DE2261245B2

DE2261245B2 - Anzeigevorrichtung mit einem Fliissigkristallelement

Info

Publication number: DE2261245B2
Application number: DE2261245A
Authority: DE
Inventors: Robert Charles Bound Brook Heuner; David Keith Flemington Morgan; Stanley Joseph Somerville Niemiec
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1971-12-16
Filing date: 1972-12-14
Publication date: 1975-03-06
Also published as: JPS5128999B2; DE2261245C3; CH558561A; CA1004316A; CH562454A5; CH1835972A4; GB1405908A; DE2261245A1; FR2167068A5; US3740717A; JPS4866989A

Description

Die Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung nach dem Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1.

In jüngerer Zeit hat das Interesse an der Verwendung von Flüssigkristallen für Anzeigezwecke, wie die Wiedergabe von Fernsehbildern, Strichmustern, Ziffern usw. stark zugenommen. Bei diesen und anderen Anwendungen wird die Lebensdauer von Flüssigkristallmaierial besonders groß, wenn man zum Erregen und Löschen Wechselspannungen verwendet.

Aus der Zeitschrift »Applied Physics Letters« Nr. 9 vom 1. November 1971 (S. 335 bis 337) ist es

bekannt, an ein Flüssigkristallelement, das im nicht lichtstreuenden Zustand gehalten werden soll, gleichzeitig sowohl Signale relativ niedriger Frequenz als auch Signale höherer Frequenz anzulegen Die Spannung höherer Frequenz wird mit einer so großen Amplitude angelegt, daß eine Lichtstreuwirkung der niederfrequenten Spannung entgegengewirkt wird. Es handelt sich um bipolare, d. h. um den Potentialwert Null schwankende Wechselspannungen.

Bei vielen Anwendungen ist jedoch die einzige Spannung, die für das Steuern des Flüssigkristallmaterials ohne Schwierigkeiten zur Verfügung gestellt werden kann, entweder eine Gleichspannung oder eine unipolare Wechselspannung, d. h. eine Wechselspannung, deren Amplitude sich z. B. zwischen dem Wert Mull und irgendeinem positiven oder negativen Wert ändert. Anders ausgedrückt, hat bei. vielen Anwendungen die verfügbare Wechselspannung eine von Null verschiedene Gleichstromkomponente. Typische Beispiele hierfür sind Taktschaltungen und zeithaltende Systeme, die Verknüpfungsglieder enthalten, z. B. für tragbare Rechenmaschinen, Armbanduhren usw. Bei solchen Einrichtungen ist die primäre Leistungsquelle häufig eine Batterie, und die Amplitude der durch die Verknüpfungsschaltungen erzeugten wechselnden Spannungen ändert sich zwischen einem Wert wie Massepotential, der einer binären Null entspricht, und einem Wert wie + 15 V, der einer binären Eins er.tspricht, um nur ein Beispiel zu geben. Es wurde aber festgestellt, daß eine von Null verschiedene Gleichstromkomponente die Lebensdauer des Flüssigkristallmaterials beeinträchtigt.

Bei Einrichtungen der oben erwähnten Art sind häufig auch Platzbedarf, Verdrahtung und die Kompliziertheit der Ve-knüpfungsschaltungen problematisch. Hinsichtlich des Platzbedarfs und der Verdrahtung nehmen Flüssigkristall-Ziffernanzeigevorrichtungen z. B. nur einen verhältnismäßig kleinen Raum ein. Es ist schwierig, die Anschlüsse der verschiedenen Segmente der Anzeigevorrichtung mit den Verknüpfungsschaltungen zu verbinden, und wünschenswert, die Anzahl der Anschlüsse der Flüssigkristallanzeigevorrichtungen so klein wie möglich zu halten. Die Verknüpfungsschaltungen sollen möglichst einfach sein. Die Verknüpfungsschaltungen, die für die Steuerung einer einzigen Anzeigevorrichtung erforderlich sind, sollten ferner für sich allein, also ohne daß eine entsprechende Anzahl solcher Verknüpfungsschaltungen erforderlich ist, auch die übrigen Anzeigevorrichtungen versorgen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache Anzeigevorrichtung anzugeben, deren Flüssigkristallelement mit einer unipolar wechselnden Spannung oder einer anderen bezüglich des Potentialwertes Null unsymmetrischen Spannung betrieben werden kann, ohne durch deren mittleren Gleichspannungswert wesentlich beeinträchtigt zu werden.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichnete Anzeigevorrichtung.

Wie schon erwähnt wurde, ist die Lebensdauer von Flüssigkristallmaterial besonders groß, wenn man zum Erregen und Löschen Wechselspannungen verwendet, und wenn der resultierende Mittelwert des das Flüssigkristallmaterial durchfließenden Gleichstromes gleich Null oder jedenfalls klein ist. Die Erfindung hat den Vorteil, daß die Löschwechselspannung, deren Gleichspannungskomponeaten niedrige sein müssen als ein Schwellwert, bei dem das Flüssig kristallmaterial erregt wird, unabhängig von der zu Verfügung stehenden Spannungsquelle eine optimal« Lebensdauer ermöglicht. Vorteilhaft ist ferner, dai sich die Erfindung für verschiedene Arten von FIüs sigkristallmaterialien eignet, also nicht nur für die nematischen Flüssigkristalle, die im erregten Zustanc Licht streuen. Ein anderer Vorteil der hier beschrie·

ίο benen Anzeigevorrichtung ist darin zu sehen, daß sie eine schaltungstechnisch besonders einfache Ansteuerung von Flüssigkristallelementen ermöglicht Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Platte von Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen, welche vier Ziffernanzeigevorrichtungen enthält,

F i g. 2 einen Schnitt durch eine der Ziffernanzeigevorrichtungen,

F i g. 3 ein Ausführungsbeispiel einer Matrixschaltung für die vier Ziffernanzeigevorrichtungen gemäß Fig. 1, die ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt, und
F1 g. 4 eine graphische Darstellung des zeitlichen Verlaufes von Signalen, auf die bei der Erläuterung der Arbeitsweise der Schallungsanordnung gemäß Fi g. 3 Bezug genommen wird.

In Fig. 1 ist eine Platte mit vier Ziffernanzeigevorrichtungen dargestellt, wie sie z. B. für Armbanduhren, Rechengeräte u. dgl. verwendet werden kann. Jede Anzeigevorrichtung enthält sieben Segmente, z. B. IA bis 1G, und eine Rückplatte, z. B. 1'. Die Segmente und die Rückplatte der anderen Anzeigevorrichtungen sind mit 2 A bis 2 G bzw. 2' usw. bezeichnet. Zwischen den sieben Segmenten einerseits und der Rückplatte andererseits befindet sich Flüssigkristallmaterial 5, das in der Querschnittsansicht F i g 2 dargestellt ist. Bei dem Flüssigkristallmaterial handeil es sich vorzugsweise um eines vom nematisehen Typ, das nach dem Prinzip der dynamischen Streuung arbeitet. Die sieben Segmente bestehen aus einem transparenten Leiter, und die Rückplatte besteht im Falle einer Durchsicht-Anzeigevorrichtung ebenfalls aus einem transparenten Leiter, während sie im Falle einer Reflektor-Anzeigevorrichtung aus einem reflektierenden, elektrisch leitenden Material hergestellt wird.

Die sieben Segmente einer Anzeigevorrichtung befinden sich auf der Innenseite eines transparenten Bauteils, z. B. einer Glasplatte 6. In entsprechender Weise ist die Rückplatte auf der Innenfläche einer Glasplatte 7 angeordnet. Die Dicke der Flüssigkristallschicht hängt von der Konstruktion ab und bestimmt zusammen mit anderen Faktoren die Amplitude der Erregungsspannung, die erforderlich ist, um das Flüssigkristallmaterial in den lichtstreuenden Zustand zu bringen.

Bei einer Anordnung des in F i g. 1 und 2 dargestellten Typs ist es hinsichtlich der Vereinfachung der Verknüpfungsschaltungen, der Verringerung der Anzahl der Steuerschaltungen und der Anzahl der von der Platte zu den die Segmente steuernden Schaltungen führenden Leitungen wünschenswert, zu einem vorgegebenen Zeitpunkt jeweils nur eine einzige Anzeigevorrichtung zu erregen. Wenn eine Anzeigevorrichtung für eine Zeitspanne ausreichender Länge eingeschaltet wird und die Einschaltung mit ausreichender Frequenz wiederholt wird, sieht die

Anzeigevorrichtung wegen der normalen Relaxationszeit des Materials und der Trägheit des Auges aus, als ob sie auch zwischen den Erregungsintervallen eingeschaltet wäre (d. h., daß das Flüssigkristallmaterial so aussieht, als ob es sich dauernd im lichtstreuenden Zustand befinde).

F i g. 3 zeigt, wie die Segmente geschaltet sein können, um dieses Resultat zu erreichen. Jede Zeile der dargestellten Matrix besteht aus einer der Anzeigevorrichtungen. Die Zeilenleiter entsprechen den vier Rückplatten 1' bis 4'. Die Λ-Segmente aller vier Anzeigevorrichtungen sind mit einem gemeinsamen Leiter, nämlich dem /1-Spaltenleiter (Fig. 3) verbunden. In ähnlicher Weise sind die B-Segmente alle mit einem B-Spaltenleiter, die C-Segmente alle mit einem C-Spaltenleiter usw. verbunden. Die Flüssigkristallelemente bei den Überkreuzungen der Zeilen und Spalten sind durch die Zeilen- und Spalten-Nummem bezeichnet. In der Zeile 1 befinden sich also beispielsweise die Elemente entsprechend den Segmenten IA, »o Iß, IC usw. und in der Spalte 1 befinden sich die Elemente entsprechend den Segmenten IA, 2 A, 3 A usw. der Fig. 1. Jedes Element besteht aus einem Flüssigkeitsvolumen zwischen einem Segment und der Rückplatte, und sein Ersatzschaltbild ist ein Wi- as derstand verhältnismäßig hohen Wertes mit einer verhältnismäßig kleinen Kapazität.

Mit jedem Spaltenleiter ist ein Exklusiv-ODER-Glied 11, 12 ... bzw. 17 verbunden. Einer Eingangsklemme jedes dieser Exklusiv-ODER-Glieder wird eine unipolare wechselnde Steuerspannung von 64 Hz von einer Klemme 10 a zugeführt, während der anderen Klemme eine Segmentsteuerspannung von entsprechenden Klemmen α bis g zugeführt wird. Die Amplitude der unipolaren Steuerspannung ändert sich zwischen zwei Werten, wie Null Volt entsprechend einer binären 0, und +15 Volt entsprechend einer binären 1. Die Steuerspannungen an den Klemmen α bis g sind Steuergleichspannungen, die die Werte Null oder 4 15 Volt annehmen können.

Mit jedem Zeilenleiter ist eine Gruppe von zwei dualen Torschaltungen verbunden. Da die Gruppen alle gleich sind, genügt es, die der Zeile 1 zugeordnete Gruppe zu beschreiben. Jede duale Torschaltung besteht aus einem MOS-Transistor 20 oder 22 mit η-Kanal und aus einem MOS-Transistor 21 oder 23 mit p-Kanal. Die GATE-Elektroden des Transistors 20 und des Transistors 23 sind mit einer Klemme 24 verbunden, der ein Zeichenwählsignal Φ_ί zugeführt wird. Dieses Zeichenwählsignal wird ferner über einen Negator 25 den GATE-Elektroden des Transistors 21 und des Transistors 22 zugeführt.

Die 64-Hz-Erregungsspannung wird außer deT Klemme 10 a auch noch einer Klemme 10 zugeführt, welche mit dem einen Ende der parallelgeschalteten Kanäle des Transistors 20 und des TransistoTS 21 verbunden ist. Dem einen Ende der parallelgeschalteten Kanäle des Transistors 22 und des Transistors 23 wird eine Löschspannung von 4096 Hz zugeführt. Die anderen Enden der parallelgeschalteten Kanäle dieser Transistoren und der parallelgeschalteten Kanäle der Transistoren 21 und 22 sind mit der Zeile 1 verbunden.

Wie erwähnt, wird der Klemme 24 ein Zwischenwählsignal Φ, zugeführt. Dieses Signal wählt in diesem Falle die erste Ziffernanzeigevorrichtung, also die Ziffernanzeigevorrichtung der Zeile 1. Zum Auswählen der zweiten ZirTcrnanzeigevorrichtung. also der der Zeile 2, dient ein Zeichenwählsignal Φ₂, das an der Klemme 34 zugeführt wird, und in entsprechender Weise dienen Zeichenwählsignale Φ₈ bzw. Φ₄ an Klemmen 35 bzw. 36 zur Wahl der Zeile 3 bzw. 4.

Die Arbeitsweise der in F i g. 3 dargestellten Schaltungsanordnung wird nun unter Bezugnahme auf Fig. 4 erläutert. Während der Zeitspanne t₀ bis J₁ hat das Zeichenwählsignal Φ₁ den Wert +15 Volt und stellt die Binärziffer 1 dar. Die Zekhenwählsignale Φ_ν Φ_!( und Φ₄ sind Null Volt entsprechend einer binären Null. Das Zeichenwählsigna] Φ₁ gelangt direkt zur GATE-Elektrode des Transistors 20, der dadurch eingeschaltet wird, und außerdem über den Negator 25 zur GATE-Elektrode des Transistors 21, der dadurch ebenfalls eingeschaltet wird. Die duale Torschaltung aus den Transistoren 20 und 21 ist dadurch also aufgetastet, und das unipolare 64-Hz-Steuersignal wird von ihr zur Zeile 1 durchgelassen.

Das Zeichenwählsignal Φ_χ liegt ferner an der GATE-Elektrode des Transistors 23, der dadurch gesperrt wird, und über den Negator 25 an der GATE-Elektrode des Transistors 22, der ebenfalls gesperrt wird. Die duale Torschaltung aus den Trans stören 22 und 23 ist dadurch gesperrt, und das 4096-Hz-Löschsignal kann nicht tux Zeile 1 gelangen.

Bei den Zeilen 2, 3 und 4 sind die Verhältnisse gerade umgekehrt. Zum Beispiel ist das 2-eichenwählsignal Φ₂ an der Zeile 2 gleich Null Volt. Die duale Torschaltung aus den Transistoren 20-2 und 21-2 ist dadurch gesperrt, während die andere duale Torschaltung aufgetastet ist. Durch die duale Torschaltung aus den Transistoren 22-2 und 23-2 gelangt daher das 4096-Hz-Löschsignal zur Zeile 2, während die gesperrte duale Torschaltung aus den Transistoren 20-2 und 21-2 verhindert, daß die 64-Hz-Erreoungsspannung zur Zeile 2 gelangt. Den Zeilen 3 und 4 wird in entsprechender Weise die 4096-Hz-Löschspannung zugeführt.

Ein Exklusiv-ODER-Glied liefert bekanntlich das Ausgangssignal L (entsprechend der Binärziffer 1) dann und nur dann, wenn eines der Eingangssignale den Wert 1 hat und das andere den Wert Null, während es das Ausgangssignal Null liefert, wenn beide Eingangssignale 1 oder beide Eingangssignale Null sind. Angenommen, die Segmentsteuerspannung an der Klemme α stelle eine 1 dar (sie habe also den Wert +15 Volt). Wenn in diesem Falle das 64-Hz-Erregungssignal einer 1 entspricht, liefert das Exklusiv-ODER-Glied 11 ein Ausgangssigna] des Werts 0 während es ein Ausgangssignal des Wertes 1 erzeugt wenn die 64-Hz-Erregungsspannung dem Wert 0 ent spricht. Mit anderen Worten gesagt, wenn eine Seg mentsteuerspannung, wie an der Klemme a, eine : darstellt, liefert das Exklusiv-ODER-GHed ein Aus gangssignal, das komplementär zu der ihm zugeführ ten 64-Hz-Rechteckschwingung ist. Wenn anderei seits eine Segmentsteuerspannung an der Klemme den Wert 0 hat, liefert das betreffende Exklusiv ODER-Glied ein Ausgangssignal, das mit dei 64-Hz-Signal übereinstimmt, also mit diesem phasei gleich ist, welches an der zweiten Eicgangsklemrr des Exklusiv-ODER-Gliedes liegt.

Im Betrieb gibt man den Segmentsteuerspannui gen an den Klemmen α bis g der Exklusiv-ODEI Glieder 11 bis 17 solche Werte, daß diejenigen Se mente der Anzeigevorrichtung, die der wiederz gebenden Ziffer entsprechen, eingeschaltet werde Wenn z. B. die der Zeile 1 entsprechende Ziffet

anzeigevorrichtung die Ziffer »3« wiedergeben soll, sei beispielsweise angenommen, daß die Anzeigevormüssen die Segmente der Spulten A, B, C, D sowie G richtung der Zeile 2 ausgewählt ist, die Anzeigeeingeschaltet und die Segmente der Spalten E und F vorrichtung der Zeile 1 nicht ausgewählt ist und das ausgeschaltet werden. Hierzu gibt man den Segment- C-Segment IC der Zeile 2 erregt, also eingeschaltet Steuerspannungen an den Klemmen a, b, c, d und g 5 ist. Diese Situation entspricht nun der Zeitspanne t_x einen der Binärziffer 1 entsprechenden Wert bis t₂ der letzten Kurve in Fig. 4, die die Spannung (+15VoIt), während die Segmenlsteuerspannungen an einem Flüssigkristallelement entsprechend dem an den beiden übrigen Klemmen e und / den Wert Segment IC einer nicht ausgewählten Anzeigevor-NuIl (O Volt) entsprechen. Im ersten Falle, d. h. zum richtung darstellt. Die Spannung an der Zeile 1 ist Beispiel, wenn die Segmentsteuerspannung an der 10 das 4096-Hz-Löschsignal. An der Spalte C liegt ein Klemme c den Wert 1 hat und die Zeile 1 angewählt 64-Hz-Signal, das gegenphasig zum 64-Hz-Signal und wird, ist das auf dem Spaltenleiter C erscheinende der Klemme 10 a ist. Während der Zeit, in der die 64-Hz-Erregungssignal komplementär zum 64-Hz- Spalte C auf O Volt liegt, ändert sich die Amplitude Signal an der Zeile 1. Diese Verhältnisse sind in der Spannung an der Zeile 1 zwischen O und Fig. 4 für das Zeitintervall ί₀ bis f, in den letzten 15 -f 15 Volt mit der Frequenz 4096Hz, wie in der vier Kurven dargestellt. Das durch die letzte Schwin- ersten Hälfte f, bis r_t _a der Zeitspanne I₁ bis t₂ dargung dargestellte Resultat besteht darin, daß wäh- gestellt ist. Während sich die Spalte C auf 415VoIi rend eines halben Zyklus r₀ bis f_0? 15 Volt im einen befindet, ändert sich die Spannung an der Zeile 1 Sinne (positiv) am Flüssigkeitskristall liegen, wäh- zwischen O und —15 Volt mit der Frequenz 4096Hz. rend in dem anderen halben Zyklus ί_οα bis J₁ am 20 so daß am Flüssigkristallelement entsprechend dem Flüssigkristall —15 Volt liegen. Diese Spannungs- Segment Ic die für die letzte Hälfte I_{1 a} bis J₂ dei werte reichen aus, um den Flüssigkristall in den licht- Zeitspanne von t_x bis t₂ dargestellte Spannung erstreuenden Zustand zu bringen. Die auf diese Weise scheint.

angelegten Spannungen bewirken eine »Gegentakt«- Die Frequenz 4096 Hz liegt im Löschfrequenz-Erregung des Flüssigkristallelemeiats mit der Wir- 25 bereich, d. h. eine Spannung dieser Frequenz bekung einer bipolaren Weuiselspannungserregung wirkt, daß das Flüssigkristallmaterial seinen nicht-(mit positiven und negativen Halbwellen), bei der streuenden Zustand annimmt. Eine Theorie erklär! der Mittelwert des den Flüssigkristall durchfließen- dies dadurch, daß die Ionen, die die turbulente Beden Stromes gleich Null ist. wegung der Domänen des Flüssigkristallmaterials

Wenn ein Segment einer ausgewählten Anzeige- 30 bewirken, in einem schnell wechselnden Feld keine

vorrichtung nicht angesteuert werden soll, wird die große Strecke zurücklegen können. Sie schwinger

betreffende Segmentsteuerspannung zu Null gemacht. vielmehr um eine Gleichgewichtslage und beweger

Angenommen, es sei z. B. die Steuerspannung / = 0, sich dabei während jeder Halbwelle nur eine sehi

während das 64-Hz-Erregungssignal an der Zeile 1 kleine Strecke, ohne die Domäne des Flüssigkristall

auftritt. In diesem Fall ist dann das 64-Hz-Signal an 35 materials zu stören. Da die Spannung am Flüssig-

der Spalte F in Phase mit dem 64-Hz-Signal an der kristallmaterial während einer solchen Zeitspanne

Zeile 1 und die resultierende Spannung am Flüssig- z. B. zwischen f, und l_la eine zwischen 0 und 15 Voll

kristallelement entsprechend dem Segment IF ist schwankende unipolare Spannung ist, tritt am Flüs-

dementsprechend Null. Die Verhältnisse sind ahn- sigkristallmaterial eine Gleichspannungskomponente

Hch, wie es in den letzten vier Diagrammen der 40 von +7.5 Volt auf. Eine solche Gleichspannungs-

F i g. 4 für die zweite Zeitspanne t₀ bis I₁ dargestellt komponente könnte bei ausreichender Amplitude

ist. Man kann dies als »Gleichtaktbetrieb« ansehen, (z. B. mehr als etwa 10 Volt) ausreichen, um das

bei dem die tatsächlich am Flüssigkristall liegende Flüssigkristallmaterial in den lichtstreuenden Zustanc

Spannung gleich Null ist, wie das letzte Diagramm zu bringen, sie wird jedoch so gewählt, daß sie untei

in der zweiten Periode r₀ bis t_x zeigt. 45 dem für den streuenden Zustand des Flüssigkristall-

Wenn also irgendeine Anzeigevorrichtung aus- materials erforderlichen Schwellwert liegt, so da£ gewählt ist, kann jedes spezielle Segment diese An- also keine Streuung von Licht eintritt. Wie bereits Zeigevorrichtung entweder eingeschaltet (wobei das erwähnt, hängt der Schwellwert, bei dem das Flüssig-Licht am Ort des Segmentes gestreut wird) oder aus- kristallmaterial Licht zu streuen beginnt, von ver geschaltet (wobei am Ort des Segmentes kein Licht 50 schiedenen Parametern ab, wie der Dicke der Flüs gestreut wird) sein. Wenn ein Segment eingeschaltet sigkristallschicht, dem Flüssigkristallmaterial usw. ist, liegt am Flüssigkristallmaterial eine unipolare und man kann die Spannung so bemessen, daß dei wechselnde Spannung von 15 Volt. Mit anderen mittlere Gleichspannungswert unter diesem Schwell Worten gesagt, wird dasselbe erreicht wie mit einer wert liegt

bipolaren Wechselspannung, deren Amplitude von 55 Es bleibt nun immer noch das Problem, daß dei

Spitze zu Spitze gerechnet 30VoIt beträgt, und bei mittlere Gleichspannungspegel von +7,5 Volt di<

der der den Flüssigkristall durchfließende Gleich- Lebensdauer des Fiüssigkristallmaterials herabsetzt

strom im Mittel gleich Null ist. Wenn ein Segment wenn er nicht kompensiert wird. Bei der vorliegen

einer ausgewählten Anzeigevorrichtung nicht erregt den Einrichtung ist jedoch eine solche Kompensatioi

werden soll, wird das unipolare Signal von 15 Volt 60 gewährleistet Bei der folgenden Zeitspanne i,_fl bis f,

dem Flüssigkristallmaterial im Gleichtakt zugeführt, wirkt nämlich auf das Flüssigkristallmaterial eini

so daß sowohl die resultierende Wechselspannung Spannung ein, deren Amplitude mit der Frequen;

als auch die resultierende Gleichspannung am Flüs- 4096 Hz von 0 bis —15 Volt schwankt Hier betrag

sigkristallmaterial Null sind. nun die Gleichspannungskomponente am Flüssig

Solange eine Anzeigevorrichtung nicht ausgewählt 65 kristallmaterial —7,5 Volt. Diese Gleichspannunj

ist erscheint an ihrem Flüssigkristallmaterial eine von -7,5 Volt die während der Zeitspanne I₁ „bis t,

mit der Frequenz 4096 Hz schwankende unipolare am Flüssigkristallmaterial liegt ist nun genau ent

Spannung, wie es unten in F i g. 4 dargestellt ist. Es gegengesetzt gleich dem Gleichspannungsanteil voi

ίο

+ 7,5 Volt, der während der gleich langen Zeitspanne <j bis i_la am Flüssigkristallmaterial liegt. Während der ganzen Zeitspanne von i, bis t₂ ist also die mittlere Gleichspannung am Flüssigkristall gleich Null.

Die obigen Erläuterungen gelten für den Fall, daß es in einer nicht ausgewählten Zeile ein Segment gibt, das gelöscht wird, während ein entsprechendes Segment (in der gleichen Spalte) in einer ausgewählten Zeile erregt wird. In der Zeitspanne i_s bis r₀ der letzten Kurve in Fi g. 4 ist nun der Fall dargestellt, daß das Segment IC in der Zeile 1 gelöscht wird, während sich gleichzeitig das Segment 4 C in der ausgewählten Zeile 4 im abgeschalteten Zustand befindet. Die Verhältnisse liegen hier jedoch genau so wie bei dem Segment IC während der Zeitspanne J₁ bis /₂ ¹S mit der Ausnahme, daß die Phasenlage anders ist. Während der Zeitspanne i₃ bis Z₃₀ ist die mittlere Gleichspannung am Flüssigkristallelement bzw. Segment IC gleich —7,5 Volt, während die mittlere Gleichspannung am Flüssigkristallelement während der zweiten Hälfte der Periode, d. h. zwischen t₃ „ und f₀ gleich +7,5VoIt ist. Über die ganze Zeitspanne t_a bis f₀ gemittelt ist also die Gleichspannung am Flüssigfcristallelement Null.

Jedes Element einer nicht ausgewählten Anzeigevorrichtung, d. h. jeder nicht ausgewählten Zeile, liegt also dauernd an der 4096-Hz-Spannung. Bei der Anzeigevorrichtung gemäß Fig. 1 liegt diese Spannung also an der Rückplatte. Während der einen Hälfte jeder Zeitspanne, in der die betreffende Anzeigevorrichtung nicht ausgewählt ist, liegt an den Segmenten einer nicht; ausgewählten Zeile eine mittlere Gleichspannung von +7,5 Volt und während der anderen Hälfte deir Zeitspanne liegt an den Segmenten eine mittlere Gleichspannung von — 7.5 Volt. Für die ganze Zeitspanne ist also die mittlere Gleichspannung gleich Null. Um ein einwandfreies Arbeiten zu gewährleisten, sollen die Gleichspannungskomponenten von +7,5 Volt bzw. —7,5 Volt unter der Schwellwertspannung liegen, bei der das Flüssigkristallmaterial Licht zu streuen beginnt.

Im ganzen gesehen, können also die vier Anzeigevorrichtungen der Einrichtung gemäß Fig. 1 im Zeitmultiplexbetrieb betrieben werden, d. h. daß zu einem vorgegebenen 2üeitpunkt jeweils nur eine Anzeigevorrichtung eingeschaltet ist. Die Einschaltdauer, also die Zeitspanne, in der sich der Flüssigkristall im lichtstreuenden Zustand befindet, soll so lang sein und die Zwischenräume zwischen den Einschaltperioden sollen so kurz sein, daß kein nennenswertes Flimmern auftritt. Dies ist jedoch lediglich eine Frage der Konstruktion.

Die vorliegende Einrichtung hat den Vorteil, daß die Anzahl der Ausgangsleitungen oder Anschlüsse der Anzeigeplatte gemäß F i g. 1 sehr klein ist. Es sind nämlich insgesamt 2.8 Segmente und vier Rückplatten vorhanden, diese sind jedoch, wie es in Fig. 3 dargestellt ist, so geschaltet, daß für das ganze Paneel nur elf Leitungen oder Anschlüsse (sieben Spalten und vier Zeilen) benötigt werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anzeigevorrichtung mit einem Flüssigkristallelement, das durch eine von einer Wähleinrichtung während einer ersten Zeitspanne angelegten Erregungswechselspannung erregbar ist, und mit einer Einrichtung, die während einer zweiten Zeitspanne an das Element eine Löschwechselspannung anlegt, deren Frequenz höher ist als die Frequenz, bei welcher das Flüssigkristallmaterial erregbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die LÖschwechselspainnung (4096 Hz) während eines Teiles (Z₁ bis Z₁ „) der zweiten Zeitspanne eine positive mittlere. .Gleichspannungskomponente und während eines anderen Teiles (t_lo bis Z₂) dieser Zeitspanne eine negative mittlere Gleichspannungskomponemte hat.

2. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregungswechselspannung und die Löschwechselspannung bezüglich dem Potential wert Null unipolare Spannungen sind.

3. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregungswechselspannung und die Löschwechselspannung symmetrische Spannungen sind und daß beide Teile der zweiten Zeitspanne (z, bis f₂) jeweils die Dauer aufeinanderfolgender Halbperioden der Erregungsv/echselspannung haben.

4. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Löschwechselspannung an die eine Klemme und gleichzeitig die Erregungswechselspannung an die andere Klemme des Flüssigkristallelemerts anlegbar ist.

5. Anzeigevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der aim Flüssigkristallelement während der beiden Teile der zweiten Zeitspanne (Z₁ bis Z₂) liegende Gleichspannungsmittelwert der beiden Gleichspaoiaungskomponenten der Löschwechselspannung wenigstens annähernd gleich Null ist.

6. Ablegevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregungswechselspannung und die Löschwechselspannung mit wenigstens annähernd der gleichen Amplitude angelegt werden und der über zwei Halbperioden der Erregungswechselspannung gemittelte Gleichspannungspegel an dem Flüssigkristall wenigstens annähernd Null beträgt.

7. Anzeigevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die an das Flüssigkristallelement angelegten Erregungs- und Löschwechselspannungen jeweils Rechtecksignale sind.

8. Anzeigevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Zeitspanne (Z₁ bis Z₂) gleich der ersten Zeitspanne (f₀ bis Z₁) ist.

9. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Erregungswechselspannung von der Wähleinrichtung (20, 21, 13) an eine ausgewählte Zeile und in Phase oder außer Phase hiermit an alle Spalten einer Matrix anlegbar ist, deren Spalten (A bis G) und Zeilen (1 bis 4) durch das Flüssigkristallelement und eine Anzahl weiterer Elemente (IA bis 4 B usw.) gebildet sind, während die Löschwechselspannung an die übrigen Zeilen der Matrix angelegt wird.

10 Anzeigevorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß zum Anlegen von Erregungswechselspannungen an die Zeilen eine Anzahl dualer Torglieder aus MOS-Transistoren (20 bis 23), wobei jede Zeile ein Torglied aufweist, sowie eine Einrichtung, welche das Torglied der gewählten Zeile einschaltet und diejenigen der übrigen Zeilen ausschaltet, vorgesehen sind.

11. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß jede Zeile der Matrix eine Rückplatte (1, 2 usw.) einer Ziffernanzeigevorrichtung enthält, daß jede Ziffernanzeigevorrichtung eine mit der Anzahl der Spalten der Matrix übereinstimmende Anzahl von Segmenten (1/1, 2 A usw.) enthält, zwischen denen einerseits und der Rückplatte andererseits ein Flüssigkristallmaterial angeordnet ist, und daß entsprechende Segmente der Ziffernanzeigevorrichtungen mit entsprechenden Spalten verbunden sind.

12. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zum Anlegen der Löschwechselspannung eine zweite Anzahl dualer Torglieder mit MOS-Transistoren (22, 23) vorgesehen ist, und zwar ein Torglied für jede Zeile, sowie eine Einrichtung, welche gleichzeitig mit der Einschaltung desjenigen der ersten Torglieder, welches zu der gewählten Zeile gehört, die zu den nicht gewählten Zeilen gehörenden Torglieder der zweiten Anzahl einschaltet.

13. Anzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zum Anlegen der Erregungswechselspannung an die Spalten mehrere Exklusiv-ODER-Glieder (11 bis 17) vorgesehen sind, die jeweils mit einer zugehörigen Spalte (A bis G) verbunden sind, ferner eine Einrichtung durch die allen Exklusiv-ODER-Gliedern eine unipolare wechselnde Spannung zuführbar ist, die sich zwischen den Binärziffern 0 und 1 entsprechenden Werten ändert, und eine Einrichtung, durch die den Exklusiv-ODER-Gliedern individuell eine Steuergleichspannung zuführbar ist, die jeweils einen der Binärziffer 1 oder der Binärziffer 0 entsprechenden Wert annimmt.