DE2343373C3

DE2343373C3 - Method for controlling an optical characteristic of a liquid crystal

Info

Publication number: DE2343373C3
Application number: DE19732343373
Authority: DE
Inventors: Joseph Echirolles Borel; Jean-Claude Grenoble Deutsch; Guy Seyssinet Labrunte; Jacques St. Egreve 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: 1980-04-17
Also published as: GB1449011A; CH591094A5; NL178195C; NL178195B; JPS6058452B2; NL7311807A; JPS49101042A; DE2343373B2; DE2343373A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum SteuernThe invention relates to a method for controlling

ίο einer durch die Molekülorientierung bestimmten optischen Kenngröße K eines in Form einer Schicht zwischen segmentierten Elektroden vorliegenden Flüssigkristalls auf einen Wert K₀ unter Anlage eines elektrischen Feldes E₀ während der Zeit i_o an den Flüssigkristall in ausgewählten Teilbereichen der Schicht, wobei das Feld in deren Nachbarbereichen eine geringere Feldstärke E'_o hervorruftίο an optical parameter determined by the molecular orientation K of a liquid crystal present in the form of a layer between segmented electrodes to a value K ₀ with application of an electric field E ₀ during the time i _o to the liquid crystal in selected subregions of the layer, the field in their Neighboring areas causes a lower field strength E ' _o

Das hauptsächliche Anwendungsgebiet der Erfindung liegt in der raschen Steuerung von Anzeigevorrichtungen, die als aktives Element einen Flüssigkristall enthalten, sowie beim Betrieb von mit einem solchen Flüssigkristall ausgestatteten Farbfiltern.The main field of application of the invention lies in the rapid control of display devices, which contain a liquid crystal as an active element, as well as when operating with such a Color filters equipped with liquid crystal.

Beim Arbeiten mit Anzeigevorrichtungen der obenerwähnten Art ist es vielfach erforderlich, für eine sehr rasche Steuerung zu sorgen, wobei die Ansprechzeit beispielsweise weniger als 20 Millisekunden betragen muß.When working with display devices of the type mentioned above, it is often necessary for a to ensure very rapid control, with the response time for example less than 20 milliseconds must be.

Eine solche Ansprechgeschwindigkeit kann durch die Anlage sehr hoher elektrischer Spannungen an denSuch a response speed can be achieved by the installation of very high electrical voltages

ω Flüssigkristall erreicht werden, wobei die anzulegende Spannung erheblich oberhalb einer etwaigen Erregungsschwelle liegen muß. Ein auf diesem Prinzip beruhendes Steuerverfahren ist aus Proc IEEE, 59, Nr. 11 (November 1971), 1565 bis 1579 bekannt. Diesesω liquid crystal can be achieved, the to be applied Voltage must be significantly above any excitation threshold. One on this principle based control method is known from Proc IEEE, 59, No. 11 (November 1971), 1565-1579. This

r> bekannte Steuerverfahren führt jedoch stets zum Maximalwert für die zu steuernde optische Kenngröße des Flüssigkristalls, so daß sich Zwischenwerte wie beispielsweise der halbe Maximalwert, nicht einstellen lassen. Darüber hinaus läßt srh das .^kannte Verfahren bei Anzeigevorrichtungen, die eine Mehrzahl von Anzeigezonen enthalten, nicht anwenden, da mit der Ansteuerung einer bestimmten Anzeigezone mit Hilfe einer hohen elektrischen Spannung zwangsläufig Störerregungen in benachbarten Anzeigezonen ausge-However, r> known control methods always lead to the maximum value for the optical parameter to be controlled of the liquid crystal, so that intermediate values such as half the maximum value do not occur permit. In addition, srh leaves the. ^ Familiar procedure do not apply to display devices that contain a plurality of display zones, since with the Control of a certain display zone with the help of a high electrical voltage inevitably Disturbance excitations in neighboring display zones

4-, löst werden. Will man solche Störerregungen vermeiden, muß mit niedrigen Steuerspannungen gearbeitet werden, was aber wiederum eine unerwünschte Verlängerung der Ansprechzeiten mit sich bringt.
Aus der GB-PS 12 19 840 ist weiter ein Steuerverfah-4-, be resolved. If you want to avoid such disturbance excitations, you have to work with low control voltages, which in turn brings with it an undesirable increase in response times.
From GB-PS 12 19 840 there is also a tax procedure

vt ren für eine Flüssigkristallschicht bekannt, bei dem an diese Schicht eine Folge von elektrischen Spannungsimpulsen angelegt wird, deren kumulative Einwirkung es gestattet, einen Maximalwert für die Lichtstreuung an der Flüssigkristallschicht zu erzielen. Die einzelnen vt ren known for a liquid crystal layer, a sequence in which to this layer created by electrical voltage pulses, the cumulative effect makes it possible to obtain a maximum value for the light scattering at the liquid crystal layer. The single ones

-,'. Spannungsimpulse sind dabei von zeitlich sehr kurzer Dauer, und die angestrebte Lichtstreuung wird beispielsweise erst nach dem 20. Spannungsimpuls erreicht; dieses bekannte Steuerverfahren arbeitet also relativ langsam.-, '. Voltage pulses are very short in time Duration, and the desired light scattering is achieved, for example, only after the 20th voltage pulse; this known control method works relatively slowly.

ho Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Steuerverfahren der eingangs erwähnten Art so auszubilden, daß sich einerseits unabhängig von dem zu erzielenden Erregungsniveau eine sehr rasche Ansteuerung erhalten läßt und andererseits das Auftreten vonho The invention is based on the object a To train control method of the type mentioned so that on the one hand independently of the to Achieving excitation level can get a very rapid control and on the other hand the occurrence of

h-i Störerregungen auch in Anzeigevorrichtungen mit einer Vielzahl von räumlich benachbarten An/.cigczonen vermieden bleibt.h-i disturbance excitations also in display devices with a A large number of spatially adjacent an / .cigc zones is avoided.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurchAccording to the invention, the object set is thereby achieved

gelöst, daß ein solches Paar von Werten E₀ bzw. t_o für die Stärke des elektrischen Feldes bzw. TDr die Dauer seiner Anlage verwendet wird, daß einerseits der nach der Anlage des Feldes der Stärke E_a während der Zeit /„ erhaltene Wert K (E_a t_o) gleich dem gewünschten Wert K₀ ist und andererseits sich der nach der Anlage des Feldes der Stärke E'„ während der Zeit t_o erhaltene Wert K (EO, t„) am stärksten vom Wert K (E₀, t_o) unterscheidet.achieved that such a pair of values E ₀ and _o t for the strength of electric field or TDr the duration of its system is used that on the one hand to the system of the field of strength E at the time _a "value K / obtained (E _a t _o ) is equal to the desired value K ₀ and, on the other hand, the value K (EO, t “) obtained after the application of the field of strength E '" during the time t _o differs most strongly from the value K (E ₀ , t _o ) differs.

Das Grundprinzip der erfindungsgemäßen Lösung der oben angegebenen Aufgabe liegt in der Ausnutzung der temporären Reaktion der zu steuernden optischen Kenngröße des Flüssigkristalls auf eine darauf einwirkende Erregung. Dabei .vird bei einer Anzeigevorrichtung mit einer Vielzahl von nach Art einer Matrix angeordneten Erregungspunkten jeder einzelne solche Punkt ohne störende Beeinflussung seiner Nachbarpunkte aensibilisiert- Dazu wird die Erregung für jeden einzelnen Punkt so eingestellt, daß für eine Scnsibilisic rung der Nachbarpunkte keine Zeit bleibt, ohne daß dies auf Kosten der Geschwindigkeit für die Steuerung des jeweils ausgewählten Punktes gehtThe basic principle of the solution according to the invention to the above-mentioned problem lies in the utilization the temporary reaction of the optical parameter to be controlled of the liquid crystal to an acting on it Excitement. Here .vird in a display device with a large number of in the manner of a matrix arranged excitation points each such point without disturbing its neighboring points sensitized- For this purpose, the excitation for each individual point is adjusted so that for a Scnsibilisic tion of the neighboring points there is no time without this at the expense of the speed for the control of the each selected point goes

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Anwendungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen.Advantageous configurations and applications of the method according to the invention emerge from the Subclaims.

In der Zeichnung ist die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert; es zeigtIn the drawing, the invention is explained in more detail using preferred exemplary embodiments; it shows

F i g. 1 eine mit Elektroden in Form gekreuzter Bänder ausgestattete Flüssigkristallzelle in auseinandergenommener und perspektivischer Darstellung, joF i g. 1 shows a disassembled liquid crystal cell equipped with electrodes in the form of crossed ribbons and perspective view, jo

F i g. 2 eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung des Einschwingverhaltens des Brechungsindex eines Flüssigkristalls unter der Einwirkung eines impulsartig angelegten elektrischen Feldes,F i g. 2 shows a graphic representation to illustrate the transient response of the refractive index a liquid crystal under the influence of a pulsed electrical field,

F i g. 3a und 3b zwei Möglichkeiten für die Erregung j5 eines Punktes in einer Zelle mit in Form einander kreuzender Bänder ausgebildeten Elektroden,F i g. 3a and 3b two possibilities for the excitation j5 a point in a cell with electrodes in the form of intersecting strips,

F i g. 4 ein Grundschema für den Aufbau einer Anzeigevorrichtung auf Flüssigkristallbasis undF i g. 4 is a basic construction diagram of a liquid crystal based display device and FIG

Fig.5 ein entsprechendes Schema für ein weiteres Beispiel einer solchen Anzeigeeinrichtung auf Flüssigkristallbasis vom analogen Typ.5 shows a corresponding scheme for a further one An example of such an analog type liquid crystal display device.

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, depending on the Operating conditions produce two different effects:

1. Das elektrische Feld ermöglicht die Injektion von Ionen in das Innere des Flüssigkristalls; diese Ionen durchschneiden beim Übergang von einer Elektrode zur anderen die Flüssigkeit und versetzen sie in eine w zellulare Turbulenzbewegung, die eine Möglichkeit zur Lichtstreuung mit sich biingt; 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 Flüssigkristalls bei Anlage einer w) Erregungsstufe in Form eines elektrischen Feldes E zeigt eine Anstiegszeit, die wie l/£oder l/ß² variiert, und nach Aufhören der Erregung eine Abfallzeit, die eine Funktion der Viskosität des Flüssigkristalls ist.1. The electric field enables ions to be injected into the interior of the liquid crystal; These ions cut through the liquid when passing from one electrode to the other and set it in a cellular turbulence movement, which brings with it the possibility of light scattering; this effect is called "dynamic scattering mode" in Anglo-Saxon literature. The light scattering caused thereby brings about an opacity of the liquid crystal layer when light passes through. In this range, the applied electrical voltage must be either direct voltage or a low-frequency alternating voltage with a frequency of less than 100 Hz. The transient response of the liquid crystal when a w) excitation stage is applied in the form of an electric field E shows a rise time which varies like 1 / £ or 1 / ß ² and, after the excitation has ceased, a fall time, which is a function of the viscosity of the liquid crystal.

2. Gemäß einer anderen Erscheinung führt ein an <,·; einen Flüssigkeitskristall angelegtes elektrisches Feld zu einer kollektiven Ork rtierung seiner Moleküle unter Einwirkung auf deren Dipolmoment. Zur Bewahrung dieses geordneten Zustandes darf es im Flüssigkristall keine Störung und insbesondere keinen Durchgang von Ionen geben; 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 anfängliche Ausrichtung der Kristallmoleküle 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 Flüssigkristalls 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 Abfallieit für die Rückkehr des Brechungsindex auf seinen ursprünglichen Wert nach Aufhören der elektrischen Erregung ist proportional dem Quadrat der Dicke der Flüssigkristallschicht.2. According to another phenomenon, a leading <, ·; An electric field applied to a liquid crystal leads to a collective orientation of its molecules Effect on their dipole moment. In order to preserve this ordered state it is allowed in the liquid crystal there is no disturbance and especially no passage of ions; also in this case the controlling one must electrical voltage can either be an alternating voltage with a frequency which is considerably higher than that Frequency for the relaxation of the charges in the liquid crystal, i.e. a value of 100 Hz is considerable exceeds, or it must experience variations, the shape of which is arbitrary, provided that their mean value is zero will. If we now consider a liquid crystal that has a dipole moment perpendicular to the major axis of its molecules If no external electric field is applied, an initial alignment is shown of crystal molecules normal to the walls of the liquid crystal receiving cell. The electric Feld seeks to align the dipole moments in its direction and the molecules to the cell walls to put on; therefore there is the possibility of the optical axis due to the action of the electric field of the crystal by 90 °, causing a change in the refractive index of the liquid crystal results. The transient response for this change in the refractive index after applying an AC voltage level shows a rise time that is inversely proportional to the square of the electric field. the Falling for the return of the refractive index to its original value after the cessation of the electrical excitation is proportional to the square of the thickness of the liquid crystal layer.

Für diese beiden Effekte zeigen die Kurven für die Opazität des Flüssigkristalls als Funktion der angelegten elektrischen Spannung (Streuungseffekt) oder für die Änderung des Brechungsindex des Flüssigkristalls als Funktion der daran anliegenden effektiven Spannung (Orientierungseffeki) 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. 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 dar, wenn eine Sensibilisierung auch benachbarter Punkte ausgeschlossen werden soll.For these two effects, the curves show the opacity of the liquid crystal as a function of the applied electrical voltage (scattering effect) or for changing the refractive index of the liquid crystal as a function of the applied effective tension (orientation effect) a very similar shape, In both cases, the observed effect only occurs when the applied voltage is greater as a certain threshold voltage. Do you want a value for the opacity or the refractive index that lies between the minimum and maximum values, all that is needed is a voltage which is a little larger than the threshold voltage. For such tensions the Rise time for the optical parameter that is to be controlled is quite long, for example a few 20 Milliseconds, which excludes certain applications that require rapid control of the optical Demand a parameter. Such a speed can possibly be achieved by relying on the Achievement of the maximum value, for example for the opacity, is limited by setting the threshold voltage very strongly exceeding voltage applies. However, this way of working does not allow you to work with optimal response time the selected optical parameter to one between the minimum value and to bring the value lying at the maximum value. It is also on cells with liquid crystals, their Electrode systems of the crossed ribbon type are not applicable even if they have two different levels (minimum and maximum) of an optical parameter operate; namely, one can show that in a static or quasi-static state the applied to a point to be sensitized Voltage should not exceed three times the threshold voltage if there is also an awareness neighboring points should be excluded.

in F i g. I ist eine solche Zelle mit einer Flüssigkristallschicht in auseinandergenommenem Zustand undin Fig. I is one such cell with a liquid crystal layer in disassembled condition and

perspektivisch dargestellt. Die dargestellte Zelle bcsit/t zwei transparente Wände 110 und 112, die zu beiden Seiten eines dicken Abstandsringes 114 aus isolierendem Material angeordnet sind, der einen hlohlraum 116 definiert, der bei montierter Zelle von der Flüssigkri-Stallschicht erfüllt wird. Auf den einander zugewandten Oberflächen der Wände 110 und 112 sind zwei Elektrodensysteme aufgebracht, die jeweils aus einer Serie von zueinander parallelen, leitenden und semitransparenten Bändern bestehen, die für das eine in Elektrodensystem mit x, und für das andere Elektrodensystem mit y, bezeichnet sind. Die nutzbare Oberfläche der Flüssigkristallschicht wird auf diese Weise in eine Mehrzahl von »Punkten« zerlegt, die jeweils den Überdeckungsbereichen der beiden Elektrodensysteme r> entsprechen, wobei jeder einzelne solche Punkt durch die Überschneidung zweier Bänder *, und >-; definiert ist.' ibiü i ih Pk bshown in perspective. The cell shown has two transparent walls 110 and 112, which are arranged on both sides of a thick spacer ring 114 made of insulating material, which defines a hollow space 116 which, when the cell is installed, is filled by the liquid cryogenic layer. Two electrode systems are applied to the mutually facing surfaces of the walls 110 and 112, each of which consists of a series of mutually parallel, conductive and semitransparent strips , which are denoted by x for one electrode system and y for the other electrode system. In this way, the usable surface of the liquid crystal layer is broken down into a plurality of "points" which each correspond to the overlap areas of the two electrode systems r>, each such point being created by the intersection of two bands *, and>-; is defined. ' ibiü i ih Pk b

Die ScM^iThe ScM ^ i

icru"" eines seichen Punktesicru "" of a seichen point

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 Flüssigkristalls 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, jo eine hinreichend große Abklingzeit aufweist, daß die einem sensibilisierten Punkt zugeführte Information während des Abtastzyklus für alle Punkte der Zeiie erhalten bleibt.Control of an optical parameter of the liquid crystal in the zone corresponding to this point » then takes place in such a way that electrical voltages are applied to the corresponding electrodes are applied, which at the corresponding excitation point inside the liquid crystal an electrical let field appear. In this way you can create an image by defining it point by point. Such an image can also be obtained by sensitizing the various points one after the other it is only necessary that the phenomenon with which one works for the image generation, jo has a sufficiently long decay time that the information supplied to a sensitized point is maintained for all points of the line during the scan cycle.

Für die nachstehende Erläuterung des erfindungsge- r> mäßen Verfahrens wird beispielshalber der Fall angenommen, daß als zu steuernde optische Kenngröße der optische Brechungsindex η eines Flüssigkristall 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 method according to the invention, the case is assumed by way of example that the optical refractive index η of a liquid crystal is selected as the optical parameter to be controlled. a crystal of methoxybenzylidenebutylaniline or MBBA for short, which belongs to the nematic liquid crystal type, is selected as an example of such a liquid crystal.

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 F i g. 1 dargestellten Zelle sind so vorbehandelt, daß die Moleküle des Flüssigkristalls ohne die Anlage eines elektrischen Feldes senkrecht zu diesen Wänden stehen. Die Anlage eine* 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 Doppelbrechung Δη. 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 Abiallzeit erreicht bei einer Schichtdicke von 10 Mikron für den Flüssigkristall die Größenordnung von 50 Millisekunden. 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 walls 110 and 112 of the cell shown in FIG. 1 cells are pretreated in such a way that the molecules of the liquid crystal are perpendicular to these walls without the application of an electric field. 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 the electrodes attached to the walls. This collective orientation of the crystal molecules leads to the creation of a birefringence Δη. 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 of the order of 50 Milliseconds.

Die Einschwingreaktion für die Änderung des Brechungsindex Δη ist in F i g. 2 veranschaulicht, wo die beiden Kurven η (E_n. t)und η(EO. (^eingezeichnet sind, die der Änderung des Brechungsindex als Funktion der Zeit für zwei Werte E₀ und EO des effektiven elektrischen Feldes entsprechen, wobei für die beiden Werte E₀ und E'_odie Beziehung £"'„< H_n gilt. Für kleine Werte von Δη läßt sich die Entwicklung des Brechungsindex analytisch durch die nachstehende Formel wiedergeben:The transient response for the change in the refractive index Δη is shown in FIG. 2 illustrates where the two curves η (E _n . T) and η (EO. (^ Are drawn in, which correspond to the change in the refractive index as a function of time for two values E ₀ and EO of the effective electric field, where for both Values E ₀ and E ' _o the relationship £ "'"< H _n applies. For small values of Δη , the development of the refractive index can be reproduced analytically using the following formula:

I n/n., = [(n² _r - /i²„)/2 nJl ₇ ² · cxp (2 f/T₁), (I)I n / n., = [(N ² _r - / i ² ") / 2 nJl ₇ ² · cxp (2 f / T ₁ ), (I)

wobei n„ für den ordinären Brechungsindex des Flüssigkristalls,where n " for the ordinary refractive index of the liquid crystal,

n_c für den extra ordinären Brechungsindex des Flüssigkristalls und n _c for the extra ordinary refractive index of the liquid crystal and

q>„ für den mittleren quadratischen Winkclwcrt für die Ausrichtung der Moleküle infolge der thermischen Rührwirkung stehen und zur Abkürzung gesetzt ist: q>"stands for the mean square angle for the orientation of the molecules as a result of the thermal stirring effect and is used as an abbreviation:

in derin the

den Viskositätskoeffizienten des Flüssigkristalls,
die dielektrische Anisotropie des Flüssigkristalls,
K₃J eine Elastizitätskonstante des Flüssigkristalls,
d die Dicke der Flüssigkristallschicht und
E das angelegte elektrische Feld bezeichnen.the viscosity coefficient of the liquid crystal,
the dielectric anisotropy of the liquid crystal,
K ₃ J is an elastic constant of the liquid crystal,
d is the thickness of the liquid crystal layer and
E denotes the applied electric field.

Für den größten Teil der Fälle ist das anliegende elektriffhe Feld groß genug, damit der Ausdruck K^ Ji²Id¹ gegenüber dem Ausdruck Ee IPIAn vernachlässigt werden kann, so daß sich die Gleichung für die Entwicklung der Abweichung öt's Brechungsindex Δη im Verlaufe der Zeit im wesentlichen auf die Form bringen läßt:For the majority of cases, the applied electrical field is large enough that the expression K ^ Ji ² Id ¹ can be neglected in relation to the expression Ee IPIAn , so that the equation for the development of the deviation öt's refractive index Δη over time im essential to bring to the form:

l/i = ln„„esp(2_ie£²;/4-T;·,),l / i = ln "" esp (2 _ie £ ² ; / 4-T; ·,),

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

Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf Flüssigkristalle werden der oder die zu erregenden Punkte in der in Fig. 2 schematisch angedeuteten Weise während einer Zeitdauer /„ einem elektrischen Feld der Intensität E₀ ausgesetzt; die Änderung des Brechungsindex für den Flüssigkristall erreicht dann an den erregten Punkten die Größe Δη\. Die benachbarten Punkte, die nicht erregt werden sollen, können durch die Konstruktion der Zelle während der gleichen Zeitdauer to einem elektrischen Feld der Intensität E'_o ausgesetzt werden, das an diesen Punkten eine Änderung des Brechungsindex von Δηι hervorruft. Erfindung^/emäß regelt man zum einen das Wertepaar E₀ und t_o so, daß am Ende der Zeitdauer t„ der Brechungsindex η an dem zu sensibilisierenden Punkt den gewünschten Wert na—nfEo. fo) angenommen hat, und zum anderen nötigenfalls die Amplituden E₀ und EO. von denen bei Festlegung der Amplitude E₀ die Amplitude E'_o 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 E₀ an einem Punkt nicht Aniaß zum Auftreten elektrischer Felder auch an benachbarten Punkten sein kann.When the method according to the invention is applied to liquid crystals, the point or points to be excited are exposed in the manner indicated schematically in FIG. 2 to an electric field of intensity E _{0 for a period of time;} the change in the refractive index for the liquid crystal then reaches the magnitude Δη \ at the excited points. The neighboring points, which should not be excited, can be exposed to an electric field of intensity E ' _o during the same period of time due to the construction of the cell , which field causes a change in the refractive index of Δηι at these points. Invention ^ / emäß is regulated to a pair of values E ₀ and t _o so that at the end of the time period "t η is the refractive index at the point to be sensitized to the desired value na-nFeO. fo), and on the other hand, if necessary, the amplitudes E ₀ and EO. of which, when the amplitude E _{0 is determined,} the amplitude E ' _o is predetermined by the construction, 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 ₀ at one point cannot be the reason for the occurrence of electrical fields also at adjacent points.

Da der Abfall des Brechungsindex π als Funktion der Zeit sich sehr langsam vollzieht, behält der Brechungsin-Since the decrease in the refractive index π as a function of Time happens very slowly, the refractive index retains

dex η den gewünschten Wert n„ während einer hinreichend langen Zeil praktisch bei. |edoch ist es stets möglich, crfordeilichenfalls ein sehr geringes Spannungsmveau als Hallespannung anzulegen.dex η practically at the desired value n " during a sufficiently long line. However, it is always possible, in some cases, to apply a very low voltage level as Hall voltage.

Wenn der Brechungsindex η um einen vorgegebenen Wert herum variiert werden soll, kann man entweder die Ζ,'-idauer I₁, für die erregende Rechteckspannung bei fester Amplitude des elektrischen Feldes oder diese Amplitude bei fester Dauer der Anlage des elektrischen Feldes variierenIf the refractive index η is to be varied around a given value, either the Ζ, '- i duration I ₁ , 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 can be varied

Die oben angegebene Beziehung (2) ermöglicht es. die Änderung f = Δη2-Δη_η,ίϊπ den Brechungsindex «eines einem elektrischen Feld /:'„ ausgesetzten I lüssigkristalls mit der Änderung An\-An„„ ungefähr =Διΐ\ des Brechungsindex η an der dem elektrischen Feld /·',, ausgesetzten Punkt zu vergleichen, und man erhält dann:The relationship (2) given above makes it possible. the change f = Δη2-Δη _η , ίϊπ the refractive index "of a liquid crystal exposed to an electric field /: '" with the change An \ -An "" approximately = Διΐ \ of the refractive index η at the electric field / ·' ,, to compare the exposed point, and one obtains:

L.L.

I "„„I "" "

- (^E> Y- ( ^E > Y

LouLou

in.in.

Beispielsweise ergibt sich für /)πι=0,05 und ζΐπ,ν, = 0.002 und der Annahme EJE'_n = 2 die Änderung f zu 0.0025, was in der Größenordnung von 5% des Wertes für Δη\ liegt. Unter der Annahme E,JE'_n = 3 bei sonst gleichen Bedingungen erhält man die Änderung f zu 0.00086, was 1,7% des Wertes für Δη\ entspricht.For example, for /) πι = 0.05 and ζΐπ, ν, = 0.002 and the assumption EJE ' _n = 2, the change f to 0.0025 results, which is in the order of magnitude of 5% of the value for Δη \ . Assuming E, JE ' _n = 3 with otherwise the same conditions, one obtains the change f to 0.00086, which corresponds to 1.7% of the value for Δη \ .

Die Abweichung zwischen dem Brechungsindex des Flüssigkristalls an dem sensibilisierten Punkt und an den bena hbarten 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 c/erstreckenden Abweichung Δη des Brechungsindex π in eine Lichtintensität ermöglichen, die proportional ist zu sin² (πΔηώλ). Der Kontrast zwischen den beiden Punkten, die durch die elektrischen Felder f„ bzw. E'„ erregt werden, ist dann proportionalThe discrepancy between the refractive index of the liquid crystal at the sensitized point and the adjacent points can be further increased if optical devices such as an analyzer and a polarizer are used on both sides of the cell to read the refractive index at the sensitized point are arranged with the liquid crystal layer and enable a transformation Δη of the refractive index π extending over a crystal thickness c / into a light intensity which is proportional to sin ² (πΔηώλ). The contrast between the two points, which are excited by the electric fields f "and E '" , is then proportional

sin' (.τsin '(.τ

Dies ergibt für das erste der oben angegebenen Zahlenbeispiele einen Kontrast von 170 und für das zweite Zahlenbeispiel einen Kontrast von 1500.This results in a contrast of 170 for the first of the numerical examples given above and for the second numerical example a contrast of 1500.

In Fig. 3 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 F i g. 3 für das eine Elektrodensystem mit x, und für das andere Elektrodensystem mit y, bezeichnet; ein bestimmter Punkt, wie er in Fig. 3 mit der Bezugszahl 1 bezeichnet ist, wird dann durch die Überdeckung der Bänder x, und yj definiert. Die dem Punkt 1 benachbarten Punkte sind in F i g. 3 mit den Bezugszahlen 2 bzw. 3 bezeichnet. Das einfachste Steuerverfahren für die Steuerung des Brechungsindex des Flüssigkristalls am Punkt 1 besteht darin, das Band yj auf das Potential V/2 und das Band χ, auf das Potential — V/2 zu bringen, alle anderen Bänder dagegen auf Masse zu iegen (F i g. 3a); die Potentialdifferenz zwischen den Elektrodenbändern am Punkte 1 beträgt dann V, was einem elektrischen Feld Eo entspricht. Die dem Punkte 1 benachbartenIn Fig. 3, two possibilities for the excitation of a point of a cell are illustrated, which, in the event 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. 3 denotes x for one electrode system and y for the other electrode system; a specific point, as it is denoted by the reference number 1 in FIG. 3, is then defined by the overlap of the bands x and yj . The points adjacent to point 1 are shown in FIG. 3 denoted by the reference numerals 2 and 3, respectively. The simplest control method for controlling the refractive index of the liquid crystal at point 1 is to bring the band yj to the potential V / 2 and the band χ to the potential - V / 2 , while all other bands are grounded (F. i g.3a); the potential difference between the electrode strips at point 1 is then V, which corresponds to an electric field Eo . Those adjacent to point 1

Punkte 2 sind jeweils der halben Potentialdifferenz ausgesetzt, was einem elektrischen Feld E'„=E,J2 entspricht; für die Punkte 3 und die übrigen in Fig. 3 nicht näher bezeichneten Punkte ergibt sich kein elektrisches Feld.Points 2 are each exposed to half the potential difference, which corresponds to an electric field E '"= E, J2 ; for the points 3 and the other points not shown in more detail in FIG. 3, there is no electric field.

Wird zwischen dem zu sensibilisierenden Punkte I und seinen Nachbarpunkten 2 ein möglichst großer Kontrast angestrebt, so kann man sich der in Fig. 3b veranschaulichten Methode bedienen. Der zu sensibilizierende Punkt 1 wird in diesem Falle üher die lilektrodenbänder v, und y, erregl. die auf einem Potential —3 V/2 h/w. +iV/2 gehalten werden: die weiteren F.leklrodenbander ν werden auf einem Potential + V/2 gehalten, während die weiteren lilektrodenbänder y auf einem Potential - V/2 liegen. Der Punkt I ist dann einer elektrischen Spannung von 3 V ausgesetzt, die ein elektrisches Feld der Amplitude E,. entstehen IsQt; die Punkte 2 und 3 s^nu/lc dip in f^; i ρ λ nicht näher bezeichneten Punkte der Zelle sind einer Spannung Kausgesetzt. die einem elektrischen Feld E'„ entspricht, das nur den dritten Teil des elektrischen F'eldcs für den zu sensibilisierenden Punkt 1 erreicht. Auf diese Weise führt die Erregungsmethode gemäß F i g 3b zu einem erheblich größeren Kontrast zwischen dem erregten Punkt 1 und seinen Nachbarpunkten 2 und 3 als die Erregungsmethode nach F i g. 3a.If the greatest possible contrast is sought between the point I to be sensitized and its neighboring points 2, the method illustrated in FIG. 3b can be used. The point 1 to be sensitized is in this case via the electrode bands v, and y, exc. those at a potential of -3 V / 2 h / w. + iV / 2 : the other electrode bands ν are kept at a potential + V / 2 , while the other electrode bands y are at a potential - V / 2 . The point I is then exposed to an electrical voltage of 3 V , which creates an electrical field of amplitude E ,. arise IsQt; points 2 and 3 s ^{nu /} lc dip in f ^; i ρ λ unspecified points of the cell are a voltage Kausgesetzt. which corresponds to an electric field E '" which only reaches the third part of the electric field for point 1 to be sensitized. In this way, the excitation method according to FIG. 3b leads to a considerably greater contrast between the excited point 1 and its neighboring points 2 and 3 than the excitation method according to FIG. 3. 3a.

Bei 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 Elektroden eines Punktes, der nicht sensibilisiert werden soll, anliegende quasi statische Spannung darf nämlich die Schwellenspannung V₅ nicht überschreiten, was für den immer noch günstigsten Fall entsprechend Fig. 3b nur die Anlage einer Spannung von höchstens 3 V, an den zu sensibilisierenden Punkt 1 gestattet. Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird es dagegen möglich, den zu sensibilisierenden Punkt einer wesentlich höheren Spannung als dem dreifachen Wert der Schwellenspannung auszusetzen, da nicht mit den Eigenschaften des Flüssigkristalls in quasi statischem Zustand gearbeitet wird, sondern sein Einschwingverhalten ausgenutzt wird.In known devices with crossed electrode strips, the voltage applied between the electrodes associated with a specific point to be sensitized cannot exceed three times the value of the threshold voltage V for the particular phenomenon being used. The, applied quasi-static voltage between the electrodes of a point which is not to be sensitized must namely the threshold voltage V ₅ does not exceed that for the still favorable case corresponding to FIG. 3b only the establishment of a voltage exceeding 3 V, to the to sensitizing point 1 permitted. 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 value of the threshold voltage, since the properties of the liquid crystal in a quasi-static state are not used, but its transient behavior is exploited.

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 F i g. 4 dargestellt. Die in Fig.4 dargestellte Anzeigevorrichtung besitzt eine allein durch ihre einander kreuzenden Elektrodenbänder veranschaulichte Flüssigkristallzelle 120, eine elektrische Spannungsversorgung 122 und eine Adressiereinrichtung 124. Die Flüssigkristallzelle 120 umfaßt zwei Elektrodensysteme, von denen das eine aus m mit x, {\<i<m) und das andere aus ρ mit yj (1</<ρ) 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 180° davon unterscheidet, so daß die Ausgangsspannung der zweiten SpannungsquelleBy utilizing on the one hand the speed in the control of 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. 4 shown. The display device shown in FIG. 4 has a liquid crystal cell 120, illustrated solely by its crossing electrode strips, an electrical voltage supply 122 and an addressing device 124. The liquid crystal cell 120 comprises two electrode systems, one of which is made up of m with x, {\ <i <m ) and the other / <ρ) bands designated consists of ρ with yj (1 <. The electrical voltage 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 im folgenden mil — V/2 be/eichnel werden kann. Die Adressiereinrichtung 124 umfaßt zum einen einen numerischen Abtaster 130, der an seinem Eingang 132 eine physikalische Größe mit der variablen Amplitude Y(i) zugeführt erhält und an seinem Ausgang 134 eine Folge von numerischen Werten / für die aufeinanderfolgenden Abtastungen von Y(l) abgibt, wobei diese Abtastung durch einen Taktgeber 136 gesteuert wird, der die Abtastfrequenz festlegt. Der Abtaster 130 dient gleichzeitig als Wandler und ist so ausgelegt, daß der Maximalwert für /die Anzahl pder Rlektrodenbänder.v, nicht überschreitet. Außerdem enthält die Adressiereinrii'htung 124 eine sequentiell arbeitende Adressierschaltung, die aus zwei Unischaltorganen 140 und 142 bestellt. Das Umschaltorgan 142 wird ebenfalls durch den Taktgeber 136 gesteuert und verbindet die Bänder v, nacheinander während einer Zeitdauer („ mit der Spannungsquelle 123 mit der Ausgangsspannung - V/2. 123 in the following mil - V / 2 be / calibrated. The addressing device 124 comprises, on the one hand, a numerical scanner 130 which receives a physical variable with the variable amplitude Y (i) at its input 132 and outputs a sequence of numerical values / for the successive scans of Y (1) at its output 134 this sampling being controlled by a clock 136 which determines the sampling frequency. The scanner 130 serves as a transducer and is designed so that the maximum value of /, does not exceed the number pder Rlektrodenbänder.v. In addition, the addressing device 124 contains a sequentially operating addressing circuit, which consists of two switching elements 140 and 142 . The switching element 142 is also controlled by the clock generator 136 and connects the bands v, one after the other for a period of time ("with the voltage source 123 with the output voltage - V / 2.

V-HIt-MI UtII IVJV-HIt-MI UtII IVJ

jede Elerneniar/elle in der Flüssigkristallschicht, die durch die Kreuzung eines Elektrodenbandcs v, mit einem Elektrodenband y, gebildet wird, zwischen zwei Opazitätsniveaiis, nämlich einem Niveau minimaler Opazität und einem Niveau maximaler Opazität funktioniert.each elementary element in the liquid crystal layer, which is formed by the crossing of an electrode band v with an electrode band y , functions between two levels of opacity, namely a level of minimum opacity and a level of maximum opacity.

Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform für eine erfindungsgemäß ausgebildete Anzeigevorrichtung ist in F i g. 5 veranschaulicht. Hei dieser Anzeigevorrichtung verlaufen die semitransparenten und leitenden Bänder, die die heiden F.lektrodensysleme der Zelle bilden, parallel zueinander und definieren eine Mehrzahl von Piinktbändern. In der den konstruktiven Aufbau veranschaulichenden oberen Hälfte u von F i g. 5 ist nur das eine der beiden Elektrodensysteme in Form von q Bändern v, (I </<</) wiedergegeben. Als elektrische Spannungsversorgung für die dargestellte Anzeigevorrichtung ist ein Wandler und Abtaster 150 vorgesehen,A further advantageous embodiment for a display device designed according to the invention is shown in FIG. 5 illustrates. In this display device, the semitransparent and conductive strips that form the two electrical electrode systems of the cell run parallel to one another and define a plurality of pin strips. In the upper half u of FIG. 5 only one of the two electrode systems is shown in the form of q bands v, (I </ << /). A converter and scanner 150 is provided as the electrical voltage supply for the display device shown,

durch den Taktgeber 136 gesteuert. Das Umschaltorgan 140 verbindet während der Zeitdauer t„ die / ersten Bänder y, mit der Spannungsquelle 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 l„ vorhanden ist, während die p —J weiteren Punkte dieser gleichen Spalte nur der halben Spannung V/2 ausgesetzt sind; 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 Flüssigkristalls 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 F.lektroder.Lönder in der Anzeigevorrichtung wird in Abhängigkeit von der Erregungsgeschwindigkeit für einen Punkt der Zelle und durch die Speicherzeit des verwendeten Flüssigkristalls bestimmt.controlled by the clock 136. The switching element 140 connects the / first bands y 1 to the voltage source 125 of the output voltage + V / 2 during the time period t 1. In this embodiment variant of a display device, the first j points of a column are therefore sensitized to a voltage V which is present during the period of time I , while the other p points in this same column are only exposed to half the voltage V / 2; each sample of the physical quantity of amplitude Y is therefore represented by a portion of the sensitized column. The sequential column-by-column sampling is determined in its clock by the clock generator 136 , which also determines the sampling, so that each sampling is carried out in a 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 the physical quantity, the outline of which is reproduced by the curve which separates the sensitized zones from the non-sensitized zones in the cell. In this sense, this image can be described as linear and digital. The number of electrodes in the display device is determined as a function of the excitation speed for a point in the cell and the storage time of the liquid crystal used.

Die Anzeigevorrichtung kann auch zur Registrierung 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 *#, wird dann sequentiell beschrieben, und diese Einschreibung wird während der ganzen Zeit ihres Einsatzes als Speicher regeneriertThe display device can also be used for registration in an optical memory; in this case is the established image is no longer that of a function, but a juxtaposition of black ones and white dots, which correspond to the logic states 0 and 1. The matrix, * #, then becomes sequential and this inscription is regenerated during the entire period of its use as a memory

Von besonderem Vorteil ist es, die effektive Spannung V/2 der Spannungsquellen 123 und 125 so einzustellen, daß die bei Anlage der Spannungen + V/2 während der Zeitdauer t_o erhaltene Änderung des Brechungsindex einer Änderung des optischen Lichtweges in der Flüssigkristallschicht entspricht, die gleich einer halben Wellenlänge der für die 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 123 and 125 so that the change in the refractive index obtained when the voltages + V / 2 are applied during the time period t _o corresponds to a change in the optical light path in the liquid crystal layer, which is equal to half a wavelength of the radiation used to analyze the cell. Then you can insert the cell between a polarizer and an analyzer with mutually parallel transmission directions and observe the light transmission; the cell then appears black below the boundary line, which increases the contrast between the two zones and makes reading even more convenient.

Anzumerken ist, daß bei dieser AnzeigevorrichtungIt should be noted that in this display device

variablen Amplitude X(t) zugeführt erhält und an seinem Ausgang 154 aufeinanderfolgende Abtastungen dieser Größe in Form von Wechselspannungen des Effektivwertes V, abgibt. Die Steuerung der Abtastungen erfolgt dabei über einen Taktgeber 156. Die Adressiereinrichtung enthält in der Hauptsache eine Umschalteinrichtung 158, die der Reihe nach und während der Zeitdauer /„ die am Ausgang 154 des Wandlers 150 auftretenden Spannungen V, oder während einer Zeitdauer r,die identischen Soannungen Κ, an die Bänder *, 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 V, 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.variable amplitude X (t) is supplied and at its output 154 successive samples of this size in the form of AC voltages of the effective value V, emits. The scanning is controlled by a clock 156. The addressing device mainly contains a switching device 158, which sequentially and during the period / "the voltages V occurring at the output 154 of the converter 150 , or during a period r, the identical Soannungen Κ, to the bands *, of 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 V i acts on the associated tape x. 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. 5 können die gemeinsam miteinander an Masse eeleeten Bänder des einen Elektrodensystems gleich in Form einer zusammenhängenden und semitransparenten leitenden Schicht ausgebildet sein.In an advantageous variant of the embodiment according to FIG. 5, they can together with one another Eeleeten bands of one electrode system are connected to earth be designed equally in the form of a coherent and semitransparent conductive layer.

Wenn die Flüssigkristallzelle der Anzeigevorrichtung von Fig.5 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 Δφ ist eine Funktion der Änderung Δη des Brechungsindex n, die durch die Anlage des elektrischen Feldes hervorgerufen wird und sich berechnet zu:If the liquid crystal cell of the display device of FIG. 5 is illuminated by light radiation polarized parallel to the electrode strips, then this light radiation experiences a phase shift when it passes through the areas of the liquid crystal exposed to an electric field; this phase shift Δφ is a function of the change Δη in the refractive index n, which is caused by the application of the electric field and is calculated as follows:

Δη=2πΔηό/λΔη = 2πΔηό / λ

wobei d die Dicke der Flüssigkristallschicht, A die Wellenlänge der verwendeten Lichtstrahlung und Δη=Π2 — η\ die Differenz zwischen dem anfänglichen Brechungsindex n\ des Flüssigkristalls einerseits und dem durch den elektrooptischen Effekt induzierten Brechungsindex rn des Flüssigkristalls andererseits bezeichnet Die Phasenverschiebung Δφ kann ein erhebliches Vielfaches von π erreichen. Die Zeitdauer i_o und die Einstellung des Wandlers 150 können so gewählt werden, daß die Phasenverschiebung Δφ der Amplitude X der zu analysierenden physikalischen Größe proportional sind. Die Anzeigevorrichtung stellt dann einen Phasenanzeiger dar, der sich insbesonderewhere d is the thickness of the liquid crystal layer, A is the wavelength of the light radiation used and Δη = Π2 - η \ the difference between the initial refractive index n \ of the liquid crystal on the one hand and the refractive index rn of the liquid crystal induced by the electro-optical effect on the other. The phase shift Δφ can be considerable Reach multiples of π. The time period i _o and the setting of the transducer 150 can be selected such that the phase shift Δφ is proportional to the amplitude X of the physical variable to be analyzed. The display device then represents a phase indicator, which in particular

für die Registrierung von Daten in optischen Systemer zur Signalverarbeitung einsetzen läßt. Die Zeitdauer r,, und die Amplituden V₁ 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 ist; diese Abdunklung ist in dem oberen Teil a von Fig. 5 auf den Bändern schematisch angedeutet, und sie entspricht der Amplitude X. deren Variation im Verlauf der Zeit im unteren Teil b von Fig. 5 als Kurve wiedergegeben ist.can be used for the registration of data in optical systems for signal processing. The duration r ₁ and the amplitudes V 1 can be regulated again 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 analogue image in which the dark Part of the amplitude X is proportional; this darkening is indicated schematically on the strips in the upper part a of FIG. 5, and it corresponds to the amplitude X. The variation over time is shown as a curve in the lower part b of FIG. 5.

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 oderThe display devices described above work taking advantage of the modulation of the refractive index of a liquid crystal layer, but they could work just as well in the scatter range if the excitation voltages are either direct voltages or

mit pinpr Fr^pni>pn7with pinpr Fr ^p ni> pn7

werden, die unterhalb der Frequenz für die Relaxation der Ionen l. dem Flüssigkristall liegt. Sie verlangen dann an ihrem optischen Ausgang keine Kombination aus Polarisator und Analysator.which are below the frequency for the relaxation of the ions l. the liquid crystal. You then demand no combination of polarizer and analyzer at its optical output.

Für den praktischen Bau einer Anzeigevorrichtung auf Flüssigkristallbasis, auf die die Erfindung anwendbar ist, 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 Molekül:For the practical construction of a liquid crystal based display device to which the invention is applicable For example, a layer of MBBA a few microns thick can be placed between two glass plates the distance between them is ensured by a Mylar spacer ring. To each other The inner sides of the glass plates facing towards them can then be photo-etched to create transparent and conductive electrodes made of indium oxide or tin oxide. The glass plates can still be used in advance be rubbed along a preferred axis, which leads to a preferred direction along which the molecule:

ίο des MBBA ausrichten. Man erhält auf diese Weise ein optisch aktives Milieu, dessen Doppelbrechung sehr ausgeprägt ist: Der Maximalwert für An liegt für eine Wellenlänge λ = 6328 Ä Einheiten und eine Temperatur von 22°C in der Größenordnung von 0,20. Die Anzahlίο Align the MBBA. In this way, an optically active milieu is obtained, the birefringence of which is very pronounced: the maximum value for An for a wavelength λ = 6328 Å units and a temperature of 22 ° C. is of the order of magnitude of 0.20. The number

i) der Erregungspunkte kann in der Größenordnung von 1024 liegen (32 gekreuzte Elektrodenbänder). Bei einer Betriebsweise mit Lichtstreuung kann die Zeitdauer /„in der Größenordnung einer Millisekunde liegen; bei einer Arbeitsweise mit Mndiilation des Brechungsindex können die angelegten Spannungen eine Frequenz in der Größenordnung von 10 kHz aufweisen, wobei die Zeitdauer /„ in der Größenordnung eines Bruchteils einer Millisekunde liegt. In diesem zweiten Falle arbeitet die Anzeigevorrichtung daher zehnmal schnel-i) the excitation points can be of the order of 1024 lie (32 crossed electrode bands). In the case of an operating mode with light scattering, the duration / "in on the order of a millisecond; in the case of a mode of operation with mndiilation of the refractive index the voltages applied may have a frequency of the order of 10 kHz, the Duration / "on the order of a fraction one millisecond. In this second case, the display device therefore works ten times faster.

2") ler als im ersten Falle.2 ") less than in the first case.

Hierzu 3 Blatt ZeichiuintienFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. A method for controlling an optical parameter K, determined by the molecular orientation, of a liquid crystal present in the form of a layer between segmented electrodes to a value K ₀ by applying an electric field E ₀ to the liquid crystal in selected subregions of the layer during the time t _{o, wherein} the field in its neighboring areas causes a lower field strength E ' _o , characterized in that such a pair of values E ₀ or to is used for the strength of the electric field or for the duration of its application, on the one hand that after the application of the The value K (Eo, to) obtained from the field of strength E ₀ during the time U is equal to the desired value K ₀ and, on the other hand, the value K (EO, to) obtained after creating the field of strength during the time t _{o is} the strongest differs from the value K (E ₀ , ( _o ).

2. The method according to claim 1, characterized in that to vary the value of the parameter K by the value K _n with the size of the field fixed ü the time period t _{o is} varied.

3. The method according to claim 1, characterized in that to vary the value of the parameter K by the value K ₀ with a fixed period of time / ,, the size of the field E _{0 is} varied.

4. The method as claimed in claim 1, characterized in that di, 3 electrical voltages are applied to two electrode systems which enclose the liquid crystal between them and each of which consists of parallel, conductive and transparent ribbons, which are marked with x for one system and x for the other System are designated by yj , and that, for control, at a point Pp _1n defined by the overlapping of the conductive strips x _m and y ", the voltage distribution over the various strips is selected so that during the time l" on the strip y "a voltage +3 V / 2, the tape x _m a voltage -3 V / 2 at & lle remaining bands jjmu) Φη a voltage - V / 2, and r to all remaining bands, with \ φ m, a voltage + V / 2 is created.

5. The method according to claim I, characterized in that electrical voltages are applied to two electrode systems which enclose the liquid crystal between them and each of which consists of parallel, conductive and transparent strips, which for one system with ^ and for the other system with yj are designated, are applied, and that for control at a point P _n , defined by the overlap of the conductive strips x _m and ^ ", the voltage distribution on the various strips is selected so that during the time period t" on the strip y " a voltage + V / 2 and a voltage - V / 2 is applied to the tape x _m.

6. The method according to claim 1, characterized by its use for controlling the opacity caused by dynamic scattering in the interior of the liquid crystal.

7. The method according to claim 1, characterized by its use for controlling the refractive index η of the liquid crystal · ;.

8. The method according to claim I, characterized by its use in a display device.

9. The method according to claim 7, characterized in that for use in the context of a Display device alternating voltages are applied.