DE2227055A1 - Flüssigkristall Bildwiedergabevor richtung - Google Patents

Description

PATENTANWALTS

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Matsushita Electric Industrial Co., Ltd., Kadoma, Osaka, Japan

Flüssigkristall-Bildwjadergabevorrichtung

Zusammenfassung der Offenbarung

Flüssigkristall-Bildwiedergabeelemente an den Schnittpunkten streifenförmiger X- und Y-Elektroden werden angewählt, um Bilder wiederzugeben. Die verwendete Flüssigkristallmischung besteht im wesentlichen aus einem nematischen Flüssigkristall mit positiver dielektrischer Anisotropie, einem nematischen Flüssigkristall mit negativer dielektrischer Anisotropie und einer Steroidverbindung aus einer bestimmten Gruppe. Diese Flüssigkristallmischung hat einen Schwellwert und ist lichtdurchlässig, wenn eine Spannung oberhalb des Schwellwerts an sie angelegt wird. Jede der X-Elektroden wird sequentiell mittels eines Anwahlim'pulses angewählt, dessen Impulshöhe etwa 2 V beträgt, und weist eine Gleichvorspannung V gegenüber einem Normalpegel und einer Dauer Tw auf, wobei die Gleichvorspannung V unterhalb des Schwellwerts liegt. An jede der Y-Elektroden wird ein Signalimpuls gelegt, dessen Polarität der des Anwahlimpulses entgegengesetzt ist und dessen Dauer bis Tw beträgt, und erhält eine Gleichvorspannung 2 V gegenüber dem Normalpegel.

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Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flüssigkristall-Bildwiedergabevorrichtung und insbesondere eine Flüssigkristall- -Bildwiedergabevorrichtung mit X-Y-Matrix-Aufbau.

Bei Flüssigkristall-Bildwiedergabevorrichtungen mit einer grossen Anzahl von Bildelementen hat sich das X-Y-Verfahren als vorteilhaft für die Verringerung der Anzahl der erforderlichen elektronischen Bauelemente erwiesen. Eine Schwierigkeit besteht jedoch infolge des sogenannten "Kreuzeffekts", d.h., wenn eine Spannung V zwischen eine bestimmte X- und eine bestimmte Y-Elektrode gelegt wird, tritt eine Spannung V/2 unerwünschterweise an den Bildelementen der entsprechenden X- und Y-Elektroden auf. Dieser Kreuzeffekt verringert den erreichbaren Bildkontrast. Eine weitere Schwierigkeit ist das auftretende Flimmern. Da jedes Bildelement durch Impulse erregt wird, kann bei niedriger Impulsfrequenz ein Flimmern auftreten. Da die Ansprechzeit der Flüssigkristalle auf die Impulse im allgemeinen lang ist, müssen lang anhaltende Impulse niedriger Frequenz verwendet werden. Es ist bei Flüssigkristall-Bildwiedergabevorrichtungen also schwierig, ein flimmerfreies Bild zu erreiche».

Zur Behebung dieser Schwierigkeiten ist vorgeschlagen worden, eine Diode in Reihe mit jedem Bildelement zu schalten, um den Kreuzeffekt zu eliminieren, und anjedes Bildelement ein Speicherelement wie z.B. einen Kondensator zu legen, um das Flimmern zu beheben. Es ist jedoch schwierig, eine Bildwiedergabetafel mit solchen Bauelementen herzustellen, da sie äusserst kompliziert werden würde.

Es ist also die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Flüssigkristall-Bildwiedergabevorrichtung nach dem Matrixprinzip zu schaffen, die kreuzeffekt- und flimmerfrei ist.

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Die Flüssigkristall-Bildwiedergabevorrichtung nach der vorliegenden Erfindung weist auf eine Flüssigkristall-Bildwiedergabevorrichtung mit

(1) einem X-Elektrodenglied aus einer Vielzahl von streifenförmigen X-Elektroden, die auf die Oberfläche einer ersten Platte aufgebracht sind,

(2) einem Y-Elektrodenglied aus einer Vielzahl von streifenförmigen Y-Elektroden, die auf die Oberfläche einer zweiten Pläte aufgebracht sind, wobei mindestens eines der Elektrodenglieder lichtdurchlässig ist, und

(3) einer Flüssigkristallmischung, die den Raum zwischen dem X- und dem Y-Elektrodenglied ausfüllt und im wesentlichen aus einem nematischen Flüssigkristall mit positiver dielektrischer Anisotropie, einem nematischen Flüssigkristall mit negativer dielektrischer Anisotropie und einer Steroidverbindung besteht, die aus der Gruppe bestehend aus ß-Cholestanol, Ergosterol, Lanosterol, Cholesterin und Cholesterinderivaten ausgewählt ist, wobei die Flüssigkristallmischung einen Schwellwert hat und beim Anlegen einer Spannung oberhalb des Sehwellwertes lichtdurchlässig wird und die X- und Y-Elektrodenglieder einander so gegenüber liegen, daß die Richtung der X-Elektroden rechtwinklig zur Richtung der Y-Elektroden liegt, so daß die X- und Y-Elektroden mit dem dazwischenliegenden Flüssigkristall eine Vielzahl von an den Schnittpunkten gelegenen Bildelementen bilden. Weiterhin weist die Vorrichtung einen Signalgenerator zur Erzeugung der Bildinformationssignale auf sowie eine erste PulserZeugervorrichtung,die an den Signalgenerator und an jede der X-Elektroden angeschlossen ist und an diese sequentiell einen Anwahlimpuls liefert, der eine Amplitude von etwa 2 V hat, eine Gleichvorspannung V gegenüber einem Normalpegel und eine Dauer Tw hat, wobei die Gleichvorspannung unterhalb des Schwellwertes liegt, und eine zweite Impulserzeugervorrichtung, die an den Signalgenerator und jede der Y-Elektroden angeschlossen ist und an diese einen Signalimpuls liefert, dessen Polarität der des Anwahlimpulses entgegengesetzt, dessen Impulsamplitude im wesentlichen gleich der des Anwahlimpulses ist und dessen Dauer Tw sich entsprechend den Änderungen des BiId-

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informationssignals ändert, wobei der Signalimpuls eine Gleichvorspannung 2V gegenüber einem Normalpegel aufweist, wodurch die Flüssigkristallmischung an jedem der Bildelemente ihre Lichtdurchlässigkeit mit der Dauer des angelegten Signalimpulses ändert und sich das gewünschte Bild auf der FlÜssigkristallbildwiedergabetafel abbildet.

Diese und andere Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen.

Fig. 1 ist eine teilweise aufgebrochene Perspektivansicht einer Flüssigkristall-Bildwiedergabevorrichtung nach dem Matrixprinzip nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 ist ein Diagramm der Streulichtstärke als Funktion der an die Flüssigkristallmischung nach der vorliegenden Erfindung angelegten Gleichspannungi

Fig. 3 ist ein Diagramm der Ansprechzeit als Funktion der an die Flüssigkristallmischung nach der vorliegenden Erfindung angelegten Gleichvorspannung;

Fig. 4 ist ein Diagramm der Streulichtstärke als Funktion der Zeit bei der Flüssigkristallmischung nach der vorliegenden Erfindung nach dem Anlegen von Spannungsimpulsen;

Fig. 5 ist ein Diagramm der Streulichtstärke als Funktion der Zeit der Flüssigkristallmischung nach der vorliegenden Erfindung beim Anlegen von Spannungsimpulsen mit bestimmter Gleichvorspannung;

Fig. 6 ist ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der Flüssigkristall-Bildwiedergabevorrichtung nach der vorliegenden Erfindung;

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Fig. 7 ist ein Diagramm der an jede der X-Elektroden gelegten . Anwahlimpulse und der an jede der Y-Elektroden gelegten Signalimpulse in der Flüssigkristall-Bildwiedergabevorrichtung nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 8 ist eine Zeichnung eines Beispiels von mit 9 Bildelementen der Flüssigkristall-Bildwiederjbevorrichtung nach der Erfindung dargestellten Bildmustern;

Fig. 9 ist ein Diagramm der in dem Teil der Bildwiedergabevorrichtung nach Fig. 8 an den X-Elektroden liegenden Anwahlimpulse und der an den Y-Elektroden liegenden Signalimpulse; und

Fig. 10 ist ein Diagramm der resultierenden Impulse, die sich aus der Überlagerung der Anwahl- und der Signalimpulse nach Fig. 9 ergeben, um die Bildwiedergabe nach Fig. 8 zu erzeugen.

Nach Fig. 1 ist eine Vielzahl von waagerechten streifenförmigen X-Elektroden 2 auf die Oberfläche einer ersten Platte 1 aufgebracht. Die Kombination dieser X-Elektroden und der ersten Platte bildet ein X-Elektrodenglied. Eine Vielzahl von senkrechten streifenförmigen Y-Elektroden 4 ist auf die Oberfläche einer zweiten Platte 3 aufgebracht; die Kombination der Y-Elektroden und der zweiten Platte bildet ein Y-Elektrodenglied. Die X-Elektroden 2 und die Y-Elektroden 4 sind unter Verwendung der Abstandselemente 6 so eiHeina%er gegenüber und auf Abstand angeordnet, dass die Richtung der X-Elektroden zu der der Y-Elektroden rechtwinklig verläuft. Der Raum zwischen dem X-Elektrodenglied und dem Y-Elektrodenglied ist mit einer Flüssigkristallmischung 5 gefüllt. Die Dicke der Flüssigkristallmischungsschicht wird durch die Dicke der Abstandselemente 6 bestimmt. Die Flüssigkristallmischung bildet an den Schnittpunkten der X-Elektroden 2 und der Y-Elektroden 4 eine Vielzahl von Bildelementen.

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Die Flüssigkristallmischung nach der vorliegenden Erfindung, die weiter unten im einzelnen beschrieben wird, ändert ihre Lichtstreu- bzw. Durchlässigkeitseigenschaften, wenn sie einem elektrischen Gleichfeld ausgesetzt ist. In der Praxis gibt es daher zwei Wege, die Flüssigkristall-Wiedergabetafel nach der vorliegenden Erfindung einzusetzen. In einem Fall wird eine Seite der Bildwiedergabetafel mit Licht beaufschlagt, während der Betrachter die andere Seite ansieht. Hierbei müssen sowohl das X- als auch das Y-Elektrodenglied lichtdurchlässig sein. Im anderen Fall wird eine Seite der Flüssigkristall-Bildwiedergabetafel mit Licht beaufschlagt, und der Betrachter beschaut diese gleiche Seite. Hierbei muss dasjenige Elektrodenglied, das dieser Seite der Bildwiedergabetafel entspricht, lichtdurchlässig sein, während die Elektroden des anderen Elektrodengliedes an den Bildelementen lichtreflektierend sein müssen. Auf jeden Fall sollten die Platten ( erste und zweite Platte) natürlich aus elektrisch isolierendem Material bestehen.

Die Flüssigkristallmischung nach der vorliegenden Erfindung besteht im wesentlichen aus einem nematischen Flüssigkristall mit positiver dielektrischer Anisotropie, einem nematischen Flüssigkristall mit negativer dielektrischer Anisotropie und einer Steroidverbindung aus der Gruppe, die besteht aus ß-Cholestanol, Ergosterol, Lanosterol, Cholesterin und Cholesterinderivaten. Ein nematischer Flüssigkristall mit positiver dielektrischer Anisotropie ist eine Verbindung, deren molekulares Dipolmoment parallel zu ihrer langen Molekülachse liegt. Hierfür sind typische Beispiele das p-Alkoxybenzyliden-p'-zyanoanilin, p-Zyanobenzyliden-p*-alkoxyanilin, p-Alkoxybenzyliden-p¹-aminoazobenzol und n-Alkyl-p-zyanobenzyliden-p^f-aminozinnamat. Von diesen ist das p-Alkoxybenzyliden-p'-^anoanilin vorzuziehen, weil seine positive dielektrische Anisotropie sehr stark ist und es aus nematischen Flüssigkristallen besteht, deren kristallnematische Übergangstemperaturen verhältnismässig niedrig sind - wie z.B. p-n-Butoxybenzyliden-p^t-zyanoanilin ( Übergangsternperatur 6^° C ), p-n-Pentoxybenzyliden-p'-zyanoanilin (62 C),

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p-n-Hexoxybenzjliden-p'-zyanoanilin (55° C), p-n-Heptoxybenzyliden-p*-zyanoanilin (67° C) und p-n-Octoxybenzyliden-p'-zyanoanilin (79° C). ' ·

Ein nematischer Flüssigkristall mit negativer dielektrischer Anisotropie ist eine Verbindung, deren molekulares Dipolmoment rechtwinklig zu ihrer langen Molekülachse liegt. Hierfür typische Verbindungen sind Anisalazin> p,p*-Dialkoxyazoxybenzol, p-Alkaoxybenzyliden-p'-aeyloxyanilin und p-Alkoxybenzyliden- -p'-alkylanilin. Von diesen ist p-Alkoxybenzyliden-p'-alkylanilin vorzuziehen, da seine negative dielektrische Anisotropie verhältnismäßig nied5.g ist und es aus nematischen Flüssigkristallen besteht, die niedrige kristallnematische Übergangstemperaturen haben - wie z.B. p-Methoxybenzyliden-p^!-n-propylanilin ( Übergangstemperatur 42° C), p-Methoxybenzyliden-p'-n- -butylanilin (20° C) und p-Äthoxybenzyliden-p'-n-butylanilin (36° C).

Um die später im einzelnen zu beschreibenden elektrooptischen Eigenschaften der Flüssigkristallmischung nach der vorliegenden Erfindung zu erreichen, muss mindestens eine der erwähnten Steroidverbindungen in der Flüssigkristallmischung vorhanden sein. Eine Flüssigkristallmischung aus einem mematischen Flüssigkristall mit positiver dielektrischer Anisotropie und einer Steroidverbindung ohne einen nematischen Flüssigkristall mit negativer dielektrischer Anisotropie hat elektrooptische Eigenschaften, die denen einer Fitissigkristallmischung nach der vorliegenden Erfindung ähnlich sind. Eine solche Zweikomponenten- -Flüssigkristallmischung ist jedoch darin nachteilig, dass ihre Einschaltzeit lang ist und sie sich bei Raumtemperatur oder darunter leicht verfestigt. Die Flüssigkristallmischung nach der vorliegenden Erfindung weist diese Nachteile nicht auf« Nach der Erfindung lässt sich nicht nureine Flussigkristallmischung verwenden, die im wesentlichen aus nur einem nematischen Flüssigkristall mit positiver dielektrischer Anisotropie, nur einem nematischen Flüssigkristall mit negativer dielektrischer

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Anisotropie und nur einer Steroidverbindung besteht, sondern auch eine Flüssigkristallmischung, die im wesentlichen aus mehreren nematischen Flüssigkristallen mit positiver dielektrischer Anisotropie, mehreren nematischen Flüssigkristallen mit negativer dielektrischer Anisotropie und mehreren Steroidverbindungen besteht.

Fig. 2 zeigt ein Diagramm der Streulichtkurve als Funktion der angelegten Gleichspannung für die Flüssigkristallmischung nach der vorliegenden Erfindung. Hier ist die Flüssigkristallmischung vor dem Anlegen eines elektrischen Gleichfeldes im wesentlichen lichtdurchlässig. Wird an die Flüssigkristallmischung eine Gleichspannung gelegt, steigt die Sträulichtstärke nach Kurve 7 und erreicht die Sättigung 8. Die Flüssigkristallmischung verbleibt auch dann in diesem (lichtstreuenden) Zustand, wenn hiernach die Gleichspannung wieder gesenkt wird; vergl. Kurve 10. Eine weitere Steigerung der angelegten Gleichspannung über einen Schwellwert V₄, hinaus verursacht jedoch

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ein schnelles Abfallen der Streulichtstärke; vergl. Kurve 9. Diese erreicht bei einer angelegten Gleichspannung V-, ein Minimum (d.h. lichtdurchlässiger Zustand), und dieser lichtdurchlässige Zustand wird bei weiterer Steigerung der angelegen Spannung über V₁ beibehalten. Senkt man die angelegte Gleichspannung unter den Wert V-, ab, steigt die Streulichtstärke wieder entlang der Kurve 9 und läuft in die Sättigung 8. Die Flüssigkristallmischung bleibt im wesentlichen in diesem lichtstreuenden Zustand, wenn man die angelegte Gleichspannung winter senkt. Nach dem Abklemmen der angelegten' Gleichspannung kehrt die Flüssigkristallmischung langsam in ihren Ausgangszustand zurück, indem sie im wesentlichen lichtdurchlässig ist. Die nach dem Abklemmen der angelegten Gleichspannung für die Rückkehr aus dem lichtstreuenden in den Ausgangszustand erforderliche Zeit hängt ab von den Bestandteilen der Flüssigkristallmischung, der Dicke der Flüssigkristallschicht, der Betriebstemperatur usw.

Fig. 3 zeigt die Ansprechzeit als Funktion der angelegten Gleichvorspannung für die Flüssigkristallmischung nach der vorliegenden

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Erfindung. Hier stellt die Anstiegszeit diejenige Zeitspanne dar, die die Flüssigkristallmischung benötigt, um beim Anlegen einer Gleichspannung von mehr als V", vom lichtsReuenden in den lichtdurchlässigen Zustand zu gelangen. Fig. 3 zeigt die Anstiegszeit, wenn die angelegte Gleichspannung plötzlich von einer Gleichvorspannung auf den Wert 3·ν.,_ springt. Wie in Fig. 3 gezeigt, wird die Anstiegszeit kürzer, wenn der Wert der Gleichvorspannung näher am Schwellwert V,, liegt, Die Gleichvorspannung sollte den Schwellwert V,, jedoch nicht übersteigen, da, wenn dies der

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Fall ist, die Flüssigkristallmischung den lichtdurchlässigen Zustand schon vermöge der Gleichvorspannung erreicht; hierdurch ergäbe sich ein schlechter Kontrast. Die Abfallzeit ist diejenige Zeitspanne, die die Flüssigkristallmischung benötigt, um, wenn eine Gleichspannung oberhalb V₁ abgeklemmt oder auf die Gleichvorspannung abgesenkt wird, aus dem lichtdurchlässigen in den lichtstreuenden Zustand zu gelangen. Wie in Fig. 3 klar gezeigt, ist die Abfallzeit im wesentlichen konstant, wenn die Gleichvorspannung unterhalb eines bestimmten Wertes V liegt, nimmt aber schnell zu, wenn die Vorspannung höher als V ist. Die Anstiegs- und die Abfallzeit hängt hierbei nicht von der Polarität der angelegten Spannung, sondern nur von deren Absolutwert ab.

Fig. 4 zeigt die Streulichtstärke als Funktion der Zeit für die Flüssigkristallmischung bei Anlegen von Spannungsimpulsen ohne Gleichvorspannung, während Fig. 5 die Streulichtstärke als Funktion der Zeit für die Flüssigkristallmischung bei Anlegen von Spannungsimpulsen mit Gleichvorspannung zeigt.

Legt man sich wiederholende Impulse mit einer Amplitude von beispw. 3 V (V -< V ^ ^v+-h^ ^{über v}i ^oline Gleichvorspannung an die Flüssigkristallmischung, ist die Abfallzeit kurz, so dass die Flüssigkristallmischung in den lichtstreuenden Zustand zurückkehrt, bevor der nachfolgende Impuls anliegt (Vergl. Fig. 4); es zeigt sich also ein Flimmern. Bei einer Gleichvorspannung V wird die Abfallzeit jedoch sehr lang, so dass der lichtdurchlässige Zustand der Flüssigkristallmischung im wesentlichen bei-

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behalten.wird, bis der nachfolgende Impuls ankommt; vergl. Fig. Bei einer Gleichvorspannung tritt also kein Flimmern auf.

Wie aus dieser Beschreibung ersichtlich, hat die Flüssigkristallmischung nach der vorliegenden Erfindung zwei Eigenschaften, die sie für die Verwendung in einer Flüssigkristall-Bildwiedergabetafel nach dem Matrixprinzip sehr vorteilhaft machen. Eine dieser Eigenschaften besteht darin, dass die Sfcreulichtstärkefunktion in Abhängigkeit von der angelegten Gleichspannung einen ausgeprägten Schwellwert hat; hierdurch wird der Kreuzeffekt unterdrückt. Die andere Eigenschaft liegt darin, dass die Flüssigkristallmischung nachder vorliegenden Erfindung eine Abfallzeit hat, die sich elektrisch durch eine Gleichvorspannung im Bereich von V_Q bis V., steuern lässt; hierdurch wird das Flimmern vermieden.

Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform der FlüssLgkristall-BildwledergabeVorrichtung nach der vorliegenden Erfindung. Ein Signalgenerator 11 erzeugt Bildinformationssignale, die für die Erzeugung von Bildern auf der Flüssigkristall-Bildwiedergabetafel 17 erforderlich sind. Die Bildinformationssignale bestehen u.a. aus Signalen zur Steuerung der Anwahlimpulse für die X-Elektroden.2 und die Signalimpulse für die Y-Elektroden 4. Das Bezugszeichen 12 bezeichnet eine erste Impulserzeugungsvorrichtung. Diese erste Impulserzeugungsvorrichtung 12 besteht aus dem Schieberegister 13 und den Verstärkern 14, die jeweils an die Ausgänge des Schieberegisters 13 angeschlossen sind. Das Sche&beregister 13 wird von Signalgenerator 11 gesteuert und erzeugt lediglich ein Ausgangssignal hohen Pegels, das sequentiell nacheinander sämtliche Ausgänge des Schieberegisters 13 durchläuft. Jeder Verstärker 14 liefert einen Anwahlimpuls mit einer Impulshöhe von etwa 2 V, einer Dauer T und einer Gleichvorspannung V gegenüber einem Normalpegel, wenn das Ausgangssignal des Schieberegisters 13 den hohen Pegel hat. Als Normalpegel lässt sich bequemerweise das Massepotential verwenden; hierbei ist der Aufbau der Schaltung der Wiedergabevorrichtung leicht realisierbar. Es kann jedoch

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jedes andere Potential als Normalpegel verwendet werden. Nach Fig. 6 besteht die erste Impulserzeugungsvorrichtung 12 aus dem Schietaeregister 13 und einer Vielzahl von Verstärkern 14. Aridere Anordnungen lassen sich ebenfalls verwenden, sofern sie die oben erwähnten Anwahlimpulse erzeugen können.

Die zweite Impulserzeugungsvorrichtung 15 besteht aus einer Vielzahl von Signalimpulserzeugerschaltungen 16 für die Y-Elektroden 4. Jede Signalimpulserzeugersehaltung 16 erzeugt einen Signalimpuls, dessen Polarität der des Anwahlimpulses entgegengesetzt ist, dessen Dauer von max. T sich mit den Änderungen des Informationssignals aus dem Signalgenerator 11 ändert und der eine Gleichvorspannung von 2 V gegenüber dem Normalpegel hat. Der Signalgenerator 11 ist so mit der ersten Impulserzeugervorrichtung 12- verbunden, dass die Signalimpulse und die Anwahlimpulse miteinander synchron sind.

Die Flüssigkristallmischung in jedem Bildelement, das am Schnittpunkt der X-Elektroden 2 und der Y-Elektroden 4 gebildet wird, ändert ihre Durchlässigkeit entsprechend der Dauer des an die Y-Elektroden gelegten Signalimpulses, so dass sich auf der Flüssigkristalltafel das gewünschte Bild abbildet, weil die Durchlässigkeit der Bildelemente untereinander verschieden ist. Die Einzelheiten der Bilderzeugung werden weiter unten erläutert.

Fig. 7 zeigt Beispiele eines an eine X-Elelfrode gelegten Anwahlimpulses und der an eine Y-Elektrode gelegten Signalimpulse. Der an die X-Elektrode gelegte Anwahlimpuls hat eine Impulshöhe von 2 V, eine Dauer T_w und eine Gleichvorspannung V. Die Dauer des Anwahlimpulses hängt von der Anstiegszeit der im Einzelfall verwendeten Flüssigkristallmischung ab, wie es oben unter Bezug auf die Fig. 3 beschrieben wurde, undist gewöhnlich der Anstiegs-r· zeit gleich oder länger als diese. Kürzere Impulslängen als die Anste(j,gszeit lassen sich jedoch verwenden, da nach Fig. 3 die Abfallzeit länger wird, so dass einige aufeinanderfolgende Impulse mit kürzerer Dauer als die Anstiegszeit die Flüssigkristallmischung

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vollständig in die Lichtdurchlässigkeit erregen können. In diesem Fall muss das Intervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen ausreichend kürzer sein als dasjenige Zeitintervall, das die Flüssigkristallmischung benötigt, um den lichtstreuenden Zustand zu erreichen.

Der an die Y-Elektrode gelegte Signalimpuls hat eine Impulshöhe von - 2 V, eine Dauer von O bis T und eine Gleichvorspannung von 2 V. Die Dauer von 0 bis T ändert sich mit den Änderungen des Bildinformationssignals aus dem Signalgenerator 11. Derartige Änderungen des Bildinformationssignals können Amplituden-, Frequenz-, Impulsdauer-, Impulszahl- sowie andere Änderungen sein. Im allgemeinen ist vorzuaiehen, die Dauer des Signalimpulses von einer Amplitudenänderung des Bildinformationssignals abhängig zu machen. Wenn der mit dem Anwahlimpuls synchronisierte und dem Bildinformationssignal entsprechende Signalimpuls die Flüssigkristallmischung im Zusammenwirken mit dem Anwahlimpuls in den lichtdurchlässigen Zustand bringt, lässt sichein solches Informationssignal als "Vollerregungssignal" bezeichnen. Im Fall, dass das Bildinformationssignal ein Vollerregungssignal ist, ift der Signalimpuls die volle Dauer T: vergl. die obere Kurve der Fig.7« Wenn der dem Bildinformationssignal entsprechende Signalimpuls die Flüssigkristallmischung halb in den lichtdurchlässigen oder halb in den lichtstreuenden Zustand bringt, lässt es sich als ein "Halberregungssignal" bezeichnen. Ist das Bildinformationssignal ein Halberregungssignal, hat der Signalimpuls eineDauer von weniger als T ; vergl. die mittlere Kurve der Fig. 7· Wenn der dem Bildinformationssignal entsprechende Signalimpuls die Flüssigkristallmischung in den lichtstreuenden -Zustand bringt, lässt es sich als "Entregungssignal" bezeichnen. Ist das Bildinformationssignal ein "Entregungssignal", hat der Signalimpuls die Dauer O,,d.h. es liegt kein Signalimpuls vor; vergl. die untere Kurve der Fig. 7·

Zur Wiedergabe von Schriftzeichen oder -Symbolen mit äsr Bildwiedergabevorrichtung nach der vorliegenden Erfindung sind nur Vollerregungs- und Entregungssignale erforderlich. In diesem Fall kann

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jede der Signalimpulserzeugerschaltungen 16 einfach ein Verstärker sein, wenn es sich bei den BildinformationsSignalen um amplitudenmodulierte Signale handelt. Um ein Bild mit Halbtönen wiederzugeben, sind auch Halberregungssignale nötig. In diesem Fall muss jede der Signalimpulserzeugerschaltungen 16 nicht nur einen Verstärker enthalten, sondern auch einen Umsetzer, der das Bildinformationssignal in ein impulsdauermoduliertes Impulssignal umsetzt.

Die Funktion der Flüssigkristallbildwiedergabevorrichtung nach der vorliegenden Erfindung zur Wiedergabe von Schriftzeichen wird nun unter Bezug auf die Fig. 8, 9 und 10 im Detail beschrieben.

Um die Übersichtlichkeit zu erhalten, sind in Fig. 8 nur drei X- und drei Y-Elektroden dargestellt. Die drei X-Elektroden X-,,

X₀ und X-. und die drei Y-Elektroden Y-,, Y₀ und Y-. bilden neun ² 3 12 3,

Bildelemente c-q.» ⁰Tp-^{1 g}tv ^c21 '"''⁰^v ^In Fig. 8 ist ein Beispiel eines Musters gezeigt, bei dem die schraffierten Bildpunkte c^-,, c,,, ^Qoo» ^e^i ^un<^ ⁰^ ⁿi°ht erregt bzw. im lichtstreuenden Zuiand bzw. undurchlässig sind. Die anderen Bild- · · elemente sind erregt und lichtdurchlässig.· Ein Anwahlimpuls mit einer Amplitude von 2 V, einer Dauer von T und einer Gleichvorspannung V unter oder nahe dem Schwellwert V.. der Flüssigkristallmischung nach Fig. 9 wird mittels einer ersten Impulserzeugervorrichtung an die X-Elektrode X-, gelegt. Synchron mit dem Anwahlimpuls werden mittels einer zweiten Impulserzeugerschaltung Signalimpulse an die Y-Elektroden Y-,, Y₀ und Y, gelegt, die den Bildelementen auf der X-Elektrode X₁ entsprechen. Die Vorspannung des Signalimpulses beträgt 2 V. Die Impulshöhe des Signalimpulses ist - 2 V. Die Dauer des Signalimpulses ist bei einem Entregungssignal gleich Null und bei einem Vollerregungssignal gleich T . Ist die Anwahl der X-Elektrode X₁ beeedet, wird die nächste X-Elektrode X₂ angewählt, worauf an die Y-Elektroden synchronisierte Signalimpulse gelegt werden, die den Bildelementen auf der X-Elektrode X₀ entsprechen; vergl. die obige Beschreibung.

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Der gleicheVorgang erfolgt für die Bildelemente auf der X-Elektrode X^. Diese Vorgänge wiederholen sich. Die zeitliche Beziehung zwischen den Anwahl- und den Signalimpulsen ist aus Fig. 9 ersichtlich.

Pig. 10 zeigt die Impulsform der resultierenden Impulse, die sich aus den Anwahl- und den Signalimpulsen ergeben und an den Bildelementen C₁₁J C₁₂ ^und Cp-, liegen. Da die am Bildelement c,, liegende Spannung den Schwellwert V₄, nicht übersteigt, ist dieses

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Element im lichtstreuenden Zustand und undurchlässig; das gleiche gilt auch für die Bildelemente c^, Cpp, c-,-, und c„. Andererseits sind die Bildelemente c-,ο und Cp₁ im lichtdurchlässigen Zustand, da die an den Elementen c-,ο und Cp·, liegenden Spannungen über dem Schwellwert V,, liegen und die Abfallzeit der Plussigkristallmischung durch eine Gleichvorspannung unterhalb des oder nahe dem Schwellwert V,, verlängert wird und nicht von der Polarität der Gleichvorspannung abhängt. Das gleiche gilt für die BiIdelemente Cp., und c^p.

PUrdie Wiedergabe allgemeiner Bilder mit Halbtönen werden Signalimpulse mit einer Dauer von 0 bis T_w benötigt, wie es oben unter Bezug auf die Pig. ¹J beschrieben ist. Die maximale Dauer T_w ist wünschenswerterweise fast gleich der Anstiegszeit, und die Folgefrequenz der Anwahlimpulse sollte so eingestellt sein, dass sich Halbtöne ergeben, da Signalimpulse von weniger als T_w Dauer sonst die Plussigkristallmischung in den voll lichtdurchlässigen Zustand bringen können.

Weiterhin kann bei der vorliegenden Erfindung eine elementweise Anwahl verwendet werden. In diesem Fall ist jeweils nur ein Bildelement der Wiedergabetafel erregt, nicht aber eine ganze Zeile.

Im praktischen Einsatz kann die Zahl der Bildelemente erheblich höher sein als in dem oben erläuterten Beispiel.

Die Flüssigkriätall-Bildwiedergabetafel nach der obigen Beschreibung ist eine Matrix-Tafel mit streifenförmigen X- und Y-^lektroden.

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Wie jedoch leicht einzusehen ist, können auch anders geformte Elektroden verwendet werden, um Bildelemente verschiedener Gestalt zur Wiedergabe einer grossen Vielfalt von Bildmustern zu schaffen. Es lässt sich beispw. eines der gut bekannten alphanumerischen 7-Segment-Wiedergabeelemente erstellen, ohne vom Geist der vorliegenden Erfindung abzugehen.

Die vorliegende Erfindung schafft also eine neuartige Flüssigkristall-Bildwiedergabevorrichtung,die kreuzeffekt- und flimmerfrei ist und klare und kontrastreiche Bilder wiederzugeben gestattet.

- Patentansprüche -

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Claims (7)

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   Patentansprüche :

   Flüssigkristall-Bildwiedergabevorrichtung aus einer Flüssigkristall-Wiedergabetafel mit

   (1) einem X-Elektrodenglied aus einer Vielzahl streifenförmiger X-Elektroden, die auf die Oberfläche einer ersten Platte aufgebracht sind,

   (2) einem Y-Elektrodenglied aus einer Vielzahl von streifenförmigen Y-Elektroden,die auf die Oberfläche einer zweiten Hatte aufgebracht sind, wobei mindestens das Y- oder das X-Elektrodenglied lichtdurchlässig ist, und

   (3) einer Flüssigkristallmischung, die den Raum zwischen dem X- und dem Y-Elektrodenglied ausfüllt und im wesentlichen aus einem nematischen Flüssigkristall mit positiver dielektrischer Anisotropie, einem nematischen Flüssigkristall mit negativer dielektrischer Anisotropie und einer Steroidverbindung besteht,,die aus der Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus ß-Cholestanol, Ergosterol, Lanosterol, Cholesterin und Cholesterinderivaten, wobei die Flüssigkristallmischung einen Schwellwert aufweist und bei Anliegen einer Spannung von mehr als diesem Schwellwert lichtdurchlässig ist, wobei das X- und das Y-Elektrodenglied einander so gegenüber liegen, dass die Richtung der X-Elektroden rechtwinklig zur Richtung der Y-Elektroden ist, so dass die X- und die Y-Elektroden mit der zwischen ihnen liegenden Flüssigkristallmischung an ihren Schnittpunkten eine Vielzahl

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   von Bildelementen bilden; mit einem Signalgenerator zur Erzeugung von Bildinformationssignalen; einer ersten Impulser ζeugervorriehtung, die an den Signalgenerator und an jede der X-Elektroden angeschlossen ist und ein.Anwahlimpuls sequentd^ll an die X-Elektroden liefert, der eine Impulshöhe von etwa 2 V, eine Gleichvorspannung V bezüglich eines Normalpegels und eine Dauer T_w hat, wobei die Gleichvorspannung V unterhalb des Schwellwertes liegt; einer zweiten ImpulserZeugervorrichtung, die an den Signalgenerator und an jede der Y-Elektroden angeschlossen ist und einen Signalimpuls an jede der Y-Elektroden liefert, dessen Polarität der des Anwahlimpulses entgegengesetzt ist, dessen impulshöhe im wesentlichen der des Anwahlimpulses entspricht und dessen Dauer von maximal T sich mit einer Änderung des Informationssignals ändert, und der eine Gleichvorspannung von 2 V gegenüber dem Normalpegel hat; wodurch die Flüssigkristallmischung an jedem Bildelement bei einer Änderung der Dauer des angelegten Signalimpulses seine Durchlässigkeit ändert und sich das gewünschte Bild auf der Flüssigkristall-Bildwiedergabetafel abbildet.
2. 2. Flüssigkristall-BildwJbdergabevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl das Y* als auchdas X-Elektrodenglied lichtdurchlässig sind.
3. 3. Flüssigkristall-Bildwiedergabevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die X-Elektroden lichtreflektierend sind.
4. 4. Flüssigkristall-Bildwjbdergabevorrichtühg nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Normalpegel das Masse*- potential ist.
5. 5. Flüssigkristall-Bi ^wiedergabevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,, dass der nematische Flüssigkristalle mit positiver dielektrischer Anisotropie eine Verbindung aus der Gruppe p-Alkoxybenzyliden-p'-zyanoanilin, p-Zyanobenzyli-

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   den-p¹-alkoxyanilin, p-Alkoxybenzyliden-p¹-aminoazobenzol und n-Alkyl-p~zyanobenzyliden-p^!-aminozinnamat ist.
6. 6. Flüssigkristall-Bildwiedergabevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der nematische Flüssigkristall mit negativer dielektrischer Anisotropie eine Verbindung aus der Gruppe Anisalazin? p,p^f-DiaÄbxyazoxybenzol, p-Alkoxybenzyliden-p'-acyloxyanilin und p-Alkoxybenzyliden-p'-alkylanilin ist.
7. 7. Flüssigkristall-Bildwiedergabevorrichtung nach Anspruch 1, dadurchgekennzeichnet, dass die Flüssigkristallmischung aus P-Alkoxybenzyliden-p¹-zyanoanilin, p-Alkoxybenzyliden- -p*-alky!anilin und einem Cholesterinderivat besteht.

   Cl./Br.

   209850/1 UA

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