CH653448A5 - Anzeigevorrichtung mit wirt-fluessigkristall und gast-farbstoffen. - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Anzeigevorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der US-A 4 032 219 ist es bekannt, Gast-Wirt-Flüs-sigkristallanzeigen Farbstoffe beizumischen derart, dass eine schwarz-weisse Anzeige möglich wird.
Bei der bekannten Anzeige werden die drei Farben Rot, Blau und Gelb mit dem Flüssigkristall vermischt. Das Blau, der Farbstoff Sudan Black (dunkelblau), hat das Maximum der Absorbtionskurve bei etwa 630 nm. Das Rot, der Farb-5 Stoff Sudan IV, hat das Maximum der Absorptionskurve bei etwa 520 nm. Das Gelb, der Farbstoff ß-Carotene, hat das Maximum der Absorptionskurve bei etwa 500 nm.
Die Anzeige gibt hellgraue Zeichen auf einem dunkelgrauen Untergrund. Wenn keine elektrische Spannung angelo legt wird, erzeugt die Farbmischung eine regelmässig graue Farbe.
Dabei hat das Grau eine leichte Färbung. Dies wird in der Patentschrift selber schon angedeutet, und ist bei einer Analyse des Absorptionsspektrums der Anzeige mit der Formel 15 für Farbdifferenzen nach CIE (1964) klar erkenntlich.
Die Definition der Farbdifferenz nach CIE (1964) ist bekannt z.B. aus N. Otha in Applied Optics (Sept. 1971, Vol. 10, No. 9, S. 2183-2187).
Die Farbdifferenz wurde bestimmt durch subjektive Be-20 obachtungen mehrerer Personen. Bei einer gewissen Beleuchtung wurden dazu Kreise gleicher Farbe im Farbdreieck UCS (CIE 1960) bestimmt. Einzelheiten dazu sind aus dem Buch «Color in Business and Industry» von Judd und Wyszecki bekannt.
25 Eine Einheit der Farbdifferenz nach CIE (1964) ist dabei gerade noch unterscheidbar.
Die einzige käufliche approximativ schwarz-weisse Gast-Wirt-Mischung ist bekannt unter der Bezeichnung RO-SA 605 der Firma Hoffmann-La Roche, Basel. Diese Mischung 30 besteht aus drei Farbstoffen und weist eine ziemlich ausgeprägte grün-gelbe Färbung auf. Eine Analyse des Spektrums bestätigt diese Beobachtung eindeutig.
Es ist bekannt, dass die Absorption eines achromatischen Farbstoffes in dem sichtbaren Bereich des Spektrums 35 (380-780 nm) mehr oder weniger konstant sein sollte.
Es gibt zwei Möglichkeiten um diese Bedingung der Achromasie zu erfüllen:
Entweder können die Absorptionsspektren der zu mischenden Farben an das gewünschte Absorptionsspektrum 4o angepasst werden (spektrale Anpassung). Bei dieser Methode müssen mehr als drei Farbstoffe verwendet werden, um eine akzeptable Anpassung zu erreichen. Erfahrungsgemäss werden etwa 6 verschiedene Farbstoffe benötigt.
Oder man verwendet die sogenannte metamerische An-45 passung. Dazu werden der Farbton und die Leuchtdichte der Farbstoffmischung und die gewünschte Farbe aufeinander abgestimmt. Die Absorptionsspektren der Farbstoffmischung und der gewünschten Farbe sind dann nicht notwendigerweise ähnlich, in vielen Fällen sogar unterschiedlich, so Eine Rechenmethode mit Hilfe der Matrixdarstellung für drei verschiedene Farben bei einer bestimmten Beleuchtung ist beschrieben in dem oben genannten Aufsatz von N. Otha. Zuerst werden die Definition der Farbdifferenz nach CIE (1964) und die trichromatische Bezeichnung (X, Y, Z) erklärt. Dann 55 wird die Rechenmethode erklärt, die eigentlich auf der aus der numerischen Mathematik bekannten Newton'sche Methode _ beruht. Im speziellen wird die Farbe Gamut durch die Mi-schung der Farben Cyan, Magenta und Gelb bei einer Farbtemperatur von 4800 K angenähert.
so Die bisherigen Gast-Wirt-Anzeigevorrichtungen, welche eine approximativ schwarz-weisse Anzeige besitzen, weisen alle eine gewisse Färbung auf bei unterschiedlichen Beleuchtungen. Die Anzeige wirkt dadurch unangenehm, sogar ermüdend für das menschliche Auge. Die Resultate dieser An-65 Zeigevorrichtung sind deshalb unbefriedigend.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine schwarz-weisse Anzeigevorrichtung mit einem Wirt-Flüssigkristall und nur drei verschiedenen Gast-Farbstoffen derartig
zu gestalten, dass die Anzeige sowohl bei Kunstlicht als bei Tageslicht achromatisch erscheint.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Die Bedingung der Achromasie für zwei extreme Beleuchtungen, nämlich Kunst- und Tageslicht, gewährleistet auch bei anderen Beleuchtungen, dass die Anzeige achromatisch erscheint. Ausführliche Beobachtungen haben diese Tatsache eindeutig bestätigt.
Die Erfindung hat unter anderem den Vorteil, dass bei verschiedenen Beleuchtungen ein sehr kontrastreiches, achromatisches Bild entsteht. Die Anzeige ist auch bei sehr kleinen Blickwinkeln noch gut ablesbar.
Die erfindungsgemässe Anzeigevorrichtung lässt auf keinerlei Weise die unerwünschten Färbungen erkennen, die sonst bei ähnlichen Anzeigevorrichtungen auftreten.
Da keine chromatographischen Effekte vorkommen, können nun auch grossflächige Gast-Wirt-Anzeigevorrichtungen mit einer schwarz-weissen Anzeige realisiert werden.
Nachstehend wird anhand von Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert. Dabei zeigt:
Fig. 1 eine Anzeigevorrichtung nach der Erfindung, Fig. 2 die Absorptionsspektren g, r und b dreier Farbstoffe, und das Absorptionsspektrum s der Mischung der Farbstoffe mit einem nematischen Flüssigkristall,
Fig. 3 die Emissionsspektren für Kunst- bzw. Tageslicht, Fig. 4 das Absorptionsspektrum der bekannten Gast-Wirt-Mischung RO-SA 605,
Fig. 5 die Absorptionsspektren g', r' und b' dreier bekannter Farbstoffe und das Absorptionsspektrum s' der Mischung der
3 653 448
drei Farbstoffe mit einem nematischen Flüssigkristall.
In Fig. 1 wird eine erfindungsgemässe Gast-Wirt-Anzeige-vorrichtung gezeigt. Ein Flüssigkristall 1, bestehend aus einer Mischung des nematischen Flüssigkristalls E8 der Firma Bri-5 tish Drug House, England, und der drei unten näher bezeichneten Farbstoffe G, R und B, ist zwischen zwei planparallelen Platten 2 und 3 angeordnet. Die Platten 2 und 3 sind mittels eines Verschlusssteges 4 hermetisch zu einer Zelle verschlossen. Auf den inneren Flächen der Platten 2 und 3 sind eine 10 Vorderelektrode 6 und eine Rückelektrode 7 angeordnet. Die Spannungsquelle 8 ist zur Änderung der optischen Eigenschaften des Flüssigkristalls 1 an den Elektroden 6 und>7 angeschlossen. Auf der Stirnfläche der Platte 2 ist ein Polarisator 5 angeordnet.
15
Die Funktionsweise einer solchen Anzeigevorrichtung ist bekannt aus z.B. dem Artikel von G.H. Heilmeier et al. in Molecular Crystals and Liquid Crystals, 1969, Vol. 8, S. 20 293-304, und wird daher nicht weiter erläutert.
Die Anzeigevorrichtung kann auch mit einem cholesterinischen, statt mit einem nematischen Flüssigkristall versehen sein. Der Polarisator 5 ist dann nicht vorhanden. Eine solche Anzeigevorrichtung ist bekannt aus z.B. D.L. White und 25 G.N. Taylor, Journal of Applied Physics, Vol. 45, No. 11, November 1974, S. 4718-4723.
Bei Reflexionsbetrieb weist die Platte 3 in bekannter Weise einen (nicht gezeichneten) Reflektor auf.
Die Farbstoffe G, R und B haben die folgenden chemi-30 sehen Strukturformeln:
G =
R =
B =
nc ""c 0 n = n -<f q nhc..h
Q OH
4 9
eOr
O
« O NHtO
sc2h4oc2h4sc2h4oh
?2h5
n-(ch2)3och2ch(ch2)3ch3
In Figur 2 werden die Absorptionsspektren g, r, b der Farbstoffe G, R und B gezeigt. Auf der Ordinate ist dabei die Absorption a aufgetragen, auf der Abszisse die Wellenlänge X in nm.
Das Absorptionsspektrum s der Mischung der Farbstoffe mit dem nematischen Flüssigkristall E8 ist bei einer Schichtdicke von 10 um mit zur optischen Achse parallel polarisiertem Licht gemessen. Die optische Achse ist die Richtung, in welcher die Moleküle des nematischen Wirt-Flüssigkristalls ausgerichtet sind. Dem entspricht auch die Hauptabsorptionsrichtung der Farbstoffmoleküle.
Die Schwerpunkt-Wellenlängen der Absorptionsspektren g, r und b liegen bei 451,0 nm 531,7 nm bzw. 644,8 nm, wobei die Schwerpunkt-Wellenlänge Xo einer Absorptionskurve I (A.) definiert ist durch:
q0^l(X)dX
Wenn die Farbstoffe G, R und B mit 0,503,1,557 bzw. 2,369 Gewichtsprozenten mit dem nematischen Flüssigkristall E8 vermischt werden, betragen die Farbdifferenzen bis zum Achromasiepunkt für Tageslicht bzw. Kunstlicht 0,0 bzw. 0,4
Einheiten. Sind diese Gewichtsprozente 0,499,1,550 bzw. 2,371, so sind diese Farbdifferenzen 0,4 bzw. 0,0.
Wie schon erwähnt, ist eine Einheit der Farbdifferenz ge-50 rade unterscheidbar, so dass die obige Mischung sicher achromatisch erscheint, weil die Differenzen eindeutig sehr viel kleiner als 1 sind.
In der Figur 3 sind die Emissionsspektren T und K für Tageslicht (CIE Quelle D65) und für Kunstlicht (CIE Standard-55 quelle A) aufgezeichnet, mit welchen die in Fig. 2 dargestellten Absorptionsspektren gemessen werden. Auf der vertikalen Achse ist die Intensität i in willkürlichen Einheiten aufgetragen. Auf der horizontalen Achse ist die Wellenlänge X in nm aufgetragen. Das Spektrum für Kunstlicht zeigt mit zu-6o nehmender Wellenlänge eine grössere Intensität, das Spektrum für Tageslicht zeigt dagegen erst eine zunehmende, danach eine schwach abnehmende Intensität bei grösseren Wellenlängen.
In Figur 4 ist das Absorptionsspektrum der Gast-Wirtes Mischung RO-SA 605 gezeigt. In vertikaler Richtung ist wieder die Absorption a aufgetragen, in horizontaler Richtung die Wellenlänge X. Die Kurve wurde mit parallel zur optischen Achse polarisiertem Licht gemessen. Dabei ist die Dik-
653 448 4
ke der Flüssigkristallschicht so gewählt, dass die transmittier- Diese bekannte Gast-Wirt-Mischung ist also ersichtlich te Leuchtdichte 5% beträgt. Die Absorptionsmaxima liegen nicht achromatisch.
bei etwa 382,485,590 und 636 nm. Die Farbdifferenz bis zum In Fig. 5 sind die Absorptionsspektren g', r', b' von den
Achromasiepunkt beträgt bei Kunstlicht (CIE Standardquel- Farbstoffen G', R' und B' aufgezeichnet. Die chemischen le A)13,3 Einheiten. Bei Tageslicht (CIE Quelle D65) beträgt 5 Strukturformeln dieser Farbstoffe sind unten aufgeführt: diese Differenz 14,4 Einheiten.
G'
R'
B'
oh ö nh2
Die Schwerpunkt-Wellenlängen der Absorptionskurven 20 eine schwarz-weisse achromatische Anzeige prinzipiell mög-g', r' und b' liegen bei 433,9 nm, 486,8 nm bzw. 599,3 nm. lieh. Darüberhinaus sollten auch die Konzentrationen richtig
Das Absorptionsspektrum s' der Mischung dieser Färb- gewählt werden.
stoffe mit dem nematischen Flüssigkristall E8 ist wieder bei Die erfindungsgemässe Anzeigevorrichtung kann sowohl einer Schichtdicke von 10 Jim mit parallel zur optischen Ach- helle Zeichen auf einem dunklen Untergrund, als umgekehrt se polarisiertem Licht gemessen. 25 dunkle Zeichen auf einem hellen Untergrund aufweisen. Mit
Wenn die Farbstoffe G', R' und B' mit 0,36,0,37 bzw. 1,51 Hilfe von sogenannten Punktmatrixanzeigen können nun-Gewichtsprozenten mit dem nematischen Flüssigkristall E8 mehr auch Graphiken ausgezeichnet dargestellt werden, denn vermischt sind, ist für Tageslicht die Farbdifferenz gleich null, die Erfindung ist besonders geeignet für grossflächige Anzei-beträgt aber für Kunstlicht 9,3 Einheiten. gevorrichtungen. Wenn das Raster solcher Punktmatrixanzei-
Bei anderen Konzentrationen der Farbstoffe G', R' und B', 30 gen genügend klein gewählt wird und interne Abstandshalter nämlich bei 0,45,0,26 bzw. 1,67 Gewichtsprozenten, ist die in der Zelle angeordnet werden, können auch Bildschirme für Farbdifferenz für Kunstlicht zwar gleich null, für Tageslicht Fernsehgeräte und dergleichen besonders gut hergestellt beträgt sie dagegen 8,5 Einheiten. werden.
Wie man sieht, ist diese Farbstoffmischung also nicht achromatisch bei beiden Beleuchtungsarten. 35 Die Erfindung ist nicht beschränkt auf Gast-Wirt-Anzei-
Auch bei anderen Konzentrationen der Farbstoffe ist kei- gevorrichtungen mit positivem Dichroismus, sondern auch ne achromatische Anzeige bei den beiden Beleuchtungen solche mit negativem Dichroismus haben eine achromatische möglich. schwarz-weisse Anzeige, wenn die Schwerpunkt-Wellenlän-
Erst wenn die Schwerpunkt-Wellenlängen der Absorp- gen der Absorptionsspektren der drei Farbstoffe in den erfin-tionsspektren in den erfindungsgemässen Bereichen liegen, ist 40 dungsgemässen Bereichen liegen.
h3co-<j7> n=n -<ïï^-n=n -<ö> n=n-<ö>-och3
ch,-3
nc-<^vn=n-^y>-n=ch"<rô^>-n(ch..)
3 2
nh- 0
sc2h40c2h4sc2k40h c
3 Blatt Zeichnungen
Claims (8)
1. Anzeigevorrichtung mit Flüssigkristall (1) bestehend:
- aus zwei planparallelen Platten (2,3), die zusammen mit einem Verschlusssteg (4) eine Zelle bilden,
- aus zwei Elektrodenschichten (6,7) auf den inneren Flächen der Platten (3,4),
- aus einem Wirt-Flüssigkristall, und
- aus drei verschiedenen pleochroitischen Gast-Farbstof-fen G, R, B, die mit dem Wirt-Flüssigkristall vermischt sind, dadurch gekennzeichnet, dass:
- die Schwerpunkte-Wellenlängen der Absorptionsspektren der drei Farbstoffe G, R, B in den folgenden Bereichen liegen:
450 ± 15,545 ± 15 bzw. 650 ± 15 nm.
2. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wirt-Flüssigkristall nematisch ist, und ein Polarisator (5) auf der frontseitigen Platte (2) vorgesehen ist.
3. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wirt-Flüssigkristall cholesterinisch ist.
4. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzeige eine nach CIE (1964) gemessene Farbdifferenz bis zum Achromasiepunkt kleiner als 0,9 Einheiten für sowohl Kunst- als Tageslicht aufweist.
5. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gast-Farbstoffe G, R, B in dem Wirt-Flüssigkristall jeweils folgende Konzentrationen in Gewichtsprozenten aufweisen:
0,5 ± 0,5,1,5 ± 0,5 und 2,5 ± 0,5
6. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der gelbe Farbstoff G folgende chemische Strukturformel besitzt:
nc-<" 0 >n=n< 0
7. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der rote Farbstoff R folgende chemische Strukturformel besitzt:
O OH
sc2h4oc2h4sc2h4oh
O NH*
8. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der blaue Farbstoff B folgende chemische Strukturformel besitzt:
O NW* q
?2H5
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|---|---|
| JP (1) | JPS57185414A (de) |
| CH (1) | CH653448A5 (de) |
| DE (1) | DE3122148A1 (de) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58186723A (ja) * | 1982-04-26 | 1983-10-31 | Seiko Epson Corp | 液晶表示装置 |
| EP0099014A3 (de) * | 1982-07-16 | 1984-12-12 | Asulab S.A. | Dunkelfarbige Zusammensetzung auf der Basis von Flüssigkristallen |
| DE3307238A1 (de) * | 1983-03-02 | 1984-09-06 | Merck Patent Gmbh, 6100 Darmstadt | Fluessigkristalline guest-host-systeme |
| JPS6017722A (ja) * | 1983-07-12 | 1985-01-29 | Nippon Denso Co Ltd | ゲスト・ホスト液晶表示素子 |
| EP0260923A3 (de) * | 1986-09-17 | 1989-06-28 | MEDICAL INDICATORS (a limited partnership under US law) | Temperaturempfindliche Zusammensetzung |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5942287B2 (ja) * | 1972-12-19 | 1984-10-13 | 松下電器産業株式会社 | 色相変調表示装置 |
| GB1507030A (en) * | 1974-10-21 | 1978-04-12 | Secr Defence | Liquid crystal display devices |
| JPS5485748A (en) * | 1977-12-20 | 1979-07-07 | Seiko Instr & Electronics Ltd | Liquid crystal display device |
| JPS55118077A (en) * | 1979-03-05 | 1980-09-10 | Hitachi Ltd | Color display unit |
-
1981
- 1981-04-30 CH CH2816/81A patent/CH653448A5/de not_active IP Right Cessation
- 1981-06-04 DE DE19813122148 patent/DE3122148A1/de not_active Withdrawn
-
1982
- 1982-04-28 JP JP57070533A patent/JPS57185414A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3122148A1 (de) | 1982-11-18 |
| JPS57185414A (en) | 1982-11-15 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PL | Patent ceased | ||
| PL | Patent ceased |