DE1938764B2 - Anzeigevorrichtung mit nematischem fluessigkeitskristall - Google Patents

Description

F i a. I eine Ausführungsform einer Flüssigkristall ■ leiter eine Spannung zwischen einen ^R"^cl|f|^^tr°^"_t anzeigevorrichtung nach der Erfindung für Reflexions- streifen und einen Frontelektrurtensirenu^ _b^^.

betrieb,

F i g. 2 eine Prinzipdarstellung der Wirkungsweise _der Vorrichtung nach Fig. 1,

Fig. 3 eine grafische Darstellung des relativen Kontrastes als Funktion der angelegten Signalfrequenz,

Fig. 4 eine schematische Veranschaulichung des Betriebes bei einer Ausführunasform im Transmissionsbetrieb und "

F i s 5 eine Veraiuchaulichung der Betriebsweise _im Absorptionsbetrieb.

Die in Fig. 1 dargestellte Flüssigkristallanzeigevorrichtung 10 mit gekreuzten Gittern hat je eine x₅ üläserne, durchsichtige vordere und hintere Tragolatte 12 bzw. 14. die parallel mit einem Abstand tischen 5 und 30 u angeordnet sind. Auf der Innen- <eite 16 der Rückplatte 12 ist eine erste Anordnung paralleler, durchsichtieer, leitender Elcktrodenstrei-' 8b 18 Wd i ii

streifen und einen F

deren Amplitude ausreicht, um einen

dji Killtialvolumen niet

paralleler, durchsichtieer, leitender Elcktrodenstri 'fen 18«, 18b, 18c. Wd usw. mit gegenseitigem Abstand angeordnet, während auf der Innenseite 20 der Frontplatte 14 eine zweite Anordnung von parallelen, durchsichtigen, leitenden Elektrodenstreifen 22«, 22 b, 22c, 22 rf usw. vorgesehen ist.

Die Frontelektrodenstreifen 22 sind so angeordnet, daß sie in Längsrichtung praktisch rechtwinklig zur I än»srichtun_C der Rückelektrodenstreifen 18 vcraufen. Zwischen der Rück- und der Frontplattc 12 ,zw. 14 ist eine dünne Schicht eines Flüssigkristallmaterials 25 gehalten, beispielsweise Anisylidcnpara-Aminophenylacetat. Bei dieser Anzeigevorrichtung ist die Rückplatte 12 reflektierend, indem beispielsweise ihre Außenfläche 24 (F i g. 2) mit einem Material wie einem aufgedampften Nicke,- oder Aluminiumfilm

deren Amplitude ausreicht, um einen am

dasjenige Kristallmaterialvolumen nieten zu ,

welches zwischen dem Schnittpunkt der so bcau^ schlagten Elektrodenstreifen hegt, aan» Turbulenz in der Kristal !schicht-5 erztut,, _h_ eine Streuung des auf diesen Teil der ^Anz^^. _Tej, tung 10 fallenden Lichtes zur ^Folge " _B,_obacnter dieses gestreuten Lichtes wird von eiern 42 wahrgenommen, indem dieser Bereich se ^ntS " Sichtsfeldes heller als die übrige ^PIf^ⁿ"^af'^lL ,. * Die Schwellspannung, die zum Auftreten di.s.s Effektes erforderlich ist, Hegt etwa '" _... . 0,5 - 10^ bis 1 ■ 10^ Volt pro cm Dicke der Flüssig

kristailschicht. u_r,_ohl vnrbestimm-

Bekannterweise kann eine Mehrzahl ^orücS™_ ter Bereiche aufgehellt werfen, »"J™ ^ ¹J³^ ander mehr als einen Llektruie nsir^i ι ei j

Rück-und Frontstreifensatz mit einer bpannun

auflagt. Zur ^ⁱⁿ^f^^_m ^U^_d^^r Beaufschlagung der leitenden ^St™^f°" "™ ^™ _Ab_ latlon der Amplitude der Signalge können tasttechniken, wie sie beim ^GroBHaf ^e"^™ . j kannt sind, verwendet werden. Auf diese Weise ia sen sich verschiedene Informationstypen opttschzur

Anzeige bringen. Wenn ™™™™™_η™χ^ auf Anzahl dicht benachbarter Elektrodenstruien jeder Platte vorsieht (beispielsweise ς..» M.HimeU breit und halb so weit voneinander^entfernt) scMaBt sich ein Bild auf der Anze.gevornchtung ^10 zur ^Dar stellung bringen. Außerdem laßt sich de Am gestreuten Lichtes und damit die Helhgk.eit tür Bildelement durch Steuerung ■^r AmplUud* der an

D^ö;Shtun_g 10 weist ferner Verbindungsleituneen 26« bis 26d bzw. 28« bis 28,/ auf, über die eine Signalspannung steuerbarer Amplitude und Frcquenz zu den leitenden Rückelektroden 18 bzw. den kitenden Frontelektroden 22 geführt werden kann. Diese Verbindung und oder die leitenden Elektroden stellen ein Miltefzum Anlegen eines elektrischen FeI-des oder einer Spannung an die F,üssigkrista,lschicht ²⁵DcT Aufbau ηοΛ F i g. 1 zeigt ferner die zum Betrieb der Vorrichtunc 10 erforderlichen Zusatz- «crate Ein Wechselschalter 30 für die Rückstreifen fi mit seinem Umschaltkontak, an eine Seite der Sienalquellc 35 variabler Amplitude und Frequenz Ja an Masse 32 gelegt. Eine Mehrzahl von Schaltkontakten des Schalters 30 ist mit den Rückstreifenverbinduneslpituneen 26« bis 26rf über Leitungen 34« bis 34rf verbunden. Außerdem ist ein FrontstrcifcnumschaltcrSe mit einer Mehrzahl von Kontakten vorgesehen, die über Leitungen 38« bis 38,/ jedoch nerausgeste.lt^aß^ eine. Veränderung diese.- Ampl'tude ™r ^E™»gung nur mäßigen bis geringen ^He^JJ des Maximalkontrastes) ^ ^A" P^ ^c keil des elektrooptischen Effektes fur die Videoanwendungen zu langsam ist sich gezeigt daß be, einer vo^egel,c

frequenzbercicr,verändern .aßt.^Das_r ^^^ beispielsweise be, Anliegen eines.Sinais ™« *^^r Amplitude, bei welcher sich die «"aximalt Aufhc lung ergibt der Kontrast zur E™"

durch Variieren der ^S\

kann^ Dache .^f^SÄ von der Amplitude des JJ¹^fJ ^J j_{cs auf}. läßt sich somit eine unabhängige Steuerung tretenden Kontrastcs crrc.chen

Man hai beobachtet daß s.U ^dcr ^^O" ¹/ sondere als Funktion der

6,4· 10^fl Ohm-cm hat, wurde für eine Schichtdicke Turbulenz in der Schicht und zur Streuung des auf

von 12.5 μ die Frequenz/₀ mit etwa 700Hz bei einem die Vorrichtung fallenden Lichtes angelegt, so wird

Erregerpegel von 40 V_ff, (Kurve A) und bei etwa das vom Betrachter gesehene Feld dunkler. Durch

1 kHz bei 60 V,,,, (Kurve B) gemessen. Die Fre- Veränderung der Frequenz des angelegten Eriegerquenz/,, bei welcher der Kontrast für die angelegte 5 signals oberhalb der Frequenz/₀ wird die Dunkelheit Signalspannung ein Minimum ist, wurde für 40 V bei des Blickfeldes aufgehellt.

2 kHz und für 60 V bei 2,5 kHz gemessen. Beim Absorptionsbetrieb mit der Vorrichtung 10 c Diese Beobachtungen wurden bei der in Fig. 1 nach Fig. 5 wird die Rückplatte 12 mit einer dunklen

dargestellten Flüss'gkristallanzeigevorrichtung unter Materialschicht 45 überzogen, so daß das durch die Verwendung einer Signalquelle 35, deren Frequenz io Frontplatte 14 und die nematische Flüssigkristall- und Amplitude veränderbar war, gemacht. Durch die schicht 25 hindurchtretende Licht von der Platte 12 Wahl der Signalamplitude auf einen Wert, bei dem absorbiert wird (alternativ kann natürlich auch die eine optimale Ansprechgeschwindigkeit des elektro- Platte 12 selbst aus einem dunklen Material beoptischen Effektes eintritt, läßt sich der Kontrast stehen).

durch eine geeignete Frequenzwahl unabhängig ein- 15 Die Lichtquelle 40 und der Betrachter 42 befinden

stellen, so daß für Videoanwendungen eine brauch- sich gemäß F i g. 5 beide auf der Seite der durchsich-

bare Grauskala auftritt. Eine solche Signalquelle tigen Platte der Vorrichtung 10 c, und praktisch das

kann beispielsweise einen in der Frequenz modulier- gesamte Licht wird von der dunklen Platte 12 absor-

baren Oszillator aufweisen, bei welchem die Abtast- biert, während nur ein geringer Anteil zum Betrachter

signale zur Veränderung der die Schwingungsfrequenz ao reflektiert wird, wenn die an eine Elektrode der

bestimmenden Vorspannung benutzt werden. Gruppe 18 a bis 18 d und eine Elektrode der Gruppe

Bei der oben beschriebenen Anzeigevorrichtung 22ο bis lld unterhalb des Schwellwertes liegt,
wird entsprechend F i g. 2 die Menge des reflektierten Wird eine Spannung oberhalb des Schwellwertes Lichtes moduliert. Andererseits kann auch ein Be- an eiii Elektrodenpaar gelegt, dann wird ein Teil des trieb mit einer Modulation der Lichtdurchlässigkeit 45 Lichtes am Schnittpunkt des Elektrodenpaares durch oder Lichtabsorption vorgesehen werden. Im Durch- die Flüssigkristallschicht 25 reflektiert und erscheint laßbetrieb wird eine Vorrichtung 10a nach Fig.4 dem Betrachter als heller Bereich. Durch Veränverwendet, welche sich von der Vorrichtung 10 da- dening der Frequenz der angelegten Signalspannung durch unterscheidet, daß der Reflexionsüberzug 24 oberhalb des Wertes /„ läßt sich jedoch nach der Erauf der durchsichtigen Rückplatte 12 weggelassen ist. 30 findung die Helligkeit verringern. Da durch die turbu-Die Lichtquelle 40 ist auf einer Seite der Vorrich- lente Flüssigkristallschicht etwa 9O°/o des Lichtes tung 10 a angeordnet, so daß das Licht senkrecht zu nach vorn statt nach hinten gestreut wird, ist diese den Flächen 12 und 14 durch die Vorrichtung läuft. Betriebsweise am wenigsten wirksam, da der größte Bei unterhalb des Schwellwertes liegender Feldstärke Teil des Lichtes in derselben Hauptrichtung weitersieht der Betrachter 42 auf der gegenüberliegenden 35 läuft wie vor dem Streuen und von der dunklen Ober-Sei»e der Vorrichtung 10 a die gesamte Plattenfläche fläche absorbiert wird. Das nach vorn gestreute Licht gleichmäßig hell. Wird eine Spannung ausreichender wird in der zuerst beschriebenen Betriebsweise zum Amplitude zwischen einen Rückelektrodenstreifen Betrachter zurückgeworfen und trägt zu einer und einen Frontelektrodenstreifen zur Erzeugung von größeren Helligkeit des Bildes bei.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1 S 2 kristallen für eine Fernsehbildanzeige auszunutzen, Patentansprüche: muß man sowohl einen brauchbaren Kontrastbereich als auch eine ausreichende Ansprechgeschwintlig-

1. Anzeigevorrichtung mit einer Schicht aus keit in dem verwendeten Materia! erreichen. Der einem nematischen Flüssigkristall, welche 5 Kontrast hängt von dem Maß der Trübung im Kri-Schicht zwischen zwei parallelen Halterungs- stallmaterial ab. Das Maß der Trübung und die platten aufrechterhalten wird, die mit einer Elek- Größe der Ansprechgeschwindigkeit hangen beide in trodenanordnung zum selektiven Beaufschlagen gleicher Weise von der Signalamplitude ab, welche der Schicht mit einem elektrischen Feld versehen das elektrische Feld hervorruft. So ist es beispielsweise sind und von denen mindestens eine durchsichtig io möglich, daß die Signalamplitude, welche zur Erist, und mit einer Signalquelle zum Anlegen einer zeugung einer Anzeige von geringerer als der maxi-Spannung an die Elektrodenanordnung, da- malen Trübung oder dem maximalen Kontrast erdurch gekennzeichnet, daß die Spannung forderlich ist, gleichzeitig mit einer Ansprechgeauf einem einer gewünschten Ansprechempfind- schwindigkeit verbunden ist, die für Videozwecke zu lichkeit der Schicht entsprechenden Wert gehalten 15 niedrig liegt.

wird und daß eine Einrichtung zur zusätzlichen Im folgenden ist unter dem Ausdruck »Kontrast«

Veränderung der Frequenz der Spannung zur das Verhältnis der Trübung des Kristallmaterials oder

Kontrast veränderung vorgesehen ist. der Lichtstreuung bei angelegtem elektrischem Feld

2. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, da- zur Trübung oder Lichtstreuung ohne angelegtes Feld durch gekennzeichnet, daß die Signalfrequenz in ao gemeint. Beim Reflexionsbetrieb entspricht der Kon-Abhängigkeit von dem Wert der Spannung ge- trast dem Verhältnis von Weiß zu Schwarz in der wählt wird. Darstellung.

3. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, da- Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung durch gekennzeichnet, daß die Signalfrequenz in einer mit neinatischen Flüssigkristallen arbeitenden Abhängigkeit von dem spezifischen Widerstand 25 Anzeigevorrichtung, bei welcher sich der Kontrast des Flüssigkristalls gewählt wird. unabhängig von der Ansprechgeschwindigkeit steuern

4. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, da- läßt, so daß eine optimale Ansprechgeschwindigkeit durch gekennzeichnet, daß die Signalfrequenz in ohne gleichzeitige Festlegung des Kontrastes gewählt Abhängigkeit von der P-cke der Flüssigkristall- werden kann.

schicht gewählt wird. 30 Diese Aufgabe wird bei einer Anzeigevorrichtimg

mit einer Schicht aus einem nematischen Flüssigkristall, welche zwischen zwei parallelen Halterungsplat-

ten aufrechterhalten wird, die mit einer Elektrodenanordnung zum selektiven Beaufschlagen der Schicht 35 mit einem elektrischen Feld versehen sind und von denen mindestens eine durchsichtig ist, und mit einer

Die Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung mit Signalquelle zum Anlegen einer Spannung an die einer Schicht aus einem nematischen Flüssigkristall, Elektrodenanordnung, erfindungsgemäß dadurch gewelche Schicht zwischen zwei parallelen Halterungs- löst, daß die Spannung auf einem einer gewünschten platten aufrechterhalten wird, die mit einer Elek- 40 Ansprechempfindlichkeit der Schicht entsprechenden trodenanordnung zum selektiven Beaufschlagen der Wert gehalten wird und daß eine Einrichtung zur zuSchicht mit einem elektrischen Feld versehen sind sätzlichen Veränderung der Frequenz der Spannung und von denen mindestens eine durchsichtig ist, und zur Kontrastveränderung vorgesehen ist.
mit einer Signalquellc zum Anlegen einer Spannung Auf diese Weise läßt sich über die Wahl der

an die Elektrodenanordnung. 45 Signalamplitade eine optimale Ansprechempfindlich-

Bekannte Anzeigevorrichtungen dieser Art (USA.- keit einstellen, während sich andererseits unabhängig Patentschrift 3 322 485) nutzen clektrooptische von dieser Ansprechgeschwindigkeit über die Effekte (Transmissionseffekt, Rcflcxionseffekt oder Änderung der Signalfrequenz eine Grauskala erzielen Absorptionseffekt) bei flachen Anzeigevorrichtungen. läßt. Zwar ist es bereits bekannt (»Molecular Crys-Lichtblcnden oder anderen Anwendungsfällen aus 50 tals« 196ft. Bd. 2. S. 167 bis 188). die Intensität des und enthalten eine dünne Schicht aus einem nema- von einem cholesterischen Flüssigkristall gestreuten tischen Flüssigkristall, welche zwischen zwei ebenen Lichtes über die angelegte Frequenz zu beeinflussen. Elementen gehalten wird. Eines dieser Elemente ist jedoch handelt es sich hierbei um ein Material anderer transparent, das andere kann transparent, reflektic- Kristallstruktur, von welcher nicht ohne weiteres auf rend oder absorbierend sein, je nach der gewünsch- 55 nematische Flüssigkristalle geschlossen werden kann, ten Betriebsweise der Anordnung. Ist das nematische. Da es sich gezeigt hat, daß die Frequenzabhängig-

flüssigkristalline Material keinem elektrischen Feld keit des Kontrastes für verschiedene Signaiamplituden ausgesetzt, so ist es relativ lichtdurchlässig. Wird ein als Parameter unterschiedliche Kennlinien ergibt, elektrisches Feld an die Flüssigkristallschicht ange- wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die legt, dann tritt jetloch eine Veränderung des Aus- 6° Signalfrequenz, von der ab die Kontrastveränderung sehcns in dem Bereich des elektrischen Feldes auf. eintritt, zweckmäßigerweise in Abhängigkeit vom Das elektrische Feld erzeugt Ionen in dem Material. Wert der Spannung gewählt. Weitere Parameter für welche durch die Schicht hindurchwandern. Diese die Wahl der Signalfrequenz in bestimmten Fällen wandernden Ionen erzeugen eine Turbulcnzwirkung. sind der spezifische Widerstand des Flüssigkristalls die ihrerseits eine dynamische Streuung des Lichtes 65 und die Dicke der Flüssigkristallschicht,
hervorruft, so daß der Flüssigkristall undurchsichtig Die Erfindung ist im folgenden an Hand der Darwird und ein milchig weißes Aussehen annimmt. Stellungen von Allsführungsbeispielen näher crläu-

Um diesen elektrooptischen HfTeKt von Flüssig- tert. Es zeigt