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PATENTANSPRÜCH E
1. Multiplexierbare Flüssigkristallanzeige mit - zsei planparallelen Trägerplatten 2), die mit einer Umrandung (3) eine Zelle bilden, - einem in die Zelle eingefüllten nematischen Flüssigkristall (5) mit positiver dielektrischer Anisotropie und einem chiralen Zusatz.
- Elektrodenschichten (6, 7) auf den Innenseiten derTrägerplatten (1,2), - darüberliegenden Orientierungsschichten (8, 9) zwischen denen sich der Flüssigkristall (5) in verdrillter Konfiguration mit einer auf der Plattenebene senkrechten Verdrillungsachse anordnet. und welche die benachbarten Flüssigkristallmoleküle derart ausrichten, dass die lokale optische Achse des Flüssigkristalls an diesen Orientierungsschichten einen Anstellwinkel zur Plattenebene bildet, - mindestens einem Polarisator (10) in einer derartigen Anordnung.
dass das Licht zwischen Ein- und Austritt wenigstens zweimal einen Polarisator passiert, und - einer Schichtdicke (d) des Flüssigkristalls (5) von weniger als 10 um, dadurch gekennzeichnet, dass - die Verdrillung ((1)) des Flüssigkristalls (5) in der Zelle von Orientierungsschicht zu Orientierungsschicht dem Betrag nach grösser oder gleich 1800 und kleiner als 360" ist, - das Verhältnis zwischen Schichtdicke (d) und Ganghöhe (p) des Flüssigkristalls (5) dem Betrag nach grösser oder gleich 0.50 und kleiner oder gleich 0,95 ist, - die Sch i ngungsrichtung mindestens des vorderen Polarisators ( 10) mit der Orientierungsrichtung der vorderen Orientierungsschicht (8) einen derartigen Winkel bildet,
dass das ursprünglich linear polarisierte Licht durch die Verdrillung ((t > ) und die Doppelbrechung (An) des Flüssigkristalls (5)je nach anliegender Betriebsspannung unterschiedlich elliptisch polarisiert und der Kontrast der Anzeige optimiert ist.
- das Umschalten der Anzeige durch den direkten Übergang von einer ersten zu einer zweiten Betriebsspannung erfolgt.
und diese beiden Betriebsspannungen ausserhalb eines etwaigen Bistabilitätsbereiches der Anzeige liegen, und - über die Sichtfläche der Anzeige Abstandshalter (4) verteilt sind.
2. Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet. dass die Verdrillung des Flüssigkristalls (5) in der Zelle dem Betrage nach zwischen 240 und 300 liegt, bevorzugt bei etwa 270 .
3. Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die dielektrische Anisotropie des Flüssigkristalls (5) grösser oder gleich 5 ist.
4. Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anstellwinkel an mindestens einer Orientierungsschicht grösser als 5 ist.
5. Flüssigkristallanzeige nach einem der Ansprüche I bis 4. dadurch gekennzeichnet, dass nur ein vorderer Polarisator (10) und auf der hinteren Trägerplatte (2) ein metallischer, diffus spiegelnder Reflektor (12, 13) vorgesehen sind, und die Schwingungsrichtung der vorderen Orientierungsschicht (8) einen bestimmten Winkel, z.B. von etwa 30 bildet.
6. Flüssigkristallanzeige nach einem der Ansprüche 1 bis
4. dadurch gekennzeichnet, dass zwei Polarisatoren (10, 1 1) vorgesehen sind, und sowohl die Schwingungsrichtung des vorderen Polarisators (10) mit der Orientierungsrichtung der vorderen Orientierungsschicht (8), als auch die Schwingungs richtung des hinteren Polarisators 1) mit der Orientierung der hinteren Orientierungsschicht (9) jeweils einen bestimmten Winkel (p, y) bilden,
7. Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass hinter dem hinteren Polarisator(l 1) ein metallischer. diffus spiegelnder Reflektor (12) vorgesehen ist.
BESCHREIBUNG
Die Erfindung betrifft eine Flüssigkristallanzeige nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine solche Anzeige ist z. B. bekannt aus J. Appl. Phys., Jahrgang 53, Band 12 (Dezember 1982), Seiten 8599 bis 8606.
Die dort beschriebene Flüssigkristallanzeige funktioniert nach dem Bistabilitätseffekt und besteht aus einer Zelle mit zwei planparallelen Glasplatten, die mittels Abstandshalter in der Umrandung der Zelle beabstandet werden und nur auf zwei Seiten verklebt sind. Der Abstand zwischen den Glasplatten beträgt etwa 15 im. Es wird ausdrücklich erwähnt, dass Staubpartikel in der Zelle und Störungen an den Oberflächen der Glasplatten ungünstig sind für eine solche Anzeige. Diese Phänomene beschleunigen das Verschwinden des Angezeigten, welches bei den angegebenen Ansteuermethoden unvermeidbar ist. Deshalb muss die Anzeige ständig aufgefrischt werden. Die Anzeigezelle befindet sich zwischen zwei gekreuzten Polarisatoren. Auf den Innenseiten der Glasplatten sind Elektrodenschichten und darüber Orientierungsschichten vorgesehen.
Die letzteren sind erzeugt durch schräges Aufdampfen von SiO unter einem Winkel von 5 mit der Plattenebene. Dadurch werden die benachbarten
Flüssigkristallmoleküle mit einem Anstellwinkel von 55" mit der Plattennormale ausgerichtet. Die Orientierungsrichtungen der Orientierungsschichten stehen entweder parallel oder senkrecht zu den Transmissionsachsen der Polarisatoren. Als Flüssigkristall ist die Cyano-Biphenyl Mischung
E7 mit dem chiralen Zusatz Cholesteryl Nonanoat in die Zelle eingefüllt. Die interne Schraubendrehung des Flüssig kristalls beträgt 360". das Verhältnis zwischen Schichtdicke und Ganghöhe 0.983. Für dieses Verhältnis wird ein Bereich von 0.95 bis 1,10 als sinnvoll erachtet.
Unterhalb 0,95 sind die Schaltzeiten sehr lang, so dass dieser Bereich für eine solche Anzeige auszuschliessen ist. Zudem Wird ausdrücklich ein einwandfreies bistabiles Verhalten der Anzeige angestrebt, für welches Schichtdicke und Ganghöhe etwa gleich sein sollten. Die Anzeige wird entweder nach dem 3 1
Ansteuerschema oder nach dem 2 1 - Ansteuerschema betrieben. bei denen zeilenweise geschrieben wird. Da die
Anzeige ständig aufgefrischt werden muss, können nur wenige Zeilen geschrieben werden. Das bedeutet, dass der
Multiplexgrad niedrig ist und eine grosse Punktmatrixan- zeige gemäss dem obigen Artikel nicht realisierbar ist.
Die Erfindung, wie sie in den Patentansprüchen gekenn zeichnet ist, löst die Aufgabe, eine Flüssigkristallanzeige nach dem Bistabilitätseffekt anzugeben, die eine stete
Anzeige ohne Auffrischung ermöglicht, nach dem üblichen
Multiplexverfahren mit einem hohen Multiplexgrad ansteuerbar ist und einen grossen Sichtwinkelbereich bei hohem Kontrast aufweist.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass bei einer
Anzeige nach dem Bistabilitätseffekt durch eine Verringe rung der gesamten Verdrillung innerhalb der Anzeigezelle und gleichzeitig eine Verringerung des Verhältnisses zwi schen Schichtdicke und Ganghöhe des Flüssigkristalls der
Spannungsbereich, in dem das bistabile Verbalten der
Anzeige auftritt, derart eingeengt wird, dass mit Ansteuer spannungen nach dem üblichen Multiplexverfahren ausser halb dieses Bereiches ein hoher Multiplexgrad erreicht wird.
Dabei soll die gesamte Verdrillung des Flüssigkristalls inner halb der Anzeigezelle zwischen 1800 und 360" liegen.
Durch die Erfindung wird nunmehr eine Flüssigkristallan zeige nach dem Bistabilitätseffekt ermöglicht, die für grosse Punktmatrixanzeigen besonders geeignet ist, schnelle Schaltzeiten aufweist und einen sehr grossen Blickwinkelbereich bei hohem Kontrast besitzt. Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem nachstehenden Ausführungsbeispiel, das anhand der Zeichnungen näher erläutert wird.
Dabei zeigt:
Fig. 1 einen Querschnitt einer erfindungsgemässen Flüssigkristallanzeige,
Fig. la einen Ausschnitt einer erfindungsgemässen Flüssigkristallanzeige mit internem Reflektor und
Fig. 2 Kurven mit der gesamten Verdrillung < !)des Flüssigkristalls als Parameter in einem Diagramm mit der Betriebsspannung U und dem Verkippungswinkel O in der Mitte der Anzeigezelle als Variablen.
Die in Figur 1 dargestellte Flüssigkristallanzeige besteht aus zwei Trägerplatten 1 und 2 aus Glas, die mit einer Umrandung 3 eine Zelle bilden. Die Umrandung 3 besteht, wie üblich, aus einem Epoxy-Klebstoff, der Abstandshalter 4 aus Glasfasern enthält. Weitere Abstandshalter 4 sind zwischen den Trägerplatten 1 und 2 über die ganze Sichtfläche der Anzeige statistisch verteilt. In die Zelle ist ein nematischer Flüssigkristall 5 mit positiver dielektrischer Anisotropie eingefüllt, der einen chiralen Zusatz enthält. Die lnnenseitenjederTrägerplatte 1 und 2 besitzen parallele, streifenförmige Elektrodenschichten 6 und 7 aus in10,, wobei die Richtung der Streifen auf der einen Trägerplatte 1 senkrecht zur Richtung der Streifen auf der andern Trager- platte 2 verläuft.
Auf diese Art wird eine Anzeige aus Matrixpunkten gebildet. Jedoch sind auch andere Elektrodenformen möglich, wie z.B. die bekannte Siebensegment Anordnung. Über die Elektrodenschichten 6 und 7 sind Orientierungsschichten 8 und 9 aufgetragen. Auf der Aussenseite der vorderen Trägerplatte list ein aus einer Folie bestehender Linearpolarisator 10 aufgeklebt. Auf der Aussenseite der hinteren Trägerplatte 2 ist bei Transmissionsbetrieb ebenfalls ein Linearpolarisator 11 aufgeklebt. Für Reflexionsbetrieb ist dieser Polarisator durch einen diffus streuenden. metallischen, externen Reflektor 11 ersetzt. Ein solcher ist z.B. bekannt aus CH-B 618018.
In Figur la ist der Fall dargestellt, wenn statt eines externen Reflektors 11 ein interner Reflektor 12 verwendet wird. wie er z.B. aus EP-B 060380 bekannt ist. Wie der Ausschnitt zeigt, ist dieser Reflektor zwischen der Elektrodenschicht 7 und der Orientierungsschicht 9 angeordnet. Ansonsten sind die gleichen Elemente wie in Figur 1 vorhanden.
Figur 2 stellt den theoretischen Zusammenhang eines typischen Flüssigkristalls zwischen dem Verkippungswinkel (3 der optischen Achse des Flüssigkristalls in der Mitte der Zelle und der angelegten Betriebsspannung U dar. Der Winkel 0 wurde in bezug zur Trägerplatte gemessen. Der Verkippungswinkel des Flüssigkristalls an den Trägerplatten beträgt in beiden Fällen 28". Der Parameter, die gesamte Verdrillung (1) des Flüssigkristalls innerhalb der Anzeigezelle, durchläuft dabei die Werte 2100 (Kurve 1), 2400 (Kurve 11)2700 (Kurve 111)3000 (Kurve In), 3300 (Kurve V) und 360" (Kurve VI).
Bei einer bestimmten Schichtdicke d des Flüssigkristalls ist die Ganghöhe p so gewählt. dass das Verhältnis d/p durch die folgende Formel beschrieben wird: d/p = 4 > /360" (1)
Dies gewährleistet, dass der Verdrillungszustand der Flüssigkristallschicht stabil ist und nicht um zusätzlich + 1800 verdreht, und dass keine optischen Störungen in der Anzeige auftreten. Die Werte 210 , 240 , 2700, 300", 330" und 360" entsprechen daher einem Verhältnis d/p von 0,58, 0,67, 0,75, 0,91 und 1,0.
Erfindungswesentlich ist, dass das Verhältnis von Schichtdicke d zu Ganghöhe p des Flüssigkristalls im Bereich von 0,50 bis 0,95 liegt, bevorzugt zwischen 0,70 und 0,80. Die Ganghöhe p wird dadurch eingestellt, dass dem nematischen Flüssigkristall ein bestimmter Gewichtsanteil eines chiralen Zusatzes beigemischt wird. Dieser Anteil ist abhängig von der Art des Flüssigkristalls und des chiralen Zusatzes, und von der Schichtdicke d. Ferner ist es wichtig, dass mindestens eine der Orientierungsschichten 8 oder 9 die benachbarten Flüssigkristallmoleküle mit einem Anstellwinkel grösser als 5 ausrichtet, bevorzugt mit etwa 309 bis 40". Dabei ist zu beachten, dass die Ausrichtung der Orientierungsschichten 8 und 9 mit dem natürlichen Drehsinn des mit dem chiralen Zusatz dotierten Flüssigkristalls 5 übereinstimmt.
Weiterhin soll die Schichtdicke d kleiner als 10 leim und die gesamte Verdrillung 4, innerhalb der Anzeigezelle zwischen 1800 und 360" liegen, bevorzugt zwischen 240 und 300 . Dadurch wird gewährleistet, dass die Kennlinie der Anzeige, d.h. die Transmissionskurve bei angelegter Betriebsspannung, ausreichend steil ist und der Bereich des bistabilen Verhaltens derart eingeengt ist, dass mit Betriebsspannungen ausserhalb dieses Bereiches nach dem üblichen Multiplexverfahren (vgl.
z.B. IEEETrans. El. Dev., Vol. ED-21, No. 2, Febr. 1974, Seiten 146-155) angesteuert werden kann. Es wurde gefunden, dass innerhalb dieses Bereiches die Schaltzeiten mindestens hundert mal grösser sind als ausserhalb. Die Kennlinie der Anzeige hat einen ähnlichen Verlauf wie die Kurven in Fig. 2, wobei das bistabile Verhalten durch die negative Steigung der Kurve erkennbar ist (hier Kurven 111 bis VI). Die Funktionsweise der erfindungsgemässen Flüssigkristallanzeige in Transmission lässt sich nun wie folgt erklären: Das durch den Linearpolarisator 10 linear polarisierte Licht durchsetzt die Trägerplatte 1 und trifft unter einem Winkel zu dem an der Orientierungsschicht 8 ausgerichteten Flüssigkristall auf.
Wegen der gesamten Verdrillung d) und der doppelbrechenden Eigenschaften des Flüssigkristalls wird das ursprünglich linear polarisierte Licht elliptisch polarisiert, und zwar unterschiedlich je nach angelegter Betriebsspannung. Die Orientierungsrichtung der Orientierungsschicht 9 und die Transmissionssachse des hinteren Linearpolarisators 11 bilden ebenfalls einen bestimmten Winkel. Das aus dem Flüssigkristall austretende, elliptisch polarisierte Licht wird im hinteren Polarisator 11 entweder fast vollständig oder kaum absorbiert, je nach dem ob die Hauptachse des elliptisch polarisierten Licht senkrecht oder parallel zur Transmissionsachse des Polarisators 11 steht.
Durch geeignete Wahl der obengenannten Winkel der Orientierungsschichten 8 und 9 und der Polarisatoren 10 und 11 wird ein optimaler Kontrast erreicht.
Im Reflexionsbetrieb ist die Wirkungweise im wesentlichen gleich wie bei der Transmission, nur dass der optimale Kontrast durch geeignete Wahl des Winkels zwischen der Transmissionsachse des vorderen Linearpolarisators 10 und der Orientierungsrichtung der ersten Orientierungsschicht 8 bestimmt wird.
Die Erfindung hat sich besonders bewährt bei einer reflektiven Anzeigezelle mit einer Schichtdicke d von 7,6 um und einer gesamten Verdrillung (t > des Flüssigkristalls von 270".
Das Verhältnis d/p beträgt hier 0,75. Die erste Orientierungsschicht 8 ist durch schräges Aufdampfen mit SiO unter einem Winkel von 5 zur Plattenebene hergestellt und richtet die benachbarten Flüssigkristallmoleküle aus mit einem Anstellwinkel von 28 zur Plattenebene. Die Transmissions achse des vorderen Polarisators 10 und die Orientierungsrichtung der Orientierungsschicht 8 bilden einen Winkel von etwa 30 . Die zweite Orientierungsschicht 9 ist eine geriebene Polymerschicht und ergibt einen Anstellwinkel von 1".
Jedoch ist eine ähnliche Orientierungsschicht wie die erste ebenfalls möglich. Der Flüssigkristall 5 besteht aus der nematischen MischungZLI-1840 der Firma Merck, BRD, und 2,05 Gewichtsprozent des chiralen Zusatzes Cholesteryl Nonanoat. Dieser Flüssigkristall besitzt eine positive dielektrische Anisotropie von + 12,2 und eine Doppelbrechungsanisotropie von 0,15. Der Temperaturbereich erstreckt sich von 258 K bis 363 K, die Viskosität beträgt 1,18 104 m2/s bei 273 K und - 10- mê/s bei 293 K.
Mit dieser Anzeigezelle werden 96 Zeilen nach dem üblichen M ultiplexverfahren angesteuert. Die Betriebsspannungen sind 1,90 V für den nicht-angesteuerten Zustand (dunkel) und 2,10 V für den angesteuerten Zustand (hell).
Die Anzeige ist im hellen Zustand völlig achromatisch, im dunklen Zustand tief blau. Wenn zusätzlich eine optische Verzögerungsplatte, wie z. B. eine /4-Platte, zwischen dem vorderen Linearpolarisator 10 und der vorderen Trägerplatte I verwendet wird, kann die Farbe der Anzeige entsprechend geändert werden. Sie besitzt einen hervorragenden Blickwinkelbereich unabhängig von der Beleuchtungsrichtung. Die Ein- und Ausschaltzeiten der Anzeige betragen 0,4 s bei 296 K.
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PATENT CLAIM E
1. Multiplexable liquid crystal display with - zsei plane-parallel carrier plates 2), which form a cell with a border (3), - a nematic liquid crystal (5) filled into the cell with positive dielectric anisotropy and a chiral additive.
- electrode layers (6, 7) on the inner sides of the carrier plates (1,2), - overlying orientation layers (8, 9) between which the liquid crystal (5) is arranged in a twisted configuration with a twist axis perpendicular to the plate plane. and which align the adjacent liquid crystal molecules in such a way that the local optical axis of the liquid crystal forms an angle of attack to the plate plane at these orientation layers, - at least one polarizer (10) in such an arrangement.
that the light passes through a polarizer at least twice between entry and exit, and - a layer thickness (d) of the liquid crystal (5) of less than 10 μm, characterized in that - the twist ((1)) of the liquid crystal (5) in the cell from orientation layer to orientation layer is the amount greater than or equal to 1800 and less than 360 ", - the ratio between layer thickness (d) and pitch (p) of the liquid crystal (5) the amount greater than or equal to 0.50 and less than or equal to 0 , 95, - the direction of inclination of at least the front polarizer (10) forms such an angle with the orientation direction of the front orientation layer (8),
that the originally linearly polarized light is twisted differently elliptically by the twisting ((t>) and birefringence (An) of the liquid crystal (5) depending on the operating voltage applied and the contrast of the display is optimized.
- The display is switched by the direct transition from a first to a second operating voltage.
and these two operating voltages lie outside a possible bistability range of the display, and - spacers (4) are distributed over the visible surface of the display.
2. Liquid crystal display according to claim 1, characterized. that the twist of the liquid crystal (5) in the cell is between 240 and 300, preferably about 270.
3. Liquid crystal display according to claim 2, characterized in that the dielectric anisotropy of the liquid crystal (5) is greater than or equal to 5.
4. Liquid crystal display according to claim 1, characterized in that the angle of attack at least one orientation layer is greater than 5.
5. Liquid crystal display according to one of claims I to 4, characterized in that only a front polarizer (10) and on the rear support plate (2) a metallic, diffusely reflecting reflector (12, 13) are provided, and the direction of vibration of the front orientation layer (8) a certain angle, e.g. of about 30 forms.
6. Liquid crystal display according to one of claims 1 to
4. characterized in that two polarizers (10, 1 1) are provided, and both the vibration direction of the front polarizer (10) with the orientation direction of the front orientation layer (8), and the vibration direction of the rear polarizer 1) with the orientation form a certain angle (p, y) of the rear orientation layer (9),
7. Liquid crystal display according to claim 6, characterized in that behind the rear polarizer (l 1) is a metallic. diffusely reflecting reflector (12) is provided.
DESCRIPTION
The invention relates to a liquid crystal display according to the preamble of claim 1. Such a display is such. B. known from J. Appl. Phys., Volume 53, Volume 12 (December 1982), pages 8599 to 8606.
The liquid crystal display described there works according to the bistability effect and consists of a cell with two plane-parallel glass plates which are spaced in the border of the cell by means of spacers and are only glued on two sides. The distance between the glass plates is about 15 im. It is expressly mentioned that dust particles in the cell and defects on the surfaces of the glass plates are unfavorable for such a display. These phenomena accelerate the disappearance of what is displayed, which is unavoidable with the specified control methods. Therefore, the display must be refreshed constantly. The display cell is located between two crossed polarizers. Electrode layers and orientation layers above are provided on the inside of the glass plates.
The latter are produced by obliquely evaporating SiO at an angle of 5 with the plate plane. This will make the neighboring ones
Liquid crystal molecules with an angle of attack of 55 "aligned with the plate normal. The orientation directions of the orientation layers are either parallel or perpendicular to the transmission axes of the polarizers. The liquid crystal is the cyano-biphenyl mixture
E7 filled into the cell with the chiral additive cholesteryl nonanoate. The internal screw rotation of the liquid crystal is 360 ". The ratio between layer thickness and pitch 0.983. For this ratio, a range from 0.95 to 1.10 is considered useful.
The switching times are very long below 0.95, so that this range can be excluded for such a display. In addition, it is expressly aimed for a perfect bistable behavior of the display, for which layer thickness and pitch should be approximately the same. The display is either after the 3 1
Control scheme or operated according to the 2 1 control scheme. where lines are written. Since the
Display needs to be refreshed constantly, only a few lines can be written. That means the
Degree of multiplexing is low and a large dot matrix display according to the above article cannot be realized.
The invention, as it is characterized in the claims, resolves the problem of specifying a liquid crystal display according to the bistability effect, which is a constant
Enables display without refreshing, according to the usual
Multiplexing method can be controlled with a high degree of multiplexing and has a large viewing angle range with high contrast.
The invention is based on the knowledge that a
Display according to the bistability effect by reducing the total twist within the display cell and at the same time reducing the ratio between the layer thickness and pitch of the liquid crystal
Area of tension in which the bistable behavior of the
Display occurs, is so narrowed that a high degree of multiplexing is achieved with control voltages according to the usual multiplexing method outside this range.
The total twist of the liquid crystal within the display cell should be between 1800 and 360 ".
The invention now enables a liquid crystal display according to the bistability effect, which is particularly suitable for large dot matrix displays, has fast switching times and has a very large viewing angle range with high contrast. Further advantages of the invention result from the exemplary embodiment below, which is explained in more detail with reference to the drawings.
It shows:
1 shows a cross section of a liquid crystal display according to the invention,
Fig. La shows a section of a liquid crystal display according to the invention with an internal reflector and
Fig. 2 curves with the total twist <!) Of the liquid crystal as a parameter in a diagram with the operating voltage U and the tilt angle O in the middle of the display cell as variables.
The liquid crystal display shown in Figure 1 consists of two support plates 1 and 2 made of glass, which form a cell with a border 3. The border 3 consists, as usual, of an epoxy adhesive which contains spacers 4 made of glass fibers. Further spacers 4 are statistically distributed between the support plates 1 and 2 over the entire visible area of the display. A nematic liquid crystal 5 with positive dielectric anisotropy is filled into the cell, which contains a chiral additive. The inner sides of each carrier plate 1 and 2 have parallel, strip-shaped electrode layers 6 and 7 made of in 10, the direction of the strips on one carrier plate 1 being perpendicular to the direction of the strips on the other carrier plate 2.
In this way, a display is formed from matrix points. However, other electrode shapes are also possible, e.g. the well-known seven-segment arrangement. Orientation layers 8 and 9 are applied over the electrode layers 6 and 7. A linear polarizer 10 consisting of a film is glued onto the outside of the front carrier plate. A linear polarizer 11 is also glued to the outside of the rear carrier plate 2 during transmission operation. For reflection operation, this polarizer is characterized by a diffusely scattering. metallic, external reflector 11 replaced. Such is e.g. known from CH-B 618018.
FIG. 1 a shows the case when an internal reflector 12 is used instead of an external reflector 11. as he e.g. is known from EP-B 060380. As the detail shows, this reflector is arranged between the electrode layer 7 and the orientation layer 9. Otherwise, the same elements are present as in Figure 1.
Figure 2 shows the theoretical relationship of a typical liquid crystal between the tilt angle (3 of the optical axis of the liquid crystal in the center of the cell and the applied operating voltage U. The angle 0 was measured with respect to the carrier plate. The tilt angle of the liquid crystal on the carrier plates is in both cases 28 ". The parameter, the total twist (1) of the liquid crystal within the display cell, runs through the values 2100 (curve 1), 2400 (curve 11) 2700 (curve 111) 3000 (curve In), 3300 (curve V ) and 360 "(curve VI).
For a certain layer thickness d of the liquid crystal, the pitch p is chosen in this way. that the ratio d / p is described by the following formula: d / p = 4> / 360 "(1)
This ensures that the twisted state of the liquid crystal layer is stable and not rotated by an additional + 1800, and that there are no optical disturbances in the display. The values 210, 240, 2700, 300 ", 330" and 360 "therefore correspond to a ratio d / p of 0.58, 0.67, 0.75, 0.91 and 1.0.
It is essential to the invention that the ratio of layer thickness d to pitch p of the liquid crystal is in the range from 0.50 to 0.95, preferably between 0.70 and 0.80. The pitch p is set by adding a certain weight fraction of a chiral additive to the nematic liquid crystal. This proportion depends on the type of liquid crystal and the chiral additive, and on the layer thickness d. It is also important that at least one of the orientation layers 8 or 9 aligns the adjacent liquid crystal molecules with an angle of attack greater than 5, preferably approximately 309 to 40 ". It should be noted that the orientation of the orientation layers 8 and 9 corresponds to the natural direction of rotation of the coincides with the chiral addition of doped liquid crystal 5.
Furthermore, the layer thickness d should be less than 10 glue and the total twist 4 within the display cell should be between 1800 and 360 ", preferably between 240 and 300. This ensures that the characteristic curve of the display, ie the transmission curve when the operating voltage is applied, is sufficiently steep and the range of bistable behavior is so narrow that with operating voltages outside this range using the usual multiplex method (cf.
e.g. IEEETrans. El. Dev., Vol. ED-21, No. 2, Feb. 1974, pages 146-155) can be controlled. It was found that the switching times within this range are at least a hundred times longer than outside. The characteristic curve of the display has a similar course to the curves in FIG. 2, the bistable behavior being recognizable by the negative slope of the curve (here curves 111 to VI). The mode of operation of the liquid crystal display according to the invention in transmission can now be explained as follows: The light linearly polarized by the linear polarizer 10 passes through the carrier plate 1 and strikes it at an angle to the liquid crystal aligned on the orientation layer 8.
Because of the total twist d) and the birefringent properties of the liquid crystal, the originally linearly polarized light is elliptically polarized, to be precise differently depending on the operating voltage applied. The orientation direction of the orientation layer 9 and the transmission axis of the rear linear polarizer 11 also form a certain angle. The elliptically polarized light emerging from the liquid crystal is either almost completely or hardly absorbed in the rear polarizer 11, depending on whether the main axis of the elliptically polarized light is perpendicular or parallel to the transmission axis of the polarizer 11.
An optimal contrast is achieved by a suitable choice of the above-mentioned angles of the orientation layers 8 and 9 and of the polarizers 10 and 11.
In reflection mode, the mode of operation is essentially the same as for transmission, only that the optimal contrast is determined by a suitable choice of the angle between the transmission axis of the front linear polarizer 10 and the orientation direction of the first orientation layer 8.
The invention has proven particularly useful for a reflective display cell with a layer thickness d of 7.6 μm and a total twist (t> of the liquid crystal of 270 ".
The ratio d / p is 0.75 here. The first orientation layer 8 is produced by oblique vapor deposition with SiO at an angle of 5 to the plate plane and aligns the adjacent liquid crystal molecules with an angle of attack of 28 to the plate plane. The transmission axis of the front polarizer 10 and the orientation direction of the orientation layer 8 form an angle of approximately 30. The second orientation layer 9 is a rubbed polymer layer and gives an angle of attack of 1 ".
However, an orientation layer similar to the first is also possible. The liquid crystal 5 consists of the nematic mixture ZLI-1840 from Merck, FRG, and 2.05 percent by weight of the chiral additive cholesteryl nonanoate. This liquid crystal has a positive dielectric anisotropy of + 12.2 and a birefringence anisotropy of 0.15. The temperature range extends from 258 K to 363 K, the viscosity is 1.18 104 m2 / s at 273 K and - 10- mê / s at 293 K.
This display cell is used to control 96 lines using the usual multiplex method. The operating voltages are 1.90 V for the non-activated state (dark) and 2.10 V for the activated state (light).
The display is completely achromatic in the light state and deep blue in the dark state. If in addition an optical delay plate, such as. B. a / 4 plate, is used between the front linear polarizer 10 and the front support plate I, the color of the display can be changed accordingly. It has an excellent viewing angle regardless of the direction of illumination. The display's on and off times are 0.4 s at 296 K.