DE1487779C3

DE1487779C3 - Image display device

Info

Publication number: DE1487779C3
Application number: DE1487779A
Authority: DE
Inventors: Arthur E. Pittsburgh Anderson; James L. Verona Fergason
Original assignee: Westinghouse Electric Corp
Current assignee: CBS Corp
Priority date: 1965-06-29
Filing date: 1966-06-29
Publication date: 1976-01-08
Also published as: DE1487779A1; GB1120093A; DE1487779B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Bildwiedergabevorrichtung mit einer Lichtsteuerzelle, die eine Schicht flüssiger Kristalle vom Cholesterintyp enthält, deren optische Eigenschaften durch Temperaturänderungen beeinflußbar sind.The invention relates to an image display device having a light control cell which has a layer liquid cholesterol-type crystals whose optical properties are determined by changes in temperature can be influenced.

Es sind verschiedene Möglichkeiten zur Darstellung einer Bildverteilung bekannt, darunter insbesondere die normale Fernsehempfangsanlage. Der Fernsehempfänger beruht im wesentlichen darauf, daß ein entsprechend der darzustellenden Bildinformation intensitätsmodulierter Elektronenstrahl beschleunigt wird. Bei Bildschirmen großer Abmessungen bedeuten 'aber praktische Beschränkungen der Strahlstromdichte und der Strahlspannung eine obere Grenze der Bildhelligkeit. Ein ,anderer WegVarious possibilities for displaying an image distribution are known, including in particular the normal television reception system. The television receiver is essentially based on that an electron beam that is intensity-modulated in accordance with the image information to be displayed is accelerated will. In the case of screens with large dimensions, however, there are practical limitations in the Beam current density and beam voltage have an upper limit on the brightness of the image. Another way

ίο zur Bilddarstellung bedient sich elektrolumineszenter Leuchtstoffe. Ein hierauf beruhender Bildschirm großer Fläche hat sich aber bisher als zu lichtschwach erwiesen, und auch die zugeordneten Steuervorrichtungen zur Bilderzeugung sind kompliziert und teuer.ίο uses electroluminescent to display images Phosphors. A screen of a large area based on this, however, has so far proven to be too faint, and so have the associated ones Imaging control devices are complex and expensive.

Andererseits sind Lichtsteuerzellen bekannt, die eine Schicht flüssiger Kristalle vom Cholesterintyp enthalten, deren optische Eigenschaften durch Temperaturänderungen beeinflußbar sind.On the other hand, light control cells are known which have a layer of liquid cholesterol-type crystals contain whose optical properties can be influenced by temperature changes.

Flüssige Kristalle haben bekanntlich einen Zustand, der zwischen einem echten Kristall und einer Flüssigkeit liegt. Die Gruppe der flüssigen Kristalle vom Cholesterintyp weist besonders bemerkenswerte optische Eigenschaften auf. Die meisten flüssigen Kristalle dieser Art werden von Verbindungen gebildet, die von Sterinen abgeleitet sind, obwohl keineswegs alle Stoffe, welche die betreffenden Eigenschaften zeigen, zu dieser chemischen Klasse gehören. Beim Erhitzen eines festen Stoffes dieser Art geht derselbe aus einem weißen Kristallzustand in eine flüssigkeitsartige Phase über, in welcher er kräftig gefärbt ist.Liquid crystals are known to have a state that is somewhere between a real crystal and a Liquid lies. The group of liquid crystals of the cholesterol type exhibits particularly remarkable ones optical properties. Most liquid crystals of this type are made up of compounds which are derived from sterols, although by no means all substances which have the properties in question show belong to this chemical class. When heating a solid of this type it passes from a white crystal state into a liquid-like phase, in which it is brightly colored.

Die Cholesterinphase hat einen Brechungsindex, der mit der Fortpflanzungsrichtung des Lichtes durch den Stoff schwankt. Durchsetzt das Licht eine dünne Schicht flüssiger Kristalle vom Cholesterintyp, so ist der Brechungsindex für senkrechten Einfall ein Minimum. Bei größerem Einfallswinkel nimmt der Brechungsindex zu. Bei festen Kristallen wird diese Eigenschaft als Doppelbrechung bezeichnet.The cholesterol phase has an index of refraction that changes with the direction of travel of light the fabric sways. If the light penetrates a thin layer of liquid crystals of the cholesterol type, then it is the refractive index for normal incidence is a minimum. The refractive index decreases with a larger angle of incidence to. In the case of solid crystals, this property is called birefringence.

Wenn linear polarisiertes Licht in Richtung der optischen Achse, d. h. derjenigen Richtung, in welcher der Brechungsindex ein Minimum ist, einfällt, so wird die Polarisationsebene um einen Winkel gedreht, der von der Schichtdicke, von der Art des Materials und von der. jeweiligen Wellenlänge abhängt. Diese Eigenschaft wird bekanntlich als optische Aktivität bezeichnet. Es wurde gefunden, daß die flüssigen Kristalle" "vom Cholesterintyp die stärkste optische Aktivität aller bekannten Substanzen aufweisen. Die Drehung der Polaritätsebene kann bis zu 1800° je Millimeter betragen.When linearly polarized light in the direction of the optical axis, i. H. the direction in which the refractive index is a minimum, occurs, the plane of polarization is rotated by an angle, the layer thickness, the type of material and the. depends on the respective wavelength. This property is known as optical activity. It was found that the liquid crystals "" of the cholesterol type have the strongest optical activity of all known substances exhibit. The rotation of the plane of polarity can be up to 1800 ° per millimeter.

Eine weitere wichtige Eigenschaft der flüssigen Kristalle vom Cholesterintyp ist das schillernde Aussehen bei Beleuchtung mit Umgebungslicht. Die auftretenden Farben rühren von einer Streuung im Material her, die in gewisser Weise der Lichtstreuung an einem Ölfilm auf Wasser ähnlich ist. Es gibt jedoch erhebliche Unterschiede. Ein Ölfilm streut dann Licht, wenn seine Dicke ein exaktes Vielfaches einer halben Wellenlänge beträgt. Die Cholesterinschichten streuen nur eine Wellenlänge in einen bestimmten Winkel. Das von einem Ölfilm gestreute Licht ist nicht polarisiert, wogegen das an einem flüssigen Kristall der betreffenden Art gestreute Licht zirkulär polarisiert wird. Ferner ergibt sich, daß auf einem flüssigen Kristall auftreffendes zirkulär polarisiertes Licht bei der Reflexion oder Streuung seinen Dreh-Another important property of the cholesterol-type liquid crystals is their iridescent appearance when illuminated with ambient light. The colors that appear are due to a scatter in the material which is in some ways similar to the scattering of light on an oil film on water. There are, however significant differences. An oil film then scatters light when its thickness is an exact multiple of one half a wavelength. The cholesterol layers only scatter one wavelength into a certain one Angle. The light scattered by an oil film is not polarized, whereas that of a liquid one Crystal of the species in question scattered light is circularly polarized. It also shows that on one circularly polarized light hitting liquid crystal when it is reflected or scattered its rotation

sinn beibehält, im Gegensatz zur normalen Spiegelreflexion. Im einzelnen sind die Verhältnisse so, daß rechts herum zirkulär polarisiertes Licht bei der Reflexion und Streuung rechtsdrehend bleibt, während linksdrehend polarisiertes Licht überhaupt nicht gestreut wird, sondern die Schicht durchsetzt. Diese Eigenschaft wird als zirkulärer Dichroismus bezeichnet. Man findet, daß ein flüssiger Kristall nahezu keine Energie absorbiert, so daß die einfallende Lichtenergie nahezu vollständig entweder durchgelassen oder reflektiert wird. Bei bestimmten Wellenlängen und senkrechtem Einfall werden etwa 50 % der einfallenden Lichtstrahlung gestreut. Bei größeren Einfallswinkeln nimmt die Menge der reflektierten Energie zu, und das Streumaximum verschiebt sich zu kürzeren Wellenlängen. Ändert sich die Temperatur der flüssigen Kristallschicht, so verschiebt sich bei einer Temperaturzunahme das Maximum der Reflexionskurve zu kürzeren Wellenlängen. Dieser Temperatureffekt ist vollständig reversibel. Bei jeder Temperatur hängt die Wellenlänge der maximalen Streuung von der Summe des Lichteinfallswinkels und des Betrachtungswinkels ab.in contrast to normal mirror reflection. In detail the conditions are such that clockwise circularly polarized light remains clockwise during reflection and scattering, while Left-handed polarized light is not scattered at all, but penetrates the layer. This property is known as circular dichroism. It is found that a liquid crystal is almost no energy is absorbed, so the incident light energy is almost completely transmitted through either or is reflected. At certain wavelengths and perpendicular incidence, about 50% scattered by the incident light radiation. At larger angles of incidence, the amount of reflected light increases Energy increases, and the scattering maximum shifts to shorter wavelengths. The temperature changes of the liquid crystal layer, the maximum of the shifts with an increase in temperature Reflection curve at shorter wavelengths. This temperature effect is completely reversible. With everyone Temperature, the wavelength of the maximum scattering depends on the sum of the angle of incidence of light and the viewing angle.

Aus der US-PS 31 14 836 ist es bekannt, ein Infrarotbild mittels einer solchen Lichtsteuerzelle sichtbar zu machen, indem das Bild auf einer Schicht eines Wärmestrahlen absorbierenden Materials entworfen wird, die in Berührung mit einer Schicht flüssiger Kristalle steht. Durch die Wärmeabsorption tritt eine selektive Temperaturänderung der Absorptionsschicht ein, die durch entsprechende optische Änderungen der Schicht flüssiger Kristalle sichtbar gemacht werden kann.From US-PS 31 14 836 it is known to make an infrared image visible by means of such a light control cell to make by drawing the image designed on a layer of a heat rays absorbing material which is in contact with a layer of liquid crystals. Due to the absorption of heat, a selective change in temperature of the absorption layer caused by corresponding optical changes the layer of liquid crystals can be made visible.

Es wurde nun gefunden, daß vor Wiedergabe eines mit Kathodenstrahlen erzeugten Bildes eine solche besondere, die Wärmestrahlung absorbierende Schicht, die naturgemäß eine gewisse Trägheit besitzt, nicht erforderlich ist. Demgemäß besteht die mit der Erfindung gelöste Aufgabe darin, den Aufbau einer Bildwiedergabevorrichtung mit Lichtsteuerzelle der angegebenen Art zu vereinfachen und die Ansprechzeit derselben herabzusetzen.It has now been found that prior to displaying a cathode ray image such a special layer which absorbs heat radiation and which naturally has a certain inertia, is not required. Accordingly, the object achieved by the invention is the structure to simplify an image display device with light control cell of the type specified and reduce the response time of the same.

Zur Lösung dieser Aufgabe liegt erfindungsgemäß die Lichtsteuerzelle im Wege eines entsprechend den Informationen gesteuerten Strahls, der eine den Informationen entsprechende Wärmewirkung auf die flüssige Kristallschicht ausübt.To solve this problem, according to the invention, the light control cell is by way of a corresponding to the Information controlled beam that has a thermal effect on the information corresponding to the information liquid crystal layer exerts.

Vorzugsweise wird der Steuerstrahl von einer Kathodenstrahlröhre geliefert, deren Lichtfleck auf die Lichtsteuerzelle abgebildet wird, oder der Steuerstrahl wird von einer Elektrodenstrahlquelle geliefert, die einen die Lichtsteuerzelle abtastenden Elektrodenstrahl erzeugt.Preferably, the control beam is supplied by a cathode ray tube, the light spot on the Light control cell is imaged, or the control beam is provided by an electron beam source, which generates an electrode beam that scans the light control cell.

In beiden Fällen wirkt also der Steuerstrahl unmittelbar und ohne den Umweg über eine besondere Absorptionsschicht auf die flüssige Kristallschicht ein. Es hat sich gezeigt, daß bei genügender Konzentration des optischen oder elektronischen Leuchtflecks unmittelbar in der flüssigen Kristallschicht eine Wärmewirkung eintritt, die zur Bildwiedergabe ausreicht. In both cases, the control jet acts directly and without the detour via a special absorption layer onto the liquid crystal layer a. It has been shown that with sufficient concentration of the optical or electronic light spot a heat effect occurs directly in the liquid crystal layer, which is sufficient for image reproduction.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend an Hand der Zeichnung erläutert. Hierin sindSome exemplary embodiments of the invention are explained below with reference to the drawing. Are in it

F i g. 1 die schematische Darstellung einer Abbildungsanordnung gemäß der Erfindung,F i g. 1 shows the schematic representation of an imaging arrangement according to the invention,

Fig. 2 eine Darstellung einer abgeänderten Abbildungsanordnung, 2 shows a representation of a modified imaging arrangement,

F i g. 3 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Eigenschaften der flüssigen Kristallschicht, F i g. 4 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Betriebsweise der Anordnung nach F i g. 1 und 2,F i g. 3 is a graph for explaining the properties of the liquid crystal layer; F i g. FIG. 4 shows a graphic illustration to explain the mode of operation of the arrangement according to FIG. 1 and 2,

F i g. 5 die schematische Darstellung einer weiteren erfindungsgemäßen Abbildungsanordnung, bei der die Reflexionseigenschaften der flüssigen Kristallschicht verwendet werden, und F i g. 5 shows the schematic representation of a further imaging arrangement according to the invention which uses the reflective properties of the liquid crystal layer, and

ίο Fig. 6 die schematische Darstellung einer Farbfernsehvorrichtung gemäß der Erfindung.6 shows the schematic representation of a color television device according to the invention.

Fig. 1 zeigt ein Projektionssystem mit einem Polarisator 11 und einem Analysator 13, die parallel zueinander angeordnet sind. Der Polarisator und der Analysator können aus Turmalin, Nicoischen Prismen oder anderen bekannten Anordnungen zum Durchlaß des Lichtes in nur einer Polaritätsebene bestehen.Fig. 1 shows a projection system with a polarizer 11 and an analyzer 13, which are parallel are arranged to each other. The polarizer and the analyzer can be made from tourmaline, Nicoean prisms or other known arrangements for transmitting the light in only one plane of polarity exist.

Eine Lichtmodulationszelle 15 befindet sich zwisehen dem Polarisator 11 und dem Analysator 13. Die Modulationszelle 15 enthält eine Schicht 17, die imstande ist, eine elektromagnetische Wellenverteilung zu absorbieren und in ein Wärmebild umzuwandeln. Die Schicht 17 absorbiert die zur Modulation verwendeten Wellenlängen, läßt aber das zur Projektion dienende Licht durch. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel liegt die Modulationswellenlänge im Ultravioletten, während die Projektion im sichtbaren Teil des Spektrums erfolgt. Ein geeignetes Material für die Schicht 17 ist Tartrazin in einer Dicke von einigen Mikron. Auch zahlreiche organische und anorganische Farbstoffe mit entsprechenden Absorptionseigenschaften sind geeignet. Für den Ultraviolettbereich sind ferner Anthracen und Phenanthren geeignet. Als Unterlage für die Schicht 17 dient eine Trägerschicht 19 mit geringer Wärmekapazität, die mindestens für den sichtbaren Teil des Spektrums durchlässig ist. Die Schicht 19 hat eine Dicke von etwa 10 Mikron und besteht z.B. aus Polyvinylfluorid.A light modulation cell 15 is located between them the polarizer 11 and the analyzer 13. The modulation cell 15 contains a layer 17 which is able to absorb an electromagnetic wave distribution and convert it into a thermal image. The layer 17 absorbs the wavelengths used for modulation, but allows that Projection serving light through. In the present embodiment, the modulation wavelength is in the ultraviolet, while the projection is in the visible part of the spectrum. A suitable one The material for the layer 17 is tartrazine with a thickness of a few microns. Also numerous organic ones and inorganic dyes having appropriate absorption properties are suitable. For the Anthracene and phenanthrene are also suitable in the ultraviolet range. As a base for layer 17 serves a carrier layer 19 with low heat capacity, which is at least for the visible part of the Spectrum is permeable. Layer 19 has a thickness of about 10 microns and consists, for example, of Polyvinyl fluoride.

Auf der anderen Seite der Schicht 19 befindet sich eine Schicht 21 aus einem Material, das flüssige Kristalle vom Cholesterintyp bindet. Die Schichten 21 und 19 stehen in gutem Wärmeübergang. Beispielsweise besteht die Schicht 21 aus einem Gemisch von 20 Gewichtsprozent Cholesterylbenzoat, 30% Cholesterylnonanoat und 50% Cholesteryloleylcarbonat. Andere geeignete Stoffe sind beispielsweise in der US-PS 31 14 836 beschrieben. Auf der anderen Seite der flüssigen Kristallschicht 21 befindet sich eine weitere Abschlußschicht 23 aus Polyvinylfluorid, und das Ganze kann in irgendeiner Weise eingeschlossen sein, um die Flüssigkeit 21 zwischen den beiden Schichten 19 und 23 zu halten.On the other side of the layer 19 is a layer 21 made of a material, the liquid crystals binds of the cholesterol type. The layers 21 and 19 are in good heat transfer. For example the layer 21 consists of a mixture of 20 percent by weight cholesteryl benzoate, 30% Cholesteryl nonanoate and 50% cholesteryl oleyl carbonate. Other suitable substances are for example in US Pat. No. 3,114,836. On the other On the side of the liquid crystal layer 21 there is another final layer 23 made of polyvinyl fluoride, and the whole can be enclosed in some way to keep the liquid 21 between the two layers 19 and 23 to hold.

Eine Kathodenstrahlröhre 27 dient dazu, das modulierende Licht auf die Modulationszelle 15 zu richten. Die Kathodenstrahlröhre 27 weist einen Leuchtschirm 28 auf, der ultraviolettes Licht bei Elektronenbeschuß erzeugt. Zur Erzeugung des Elektronen-Strahls dient eine Elektronenkanone 26. Ferner sind eine Ablenkvorrichtung für den Elektronenstrahl und eine Lichtsteuerelektrode, die mit einer Videosignalquelle verbunden ist, in bekannter Weise vorgesehen. A cathode ray tube 27 serves to direct the modulating light onto the modulation cell 15. The cathode ray tube 27 has a fluorescent screen 28, the ultraviolet light when bombarded with electrons generated. An electron gun 26 is used to generate the electron beam an electron beam deflector and a light control electrode connected to a video signal source is connected, provided in a known manner.

Zwischen der Kathodenstrahlröhre 27 und der Zelle 15 befindet sich eine Optik 31, um das ultraviolette Licht vom Leuchtschirm 28 auf die Zelle 15 zu konzentrieren. Außerhalb des Polarisators 11 istBetween the cathode ray tube 27 and the cell 15 there is an optic 31 in order to avoid the ultraviolet Concentrate light from the luminescent screen 28 onto the cell 15. Outside the polarizer 11 is

eine Lichtquelle 35 angeordnet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Lichtquelle 35 monochromatisch und liefert Licht mit! einer Wellenlänge von etwa 5700 A. Zur Ausblendung dieser Wellenlänge sind gegebenenfalls entsprechende Filter vorgesehen. Optische Mittel 37 und 39 dienen dazu, das Licht von der Lichtquelle 35 auf die Zelle 15 und das Licht von der Zelle 15 auf einen Projektionsschirm 41 zu konzentrieren.a light source 35 is arranged. In the present exemplary embodiment, the light source 35 is monochromatic and provides light too! a wavelength of about 5700 A. To suppress this wavelength appropriate filters are provided if necessary. Optical means 37 and 39 are used to Light from light source 35 onto cell 15 and the light from cell 15 onto a projection screen 41 focus.

Zur Erläuterung der Arbeitsweise der Erfindung wird auf F i g. 3 verwiesen. Die Kurven 40 und 42 zeigen die Drehung der Polarisationsebene durch die Schicht 21 bei zwei verschiedenen Temperaturen. Die Kurve 40 gilt für 27⁰C und die Kurve 42 für 29° C. Bei 27° C wird also die Polarisationsebene um 45° gedreht. Polarisator 11 und Analysator 13 können nun so eingestellt werden, daß bei dieser Temperatur praktisch kein Licht von der Lichtquelle 35 auf den Projektionsschirm 41 gelangen kann* Wird die Temperatur auf 29° C erhöht, so beträgt die Drehung der Polarisationsebene gemäß Kurve 42 nur noch etwa 15° C, so daß bei gleicher Einstellung des Analysators 13 nunmehr eine erhebliche Lichtmenge auf den Projektionsschirm 41 gelangt. Durch Intensitätsmodulation des Elektronenstrahls in der Kathodenstrahlröhre 27 wird das vom Leuchtschirm 28 ausgesandte ultraviolette Licht entsprechend moduliert. Die auf die Schicht 17 der Lichtsteuerzelle 15 einfallende ultraviolette Strahlung bestimmt aber die Temperatur derselben und damit die von der Lichtquelle 35 zum Leuchtschirm 41 durchgelassene Lichtmenge. Auf diese Weise kann ein sichtbares Bild hoher Intensität entsprechend der Videoinformation auf dem Schirm 41 entworfen werden. Die zur Modulation dienende ultraviolette Strahlung kann dabei von weit geringerer Intensität als das modulierte sichtbare Licht, das im Polarisator 11 linear polarisiert wurde, sein.To explain the method of operation of the invention, reference is made to FIG. 3 referenced. Curves 40 and 42 show the rotation of the plane of polarization through layer 21 at two different temperatures. Curve 40 applies to 27 ⁰ C and the curve 42 for 29 ° C. At 27 ° C is therefore the plane of polarization rotated by 45 °. The polarizer 11 and analyzer 13 can now be set so that at this temperature practically no light can reach the projection screen 41 from the light source 35 15 ° C., so that a considerable amount of light now reaches the projection screen 41 with the same setting of the analyzer 13. By modulating the intensity of the electron beam in the cathode ray tube 27, the ultraviolet light emitted by the fluorescent screen 28 is correspondingly modulated. The ultraviolet radiation incident on the layer 17 of the light control cell 15, however, determines its temperature and thus the amount of light transmitted from the light source 35 to the fluorescent screen 41. In this way, a high-intensity visible image corresponding to the video information on the screen 41 can be designed. The ultraviolet radiation used for modulation can be of far lower intensity than the modulated visible light that has been linearly polarized in the polarizer 11.

Es ist nicht unbedingt erforderlich, daß das Licht von der Kathodenstrahlröhre 27 eine andere Wellenlänge als dasjenige von der Lichtquelle 35 hat, wenn es auch vorteilhaft ist. Statt eines Farbstoffs oder einer sonstigen chemischen Substanz mit selektiver Absorption kann für die Schicht 17 auch, eine Metallschicht mit einem elektrischen Flächenwiderstand von etwa 377 Ohm verwendet werden. Eine solche Schicht absorbiert etwa die Hälfte aller einfallenden Strahlen, also des Lichtes von der Lichtquelle 37 und von der Kathodenstrahlröhre 27, und läßt ein Viertel des Restes durch. Unter diesen Umständen kann die Lichtquelle 35 zusammen mit der Kathodenstrahlröhre 27 verwendet werden, um die Temperatur der Schicht 21 auf einen geeigneten Grundwert zu bringen, bei dem das Hauptlicht von der Lichtquelle 35 durch den Analysator 13 hindurchgeht. Wenn ein Zwanzigstel der Gesamtenergie, die zur Erzielung der optimalen Schichttemperatur notwendig ist, von der Kathodenstrahlröhre 27 geliefert wird, so ist dieser Energieanteil mehr als a.usreichend, um die Durchlässigkeit der Anordnung zu modulieren.It is not essential that the light from the cathode ray tube 27 be a different wavelength than that from the light source 35, although it is advantageous. Instead of a dye or another chemical substance with selective absorption can also be used for the layer 17, a Metal layer with an electrical sheet resistance of about 377 ohms can be used. One such a layer absorbs about half of all incident rays, i.e. the light from the light source 37 and from the cathode ray tube 27, and lets through a quarter of the rest. Under these circumstances the light source 35 can be used together with the cathode ray tube 27 to the Bring the temperature of the layer 21 to a suitable base value at which the main light of of the light source 35 passes through the analyzer 13. If one twentieth of the total energy, which is necessary to achieve the optimum layer temperature, supplied by the cathode ray tube 27 is, this amount of energy is more than sufficient to allow the arrangement to be permeable modulate.

Es ist auch möglich, die zirkulär dichroitischen Eigenschaften der Schicht 21 zu verwenden. Hierzu wird statt des Polarisators 11 und des Analysators 13 ein Zirkularpolarisator zwischen Lichtquelle 35 und Lichtsteuerzelle 15 eingesetzt. Die Lichtquelle 35 liefert z. B. eine Wellenlänge von 5400 A. Bei einer Temperatur von 27° C ist in diesem Falle die Durchlässigkeit der Schicht nahezu gleich Null, wie Kurve 43 in F i g. 3 zeigt. Steigt die Temperatur auf 29° C, so nimmt die Durchlässigkeit auf etwa 85 °/o zu, wie Kurve 44 zeigt. Polarisator und flüssige Kristallschicht sollen hierbei die gleiche Polarisationsdrehung, also entweder linksdrehend oder rechtsdrehend, aufweisen.It is also possible to use the circular dichroic properties of the layer 21. For this Instead of the polarizer 11 and the analyzer 13, a circular polarizer is used between the light source 35 and light control cell 15 used. The light source 35 provides z. B. a wavelength of 5400 A. At At a temperature of 27 ° C, the permeability of the layer is almost zero, as in this case Curve 43 in FIG. 3 shows. If the temperature rises to 29 ° C, the permeability decreases to about 85% to, as curve 44 shows. Polarizer and liquid crystal layer should here have the same polarization rotation, i.e. either left-handed or right-handed, exhibit.

Wenn die Lichtquelle 35'so gebaut ist, daß sie nicht eine einzige-Wellenlänge, sondern ein Wellenlängenband abgibt, so kann die Anordnung in folgender Weise verwendet werden: Beispielsweise gibt die Lichtquelle 35 Licht in dem Bereich des Spektrums zwischen dem infraroten Ende desselben und etwa 6250 A ab. Dies ist in F i g. 4 durch Kurve 49 dargestellt. Kurve 50 zeigt die Durchlaßeigenschaften von Polarisator 11, Analysator 13 und Lichtsteuerzelle 15 für eine Temperatur von 27° C. Kurve 52 zeigt die Durchlässigkeit der gleichen Anordnung bei einer Temperatur von 29° C. Durch Verschiebung der Temperatur der Lichtsteuerquelle 15 auf einen höheren Wert läßt sich also der Lichtdurchgang durch die Anordnung vollständig unterbinden. Wird die Temperatur wieder auf etwa 27° C gesenkt, so geht das Licht von der Lichtquelle 35 wieder durch die Anordnung hindurch und gelangt auf den Schirm 41. Auch in diesem Falle werden allerdings nur etwa 50 °/o des von der Lichtquelle 35 ausgehenden Lichtes durchgelassen. Das kommt davon her, daß im optischen Aktivitätsbereich der Schicht 21 stets auch der zirkuläre Dichroismus auftritt, so daß nur der rechtsdrehende oder linksdrehende Teil des Lichtes durchgelassen wird, während der andere Teil von der flüssigen Kristallschicht 21 reflektiert wird. In F i g. 2 ist eine abgeänderte Steueranordnung dargestellt, bei der die Lichtsteuerzelle 59 sich innerhalb eines evakuierten Kolbens 60 befindet, so daß ein dort erzeugter Elektronenstrahl unmittelbar darauf auftreffen kann. Der als Lichtsteuerzelle ausgebildete Schirm 59 besteht hier aus lichtdurchlässigen Schichten 62 und 64 aus Polyvinylchlorid, zwischen denen sich eine dünne Schicht 65 aus einem flüssigen Kristallmaterial vom Cholesterintyp befindet. Eine durchsichtige Elektrode 66 aus Zinnoxyd oder Gold befindet sich außen auf der Schicht 62. Der Elektronenstrahl bombardiert die Elektrode 66 und erzeugt ein Wärmebild, das die Schicht 21 beeinflußt. Im Falle dieser unmittelbaren Steuerung durch den Elektronenstrahl kann eine Verstärkung von mindestens Hundert erreicht werden.If the light source 35's is built to not a single wavelength, but a band of wavelengths gives, the arrangement can be used in the following way: For example, gives the light source 35 is light in the region of the spectrum between the infrared end thereof and about 6250 A. This is in FIG. 4 represented by curve 49. Curve 50 shows the transmission properties of polarizer 11, analyzer 13 and light control cell 15 for a temperature of 27 ° C. Curve 52 shows the permeability of the same arrangement at a temperature of 29 ° C. By displacement the temperature of the light control source 15 to a higher value, so the passage of light completely prevent by the arrangement. If the temperature is lowered again to about 27 ° C, so the light from the light source 35 passes through the arrangement again and reaches the screen 41. In this case too, however, only about 50% of the light emanating from the light source 35 is generated let through. This is due to the fact that in the optical activity range of the layer 21 always circular dichroism also occurs, so that only the right-turning or left-turning part of the light is transmitted while the other part is reflected by the liquid crystal layer 21. In Fig. 2, a modified control arrangement is shown in which the light control cell 59 is within an evacuated piston 60 is located, so that an electron beam generated there immediately thereon can hit. The screen 59, which is designed as a light control cell, consists of translucent Layers 62 and 64 of polyvinyl chloride, between which there is a thin layer 65 of a liquid Cholesterol type crystal material is located. A transparent electrode 66 made of tin oxide or gold is on the outside of layer 62. The electron beam bombards electrode 66 and creates a thermal image that affects the layer 21. In the case of this direct control by the Electron beam a gain of at least one hundred can be achieved.

Die Betriebsweise der Anordnung nach F i g. 2 entspricht derjenigen nach F i g. 1. Die Ansprechgeschwindigkeit der Anordnung kann dadurch beeinflußt werden, daß die Innenfläche des Röhrenkolbens mit einem Kunststoffilm solcher Dicke ausgekleidet wird, daß sich die richtige Wärmeleitfähigkeit ergibt, um die thermische Zeitkonstante der Anordnung möglichst zu verringern. Dies läßt sich erreichen, ohne ein großes Opfer hinsichtlich der Energieempfindlichkeit der flüssigen Kristallschicht zu bringen. Es ist auch möglich, eine Kunststoffschicht auf der dem Elektronenstrahl zugekehrten Seite des Schirms aufzubringen, wobei das Material des Kunststoffs einen Nulldurchgang seiner Sekundär-,emissionskurve bei hoher Spannung hat, so daß maximale Energie aus dem Elektronenstrahl aufgenommen wird. Die maximale Durchlässigkeit der gesamten Zelle für die zu verstärkende Wellenlänge des Lichtes von der Lichtquelle 35 soll in diesemThe mode of operation of the arrangement according to FIG. 2 corresponds to that according to FIG. 1. The speed of response the arrangement can be influenced by the fact that the inner surface of the tubular piston is lined with a plastic film of such a thickness that it has the correct thermal conductivity results in order to reduce the thermal time constant of the arrangement as possible. This can be achieved without making a great sacrifice in terms of the energy sensitivity of the liquid crystal layer bring. It is also possible to have a plastic layer on the side facing the electron beam Apply the screen, the material of the plastic having a zero crossing of its secondary, emission curve at high voltage, so that maximum energy is absorbed from the electron beam will. The maximum permeability of the entire cell for the wavelength to be amplified of the light from the light source 35 should be in this

Fall so hoch wie möglich gemacht werden. Dadurch, daß die Elektronenkanone 26 schräg zu dem Schirm angeordnet ist, läßt sich das polarisierte Licht von der Lichtquelle 35 hoher Intensität, das durch die Lichtsteuerzelle 59 hindurchgeht, modulieren.Fall as high as possible. By having the electron gun 26 at an angle to the screen is arranged, the polarized light from the light source 35 of high intensity, through the Light control cell 59 passes through, modulate.

F i g. 6 zeigt ein Projektionssystem mit drei getrennten Anordnungen 31, 63 und 67 gemäß Fig. 1, wobei die drei Lichtquellen 35, 35 a und 356 rotes, grünes bzw. blaues Licht abgeben. Somit wird von;«;, der Anordnung 61 auf dem Leuchtschirm ein rotes Bild erzeugt, das einem roten Farbauszug des Videosignals entspricht. Entsprechend liefert die Anordnung 63 ein grünes und die Anordnung 67 ein blaues Bild. Die drei Farbauszüge können nacheinander oder gleichzeitig auf dem Projektionsschirm erscheinen und ergeben ein Farbfernsehbild hoher Intensität. F i g. 6 shows a projection system with three separate arrangements 31, 63 and 67 according to FIG. 1, wherein the three light sources 35, 35 a and 356 emit red, green and blue light, respectively. Thus, from; «;, the arrangement 61 generates a red image on the luminescent screen, which is a red color separation of the video signal is equivalent to. Correspondingly, the arrangement 63 delivers a green and the arrangement 67 a blue Image. The three color separations can appear one after the other or at the same time on the projection screen and give a high intensity color television picture.

F i g. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem von der Reflexion Gebrauch gemacht wird. Eine Bildröhre üblicher Art besteht aus einer Stirnplatte 70, einem Kolbenteil 72 und einem Halsteil 74. Im Halsteil befindet sich eine Elektronenkanone 76 mit Steuergitter 77 und Ablenkvorrichtung 79. Der hinter der Stirnplatte 70 befindliche Schirm 81 ist als Lichtsteuerzelle ausgebildet. An die Innenseite der Stirnplatte schließt sich zunächst eine durchsichtige Elektrode 78, beispielsweise aus Zinnoxyd an. Darauf folgt eine flüssige Kristallschicht 80, beispielsweise aus einem Gemisch von 45 Gewichtsprozent Cholesterylnonanat, 45 % Oleylcholesterylcarbonat und 10 Vo Cholesterylbenzoat. Die Dicke dieser Schicht beträgt etwa 25 Mikron. Auf der Innenseite wird die flüssige Kristallschicht 80 von einer Schicht 84 aus Polyvinylfluorid begrenzt, die auf ihrer, der Schicht 80 zugekehrten Oberfläche einen schwarzen Überzug trägt. Eine Schicht 82, ähnlich der Schicht 66 in F i g. 2, ist auf der dem Inneren der Röhre zugekehrten Oberfläche der Polyvinylfluoridschicht 84 aufgebracht. Zwischen dem Schirm 81 und der Elektronenkanone 76 kann sich noch ein leitendes Drahtnetz 86 zur Beschleunigung und Konzentration des Elektronenstrahls befinden. Eine Lichtquelle 88 für weißes Licht ist außerhalb des Kolbens angeordnet, um den Schirm 81 zu beleuchten. F i g. 5 shows a further exemplary embodiment of the invention in which use is made of reflection will. A picture tube of the usual type consists of an end plate 70, a piston part 72 and a Neck part 74. In the neck part there is an electron gun 76 with control grid 77 and deflection device 79. The screen 81 located behind the face plate 70 is designed as a light control cell. To the A transparent electrode 78, for example made of tin oxide, closes on the inside of the face plate at. This is followed by a liquid crystal layer 80, for example composed of a mixture of 45 percent by weight Cholesteryl nonanate, 45% oleyl cholesteryl carbonate and 10 Vo cholesteryl benzoate. The fat this layer is about 25 microns. On the inside, the liquid crystal layer 80 is covered by a Layer 84 of polyvinyl fluoride bounds, which on their surface facing the layer 80 a wearing black coating. A layer 82, similar to layer 66 in FIG. 2, is on the inside The surface of the polyvinyl fluoride layer 84 facing the tube is applied. Between the screen 81 and the electron gun 76 can still have a conductive wire mesh 86 for acceleration and concentration of the electron beam. A light source 88 for white light is external to the Piston arranged to illuminate the screen 81.

Im Betrieb wird der Elektronenstrahl von der Elektronenkanone 76 auf den Schirm gerichtet und erzeugt eine Wärmeverteilung in der Schicht 82, die der Videoinformation entspricht, die dem Steuergitter 77 zugeführt wird. Das in der Schicht 82 erzeugte Wärmebild beeinflußt die Schicht 80, die in Reflexion bei Beleuchtung durch die Lichtquelle 88 ein sichtbares Bild liefert. Durch entsprechende Wahl der Wärmeleitfähigkeit des Schirmes 81 läßt sich die Ansprechgeschwindigkeit auf den gewünschten Wert bringen. Durch die Intensität des Videosignals läßt sich die Grundfarbe wählen. Die Farbintensität kann durch einfache Modulation des Elektronenstrahls verändert werden, so daß sich ein Mehrfarbenbild ergibt. Der Leuchtschirm kann unter kräftiger Allgemeinbeleuchtung betrachtet werden. Je heller das Umgebungslicht ist, desto heller ist auch die Darstellung auf dem Schirm. Es ist auch möglich, eine einzige Farbe auf einem schwarzen Hintergrund zu erzeugen, wenn die Lichtquelle 88 monochromatisches Licht liefert.In operation, the electron beam is directed from the electron gun 76 onto the screen and creates a heat distribution in layer 82 that corresponds to the video information presented to the control grid 77 is fed. The thermal image generated in the layer 82 influences the layer 80, which is in reflection provides a visible image when illuminated by light source 88. Through appropriate Choice of the thermal conductivity of the screen 81 can adjust the response speed to the desired Bring value. The basic color can be selected through the intensity of the video signal. The color intensity can be changed by simply modulating the electron beam so that a Multi-color image results. The fluorescent screen can be viewed under strong general lighting. The brighter the ambient light, the brighter the display on the screen. It is also possible, to produce a single color on a black background when the light source 88 is monochromatic Light supplies.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen cnn cot /1 /c For this purpose 2 sheets of drawings cnn cot / 1 / c

Claims

Patent claims:

1. Image display device with a light control cell, which contains a layer of liquid crystals of the cholesterol type, the optical properties of which can be influenced by temperature changes are, characterized in that the light control cell (15) in the way of a beam controlled in accordance with the information, the one of the information exerts a corresponding heat effect on the liquid crystal layer (21).

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the control jet from one Cathode ray tube (27) is supplied, the light spot of which is imaged on the light control cell (15) will.

3. Apparatus according to claim 1, characterized in that the control jet from one Electron beam source (26, 76) is supplied, which one the light control cell (59, 81) scanning Electron beam generated.

4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the light control cell one with the liquid crystal layer (21, 65, 80) in thermal contact standing layer (17, 66, 82) facing the control beam source, which can absorb the control beam and convert it into heat.

5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the light control cell moves by way of a light beam emanating from a light source (35, 88) is located.

6. Device according to claims 4 and 5, characterized in that the control jet absorbing layer (17, 66) facing the light source and for the emanating from it Light is permeable.

7. Apparatus according to claim 5 or 6, characterized in that a polarizer (11) is arranged between the light source and the light control cell.

8. Apparatus according to claim 6 or 7, characterized in that behind the light control cell a projection screen (41) is arranged.

9. Device according to claims 6 and 7 or 8, characterized in that the liquid Crystal layer the plane of polarization of the light passing through according to its heating rotates that an analyzer (13) is arranged behind the light control cell and that polarizer and analyzer are oriented to each other so that at a certain temperature the liquid Crystal layer, the light passing through is extinguished in the analyzer.