DE2208565A1

DE2208565A1 - Fluessigkristallanzeigeschirm

Info

Publication number: DE2208565A1
Application number: DE19722208565
Authority: DE
Inventors: Josef Dr Rer Nat Grabmeier; Waldemar Dipl Phys Greubel; Hans Dipl Phys Krueger
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1972-02-23
Filing date: 1972-02-23
Publication date: 1973-08-30
Also published as: GB1425263A; IT982484B; NL7302493A; BE795880A; LU67068A1; FR2173554A5

Description

Flüssigkristallanzei&eschirm

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Anzeigeschirm, bestehend aus zwei gegenüberliegenden Trägerplatten mit einem Mosaik rcatrixförraig angeordneter Elektrodenflecken auf der ersten Trägerplatte, sowie mit auf der ersten Trägerplatte angeordneten Zuleitungen zu jedem Elektroden.-fleck und mit Zuleitungen zu den Gegenelektroden auf der zweiten Trägerplatte, und aus einer nematisch flüssigkristallinen Schicht zY/isehen den Trägerplatten.

Ein Flüssigkristall ist eine organisch chemische Flüssigkeit_s die im Gegensatz zu den Flüssigkeiten des täglichen Lebens in einem bestimmten Temperaturbereich gewisse Eigenschaften von Kristallen aufweist. Sie ist einer, in manchen Fällen auch mehrerer Zwischenphasen zwischen dem festen kristallinen Zustand einerseits und dem isotrop flüssigen Zustand andererseits fähig (smektische, nematische, eholesterische Kesophase). Im folgenden soll zuerst auf die physikalischen Eigenschaften in der nematischen Mesophase kurz eingegangen werden. Nematische Flüssigkeiten haben über größere Bereiche eine ortsabhängige Vorzugsorientierung c^;er Längsachse. Durch Anlogen eines beispielsweise magnetischen Feldes kann man erreicher., daß sich eine einheitliche Orientierung über makroskopsiche Bereiche einstellt. Dieser Zustand entspricht einem Einkristall.

Die Wirkung eines elektrischen Feldes auf nematische flüssige Kristalle ist wesentlich komplizierter als die eines magnetischen. Das hängt daii.it zusammen, daß zwei verschiedene Effekte wirksam sind:

1. Wenn eine endliche Leitfähigkeit vorhanden ist und die Elektroden Kontakt'mit dem flüssigen Kristall haben, so

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daß ein Stromfluß möglich iut, koinmt eine Materialötrömung zustande, die die Iloleküle in Richtung des StromflusES3. also des elektrischen Feldes orientiert.

2. Wegen der Anisotropie der DK wirkt auf den flüssigen Kristall ein Drehmoment, das den flüssigen Kristall bei po.sitiver Anisotropie in Feldrichtung und bei negativer quer zur Feldrichtung dreht.

Beide Effekte wirken also im Fall positiver DK-Anisotropie in gleicher, bei negativer aber in verschiedener Richtung.

Diese Erscheinungen führen zu elektrooptischen Effekten in flüssigkristallinen Schichten, und zwar bei positiver ;,^: '-Anisotropie zu reinyn Feldeffekten, wobei die Umorientierung der Flüssigkristallmoleküle ausgenutzt wird, bei negativer DK-Anisotropie bevorzugt zu dem elektrooptischen Effekt einer dynamischen Streuung und zu einem Speichereffekt.

Bei der dynamischen Streuung wird eine ursprünglich transparente Flüssigkristallschicht milchig weiß, wenn ein hinreichend hohes elektrisches Feld anliegt. Bei den Orientierungseffekten ändert eine Flüssigkristallschicht zwischen Polarisatoren ihre Transmissionseigenschaften.

Aufgrund dieser Eigenschaften der flüssigen Kristalle kann eine Schicht eines Flüssigkristalls als Bildschirm verwende ^ werden, wobei bei punktförmiger Ansteuerung der Flüssigkr .dta?* schicht diese örtlich verschieden erregt werden kann. Zur Ansteuerung kann ein solcher Bildschirm, insbesondere zwei auf beiden Seiten der Flüssigkristallschicht angeordnete Glasplatten umfassen, auf deren Innenseiten je ein System paralleler Leiterbahnen angeordnet ist, wobei das auf der einen Glasplattenoberfläche angeordnete Leiterbahnsystem auf dem auf der anderen Glasplatte angeordneten Leiterbahnsystein senkrecht steht. Wird an eine waagrechte oder senkrechte Leiterbahn eine Spannung angelegt, so entsteht an dem Kreuzungspunkt ein elek-

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trisches Feld, das sich durch die Flüssigkristallschicht hindurcherstreckt.

Eine solche Ilatrixanordnun^ wird angesteuert, in dem zu aufeinander folgenden Zeitpunkten an ausgewählte Zeilen- und Spaltenelektroden eine Spannung angelegt wird. Dies ist nötig zur Darstellung eines einzigen Zeichens.

Dazu ist jedoch eine sehr komplizierte Ansteuerelektronik nötig.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Flüssigkristallanzeigeschirra anzugeben, dessen einzelne Punkte über je eine Ziileitung angesteuert werden können, dessen Herstellung relativ einfach ist.und dessen Ansteuerung weniger aufwendig ist.

Die Aufgabe wird bei einem Anzeigeschirm der eingangsgenannten Art erfindungsmäßig dadurch gelöst, daß die unmittelbar auf der Trägerplatte angeordneten Zuleitungen von einer Isolierschicht bedeckt sind, auf der die Elektrodenflecken angeordnet sind und daß die Elektrodenflecken mit den Zuleitungen durch die Isolierschicht hindurch elektrisch leitend verbunden sind. Dadurch wird eine Vielzahl von Bildpunkten so zu einer Einheit zusammengefaßt, daß innerhalb der Einheit mindestens ein vollständiges Zeichen angesteuert v/erden kann.

Jede zu einer Einheit gehörende Gegenelektrode auf der gegenüberliegenden Trägerplatte des Anzeigeschirms kann dann in Form einer durchgehenden leitenden Schicht ausgebildet sein.

Ein großflächiger Anzeigeschirm ist vorteilhafterweise aus mehreren Einheiten von Elektrodenflecken aufgebaut und jede dieser Einheiten ist je einer sie überdeckenden Gegenelektrode zugeordnet. Dabei wird insbesondere jede Zuleitung zu jeweils '

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nur einem Elektrodenfleck von jeder Einheit führen. Die Zuleitungen von allen Elektroden de3 AnzeigescMrms werden insbesondere außerhalb des Anzeigeschirins mit elektronischen Umschaltern und einem Impulsgenerator verbunden.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die nun folgende Figurenbeschreibung verwiesen. Hierin zeigt

Figur 1 eine Einheit eines Anzeigeschirmes gemäß der Erfindung, Figur 2 ein Ausführungsbeispiel für eine Gegenelektrode und Figur 3 ein Schaltscheraa für einen großflächigen Anzeigeschirm.

Von dem in der Figur 1 dargestellten Aufbau einer Einheit eines Anzeigeschirmes ist eine erste Trägerplatte 1 dargestellt, auf der direkte Zuleitungen 2 aufgebracht sind. Über den Zuleitungen 2 befindet sich die Isolierschicht 3 und darauf ein Schema von Elektrodenflecken. Die Zuleitungen 2 laufen durch die Isolierschicht 3 getrennt unter diesen Elektraden.flecften 4 hindurch, wobei jeweils einer der Leiter 2 mit jeweils einem Elektrodenfleck 4 durch einen kleinen Anschlußpunkt 5 elektrisch verbunden ist. Auf diese Elektrodenflecken bzw. die Isolatorschicht 3 folgt eine nematisch flüssigkristalline Schicht 6, die an die Gegenelektrode 7 anschließt, welche über die ganze Einheit des Flüssigkristallschirms durchgehend ausgebildet ist. Die Gegenelektrode 7 ist wieder auf einer zweiten Trägerplatte 8 angeordnet. V/ird nun eine Spannung an irgendeinen Leiter 2 und an die Gegenelektrode 7 gelegt, so wird der Flüssigkristall an der Stelle des zugehörigen Elektrodenflecks zur Lichtstreuung angeregt.

Da die Elektrodenflecken sehr eng nebeneinander liegen, lassen sich durch Ansteuerung eines bestimmten Schemas von Elektrodenflecken bestimmte Zeichen oder Figuren darstellen.

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Falls alle in der Figur 1 verwendeten Materialien transparent sind, läßt sich dieser Anzeigeschirm im Durchlicht betreiben. Zum Betrieb des Anzeigeschirms in Reflexion bildet man die Elektrodenflecken spiegelnd aus.

Die in der Figur 2 dargestellte Gegenelektrode einer Einheit besteht aus der gleichen Anzahl und Form von Elektrodenflecken 9, wie sie die Elektrodenflecken auf der Trägerplatte 1 aufweisen. Alle diese Elektrodenflecken sind durch Leiter 10 verbunden und liegen deshalb auf gleichem Potential.

Zur Darstellung ,/-'-numerischer Zeichen eignen sich Anzeigeschirme mit 7x5 -Katrixanzeigen, da durch diese 35 Punkte alle Ziffern und Buchstaben dargestellt werden können. Will man mehrere Zeichen darstellen, so benötigt man eine größere Matrix. Daß dabei der Verdrahtungsaufwand nicht entsprechend größer werden muß, zeigt das Ausführungsbeispiel eines Schaltschemas, das in der Figur 3 dargestellt ist. Hier sind zwei 7x5 Punkte Anzeigematrizen nebeneinander dargestellt. Mit 4 sind wieder die Elektrodenflecken gekennzeichnet, v/äh^rend 2 die Zuleitungen bedeuten. Jede Zuleitung ist mit je einem Elektrodenfleck von jeder 7x5 Matrix verbunden, die Zuleitung 11 mit den Elektrodenflecken 12 und 13 über die Kontakte 14 und 15, die Zuleitung 16 mit den Elektrodenflecken 17 und 18 über die Kontakte 19 und 20. Über jeder 7x5 Punktedarstellung ist jeweils eine Gegenelektrode 7 angeordnet, an die über die Zuleitungen 21 bestimmte Spannungen angelegt werden können. Durch diese Parallelschaltung von mehreren 7x5 Punktedarstellungen ist es möglich, verschiedene Punkte einer 7x5- Matrix gleichzeitig optisch anzuregen.

Zum Anlegen der Spannungen an die gewünschten Elektrodenflecken werden die Zuleitungen elektronischen Umschaltern zugeführt.

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Zur Darstellung veränderlicher Zeichen ist es notwendig, zur Ansteuerung Spannungsimpulse zu verwenden. Sollen etwa in einem bestimmten Augenblick die Elektrodenflecken 13, 18, 12 und 17 den Flüssigkristall zur Streuung anregen und im nächsten Augenblick nur noch die Elektrodenflecken 13» 18 und 12, so müssen an die Zuleitungen 11 und 16 so kurze ■ Impulse angelegt werden, daß der Flüssigkristall immer v/ieder angeregt wird, aber die Abklingzeit der Anregung des Flüssigkristalls langer ist als die Phasen zwischen den Impulsen, so daß das Auge ein dauerndes Leuchten wahrnimmt.

3 Figuren

7 Patentansprüche

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Claims

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Patentansprüche

.J Anzeigeschirm, bestehend aus zwei gegenüberliegenden Trägerplatten mit einem Mosaik inatrixförmig angeordneter Elektrodenflecken auf der ersten Trägerplatte, sowie mit auf der ersten Trägerplatte angeordneten Zuleitungen zu jedem Elektrodenfleck und mit Gegenelektroden und Zuleitungen zu den Gegenelektroden auf der zweiten Trägerplatte, und aus einer Flüssigkristallschicht zwischen den Trägerplatten, dadurch g e k e η η zeichnet , daß die unmittelbar auf der Trägerplatte angeordneten Zuleitungen von einer Isolierschicht bedeckt sind, auf der die Elektrodenflecken angeordnet sind und daß die Elektrodenflecken mit den Zuleitungen durch die Isolierschicht hindurch elektrisch leitend verbunden sind.
2. Anzeigeschirm nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet , daß mehrere je einer Einheit von mehreren Elektrodenflecken zugeordnete Gegenelektroden in Form von durchgehenden leitenden Schichten ausgebildet sind.
3. Anzeigeschirm nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet , daß die Gegenelektroden die gleiche Form besitzen wie die Elektrodenflecken auf der ersten Trägerplatte, die gleiche oder eine geringere Anzahl aufweisen und der ersten Trägerplatte gegenüber angeordnet sind, wobei die Gegenelektroden auf einem einheitlichen Potential liegen.
4. Anzeigeschirm nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß jede elektrische Zuleitung zu nur einem Elektrodenfleck führt.

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5. Anzeigeschirm nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet , daß das Mosaik in mehrere Anordnungen von gleich vielen Elektrodenflecken unterteilt ist, wobei jede Zuleitung zu jeweils einem Elektrodenfleck von jeder Anordnung führt.
6. Anzeigeschirm nach Anspruch 5, dadurch g e k e η η zeichnet , daß jeder Anordnung des unterteilten Mosaiks je eine durchgehende Gegenelektrode gegenüberliegt.
7. Anzeigeschirm nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß alle Zuleitungen zu den Elektroden des Anzeigeschirmes mit elektrischen Umschaltern und einem Impulsgenerator verbunden sind.

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