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Elektroden für elektrooptische Anordnungen Die Erfindung betrifft
Elektroden zur Ansteuerung von Flüssigkristallen in elektrooptischen Anordnungen.
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Es ist bekannt, daß elektrooptische Schichten unter Verwendung von
Flüssigkristallen zur Darstellung von Ziffern, Zeichen und Bildern verwendet werden
können. Es ist weiterhin bekannt, daß durch Anlegen von Potentialgradienten an die
Elektroden mit flüssigen Kristallen eine Analogdarstellung der elektrischen Felder
erfolgen kann, die als Spannnngsmesser, Abstimmanzeigen ua. verwendbar sind.
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Die bisher vorgeschlagenen Elektroden für Analogdarstellungen besitzen
eine gleichmäßig aufgebrachte Schicht, deren elektrischer Widerstand so bemesseuist,
daß er gering gegenüber dem Flüssigkristallwiderstand ist, jedoch bei Anlegen eines
transversalen elektrischen Feldes einen starken Spannungsabfall ergibt. Bei dieser
Art von Elektroden ist die Grenze zwischen dem angesteuerten und dem nicht angesteuerten
Teil der Flüssigkristallschicht nicht scharf, da die Effekt-Spannungs charakteristik
der anwendbaren elektrooptischen Effekte nicht steil genug ist.
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Aufgabe der Erfindung ist die Verschärfung der Abgrenzung zwischen
angeregtem und nicht angeregtem Bereich in Analog-Bauelementen unter Verwendung
ven flüssigen Kristallen.
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Es wurde gefunden, daß in elektrooptischen Anordnungen unter Verwendung
von Flüssigkristallen, in denen auf Grund von Potentialgefällen innerhalb einer
oder mehrerer Elektroden eine Analogdarstellung erfolgt, die Grenze zwischen angeregtem
und nichtangeregtem Bereich des Flllssigkristalls schärfer wird durch Verwendung
von Elektroden, die abwechselnd breitere Streifen oder Flächen mit geringem und
schmale Streifen mit hohem Widerstand besitzen.
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Derartige Elektroden können angewendet werden in Zellen mit nematischen
Flüssigkeiten unter Ausnutzung des dynamischen Streueffektes, in Zellen unter Ausnutzung
der dielektrischen Orientierung in elektrischen Feldern mit oder ohne Zufügung von
dichroitischen Farbstoffen, in Zellen mit verdrillten nematischen Schichten oder
Zellen, welche Gemische aus nematischen und cholesterinischen Stoffen enthalten.
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Die erfindungsgemäßen Elektroden besitzen eine rechteckige oder andersartige,
z. B. kreisförmige Gestalt und werden sn Zellen in Verbindung mit einer gewöhnlichen
Elektrode, welche längs ihrer Ausdehnung keine merkliche Potentialdifferenz besitzt,
oder zusammen mit einer zweiten erfindungsgemäßen Elektrode verwendet.
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Zellen, die eine erfindungsgemäße Elektrode und eine auf konstantem
Potential liegende gewöhnliche Elektrode enthalten, können verwendet werden zur
Analogdarstellung elektrischer Größen, z. B. in Voltmetern, Leistungsmessern, ferner
zur Anzeige in elektronischen Uhren, als Begrenzung optischer Lichtbündel oder Blenden
in fotografischen Einrichtungen.
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Zellen, die eine erfindungsgemäße Elektrode und eine auf veränderlichem
Potential liegende Elektrode enthalten, sind verwendbar fllr Abstimmanzeigen, Radioskalen,
streifenförmige Beleuchtungseinrichtungen für Reklame zwecke oder für beleuchtete
Plane.
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Anordnungen, die aus einer Doppelzelle, bestehend aus je 1 erfindungsgemäßen
Elektrode und einer gewöhnlichen Elektrode in gekreuzter Anordnung aufgebaut sind,
gestatten einen Lichtpunkt an einer beliebigen Stelle der Oberfläche der Doppelzelle
hindurchzulassen und damit eine Matrix punktweise zu beleuchten.
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Mit einer derartigen Anordnung können Schaustücke wie Pläne, Produktionsschemate,
Reklameanordnungen beleuchtet werden. Wird z. B. eine fotoleitfähige Schicht auf
diese Weise punktförmig beleuchtet, so kann auf der nicht beleuchteten Seite dieser
Schicht matrixförmig eine Spannung abgenommen und damit ein weiteres System betrieben
oder gesteuert werden. Weiterhin ist es möglich, einen Leuchtschirm punktweise zum
Leuchten anzuregen und damit Ziffern, Zeichen oder einfache Darstellungen wiederzugeben.
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Vorteil der Erfindung ist die gegenüber bisher bekannten Elektroden
entscheidend verbesserte Schärfe der Grenze zwischen angeregtem und nichtangeregtem
Gebiet. Dadurch wird der optische Eindruck der Anzeige verbessert. Es können zur
Füllung der Zellen nunmehr Substanzen verwendet werden, deren Effekt-Spannungscharakteristik
für bisherige Anordnungen nicht steil genug ist. Weiterhin beeinflußt die Abhängigkeit
der Schwellspannung vom Betrachtungswinkel, vom Beleuchtungswinkel, von der Temperatur,
von der Alterung der Zelle, von der Schichtdicke usw. nicht mehr die Lage bzw. die
Breite des angeregten und des nichtangeregten Gebietes.
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Die Erfindung soll an 3 Beispielen erläutert werden: Beispiel 1: Die
Elektrode (Abb. 1) besteht aus einer Glasplatte 60,20 mm2, die mit 0,3 mm breiten
Streifen 1 von Zinnoxid oder Indiumoxid mit einem Widerstand von je 704 Ohm und
ca. 10 mm breiten Streifen 2 von je io2 Ohm beschichtet ist. Die Elektrode ist an
eine Spannungsquelle 3 (50 V Gleich- oder Wechselspannung) angeschlossen und wird
von einem Strom durchflossen, so daß zu beiden Seiten eines Streifens 1 eine Potentialdifferenz
von 10 V besteht. Die gesamte Zelle (Abb. 2) ist aus der erfindungsgemäßen Elektrode,
bestehend aus der Glasscheibe 6 mit den Streifen 1 und 2 sowie der Spannungsquelle
3,
der Glasscheibe 4 mit der Elektrode 5, die sich auf konstantem
Potential befindet, dem Flüssigkristall 7 und den Abstandshaltern 8 aufgebaut. Die
Flüssigkristallschicht enthält entweder eine Substanz, welche den dynamischen Streueffekt
zeigt, oder eine Substanz, welche sich im elektrischen Feld dielektrisch homogen
orientiert und mit oder ohne Zufügung eines dichroitischen Farbstoffes verwendet
wird, oder eine Substanz, die infolge der Randwirkung verdrillt ist oder eine Substanz,
welche geringe Zusätze optisch aktiver Stoffe enthält.
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Durch Erhöhen bzw. Erniedrigen der Spannung an der Spannung quelle
3 kann der angeregte Teil des Flüssigkristalls in der Zelle nach links bzw. rechts
verschoben werden. Diese Anordnung ist verwendbar für elektrische Meßinstrumente
wie z. B. Voltmeter. Bei kreisförmiger Ausführung der Elektrode entsprechend Abb.
3 sind weitere Anwendungen in Meßinstrumenten, elektrischen Uhren usw. möglich.
Bei Ausführung der Zelle nach Abb. 4 mit den schmalen Streifen hohen Widerstands
1 und breiteren Streifen geringen Widerstands 2, der Spannungsquelle 3 und der Durchführung
9 zur Gegenelektrode, die auf konstantem Potential liegt, kann ein optisches Lichtbündel
nach außen begrenzt werden, indem die Spannung an 3 einen höheren oder geringeren
Wert hat. Eine derartige Ausführung ist als Blende für fotografische Einrichtungen
verwendbar und kann als automatische Blende direkt mit einem Belichtungsmeßgerät
gekoppelt werden.
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Beispiel 2: Zellen mit einer erfindungsgeiiäßen Elektrode und einer
gewöhnlichen Elektrode mit veränderlichem Potential sollen an Hand der Abb. 5 näher
erläutert werden. Die Glasscheibe 6 ist mit den schmalen Streifen 1 hohen Widerstands
und den breiteren Streifen 2 geringen Widerstands belegt und in der gezeigten Weise
an die Spannungsquellen 3a und 3b angeschlossen. Zwischen den Elektroden befindet
sich der Flllssigkristall 7,
der mit Hilfe der Abstandshalter 8
auf einer konstanten Schichtdicke gehalten wird. Es entsteht die in Abb. 6 gezeigte
Verteilung des Potentials ß U längs der Elektroden (X-Richtung). Nur die auf dem
Potential unterhalb der Schwellspannung liegenden Streifen werden nicht angeregt.
Durch Veränderung der beiden durch die Spannungsquellen 3a bzw. 3b erzeugten Spannungen
kann dieses nicht angeregte Gebiet beliebig nach rechts oder links verschoben werden.
Die Flüssigkristallschicht enthält entweder eine Substanz, welche den dynamischen
Streueffekt zeigt, oder eine Substanz, welche sich im elektrischen Feld dielektrisch
homogen orientiert und mit oder ohne Zufügung eines dichroitischen Farbstoffes verwendet
wird, oder eine Substanz, die infolge der Randwirkung verdrillt ist oder eine Substanz,
welche geringe Zusätze optisch aktiver Stoffe enthält und wird mit oder ohne Polarisatoren
betrieben.
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Die geschilderte Anordnung ist brauchbar- als Abstimmanzeige für 2
von den Spannungsquellen 3a und 3b gelieferte Spannungen, für streifenförmige Beleuchtungseinrichtungsn
für Reklamezwecke, Ausstellungsstücke oder Hervorhebung bestimmter Teile von transparenten
Plänen, für Radioskaten oder Landkarten.
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Die Anordnung nach Bild 7 benötigt zur Aneteueruxlg nur eine Spannungsquelle.
Die Lage des nicht angeregten Gebietes ist von der Stellung des Potentiometers 10
abhängig.
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Beispiel 3: Werden 2 Zellen entsprechend Beispiel 2 iu gekreuzter
Anordnung verwendet, so ergibt sich am Kreuzungspunkt der beiden nicht angeregten
Streifen ein nicht 0geregtr Punkt 9 der auf der gesamten Elektrodnoberfläe1ie hlll-
und herbewegt werden kann.
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Zweckmäßig wird eine Zelle dieser Art so gestaltet, daß die streifenförmigen
Schichten der beiden mittleren Elektroden auf die beiden Seiten nur einer Glasscheibe
aufgebracht werden. Zu Intensitätsmodulation des durch den angeregten Punkt hindurchgelassenen
Lichtes dient eine Fljisaigkristallzelle, deren Intensität auf der gesamten Fläche
gleichzeitig verandert werden kann.
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Anordnungen dieser Art können bei Durchstrahlung mit Licht ZUIU punktförmigen
Beleuchten von Ausstellungsstücken verwendet werden. Eine weltere ausführungsform
besteht darin, daß der bewegliche leuchtende Punkt auf eine totoleitfähige Schicht
gerichtet wird, auf dessen Rückseite an der jeweils beleuchteten Stelle eine Spannung
abgenommen werden kann, so daß die Anordnung als Schalter mit einer großen Zahl
von Schaltstellen dienen kann. Wird ein nachleuchtender Schirm durch den Lichtpunkt
bestrahlt, so ist die Anordnung zur Wiedergabe von Zeichen, Ziffern oder einfachen
Abbildungen brauchbar.