CH625060A5 - - Google Patents

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CH625060A5
CH625060A5 CH1061577A CH1061577A CH625060A5 CH 625060 A5 CH625060 A5 CH 625060A5 CH 1061577 A CH1061577 A CH 1061577A CH 1061577 A CH1061577 A CH 1061577A CH 625060 A5 CH625060 A5 CH 625060A5
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CH
Switzerland
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liquid crystal
voltage
electrode
crystal cell
light
Prior art date
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CH1061577A
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English (en)
Inventor
Keisaku Nonomura
Masataka Matsura
Tomio Wada
Original Assignee
Sharp Kk
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R13/00Arrangements for displaying electric variables or waveforms
    • G01R13/40Arrangements for displaying electric variables or waveforms using modulation of a light beam otherwise than by mechanical displacement, e.g. by Kerr effect
    • G01R13/404Arrangements for displaying electric variables or waveforms using modulation of a light beam otherwise than by mechanical displacement, e.g. by Kerr effect for discontinuous display, i.e. display of discrete values
    • G01R13/407Arrangements for displaying electric variables or waveforms using modulation of a light beam otherwise than by mechanical displacement, e.g. by Kerr effect for discontinuous display, i.e. display of discrete values using a plurality of passive display elements, e.g. liquid crystal or Kerr-effect display elements
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02FOPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
    • G02F1/01Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour 
    • G02F1/13Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour  based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
    • G02F1/133Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
    • G02F1/13306Circuit arrangements or driving methods for the control of single liquid crystal cells

Description

625 060 2
PATENTANSPRÜCHE gen aufeinanderfolgend unterschiedliche Spannungspegel besit-
1. Flüssigkristall-Farbanzeigeeinrichtung mit einer nach zen ; dass die Ansteuerschaltung ferner Mittel (24) zum Anlegen dem Freedericksz-Übergangseffekt arbeitenden Flüssigkristall- einer Speisespannung und Mittel zum Herabsetzen der Speisezelle und einer Ansteuerschaltung für diese, dadurch gekenn- Spannung auf eine vorbestimmte niedrige Spannung besitzt, zeichnet, dass mindestens eine der beiden gegenüberliegenden 5 welche der gemeinsamen, den Elektrodensegmenten gegen-Elektroden der Flüssigkristallzelle in mehrere Elektrodenseg- überliegenden Gegenelektrode der Flüssigkristallzelle derart mente aufgeteilt ist, die in einer Reihe ausgerichtet sind, und zugeführt wird, dass die Flüssigkristallzelle mit der Potentialdif-dass die Ansteuerschaltung die Elektrodensegmente mit Steuer- ferenz zwischen den Steuerspannungen und der vorbestimmten Spannungen beaufschlagt, die aufeinanderfolgend unterschiedli- niedrigen Spannung beaufschlagt ist.
che Pegel entsprechend der Ausrichtungs-Reihenfolge der 10 13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich-
Elektrodensegmente haben. net, dass die vorbestimmte niedrige Spannung eine Wechsel-
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, Spannung ist.
dass die Flüssigkristallzelle einen Flüssigkristall mit positiver 14. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich-
dielektrischer Anisotropie aufweist, bei dem die nematischen net, dass die gemeinsame Gegen-Elektrode eine einzige, ein-
Flüssigkristall-Moleküle anfänglich homogen ausgerichtet sind. 15 heitliche Elektrode ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, 15. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich-dass die Flüssigkristallzelle einen Flüssigkristall mit negativer net, dass die gemeinsame Gegen-Elektrode in mehrere, den dielektrischer Anisotropie aufweist, bei dem die nematischen Elektrodensegmenten entsprechende Einzelelektroden aufge-Flüssigkristall-Moleküle anfänglich homöotropisch ausgerichtet teilt ist.
sind. 20 16. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch ge- dass ein erster Abschnitt der Ansteuerschaltung mit der in meh-kennzeichnet, dass eine Einrichtung (24) zum Herabsetzen ei- rere Elektrodensegmente aufgeteilten ersten Elektrode verbun-ner Speisespannung auf eine vorbestimmte niedrige Spannung den ist, um aufeinanderfolgend Steuerspannungssignale an je-vorgesehen ist, die der gemeinsamen, den Elektrodensegmenten des der Elektrodensegmente anzulegen, wobei jedem Elektro-gegenüberliegenden Gegen-Elektrode der Flüssigkristallzelle 25 densegment ein bestimmtes der Steuerspannungssignale zuge-derart zugeführt wird, dass die Flüssigkristallzelle mit dem Po- leitet ist, um Licht von unterschiedlicher Wellenlänge entspre-tentialunterschied zwischen den Steuerspannungen und der chend der zugeordneten Farbe zu emittieren ;
vorbestimmten niedrigen Spannung beaufschlagt ist. dass ejn zweiter Abschnitt der Ansteuerschaltung mit der
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, andern, den genannten Elektrodensegmenten gegenüberliegen-dass die vorbestimmte niedrige Spannung eine Wechselspan- 30 den Gegen-Elektrode zum Anlegen eines niederfrequenten nung ist. Wechselspannungssignals an diese Elektrode verbunden ist, um
6. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn- eine Potentialdifferenz zwischen jedem Segment der ersten zeichnet, dass die gemeinsame Gegen-Elektrode eine einzige, Elektrode und der Gegen-Elektrode zu erzeugen, welche Po-einheitliche Elektrode ist. tentialdifferenz die Flüssigkristallzelle zur Emission von Licht
7. Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekenn- 35 verschiedener Wellenlänge veranlasst und dabei ein Farbmuster zeichnet, dass die gemeinsame Gegen-Elektrode in mehrere, ausbildet, das sich vom mittleren Teil der Zelle aus seitlich aus-den Elektrodensegmenten entsprechende Einzelelektroden auf- breitet.
geteilt ist. 17. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich-
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1—7, dadurch ge- net, dass die Flüssigkristallzelle einen Flüssigkristall der Gruppe kennzeichnet, dass die Ansteuerschaltung einen Spannungsver- 40 mit positiver dielektrischer Anisotropie enthält, bei der die ne-stärker (16,17) für ein Eingangssignal, insbesondere ein Tonsi- matischen Flüssigkristall-Moleküle anfänglich homogen ausge-gnal, und einen daran angeschlossenen Spannungsteiler (18-23 ; richtet sind.
27-33) zur Erzeugung der Steuerspannungen aufweist, wobei ig. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich-
diese dem Eingangssignal entsprechen und aufeinanderfolgend net, dass die Flüssigkristallzelle einen Flüssigkristall der Gruppe unterschiedliche, den Elektrodensegmenten zuzuführende Pe- 45 mit negativer dielektrischer Anisotropie enthält, bei der die ne-
gel haben. matischen Flüssigkristall-Moleküle anfänglich homöotropisch
9. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, ausgerichtet sind.
dass die Ansteuerschaltung die Flüssigkristallzelle zur gleichzei- 19. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeich-tigen Emission von Licht unterschiedlicher Wellenlänge ent- net, dass die vorbestimmte niedrige Spannung eine Wechselsprechend unterschiedlichen, an die Zelle angelegten Span- 50 Spannung ist.
nungspegeln erregt, wobei das entsprechend der verschiedenen 20. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich-Wellenlängen emittierte Licht ein von der Oberfläche der Zelle net, dass die gemeinsame Gegen-Elektrode eine einzige, einabgestrahltes zusammengesetztes Farbmuster liefert. heitliche Elektrode ist.
10. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, 21. Einrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich-dass die Flüssigkristallzelle einen Flüssigkristall mit positiver 55 net, dass die gemeinsame Gegen-Elektrode in mehrere, den dielektrischer Anisotropie aufweist, bei dem die nematischen Elektrodensegmenten entsprechende Einzelelektroden aufge-Flüssigkristall-Moleküle anfänglich homogen ausgerichtet sind. teilt ist.
11. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
dass die Flüssigkristallzelle einen Flüssigkristall mit negativer
dielektrischer Anisotropie aufweist, bei dem die nematischen 60
Flüssigkristall-Moleküle anfänglich homöotropisch ausgerichtet Die Erfindung betrifft eine Flüssigkristall-Farbanzeigeein-
sind. richtung mit einer nach dem Freedericksz-Übergangseffekt ar-
12. Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, beitenden Flüssigkristallzelle.
dass die Ansteuerschaltung eine auf ein Ton-Eingangssignal an- Die Anwendung von Flüssigkristallen als Anzeigematerial sprechende Vorrichtung (16-23) zur Spannungsverstärkung des 65 hat in letzter Zeit erhebliche Fortschritte gemacht. Auf dem
Toneingangssignals und anschliessendem Herabsetzen der Markt werden bereits zahlreiche Geräte angeboten, welche eine
Spannung zur Erzeugung von Steuerspannungen entsprechend Flüssigkristall- bzw. LCD-Anzeige aufweisen. Im Gegensatz zu dem Ton-Eingangssignal umfasst, wobei diese Steuerspannun- anderen flachen Oberflächen-Anzeigen wie zum Beispiel Licht-
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emissions-Dioden-Feldern ist eine Flüssigkristall-Anzeige ins- Figur 7 ein elektrisches Schaltbild einer gegenüber Figur 6
besondere durch die «passive» Natur ihrer Anzeige ohne eigene abgewandelten Farbanzeige,
Lichtemission gekennzeichnet. Sie hat deshalb den Vorteil eines Figur 8 einen Signalplan zur Farbanzeige nach Figur 6,
extrem geringen Energieverbrauchs und einer niedrigen An- Figur 9 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen steuerspannung ; gleichzeitig ist die bewirkte Anzeige klar und 5 einer Eingangs- und einer Ausgangsspannung der Farbanzeige eindeutig zu erkennen, weil der Kontrast mit zunehmender In- nach Figur 6,
tensität des Umgebungslichtes zunimmt. Figur 10 einen Signalplan zur Farbanzeige nach Figur 7.
Üblicherweise werden Flüssigkristalle in verschiedenen An- Im Zuge der folgenden Beschreibung sind einander entspre-
zeige-Moden betrieben, so dem dynamischen Streumodus chende Teile in den verschiedenen Figuren mit gleichen Bezugs-(DSM), dem Feldeffektmodus (FEM), dem Wärmeeffektmodus io zahlen gekennzeichnet.
usw. Von diesen wird der Feldeffektmodus für die Wiedergabe Figur 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer Flüssigkristall-
von Farben, das heisst die Farbanzeige, angewandt, und zwar Farbanzeige, die mit dem DAP-System (Deformation vertikal unter Ausnutzung der Interferenz polarisierten Lichtes durch ausgerichteter Phasen) arbeitet und auf dem bekannten Freede-
Veränderung des Doppelbrechungsgrades und gleichförmige ricksz-Übergangseffekt beruht. Es handelt sich um eine Farban-
Ausrichtung von Flüssigkristall-Molekülen im elektrischen 15 zeige vom Projektionstyp. Die Farbanzeige umfasst eine Licht-Feld. Der Feldeffektmodus umfasst zum Beispiel als einen Färb- quelle 1, eine Flüssigkristallzelle 4 und eine Schirmplatte 5. Die anzeigemodus das sog. DAP-System (Deformation vertikal aus- Flüssigkristallzelle 4 ist an eine Wechselspannungsquelle 6 angerichteter Phasen), das auf dem bekannten Freedericksz-Über- geschlossen und zwischen zwei beabstandeten Polarisationsplat-
gangseffekt beruht. ten 3 angeordnet, die ihrerseits zwischen zwei Linsen 2 stehen.
Die oben erläuterten bekannten Flüssigkristall-Farbanzei- 20 Mit der Farbanzeige lassen sich Farben verschiedener Wellengen haben jedoch verschiedene Nachteile, insbesondere bezüg- längen wiedergeben, indem die Ausrichtung der Flüssigkristall-lich des Arbeits-Wirkungsgrades und der Farbwiedergabe-Sta- Moleküle in der Flüssigkristallzelle 4 geändert wird, was durch bilität, so dass es noch zahlreiche Verbesserungsmöglichkeiten Veränderung der den Elektroden der Zelle 4 von der Span-hinsichtlich des Aufbaues und der Wirkungsweise gibt. nungsquelle 6 zugeführten Spannung geschieht.
Entsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, 25 Die Projektions-Farbanzeige nach Figur 1 kann so abge-eine auf dem Freedericksz-Übergangseffekt beruhende Flüssig- wandelt werden, dass die in Figur 2 gezeigte Aufsicht-Farban-kristall-Farbanzeige zu schaffen, die von einfacher Konstruktion zeige erhalten wird. Bei dieser sind die Linsen 2 und die Schirmist, stabil und mit gutem Wirkungsgrad arbeitet und sich leicht platte 5 der Projektions-Farbanzeige fortgelassen. Stattdessen bei niedrigen Kosten in verschiedene Geräte einbauen lässt. ist eine streuende Diffusionsplatte 7 zwischen derLichtquelle 1
Ausgehend von einer Farbanzeige mit einer auf dem Free- 30 und der benachbarten Polarisationsplatte 3 angeordnet. Mit bei-
dericksz-Übergangseffekt beruhenden Flüssigkristallzelle und den Anordnungen nach Figur 1 und Figur 2 lässt sich eine sehr einer Ansteuerschaltung für diese ist diese Aufgabe erfindungs- wirksame Wiedergabe erzielen.
gemäss dadurch gelöst, dass mindestens eine der beiden gegen- Bei der Flüssigkristallzelle 4 lassen sich bezüglich des Freeüberliegenden Elektroden der Flüssigkristallzelle in mehrere dericksz-Übergangseffektes zwei Typen unterscheiden. Beim Elektrodensegmente aufgeteilt ist, die in einer Reihe ausgerich- 35 ersten Typ befinden sich nematische Hüssigkristall-Moleküle tet sind, und dass die Ansteuerschaltung die Elektrodensegmen- anfänglich in homogener Ausrichtung. Beim zweiten Typ haben te mit Steuerspannungen beaufschlagt, die aufeinanderfolgend die Flüssigkristall-Moleküle anfänglich eine homöotropische unterschiedliche Pegel entsprechend der Ausrichtungs-Reihen- Ausrichtung. Obwohl sich diese beiden Typen bezüglich der folge der Elektrodenglieder haben. Wiedergabe im Prinzip gleichen, wird der erste, in Figur 3 ge-Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vor- 40 zeigte Typ im folgenden als HB-Typ und der zweite, in Figur 4 gesehen, dass die Farbanzeige eine Schaltung zum Herabsetzen gezeigte Typ im folgenden als VB-Typ bezeichnet. In der HB-der Netz-Wechselspannung auf eine bestimmte niedrige Span- Typ-Flüssigkristallzelle nach Figur 3 wird eine Flüssigkristall-nung umfasst, die der gemeinsamen Gegen-Elektrode der Elek- Gruppe mit positiver dielektrischer Anisotropie angewandt, trodenglieder in der Flüssigkristallzelle so zugeführt wird, dass während in der VB-Typ-Flüssigkristallzelle nach Figur 4 eine die Flüssigkristallzelle mit der Potentialdifferenz zwischen den 45 Flüssigkristall-Gruppe mit negativer dielektrischer Anisotropie Steuerspannungen und der vorbestimmten niedrigen Spannung zur Anwendung kommt.
beaufschlagt ist. Flüssigkristall-Gruppen mit positiver dielektrischer Aniso-
Bei der erfindungsgemässen Farbanzeige wird mit relativ tropie haben typischerweise die Formel einfachen Mitteln eine sehr wirksame Wiedergabe erzielt, indem der Bereich, in welchem der Flüssigkristall in den Arbeits- 50
bzw. Wirkzustand gebracht wird, in Abhängigkeit von der Höhe ~ j ç — jj des Steuersignal-Pegels verändert wird, wobei gleichzeitig an '
jedem im Wirkzustand befindlichen Teil der Flüssigkristallzelle eine andere, unterschiedliche Farbe erscheint.
Im folgenden ist die Erfindung mit weiteren vorteilhaften 55 wobei R eine Alkyl- oder Alkoxy-Gruppe ist mit einem C von 5
Einzelheiten an Hand schematisch dargestellter Ausführungs- bis 8. Zu den Flüssigkristall-Gruppen mit negativer dielektri-
beispiele näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen: scher Anisotropie gehören das bekannte Methoxy-Benzyliden-
Figur 1 eine vereinfachte Seitenansicht einer Farbanzeige, Butyl-Anilin (MBBA), gemischte Flüssigkristalle aus Äthoxy-
die auf dem Freedericksz-Übergangseffekt beruht, benzyliden-Butyl-Anilin (EBBA), usw. Natürlich sind die zur
Figur 2 eine vereinfachte Seitenansicht einer anderen Färb- 60 Anwendung im Rahmen der Erfindung geeigneten Flüssigkri-
anzeige, die auf dem Freedericksz-Übergangseffekt beruht, stall-Gruppen nicht auf die obengenannten beschränkt. Viel-
Figur 3 und 4 einander entsprechende Prinzipdarstellungen mehr sind zahlreiche andere nematische Flüssigkristalle mit po-zweier Flüssigkristallzellen, die auf zwei verschiedenen Arten sitiver oder negativer dielektrischer Anisotropie ebenso gut Verdes Freedericksz-Übergangseffektes beruhen, wendbar.
Figur 5 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen 65 Die auf dem Freedericksz-Übergangseffekt beruhende HB-
Spannung und Licht-Durchlassvermögen, Typ-Flüssigkristallzelle 4 ist gemäss Figur 3 zwischen den Pola-
Figur 6 ein elektrisches Schaltbild einer bevorzugten Aus- risationsplatten 3 angeordnet und hat eine Konstruktion, bei der führungsform einer Farbanzeige nach der Erfindung, auf den Innenseiten zweier beabstandeter Substrate 4a, die bei-
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spielsweise aus Glas bestehen, transparente Elektroden 4c aufgebracht sind und zwischen den Substraten 4a eine homogene Flüssigkristall-Schicht 4b gehalten ist.
Bei der auf dem Freedericksz-Übergangseffekt beruhenden VB-Typ-Fliissigkristallzelle gemäss Figur 4 ist die Schicht 4b der Figur 3 durch eine homöotropische Flüssigkristallschicht 4d ersetzt, während die Konstruktion im übrigen die gleiche wie bei Figur 3 ist.
Es ist bekannt, dass das Licht-Transmissionsspektrum Ts einer HB- oder VB-Typ-Anzeige, die in einem Polarisator aus gekreuzten Niçois angeordnet ist, durch die folgende Gleichung gegeben ist:
Ts = sin2 (20) ■ sin2
jt dAn
(1)
Hierin ist 0 der Azimutwinkel zwischen dem einfallenden polarisierten Licht und der langen Achse der Flüssigkristall-Moleküle (ausserordentliche Lichtstrahlrichtung), der jt/4 beträgt, d die Dicke der Flüssigkristall-Schicht, An der Unterschied zwischen dem ausserordentlichen Licht-Brechungsindex und dem ordentlichen Licht-Brechungsindex sowie X die Wellenlänge des einfallenden Lichtes. Da unter der Annahme, dass 0 =
31 - .... .0 JtdAn
± — ist, sin' (20) zu 1 wird, kann der Term sin —-—
des Transmissionsspektrums Ts mit hindurchgehendem Licht sehr wirkungsvoll wiedergegeben werden. Der Freedericksz-Übergangseffekt ist dadurch gekennzeichnet, dass sich der Wert von An durch Änderung der Spannung ändern lässt, die an die HB- oder VB-Typ-Flüssigkristallzelle angelegt ist. Die Veränderung von An führt nun ihrerseits zur spektroskopischen Änderung des Transmissionsspektrums Ts nach Massgabe der Gleichung (1) und damit zur Wiedergabe verschiedener Farben.
Die Figur 5 zeigt die Veränderung des ausgangsseitig ankommenden Lichtes in Abhängigkeit von der Spannung bei Benutzung einer monochromatischen Lichtquelle. Man erkennt in Figur 5, dass sich die Lage des Maximums bzw. der Spitze des Transmissionsspektrums Ts ändert, wenn eine andere monochromatische Lichtquelle verwendet wird. Mit anderen Worten werden deshalb bei Anwendung einer weissen Lichtquelle bei Änderung der Spannung Maxima für verschiedene Farben erhalten und deshalb unterschiedliche Farben wiedergegeben bzw. angezeigt. Allerdings ist darauf hinzuweisen, dass gemäss Figur 5 nahezu monochromatisches Ausgangslicht nur in einer Zone S mit den Maxima p, g und r erhalten wird, und dass in einer Zone T, in welcher die angelegte Spannung grösser als in der Zone S ist, die Farben verwaschen werden, weil sich in der Zone T Maximal-Werte unterschiedlicher Wellenlängen überlappen. Ferner ist darauf hinzuweisen, dass es bei Farbanzeigen mit Flüssigkristallen, wie sie vorstehend beschrieben wurden, Schwellwert-Phänomene gleicher Art wie bei anderen Typen von Flüssigkristallen gibt. Mit anderen Worten beginnt der elek-tro-optische Ansprechbereich erst bei einem bestimmten festen Spannungswert vth. Weiterhin entspricht bei den vorstehend erläuterten Flüssigkristallen der Änderung von einem Farbton zu einem anderen eine Spannungsänderung von weniger als 1 Volt. Es ist also möglich, den wiedergegebenen Farbton durch eine sehr geringe Spannungsänderung zu verändern. In diesem Fall ist eine Wechselspannungs-Ansteuerung einer Gleichspan-nungs-Ansteuerung unter dem Gesichtspunkt der Verhütung elektrochemischer Reaktionen vorzuziehen, wobei der anwendbare Frequenzbereich der Wechselspannungs-Ansteuerung sich über mehrere 10 kHz erstrecken kann.
Es sei hier betont, dass sich die Erfindung speziell auf Farbanzeigen bezieht, bei denen Flüssigkristalle mit den oben erläuterten Merkmalen und Eigenschaften zur Anwendung kommen.
Figur 6 zeigt in Verbindung mit den Figuren 8 und 9 eine Schaltungsanordnung einer Flüssigkristall-Farbanzeige nach der Erfindung, bei der die Farbanzeige zur farbigen Wiedergabe von Ton eingesetzt wird.
5 Gemäss Figur 6 ist ein Vorverstärker 12, der einen Ein-gangsanschluss 11 aufweist, über einen Lautstärkesteller 13 mit einem Endverstärker 14 gekoppelt, an den ein Lautsprecher 15 angeschlossen ist. Ein dem Eingangsanschluss 11 zugeführtes Tonsignal wird im Vorverstärker 12 und im Endverstärker 14 10 zur akustischen Wiedergabe über den Lautsprecher 15 verstärkt. Zur optischen Wiedergabe des Tones wird ein Teil des Ausgangssignales des Vorverstärkers 12 abgegriffen und einer Spannungsverstärkung mittels eines Feldeffekttransistors 16 und eines Transistors 17 zugeführt. Figur 8 zeigt den zeitlichen 15 Verlauf verschiedener Spannungen an den Stellen A, B, F, J und R in Figur 6. Aus Figur 8 lässt sich erkennen, dass bei kleinem Eingang an der Stelle A in Figur 6 eine Verstärkung ohne Verzerrung stattfindet, während bei grossem Eingang an der gleichen Stelle A die Spitzen der Spannungsamplitude bei der Hälf-2o te der Speisespannung VQ abgeschnitten werden, wie dies bei BH in Figur 8 dargestellt ist. Gemäss Figur 9 steigt deshalb die Ausgangsspannung Vout an der Stelle B in Figur 6 zuerst zwar linear mit zunehmender Eingangsspannung Vin an, solange die Eingangsspannung an der Stelle A in Figur 6 klein ist, jedoch 25 setzt dann bei grösser werdenden Eingangsspannungen Vin eine Begrenzung der Ausgangsspannung Vout ein. Indem man den Wert der Speisespannung VD und die Spannungsverstärkung A„ so festlegt, dass der in Figur 9 gezeigte Arbeitsbereich der Ausgangsspannung Vout auf den Arbeitsbereich abgestimmt ist, der 30 sich aus der die Beziehung zwischen Spannung und Durchlassvermögen darstellenden Kurve der Figur 5 ergibt, kann auch dann, wenn am Eingangsanschluss 11 hohe Tonsignalpegel anstehen, vermieden werden, dass die Anzeige in den Arbeitsbereich gerät, in welchem die Farben verwaschen werden. Der 35 Ausgang des Transistors 17 ist auf einen Spannungsteiler aus mehreren in Serie geschalteten Widerständen 18,19,20,21,22 und 23 geschaltet. Vom Spannungsteiler werden Spannungen entsprechend den Tonsignalen eines jeweiligen Pegels in einer Abstufung erhalten. Diese Spannungen werden jeweiligen Seg-40 menten zugeführt, die in mindestens einer der beiden einander gegenüberliegenden transparenten Elektroden einer Flüssigkristallzelle 25 ausgebildet sind. An die andere der beiden Elektroden, das heisst an eine gemeinsame Seite der Flüssigkristallzelle 25 ist die Sekundärseite eines Transformators 24 angeschlossen, 45 in welchem eine Wechselspannung von 100 Volt auf 3-5 Volt herabgesetzt wird. Hierdurch wird die Flüssigkristallzelle 25 mit der Potentialdifferenz zwischen den genannten Spannungen beaufschlagt. Nimmt man den Pegel 3 in Figur 6 als Beispiel, gelangt die Spannung F in Figur 8 zur Segmentseite, während so die Spannung J in Figur 8 der gemeinsamen Seite aufgeprägt wird, wodurch die Potentialdifferenz R an das Segment für den Pegel 3 gelangt. Indem man die Flüssigkristallzelle 25 in der oben erläuterten Weise betreibt bzw. zur Wirkung bringt, wird die Wechselspannung einem Teil zugeführt, der sich vom mittle-55 ren Teil der Flüssigkristallzelle 25 in abgestufter Weise ausbreitet. Entsprechend wird eine Veränderung von Farben erzeugt in Abhängigkeit von der Verzögerung der Ansprechgeschwindigkeit bzw. des Ansprechverhaltens des Flüssigkristalls und der Zeitdauer der Beaufschlagung mit Wechselspannung, während 60 vom mittleren Teil der Zelle 25 seitlich sich ausbreitende Muster in Abhängigkeit von der Grösse der Amplitude (die sich nach der Grösse des Tonsignales richtet) wiedergegeben werden können, wobei sich die Muster als Pegel-Indikator verwenden lassen.
65 Figur 7 zeigt in Verbindung mit Figur 10 eine Abwandlung der Ansteuerschaltung nach Figur 6. Bei dieser Abwandlung wird der Ausgang des Vorverstärkers 12, der gemäss Figur 6 über den Feldeffekttransistor 16 und den Transistor 17 auf den
Spannungsteiler aus den Widerständen 18-23 gelangt, mittels eines Transformators 27 heraufgesetzt. Der Transformator 27 hat sekundärseitig Anzapfungen, deren Anzahl der Anzahl der Segmente in der Flüssigkristallzelle 25 entspricht. Die Anzapfungen dienen zur Spannungsteilung über mehrere Widerstände 28-33, wobei mehrere Zenerdioden 34-45 paarweise zwischen die Sekundärseite des Transformators 24' und jeweils einen der Widerstände 28-33 geschaltet sind. Hierdurch wird ebenfalls die Eingangs-Ausgangs-Kennlinie gemäss Figur 9 erhalten, wobei der zeitliche Spannungsverlauf für die Stellen K, L und N in Figur 7 in Figur 10 in einer Figur 8 entsprechenden Weise dargestellt ist. Da die Schaltungsanordnung der Figur 7 im übrigen hinsichtlich der Auslegung und Wirkungsweise derjenigen nach Figur 6 gleicht, wird auf eine weitergehende detaillierte Erläuterung verzichtet.
Obwohl die Erfindung vorangehend hauptsächlich im Zusammenhang der Wiedergabe von Tonsignalen erläutert wurde, ist die Anwendung einer Farbanzeige nach der Erfindung natür-
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lieh nicht auf die Wiedergabe von Tonsignalen beschränkt. Vielmehr liegt die Verwendung zur Wiedergabe zahlreicher anderer Signale im Rahmen der Erfindung.
Es ist als Abwandlung auch möglich, die gemeinsame Seite s oder gemeinsame Elektrode der vorangegangenen Ausführungsbeispiele ebenfalls, je nach Notwendigkeit, in separate Elektrodensegmente bzw. Elektrodenglieder aufzuteilen.
Insgesamt ist es mit der Erfindung möglich, durch Anwendung von Flüssigkristallen in einfacher Weise eine Anzeige zu io bewirken, bei welcher der Bereich, in welchem sich der Flüssigkristall im Wirkzustand befindet, in Abhängigkeit von der Grösse von Steuersignalpegeln verändert wird, wobei in jedem im Wirkzustand befindlichen Teil der Flüssigkristallzelle eine andere Farbe angezeigt wird. Da darüber hinaus die Farbanzeige 15 nach der Erfindung einen einfachen Aufbau hat und im Betrieb stabil ist, wobei eine wirksame Anzeige stets vorhanden ist, ist sie besonders gut zum Einbau in verschiedene elektrische und elektronische Geräte bei niedrigen Kosten geeignet.
C
4 Blatt Zeichnungen
CH1061577A 1976-08-31 1977-08-31 CH625060A5 (de)

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