DE3524157A1

DE3524157A1 - OPTICAL LIQUID CRYSTAL SWITCH

Info

Publication number: DE3524157A1
Application number: DE19853524157
Authority: DE
Inventors: Philip J. Portland Oreg. Bos; Dennis W. Hillsboro Oreg. Prince
Original assignee: Tektronix Inc
Current assignee: Tektronix Inc
Priority date: 1984-07-09
Filing date: 1985-07-05
Publication date: 1986-02-06
Also published as: GB8516784D0; GB2162356A; JPS6151129A

Description

STRASSE & STOFFREGBN _5~ Ί ^ /* /μ 1 5STRASSE & STOFFREGBN _5 ~ Ί ^ / * / μ 1 5

I'ntpntanwäha · Kuroponn Patent Attorney» \J yJ i- ^T > \J I I'ntpntanwäha · Kuroponn Patent Attorney » \ J yJ i- ^ T> \ JI

Tektronix, Inc. München, 05. Juli 1985Tektronix, Inc. Munich, July 5th, 1985

Beaverton, Oregon 97077 (V.St.A.) ka-ks 14 822Beaverton, Oregon 97077 (V.St.A.) ka-ks 14 822

Optischer Flüssigkristal1 schalterOptical liquid crystal switch

Die Erfindung betrifft Farbanzeigesysteme und insbesondere ein Halbbildfolge-Farbanzeigesystem, das eine Flüssigkristallvorrichtung verwendet, die in eine Vielzahl elektrisch isolierter und elektrisch erregter Zellensegmente aufgeteilt ist, um die Zeit zwischen aufeinanderfolgenden Farbhalbbildern zu verringern und dadurch die Farbbildqualität des Anzeigesystems zu verbessern.The present invention relates to color display systems, and more particularly to a field sequential color display system employing a liquid crystal device used in a variety of electrically isolated and electrically excited cell segments is divided to reduce the time between successive color fields and thereby improve the color image quality of the display system.

T5 Hochqualitative HaibbiIdfölge-Flüssigkristal1-Farbanzeigesysteme können mehrfarbige Bilder mit hoher Auflösung, starkem Kontrast und guter Farbreinheit darstellen. Ein allgemein bekanntes Problem bei der Verwendung von Flüssigkristal1 schaltvorrichtungen ist jedoch, daß sie bei Verwendung in Anzeigesystemen zu Farbbildern mit verhältnismäßig schlechter Qualität führen.T5 High quality halftone liquid crystal color display systems can display multicolored images with high resolution, high contrast and good color purity. A A well-known problem with the use of liquid crystal switching devices, however, is that they when used in display systems to color images with lead to relatively poor quality.

Es ist insbesondere bekannt, daß die Ansprechgeschwindigkeit einer Flüssigkristallvorrichtung verhältnismäßig niedrig ist, beim Schalten vom Zustand der Feldausrichtung (EIN) zu dem entspannten Zustand (AUS). Dies bewirkt, daß die Information eines Farbhalbbildes in der Farbe des unmittelbar vorhergehenden Farbhalbbildes während des Übergangs vom EIN-Zustand in den AUS-Zustand der Vorrichtung dargestellt wird.In particular, it is known that the speed of response of a liquid crystal device is low when switching from the field alignment state (ON) to the relaxed state (OFF). this causes the information of a color field in the Color of the immediately preceding color field during the transition from the ON state to the OFF state the device is represented.

Eine Lösung dieses Problems ist in der US-Patentschrift 4,295,093, Middleton, offenbart. Diese zeigt einen Spektralanalysator, der eine Flüssigkristall schaltvorrichtung verwendet, die in einen ersten und zweitenOne solution to this problem is disclosed in U.S. Patent 4,295,093, Middleton. This shows you Spectrum analyzer using a liquid crystal switching device used that in a first and second

aneinanderllegenden Bereich von Fl üssigkristallmaterial aufgeteilt ist, von denen jeder getrennt durch eine über einen anderen Ausgang einer Treiberschaltung angelegte Spannung gesteuert wird. Beide Bereiche teilen sich eine gemeinsame Elektrode, die auf einem festen Bezugspotential gehalten wird. In Spalte 4 Zeilen 21 bis 38 wird im Zusammenhang mit der Figur 2 der Druckschrift der Aufbau der Flüssigkristallvorrichtung wie folgt beschrieben: "(Die Vorrichtung) besteht aus einem Film 20 von Flüssigkristallmaterial, der gedrehten nematischen Art.... Eine Seite des Films 20 ist mit einer einzigen transparenten Elektrode 21 versehen, die auf einem festen Potential gehalten wird, und die andere Seite ist mit zwei transparenten Elektroden 22 und 23 versehen, von denen jede eine entsprechende Hälfte des Films bedeckt und die mit der Farbwahl schaltung 15 über Leiter 24 und 25 verbunden sind."adjacent area of liquid crystal material is divided, each of which is separated by an applied via a different output of a driver circuit Voltage is controlled. Both areas share a common electrode that has a fixed reference potential is held. In column 4, lines 21 to 38, the structure is shown in connection with FIG. 2 of the publication of the liquid crystal device as follows: "(The device) consists of a film 20 of liquid crystal material, the twisted nematic Art .... One side of the film 20 is provided with a single transparent electrode 21 resting on a solid Potential is held, and the other side is provided with two transparent electrodes 22 and 23, of each of which covers a corresponding half of the film and the circuit with the color selection 15 via conductor 24 and 25 are connected. "

Die zuvor beschriebene Flüssigkristallvorrichtung ist vor dem Schirm einer Kathodenstrahlröhre angebracht, die durch einen Elektronenstrahl rasterförmig abgetastet wird. Die den ersten und zweiten aneinandergrenzenden Bereich der Flüssigkristallvorrichtung trennende Grenzlinie ist im wesentlichen parallel zu der Zei1enabtastrichtung des Rasterabtastmusters ausgerichtet. Im Betrieb wird der erste Bereich in seinem ersten Farbzustand abgetastet, während der zweite Bereich des Flüssigkristal lmateri al s von einem zweiten Farbzustand in einen ersten Farbzustand geschaltet wird. Nach Beendigung der Abtastung des ersten Bereichs wird der zweite Bereich in seinem ersten Farbzustand abgetastet werden, wenn der erste Bereich von dem ersten Farbzustand in den zweiten Farbzustand geschaltet wird.The liquid crystal device described above is before attached to the screen of a cathode ray tube, which is scanned by an electron beam in a raster shape will. The first and second contiguous Area of the boundary line separating the liquid crystal device is substantially parallel to the line scan direction of the raster scan pattern. In operation, the first area will be in its first color state scanned while the second region of the liquid crystal lmateri al s from a second color state to a first color state is switched. After the first area has been scanned, the second area is shown in its first color state when the first area is scanned from the first color state to the second Color status is switched.

Abwechselndes Schalten zwischen Farbzuständen des erstenAlternating switching between color states of the first

und zweiten Bereichs der Flüssigkristallvorrichtung ermöglicht es dem zuvor abgetasteten Bereich seinen anderen Farbzustand vor der Rückkehr des Elektronenstrahls zur Abtastung des Bereichs der Vorrichtung einzunehmen.and second region of the liquid crystal device allows the previously scanned area to change its color state before the return of the electron beam occupy to scan the area of the device.

Die US-Patentschrift 4,328,493, Shanks et al., beschreibt eine Farbanzeige, die eine Flüssigkristallvorrichtung verwendet, welche mit ersten und zweiten angrenzenden Bereichen von Flüssigkristallmaterial aufgebaut ist, was der vorgenannten US-Patentschrift 4,295,093, Middleton, entspricht. Die US-Patentschrift 4,328,493, Shanks et al., beschreibt eine Zeitgabefolge für Signale, die an den Ausgängen einer Treiberschaltung abgegeben werden, die Wechselspannungsimpulse einer von zwei Frequenzen abwechselnd an den ersten und zweiten Bereich des Flüssigkristallmaterials anlegt. Lichtstrahlen von zwei Farben erscheinen abwechselnd an der Ausgangsform eines mehrfarbigen Bildes in ähnlicher Weise wie dies im Zusammenhang mit der US-Patentschrift 4,295,093, Middleton, beschrieben wurde.U.S. Patent 4,328,493 to Shanks et al. Describes a color display that includes a liquid crystal device used, which is constructed with first and second adjacent areas of liquid crystal material, what the aforementioned US Pat. No. 4,295,093, Middleton, is equivalent to. U.S. Patent 4,328,493 to Shanks et al. Describes a timing sequence for signals sent to are delivered to the outputs of a driver circuit, the alternating voltage pulses have one of two frequencies alternately applies to the first and second regions of the liquid crystal material. Rays of light from two Colors appear alternately on the initial form of a multicolored image in a manner similar to that in FIG In connection with U.S. Patent 4,295,093, Middleton.

Die in den beiden vorgenannten Druckschriften beschriebenen Fl üssigkristal1 vorrichtungen haben den Nachteil, daß ein optisches Übersprechen zwischen den aneinandergrenzenden Bereichen der Flüssigkristallvorrichtung auftritt. Das optische Übersprechen zeigt sich darin, daß das an den durch den Elektronenstrahl abgetasteten Bereich angelegte elektrische Feld an den nicht abgetasteten Bereich angekoppelt wird und eine Aussendung von Störlicht bewirkt. Die zwei aneinandergrenzenden Bereiche von Flüssigkristallmaterial sind deshalb nicht elektrisch isoliert voneinander und auch nicht optisch unabhängig voneinander. Somit ergibt sich ein Farbanzeigesystem mit einer verschlechterten Bildqualität.The liquid crystal devices described in the two aforementioned publications have the disadvantage that optical crosstalk occurs between the adjacent areas of the liquid crystal device. The optical crosstalk manifests itself in the fact that the scanned by the electron beam Area applied electric field is coupled to the non-scanned area and an emission of Stray light causes. The two adjoining areas of liquid crystal material are therefore not electrical isolated from each other and also not optically independent from each other. This results in a color display system with deteriorated image quality.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein hoch qualitatives Halbbildfolge-Flüssigkristall-Farbanzeigesystem anzugeben, das ein mehrfarbiges Bild hoher Auflösung mit starkem Kontrast und guter Farbreinheit entwickelt. Ferner wird eine Flüssigkristallvorrichtung in einem derartigen Anzeigesystem angegeben, das in mehrere Segmente aufgeteilt ist, die ein minimales optisches Übersprechen zwischeneinander haben.The invention is based on the object of a high quality field sequence liquid crystal color display system indicate that a multicolored image is higher Resolution developed with high contrast and good color purity. Furthermore, there is a liquid crystal device indicated in such a display system, which is divided into several segments, the minimum have optical crosstalk between each other.

Das Anzeigesystem verwendet eine Flüssigkristall schaltvorrichtung, bei der die Zeit zwischen aufeinanderfolgenden Farbhalbbildern verringert wird, was zu einer Verbesserung der Farbbildqualität des Anzeigesystems führt. Die Flüssigkristall schaltvorrichtung soll ferner in eine Vielzahl von Segmenten aufgeteilt sein, von denen jedes eine eigene Bezugsspannungselektrode aufweist, um das optische Übersprechen zwischen Zellensegmenten zu minimieren.The display system uses a liquid crystal switching device, at which the time between consecutive Color fields is reduced, resulting in a Improvement of the color image quality of the display system leads. The liquid crystal switching device should also be divided into a plurality of segments, each of which has its own reference voltage electrode optical crosstalk between cell segments increases minimize.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flüssigkristallvorrichtung, die als optischer Hochgeschwindigkeitsschalter in einem Farbanzeigesystem arbeitet. Die Flüssigkristall anzeigevorrichtung empfängt von einer Lichtquelle Lichtstrahlen, in einem definierten Polarisationszustand.The present invention relates to a liquid crystal device useful as a high speed optical switch works in a color display system. The liquid crystal Display device receives light rays from a light source in a defined polarization state.

Die Flüssigkristallanzeigevorrichtung weist erste und zweite angrenzende Zellensegmente auf, wobei das erste Zellensegment erste und zweite voneinander beabstandete Elektrodenstrukturen besitzt, zwischen denen ein Flüssigkristallmaterial eingefangen ist, während das zweite Zellensegment dritte und vierte voneinander beabstandete Elektrodenstrukturen aufweist, zwischen denen FlüssigkristalImaterial eingefangen ist. Die erste und dritte Elektrodenstruktur ist elektrisch mit dem elektrischen Bezugspunkt einer Schaltvorrichtung oder Schaltung verbunden. The liquid crystal display device has first and second adjacent cell segments, the first Cell segment first and second spaced apart Has electrode structures between which a liquid crystal material is trapped while the second cell segment spaced the third and fourth apart Has electrode structures, between which liquid crystal material is captured. The first and third electrode structures are electrical with the electrical Reference point of a switching device or circuit connected.

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Der erste Ausgang der Schaltvorrichtung steht in Verbindung mit der zweiten Elektrodenstruktur. Der erste Ausgang legt eine erste Spannung an das erste Zellensegment und erzeugt ein erstes elektrisches Feld darin. Der zweite Ausgang der Schaltvorrichtung wirkt mit der vierten Elektrodenstruktur zusammen. Der zweite Ausgang legt eine zweite Spannung an das zweite Zellensegment und erzeugt darin ein zweites elektrisches Feld. Der Schaltkreis kann unabhängig die Eigenschaft des Polarisationszustandes der Lichtstrahlen ändern, die durch jedes der ersten und zweiten Zellensegmente laufen.The first output of the switching device is in communication with the second electrode structure. The first output applies a first voltage to the first cell segment and creates a first electric field therein. The second output of the switching device acts with the fourth electrode structure together. The second exit applies a second voltage to the second cell segment and creates a second electric field in it. The circuit can independently change the property of the state of polarization of the rays of light passing through each of the first and second cell segments.

Das elektrische Isolieren der ersten und dritten Elektrodenstruktur der Flüssigkristallvorrichtung führt auch zu einem Isolieren des ersten und zweiten elektrischen Feldes innerhalb der Zellensegmente, wodurch jede Änderung in der Eigenschaft des Polarisationszustandes der durch eines der Zellensegmente laufenden Lichtstrahlen aufgrund einer Änderung in der Eigenschaft des Polarisationszustandes des durch das andere Zellensegment laufenden Lichtstrahlen minimiert wird.Electrically isolating the first and third electrode structures the liquid crystal device also leads to isolating the first and second electric fields within the cell segments, thereby eliminating any change in the property of the polarization state of light rays passing through one of the cell segments due to a change in the property of the polarization state of that passing through the other cell segment Light rays is minimized.

Bei einem bevorzugten Halbbildfolge-Farbanzeigesystem ist die Flüssigkristallvorrichtung der vorliegenden Erfindung vor dem Schirm einer rasterförmig abgetasteten Kathodenstrahlröhre angeordnet und empfängt Lichtstrahlen von dem Schirm. Die Flüssigkristallvorrichtung arbeitet als eine variable optische Verzögerungseinrichtung und ist zwischen farbselektiven und neutrales Licht polarisierenden Filtern angeordnet. Das Lichtstrahlen von der Kathodenstrahlröhre empfangende polarisierende Filter definiert den Polarisationszustand, der auf die variable optische Verzögerungsvorrichtung auffallenden Lichtstrah-In a preferred field sequential color display system, the liquid crystal device of the present invention in front of the screen of a raster-shaped cathode ray tube arranged and receives light rays from the screen. The liquid crystal device works as one variable optical delay device and is polarizing between color-selective and neutral light Filters arranged. Polarizing filters receiving the light rays from the cathode ray tube defines the polarization state that affects the variable optical delay device incident light beam

len. Die variable optische Verzögerungsvorrichtung ändert die Eigenschaft des Polarisationszustands der durch sie hindurch laufenden Lichtstrahlen, unter Ansprechen auf eine über Schaltungsmittel angelegte Spannung. Die variable optische Verzögerungsvorrichtung erzeugt eine erste optische Verzögerung zur Entwicklung eines Anzeigesystem-Lichtausgangssignal s in einer Farbe und eine zweite optische Verzögerung zur Entwicklung eines Anzeigesystem-Lichtausgangssignals in einer zweiten Farbe. Die erste Verzögerung ist im wesentlichen für Lichtstrahlen aller Wellenlängen eine NuI1-Verzögerung, während die zweite Verzögerung im wesentlichen um eine Halbwelle von Lichtstrahlen der Wellenlänge einer der am Anzeigesystemausgang entwickelten Farben erfolgt.len. The variable optical delay device changes the property of the state of polarization of the through it light beams passing therethrough in response to a voltage applied across circuit means. the variable optical delay device provides a first optical delay for developing a display system light output signal s in one color and a second optical delay for developing a display system light output in a second color. The first delay is essentially for light rays of all wavelengths have a NuI1 delay, while the second delay essentially by a half-wave of light beams of the wavelength of one of those at the display system output developed colors.

Die variable optische Flüssigkristal1 verzögerungsvorrichtung ist in obere und untere Zellensegmente aufgeteilt. Jedes ZeI1ensegment wird eigens getrieben durch ein unterschiedliches Ausgangssignal eines Schaltkreises in einer vorbestimmten Zeitfolge, um in jedem Farbhalbbild der Anzeige eine Hälfte der über die rasterförmig abgetastete Kathodenstrahlröhre entwickelten Lichtbildinformation zu bewirken.The liquid crystal variable optical retardation device is divided into upper and lower cell segments. Each line segment is driven by a separate one different output signal of a circuit in a predetermined time sequence to in each color field of the display one half of the raster shape scanned cathode ray tubes developed photo information to effect.

Die Flüssigkristallvorrichtungen, die in den vorgenannten US-Patentschriften beschrieben wurden, verwenden für beide Zellensegmente einen gemeinsamen Elektrodenaufbau, der mit einem elektrischen Bezugswert verbunden ist. Die erfindungsgemäße Flüssigkristallvorrichtung verwendet jedoch getrennte elektrisch isolierte Elektrodenstrukturen, die mit dem elektrischen Bezugspunkt des Schaltkreises verbunden sind. Die Verwendung getrennter Bezugselektrodenstrukturen minimiert das elektrische Übersprechen zwischen Zellensegmenten durch Isolieren der Wirkung von an der Bezugselektrode eines ZellensegmentesThe liquid crystal devices described in the foregoing US patents have been described use for both cell segments have a common electrode structure, which is connected to an electrical reference value. The liquid crystal device of the present invention is used however, separate electrically isolated electrode structures, which are connected to the electrical reference point of the Circuit are connected. The use of separate Reference electrode structures minimize electrical crosstalk between cell segments by isolating the Effect of on the reference electrode of a cell segment

induzierten Störspannungen auf das andere' Zellensegment. Die Minimierung des elektrischen Übersprechens minimiert auch das optische Übersprechen zwischen den beiden Zellensegmenten. Somit ergibt sich ein Anzeigesystem, das durch genügend rasches Ändern der Farbhalbbilder und durch Minimieren der Störsignale des f-arbigen Lichts ein Farbbild hoher Qualität erzeugt.induced interference voltages on the other 'cell segment. Minimizing electrical crosstalk also minimizes optical crosstalk between the two Cell segments. Thus, there is a display system that by changing the color fields quickly enough and produces a high quality color image by minimizing the noise of the colored light.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung.Further features and advantages of the present invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment with reference to the Drawing.

Es zeigen:
15Show it:
15th

Fig. 1 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines Halbbildfolge-Farbanzeigesystems mit einer variablen optisehen Flüssigkristall verzögerungseinrichtung gemäß der Erfindung;Figure 1 is a simplified block diagram of a field sequential color display system with a variable optical liquid crystal delay device according to the invention;

Fig. 2 eine vergrößerte Draufsicht der Flüssigkristallvorrichtung des Anzeigesystems nach Fig. 1; Fig. 2 is an enlarged plan view of the liquid crystal device of the display system of Fig. 1;

Fig. 3 eine schematische Seitenansicht der linken oder rechten Seite der Flüssigkristallvorrichtung nach Fig. 2;Fig. 3 is a schematic side view of the left or right side of the liquid crystal device Fig. 2;

Fig. 4A und 4B Darstellungen der Ausrichtungskonfiguration einer der Zellensegmente der erfindungsgemäßen Flüssigkristallvorrichtung in dem feldausgerichteten EIN und dem teilweise entspannten AUS-Zustand;Figures 4A and 4B show the alignment configuration one of the cell segments of the liquid crystal device according to the invention in the field-aligned ON and the partially relaxed OFF state;

Fig. 5 ein Zeitgabediagramm zur Veranschaulichung derFig. 5 is a timing diagram to illustrate the

zeitlichen Beziehung der Schaltsignale, die an 35Temporal relationship of the switching signals that are sent to 35

die Zellensegmente der Flüssigkristallvorrichtung nach Fig. 2 angelegt werden.the cell segments of the liquid crystal device according to Fig. 2 are applied.

Allgemeine Anordnung und Arbeitsweise
des FarbanzeigesystemsGeneral arrangement and mode of operation
of the color display system

Gemäß Figur 1 weist eine bevorzugte Ausführungsform eines Halbbildfolge-Farbanzeigesystems 10 gemäß der Erfindung eine variable optische FlUssigkristallverzögerungseinrichtung 12 auf, die zwischen einem farbselektiven Polarisationsfilter 14 und einem neutralen Polarisationsfilter 16 angeordnet ist und mit diesen in optischer Verbindung steht. Die Innenfläche 18 der variablen optischen Verzögerungsvorrichtung 12 ist längs einer horizontalen nichtleitenden Trennlinie 20 in zwei getrennte Elektrodenstrukturen 22 und 24 aufgeteilt, die mit Masse verbunden sind. Die Außenfläche 26 der variablen optischen Verzögerungsvorrichtung 12 ist längs einer Horizontalen nichtleitenden Trennlinie 28 in zwei getrennte Elektrodenstrukturen 30 und 32 aufgeteilt. Die Elektrodenstrukturen 22 und 30 definieren ein erstes oder oberes Zellensegment 34, während die Elektrodenstrukturen 24 und 32 ein zweites oder unteres Zellensegment 36 definieren.According to Figure 1, a preferred embodiment has a Field sequence color display system 10 according to the invention a liquid crystal variable optical retarder 12 to choose between a color selective Polarization filter 14 and a neutral polarization filter 16 is arranged and is in optical connection with these. The inner surface 18 of the variable optical delay device 12 is separated into two along a horizontal non-conductive dividing line 20 Electrode structures 22 and 24 divided, which are connected to ground. The outer surface 26 of the variable optical delay device 12 is longitudinal a horizontal non-conductive dividing line 28 in two separate electrode structures 30 and 32 divided. the Electrode structures 22 and 30 define a first or upper cell segment 34, while the electrode structures 24 and 32 define a second or lower cell segment 36.

Das farbselektive Polarisationsfilter 14 besitzt zueinander rechtwinkelige Polarisationszustände, wobei in dem einen Polarisationszustand Licht nur einer ersten Farbe und in dem anderen Polarisationszustand Licht nur einer zweiten Farbe durchgelassen wird. Das neutrale Polarisationsfilter 16 besitzt zwei zueinander rechtwinkelige Polarisationszustände, wobei in dem einen Polarisationszustand Licht aller Farben durchgelassen und in dem anderen Polarisationszustand Licht aller Farben absorbiert wird. Bei der bevorzugten Ausführungsform desThe color-selective polarization filter 14 has one another right-angled polarization states, where in the a polarization state of light only of a first color and in the other state of polarization light only one second color is allowed through. The neutral polarization filter 16 has two mutually perpendicular Polarization states, in which one polarization state Light of all colors is transmitted and light of all colors is absorbed in the other polarization state will. In the preferred embodiment of the

Farbanzeigesystems besitzen die Polarisationsfilter 14 und 16 wechselseitig rechtwinkelig ausgerichtete lineare Polarisationsachsen.The polarization filters 14 have color display systems and 16 mutually orthogonal linear ones Polarization axes.

Die durch die variable optische Verzögerungsvorrichtung 16 und die Polarisationsfilter 14 und 16 gebildete optische Einheit, stellt einen Hochgeschwindigkeit. s-Farbschalter dar, der vor einer Lichtquelle oder einer Bildquelie 38 angeordnet ist, die Licht von einem Leuchtschirm 40 abgibt, um ein Lichtbild in zwei primären Farben, z.B. rot und grün, zu erzeugen. Bei einer bevorzugten AusfUhrungsform des Anzeigesystems besteht die Bildquelle 38 aus einer Kathodenstrahlröhre, die mittels eines Fernsehrasters ein durch einen Rastergenerator 42, unter Ansprechen auf ein Ausgangssignal einer bildsynchronisationsschaltung 44 erzeugtes Signal abtastet und aufeinanderfolgende Halbbilder einer Bildinformation erzeugt. Jedes Bild besteht aus zwei Halbbildern, einer Farbbildinformation in abwechselnden ersten und zweiten Farbbildzeitintervallen.The one by the variable optical delay device 16 and the polarizing filters 14 and 16 are formed optical unit, represents a high speed. s color switch represents that in front of a light source or a Bildquelie 38 is arranged, the light from a Luminescent screen 40 emits to produce a light image in two primary colors, e.g., red and green. At a preferred embodiment of the display system the image source 38 from a cathode ray tube, the by means of a television raster, by a raster generator 42, in response to an output of a frame synchronizing circuit 44 samples the generated signal and successive fields of picture information generated. Each picture consists of two fields, a color picture information in alternating first and second color image time intervals.

In dem ersten FarbhaibbiIdzeitinterval1 wird Information auf den Leuchtschirm 40 geschrieben, die sich sowohl auf die Form eines in einer ersten Farbe, beispielsweise Rot darzustellenden Bildes als auch auf die Form eines Bildes bezieht, das in einer Farbe erscheinen soll, die eine Kombination der Farbe Rot und einer zweiten Farbe, beispielsweise Grün, ist. In dem zweiten FarbhaibbiIdzeitinterval 1 wird Information auf den Leuchtschirm 40 geschrieben, die sich sowohl auf die Form eines in der Farbe Grün zu erscheinenden Bildes als auch auf die Form eines Bildes bezieht, das in einer Farbe erscheinen soll, die eine Kombination der Farben Rot und Grün ist. Das farbselektive Polarisationsfilter 14 empfängt das von dem Leuchtschirm 40 ausgesandte Licht und polarisiert esInformation written on the luminescent screen 40, which are both in the form of a in a first color, for example red image to be displayed as well as the shape of an image refers to which should appear in a color that is a combination of the color red and a second color, for example green, is. In the second color half-time interval 1, information is written on the luminescent screen 40, which relates to both the shape of a in the Color green relates to the image to appear as well as to the shape of an image that is to appear in a color, which is a combination of the colors red and green. The color selective polarizing filter 14 receives the from the Luminous screen 40 emitted light and polarizes it

rechtwinkelig und linear in den roten und grünen Farben. Das polarisierte Licht wird dann auf die Innenfläche 18 der variablen optischen Verzögerungsvorrichtung 12 übertragen .
5rectangular and linear in red and green colors. The polarized light is then transmitted to the inner surface 18 of the variable optical retardation device 12.
5

Ein Schaltkreis 46 empfängt an seinem Eingang ein Signal von dem Ausgang der Bildsynchronisationsschaltung 44, um die variable optische Verzögerungsvorrichtung 12 synchron mit der Halbbildfolgegeschwindigkeit der durch die Bildquelle 38 erzeugten Bildinformation zu erregen. Während des ersten Farbhai bbiIdzeitinterval1s befiehlt deshalb der Schaltkreis 46 in einer nachstehend noch zu beschreibenden Zeitfolge, daß die Zellensegmente 34 und 36 der variablen optischen Verzögerungsvorrichtung 12 den teilweise entspannten AUS-Zustand annehmen, der eine Orientierung seiner optischen Achse bewirkt, die eine Verzögerung des durch das Polarisationsfilter 14 laufenden Licht der Farbe Grün um dem wesentlichen eine Halbwelle nach sich zieht. Kein Licht der Farbe Grün läuft durch das lineare Polarisationsfilter 16, während dieses Zeitintervalls und unerwünschte Bildkomponenten in der Farbe Grün, die auf dem Leuchtschirm 40 während des ersten Zeitintervalls auftreten, werden hierdurch eliminiert. Während des zweiten Farbhaibbi1dzeitinterval1s befiehlt der Schaltkreis 46 in einer nachstehend noch zu beschreibenden Zeitfolge, daß die Zellensegmente 34 und 36 der variablen optischen Verzögerungsvorrichtung 12 den feldausgerichteten EIN-Zustand annehmen, der eine Orientierung ihrer optischen Achse bewirkt, die im wesentlichen eine Null-Verzögerung des durch das Polarisationsfilter 14 laufenden Lichtes sowohl der roten als auch der grünen Farbe nach sich zieht. Die Absorptionsachse des neutralen Polarisationsfilters 16 absorbiert Licht nur der Farbe Rot, wie dies nachstehend noch erläutert wird.A circuit 46 receives at its input a signal from the output of the picture synchronization circuit 44 to the variable optical delay device 12 synchronous with the field rate of the through the To excite image source 38 generated image information. During the first color shark, video time interval commands therefore the circuit 46 in a time sequence to be described below that the cell segments 34 and 36 of the variable optical delay device 12 assume the partially relaxed OFF state, which is a Orientation of its optical axis causes a delay of the passing through the polarization filter 14 Light of the color green around which essentially a half-wave follows. No light of the color green passes through the linear polarizing filter 16 while this time interval and unwanted image components in the color green, which appear on the luminescent screen 40 during the first time interval, are thereby eliminated. During the second color half-time interval In a timing sequence to be described below, circuit 46 commands cell segments 34 and 36 of the variable optical delay device 12 assume the field-aligned ON state, which is an orientation its optical axis causes essentially zero delay through the polarization filter 14 running light of both the red and the green color entails. The absorption axis of the neutral polarization filter 16 only absorbs light the color red, as will be explained below.

₁₆ _ ο5ζ^ ι 5 ₁₆ _ ο5ζ ^ ι 5

Figur 5 ist ein Zeitgabediagramm, das die Zeitgabebeziehung zwischen den an die Zellensegmente 34 und 36 angelegten Schaltsignale aufzeigt, die zur Entwicklung der beiden Farbhalbbilder eines Bildes dienen. Das erste Farbhai bbi ldzeiti nterval 1 erstreckt sich von T-, bis T₅, während das zweite FarbhaibbiIdzeitinterval1 die Zeit von Tr bis Tg abdeckt. Die Zeile A der Figur 5 stellt die an die Elektrodenstruktur 30 des ZeI1ensegments 34 am Ausgang 48 des Schaltkreises 46 angelegten Spannungssignale dar, während die Zeile B der Figur 5 die an die Elektrodenstruktur 32 des Zellensegments 36 am Ausgang 50 des Schaltkreises 46 angelegten Spannungssignale wiedergibt. Die Elektrodenstrukturen 22 und 24 der Zellensegmente 34 bzw. 36 sind mit dem elektrischen Bezugspunkt des Schaltkreises 46 verbunden, der vorzugsweise Masse oder Erde ist. Das Spannungssignal, das jedem Zellensegment befiehlt, den EIN-Zustand anzunehmen, ist vorzugsweise ein 54 V-Spitze-Spitze-Signal oder ein 20 V_ff -Wechselspannungsimpuls zwischen 1 kHz und 4 kHz, was in Figur 5 als schraffierter rechteckiger Bereich angegeben ist. Das Spannungssignal, das jeder im Zellensegment die Einnahme des AUS-Zustandes befiehlt, ist vorzugsweise OV.Figure 5 is a timing diagram showing the timing relationship between the switching signals applied to cell segments 34 and 36 used to develop the two color fields of an image. The first color frame time interval 1 extends from T to T ₅ , while the second color frame time interval 1 covers the time from Tr to Tg. Line A of FIG. 5 shows the voltage signals applied to electrode structure 30 of cell segment 34 at output 48 of circuit 46, while line B of FIG. 5 shows the voltage signals applied to electrode structure 32 of cell segment 36 at output 50 of circuit 46. The electrode structures 22 and 24 of the cell segments 34 and 36, respectively, are connected to the electrical reference point of the circuit 46, which is preferably ground or earth. The voltage signal which commands each cell segment to assume the ON state is preferably a 54 V peak-to-peak signal or a 20 V _ff alternating voltage pulse between 1 kHz and 4 kHz, which is indicated in FIG. 5 as a hatched rectangular area. The voltage signal that commands everyone in the cell segment to be in the OFF state is preferably OV.

Zur Verringerung der Zeit zwischen aufeinanderfolgenden Farbhalbbildern wird jedes erste und zweite Farbhalbbildzeitinterval1 unterteilt in erste und zweite Subintervalle. Wie aus Figur 5 ersichtlich, erstreckt sich das erste Subintervall des ersten Farbhalbbildes von der Zeit T^ bis T₃ und das zweite Subintervall des ersten Farbhalbbildes von der Zeit T₀ bis T_c.To reduce the time between successive color fields, each first and second color field time interval 1 is divided into first and second sub-intervals. As can be seen from FIG. 5, the first subinterval of the first color field extends from time T ^ to T ₃ and the second subinterval of the first color field extends from time T ₀ to T _c .

Von T-, bis T₃ befindet sich das Zellensegment 34 in dem AUS-Zustand, empfängt die durch den Abtastelektronenstrahl erzeugten Lichtstrahlen und bewirkt, daß rotes Licht aus dem Anzeigesystemausgangstei1 abgegeben wird,From T ₁ to T 3, the cell segment 34 is in the OFF state, receives the light beams generated by the scanning electron beam and causes red light to be emitted from the display system output part,

ΟΡΟ/ 1 Γ" ^r7ΟΡΟ / 1 Γ " ^r 7

00^4 ι ο /00 ^ 4 ι ο /

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der durch das ZeI1ensegment 34 gedeckt ist. Von der Zeit T₃ bis Tg ist das Zellensegment 36 in dem AUS-Zustand, empfängt die durch den Abtastelektronenstrahl erzeugten Lichtstrahlen und bewirkt, daß rotes Licht am Anzeige-Systemausgang abgegeben wird, der durch das Zellensegment 36 abgedeckt ist. Das Zellensegment 36 erhält den Befehl, den EIN-Zustand von T, bis T₂ beizubehalten, um die Änderung des ersten Farbhalbbildes des gezeigten Bildes in den AUS-Zustand zu verzögern, bis das von den Leuchtstoffen des Schirmes 40 während des zweiten Farbhalbbildes des unmittelbar vorhergehenden Bildes ausgesandte Licht ausreichend abgeklungen ist. Diese Verzögerung gewährleistet die Kontinuität der Farbe in dem zusammengesetzten Bild für jedes Farbhalbbild.which is covered by the ZeI1ensegment 34. From time T ₃ to Tg, cell segment 36 is in the OFF state, receives the light beams generated by the scanning electron beam and causes red light to be emitted at the display system output covered by cell segment 36. The cell segment 36 is instructed to maintain the ON state from T ₁ to T 2 in order to delay the change of the first color field of the displayed image to the OFF state until that of the phosphors of the screen 40 during the second color field of the immediately The light emitted in the previous image has decayed sufficiently. This delay ensures the continuity of color in the composite image for each color field.

Wie in Figur 5, Zeile A, gezeigt, wird das Zellensegment 34 zum Zeitpunkt T₄ in den EIN-Zustand gebracht, was vor dem Zeitpunkt liegt, zudem der Elektronenstrahl bedient denjenigen Bereich des Schirmes 40 abzutasten, der durch das Zellensegment 34 bedeckt wird. Das Schalten des Zellensegments 34 zum Zeitpunkt T. gibt genügend Zeit für die Flüssigkristallmoleküle, sich in dem EIN-Zustand zu stabilisieren, bevor zum Zeitpunkt T₅ das erste Subintervall des zweiten FarbhaibbiIdzeitinterval 1 s beginnt. Wie in Figur 5, Zeile B, veranschaulicht, wird dem Zellensegment 36 zum Zeitpunkt T_g befohlen, in den EIN-Zustand überzugehen, was zu einem Zeitpunkt erfolgt, der vor dem Zeitpunkt liegt, zu dem der Elektronenstrahl beginnt, den Bereich des Schirms 40 abzutasten, der durch das Zellensegment 36 bedeckt wird. Das Schalten des Zellensegments 36 zum Zeitpunkt T_fi gibt genügend Zeit für die Flüssigkristallmoleküle, sich in dem EIN-Zustand zu stabilisieren, bevor zum Zeitpunkt T₇ das zweite Sub-As shown in FIG. 5, line A, the cell segment 34 is _{brought into the ON state at time T 4} , which is before the time at which the electron beam is used to scan that area of the screen 40 which is covered by the cell segment 34. Switching the cell segment 34 at time T gives enough time for the liquid crystal molecules to stabilize in the ON state before the first sub-interval of the second color half-time interval 1 s begins _{at time T 5.} As illustrated in Figure 5, line B, the cell segment 36 is _{commanded to transition to the ON state at time T g} , which occurs at a time prior to the time the electron beam begins, the area of the screen 40 which is covered by the cell segment 36 to be scanned. The switching of the cell segment 36 at time T _fi is ample time for the liquid crystal molecules to stabilize in the ON state before the time T _7, the second sub-

intervall des zweiten Farbhaibbi1dzeitinterval1s beginnt. 35interval of the second color half-time interval begins. 35

I ο -I ο -

Wie in Figur 5 dargestellt, erstreckt sich das erste Subintervall des zweiten Farbhalbbildes von der Zeit T₅ bis T₇ und das zweite Subintervall des zweiten Farbhalbbildes vom Zeitpunkt T₇ bis T_g. Von Tg bis T₇ ist das Zellensegment 34 im EIN-Zustand, empfängt die durch den Abtastelektronenstrahl erzeugten Lichtstrahlen und bewirkt, daß grünes Licht vom Anzeigesystemausgang abgegeben wird, der durch das Zellensegment 34 abgedeckt ist. Von T₇ bis Tg befindet sich das Zellensegment 36 im EIN-Zustand, empfängt die von dem Abtastelektronenstrahl erzeugten Lichtstrahlen und bewirkt, daß grünes Licht von demjenigen Anzeigesystemausgangstei 1 abgegeben wird, der durch das Zellensegment 36 bedeckt ist. Den Zellensegmenten 34 und 36 wird von T₇ bis Tg bzw. Tg bis T-,q befohlen, in dem EIN-Zustand zu bleiben, um die Änderung zu dem AUS-Zustand des ersten Farbhalbbildes des nächstfolgenden Bildes aus dem gleichen Grunde zu verzögern, wie er im Zusammenhang mit den Zeiten T-, bis Tp beschrieben wurde.As shown in FIG. 5, the first subinterval of the second color field extends from time T ₅ to T ₇ and the second subinterval of the second color field extends from time T ₇ to T _g . From Tg to T ₇ , the cell segment 34 is in the ON state, receives the light beams generated by the scanning electron beam, and causes green light to be emitted from the display system output covered by the cell segment 34. From T ₇ to Tg, the cell segment 36 is in the ON state, receives the light beams generated by the scanning electron beam and causes green light to be emitted from the display system output part 1 covered by the cell segment 36. Cell segments 34 and 36 are _{commanded from T 7} to Tg and Tg to T-, q, respectively, to remain in the ON state in order to delay the change to the OFF state of the first color field of the next following image for the same reason as described in connection with the times T- to Tp.

Wie sich aus Figur 5, Zeile A, ergibt, wird dem Zellensegment 34 befohlen, in den AUS-Zustand zum Zeitpunkt Tg zu gehen, nach dem der Elektronenstrahl begonnen hat, den Bereich des Schirmes 40 abzutasten, der durch das Zellensegment 36 abgedeckt ist. Das Schalten des Zellensegments 34 zum Zeitpunkt Tg gibt genügend Zeit für die Flüssigkristallmoleküle, sich in dem AUS-Zustand zu stabilisieren, bevor zum Zeitpunkt Tg das erste FarbbiIdzeitintervall des nächstfolgenden Bildes beginnt.As can be seen from FIG. 5, line A, the cell segment 34 is commanded to go into the OFF state Time Tg to go after which the electron beam has started to scan the area of the screen 40 which is covered by the cell segment 36. Switching of the cell segment 34 at time Tg gives enough time for the liquid crystal molecules to be in the OFF state to stabilize before the first at time Tg Color image time interval of the next image begins.

Der zuvor beschriebene Vorgang wiederholt sich für nachfolgende Bilder.The process described above is repeated for subsequent images.

Die abwechselnden Bildinformationshalbbilder, die in dem ersten und zweiten FarbhaibbiIdzeitinterval 1 abgegeben werden, werden durch das farbselektive Polarisationsfi1 -The alternating fields of image information contained in the first and second color half-time interval 1 output are, due to the color-selective polarization fi1 -

ter 14 und synchron dazu durch die variable optische Verzögerungsvorrichtung 12 und das neutrale Polarisationsfilter 16 übertragen. Die das Nachwirken der Netzhaut eines Beobachters integriert die Information, die am Ausgang des Polarisationsfilters 16 während der beiden Zeitintervalle dargeboten wird, die abwechselnden Halbbildern des Fernsehrastersignals entsprechen, wodurch der Eindruck eines einzigen mehrfarbigen Bildes erzeugt wird. Die Helligkeitsmodulation der Lichtbildquelle erzeugt eine Farbskala innerhalb des Spektralbereichs zwischen den roten und grünen Farben.ter 14 and synchronously with the variable optical Delay device 12 and the neutral polarization filter 16 transmitted. The aftermath of the An observer's retina integrates the information that is present at the output of the polarization filter 16 during the both time intervals is presented, the alternating Correspond to fields of the television raster signal, whereby the impression of a single multicolored image is created. The brightness modulation of the light image source creates a color scale within the spectral range between the red and green colors.

Ausrichtung der optischen BauelementeAlignment of the optical components

Gemäß Figur 1 besitzt das Polarisationsfilter 14 eine farbselektive vertikale Polarisationsachse 52, die Licht der Farbe C·,, etwa Rot, durchläßt und eine farbselektive horizontale Polarisationsachse 54, die Licht einer Farbe C₂, etwa Grün, durchläßt. Das Polarisationsfilter 16According to FIG. 1, the polarization filter 14 has a color-selective vertical polarization axis 52 which transmits light of the color C ₂ , for example red, and a color-selective horizontal polarization axis 54 which transmits light of a color C 2, for example green. The polarizing filter 16

besitzt eine lichtabsorbierende, vertikale Polarisationsachse 56, die kein Licht durchläßt, und eine lichtdurchlassende horizontale Polarisationsachse 58, welche Licht aller Wellenlängen durchläßt.has a light-absorbing, vertical polarization axis 56 that does not transmit light, and one that transmits light horizontal axis of polarization 58, which is light of all wavelengths.

Die variable optische Verzögerungsvorrichtung 12 weist nematische Flüssigkristal1zel1ensegmente 34 und 36 auf, die jeweils eine optische Verzögerungsvorrichtung von Null auf im wesentlichen eine halbe Wellenlänge darstellen, wobei selektiv im EIN-Zustand im wesentlichen eine NuI1-Verzögerung für normal auffallendes Licht aller Farben und im AUS-Zustand im wesentlichen eine Halbwel-1enverzögerung für normal auffallendes grünes Licht bewirkt wird. Die Projektion 60 der optischen Achse von Zellensegment 34 auf seine Lichtübertragungsfläche 62 und die Projektion 64 der optischen Achse des ZellensegmentsThe variable optical retardation device 12 has nematic liquid crystal cell segments 34 and 36, each representing an optical delay device from zero to essentially half a wavelength, wherein selectively in the ON state, essentially a NuI1 delay for normal incident light is all Colors and essentially a half-wave delay in the OFF state for normally visible green light. The projection 60 of the optical axis of FIG Cell segment 34 on its light transmission surface 62 and the projection 64 of the optical axis of the cell segment

352415V352415V

36 auf seine lichtübertragende Fläche 66 liegen im wesentlichen unter 45° bezüglich der jeweiligen Polarisationsachse der Polarisationsfilter 14 und 16, die als gestrichelte Linien auf den Flächen 62 und 66 der variablen optischen Verzögerungsvorrichtung 12 aufgetragen s i η d .36 on its light-transmitting surface 66 lie in substantially less than 45 ° with respect to the respective polarization axis the polarizing filters 14 and 16, which as Dashed lines are plotted on the surfaces 62 and 66 of the variable optical retardation device 12 s i η d.

Jedes Zellensegment 34 und 36 der variablen optischen Verzögerungsvorrichtung 12 wird unabhängig zwischen zwei optischen Verzögerungszuständen geschaltet. Die beiden optischen Verzögerungszustände ergeben ein Anzeigesystem 10 mit zwei wählbaren optischen Übertragungszuständen, von denen jeder ein Anzeigesystemausgangssignal von rotem oder grünem Licht entwickelt.
15Each cell segment 34 and 36 of the variable optical delay device 12 is independently switched between two optical delay states. The two optical delay states result in a display system 10 having two selectable optical transmission states, each of which develops a display system output of red or green light.
15th

Immer dann, wenn durch ein an einen Ausgangsleiter des Schaltkreises 46 angelegtes Spannungssignal einem der Zellensegmente der variablen optischen Verzögerungsvorrichtung 12 ein Übergang in den optischen Verzögerungszustand "AUS" befohlen wird, dreht sich die Polarisationsrichtung der normal (senkrecht) einfallenden durch die horizontale Polarisationsachse 54 des Polarisationsfilters 14 laufenden Lichtstrahlen der Farbe Grün um 90°. Lichtstrahlen der Farbe Grün werden auf die vertikale Polarisationsachse 56 des Polarisationsfilters 16 projiziert und dort absorbiert. Die Richtung der Polarisation der normal auffallenden Lichtstrahlen der Farbe Rot, die durch die vertikale Polarisationsachse 52 des Polarisationsfilters 14 laufen, wird durch die im AUS-Zustand befindliche variable optische Verzögerungsvorrichtung 12 um einen Winkel gedreht, der geringfügig von 90
abweicht. Lichtstrahlen der Farbe Rot werden deshalb in Komponenten aufgeteilt, die längs der vertikalen und horizontalen Polarisationsachse des Polarisationsfilters 16 liegen. Lichtstrahlen der Farbe Rot enthalten größereWhenever one of the cell segments of the variable optical delay device 12 is commanded a transition to the optical delay state "OFF" by a voltage signal applied to an output conductor of the circuit 46, the polarization direction of the normal (perpendicular) incident rotates through the horizontal polarization axis 54 of the Polarization filter 14 running light rays of the color green by 90 °. Light rays of the color green are projected onto the vertical polarization axis 56 of the polarization filter 16 and absorbed there. The direction of polarization of the normally incident light rays of the color red, which pass through the vertical polarization axis 52 of the polarization filter 14, is rotated by an angle that is slightly 90 ° by the variable optical retardation device 12 which is in the OFF state
deviates. Light rays of the color red are therefore divided into components which lie along the vertical and horizontal polarization axes of the polarization filter 16. Rays of light of the color red contain larger ones

Anteile von auf die horizontale Polarisationsachse 58 projizierten und durch diese ausgesendeten Licht- und geringere Anteile von auf die vertikale Polarisationsachse 56 des Polarisationsfilters 16 projizierten und dort absorbierten Licht.Portions of on the horizontal polarization axis 58 projected and emitted by this light and smaller proportions of projected onto the vertical polarization axis 56 of the polarization filter 16 and there absorbed light.

Qualitativ reines rotes Licht verläßt somit das Anzeigesystem 10, wenn dieses sich in seinen ersten optischen Übertragungszustand befindet. Ein geringer Anteil von rotem Licht wird durch die vertikale Polarisationsachse 56 des Polarisationsfilters 16 absorbiert, was in einer praktisch nicht merkbaren Verringerung in der Intensität des roten Lichtes in den ersten optischen Übertragungszustand resultiert.Qualitatively pure red light thus leaves the display system 10 when it is in its first optical Transmission status is. A small amount of red light is caused by the vertical polarization axis 56 of the polarization filter 16 absorbed what is in a practically imperceptible reduction in the intensity of the red light in the first optical transmission state results.

Wird eines der Zellensegmente der variablen optischen Verzögerungsvorrichtung 12 durch ein an einen Ausgangsleiter des Schaltkreises 56 angelegtes Spannungssignal in den optischen Verzögerungszustand "EIN" gebracht, dann bleiben die Richtungen der Polarisation der Lichtstrahlen der Farbe Rot, die durch die vertikale Polarisationsachse 52 laufen und Lichtstrahlen der Farbe Grün, die durch die horizontale Polarisationsachse 54 des Polarisationsfilters 14 laufen unverändert, da die Lichtstrahlen durch die variable optische Verzögerungsvorrichtung 12 laufen und auf das Polarisationsfilter 16 auftreffen. Normal auffallende Lichtstrahlen der Farbe Rot werden durch die vertikale Polarisationsachse 56 absorbiert und normal auffallende Lichtstrahlen der Farbe Grün verlassen das Anzeigesystem 10 durch die horizontale Polarisationsachse 58 des Polarisationsfilters 16. Qualitativ reines grünes Licht verläßt das Anzeigesystem 10 somit in seinem zweiten optischen Übertragungszustand.Becomes one of the cell segments of the variable optical Delay device 12 by a voltage signal in applied to an output conductor of circuit 56 brought the optical retardation state "ON", then the directions of polarization of the light beams remain the color red, defined by the vertical axis of polarization 52 run and rays of light of the color green passing through the horizontal polarization axis 54 of the polarization filter 14 run unchanged because the light rays through the variable optical delay device 12 run and impinge on the polarization filter 16. normal Striking light rays of the color red are through the vertical polarization axis 56 absorbed and normal Striking light rays of the color green leave that Display system 10 through the horizontal axis of polarization 58 of the polarization filter 16. High quality green Light thus leaves the display system 10 in its second optical transmission state.

Tabelle I zeigt zusammenfassend die Farbe des dasTable I summarizes the color of the das

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Anzeigesystem 10 verlassenden Lichtes in jedem der beiden zuvor beschriebenen optischen Übertragungszustände.Display system 10 of leaving light in each of the two optical transmission states described above.

Tabelle ITable I. Farbe des
abgegebenen LichtsColor of
emitted light Optischer Über
tragungszustandOptical over
bearing condition Variable optische
Verzögerungsvor
richtung 12Variable optical
Delay before
direction 12 ROTRED 11 AUSTHE END GRÜNGREEN 22 EINA

Aufbau der FlüssigkristallvorrichtungStructure of the liquid crystal device

Bei dem bevorzugten AusfUhrungsbeispiel des erfindungsgemäßen Anzeigesystems wird eine Flüssigkristallvorrichtung verwendet, die wie nachstehend beschrieben, aufgebaut ist.In the preferred embodiment of the invention Display system becomes a liquid crystal device which is constructed as described below is used.

Gemäß den Figuren 2 und 3 besitzt eine Flüssigkristallvorrichtung 100 voneinander beabstandete und durchgehend parallele erste und zweite Elektrodenstrukturen 102 und 104 sowie voneinander beabstandete durchgehend parallele dritte und vierte Elektrodenstrukturen 106 und 108. Ein kontinuierlicher Bereich von nematischem Flüssigkristallmaterial 110 ist in dem Raum zwischen den Elektrodenstrukturen 102 und 106 sowie den Elektrodenstrukturen 104 und 108 angeordnet. Die Elektrodenstrukturen 102 und 106Referring to Figures 2 and 3, a liquid crystal device 100 is spaced apart and continuous parallel first and second electrode structures 102 and 104 as well as spaced apart, continuously parallel third and fourth electrode structures 106 and 108. A continuous range of nematic liquid crystal material 110 is in the space between the electrode structures 102 and 106 and the electrode structures 104 and 108 arranged. The electrode structures 102 and 106

besitzen ein gemeinsames dielektrisches Substrat 112 aus Glas, welches im wesentlichen eben ist und auf seiner Innenfläche zwei aneinandergrenzende Schichten oder Bereiche 114 und 116 eines elektrisch leitenden optisch transparenten Materials, etwa Indium-Zinnoxid, aufweist. Der leitende Bereich 114 bildet einen Teil der ersten Elektrodenstruktur 102, während der leitende Bereich 116 einen Teil der dritten Elektrodenstruktur 106 darstellt. Der leitende Bereich 114 und 116 werden durch eine gerade nichtleitende Lücke oder Trennlinie 118 voneinander getrennt. Die Trennlinie 118 ist etwa 0,025 mm breit und vorzugsweise unter Verwendung eines Laserstrahles gebildet, durch den eine einzige Schicht leitenden Materials auf dem Substrat 112 in die Bereiche 114 und 116 von im wesentlichen gleicher Größe zuteilen.have a common dielectric substrate 112 Glass which is essentially flat and has two adjacent layers or on its inner surface Areas 114 and 116 of an electrically conductive optically transparent material, such as indium tin oxide. The conductive region 114 forms part of the first electrode structure 102, while the conductive region 116 represents part of the third electrode structure 106. The conductive area 114 and 116 are straight through a non-conductive gap or dividing line 118 separated from one another. The dividing line 118 is approximately 0.025 mm wide and preferably formed using a laser beam through which a single layer of conductive material is formed on substrate 112 into areas 114 and 116 of im allot essentially the same size.

Eine Direktor-Ausrichtfilmschicht 120 wird auf die leitenden Bereiche 114 und 116 aufgebracht und bildet eine Abgrenzung zwischen dem Flüssigkristallmaterial 110 und den Elektrodenstrukturen 102 und 106. Das den Direktor-Ausrichtfilm 120 darstellende Material und ein Verfahren zu dessen Herstellung wird nachstehend beschrieben. Die Elektrodenstrukturen 104 und 108 weisen den gleichen Aufbau auf wie die Elektrodenstrukturen 102 und 106, wobei entsprechende Elemente der Elektrodenstrukturen 102 und 106 mit gleichen Bezugszeichen, jedoch mit Apostroph versehen sind.A director alignment film layer 120 is placed on top of the conductive areas 114 and 116 applied and forms a boundary between the liquid crystal material 110 and the electrode structures 102 and 106. The den Director alignment film 120 depicting material and a Process for its preparation is described below. The electrode structures 104 and 108 have has the same structure as the electrode structures 102 and 106, corresponding elements of the electrode structures 102 and 106 having the same reference numerals, however are provided with an apostrophe.

Abstandshalter 122 aus beliebigem Material, wie etwa Polyesterfilm oder geschmolzene Glasmasse dient dazu, die gewünschte Trennung zwischen den Glassubstraten 112 und 122' aufrecht zu erhalten. Die Glassubstrate 112 und 112' sind vorzugsweise derart ausgerichtet, daß die Trennlinien 118 und 118" in einer Ebene orientiert sind, die 35Spacer 122 made of any material, such as polyester film or molten glass mass, serves to hold the desired separation between the glass substrates 112 and 112 122 'to maintain. The glass substrates 112 and 112 ' are preferably aligned such that the dividing lines 118 and 118 "are oriented in a plane that is 35

im wesentlichen senkrecht zu den Oberflächen der Substrate verläuft. Die Elektrodenstrukturen 102 und 104 definieren ein erstes Zellensegment 124 und die Elektrodenstrukturen 106 und 108 definieren ein zweites Zellensegment 126. Die Zellensegmente 124 und 126 befinden sich innerhalb der gestrichelten Linien in den Figuren 2 und 3.runs substantially perpendicular to the surfaces of the substrates. The electrode structures 102 and 104 define a first cell segment 124 and the electrode structures 106 and 108 define a second cell segment 126. Cell segments 124 and 126 are located within the dashed lines in Figures 2 and 3.

Ist die Flüssigkristallvorrichtung 100 in ein System, etwa das Anzeigesystem 10 eingebaut, dann werden getrennte Spannungssignale unabhängig an den Ausgängen des Schaltkreises 46 (Figur 1) erzeugt und über die Klemmen 128 bzw. 130 an die Zeilensegmente 124 und 126 angelegt. Ein gemeinsames Bezugspotential für die Zellensegmente 124 und 126 wird an die Klemmen 132 bzw. 134 angelegt. Die Klemmen 132 und 134 sind vorzugsweise mit Massepotential des Schaltkreises 46 (Figur 1) verbunden.Is the liquid crystal device 100 in a system about the display system 10 installed, then separate Voltage signals are generated independently at the outputs of circuit 46 (Figure 1) and across the terminals 128 and 130, respectively, are applied to line segments 124 and 126. A common reference potential for the cell segments 124 and 126 is applied to terminals 132 and 134, respectively. Terminals 132 and 134 are preferably at ground potential of circuit 46 (Figure 1).

Während des Betriebs des Anzeigesystems treten Störspannungen an der geerdeten Elektrodenstruktur eines Zellensegmentes auf, wenn dieses zwischen den optischen Verzögerungszuständen geschaltet wird. Die nichtleitende Trennlinie 118 isoliert die leitenden Schichten 114 und 116 und minimiert hierdurch die Wirkung von Störspannungen einer geerdeten Elektrode auf die Eigenschaft des elektrischen Feldes innerhalb des benachbarten Zellensegments. Durch Isolierung der elektrischen Felder innerhalb der Zellensegmente wird ein optisches Übersprechen zwischen den Zellensegmenten minimiert. Die Streuübertragung von gefärbtem Licht, wie sie durch Übersprechen bewirkt wird, wird hierdurch aus dem Anzeigesystem eliminiert.Interference voltages occur during operation of the display system on the grounded electrode structure of a cell segment when this is switched between the optical delay states. The non-conductive Parting line 118 isolates conductive layers 114 and 116 and thereby minimizes the effect of interference voltages from a grounded electrode on the property of the electric field within the neighboring cell segment. By isolating the electric fields optical crosstalk occurs within the cell segments minimized between cell segments. The scattered transmission of colored light as it passes through Crosstalk is caused is thereby eliminated from the display system.

Für den Fachmann ist erkenntlich, daß eine Flüssigkristall vorrichtung in mehr als zwei ZellensegmenteThose skilled in the art will recognize that a liquid crystal device in more than two cell segments

aufgeteilt werden kann, von denen jedes getrennte Bezugselektrodenstrukturen aufweist, um die vorbeschriebene Funktion zu erreichen. Bei Anordnung getrennter Bezugselektrodenstrukturen können auch andere Flüssigkristal1 vorrichtungen beispielsweise eine gedrehte nematische Vorrichtung, mit reduziertem optischen Übersprechen, in Farbanzeigesystemen erhalten werden.can be divided, each of which has separate reference electrode structures to the above-described To achieve function. If separate reference electrode structures are arranged, other liquid crystals can also be used devices, for example a twisted nematic Device, with reduced optical crosstalk, can be obtained in color display systems.

Variable optische Flüssigkristal1verzögerungsvorrichtungLiquid crystal variable optical retardation device

Das bevorzugte Ausführungsbeispiel des Anzeigesystems 10 der vorliegenden Erfindung verwendet eine variable optische Verzögerungsvorrichtung 12, die eine Flüssigkristallvorrichtung besitzt, die in zwei Zellensegmente aufgeteilt ist, von denen jedes als Verzögerungsvorrichtung für eine NuI1-Verzögerung bis zu einer Verzögerung von im wesentlichen einer Halbwelle arbeitet. Die molekularen Ausrichtungskonfigurationen des Flüssigkristal lmaterials, das innerhalb des Zellensegments 124 der Flüssigkristallvorrichtung 100 eingeschlossen ist, wird in diesem Zusammenhang als Beispiel beschrieben, um die Arbeitsweise des ZeI1ensegments als eine variable optische Verzögerungsvorrichtung zu erläutern. Der Deutlichkeit halber wird manchmal Bezug genommen auf den Betrieb des Schaltkreises 46 der Figur 1, um das Schalten zwischen den optischen Verzögerungszuständen zu erläutern .The preferred embodiment of the display system 10 The present invention uses a variable optical retardation device 12 which is a liquid crystal device which is divided into two cell segments, each of which acts as a delay device operates for a NuI1 delay up to a delay of essentially a half-wave. the molecular alignment configurations of the liquid crystal Oil that resides within cell segment 124 the liquid crystal device 100 is included, is described in this context as an example to show how the line segment works as a variable to explain optical retardation device. For the sake of clarity, reference is sometimes made to the Operation of circuit 46 of Figure 1 to provide switching to explain between the optical delay states.

Die Figuren 4A und 4B zeigen nematische Direktor-Ausri chtkonf i gurati onen von Schichten 120 und 120' in dem Fl üssigkristallzellensegment 124, wie es in Spalte 7, Zeilen 48 bis 55 der US-Patentschrift 4,333,708, Boyd et al., beschrieben ist. Es ist jedoch verständlich, daß die in dieser Druckschrift offenbarte Flüssigkristall ze!1e sich von der erfindungsgemäßen dadurch unterscheidet, daßFigures 4A and 4B show nematic director configurations Configurations of layers 120 and 120 'in the Liquid crystal cell segment 124, as shown in column 7, Lines 48 through 55 of U.S. Patent 4,333,708, Boyd et al. It is understandable, however, that the liquid crystal disclosed in this reference ze! 1e differs from the invention in that

die bekannte Anordnung einer Konfiguration mit abwechselnd gekippter Geometrie aufweist, von der die Direktorausrichtung der Flüssigkristallvorrichtung 100 nur einen Teil umfaßt. Die bekannte Zelle ist so aufgebaut, daß eine Di skiinationsbewegung innerhalb der Zelle gefördert wird, damit sich eine bistabile Schaltvorrichtung ergibt.the well-known arrangement of a configuration with alternating has tilted geometry from which the director orientation of the liquid crystal device 100 includes only a part. The known cell is constructed so that a Di skiinationsbewegung within the Cell is promoted so that there is a bistable switching device.

Die Filmschicht 120 der Elektrodenstruktur 102 ist derart ausgelegt, daß die die Elektrodenstrukturoberf1äche kontaktierenden Direktoren oder Richtungselemente 140 parallel zueinander mit einem Kippvorspannungswinkel +θ ausgerichtet sind, der bezüglich der Fläche der Filmschicht 120 im Gegenuhrzeigersinn gemessen wird. Die Filmschicht 120' der Elektrodenstruktur 104 ist so ausgelegt, daß die die Elektrodenstrukturoberf 1 äche kontaktierenden Direktoren oder Richtungselemente 142 parallel zueinander unter einem "Vorspannungswinkel -θ ausgerichtet sind, der im Uhrzeigersinn bezüglich der Fläche der Filmschicht 120 gemessen wird. Das Zellensegment 124 wird somit derart hergestellt, daß die die Oberfläche kontaktierenden Richtungselemente 140 und 142 auf gegenüberliegenden Seiten der Di rektor —Ausri chtungsschichten 120 und 120' der Elektrodenstrukturen 102 bzw. 104 in entgegengesetzter Richtung mit einer Kippvorspannung versehen sind.The film layer 120 of the electrode structure 102 is such designed that the electrode structure surface contacting directors or directors 140 parallel to each other with a tilting bias angle + θ which is measured counterclockwise with respect to the face of the film layer 120. the Film layer 120 'of electrode structure 104 is like this designed so that the directors or directional elements 142 parallel to each other at a "bias angle -θ aligned clockwise with respect to the Area of the film layer 120 is measured. The cell segment 124 is thus produced in such a way that the directional elements 140 and 142 on opposite sides of the director alignment layers 120 and 120 'of the electrode structures 102 and 104 are provided with a tilting bias in the opposite direction.

Ein erstes bevorzugtes Verfahren zum Bewirken der gewünschten Ausrichtung der die Fläche kontaktierenden Richtungselemente umfaßt die Verwendung von Polyimid als Material für die Ausrichtungsfilmschichten 120 und 120' auf den Elektrodenstrukturen 102 bzw. 104. Jede Ausrichtungsfilmschicht wird gerieben, um einen "Vorspannungswinkel I % I zu erzeugen, der in dem bevorzugten Bereich von 2 bis 5° liegt. Ein zweites bevorzugtesA first preferred method of effecting the desired alignment of the surface-contacting directional elements involves the use of polyimide as the material for the alignment film layers 120 and 120 'on electrode structures 102 and 104, respectively. Each alignment film layer is rubbed to create a "bias angle I% I" which is in the preferred range of 2 to 5 degrees, a second preferred one

Verfahren zum Bewirken der gewünschten Ausrichtung der die Oberfläche kontaktierenden Richtelemente umfaßt die Verwendung von Si 1 iziummonoxid als Material für die Ausrichtungsfilmschicht 120 und 120' der Elektrodenstrukturen 102 bzw. 104. Die Si 1iziummonoxidschicht wird verdampft und dampfabgelagert vorzugsweise unter einem Winkel von 5° zu der Elektrodenstrukturoberf1äche in einer Menge die ausreicht, einen "Vorspannungswi nkel "/*&■/ zwischen 10° bis 30°, bevorzugt zwischen 15° bis 25°, zu erzeugen.Methods for effecting the desired alignment of the surface contacting directing elements include Use of Si 1 silicon monoxide as a material for the Alignment film layers 120 and 120 'of the electrode structures 102 and 104, respectively. The silicon monoxide layer is evaporated and vapor deposited preferably under one Angle of 5 ° to the electrode structure surface in an amount that is sufficient to create a "preload angle" / * & ■ / between 10 ° to 30 °, preferably between 15 ° to 25 ° produce.

Es sei erwähnt, daß dem Fachmann Verfahren zum Ablagern von Si 1iziummonoxid oder anderen Ausrichtmaterialien, um Flüssigkristallmoleküle in einer vorbestimmten Richtung auszurichten, bekannt sind. Ein Beispiel dafür ist die US-Patentschrift 4,165,923, Janning.It should be noted that those skilled in the art methods for depositing silicon monoxide or other alignment materials to Liquid crystal molecules in a predetermined direction to align, are known. An example of this is U.S. Patent 4,165,923 to Janning.

Figur 4A veranschaulicht die Orientierung von die Oberfläche nicht kontaktierenden Richtelementen 144, wenn ein Wechsel Spannungssignal V-, mit zwei kHz und 20 Vf- an leitende Schichten 114 und 114' der Elektrodenstrukturen 102 bzw. 104 angelegt werden. Das Signal V·, an der leitenden Schicht 114' bezüglich der geerdeten leitenden Schicht 114 stellt einen ersten Schaltzustand dar, der am Ausgang 48 des Schaltkreises 46 abgegeben wird und ein elektrisches Wechselfeld E zwischen den Elektrodenstrukturen 102 und 104 innerhalb des Zellensegmentes 124 erzeugt, um das Zellensegment in seinen optischen Verzögerungszustand einzuzwingen. Eine erhebliche Anzahl der die Oberfläche nicht kontaktierenden Richtelemente 144 des Flüssigkristallmaterials 110, das eine positive Anisotropieausrichtung im wesentlichen längs des Pfeiles 146 von einem zum anderen Ende der Flußlinien des elektrischen Feldes innerhalb des Zellensegmentes besitzt, welche Richtung senkrecht zu den festgelegtenFigure 4A illustrates the orientation of the Surface of non-contacting straightening elements 144, if an alternating voltage signal V-, with two kHz and 20 Vf- an conductive layers 114 and 114 'of the electrode structures 102 or 104 are created. The signal V ·, on conductive layer 114 'with respect to the grounded conductive Layer 114 represents a first switching state that occurs on Output 48 of the circuit 46 is output and a alternating electric field E between the electrode structures 102 and 104 within cell segment 124 to force the cell segment into its optical delay state. A significant number of the straightening elements which do not contact the surface 144 of liquid crystal material 110 having a positive Anisotropy orientation essentially along the arrow 146 from one end to the other of the lines of flux of the electric field within the cell segment, which direction is perpendicular to the specified

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Flächen der Elektrodenstrukturen ist. Wenn somit das Zellensegment 124 in seinen optischen Verzögerungszustand "EIN" erregt wird, dann werden die die Oberfläche nicht kontaktierenden Richtelemente 144 senkrecht zu den 5 Oberflächen des Zellensegmentes ausgerichtet.Areas of the electrode structures is. So if that Cell segment 124 in its optical delay state "ON" is energized, then the surface non-contacting directional elements 144 are perpendicular to the 5 surfaces of the cell segment aligned.

Figur 4B veranschaulicht die Orientierung von die Oberfläche nicht kontaktierenden Richtelementen 144 nach dem das Signal V-| entfernt und die Elektrodenstruktur 104Figure 4B illustrates the orientation of the Surface non-contacting directional elements 144 after to which the signal V- | removed and the electrode structure 104

auf Massepotential gehalten wird, so daß die Ausrichtung der die Oberfläche nicht kontaktierenden Richtelemente nicht durch ein elektrisches Feld beeinflußt wird, das zwischen den Elektrodenstrukturen 102 und 104 innerhalb des Zellensegments erzeugt wird, sondern durch intermolekulare elastische Kräfte, die eine Entspannung der die Oberfläche nicht kontaktierenden Richtelemente von der Ausrichtung in dem optischen Verzögerungszustand "EIN" bewirken. Die Erdung der Elektrodenstruktur 104 stellt einen zweiten Schaltzustand dar, der am Ausgang 48 der Steuerschaltung 46 erzeugt wird. Die Richtelementeorientierung gemäß Figur 4B entspricht dem optischen Verzögerungszustand "AUS" des Zellensegments.is held at ground potential so that the alignment the directional elements not in contact with the surface is not influenced by an electric field, the between the electrode structures 102 and 104 within of the cell segment is generated, but by intermolecular elastic forces that relax the straightening elements that are not in contact with the surface from the Effect alignment in the "ON" optical retardation state. The grounding of the electrode structure 104 provides represents a second switching state which is generated at the output 48 of the control circuit 46. The directional element orientation according to Figure 4B corresponds to the optical delay state "OFF" of the cell segment.

Ein Schalten des Zellensegments 124 in den optischen Verzögerungszustand "AUS" kann auch durch Entfernen des Signals V,, augenblickliches Erden der Elektrodenstruktur 104 für ein rasches Entspannen des Flüssigkristallmaterials in dem Zellensegment in den "AUS"-Zustand und Anlegen eines Wechselspannungssignals V_? erzeugt am Ausgang 48 des Schaltkreises 46 mit einem Spannungspegel, der geringer ist als derjenige des Signals V,, etwa bsi 1,0 V erzielt werden. Der Wert des Signals V₂ erhält die Orientierung der FlUssigkristallmoleküle des Zellensegments aufrecht, um dieses in dem "AUS"-Zustand zu halten. Die Frequenz des Signals V₂ ist im allgemeinenSwitching the cell segment 124 to the optical delay state "OFF" can also be achieved by removing the signal V ,, momentarily grounding the electrode structure 104 for a rapid relaxation of the liquid crystal material in the cell segment into the "OFF" state and applying an AC voltage signal V _? generated at the output 48 of the circuit 46 with a voltage level which is less than that of the signal V1, approximately to 1.0 V can be achieved. The value of the signal V _{2 maintains} the orientation of the liquid crystal molecules of the cell segment in order to keep it in the "OFF" state. The frequency of the signal V ₂ is generally

gleich derjenigen des Signals V,.equal to that of the signal V i.

Während des Übergangs von dem optischen Verzögerungszustand "EIN" in den optischen Verzögerungszustand "AUS" des Zellensegments gehen die die Oberfläche nicht kontaktierenden Richtelemente aus ihrer Ausrichtung senkrecht zu den Elektrodenstrukturoberflächen zurück und versuchen eine etwa parallele Beziehung zu den benachbarten Richtelementen einzunehmen. Somit drehen sich die die Oberfläche nicht kontaktierenden Richtelemente 144a und 144b im Uhrzeigersinn, wie dies durch die Richtungspfeile 148a angegeben ist, um eine nahezu parallele Beziehung bezüglich der Richtelemente 140 bzw. 144a einzunehmen. Auch drehen sich die die Oberfläche nicht kontaktierendenDuring the transition from the optical delay state "ON" to the optical delay state "OFF" of the cell segment are those that do not contact the surface Directional elements from their alignment perpendicular return to the electrode structure surfaces and try to assume an approximately parallel relationship to the neighboring straightening elements. So they turn Surface non-contacting directional elements 144a and 144b clockwise as indicated by the directional arrows 148a is indicated to have an almost parallel relationship with respect to the straightening elements 140 and 144a, respectively. Those that do not contact the surface also rotate

Ί5 Richtelemente 144c und 144d im Gegenuhrzeigersinn, wie dies durch die Richtungspfeile 148b angegeben ist, um eine nahezu parallele Beziehung bezüglich der Richtelemente 142 bzw. 144c zu erreichen. Wenn somit sich das Zellensegment 124 in seinen optischen Verzögerungszustand "AUS" entspannt, wird jedes einer großen Anzahl von die Oberfläche nicht kontaktierenden Richtelementen so ausgerichtet, daß es eine Richtelementkomponente auf die Oberflächen des Zellensegments projiziert. Die die Oberfläche nicht kontaktierenden Richtelemente liegen jedoch annähernd in einer Ebene, die senkrecht zu den Oberflächen des Zeil ensegmentes verläuft.Ί5 directional elements 144c and 144d counterclockwise, like this is indicated by the directional arrows 148b to to achieve an almost parallel relationship with respect to the straightening elements 142 and 144c, respectively. So if that Cell segment 124 is relaxed to its optical delay state "OFF", each of a large number of the Surface non-contacting directional elements aligned so that there is a directional element component on the Projected surfaces of the cell segment. The those Surface of non-contacting straightening elements but approximately in a plane which is perpendicular to the surfaces of the line segment.

Das Verfahren zum Betrieb eines Fl üssigkristal1 ze!1 ensegments 124 als eine Verzögerungsvorrichtung für eine Null- bis im wesentlichen Haibwel1enverzögerung, bezieht sich auf die diskiinationsfreie Entspannung der die Oberfläche nicht kontaktierenden Richtelemente aus dem mit dem elektrischen Feld ausgerichteten oder optischen Verzögerungszustand "EIN" gemäß Figur 4A in die ebene Konfiguration gemäß dem optischen VerzögerungszustandThe procedure for operating a liquid crystal segment 124 as a delay device for zero to substantially half-wave delay focus on the diskiination-free relaxation of the die Surface non-contacting straightening elements from the aligned with the electric field or optical retardation state "ON" according to FIG. 4A into the plane Configuration according to the optical delay state

"AUS" nach Figur 4B."OFF" according to Figure 4B.

Bei der vorliegenden Erfindung wird das Flüssigkristallzellensegment 124 als eine optische Verzögerungsvorrichtung zwischen Null und im wesentlichen einer halben Wellenlänge betrieben, wobei die optische Achse der Verzögerungsvorrichtung der Ausrichtrichtung, der die Oberfläche nicht kontaktierenden Richtelemente 144 entspricht. In the present invention, the liquid crystal cell segment becomes 124 as an optical retarder between zero and substantially one-half Wavelength operated, the optical axis of the retardation device of the alignment direction, which the Surface non-contacting directional elements 144 corresponds.

Linear polarisiertes Licht, das in Richtung 150 senkrecht zu den Oberflächen der Elektrodenstrukturen 102 und 104 sich fortpflanzt, ist in Koinzidenz mit der Richtung der die Oberfläche nicht kontaktierenden Richtelemente 144, wenn sich das Flüssigkristallzellensegment in dem optischen Verzögerungszustand "EIN" befindet. Die Richtelemente 144 sind in diesem "EIN"-Zustand derart orientiert, daß eine vernachlässigbare Projektion der optischen Achse auf die Elektrodenstrukturenoberf1ächen der Zellensegmente erfolgt. Somit bewirkt das Flüssigkristal1zellensegment 124 eine wesentlich reduzierte optische Verzögerung für auftreffendes Licht, das sich in Richtung 150 fortpflanzt.Linearly polarized light that is perpendicular in direction 150 to the surfaces of the electrode structures 102 and 104 propagates is in coincidence with the direction of the directional elements 144 not contacting the surface, when the liquid crystal cell segment is in the optical delay state is "ON". The directional elements 144 are oriented in this "ON" state in such a way that that a negligible projection of the optical axis onto the electrode structure surfaces of cell segments takes place. Thus, the liquid crystal cell segment operates 124 a significantly reduced optical delay for incident light, which is in Direction 150 propagates.

Linear polarisiertes Licht, das sich in Richtung 150 senkrecht zu den Oberflächen der Elektrodenstrukturen 102 und 104 fortpflanzt, ist nicht in Koinzidenz mit der Ausrichtungsrichtung der die Oberfläche nicht kontaktierenden Richtelemente, wenn sich das Flüssigkristallzellensegment in dem optischen Verzögerungszustand "AUS" befindet. In diesem "AUS"-Zustand sind die Richtelemente 144 derart orientiert, daß jedes einer erheblichen Anzahl von ihnen einen Anteil auf die Elektroden-Strukturoberflächen des Zellensegments projiziert. Das FlÜssigkristal1zellensegment 124 besitzt somit eineLinearly polarized light traveling in the direction of 150 perpendicular to the surfaces of the electrode structures 102 and 104 is not in coincidence with the Orientation direction of the directional elements which do not contact the surface when the liquid crystal cell segment is located is in the "OFF" optical delay state. The straightening elements are in this "OFF" state 144 oriented in such a way that each of a considerable number of them have a share on the electrode structure surfaces of the cell segment is projected. The liquid crystal cell segment 124 thus has a

zweifach lichtbrechende Wirkung für durchgehend senkrecht einfallendes Licht. Die Orientierung der die Oberfläche nicht kontaktierenden Richtelemente 144 bewirkt eine optische Verzögerung, um im wesentlichen eine halbe Wellenlänge von Licht der Wellenlänge, das dem mathematischen Ausdruck genügt:double refractive effect for consistently vertical incident light. The orientation of the straightening elements 144 which do not contact the surface causes a optical retardation to essentially half a wavelength of light of the wavelength that is mathematical Expression is sufficient:

Δ ndΔ nd

wobei d gleich die Dicke 152 und Δη die wirksame Zweifachbrechung des Zellensegments ist.where d is the thickness 152 and Δη is the effective double refraction of the cell segment.

Claims

1. Optical switching arrangement with a liquid crystal device which receives light rays in a defined polarization state and has first and second adjacent cell segments, the liquid crystal material between a first and second or third and fourth respectively spaced apart electrode structure, wherein the second and fourth electrode structure are connected to a switching device,
characterized,
that the first and third electrode structures (22, 24; 102, 106) are separately connected to a common reference potential, that the switching device (46) has a first electric field in the first cell segment (34; 124) and in the second cell segment (36; 126) can generate a second electric field to separately change the nature of the polarization state of the light beams passing through the first and second cell segments (34,36; 124,126), respectively, and that the first and second electric fields are isolated from one another to prevent crosstalk when changed in such a way as to minimize the polarization state in one cell segment on the other.

35

2. Optical switching arrangement according to claim 1,
characterized
that the first and second cell segments

(34.36;

124,126) a variable optical delay device includes, the delay of which is in response to the change in the strength of the within a Cell segment (34,36; 124,126) by the switching device (46) changes the induced field.

3. Optical switching arrangement according to claim 2,
characterized,

that the liquid crystal material (120,12O ¹ ) of each cell segment (124,126) has directional elements (140,142, -144a-e), and each electrode structure (102, -104,106,108) has a layer of optically transparent and electrically conductive material (114,114 ¹ , 116, Π 6 '), the inner surface of which is treated such that the directional elements of the liquid crystal material in contact with the surface are aligned substantially uniformly to form "bias angles" with the treated surfaces, the "bias angles" of the directional elements , which are in contact with the one treated area, is defined in a direction of rotation opposite to that, the "bias angle" of the straightening elements which are in contact with the

other treated surface are.
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4. Optical switching arrangement according to claim 2 or 3,
characterized,

that the variable optical delay device in response to a first strength of the through the Switching device (46) generated electrical Field causes a NuI 1 delay for the light rays passing through them while they are responding to a second strength of the electric field for light rays of a predetermined wavelength causes a half-wave delay.

5. Optical switching arrangement according to claim 1,
characterized,
that in the switching device (46) a first voltage pulse is applied successively to the first cell segment (34; 124) to develop the first electric field and a second voltage pulse to the second cell segment (36; 126) to develop a second electric field, the trailing edge of the first voltage pulse occurs after the end of the transition of the leading edge of the second voltage pulse, so that the delay of the light passing through the cell segments is changed in a continuous sequence,

6. Optical switching arrangement according to one of the preceding Expectations,

characterized,
that the first and third electrode structures (22,24; 102,106) each have a coplanar conductive region separated by a first non-conductive dividing line on a surface of a first dielectric substrate (112), and the second and fourth electrode structures (30,32; 104, 108) each has a coplanar conductive area separated by a second non-conductive boundary line (118 ') on a surface of a second dielectric substrate (112').

7. Optical switching arrangement according to claim 6,
characterized,

that the first and second dielectric substrates (112,112 ') essentially flat and in such a way to one another are aligned that the first and second dividing lines (118,118 ') between the conductive areas of the 35

dielectric substrates are essentially the same

Have width and lie in a plane that is in the

runs substantially perpendicular to the surfaces of the dielectric substrates.

Optical switching system according to claim 6,
characterized,
that a continuous region of liquid crystal material is enclosed between the first and second dielectric substrates.

9. Optical switching arrangement for use as a high-speed color switch, receiving multi-wavelength light with a variable optical retardation device according to any one of the preceding

^ Claims,

characterized,
that the variable optical retardation device (12; 100) is arranged between a first and second light polarization device (14,16) of

^cu which the first is a color selective polarizing filter (14), and that by applying a separate potential difference to each cell segment (34,36; 124,126) light in one of two colors through the first cell segment (34,124) during a first

^CO time interval and light of one of two colors is emitted through the second cell segment (36; 126) during a second time interval.

10. Optical switching arrangement according to claim 9,
™ characterized by

that the light comes from a light source for generating color image information and the light source is synchronized with the switching device (46), so

that during the first and second time intervals a 35

creating a composite image with a multicolored appearance.

11. Optical switching arrangement according to claim 9 or 10,
characterized,

that the color-selective polarization filter (14) one has first and second linear polarizers with polarization axes aligned at right angles, where the polarization axis of the first linear Ίθ polarizer light of a first color and the polarization axis of the second linear polarizer transmits light of a second color.

12. Optical circuit arrangement according to one of the claims 9 to 11,

characterized,
that the second light polarization device is a neutral linear polarization filter (16) and the switching device (46) applies first and second switching states to each cell segment (34,36; 124,126) to generate first and second optical delay values for transmission by the color switches in FIG first and second color leaving

Rays of light from each line segment.
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