CH640954A5

CH640954A5 - Fluessigkristall-anzeigevorrichtung.

Info

Publication number: CH640954A5
Application number: CH338279A
Authority: CH
Inventors: Akio Mukoh; Hidetoshi Abe; Hideaki Kawakami; Yoshiharu Nagae; Hirosada Morishita; Eiji Kaneko
Original assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1978-04-10
Filing date: 1979-04-10
Publication date: 1984-01-31
Also published as: DE2913753A1; US4278328A; GB2020841B; JPS54134452A; GB2020841A

Description

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkristall-Anzeigevorrich-tung nach dem Gast-Wirt-Prinzip, wobei eine Flüssigkristallschicht zwischen zwei Substraten angeordnet ist, von denen jedes mit einer Elektrode zum Anlegen eines elektrischen Feldes an die Flüssigkristallschicht versehen ist.

Es ist bekannt, dass das Anlegen eines elektrischen Feldes an ein Gemisch aus einem flüssigen nematischen Wirtskristallmaterial und einem pleochroitischen Gastfarbstoff bewirkt, dass sich die Moleküle des Gastfarbstoffs auf das elektrische Feld ausrichten und dass es mit Hilfe dieser Erscheinung möglich ist, die Absorption von einfallendem Licht durch die Gastmoleküle zu regeln. Diese Gast-Wirt-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, bei der die vorstehend beschriebene Erscheinung messbar gemacht wird, wurde von G.H. Heilmeiyer und L.A. Zanoni in «Applied Physics Letters» 13,91,1968, vorgeschlagen. Zu dieser bekannten Vorrichtung gehören ein Polarisator, ein flüssiges Kristallmaterial, bei dem das Dipolmoment in Richtung der Längsachse des Moleküls verläuft, d.h. das eine sogenannte positive dielektrische Anisotropie aufweist, ein mit dem flüssigen Kristallmaterial gemischter pleochroitischer Farbstoff sowie zwei durchsichtige Elektroden zum Anlegen eines elektrischen Feldes an das flüssige Kristallmaterial bzw. den Flüssigkristall. Beim Fehlen eines elektrischen Feldes sind die Farbstoffmoleküle regellos gelagert, und sie absorbieren eine bestimmte Wellenlängenkomponente des von dem Polarisator durchgelassenen einfallenden Lichtes, so dass farbiges Licht erzeugt bzw. ein Dunkelzustand herbeigeführt wird. Beim Anlegen eines elektrischen Feldes an den Flüssigkristall richten sich die Moleküle des Farbstoffs parallel zu dem elektrischen Feld aus, und das Gleiche gilt für die Moleküle des Flüssigkristalls; auf diese Weise wird farbloses Licht erzeugt bzw. der Hellzustand herbeigeführt. Jedoch liefert diese bekannte Vorrichtung eine ausreichende Helligkeit, und der anwendbare Betrachtungswinkel wird durch die Verwendung des Polarisators begrenzt.

Ausser diesen bekannten Vorrichtungen wurden auch bereits andere Gast-Wirt-Anzeigevorrichtungen vorgeschlagen, bei denen eine schraubenlinienförmige Molekularord-nungsstruktur (ein cholesterischer Zustand) in einem nematischen Flüssigkristall durch Zusetzen eines optisch aktiven Materials herbeigeführt wird-. Solche Gast-Wirt-Flüssigkri-stall-Anzeigevorrichtungen, bei denen kein Polarisator verwendet wird, sind in den US-PSen 3 833 287 und 3 837 730 beschrieben. Ferner nehmen bei diesen bekannten Vorrichtungen die Molekülachsen des in dem Wirtsmaterial gelösten pleochroitischen Gastfarbstoff eine schraubenlinienförmige Molekularordnung entsprechend der schraubenlinienförmi-gen Molekularordnung des Wirtsmaterials an. Hierbei ist die Schraubenachse auf die Elektrode gerichtet, d.h. sie verläuft parallel zu dem angelegten elektrischen Feld.

Eine cholesterische Flüssigkristallphase, bei der die Schraubenachse der schraubenlinienförmigen Molekularord-nungsstruktur parallel zu dem angelegten elektrischen Feld verläuft, wird als Grandjean-Zustand bezeichnet. Beim Fehlen eines elektrischen Feldes werden die Gast- und Wirtsstoffe in den Grandjean-Zustand gebracht, und hierbei absorbiert das Gastmaterial einfallendes Licht, so dass die Gast-

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und Wirtsmaterialien in einen relativ dunklen Zustand gebracht werden. Wird dagegen ein elektrisches Feld angelegt, wird die schraubenlinienförmige Ordnung oder Verwin-dung der Moleküle umgekehrt, so dass die Gast- und Wirtsstoffmoleküle parallel auf das elektrische Feld ausgerichtet werden. Hierbei wird das einfallende Licht durch das Gastmaterial kaum mehr absorbiert, so dass sowohl das Gastmaterial als auch das Wirtsmaterial in einen relativ hellen Zustand gebracht werden.

Ausser dem beschriebenen Grandjean-Zustand gibt es eine weitere cholesterische Flüssigkristallphase, bei der die Schraubenachse der schraubenlinienförmigen Molekularord-nungsstruktur im rechten Winkel zu dem angelegten elektrischen Feld verläuft. Diese Phase wird gewöhnlich als «fokalkonischer» Zustand bezeichnet; eine Darstellungszelle mit steuerbaren Gast- und Wirtsstoffen, die eine cholesterische Phase aufweisen und sich in einen fokalkonischen Zustand bringen lassen, wenn kein elektrisches Feld wirksam ist, ist bereits bekannt. Aus einer Arbeit mit dem Titel «New absorp-tive mode reflective liquid-crystal display device» von Donald L. White und Gary N. Taylor (Journal of Applied Physics, Bd. 45, Nr. 11, November 1974, S. 4718-4723) ist das folgende bekannt: Die Gast- und Wirtsstoffe, die sich in einem Grandjean-Zustand und einem fokalkonischen Zustand befinden können, wenn bei ihrem Ausgangszustand kein elektrisches Feld wirksam ist, machen beim Anlegen eines elektrischen Feldes einen Phasenübergang in eine sogenannte nematische Phase oder einen homöotropischen Zustand durch, bei dem die Gast- und Wirtsmoleküle parallel zu dem elektrischen Feld ausgerichtet sind. Die Übergangsspannung VT, die angelegt werden muss, um den Übergang aus dem Grandjean-Zustand oder dem fokalkonischen Zustand in den homöotropen Zustand herbeizuführen, ergibt sich aus der Gleichung Vt = 1,39 D/P, in der P die Ganghöhe der schraubenlinienförmigen Molekülarordnungsstruktur für den Fall bezeichnet, dass die Gast- und Wirtsstoffe eine cholesterische Phase haben, während D den Spalt der Darstellungszelle bezeichnet. Aus der angezogenen Arbeit ergibt sich ferner, dass der Phasenübergang aus dem Grandjean-Zustand in den homöotropen Zustand bezüglich des Kontrastverhältnisses der Darstellungszelle dem Phasenübergang aus dem fokalkonischen Zustand in den homöotropischen Zustand überlegen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gast-Wirt-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung zu schaffen, die sich im Vergleich zu bekannten Vorrichtungen mit einer niedrigeren Spannung betreiben lässt.

Ferner soll eine solche Vorrichtung geschaffen werden, bei der eine chiralnematische Verbindung als optisch aktives Material verwendet wird und bei der ein Flüssigkristall den fokalkonischen Zustand annimmt, wenn kein elektrisches Feld wirksam ist. Schliesslich soll eine Vorrichtung der genannten Art geschaffen werden, bei der die Schraubenganghöhe beim fokalkonischen Zustand des Flüssigkristalls zwischen einem Drittel der Dicke der Flüssigkristallschicht und der gesamten Dicke liegt.

Erfindungsgemäss ist diese Aufgabe durch die Schaffung einer Gast-Wirt-Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gelöst, die eine Gast-Wirt-Flüssigkristallschicht aufweist, welche zwischen zwei Substraten angeordnet ist, von denen jedes mit einer Elektrode zum Anlegen eines elektrischen Feldes an die Flüssigkristallschicht versehen ist; gemäss der Erfindung weist jede Elektrode eine Fläche auf, die in Berührung mit der Flüssigkristallschicht steht, und diese Flächen sind einer Behandlung derart unterzogen worden, dass sie die damit in Berührung stehenden Flüssigkristallmoleküle so ausrichten, dass ihre Längsachsen im rechten Winkel zu den Elektrodenflächen verlaufen; die Flüssigkristallschicht enthält a) einen nematischen Flüssigkristall mit einer positiven dielektrischen Anisotropie, b) ein optisch aktives Material, durch das der nematische Flüssigkristall durch einen Phasenübergang in einen cholesterischen Zustand überführt wird, sowie c) einen pleochroitischen Farbstoff, der beim Fehlen eines elektrischen Feldes auf die Flüssigkristallschicht fallendes Licht absorbiert, und hierbei liegt die Ganghöhe im cholesterischen Zustand zwischen einem Drittel der Dicke der Flüssigkristallschicht und der gesamten Dicke.

Wird bei der erfindungsgemässen Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung zunächst kein elektrisches Feld an die Flüssigkristallschicht angelegt, weist die Schicht eine schraubenlinienförmige Molekularordnungsstruktur auf, d.h. sie befindet sich im sogenannten-cholesterischen Zustand bzw. genauer gesagt im fokalkonischen Zustand, und ein pleochroitischer Gastfarbstoff absorbiert einfallendes Licht, um den Dunkelzustand herzustellen. Beim Anlegen eines elektrischen Feldes an die Flüssigkristallschicht werden die Moleküle der Schicht zusammen mit den Molekülen des pleochroitischen Farbstoffs parallel zu dem Feld ausgerichtet, um eine homöotropische Molekularordnung herzustellen, die einer nematischen Flüssigkristallphase entspricht. Hierbei wird das einfallende Licht kaum mehr von den Farbstoffmolekülen absorbiert, so dass ein klarer oder heller Zustand herbeigeführt wird. Als fokalkonischer Zustand wird im folgenden der Zustand bezeichnet, bei dem der verwendete Farbstoff eine charakteristische Färbung zeigt und der dadurch herbeigeführt wird, dass die Elektrodenflächen einer Behandlung derart unterzogen worden sind, dass sie die damit in Berührung stehenden Flüssigkristallmoleküle im rechten Winkel auf die Elektrodenflächen ausrichten.

Es wurden Versuche durchgeführt, um die Übergangsspannung zu ermitteln, die aufgebracht werden muss, wenn bei einem Flüssigkristall ein Phasenübergang vom Grandjean-Zustand in den homöotropischen Zustand oder aus dem fokalkonischen Zustand in den homöotropen Zustand herbeigeführt werden soll; hierbei hat es sich gezeigt, dass man für den Übergang aus dem fokalkonischen Zustand in den homöotropen Zustand eine niedrigere Spannung benötigt als für den Übergang aus dem Grandjean-Zustand in den homöotropen Zustand. Daher lässt sich eine Darstellungsvorrichtung mit einer Flüssigkristallschicht, die sich anfänglich im fokalkonischen Zustand befindet, mit einer niedrigeren Spannung betreiben als eine Vorrichtung, bei der sich die Flüssigkristallschicht anfänglich im Grandjean-Zustand befindet.

Ferner wurde die Beziehung zwischen der Ganghöhe bei einem Flüssigkristall mit einer schraubenlinienförmigen Molekularordnungsstruktur, d.h. der Ganghöhe der sogenannten fokalkonischen Flüssigkristallphase, und der Speicherwirkung des Flüssigkristalls untersucht. Unter der Speicherwirkung wird im folgenden die Zeit verstanden, die ein Flüssigkristall, benötigt, um in seinen ursprünglichen fokalkonischen Zustand zurückzukehren, wenn eine an den Flüssigkristall angelegte Spannung auf den Wert Null verringert wird, nachdem ein Phasenübergang aus dem fokalkonischen Zustand in den homöotropen Zustand herbeigeführt worden ist. Man kann feststellen, dass die Empfindlichkeit für eine an die Flüssigkristallschicht angelegte Spannung um so höher ist, je geringer die Speicherwirkung ist. Die Untersuchungen haben zu dem Ergebnis geführt, dass der Flüssigkristall eine hervorragende Empfindlichkeit zeigt, wenn die genannte Ganghöhe einen bestimmten Wert überschreitet. Beispielsweise muss bei einer Flüssigkristallschicht mit einer Dicke von 10 Mikrometer die Ganghöhe mehr als 3 Mikrometer betragen. Der Ausdruck «Ganghöhe» bezeichnet im folgenden eine Strecke, innerhalb welcher Moleküle des Flüssigkristalls, die eine vorbestimmte Richtung haben, in einer cholesterischen flüssigen Kristallphase um 360° gedreht werden.

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Wie erwähnt, wird ein optisch aktives Material verwendet, um einen Phasenübergang aus einer nematischen Flüssigkristallphase in eine cholesterische Flüssigkristallphase herbeizuführen. Hierbei kann die Ganghöhe der cholesterischen Phase mit Hilfe der Konzentration des optisch aktiven Materials geregelt werden. Chiralnematische Verbindungen, wie sie gemäss der Erfindung vorgeschlagen werden, ermöglichen es, die Ganghöhe auf einen Wert in einem vorbestimmten Bereich festzulegen, wobei im Vergleich zu Steroidverbindun-gen eine geringere Konzentration erforderlich ist. Ferner besteht eine Beziehung zwischen der Konzentration des optisch aktiven Materials und der Übergangsspannung, die benötigt wird, um einen Übergang aus der cholesterischen Phase in die nematische Phase herbeizuführen, und diese Übergangsspannung verringert sich, wenn die Konzentration des optisch aktiven Materials verringert wird. Soll eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit einer niedrigeren Spannung betrieben werden, ist es somit erforderlich, die Konzentration des optisch aktiven Materials zu verringern. Allerdings weisen die meisten optisch aktiven Materialien eine Drehkraft auf, die zu gering ist, um dem gemäss der Erfindung erforderlichen Ganghöhenbereich zu entsprechen. Daher ist es erforderlich, eine grosse Menge des optisch aktiven Materials zuzusetzen, um eine erhebliche Herabsetzung des Betriebstemperaturbereichs des Flüssigkristalls zu erreichen. Die Verwendung chiralnematischer Verbindungen ermöglicht es, diesen Nachteil zu vermeiden und bei Zugabe einer relativ kleinen Menge einen grossen Betriebstemperaturbereich des Flüssigkristalls aufrechtzuerhalten. Unter einem optisch aktiven Material wird im folgenden ein Material verstanden, bei dem die Polarisationsebene von linear polarisiertem Licht gedreht wird, wenn das Licht durch das Material hindurchgeleitet wird.

Weitere Untersuchungen bezogen sich auf die Beziehung zwischen dem Kontrastverhältnis eines Gast-Wirt-Flüssigkri-stallmaterials bei einer erfindungsgemässen Vorrichtung und der Ganghöhe sowie auf die Beziehung zwischen der Übergangsspannung und der Ganghöhe. Das Kontrastverhältnis verringert sich etwas, wenn die Ganghöhe vergrössert wird. Es hat sich jedoch bestätigt, dass sich ein für praktische Zwecke ausreichendes Kontrastverhältnis selbst dann erreichen lässt, wenn die Ganghöhe einen bestimmten Wert überschreitet.

Bei einer Vergrösserung der Ganghöhe verringert sich die Übergangsspannung, und sie wird in einem über einem bestimmten Wert liegenden Ganghöhenbereich konstant. Beispielsweise entspricht bei einer Flüssigkristallschicht mit einer Dicke von 10 Mikrometer der vorbestimmte Wert etwa einem Drittel der Dicke der Schicht.

Zwar ist aus den vorstehenden Ausführungen ersichtlich, dass die Ganghöhe über einem vorbestimmten Wert liegen muss, doch hat die erfindungsgemässe Flüssigkristallschicht solche Eigenschaften, dass sie anfänglich nicht in den fokalkonischen Zustand übergehen kann, wenn die Ganghöhe grösser ist als die Dicke der Flüssigkristallschicht. In diesem Fall befindet sich die Flüssigkristallschicht anfänglich in einem homöotropen Zustand, so dass sie für die Zwecke der Erfindung nicht brauchbar ist. Somit entspricht die Obergrenze der Ganghöhe der Dicke der Flüssigkristallschicht.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. lAund 1B jeweils eine Darstellung eines cholesterischen Flüssigkristalls sowie der Orientierung und der Ganghöhe der Kristallmoleküle;

Fig. 2A, 2B und 2C jeweils einen Schnitt zur Darstellung eines Grandjean-Zustandes bzw. eines fokalkonischen Zustandes bzw. eines homöotropen Zustandes eines Gast-Wirt-Flüssigkristallmaterials ;

Fig. 3A, 3B und 3C jeweils einen Schnitt zur Darstellung der Zellenkonstruktion einer Gast-Wirt-Flüssigkristall-Anzei-gevorrichtung nach der Erfindung;

Fig. 4 eine graphische Darstellung der elektro-optischen Eigenschaften des Übergangs eines Gast-Wirt-Materials aus der cholesterischen Phase in die nematische Phase;

Fig. 5 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Übergangsspannung und der Ganghöhe bei der cholesterischen Phase eines Gast-Wirt-Materials sowie der Beziehung zwischen der Lichtabsorption und der Ganghöhe;

Fig. 6 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Konzentration des optisch aktiven Materials und der Ganghöhe der cholesterischen Phase in mehreren Fällen, in denen eine chiralnematische Verbindung bei drei Arten von nematischen Flüssigkristallen dem optisch aktiven Material zugesetzt wird; und

Fig. 7 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Konzentration des optisch aktiven Materials und der Ganghöhe der cholesterischen Phase in Fällen, in denen bei drei Arten von nematischen Flüssigkristallen dem optisch aktiven Material eine Steroidverbindung zugesetzt wird.

Ein gemäss der Erfindung verwendetes Gast-Wirt-Flüssigkristallmaterial zeigt im Anfangszustand ohne das Vorhandensein eines angelegten elektrischen Feldes einen cholesterischen Phasenzustand. Gemäss Fig. 1A und 1B, wo ein chole-sterischer Flüssigkristall dargestellt ist, setzt sich der cholesterische Flüssigkristall aus mehreren Schichten zusammen, von denen jede Flüssigkristallmoleküle 1 enthält, deren Längsachsen 3 zueinander parallel ausgerichtet sind, und die Richtungen der Längsachsen 3 der Moleküle sind längs einer Schraubenachse 2 um Winkelbeträge gegeneinander versetzt. Die Ganghöhe eines cholesterischen Flüssigkristalls entspricht der Strecke, längs welcher die Richtung der Längsachsen der Moleküle eine Drehung um 360° erfahren; die Ganghöhe lässt sich mit Hilfe einer «keilförmigen Zelle» ermitteln, die derjenigen ähnelt, welche in einem Artikel von R. Cano (Bull. Soc. Fr. Mineral Cristallogr., 91,20,1968) beschrieben ist.

Ein erfindungsgemässer Gast-Wirt-Flüssigkristall enthält a) einen nematischen Flüssigkristall mit einer positiven dielektrischen Anisotropie, b) ein optisch aktives Material, durch das der nematische Flüssigkristall in eine cholesterische Phase gebracht wird, und c) einen pleochroitischen Farbstoff, so dass sich der Kristall anfänglich in einer cholesterischen Phase befindet, bei der ein Grandjean-Zustand gemäss Fig.2A vorhanden ist, bei welchem die Schraubenachse parallel zu einem angelegten elektrischen Feld verläuft; Fig.2B zeigt eine fokalkonische Anordnung, bei der sich die Schraubenachse im rechten Winkel zu einem angelegten elektrischen Feld erstreckt; in beiden Fällen befindet sich der Kristall in einem lichtundurchlässigen milchigen Zustand, so dass er auftreffendes Licht streut. Legt man an den Flüssigkristall ein elektrisches Feld an, werden die Moleküle 1 des Flüssigkristalls parallel zu dem elektrischen Feld ausgerichtet, und zwar zusammen mit den Molekülen 4 des pleochroitischen Farbstoffs, wie es in Fig.2C gezeigt ist. Mit anderen Worten, der Flüssigkristall geht aus der cholesterischen Phase in eine nematische Phase über, wobei er den sogenannten homöotropen Zustand annimmt. Wie erwähnt, wird bei der erfindungsgemässen Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung von der fokalkonischen Struktur Gebrauch gemacht. Um den fokalkonischen Zustand herbeizuführen, werden die in Berührung mit dem Flüssigkristall stehenden Flächen der Elektroden 7 einer Behandlung derart unterzogen, dass die Längsachsen 3 der Flüssigkristallmoleküle 1 in Berührung mit den Elektrodenflächen im rechten Winkel auf die Elektrodenflächen ausgerichtet werden. Die Behandlung zum Erzeugen dieser Orientierungswirkung kann mit Hilfe verschiedener Stoffe durchgeführt werden, zu denen Dimethyldichlorsilan

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gehört, ferner eine Siliconverbindung, z.B. Siliconfett oder Polymethylphenylsiloxan, Lecithin, oberflächenaktive Mittel vom Fluor- oder Phosphortyp, ein Metalloxid, z.B. Zirkon-oxid oder Yttriumoxid, ein Metallfluorid, z.B. Calciumfluorid oder Cerfluorid, sowie Silankopplungsmittel. Dabei wird die 5 Verwendung von oberflächenaktiven Mitteln vom Fluortyp, Lecithin und Metalloxiden bevorzugt.

Steroidverbindungen, chiralnematische Verbindungen, Terpenoid usw. können als optisch aktive Materialien verwendet werden, um einen nematischen Flüssigkristall in einen 10 cholesterischen Phasenzustand zu bringen. Gemäss der Erfindung werden insbesondere die chiralnematischen Verbindungen auf eine noch zu erläuternde Weise verwendet.

Fig. 3A, 3B und 3C zeigen jeweils eine Ausführungsform einer erfindungsgemässen Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung. '5 Zu jeder dieser Vorrichtungen gehören zwei durchsichtige Substrate 6 und zwei durchsichtige Elektroden 7. Soll die Anzeigevorrichtung eine Reflexion herbeiführen, wird eines der Substrate oder eine der Elektroden aus einem reflektierenden Material hergestellt. Ferner enthält jede Vorrichtung 20 zwei Orientierungsfilme 9, zwei Isolierfilme 10 und Abstandhalter 11. Zu einer erfindungsgemässen Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gehören mindestens eine durchsichtige Elektrode 7, die auf mindestens einem der durchsichtigen Substrate 6 aus Glas angeordnet und mit dem gewünschten 25 Muster versehen ist, sowie Abstandhalter 11, mittels welcher die beiden Elektrodenflächen in paralleler Lage und durch einen Abstand voneinander getrennt gehalten werden. Man kann Zellenspalte mit einer Breite von 3-100 Mikrometer verwenden, wobei aus praktischen Gründen eine Zellenspalt- 30 breite von 15 Mikrometer bevorzugt wird.

Fig. 4 veranschaulicht die jeweils angelegte elektrische Spannung über der Lichtdurchlässigkeit bei einem Phasenübergang aus dem Grandjean-Zustand bzw. dem fokalkonischen Zustand in den homöotropen Zustand. Beim Fehlen eines elektrischen Feldes zeigt das Gast-Wirt-Material sowohl im Grandjean-Zustand als auch im fokalkonischen Zustand eine charakteristische Färbung. Wird ein elektrisches Feld angelegt, geht das Gast-Wirt-Material aus dem betreffenden Ausgangszustand in den homöotropen Zustand über, und hierbei wird das Material durchsichtig. Wie im folgenden erläutert, ist die Übergangsspannung VFh, die angelegt werden muss, um einen Phasenübergang aus dem fokalkonischen Zustand in den homöotropen Zustand herbeizuführen, niedriger als die Übergangsspannung Vgh für einen Phasenübergang aus dem Grandjean-Zustand in den homöotropen Zustand.

Ein nematischer Flüssigkristall mit einer positiven dielektrischen Anisotropie, wie er gemäss der Erfindung verwendet wird, kann aus verschiedenen Arten von Materialien ausgewählt werden, die innerhalb eines bestimmten Arbeitstemperaturbereichs einen nematischen Phasenzustand annehmen. Ein nematischer Flüssigkristall mit einer negativen dielektrischen Anisotropie ist dagegen nur schwer zu veranlassen, im Ruhezustand in einen stabilen fokalkonischen Zustand überzugehen, und häufig wird bei einem solchen Kristall eine Treiberspannung VH benötigt, die einem Mehrfachen von 10 V entspricht.

Als Flüssigkristall mit positiver dielektrischer Anisotropie lassen sich verschiedene Stoffe verwenden, die in der folgenden Tabelle 1 zusammengestellt sind und zu denen auch Abkömmlinge dieser Stoffe gehören.

Typ Beispiel

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ßipbenyltyp rOOx

%

Estertyp a-0-coo-Q-x

X-Q-COO-Q- R

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Schiffbasetyp

R-^y~CH = N-fV X X-^^-CH = N-Or

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Thioestertyp

R-Q- COS-Q-X

Tabelle I

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Typ

Beispiel

r-€K>x - H!X>x

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Pyrimidintyp

R-O0-x- r<H>x

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Terphenyltyp

R-^^-C00^y-C00-^\-X

7

Diestertyp

X-^^COO-^^-COO-^^-R

r-{3-?^~O~C00~O~x

W oco

8.

Biphenylestertyp rCK>coo-G-x

X00-°00-0"R

9

Phenylcyclohexantyp

R-(î>-0-x

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Cyclohexylbenzoattyp

R-^H^COO-^^-X R-^H^-COO-^^-R '

R bezeichnet CnH2n+1 oder CvH2n+ iO und X bezeichnet NO2 oder CN oder ein Halogen.

Bei allen in der Tabelle 1 genannten Stoffen mit Ausnahme des Schiffsbasistyps in der dritten Zeile handelt es sich um Flüssigkristalle, die eine weisse Färbung zeigen. Zur Verwendung bei einem erfindungsgemässen Flüssigkristall werden der Diphenyltyp, der Phenylcyclohexantyp und der Cyclohexylbenzoattyp gegenüber allen übrigen bevorzugt.

Ferner kann man einen Flüssigkristall vom Azoxy-, Azo-, Schiffsbasis-, Pyrimidin-, Diester- oder Biphenylester-Typ mit einer negativen dielektrischen Anisotropie verwenden, wenn man das Material mit einem eine positive dielektrische Anisotropie aufweisenden Flüssigkristall oder dessen Verbindungen mischt, so dass insgesamt eine positive dielektrische Anisotropie vorhanden ist.

Gemäss der Erfindung wird eine chiralnematische Verbindung, z.B. eine Verbindung, in die eine optisch aktive Gruppe eingeführt ist (2-MethylbutyI-Gruppe, 2-Methylbutoxy-Gruppe, 3-Methylpentyl-Gruppe, 3-Methylpentoxy-Gruppe, 4-Methylhexyl-Gruppe, 4-Methylhexoxy-Gruppe oder dergleichen) in einen nematischen Flüssigkristall eingeführt, um als optisch aktives Material verwendet zu werden. Die vorstehende Verbindung unterscheidet sich von einer Steroidver-50 bindung, d.h. einer Cholesterinverbindung. Zu den weiterhin gemäss der Erfindung verwendbaren optisch aktiven Materialien gehören Alkoholabkömmlinge, z.B. 1-Menthol- oder d-Borneol, Ketonabkömmlinge wie d-Kampher oder 3-Methylcyclohexanon, Carboxylsäureabkömmlinge wie d-55 Citronellsäure oder 1-Kamphersäure, Aldehydabkömmlinge wie d-Citronellal, Alkenabkömmlinge wie d-Limonen, sowie andere Amin-, Amid- und Nitrilabkömmlinge. Diese optisch aktiven Stoffe sind in der japanischen Patentanmeldung 98005/75 bzw. der japanischen Offenlegungsschrift 45546/76 60 genannt, die der US-Patentanmeldung 498799 vom 14.

August 1974 entsprechen.

Ein optisch aktives Material der vorstehend genannten Art wird einem nematischen Flüssigkristall in einer solchen Konzentration zugesetzt, dass die Ganghöhe des Flüssigkri-°5 stallgemisches im fokalkonischen Zustand einem Drittel der Dicke der Flüssigkristallschicht bis zur gesamten Dicke bzw. der Grösse des Zellenspaltes entspricht. Die Konzentration des optisch aktiven Materials richtet sich nach der Art des

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verwendeten nematischen Flüssigkristalls und dem gewählten pleochroitischen Farbstoff, muss jedoch mindestens 1 Gew.-% des Gemisches entsprechen. Verringert man die Konzentration des optisch aktiven Materials, lässt sich die Flüssigkristallzelle mit einer niedrigeren Spannung betreiben. Ausserdem bewirkt das optisch aktive Material eine Einengung des Temperaturbereichs, innerhalb dessen sich das Flüssigkristallgemisch im Flüssigkristallzustand halten lässt. Soll der Temperaturbereich nicht eingeengt werden, darf die Konzentration des optisch aktiven Materials 10 Gew.-% nicht überschreiten.

Gemäss der folgenden Tabelle 2 können im Rahmen der

Erfindung zahlreiche Farbstoffe als pleochroitische Farbstoffe verwendet werden. Der gewünschte Farbstoff wird aus diesen Farbstoffen im Hinblick auf seine Kompatibilität mit dem Flüssigkristall ausgewählt, ferner unter Berücksichtigung des Ordnungsparameters S, der Wellenlänge, bei der eine maximale Lichtmenge absorbiert wird, sowie der Stabilität. Zwar richtet sich die Konzentration des Farbstoffs nach seinem Absorptionsspektrum, dem Lichtabsorptionskoeffizienten und der Breite des Zellenspaltes, doch muss eine Konzentration von 0,1 Gew.-% überschritten werden; insbesondere wird eine Konzentration im Bereich von 0,5-5,0 Gew.-% bevorzugt.

Tabelle 2

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C2H5"O"CH=N"O"N=N*Q"N=CK"O"0C2H5

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BrtD^H=CH"^N(CH3)2

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CKX>

15

ri ^

o.2rf s n=n-/\-n(ch3)2

16.

°2\r^ s

\—N=N-^ ^-N(C2H5)2

H3C

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0=^^= N-^r^y-N(CH3)2

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y=J y=7~NH^c(cH3)2

l \-N = N -f/ \-N=N-/ VNH

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OO'—Çt*.

V, 0

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(CH-CH /"f S^-n/ xç-N-c2H5

c2h5 0

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QM^.N=n_0.N ( CH3 ) 2

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0=/\=0

-H0"Ö~NHhO"0C9Hi9

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X-QnhhQ °\/°

ho nh_^3~x x = -c2h5

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Gleiche Strukturformel wie unter 23 x = -oc5hi;l

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Gleiche' "Strukturformel wie unter 23

x = -n(ch3)2

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Gleiche Strukturformel wie unter 23

x '« -C4H9

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Der in Zeile 22 der Tabelle 2 genannte Anthraquinon-Farbstoff wird besonders bevorzugt, da er nur einer sehr geringen Schädigung durch Ultraviolettlicht ausgesetzt ist.

Im folgenden werden mehrere Ausführungsbeispiele der 20 Erfindung näher erläutert.

Ausführungsbeispiel 1

Vier Arten von nematischen Flüssigkristallen, von denen jeder eine positive dielektrische Anisotropie aufweist, und 25 zwar 4-Pentyl-4'-cyanbiphenyl, 4-Heptyl-4'-cyanbiphenyl, 4-Octoxy- 4'-cyanbiphenyl und 4-Heptylphenyl-4'-cyanbiphe-nyl, werden im Gewichtsverhältnis von 50:28:15:7 zu einer Masse gemischt, die sich im Temperaturbereich von 0 bis 60 °C im Flüssigkristallzustand halten lässt. Das 4-(2-Methyl- 20 butyl)-4'-cyanbiphenyl wird als optisch aktives Material der genannten Masse in einer Menge von 1 bis 20 Gew.-% zugesetzt. Ausserdem wird der in Zeile 19 der Tabelle 2 genannte Farbstoff als pleochroitischer Farbstoff der genannten Masse in einer Konzentration von 1 Gew.-% zugesetzt. Das so erhal- 35 tene Gemisch wird erhitzt, um es isotrop zu machen, und dann abgekühlt; die Erhitzung und Abkühlung wird wiederholt, um den Farbstoff hinreichend zu lösen. Das Flüssigkristallgemisch wird in eine Zelle der in Fig. 3 A dargestellten Art eingeführt, zu der zwei durchsichtige Elektroden gehören, A0 deren einander zugewandte Flächen mit einem oberflächenaktiven Mittel vom Fluor-Typ beschichtet sind, z.B. dem von der Sumitomo 3M Co. unter der Bezeichnung «FX-161» auf den Markt gebrachten Erzeugnis; die Breite des Zellenspaltes beträgt 10 Mikrometer. 45

Wenn die Konzentration des 4-(2-Methylbutyl)-4'-cyanbi-phenyls unter 1,3 Gew.-% liegt, überschreitet die Ganghöhe des Flüssigkristallgemisches den Wert von 10 Mikrometer. Hierbei neigt das Gemisch dazu, den homöotropen Zustand anzunehmen, und es lässt sich nur schwer in den fokalkoni- 50 sehen Zustand bringen. Aus diesem Grund muss man eine Ganghöhe wählen, die kleiner ist als die Dicke der Flüssigkristallschicht. Die Beziehung zwischen der Ganghöhe und der Übergangsspannung ist für die Zelle in Fig. 5 dargestellt. Die Übergangsspannung VFH verringert sich mit zunehmender 55 Ganghöhe, doch bleibt sie im Ganghöhenbereich oberhalb von 3,5 Mikrometer annähernd konstant. Mit anderen Worten, wenn man eine Ganghöhe wählt, die über 3,5/10 liegt, d.h. die nahezu einem Drittel der Dicke des Flüssigkristallgemisches entspricht, nimmt die Übergangsspannung einen 60 niedrigen Wert an, so dass sich die Zelle mit einer niedrigen Spannung betreiben lässt. Ferner haben Untersuchungen bezüglich der Lichtabsorption AF bei einer bestimmten Wellenlänge Xmax von 624 nm, bei welcher der pleochroitische Farbstoff ein Absorptionsmaximum erreicht, bei einer Flüs- 05 sigkristallzelle, die einen fokalkonischen Zustand annimmt, gezeigt, dass die Absorption AF durch die Ganghöhe kaum beeinflusst wird. In Fig. 5 ist die Absorption beim homöotropen Zustand bei AH dargestellt. Somit bezeichnet die Differenz AF- Ah den Kontrast der Zelle. Liegt die Ganghöhe über einem Drittel der Dicke der Flüssigkristallschicht, wird der Wert von AF- AH auf den Bereich von 0,8 bis 1,1 beschränkt. Somit lässt sich eine Flüssigkristallzelle mit einer Ganghöhe über einem Drittel der Dicke der Flüssigkristallschicht mit einer niedrigen Spannung betreiben, und sie liefert einen für praktische Zwecke brauchbaren Kontrast. Bei einer Zelle, die keinen pleochroitischen Farbstoff enthält, beträgt die Absorption AF weniger als 0,5, und die Differenz Af — Ah wird kleiner als 0,4. Somit lässt sich bei einer solchen Zelle kein ausreichender Kontrast erzielen. Gemäss der vorstehenden Beschreibung ist durch die Erfindung eine praktisch brauchbare Gast-Wirt-Darstellungsvorrichtung geschaffen worden.

Ausführungsbeispiel 2

Ein Flüssigkristallgemisch entsprechend dem Ausführungsbeispiel 1, das das optisch aktive Material in einer Konzentration von 5 Gew.-% und den pleochroitischen Farbstoff in einer Konzentration von 1 Gew.-% enthält, wird in zwei Zellen eingeführt, um einerseits eine Zelle zu bilden, die sich anfänglich im fokalkonischen Zustand befindet, und andererseits eine Zelle, die sich anfänglich im Grandjean-Zustand befindet. Durch Versuche wurde für jede Zelle die Beziehung zwischen der angelegten Spannung und der Lichtdurchlässigkeit ermittelt; die gemessenen Übergangsspannungen sind in der folgenden Tabelle 3 zusammengestellt.

Tabelle 3

Pleochroitischer Farbstoff Übergangsspannung VH Ausfüh- Zeilen-Nr. A.max fokalkonischer Grandjean-

rungsbei- in Tab. 2 (nm) Ausgangszu- Ausgangszu spiel stand stand

Nr. VFH Vgh

5

6,8

2

19

624

5,2

6,9

3

21

451

5,2

8,2

4

22

568

5,4

8,7

Ausführungsbeispiel 3

Bei einem Flüssigkristallgemisch gemäss dem Ausführungsbeispiel 2 wurde der pleochroitische Farbstoff durch den in Zeile 21 der Tabelle 2 genannten Farbstoff mit einem Absorptionsmaximum bei 451 nm ersetzt, und es wurden ähnliche Untersuchungen durchgeführt wie bei dem Ausführungsbeispiel 2. Die gemessenen Übergangsspannungen sind ebenfalls in der Tabelle 3 angegeben.

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Ausführungsbeispiel 4

Es wurde ein Flüssigkristallgemisch, bei dem der pleochroitische Farbstoff entsprechend dem Ausführungsbeispiel 2 durch den in Zeile 22 der Tabelle 2 genannten Farbstoff mit einem Absorptionsmaximum bei 568 nm ersetzt worden war, bei ähnlichen Versuchen verwendet. Die gemessenen Übergangsspannungen sind wiederum in der Tabelle 3 angegeben.

In der Tabelle 3 bezeichnet VFH die Übergangsspannung, die erforderlich ist, um einen Übergang aus der fokalkonischen Phase in die homöotrope Phase herbeizuführen, während VGh die Übergangsspannung bezeichnet, bei der ein Übergang aus dem Grandjean-Zustand in den homöotropen Zustand herbeigeführt wird. Fig. 4 zeigt die angelegte Spannung in ihrer Beziehung zur Lichtdurchlässigkeit bei den Ausführungsbeispielen 2, 3 und 4. Gemäss Fig. 4 und der Tabelle 3 ist die Übergangsspannung VH, bei der eine Zelle aus dem verfärbten Zustand in den durchsichtigen Zustand, d.h. aus dem cholesterischen in den homöotropen Zustand, übergeht, dann, wenn die Zelle anfänglich den fokalkonischen Zustand einnimmt, stets niedriger als dann, wenn sich die Zelle anfänglich im Grandjean-Zustand befindet. Mit anderen Worten, der Wert von VFH ist unabhängig von der Art des verwendeten pleochroitischen Farbstoffs niedriger als der Wert von VGh- In der Praxis ist die Betriebsspannung der Zelle um das 3- bis 5fache höher als der Wert von VFH.

Ausführungsbeispiel 5

Der Zweck dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, zu zeigen, dass gemäss der Erfindung eine chiralnematische Verbindung als optisch aktives Material besonders wirksam ist. Das schon genannte 4-(2-Methylbutyl)-4'-cyanbiphenyl, bei dem es sich um eine chiralnematische Verbindung handelt, und Cholesterinchlorid, das eine Steroidverbindung darstellt, wurden mit drei Arten von nematischen Flüssigkristallen (Proben 31,32 und 33) in unterschiedlichen Konzentrationen gemischt, um die Ermittlung der Beziehung zwischen der Konzentration des optisch aktiven Materials und der Ganghöhe des Flüssigkristallgemisches zu ermöglichen. Die verwendeten nematischen Flüssigkristalle sind im folgenden genannt:

Bei der Probe 31 handelt es sich in jeder Beziehung um die gleiche Flüssigkristallmasse, die bei dem Ausführungsbeispiel 1 verwendet wurde.

Probe 32:

4-Butyl-4'-cyanphenylbenzoat 27 Gew.-%

4-Äthoxy-4'-cyanphenylbenzoat 28 Gew.-%

4-Octyl-4'-cyanphenylbenzoat 22 Gew.-% 2-Methyl-4-(4-Butylbenzoyloxy)-4'-

cyanphenylbenzoat 23 Gew.-%

Probe 33 :

4-Methoxy-4'-äthylazoxybenzol 32 Gew.-%

4-Methoxy-4'-phenylazoxybenzol 48 Gew.-%

4-Butyl-4'-cyanphenylbenzoat 20 Gew.-%

Fig. 6 zeigt die Beziehung zwischen der Konzentration des optisch aktiven Materials und der Ganghöhe bei 3 Arten von Flüssigkristallgemischen, die eine chiralnematische Verbindung enthalten, während Fig. 7 die entsprechende Beziehung für eine Steroidverbindung enthaltende Gemische zeigt. Aus Fig. 6 und 7 ist ersichtlich, dass die chiralnematische Verbindung bei nematischen Flüssigkristallen einen cholesterischen Zustand bei einer niedrigeren Konzentration herbeiführt als die Steroidverbindung. Die Verwendung des optisch aktiven Materials in einer niedrigen Konzentration führt nicht zu einer Erniedrigung des Temperaturbereichs, in dem das Flüssigkristallgemisch im Zustand eines Flüssigkristalls gehalten wird, ermöglicht jedoch die Verwendung des Gemisches innerhalb eines grossen Temperaturbereichs.

Ausführungsbeispiel 6

Der in Zeile 22 der Tabelle 2 genannte Farbstoff vom Anthrachinon-Typ wurde in einer Konzentration von 5 Gew.-% den nematischen Flüssigkristallmassen (Proben 31, 32 und 33) sowie dem chiralnematischen Material zugesetzt, die bei dem Ausführungsbeispiel 5 verwendet wurden und einen cholesterischen Zustand annehmen; die so erhaltenen Gemische wurden in Zellen nach dem Ausführungsbeispiel 1 mit einem Zellenspalt von 10 Mikrometer eingeführt, um die Ermittlung der Beziehung zwischen der Konzentration der chiralnematischen Verbindung und der Ganghöhe zu ermöglichen und die Speicherwirkung zu erfassen. Bezüglich der Speicherwirkung sei bemerkt, dass Gemische, die beim Herabsetzen der angelegten Spannung auf Null nach dem Übergang aus dem fokalkonischen Zustand in den homöotropen Zustand die Fähigkeit haben, innerhalb von 3 sec in den fokalkonischen Zustand zurückzukehren, in der nachstehenden Tabelle 4 mit einem «0» bezeichnet sind, während Gemische, die hierfür mehr als 3 sec benötigen, mit einem «X» bezeichnet sind.

Tabelle 4

Konzentration Nematische Flüssigkristallmasse des optisch Probe 31 Probe 32 Probe 33

aktiven

Materials,

Gew.-%

Speicherwirkung

Gang- Speihöhe, cher-jj.m Wirkung

Gang- Speihöhe, cher-jim Wirkung

Ganghöhe |xm

2

0

5,5 0

4 0

6,4

5

x

2,7 x

2 0

3,2

10

x

1,4 x

1 x

1,6

Die Tabelle 4 lässt erkennen, dass die Gemische, bei denen die Ganghöhe über etwa 3 Mikrometer bzw. über einem Drittel der Dicke der Flüssigkristallschicht liegt, eine Speicherwirkung von weniger als 3 sec haben, so dass sie für einen statischen Betrieb geeignet sind.

Ausführungsbeispiel 7

Bei dem Ausführungsbeispiel 6 wurde der Zellenspalt innerhalb eines Bereichs von 6 bis 48 Mikrometer variiert, und die Konzentration des als chiralnematische Verbindung verwendeten 4-(4-Methylhexyl)-4'-cyanbiphenyls wurde so eingestellt, dass das Verhältnis zwischen der Ganghöhe des Flüssigkristallgemisches im cholesterischen Zustand und der Spaltbreite der Zelle bzw. der Dicke der Flüssigkristallschicht 1:1 bzw. 1:2 bzw. 1:3 bzw. 1:4 bzw. 1:5 bzw. 1:10 betrug. Die Beziehung zwischen der Ganghöhe und der Speicherwirkung bei diesen Zellen zeigt ebenfalls, dass bei einer Ganghöhe, die über einem Drittel der Breite des Zellenspaltes liegt, die Speicherwirkung unter 3 sec liegt. Ausserdem zeigt die Beziehung zwischen der Ganghöhe und der Übergangsspannung bei diesen Zellen, dass die Übergangsspannung höher wird, wenn man die Breite des Zellenspaltes vergrössert.

Ausführungsbeispiel 8

Als nematische Flüssigkristalle wurden die nachstehenden Massen vom Phenylcyclohexan-Typ (Probe 34) und vom Cyclohexylbenzoat-Typ (Probe 35) verwendet:

Probe 34:

4-Cyanphenyl-4'-propylcyclohexan 30 Gew.-%

4-Cyanphenyl-4'-pentylcyclohexan 35 Gew.-%

4-Cyanphenyl-4'-heptylcyclohexan 25 Gew.-%

4-Cyan-(4'-pentylcyclohexyl)-biphenyl 10 Gew.-%

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

o5

11

640 954

Probe 35 :

4-Cyanphenyl-4'-propylcyclohexylcarboxylat 25 Gew.-%

4-Cyanphenyl-4'-pentylcyclohexylcarboxylat 30 Gew.-% 4-Pentoxyphenyl-4'-propylcyclohexyl-

carboxylat 35 Gew.-%

4-Cyanphenyl-4'-butylbenzoat 10 Gew.-%

Als optisch aktives Material wurde den Flüssigkristallmassen (Proben 34 und 35) das genannte 4-(2-Methylbutyl)-4'-cyanbiphenyl in einer Konzentration von 1 Gew.-% zugesetzt. Die so erhaltenen Gemische nehmen einen cholesterischen Zustand an und haben eine Ganghöhe von 4,4 bzw. 7,8 Mikrometer. Ferner wurde der Farbstoff nach Zeile 26 der Tabelle 2, der ein Absorptionsmaximum bei 557 nm hat, in einer Konzentration von 2 Gew.-% zugesetzt und in den genannten cholesterischen Flüssigkristallgemischen gelöst. Jedes Gemisch wurde in eine Reflexionszelle mit einem Zellenspalt von 10 Mikrometer eingeführt, zu der eine durchsichtige Elektrode gehörte, deren Innenfläche mit Lecithin behandelt oder mit einem Yttriumoxidfilm beschichtet worden war. Wird eine Treiberspannung von 10 V angelegt, verschwindet die purpurähnliche Rotfärbung, d.h. bei beiden Zellen entsteht ein farbloser Zustand.

Ferner wurde jedes der genannten cholesterischen Flüssigkristallgemische, welche den Farbstoff enthielten, in eine Zelle eingeführt, zu der eine Elektrode gehörte, die einer Behandlung zum Parallelrichten der Moleküle unterzogen 5 worden war, d.h. die mit einem Polyimidfilm beschichtet und dann gerieben worden war, um einen Grandjean-Zustand herbeizuführen. In diesem Fall wird eine Treiberspannung von über 15 V benötigt, um den Übergang aus der purpurähnlichen Rotfärbung in den farblosen Zustand zu bewirken. 10 Ausserdem tritt nach der Beseitigung der angelegten Spannung eine Farbschattierung ein, die erst nach mehr als 30 min wieder verschwindet. Diese Erscheinungen sind insbesondere dann zu beobachten, wenn ein cholesterischer Flüssigkristall mit einer grossen Ganghöhe in den Grandjean-Zustand über-15 geht.

Es sei bemerkt, dass die beschriebenen Ausführungsbeispiele nur zur Veranschaulichung der Grundgedanken der Erfindung dienen. Für den Fachmann liegt es auf der Hand, dass sich im Rahmen der Erfindung zahlreiche weitere Vor-20 richtungen schaffen lassen. Beispielsweise kann man sowohl Licht durchlassende als auch Licht reflektierende Vorrichtungen herstellen. Schliesslich kann man den nematischen Flüssigkristall, das optisch aktive Material und den pleochroitischen Farbstoff jeweils nach Bedarf wählen.

G

2 Blatt Zeichnungen

Claims

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2

PATENTANSPRÜCHE

1. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach dem Gast-Wirt-Prinzip, wobei eine Flüssigkristallschicht zwischen zwei Substraten angeordnet ist, von denen jedes mit einer Elektrode zum Anlegen eines elektrischen Feldes an die Flüssigkristallschicht versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die bzw. jede Elektrode (7) eine in Berührung mit der Flüssigkristallschicht stehende Fläche aufweist, die einer Behandlung derart unterzogen worden ist, dass sie die damit in Berührung stehenden Kristallmoleküle (1) so ausrichtet, dass ihre Längsachsen (3) im rechten Winkel zu der Fläche verlaufen und dass die Flüssigkristallschicht einen nematischen Flüssigkristall mit einer positiven dielektrischen Anisotropie enthält, ferner ein optisch aktives Material, durch das der nematische Flüssigkristall veranlasst wird, einen Phasenübergang in einen cholesterischen Zustand durchzumachen, sowie einen pleochroitischen Farbstoff zum Absorbieren von auf die Flüssigkristallschicht fallendem Licht beim Fehlen eines an die Schicht angelegten elektrischen Feldes, wobei die Ganghöhe (P) bei dem cholesterischen Zustand im Bereich zwischen einem Drittel der Dicke der Flüssigkristallschicht und der gesamten Dicke der Schicht liegt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das optisch aktive Material eine chiralnematische Verbindung ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die nematische Flüssigkristallschicht eine weisse Färbung hat.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein zwischen der bzw. jeder Elektrode (7) und der Flüssigkristallschicht angeordnetes Material, das aus der Gruppe gewählt ist, zu der Lecithin, ein oberflächenaktives Mittel vom Fluor-Typ, Zirkonoxid und Yttriumoxid gehören.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der pleochroitische Farbstoff ein Farbstoff vom Anthra-chinon-Typ ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Flüssigkristallschicht im Bereich von 5-15 Mikrometer liegt.
7. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine chiralnematische Verbindung als optisch aktives Material in der Flüssigkristallschicht in einer Konzentration von 1-10 Gew.-% enthalten ist und dass der pleochroitische Farbstoff in der Flüssigkristallschicht in einer Konzentration von 0,5-5 Gew.-% enthalten ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, zum Anschliessen an einer Wechselspannung von 10 V, dadurch gekennzeichnet,

dass die Dicke der Flüssigkristallschicht 10 Mikrometer beträgt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1, zum Anschliessen an einer variablen Spannung, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eines der Substrate (6) und mindestens eine der Elektroden (7) durchsichtig sind, das optisch aktive Material eine chiralnematische Verbindung ist und dass der pleochroitische Farbstoff zum Absorbieren von auf die Flüssigkristallschicht fallendem Licht, wenn sie den cholesterischen Zustand angenommen hat, vorgesehen ist und dass die Vorrichtung ferner zwei Orientierungsschichten (9) aufweist, die jeweils zwischen der Flüssigkristallschicht und den Elektroden angeordnet sind und dazu dienen, in Berührung mit einer Elektrodenflä-che stehende Moleküle des nematischen Flüssigkristalls so auszurichten, dass sich ihre Längsachsen (3) im rechten Winkel zu der Elektrodenfläche erstrecken, wodurch die Flüssigkristallschicht in einen fokalkonischen Zustand gebracht wird, wobei beim Anlegen einer Spannung die Flüssigkristallschicht durch einen Phasenübergang in einen homöotropen Zustand gebracht wird, damit sie das einfallende Licht durch-lässt.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch zwei Isolierfilme (10), die jeweils zwischen der Flüssigkristallschicht und den Elektroden (7) angeordnet sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch zwei Isolierfilme (10), die jeweils zwischen den Elektroden (7) und den Orientierungsfilmen (9) angeordnet sind.