DE2155241C2 - Verfahren zum Betrieb einer Flüssigkristallzelle - Google Patents

Description

Amplitude auftritt dadurch gekennzeich- „_._

η e t, daß der Flüssigkristall eine negative Anisotro- 20 Wiedergabesystems seien hier nur folgende genannt

pie aufweist und daß die Ansteuerung mit einer Der »Farbhub«, d. h. die relative Farbrotänderung ist

wechselspannung mit einer Frequenz bei der verwendetenOrientierungsänderung und der

5. _a damit verbundenen Änderung der Absorption pleo-

/S chroitischer Farbstoffe prinzipiell stark eingeschränkt

^{ε c}° 25 Das bedeutet daß entweder (bei geringer optischer

Dichte der Schicht) keine gute Farbsättigung erzielbar erfolgt, wobei _{ist oder (be}j _?ΓΟβςτ optischer Schichtdichte) keine

strahlenden Weißwerte erreicht werden können.

a = die elektrische Leitfähigkeit der Substanz Die Wirkungskennlinie des »elektronischen Farb-

ε = die relative Dielektrizitätskonstante der JO schalteffektes« d. h. die Abhängigkeit des Farbortes von

Substanz der Zellenspannu.ig verläuft relativ flach und ohne

E₀ = die 1; .»solute Dielektrizitätskonstante ist. ausgeprägten Schwellwert Dies hat einmal relativ hohe

Betriebsspannungen zur Folge, die bei z. B. 20 μπι

2. Verfahren nach Anspruch I. dadurch gekenn- dicken Zellen für Vollaussteuerung typischerweise ca. zeichnet daß in den optischen S-: nhlengang vor der 35 30 V beträgt zum anderen läßt sich dadurch bei den Flüssigkristallzelle ein Wärmestrahlen absorbieren- verwendeten Kreuzgitteranordnungen der als »Kreuzdesbzw, reflektierendes Filter eingeschaltet wird. effekt« benannte Störeffekt nicht ausschalten Gerade

3. Verfahren nach Anspruch I oder 2, dadurch der »Kreuzeffekt« führt zu erheblichen Kontrastverlugekennzeichnet daß in den optischen Strahlengang _sten innerhalb einer Farbmatrix und muß durch mehrere Flüssigkristallzellen hintereinander einge- 40 aufwendige, externe nichtlineare Glieder unterdrückt schaltet werden und daß bei n-Zellen η + 1 Polfilter werden.

vorgesehen sind, wobei zwischen zwei Zellen je ein Schließlich sind an die zu verwendenden pleochroiti-

Poiniteremgeschaltetwird. _schen Farbstoffe große Reinheitsanforderungen zu

stellen und die drei verschiedenen Mischungen nemati-

⁴⁵ scher Substanzen mit den pleochroitischen Komponenten ergeben sehr verschiedenartige Temperaturkoeffizienten, Anisotropiegrade etc.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum |_n der Zeitschrift Electro-Technology - Januar 1970

Betrieb einer in einem mehrere Spektralbereiche Seiten 41 bis 50 ^nd eine Vielzahl von elektrisch umfassenden optischen Strahlengang zwischen Polari- 5P steuerbaren Flüssigkristallerscheinungen beschrieben sationsfiltern angeordneten Flüssigkristallzelle mit _und unter anderem erwähnt, daß durch eine variable nematischem Flüssigkristall, die bei nicht angelegter Doppelbrechung das gesamte Gebiet der Newton-Farelektnscher Spannung eine homöotrope Ausrichtung ben durchlaufen wurde. Über die Art der verwendeten (aufgerichtete Phase) besitzt und durch eine angelegte Spannung ist nichts ausgesagt. An anderer Stelle ist die elektrische Wechselspannung derart elektroelastisch 55 Verwendung einer Wechselspannung mit einer Fredeformiert wird, daß mit zunehmender Deformation des quenz von 5 kHz beschrieben, um damit die Schaltzeit Flüssigkristall zwischen den ordentlichen und den der Zelle beim Umschalten aus dem Zustand der außerordentlichen Strahlen, die sich beim Durchtritt der dynamischen Streuung heraus zu verringern Strahlung durch den Flüssigkristall infolge dessen Inder DE-OS2038 780ist ein Verfahren zum Betrieb

doppelbrechenden Eigenschaften bilden ein Gangunter- 60 _ei_ner Flüssigkristalleinrichtung beschrieben, bei dem die schied und damit am Anylysator eine spektral partielle Verwendung einer Wechselspannung empfohlen wird Ausloschung und somit Farbwiedergabe in Abhängig- um beim Abschalten der im Zustand der dynamischen keil von der gewählten Amplitude auftritt. Streuung befindlichen Flüssigkristallzelle in kürzerer

In der Offenlegungsschrift 20 46 566 wird ein Zeit eine Selbstlöschung zu erzielen. Es soll damit ein Farbwiedergabesystem auf Basis flüssiger Kristalle 65 schnelleres Ansprechen der Zelle beim Abschalten ohne beschrieben, bei dem mehrere Flüssigkristallzellen zusätzliche Schaltungsmittel bewirkt werden, hintereinander angeordnet sind, die je eine Lösung eines [_n der DE-OS 19 28 267 ist eine mit Wechselstrom

von Zelle zu Zelle verschiedenen pleochroitischen oder Gleichstrom betreibbar Flüssigkristalleinrichtung

zur steuerbaren Farbwiedergabe beschrieben. Zur Farbsteuerung sind dort höhere Spannungen erforderlich, da dort von einer andersartigen Flüssigkristalleinrichtung ausgegangen wird, bei der die Moleküle des Flüssigkristalls bei Fehlen äußerer Felder in Form von ungeordneten Schwärmen existieren.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, das eingangs genannte Verfahren im Hinblick auf eine reproduzierbar steuerbare Farbwiedergabe in Abhängigkeit von der Amplitude der angelegten Spannung zu verbessern.

Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der Flüssigkristall eine negative Anisotropie aufweist und daß die Ansteuerung mit einer Wechselspannung mit einer Frequenz

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erfolgt, wobei

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a = die elektrische Leitfähigkeit der Substanz
ε = die relative Dielektrizitätskonstante der Substanz
eo = die absolute Dielektrizitätskonstante ist

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Bei Verwendung nematisch flüssigkristalliner Substanzen mit negativer dielektrischer Anisotropie (c, < C₁) und bei geeigneter Zellentechnologie, wie z. B. in der deutschen Patentanmeldung P 2 119 339 im Prinzip beschrieben, lassen sich die Flüssigkristall-Molekülverbände im feldfreien Zustand nahezu senkrecht zur Oberfläche der Elektroden ordnen. F i g. 1 zeigt schematisch ein Flüssigkristall 1 zwischen Elektroden 2 in spannungslosem Zustand, wobei die MoIkQIe des Flüssigkristalls homöotrop orientiert sind.

Diese reproduzierbar herstellbare Ordnungsform (homöotrope Ausrichtung) der nematischen Mesophase ist außerordentlich stabil. Durch an den Kristallverband angelegte elektrische Wechselfelder geeigneter Frequenz

, -^ Sa

und Spannung Uz> Ut läßt sich der Kristallverband stationär und reversibel elektroelastisch deformieren.

F i g. 2 ze^;gt schematisch die Drehung der Molekülachsen des Flüssigkristalls 1 um einen < λ gegenüber der Flächennormalen bei Anliegen einer Wechselspannung an den Elektroden 2.InFi g. 2a ist die Abhängigkeit des ,0 <£ λ vom Abstand χ eine? Punktes von einer Elektrode für zwei verschiedene Wechselspannungen Lh und Ui schematisch dargestellt.

Diese Deformation ist im wesentlichen äquivalent der Drehung der Achsenorientierung eines optisch doppelbrechenden Kristalls wie z. B. eines Kalkspatkristalls. In einem doppelbrechenden Kristall ergibt sich ein Gangunterschied zwischen dem ordentlichen Strahl mit dem Brechungsindex n_o und dem außerordentlichen Strahl mit /?„ wenn die Achse des einfallenden Lichtes mit der optischen Hauptachse nicht übereinstimmt. Fig.3 zeigt diesen Sachverhalt bei drei verschiedenen an dem Flüssigkristall anliegenden Spannungen U\, Ui und Lh, wobei Lh> U₂> U\. In einem besonders einfachen Ausführungsbeispiel der Erfindung wird eine Flüssigkristallsubstanz (n-Methoxybenzyliden-n, p-Bulylanilin) verwendet, die sich bei hoher Güte des Ordnungsgrades S= 1/2> <3 cos²6- I > verhält wie ein optisch einachsiger Kristall. Bei der gemäß der Erfindung im feldfreien Zustand vorliegenden homöotropen Ausrichtung des Kristallverbandes liegt die Achse der uptischen Indikatrix, bei der die Brechzahl n_o für den ordentlichen Strahl gleich der Brechzahl n_e für den außerordentlichen Strahl (gewöhnlich z-Achse genannt) ist, senkrecht zur Oberfläche der durchsichtig ausgeführten Elektroden der vorzugsweise in Sandwichtechnik aufgebauten Flüssigkristallzelle. Eine solche Zelle wird mit annähernd parallelem linear polarisiertem, weißen Licht, dessen Ausbreitungsrichtung zur o. a. z-Achse der Brechzahlindikatrix des homöotrop geordneten Flüssigkristalls parallel ist, beleuchtet

In Lichtdurchtrittsrichtung hinter der Flüssigkristallzelle befinden sich ein weiterer Polarisator (auch »Analysator« genannt) sowie vorteilhafterweise eine Mattscheibe. Anstelle der Mattscheibe kann in Sonderfällen auch eine Fiberoptikscheibe für Kleinwinkelübertragung eingesetzt werden.

In einem besonders zweckmäßiger Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Flüss^kristallzelle mit parallelen durchsichtigen Streifenleitern versehen, wobei diese Elektrodenscharen auf der einen Seite orthogonal zu denen auf der anderen Seite angeordnet sind. In diesem Fall einer Kreuzgitteranordnung können in bekannter Weise einzelne Elemente der Matrix angesteuert werden, indem an die betreffenden Zeilen und Spalten eine Spannung angelegt wird.

Wie oben bereits ausgeführt, wird als Spannung eine Wechselspannung angelegt, deren Frequenz um so größer ist, je größer die elektrische Leitfähigkeit der flüssigkristallinen Substanz ist Mit steifender Zellenspannung oberhalb eines ausgeprägten Schwellwertes läßt sich dann der Flüssigkristallverband zunehmend deformieren. Diese elektroelastische Deformation ist dabei völlig stabil, ein Übergang zu turbulenten Bewegungen erfolgt auch bei starker Deformation nicht. Deformation des Flüssigkristalls ist dabei im Sinne von Saupe (Angew. Chemie 80 [1968] 99) verwendet, und besagt, daß kristalline Flüssigkeiten elastisch biegsame Strukturen besitzen deren Enthalpie für vorgegebene Randbedingungen ein Minimum hat. Für das Verständnis der Wirkungsweise der Erfindung folgt daraus folgendes:

1. Nach Abschalten des elektrischen Feldes nimmt der deformierte Flüssigkristallverband relativ schnell seine ursprüngliche Ordnungslage (d. h. im vorliegenden Falle die homöotrope Ausrichtung) wieder ein;

2. Die Winkelauslenkung der Flüssigkristallmoleküle bei angelegtem elektrischem Wechselfeld isi infolge der elastischen Kräfte ortsabhängig und als>o eine Minimum für die elektrodennahe Ζοηε und ein Maximum für die Zellenmitte l\n Dickenrichtung betrachtet).

Nach Vorausgesagtem ist damit die Wirkungsweise der Anordnung in r"«:n beiden nachfolgend beschriebenen Betriebsarten leicht verständlich:

Betriebsart A
»Gekreuzte Polarisatoren«

In dieser Betriebsam ist die Polarisationsrichtung der beiden Polarisationsfilter senkrecht zueinander eingestellt. Liegt an den Elektroden der Flüssigkristallzelle

keine Spannung, dann wirkt die Anordnung lichtsperrend, d. h. die Mattscheibe ist dunkel. Der Grund dafür ist, daß durch die im Lichtweg liegende Flüssigkristallschicht infolge ihrer homöotropen Ausrichtung keine ■Gangunterschied erzeugt wird. Legt man an ein > beliebiges hinsichtlich der angesteuerten Koordinaten ausgewähltes Feld einer Matrixzelle eine Wechselspannung der o. a. Frequenz (üblicherweise einige kHz) an und steigert langsam die Spannung, so bleibt bis zur Schwellspannung U_rd'\e Mattscheibe dunkel; in diesem i< > Bereich erfolgt also noch keine wesentliche Deformation der Flüssigkristallstruktur. Oberhalt von Ur(IUr mit MBBA gefüllte Zellen von ca. 20 μπι Dicke ist L/ref/etwa

4 V) erfolgt dann eine steigende Winkelausdehnung.

d. h. Deformation der Flüssigkristallstruktur. Infolge des ι > bei doppelbrechenden Substanzen als Funktion des Neigungswinkels größer werdenden Brechzahlunterschiedes zwischen ordentlichem und außerordentlichem Strahl ergibt sich ein steigender optischer Gangunterschied r = d ■ Δη. Da Δ n\i_äx = n„— n_cbei Flüssigkristall- -'» substanzen recht hohe Werte annehmen kann (im Maximum bis zu 0,3) ergeben sich schon für dünne Flüssigkristallschichten (üblicherweise 20 μηι) und kleine mittlere Deformationswinkel erhebliche optische Gangunterschiede. In der Anordnung werden daher mit V> steigender Zelienspannung zunehmende optische Gangunterschiede erzeugt und als Folge davon werden die bekannten Interferenzfarben auf der Mattscheibe sichtbar.

Fig.4 zeigt eine Kurve der wiedergegebenen Jo Gangunterschiede in nm in Abhängigkeit von der angelegten Wechselspannung U/uo beim erfindungsgemäßen Betrieb einer Flüssigkristallzelle, deren Flüssigkristalldicke 20 μπι betrug, bei einer Frequenz von

5 kHz und einer Betriebstemperatur von 25°C.

Im folgenden sind einige typische Farben, die zugehörigen optischen Gangunterschiede Γ und typi-

SCiic ZcircuSpärinüfigcn c/äugcgcucu:

Farbe	/"[nmj	vt„\y\
Schwarz	0	0 bis 3,8
Eisengrau	40	3,95
Klargrau	218	4,05
Reinweiß	259	4,2
Gelb	332	4,4
Rotorange	505	4,7
Rot	536	4,8
Violett	575	4,85
Indigoblau	589	4,99
Himmelblau	664	5,05
Grün	747	5,3
Geibgrün	843	5,4
Gelb	910	5,5
Orange	948	5,6
usw.

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Bei der erfindungsgemäßen Betriebsart tritt kein sogenannter »Kreuzeffekt« auf, solange im angegebenen Beispiel mit Spannungen unter ca. 8 V arbeitet; d. h. es erscheint in jedem angewählten Feld der Matrix nur die der an der Zelle anstehenden Spannung entsprechende Farbe, alle anderen Zellen bleiben schwarz.

Betriebsart B
»Parallele Polarisatoren«

Aus oben Gesagtem sieht man ohne weiteres folgendes ein:

Eine Zelle ohne anliegende Spannung bei parallel eingestellten Polarisatoren ergibt hell. Mit steigender Zellenspannung erscheinen die komplementären Farbwerte zur Betriebsart A (also z. B. grün statt rot bei 536 nm Gangunterschied): außerdem erscheinen alle Farben auf weißem, statt wie bei Betriebsart A auf schwarzem Untergrund.

Besonders vorteilhaft ist es, daß die beschriebenen weitergegebenen Farben eine außerordentlich hohe Farbsättigung aufweisen und daß mit den beschriebenen betriebenen Anordnungen alle Grundfarben sowie eine große Zahl von Mischfarben auf dem gleichen Farbfeld erreichbar sind. Faßt man jeweils drei Felder zu einem Farbtripel zusammen oder ordnet man drei solcher beschriebenen Anordnungen hintereinander an. so sind alle Farben bis nahezu vollständiger Farbsättigung erzielbar. Aus Aufwands- und Helligkeitsgründen ist jedoch der ersten Anordnung der Vorzug gegeben, d. h. jeweils drei entsprechend kleine Farbfelder der Matrix werden für das Auge zu einem Mischfarbbild zusammengefaßt (ähnlich wie bei der Dreistrahl-Farbbildröhre).

Bei einer Flüssigkristallzelle mit Elektroden in KreuzraMeranordnung ist es zweckmäßig, die Trennungslinien zwischen den Streifenelektroden möglichst dünn auszuführen, da in deren Bereich Ordnungsstörungen vorliegen können, die bei dunkiem Grundfeld in der Betriebsart A zu unerwünschten Aufhellungslinien führen. Die die Elektroden tragenden Glasplatten der Zelle müssen einen um so größeren Grad der Planparallelität aufweisende kleiner der Elektrodenabstand (d. h. die Zellendicke) gewählt wird und je größere Farbgleichheitsaniorderungen über die ganze Matrix vorliegen. Umgekehrt führt zunehmende Hellendicke auch zu steigenden Schaltzeiten. Zum Zwecke der Schaltzeitverringerung ist es sinnvoll, Flüssigkristallsubstanzen mit möglichst niedrigem Festpunkt zu verwenden oder anders gesagt, den Betriebstemperaturbereich weit genug vom Festpunkt in Richtung Klärpunkt zu verschieben. Außerdem sollten die Leitfähigkeit der nematischen Phase und entsprechend obigem die Frequenz der Betriebsspannung relativ hoch gewählt werden, um zu kurzen Schaltzeiten zu gelangen.

Die Ansteuerung der Matrixpunkte erfolgt zweckmäßigerweise durch Phasenmodulation einer der beiden Wechselspannungen (Zeilen oder Spalten), da hiermit der Betrag der an einem bestimmten Bildpunkt zur Verfügung stehenden Summen-Spannung leicht verändert werden kann. Die Farbhelligkeit kann in bekannter Weise durch Zeitmultiplexvariation des betreffenden Bildpunktes in gewünschtem Umfange variiert werden. Wie aus Fi g. 5 zu ersehen ist, entsteht die resultierende Spannung U₁ durch die Überlagerung zweier Sinusschwingungen U₁ und Ub gleicher Frequenz, die einen bestimmten Phasenunterschied aufweisen.

In einer vorteilhaften Variante der Erfindung besteht die lichtquellenseitige Glasplatte der Flüssigkristallzelle aus Polarisationsfilterglas oder auf die Zellenglasplatte ist eine Polarisationsfilterfolie ζ. B. mit Kanadabalsam aufgekittet. In diesem Fall werden erhebliche Reflexionsveriustc an den Grenzflächen vermieden und die Lichtstärke der Anordnung nimmt zu. Auch Oberflächenvergütung (Entspiegelung) der Glas-Luftflächen

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der Flüssigkristallzellen ist im Zusammenwirken mit der erfindungsgemäßen Betriebsart zweckmäßig.

In Fig. 6 ist eine bevorzugte Vorrichtung schematisch dargestellt, bei der die Wirkung der Flüssigkristallzelle Fauf einer Mattscheibe Msichtbar gemacht wird. Das Licht L durchstrahlt das Polfilter Pi, die mit der Wechselspannung betriebene Flüssigkristalle F, das Polfilter P₂ (Analysator) und trifft auf die Mattscheibe M.

Eine besonders vorteilhafte Anwendung der Erfindung ist die Erzeugung großflächiger und lichtstarker Farbdarstellungen durch Projektion. In diesem Falle wird z. B. eine sandwichartige Anordnung, bestehend aus Polfilter, Farbmatrixzelle, Polfilter auf einer sogenannten »Dia-Aufnahmebühne« üblicher Standbildprojekloren angeordnet. Die Fig. 7 zeigt eine solche Vorrichtung. Das von der Lichtquelle ausgehende Licht L wird von dem Kondensor K gerichtet, durchstrahlt ein Polfilter P₁, die Flüssigkristallzelle F und ein Polfilter P₂ und wird mittels eines Projektionsobjektives O auf einem Wiedergabeschirm Sabgebildet. Die Farbmatrixzelle kann dann wie beschrieben zur Steuerung des Lichtflusses vom Projektor in jeder Farbe entsprechend der angelegten Spannung verwendet werden. Bei hochlichtstarken Anordnungen erweist es sich als sinnvoll, vor die Flüssigkristallzelle F ein Wärmeschutzfilter (z. B. ein sogenanntes »Calflex filter«) zu setzen bzw. diese Filterschicht auf der lichtquellenseitigen Zellenwand aufzubringen, um unzulässige Erwärmung der Flüssigkristallzelle, die eine Jo Farbonverschiebung bewirken kann, auszuschalten. In Fällen hoher zu übertragender Kontraste erweist es sich als vorteilhaft, zwischen dem zweiten Polarisationsfilter P₂ (Analysator) und dem Projektionsobjektiv O eine Fiberoptikscheibe anzuordnen.

Mit den hier genannten Anwendungsbeispielen sind die Anwendungsmöglichkeiten der Flüssigkristall-Farbmairix tiiehl erschöpft, Sündern es sind weitere Verwendungsmöglichkeiten denkbar. Die homöotrope Ausrichtung nematischer Phasen ist abhängig von den Zellenmaterialien und den verwendeten Flüssigkristallsubstanzen und nur im Idealfall ist die Phase exakt senkrecht zur Oberfläche wie in Fig.3 für U\ ausgerichtet. Gelegentlich kommen auch geringfügig abweichende Richtwinkel (z. B. 80°) vor. Auch in diesen Fällen kann ein einwandfreies Funktionieren gemäß der Erfindung erreicht werden, wenn die Flüssigkristallzelle um den etnsprechenden Komplemtär-Winkel geneigt in die Anordnung eingefügt wird. Das Auffinden der optimalen Orientierung ist dabei einfach möglich; es wird nämlich bei der Anordnung mit gekreuzten Polariatoren (Betriebsart A) im Fall U\ = 0 auf größte Dunkelheit justiert

Wenn bei Verwendung großer Lichtströme die feinen Elektrodentrennlinien einer Kreuzrasterelektrodenanordnung in Erscheinung treten (insbesondere bei Betriebsart A und Projektionsbetrieb als feine helle Linien im Dunkelfeld), so kann zweckmäßig durch eine vorgesetzte Komplementärmaske, die z. B. schwarze Linien aufweist, Abhilfe geschaffen werdea

Für hochwertige Farbwiedergabegeräte empfiehlt es

i>

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60 sich, die Farbmatrixzelle mit gegenüber der Umgebung erhöhter und vorteilhafterweise einstellbarer Temperatur zu betreiben. Dazu können entweder auf den Zellenaußenflächen durchsichtige Leiterflächen mit entsprechendem elektrischem Widerstand aufgebracht werden, so daß eine »Widerstandsheizung« (direkter Stromdurchgang durch die Leiterflächen) vorgenommen werden kann. Mit einem gewissen elektronischen Aufwand können dazu auch die im Zelleninnern befindlichen Leiterstreifen der Heilen- und Spaltenleiter auch während des Wiedergabebetriebs zur Heizung der Zelle (z. B. zur Farbkorrektur) verwendet werden. Diese Methode kann insbesondere auch mit Vorteil zum Ausgleich von Farbabweichungen in Teilbereichen der Platte (z. B. als Folge der Überschreitung von Zellendickentoleranzen) verwendet werden.

In einer weiteren Variante des Betriebsverfahrens kann auch das Problem der Erzeugung von Verhüllungsfarben, d. h. einer den Farbwerten überlagerten Grauskala gelöst werden. Die reinen unbunten Grauwerte (zwischen Schwarz und Weiß) können ja gemäß der Skala in Fig.4 mit relativ geringen Gangunterschieden, d. h. mit kleinen Werten U/Urerzeugl werden. Um die Farben zu verhüllen, werden zwei rastergleiche Zellen in Strahlrichtung hintereinander angeordnet. Dabei müssen zwei Fälle unterschieden werden.

FaIIl

Die zur Grauverhüllung benützte Flüssigkristallzelle befindet sich zwischen parallel eingeschalteten Polarisatoren, wobei es gleichgültig ist, ob die »Grauzelle« vor oder hinter der »Farbzelle« angeordnet ist. In jedem Fall ist aber darauf zu achten, daß die Gesamtanordnung mit zwei Zellen und drei Polarisatoren gebildet wird. Beispiel für den Aufbau einer solchen Anordnung: Lichtquelle, Polarisator 1 in Stellung 0°, Farbmatrixzelle. Polarisator 2 in Stellung 90°, »Graumatrixzelle«, Polarisator 3 in gleicher Stellung wie Polarisator 2 (d. h. ebenfalls 90°) gegenüber Polarisator 1, Mattscheibe. In diesem Fall ist im spannungslosen Zustand die »Graumatrix« völlig transparent, bei Anlegen von Spannung mit kleinen Werten U/U_T wird zunehmendes Grau bis fast Schwarz erzeugt; bei größeren Werten U/Ut würde auch die »Graumatrix« Farbwerte erzeugen, und zwar die komplementären Farbwerte.

Fall 2

Die zur Grauverhüllung benützte Flüssigkristallzelle befindet sich zwischen gekreuzt eingestellten Polarisatoren. Es gilt sinngemäß das im Fall 1 Gesagte. Beispiel für den Aufbau der Anordnung: Lichtquelle, Polarisator 1 ir Stellung 0°, Farbmatrixzelle, Polarisator 2 in Stellung 90°, Graumatrixzelle, Polarisator 3 in Stellung 90° zu Polarisator 2 (d.h. parallel zu Polarisator 1), Mattscheibe.

Es sei nochmals erwähnt, daß die beiden mit Farbbzw. Graumatrixzellen bezeichneten Flüssigkristallzellen identisch aufgebaut sind und so im Strahlengang unmittelbar hintereinander (oder in sehr kleinem Abstand) angeordnet sein müssen, daß die Matrixelektrodenelemente sich decken.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1 Patentansprüche:

1. Verfahren zum Betrieb einer in einem mehrere Spektralbereiche umfassenden optischen Strahlengang zwischen Polarisationsfiltern angeordneten 5 Flüssigkristallzelle mit nematischem Flüssigkristall, die bei nicht angelegter elektrischer Spannung eine homöotrope Ausrichtung (aufgerichtete Phase) besitzt und durch eine angelegte elektrische Wechselspannung derart elektrostatisch deformiert io wird, daß mit zunehmender Deformation des Flüssigkristalls zwischen den ordentlichen und den außerordentlichen Strahlen, die sich beim Durchtritt der Strahlung durch den Flüssigkristall infolge

Farbstoffe in einer nematischen Flüssigkristall-Masse enthalten und bei denen jeder Zelle getrennt zu speisende Elektroden zugeordnet sind. Der zugrunde liegende Effekt wird in der Literatur auch »electronic color-switching« genannt und beruht auf der Ausrichtung pleochroitischer Farbstoffmoleküle im nematischen Wirtskristall und der Richtungsänderung der Moleküle durch das elektrische Feld. Dadurch wird die spektrale Absorption im polarisiertem Licht bekanntlich geändert. Die Farbe der Anordnung kann insbesondere von Farbwerten in »nicht eingeschaltetem Zustand« zu fast farblosen Werten im »eingeschalteteten Zustand« verschoben werden. Verwendet man ein System dreier hintereinender angeordneter Zellen mit

dessen doppelbrechenden Eigenschaften bilden, ein 15 den Farbänderungsmöglichkeiten von 1. zyanblau Gangunterschied und damit am Analysator eine nachfarblos, 2. magnetarrot nach farblos, 3. gelb nach

farblos so lassen sich eine Vielzahl von Farben des sichtbaren Spektrums einschließlich schwarz und weiß erzeugen. Von verschiedenen Nachteilen dieses Farb

spektral partielle Auslöschung und somit Farbwiedergabe in Abhängigkeit von der gewählten