DE2237996B2

DE2237996B2 - Fluessigkristall-anzeigevorrichtung mit matrixfoermig angeordneten anzeige- elektroden

Info

Publication number: DE2237996B2
Application number: DE19722237996
Authority: DE
Inventors: Masahide Katano; Ohtsuka Tetsuro Takatsuki; Osaka Tsukamoto (Japan)
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1971-07-29
Filing date: 1972-07-28
Publication date: 1976-01-15
Also published as: NL7210471A; DE2237996C3; NL176890C; FR2148443B1; GB1401322A; NL176890B; FR2148443A1; CA1000377A; DE2237996A1; JPS5114434B1; US3835463A

Description

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkristall-Anzeigeorrichtung mit matrixförmig angeordneten Anzeigelektroden, von denen eine oder mehrere lichtdurchissig sind, mit einer den Raum zwischen den Elck-■oden ausfüllenden Flüssigkristallschicht, die bei Vechselstrombetrieb eine Schwellspannung aufweist, Ein Wechselstrombetrieb gewährleistet eine längere Lebensdauer der Flüssigkristalle als ein Gleichstrombetrieb.

Eine Gruppe nematische Flüssigkristalle mit einer sogenannten dynamischen Streuung weist bei Wechselstrombetrieb eine Schsvellenspannung auf, oberhalb der ein sichtbarer Wechsel beobachtet werden kann. Diese Schwellenspannung ist wichtig, um den Effekt zu vermindern, der in Form eines

Kreuzes auf der Anzeigevorrichtung erscheint, wenn ein Satz aus einer Af-Elektrode und einer y-Elektrode erregt wird.

Eine Gruppe von Flüssigkristallmisrhungen, die einen übergang einer cholesterinartigen Phase in eine nematische bei Anlegen eines elektrischen Erregerfelds jenseits eines Schwellenwerts des elektrischen Feldes aufweist, besitzt eine längere Abfallzeit, wenn eine Wechselvorspannung besteht, nachdem ias elektrische Erregerfeld beseitigt worden ist. Dann kann eine flimmerireie Anzeige erhalten werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gelegt wird, das lySignal, das an die y_ä-Elektrode gelegt wird, und die resultierende Spannung, die an das Anzeigeelement C₄₅ an dem Schnittpunkt der AV und der !^-Elektrode gelegt wird, zeigen, und

Fig. 6 Diagramme, die illustrieren, wie Halbtöne erhalten werden.

Fig. 1 zeigt eine typische Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung der Lichtdurchlässigen Art mit einer Anzahl bandförmiger ^-Elektroden 2, die transparent und auf der Oberfläche einer ersten transparenten Platte 1 aufgebracht sind. Die Kombination aus den bandförmigen A'-EIektroden 2 und der ersten Platte 1 bildet ein A'-Elektrodenelement, das lichtdurchlässig ist. In gleicher Weise ist eine Anzahl vertikaler band-

Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit matrixförmig i₅ fösmiger V-Elektroden 4 auf einer Oberfläche einer

Eingeordneten Anzeige-Elektroden gemäß der eingangs %rwShnten Art derart in einfacher Weise zu gestalten, ?ia_aß unter Ausschaltung eines Kreuze^ffekts durch "\Vechseistrombetrieb der Anzeigevorrichtung eine Verlängerung der Lebensdauer des Flüssigkristalls ao -rzielbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch «löst, daß der A'-Adressenimpuls eine Steuerwechselspannung mit der Zeitdauer T₁ ist und das y-Signal die gleiche Frequenz wie der A'-Adressenimpuls aufweist, daß das y-Signal mit dem A"-Adreslenimpuis phasengleich ist und die Phasenlage während eines mit einer Veränderung bei dem entsprechenden Bildsignal veränderbaren Zeitintervalls T₂ veränderbar ist, wobei die Amplitude V_y des y-Signals (Fig. 4) nicht höher als die Schwellenspannung der Flüssigkristallschicht jedoch größer als ein Drittel dieser und angenähert gleich der Hälfte der Amplitude V_x des K-Adressenimpulses ist und wobei der Amplitudenmittelwert Vavy des y-Signals im wesentlichen gleich dem Amplitudenmittelwert V_avx des A'-Adressenimpulses ist.

Vorteilhafterweise weisen der A'-Adressenimpuls und das y-Signal rechteckförmige Wellenform auf und sind die Wellenform des A'-Adressenimpulses und des y-Signals sinusförmig und die Phasendifferent φ_χ—ψ₂ zwischen der Phase <p_x und der Phase <p₂ gleich ± π. Die erfindungsgemäße Flüssigkristall-Anzeigeanordnung erweist sich insbesondere dadurch als vorteilhaft, daß die an den Flüssigkristall gelegte Spannung in jedem Anzeigeelement zu einer Wechselspannung durch die spezielle Anordnung der Wellenformen der an die X- und an die y-Elektroden gelegten Signale wird, wodurch die Lebensdauer des Flüssigkristalls beträchtlich verlängert wird.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung der Zeichnung: In letzterer sind:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gemäß der Erfindung, zweiten Platte 3 aufgebracht, und die Kombination aus den bandförmigen K-Elektroden 4 und der zweiten Platte 3 bildet ein lichtdurchlässiges K-Elektrodenelement. Die bandförmigen A'-EIektroden 2 und die bandförmigen y-Elektroden 4 sind jeweils zu einander entgegengesetzt in einer Entfernung durch einen Abstandshalter 6 derart gehalten, daß die Richtung der bandförmigen A'-EIektroden rechtwinklig zu der Richtung der bandförmigen Y-Elektroden ist. Der Zwischenraum zwischen dem A'-Elektrodenelement und dem y-Elektrodenelcment ist mit einem Flüssigkristall 5 gefüllt. Letzterer bildet an den Schnittpunkten der bandförmigen A'-EIektroden 2 und der bandförmigen y-Ebktroden 4 eine Vielzahl von Anzeigeelementen.

Wenn in der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung der Flüssigkristall an einem Schnittpunkt einer A'-Elektrode und einer y-Elektrode durch ein an beide Elektroden gelegtes elektrisches Feld erregt wird, ist beobachtbar, wie der Flüssigkristall das von einer hinter der Anzeigevorrichtung angeordneten Lichtquelle einfallende Licht, moduliert. Der Flüssigkristall gemäß der Erfindung, sollte eine Schwellenspannung bei Wechseistrombetrieb aufweisen, oberhalb der eine sichtbare Veränderung, d. h. eine Veränderung der Transparenz, wie z. B. eine Lichtstreuung oder Durchlässigkeit auftritt.

Die eiektro-optischen Eigenschaften der in der Erfindung verwendeten Flüssigkristalle sind qualitativ in der Fig. 2 dargestellt. In letzterer zeigen die horizontale Achse den Scheitelwert der Wechselspannung, die an einen Flüssigkristall gelegt ist, und die vertikale Achse eine Veränderung der Transparenz des Flüssigkrista'ls an, d. h. die Intensität des durchgelassenen oder des gestreuten Lichts. Ein gemäß der Erfindung verwendeter Flüssigkristall hat eine Schwellenspannung V_th und er weist somit keinerlei Veränderungen in der Transparenz auf, bis der Scheitelwert einer an den Flüssigkristall gelegten Wechselspannung die Schwel-

Fig. 2 ein Diagramm, das die eiektro-optischen 55 lenspannung V_lh übersteigt. Wenn der Scheitelwert der Eigenschaften des in der Anzeigevorrichtung verwen- Wechselspannung die Schwellenspannung überschreitet, beginnt eine sichtbare Veränderung aufzutreten. Die Schwellenspannung verändert sich mit dem Wech-

deten Flüssigkristalls zeigt,

Fig. 3 ein schematisches Schaubild einer Ausführung der erfindungsgemäßen FIüssigkristall-Anzeigevorrichsel der Wellenform der Wechselspannung, der Fre-

tung mit matrixförmigen Anzeigeelektroden in Block- ^6o quenz und dem Abstand zwischen den A'-EIektroden 2

und den V'-Elektroden 4. Nachfolgend wird die Schweldefiniert durch den Scheitelwert der

form,

Fig. 4 Diagramme, die die Wellenform des A'-Adressenimpulses, der an die A'-Elektrode gelegt wird, und das y-Signal zeigen, das an jede y-Elektrode der

lenspannung _._

Wechselspannung, bei dem ein Flüssigkristall in der

„ _ Flüssigkristall-Anzeigcvorrichtung eine sichtbare Ver-

Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gemäß der Erfin- ⁶5 änderung aufzuweisen beginnt. Einzelheiten der Flüs-

dung gelegt ist, sigkristalle, die die Fig. 2 dargestellten elektro-

Fig. 5 Diagramme, die eine beispielhafte Wellenform optischen Eigenschaften aufweisen und gemäß der Er-

des AVAdressenimpulses, der an die A"_rEleklrode findung Anwendung finden, werden später beschrieben.

Fig. 3 zeigt ein schematisches Schaubild einer Aus- wert V_avy und der Phase ^₁, die auf einePhase <p₂

führungsform der erfindungsgemäßen Flüssigkristall- während eines bestimmten Zeitintervalls T₂ geschaltet

Anzeigevorrichtung in Blockform. Nach dieser Figur wird. In Fig. 4 stellt der Amplitudenmittelwert V_avy

wird die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung durch eine das Erdpotential dar. Die Amplitude ist gleich oder

erste, mit einem Signalgenerator 7 gekoppelte Einrich- 5 kleiner als die Schwellenspannung V₁),, größer als ein

tung 8 und durch eine zweite, mit dem Signalgenera- Drittel der letzteren und im wesentlichen gleich der

tor 7 gekoppelte Einrichtung 9 gesteuert. In Fig. 3 Hälfte der Amplitude V_x des A'-Adressenimpulses. Die

sind nur die bandförmigen A'-Elektroden 12 und die Frequenz/und die Phase ^₁ sind die gleichen wie die

bandförmigen y-EIektroden 13 der Flüssigkristall- des A'-Adressenimpulses. Der Zeitintervall T₂ wird in

Anzeigevorrichtung teilweise weggeschnitten gezeigt. io einem Bereich von Null bis T₁ bei Veränderung des

Der die in Fig. 2 gezeigten elektro-optischen Eigen- von dem Signalgenerator 7 erzeugten Bildsignals

schäften aufweisende Flüssigkristall ist zwischen den variiert. Speziell wird der Zeitintervall T₂ im Bereich

A'-Elektroden 12 und den y-EIektroden 13 geschichtet von Null bis T₁ bei Veränderung der Amplitude, der

angeordnet. In Fig. 3 besteht die A'-Elektrode aus Frequenz, der Impulsbreite, der Impulszahl usw. der

sieben A"-Elektrodengliedern X₁, X₂ ... X₇. In der »5 Bildsignale variiert.

Praxis werden jedoch mehr als sieben A'-Elektroden- Zur Vereinfachung der Illustration des Betriebs der

glieder verwendet. Ein Anzeigelement C₄₄ ist am Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gemäß Fig. 3 wird

Schnittpunkt der X₄- und der y₄-Eiektrode und ein ein Beispiel nachfolgend beschrieben.

Anzeigelement C₄₅ am Schnittpunkt der A"₄- und der Die Transparenz eines Anzeigeelements C₄₅ an einem

y₅-Elektrode ausgebildet, und so weiter. Der Signal- *° Schnittpunkt der A"₄- und der y_s-Elektiode wird in

generator 7 erzeugt A'-Adressen-Signale, um nur eine folgender Weise verändert. Der Signalgenerator erzeugt

A'-Elektrode in einem Zeitpunkt zu adressieren und ein A'-Adressensignal zum Adressieren der A"₄-Elek-

UDi auch Bildsignale zu erzeugen, die mit den A"-Adres- troden und ein Bildsignal, das mit dem A"-Adressen-

sen-Signale synchronisiert sind und an y-Steuersen- signal synchronisiert ist und an einen mit der y₅-

der 10 zur Erzeugung eines gewünschten Bildes gelegt ^a5 Elektrode verbundenen y-Steuersender YD_b gelegt

werden. Das Adressen-Signal ist für gewöhnlich ein wird. Die erste Einrichtung 8 liefert einen A"-Adressen-

kodiertes Signal, was aber nicht eine Beschränkung der impuls an die durch das A'-Adressensignal adressierte

A"-Adressensignale auf kodierte Signale bedeuten soll. A"₄-Elektrode. Der A'-Adressenimpuls ist eine Steuer-

Das Bildsignal ist für gewöhnlich ein amplitudenmodu- wechselspannung mit rechteckförmiger Wellenform,

liertes Signal, was aber ebenfalls keine Beschränkung 3° mit der Frequenz/, der Phase Cr₁, der Amplitude 2 K,

des ersteren auf amplitudenmodulierte Signale bedeu- dem Zeitintervall T₁ und der Durchschnittshöhe des

ten soll. Die erste Einrichtung 8 ist mit dem Signal- Erdpotentials, während die Spannungshöhe der ande-

generator 7 und jeder der A'-Elektroden gekoppelt. ren A'-Elektroden A^, X₂, X₃, X_s, X₆ und X₇ auf Erd-

Die erste Einrichtung 8 liefert einen A'-Adressenimpuls potential gehalten wird.

an eine adressierte A'-Elektrode mittels eines von dem 35 Der zur zweiten Einrichtung 9 gehörende y-Steuer-

Signalgenerator 7 erzeugten A'-Adressensignals. Der sender liefert ein y₅-Signal an die y₅-Elektrode. Das

.V-Adressenimpuls weist Steuerwechselspannungen, wie y₅-Signal ist ein Wechselspannungssignal mit einer

in Fig. 4 gezeigt, auf und adressiert nur eine A-Elek- rechteckförmigen Wellenform mit der Frequenz/, der

trode zu einem Zeitpunkt unter Steuerung des Phase ^₁, der Amplitude V und der Durchschnittshöhe

A'-Adressensignals. 4° des Erdpotentials. Die Phase ς/_α wird auf die Phase qr₂

Die zweite Einrichtung 9 besteht aus einer Anzahl während eines Zeitintervalls T₂ geschaltet, wenn der

von y-Steuersendern YD_x, YD₂ Jeder y-Steuer- y-Steuersender YD_b das mit dem A'-Adressenimpuls

sender liefert ein von dem Bildsignal gesteuertes synchronisierte Bildsignal erhält.

y-Signal an eine y-Elektrode. Währenddessen wird fortlaufend eine Wechselspan-

Fig. 4 zeigt die Wellenform des A'-Adressenimpulses 45 nung mit der Phase ^₁ an die anderen Elektroden

und des !'-Signals, und wie aus dieser Figur hervorgeht, Y₁, Y₂, Y₃, Y₄, Y₆, Y₇ gelegt. Der an die A'₄-Elektrode

erzeugt die erste Einrichtung 8 eine Steuerwechsel- gelegte A'-Adressenimpuls und das an die y_s-Elektrode

spannung, wenn eine A'-Elektrode durch das von dem gelegte y_s-Signal sind in Fig. 5 gezeigt. Die Amplitude

Signalgenerator 7 erzeugte A'-Adressensignal adressiert V des !'-Signals ist gleich oder kleiner als die Schwel-

wird, wobei die Steuerwechseispannung ein Teil einer 5° lenspannung V_tn und größer als ein Drittel der letz

eine rechteckförmige Wellenform aufweisenden Wech- teren, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Die resultierende, ar

selspannung mit der Frequenz /, der Phase ψ, der das Element C₄₅ gelegte Spannung wird durch Sub

Amplitude V_x, dem Zeitintervall T₁ und einem traktion des y_s-Signals von dem an die A'₄-Elektrodi

Amplitudenmittelwert V_avx, wie die durchgezogene gelegten A'-Adressenimpuls erhalten, wie in Fig. :

Linie zeigt, darstellt. 55 gezeigt ist. Die an das Element C₄₅ gelegte Scheitel

Tn Fig. 4 ist der Amplitudenmittelwert V_arl der spannung 3 V übersteigt die Schwellenspannung, wei

Wechselspannung das Erdpotential. Die Amplitude ist die Spannung V größer als ein Drittel der Schwellen

im wesentlichen doppelt sogroß wie die Amplitude spannung ist. Da die Zahl der an das Anzeigeelemen

des später beschriebenen Y-Signals. Die Phase der C₄₅ gelegten Scheitelwerte der Spannung mit der Ver

rechteckigen Wellenform ist gleich der Phase der sinus- ⁶° änderung des Zeitintervalls T₂, der durch das Bildsigna

förmigen Wechselspannung, wie in gestricheltem gesteuert wird, variiert, variiert die Transparenz de

Linicnzrg gezeigt ist, wenn beide Wechsclspannungen Anzeigeelements C₄₅, wenn dafür gesorgt wird, da

zur gleichen Zeit gleich dem Erdpotential sind, wie in das Maximum des Zeitintervalls T₂ (d. h. T₁) kleine

Fig. 4 gezeigt ist. Das von jedem y-Steucrsendcr ist als die Anstiegszeit des in der Flüssigkristal

erzeugte K-Signal weist, wie in Fig. 4 gezeigt, eine 65 Anzeigevorrichtung verwendeten Flüssigkristalls, wc

Wellenform auf. Das y-Signal ist eine Wechsclspan- bei die Anstiegszeit einen Zeitintervall für den Flüssij

nung mit rcchtcckförmigcr Wellenform mit der Fre- kristall bedeutet, während dessen letzterer aus dei

aucnz f. der Amplitude \'„. dem Amplitudenmiuel- unerregten 7ustand in einen stolen 7ustand übercch

7 8

wenn der Flüssigkristall bei plötzlichem Anlegen einer oder dreieckförmigen Wellenform beträgt ein erhalte-

Wechselspannung erregt wird. Der Grund, warum die ner Scheitelwert weniger als 3 V, außer wenn die

Transparenz: des Anzeigeelements mit der Veränderung Phasendifferenz ^₁—φ_Ά = ±π ist. Wenn aber die

der Zahl der Scheitelwerte der angelegten Spannung Amplitude und die Phasendifferenz derart vorgesehen

über die Schwellenspannung hinaus variiert, geht aus 5 werden, daß der Scheitelwert die Schwellenspannung

Fig. 6 hervor. Gemäß letzterer wird dafür gesorgt, Vm überschreitet, können ähnliche Ergebnisse wie im

daß das Maximum des Zeitintervalls T₂ des y-Signals Fall der rechteckförmigen Wellenform erhalten wer-

kleiner als die Anstiegszeit des Flüssigkristalls ist. Wie den.

in Fig. 6 gezeigt ist, variiert die Transparenz des An- Die Amplitude V_x des X-Adressenimpulses ist dopzeigeelements C₄₅ mit dem Wechsel der Anzahl der io pelt so groß wie die Amplitude V_y des y-Signals, wie Scheitelwerte der angelegten Spannung oder des von in Fig. 4 gezeigt ist. Es hat sich aber bei einem noch dem Bildsignal gesteuerten T₂ Zeitintervalls, da die für später beschriebenen Versuch mit einem Flüssigkristall den Flüssigkristall geforderte Abfallzeit, um aus dem L₄ gezeigt, daß, selbst wenn eine dreimal so große erregten Zustand in den unerregten Zustand zurück- Amplitude wie die ^Amplitude des y-Signals verzukehren, lang ist. 15 wendet wird, Bilder erhalten werden können, obgleich

Anders als bei dem Anzeigeelement C₄₅ werden z. B. der Kontrast sehr schwach ist. Daher ist das Verhältnis die in Fig. 3 gezeigten Anzeigeelemente C₄₅ und C₆₅ der Amplitude V_x und V_y nicht von so entscheidender nicht durch Anlegen des A'-Adressenimpulses an die Bedeutung. Obgleich der Amplitudenmittelwert V_avx ^-Elektrode und des y-Signals an die y_s-Elektrode des Λ'-Adressenimpulses sowie der Amplitudenmittelbeeinflußt, da die an die Anzeigeelemente C₄₄ und C₅₅ »o wert V_aVy des y-Signals gleich dem Erdpotential «ind, gelegte Spannung nicht die Schwellenspannung Vth wie in Fig. 4 dargestellt ist, sind sie nicht auf das Erdüberschreitet. Die an die Elemente C₄₄ und C₅₅ gelegten potential beschränkt. Es ist möglich, einen Z-Adressen-Spannungen sind in der Fig. 5 gezeigt. impuls, dessen Amplitudenmittelwert ungleich dem

Wenn ein derartiger Arbeitsgang, wie er für das Erdniveau ist, d. h. eine durch eine Gleichspannung Anzeigeelement C₄₅ ausgeführt wurde, aufeinander- »5 V_avx vorgespannte Wechselspannung, und ein y-Signal, folgend für jedes der vorbestimmten Anzeigeelemente dessen Amplitudenmittelwert V_avy ungleich dem Erdausgeführt und so schnell wiederholt wird, daß ein niveau ist, d. h. eine durch eine Gleichspannung V_aVy Flimmern nicht beobachtet wird, kann auf der Flüssig- vorgespannte Wechselspannung V_avy zu verwenden, kristall-Aazeigevorrichtung ein gewünschtes Bild er- so lange die Amplitudenmittelwerte Vavx und V_avy im halten werden. Jedes Anzeigeelement verändert an 30 wesentlichen gleich sind. Es hat sich an einem Versuch jedem Schnittpunkt der A'-Elektroden 12 und der herausgestellt, daß, selbst wenn eine Spannungsdiffey-Elektroden 13 die Transparenz mit dem Wechsel des renz zwischen V_avx und V_aVy besteht, Bilder erhalten Zeitintervalls T₂, der mit einem Wechsel des Bildsignals werden können, außer wenn die absolute Spannungsvariiert, so daß ein gewünschtes Bild auf der Flüssig- differenz /V_av_X —V_avyl 20% der Amplitude V_y des kristall-Anzeigevorrichtung gebildet wird. 35 y-Signals überschreitet. In der Praxis ist es gängig,

Jede andere Anordnung kann dann an Stelle der Stromkreise so auszulegen, daß die Amplitudenmittel-

ersten Einrichtung 8 verwendet werden, wenn sie solche werte V_avx oder V_avy eine andere Höhe als das Erd-

X-Adressenimpulse, wie sie in Fig. 4 gezeigt sind, an potential aufweisen.

eine mittels eines von dem Signalgenerator 7 erzeugten Für einen Schriftzeichenanzeiger wird der Zeitinter-

Z-Adresseinsignals adressierte ^-Elektrode liefert. 40 vail T₂, während dessen die Phase ^₁ der Wechselspan-

Jede andere Anordnung kann für die zweite Ein- nung des y-Signals auf die Phase φ₂ geschaltet wird,

richtung 9 an Stelle einer Anzahl von mit jeder Konstant gehalten, weil Halbtöne nicht gefordert

y-Elektrode verbundenen y-Steuersendern verbunden werden. Daher kann der Stromkreis eines jeden

werden, solange die Anordnung solche Signale, wie y-Steuersenders, der y-Signale erzeugt, im Falle der

sie in den Fig. 4 und 5 gezeigt sind, an eine gelegte 45 Schriftzeichenanzeige vereinfacht werden.

y-Elektrode liefert. Bisher sind Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen der

Jede andere Anordnung kann für den Signalgenera- lichtdurchlässigen Art beschrieben worden. Es kann

tor 7 verwendet werden, so lange diese Anordnung sich jedoch auch um eine Flüssigkristall-Anzeigevor-

ein .Y-Adressensignal und ein mit letzterem synchroni- richtung mit matrixförmig angeordneten Anzeige-

siertes Bildsignal erzeugt. 5° Elektroden der lichtreflektierenden Art handeln, bei

Aus der Darstellung in Fig. 5 geht hervor, daß, denen nur X-Elektrodenelemente oder nur y-Elektro-

selbst wenn die Phasendifferenz φ₁ —φ₂ in einem Bereich denelemente lichtreflektierend sind. In Fi g. 1 muß dei

von —π bis π— der Wert Null ausgenommen — Betrachter, für den Fall, daß das .Y-Elektrodenelemeni

geändert wird, ähnliche Ergebnisse erhalten werden. lichtreflektierend ist, von der Seite der Lichtquelle aus

In der obigen Darstellung wird das Verfahren der 55 das Feld sehen, und für den Fall, daß das y-Elektro-

Adressierung eines Elements in einem Zeitpunkt ver- denelement lichtreflektierend ist, muß die Lichtquelle

wendet, wobei nur ein Anzeigelement in einem Zeit- auf die Seite des Betrachters gebracht werden. Di«

punkt adressiert wird. Es können jedoch auch andere bisher beschriebene FIüssigkristall-Anzeisevorrichtunj

Adressierverfahren verwendet werden, wie z. B. das ist mit matrixförmig angeordneten bandförmigen X

Verfahren des Adressierens einer Linie in einem Zeit- 60 und y-Elektroden versehen. Es können jedoch auct

punkt, wobei alle Anzeigeelemente auf einer Af-Elek- andere Elektrodenformen verwendet werden, un

trode in einem Zeitpunkt adressiert werden. unterschiedlich geformte Anzeigeelemente zurDarstel

Die Wellenform des .Y-Adressen-Signals und des lung einer Vielzahl der gewünschten Bildmuster bildei

y-Signals ist nicht auf die rechteckförmige Wellenform zu können. Z. B. kann ein hinlänglich bekannte:

beschränkt, die in der obigen Illustration verwendet 65 siebensegmentiges, alphanummerisches Anzeigefeh

worden ist. Andere Wellenformen, wie z. B. sinus- hergestellt werden.

förmige oder dreieckförmige Wellenformen können Flüssigkristalle, die die in Fig. 2 gezeigten elektro

Anwendung finden. Für den Fall der sinusförmigen optischen Eigenschaften aufweisen, und in der erfin

9 10

dungsgemäßen Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung ver- wenn gekreuzte Polarisationsprismen verwendet werwendet wurden, waren z. B.: den. Dieser Phasenübergang kann sowohl durch Gleich

ais auch durch Wechselspannung, die an den chole-

L₁: nematische Flüssigkristalle, die eine negative sterinartigen Flüssigkristall gelegt wird, induziert dielektrische Anisotropie aufweisen. 5 werden. Die nematische, von einer Gleich- oder einer

L₂: Cholesterinartige Flüssigkristallmischungen. Wechselspannung induzierte Phase kann über einen

L₃: Flüssigkristallmischungen aus einem nematischen langen Zeitraum aufrechterhalten werden, wenn eine Flüssigkristall, der eine positive dielektrische Gleich- oder Wechselspannung unterhalb der Schwel-Anisotropie aufweist, und einem cholesterinartigen lenspannung fortbesteht, nachdem die Gleich- oder Flüssigkristall. io Wechselspannung für eine Erregung abgeschaltet wor-

L₄: Flüssigkristallmischungen aus einem nematischen den ist. Dieser Effekt ist zur Erzeugung eines flimmer-Flüssigkristall mit einer negativen dielektrischen freien Bildes bei Verwendung der Flüssigkristall-Anisotropie, einem nematischen Flüssigkristall Anzeigevorrichtung gemäß der Erfindung geeignet, mit einer positiven dielektrischen Anisotropie und weil eine Wechselspannung unterhalb der Schwelleneinem cholesterinartigen Flüssigkristall. 15 spannung immer an die erfindungsgemäße Anzeige

vorrichtung gelegt ist.

Ein nematischer Flüssigkristall, der als Klasse L₁ Die in der Klasse L₃ klassifizierten Flüssigkristall-

klassifiziert worden ist, ist eine organische Verbindung mischungen sind Mischungen eines nematischen mit einem Molekulardipolmoment senkrecht zu ihrer Flüssigkristalls mit einer positiven dielektrischen langen Molekularachse. Typische, die Klasse L₁ dar- ao Anisotropie und einem cholesterinartigen Flüssigstellende Verbindungen sind Anisaladine, /?,//-Dialk- kristall. Ein nematischer Flüssigkristall mit einer oxyazoxybenzol, /»-Alkoxybenzyliden-p'-Acyloxyanilin positiven dielektrischen Anisotropie ist eine organische und /j-Alkoxybenzyliden-p'-alkylanilin. Diese Flüssig- Verbindung mit einem molekularen Dipolmoment kristalle sind bekannt, eine sogenannte dynamische parallel zu ihrer langen Molekularachse. Typische, die Streuung aufzuweisen, wenn sie einem elektrischen »5 nematischen Flüssigkristalle mit einer positiven dielek-FeId bei niedriger Frequenz oder einem elektrischen trischen Anisotropie darstellende Verbindungen sind Gleichstromfeld zwischen zwei lichtdurchlässigen Elek- /?-Alkoxybenzyliden-/>'-zyananilin, p-Zyanbenzylidentroden unterworfen werden. Der zwischen den beiden />'-alkoxyanilin,/>-Alkoxybenzyliden-p'-aminoazobenzol lichtdurchlässigen Elektroden geschichtet angeordnete und n-Alkyl-/>-zyanbenzyIiden-/>'-aminozinamat. Flüsnematische Flüssigkristall (L₁) ist verhältnismäßig 30 sigkristallmischungen der Klasse L₃ weisen auch eine lichtdurchlässig, weist aber durch Ionenfluß verur- cholesterinartige Phase auf. Jedoch ist die Erscheinung sachte Streuung auf, wenn eine Gleichspannung oder der cholestrinartigen Phase von L₃ verschieden zu den eine Wechselspannung niedriger Frequenz oberhalb gängigen Mischungen der cholesterinartigen Flüssigeiner Schwellenspannung V_th angelegt wird. Eine Be- kristalle, wenn Gleich- oder Wechselspannung, die an Ziehung zwischen der Frequenz und der Schwellen- 35 die Flüssigkristallmischungen zwischen zwei lichtspannung ist fur Flüssigkristalle (Phy. Rev.-Briefe, 25, durchlässigen Elektroden gelegt ist, gesteigert wird. [1970] gemessen worden. Für Flüssigkristalle ist die Die Flüssigkristallmischungen zwischen zwei licht-Schwellenspannung V_th bei einer Frequenz unterhalb durchlässigen Elektroden ist verhältnismäßig lichtder kritischen Frequenz/, gering und ungefähr 5 bis 6 durchlässig bevor eine Gleich- oder Wechselspannung Volt unabhängig von dem Abstand zwischen den 4° daran gelegt wird. Sie wird lichtundurchlässig, wenn Elektroden. Bei einer Frequenz oberhalb der kritischen eine Gleich- oder Wechselspannung angelegt wira, und Frequenz/, zeigt der Flüssigkristall Lichtstreuung, die der lichtundurchlässige Zustand bleibt erhalten, bis nicht durch Ionenfluß sondern durch dielektrische die Spannung eine Schwellenspannung erreicht. Ober-Deformation verursacht wird In diesem Fall wird die halb der Schwellenspannung wird der lichtundurch·

^^S^t^^^;^^ ⁴⁵ Sf^{d in Snen} ^******** ^zustand

Tes undTes V Ms unSfd *"i ^™ T'' ^™* ^{der Kiasse} Ä m dL Abfal.lit verlän· ses und des ^Signals unterhalb der kritischen Fre- 50 _gert wird, wenn eine Wechselspannung unterhalb de:

hegen ^eqUe"^{Z lens}P^a™"ng immer in der gemäß der Erfindung ver

Typische Flüssigkristalle, die in der Klasse L * Μ^^^ΤΤί™"* T^ ^-"S

klassifiziert sind, sind cholesterinartige Flüssigkristall ™ \ I °^{h Vervveildun}g ^der Flussigknstel-

mischungen bestehend aus Cholestery\hl_oridt_{d d} „ 2^Γ _Ef e ^ ^ ""ϊ ΐ^^" unS

anderen Cholesterinderivaten, z. B. eine cholesterin Z h! I Frequenz oberhalb von ungefati

artige Flüssigkristallmischung bestehend au eil 60 N_at_uJ?h1 ^T ^ ^Verlän£^erun? ^{der A} _h"*"*&

lesterylchlorid, Cholesteryl-Pelargonsalz und Chole »T " "^1Cht "^{Ur dne} F'össigmischung, *

steryl-Oleylkarbonat. Derartige cholesterinartige H "- SSeSS« Γ'"^ ·^Kri?" "' ^, oTesS

sigkristalle weisen eine Schwellenspannunc auf oher °^!^ektr'S^chen An.sotropie und aus e.nem cholesterin

halb der die cholesterinartige Phase inTe'nemkSe" S" ^F1"^ssl^gk/;^{StaI1 besteht}' ^{in dcr} ^^ift

Phase übergeht. Dieser Phasenübergang kZ n\t 6_S S"^S ^^-Matrix-Anzeigevorrichtung gemäß de

bloßem Auge beobachtet werden, jedoch nfcht deütliTh _Q ^Erfindu"8 verwendet werden, sondern auch e.ne Flus

Der Phasenübergang kann hingegen deutlich Sch" πΡ^ί"·"^{8 beStChcnd aUS cincr A}"^Zahl "Τ^ΐ

tet werden, d. h" mit einer hohen Kontra tauflösun„ ΞΤ* 'T·™¹ ^" ^P°^SitiVCn ^ΛΜΑ^^] ΡΓ«

iiuilösung, sotropie und einer Anzahl cholestcrinartigerFlussig

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kristalle, weil diese ähnliche elektrooptische Eigen- Flüssigkristallmischung unterhalb der Schwellenspan-

schaften aufweisen. nung von 45 Volt wieder lichtundurchlässig, und der

Die in der L„-Klasse klassifizierten Flüssigkristall- lichtundurchlässige Zustand wird selbst dann erhalten,

mischungen haben ähnliche elektrooptische Eigenschaf- wenn die angelegte Wechselspannung abgeschaltet

ten wie die Flüssigkristallmischungen der Klasse L₃. 5 wird. Der lichtundurchlässige Zustand bleibt mehrere

Jedoch weist ein Flüssigkristall der Klasse L₃ Vorteile Wochen ohne angelegte Spannung erhalten. Ähnliche

der Stabilität gegen Verfestigung bei Betrieb unter elektrooptische Eigenschaften können durch Verwen-

Raumbetrieb und ein schnelles Ansprechen auf, d. h. dung einer Gleich- oder Wechselspannung sinusförmi-

eine kurze Anstiegszeit. Eine bessere Leistungsfähig- ger Wellenform oder anderer Wellenform erzielt wer-

keit kann bei Verwendung der Flüssigkristalle der io den.

Klasse L₄ in der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung Die Anstiegszeit ist ungefähr 30 Millisekunden, gemäß der Erfindung erhalten werden. Eine beispiel- wenn die Amplitude der plötzlich angelegten Wechselhafte Flüssigkristallmischung, die die Klasse L₄ dar- spannung mit einer rechteckförmigen Wellenform stellt und besser Leistungsfähigkeit aufweist, wird 135 Volt (45 mal 3 Volt) beträgt. Die Abfallzeit wird nachfolgend beschrieben. Sie besteht aus zwei nema- 15 durch die Amplitude einer Vorspannung unterhalb tischen Flüssigkristallen mit positiver dielektrischer der Srhwellenspannung von 45 Volt gesteuert. Diese Anisotropie (30 Molprozent desp-/i-Butoxybenzyliden- Wechselvorspannung besteht immer an der Flüssigp'-zyananilin und 18 Molprozent des p-zi-Oktoxy- kristallmischung in der Flüssigkristall-Anzeigevorrichbenzyliden-p'-zyananilin), einem nematischen Flüssig- tung. Eine Abfallzeit größer als 10 min kann bei Vorkristall mit negativer dielektrischer Anisotropie (47 20 handensein einer Wechsel vorspannung mit einer Molprozent eines /j-Methoxybenzyliden-zj^/j-butylani- Amplitude von 44 Volt, rechteckförmiger Wellenform lin) und einem cholesterinartigen Flüssigkristall (5 Mol- und einer Frequenz von 100 Hz erhalten werden, Prozent eines Cholesterin-oleylkarbonats). Diese Flüs- obgleich die Abfallzeit ohne irgendeine Vorspannung sigkristallmischung weist eine Flüssigkristallphase bei 20 Millisekunden beträgt. Eine Gleichvorspannung Raumtemperatur auf und ist verhältnismäßig licht- 25 kann ebenfalls die Abfallzeit verlängern, aber die verdurchlässig zwischen zwei lichtdurchlässigen Elektro- längerte Abfallzeit beträgt im Höchstfall ungefähr den mit einem Abstand von 30 μιτι vor Anlegen einer 10 Millisekunden.

Wechselspannung daran. Sie wird lichtundurchlässig, Wenn die oben angeführte beispielhafte Flüssigwenn eine Wechselspannung einer rechteckförmigen kristallmiscliung in der FIüssigkristall-Anzeigevorrich-Wellenform ai gelegt wird, und der lichtundurchlässige 30 tung verwendet wird, ist dor Einsatz von mehr als Zustand wird aufrecht erhalten, bis die angelegte wenigstens zehntausend Anzeigelementen (100 -V-Elek-Spannung einen Schwellenspannungswert von 45 Volt troden und 100 }'-Elektroden) möglich, obgleich die erreicht. Oberhalb der Schwellenspannung von 45 Volt Adressiergeschwindigkeit gering ist.
wird der lichtundurchlässige Zustand schnell in licht- Die erfindungsgemäße Flüssigkristall-Anzeigevordurchlässigen Zustand übergeführt. Wenn die ange- 35 richtung weist wegen des Wechselspannungsbetriebes legte Wechselspannung von einer Spannung oberhalb lange Lebensdauer auf, ist frei von Flimmern und der Schwellenspannung vermindert wird, wird die erzeugt deutliche, starke Kontraste aufweisende Bilder.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit matrixförmig angeordneten Anzeige-Elektroden, von denen eine oder mehrere lichtdurchlässig sind, mit einer den Raum zwischen den Elektroden ausfüllenden Flüssigkristallschicht, die bei Wechselstrombetrieb eine Schwellenspannung aufweist, oberhalb der sie eine Veränderung in der Transparenz zeigt, mit einem Signalgenerator zur Erzeugung von A"-Adressensignalen und mit zu diesen synchronen Bildsignalen, mit einer ersten, mit dem Signalgenerator und jeder Ä'-Elektrode gekoppelten Steuereinrichtung, die jeder einzelnen JC-Elektrode, die von jedem der von dem Signalgenerator erzeugten A"-Adressensignale adressiert ist, einen A'-Adressenimpuls einer Wechselspannung mit vorbestimmter Frequenz, Phasenlage und Amplitudenmittelwert zuführt, mit einer zweiten, mit dem Signalgenerator zur Erzeugung von y-Signalen einer Wechselspannung mit einem Amplitudenmittelwert gekoppelten Einrichtung, die an jede y-Elektrode jeweils ein K-Signal liefert, wobei die Anzeigeelemente sich in der Transparenz mit der Veränderung des von dem Bildsignal gesteuerten Zeitintervalls des y-Signals verändern, so daß ein gewünschtes Bild auf der Flüssigkristallschicht der Matrixanordnung erscheint, dadurch gekennzeichnet, daß der A'-Adressenimpuls eine Steuerwechselspannung mit der Zeitdauer T₁ ist und das /-Signal die gleiche Frequenz wie der A'-Adressenimpuls aufweist, daß das y-Signal mit dem A'-Adressenimpuls phasengleich ist und die Phasenlage während eines mit einer Veränderung bei dem entsprechenden Bildsignal veränderbaren Zeitintervalls T₂ veränderbar ist, wobei die Amplitude Vy des y-Signals (Fig. 4) nicht höher als die Schwellenspannung der Flüssigkristallschicht, jedoch größer als ein Drittel dieser und angenähert gleich der Hälfte der Amplitude V_x des A'-Adressenimpulses ist und wobei der Amplitudenmittelwert Vavy des y-Signals im wesentlichen gleich dem Amplitudenmittelwert V_avx des A'-Adressenimpulses ist.

2. Flüssigkeitskristall-A"- Y- Matrix -Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurcn gekennzeichnet, daß der A'-Adressenimpuls und das K-Signal rechteckförmige Wellenform aufweisen.

3. Flüssigkeitskristall -X- Y- Matrix -Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenform des A"-Adressenimpulses und des y-Signals sinusförmig ist.

4. Flüssigkeitskristaii-A"- Y- Matrix -Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Phasendifferenz ^₁—<p₂ zwischen der Phase ψ_ι und der Phase ψ₂ gleich ±π ist.

oberhalb der sie eine Veränderung in der Transparenz zeigt, mit einem Signalgenerator zur Erzeugung von A'-Adressensignalen und mit zu diesen synchronen Bildsignalen, mit einer ersten, mit dem Signalgenerator Λ und jeder ^-Elektrode gekoppelten Steuereinrichtung, die jeder einzelnen Ä'-Elektrode, die von jedem der von dem Signalgenerator erzeugten A"-Adressensignale adressiert ist, einen A'-Adressenimpuls einer Wechselspannung mit vorbestimmter Frequenz, Phasenlage und Amplitudenmittelwert zuführt, mit einer zweiten, mit dem Signalgenerator zur Erzeugung von y-Signalen einer Wechselspannung mit einem Amplitudenmittelwert gekoppelten Einrichtung, die an jede y-Elektrode jeweils ein y-Signal liefert, wobei die Anzeigeelemente sich in der Transparenz mit der Veränderung des von dem Bildsignal gesteuerten Zeitintervalls des y-Signals verändern, so daß ein gewünschtes Bild auf der Flüssigkristallschicht der Matrixanordnung erscheint.

so Es ist eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung bekannt (IHEE International Solid-State Circuits Conference 1969, Abschnitt 5, S. 52 und 53, WPM 5.2. »Liquid Crystall Matrix Displays«), bei der unter Verwendung von tafelförmigen Anzeigeelementen mit

»5 flüssigkristallinen Schichten und A"-y matrixförmiger Anordnungen von Erregerpunkten jedes Anzeigeelement mittels einer Diode durch einen elektrischen Impuls erregt wird, der an ausgewählte X- und y-Elektroden entsprechend einem Bildsignal gelegt ist.

Jede Diode ist jeweils an einem der Anzeigeelemente zur Unterdrückung eines Effekts angebracht, der kreuzförmig auf einer Anzeigetafel beim Erregen eines Satzes aus einer X- und einer y-Elektrode erscheint. Als nachteilig bei dieser bekannten Anzeigevorrichtung erweist sich, daß ebensoviele Dioden wie Anzeigeelemente benötigt werden, was den Aufbau der Vorrichtung verkompliziert, und daß der Flüssigkristall in den Anzeigeelementen einer Gleichspannung unterworfen wird, was eine kurze Lebensdauer des Flüssigkristalls zur Folge hat.

Bei einer anderen bekannten Anzeigevorrichtung mit einer flüssigkristallinen Schicht (USA.-Patentschrift 35 19 330) bilden die an den Flüssigkristall gelegten Spannungen einpolige Impulse, was wiederum eine verhältnismäßig kurze Lebensdauer des Flüssigkristalls mit sich bringt.

Nach dem deutschen Gebrauchsmuster 70 40 364 ist weiterhin eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung hinsichtlich der konstruktiven Zueinanderordnung ihrer elekiro-optischen Bauteile bekannt, wobei allgemein dargelegt wird, daß durch Anlegen von Spannung die optischen Eigenschaften der eingeschlossenen Flüssigkristallschicht geändert werden können, wodurch auffallendes Licht reflektiert wird.

Bei der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gemäß der eingangs erwähnten Art ist ein Wechselstrombetrieb eher als ein Gleichstrombetrieb erwünscht, und zwar aus folgenden Gründen: