DE3650340T2

DE3650340T2 - Komplementärfarben-flüssigkristallanzeige.

Info

Publication number: DE3650340T2
Application number: DE3650340T
Authority: DE
Inventors: James Fergason
Original assignee: Manchester R&D Partnership
Current assignee: Manchester R&D Partnership
Priority date: 1985-03-01
Filing date: 1986-09-10
Publication date: 1995-11-02
Anticipated expiration: 2006-09-11
Also published as: WO1988002129A1; JPH01501342A; DE3650340D1; CA1294348C; EP0281554A4; EP0281554B1; JP2677790B2; EP0281554A1

Description

Bezugnahme auf verwandte Patente

Es wird Bezug genommen auf die US-Patente der Anmelderin mit den Nrn. 4 435 047, 4 579 423, 4 606 611, 4 596 445 und 4 556 289.
Es wird außerdem Bezug genommen auf die gleichzeitig eingereichte Patentanmeldung Seriennr. PCT/US86/01863 mit dem Titel "Liquid Crystal Color Display and Method".
Außerdem wird Bezug genommen auf die ebenfalls der Anmelderin übertragenen US Patente Nr. 4 616 903, herausgegeben am 14. Oktober 1986, für "Encapsulated Liquid Crystal and Method"; Nr. 4 662 720, herausgegeben am 5. Mai 1 987, für "Colored Encapsulated Liquid Crystal Device Using Imbition of Coloured Dyes And Scanned Multicolored Displays"; Nr. 4 707 080, herausgegeben am 17. November 1987, für "Encapsulated Liquid Crystal, Apparatus and Method" und Nr. 4 613 207, herausgegeben am 23. September 1986 für " Liquid Crystal Projector and Method".

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich, wie angegeben, auf Flüssigkristallfarbanzeigeeinrichtungen und insbesondere auf die Verwendung von Komplementärfarbentechniken bei Flüssigkristallfarbanzeigeeinrichtungen.

Hintergrund

Allgemein wird der Hintergrund der Erfindung in den oben angeführten Patenten und Anmeldungen dargestellt. Gemäß der Erfindung wird eine farbige Ausgabe bzw. Anzeige erzeugt, indem Flüssigkristallmaterial verwendet wird.
Frühere Einrichtungen, die Flüssigkristall verwenden, haben die Fähigkeit zur Farbausgabe erreicht. Eine dieser Einrichtungen verwendet verdrilltes nematisches Flüssigkristallmaterial und pleochroitischen Farbstoff, um die Farbfilterung von Licht zu steuern; diese Einrichtung ist in einer relativ kleinen, d.h. in der Hand zu haltenden, Fernsehanzeigeeinrichtung verwendet worden.
Jedoch werden für den Betrieb von Anzeigeeinrichtungen mit verdrillten nematischen Flüssigkristallen Polarisatoren benötigt und diese Erfordernis ist unvorteilhaft. Zum Beispiel verringert ein Polarisator die Menge bzw. den Anteil an durchgelassenem Licht und daher die Gesamthel- ligkeit der Anzeige, die ihn verwendet. Die Intensität von weißem Ausgabelicht, das von einer Anzeigeeinrichtung mit verdriliten nematischen Flüssigkristallen erzeugt wird, beruhend auf additiven roten, grünen und blauen Bildelementen (analog zu den Farbpunkten eines Farbfernsehers), ist nicht größer als ungefähr ein Sechstel der Intensität des einfallenden Lichts. Die Helligkeit von farbigem Licht, das von der Anzeigeeinrichtung mit verdrillten nematischen Flüssigkristallen ausgegeben wird, ist wegen der Lichtblockierung durch den Polarisator auch wesentlich kleiner als die Intensität des einfallenden bzw. auftreffenden Lichts. Ein weiterer Nachteil von Polarisatoren in Flüssigkristallfarbanzeigen ist die Farbverschiebung, die durch einen Polarisator verursacht werden kann, was die Genauigkeit der Farbwiedergabe beeinflußt.
Die JP-A-56-11435 offenbart eine Anzeigeeinrichtung, die ein Bildelement zum Modulieren von darauf einfallendem Licht aufweist, um Ausgabelicht bzw. eine Lichtausgabe zu erzeugen; das Bildelement enthält zwei oder mehr Farbuntermengen und jede enthält ein Flüssigkristallfarbelement und ein Flüssigkristallelement der Komplementärfarbe. Die Zellen innerhalb jeder Untermenge sind seriell angeordnet und die Untermengen selbst sind parallel angeordnet. Die Elemente sind steuerbar, um die Farbe des von der Einrichtung gefilterten Lichts zu ändern.
Die Einrichtung gemäß JP-A-56-11435 wirkt jedoch nicht so, daß eine unabhängige und einfache Steuerung der Helligkeit und Sättigung der Farbe in der Ausgabe möglich ist.
Wie geneuer unten beschrieben wird, verwendet die vorliegende Erfindung die Prinzipien der nematischen, krummlinig ausgerichteten Phase (NCAP) eines Flüssigkristallmaterials, die in den oben angeführten US-Patenten beschrieben ist. Obwohl derartiges NCAP-Flüssigkristallmaterial vorzugsweise von in der Wirkung nematischem Typ ist, versteht es sich, daß andere Typen von Flüssigkristallmaterial, wie zum Beispiel smektisches und/oder Kombinationen von zwei oder mehreren Typen Flüssigkristallmaterial in Zusammenhang mit der Erfindung verwendet werden können, solange dieses Flüssigkristallmaterial im allgemeinen den beschriebenen wirkungsmäßigen Richtlinien gehorcht, um eine gesteuerte Lichtfilterung oder -färbung unter Ansprechen auf eine vorgegebene Eingabe zu erreichen.
Ein derartiges NCAP-Flüssigkristallmaterial ist zum Beispiel die Kombination von in der Wirkung nematischem Flüssigkristallmaterial und einer Oberflächeneinrichtung, die die natürliche Struktur des Flüssigkristalls bei Abwesenheit einer vorgeschriebenen Eingabe verformt, um die Streuung von Licht zu bewirken oder, für den Fall, daß pleochroitischer Farbstoff in dem Flüssigkristallmaterial enthalten ist, die Absorption von Licht zu bewirken. Der Umfang dieser Streuung oder Absorption wird verringert, wenn eine vorgeschriebene bzw. vorgebbare Eingabe, wie zum Beispiel ein elektrisches Feld oder ein Magnetfeld, auf das NACP-Flüssig kristallmaterial ausgeübt wird. Die Farbe des absorbierten Lichts oder die durchgelassene Farbe ist eine Funktion der speziellen Farbe des in dem Flüssigkristall enthaltenen pleochroitischen Farbstoffs.
Gemäß einer bevorzugten Form der Erfindung befindet sich das Flüssigkristallmaterial in Volumina, die in einem Hüllmedium gebildet sind. Der in den Volumina enthaltene Flüssigkristall ist das bevorzugte NCAP-Flüssigkristallmaterial. Die innere(n) Wandung(en) der Hüllmediumvolumina führt (führen) dazu, daß die natürliche Struktur des Flüssigkristallmaterials verformt wird, um die gewünschte Streuung oder Absorption zu erzielen.
Wie wohlbekannt ist, gibt es drei Haupttypen von Flüssigkristallmaterial, nämlich nematisches, cholesterisches und smektisches.
Die vorliegende Erfindung verwendet vorzugsweise in der Wirkung nematischen Flüssigkristall. Eine Definition von "in der Wirkung nematisch" ist, daß der Flüssigkristall nematischer Flüssigkristall ist oder sich verhält bzw. wirkt wie nematischer Flüssigkristall. Eine andere Definition von in der Wirkung bzw. Funktionsweise nematischem Flüssigkristall ist ein Flüssigkristall, der dadurch gekennzeichnet ist, daß die strukturelle Verformung des Flüssigkristalls in der Abwesenheit von externen Feldern dominiert wird von der Orientierung des Flüssigkristalls an seinen Begrenzungen anstatt von Ganzkörpereffekten, wie zum Beispiel sehr starken Verdrillungen, wie in cholesterischem Material oder Schichtungen, wie in smektischem Material. Das in der Wirkung nematische Material kann eine Mischung aus nematischen und cholesterischen Materialien aufweisen, zum Beispiel wäre in der Wirkung nematisches Material mit chiralen Bestandteilen, die eine Neigung zum Verdrillen aufzwingen, aber nicht die Wirkungen der Grenzflächenausrichtung überwinden können, weiterhin in der Wirkung nematisch. Auch könnte zum Beispiel eine Art smektisches Material, daß den spezifizierten Betriebskriterien genügt, als in der Wirkung nematisch angesehen werden. Die Verwendung von in der Wirkung nematischem Material erlaubt im Betriebs ein Ansprechen als Funktion der elektrischen Eingabegröße und erlaubt außerdem eine relativ rasche und wirkungsvolle Betriebsweise, zum Beispiel unter Ansprechen auf das Anlegen oder die Wegnahme eines elektrischen Feldes.
Obwohl die vorliegende Erfindung vorzugsweise in der Wirkung nematisches Flüssigkristallmaterial verwendet, ist es klar, daß die Erfindung mit anderen Arten von Flüssigkristallmaterialien als die vom in der Wirkung nematischen Typ verwendet werden kann, wenn diese Materialien zufriedenstellend funktionieren, um die beschriebene Wirkungsweise der Erfindung, wie sie weiter unten in weiteren Einzelheiten bekanntgemacht wird, zu erzielen. Jedoch kann zur Bequemlichkeit durchgängig in der folgenden Beschreibung der Flüssigkristall der Erfindung als nematisch oder in der Wirkung nematisch bezeichnet werden.
Allgemein bedeutet ein Flüssigkristallvolumen eine gewisse Menge an Flüssigkristallmaterial in einem Hüllmedium. Das Flüssigkristallvolumen kann ein diskretes Volumen sein, wie zum Beispiel eine allgemein gekrümmte oder speziell eine kugelförmige Kapsel oder ein kapselartiges Volumen sein, die bzw. das an der Außenseite vom Hüllmedium begrenzt ist und im inneren Raum des Volumens das Flüssigkristallmaterial enthält. Das Flüssigkristallvolumen kann von einer anderen als kugelförmigen Gestalt sein. Die Gestalt des inneren Raumes (in dem der Flüssigkristall enthalten oder eingegrenzt ist) innerhalb des Hüllmediums kann bezüglich der äußeren Gestalt des Hüllmediums von derselben oder von anderer Gestalt sein. Das Flüssigkristallvolumen kann mit einem oder mehreren anderen Flüssigkristallvolumina verbunden sein, zum Beispiel durch Verbindungspassagen zwischen den inneren Flüssigkristallteilen von mehreren Flüssigkristallvolumina, durch Verbindungen der Wandungen des Hüllmediums entsprechender Flüssigkristallvolumina oder durch beides. Die Begriffe Volumen, Kapsel, Zelle usw. können hierin untereinander austauschbar und äquivalent verwendet werden.
Das Flüssigkristallvolumen kann eine Emulsion, Matrix, Dispersion oder ähnliches aus Flüssigkristallmaterial und einem Hüllmedium oder aus Flüssigkristallmaterial in einem Hüllmedium sein oder daraus gebildet oder gewonnen sein. Das Flüssigkristallvolumen kann eine Zelle oder ein zellenartiger Bereich innerhalb eines Hüllmediums sein.
Eine Wand oder Oberfläche des Hüllmediums, die mit dem Flüssigkristallmaterial eine Grenzschicht bildet, ist dazu gedacht, mit dem Flüssigkristallmaterial zusammenzuwirken, um die Flüssigkristallstruktur bei Abwesenheit einer vorgeschriebenen Eingabegröße, wie zum Beispiel eines elektrischen Feldes, zu einer krummlinigen Ausrichtung zu verformen. Diese verformte oder krummlinige Ausrichtung bzw. Anordnung wird dazu führen, daß das Flüssigkristallvolumen sowie der damit einhergehende pleochroitische Farbstoff eine bestimmte optische Antwort oder Wirkung auf darauf einfallendes Licht haben; und unter Ansprechen auf eine vorgeschriebene Eingabe kann diese Antwort geändert oder gesteuert werden. Insbesondere werden das verformte, krummlinig ausgerichtete Flüssigkristallmaterial und der darin enthaltene pleochroitische Farbstoff bei Abwesenheit einer vorgeschriebenen Eingabe eine maximale Lichtabsorptions- oder Farbfilterwirkung haben und unter Ansprechen auf diese vorgeschriebene Eingabe (wie zum Beispiel eines elektrischen Feldes mit oder ohne bestimmten Frequenzeigenschaften) kann der Umfang dieser Lichtabsorption oder Farbfilterung verringert werden. Außerdem kann die vorgeschriebene Eingabe bzw. Eingabegröße eine Frequenzeigenschaft aufweisen, auf die der Flüssigkristall ansprechen kann, um die Ausrichtungseigenschaften und so die Farbfilterungseigenschaften zu ändern oder nicht.
Die vorgeschriebene Eingabe, auf die das Flüssigkristallmaterial der Erfindung antworten kann, ist ein elektrisches Feld und ein solches Ansprechen wird allgemein in den oben angeführten Patenten und/oder Anmeldungen beschrieben. Das elektrische Feld kann man erhalten, indem eine Spannung an ein Paar von Elektroden gelegt wird, die sich auf einander gegen überliegenden Seiten des Flüssigkristallmaterials befinden. Das elektrische Feld kann ein Wechselfeld oder eines vom Gleichspannungstyp sein, obwohl das erstere bevorzugt wird. Das Flüssigkristallmaterial spricht auf die Größe dieses elektrischen Feldes an, um die durch die Oberfläche des Hüllmediums hervorgerufene Verformung zu überwinden und sich demgemäß bezüglich des Feldes auszurichten, im allgemeinen im Verhältnis zur Feldstärke. Darüberhinaus kann das Flüssigkristallmaterial frequenzempfindlich sein und in diesem Fall kann die Flüssigkristallausrichtung eine Funktion von beidem, der Stärke und der Frequenz des angelegten Feldes, sein. Obwohl vorzugsweise die vorgeschriebene Eingabe ein elektrisches Feld ist (und im folgenden untereinander austauschbar als vorgeschriebene Eingabe oder als elektrisches Feld bezeichnet wird) ist es weiterhin klar, daß die vorgeschriebene Eingabe ein magnetisches Feld oder eine andere Eingabe sein kann, die in der Lage ist, das gewünschte funktionelle Ansprechen gemäß der Erfindung zu bewirken.
Gewöhnlich ist Flüssigkristallmaterial anisotrop. Ein Beispiel ist optische Anisotropie, was die charakteristische Eigenschaft von Doppelbrechung ist. Ein doppelbrechender Flüssigkristall kann einen Brechungsindex (ordentlicher Brechungsindex) haben, wenn man in Richtung der Achse des Flüssigkristalls sieht und einen anderen Brechungsindex (außerordentlicher Brechungsindex) haben, wenn man quer zur Richtung der Achse des Flüssigkristalls sieht. Ein anderes Beispiel ist elektrische Anisotropie; Flüssigkristall, insbesondere nematischer Flüssigkristall, kann eine positive oder negative dielektrische Anisotropie haben. Darüberhinaus werden einige Flüssigkristallmaterialien als Cross-Over-Flüssigkristall bzw. Übergangsflüssigkristall bezeichnet, weil sie beides aufweisen können, positive und negative dielektrische Anisotropie; und die spezielle Polarität bzw. das Vorzeichen davon ist eine Funktion der Frequenz des angelegten elektrischen Feldes. Wie unten weiter beschrieben wird, hat das bevorzugte Flüssigkristallmaterial der Erfindung eine positive dielektrische Anisotropie oder ist vom Cross-Over-Typ.
Pleochroitischer Farbstoff wurde in der Vergangenheit in einer Mischung mit in der Wirkung nematischem Flüssigkristallmaterial verwendet, welches in mehreren bzw. vielen Volumina in einem Hüllmedium oder Trägermedium enthalten war. Die Struktur des Flüssigkristalls bei Abwesenheit einer vorgeschriebenen Eingabe ist die verformte Ausrichtung, auf die hier Bezug genommen wird und die ein Ergebnis des Einflusses der Hüllmediumwandung ist. Die Struktur des pleochroitischen Farbstoffs neigt dazu, der Flüssigkristallstruktur zu folgen und bewirkt daher, wenn derartig verformt oder allgemein krummlinig ausgerichtet, eine maximale Menge an Farbfilterung oder Lichtabsorption. Wenn jedoch der Flüssigkristall dazu neigt, sich bezüglich der vorgeschriebenen Eingabe auszurichten, d.h. so, daß die Achse der Flüssigkristallstruktur dazu neigt, sich parallel zu der Blickrichtung oder der Richtung der Lichttransmission durch den Flüssigkristall auszurichten, dann neigt auch die Farbstoffstruktur dazu, sich gleichartig auszurichten, was eine Verringerung des Maßes an Farbfilterung oder Lichtabsorption bewirkt.
Die erwähnte Ausrichtung der Flüssigkristallstruktur und des pleochroitischen Farbstoffs ist in etwa parallel zu der Richtung des angelegten elektrischen Feldes, wenn der Flüssigkristall eine positive dielektrische Anisotropie hat, in diesem ausgerichteten Zustand wird der Farbstoff minimale Absorption haben, unter der Annahme, daß die Lichttransmission in etwa in der Richtung des Feldes erfolgt. Wenn jedoch der Flüssigkristall eine negative dielektrische Anisotropie hat, d.h. der Flüssigkristall ein cross-over-Material ist und die Frequenz des elektrischen Feldes oberhalb der cross-over-Temperatur bzw. Übergangstemperatur liegt, wird die Flüssigkristallstruktur und der pleochroitische Farbstoff sich in etwa senkrecht oder normal zu der Richtung des angelegten Feldes ausrichten; und wenn die Richtung der Lichttransmission weiterhin parallel zur Feldrichtung ist, wird der Farbstoff im wesentlichen maximale Absorption von Licht (einer bestimmten Farbe oder mehrerer Farben) bewirken.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Hüllmedium Polyvinylalkohol. In einer anderen wird das Hüllmedium aus einem Latex oder latexartigem Material gebildet. Epoxidmaterial ist ein weiteres Beispiel eines Hüllmediums, das verwendet werden kann. Andere Hüllmedien, die allgemein eine Betriebsweise gemäß den hierin in weiteren Einzelheiten beschriebenen Grundsätzen bewirken, können ebenfalls verwendet werden.
In der Vergangenheit mußten Anzeigeeinrichtungen, die Flüssigkristallmaterial verwendeten, aus einer Reihe von Gründen vergleichsweise klein sein. Unter der Verwendung der Erfindung des Anmelders, die mehrere bzw. mehrere Flüssigkristallmaterialvolumina in einem Träger- oder Hüllmedium vorsieht, können Anzeigen mit vergleichsweise großen und kleinen Maßen hergestellt und erfolgreich betrieben werden.
Ein Flachbildschirmfernsehsystem, bei dem eine elektrolumineszierende Anordnung wiederholt abgetastet wird, ist im US-Patent Nr. 3 627 924 offenbart. Weiterhin offenbaren die US-- Patente Nr. 3 636 244 und Nr. 3 639 685 Signalverarbeitungsschaltkreise für Farbfernsehbildröhren. Insbesondere beziehen sich die zwei letzteren Patente auf Farbfernsehsignaldekodierung und die Verwendung in einem Farbfernsehsystem und das zuerst genannte Patent offenbart ein System zum Abtasten von elektrolumineszierenden Punkten in einer insgesamt elektrolumineszierenden Anordnung. Dieses Abtasten kann in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden und diese Signalverwendung und -dekodierung kann auch in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden, um die gewünschte mehrfarbige Anzeigenausgabe von der Flüssigkristallfarbanzeigeeinrichtung zu erhalten. Die Schaltkreise dieser Offenbarungen können, als Ganzes oder teilweise, in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden, um verschiedene Signale zu erhalten, die erforderlich sind, um das erwünschte Ansprechen bzw. die erwünschte Reaktion der Flüssigkristallfarbanzeigeeinrichtung der vorliegenden Erfindung zu erhalten.
Einige beispielhafte Definitionen werden im folgenden wiedergegeben. Diese sind nur beispielhaft und sind nicht notwendigerweise dafür gedacht, den Geltungsbereich der Erfindung einzuschränken. Der Kontext der Beschreibung der Erfindung wird für die Fachleute auf diesem Gebiet ein Verständnis von bzw. eine Einsicht in verschiedene umfassendere und speziellere Definitionen der Elemente der Erfindung und von deren Äquivalenten geben.
Bezugnahme auf Licht, Lichtausgabe oder -eingabe, optische Ausgabe oder Eingabe und ähnliche Bezeichnungen bedeutet allgemein die Form elektromagnetischer Energie oder elektromagnetischer Strahlung, die sich im sichtbaren Spektrum befindet, vorzugsweise auch das Ultraviolette und Infrarote miteinschließend.
Mit Farbe sind allgemein die Farben des sichtbaren Spektrums gemeint, vorzugsweise auch das Ultraviolette und Infrarote miteinschließend. Abhängig vom Kontext beinhaltet darüberhinaus allgemein die Nennung von Farbe auch Schwarz und Weiß. Komplementärfarben sind im allgemeinen zwei Farben, die mischbar sind, so daß man eine schwarze Ausgabe erhält, wenn sie von hinreichender Reinheit und gleicher Intensität sind. Im Zusammenhang mit der Erfindung bedeutet eine schwarze Ausgabe, daß kein Licht durchgelassen wird. Darüberhinaus werden im Zusammenhang mit der Erfindung die Komplementärfarben optisch gemischt oder kombiniert.
In Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird eine gegebene Farbe oder ein gegebenes farbiges Licht erzeugt, indem Licht, welches auf eine Farbfiltereinrichtung fällt, gefiltert wird. Die Farbfilterungseinrichtung kann vom Bandpaßtyp oder vom Bandsperretyp sein, wie es im folgenden genauer beschrieben wird. Ein Bandpaßfilter läßt zum Beispiel eine gegebene Farbe durch. Eine Bandsperre verhindert das Durchlassen einer bestimmten Farbe oder Farben. Darüberhinaus wird die Mischung oder Kombination von Farben gemäß der Erfindung vorzugsweise erreicht, indem Licht durch mehrere Farbfilterungseinrichtungen geleitet wird.
Beispiele für Komplementärfarben sind Grün und Magenta (Magenta wird manchmal als negatives Grün bezeichnet); Blau und Gelb (Gelb wird manchmal als negatives Blau bezeichnet) und Rot und Zyan (Zyan wird manchmal als negatives Rot bezeichnet). Eine negative Farbe, wie zum Beispiel negatives Grün, bedeutet, daß, wenn diese negative Farbe optisch mit der positiven Farbe, also Grün, kombiniert wird, das Ergebnis Schwarz ist, insbesondere das negative Grün und Grün kombinieren so, daß sie alles Licht filtern und jegliche Transmission eliminieren. Zum Beispiel würde ein grüne Bandsperre nur grünes Licht durchlassen und würde alle anderen Farben blockieren und eine Negativ-Grün-Bandsperre würde grünes Licht blockieren und andere Farben durchlassen. Daher würde eine optisch serielle Anordnung eines grünen Bandpaßfilters und eines Negativ-Grün-Filters (tatsächlich Magenta, was ein negatives Grün ist), das heißt einer grünen Bandsperre den Durchlaß einfallenden Lichts blockieren, um so eine schwarze Ausgabe zu erzeugen.
Eine Anzeige ist eine Einrichtung, die eine Ausgabe optischer Art liefert, die aufgenommen, wahrgenommen und/oder verstanden werden kann. Diese optische Ausgabe kann vorzugsweise von einem Lebewesen, wie einer Person oder einem Tier, aufgenommen, wahrgenommen und/oder verstanden werden, indem zum Beispiel die optische Ausgabe visuell betrachtet wird. Diese optische Ausgabe kann jedoch von einem Apparat aufgenommen, wahrgenommen und/oder verstanden werden, wie einer automatisierten Einrichtung, optischen Abtastgeräten (Scannern) oder Lesegeräten usw.. Beispielhafte Typen optischer Ausgaben beinhalten ein Bild, einen Eindruck und Information.
Ein Bild kann ein Bild bzw. eine Abbildung, eine Ansicht oder Darstellung einer Szene, eines Artikels, einer Person oder Tieres, einer abstrakten Sache usw. sein. Derartige Bilder können stillstehen oder bewegt sein. Ein Eindruck kann eine Ansammlung von Farben oder von Farbtönen und/oder Farbschattierungen sein und/oder die Weglassung von Farben oder von Farbtönen oder Farbschattierungen sein, um eine nichtfarbige, schwarze, weiße, einfarbige, mehrfarbige, abgestuft farbige usw. Ausgabe zu zeigen. Zum Beispiel kann ein derartiger Eindruck ein sichtbares Feld von Blau, Schwarz, Weiß usw. sein. Information kann aus alphanumerischen Zeichen, Symbole, Farbe(n) und/oder Farbfolgen bestehen, die betrachtet, gelesen, verstanden werden können und/oder anderweitig in der Lage sind, ein Ansprechen bzw. eine Reaktion hervorzurufen. Eine Form der Information kann von einer Person gelesen und verstanden werden, dieselbe oder andere Formen von Information können von einem Apparat, wie zum Beispiel einem optischen Scanner oder Lesegerät usw., gelesen werden. Die Erfindung kann Bilder, Eindrücke, Informationen usw. erzeugen.
Ein Lichtverschluß oder optischer Verschluß der die vorrangige Aufgabe hat, Lichtdurchlaß zu steuern, kann auch als Anzeige angesehen werden, insbesondere wenn der Lichtdurchlaß ein Bild, einen Eindruck und/oder Information darstellt.
Die primäre Zielrichtung der Erfindung bezieht sich auf Anzeigen, vorzugsweise vom Flüssigkristalltyp, die in der Lage sind, eine mehrfarbige Ausgabe (Bild, Eindruck, Information, usw.) zu liefern, die von einer Person gesehen werden kann. Es ist jedoch klar, daß die Eigenschaften der Erfindung in anderen Arten von Anzeigen und ähnlichem verkörpert werden können.

Kurze Zusammenfassung der Erfindung

Grundsätzlich liefert die Erfindung eine Bildelement-(Pel-)Konstruktion, die Vorteil zieht aus subtraktiven und additiven optischen, insbesondere Farbe einschließenden, Wirkungsprinzipien. Dies resultiert in der Fähigkeit, einen größeren Bereich an Intensität, Farbtönen und Sättigung als auch an hoher Schwarz-Weiß-Auflösung wiederzugeben als es bislang in einer nicht abstrahlenden bzw. nicht selbstleuchtenden Anzeige möglich war.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Flüssigkristallfarbeinrichtung bereitgestellt, mit mindestens einer selektiv betreibbaren Bildpunkteinrichtung zum Beeinflussen darauf einfallenden Lichts, indem dieses Licht durchgelassen und/oder gefiltert wird, um Ausgabelicht zu erzeugen, wobei die mindestens eine Bildpunkteinrichtung mindestens zwei Farbuntermengenbereiche aufweist, wobei jeder Untermengenbereich zwei Teile aufweist, von denen jedes Licht einer definierten Farbe durchläßt, Licht von einer anderen als dieser definierten Farbe absorbiert und auf eine Eingabe mit einer Änderung seiner Absorption reagiert, wobei die definierten Farben dieser Teile einer dieser Untermengenbereiche jeweils eine erste Farbe und die Komplementärfarbe dieser Farbe sind, und die definierten Farben der Teile der anderen Untermengenbereiche eine zweite Farbe und die Komplementärfarbe dieser Farbe sind, wobei der Farbteil und der Komplementärfarbenteil eines jeden Untermengenbereichs in optisch subtraktiver Zuordnung angebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Komplementärfarbe der ersten Farbe mindestens eine Farbkomponente aufweist, die dieselbe Farbe ist wie die zweite Farbe und dadurch, daß die Untermengenbereiche derartig angeordnet sind, daß die optischen Ausgaben von den verschiedenen Untermengenbereichen innerhalb einer Bildpunkteinrichtung sich additiv kombinieren, wobei der Untermengenbereich dabei optisch mit dem anderen Untermengenbereich zusammenwirkt, um selektiv Licht der zweiten Farbe zum Ausgabelicht der Bildpunkteinrichtung beizutragen.
Auf diese Weise verwendet eine Mehrfarbanzeige Bildelemente, die betrachtet werden können, um eine Additvfarbausgabe zu erzeugen und die durch mehrere Farbuntermengenbereiche gebildet werden, von denen jede einen Farbanteil der ersten Farbe und einen Farbanteil einer Komplementärfarbe aufweist. Indem das Filterungsausmaß durch eine oder mehrere Farbteile gesteuert wird, kann die Farb- und/oder Intensitätssteuerung der Ausgabe des Bildelements erreicht werden.
Gemäß einem anderen Aspekt weist eine Flüssigkristalleinrichtung mindestens ein Pel auf, um darauf einfallendes Licht zu beeinflussen, um Ausgabelicht zu erzeugen, wobei das Pel mindestens zwei Farbuntermengen aufweist, wobei eine Untermenge eine erste Farbe und deren Komplementärfarbe aufweist und die andere eine zweite Farbe und deren Komplementärfarbe aufweist und die Untermengen in optisch additiver Beziehung angeordnet sind. Vorzugsweise befinden sich die Farben der entsprechenden Untermengen optisch in Reihe oder in optisch subtraktiver Beziehung.
Gemäß einem weiteren Aspekt weist ein Farbfernseher diese Flüssigkristallfarbeinrichtung auf.
Gemäß einem zusätzlichen Aspekt werden die Farbuntermengenbereiche der zuvor erwähnten Einrichtung von mehreren Gruppen von Volumina aus in der Wirkung nematischem Flüssigkristall und entsprechenden pleochroitischen Farbstoffen gebildet. In einer bevorzugten Ausführungsform weist jeder Farbuntermengenbereich jeweils einen Farbteil auf, der roten, grünen oder blauen pleochroitischen Farbstoff aufweist und einen anderen Farbteil, der das Komplement des entsprechenden pleochroitischen Farbstoffs in dem zuerst erwähnten Farbteil des gegebenen Farbuntermengenbereichs aufweist.
Ein anderer Aspekt der Erfindung bezieht sich auf eine Mehrfarbanzeige aus Flüssigkristallmaterial, wie sie hierin beschrieben wird, zusammen mit einer Lichtquelle zur Bereitstellung einfallenden Lichts zum Einfall auf einer Seite der Anzeige und mit Treiber- bzw. Erregungsschaltkreisen, möglicherweise mit einem Rechner, um selektiv elektrische Eingabe auf die Pels auszuüben, um die Wirkung, die jeder der Pels auf dieses einfallende Licht hat, zu bestimmen, um so die Eigenschaften dieses Ausgabelichts zu bestimmen.
Ein weiterer Aspekt bezieht sich auf ein Verfahren, unter Verwendung einer Flüssigkristalleinrichtung eine Mehrfarbanzeige darzustellen, einschließlich einfallendes Licht auf mindestens ein Pel zu richten, um darauf einfallendes Licht zu beeinflussen, um ein bestimmtes Ausgabelicht zu erzeugen, wobei dieses Pel mindestens zwei Farbuntermengen aufweist, wobei eine Farbuntermenge eine erste Farbe und deren Komplement aufweist und die andere eine zweite Farbe und deren Komplement aufweist, wobei die zwei Farben der entsprechenden Untermengen in optisch serieller Beziehung stehen und die Farbuntermengen in optisch additiver Beziehung stehen, wobei der erwähnte Richtschritt aufweist, einfallendes Licht auf alle diese Untermengen eines Pels zu richten und selektiv jede der Farben dieser Untermengen zu steuern, um so die Farbe des Ausgabelichts der Flüssigkristalleinrichtung zu bestimmen.
Kurz gesagt bezieht sich die Erfindung darauf, mittels einer Flüssigkristalleinrichtung, die pleochroitischen Farbstoff aufweist, eine farbige Ausgabe zu erzeugen, vorzugsweise eine mehrfarbige Ausgabe. Die Flüssigkristalleinrichtung ist von der Gestalt einer Flüssigkristallfarbanzeige, die mindestens ein, und vorzugsweise mehr als ein, Bildelement oder Pel aufweist. Jedes Pel hat mehrere Farbuntermengenbereiche und jeder Farbuntermengenbereich weist mindestens zwei verschiedene Gruppen oder Volumina eingefärbten Flüssigkristalls (zum Beispiel in der Wirkung nematischen Flüssigkristall und pleochroitischen Farbstoff) auf, wobei die Volumina einer Gruppe flüssigkeitsmäßig und/oder chemisch von den Volumina der anderen Gruppen getrennt sind, um den entsprechenden eingefärbten Flüssigkristall jeder Gruppe von dem der anderen zu isolieren und wobei der ein gefärbte Flüssigkristall jeder Gruppe vorzugsweise pleochroitischen Farbstoff jeweils einer anderen Farbe aufweist. Die Gruppen von Volumina gefärbten Flüssigkristallmaterials können in getrennten jeweiligen Lagen bzw. Schichten aus mehreren Volumina (hierin im weiteren als Flüssigkristallfarbschichten bezeichnet) vorliegen oder die Volumina von zwei oder mehr Gruppen können im wesentlichen homogen vermischt sein, während die entsprechenden gefärbten Flüssigkristallmaterialien von dem anderen unterschiedlich gefärbten Flüssigkristallmaterial getrennt gehalten werden. Diese Ausführungsform mit vermischten Volumina wird im weiteren als Ausführungsform mit verteilten Volumina oder Ausführungsform mit Schichten verteilter Volumina bezeichnet, sei es, daß die Volumina im wesentlichen oder daß sie weniger als im wesentlichen homogen gemischt sind. Die Volumina mit gefärbten Flüssigkristallmaterial können in der Form diskreter Kapseln, die völlig von den anderen Kapseln getrennt sind oder die flüssigkeitsmäßig mit einer oder mehreren Kapseln derselben Gruppe verbunden sind, vorliegen oder beides; alternativ dazu können die Volumina in der Form einer Emulsion des gefärbten Flüssigkristalls in einem Hüllmedium sein, in der Form einer stabilen Matrix des gefärbten Flüssigkristalls in einem Hüllmedium, usw..
Sei es, daß die Gruppen gefärbter Flüssigkristallvolumina in getrennten Flüssigkristallfarbschichten jeweils verschiedener Farben vorliegen oder daß sie in einer homogenen Verteilung der Volumina (Ausführungsform mit verteilten Volumina) vorliegen, die Schichten und/oder Volumina sind jedenfalls in optisch serieller Beziehung angeordnet, so daß einfallendes Licht, das durch die Ausführungsform durchgelassen wird, vorzugsweise durch alle oder zumindest einige der Flüssigkristallfarbschichten oder die verschieden gefärbten Volumina geht. Die jeweiligen Farbschichten oder Teile davon oder Gruppen von gleichmäßig verteilten Volumina können selektiv bis zu überwiegend optischer Transparenz erregt werden oder enterregt werden, um Licht, welches dadurch durchgelassen wird oder hindurchgeht, zu färben oder zu filtern. Die optische Wirkungsweise eines Farbuntermengenbereichs der Flüssigkristallfarbanzeige folgt dann den Prinzipien der Wirkungsweise subtraktiver Farbfilter und die kollektive Wirkung weise der mehreren Farbuntermengenbereiche eines Pels folgt den Prinzipien additiver Farbwirkung, wie sie genauer unten beschrieben sind.
Das gefärbte Flüssigkristallmaterial in jedem Volumen beinhaltet in der Wirkung nematisches Flüssigkristallmaterial und pleochroitischen Farbstoff, der dazu neigt, sich gemäß der Struktur des Flüssigkristallmaterials auszurichten. Obwohl die Struktur des in der Wirkung nematischen Flüssigkristallmaterials generell dazu neigt eine geradlinige Konfiguration anzunehmen, führen die Wände, die die Volumina definieren, in denen das Flüssigkristallmaterial und der pleochroitische Farbstoff enthalten sind, dazu, die natürliche Flüssigkristallstruktur bei Abwesenheit einer vorgeschriebenen Eingabe, in der bevorzugten Ausführungsform ein elektrisches Feld, zu einer krummlinigen Ausrichtung zu verformen. Die krummlinig ausgerichtete oder verformte Flüssigkristallstruktur kann in einer Richtung sein, die in etwa parallel zu der Wandung (den Wandungen) verläuft, die das Volumen (die Volumina) definiert (definieren), oder sie kann in etwa senkrecht zu dieser Wand (diesen Wandungen) sein. Diese krummlinige Ausrichtung kann als die nematische, krummlinig ausgerichtete Phase des Flüssigkristalls oder der Flüssigkristallstruktur bezeichnet werden und in dieser Phase neigen das Flüssigkristallmaterial und der Farbstoff dazu, einfallendes Licht zu beeinflussen. Genauer gesagt, neigt der Farbstoff dazu, das Licht zu färben oder eine bestimmte Farbe aus dem Licht herauszufiltern. Bei Anwesenheit einer vorgeschriebenen Eingabe, vorzugsweise eines elektrischen Feldes, neigt andererseits die Flüssigkristallstruktur dazu, sich bezüglich des Feldes auszurichten, und die Struktur des pleochroitischen Farbstoffs richtet sich in etwa parallel zur Flüssigkristallstruktur aus; in diesem bzw. dieser parallel ausgerichteten oder Feld-an-Zustand bzw. -Phase ist das Ausmaß der Färbung oder Filterung des durch die spezielle Flüssigkristallfarbschicht durchgelassenen Lichts verringert, wünschenswerterweise minimiert; und noch wünschenswerter wird die Flüssigkristallfarbschicht im wesentlichen optisch transparent.
In einer Einrichtung, die zwei verschieden gefärbte Gruppen Flüssigkristallvolumina verwendet, ob in mehreren Flüssigkristallfarbschichten oder in verteilten Volumina oder in einer kombinierten Version der Flüssigkristallfarbanzeige, ist die Wirkungsweise wie folgt: (a) beide Gruppen sind ausgeschaltet, das heißt befinden sich in der krummlinig ausgerichteten Phase, so daß der Farbstoff in beiden Gruppen das darauf einfallende Licht seriell beeinflußt das durchgelassene Licht wird von beiden Gruppen gefiltert; wenn (b) eine der beiden Gruppen eingeschaltet bzw. erregt ist oder sich im parallel ausgerichteten Zustand befindet und die andere krummlinig ausgerichtet ist, wird in der ersteren das Ausmaß der Filterung durch den Farbstoff abnehmen und vorzugsweise werden die Volumina in dieser Gruppe klar werden und in der letzteren wird das Filtern weiter stattfinden und wenn (c) beide Gruppen an oder ausgerichtet sind, wird das Filtern weiter abnehmen und vorzugsweise wird alles oder nahezu alles einfallende Licht durchgelassen.
Um die vorgeschriebene Eingabe den entsprechenden Flüssigkristallvolumen oder von Voluminagruppen zuzuführen, werden mehrere bzw. viele Elektroden, zum Beispiel aus optisch transparentem, elektrisch leitenden Material, verwendet. Die Elektroden werden mit einer elektrischen Versorgung verbunden, die manuell, automatisch oder anderweitig gesteuert sein kann, um zu bestimmen, ob ein elektrisches Feld an eine Flüssigkristallfarbschicht oder an einen Teil davon angelegt werden soll oder nicht, und um die Spannung diese Feldes und/oder die Frequenz des Feldes oder der angelegten Spannung zu bestimmen. Die elektrische Versorgung oder Ansteuerung kann eine sein, die Multiplexschaltkreis(e) aufweist, um verschiedene Teile einer Flüssigkristallfarbschicht oder mehrerer Flüssigkristallfarbschichten und/oder einer Schicht/von Schichten mit verteilten Volumina abzutasten oder zu adressieren bzw. anzusprechen. Die Elektroden können einer bestimmten Farbschicht zugeordnet sein, können gemeinsam benutzt werden oder können als Kombinationen von beiden vorliegen.
Für die Ausführungsform mit verteilten Volumina, kann eine Zwei-Elektroden-Anordnung verwendet werden, wobei der Flüssigkristall selbst oder die Größe der Volumina eine Funktionsweise bereitstellt, um zwischen verschiedenen Niveaus der Erregung, zum Beispiel des Spannungsniveaus oder der Frequenzhöhe zu unterscheiden. Zum Beispiel können verschiedene Flüssigkristallmaterialien verschiedene Spannungsschwellenwerterfordernisse haben, kleinere Kapseln erfordern ein Feld größerer Spannung, um in den ausgerichteten Zustand umzuschalten im Vergleich zu der Spannung, die erforderlich ist, um größere Kapseln umzuschalten; und/oder der Flüssigkristall kann eine dielektrische Cross-Over-Anisotropie haben, die als Funktion der Frequenz des angelegten Feldes oder der Frequenz der Spannung vom Positiven zum Negativen wechselt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung beinhaltet ein Verfahren zur Lichtfärbung das Richten von einfallendem Licht auf eine Flüssigkristalleinrichtung mit mehreren Bildelementen, die gebildet werden von mehreren Gruppen aus Flüssigkristallmaterialvolumina in einem Hüllmedium und wobei zumindest einiges des Flüssigkristalls pleochroitischen Farbstoff aufweist, wobei diese Volumina bezüglich des Weges des einfallenden Lichts in optisch serieller Beziehung angeordnet sind und das selektive Anlegen bzw. Zuführen einer vorgeschriebenen Eingabe an eine oder mehrere entsprechenden Volumengruppen, um die optischen Eigenschaften davon zu ändern, um beides, subtraktive und additive optische Funktionen, zu erzielen.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung kann ein dynamisches Farbbild erzeugt werden, indem Licht in eine Flüssigkristallfarbanzeige mit mehreren Gruppen aus Flüssigkristallmaterialvolumina in einem Hüllmedium gerichtet wird, wobei mehrere Volumina jeweils verschiedene Farbeigenschaften haben, die Schichten in optisch serieller Beziehung orientiert sind und indem eine elektrische Eingabe einem Teil oder mehreren Teilen der entsprechenden Volumina zugeführt wird, um die Struktur und die optischen Eigenschaften des Flüssigkristallmaterials darin zu beeinflussen, um beides, subtraktive und additive optische Funktionen, zu erzielen.
Gemäß einem zusätzlichen Aspekt der Erfindung werden mehrere Gruppen von Volumina verschieden gefärbten Flüssigkristalls, vorzugsweise in der Wirkung nematischen Flüssigkristalls, zwischen einem Paar von Elektroden angeordnet, die dem Flüssigkristall eine elektrische Eingabe zuführen, wobei die Gruppen der Flüssigkristallvolumina dadurch gekennzeichnet sind, daß sie unterschiedliche elektrische Eigenschaften haben, die es möglich machen, daß durch sie ein Signal eines einzigen Elektrodenpaares getrennt bzw. aufgetrennt wird; ein weiterer Aspekt ist der, bei dem diese elektrische Eigenschaft Spannungsniveauempfindlichkeit ist, und ein weiterer Aspekt ist der, bei dem diese elektrische Eigenschaft empfindlich ist auf die elektrische Frequenz.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird eine Kreuzverbindung von Materialien verwendet, um Volumenumgebungen für den gefärbten Flüssigkristall zu erzeugen, die die Isolierung sicherstellen, um die Möglichkeit zu minimieren, daß sich ein gefärbtes Flüssigkristallmaterial mit einem anderen gefärbten Flüssigkristallmaterial vermischt.
Gemäß einem zusätzlichen Aspekt ist das Flüssigkristallmaterial in der Lage, ihm zugeführte Eingaben zu unterscheiden bzw. zu diskrimieren, zum Beispiel als Funktion der Frequenz oder der Spannung eines angelegten Feldes; zur Frequenzunterscheidung kann ein Flüssigkristallmaterial verwendet werden, das verschiedene Eigenschaften als Funktion der Frequenz hat, zum Beispiel kann ein Cross-Over Flüssigkristall, der unterhalb einer bestimmten Frequenz eine positive dielektrische Anisotropie hat und oberhalb dieser bestimmten Frequenz eine negative dielektrische Anisotropie, verwendet werden; zur Spannungsunterscheidung können verschieden große Volumina desselben Flüssigkristalls verwendet werden, wobei kleinere Kapseln eine größere angelegte Spannung erfordern, um umzuschalten, als größere Kapseln.
Gemäß einem weiteren Aspekt beinhaltet eine Flüssigkristalleinrichtung eine erste Mehrzahl von Volumina eines ersten Flüssigkristallmaterials und eine zweite Mehrzahl von Volumina eines zweiten Flüssigkristallmaterials, die Volumina werden durch ein Hüllmedium gebildet, das dazu dient, die natürliche Struktur des Flüssigkristallmaterials in der Abwesenheit einer vorgeschriebenen Eingabe zu verformen, wobei das zweite Flüssigkristallmaterial eine frequenzabhängige dielektrische Anisotropie hat, wodurch die optischen Durchlaßeigenschaften der Einrichtung eine Funktion der Größe und der Frequenz der vorgeschriebenen Eingabe sind, die dem Flüssigkristallmaterial zugeführt wird. Darüberhinaus kann die Anzahl der Volumina optisch seriell angeordnet sein, um eine subtraktive Farbwirkungsweise zu erzielen. Weiterhin kann eine zweite Flüssigkristalleinrichtung wie die erste, aber mit unterschiedlichen pleochroitischen Farbstoffen, nahe der ersten angebracht werden, um eine additive Farbwirkungsweise zu erzielen.
Gemäß zumindest einem weiteren Aspekt wird die vorgeschriebene Eingabe für eine Flüssigkristallfarbanzeigeeinrichtung von einer Schaltung bereitgestellt, die mehrere bzw. verschiedene Signale erzeugt, die hoch- und niederfrequente Anteile haben, die additiv sind, wobei passende Phasenverschiebungen bereitgestellt werden, um die tatsächliche Größe kombinierter hoch- und/oder niederfrequenter Signalanteile zu bestimmen.
Gemäß einem weiteren Aspekt verwendet eine Flüssigkristalleinrichtung ein phasenverschiebendes Erregungssystem mit einer oder mehr Frequenzen, um eine bestimmte optische Ausgabe zu erzielen.
Gemäß einem weiteren Aspekt verwendet eine Flüssigkristalleinrichtung mehrfrequente phasenverschiebende Erregungsverfahren, um eine mehrfarbige optische Ausgabe zu erhalten.
Ein Ziel der Erfindung ist es, die Genauigkeit der Farbdarstellung zu verbessern und dies insbesondere zu leisten, während die Helligkeit von Weiß verbessert wird, insbesondere in einer Flüssigkristallfarbanzeigeeinrichtung.
Ein weiteres Ziel ist es, die Helligkeit der Weißlichtausgabe einer Flüssigkristallmehrfarbeinrichtung zu erhöhen.
Ein weiteres Ziel ist es, eine parametrische Steuerung der Farbe in einer Flüssigkristallfarbeinrichtung bereitzustellen.
Ein weiteres Ziel ist es, die Farbe durch parametrische Steuerung der vorgeschriebenen Eingabe von Spannung, elektrischem Feld und/oder Frequenz, die dem Flüssigkristallmaterial zugeführt werden, zu steuern.
Ein weiteres Ziel ist es, ein Dreifarbflüssigkristallsystem bereitzustellen, daß eine Ausgabefähigkeit bzw. -leistungsfähigkeit hat, die der eines Farbfernsehers oder einer anderen lichtaussendenden Anzeigeeinrichtung nahekommt.
Ein zusätzliches Ziel ist es, die Farbgenauigkeit beizubehalten, wenn die Intensität in einer Flüssigkristallfarbeinrichtung geändert wird.
Ein weiteres Ziel ist es, die Anzahl der in einer Flüssigkristallfarbeinrichtung erzeugbaren Farben sogar bei vergleichsweise niedriger Intensität zu erhöhen.
Ein weiteres Ziel ist es, Farbintensitätsveränderung in einer Flüssigkristallfarbeinrichtung bereitzustellen.
Ein zusätzliches Ziel ist es, Intensitätssteuerung einer Flüssigkristalleinrichtung zu erzielen, ohne daß die Farbdarstellung verändert wird.
Noch ein weiteres Ziel ist es, von einer Flüssigkristallfarbeinrichtung die Ausgabe einer vollständigen Grauskala zu erhalten.
Ein weiteres Ziel ist es, von einer Flüssigkristallfarbeinrichtung Pastellfarben und intensive Farben zu erhalten.
Ein weiterer Aspekt ist es, eine zusammengesetzte Schicht aus zwei oder mehr Flüssigkristallzusammenstellungen bereitzustellen, die unterschiedlich auf eine vorgeschriebene Eingabe reagieren.
Ein weiterer Aspekt ist es, in einer optisch seriellen Flüssigkristalleinrichtung die Parallaxe zu eliminieren.
Ein weiterer Aspekt ist es, einen hinreichenden Widerstand des Flüssigkristalls und eines Hüllmediums für den Flüssigkristall zu erhalten, um ein angemessenes elektrisches Feld an dem Flüssigkristall unter Ansprechen auf eine angelegte Spannung zu erhalten, um die Ausrichtung der Flüssigkristallstruktur zu beeinflussen.
Diese und andere Ziele, Aspekte, Eigenschaften, Ausführungsformen und Vorteile werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung deutlicher werden.
Zur Verwirklichung der vorhergehenden und verwandter Ziele weist dann die Erfindung die hernach vollständig beschriebenen und insbesondere in den Patentansprüchen ausgeführten Eigenschaften auf, wobei die folgende Beschreibung und die anhängenden Zeichnungen detailliert einige anschauliche Ausführungsformen der Erfindung darstellen, wobei diese jedoch nur einige der verschiedenen Möglichkeiten aufzeigen, wie die Prinzipien der Erfindung verwendet werden können.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Von den anhängenden Zeichnungen ist
Figur 1 eine schematische Darstellung einer Mehrfarbeinrichtung aus Flüssigkristallmaterial gemäß der vorliegenden Erfindung;
Figur 2 eine schematische isometrische Ansicht eines Bildelements der Anzeigeeinrichtung aus Figur 1 unter Einschluß der drei Farbuntermengen des Bildelements;
Figur 3 eine schematische Seitenansicht eines Paares von Bildelementen mit dessen Farbuntermengen gemäß der Anzeigeeinrichtung aus Figur 1;
Figur 4 eine schematische Ansicht eines Flüssigkristallvolumens mit pleochroitischem Farbstoff, wie es in den Farbuntermengen und Bildelementen verwendet wird, wobei das Flüssigkristallmaterial sich in einer verformten Ausrichtung in etwa parallel zur Volumenwandung befindet;
Figur 5 eine schematische Ansicht eines Flüssigkristallvolumens mit pleochroitischem Farbstoff, wie es in den Farbuntermengen und Bildelementen verwendet wird, wobei das Flüssigkristallmaterial sich in einer verformten Ausrichtung in etwa senkrecht zur Volumenwandung befindet;
Figur 6 eine schematische Darstellung eines Flüssigkristallvolumens mit pleochroitischem Farbstoff, wie es in den Farbuntermengen und Bildelementen verwendet wird, wobei das Flüssigkristallmaterial sich in einer in etwa parallelen Ausrichtung unter Ansprechen auf eine vorgeschriebene Eingabe befindet;
Figur 7 eine schematische Darstellung einer starken bzw. widerstandsfähigen Kapselvo- lumenkonfiguration, wie sie gemäß der vorliegenden Erfindung zweckmäßig ist;
Figur 8 eine vergrößerte Teilansicht einer Farbuntermenge eines Bildelements der Erfindung;
Figur 9 eine isometrische Ansicht einer Darstellung gekreuzter Elektroden der Figuren 1, 3 und 8;
Figur 10 eine Darstellung des C.I.E. Farbdiagramms unter Einschluß von Darstellungen von Farbextremwerten auf entsprechenden, innerhalb des Farbdiagramms abgebildeten Dreiecken;
Figur 11 eine Darstellung der Signale, die von einem Erregungsschaltkreis, wie er gemäß der Erfindung zweckmäßig ist, wobei er die Frequenzdiskriminierung durch das Flüssigkristallmaterial ausnutzt;
Figur 12 ein schematisches Diagramm eines Schaltkreises zum Betreiben einer Flüssigkristalleinrichtung gemäß der Erfindung;
Figur 13 eine schematische Aufsicht einer Mehrfarbfernsehanzeigeeinrichtung, die die Prinzipien der vorliegenden Erfindung verwendet; und
Figur 14 eine schematische Seitenansicht einer anderen Ausführungsform der Erfindung mit einem Paar Bildelementen einschließlich dessen Farbuntermengen, in Übereinstimmung mit der Anzeigeeinrichtung aus Figur 1.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform

Es wird jetzt im einzelenen auf die Zeichnungen Bezug genommen, in denen gleiche Zahlen gleiche Teile in den verschiedenen Zeichnungen bezeichnen, und zunächst auf Figur 1. In dieser ist eine Flüssigkristallfarbanzeigeeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung allgemein mit 10 bezeichnet. Die Flüssigkristallanzeigeeinrichtung 10 ist dazu gedacht, eine mehrfarbige Ausgabe unter Ansprechen auf eine vorgeschriebene Eingabegröße, die von dem elektrischen Schaltkreis 12 bereitgestellt wird, zu erzeugen. Zusammen stellen dann die Flüssigkristallanzeige 10 und der Schaltkreis 12 eine Flüssigkristallmaterialmehrfarbanzeigeeinrichtung dar, die in der Lage ist, stillstehende und bewegte Bilder bereitzustellen, zum Beispiel wie jene, die von einem Farbfernseher erzeugt werden. Es ist einzusehen, daß die verschiedenen, hierin offenbarten, Ausführungsformen und Eigenschaften der Erfindung mit anderen, hierin offenbarten, Ausführungsformen und Eigenschaften und mit äquivalenten Einrichtungen verwendet werden können, wie es für die in der Technik Bewanderten offensichtlich ist.
Die Erfindung wird detailliert beschrieben unter Bezug auf eine Anzeige zum Erzeugen von Mehrfarbausgaben, wie in einem Einrichtung von der Art eines Farbfernsehers oder ähnlichem. Es ist jedoch einzusehen, daß der Ausdruck Anzeige oder Einrichtung, wie er hierin verwendet wird, eine breitere Bedeutung haben kann, die verschiedene Einrichtungen mit ins Auge faßt, die ausgegebene Information, Bilder, usw. erzeugen, die betrachtet werden können oder anderweitig als Eingabe optischer Art für eine andere Einrichtung verwendet werden können.
Wie es hierin verwendet wird, ist mit der Bezeichnung Licht elektromagnetische Energie im sichtbaren Spektrum gemeint. Es ist jedoch klar, daß die Prinzipien der Erfindung mit elektromagnetischer Strahlung außerhalb des sichtbaren Spektrums angewendet werden können. Des weiteren ist klar, daß, obwohl die Erfindung mit der Verwendung eines elektrischen Feldes als vorgeschriebene Eingabe beschrieben wird, die Prinzipien der Erfindung in Einrichtungen angewendet werden können, die etwas anderes als ein elektrisches Feld als vorgeschriebene Eingabe verwenden. Außerdem ist der Erregungsschaltkreis 12 beispielhaft und andere Arten von Schaltkreisen können verwendet werden, um die erwünschte vorgeschriebene Eingabe zu erzielen.
Die grundlegende Aufbaueinheit der Anzeige 10 der Figur 1 ist ein Bildelement 14, manchmal als Pixel oder Pel bezeichnet. Die Anzeige 10 beinhaltet vorzugsweise mindestens ein und vorzugsweise mehrere bzw. viele Bildelemente 14, die Seite an Seite angebracht sind, um eine Farbausgabe zu erzeugen, die betrachtet werden kann, zum Beispiel in additiver Weise. Insbesondere sind die Pels 14 hinreichend klein, so daß es, wenn sie von einer Person betrachtet werden, eine additive Kombination (die zum Beispiel vom Auge durchgeführt wird) gibt, in einer Weise, die dem Ergebnis entspricht, wenn ein Farbfernseher (der viele Farbpunkte hat) betrachtet wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung jedoch ist jedes Bildelement 14 der Anzeige 10 in der Lage, eine Anzahl von Farben zu erzeugen und die Intensität des von ihm erzeugten Farblichts zu steuern. Daher kann jedes Bildelement 14 in gewisser Weise allein oder in Kombination mit anderen Bildelementen betrachtet werden, um einen Teil eines Bildes zu erzeugen, das von der Anzeige 10 erzeugt wird. Die Einzelheiten der Pixelelemente 14 werden in weiteren Einzelheiten unten beschrieben.
Wenn gewünscht und wie in Figur 1 gezeigt, weist der Schaltkreis 12 einen Eingangsschaltkreis 16 auf, der Eingabeinformation zur Erzeugung eines Bildes mittels der Anzeige 10 empfängt. Diese Eingabeschaltung kann zum Beispiel ein Fernsehempfänger bzw. -empfangsteil sein, der eine Videosignal empfängt, oder kann ein Computer (Rechner) zum Erzeugen eines Bildsignals sein, usw. Die Eingabeschaltung 16 ist mit einer Dekodier- und Demodulierschaltung 18 verbunden, dessen Zweck es ist, das Eingangssignal zu dekodieren und/oder zu demodulieren, um Signalteile zu erzeugen, die dafür gedacht sind, einzelne Pixelelemente 14 der Anzeige 10 zu steuern. Eine Erregungsschaltung 20 reagiert auf diese dekodierten und demodulierten Signalinformationen des Dekodier-/Demodulierschaltkreises 18, um augenblicklich die Signale zu erzeugen, wie zum Beispiel Spannungen, die ein elektrisches Feld erzeugen, das die vorgeschriebene Eingabe sein wird, um direkt entsprechende Pels oder Untermengenbereiche davon zu beeinflussen, wie es unten in weiteren Einzelheiten beschrieben ist. Zusätzlich beinhaltet die Schaltung 12 einen Abtast- oder Adressierschaltkreis 22, dessen Zweck es ist, die vorgeschriebene, von der Erregungsschaltung 20 erzeugte Eingabe entsprechenden Pixelelementen oder Untermengenbereichen davon zuzuführen.
Die Pels können nicht-lineare Einrichtungen aufweisen, wie zum Beispiel Dünnschichttransistoren, um beim Anschalten der Flüssigkristallfarbteile, deren Untermengen und Bildelementen derselben zu helfen und um den analogen Ansprechbereich der einzelnen Farbteile über den normalen Bereich der Steuerung des Flüssigkristalls hinaus zu erweitern. Eine derartige Verwendung nicht-linearer Einrichtungen, um Eigenschaften von Flüssigkristalleinrichtungen anzuschalten oder anderweitig zu beeinflussen und/oder zur Ansprechbereichserweiterung, ist bekannt.
Mehrere Elektroden, vorzugsweise mehrere Anordnungen bzw. Arrays gekreuzter Elektroden 24, 26, wie es in Figur 9 gezeigt ist, wo zwei davon bei 24', 26' dargestellt sind, werden bereitgestellt, um die vorgeschriebene Eingabe auf die entsprechenden Pels 14 einzukuppeln bzw. einwirken zu lassen. Wie in Figur 1 zu sehen, kreuzen sich die Elektroden 24', 26' am Pel 14'. Wenn ein bestimmtes elektrisches Signal durch diese gekreuzten Elektroden ausgeübt wird, kann dieses Signal das Bildelement 14' dazu bringen, seine Wirkung auf Licht, welches auf es einfällt, zu ändern. Indem mit hoher Geschwindigkeit entsprechende Pels 14 gescanned bzw. abgetastet oder adressiert werden, kann die Schaltung 10 die Anzeige dazu bringen, ein stillstehendes oder bewegtes Bild zu erzeugen, wie es gewünscht sein mag und wie es allgemein in der Fernsehtechnik wohlbekannt ist. Darüberhinaus, wie es durch die folgende Beschreibung deutlicher werden wird, ist eine oder beide der Elektroden 24, 26 vorzugsweise gebildet durch mehrere Elektrodenteile, so daß jeder der Farbuntermengenbereiche jedes Bildelements 14 entsprechend adressiert bzw. angesteuert werden kann.
In Figur 2 ist ein Bildelement 14 im Detail gezeigt. Das Pel 14 weist mehrere, vorzugsweise drei, Farbuntermengenbereiche 30, 32, 34 auf und jeder Untermengenbereich hat zwei verschiedene Farbabschnitte, jeweils mit 30a, 30b, 32a, 32b, 34a, 34 b bezeichnet. Die zwei Farbteile jedes entsprechenden Farbuntermengenbereichs sind in subtraktiver Farbbeziehung angeordnet; die dargestellte Ausführungsform der Figur 2 zeigt zur Bequemlichkeit der Darstellung und der folgenden Beschreibung die jeweiligen Farbteile in optisch serieller Ausrichtung orientiert. Obwohl die bevorzugte Ausführungsform zwei Farbteile für jeden Farbuntermengenbereich aufweist, ist es einzusehen, daß jeder Farbuntermengenbereich aus mehr als zwei Farbteilen gebildet werden kann. Darüberhinaus, wie es des weiteren unten beschrieben ist, kann jedes Farbteil jedes Farbuntermengenbereichs gesteuert werden, um das Ausmaß der Farbfilterung einfallenden Lichts, wie das bei 36 dargestellte, zu bestimmen, um Ausgabelicht, wie das bei 34 dargestellte, zu erzeugen. Diese Steuerung ist gemäß der bevorzugten Ausführungsform erzielbar, weil das Pel einschließlich seiner Untermengenbereiche und deren Teile aus Flüssigkristallmaterial gebildet sind, welches auf eine vorgeschriebene Eingabe antwortet, um das Ausmaß der Färbung oder Farbfilterung darauf einfallenden und dadurch hindurchgelassenen Lichts zu ändern.
Gemäß der bevorzugten Ausführungsform und der besten Art und Weise der Erfindung, sind die zwei Farbteile jedes Farbuntermengenbereichs jeweils von einer ersten Farbe und der Komplementärfarbe dieser ersten Farbe. Darüberhinaus bilden diese ersten Farben jedes der Farbuntermengenbereiche vorzugsweise eine Farbtriade, wie zum Beispiel die Rot, Grün und Blau Triade, wie sie typischerweise in Mehrfarbanzeigen von Farbfernsehern usw. verwendet wird. Wie es durch die folgende Beschreibung offensichtlicher werden wird, kann daher, indem eine derartige Rot, Grün und Blau Triade (manchmal als RGB-Triade bezeichnet) in jedem Pel verwendet wird, eine Vielzahl von Farben erzeugt werden, indem additive Farbverfahren verwendet werden, wie sie wohlbekannt in der Farbfernsehtechnik sind. Insbesondere sind die Farbteile jedes Bildelements 14 so klein, daß das Auge eines Betrachters normalerweise vorzugsweise in der Lage ist, die Farben zu vermischen, um den Eindruck einer zusammengesetzten Farbe zu erzeugen.
Die Komplementärfarben der RGB-Triade sind zum Beispiel Zyan, Magenta und Gelb, die jeweils die Farben der Farbteile 30b, 32b, 34b in Figur 2 sind. Daher ist es einzusehen, daß der Untermengenbereich 30 aus einer rotfarbenen Schicht oder rotfarbenen Teiles 30a und einer cyanfarbenen Schicht oder cyanfarbenen Teiles 30b gebildet ist. Der Untermengenbereich 32 ist aus einer grünfarbenen Schicht oder einem grünfarbenen Teil 32a und einer magentafarbenen Schicht oder einem magentafarbenen Teil 32b gebildet, und der Untermengenbereich 34 ist aus einer blaufarbenen Schicht oder einem blaufarbenen Teil 34a und einer gelbfarbenen Schicht oder einem gelbfarbenen Teiles 34b gebildet. Die Farbteile 30a, 32a, 34a der RGB-Triade können als Bandpassfilter betrachtet werden, andererseits sind in gewisser Weise die Farbteile 30b, 32b, 34b Bandsperren.
Daher wird, wenn beide Farbteile eines gegebenen Farbuntermengenbereichs, wie zum Beispiel des Farbuntermengenbereichs 30 mit den Farbteilen 30a, 30b, das Licht im wesentlichen mit maximalem Ausmaß filtern, im wesentlichen kein Licht durch den gegebenen Farbuntermengenbereich durchgelassen und es ergibt sich eine schwarze Ausgabe. Auf der anderen Seite kann Ausgabelicht verschiedenster Farben und Intensitäten erzielt werden, indem das Ausmaß oder der Grad der durch einen oder mehrere Farbteile, zum Beispiel 30a, 30b, erzielten Lichtfiiterung gesteuert wird.
Kurzgefasst ist die Wirkungsweise des Pels 14 derartig, daß zum Beispiel, wenn alle Filterteile mit maximalem Ausmaß filtern, das Ausgabelicht schwarz ist, das heißt, daß im wesentlichen nichts vom einfallenden Licht durch das Pel 14 durchgelassen wird. Wenn alle Farbteile des Pels 14 Licht durchlassen, ergibt sich eine maximale Lichtausgabe und deren Farbe wird weiß sein, das heißt die Farbe des einfallenden Lichts sein. Weil die Erfindung nicht die Verwendung von Polarisatoren erfordert, ist wichtig, daß die Intensität des Ausgabelichts, wenn alle Farbteile des Pels 14 voll durchlässig sind, ungefähr achtzig Prozent der des einfallenden Lichts sein wird; das ist wesentlich mehr als bei früheren Einrichtungen mit verdrilltem nematischen Flüssigkristall möglich, die Polarisatoren verwenden, die das durchgelassene Licht nennenswert reduzieren.
Wenn der Farbteil 30b (Zyan) vollständig durchläßt und alle anderen Farbteile des Pels 14 im wesentlichen vollständig filtern, wird die Ausgabe des Bildelements Rot sein, wegen der Filterung durch den Farbteil 30a. Die Farbuntermengenbereiche 32, 34 werden Schwarz erzeugen, d.h. keine Transmission. Wenn andererseits beide Farbteile 30b, 32b durchlassen und die anderen Farbteile im wesentlichen vollständig Licht filtern, wird das Ausgabelicht eine additive Mischung des Rots aus Farbteil 30a und des Grüns aus Farbteil 32a sein. Darüberhinaus kann im letzteren Fall die Veränderung der Filterung durch einen oder beide der Farbteile 30a, 32a die additive Mischung des Pels 14, wie sie von einem Beobachter gesehen wird, ändern. Es ist einzusehen, daß die eben erwähnte Betriebsweise auf jeden der Farbuntermengenbereiche 30, 32, 34 und den verschiedensten Kombinationen davon ausweitbar ist, um sowohl Farb- als auch Intensitässteuerungsfunktionen zu erzielen, das heißt eine vollständige parametrische Kontrolle des Pels 14 zu erzielen. Zusätzliche Einzelheiten der Wirkungsweise bzw. des Betriebes des Pels 14 und der gesamten Anzeige 10 werden detaillierter weiter unten beschrieben werden.
In Figur 3 ist ein Beispiel zweier Pels 14, 14' gemäß der Erfindung gezeigt, die mit einer Leistungsversorgung und einer Erregungsschaltung 12 verbunden sind. Die Pels 14, 14' werden von mehreren Flüssigkristallmaterialvolumina in einem Hüllmedium zusammen mit entsprechenden pleochroitischen Farbstoffen gebildet. Diese Flüssigkristallvolumina, von denen mehrere in den Figuren 4, 5 und 6 dargestellt sind, sind zum Beispiel im Detail im US Patent Nr. 4 435 047 und in den anderen Patenten und Patentanmeldungen, auf die querverwiesen wurde und auf die sich oben bezogen wurde, beschrieben. Das Pel 14 hat drei Farbuntermengenbereiche 30, 32, 34 mit den entsprechenden Farbteilen 30a, 30b, 32a, 32b, 34a, 34b. Jedes Farbteil ist aus mehreren Flüssigkristallmaterialvolumina mit einem bestimmten pleochroitischen Farbstoff in einem Hüllmedium gebildet. Jedes der Farbteile jeden Pels 14, 14', wie es in Figur 3 gezeigt ist, zum Beispiel innerhalb der Grenzen der mit 30a, 30b bezeichneten horizontalen und vertikalen Klammern, weist ungefähr neun Volumina auf, obwohl die tatsächliche Anzahl der Volumina in einem gegebenen Farbteil größer sein kann, und vorzugsweise größer ist als neun und ob oder ob nicht die Anzahl für alle oder einige der Farbteile gleich ist, kann von der besonderen Anwendung bestimmt sein.
Gekreuzte Elektroden werden verwendet, um ein elektrisches Feld an die Flüssigkristallvolumina anzulegen, um zu bestimmen, ob oder ob nicht der Flüssigkristall mit dem elektrischen Feld ausgerichtet sein soll, und falls ja, das Ausmaß dieser Ausrichtung zu bestimmen. Zwecks der Einfachheit der Darstellung wird die Elektrode 24 (ein Streifen von mehreren, die die Elektrode 24 bilden) gezeigt, wie sie sich über eine Seite der beiden Pels 14, 14' erstreckt, das heißt über die Oberseite, wie es in Figur 3 zu sehen ist, und die Elektroden 26 erstrecken sich über die andere Seite der entsprechenden Pels 14, 14', vorzugsweise in senkrecht gekreuzter Beziehung zu den Elektroden 24. Die Elektroden können Beschichtungen von Indiumzinnoxid auf Mylar* oder einem anderen blattförmigen bzw. plattenförmigen Trägermedium für die hierin beschriebenen Flüssigkristallmaterialvolumina sein.
Zu Identifikationszwecken sind die Elektroden 26 mit den Referenznummern 26p, ... 26u gekennzeichnet. Beim Bildpunkt 14' erstreckt sich die Elektrode 26p unterhalb der Farbteile 30a, 30b; die Elektrode 26q erstreckt sich unterhalb der Farbteile 32a, 32b; die Elektrode 26r erstreckt sich unterhalb der Farbteile 34a, 34b usw. . Daher können als Funktion der Spannung, der Frequenz, des elektrischen Feldes oder anderer von den Elektroden 24, 26p ausgeübter Merkmale die Farbfilterungseigenschaften der Farbteile 30a, 30b verändert oder gesteuert werden. Das gleiche gilt für die Farbteile 32a, 32b unter Ansprechen auf die vorgeschriebene Eingabe, die, falls es eine gibt, darauf durch die Elektroden 24, 26q ausgeübt wird und so weiter für die anderen Farbteile der anderen Farbuntermengenbereiche der entsprechenden Pels 14, 14' und der anderen Pels der Anzeige 10.
ln den Figuren 4, 5 und 6 sind vergrößerte Ansichten beispielhafter Volumina oder Kapseln 40 (Volumen 40' in Figur 5 entspricht dem Volumen 40 in Figur 4, außer daß in dem Volumen 40 die Flüssigkristallstruktur zu einer in etwa parallelen Ausrichtung mit der Wandung verformt ist, die das Volumen an dieser Wandung definiert und im Volumen 40' die Flüssigkristallstruktur zu einer in etwa senkrechten Ausrichtung bezüglich dieser Wandung verformt ist) des in den Pels 14, 14' der Anzeige 10 gemäß der Erfindung verwendeten Flüssigkristallmaterials gezeigt. Obwohl die Volumina 40, 40' als kugelförmige Kapseln oder Zellen gezeigt sind, kann die Gestalt dieser Volumina anders als kugelförmig sein und die Volumina können anders sein als diskrete Volumen, zum Beispiel miteinander verbunden sein. In den Figuren 4 und 5 sind die Volumina im Feld-aus-Zustand oder jedenfalls in einem Zustand gezeigt, in dem die Flüssigkristallstruktur verformt ist und Lichtabsorption bewirkt, insbesondere durch den im Flüssigkristall enthaltenen pleochroitischen Farbstoff; und in Figur 6 ist der Flüssigkristall im Feld-an-Zustand gezeigt, wobei die Flüssigkristallstruktur bezüglich des angelegten elektrischen Feldes ausgerichtet ist, um die Lichtabsorption, insbesondere durch den im Flüssigkristall enthaltenen pleochroitischen Farbstoff, zu minimieren.
In den Figuren 4, 5 und 6 ist das Flüssigkristallmaterial mit 42, 42' bezeichnet und seine Struktur ist mit 44, 44' gekennzeichnet. Das Hüllmedium ist mit 46, 46' bezeichnet und der pleochroitische Farbstoff im Flüssigkristall ist mit 48, 48' gekennzeichnet. Dieser Farbstoff neigt dazu, sich bezüglich der Struktur des Flüssigkristallmaterials auszurichten, zum Beispiel wie in einer Gast-Wirt-Beziehung. Daher führt der Farbstoff in den Volumen 40, 40' des in den Figuren 4 und 5 gezeigten verformten Flüssigkristalls dazu, daß Licht absorbiert wird; und der Farbstoff in dem Volumen 40 mit der Struktur 44 des ausgerichteten Flüssigkristalls 42 in der Figur 6 wird dazu neigen, einen minimalen Absorptionseffekt auf Licht zu haben, das in etwa in Richtung des angelegten elektrischen Feldes und daher in Richtung dieser Ausrichtung durchgelassen wird.
Weil der Flüssigkristall 42, 42' in der Wirkung nematisch ist, ist der strukturelle Aufbau in einer einzelnen Kapsel bestimmt durch den Aufbau der Struktur an der Wandung der Kapsel und er ist fixiert, bis auf ihn durch äußere Kräfte eingewirkt wird, wie zum Beispiel durch eine elektrisches Feld, wie es in Figur 6 dargestellt ist. Bei Wegnahme des Feldes würde die Richtungsorientierung in die ursprüngliche verformte zurückkehren, wie sie in den Figuren 4 oder 5 abgebildet ist.
Wegen der Verformung der Flüssigkristallstruktur und der Ausrichtung des pleochroitischen Farbstoffs bezüglich der Flüssigkristallstruktur wird darüberhinaus die Lichtabsorption durch diesen Farbstoff im wesentlichen unabhängig von der Polarisation sein. Daher wirkt die Erfindung, ohne Polarisatoren notwendig zu haben. Insbesondere ist wegen der Wechselwirkung zwischen der Wandung der Kapsel und dem Flüssigkristall die Orientierung im Flüssigkristall nahe der Wandung in etwa gleichförmig und stückweise kontinuierlich, so daß die über das Kapselvolumen gemittelte räumliche Orientierung des Flüssigkristallmaterials stark gekrümmt ist und in Abwesenheit einer vorgeschriebenen Eingabe gibt es keine wesentliche parallele Richtungsorientierung der Flüssigkristallstruktur. Es ist diese stark gekrümmte Orientierung, die zu der Polarisationsunabhängigkeit führt und insbesondere zu der Farbfilterung durch den pleochroitischen Farbstoff im Feld-Aus-Zustand.
Flüssigkristallmaterial vom nematischen Typ nimmt in der Regel eine parallele strukturelle Konfiguration an und ist in der Regel empfindlich auf die Richtung der optischen Polarisation; und weil sich der pleochroitische Farbstoff normalerweise bezüglich der Flüssigkristallstruktur in einer Gast-Wirt-Beziehung ausrichtet, wäre dieser Farbstoff in der Regel ebenfalls empfindlich auf die Richtung der optischen Polarisation. Jedoch sind wegen der zuvor erwähnten Verformung der Struktur in der Abwesenheit einer vorgeschriebenen Eingabe der Flüssigkristall und der Farbstoff in der Regel unempfindlich auf die Richtung der Polarisation und Polarisatoren sind nicht erforderlich.
Im Feld-An-Zustand oder in dem Zustand, in dem die Flüssigkristallstruktur in etwa parallel zu einem angelegten elektrischen Feld ist, so daß die strukturelle Ausrichtung in etwa parallel zu der Betrachtungsrichtung oder Lichtdurchlaßrichtung ist, das heißt entlang der Achse des Flüssigkristallmaterials wie es zum Beispiel in Figur 6 gezeigt ist, neigen jedoch der gekapselte Flüssigkristall und der Farbstoff darin dazu, im wesentlichen alles einfallende Licht, das in diese Richtung geht, mit minimaler, wenn überhaupt irgendwelcher, Filterung oder Farbabsorption durchzulassen.
Wünschenswerterweise sind der ordentliche Brechungsindex des Flüssigkristails 42 und der Brechungsindex des Hüllmediums 46 gleich und der außerordentliche Brechungsindex des Flüssigkristalls unterscheidet sich vom Brechungsindex des Hüllmediums. Diese Beziehung wird zu maximalem Kontrast führen. Vorzugsweise unterscheiden sich der Brechungsindex oder ordentliche Brechungsindex des Flüssigkristalls und der Brechungsindex des Hüllmediums um nicht mehr als 0,03, vorzugsweise 0,01, besser noch 0,001. Die tolerierte Differenz für eine Qualitätsanzeigeinrichtung wird zum Beispiel von der Kapselgröße abhängen.
Vorzugsweise ist es, um tiefe bzw. satte Farben zum Beispiel von guter Sättigung und gutem Farbton zu erhalten, wünschenswert, daß das Flüssigkristallmaterial selbst eine relativ geringe Doppelbrechung hat und daß sowohl der ordentliche als auch der außerordentliche Brechungsindex des Flüssigkristalls dem Brechungsindex des Hüllmediums angepaßt sind oder diesem anderweitig im wesentlichen gleichkommen. Daher werden die Volumina aus Flüssigkristall und pleochroitischem Farbstoff im wesentlichen ausschließlich als regel- bzw. steuerbarer Farbfilter und/oder als regel- bzw. steuerbare Lichtdurchlaßeinrichtung wirken und nicht als lichtstreuende Einrichtung.
Die elektrischen Eigenschaften des Flüssigkristallmaterials 42 und des Hüllmediums 46 sollten so sein, daß unter Ansprechen auf eine angelegte Spannung an das Flüssigkristallvolumen durch zum Beispiel die Elektroden 24, 26 ein hinreichendes elektrisches Feld entlang des Flüssigkristalls bereitgestellt wird und Kurzschlüsse vermieden werden. Die Kapselgröße kann in der Größenordnung von ungefähr 0,3 Mikrometer bis ungefähr 100 Mikrometer sein. Bevorzugte Abmessungsbereiche sind 0,3 bis 30 Mikrometer; 0,3 bis 15 Mikrometer und insbesondere ungefähr von einem halben oder einem Mikrometer bis ungefähr 15 Mikrometer.
Um ein adäquates Betriebsverhalten der Erfindung zu erreichen, ist es wünschenswert, daß der Widerstand der Schichten aus Flüssigkristallvolumina und Hüllmedium hinreichend hoch ist, so daß unter Ansprechen auf eine angelegte Spannung über die Schicht ein elektrisches Feld erzeugt werden wird, welches dazu führt, daß der Flüssigkristall beeinflußt wird, zum Beispiel, daß er sich ausrichtet. Daher ist es wünschenswert, das Hüllmedium zu reinigen, um Verunreinigungen zu vermeiden, die diesen Widerstand verringern könnten. Wenn zum Beispiel das Hüllmedium Polyvinylalkohol wäre, könnte dieser durch eine Soxlet-Extraktion mit Methanol über sechsunddreißig Stunden gereinigt werden, um ionische Verunreinigungen zu entfernen, insbesondere solche, die in dem Flüssigkristall löslich wären.
Zwei bevorzugte Flüssigkristallmaterialien gemäß der Erfindung sind 1800 und 2359 Flüssigkristalle der E. Merck, Westdeutschland. Andere beispielhafte Flüssigkristallmaterialien umfassen Cholesteryl-Ester-Kombinationen, Phenylcyclohexane, Dicyclohexane, Biphenyl und/oder Biphenyl-Kombinationen und ähnliches, die in der Wirkung nematisch sind. Andere Beispiele für Flüssigkristallmaterial werden in der folgenden Aufstellung dargeboten. Die Beispiel stellen Rezepturen dar; das sogenannte 10%-Material hat ungefähr 10% durch 4-Cyano-Material substituierte Materialien; das 20%-Material hat ungefähr 20% 4-Cyano-Substitutionsmaterialien und die zwei 40%-Materialien sind entsprechende Rezepte für zu 40% 4- Cyano substituierte Materialen.

10%-Material

Pentylphenylmethoxybenzoat 54 Gramm
Pentylphenylpentyloxybenzoat 36 Gramm
Cyanophenylpentylbenzoat 2,6 Gramm
Cyanophenylheptylbenzoat 3,9 Gramm
Cyanophenylpentyloxybenzoat 1,2 Gramm
Cyanophenylheptyloxybenzoat 1,1 Gramm
Cyanophenyloctyloxybenzoat 0,94 Gramm
Cyanophenylmethoxybenzoat 0,35 Gramm

20%-Material

Pentylphenylmethoxybenzoat 48 Gramm
Pentylphenylpentyloxybenzoat 32 Gramm
Cyanophenylpentylbenzoat 5,17 Gramm
Cyanophenylheptylbenzoat 7,75 Gramm
Cyanophenylpentyloxybenzoat 2,35 Gramm
Cyanophenylheptyloxybenzoat 2,12 Gramm
Cyanophenyloctyloxybenzoat 1,88 Gramm
Cyanophenylmethoxybenzoat 0,705 Gramm

40%-Material

Pentylphenylmethoxybenzoat 36 Gramm
Pentylphenylpentyloxybenzoat 24 Gramm
Cyanophenylpentylbenzoat 10,35 Gramm
Cyanophenylheptylbenzoat 15,52 Gramm
Cyanophenylpentyloxybenzoat 4,7 Gramm
Cyanophenylheptyloxybenzoat 4,23 Gramm
Cyanophenyloctyloxybenzoat 3,76 Gramm
Cyanophenylmethoxybenzoat 1,41 Gramm

40%-MOD

Pentyiphenylmethoxybenzoat 36 Gramm
Pentylphenylpentyloxybenzoat 24 Gramm
Cyanophenylpentylbenzoat 16 Gramm
Cyanophenylheptylbenzoat 24 Gramm
Beispiele für Verfahren, das gekapselte Flüssigkristallmaterial herzustellen, sind in den obigen Patenten und Anmeldungen beschrieben. Siehe zum Beispiel das obige '047 Patent. Zusammengefaßt beinhaltet ein beispielhaftes Verfahren das Mischen des Flüssigkristallmaterials und des Hüllmediums, um eine Emulsion zu bilden; das Aufbringen der Emulsion auf auf ein Trägermedium, wie zum Beispiel einem Mylar*-Film- oder Platten-Material, vorzugsweise einem, das eine bereits darauf angebrachte Elektrode aufweist (zum Beispiel das als Intrex*- Film verkaufte); der Ermulsion zu erlauben zu trocknen; und letztlich dem Aufbringen einer weiteren Elektrode.
Beispielhafte Hüllmedien 46 sind Polyvinylalkohol, Latex, Epoxid und andere, die vorzugsweise das Flüssigkristallmaterial nicht beeinflussen und von ihm nicht beeinflußt werden. Unter den verschiedenen Polyvinylalkoholpolymeren sind die, die unter den Handelsnamem Gelvatol, Elvanol und Poval verkauft werden. Ein säureartiges Hüllmedium ist das unter dem Handelsnamem Carbopol verkaufte, das ein Carboxypolymethylenpolymer ist, das von der B.F. Goddrich Chemical Company verkauft wird. Ein beispielhaftes Verhältnis von Flüssigkristall zu Hüllmedium kann von ungefähr 1 zu 1 bis zu ungefähr 1 zu 3 reichen. Andere Verhältnisse können auch verwendet werden, abhängig von der erwünschten Wirkung bzw. Betriebsweise.
Vorzugsweise wird der gekapselte Flüssigkristall, das heißt die Flüssigkristallmaterialvolumina in einem Hüllmedium von einem weiteren Trägermedium getragen wird, wie zum Beispiel My- lar*-Film, Tedlar*-Film, Glas oder einem anderen Trägermedium.
Der pleochroitische Farbstoff 48 in den entsprechenden Volumina 40 Flüssigkristall 42 ist bequemerweise in jedem Volumen von gleicher Konzentration. Darüberhinaus ist die Konzentration von jeder Farbe pleochroitischen Farbstoffs in den entsprechenden Farbteilen 30a, 30b usw. vorzugsweise zum Nutzen der Betriebssteuerung und/oder des Verständnisses der Erfindung gleich. Daher kann eine ausgeglichene Betriebsweise für jeden Farbuntermengenbereich 30, 32, 34 für jeden Pel 14 unter Ansprechen auf dieselben elektrischen Eingaben erreicht werden. Wenn gewünscht kann jedoch die Gleichmäßigkeit dieser Konzentrationen verändert werden, um eine bestimmte Betriebseigenschaft der Anzeige 10 zu erreichen. Um weiter zur Gleichförmigkeit von Wirkungsweise und elektrischer Reaktion beizutragen, sind die Abmessungen der Einzelvolumina in jedem Farbteil der Anzeige 10 und die Abmessungen der entsprechenden Farbteile selbst von Volumen zu Volumen und von Farbteil zu Farbteil gleich.
Im Rückblick auf Figur 3 ist es offensichtlich, daß jeder Farbteil 30a, 30b usw. von einer Mehrzahl von Flüssigkristallvolumina in einem Hüllmedium gebildet wird und jedes Volumen vorzugsweise pleochroitischen Farbstoff enthält. Der spezielle pleochroitische Farbstoff wird derselbe sein für alle Volumina, die einen gegebenen Farbteil bilden. Außerdem können durch Mischen von pleochroitischen Farbstoffen verschiedene Farben erhalten werden und allgemein kann die Gleichmäßigkeit der Antwort und des Betriebes gefördert werden. Daher kann zum Beispiel der pleochroitische Farbstoff, der verwendet wird, um grünen pleochroitischen Farbstoff zu bilden, eine Mischung sein aus einem gelben pleochroitischen Farbstoff und einem zyanfarbenen pleochroitischen Farbstoff. Unter Verwendung dieses Farbstoffmischungsprinzips ist es möglich, jeweils die drei rot-, grün und blaufarbenen Farbstoffe zu erhalten, indem Mischungen von magenta-, gelb- und zyanfarbenen Farbstoffen verwendet werden, und die drei Komplementärfarbstoffe Zyan, Magenta und Gelb selbst können die reinen Formen davon sein.
Beispiele für gelben pleochroitischen Farbstoff ist Sudan-I, für Zyan ist Indophenol Blau und für Magenta ist D-37 (British Drug House).
Die Wirkungsweise bzw. der Betrieb der Anzeige 10 (Figur 1), die mehrere Pels 14, 14' usw. (Figuren 2 und 3) aufweist, wird wie folgt zusammengefaßt. Bei Abwesenheit einer vorgeschriebenen Eingabe oder einer adäquaten vorgeschriebenen Eingabe zur Erzielung einer Ausrichtung der Flüssigkristallstruktur in irgendeinem gegebenen Farbteil 30a, 30b usw. wird kein oder im wesentlichen kein einfallendes Licht 36 durch die Anzeige oder den speziellen, betreffenden Bereich davon durchgelassen und die sich ergebende Ausgabe 38 bei einem solchen Bereich wird Schwarz sein. Indem eine vorgeschriebene Eingabe einem gegebenen Pel 14 zugeführt wird, indem zum Beispiel die Elektroden 24, 26 verwendet werden (oder die entsprechenden Teile davon, die mit entsprechenden Farbuntermengenbereichen 30, 32, 34 ausgerichtet sind), wird der Flüssigkristall in einem oder mehreren Farbteilen sich in einem gewissen Ausmaß ausrichten, um so die Filterung, Färbung oder Absorption der speziellen Farbe, die zu dem pleochroitischen Farbstoff dieses/er Farbteiles/e gehört, zu verringern. Die Farbe, die von jedem Farbuntermengenbereich eines gegebenen Pels 14 erzeugt wird, wird gemäß den Prinzipien der subtraktiven Farbfilterung bestimmt sein von den pleochroitischen Farbstoffen darin und vom Ausmaß der parallelen (nicht absorbierenden) Ausrichtung des Flüssigkristalls und des Farbstoffs in den Farbteilen dieses Farbuntermengenbereichs. Darüberhinaus wird die sichtbare Farbe des Pels, das mehrere Farbuntermengenbereiche enthält, eine Funktion der Farbaddition der Farben der entsprechenden Farbuntermengenbereiche des Pels sein. Weiterhin kann die Farbe eines gegebenen Bereichs bzw. einer gegebenen Fläche der Anzeige 10, der bzw. die ein Pel oder mehrere Pels 14 enthält, eine Additivfarbfunktion sein, in gewisser Weise wie die Additivwirkung der Farbpunkte eines Farbfernsehers oder sie kann zum Beispiel einzeln getrennt sichtbar sein, um unterscheidbare Teile eines Bildes zu bilden, abhängig von der tatsächlichen Größe der einzelnen Pels 14.
Um die Flüssigkristallfarbuntermengenbereiche 30, 32, 34 herzustellen, können die Farbteile 30b, 32b, 32c gebildet werden, indem getrennte Gruppen von Flüssigkristallvolumina mit entsprechenden pleochroitischen Farbstoffen darin auf ein Trägermedium, wie zum Beispiel eine Mylar*-Platte bzw. -Folie, auf dem die Elektroden 26 bereits aufgebracht sind, aufgebracht werden. Ein derartiger Auftrag von Flüssigkristallvolumina mit pleochroitischem Farbstoff kann erreicht werden, indem entsprechende Emulsionen auf entsprechende Bereiche des Trägermediums aufgebracht werden. Nachdem diese Emulsionen durch Nachbehandlung bzw. durch Trocknen in eine stabile Form gebracht worden sind, können die Farbteile 30a, 32a, 34a getrennt auf die Oberseite der bereits aufgebrachten Schichten aus Volumina der Farbteile 30b, 32b, 32c aufgebracht werden. Weil die entsprechenden Farbteile 30a, 30b usw. in getrennten Schritten aufgebaut werden und weil die oberste Lage oder der oberste Farbteil nicht aufgebracht wird, bevor die oder der darunter nicht behandelt worden ist, wird eine Trennung der Flüssigkristallmaterialien die Volumina und der pleochroitischen Farbstoffen dieser Volumina erhalten.
Auf der anderen Seite können unter Verwendung der allgemein weiter unten und im Detail in der oben erwähnten anhängigen Patentanmeldung Nr. PCT/US86/01863 des Anmelders beschriebenen starken bzw. widerstandsfähigen Kapseln und Farbuntermengenbereiche mehrerer Flüssigkristallfarbteile gleichzeitig aufgebracht werden, anstatt in getrennten Schichten. In der Tat können die Flüssigkristallvolumina, die einen pleochroitischen Farbstoff enthalten, im wesentlichen zur gleichen Zeit aufgebracht werden wie die Flüssigkristallmaterialvolumina, die einen zweiten pleochroitischen Farbstoff enthalten, zum Beispiel das Komplement des zuerst erwähnten Farbstoffs.
Kapselartige Umgebungen oder Volumina für das gefärbte Flüssigkristallmaterial können derartig gebildet werden, daß eine wesentliche Isolierung des Flüssigkristalls in einer Kapsel/- einem Volumen von dem Flüssigkristall, der sich in einem anderen Volumen befindet oder andersartig in Kontakt mit dem Äußeren der zuerst erwähnten Kapsel ist, aufrechterhalten wird. Derartig starke Kapseln, die Volumina aus eingeschlossenem Flüssigkristall definieren, können in den verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung verwendet werden.
Derartige Kapseln können durch eine Kondensationsreaktion gebildet werden, mehr vorzuziehen ist eine Polykondensationsreaktion, und am meisten vorzuziehen ist eine Reaktion, die eine Quervernetzung oder ein Ergebnis vom Quervernetzungstyp hervorruft. In einer bevorzugten Ausführungsform werden diese Kapseln einerseits aus einer Lösung aus dem Flüssigkristallmaterial und einem quervernetzungsfähigem Polymermaterial und aus einem anderen quervernetzungsfähigem Polymermaterial andererseits gebildet. Die zwei Polymermaterialien reagieren dergestalt, daß eine Quervernetzung des Polymers bewirkt wird, insbesondere an der Oberfläche, um eine Kapsel zu bilden, die wasserunlöslich und wasserundurchlässig ist. Wenn das Flüssigkristallmaterial und das erste quervernetzungsfähige Polymermaterial nicht ineinander löslich sind, kann ein Lösungsmittel, wie zum Beispiel Chloroform, verwendet werden. Das sich derartig ergebende quervernetzte Polymerhüllmedium hat ziemlich isolierende Eigenschaften, um so den gefärbten Flüssigkristall darin im wesentlichen von dem in anderen Kapseln oder von dem außerhalb der gegebenen Kapsel isoliert zu halten.
Die von diesen starken Kapseln gebotene Isolierung verbessert die Langlebigkeit einer Flüssigkristallanzeige, die diese Materialien verwendet, diese Materialien vermeiden außerdem eine Verschlechterung auf Grund der äußeren Umgebung(en), von Wasser, Feuchtigkeit, Schmutz, Chemikalien, usw. Wegen dieser Isolation werden die hierin Kapseln manchmal als isolierende Kapseln bezeichnet.
In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird diese Quervernetzung durch Beimenegen eines von Maleinsäureanhydrid abgeleitetes Copolymers erreicht, zum Beispiel eines als Poly(Methylvinyläther/Maleinsäureanhydrid) bekannten, das von der GAF Corporation unter der Bezeichnung Gantrez* 169 hergestellt und/oder verkauft wird. Das gefärbte Flüssigkristallmaterial kann eines der in der obigen Liste 1 genannten Materialien sein. Ein Lösungsmittel wie Chloroform kann zugefügt werden, um die Lösung des Maleinsäureanhydridpolymers in dem Flüssigkristallmaterial selbst zu erleichtern. Die gerade erwähnte Lösung wird mit Polyvinylalkohol vermischt und eine Quervernetzungsreaktion tritt ein, um ein wasserunlösliches Polymer zu bilden.
In Figur 7 ist die Bildung einer Kapsel gezeigt, wobei der Flüssigkristall und Gantrez 169 im Zentrum 50 und PVA und Wasser 52 an der Außenseite verwendet werden. Die Quervernetzungsreaktion findet an der Außenseite der Mischung 50 aus Flüssigkristall und Gantrez statt, und eine Kapsel bildet sich. Das Ergebnis ist die Bildung einer/eines unlöslichen Haut, Films oder Wandung, die/der das Flüssigkristallmaterial und den Farbstoff innerhalb der Kapsel einschließt. Der Film ist sowohl in dem Flüssigkristall als auch im Wasser unlöslich.
Wegen dieses beobachteten Films und der beobachteten Wasserunlöslichkeit der Kapseln wird angenommen, daß eine tatsächliche Quervernetzung auftritt, wenn die zwei erwähnten Polymermaterialien reagieren. Aus diesen Gründen wird den Kapselwandungen zugeschrieben, aus quervernetztem Material gebildet zu sein. Es ist jedoch wichtig, zur Kenntnis zu nehmen, daß, ob klassische Quervernetzung auftritt oder nicht, das Ergebnis der Erfindung eine starke, im wesentlichen wasserunlösliche Kapsel liefert.
Daher werden im Grunde die starken Kapseln von einem Paar Reaktionspartner gebildet, von denen einer wasserlöslich ist und von denen der andere in dem Flüssigkristallmaterial löslich ist und diese Reaktionspartner durchlaufen zusammen bzw. miteinander eine Polykondensationsreaktion.

BEISPIEL 1

Ein Poly(Methylvinyläther/Maleinsäureanhydrid) nämlich 2% Gantrez 169, wurde in dem oben erwähnten 40%igem Zyanoflüssigkristallmaterial gelöst. 20% Chloroform wurde der Mischung als Lösungsmittel zugefügt. Zu dieser Lösung wurde eine 22%ige Lösung von 20/30 PVA (der Rest davon war Wasser) gemischt. Die sich ergebende Mischung wurde eine Stunde ruhengelassen und das Ergebnis war eine Suspension von Flüssigkristall in Kapseln, bei denen die Wandung durch das Ergebnis der Quervernetzungsreaktion zwischen dem Maleinsäureanhydridanteil und dem PVA gebildet wurde.
Der Flüssigkristall, Gantrez* und das Chloroform sollten ineinander löslich sein. Verschiedene andere Materialien könne verwendet werden, um die starken Kapseln zu bilden, solange die Quervernetzung erreicht wird, um Stärke, Dauerhaftigkeit und Unlöslichkeit der Kapseln zu liefern. Unter gewissen Umständen kann der pleochroitische Farbstoff inkompatibel mit einem oder mehreren der verwendeten Materialien sein, zum Beispiel darin löslich sein, und in diesem Fall muß entweder ein anderer Farbstoff verwendet werden oder die starken Kapseln können nicht verwendet werden.
Ein Beispiel eines kompatiblen Farbstoffs ist D-54 und Indophenol Blau. Die starken Kapseln können verwendet werden, um zwei oder mehr Gruppen von Kapseln zu erzeugen, die jeweils verschiedene Flüssigkristallmaterialien und pleochroitische Farbstoffe enthalten. Die Kapselgruppen können zusammengemischt werden, ohne die Integrität bzw. den Zusammenhalt der einzelnen Kapseln zu zerstören und daher können die mehreren bzw. verschiedenen Kapselgruppen auf dem oben erwähnten Substrat oder Trägermedium niedergebracht werden, um gleichzeitig die zwei Farbteile eines gegebenen Flüssigkristallfarbuntermengenbereichs 30, 32, 34 zum Beispiel eines gegebenen Pels 14 und/oder mehrerer Pels zu bilden. Auch kann anstatt zwei getrennter Gruppen starker Kapseln eine Volumengruppe aus Flüssigkristall und pleochroitischem Farbstoff in diesen starken Kapseln sein, und diese starken Kapseln können in einer weiteren Emulsion verteilt sein, die aus einem anderen Flüssigkristallmaterial und pleochroitischem Farbstoff gebildet ist.
Unter anderen beispielhaften, Quervernetzung erzeugenden Materialien oder Kondensationsmitteln gemäß der Erfindung sind ein Aldehyd, ein Dialdehyd, eine Polykarbonsäure oder ein Polykarbonsäureanhydrid; und spezieller sind sie zumindest aus der Gruppe Glutaraldehyd , Dioxalglyoxalacetaldehyd , Formaldehyd, Phtalsäureanhydrid, Maleinsäureanhydrid, Poly(Methylvinyläther/Maleinsäureanhydrid) und Polymethoxymaleinsäureanhydrid. Weitere Kondensationsmittel wären Diisozyanate, wie Toluendiisozyanat, Hexamethylendiisozyanat, und andere, die zum Beispiel eine Polykondensationsreaktion mit Alkoholen durchlaufen.
Der wasserlösliche Polymerteil der Bestandteile zur Bildung der starken Kapseln kann zum Beispiel der erwähnte Polyvinylalkohol sein, oder jeder mehrwertige Alkohol. Beispiele sind Äthylenglykol und Wasser, Propylenglykol und Wasser oder Glyzerin und Wasser.
Andere Techniken bzw. Verfahren und Materialien können verwendet werden, um die gewünschten, hier beschriebenen Kapseln zu bilden. Diese Materialien sollten jedoch die beschriebene Quervernetzung für die Stärke und Integrität der Kapseln erzeugen.
In Figur 8 ist ein Beispiel gezeigt für einen Farbuntermengenbereich 30, einschließlich der Farbteile 30a, 30b, eines Pels 14, in dem die zwei Volumengruppen aus Flüssigkristall und pleochroitischem Farbstoff in etwa gleichmäßig in Bezug aufeinander verteilt sind, anstatt in jeweils getrennten Schichten bzw. Lagen. Die Kapseln im Untermengenbereich 30 der Figur 8 sind die starken Kapseln und die mit 30a gekennzeichneten enthalten roten pleochroitischen Farbstoff, während die mit 30b gekennzeichneten zyanfarbenen pleochroitischen Farbstoff, das Komplement zu Rot, enthalten. Weil die roten und zyanfarbenen Kapseln wie gezeigt gemischt verteilt sind, ist nur ein einziges Paar Elektroden 24, 26 oder Elektrodenteile erforderlich, um eine elektrische Eingabe auf einen oder beide Farbteile 30a, 30b der Untermenge 30 zu geben.
Basierend auf der Größe, zum Beispiel dem Durchmesser, der jeweiligen Kapseln, den Spannungs- und/oder Frequenzcharakteristiken des Flüssigkristalls in den entsprechenden Kapseln und/oder anderen Parametern, kann die vorgeschriebene Eingabe selektiv den Flüssigkristall in den verschiedenen entsprechenden Kapseln beeinflussen. Zum Beispiel kann das Flüssigkristallmaterial in einer Volumengruppe 30a bei einem vergleichsweise kleineren elektrischen Feld schalten oder sich bezüglich dessen ausrichten, als dem, das für die Ausrichtung des Flüssigkristalls in der anderen Volumengruppe 30b erforderlich ist. Die in der obigen Liste 1 genannten Flüssigkristallmaterialien haben verschiedene Spannungsschwellenwerte, die erforderlich sind, deren Ausrichtung zu bewirken, um die Verformung zu überwinden, die durch die Kapselwandungen der Volumina, die diese enthalten, hervorgerufen wird. Außerdem kann das Flüssigkristallmaterial in einer der Volumengruppen ein Cross-Over-Flüssigkristall bzw. ein Umschaltflüssigkristall sein, so daß dessen dielektrische Anisotropie vom Positiven zum Negativen übergeht, wenn die Frequenz des elektrischen Feldes einen vorgeschriebenen Schwellenwert überschreitet und diese Eigenschaft kann verwendet werden, um die vorgegebene Eingabe zu diskriminieren bzw. bei ihr eine Unterscheidung vorzunehmen. Diese Diskriminierung der vorgeschriebenen Eingabe ist in weiteren Einzelheiten in der oben erwähnten, gleichzeitig eingereichten Patentanmeldung beschrieben.
Unter Verwendung der verteilten Volumina von Flüssigkristall und pleochroitischem Farbstoff, wie es in Figur 8 gezeigt ist, wird kein Licht durchgelassen werden, wenn die vorgeschriebene Eingabe aus(-geschaltet) ist, so daß der Flüssigkristall verformt ist und der Farbstoff in beiden Volumengruppen filtert. Wenn der Flüssigkristall von nur einer der Gruppen ausgerichtet ist, filtert der pleochroitische Farbstoff darin Licht nicht, aber der andere kann filtern, wenn er sich noch in der verformten Ausrichtung befindet, um eine bestimmte Farbausgabe zu bewirken. Wenn weiterhin beide Flüssigkristallmaterialien in beiden Gruppen bezüglich eines angelegten Feldes ausgerichtet sind, um die Filterung durch den Farbstoff darin zu minimieren, wird die Ausgabe wie die Farbe des einfallenden Lichts sein, zum Beispiel weiß.
Es ist einzusehen, daß jeder der Farbuntermengenbereiche jedes Pels 14 hergestellt werden kann, indem die verteilten Flüssigkristallvolumina mit entsprechendem pleochroitischen Farbstoff verwendet werden, wie es in Figur 8 für einen dieser Untermengenbereiche gezeigt ist.
Die Streifen der Elektroden 24, 26, die in gekreuzter Beziehung orientiert sind, sind in Figur 9 gezeigt. Diese Elektroden können in jeder der hierin offenbarten Ausführungsformen verwendet werden, um eine vorgeschriebene Eingabe auf die jeweiligen Pels und/oder die Farbuntermengenbereiche der entsprechenden Pels auszuüben, wie es des weiteren hierin beschrieben wird. Diese Elektroden würden an die Schaltung 12 angeschlossen werden, um davon eine Spannung zu empfangen, um ein elektrisches Feld vorgeschriebener Größe und/oder Frequenz auszuüben, wie es hierin beschrieben ist, um die gewünschte Betriebsweise der Flüssigkristalleinrichtung 10 zu erzielen.
Außerdem ist wichtig, daß die Volumina mit Flüssigkristall und pleochroitischem Farbstoff auf das Trägermedium aufgebracht werden können, indem Siebdruckverfahren verwendet werden und dies erlaubt es, daß eine Anzeige 10 gemäß der Erfindung vergleichsweise preiswert und schnell hergestellt werden kann.
Verschiedene Verfahren und Beispiele von Flüssigkristall, Hüllmedien, daraus gebildeten Volumina, und Schichten und Anzeigen, die daraus gebildet sind, sind in der obenerwähnten, anhängigen, gleichzeitig eingereichten Patentanmeldung und in den oben erwähnten Patenten offenbart.
Wenn die Anzeige 10 betrachtet wird und wenn die Pels 14 recht klein sind, zum Beispiel wie die Farbpunkte eines Farbfernsehers, werden die an entsprechend nahen bzw. benachbarten Pels erzeugten Farben durch das Auge eines Betrachters addiert oder gewissermaßen integriert. Die Farben einzelner Bildelemente werden durch die Technik subtraktiver Farben in den entsprechenden Farbuntermengenbereichen des Bildelements und bezüglich der verschiedenen Farbuntermengenbereiche eines gegebenen Bildelements 14 durch die Technik additiver Farben erzeugt. Auch die Pels selbst sind in der Lage, eine optisch additive Betriebsweise zu erzielen, zum Beispiel wie bei den Farbpunkten eines Farbfernsehers.

Betrieb gemäß Chromatizitätsdiagramm der CIE

Es werden hier verschiedene Definitionen geliefert, die aus "Color Science: Concepts And Methods, Quantitative Data And Formulae" von Wyszecki & Stiles (verlegt bei John Wiley & Sons, Inc., 1982), stammen.
"Farbton" ist das Merkmal einer Farbwahrnehmung, die mit blau, grün, gelb, rot, purpur und so weiter bezeichnet wird.
"Helligkeit" ist das Merkmal eines visuellen Eindrucks, gemäß dessen ein gegebener visueller Reiz mehr oder weniger stark bzw. intensiv erscheint; oder gemäß dessen der Bereich bzw. die Fläche, von dem bzw. der der visuelle Reiz ausgeht als mehr oder weniger Licht aussendend bzw. abstrahlend erscheint.
"Farbart" ist das Merkmal eines visuellen Eindrucks, gemäß dessen die von einem Bereich bzw. einer Fläche wahrgenommene bzw. aufgenommene Farbe als mehr oder weniger chromatisch erscheint. Farbart ist auch als Farbigkeit bezeichnet worden.
Eine chromatische Farbe ist eine wahrgenommene Farbe, die Farbton aufweist, eine nicht chromatische Farbe ist eine wahrgenommene Farbe ohne Farbton.
"Sättigung" ist das Merkmal eines visuellen Eindrucks, der es erlaubt, eine Abschätzung zu machen von dem Ausmaß bzw. Grad, mit dem ein chromatischer Reiz von einem achromatischen Reiz abweicht und zwar unabhängig von dessen Helligkeit.
Zusammengefaßt kann dann Sättigung aufgefaßt werden als Funktion des weißen Lichts in einer Farbe, Farbton kann aufgefaßt werden als die tatsächliche Farbe.
Die Farbwirkungsweise des Pels 14 zum Beispiel wird unter Bezug auf das CIE Farbdiagramm der Figur 10 beschrieben. In dem Diagramm ist ein erstes Dreieck 60 gezeichnet mit den Farben Rot, Grün und Blau an dessen jeweiligen Ecken 62, 64, 66 und mit den entsprechenden Komplementen Zyan, Magenta und Gelb an entsprechenden Zwischenorten 68, 70, 72 der Seiten 74, 76, 78 des Dreiecks. Zwischen entsprechenden Paaren von komplementären Farben sind gerade Linien 80, 82, 84 gezogen; Rot und Zyan sind durch die Linie 80 verbunden, Grün und Magenta sind durch die Linie 82 verbunden, und Blau und Gelb sind durch die Linie 84 verbunden. Die Linien 80, 82, 84 schneiden sich in einem zentralen Bereich des Farbdiagramms, der weißes Licht repräsentiert, das im wesentlichen gleiche Anteile aller Farben oder zumindest der drei Primärfarben Rot, Grün und Blau aufweist.
Die Farblinien 80, 82, 84 repräsentieren die Farben, die erhältlich sind, wenn die Primärfarbe, sagen wir Rot an einem Ende der Linie 80, und die Komplementärfarbe davon, sagen wir Zyan am anderen Ende der Linie 80 in der optisch subtraktiven/seriellen, hierin beschriebenen Beziehung gemischt werden. Der Schnittpunkt 86 repräsentiert Weiß. Irgendeines der Farbpaare, das heißt der Farbteile irgendeines der Farbuntermengenbereiche 30, 32, 34, kann kombiniert werden, um Weiß zu erhalten. Außerdem kann entlang irgendeiner der Farblinien 80, 82, 84 ein relativ großer Bereich an Farben erzeugt werden. Zum Beispiel kann das Farbpaar Grün und Magenta entlang der Linie 82 einen großen Bereich an Farbe hergeben.
Das große Dreieck 60 stellt die Primärfarben für die pleochroitischen Farbstoffe dar, die zur Zeit erhältlich sind. Die Ecken oder Punkte auf diesem Dreieck repräsentieren die maximale Farbsättigung für ein gegebenes Farbelement 14. Daher repräsentiert zum Beispiel der Punkt 64 maximale Grünsättigung und ist erreichbar, wie es weiter unten beschrieben ist, wenn ein gegebenes Pel den Magentafarbteil im Feld-An-, im wesentlichen vollständig durchlässigen Modus hat und alle anderen fünf Farbteile des Pels im Feld-Aus-, im wesentlichen filternden/- absorbierenden Modus hat.
Ein kleineres Dreieck 88 ist innerhalb des größeren Dreiecks 60 gezeichnet. Das kleinere Dreieck 88 repräsentiert die maximale Helligkeit der Lichtausgabe durch die Anzeige der Erfindung bei Verwendung eines Pels 14 mit einer komplementären Farbtriade. Die Ecken oder Punkte dieses kleineren Dreiecks sind mit 90, 92, 94 bezeichnet und repräsentieren jeweils leuchtende blaue, rote oder grüne Farben. Diese leuchtenderen bzw. helleren Farben werden erhalten wegen des Durchgangs eines primärfarbenen Lichts, sagen wir Grün, durch den Farbteil mit grünem pleochroitischen Farbstoff und wegen des Durchgangs von Licht durch die die zyanfarbenen und gelben Farbteile, wie es weiter unten beschrieben ist. Das Ergebnis ist ein erhöhter Anteil an Licht, der durch das Pel 14 durchgelassen wird, obwohl die tatsächliche grüne Farbsättigung verringert ist gegenüber derjenigen, die erzielt wird, wenn nur das/der grüne/magentafarbene Komplementärfarbenpaar oder -untermengenbereich verwendet wird.
Das Dreieck 60 stellt alle Farbtöne dar, die durch additives Mischen der drei Primärfarben, die in der vorliegenden Erfindung verwendet werden, reproduziert werden und die erhalten werden durch die subtraktive Wirkungsweise in den einzelnen Komplementärfarbenpaaren oder -untermengenbereichen 30, 32, 34 unter Verwendung der beispielhaften pleochroitischen Farbstoffe, die hierin erwähnt werden. Es ist einzusehen, daß die Prinzipien der Erfindung auch für andere Farbstoffe verwendet werden können. Das kleinere Dreieck repräsentiert das Dreieck maximaler Intensität; jede Farbe innerhalb des kleineren Dreiecks 88 kann mit maximaler Helligkeit bzw. Leuchtkraft dargeboten werden.
Andererseits wäre für einen in der Hand zu haltenden Fernseher mit verdrilltem nematischen Flüssigkristall das Farbdreieck viel kleiner als das größere Dreieck 60; dies liegt an der Tatsache, daß diese Flüssigkristallfernsehanzeigen als Farbfilter wirken, um die erwünschte Farbausgabe zu erzielen. Als ein Farbfilter, der zum Beispiel die einzelnen Primärfarben Rot, Grün und Blau trennt, ist dann jeder dieser Farbfilter nur in der Lage maximal ein Drittel des einfallenden Lichts durchzulassen, wenn eine bestimmte Farbe, wie zum Beispiel Grün, gewünscht ist; in diesem Fall blockiert der grüne Farbfilter die roten und blauen Lichtanteile einer weißen Eingabequelle und läßt nur die grüne Komponente durch - unter der Annahme, daß das weiße Licht zu gleichen Teilen aus Rot, Blau und Grün besteht, wird nur ein Drittel des einfallenden Lichts durchgelassen. Darüberhinaus geht mindestens die Hälfte des einfallenden Lichts am Eingabe- oder Ausgabepolarisator verloren, weil die Anzeigen mit verdrillten nematischen Flüssigkristallen Polarisatoren erfordern; das führt zu einer maximalen Ausgabe für eine gegebene Farbe, die nicht größer ist als ein Sechstel (ein Drittel mal ein Halb) der Intensität des einfallenden Lichts.
Weil die vorliegende Erfindung keine Polarisatoren erfordert und weil es möglich ist, eine verbesserte Farbwirkungsweise zu bekommen, wie es weiter unten beschrieben ist, ist die vorliegende Erfindung n der Lage Farbausgabe durch eine Flüssigkristallanzeige mit viel größerer Wirksamkeit und mit größerer Intensität mit Hinsicht auf eine gegebene Lichteingabeintensität zu erzeugen, als es bislang möglich war.
Beim Betrieb des Pels 14 und der Anzeige, die dieses Pel enthält, würde das Auge eines Betrachters normalerweise die von einem gegebenen Pel gebotene Farbe, einschließlich der Farbe, die von dessen verschiedenen Komplementärfarbpaaren 30, 32, 34 geboten wird, integrieren und das Auge würde auch die Farbe mehrerer Pels integrieren. Es ist auch bekannt, daß das Auge normalerweise Schwarz und Weiß nicht in der Weise integriert, wie es Farbe integriert. Gemäß der Erfindung ist es vorzuziehen, in jedem Pel drei Komplementärfarbpaare zu verwenden, um sowohl Intensitätssteuerung als auch Farbsteuerung bereitzustellen. Tatsächlich liefert jeder Untermengenbereich oder Komplementärfarbpaar 30, 32, 34 eine Intensitätssteuerungsfunktion; und die Gesamtkomplementärfarbpaartriade zum Beispiel des Pels 14 liefert Farbsteuerung. Jedes Komplementärfarbpaar wäre in der Lage, ein Zweifarbsystem zu liefern und dann vergrößert bzw. verbessert die Zufügung der zwei zusätzlichen Komplementärfarbpaare die Wirkungsweise eines Mehrfarbsystems mit sowohl Farb- als auch Intensitäts/Helligkeitssteuerung erheblich.
Wenn man die Wirkungsweise bzw. den Betrieb nur eines einzigen Farbteils, wie zum Beispiel den oben beschriebenen Rotfarbteil 30a, betrachtet, dann würde in der Abwesenheit einer vorgeschriebenen Eingabe der pleochroitische Farbstoff in dem Flüssigkristall dieses Farbteils rotes Licht unter Ansprechen auf die Eingabe von weißem Licht durchlassen. Ohne die Existenz des weiteren Farbteils 30b mit der Komplementärfarbe zu Rot, nämlich Zyan, würde die abgestufte Anwendung bzw. Einwirkung eines elektrischen Feldes einzig auf den Farbteil 30a den Anteil von Grün und Blau im abgegebenen Licht erhöhen und so den Anteil von Weiß im abgegebenen Licht. Dies kann zu der Erzeugung einer pastelartigen Farbe führen. Es gäbe keine Änderung in der Intensität des roten Lichts, nur die Sättigung des Lichts würde sich ändern.
Aus dem Vorhergehenden sollte hervorgehen, daß der rote pleochroitische Farbstoff nicht das rote Licht steuert, sondern die Sättigung steuert. Wenn das Feld erhöht wird, erhöht sich der Anteil weißen Lichts und dies ändert die Sättigung.
Während die Primärfarbe, sagen wir Rot, auf konstantem Farbton- und Sättigungsniveau gehalten wird, kann zum Beispiel andererseits gemäß der vorliegenden Erfindung die Änderung der Komplementärfarbe, sagen wir Zyan, die in optisch serieller/subtraktiver Beziehung dazu steht, verwendet werden, die Intensität des Lichts, das durch den Flüssigkristallfarbunter mengenbereich der genannten Primärfarbe geht, zu ändern. Insbesondere ist eine echte Intensitätssteuerung ohne Änderung der Farbe möglich, weil die Komplementärfarbe als Bandsperre betrachtet werden kann, die das Band bzw. den Frequenzbereich, der normalerweise von der zugehörigen Primärfarbe durchgelassen wird, sperrt.
Wenn man einen einzelnen Flüssigkristallfarbuntermengenbereich des Pels 14 betrachtet, zum Beispiel den Untermengenbereich 30, dann kann die tatsächliche Farbsättigung oder der tatsächliche Farbton, die oder der von dem rot gefärbten Flüssigkristallfarbteil 30a erzeugt wird, im wesentlichen konstant bleiben, während die Filterung durch den in der Komplementärfarbe gefärbten Flüssigkristallfarbteil 30b geändert werden kann. Diese Änderung bestimmt die Menge oder Intensität des roten, durch den Farbteil 30b durchgelassenen Lichts und daher die Intensität des Lichts, das durch den Flüssigkristallfarbteil 30a durchgelassen wird und von diesem ausgegeben wird. Daher wird einzusehen sein, daß für eine bestimmte Farbe, Farbsättigung oder einen bestimmten Farbton einer Primärfarbe die Intensität dieses primärfarbenen Lichts als Funktion der von den/dem komplementärfarbenen Flüssigkristallvolumen oder Farbteil, zum Beispiel 30b, herbeigeführten Filterung verändert werden kann.
Eine relativ gesättigte Primärfarbe kann erhalten werden, indem ein entsprechender primärer Flüssigkristallfarbteil, sagen wir 30a, im Feld-Aus-Zustand gelassen wird zur maximalen Färbung von Licht und indem ein Feld auf den entsprechenden Komplementärfarbflüssigkristallfarbteil 30b ausgeübt wird, so daß die letzteren Farbteile eine maximale Menge an Licht zu den entsprechenden Primärfarbteilen durchlassen werden. Während zum Beispiel die anderen zwei Untermengenbereiche 32, 34 im Feld-Aus-Zustand gelassen werden, um eine schwarze Ausgabe zu liefern, wäre die Gesamtabgabe eines Pels mit den gerade erwähnten Flüssigkristallfarbuntermengenbereichen, das heißt drei Komplementärfarbpaaren, eine hochgesättigte, aber nicht zu helle Primärfarbe, nämlich Rot. Dieses Rot kann auf dem Chromatizitätsdiagramm der Figur 10 im Punkt 62 dargestellt sein. Einer ähnlichen Betriebsweise könnte gefolgt werden, um gesättigte grüne und blaue Farben relativ geringer Helligkeit zu erhalten.
Weiterhin kann die Helligkeit, Farbsättigung und der Farbton eines bestimmten Pels für eine gegebene Primärfarbe sogar noch weiter gesteuert werden, indem alle drei Flüssigkristallfarbuntermengenbereiche des Pels verwendet werden, um diese Farbe zu bekommen. Um zum Beispiel ein helles Grün bzw. ein Grün großer Helligkeit zu erhalten, wären die magentafarbenen Flüssigkristallvolumina im vollständigen Feld-An-Zustand zwecks maximaler Eingabe für und zwecks maximaler Lichttransmission durch die grünen Flüssigkristallvolumina der entsprechenden Farbteile. Außerdem würde in dem Flüssigkristallfarbuntermengenbereich mit roten und zyanfarbenen Farbteilen das Rot im Zustand mit eingeschaltetem und das Zyan im Zustand mit ausgeschaltetem Feld sein, um maximale Filterung des roten Lichts zu erreichen; weil jedoch die Farbe Zyan teilweise blau und teilweise grün ist, erhöht deren grüner Anteil den Anteil von grünem Durchlaß und erhöht daher die Helligkeit des Ausgabelichts. Das gleiche trifft zu für die blau und gelb gefärbten Farbteile des dritten Farbuntermengenbereichs - Blau wäre im Feld-An-Zustand für minimales Filtern und Gelb wäre im Feld-Aus-Zustand, um maximales Filtern zu erreichen, wobei etwas Rot und etwas Grün dem zuvor erwähnten Primärgrün, das von dem zuerst erwähnten Farbuntermengenbereich erzeugt wird, zugefügt würde. In diesen Beispielen wird die Helligkeit des Ausgabelichts erhöht, weil mehr Licht durch das Pel durchgelassen wird, aber die Sättigung zum Beispiel des grünen Lichts nimmt wegen der Verdünnung durch weißes Licht etwas ab, diese weiße Licht wird gebildet von den blauen und roten Komponenten durch die zyanfarbenen und gelben Filter 30b, 34b zusammen mit einem Teil des Grüns von dem grünen Filter 32a.
Ein anderes Wirkungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, ein relativ reines oder spektrales Grün zu erhalten, wäre, indem beide Flüssigkristallfarbteile des Farbuntermengenbereichs 32 in den Feld-Aus-Zustand gebracht würden; dies vermeidet die Anwesenheit von weißem Licht in dem Grün, wie es in den zwei vorhergehenden Abschnitten hergeleitet wurde. Unter jeweiliger Verwendung jedoch der zyan- und gelbgefärbten Farbteile der zwei Farbuntermengenbereiche 30, 34 im Feld-Aus-Zustand zur maximalen Färbung (unter Einschluß grüner Komponenten, wie es im vorhergehenden Abschnitt beschrieben wurde), während die roten und blauen Farbteile davon im Feld-An-Zustand gehalten werden, um den Anteil von Rot und Blau im Endausgabelicht zu minimieren, kann eine relativ gedämpfte grüne Farbe erzeugt werden.
Die vorliegende Erfindung erlaubt die Ausgabe einer vollständigen Grauskala bei jedem der Flüssigkristallfarbuntermengenbereiche 30, 32, 34. Zum Beispiel kann durch Ausübung eines gieichgroßen elektrischen Feldes auf beide Farbteile in einem gegebenen Untermengenbereich und/oder durch Variieren diese Feldes während das gleiche Verhältnis beibehalten wird, eine Grauskala und, wichtiger, eine Variation in der Grauskala erzielt werden. Dies unter der Annahme, daß die Farbstoffkonzentration in den Komplementärfarbpaaren gleich ist. Um zu bestimmen, was passiert, wenn eine Grauskala erzeugt wird, kann man den entsprechenden Farblinien 82, 84, 86 folgen; wenn das Filterungsausmaß zum Beispiel von Rot und Zyan gleich ist, dann wird in Figur 10 der Linie 80 zum zentralen (weißen) Punkt 86 gefolgt, bei dem verschiedene Abstufungen von Weiß, nämlich verschiedene Graus, erhalten werden.
Ein anderer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist, daß die Flüssigkristallfarbteile und daher die Untermengenbereiche, die diese enthalten, vergleichsweise dünn sein können. Daher werden Parallaxeneffekte im wesentlichen vermieden. Daher erscheinen bei Betrachtung die zwei Farbteile eines Untermengenbereichs als eine Schicht bzw. Lage oder als ein Filter. Die Volumenschichten aus Flüssigkristall und pleochroitischem Farbstoff in einem Hüllmedium, die entsprechende Flüssigkristallfarbteile bilden, stehen vorzugsweise in enger, aber sich nicht vermischender Beziehung und befinden sich in optisch serieller Beziehung. Sogar wenn darüberhinaus eine dünne, trennende Elektrode oder zwei zwischen entsprechende Farbteile angebracht würde, wäre Parallaxe weiterhin vermieden oder wesentlich vermieden wegen der optisch serieilen Anordnung der Teile und ihrer vergleichsweisen Dünnheit.
Im Hinblick auf das Vorhergehende wird es einzusehen sein, daß die Erfindung auf der Kombination zweier Volumengruppen aus Flüssigkristall und pleochroitischem Farbstoff in einem Hüllmedium beruht, um eine Farbausgabe in einem subtraktiven Betriebsmodus bereitzustellen. Diese pleochroitischen Farbstoffe sind vorzugsweise eine Primärfarbe, die zum Beispiel als Bandpassfilter wirkt, und die Komplementärfarbe dieser Primärfarbe, die zum Beispiel als Bandsperre wirkt, um den Durchgang von Licht der Wellenlänge, das normalerweise vom Bandpassfilter durchgelassen wird, zu sperren oder zu blockieren. Diese zwei Volumengruppen können in einem Flüssigkristallfarbuntermengenbereich eines Pels 14 für eine Flüssigkristallanzeige 10 enthalten sein, wobei die anderen Teile diese Pels aus entsprechenden Volumengruppenpaaren aus in Primär- und Komplementärfarbe gefärbtem Flüssigkristallmaterial in einem Hüllmedium gebildet sind.
Verschiedene vereinfachte und idealisierte Betriebs- bzw. Wirkungsbeispiele der Anzeigeeinrichtung 10 werden unten vorgestellt. In diesen Beispielen wird angenommen, daß die Konzentration und/oder die Filterungsfähigkeit der Farbstoffe in den sechs entsprechenden Farbteilen des Pels 14 gleich sind und daß für ein gegebenes Feld der gleiche Filterungsgrad für jeden Farbteil auftritt, auch wenn die gefilterten Farben verschieden sein werden.

BEISPIEL A

Alle sechs Farbteile 30a, 30b, 32a, 32b, 34a, 34b befinden sich vollständig im Feld-An-- Zustand und sind vollständig oder im wesentlichen vollständig durchlässig bei keiner oder minimaler Filterung von Licht: Das Ergebnis ist eine recht helle weiße Ausgabe, die von einer Intensität oder Helligkeit von ungefähr 80% des einfallenden Lichts ist.

BEISPIEL B

Alle sechs Farbteile 30a, 30b, 32a, 32b, 34a, 34b befinden sich im Feld-Aus-Zustand und sind daher vollständig oder im wesentlichen vollständig Iichtabsorbierend oder lichtfilternd: Das Ergebnis ist eine schwarze Ausgabe.

BEISPIEL C

Fünf der Farbteile befinden sich im Feld-Aus-Zustand und sind absorbierend, die Farbe Magenta befindet sich vollständig im Feld-An-Zustand und ist nicht absorbierend. Indem das Feld für Grün variiert wird, kann der Anteil von Weiß im Grün gesteuert werden.

BEISPIEL D

Fünf der Farbteile sind absorbierend, Magenta ist nicht absorbierend. Magenta steuert dann die Helligkeit des Grüns.

BEISPIEL E

Magenta und Grün werden gemeinsam gesteuert, um die Helligkeit und Sättigung des Grüns zu steuern. Wenn alle anderen Untermengenbereiche absorbierend und daher schwarz sind und wenn Magenta und Grün gleich sind, so erhält man ein Grau aus einer Grauskala variierender Intensität. Wenn darüberhinaus Magenta und Grün ungleich sind, so erhält man Unterschiede in der Helligkeit und Sättigung des Grüns. Wenn im selben Beispiel die anderen Untermengen durchlassen, tritt dieselbe Art von Prozeß wie oben auf, aber mit wesentlich mehr Weiß, das dem erzeugten Grau oder hellen Blaßgrün beigemischt wird.

BEISPIEL F

Magenta durchlässig (ergibt Grün), Rot durchlässig und Blau durchlässig: Dieser Zustand liefert Grün maximaler Helligkeit. Und zwar wegen des Grünbeitrags des absorbierenden grünen Farbteils 30a und wegen der zyanfarbenen und gelben Farbteile 30b, 34b, die jeweils etwas grünes Licht mit Blau oder etwas grünes Licht mit Rot beitragen. Der Beitrag des Rot und des Blau reduzieren die tatsächliche Sättigung des Grüns und wirken mit einem Teil des Grüns zusammen, um Weiß zu ergeben; und dieses Weiß erhöht tatsächlich die Gesamthelligkeit.
Gemäß diesen Beispiels liefert der grüne Farbteil 32a allein den Punkt 64 der Abbildung in Figur 10. Der Beitrag des Rot und des Blau zusammen mit dem zusätzlichen Grün bringt das Grün hinunter auf ungefähr den Punkt 102 in der Abbildung.

BEISPIEL G

Ziel dieses Beispiels ist es unter Verwendung der zyanfarbenen und gelben Farbteile 30b, 34b Grün zu erhalten. Wenn die grünen und magentafarbenen Farbteile absorbieren, wird Schwarz erzeugt, wenn die roten und blauen Farbteile durchlassen, können die zyanfarbenen und gelben Farbteile verwendet werden, ein grünes Ausgabelicht zu erzeugen. Wenn die zyanfarbenen und gelben absorbieren, wird Grün mit einigen blauen und roten Teilen erzeugt. Solche blauen und roten Teile wirken mit einem Teil des Grüns zusammen, um Weiß zu ergeben und daher ist die zusammengesetzte Ausgabe des Pels 14 ein blasses Grün.
Das folgende Zahlenbeispiel für Beispiel G erläutert die Betriebsweise gemäß der vorhergehenden Beispiele. Sagen wir, daß zum Beispiel Eingabelicht an alle drei Farbuntermengenbereiche 30, 32, 34 geliefert wird. Wenn Grün und Magenta absorbieren, liefern sie keinen Beitrag. Der Zyanfilter 30b (und der durchlässige Rotfilter) erzeugen Ausgabelicht, das 1/3 grünes Licht und 1/3 blaues Licht hat, aber keine rote Komponente. Der Gelbfilter 34b (und der durchlässige Blaufilter) erzeugen Ausgabelicht, das 1/3 grünes Licht und 1/3 rotes Licht hat, aber keine blaue Komponente. Addition der entsprechenden Komponenten liefert 2/3 Grün, 1/3 blau und 1/3 Rot. Das Äquivalent ist 1/3 Grün zusammen mit 1/3 Weiß. Die hier angezeigten Bruchteile sind Bruchteile des auf einen gegebenen Untermengenbereich eingegebenen weißen Lichts, wobei die Menge an eingegebenem weißen Licht 1 ist oder 3/3. Das gerade erwähnte Beispiel liefert eine grüne Ausgabe mit niedriger Sättigung, das heißt ein blasses Grün.
Von dem Vorhergehenden her ist einzusehen, daß die vorliegende Erfindung die Möglichkeit liefert, eine große Vielzahl bzw. Bandbreite an Ausgabelichtfarben und Grauskala zu erhalten, mit hellen Weißtönen und dunklen Schwarztönen und es gibt viele Wege, auf denen eine gegebene Farbe erhalten werden kann. Die beste Sättigung wird erreicht, wenn nur der Untermengenbereich dieser Farbe, zum Beispiel Grün, benutzt wird und die zwei anderen Komplementärfarbpaare absorbieren, um Schwarz zu erzeugen. Die größte Intensität oder Helligkeit wird erreicht, wenn der grüne und auch der zyanfarbene und gelbe Filter beitragen, wie oben beschrieben wurde.
Es ist wichtig, zu erkennen, daß die Erfindung mit einem Reflektor 110 versehen werden kann, um eine reflektive Wirkungsweise bereitzustellen, die auf Umgebungslicht oder Licht von der Betrachtungsseite beruht, um die Lichteingabe für die Einrichtung zu erzeugen. Dies steht im Gegensatz zu der Ausführungsform, in der einfallendes Licht 36 (Figur 2) von einer getrennten Lichtquelle auf der der Betrachtungsseite gegenüberliegenden Seite geliefert wird. Dieser Reflektor ist in Figur 14 zu sehen. Außerdem ist in Figur 14 eine Zwischenelektrode 25 zwischen den zwei getrennte bzw. einzelnen Schichten, die die Farbteile bilden, gezeigt. So können in der oberen Lage 112 die Farbteile 30a, 32a, 34a gebildet werden und in der unteren Lage 112 befinden sich die Farbteile 30b, 32b, 34b. Die Zwischenelektrode 25 wird von den Elektroden 24, 26 zusammen benutzt, um die Ausübung eines elektrischen Feldes auf die Flüssigkristallanzeige 10' der Figur 14 zu vollenden. Diese Ausführungsform 10' wird allgemein in weiteren Einzelheiten in der oben erwähnten anhängigen Anmeldung offenbart.
In Figur 13 ist ein Farbfernseher 150 gezeigt, der zum Beispiel die Anzeige 10 und den Erregungsschaltkreis 12 verwendet, wie oben beschrieben wurde. Unter Ansprechen auf Eingabelicht (vorzugsweise weißes Licht) von der Quelle 152 können die Anzeige 10 und die Schaltung 12 mehrfarbige Ausgabebilder, Abbilder usw. erzeugen, wobei die Konzepte der gesteuerten Filter und insbesondere die Flüssigkristallkonzepte, die oben in Einzelheiten beschrieben wurden, verwendet werden.
Die Verwendung mindestens eines Cross-Over-Flüssigkristallmaterials ist ein anderer Weg, die Diskriminierung bzw. Auftrennung als Funktion der Frequenz und Spannung des von einem einzigen Elektrodenpaar ausgeübten elektrischen Feldes zu bewirken.

Cross-Over-Flüssigikristallmaterial

Ein Cross-Over-Flüssigkristallmaterial ist eines, das eine Eigenschaft hat, die sich als Funktion der Eingabe ändert. Zum Beispiel kann in der bevorzugten Ausführungsform das Flüssigkristallmaterial zwei verschiedene dielektrische Anisotropien haben - eine dielektrische Anisotropie, zum Beispiel positive, bei einer Frequenz (zum Beispiel bei niedriger Frequenz) des angelegten elektrischen Feldes und eine zweite verschiedene dielektrische Anisotropie, zum Beispiel negative, bei einer Frequenz (zum Beispiel bei hoher Frequenz). Daher kann man bei verschiedenen Frequenzen des elektrischen Feldes jeweils verschiedene Wirkungsweisen des Flüssigkristalls erzielen, wie zum Beispiel selektives Schalten durch das gleiche Flüssigkristallmaterial. Beispielhafte Cross-Over-Flüssigkristallmaterialien, die in der Wirkung nematisch sind, sind die folgenden:

TABELLE 4

1. ZL1-2461, ZL1-2978, oder TX-2A, alle von E. Merck
2. KOD-M (eine Mischung von 50% p-Octylphenyl 2-Chloro-4-(p-Pentylbenzoat) + 50% p-Phentyl (Phenyl 2-Chloro-4-(p-Pentylbenzoyloxybenzoat))
3. 3333, 3421, von Hoffman LaRoche
Unter den verschiedenen Eigenschaften des ZL1-2461 Flüssigkristallmaterials vom nematischen Typ sind die folgenden: Die dielektrische Anisotropie delta E (E ist der dielektrische Koeffizient, weil sich E als Funktion der Richtung bezüglich der Ausrichtung des Flüssigkristalls, das heißt der strukturellen Orientierung des Flüssigkristalls, der Frequenz usw., ändern kann) ist bei niedriger Frequenz, zum Beispiel unterhalb von ungefähr 3 kHz, bei Raumumgebungstemperatur, +3. Insbesondere ist Eparallel 7,8 und Esenkrecht ist 4,8. (Parallel und senkrecht beziehen sich auf die ordentliche und außerordentliche Richtung relativ zu der Ausrichtung der Achse der Flüssigkristallstruktur.) Die Umschaltfrequenz ist 3 kHz bei Raumtemperatur. Die Umschaltfrequenz ist die Frequenz des angelegten elektrischen Feldes, bei der die dielektrische Anisotropie des Cross-Over-Flüssigkristallmaterials vom Positiven zum Negativen wechselt und umgekehrt. Die dielektrische Anisotropie bei der vergleichsweise höheren Frequenz von 10 kHz ist -1.5. Die optische Anisotropie ist vergleichsweise klein, nämlich delta N = 0,13. (N ist der Brechungsindex und delta N ist der Unterschied zwischen dem ordentlichen Brechungsindex und dem außerordentlichen Brechungsindex des Flüssigkristallmaterials.) Daher hat das 2461 Material eine relativ geringe Doppelbrechung. Der 2461 Flüssigkristall ist kompatibel bzw. verträglich mit mehreren anderen Flüssigkristallmaterialien. Diese Verträglichkeit ist in dem folgenden Wirkungsbeispiel offenkundig.
Kombination/Verträglichkeit von Cross-Over-Flüssigkristall mit anderen Flüssigkristallmaterialien: Es ist nicht kritisch, welche der obigen Rezepturen (zum Beispiel Tabelle 1) für Flüssigkristallmaterialien mit dem Cross-Over-Flüssigkristallmaterial verwendet wird. Um das Anschalten bei niedriger Frequenz zur gleichen Zeit sicherzustellen, muß man Flüssigkristallmaterial verwenden, das eine dielektrische Anisotropie hat, die ungefähr die gleiche ist wie die dielektrische Anisotropie des 2461 Flüssigkristallmaterials bei niedriger Frequenz. Zum Beispiel können 10%-Zyan und 2461 Flüssigkristallmaterialien verwendet werden. Ein weiteres Beispiel wären 2461 Material und 2116-110 Flüssigkristallmaterial, auch von Merck. Alle delta N's (optische Anisotropie; N ist der Brechungsindex) und delta E's stimmen für diese überein, außer daß das 2461 bei hoher Frequenz ausschaltet oder bei hoher Frequenz nicht umschaltet, weil bei hoher Frequenz das 2461 Flüssigkristallmaterial eine negative dielektrische Anisotropie hat.
Es wird außerdem ins Auge gefaßt, zwei oder mehr verschiedene Flüssigkristallmaterialien zu verwenden, die verschiedene Cross-Over-Frequenzen bzw. Umschaltfrequenzen haben. Von daher wäre es möglich, Diskrimierung bei mehr als einer Frequenz zu haben. Bei Verwendung eines dieser Flüssigkristallmaterialien in einer Volumengruppe und eines anderen in einer anderen Gruppe, würden sich die Flüssigkristallmaterialien vorzugsweise nicht mischen. Beispiele für solche Flüssigkristallmaterialien, die gemäß dieser Anordnung verwendbar wären, sind 3421 von Roche, das eine niedrige Umschaltfrequenz von etwa 400 Hz hat und 3333 Flüssigkristall von Roche, der eine vergleichsweise höhere Umschaltfrequenz von 3,2 kHz hat.

Überlegungen zur Kapselgröße

Die Kapselgröße kann eine wichtige Rolle spielen bei der Herbeiführung eines Spannungsdiskriminierungsverfahrens für mehrere Schichten gekapselten Flüssigkristallmaterials. Je kleiner für ein gegebenes Flüssigkristallmaterial die Kapsel ist, desto größer ist die erforderliche Spannung, um das Flüssigkristallmaterial in den ausgerichteten Zustand zu bringen bzw. zu schalten. Daher kann das gleiche Flüssigkristallmaterial in jeder der Flüssigkristallschichten verwendet werden, aber jede Schicht wird gebildet von Kapseln jeweils verschiedener Größe. Auf diese Weise kann mit demselben Flüssigkristall eine Spannungsdiskriminierung herbeigeführt werden.
Die oben beschriebenen Überlegungen zur Volumen/Kapselgröße als auch die verschiedenen anderen Eigenschaften der Erfindung können zusammen verwendet werden, um die besonderen Betriebseigenschaften des subtraktiven Mehrfarbfarbfilterns oder seriellen Mehrfarbfilterns zu erzielen, das in den optischen Mehrfarbeinrichtungen der Erfindung herbeigeführt wird, wie sie in Einzelheiten oben beschrieben sind.
Daher ist einzusehen, daß bei Verwendung der obigen Materialien es möglich ist, verschiedene Farben in einer Flüssigkristallmehrfarbanzeige, die gekapselte Flüssigkristallmaterialien verwendet, zu adressieren bzw. anzusprechen.

BEISPIEL 6

In diesem Beispiel werden sowohl die Spannung als auch die Frequenz verwendet, um die Eingabe auf ein Paar verschiedener Flüssigkristallmaterialien zu diskriminieren bzw. um innerhalb dieser zu unterscheiden. Weiterhin kann in diesem Beispiel einer der Farbstoffe tatsächlich nicht gemäß der oben beschriebenen Methode der Quervernetzung zur Erzielung isolierender Kapseln von dem Gantrez eingekapselt werden, weil der Farbstoff Alkohol enthält und mit dem Gantrez reagieren würde.
Materialien: Getrennte bzw. einzelnen Schichten gekapselten Flüssigkristallmaterials, jede mit einem unterschiedlichen pleochroitischem Farbstoff darin. Gemäß Figur 3 hat für dieses Beispiel die Schicht 30a roten pleochroitischen Farbstoff und wird gebildet von dem 5%-Zyan-- Flüssigkristallmaterial, das oben angegeben ist. Die Schicht 30b weist zyanfarbenen pleochroitischen Farbstoff auf und ist aus 2461 Flüssigkristall gebildet, der gegenüber der dielektrischen Anisotropie frequenzabhängig ist. Der Schwellenwert des 5%-Zyan-Flüssigkristallmaterial, um bezüglich des Feldes sich anzuschalten/sich auszurichten, übersteigt den des 2461 Flüssigkristalls (bei niedriger Frequenz).
Betrieb: Wenn kein Feld angelegt ist, sind beide Schichten 30a und 30b im Feld-Aus-Zustand und für einfallendes weißes Licht ist die Ausgabe dunkel oder schwarz. Unter Ansprechen auf ein elektrisches Feld niedriger Spannung und niedriger Frequenz, schaltet sich die 2461-Schicht ein bzw. an (der Flüssigkristall richtet sich aus) und der Farbstoff darin wird tatsächlich transparent, während der Farbstoff in der 5%-Materialschicht fortfährt zu filtern, um eine rote Ausgabe zu erzeugen. Bei hoher Spannung und niedriger Frequenz schaltet sich das 5% -Material ein und das 2461 Material bleibt an, woraufhin die Anzeige klar bzw. durchsichtig ist. Bei niedriger Spannung, hoher Frequenz schaltet das 2461-Material aus und das 5%-Material bleibt an, woraufhin die Anzeige eine zyanfarbene Ausgabe erzeugt.
Vorteil dieser Spannungs/Frequenzdiskriminierung durch das Flüssigkristallmaterial selbst ist, daß keine Zwischenelektrode erforderlich ist; die von einer solchen Elektrode verursachte Absorption wird vermieden. Außerdem wären nur zwei elektrische Anschlüsse für die Mehrfarbeinrichtung erforderlich und nur ein einziger Gießvorgang bzw. Herstellungsschritt kann erforderlich sein, die Einrichtung herzustellen.
Unter ausschließlicher Verwendung der oben erwähnten quervernetzten Kapseln und in Übereinstimmung mit den mehreren hierin beschriebenen Beispielen kann eine erste Schicht einfarbig gefärbten gekapselten Flüssigkristallmaterials auf einen Träger gegossen werden, gefolgt von einer zweiten Schicht unterschiedlich gefärbten Flüssigkristallmaterials und wenn gewünscht, sogar von einer dritten, usw. Jedes Flüssigkristallmaterial kann auf eine andere Spannung oder Frequenz ansprechen bzw. antworten als das andere (die anderen), um eine Diskriminierung bzw. Unterscheidung des Eingabefeldes zu erzielen, um eine Mehrfarbausgabe zu erzeugen. Es wäre außerdem möglich, die verschieden gefärbten Kapseln des isolierenden, quervernetzten Typs zu mischen, um eine gleichmäßige Mischung der Verteilung darin zu erreichen. Diese Mischung, die reagieren würde auf oder diskriminieren würde bezüglich verschiedene/r Umschaltspannungen oder -frequenzen, könnte verwendet werden, um die erwünschte Mehrfarbantwort unter Verwendung nur eines Paares von Elektroden zu erzielen.

Ausgleich elektrischer Eigenschaften

Während es einerseits wünschenswert ist, die oben erwähnte Diskriminierungseigenschaft bezüglich des elektrischen Feldes zu erzielen, ist es andererseits wünschenswert, die elektrischen Eigenschaften der Flüssigkristallschichten auszubalancieren. Insbesondere wäre es wünschenswert, die elektrische Impedanz der Schichten auszugleichen, so daß für ein gegebenes Eingabefeld der Spannungsabfall an jeder Schicht zumindest ungefähr der gleiche wäre. Dieser Ausgleich erleichtert Überlegungen hinsichtlich der Wirkungsweise, weil jede Schicht oder Kapsel das angelegte elektrische Feld diskriminiert. Obwohl es für eine Mehrfarbanzeige möglich ist, mit elektrisch unausgeglichenen Eigenschaften zu funktionieren, vereinfacht die Erzielung des erwünschten Ausgleichs die Konstruktion und den Betrieb der Anzeige. Dieser Ausgleich kann außerdem die Diskriminierungsfunktion erleichtern und kann eine mögliche Beschädigung des Flüssigkristallmaterials und/oder des Hüllmediums auf Grund einer Überlastung durch eine zu hohe Spannung zur Umschaltung einer oder beider Schichten eines elektrisch unausgeglichenen Displays, verhindern.
Um elektrischen Ausgleich mehrerer Flüssigkristallschichten zu erreichen, kann es notwendig sein, daß die Schichten von unterschiedlicher Dicke sind, weil die dielektrischen Konstanten/- Koeffizienten der verschiedenen Flüssigkristallmaterialien oft unterschiedlich sind. Wenn jedoch eine Schicht proportional dicker als die andere gemacht wird, ist eine Kompensation der Farbstoffkonzentration, nämlich eine Verringerung in der Farbstoffkonzentration in einer gegebenen Schicht, wenn diese dicker gemacht wird, wünschenswert, um einen wesentlichen Ausgleich in den Farbfliterungswirkungen der entsprechenden Schichten aufrechtzuerhalten. Dieser Ausgleich der Farbstoffkonzentration kann gemäß einer Gleichung für die Intensität I des durch eine Flüssigkristallschicht mit pleochroitischem Farbstoff durchgelassenen Lichts als Funktion der Intensität des einfallenden Lichts Io, der Dicke T der Schicht und der Konzentration B des Farbstoffs in dieser Schicht wie folgt sein:
I = Io e-BT.
Wenn gewünscht, obwohl komplizierter, könnten die Filterungswirkungen der entsprechenden Schichten 2, 3 und die elektrischen Auslegungen unausgeglichen sein, zum Beispiel indem die Schichten gleicher Dicke Farbstoffe der gleichen oder unterschiedlicher Konzentration haben, usw.
Die Konzentration des Farbstoffs spielt eine große Rolle beim Ausbalancieren der Absorptionseigenschaften der verwendeten Materialien und der sich ergebenden Farbausgabe. Dies kann pragmatisch bestimmt werden, wenn gewünscht. Wichtig ist aber, daß die elektrischen Eigenschaften der Schichten ausgeglichen sind, um die Anlegung eines elektrischen Feldes und die Bestimmung der Diskriminierung und/oder anderer Wirkungseigenschaften der Mehrfarbanzeigeneinrichtung gemäß der Erfindung zu erleichtern.
Die Leistungsversorgung und die Erregungsschaltung kann von der Art sein, die elektrische Signale erzeugt, die in einem Matrixadressier/Multiplex Anordnung verwendbar sind, um selektiv die sich als Antwort ergebende, parallele Ausrichtung der Flüssigkristallstruktur in entsprechenden Flüssigkristallmaterialvolumina zu verursachen oder nicht. Beispiele für diese elektrischen Signale und Ansteuerungsverfahren für Flüssigkristalle sind in folgenden veröffentlichten Aufsätzen offengelegt: Paul R. Gerber, "Two-Frequency addressing of a Cholesteric Texture Change Electro-Optical Effect", Applied Physics Letters, Vol.44, Nr.9, Mai 1984, Seiten 932-934; und van Doorn et al., "Two-Frequency 100-Line Addressing of a Reflective Twisted-Nematic Liquid-Crystal Matrix Display", Journal of Applied Physics, Vol.50, Nr.2, Februar 1979, Seiten 1066-1070.
Bei Verwendung der von van Doorn et al. und von Gerber offenbarten Ansteuerungsverfahren können verschiedene Niederfrequenz- und Hochfrequenzsignalteile kontrollierter Amplitude, zum Beispiel als Funktion der tatsächlichen Leistungsversorgungsamplitude und/oder der Phasenbeziehung der Signale, erzeugt werden, um die gewünschte, sich als Antwort ergebende Ausrichtung der Flüssigkristallstruktur in entsprechenden Flüssigkristallmaterialvolumina in der Flüssigkristalleinrichtung 10 (Figur 1), 300 (Figur 11) zu bewirken oder nicht.
In Figur 11 sind eine Reihe von Spannungswellenformen gezeigt, die gemäß des Matrixadressierverfahrens von Gerber verwendet werden. Die Spannungswellenform 332 hat eine Amplitude von 2Vo; und die Spannungswellenformen 334a, 334b, 334c haben eine Amplitude von Vo. Diese Spannungswellenformen haben beide Hochfrequenzanteile, die allgemein mit H bezeichnet werden und Anteile vergleichsweise niedriger Frequenz, die allgemein mit L bezeichnet werden. Die Periode des Hochfrequenzanteils H jeder Wellenform, das heißt die Gesamtzeit, während der der Hochfrequenzanteil erzeugt wird, und die Spannungsamplituden Vo und 2Vo werden derartig ausgewählt, daß die Ausübung der Spannung mittels eines einzigen dieser Signale für diese Periode oder Dauer keine Änderung in der Ausrichtung der Flüssigkristallstruktur bewirken würde; und das gleiche gilt für den Zusammenhang zwischen der Spannung Vo und der Periode oder Dauer des Niederfrequenzanteils L jeder Wellenform 332 und 334. Der Unterschied zwischen den Spannungswellenformen 334a, 334b, 334c liegt in der Phasenbeziehung zwischen den jeweiligen hoch- und niederfrequenten Anteilen davon und den Phasen der hoch- und niederfrequenten Anteile der Wellenform 332. So ist der Hochfrequenzanteil der Wellenform 334a 1800 außer Phase oder von umgekehrter Phase relativ zu der Phase des Hochfrequenzanteils der Wellenform 332; die niederfrequenten Anteile der Wellenformen oder Signale 334a, 334b, 334c sind in Phase. Die hochfrequenten Anteile der Signale 334b und 332 sind in Phase, und die Niederfrequenzanteile davon haben entgegengesetzte Phase, das heißt sind 1800 außer Phase. Die hochfrequenten Anteile der Signale 334c und 332 sind in Phase, und die Niederfrequenzanteile davon sind auch in Phase.
In Figur 11 bezeichnet die Referenznummer 336 eine Reihe von Pixeln (zum Beispiel drei Untermengen eines Pels 14) einer Einrichtung 300, zum Beispiel entlang des Elektrodenstreifens 320a, die nicht eingeschaltet sind, weil kein Signal 332 darauf ausgeübt wird. Eine solche nicht angewählte Reihe ist bei 336 mit mehreren nicht eingeschalteten, durch den Buchstaben "u" gekennzeichneten, Pixelelementen dargestellt. Die Einrichtung 300 und demgemäß die Linie kann mehr als die drei repräsentativ gezeigten Pixel aufweisen. Obwohl eines der Signale 334 an einem oder mehreren der entsprechenden Elektrodenstreifen der Elektrode 332 anliegen kann, die, wie oben erwähnt, mit dem Elektrodenstreifen 320a der Pixelreihe 336 ausgerichtet sind, sind die Amplitude der Spannung 334 allein und die Dauer der entsprechenden Teile davon vorzugsweise nicht passend, um das Schalten oder die Ausrichtung der Flüssigkristallstruktur bezüglich des elektrischen Feldes zwischen entsprechenden Elektrodenstreifen zu bewirken.
Die Referenznummer 338 in Figur 11 repräsentiert eine Pixelreihe der Einrichtung 300, auf die das Signal 332 gegeben wird, zum Beispiel die Pixelreihe, die mit dem Elektrodenstreifen 320b ausgerichtet ist. Die Signale 334a, 334b, 334c können zum Beispiel entsprechenden Elektrodenstreifen 322a, 322b, 322c zugeführt werden. Die Pixel 340a, 340b, 340c der Einrichtung 300 sind diejenigen, die in der Linie 338 der Figur 11 dargestellt sind.
Beim Pixel 340a sind die hochfrequenten Anteile der Signale 332, 334a außer Phase; daher wird eine Hochfrequenzspannung mit einer Effektivamplitude von 3Vo an den Pixel 340a angelegt. Die Amplitude 3Vo ist ausreichend, um die Struktur des Flüssigkristallmaterials vom Nicht-Cross-Over-Typ in einer Volumengruppe bezüglich des angelegten elektrischen Feldes auszurichten, und dadurch jegliche Farbfilterung durch diesen Flüssigkristall (und darin enthaltenen pleochroitischen Farbstoff) zu minimieren, vorzugsweise so nahe wie möglich zu Null zu bringen. Daher ist beim Pixel 340a in Reihe 338 der Figur 11 der untere Teil dieses Pixels mit einem Buchstaben "s" gekennzeichnet, was anzeigt, daß dieses Flüssigkristallmaterial vom Nicht-Cross-Over-Typ in die Ausrichtung geschaltet ist. Die Frequenz dieses Hochfrequenzsignals ist jedoch oberhalb der Cross-Over- bzw. Umschaltfrequenz des Flüssigkristallmaterials in einer anderen Volumengruppe und daher werden sich die Struktur diese Flüssigkristalls und des pleochroitischen Farbstoffs darin senkrecht zum angelegten Feld ausrichten (wobei dann der Flüssigkristall eine negative dielektrische Anisotropie hat) oder sie wird jedenfalls im allgemeinen nicht parallel zu diesem Feld sein. Daher wird das Ergebnis dieser Volumina aus Cross-Over-Flüssigkristallmaterial und pleochroitischem Farbstoff darin sein, Farbfilterung oder Färbung des dadurch hindurchgelassenen Lichts zu bewirken. Ein Buchstabe "u" am Pixel 340a in der Reihe 338 der Figur 11 zeigt den nicht angeschalteten oder jedenfalls farbfilternden Zustand des Cross-Over-Flüssigkristallmaterials des Pixels an.
Mit dem vorhergehenden im Gedächtnis ist es einzusehen, daß, wenn die Signalwellenform 332 einem Elektrodenstreifen zugeführt wird, zum Beispiel dem Streifen 320b, und die Signalwellenform 334b einem Elektrodenstreifen, wie dem Streifen 322b, zugeführt wird, werden beide, das Cross-Over- und das Nicht-Cross-Over-Flüssigkristallmaterial in den Volumina, so geschaltet werden, daß sie sich mit dem angelegten elektrischen Feld ausrichten. Diese Ausrichtung wird bewirkt, weil die hochfrequenten Anteile der angelegten Signale in Phase sind und daher eine Nettoamplitude von Vo haben, die zu klein ist, um die Ausrichtung oder die Umschaltung der dielektrischen Anisotropie zu bewirken. Andererseits sind die niederfrequenten Anteile der angelegten Signalspannung relativ zueinander frequenzverschoben, so daß sie 1800 außer Phase sind und eine niederfrequentes Nettosignal ausüben, das gleich 3Vo ist. Demgemäß liefert der Pixel 340b minimale Filterung, vorzugsweise keine Filterung, des dadurch hindurchgelassenen Lichts. Daher sind auf der Linie 338 in Figur 11 beide Flüssigkristallmaterialien als eingeschaltet gezeigt, wobei dieser Zustand mit dem Buchstaben "s" gekennzeichnet ist. Beim auf der Linie 338 der Figur 11 dargestellten Pixel 340c sind die Flüssigkristallmaterialien nicht angeschaltet und bewirken die Filterung des dadurch hindurchgelassenen Lichts als Funktion des pleochroitischen Farbstoffs in den entsprechenden Flüssigkristallmaterialien, weil die Spannungswellenform 334c (die zum Beispiel dem Elektrodenstreifen 322c zugeführt wird) sowohl hoch- als auch niederfrequente Anteile hat, die in Phase sind mit den entsprechenden hoch- und niederfrequenten Anteilen der Spannungswellenform 332, die dem Elektrodenstreifen 320b zugeführt wird.
Die vorangegangene, sich auf Figur 11 beziehende Beschreibung ist als Beispiel dargeboten, um eine Form eines Zwei-Frequenz Matrixadressierverfahrens zu demonstrieren, um den Betrieb der Flüssigkristalleinrichtung zu bewirken. Ein besonderer Vorteil des beschriebenen Frequenzverschiebungsverfahrens ist, daß die Spannungswellenformen, zum Beispiel 332, 334 von der Art sein können, die rechnererzeugt und/oder rechnergesteuert sein können, um die gewünschten Frequenzen und/oder Amplituden und wesentlicherweise die Phasenbeziehungen zu erzielen. Zusätzlich kann eine weitere, überlagerte gleichmäßige, niederfrequente Spannung ausgeübt werden, wie es in dem oben erwähnten van Doorn et al. Aufsatz beschrieben ist. Weiterhin können eines oder mehrere der Signale 332, 334 ein- und ausgeschaltet werden und die sich unter Ansprechen ergebende Ausrichtung von dem einen der Flüssigkristallmaterialien, zum Beispiel des Cross-Over-Typs, kann unterhalb der dieses Signals sein, so wird ermöglicht, daß entweder eines oder beide Flüssigkristallmaterialien in die sich als Antwort ergebende Ausrichtung (verringerte Farbfilterung) gebracht werden, wie es allgemein oben beschrieben ist.
Ein beispielhafter Schaltkreis 360 in Figur 12 kann verwendet werden, um die Zweifrequenzsignale der oben erwähnten Aufsätze zu erzeugen, zum Beispiel in Hinsicht auf die Flüssigkristalleinrichtungen. Die Schaltung 360 kann Bestandteil der Leistungsversorgung und der Ansteuerungsschaltungen sein, um jedes Signal, das einer entsprechenden Elektrode 320, 322, 324, usw. zugeführt wird, zu erzeugen.
Im Schaltkreis 360 gibt es Nieder- und Hochfrequenzteile 361, 362 und ein Rechner 363 steuert die Signalerzeugung und/oder die Phase jeden Signals, als auch die Zeit, während der ein gegebenes Signal einer entsprechenden Elektrode zugeführt wird. Obwohl nicht gezeigt, kann ein weiterer Multiplexschaltkreis herkömmlicher Machart unter Kontrolle des Rechners verwendet werden, um selektiv die Signalausgabe auf der Ausgangsleitung 364 in entsprechende Elektrodenstreifen einzukuppeln.
Im Niederfrequenzteil 361 der Schaltung 360 erzeugt ein Niederfrequenzgenerator 366, wie ein freischwingender Multivibrator, ein niederfrequentes Signal von einigen bis zu einigen Tausend Hz. Die Frequenz ist unterhalb der Umschaltfrequenz des Flüssigkristallmaterials, das zum Beispiel in einer gegebenen Anzeige 300 verwendet wird. Die relative Phase dieses Signals wird von der phasensteuernden Schaltung 368 bestimmt, wie es vom Rechner 363 bestimmt wird. Das niederfrequente, vom Niederfrequenzsignalgenerator 366 erzeugte Signal wird einem Gatter 370 zugeführt, das diese Signal zum Ausgang 364 weiterleitet, wenn dies durch ein Signal auf der Leitung 372 vom Rechner ausgewählt wird.
Die gepunktete Leitung 374 zeigt an, daß der Rechner 363 an eine oder mehrere andere Niederfrequenzschaltungen 361' angeschlossen sein kann, die Phasensteuerung, Niederfrequenzsignalgenerator und Gatter aufweist (aufweisen), um ein weiteres niederfrequentes Signal zur Weitergabe zum Beispiel an eine andere Elektrode der Flüssigkristalleinrichtung 300 zu erzeugen. Zum Beispiel kann das niederfrequente Signal am Ausgang 364 auf einen der Streifen der Elektrode 320 (Figur 11) gegeben werden und das Ausgangssignal einer anderen Niederfrequenzschaltung kann auf eine Streifenelektrode 322 gegeben werden. Abhängig von der Phasenbeziehung dieser Signale kann die sich als Antwort ergebende Ausrichtung des Flüssigkristallmaterials beeinflußt werden, wie es oben beschrieben worden war.
Der Hochfrequenzschaltungsteil 362 der Schaltung 360 weist einen Hochfrequenzsignalgenerator 380, eine Phasensteuerung 382 und ein Gatter 384 auf. Der Hochfrequenzteil wie der Niederfrequenzteil wird von dem Rechner 363 gesteuert, um selektiv ein relativ hochfrequentes Signal mit einer gegebenen Phase am Ausgang 364 zu erzeugen. Die Hochfrequenz liegt vorzugsweise oberhalb der Umschaltfrequenz des zum Beispiel in der Anzeige 300 verwendeten Cross-Over-Flüssigkristallmaterials. Die Leitung 374 repräsentiert die Verbindung mit einem weiteren Hochfrequenzschaltteil 362' unter Kontrolle des Rechners, um zum Beispiel ein ähnliches Hochfrequenzsignal zu erzeugen. Die jeweiligen Hochfrequenzsignale können entsprechenden Elektroden oder Elektrodenstreifen zugeführt werden und können so gesteuert werden, daß sie eine bestimmte Phasenbeziehung haben, um eine sich als Antwort ergebende Ausrichtung der Flüssigkristallstruktur zu bestimmen, wie oben beschrieben.

FESTSTELLUNG DER GEWERBLICHEN ANWENDBARKEIT

Mit Blick auf das Vorangegangene ist es einzusehen, daß die vorliegende Erfindung Einrichtungen bereitstellt, um farbige Ausgaben und/oder Schwarz und Weiß anzuzeigen, wobei steuerbzw. regelbare Filter, in der bevorzugten Ausführungsform Flüssigkristallfilter, verwendet werden und wobei insbesondere eine parametrische Steuerung der Farbe unter Verwendung von Flüssigkristall und Farbstoff bereitgestellt wird.
Anmerkung: In der vorangegangenen Beschreibung sind bestimmte registrierte Warenzeichen als solche durch die Anwesenheit eines Sternchen ("*") erkennbar. Das Warenzeichen enthält nicht die Sternchen.

Claims

1. Flüssigkristallfarbeinrichtung (10), mit

mindestens einer selektiv betreibbaren Bildpunkteinrichtung (14) zum Beeinflussen darauf einfallenden Lichts (36), indem dieses Licht durchgelassen und/oder gefiltert wird, um Ausgangslicht (38) zu erzeugen,

wobei die mindestens eine Bildpunkteinrichtung (14) mindestens zwei Farbuntermengenbereiche (30, 32, 34) aufweist,

wobei jeder Untermengenbereich (30, 32, 34) zwei Teile (30a, 30b; 32a, 32b; 34a, 34b) aufweist, von denen jeder Licht einer definierten Farbe durchläßt, Licht von einer anderen als dieser definierten Farbe absorbiert und für eine Änderung seiner Absorption auf eine Eingabe reagiert,

wobei die definierten Farben dieser Teile (30a, 30b) eines dieser Untermengenbereiche (30) jeweils eine erste Farbe und die Komplementärfarbe dieser Farbe sind, und die definierten Farben der Teile (32a, 32b; 34a, 34b) der anderen Untermengenbereiche (32, 34) eine zweite Farbe und die Komplementärfarbe dieser Farbe sind,

wobei der Farbteil (30a, 32a, 34a) und der Komplementärfarbenteil (30b, 32b, 34b) eines jeden Untermengenbereichs in optisch subtraktiver Zuordnung angebracht sind,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Komplementärfarbe der ersten Farbe mindestens eine Farbkomponente aufweist, die dieselbe Farbe ist wie die zweite Farbe

und daß die Untermengenbereiche (30, 32, 34) derartig angeordnet sind, daß die optischen Ausgaben von den verschiedenen Untermengenbereichen (30, 32, 34) sich innerhalb einer Bildpunkteinrichtung (14) additiv kombinieren,

wodurch der eine Untermengenbereich (30) dabei optisch mit dem anderen Untermengenbereich (32, 34) zusammenwirkt, um selektiv Licht der zweiten Farbe zum Ausgangslicht (38) der Bildpunkteinrichtung (14) beizutragen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, wobei der eine Untermengenbereich dadurch auf eine Eingabe reagiert, daß er Licht der einen Farbkomponente durchläßt, um mit der anderen Untermenge zusammenzuwirken, um die zweite Farbe der anderen Untermenge in dem Ausgangslicht der Bildpunkteinrichtung heller zu machen.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Bildpunkteinrichtung mehrere Bildpunkteinrichtungen (14) aufweist, die in optisch additiver Relation angeordnet sind.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, wobei die Bildpunkteinrichtung weiterhin mindestens einen dritten Farbuntermengenbereich aufweist, wobei dieser dritte Farbuntermengenbereich zwei Teile aufweist, wobei die definierten Farben dieser Teile eine dritte Farbe und die Komplementärfarbe dazu sind.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, wobei jeder der Untermengenbereiche einer Bildpunkteinrichtung (14) mit allen anderen Untermengenbereichen dieser Bildpunkteinrichtung zusammenwirkt, um zu dem Ausgangslicht mindestens eine Lichtfarbe beizutragen, die von den jeweils anderen Untermengenbereichen erzeugt wird.

6. Einrichtung nach Anspruch 4 oder Anspruch 5, soweit von Anspruch 4 abhängig, wobei die ersten, zweiten und dritten Farben jeweils drei Primärfarben aufweisen.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, wobei die ersten, zweiten und dritten Farben jeweiliger Untermengen eine Rot-, Grün- und Blau-Dreiergruppe aufweisen.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, wobei für den Untermengenbereich (30a) mit der roten Farbe die Komplementärfarbe (30b) Zyan bzw. Zyanblau ist, welche blaue und grüne Farb-komponenten aufweist, für den Untermengenbereich (32a) mit der grünen Farbe die Komplementärfarbe (32b) Magenta ist, welche blaue und gelbe Farbkomponenten aufweist und für den Untermengenbereich (34a) mit der blauen Farbe die Komplementärfarbe (34b) Gelb ist, welche rote und grüne Farbkomponenten aufweist.

9. Einrichtung von einem der Ansprüche 1-8, wobei jeder der Untermengenbereiche mehrere Volumina (40; 40') Flüssigkristallmaterial (42) aufweist, die pleochroitischen Farbstoff mit einer dieser Farben enthalten und mehrere Volumina (40; 40') Flüssigkristallmaterial aufweist, die pleochroitischen Farbstoff mit einer Komplementärfarbe zu jeweils dieser einen dieser Farben enthalten.

10. Einrichtung nach Anspruch 9, wobei die Volumina (40; 40') Flüssigkristallmaterial (42), die pleochroitischen Farbstoff enthalten, in einem Medium (46) gebildet werden, das gekrümmte Oberflächeneinrichtungen bereitstellt, um die Ausrichtung des Flüssigkristallmaterials (42) mittels einer Wechselwirkung mit den gekrümmten Oberflächeeinrichtungen zu bewirken, um ein selektives Filtern oder Nicht-Filtern einfallenden Lichts als Funktion davon zu erhalten, ob eine Eingabe oder eine Eigenschaft der Eingabe ausgeübt wird oder nicht.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, wobei das Flüssigkristallmaterial niedrige oder keine Doppelbrechung aufweist und der Brechungsindex des Flüssigkristallmaterials im wesentlichen der gleiche ist wie der Brechungsindex des Mediums.

12. Einrichtung von einem der Ansprüche 9-11, wobei die erwähnten ersten und zweiten Mengen der Volumina (40; 40') in getrennten Schichten ohne irgendeine Trägerstruktur dazwischen angeordnet sind.

13. Einrichtung von einem der Ansprüche 9-11, wobei jede der erwähnten ersten und zweiten Mengen der Volumina (40; 40') mehrere bzw. viele Volumina Flüssigkristallmaterial in einem Medium aufweist und worin beide besagten Voluminamengen in einer gemeinsamen, gewöhnlich im wesentlichen homogenen bzw. gleichmäßigen Schicht angeordnet sind.

14. Einrichtung von einem der Ansprüche 9-13, wobei die Eingabe ein elektrisches Feld (E) ist und die mehreren Volumina (40, 40') Flüssigkristallmaterial, um eine optische Filterfunktion davon unter Ansprechen auf diese Eingabe eines elektrischen Feldes zu bestimmen, in der Lage sind, zwischen verschiedenen Spannungs- oder Frequenzhöhen der Eingabe des elektrischen Feldes zu unterscheiden.

15. Einrichtung nach Anspruch 14, wobei die Unterscheidung bestimmt wird von zumindest einer der beiden Eigenschaften, nämlich der Volumengröße oder der Reaktion des Flüssigkristalis in dem Volumen auf Spannung und/oder Frequenz.

16. Einrichtung nach einem der Ansprüche 9-15, wobei jedes der Volumen Flüssigkristall (42) und pleochroitischen Farbstoffes in der Wirkung nematischen oder in der Wirkung smektischen Flüssigkristall aufweist, wobei die Oberflächeneinrichtung mit dem Flüssigkristallmaterial (42) zusammenwirkt, um die natürliche Struktur des Flüssigkristalls zu verformen, um eine Färbung oder Farbfilterung von einfallendem Licht durch darin enthaltenen pleochroitischen Farbstoff zu bewirken und wobei der Flüssigkristall und der pleochroitische Farbstoff das Ausmaß dieser Färbung oder Farbfilterung unter Ansprechen auf eine Feldeingabe reduzieren.

17. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-16, die außerdem Lichtquelleneinrichtungen aufweist zur Bereitstellung einfallenden mehrfarbigen Lichts, welches auf die Bildpunkteinrichtung auftrifft.

18. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-17, die außerdem Reflektoreinrichtungen aufweist, um Licht, welches durch entsprechende Untermengenbereiche durchgelassen wurde, zurück durch entsprechende Untermengenbereiche zu reflektieren.

19. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-18, die außerdem Treiber- bzw. Erregungseinrichtungen (360, 361, 362) aufweist, um selektiv ein elektrisches Feld (E) an die Bildpunkteinrichtung (14) als die Eingabe anzulegen, um die Wirkung, die jede dieser Bildpunkteinrichtungen (14) auf einfallendes Licht hat, zu bestimmen, umso Eigenschaften des ausgegebenen Lichts zu bestimmen.

20. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-19, wobei die Bildpunkteinrichtungen (14) eine Mehrzahl von Bildpunkteinrichtungen aufweisen, die in im wesentlichen zweidimensionaler Anordnung angeordnet sind, um eine Mehrfarbanzeige zu bilden.

21. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-20, wobei die Bildpunkteinrichtungen (14) in einer im wesentlichen flachen Anzeigeeinrichtung angeordnet sind.

22. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-21, wobei entsprechende Untermengenbereiche (14) in optisch additiver Relation angeordnet sind und mehrere Bildpunkteinrichtungen (14) in einer optischen Anzeigeeinrichtung in kooperativer Relation angeordnet sind, um eine unabhängige Steuerung von Farbe und Helligkeit des Ausgangslichts (38), erzeugt von einfallendem Eingabelicht (36), bereitzustellen, wobei die Untermengenbereiche und Bildpunkteinrichtungen selektiv und unabhängig betreibbar sind, um Sättigung und Farbton zu steuern.

23. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1-22, wobei die Farbe und Komplementärfarbe entsprechender Untermengenbereiche Komplementärfarbpaare bilden, die dahingehend wirken, eine im wesentlichen vollständige Graustufenskala zu liefern.

24. Farbfernseher, welcher die Einrichtung eines der Ansprüche 1-23 aufweist.

25. Verfahren für das Anzeigen einer mehrfarbigen Ausgabe, mit:

selektives Filtern eines Teils des mehrfarbigen, einfallenden Lichts mittels eines ersten steuerbaren Filters (30), der ein Filterteil (30a) einer ersten Farbe und ein Filterteil (30b) einer Farbe, die komplementär zu der ersten Farbe ist, aufweist, wobei die zwei Filterteile (30a, 30b) in optisch subtraktiver Zuordnung angeordnet sind,

selektives Filtern eines anderen Teils des mehrfarbigen, einfallenden Lichts mittels eines zweiten steuerbaren Filters (32), der ein Filterteil (32a) einer zweiten Farbe und ein Filterteil (32b) einer Farbe, die komplementär zu der zweiten Farbe ist, aufweist, wobei die zwei Filterteile (32a, 32b) in optisch subtraktiver Zuordnung angeordnet sind,

dadurch gekennzeichnet,

daß das Verfahren weiterhin den Schritt aufweist, das selektiv von den ersten und zweiten steuerbaren bzw. regelbaren Filtern (30, 32) gefilterte Licht additiv zu kombinieren, um Ausgangslicht (38) zu erzeugen,

und daß die Komplementärfarbe zu der ersten Farbe zumindest eine Farbkomponente aufweist, die die gleiche Farbe ist wie die zweite Farbe,

wodurch selektiv gefiltertes Licht aus dem ersten regelbaren Filter (30) selektiv Licht der zweiten Farbe zum ausgegebenen Licht (38) beiträgt.

26. Verfahren aus Anspruch 25, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß das selektiv gefilterte Licht von dem ersten regelbaren Filter selektiv Licht von der zweiten Farbe zu dem Ausgangs- licht beiträgt, unabhängig davon, ob die zweite Farbe (32a) in dem Ausgangslicht durch den Schritt, selektiv einen anderen Teil zu filtern, bereitgestellt wird.

27. Verfahren nach eine der beiden Ansprüche 25 oder 26, weiterhin gekennzeichnet durch selektives Filtern eines dritten Teils des einfallenden, mehrfarbigen Lichts (36) durch einen dritten regelbaren Filter, der ein Filterteil (34a) einer dritten Farbe und ein Filterteil (34b) einer Farbe, die komplementär zu der dritten Farbe ist, aufweist, wobei die Komplementärfarbe der zweiten Farbe zumindest eine Farbkomponente aufweist, die die gleiche Farbe ist wie die dritte Farbe, wodurch selektiv gefiltertes Licht aus dem zweiten regelbaren Filter (30) selektiv Licht der dritten Farbe zum Ausgangslicht (38) beiträgt.

28. Verfahren nach einem der Ansprüche 25-27, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß die Komplementärfarbe (30b; 32b; 34b) der Farbe (30a; 32a; 34a) jedes entsprechenden regelbaren Filters Farbkomponenten aufweist, die die gleichen sind wie die Farben von mindestens zwei anderen regelbaren Filtern.

29. Verfahren nach einem der Ansprüche 25-28, weiterhin gekennzeichnet durch Auswählen von Primärfarben als die Farben der jeweiligen regelbaren Filter.

30. Verfahren nach einem der Ansprüche 25-29, weiterhin gekennzeichnet durch Auswählen von Rot, Grün und Blau als die Farben der jeweiligen regelbaren Filter und Zyan, Magenta und Gelb als deren entsprechende Komplementärfarben.

31. Verfahren nach einem der Ansprüche 25-30, weiterhin gekennzeichnet durch Steuern der Intensität einer Farbe eines regelbaren Filters, indem das Ausmaß der Lichtfilterung durch die entsprechende Komplementärfarbe dieser Farbe gesteuert wird.

32. Verfahren nach einem der Ansprüche 25-31 weiterhin gekennzeichnet durch Steuern der Sättigung einer Farbe eines regelbaren Filters, indem die Filtereigenschaften der Farbe eines solchen regelbaren Filters gesteuert werden.

33. Verfahren nach einem der Ansprüche 25-32, weiterhin gekennzeichnet durch Beitragen zu der Helligkeit einer Farbe eines regelbaren Filters, indem zumindest eine Farbkomponente zumindest einer Komplementärfarbe eines anderen regelbaren Farbfilters beigesteuert wird.

34. Verfahren nach einem der Ansprüche 25-33, weiterhin gekennzeichnet durch Anordnen der Farb- und Komplementärfarbteile entsprechender regelbarer Filter optisch in Reihe nahe beieinander, um Parallaxe zu minimieren und durch Anordnen mehrerer regelbarer Filter nahe beieinander in optisch additiver Zuordnung.

35. Verfahren nach einem der Ansprüche 25-34, weiterhin gekennzeichnet durch Verwendung von roten, grünen und blauen regelbaren Filtern als ein Pel (Bildelement) (14) und durch Verwendung mehrerer Pels, die in Zuordnung zueinander stehen, um eine Mehrfarbanzeige zu bilden.

36. Verfahren nach einem der Ansprüche 25-35, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß die regelbaren Filter Flüssigkristallmaterial (42) und pleochroitischen Farbstoff aufweisen und das selektive Filtern das Steuern der Ausrichtungseigenschaften des Flüssigkristallmaterials und des pleochroitischen Farbstoffs aufweist, um verschiedene Farbfilterungseingenschaften für Licht darzubieten.

37. Verfahren nach einem der Ansprüche 25-36, weiterhin gekennzeichnet Steuerung der selektiven Filterungsschritte, um eine Vielfalt von Farb- und Helligkeitsausgaben zu erzeugen.

38. Verfahren nach einem der Ansprüche 25-37, weiterhin gekennzeichnet durch Bereitstellen einfallenden Lichts (36) auf die regelbaren Filter und durch Zuführen einer Eingabe (E) zu mehreren regelbaren Filtern, um Filtern durch diese zu minimieren, um ein helles Ausgangslicht (38) zu erzeugen, das die Farbe des einfallenden Lichts (36) hat.

39. Verfahren nach einem der Ansprüche 25-38, weiterhin gekennzeichnet durch Verwenden mindestens eines regelbaren Filters, um eine Farbausgabe zu erzeugen und durch verwenden zumindest eines Teils eines anderen regelbaren Filters, um die Helligkeit dieser Farbausgabe zu erhöhen.

40. Verfahren nach einem der Ansprüche 25-39, weiterhin gekennzeichnet durch Verwenden mehrere regelbarer Filter, um eine im wesentlichen vollständige Grauskala zu erzeugen.