DE3401073C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Ansteuerungsverfahren für
eine im Multiplexbetrieb betreibbare Flüssigkristalleinrichtung
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine Flüssigkristalleinrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs
1 angegebenen Art ist in der US 43 67 924 beschrieben.
Diese bekannte Flüssigkristalleinrichtung arbeitet
mit einer Flüssigkristallzelle, die zwei Grundplatten
aufweist, auf denen jeweils eine Mehrzahl von Elektroden
ausgebildet ist. Die Elektroden der einen Grundplatte bilden
dabei Signalelektroden, während die Elektroden der
anderen Grundplatte Abtastelektroden darstellen, die mit
den Signalelektroden einen rechten Winkel bilden, so daß
matrixförmig angeordnete Kreuzungspunkte gebildet werden,
die mittels eines Multiplex-Ansteuerungsverfahrens entsprechend
der anzuzeigenden optischen Information selektiv
ansteuerbar sind.
Die bekannte Flüssigkristalleinrichtung zeichnet sich gegenüber
herkömlichen, auf nematischen Flüssigkristallen
basierenden Einrichtungen, wie sie beispielsweise in der
US 39 36 815 oder der US 39 76 362 beschrieben sind, dadurch
aus, daß zwischen den Grundplatten ein ferroelektrisches
Flüssigkristallmaterial eingebracht ist, das in Abhängigkeit
von der Polarität eines zwischen einem jeweiligen Kreuzungspunkt
anliegenden elektrischen Feldes eine erste oder
eine zweite Orientierung annimmt, wobei sich bei einer ausreichend
dünnen Schichtdicke der Vorteil ergibt, daß eine
wesentlich höhere Schaltgeschwindigkeit erzielbar ist als
mit nematischen Flüssigkristallen.
In der DE 32 13 872 A1 wurde bereits vorgeschlagen, eine mit
nematischen Flüssigkristallen arbeitende Modulationseinrichtung
zu schaffen, die eine Mikroverschlußreihe bildet, mittels
der ein fotoleitfähiges Teil in Übereinstimmung mit
einer aufzuzeichnenden Bildinformation belichtet werden
kann, so daß auf eine mechanisch aufwendige und relativ
teure Laser-Belichtungseinrichtung verzichtet werden kann.
Das zur Ansteuerung der Verschlußreihe vorgesehene Ansteuerungsverfahren
stellt dabei sicher, daß nur diejenigen
Verschlüsse öffnen, mittels denen tatsächlich belichtet werden
soll, während alle anderen zur Vermeidung von
Fehlbelichtungen geschlossen gehalten werden. Aufgrund der
relativ geringen Schaltgeschwindigkeit nematischer Flüssigkristalle
ist mit der bekannten Modulationseinrichtung
jedoch keine sehr hohe Aufzeichnungsgeschwindigkeit erzielbar.
Der Versuch, die Aufzeichnungsgeschwindigkeit durch Verwendung
der aus der US 43 67 924 bekannten ferroelektrischen
Flüssigkristalleinrichtung zu erhöhen, scheiterte bislang
indes daran, daß mittels herkömmlicher Ansteuerungsverfahren,
wie sie z. B. in den vorstehend genannten Druckschriften
beschrieben sind, nicht sichergestellt werden konnte, daß
nur diejenigen Kreuzungspunkte bzw. Mikroverschlüsse Modulationslicht
durchlassen, die entsprechend der Bildinformation
tatsächlich öffnen sollen. Es hat sich vielmehr gezeigt,
daß auch andere Verschlüsse öffnen, so daß Fehlbelichtungen
auftreten, wodurch keine befriedigende Bildqualität erzielbar
ist.
Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, ein Ansteuerungsverfahren
für eine der im Oberbegriff des Patentanspruchs
1 genannten Art von Flüssigkristalleinrichtung
anzugeben, mittels dem bei Einsatz der Flüssigkristalleinrichtung
als optische Modulationseinrichtung für ein fotoleitfähiges
Teil eine Fehlbelichtung des letzteren sicher
ausgeschlossen ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Kennzeichnungsteil
des Patentanspruchs 1 angegebenen Verfahrensschritten
gelöst.
Hierdurch wird erreicht, daß stets nur diejenigen Kreuzungspunkte
bzw. Mikroverschlüsse öffnen, die tatsächlich entsprechend
der jeweiligen Bildinformation angesteuert werden.
Alle übrigen Mikroverschlüsse bleiben hingegen geschlossen,
so daß keine Fehlbelichtung des fotoleitfähigen Teils auftreten
kann. Erfindungsgemäß wird daher eine sehr hohe Bildqualität,
verbunden mit überragender Aufzeichnungsgeschwindigkeit,
erzielt.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand
der Unteransprüche 2 bis 6.
Gegenstand der Patentansprüche 7 bis 10 ist ein Aufzeichnungsgerät
der eingangs genannten Art, das mit einem fotoleitfähigen
Teil arbeitet und bei dem die erfindungsgemäß
angesteuerte Flüssigkristalleinrichtung als bildmäßig ansteuerbare
Mikroverschlußreihe zur optischen Modulation des
fotoleitfähigen Teils in Übereinstimmung mit einem jeweils
aufzuzeichnenden Bild ausgebildet ist.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von
Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung
näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 in einer Draufsicht den prinzipiellen Aufbau
einer als optischer Verschluß eingesetzten Flüssigkristalleinrichtung,
Fig. 2 einen Schnitt längs einer Linie II-II von
Fig. 1,
Fig. 3 (a) und 3 (b) schematische Draufsichten
auf Elektroden,
Fig. 4 (a) und 4 (b) jeweils
schematisch die Richtungen von an jeweilige
Kreuzpunkte zeitlich seriell angelegten Spannungen,
Fig. 5 (a) anhand perspektivischer Ansichten schematisch
das der Richtung einer angelegten Spannung entsprechende
Verhalten eines chiralen smektischen Flüssigkristalls,
Fig. 5 (b) eine der Fig. 5 (a) entsprechende Draufsicht,
Fig. 6 schematisch
die Betriebsweise in einem Zeitintervallt₁,
Fig. 7 und 8 jeweils andere
Beispiele für das Anlegen von Spannungen an jweilige
Kreuzpunkte in zeitlich serieller Weise und
Fig. 9 anhand einer perspektivischen Ansicht schematisch
ein Beispiel für die optische
Modulation eines fotoleitfähigen Materials
unter Verwendung eines Flüssigkristall-Verschlusses.
Zunächst wird anhand der Fig. 1 und 2 der prinzipielle Aufbau
einer als Mikroverschlußreihe ausgebildeten Flüssigkristalleinrichtung
näher erläutert.
Zwischen zwei Grundplatten 2 ist ein ferroelektrisches Flüssigkristallmaterial
9 eingeschlossen, wobei auf der einen
Grundplatte eine gemeinsame, mittels einer Zuleitung 6
angesteuerte Elektrode 4 ausgebildet ist, welche eine
Abtastelektrode darstellt, während auf der gegenüberliegenden
Grundplatte eine Vielzahl von Signalelektroden
3 a bis 3 d ausgebildet ist, die über Zuleitungen 5
ansteuerbar sind. An den Überkreuzungspunkten 1 der
Elektroden ist die auf diese Weise gebildete Zelle
lichtdurchlässig, während alle übrigen Bereiche lichtundurchlässig
abgedeckt sind. Die Zelle wird von einem Polarisator
7 und einem in nicolscher Überkreuzung zu ersterem
angeordneten Analysator 8 eingefaßt, so daß einfallendes
Licht I nur an denjenigen Kreuzungspunkten als Modulationslicht
T durchgelassen wird, an denen das Flüssigkristallmatrial
entsprechend ausgerichtet ist.
Wenn zur Belichtung eines fotoleitfähigen Teils eine aus
einer einzigen Reihe bestehende Verschlußanordnung eingesetzt
wird, wie dies beispielsweise in Fig. 9 gezeigt ist,
ist es zur Verringerung der Anzahl der Zuleitungen zweckmäßig,
eine Vielzahl von in Zeilenrichtung hintereinander
angeordneten Abtastelektroden 4 zu bilden, so daß das Einschreiben
der Bildinformation in die Verschlußreihe in
zyklischer Folge mittels des erfindungsgemäßen Multiplex-
Ansteuerungsverfahrens erfolgen kann.
Zum leichteren Verständnis ist in der nachfolgenden Erläuterung
des Ansteuerungsverfahrens zwar eine matrixförmige
Anordnung von Kreuzungspunkten bzw. Verschlüssen gezeigt,
jedoch versteht es sich von selbst, daß sich das Ansteuerungsverfahren
bei einer linearen Anordnung der Abtastelektroden
in keiner Weise ändert.
Die Fig. 3 (a) und 3 (b) zeigen Beispiele eines Elektrodenaufbaus,
bei dem ein Zeitmultiplex-Ansteuerungsverfahren
anwendbar ist. Es ist zu erkennen, daß eine Vielzahl langgestreckter
bzw. streifenförmiger gemeinsamer Elektroden als Abtastelektroden
C₁, C₂, . . . C n an einer ersten Elektrodengrundplatte
so angeordnet ist, daß Zeilen gebildet werden. Ferner
ist an einer zweiten Elektrodengrundplatte eine Vielzahl
streifenförmiger Signalelektroden S₁,
S₂, . . . S n . . . in der Weise angeordnet, daß den gemeinsamen
Elektroden unter Überkreuzung gegenüberstehende Spalten gebildet
sind, wodurch die gemeinsamen Elektroden und
die Signalelektroden eine Elektrodenmatrix bilden.
Fig. 3 (a) zeigt, daß Schnitt- bzw. Kreuzungspunkte A₁₁,
A₂₁ . . ., A₁₂, A₂₂ . . ., A₁₃, A₂₃ . . . einander gegenüberliegender
Elektroden als eine Matrix in einem quadratischen
Schachbrettmuster angeordnet sind. Fig. 3 (b) zeigt,
daß (Kreuzungspunkte a₁₁, a₂₁ . . ., a₁₂, a₂₂ . . ., a₁₃, a₂₃ . . .
als eine Matrix angeordnet sind, bei der eine jeweilige
Signalelektrode schrägliegend angeordnet ist.
Bei dem Zeitmultiplex-Ansteuerungsverfahren
wird die Richtung einer an einen jeweiligen Kreuzungspunkt
angelegten Spannung im Zeitmultiplexbetrieb punktweise
oder zeilenweise aufeinanderfolgend festgelegt. Die
jeweilige Richtung der an die Kreuzungspunkte an den nicht adressierten
Zeilenelektroden angelegten Spannung wird konstant
gehalten. Im Zusammenhang mit dem in Fig. 3 (a) gezeigten
Beispiel für den Elektrodenaufbau wird nun anhand von Fig. 4 (a)
ein Beispiel für das Verfahren des Anlegens von Spannungen
erläutert. In Fig. 4 (a) ist mit t n ein Zeitintervall
zum Adressieren einer gemeinsamen Zeilenelektrode
C n bezeichnet. Beispielsweise wird an eine adressierte Zeile
der gemeinsamen Elektroden eine
Spannung +V angelegt, während an die nicht adressierten anderen
Zeilen eine Spannung -V angelegt wird. Infolgedessen
wird in dem Zeitintervall t n die Spannung +V nur an die
gemeinsame Elektrode C n angelegt, während an die anderen
gemeinsamen Elektroden C n-1, C n+1, C n+2 usw. die Spannung
-V angelegt wird.
Andererseits werden die Pegel der an die in Spalten angeordneten
Signalelektroden angelegten Signalspannungen so gewählt,
daß der eine Pegel um eine geeignete Differenz höher als
+V ist und der andere Pegel zwischen -V und +V liegt. Beispielsweise
werden +2V und "0" gewählt.
In Fig. 4 (a) sind die Richtungen der Spannungen gezeigt,
die an den Kreuzungspunkten A₁₁, A₂₁, A₁₂, A₂₂, A₁₃ und A₂₃ anliegen,
welche aus allen Kreuzungspunkten
beispielhaft gewählt sind. In der Figur zeigen die mit ⊗ bezeichneten
Punkte, daß die angelegte Spannung bzw. das elektrische Feld von der zweiten
Elektrodenplatte (Signalelektrode) zur ersten Elektrodenplatte
(gemeinsame Elektrode) gerichtet ist, nämlich das
elektrische Potential an der zweiten Elektrodenplatte höher
als dasjenige an der ersten Elektrodenplatte ist. Ferner
zeigen die mit ⊙ bezeichneten Punkte, daß dort eine Spannung
entgegengesetzter Polarität anliegt.
Das Verhalten bezüglich der Spannungspolarität wird nun entsprechend
der zeitlichen Aufeinanderfolge beschrieben. In
dem Zeitintervall t n entspricht die Spannungsrichtung bzw. -polarität an
allen Kreuzungspunkten in den Zeilen außer der Zeile C n dem
Symbol ⊗. An alle Zeilen mit Ausnahme der Zeile der gemeinsamen
Elektrode C n wird die Spannung -V angelegt. Im
Gegensatz dazu ist die an die jeweilige Signalelektrode
S n, S n+1, . . . angelegte Spannung entweder 2V oder "0". In
jedem Fall ist das elektrische Potential an den Signalelektroden
der zweiten Elektrodenplatte höher als dasjenige an
den Elektroden C n-1, C n+1, C n+2 der ersten Elektrodenplatte.
Die Spannungsrichtung an den Kreuzungspunkten A₁₂, A₂₂, A₁₃ und
A₂₃ ist daher mit dem Symbol ⊗ angegeben.
Da andererseits bezüglich der Kreuzungspunkte A₁₁ und A₂₁,
die durch die gemeinsame Zeilenelektrode C n und die Signalelektroden
S n und S n+1 gebildet sind, die an die Signalelektrode
S n angelegte Spannung +2V beträgt, ist dies Spannung
höher als die an die gemeinsame Elektrode C n angelegte
Spannung +V. In diesem Fall ist die Spannungsrichtung an
dem Kreuzungspunkt A₁₁ mit dem Symbol ⊗ angegeben. Da im
Gegensatz dazu die Signalspannung an der Signalelektrode
S n+1 gleich "0" ist, ist diese Spannung niedriger als die
an die gemeinsame Elektrode C n angelegte Spannung +V. Infolgedessen
ist die Spannungsrichtung an dem Kreuzungspunkt A₂₁
mit dem Symbol ⊙ angegeben. Das heißt, wenn die an die gemeinsame
Elektrode C n angelegte Spannung +V und die an
die Signalelektrode S n+1 angelegte Spannung "0" beträgt, ergibt
sich die mit ⊙ bezeichnete Spannungsrichtung.
Gemäß Fig. 4 (a) ist in dem Zeitintervall t n der Adressierung
der gemeinsamen Zeilenelektrode C n die Spannungsrichtung
an den Kreuzungspunkten A₁₁ und A₂₁ jeweils mit ⊗ bzw.
⊙ dargestellt. Danach wird im Zeitintervall t n+1 die
gemeinsame Zeilenelektrode C n+1 adressiert. Dabei wird an
die Elektrode C n+1 der gemeinsamen Elektroden
C n, Cn+1, . . . die Spannung +V angelegt, während an die
anderen Elektroden die Spannung -V angelegt
wird.
In Fig. 4 (a) ist ein Beispiel dargestellt, bei dem während
des Zeitintervalls t n+1 an die beiden Signalelektroden S n
und S n+1 die Spannung +2V angelegt wird. Infolgedessen ist
das elektrische Potential an den Signalelektroden der zweien
Elektrodenplatte höher als dasjenige an der gemeinsamen
Elektrode C n+1 der ersten Elektrodenplatte. In diesem Fall
ist die Richtung der Spannung an den Kreuzungspunkten A₁₂ und
A₂₂ mit dem Symbol ⊗ angegeben. Währenddessen beträgt die
an die gemeinsamen Elektroden C n-1, C n, C n+2, . . . angelegte
Spannung -V, während das an den Signalelektroden S n und S n+1
erscheinende elektrische Potential +2V beträgt. Folglich
sind auch die Spannungsrichtungen an den Kreuzungspunkten A₁₁,
A₂₁ . . ., A₁₃, A₂₃ . . . mit ⊗ dargestellt. In dem Zeitintervall
t n+2 hat die an die gemeinsame Elektrode C n+2 angelegte
Spannung den Wert +V, während die an die anderen gemeinsamen Elektroden
C n-1, C n, C n+1, C n+3 . . . angelegte Spannung den Wert -V hat.
Während dieser Zeit werden an die Signalelektroden S n und
S n+1 jeweils die Spannungen "0" bzw. +2V angelegt. Infolgedessen
ist an dem durch die Elektrode C n+2 und die Signalelektrode
S n gebildeten Kreuzungspunkt A₁₃ das elektrische Potential
an der gemeinsamen Elektrode C n+2 der ersten Elektrodenplatte
(mit +V ) höher als dasjenige an der Signalelektrode
S n der zweiten Elektrodenplatte (mit "0"), so
daß die Spannungsrichtung mit dem Symbol ⊙ angegeben ist.
Im Gegensatz dazu ist an dem durch die gemeinsame Elektrode
C n+2 und die Signalelektrode S n+1 gebildeten Kreuzungspunkt A₂₃
das elektrische Potential an der Signalelektrode S n+1 der
zweiten Elektrodenplatte (mit +2V ) höher als dasjenige an
der gemeinsamen Elektrode C n+2 der ersten Elektrodenplatte
(mit +V ). An den den anderen Zeilen entsprechenden Kreuzungspunkten
entspricht die Spannungsrichtung der mit dem
Symbol ⊗ dargestellten. Ferner ist erkennbar, daß im
Zeitintervall t n+3 die Spannungsrichtung an den Kreuzungspunkten
A₁₁, A₂₁, A₁₂, A₂₂, A₁₃ und A₂₃ die mit dem Symbol
⊗ bezeichnete Richtung ist. Somit wird eine zu adresssierende
Zeile durch das Anlegen von +V an eine jeweilige Zeilenelektrode
bestimmt, während an die anderen Zeilenelektroden
C n, Cn+1, . . . die Spannung -V
angelegt wird. Weiterhin kann durch das selektive Anlegen
einer Signalspannung +2V oder 0 Volt an die in Spalten angeordneten
Signalelektroden S n, Sn+1, . . . mittels der Signalspannung
"0" an den der adressierten Zeilenelektrode entsprechenden
Kreuzungspunkten die Spannungsrichtung in bezug
auf diejenige an den anderen Kreuzungspunkten umgekehrt werden.
Das gleiche gilt für die in Fig. 3 (b) gezeigte Elektrodenstruktur. In
Fig. 4 (b) ist ein Zeitdiagramm gezeigt, das veranschaulicht,
wie Spannungen an die Elektrodenstruktur gemäß Fig. 3 (b) angelegt
werden. In einem Zeitintervall t₁ wird ausschließlich an die gemeinsame
Elektrode C₁ eine Spannung +V angelegt, während an die
gemeinsamen Elektroden C₂ und C₃ eine Spannung -V angelegt
wird. In einem Zeitintervall t₂ wird die Spannung +V nur
an die gemeinsame Elektrode C₂ angelegt, während an die gemeinsamen
Elektroden C₁ und C₃ die Spannung -V angelegt
wird. In einem Zeitintervall t₃ wird die Spannung +V nur
an die gemeinsame Elektrode C₃ angelegt, während an die gemeinsamen
Elektroden C₁ und C₂ die Spannung -V angelegt
wird. Bei diesem in Fig. 4 (b) dargestellten Beispiel entspricht
dem Zeitintervall t₁ die Spannungsrichtung nur an dem Kreuzungspunkt a₂₁ der durch
die gemeinsame Elektrode C₁ und die Signalelektroden S n und
S n+1 bestimmte Kreuzungspunkte a₁₁ und a₂₁
der durch das Symbol ⊙ bezeichneten Richtung, während
in dem Zeitintervall t₂ die Spannungsrichtung an beiden
Kreuzungspunkten a₁₂ und a₂₂ die mit dem Symbol ⊙ bezeichnete
und in dem Zeitintervall t₃ nur an dem Kreuzungspunkt
a₁₃
die mit dem Symbol ⊙ bezeichnete Richtung ist.
Daher ist an einem aus den
Kreuzungspunkten in der jeweils adressierten Zeile gewählten Kreuzungspunkt
die Spannungsrichtung zu derjenigen an den nicht gewählten
Kreuzungspunkten entgegengesetzt. Die gleichen Verhältnisse
können auf unterschiedliche Weise herbeigeführt werden.
Beispielsweise kann allein an eine adressierte Zeile
aus den Abtastelektroden eine Spannung -V₁
angelegt werden, während an die anderen Zeilen eine Spannung
+V₁ angelegt wird. Ferner wird den in Spalten angeordneten
Signalelektroden beispielsweise jeweils eine Signalspannung
-2V₁ oder 0 Volt zugeführt. Daher ist von den
Kreuzungspunkten in der durch Anlegen von -V₁ adressierten
Zeile nur an einem Kreuzungspunkt, an dem die Spannung an der
Signalelektrode 0 Volt beträgt, die Spannungsrichtung zu derjenigen
an den anderen Kreuzungspunkten entgegengesetzt. Das elektrische
Potential an den gemeinsamen Elektroden der nicht
adressierten Zeilen beträgt nämlich +V₁, so daß beide Signalspannungen
-2V₁ und "0" jeweils niedriger als +V₁ sind.
Das elektrische Potential an der gemeinsamen Elektrode der
jeweils adressierten Zeile beträgt -V₁. Das elektrische Potential
an der Signalelektrode mit der Signalspannung -2V₁
ist niedriger als dasjenige der gemeinsamen Elektroden,
während das elektrische Potential an der Signalelektrode
mit der Signalspannung "0" höher als dasjenige an der adressierten
gemeinsamen Elektrode ist.
Es wurde bisher ein Beispiel beschrieben, bei dem die Signalspannung
-2V₁ oder "0" beträgt, währen die an die gemeinsamen
Elektroden angelegte Spannung +V₁ oder -V₁ beträgt.
Es erübrigt sich zu sagen, daß eine Abweichung gegenüber
den vorstehend angeführten Spannungswerten in einem gewissen
Ausmaß möglich ist. Nachfolgend seien
die im Beispiel -2V₁ betragende Spannung mit B₁, die im
Beispiel "0 " betragende Spannung mit B₂, die im Beispiel
+V₁ betragende Spannung mit B₃ und die im Beispiel -V₁ betragende
Spannung mit B₄ bezeichnet. In diesem Fall ist es ausreichend,
wenn die Beziehungen B₁<B₄<B₂<B₃ eingehalten werden,
sofern ausreichende Differenzen zwischen den jeweiligen
Werten bestehen. Gleichermaßen ist es bei dem Ersetzen der
vorangehend angeführten Werte +2V; "0", -V und +V durch b₁,
b₂, b₃ bzw. b₄ ausreichend, wenn die Beziehungen b₁<b₄<b₂<b₃
eingehalten werden. Das erfindungsgemäße
Ansteuerungsverfahren ist nämlich wie folgt gekennzeichnet: Es
sei angenommen, daß von den an die gemeinsamen Elektroden
angelegten Spannungen die Spannungen für die adressierte Zeile
mit D₄ bezeichnet ist, während die Spannung für die nicht
adressierten Zeilen mit D₃ bezeichnet ist. Ferner sei angenommen,
daß diejenige Signalspannung,
die an die gewählte Signalelektrode angelegt ist, welche
die Kreuzungspunkte bildet, an denen die Richtung des zwischen
den Platten erzeugten elektrischen Feldes zu derjenigen des an den
anderen Kreuzungspunkten herrschenden Feldes umgekehrt ist,
mit D₂ bezeichnet wird, während mit D₁ diejenige Signalspannung
bezeichnet wird, die an die nicht gewählten Signalelektroden
angelegt wird, welche die Kreuzungspunkte bilden, an denen
die Richtung des Feldes zwischen den Platten gleich der
Richtung des Feldes an den Kreuzungspunkten in den anderen
nicht adressierten Zeilen ist. Bei dem erfindungsgemäßen
Ansteuerungsverfahren wird dabei das
Vorzeichen (die Polarität) von D₂-D₄ von dem Vorzeichen
(bzw. der Polarität) von D₂-D₃, D₁-D₄ und D₁-D₃ verschieden
gewählt.
Mit dem erfindungsgemäßen Multiplex-Ansteuerungsverfahren
kann das Übersprechen zwischen Elektroden
sicher verhindert werden. Das Ansteuerungsverfahren ist daher sehr geeignet für
Bildanzeigevorrichtungen oder optische
Verschlußanordnungen und dergleichen.
Als ferroelektrisches Flüssigkristallmaterial mit bistabilem Verhalten, das für das
Ansteuerungsverfahren verwendbar ist,
sind chirale smektische Flüssigkristalle
am günstigsten. Von diesen sind chirale
smektische C (S m C*)- oder H (S m H*)-Flüssigkristalle geeignet.
Diese ferroelektrischen Flüssigkristalle sind beispielsweise
in folgenden Veröffentlichungen beschrieben: "Le Journal
de Physique Lettres", 36 (L-69), 1975, Ferroelectric Liquid
Crystals; "Applied Physics Letters", 36 (11), 1980, Submicro
Second Bistable Electrooptic Switching in Liquid Crystals;
"Solid State Physics", 16 (141), 1981, Liquid Crystal.
Die vorgenannten ferroelektrischen Flüssigkristalle zeichnen sich dadurch aus,
daß sie eine spontane bzw. Eigenpolarisation aufweisen, nämlich eine
Polarisation, die auch dann besteht, wenn keine äußere Kraft,
wie z. B. eine mechanische Belastung oder ein elektrisches Feld,
ausgeübt wird. Im einzelnen zeigen die nachstehend mit ihren
chemischen Formeln angeführten Verbindungen (die alle
als chirale smektische Flüssigkristalle einzuordnen sind)
innerhalb bestimmter Temperaturbereiche einen ferroelektrischen
Flüssigkristall-Zustand. In den chemischen Formeln
ist mit "C" ein asymmetrisches Kohlenstoffatom bezeichnet.
Nachfolgend wird die Funktionsweise der ferroelekrischen
Flüssigkristalle beschrieben. In den Fig. 5 (a) und 5 (b)
ist mit 11 ein ferroelektrisches Flüssigkristall-Molekül
(beispielsweise ein chirales smektisches Flüssigkristall)
bezeichnet. Das Molekül 11 des ferroelektrischen Flüssigkristalls
ist ein langgestrecktes und
schmales Molekül, das hinsichtlich seines Brechungsindex in
Längs- und Querrichtung Anisotropie zeigt.
Dieses Flüssigkristall zeichnet sich dadurch aus, daß es entsprechend
einer Änderung der Richtung eines angelegten elektrischen
Feldes seine Orientierungsrichtung ändert, wie es in
der Figur durch Pfeile 12 bzw. 13 gezeigt is. Das heißt, gemäß der Darstellung in Fig. 5 (b) bilden
beispielsweise die
Orientierungsrichtung der Moleküle bei dem elektrischen
Feld mit der Richtung 12, die in der vorangehenden Erläuterung
mit dem Symbol ⊙ bezeichnet ist, und die Orientierungsrichtung
der Moleküle bei dem elektrischen Feld mit der Richtung
13, die mit dem Symbol ⊗ bezeichnet ist, einen Winkel
2R. Ein weiteres charakteristisches Merkmal
des Flüssigkristalls liegt darin, daß es auf das Errichten eines elektrischen
Feldes schnell mit einer entsprechenden Orientierungsänderung anspricht.
In der Praxis kann eine hohe Ansprechgeschwindigkeit
bzw. eine kurze Ansprechzeit in der Größenordnung von
einigen µs erzielt werden. An den beiden Seiten einer das
Flüssigkristall enthaltenden Zelle werden ein Polarisator
14, dessen Polarisationsrichtung parallel zu der Orientierungsrichtung
der Moleküle bei einem elektrischen Feld in der
Richtung ⊗ liegt, und ein Analysator 15 in Nicol'scher
Überkreuzung zu dem Polarisator 14 angeordnet. Wenn bei
dieser Anordnung die Richtung der molekularen Orientierung
innerhalb der Zelle mit der durch das in der Richtung ⊗
gerichtete elektrische Feld verursachten Orientierungsrichtung
übereinstimmt, tritt keine Doppelbrechung des einfallenden
Lichtes auf. Infolgedessen wird das Licht von dem
Analysator abgefangen, so daß kein Licht durchtritt.
Wenn im Gegensatz dazu die Orientierungsrichtung durch das
elektrische Feld in der Richtung ⊙ herbeigeführt wird,
entsteht ein Zustand, bei dem infolge von Doppelbrechung
Licht durchtritt.
Ein derartiges ferroelektrisches Flüssigkristall kann zwischen
Elektrodenplatten eingefügt werden, die beispielsweise
den vorstehend beschriebenen Elektrodenaufbau gemäß der
Darstellung in Fig. 3 (a) oder 3 (b) haben. In diesem
Fall ist es vorteilhaft, zumindest an den durch die gemeinsamen
Elektroden der ersten Elektrodenplatte und die Signalelektroden
der zweiten Elektrodenplatte bestimmten Kreuzungspunkten
diese Elektroden aus einem lichtdurchlässigen Material
wie In₂O₃, SnO₂ oder Indium-Zinn-Oxid (ITO) herzustellen.
Vorzugsweise wird eine Lichtabschirmmaske auf den Bereich
außerhalb der Kreuzungspunkte aufgebracht, um unerwünschtes
Falsch- bzw. Streulicht zu verhindern. An die Flüssigkristallzelle
werden Spannungen auf die vorstehend beschriebene
Weise angelegt, nämlich beispielsweise entsprechend
dem in Fig. 4 (b) gezeigten Zeitdiagramm. Die in diesem
Fall an den jeweiligen Kreuzungspunkten entstehenden Spannungsrichtungen
sind die in der Fig. 4 (b) gezeigten.
Fig. 6 zeigt den Zustand während des Zeitintervalls t₁. An den
Kreuzungspunkten sind mit 12 und 13 ebenso wie mit den jeweils
entsprechenden Symbolen ⊙ bzw. ⊗ die jeweiligen Spannungsrichtungen
angegeben, während die Orientierungsrichtungen
der Flüssigkristall-Moleküle mit Pfeilen dargestellt sind.
Mit 14 und 15 sind die Polarisationsrichtungen des Polarisators
bzw. des Analysators bezeichnet. Während des Zeitintervalls
t₁ tritt demnach ein Zustand auf, bei dem das Licht nur
an dem Kreuzungspunkt a₂₁ durchgelassen wird, an dem die Spannungsrichtung
der mit ⊙ bezeichneten Richtung entspricht.
Gemäß dem in Fig. 4 (b) gezeigten Zeitdiagramm wird während
des Zeitintervalls t₁ das Licht nur an dem Kreuzungspunkt a₂₁
durchgelassen, während für die Dauer des Zeitintervalls t₂ das Licht
an den Kreuzungspunkten a₁₂ und a₂₂ und für die
Dauer des Zeitintervalls t₃ nur an dem Kreuzungspunkt a₁₃
durchgelassen wird. Während des Zeitintervalls t₁ im nachfolgenden
Zyklus tritt ein Zustand auf, bei dem an den beiden
Kreuzungspunkten a₁₁ und a₂₁ kein Licht durchgelassen wird.
Währenddessen wird an Kreuzungspunkten, die den nicht
adressierten Zeilen entsprechen, kein Licht durchgelassen.
Wenn ein derartiges ferroelektrisches Flüssigkristall als
optische Modulationsvorrichtung verwendet wird, ergeben sich
zweierlei Vorteile: Der erste Vorteil liegt darin, daß die
Ansprechgeschwindigkeit ziemlich hoch ist. Der zweite Vorteil
besteht darin, daß die Orientierung des Flüssigkristalls
bistabile Zustände einnimmt.
Zur wirkungsvollen Nutzung der hohen Ansprechgeschwindigkeit
und der Bistabilität ist es vorteilhaft, die Zelle so
dünn wie möglich zu halten. Im allgemeinen ist eine Zellendicke
von 0,5 µm bis 20 µm, insbesondere von 1 µm bis 5 µm
zweckmäßig.
Im Ausführungsbeispiel wurde die gemeinsame
Elektrode in drei Zeilen aufgeteilt. Es ist jedoch
ersichtlich, daß eine beliebige Anzahl gemeinsamer Zeilenelektroden
verwendet werden kann.
Wie aus der vorstehenden Beschreibung zu ersehen ist, erlaubt
es das erfindungsgemäße Multiplex-Ansteuerungsverfahren,
eine optische Verschlußanordnung zu schaffen,
die ein zuverlässiges Steuern des Lichtdurchlaßzustandes
bzw. Einschaltzustandes und des Lichtunterbrechungszustandes
bzw. Ausschaltzustandes ermöglicht. Ferner ist es möglich,
die optische Verschlußanordnung gemäß dem in Fig. 7 gezeigten
Zeitdiagramm zu betreiben, um das Ein- und
Ausschalten der Verschlußanordnung zuverlässig herbeizuführen und um insbesondere
den Ausschaltzustand zuverlässig zu erreichen,
um dadurch die Zuverlässigkeit zu verbessern. Das Ansteuerungsverfahren
gemäß Fig. 7 zeichnet sich dadurch aus, daß an jedem Endbereich
der Adressierzeitintervalle t₁, t₂, t₃, . . . für die
jeweiligen Zeilen ein Zeitintervall vorgesehen ist, das als
Abschaltsignal-Intervall dient. In diesem Fall sind zwei
Verfahren möglich. Eines besteht darin, daß in einem Zeitintervall
τ an die gemeinsamen Zeilenelektroden die vorangehend
genannte Spannung D₃ angelegt wird. Das andere Verfahren
besteht darin, daß in einem Zeitintervall τ gemäß
der Darstellung in Fig. 8 an alle Signalelektroden die
Spanung D₁ angelegt wird. Ferner ist es möglich, die beiden Verfahren
gleichzeitig anzuwenden. Fig. 7 zeigt, daß, beruhend
auf dem in Fig. 4 (b) gezeigten Zeitdiagramm, in dem
Zeitintervall τ an die gemeinsamen Elektroden die Abschaltspannung
D₃ angelegt wird, wobei mit den Symbolen ⊙ und
⊗ jeweils der Einschaltzustand bzw. der Ausschaltzustand
bezeichnet ist.
Erfindungsgemäß werden die zu einer Bildzeile
gehörenden Bildelemente auf mehrere Elektrodenzeilen aufgeteilt,
wobei es zum Ausfluchten der einer Einzelzeile eines aufzuzeichnenden
Bildes entsprechenden Bildelemente ausreicht,
die Signale unter Verwendung
eines Zeilenspeichers abzuwandeln. In Fig. 9 ist eine
Vorrichtung zur optischen Modulation eines fotoempfindlichen
Materials unter Verwendung einer Flüssigkristall-Verschlußanordnung
gezeigt, wobei elektrische Lader nicht dargestellt
sind. Diese Vorrichtung weist eine optische Flüssigkristall-
Verschlußanordnung 16, eine fotoleitfähige
Trommel 17, eine Lichtquelle 18 (wie
eine Fluoreszenzlampe oder dergleichen), eine selbstfokussierende Linsenanordnung 19 und
ein Abdeckteil 20 auf. Wenn diese
optische Flüssigkristall-Verschlußanordnung verwendet
und nach dem erfindungsgemäßen Verfahren
angesteuert wird, ist es möglich, einen
im Vergleich zu herkömmlichen Laserstrahldruckern
kompakten Drucker herzustellen.
Ferner ist es bei dem in der Fig. 3 (a) gezeigten Beispiel
einer Elektrodenstruktur möglich, eine große Vielfalt
anderer Geräte zu schaffen, wie z. B. einen Flüssigkristall-
Fernsehbildschirm, bei dem Signale
punktweise oder zeilenweise abgetastet werden.
Claims (4)
1. Ansteuerungsverfahren für eine im Multiplexbetrieb
betreibbare Flüssigkristalleinrichtung, die eine Mehrzahl
von Abtastelektroden aufweist, denen eine Mehrzahl von
Signalelektroden unter Einschluß eines ferroelektrischen
Flüssigkristallmaterials auf Abstand derart gegenüberliegt,
daß matrixförmig angeordnete Kreuzungspunkte gebildet
werden, an denen das Flüssigkristallmaterial in Abhängigkeit
von der Polarität eines zwischen den Elektroden herrschenden
elektrischen Feldes eine erste oder eine zweite
Orientierung einnimmt,
dadurch gekennzeichnet,
daß in zyklischer Aufeinanderfolge jeweils einer der
Abtastelektroden eine Adressierspannung A und allen anderen
Abtastelektroden eine Nicht-Adressierspannung N zugeführt
wird, daß den Signalelektroden während jedes Adressierzyklus
entsprechend der gewünschten Orientierung des Flüssigkristallmaterials
an den Kreuzungspunkten mit der adressierten
Abtastelektrode eine erste Signalspannung S 1 oder eine
zweite Signalspannung S 2 zugeführt wird und daß die
Spannungen A, N, S 1 und S 2 so gewählt werden, daß die Signalspannungen
S 1 und S 2 - bezogen auf die Adressierspannung
A - entgegengesetzte Polarität und - bezogen auf die
Nicht-Adressierspannung N - gleiche Polarität haben.
2. Ansteuerungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Pegel der Spannungen A, N, S 1 und S 2 so
gewählt werden, daß die Polarität der Spannungsdifferenz
A-S 1 zwischen der Adressierspannung und der ersten
Signalspannung S 1 entgegengesetzt zu der Polarität der
anderen Spannungsdifferenzen A-S 2, N-S 1 und N-S 2 ist.
3. Ansteuerungsverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Pegel der Spannungen A, N S 1 und S 2 so
gewählt werden, daß die Beziehung S 2<A<S 1<N gilt und
die Adressierspannung A positive und die Nicht-Adressierspannung
N negative Polarität hat.
4. Ansteuerungsverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Pegel der Spannungen A, N, S 1 und S 2 so
gewählt werden, daß die Beziehung S 2<A<S 1<N gilt und
die Adressierspannung A negative und die Nicht-Adressierspannung
N positive Polarität hat.
5. Ansteuerungsverfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß während jedes Adressierzyklus an
alle Kreuzungspunkte der Abtast- und Signalelektroden für
eine bestimmte Zeitspanne τ gleichzeitig eine Spannung
angelegt wird, deren Polarität entgegengesetzt zu der
Polarität der Spannungsdifferenz A-S 1 ist.
6. Ansteuerungsverfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das ferroelektrische
Flüssigkristallmaterial chiral-smektisch ist.
7. Aufzeichnungsgerät mit einem fotoleitfähigen Teil, einer
Lichtquelle, deren von einer Modulationseinrichtung moduliertes
Licht das fotoleitfähige Teil bildmäßig belichtet,
sowie mit einer Ansteuereinrichtung zur Ansteuerung der
Modulationseinrichtung,
wobei die Modulationseinrichtung aus einem Polarisator und
einem Analysator in Kreuz-Nicol'scher Überkreuzung sowie aus
einer Mehrzahl von Abtastelektroden und einer Mehrzahl von
Signalelektroden gebildet ist, welche einander gegenüberliegend
ein Flüssigkristallmaterial einschließen und an
ihren jeweiligen Kreuzungspunkten in mehreren Reihen angeordnete
Mikroverschlüsse bilden,
und wobei die Ansteuereinrichtung zur zyklischen Adressierung
jeweils einer Mikroverschlußreihe der dieser zugeordneten
Abtastelektrode eine Adressierspannung A und allen
anderen Abtastelektroden eine Nicht-Adressierspannung N zuführt,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Flüssigkristallmaterial (9) ferroelektrisch ist und in Abhängigkeit von der Polarität eines angelegten elektrischen Feldes eine erste oder zweite Orientierung einnimmt,
daß die Ansteuereinrichtung den Signalelektroden (3 a bis 3 d Sn) während jedes Adressierzyklus entsprechend der gewünschten Orientierung des Flüssigkristallmaterials an den Kreuzungspunkten mit der adressierten Abtastelektrode (C 1 bis C 3) eine erste Signalspannung S 1 oder eine zweite Signalspanung S 2 zuführt und dabei die Spannungen A, N, S 1 und S 2 so wählt, daß die Signalspannungen S 1 und S 2 - bezogen auf die Adressierspannung A - entgegengesetzte Polarität und - bezogen auf die Nicht-Adressierspannung N - gleiche Polarität haben, und
daß der Polarisator (7, 8) so ausgerichtet ist, daß seine Polarisationsrichtung (14) parallel zur zweiten Orientierungsrichtung des Flüssigkristallmaterials (9) ist, wenn die zweite Signalspannung S 2 anliegt. 8. Aufzeichnungsgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikroverschlüsse bezüglich der einzelnen Reihen seitlich versetzt angeordnet sind (Fig. 3b). 9. Aufzeichnungsgerät nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuereinrichtung einen Zeilenspeicher aufweist.10. Aufzeichnungsgerät nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das ferroelektrische Flüssigkristallmaterial chiral-smektisch ist.
dadurch gekennzeichnet,
daß das Flüssigkristallmaterial (9) ferroelektrisch ist und in Abhängigkeit von der Polarität eines angelegten elektrischen Feldes eine erste oder zweite Orientierung einnimmt,
daß die Ansteuereinrichtung den Signalelektroden (3 a bis 3 d Sn) während jedes Adressierzyklus entsprechend der gewünschten Orientierung des Flüssigkristallmaterials an den Kreuzungspunkten mit der adressierten Abtastelektrode (C 1 bis C 3) eine erste Signalspannung S 1 oder eine zweite Signalspanung S 2 zuführt und dabei die Spannungen A, N, S 1 und S 2 so wählt, daß die Signalspannungen S 1 und S 2 - bezogen auf die Adressierspannung A - entgegengesetzte Polarität und - bezogen auf die Nicht-Adressierspannung N - gleiche Polarität haben, und
daß der Polarisator (7, 8) so ausgerichtet ist, daß seine Polarisationsrichtung (14) parallel zur zweiten Orientierungsrichtung des Flüssigkristallmaterials (9) ist, wenn die zweite Signalspannung S 2 anliegt. 8. Aufzeichnungsgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mikroverschlüsse bezüglich der einzelnen Reihen seitlich versetzt angeordnet sind (Fig. 3b). 9. Aufzeichnungsgerät nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuereinrichtung einen Zeilenspeicher aufweist.10. Aufzeichnungsgerät nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das ferroelektrische Flüssigkristallmaterial chiral-smektisch ist.
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