DE1487779A1 - Arrangement for making information visible by means of a light control cell - Google Patents
Arrangement for making information visible by means of a light control cellInfo
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Description
, een 29.^068, een 29. ^ 068
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WESTINGHOUSE ELECTRIC CORPORATION in East Pittsburgh, Pa., V.St.A.WESTINGHOUSE ELECTRIC CORPORATION of East Pittsburgh, Pa., V.St.A.
Anordnung zur Sichtbarmachung von Informationen mittels einer Lichtsteuerzelle.Arrangement for making information visible by means of a light control cell.
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Sichtbarmachung von Informationen mittels einer Lichtsteuerzelle, die eine Schicht flüssiger Kristalle vom Cholesterintyp enthält, deren optische Eigenschaften durch Temperaturänderungen beeinflußbar sind.The invention relates to an arrangement for making visible Information by means of a light control cell, which is a layer liquid crystals of the cholesterol type, the optical properties of which can be influenced by temperature changes.
Es sind verschiedene Möglichkeiten zur Darstellung einer Bildverteilung bekannt, darunter insbesondere die normale Fernsehempfangsanlage. Der Fernsehempfänger beruht im vesentlichen darauf, daß ein entsprechend der dazustellenden Bildinformation intensitätsmodulierter Elektronenstrahl beschleunigt vird. Bei Bildschirmen großer Abmessungen bedeuten aber praktische Beschränkungen der Strahlstromdichte und der Strahlspannung eine obere Grenze der Bildhelligkeit. Ein anderer in Entwicklung befindlicher Weg zur Bilddarstellung bedient sich elektrolumineszenter Leuchtstoffe. Ein hierauf beruhender Bildschirm großer Fläche hat sich aber bisher als zu lichtschwach erwiesen und auch die zugeordnetenThere are various ways of representing an image distribution known, including in particular the normal television reception system. The television receiver is based essentially on the fact that an intensity-modulated according to the image information to be displayed Electron beam accelerated. In the case of screens with large dimensions, however, there are practical limitations to the The beam current density and the beam voltage have an upper limit Image brightness. Another way of displaying images that is currently being developed makes use of electroluminescent phosphors. A screen of a large area based on this, however, has so far proven to be too faint, and so have the associated ones
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Steuervorrichtungen zur Bilderzeugung sind kompliziert und teuer.Imaging control devices are complex and expensive.
Die Erfindung hat die Aufgabe, hier Abhilfe zu schaffen. Die erfindungsgemäße Anordnung zur Sichtbarmachung von Informationen mittels einer Lichtsteuerquelle, die eine Schicht flüssiger Kristalle vom Cholesterintyp enthält, deren optische Eigenschaften durch Temperatüränderungen beeinflußbar sind, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtsteuerquelle im Wege eines entsprechend den Informationen gesteuerten StrahlsThe object of the invention is to provide a remedy here. the Arrangement according to the invention for making information visible by means of a light control source that creates a layer of fluid Contains cholesterol type crystals, their optical properties can be influenced by temperature changes is characterized in that the light control source is controlled by a beam in accordance with the information
liegt, der eine der Information entsprechende Wärmewirkung auf die flüssige Kristallschicht ausübt.lies, which exerts a heat effect corresponding to the information on the liquid crystal layer.
Die erfindungsgemäß verwendeten Lichtsteuerzellen können von außen kräftig beleuchtet werden, wobei die Allgemeinbeleuchtung unterstützend herangezogen werden kann, um ein leuchtendes Bild durch Reflexion an der LichtSteuerzelle oder Durchlaß durch dieselbe zu erzeugen. Hierbei wird von der Temperaturabhängigkeit der optischen Eigenschaften von flüssigen Kristallen des Cholesterintyps Gebrauch gemacht. Flüssige Kristalle haben bekanntlich einen Zustand zwischen einem echten Kristall und einer Flüssigkeit. Die flüssigen Kristalle vom Cholesterintyp bilden eine Gruppe hiervon, die besonders bemerkenswerte optische Eigenschaften aufweist. Die meisten flüssigen Kristalle dieser Art werden von Verbindungen gebildet, die von Sterinen abgeleitet sind, obwohl keineswegs alle Stoffe, welche die betreffenden Eigenschaften zeigen, zu dieser chemischen Klasse gehören. Beim Erhitzen eines festen StoffesThe light control cells used according to the invention can be of The outside can be brightly illuminated, whereby the general lighting can be used to support a luminous picture by reflection at the light control cell or transmission through the same to create. Here, the temperature dependence of the optical properties of liquid crystals of the cholesterol type Made use of. Liquid crystals are known to have a state between a real crystal and a liquid. the Cholesterol-type liquid crystals form a group thereof which has particularly remarkable optical properties. the most liquid crystals of this type are formed from compounds derived from sterols, although by no means all substances that show the relevant properties belong to this chemical class. When heating a solid substance
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dieser Art geht derselbe aus einem weißer· Kristallzustand in eine flüssigkeitsartige Phase über, in welcher er kräftig gefärbt ist.it goes into this kind from a white crystal state a liquid-like phase in which he vigorously is colored.
Die Cholesterinphase hat einen Brechungsindex, der mit der Fortpflanzungsrichtung des Lichtesäurch den Stoff schwankt. Durchsetzt das Licht eine dünne Schicht flüssiger Kristalle vom Cholesterintyp, so ist der Brechungsindex für senkrechten Einfall ein Minimum. Bei größerem Einfallswinkel nimmt der Brechungsindex zu. Bei festen Kristallen wird diese Eigenschaft als Doppelbrechung bezeichnet.The cholesterol phase has an index of refraction that corresponds to the direction of propagation the light sways through the fabric. Enforces the light is a thin layer of liquid crystals of the cholesterol type, so is the index of refraction for normal incidence a minimum. The refractive index increases with a larger angle of incidence. In the case of solid crystals, this property is called Denotes birefringence.
Wenn linear polarisiertes Licht in Richtung der optischen Achse, d.h. derjenigen Richtung, in welcher der Brechungsindex ein Minimum ist, einfällt, so wird die Polarisationsebene um einen Winkel gedreht, der von der Schichtdicke, von der Art des Materials und von der jeweiligen Wellenlänge abhängt. Diese Eigenschaft wird bekanntlich als optische Aktivität bezeichnet. Es wurde gefunden, daß die flüssigen Kristalle vom Cholesterintyp die stärkste optische Aktivität aller bekannten Substanzen aufweisen. Die Drehung der Polarisationsebene kann bis zu 18OO ° je Millimeter betragen.When linearly polarized light is in the direction of the optical axis, i.e. the direction in which the refractive index is Is a minimum, the plane of polarization becomes around one Rotated angle, which depends on the layer thickness, the type of material and the respective wavelength. These As is well known, property is referred to as optical activity. It was found that the cholesterol type liquid crystals have the strongest optical activity of all known substances. The rotation of the plane of polarization can be up to 1800 ° each Be millimeters.
Eine weitere wichtige Eigenschaft der flüssigen Kristalle vom Cholesterintyp ist das schillernde Aussehea bei Beleuchtung mit Umgebungslicht. Die auftretenden Farben rühren von einer Streuung im Material her, die in gewisser Weise der Lichtstreuung anAnother important property of the liquid cholesterol-type crystals is their iridescent appearance when illuminated with Ambient light. The colors that occur are due to a scattering in the material, which in a certain way is due to the scattering of light
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einem OeIfilm auf Wasser ähnlich ist. Es gibt jedoch erhebliche Unterschiede. Ein OeIfilm streut dann Licht, wenn seine Dicke ein exaktes Vielfaches einer halben Wellenlänge beträgt. Die Cholesterinschichten streuen nur eine Wellenlänge in einen bestimmten Winkel. Das von einem OeIfilm gestreute Licht ist nicht polarisiert, wogegen das an einemjflüssigen Kristall der betreffenden Art gestreute Licht zirkulär polarisiert wird. Ferner ergibt sich, daß auf einen flüssigen Kristall auftreffendes zirkulär polarisiertes Licht bei der Reflexion oder Streuung seinen Drehsinn beibehält, im Gegensatz zur normalen Spiegelreflexion. Im einzelnen sind die Verhältnisse so, daß rechts herum zirkulär polarisiertes Licht bei der Reflexion und Streuung rechtsdrehend bleibt, während linksdrehend polarisieites Licht überhaupt nicht gestreut wird, sondern die Schicht durchsetzt. Diese Eigenschaft wird als zikulärer Dichroismus bezeichnet. Man findet, daß ein flüssiger Kristall nahezu keine Energie absorbiert, so daß die einfallende Lichtenergie nahezu vollständig entweder durchgelassen oder reflektiert wird. Bei bestimmten Wellenlängen und senkrechtem Einfall werden etwa 50 % der einfallenden Lichtstrahlung gestreut. Bei größeren Einfallswinkeln nimmt die Menge der reflektierten Energie zu und das Streumäximum verschiebt sich zu kürzeren Wellenlängen. Aendert sich die Temperatur der flüssigen Kristallschicht, so verschiebt sich bei einer Temperatur-: zunähme das Maximum der Reflexionskurve zu kürzeren Wellenlängen. Dieser Temperatüreffekt ist vollständig reversibel. Bei jeder Temperatur hängt die Wellenlänge der maximalen Streuung von deris similar to an oil film on water. However, there are significant differences. An oil film then scatters light when its thickness is an exact multiple of half a wavelength. The cholesterol layers only scatter one wavelength at a certain angle. The light scattered by an oil film is not polarized, whereas the light scattered by a liquid crystal of the type in question is circularly polarized. Furthermore, it can be seen that circularly polarized light hitting a liquid crystal retains its sense of rotation during reflection or scattering, in contrast to normal mirror reflection. In detail, the conditions are such that right-hand circularly polarized light remains clockwise during reflection and scattering, while counter-clockwise polarized light is not scattered at all, but penetrates the layer. This property is known as circular dichroism. It is found that a liquid crystal absorbs almost no energy, so that almost all of the incident light energy is either transmitted or reflected. At certain wavelengths and perpendicular incidence, around 50 % of the incident light radiation is scattered. At larger angles of incidence, the amount of reflected energy increases and the maximum scattering shifts to shorter wavelengths. If the temperature of the liquid crystal layer changes, then with a temperature increase the maximum of the reflection curve shifts towards shorter wavelengths. This temperature effect is completely reversible. At any temperature the wavelength of the maximum scattering depends on the
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Summe des Lichteinfallswinkels und des Betrachtungswinkels ab.Sum of the angle of incidence of light and the viewing angle.
Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung erläutert. Hierin sindSome embodiments of the invention are presented below explained with reference to the drawing. Are in it
Fig. 1 die schematische Darstellung einer Abbildungsanordnung gemäß der Erfindung;1 shows the schematic representation of an imaging arrangement according to the invention;
Fig. 2 eine Darstellung einer abgeänderten Abbildungsanordnung;Fig. 2 is an illustration of a modified imaging arrangement;
Fig. 3 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Eigenschaften der flüssigen Kristallschicht;3 is a graph for explaining the properties the liquid crystal layer;
Fig. 4 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Betriebsweise der Anordnung nach Fig. 1 und 2;Fig. 4 is a graph for explaining the mode of operation the arrangement of Figures 1 and 2;
Fig. 5 die schematische Darstellung einer weiteren erfindungsgemäßen Abbildungsanordnung, bei der die Reflexionseigenschaften der flüssigen Kristallschicht verwendet werden; und5 shows the schematic representation of a further according to the invention Imaging arrangement in which the reflective properties the liquid crystal layer can be used; and
Fig. 6 die schematische Darstellung einer Farbfernsehvorrichtung gemäß der Erfindung.Fig. 6 is a schematic representation of a color television device according to the invention.
Fig. 1 zeigt ein Projektionssystem mit einem Polarisator 11 und einem Analysator 13, die parallel zueinander angeordnet sind. Der Polarisator und der Analysator können aus Turmalin, Nicol'sehen Prismen oder anderen bekannten Anordnungen zum Durchlaß des Lichtes in nur einer Polarisationsebene bestehen.Fig. 1 shows a projection system with a polarizer 11 and an analyzer 13 arranged in parallel to each other. The polarizer and analyzer can be seen from tourmaline, Nicol's Prisms or other known arrangements for the passage of light exist in only one plane of polarization.
Eine Lichtmodulationszelle 15 befindet sich zwischen dem Polarisator 11 und dem Analysator 13. Die Modulationszelle 15 enthält eine Schicht 17, die imstande ist, eine elektromagnetische Wellenver-A light modulation cell 15 is located between the polarizer 11 and the analyzer 13. The modulation cell 15 contains a layer 17 which is capable of electromagnetic wave distortion
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teilung zu absorbieren und in ein Wärmebild umzuwandeln. Die Schicht 17 absorbiert die zur Modulation verwendeten Wellenlängen, läßt aber das zur Projektion dienende Licht durch. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel liegt die Modulationswellenlänge im "Ultravioletten, während die Projektion im sichtbaren Teil des Spektrums erfolgt. Ein geeignetes Material für die Schicht 17 ist Tartrazin in einer Dicke von einigen Mikron. Auch zahlreiche organische und anorganische Farbstoffe mit entsprechenden Absorptionseigenschaften sind geeignet. Für den Ultraviolettbereich sind ferner Anthracen und Phenanthren geeignet. Als Unterlage für die Schicht 17 dient eine Trägerschicht 19 mit geringer Wärmekapazität, die mindestens fürden sichtbaren Teil des Spektrums durchlässig ist. Die Schicht hat eine Dicke von etwaiO Mikron und besteht z.B. aus Polyvinylfluorid. to absorb division and convert it into a thermal image. The layer 17 absorbs the wavelengths used for modulation, but lets through the light used for projection. In the present exemplary embodiment, the modulation wavelength is in the "ultraviolet" range, while the projection is in the visible Part of the spectrum takes place. A suitable material for the layer 17 is tartrazine in a thickness of a few microns. Numerous organic and inorganic dyes with corresponding absorption properties are also suitable. For in the ultraviolet range, anthracene and phenanthrene are also suitable. A carrier layer serves as a base for the layer 17 19 with low heat capacity that is transparent to at least the visible part of the spectrum. The layer has a thickness of approximately microns and is made, for example, of polyvinyl fluoride.
Auf der anderen Seite der Schicht 19 befindet sich eine Schicht aus einem Material, das flüssige Kristalle vom Cholesterintyp bindet. Die Schichten 21 und 19 stehen in gutem Wärmeübergang. Beispielsweise besteht die Schicht 21 aus einem Gemisch von 20 Gew.50 Cholesterylbenzoat, 30 % Cholesterylnonanoat und 50 % Cholesteryloleülcarbonat. Andere geeignete Stoffe sind beispielsweise, in der US-Patentschrift 3 114 836 beschrieben. Auf der anderen Seite der flüssigen Kristallschicht 21 befindet sich eine weitere Abschlußschicht 23 aus Polyvinylfluorid und das Ganze kann in irgendeiner Weise eingeschlossen sein, um dieOn the other side of the layer 19 is a layer of a material which binds liquid crystals of the cholesterol type. The layers 21 and 19 are in good heat transfer. For example, the layer 21 consists of a mixture of 20 % by weight cholesteryl benzoate, 30% cholesteryl nonanoate and 50 % cholesteryl oil carbonate. Other suitable materials are, for example, described in US Pat. No. 3,114,836. On the other side of the liquid crystal layer 21 there is a further final layer 23 made of polyvinyl fluoride and the whole can be enclosed in some way around the
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Flüssigkeit 21 zwischen den beiden Schichten 19 und 23 zu halten.Liquid 21 between the two layers 19 and 23 to keep.
Eine Kathodenstrahlröhre 27 dient dazu, das modulierende Licht auf die Modulationszelle 15 zu richten. Die KathodenstrahlröhreA cathode ray tube 27 serves to direct the modulating light onto the modulation cell 15. The cathode ray tube
27 weist einen Leuchtschirm 28 auf, der ultraviolettes Licht bei Elektronenbeschuß erzeugt. Zur Erzeugung des Elektronenstrahls dient eine Elektronenkanone 26. Ferner sind eine Ablenkvorrichtung für den Elektronenstrahl und eine Lichtsteuerelektrode, die mit einer Videosignalquelle verbunden ist, in bekannter Weise vorgesehen.27 has a luminescent screen 28 which generates ultraviolet light when bombarded with electrons. An electron gun 26 is used to generate the electron beam Deflection device for the electron beam and a light control electrode connected to a video signal source in FIG provided in a known manner.
Zwischen der Kathodenstrahlröhre 27 und der Zelle 15 befindet sich eine Optik 31, um das ultraviolette Licht vom LeuchtschirmOptics 31 are located between the cathode ray tube 27 and the cell 15 in order to absorb the ultraviolet light from the fluorescent screen
28 auf die Zelle 15 zu konzentrieren. Außerhalb des Polarisators 11 ist eine Lichtquelle 35 angeordnet. Im vorliegenden Ausführungsbei spiel ist die Lichtquelle 35 monochromatisch und liefert Licht mit einer Wellenlänge von etwa 5700 ft. Zur Ausblendung dieser Wellenlänge sind ggf. entsprechende Filter vorgesehen. Optische Mittel 37 und 39 dienen dazu, das Licht von der Lichtquelle 35 auf die Zelle 15 und das Licht von der Zelle 15 auf einen Projektionsschirm 41 zu koneentrieren.28 focus on cell 15. Outside the polarizer 11 a light source 35 is arranged. In the present embodiment Spiel the light source 35 is monochromatic and provides light with a wavelength of about 5700 ft. Zur If necessary, appropriate filters are provided to suppress this wavelength. Optical means 37 and 39 serve to convey the light from the light source 35 onto the cell 15 and the light from the cell 15 onto a projection screen 41.
Zur Erläuterung der Arbeitsweise der Erfindung wird auf Fig.3 verwiesen. Die Kurven 40 und 42 zeigen die Drehung der Polarisationsebene durch die Schicht 21 bei zwei verschiedenen Temperaturen. Die Kurve 40 gilt für 27°C und die Kurve 42 fürTo explain the method of operation of the invention, reference is made to FIG referenced. Curves 40 and 42 show the rotation of the plane of polarization through layer 21 at two different ones Temperatures. The curve 40 applies to 27 ° C and the curve 42 to
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29°C. Bei 27°C wird also die Polarisationsebene um 45° gedreht. Polarisator 11 und Analysator 13 können nun so eingestellt werden, daß bei dieser Temperatur praktisch kein Licht von der Lichtquelle 35 auf den Projektionsschirm 41 gelangen kann. Wird die Temperatur auf 29°C erhöht, so beträgt die Drehung der Polarisationsebene gemäß Kurve 42 nur noch etwa 15°C, so daß bei gleicher Einstellung des Analysators 13 nunmehr eine erhebliche Lichtmenge auf den Projektionsschirm gelangt. Durch Intensitätsmodulation des Elektronenstrahls in der Kathodenstrahlröhre 27 wird das vom Leuchtschirm 28 ausgesandte ultraviolette Licht entsprechend moduliert. Die auf die Schicht 17 der Lichtsteuerzelle 15 einfallende ultraviolette Strahlung bestimmt abeijdie Temperatur derselben und damitjdie von 'der Lichtquelle 35 zum Leuchtschirm 41 durchgelassen Lichtmenge. Auf diese Weise kann ein sichtbares Bild hoher Intensität entsprechend der Videoinformation auf dem Schirm 41 entworfen werden. Die zur Modulation dienende ultraviolette Strahlung kann dabei von weit geringerer Intensität als das modulierte sichtbare Licht, das im Polarisator 11 linear polarisiert wurde, sein ι29 ° C. So at 27 ° C the plane of polarization is 45 ° turned. Polarizer 11 and analyzer 13 can now be set in this way be that at this temperature practically no light from the light source 35 onto the projection screen 41 can get. If the temperature is increased to 29 ° C., the polarization plane only rotates according to curve 42 about 15 ° C, so that with the same setting of the analyzer 13 now a significant amount of light on the projection screen got. By modulating the intensity of the electron beam in the cathode ray tube 27, that emitted by the fluorescent screen 28 is transmitted modulated ultraviolet light accordingly. The ultraviolet incident on layer 17 of light control cell 15 Radiation determines the temperature thereof and thus the amount of light transmitted from the light source 35 to the luminescent screen 41. In this way, a high-intensity visible image corresponding to the video information on the screen 41 can be designed will. The ultraviolet radiation used for modulation can have a much lower intensity than the modulated visible radiation Light that was linearly polarized in the polarizer 11, its ι
Es ist nicht unbedingt erforderlich, daß das Licht von der Kathodenstrahlröhre 27 eine andere Wellenlänge als derjenige von der Lichtquelle 35 hat, wenn es auch vorteilhaft ist. Statt eines Farbstoffs oder einerjsonstigen chemischen Substanz mit selektiver Absorption kann für die Schicht 17 auch eine Metallschicht mit einem elektrischen Flächenwiderstand von etwa 377 Ohm verwendet werden. Eine solche Schicht absorbiert etwa die HälfteIt is not essential that the light from the cathode ray tube 27 have a different wavelength from that from the light source 35, although it is advantageous. Instead of a dye or some other chemical substance with For the layer 17, a metal layer can also be used for selective absorption with an electrical sheet resistance of about 377 ohms can be used. Such a layer absorbs about half
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aller einfallenden Strahlen, also des Lichtes von der Lichtquelle 37 und von der Kathodenstrahlröhre 27, und läßt ein Viertel des Restes durch. Unter diesen Umständen kann die Lichtquelle 35 zusammen mit der Kathodenstrahlröhre 27 verwendet werden, um die Temperatur der Schicht 21 auf einen geeigneten Grundwert zu bringen, bei dem das Hauptlicht von der Lichtquelle 35 durch den Analysator 13 hindurchgeht. Wenn ein Zwanzigstel der Gesamtenergie, die zur Erzielung der optimalen Schichttemperatür notwendig ist, von der Kathodenstrahlröhre 27 geliefert wird, so ist dieser Energieanteil mehr als ausreichend, um die Durchlässigkeit der Anordnung zu modulieren.of all incident rays, so the light from the light source 37 and from the cathode ray tube 27, and lets in Quarter of the rest through. Under these circumstances, the light source 35 can be used together with the cathode ray tube 27 in order to bring the temperature of the layer 21 to a suitable base value at which the main light of of the light source 35 passes through the analyzer 13. if one twentieth of the total energy required to achieve the optimum layer temperature from the cathode ray tube 27 is supplied, this energy component is more than sufficient to ensure the permeability of the arrangement modulate.
Es ist auch möglich, die zirkulär dichroiti sehen Eigenschaften der Schicht 21 zu verwenden. Hierzu wird statt des Polarisators 11 und des Analysators 13 ein Zirkularpolarisator zwischen Lichtquelle 35 und Lichtsteuerzelle 15 eingesetzt. Die Lichtquelle 35 liefert z.B. eine Wellenlänge von 5400 8. Bei einer Temperatur von 27°C ist in diesem Falle die Durchlässigkeit der Schicht nahezu gleich Null, wie Kurve 43 in Fig. 3 zeigt. Steigt die Temperatur auf 29°C, so nimmt die Durchlässigkeit auf etwa 85 % zu, wie Kurve 44 zeigt. Polarisator und flüssige Kristallschicht sollen hierbei die gleiche Polarisationsdrehung, also entweder linksdrehend oder rechtsdrehend, aufweisen,It is also possible to use the circular dichroic properties of the layer 21. For this purpose, instead of the polarizer 11 and the analyzer 13, a circular polarizer is used between the light source 35 and the light control cell 15. The light source 35 supplies a wavelength of 5400 8, for example. At a temperature of 27 ° C., the permeability of the layer is almost zero in this case, as curve 43 in FIG. 3 shows. If the temperature rises to 29 ° C., the permeability increases to about 85 % , as curve 44 shows. The polarizer and the liquid crystal layer should have the same polarization rotation, i.e. either left-handed or right-handed,
Wenn die Lichtquelle 35 so gebaut ist, daß sie nicht eine einzige Wellenlänge, sondern ein Wellenlängenband abgibt, soIf the light source 35 is constructed so that it does not emit a single wavelength, but a wavelength band, so
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kann die Anordnung in folgender Weise verwendet werden: Beispielsweise gibt die Lichtquelle 35 Licht in dem Bereich des Spektrums zwischen dem infraroten Ende desselben und etwa 625O 8 ab. Dies ist in Fig. 4 durch Kurve 49 dargestellt. Kurve 50 zeigt die Durchlaßeigenschaften von Polarisator 11, Analysator 13 und Lichtsteuerzelle 15 für eine Temperatur von 27°C. Kurve 52 zeigt die Durchlässigkeit der gleichen Anordnung bei einer Temperatur von 29°C. Durch Verschiebung der Temperatur der Lichtsteuerquelle 15 auf einen höheren Wert läßt sich also der Lichtdurchgang durch die Anordnung vollständig unterbinden. Wird die Temperatur wieder auf etwa 27°C gesenkt, so geht das Licht von der Lichtquelle 35 wieder durch die Anordnung hindurch und gelangt auf den Schirm 41. Auch in diesem Falle werden allerdings nur etwa 50 % des von der Lichtquelle 35 ausgehenden Lichtes durchgelassen. Das kommt davon her, daß im optischen Aktivitätsbereich der Schicht 21 stets auch der zirkuläre Dichroismus auftritt, so daß nur der rechtsdrehende oder linksdrehende Teil des Lichtes durchgelassen wird, während der andere Teil von der flüssigen Kristallschicht 21 reflektiert wird.For example, the arrangement can be used in the following manner: For example, the light source 35 emits light in the region of the spectrum between the infrared end thereof and about 625O 8. This is shown in FIG. 4 by curve 49. Curve 50 shows the transmission properties of polarizer 11, analyzer 13 and light control cell 15 for a temperature of 27.degree. Curve 52 shows the permeability of the same arrangement at a temperature of 29 ° C. By shifting the temperature of the light control source 15 to a higher value, the passage of light through the arrangement can therefore be completely prevented. If the temperature is lowered again to about 27 ° C., the light from the light source 35 again passes through the arrangement and reaches the screen 41. In this case too, however, only about 50 % of the light emanating from the light source 35 is allowed through. This is due to the fact that the circular dichroism always occurs in the optical activity area of the layer 21, so that only the right-handed or left-handed part of the light is transmitted, while the other part is reflected by the liquid crystal layer 21.
In Fig. 2 ist eine abgeänderte Steueranordnung dargestellt, bei der die Lichtsteuerzelle 59 sich innerhalb eines evakuierten Kolbens 60 befindet, so daß ein dort erzeugter Elektronenstrahl unmittelbar darauf auftreffen kann. Der als Lichtsteuerzelle ausgebildete Schirm 59 besteht hier aus lichtdurchlässigen Schichten 62 und 64 aus Polyvinylchlorid, zwischen denen sichIn Fig. 2, a modified control arrangement is shown in which the light control cell 59 is within an evacuated Piston 60 is located so that an electron beam generated there can impinge directly on it. The one as a light control cell formed screen 59 consists here of translucent layers 62 and 64 of polyvinyl chloride, between which
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eine dünne Schicht 65 aus einem flüssigen Kristallmaterial vom Cholesterintyp befindet. Eine durchsichtige Elektrode 66 aus Zinnoxyd oder Gold befindet sich außen auf der Schicht Der Elektronenstrahl bombardiert die Elektrode 66 und erzeugt ein Wärmebild, das die Schicht 21 beeinflußt. Im Falle dieser unmittelbaren Steuerung durch den Elektronenstrahl kann eine Verstärkung von mindestens Hundert erreicht werden.a thin layer 65 of a cholesterol type liquid crystal material is located. A clear electrode 66 made of tin oxide or gold is on the outside of the layer. The electron beam bombards the electrode 66 and generates a thermal image that affects the layer 21. In the case of this direct control by the electron beam, a Gain of at least a hundred can be achieved.
Die Betriebsweise der Anordnung nach Fig. 2 entspricht derjenigen nach Fig. 1 . Die Ansprechgeschwindigkeit der Anordnung kann dadurch beeinflußt werden, daß die Innenfläche des Röhrenkolbens mit einem Kunststoffilm solcher Dicke ausgekleidet wird, daß sich die richtige Wärmeleitfähigkeit ergibt,, um die thermische Zeitkonstante der Anordnung möglichst zu verringern. Dies läßt sich erreichen, ohne ein großes Opfer hinsichtlich der Energieempfindlichkeit der flüssigen Kristallschicht zu bringen. Es ist auch möglich, eine Kunststoffschicht auf der dem Elektronenstrahl zugekehrten Seite des Schirms aufzubringen, wobei das Material des Kunststoffs einen Nulldurchgang seiner Sekundäremissionskurve bei hoher Spannung hat, so daß maximale Energie aus dem Elektronenstrahl aufgenommen wird. Die maximale Durchlässigkeit der gesamten Zelle für die zu verstärkende Wellenlänge des Lichtes von der Lichtquelle soll in diesem Fall so hoch wie möglich gemacht werden. Dadurch, daß die Elektronenkanone 26 schräg zu dem Schirm angeordnet ist, läßt sich das polarisierte Licht von der Lichtquelle 35 hoher Intensität, das durch die Lichtsteuerzelle 59 hindurchgeht/ modulieren. A„The mode of operation of the arrangement according to FIG. 2 corresponds to that according to FIG. 1. The speed of response of the arrangement can be influenced by lining the inner surface of the tubular piston with a plastic film of such a thickness that the correct thermal conductivity results, in order to reduce the thermal time constant of the arrangement as much as possible. This can be achieved without making a great sacrifice in terms of the energy sensitivity of the liquid crystal layer. It is also possible to apply a plastic layer on the side of the screen facing the electron beam, the material of the plastic having a zero crossing of its secondary emission curve at high voltage, so that maximum energy is absorbed from the electron beam. The maximum permeability of the entire cell for the wavelength to be amplified of the light from the light source should be made as high as possible in this case. By arranging the electron gun 26 at an angle to the screen, the polarized light from the high-intensity light source 35 passing through the light control cell 59 can be modulated. A "
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Fig. 6 zeigt ein Projektionssystem mit drei getrennten Anordnungen 31 ι 63 und 67 gemäß Fig. 1, wobei die drei Lichtquellen 35, 35a und 35b rotes, grünes bzw. blaues Licht abgeben. Somit wird von der Anordnung 6i auf dem Leuchtschirm ein rotes Bild erzeugt, das einem roten Farbauszug des Videosignals entspricht. Entsprechend liefert die Anordnung 63 ein grünes und die Anordnung 67 ein blaues Bild. Die drei Farbauszüge können nacheinander oder gleichzeitig auf dem Projektionsschirm erscheinen und ergeben ein Farbfernsehbild hoher Intensität,Fig. 6 shows a projection system with three separate arrangements 31 ι 63 and 67 according to FIG. 1, the three light sources 35, 35a and 35b emitting red, green and blue light, respectively. Thus, a red image is generated by the arrangement 6i on the luminescent screen, which is a red color separation of the video signal is equivalent to. Correspondingly, the arrangement 63 provides a green and the arrangement 67 a blue image. The three Color separations can appear one after the other or simultaneously on the projection screen and result in a color television picture high intensity,
Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem von der Reflexion Gebrauch gemacht wird. Eine Bildröhre üblicher Art besteht aus einer Stirnplatte 70, einem Kolbenteil 72 und einem Kaisteil 74. Im Halsteil befindet sich eine Elektronenkanone 76 mit Steuergitter 77 und Ablenkvorrichtung Der hinter der Stirnplatte 70 befindliche Schirm 81 ist als Lichtsteuerzeile ausgebildet. An die Innenseite der Stirnplatte schließt sich zunächst eine durchsichtige Elektrode 78, beispielsweise aus Zinnoxyd an. Darauf folgt eine flüssige Kristallschicht 80, beispielsweise aus einen Gemisch von 45 Gew.% Cholesterylnonanat, 45 % Oleylcholesterylcarbonat und 10 % Cholesterylbenzoat. Die Dicke dieser Schicht beträgt etwa 25 Mikron, Auf der Innenseite wird die flüssige Kristall schicht 80 von einer Schicht 84 aus Polyvinylfluorid begrenzt, die auf ihrer der Schicht 80 zugekehrten Oberfläche einen schwarzen Ueberzug trägt. Eine Schicht 82 ähnlich der Sdficht 66 in Fig. 2 ist aufFig. 5 shows a further embodiment of the invention in which use is made of reflection. A picture tube of the usual type consists of a face plate 70, a piston part 72 and a quay part 74. In the neck part there is an electron gun 76 with a control grid 77 and deflection device. The screen 81 located behind the face plate 70 is designed as a light control line. A transparent electrode 78, for example made of tin oxide, is first attached to the inside of the faceplate. This is followed by a liquid crystal layer 80, for example composed of a mixture of 45% by weight cholesteryl nonanate, 45% oleyl cholesteryl carbonate and 10% cholesteryl benzoate. The thickness of this layer is about 25 microns. On the inside, the liquid crystal layer 80 is bounded by a layer 84 of polyvinyl fluoride, which has a black coating on its surface facing the layer 80. A layer 82 similar to the layer 66 in FIG. 2 is on
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der dem Inneren der Röhre zugekehrten Oberfläche der Polyvinylfluoridschicht 84 aufgebracht. Zwischen dem Schirm 81 und der Elektronenkanone 76 kann sich noch ein leitendes Drahtnetz 8 6 zur Beschleunigung und Konzentration des Elektronenstrahls befinden. Eine Lichtquelle 88 für weißes Lichtfist außerhalb des Kolbens angeordnet, um den Schirm 81 zu beleuchten. the surface of the polyvinyl fluoride layer facing the interior of the tube 84 applied. A conductive wire mesh can also be located between the screen 81 and the electron gun 76 8 6 for the acceleration and concentration of the electron beam are located. A white light source 88 is positioned outside the envelope to illuminate the screen 81.
Im Betrieb wird der Elektronenstrahl von der Elektronenkanone 7 6 auf den Schirm gerichtet und erzeugt eine Wärmeverteilung in der Schicht 82, die der Videoinformation entspricht, die dem Steuergitter 77 zugeführt wird. Das in der Schicht 82 erzeugte Wärmebild beeinflußt die Schicht 80, die in Reflexion bei Beleuchtung durch die Lichtquelle 88 ein sichtbares Bild liefert. Durch entsprechende Wahl der Wärmeleitfähigkeit des Schirmes 81 läßt sich die Ansprechgeschwindigkeit auf den gewünschten Wert bringen. Durch die Intensität des Videosignals läßt sich die Grundfarbe wählen. Die Farbintensität kann durch einfache Modulation des Elektronenstrahls verändert werden, so daß sich ein Mehrfarbenbild ergibt. Der Leuchtschirm kann unter kräftiger Allgemeinbeleuchtung betrachtet werden. Je heller das Umgebungslicht ist, desto heller ist auch die Darstellung auf dem Schirm. Es ist auch möglich, eine einzige Farbe auf eil-em schwarzen Hintergrund zu erzeugen, wenn die Lichtquelle monochromatisches Licht liefert.In operation, the electron beam is directed from the electron gun 7 6 onto the screen and generates a heat distribution in the layer 82 corresponding to the video information that the control grid 77 is fed. The thermal image generated in the layer 82 influences the layer 80, which is in reflection provides a visible image when illuminated by light source 88. By appropriate choice of the thermal conductivity of the Screen 81, the response speed can be brought to the desired value. By the intensity of the video signal the basic color can be chosen. The color intensity can be changed by simply modulating the electron beam, see above that a multicolor image results. The luminescent screen can can be viewed under strong general lighting. The brighter the ambient light, the brighter the display on the screen. It is also possible to have a single color on it rush to create a black background when the light source provides monochromatic light.
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
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