DE3401073C2 - - Google Patents

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, C_n+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, C_n+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, S_n+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.