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DE2941199A1 - LIQUID CRYSTAL DISPLAY CELL - Google Patents

LIQUID CRYSTAL DISPLAY CELL

Info

Publication number
DE2941199A1
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Authority
DE
Germany
Prior art keywords
liquid crystal
crystal display
display cell
molecules
cell according
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19792941199
Other languages
German (de)
Inventor
Donald Earl Castleberry
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by General Electric Co filed Critical General Electric Co
Publication of DE2941199A1 publication Critical patent/DE2941199A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/137Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering
    • G02F1/13725Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells characterised by the electro-optical or magneto-optical effect, e.g. field-induced phase transition, orientation effect, guest-host interaction or dynamic scattering based on guest-host interaction

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)

Description

General Electric Company, 1 River Road, Schenectady,General Electric Company, 1 River Road, Schenectady,

New York 12305 (USA)New York 12305 (USA)

FlüssigkristallanzeigezelleLiquid crystal display cell

Die Erfindung geht aus von einer Flüssigkristallanzeigezelle mit einer eine erste und eine zweite gegenüberliegende Oberfläche aufweisenden Schicht aus dichroitischem Flüssigkristallmaterial.The invention is based on a liquid crystal display cell with a first and a second opposite Surface having layer of dichroic liquid crystal material.

Es ist bekannt, daß Flüssigkristallanzeigezellen vorteilhaft verwendet werden können, um Anzeigen mit geringem Leistungsverbrauch zu erstellen. Die Flüssigkristallanzeigezelle ist ein passives Gerät, das üblicherweise entweder in der reflektierenden Betriebsweise,bei der das Umgebungslicht wahlweise von Teilen der Anzeige reflektiert wird, um Zeichen, Symbole oder andere Markierungen zu erzeugen, oder das in der transmissiven Betriebsweise gefahren wird, bei der von einer Lichtquelle hinter der Anzeige ausgehendes Licht durch ausgewählte Bereiche der Anzeige hindurchtritt, um die sichtbaren Zeichen zu erzeugen. Die dichroitische Flüssigkristallanzeigezelle, bei der ein dichroitischer Farbstoff in einem als Wirt dienenden Flüssigkristallmaterial gelöst ist, weist zusätzliche Vorteile auf; äußere Elemente, wie Polarisatoren od.dgl. sind im allgemeinen nicht erforderlich. In beiden Betriebsweisen der dichroitischen Flüssigkristallanzeigezelle ist die Helligkeit der Anzeige jedoch im allgemeinen durch eine Anzahl von Faktoren ein-It is known that liquid crystal display cells can be advantageously used to produce displays with low power consumption to create. The liquid crystal display cell is a passive device that is usually either in the reflective mode of operation, in which the ambient light optionally from parts of the display is reflected to characters, symbols or other markings to generate, or that is driven in the transmissive mode of operation, in the case of a light source behind the Outgoing light passes through selected areas of the display to produce the visible characters. The dichroic liquid crystal display cell that uses a dichroic dye in one as a host serving liquid crystal material is dissolved, has additional advantages; external elements, such as polarizers or the like. are generally not required. In both modes of operation of the dichroic liquid crystal display cell however, the brightness of the display is generally influenced by a number of factors

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schließlich der Absorption von Licht an den beiden sich gegenüberliegenden Oberflächen der Flüssigkristallschicht begrenzt. Die Verringerung dieser Absorption in den Grenzschichten der Flüssigkristallschicht wird dann besonders wünschenswert, wenn die Anzeigezelle unter der Verwendung einer dichroitischen Flüssigkristallschicht hergestellt ist, da das dichroitische Flüssigkristallmaterial in der Lage ist, ein vergrößertes Kontrastverhältnis bei der Anzeigezelle zu erzeugen.and finally the absorption of light on the two opposing surfaces of the liquid crystal layer limited. The reduction of this absorption in the boundary layers of the liquid crystal layer is then particularly desirable when the display cell utilizes a dichroic liquid crystal layer is made because the dichroic liquid crystal material is capable of an enlarged To generate contrast ratio in the display cell.

Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine dichroitische Flüssigkristallanzeigezelle zu schaffen, deren Kontrastverhältnis und Helligkeit gesteigert ist.It is therefore the object of the invention to provide a dichroic liquid crystal display cell whose contrast ratio and brightness is increased.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Flüssigkristallanzeigezelle durch die Merkmale des Hauptanspruches gekennzeichnet. To solve this problem, the liquid crystal display cell is characterized by the features of the main claim.

Die Flüssigkristallanzeigezelle gemäß der Erfindung mit eher Schicht aus Flüssigkristallmaterial, das als Wirt für einen dichroitischen Farbstoff dient, weist an den beiden sich gegenüberliegenden Oberflächen der Flüssigkristallschicht solche Grenzflächenbedingungen auf, daß die Moleküle des Flüssigkristalls und des dichroitischen Farbstoffes neben einer ersten Oberfläche homogen, d.h. mit ihren Längsachsen parallel zu dieser Oberfläche ausgerichtet sind, während die Flüssigkristallmoleküle und die dichroitischen Farbstoffmoleküle an der anderen Oberfläche senkrecht zu dieser ausgerichtet, d.h. homöotrop orientiert sind. Die übrigen Flüssigkristall- und dichroitischen Farbstoffmoleküle innerhalb der Schicht zwischen den Oberflächen weisen einen Orientierungszustand auf, der in Abhängigkeit von der Anwesenheit oderThe liquid crystal display cell according to the invention having a layer of liquid crystal material rather than the host serves for a dichroic dye, has on the two opposite surfaces of the liquid crystal layer such interfacial conditions that the molecules of the liquid crystal and the dichroic The dye next to a first surface is homogeneous, i.e. aligned with its longitudinal axes parallel to this surface while the liquid crystal molecules and the dichroic dye molecules are on the other surface oriented perpendicular to this, i.e. oriented homeotropically. The remaining liquid crystal and dichroic dye molecules within the layer between the surfaces have a state of orientation that depends on the presence or

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dem Fehlen eines elektrischen Feldes geeigneter Größe zur Ausrichtung dieser Moleküle entweder im wesentlichen parallel zu den Ebenen der Oberflächen (in dem nicht angeregten oder feldfreien Zustand) oder im wesentlichen senkrecht zu den Ebenen der Oberflächen (in dem angeregten oder feldbehafteten Zustand) gesteuert ist, so daß das Licht in der Hauptmasse der Flüssigkristallschicht nur in dem nicht angeregten (ersten) Zustand absorbiert wird. An der Grenzfläche für die Parallelausrichtung tritt die Lichtabsorption auf, während an der Grenzfläche für die senkrechte Ausrichtung sowohl im angeregten wie auch im nicht angeregten Zustand kein Licht absorbiert wird.the lack of an electric field of suitable magnitude to align these molecules either essentially parallel to the planes of the surfaces (in the unexcited or field-free state) or substantially is controlled perpendicular to the planes of the surfaces (in the excited or field-affected state), so that the light in the bulk of the liquid crystal layer is only in the non-excited (first) state is absorbed. At the interface for parallel alignment, light absorption occurs while on the interface for the perpendicular alignment in both the excited and the non-excited state Light is absorbed.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden die Grenz· flächenzustände der dichroitischen Flüssigkristallschicht durch eine geeignete Behandlung jeder der beiden, im wesentlichen durchsichtigen und elektrisch leitenden Elektroden, die neben einer zugehörigen Oberfläche der dichroitischen Flüssigkristallschicht angeordnet sind, erzeugt. Die Oberfläche an der Grenzfläche für die senkrechte Ausrichtung ist mit einem geeigneten Surfactant behandelt, während die Oberfläche an der Grenzfläche zur Parallelausrichtung der Flüssigkristallschicht,an der die Moleküle einen verhältnismäßig geringen Neigungswinkel aufweisen, mittels einer schrägen Aufdampfung von SiIiziamoxidschichten erzeugt wird.In a preferred embodiment, the limit surface states of the dichroic liquid crystal layer by appropriate treatment of each of the two, essentially transparent and electrically conductive electrodes, next to an associated surface of the dichroic Liquid crystal layer are arranged, generated. The surface at the interface for the vertical Alignment is treated with a suitable surfactant, while the surface at the interface for parallel alignment the liquid crystal layer, on which the molecules have a relatively small angle of inclination have, by means of an oblique vapor deposition of SiIiziamoxidschichten is produced.

In der Zeichnung ist eine bekannte Flüssigkristallanzeigezelle sowie ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigen:In the drawing is a known liquid crystal display cell and an embodiment of the subject matter of Invention shown. Show it:

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Fig. 1a eine bekannte reflektierende, dichroitische un Flüssigkristallanzeigezelle zur Veranschaulichung der Betriebsweise und der Lichtabsorption an den Grenzflächen der Flüssigkristallschicht in einer perspektivischen Explosionsdarstellung,1a shows a known reflective, dichroic and liquid crystal display cell to illustrate the mode of operation and the light absorption at the interfaces of the liquid crystal layer in a perspective exploded view,

Fig. 2 die Definition des Neigungs- und des Drehwinkels zwischen den Achsen der Flüssigkristalloder dichroitischen Farbstoffmoleküle bezogen auf eine molekulare Beschichtungselektrodengrenzfläche in einer perspektivischen Darstellung und2 shows the definition of the angle of inclination and the angle of rotation between the axes of the liquid crystal or dichroic dye molecules relative to a molecular coating electrode interface in a perspective view and

Fig. 3a eine reflektierende dichroitische Flüssigkristallun anzeigezelle gemäß der Erfindung in einer perspektivischen Explosionsdarstellung.Fig. 3a shows a reflective dichroic liquid crystal display cell according to the invention, un is a perspective exploded view.

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In den Fig. 1a und 1b sind jeweils einander gleiche Einzelheiten mit gleichen Bezugszeichen versehen; eine bekannte dichroitische Flüssigkristallanzeige 10 enthält eine Flüssigkristallanzeigezelle 11 mit zwei im Abstand zueinander stehenden, ebenen, durchsichtigen Substraten 12a und 12b, die vorteilhafterweise aus Materialien, wie optischem Glas od.dgl. hergestellt sein können und im wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind. Eine im wesentlichen transparente Elektrode 14a bzw. 14b, die auf jeder nach innen weisenden Oberfläche eines der entsprechenden Substrate 12a und 12b aufgebracht ist, kann an bestimmten Stellen geätzt sein, um alphanumerische Symbole oder andere Markierungen, die durch die Flüssigkristallanzeigezelle 10 dargestellt werden sollen, abzugrenzen. Vorteilhafterweise können die Elektroden 14a und 14b aus Materialien, wie Zinnoxid (SnO-), Indiumoxid (In-O-) od.dgl. gebildet sein. Eine (aus Gründen der Einfachheit nicht dargestellte) Schicht aus Siliziumoxid (SiO) ist jeweils auf den nach innen weisenden Oberflächen der Elektroden 14a bzw. 14b schräg aufgewachsen, damit sie als Ausrichtungsfilm wirkt, wie dies in der US-PS 3 834 792 ausgeführt ist.In FIGS. 1a and 1b, details that are identical to one another are provided with the same reference numerals; a known dichroic liquid crystal display 10 includes a liquid crystal display cell 11 having two at a distance from one another, flat, transparent substrates 12a and 12b, which advantageously made of materials such as optical glass or the like. can be made and substantially parallel to each other are arranged. A substantially transparent electrode 14a and 14b, respectively, on each inwardly facing Surface of one of the corresponding substrates 12a and 12b is applied, can at certain points etched to include alphanumeric symbols or other markings made by the liquid crystal display cell 10 should be shown. Advantageously, the electrodes 14a and 14b can be made of materials such as tin oxide (SnO-), indium oxide (In-O-) or the like. be educated. One (not for the sake of simplicity shown) layer of silicon oxide (SiO) is on the inwardly facing surfaces of the Electrodes 14a and 14b are grown obliquely to act as an alignment film, as shown in FIG U.S. Patent 3,834,792.

Der Raum zwischen den im Abstand zueinander stehenden Elektroden 14a und 14b ist mit einer Schicht gefüllt, die Moleküle 15 eines Flüssigkristallmaterials enthält, die als Wirt für Moleküle 16 eines dichioi ti sehen Farbstoffes dienen, der sich durch einen Parameter mit ausreichend hoher Größenordnung auszeichnet, um ein hohes Kontrastverhältnis zu ergeben. Die Moleküle 13 gehören, wie veranschaulicht, zu einer Flüssigkristallzusammensetzung mit einer positiven dielektrischenThe space between the spaced electrodes 14a and 14b is filled with a layer, contains the molecules 15 of a liquid crystal material, which see as host for molecules 16 of a dichioi ti Serve dye, which is characterized by a parameter with a sufficiently high order of magnitude to a to give a high contrast ratio. The Molecules 13 as illustrated, belong to a liquid crystal composition having a positive dielectric

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Anisotropie , d.h. die Dielektrizitätskonstante des Materiales ist in Richtung parallel zu der Moleküllängsachse oder dem Direktor größer als die Dielektrizitätskonstante in Richtung senkrecht zu dem Moleküldirektor. Die Direktoren einer derartigen nematischen Flüssigkristallzusanunensetzung neigen im Ruhezustand dazu, daß sich alle Moleküle 15 sowohl parallel zueinander als auch in eine einzige Richtung ausrichten, die hier als Z-Achse veranschaulicht ist, wobei die Ausrichtung durch den oben erwähnten Siliziumoxid-Ausrichtungsfilm unterstützt ist. Die Moleküle 16 des dichroitischen Farbstoffes sind in der nematischen Flüssigkristallzusammensetzung in einer solchen Menge gelöst, daß eine ausreichende, unten beschriebene Lichtabsorption erreichbar ist. Die Farbstoffmoleküle 16 sind zwischen die nematischen Flüssigkristallmoleküle 15 eingestreut und mit ihren Längsachsen oder Direktoren parallel zu den Direktoren der nematischen Flüssigkristallmoleküle 15 ausgerichtet. Eine geeignete Flüssigkrista ll-Farbstoff-Zusanmensetzung verwendet eine Flüssigkristallmischung von Estertyp-Verbindungen mit einer positiven dielektrischen Anisotropie, wobei die Mesophase auch bei Raumtemperatur besteht und in der Mischung ein dichroitisches Farbstoffmaterial, beispielsweise Sudan-Schwarz-B od.dgl. in einer Menge von etwa 0,5 Gewichtsprozent der Flüssigkristallmischung gelöst ist. Die Flüssigkristallanzeigezelle 11 kann entweder im transmissiven oder, wie veranschaulicht, im reflektierenden Zustand betrieben werden. Bei der reflektierenden Betriebsart ist eine Platte 17 aus einem optisch doppelbrechenden Material so angeordnet, daß ihre optische Achse 17a unter einem Winkel von 45°, bezogen auf die Direktoren der Flüssigkristallmoleküle und der dichroitischen Farbstoffmoleküle 16, verläuft.Anisotropy, i.e. the dielectric constant of the material, is parallel to the longitudinal axis of the molecule or the director greater than the dielectric constant in the direction perpendicular to the molecule director. The directors of such a nematic liquid crystal composition tend to be at rest so that all molecules 15 align both parallel to one another and in a single direction, which is illustrated here as the Z-axis, the alignment being through the aforementioned silicon oxide alignment film is supported. The molecules 16 of the dichroic dye are in the nematic Liquid crystal composition dissolved in an amount such that sufficient light absorption described below is attainable. The dye molecules 16 are interspersed between the nematic liquid crystal molecules 15 and with their long axes or directors aligned parallel to the directors of the nematic liquid crystal molecules 15. A suitable liquid crisis II dye composition uses a liquid crystal mixture of ester-type compounds with a positive dielectric anisotropy, the mesophase also exists at room temperature and in the mixture a dichroic dye material, for example Sudan-Schwarz-B or the like. is dissolved in an amount of about 0.5 percent by weight of the liquid crystal mixture. The liquid crystal display cell 11 can either be transmissive or, as illustrated, reflective State operated. In the reflective mode of operation, a plate 17 is made of one optically birefringent material arranged so that its optical axis 17a at an angle of 45 °, based on the directors of the liquid crystal molecules and the dichroic dye molecules 16, proceeds.

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Auf diese Weise verläuft die optische Achse 17a in Richtung des Vektors (X + Z), wobei die Richtung des Vektors X orthogonal zu der Richtung des Vektors Z ist und die Vektoren X und Z eine zu den Ebenen der Substrate 12a und 12b parallele Ebene aufspannen. Die Platte 17 hat zwei genau parallele, im Abstand zueinander stehende äußere Oberflächen 17b und 17c, die jeweils voneinander so weit entfernt sind, daß die Entfernung ausreicht, damit die Platte 17 eine Ψ- Platte wird, d.h. daß eine der doppeltgebrochenen optischen Wellen im wesentlichen um 90° (eine Viertelwellenlänge» 4), bezogen auf die jeweils andere der optischen Wellen, verzögert ist. Vorteilhafterweise kann die Platte 17 aus einem Material wie Quarz, Kalzit, Glimmer oder ähnlichem hergestellt sein.In this way, the optical axis 17a runs in the direction of the vector (X + Z) , the direction of the vector X being orthogonal to the direction of the vector Z and the vectors X and Z spanning a plane parallel to the planes of the substrates 12a and 12b . The plate 17 has two exactly parallel, spaced apart outer surfaces 17b and 17c, which are each so far apart that the distance is sufficient for the plate 17 to be a Ψ plate, ie that one of the doubly refracted optical waves is essentially is delayed by 90 ° (a quarter wavelength »4), based on the other of the optical waves . The plate 17 can advantageously be made of a material such as quartz, calcite, mica or the like.

Ein Reflektor 19, der ein polierter Spiegel od.dgl. sein kann, weist eine ebene Gestalt auf und liegt im wesentlichen vollständig an der äußeren Oberfläche 17c der v- -Platte 17 an, deren gegenüberliegende äußere Oberfläche 17b ihrerseits fast vollständig an der äußeren Oberfläche des rückwärtigen Substrates 12b anliegt.A reflector 19, which is a polished mirror or the like. can be, has a planar shape and lies essentially completely against the outer surface 17c of the v- plate 17, the opposite outer surface 17b of which in turn lies almost completely against the outer surface of the rear substrate 12b.

Die Verwendung des Ausrichtungsfilmes auf beiden Elektroden 14a und 14b bewirkt beim Betrieb, daß die Flüssigkristallmoleküle 15 und die dichroitischen Farbstoffmcleküle 16 im wesentlichen parallel (homogen) zu der Ebene der Substrate 12a und 12b ausgerichtet sind, wenn kein elektrisches Feld zwischen den Elektroden 14a und 14b (Fig. 1a) anliegt. Ein Lichtstrahl 20 des Umgebungslichtes, der, wie durch die Vielzahl von Polarisationsvektoren 21 angedeutet, unpolarisiert ist, verläuft entlang der Y-Achse, um auf das durchsichtige, vordere Substrat 12a aufzutreffen und durch dieses sowie dieThe use of the alignment film on both electrodes 14a and 14b in operation causes the liquid crystal molecules 15 and dichroic dye molecules 16 to be aligned substantially parallel (homogeneously) to the plane of substrates 12a and 12b when there is no electric field between electrodes 14a and 14b (Fig. 1a) is applied. A light beam 20 of the ambient light, which, as indicated by the plurality of polarization vectors 21, is unpolarized, runs along the Y-axis in order to impinge on the transparent, front substrate 12a and through this and the

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halbdurchlässige vordere Elektrode 14a hindurchzugelangen. Einfallendes polarisiertes Licht 20 wird vorzugsweise durch die parallel ausgerichteten dichroitischen Farbstoffmoleküle 16 absorbiert, so daß ein sich in Y-Richtung durch die rückwärtige Elektrode 14b und das rückwärtige Substrat 12b ausbreitender Lichtstrahl 22 mit linearer Polarisation in X-Richtung übertragen wird (orthogonal zu der Längsachse der Farbstoffmoleküle 16, die in Z^-Richtung ausgerichtet sind). Die Polarisation des austretenden Lichtstrahles 22 ist durch einen Polarisationsvektor 2 3 angedeutet. Der in X-Richtung linear polarisierte Lichtstrahl 22 gelangt durch die j—Platte 17 und wird in einen zirkulär polarisierten Lichtstrahl 22 mit einem, wie dargestellt, linksdrehenden (gegen den Uhrzeigersinn) Polarisationsvektor 25 umgewandelt. Der zirkulär polarisierte Lichtstrahl 24 trifft auf den Reflektor 18 auf und wird dort reflektiert, wobei durch die Reflexion der Drehsinn des zirkulär polarisierten Lichtstrahles 26 umgekehrt wird in einen nach rechts drehenden (im Uhrzeigersinn) Polarisationsvektor 27. Der umgekehrt zirkulär polarisierte Lichtstrahl 26 tritt entlang der X-Achse des Lichtstrahles 23 durch die 4*- -Platte 17 in umgekehrter Richtung zu der übertragungsrichtung des Lichtstrahles 22 hindurch und tritt demzufolge aus der äußeren Oberfläche 17b der Platte 17 als Lichtstrahl 28 aus, der in Z-Richtung linear polarisiert ist, wie dies durch einen Polarisationsvektor 29 angedeutet ist. Der Polarisationsvektor 29 ist parallel zu den Direktoren der dichroitischen Farbstoffmoleküle 16 ausgerichtet und es wird, da die Parallelausrichtung der Direktoren die stark absorbierende Ausrichtung der verwendeten dichroitischen Farbstoffmoleküle ist, im wesentlichen die gesamte optische Strahlung des Strahles 28 von den MoIe-semi-permeable front electrode 14a to pass therethrough. Incident polarized light 20 is preferred absorbed by the parallel aligned dichroic dye molecules 16, so that a light beam propagating in the Y direction through the rear electrode 14b and the rear substrate 12b 22 is transmitted with linear polarization in the X direction (orthogonal to the longitudinal axis of the dye molecules 16, which are aligned in the Z ^ direction). The polarization of the exiting light beam 22 is indicated by a polarization vector 2 3. The light beam 22 linearly polarized in the X direction arrives through the j plate 17 and becomes circularly polarized Light beam 22 is converted with a left-handed (counterclockwise) polarization vector 25, as shown. The circularly polarized light beam 24 strikes the reflector 18 and is reflected there, whereby the direction of rotation is determined by the reflection of the circularly polarized light beam 26 is reversed into a right-turning (clockwise) Polarization vector 27. The reverse circularly polarized light beam 26 occurs along the X-axis of the light beam 23 through the 4 * - plate 17 in reverse Direction to the transmission direction of the light beam 22 passes through and consequently emerges from the outer surface 17b of the plate 17 as a light beam 28 which is linearly polarized in the Z-direction, like this is indicated by a polarization vector 29. The polarization vector 29 is parallel to the directors of the dichroic dye molecules 16 and it is, because the parallel alignment of the directors the is the strongly absorbing alignment of the dichroic dye molecules used, essentially the total optical radiation of the beam 28 from the MoIe-

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külen 16 absorbiert, so daß die Intensität des durch die gestrichelte Linie veranschaulichten,optischen Strahles 30,der von der Flüssigkristallanzeige 10 reflektiert wird, sehr klein (im wesentlichen null) ist; die optische Energie des einfallenden Lichtstrahles 20 geht teilweise durch Streuung und Absorption beim Durchgang durch die verschiedenen Bauelemente der Anzeige 10 verloren, jedoch wird die Energie hauptsächlich durch die Farbstoffmoleküle 16 absorbiert.kulen 16 absorbed, so that the intensity of the through the optical beam 30 illustrated by the dashed line emitted by the liquid crystal display 10 is reflected is very small (essentially zero); the optical energy of the incident light beam 20 is partly due to scattering and absorption when passing through the various components of the Display 10 is lost, but the energy is mainly absorbed by the dye molecules 16.

Zwischen die im Abstand zueinander stehenden Elektroden 14a und 14b ist eine Spannungsquelle 35 (Fig. 1b) geschaltet, um ein elektrisches Feld E in Y-Richtung zu erzeugen, das die Flüssigkristallmoleküle 15' veranlaßt, sich im wesentlichen mit ihren Direktoren so auszurichten, daß diese hauptsächlich in der Y-Richtung liegen. Es ist wichtig, darauf hinzuweisen, daß eine dünne "Schicht" 38a und 38b aus Molekülen 15 und 16, die jeweils den Substraten 14a und 14b am nächsten liegen, im wesentlichen in ihrer Ruhestellungsausrichtung verbleiben und parallel zu den Ebenen der Flüssigkristallschicht und denen der Elektroden 14a und 14b liegen, sogar dann, wenn das Feld eingeschaltet ist. In dem mittleren Bereich 39 der Flüssigkristallschicht sind die in dem als Wirt dienenden Flüssigkristallmaterial gelösten dichroitischen Farbstoffmoleküle 16' wiederum entlang den Flüssigkristallmolekülen ausgerichtet, damit ihre Direktoren im wesentlichen in Y-Richtung liegen. In diesem aktiven oder "EIN"-Zustand wird ein Lichtstrahl 20' von einfallendem, unpolarisiertem Licht nur durch die Ausrichtung der dichroitischen Farbstoffmoleküle 16' in den dünnen "Schichten" 38a und 38b gedämpft, in denen die Molekülachsen noch parallel zu den Schichtoberflächen ausgerichtet sind, wobei in den dünnen "Schichten" 38a und 38b die bevorzugte Absorption noch auftritt.Between the electrodes 14a and 14b, which are at a distance from one another, there is a voltage source 35 (FIG. 1b) switched to generate an electric field E in the Y direction, which causes the liquid crystal molecules 15 ', essentially aligning themselves with their directors so that they are mainly in the Y direction lie. It is important to note that a thin "layer" 38a and 38b of molecules 15 and 16, which are closest to substrates 14a and 14b, respectively, substantially in their home orientation remain and parallel to the planes of the liquid crystal layer and those of the electrodes 14a and 14b, even then when the field is switched on. In the central region 39 of the liquid crystal layer are the dichroic dye molecules 16 'dissolved in the liquid crystal material serving as the host aligned along the liquid crystal molecules so that their directors lie essentially in the Y direction. In this active or "ON" state, a light beam 20 'of incident, unpolarized light is only through the Alignment of the dichroic dye molecules 16 ' damped in the thin "layers" 38a and 38b, in which the molecular axes are still parallel to the layer surfaces are aligned, the preferred absorption still occurring in the thin "layers" 38a and 38b.

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Die optische Energie des aus der äußeren Oberfläche des rückwärtigen Substrates 12b austretenden Lichtstrahles 40 ist im wesentlichen zufallspolarisiert, wie dies durch Polarisationsvektoren 41 veranschaulicht ist, derart, daß die Energie im wesentlichen ohne Wirkung durch die 4— -Platte 17 übertragen wird, um als optischer Strahl 42 mit unpolarisiertem Licht auszutreten, wobei der Lichtstrahl 42 durch den Reflektor 18 als Lichtstrahl 43 reflektiert wird. Der Lichtstrahl 4 3 wird wiederum die durch ■£- -Platte 17 als Lichtstrahl 44 übertragen, der wiederum nahezu vollständig durch die in Y-Richtung ausgerichteten Moleküle der Anzeigezelle 11' hindurchgelangt und einer zusätzlichen Abschwächung durch die Absorption in den beiden dünnen "Schichten" 38a und 38b unterworfen ist, ehe er als reflektierter Strahl 46 mit optischer Energie austritt. Die Helligkeit des reflektierten Strahles ist wegen des Durchganges durch insgesamt vier absorbierende "Schichten" (d.h. die Schichten 38a und 38b in der + Y-Richtung und die Schichten 38b und 38a in der - Y-Richtung) geringfügig kleiner als diejenige des einfallenden Lichtstrahles 20'; die Helligkeit des "reflektierten" Lichtstrahles 30 ist in dem "AUS" oder inaktiven Zustand der Anzeigezelle 11 minimal im Vergleich zu dem einfallenden Strahl 20. Das Verhältnis des reflektierten Strahles 42 in dem "EIN"-Zustand zu dem Lichtstrahl 30 in dem "AUS"-Zustand ergibt das für eine Anzeigezelle 10 festgelegte Kontrastverhältnis; dieses Kontrastverhältnis ist unmittelbar abhängig von der Parametergrößenordnung des dort verwendeten dichroitischen Farbstoffes, insbesondere wenn Streuung und Durchgangsdämpfungsverluste durch die Wahl genügend hochwertigen optischen Materiales für die Substrate 12a, 12b, die ^ Platte 17 und den Reflektor 18 minimiertThe optical energy of the light beam 40 exiting the outer surface of the rear substrate 12b is substantially randomly polarized, as illustrated by polarization vectors 41, such that the energy is transmitted through the 4- plate 17 with substantially no effect to be optical Exit beam 42 with unpolarized light, the light beam 42 being reflected by the reflector 18 as light beam 43. The light beam 4 3 is again represented by ■ £ - transmitted -Platte 17 as light beam 44, which in turn almost completely passes through the aligned in the Y direction molecules of the display cell 11 'and an additional attenuation due to the absorption in the two thin "layers" 38a and 38b before it emerges as a reflected beam 46 with optical energy. The brightness of the reflected beam is slightly less than that of the incident light beam 20 because it passes through a total of four absorbing "layers" (ie layers 38a and 38b in the + Y direction and layers 38b and 38a in the - Y direction) '; the brightness of the "reflected" light beam 30 is minimal in the "OFF" or inactive state of the display cell 11 compared to the incident beam 20. The ratio of the reflected beam 42 in the "ON" state to the light beam 30 in the "OFF" state "State gives the contrast ratio specified for a display cell 10; this contrast ratio is directly dependent on the parameter order of magnitude of the dichroic dye used there, especially if scattering and transmission loss losses are minimized by choosing sufficient high-quality optical material for the substrates 12a, 12b, the plate 17 and the reflector 18

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werden können. Je höher die Größenordnung des Parameters ist, umso größer wird sowohl die sich ergebende Dämpfung im Ruhezustand als auch das Kontrastverhältnis. Die Gesamthelligkeit und bis zu einem gewissen Grade auch das Kontrastverhältnis wird jedoch durch den Betrag der Absorption in den "Schichten" 38a und 38b festgelegt.can be. The higher the magnitude of the parameter, the greater the damping that results at rest as well as the contrast ratio. The overall brightness and, to a certain extent, that too However, the contrast ratio is determined by the amount of absorption in the "layers" 38a and 38b.

In Fig. 2 ist nunmehr ein Flüssigkristall- oder ein Farbstoffmolekül 50 mit einer Längsachse 50a veranschaulicht, das mit seiner Längsachse 50a unter einem Neigungswinkel Θ, bezogen auf die Oberfläche einer Ebene 52 sowie unter einem Drehwinkel 0, bezogen auf eine Gerade 52a auf dieser Oberfläche angeordnet sein kann. Entsprechend dieser Festlegung sind bei der oben beschriebenen bekannten Flüssigkristallanzeige die Moleküle des Flüssigkristalls und des dichroitischen Farbstoffes in den dünnen "Schichten" 38a und 38b (in der Nähe der Oberflächen der Flüssigkristallschichten und der ebenen Flächen der benachbarten Elektroden) mit einem Neigungswinkel im wesentlichen von 0 angeordnet, da die Moleküllängsachsen 50a in diesen Bereichen im wesentlichen parallel zu den Grenzflächen zwischen der Flüssigkristallschicht und den benachbarten Elektroden liegen. Es ist ferner festzustellen, daß der Drehwinkel 0 sehr klein ist und bei dichroitischen Flüssigkristallzusammensetzungen mit einem Parameter hoher Größenordnung in diesen Schichten sogar null werden kann. In ähnlicher Weise ist festzustellen, daß die erregte Flüssigkristallschicht bei der Fig. 1b in dem mittleren Bereich 39 der Schicht Flüssigkristall- und Farbstoffmoleküle aufweist, deren Neigungswinkel progressiv von etwa 0° auf ein Maximum von etwa 90° ansteigt und dann an der gegenüberliegenden Grenzfläche auf einen Grenzneigungswinkel von etwa 0 abnimmt.In Fig. 2 there is now a liquid crystal or a dye molecule 50 illustrated with a longitudinal axis 50a, the one with its longitudinal axis 50a at an angle of inclination Θ, based on the surface of a plane 52 and at an angle of rotation 0, based on a straight line 52a this surface can be arranged. According to this definition are known in the case of the above-described Liquid crystal display the molecules of liquid crystal and dichroic dye in thin ones "Layers" 38a and 38b (near the surfaces of the liquid crystal layers and the flat faces of the adjacent electrodes) arranged at an angle of inclination essentially of 0, since the longitudinal axes of the molecules 50a in these areas essentially parallel to the interfaces between the liquid crystal layer and the neighboring ones Electrodes. It should also be noted that the angle of rotation 0 is very small and at dichroic liquid crystal compositions having a high-order parameter in these layers can even become zero. Similarly, it is found that the excited liquid crystal layer at 1b has liquid crystal and dye molecules in the central region 39 of the layer, the Angle of inclination increases progressively from about 0 ° to a maximum of about 90 ° and then at the opposite Interface decreases to a critical inclination angle of about 0.

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In den Fig. 3a und 3b ist nunmehr ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer dichroitischen Flüssigkristallanzeige 60 gemäß der Erfindung dargestellt, die in der reflektierenden Betriebsart verwendet wird und bei der gleiche Elemente, bezogen auf die Fig. 1a und 1b, durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet sind; eine Flüssigkristallanzeigezelle 61 wird nacheinander durch eine -f— -Platte 17 und einen Reflektor 18 ergänzt. Die Flüssigkristallanzeigezelle 61 enthält ein vorderes und ein rückwärtiges Substrat 12a und 12b jeweils mit einer im wesentlichen durchsichtigen,elektrisch leitenden Elektrode 14a bzw. 14b auf den nach innen weisenden Oberflächen. In dem Raum zwischen den ebenen parallelen Elektroden 14a und 14b ist eine Schicht 63 aus einem dichroitischen Flüssigkristallmaterial eingeschlossen. Eine der Elektroden 14a und 14b ist beispielsweise durch schräges Aufdampfen einer Schicht aus Siliziumoxid (SiO) vorbehandelt, damit Flüssigkristallmoleküle 65 und darin gelöste dichroitische Moleküle sich neben der durch diese Elektrode definierten Grenzfläche parallel zu der Elektrodenoberfläche ausrichten. Der Zustand mit der parallelen Ausrichtung (homogen) wird bei dem veranschaulichten Ausführungsbeispiel an der durch die innere Oberfläche der Elektrode 14a definierten Grenzfläche erzeugt. Der Neigungswinkel der Moleküle neben der Oberfläche 14a ist demzufolge verhältnismäßig klein und beträgt im allgemeinen weniger als 30°, wobei sich die Neigungswinkel im Idealfall 0° annähern.3a and 3b, a preferred embodiment of a dichroic liquid crystal display 60 according to the invention is now shown, which is used in the reflective mode and in which the same elements with reference to FIGS. 1a and 1b are identified by the same reference numerals; a liquid crystal display cell 61 is successively supplemented by a -f- plate 17 and a reflector 18. The liquid crystal display cell 61 includes front and rear substrates 12a and 12b each having a substantially transparent, electrically conductive electrode 14a and 14b, respectively, on the inwardly facing surfaces. In the space between the plane parallel electrodes 14a and 14b, a layer 63 of a dichroic liquid crystal material is enclosed. One of the electrodes 14a and 14b is pretreated, for example, by oblique vapor deposition of a layer of silicon oxide (SiO) so that liquid crystal molecules 65 and dichroic molecules dissolved therein align parallel to the electrode surface next to the interface defined by this electrode. In the illustrated embodiment, the state with the parallel alignment (homogeneous) is generated at the interface defined by the inner surface of the electrode 14a. The angle of inclination of the molecules next to the surface 14a is accordingly relatively small and is generally less than 30 °, the angles of inclination ideally approaching 0 °.

Die innere Oberfläche der verbliebenen Elektrode 14b ist mit einem Surfactant oder einem Silan-Kopplungsagens behandelt, um einen homeotropische Grenzflächenbedingung zu schaffen, bei der sich die in der Nähe dieser Grenz-The inner surface of the remaining electrode 14b is coated with a surfactant or a silane coupling agent treated to create a homeotropic interfacial condition in which the areas in the vicinity of this boundary

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fläche befindlichen Flüssigkristallmoleküle 65a und dichroitischen Farbstoffmoleküle 66a mit ihren Längsachsen im wesentlichen senkrecht zu der Elektrodenebene ausrichten. Auf diese Weise ist die Mehrheit der Flüssigkristall- und der dichroitischen Farbstof fmoleküle zwischen den im Abstand zueinander angeordneten Elektroden 14a, 14b homogen (parallel) orientiert, wobei nur ein verhältnismäßig kleiner Anteil der Moleküle neben der Elektrode 14b Neigungswinkel aufweist, die sich 90 nähern.surface-located liquid crystal molecules 65a and dichroic dye molecules 66a with their longitudinal axes Align essentially perpendicular to the electrode plane. That way is the majority the liquid crystal and dichroic dye molecules between the spaced apart ones Electrodes 14a, 14b oriented homogeneously (parallel), with only a relatively small proportion of the molecules next to the electrode 14b has angles of inclination approaching 90.

Beim Betrieb bewirkt die Verwendung unterschiedlicher Oberflächenbehandlungen auf den Elektroden 14a und 14b, daß die Flüssigkristall- und die dichroitischen Farbstof fmoleküle, die sich neben der Elektrode mit der schräg aufgedampften Siliziumoxidschicht befinden, immer in dem homogenen Zustand bleiben, während die Flüssigkristall- und die dichroitischen Farbstoffmoleküle neben der anderen Elektrode, die mit einem Surfactant oder einem Sihn-Kopplungsangens behandelt ist, immer im wesentlichen in dem homöotropischen Grenzflächenzustand verweilen. Ein entlang der X-Achse kommender Lichtstrahl 70 (Fig. 3a) trifft auf das im wesentlichen durchsichtige vordere Substrat 12a und wird durch dieses im wesentlichen ohne Dämpfung hindurchgelassen. Der unpolarisierte Lichtstrahl 20 durchdringt die vordere Elektrode 14a und trifft auf die parallel ausgerichteten dichroitischen Farbstoffmoleküle 66 neben der vorderen Elektrode 14a und in demgrößten Teil der Dicke der dichroitischen Flüssigkristallschicht 63, so daß bevorzugt eine Absorption von in die Z"-Richtung polarisiertem Licht auftritt. Das Licht ist somit vor dem Durchgang durch den homöotropen Schichtbereich 63a, in dem wegen der orthogonalen Ausrichtung der Direktoren undIn operation, the use of different surface treatments on electrodes 14a and 14b that the liquid crystal and dichroic dye molecules that are next to the electrode with the obliquely vapor-deposited silicon oxide layer are always in the homogeneous state, while the liquid crystal and the dichroic dye molecules next to the other electrode with a surfactant or a Sihn coupling tangent is always essentially dealt with in the interfacial homeotropic state linger. A light beam 70 (FIG. 3a) coming along the X-axis strikes the essentially transparent one front substrate 12a and is passed therethrough with essentially no attenuation. The unpolarized Light beam 20 penetrates the front electrode 14a and strikes those aligned in parallel dichroic dye molecules 66 adjacent to the front electrode 14a and in most of the thickness of the dichroic liquid crystal layer 63, so that preferably an absorption of polarized in the Z "direction Light occurs. The light is thus in front of the passage through the homeotropic layer region 63a in which because of the orthogonal alignment of the directors and

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der Polarisationsvektoren eine verhältnismäßig geringe Absorption auftritt, linear polarisiert. Der linear -X-polarisierte Lichtstrahl 22 durchdringt die ^ Platte 17, wo er in einen Lichtstrahl 24 mit zirkulär polarisiertem Licht umgewandelt wird, das den veranschaulichten links drehenden Polarisationsvektor 25 aufweist. Der zirkulär polarisierte Lichtstrahl 24 wird durch den Reflektor 18 reflektiert, um den entgegengesetzt zirkulär polarisierten Lichtstrahl 26 zu erzeugen, der in der -Y-Richtung durch die 4— -Platte hindurch übertragen werden soll und aus dieser als Lichtstrahl 28 mit linearer Polarisation in Z-Richtung, wie durch den Polarisationsvektor 29 veranschaulicht, austritt. Der Lichtstrahl 28 gelangt im wesentlichen unabgeschwächt wieder durch das rückwärtige Substrat 12b und die rückwärtige Elektrode 14b und trifft zunächst auf den homöotropen Bereich 63a der Flüssigkristallschicht, in dem eine verhältnismäßig geringe Absorption auftritt. Der Lichtstrahl durchdringt dann den übrigen Teil der Flüssigkristallschicht 63', der homogen orientiert ist, wobei die Direktoren der dichroitischen Farbstoffmoleküle 66 parallel zu dem Polarisationsvektor 29 des Lichtstrahles 28 ausgerichtet sind, so daß die restliche Lichtenergie absorbiert wird und ein "Strahl" 30, dessen Lichtenergie im wesentlichen null ist, aus der Flüssigkristallanzeige 60 austritt. Die Flüssigkristallanzeige 60 ist somit in dem "AUS" oder nicht angeregten Zustand als verhältnismäßig dunkle Anzeige sichtbar, in der das gesamte eintreffende Licht absorbiert wird, obowohl ein Flüssigkristallgrenzflächenzustand vom homöotropen Typ ist.the polarization vectors are relatively low Absorption occurs, linearly polarized. The linear -X-polarized light beam 22 penetrates the ^ Plate 17, where it is circular in a light beam 24 polarized light is converted, which the illustrated left-rotating polarization vector 25 having. The circularly polarized light beam 24 is reflected by the reflector 18 to the opposite circularly polarized light beam 26 passing in the -Y direction through the 4- plate is to be transmitted through and from this as a light beam 28 with linear polarization in the Z direction, as illustrated by the polarization vector 29 emerges. The light beam 28 essentially arrives undeveloped again by the rear substrate 12b and the rear electrode 14b and hits first on the homeotropic region 63a of the liquid crystal layer, in which a relatively low absorption occurs. The light beam then penetrates the remaining part of the liquid crystal layer 63 ', which is homogeneously oriented where the directors of the dichroic dye molecules 66 are parallel to the polarization vector 29 of the Light beam 28 are aligned so that the remaining light energy is absorbed and a "beam" 30, the light energy of which is substantially zero emerges from the liquid crystal display 60. The liquid crystal display 60 is thus visible in the "OFF" or non-excited state as a relatively dark display, in which all of the incoming light is absorbed, albeit in a liquid crystal interface state of the is homeotropic type.

In Fig. 3b ist eine Spannungsquelle 25 zwischen die im Abstand stehenden Elektroden 14a und 14b geschaltet, umIn Fig. 3b, a voltage source 25 is connected between the spaced electrodes 14a and 14b to

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ein elektrisches Feld E in Y-Richtung zu erzeugen, damit die Flüssigkristallmoleküle 65' und die dichroitischen Farbstoffmoleküle 66' in der mittleren Hauptmasse der Flüssigkristallschicht 63' die homöotrope Orientierung annehmen, die parallel zu den Molekülen 65a und 66a des Schichtbereiches 63a liegt.Eine dünne "Schicht" 63b des dichroitischen Flüssigkristallmaterials neben der vorderen Elektrode 14a bleibt in dem homogenen Zustand, wobei wegen der Wirkung der homogenen Grenzflächen-Oberflächenbedingung an dieser Stelle die Moleküldirektoren parallel zu der Elektrodenoberfläche ausgerichtet sind. Die Moleküle neben der Oberfläche der vorderen Elektrode 14b haben somit verhältnismäßig geringe Neigungswinkel, die sich im Idealfall 0° annähern, wobei der Neigungswinkel von dahinter in Richtung auf die rückwärtige Elektrode 14b nachfolgend angeordneten Molekülen nacheinander und sehr schnell auf einen Neigungswinkel von 90 in der Hauptmasse der Flüssigkristallschicht 63 und dem Schichtbereich 63a neben der rückwärtigen Elektrode 14b anwächst.to generate an electric field E in the Y direction, so that the liquid crystal molecules 65 'and the dichroic dye molecules 66' in the mean bulk of the Liquid crystal layer 63 'adopt the homeotropic orientation which is parallel to molecules 65a and 66a of the layer region 63a. A thin "layer" 63b of the dichroic liquid crystal material next to the front electrode 14a remains in the homogeneous state because of the effect of the homogeneous interfacial surface condition at this point the molecule directors are aligned parallel to the electrode surface. The molecules next to the surface of the front electrode 14b thus have relatively small angles of inclination, which ideally approach 0 °, with the angle of inclination from behind towards the rear Electrode 14b subsequently arranged molecules one after the other and very quickly to an angle of inclination of 90 in the bulk of the liquid crystal layer 63 and the layer region 63a adjacent to the rear electrode 14b grows.

Der eindringende, zufällig polarisierte Lichtstrahl 25 gelangt im wesentlichen unabgeschwächt durch das vordere Substrat 12a sowie die vordere Elektrode 14a und wird dann durch den homogenen Bereich 13b der Flüssigkristallschicht 63' übertragen, in dem eine geringe Absorption auftritt. Der teilweise absorbierte Lichtstrahl 20 gelangt dann im wesentlichen ohne zusätzliche Absorption durch den Rest der Flüssigkristallschicht 63', da die übrigen Moleküle in dem homöotropen Zustand sind. Somit tritt aus der Flüssigkristallzelle 61' ein im wesentlichen zufällig polarisierter Lichtstrahl 40 aus, der durch die 4— -Platte 17 hindurchgelangt, die im wesentlichen keinen Einfluß auf die Polarisation aufweist undThe penetrating, randomly polarized light beam 25 passes essentially unattenuated through the front substrate 12a and the front electrode 14a and is then transmitted through the homogeneous region 13b of the liquid crystal layer 63 ', in which there is little absorption. The partially absorbed light beam 20 then passes through the remainder of the liquid crystal layer 63 'with essentially no additional absorption, since the remaining molecules are in the homeotropic state. Thus, an essentially randomly polarized light beam 40 emerges from the liquid crystal cell 61 ' and passes through the 4- plate 17, which has essentially no influence on the polarization and

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tritt als Strahl 42 mit unpolarisiertem Licht aus der I Platte 17 aus; der Lichtstrahl 42 wird als Lichtstrahl 43 mit unpolarisiertem Licht durch den Reflektor 18 reflektiert und wiederum durch die 4— -Platte 17 übertragen, um aus dieser als im weseentlichen unpolarisierter Lichtstrahl 44 auszutreten, der auf das rückwärtige Substrat 12b der Flüssigkristallzelle 61* auftrifft. Der Lichtstrahl 44 durchdringt nacheinander, im wesentlichen unabgeschwächt die Schichtbereiche 63a sowie die Hauptmasse der Schicht 63" wegen der dort vorliegenden homöotropen Orientierung der dichroitischen Farbstoffmoleküle 66a und 66'. Der Lichtdurchgang durch den Schichtbereich 63b bewirkt eine gewisse zusätzliche Bedämpfung, da an dieser Stelle die dichroitischen Farbstoff moleküle homogen ausgerichtet sind, d.h. orthogonal zu der Ausbereitungsrichtung des Lichtes und parallel zu der vorderen ebenen Elektrodenfläche. Nach dem Durchgang durch die vordere Elektrode 14a und das vordere Substrat 12a tritt der Strahl 46 mit einer im wesentlichen zufälligen Polarisation aus und weist eine Helligkeit auf, die wegen der zwei Durchgänge durch den homogenen Schichtbereich 63b geringfügig unterhalb der Helligkeit des eintretenden Lichtstrahles 20' liegt. Es ist ersichtlich, daß diese Abschwächung nur die Hälfte der Abschwächung der bekannten Flüssigkristallzelle nach Fig. 1b beträgt, da bei dieser zwei Durchgänge durch die beiden "Schichten" 38a und 38b auftreten, in denen eine homogene Ausrichtung an beiden Kristallschichtgrenzflächen verwendet wird. Bei der Verwendung von nur einem homogenen Grenzflächenzustand (der andere Grenzflächenzustand ist eine homöotrope Grenzfläche) ist demzufolge eine hellere Anzeige sichtbar, während der sichtbare Kontrast gesteigert erscheint.emerges as beam 42 with unpolarized light from the I plate 17; the light beam 42 is called a light beam 43 with unpolarized light reflected by the reflector 18 and again by the 4- plate 17 transmitted in order to emerge from this as an essentially unpolarized light beam 44, which is directed to the rear Substrate 12b of the liquid crystal cell 61 * hits. The light beam 44 successively penetrates the layer regions 63a and 63a, essentially without being attenuated the main mass of layer 63 ″ because of the homeotropic orientation of the dichroic dye molecules present there 66a and 66 '. The passage of light through the layer region 63b brings about a certain additional effect Attenuation because at this point the dichroic dye molecules are aligned homogeneously, i.e. orthogonal to the direction of preparation of the light and parallel to the front flat electrode surface. After passing through the front electrode 14a and the front The beam 46 emerges from substrate 12a with an essentially random polarization and has a brightness which because of the two passages through the homogeneous layer region 63b is slightly below the brightness of the entering light beam 20 'lies. It can be seen that this weakening is only half the attenuation of the known liquid crystal cell according to FIG. 1b, since in this two passages through the two "layers" 38a and 38b occur in which a homogeneous alignment at both crystal layer interfaces is used. When using only one homogeneous interface state (the other interface state is a homeotropic interface) consequently a brighter display is visible while the visible one Contrast appears increased.

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Nachdem die Helligkeit der Flüssigkristallzelle in dem "EIN" oder angeregten Zustand erhöht ist, kann der sichtbare Kontrast durch die Erhöhung der Absorption der Flüssigkristallzelle in dem "AUS" oder nicht angeregten Zustand durch den Zusatz eines geringen Betrages einer chiralen Zumengung zu der Flüssigkristallschicht 63 gesteigert werden. Die Zugabe eines geringen Betrages einer chiralen Zumengung neigt zu einer Verringerung des mittleren Neigungswinkels θ der Moleküle innerhalb der Hauptmasse der Flüssigkristallschicht 63 in dem "AUS"-Zustand, da das chirale neumatische Flüssigkristallgemisch einen bevorzugten Zustand mit einer schraubenförmigen Struktur aufweist, wobei ein Neigungswinkel null in einer Ebene parallel zur Ebene der Elektroden auftritt. Die Menge der chiralen Zugabe ist so ausgewählt, daß sie zwischen zwei Grenzbedingungen liegt: Die Steigung des sich ergebenden chiralen neumatischen dichroitischen Flüssigkristallmaterials sollte bei der Wellenlänge des Lichtes in dem Flüssigkristallmaterial verhältnismäßig lang sein, so daß sich das Licht so nahe wie möglich bei der linearen Polarisation ausbreitet; und die Steigung sollte ausreichend lang sein, d.h., daß die Steigung größer oder ungefähr gleich der Schichtdicke ist, so daß eine einheitliche Einkristallschicht gebildet werden kann. Das Ergebnis bei der Verwendung von chiralem, neumatischem, dichroitischem Flüssigkristallmaterial in einer Flüssigkristallanzeigezelle mit einer homogenen und einer homöotropen Grenzfläche, um eine hohe "AUS" Absorption bzw. eine verringerte "EIN" Absorption zu erzeugen, kann zu einem um das Quadrat des Kontrastverhältnisses, wie es mit einer Flüssigkristallanzeigezelle nach den Fig. 1a und 1b vorher erzielt wurde, verbesserten Kontrastverhältnis führen. Es ist verständlich, daß während hier aus Darstellungsgründen eineAfter the brightness of the liquid crystal cell is increased in the "ON" or excited state, the visible contrast by increasing the absorption of the liquid crystal cell in the "OFF" or unexcited Condition due to the addition of a small amount of a chiral composition to the liquid crystal layer 63 can be increased. The addition of a small amount of a chiral addition tends to decrease of the mean inclination angle θ of the molecules within the bulk of the liquid crystal layer 63 in the "OFF" state because the chiral neumatic liquid crystal mixture has a preferred state with a helical structure, with an angle of inclination zero occurs in a plane parallel to the plane of the electrodes. The amount of chiral addition is chosen to lie between two boundary conditions: The slope of the resulting chiral neumatic dichroic liquid crystal material should be at the wavelength of the light in the liquid crystal material be relatively long so that the light is as close as possible to the linear polarization spreads; and the slope should be sufficiently long, i.e. that the slope is greater than or approximately the same of the layer thickness, so that a uniform single crystal layer can be formed. The result when using of chiral, neumatic, dichroic liquid crystal material in a liquid crystal display cell with a homogeneous and a homeotropic interface Generating a high "OFF" absorption or a reduced "ON" absorption can result in an amount equal to the square of the Contrast ratio, as it was previously achieved with a liquid crystal display cell according to FIGS. 1a and 1b, lead to improved contrast ratio. It is understandable that while here, for reasons of illustration, a

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reflektierende dichroitische Flüssigkristallanzeige verwendet ist, auch eine transmissiv arbeitende dichroitische Flüssigkristallanzeige geschaffen werden kann, die das Prinzip entgegengesetzter Grenzflächenbedingungen für die Flüssigkristallschicht verwendet, um dieselben Vorteile zu erhalten. Eine transmissive Flüssigkristallanzeige kann durch den Ersatz der •j=- -Platte 17 durch einen Linearpolarisator hergestellt werden, dessen Polarisationsvektor 17' (Fig. 3b) orthogonal zu den Direktoren der dichroitischen Farbstoff moleküle in der homogenen "Schicht" 6 3b neben einer der Elektroden verläuft; der Reflektor 18 wird dann durch eine dahinter angeordnete Lichtquelle ersetzt. reflective dichroic liquid crystal display is used, also a transmissively operating dichroic Liquid crystal display can be created using the principle of opposite interfacial conditions used for the liquid crystal layer to obtain the same advantages. A transmissive Liquid crystal display can be made by replacing the • j = - plate 17 with a linear polarizer whose polarization vector 17 '(Fig. 3b) is orthogonal to the directors of the dichroic dye molecules in the homogeneous "layer" 6 3b runs next to one of the electrodes; the reflector 18 becomes then replaced by a light source arranged behind it.

Claims (10)

PatentansprücheClaims 1. Flüssigkristallanzeigezelle mit einer eine erste und eine zweite gegenüberliegende Oberfläche aufweisenden Schicht aus dichroitischem Flüssigkristallmaterial, dadurch gekennzeichnet, daß aufgrund der Grenzflächenbedingungen an den beiden Oberflächen die Moleküle (65, 66) des Flüssigkristallmaterials neben der ersten Oberfläche homogen orientiert und die Moleküle (65, 66) des Flüssigkristallmaterials neben der zweiten Oberfläche homöotrop orientiert sind und daß weiterhin die Moleküle (65, 66) im Rest der Flüssigkristallschicht wahlweise in die homogene oder die homöotrope Orientierung bringbar sind.1. Liquid crystal display cell with a first and a second opposing surface layer of dichroic liquid crystal material, characterized in that due to the interface conditions on the two surfaces, the molecules (65, 66) of the liquid crystal material next to the first surface are homogeneously oriented and the molecules (65, 66) of the liquid crystal material next to the second surface are oriented homeotropically and that the molecules (65, 66) in the remainder of the liquid crystal layer can optionally be brought into the homogeneous or the homeotropic orientation. 2. Flüssigkristallanzeigezelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der ersten und an der zweiten Oberfläche der Flüssigkristallschicht2. Liquid crystal display cell according to claim 1, characterized in that on the first and on the second surface of the liquid crystal layer (63) jeweils eine erste bzw. eine zweite im wesentlichen durchsichtige Elektrode (141, 14b) anliegt.(63) in each case a first and a second essentially transparent electrode (141, 14b) is applied. 3. Flüssigkristallanzeigezelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Oberfläche der ersten, mit der ersten Oberfläche der Flüssigkristallschicht (63) in Berührung stehenden Elektrode (14a) ein Film schräg aufgebracht ist, der die Grenzflächenbedingung an der ersten Oberfläche festlegt.3. Liquid crystal display cell according to claim 2, characterized in that on the surface of the first electrode (14a) in contact with the first surface of the liquid crystal layer (63) a film is applied obliquely, which defines the interface condition on the first surface. 030017/0824030017/0824 ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED 4. Flüssigkristallanzeigezelle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Film aus Siliziumoxid besteht.4. Liquid crystal display cell according to claim 3, characterized characterized in that the film consists of silicon oxide. 5. Flüssigkristallanzeigezelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Oberfläche der zweiten, mit der zweiten Oberfläche der Flüssigkristallschicht (63) in Berührung stehenden Elektrode (14b) ein Surfactant oder ein Silan-Kopplungsagens aufgebracht ist, das die Grenzflächenbedingung an der zweiten Oberfläche festlegt.5. A liquid crystal display cell according to claim 2, characterized in that a surfactant or a silane coupling agent is applied to the surface of the second electrode (14b) which is in contact with the second surface of the liquid crystal layer (63) which satisfies the interface condition at the second surface specifies. 6. Flüssigkristallanzeigezelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine wahlweise zwischen die erste und die zweite Elektrode (14a, 14b) schaltbare elektrische Spannungsquelle vorgesehen ist, die an der dichroitischen Flüssigkristallschicht (63) zur Änderung der Orientierung der Moleküle in der übrigen dichroitischen Flüssigkristallschicht (63) ein elektrisches Feld ausreichender Größe erzeugt.6. Liquid crystal display cell according to claim 2, characterized in that an optional between the first and the second electrode (14a, 14b) switchable electrical voltage source is provided which on the dichroic liquid crystal layer (63) to change the orientation of the molecules in the The remaining dichroic liquid crystal layer (63) generates an electric field of sufficient size. 7. Flüssigkristallanzeigezelle nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein erstes bzw. ein zweites im wesentlichen durchsichtiges Substrat (12a, 12b) aufweist, das die jeweils zugehörige erste bzw. zweite Elektrode (14a, 14b) trägt.7. Liquid crystal display cell according to claim 2, characterized in that it has a first or a second substantially transparent substrate (12a, 12b), the respective associated first and second electrodes (14a, 14b), respectively. 8. Flüssigkristallanzeigezelle nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie entweder reflektierend oder transmissiv betreibbar ist.8. Liquid crystal display cell according to claim 7, characterized in that it is either reflective or can be operated transmissively. 030017/0824030017/0824 9. Flüssigkristallanzeigezelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Neigungswinkel (Θ) der dichroitischen Flüssigkristallmoleküle im homogenen Zustand verringert ist.9. Liquid crystal display cell according to claim 1, characterized characterized in that the mean inclination angle (Θ) of the dichroic liquid crystal molecules is reduced in the homogeneous state. 10. Flüssigkristallanzeigezelle nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel (Θ) durch eine chirale Zugabe verringert ist, die in dem dichroitischen Flüssigkristallmaterial gelöst ist.10. Liquid crystal display cell according to claim 9, characterized in that the angle of inclination (Θ) is reduced by a chiral addition contained in the dichroic liquid crystal material is resolved. I) 30017/0824I) 30017/0824
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