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DE3414704C2 DE19843414704 DE3414704A DE3414704C2 DE 3414704 C2 DE3414704 C2 DE 3414704C2 DE 19843414704 DE19843414704 DE 19843414704 DE 3414704 A DE3414704 A DE 3414704A DE 3414704 C2 DE3414704 C2 DE 3414704C2
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine optische Modulationsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine optische Modulationsvorrichtung dieser Art ist in der US 43 67 924 beschrieben. Diese bekannte Modulationsvorrichtung basiert auf einer zellenförmigen ferroelektrischen Flüssigkristalleinrichtung, bei der eine Gruppe von Signalelektroden einer Gruppe von Abtastelektroden unter Einschluß eines ferroelektrischen Flüssigkristallmaterials und unter Bildung von matrixförmig angeordneten Kreuzungspunkten in Abstand gegenüberliegt. Das ferroelektrische Flüssigkristallmaterial hat die vorteilhafte Eigenschaft, in Abhängigkeit von der Polarität des zwischen den Elektroden jeweils herrschenden elektrischen Felds eine erste oder zweite stabile Orientierung einzunehmen, was beispielsweise mit Hilfe von in Nicol′scher Überkreuzung angeordneten Polarisatoren in der Weise ausgenutzt werden kann, daß die Überkreuzungspunkte der Elektrodengruppen je nach Polarität des elektrischen Felds entweder lichtdurchlässig sind oder nicht und somit eine Lichtmodulation gestatten.

Ferroelektrische Flüssigkristalle zeichnen sich gegenüber herkömmlichen Flüssigkristallen insbesondere dadurch aus, daß eine wesentlich höhere Ansprechgeschwindigkeit erzielbar ist. Infolgedessen lassen sich mit der aus der US 43 67 924 bekannten Modulationsvorrichtung selbst bewegte Bilder verzögerungsfrei darstellen, was mit auf herkömmlichen Flüssigkristallen basierenden Modulations- oder Anzeigevorrichtungen nicht möglich ist.

Zur Durchführung der bildmäßigen Lichtmodulation ist bei der bekannten Flüssigkristalleinrichtung eine Ansteuereinrichtung vorgesehen, die vorzugsweise im Multiplexbetrieb arbeitet und dabei zur Darstellung eines jeweiligen Einzelbildes alle Abtastelektroden der Reihe nach ansteuert, wobei während des jeder Abtastelektrode zugeordneten Zeitraums gleichzeitig an alle Signalelektroden eine Signalspannung angelegt wird, die in die Kreuzungspunkte bzw. Bildelemente dieser Abtastzeile die jeweils gewünschte Information einschreibt.

Es hat sich jedoch gezeigt, daß insbesondere bei der für schnelle Bildwechsel erforderlichen hohen Abtastrate sowie bei der für eine hohe Auflösung benötigten Zahl von Abtastzeiten keine befriedigende Bildqualität erzielbar ist, was vor allem darauf zurückzuführen ist, daß der erreichte Kontrast unzureichend ist und ein deutlich sichtbares Übersprechen ebenfalls nicht verhindert werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine optische Modulationsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart weiterzubilden, daß selbst bei schnellen Bildwechseln und hoher Auflösung eine hervorragende Modulationsgüte sichergestellt ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs 1 sowie mit den im Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs 4 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Hierdurch ist sichergestellt, daß nahezu unabhängig von der Abtastrate oder Bildwechselfrequenz selbst bei hoher Auflösung ein sehr hoher Kontrast erreicht werden kann. Darüber hinaus wird auch ein Übersprechen sicher verhindert. Die erfindungsgemäße Modulationsvorrichtung zeichnet sich folglich durch eine hervorragende Modulationsgüte aus, die zu einer entsprechend hohen Bildqualität führt.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 in einer perspektivischen Ansicht schematisch eine Flüssigkristalleinrichtung mit einem Flüssigkristall mit chiral-smektischer Phase;

Fig. 2 in einer perspektivischen Ansicht schematisch die bistabilen Eigenschaften des verwendeten Flüssigkristallmaterials;

Fig. 3 in einer schematischen Draufsicht eine Elektrodenanordnung der Flüssigkristalleinrichtung;

Fig. 4A(a) die Kurvenform von an eine gewählte Abtastelektrode angelegten elektrischen Signalen;

Fig. 4A(b) die Kurvenform eines an eine nicht gewählte Abtastelektrode angelegten elektrischen Signals;

Fig. 4A(c) die Kurvenform eines an eine gewählte Signalelektrode angelegten Informationssignals;

Fig. 4A(d) die Kurvenform eines an nicht gewählte Signalelektroden angelegten Informationssignals;

Fig. 4B(a) die Kurvenform einer Spannung, die an einen Kreuzungspunkt angelegt wird, der einem Bildelement A entspricht;

Fig. 4B(b) die Kurvenform einer Spannung, die an einen Kreuzungspunkt angelegt wird, der einem Bildelement B entspricht;

Fig. 4B(c) die Kurvenform einer Spannung, die an einen Kreuzungspunkt angelegt wird, der einem Bildelement C entspricht;

Fig. 4B(d) die Kurvenform einer Spannung, die an einen Kreuzungspunkt angelegt wird, der einem Bildelement D entspricht;

Fig. 5(a) die Kurvenform eines elektrischen Signals für eine gewählte Abtastelektrode bei einem zweiten Ausführungsbeispiel;

Fig. 5(b) die Kurvenform eines elektrischen Signals für nichtgewählte Abtastelektroden bei dem zweiten Ausführungsbeispiel;

Fig. 5(c) die Kurvenform eines an eine gewählte Signalelektrode angelegten Informationssignals bei dem zweiten Ausführungsbeispiel;

Fig. 5(d) die Kurvenform eines an eine nichtgewählte Signalelektrode angelegten Informationssignals bei dem zweiten Ausführungsbeispiel;

Fig. 6(a) die Kurvenform eines elektrischen Signals für eine gewählte Abtastelektrode bei einem dritten Ausführungsbeispiel;

Fig. 6(b) die Kurvenform eines elektrischen Signals für eine nichtgewählte Abtastelektrode bei dem dritten Ausführungsbeispiel;

Fig. 6(c) die Kurvenform eines an eine gewählte Signalelektrode angelegten Informationssignals bei dem dritten Ausführungsbeispiel;

Fig. 6(d) die Kurvenform eines an nichtgewählte Signalelektroden angelegten Informationssignals bei dem dritten Ausführungsbeispiel;

Fig. 7A(a) die Kurvenform eines an eine gewähle Abtastelektrode angelegten elektrischen Signals;

Fig. 7A(b) die Kurvenform eines an nicht gewählte Abtastelektroden angelegten elektrischen Signals;

Fig. 7A(c) die Kurvenform eines an eine gewählte Signalelektrode angelegten Informationssignals;

Fig. 7A(d) die Kurvenform eines an nichtgewählte Signalelektroden angelegten Informationssignals;

Fig. 7B(a) die Kurvenform einer Spannung, die an einen Kreuzungspunkt angelegt wird, der einem Bildelement A entspricht;

Fig. 7B(b) die Kurvenform einer Spannung, die an einen Kreuzungspunkt angelegt wird, der einem Bildelement B entspricht;

Fig. 7B(c) die Kurvenform einer Spannung, die an einen Kreuzungspunkt angelegt wird, der einem Bildelement C entspricht;

Fig. 7B(d) die Kurvenform einer Spannung, die an einen Kreuzungspunkt angelegt wird, der einem Bildelement D entspricht;

Fig. 8A(a) die Kurvenform eines an eine gewählte Abtastelektrode angelegten elektrischen Signals bei einem weiteren Ausführungsbeispiel;

Fig. 8A(b) die Kurvenform eines an nichtgewählte Abtastelektroden angelegten elektrischen Signals bei dem weiteren Ausführungsbeispiel;

Fig. 8A(c) die Kurvenform eines an eine gewählte Signalelektrode angelegten Informationssignals bei dem weiteren Ausführungsbeispiel.

Fig. 8A(d) die Kurvenform eines an nichtgewählte Signalelektroden angelegten Informationssignals bei dem weiteren Ausführungsbeispiel;

Fig. 8B(a) die Kurvenform einer Spannung, die an einen Kreuzungspunkt angelegt wird, der einem Bildelement A entspricht;

Fig. 8B(b) die Kurvenform einer Spannung, die an einen Kreuzungspunkt angelegt wird, der einem Bildelement B entspricht;

Fig. 8B(c) die Kurvenform einer Spannung, die an einen Kreuzungspunkt angelegt wird, der einem Bildelement C entspricht;

Fig. 8B(d) die Kurvenform einer Spannung, die an einen Kreuzungspunkt angelegt wird, der einem Bildelement D entspricht;

Fig. 9(a), 9(b), 9(c) und 9(d) jeweils ein Beispiel für die Kurvenform einer an Signalelektroden angelegten Spannung;

Fig. 10A(a) die Kurvenform eines an eine gewählte Abtastelektrode angelegten elektrischen Signals;

Fig. 10A(b) die Kurvenform eines an nichtgewählte Abtastelektroden angelegten elektrischen Signals;

Fig. 10A(c) die Kurvenform eines an eine gewählte Signalelektrode angelegten Informationssignals;

Fig. 10A(d) die Kurvenform eines an nichtgewählte Signalelektroden angelegten Informationssignals;

Fig. 10B(a) die Kurvenform einer Spannung, die an einen Kreuzungspunkt angelegt wird, der einem Bildelement A entspricht;

Fig. 10B(b) die Kurvenform einer Spannung, die an einen Kreuzungspunkt angelegt wird, der einem Bildelement B entspricht;

Fig. 10B(c) die Kurvenform einer Spannung, die an einen Kreuzungspunkt angelegt wird, der einem Bildelement C entspricht;

Fig. 10B(d) die Kurvenform einer Spannung, die an einen Kreuzungspunkt angelegt wird, der einem Bildelement D entspricht;

Fig. 11 grafisch die Änderung der Ansteuerstabilität in Abhängigkeit von einem Wert k, welcher den Absolutwert des Verhältnisses eines an Abtastelektroden angelegten elektrischen Signals V₁ zu an Signalelektroden angelegten elektrischen Signalen ± V₂ darstellt;

Fig. 12A(a) die Kurvenform eines an eine gewählte Abtastelektrode angelegten elektrischen Signals;

Fig. 12A(b) die Kurvenform eines an nichtgewählte Abtastelektroden angelegten elektrischen Signals;

Fig. 12A(c) die Kurvenform eines an eine gewählte Signalelektrode angelegten Informationssignals;

Fig. 12A(d) die Kurvenform eines an nichtgewählte Signalelektroden angelegten Informationssignals;

Fig. 12B(a) die Kurvenform einer Spannung, die an einen Kreuzungspunkt angelegt wird, der einem Bildelement A entspricht;

Fig. 12B(b) die Kurvenform einer Spannung, die an einen Kreuzungspunkt angelegt wird, der einem Bildelement B entspricht;

Fig. 12B(c) die Kurvenform einer Spannung, die an einen Kreuzungspunkt angelegt wird, der einem Bildelement C entspricht;

Fig. 12B(d) die Kurvenform einer Spannung, die an einen Kreuzungspunkt angelegt wird, der einem Bildelement D entspricht;

Fig. 12C ein Bild, das mittels einer Vollbildabtastung erzeugt wird;

Fig. 12D(a) das in Fig. 12C gezeigte, durch Neubeschriftung teilweise geänderte Bild;

Fig. 12D(b) die Kurvenform eines Informationssignals, das an eine Signalelektrode angelegt wird, die bei der teilweisen Neueinschreibung des Bilds mit keiner neuen Bildinformation versehen werden soll;

Fig. 12D(c) und 12D(d) Kurvenformen von Spannungen, die zwischen eine Signalelektrode, die bei der teilweisen Neueinschreibung des Bilds mit keiner neuen Bildinformation versehen werden soll, und eine gewählte Abtastelektrode bzw. zwischen die Signalelektrode und nichtgewählte Abtastelektroden angelegt werden;

Fig. 13(a) die Kurvenform eines bei einem nächsten Ausführungsbeispiel an eine gewählte Abtastelektrode angelegten Signals;

Fig. 13(b) die Kurvenform eines bei diesem Ausführungsbeispiel an nichtgewählte Abtastelektroden angelegten Signals;

Fig. 13(c) und 13(d) Kurvenformen von Informationssignalen, die jeweils an gewählte Signalelektroden bzw. an nichtgewählte Signalelektroden angelegt werden, denen neue Bildinformationen zugeführt werden;

Fig. 13(e) die Kurvenform eines Signals, das an eine Signalelektrode angelegt wird, der keine neue Bildinformation zugeführt werden soll;

Fig. 14(a) die Kurvenform eines bei einem weiteren Ausführungsbeispiel an eine gewählte Abtastelektrode angelegten Signals;

Fig. 14(b) die Kurvenform eines bei diesem Ausführungsbeispiel an nichtgewählte Abtastelektroden angelegten Signals;

Fig. 14(c) und 14(d) die Kurvenformen von Informationssignalen, die bei diesem Ausführungsbeispiel jeweils an eine gewählte Signalelektrode bzw. nichtgewählte Signalelektrode angelegt werden, welchen neue Bildinformationen zugeführt werden;

Fig. 14(e) die Kurvenform eines Signals, das an eine Signalelektrode angelegt wird, der keine neue Bildinformation zugeführt werden soll;

Fig. 15 eine Draufsicht auf Matrixelektroden;

Fig. 16(a) bis 16(d) jeweils ein an den Matrixelektroden anliegendes elektrisches Signal;

Fig. 17(a) bis 17(d) jeweils die Kurvenform einer Spannung, die zwischen die Matrixelektroden angelegt wird;

Fig. 18(a) das Zeitdiagramm eines Ansteuerungsverfahrens, bei dem keine zeitliche Periode für das Anlegen eines Hilfssignals vorgesehen ist;

Fig. 18(b), 20 und 22 Zeitdiagramme des Ansteuerungsverfahrens;

Fig. 19 grafisch die Abhängigkeit einer Spannungsanlegedauer von einer Schwellenspannung des ferroelektrischen Flüssigkristalls;

Fig. 21(a) das Blockschaltbild einer Ansteuerungsschaltung, die gemäß dem in Fig. 20 gezeigten Zeitdiagramm betrieben wird;

Fig. 21(b) Kurvenformen von Taktimpulsen CS, einem Ausgangssignal eines Datengenerators und einem Ausgangssignal DM eines Datenmodulators zur Abgabe von Ansteuerungssignalen für die in Fig. 21(a) gezeigte Gruppe von Signalelektroden;

Fig. 21(c) eine Schaltung zum Erzeugen des in Fig. 21(b) gezeigten Ausgangssignals DM des Datenmodulators; und

Fig. 23 in einer Draufsicht, einen optischen Flüssigkristall- Verschluß.

Die vorzugsweise verwendeten bistabilen Flüssigkristalle bzw. Flüssigkristalle mit Bistabilität sind smektische, insbesondere chiral-smektische Flüssigkristalle mit Ferroelektrizität. Von diesen sind Flüssigkristalle mit chiral- smektischer C-Phase (SmC*) oder H-Phase (SmH*) geeignet. Diese ferroelektrischen Flüssigkristalle sind beispielsweise in "Le Journal De Physique Letters" 36 (L-69), 1975, "Ferroelectric Liquid Crystals"; "Applied Physics Letters" 36 (11), 1980, "Submicro Second Bistable Electrooptic Switching in Liqued Crystals"; "Solid State Physics", 16 (141), 1981, "Liqued Crystal" usw. beschrieben. Bei der erfindungsgemäßen Modulationsvorrichtung können die in diesen Veröffentlichungen beschriebenen ferroelektrischen Flüssigkristalle verwendet werden.

Besondere Beispiele für verwendbare ferroelektrische Flüssigkristall-Verbindungen sind Disiloxybenzyliden-p′-amino-2-methylbutyl­ cinnamat (DOBAMBC), Hexyloxybenzyliden-p′-amino-2-chloro­ propylcinnamat (HOBACPC), 4-0-(2-methyl)-butylresorcyliden- 4′-octylanilin (MBRA8) und dergleichen.

Wenn eine Modulationsvorrichtung unter Verwendung dieser Materialien aufgebaut wird, kann sie in einem Kupferblock oder dergleichen gelagert werden, in den ein Heizelement eingebettet ist, um einen Temperaturzustand herbeizuführen, bei dem die Flüssigkristall-Verbindungen eine SmC*-Phase oder eine SmH*-Phase einnehmen.

In Fig. 1 ist schematisch der Aufbau einer ferroelektrischen Flüssigkristallzelle gezeigt. Mit 11 und 11 a sind Grundplatten (Glasplatten) bezeichnet, auf der jeweils eine durchsichtige Elektrode beispielsweise aus In₂O₃, SnO₂, Indium-Zinn-Oxid (ITO) oder dergleichen angebracht ist. Zwischen den Platten ist hermetisch ein Flüssigkristallmaterial mit SmC*-Phase eingeschlossen, in welchem Flüssigkristall- Molekularschichten 12 senkrecht zu den Oberflächen der Glasplatten ausgerichtet sind. Ausgezogene Linien 13 stellen Flüssigkristall-Moleküle dar. Jedes Flüssigkristall­ molekül 13 hat in der zu seiner Achse senkrechten Richtung ein Dipolmoment (P⟂) 14. Wenn zwischen die auf den Glasplatten 11 und 11 a gebildeten Elektroden eine Spannung angelegt wird, die über einem bestimmten Schwellenwert liegt, wird die Schrauben- bzw. Helixstruktur der Flüssigkristallmoleküle 13 aufgelöst, wodurch die Ausrichtung der jeweiligen Flüssigkristallmoleküle 13 so geändert wird, daß alle Dipolmomente (P⟂) 14 in Richtung des elektrischen Felds gerichtet sind. Die Flüssigkristallmoleküle 13 haben langgestreckte Form und zeigen zwischen ihrer langen und ihrer kurzen Achse eine Brechungsanisotropie. Infolgedessen wird beispielsweise dann, wenn oberhalb und unterhalb der Glasplatten Polarisatoren unter Nikol′scher Überkreuzung, nämlich unter Überkreuzung ihrer Polarisationsrichtungen angeordnet sind, die Flüssigkristallzelle zu einer optischen Flüssigkristall-Modulationsvorrichtung, deren optische Eigenschaften sich in Abhängigkeit von der Polarität einer angelegten Spannung ändern. Wenn ferner die Flüssigkristallzelle ausreichend dünn ist (wie beispielsweise ein µm dick ist), wird die Helixstruktur der Flüssigkristallmoleküle auch bei fehlendem elektrischem Feld aufgelöst, wodurch gemäß Fig. 2 das Dipolmoment einen von zwei Zuständen annimmt, nämlich einen Zustand P in einer oberen Ausrichtung 24 oder einen Zustand Pa in einer unteren Ausrichtung 24 a. Wenn an eine Zelle mit den vorstehend genannten Eigenschaften elektrische Felder E oder Ea angelegt werden, welche einen bestimmten Schwellenwert überschreiten und hinsichtlich ihrer Polarität verschieden sind, wird in Abhängigkeit von dem Vektor des elektrischen Felds E oder Ea das Dipolmoment entweder in die obere Richtung 24 oder in die untere Richtung 24 a gelenkt. Dementsprechend werden die Flüssigkristall­ moleküle entweder in einem ersten stabilen Zustand 23 oder in einem zweiten stabilen Zustand 23 a ausgerichtet.

Wenn als optisches Modulationsmaterial der vorstehend beschriebene ferroelektrische Flüssigkristall verwendet wird, sind zwei Vorteile erzielbar. Der erste besteht darin, daß die Ansprechgeschwindigkeit ziemlich hoch ist. Der zweite besteht darin, daß die Ausrichtung des Flüssigkristalls Bistabilität bzw. bistabile Eigenschaften zeigt. Der zweite Vorteil wird nachfolgend anhand von Fig. 2 erläutert. Wenn auf die Flüssigkristalle das elektrische Feld E einwirkt, werden sie in den ersten stabilen Zustand 23 ausgerichtet. Dieser Zustand wird auch dann stabil beibehalten, wenn das elektrische Feld nicht mehr anliegt. Wenn andererseits in Gegenrichtung zum elektrischen Feld E das elektrische Feld Ea errichtet wird, werden die Flüssigkristallmoleküle in den zweiten stabilen Zustand 23 a ausgerichtet, wodurch die Richtungen der Moleküle geändert werden. Der letztere Zustand wird gleichermaßen auch dann stabil beibehalten, wenn das elektrische Feld nicht mehr anliegt. Solange ferner die Stärke des angelegten elektrischen Felds E nicht oberhalb eines bestimmten Schwellenwerts liegt, verbleiben die Flüssigkristallmoleküle in ihren jeweiligen Ausrichtungszuständen. Zum wirkungsvollen Herbeiführen der hohen Ansprechgeschwindigkeit und der Bistabilität ist es vorteilhaft, wenn die Zelle so dünn wie möglich ist. Sie sollte daher eine Dicke von 0,5 µm bis 20 µm, insbesondere von 1 µm bis 5 µm aufweisen.

Die erfindungsgemäße Flüssigkristalleinrichtung weist eine Gruppe von aufeinanderfolgend durch Abtast-Wahlsignale angewählten Abtastelektroden, eine Gruppe von in Abstand der Gruppe der Abtastelektroden gegenüberliegenden Signalelektroden, an die vorbestimmte Informationssignale angelegt werden, und ein zwischen den beiden Elektrodengruppen angeordnetes Flüssigkristallmaterial auf. Diese Flüssigkristalleinrichtung wird von einer Ansteuereinrichtung angesteuert, indem an eine gewählte Abtastelektrode ein elektrisches Abtast-Wählsignal mit Phasen t₁ und t₂ angelegt wird, deren Spannungspegel voneinander verschieden sind, und indem an die Signalelektroden elektrische Informationssignale angelegt werden, deren jeweiliger Spannungspegel von einer bestimmten Information abhängt; dabei entsteht auf der gewählten Abtastelektrodenzeile in Bereichen, in denen Informationssignale vorliegen, bei der Phase t₁ (oder t₂) ein elektrisches Feld in einer Richtung, die das Ausrichten des Flüssigkristalls in seinen ersten stabilen Zustand herbeiführt, bzw. in Bereichen, in denen kein derartiges Informationssignal vorliegt, in der Phase t₂ (oder t₁) ein elektrisches Feld in Gegenrichtung, die die Ausrichtung des Flüssigkristalls in seinen zweiten stabilen Zustand bewirkt. Ein entsprechendes Ansteuerungsverfahren wird später anhand der Fig. 3 und 4 beschrieben.

Die Fig. 3 zeigt schematisch eine Zelle 31 mit einer Matrixelektrodenanordnung, bei der ferroelektrisches Flüssigkristallmaterial zwischen ein Paar von einander unter Abstand gegenübergesetzten Elektrodengruppen eingefügt ist. Mit 32 und 33 sind jeweils eine Gruppe von Abtastelektroden bzw. eine Gruppe von Signalelektroden bezeichnet. Die Fig. 4A(a) und 4A(b) zeigen jeweils elektrische Signale, die an eine gewählte Abtastelektrode 32 (s) angelegt werden, bzw. elektrische Signale, die an die anderen Abtastelektroden (nichtgewählten Abtastelektroden) 32 (n) angelegt werden. Andererseits zeigen die Fig. 4A(c) und 4A(d) elektrische Signale, die an eine gewählte Signalelektrode 33 (s) angelegt werden, bzw. elektrische Signale, die an die nichtgewählten Signalelektroden 33 (n) angelegt werden. In den Fig. 4A(a) bis 4A(d) stellen die Abszisse und die Ordinate jeweils die Zeit bzw. eine Spannung dar. Wenn beispielsweise ein Laufbild dargestellt wird, werden die Abtastelektroden 32 aufeinanderfolgend und periodisch angewählt. Wenn eine Schwellenspannung zum Einstellen des ersten stabilen Zustands des Flüssigkristalls mit V th 1 und eine Schwellenspannung zum Einstellen des zweiten stabilen Zustands des Flüssigkristalls mit -V th 2 bezeichnet wird, ist ein an die gewählte Abtastelektrode 32 (s) angelegtes elektrisches Signal eine Wechselspannung mit dem Wert V in einer Phase t₁ und dem Wert -V in einer Phase t₂, wie es in Fig. 4A(a) gezeigt ist. Gemäß Fig. 4A(b) werden die anderen Abtastelektroden 32 (n) in den geerdeten bzw. mit Masse verbundenen Zustand geschaltet. Infolgedessen haben die an diesen Elektroden auftretenden elektrischen Signale 0 V. Andererseits wird gemäß Fig. 4A(c) an die gewählte Signalelektrode 33 s ein elektrisches Signal V angelegt, während gemäß Fig. 4A(d) an die nichtgewählten Signalelektroden 33 (n) ein elektrisches Signal -V angelegt wird. In diesem Fall wird die Spannung V auf einen Sollwert eingestellt, der den Bedingungen

V < V th 1 < 2 V und -V -V th 2 < -2 V

genügt. Die Kurvenformen der hierdurch an den jeweiligen Bildelementen anliegenden Spannungen sind in Fig. 4B gezeigt. Die in den Fig. 4B(a), 4B(b), 4B(c) und 4B(d) gezeigten Kurvenformen entsprechen jeweils Bildelementen A, B, C bzw. D, die in Fig. 3 gezeigt sind. Das heißt, gemäß Fig. 4B(a) wird an die Bildelemente A auf der gewählten Abtastzeile während der Phase t₂ eine Spannung angelegt, die mit 2 V oberhalt des Schwellenwerts V th 1 liegt. Ferner wird an die Bildelemente B der gleichen Abtastzeile während der Phase t₁ eine Spannung angelegt, die mit -2 V unter dem Schwellenwert -V th 2 liegt. Demgemäß ändert sich die Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle in Abhängigkeit davon, ob in einer gewählten Abtastelektrodenzeile eine Signalelektrode gewählt ist oder nicht. Das heißt, wenn eine bestimmte Signalelektrode gewählt ist, werden die Flüssigkristallmoleküle in den ersten stabilen Zustand ausgerichtet, während sie in den zweiten stabilen Zustand ausgerichtet werden, wenn die Signalelektrode nicht gewählt ist. In jedem Fall hat die Ausrichtung der Flüssigkristall­ moleküle keinen Zusammenhang mit den vorangehenden Zuständen des jeweiligen Bildelements.

Andererseits hat eine in den nicht gewählten Abtastzeilen an alle Bildelemente C und D angelegte Spannung den Wert +V oder -V, so daß sie nicht den Schwellenwert übersteigt. Infolgedessen verbleiben die Flüssigkristallmoleküle bei den jeweiligen Bildelementen C und D in den Ausrichtungen, die den bei der letzten Abtastung hervorgerufenen Signalzuständen entsprechen. Das heißt, wenn eine bestimmte Abtastelektrode gewählt wird, werden die einer Zeile entsprechenden Signale eingeschrieben. Während des Zeitintervalls von einem Zeitpunkt, zu dem das Einschreiben der einem Vollbild entsprechenden Signale abgeschlossen ist, bis zu einem Zeitpunkt, zu dem eine nachfolgende Abtastzeile gewählt wird, kann der Anzeigezustand jedes Bildelements aufrecht erhalten werden. Infolgedessen ändert sich selbst bei einer Steigerung der Anzahl der Abtastzeilen das Einschalt- bzw. Tastverhältnis nicht wesentlich, so daß, weder der Kontrast herabgesetzt wird, noch ein Übersprechen auftritt. In diesem Fall liegt die Spannung V üblicherweise im Bereich von 3 V bis 70 V, während die Dauer der Phase (t₁ + t₂) = T üblicherweise im Bereich von 0,1 µs bis 2 ms liegt, obzwar sich die Spannung und die Zeitdauer in Abhängigkeit von der Dicke des verwendeten Flüssigkristallmaterials bzw. der verwendeten Zelle ändern. Erfindungsgemäß ist es möglich, die Zustände von an eine gewählte Abtastelektrode angelegten elektrischen Signalen von einem ersten stabilen Zustand (der nachstehend als Hellzustand bei der Umsetzung in entsprechende optische Signale bezeichnet wird) zu einem zweiten stabilen Zustand zu verändern (der nachstehend bei der Umsetzung in optische Signale als Dunkelzustand bezeichnet wird) und umgekehrt. Aus diesem Grund wechselt das an die jeweils gewählte Abtastelektrode angelegte Signal zwischen +V und -V. Ferner werden die an die Signalelektroden angelegten Spannungen so gewählt, daß sie zueinander entgegengesetzte Polaritäten haben, um damit den Hellzustand oder den Dunkelzustand festzulegen. Es ist ersichtlich, daß die an die Abtast- oder Signalelektroden angelegten elektrischen Signale nicht unbedingt einfache Rechteckwellensignale gemäß der vorangehenden Erläuterung anhand der Fig. 4A(a) bis 4A(d) sein müssen. Es ist beispielsweise möglich, die Flüssigkristalleinrichtung unter Verwendung einer Sinuswelle, einer Dreieckwelle oder dergleichen anzusteuern.

In Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Modulationsvorrichtung veranschaulicht. Die Fig. 5(a), 5(b), 5(c) und 5(d) zeigen jeweils ein an eine gewählte Abtastelektrode angelegtes Signal, ein an eine nichtgewählte Abtastelektrode angelegtes Signal, ein Informationssignal mit Informationsinhalt und ein solches ohne Informationsinhalt. Auf diese Weise wird gemäß Fig. 5 auch dann, wenn nur während einer Phase (Zeitdauer) t₂ an eine Signalelektrode mit Information eine Spannung +V angelegt wird und nur während einer Phase (Zeitdauer) t₁ an eine Signalelektrode ohne Information eine Spannung -V angelegt wird, die gewünschte Modulation erreicht.

In Fig. 6 ist eine Abwandlung des in Fig. 5 gezeigten Beispiels gezeigt. Die Fig. 6(a), 6(b), 6(c) und 6(d) zeigen jeweils ein an eine gewählte Abtastelektrode angelegtes Signal, ein an eine nichtgewählte Abtastelektrode angelegtes Signal, ein Informationssignal mit Informationsinhalt und ein solches ohne Informationsinhalt. In diesem Fall ist es erforderlich, die folgende Beziehung zu erfüllen:

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel wird die Flüssigkristalleinrichtung angesteuert, indem an eine gewählte Abtastelektrode ein elektrisches Signal angelegt wird, das eine erste Phase t₁, während der eine Spannung zum Errichten eines elektrischen Felds in einer Richtung angelegt wird, die unabhängig von dem Zustand der an die Signalelektroden angelegten elektrischen Signale das Ausrichten des Flüssigkristalls in dessen ersten stabilen Zustand bewirkt, und eine zweite Phase t₂ aufweist, während der in Abhängigkeit von den an die Signalelektroden angelegten elektrischen Signalen eine Spannung zum Unterstützen der Neuausrichtung des Flüssigkristalls in dessen zweiten stabilen Zustand angelegt wird.

In den Fig. 7A(a) bis 7A(d) stellen die Abszisse und die Ordinate jeweils die Zeit bzw. eine Spannung dar. Beispielsweise wird bei der Anzeige eines Laufbilds eine jeweilige Abtastelektrode 32 aufeinanderfolgende und periodisch angewählt. Das an die jeweils gewählte Abtastelektrode 32 (s) angelegte elektrische Signal ist eine Wechselspannung, die gemäß Fig. 7A(a) während der Phase t₁ 2 V beträgt und während der Phase t-V beträgt. Die anderen Abtastelektroden 32 (n) werden gemäß Fig. 7A(b) geerdetet, so daß sich ein elektrisches Signal 0 V ergibt. Andererseits ist gemäß Fig. 7A(c) das an jede der gewählten Signalelektroden 33 (s) angelegte elektrische Signal während der Phase t₁ "0" und während der Phase t"V". Gemäß Fig. 7A(d) ist das an jede nichtgewählte Signalelektrode 33 (n) angelegte elektrische Signal "0". In diesem Fall wird die Spannung V in der Weise eingestellt, daß die Bedingungen

V < V th 1 < 2 V und -V < -V th 2 < -2 V

eingehalten werden. Die Fig. 7B zeigt Kurvenformen von Spannungen, die an jeweilige Bildelemente angelegt werden. Die in den Fig. 7B(a), 7B(b), 7B(c) und 7B(d) gezeigten Kurvenformen liegen an den in Fig. 3 gezeigten Bildelementen A, B, C bzw. D an. Das heißt, da gemäß Fig. 7B während der Phase t₁ an alle Bildelemente der jeweils gewählten Abtastzeile eine Spannung -2 V über der Schwellenspannung -V th 2 angelegt wird, werden die Flüssigkristallmoleküle zuerst in den zweiten stabilen Zustand ausgerichtet. Da während der zweiten Phase t₂ an die Bildelemente A eine Spannung 2 V oberhalb der Schwellenspannung V th 1 angelegt wird, wird das jeweilige Bildelement A in den anderen , den ersten stabilen Zustand umgeschaltet. Da ferner während der zweiten Phase t₂ infolge des Fehlens eines Informationssignals an die Bildelemente B eine nicht über der Schwellenspannung V th 1 liegende Spannung V angelegt wird, behalten die Bildelemente B ihren ursprünglichen stabilen Zustand bei.

Andererseits beträgt an den durch die Bildelemente C und D dargestellten, nichtgewählten Abtastzeilen eine an alle Bildelemente C und D angelegte Spannung +V oder "0" und liegt damit unterhalb der Schwellenspannung. Infolgedessen behalten die Flüssigkristallmoleküle in jedem der Bildelemente C und D die Ausrichtung bei, die einem Signalzustand entspricht, welcher bei ihrer letzten Abtastung hervorgerufen wurde. Das heißt, wenn eine bestimmte Abtastelektrode gewählt wird, werden die Flüssigkristallmoleküle während der ersten Phase t₁ zuerst in den einen optisch stabilen Zustand ausgerichtet, wonach während der zweiten Phase t₂ die der einen Zeile entsprechenden Signale eingeschrieben werden. Auf diese Weise können die Signalzustände von einem Zeitpunkt, an dem das Einschreiben eines Vollbildes abgeschlossen ist, bis zu einem Zeitpunkt aufrecht erhalten werden, an dem eine nachfolgende Zeile gewählt wird. Demgemäß ändert sich selbst bei einer Steigerung der Anzahl der Abtastelektroden das Tastverhältnis nicht wesentlich, so daß keine Verringerung des Kontrasts, oder ein Übersprechen auftreten kann.

In diesem Fall liegt die Höhe der Spannung V üblicherweise im Bereich von 3 V bis 70 V und die Zeitdauer der Phase (t₁ +t₂) = T üblicherweise im Bereich von 0,1 µs bis 2 ms, obwohl die Spannung und die Zeitdauer in einem gewissen Ausmaß von der Dicke der verwendeten Flüssigkristallzelle beeinflußt werden.

Die an die Abtast- oder Signalelektroden angelegten elektrischen Signale müssen nicht unbedingt einfache Rechteckwellensignale gemäß den Fig. 7A(a) bis 7A(d) sein. Beispielsweise ist es möglich, die Flüssigkristalleinrichtung unter Verwendung einer Sinuswelle, einer Dreieckwelle oder dergleichen anzusteuern.

Fig. 8 zeigt ein weiter abgewandeltes Ausführungsbeispiel das sich von dem der Fig. 7 dadurch unterscheidet, daß in bezug auf das in Fig. 7A(a) gezeigte Signal an der Abtastelektrode 32 (s) die Spannung während der Phase t₁ auf die Hälfte, nämlich auf V verringert ist und daß während der Phase t₁ an alle Signalelektroden für die Informationssignale die Spannung -V angelegt wird. Die sich dadurch ergebenden Vorteile liegen darin, daß die Maximalspannung der an die jeweiligen Elektroden angelegten Signale auf die Hälfte derjenigen bei dem in Fig. 7 gezeigten Ausführungsbeispiel verringert werden kann.

Fig. 8A(a) zeigt die Kurvenform einer an die gewählte Abtastelektrode 32 (s) angelegten Spannung. Andererseits werden gemäß Fig. 8A(b) die nichtgewählten Abtastelektroden 32 (n) geerdet. Fig. 8A(c) zeigt die Kurvenform einer an die gewählte Signalelektrode 33 (s) angelegten Spannung. Fig. 8A(d) zeigt die Kurvenform einer an die nichtgewählten Signalelektroden 33 (n) angelegten Spannung. Die in den Fig. 8B(a), 8B(b), 8B(c) und 8B(d) gezeigten Kurvenformen liegen jeweils an den in Fig. 3 gezeigten Bildelementen an.

Die erfindungsgemäße Modulationsvorrichtung wurde vorstehend unter der Voraussetzung erläutert, daß eine einem Bildelement entsprechende Flüssigkristall-Schicht gleichförmig und bezüglich der Gesamtfläche des einzelnen Bildelements in einen der beiden stabilen Zustände ausgerichtet ist. Tatsächlich wird jedoch die Ausrichtung des ferroelektrischen Flüssigkristalls sehr fein durch die Wechselwirkung zwischen den Flächen der Grundplatten und den Flüssigkristallmolekülen beeinflußt. Infolgedessen ist es bei einer kleinen Differenz zwischen einer angelegten Spannung und der Schwellenspannung V th 1 oder -V th 2 möglich, daß in dem Gemisch innerhalb eines Bildelements aufgrund von örtlichen Abweichungen der Flächen der Grundplatten stabil ausgerichtete Zustände in einander entgegengesetzten Richtungen erzeugt werden. Durch die Nutzung dieser Erscheinung ist es möglich, während einer zweiten Phase des Informationssignals ein Signal zum Erzielen einer Gradation bzw. Tönung hinzuzufügen. Beispielsweise ist es möglich, gemäß der Darstellung in den Fig. 9(a) bis 9(d) ein Gradationsbild dadurch zu erzielen, daß die gleichen Abtastsignale wie bei dem vorangehend anhand der Fig. 7 beschriebenen Ausführungsbeispiel verwendet werden und daß entsprechend der Gradation die Anzahl von Impulsen während der Phase t₂ des an die Signalelektroden angelegten Informationssignals verändert wird.

Ferner ist es möglich, nicht nur die während der Herstellung der Grundplatte erzeugten Abweichungen in deren Oberfläche zu nutzen, sondern die Oberfläche dieser Grundplatte mit einem künstlich hergestellten Mikromosaikmuster zu versehen.

Die Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels liegen darin, daß an gewählte Abtastelektroden jeweils ein sich änderndes elektrisches Signal V(t) mit Phasen t₁ und t₂ bei Spannungen mit verschiedenen Polaritäten angelegt wird, wobei während der Phasen der jeweilige Maximalwert mit V(t)max., und der jeweilige Minimalwert mit V(t)min. bezeichnet ist, und daß an die Signalelektroden in Abhängigkeit davon, ob eine vorbestimmte Information angezeigt werden soll oder nicht, elektrische Signale V₂ und V 2a mit voneinander verschiedenen Spannungen angelegt werden. Auf diese Weise wird an bestimmten Bildelementen der gewählten Abtastelektrodenzeile während der Phase t₁ (oder t₂) ein elektrisches Feld V₂ - V(t) erzeugt, das eine Polarität aufweist, die dem Flüssigkristall das Einnehmen des ersten stabilen Zustands erlaubt, während an den übrigen Bildelementen der gewählten Abtastelektrodenzeile während der Phase t₂ (oder t₁) ein elektrisches Feld V 2a -V(t) in der Gegenrichtung erzeugt wird, das dem Flüssigkristall das Einnehmen des zweiten stabilen Zustands erlaubt, wobei folgende Bedingungen erfüllt werden:

1 < |V(t)max. |/|V₂ |,
1 < |V(t)min. |/|V₂ |,
1 < |V(t)max. |/|V 2a |,
1 < |V(t)min. |/|V 2a |.

Mit diesem Ausführungsbeispiel ist es möglich, die Flüssigkristall­ einrichtung in einer besonders stabilen Weise anzusteuern.

Die Fig. 10A(a) und 10A(b) zeigen jeweils ein an die gewählte Abtastelektrode 32 (s) angelegtes elektrisches Signal bzw. ein an die anderen (nichtgewählten) Abtastelektroden 32 (n) angelegtes Signal. Gleichermaßen zeigen die Fig. 10A(c) und 10A(d) jeweils elektrische Signale, die an die gewählten Signalelektroden 33 (s) bzw. die nicht­ gewählten Signalelektroden 33 (n) angelegt werden. In den Fig. 10A(a) bis 10A(d) stellen die Abszisse und die Ordinate jeweils die Zeit bzw. eine Spannung dar. Beispielsweise wird bei der Anzeige eines Laufbilds aus der Gruppe der Abtastelektroden aufeinanderfolgend und periodisch eine Abtastelektrode angewählt. Bezeichnet man eine Schwellenspannung, bei der das bistabile Flüssigkristallmaterial den ersten stabilen Zustand einnimmt, mit V th 1 und eine Schwellenspannung, bei der das Flüssigkristallmaterial den zweiten stabilen Zustand einnimmt, mit -V th 2, so ist ein an die gewählte Abtastelektrode 32 (s) angelegtes elektrisches Signal eine Wechselspannung mit Werten V₁ und -V₁ in jeweiligen Phasen t₁ und t₂, wie es in Fig. 10A(a) gezeigt ist. Das Anlegen eines elektrischen Signals mit mehreren Phasenintervallen, deren Spannungen voneinander verschieden sind, führt dazu, daß der Übergang zwischen dem ersten und dem zweiten stabilen Zustand bzw. zwischen dem optischen Hellzustand und dem optischen Dunkelzustand mit hoher Geschwindigkeit herbeigeführt werden kann. Andererseits werden gemäß Fig. 10A(b) die anderen Abtastelektroden 32 (n) geerdet und damit aus 0 V gelegt. Gemäß Fig. 10A(c) wird an die gewählten Signalelektroden 33 (s) ein elektrisches Signal V₂ angelegt, während gemäß Fig. 10A(d) an die nichtgewählten Signalelektroden 33 (n) ein elektrisches Signal -V₂ angelegt wird. In diesem Fall werden die jeweiligen Spannungen auf einen erwünschten Wert in der Weise eingestellt, daß die folgenden Bedingungen erfüllt sind:

V₂, (V₁-V₂) < V th < V₁+V₂,
-(V₁+V₂) < V th < V₂, -(V₁-V₂).

In den Fig. 10B(a) bis10B(d) sind jeweils Kurvenformen von Spannungen gezeigt, die an den in Fig. 3 gezeigten Bildelementen A, B, C bzw. D anliegen. Wie aus den Fig. 10B(a) bis 10B(d) ersichtlich ist, wird während der Phase t₂ an das Bildelement A einer gewählten Abtastzeile eine über der Schwellenspannung liegende Spannung V₁ + V₂ angelgt. Während der Phase t₁ wird an das Bildelement B auf der gleichen Abtastzeile eine die Schwellenspannung -V th 2 überschreitende Spannung -(V₁ + V₂) angelegt. Infolgedessen können auf der gewählten Abtastelektrodenzeile die Flüssigkristallmoleküle in voneinander verschiedene stabile Zustände in Abhängigkeit davon ausgerichtet werden, ob eine Signalelektrode angewählt ist oder nicht.

Andererseits sind die an die Bildelemente C und D angelegten Spannungen jeweils in den Fig. 10B(c) bzw. 10B(d) gezeigt. Auf den nicht gewählten Abtastzeilen sind die an alle Bildelemente C und D angelegten Spannungen V₂ oder -V₂ und liegen damit jeweils nicht über der Schwellenspannung. Infolgedessen behalten die Flüssigkristallmoleküle in jedem der Bildelemente C und D eine Ausrichtung bei, die einem Signalzustand entspricht, der bei der letzten Abtastung der Elemente erzeugt wurde. Daher kann bei der Wahl einer Abtastelektrode und beim Einschreiben von einer Zeile entsprechenden Signalen in diese der erzielte Signalzustand von demjenigen Zeitpunkt, zu dem das Einschreiben des einen Vollbilds abgeschlossen ist, bis zu demjenigen Zeitpunkt aufrecht erhalten werden, an dem die Abtastelektrode gewählt wird. Infolgedessen ergibt sich selbst bei einer Steigerung der Anzahl der Abtastelektroden keine wesentliche Änderung des Tastverhältnisses, so daß der Kontrast nicht herabgesetzt wird. In diesem Fall liegen die Spannungen V₁ und V₂ üblicherweise in dem Bereich von 3 V bis 70 V und die Zeitdauer der Phase (t₁ + t₂) = T liegt üblicherweise im Bereich von 0,1 µs bis 2 ms. Ein wichtiges Merkmal besteht darin, daß ein beispielsweise von +V₁ auf -V₁ wechselndes Signal an eine gewählte Abtastelektrode angelgt wird, um den Wechsel von dem (bei der Umsetzung des elektrischen Signals in ein optisches Signal als Hellzustand angenommenen) ersten stabilen Zustand auf den (bei Umsetzung zu einem optischen Signal als Dunkelzustand angenommenen) zweiten stabilen Zustand durch das an eine gewählte Abtastelektrode angelegte elektrische Signal und umgekehrt zu erleichtern. Ferner werden die Spannungen an den Signalelektroden für die Festlegung des Hellzustands oder des Dunkelzustands verschieden gewählt.

In der vorangehenden Beschreibung wurde die Bistabilität des Verhaltens eines ferroelektrischen Flüssigkristalls auf etwas idealisierten Zuständen beruhend erläutert. Beispielsweise kann auch ein bistabiler Flüssigkristall nicht für eine beliebig lange Zeitdauer in einem stabilen Zustand verbleiben, wenn kein elektrisches Feld angelegt wird. Im einzelnen wird dann, wenn eine Schicht aus dem ferroelektrischen Flüssigkristallmaterial DOBAMBC mit einer Dicke von über 3 µm verwendet wird,zuerst eine Helixstruktur nur in der SmC*-Phase teilweise aufrechterhalten. Wenn in der Richtung der Schichtdicke ein gerichtetes elektrisches Feld (von beispielsweise +30 V/3 µm) angelegt wird, wird die Helixstruktur vollständig aufgelöst. Auf diese Weise werden die Flüssigkristallmoleküle in einen Zustand umgesetzt, bei dem sie gleichförmig längs der Oberfläche ausgerichtet sind. Falls dann die Flüssigkristallmoleküle in einen Zustand zurückkehren, bei dem kein elektrisches Feld angelegt wird, nehmen sie allmählich und teilweise Helixstruktur an.

Wenn folglich unter Einfassung der Flüssigkristallzelle zwischen einen oberen und einen unteren Polarisator, die in Nikol′scher Überkreuzung angeordnet sind, das Durchlaßlicht beobachtet wird, ist festzustellen, daß der Kontrast allmählich geringer wird. Die Geschwindigkeit, mit der sich in der in eine Richtung ausgerichtete stabile Zustand auflöst bzw. lockert, hängt im starken Ausmaß von den Oberflächenzuständen (nämlich dem Oberflächenmaterial, der Oberflächenbearbeitung usw.) der beiden Grundplatten ab, zwischen die das Flüssigkristallmaterial eingefügt ist. Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wurden die für das Umschalten der Flüssigkristallmoleküle in jeweils einen stabilen Zustand erforderlichen Schwellenspanungen V th 1 und V th 2 als auf konstanten Werten festliegend bechrieben. Tatsächlich hängen jedoch diese Schwellenspannungen in starkem Ausmaß von Faktoren wie beispielsweise dem Oberflächenzustand der Grundplatten und dergleichen ab, wodurch große Schwankungen auftreten. Ferner hängt die Schwellenspannung auch von der Spannungsanlegedauer ab. Aus diesem Grund besteht bei einer langen Spannungsanlegezeit die Tendenz, daß die Schwellenspannung absinkt. Infolgedessen tritt ein Umschalten zwischen den beiden stabilen Zuständen des Flüssigkristalls auch auf einer nichtgewählten Zeile auf, was zu einem Übersprechen führen kann.

Aufgrund der vorstehend genannten Analysen und Betrachtungen ist es für die gleichmäßige Ansteuerung einer optischen Modulationsvorrichtung vorzuziehen, Spannungen V ON 1 und V ON 2, welche die Flüssigkristallmoleküle an gewählten Bildelementen in den ersten bzw. den zweiten stabilen Zustand ausrichten, und eine Spannung V OFF , die an den nichtgewählten Bildelementen anliegt, so zu wählen, daß die Unterschiede zwischen ihrer Amplitude und den mittleren Schwellenspannungen V th 1 und V th 2 so groß wie möglich sind. Es ist im Hinblick auf die Gleichmäßigkeit vorteilhaft, daß |V ON 1| und |V ON 2| jeweils mindestens doppelt so groß wie | V OFF | sind. Zum Erreichen dieser Bedingungen ist es vorteilhaft, in der Phase t₂ (Fig. 10B(a)) eine an nicht mit Informationen zu versehende Bildelemente angelegte Spannung |V₁-V₂| ausreichend beabstandet von V ON 1, nämlich insbesondere auf weniger als V ON 1/1,2 einzustellen. Folglich ist gemäß dem in Fig. 10 gezeigten Beispiel die folgende Bedingung einzuhalten:

1 < |V(t)|/|V₂| < 10

Dabei ist es nicht erforderlich, daß eine an ein jeweiliges Bildelement angelegte Spannung und ein an eine jweilige Elektrode angelegtes Signal symmetrisch ist oder rechteckige Form hat. Es sei angenommen, daß der Maximalwert eines an die Abtastelektroden innerhalb der Phase t₁ + t₂ angelegten elektrischen Signals (der Spannung in bezug auf das Massepotential) den Pegel V(t)max., der Minimalwert des Signals den Pegel V(t)min., ein an eine gewählte Signalelektrode entsprechend einem Informationszustand angelegtes elektrisches Signal (Bezugsspannung in bezug auf das Massepotential) den Pegel V₂ und daß ein an die nichtgewählten Signalelektroden entsprechend dem informationslosen Zustand angelegtes elektrisches Signal (Relativspannung) den Pegel V 2a hat. Zur Ansteuerung der Flüssigkristalleinrichtung ist es vorteilhaft, folgende Bedingungen einzuhalten:

1 < | V(t)max. |/|V₂ | < 10,
1 < | V(t)min. |/|V₂ | < 10,
1 < | V(t)max. |/|V 2a | < 10,
1 < | V(t)min. |/|V 2a | < 10.

In Fig. 11 stellt die Abszisse ein Verhältnis k eines an die Abtastelektroden angelegten elektrischen Signals V₁ zu einem an die Signalelektroden angelegten elektrischen Signal ±V₂ dar, das sich gemäß dem anhand der Fig. 10 erläuterten Ausführungsbeispiel ändert. Im einzelnen zeigt die grafische Darstellung in Fig. 11 die Änderung des Verhältnisses von einer an ein gewähltes Bildelement (zwischen einer gewählten Signalelektrode und einer gewählten oder nichtgewählten Abtastelektrode) angelegten maximalen Spannung |V₁ +V₂| zu einer an ein nichtgewähltes Bildelement (zwischen einer nichtgewählten Signalelektrode und einer gewählten oder nichtgewählten Abtastelektrode) angelegten Spannung |V₂| sowie zu einer während der Phase t₁ nach Fig. 10B(a) (oder während der Phase t₂ nach Fig. 10B(b)) angelegten Spannung |V₂-V₁| (wobei die Spannungen jeweils als Absolutwert ausgedrückt sind). Aus dieser grafischen Darstellung ist ersichtlich, daß es vorteilhaft ist, wenn das Verhältnis k = |V₁/V₂| größer als 1 ist und insbesondere in einem Bereich liegt, der durch die Ungleichung 1 < k < 10 ausgedrückt ist.

Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist es möglich, die Flüssigkristalleinrichtung mittels einer Sinus- oder einer Dreickspannung anzusteuern, solange sich ein wirksames Zeitintervall ergibt.

Bei der erfindungsgemäßen Modulationsvorrichtung ist es in einer Betriebsart möglich, einen Teil einer Bildfläche, in welchen zuvor ein Bild eingeschrieben worden ist, mit einem anderen Bild neu zu beschriften.

Ein vorzugsweise gewähltes Ausführungsbeispiel für diese Betriebsweise wird nun anhand der Fig. 12A bis 12D beschrieben, welche jeweils elektrische Signale zeigen, die an die gewählte Abtastelektrode 32 (s) bzw. an die anderen (nichtgewählten) Abtastelektroden angelegt werden. Die Fig. 12A(c) und 12A(d) zeigen jeweils elektrische Signale, die an die gewählten Signalelektroden 33 (s) bzw. an die nichtgewählten Signalelektroden 33 (n) angelegt werden. In den Fig. 12A(a) bis 12A(d) stellen die Abszisse und die Ordinate jeweils die Zeit bzw. eine Spannung dar. Beispielsweise wird bei der Anzeige eines Laufbilds eine Abtastelektrode aufeinanderfolgend und periodisch angewählt. Wenn an die gewählte Abtastelektrode ein elektrisches Signal mit mehreren Phasen jeweils unterschiedlicher Spannung angelegt wird, wird erreicht, daß zwischen den beiden stabilen Zuständen des Flüssigkristalls leicht mit hoher Geschwindigkeit umgeschaltet werden kann.

Andererseits werden gemäß Fig. 12A(b) die anderen Abtastelektroden 32 (n) geerdet und damit mit 0 V beaufschlagt. Gemäß Fig. 12A(c) wird an die gewählten Signalelektroden 33 (s) ein elektrisches Signal V angelegt, während gemäß Fig. 12A(d) an die nichtgewählten Signalelektroden 33 (n) ein elektrisches Signal -V angelegt wird. In diesem Fall wird die Spannung V auf einen Wert eingestellt, der die folgenden Bedingungen erfüllt:

V < V th 1 < 2 V und -V < -V th 2 < -2 V.

Die Kurvenformen der an die jeweiligen Bildelemente, nämlich die in Fig. 3 gezeigten Bildelemente A, B, C und D, hierbei angelegten Spannungen sind jeweils in den Fig. 12B(a), 12B(b), 12B(c) und 12B(d) gezeigt. Wie es aus den Fig. 12B(a) bis 12B(d) ersichtlich ist, wird während der Phase t₂ an das Bildelement A auf der gewählten Abtastzeile eine Spannung 2 V über der Schwellenspannung V th 1 angelegt, während in der Phase t₁ an das Bildelement B der gleichen Abtastzeile eine Spannung -2 V über dem Schwellenpegel V th 2 angelegt wird. Infolgedessen wird die Ausrichtung des Flüssigkristalls in Abhängig davon bestimmt, ob auf der gewählten Abtastelektrodenzeile eine jeweilige Signalelektrode gewählt ist oder nicht. Wenn nämlich eine Signalelektrode gewählt ist, werden die Flüssigkristallmoleküle in den ersten stabilen Zustand ausgerichtet. Wenn die betreffende Signalelektrode nicht gewählt ist, werden die Moleküle in den zweiten stabilen Zustand ausgerichtet. In jedem Fall ist die erzielte Ausrichtung unabhängig von dem vorangehenden Zustand des jeweiligen Bildelements. Andererseits wird in den nichtgewählten Abtastzeilen an die Bildelemente C und D eine Spannung +V oder -V angelegt. Infolgedessen bleiben die Flüssigkristallmoleküle der jeweiligen Bildelementen C und D in der Ausrichtung, die den bei der letzten Abtastung hervorgerufenen Signalzuständen entspricht.

In Fig. 12C ist ein Beispiel für ein Bild nach dem Beenden der Abtastung einer Zeile gezeigt. In dieser Figur stellt ein strichlierter Bereich P den Hellzustand dar, während ein Leerbereich Q den Dunkelzustand darstellt. Danach wird für diesen Fall in Fig. 12D(a) ein Beispiel gezeigt, bei dem das Bild teilweise neu eingeschrieben wird. Wenn gemäß der Darstellung in dieser Figur nur derjenige Bereich neu beschriftet werden soll, der durch eine Gruppe von Abtastelektroden Xa und eine Gruppe von Signalelektroden Ya festgelegt ist, werden Abtastsignale aufeinanderfolgend nur im Bereich Xa angelegt. Ferner werden im Bereich Ya Informationssignale angelegt, die sich in Abhängigkeit davon ändern, ob eine Information vorliegt oder nicht. Gemäß Fig. 12D(b) wird an die Gruppe der Abtastelektroden, die einen Bereich bildet, innerhalb dem die bei der letzten Abtastung eingeschriebene Information aufrecht erhalten werden soll (nämlich für die keine neue Information eingeschrieben wird), ein Signal (von beispielsweise 0 V) angelegt. Demnach ändert sich bei der Abtastung der Gruppe der Abtastelektroden Xa eine an die jeweiligen Bildelemente mittels der Signalelektroden Y angelegten Spannung gemäß der Darstellung in Fig. 12D(c), während dann, wenn keine Abtastung ausgeführt wird, die Spannung den in Fig. 12D(d) gezeigten Verlauf hat. In jedem Fall liegt die Spannung nicht oberhalb der Schwellenspannung. Infolgedessen wird das bei der letzten Abtastung erhaltene Bild unverändert beibehalten.

Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist es möglich, die Flüssigkristallzelle mittels einer Sinus- oder einer Dreieckspannung anzusteuern, solange eine wirksame Zeitdauer gegeben ist.

In Fig. 13 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt. Im einzelnen ist in Fig. 13(a) ein Signal an einer gewählten Abtastelektrode, in Fig. 13(b) ein Signal an einer nichtgewählten Abtastelektrode, in Fig. 13(c) ein (dem Vorliegen einer Information entsprechendes) gewähltes Informationssignal, in Fig. 13(d) ein (dem Fehlen einer Information entsprechendes) nichtgewähltes Informationssignal und in Fig. 13(e) ein Informationssignal gezeigt, welches keine Zustandsänderung herbeiführt.

Ein in Fig. 13(e) gezeigter Wert Va wird so gewählt, daß die folgenden Bedingungen eingehalten werden:

|Va-V | < |V th 1 |, |V th 2 |
|Va | < |V th 1 |, |V th 2 |

Fig. 14 zeigt ein nächstes Ausführungsbeispiel. Auf gleichartige Weise wie in Fig. 13 ist in Fig. 14(a) ein Signal an einer gewählten Abtastelektrode, in Fig. 14(b) ein Signal an nichtgewählten Abtastelektroden, in Fig. 14(c) ein dem Vorliegen einer Information entsprechendes gewähltes Informationssignal, in Fig. 14(d) ein dem Fehlen von Informationen entsprechendes nichtgewähltes Informationssignal und in Fig. 14(e) ein Informationssignal zum Aufrechterhalten eines bei der letzten Abtastung erzielten Zustands gezeigt. Zur Ansteuerung der Flüssigkristalleinrichtung müssen bei dem in Fig. 14 gezeigten Ausführungsbeispiel die folgenden Bedingungen erfüllt sein:

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel wird nach dem Anlegen eines Informationssignals an die Gruppe der Signalelektroden unter Synchronisierung mit einem an eine gewählte Abtastelektrode angelegten Abtastsignal und vor dem selektiven Anlegen eines darauffolgenden Informationssignals an die Gruppe der Signalelektroden unter Synchronisierung mit dem Anlegen von Abtastsignalen an darauffolgend gewählte Abtastelektroden eine Hilfssignal- Anlegeperiode für das Anlegen eines Signals vorgesehen, das von dem selektiv an die Gruppe der Signalelektroden angelegten Informationssignal verschieden ist.

Die Einzelheiten dieses Ausführungsbeispiels werden nun anhand der Fig. 15 bis 17 beschrieben.

Fig. 15 ist eine schematische Ansicht einer Zelle 151 mit einer Matrixelektrodenanordnung, in der ein (nicht gezeigtes) ferroelektrisches Flüssigkristallmaterial eingeschlossen ist. In dieser Figur sind mit 152 und 153 jeweils eine Gruppe von Abtastelektroden bzw. eine Gruppe von Signalelektroden bezeichnet. Zuerst wird der Fall beschrieben, daß eine Abtastelektrode S₁ angewählt ist. Fig. 16(a) zeigt ein an die gewählte Abtastelektrode S₁ angelegtes elektrisches Abtastsignal, während die Fig. 16(b) elektrische Abtastsignale zeigt, die an andere (nichtgewählte) Abtastelektroden S₂, S₃, S₄ usw. angelegt werden. Die Fig. 16(c) und 16(d) zeigen jeweils elektrische Informationssignale, die an gewählte Signalelektroden I₁, I₃ und I₅ bzw. an nichtgewählte Signalelektroden I₂ und I₄ angelegt werden. In den Fig. 16 und 17 stellen die Abszisse und die Ordinate jeweils die Zeit bzw. eine Spannung dar. Bei der Anzeige eines Laufbilds wird beispielsweise aus der Abtastelektrodengruppe 152 aufeinanderfolgend und periodisch eine Abtastelektrode angewählt. Gemäß Fig. 16(a) wird an eine gewählte Abtastelektrode (S₁) eine Wechselspannung angelegt, die während einer Phase t₁ 2 V und während einer Phase t₂ -2 V beträgt. Wenn an die auf diese Weise gewählte Abtastelektrode ein elektrisches Signal angelegt wird, das mehrere Phasen mit zueinander verschiedenen Spannungspegeln hat, ist es möglich, den Zustandsübergang zwischen dem ersten und dem zweiten stabilen Zustand entsprechend dem optischen Dunkelzustand bzw. Hellzustand mit hoher Geschwindigkeit herbeizuführen.

Andererseits werden gemäß Fig. 16(b) die Abtastelektroden S₂ bis S₅ geerdet. Ferner haben die den gewählten Signalelektroden I₁, I₃ und I₅ zugeführten elektrischen Signale gemäß Fig. 16(c) den Pegel V, während gemäß Fig. 16(d) die den nichtgewählten Signalelektroden I₂ und I₄ zugeführten elektrischen Signale den Pegel -V haben. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die jeweiligen Spannungen vorteilhaft auf einen Wert eingestellt, der den folgenden Bedingungen genügt:

V < V th 2 < 3 V
-3 V < -V th 1 < -V

In den Fig. 17(a) und 17(b) sind die Kurvenformen von Spannungen gezeigt, die infolge dieser elektrischen Signale beispielsweise an die Bildelemente A und B angelegt werden. Aus diesen Figuren ist ersichtlich, daß während der Phase t₂ an das Bildelement A auf der gewählten Abtastzeile eine Spannung 3 V über der Schwellenspannung V th 2 angelegt wird. Gleichermaßen wird während der Phase t₁ an das Bildelement B der gleichen Abtastzeile eine Spannung -3 V unterhalb der Schwellenspannung -V th 1 angelegt. Infolgedessen wird die Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle in Abhängigkeit davon bestimmt, ob an einer gewählten Abtastzeile eine Signalelektrode gewählt ist oder nicht. Wenn nämlich die Signalelektrode gewählt ist, werden die Flüssigkristallmoleküle in den ersten stabilen Zustand ausgerichtet, während sie in den zweiten stabilen Zustand ausgerichtet werden, wenn die Signalelektrode nicht gewählt ist.

Andererseits werden gemäß den Fig. 17(c) und 17(d) an den nicht gewählten Abtastzeilen an alle Bildelemente die Spannungen V oder -V angelegt, welche jeweils nicht über der Schwellenspannung liegen. Infolgedessen behalten die Flüssigkristalle in den Bildelementen auf den Abtastzeilen mit Ausnahme der gewählten Abtastzeilen die Ausrichtung bei, die dem Anzeigezustand entspricht, welcher bei der letzten Abtastung erzielt wurde.

Es werden nun Probleme betrachtet, die in der Praxis auftreten können, wenn die Flüssigkristalleinrichtung als Sichtanzeigeeinheit betrieben wird. In Fig. 15 sei angenommen, daß aus den an den Kreuzungspunkten der Abtastelektroden S₁ bis S₅ usw. mit den Signalelektroden I₁ bis I₅ usw. die Bildelemente an den gestrichelt dargestellten Kreuzungen dem Hellzustand entsprechen, während diejenigen an den leer dargestellten Kreuzungspunkten dem Dunkelzustand entsprechen. Betrachtet man nun die Signalelektrode I₁ in Fig. 15, so wird das entsprechend an der Abtastelektrode S₁ geformte Bildelement A in den Hellzustand versetzt, während alle anderen, an der Signalelektrode I₁ geformten Bildelemente in den Dunkelzustand versetzt werden. Fig. 18(a) zeigt den Fall, daß der Signalelektrode I₁ ein Abtastsignal und ein Informationssignal zugeführt wird, wobei eine an dem Bildelement A anliegende Spannung im Zeitablauf dargestellt ist.

Wenn die Flüssigkristalleinrichtung beispielsweise gemäß der Darstellung in Fig. 18(a) angesteuert und die Abtastelektrode S₁ abgetastet wird, wird während des Zeitraums t₂ an das Bildelement A eine Spannung 3 V über der Schwellenspannung V th 2 angelegt, Aus diesem Grund wird unabhängig von vorangehenden Zuständen das Bildelement A in einen ausgerichteten stabilen Zustand, nämlich den Hellzustand geschaltet. Danach wird gemäß Fig. 18(a) während der Abtastung der Abtastelektroden S₂ bis S₅ fortgesetzt eine Spannung -V angelegt. Da in diesem Fall die Spannung -V nicht die Schwellenspannung -V th 1 übersteigt, behält das Bildelement A den Hellzustand bei. Wenn jedoch eine vorbestimmte Information angezeigt wird, indem gemäß den vorstehenden Ausführungen der einen Signalelektrode fortgesetzt ein Signal in einer Richtung zugeführt wird (die in diesem Fall dem Dunkelzustand entspricht), nimmt die Anzahl der Abtastzeilen in starkem Ausmaß zu, so daß bei der Hochgeschwindigkeits-Ansteuerung der Flüssigkristalleinrichtung einige Probleme auftreten müssen. Dies wird anhand von Versuchsdaten erläutert.

Fig. 19 ist eine grafische Darstellung, in der die Zeitabhängigkeit einer zum Schalten erforderlichen Schwellenspannung für die Fälle aufgetragen ist, daß als ferroelektrisches Flüssigkristallmaterial DOBAMBC (gemäß 192 in Fig. 19) bzw. HOBACPC (gemäß 191 in Fig. 19) verwendet wird. Bei diesem Beispiel betrug die Schichtdicke des Flüssigkristalls 1,6 µm, während die Temperatur auf 70°C gehalten wurde. Bei diesem Versuch wurden als Grundplatten, zwischen denen der Flüssigkristall hermetisch eingeschlossen war, beispielsweise Glasplatten verwendet, auf die Indium-Zinn-Oxid (ITO) aufgedampft war, wobei die Schwellenspannungen V th 1 und V th 2 einander nahezu gleich waren, nämlich zu V th 1V th 2 (≡ V th ) ermittelt wurden.

Aus Fig. 19 ist ersichtlich, daß die Schwellenspannung V th von der Anlege-Zeitdauer abhängig ist und eine steilere Zunahme zeigt, sobald die Anlege-Zeitdauer kürzer wird. Wie aus den vorstehend angeführten Betrachtungen zu entnehmen ist, treten gewisse Probleme auf, wenn ein Ansteuerungsverfahren gemäß der Darstellung 18(a) bei einer Vorrichtung angewandt wird, die eine sehr große Anzahl von Abtastzeilen aufweist und mit hoher Geschwindigkeit angesteuert werden soll. Selbst wenn nämlich beispielsweise das Bildelement A während der Zeit der Abtastung der Abtastelektrode S₁ auf den Hellzustand geschaltet wird, wird nach der Beendigung der betreffenden Abtastung ständig weiter eine Spannung -V angelegt, wodurch es möglich ist, daß das Bildelement in den Dunkelzustand geschaltet wird, bevor die Abtastung einer Bildfläche abgeschlossen ist.

Diese nachteilige Erscheinung kann mit der in Fig. 18(b) gezeigten Ansteuerung vermieden werden. Demzufolge werden die Abtastsignale und die Informationssignale nicht aufeinanderfolgend zugeführt, sondern es ist eine vorbestimmte Zeitdauer Δ t als Hilfssignal-Anlegedauer vorgesehen, während der ein Hilfssignal abgegeben wird, mit dem während dieser Zeitdauer die Signalelektroden geerdet bzw. mit Masse verbunden werden. Während der Hilfssignal-Anlegedauer wird die Abtastelektrode gleichermaßen geerdet, so daß zwischen den Abtastelektroden und den Signalelektroden 0 V anliegt. Auf diese Weise ist es möglich, die in Fig. 19 gezeigte Abhängigkeit der Schwellenspannung des ferroelektrischen Flüssigkristalls von der Spannungsanlegedauer im wesentlichen auszuschalten. Hierdurch wird verhindert, daß der in dem Bildelement A erreichte Hellzustand auf den Dunkelzustand umgeschaltet wird. Die gleiche Erörterung gilt auch für die anderen Bildelemente.

Dieses Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, daß eine einmal eingeschriebene Information bis zum nachfolgenden Einschreiben aufrecht erhalten werden kann, obwohl der ferroelektrische Flüssigkristall die in Fig. 19 gezeigten Eigenschaften hat.

Hierbei werden an die Abtastelektroden und die Gruppe der Signalelektroden die in dem Zeitdiagramm in Fig. 20 gezeigten Signale angelegt.

In Fig. 20 ist mit V eine vorbestimmte Spannung bezeichnet, die in geeigneter Weise entsprechend dem Flüssigkristallmaterial, dessen Schichtdicke, der Einstellungstemperatur, den Oberflächenbearbeitungszuständen der Grundplatten usw. bestimmt wird, wobei die Abtastsignale Impulse sind, die zwischen +2 V Signalelektroden und -2 V wechseln. Jedes der Gruppe der Signalelektroden synchron mit den Impulsen zugeführte Informationssignal ist entsprechend der Information "Hell" oder "Dunkel" eine Spannung mit dem Pegel +V bzw. -V. Bei der Betrachtung der Abtastsignale im Zeitablauf ist zwischen einer Abtastelektrode S n (der n-ten Abtastelektrode) und einer Abtastelektrode S n+1 (der (n+1)-ten Abtastelektrode) eine Zeitdauer Δ t vorgesehen, die als Hilfssignal-Anlegedauer dient. Wenn während dieser Zeitdauer der Gruppe der Signalelektroden Hilfssignale mit einer Polarität zugeführt werden, die zu derjenigen der Signale während der Abtastung der Abtastelektrode entgegengesetzt ist, werden den jeweiligen Signalelektroden Zeitmultiplex-Signale gemäß den Kurven I₁ bis I₃ in Fig. 20 zugeführt. Das heißt, in Fig. 20 gezeigte Hilfssignale 1 a bis 5 a haben Polaritäten, die jeweils denjenigen von Informationssignalen 1, 2, 3, 4 und 5 entgegengesetzt sind. Folglich wird dann, wenn man eine in Fig. 20 gezeigte, an das Bildelement A angelegte Spannung im Zeitablauf betrachtet, selbst dann, wenn aufeinanderfolgend einer einzelnen Signalelektrode das gleiche Informationssignal zugeführt wird, die Abhängigkeit der Schwellenspannung des ferroelektrischen Flüssigkristalls von der Spannungsanlegezeit aufgehoben, da die tatsächlich an dem Bildelement A anliegende Spannung eine Wechselspannung unterhalb der Schwellenspannung V th ist, wodurch verhindert wird, daß eine mittels Abtasten der Abtastelektrode S₁ gebildete Information (wie in diesem Falle die Information "Hell") umgeschaltet wird, bevor das nachfolgende Einschreiben ausgeführt wird.

Die Fig. 21(a) zeigt ein vereinfachtes Schaltbild einer Ansteuereinrichtung zur Ansteuerung der ferroelektrischen Flüssigkristallzelle entsprechend dem in Fig. 20 gezeigten Ansteuerungsschema. Die Flüssigkristallzelle ist mit einer Matrixelektrodenanordnung aus einer Gruppe von Abtastelektroden und einer Gruppe von Signalelektroden gemäß der vorangehenden Beschreibung aufgebaut. Eine Abtastelektroden-Treiberschaltung enthält einen Taktgenerator, der vorbestimmte Taktsignale erzeugt, einen Abtastelektroden­ wähler, der entsprechend vorbestimmten Taktsignalen Wählsignale zum Anwählen von Abtastelektroden erzeugt, und eine Abtastelektroden-Treiberstufe, die auf die Wählsignale durch aufeinanderfolgendes Ansteuern der Abtastelektroden anspricht. Die der Gruppe der Abtastelektroden zugeführten Steuersignale werden dadurch gebildet, daß Taktsignale aus dem Taktgenerator dem Abtastelektroden­ wähler zugeführt werden und danach die Wählsignale aus dem Abtastelektrodenwähler der Abtastelektroden- Treiberstufe zugeführt werden.

Andererseits enthält eine Signalelektroden-Treiberschaltung den Taktgenerator, einen Datengenerator, der synchron mit den Taktsignalen Datensignale abgibt, einen Datenmodulator, der die aus dem Datengenerator zugeführten Datensignale synchron mit den Taktsignalen moduliert, um Datenmodulationssignale zu erzeugen, die als Informationssignale und Hilfssignale dienen, und eine Signalelektroden-Treiberstufe, die auf die Datenmodulationssignale durch aufeinanderfolgendes Ansteuern der Signalelektroden anspricht. Signalelektroden- Steuersignale DM werden dadurch gebildet, daß synchron mit den Taktsignalen die Ausgangssignale bzw. Datensignale DS des Datengenerators dem Datenmodulator zugeführt werden, um die als Ausgangssignale des Datenmodulators erzielten Informationssignale und Hilfssignale der Treiberstufe zuzuführen.

Fig. 21(b) zeigt Signale, die von dem Datenmodulator abgegeben werden und die den Signalen I₁ bei dem vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 20 entsprechen.

In Fig. 21(c) ist schematisch ein Beispiel einer Schaltung des Datenmodulators dargestellt, dessen Ausgangssignale in Fig. 21(b) gezeigt sind. Die in Fig. 21(c) gezeigte Modulatorschaltung weist zwei Inverter 211 und 212, zwei UND-Glieder 213 und 214 und ein ODER-Glied 215 auf.

Fig. 22 veranschaulicht ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel. Statt der bei dem in Fig. 20 dargestellten Ausführungsbeispiel benutzten, an eine gewählte Abtastelektrode angelegten ±2 V-Impulse werden bei dem in Fig. 22 gezeigten Ausführungsbeispiel ±3 V-Impulse verwendet.

Auch bei den vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist es beispielsweise möglich, die Flüssigkristalleinrichtung mit Sinus- oder Dreieckspannungen anzusteuern. Ferner ist es möglich, Schwellenspannungen V th mit unterschiedlichen Werten zu nutzen, die Oberflächenbearbeitungszuständen der beiden Grundplatten entsprechen, zwischen die der Flüssigkristall eingefügt ist. Infolgedessen kann dann, wenn zwei Grundplatten mit voneinander verschiedenen Oberflächenbearbeitungszuständen verwendet werden, in Abhängigkeit von der Differenz zwischen den Schwellenspannungen für die beiden Grundplatten ein bezüglich einer Bezugsspanung, wie z. B. der Spannung "0" (Masse), unsymmetrisches Signal angelegt werden. Darüberhinaus wird bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ein durch Invertieren des letzten Informationssignals erzieltes Hilfssignal verwendet. Es kann jedoch auch ein durch Invertieren der Polarität eines nachfolgenden Informationssignals erzieltes Hilfssignal eingesetzt werden. In diesem Fall kann auch eine Spannung mit einem absoluten Pegel eingesetzt werden, der von denjenigen der Informationssignale verschieden ist. Ferner kann ein Hilfssignal verwendet werden, das dadurch erzielt wird, daß nicht nur der Inhalt des letzten Informationssignals, sondern auch der Inhalt mehrerer, bis zu diesem Zeitpunkt verwendeter Informationssignale statistisch berücksichtigt wird.

Die Fig. 23 ist eine schematische Draufsicht auf einen optischen Flüssigkristall-Verschluß bzw. einen Flüssigkristall- Lichtverschluß, der ein Beispiel für eine erfindungsgemäße Modulationsvorrichtung darstellt. Mit 231 ist ein Bildelement bezeichnet. Elektroden an beiden Seiten sind nur an dem Bereich des Bildelements 231 mit einem durchsichtigen Material geformt. Die Matrixelektrodenanordnung weist eine Gruppe von Abtastelektroden 232 und eine Gruppe von der Gruppe der Abtastelektroden 232 in Abstand gegenübergesetzten Signalelektroden 233 auf.

Die Erfindung kann in einem weiten Bereich auf dem Gebiet optischer Verschlüsse oder Sichtanzeigevorrichtungen angewandt werden, wie beispielsweise bei optischen Flüssigkristall-Verschlüssen, Flüssigkristall- Bildschirmen usw.

Claims (23)

1. Optische Modulationsvorrichtung mit einer ferroelektrischen Flüssigkristalleinrichtung, bei der eine Gruppe von Abtastelektroden einer Gruppe von Signalelektroden unter Einschluß eines ferroelektrischen Flüssigkristallmaterials und unter Bildung von matrixförmig angeordneten Kreuzungspunkten, an denen das Flüssigkristallmaterial in Abhängigkeit von der Polarität eines zwischen den Elektroden herrschenden elektrischen Feldes eine erste oder zweite stabile Orientierung einnimmt, in Abstand gegenüberliegt, sowie mit einer Ansteuereinrichtung zur Ansteuerung der Flüssigkristalleinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuereinrichtung
  • a) an eine gewählte Abtastelektrode (32 s) ein Abtast- Wählsignal anlegt, das zwei in einer ersten und einer zweiten Phase auftretende Teilsignale enthält, die - bezogen auf einen an den nichtgewählten Abtastelektroden (32 n) anliegenden Spannungspegel - entgegengesetzte Polarität aufweisen,
  • b) an gewählte Signalelektroden (33 s) ein erstes Informationssignal mit einem Spannungspegel anlegt, der in Verbindung mit dem Abtast-Wählsignal eine erste Spannung (+2V) hervorruft, die eine erste Schwellenspannung (V th 1) des ferroelektrischen Flüssigkristallmaterials übersteigt, während dieser Spannungspegel in Verbindung mit dem an den nichtgewählten Abtastelektroden anliegenden Spannungspegel eine zwischen der ersten (V th 1) und einer zweiten Schwellenspannung (V th 2) liegenden Spannung hervorruft, und
  • c) an die nichtgewählten Signalelektroden (33 n) ein zweites Informationssignal mit einem Spannungspegel anlegt, der in Verbindung mit dem Abtast-Wählsignal eine zweite Spannung (-2V) hervorruft, die die zweite Schwellenspannung (V th 2) des ferroelektrischen Flüssigkristallmaterials übersteigt, während dieser Spannungspegel in Verbindung mit dem an den nichtgewählten Abtastelektroden anliegenden Spannungspegel eine zwischen der ersten (V th 1) und der zweiten Schwellenspannung (V th 2) liegende Spannung hervorruft (Fig. 4, 5, 6).
2. Optische Modulationsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuereinrichtung das erste und das zweite Informationssignal jeweils für die Dauer einer Phase des Abtast-Wählsignals anlegt (Fig. 5, 6).
3. Optische Modulationsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Phase des Abtast-Wählsignals in zeitlicher Folge auftreten.
4. Optische Modulationsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuereinrichtung
  • a) an eine gewählte Abtastelektrode (32 s) ein Abtast- Wählsignal anlegt, da zwei in einer ersten und einer zweiten Phase auftretende Teilsignale enthält, die - bezogen auf einen an den nichtgewählten Abtastelektroden (32 n) anliegenden Spannungspegel - entgegengesetzte Polarität aufweisen,
  • b) in der ersten Phase an alle Signalelektroden (33 s,n) ein erstes Signal mit einem Spannungspegel anlegt, der in Verbindung mit dem ersten Teilsignal des Abtast-Wählsignals eine erste Spannung (-2V) der einen Polarität hervorruft, die eine erste Schwellenspannung (-V th 2) des ferroelektrischen Flüssigkristallmaterials übersteigt, während dieser Spannungspegel in Verbindung mit dem an den nichtgewählten Abtastelektroden anliegenden Spannungspegel eine zwischen der ersten (-V th 2) und einer zweiten Schwellenspannung (V th 1) liegende Spannung hervorruft, und
  • c) in der zweiten Phase an gewählte Signalelektroden (33 s) ein zweites Signal mit einem Spannungspegel anlegt, der in Verbindung mit dem zweiten Teilsignal des Abtast-Wählsignals eine zweite Spannung (2V) der entgegengesetzten Polarität hervorruft, die die zweite Schwellenspannung (V th 1) des ferroelektrischen Flüssigkristall­ materials übersteigt, während dieser Spannungspegel in Verbindung mit dem an den nichtgewählten Abtastelektroden anliegenden Spannungspegel eine zwischen der ersten (-V th 2) und der zweiten Schwellenspannung (V th 1) liegende Spannung hervorruft (Fig. 7, 8).
5. Optische Modulationsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuereinrichtung das Abtast-Wählsignal für eine Zeitdauer anlegt, die zwischen 0,1 µs und 2 ms beträgt.
6. Optische Modulationsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuereinrichtung das Abtast-Wählsignal sequentiell an aufeinanderfolgende Abtastelektroden anlegt.
7. Optische Modulationsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuereinrichtung die sequentielle Ansteuerung der Abtastelektroden periodisch wiederholt.
8. Optische Modulationsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuereinrichtung allen an die Abtast- und die Signal­ elektroden angelegten Signalen eine Gleichspannung mit einem bestimmten Spannungspegel (V₀, V₀₁) überlagert (Fig. 6, 14).
9. Optische Modulationsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuereinrichtung den Spannungspegel (V₀, V₀₁) der überlagerten Gleichspannung so wählt, daß dieser die jeweilige Schwellenspannung (V th 1, V th 2) des ferroelektrischen Flüssigkristallmaterials nicht übersteigt.
10. Optische Modulationsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das von der Ansteuereinrichtung an die gewählten Signalelektroden (33 s) angelegte Signal eine derart veränderbare Kurvenform aufweist, daß ein veränderbares Verhältnis zwischen demjenigen Bereich, in dem das ferroelektrische Flüssigkristall­ material eines jeweiligen Kreuzungspunkts die erste Orientierung einnimmt, und demjenigen Bereich einstellbar ist, in dem es die zweite Orientierung einnimmt (Fig. 9).
11. Optische Modulationsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuereinrichtung die Kurvenform des an die gewählten Signalelektroden (33 s) angelegten Signals in Abhängigkeit von vorgegebenen Gradationsdaten ändert.
12. Optische Modulationsvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuereinrichtung das an die gewählten Signalelektroden (33 s) angelegte Signal aus einer den vorgegebenen Gradationsdaten entsprechenden Anzahl von Spannungsimpulsen zusammensetzt.
13. Optische Modulationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und die zweite Orientierung des ferroelektrischen Flüssigkristall­ materials einem Hell- bzw. einem Dunkelzustand entsprechen.
14. Optische Modulationsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuereinrichtung vor dem Anlegen des Abtast-Wählsignals an die jeweils nächste Abtastelektrode für eine vorbestimmte Zeitdauer ( Δ t) an alle Abtast- und Signalelektroden Hilfssignale in der Weise anlegt, daß die Potentialdifferenz zwischen allen Kreuzungspunkten der Flüssigkristall­ einrichtung gleich Null ist (Fig. 18b).
15. Optische Modulationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuereinrichtung vor dem Anlegen des Abtast-Wählsignals an die jeweils nächste Abtastelektrode für eine vorbestimmte Zeitdauer ( Δ t) an alle Signalelektroden Hilfssignale anlegt, deren Polarität jeweils entgegengesetzt zu der Polarität der zuvor an den betreffenden Signalelektroden anliegenden Informationssignale ist (Fig. 20).
16. Optische Modulationsvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuereinrichtung während der Zeitdauer ( Δ t), während der die Hilfssignale anliegen, an alle Abtastelektroden ein Signal mit dem Spannungspegel Null anlegt.
17. Optische Modulationsvorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitdauer ( Δ t), während der die Hilfssignale anliegen, gleich lang oder kürzer als die Dauer der Abtast-Wählsignale ist.
18. Optische Modulationsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Absolutwert V₁ des Spannungspegels des jeweiligen Teilsignals des Abtast-Wählsignals größer gleich dem Absolutwert V₂ des Spannungspegels der Informationssignale ist (Fig. 10, 11).
19. Optische Modulationsvorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Absolutwert V₁ vorzugsweise zwischen ein- und zehnmal so groß wie der Absolutwert V₂ ist.
20. Optische Modulationsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuereinrichtung die Abtast-Wählsignale und die Informationssignale nur an einen wählbaren Ausschnitt aus den Abtast- bzw. den Signalelektroden anlegt, während sie außerhalb des durch die beiden Ausschnitte definierten Bereiches Signale anlegt, die an den betreffenden Kreuzungspunkten Potentiale erzeugen, die unterhalb der Schwellenspannungen des Flüssigkristallmaterials liegen (Fig. 12 bis 14).
21. Optische Modulationsvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das ferroelektrische Flüssigkristallmaterial chiral-smektisch ist.
22. Optische Modulationsvorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das ferroelektrische Flüssigkristall­ material sich in einer chiral-smektischen C-Phase oder H-Phase befindet.
23. Optische Modulationsvorrichtung nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß das ferroelektrische Flüssigkristallmaterial in einer Schichtdicke angeordnet ist, die dünn genug ist, um seine Schraubenstruktur aufzulösen.
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