DE3752232T2 - Anzeigegerät - Google Patents

Anzeigegerät

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DE3752232T2 DE3752232T DE3752232T DE3752232T2 DE 3752232 T2 DE3752232 T2 DE 3752232T2 DE 3752232 T DE3752232 T DE 3752232T DE 3752232 T DE3752232 T DE 3752232T DE 3752232 T2 DE3752232 T2 DE 3752232T2
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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung zur Anzeige von Daten und insbesondere eine Anzeigevorrichtung, die eine Eigenschaft zur Beibehaltung von deren Anzeigezustand nach Entfernung des elektrischen Felds aufweist, wie beispielsweise eine mit einem ferroelektrischen Flüssigkristallfeld.
  • Die Verwendung eines bistabilen Flüssigkristallelements ist von Clark und Lagerwall vorgeschlagen worden (JP-A- 107 216/1981 und U.S.-Patent US-A-4 367 924). Ferroelektrische Flüssigkristalle mit einer chiralen smektischen C-Phase (Sm C*) oder eine H-Phase (Sm H*) werden im allgemeinen als bistabile Flüssigkristalle verwendet. Dieses Flüssigkristall zeigt gegenüber einem elektrischen Feld bistabiles Verhalten, das einen ersten optisch stabilen Zustand (ersten Ausrichtungszustand) und einen zweiten optisch stabilen Zustand (zweiten Ausrichtungszustand) umfaßt. Anders als ein optisches Modulationselement, das in einem Flüssigkristall des TN-Typs verwendet wird, ist dementsprechend der Flüssigkristall im ersten optisch stabilen Zustand nach einem elektrischen Feldvektor ausgerichtet, und der Flüssigkristall ist in dem zweiten optisch stabilen Zustand nach dem anderen elektrischen Feldvektor ausgerichtet. Der Flüssigkristall dieses Typs spricht schnell auf ein angelegtes elektrisches Feld an, um einen der beiden stabilen Zustände einzunehmen, und verbleibt in dem Zustand, wenn das elektrische Feld endet. Viele Probleme, die dem TN-Typ-Element anhaften, werden im wesentlichen gelöst, indem man Gebrauch von den oben genannten Eigenschaften macht.
  • Bei der Anzeigevorrichtung, bei der das TN-Typ-Element verwendet wird, hat das TN-Typ-Element keine Speicherfunktion, weshalb der Anzeigeinhalt auf der Einbauanzeige nicht gespeichert wird. Hinsichtlich der Sicherheit vertraulicher Informationen sind demzufolge keine besonderen Mittel erforderlich, um den Anzeigeinhalt zu löschen. Demgegenüber wird der Anzeigeinhalt in dem Anzeigefeld gespeichert, wenn in der Einbauanzeige bistabile ferroelektrische Flüssigkristalle verwendet werden. In einer Anzeigevorrichtung des Durchlässigkeitstyps wird der Anzeigeinhalt durch Beleuchtung von hinten (Beleuchtung durch Hintergrundlicht) sichtbar. Der gespeicherte Anzeigeinhalt wird nicht erkannt, wenn die Beleuchtung von hinten ausgeschaltet wird, und wenn die Beleuchtung von hinten wieder eingeschaltet wird, erscheint der gespeicherte Anzeigeinhalt. Damit entsteht ein Sicherheitsproblem bei vertraulichen Informationen.
  • Als Lösung wird die in den beigefügten Patentansprüchen definierte Anzeigevorrichtung bereitgestellt.
  • Bei der definierten Anzeigevorrichtung ist es derart eingerichtet, daß die Anzeigeinhalte der Anzeigevorrichtung infolge des Ausschaltens eines Schalters gelöscht werden. Es ist ebenfalls eingerichtet, daß die Energieversorgung für die Abtastzeilen- und Informationszeilen-Ansteuereinrichtungseinrichtungen nach dem Löschen ausgeschaltet wird.
  • Als Folge der vorstehend beschriebenen Anordnung können die Anzeigeinhalte nicht beibehalten werden, wenn die Vorrichtung ausgeschaltet wird. Dementsprechend werden während der Verwendung angezeigte Informationen gelöscht und nach einem Einschalten nicht angezeigt und sind nicht mehr enthalten.
  • Es ist anerkannt, daß die GB-A-2 157 471 eine Anzeigevorrichtung mit einem Flüssigkristallfeld offenbart, die zur Initialisierung der Anzeige mittels des Feldes nach dem Einschalten eines Energieversorgungsschalters eingerichtet ist.
    • In der Zeichnung zeigen
  • Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung,
  • Fig. 2 und 3 perspektivische Ansichten von ferroelektrischen Flüssigkristallelementen, die gemäß dem Ausführungsbeispiel verwendet werden können,
  • Fig. 4 einen Signalverlauf einer Anzeigeinhalt - Löschspannung, die gemäß dem Ausführungsbeispiel verwendet werden kann,
  • Fig. 5A und 5B Projektionen eines Richtungsgebers einer chiralen smektischen Schicht in einer gleichförmigen Ausrichtung und
  • Fig. 6A und 6B Projektionen eines m einer chiralen, smektischen Schicht in einer Verdrill-Ausrichtung.
  • Nachstehend ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung beschrieben.
  • Dabei ist die nachstehende Beschreibung lediglich als Beispiel zu verstehen.
  • Ein chiraler, smektischer Flüssigkristall mit ferroelektrischen Eigenschaften ist für die vorliegende Erfindung als Flüssigkristallmaterial besonders geeignet. Genauer gesagt, können Flüssigkristalle mit chiral smektischer C- Phase (Sm C *), chiral smektischer G-Phase (Sm G *) verwendet werden. Detaillierte Angaben über den ferroelektrischen Flüssigkristall sind beschrieben in "Ferroelectric Liquid Crystalsll LE JOURNAL DE PHYSIQUEII 1975, No. 36(L-69), "Submicro Second Bistable Electro- Optic Switching in Liquid Crystals" Applied Physics Letters, 1980, No. 36 (11), und "Liquid Crystals" Solid- State Physics of Japan, 1981, No. 16(141). Erfindungsgemäß können in diesen Artikeln offenbarte ferroelektrische Flüssigkristalle verwendet werden.
  • Spezielle Beispiele von ferroelektrischen Flüssigkristall-Zusammensetzungen sind Decyloxybenzyliden-p'-Amino- 2-Methylbutylcinnamat (DOBAMBC), Hexyloxybenzyliden-p'- Amino-2-Choropropylcinnamat (HOBACPC), und 4-o-(2- Methyl)-Butylresorcyliden-41-Octylanilin (MBRA 8). Ein ferroelektrischer Flüssigkristall ist besonders vorzuziehen, der bei einer Temperatur, die höher als die des chiral smektisch phasigen Flüssigkristalls ist, eine cholesterische zeigt. Beispielsweise kann ein Biphenylester- Flüssigkristall verwendet, der eine bei dem Ausführungsbeispiel beschriebene Phasenübergangstemperatur zeigt.
  • Wenn das Element aus einem dieser Materialien zusammengesetzt ist, kann das Element von einem Kupferblock gehalten sein, in dem ein Heizelement eingebettet ist, um das Element auf einer Temperatur zu halten, bei der die Flüssigkristall Zusammensetzung die gewünschte Phase aufweist.
  • Fig. 2 stellt eine Zelle dar, anhand der die Arbeitsweise des ferroelektrischen Flüssigkristalls beschrieben wird. Die Sm C*-Phase wird als die gewünschte Phase angenommen.
  • Die Bezugszeichen 31 und 31' bezeichnen Substrate (Glasplatten), auf die eine durchsichtige Elektrode, zum Beispiel In&sub2;O&sub3;, SnO&sub2;, ITO (Indiumzinnoxid) in Form eines dünnen Films aufgetragen werden kann, wobei dazwischen Flüssigkristall in smektischer C*-Phase (SmC*-Phase) eingefüllt wird, der derart orientiert ist, daß eine Flüssigkristall-Molekularschicht 32 senkrecht zur Oberfläche der Glasplatte entsteht. Dicke Linien 33 repräsentieren die Flüssigkristallmoleküle, die eine kontinuierliche Spiralstruktur parallel zur Substratebene bilden. Ein Winkel zwischen einer Mittelachse 35 der Spiralstruktur und einer Achse der Flüssigkristallmoleküle 33 ist durch H dargestellt. Die Flüssigkristallmoleküle 33 haben jeweils ein Bipolarmoment (P1) 34, das zu den Molekülen orthogonal ist. Wenn eine Spannung zwischen den Substraten 31 und 31' anliegt, die höher als ein vorbestimmter Schwellwert ist, wird die Spiralstruktur der Flüssigkristallmoleküle 33 freigegeben bzw. aufgegeben, wobei sich die Flüssigkristallmoleküle 33 neu ausrichten können, so daß sich alle bipolaren Momente (P1) 34 längs des elektrischen Feldes ausrichten. Das Flüssigkristallmolekül 33 hat eine längliche Gestalt und einen Brechungsindex entlang einer Hauptachse sowie einen davon verschiedenen Brechungsindex entlang einer Nebenachse. Wenn Polarisatoren, bei denen es sich um zueinander gekreuzte Nicol'sche Prismen handelt, auf den gegenüberliegenden Seiten der Glasplatten angebracht sind, wird ein optisches Flüssigkristallelement bereitgestellt, dessen optische Eigenschaften abhängig von der Polarität der angelegten Spannung veränderbar sind.
  • Die Flüssigkristallzelle, die vorzugsweise in dem erfindungsgemäßen optischen Flüssigkristallelement verwendet wird, kann sehr dünn (beispielsweise 10 um oder weniger) sein. Da die Flüssigkristallschicht dünner gemacht wird, ist die schraubenförmige Struktur der Flüssigkristallmoleküle ohne Anlegen eines elektrischen Feldes freigegeben, wie in Fig. 3 dargestellt, wobei das Bipolarmoment P oder P' entweder nach oben (44) oder nach unten (44') gerichtet ist. Die Winkelhalbierende zwischen der Molekülachse des Flüssigkristallmoleküls 43 und einer Richtung 43 wird mit Neigungswinkel (H) bezeichnet, der dem halben Öffnungswinkel eines Kegels der Spiralstruktur entspricht. Ein elektrisches Feld E oder E' verschiedener Polarität, das größer als ein vorbestimmter Schwellwert ist, wird mittels Spannungsanlegeeinrichtungen 41 oder 41' wie in Fig. 4 dargestellt an eine derartige Zelle angelegt. Das Bipolarelement wird auf diese Weise gemäß dem elektrischen Feldvektor des elektrischen Feldes E oder E' neu nach oben 44 oder nach unten 44' orientiert, wobei die Flüssigkristallmoleküle entweder in den ersten stabilen Zustand 43 oder in den zweiten stabilen Zustand 43 versetzt werden.
  • Es gibt zwei Vorteile bei der Verwendung des vorstehend beschriebenen ferroelektrischen optischen Flüssigkristallelements. Erstens ist die Ansprechgeschwindigkeit sehr hoch, und zweitens ist die Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle bistabil. Der zweite Vorteil wird anhand Fig. 3 beschrieben. Wenn das elektrische Feld E anliegt, richtet sich das Flüssigkristallmolekül zum ersten stabilen Zustand 43 aus, der selbst dann stabil weiter beibehalten wird, nachdem das elektrische Feld abgeklungen ist. Wenn das elektrische Feld E' mit der entgegengesetzten Polarität angelegt wird, richtet sich das Flüssigkristallmolekül zum zweiten stabilen Zustand 43 aus, der ebenfalls nach Abklingen des elektrischen Feldes stabil beibehalten wird.
  • Vorzugsweise ist die Zelle so dünn wie möglich, um in effizienter Weise eine hohe Ansprechgeschwindigkeit und die Bistabilität zu erzielen.
  • Fig. 1 stellt einen Schaltungsaufbau gemäß einem Ausführungsbeispiel für eine Anzeigevorrichtung der Erfindung dar. Das Bezugszeichen 11 bezeichnet ein ferroelektrisches Flüssigkristallanzeigefeld, das Bezugszeichen 12 bezeichnet eine Abtastleitungsansteuereinrichtung, das Bezugszeichen 13 bezeichnet eine Informationsleitungsansteuereinrichtung, das Bezugszeichen 14 bezeichnet eine Steuereinrichtung, und das Bezugszeichen 16 bezeichnet eine an einer Rückseite des Anzeigefelds 11 angeordnete Hintergrundbeleuchtungseinrichtung.
  • Wenn eine Bedienperson bei der in Fig. 1 dargestellten Anzeigevorrichtung einen Hauptschalter 1 ausschaltet, um die Anzeige zu beenden, erzeugt eine Anzeigeinhalt- Löschsignalerzeugungseinrichtung 26 ein Signal, das an die Steuereinrichtung 14 angelegt wird. Die Abtastleitungsansteuereinrichtung 12 und die Informationsleitungsansteuereinrichtung 13 werden von einem Steuersignal aus der Steuereinrichtung 14 aktiviert, so daß ein Löschsignal an die Abtastleitungsansteuereinrichtung 12 angelegt wird, wobei aus der Steuereinrichtung 14 Löschdaten an die Informationsleitungsansteuereinrichtung 13 angelegt werden.
  • Das Signal, das die Abtastleitungsansteuereinrichtung 12 anlegt, wenn der Anzeigeinhalt zu löschen ist, kann mit dem Signal, das zum Schreiben verwendet wird, identisch sein. Ein Signal zur Ausrichtung des ferroelektrischen Flüssigkristalls in einen stabilen Zustand (weiß) wird gleichzeitig synchron mit dem Ausgangssignal der Abtastleitungsansteuereinrichtung 12 an die Informationsleitungen angelegt. Fig. 4 stellt von der Abtastleitungsansteuereinrichtung 12 erzeugte Signale VS&sub1;, VS&sub2; .... sowie von der Informationsleitungsansteuereinrichtung 12 erzeugte Signale VI&sub1;, VI&sub2; dar. Anstelle dieser Signale kann gemäß der Erfindung ein Impuls mit 2V&sub0; gleichzeitig an die Abtastleitungen angelegt werden, und ein Impuls mit -V&sub0; kann synchron dazu an die Informationsleitungen gelegt werden.
  • Nachdem der Anzeigeinhalt gelöscht worden ist, legt die Abtastleitungsansteuereinrichtung 12 ein Endsignal an die Steuereinrichtung 14 an, die dann ein Abschaltsignal an eine Energieversorgungssteuereinrichtung 15 sendet, so daß die Stromversorgung abgeschaltet wird.
  • Gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird, wenn der Anzeigeinhalt durch die Beleuchtung von der hinter dem Anzeigenfeld 11 angeordneten Hintergrundbeleuchtungseinrichtung 16 zu beobachten ist, das Anzeigeinhalt-Löschsignal an die Steuereinrichtung 14 angelegt, die die Hintergrundbeleuchtungseinrichtung abschaltet.
  • Wenn Daten auf der Anzeigevorrichtung angezeigt werden sollen, werden Video-RAM-Adressdaten an die Steuereinrichtung 14 gesandt, die ein Steuersignal erzeugt, um die Abtastleitungsansteuereinrichtung 12 und die Informationsleitungsansteuereinrichtung 13 zu aktivieren. Die Steuereinrichtung 14 dekodiert die Video-RAM-Adressendaten und sendet ein Abtastleitungsadressensignal und Anzeigedaten an die Abtastleitungsansteuereinrichtung 12 bzw. an die Informationsleitungsansteuereinrichtung 13.
  • Das vorstehend beschriebene ferroelektrische Flüssigkristallelement wird leichter in die verdrillte Ausrichtung erhalten, in der die Flüssigkristallmoleküle vom oberen Substrat zum unteren Substrat in der Molekularschicht verdrillt sind, wie in den Fig. 6A und 6B dargestellt, als in gleichförmiger Ausrichtung, in der die Flüssigkristallmoleküle parallel in der Flüssigkristallmolekularschicht angeordnet, sind, wie in den Fig. 5A und 5B dargestellt ist. Wenn die Flüssigkristallmoleküle in der verdrillten Ausrichtung sind, ist der auftretende Neigungswinkel zwischen den Achsen der Flüssigkristallmoleküle in der ersten Ausrichtung und in der zweiten Ausrichtung gering, was zu einer Verminderung des Kontrastes und des durchgelassenen Lichtes führt, sowie zu einem Überschwingen der Flüssigkristallmoleküle, wenn die Ausrichtung umgeschaltet wird. Dadurch werden Schwankungen des durchgelassen Lichtes verursacht, die zum Flackern der Bildanzeige führen. Dementsprechend wird die Anzeigerichtung bevorzugt, deren Flüssigkeitsmoleküle einheitlich ausgerichtet sind.
  • In Fig. 6A und 6B ist ein Richtungsgeber oder C-Richtungsgeber 71 im Schnitt in einer Ebene einer smektischen Schicht einer bistabilen Flüssigkristallzelle, wenn die Spiralstruktur freigegeben wird, sowie eine regelmäßige Anordnung von Selbstpolarisationen 72 dargestellt. Ein oberer Kreis (der einer Projektion des Flüssigkristallkegels auf die smektische Schicht entspricht) stellt einen Zustand nahe des oberen Substrats dar, und ein unterer Kreis stellt einen Zustand nahe des unteren Substrates dar. Gemäß Fig. 6A ist eine durchschnittliche Selbstpolarisation 73b nach unten gerichtet, und in Fig. 6B ist eine durchschnittliche Selbstpolarisation 73A nach oben gerichtet. Dementsprechend findet das Umschalten vom Zu stand gemäß Fig. 6A zum Zustand gemäß Fig. 6B abhängig vom elektrischen Feld statt.
  • Fig. 5A und 5B stellen regelmäßige Anordnungen von C- Richtungsgebern dar, wenn längs der Breite der Flüssigkristallzelle keine Verdrillung besteht, daß heißt, ein idealer Zustand vorliegt. Zur Verallgemeinerung werden die Flüssigkristallmoleküle etwas geneigt zur Ebene des Substrates dargestellt. Die Richtung der Eigenpolarisation ist gemäß Fig. 5A nach oben und gemäß Fig. 5B nach unten gerichtet. Die in den Fig. 5A und 5B dargestellte einheitliche Ausrichtung wird durch Anlegen einer Wechselspannung, die höher als ein Schwellwert (10 bis 500 V) ist und die eine Frequenz oberhalb 1 Hz, vorzugsweise 10 Hz bis 5 KHz hat, an den ferroelektrischen Flüssigkristall in der in den Fig. 6A und 6B dargestellten verdrillten Ausrichtung erzielt.
  • Die gleichförmige Orientierung des ferroelektrischen Flüssigkristallelements kann ebenfalls erreicht werden, in dem eine Wechselspannung an das Anzeigefeld angelegt wird, wenn der Anzeigeinhalt zu löschen ist. In diesem Fall kann die den Anzeigeinhalt löschende Spannung eine Wechselspannung von 10 V bis 500 V mit einer Frequenz oberhalb von 0,1 Hz sein.

Claims (8)

1. Anzeigevorrichtung mit
einem Flüssigkristall-Anzeigefeld (11), bei dem die Orientierung der Flüssigkristallmoleküle selbst nach Abklingen eines elektrischen Felds stabil ist,
einer Steuereinrichtung (12-14), die eine Anzeigesteuereinrichtung (14), eine Abtastzeilenansteuereinrichtung (12) und eine Informationszeilenansteuereinrichtung (13) zur Steuerung der Anzeige des Anzeigefelds (11) aufweist,
einem Schalter (1) zum Ein- und Ausschalten der Energievesorgung aus einer Energieversorgungseinrichtung für die Steuereinrichtung (12-14),
einer Anzeigeinhalt-Löscheinrichtung (14, 26) zum Löschen von in dem Anzeigefeld (11) gespeicherten Anzeigedaten durch die Steuereinrichtung (12-14) im Ansprechen auf das Ausschalten des Schalters (1), und
einer Energieversorgungssteuereinrichtung (15) zur Steuerung der der Abtastzeilenansteuereinrichtung (12) und der Informationszeilenansteuereinrichtung (12) zugeführten Energie, wobei die Energieversorgungssteuereinrichtung dazu eingerichtet ist, nachdem der Anzeigeinhalt gelöscht worden ist, die Energie abzuschalten, nachdem der Anzeigeinhalt im Ansprechen auf das Ausschalten des Schalters (1) gelöscht worden ist.
2. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, mit einer hinter dem Anzeigefeld (11) angeordneten Hintergrundbeleuchtungseinrichtung (16), wobei
die Steuereinrichtung (12-14) zur Steuerung des Ausschaltens der Hintergrundbeleuchtungseinrichtung eingerichtet ist.
3. Anzeigevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei
die Anzeigeinhalt-Löscheinrichtung (14, 26) zur Steuerung der Abtastzeilenansteuereinrichtung (12) und der Informationszeilenansteuereinrichtung (13) betreibbar ist, um die Inhalte des Anzeigefelds (11) zeilenweise zu löschen.
4. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei
die Anzeigeinhalt-Löscheinrichtung (14, 26) zur Steuerung der Abtastzeilenansteuereinrichtung (12) und der Informationszeilenansteuereinrichtung (13) betreibbar ist, um den gesamten Inhalt des Anzeigefelds (11) gleichzeitig zu löschen.
5. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei
die Anzeigeinhalt-Löscheinrichtung (14, 26) zur Steuerung der Abtastzeilenansteuereinrichtung (12) betreibbar ist, um an die Informationszeilen des Anzeigefelds (11) gleichzeitig eine Löschspannung anzulegen.
6. Anzeigevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei
die Anzeigesteuereinrichtung (14) dazu eingerichtet ist, die Energieversorgungssteuereinrichtung (15) zum Ausschalten der daraus zugeführten Energie zu steuern, wenn der Anzeigeinhalt gelöscht worden ist.
7. Anzeigevorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Anzeigefeld (11) ein ferroelektrisches Flüssigkristallanzeigefeld ist.
8. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 7, wobei es sich bei dem Anzeigefeld um eines handelt, das ein chiralsmektisches Flüssigkristall einer gleichförmigen Orientierung zwischen einem Substratpaar sandwichartig einschließt.
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