DE1764966C3 - Verfahren zum raschen Herbeiführen des dynamischen Lichtstreuvermögens einer eine nematische Flüssigkeit enthaltenden Zelle und Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Gattungsbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Schaltungsanordnung zum Durchführen des Verfahrens gemäß dem Gattungsbegriff des Anspruchs 4.

Nematische Flüssigkeiten, die wegen der in ihnen herrschenden Anordnung der Moleküle auch als »Flüssigkristalle« bezeichnet werden, sind im unerregten Zustand für Licht verhältnismäßig transparent, während sie im erregten Zustand Licht streuen. Die Lichtstreuung wird durch eine Turbulenz in dem erregten Bereich der Flüssigkeit bewirkt, wie noch näher erläutert werden soll, und kann daher als »dynamische Streuung« bezeichnet werden. Das dynamische Streuvermögen von solchen nematischen Flüssigkeiten oder flüssigen Kristallen kann in mit Reflexion, Absorption oder Transmission arbeitenden flachen Wiedergabeeinrichtungen, optischen Verschlüssen u.a.m. Anwendung finden. Bei Anwendungen solcher Flüssigkeiten, bei denen die Flüssigkeit oder bestimmte Bereiche davon durch eine Folge von Impulsen relativ kurzer Dauer, z.B. Videoimpulse, erregt, also vom

transparenten Zustand in den Jichtstreusnden Zustand gebracht werden müssen, ist unter Umständen eine Anzahl solcher Impulse erforderlich, damit das volle Streuvermögen und damit die volle Aufhellung der Flüssigkeit erreicht wird. Dies ist insbesondere bei

ίο der Wiedergabe von Fernsehbildern nachteilig, da es zu einer Verschmierung der Vorderkante von bewegten Objekten führt.

Aus der US-PS 3322485 ist eine Vorrichtung mit einem Flüssigkristall bekannt, der normalerweise

transparent ist und dadurch (bei Reflexionsbetrieb) relativ dunkel wirkt, jedoch durch Anlegen eines einen Schwellwert übersteigenden elektrischen Feldes turbulent, also lichtstreuend und dadurch relativ hell wird. Der Flüssigkristall wird allerdings nicht durch

ao eine Folge von Impulsen, sondern durch eine veränderliche, auf den Erregungsschwellwert ansteigende Gleichspannung beaufschlagt. In seinen transparenten Ausgangszustand wird der Flüssigkristall dadurch zurückversetzt, daß das Feld, also die Gleichspannung

a₅ wieder abgeschaltet oder auf einen Wert unterhalb des Schwellwertes herabgesetzt wird. Auch bei dieser bekannten Vorrichtung tritt das Problem auf, daß der Flüssigkristall nach Anlegen des elektrischen Feldes, das die Turbulenz herbeiführen soll, nicht sofort das volle Streuvertnögen hat.

Aus der DT-PS 447 364 ist es zwar schon bekannt, in einem einen Flüssigkristall enthaltenden lichtelektrischen Relais die Trägheit der kristallinen Teilchen künstlich durch Anlegen eines elektrischen Hilfsteldes zu überwinden. Es handelt sich um eine Lichtsteuereinrichtung, in der die Teilchen in zwei orthogonalen Orientierungseinrichtungen ausrichtbar sind, und zwar in der einen Richtung durch ein Hauptsteuerfeld, das zur Umschaltung ein- und ausgeschaltet wird, und in dei anderen Richtung durch das kontinuierlich anliegende Hilfsfeld, welches nach Abschaltung des Hauptsteuerfeldes die Teilchen relativ rasch in diese andere Richtung dreht. Es efolgt also ein Wechsel zwischen zwei regelmäßigen Zuständen des Flüssigkristalle bzw. um die Umschaltung der Ausrichtung der Domänenbereiche in zwei verschiedene Richtungen.

Aufgabe der Erfindung ist, ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung anzugeben, mit dem bzw. der die Zeit verkürzt wird, welche eine einen Flüssigkristall enthaltende Zelle benötigt, bevor sie von einem Erregungsimpuls vom transparenten in den lichtstreuenden Zustand gebracht werden kann.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch das im Anspruch 1 gekennzeichnete Verfahren bzw. durch die im Anspruch 4 gekennzeichnete Schaltungsanordnung.

Durch die Erfindung wird die Zeitspanne bis zur Einstellung des Streuvermögens einer nematischen Flüssigkeit auf den durch die Amplitude der Impulse bestimmten Wert verringert, und zwar dadurch, daß Stromträger aus der Flüssigkeit entfernt werden und dadurch der Innenwiderstand der Flüssigkeit vor der Zuführung der Erregungsimpulse erhöht wird.

Ein besonderer und zusätzlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, daß der Betrag des Streuvermögens des Flussigkristalls erhöht wird.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele «der Erfindung

Ll

«erden im folgenden an Hand der Zeichnung näher trläutert. Es zeigt

I Fig. 1 eine schematische Darstellung einer nematischen Flüssigkeit (Flüssigkristall) in, nichterregten !Zustand,

Fig. 2 eine schematische Darstellung der nematisehen Flüssigkeit im erregten Zustand,
ί Fig. 3 ein Schaltbild einer bekannten Anordnung zum Erregen einer nematischen Flüssigkeit, die durch ihr Ersatzschaltbild dargestellt ist,

Fig. 4 eine graphische Darstellung des zeitlichen Verlaufes der bei der Schaltung nach Fig. 3 an der nematischen Flüssigkeit herrschenden Spannung, nachdem eine Anzahl von Erregungsimpulsen zugeführt wurde,

Fig. 5 eine graphische Darstellung des zeitlichen Verlaufes des Lichtstreuvermögens der Flüssigkeit in der Schaltung nach Fig. 3,

Fig. 6 und 10 eine graphische Darstellung des zeitlichen Verlaufes von Signalen und des Streuvermögens für die Schaltung nach Fig. 3 und noch zu beschreibende Schaltungen gemäß der Erfindung, die in den Fig. 8, 9 und 11 dargestellt sind,

Fig. 7 eine graphische Darstellung der Spannung, die an der nematischen Flüssigkeit in der Schaltung nach F i g. 3 zu verschiedenen Zeiten während des Betriebs der Schaltung herrscht,

Fig. 8,9 und 11 Schaltbilder von Schaltungen gemäß der Erfindung und

Fig. 12 eine graphische Darstellung des Verlaufes von Signalen, auf die bei der Erläuterung der in Fig. 11 dargestellten Schaltung Bezug genommen wird.

In einer nematischen Flüssigkeit der hier interessierenden Art sind die Moleküle der Flüssigkeit in dem für die Anwendung solcher Flüssigkeiten für Wiedergabeeinrichtung geeigneten Temperaturbereich so angeordnet, wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Im Gegensatz zu gewöhnlichen Flüssigkeiten, in denen die Moleküle eine willkürliche oder statistische Orientierung haben, sind bei einer nematischen Flüssigkeit kleine Gruppen von Molekülen in bezug aufeinander ausgerichtet. Diese Gruppen sollen als »Domänen« bezeichnet werden. Die Orientierung der Domänen in bezug aufeinander ist willkürlich, und da die Anzahl der Moleküle in einer Domäne verhältnismäßig klein ist, sieht die Flüssigkeit verhältnismäßig transparent aus.

Bei der Verwendung einer nematischen Flüssigkeit in Wiedergabeeinrichtungen, Verschlüssen u.dgl. wird die Flüssigkeit zwischen zwei in Fig. 2 schematisch dargestellten leitenden Elektroden 10 und 12 angeordnet und in die Flüssigkeit wird bei einem Feld, das größer ist als das Schwellwertfeld für die dynamische Streuung, ein Strom injiziert. Das elektrische Feld bewirkt, daß sich eine Anzahl der in Fig. 1 dargestellten Domänen in bezug aufeinander ausrichten, so daß verhältnismäßig große Domänenbereiche entstehen. Der Strom in der Flüssigkeit beruht vornehmlich auf einer Wanderung negativer Ionen von der negativ geladenen Elektrode 10 zur positiv geladenen Elektrode 12. Vermutlich stoßen die durch die Flüssigkeit wandernden negativen Ionen und gegebenenfalls auch andere in der Flüssigkeit vorhandene Ionen mit den Domäneinbereichen zusammen oder stören diese auf irgendeine andere Weise, so daß sich die Domänenbereiche; ununterbrochen bewegen. Diese Bewegung ist in Fig. 2 schematisch durch Pfeile 14 und 15 angedeutet. Die sichtbare Wirkung dieser Dümänenbewegungen besteht darin, daß die Flüssigkeit nun Licht streut. Durch die Streuung können Kontrastverhältnisse von mehr als 10 : 1 erreicht werden.

Mit anderen Worten gesagt, beträgt die Helligkeit einer dünnen Flüssigkeitsschicht bei einfallendem Licht (das normalerweise unpolarisiert ist) bei im turbulenten Zustand befindlichen Domäneabereichen (gemäß Fig. 2) mehr als das Zehnfache als bei unerregter

ίο Flüssigkeit (Fig. 1).

In der Praxis weist eine mit einer nematischen Flüssigkeit arbeitende Wiedergabeeinrichtung zwei ebene Elemente auf, zwischen denen sich eine dünne Flüssigkeitsschicht befindet. Eines der Elemente kann transparent und das andere reflektierend sein. Um die Flüssigkeit erregen zu können, kann sie mit Zeilen- und Spaltenleitern in Verbindung stehen, die als transparente Leiter ausgebildet sein können und wählbare Bereiche der Flüssigkeit zu erregen gestatten.

Ein vereinfachtes Ersatzschaltbild (Fig. 3) für ein eine nematische Flüssigkeit enthaltendes Wiedergabeelement besteht aus einem Widerstand 16, dem ein Kondensator 18 parallel geschaltet ist. Die in einer Zelle Z enthaltene Flüssigkeit wird durch einen kurzdauernden elektrischen Impuls 20 erregt.

Bei der Wiedergabe von Fernsehbildern kann dieser Impuls eine Dauer von 0,06 ms haben, was einer Zeilendauer (US-Norm) entspricht. Hierbei wird vorausgesetzt, daß eine ganze Zeile der Information gleichzeitig in die Wiedergabeeinrichtung eingegeben werden kann. Eine solche Betriebsart, also die gleichzeitige Erregung einer ganzen Zeile und nicht einzelner Elemente der Zeile nacheinander wird bevorzugt, da für die Ladung der Kapazität 18 der Zelle Z dann eine größere Zeitspanne zur Verfügung steht. Es ist außerdem wichtig, daß die Kapazität 18 ihre Ladung für eine annehmbare Zeitspanne hält, damit sich der Zustand dynamischer Streuung einstellen kann. Um eine solche Ladungsspeicherung zu gewährleisten, ist eine Diode 21 vorgesehen, die verhindert, daß sich die Kapazität 18 durch den den Impuls 20 liefernden, nicht dargestellten Impulsgenerator entlädt. Die Kapazität 18 muß sich daher durch die Flüssigkeit selbst entladen, also durch den Widerstand 16 des Ersatzschaltbildes.

Die Spannung, die tatsächlich an der Zelle Z herrscht, nachdem eine Anzahl von Erregungsimpulsen 20 an sie angelegt worden ist, ist in Fig. 4 dargestellt. Im Zeitpunkt I₀ wird der Impuls 20 angelegt.

Hierdurch wird die Kapazität 18 aufgeladen, die sich anschließend exponentiell entlädt, bis im Zeitpunkt <i praktisch keine Ladung mehr vorhanden ist.

Der zeitliche Verlauf des Streuvermögens der Zelle Z ist in Fig. 5 dargestellt. Bis zum Erreichen des maximalen Streuvermögens ist eine Zeitspanne von i₀ bis l_m erforderlich, die etwa 1 bis 10 ms beträgt und von verschiedenen Parametern, wie der Temperatur, der Feldstärke und dem verwendeten Material, abhängt. Im Zeitpunkt I₁, in dem die Spannung an der Zelle vollständig abgeklungen ist, hat das Streuvermögen immer noch einen erheblichen Wert, da die mechanische Zeitkonstante, d.h. die Zeitspanne, die die Domänenbereiche brauchen, um von ihrem in Fig. 2 dargestellten erregten Zustand in ihren in Fig. 1 dargestellten entregten Zustand zurückzukehren, verhältnismäßig lang ist.

Beim praktischen Betrieb der in Fig. 3 dargestell-

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ten Schaltung zeigt es sich, daß eine anfänglich dunkle (transparente) Zelle eine verhältnismäßig große Anzahl von Erregungsimpulsen 20 benötigt, bis die Flüssigkeit die in Fig. 5 dargestellte Streucharakteristik zeigt. Dieser Effekt ist in Fig. 6 dargestellt. Die in der obersten Kurve dargestellten Erregungsimpulse haben eine konstante Amplitude, die größer ist als die für eine dynamische Streuung bei Anwendung für Fernsehzwecke erforderliche Schwellwertspannung. Die Impulse sind also beispielsweise Videoimpulse, und ihre Amplitude entspricht der Videoinformation, die in einem speziellen Element während aufeinanderfolgender Erregungen dieses Elementes wiedergegeben werden soll. In diesem Falle würde die Dauer eines Erregungsimpuises ungefähr 0,06 ms betragen und die Wiederholungsfrequenz wäre etwa 30 Hz (US-Norm).

Die mittlere Kurve in Fig. 6, die das Streuvermögen der Zelle angibt, zeigt, daß in einem speziellen Falle 15 Erregungsimpulse erforderlich waren, um bei der Schaltung nach Fig. 3 eine dynamische Streuung auftreten zu lassen. Die dynamische Streuung erreicht außerdem erst nach mehr als 20 Erregungsimpulsen ihre endgültige Amplitude. Die erwähnten Impulszahlen beziehen sich selbstverständlich nur auf ein spezielles Ausführungsbeispiel, und die Verzögerung bei der Erregung des Streuvermögens hängt von verschiedenen Parametern ab, z. B. der Temperatur, dem Material der Flüssigkeit, den Abmessungen der Zelle usw., so daß in anderen Fällen mehr oder weniger Erregungsimpulse bis zur Einstellung des Gleichgewichtszustandes des Streuvermögens erforderlich sein können. Fig. 6 zeigt außerdem, daß die die Streuung darstellende Kurve gegenüber der Null-Achse verschoben ist, was daher rührt, daß die Zeit zwischen den später auftretenden Erregungsimpulsen nicht ausreicht, um das Streuvermögen der Zelle wieder auf Null abfallen zu lassen. Der Grund für diese Versetzung war oben bereits kurz erwähnt worden, nämlich daß die Relaxationszeitkonstante für die Turbulenz in der Flüssigkeit verhältnismäßig lang ist, also länger als das Zeitintervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen.

Der Grund für die obenerwähnte lange Einschaltoder Erregungszeit einer eine nematische Flüssigkeit enthaltenden Zelle oder eines mit einer solchen Flüssigkeit arbeitenden Widergabeelementes liegt vermutlich darin, daß der Widerstand 16 tatsächlich nicht linear ist. Anfänglich, d.h. beim Auftreten des ersten Erregungsimpuises, hat diese Widerstand einen verhältnismäßigkleinen Widerstandswert, so daß sich die Kapazität 18 relativ rasch wieder entlädt, wie durch die ausgezogen gezeichnete Kurve 30 in Fig. 7 dargestellt ist. Im Zeitpunkt t_m, also nach der Zeitspanne, die erforderlich ist, um das Streuvermögen auf seinen maximalen Wert ansteigen zu lassen, ist die Spannung mit dem Anfangswert V_a an der Zelle sehr niedrig, insbesondere niedriger als die für eine dynamische Streuung erforderliche Schwellwertspannung der Zelle. Es tritt daher keine Streuung auf, wie auch der Anfang der mittleren Kurve in Fig. 6 zeigt.

Der verhältnismäßig niedrige Anfangswiderstand der Zelle ist wesentlich geringer als der Widerstand, den die Zelle schließlich annimmt. Eine in allen Einzelheiten befriedigende Erklärung hierfür steht noch aus, vermutlich hat der niedrige Anfangswiderstand jedoch seine Ursache in Ladungsträgern, die in der Flüssigkeit vorhanden sind. Dabei kann es sich um freie Ionen oder um Verunreinigungen, die als leitende Teilchen wirken, handeln oder auch um andere Ladungsträger, deren Art nicht ganz geklärt ist. Wenn die nematische Flüssigkeit das erste Mal oder nach einer längeren Pause erregt wird, d.h. wenn sie mit elektrischen Impulsen beaufschlagt wird, wandern diese Ladungsträger, die negativ oder positiv sein können, durch die Flüssigkeit zu den Elektroden, also in Fig. 2 zu den Elektroden 10 und 12. Diese Wände rung von Ladungsträgern durch die Flüssigkeit ergibt dann den relativ niedrigen Widerstand der Flüssigkeit. Ein relativ niedriger Widerstand ist in diesem Zusammenhang schon ein spezifischer Widerstand in der Größenordnung von 10⁹ Ohm cm im Gegensatz zu dem hohen Endwiderstand der Zelle, der in der Größenordnung von 10¹⁰ Ohm cm liegt. Auch diese Zahlenwerte sind nur Beispiele für eine speziele Zelle, da Zellen anderer Abmessungen, Zellen aus anderen Materialien und Zellen mit anderen Parametern andere, höhere oder niedrigere Widerstandswerte aufweisen können.

Durch das fortlaufende Anlegen von Impulsen an die Zelle werden die erwähnten freien Stromträger allmählich aus der Flüssigkeit herausgezogen und sie

as erreichen die positive bzw. negative Elektrode 10 bzw. 12 in Fig. 2. Dabei nimmt der Innenwiderstand, der durch den Widerstand 16 in Fig. 3 dargestellt ist, zu. Mit zunehmendem Widerstand ändert sich auch die Entladungszeitkonstante der Zelle und damit die Form der exponentionellen Entladungskurve, wie in F i g. 7 dargestellt ist, in der die Kurve 30 die Spannung an einer speziellen Zelle nach Anlegen von einem Impulse zeigt, während die Kurve 32 die Spannung nach etwa 10 bis 15 aufeinanderfolgenden Impulsen darstellt und die Kurve 34 die Spannung nach etwa 25 aufeinanderfolgenden Impulsen. Mit zunehmendem Zelle nwiderstand wächst also die Spannung, die im Zeitpunkt t_m noch an der Zelle liegt. Insbesondere nimmt sie von einem Anf angswei t V_a über einen mitt-

leren Wert V_d bis auf einen Endwert V_c zu. Die Schwellwertspannung für die dynamische Streuung liegt irgendwo zwischen V_a und V_c, und sobald sie überschritten ist, beginnt die Flüssigkeit dynamisch zu streuen, wie die zweite Kurve in Fig. 6 zeigt.

Das vorliegende Verfahren kann mittels einer Schaltung nach Fig. 8 oder Fig. 9 durchgeführt werden. In- diesen Figuren ist jeweils nur eine Zelle Z, die eine nematische Flüssigkeit enthält, dargestellt. Selbstverständlich kann eine Vielzahl solcher Zellen mit den entsprechenden Schaltungen in einer Matrix angeordnet sein, die eine Wiedergabeeinrichtun bildet.

Bei der Schaltung nach Fig. 8 wird die Zelle Z durch eine schematish als Batterie dargestellte Vorspannungsqueile 42 mit einer Spannung vorgespannt, die wesentlich geringer als die Schwellwertspannung ist. Gute Ergebnisse werden mit einer Vorspannung erhalten, die in der Größenordnung von 25% der Schwellwertspannung für die dynamische Streuung

liegt. Zwischen die Vorspannungsquelle 42 und die Zelle Z kann eine Diode 44 in Durchlaufrichtung eingeschaltet sein, die verhindert, daß die von einer Erregungsimpulsquelle 46 erzeugten Erregungsimpulse über die Vorspannungsquelle nach Masse kurzge-

schlossen werden. In entsprechender Weise verhindert eine zwischen die Zelle Z und die Erregungsimpulsquelle 46 geschaltete Diode einen Kurzschluß der Vorspannung.

1 /

Im Betrieb der in Fig. 8 dargestellten Schaltung werden Stromträger, die etwa in der Flüssigkeit der Zelle Z vorhanden sind, zu den Elektroden der Zelle gezogen, so daß die Ladungen dann über die Zuleitungen 49, 51 der Zelle, die an die mit der Flüssigkeit in Verbindung stehenden Elektroden angeschlossen sind, abfließen. Beim Auftreten eines Erregungsimpulses ist daher die Anzahl der in der Flüssigkeit vorhandenen Ladungsträger wesentlich kleiner als ohne Vorspannung, so daß die Zelle einen hohen Innenwiderstand hat, wenn die Erregungsimpulsquelle 46 einen Erregungsimpuls an die Zelle liefert. Die Zelle wird dadurch praktisch sofort relativ stark »aufgehellt«^, h. sie nimmt sofort ein verhältnismäßig hohes Streuvermögen an.

Der tatsächliche Verlauf des Streuvermögens, der sich mit der vorliegenden Erfindung erreichen läßt, ist in der dritten Kurve in Fig. 6 dargestellt. Die gegenüber der zweiten Kurve erzielte Verbesserung ist offensichtlich. Als zusätzlichen Vorteil erreicht man mit dem Verfahren gemäß der Erfindung noch, daß das Streuvermögen, also die Aufhellung, der Flüssigkeit für eine vorgegebene Impulsamplitude bei Anwendung der Erfindung, insbesondere der Schaltung nach Fig. 8 oder Fig. 9, wesentlich größer ist als im bekannten Falle bei Verwendung der Schaltung nach Fig. 3. Das mit der Schaltung nach Fig. 3 erreichbare maximale Streuvermögen ist in Fig. 6 mit 5_M1 bezeichnet, während das mit der Erfindung erreichbare maximale Streuvermögen mit S_M1 bezeichnet ist. Bei Normierung auf die gleiche Nullachse ergibt sich, daß S_M1 wesentlich größer ist als S_Ml.

Fig. 9 zeigt eine zweite Schaltung zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung. Hier wird die eine nematische Flüssigkeit enthaltende Zelle Z durch gleichzeitiges Anlegen eines positiven Impulses von einer Impulsquelle 50 und eines negativen Impulses von einer Impulsquelle 52 erregt. Die Impulsquelle 50 kann in den Pausen zwischen den in positiver Richtung verlaufenden Impulsen eine Ausgangsspannung liefern, die bezüglich Masse negativ ist, während die Impulsquelle 52 in den Pausen zwischen den negativen Impulsen eine Ausgangsspannung liefern kann, die Massepotential entspricht. Die als Batterie dargestellte Vorspannungsquelle 54 ist mit der Zelle Z über eine Reihendiode 56 sowie zwei weitere Dioden 58 und 60 gekoppelt. Wie bei Fig. 8 kann die Vorspannung z.B. 25% der für eine dynamische Streuung erforderlichen Schwellwertspannung betragen.

Ein weiteres Verfahren zum Erhöhen des Innenwiderstandes einer eine nematische Flüssigkeit enthaltenden Zelle sowie eine Schaltungsanordnung zur Durchführung dieses Verfahrens werden nun an Hand der Fig. 10 bis 12 beschrieben. Auch dieses Ausführungsbeispiel wird im Zusammenhang mit der Wiedergabe von Fernsehbildern erläutert, und es sei angenommen, daß die Zellen oder Elemente zeilenweise erregt werden. Im Gegensatz zu den vorigen Ausführungsbeispielen, bei denen den Elementen oder Zellen der Matrix im Ruhezustand keine Impulse zügeführt werden, werden bei der nun zu beschreibenden Schaltungsanordnung, die ähnlich wie die in Fig. 3 sein kann, den Elementen oder Zellen jeweils Impulse in ununterbrochener Folge zugeführt. Jeder dieser Impulse hat eine Amplitude, die etwas kleiner ist als die Schwellwertspannung, bei der das betreffende Element dynamisch zu streuen beginnt. Diese Impulse 40sindinFig. lOKurve Cso dargestellt. Die Impulse

»DO

40 haben eine Dauer von 0,06 ms und eine Wiederholungsfrequenz von etwa 30 Hz. Wenn der Schwellwer für die dynamische Streuung der Zelle 40 Volt beträgt können die Impulse 40 eine Amplitude von z.B. 3f Volt haben.

Wenn eine Zelle eingeschaltet werden soll, wird die Amplitude der dieser Zelle zugeführten Impulse erhöht. Die erhöhten Impulse 41 können beispielsweise eine Amplitude von 100 Volt haben. Beim Anleger eines solchen Impulses erhöhter Amplitude wird die Zelle sofort erregt, d.h. sie beginnt zu streuen, wie die Kurve D in Fig. 10 zeigt, in der der zeitliche Verlauf des Streuvermögens aufgetragen ist. Man sieht daß schon das durch den ersten Impuls 41 verursachte Streuvermögen ziemlich groß ist, es liegt nahe bei derr Maximalwert des Streuvermögens, der erwartet werden kann. Durch die nachfolgenden erhöhten Impulse

41 wird das Streuvermögen noch etwas vergrößert bis es schließlich seinen Maximalwert erreicht.

Kurve B in Fig. 10 zeigt dagegen den zeitlicher Verlauf des Streuvermögens bei der Zuführung von Erregungsimpulsen konstanter Amplitude (Kurve A), wie es dem Stand der Technik entspricht

Fig. 11 zeigt eine Matrix von Zellen Z in einei Schaltung gemäß diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Einfachheit halber enthalten jede Zeile und jede Spalte der Matrix nur zwei Elemente odei Zellen Z. In der Praxis sind selbstverständlich wesentlich mehr solcher Zellen oder Elemente vorhanden. Die Dioden 21 dienen zwei Zwecken, sie entkoppeln nämlich die verschiedenen Elemente voneinander und ermöglichen jeder Zelle Z, Ladung zu speichern. In jedem Rasterintervall, d.h. etwa alle 30ms, wird eine Zeile von Zellen dadurch adressiert, daß die Ausgangsspannung einer Zeilenimpulsquelle Al oder R2 für ein Zeilenintervall von 0,06 ms von — 50 Volt auf + 35 Volt erhöht wird. Jedesmal, wenn eine Zeile von Zellen Z adressiert wird, liefern alle Spaltenimpulsgeneratoren Cl, Cl Ausgangsimpulse, deren Amplitude der Helligkeit der durch die betreffenden Zellen Z wiederzugebenden Videoinformation entspricht. Wenn die betreffende Zelle z. B. dunkel bleiben soll, liefert der zugehörige Spaltenimpulsgeneratordie Ausgangsspannung 0 Volt, während der Zeilenimpulsgenerator eine Ausgangsspannung von 35 Volt liefert. Die betreffende Diode 21 leitet dann, und eine Spannung von 35 Volt erscheint an der zugehörigen Zelle Z. Solange die Spaltenimpulsgeneratoren Cl, C2 keine Ausgangssignale liefern, wird der Innenwiderstand der Zellen durch das ununterbrochene Anlegen von solchen Impulsen relativ niedriger Amplitude hochgehalten. Diese Amplitude entspricht den Impulsen 40 in F i g. 10. Der Rückstromweg dieser Impulse führt über die relativ kleine Innenimpedanz der Spaltenimpulsgeneratoren Cl bzw. C2 nach Masse. Da die Amplitude der Impulse 40 jedoch unterhalb der Schwellwertspannung für die dynamische Streuung liegt, werden die betreffenden Zellen nicht eingeschaltet, d.h. sie streuen kein Licht.

Wenn eine bestimmte Zelle in einer Zeile aufgehellt werden soll, liefert der zugehörige Spaltenimpulsgenerator Cl oder C2 einen in negativer Richtung verlaufenden Spannungsimpuls solcher Amplitude, daß die Differenz zwischen den Zeilen- und Spaltenimpulsspannungen die Schwellwertspannung für die dynamische Streuung der Zelle überschreitet (die bei dem vorliegenden Beispiel mit 40 Volt angenommen wird). In Fig. 12 ist ein Spaltenimpuls 61 dargestellt.

609682/71

ι /

n Zusammentreffen dieses Impulses 61, der beiisweise eine Amplitude von —50 Volt haben ι, mit dem in positiver Richtung verlaufenden Im-62 vom Zeilenimpulsgenerator, treten an der beenden Zelle 85 Volt auf. Dies liegt über der

»ου

Schwellwertspannung, bei der die Zelle zu streuen beginnt, und die Zelle hellt sich sofort auf, d. h. sie nimmt ein Streuvermögen an, dessen Betrag von der Amplitude des Ausgangsimpulses des Spaltenimpulsgenerators abhängt.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum raschen Herbeiführen des dylamischen Lichtstreuvermögens einer eine nemaische Flüssigkeit enthaltenden Zelle, der wiederholt elektrische Impulse (Erregungsimpulse) zugeführt werden, welche bei Überschreiten der Schwellwertspannung der Zelle eine Lichtstreuung der bei Fehlen dieser Impulse praktisch nicht streuendenFlüssigkeitverursachen.dadurch gekennzeichnet, daß vor Zuführen des ersten Erregungsünpulses der innere Widerstand der Zelle durch Anlegen einer Vorspannung, die merklich kleiner ist als die Schwellwertspannung, erheblich vergrößert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Vorspannung eine ununterbrochene Gleichspannung angelegt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Vorspannung ein kontinuierlicher Impulszug angelegt wird.

4. Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer Zelle, die eine nematische Flüssigkeit enthält, welche beim Anlegen einer eine Schwellwertspannung überschreitenden Spannung dynamisch streut, und mit einer Anordnung, durch die der Zelle Erregungsimpulse zuführbar sind, welche die Schwellwertspannung überschreiten, gekennzeichnet durch eine Vorspannungsquelle (42; Rl, R2), durch die der Zelle (Z) eine Spannung zuführbar ist, die die gleiche Polarität wie die Erregungsimpulse, jedoch eine wesentlich geringere Amplitude als die Schwellwertspannung für die dynamische Streuung hat.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannungsqueile (42) eine Gleichspannungsquelle ist.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannungsquelle (Rl, R2) eine Impulsspannungsquelle ist, die kontinuierlich Impulse liefert.