DE2225107A1 - Flüssigkristall Anzeigevorrichtung - Google Patents

Description

The Marconi Company Limited English Electric House, Strand London, ¥. C. 2., England

Ulm (Donau), 19. Mai 1972 PT/UL/Am/deu UL 72/70

" Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung "

Die Erfindung bezieht sich auf eine Flüssigkristall-Anzsigevorrichtung, insbesondere auf Vorrichtungen solcher Art, bei welchen eine Flüssigkristallzelle vorgesehen ist, die Elemente zur selektiven Ansteuerung aufweist, um beliebige örtliche Änderungen in dem Flüssigkristallmaterial dieser Zelle zu ermöglichen.

Eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung dieser Art besteht z. B. aus einem ersten Satz von elektrisch leitenen streifenförmigen Elementen, die auf der einen Seite der Flüssigkristallschicht und einem zweiten Satz von elektrisch leitenden

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streif einförmigen Elementen, die auf der anderen Seite der der Flüssigkristallschicht angebracht sind, wobei die Elektroden des ersten Satzes gekreuzt zu den Elektroden des zweiten Satzes angeordnet sind und eine Matrix bilden, so daß beim Ansteuern selektiver Elemente eines jeden Satzes elektrische Felder an jedem der Vielzahl von Kreuzungspunkten in der Matrix erzeugt werden können, wodurch eine örtliche optische Änderung in dem Flüssigkristallmaterial erzielbar ist. Solche bekannte Vorrichtungen werden durch die Schwierigkeit beeinträchtigt, daß infolge der relativ hohen Impedanz der Anordnung zwischen den einzelnen Elementen eine gegenseitige Beeinflussung auftreten kann, so daß eine vollständige Reihe oder Spalte der Matrix auch dann optisch wirksam werden kann, wenn nur ein einzelner Kreuzungspunkt angesteuert wird (Kreuzeffekt). Es wurden schon viele Versuche gemacht, diese Schwierigkeiten auszuschalten, die z. B. darin bestanden, daß nichtlineare Bau-Elemente mit den Elementen des Flüssigkristallmaterials in Reihe geschaltet wurden, um auf diese Weise eine geeignete SpannungsschwelIe zu erzeugen. Solche bereits vorgeschlagene Anordnungen zur Unterdrückung dieses Kreuzeffekts

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sind nicht nur kompliziert, sondern sie verteuern auch die Herstellung von Flüssigkristall-Anzeigezellen, da solche Kreuzunterdrückungsanordnungen in starkem Maße eine inte-

grierte Schaltungstechnik benötigen, bei der jedem einzelnen Kreuzungspunkt aktive und passive Elemente zugeordnet sind. ;

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, bei der die vorstehend angesprochenen Schwierigkeiten zumindest verringert sind, ohne daß komplizierte und teure strukturelle Änderungen im Zusammenhang mit der Flüssigkristallzelle erforderlich sind.

Gemäß der Erfindung -wird vorgeschlagen, daß Mittel vorgesehen sind, um an nicht selektiv angesteuerte Elemente zu jeder Zeit eine Wechselspannung anzulegen, die eine Frequenz aufweist, die über derjenigen Frequenz liegt, bei welcher das Flüssigkristallmaterial arbeitet, d. h. zur Erzielung der gewünschten optischen Anzeigewirkung betreibbar ist.

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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung weist die Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung eine FlussigkristallzellBauf_t die einen ersten Satz von leitenden streifenförmigen Elementen (Elektroden) auf der einen Seite der Flüssigkristallschicht und einen zweiten Satz von leitenden streifenförmigen Elementen (Elektroden)auf der anderen Seite der Flüssigkristallschicht aufweist, wobei die Elektroden des ersten Satzes zu den Elektroden des zweiten Satzes zur Bildung einer Matrix gekreuzt angeordnet sind· Ferner weiet diese Vorrichtung Mittel auf, um einzelne Elemente in jedem der beiden Sätze anzusteuern und dadurch ein elektrisches Feld an einem oder mehreren Kreuzungspunkte der Matrix zu erzeugen und Mittel um nicht angesteuerte streifehförmige Elemente mit einer Wechselspannungsquelle zu verbinden, deren Frequenz oberhalb der Frequenz liegt, bei welcher das Flüssigkristallmaterial arbeitet·

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist nur an die Streifenelemente des zweiten Satzes eine solche Wechselspannung angelegt,wenn diese nicht angesteuert sind· Vorzugsweise werden die Elemente des ersten Satzes über einzelne

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Schalter mit einem Punkt gemeinsamen Potentials verbunden. Die Elemente des zweiten Satzes sind über einzelne Schalter mit einer Gl eichspannungs quelle: (Betriebsgleichspannung), oder mit einer Wechselspannungsquelle (Betriebswechselspannung) einer niedrigen Frequenz, bei der das Flüssigkristallmaterial betreibbar ist, verbunden. Ferner sind Mittel vorgesehen, um die zuerst genannte höher frequente Wechselspannung (zusätzliche Wechselspannung) an alle Elemente des zweiten Satzes zuri gleichen Zeit anzulegen, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß dann, wenn irgendein Element des zweiten Satzes durch Betätigung des mit diesem

Element verbundenen Schalters angesteuert wird, die an diesem Element anliegende zusätzliche Wechselspannung, über die verhältnismäßig niedrige Impedanz der angeschlossenen Spannungsquelle, die die genannte Betriebsgleichspannung der Betriebswechselspannung niedriger Frequenz liefert, auf das gemeinsame Potential zurückgeführt wird.

Die Erfindung ist im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen im weiteren beschrieben, wobei Fig. 1 eine teilweise aufgebrochene perspektivische Ansicht einer Flüssigkristall

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zelle zeigt, die je einem Satz von streifenförmigen Elementen an jeder der beiden Seiten'einer Schicht eines Flüssigkrir stallmaterials aufweist, unreine ansteuerbare Matrix zu bil-·- den, und wobei die Fig. 2 ein schematisches Schaltungsdiagraram mit einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 1 zeigt einen ersten Satz von elektrisch leitenden Elementen (Elektroden)la, Ib, Ic,usw. auf einem Glasträger 2. Ein zweiter Satz von leitenden Elementen (Elektroden) 3a bis 3e befindet sich auf einem zweiten Glasträger 4. Die zwei Sätze von Elektroden sind voneinander durch ein Abstandsteil 5 getrennt. Das Flüssigkristallmaterial befindet sich in dem so gebildeten Zwischenraum zwischen den Elektrodensätzen und bestand in diesem Ausführungsbeispiel aus einem Gemisch aus folgenden Stoffen: · j

70 % p-methoxybenzylidene-p♦ butyl aniline (CHCCC₆H₄. CH=N.C₆M^.C^H ) und

30 % p-ethoxybenzylidene -p'butyl aniline (C₂H₅CC₆H₄. CH=N-C₆H₄-C₄H₉)

ο und besitzt einen nematischen Bereich von ungefähr O bis 60 C.

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Der optische Effekt, der mit diesem Flüssigkristallmaterial erzielt wird, ist eine Änderung in der Opazität in Abhängigkeit von dem Anliegen eines Gleichspannungsfeldes oder einem niederfrequenten Wechselspannungsfeldes (Befriebsspannungsfeldes).

In der Fig. 2 ist die in Fig. 1 dargestellte Flüssigkristallzelle innerhalb des Blockes 6 angeordnet, der durch eine gestrichelte Linie umrissen ist. Die in Fig. 2 dargestellte Matrix ist eine einfache von 4x4, das sind l6 Kreuzungspunkte aus Gründen einer vereinfachten Erläuterung» In der Praxis ■werden im allgemeinen mehr Kreuzungspunkte gewünscht sein, beispielsweise eine Matrix mit 7 x 5i das sind 35 Kreuzungspunkte, die beispielsweise geeignet wäre, eine alphanumerische Anzeigevorrichtung zu bilden. Wenn beispielsweise die Anwendung von Flüssigkristallzellen als Wiedergabeschirm für Fernsehgeräte gewünscht ist, so wird eine wesentlich größere Anzahl von Kreuzungspunkten erforderlich sein.

Die leitenden Elemente la, Ib, Ic und Id des ersten"Elektrodensatzes sind jeweils über entsprechend zugeordnete elektronische

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Schalter 7a, 7hj 7c und 7d mit einem gemeinsamen Potentialpunkt 12 verbunden'. Durch Schließen eines der Schalter 7a bis 7d wird ereicht,"daß eines der leitenden Elemente la bis Id an das gemeinsame Potential angeschlossen wird. Die leitenden Elemente 3a» 3**» 3^{C una} 3d des zweiten Elektrodensatzes sind jeweils über entsprechende Schalter öa, 8b, 8c und 8d mit einem Punkt 9 verbunden, der Betriebspotential, in diesem Beispiel eine Gleichspannung, führt. Durch Betätigen der Schalter 8a bis öd kann an jedes der einzelnen leitenden Elemente 3a bis 3d das Betriebspotential, in diesem Fall ein Gleichspannungspotential, angelegt werden. Auf diese Weise kann an jedem der Kreuzungspunkte zwischen den leitenden Elementen der zwei Elektrodensätze durch entsprechendes Betätigen der Schalter 8a bis 8d und 7a bis 7d ein elektrisches Feld .erzeugt werden. Eine Wechselspannungsquelle 11 mit einer Frequenz, die höher ist als die Frequenz, bei der das Flüssigkristallmateriai zu Anzeigezwecken betreibbar ist, in der Praxis im allgemeinen zwischen 500 Hz und $0 kHz, wird über Kapazitäten 10 mit den leitenden Elementen 3a bis 3d des zweiten Satzes verbunden, um so eine Wechselspannung an jedes dieser Elemente des zweiten Satzes anzulegen. Wenn irgendeiner

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der Schalter 8a bis 8d leitend gemacht -wird, um eines der leitenden Elemente 3a bis 3d anzusteuern, wird did an diesem angesteuerten leitenden Element anstehende Wechselspannung über die verhältnismäßig geringe Impedanz der Gleichspannungspotentialquelle (Betriebsspannungsquelle) _f die zwischen dem Anschluß 9 und dem gemeinsamen Potentialpunkt 12 angeschaltet ist, auf das gemeinsame Potential zurückgeführt.

Der dadurch erzielte vorteilhafte Effekt beim Betrieb besteht darin, daß eine optische Veränderung in Bereichen des Flüssigkristallmaterials, die nicht einem angesteuerten Kreuzungspunkt zugeordnet sind, weitgehend unterdrückt wird.

Wenn ^ein Speichereffekt erwünscht ist, so kann dieser dadurch erzielt werden, daß man dem nematischen Flüssigkristallmaterial, z. B. einem solchen wie es vorstehend detailliert beschrieben ist, eine gewisse Menge von cholesterinischem Flüssigkristalimaterial zusetzt. Die Dauer der erzielbaren Speicherung hängt von der Menge des zugefügten .Cholesterinischen Materials ab. Es soll noch bemerkt werden, daß dieser erzeugte Speicher-

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effekt dadurch gelöscht werden kann, daß man die Wechsel-

spannung der Wechselspannungsquelle 11 an allen der leitenden Elemente 3a bis 3d stehen läßt. Eine praktisch verwendete cholesterinische Flüssigkeit ist beispielsweise Cholesterol-Nonanoate·

Wie bereits vorstehend schon erwähnt, zeigt das nematische Flüssigkristallmaterial, auch wenn es zur Erzielung eines Speichereffektes modifiziert wird, eine Änderung seiner Opazität in Abhängigkeit von dem Anliegen eines Gleichspannungsfeldes oder eines Wechselfeldes niedriger Frequenz. Sollte eine Flüssigkristallzelle gewünscht sein, bei der die optische Änderung in einer Farbänderung besteht, so ist ein geeignetes Flussigkristallmaterial für den Gebrauch in einer Flüssigkristallzelle beispielsweise

27j3 % cholesteryl chloride, 38 j 2 % cholesteryl oleyl carbonate und 3^j5 % cholesterol-nonanoate.

Die Größe· der Spannung, insbesondere der Gleichspannung der Betriebsspanmingsquelle, die an den Anschluß 9 angeschlossen ist, kann auch variabel gemacht werden, um dadurch einen

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"Gr au-Wert-Effekt" "bei einem Flüssiglcristallmatef ial zu erhalten, das seine Opazität ändert oder um eine entsprechende Farbänderung im Fall eines cholesterxnischen Flüssiglcristallmaterials, zu erzielen·

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Claims (3)

1. Patentansprüche

   (l·/ Flüssigkristall-Anzeigevojrrichtung mit einer Flüssigkristallzelle, die selektiv ansteuerbare Elemente aufweist, um eine von einer Vielzahl von örtlichen optischen Änderungen in dem Flüssigkristallmaterial in dieser Zelle hervorzurufen, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um an nicht angesteuerte Elemente zu jeder Zeit eine Wechselspannung anzulegen, deren Frequenz über derjenigen Frequenz liegt, bei welcher das Flüssigkristallmaterial arbeitet .
2. 2. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit einer Flüssigkristallzelle, die einen ersten Satz von leitenden streifenförmigen Elementen aufweist, die auf einer Seite einer Flüssigkristallschicht angeordnet sind, und die einen zweiten Satz von leitenden streifenförmigen Elementen aufweist, die auf der anderen Seite der Flüssigkristallschicht angeordnet sind, wobei die Elektroden des ersten Satzes zu den Elektroden des zweiten Satzes gekreuzt angeordnet sind und eine

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   Matrix bilden, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Ansteuerung einzelner Elemente in jedem der beiden Sätze von streifenförmigen Elektroden vorgesehen sind, um ein elektrisches Feld an einem oder mehreren Kreuzungspunkten der Matrix zu erzeugen, und daß Mittel zum Anlegen einer

   solchen Wechselspannung an. nicht angesteuerte Streifenelemente vorgesehen sind, deren Frequenz höher ist als die Frequenz, bei der das Flussigkristallmaterial arbeitet.
3. 3. Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß nur streifenförmige Elemente des zweiten Satzes die Wechselspannung führen, wenn sie nicht angesteuert sind.

   k, Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch¹ gekennzeichnet, daß die Elemente des ersten Satzes über einzelne Schalter mit einem Punkt gemeinsamen Potentials verbunden sind, daß die Elemente des zweiten Satzes über einzelne Schalter mit einer Gleichspannungs- oder niederfrequenten Wechselspannungsquelle an der das Flussigkristallmaterial betreibbar ist, verbunden sind, und daß Mittel vorgesehen sind, um alle Elemente des

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   zweiten Satzes zur gleichen Zeit mit der höher frequenten Wechselspannungsquelle zu verbinden, wobei die Anordnung so vorgenommen ist, daß dann, wenn irgendein Element des zweiten Satzes durch betätigen des dem Element zugeordneten Schalters angesteuert wird, die an diesem Element anliegende höherfrequente Wechselspannung über die relativ niedrige Impedanz einer die Gleichspannung oder die niederfrequente Wechselspannung liefernden Spannungsquelle auf das gemeinsame Potential zurückgeführt wird.

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