DE2343373A1

DE2343373A1 - PROCEDURE FOR CONTROLLING AN OPTICAL IDENTIFIER AND DISPLAY DEVICES AND COLOR FILTERS WORKING IN ACCORDANCE WITH THIS PROCEDURE

Info

Publication number: DE2343373A1
Application number: DE19732343373
Authority: DE
Inventors: Joseph Borel; Jean-Claude Deutsch; Guy Labrunte; Jacques Robert
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1972-08-29
Filing date: 1973-08-28
Publication date: 1974-03-14
Also published as: CH591094A5; NL178195B; DE2343373C3; NL178195C; GB1449011A; DE2343373B2; JPS49101042A; JPS6058452B2; NL7311807A

Description

PatentanwältePatent attorneys Dlpl.-lng. K. UAMPRJCHTDlpl.-lng. K. UAMPRJCHT

_Dr .ι_ηα. R. B E ETZ J^r· • MOnch.n 22, St.ln.dorf.tr. 10 _Dr .ι _η α. R. BE ETZ J ^r · • MOnch.n 22, St.ln.dorf.tr. 10

41O-2T1 -41O-2T1 -

28. Augunt 1973August 28, 1973

COMMISSARIAT A L^f SIIERGIE ATOMIQUE Pari« (Prankreich)COMMISSARIAT AL ^f SIIERGIE ATOMIQUE Pari «(France)

Verfahren zum Steuern einer optischen Kenngröße und nach diesem Verfahren arbeitende AnzeigevorrichtungenMethod for controlling an optical parameter and display devices operating according to this method

und Farbfilterand color filters

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Steuern einer optischen Kenngröße K eines Materials auf einen Wert K mit Hilfe einer Erregung der Größe G sowie auf insbesondere in Durchführung eines solchen Verfahrens arbeitende Anzeigevorrichtungen und Farbfilter.The invention relates to a method for controlling an optical parameter K of a material a value K with the aid of an excitation of the size G and in particular when carrying out such a method working display devices and color filters.

Das hauptsächliche Anwendungsgebiet der Erfindung liegt in der raschen Steuerung von Anzeigevorrichtungen.The main field of application of the invention lies in the rapid control of display devices.

Hauptgegenstand der Erfindung ist ein Verfahren der eingangs erwähnten Art, das erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß das Material während einer Zeitdauer tThe main object of the invention is a method of the above mentioned type, characterized according to the invention is that the material for a period of time t

4lO-(B45O9A825.3)-DfP40- (B45O9A825.3) -DfP

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einer Erregung der Größe G ausgesetzt wird , wobei das Wertepaar G_Q, t in Abhängigkeit von der temporären Reaktion K (G, t) der Kenngröße K auf eine Erregungsstufe der Größe G so gewählt wird, daß K (G_Q, t_Q) gleich K_Q wird.is exposed to an excitation of size G, the pair of values G _Q , t being selected as a function of the temporary response K (G, t) of the parameter K to an excitation level of size G so that K (G _Q , t _Q ) is equal K _Q will.

Dabei kann man zur Variation des Wertes für die Kenngröße K um einen Wert K entweder bei festgehaltener Größe G auf die Zeitdauer t oder bei festgehaltener Zeitdauer t auf die Größe G einwirken.It is possible to vary the value for the parameter K by a value K either with the Variable G act on the duration t or, if the duration t is fixed, on the variable G.

Ein solches Steuerverfahren ist von besonderem Vorteil bei Vorrichtungen, die eine Vielzahl von nach Art einer Matrix verteilt angeordneten Punkten aufweisen, da die Sensibilisierung eines Punktes einer solchen Struktur zu einer störenden Sensibilisierung auchbenachbarter Punkte führen kann. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird es möglich, die Erregung jedes einzelnen Punktes so einzustellen, daß die Sensibilisierung der benachbarten Punkte keine Zeit hat, sich auszubilden, ohne daß dies auf Kosten der Geschwindigkeit für die Steuerung des ausgewählten Punktes geht.Such a control method is of particular advantage in devices that have a large number of according to Art distributed in a matrix, since the sensitization of a point is such Structure can lead to a disturbing sensitization of neighboring points as well. With the invention Procedure it becomes possible to adjust the excitation of each individual point in such a way that the sensitization of the neighboring points does not have time to develop without this at the expense of the speed for the control of the selected point.

Gegenstand der Erfindung ist weiter ein Verfahren zum Steuern eines von mehreren Punkten in einer Materialschicht, in der die Erregung eines Punktes mit der Größe G_Q zum Auftreten einer Erregung G'_Q ^ G_Q an benachbarten Punkten führt, wobei dieses Verfahren erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß der ausgewählte Punkt während einer Zeitdauer t_Q eine*Erregung der Größe G_Q ausgesetzt wird, wobei das Wertepaar G_Q, t so gewählt wird, daß K (G_Q, t_Q) gleich K und K (G' , t_Q) ein wenig verschieden von K (0, t) wird.The invention also relates to a method for controlling one of several points in a material layer, in which the excitation of a point with the size G _{Q leads} to the occurrence of an excitation G ' _Q ^ G _Q at adjacent points, this method being characterized according to the invention that the selected point is subjected to an * excitation of magnitude G _Q during a period of time t _Q , the value pair G _Q , t being selected such that K (G _Q , t _Q ) equals K and K (G ', t _Q ) becomes a little different from K (0, t).

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Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich auf jedes Material anwenden, das eine optische Kenngröße aufweist, die sich mit Hilfe einer beliebigen Erregung modifizieren läßt. Eine solche Erregung kann beispielsweise elektrischer, magnetischer, thermischer, oder auch elektronischer Art sein. Das Material selbst kann ein amorpher Körper oder auch ein fester oder flüssiger Kristall sein. Als zu ändernde optische Kenngröße eines solchen Materials kommen seine Opazität, sein Brechungsindex, seine Transparena, sein Absorptionsvermögen, sein Diffusionsverhalten, sexne Beugungsfähigkeit, sein Konvergen»verhalten, sein Drehvermögen, seine Doppelbrechung, sein Reflexionsvermögen für Licht unter einem fest vorgegebenen Winkel und dergleichen in Betracht.The method according to the invention can be applied to any material that has an optical parameter which can be modified with the help of any excitation. Such excitation can, for example, electrical, magnetic, thermal or electronic in nature. The material itself can be a be an amorphous body or a solid or liquid crystal. As an optical parameter to be changed such material is its opacity, its refractive index, its transparena, its absorption capacity Diffusion behavior, sexual flexibility, its convergence »behavior, its ability to rotate, its birefringence, its reflectivity for light under a fixed predetermined Angles and the like into consideration.

Gegenstand der Erfindung sind weiter Vorrichtungen, die der Durchführung des|oben definierten Verfahrens dienen können. In ganz allgemeiner Weise enthält eine solche Vorrichtung eine Mehrzahl von Erregungspunkten in einem Material, das eine durch eine Erregung steuerbare optische Kenngröße K besitzt, die bei einer Err.egungsstufe der Größe G eine temporäre Reaktion K (G, t) zeigt, eine Erregungseinrichtung und eine diese Erregungseinrichtung mit jedem der Erregungspunkte verbindende Adressiereinrichtung, und sie ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Erregungseinrichtung Erregerstufen für die Abgabe einer Erregung mit der regelbaren Amplitude G während einer regelbaren Zeitdauer t enthält, wobei K (G , t ) den gewünschten Wert für die Kenngröße K am jeweiligen Erregungspunkt bezeichnet.The invention also relates to devices which are used to carry out the method defined above can. In a very general way, such a device contains a plurality of excitation points in one Material that has an optical parameter K that can be controlled by an excitation, which at an excitation level of Quantity G shows a temporary response K (G, t), an excitation device and this excitation device addressing device connecting to each of the excitation points, and is characterized according to the invention by that the excitation device exciter stages for the delivery of excitation with the controllable amplitude G contains during a controllable period of time t, where K (G, t) is the desired value for the parameter K am designated respective excitation point.

Allein zur weiteren Erläuterung der Erfindung und ohne jegliche Beschränkung von deren Umfang auf die beschriebenenMerely for the further explanation of the invention and without any restriction of its scope to those described

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Sonderfälle sollen im folgenden drei Ausführungsbeispiele für solche Vorrichtungen näher behandelt werden. Das erste dieser Beispiele bezieht sich auf ein festes Material, dessen Lichtabsorption von seiner Temperatur abhängt, das zweite Beispiel betrifft eine nachgiebige Membran, deren Reflexionsvermögen für Licht unter einem fest vorgegebenen Winkel von ihrer Verformung unter der Einwirkung einer Kraft insbesondere elektrostatischen Ursprungs bestimmt wird, und das dritte Beispiel behandelt Anzeigeeinrichtungen, die mit Flüssigkristallen arbeiten. Anhand der ausführlichen Darstellung dieser drei Beispiele werden die Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens besser verständlich werden.In the following three exemplary embodiments are intended to be special cases for such devices are dealt with in more detail. The first of these examples relates to a solid one Material whose light absorption depends on its temperature, the second example concerns a compliant one Membrane whose reflectivity for light under one fixed predetermined angle of their deformation under the action of a force in particular electrostatic Origin is determined, and the third example deals with display devices using liquid crystals work. The detailed description of these three examples illustrates the features and advantages of the Method according to the invention can be better understood.

In der nachstehenden Beschreibung wird auf die Zeichnung Bezug genommen; in dieser zeigen:In the following description, reference is made to the drawing; in this show:

Fig. la ein Diagramm zur Veranschaulichung der temporären Reaktion einer optischen Kenngröße K auf Erregungsstufen der Größe G₀ und G'_QjLa is a diagram to illustrate the temporary reaction of an optical parameter K to excitation levels of the size G ₀ and G ' _Q j

Fig. Ib eine graphische Darstellung der in Fig. la vorausgesetzten Erregungsetufen der Größe G₀ und G' jIb shows a graphic representation of the excitation stages of magnitude G ₀ and G 'j assumed in FIG

Fig. Ic ein Diagramm zur Veranschaulichung der Steuerung der optischen Kenngröße K auf den Wert K_Q durch einen Erregerimpuls mit einer Zeitdauer t und einer Größe G_Q;1c shows a diagram to illustrate the control of the optical parameter K to the value K _Q by means of an excitation pulse with a duration t and a variable G _Q ;

Fig. Id eine graphische Darstellung des in seiner Wirkung auf die optische Kenngröße K in Fig.Ic festgehaltenen Erregerimpulses mit der Dauer t und der Größe GjFig. Id is a graphic representation of the in his Effect on the optical parameter K in Fig.Ic recorded excitation pulse with the duration t and the size Gj

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Pig. 2 ein Bauelement, bei dem die durch das erfindungsgemäße Verfahren steuerbarePig. 2 a component in which the controllable by the method according to the invention

eines Materialsof a material

optische Kenngröße ^sein Absorptionsvermögen für Lioht und die zur Steuerung dieser Kenngröße eingesetzte Erregung seine durch den Joule-Effekt bewirkte Erwärmung sind;optical parameter ^ its absorption capacity for Lioht and the excitation used to control this parameter was caused by the Joule effect Are warming;

Fig. 3 ein Schema für den Aufbau einer Matrix aus einer Vielzahl von Erregungspunkten in Form von Bauelementen der in Fig. 2 veranschaulichten Art zur Erläuterung des Steuerverfahrens für die Ansteuerung eines dieser Punkte ohne Erregung seiner Nachbarpunktej3 shows a diagram for the construction of a matrix from a plurality of excitation points in the form of components of the type illustrated in FIG. 2 to explain the Control method for the activation one of these points without excitation of its neighboring points j

Fig. 4 ein Bauelement, bei dem die durch das erfindungsgemäße Verfahren steuerbare optische Kenngröße durch die Diffusion des Lichtes an einer deformierbaren Membran und die zugehörige Erregung durch eine elektrostatische Kraft realisiert sind;4 shows a component in which the controllable by the method according to the invention optical parameter due to the diffusion of light on a deformable membrane and the associated excitation is realized by an electrostatic force;

Fig. 5 ein Anwendungsbeispiel für eine Vorrichtung " mit einer Mehrzahl von Elementen, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist, zur Projektion eines Bildes auf einen großen Anzeigeschirmj Fig. 5 shows an application example for a device " with a plurality of elements, as shown in Fig. 3, for projection an image on a large display screen j

Fig. 6 eine mit Elektroden in Form gekreuzter Bänder ausgestattete Flüssigkristallzelle in auseinander genommener und perspektivischer Darstellung;6 shows a liquid crystal cell equipped with electrodes in the form of crossed bands in FIG disassembled and perspective view;

Fig. 7 eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung des Einschwingverhaltens des Brechungs·7 shows a graphic representation to illustrate the transient response of the refraction.

index eine^s Flüssigkristalle unter derindex a ^ s liquid crystals under the

Einwirkung eines impulsartig angelegten elektrischen Feldes;Exposure to a pulsed electrical field;

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Pig. 8a und 8b zwei Möglichkeiten für diePig. 8a and 8b two options for that

Erregung eines Punktes in einer Zelle mit in Form einander kreuzender Bänder ausgebildeten Elektroden;Excitation of a point in a cell with ligaments crossing one another formed electrodes;

Pig. 9 ein Grijndschema für den Aufbau einerPig. 9 a basic scheme for the construction of a

Anzeigevorrichtung auf Flüssigkristallbasis undLiquid crystal based display device and

Fig. 10 ein entsprechendes Schema für ein weiteres Beispiel einer solchen Anzeigeeinrichtung auf Flüssigkristallbasis vom analogen Typ.10 shows a corresponding diagram for a further example of such a display device analog type liquid crystal based.

Bei den bekannten Anzeigeeinrichtungen werden schwache Erregungen angelegt, und anschließend wird gewartet, bis die zu beeinflussende optische Kenngröße K ihren Grenzwert erreicht hat. Stattdessen wird erfindungsgemäß * eine höhere Erregung während einer begrenzten Zeit angelegt und die temporäre Reaktion der zu beeinflussenden optischen Kenngröße K auf eine bestimmte Erregungsstufe berücksichtigt, wie dies in Fig. la bis Id angedeutet ist. Dabei ist in Fig. la die temporäre Reaktion K (G , t) der Kenngröße K des verwendeten Materials auf eine Erregungsstufe der Größe G wiedergegeben, wie sie in Fig. Ib dargestellt ist. Außerdem enthält Fig.la eine Darstellung der Reaktion K (G' , t ) der Kenngröße K auf eine Erregungsstufe der Größe G¹ , wie sie ebenfalls in Fig. Ib dargestellt ist, wobei für die beiden Größen G₀ und G'_Q die Beziehung gilt G'_O<G_O.In the known display devices, weak excitations are applied, and there is then a wait until the optical parameter K to be influenced has reached its limit value. Instead, according to the invention, a higher excitation is applied for a limited time and the temporary reaction of the optical parameter K to be influenced to a certain excitation level is taken into account, as is indicated in FIGS. The temporary reaction K (G, t) of the parameter K of the material used to an excitation level of size G is shown in FIG. 1 a, as shown in FIG. 1b. In addition, Fig.la contains a representation of the reaction K (G ', t) of the parameter K to an excitation level of the size G ¹ , as it is also shown in Fig. Ib, the relationship _{for the two sizes G 0} and G' _Q we have G ' _O <G _O.

Erfindungsgemäß wird daher diese temporäre Reaktion ausgenutzt und das Wertepaar G und t in der Weise eingestellt, daß K (G , t ) gleich dem gewünschten Wert K_Q wird,According to the invention, this temporary reaction is therefore used and the value pair G and t is set in such a way that K (G, t) becomes _{equal to the desired value K Q,}

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wie dies in Pig. lc und ld dargestellt ist. In den Darstellungen in Fig. lc und ld hat die optische Kenngröße K im Zeitpunkt t = 0 den Wert K (0, 0), der dem Ausgangspunkt D entspricht, während am Ende einer Zeitperiode t mit einer Erregung der Größe G_Q die. Kenngröße K den Wert K_Q annimmt, der dem Endpunkt A entspricht. N_acn Verstreichen der Zeitdauer t nimmt die Kenngröße K wieder ihren ursprünglichen Wert K (0,0) an, wobei die zugehörige Relaxationszeit je nach dem gegebenen Fall mehr oder weniger lang ist, wobei von Vorrichtungen mit sequentieller Steuerung Gebrauch gemacht werden kann, wie dies im folgenden noch gezeigt werden wird.like this in Pig. lc and ld is shown. In the representations in Fig. Lc and ld, the optical parameter K at time t = 0 has the value K (0, 0), which corresponds to the starting point D, while at the end of a time period t with an excitation of the size G _Q die. Parameter K assumes the value K _Q , which corresponds to the end point A. _After the time t has elapsed, the parameter K again assumes its original value K (0,0), the associated relaxation time being more or less long depending on the given case, it being possible to make use of devices with sequential control, such as this will be shown below.

In Fig. 2 ist ein einzelnes Bauelement schematisch dargestellt, bei dem die zu steuernde optische Kenngröße die Lichtabsorption und die zugehörige Erregung eine Aufheizung ist. Das dargestellte Bauelement enthält eine Materialschicht 4, die auf einem transparenten und insbesondere aus Quarz bestehenden Träger 5 aufgebracht ist. Diese Materialschicht 4 kann beispielsweise aus Cadmiumsulfid CdS in kristalliner Form bestehen. Auf die freie Oberfläche der Materialschicht 4 ist eine transparente Elektrode 6 aufgebracht, die an Metallkontakten und 10 anliegt, die über in der Zeichnung nicht weiter dargestellte Verbindungen während einer vorgegebenen Zeitdauer an eine elektrische Spannung angeschaltet werden können. Die in Fig. 2 dargestellte Struktur wird durch eine Lichtquelle 12 vervollständigt, die ein LichtbUndel aussendet, das auf die Materialschicht 4 auftrifft, wo es teilweise absorbiert wird.In Fig. 2, a single component is shown schematically in which the optical parameter to be controlled the absorption of light and the associated excitation is heating. The component shown contains a material layer 4, which is applied to a transparent carrier 5 made in particular of quartz is. This material layer 4 can for example consist of cadmium sulfide CdS in crystalline form. On the A transparent electrode 6 is applied to the free surface of the material layer 4 and is attached to metal contacts and 10 is applied, via connections not shown further in the drawing for a predetermined period of time can be connected to an electrical voltage. The structure shown in Fig. 2 is through a light source 12 completes a light bundle emits that impinges on the material layer 4, where it is partially absorbed.

Bestimmte Kristalle wie insbesondere Kristalle aus Cadmiumsulfid weisen bekanntlich ein Absorptionsband auf,Certain crystals, such as in particular crystals made of cadmium sulfide, are known to have an absorption band,

A 0 9 $ 1 1 / 1 0 9 2A 0 9 $ 1 1/1 0 9 2

dessen Vorderkante auf thermischem Wege verschoben werden kann. So 1st beispielsweise ein Cadmiumsulfidkristall mit einer Dicke von 15 Mikron bei einer Temperatur von O⁰C für eine Strahlung mit einer Wellenlänge von 5145 i? Einheiten, wie sie beispielsweise von einem Laser mit ionisiertem Argon abgegeben wird, vollkommen durchlässig, während er die gleiche Strahlung bei einer Temperatur von 70⁰C vollkommen absorbiert. Bei dem in EIg, 2 dargestellten Bauelement wird die Erwärmung der Materialschicht 4 dadurch hervorgerufen,daß über die Metallkontakte 8 und 10 und die Elektrode 6 ein elektrischer Strom hindurchgeschickt wird.whose leading edge can be shifted thermally. For example, is a cadmium sulfide crystal with a thickness of 15 microns at a temperature of ⁰ ° C. for radiation with a wavelength of 5145 i? Units as, for example, emitted from a laser with ionized argon, perfectly transparent, while absorbing the same radiation at a temperature of 70 ⁰ C completely. In the component shown in EIg, 2, the heating of the material layer 4 is caused by the fact that an electric current is sent through the metal contacts 8 and 10 and the electrode 6.

In Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Materialschicht 4 zur Steuerung ihres Absorptionsvermögens auf einen vorgegebenen Wert einer thermischen Erregung von solcher Größe und Dauer ausgesetzt, daß sich unter Berücksichtigung der als bekannt angenommenen temporären Reaktion dieses Materials am Ende der vorgegebenen Zeitdauer die gewünschte Absorption einstellt. Diese Absorption kann im übrigen beliebig sein und in der Theorie zwischen 0 und 1 liegen. Auf diese Weise erhält i%n hinter dem Bauelement eine Lichtintensität, deren Größe eine analoge und kontinuierlich einstellbare Funktion der thermischen Erregung des Bauelements.ist.In carrying out the method according to the invention the material layer 4 is used to control its absorption capacity to a predetermined value of a thermal Exposure to excitation of such magnitude and duration as to be assumed to be known temporary reaction of this material sets the desired absorption at the end of the specified period of time. Incidentally, this absorption can be arbitrary and can be between 0 and 1 in theory. In this way i% n receives a light intensity behind the component, whose size is an analog and continuously adjustable function of the thermal excitation of the component.

Wie bereits oben erwähnt, eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren besonders zur raschen Sensibilisierung der einzelnen Punkte einer Vorrichtung, die eine Vielzahl solcher Punkte enthält. Ein Beispiel für eine solche Vorrichtung ist in Fig. 3 veranschaulicht. Die dargestellte Vorrichtung enthält ein erstes System von hori-As already mentioned above, the method according to the invention is particularly suitable for rapid sensitization of the individual points of a device which contains a large number of such points. An example of one such a device is illustrated in FIG. The one shown Device contains a first system of horizontal

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zontalen Verbindungen 20 und ein zweites System von , vertikalen Verbindungen 22, die gemeinsam eine Sensibilisierung der durch Quadrate an den Schnittpunkten dieser Verbindungsleitungen dargestellten Elemente ermöglichen. Zur Sensibilisierung eines Punktes mit den Koordinaten i und j kann man an die horizontale Verbindung 2Oj eine Spannung +V, und an die vertikale Verbindung 22. eine Spannung -Vp anlegen. Auf diese Weise herrscht an dem zu sensibilisierenden Punkt 24 eine elektrische Leistung, die eine Punktion der Spannungen V₁ und Vp ist. Die Anlage der Spannungen V, und -Vp läßt aber auch in den dem Punkt 24 benachbarten Bauelementen einen Strom fließen, wobei dieser Strom eine mehr oder weniger komplexe Bahn durchläuft, wie eine solche in Fig.3 mit gestrichelten Linien angedeutet ist. Die Nachbarelemente zum Punkte 24 werden daher ebenfalls teilweise erregt.zontal connections 20 and a second system of vertical connections 22 which together make it possible to sensitize the elements represented by squares at the intersections of these connection lines. To sensitize a point with the coordinates i and j, a voltage + V can be applied to the horizontal connection 20j and a voltage -Vp to the vertical connection 22. In this way, there is an electrical power at the point 24 to be sensitized, which is a puncture of the voltages V ₁ and Vp. The application of the voltages V, and -Vp also allows a current to flow in the components adjacent to the point 24, this current running through a more or less complex path, as is indicated in FIG. 3 with dashed lines. The neighboring elements to point 24 are therefore also partially excited.

Erfindungsgemaß werden nun die Steuerspannungen und eine Zeitdauer t so gewählt, daß die thermische Erregung am zu sensibilisierenden Punkte 24, die an den Nachbarpunkten schwächere parasitäre Erregungen hervorruft, zwar groß genug ist, daß am Ende der Zeitdauer t die angestrebte Erscheinung einer Verschiebung des Absorptionsbandes an dem zu beeinflussenden Punkt 24 erreicht ist, daß aber an den benachbarten Punkten, die einer schwächeren Aufheizung unterliegen, eine Absorption auftritt, die sich weniger stark von der vor der Aufheizung zu beobachtenden Absorption unterscheidet.According to the invention, the control voltages and a time period t is chosen so that the thermal excitation at the point 24 to be sensitized, which causes weaker parasitic excitations at the neighboring points, although it is large enough that at the end of the period t the desired phenomenon of a shift in the absorption band at the point 24 to be influenced is reached, but that at the neighboring points, which are subject to a weaker heating, an absorption occurs that differs less strongly from the absorption observed before heating.

Um für den allgemeinen Fall die Lage der Kurve K (G^f _Q, t ) relativ zur Kurve K (G , t ) zu sehen und um festzustellen, daß sich dieses Ergebnis erhalten läßt, kann man sich wieder auf die Darstellungen in Fig. la und Ib beziehen.In order to see the position of the curve K (G ^f _Q , t) relative to the curve K (G, t) for the general case and to determine that this result can be obtained, one can refer again to the representations in FIG and Ib refer.

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In dieser Weise kann man unter Einwirkung auf die Kinetik der Erregung an den zu sensibilisierenden Punkt gegebenenfalls eine erhebliche Spannung anlegen, um die Steuergeschwindigkeit zu vergrößern.In this way one can, by influencing the kinetics of the excitation, reach the point to be sensitized possibly apply considerable voltage to increase the control speed.

Außerdem war es bei den bisher bekannten Vorrichtungen dieser Art erforderlich, Dioden vorzusehen, um die parasitären Ströme abzublocken. Die Vorrichtung von Fig. 3 ist daher im Vergleich zu den bekannten analogen Vorrichtungen stark vereinfacht und leistungsfähiger.In addition, it was necessary in the previously known devices of this type to provide diodes to the to block parasitic currents. The device of Fig. 3 is therefore analogous in comparison with the known ones Devices greatly simplified and more powerful.

In Fig.4 ist ein weiteres Beispiel für die Steuerung einer optischen Kenngröße eines Materials dargestellt, wobei in diesem Falle diese optische Kenngröße durch die Intensität des an einer deformierbaren Membran reflektierten Lichtes gegeben ist und die zugehörige Erregung durch eine elektrostatische Kraft geschaffen wird. Das in Fig. 4 dargestellte Bauelement enthält im wesentlichen eine nachgiebige Membran 30, die beispielsweise aus Nickel von geringer Dicke (einige Mikron) bestehen kann. Zwischen dieser Membran 30 und einem isolierenden Träger 34 ist eine aus dicken Abstandsstücken bestehende Isolierstruktur vorgesehen, und in den Träger sind leitende Kontaktstücke J>6 eingesetzt, die mit einer Adressiereinrichtung verbunden sind, die insbesondere eine über Anschlußleitungen X und Y gesteuerte integrierte Schaltung 38 enthält.4 shows another example for the control of an optical parameter of a material, in this case this optical parameter is given by the intensity of the light reflected on a deformable membrane and the associated excitation is created by an electrostatic force. The component shown in Fig. 4 essentially comprises a flexible membrane 30, which may for example consist of nickel of a small thickness (a few microns). An insulating structure consisting of thick spacers is provided between this membrane 30 and an insulating carrier 34, and conductive contact pieces J> 6 are inserted into the carrier, which are connected to an addressing device, which in particular contains an integrated circuit 38 controlled via connecting lines X and Y .

Wird einem der Kontaktstücke 36 über die Adressiereinrichtung eine elektrische Ladung zugeführt, so lassen die dabei entstehenden elektrostatischen Kräfte eine Verformung der Membran 30 an der diesem Kontaktstück J>6 gegegenüberliegenden Stelle entstehen, wie dies in Fig.4 für das rechte Kontaktstück 36 dargestellt ist. Bei einer Ausführungsvariante für die in Fig. 4 dargestellte Kon-If an electrical charge is supplied to one of the contact pieces 36 via the addressing device, the resulting electrostatic forces cause a deformation of the membrane 30 at the point opposite this contact piece J> 6 , as shown in FIG. 4 for the right contact piece 36. In an embodiment variant for the configuration shown in FIG.

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struktion können die für die Erzeugung der auf die Membran 30 einwirkenden elektrostatischen Kräfte erforderlichen Ladungen auch über einen Elektronenstrahl aufgebracht werden, wobei es dann der Kontaktstücke und der damit verbundenen integrierten Schaltung 38 nicht bedarf.The structure required for generating the electrostatic forces acting on the membrane 30 can be achieved Charges can also be applied via an electron beam, in which case it is then the contact pieces and the associated integrated circuit 38 does not requirement.

Ein auf die Membran 30 gerichteter Lichtstrahl 40 wird an deren deformierten Bereichen gestreut. Hinsichtlich der fürjeine solche Vorrichtung bisher üblichen Art der Steuerung kann auf einen Aufsatz verwiesen werden, der im März 1973 unter dem Titel " A membrane page composer" in der RCA Review veröffentlicht worden ist.A light beam 40 directed onto the membrane 30 is scattered on their deformed areas. With regard to the usual for each such device Type of control can be referred to an article published in March 1973 under the title "A membrane page composer" published in the RCA Review.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das in Fig. 4 dargestellte Bauelement dadurch gesteuert, daß an die passenden Kontaktstücke 36 eine elektrische Spannung angelegt wird, deren Amplitude und Dauer die temporäre Reaktion in der Reflexion des Lichtes durch die Membran berücksichtigt, wenn sich diese unter der Einwirkung einer elektrostatischen Kraft verformt.According to the method according to the invention, the in Fig. 4 controlled component shown in that the matching contact pieces 36, an electrical voltage is applied, the amplitude and duration of which is the temporary reaction in the reflection of the light through the membrane taken into account if it deforms under the action of an electrostatic force.

Für den Bau einer eine Vielzahl solcher Erregungspunkte aufweisenden Anzeigevorrichtung kann in der oben beschriebenen Weise vorgegangen werden, indem an den zu sensibilisiarenden Erregungspunkt eine elektrostatische Kraft von solcher Größe angelegt wird, daß die gegebenenfalls auf benachbarte Punkte ausgeübten parasitären Kräfte nicht ausreichen, um eine merkliche Deformation der Membran 30 an diesen Erregungspunkten hervorzurufen.For the construction of a plurality of such excitation points having display device can be described in the above This can be done by applying an electrostatic to the excitation point to be sensitized Force of such magnitude is applied that the parasitic forces possibly exerted on neighboring points not sufficient to cause a noticeable deformation of the membrane 30 at these excitation points.

In Fig. 5 ist ein Projektionssystem dargestellt, das eine Vorrichtung 50 enthält, die aus einer Mehrzahl vonIn Fig. 5, a projection system is shown, which includes a device 50, which consists of a plurality of

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Erregungspunkten besteht, wie sie in Fig. 4 veranschaulicht sind. Weiterhin enthält das dargestellte Projektionssystem eine Lichtquelle 52, einen unter 45° geneigten Spiegel 54 und eine Linse 56, die aus einem ihr zugeführten divergenten LichtbUn4el 58 ein paralleles Lichtbündel 60 macht und deren Kenngrößen so gewählt sind, daß sie die Oberfläche der Vorrichtung 50 auf einen Projektionsschirm 62 von großen Abmessungen abbildet. Der Spiegel 54 dient zum einen als Umlenkspiegel für die Umlenkung des von der Lichtquelle 52 ausgehenden Lichtes zur Vorrichtung 50 und zum anderen als räumliches Filter, das reflektiertes oder schwach fokussiertes Licht zurückhält.There is excitation points as illustrated in FIG. 4. Also includes the shown Projection system a light source 52, a mirror 54 inclined at 45 ° and a lens 56, which from a divergent light beam 58 fed to it makes parallel light beam 60 and the parameters are chosen so that they the surface of the device 50 on a projection screen 62 of large dimensions. The mirror 54 serves on the one hand as a deflecting mirror for deflecting the light emanating from the light source 52 to the device 50 and on the other hand as a spatial filter that holds back reflected or weakly focused light.

Bei einer stark vereinfachten AusfUhrungsvariante für die in Fig.5 dargestellte Konstruktion beleuchtet ein Lichtbündel 64 die Vorrichtung 50 unter schrägem Einfallswinkel, und nur das erheblich von der Spiegelreflexion 66 abweichende Licht wird durch die Linse gesammelt, um die Oberfläche der Vorrichtung 50 auf dem Projektionsschirm 62 abzubilden.With a greatly simplified version for the construction shown in Figure 5, a light beam 64 illuminates the device 50 at an oblique angle of incidence, and only the light which differs significantly from the specular reflection 66 is passed through the lens collected to image the surface of the device 50 on the projection screen 62.

Als nächstes soll eine andere Gruppe von Vorrichtungen näher beschrieben werden, die ebenfalls von dem erfindungsgemäßen Verfahren Gebrauch machen, sich jedoch auf FlUssigkristallzellen beziehen, die durch elektrische Felder erregt werden.Next, another group of devices will be described in more detail, which also differ from the one according to the invention Make use of the method but refer to liquid crystal cells operated by electric fields get excited.

Die Einwirkung eines elektrischen Feldes auf einen Flüssigkristall kann unter anderem je nach den Betriebsbedingungen zwei verschiedene Effekte hervorrufen:The action of an electric field on a liquid crystal can, among other things, depend on the operating conditions produce two different effects:

1. Das elektrische Feld ermöglicht die Injektion von Ionen in das Innere des FlUssigkristalls; diese Ionen1. The electric field enables ions to be injected into the interior of the liquid crystal; these ions

4098 11/10924098 11/1092

durchschneiden beim Übergang von einer Elektrode zur anderen die Flüssigkeit und versetzen sie in eine zellulare Turbulenzbewegung, die eine Möglichkeit zur Lichtstreuung mit sich bringt; dieser Effekt wird in der angelsächsischen Literatur mit "Dynamic Scattering Mode" bezeichnet. Die dadurch hervorgerufene Lichtstreuung bringt bei Lichtdurchgang eine Opazität der Flüssigkristallschicht mit sich. In diesem Bereich muß die anliegende elektrische Spannung entweder Gleichspannung oder eine niederfrequente Wechselspannung mit einer Frequenz von weniger als 100 Hz sein. Die Einschwingreaktion des Flüssigkristalle bei Anlage einer Erregungsstufe in Form eines elektrischen Feldes E zeigt eine Anstiegszeit, die wie l/E oder l/E variiert, und nach Aufhören der Erregung eine Abfallzeit, die eine Funktion der Viskosität des Flüssigkristalls ist.cut through the liquid when passing from one electrode to the other and transfer it into one cellular turbulence movement that brings with it an opportunity for light scattering; this effect is used in the Anglo-Saxon literature called "Dynamic Scattering Mode". The resulting scattering of light brings about an opacity of the liquid crystal layer when light passes through. In this area the adjacent electrical voltage either direct voltage or a low frequency alternating voltage with a Frequency less than 100 Hz. The transient response of the liquid crystal when an excitation level is applied in the form of an electric field E shows a rise time, which varies like l / E or l / E, and after the excitation has ceased a fall time which is a function is the viscosity of the liquid crystal.

2. Gemäß einer anderen Erscheinung führt ein an einen2. According to another apparition, one leads to one

stall
Flüssigkeitskri angelegtes elektrisches Feld zu einer kollektiven Orientierung seiner Moleküle unter Einwirkung auf deren Dipolmoment. Zur Bewahrung dieses geordneten Zustandes darf «s im Flüssigkristall keine Störung und insbesondere keinen Durchgang von Ionen gebenj auch muß in diesem Falle die steuernde elektrische Spannung entweder eine Wechselspannung mit einer Frequenz sein, die erheblich höher liegt als die Frequenz für die Relaxation der Ladungen im Flüssigkristall, also einen Wert von 100 Hz erheblich übersteigt, oder sie muß Variationen erfahren, deren Form beliebig ist, wenn nur ihr Mittelwert gleich Null wird. Betrachtet man nun einen Flüssigkristall, der ein zur großen Achse seiner Moleküle senkrechtes Dipolmoment besitzt^ so zeigt sich ohne die Anlage eines äußeren elektrischen Feldes eine anfänglichebarn
An electric field applied in a liquid-critical manner for a collective orientation of its molecules under the influence of their dipole moment. To maintain this ordered state there must be no disturbance in the liquid crystal and in particular no passage of ions; in this case the controlling electrical voltage must either be an alternating voltage with a frequency which is considerably higher than the frequency for the relaxation of the charges in the liquid crystal , i.e. significantly exceeds a value of 100 Hz, or it must experience variations, the shape of which is arbitrary, if only its mean value is equal to zero. If one now looks at a liquid crystal which has a dipole moment perpendicular to the major axis of its molecules, then without the application of an external electric field an initial one appears

4 0 9 8 11/10 9 24 0 9 8 11/10 9 2

Ausrichtung der KristallmolekUle normal zu den Wänden der den Flüssigkristall aufnehmenden Zelle. Das elektrische Feld sucht die Dipolmomente in seiner Richtung auszurichten und die Moleküle an die Zellwände anzulegen; daher besteht die Möglichkeit, durch die Einwirkung des elektrischen Feldes die optische Achse des Kristalls um 90 zu drehen, wodurch sich eine Änderung auch im Brechungsindex des FlUssigkristalls ergibt. Die Einschwingreaktion für diese Änderung des Brechungsindex nach Anlage einer Wechselspannungsstufe zeigt eine Anstiegszeit, die dem Quadrat des elektrischen Feldes umgekehrt proportional ist. Die Abfallzeit für die Rückkehr des Brechungsindex auf seinen ursprünglichen Wert nach Aufhören der elektrischen Erregung ist proportional dem Quadrat der Dicke der Flüssigkristallschicht. Orientation of the crystal molecules normal to the walls the cell containing the liquid crystal. The electric field seeks the dipole moments in its direction align and apply the molecules to the cell walls; therefore there is a possibility by acting of the electric field to rotate the optical axis of the crystal by 90, causing a change also results in the refractive index of the liquid crystal. The transient response for this change in the index of refraction After applying an AC voltage stage shows a rise time equal to the square of the electrical Field is inversely proportional. The fall time for the refractive index to return to its original one The value after the electrical excitation ceases is proportional to the square of the thickness of the liquid crystal layer.

Für diese beiden Effekte zeigen die Kurven für die Opazität des Plüssigkristalls als Punktion der angelegten elektrischen Spannung (Streuungseffekt) oder für die Änderung des Brechungsindex des FlUssigkristalls als Funktion der daran anliegenden effektiven Spannung (Orientierungseffekt) eine sehr ähnliche Form, wobei in beiden Fällen der zu beobachtende Effekt erst dann auftritt, wenn die angelegte Spannung größer ist als eine bestimmte Schwellenspannung. Will man einen Wert für die Opazität oder den Brechungsindex erhalten, der zwischen den Minimal- und Maximalwerten liegt, so braucht man lediglich eine Spannung anzulegen, die ein wenig größer ist als die Schwellenspannung. Für solche Spannungen wird dann die Anstiegszeit für die optische Kenngröße, die gesteuert werden soll, ziemlich lang, beispielsweise einige 20 Millisekunden, was bestimmte Anwendungsfälle ausschließt, die eine rasche Steuerung der optischen Kenngröße verlangen.For these two effects, the curves show the opacity of the plüssig crystal as a puncture of the applied electrical voltage (scattering effect) or for changing the refractive index of the liquid crystal as Function of the effective tension applied to it (orientation effect) has a very similar shape, with in In both cases, the observed effect only occurs when the applied voltage is greater than one certain threshold voltage. If you want to get a value for the opacity or the refractive index that is between is the minimum and maximum values, you only need to apply a voltage that is a little higher than the threshold voltage. For such voltages, the rise time for the optical parameter is then controlled should, quite long, for example a few 20 milliseconds, which excludes certain use cases, which require rapid control of the optical parameter.

40981 1/109240981 1/1092

Man kann eine solche Geschwindigkeit gegebenenfalls erreichen, wenn man sich auf die Erzielung des Maximalwertes beispielsweise für die Opazität beschränkt, indem man eine die Schwellenspannung sehr stark überschreitende Spannung anlegt. Diese Arbeitsweise ermöglicht es jedoch nicht, mit optimaler Ansprechzeit die ausgewählte optische Kenngröße auf einen zwischen dem Minimalwert und dem Maximalwert liegenden Wert zu bringen. Sie ist außerdem auf Zellen mit Flüssigkristallen, deren Elektrodensysteme zur Bauart mit gekreuzten Bändern gehören, selbst dann nicht anwendbar, wenn diese auf zwei verschiedenen Niveaus (Minimum und Maximum)einer optischen Kenngröße arbeiten; man kann nämlich zeigen, daß in statischem oder quasi statischem Zustand die an einem zu sensibilisierenden Punkt angelegte Spannung das Dreifache der Schwellenspannung nicht überschreiten darf, wenn eine Sensibilisierung auch benachbarter Punkte ausgeschlossen werden soll.Such a speed can possibly be achieved if one focuses on achieving the maximum value limited for the opacity, for example, in that a voltage which greatly exceeds the threshold voltage Voltage is applied. However, this mode of operation does not make it possible to select the selected one with an optimal response time to bring the optical parameter to a value lying between the minimum value and the maximum value. she is also on cells with liquid crystals whose electrode systems are of the type with crossed ribbons, not applicable even if this is at two different levels (minimum and maximum) of an optical Working parameter; namely, one can show that in a static or quasi-static state the on one The voltage applied to the point to be sensitized must not exceed three times the threshold voltage, if sensitization to neighboring points should also be excluded.

In Fig. 6 ist eine solche Zelle mit einer Flüssigkristallschicht in auseinandergenommenem Zustand und perspektivisch dargestellt. Die dargestellte Zelle besitzt zwei transparente Wände 110 und 112, die zu beiden Seiten eines dicken Abstandsringes 114 aus isolierendem Material angeordnet sind, der einen Hohlraum lib definiert, der bei montierter Zelle von der Flüssigkristallschicht erfüllt wird. Auf den einander zugewandten Oberflächen der Wände und 112 sind zwei Elektrodensysteme aufgebracht, die jeweils aus einer Serie von"zueinander, parallelen j leitenden und semitransparenten Bändern bestehen, die für das eine Elektrodensystem mit x. und für das andere Elektrodensystem mit y. bezeichnet sind. Die nutzbare Oberfläche derIn Fig. 6, such a cell with a liquid crystal layer is in a disassembled state and in perspective shown. The cell shown has two transparent walls 110 and 112, one on either side thick spacer ring 114 of insulating material are arranged, which defines a cavity lib, which at mounted cell is fulfilled by the liquid crystal layer. On the facing surfaces of the walls and 112, two electrode systems are applied, each of which consists of a series of "mutually parallel j conductive and semitransparent tapes exist for the one electrode system with x. and for the other electrode system with y. are designated. The usable surface of the

11/10 9?11/10 9?

23Λ337323-3373

Plüssigkristallschicht wird auf diese Weise in eine Mehrzahl von "Punkten" zerlegt, die jeweils den Überdeckungsbereichen der beiden Elektrodensysteme entsprechen, wobei jeder einzelne solche Punkt durch die Überschneidung zweier Bänder x. und y. definiert ist. Die Sensibilisierung eines solchen Punktes bzw. die Steuerung einer optischen Kenngröße des Flüssigkristalls in der diesem Punkt entsprechenden Zone vollzieht sich dann in der Weise, daß an die entsprechenden Elektroden elektrische Spannungen angelegt werden, die an dem entsprechenden Erregungspunkt im Inneren des Flüssigkristalle ein elektrisches Feld auftreten lassen. Auf diese Weise kann man ein Bild erzeugen, indem man es punktweise definiert. Ein solches Bild kann im übrigen durch Sensibilisierung der verschiedenen Punkte nacheinander gewonnen werden, dazu ist es lediglich erforderlich, daß die Erscheinung, mit der man für die Bilderzeugung arbeitet, eine hinreichend große Abklingzeit aufweist, daß die einem sensibilisierten Punkt zugeführte Information während des Abtastzyklus für alle Punkte der Zelle erhalten bleibt.In this way, the positive crystal layer is broken down into a plurality of "points", each of which is the overlap area of the two electrode systems, each such point being represented by the Intersection of two bands x. and y. is defined. The sensitization of such a point or the control of an optical parameter of the liquid crystal in the zone corresponding to this point then takes place in such a way that to the corresponding Electrodes electrical voltages are applied, which at the corresponding excitation point in the Allow an electric field to appear inside the liquid crystal. In this way you can create an image by defining it point by point. Such an image can be made moreover by raising awareness of the various Points are won one after the other, all that is required is that the appearance with which one works for the image generation, has a sufficiently long decay time that one sensitized Information supplied to the point is retained for all points of the cell during the scanning cycle.

Für die nachstehende Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird beispielshalber der Fall angenommen, daß als zu steuernde optische Kenngröße der optische Brechungsindex η eines Flüssigkristalls gewählt ist, wobei als Beispiel für einen solchen Flüssigkristall ein Kristall aus Methoxybenzylidenbutylanilin oder abgekürzt MBBA gewählt ist, der zum nematischen Flüssigkristalltyp gehört.For the following explanation of the invention For example, the method is assumed that the optical parameter to be controlled is the optical refractive index η of a liquid crystal is chosen, as an example of such a liquid crystal a crystal of methoxybenzylidenebutylaniline or MBBA for short is selected, which is of the nematic liquid crystal type heard.

Die Moleküle des MBBA besitzen ein elektrisches Dipolmoment, das senkrecht zu ihrer großen Achse steht. Die Wände der den Flüssigkristall enthaltenden Zelle, also beispielsweise die Wände 110 und 112 der in Fig. 6 darge-The molecules of the MBBA have an electrical dipole moment that is perpendicular to their major axis. The walls of the cell containing the liquid crystal, for example the walls 110 and 112 of the cell shown in FIG.

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stellten Zelle sind so vorbehandelt, daß die Moleküle des Flüssigkristalls ohne die Anlage eines elektrischen Feldesjsenkrecht zu diesen Wänden stehen. Die Anlage eines elektrischen Feldes an den Flüssigkristall ändert die Orientierung der Dipolmomente und bringt die Moleküle zu paralleler Lage zu den auf den Wänden aufgebrachten Elektroden. Diese kollektive Orientierung der Kristallmoleküle führt zur Entstehung einer DoppelbrechungThe cells are pretreated in such a way that the molecules of the liquid crystal without the application of an electrical Stand perpendicular to these walls. The application of an electric field to the liquid crystal changes the orientation of the dipole moments and brings the molecules to a position parallel to those applied to the walls Electrodes. This collective orientation of the crystal molecules leads to the development of birefringence

A n. Für den als Beispiel gewählten Fall eines Flüssigkristalls aus MBBA liegt bei Anlage eines elektrischen Feldes von 200 kV/cm die Anstiegszeit für die Doppelbrechung in der Größenordnung von 50 Mikrosekunden, und die Abfallzeit erreicht bei einer Schichtdicke von 10 Mikron für den Flüssigkristall die Größenordnung von 50 Millisekunden. A n. For the case of a liquid crystal made of MBBA, chosen as an example, when an electric field of 200 kV / cm is applied, the rise time for the birefringence is of the order of 50 microseconds, and the fall time for a layer thickness of 10 microns for the liquid crystal is On the order of 50 milliseconds.

Die Einschwingreaktion für die Änderung des Brechungsindex Λ η ist in Fig. 7 veranschaulicht, wo die beiden Kurven η (E , t) und η (E' , t) eingezeichnet sind, die der Änderung des Brechungsindex als Funktion der Zeit für zwei Werte E und E¹ des effektiven elektrischen Feldes entsprechen, wobei für die beiden Werte E_Q und E' die Beziehung E* ^. E gilt. Für kleine Werte von Δ π läßt sich die Entwicklung des Brechungsindex analytisch durch die nachstehende Formel wiedergeben:The transient response for the change in the refractive index Λ η is illustrated in FIG. 7, where the two curves η (E, t) and η (E ', t) are drawn, which show the change in the refractive index as a function of time for two values E. and E ¹ correspond to the effective electric field, where for the two values E _Q and E 'the relationship E * ^. E holds. For small values of Δ π, the development of the refractive index can be reproduced analytically using the following formula:

Δ ή/ηΔ ή / η

^{exp (2exp (2}

wobei n_Q für den ordinären Brechungsindex des Flüssigkristalls, where n _{Q is} the ordinary refractive index of the liquid crystal,

n_e für den extra ordinären Brechungsindex des Flüssigkristalls undn _e for the extra ordinary refractive index of the liquid crystal and

für den mittleren quadratischen Winkelwert für die Ausrichtung der Moleküle infolge der thermischenfor the mean square angle value for the orientation of the molecules due to the thermal

409811/1092409811/1092

Rührwirkung stehen und zur Abkürzung gesetzt ist:Stirring action and is set as an abbreviation:

In^₁ den Viskositätskoeffizienten des Flüssigkristalls, tg die dielektrische Anisotropie des Flüssigkristalls,In ^ ₁ the viscosity coefficient of the liquid crystal, tg the dielectric anisotropy of the liquid crystal,

K,, eine Elastizitätskonstante des FlUssigkristalls,K ,, a constant of elasticity of the liquid crystal,

d die Dicke der Flüssigkristallschicht und E das angelegte elektrische Feld bezeichnen.d denotes the thickness of the liquid crystal layer and E denotes the applied electric field.

Für den größten Teil der Fälle ist das anliegende elek-For the majority of cases, the adjacent electrical

trische Feld groß genug, damit der Ausdruck K,, T /dtric field large enough for the expression K ,, T / d

. - ρ 22 . - ρ 22

gegenüber dem Ausdruck ε Ε /4 JT vernachlässigt werden kann, so daß sich die Gleichung für die Entwicklung der Abweichung des Brechungsindex A η im Verlaufe der Zeit im wesentlichen auf die Form bringen läßt:can be neglected compared to the expression ε Ε / 4 JT, so that the equation for the development of the deviation of the refractive index A η over time can essentially be reduced to the form:

Λ η = A H₀₀ exp ( 2 B ^tAV₁) (2)Λ η = AH ₀₀ exp (2 B ^ tAV ₁ ) (2)

wobei An den Wert der sich aus der thermischen Rührwirkung ergebenden Variation des Brechungsindex wiedergibt. where An is the value resulting from the thermal stirring effect resulting variation of the refractive index.

Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf Flüssigkristalle werden der oder die zu erregenden Punkte in der in Fig. 7 schematisch angedeuteten Weise während einer Zeitdauer t einem elektrischen Feld der Intensität E ausgesetzt; die Änderung des Brechungsindex für den Flüssigkristall erreicht dann an den erregten Punkten die Größe Δ η.. Die benachbarten Punkte, die nicht erregt werdenWhen the method according to the invention is applied to liquid crystals, the point or points to be excited are exposed to an electric field of intensity E for a period t in the manner indicated schematically in FIG. 7; the change in the refractive index for the liquid crystal then reaches the magnitude Δη at the excited points. The neighboring points which are not excited

A0981 1/1092A0981 1/1092

sollen, können durch die Konstruktion der Zelle während der gleichen Zeitdauer t einem elektrischen Feld der Intensität E* ausgesetzt werden, das an diesen Punkten eine Änderung des Brechungsindex von ^n₃ hervorruft. Erfindungsgemäß regelt man zum einen das Wertepaar E und t so, daß am Ende der Zeitdauer t der Brechungsindex η an dem zu sensibilisierenden Punkt den gewünschten Wert η ~ n(E , t ) angenommen hat, und zum anderen nötigenfalls die Amplituden E und E¹ , von denen bei Festlegung der Amplitude E die Amplitude E' durch die Konstruktion vorgegeben ist, so, daß die Änderung des Brechungsindex an den benachbarten Punkten gegenüber der am sensibilisierten Punkt selbst erhaltenen Änderung des Brechungsindex vernachlässigbar ist. Selbstverständlich ist bei Zusammensetzung der Zelle aus elektrisch voneinander unabhängigen Punkten diese zweite Regelung nicht erforderlich, da dann das Auftreten eines elektrischen Feldes E an einem Punkt nicht Anlaß zum Auftreten elektrischer Felder auch an benachbarten Punkten sein kann.due to the construction of the cell, during the same period of time t an electric field of intensity E * can be exposed, which causes _{a change in the refractive index of ^ n 3 at these points.} According to the invention, on the one hand the value pair E and t is regulated in such a way that at the end of the period t the refractive index η at the point to be sensitized has assumed the desired value η ~ n (E, t), and on the other hand, if necessary, the amplitudes E and E ¹ , of which the amplitude E 'is predetermined by the construction when defining the amplitude E, so that the change in the refractive index at the adjacent points is negligible compared to the change in the refractive index obtained at the sensitized point itself. Of course, if the cell is composed of electrically independent points, this second control is not necessary, since the occurrence of an electrical field E at one point cannot then give rise to the occurrence of electrical fields also at adjacent points.

Da der Abfall des Brechungsindex η als Funktion der Zeit sich sehr langsam vollzieht, behält der Brechungsindex η den gewünschten Wert η während einer hinreichend langen Zeit praktisch bei. Jedoch ist es stets möglich, erforderlichenfalls ein sehr geringes Spannungsniveau als Haltespannung anzulegen.Since the decrease in the refractive index η as a function of time takes place very slowly, the refractive index remains the same η practically at the desired value η for a sufficiently long time. However, it is always possible if necessary, a very low voltage level to be applied as holding voltage.

Wenn der Brechungsindex η um einen vorgegebenen Wert herum variiert werden soll, kann man erfindungsgemäß entweder die Zeitdauer t für die erregende Rechteckspannung bei fester Amplitude des elektrischen Feldes oder diese Amplitude bei fester Dauer der Anlage des elektrischen Feldes variieren.When the refractive index η is around a predetermined value is to be varied around, one can according to the invention either the time t for the exciting square-wave voltage with a fixed amplitude of the electric field or this amplitude with a fixed duration of the application of the electric field Vary the field.

0 9 8 11/10 9 20 9 8 11/10 9 2

Die oben angegebene Beziehung (2) ermöglicht es, die Änderung £= An„ -An für den Brechungsindex η eines einem elektrischen Feld E¹ ausgesetzten Flüssigkristalls mit der Änderung An₁ - ^n ungefähr ^An₁ des Brechungsindex η an der dem elektrischen Feld E ausgesetzten Punkt zu vergleichen, und man erhält danntThe relation (2) given above enables the change = An “-An for the refractive index η of a liquid crystal exposed to ^{an electric field E 1} _{with the change An 1} - ^ n approximately ^ An _{1 in} the refractive index η at that of the electric field Compare E exposed point, and then one obtains

Δ η. Δ η.

oooo

Loglog

Beispielsweise ergibt sich für An* = 0,05 und Δη = 0,002 und der Annahme E_Q/E'_O = 2 die Änderung £, zu 0,0025, was in der Größenordnung von 5$ des Wertes für An₁ liegt. Unter der Annahme E_Q/E' = 3 bei sonst gleichen Bedingungen erhält man die Änderung £ zu 0,00086, was 1,7$ des Wertes für An₁ entspricht.For example, for An * = 0.05 and Δη = 0.002 and the assumption E _Q / E ' _O = 2, the result is a change £, to 0.0025, which is in the order of magnitude of $ 5 of the value for An ₁ . Assuming E _Q / E '= 3 with otherwise the same conditions, the result is the change £ to 0.00086, which corresponds to $ 1.7 of the value for An ₁ .

Die Abweichung zwischen dem Brechungsindex des Flüssigkristalls an dem sensibilisierten Punkt und an den benachbarten Punkten läßt sich noch weiter verstärken, wenn man für die Auslesung des Brechungsindex an dem sensibilisierten Punkt optische Einrichtungen wie einen Analysator und einen Polarisator verwendet, die zu beiden Seiten der Zelle mit der Flüssigkristallschicht angeordnet sind und eine Transformation einer sich über eine Kristalldicke d erstreckenden Abweichung Λ η des Brechungsindex η in eine Lichtintensität ermöglichen, die proportional ist zu sin ( TT4nd/y|_ ). Der Kontrast zwischen den beiden Punkten, die durch die elektrischen Felder E bzw. E' erregt werden, ist dann proportional zuThe discrepancy between the refractive index of the liquid crystal at the sensitized point and the neighboring points can be further increased if optical devices such as an analyzer and a polarizer are used on both sides of the cell for reading out the refractive index at the sensitized point of the liquid crystal layer and enable a transformation Λ η of the refractive index η extending over a crystal thickness d into a light intensity which is proportional to sin (TT4nd / y | _). The contrast between the two points which are excited by the electric fields E and E 'is then proportional to

sin ²(iT t/2 An₁), Dies ergibt für das erste der oben angegebenen^ahlen-sin ² (iT t / 2 An ₁ ), This gives for the first of the ^ ahlen-

40981 1/109240981 1/1092

beispiele einen Kontrast von 170 und für das zweite Zahlenbeispiel einen Kontrast von 15OO.example a contrast of 170 and for the second numerical example a contrast of 15OO.

In Fig. 8 sind zwei Möglichkeiten für die Erregung eines Punktes einer Zelle veranschaulicht, die für den Fall, daß die Flüssigkristallzelle zu der Bauart mit gekreuzten Bändern gehört, die Erregung der benachbarten Punkte auf einem Minimalwert halten. Die Bänder der beiden Elektrodensysteme sind auch in Fig. 8 für das eine Elektrodensystem mit x. und für das andere Elektrodensystem mit y. bezeichnet; ein bestimmter Punkt, wie er in Fig. mit der Bezugszahl 1 bezeichnet ist, wird dann durch die Überdeckung der Bänder x. und y. definiert. Die dem Punkt benachbarten Punkte sind in Fig. 8 mit den Bezugszahlen 2 bzw. 3 bezeichnet. Das einfachste Steuerverfahren für die Steuerung des Brechungsindex des Flüssigkristalls am Punkte 1 besteht darin, das Band y. auf das Potential V/2 und das Band x. auf das Potential -V/2 zu bringen, alle anderen Bänder dagegen auf Masse zu legen (Fig. 8a); die Potentialdifferenz zwischen den Elektroderibändern am Punkte 1 beträgt dann V, was einem elektrischen Feld E_Q entspricht. Die dem Punkte 1 benachbarten Punkte 2 sind jeweils der halben Potentialdifferenz ausgesetzt, was einem elektrischen Feld E¹ = E /2 entspricht* fürjdie Punkte 3 und die übrigen in Fig. 8 nicht näher bezeichneten Punkte ergibt sich kein elektrisches Feld.In Fig. 8, two possibilities for the excitation of one point of a cell are illustrated which, in the case that the liquid crystal cell is of the type with crossed bands, keep the excitation of the neighboring points to a minimum value. The bands of the two electrode systems are also shown in FIG. 8 for the one electrode system with x. and for the other electrode system with y. designated; a certain point, as it is designated in Fig. with the reference number 1, is then by the overlap of the bands x. and y. Are defined. The points adjacent to the point are designated by the reference numerals 2 and 3 in FIG. The simplest control method for controlling the refractive index of the liquid crystal at point 1 is to adjust the band y. to the potential V / 2 and the band x. to bring to the potential -V / 2, but to put all other bands on ground (Fig. 8a); the potential difference between the electrode ribbons at point 1 is then V, which corresponds to an electric field E _Q. The points 2 adjacent to point 1 are each exposed to half the potential difference, which corresponds to an electrical field E ¹ = E / 2 * for points 3 and the other points not shown in detail in FIG. 8 there is no electrical field.

Wird zwischen dem zu sensibilisierenden Punkte 1 und seinen Nachbarpunkten 2 ein möglichst großer Kontrast angestrebt, so kann man sich der in Fig. 8b veranschaulichten Methode bedienen. Der zu sensibilisierende Punkt 1 wird in diesem Falle über die Elektrodenbänder x^ und y. erregt, die auf einem Potential -3 V/2 bzw. +3V/2 gehalten werden;If the greatest possible contrast is sought between point 1 to be sensitized and its neighboring points 2, so one can use the method illustrated in FIG. 8b. Point 1 to be sensitized becomes in this case via the electrode bands x ^ and y. excited, which are held at a potential of -3 V / 2 or + 3V / 2;

409811/109 2409811/109 2

die weiteren Elektrodenbänder x werden auf einem Potential +V/2 gehalten, während die weiteren Elektrodenbänder y auf einem Potential -V/2 liegen. Der Punkt 1 ist dann einer elektrischen Spannung /on "JJ ausgesetzt, die ein elektrisches Feld der Amplitude E entstehen läßt; die Punkte 2 und 3 sowie die in Fig. 8 nicht näher bezeichneten Punkte der Zelle sind einer Spannung V ausgesetzt, die einem elektrischen Feld E' entspricht, das nur den dritten Teil des elektrischen Feldes für den zu sensibilisierenden Punkt 1 erreicht. Auf diese Weise führt die Erregungsmethode gemäß Fig. 8b zu einem erheblich größeren Kontrast zwischen dem erregten Punkt 1 und seinen Nachbarpunkten 2 und 3 als die Erregungsmethode nach Fig. 8a.the other electrode bands x are kept at a potential + V / 2, while the other electrode bands y are at a potential -V / 2. The point 1 is then exposed to an electrical voltage / on "JJ , which creates an electrical field of amplitude E; the points 2 and 3 as well as the points of the cell, which are not shown in detail in FIG Field E 'which only reaches the third part of the electric field for the point to be sensitized 1. In this way, the excitation method according to FIG according to Fig. 8a.

Bei den bekannten Vorrichtungen mit gekreuzten Elektrodenbändern kann die zwischen den einem bestimmten zu sensibilisierenden Punkt zugeordneten Elektroden angelegte Spannung den dreifachen Wert der Schwellenspannung V„ für die jeweils in Anwendung gebrachte Erscheinung nicht übersteigen. Die zwischen den Elektrodenfeines Punktes, der nicht sensibilisiert werden sollfnliegende quasi statische Spannung darf nämlich die Schwellenspannung v_ nicht überschreiten, was für den immer noch günstigsten Fall entsprechend Fig. 8b nur die Anlage einer Spannung von höchstens yj_ an den zu sensibilisierenden Punkt 1 gestattet. Bei Anwendung des erfindungsgemaflen Verfahrens wird es dagegen möglich, den zu sensibilisierenden Punkt einer wesentlich höheren Spannung als dem dreifachen Wert der Schwellenspannung auszusetzen, da erfindungsgemäß nicht mit den Eigenschaften des Flüssigkristalls in quasi statischem Zustand gearbeitet wird, sondern sein Einschwingverhalten ausgenutzt wird.In the known devices with crossed electrode strips, the voltage applied between the electrodes assigned to a specific point to be sensitized cannot exceed three times the value of the threshold voltage V 1 for the particular phenomenon being used. The sollfnliegende quasi-static voltage between the electrodes fine point which are not sensitized must namely the threshold voltage v_ not exceed, which allows for the still favorable case corresponding to FIG. 8b only the establishment of a voltage of at most yj _ to be sensitized to item 1. When using the method according to the invention, on the other hand, it becomes possible to expose the point to be sensitized to a voltage significantly higher than three times the threshold voltage, since the invention does not work with the properties of the liquid crystal in a quasi-static state, but instead utilizes its transient behavior.

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Unter Ausnutzung von zum einen der Raschheit in der Steuerung der optischen Kenngröße eines Flüssigkristalls nach dem oben beschriebenen Verfahren und zum anderen der Remanenzeigenschaften der Flüssigkristalle wird es möglich, eine Anzeigevorrichtung mit m Spalten und ρ Zeilen zu realisieren, deren mp Erregungspunkte nacheinander erregt werden können. Eine solche Anzeigevorrichtung ist in Fig. 9 dargestellt. Die in Fig. 9 dargestellte Anzeigevorrichtung besitzt eine allein durch ihre einander kreuzenden Elektrodenbänder veranschaulichte FlUssigkristallzelle 120, eine elektrische Spannungsversorgung und eine Adressiereinrichtung 124. Die Flüssigkristallzelle 120 umfaßt zwei Elektrodensysteme, von denen das eine aus m mit x. (1 4^ i ^m) und das andere aus ρ mit y. ( 1 ^: j ^p) bezeichneten Bändern besteht. Die elektrische Spannungsversorgung 122 enthält eine erste Spannungsquelle 125 mit einer effektiven Ausgangsspannung V/2 und eine zweite Spannungsquelle 123, deren effektive Ausgangsspannung die gleiche Größe hat wie die Ausgangsspannung der Spannungsquelle 125, sich in ihrer Phase jedoch um l80 davon unterscheidet, so daß die Ausgangsspannung der zweiten Spannungsquelle 123 im folgenden mit -V/2 bezeichnet werden kann. Die Adressiereinrichtung umfaßt zum einen einen numerischen Abtaster 130, der an seinem Eingang 132 eine physikalische Größe mit der variablen Amplitude Y(t) zugeführt erhält und an seinem Ausgang 134 eine Folge von numerischen Werten J für die aufeinanderfolgenden Abtastungen von Y(t) abgibt, wobei diese Abtastung durch einen Taktgeber 136 gesteuert wird, der die Abtastfrequenz festlegt. Der Abtaster I30 dient gleichzeitig als Wandler und ist so ausgelegt, daß der Maximalwert für J die Anzahl ρ der Elektrodenbänder y. nicht überschreitet. Außerdem enthält die AdressiereinrichtungBy utilizing, on the one hand, the speed in controlling the optical parameters of a liquid crystal according to the method described above and, on the other hand, the remanence properties of the liquid crystals, it is possible to realize a display device with m columns and ρ lines, the mp excitation points of which can be excited one after the other. Such a display device is shown in FIG. The display device shown in FIG. 9 has a liquid crystal cell 120, illustrated solely by its crossing electrode strips, an electrical voltage supply and an addressing device 124. The liquid crystal cell 120 comprises two electrode systems, one of which is composed of m with x. (1 4 ^ i ^ m) and the other from ρ with y. (1 ^: j ^ p) denoted bands. The electrical power supply 122 contains a first voltage source 125 with an effective output voltage V / 2 and a second voltage source 123, the effective output voltage of which has the same size as the output voltage of the voltage source 125, but differs in phase from it by 180, so that the output voltage of the second voltage source 123 can be referred to below as -V / 2. The addressing device comprises, on the one hand, a numerical scanner 130, which receives a physical variable with the variable amplitude Y (t) at its input 132 and outputs a sequence of numerical values J for the successive scans of Y (t) at its output 134, this sampling being controlled by a clock 136 which determines the sampling frequency. The scanner I30 also serves as a transducer and is designed so that the maximum value for J is the number ρ of electrode bands y. does not exceed. The addressing device also contains

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eine sequentiell arbeitende Adressierschaltung, die aus zwei Unischalt Organen 140 und 142 besteht. Das Umschaltorgan 142 wird ebenfalls durch den Taktgeber gesteuert und verbindet die Bänder x. nacheinander während einer Zeitdauer t mit der Spannungsquelle 123 mit der Ausgangsspannung -V/2. Das Portschalten von einem Band x. zum anderen wird durch den Taktgeber 136 gesteuert. Das UmschaItorgan l4o verbindet während der Zeitdauer t die J ersten Bänder y. mit der Spannungs-a sequentially operating addressing circuit, which consists of two switching elements 140 and 142. The switching device 142 is also by the clock controlled and connects the bands x. one after the other during a period t with the voltage source 123 with the output voltage -V / 2. The port switching of a tape x. on the other hand, the clock generator 136 controlled. The UmschaItorgan l4o connects during the Duration t the J first bands y. with the tension

quelle 125 der Ausgangsspannung +V/2. Bei dieser Ausführungsvariante einer Anzeigevorrichtung werden daher die j ersten Punkte einer Spalte mit einer Spannung V sensibilisiert, die während der Zeitdauer t vorhanden ist, während die ρ -J weiteren Punkte dieser gleichen Spalte nur der halben Spannung V/2 ausgesetzt sindj jede Abtastung der physikalischen Größe der Amplitude Y wird daher durch einen Abschnitt der sensibilisierten Spalte wiedergegeben. Die sequentielle Spaltenweise Abtastung wird in ihrem Takt durch den Taktgeber 136 bestimmt, der auch die Abtastung bestimmt, so daß jede Abtastung in einer Spalte vorgenommen wird. Dank des Remanenzverhaltens der Zelle, das mit der Abklingzeit für die Erregung des FlUssigkristails zusammenhängt, erhält man ein Abbild für eine Spur der physikalischen Größe, dessen Umriß durch die Kurve wiedergegeben wird, die in der Zelle sensibilisierte Zonen von nichtsensibilisierten Zonen trennt. In diesem Sinne kann man dieses Bild als linear und digital bezeichnen. Die Anzahl der Elektrodenbänder in der Anzeigevorrichtung wird in Abhängigkeit von der Erregungsgeschwindigkeit für einen Punkt der Zelle und durch die Speicherzeit des verwendeten Flüssigkristalls bestimmt.source 125 of the output voltage + V / 2. In this variant of a display device, therefore, the j first points of a column with a voltage V become sensitized, which is present during the time period t, while the ρ -J other points of this same Columns are exposed to only half the voltage V / 2j each sample of the physical quantity of the amplitude Y becomes therefore represented by a section of the sensitized column. The sequential column-wise scanning is determined in their clock by the clock 136, the also determines the sample so that each sample is taken in one column. Thanks to the remanence behavior of the cell, which is related to the decay time for the excitation of the liquid crystal, an image is obtained for a trace of physical quantity, the outline of which is represented by the curve that is in the cell separates sensitized zones from non-sensitized zones. With that in mind, this picture can be seen as linear and label them digitally. The number of electrode bands in the display device is dependent on the Excitation speed for a point in the cell and the storage time of the liquid crystal used certainly.

Die Anzeigevorrichtung kann auch zur RegistrierungThe display device can also be used for registration

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in einem optischen Speicher dienen; in diesem Falle ist das festgestellte Bild nicht mehr das einer Funktion, sondern eine Nebeneinanderreihung von schwarzen und weißen Punkten, die den logischen Zuständen 0 und 1 entsprechen. Die Matrix x.y. wird dann sequentiell beschrieben, und diese Einschreibung wird während der ganzen Zeit ihres Einsatzes als Speicher regeneriert.serve in an optical memory; in this case the established picture is no longer that of a function, but a juxtaposition of black and white dots that represent the logical states 0 and 1 correspond. The matrix x.y. is then written sequentially, and this inscription is made during the regenerated throughout their use as storage.

Von besonderem Vorteil ist es, die effektive Spannung V/2 der Spannungsquellen 125 und 125 so einzustellen, daß die bei Anlage der Spannungen + V/2 während der Zeitdauer t erhaltene Änderung des Brechungsindex einer Änderung des optischen Lichtweges in der Flüssigkristallschicht entspricht, die gleich einer halben Wellenlänge der füridie Analyse der Zelle verwendeten Strahlung ist. Dann kann man die Zelle zwischen einen Polarisator und einen Analysator mit zueinander paralleler Durchlaßrichtung einfügen und beobachtet die Lichttransmission; unterhalb der Grenzlinie erscheint die Zelle dann schwarz, was den Kontrast zwischen den beiden Zonen erhöht und die Auslesung noch bequemer macht.It is particularly advantageous to set the effective voltage V / 2 of the voltage sources 125 and 125 so that that the change in the refractive index obtained when applying the voltages + V / 2 during the time period t is a Change in the optical light path in the liquid crystal layer corresponds to half a wavelength the radiation used to analyze the cell. Then you can put the cell between a polarizer and insert an analyzer with mutually parallel transmission direction and observe the light transmission; below the borderline the cell then appears black, which increases the contrast between the two zones and makes reading even more convenient.

Anzumerken ist, daß bei dieser Anzeigevorrichtung jede Elementarzelle in der Flüssigkristallschicht, die durch die Kreuzung eines Elektrodenbandes x. mit einem Elektrodenband y. gebildet wird, zwischen zwei Opazitätsniveaus,It should be noted that in this display device, each Unit cell in the liquid crystal layer, which is formed by the crossing of an electrode band x. with an electrode tape y. is formed between two opacity levels,

J
nämlich einem Niveau minimaler Opazität und einem NiveauJ
namely, a minimum opacity level and a level

maximaler Opazität funktioniert.maximum opacity works.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform für eine erfindungsgemäß ausgebildete Anzeigevorrichtung ist in Fig.10 veranschaulicht. Bei dieser Anzeigevorrichtung verlaufen die semitransparenten und leitenden Bänder, die die beiden Elektrodensyöteme der Zelle bilden, parallel zueinander und definierten eine Mehrzahl von Punktbändern.A further advantageous embodiment for a display device designed according to the invention is shown in FIG Fig.10 illustrates. In this display device, the semitransparent and conductive tapes run, the the two electrode systems of the cell form, in parallel to each other and define a plurality of point bands.

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In der den konstruktiver Aufbau veranschaulichenden oberen Hälfte a von Fig. 10 ist nur das eine der beiden Elektrodensysteme in Form von q Bändern x. (1 ^. i ^q) wiedergegeben. Als elektrische Spannungsversorgung für die dargestellte Anzeigevorrichtung ist ein Wandler und Abtaster 150 vorgesehen, der an seinem Eingang 152 eine physikalische Größe der variablen Amplitude X(t) zugeführt erhält und an seinem Ausgang 154 aufeinanderfolgende Abtastungen dieser Größe in Form von Wechselspannungen des Effektivwertes V₁. abgibt. Die Steuerung der Abtastungen erfolgt dabei über einen Taktgeber 156. Die Adressiereinrichtung enthält in der Hauptsache eine Umschalteinrichtung 15Ö> die der Reihe nach und während der Zeitdauer t dieIn the upper half a of FIG. 10, which illustrates the structural design, only one of the two electrode systems is in the form of q ribbons x. (1 ^. I ^ q) reproduced. A converter and sampler 150 is provided as the electrical power supply for the display device shown, which receives a physical variable of the variable amplitude X (t) at its input 152 and, at its output 154, successive samples of this variable in the form of alternating voltages of the effective value V ₁ . gives away. The scanning is controlled via a clock generator 156. The addressing device mainly contains a switchover device 150> which takes place one after the other and during the period t die

am Ausgang 154 des Wandlers 150 auftretenden Spannungen V^ oder während einer Zeitdauer t. die identischen Spannungen V an die Bänder x. des einen der beiden Elektrodensysteme weitergibt, während die Bänder des anderen Elektrodensystems beispielsweise auf Masse gelegt sind. Die sequentielle Adressierung wird durch den Taktgeber 156 gesteuert, der auch den Takt für die Abtastung bestimmt, so daß jede Abtastung Y. auf das zugehörige Band x. wirkt. Die Ausnutzung der Remanenz der Erregung der Flüssigkristallschicht ermöglicht eine analoge Anzeige der Spur der zu analysierenden physikalischen Größe.voltages V ^ occurring at the output 154 of the converter 150 or during a time period t. the identical voltages V on the ribbons x. of the one of the two electrode systems passes on, while the bands of the other electrode system are, for example, grounded. The sequential addressing is controlled by the clock generator 156, which also determines the clock for the scan, so that each scan Y. on the associated tape x. works. The utilization of the remanence of the excitation of the liquid crystal layer enables an analog display of the trace of the physical quantity to be analyzed.

Bei einer vorteilhaften Variante des Ausführungsbeispiels nach Fig.10 können die gemeinsam miteinander an Masse gelegten Bänder des einen Elektrodensystems gleich in Form einer zusammenhängenden und semitransparenten leitenden Schicht ausgebildet sein.In an advantageous variant of the exemplary embodiment according to FIG. 10, the can jointly with one another Grounded strips of one electrode system in the form of a coherent and semitransparent be formed conductive layer.

Wenn die Flüssigkristallzelle der Anzeigevorrichtung vonWhen the liquid crystal cell of the display device of

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Fig. 10 durch eine parallel zu den Elektrodenbändern polarisierte Lichtstrahlung beleuchtet wird, dann erfährt diese Lichtstrahlung beim Durchgang durch die einem elektrischen Feld ausgesetzten Zonen des Flüssigkristalls eine Phasenverschiebung] diese Phasenverschiebung A "f ist eine Funktion der Änderung <4 η des Brechungsindex n, die durch die Anlage des elektrischen Feldes hervorgerufen wird und sich berechnet zu:Fig. 10 is illuminated by a light radiation polarized parallel to the electrode strips, then learns this light radiation as it passes through the areas of the liquid crystal exposed to an electric field a phase shift] this phase shift A "f is a function of the change <4 η des Refractive index n, which is caused by the application of the electric field and is calculated as:

An = 2T4nd/X An = 2T4nd / X

wobei d die Dicke der Flüssigkristallschicht, Λ, die Wellenlänge der verwendeten Lichtstrahlung und ^n = ⁿ2~ⁿi die Differenz zwischen dem anfänglichen Brechungsindex n, des Flüssigkristalls einerseits und dem durch den elektrooptischen Effekt induzierten Brechungsindex n₂ des Flüssigkristalls andererseits bezeichnet. Die Phasenverschiebung Λ *-P kann ein erhebliches Vielfaches von TT erreichen. Die Zeitdauer t und die Einstellung des Wandlers 150 können so gewählt werden, daß die Phasenverschiebung Λ ¹Y der Amplitude X der zu analysierenden physikalischen Größe proportional sind. Die Anzeigevorrichtung stellt dann einen Phasenanzeiger dar, der sich insbesondere für die Registrierung von Daten in optischen Systemen zur Signalverarbeitung einsetzen läßt. Die Zeitdauer t und die Amplituden Vj können bei einer anderen Ausführungsvariante wieder so geregelt werden, daß bei Einfügung der Zelle zwischen einen Polarisator und einen Analysator mit zueinander parallelen Durchlaßrichtungen ein Signal X(t) ein analoges Bild liefert, in dem der dunkle Teil der Amplitude X proportional istj diese Abdunklung ist in dem oberen Teil a von Fig. 10 auf den Bändern schematisch angedeutet, und sie entspricht der Amplitude X, deren Variation im Verlauf der Zeit im unteren Teil bwhere d denotes the thickness of the liquid crystal layer, Λ the wavelength of the light radiation used and ^ n = ⁿ 2 ~ ⁿ i denotes the difference between the initial refractive index n of the liquid crystal on the one hand and the refractive index n _{2 of} the liquid crystal induced by the electro-optical effect on the other. The phase shift Λ * -P can reach a considerable multiple of TT. The time period t and the setting of the transducer 150 can be selected so that the phase shift Λ ¹ Y is proportional to the amplitude X of the physical variable to be analyzed. The display device then represents a phase indicator which can be used in particular for the registration of data in optical systems for signal processing. The duration t and the amplitudes Vj can again be regulated in another embodiment variant so that when the cell is inserted between a polarizer and an analyzer with mutually parallel transmission directions, a signal X (t) delivers an analog image in which the dark part of the amplitude X is proportionalj this darkening is indicated schematically on the bands in the upper part a of FIG. 10, and it corresponds to the amplitude X, the variation of which over time in the lower part b

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von Fig.10 als Kurve wiedergegeben ist.of Fig.10 is shown as a curve.

Die oben beschriebenen Anzeigevorrichtungen arbeiten unter Ausnutzung der Modulation des Brechungsindex einer Flüssigkristallschicht, sie könnten aber ebensogut im Streubereich arbeiten, wenn als Erregungsspannungen entweder Gleichspannungen oder Wechselspannungen mit einer Frequenz gewählt werden, die unterhalb der Frequenz für die Relaxation der Ionen in dem Flüssigkristall liegt. · Sie verlangen dann an ihrem optischen Ausgang keine Kombination aus Polarisator und Analysator.The display devices described above operate by utilizing the modulation of the refractive index of a Liquid crystal layer, but they might as well work in the scatter range if as excitation voltages either Direct voltages or alternating voltages are selected with a frequency that is below the frequency for the relaxation of the ions is in the liquid crystal. · You then do not ask for anything at your optical output Combination of polarizer and analyzer.

Das erfindungsgemäße Steuerverfahren läßt sich offensichtlich auf Flüssigkristallzellen anwenden, bei denen die Erregungspunkte nicht unabhängig voneinander erregt. werden, indem beispielsweise die für die Einleitung der Erregung verwendeten Elektroden zwei gleichförmige und transparente Niederschläge sind, die auf passendem Potential gehalten werden.The control method of the present invention can obviously be applied to liquid crystal cells in which the excitation points are not excited independently. by, for example, the initiation of the Excitation electrodes used are two uniform and transparent precipitates that are on matching Potential to be maintained.

Dieser Fall liegt beispielsweise bei Zellen vor, wie sie gemäß der deutschen Patentanmeldung P 22 19 701.9 als Phasenmodulatoren, für die Adressierung mittels Lichtstrahlen oder als Farbilter dienen.This is the case, for example, with cells as described in German patent application P 22 19 701.9 serve as phase modulators, for addressing by means of light beams or as color filters.

Eine besonders vorteilhafte Anwendungsmöglichkeit für die vorliegende Erfindung ergibt sich gemäß der deutschen Patentanmeldung P 23 11 5^8.2 auf dem Gebiete des Farbfernsehens, wobei sich die dort erwähnten Begrenzungen hinsichtlich der Ansprechgeschwindigkeit durch den Einsatz der vorliegenden Erfindung unter Beibehaltung der Dicke der Flüssigkristallschicht beheben lassen, indem Spannungsimpulse von relativ großer Amplitude und definierterA particularly advantageous application possibility for the present invention results according to FIG German patent application P 23 11 5 ^ 8.2 in the field of Color television, whereby the limitations mentioned there with regard to the speed of response are due to the use of the present invention while maintaining the thickness of the liquid crystal layer can be remedied by voltage pulses of relatively large amplitude and more defined

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Zeitdauer zur Anwendung kommen. Statt entsprechend Pig. 4a der oben zitierten Patentanmeldung eine stufenförmig veränderbare Spannung zu verwenden und der Reihe nach Spannungswerte V_R, V„ und V^ einzusetzen, kann man beispielsweise eine wesentlich höhere Spannung V während sehr kurzer Zeiten T₁-,, T_n und T,_r zur Anwendung bringenDuration come into use. Instead of corresponding Pig. 4a of the above-cited patent application to use a stepwise variable voltage and to use voltage values V _R , V "and V ^ in sequence, one can, for example, use a significantly higher voltage V during very short times T ₁ - ,, T _n and T, _r for Bring application

α ο ν α ο ν

und zwischen diesen Spannungsimpuls^ jeweils auf den Spannungswert Null zurückgehen.and between this voltage pulse ^ each to the Voltage value decrease to zero.

PUr den praktischen Bau einer Anzeigevorrichtung auf Flüssigkristallbasis im Sinne der Erfindung kann beispielsweise eine Schicht von einigen Mikron Dicke aus MBBA zwischen zwei Glasplatten angeordnet werden, deren Abstand durch einen Abstandsring, aus Mylar sichergestellt wird. Auf die einander zugewandten Innenseiten der Glasplatten können dann mittels Photoätzung transparente und leitende Elektroden aus Indiumoxyd oder Zinnoxyd aufgebracht werden. Die Glasplatten können weiterhin im Vorhinein längs einer bevorzugten Achse gerieben werden, was zu einer Vorzugsrichtung führt, längs der sich die Moleküle des MBBA ausrichten. Man erhält auf diese Weise ein optisch aktives Milieu, dessen Doppelbrechung sehr ausgeprägt ist: Der Maximalwert für Λ η liegt für eine Wellenlänge Λ,= 6328 R Einheiten und eine Temperatur von 22°C in der Größenordnung von 0,20. Die Anzahl der Erregungspunkte kann in der Größenordnung von 1024 liegen (32 gekreuzte Elektrodenbänder). Bei einer Betriebsweise mit Lichtstreuung kann die Zeitdauer t in der Größenordnung einer Millisekunde liegenj bei einer Arbeitsweise mit Modulation des Brechungsindex können die angelegten Spannungen eine Frequenz in der Größenordnung von 10 kHz aufweisen, wobei die Zeitdauer t in der Größenordnung eines Bruchteils einer Millisekunde liegt. In diesem zweiten Falle arbeitet die Anzeigevorrichtung daher zehnmal schneller als im ersten Falle.For the practical construction of a display device based on liquid crystal within the meaning of the invention, for example, a layer of a few microns thick made of MBBA can be arranged between two glass plates, the distance between which is ensured by a spacer ring made of Mylar. Transparent and conductive electrodes made of indium oxide or tin oxide can then be applied to the mutually facing inner sides of the glass plates by means of photoetching. The glass plates can furthermore be rubbed in advance along a preferred axis, which leads to a preferred direction along which the molecules of the MBBA align. In this way, an optically active medium is obtained, the birefringence of which is very pronounced: the maximum value for Λ η for a wavelength Λ = 6328 R units and a temperature of 22 ° C. is of the order of magnitude of 0.20. The number of excitation points can be of the order of 1024 (32 crossed electrode bands). In a mode of operation with light scattering, the time t can be in the order of magnitude of a millisecond; in a mode of operation with modulation of the refractive index, the applied voltages can have a frequency in the order of magnitude of 10 kHz, the time duration t being in the order of magnitude of a fraction of a millisecond. In this second case, the display device therefore works ten times faster than in the first case.

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Claims

Method for controlling an optical parameter K of a material to a value K _Q with the aid of an excitation of the size G, characterized in that the material is subjected to an excitation of the size G during a period t, the value pair G, t depending on the temporary reaction K (G, t) of the parameter K to an excitation level of the size G is chosen so that K (G _Q , t _Q ) is equal to K _Q.

2. The method according to claim 1, characterized in that to vary the value of the parameter K by the value K with a fixed value G, the duration t varies will.

j5. Method according to claim 1, characterized in that to vary the value of the core size K by the value K with a fixed time period t, the size G varies will.

4. The method of claim 1 for controlling one of several points in a material layer in which the excitation of a point of size G _{Q leads} to the occurrence of excitation G ' _O ^ _ at adjacent points, characterized in that the selected point during a Duration

t one? Excitation of the size G is exposed, the value pair G, t being chosen so that K (G _Q , t _Q ) is equal to K _Q and K (G ', t) is a little different from K (0, t).

5. The method according to claim 4, characterized in that the optical parameter K for the plurality of points according to-

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each other is controlled, the time for the control of all points is below the time it takes for the characteristic of the material to return to its idle state after cessation of the plant the excitation is required.

6. The method according to claim 1, characterized in that taking advantage of the shift in the absorption spectrum of certain materials as a function of its temperature as optical parameter K is the light absorption by the material and as excitation G a Heating of this material can be chosen.

7. The method according to claim 1, characterized in that taking advantage of the deformation of a resilient Membrane under the action of a force as an optical parameter K is the intensity of the reflected on the membrane Light at a predetermined fixed angle and as excitation G a force, in particular a force electrostatic origin can be chosen.

8. The method according to claim 1, characterized in that with the variation of an optical parameter of a liquid crystal under the influence of an electric field is being worked on.

9. The method according to claim 8, wherein the electric field with application of electrical voltages to two electrode systems which enclose the liquid crystal between them and each of which consists of parallel, there is conductive and transparent tapes, which are used for the one system with x. and for the other system with y. are designated, characterized in that to control the optical characteristic of the liquid crystal on one by covering the conductive strips χ and y

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defined point P _m , n during the time period t _Q a voltage of +3 V / 2 on the band y, a voltage of -j5 V / 2 on the band χ, on all other bands y. with j ^ η a voltage -V / 2 and a voltage + V / 2 is applied to all other bands x ^ with i ^ m.

10. The method of claim 8, wherein the electric field applying electrical voltages to two Electrode systems are applied which enclose the liquid crystal "between them and each of which consists of parallel, conductive and transparent strips, which are used for the one system with x. and for the other System with y. are designated, characterized in that for controlling the optical parameter of the liquid crystal at a point P, n defined by the overlap of the conductive strips χ and y during the Duration t on the tape y a voltage + V / 2 and on the tape χ a voltage -V / 2 is applied.

11. The method according to claim 8, characterized in that the optical parameter K by a dynamic Diffusion phenomenon in the interior of the liquid crystal caused opacity is selected.

12. The method according to claim 8, characterized in that the refractive index η of the liquid crystal is selected as the optical parameter K.

13. Display device with an excitation device, which via an addressing device with each of a plurality of excitation points can be connected in a material that has an optical that can be controlled by excitation Has parameter K, which shows a temporary reaction K (G, t) at an excitation level of size G, in particular for performing the method according to one of the claims

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to 12, characterized in that the excitation device exciter stages for the delivery of an excitation with the controllable amplitude G for a controllable time period t, where K (G, t) is the desired Denotes the value for the parameter K at the respective excitation point.

14. Display device according to claim Ij5, characterized in that that the material containing the excitation points is a liquid crystal which is an optical parameter K has, which depends on an electric field that is on the liquid crystal over two Üun between enclosing transparent electrode systems is applied, which in the liquid crystal layer a plurality of excitation points .determine that the excitation device Contains voltage sources for the delivery of electrical voltages with a predetermined amplitude and that the addressing device connects these voltage sources with the connects electrodes assigned to the individual excitation points.

15. Display device according to claim 14, characterized in that the liquid crystal layer is one of the The optical refractive index that depends on the electric field applied to it shows that the transparent electrode systems are applied to the surfaces of two insulating walls that have no concern of the electrical Field align the optical axis of the liquid crystal in a certain direction, and that the The voltages emitted by the voltage sources are alternating voltages.

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l6. Display device according to Claim 14, characterized in that the two electrode systems each consist of parallel, transparent and electrically conductive strips, of which the m strips x. of one electrode system perpendicular to the ρ bands y. of the other electrode system, that the excitation points in the liquid crystal layer are defined by the m.p. for writing a sequence of binary numbers B ₁ , each with ρ bits of the value 0 or 1 and, on the other hand, contains a first switching element which during the time period t

the tape χ. with the first voltage source and at the same time only the bands y. connects to the second voltage source, the index j of which corresponds to the place value of the bits of the value 1 in the binary number B. and thus the display of this binary number B * along the band x. causes.

17. Display device according to claim 14, characterized in that the two electrode systems each consist of parallel, transparent and electrically conductive tapes exist, of which the m tapes x. of the one electrode system perpendicular to the ρ bands y. of the other electrode system run that the excitation points in the Liquid crystal layer defined by the mp coverage areas of these bands that the excitation device contains a first and a second voltage source, the voltages having the same effective value but opposite Give up signs, and that the addressing device is on the one hand a clock controlled

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Sampling element which receives a physical variable with variable amplitude Y (t) at its input and outputs a sequence of numerical values J. for the samples of Y (t) at its output, the sampling element being set so that for all i the relationship J. / L · ρ is fulfilled, and on the other hand a first jtfmschaltorgan, which connects the J. first bands Y. to the first voltage source during the time period t, and a second switching element, which under control by the clock during the period t the band x. connects to the second voltage source and thus causes an analog display of the scan J. on the tape Xj.

18. Display device according to claim l6 or 17, characterized characterized in that the variation obtained after application of the electrical voltages during the time period t of the refractive index corresponds to a change in the optical light path in the liquid crystal layer, which is equal to half the wavelength of the radiation used for the analysis, and that as an optical analyzer a polarizer and an analyzer axially parallel to it on both sides of the liquid crystal layer are arranged.

19. Display device according to claim 14, characterized in that the two electrode systems each consist of q parallel, conductive and transparent strips, of which the bands x., of one electrode system too run parallel to those of the other electrode system and face them, and that the addressing device on the one hand, a converter and sampling element controlled by a clock, which has a physical variable with variable amplitude X (t) is supplied and at its output a sequence of samples

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for the physical quantity in For,; i of alternating voltages with the rms value V., the index i of which reflects the priority of the scan in the scan sequence, and on the other hand contains a switchover element controlled by the clock, which sequentially for a time period t of each band X ₁ , the index i of which corresponds to the rank of the scan to be displayed at the output of the transducer and scanning element, closes, while the strips of the other electrode system are all connected to ground.

20. Display device according to claim 19, characterized in that the phase shift of a light oscillation when passing through the liquid crystal layer at a point exposed to the voltage Y ^ is proportional to the amplitude of the physical variable.

21. Display device according to claim 19 or 20, characterized in that the tapes placed on ground of the an electrode system are combined into a single, homogeneous and transparent electrode, the strips of the other electrode system.

22. color filter with control according to the method according to claim 12, characterized in that there is a cell with a liquid crystal layer, the optical refractive index of which η depends on an applied electrical Field depends and which is inserted between two homogeneous and transparent electrodes that are parallel to each other placed on the surfaces of two insulating walls are which without application of the electric field to a certain optical axis of the liquid crystal Align direction, on both sides of this cell a polarizer and an analyzer with each other perpendicular transmission directions and an electrical

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Contains control stage that delivers a series of electrical pulses to one of the two electrodes of the cell, each of which according to its duration and its
Amplitude determines a pilter color for the color filter.

AO 9 8 1 1/1092