DE2037676A1

DE2037676A1 - Anzeigeschirm mit einer Flüssigkristallschicht sowie Verfahren zu dessen Herstellung

Info

Publication number: DE2037676A1
Application number: DE19702037676
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1970-07-29
Filing date: 1970-07-29
Publication date: 1972-02-10
Also published as: DE2037676B2; LU63620A1; BE770676A; SE372125B; US3725899A; GB1326685A; NL7110199A; CH532303A; FR2099366A5

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT München 2, 29. JUL11970 Berlin und München Witteisbacherplatz 2

70/2107 2037876

Anzeigeschirm mit einer Flüssigkristallschicht sowie Verfahren zu dessen Herstellung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Anzeige von Daten auf einem Bildschirm mit Flüssigkristallen, deren Lichtstreuverhalten bzw. deren Transparenz durch Anlegen eines elektrischen Feldes steuerbar ist, sowie ein Verfahren zur Herstellung derselben.

Die Möglichkeit, das Lichtstreuverhalten bzw. die Transparenz einer dünnen nematischen Flüssigkristallschicht durch Anlegen eines elektrischen Feldes zu steuern, wie es z.B. aus Proc. IEEE, 56, Seiten .1162 bis 1171 bekannt ist, hat die Realisierung eines flachen Anzeigeschirms sehr aussichtsreich erscheinen lassen. Aus technologischen Gründen wird zur Steuerung eines solchen Anzeigeschirmes eine matrixförmige Leiterbahnanordnung (Punktraster) verwendet. Bei allen matrixförmigen Auswahlverfahren treten jedoch prinzipiell unvermeidbar neben der gewünschten Maximalspannung an den durch eine X- und eine Y-Leiterbahnelektrode ausgewählten Rasterpunkt gleichzeitig an vielen anderen Rasterpunkten Spannungen auf, die eine Größe bis zur halben Maximalspannung besitzen. Diese Störspannungen bringen den Anzeigeschirm an unerwünschten Stellen zum "Leuchten", da bei den bieher bekannten Flüssigkristallschichten der Zusammenhang zwischen Feldstärke und Transparenz praktisch kein Schwellwertverhalten zeigt. Um dieses Problem zu lösen, sind Versuche aus Proc. IEEE, Febr. 1969, Seite 52 bekannt geworden, bei denen jeder Rasterpunkt mit einer zusätzlichen, auf die Steuerspannung ansprechenden Schwelle versehen wurde, inde» jedem Rasterpunkt ein oder zwei Dioden in integrierter Technik zugeord-

VPA 9/240/0020 Rng/Lk . - 2 -

109887/0775

net wurden. Diese Versuche versprechen aber wegen der au großen technologischen Schwierigkeiten, wegen der dabei erzielten schlechten Ausheilte und wegen der ungünstigen Streuung der Eigenschaften wenig Aussicht auf Erfolg. Ein weiteres Problem, das bei der Ansteuerung τοη Plüssigkristallelementen auftritt, besteht darin, daß die Erregungszeit der Flüssigkristalle relativ groß ist, weshalb ein schnelles Schreiben auf dea Bildschirm bisher nur mit großem Aufwand möglich und dadurch auch das Bildvolumen sehr beschränkt ist.

Der Erfindung liegt unter anderem die Aufgabe zugrunde, auf eine technisch einfach realisierbare Weise die Anzeige-Rasterelemente eines Flüssigkristallschirmes mit einer Ansprechschwelle au versehen* Sine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin^ sowohl ein schnelles als auch ein' langsames Einschreiben von Seichen auf dem Bildschirm mit Flüssigkristall©!!, zu ©rmöglichen.

Diese Aufgaben werden srfindiingsgeaäS gelöst durch mindestens eine Schicht -aus forroelektriechem Keramikmaterial, vorzugsweise aus Blei-Zirkonat-Sitanat-Keramilöaaterial, die parallel zur Flüssigkristallschicht angeordnet ist und die eine variable, durch die Groß© des angelegten Feldes steuerbare Kapazität darstellt»

Durch Ausnutzung der Tatsache, daß di© Kapazität einer ferroelektrischen Keramikschicht spannungsabhängig ist, wird eine Spannungs-Aasprechschwelle der Flüssigkristallelemente erzeugt.

Eine Ausführungsform, die ein langsames Schreiben auf der Vorrichtung zur Anzeige von Daten erlaubt, ist dadurch gekennzeichnet, daß der Bildschirm aus einer Schicht aua ferroelektrischem Keramikmaterial und einer Schicht aus Flüssigkristallen aufgebaut ist, daß zwischen diesen beiden Schichten pro Rasterelement eine Mittelelek-

VPA 9/24O/OQ2Q Rng/Lk 109887/0775 -₃-

trode angeordnet ist und daß auf einer Außenseite dieser Doppelschicht sich die waagerecht angeordneten X-Leiterbahnen, auf der zweiten Außenseite sich die senkrecht angeordneten Y-Leiterbahnen befinden.

Eine weitere Ausführungsform, die ein schnelles Einschreiben in die Vorrichtung zur Anzeige von Daten gestattet, ist dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Schicht aus ferroelektrischem Keramikmaterial und der Schicht aus Flüssigkristallen eine Isolierschicht angeordnet ist, daß auf der Außenseite der Keramikschicht die X-Leiterbahnen, auf der der Isolierschicht zugewendeten Seite die Y-Leiterbahnen angeordnet sind, daß sich an jedem Kreuzungspunkt der X- und der Y-Leiterbahnen auf der Y-Leiterseite der Keramikschicht ein Elektrodenfleck befindet, der von den Y-Leiterbahnen isoliert ist und elektrisch mit je einem Elektrodenfleck auf der an die Isolierschicht angrenzenden Seite der Flüssigkristallschicht verbunden ist und daß auf der Außenseite der Flüssigkristallschicht eine für alle Rasterelemente gemeinsame Vorderelektrode angeordnet ist.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß auf technisch einfach realisierbare Weise die für einen mit einer Elektrodenmatrix gesteuerten Anzeigenschirm mit Flüssigkristallen notwendigen Schaltschwellen erzeugt werden. Damit erhält man einen Anzeigeschirm, auf dem die Daten je nach Ausführungsform schnell und langsam geschrieben werden können, der lichtstark ist und dessen Bildkontrast weitgehend unabhängig von den Lichtverhältnissen der Umgebung ist, der wenig Leistung verbraucht, mi-f relativ geringer Spannung gesteuert werden kann, der ohne großen Aufwand herstellbar, ist und eine lange Lebensdauer besitzt. Weitere Vorteile sind anhand von Ausführungsbeispielen aufgezeigt, die in den Figuren dargestellt und im folgenden näher beschrieben sind:

VPA 9/240/0020 Rng/Lk - 4 -

1098 87/0775

Es zeigen

Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau eines Angeigeschirmes zum langsamen Einschreiben,

Fig. 2 das Ersatzschaltbild für ein Rasterelement eines Bildschirmes zum langsamen Einschreiben,

Fig* 3 den Verlauf der Hysteresiskurve des verwendeten ferroelektrisch^ Keramikmaterials bei Betrieb ohne Vorspannung und bei unterschiedlichen Spannungsamplituden,

Fig. 4 den Verlauf der Spannung an der Flüssigkristallschicht,

Fig. 5 den Verlauf der Hysteresiskurve des verwendeten ferroelektri'schen Keramikmaterials bei Betrieb mit Vorspannung und unterschiedlichen Spanmmgs» amplituden,

Fig. 6 Schaltung zum Ansteuern der Rasterelemente eines Bildschirms zum langsamen Einschreiben

Fig. 7 ein Rasterelement eines Bildschirms im Querschnitt zum langsamen Einschreiben

Fig. 8 prinzipiellen Aufbau eines Anzeigeschirms sum schnellen Einschreiben,

Fig. 9 das Ersatzschaltbild eines Rasterelementes eines Anzeigeschirms zum schnellen Einschreiben,

Fig.10 den Verlauf der Hysteresiskurve des verwendeten ferroelektrischen Keramikmaterials beim schnellen Einschreiben

Fig.11 Schnitt durch ein Kasterelement eines Anzeigeschirms zum schnellen Einschreiben.

,In Figur 1 ist der prinzipielle Aufbau eines Anzeigeschirmes mit einer Flüssigkristallschicht -dargestellt, der ein langsames Einschreiben der Daten ermöglicht. Der Bildschirm besteht aua einer Schicht 1 aus fsrroelektris-cheai Keramikmaterial und aus eimer au dieser parallel angeordneten Schicht 2 aus "Flüssigkristalle!!. In Pig« 1 ist die ■ Keraaikschicht größer dargestellt, ua eiae iilbepsichtliohere Darstellung zu erreichen. Diese Soppelsefcieht 1» 2 trägt

VPA 9/240/0020 Rng/Lk 109887/077

an ihren Außenseiten die X- und die Y-Leiterbahnen. Jeder Kreuzungspunkt einer X-Leiterbahn X und einer Y-Leiterbahn Y stellt einen Rasterpunkt 5 des Bildschirms dar. An jedem Rasterpunkt 5 ist zwischen der Keramikschicht 1 und der Flüssigkristallschicht 2 eine Mittelelektrode 6 angeordnet.

Von den bisher bekannten ferroelektrischen Keramikmaterialien eignet sich bei dieser Anwendung am besten ein Blei-Zirkonat-Titanat-Keramikmaterial. Dieses ist bei polierter Oberfläche bis zu einer Dicke von etwa 60& durchsichtig und bei einer Dicke bis zu einigen 100^ durchscheinend. Die Keramikmaterialien lassen sich leicht und billig auch in großen Flächen herstellen, sind mechanisch stabil und wenig feuchtigkeitsempfindlich. Die elektrischen Eigenschaften sind für diese Anwendung genügend temperaturunabhängig. Es lassen sich mit den Keramikmaterialien, insbesondere mit dem Blei-Zirkonat-Titanat-Keramikmaterial Hysteresiskurven erzielen, deren Verlauf einer Rechteckkurve sehr nahe kommt. Die Alterungserscheinungen sind sehr gering. Der spezifische Widerstand dieser Keramikmaterialien ist sehr hoch und durch entsprechende chemische Dotierung manipulierbar. Im Zusammenhang mit dieser Anwendung der Keramikmaterialien ist noch wichtig, daß sich Übersprecheffekte zwischen benachbarten Keramikelesenten erst bemerkbar machen, wenn der Elektrodenabstand kleiner als 5Q₁U wird. Durch entsprechende Dimensionierung werden diese Randeffekte an den Elektroden (Streukapazitäten) klein gehalten, da diese sonst zum Ansteigen der Koerzitivfeldstärke und zum Abnehmen der "Rechteckigkeit" der Hystereaiskurven führen.

Das elektrische Ersatzachaltbild eines Rasterpunktea 5 des in Figur 1 dargestellten Bildschirms ist in Figur 2 aufgezeigt. Das Ersatzschaltbild besteht aus der Hintereinanderschaltung der Kapazität CFE eines ferroelektrischen Keramikelementes 1 und der Kapazität OFK eines Flüssigkristallelementes 2. Legt man an diese Reihenschaltung eine Wechselspannung, dann ist die Spannung an der Kapazität CFK des

VPA 9/240/0020 Rng/Lk _109887/om

Plussigkristallelementes 2 proportional zur Ladung QFE der Kapazität CFE des Keramikelementes 1, da die Ladungen beider Kondensatoren CFE, CFE immer gleich sind. Die Kapazität CFK eines Flüssigkristallelementes 2 ist um vieles größer als die Kapazität CFE eines Keramikelementes 1, so daß eine angelegte Spannung U praktisch ganz an der Kapazität CFE des Keramikelementes 1 liegt. Auf diese Kapazitätsverhältnisse, insbesondere auf deren technische Verwirklichung wird später näher eingegangen. Beim Anlegen einer Wechselspannung ist dann die Spannungsänderung U an der Kapazität CFK eines Flüssigkristallelementes 2 proportional zur jeweiligen Änderung der elektrischen Verschiebungsdichte D des Keramikelementes 1.

In Figur 3 ist die Hysteresiskurve eines Keramikeleiaentes 1 aufgezeigt, die einen nahezu rechteckigen Verlauf besitzt. Beim Anlegen einer Wechselspannung mit der Amplitude U an die oben beschriebene Reihenschaltung der Kapazitäten CFl, CFK wird dann die große Schleif© SG- _e beim Anlegen einer Wechselspannung mit der Ämplitud© U/2 wird die kleine Schleife SK₁, die in Figur 3 gestrichelt dargestellt ist, durchlaufen. Der anfängliche Polarisstioaszustand der Keramikeleaente 1 sei in beidea Fällen DO» Die maximalen Spannungen .UFKI_p UPK2 an den Flüssigkrlstallelementen 2 bei beiden Umläufen verhalten sich wie die beiden Änderungen der Verschlebungsdichts D1 zu D2 der Keramikelemente 1 zueinander.

In Figur 4 ist der Zusammenhang zwischen der an der oben beschriebenen Reihenschaltung angelegten Spannung U und der Spannungsamplitude UFK an dea. Flüssigkristallelementen 2 dargestellt. DieseJCurve weist eine Diodsncharakteristik auf, die um so ausgeprägter ist, je mehr sich die Hysteresiskurve einer "Rechteckform" nähert«, Wie aus dem Verlauf dieser Kurve hervorgeht_ö lassen sich die an der Leiterbahnmatrix auftretenden Störspannungen isnwirksam machen. Hier ist noch zu erwähnen,, daS, je mehr sich

VPA 9/24O/ÜO2Ü ßng/Lk _{β Λ Λ Λ Ä M} , ,

die Hysteresisschleife der idealen Rechteckform annähert, man die Bedingung, daß die Kapazität CPK der Flüssigkristallelemeate 2 viel größer sein muß, als die Kapazität CFE eines Keramikelementes 1, lockern kann und dennoch eine ausreichende Diodencharakteristik erhält. Eine durch einen Schreibimpuls aufgeladene Kapazität CPK der Flüssigkristallelemente 2 soll sich in einer Zeit von der Größenordnung der Erregungszeit des Flüssigkristalle 2, deren Minimum bei den bisher bekannten Plüesigkristallen bei etwa 0,1 ms liegt, nicht wesentlich entladen, um die Steuerspannungen möglichst klein zu halten. Daher ist vorgesehen, daß bei jeder Bildwiederholung sich das Vorzeichen der Schreibimpulse ändert und so die Hysteresisschleife jeweils zur Hälfte durchlaufen wird und zwar abwechselnd einmal in der einen und dann in der anderen Hälfte. Andererseits sind Flüssigkristalle mit einem möglichst hohen ohmschen Widerstand verwendet, damit die Selbstentladung der Kapazitäten CPK möglichst verzögert wird.

Da der spezifische Widerstand der in Betracht gezogenen ferroelektrischen Keramikmaterialien 1 um mehrere Größenordnungen höher liegt als derjenige der Flüssigkristalle 2, kann die oben beschriebene Anordnung auch mit einer Vorspannung UV betrieben werden, indem an die Hintereinanderschaltung der Kapazitäten CPE, CFK eine Gleichspannung UV angelegt wird, die dann praktisch vollständig an einem Keramikelement 1 liegt. Die Vorspannung UV ist so gewählt, daß sich die Keramikelemente 1 in ihrem Ausgangszustand in der Sättigung befinden. Die Schreibimpulse sind jetzt Gleichspannungsimpulse von umgekehrtem Vorzeichen wie das der Vorspannung UV.

In Figur 5 sind die Hysteresiskurven der Keramikelemente aufgezeigt, die bei Vorspannung UV und Gleichspannungsimpulsen verschiedener Amplituden durchlaufen werden. Im Ausgangszustand befinden sich die Keramikeleiiente 1 jeweils in der Sättigung,wie in Figur 5 durch den Punkt P

VPA 9/240/0020 Rng/L* _109887/0m

2037876

gekennzeichnet. Bei dem Betrieb mit einer Vorspannung UV kann einerseits, falls es aus anderen Gründen notwendig wird, ein Keramikmaterial mit einem nicht ausgeprägt rechteckigen Verlauf der Hysteresiskurve verwendet werden, und· man kann trotzdem eine gegenüber dem Wechselspanmmgsbetrieb verbesserte Diodencharakteristik erhalten _} andererseits kann man mit einer genügend rechteckigen Hjsteresisschleife durch Variationen der Impulsamplituden auch eine Skala von Helligkeitswerten der Anseigeelemente erreichen.

In der Figur 6 ist eine Schaltungsanordnung zum Ansteuern der Rasterpunkte 5 eines Anseigeschirmes dargestellt, der mit einer Vorspannung UV betrieben wird und der sich für das langsame Einschreiben der Daten auf dem Schirm eignet.. Die Y- und X-Leiterbahnen X„ Y sind über Entkopplungsdioden D sehr kleiner Kapazität an eine Gleichspannungsquelle UY angeschlossen. Die Widerstände R sind sehr hochohmig und dienen unter anderem dag;u, ein au rasches Entladen der Kapazitäten GPE, CPK zu verhindern. Der Impulssehalter IS, der bei Betrieb mit Vorspannung UV nur Impulse einer Polarität zu schalten hat,, muß einen sehr hohen Sperrwiderstand besitzen. Ein schematischer Impulsschaltkreis SK ist in der Figur 6 gestrichelt dargestellt«

Bei der Schaltungsanordnung zum Ansteuern der Hasterpunkte 5 eines Anzeigeschirmes, der ohne Vorspannung betrieben wird, muß der Impulsschalter IS, wie oben beschrieben, Impulse wechselnder Polarität schaltern

Figur 7 zeigt den Querschnitt eines Rasterelementes 5 eines Anzeigeschirmes„ auf dem langsam eingeschrieben wird. Da die effektive Dielektrizitätskonstante der Ke-ramikschicht 1 in federn Pail größer ist als die Dielektrizitätskonstante der Flüssigkristalle 2 nand da man die Dicke der Keramikschiclit !"möglichst klein halten muß, um die" Steuerimpulse UE kleia zu haltern,, sind erfiadmngsgemäfl zur Erfüllung der Kapagitätsbediagimgen die zu eiaea

VPA 9/24-0/0020 Rng/Lk - 9 -

109887/077S

Rasterelement 5 gehörigen Elektrodenflächen auf der Keramikschicht 1 kleiner als die auf der Flüssigkristallschicht 2 ausgeführt. Zu diesem Zweck ist zwischen der Keramikschicht

I und der Flüssigkristallschicht 2 eine dünne Isolierschicht

II angeordnet. In dieser Isolationsschicht 11 befindet sich an jedem Rasterpunkt 5 ein kreisförmiges Loch 12, dessen Durchmesser gleich der Breite der Spaltenelektrode 13 auf der Außenseite der Keramikschicht 1 ist. Zentrisch zu diesen Löchern 12 sind die z.B. kreisförmigen Mittelelektroden 6 aufgedampft. In dieses Loch 12 in der Isolationsschicht 11 reichen zylindrische Ausbuchtungen 15 der Flüssigkristallschicht 2. An diesen Stellen kann die Flüssigkristallschicht 2 wegen der zu großen Schichtdicke nicht erregt werden, was aber wegen des sehr kleinen Lochdurchmeesers nicht stört. Die Zeilenelektrode 4 auf der Außenseite der Flüssigkristallschicht 2 hat eine Breite von der Größe des Durchmessers der Mittelelektrode 6. Um die Kapazitätsbedingungen zu erfüllen, ist die Breite der Spaltenelektrode 3 kleiner ausgeführt als die Breite der Zeilenelektrode 4.

Das Prinzip eines Anzeigeschirmes, der ein schnelles Einschreiben ermöglicht, sei anhand der Figur 8 erläutert. Auf der Außenseite der Keramikschicht 1 sind die X-Leiterbahnen X, auf der anderen Seite die Y-Leiterbahnen Y angeordnet. An jedem Kreuzungspunkt 21 einer X-Leiterbahn X und einer Y-Leiterbahn Y befindet sich auf der Y-leiterseite der Keramikschicht 1 je Rasterpunkt 5 ein sehr kleiner, von der jeweiligen Y-Leiterbahn Y elektrisch isolierter Elektrodenfleck 22. Diesem Elektrodenfleck 22 gegenüber befindet sich auf der Rückseite der Flüssigkristallschicht 2 ein entsprechender Elektrodenfleck 23, die beide elektrisch miteinander verbunden sind. Auf der Vorderseite 25 trägt die Flüssigkristallschicht 2 eine einheitliche transparente Vorderelektrode 26.

In Figur 9 ist das Ersatzschaltbild eines Rasterelementes eines Anseigeechirmes aufgezeigt, der ein schnelles Ein-

VPA 9/240/0020 Rng/Lk 10 9887/0775

- 10 -

schreiben erlaubt. In der Figur 9 ist die Kapazität eines Keramikelementes 1 zwischen den X- und den Y-Leiterbahnelektroden 13, H mit CFE₁₁ die Kapazität eines Keramikelerneutes 1 einer X-Leiterbahnelektrode H und einem Elektrodenfleck 22 mit CA, die Kapazität eines Flüssigkristallelementes 2 zwischen einem Elektrodenfleck 23 und der Vorderelektrode 26 mit CFK und die Kapazität zwischen einem Elektrodenfleck 22 und der zugehörigen Y-Leiterbahnelektrode 13 mit mit CK bezeichnet. Die Keramikelemente 1 aller Rasterpunkte 5 befinden sich au Beginn des Schreibens auf dem Bildschirm im gleichen Polarisationssustand, der in Figur 10 durch Punkt R1 gekennzeichnet ist. An die Zeilenelektroden H und Spaltenelektroden 13 der Rasterpunkte, die erregt werden sollen,, wird nun ein negativer Gleichspannungsimpuls U1 gelegt,, der die Keramikelemente in eine Remsn@n2lage R£ steuert. Auf diese Weise werden die Xnforaationen schnell in die Keramikschicht 1 eingeschrieben» da sich das K@raio.ltmaterial 1 leicht und in sehr kiarssfip Zeit - ßröBem-Ordnung 1s- polarisieren läßt*. Zwischen, ©llea Zeilenelektroden X und.der einlieitli©&@n ?os?derel©ktrode 26 auf der Flüssigkristallschicht 2 liegt eise Stroac[uelle Q, die periodisch SpansraageiEpulse abgibt ο Durch entsprechende Msensionier-mng der Kapazitäten CFE, CFK, CK, CA erreioht üan_p daS öi®se Irreguags= impulse an den Rastereleüeiitea» deren Keramikeleaeate 1 sich im Zustand R1 "befiadeHi, also nicht erregt werden sollen, praktisch gsns an ä®r iferamikschient 1 liegen, an den lasterelesoirtenc öi© erregt werden sollen' und sich im Zustand 12 Tbefimdea_ff ©feer praktiech ganz an der flüssigkristallseM©^ 2 li©gea_o einen Spannungsimpuls der Qm©llQ Q w©rdea ö.i© mikelemente 1, die sieh ia feetsaä S2 h®£ima<$m₀ iss. die entgegengesetzte R®.aia,3a©aslQgQ Ή1 usgelilappt wird die in der KeraEikechioht 1 goüpeieher tion zerstört« abe^ glsieteseitig usFä®®, «ti©

VPA 9/240/002O tae/t* _1O8887/0„

Flüssigkristallelemente 2.erregt. Die Informationen werden also schnell in die Keramikschicht 1 eingeschrieben, da zwischengespeichert, und mit einem Spannungsimpuls der Quelle Q, der zwischen der einheitlichen Vorderelektrode 26 und allen Zeilenelektroden anliegt, wird der jeweilige gesamte Bildinhalt durch die Flüssigkristallschicht sichtbar gemacht. Diese Vorgänge wiederholen sich schnell, solange die Informationen am Anzeigeschiria angezeigt werden sollen.

In Figur 11 ist ein Schnitt durch ein Rasterelement eines Anzeigesehirmes dargestellt, der ein schnelles Schreiben der Daten ermöglicht. Zwischen der Keramikschicht 1 und der Flüssigkristallschicht 2 ist eine Isolierschicht 11 angeordnet. Auf der Außenseite der Keramikschicht 1 befinden sich die Zeilenelektroden 14 und zwischen der Keramikschicht 1 und der Isolierschicht 11 die Spaltenelektroden 13· Die Spaltenelektroden 13 besitzen an jedem Rasterpunkt eine z.B. kreisförmige Aussparung 35. Die Isolierschicht 11 weist an jedem Rasterpunkt ein z.B. kreisförmiges Loch 26 auf, in das eine zylinderförmige Ausbuchtung 37 der Flüssigkristallschicht 2 reicht. Die in Figur 8 dargestellten und oben beschriebenen Elektrodenflecke 22, 23 sind vorteilhafterweise zu der kreisförmigen, in Figur 11 dargestellten Abfrageelektrode zusammengefaßt. Auf der der Isolierschicht 11 zugewendeten Seite der Flüssigkristallschicht 2 ist die kreisförmige Abfrageelektrode 28 aufgedampft, die ihren Mittelpunkt hat in der zylinderförmigen Ausbuchtung 37 der Flüssigkristallschicht 2. Auf der Außenseite der Flüssigkristallschicht 2 befindet sich eine große gemeinsame, transparente Vorderelektrode 26.

Die Keramikschicht 1 muß bei den oben beschriebenen Anordnungen nicht aus einer einheitlichen, zusammenhängenden Schicht bestehen, sondern kann aus einzelnen Teilstücken zusammengesetzt sein. Die Fugen zwischen den Teilstücken

VPA 9/240/002Ü Rng/Lk 109887/0 775 -12-

sind mit einer Isolierschicht ausgefüllt.

Die oben beschriebenen Vorrichtungen zur Anzeige von Daten können sowohl in Transmission als auch in Reflektion betrieben werden. Beim Transmissionsbetrieb, bei dem sich die Lichtquelle hinter dem Bildschirm befindet, sind alle Elektroden und Zwischenschichten aus transparentem Material, z.B. SnO2» Beim Reflektionebetrieb, bei dem sich die Lichtquelle Tor dem Bildschirm befindet, sind die Mittelelektroden bzw. Abfrageelektroden aus einem Material mit spiegelnder Oberfläche, vorzugsweise aus Aluminium oder lickel gefertigt.

Die erfindungsgemäße Anordnung gestattet es an sich bekannte, gefärbte Flüssigkristalle zu verwenden. Auf diese Weise lassen sich farbige Bilder erzeugen. Dartiber hinaus können vorteilhaft Flüssigkristalle verwendet werden, die einen Speichereffekt aufweisen.

Die Herstellung der Rasterelemente des Anzeigeschirmes erfolgt vorteilhafterweise so, daß als Zwischenschicht 11 eine hochisolierende, aus fotoempfindlichem Material bestehende Folie verwendet wird, die auf der Keramikschicht 1 aufgewalzt wird. An den Rasterpunkten 5 wird diese Isolierschicht belichtet und Löcher an den belichteten Stellen ausgeätzt. Anschließend werden die kreisförmigen Mittelelektroden 28 auf die Isolierschicht 11 bzw. in die zylinderförmigen Ausbuchtungen 37 gedampft.

10 Patentansprüche

11 Figuren

VPA 9/240/0020 Rng/Lk 109887/077S »13-

Claims

Patentansprüche

M./Vorrichtung zur Anzeige von Daten auf einem Bildschirm mit Flüssigkristallen, deren Lichtstreuverhalten bzw. deren Transparenz durch Anlegen eines elektrischen Feldes steuerbar ist, gekennzeichnet durch mindestens eine Schicht (1) aus ferroelektrischem Keramikmaterial, vorzugsweise aus Blei-Zirkonat-Titanat-Keramikmaterial, die parallel zur Flüssigkristallschicht (2) angeordnet ist und die eine variable, durch die Größe des angelegten Feldes steuerbare Kapazität darstellt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildschirm aufgebaut ist aus einer Schicht (1) aus ferroelektriechem Keramikmaterial Und aus einer Schicht (2) aus Flüssigkristallen, daß zwischen diesen beiden Schichten (1) (2) pro Rasterelement (5) eine Mittelelektrode (6) angeordnet ist und daß auf einer Außenseite dieser Doppelschicht (1) (2) die X-Leiterbahnen (X), auf der zweiten Außenseite die Y-Leiterbahnen (Y) angeordnet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Flüssigkristallschicht (2) und der Keramikschicht (1) eine Isolationsschicht (11) liegt, die an jedem Hasterpunkt (5) ein kreisförmiges Loch (12) aufweist, das einen Durchmesser von etwa der Breite der auf der Außenseite der Keramikschicht (1) angeordneten Spaltenelektroden (3) besitzt und in das zylindrische Ausbuchtungen (15) der Flüssigkristallschicht (2)

VPA 9/240/0020 Rng/Lk -H-

109887/0775

reichen, daß Mittelelektroden (6), die den Durchmesser der auf der Außenseite der Flüssigkristallschicht (2) angeordneten Zeilenelektroden (4) besitzen, die zylindrischen Ausbuchtungen (15) der Flüssigkristallschicht (2) umhüllen und swischen der Isolierschicht (1.1) und der Flüssigkristallschicht (2) konzentrisch zu den Ausbuchtungen (15) angeordnet sind»
4. Vorrichtung nach Anspruch 3? gekennzeichnet durch elektronische Schalter (IS) mit großem Sperrwiderstand, über die Steuerimpulse in Form von GKLeichspannungsimpulsen an die Spaltenelektroden (3) und Zeilenelektroden (4) angelegt werden, die bei jeder Bildwiederholung ihr Vorzeichen ändern.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3₉ dadurch gekennzeichnet, daß die Spaltenelektroden (3) und die Zeilenelektroden (4) eines Rasterlelmentes (5) über Entkopplungsdioden (D) an eine Grleichspannungaquelle U angsschlossen sind? die bewirkt, daß die Keramikelemente sich im Sättigungszustand befinden, und daß elektronische Schalter (SP) vorgesehen sind, über die den Spaltenelektroden (3) und den Zeilenelektroden (4) eines Easterelementes Steuerimpulse in Form von Gleichspannungsimpulsen zugeführt werden» die immer dasselbe Vorseichen besitzen,,
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Schicht (1) aus ferroelektrischem Keramikmaterial und der Schicht (2) aus Flüssigkristallen eine Isolierschicht (11) angeordnet ist, daß auf der Außenseite der Keramikschicht (1) die X-Leiterbahnen (X), auf der der Isolierschicht (Tt) zugewendeten Seite der Keramikschicht (1) die Y-Leiterbahnen (Y) angeordnet sind, daß sich an jedem Kreuzungspunkt der X- und der !-Leiterbahnen (X) (Y) auf der Y-Leiterbahnenseite der Keramikschicht (1) ein Elektrodenfleck (22) befindet, der von den Y-Leiterbahnen (Y) isoliert und elektrisch mit je einem

VPA 9/240/0020 Rng/Lk 109887/0775 " ¹⁵"

Elektrodenfleck (23) auf .der an die Isolierschicht (11) angrenzenden Seite der Flüssigkristallschicht (2) verbunden ist und daß auf der Außenseite der Flüssigkristallschicht (2) eine für alle Rasterelemente (15) gemeinsame Vorderelektrode (-26) angeordnet ist;
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine Spaltenelektrode (13) mit einer zentrischen, kreisrunden Aussparung (35), eine kreisrunde Abfrageelektrode (28), die die zylinderförmige Ausbuchtung (37) der Flüssigkristallschicht (2), die in Löcher (36) der Isolierschicht (11) reichen, umhüllt und zwischen der Isolierschicht (11) und der Flüssigkristallschicht (2) angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß an den X-Leiterbahnen (X) und den Y-Leiterbahnen (Y) der Rasterpunkte, die erregt werden sollen, eine Gleichspannung anliegt, die die Keramikelemente in die eine Remanenzlage R2 steuert, daß an allen Zeilenelektroden (14) und der einheitlichen Vorderelektrode (26) ein Gleichspannungsimpuls (Q) anliegt, der alle Keramikelemente, die sich in R2 befinden, in die zweite Remanenzlage R1 steuert.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht (1) aus ferroelektrisehern Keramikmaterial aus einzelnen Teilstücken zusammengesetzt ist und daß die Fugen zwischen den Teilstükken mit Isoliermaterial ausgefüllt sind.
10. Verfahren zur Herateilung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

a) die isolierende Mittelschicht (11), die aus fotoempfindlichem Material besteht, wird auf die Keramikschicht (1) aufgewalzt,

b) die fotoempfindliche Isolierschicht (11) wird an den

9/240/0020 Rng/ik , _{0 9 8}8 7 / 0 7 7 S - ¹⁶ -

Rasterpunkten (5) "belichtet und Löcher an den belichteten Stellen geätzt.

c) die Mittelelektroden (28) werden auf die Isolierschicht aufgedampft.

VPA 9/240/0020 Rng/Lk

10988 7/0775