NL8600284A

NL8600284A - Vloeibaar kristalinrichting.

Info

Publication number: NL8600284A
Application number: NL8600284A
Authority: NL
Original assignee: Philips Nv
Priority date: 1986-02-06
Filing date: 1986-02-06
Publication date: 1987-09-01
Also published as: CA1266908A; EP0234624A1; DE3774725D1; KR870008210A; EP0234624B1; JPS62187327A

Description

PHN IT.643 1 9 ----*4 N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

Vloeibaar kristalinrichting.

De uitvinding betreft een vloeibaar kristalinrichting bevattende twee op een afstand d van elkaar gehouden evenwijdige steun-platen met naar elkaar toegekeerde oppervlakken voorzien van elektroden met tussen de steunplaten een laag nematisch vloeibaar kristal met een 5 cholesterische toevoeging, welk vloeibaar kristal een positieve diêlektrische anisotropie en een natuurlijke spoed p heeft, waarbij de verhouding d/p een waarde heeft gelegen tussen 0,5 en 1 en de genoemde oppervlakken van een oriëntatielaag zijn voorzien, die de gemiddelde richting van de lengte-as van de vloeibaar kristal moleculen (director) 10 over de laagdikte d een tot een waarde tussen π en 2ïï radialen toenemende verdraaiing geeft en de moleculen aan het ene oppervlak een tilthoek tussen 0° en 70° en die aan het andere oppervlak een tilthoek tussen 5° en 70° ten opzichte van de betreffende oppervlakken geeft, in welke inrichting bij het aanbrengen van een elektrisch veld de vloeibaar 15 kristalinrichting beneden een effektieve elektrische veldsterkte in een eerste stabile toestand verkeert, boven een effektieve veldsterkte E2 in een tweede, optisch hiervan verschillende stabiele toestand verkeert en bij een effektieve veldsterkte Eg tussen E-j en E2 in een stabiele toestand verkeert.

20 Daarnaast heeft de uitvinding betrekking op een vloeibaar kristalweergeefinrichting bevattende twee op een afstand d van elkaar gehouden evenwijdige steunplaten met naar elkaar toegekeerde oppervlakken waarvan op het ene oppervlak een patroon van lijnelektroden en op het andere oppervlak een patroon van kolomelektroden is aangebracht, zoda-25 nig, dat de lijnelektroden de kolomelektroden kruisen en de kruispunten een matrix van beeldcellen vormen, met tussen de steunplaten een laag nematisch vloeibaar kristal met een cholesterische toevoeging, welk vloeibaar kristal een positieve diêlektrische anisotropie en een natuurlijke spoed p heeft, waarbij de verhouding d/p een waarde heeft 30 gelegen tussen 0,5 en 1 en de genoemde oppervlakken van een oriëntatielaag zijn voorzien, die de gemiddelde richting van de lengte-as van de vloeibaar kristal moleculen (director) over de laagdikte d een tot f ) v '· '* Ά ί>ΗΝ 11.643 2 \

ϊΐ'- -. ‘'V

.t een waarde tussen I en 2ïï radialen toenemende verdraaiing geeft en de moleculen aan het ene oppervlak een tilthoek tussen 0° en 70° en die aan het andere oppervlak een tilthoek tussen 5° en 70° ten opzichte van de betreffende oppervlakken geeft, in welke inrichting bij het aan-5 brengen van een elektrisch veld de beeldcellen beneden een effektieve elektrische veldsterkte in een eerste stabile toestand verkeren, boven een effektieve veldsterkte E2 in een tweede, optisch hiervan verschillende stabiele toestand verkeren en bij een effektieve veldsterkte Eg tussen E^ en E2 in een stabiele toestand verkeren.

10 De eerste soort inrichtingen kunnen bijvoorbeeld gebruikt worden in een opto-elektronische sluiter of in zogenaamde segmentendisplays waarbij de vorm van de elektroden mede de vorm van de weer te geven symbolen bepaalt.

De tweede soort inrichting is geschikt voor matrix-weer-15 geefinrichtingen. Een dergelijke inrichting is beschreven in de Nederlandse octrooiaanvrage nr. 8400577 van aanvraagster.

De transmissie-spanningskarakteristiek van het daarin gebruikte vloeibaar kristal vertoont hysteresis. Daardoor verkeren de weer-geefcellen van de getoonde inrichting beneden een zekere veldsterkte 20 E.| in een eerste stabiele toestand en boven een veldsterkte E2 in een tweede optisch van de eerste verschillende toestand. Bij een veldsterkte Eh tussen E^ en E2 kunnen beide toestanden naast elkaar bestaan. Uitgaande van de eerste toestand en een veldsterkte Eg over de weergeefcellen vertoont het vloeibaar kristalmateriaal een kleine 25 energiedrempel. Met een pulsvormig elektrisch veld met een energie-inhoud boven deze drempel kan dan van de eerste naar de tweede stabiele toestand geschakeld worden. Als de energie-inhoud van het pulsvormig veld beneden de drempel ligt dan keert de cel met een zekere relaxatietijd terug naar de uitgangstoestand.

30 Afhankelijk van het soort vloeibaar kristalmateriaal en de aanwezigheid van kleurstoffen en (eventueel) polarisatoren kan een weergeefcel schakelen tussen een praktisch volledig lichtabsorberende (eerste) toestand en een praktisch volledig lichtdoorlatende (tweede) toestand, zodat bijvoorbeeld een diepblauw op een wit beeld wordt 35 verkregen.

Een nadeel van de in genoemde octrooiaanvrage beschreven inrichting en de bijbehorende besturing, zoals daar nader omschreven, be- ·· ; - · * ï Λ PHN 11.643 3 staat hierin dat de beeldcellen slechts tussen twee toestanden schakelen en het niet mogelijk is intermediaire toestanden (variaties in helderheid, grijstinten) weer te geven.

De uitvinding stelt zich ten doel een vloeibaar kristalin-5 richting van de bovengenoemde soort te verschaffen waarbij meerdere stabiele transmissietoestanden tussen de eerste en de tweede toestand kunnen bestaan zodat variaties in helderheid c.q. grijstinten weergegeven kunnen worden.

Een vloeibaar kristalinrichting respektievelijk een vloei-10 baar kristalweergeefinrichting volgens de uitvinding heeft daartoe het kenmerk, dat het oppervlak van althans een steunplaat voorzien is van een microscopische schaal inhomogeen oriënterende laag en het vloeibaar kristal, uitgaande van de eerste stabiele toestand en een effek-tieve veldsterkte EH over het vloeibaar kristal (de beeldcellen), een 15 kleine energiedrempel vertoont zodanig, dat bij een pulsvormig veld met een energie-inhoud boven de genoemde energiedrempel het vloeibaar kristal (een beeldcel) van de eerste stabiele toestand in één van een aantal overige toestanden kan overgaan, waarin het vloeibaar kristal, althans macroscopisch gezien een praktisch stabiele transmissie 20 vertoont terwijl bij een pulsvormig veld met een energie-inhoud beneden deze energiedrempel het vloeibaar kristal (een beeldcel) via een meta-stabiele toestand met een zekere relaxatietijd naar de eerste stabiele toestand terugkeert, onder de voorwaarde dat de herhalingsfrequentie waarmee het vloeibaar kristal (een beeldcel) wordt aangestuurd de 25 reciproke waarde van de relaxatietijd niet te boven gaat.

De uitvinding berust op het inzicht dat door microscopische variaties in homogeniteit het de vloeibaar kristal op ieder punt bij een iets andere spanningspuls schakelt. Hierdoor treden plaatselijk gebiedjes op waar al naar de tweede toestand is geschakeld, terwijl de 30 transmissie van het vloeibaar kristal (de beeldcel) in zijn geheel nog nauwelijks veranderd is. Naar mate de energie-inhoud van de spanningspuls toeneemt, schakelt het vloeibaar kristal op meerdere plaatsen en kan het element (de cel) macroscopisch gezien diverse intermediaire waarden van de transmissie (kleurvariaties, grijstinten) aannemen.

35 In de matrixweergeefinrichting wordt de variabele energie- inhoud verkregen door een kombinatie van de aanstuurspanning en de tijdsduur gedurende welke deze aanstuurspanning op de kolomelektroden aanwe- ·, ·.«, f _ll

i> ’S

ΡΗΝ 11.643 4 zig is. Hiertoe heeft een dergelijke vloeibaar kristalweergeefinrichting het kenmerk, dat deze een lijnaftastschakeling bevat voor het achtereenvolgens periodiek aftasten van de lijnelektroden met een lijnselektie-puls van de spanning V^, kolomselektiemiddelen bevat voor het selekte-5 ren van die beeldcellen, die vanuit de eerste stabiele toestand naar de tweede of een van een aantal overige stabiele toestanden moeten worden geschakeld in een periode waarin een lijnelektrode wordt afgetast, welke kolomselektiemiddelen aan elk der kolomelektroden een spanningspuls leveren zodanig, dat van de beeldcellen die met een momentaan afgetaste 10 lijnelektrode zijn verbonden geselekteerde beeldcellen gedurende de af-tastperiode een eerste of uitspanning V^-Vc respektievelijk een tweede of aanspanning Vj+Vc voeren of de eerste en tweede spanning voeren in tijdsverhouding die de te bereiken intermediaire transmissie-toestand bepaalt terwijl alle overige cellen een spanning ± Vc • 15 voeren, welke spanningspulsen ter grootte V^+Vc een energie-inhoud hebben welke de genoemde energiedrempel overschrijdt, die ter grootte V^-Vc een energie-inhoud hebben lager dan de genoemde energiedrempel, en die ter grootte Vc resulteren in de effektieve veldsterkte Eh, en de weergeefinrichting voorts middelen bevat om voorafgaand aan 20 het weergeven van nieuwe informatie een blanking puls aan alle beeldcellen toe te voeren zodanig, dat deze in de eerste stabiele toestand worden gebracht.

De inhomogene laag bevat bijvoorbeeld siliciumoxyde dat is opgedampt onder een hoek 80° en 86° tussen ten opzichte van de 25 normaal van het oppervlak.

Het optische verschil tussen weergeefcellen in de "uit"-toestand (eerste toestand) en die in de "aan"-toestand (tweede toestand) bestaat uit een verschil in de lichtdoorlaatbaarheid van de cellen. Deze wordt verkregen door gebruik van dichroltische kleurstof-30 fen, polarisatoren of een kombinatie hiervan. Indien aan het vloeibaar kristalmateriaal een dichroltische kleurstof wordt toegevoegd, wordt een weergeefinrichting van het Guest-Host type verkregen. Zonodig kan hier ter verhoging van het contrast een polarisator aan de voorzijde, dat wil zeggen de zijde waar het licht de weergeefinrichting binnen-35 treedt, worden aangebracht. Voorts is het mogelijk de weergeefinrichting in de transmissie-mode, dan wel reflektie-mode te gebruiken. Dit al dan niet in kombinatie met een aan de voorzijde aangebrachte polarisator. In 4r -¾ PHN 11.643 5 de reflektie-mode bevindt zich aan de achterzijde van de weergeefinrichting een lichtreflekterende laag. Volgens een weer andere uitvoeringsvorm bevat het vloeibaar kristalmateriaal geen dichroitische kleurstof, maar wordt van de optische eigenschappen van het vloeibaar kristal-5 materiaal zoald dubbele breking (Δη) en de daaraan gekoppelde draaiing van het polarisatievlak gebruik gemaakt. Ook hier kan naar keuze de weer-geefinrichting in de transmissie-mode of de reflektie-mode worden bedreven. In het eerste geval wordt de weergeefinrichting tussen twee lineaire polarisatoren geplaatst en bepaalt de onderlinge stand van de 10 polarisatoren of een geselekteerde weergeefcel ten opzichte van een niet geselekteerde weergeefcel als een lichte of een donkere cel wordt weergegeven. In het tweede geval is de weergeefinrichting voorzien van een polarisator aan de voorzijde en een reflektor aan de achterzijde of een interne reflektor op het binnenoppervlak van de achterste steunplaat.

15 Het is hierbij ook mogelijk twee polarisatoren toe te passen waarvan de aan de achterzijde geplaatste polarisator reflekterend is. De onderlinge stand van de polarisatoren bepaalt dan weer of een geselekteerde weergeefcel als licht op een donkere achtergrond of donker op een lichte achtergrond wordt weergegeven. In het geval van twee lineaire polarisa-20 toren kan ten gevolge van de dubbelbrekende eigenschappen van het vloeibaar kristalmateriaal met de onderlinge stand van de polarisatoren, dat wil zeggen de onderlinge hoekverdraaiing, op het gewenste kleurkontrast worden geoptimaliseerd. Ten opzichte van een evenwijdige of orthogonale stand van de polarisatoren kunnen afhankelijk van het produkt d.An voor 25 een optimaal kontrast afwijken tot 45° van de genoemde polarisator-standen nodig zijn. Bij een effekt dat deels op dubbele breking berust, wordt uiteraard ook kontrast waargenomen bij gebruik van één polarisator in koabinatie met een reflektor.

De uitvinding zal thans nader worden verklaard aan de 30 hand van enkele uitvoeringsvoorbeelden en de tekening, waarin figuur 1 schematisch een vloeibaar kristalinrichting volgens de uitvinding toont, figuur 2 de spannings-transmissiekarakteristiek toont behorende bij de inrichting van figuur 1, 35 figuur 3 schematisch het verloop van de transmissie in de tijd toont, indien een inrichting volgens figuur 1 wórdt bestuurd met een pulsvormig signalen van diverse pulshoogten, --¾ PHN 11.643 6 de figuren 4a-4f op een vergrote schaal impressies tonen van het bijbehorende transmissiegedrag, figuur 5 het verband toont tussen de inverse waarde van de pulsduur en het kwadraat van de spanning boven de energiedrempel, 5 terwijl figuur 6 schematisch een matrixweergeefinrichting volgens de uitvinding toont en figuur 7 schematisch de daarbij gebruikte spanningen toont.

10 De in figuur 1 weergegeven vloeibaar kristalinrichting bevat twee glazen steunplaten 1 en 2, die voorzien zijn van elektroden 3 en 4, bestaande uit indium-tinoxyde. Over de.van elektroden voorziene oppervlakken van de steunplaten 1 en 2 is een siliciumoxyde laag onder een hoek van 80o-86o met de normaal op het oppervlak opgedampt. De 15 lagen vormen de oriëntatielagen 6 en 7. Tussen de steunplaten bevindt zich een vloeibaar kristalmateriaal 8 betaande uit een mengsel van het nematisch vloeibaar kristal ZLI 1132 van de firma E. Merck en de cholesterische toevoeging n-cyano-4'-(2-methyl)-isobutyl-biphenyl (CB15). De afstand tussen de platen bedraagt 6,9 micron, welke door op 20 de tekening niet weergegeven, regelmatig over de plaatoppervlakken verdeelde afstandmiddelen in stand gehouden wordt. Een afdichtingsrand 9 verbindt de steunplaten aan hun omtrek met elkaar. Aan het nematisch vloeibaar kristal is zoveel n-cyano-4'-(2-methyl)-isobutyl-biphenyl (verkrijgbaar onder de naam CB15 van de firma BHD-chemical) toegevoegd 25 dat de spoed p van de helix waarover de vloeibaar kristal moleculen een draaiing van. 360° uitvoeren ongeveer 9,2 micron bedraagt. De verhouding d/p bedraagt derhalve ongeveer 0,75. De director aan de oriënta-tielaag 6 is over een hoek Θ gelijk aan ^ir gedraaid ten opzichte van de director aan de laag 7. Ten gevolge van de schuin opge-30 dampte siliciumoxyde lagen liggen deze directoren niet evenwijdig aan het oppervlak, doch maken daarmee een hoek, de zogenaamde tilthoek Θ, van ongeveer 30°. Hoewel in het onderhavige voorbeeld de twist φ van het vloeibaar kristal is aangepast aan de door de oriëntatielagen opgelegde wandkondities, is dit geen noodzakelijke voorwaarde. Met andere 35 woorden de verhouding d/p behoeft niet exact gelijk te zijn aan φ/2ιτ.

De steunplaten 1 en 2 zijn voorts elk voorzien van een lineaire polarisa-tor en wel een polarisator 10 en een analysator 11. De inrichting kan ·, ... - ·. . ·„ ? jF -i PHN 11.643 7 vanuit een eerst stabiele toestand naar een optisch daarvan verschillend tweede stabiele toestand geschakeld worden door op een geschikte wijze de elektroden 3 en 4 aan te sturen.

Zoals in de genoemde octrooiaanvrage beschreven, vertoont 5 de transaissie-spanningskarakteristiek van een dergelijke vloeibaar kristalinrichting hysteresis. Bij houdveld Eg, overeenkomend met de spanning Vg is slechts een kortdurende puls met een geringe energie-inhoud nodig om het systeem van een eerste stabiele toestand in een tweede stabiele toestand te brengen.

10 Figuur 2 geeft de transmissie T van de vloeibaar kristal inrichting als funktie van een over de inrichting aangelegde spanning V. Beneden een spanning (overeenkomend met een elektrisch veld ) is de director nagenoeg evenwijdig aan de steunplaten 1 en 2. Boven een spanning V2 (overeenkomend met een elektrisch veld E2) is de 15 director over een hoek van ongeveer 90° geroteerd, dat wil zeggen dat de director nagenoeg loodrecht op de steunplaten 1 en 2 staat. Bij een evenwijdige stand van de polarisatoren neemt de inrichting beneden de eerste toestand in, welke bij de gegeven stand van de polarisatoren niet lichtdoorlatend is. Deze toestand vertegenwoordigt de "uif-toe-20 stand. Boven een spanning V2 neemt de inrichting een tweede stabiele toestand in, welke bij de gegeven stand van de polarisatoren lichtdoorlatend is. Deze toestand vertegenwoordigt de "aan"-toestand. Bij een spanning tussen en V2 kunnen de beide toestanden naast elkaar voorkomen ten gevolge van de hysteresis in de karakteristiek. De wijze 25 waarop deze hysteresis wordt doorlopen bij een eerst toenemende en vervolgens afnemende spanning is in de karakteristiek met pijlen aangegeven. Komend van een hoge spanning zal bij de veldsterkte Vg (overeenkomend met een elektrisch veld Eg) de "aan“-toestand bestaan terwijl komend van een lage spanning bij dezelfde spanning Vg de "uit*-toe-30 stand zal bestaan.

Met een kortdurende puls van geringe energie-inhoud kan worden volstaan om een snelle overgang van de eerste naar de tweede toestand te verwezenlijken. Deze toestanden zijn in figuur 2 met en T2, overeenkomend met de "uit"- respektievelijk de "aan"-toestand van 35 een cel, aangegeven. Figuur 2 toont statisch opgenomen karakteristieken, waarbij de houdspanning Vg overeenkomt met het houdveld Eg en een hoge transmissie T met een grote tilthoek 9m.

ΡΗΝ 11.643 8 ί-

Wordt aan de inrichting een kortdurende puls toegevoerd waarvan de energie-inhoud de genoemde energiedrempel niet overschrijdt, dan zal 9m en derhalve de transmissie T aanvankelijk even toenemen en vervolgens met een bepaalde relaxatietijd terugkeren tot de uitgangswaarde. De 5 transmissie gaat via een metastabiele fase met een bepaalde relaxatietijd die hier ongeveer 200 milliseconden bedraagt, terug naar de uit-gangstoestand T^. Om dit effekt niet te verstoren, mag tijdens deze relaxatietijd geen tweede spanningspuls worden toegevoerd, omdat de energiedrempel dan alsnog overschreden kan worden. Om dit te voorkomen 10 mag de herhalingsfrequentie waarmee de inrichting wordt aangestuurd de reciproke waarde van de relaxatietijd niet overschrijden. In het onderhavige geval betekent dit een maximale herhalingsfrequentie van ongeveer 5 Hertz.

Doordat in de inrichting volgens de uitvinding de 15 oriëntatielagen 6 en 7 een inhomogeen oppervlak bezitten, treden lokale verschillen op in de interakties tussen dit oppervlak en de vloeibaar kristallaag 8. Hierdoor varieert ook de energie-inhoud van de spanningspuls die nodig is om de toestand T2 te bereiken. Als gevolg hiervan zal bij verschillende spanningen op meer of minder plaatsen het 20 vloeibaar kristal naar de toestand T2 schakelen hetgeen macroscopisch gezien overeenkomt met een transmissie tussen die van de toestanden en T2.

Voor de inrichting van figuur 1 wordt dit nader toegelicht aan de hand van figuur 3. Hierbij is als houdspanning de waarde 25 VH=1,75 Volt gekozen terwijl de inrichting pulsgewijs werd aangestuurd met pulsen met toenemende spanning en een pulsbreedte van 1 milliseconde. Zoals uit figuur 3 blijkt, hebben spanningspulsen met een spanning ter grootte van 6,75 V of lager geen invloed op het transmissie-gedrag. Bij toenemende spanning Vpulse echter relaxeert het vloeibaar 30 kristal naar een hogere transmissiewaarde afhankelijk van de spanning Vpulse* Dat een Vev°l9 is van lokale overgangen op microscopische schaal blijkt duidelijk uit figuren 4a-4f waarin voor verschillende spanningswaarden Vpu-^se een gedeelte van de inrichting ter grootte van 0,5 mm x 0,5 mm vergroot is weergegeven. De verschillende afbeeldingen 35 tonen verschillende waarden van de transmissie als percentage van de transmissie bij een volledig geschakelde inrichting. Tevens zijn daarbij de gebruikte spanningen Vpulge aangegeven.

τ ΡΗΝ 11.643 9 . . . . ο

Uit metingen is gebleken dat de grootheid At(V“u^se-

Vg) bepalend is voor de hoeveelheid toegevoerde energie. Dit wordt getoond aan de hand van figuur 5 waarin — is uitgezet tegen (v|ulse-v|) voor die waarde van At(v|ulse-5 Vjj)2, waarvoor de inrichting juist volledig schakelt. Aangezien hiervoor een praktisch lineair verand wordt gevonden, is de genoemde grootheid At(VpUlse-v|) konstant.

Met name in een matrixstruktuur zal de pulsduur korter zijn en dientengevolge de gebruikte spanning hoger. Een dergelijke 10 matrixweergeefinrichting is weergegeven in figuur 6. Deze bevat weer twee glazen steunplaten 1 en 2. De steunplaat 1 is voorzien van een patroon van stripvormige elektroden 3 bestaande uit indium-tinoxyde. De steunplaat 2 is eveneens voorzien van een patroon van stripvormige elektroden 4 bestaande uit indium-tinoxyde. De elektroden 3 kruisen de 15 elektroden 4 en de kruispunten vormen weergeefcellen, die aldus volgens een matrix zijn gerangschikt. Over de van elektroden voorziene oppervlakken van de steunplaten 1 en 2 is een silicium laag onder een hoek van 80°-86° met de normaal op het oppervlak opgedampt. De lagen vormen de oriëntatielagen 6 en 7. Tussen de steunplaten bevindt zich 20 eenzelfde vloeibaar kristalmateriaal 8 als beschreven aan de hand van figuur 1. De afstand tussen de platen bedraagt 6,9 micron, welke door op de tekening niet weergegeven, regelmatig over de plaatoppervlakken verdeelde afstandsmiddelen in stand gehouden wordt. Een afdichtingsrand 9 verbindt de steunplaten aan hun omtrek met elkaar. De steunplaten 1 en 2 25 zijn voorts elk voorzien van een linaire polarisator en wel een polarisa-tor 10 en een analysator 11. De weergeefcellen kunnen vanuit een eerst stabiele toestand naar een optisch daarvan verschillende tweede stabiele toestand geschakeld worden door op een geschikte wijze de elektroden 3 en 4 aan te sturen. Bij een evenwijdige stand van polarisator en 30 analysator zal een geselekteerde weergeefcel wit (lichtdoorlatend) op een donkere achtergrond zijn. Door verdraaiing van één der polari-satoren ten opzichte van de ander en een geschikte keuze van het produkt d.An kunnen met de beschreven inrichting naar keuze kontrasten van diep blauw op wit tot licht geel op zwart gerealiseerd worden.

35 Figuur 7 geeft het principe van de aansturing van een weergeefinrichting volgens de uitvinding weer. Weergegeven zijn drie lijnelektroden E, L en M alsmede drie kolomelektroden D, E en F. Achter- _» f <* "S· PHN 11.643 10 eenvolgens wordt aan de lijnelektroden K,L,M een lijnselektiepuls ter grootte V^ toegevoerd terwijl aan alle kolomelektroden zodanige spanningspulsen worden toegevoed dat het gewenste helderheidsniveau (grijstint) wordt bereikt. Aan niet geselekteerde kolommen wordt een 5 spanning +VC toegevoerd waarbij Vc overeenkomt met de houdspanning VH van het vloeibaar kristalmateriaal en weer circa 1,75 Volt bedraagt. Aan geselekteerde cellen die niet schakelen, wordt op de kolom-aansluiting gedurende de selektietijd een spanning +VC aangeboden terwijl aan geselekteerde cellen die volledig schakelen een spanning 10 -Vc wordt aangeboden. Aan cellen die naar een intermediair transmissie-niveau (grijswaarde schakelen) worden spanning +VC en -Vc aangeboden. De tijdsduur dat de spanning -V aanwezig is, bepaalt de energie-inhoud van de puls die de geselekteerde cel aanstuurt en daarmee de helderheid (grijstint).

15 Zo zijn in figuur 7 de cellen KD, KF, LE, MD en MF op een uit-waarde geselekteerd en blijven deze in dit voorbeeld praktisch ondoorzichtig. De cel KE krijgt gedurende de gehele selektietijd van de lijn K een spanning V^ op de lijnelektrode K en een spanning -Vc op de kolomelektrode E. Het totale spanningsverschil over de cel KE be-20 draagt gedurende deze tijd dus V1+Vc. De spanning en tijdsduur zijn hierbij zodanig gekozen dat de cel volledig schakelt.

Op dezelfde wijze worden de cellen LD en LF met andere energie-inhouden aangestuurd die beide kleiner zijn dan die van de cel 4 KE, met name doordat ze gedurende een kortere tijd (circa - 3 25 van de lijnselektietijd) worden aangestuurd. Door de langere tijdsduur waarover de cel KE wordt aangestuurd, is de bijbehorende energie-inhoud groter zodat KE helderder is dan LF en LD. Om soortgelijke reden wordt ook de cel ME praktisch geheel doorzichtig, zij het iets minder dan de cel KE omdat de cel ME niet gedurende de gehele selektietijd met 30 Vc+V^ wordt aangestuurd. In alle gevallen staat over niet geselekteerde cellen een spanning ±VC zodat de ingestelde toestand volgens het hierboven besproken mechanisme behouden blijft. In het geval dat de weergeefinrichting een nieuwe ten opzichte van de oude gewijzigde informatie moet weergeven, worden eerst alle cellen door middel van een korte 35 puls in de "uit"-toestand gebracht. Een puls van nul Volt en een puls-duur van 50.10“3 sec blijkt hiertoe voldoende te zijn.

Van de hier beschreven uitvoeringsvorm kunnen de gegeven . . 4 - * Λ PHN 11.643 11 van het vloeibaar kristal als volgt worden samengevat:

Vloeibaar kristalmateriaal ZLI 1132 met 1,45 % CB15 d = 6,9 micron; Φ = 270°; d/p = 0,75; Θ * 30° op beide oppervlakken.

5 Andere uitvoeringsvormen die beantwoorden aan het doel van de uitvinding zijn: a) Vloeibaar kristalmateriaal ZLI 1132 + 0,68 % CB15 d = 9 micron; φ - 270°; d/p = 0,5; Θ = 30° op beide oppervlakken.

b) Vloeibaar kristalmateriaal ZLI 1132 + 1,16 % CB15 10 d = 6,4 micron; φ = 270°; d/p = 0,6; Θ = 1° en θ·2 = 30°.

c) Vloeibaar kristalmateriaal ZLI 1132 + 1,16 % CB15 d = 6,4 micron; φ = 247°; d/p = 0,6; Θ = 30° op beide oppervlakken.

d) Vloeibaar kristalmateriaal ZLI 1840 + 1,45 % CB15 d = 6,4 micron; φ = 270°; d/p = 0,75; Θ = 30° op beide 15 oppervlakken.

Claims

1. Vloeibaar kristalinrichting bevattende twee op een af stand d van elkaar gehouden evenwijdige steunplaten met naar elkaar toegekeerde oppervlakken voorzien van elektroden met tussen de steunplaten een laag nematisch vloeibaar kristal met een cholesterische toevoeging, 5 welk vloeibaar kristal een positieve diëlektrische anisotropie en een natuurlijke spoed p heeft, waarbij de verhouding d/p een waarde heeft gelegen tussen 0,5 en 1 en de genoemde oppervlakken van een oriëntatie-laag zijn voorzien, die de gemiddelde richting van de lengte-as van de vloeibaar kristal moleculen (director) over de laagdikte d een tot een 10 waarde tussen π en 2π radialen toenemende verdraaiing geeft en de moleculen aan het ene oppervlak een tilthoek tussen 0° en 70° en die aan het andere oppervlak een tilthoek tussen 5° en 70° ten opzichte van de betreffende oppervlakken geeft, in welke inrichting bij het aanbrengen van een elektrisch veld de vloeibaar kristalinrichting beneden 15 een effektieve elektrische veldsterkte in een eerste stabiele toestand verkeert, boven een effektieve veldsterkte E2 in een tweede, optisch hiervan verschillende stabiele toestand verkeert en bij een effektieve veldsterkte EH tussen E^ en E2 in een stabiele toestand verkeert, met het kenmerk, dat het oppervlak van althans een steunplaat 20 voorzien is van een op microscopische schaal inhomogenen oriënterende laag en het vloeibaar kristal, uitgaande van de eerste stabiele toestand en een effektieve veldsterkte Eg over het vloeibaar kristal, een kleine energiedrempel vertoont zodanig, dat bij een pulsvormig veld met een energie-inhoud boven de genoemde energiedrempel het vloeibaar 25 kristal van de eerste stabiele toestand in één van een aantal overige toestanden kan overgaan, waarin het vloeibaar kristal, althans macroscopisch gezien een praktisch stabiele optische transmissie vertoont terwijl bij een pulsvormig veld met een energie-inhoud beneden deze energiedrempel een beeldcel via een metastabiele toestand met een 30 zekere relaxatietijd naar de eerste stabiele toestand terugkeert, onder de voorwaarde dat de herhalingsfrequentie waarmee een beeldcel wordt aangestuurd de reciproke waarde van de relaxatietijd niet te boven gaat.

2. Vloeibaar kristal weergeefinrichting bevattende twee op een afstand d van elkaar gehouden evenwijdige steunplaten met naar el-35 kaar toegekeerde oppervlakken waarvan op het ene oppervlak een patroon van lijnelektroden en op het andere oppervlak een patroon van kolom-elektroden is aangebracht, zodanig, dat de lijnelektroden de kolom- PHN 11.643 13 elektroden kruisen en de kruispunten een matrix van beeldcellen vormen, met tussen de steunplaten een laag nematisch vloeibaar kristal met een cholesterische toevoeging, welk vloeibaar kristal een positieve diêlektrische anisotropie en een natuurlijke spoed p heeft, waarbij de 5 verhouding d/p een waarde heeft gelegen tussen 0,5 en 1 en de genoemde oppervlakken van een oriëntatielaag zijn voorzien, die de gemiddele richting van de lengte-as van de vloeibaar kristal moleculen (director) over de laagdikte d een tot een waarde tussen ïï en 2ïï radialen toenemende verdraaiing geeft en de moleculen aan het ene oppervlak van tilthoefc 10 tussen 0° en 70° en die aan het andere oppervlak een tilthoek dussen 5° en 70° ten opzichte van de betreffende oppervlakken geeft, in welke inrichting bij het aanbrengen van een elektrisch veld de beeldcellen beneden een effektieve elektrische veldsterkte E1 in een eerste stabiele toestand verkeren, boven een effektieve veldsterkte E2 in een 15 tweede, optisch hiervan verschillende stabiele toestand verkeren en bij een effektieve veldsterkte Efi tussen E^ en E2 in een stabiele toestand verkeren, met het kenmerk, dat het oppervlak van althans een steunplaat voorzien is van een op microscopische schaal inhomogeen oriënterende laag en het vloeibaar kristal, uitgaande van de eerst 20 stabiele toestand en een effektieve veldsterkte Efl over de beeldcellen, een kleine energiedrempel vertoont zodanig, dat bij een puls-vormig veld met een energie-inhoud boven de genoemde energiedrempel een beeldcel van de eerste stabiele toestand in één van een aantal overige toestanden kan overgaan waarin de beeldcel althans macroscopisch 25 gezien een praktisch stabiele transmissie vertoont terwijl bij een puls-vormig veld met een energie-inhoud beneden deze energiedrempel een beeldcel via een metastabiele toestand met een zekere relaxatietijd naar de eerste stabiele toestand terugkeert, onder de voorwaarde dat de herha-lingsfrequentie waarmee een beeldcel wordt aangestuurd de reciproke 30 waarde van de relaxatietijd niet te boven gaat.

3. Vloeibaar kristalweergeefinrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat deze een lijnaftastschakeling bevat voor het achtereenvolgens periodiek aftasten van de lijnelektroden met een lijn-selektiepuls van de spanning Vj,, kolomselektiemiddelen bevat voor het 35 selekteren van die beeldcellen, die vanuit de eerste stabiele toestand naar de tweede of een van de overige stabiele toestanden moeten worden geschakeld in een periode waarin een lijnelektrode wordt afgetast, welke V PHN 11.643 14 kolomselektiemiddelen aan elk der kolomelektroden een spanningspuls leveren zodanig, dat van de beeldcellen die met een momentaan afgetaste lijneleketrode zijn verbonden geselekteerde beeldcellen gedurende de af-tastperiode een eerste of uitspanning V^-Vc respektievelijk een 5 tweede of aanspanning Vj+Vc voeren of de eerste en tweede spanning voeren in een tijdsverhouding die een te bereiken intermediaire trans-missietoestand bepaalt, terwijl alle overige cellen een spanning ± Vc voeren, waarbij de spanningspulsen ter grootte V^+Vc een energie-inhoud hebben welke de genoemde energiedrempel overschrijdt, die 10 ter grootte Vj-Vc een energie-inhoud hebben lager dan de genoemde energiedrempel, en die ter grootte Vc resulteren in de effektieve veldsterkte Eh, en de weergeefinrichting voorts middelen bevat om voorafgaand aan het weergeven van nieuwe informatie een blanking puls aan alle beeldcellen toe te voeren zodanig, dat deze in de eerste stabiele toe-15 stand worden gebracht.

4. Vloeibaar kristalinrichting volgens een der vorige conclusies, met het kenmerk, dat de inhomogene laag uit siliciumoxyde bestaat dat is opgedampt onder een hoek tussen 80° en 86° ten opzichte van de normaal van het oppervlak.

5. Weergeefinrichting volgens conclusie 1, 2, 3 of 4, met het kenmerk, dat aan het vloeibaar kristalmateriaal een dichroltische kleurstof is toegevoegd.

6. Weergeefinrichting volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat op de frontsteunplaat een polarisator is aangebracht.

7. Weergeefinrichting volgens conclusie 5 of 6, met het kenmerk, dat op één der oppervlakken van de achtersteunplaat een reflekterende laag is aangebracht.

8. Weergeefinrichting volgens conclusie 1, 2 of 3, met het kenmerk, dat op de frontsteunplaat een polarisator en op één der 30 oppervlakken van de achtersteunplaat een reflekterende laag is aangebracht.

9. Weergeefinrichting volgens conclusie 1, 2 of 3, met het kenmerk, dat op de frontsteunplaat en de achtersteunplaat een polarisator is aangebracht.

10. Weergeefinrichting volgens conclusie 9, met het kenmerk, dat op de achtersteunplaat een reflekterende laag is aangebracht.