DE2742954A1

DE2742954A1 - Fluessigkristallanzeigevorrichtung

Info

Publication number: DE2742954A1
Application number: DE19772742954
Authority: DE
Inventors: Serge Le Berre; Michel Hareng; Robert Hehlen
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1976-09-24
Filing date: 1977-09-23
Publication date: 1978-03-30
Also published as: GB1592701A; JPS5342057A; CA1085072A; FR2365849B1; FR2365849A1; US4173757A

Description

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung, mittels welcher eine erste Information bei NichtVorhandensein einer Steuerspannung sichtbar gemacht und durch eine andere Information oder durch mehrere aufeinanderfolgende andere Informationen ersetzt werden kann, wenn diese Steuerspannung angelegt wird.

Ein gängiges Beispiel für die Verwendung einer solchen Vorrichtung, bei welcher die Anzahl der anzuzeigenden Informationen zwei beträgt, ist die "Ein" - "Aus"-Anzeige eines elektrischen Gerätes. Diese Anzeige wird häufig

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durch eine Signallampe oder durch eine Lichtquelle geliefert, die im Durchlicht eine Inschrift auf einer Platte beleuchtet, welche entweder dann aufleuchtet, wenn das Gerät am Netz liegt odei wenn ein "Ein/Aus"-Schalter betätigt wird.

Die Vorrichtung nach der Erfindung weist gegenüber diesen herkömmlichen Vorrichtungen verschiedene Vorteile auf. Erstens gestattet sie, eine geschriebene Information bei NichtVorhandensein der Steuerspannung sichtbar zu machen, beispielsweise wenn das Gerät, an welchem sie angebracht ist, nicht am Netz liegt, was eine Besonderheit darstellt, die sie von den anderen Flüssigkristallanzeigevorrichtungen unterscheidet. Sie hat darüberhinaus alle häufig beschriebenen Vorteile der Flüssigkristallanzeigevorrichtungen: äußerste Kompaktheit, minimale Steuerleistung und von der Umgebungsbeleuchtung unabhängiger Kontrast.

Die Vorrichtung nach der Erfindung kann außerdem in anspruchsvolleren Versionen benutzt werden, in welchen außer einer Information, die dem Anschluß eines Gerätes vorangeht, mehrere zusätzliche Angaben zeitlich gestaffelt geliefert werden sollen, wenn das Gerät angeschlossen wird. Ein erstes Beispiel ist ein elektrisches Gerät, bei welchem dem Benutzer nacheinander angezeigt werden soll, daß das Gerät nicht am Netz liegt, an das Netz angeschlossen ist, an Spannung liegt und gebrauchsbereit ist. Ein weiteres Beispiel sind automatische Kassen,

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bei denen der Benutzer darüber, ob das Gerät in Betrieb ist oder nicht, sowie über nacheinander auszuführende Bedienungsvorgänge unterrichtet werden soll.

Die Anzeigevorrichtung nach der Erfindung besteht vor allem aus einer nematisehen Flüssigkristallzelle, bei welcher entweder die Eigenschaften der dynamischen Streuung oder die der Schraubenlinien- oder Wendelstruktur ausgenutzt werden. Diese Zelle enthält wenigstens zwei Bereiche. In einem von ihnen ist eine erste Information in Form eines beliebigen graphischen Symbols, beispielsweise ein Buchstabe oder eine Gruppe von Buchstaben,bei NichtVorhandensein der Steuerspannung sichtbar und erlischt, wenn die Steuerspannung an die Zelle angelegt wird. In dem anderen oder gegebenenfalls in den anderen sind eine zweite und gegebenenfalls eine dritte, vierte, usw. Information bei Nichtvorhandensein der Steuerspannung unsichtbar und erscheinen in Form von weiteren graphischen Symbolen, wenn die Steuerspannung angelegt wird. Die mögliche Wahl zwischen diesen anderen Bereichen erfolgt, indem die Steuerspannung an die an den entsprechenden Plätzen angeordneten Elektroden angelegt wird oder nicht.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

die Fig. 1 und 2 eine erste und eine zweite Version

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einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, bei welchen eine nematischer Film mit einer Schraubenlinienstruktur benutzt wird und welche für die Anzeige von zwei Informationen bzw. von mehr als zwei Informationen ausgelegt sind;

Fig. 3 eine zweite Ausführungsform einer Vor

richtung nach der Erfindung, bei welcher ebenfalls ein nematischer Film mit einer Schraubenlinienstruktur benutzt wird;

die Fig. 4a bis 4e eine Modifizierung der Vorrichtung

von Fig. 3, bei welcher die bekannte Segmentanzeige benutzt wird, und

Fig. 5 eine dritte Ausführungsform einer

Vorrichtung nach der Erfindung, bei welcher ein nematischer Film benutzt wird, der den Effekt der dynamischen Streuung aufweist.

In den verschiedenen Figuren sind zur Erleichterung des Verständnisses die verschiedenen Bestandteile der Vorrichtungen auseinandergezogen und in einem in der Richtung ihrer Dicke beträchtlich vergröBertcn Maßstab dargestellt

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worden.Es darf nicht vergessen werden, daß in Wirklichkeit diese Bestandteile eng aneinander angebracht und viel dünner als dargestellt sind.

Fig. 1 zeigt eine erste Version einer bevorzugten Ausführungsfortn der Anzeigevorrichtung nach der Erfindung, die den Falll betrifft, in welchem zwei Informationen sichtbar zu machen sind, in vorliegendem Fall die Informationen "Ein" und "Aus" (in den Figuren mit "MARCHE" bzw. ¹¹ARRET" bezeichnet), die angeben, daß ein Gerät, das mit der Anzeigevorrichtung fest verbunden ist, an Spannung oder nicht an Spannung liegt.

Eine Flüssigkristallzelle 1 ist aus zwei Glasplatten 10 und 11 gebildet, auf deren Innenflächen zwei lichtdurchlässige, gleichförmige Elektroden 12 und 13 aufgebracht sind, die eine dünne Schicht 14 aus einem Material in nematischetn Zustand mit einer Dicke von etwa zehn Mikrometern einschließen. Beiderseits der Zelle sind Einrichtungen zur Linearpolarisation des Lichtes angeordnet, die auf der Hinterfläche aus einer einzigen dünnen Platte oder Schicht 2 eines ebenen Polarisators und auf der Vorderfläche aus zwei dünnen Halbschichten oder Halbplatten 20 und 21 mit gleichem Flächeninhalt bestehen. Diese Halbplatten 20 und 21 haben Polarisationsrichtungen, die zu der der Platte 2 senkrecht bzw. parallel sind. Schließlich ist auf dem hinteren Teil des Polarisators 2 eine dunkle und absorbierende Fläche 3 angebracht, auf der in Form von sowohl reflektierenden

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als auch zerstreuenden Teilen die Inschriften ARRET und MARCHE angeordnet sind, welche gegenüber den Halbplatten oder Halbschichten 20 bzw. 21 angeordnet sind. Die Fläche 3 mit ihren Inschriften bildet die optische Einrichtung, die das Wiedergeben der graphischen Symbole gestattet, welche die beiden sichtbarzumachenden Informationen ausdrücken.

Eine Lichtquelle 4, bei welcher es sich um das Umgebungslicht handein kann, beleuchtet die Vorrichtung auf ihrer Vorderfläche, die aus den Halbplatten 20 und 21 besteht. Das Auge 5 eines Beobachters beobachtet die Vorrichtung über dieselbe Vorderfläche.

Ein Spannungsgenerator 6 und ein Schalter 60 gestatten, an die Elektroden 12 und 13 eine Steuerspannung anzulegen, bei welcher es sich um eine Gleichspannung oder um eine Wechselspannung handeln kann.

Die Elektroden 12 und 13 können in bekannter Weise aus einem Zinn- oder Indiumoxidniederschlag oder aus einer Mischung dieser beiden Oxide bestehen. Das Material in ηemetischem Zustand wird aus den Verbindungen ausgewählt, deren Moleküle eine positive dielektrische Anisotropie aufweisen und sich parallel zu dem Substrat ausrichten, das sie einschließen. Durch ein ebenfalls bekanntes Verfahren werden die Elektroden vor dem Einführen des Flüssigkristalls so behandelt, daß sie den mit ihnen in Berührung kommenden Molekülen eine einheitliche

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Orientierungsrichtung parallel zu der Ebene des Substrats geben ( z. B. durch leichtes Reiben des Oberfläche der Elektrode in einer bestimmten Richtung). Außerdem wird so vorgegangen, daß die Orientierungsrichtungen, die durch die Elektroden 12 bzw. 13 vorgegeben werden, zueinander senkrecht sind. Unter diesen Bedingungen nimmt das die dünne Schicht 14 in nematisehern Zustand bildende Material eine Struktur an, die als Schraubenlinienstruktur bezeichnet wird und durch die Tatsache gekennzeichnet ist, daß die langen Moleküle, aus denen es besteht und die alle in zu den Elektroden parallelen Ebenen angeordnet sind, Orientierungsrichtungen haben, die sich fortschreitend von der durch eine der Elektroden vorgegebenen Richtung zu der durch die andere Elektrode vorgegebenen senkrechten Richtung ändern. Die Arbeitsweise der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung resultiert aus zwei bekannten Eigenschaften einer dünnen Schicht, die eine solche nematische Schraubenlinienstruktur aufweist.

Die erste Eigenschaft einer solchen Schicht ist ihr optisches DrehvennÖgen: sie dreht die Polarisationsrichtung des sie durchquerenden Lichtes um 90°. Bei Nichtvorhandensein der Steuerspannung (Schalter geöffnet) wird deshalb derjenige Teil der Vorrichtung, der der Fläche der Halbplatte oder Halbschicht 20 entspricht, wo die Zelle zwischen den beiden gekreuzten Polarisatoren 2 und 20 angeordnet ist, lichtdurchlässig sein. Das diesen Teil der Zelle beleuchtende Licht wird durch die Inschrift ARRET auf der Fläche 3 reflektiert und zer-

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streut und außerdem durch den dunklen Hintergrund absorbiert, der den übrigen Teil dieser Fläche bildet. Die Inschrift ARRET erscheint dem Auge 5 des Beobachters hell auf dunklem Grund. Dagegen ist der andere Teil der Vorrichtung, der der Fläche der Halbschicht oder Halbplatte 21 entspricht, wo die Zelle zwischen den Polarisatoren 2 und 21 mit paralleler Orientierung angeordnet ist, lichtundurchlässig und erscheint gleichmäßig dunkel, so daß die Inschrift MARCHE maskiert ist.

Die zweite Eigenschaft einer Schicht mit nematischer Schraubenlinienstruktur besteht darin, daß sie ihr Drehvermögen verliert, wenn sie an eine Steuerspannung mit ausreichendem Wert gelegt wird (3V bis 6V je nach der Art des verwendeten Flüssigkristallmaterials): Die langen Moleküle mit positiver dielektrischer Anisotropie orientieren sich parallel zu dem so erzeugten elektrischen Feld und daher senkrecht zu den Elektroden und die Schicht nimmt eine homöotrope Struktur an, mit der sie keine Auswirkung auf das polarisierte Licht hat. Wenn durch Schließen des Schalters 60 die von dem Generator 6 gelieferte Steuerspannung an die Elektroden 12 und 13 angelegt wird, werden deshalb die optischen Eigenschaften der Vorrichtung umgekehrt: derjenige Teil, der der Halbschicht oder Halbplatte 20 entspricht, wird lichtundurchlässig und die Inschrift ARRET verschwindet, während derjenige Teil, der der Halbschicht oder Halbplatte 21 entspricht,

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lichtdurchlässig wird, und die Inschrift MARCHE erscheint hell auf dunklem Grund.

Die beiden Inschriften können außerdem dunkel auf reflektrierendem und zerstreuendem Grund angeordnet werden. Die Information wird dann dunkel auf hellem Grund angezeigt.

Die Vorrichtung von Fig. 1 kann auf Kosten von einigen geringfügigen Modifizierungen im Durchlicht benutzt werden. Je nachdem, ob die Information dunkel auf hellem Grund oder hell auf dunklem Grund erscheinen soll, wird die Fläche 3 in eine Fläche umgewandelt, die entweder außerhalb der Inschriften lichtdurchlässig und auf den Inschriften absorbierend ist, oder umgekehrt, und die Beleuchtungsquelle wird an der Stelle 40 angeordnet. Noch einfacher können lichtundurchlässige Buchstaben auf die Hinterfläche des Polarisatiors 2 geklebt werden.

Fig. 2 zeigt eine zweite Version der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, die in Fig. 1 dargestellt ist. Die zweite Version ist für den Fall ausgelegt, in welchem mehrere aufeinanderfolgende Informationen auf das Anlagen der Steuerspannung hin angezeigt werden sollen. Sie zeigt eine Vorrichtung, die gestattet, drei getrennte Informatinen anzuzeigen, im vorliegenden Fall die Informationen: "Ein", "Heizung", "Aus" (in Fig. 2 mit "arret" bzw. "chauffage" bzw. "marche" bezeichnet),

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die sich auf ein Gerät beziehen, dessen Gebrauch erst nach einer gewissen Zelt Im Anschluß an das Anlegen der Spannung freigegeben wird.

Fig. 2 zeigt lediglich die Polarisatoren 200 und 210, die in der gleichen Ebene wie die Polarisatoren 20 und 21 von Fig. 1 angeordnet sind, die Elektroden 120, 121 und 122, die die Elektrode 12 ersetzen, die Elektrode 13, den Polarisator 2, der parallel zu dem Polarisator 21 orientiert ist, und die Fläche 30, welche die sichtbar zu machenden Angaben trägt und den gleichen Platz wie die Fläche 3 In Fig. 1 einnimmt. Die Vorrichtung enthält außerdem, obgleich in Fig. 2 nicht dargestellt, zwei dünne Glasplatten, die die Elektroden 120, 121, 122 einerseits bzw. die Elektrode 13 andererseits tragen, und eine dünne Schicht 14 aus einem Material in nematischem Zustand, die zwischen die beiden Elektrodengruppen eingefügt ist. Diese Elemente gleichen den in Fig. 1 dargestellten. Die Elektroden 120, 121, 122 einerseits und 123 andererseits sind, wie bei der Vorrichtung von Fig. 1, so behandelt, daß sie den Molekülen des Flüssigkristalls orthogonale Verankerungsrichtungen vorschreiben und so der Schicht in nematischem Zustand eine Schraubenlinienstruktur geben.

Ein Spannungsgenerator 6 gestattet, über einen Schalter 60 eine Gleich- oder Wechselspannung an das nicht dargestellte Gerät, für das die Vorrichtung von Fig. 2 als Anzeigevorrichtung dient, und außerdem an ein Zeitrelais

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anzulegen, das einen Umschalter 70 steuert. Die Elektrode 13 ist mit einer der Klemmen des Generators verbunden, während die Elektroden 120, 121 und 122 mit der anderen Klemme über den Schalterkanal 60 verbunden sind, und zwar die erste direkt und die beiden anderen über die beiden Klemmen des Umschalters 70.

Bei NichtVorhandensein einer an das Gerät angelegten Spannung (Schalter 60 offen) liegt an den beiden Elektrodengruppen keine Spannung an. Die nematische Kristall· schicht, die dann auf der gesamten Fläche die Schraubenlinienstruktur aufweist, gibt dem linear polarisierten Licht eine Drehung um 90 und es erscheint lediglich die Anzeige "ARRET¹¹, die sich zwischen gekreuzten Polarisatoren befindet. Wenn die Spannung an dem Gerät anliegt (Schalter 60 geschlossen), bringt das Zeitrelais 7 den Umschalter 70 in die Stellung 701. Die Spannung liegt dann an der Elektrode 13 und an den Elektroden 120 und 121 an. Derjenige Teil der dünnen Schicht, der durch die Elektrode 122 bedeckt ist und allein seine Schraubenlinienstruktur behält, bleibt lichtundurchlässig. Dagegen wird der durch die Elektrode 121 bedeckte Teil lichtdurchlässig und der durch die Elektrode 120 bedeckte Teil wird lichtundurchlässig. Sb erscheint lediglich die Anzeige ¹¹CHAUFFAGE¹¹.

Wenn die Zeitverzögerung des Relais 7 abgelaufen ist, bringt es den Umschalter 70 in die Stellung 702, in der die Spannung an der Elektrode 13 einerseits und an

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- Io ·

den Elektroden 120 und 122 andererseits anliegt. Lediglich derjenige Teil der dünnen Schicht, der durch die Elektrode 121 bedeckt ist, behält die Schraubenlinienstruktur und die Vorrichtung läßt nur die Anzeige "MARCHE" erscheinen.

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung, bei welcher wie in der Vorrichtung von Fig. 1 eine Zelle mit nematischein Kristall mit Schraubenlinienstruktur für die Anzeige einer Binärinformation benutzt wird.

Ein Film 14 aus Flüssigkristall in nematischem Zustand, der wie in der Vorrichtung von Fig. 1 eine positive dielektrische Anisotropie aufweist und sich parallel zu den Wänden orientiert, ist zwischen zwei dünne Glasplatten 10 und 11 eingeschlossen. Die Platte 10 ist auf ihrer gesamten Innenfläche mit einer gleichförmigen lichtdurchlässigen Elektrode 12 bedeckt. Auf der Innenfläche der Platte 11 sind zwei Elektroden 13a und 13m angeordnet, die ebenfalls lichtdurchlässig sind und die Form eines "A" zum Symbolisieren des Wortes "ARRET" und eines "M" zum Symbolisieren des Wortes "MARCHE" haben. Diejenigen Flächen, die mit dem Film aus nematischem Flüssigkristall in Berührung sind, sind so behandelt, daß sie letzterem eine Schraubenlinienstruktur geben. Die durch die Elemente 14, 10,11, 12, 13a und 13m gebildete Flüssigkristallzelle ist durch ebene Linearpolarisatoren 2 und 22 eingeschlossen. Die erste gleich-

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formige polarisierende dünne Schicht oder Platte 2 ist an der Platte 10 angebracht. Die zweite polarisierende dünne Schicht oder Platte 22 ist an der Platte angebracht und weist zwei Teile 220 und 221 auf, die durch eine A-förmige Kontur voneinander getrennt sind, welche genau sowohl nach der Form als auch nach den Abmessungen die Kontur der Elektrode 131 wiedergibt. Die Polarisationsrichtungen der Teile 220 und 221 sind senkrecht zueinander, wobei die Polarisationsrichtung des Teils 220 zu der der polarisierenden Schicht oder Platte 2 parallel ist.

Ein Spiegel 50 kann hinter der Gesamtanordnung der Vorrichtung angeordnet sein, um deren überprüfung im Auflicht zu gestatten.

Ein Generator 6 gestattet, über den Schalter 60 eine Steuerspannung an die Elektroden 12, 13a und 13m anzulegen.

Bei NichtVorhandensein der Steuerspannung weist der Flüssigkristallfilm 14 gleichmäßig die Schraubenlinienstruktur auf und dreht das durch ihn hindurchgehende linear polarisierte Licht um 90°. Das Innere 220 der Kontur A, das Polarisatoren mit paralleler Orientierung entspricht, hält allein das Licht auf und erscheint so dunkel auf hellem Grund.

Wenn die Steuerspannung an der Elektrode 12 und den Elektroden 13a und 13m anliegt, verlieren die zwischen

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diesen Elektroden gelegenen Teile des Films 14 ihre Schraubenlinienstruktur und daher ihr Drehvermögen. Das Symbol A, das zwischen Polarisatoren in Parallelorientierung beleuchtet ist, wird lichtdurchlässig und unterscheidet sich nicht mehr vom Untergrund. Dagegen wird das zwischen gekreuzten Polarisatoren beleuchtete Symbol M absorbierend und erscheint dunkel auf hellem Grund.

Um zu erreichen, daß die angezeigten Informationen hell auf dunklem Grund erscheinen, genügt es, in der Vorrichtung von Fig. 3 die Polarisationsrichtungen der beiden Teile 220 und 221 des Polarisators 22 umzukehren.

Es ist außerdem möglich, in der Vorrichtung von Fig. 3 die Elektroden 13a und 13m derart zu modifizieren, daß die Buchstaben A und M aus nichtleitenden Teilen bestehen. Unter Beibehaltung der Polarisationsrichtungen der beiden Teile 220 und 221 des Polarisators 22, die in Fig. 3 gezeigt sind, erscheint das Symbol A bei Nicht-Vorhandensein der Steuerspannung dunkel auf hellem Grund. Bei Anliegen dieser Spannung verschwindet der Buchstabe A und der Buchstabe M erscheint hell auf dunklem Grund.

Die Vorrichtung von Fig. 3 kann leicht an die Anzeige von mehreren aufeinanderfolgenden Informationen beim Anlegen der Steuerspannung angepaßt werden, indem eine Modifizierung vorgenommen wird, die der gleicht, welche

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gestattet, von der Vorrichtung von Fig. 1 auf die Vorrichtung von Fig. 2 überzugehen. Die Platte 11 ist dann mit ebenso vielen Elektroden 13a, 13m usw. versehen wie aufeinanderfolgende Informationen anzuzeigen sind. Allein die bei NichtVorhandensein der Steuerspannung anzuzeigende Information wird auf der polarisierenden Schicht oder Platte 22 in Form einer Modifizierung der Polarisationsrichtung wiedergegeben. Die Steuerspannung wird gleichzeitig an diejenige Elektrode angelegt, die der bei NichtVorhandensein der Steuerspannung anzuzeigenden Information entspricht, um diese Information zu löschen, und an diejenige Elektrode, die der anzuzeigenden Information entspricht, um diese letztgenannte Information erscheinen zu lassen.

Die Fig. 4a bis 4e veranschaulichen an einem einfachen Beispiel die Modifizierungen, die an der in Fig. 3 dargestellten Vorrichtung vorzunehmen sind, um ihr zu gestatten, unter Anwendung des bekannten Segmentanzeigeverfahrens nacheinander verschiedenen Informationen anzuzeigen, eine davon bei NichtVorhandensein der Steuerspannung. Dieses Verfahren besteht darin, nacheinander verschiedene bestimmte Segmente einer Gruppe so miteinander zu kombinieren, daß verschiedene Zeichen gebildet werden. Die aufeinanderfolgenden Informationen erscheinen dann in ein und demselben Bereich des Anzeigesystems und nicht mehr in nebeneinanderliegenden Bereichen wie bei den Vorrichtungen von Fig. 1 bis 3.

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Das beschriebene Beispiel betrifft den Fall, in welchem mit Hilfe einer 7-Segment-Anzeige nacheinander die Ziffern "1" bei NichtVorhandensein der Steuerspannung und "2" und "3" beim Anliegen dieser Steuerspannung zum Erscheinen gebracht werden können.

Fig. 4a zeigt eine bekannte Anordnung von sieben Elektroden in Form von Segmenten 131 bis 137, die auf der Innenfläche der Platte 11 von Fig. 3 angeordnet sind und die Elektroden 13a und 13m von Fig. 3 ersetzen.

Fig. 4b zeigt die polarisierende Schicht oder Platte 23, die die polarisierende Schicht oder Platte 22 von Fig. 3 ersetzt. Die Polarisationsrichtung der Platte 23 ist mit der der Platte 21 gekreuzt, mit Ausnahme der Segmente 231 und 232, die eine parallele Polarisationsrichtung darstellen. Diese Segmente 231 und 232 werden bei der Montage der Vorrichtung den Elektroden 131 bzw. 132 sehr genau überlagert.

Bei NichtVorhandensein der Steuerspannung erscheinen die Segmente, die den Elektroden 131 und 132 entsprechen, welche zwischen parallelen Polarisatoren gesehen werden, wegen der ηemetischen Schraubenlinienstruktur dunkel auf hellem Grund. Die Ziffer 1 wird dann für den Beobachtet sichtbar, wie Fig. 4c zeigt. Die Steuerspannung wird in einem ersten Schritt an die Elektrode 12 und an die Elektroden 132, 133, 134 und 137 angelegt. Das Segment 131 bleibt absorbierend und daher dunkel.

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Das Segment 132 wird lichtdurchlässig, daher hell und unterscheidet sich nicht mehr vom Untergrund. Die Segmente 133, 134 und 137, für die die Schraubenlinienstruktur verschwunden ist und die sich zwischen gekreuzten Polarisatoren befinden, sind absorbierend und erscheinen dunkel. Deshalb erscheint die Anzeige der Ziffer 2, wie Fig. 4d zeigt.

Wenn in einem zweiten Schritt die Steuerspannung an die Elektrode 12 und an die Gegenelektroden 133, 136 und 137 angelegt wird, bleiben die Segmente 131 und 132 dunkel, währerd die Segmente 133, 136 und 137 dunkel werden. Die Anzeige läßt dann die Ziffer 3 erscheinen, wie Fig. 4e zeigt.

Für die Herstellung dieser Vorrichtung kann eine im Handel erhältliche 7-Segment-Anzeigezelle benutzt werden, in der je nach den anzuzeigenden Ziffern gewisse Segmente unbenutzt bleiben werden. Es ist außerdem möglich, auf ein und derselben dünnen Schicht oder Platte der Zelle nur diejenigen Elemente zu gravieren, die für das Einschreiben der anzuzeigenden Zeichen erforderlich sind.

Die Erfindung ist bei allen Systemen mit Mehrsegmentelektroden anwendbar. Für eine Anzeige, die dunkel auf hellem Grund erscheint, wird die Anzeige zwischen gekreuzten Polarisatoren beobachtet, indem in einer der polarisierenden dünnen Schichten oder Platten ein Gebiet in Parallelorientierung gegenüber allein denjenigen Segmenten er-

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setzt wird, die bei NichtVorhandensein der Spannung
angezeigt werden sollen. Das Anlegen der Steuerspannung löscht die zwischen parallelen Polarisatoren angeordneten Segmente und läßt diejenigen erscheinen, die zwischen gekreuzten Polarisatoren angeordnet sind. Eine
umgekehrte Orientierung der Polarisatoren wird benutzt, um eine Anzeige zu erhalten, die hell auf dunklem Grund erscheint.

Fig. 5 zeigt eine letzte Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung, bei welcher wieder eine Zelle benutzt wird,die eine dünne Schicht aus einem Material in nematischem Zustand enthält, in der die Steuerspannung
die als dynamische Streuung bekannte Erscheinung hervorruft. Diese Erscheinung offenbart sich in einer neraatischen dünnen Schicht, deren Moleküle in bezug auf die
Wände gleichmäßig ausgerichtet werden und die dann lichtdurchlässig ist, weil unter dem Einfluß eines elektrischen Feldes eine ungeordnete Struktur erscheint, die für das Licht stark zerstreuend ist. Die Werte des Feldes, die die dynamische Streuung verursachen, sind etwas größer
als diejenigen, die die Umwandlung einer Schraubenlinienstruktur in eine homöotrope Struktur bewirken.

Die Vorrichtung von Fig. 5 enthält eine Flüssigkristallzelle aus zwei parallelen Glasplatten 10 und 11, die eine
dünne Schicht 140 eines Flüssigkristalls mit einer
Dicke von 10 bis 50 ,um einschließen. Auf den Innenflächen der Platten 10 und 11 sind lichtdurchlässige Elektroden

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angeordnet. Die Elektrode 12, die auf der Platte 10 angeordnet ist, ist gleichförmig und bedeckt die gesamte Platte. Die obere Hälfte der Platte 11 ist durch eine lichtdurchlässige, gleichförmige Elektrode 138 bedeckt. Auf der unteren Hälfte dieser Platte ist eine zweite Elektrode 139 angeordnet, die ebenfalls lichtdurchlässig ist und deren Form die Information wiedergibt, die bei an die Vorrichtung angelegter Spannung anzuzeigen ist, im vorliegenden Fall der Buchstabe M. Eine schwarze und absorbierende Fläche 3 ist auf der Hinterfläche der Platte 11 angebracht. Auf der Fläche 3 ist in Form von sowohl reflektierenden als auch zerstreuenden Teilen 31, die in der durch die Elektrode bedeckten oberen Hälfte angeordnet sind, die bei NichtVorhandensein der Steuerspannung anzuzeigende Information eingetragen, im vorliegenden Fall der Buchstabe A. Ein Schalter 60 gestattet, an die Elektrode 12 einerseits und an die Elektroden 138 und 139 andererseits die von einem Generator 6 gelieferte Steuerspannung anzulegen.

Die Flächen, die mit der dünnen Flüssigkristallschicht in Berührung sind, können in bekannter Weise so behandelt sein, daß sie die einheitliche Ausrichtung des Materials begünstigen, die außerdem erhalten werden kann, indem dem Material, das die dünne Schicht bildet, Spuren eines geeigneten oberflächenaktiven Mittels zugesetzt werden.

Eine in Fig. 5 nicht dargestellt Lichtquelle oder das

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Umgebungslicht beleuchtet die Vorrichtung, die auf der Seite ihrer beleuchteten Fläche beobachtet wird. Bei NichtVorhandensein der Steuerspannung ist die dünne Schicht einheitlich lichtdurchlässig. Die reflektierenden und zerstreuenden Teile 31 werfen das Licht zu dem Auge des Beobachters zurück und der Buchstabe A erscheint hell auf dunklem Grund. Wenn die Steuerspannung angelegt wird, wird die obere Hälfte der Schicht einheitlich zerstreuend und maskiert den Buchstaben A. Dagegen wird der untere Teil nur in denjenigen Teilen zerstreuend, die durch die Elektrode 139 bedeckt sind, und der Buchstabe M erscheint hell auf dunklem Grund.

Die Vorrichtung von Fig. 5 kann in der im folgenden angegebenen Weise modifiziert werden, um die Informationen dunkel auf hellem Grund erscheinen zu lassen. Die Elektroden 138 und 139 werden durch eine lichtdurchlässige Elektrode ersetzt, die die nematische Schicht einheitlich bedeckt, außer in gewissen Teilen, die den Buchstaben M zeichnen; auf seiner Seite wird der Buchstabe A absorbierend dunkel auf einem reflektierenden und zerstreuenden Untergrund eingetragen.

Wenn mehrere Informationen nacheinander angezeigt werden sollen, wird die Elektrode 139 von Fig. 5 durch ebenso viele getrennte Elektroden ersetzt, wie Informationen unter der Wirkung der Steuerspannung anzuzeigen sind, wobei letztere dann ständig an der gleichförmigen Elektrode 138 anliegt und nacheinander an jede der ande-

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ren Elektroden angelegt wird, wie bei der in Fig. 2 dargestellten Vorrichtung.

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e e r s e i t e

Claims

Patentanwälte 2 7 A 2 9 5 4

Dipl-Ing Dipl.-Chem. Dipl-Ing.

E. Prinz - Dr. G. Hauser - G. Leiser

Ernsbergei strasse 19

8 München 60

22. September 1977

THOMSON - CSF

173, Bd. Hauosmann

75008 PARIS / Frankreich

Unser Zeichen: T 2257

PATENTANSPRÜCHE :

!.Vorrichtung zum abwechselnden Anzeigen einer ersten und wenigstens einer zweiten Information ohne bzw. unter Einwirkung einer Steuerspannung, gekennzeichnet durch Umsetzeinrichtungen, die wenigstens die erste Information in die Form einer ständigen Änderung einer optischen Eigenschaft umsetzen, durch eine Flüssigkristallzelle, die einen Film aus einem Material im nematisehen Zustand aufweist, der die Gesamtheit der Umsetzeinrichtungen bedeckt, sowie eine erste und wenigstens eine zweite Elektrode die auf der einen bzw. auf der anderen Seite des Films angeordnet sind, um die Steuerspannung zu empfangen und sie an wenigstens einen Teil des Films anzulegen, wobei die zweite Elektrode wenigstens einen Teil der die erste Information umsetzenden optischen Einrichtungen bedeckt und wobei das Anliegen der Steuerspannung eine optische Eigenschaft des Films modifiziert, um

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wenigstens einen Teil der ersten Information zu verdunkeln und um wenigstens einen Teil der zweiten Information erscheinen zu lassen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß, wem der Film unter der Einwirkung der Steuerspannung von einer Schraubenlinienstruktur auf eine homöotrope Struktur übergeht, außerdem erste optische Linearpolarisationseinrichtungen vorgesehen sind, die eine einheitliche Polarisationsrichtung haben, auf einer Fläche der Zelle angeordnet sind und die Gesamtheit der Umsetzeinrichtungen bedecken.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn die Umsetzeinrichtungen die Gesamtheit der Informationen in die Form von Änderungen des Transmissions- oder des Reflexions-Grades einer Platte umsetzen und wenn die erste Elektrode einheitlich die Gesamtheit des Films bedeckt, außerdem zweite optische Linearpolarisationseinrichtungen vorgesehen sind, die auf der anderen Fläche der Zelle angeordnet sind und in den die erste bzw. die zweite Information bedeckenden Teilen eine erste bzw. eine zweite Polarisationsrichtung aufweisen, die zu der Polarisationsrichtung der ersten Polarisationseinrichtungen senkrecht bzw. parallel sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn die zweite Information eine einzige Information ist, die zweite Elektrode die einzige ist und der

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ersten Elektrode gleicht.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zelle ebenso viele zweite Elektroden wie Informationen aufweist, daß jede zweite Elektrode gleichförmig ist und eine der Informationen bedeckt und daß die Steuerspannung gleichzeitig an die die erste Information bedeckende zweite Elektrode und an eine weitere zweite Elektrode angelegt ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Umsetzeinrichtungen allein die erste Information in die Form von Änderungen von 90 in der Polarisationsrichtung einer polarisierenden Platte umsetzen, wobei die polarisierende Platte auf der anderen Fläche der Zelle angeordnet ist und wobei eine ihrer Polarisationsrichtungen zu der Polarisationsrichtung der ersten Polarisationseinrichtungen parallel ist, und daß die zweite Elektrode in ihrer Form wenigstens einen Teil der ersten und der zweiten Informationen ausdrückt und wenigstens einem Teil der Wiedergabe der ersten Information durch die Umsetzeinrichtungen überlagert ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zelle ebenso viele zweite Elektroden aufweist, wie es Informationen gibt, daß jede zweite Elektrode in ihrer Gesamtheit eine unterschiedliche zweite Information ausdrückt und daß die Steuerspannung gleichzeitig an die die erste Information ausdrückende zweite Elek-

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trode und an eine andere zweite Elektrode angelegt ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie jede Information ausdrückt, indem sie wahlweise wenigstens eines der Segmente einer Gruppe von Segmenten erscheinen läßt, wobei die Umsetzeinrichtungen denjenigen Teil der Gruppe wiedergebender zum Wiedergebender ersten Information erforderlich ist, und daß die zweite Elektrode eines der Segmente der Gruppe wiedergibt.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Film unter der Einwirkung der Steuerspannung aus dem lichtdurchlässigen Zustand in den zerstreuenden Zustand übergeht, daß die Umsetzeinrichtungen allein die erste Information wiedergeben,daß die Zelle ebenso viele zweite Elektroden aufweist, wie es Informationen gibt, daß eine der zweiten Elektroden gleichförmig ist und die Wiedergabe der ersten Information durch die Umsetzeinrichtungen bedeckt, daß jede andere zweite Elektrode durch ihre Form eine getrennte zweite Information ausdrückt und daß die Steuerspannung gleichzeitig an die gleichförmige zweite Elektrode und an eine weitere zweite Elektrode angelegt ist.

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