DE3448306C2 - - Google Patents
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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 einen ersten
oder zweiten Orientierungszustand einzunehmen, was beispielsweise
mit Hilfe von in Nicolscher 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
Einzelbilds 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
Abtastzeilen keine befriedigende Bildqualität erzielbar ist,
was unter anderem darauf zurückzuführen ist, daß infolge der
Spannungsverhältnisse beim Ansteuern ein deutlich sichtbares
Übersprechen nicht verhindert werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine optische
Modulationsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs
1 derart weiterzubilden, daß durch geeignete Wahl
der Spannungsverhältnisse eine hervorragende Modulationsgüte
sichergestellt ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Kennzeichnungsteil
des Patentanspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.
Hierdurch ist sichergestellt, daß die Modulationsvorrichtung
mit Spannungspegeln betrieben wird, die ein Übersprechen und
dergleichen sicher verhindern, so daß stets eine hohe
Bildqualität erzielbar ist. Die erfindungsgemäße Modulationsvorrichtung
zeichnet sich folglich durch eine hervorragende
Modulationsgüte aus.
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 schematisch eine perspektivische Ansicht
einer Flüssigkristallvorrichtung,
Fig. 2 schematisch eine perspektivische Ansicht, die
die bistabilen Eigenschaften der
verwendeten Flüssigkristallvorrichtung
veranschaulicht,
Fig. 3 eine schematische Draufsicht auf eine Elektrodenanordnung
einer Flüssigkristallvorrichtung,
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
Flüssigkristall angelegt wird, das einem Bildelement
A entspricht,
Fig. 4B(b) die Kurvenform einer Spannung, die an
Flüssigkristall angelegt wird, das einem Bildelement
B entspricht,
Fig. 4B(c) die Kurvenform einer Spannung, die an
Flüssigkristall angelegt wird, das einem Bildelement
C entspricht,
Fig. 4B(d) die Kurvenform einer Spannung, die an
Flüssigkristall angelegt wird, das 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 nicht gewählte Abtastelektroden des zweiten
Ausführungsbeispiels,
Fig. 5(c) die Kurvenform eines an eine gewählte Signalelektrode
angelegten Informationssignals des
zweiten Ausführungsbeispiels,
Fig. 5(d) die Kurvenform eines an eine nicht gewählte
Signalelektrode angelegten Informationssignals
des zweiten Ausführungsbeispiels,
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 nicht gewählte Abtastelektrode des
dritten Ausführungsbeispiels,
Fig. 6(c) die Kurvenform eines an eine gewählte Signalelektrode
angelegten Informationssignals des
dritten Ausführungsbeispiels,
Fig. 6(d) die Kurvenform eines an nicht gewählte
Signalelektroden angelegten Informationssignals
des dritten Ausführungsbeispiels,
Fig. 7A(a) die Kurvenform eines an eine gewählte 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 nicht gewählte
Signalelektroden angelegten Informationssignals,
Fig. 7B(a) die Kurvenform einer Spannung, die an
Flüssigkristall angelegt wird, das einem Bildelement
A entspricht,
Fig. 7B(b) die Kurvenform einer Spannung, die an
Flüssigkristall angelegt wird, das einem Bildelement
B entspricht,
Fig. 7B(c) die Kurvenform einer Spannung, die an
Flüssigkristall angelegt wird, das einem Bildelement
C entspricht,
Fig. 7B(d) die Kurvenform einer Spannung, die an
Flüssigkristall angelegt wird, das 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 nicht gewählte Abtastelektroden
angelegten elektrischen Signals des
weiteren Ausführungsbeispiels,
Fig. 8A(c) die Kurvenform eines an eine gewählte
Signalelektrode angelegten Informationssignals des
weiteren Ausführungsbeispiels,
Fig. 8A(d) die Kurvenform eines an nicht gewählte
Signalelektroden angelegten Informationssignals
des weiteren Ausführungsbeispiels,
Fig. 8B(a) die Kurvenform einer Spannung, die bei dem
weiteren Ausführungsbeispiel an Flüssigkristall angelegt
wird, das einem Bildelement A entspricht,
Fig. 8B(b) die Kurvenform einer Spannung, die bei dem
weiteren Ausführungsbeispiel an Flüssigkristall angelegt
wird, das einem Bildelement B entspricht,
Fig. 8B(c) die Kurvenform einer Spannung, die bei dem
weiteren Ausführungsbeispiel an Flüssigkristall angelegt
wird, das einem Bildelement C entspricht,
Fig. 8B(d) die Kurvenform einer Spannung, die bei dem
weiteren Ausführungsbeispiel an Flüssigkristall angelegt
wird, das einem Bildelement D entspricht,
Fig. 9(a), 9(b), 9(c) erläuternde Ansichten
für ein Beispiel der 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 nicht gewählte
Abtastelektroden angelegten elektrischen Signals,
Fig. 10A(c) die Kurvenform eines an eine gewählte
Signalelektrode angelegten Informationssignals,
Fig. 10A(d) die Kurvenform eines an nicht gewählte
Signalelektroden angelegten Informationssignals,
Fig. 10B(a) die Kurvenform einer Spannung, die an
Flüssigkristall angelegt wird, das einem Bildelement
A entspricht,
Fig. 10B(b) die Kurvenform einer Spannung, die an
Flüssigkristall angelegt wird, das einem Bildelement
B entspricht,
Fig. 10B(c) die Kurvenform einer Spannung, die an
Flüssigkristall angelegt wird, das einem Bildelement
C entspricht,
Fig. 10B(d) die Kurvenform einer Spannung, die an
Flüssigkristall angelegt wird, das einem Bildelement
D entspricht,
Fig. 11 eine grafische Darstellung
der Ansteuerungsstabilität in Abhängigkeit
von einem Wert k,
Fig. 12A(a) die Kurvenform eines an eine gewählte
Abtastelektrode angelegten elektrischen Signals,
Fig. 12A(b) die Kurvenform eines an nicht gewählte
Abtastelektroden angelegten elektrischen Signals,
Fig. 12A(c) die Kurvenform eines an eine gewählte
Signalelektrode angelegten Informationssignals,
Fig. 12A(d) die Kurvenform eines an nicht gewählte
Signalelektroden angelegten Informationssignals,
Fig. 12B(a) die Kurvenform einer Spannung, die an
Flüssigkristall angelegt wird, das einem Bildelement
A entspricht,
Fig. 12B(b) die Kurvenform einer Spannung, die an
Flüssigkristall angelegt wird, das einem Bildelement
B entspricht,
Fig. 12B(c) die Kurvenform einer Spannung, die an
Flüssigkristall angelegt wird, das einem Bildelement
C entspricht,
Fig. 12B(d) die Kurvenform einer Spannung, die an
Flüssigkristall angelegt wird, das einem Bildelement
D entspricht,
Fig. 12C eine erläuternde Ansicht eines
beispielhaft durch eine Flüssigkristallvorrichtung
nach dem Abschluß einer Vollbildabtastung
erzeugten Bildes,
Fig. 12D(a) eine erläuternde Ansicht
des beispielhaft in Fig. 12C gezeigten,
durch Neubeschriftung teilweise geänderten
Bildes,
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 jeweils einer
Spannung, die an Flüssigkristall 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 nicht gewählte Abtastelektroden angelegt wird,
Fig. 13(a) die Kurvenform eines bei einem nächsten
Ausführungsbeispiel an eine gewählte Abtastelektrode
angelegten Signals,
Fig. 13(b) die Kurvenform eines
an nicht gewählte Abtastelektroden
angelegten Signals des nächsten Ausführungsbeispiels,
Fig. 13(c) und 13(d) Kurvenformen von Informationssignalen,
die jeweils an gewählte Signalelektroden
bzw. nicht gewählte Signalelektroden aus Signalelektroden
angelegt werden, denen neue Bildinformationen
zugeführt werden sollen,
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
an nicht gewählte Abtastelektroden
angelegten Signals des weiteren Ausführungsbeispiels,
Fig. 14(c) und 14(d) Kurvenformen von Informationssignalen
für das weitere Ausführungsbeispiel, die
jeweils an eine gewählte Signalelektrode bzw. nicht
gewählte Signalelektroden aus Signalelektroden angelegt
werden, welchen neue Bildinformationen zugeführt
werden sollen,
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,
die bei dem Ansteuerungsverfahren
verwendet werden,
Fig. 16(a) bis 16(d) erläuternde Darstellungen für
jeweils ein an den Matrixelektroden anliegendes
elektrisches Signal,
Fig. 17(a) bis 17(d) erläuternde Ansichten für jeweils
die Kurvenform einer Spannung, die
zwischen die Matrixelektroden angelegt wird,
Fig. 18(a) ein Zeitdiagramm für ein Ansteuerungsverfahren,
bei dem keine zeitliche Periode für das
Anlegen eines Hilfssignals vorgesehen ist,
Fig. 18(b), 20 und 22 Zeitdiagramme für das
Ansteuerungsverfahren,
Fig. 19 eine grafische Darstellung für die Abhängigkeit
einer Spannungsanlegedauer von einer Schwellenspannung
eines ferroelektrischen Flüssigkristalls,
Fig. 21(a) ein Blockschaltbild eines Beispiels
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 für die Abgabe
von Ansteuerungssignalen für eine in Fig. 21(a)
gezeigte Gruppe von Signalelektroden,
Fig. 21(c) ein beispielhaftes Blockschaltbild für eine Schaltung zum Erzeugen
des in Fig. 21(b) gezeigten Ausgangssignals DM
des Datenmodulators,
Fig. 23 eine Draufsicht auf einen optischen Flüssigkristall-
Verschluß, bei dem das
Ansteuerungsverfahren angewandt wird.
Bei dem Ansteuerungsverfahren kann als
Material für die optische Modulation bzw. optisches Modulationsmaterial
ein Material verwendet werden, das in Abhängigkeit
von einem anliegenden elektrischen Feld entweder
einen ersten oder einen zweiten stabilen optischen
Zustand, nämlich Bistabilität bezüglich des angelegten
elektrischen Felds zeigt, wie insbesondere ein Flüssigkristall
mit diesen Eigenschaften.
Die vorzugsweise bei dem Ansteuerungsverfahren
verwendbaren bistabilen Flüssigkristalle bzw.
Flüssigkristallmaterialien 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 Liquid Crystals"; "Solid State Physics"
16(141), 1981, "Liquid Crystal" usw. beschrieben. Bei der
optischen Modulationsvorrichtung können die in diesen Veröffentlichungen
beschriebenen ferroelektrischen Flüssigkristalle
verwendet werden.
Besondere Beispiele für in der optischen Modulationsvorrichtung
verwendbare ferroelektrische Flüssigkristall-Verbindungen
sind Disiloxybenzyliden-p′-amino-2-methylbutyl-
cinnamat (DOBAMBC), Hexyloxybenzyliden-p′-amino-2-chloropropylcinnamat
(HOBACPC), 4-O-(2-methyl)-butylresorcyliden-
4′-octylanilin (MBRA8) und dergleichen.
Wenn eine Modulationsvorrichtung bzw. Vorrichtung unter Verwendung dieser Materialien
aufgebaut wird, kann die Vorrichtung an 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 der Fig. 1 ist schematisch ein Beispiel für eine ferroelektrische
Flüssigkristallzelle gezeigt. Mit 11 und 11a
sind Grundplatten (Glasplatten) bezeichnet, auf die jeweils
eine durchsichtige Elektrode beispielsweise aus In₂O₃,
SnO₂, Indium-Zinn-Oxid (ITO) oder dergleichen angebracht
ist. Zwischen den Platten ist hermetisch ein Flüssigkristall
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 an den Glasplatten
11 und 11a gebildeten Elektroden eine Spannung über
einem bestimmten Schwellenwert angelegt wird, wird die
Schraubenstruktur bzw. Helixstruktur der Flüssigkristallmoleküle
13 aufgelöst, um die Ausrichtung der jeweiligen
Flüssigkristallmoleküle 13 so zu ändern, daß alle Dipolmomente
(P⟂) 14 in Richtung des elektrischen Felds
gerichtet sind. Die Flüssigkristallmoleküle 13 haben langgestreckte
Form und zeigen zwischen der langen Achse und
der kurzen Achse derselben eine Brechungsanisotropie. Infolgedessen
ist es leicht ersichtlich, daß beispielsweise
dann, wenn an der oberen und der unteren Oberfläche der
Glasplatten Polarisatoren unter Nicolscher Überschneidung,
nämlich unter Überkreuzung ihrer Polarisationsrichtungen
angeordnet werden, die dermaßen gestaltete Flüssigkristallzelle
als eine optische Flüssigkristall-Moduliervorrichtung
wirkt, deren optische Eigenschaften sich in Abhängigkeit
von der Polarität einer angelegten Spannung ändern. Wenn
ferner die Flüssigkristallzelle genügend dünn ist (wie beispielsweise
ein µm dick ist), wird die Helixstruktur der
Flüssigkristallmoleküle auch ohne Errichten eines elektrischen
Felds aufgelöst, wodurch gemäß der Darstellung in
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 24a.
Wenn gemäß Fig. 2 an einer Zelle mit
den vorstehend genannten Eigenschaften ein elektrisches
Feld E oder Ea errichtet wird, welche höher als ein bestimmter
Schwellenwert sind und voneinander hinsichtlich
der 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
24a gelenkt. Dementsprechend werden die Flüssigkristallmoleküle
entweder in einem ersten stabilen Zustand
23 oder in einem zweiten stabilen Zustand 23a ausgerichtet.
Wenn als optisches Modulationselement das 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 im weiteren beispielsweise anhand der Fig. 2
erläutert. Wenn an den Flüssigkristallen das elektrische
Feld E errichtet wird, werden sie in den ersten stabilen
Zustand 23 ausgerichtet. Dieser Zustand wird auch dann
stabil beibehalten, wenn das elektrische Feld aufgehoben
wird. Wenn andererseits in der Gegenrichtung zu dem elektrischen
Feld E das elektrische Feld Ea errichtet wird,
werden die Flüssigkristallmoleküle in den zweiten stabilen
Zustand 23a ausgerichtet, wodurch die Richtungen der Moleküle
geändert werden. Der letztere Zustand wird gleichermaßen
auch dann stabil beibehalten, wenn das elektrische
Feld aufgehoben wird. Solange ferner die Stärke des angelegten
elektrischen Felds E nicht oberhalb eines bestimmten
Schwellenwerts liegt, stehen die Flüssigkristallmoleküle
in den jeweiligen Ausrichtungszuständen. Zum wirkungsvollen
Herbeiführen der hohen Ansprechgeschwindigkeit und der Bistabilität
ist es vorteilhaft, wenn die Zelle so dünn wie
möglich ist, und zwar üblicherweise 0,5 µm bis 20 µm und
insbesondere 1 µm bis 5 µm dick ist. Eine optische
Modulationsvorrichtung mit einem Matrixelektrodenaufbau,
bei der das ferroelektrische Flüssigkristall dieser
Art verwendet wird, ist beispielsweise in der US-PS 43 67 924
(Clark und Ragerwall) vorgeschlagen.
Bei einem vorzugsweise gewählten Ausführungsbeispiel
ist eine Flüssigkristalleinrichtung
vorgesehen, die eine Gruppe von aufeinanderfolgend
durch Abtastsignale gewählten Abtastelektroden, eine Gruppe
von in Abstand der Gruppe der Abtastelektroden gegenübergesetzten
Signalelektroden, die nach vorbestimmten
Informationssignalen angewählt werden, und zwischen den
beiden Elektrodengruppen angeordnetes Flüssigkristallmaterial aufweist.
Diese Flüssigkristalleinrichtung kann dadurch angesteuert
werden, daß an eine gewählte Abtastelektrode der
Flüssigkristalleinrichtung ein elektrisches Signal mit
Phasen t₁ und t₂ angelegt wird, deren Spannungspegel voneinander
verschieden sind, und daß an die Signalelektroden
elektrische Signale angelegt werden, deren Spannungspegel
voneinander in Abhängigkeit davon verschieden sind, ob eine
vorbestimmte Information vorliegt oder nicht; dabei entsteht
auf der gewählten Abtastelektrodenzeile in einem
Bereich oder in Bereichen, in dem ein Informationssignal
vorliegt bzw. Informationssignale vorliegen, bei der Phase
t₁ (oder t₂) ein elektrisches Feld in einer Richtung, die
das Ausrichten des Flüssigkristalls in einen ersten stabilen
Zustand zuläßt, bzw. in Bereichen, in denen kein derartiges
Informationssignal vorliegt, in der Phase t₂ (oder t₁)
ein elektrisches Feld in der Gegenrichtung, die das Ausrichten
des Flüssigkristalls in einen zweiten stabilen
Zustand zuläßt. Ein Beispiel mit Einzelheiten der
Ansteuerung gemäß diesem Ausführungsbeispiel
wird anhand der Fig. 3 und 4 beschrieben.
Die Fig. 3 zeigt schematisch ein Beispiel einer Zelle 31
mit einer Matrixelektrodenanordnung, bei der ein ferroelektrisches
Flüssigkristallmaterial zwischen ein Paar
aus einander unter Abstand gegenübergesetzter 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 (nicht gewählten 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 nicht gewählten 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 Bewegungsbild
bzw. Laufbild dargestellt wird, werden die Abtastelektroden
32 aufeinanderfolgend und periodisch angewählt. Falls eine
Schwellenspannung zur Bildung eines ersten stabilen Zustands
des Flüssigkristalls mit Bistabilität bzw. des bistabilen
Flüssigkristalls als Vth1 bezeichnet wird und eine Schwellenspannung
zur Bildung eines zweiten stabilen Zustands
des Flüssigkristalls mit -Vth2 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 der Fig. 4A(a) gezeigt ist.
Gemäß der Darstellung in Fig. 4A(b) werden die anderen
Abtastelektroden 32(n) in den mit Masse verbundenen
Zustand geschaltet. Infolgedessen haben die an
diesen Elektroden auftretenden elektrischen Signale 0 V.
Andererseits wird gemäß der Darstellung in Fig. 4A(c) an
die gewählte Signalelektrode 33(s) ein elektrisches Signal
V angelegt, während gemäß Fig. 4A(d) an die nicht gewählten
Signalelektroden 33(n) ein elektrisches Signal -V angelegt
wird. In diesem Fall wird die Spannung V auf einen
erwünschten bzw. Sollwert eingestellt, der den Bedingungen
V<Vth1<2 V und -V<Vth2<-2 V
genügt. Die Kurvenformen
der bei dem Anlegen dieser elektrischen Signale 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 Spannungen an jeweiligen 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 oberhalb des Schwellenwerts Vth1 liegt.
Ferner wird an die Bildelemente B der gleichen Abtastzeile
während der Phase t₁ eine Spannung angelegt, die mit -2 V
unter dem Schwellenwert -Vth2 liegt. Demgemäß ändert sich
das Ausrichten der Flüssigkristallmoleküle in Abhängigkeit
davon, ob auf 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 einem jeden Fall hat das Ausrichten der Flüssigkristallmoleküle
keinen Zusammenhang mit den vorangehenden
Zuständen des jeweiligen Bildelements.
Andererseits beträgt gemäß der Darstellung für die Bildelemente
C und D auf den nicht gewählten Abtastzeilen eine
an alle Bildelemente C und D angelegte Spannung +V oder -V,
so daß sie damit nicht den Schwellenwert übersteigt. Infolgedessen
stehen ohne eine Änderung der Ausrichtung die
Flüssigkristallmoleküle in 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
eines Zeitintervalls von einem Zeitpunkt, an dem das
Einschreiben der einem Vollbild entsprechenden Signale abgeschlossen
ist, bis zu einem Zeitpunkt, an dem eine nachfolgende
Abtastzeile gewählt wird, kann der Signalzustand
eines jeden Bildelements aufrechterhalten werden. Infolgedessen
ändert sich selbst bei einer Steigerung der Anzahl
der Abtastzeilen das Einschalt- bzw. Tastverhältnis nicht
wesentlich, so daß sich keine Möglichkeit des Herabsetzens
des Kontrasts, des Auftretens von Übersprechen und dergleichen
ergibt. In diesem Fall liegt die Spannung V üblicherweise
im Bereich von 3 V bis 70 V, während die Länge
der Phase bzw. des Zeitraums (t₁+t₂)=T üblicherweise
im Bereich von 0,1 µs bis 2 ms liegt, obwohl sich die
Spannung und die Zeitdauer in Abhängigkeit von der Dicke
eines verwendeten Flüssigkristallmaterials bzw. einer verwendeten
Zelle ändern. Die Ansteuerung
unterscheidet sich von der bekannten Ansteuerung
nach dem Stand der Technik im wesentlichen dadurch,
daß
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) leichter zu einem zweiten
stabilen Zustand zu verändern (der nachstehend bei der
Umsetzung in optische Signale als Dunkelzustand bezeichnet
wird) sind und umgekehrt. Aus diesem Grund wechselt das an eine
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
an die Abtastelektroden oder Signalelektroden angelegte
elektrische Signale nicht unbedingt einfache
Rechteckwellensignale gemäß der vorangehenden Erläuterung
anhand der Fig. 4A(a) bis 4A(d) sein müssen. Es ist beispielsweise
möglich, ein Flüssigkristall unter Verwendung
einer Sinuswelle, einer Dreieckwelle oder dergleichen anzusteuern.
In der Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform der
Ansteuerung veranschaulicht. Die
Fig. 5(a), 5(b), 5(c) und 5(d) zeigen jeweils ein an eine
gewählte Abtastelektrode angelegtes Signal, ein an eine
nicht gewählte Abtastelektrode angelegtes Signal, ein gewähltes
Informationssignal (mit Informationsinhalt) und
ein nicht gewähltes Informationssignal (ohne Informationsinhalt).
Auf diese Weise wird gemäß
Fig. 5 auch dann, wenn nur während einer Phase
t₂ an eine Signalelektrode mit Information eine Spannung
+V angelegt wird und nur während einer Phase
t₁ an eine Signalelektrode ohne Information eine Spannung
-V angelegt wird, die in Fig. 5 dargestellte Ansteuerungsweise
im wesentlichen die gleiche wie die in Fig. 4 gezeigte.
In Fig. 6 ist ein Beispiel für eine weitere 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 nicht gewählte
Abtastelektrode angelegtes Signal, ein gewähltes
Informationssignal (mit Informationsinhalt) und ein nicht
gewähltes Informationssignal (ohne Informationsinhalt).
Damit in diesem Fall eine Flüssigkristallvorrichtung
richtig angesteuert wird, ist es
erforderlich, daß bei der in Fig. 6 dargestellten Ansteuerung
die folgenden Beziehungen erfüllt werden:
Die Ansteuerung einer Flüssigkristalleinrichtung kann auch nach einer im folgenden
beschriebenen Art
ausgeführt werden: Zum
Ansteuern einer Flüssigkristallvorrichtung mit einer Matrixelektrodenanordnung
aus einer Gruppe von Abtastelektroden
und einer Gruppe von in Abstand gegenübergesetzter Signalelektroden
und mit zwischen die Gruppe der Abtastelektroden
und die Gruppe der Signalelektroden eingefügtem Flüssigkristall
mit Bistabilität hinsichtlich eines elektrischen
Felds besteht die Ansteuerung darin, daß zwischen
eine aus der Gruppe der Abtastelektroden gewählte Abtastelektrode
und die Gruppe der Signalelektroden ein elektrisches
Signal mit einer ersten Phase, während der eine Spannung
zum Ausrichten des bistabilen Flüssigkristalls in einen
ersten stabilen Zustand angelegt wird, und mit einer
zweiten Phase angelegt wird, während der zwischen die gewählte
Abtastelektrode und eine aus der Gruppe der Signalelektroden
gewählte Signalelektrode eine Spannung zum Ausrichten
des in den ersten stabilen Zustand ausgerichteten
Flüssigkristalls in einen zweiten stabilen Zustand angelegt
wird.
Bei einem vorzugsweise gewählten Ausführungsbeispiel dieser
Ansteuerung ist es möglich, eine Flüssigkristalleinrichtung
dadurch anzusteuern, daß an eine gewählte
Abtastelektrode der Flüssigkristalleinrichtung, die
eine Gruppe aufeinanderfolgend und periodisch aufgrund von
Abtastsignalen gewählter Abtastelektroden, eine Gruppe von
der Gruppe der Abtastelektroden in Abstand gegenübergesetzten
und nach einem vorbestimmten Informationssignal gewählten
Signalelektroden und ein dazwischengesetztes Flüssigkristall
mit Bistabilität hinsichtlich eines elektrischen
Felds aufweist, ein elektrisches Signal gelegt 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 von an die Signalelektroden
angelegten elektrischen Signalen das Ausrichten des Flüssigkristalls
in einen ersten stabilen Zustand erlaubt, und
eine zweite Phase t₂ hat, während der entsprechend den an
die Signalelektroden angelegten elektrischen Signalen eine
Spannung zum Unterstützen der Neuausrichtung des Flüssigkristalls
in einen 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 Darstellung eines
Laufbilds eine erwünschte Abtastelektrode aus der Gruppe
der Abtastelektroden 32 aufeinanderfolgend und periodisch
angewählt. Wenn eine Schwellenspannung, oberhalb der ein
erster stabiler Zustand der bistabilen Flüssigkristallzelle
herbeigeführt wird, mit Vth1 bezeichnet wird und eine
Schwellenspannung, oberhalb bzw. unterhalb der ein zweiter
stabiler Zustand herbeigeführt wird, mit -Vth2 bezeichnet
wird, ist das an die gewählte Abtastelektrode 32(s) angelegte
elektrische Signal eine Wechselspannung, die gemäß
der Darstellung in Fig. 7A(a) während der Phase (Zeitdauer)
t₁ 2 V beträgt und während der Phase (Zeitdauer) t₂ -V beträgt.
Die anderen Abtastelektroden 32(n) werden gemäß Fig. 7A(b)
in den geerdeten bzw. mit Masse verbundenen Zustand
versetzt, so daß sich ein elektrisches Signal 0 V ergibt.
Andererseits ist gemäß der Darstellung in Fig. 7A(c) das
an jede der gewählten Signalelektroden 33(s) angelegte
elektrische Signal während der Phase t₁ "0" und während
der Phase t₂ V. Gemäß der Darstellung in Fig. 7A(d) ist
das an jede nicht gewählte Signalelektrode 33(n) angelegte
elektrische Signal "0". In diesem Fall wird die Spannung V
auf einen gewünschten Wert in der Weise eingestellt, daß
die Bedingungen
V<Vth1<2 V und -V<-Vth2<-2 V
eingehalten
werden. Die Fig. 7B zeigen Kurvenformen von Spannungen,
die an jeweilige Bildelemente angelegt werden, wenn
elektrische Signale abgegeben werden, die den vorstehend
genannten Bedingungen genügen. Die in den Fig. 7B(a), 7B(b),
7B(c) und 7B(d) gezeigten Kurvenformen entsprechen den in
Fig. 3 gezeigten Bildelementen A, B, C bzw. D. Das heißt, da gemäß
Fig. 7B während der Phase t₁ an alle Bildelemente auf
einer gewählten Abtastzeile eine Spannung -2 V über der Schwellenspannung
-Vth2 angelegt wird, werden die Flüssigkristallmoleküle
zuerst in den einen optisch stabilen Zustand (den
zweiten stabilen Zustand) ausgerichtet. Da während der
zweiten Phase t₂ entsprechend dem Vorliegen eines Informationssignals
an die Bildelemente A eine Spannung 2 V oberhalb
der Schwellenspannung Vth1 angelegt wird, wird das jeweilige
Bildelement A auf den anderen optisch stabilen Zustand
(den ersten stabilen Zustand) umgeschaltet. Da ferner
während der zweiten Phase t₂ entsprechend dem Fehlen eines
Informationssignals an die Bildelemente B eine nicht über
der Schwellenspannung Vth1 liegende Spannung V angelegt
wird, behalten die Bildelemente B den einen optisch stabilen
Zustand bei.
Andererseits ist an den durch die Bildelemente C und D dargestellten
nicht gewählten Abtastzeilen eine an alle Bildelemente
C und D angelegte Spannung +V oder "0" und damit
nicht oberhalb 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 Vollbilds abgeschlossen
ist, bis zu einem Zeitpunkt aufrechterhalten werden,
an dem eine nachfolgende Zeile gewählt wird. Demgemäß ändert
sich selbst bei einer Steigerung der Anzahl der Abtastelektroden
das Einschalt- bzw. Tastverhältnis nicht wesentlich,
so daß keine Möglichkeit zum Verringern des Kontrasts,
des Auftretens von Übersprechen usw. besteht.
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 eines verwendeten Flüssigkristallmaterials
und einer verwendeten Zelle abhängen.
Es ist offensichtlich, daß
die an die
Abtastelektroden oder Signalelektroden angelegten elektrischen
Signale nicht unbedingt einfache Rechteckwellensignale
gemäß der Erläuterung anhand der Fig. 7A(a) bis 7A(d)
sein müssen. Beispielsweise ist es möglich, das Flüssigkristall
unter Verwendung einer Sinuswelle, einer Dreieckwelle
oder dergleichen anzusteuern.
Die Fig. 8 zeigt ein weiter abgewandeltes Ausführungsbeispiel.
Das in Fig. 8 gezeigte Ausführungsbeispiel unterscheidet
sich von demjenigen in Fig. 7 gezeigten dadurch,
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
durch das Verfahren gemäß diesem Ausführungsbeispiel 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.
Bei diesem Beispiel ist in Fig. 8A(a) die Kurvenform
einer an die gewählte Abtastelektrode 32(s) angelegten
Spannung dargestellt. Andererseits werden gemäß der Darstellung in Fig. 8A(b)
die nicht gewählten Abtastelektroden 32(n) in den
geerdeten Zustand versetzt, so
daß sich ein elektrisches Signal "0" ergibt. Die Fig. 8A(c)
zeigt die Kurvenform einer an die gewählte Signalelektrode
33(s) angelegten Spannung. Die Fig. 8A(d) zeigt die Kurvenform
einer an die nicht gewählten Signalelektroden 33(n)
angelegten Spannung. Die Fig. 8B zeigen Kurvenformen von
Spannungen, die jeweils an die Bildelemente A, B, C und D
angelegt werden. Das heißt, die in den Fig. 8B(a), 8B(b), 8B(c)
und 8B(d) gezeigten Kurvenformen entsprechen jeweils diesen
in Fig. 3 gezeigten Bildelementen.
Die Ansteuerung wurde vorstehend unter der
Voraussetzung erläutert, daß eine einem Bildelement entsprechende
Flüssigkristallverbindungs-Schicht gleichförmig
ist und bezüglich der Gesamtfläche des einzelnen Bildelements
in einen der beiden stabilen Zustände ausgerichtet
ist. Tatsächlich wird jedoch das Ausrichten des ferroelektrischen
Flüssigkristalls sehr fein durch die Zwischenwirkung
zwischen den Flächen der Grundplatten und den Flüssigkristallmolekülen
beeinflußt. Infolgedessen ist es bei einer
kleinen Differenz zwischen einer angelegten Spannung
und der Schwellenspannung Vth1 oder -Vth2 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
Ansteuerungsverfahren 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 allein naturgemäß während der
Herstellung der Grundplatte erzeugte Abweichungen hinsichtlich
des Oberflächenzustands einer Grundplatte zu nutzen,
sondern auch den Oberflächenzustand an einer Grundplatte
mit einem künstlich hergestellten Mikromosaikmuster heranzuziehen.
Gemäß einer weiteren Art der Ansteuerung
einer optischen Moduliervorrichtung mit einer
Matrixelektrodenanordnung aus einer Gruppe von Abtastelektroden
und einer Gruppe von der Gruppe der Abtastelektroden
in Abstand gegenübergesetzten Signalelektroden und mit
einem zwischen die Gruppe der Abtastelektroden und die
Gruppe der Signalelektroden eingefügten Material für die
optische Modulation, das Bistabilität hinsichtlich eines
elektrischen Felds zeigt, besteht die Ansteuerung darin, daß
zwischen eine aus der Gruppe der Abtastelektroden gewählte
Abtastelektrode und eine aus der Gruppe der Signalelektroden
gewählte Signalelektrode eine Spannung VON1 zum Ausrichten
des bistabilen Materials in einen ersten stabilen
Zustand angelegt wird, daß zwischen die gewählte Abtastelektrode
und die aus der Gruppe der Signalelektroden nicht
gewählten Signalelektroden eine Spannung VON2 für das Ausrichten
des bistabilen Materials in einen zweiten stabilen
Zustand angelegt wird und daß zwischen die nicht gewählten
Abtastelektroden und die Gruppe der Signalelektroden eine
Spannung VOFF in einer Höhe angelegt wird, die zwischen
einer Schwellenspannung -Vth2 (für den zweiten stabilen Zustand)
und einer Schwellenspannung Vth1 (für den ersten
stabilen Zustand) der optischen Moduliervorrichtung mit
dem bistabilen Verhalten gewählt wird, wobei hinsichtlich
der Spannungen VON1, VON2 und VOFF die folgenden Bedingungen
eingehalten werden:
2|VOFF|<|VON1|, |VON2|
Eine vorzugsweise gewählte Ausführungsform
ist für das Ansteuern einer Flüssigkristallvorrichtung
geeignet, die eine Gruppe von aufeinanderfolgend
mit Abtastsignalen anwählbaren Abtastelektroden, eine
Gruppe von der Gruppe der Abtastelektroden in Abstand gegenübergesetzten
und mittels eines vorbestimmten Informationssignals
anwählbaren Signalelektroden und ein zwischen
die Gruppe der Abtastelektroden und die Gruppe der Signalelektroden
eingefügtes Flüssigkristall mit Bistabilität
hinsichtlich eines angelegten elektrischen Felds aufweist.
Die Merkmale dieser Art der Ansteuerung liegen darin, daß
an gewählte Abtastelektroden jeweils ein sich änderndes
elektrisches Signal V₁(t) mit Phasen t₁ und t₂ bei Spannungen
mit voneinander verschiedenen Polaritäten angelegt
wird, wobei während der Phasen der Maximalwert mit V₁(t)max.
und der Minimalwert mit V₁(t)min. bezeichnet sind, und daß
an die Signalelektroden in Abhängigkeit davon, ob eine vorbestimmte
Information abgegeben werden soll oder nicht,
elektrische Signale V₂ und V2a mit voneinander verschiedenen
Spannungen angelegt werden. Auf diese Weise wird in
Bereichen der gewählten Abtastelektrodenzeile, in denen Informationssignale
abgegeben werden, während der Phase t₁
(oder t₂) ein elektrisches Feld V₂-V₁(t) errichtet, das
in eine Richtung ausgerichtet ist, die dem Flüssigkristall
das Einnehmen eines ersten stabilen Zustands erlaubt, während
an der gewählten Abtastelektrodenzeile in Bereichen,
in denen keine Informationssignale abgegeben werden, während
der Phase t₂ (oder t₁) ein elektrisches Feld V2a-V₁(t)
in der Gegenrichtung errichtet wird, das dem Flüssigkristall
das Einnehmen eines zweiten stabilen Zustand erlaubt, wobei
folgende Bedingungen erfüllt werden:
1<|V₁(t)max.|/|V₂|,
1<|V₁(t)min.|/|V₂|,
1<|V₁(t)max.|/|V2a|,
1<|V₁(t)min.|/|V2a|.
1<|V₁(t)min.|/|V₂|,
1<|V₁(t)max.|/|V2a|,
1<|V₁(t)min.|/|V2a|.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es möglich, die Flüssigkristallvorrichtung
in einer besonders stabilen Weise anzusteuern.
Die Einzelheiten bei dem Verfahren gemäß diesem
Ausführungsbeispiel werden anhand der Zeichnung beschrieben.
Die Fig. 10A(a) und 10A(b) zeigen jeweils ein an die gewählte
Abtastelektrode 32(s) angelegtes elektrisches Signal
bzw. ein an die anderen (nicht gewählten) 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 Sichtdarstellung eines Bewegungsbilds
aus der Gruppe der Abtastelektroden aufeinanderfolgend und
periodisch eine Abtastelektrode angewählt. Bezeichnet man
eine Schwellenspannung, bei der das bistabile Flüssigkristall
einen ersten stabilen Zustand einnimmt, mit Vth1 und
eine Schwellenspannung, bei der das Flüssigkristall einen
zweiten stabilen Zustand einnimmt, als -Vth2, 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 Phasen, deren Spannungen voneinander
verschieden sind, an die gewählte Abtastelektrode ergibt
einen sehr bedeutsamen Vorteil insofern, als der Übergang
zwischen dem ersten und dem zweiten stabilen Zustand
bzw. entsprechend 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
auf 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 nicht gewählten 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)<Vth1<V₁+V₂,
-(V₁+V₂)<-Vth2<-V₂, -(V₁-V₂).
-(V₁+V₂)<-Vth2<-V₂, -(V₁-V₂).
In den Fig. 10B(a) bis 10B(d) sind jeweils Kurvenformen
von Spannungen gezeigt, die an Bildelementen, nämlich 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 bzw. Schreibspannung V₁+V₂ angelegt. Während der Phase t₁ wird an
das Bildelement B auf der gleichen Abtastzeile eine über
die Schwellenspannung -Vth2 hinausgehende 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. Wenn nämlich die Signalelektrode gewählt ist,
werden die Flüssigkristallmoleküle in den ersten stabilen
Zustand ausgerichtet. Wenn andererseits die Signalelektrode
nicht gewählt ist, werden die Moleküle in den zweiten
stabilen Zustand ausgerichtet. In einem jeden Fall besteht für das
Ausrichten kein Zusammenhang mit vorhergehenden Zuständen
des jeweiligen Bildelements.
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 dem Einschreiben von einer Zeile entsprechenden
Signalen in diese der auf diese Weise erzielte Signalzustand
während eines Zeitintervalls von einem Zeitpunkt,
an dem das Einschreiben des einen Vollbilds abgeschlossen
ist, bis zu einem Zeitpunkt aufrechterhalten 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 keine Möglichkeit zum Verringern des Kontrasts auftritt.
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, obwohl die Spannungshöhe und die Zeitdauer
in einem gewissen Ausmaß von der Dicke eines Flüssigkristallmaterials
bzw. einer verwendeten Zelle abhängig sind. Das
wichtige Merkmal bei dieser Ansteuerung besteht darin,
daß ein beispielsweise von +V₁ auf -V₁ wechselndes Spannungssignal
an eine gewählte Abtastelektrode angelegt 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 der 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 wurden die Bistabilität
des Verhaltens eines ferroelektrischen Flüssigkristalls
und das Ansteuerungsverfahren hierfür auf etwas idealisierten
Zuständen beruhend erläutert. Beispielsweise kann
trotz der Verwendung eines bistabilen Flüssigkristalls das
Flüssigkristall tatsächlich nicht für eine unendlich lange
Zeitdauer in einem stabilen Zustand verbleiben, wenn kein
elektrisches Feld angelegt wird. Im einzelnen wird dann,
wenn eine Schicht aus dem ferroelektrischen Flüssigkristall
DOBAMBC mit einer Dicke von über 3 µm verwendet wird, zuerst
eine Helixstruktur in der SmC*-Phase teilweise aufrechterhalten.
Wenn in der Richtung der Schichtdicke ein
in einer Richtung (von beispielsweise +30 V/3 µm) ausgerichtetes
elektrisches Feld 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 zu einem Zustand
zurückkehren, bei dem kein elektrisches Feld angelegt wird,
kehren sie allmählich und teilweise zu der Helixstruktur
zurück.
Wenn folglich unter Einsetzung der Flüssigkristallzelle
zwischen ein Paar aus einem oberen und einem unteren Polarisator,
die in Nicolscher Überschneidung, nämlich mit zueinander
im wesentlichen senkrechten bzw. einander überkreuzenden
Polarisierebenen angeordnet sind, das Durchlaßlicht
beobachtet wird, ist festzustellen, daß der Kontrast
der Sichtanzeige allmählich geringer wird. Die Geschwindigkeit,
mit der sich der in eine Richtung ausgerichtete
stabile Zustand auflöst, 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
erforderliche Schwellenspannungen Vth1 und Vth2 als auf
konstanten Werten festliegend beschrieben. Tatsächlich
hängen jedoch diese Schwellenspannungen in starkem Ausmaß
von Faktoren wie beispielsweise dem Oberflächenzustand einer
Basisplatte und dergleichen ab, was große Schwankungen
hinsichtlich der jeweiligen Zellen ergibt. 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
nicht gewählten Zeile oder nicht gewählten Zeilen bei einer
bestimmten Form der Signale auf, was zu der Möglichkeit
führt, daß ein Übersprechen auftritt.
Aufgrund der vorstehend angeführten Analysen und Betrachtungen
ist es für die gleichmäßige Herstellung und gleichmäßige
Ansteuerung einer optischen Moduliervorrichtung vorzuziehen,
die Spannungen VON1 und VON2 für das Ausrichten
der Flüssigkristallmoleküle an einer gewählten Stelle oder
an gewählten Stellen auf den ersten bzw. den zweiten stabilen
Zustand und die Spannung VOFF für das Anlegen an die
nicht gewählten Stellen so zu wählen, daß die Unterschiede
zwischen ihren Höhen und den mittleren Schwellenspannungen
Vth1 und Vth2 so groß wie möglich sind. Zieht man die Abweichungen
hinsichtlich der Eigenschaften zwischen Vorrichtungen
und diejenigen bei dem Format einer Vorrichtung in
Betracht, so ist es im Hinblick auf die Gleichmäßigkeit
vorteilhaft, daß |VON1| und |VON2| jeweils doppelt so
groß oder größer wie |VOFF| sind. Zum Herbeiführen dieser
Bedingungen für das Anlegen von Spannungen bei dem Ansteuerungsverfahren,
das anhand der Fig. 10 erläutert wurde,
welche das Ausführungsbeispiel zeigen, das einen schnellen
Übergang zwischen den beiden stabilen Zuständen erlaubt,
ist es vorteilhaft, in der Phase t₂ (Fig. 10B(a)) eine an
die der fehlenden Information entsprechenden Bildelemente
durch eine gewählte Abtastelektrode und eine nicht gewählte
Signalelektrode angelegte Spannung |V₁-V₂| ausreichend
von VON1 abliegend, nämlich insbesondere auf weniger als
VON1/1,2 zu wählen. Infolgedessen ist gemäß dem in Fig. 10
gezeigten Beispiel die Bedingung hierfür die folgende:
1<|V₁(t)|/|V₂|<10
Ferner ist es hinsichtlich dieser Bedingung in verallgemeinerter
Form nicht erforderlich, daß eine an ein jeweiliges
Bildelement angelegte Spannung und ein an eine jeweilige
Elektrode angelegtes elektrisches Signal symmetrisch
ist oder stufenförmige bzw. rechteckige Form hat.
Damit die vorstehend genannte Bedingung
auch derartige Fälle einschließt,
sei angenommen, daß der Maximalwert eines an
die Abtastelektroden innerhalb der Phase t₁+t₂ angelegten
elektrischen Signals (der Spannung in bezug auf das
Massepotential) V₁(t)max. ist, der Minimalwert des Signals
V₁(t)min. ist, ein an eine gewählte Signalelektrode entsprechend
einem Informationszustand angelegtes elektrisches
Signal (Bezugspannung in bezug auf das Massepotential) V₂
ist und ein an die nicht gewählten Signalelektroden entsprechend
dem informationslosen Zustand angelegtes elektrisches
Signal (Relativspannung) V2a ist. Zum gleichmäßigen Ansteuern
des Flüssigkristalls ist es vorteilhaft,
die folgenden Bedingungen einzuhalten:
1<|V₁(t)max.|/|V₂|<10
1<|V₁(t)min.|/|V₂|<10
1<|V₁(t)max.|/|V2a|<10
1<|V₁(t)min.|/|V2a|<10
1<|V₁(t)min.|/|V₂|<10
1<|V₁(t)max.|/|V2a|<10
1<|V₁(t)min.|/|V2a|<10
In der Fig. 11 stellt die Abszisse ein Verhältnis k eines
an die Abtastelektroden angelegten elektrischen Signals
V₁ zu einem an die Signalelektroden angelegten elektrischen
Signals ±V₂ dar, das sich gemäß dem anhand der Fig. 10 erläuterten
Ausführungsbeispiel ändert. Im einzelnen zeigt
die grafische Darstellung in der Fig. 11 die Änderung des
Verhältnisses einer an eine gewählte Stelle (zwischen einer
gewählten Signalelektrode und einer gewählten oder
nicht gewählten Abtastelektrode) angelegten maximalen Spannung
|V₁+V₂| zu einer an eine nicht gewählte Stelle
(zwischen einer nicht gewählten Signalelektrode und einer
gewählten oder nicht gewählten 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.
Zur wirkungsvollen Ausführung der Ansteuerung
ist es offensichtlich nicht
unbedingt erforderlich, daß ein an die Abtastelektroden
oder Signalelektroden angelegtes elektrisches Signal einfache
Rechteckkurvenform hat. Beispielsweise ist es möglich,
die Flüssigkristallvorrichtung unter Verwendung einer
Sinuswelle oder einer Dreieckwelle anzusteuern, solange
sich ein wirksames Zeitintervall ergibt.
Bei der Ansteuerung ist es in
einer Betriebsart möglich, einen Teil einer Bildfläche,
in welchem zuvor ein Bild eingeschrieben worden ist, mit
einem anderen Bild neu zu beschriften. Im einzelnen hat bei
der Ansteuerung einer optischen Moduliervorrichtung
(wie beispielsweise einer Flüssigkristallvorrichtung)
mit einer Elektrodenanordnung aus einer Gruppe von Abtastelektroden
und einer Gruppe von Signalelektroden zum Liefern
erwünschter Informationssignale und mit einem zwischen
die Gruppe der Abtastelektroden und die Gruppe der Signalelektroden
eingesetzten Flüssigkristallmaterial
für die optische Modulation, das bistabile
Eigenschaften hinsichtlich eines elektrischen Felds zeigt,
die derartige Ansteuerung die Merkmale,
daß zwischen eine aus der Gruppe der Abtastelektroden gewählte
Abtastelektrode und eine aus den Signalelektroden
gewählte Signalelektrode oder mehrere derart gewählte Signalelektroden,
denen in der Gruppe der Signalelektroden
eine neue Bildinformation zugeführt werden soll, eine Spannung
zum Ausrichten des bistabilen Materials für die optische
Modulation in einen ersten stabilen Zustand (einen
optisch stabilen Zustand) angelegt wird, daß zwischen die
gewählte Abtastelektrode und eine Signalelektrode, die
nicht aus den Signalelektroden gewählt ist, denen in der
Gruppe der Signalelektroden eine neue Bildinformation zugeführt
wird, eine Spannung zum Ausrichten des bistabilen
Flüssigkristallmaterials für die optische Modulation in einen zweiten stabilen
Zustand (den anderen optisch stabilen Zustand) angelegt
wird und daß zwischen die nicht aus der Gruppe der
Abtastelektroden gewählten Abtastelektroden und die Gruppe
der Signalelektroden sowie zwischen alle Abtastelektroden
und die Signalelektroden, denen keine neue Bildinformation
zugeführt wird, eine Spannung angelegt wird, die auf einen
Wert zwischen einer Schwellenspannung -Vth2 (für den zweiten
stabilen Zustand) und einer Schwellenspannung Vth1 (für
den ersten stabilen Zustand) des bistabilen Materials für
die optische Modulation eingestellt wird.
Bei einem vorzugsweise gewählten Ausführungsbeispiel für
die Ansteuerung dieser Art ist eine Flüssigkristalleinrichtung
vorgesehen, die mindestens eine Gruppe von aufeinanderfolgend
durch Abtastsignale anwählbaren Abtastelektroden,
eine Gruppe von der Gruppe der Abtastelektroden in
Abstand gegenübergesetzten und durch erwünschte Informationssignale
anwählbaren Signalelektroden und ein zwischen
die beiden Elektrodengruppen eingefügtes Flüssigkristall
mit Bistabilität hinsichtlich eines elektrischen Felds
aufweist, wobei an eine gewählte Abtastelektrode ein elektrisches
Signal mit Phasen t₁ und t₂ angelegt wird, deren
entsprechende Spannungen voneinander verschieden sind,
und elektrische Signale unterschiedlicher Spannungen in
Abhängigkeit davon angelegt werden, ob eine vorbestimmte
Information vorliegt oder nicht bzw. ob die Information
des letzten Abtastens unverändert aufrechterhalten
wird oder nicht. Auf diese Weise ist es möglich, die Flüssigkristalleinrichtung
dadurch anzusteuern, daß während
der Phase t₁(t₂) auf der gewählten Abtastelektrodenzeile
an einem Bereich, für den ein Informationssignal vorliegt,
ein elektrisches Feld in einer Richtung gebildet wird,
die den ersten stabilen Zustand ergibt, daß während der
Phase t₂(t₁) in einem Bereich, für den kein Informationssignal
vorliegt, ein elektrisches Feld in der Gegenrichtung
gebildet wird, die den zweiten stabilen Zustand ergibt,
und daß während der Phase t₁ und t₂ in einem Bereich,
in dem die Information aus der letzten Abtastung aufrecht
erhalten werden soll, ein elektrisches Feld gebildet wird,
das schwächer als ein Schwellenwert des elektrischen Felds
für das Umschalten der Flüssigkristallmoleküle von einem
stabilen Zustand in den anderen ist.
Ein vorzugsweise gewähltes Ausführungsbeispiel für dieses
Ansteuerungsverfahren wird anhand der Fig. 12A bis 12D
beschrieben. Die Fig. 12A(a) und 12A(b) zeigen jeweils
elektrische Signale, die an die gewählte Abtastelektrode
32(s) bzw. an die anderen (nicht gewählten) Abtastelektroden
angelegt werden. Die Fig. 12A(c) und 12A(d) zeigen jeweils
elektrische Signale, die an die gewählten Signalelektroden
33(s) bzw. an die nicht gewählten Signalelektroden
22(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 Sichtanzeige
eines Bewegungsbilds eine Abtastelektrode aufeinanderfolgend
und periodisch aus der Gruppe der Abtastelektroden angewählt.
Falls in einer Flüssigkristallzelle mit Bistabilität
die Schwellenspannung zum Bilden eines ersten stabilen
Zustands Vth1 ist und die Schwellenspannung zum Bilden eines
zweiten stabilen Zustands -Vth2 ist, ist ein an die gewählte
Abtastelektrode 32(s) angelegtes elektrisches Signal
eine Wechselspannung, die während einer Phase (Zeitdauer)
t₁ den Wert V und während einer Phase (Zeitdauer) t₂ einen
Wert -V annimmt, wie es in der Fig. 12A(a) dargestellt ist.
Wenn an die gewählte Abtastelektrode ein elektrisches Signal
mit mehreren Phasen unterschiedlicher Spannungen angelegt
wird, wird ein bedeutsamer Vorteil insofern erreicht,
als für das Festlegen der Sichtanzeigebedingungen der Vorrichtung
zwischen den beiden stabilen Zuständen des Flüssigkristalls
leicht mit hoher Geschwindigkeit umgeschaltet
werden kann.
Andererseits werden gemäß der Darstellung in Fig. 12A(b)
die anderen Abtastelektroden 32(n) in den geerdeten Zustand
versetzt 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 nicht gewählten Signalelektroden 33(n) ein elektrisches
Signal -V angelegt wird. In diesem Fall wird die
Spannung V auf einen erwünschten Wert eingestellt, der die
folgenden Bedingungen erfüllt:
V<Vth1<2 V und -V<-Vth2<-2 V.
Die Kurvenformen der an die jeweiligen Bildelemente,
nämlich die in Fig. 3 gezeigten Bildelemente A, B, C und D
bei dem Anlegen dieser elektrischen Signale 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 Vth1 angelegt, während in der Phase
t₁ an das Bildelement B der gleichen Abtastzeile eine Spannung
-2 V über dem Schwellenpegel -Vth2 angelegt wird.
Infolgedessen wird das Ausrichten des Flüssigkristalls in
Abhängigkeit davon bestimmt, ob auf der gewählten Abtastelektrodenzeile
die Signalelektrode gewählt ist oder nicht.
Wenn die Signalelektrode gewählt ist, werden die
Flüssigkristallmoleküle in den ersten stabilen Zustand ausgerichtet.
Wenn die Signalelektrode nicht gewählt ist, werden
die Moleküle in den zweiten stabilen Zustand ausgerichtet.
In einem jeden Fall steht die Ausrichtung nicht im Zusammenhang
zu den vorangehenden Zuständen des jeweiligen
Bildelements.
Andererseits wird auf den nicht gewählten Abtastzeilen an
die Bildelemente C und D eine Spannung +V oder -V angelegt.
Infolgedessen bleiben die Flüssigkristallmoleküle in den
jeweiligen Bildelementen C und D so ausgerichtet, wie es
den durch das letzte Abtasten hervorgerufenen Signalzuständen
entspricht. Das heißt, wenn eine Abtastelektrode gewählt
wird, werden die der einen Zeile entsprechenden Signale
eingeschrieben, wonach die Signalzustände während des
Zeitintervalls von dem Zeitpunkt, an dem das Einschreiben
des einen Vollbilds abgeschlossen ist, bis zu dem Zeitpunkt
aufrechterhalten werden können, an dem die Abtastelektrode
gewählt wird. Infolgedessen ergibt sich selbst
bei einer gesteigerten Anzahl von Abtastelektroden keine
wesentliche Änderung des Tastverhältnisses, 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 und die Zeitdauer der Phase (t₁
+t₂)=T gewöhnlich im Bereich von 0,1 µs bis 2 ms, obwohl
die Spannung und die Zeitdauer im gewissen Ausmaß von der
Dicke des verwendeten Flüssigkristallmaterials bzw. der
verwendeten Zelle abhängig sind. Diese
Ansteuerung unterscheidet sich im wesentlichen
von der nach dem Stand der Technik dadurch, daß
sie den Übergang von einem ersten stabilen Zustand (der bei
der Umsetzung des elektrischen Signals in ein optisches
Signal als Hellzustand angenommen ist) zu einem zweiten
stabilen Zustand und umgekehrt erleichtert (der bei der
Umsetzung in ein optisches Signal als Dunkelzustand angenommen
ist). Zu diesem Zweck wechselt das an die gewählte
Abtastelektrode angelegte elektrische Signal von +V auf
-V. Ferner sind die an die Signalelektroden angelegten
Spannungen voneinander verschieden, um damit den Hellzustand
oder den Dunkelzustand zu bestimmen. In der Fig. 12C
ist ein Beispiel für ein Bild bei dem derartigen 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 der Fig. 12D(a) ein Beispiel gezeigt,
bei dem das Bild teilweise neu eingeschrieben ist. Wenn
gemäß der Darstellung in dieser Figur nur ein Bereich neu
beschriftet werden soll, der durch eine Gruppe von Abtastelektroden
Xa und eine Gruppe von Signalelektroden Ya gebildet
ist, werden Abtastsignale aufeinanderfolgend nur
an dem Bereich xa angelegt. Ferner wird an dem Bereich Ya
ein Informationssignal angelegt, das sich in Abhängigkeit
davon ändert, ob eine Information vorliegt oder nicht. Gemäß
Fig. 12D(b) wird an die Gruppe der Abtastelektroden,
die einen Bereich bildet, in dem die beim letzten Abtasten
eingeschriebenen Information aufrechterhalten werden
soll (nämlich für die keine neue Information eingegeben
wird), ein Signal (von beispielsweise 0 V) angelegt.
Demnach ändert sich beim Abtasten der Gruppe der Abtastelektroden
Xa eine an die jeweiligen Bildelemente an
den Signalelektroden Y angelegte Spannung gemäß der Darstellung
in Fig. 12D(c), während dann, wenn kein Abtasten
ausgeführt wird, die Spannung zu der in Fig. 12D(d) gezeigten
wird. In einem jeden Fall liegt die Spannung nicht oberhalb
der Schwellenspannung. Infolgedessen wird das beim letzten
Abtasten erhaltene Bild unverändert beibehalten.
Es ist offensichtlich, daß
das den Abtastelektroden und den Signalelektroden zugeführte elektrische
Signal nicht unbedingt ein einfaches Rechteckwellensignal
sein muß, wie es anhand der Fig. 12A(a) bis 12A(d)
und 12D(b) bis 12D(d) beschrieben wurde. Beispielsweise
ist es möglich, das Flüssigkristall durch Verwenden einer
Sinuswelle oder einer Dreieckwelle anzusteuern, solange
eine wirksame Zeitdauer gegeben ist.
In der Fig. 13 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel
gezeigt. Im einzelnen
ist in Fig. 13(a) ein Signal an einer gewählten
Abtastelektrode gezeigt, in Fig. 13(b) ein Signal an einer
nicht gewählten Abtastelektrode gezeigt, in Fig. 13(c) ein
(dem Vorliegen einer Information entsprechendes) gewähltes
Informationssignal gezeigt, in Fig. 13(d) ein (dem Fehlen
einer Information entsprechendes) nicht gezeigtes Informationssignal
gezeigt und in Fig. 13(e) ein Informationssignal
gezeigt, welches ein Signal von der letzten Abtastung
aufrechterhält.
Ein in Fig. 13(e) gezeigter Wert Va wird so gewählt, daß
die folgenden Bedingungen eingehalten werden:
|Va-V|<|Vth1|, |Vth2|
|Va|<|Vth1|, |Vth2|
|Va|<|Vth1|, |Vth2|
Die Fig. 14 zeigt ein nächstes Ausführungsbeispiel.
Auf gleichartige Weise wie in
Fig. 13 ist in Fig. 14(a) ein Signal an einer gewählten Abtastelektrode
gezeigt, in Fig. 14(b) ein Signal an nicht
gewählten Abtastelektroden gezeigt, in Fig. 14(c) ein dem
Vorliegen einer Information entsprechendes gewähltes Informationssignal
gezeigt, in Fig. 14(d) ein dem Fehlen von
Informationen entsprechendes nicht gewähltes Informationssignal
gezeigt und in Fig. 14(e) ein Informationssignal
zum Aufrechterhalten eines bei dem letzten Abtasten erzielten
Signals gezeigt. Zum richtigen Ansteuern der
Flüssigkristalleinrichtung
müssen bei dem in Fig. 14 gezeigten
Ausführungsbeispiel die folgenden Bedingungen erfüllt
werden:
Eine weitere Ansteuerung kann
zum Ansteuern einer optischen Moduliervorrichtung verwendet
werden, die eine Matrixelektrodenanordnung aus einer Gruppe
von Abtastelektroden und einer Gruppe von der Gruppe
der Abtastelektroden in Abstand gegenübergesetzten Signalelektroden
aufweist, wobei an die Abtastelektroden selektiv
aufeinanderfolgend und periodisch Abtastsignale angelegt
werden und an die Signalelektroden synchron mit den
Abtastsignalen Informationssignale angelegt werden, wodurch
eine optische Modulation eines Materials zwischen der Gruppe
der Abtastelektroden und der Gruppe der Signalelektroden
herbeigeführt wird, welches Bistabilität hinsichtlich
eines elektrischen Felds zeigt. Bei der Ansteuerung
dieser Art wird nach dem Anlegen eines Informationssignals
an die Gruppe der Signalelektroden unter Synchronisieren
mit einem an eine aus der Gruppe der Abtastelektroden
gewählte Abtastelektrode angelegten Abtastsignal
und vor dem selektiven Anlegen eines darauffolgenden Informationssignals
an die Gruppe der Signalelektroden unter
Synchronisation 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 der Ansteuerung gemäß diesem
Ausführungsbeispiel werden anhand der Fig. 15 bis 17 beschrieben.
Die Fig. 15 ist eine schematische Ansicht einer Zelle 151
mit einer Matrixelektrodenanordnung, in der eine (nicht gezeigte)
ferroelektrische Flüssigkristallverbindung 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. Die Fig. 16(a)
zeigt ein an die gewählte Abtastelektrode S₁ angelegtes
elektrisches Abtastsignal, während die Fig. 16(b) elektrische
Abtastsignale zeigt, die an andere (nicht gewählte)
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 nicht gewählte 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 dem
Darstellen eines Bewegungsbilds wird beispielsweise aus
der Abtastelektrodengruppe 152 aufeinanderfolgend und periodisch
eine Abtastelektrode angewählt. Falls eine Schwellenspannung
zum Bilden eines ersten stabilen Zustands der
bistabilen Flüssigkristallzelle hinsichtlich vorbestimmten
Anlegezeiten t₁ und t₂ gleich -Vth1 ist und eine Schwellenspannung
zum Bilden eines zweiten stabilen Zustands der
Zelle gleich +Vth2 ist, wird gemäß Fig. 16(a) 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 Phasenperioden mit voneinander verschiedenen
Spannungspegeln hat, wird ein beträchtlicher
Vorteil insofern erreicht, als es möglich ist, 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, so daß damit die Potentiale ihrer elektrischen
Signale zu "0" werden. Ferner haben die den gewählten
Signalelektroden I₁, I₃ und I₅ zugeführten elektrischen
Signale gemäß Fig. 16(c) den Wert V, während gemäß
Fig. 16(d) die den nicht gewählten Signalelektroden
I₂ und I₄ zugeführten elektrischen Signale den Wert -V
haben. Bei diesem Beispiel werden die jeweiligen Spannungen
auf einen angestrebten Wert eingestellt, der den folgenden
Bedingungen genügt:
V<Vth2<3 V
-3 V<-Vth1<-V
-3 V<-Vth1<-V
Fig. 17(a) und 17(b) zeigen die Kurvenformen von Spannungen,
die bei der Abgabe dieser elektrischen Signale
an die Bildelemente, beispielsweise an die Bildelemente
A und B, angelegt werden. Das heißt, 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 Vth2 angelegt wird. Gleichermaßen wird
während der Phase t₁ an das Bildelement B der gleichen Abtastzeile
eine Spannung -3 V unterhalb der Schwellenspannung
-Vth1 angelegt. Infolgedessen wird das Ausrichten der
Flüssigkristallmoleküle in Abhängigkeit davon bestimmt,
ob an einer gewählten Abtastzeile eine Signalelektrode gewählt
ist oder nicht. Wenn 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 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
behält das Flüssigkristallmaterial in den Bildelementen auf den
Abtastzeilen mit Ausnahme der gewählten Abtastzeilen die
Ausrichtung bei, die dem Signalzustand entspricht, welcher
beim letzten Abtasten erzielt wurde. Das heißt, wenn eine
Abtastelektrode gewählt wird, werden Signale an der gewählten
einzelnen Zeile eingeschrieben, wobei der Signalzustand
aufrechterhalten werden kann, bis nach dem Abschluß
des Einschreibens eines Vollbilds die Abtastelektrode das
nächste Mal 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.
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 Überkreuzungen 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 Kreuzungen dem Dunkelzustand entsprechen.
Betrachtet man nun die Darstellung an der 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. Die Fig. 18(a) zeigt eine Ausführungsart eines
Ansteuerungsverfahrens in diesem Fall, bei der der
Signalelektrode I₁ ein Abtastsignal und ein Informationssignal
zugeführt werden, wobei eine an dem Bildelement A
anliegende Spannung im Zeitablauf dargestellt ist.
Falls die Flüssigkristallvorrichtung beispielsweise gemäß
Fig. 18(a) angesteuert und die Abtastelektrode
S₁ abgetastet wird, wird in dem Zeitraum t₂
an das Bildelement A eine Spannung 3 V über der Schwellenspannung
Vth2 angelegt. Aus diesem Grund wird unabhängig
von vorangehenden Zuständen das Bildelement A in den einen,
in einer Richtung ausgerichteten stabilen Zustand, nämlich
den Hellzustand geschaltet. Danach wird gemäß
Fig. 18(a) während des Abtastens der Abtastelektroden
S₂ bis S₅ fortgesetzt eine Spannung -V angelegt. Da in
diesem Fall die Spannung -V nicht die Schwellenspannung
-Vth1 übersteigt, behält das Bildelement A den Hellzustand
bei. Wenn jedoch eine vorbestimmte Information dadurch angezeigt
wird, daß 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 Flüssigkristallvorrichtung einige Probleme auftreten
müssen. Dies wird anhand von Versuchsdaten erläutert.
Die Fig. 19 ist eine grafische Darstellung, in der die
Zeitabhängigkeit einer zum Schalten erforderlichen Schwellenspannung
in den Fällen aufgetragen ist, daß als ferroelektrisches
Flüssigkristallmaterial DOBAMBC (gemäß 192
in Fig. 19) bzw. HOBACPC (gemäß 191 in Fig. 19) verwendet
wird. Bei diesem Beispiel war die Dicke des Flüssigkristalls
1,6 µm, während die Temperatur auf 70°C gehalten wurde. Bei
diesem Versuch wurden als Grundplatten, zwischen denen das
Flüssigkristall hermetisch eingeschlossen war, beispielsweise
Glasplatten verwendet, auf die Indium-Zinn-Oxid (ITO)
aufgedampft war, wobei die Schwellenspannung Vth1 und
Vth2 einander nahezu gleich waren, nämlich Vth1≈Vth2
(≡Vth) ermittelt wurde.
Aus der Fig. 19 ist ersichtlich, daß die Schwellenspannung
Vth 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) angewandt wird
und dieses Ansteuerungsverfahren bei einer Vorrichtung angewandt
wird, die eine sehr große Anzahl von Abtastzeilen
hat und mit hoher Geschwindigkeit angesteuert werden soll.
Selbst wenn nämlich beispielsweise das Bildelement A während
der Zeit des Abtastens der Abtastelektrode S₁ auf den
Hellzustand geschaltet wird, wird nach dem Beendigen der
betreffenden Abtastung ständig weiter eine Spannung -V angelegt,
wodurch es möglich ist, daß das Bildelement leicht
in den Dunkelzustand geschaltet wird, bevor das Abtasten
einer Bildfläche abgeschlossen ist.
Zum Vermeiden dieser nachteiligen Erscheinung kann eine
Ansteuerung gemäß Fig. 18(b) angewandt
werden. Demgemäß werden die Abtastsignale
und die Informationssignale nicht aufeinanderfolgend zugeführt,
sondern ist es eine vorbestimmte Zeitdauer Δt
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.
Auf diese Weise ist es möglich, die in Fig. 19 gezeigte
Abhängigkeit der Schwellenspannung des ferroelektrischen
Flüssigkristalls von der Spannungsanlegedauer im wesentlichen
auszuschalten. Infolgedessen ist es möglich, zu
verhindern, daß der in dem Bildelement A erreichte Hellzustand
auf den Dunkelzustand umgeschaltet wird. Die gleiche
Erörterung gilt auch für die anderen Bildelemente.
Diese Ansteuerung hat das Merkmal, daß eine einmal eingeschriebene
Information über eine Zeitdauer bis zu dem
nachfolgenden Einschreiben aufrechterhalten werden kann,
obwohl das ferroelektrische Flüssigkristall die in Fig. 19
gezeigten Eigenschaften hat.
Diese Ansteuerung kann gemäß einem Ausführungsbeispiel dadurch
ausgeführt werden, daß an die Abtastelektroden und
die Gruppe der Signalelektroden die in dem Zeitdiagramm in
Fig. 20 gezeigten Signale angelegt werden.
In Fig. 20 ist mit V eine vorbestimmte Spannung bezeichnet,
die in geeigneter Weise entsprechend dem Flüssigkristallmaterial,
der Dicke des Flüssigkristalls, der Einstellungstemperatur,
den Oberflächenbearbeitungszuständen von
Grundplatten usw. bestimmt wird, wobei Abtastsignale Impulse
sind, die zwischen +2 V und -2 V wechseln. Jedes der Gruppe
der Signalelektroden synchron mit den Impulsen zugeführte
Informationssignal ist entsprechend der Information "Hell"
oder "Dunkel" eine Spannung +V bzw. -V. Bei der Betrachtung
der Abtastsignale im Zeitablauf ist zwischen einer Abtastelektrode
Sn (der n-ten Abtastelektrode) und einer Abtastelektrode
Sn+1 (der (n+1)-ten Abtastelektrode) eine Zeitdauer
Δt 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 der Darstellung bei
I₁ bis I₃ in Fig. 20 zugeführt. Das heißt, in Fig. 20 gezeigte
Hilfssignale 1a, 2a, 3a, 4a und 5a 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 in dem Fall, daß aufeinanderfolgend
einer einzelnen Signalelektrode das gleiche
Informationssignal zugeführt wird, die Abhängigkeit
der Schwellenspannung im ferroelektrischen Flüssigkristall
von der Spannungsanlegezeit aufgehoben, da die tatsächlich
an dem Bildelement A anliegende Spannung eine Wechselspannung
unterhalb der Schwellenspannung Vth ist, wodurch die
Möglichkeit ausgeschaltet wird, daß eine durch das Abtasten
der Abtastelektrode S₁ gebildete Information (wie in diesem
Falle die Information "Hell") umgeschaltet wird, bevor das
nachfolgende Einschreiben ausgeführt wird.
Fig. 21(a) zeigt ein Blockschaltbild eines
elektrischen Systems bei der Ansteuerung einer ferroelektrischen
Flüssigkristallzelle entsprechend dem in Fig. 20
gezeigten Signalschema. 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 Abtastelektrodenwähler,
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,
das Taktsignale aus dem Taktgenerator dem Abtastelektroden-
Wähler 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 in einem Beispiel Signale, die von dem
Datenmodulator abgegeben werden und die den Signalen I₁ bei
dem vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiel nach Fig. 20
entsprechen.
Fig. 21(c) stellt schematisch ein Beispiel einer Schaltung
des Datenmodulators dar, 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
dieser Ansteuerung.
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.
Gemäß den Erläuterungen bei den vorangehend beschriebenen
Ausführungsbeispielen ist es offensichtlich, daß
die den Abtastelektroden oder Signalelektroden
zugeführten elektrischen Signale nicht unbedingt einfach
symmetrische Rechteckkurvenformen haben müssen. Vielmehr
ist es beispielsweise möglich, die Flüssigkristallvorrichtung
mit Sinuskurvenformen oder Dreieckkurvenformen anzusteuern.
Ferner ist es allgemein möglich, Schwellenspannungen
Vth mit unterschiedlichen Werten zu nutzen, die
Oberflächenbearbeitungszuständen der beiden Grundplatten
entsprechen, zwischen die das Flüssigkristallmaterial 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 Bezugsspannung wie der Spannung "0"
(Masse) unsymmetrisches Signal angelegt werden. Darüber hinaus
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 Absolutwert
verwendet 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 verarbeitet wird.
Fig. 23 ist eine schematische Draufsicht auf einen optischen
Flüssigkristall-Verschluß bzw. einen Flüssigkristall-
Lichtverschluß, der ein Beispiel für eine Vorrichtung
ist, bei der die vorangehend beschriebene
Ansteuerung angewandt wird. 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 Ansteuerung kann in einem weiten Bereich
auf dem Gebiet optischer Verschlüsse oder Sichtanzeigevorrichtungen
angewandt werden, wie beispielsweise bei optischen
Flüssigkristall-Verschlüssen, Flüssigkristall-Bildschirmen
usw.
Es wird eine Ansteuerung angegeben, die für das
Ansteuern einer optischen Moduliervorrichtung mit beispielsweise
einer Flüssigkristalleinrichtung anwendbar ist,
die eine Matrixelektrodenanordnung aus einer Gruppe von Abtastelektroden
und einer Gruppe von in Abstand der Gruppe
der Abtastelektroden gegenübergesetzten Signalelektroden
und ein Material für die optische Modulation (wie beispielsweise
ein Flüssigkristall) hat, welches zwischen die Gruppe
die Abtastelektroden und die Gruppe der Signalelektroden
eingefügt ist und Bistabilität hinsichtlich eines angelegten
elektrischen Felds zeigt. Bei der Ansteuerung
wird zwischen eine aus der Gruppe der Abtastelektroden
gewählte Abtastelektrode und eine aus der Gruppe der
Signalelektroden gewählte Signalelektrode eine Spannung
angelegt, die das Ausrichten des bistabilen Flüssigkristalls
in einen ersten stabilen Zustand (einen optisch
stabilen Zustand) ermöglicht, und zwischen die gewählte
Abtastelektrode und die nicht gewählten Signalelektroden
eine Spannung angelegt, die das Ausrichten des bistabilen
Flüssigkristalls in einen zweiten stabilen Zustand (den
anderen optisch stabilen Zustand) ermöglicht, oder es werden
zwischen eine gewählte Abtastelektrode und die Gruppe
der Signalelektroden eine Spannung zum Ausrichten des bistabilen
Materials für die optische Modulation in einen
ersten stabilen Zustand, zwischen die gewählte Abtastelektrode
und eine gewählte Signalelektrode eine Spannung für
das Ausrichten des auf den ersten stabilen Zustand ausgerichteten
bistabilen Materials auf einen zweiten stabilen
Zustand und zwischen nicht gewählte Abtastelektroden und
die Gruppe der Signalelektroden eine Spannung angelegt,
die auf einen Wert zwischen einer Schwellenspannung -Vth2
(für den zweiten stabilen Zustand) und einer Schwellenspannung
Vth1 (für den ersten stabilen Zustand) eingestellt
ist.
Claims (9)
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 Richtung
eines zwischen den Elektroden anliegenden elektrischen
Feldes einen ersten oder einen zweiten Orientierungszustand
einnimmt, in Abstand gegenüberliegt,
sowie mit einer Ansteuereinrichtung zur Ansteuerung der Flüssigkristalleinrichtung, dadurch gekennzeichnet,
daß die Ansteuereinrichtung eine Einrichtung aufweist, um an wenigstens einen Teil der Abtastelektroden (32), ein Spannungssignal einer ersten Polarität und ein Spannungssignal einer zweiten Polarität anzulegen, wobei die jeweiligen Polaritäten bezüglich des Spannungspegels an einer nicht gewählten Abtastelektrode (32n) einander entgegengesetzt sind, wodurch ein Bildbereich erzeugt wird, dessen Bildelemente (A, B, C, D) sich in einem ersten Orientierungszustand oder in einem zweiten Orientierungszustand befinden, wobei der erste Orientierungszustand dadurch herbeigeführt wird,
daß dem Bildelement (A) eine erste Schreibspannung angelegt wird, deren Polarität der Polarität des an einer gewählten Signalelektrode anliegenden Informationssignals entspricht und während des Anliegens des Spannungssignals mit der ersten Polarität eine erste Schwellenspannung (Vth1) des ferroelektrischen Flüssigkristallmaterials überschreitet und der zweite Orientierungszustand dadurch herbeigeführt wird, daß dem Bildelement (B) eine zweite Schreibspannung angelegt wird, deren Polarität der Polarität des an einer nicht gewählten Signalelektrode anliegenden Informationssignals entspricht und während des Anliegens des Spannungssignals mit der zweiten Polarität eine zweite Schwellenspannung (Vth2) des ferroelektrischen Flüssigkristallmaterials überschreitet und daß an ein Bildelement, das einem Kreuzungspunkt einer nicht gewählten Abtastelektrode (32n) mit der gewählten Signalelektrode (33s) entspricht, der bestehende geschriebene Orientierungszustand erhalten bleibt, indem eine weder die erste Schwellenspannung (Vth1) noch die zweite Schwellenspannung (Vth2) überschreitende Nicht- Schreibspannung angelegt wird und
daß die erste Schreibspannung und die zweite Schreibspannung so bestimmt werden, daß der Betrag der jeweiligen Amplituden mehr als das Doppelte des Betrags der Amplitude der Nicht-Schreibspannung betragen.
sowie mit einer Ansteuereinrichtung zur Ansteuerung der Flüssigkristalleinrichtung, dadurch gekennzeichnet,
daß die Ansteuereinrichtung eine Einrichtung aufweist, um an wenigstens einen Teil der Abtastelektroden (32), ein Spannungssignal einer ersten Polarität und ein Spannungssignal einer zweiten Polarität anzulegen, wobei die jeweiligen Polaritäten bezüglich des Spannungspegels an einer nicht gewählten Abtastelektrode (32n) einander entgegengesetzt sind, wodurch ein Bildbereich erzeugt wird, dessen Bildelemente (A, B, C, D) sich in einem ersten Orientierungszustand oder in einem zweiten Orientierungszustand befinden, wobei der erste Orientierungszustand dadurch herbeigeführt wird,
daß dem Bildelement (A) eine erste Schreibspannung angelegt wird, deren Polarität der Polarität des an einer gewählten Signalelektrode anliegenden Informationssignals entspricht und während des Anliegens des Spannungssignals mit der ersten Polarität eine erste Schwellenspannung (Vth1) des ferroelektrischen Flüssigkristallmaterials überschreitet und der zweite Orientierungszustand dadurch herbeigeführt wird, daß dem Bildelement (B) eine zweite Schreibspannung angelegt wird, deren Polarität der Polarität des an einer nicht gewählten Signalelektrode anliegenden Informationssignals entspricht und während des Anliegens des Spannungssignals mit der zweiten Polarität eine zweite Schwellenspannung (Vth2) des ferroelektrischen Flüssigkristallmaterials überschreitet und daß an ein Bildelement, das einem Kreuzungspunkt einer nicht gewählten Abtastelektrode (32n) mit der gewählten Signalelektrode (33s) entspricht, der bestehende geschriebene Orientierungszustand erhalten bleibt, indem eine weder die erste Schwellenspannung (Vth1) noch die zweite Schwellenspannung (Vth2) überschreitende Nicht- Schreibspannung angelegt wird und
daß die erste Schreibspannung und die zweite Schreibspannung so bestimmt werden, daß der Betrag der jeweiligen Amplituden mehr als das Doppelte des Betrags der Amplitude der Nicht-Schreibspannung betragen.
2. Optische Modulationsvorrichtung gemäß Fig. 1,
dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Nicht-
Schreibspannung an den Kreuzungpunkt gewählter
Abtastelektroden (32s) und nicht gewählter
Signalelektroden (33n) während des Anlegezeitraums des
Spannungssignal mit der zweiten Polarität anliegt, wobei
die Amplitude X der zweiten Nicht-Schreibspannung zu der
ersten Schreibspannung Von1 und der zweiten
Schreibspannung VON2 in folgender Beziehung steht:
XVON1/1,2 und XVON2/1,2.
XVON1/1,2 und XVON2/1,2.
3. Optische Modulationsvorrichtung nach Anspruch 1 oder
2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste und das zweite
Teilsignal des an der Abtastelektrode anliegenden
Spannungssignals eine Impulsfolge bilden.
4. Optische Modulationsvorrichtung nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das
erste und das zweite Teilsignal des an der Abtastelektrode
anliegenden Spannungssignals in der Impulsfolge
aufeinanderfolgen.
5. Optische Modulationsvorrichtung nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Ansteuereinrichtung
- a) an die jeweils gewählte Abtastelektrode ein elektrisches Signal V₁(t) anlegt, dessen auf den an den nichtgewählten Abtastelektroden anliegenden Spannungssignal bezogene Polarität sich in Übereinstimmung mit einer Phasenänderung ändert, und
- b) an die gewählte und die nichtgewählte Signalelektrode Spannungssignale V₂ bzw. V2a anlegt, die bezogen auf den an den nichtgewählten Abtastelektroden anliegenden Spannungspegel - entgegengesetzte Polarität aufweisen, wobei
- c) die Signale V₂ und V2a den folgenden Bedingungen
genügen:
1<|V₁(t)max.|/|V₂|,
1<|V₁(t)min.|/|V₂|,
1<|V₁(t)max.|/|V2a| und
1<|V₁(t)min.|/|V2a|,wobei mit V₁(t)max. und mit V₁(t)min. die maximale bzw. die minimale Amplitude des elektrischen Signals V₁(t) während der Abtastphase einer Abtastelektrode bezeichnet sind.
6. Optische Modulationsvorrichtung nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Spannungssignale V₁(t), V₂ und V2a den folgenden
Bedingungen genügen:
1<|V₁(t)max.|/|V₂|<10,
1<|V₁(t)min.|/|V₂|<10,
1<|V₁(t)max.|/|V2a|<10 und
1<|V₁(t)min.|/|V2a|<10.
1<|V₁(t)min.|/|V₂|<10,
1<|V₁(t)max.|/|V2a|<10 und
1<|V₁(t)min.|/|V2a|<10.
7. Optische Modulationsvorrichtung nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das
ferroelektrische Flüssigkristallmaterial chiral-smektisch
ist.
8. Optische Modulationsvorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß das ferroelektrische
Flüssigkristallmaterial sich in einer chiral-smektischen
C-Phase oder H-Phase befindet.
9. Optische Modulationsvorrichtung nach Anspruch 7 oder
8, dadurch gekennzeichnet, daß das ferroelektrische
Flüssigkristallmaterial in einer Schichtdicke angeordnet
ist, die dünn genug ist, um seine Schraubenstruktur
aufzulösen.
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