feld an sie angelegt wird. Derartige Zellen erfordern erhöhte Felder, weil im Moment keine nematischen Flüssigkristalle mit negativer dielektrischer Anisotropie vorhanden sind, deren Koeffizient ΙΔ£.Ι über 7 liegt, während bei Flüssigkristallen mit positiver dielektrischer Anisotropie Δ€. einen typischen Wert von 25 erreichen kann. Außerdem stellt man fest, daß ohne Polarisator der Kontrast im allgemeinen nicht ausreichend

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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird für die eingangs erwähnte Anzeigezelle erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Aktivbestandteil aus einer Mischung aus nematischem Flüssigkristall mit negativer dielektrischer Anisotropie,aus zweifarbigen Molekülen und einer chiralen Verbindung gebildet ist, derart daß die Anlegung eines elektrischen Feldes ihn von einer homöotropan Struktur in eine schraubenförmige Struktur übergehen läßt, wobei die Achse der Schraube dazu neigt, sich zu den Platten unter der Einwirkung des Feldes senkrecht auszurichten,und ihre Steigung von der ■ Größenordnung des Abstandes ist, der die beiden Platten trennt.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Einzelheiten, Vorteile und Anwendungen der Erfindung wer- ■ den nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestell- ; ten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen '

Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch einen Teil einer : passiven elektrooptischen Anzeigezelle und '

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer Einzelheit in vergrößertem Maßstab.

Die passive elektrooptische Anzeigeeelle umfaßt eine vordere Platte 1 aus Glas, die von einer hinteren Platte 2 aus Keramik oder Glas durch einen Rahmen 3 getrennt ist, wobei diese drei Elemente dicht zusammengebaut sind. Die einander zugewandten Seiten dieser beiden Platten 1 und tragen Steuerelektrode!! k bzw. 5 und sind außerdem jeweils miü einer Ausrichtschicht 6 bekleidet, die beispielsweise aus einem Magnesiumfluorid (MgF₀) oder einer quasi mono-

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molekularen Leeithinschicht besteht. Es wird daran erinnert, daß eine Ausrichtschicht oder ein Ausrichtfilm in der Lage ist, die Moleküle eines Flüssigkristalls auszurichten, wenn letzteres auf der Schicht aufgebracht wird. Eine solche Schicht kann entweder durch Auftragen des ausrichtenden Materials vor dem Füllen der Zelle oder durch Mischen eines oberflächenaktiven Mittels mit dem Aktivbestandteil verwirklicht werden, wobei das Mittel auf den Platten adsorbiert wird und auf diese Weise das Ausrichten der Moleküle des Aktivbestandteils gewährleistet.

Ein Aktivbestandteil 7 ist zwischen den beiden Platten 1 und 2 im Inneren des Rahmens 3 eingeschlossen. Dieser Aktivbestandteil wird aus einer Mischung aus nematischem Flüssigkristall mit negativer dielektrischer Anisotropie, zweifarbigen Molekülen und einem chiralen Bestandteil gebildet, wie homöotrop er auch sein mag, wenn kein elektrisches Feld an ihn angelegt wird, d.h. daß die Moleküle des Flüssigkristalls dann senkrecht zu den Platten verlaufen, wie bei 7a in der Zeichnung dargestellt, während dagegen seine Struktur schraubenförmig verläuft, wenn es einem elektrischen Feld unterworfen wird, wobei die Achse der Schraube die Neigung hat, sich unter der Einwirkung des Feldes senkrecht zu den Platten auszurichten (siehe Moleküle 7b), und wobei ihre Steigung in der Größenordnung des die beiden Platten trennenden Zwischenraumes liegt. Es ist auch festzustellen, daß die Moleküle in Berührung mit den Platten (siehe Moleküle Jb') senkrecht zu diesen ausgerichtet verbleiben.

Man kann beispielsweise zur Verwirklichung des Aktivbestandteils 7 eine Mischung mit 1,75 Gew$ Cholesterin-Oleyl-Karbonat (COC) als chirale Verbindung verwenden, mit 1 Gewjt zweifarbigen Molekülen, beispielsweise die zweifarbigen Moleküle D3 aus dem Hause BDH (Großbritannien)^, während der Rest von 97,25 Gew$ das nematische Flüssigkri-

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stall ist, in diesem Beispiel das Flüssigkristall MBBA (Methoxybenzylidenbutylanilin), wobei der die beiden Platten trennende Abstand bei 8,6 /im liegt.

Die Erfahrung zeigt, daß, wenn die Zelle wie vorerwähnt mit der genannten Mischung hergestellt wird, sie mit einer Steuerspannung von 3 V „„ arbeiten kann, während bei einer Zelle, die mit dem gleichen nematischen Flüssigkristall mit negativer dielektrischer Anisotropie (MBBA) arbeitet, die mit zweifarbigen Molekülen versehen ist, aber keine chirale Verbindung enthält, wie sie kurz oben als Stand der Technik erwähnt wurde, die Steuerspannung in der Größenordnung von 6 V _rfk liegen muß.

Der Betrieb der beschriebenen und dargestellten Zelle verläuft wie folgt: Bei fehlendem Feld hat die Ausrichtechicht, beispielsweise eine quasi monomolekulare Lecithin-Schicht, die Wirkung, daß die senkrechten Moleküle sich zu den Platten der Zelle ausrichten, ¥enn man ein alternatives elektrisches Feld an die Elektroden h und 5 anlegt, dessen Frequenz zwischen 50 und 1000 Hz liegt, haben einerseits die den Platten der Zelle nicht benachbarten Moleküle die Neigung, sich parallel zu diesen auszurichten, und andererseits haben diese Moleküle aufgrund der chiralen Verbindung die Neigung, eine schraubenförmige Struktur anzunehmen, die den Cholesterin-Flüssigkristallen eigen ist. Der zugeordnete Effekt dieser beiden Verfahren führt zu einer Zelle, bei der in den Bereichen, wo ein elektrisches Feld angelegt ist, die Moleküle in Schraubenform angelegt sind (Fig. 2), wobei die Achse a dieser Schraube die Neigung hat, sich senkrecht zu den Platten der Zelle auszurichten: Je mehr das Feld ansteigt, desto mehr biegt sich die Achse der Schraube zurück, wobei die in Berührung mit den Platten stehenden Moleküle 7b¹ ihrerseits senkrecht zu diesen verlaufen.

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Die zweifarbigen Moleküle integrieren sich in die Schraubenstruktur, und damit verläuft ihre Absorptionsachse für das Licht nicht mehr senkrecht zu den Platten« So absorbieren sie Licht in diesen Bereichen, die dann durch die zweifarbigen Moleküle in der Komplementärfarbe zu der/oder den absorbierten Wellenlängen erscheinen. Der Kontrast in dunkel auf hellem Untergrund wird auch durch den Umstand verbessert, daß eine Schraubenstruktur es ermöglicht, die beiden Bestandteile der elektromagnetischen Welle des nicht polarisierten Licht· zu dämpfen, wobei die zweifarbigen Moleküle in der Struktur in Schraubenform ausgerichtet sind·

Es ist zu bemerken, daß die Absorption des Lichts umso größer ist, je kleiner die Steigung der Schraube ist. Wenn diese Steigung unter einen kritischen Funkt sinkt, gibt es für den Bestandteil bei Fehlen des Feldes kein homöotropes Verhalten mehr. Der Gehalt des Aktivbestandteils an chiraler Verbindung liegt vorzugsweise zwischen Q, 5 und 5 Gew$ und variiert als Funktion des Abstandes', den die beiden Platten trennt, wobei dieser Gehalt umso größer ist, je kleiner dieser Abstand ist. Dieser Abstand liegt vorzugsweise zwischen 5 und 20 /um.

Es ist festgestellt worden, daß für gegenwärtig verfügbare Verbindungen die Steigung der Schrauber in der Größenordnung des die beiden Platten trennenden Abstandes liegen muß.

Es ist bekannt, daß bestimmte nematische Flüssigkristalle wie das ZLI 518 aus dem Hause Merck (Deutschland) eine positive dielektrische Anisotropie für niedrige Frequenzen aufweisen (in diesem Fall unter 10 kHz bei Umgebungstemperatur ) ,während sie bei viel höherer Frequenz eine negative dielektrisch« Anisotropie aufweisen. Ε· versteht sich von selbst, daß derartige Verbindungen auch in der erfin-

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dungsgemäßen Zelle verwendet werden können, wobei die Steuerung des Überganges vom homöotropan zum schraubenförmigen Zustand durch ein Feld mit hoher Frequenz stattfindet, während das Auslöschen durch Anlegen eines Feldes mit niedriger Frequenz begünstigt werden kann«

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Claims

2626440 Patentansprüche

1. Passive eloktrooptiache Anzeigezelle mit einem Aktivbestand· teil, der zwischen zwei Platten eingeschlossen ist, die durch einen Rahmen getrennt sind, an dem die Platten dicht angebracht sind, wobei die Innenseiten der Platten Steuerelektroden tragen und mit einer Schicht eines Stoffes zum Ausrichten der Moleküle des Aktivbestand—-teils bedeckt sind, dadurch gekennzeic hn e t, daß der Aktivbestandteil aus einer Mischung aus nematischem Flüssigkristall mit negativer dielektrischer Anisotropie, aus zweifarbigen Molekülen und einer chiralen Verbindung gebildet ist, so daß die Anlegung eines elektrischen Feldes ihn von einer homöatropen in eine schraubenförmige Struktur übergehen läßt, wobei die Achse der Schraube dazu neigt, sich unter Einwirkung des Feldes senkrecht zu den Platten auszurichten,und ihre Steigung in der Größenordnung des die beiden Plattentrennenden Abstandes liegt.

2. Anzeigezelle nach Anspruch 1, dadurch geken nzeichnet, daß ihr Aktivbestandteil 0,5 bis 5 Gew# einer chiralen Verbindung enthält.

3. Anzeigezelle nach Anspruch 2, dadurch geken nzeichnet, daß der die beiden Platten trennende Abstand zwischen 5 und 2OyUm liegt.

k, Anzeigezelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g ekennzeichnet, daß das nematische Flüssigkristall Me thoXybenZylr^s^.

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