DE2361421C3 - Verfahren zur Ansteuerung eines Flüssigkristallanzeigeschirmes - Google Patents

Description

erfüllt ist, und mit einer nematischhomöotropen
Textur an allen Kreuzungspunkten (dunkel) an

die beiden den zu schreibenden Kreuzungspunkt Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteue-

bildenden Elektroden eine Schreibspannung 30 rung eines Flüssigkristallanzeigeschirmes, bestehend IIZ₁1< d · i E"_c I so lange angelegt wird, bis die aus zwei mit je einer matrixartigen Elektrodenanord-Umwandlung der nematischhomöotropen in die nung versehenen Tragplatten, mit einer cholesterifokalkonische Textur erfolgt ist, daß die Span- sehen Flüssigkristallschicht mit einer positiven Dinungen an den übrigen Kreuzungspunkten größer elektrizitätskonstantenanisotropie zwischen den Tragais d-\E"_c I bleiben und daß anschließend wie- 35 platten, Mittel zu einer Orientierung der Flüssigder die Haltespannung U₂ eingestellt wird, wo- kristallmoleküle normal zu den Tragplatten in den bei d die Flüssigkristallschichtdicke, E^a _c die kri- an diesen Oberflächen unmittelbar angrenzenden tische Feldstärke zur Umwandlung der nema- Grenzgebieten und mit außerhalb der Tragplatten antischhomöotropen in die fokalkonische Textur geordneten gekreuzten Polarisatoren derart, daß der und I E^b _c I > ' E"_c I die kritische Feldstärke zur 40 Flüssigkristallanzeigeschirm beim Vorliegen einer Umwandlung der fokalkonischen in die nema- depolarisierenden fokalkonischen Flüssigkristalltextischhomöotrope Textur bedeuten. tür lichtdurchlässig ist und beim Vorliegen einer

nicht depolarisierenden nematischhomöotropen Flüssigkristalltextur lichtundurchlässig ist.

Bei Flüssigkristallanzeigeschirmen mit zwei an die Flüssigkristallschicht angrenzenden, sich überkreuzenden Elektrodenanordnungen besteht im allgemeinen die Gefahr des Übersprechens, d. h., bei Ansteuerung eines einzelnen Flüssigkristallpunktes spre-

kristallmoleküle normal zu den Tragplatten in 50 chen im allgemeinen infolge parasitäter Ströme auch den an diesen Oberflächen unmittelbar angren- andere Flüssigkristallpunkte mit an. zenden Grenzgebieten und mit außerhalb der Um dies zu vermeiden, sind Lösungswege bekannt-

Tragplatten angeordneten gekreuzten Polarisato- geworden, welche entweder komplex im Aufbau sind ren derart, daß der Flüssigkristallanzeigeschirm und in der Regel zu neuen Material- und Technolobeim Vorliegen einer depolarisierenden fokal- 55 gieproblemen führen oder bei einfachem Aufbau nur konischen Flüssigkristalltextur lichtdurchlässig ist eine geringe Zahl von Bildelementen aufweisen, und beim Vorliegen einer nicht depolarisierenden Ein vielschichtiger Aufbau ist in der DT-PS

nematischhomöotropen Flüssigkristalltextur licht- 22 10 387 beschrieben. Der dort vorgeschlagene Flüsundurchlässig ist, dadurch gekennzeichnet daß sigkristallanzeigeschirm weist zwischen der einen zum Löschen eines Kreuzungspunktes ausgehend 60 Elektrodenanordnung und der Flüssigkristallschicht von einer zwischen den beiden Elektrodenanord- eine integrierle Diodenmatrix auf. Dadurch läßt sich nungen angelegten Haltespannung U₂ mit ein übersprechungsfreier Anzeigeschirm mit einer

d · IE" KlU |< d ■ IEM Vielzahl von Bildelememen erreichen.

^{c 2 c} ' Dies würde jedoch einen Aufbau nach Lechner

mit einer fokalkonischen Textur an dem anzu- 65 (Liquid-Crystal Matrix Displays, IEEE International steuernden Kreuzungspunkt und mit einer nema- Solid-State Circuits Conference, 1969, 52 f) sehr umtischhomöotropen Textur an allen nicht ange- ständlich machen, steuerten Kreuzungspunkten an die beiden den zu Dort ist ein Flüssigkristallanzeigeschirm beschrie-

2. Verfahren zur Ansteuerung eines Flüssigkristallanzeigeschirmes, bestehend aus zwei mit je
einer matrixartigen Elektrodenanordnung ver- 45
sehenen Tragplatten, mit einer cholesterischen
Flüssigkristallschicht mit einer positiven Dielektrizitätskonstantenanisotropie zwischen den Tragplatten, Mittel zu einer Orientierung der Flüssig-

3 ■ 4

ben, der außerhalb des Schirmes eine der Anzahl der gemäß dadurch gelöscht, daß ausgehend von einer Bildelemente entsprechende Zahl von Dioden auf- zwischen den beiden Elektrodenanordnungen angeweist, welche mit den Kreuzungspunkten von zwei legte Haltespannung U, mit sich überkreuzenden Elektrodenanordnungen elektrisch verbunden sind. 5 d-|£^e _c|<|£/_e|<d-|£*_c|

Bei Untersuchungen wurde nun für cholesterische

Flüssigkristalle mit einer positiven Dielektrizitäts- mit einer fokalkonischen Textur an dem anzusteukonstantenanisotropie ein neuer Hystereseeffekt ge- ernden (zu löschenden) Kreuzungspunkt und mit funden: einer nematischhomöotropen Textur an allen nicht

Zunächst wird ein cholesterischer Flüssigkristall xo angesteuerten Kreuzungspunktsn an die beiden den mit einer positiven Dielektrizitätskonstantenisotropie, zu löschenden Kreuzungspunkt bildenden Elektroder durch eine geringe Spannung aus der transparen- den eine Löschspannung \U₃\>d-\E"_C\ so lange ten planaren in eine lichtstreuende und linear polari- angelegt wird, bis die Umwandlung der fokalkonisiertes Licht depolarisierende fokalkonische Text-sr sehen in die nematischhomöotrope Textur erfolgt ist, gebracht wurde, durch nur kurzzeitiges Anlegen einer 15 daß die Spannungen der restlichen Kreuzungspunkte Spannung \U₃\>d-\E^b _c\ in die nematischhom- kleiner als d-\E^b _c\ gehalten werden und daß anöotrope Textur übergeführt, wobei d die Schichtdicke schließend wieder die Haltespannung U₂ eingestellt der Flüssigkristallschicht und i E^h _c I die kritische elek- wird, wobei d die Flüssigkristallschichtdicke, | E^a _c \ tricche Feldstärke für den Übergang der fokalkoni- die kritische Feldstärke zur Umwandlung der nemaschen in die nematischhomöotrope Tertur bedeutet. 20 tischhomöotropen in die fokalkonische Textur und Wenn nun anschließend die Spannung auf einen Wert i£*_c[>|£^e _e| die kritische Feldstärke zur Umwand-I [/„ j < d ■ j E^b _c | sinkt, bleibt die nematischhom- lung der fokalkonischen in die nematischhomöotrope öotrope Textur erhalten. Sie wird erst dann in die Textur bedeuten.

fokalkonische Textur zurückverwandelt, wenn die Einzelheiten werden an Hand eines Ausführungs-

Spannung weiter auf einen Wert U₁1<d ■ 'E^a _c S 25 beispiels in der Figurenbeschreibung näher erläutert, erniedrigt wird, wobei ! E^a _c |< i E^b _c I die kritische F i g. 1 zeigt ein Ansteuerdiagramm,

elektrische Feldstärke für den Übergang der nema- F i g. 2 ein Ersatzbild eines Ansteuerschaltkreises,

tischhomöotropen in die fokalkonische Textur be- Fig. 3 den Aufbau eines erfindungsgemäßen

deutet. Nach einer anschließenden Erhöhung der Flüssigkristallanzeigeschirmes mit einer fokalkoni-Spannung auf einen V/ert U₂ mit 30 sehen Textur und

d ■ ! £"!<![/„!< d · i E^b j F i g. 4 eine nematischhomöotrope Textur.

^{c 2 c} Die obengenannte Ansteuerung eines Kreuzungs-

bleibt die fokalkonische Textur erhalten. punktes (dunkel-hell bzw. hell-dunkel) wird an

Mit Hilfe dieses Hystereseeffektes läßt sich ein ein- Hand der Fig. 1 deutlich, in der der neu gefundene faches Verfahren zum übersprechungsfreien Ansteu- 35 Hystereseeffekt bei flüssigen Kristallen mit einer ern von Anzeigeschinnen mit cholesterischen Flüssig- cholesterischen Struktur dargestellt ist. kristallen angeben, welche an die Flüssigkristall- Gemäß Fig. 2 soll eine Flüssigkristallschicht am

schicht angrenzende und sich überkreuzende Elek- Kreuzungspunkt je einer Zeilen- und Spaltenelektrodenanordnungen aufweisen. trode angesteuert werden, welche an den gegenüber-

Diese Aufgabe wird für Flüssigkristallanzeige- 40 liegenden Oberflächen der Flüssigkristallschicht anschirme der eingangs genannten Art erfindungsge- geordnet sind. Alle Zeilenelektroden weisen eine maß dadurch gelöst, daß zum Schreiben eines Kreu- Vielzahl von Kreuzungspunkten mit den Spaltenzungspunktes ausgehend von einer zwischen den elektroden auf. Zunächst wird zum vollständigen beiden Elektrodenanordnungen angelegten Halte- Löschen des Anzeigeschirmes an alle Spaltenelektrospannung U,, die so bemessen ist, daß 45 den kurzzeitig das Löschpotential — CZ₃' und an-

'H IF« <■ IU i<-d · IF'' schließend das Potential - CZ₂' und an alle Zeilen-

^{1 fV! ä!} ' ^c elektroden das Potential 0 angelegt. Damit weisen

erfüllt ist und mit einer nematischhomöotropen zunächst alle Kreuzungspunkte der Elektroden die Textur an allen Kreuzungspunkten (dunkel) jeweils Spannung - U₂' auf; der Flüssigkristallanzeigeschirm an die beiden Elektroden, an deren Kreuzungspunkte 50 ist gelöscht, da eine nematischhomöotrope Textur der optische Zustand des Bildschirms geändert wer- vorliegt, welche durch die Flüssigkristallschicht hinden soll, eine Schreibspannung j U₁ \<d ■ \F"_C\ so durchlaufendes linearpolarisiertes Licht nicht delange angelegt wird, bis die Umwandlung der nema- polarisiert und daher von dem in gekreuzter Stellung tischhomöotropen in die fokalkonische Textur er- angeordneten Polarisator ausgelöscht wird, folgt ist, daß die Spannungen an den übrigen Kreu- 55 Zum Schreiben der Flüssigkristallschicht am zungspunkten größer als d-\ E^a _c \ bleiben, und daß Kreuzungspunkt zwischen der Zeilenelektrode 1 und anschließend wieder die Haltespannung | U₂1 einge- der Spaltenelektrode 2 werden an jede dieser beiden stellt wird, wobei d die Flüssigkristallschichtdicke, Elektroden die Potentiale ⁴ U₂ so lange angelegt, \E" I die kritische Feldstärke zur Umwandlung der bis der Texturübergang erfolgt ist. Damit wird am nematischhomöotropen in die fokalkonische Textur 60 Kreuzungspunkt dieser beiden Elektroden die Span- und \E^b _c\>\E^a _c\ die kritische Feldstärke zur Um- nung 0. Da 0 = U^<d-E^a _c ist, erfolgt der Texwandlung der fokalkonischen in die ncmaiischho- turübergang nematischhomöotrop ->■ fokalkonisch. möotrope Textur bedeuten. Linear polarisiertes Licht wird depolarisiert und

Nur an angesteuerten Flüssigkristallstellen der sich kann daher den gekreuzt aufgebauten Polarisator überkreuzenden Elektrodenanordnungen erfolgt der 65 passieren.

Übergang der nematischhomöotropen in die fokal- Benachbarte Kreuzungspunkte bleiben ausge-

konische Textur. löscht, da an den Kreuzungspunkten 3 die Span-

Geschriebene Kreuzungspunkte werden erfindungs- nung 2 U₂' an den Kreuzungspunkten 4 die Span-

— U₂ und an den Kreuzungspunkten 4' die

nung ₂

Spannung +U₂' anliegt. Die nematischhomöotrope

Textur bleibt dort also erhalten, da U₂ > d · E"c ist.

Die Schreibspannung U₁ wird insbesondere gleich 0 gewählt, da der Übergang der nematischhomöotropen in die fokalkonische Textur um so rascher erfolgt, je kleiner das am Flüssigkristall anliegende elektrische Feld ist.

Bei einer Haltespannung U₂ äs 0,8 ... 0,9 · d ■ E^b _c zeigen die Texturen die günstigste Langzeitstabilität.

Um auch den Übergang der fokalkonischen in die nematischhomöotrope Textur rascher erfolgen zu lassen, wird die Löschspannung U₃ möglichst groß gewählt.

In der Fig. 3 sind auf den beiden gegenüberliegenden planparallelen transparenten Tragplatten 6 und 7 auf den Außenseiten je ein Polarisator 8 und 9 mit gemäß den Pfeilen 10 und 11 gekreuzten Stellungen angeordnet. Auf den einander zugewandten Oberflächen der Tragplatten 6 und 7 ist je ein System paralleler transparenter Elektrodenstreifen 12 bzw. 13, wie in der F i g. 2 schematisch dargestellt, aufgebracht. Die beiden Streifenanordnungen 12 und 13 verlaufen unter einem rechten Winkel zueinander. Auf den Elektrodenstreifen 12 und 13 ist eine Lecithinschicht 14 aufgebracht, welche die Flüssigkristallmoleküle 15 in einem unmittelbaren Grenzgebiet an die Lecithinschicht 14 normal zu den Tragplatten ausrichtet. Die Flüssigkristallmoleküle 16 im Inneren zwischen diesen Lecithinschichten weisen eine fokalkonische Textur auf.

Ein paralleles Lichtstrahlenbündel 17 wird vom Polarisator 8 in der Pfeilrichtung 10 linear polarisiert und durch die fokalkonische Textur der Flüssigkristallmoleküle 16 depolarisiert, so daß ein Teil des Lichtstrahlenbündels 17 durch den gekreuzt angeordneten Polarisator 9 zum Beobachter 18 gelangen kann.

Werden die Flüssigkristalle 16 in einer nematischhomöotrope Textur gemäß der F i g. 4 übergeführt, so bleibt das im Polarisator 8 linear polarisierte Lichtstrahlenbündel 17 weiter polarisiert und wird am Polarisator 9 ausgelöscht, so daß kein Licht in

ίο das Auge des Beobachters 18 fallen kann.

Als Flüssigkristallmaterial wird beispielsweise eine nematische Azoxy-Verbindung mit einer positiven Dielektrizitätskonstantenanisotropie (ZLI 313 von der Firma Merck), gemischt mit 10 Vo Cholesterylchlorid, gewählt, bei welchen bei einer FK-Schichtdicke von 15 μπι als Haltespannung U₂= 10 Volt, als Löschspannung U₃ = 20 ... 40 Volt und als Schreibspannung CZ₁ = 0 ... 6 Volt an die entsprechenden Elektroden angelegt wird.

ao Es sei vermerkt, daß bei einem ähnlichen Flüssigkristallanzeigeschinnaufbau an Stelle der depolarisierenden Wirkung der fokalkonischen Flüssigkristalltextur auch ihre Streuwirkung ausgenutzt werden kann.

as Aus den Ausführungen ergibt sich, daß bei einem Matrix-Bildschirm auf der Grundlage des genannten Hystereseeffektes die Information nur zeilenweise geschrieben werden kann, wobei alle Elemente einer Zeile gleichzeitig adressiert werden müssen und entsprechend auch nur zeilenweises Löschen möglich ist. Durch eine geeignete Umstrukturierung der Elektrodenanordnungen kann z. B. auch erreicht werden, daß man ein vollständiges alphanumerisches Zeichen jeweils gleichzeitig schreiben oder löschen kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

löschenden Kreuzungspunkt bildenden Elektroden eine Löschspannung IU31 > d ■ IE1",. | so lange angelegt wird, bis die Umwandlung der fokalkonischen in die nematischhomöotrope Textur erfolgt ist, daß die Spannungen der restlichen Kreuzungspunkte kleiner als d ■ \E''C\ gehalten werden und daß anschließend wieder die Haltespannung £/., eingestellt wird, wobei d die Flüssig-Kristallschichtdicke, E\ die kritische Feldstärke zur Umwandlung der nematischhomöotropen in die fokalkonische Textur und I Ebc! > i E\ I die kritische Feldstärke zur Umwandlung der fokalkonischen in die nematischhomöotrope Textur bedeuten. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Schreibspannung die Spannung Null gewählt wird. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltespannung zwischen den Werten 0,8 · d ■ E»c und 0,9 · d ■ Ebc liegt. Patentansprüche:

1. Verfahren zur Ansteuerung eines Flüssigkristallanzeigeschiimes, bestehend aus zwei mit je 5
einer matrixartigen Elektrodenanordnung versehenen Tragplatten, mit einer cholesterischen
Flüssigkristallschicht mit einer positiven Dielektrizitätskonstantenanisotropie zwischen den Tragplatten, Mittel zu einer Orientierung der Flüssig- 10
kristallmoleküle normal zu den Tragplatten in
den an diesen Oberflächen unmittelbar angrenzenden Grenzgebieten und mit außerhalb der
Tragplatten angeordneten gekreuzten Polarisatoren derart, daß der Flüssigkristallanzeigeschirm 15
beim Vorliegen einer depolarisierenden fokalkonischen Flüssigkristalltextur lichtdurchlässig ist
und beim Vorliegen einer nicht depolarisierenden
nematischhomöotropen Flüssigkristalltexlur lichtnet, daß zum Schreiben eines Kreuzungspunk- 20
net, daß zum Schreiben¹ eines Kreuzungspunktes, ausgehend von einer zwischen den beiden
Elektrodenanordnungen angelegten Haltespannung U₂, die so bemessen ist, daß