DE1764966C3 - Verfahren zum raschen Herbeiführen des dynamischen Lichtstreuvermögens einer eine nematische Flüssigkeit enthaltenden Zelle und Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents
Verfahren zum raschen Herbeiführen des dynamischen Lichtstreuvermögens einer eine nematische Flüssigkeit enthaltenden Zelle und Schaltungsanordnung zur Durchführung des VerfahrensInfo
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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,
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 lm 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 tm, also nach der Zeitspanne,
die erforderlich ist, um das Streuvermögen auf seinen maximalen Wert ansteigen zu lassen, ist die Spannung
mit dem Anfangswert Va 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 tm noch an der Zelle liegt. Insbesondere
nimmt sie von einem Anf angswei t Va über einen mitt-
leren Wert Vd bis auf einen Endwert Vc zu. Die
Schwellwertspannung für die dynamische Streuung liegt irgendwo zwischen Va und Vc, 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 5M1 bezeichnet,
während das mit der Erfindung erreichbare maximale Streuvermögen mit SM1 bezeichnet ist. Bei
Normierung auf die gleiche Nullachse ergibt sich, daß SM1 wesentlich größer ist als SMl.
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)
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.
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