DE2437516B2

DE2437516B2 - Verfahren zum speichern von bildinformationen in einem matrizenfoermig ansteuerbaren fluessigkristall-bildschirm

Info

Publication number: DE2437516B2
Application number: DE19742437516
Authority: DE
Inventors: Osamu Mito Ibaraki; Takada Hisao Tokio; Kato Yoshinori; Kawachi Masao; Mito Ibaraki; Kogure (Japan)
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1973-08-06
Filing date: 1974-08-03
Publication date: 1976-04-01
Also published as: FR2257968A1; NL7410389A; DE2437516A1; NL162485C; NL162485B; GB1475735A; US3936815A; FR2257968B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Speichern von Biidinformationen in einem matrizenförmig ansteuerbaren Flüssigkristall-Bildschirm nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Flüssige Kristalle werden nach ihrer Molekülanordnung in drei Arten eingeteilt, nämlich nematische, cholesterische und smektische Substanzen. Nematische Substanzen haben die Eigenschaft, daß in ihrem Normalzustand alle Moleküle parallel zueinander in Richtung ihrer Längsachse ausgerichtet sind. Die nematischen Substanzen werden ferner in solche vom η-Typ und solche vom p-Typ unterteilt. In nematischen Kristallen vom η-Typ ist die Richtung des elektrischen Dipolmoments senkrecht oder nahezu senkrecht zur molekularen Längsachse, während in Kristallen vom p-Typ die Richtung des elektrischen Dipolmoments ganz oder nahezu parallel zur molekularen Längsachse verläuft.

Cholesterische flüssige Kristalle bestehen im Normalzustand aus sehr dünnen, parallel zueinander angeordneten Schichten, in denen die Moleküle mit parallelen Längsachsen nebeneinanderliegen, wobei die Achsenrichtungen der Moleküle von Schicht zu Schicht um einen festen Winkel abweichen. Die Achsenrichtungen der Moleküle in den verschiedenen Schichten rotieren also mit festgelegter Ganghöhe, so daß sich eine schraubenförmige Anordnung ergibt. Auch wenn einer cholesterischen Flüssigkeit andere Substanzen in gewissem Ausmaß zugesetzt werden, bilden sich Mischkristalle der cholesterischen Phase, d.h. flüssige Mischkristalle, in denen die schraubenförmige Anordnungüberwiegt.

Wenn ein flüssiger Kristall zwischen zwei planparallele Glasplatten eingebracht und eine Spannung an auf den Innenflächen der Glasplatten befindliche durchsichtige Elektroden angelegt wird, treten optische Speichererscheinungen auf, die sich in verzögerter Anpassung des Lichtdurchlaßvermögens des flüssigen Kristalls an die jeweiligen Spannungs- bzw. Feldstärkenverhältnisse bemerkbar machen. Dies wird im einzelnen an Hand der F i g. IA bis IC erläutert.

Fig. IA gilt für den Fall, daß ein cholesterischer flüssiger Kristall zu einem nematischen Material vom η-Typ zugefügt wird. Wenn hier eine zunehmende Spannung angelegt wird, folgt das optische Durchlaßvermögen des flüssigen Kristalls dem Pfeil 1.

Anfangs ist die Lichtdurchlässigkeit hoch. Bei einer Schwcllenspannung Vl geht der flüssige Kristall in einen milchigen trüben Zustand über, worin das Durchlaßvermögen nur gering ist. Wenn in diesem Zustand die angelegte Spannung wieder verringert wird, bleibt der

milchige getrübte Zustand bestehen, d. h., die Lichtdurchlässigkeit verläuft längs des Pfeils 2. Erst nach einiger Zeil der Ruhe wird wieder der Ausgangszustand erreicht.

Schaltungen zum Betrieb eines aus nematischen Flüssigkeitskristallen dieses Verhaltens bestehenden Bildschirm sind z.B. in der US-PS 35 75 492 und der DT-OS 21 50 621 beschrieben. Mit diesen Schaltungen wird vor allem versucht, durch Anlegen einer Wechselspannung passender Frequenz die nach dem Abschalten der Spannung eintretende Nachwirkung, die normalerweise in der Größenordnung von etwa 60 msec liegt, zu verringern.

Fig. IB und IC gelten für einen flüssigen Kristall von cholesterischer Struktur mit der Eigenschaft, daß die Molekülachsen sich sämtlich in Richtung eines äußeren elektrischen Feldes ausrichten, wenn die Feldstärke einen Schwellenwert überschreitet, u.id zwar bezieht sich Fig. IB auf den Fall, daß die obenerwähnten Schraubenachsen parallel zur Elektrodenoberfläche verlaufen, während Fig. IC für den Fall gilt, daß die Schraubenachsen senkrecht zur Elektrodenoberfläche verlaufen.

Wenn im Falle der Fig. IB die Spannung zunimmt, geht der flüssige Kristall längs des Pfeils 3 aus dem milchigen trüben Zustand bei einer Schwellenspannung Vh in einen lichtdurchlässigen Zustand über. Wenn die Spannung wieder abnimmt, kehrt der flüssige Kristall längs des Pfeiles 4 an der gleichen Stelle in den ursprünglichen trüben Zustand zurück.

Im Falle der Fig. IC befindet sich der flüssige Kristall vor dem Anlegen der Spannung in einem lichtdurchlässigen Zustand /. Wenn die angelegte Spannung eine Schwellenspannung Vl überschreitet, geht der lichtdurchlässige Zustand längs des Pfeils 5 in einen getrübten Zustand über. Wenn von diesem Zustand aus die Spannung wieder verringert wird, bleibt längs des Pfeils 6 der getrübte Zustand bestehen. Wird dagegen die Spannung von dem getrübten Zustand aus weiter erhöht, so daß sie eine zweite Schwellenspannung Vh überschreitet, so geht der flüssige Kristall längs des Pfeils 7 wieder in einen lichtdurchlässigen Zustand H über. Wenn in diesem Zustand die Spannung rasch abgeschaltet wird, geht der flüssige K-istall längs des Pfeils 8 wieder aus dem lichtdurchlässigen Zustand H in den lichtdurchlässigen Zustand / über, nachdem er momentan einen undurchsichtigen Zustand durchlaufen hat. Wenn dagegen im Zustand H die Spannung allmählich verringert wird, geht die Substanz aus dem lichtdurchlässigen Zustand längs des Pfeils 9 in den trüben Zustand über. Diese Erscheinungen treten auch bei Verwendung einer Wechselspannung auf. Der Fall der Fig. IC tritt insbesondere ein, wenn die Elektrodenoberfläche mit bestimmten Substanzen hydrophil gemacht worden ist, um eine zur Oberfläche senkrechte Molekülorientierung zu erreichen.

Die der Fig. IC entsprechenden flüssigen Mischkristalle von cholesterischer Struktur haben auch nach der Abschaltung des elektrischen Feldes eine optische Nachwirkung. Sie können zwar in elektrooptischen Wandlern verwendet werden, haben aber den Nachteil, daß die Ansprechzeit solcher flüssiger Kristalle wesentlich größer als diejenige von Wandlern mit nematischen flüssigen Kristallen ist. Ferner muß bei flüssigen Mischkristallen der cholesterischen Phase (15 entsprechend Fig. IB stets ein konstanter Wechselstrom angelegt werden, um das Bild bestehen zu lassen; die Ansprechzeit beträgt ein Mehrfaches von IO msec.

und die Schwellenspannung \·Λ nicht definiert genug, weshalb das Kor.trastverhältnis, d. h. das Verhältnis der Lichtdurchlässigkeiten des hellen und des dunklen Zuitandes, verringert ist urid die Steuerung durch eine Adressenmatrix auf Schwierigkeiten stößt.

Das Verhalten von Flüssigkristallen nach Fig. IC ist in dem Aufsatz von F. J. K a h η in »Physical Review Letters«. 2. Februar 1970, Vol. 24, Nr. 5, S. 209 bis 212. beschrieben und gedeutet. Es beruht danach auf einer Drehung und anschließenden Streckung der Schraubenachsen der flüssigen Kristalle, so daß diese schließlich nach dem Überschreiten der Schwellenspannung Vn in den nematischen Zustand übergehen. Wenn die elektrische Feldstärke langsam verringert wird, nimmt die Flüssigkeit wieder die cholesterische Schraubenstruktur an, verbleibt aber längere Zeit in der neuen Orientierung der Schraubenachsen.

Wenn man versucht. Flüssigkristalle mit dem beschriebenen Verhalten zur ßiidspeicherung heranzuziehen und hierzu eine Spannung anlegt, die höher als die Schwellenspannung Vn ist, so daß der milchigtrübe Zustand in den optisch transparenten Zustand übergeht, treten solche Nachteile auf wie der Verlust der Speicherwirkung, eine lange Ansprechzeit usw. Legt man dagegen eine Spannung unterhalb der Schwellenspannung Vn an, nachdem einmal die Schwellenspannung überschritten worden war, so ergibt sich ebenfalls keine Speicherwirkung, eine Ansteuerung nach Matrizenart ist schwer zu verwirklichen usw.

Der im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Speichern von Bildinformationen in einem matrizenförmig ansteuerbaren Bildschirm mit cholesterischen Flüssigkristallen zu entwickeln, bei dem ein rascher Übergang zum lichtstreuenden Zustand möglich ist. die Lichtstreuintensität und damit der Kontrast des zu beobachtenden Bildes hoch ist und eine lange Speicherfähigkeit erzielbar ist.

Erfindungsgemäß werden die Zeilen- und Spaltenelektroden des Bildschirms nacheinander derart abgetastet, daß anfangs eine Spannung oberhalb des Schwellenwertes Vh, bei dem die Molekülorientierung des Flüssigkristalls eintritt, und nachfolgend eine Spannung bei oder nahe dem Schwellenwert Vn an die betreffenden Elektroden angelegt wird. Daraufhin wird die Spannung an den ausgewählten Kreuzungsstellen zunächst unterhalb des Schwellenwertes Vh erniedrigt, und nach einem kurzen Zeitintervall / wird wieder eine Spannung bei oder nahe dem Schwellenwert Vh angelegt. Nach beendigter Abtastung werden schließlich sämtliche angelegten Spannungen gleichzeitig abgeschaltet.

Es wurde gefunden, daß die Flüssigkristalle der angegebenen Art nach Überführung in die nematische Phase durch Anlegen einer Spannung oberhalb der Schwellenspannung Vh bemerkenswert rasch in die cholesterische Phase überführt werden können, wenn die Schwellenspannung kurzzeitig unterschritten wird. Hierbei wird von der Selbstheilung der cholesterischen Phase Gebrauch gemacht, d. h., die durch das angelegte elektrische Feld fadenförmig auseinandergezogenen Moleküle kehren freiwillig in die schraubenförmige Anordnung zurück, sobald die Feldstärke entsprechend verringert wird. Dagegen benötigt die Umorientierung in den transparenten Ausgangszusiand / erheblich längere Zeit. Durch die kurze Verweilzeit bei der niedrigen Spannung bzw. Feldstärke können die Moleküle die neue Lage einnehmen: wegen des

anschließenden Wiederansteigens der Spannung auf einen Wert, der nur wenig unter dem Schwellenwert liegt, wird andererseits gewährleistet, daß die Orientierung der Schraubenachsen senkrecht zur Elektrodenoberfläche und damit der undurchsichtige Zustand beibehalten wird, auch wenn benachbarte Zellen einen anderen Zyklus durchlaufen. Dadurch, daß am Schluß der Abtastung sämtliche angelegte Spannungen gleichzeitig abgeschaltet werden, bleibt der einmal erreichte Zustand lange Zeit bestehen.

Verschiedene Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteranspriichen.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend an Hand der Zeichnung beschrieben. Hierin sind

Fig. IA bis IC Diagramme zur Darstellung der Beziehungen zwischen angelegter Spannung und Durchlaßvermögen flüssiger Kristalle,

F i g. 2 die schematische Darstellung einer Elementarzelle der Anzeigevorrichtung,

Fig.3 ein Diagramm der Mischungsverhältnisse flüssiger Kristalle mit 3 Komponenten,

Fig.4A und 4B schematische Darstellungen der Struktur und Orientierung von Molekülen,

F i g. 5 ein Diagramm des Verlaufs einer an dem flüssigen Kristall liegenden Spannung,

F i g. 6A und 6B schematische Darstellungen der Molekülstruktur und Orientierung in der Nähe des Phasenumwandlungspunktes,

Fig. 7A und 7B Draufsicht und Schnittdarstellung eines Anzeigetableaus mit flüssigen Kristallen,

F i g. 8A und 8B Diagramme des Spannungsverlaufs und der Transparenz (Lichtdurchlässigkeit) für diese Anordnung,

F i g. 9A ein Blockschaltbild der Speiseschaltung des Anzeigetableaus,

Fig.9B bis 9D verschiedene Ausführungsformen einer Speiseschaltung für eine Zeilenelektrode.

F i g. 9E bis 9G verschiedene Ausführungsformen einer Speiseschaltung für eine Spaltenelektrode,

Fig. 10, 12, 13A und 13B erläuternde Darstellungen für ein Arbeitsverfahren zum Betrieb des Anzeigetableaus und

Fig. 11 eine erläuternde Darstellung eines bekannten Verfahrens zum Betrieb eines matrixförmig ansteuerbaren Lichtanzeigetableaus mit flüssigen Kristallen.

Es sei zunächst an Hand der F i g. 2 der Aufbau einer Elementarzelle des Anzeigetableaus mit flüssigen Kristallen erläutert. Zwei optisch transparente Elektroden aus Zinnoxid oder Indiumoxid sind auf die ebenen Flächen zweier gegenüberstehender, paralleler Glasplatten 12 und 13 aufgedampft. Zwischen den Elektroden befindet sich ein flüssiger Kristall 14. An die Elektroden ist eine Spannungsquelle 15 angeschlossen. Die transparente Elektrode 11 kann durch einen lichtreflektierenden Metallbelag aus Aluminium, Nickel od. dgl. ersetzt werden, wenn ein reflektierendes Anzeigetableau gebildet werden soll.

Der verwendete flüssige Mischkristall hat die aus Fig. IB und IC hervorgehenden Eigenschaften. Flüssige Kristalle mit diesem Verhalten sind folgende:

(I) Ein Mischkristall aus drei Komponenten, eines nematischen Materials vom p-Typ. eines nematisehen Materials vom η-Typ und eines cholesterischen Materials,
(II) Ein Mischkristall aus zwei Komponenten, eines nematischen Materials von p-Typ und eines cholestcrischen Materials.

(Ill) Ein Mischkristall aus ncmalischcm Material vom p-Typ, nematischem Material vom η-Typ und einem optisch aktiven Material wie I-Menthol, das zum Ersatz des cholesterischen Materials bestimmt ist.

Die nematischen Substanzen vom p-Typ sind:

p-Alkoxybenzyliden-p'-cyanoanilin,

p-Cyanobenzyliden-p'-alkoxyanilin,

p-Alkylbenzyliden-p'-cyanoanilin,

p-Cyanobenzyliden-p'-alkylanilin,

p-Alkylcarboxybenzyliden-p'-cyanoanilin,

p-Alkyl-p'-alkylazoxybenzol,

p-Alkyl-p'-cyanodiphenyl und

p-Alkoxy-p'-cyanodiphenyl.

Es können eine oder mehrere dieser Substanzen Verwendung finden.
Die nematischen Substanzen von η-Typ sind:

p-Alkoxybenzyliden-p'-alkylanilin und
p-Alkylcarboxybenzyliden-p'-alkylanilin.

Auch hier können eine oder mehrere Substanzen verwendet werden.

Die cholesterischen Materialien sind:

Cholesterinderivate,
Cholesternolderivate,
Coprostanolderivate und
Epicholesternolderivate.

Auch hier können eine oder mehrere Substanzen verwendet werden.

Als vorteilhaft hat sich folgende Zusammensetzung erwiesen:

3 bis 50 Gewichtsprozent der cholesterischen

Substanz;
10 bis 67 Gewichtsprozent der nematischen

Substanz vom p-Typ

und
30 bis 87 Gewichtsprozent der nematischen

Substanz vom n-Typ.

Dieser Komponentenbereich ist in Fig. 3 schraffiert eingezeichnet. Die angegebenen Grenzen für die einzelnen Komponenten sind aus folgenden Gründen gewählt:

Wenn der cholesterische Anteil weniger als 3% beträgt, bleibt der flüssige Kristall im trüben Zustand oberhalb der Schwellenspannung Vl nicht mehr in diesem Zustand, wenn die Spannung abgeschaltet wird. Außerdem wird die Übergangszeit von der nematischen in die cholesterische Phase (s. unten) zu lang für eine Anwendung als Anzeigetableau. Wenn andererseits der Anteil des cholesterischen Materials 50% übersteigt, wird die Schwellenspannung Vh proportional zur Konzentration des cholesterischen Anteils höher und diese Spannungserhöhung ist nicht erwünscht. Wenn der Anteil z. B. mehr als 50% beträgt, übersteigt die SchweHenspannung Vh bereits den Wert 100 Volt.

Wenn der Anteil des nematischen Materials vom p-Typ weniger als 10% beträgt, richten sich die Moleküle des flüssigen Kristalls weniper gut in Richtung

des elektrischen Feldes aus, und die Schwelienspannung Vn wird entsprechend höher.

Wenn der Anteil des nematischen Materials vom η-Typ weniger als 30% beträgt, sind die Moleküle des flüssigen Kristalls nicht mehr normal zur Wandfläche der lichtdurchlässigen Zelle orientiert; ein solcher flüssiger Kristall ist für den vorliegenden Zweck nicht geeignet. Die Phase des Mischkristalls aus nematischem Material vom p-Typ und vom η-Typ soll also dem p-Typ angehören.

Bei Verwendung eines flüssigen Mischkristalls aus zwei Komponenten sind folgende Mischungsverhältnisse vorzuziehen:

50 bis 97 Gewichtsprozent
3 bis 50 Gewichtsprozent

nematisches Material vom p-Typ und cholesterisches Material.

Wenn in diesem Falle der Anteil der cholesterischen Komponente weniger als 3% beträgt, bleibt der flüssige Kristall nach dem Anlegen einer die Schwellenspannung Vl übersteigenden Spannung nicht im trüben Zustand, wenn die Spannung abgeschaltet wird. Wenn der Anteil dieser Komponente andererseits 50% übersteigt, wird die Schwellenspannung Vh proportional zur Konzentration des cholesterischen Materials höher, was unerwünscht ist. Bei einem Anteil von mehr als 50% beträgt die Schwellenspannung Vh im allgemeinen mehr als 100 Volt.

Wie erwähnt, empfiehlt es sich, die Wandflächen der Glasplatten bzw. der auf ihnen angebrachten durchsichtigen Elektroden mit einem Hydrophilietungsmittel zu behandeln. Dies hat folgenden Grund. Wie Fig.4A zeigt, haben die für nematische flüssige Kristalle oft verwendeten Moleküle an einem Ende eine hydrophile Gruppe (durch einen Kreis dargestellt) und am anderen Ende eine hydrophobe Gruppe (durch eine Zickzack-Linie dargestellt). Wenn also die Wandfläche hydrophobe oder hydrophile Eigenschaften aufweist, orientieren sich die Moleküle senkrecht zur Wandfläche, und zwar sind bei hydrophoben Eigenschaften der Wand die Moleküle so angeordnet, daß ihre hydrophoben Enden der Wand zugekehrt sind, während bei einer Hydrophilierung der Wandfläche die hydrophoben Gruppen der Moleküle von der Wand wegstreben. Letzterer Fall ist in Fig.4B schematisch dargestellt.

Zum Hydrophilieren wird die Wandfläche mit einer wäßrigen Lösung von NaOH oder einem Chromsäuregemisch gereinigt.

Zum Hydrophobieren können z. B. folgende Methoden angewandt werden:

a) Die durchsichtige Plattenfläche wird mit einem Silan (z. B. Dimethyl-dichlorsilan, Diäthoxy-dimethylsilan und Dimethoxydimethylsilan) behandelt, und zwar direkt oder nach dem Aufbringen von Siliciummonoxid oder Siliciumdioxid im Vakuum,

b) die durchsichtige Plattenfläche wird mit einem oberflächenaktiven Mittel, wie Lecithin, Siliconlack oder Natriumoleat behandelt,

c) ein oberflächenaktives Mittel (z. B. Natriumoleat) wird mit einem Anteil von weniger als 1% dem flüssigen Kristall beigefügt.

Ausführungsbeispiel

SiO wird im Vakuum auf die Wandfläche aufgedampft. Dann wird die Platte in eine Lösung getaucht, die durch Verdünnen von Dimclhyldichlorsilan im Anteil von 1 bis 10% mit Toluol bereitet wurde. Die Platte wird bei Zimmertemperatur mehr als 5 Minuten in der Lösung belassen, dann unter fließendem Wasser gereinigt und weiter in Äthanol mit Ultraschall gereinigt.

Das Verhalten einer solchen Zelle eines flüssigen Kristalls wird nun im einzelnen erläutert.

Es wird eine Spannung entsprechend dem in F i g. 5 gezeigten zeitlichen Verlauf an die Elektroden der

ίο Elementarzelle angelegt. Wie man sieht, wird vorbereitend eine höhere Spannung als die Schwellenspannung Vh angelegt, um den flüssigen Kristall lichtdurchlässig zu machen. Dann wird die Spannung auf einen geringeren Wert als die Schwellenspannung Vh verringert und nach einem kurzen Zeitintervall / wird die Spannung abermals erhöht und auf einem Wert nahe der Schwellenspannung Vngehalten.

Für die damit erzielte Wirkung kommt es auf die Länge des Zeitintervalls t im Verhältnis zu einer

ao kritischen Impulslänge ίο an. Diese Impulslänge entspricht der Übergangszeit des flüssigen Kristalls von der nematischen in die cholesterische Phase. Wenn das Intervall t kleiner als diese kritische Impulslänge ίο ist, also 0 < / < to, bleibt der lichtdurchlässige Zustand

»5 trotz der Spannungsschwankung erhalten.

Falls dagegen das Zeitintervall t länger als die kritische Impulslänge to ist, also t > to, geht der lichtdurchlässige Zustand in einen milchigen trüben Zustand über, der sich nach einer gewissen Zeit stabilisiert.

Dieses Verhalten des flüssigen Kristalls rührt davon her, daß die Anordnung der Moleküle in dem flüssigen Kristall sich ändert, wenn die angelegte Spannung lang genug auf einem kleineren Wert als die Schwellenspannung Vn verharrt. Wenn nämlich die Spannung größer als Vh ist, sind die Achsenrichtungen der Moleküle 17 des flüssigen Kristalls gleichmäßig parallel zum elektrischen Feld, d. h. normal zur Elektrodenfläche 16 ausgerichtet (s. F i g. 6A). Wenn nun die Spannung auf einen kleineren Wert als Vh absinkt, suchen molekulare Kräfte den flüssigen Kristall von selbst aus der nematischen, optisch durchlässigen Phase H in die cholesterische Phase zurückzuführen. Diese Molekularkräfte führen in einer sehr kurzen Übergangszeit tnc zum A-ifbau einer cholesterischen Helix S (N bedeutet eine nematische, C eine cholesterische Phase). Wenn diese Elementarhelix 5 fertig vorliegt, wirkt sie als Auslöser für den tatsächlichen Übergang in den trüben Zustand F nach einem Zeitintervall xd\ selbst wenn die

₅„ angelegte Spannung inzwischen wieder nahezu die Schwelienspannung Vh erreicht hat, bleibt der trübe Zustand F lange Zeit stabil. Wenn dagegen 0 < f < to ist die Elementarhelix 5 noch nicht fertig aufgebaut, und deshalb kann der trübe Zustand Fnicht auftreten. In der hier betrachteten Anordnung gilt ungefähr to = 8 ms Td « 300 ms.

Bei den bekannten Anzeigevorrichtungen mit flüssigen Kristallen in der cholesterischen Phase muß zurr Übergang vom lichtdurchlässigen zum trüben Zustanc

g„ durch Anlegen einer Spannung, die höher als dif Schwelienspannung Vl in Fig. IA ist, die Spannung mindestens 100 bis 300 msec angelegt bleiben. Mit dei hier beschriebenen Anordnung ist es dagegen möglich den optischen Zustand bereits mit einem sehr Kurzer

_6j Impuls von etwa to = 8 msec zu beeinflussen; dies stell den wichtigsten Vorteil dieser Anordnung dar.

Es folgen einige Ausführungsbeispiele für den Aufbai des flüssigen Kristalls.

Beispiel 1

Auf zwei Glasplatten, die mit durchsichtigen Elektroden versehen waren, wurde SiO im Vakuum aufgedampft. Dann wurden die Platten mehr als 5 Minuten in eine Lösung getaucht, die durch Auflösen von etwa 5% Dimethyldichlorsilan mit Toluol bereitet war. Anschließend wurden die Platten unter fließendem Wasser gewaschen und mil einem Ultraschallreiniger in Äthanol weitergereinigt. Die Platten wurden dann mit den behandelten Seiten einander gegenübergestellt, und es wurde ein Fiüssigkeitsgemisch folgender Zusammensetzung zwischen sie gebracht:

60 Gewichtsprozent p-Methoxybcnzyliden-p'-n-butylaniün,

25 Gewichtsprozent p-n-Butoxybenzylidcn-p'-cyanoanilin und

15 Gewichtsprozent Cholestcrylchlorid.

Die Schichtdicke des flüssigen Kristalls betrug 12 μηι. Die kritische Impulslänge /o war 8 msec bei Zimmertemperatur, die Übergangszeit τ·ι vom lichtdurchlässigen zum optisch trüben Zustand betrug etwa 300 msec, und die .Schwellenspannung Vn war 27 Voll.

Beispiel 2

Zwischen in gleicher Weise wie im Beispiel 1 behandelte und mil dem gleichen Abstand angeordnete Glasplatten wurde folgendes Flüssigkeitsgemisch eingefüllt:

V) fitrwit hiipru/eni pMeihoxyben/yliden-p' ti-bu tylimilin,

20 (/t-wii IiIi(IfOZCiIi ρ M-Hiitoxybcnzyliden-p'-cyanoiimliti und

it)(if.vjii his|)i<i/cni ( holt'sirryk hloriil.

Ι.·, wurden lol(/i:('i(lt· ι liarakici isiisi In· Werte gemessen:

Iu - ί ιιιν< ln-i 40"< ,
τ,/ — 100 iii'it-i ,
Vu - Y, Voll

It r ι ·. |> ic I 1

IJlllrl 11 f 11 J?|l|( llrll VfI MH Ιΐ\ΙιΙ·(ΙΐΙΙ^ΙΙΠ).'.ΓΜ WlU(Ic

folni'M(li:'i I llifitiij.;krü%f.M-iiiiM ti vel wendel:

V) ( irwii til^itio/fiM ρ MelliovylicM/ylidcn p'-n-hu tylatiiliu.

2f> (icwn lic-.pto/rrii ρ ti Hiiloxylicii/ylulcii ρ' rya nonrulin und

1^r) (icwii hl -,pro/rni ( holeMoi ylnoiianoiii

Ils wurden folgende We

Ζ» ■" 4.¹J msec.
Tii = JOO msce.
Vn = 35 Voll.

Beispiel 4

Zwei mit lichtdurchlässigen Elektroden versehene Glasplatten wurden in einem Gemisch von Natriumbichromat und Schwefelsäure gereinigt, dann unter fließendem Wasser gewaschen und mit einem Ultraschallreiniger in Äthanol weiter gereinigt. Bei gleichem Abstand der beiden Platten wie vorher wurde ein Flüssigkeitsgemisch von 80 Gewichtsprozent p-n-Bu thoxybenzyliden-p'-cyanoanilin und 20 Gewichtspro zent Cholesterylmyristat verwendet. Es wurden folgen de Werte gemessen:
5

ft) = 3 msec bei 70⁰C,

Td « 100 msec,

Vn = 32 Volt.

Beispiel 5

Bei der gleichen Versuchsanordnung wie in Beispiel wurde ein Flüssigkeitsgemisch von 90 Gewichtsproz.cn p-Hexylbenzyliden-p'-cyanoanilin und 10 Gewichtspro /.ent Cholesterylchlorid verwendet. Die Dicke de: flüssigen Kristalls betrug in diesem Falle 11 um. F.; wurden folgende Werte gemessen:

ft> = 15 msec bei Zimmertemperatur. Td « 300 msec,
Vn = 10 Volt.

Wenn in den obigen Beispielen durch entsprechendi Spannungen an den Elektroden ein Übergang von lichtdurchlässigen zum optisch trüben Zustand bewirk wurde, war der zu beobachtende Kontrast dieser beider Zustände höher als der Kontrast in bekannter Anzeigevorrichtungen mit flüssigen Kristallen. Fernei wurden die gleichen Ergebnisse auch erzielt, wenn stat der Gleichspannung eine Wechselspannung verwende wurde.

Wenn der flüssige Kristall mit den Eigenschaften nacl I- i g. IC im optisch transparenten Zustand / unter den Mikroskop betrachtet wird, wobei durch entsprechendi Oberflächenbehandlung die senkrechte Molekülorien ticrung gewährleistet ist. erkennt man eine cholesteri sehe Phase in spiralförmigen Mustern ähnlich Fig. bB Da der Abstand der einzelnen Windungen diesel Spiralen ungefähr mit der Schraubensteigung de: verwendeten flüssigen Kristalls übereinstimmt, muf.

angenommen werden, daß die Schraubenachsen in Zustand / der Fig. IC parallel zur Wandfläch< verlaufen. Andererseits sind im optisch transparenter Zustand Hpraktisch alle Molekülachsen in Richtung de: elektrischen Feldes ausgerichtet. Dies kann als entarte

,,r, icr Zustand gedeutet werden, bei dem die Richtung dei Schranbenachsen parallel zur Wandflache verläuft, die Steigung jedoch unendlich groß ist. Der Übergang von nemalischen transparenten Zustand H zum cholesteri sehen transparenten Zustand /, der bei raschen

^₁, Zusammenbruch des elektrischen Feldes eintritt, laß sieh also allein durch die Umordnung der Moleküle de: flüssigen Kristalls /ti einer schraubenförmigen Anord niifig verwirklichen, während die Achsenrichtum ungeiindcrt bleibt. Deshalb ist die für diesen Übergans

_Vi von //nach /erforderliche Zeit am kürzesten.

Wenn dagegen die Moleküle des flüssigen Kristall: angeregt werden, sich parallel zur Wandfläche auszu richten, verläuft die Richtung der Schraubenachsen in cholesterischen transparenten Zustand / senkrecht zui

f,„ Wandllächc. Eine solche Orientierung parallel /ui Wandflächc laßt sich z. B. durch Reiben der Wandflächt in einer Richtung mit einem absorbierenden Baumwoll tuch od. dgl. erzielen. In diesem Falle muß die Ricrmmi der Schraubenachsen sich für den Übergang von

_fir nematischen transparenten Zustand H zum cholesteri sehen transparenten Zustand / um 90~ drehen, weshalr die für den Übergang von H zu / erforderliche Zci langer wird.

Wenn die Wandfliichc überhaupt keine Orienticrungsbehandlung erfahren hat. nimmt die für den Übergang von H nach / erforderliche Zeit einen Mittelwert zwischen den erwähnten Grenzwerten ein. Die Unterschiede der erforderlichen Übergangszeiten für verschiedene Oberflächenbehandlungen ergeben sich aus der folgenden Tabelle:

Wandflächenbehandlung

Übergangszeit vom
Zustand H zu Zustand /

Keine Behandlung

Senkrecht orientierende

Behandlung

Parallel orientierende

Behandlung

13 Sekunden
1,5 Sekunden

50 Sekunden

Aus den beschriebenen Elementarzellen kann ein Anzeigetableau gemäß Fig. 7A und 7B aufgebaut werden. Es besteht aus zwei optisch transparenten Glasplatten 18 und 19, an deren Innenflächen parallele streifenförmige Elektroden 20 und 21 so angeordnet sind, daß sie einander rechtwinkelig kreuzen. Sie sind mit abwechselnd an gegenüberliegenden Seiten herausgeführten Anschlüssen 20' und 21' versehen. Zwischen »5 den Glasplatten 18 und 19 befindet sich ein Abstandstück 22. Der Raum zwischen dem Abstandstück 22 und den Glasplatten 18 und 19 ist mit einem flüssigen Mischkristall der cholesterischen Phase ausgefüllt. Das Abstandstück 22 ist auf seinem Umfang mit einem Klebstoff abgedichtet so daß es die durchsichtigen Glasplatten 18 und 19 brückenartig verbindet.

Beispiel 6

Auf eine Pyrexglasplatte mit den Abmessungen 100 χ 100 mm wurden Elektroden aus Zinnoxid mit einer Breite von 400 μηι und einer Länge von 100 mm in parallelen Streifen mittels eines Epoxyharzes aufgeklebt. Auf die Innenflächen zweier so kontaktierter Platten wurde im Vakuum Siliciummonoxid aufgedampft und dann mit einer Lösung von 1 bis 10% Dimethylchlorsilan in Toluol 5 Minuten lang behandelt, um die Oberflächen hydrophob zu machen. In den Zwischenraum der. Glasplatten wurde ein flüssiger Kristall mit folgender Zusammensetzung eingebracht:

W) Gewichtsprozent p-Methoxybenzyiiden-p'-n-butylanilin als nematisches Material vom n-Typ,

25 Gewichtsprozent p-n-Butoxybenzyliden-p'-cyanoanilin als nematisches Material vom p-Typ und

15 Gewichtsprozent Cholesterylchlorid als cholesterisches Material.

55 An die so gewählte Matrix wird die Spannung in

folgender Weise angelegt:

Eine die Schwellenspannung Vn übersteigende Spannung wird zwischen den Zeilenelektroden 21 und den Spaltenelektroden 20 angelegt (s. F i g. 8B). so daß die gesamte Fläche des Anzeigetableaus optisch transparent wird: dann wird die Spannung auf einen Wen nahe der Schwellenspannung Vh eingestellt, der sowohl der. transparenten Zustand, als auch den optisch in;*?···. Zustand stabilisiert. Nun wird i;u: die an :.;. <,. gewünschten Kreu/.ungspunkten <.·ιηιτ v/iaiiuneleklrode und einer Zeilenelektrode angelegte Spannung während des Intervalls f abgesenkt (s. Fig. 8B).

Anschließend geht sie zurück auf einen Wert nahe der Schwellenspannung Vn. Wenn dieses Intervall t langer als die oben definierte kritische Impulslänge /0 ist. geht nach dem Intervall ri/der optisch transparente Zustand an der gewählten Kreuzungsstelle in einen optisch trüben Zustand über. Damit ist die Eingabe eines Signals beendet.

Fig. 9A zeigt schematisch ein Schaltbild der Anzeigevorrichtung. Die Steuervorrichtungen für das mit flüssigen Kristallen urbcitende Anzeigetableau 25 bestehen aus mit den zeilen- und spaltenförmig angeordneten Elektroden verbundenen mechanischen Schaltern, transistoren oder Feldeffekttransistoren u. dgl., die so eingerichtet sind, daß sie eine gewünschte Spannung den betreffenden Elektroden zuführen oder dieselbe abschalten können. Fig. 9B bis 9D und Fig.9E bis 9G sind Schaltbilder einiger Ausführungsformen eines Zellenschalter 26 bzw. eines Spaltenschalters 27, die in der beschriebenen Anordnung verwendbar sind. Zur Speisung der Elektroden des Anzeigetableaus 25 mit einer elektrischen Spannung dient eine einstellbare Spannungsquelle 28. Die Zeilenschalter 26 werden von einer Zeilensteuerstufe 29. die beispielsweise als Schieberegister ausgebildet ist. geöffnet und geschlossen. Die Spaltenschalter 27 werden von einer Steuerschaltung 30, die ihrerseits mit einer Informationsquelle 31 verbunden ist. geöffnet und gelöscht. Ein zentrales Leitwerk 32 liefert ein Steuersignal zur Synchronisierung der Steuerschaltungen 29 und 30 miteinander, sowie Befehlssignale zum Beginnen und Enden der Übertragung von darzustellenden Signalen auf die Informationsquelle 31 usw. Im vorliegenden Falle werden die darzustellenden Signale von der Informationsquelle 31 von dem Leitwerk 32 derart zur Spaltensteuerschaltung 30 übertragen, daß der Spaltenschalter 72 die Spannung von der elektrischen Spannungsquelle 28 auf das Anzeigetableau 25 gibt, während die Zeilensteuerschaltung 29 über das zentrale Leitwerk 32 mit der Spaltenstcuerschaltung 30 synchronisiert ist. so daß die von der Spannungsquelle stammende Spannung dem Zeilenschalter 26 zugeführt wird.

Die beschriebene Anordnung wird folgendermaßen betrieben. Eine die Schwellenspannung Vn übersteigende Spannung wird vorbereitend auf alle Elemente des Anzeigetableaus 25 gegeben, so daß überall der flüssige Mischkristall in cholesterischer Phase sich im optisch transparenten Zustand befindet. Dies kann als gelöschter Zustand bezeichnet werden.

Nun werden unter Steuerung durch das Signal der Informationsquelle 31 die Zeilenelektroden durch das Zusammenwirken des zentralen Leitwerks 32, der Zeilensteuerschaltung 29 und der Zeilenschalter 2t nacheinander abgetastet.

Ferner wird von der Zeilensteuerschaltung 29 eine dem !nformationssignal entsprechende Spannung syn chron mit der Abtastung der Zeileneiektroden auf di( Spaltenelektroden gegeben. Dadurch wird die an de betreffenden Kreuzungsstelle auftretende Spannunj kleiner als die Schwellenspannung Vh (gewöhnlicl gleich Null). Infolgedessen verschiebt sich an de betreffenden Stelle der Zustand des flüssigen Kristall aus dem optisch transparenten zum optisch trübei /usunJ. Gleichzeitig wird an den nicht ausgewählte MeuzungS!>tel!en die Spannung nahezu gleich ode größer als die Schwellenspannung gemacht, um so de optisch transparenten Zustand aufrechtzuerhalten. Di wie erwähnt, n> in der Größenordnung von 8 msec lieg

kann die zur Abtastung des gesamten Tableaus erforderliche Zeit auf einen weit geringeren Wert als bei den bekannten Anordnungen der Art herabgesetzt werden.

Im einzelnen sind folgende typische Betriebsfälle denkbar.

(!) Direkte Gleichstromschaltung

Gemäß Fig. 10 soll eine Matrix von 5 Zeilenelektroden Vi bis Vs und 5 Spaltenelektroden ΛΊ bis Xs verwendet werden. Während die Zeilenelektrode Ys abgetastet wird, sollen Informationssignale an den Spaltenelektroden Xi und Xi auftauchen, d. h., (Yj, Xi) und (Yi, Xi) sind die gewählten Kreuzungsstellen. Die in der Zeichnung angegebenen Spannungen 0, — K und K werden den Zeilen- und Spaltenelektroden über die Zeilen- und Spaltenschalter zugeführt. K-KO und 2 K an den betreffenden Kreuzungsstellen sind die Spannungen, die an den betreffenden Kreuzungsstellen der Matrix anliegen und die Potentialdifferenzen der an den ao Zeilenelektroden und den Spaltenelektroden angelegten Spannungen darstellen. K wird auf einen Wert nahe der Schwellenspannung Vh eingestellt.

Wie aus Fig. 10 hervorgeht, ist die an den ausgewählten Kreuzungsstellen V3, Xi und Y3, Xi »₅ auftretende Spannung gleich Null. Diese Teile des Tableaus gehen also in den optisch trüben Zustand über. Die an den anderen Kreuzungsstellen, d. h. den nicht ausgewählten Kreuzungsstellen der Zeilenelektroden V3, auftretende Spannung ist gleich 2 Kund der flüssige Kristall bleibt optisch transparent.

Bei Verwendung eines flüssigen Kristalls mit der in Fig. IA angegebenen Spannungsabhängigkeit des Lichtdurchlaßvermögens ist es bekannt, die in F i g. 11 angegebenen Spannungen auf die verschiedenen Elektroden zu geben. An diejenigen Elektroden, deren Kreuzungsstelle ausgewählt werden soll, werden die Spannungen V2 V und -'/2 V angelegt, so daß an der Kreuzungsstelle eine Spannung Kabfällt, die höher als die Schwellenspannung Vi. ist. An den anderen von diesen Elektroden berührten Kreuzungsstellen liegt eine Spannung '/2 V oder —'/2 V. Wenn also die Änderung der Lichtdurchlässigkeit in der Nähe der Schwellenspannung Vl nicht scharf ausgeprägt ist, verringert sich das Durchlaßvermögen bei den Span- _4S nungen '/2 V bis -'/2 V bereits und der Kontrast der ausgewählten Kreuzungsstelle zu den nicht ausgewählten Kreuzungsstellen ist verhältnismäßig gering.

Im vorliegenden Falle wird dagegen an die ausgewählten Kreuzungsstellen eine niedrigere Spannung als _So die Schwellenspannung Vh angelegt, während an den übrigen Kreuzungsstellen eine dieser Schwellenspannung gleichkommende oder sie übersteigende Spannung liegt. Infolgedessen ändert sich nur der Zustand der gewünschten Kreuzungsstellen, während der opti- ^ sehe Zustand aller übrigen Kreuzungsstellen unverändert bleibt, so daß sich eine Darstellung mit hohem Kontrast ergibt und kein Kreuzeffekt auftritt.

Um alle Kreuzungsstellen der Matrix zu löschen, d. h. in den optisch durchlässigen Zustand überzuführen, können alle Potentiale der Zeilenelektroden zu - Kund alle Potentiale der Spaltenelektroden zu + K gemacht werden. Auch wenn die Potentiale aller Elektroden in Fig. 10 um den gleichen Wert erhöht oder erniedrigt werden, bleibt das Ergebnis dasselbe. Das gilt auch für _β3 eine Vertauschung der Vorzeichen von K und — K Hieraus ergibt sich, daß die Anordnung ebensogut mit Wechselstrom betrieben werden kann. Dadurch kann die Zerstörung des flüssigen Kristalls durch Elektrolyse verhindert und so die Lebensdauer der Anordnung verlängert werden.

An Stelle des Gleichspannungspotentials Kkann z. B. die Wechselspannung a in Fig. 12 verwendet werden, während das Gleichspannungspotential - K durch die um 180° phasenverschobene Spannung b in Fig. 12 ersetzt werden kann.

Wenn das Potential der abgetasteten Zeilenelektrode in Fi g. 10 den Wert — K+ Ki annimmt, wobei Ki < V, nimmt die Spannung an der ausgewählten Kreuzungsstelle die Größe Ki an. so daß auch in diesem Falle der optisch trübe Zustand erreicht werden kann.

Wenn nur das Vorzeichen der an die Zeilenelektroden angelegten Signalspannung umgekehrt wird, vertauschen der optisch trübe und der optisch Iransparente Zustand ihre Verteilung.

Wenn das Potential Kin Fig. 10 so gewählt ist, daß es kleiner als die Schwellenspannung Vhaber größer als '/2 Vh ist und dipjenige Kreuzungsstelle als ausgewählt gilt, an der die Spannung 2K auftritt, kann auch das bekannte Anzeigetableau verwendet werden, bei dem der ausgewählte Kreuzungspunkt optisch durchlässig ist.

Ein anderes Arbeitsverfahren beruht darauf, daß die an eine oder mehrere der abgetasteten Elektrode nachfolgende Zeilenelektroden angelegte Spannung niedriger als die Schwelleriüpannung Vh gemacht wird. Dieses Verfahren sei an Hand von Fig. 13A und 13B erläutert. Die an die Zeilenelektrode Ya, welche der gewählten Zeilenelektrode Yi nachfolgt, angelegte Spannung ist kleiner als die Schwellenspannung Vh. V ist eine Gleichspannung und ν eine hochfrequente Spannung mit dem Verlauf a oder fr in F i g. 12.

Wie aus F i g. 13B ersichtlich, ist die Spannung an den gewünschten Kreuzungspunkten (Yi, Xi) und (Vj, Vs) längs der Zeilenelektrode Yi gleich Null und die Spannung der nicht gewählten Kreuzungspunkte längs dieser Elektrode 2 K Ferner ist die an den Kreuzungspunkten der Zeilenelektrode Ya liegende Spannung gleich Kund die an den Kreuzungspunkten der anderen Zeilenelektroden liegende Spannung = |/ K² + Ve².

Wenn die Größe \ V² + v?auf einen Wert nahe der Schwellenspannung Vh eingestellt wird, gelangt an die Kreuzungsstellen längs der Zeilenelektrode Ya die Spannung K unterhalb der Schwellenspannung Vh, so daß ein Phasenübergang aus der nematischen in die cholesterische Phase eintreten kann. Falls die Zeilenelektrode Ya anschließend abgetastet und die Spannung der ausgewählten Kreuzungsstelle gleich Null gemacht wird, tritt die Phasenänderung durch einen weit kürzeren Impuls mit der Grenzlänge ίο an der gewählten Kreuzungsstelle auf.JJa^andererseits eine Effektivspannung 2 K > [/ K² + ve² « Vh an den nicht ausgewählten Kreuzungsstellen der betreffenden Zeile liegt, tritt keine Phasenänderung ein und der optisch transparente Zustand bleibt erhalten. Dadurch kann die Abtastgeschwindigkeit erhöht werden.

Auch eine Bildspeicherurig ist möglich. Wenn in der Anordnung nach Fig. 2, insbesondere im Falle eines cholesterischen flüssigen Kristalls mit den optisch elektrischen Eigenschaften gemäß Fig. IC verwendet wird, tritt nach beendeter Eingabe des Signals, wenn alle angelegten Spannungen gleichzeitig abgeschaltet werden, eine Speicherung des optisch durchlässigen Zustandes längs des Pfeiles IS in F i g. IC ein, ein optisch trüber Zustand wird längs des Pfeiles 6 gespeichert und somit kann das aufgezeichnete Bild gespeichert werden.

Die Spcicherzcii hängt in diesem Ialle von der Schichtdicke des verwendeten cholesterischen flüssio. kristallinen Kristalls unc der Schraubensteigimg im Kristal! befindlicher Moleküle ab: es ist jedenfalls möglich, die information mehr als einige Minuten zu speichern.

Zum Beispiel hat ein flüssiges Krisiallgemisch aus

60Gewichtsprozent p-Methoxyben/yliden-p-;i-bii tylanilin. ' '

25 Gewichtsprozent p-n-Huu>x_vbeiiz.\liden-p'-c\a noanilin und

15 Gewichtsprozent Cholesierylchlorid

eine cholestcrische Schraubensieigung von 1.0 um. Bei einer Schichtdicke von 12 um läßt sich in der oben angegebenen Weise der Speicherzustand für mehr als eine Woche konservieren. Wenn ferner die Schichtdicke größer gemacht wird, wird die Speicherzeit länger.

Nachstehend werden einige Ausführungsbeispiele beschrieben.

Beispiel 7

Ein flüssiger Mischkristall aus bO Gewichtsprozent p-Methoxybcnzylidcn-p'-n-butylanilin, 25 Gewichtsprozent p-n-Butoxybenzyliden-p'-eyanoanilin und 15 Gewichtsprozent Cholesierylchlorid wurde zwischen Glasplatten mit je 100 Streifcnclcktrodcn aus Zinnoxid eingebracht, die Dicke des flüssigen Kristalls der cholesterisehen Phase betrug 12 μιη und die Zeilen- und Spahenschalter 26 und 27 waren gemäß Fig. 9B bzw. 9E ausgebildet. Wenn bei der in Pig. IO erläuterten Betriebsart die Spannung V gleich 27 Volt war, wurde ein Intervall tn = 8 msec bei Zimmertemperatur gemessen und das ganze Tableau konnic in 800 msec abgetastet werden. Wenn in diesem Beispiel das an Hand der Fig. 13 erläuterte Abtastverfahren angewandt wurde, ergab sich ein Grenzintervall ft> = 3 msec bei Zimmertemperatur, so daß das ganze Tableau in 300 msec abgelastet werden konnte. Wenn alle angelegten Spannungen plötzlich abgeschaltet wurden, blieben die zuletzt eingenommenen trüben und durchlässigen optischen Zustände erhalten und wurden für mehr als eine Woche gespeichert.

Beispiel 8

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Ein flüssiger Mischkristall aus 80 Gewichtsprozent p-n-Butoxybenzyliden-p'-cyanoanilin und 20 Gewichtsprozent Cholesterylmyristat wurde in der choleslerischen Phase zwischen Glasplatten eingebracht, die je 100 Zeilen- und Spalienelektroden aus Zinnoxid trugen. Die Dicke des flüssigen Kristalls betrug 12 μιη. Das Anzeigetableau wurde mittels einer Heizvorrichtung auf 70⁰C gehalten und es wurden die Zeilen- und Spalterschalter 26 und 27 gemäß Fig. 9C und 9F verwendet. An die Spaltenelektroden mit einer gewählten Kreuzungsstelle wurde eine Wechselspannung von 32 Volt mit der Frequenz 1 kHz angelegt, während an die anderen Spaltenelektroden eine hiergegen um 180 oder π phasenverschobene Spannung angelegt wurde. Die gleiche Wechselspannung wie der ausgewählten Spaltenelektrode wurde auch der ausgewählten Zcilcnelektrode zugeführt, während an die anderen Zeilenelektroden das Potential Null voll angelegt wurde. Es wurde ein Wen in = 3 msec gemessen und das ganze Tableau konnte in iOO msec abgetastet werden.

Beispiel M

Fin flüssiger Mischkristall aus 40 Gewichtsprozent p-Mexylbenzylidcn-p'-eyanoanilin und 10 Gewichtsprozent (.'holesterylchlorid wurde zwischen Glasplatten mit je 100 StICiItMIeIiJkIrOdCn und Zinnoxid eingebracht, nachdem diese mit einem Oberflächenüberzug aus Siliciummonoxid versehen und dann mit einer Lösung von Dimelhyldichlorsilan in Toluol behandelt worden war. um eine zur Wandfläche senkrechte Molekülorii-ntierung zu erzielen. Die Dicke des flüssigen Kristalls der chnleslerischen Phase betrug 11 μηι und es wurden die /eilen- und Spalierschalier 26 und 27 nach I i g. 4t und 41" verwendet. Die an die einzelnen Elektroden angelegten Wechselspannungen waren dieselben wie in Beispiel 8. jedoch betrug die Amplitude hier 10 Volt. Fs wurde ein Wert lu = 15 msec bei Zimmertemperatur gemessen und das ganze Tableau konnte in 1.5 Sekunden abgetastet werden. Wenn alle angelegten Spannungen plötzlich abgeschaltet wurden, blieben die optischen Zustände der einzelnen Kreiiziingssiellen über mehr als eine Woche erhalten.

Beispiel 10

Ein flüssiger Mischkristall aus b0 Gewichtsprozent p-Met hoxybenzylidcn-p'-n-buty !anilin, 25 Gewichtsprozent p-n-Biitoxybenzylidcn-p'-cyanoanilin und 15 Gewichtsprozent Cholesierylchlorid wurde zwischen Glasplatten eingebracht, die mit je 100 Mreifenförmigen Elektroden aus Zinnoxid versehen und mit Dimettiyldichlorsilan oberflächenbchandelt waren, um eine senkrechte Molckülorientierung zu erzielen. Die Dicke des flüssigen Kristalls der cholesterisehen Phase betrug 12 μηι und es wurden die Zeilen- und Spahenschalter 26 und 27 nach Fig. 9D und 9G verwendet. An eine Spaltenelcktrodc mit einer ausgewählten Kreuzungsstelle wurden — 10 V angelegt, an die andere Spaltenelcktrode + 10 V, an die abtastende Zcilcnelcktrode wurden -10 V und an die neun folgenden Zeilenelektrodcn 0 V angelegt. An den anderen Zeilcnclektroden lag eine Wechselspannung von 15 V und 1 kHz. Es wurde der Wert m = 3 msec bei Zimmertemperatur gemessen und das ganze Tableau konnte in 300 msec abgetastet werden. Wenn alle angelegten Spannungen plötzlich abgeschaltet wurden, blieben die optischen Zustände der verschiedenen Kreuzungsstellcn über mehr als 1 Woche erhalten.

Durch die beschriebene Ausnutzung des raschen Übergangs aus einer nematischen in eine cholestcrische Phase läßt sich also eine hohe Abtastgeschwindigkeit erreichen. Dadurch kann auch ein Anzeigetableau. das aus einer Matrix großen Umfangs besteht, in kurzer Zeil abgetastet werden. Die angelegten Spannungen sine niedrig, die Schaltsignale haben eine einfache Schwin gungsform und die Anzeigevorrichtung kann unmittelbar von einer integrierten Schaltung beaufschlag werden. Ferner ist es möglich, ein gespeichertes Mustei partiell zu korrigieren.

Das beschriebene matrixförmig ansteuerbarc Licht Anzeigetableau kann in bekannter Weise bcispielsweisi als Lichtvcrscliluß und Lichimodulator verwende werden.

Hierzu 7 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Speichern von Bildinformationen in einem matrizenförmig ansteuerbaren Flüssigkeitskristall-Bildschirm, bestehend aus zwei durchsichtigen planparallelen Platten mit in Zeilen und Spalten angeordneten streifenförmigen Elektroden an den Innenflächen, die zwecks senkrechter Molekülonentierung vorbehandelt sind, einem den Zwischenraum der Platten ausfüllenden Flüssigkristall der cholesterischen Phase, dessen Molekülachsen sich durch ein elektrisches Feld in Feldrichtung ausrichten lassen, und einer Steuerschaltung, die in Abhängigkeit von einem Informatiorissignal bestimmte Spannungen an ausgewählte Zeilen- und Spaltenelektroden anlegt, um an den gewünschten Kreuzungsstellen ein elektrisches Feld vorbestimmter Stärke zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeilen- und Spaltenelektroden nacheinander derart abgetastet werden, daß anfangs eine Spannung oberhalb des Schwellenwertes (Vh), bei dem die Molekülorientierung des Flüssigkristalls eintritt, und nachfolgend eine Spannung bei oder nahe dem Schwellenwert an die betreffenden Elektroden angelegt wird, daß daraufhin an den ausgewählten Kreuzungsstellen zunächst eine Spannung unterhalb des Schwellenwertes und nach einem kurzen Zeitintervall (t) wieder eine Spannung bei oder nahe dem Schwellenwert (Vh) angelegt wird und daß nach beendigter Abtastung sämtliche angelegten Spannungen gleichzeitig abgeschaltet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß den Spaltenelektroden (20) ein Signal Zugeführt wird, das von einer Informationsquelle (31) abhängt, und daß der. Zeilenelektroden (21) ein diese Elektroden nacheinander abtastendes, mit dem Signal von der Informationsquelle synchronisiertes Signal derart zugeführt wird, daß die an den der Information entsprechend ausgewählten Kreuzungsstellen des flüssigen Kristalls angelegte Spanrung während eines Zeitintervalls (t) von weniger als 30 msec die Schwellenspannung (Vh) unterschreitet.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den Spaltenelektroden eine der Schwellenspannung (Vh) nahekommende Spannung (V) liegt, deren Vorzeichen von dem Informationstignal abhängt, und daß die Spaltenelektroden mit •iner Spannung abgetastet werden, welche die an ilen ausgewählten Stellen des flüssigen Kristalls !inliegende Spannung während des Zeitinlervalls (t) tu Null macht ( Fig. 10).

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennteichnet, daß an den Spaltenelektroden eine Wechselspannung (Va, Vb) liegt, deren Amplitude etwa der Schwellenspannung (Vh) entspricht und deren Phase je nach dem Informationssignal einen bestimmten Wert oder einen davon um 180° abweichenden Wert aufweist, und daß die Zeilenelektroden nacheinander mit einer derartigen Wechselspannung abgetastet werden, daß die an den ausgewählten Stellen des flüssigen Kristalls liegende Spannung während des Zeitintervalls f^verschwindet(Fig. 12).

5. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß an den Spaltenelektroden eine der Schwellenspaimung (Vh) ganz oder nahezu gleichkommende Gleichspannung (V) anliegt, deren Vorzeichen von dem informationssignal abhängt, daß eine Zeilenelektrode mit einer derartigen Spannung (— V) abgetastet wird, daß die an den ausgewählten Stellen des flüssigen Kristalls auftretende Spannung während des Zeitintervalls (t) verschwindet, und daß mindestens eine der dieser Zeilenelektrode nachfolgenden Zeilenelektroden gleichzeitig mit einer Spannung (0) abgetastet wird, die so gewählt ist, daß an den betreffenden Stellen des flüssigen Kristalls eine Spannung von geringerem Absolutwert als die Schwellenspannung (Vh) liegt (Fig. 13).