DE2511110C3

DE2511110C3 - Vorrichtung zum Ansteuern einer Flüssigkristallschicht

Info

Publication number: DE2511110C3
Application number: DE2511110A
Authority: DE
Inventors: Shunichi Zama Kanagawa Sano
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1974-03-13
Filing date: 1975-03-13
Publication date: 1984-07-19
Also published as: US4048633A; DE2511110B2; DE2511110A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Ansteuervorrichtung für eine Flüssigkristallschicht gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche I oder 2. Eine solche Ansteuervorrichtung ist-aus der DE-OS 23 19 445 bekannt.

Aus der Zeitschrift »Der Elektroniken·. Nr. 6/1972. Seiten 295—299 sind Flüssigkristalle als Anzeigcelcmente bekannt, wobei bei einem Ausführungsbeispiel entsprechend der bekannten Matrix-AnMeuerungsuicthode verschiedene impulsformigc Spannungen mit Spannungsimpuls^) alternierender Polarität verwendet werden. Bei diesen Spannungsimpulsen liegt nach einer rechnerischen Abschätzung das Verhältnis der Amplitude der dritten harmonischen Wcllenkomponente zur Amplitude der Grundweilenkomponente etwa in einem Bereich von 0.77 bis 0.48. wodurch die Wicderholungsfrequenz des den Flüssigkristall ansteuernden Impulses nach oben hin eingeschränkt wird.

Aus der DE-OS 21 50 621 ist eine Steuerschaltung für eine Flüssigkristallzelle bekannt, bei der ebenfalls Spannungsimpulse alternierender Polarität zur Anwendung gelangen, die der exakt rechteckigen Form weitgehend angenähert sind. Bekanntlich lassen sich aber in der Praxis keine absolut rechteckigen Spannungsimpulse mit einer Anstiegszeit und einer Abfallzeit von jeweils Null to realisieren. In der Praxis hat daher jeder Spanrungsimpuls eine, wenn auch sehr geringe, trapezförmige Neigung.

Eine herkömmliche Flüssigkristallvorrichtung, bei welcher Elektroden an den Innenwandflächen eines durchsichtigen Gehäusc-s, z. B. eines solchen aus Glas, angeordnet sind und ein Flüssigkristall, z. B. ein nematischer Flüssigkristall, zwischen den Elektroden angeordnet ist. wird normalerweise durch Anlegen einer derartigen Rechteckwechselspannung angesteuert, welche beispielsweise ohne weiteres von einem Oszillator mit digitaler integrierter Schaltkreiskonfiguration geliefert werden kann.

Durch Anlegen einer Spannung wird nämlich der

Flüssigkristall in einen dynamischen Streuzustand gebracht. Wenn Licht auf den so angeregten Flüssigkristall fällt, wird dieses einfallende Licht gestreut, so daß der Flüssigkristall für das Auge weißlich erscheint.

Wird jedoch der flüssigkristall durch Anlegung einer Rechteckwechselspannung angesteuert, und wird seine in Umgebungstemperatur herabgesetzt oder die Frequenz der Rcchtechtwechselspannung erhöht, so spricht der Flüssigkristall nacn Überschreiten bestimmter Grenzwerte nicht mehr auf die angelegte Spannung an, d. h. er zeigt keinen dynamischen Streuzustand mehr. Dies stellt J5 einen der den bekannten Fiüssigkristallvorrichtungen anhaftenden Nachteile dar.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher in der Schaffung einer Flüssigkristall-Ansteucrvorrichtung mit einem Spannungsimpuls-Verlauf, mit welchem der Flüssigkrisiall auch bei tieferen Umgebungstemperaturen beiricbcn und bei dem die Wiederholungsfrequenz des den Flüssigkristall ansteuernden impulses dennoch erhöht werden kann.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 oder 2 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Anschaulich bedeutet der trapezförmige Verlauf der Spannungsimpulse, bei welchem der Absolutwert des Verhältnisses der dritten harmonischen Wellenkomponcntcnamplitude zur Grundwellenkomponentenamplitude unter Vj liege, eine Impulsfolge, die aus Rechteckwcllenimpulsen mit spannungslosen Intervallen besteht oder deren Wellenform im Anstiegs- und Abfallbereich etwas verformt bzw. abgestuft ist.

Aus der DE-OS 22 27 055 ist zwar ein stufenförmiger Spannungsverlauf bekannt. Dieser ergibt sich jedoch aufgrund eines speziellen Matrix-Ansteuerverfahrens, und eine Übereinstimmung der Ampliludenverhältnisse mit den im kennzeichnenden Teil der Ansprüche gemachten Angaben wäre zufällig.

bo Die eifindungsgcmäßc Vorrichtung hat den Vorteil, daß die lietriebsfrequenz-Gren/e einige hundert Hertz erhöht und die Bctricbstempenitiu-Grenze einige Grnd erniedrigt werden kann.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsinrmon der ürfindung anhand tier Zeichnung näher erläutert. Fs zeigt

I·' i g. I eine graphische Darstellung einer Wellenform, wie sie bei der bekannten Vorrichtung sin einen Müssig-

kristall zur Ansteuerung desselben angelegt wird,
F i g. 2 eine graphische Darstellung der Kennlinie der

Lichtstreustärke des Flüssigkristalls in Abhängigkeil

von der Frequenz der angelegten Spannung,
F i g. 3 eine graphische Darstellung der Kennlinie der

Lichtstreustärke des Flüssigkristalls in Abhängigkeit von seiner Umgebungstemperatur,

F i g. 4 eine graphische Darstellung der Kennlinie der

Lichtstreustärke des Flüssigkristall in Abhängigkeit

vom Verhältnis —, wobei b3 die Amplitude der drit-

ten harmonischen Wellenkomponente und b 1 die Amplitude der Grundwellenkompcnente der angelegten Spannung bedeuten,

F i g. 5 eine graphische Darstellung der Wellenform einer anderen Rechteckwechseispannung zur Realisierung der Erfindung,

Fig.6 ein Kennliniendiagramm der Beziehung zwischen den Verhältnissen 2 r/T und bVb 1 der Wellenform gemäß F i g. 5,

Fig. 7 ein Kennliniendiagramm der Beziehung zwischen dem Verhältnis 2 r/Tund dem Verhältnis F2/E\ der Wellenform gemäß Fig.5, wobei El und E\ das Spitzenpotential bzw. das Potential in der Stufenperiode 51 dieser Wellenform bedeuten,

Fig.8 ein Kennliniendiagramm der Lichlstreustärke des Flüssigkristalls in Abhängigkeit vom Verhältnis 2 rl Tder Wellenform gemäß Fig.5 für den Fall, daß eine Spannung mit einer solchen Wellenform zur Ansteuerung an den Flüssigkristall angelegt wird.

F i g. 9 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform einer Schaltkreisanordnung zur Anlegung einer Spannung mit der Wellenform gemäß F i g. 5 an den Flüssigkristall,

Fig. I0(a) bis 10(1) graphische Darstellungen von Wellenformen zur Erläuterung der Arbeitsweise der Schaltung gemäß F i g. 9,

Fig. 11 und 12 graphische Darstellungen von Wellenformen, die durch teilweise Modifizierung der Wellcnformen gemäß Γ i g. 5 erhalten wurden,

Fig. 13 eine schematische Darstellung des Aufbaus einer matrixartigen Flüssigkristallvorrichtung,

Fig. 14 eine graphische Darstellung von Wellenformen zur Erläuterung des bekannten Zeitteiler-Ansteuersystems für die matrixartige Flüssigkristallvorrichtung gemäß Fig. 13,

Fig. 15 eine Fig. 14 ähnelnde Darstellung zur Erläuterung einer Ausführungsform des Zeitteiler-Ansteuersystems für die matrixartige Flüssigkristallvorrichtung gemäß Fig. 13und

Fig. 16 eine graphische Darstellung von Weilenformen zur Erläuterung einer weiteren Ausführungsform des Zeitteiler-Ansteuersystems für die matrixartige Flüssigkristallvorrichtung gemäß Fig. 13.

Die Flüssigkristallvorrichtung kann dabei von bekannter Bauart sein. Beispielsweise sind zwei Elektroden einander gegenüberliegend zwischen den einander gegenüberstehenden Innenwandflächen eines luftdichten Gehäuses aus einem durchsichtigen Material, wie Glas, mit einer Größe von z. B. 50 χ 50 mm angeordnet, wobei eine 20 μηι dicke Flüssigkristallschicht, /.. B. aus einem Mischkristall aus MBBA (P-Methoxy-benzyliden-P'-n-butylanilin) und EBBA (P-Äthoxy-benzyliden-P'-nbutylanilin), unter Bildung der Flüssigkristallschicht /wischen den beiden E!e!.lroden angeordnet ist.

Herkömmlicherweise wird der Flüssigkristall im allgemeinen durch Anlegung .'iner Rechtcckwechsclspannung z. B. der Art gemäß F i g. I an die beiden Elektroden und mithin an den Flüssigkristall angesteuert bzw. angeregt.

Im allgemeinen wird die Wechselspannung e(t). deren

zyklische Periode T sich durch — ausdrücken läßt und

die keine Gleichspannungskomponente enthält, auf nachstehend angegebene Weise zu einer Fourierschen Reihe erweitert:

e(t) = 2rf bmsinmut

worin <w= —, m eine ganze Zahl und bm die Amplitu-

de der m-ten Harmonischen bedeuten. Die Rechteckwechselspannung wird daher zur folgenden Fourierschen Reihe erweitert:

e(0 - ^
η

{sinat -i—sin3<D/ + —

Wie aus obiger Gleichung hervorgeht enthält eine solche Rechteckwechselspannung, wie sie in Fig. 1 veranschaulicht ist, mehrere harmonische Wellenkomponenten sowie die Grundwellenkomponente, deren Fre-

quenz /"gleich r~ ist. Beispielsweise besitzt die dritte

harmonische Wellenkomponente, d. h. die dritte Harmonische, eine Amplitude entsprechend einem Drittel derjenigen der Grundwellenkomponente. Wenn die Ansteuerung des Flüssigkristalls durch Anlegung einer Rechteckwechselspannung der Art gemäß F i g. 1 erfolgt und deren Frequenz gemäß F i g. 2 auf einen Wert von über 800 Hz erhöht wird oder die Umgebungstemperatur des Flüssigkristalls gemäß F i g. 3 auf unter 5°C abnimmt, beendet der Flüssigkristall seinen dynamischen Streu/.ustand.

In F i g. 2 bezeichnet die gestrichelte Linie die Kennlinie des Flüssigkristalls für den Fall der Anlegung ei^er

4u Rechteckwechselspannung der Art gemäß Fig. 1 an ihn, während die ausgezogen eingezeichnete Linie die Charakteristik des Flüssigkristalls für den Fall angibt, daß an ihn eine Spannung angelegt wird, bei welcher das

163 I
Verhältnis — kleiner ist als 1/3, z. B. die Rechteck-

1011

wechselspannung gemäß F i g. 5, die keine dritte Harmonische (b 3) enthält, wobei 63 und b 1 die Amplitude der dritten Harmonischen bzw. die Amplitude der Grundwellenkomponente bedeuten.

Wenn die keine dritte Harmonische enthaltende Rechteckwechselspannung an den Flüssigkristall angelegt wird, kann dieser gemäß F i g. 2 in einen dynamischen Streuzustand getrieben werden, bis ein höherer Frequen/wcrt erreicht ist, so daß die Frequenz eines Flüssigkristall-Treiberimpulses erhöht werden kann.

Wie durch die Flüssigkristall-Kennlinie von Fig. 2 veranschaulicht, kann die Frequenz der Rechteckwechselspannung im Vergleich zum Stand der Technik um 200 Hz erhöht werde .ι. Die dargestellte Kennlinie wur-

ho de bei einer Umgebungstemperatur von 20°C und einer Rechteckwechselspannung von 30 V erzielt.

Im folgenden sei anhand von F i g. 3 die dynamische Streustärkenänderung des Klüssigkristalls in Abhängigkeit von einer Temperaturänderung betrachtet.

b5 In F i g. 3 bezeichnet c'ie ges'richelte Kurve die Eigenschaften des Flüssigkristalls bei Ansteuerung desselben durch eine rechteckförmige Impulsfolge der in Fig. 1 dargestellten Art, während die ausgezogene Kurve die

Charakteristik angibt, die dann erzielt wird, wenn der Flüssigkristall durch Anlegung einer Spannung mit einem Verhältnis von b 3/b 1 von weniger als 1/3 angesteuert wird, beispielsweise der nrhicckförmigcn Impulsfolge gemäß Fig. 5, die keine dritte Harmonische b 3 enthält. Wie aus F i g. 3 hervorgeht, ist der Flüssigkristall im zuletzt genannten Fall bis zu einer tieferen Temperatur, nämlich einer solchen von nahezu 0^cC, als im erstgenannten Fall wirksam. Die Charakteristik im zuletr.t genannten Fall wurde mit einer rechieckförmigen Impulsfolge mit 30 V und einer Folgefrequenz von 200 Hz erzielt.

Bezüglich der l.ichtstreustärke bei Ansteuerung fies Flüssigkristalls durch den Rechteckimpuls hat es sich gezeigt, daß die l.ichtstreustärke gemäß F i g. 4 am größten ist, wenn das Verhältnis b 3/6 1 gleich 0 ist, el. h. wenn die dritte Harmonische nicht vorhanden ist. während die l.ichtstreustärke schnell abnimmt, wenn sich das Verhältnis b Vb 1 dem Wert 1/3 annähen. Die Kcnniinic gemäß F i g. 4 wurde bei einer Umgebungstemperatur von 20 C, einer rechteckförmigen Impulsfolge mit 30 V und einer Folgefrequcn/ von 800 Hz erzielt. Obgleich beim vorstehend beschriebenen Beispiel ein nematiseher Flüssigkristall verwendet wurde, ist zu beachten, dall auch die Verwendung eines choleslrisehen oder smektischen Flüssigkristalls möglich ist. Wie erwähnt, hat es sich also herausgestellt, daß der Flüssigkristall mit einer niedrigeren Temperatur und einer höheren Frequenz betrieben werden kann, indem das Verhältnis b3!b I auf weniger als 1/3 eingestellt wird: das Verhältnis b3lb 1 bezieht sich dabei auf die Amplitude b 3 der dritten Harmonischen gegenüber der Amplitude b I der Grundwellenkomponente der an den Flüssigkristall angelegten rechteckförmigen Impulsfolge. Wenn die Ansteuerung des Flüssigkristalls, wie erwähnt, durch Anlegung einer rechteckförmigen Impulsfolge erfolgt, bei welcher das Verhältnis b3ib 1 auf unter 1/3 vermindert ist. Wiru 5ΰπ:ϋ ucf BcificbsbcrCich, in welchem UCT Flüssigkristall in bezug auf die Umgebungstemperatur und die Frequenz der angelegten Spannung betriebsfähig ist. erweitert.

In Fig. 5 ist eine Wellenform dargestellt, die sich als rechicckförmige Impulsfolge eignet, bei welcher der Absolutwert des Verhältnisses der Amplitude £>3 der dritten harmonischen Wellenkomponente (dritten Harmonischen)/ur Amplitude b 1 der Grundwellenkomponente kleiner ist als 1/3. Diese Wellenform kennzeichnet sich dadurch, daß sie kein Intervall mit der Spannung Null besitzt und daß ihre ansteigenden und abfallenden Abschnitte Stufenform besitzen. Es sei angenommen, daß bei dieser Impulsspannung El die Amplitude von einem durch die mittlere Linie angedeuteten Nullpegel bis zu einer Stufe S1 (wobei — Ei die gleiche Amplitude in negativer Richtung angibt). nE 1 (= E2) die Amplitude vom Nulipegel zu einem Spitzenwert 52 (wobei - nE 1 die gleiche Amplitude in negativer Richtung angibt) und r die Periode der Stufe S 1 bedeuten. Die Periode der Stufe S 1 bei den Potentialen ± £ 1 wird im folgenden als »Stufenperiode« bezeichnet. Infolgedessen ist der Wert f -^- ). der durch Dividieren der Amplitude nE\ (-nE\) vom Nullpegel zum Spitzenwert 5 2 durch die Amplitude £ 1 ( —£1) vom Nullpegel /.ur Stufe S 1 erhalten wird, gleich n.

Die Impulsfolge c(t)gemäß Fig. 5 läßt sich zu einer Fourierschen Reihe erweitern:

mit

bm =

mn

2m τ π , - cos — ν ncos

2mjn\

Das Verhältnis der Amplitude b 3 der dritten Harmonischen zur Amplitude b I der in diesem Impuls enthaltenen Grundwellenkomponente läßt sich wie folgt ausdrücken:

. 6ιπ , 6rη 1 - cos —— + η cos

1-cos

+ «cos

Fig. 6 veranschaulicht die Beziehung zwischen b3/bi für den Fall, daß z.B. gilt

— und

η = 1.5,2.3.5.10 und oo. Obgleich die Amplitude b 1 der Grundwclle bei Vergrößerung von — im allgemeinen

abnimmt, läßt sich der Bereich von —. in welchem b I eine vergleichsweise geringe Verkleinerung zeigt und

— dennoch kleiner ist als 1/3, nämlich der Bereich von m 41

— , in welchem die Größe der dritten Harmonischen T

verkleinert isi. aus F i g. 6 ersehen.

I f_| J _ L_„.._rtU» _n..H *i:*% Cnnnmann m^t ^Ja» \λ'<«1 IHlUlgtJUUD.^CIt CI äUCiit hui Ulk spannung mit uvi " \.f

lenform gemäß Fig. 5 angelegt zu werden, weiche folgender Bedingung genügt.

1 -

und

1 - cos

(2 τ Λ ^ (2 τπ\

Krr^ncos\—)

<1

e(t)

2^

bmsinmwt

0 < =ψ < 0,5

Wie aus Fig.6 hervorgeht, wird dann, wenn z.B. n=2. die dritte Harmonische an einem Punkt zu Null, an

welchem — =1/3. Wenn n=3, trifft dies an einem

T

Punkt zu, an welchem die Werte von — gleich 2/9 und

4/9 sind. Wenn η nicht kleiner isi als 2 (mit Ausnahme von oo), sind zwei Punkte vorhanden, an denen die dritte bo Harmonische zu Null wird.

F i g. 7 veranschaulicht das Verhältnis zwischen

— und n. In dieser graphischen Darstellung entspricht

die schraffierte Fläche dem Bereich, in welchem diesen to Bedingungen genügt wird.

in F i g. 8 isi die i/ichtsireusiärken-'Kenniiniedes Flüssigkristall;» in Abhängigkeit von — dargestellt. Diese

Ii ι ι υ

Charakteristik gilt für die Bedingung, daß n = 2 und die l'olgefrequen/. 600 Hz beträgt.

F i g. 9 veranschaulicht eine Anstcucrschallung. um an den Flüssigkristall den Impuls gemäß F i g. 5 an/iilegen. dessen ansteigende und abfallende Abschnitte Stufen form besitzen.

Gemäß F i g. 9 ist die Ausgangsklemme eines Impulsgenerator^ ; mit der Eingangsklemmc eines Frequenzteilers 2 verbunden, dessen Ausgangsklcmme mit der Eingangsklemme eines Flip-Flops 3 verbunden ist, dessen eine Ausgangsklemme Q wiederum an i\e F.ingangsklemme J eines ersten Schieberegisters 4, eine Eingangsklemme eines exklusiven ODER-Glieds 6 und eine Eingangsklcmme einer Übcrtragungstorschaltung 7 angeschlossen ist. Die Ausgangsklemme der Übcrtragungstorschaltung 7 ist mit dem einen Ende eines am anderen Ende an Masse liegenden Widerstands K verbunden und an die Eingangsklcmme einer ersten Trcibcrsiüfc 8 angeschlossen. Die andere AuigangskleiTHTse Odes Flip-Flops 3 ist an die andere Eingangsklemmc K des ersten Schieberegisters 4 eingeschaltet, dessen eine Ausgangsklemme Q mit der einen Eingangsklemme / eines zweiten Schieberegisters 5 verbunden ist. Die andere Ausgangsklemme 0 des ersten Schieberegisters 4 ist an die andere Eingangsklcmme K des zweiten Schieberegisters 5 und an die Eingangsklemme einer /weiten Treiberstufe 9 angeschlossen. Die Ausgangsklemme 0 des zweiten Schieberegisters 5 ist mit der anderen Eingangsklemme des exklusiven ODER-Glieds 6 verbunden, dessen Ausgangsklemme an der anderen Eingangsklemme aer Übertragungstorschaltung liegt. Die Ausgangsklemme der ersten Treiberstufe 8 ist an die eine Elektrode 11 eines Elektrodenpaars, zwischen denen eine Flüssigkristallschicht 10 angeordnet ist, angeschlossen, während die Ausgangskiemme der /weiten Treiberstufe 9 mit der anderen Elektrode 12 des Elcktrodenpaars verbunden ist.

Im folgenden ist das Arbeitsprinzip dieser Schaltung anhand der Impulswellenformen gemäß Fig. 10 erläutert.

Der Impulsgenerator 1 erzeugt den Taktimpuls gemäß Fig. 10(a), der dem Frequenzteiler 2 zugeführt wird, welcher seinerseits beispielsweise ein Frequenzleilverhältnis von 1 :6 besitzt, so daß an seiner Ausgangskiemme ein Impuls gemäß Fig. 10(b) geliefert wird. Dieser Impuls wird der Eingangsklcmme CP des Flip-Flops 3 zugeführt, um letzteres anzusteuern. Infolgedessen wird an der Ausgangsklemme Q des Flip-Flops 3 ein Impuls gemäß Fig. 10(c) geliefert, während an seiner Ausgangsklemme Q der Impuls gemäß F i g. 10(d) erscheint. Die Impulse gemäß F i g. IO(c) und 10(d) werden an die Eingar.gsklemmen / bzw. K des ersten Schieberegisters 4 angelegt, das z. B. eine Kapazität von 1 Bit besitzt und dem vorher als Taktimpuls der Impuls gemäß F i g. 10(a) aufgeprägt wurde. Infolgedessen erscheint an seiner Ausgangsklemme Q ein Impuls gemäß Fig. 10(c), während an seiner Ausgangskiemme Q der Impuls gemäß Fig. 10(f) erhalten wird. Der an der Ausgangskiemme ζ) des Flip-Flops 3 erscheinende Impuls gemäß Fig. 10(c) wird auch an die eine Eingangsklemme des exklusiven ODER-Glieds 6 sowie an die eine Eingangsklemme der Übertragungsiorschaltung 7 angekoppelt. Die Impulse gemäß Fig. iO(e) und 10(f), die an der Ausgangskiemme Q des Schieberegisters 4 bzw. an seiner Ausgangskiemme Q erscheinen, werden zum zweiten Schieberegister 5 geliefert, das z. B. eine Kapazität von 1 Bit besitzt und dem vorher als Taktimpuls der Impuls gemäß Fig. 10(a) aufgeprägt wurde. Aus diesem Grund wird an seiner Ausgangskiemme 0 <-''ⁿ '" I' i g· I9(g) dargestellter Impuls geliefert. Der an der Ausgangskiemme Q des Schieberegisters 5 erscheinende Impuls gcmäl·) I i g. IO(g) wird der

ι anderen t'ingungsklcmmc des «.Akliisiven ODF.R-Glieds b zugeführt, um an dessen Ausgangsklemme den Impuls gemäß Fig. IO(h) zu erhallen, welcher an die andere Eingangsklemmc der Überliagungsiorschaitung 7 angelegt wird, um an deren Ausgangsklemme den Impuls gemäß F i g. IO(i) auftreten zu lassen. Dieser Impuls wird dann zur ersten Treiberstufe 8 geführt, so daß diese an ihrer Ausgangsklemmeden Impuls gemäß Fig. IO(j) liefert, der auf den vorgeschriebenen Spannungswert von ±£1 verstärkt wurde. Der an der Ausgangskiemme Q des Schieberegisters 4 erscheinende Impuls gemäß F i g. 10(f) wird der zweiten Treiberstufc 9 zugeführt, um an deren Ausgangskiemme den Impuls gemäß Fig. 10(k)zu liefern, der auf einen vorbestimmten Spannungswert von ± E2 verstärkt wurde. Wenn die lmpulse gemäß F i g. IO(j) und IO(k) an die beiden Elektroden 11 bzw. 12 angelegt werden, wird der Flüssigkristallschicht lOdcr Impuls gemäß Fi g. 10 aufgeprägt.

Hierbei kann die gewünschte Wellenform dadurch erhalten werden, daß das Frequenzteilverhähnis des Frequenzteilers 2, die Bitzahl k der Schieberegister 4 und 5 sowie der Wert der Spannungen E 1. E2 variiert wird. Die vorstehend beschriebene Schaltung gemäß F i g. 9 wird durch nicht dargestellte positive und negative Stromversorgungen betrieben, wobei zu beachten

jo ist, daß die Arbeitsweise dieser Schaltung unter der Voraussetzung zu verstehen ist. daß dem Impulsgenerator 1, dem Frequenzteiler 2. dem Flip-Flop 3, den Schieberegistern 4 und 5. dem exklusiven ODER-Glied 6 sowie der Übcrlragungsiorschaltung 7 und die Spannungen 4- Vcc

J5 bzw. — Vn zugeführt werden und die Treiberstufe 8 mit einer Spannung ± E 1 und die Treiberstufe 9 mit einer Spannung ±£2gespeist wird.

Die vorstehend beschriebenen Ausfiihrungsformen beziehen sich auf positive und negative Impulse, deren Stufenforrnen an den jeweiligen ansteigenden und abfallenden Abschnitten jeweils eine einzige Stufe zwischen dem Null- und dem Spitzenwert aufweisen. Gemäß den Fig. 11 und 12 können diese Stufenformen jedoch jeweils mehrere Stufen aufweisen. In diesem Fall

verändert sich jedoch selbstverständlich der vorher genannte Bereich von -z..

Im folgenden ist anhand von Fig. 13 eine matrixartige Flüssigkristall-Ansteuervorrichtung erläutert In ein

so durchsichtiges Glasgehäuse ist als Flüssigkristall z. B. ein npmatischer Mischflüssigkristall aus 4'-Methoxybenzyliden-4-n-butylanilin. 4'-Äthoxybenzyliden-4-nbutylanilin od. dgl. injiziert. An der Innenwandfläche des durchsichtigen Glasgehäuses sind z. B. aus Zinnoxid bestehende durchsichtige Elektroden in der Weise angeordnet, daß die Zeilenelektroden XU X 2, X 3... Xn die betreffenden Spaltenelektroden VI, V 2, Y3 ... Yngemäß F i g. 13 unter einem rechten Winkel schneiden. Im folgenden ist der Fall erläutert, in welchem eine matrixartige Flüssigkristallvorrichtung mit dem vorstehend beschriebenen Aufbau unter Anwendung des »Zeilenabtast«-Systems auf Zeitteilerbasis angesteuert wird. Die herkömmliche Zeitteileransteuerung erfolgt durch Anlegung der Wellenformen Vx \, Vx2, Vx3 ... Vxn und der Weüenformen VyX. Vy2, Vy3 ... VVn an die Zeilenelektroden XI bis Xn bzw. an die Spaltenelektroden Y1 bis Yn. Hierbei werden folglich die Wellenformen V(x 1. y\), V(x 1, y 2). V(x 2, y 1)... V(xn. yn) gemäß

F ig. 24 an die Fliissigxrisiallabsehnitle an den Schnittpunkienf.v l.y l),(\ i. y 2). (x 2. y\)...(xn.yn) wischen den Zeilen- und Spaltenclektrodcn angelegt. Bei jeder dieser Wellenformen ist die an die Zeilen- und Spaltenelektroden angelegte Spannung ±£mit einem solchen Wert gewählt, daß dieser Wert kleiner ist als eine Schwellenwertspannung, bei welcher der Flüssigkristall die Lichtstreuerscheinung zu zeigen beginnt. Infolgedessen zeigr-η die Flüssigkristallabschnitte an den Schnittpunktci; (x 1. y 2). (x2.y\)... (xn, yn). die sich in einem nicht abgetasteten Zustand befinden, keinen dynamischen Streuzustand, wahrend mir die Flüssigkristallabschnitte an dem im Abtastzustand befindlichen Schnittpunkt (Ά \.y I) mit einer Spannung mit dem Wert von +2E oder — 2E. deren Absolutwert wahrend der Periode P der Spannung V(x 1. y 1) größer ist als die Schwellenwertspannung, beaufschlagt werden, so daß sie einen weißlichen dynamischen Streuzustand zeigen. Durch zeitabhängige Steuerung der Anlegung einer Spannung an die Zeilenclektroden kann der Flüssigkristall nach dem Zeitteilersystem angesteuert werden. Wenn die Ansteuerung des Flüssigkristalls jedoch mit einer rechteckfömiigen Impulsfolge der Art gemäß Fig. 14 erfolgt, ergibt sich der vorher genannte Nachteil, daß der Flüssigkristall bei abnehmender Umgebungstemperatur oder bei zunehmender Frequenz der rechteckförmigen Impulsfolge unwirksam wird, weil die rechteckförmige Impulsfolge einen beträchtlichen Anteil an harmonischen Wellenkomponcnten. wie die dritte Harmonische sowie die Grundwellenkomponentc enthält. Dieser Nachteil kann dadurch ausgeschaltet werden, daß als synthetisierte Rechtcckwellenspannung eine Spannung benutzt wird, bei welcher der Wert

— kleiner ist als 1/3. /.. B. eine Spannung mit einem

Nullpotential, wenn von einem nichtselcktiven Impuls auf einen selektiven Impuls umgeschaltet wird und umgekehrt.

Ein Beispiel für eine solche Wellenform einer rechteckförmigen Impulsfolge ist in Fig. 15 dargestellt. Die folgende Beschreibung bezieht sich auf den Fall, daß diese Wellenform zur Ansteuerung an eine matrixarlige Flüssigkristallvorrichfng der Art gemäß F i g. 13 angelegt wird. Die Wellenform der rechteckförmigen Impulsfolge gemäß F i g. 15 ist diejenige, die dann benutzt wird, wenn der Flüssigkristallabschnitt am Schnittpunkt (x i,y 1) wie im Fall der Wellenform der rechteckförmigen Impulsfolge gemäß Fig. 14 angesteuert wird. Die Wellenform VxI, Va 2. Vx 3... V.vn sowie VyI. Vy 2, Vy3 .. Vyn gemäß Fig. 15 werden an die Zeilenelektroden Xi, X2. X3 ... Xn bzw. an die Spaltenelektroden Vl, V2. V3... Yn gemäß F ig. 13 angelegt. Mithin werden die Wellenformen Vjf.vi.yl), V(xi,y2), Vjfx2. v2) ... V(xn. yn) gemäß Fig. 15 an die Schnittpunkte (xi.yi). (xi. y2), (x2.y\)... (xn. yn) gemäß Fig. 13 angelegt. Die an die Zeileneleklroden X 1. X2, X3 ... Xn und an die Spaltenelektroden YX, Y2. Y3 ... Yn angelegten Impulsspannungen ± Esind so gewählt, daß ihr Wert unter der Schwellenwertspannung des Flüssigkristalls liegt. Wie im Fail von F i g. 14 werden daher die Flüssigkristallabschnitte an den Schnittpunkten (x 1, ν 1).(x l.y2).(y 2, γ 1).. .(xn.yn)nicht so weit angesteuert, daß sie einen dynamischen Streuzustand erreichen: vielmehr wird nur dem Flüssigkristallabschnitl am Schnittpunkt (x t, yi) eine Spannung mit einem Wert + 2f oder — 1£ aufgeprägt, deren Absolutwert wäh rend der Periode P größer ist als die Schwellenwertspannung, so daß ein dynamischer Streuzustand erreicht wird. Auf diese Weise kann durch Anlegung einer Wellenform mit einem Intervall mit der Spannung Null I beim lfnischal'-n aus einem gewählten in einen nicht gewühlten Zustand oder umgekehrt an den Flüssigkri-

^r> stall die Folgef'cqucnz des Rechleckwcllenimpulses erhöht werden, so daß eine Flüssigkristallvorrichtung mit einer großen Zahl von Elementen angesteuert werden kann.

Die Aiisführungsform gemäß Fig. 15 betrifft den Fall.

to in welchem eine rechteckförmige Impulsfolge mit einem Intervall mit der Spannung Null beim Umschalten aus einem gewählten Zustand in einen nicht gewählten Zustand benutzt wird. Das gleiche gilt jedoch auch für den Fall, daß eine rechteckförmige Impulsfolge benutzt

r> wird, die einen Nullpcgel t besitzt, wenn — umgekehrt

— von einem nicht gewählten Zustand in einen gewählten Zustand umgeschaltet wird. F i g. 16 dient zur Erläuterung dieses zuletzt erwähnten Falls, und sie veranschaulichen die Beziehung zwischen der an die Zeiltn-

.'o elektroden angelegten Spannung Vx, der den Spaltenelektroden aufgeprägten Spannung Vy und der an den Flüssigkristallabschnitt am Schnittpunkt (x, y) angelegten Spannung V(x,y). Die Spannung für die Spaltenelektrode Y wird dabei so gewählt, daß sie ein Intervall mit der Spannung Null / besitzt, wenn von +fauf—£.oder umgekehrt umgeschaltet wird, und entsprechend der Spannung Vy ist die Spannung V(x..Wfür den Flüssigkristallabschnitt so gewählt, daß sie beim Umschalten von

— /Tauf + I Eoder von +Eauf — 2£ein Intervall mit der jo Spannung Null I besitzt. Es ist zu beachten, daß die Erfindung auf ähnliche Weise auch auf den Fall angewandt werden kann, in welchem die Zahl der Zeileneleklroden von derjenigen der Spaltenelektroden abweicht.

Hierzu 9 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Ansteuervorrichtung für eine Flüssigkristallschicht, die zwischen in einem Gehäuse mit Abstand paarweise angeordnet gegenüberliegenden Elektroden eingefügt ist, wobei an die Schicht eine Wechselspannung in Form von Spannungsimpulsen alternierender Polarität angelegt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsimpulse trapezförmigen Verlauf (F i g. 5, 11, 12) mit einem ansteigenden Abschnitt, einem mittleren Abschnitt konstanter Spannung und einem abfallenden Abschnitt aufweisen, daß der ansteigende und der abfallende Abschnitt symmetrisch abschnittsweise senkrecht verlaufen, daß zwischen aufeinanderfolgenden Spannungsimpulsen ein Intervall mit der Spannung Null liegt und/oder jeder ansteigende und abfallende Abschnitt der Spannungsimpnlsp wenigstens eine Stufe aufweist und daß der Absolutwert des Amplituden-

verhältniss« — der Amplitude b 3 der dritten harmonischen Wellenkomponente und der Amplitude b 1 der Grundweilenkomponente kleiner ist als ein Drittel.

2. Ansteuervorrichtung für eine Flüssigkristallschicht, die zwischen in einem Gehäuse mit Absland paarweise angeordnet gegenüberliegenden Elektroden eingefügt ist, wobei an die Schicht eine Wechselspannung in Form von Spannungsimpulsen alternierender Polarität angelegt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsimpulse trapezförmigen Verlauf (Fig.5, U. 12) mit einem ansteigenden Abschnitt, eimern mittleren Abs-.nnitt konstanter Spannung und einem abfaCerden Abschnitt aufweisen, daß jeweils zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen ein Intervall mit der Spannung Null liegt und entweder der ansteigende Abschnitt abschnittsweise senkrecht eine einzige Stufe aufweisend und der abfallende Abschnitt durchgehend senkrecht verläuft, oder der ansteigende Abschnitt durchgehend senkrecht und der abfallende Abschnitt abschnittsweise senkrecht eine einzige Stufe aufweisend verläuft (V(x\.y\)m¥\%. 15 bzw. V(x. y) in Fig. 16) und 'daß der Absolutwert des Amplitudenverhältnisses

— der Amplitude 63 der dritten harmonischen b 1

Wellenkomponente und der Amplitude b I der Grundwellenkomponenie kleiner ist als ein Drittel.