DE3149268C2

DE3149268C2 - Flüssigkristall-Anzeigezelle

Info

Publication number: DE3149268C2
Application number: DE3149268A
Authority: DE
Inventors: Hubert Rothenburg Portmann
Original assignee: Asulab AG
Current assignee: Asulab AG
Priority date: 1980-12-19
Filing date: 1981-12-12
Publication date: 1985-09-05
Also published as: CH632368B; CH632368GA3; DE3149268A1; JPS6017111B2; GB2090674A; JPS57124787A; GB2090674B; FR2496944A1; FR2496944B1; HK61389A; US4425027A

Abstract

Flüssigkristall-Anzeigezelle mit thermischer Kompensation des Kontrastes, wobei ein Meßkondensator (12, 13) und ein Referenzkondensator, gebildet von zwei Referenzteilkondensatoren (13, 14, 15) in Serienschaltung verwendet werden. Die Größe der Flächen der Elektroden werden derart gewählt, daß die Kapazitäten von Meß- und Referenzkondensator mindestens annähernd gleich sind. Der Meßkondensator und der Referenzkondensator dieser Anzeigezelle können von Erregerspannungen angesteuert werden, die gleiche Amplitude besitzen. Die an den Klemmen der Referenzteilkondensatoren erscheinenden Spannungen haben kleinere Amplituden und entsprechen einem Bereich der Kennlinien, wo die Kapazität unabhängig von der Temperatur ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkristall-Anzeigezelle gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs I mit Meß- und Referenzelementen, die mit Hilfe eines elektronischen Schaltkreises es ermöglichen, die Veränderung des Anzeigekontrastes in Abhängigkeit von der Temperatur zu kompensieren. Eine solche Anzeigezelle kann vorteilhaft verwendet werden, wenn es sich um eine multiplexierte Adressierung handelt, wie dies beispielsweise bei der Zeitmeßtechnik der Fall ist.

Der geringe Energieverbrauch von Flüssigkristall-Anzeigezellen und die Tatsache, daß die Erregungsspannungen niedrig sind in der Größenordnung von drei Voll haben zur Folge gehabt, daß diese Anzeigeteilen ein immer weiter zunehmendes Anwendungsgebiet finden, insbesondere bei tragbaren Geräten.

Mil der Zunahme der anzuzeigenden Inforniiiiioncn jedoch erhöhl sich auch die Anzahl der AnschluUvcrbin-Jungcn der Zelle. Dies wirkt sich nachteilig auf die Zuverlässigkeit, die Abmessungen und die Herstellungskosten der Zelle aus, womit die Anwendung in Uhren schwieriger wird. Ein Mittel zum Verringern der Anzahl von Anschlüssen der Zelle unter Aufrechterhaltung der gleichen Möglichkeiten der Information besteht in der Verwendung einer Multiplcxadressierung.

Die Muitiplexadressierung ist jedoch weniger vorteilhaft im Hinblick auf die Verteilung der Spannungen zwischen verschiedenen Elektroden einer Anzeigezelle als die direkte Adressierung Elektrode um Elektrode.

to Dies führt dazu, daß für das Ausnützen der Verringerung der Anzahl der Anschlüsse die Erregerspannungen der Zelle in zweckmäßiger Weise in Abhängigkeit von den optischen Kennwerten des verwendeten Flüssigkristall gewählt werden müssen derart, daß eine Informati :>n, beispielsweise ein Segment, nur zwei Zustände aufweisen kann, also sichtbar oder nicht sichtbar. Die Charakteristiken von Flüssigkristallen ändern sich jedoch in Abhängigkeit von der Temperatur. Dies gilt insbesondere für einen wichtigen Parameter, bzcichnet mit »optische Schwellenspannung« und definiert als der Spannungswert, oberhalb dessen bei Anlegen ;in die Klektrode eines Segmentes das letztere sichtbar zu werden beginnt. Wenn die Erregerspannungen einer Zelle derart gewählt worden sind, daß die Anzeige oplimalerweise bei einer bestimmten Temperatur funktioniert, können bei einer abweichenden Temperatur diejenigen Segmente, welche unsichtbar bleiben sollen, dies nicht vollständig sein oder umgekehrt, diejenigen Segmente, die sichtbar bleiben sollen, tun dies zwar, jedoch mit einem geringeren Kontrast. In beiden Fällen ergibt sich eine Verschlechterung der Anzeigequalität mit der Temperatur, die bis zur Unentzifferbarkeit gehen kann.

Ein Mittel, um diese Schwierigkeiten zu überwinden, könnte darin bestehen, die Anzeigezelle auf einer konstanten Temperatur mit Hilfe eines Heizsystems zu halten, doch der Energieverbrauch würde die Anwendung beschränken und die Verwendung in Uhren ausschließen. Ein weiteres Mittel, das häufig angewandt wird, besteht darin, einen Spannungsteiler ~u verwenden, bestehend aus einem Widerstand in Serie mil Halbleiterdioden (z. B. DE-OS 30 05 386). Die Spannung an den Klemmen der Dioden sinkt ab. wenn die Temperatur ansteigt, und deshalb ist es möglich, sie für die Speisung der Zellen zu verwenden. Die Kompensation ist nicht besonders gut, jedoch einfach und der Hauptnachtcil ist der zusätzliche Energieverbrauch durch den Spannungsteiler.

Eine weitere Möglichkeil ist aus der KP-OS 00 02 920 bekannt. Dort wird ein Hilfskondensator, integriert in die Zelle, verwendet, der die Rolle eines Mcßclemcnis spielt. Dieser Kondensator besteht aus zwei auf den einander gegenüberliegenden Hauptflächen der Zelle angeordneten Elektroden und verwendet den Flüssigkristall als Dielektrikum. Der Wert der Kapazität dieses Meßkondensators hängt unter anderem von der Temperatur und der Erregerspannung ab, bei der sie gemessen wird. Die Veränderung in Abhängigkeit von dieser Spannung ist stark nichtlinear und weist eine konstante Stufe auf für niedrige Spannungen und eine ansteigende Veränderung parabolischen Typs für die höheren Spannungen. Der Übergang zwischen den beiden Kurven definiert genau eine elektrische Schwellcnspannung, die von der Temperatur abhängt. Bei jeder Temperatur jedoch sind die optische Schwellenspannung und die clck-

bs tiischc Schwellcnspannung praktisch gleich, da sie denselben Phänomenen in dem Flüssigkristall zugeordnet sind, nämlich dem Kippen der Moleküle aus einer Richtung senkrecht dem elektrischen Feld in eine Richtung,

in der sie zu ihm parallel liegen, nach Maßgabe des Anstiegs dieses Feldes. Es ist dabei festzuhalten, daß das elektrische Phänomen etwas schneller eintritt als das optische Phänomen, was zu einer Verschiebung von etwa 0,1 Volt zwischen der elektrischen und der optischen Schwellenspannung führt. Diese Differenz ist gering und kann vernachlässigt werden, es ist jedoch auch möglich, ihr in dem Komp^nsationsschaltkreis Rechnung zu tragen.

Gemäß der genannten EP-OS erhält man eine thermische Kompensation der Anzeige, indem man die Erregerspannungen der Zelle auf die elektrische Schwellenspannung regelt, welche sich mit der Temperatur gemäß dem gleichen Gesetz ändert wie die optische Schwellenspannung. Zu diesem Zweck wird die Impedanz des Meßkondensators der Zelle in einer Brücke mit der Impedanz eines Kondensators oder einer anderen Komponente verglichen, der als Referenz dient und sich außerhalb der Zelle befindeL Wenn die beiden Impedanzen unterschiedlich sind, wirkt ein Fehlersignal auf einen elektronischen Schaltkreis, der die crregerspannung des Meßkondensators derart ändert, daß dhses Ungleichgewicht ausgeregelt wird. Die auf diese Weise erhaltene Spannung entspricht der elektrischen Schwellenspannung der Zelle und die Erregerspannungen derselben können davon direkt abgeleitet werden. Diese Kompensation hat jedoch den Nachteil, ein Referenzelement außerhalb der Zelle zu benötigen, das hinsichtlich der Temperatur stabil sein muß. Darüberhinaus hängt die Kapazität des Meßkondensators von der Dikke der Anzeigezelle und der Dielektrizitätskonstante des Flüssigkristalls ab. Da diese beiden Parameter von einer Zelle zur anderen unterschiedlich sein können, müssen der Referenzkondensator und der Meßkondensator der Zelle individuell gepaart werden, was für die l-'crtigung eine erhebliche Belastung bedeutet.

Kino Anzeigezclle, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs I, die diesen Nachteil nicht aufweist, ist aus der KP-OS 00 12 479 bekannt und in den hier beigefügten !•"ig. la im Oundriß und Ib im Schnitt dargestellt. Sie besieht im wesentlichen aus zwei Glasplatten 1 und 2. wobei ein isolierender Rahmen 3 einen konstanten Abstand zwischen diesen beiden Platten aufrechterhält sowie zwei Polarisatoren 4 und 5, deren Polarisationsachscn parallel zu den Platten verlaufen und senkrecht zueinander in dem beschriebenen Fall. Auf den Innenseiten der Platten 1 und 2 sind transparente Anzeigcelektroden angeordnet, deren Kombinationen die Form von anzuzeigenden Zeichen reproduzieren, im vorliegenden Falle vier Ziffern aus je si.-ben Segmenten. Die sich auf der rückseitigen Platte 2 befindenden Elektroden werden häufig sls Gegenelektroden bezeichnet. Die Ausgangsanschlüsse dieser Elektroden wie auch ihre internen Verbindungen sind nicht dargestellt, da sie von dem Stcuermodus der ZtIIe abhängen. Ferner weist jede der Innenseiten der Platten 1 und 2 eine Orientierungsbesehichlung auf, dazu bestimmt, die Moleküle des Flüssigkristall derart zu orientieren, daß ihre optischen Eigenschaften ausgenützt werden können. Wenn schließlich die Ablesung und die Beleuchtung der Anzeigezelle ;iuf derselben Seile erfolgen, wie dies bei einer Uhr der Fall ist, muß ein Lichtreflcktor oder -diffusor 10 auf der dem Boden der Zelle zugeordneten Seite plaziert werden. Elektroden 6 und 8, die einen Referenzkondensator bilden, sind einander gegenüber auf den Innenseiten der Platten I und 2 angeordnet. Ein Meßkondensator wird in analoger Form gebildr,' mit Hilfe von Elektroden 7 und 9. Die Größen der Flächen der Elektroden 6 und 8 sind untereinander gleich und großer als die gemeinsame Fläche der Elektroden 7 und 9. Die Kapazität Ch des Reierenzkondensators ist demgemäß größer als die Kapazität Cm des Meßkondensators. Die Spannungsänderungen in Abhängigkeit von der Temperatur am gemeinsamen Punkt der beiden Kondensatoren wird verwendet, um die Erregerspannungen für die Zellensegmente zu verändern.
Diese Zelle hat den Nachteil, daß die Erregerspannungen des Meßkondensators und des Referenzkondensators unterschiedlich sein müssen, wobei die niedrigere an dem Referenzkondensator angelegt wird, um diesen in einem Bereich arbeiten zu lassen, wo seine Kennwerte unabhängig von der Temperatur sind, was eine Komplikation des elektronischen Schaltkreises zur Versorgung dieser Spannungen mit sich bringt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Flüssigkristallanzeigezelle mit thermischer Kompensation zu schaffen mit einem Meß- und einem Referenzkondensator, die als Dielektrikum den Flüssigkristall verwenden, und wobei die Erregersnanriirigen für die beiden Kondensatoren gleiche Amplituden oesitzen können.
Bei einer Flüssigkristallanzeigezelle mit den Merkmalen im Oberbegriff von Patentanspruch 1 wird dies Aufgabe ge.iiäß der Erfindung durch die in seinem kennzeichnenden Teil angegebenen Merkmale gelöst Demgemäß weist die Zelle zwei transparente zueinander parallele Platten auf, und auf jeder derselben befinden sich die Elektroden bzw. Gegenelektroden für die Anzeige. Die Zelle umfaßt einen Meßkondensator und einen Referenzkondensator, wobei der leztere mehrere in Serie geschaltete Teilkondensatoren umfaßt. Der Meßkondensator besteht aus einem Paar von Elektroden, die einerseits auf der ersten Platte und andererseits auf der /weiten Platte angeordnet sind gegenüber zueinander. Der Referenzkondensator besieht aus η Paaren von Elektroden, wobei jede Elektrode eines Paares auf einer der Platten angeordnet ist. Die η Paare von Elektroden bilden η Teilkondensatoren, die in Serie geschaltet sind. Die Kapazitäten der Teilkondensatoren können gleich oder unterschiedlich zueinander sein, aber werden derart gewählt, daß die Kapazität der Gesamtheit entsprechend der Kapazität des Referenzkondensators im wesentlichen gleich der Kapazität des MeCkondentators wird.

Wenn Erregerspannungen gleicher Amplitude an den Meß- und Referenzkondensator angelegt werden, ist die an den Klemmen jedes Teilkondensators, die den Referenzkondensator bilden, auftretende Spannung ein Bruchteil der Erregen;pannung.

Im Falle beispielsweise zweier gleicher Teilkondensatoren ist die Spannung an den Klemmen jedes von ihnen gleich dei Hälfte der Erregerspannung. Wenn ferner die Erregerspannung im wesentlichen gleich der elektrischen Schwellenspannung ist, wird demgemäß jeder der Teilkondensatoren einer Spannung derart ausgesetzt, daß seine Kapazität einen mit Sicherheit von der Temperatur unabhängigen Wert besitzt. Die Kapazität des Referenzkondensators, resultierend aus der Serienschaltung der Teilköndensatoren, ist demgemäß unabhängig von der Temperatur, obwohl er mi; der gleichen Spannung angesteuert wird wie der Meßkondensator.
Eine Ausführungsform des Gegenstandes der Erfin-

f>5 dung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.

Fig. la (bereits erwähnt) ist eine Grundrißdarstellung einer Anzeigezeile mit vier Digits zu je sieben Seg-

menten und zwei Kondensatoren entsprechend einer bekannten Ausführungsform,

Fig. Ib (bereits erwähnt) ist ein Schnitt durch die Zelle nach Fig. la entsprechend der Schnittlinie »A-A« durch die beiden Kondensatoren in F i g. I a,

Fig.2a und 2b sind Darstellungen des Grundrisses bzw. des Schnittes nach Schnittlinie B-B der Kondersatoren bei einer Anzeigezelle gemäß der Erfindung,

F i g. 2c ist ein Schema dieser Kondensatoren und ihrer Anschlüsse,

F i g. 3a zeigt die Veränderung des optischen Transmissionsfaktors einer Flüssigkristallzelle in Abhängigkeit von der Erregerspannung der Zelle und der Temperatur,

F i g. 3b zeigt die Kapazitätsänderung eines Kondensators der Zelle in Abhängigkeit von denselben Parametern wie in F ig. 3a.

Fig.4 zeigt schließlich das Prinzipschema der elekironischen Schaltung f.'"" <iip Messung der elektrischen Schwellenspannung und für die Regelung der Erregerspannungen einer Zelle gemäß der Erfindung.

Die Zelle gemäß der Erfindung ist in Teildarstcilungen in Fig. 2a und 2b wiedergegeben. Sie umfaßt in herkömmlicher Weise Elektroden und Gegenelekiroden für die Steuerung der verschiedenen Anzeigeelemcntc: diese sind nicht dargestellt. Ein Meßkondensator wird von einer Elektrode 12, angeordnet auf der Platte 1, und einer Elektrode 13, die größer ist als die Elektrode

12 und auf der Platte 2 gegenüber der letzteren angeordnet ist, gebildet. Die Kapazität Cm dieses Meßkondensators ist proportional der Größe der Fläche der Elektrode 12. Ein Referenzkondensator wird von einer Elektrode 14 gebildet, die auf der Platte 2 neben der Elektrode 13 angeordnet ist sowie einer Elektrode 15, die größer ist als die Elektrode 14 und auf der Platte 1 gegenüber der Elektrode 14 und einem Teil der Elektrode 13 angeordnet ist. Dies entspricht einer Serienschaltung von 2 Teilkondensatoren. Der erste dieser Kondensatoren wird gebildet von den Teilen der Elektroden

13 und 15. die einander gegenüberliegen. Seine Kapazität ist proportional der Größe der Fläche, die in F i g. 2a definiert ist durch den Überdeckungsbereich dieser Elektroden 13 und 15. Der zweite dieser Kondensatoren wird von der Elektrode 14 gebildet und dem Teil der Elektrode 15, der ihr gegenüber liegt. Seine Kapazität wird bestimmt durch die Größe der Fläche, in welcher sich die Elektroden 14 und 15 überdecken. Die Elektroden 12, 13, 14 und 15 können ohne weiteres derart dimensioniert werden, daß die Kapazität Cw und die Kapazität Ck des Kondensators, gebildet von der Serienschaltung dieser beiden Teilkondensatoren, gleich sind, oder auch in einem vorgegebenen Verhältnis stehen. Es ist offensichtlich, daß der Referenzkondensator mit einer entsprechenden Kapazität Cr von irgendeiner Anzahl von Teilkondensatoren gebildet werden könnte, die in Serie geschaltet sind und Kapazitäten besitzen, die untereinander gleich oder auch unterschiedlich sind.

In einer anderen Ausführungsform können der Meßkondensator und jeder Teilkondensator des Referenzkondensators jeweils von einem Paar von Elektroden gleicher Form gebildet werden, die einander auf den Platten 1 und 2 gegenüber angeordnet sind. Die Serienschaltung all dieser Kondensatoren wird dann mit Hilfe von Verbindungsleitungen hergestellt.

Oic F i g. 2c zeigt das Äquivalenzschaltungsdiagramm entsprechend der bevorzugten Ausführungsform der K'cktroden. wobei die Punkte M. Q und R jeweils den Anschlüssen der Elektroden 12.13 bzw. 14 entsprechen.

Die Ausnutzung der optischen und elektrischen Kigenschaften eines Flüssigkristalls vom ncmatischcn Helixtyp erfordert eine vorherige Orientierung längs der großen Achse der Moleküle in einer Richtung parallel zu den Platten. Diese Orientierung wird bewirkt mil Hilfe von Orientierungsbeschichtungen, die auf den Innenseiten der Platten 1 und 2 angeordnet sind und in diesen Figuren nicht dargestellt sind. Wenn eine Gleichspannung mit irgendeiner Polarität dann zwischen Elektrode und Gegenelektrode eines Zeichens, beispielsweise eines Segments angelegt wird, wird ein elektrisches Feld erzeugt in einer Richtung senkrecht zu den Platten 1 und 2 und zur großen Achse der Moleküle des Flüssigkristalls. Der optische Effekt dieses Feldes ist solange nicht wahrnehmbar, solange die angelegte Spannung unter einer optischen Schwellenspannung V„_p, bleibt. Wenn dieser Wert überschritten ist, nimmt die Lichttransmission progressiv ab und nimmt schließlich ein Sättigungsniveau an. entsprechend einer Lichttransmission nahe null. Die Fig. 3a zeigt diese Veränderung ebenso wie die starke Abhängigkeit der Kennwerte von der Temperatur.

Ein weiterer wichtiger Kennwert eines Flüssigkristalls ist seine Dielektrizitätskonstante. Sie wird durch den inkrcmentalen Wert oder Kleinsignal-Wcrt der Kapazität Cw des Meßkondensators gemessen, gebildet von den Elektroden 12 und 13 der Fig. 2b. Diese Messung erfc'gt in Abhängigkeit von der Erregungsglcichspannung. indifferenter Polarität, angelegt an die Elektroden, zwischen denen ein elektrisches Feld senkrecht zu den Platten 1 und 2 erscheint. Die Meßkapazität Cm behält einen praktisch konstanten Wert Cw<x solange die Erregerspannung unter einer elektrischen Schwellenspannung V_ei bleibt. Sobald diese Spannung die Schwelle V_f/ überschreitet, nimmt die Kapazität zu und wird stark temperaturabhängig, wie dies in Fig. 3b erkennbar ist.

Fig.3b zeigt außerdem die Veränderungen der Kapazität Ch des Referenzkondensators. Da dieser im vorliegenden Ausführungsbeispiel von zwei Tcilkondensatoren gleicher Kapazität Cw gebildet wird, die in Serie geschaltet sind, wird jeder von ihnen nur der Hälfte der an die Zelle angelegten Spannung unterworfen. Daraus folgt, daß die elektrische Schwcllenspannung der Kupnzität Ck des Referenzkondensators, die sich ergibt, das Doppelte wie diejenige der Kapazität (Aides Mcßkondcnsators beträgt. Demgemäß behält in dem Spannungsbcrcich, in dem die Anzeige/eile arbeitet, der Referenzkondensator eine Kapazität Cku. die konstant ist.

Andererseits ist das Verhältnis CmoICko der Kapazitäten des Meßkondensators und des Referenzkond.isatcrs ein wichtiger Parameter in der Kompensationsanordnung der Zelle in Abhängigkeit von der Temperatur. Da diese Kondensatoren sich auf der Zelle befinden, ist ihr Verhältnis unabhängig von den Änderungen des Abstandes zwischen den Hauptplatten 1 und 2 und der Dielektrizitätskonstanten des Flüssigkristalls 11, die von einer Zelle zur anderen vorkommen können. Dies bringt in der Fertigung einen wichtigen Vorteil gegenüber der beschriebenen Lösung gemäß EP-OS 2 920, wo der Referenzkondensator eine diskrete Komponente ist, die außerhalb der Anzeigezelle abgeglichen werden muß.

Es ist festzuhalten, daß die Polarität der Gleichspannung V,, angelegt an die Elektroden eines Segments

b5 oder eines Kondensators, indifferent ist. so daß der Flüssigkristall nur auf den Absolutwert V. dieser Spannung reagiert. Die Spannung kann auch eine Wechselspannung mit dem Mittelwert null sein, doch muß in diesem

Fall sein liffcktivwert V. verwendet werden. Diese Spannungen werden demgemäß nachfolgend einfach mit V bezeichnet, wobei es sich versteht, daü es sich um V im halle von Gleichspannung bzw. um V. im Falle von Wechselspannung handelt.

Das Kcnnlinienfcld der I·' i g. 3a zeigt, daß für das Unsichlbarblciben eines Anzeigesegmenlcs die Erregerspann:·., g V'_m anden Klemmen dieser Elektroden höchstens gleich einer Spannung V„ sein darf, bei der das Segment gerade beginnt, sichtbar zu werden. Damit dasselbe Segment deutlich sichtbar wird, muß es von einer Spannung V"_M angesteuert werden, die mindestens gleich einer Spannung V₁, ist, von der ab der Kontrast akzeptabel zu sein beginnt. Bei direkter Adressierung der Zelle, d. h. Elektrode um Elektrode, wird diese Bedingung ohne weiteres realisiert, indem man eine Spannung null wählt für V'„, und eine Spannung oberhalb V₁. für V".,„. Da die optische Schwellenspannung y .. iihnimm!. sobald die Tcnipcy'.ur /iinimmt nrhritrt die Anzeige/eile korrekt bei allen Temperaturen oberhalb jener, bei welcher V₁, definiert worden ist.

Sobald die Zelle von niultiplcxierten Spannungen angesteuert wird, definiert der Grad der Miltiplcxierung das Verhältnis der Spannungen, die an die Elektroden angelegt werden. Diese Spannungen können demgemäß nichl mehr willkürlich in Abhängigkeit beispielsweise vom Temperaturbereich gewählt werden, in dem die Anzeigczelle arbeiten soll. Im Fall einer Anzeigezelle für eine Uhr beträgt das Verhältnis V₁J V'_M etwa 2und liegt nicht viel oberhalb dem Verhältnis V_VJV_IV. Das bedci'et, daß bei einer gegebenen Temperatur die Wahl der Ansteuerspannungen bereits kritisch ist. Jede Abweichung der Temperatur bringt demgemäß eine schnelle Verschlechterung des Kontrastes der Anzeige mit sich, so daß die Verwendung einer thermischen Kompensation unerläßlich wird.

Die Überprüfung der F i g. 3a zeigt, daß in Abhängigkeit von der Temperatur die optischen Kennwerte eines Hüssigkrisialls einer Verschiebung unterliegen, jedoch ohne bedeutende Veränderung ihres Verlaufs. Eine gute thermische Kompensation kann demgemäß erzielt werden durch Regelung der Anstcucrspannungcn V',„, V"_M auf die optische Schwellenspannung V„,„. Es läßt sich V,,,„ jedoch nichl einfach bestimmen. Es ist bevorzugt, an .seiner Stelle die elektrische Schwellenspannung V₁./ zu benutzen, die ihrerseits sehr nahe liegt und mit Hilfe des Schaltkreises gemäß F i g. 4 gemessen werden kann. Dieser Schaltkreis umfaßt einen Generator 16 zum Erzeugen von zwei Wechselspannungen V₁ bzw. — V_x in Gegenphase und in Rechteckverlauf mit Amplitude V,o und einer Frequenz von beispielsweise 64 Hz. Diese Spannungen werden an die Klemmen der Baugruppe angelegt, gebildet von der Serienschaltung des Meßkondensators mit einer Kapazität Cm und des Referenzkondensators mit einer Kapazität Cr, die konstant und gleich Cro ist Die Spannung im Verbindungspunkt Q der beiden Kondensatoren hat den Wert

Uq = 2V_x(Cm-C_R„y(C_M+Cro);

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ihre Amplitude hängt im wesentlichen von Cm—Cro ab und ihre Phase relativ zu V_x vom Vorzeichen von Cm— Cro. Dieses Signal, verstärkt durch einen Verstärker 17, wird danach gleichgerichtet durch einen Synchrondelekior 18. der von der gleichen Frequenz von 64 Hz gesteuert wird und gefiltert mit Hilfe eines Netzwerks, gebildet von einem Widerstand 19 und einem Kondensator 20. Die Gleichspannung an den Klemmen des Kondensators 20 ist demgemäß positiv, wenn Cm größer ist als Ofound negativ, wenn Cm kleiner ist als Cn₁₁ sowie null, wenn Cwgleich Cro. Diese Spannung wird an einen Schmitt-Trigger 21 angelegt, da beispielsweise an sei-

ί nein Ausgang den Logikpegel I liefert, wenn CwgröUur ist als Cro und das Logikniveau null, wenn Cm kleiner ist als Cro sowie einen unbestimmten Logikpegel, wenn Ci/ gleich Cro- Dieses Logiksignal wird an einen Steuereingang des Generators 16 angelegt, der so aufgebaut ist

ίο (was hier nicht näher erläutert zu werden braucht), daß für das Logikniveau 1 eine progressive Verringerung von Ko eintritt und bei Logikpegel 0 eine progressive Erhöhung von V,<> Es ist festzuhalten, daß die Spannung V_x alternierend und rechteckförmig ist, d. h., daß ihr Effektivwert in Betracht gezogen werden muß. Dieser Effektivwert beträgt in diesem Fall V,a

Das Prinzip der Regelung besteht in folgendem: Es sei angenommen, daß Gleichheit zwischen beiden Kan:iyitütnn C^* und

cn Tpmnrratiir

vorliegt und daß Cmo kleiner sei als Cro. Wenn die Temperatur ansteigt, vergrößert sich Cm. wie sich dies aus F i g. 3b ergibt und der Logikpegcl 1 erscheint am Ausgang des Schnitt-Triggers 21. Dieser Logikpegel 1 bewirkt im Generator 16 eine zunehmende Verringerung

2¹) der Amplitude V,oder angelegten Spannung, was solange fortgesetzt wird, bis Cw etwas kleiner wird als Cro. Der Logikpegel am Ausgang des Schnitt-Triggers 21 geht dann vom Pegel 0 und kehrt durch diesen Übergang die Richtung der Veränderung von V_xo um, was dazu führt, daß V,o wieder ansteigt, bis Cm etwas größer ist als Cro. Der Logikpegel kehrt sich dann erneut um, so daß sich eine geringfügige Oszillation von V_xo um den Wert V'_e/ ergibt, bei dem C_M = Cro ist. V'_f/ liegt sehr nahe der elektrischen Schwellenspannung V,a die der neuen Temperatur entspricht. Die Spannung V'_ff/, die auf diese Weise gemessen wird, ermöglicht schließlich mit Hilfe des Schaltkreises 22 die Ansteuerspannungen Va,,. V"„, zu erzeugen, die ebenfalls rechteckförmig sind und eine Frequenz von 64 Hz aufweisen, und die benötigt werden, um die Zelle zu betreiben, wobei ihre Amplituden in direkter Beziehung mit V'/sichcn.

Die Schaltung nach F i g. 4 kann unterschiedlich aufgebaut werden. Beispielsweise ermöglicht ein sequentielles Funktionieren das Eliminieren der Oszillation von Vyo, indem dieser Wert zwischen zwei Messungen gespeichert wird. Es ist auch möglich, anstelle von Rechteckspannungen Wechselspannungen, deren Mittelwert null ist, zu verwenden, in Form von Impulsen der Dauer T; der Effektivwert einer solchen Spannung hängt dann von T ab, und die Regelung könnte erfolgen nicht im Hinblick auf eine Amplitude, sondern auf ein Tastverhältnis, was bei logischen Schaltkreisen einfacher zu realisieren ist

55 Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Flüssigkristall-Anzeigezellc mit einer ersten und einer zweiten Platte, mindestens einer Steuerelektrode und einer Gegensteuerelektrode, die auf einer der Platten bzw. der anderen angeordnet sind, mit einem Meßkondensator gebildet aus einer auf einer der Platten angeordneten Elektrode und einer dieser gegenüberliegenden Elektrode auf der anderen Platte und einem Referenzkondensator, der eine erste auf der ersten Platte angeordnete Elektrode sowie eine zweite Elektrode umfaßt, die auf der zweiten Platte gegenüber der ersten Elektrode angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Referenzkondensator zusätzlich eine dritte Elektrode (15 gegenüber 13) umfaßt, die auf der zweiten Platte (1) angeordnet und an die zweite Elektrode (15 gegenüber 14) angeschlossen ist, sowie eine vierte Elektrode (IZ gegenüber 15), die auf der ersten Plal- !e (2) gegenüber der dritten Elektrode (!5 gegenüber 13) angeordnet ist, derart, daß die Kapazität (Ch) des Referenzkondensators aus der Hintereinanderschaltung etwa gleichgroßer Kapazitäten (2Cr) resultiert und etwas größer ist als die Kapazität (Cm) des Meßkondensators bei Spannungen unterhalb der Schwellenspannung des Meükondensators.

2. Anzeigezeile nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Draufsicht die Größen der Flächen, definiert durch die Überdeckung der ersten (14) und der zweiten F'ektrode (15 gegenüber 14) bzw. durch die Oberdeckung der dritten (15 gegenüber 13) und der vierten Elektrode (13 gegenüber 15) im wesentlichen untereinander gleicu sind una größer als doppelt so groß wie die Größe dt;· Fläche, definiert durch die Überdeckung der Elektroden (12, 13 gegenüber 12)des Meßkondensators.

3. Anzeigezelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Referenzkondensator zusätzlich mindestens eine fünfte Elektrode umfaßt, die auf der ersten Platte (2) angeordnet ist und an die vierte Elektrode (13 gegenüber 15) angeschlossen ist sowie eine sechste Elektrode, die auf der zweiten Platte (1) angeordnet ist und der fünften Elektrode gegenüberliegt.