DE2042900C3

DE2042900C3 - Anordnung zur Anzeige einer elektrischen Meßspannung mittels eines sich zwischen zwei Elektroden flächig erstreckenden Anzeige-Mediums

Info

Publication number: DE2042900C3
Application number: DE2042900A
Authority: DE
Inventors: Peter Wettingen Wild (Schweiz)
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1970-05-27
Filing date: 1970-08-29
Publication date: 1978-07-06
Also published as: DE2042900B2; NL7107098A; FR2090317A1; US3705310A; DE2042900A1; CH520937A; FR2090317B1; GB1337473A; CA931651A

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Anzeige einer elektrischen Meßspannung durch die Grenze eines unter der Einwirkung einer elektrischen Spannung optisch ausgezeichneten Bereiches eines sich zwischen mindestens zwei Elektroden flächig erstreckenden Anzeigemediums, wobei die für den optisch ausgezeichneten Bereich maßgebende Eigenschaft des Anzeigemediums bezüglich der wirksamen elektrischen Spannung einen Schwellwert aufweist, und in dem Anzeigemedium durch Erzeugen eines Spannungsabfalls entlang mindestens einer der Elektroden in Bewegungsrichtung der Bereichsgrenze eine kontrollierte, am Ort der Bereichsgrenze den Schwellwert erreichende örtliche Spannungsverteilung bewirkt werden kann.

In einem noch nicht veröffentlichten Vorschlag (deutsche Patentanmeldung 20 32 023.4) wird eine Anordnung beschrieben, bei welcher sich ein Anzeigemedium der vorstehend angegebenen Art, vorzugsweise ein nematischer Flüssigkristall, beispielsweise MBBA (4-Methoxy-4'-n-Butyl-Benzyliden-Anilin), oder p-(p-Äthoxyphenylazo)-Phenylheptanoat bzw. önantsäurep-(p')-ÄthoxyphenyIazo-Phenylester (Journal de Physique 30, C4-109, Nov.-Dez. 1969, vgl. auch US-PS 33 22 485) oder eine Festkörperschicht mit Injektionselektrolumineszenz, beispielsweise CujSe—Znse (Journal Appl. Phys. 35 [1964], Seite 606-611), flächig zwischen zwei Elektroden erstreckt, von denen mindestens eine durchsichtig ist und von denen die eine eine elektrische Äquipotentialfläche ist und die andere einen derartigen Flächenwiderstand aufweist, daß sich entlang dieser Elektrode ein wohldefiniertes Spannungsgefälleerzeugen läßt.

Bei einer Ausführungsform der vorgeschlagenen

Anordnung liegt an der als Äquipotentialfläche betriebenen Elektrode eine Spannung, die der Summe der Schweliwertspannung und der Meßspannung entspricht, während entlang der andern Elektrode mit definiertem Flächeriwiderstand durch Anlegen unterschiedlicher Randspannungen ein Spannungsabfall erzeugt wird. Bei geeigneter Wahl der Spannungen ergibt sich dann im Anzeigemedium zwischen den Elektroden bei Wert Null der Meßspannung eine vom Schwellwert aus linear abfallende örtliche Spannungsverteilung, die bei Werten der Meßspannung innerhalb eines vorgegebenen Meßbereiches parallel zu sich selbst in Richtung senkrecht zur Ortrkoordinate verschoben wird, wodurch die durch den Ort des Erreichens der Schwellwertspannung gegebene Grenze zwischen den zwei Bereichen verschiedenen optischen Zustandes (Kontrast-Änderung, Lichtemission) proportional zu den Werten der Meßspannung entlang der Ortskoordinaten wandert Die Meßspannung kann auf diese Weise durch die Länge eines »Balkens«, der durch Lichtemission oder Kontrast ausgezeichnet ist, analog dargestellt werden.

In einer anderen Ausführungsform der vorgeschlagenen Anordnung wird die Meßspannung so an den Rand der einen Elektrode angelegt daß das totale Spannungsgefälle entlang dieser Elektrode proportional zur Meßspannung ist Damit wird bei sich ändernden Meßspannungswerten die Neigung der Geraden der örtlichen Spannungsverteilung geändert, und die Frenze zwischen den Bereichen verschiedenen optischen Zustandes verschiebt sich umgekehrt proportional zur Meßspannung.

Bei der vorgeschlagenen Anordnung ist es notwendig, daß die für den ausgezeichneten optischen Zustand (Kontrast, Lichtemission) des Anzeigemediums maßgebende Eigenschaft von der wirksamen elektrischen Spannung oberhalb eines möglichst gut ausgeprägten Schwellwertes möglichst sprunghaft nichtlinear abhängt Dies ist bei manchen aus anderen Gründen möglicherweise zweckmäßigen Materialien für das Anzeigemedium oftmals aber nicht der Fall. Außerdem kann bei manchen Materialien für das Anzeigemedium der Schwellwert veränderlich, insbesondere temperaturabhängig und/oder von chemischen Veränderungen der Substanz abhängig sein. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung zu schaffen, mittels welcher durch geeignete Regelungen die nachteiligen Einflüsse der genannten Materialeigenschaften auf die Anzeigegenauigkeit verkleinert werden können.

Der erste Teil der Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei einer Anordnung der eingangs geschilderten Art eine Elektrode aus sich im wesentlichen parallel zur Bereichsgrenze des optisch ausgezeichneten Bereichs erstreckenden, nebeneinander angeordneten Streifen besteht welche unten und oben jeweils an einem gemeinsamen elektrischen Anschluß liegen, wobei zwischen den Anschlüssen eine Potential-Differenz besteht und der erste Abschnitt eines Streifens als Widerstand festen Wertes, der zweite Abschnitt gut leitend und der dritte Abschnitt als lichtempfindlicher Widerstand ausgebildet ist und der dritte Abschnitt vom Anzeigemedium beleuchtbar ist.

Bei einer solchen Anordnung wird die örtlich wirksame elektrische Spannung und gleichzeitig der optische Zustand des optisch ausgezeichneten Bereichs durch eine lichtelektrische Mitkopplung gegenüber dem Restbereich des Anzeigemedinms bis zum Erreichen eines oberen Grenzwertes erhöht wodurch optisch ein Effekt erzielt wird, wie er sich bei einer sprunghaft nichtlinearen Kennlinie des Anzeigemediums ergäbe.

Der zweite Teil der Aufgabe wird dadurch gelöst daß sich an die erste und die zweite der beiden Elektroden der erfindungsgemäßen Anordnung jeweils einander gegenüberliegende Nebenelektroden anschließen, von denen die erste auf einem im Bereich des Anzeigemediums konstante, von der Meßspannung unabhängigen, aber zusammen mit dem Potential der ersten Hauptelektrode veränderbaren Potential liegt und von denen die zweite einen entgegen der Anzeigerichtung linear ansteigenden Spannungsverlauf aufweist und daß im Bereich der Nebenelektroden nebeneinander zwei Photodetektoren angeordnet sind, die über eine nachgeordnete Schaltung eine Erhöhung oder Erniedrigung des Potentials der ersten Nebenelektrode und damit auch des Potentials der ersten Hauptelektrode bewirken, bis der eine Photodetektor beleuchtet ist und der andere nicht.

Hierdurch wird bei einer Veränderung des Schwellwertes des Anzeigemediums, etwa in Folge von chemischen Veränderungen, eine entsprechende, geeignete Kompensation der im Anzeigemedium wirksamen örtlichen Spannungsverteilung erreicht wodurch die die Meßspannung anzeigende Grenze des opiisch ausgezeichneten Bereichs durch die Schwellwertänderung unbeeinflußt bleibt.

Zur Stabilisierung der Temperatur des Anzeigemediurns kann bei der Verwendung eines nematischen Flüssigkristalls ein begrenzter Teilbereich der Anzeigeschicht durch einen cholesterinischen Flüssigkristall ersetzt werden und dann ein Temperaturregelkreis vorgesehen werden, dem das Signal für den Temperatur-Istwert von einem spektral selektiven Fotodetektor zugeleitet wird, welcher dem cholesterinischen Temperaturfühler-Medium zugeordnet ist.

Nähere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den nachfolgend anhand von Figuren geschilderten Ausführungsbeispielen. Hierbei zeigt

F i g. 1 die streifenförmig ausgebildete erste Elektrode zur Erzielung einer optischen Mitkopplung bei nicht ausreichender Nichtlinearität der optischen Eigenschaft des Anzeigemediums in Abhängigkeit von der wirksamen elektrischen Spannung,

F i g. 2 die perspektivische Darstellung einer Anordnung nach der Erfindung, bei welcher die Elektrode gemäß F i g. 1 verwendet wird,

F i g. 3 eine Ausführungsform zur Kompensation einer Änderung der Schweliwertspannung mit Diagrammen für die Spannungsverhältnisse,

F i g. 4 eine Schaltung zur Auswertung der Regelsignale einer Ausführungsform, wie in Fig. 1—3 dargestellt, und

F i g. 5 ein Schema betreffend den Temperaturregelkreis, wenn das Anzeigemedium in einem Teilbereich durch einen cholesterinischen Flüssigkristall ersetzt ist.

In den Fig. 2, 3 und 5 sind Elektroden 1 und 2 dargestellt, zwischen denen sich flächig das Anzeigemedium 3 erstreckt. In F i g. 1 ist Elektrode 1 gesondert und im Detail gezeichnet.

Elektrode 2 wird durch eine durchsichtige Schicht konstanten Flächenwiderstandes, z. B. aus Zinndioxyd SnO2, gebildet, an welche in Richtung χ eine in F i g. 1, 2 nicht gezeichnete elektrische Spannung gelegt ist. Aus F i g. 3a) ist erkenntlich, daß ein Potential V₂ bzw. 0 an den Anschlüssen 6 bzw. 7 angelegt ist. In ^-Richtung entsteht damit zwischen 0 und V2 ein Spannungsabfall

V₂(x) entlang der Elektrode 2, wie im rechten Teil der F i g. 3b) dargestellt.

Elektrode 1 umfaßt gemäß Fig. 1, 2 und 3 sich im wesentlichen senkrecht zur Richtung χ der Bewegung der Bereichsgrenze xmerstreckende Streifen 28a... 28z, die mittels zweier Anschlußschienen 30, 31 leitend verbunden sind. Die Streifen weisen einen ersten, in der Regel undurchsichtigen Abschnitt 1' mit einem Widerstandswert R] auf, dem sich ein zweiter, durchsichtiger und gut leitender Abschnitt 1" anschließt, welchem dann ein dritter Abschnitt V" folgt, der aus einer Widerstandsschicht besteht, deren Wert R] von dem auftreffenden Licht des Anzeigemediums 3 derart abhängt, daß der ursprünglich hochohmige Wert bei Beleuchtung niederohmig wird. Der Widerstand R₂ des gut leitenden Abschnitts 1" soll viel kleiner sein als R\ des Abschnitts i'; Ri seinerseits soii wesentlich kieiner sein als der Gesamtwiderstand der Anzeigeschicht.

Anschlußschiene 30 liegt nun über Klemme 8 an der elektrischen Spannung V₁ = W + Vm, wobei V_T etwas größer als der Schwellwert Ut des Anzeigemediums 3 und Vm die Meßspannung ist. Anschlußschiene 31 liegt über die Klemme 33 an einer um den Wert Δ Verhöhten Spannung V₁ +Δ V. Das Potential des mittleren Streifenabschnittes 1" beträgt dann:

K₁"

IK-R₁

Da die Streifenabschnitte 1", wie in F i g. 2 dargestellt, mit dem Anzeigemedium 3 in Kontakt stehen und als Elektroden dienen, ist damit im Anzeigemediurr. 3 zunächst eine linear in Richtung Af ansteigende Spannung

U(X) = K₁" - K₂(X)

wirksam, die bei xm durch den Schwell wert fr verläuft. U(x) ist als Kurve 1 in Fig.3d) dargestellt. Der in Fig.3e) mit 3a bezeichnete Bereich ist optisch ausgezeichnet, d. h., er emittiert Licht oder zeigt erhöhtes Kontrastvennögen, da hier U(x)> Ut-

Durch die erhöhte Leuchtdichte des Anzeigemediums im Bereich 3a wird nun aber der Widerstandswert /?₃ des dritten Abschnitts Γ" eines im Bereich 3a befindlichen Streifens herabgesetzt. Dadurch steigt das Potential V," des mittleren Abschnitts 1", wodurch sich die örtlich an der Anzeigeschicht wirksame Spannung U(x) erhöht und die Leuchtdichte weiter steigt Es ergibt sich also eine Mitkopplung, woraus sich ein Verlauf der örtlichen Spannungsverteilung U(x)etwa wie Kurve III in Fig.3d) ergibt, und sich optisch ein Effekt wie bei einer sprunghaft nichtlinearen Kennlinie einstellt.

Damit das Anzeigemedium 3 einerseits den durch den zweiten Abschnitt 1" bewirkten Potentialdifferenzen U(x) ausgesetzt ist, andererseits aber gleichzeitig der dritte Abschnitt V" vom Licht des Anzeigemediums 3 getroffen werden kann, kann die Elektrode 1 a!s streifenförmig ζ. B. mit Zinndioxyd (SnO₂) beschichtete, biegsame, durchsichtige Kunststoffolie ausgebildet werden. Gemäß F i g. 2 wird eine solche Folie durch eine Glasplatte 38 am Anzeigemedium 3 gehalten und oben derart umgebogen, daß der dritte Abschnitt Γ" den zweiten Anzeigebereich 3 teilweise überdeckt Elektrode 2 ist zum Beispiel als Zinndioxyd-Schicht auf der Glasplatte 39 aufgebracht

Der dritte Abschnitt Γ" ist gegen Umgebungslicht abgeschirmt. Die Mitkopplung wird um so besser, je mehr Einzelstreifen dicht nebeneinander vorgesehen sind, wobei ein unbeabsichtigtes Übergreifen auf Nachbarstreifen durch eine optische Entkopplung beispielsweise mittels optischer Trennwände verhindert wird.

Werden für das Anzeigemedium 3 Flüssigkristalle verwendet, so muß die ganze Anzeigefläche (also auch der durch den Folienbereich Γ" zugedeckte Lichtkopplungsteil) gleichmäßig ausgeleuchtet werden. Dies kann zum Beispiel durch eine Lichtquelle 43 auf der dem Beobachter 44 entgegengesetzten Seite der Anzeigeeinheit unter Verwendung von zwei gekreuzten Polarisatoren erreicht werden. Zwischen Lichtquelle 43 und Glasplatte 39 ist der eine Polarisator 42 eingefügt, der z. B. nur Licht in x-Richtung durchläßt Zwischen Glasplatte 38 und dem Bereich V" der Folienelektrode 1 befindet sich der andere Polarisator 4ί, der nur Licht in zur Richtung χ senkrechter Richtung durchläßt Tritt in dem Anzeigemedium 31 keine Lichtstreuung auf, so vermag nur ein Minimum von Licht die Anordnung der gekreuzten Polarisatoren zu passieren, so daß die Anzeige für den Beobachter im wesentlichen dunkel erscheint. Je stärker jedoch das Streuvermögen im Medium 3 wird, desto mehr Licht wird zur Beobachterseite durchgelassen.

Der Lichtkopplungsteil ist auch gegen den Beobachter hin abgedeckt

In F i g. 3 schließen sich der Streifenelektrode 1 und der mit der homogenen Widerstandsschicht behafteten Elektrode 2 jeweils eine Nebenelektrode la aus durchsichtigem, gut leitendem Material bzw. 2a mit einer homogenen Widerstandsschicht an. Haupt- und Nebenelektrode 1, 2 und la, 2a bestehen vorzugsweise aus einheitlichem Material.

Der Spannungsabfall V₂(x) an Elektrode 2 ergibt sich durch Anlegen der Spannung V₂ am Anschluß 6 und Erdung des Anschlusses 7, wie F i g. 3a) und 3b) zeigt. Der sich durch Anlegen der Spannung Vi am Anschluß 8 ergebende Potentialverlauf im Abschnitt 1" (vgl. F i g. I) der Elektrode 1 ist der Übersichtlichkeit halber ohne Berücksichtigung der Streifenstruktur nach F i g. 1, 2, also für den Grenzfall unendlich vieler Streifen, im Bild c) rechts dargestellt Die örtliche Spannungsverteilung U(x) im Anzeigemedium 3 wird durch Bild d), rechts, Kurve I wiedergegeben. Das Anzeigemedium 3 ist im Bereich 3a [Bild a), e)] optisch ausgezeichnet, der sich von χ=0 bis χ=xm für U(x) > i/rerstreckt

Der jeweilige Wert der Meßspannung Vm ergibt sich durch Vergleich des optisch ausgezeichneten Bereichs 3a mit der Meßskala 5.

V₂ soll bei Flüssigkristaü-Schichten nicht größer sein als der doppelte Wert der Schwellspannung Ut des Anzeigemediums 3. Damit wird vermieden, daß für Vm=O beim Bereichsende X=MAX eine örtliche Potentialdifferenz t/<fx=MAX) besteht, deren Betrag größer ist als U_T- Die Bedingung gilt nicht für Festkörperschichten, die auf negative Spannungen nicht reagieren.

Der spezifische Widerstand der Elektrode 2 ist so zu wählen, daß der Stromfluß zwischen den Elektroden 1 und 2 durch das Anzeigemedium 3 die Linearität von V₂(x) nur unwesentlich verändert Als typische Stromdichte bei nematischen Flüssigkristallen kann im Gebiet sättigender Kontraständerung der Wert 2μΑ/αη² angesehen werden.

Nebenelektrode 2a ist über den Anschluß 7 geerdet, während sie Ober den Anschluß U und die Widerstände 9,10 mit der Spannung V₂ verbunden ist Nebenelektro-

de la wird über Anschluß 12 mit einer getasteten Spannung Vk gespeist, deren Amplitude dem Spannungswert Vr der Elektrode 1 entspricht.

Es ergeben sich damit die Spannungsverläufe der Bilder 3b)—d) links: Nebenelektrode la liegt auf dem Potential Vt (B i 1 d c); die Tastung ist nicht gezeichnet, während sich auf Nebenelektrode 2a der im Bild b) gezeichnete, von 0— V₂ ansteigende lineare Spannungsverlauf ergibt. Daraus ergibt sich dann ein örtlicher Spannungsverlauf U(x) im Anzeigemedium 3 wie in Bild d) links als Kurve Γ gezeichnet.

Ändert nun etwa auf Grund von chemischen Vorgängen im Anzeigemedium der Schwellwert Ut seinen Wert auf (// [Bild d)l so würde die Grenze xm des im Bild e) dargestellten optisch ausgezeichneten Bereichs 3a sich zum Wert xrf verschieben, was einer Verfälschung des abzulesenden Meßwertes ergäbe. Um dies zu vermeiden, sind im Bereich der Nebenelektrode la, 2a zwei Fotodetektoren 13,14 dicht nebeneinander angeordnet, die mit einer Schaltung gemäß F i g. 4 in Verbindung stehen. Die Fotodetektoren geben die logischen Signale A₁ B ab. Sind die beiden Fotodetektoren beleuchtet, so ist A = I und B=I; sind sie unbeleuchtet, so ist A = 0 und B— 0.

Mit diesen Signalen werden zwei UND-Glieder 18,19 (F i g. 4) beaufschlagt, die FET-Schalter 20,21 betätigen. Damit wird bei geschlossenem Schalter 20 und geöffnetem Schalter 21 über einen Widerstand 22 ein Kondensator 23 von einer Spannungsquelle Vtmax aufgeladen. Bei geschlossenem Schalter 21 und geöffnetem Schalter 20 wird umgekehrt der Kondensator 23 über den Widerstand 22 entladen. Im Ruhezustand sind sowohl Schalter 20 wie 21 geöffnet.

Am Ausgang des Impedanzwandlers 24 stehen damit je nach Signalzustand der Fotodetektoren 13, 14 erhöhte oder erniedrigte Spannungswerte V* und VVzur Verfügung. Der Wert Vt wird nach Addition mit dem Meßwert Vm im Summierglied 17, als durch Schalter 25 getastete Spannung Vi der Elektrode 1, der Wert V* nach Tastung durch Schalter 26 der Nebenelektrode la zugeführt Vm wird aus der eigentlichen Meßspannung Vm über einen Spannungsteiler und Meßbereichswähler 16 gewonnen.

Im oben geschilderten Fall der Schwellwert-Änderung Ut nach Ut¹ verschiebt sich die Grenze yo des Leuchtbalkens im linken Teil des Bildes 3d) zum Koordinaten-Ursprung hin. Damit werden beide Fotodetektoren 13, 14 unbeleuchtet und geben die Signale A = O und S=O ab, wodurch über die Umkehrstufen 45, 46 das UND-Glied 18 anspricht und der Schalter 20 geschlossen wird, so daß sich durch Aufladung des Kondensators 23 die Werte V* und Vrerhöhen. Dadurch verschieben sich aber die Geraden für U(x)\m Bild 3d) auch nach oben und mit ihnen die Grenzen der beiderseitigen Leuchtbalken bzw. der optisch ausgezeichneten Bereiche 3a, 3a'.

Die Erhöhung der Spannung V* und Vrfindet so lange statt, bis die linke Grenze des Leuchtbalkens 3a' wieder den ursprünglichen Wert yo erreicht hat: dann gibt der nunmehr wieder beleuchtete Fotodetektor 13 das Signal A = I ab, wodurch keines der beiden UND-Glieder 18, 19 aktiviert ist und damit beide Schalter 20,21 geöffnet sind. Die Geraden II und IP in Bild 3d) schneiden die Gerade Ui jetzt wieder in den ursprünglichen Punkten xm und yo· Für Vm ergibt sich also wieder der richtige Wert xm.

Die Blende 15[BiId 3Q] dient zur Abdeckung der zur Regelung dienenden Fotodetektoren 13,14 und des optisch ausgezeichneten Bereichs 3a' gegenüber dem Beobachter.

Die beschriebene Anordnung wird dadurch, daß der Widerstand 10 veränderbar, beispielsweise ein Potentiometer, ist, um ein weiteres verbessert: durch Veränderung des Wertes des Potentiometers 10 kann die Größe des Spannungsgefälles entlang der Nebenelektrode 2a verändert werden. Dadurch verschiebt sich die Grenze des linken Leuchtbalkens 3a', was einen Regelvorgang der geschilderten Art verursacht. Da yo durch die Position von 13 und 14 festgelegt ist, verschiebt sich nur die Grenze xm des Bereichs 3a. Diese externe Bewegungsmöglichkeit der Bereichsgrenze xm dient insbesondere dazu, bei Vm=O die Grenze auf die Marke xo der Skala 5 einzujustieren.

Die Aufgabe der Nebenelektrode la mit Fotodetektoren 13, 14 der Anordnung gemäß Bild 3a), 3f) übernehmen in der Anordnung gemäß Fig. 1, 2 die Streifen 29a und 296. Sie weisen Kontakte auf den beiden gut leitenden Streifen-Abschnitten 1" auf, die mit den nicht invertierenden Eingängen von Differenzverstärkern 36, 37 verbunden sind, deren Ausgänge an die Umkehrstufen 45, 46 und das UND-Glied 19 (Fig.4) angeschlossen sind. Den invertierenden Eingängen der Differenzverstärker 36, 37 wird die Spannung V* der unteren Anschluß-Schiene mit Klemme 34 zugeführt.

Im Ruhezustand ist der Streifen 29a beleuchtet, der Streifen 296 dagegen unbeleuchtet. Das Potential des Streifenbereichs 29a" ist deshalb höher als das des Streifenbereichs 29b", so daß der Ausgangssignalwert des Verstärkers 36 größer ist als der Ausgangssignalwert des Verstärkers 37. Definiert man den genannten Signalwert des Verstärkers 36 als A = I und den genannten Wert des Verstärkers 37 als B=O, so stehen an den Ausgängen der Verstärker 36, 37 bei Beleuchtung der entsprechenden Streifen 29a, 296 die Signalwerte A=I, B= 1 und bei Nicht-Beleuchtung die Werte A = O, B=O. Diese Werte bewirken über die Schaltung gemäß Fig.4 eine Erhöhung oder eine Erniedrigung der Potentiale V_k, V_T in der weiter oben geschilderten Weise. Der Elektrode 2 in Fi g. 2 schließt sich gegenüber den vorstehend geschilderten Streifen 29a, 296 der F i g. 1 eine Nebenelektrode 2a wie in F i g. 3a) an.

In der Anordnung gemäß F i g. 3 war die Spannung über dem Anzeigemedium 3 durch Vi — V₂ gegeben. Bei der Anordnung gemäß F i g. 1 und 2 beträgt die entsprechende Spannung Vi"- V₂, wobei Vi" wie oben definiert ist Vi" ist unter anderem eine Funktion der lokal entstehenden Lichtintensität /. Solange die Spannung Vi"- V2 unterkritisch bleibt, d. h. die durch das Anzeigemedium 3 lokal gesteuerte Lichtintensität / zu klein ist, um den entsprechenden Fotowiderstand V" wesentlich zu verringern, bleibt die Proportionalität xm—(Vi"—V2) annähernd erhalten. Sobald jedoch die elektro-optische Mitkopplung wirksam wird, ist die erwähnte Proportionalität aufgehoben. Nimmt das Eingangssignal Vm ab, so vermag aus diesem Grunde die Anzeige nicht, den neuen Meßwert proportional anzuzeigen. Deshalb ist der Schalter 25 (Fig.4) vorgesehen, mit welchem Vi -= Vr+ V_M periodisch mit der Frequenz ω auf Null geschaltet wird. Für Vi=O ist Vi" maximal gleich AV. Δ Vdarf deshalb nicht größer als Ut sein. Unter dieser Voraussetzung kehrt die Anzeige Vi-O in den Ruhezustand zurück, sofern dafür genügend Zeit zur Verfügung steht. Damit jedoch der Beobachter den Eindruck einer stetigen Anzeige hat sollte das Rückstellintervall nicht viel läneer als etwa

30 msec dauern. Wenn es erwünscht ist, Δ V größer als L/rzu machen, werden außer den Anschlüssen 8,34 auch die Anschlüsse 33, 35 gleichzeitig mit diesen auf Null getastet.

In Fig.5 wird das Anzeigemedium durch die Elektrode 2/39 hindurch mittels des Heizwiderstandes 'tO beheizt. Das Anzeigemedium 3 ist teilweise im Bereich 3c durch ein cholesterinisches flüssigkristallines Material ersetzt. Während nematische Flüssigkristalle ihr Streuvermögen in Abhängigkeit von einer elektrischen Spannung ändern, ändern cholesterinische Flüssigkristalle ihr spektrales Reflexionsvermögen in Abhängigkeit von der Temperatur. Die durch allfällige Temperaturänderungen im Temperaturfühler-Medium 3c bewirkten Farbänderungen werden gemäß F i g. 5

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durch ein Farbfilter 32 mittels eines Fotodetektors 4 festgestellt, welcher einen Regler mit Schwellwertdetektor 16 beeinflußt, der die Heizung 40 entsprechend reguliert. Die Heizung ist gegen die Elektrode 2/39 z. B. durch eine nicht gezeichnete, geerdete Metall-Zwischenfolie elektrisch abgeschirmt. Im Gegensatz zu Fig.2 arbeitet die Anzeige dann nicht in Transmissions-, sondern in Reflexionsbetriebsweise.

Statt die Beheizung mittels eines elektrischen Widerstandes vorzunehmen, kann auch die Einstrahlung einer intensitätsgeregelten Lichtquelle verwendet werden.

Die Messung des Temperatur-Istwertes kann selbstverständlich auch in konventioneller Weise mittels Thermoelementen erfolgen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Anzeige einer elektrischen Meßspannung durch die Grenze eines unter der Einwirkung einer elektrischen Spannung optisch ausgezeichneten Bereiches eines sich zwischen mindestens zwei Elektroden flächig erstreckenden Anzeigemediums, wobei die für den optisch ausgezeichneten Bereich maßgebende Eigenschaft des Anzeigemediums bezüglich der wirksamen elektrischen Spannung einen Schwellwert aufweist, und in dem Anzeigemedium durch Erzeugen eines Spannungsabfalls entlang mindestens einer der Elektroden in Bewegungsrichtung der Bereichsgrenze eine kontrollierte, am Ort der Bereichsgrenze den Schwellwert erreichende örtliche Spannungsverteilung bewirkt, werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß eine Elektrode (1) aus sich im wesentlichen parallel zur Bereichsgrenze (x_M) des optisch ausgezeichneten Bereichs (3a) erstreckenden, nebeneinander angeordneten Streifen (28a, b, c.) besteht, welche unten und oben jeweils an einem gemeinsamen elektrischen Anschluß (30, 31) liegen, wobei zwischen den Anschlüssen (30,31) eine Potentialdifferenz (AV) besteht, und der erste Abschnitt (28') eines Streifens als Widerstand Testen Wertes (R₁), der zweite Abschnitt (28") gut leitend und der dritte Abschnitt (28'") als lichtempfindlicher Widerstand CA₃) ausgebildet ist, und der dritte Abschnitt (28'") vom Anzeigemedium (3) beleuchtbar isL

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gut leitenden Abschnitte (28") der Streifen (28) durchsichtig und im Bereich des Anzeigemediums (3) angeordnet sind, während die Abschnitte (28'") mit der lichtempfindlichen Widerstandsschicht (Rj), beispielsweise durch Umbiegen, den Anzeigebereich (3) teilweise überdecken.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Streifen (28) zur optischen Entkopplung Trennwände vorgesehen sind.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1—3, wobei das Anzeigemedium ein nematischer Flüssigkristall ist, dadurch gekennzeichnet, daß die das Anzeigemedium (3) begrenzenden Elektroden (1.2) durchsichtig und zwischen gekreuzten Polarisatoren (41/42) angeordnet sind.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1—4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung (A V) zwischen den Anschlußschienen (30, 31) kleiner ist als der Schwellwert (Ut) des Anzeigemediums (3) und die Meßspannung führende Elektrode (1) in kurzen Intervallen, beispielsweise in der Größenordnung von 30 msec, auf das Potential Null gelegt wird.

6. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich an die erste (1) und die zweite (2) der beiden Elektroden (1, 2) jeweils einander gegenüberliegende Nebenelektroden (la, 2a^ anschließen, von denen die erste (\a) auf einem im Bereich des Anzeigemediums (3) konstanten, von der Meßspannung (V_M) unabhängigen, aber zusammen mit dem Potential (V₁) der ersten Hauptelektrode (1) veränderbaren Potential (Vk) liegt, und von denen die zweite (2a) einen entgegen der Anzeigerichtung (x) linear ansteigenden Spannungsverlauf (0— VV) aufweist, und daß im Bereich der Nebenelektroden (la) nebeneinander zwei Fotodetektoren (13,14; 29a"', 296"') angeordnet sind, die über eine nachgeordnete Schaltung (45, 46, 18, 20, 21, 22, 23, 24) eine Erhöhung der Erniedrigung des Potentials (V_t) der ersten Nebenelektrode (lajund damit auch des Potentials (Vt) der ersten Hauptelektrode (1) bewirken, bis ein Fotodetektor (13; 29a'") beleuchtet ist und der andere (14; 29ft"') nicht

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß entweder die Neigung des Spannungsverlaufs (0— VJ) der zweiten Nebenelektrode (2a^ oder die des Spannungsverlaufs (0— Vj) der zweiten Hauptelektrode (2) oder beide veränderbar sind

8. Anordnung nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebenelektrode (Xa) der ersten Elektrode (1) zwei im Aufbau mit den übrigen Streifen (28a, b,...) identische Streifen (29a, 296; aufweist, die den gut leitenden Abschnitten (29a", 296") Kontakte zu der Schaltung (36, 37, 45, 46, 18—24) zur Erhöhung oder Erniedrigung des Potentials (V_k, V₁) der ersten Elektrode (1) besitzen.

9. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Regelung der Temperatur des Anzeigemediums (3) ein Teilbereich (3c,) der Anzeigeschicht mit einem cholesterinischen anstelle eines nematischen Flüssigkristalls gefüllt ist und diesem Teilbereich (ic) ein Fotodetektor (4) zugeordnet ist, mit welchem die Heizleistung eines Widerstandes (40) oder einer Lichtquelle gesteuert wird.