DE3514807A1 - Bilderzeugungsvorrichtung und verfahren zu deren ansteuerung - Google Patents

Description

Bilderzeugungsvorrichtung und Verfahren zu deren

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bilderzeugungsvorrichtung mit einem Schreibkopf, der eine Flüssigkristallanordnung enthält, in welcher Mikroverschlüsse in einer η χ m-Matrixanordnung ausgebildet sind, in Verbindung mit einer Lichtquelle, sowie auf ein Ansteuerungsverfahren hierfür.

Es sind Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen und Flüssigkristall-Verschlußanordnungen bekannt, bei denen eine Anzahl η von Abtastelektroden und eine Anzahl m von Signalelektroden in Form einer Matrix angeordnet sind und durch ein Flüssigkristall, das ein kapazitives Lastelement darstellt, eine große Anzahl von Bildelementen bzw. Verschlußöffnungen gebildet ist. Ein Verfahren zur Ansteuerung eines Flüssigkristallelements besteht darin, daß an die Abtastelektroden aufeinanderfolgend, periodisch und selektiv ein Adressensignal angelegt wird, während synchron mit den Adressensignalen selektiv in

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zeitlicher Aufeinanderfolge bzw. seriell an die Signalelektroden vorbestimmte Daten- bzw. Informationssignale angelegt werden. Bei diesem Ansteuerungssystem nähert sich mit der Zunahme der Anzahl von Zeitaufteilungen bzw. Teilzeiten das Verhältnis eines Einschaltsignals V_QN zu einem Ausschaltsignal Vopp dem Wert "1", wie es aus folgender Gleichung hervorgeht:

-- ν_Λ /a + N - 1

ON

"λ Δ

Λ — (D

V /(a-2)2 +N-I

"ä~y

-,ρ- wobei 1/N das Einschalt- bzw. Tastverhältnis ist, 1/a ein Vorspannungsverhältnis ist und V~ eine angelegte Spannung ist. Infolgedessen wird die Verschlußeigenschaft eines ein Bildelement bildenden Flüssigkristallelements verschlechtert bzw. das Verschluß-Leistungsvermögen herabgesetzt. Insbesondere kann im Falle einer Flüssigkristall-Verschlußanordnung kein optisches bzw. Lichtsignal mit einem zufriedenstellenden Nutzsignal/Störsignal-Verhältnis bzw. Störabstand erreicht werden, so daß bei dem Einsatz dieses vorstehend beschriebenen Ansteuerungs-

__ systems bei einem Drucker- bzw. Schreibkopf eines elektrofotografischen Druckers ein Problem dadurch entsteht, daß kein Bild hoher Qualität erzeugt werden kann.

Im einzelnen ist eine Bedingung zur optimalen Ansteuerung ein Tastverhältnis 1:1, nämlich eine statische An-3U

steuerung. In diesem Fall ist es erforderlich, jedes einzelne Bildelement mittels einer Treiberschaltung zu steuern. Im Falle einer Flüssigkristall-Verschlußanordnung für das Erzeugen von Lichtpunkten in einer Dichte

von 16 Punkten/mm in der Breitenrichtung des Formats A4 35

(nach japanischer Industrienorm (= DIN), 210 χ 297 mm) sind

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beispielsweise 3360 Treiberschaltungen erforderlich, so daß 105 integrierte Schaltungen notwendig sind, wenn in einer jeden integrierten Schaltung 32 Treiberschaltungen enthalten sind. Infolgedessen ist die statische Ansteuerung nicht für die Ansteuerung von Flüssigkristall-Verschlußanordnungen mit einer hohen Dichte der Bildelemente bzw. Verschlußöffnungen geeignet.

jQ Gemäß der vorstehenden Beschreibung hat ein Lichtsignalgeber, der für das Beaufschlagen einer fotoempfindlichen Trommel (als Bildträger) eines elektrofotografischen Druckers mit optischen bzw. Lichtsignalen eingesetzt wird, eine Flüssigkristall-Verschlußanordnung und eine Lichtquelle, wobei zwischen dem Verschlußeinschaltzustand bzw. Verschlußöffnungszustand und dem Verschlußausschaltzustand bzw. Verschlußschließzustand ein hohes Nutzsignal/Störsignal-Verhältnis bzw. ein hoher Störabstand bestehen muß, um einen Druck bzw. ein Bild hoher Qualität zu erhalten. Im allgemeinen wird ein Nutzsignal/Störsignal-Verhältnis von über 5 gefordert. Außerdem wird heutzutage für elektrofotografische Drucker eine hohe Verarbeitungsgeschwindigkeit gefordert, wobei aber bisher noch keine Flüssigkristall-Verschlußanordnung geschaffen

„p. wurde, die eine derartige hohe Verarbeitungsgeschwindigkeit zuläßt.

In Anbetracht dessen soll mit der Erfindung ein Problem gelöst werden, welches darin besteht, daß die Herstel-

lungskosten nicht verringert werden können, weil dann, 30

wenn ohne Herabsetzung der Verarbeitungsgeschwindigkeit die Anzahl von Zeitaufteilungen bzw. Teilzeiten gesteigert wird und die Anzahl von Ansteuerungs-Integrationsschaltungen verringert wird, die Durchschlagspannung der

Integrationsschaltungen erhöht werden muß. Bisher hat 35

selbst bei einer Herabsetzung der Verarbeitungsgeschwin-

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digkeit bzw. Bilderzeugungsgeschwindigkeit die Anzahl der

Zeitaufteilungen bzw. Teilzeiten höchstens 4 betragen. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Bilderzeugungsvorrichtung und ein Ansteuerungsverfahren hierfür zu schaffen, bei welchen die Anzahl der Teilzeiten ohne Herabsetzung der Verarbeitungsgeschwindigkeit durch den Einsatz einer Flüssigkristall-Verschlußanordnung gesteigert werden kann, die weniger teuer ist, aber ^q hohe Leistungsfähigkeit hat.

Ferner soll mit der Erfindung ein Ansteuerungsverfahren für Transistoren und insbesondere Dünnfilmtransistoren geschaffen werden, welche besonders für die Verwendung in ,j- einer Flüssigkristall-Verschlußanordnung geeignet sind, die in einem elektrofotografischen Drucker mit hoher Verarbeitungsgeschwindigkeit eingesetzt werden kann.

Zur Lösung der Aufgabe wird mit der Erfindung eine BiIderzeugungsvorrichtung geschaffen, die eine Belichtungsiichtquelle, einen Schreibkopf mit einer Gruppe von Mikroverschlüssen für das jeweilige Steuern des Durchlassens oder Sperrens von Licht aus der Belichtungslichtquelle und einen zur Bestrahlung mit von dem Schreibkopf _K durchgelassenen Lichtsignalen angeordneten Bildträger aufweist. Die Mikroverschlüsse sind in der Form einer Matrix aus einer Vielzahl von Zeilen und einer Vielzahl von Spalten angeordnet. Die Gruppe der Mikroverschlüsse ist durch ein Substrat, auf dem eine Vielzahl von Seg-

_ mentelektroden ausgebildet ist, von denen jede einen 3U

Verschluß bildet und mit dem Drain eines Dünnfilmtransistors verbunden ist, ein weiteres Substrat, auf dem eine gemeinsame Elektrode ausgebildet ist, und ein zwischen die Substrate eingefügtes Flüssigkristall gebildet. Die

Bilderzeugungsvorrichtung weist ferner eine Einrichtung 35

für das Anlegen eines Abtastsignals an das Gate des Dünn-

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filmtransistors und für das Anlegen eines einer Bildinformation entsprechenden elektrischen Signals unter Synchronisierung mit dem Abtastsignal auf. Ferner wird ein Verfahren zur Ansteuerung der Bilderzeugungsvorrichtung angegeben.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher er-₁₍-) läutert.

Fig. 1 ist eine grafische Darstellung, die den Zusammenhang zwischen einer elektrischen Feldstärke in einem Gate-Isolierfilm und einer Schwellenwert-,g spannungs-Änderung z\Vth zeigt.

Fig. 2 ist eine Teilschnittansicht einer bei der erfindungsgemäßen Bilderzeugungsvorrichtung verwendeten Flüssigkristallvorrichtung.

Fig. 3A ist eine Ansicht eines Schnitts durch eine bei der erfindungsgemäßen Bilderzeugungsvorrichtung verwendete Flüssigkristallvorrichtung, die einen Dünnfilmtransistor enthält.

Fig. 3B ist eine Ansicht eines Schnitts durch eine bei der erfindungsgemäßen Bilderzeugungsvorrichtung verwendete Flüssigkristallvorrichtung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.

Fig. 4A ist eine erläuternde Darstellung, die eine Äquivalenzschaltung einer bei der erfindungsgemäßen Bilderzeugungsvorrichtung verwendeten Flüssigkristall-Verschlußanordnung zeigt.

Fig. 4B ist eine Draufsicht auf die bei der erfindungs-

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gemäßen Bilderzeugungsvorrichtung verwendete

Flüssigkristall-Verschlußanordnung.

Fig. 4C ist die Ansicht eines Schnitts längs einer Linie A-A in Fig. 4B.

Fig. 5 ist eine schematische perspektivische Ansicht

eines bei der erfindungsgemäßen Bilderzeugungs- -^q vorrichtung verwendeten Schreibkopfs.

Fig. 6 ist ein Zeitdiagramm von Ansteuerungssignalen, die bei dem erfindungsgemäßen Ansteuerungsverfahren an eine Flüssigkristall-Verschlußanordjc nung angelegt werden.

Fig. 7 ist eine Ansicht zur Erläuterung der Ablauffolge bei der Erzeugung von Punkten mittels einer
Flüssigkristall-Verschlußanordnung bei dem erfindungsgemäßen Ans teuerungsverfahren.

Fig. 8 zeigt zeitlich aufeinanderfolgende Schwankungen der Durchlässigkeit bei dem öffnen eines Verschlusses.

Fig. 9, 10 und 11 sind Zeitdiagramme von Ansteuerungssignalen bei dem erfindungsgemäßen Ansteuerungsverfahren gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.

Fig. 12 zeigt eine Äquivalenzschaltung einer weiteren Flüssigkristall-Verschlußanordnung für die erfindungsgemäße Bilderzeugungsvorrichtung.

Fig. 13 und 14 sind Zeitdiagramme von Ansteuerungssigob

nalen für das Ansteuern der weiteren Flüssig-

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kristall-Verschlußanordnung nach dem erfindungsgemäßen Ansteuerungsverfahren.

Fig. 15 ist eine schematische Schnittansicht der erfindungsgemäßen Bilderzeugungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel.

Fig. 16 ist eine Draufsicht auf die Elektrodenanordnung IQ einer herkömmlichen Flüssigkristall-Verschlußanordnung.

Fig. 17 ist ein Zeitdiagramm für die Erläuterung eines

Ansteuerungsverfahrens für die herkömmliche ,g Verschlußanordnung.

Fig. 18 zeigt Zusammenhänge zwischen Spannungen und Durchlässigkeiten bei einer herkömmlichen Flüssigkristall-Verschlußanordnung.

Fig. 19 ist eine schematische Draufsicht auf einen bei der erfindungsgemäßen Bilderzeugungsvorrichtung verwendeten Dünnfilmtransistor.

„p. Fig. 2OA ist eine Schnittansicht eines bei der erfindungsgemäßen Bilderzeugungsvorrichtung verwendeten Flüssigkrist^llelements, das einen Dünnfilmtransistor enthält.

_ Fig.2OB ist eine schematische Schnittansicht eines weiteren, bei der erfindungsgemäßen Bilderzeugungsvorrichtung verwendeten Flüssigkristallelements.

Fig. 2OC ist eine Äquivalenzschaltung des Flüssigkristallelements.

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Fig.21Abis 21D sind Schnittansichten zur Erläuterung von Schritten eines Selbstausrichtungsverfahrens, das bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Bilder-Zeugungsvorrichtung angewandt wird.

Mit ausführlichen Untersuchungen und Versuchen wurde ermittelt, daß gemäß Fig. 1 dann, wenn in einem Gate-Iso-

2Q lierfilm eine elektrische Feldstärke Eg hervorgerufen wird, die eine Feldstärke übersteigt, welche durch eine Gatespannung Vg₁ niedrigen Pegels (mit ungefähr 40 bis 60 V) hervorgerufen wird, ein Wert Δ Vth exponential ansteigt, welcher eine durch das Anlegen einer Gate-Gleichspannung Vg DC je Zeiteinheit (in Stunden) verursachte Änderung einer Schwellenwertspannung Vth darstellt. Dies bedeutet, daß die Lebensdauer stark verkürzt wird, wenn die Gatespannung Vg die Spannung Vg₁ übersteigt. Falls jedoch die Stärke des an dem Gate-Isolierfilm gebildeten

_on elektrischen Felds auf weniger als 5x10 V/cm gehalten wird, kann die Gatespannung Vg ohne Verkürzung der Lebensdauer eines Dünnfilmtransistors gesteigert werden, so daß daher ein optisches Signal mit einem ausreichenden Nutzsignal/Störsignal-Verhältnis und vorzugsweise mit

_₅ einem Nutzsignal/Störsignal-Verhältnis erzeugt werden kann, welches über 5 liegt.

Ein Dünnfilmtransistor wird in einem ungesättigten Bereich betrieben, in dem Vg - Vth > Vs gilt, wobei Vg

• die Gatespannung ist, Vth die Schwellenwertspannung ist ο U

und Vs eine Datenspannung ist; in diesem Bereich ergibt sich vor dem Laden (t = 0) ein Verhältnis einer Ausgangsspannung Vx(t) zu der Datenspannung Vs gemäß folgender Gleichung:

Vx(t) 1 - L[exp -(I - m) t/τ]

1 - Lm exp[-l(l - m)t/x]

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wobei der Wert m, eine Ladezeitkonstante τ des Dünnfilmtransistors und eine Restspannung L des Flüssigkristalls durch folgende Gleichungen gegeben sind:

m = Vs/2(Vgh - Vth) - Vs (3)

JL_ . r (4)

A/ ™,

1 - Vx(O)/Vs

L = (5)

1 - mVx(0)/Vs

In diesen Gleichungen ist mit C eine Lastkapazität bezeichnet, mit Vgh eine positiv gerichtete Gatespannung bezeichnet und mit t eine Gate-Einschaltzeit bezeichnet.

Ferner ist eine Konstante K durch folgende Gleichung gegeben:

^K = Ad¹-.· ^e0 * ^es * ^{μ (4a)}

ms

wobei So die Dielektrizitätskonstante im Vakuum (in F/cm) ist, £s die spezifische induzierte Kapazität eines Isolierfilms ist, μ die Trägerbeweglichkeit (in cm /Vs) ist, d. die Dicke einer Isolierschicht (in cm) ist, L eine Kanallänge (in cm) ist und W eine Kanalbreite (in cm) ist. Die Gleichung (2) zeigt, daß zum Erhöhen der Ausgangsspannung Vx(t) die Datenspannung Vs erhöht werden muß, so daß daher wegen des Zusammenhang Vg - Vth > Vs die Gatespannung Vg erhöht werden muß.

Die Erhöhung der Gatespannung Vg ergibt jedoch eine Verkürzung der Lebendauer eines Dünnfilmtransistors. Daher ist für die Ansteuerung einer Dünnfilmtransistor-Matrix

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ein Zeitmultiplex-Verfahren gefordert, mit dem eine Ausgangsspannung Vx(t) über 20 V erzielt wird, und zwar insbesondere ohne eine Verkürzung der Lebensdauer des Dünnfilmtransistors.

Im Hinblick darauf wurden ausführliche Untersuchungen und Versuche vorgenommen und es wurde für die Ansteuerung einer Dünnfilmtransistor-Matrix ein Zeitmultiplex-Verfah- ^q ren entwickelt, das das Anlegen einer hohen Gatespannung Vg (mit beispielsweise mehr als 30 V und insbesondere mit 40 bis 60 V) ohne Verkürzung der Lebensdauer des Dünnfilmtransistors zuläßt.

jg Auf diese Weise kann erfindungsgemäß eine zufriedenstellende Lebensdauer eines Dünnfilmtransistors dadurch aufrechterhalten werden, daß die Dicke eines Gate-Isolierfilms in der Weise gewählt wird, daß bei dem Einschalten des Gates an dem Gate-Isolierfilm des Dünnfilmtransistors ein elektrisches Feld mit einer Feldstärke von weniger als 5x10 V/cm errichtet wird. Bei einem vorzugsweise gewählten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Bilderzeugungsvorrichtung wird der Gate-Isolierfilm aus mit Wasserstoffatomen dotiertem Siliciumnitrid (mit der

2g relativen Dielektrizitätskonstante von 6,6) in einer Dicke von 600 nm geformt, während ein Halbleiterfilm aus amorphem Silicium (mit der relativen Dielektrizitätskonstante von 12) in einer Dicke von 200 nm gebildet wird. Als Ergebnis wurde festgestellt, daß selbst bei einer _g0 Erhöhung der Gatespannung Vg auf 40 bis 60 V die Lebensdauer des Dünnfilmtransistors überhaupt nicht verkürzt wird.

Die Fig. 2 ist eine schematische Schnittansicht, die eine ο- Betriebsweise einer Flüssigkristallvorrichtung veranschaulicht, welche bei der erfindungsgemäßen Bilderzeu-

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gungsvorrichtung verwendet werden kann. Polarisatoren 26 und 27 werden unter Nikolscher Überkreuzung (mit zueinander im wesentlichen senkrechten Polarisierebenen) ange-5 ordnet, während zwei Substrate 21 und 22 nach einem Reibeverfahren oder dergleichen derart behandelt werden, daß die anfängliche Orientierung bzw. Ausrichtung eines dazwischen eingefügten Flüssigkristalls 25 mit den Polarisationsrichtungen der Polarisatoren 26 und 27 jeweils

IQ einen Winkel von 45° bildet. Es wird als Flüssigkristall 25 ein nematisches Flüssigkristall mit positiver dielektrischer Anisotropie (NP-Flüssigkristall) verwendet. Wenn zwischen eine gemeinsame Elektrode 23 und eine Elektrode 24a eine Spannung angelegt wird, werden zwischen diesen

jg Elektroden die Achsen der Moleküle des Flüssigkristalls 25 in der Richtung des damit gebildeten elektrischen Felds ausgerichtet, so daß bezüglich einfallender Lichtstrahlen I ein Dunkelzustand bzw. Lichtsperrzustand entsteht. Wenn andererseits zwischen die Elektrode 23 und

„Φ eine Elektrode 24b eine Spannung angelegt wird, die niedriger als die Schwellenwertspannung des Flüssigkristalls 25 ist, werden die Achsen der zwischen den Elektroden liegenden Moleküle des Flüssigkristalls 25 in der Richtung der anfänglichen Ausrichtung, nämlich in der Reiberichtung ausgerichtet. Infolgedessen werden die einfallenden Lichtstrahlen I durch das Flüssigkristall 25 durchgelassen, so daß Durchlaßlicht T entsteht. D.h., das Flüssigkristall 25 wird in den Lichtdurchlaßzustand ausgerichtet.

Die Fig. 3A ist eine Teilschnittansicht einer bei der

erfindungsgemäßen Bilderzeugungsvorrichtung verwendeten Flüssigkristallvorrichtung, in welcher auf einem Substrat 301 (aus Glas, Kunststoff oder dergleichen) ein Dünnfilmtransistor ausgebildet ist. Der Dünnfilmtransistor hat 35

eine Gate-Elektrode 302, die mit einer Gateleitung bzw.

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Abtastleitung verbunden ist, an die ein Abtastsignal angelegt wird, eine Source-Elektrode 303, die mit einer Datenleitung verbunden ist, an die ein Informationssignal angelegt wird, und eine Drain-Elektrode 304 für die Abgabe eines Datensignals als Ausgangssignal. Die Drainelektrode 304 ist mit einer Segmentelektrode 307 verbunden, die einen Kleinstverschluß bzw. Mikroverschluß (für den Durchlaß von Licht in Form eines sehr kleinen Lichtpunkts) !Q bildet. Durch das Anlegen des Abtastsignals an die Gate-Elektrode 302 wird der Widerstand eines Films 305 aus amorphem Silicium verringert, so daß die Source-Elektrode 303 und die Drain-Elektrode 304 elektrisch miteinander verbunden werden.

Bei dem bei der erfindungsgemäßen Bilderzeugungsvorrichtung verwendeten Dünnfilmtransistor ist zwischen die Gate-Elektrode 302 und den Film 305 aus dem amorphem Silicium eine Gate-Isolierschicht 306 gesetzt, die aus

„₀ mit Wasserstoffatomen dotiertem Siliciumnitrid (mit der relativen Dielektrizitätskonstante von 6,6) in einer Dicke von 600 nm gebildet ist. Der Siliciumnitrid-Film wird durch Glimmentladung über der ganzen Fläche des Substrats 301 geformt, auf der ein vorbestimmtes Muster

_nc. aus den Gate-Elektroden 302 mit einem durch Vakuumaufdampfen aufgebrachten Chrom-Aluminium-Schichtenfilm sowie ein vorbestimmtes Muster der Segmentelektroden 307 aus durch Vakuumaufdampfung abgelagertem Indiumzinnoxid (ITO) gebildet wurde. Die Drain-Elektrode 304 und die Segmentelektrode 307 werden miteinander elektrisch über eine Durchgangsöffnung 308 verbunden, die durch den Siliciumnitrid-Film hindurch gebildet wird.

Weiterhin werden über dem Substrat 301, über dem auf die

vorstehend beschriebene Weise der Dünnfilmtransistor und 35

die Segmentelektrode gebildet wurden, ein Isolierfilm 309

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aus mit Wasserstoffatomen dotiertem Siliciumnitrid sowie ein Ausrichtungssteuerfilm 310 in dieser Aufeinanderfolge geformt. Der Ausrichtungssteuerfilm 310 kann beispielsweise ein Polyimid-Film in einer Dicke von 100 nm sein.

Bei der in der erfindungsgemäßen Bilderzeugungsvorrichtung verwendeten Flüssigkristallvorrichtung ist zwischen das mit einer Matrix aus den Dünnfilmtransistoren der vorstehend beschriebenen Art ausgestaltete Dünnfilmtransistormatrix-Substrat 301 und ein gegenübergesetztes Substrat 311 ein nematisches Flüssigkristall 313 (NP-Flüssigkristall) in den anhand der Fig. 2 erläuterten Ausrichtungszuständen eingefügt. Auf dem gegenübergesetzten Substrat 311 ist ein Indiumzinnoxid- bzw. ITO-FiIm geformt, der eine gemeinsame Elektrode 312 bildet. Bei der Flüssigkristall-Verschlußanordnung der vorstehend beschriebenen Art wird an der gegenübergesetzten gemeinsamen Elektrode 312 durch Vakuumablagerung eine Chrom-Aluminium-Beschichtung als Lichtabschirmfilm 314 geformt, der auf optische Weise einen Bereich außerhalb einer Verschlußöffnung abschirmt, wodurch ein Kleinst- bzw. Mikroverschluß gebildet wird. Über der gemeinsamen Elektrode 312 und dem Lichtabschirmfilm 314 wird ein 2g Ausrichtungssteuerfilm 315 beispielsweise aus Polyimid geformt.

Die Fig. 3B ist eine schematische Schnittansicht einer bei der erfindungsgemäßen Bilderzeugungsvorrichtung ver-

_a0 wendeten Flüssigkristall-Verschlußanordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist auf dem gleichen Substrat 301 einer Flüssigkristallvorrichtung 317, jedoch in Abstand von dieser ein Dünnfilmtransistorbereich bzw. ein Dünnfilmtransistor 316

O₅ gebildet. Vorzugsweise wird der Dünnfilmtransistor 316 außerhalb einer Dichtung 318 aus einem Epoxyklebstoff für

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das dichte Einschließen des Flüssigkristalls 313 zwischen dem Substrat 301 und dem gegenübergesetzten Substrat 311 mit der gemeinsamen Elektrode 312 geformt. Alternativ kann der Dünnfilmtransistor 316 statt auf dem Substrat 301 der Flüssigkristallvorrichtung 317 auf einer gesonderten Platte mit einer externen Schaltung wie einer (nicht gezeigten) integrierten Schaltung geformt werden. In den Fig. 3A und 3B sind gleichartige Teile mit den

IQ gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Oberhalb bzw. unterhalb der Substrate 311 bzw. 301 werden unter Nikolscher Überkreuzung Polarisatoren 319 bzw. 320 angeordnet, während oberhalb des Halbleiter-Films 305 des Dünnfilmtransistors 316 ein Lichtabschirmfilm 321 aus Chrom oder

-^g Aluminium gebildet wird.

Die Fig. 4A ist ein Schaltbild eines bei der Flüssigkristall-Verschlußanordnung der erfindungsgemäßen Bilderzeugungsvorrichtung verwendeten Dünnfilmtransistormatrix-2Q Substrats, während die Fig. 4B eine Draufsicht auf dieses ist.

Eine Dünnfilmtransistormatrix 401 aus Dünnfilmtransistoren 4011, 4012, -4013, 4014, 4015, 4016, 4017, 4018

₂p- ist zu einer Anordnung gestaltet. Die Anordnung bzw. Matrix 401 ist an eine Gateleitungsgruppe 402 aus Gateleitungen 4021, 4022, 4023 und 4024 für das Anlegen von Abtastsignalen an Gate-Elektroden, eine Datenleitungsgruppe 403 aus Datenleitungen 4031, 4032, ... für das An-

„_. legen von Datensignalen an Source-Elektroden und eine Mikroverschluß-Segmentelektrodengruppe 404 (aus Elektroden 4041 , 4042, 4043, 4044, 4045, 4046, 4047, 4048,...) angeschlossen, die mit Drain-Elektroden verbunden sind, an die als Ausgangssignale die Datensignale aus der

Datenleitungsgruppe 403 angelegt werden, ob

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Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Datenleitung 4031 eine gemeinsame Datenleitung für die vier Dünnfilmtransistoren 4011, 4012, 4013 und 4014, während auf gleichartige Weise die Datenleitung 4032 eine gemeinsame Datenleitung für die vier Dünnfilmtransistoren 4015, 4016, 4017 und 4018 ist. Die Gateleitung 4021 ist als gemeinsame Gateleitung an die beiden Dünnfilmtransistoren 4011 und 4015 angeschlossen, während auf gleichartige Weise die Gateleitungen 4022, 4023 und 4024 jeweils gemäß der Darstellung als gemeinsame Leitungen für jeweils zwei Dünnfilmtransistoren geschaltet sind. Für dieses Ausführungsbeispiel wird ein Ansteuerungssystem mit vier Multiplex-Teilzeiten beschrieben, jedoch ist es ersichtlich, daß

je erfindungsgemäß auch ein Ansteuerungssystem mit zwei, drei, fünf oder einer noch größeren Anzahl von Teilzeiten bzw. Zeitaufteilungen angewandt werden kann.

Bei der vorstehend beschriebenen Dünnfilmtransistormatrix 2Q besteht zwischen einer Gate-Elektrode (einschließlich einer Gatezuleitungselektrode für das Verbinden der Gate-Elektrode mit der Gateleitung) und einer an eine Drain-Elektrode angeschlossenen Segmentelektrode keine Überlappung, so daß eine durch die Überlappung der Gate-Elek-₂g trode mit der Segmentelektrode hervorgerufene unerwünschte Kapazität C_Q entfällt.

Die Segmentelektroden 4041, 4042,.... der Mikroverschlüsse sind gemäß Fig. 4A gegeneinander nach oben und unten

_n versetzt bzw. verschoben, und zwar aus folgendem Grund: ου

da die Daten in die Mikroverschlüsse aufeinanderfolgend eingeschrieben werden, können Daten auf lineare Weise in ein Vollbild an einer fotoempfindlichen Trommel oder einem (nicht gezeigten) Bildträgermaterial eingeschrieben __ werden, die bzw. das ständig in einer durch einen Pfeil 405 angezeigten Unterabtastrichtung bewegt wird.

* M · · 4 ft ft <% «ι ·> w ., 4

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Die Fig. 4C ist die Ansicht eines Schnitts längs einer Linie A-A in Fig. 4B. Über der ganzen Fläche der auf einem Substrat 409 geformten Gateleitung 4021 ist ein Isolierfilm 407 gebildet, wobei die Gateleitung ihre elektrischen Verbindungen über Kontaktlöcher 4006 und Leiterfilme 4010 erhält, welche oberhalb der Gateleitungen 4022, 4023 und 4024 verlaufen und diese überkreuzen.

Ober den überkreuzenden Gateleitungen ist ein Isolierfilm 408 geformt, über dem die Datenleitung 4031 ausgebildet ist.

Die Fig. 5 zeigt schematisch eine Anordnung für das Pro-

jg jizieren der optischen bzw. Lichtsignale auf eine fotoempfindliche Trommel über eine Flüssigkristall-Verschlußanordnung, jedoch ist anzumerken, daß ein Lader, eine Entwicklungsvorrichtung, eine Reinigungsvorrichtung und dergleichen nicht gezeigt sind. Mit 53 ist eine Flüssigkristall-Verschlußanordnung der vorstehend beschriebenen Art bezeichnet, mit 51 ist eine fotoempfindliche Trommel (mit fotoempfindlichem Material in Form von amorphem Silicium oder organischem fotoleitfähigem Material) bezeichnet, mit 52 ist eine Linsenanordnung wie eine sog.

2g Selfoc-Linse bezeichnet, mit 54 ist eine Lichtquelle wie eine Fluoreszenzlampe bezeichnet und mit 55 ist ein Reflektor bezeichnet. Die fotoempfindliche Trommel 51 wird in der mit einem Pfeil 56 bezeichneten Unterabtastrichtung gedreht, wobei die optischen bzw. Lichtsignale, die

_a0 von einem Drucker- bzw. Schreibkopf 5 7 abgegeben werden, der aus der Flüssigkristall-Verschlußanordnung 53 und der Lichtquelle 54 besteht, auf der Zylinderfläche der fotoempfindlichen Trommel 51 fokussiert werden, wodurch ein den Datensignalen entsprechendes elektrostatisches Latentbild bzw. Ladungsbild erzeugt wird. Infolgedessen kann die erfindungsgemäße Bilderzeugungsvorrichtung im

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Vergleich zu einem elektrofotografischen Laserstrahl-Drucker kompakt gestaltet werden. Darüberhinaus entfallen bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung mechanisch betriebene Bauteile wie eine Polygonal-Umlenkvorrichtung, die bei dem elektrofotografischen Laserstrahl-Drucker verwendet werden; daher kann die Geräuschentwicklung auf ein Minimum herabgesetzt werden. Darüberhinaus liegt ein Vorteil darin, daß die strengen Forderungen hinsichtlich der Abmessungsgenauigkeit mechanischer Teile beträchtlich abgeschwächt werden können.

Als nächstes wird ein Beispiel der Erzeugung eines Punktemusters durch Ansteuerung von gemäß Fig. 4 angeordneten Verschlußöffnungen bzw. Verschlüssen W., W-,... mit vier Multiplex-Teilzeiten bzw. Zeitteilen beschrieben.

Die Fig. 6 ist ein Zeitdiagramm von an die Flüssigkristall-Verschlußanordnung angelegten Ansteuerungssignalen. Die Kurven, denen Bezeichnungen G₁ bis G- vorangesetzt sind, zeigen die Kurvenformen von Spannungen, die an die Gateleitungen 4021, 4022, 4023 bzw. 4024 angelegt werden. Durch das Anlegen eines Potentials V- wird ein jeweiliger O₅ Dünnfilmtransistor eingeschaltet bzw. durchgeschaltet, so daß die Source-Elektrode und die Drain-Elektrode elektrisch miteinander verbunden werden. Durch das Anlegen eines Potentials -V- wird der Dünnfilmtransistor ausgeschaltet bzw. gesperrt, so daß die Source-Elektrode - elektrisch von der Drain-Elektrode getrennt wird. Infol-

gedessen wird bei dem Anlegen einer Spannung V2 an die Gate-Elektrode das Potential der mit der Drain-Elektrode des Dünnfilmtransistors verbundenen Segmentelektrode auf ein Potential verändert, welches an der mit der Source-_OI_ Elektrode des Dünnfilmtransistors verbundenen Datenleitung anliegt. Wenn die an die Gate-Elektrode angelegte

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Spannung auf -V- wechselt, wird an der Segmentelektrode dasjenige Potential aufrechterhalten, das unmittelbar vor dem Anlegen der Spannung -V- an die Gate-Elektrode an der Datenleitung anliegt.

In der Fig. 6 ist bei C die Kurvenform einer an die gemeinsame Elektrode angelegten Spannung gezeigt, die bei dieser Ausführungsform auf dem Massepotential "0" gehal-

jQ ten wird. Als S- ist die Kurvenform einer an die Source-Elektrode (Datenelektrode) angelegten Spannung gezeigt, deren Potential in Abhängigkeit davon, ob der jeweilige Verschluß W₁, W₂,.... eingeschaltet bzw. geöffnet oder ausgeschaltet bzw. geschlossen werden soll, zwischen "0" und "V" wechselt.

Als nächstes wird die Steuerung für das öffnen und Schließen der Verschlußöffnung bzw. des Verschlusses W. ausführlich beschrieben.

Während einer Zeitdauer T₁₁ nimmt das Potential G₁ der an

die Gateleitung 4021 angeschlossenen Gate-Elektrode des mit der Segmentelektrode 4041 des Mikroverschlusses W₁ verbundenen Dünnfilmtransistors 4011 den Wert V- an, so 2g daß der Dünnfilmtransistor 4011 durchgeschaltet wird. Während einer Zeitdauer T und während einer Zeitdauer

^ri2 C^-^₁₁ + ^₁₂ = T₁₁) ist das Potential S₁ der Datenelektrode 4031 gleich V, so daß auch das Potential der Segmentelektrode 4041 des Mikroverschlusses W₁ nahezu V ist. In diesem Fall bleibt daher der Mikroverschluß ge-

schlossen. Während einer Zeitdauer Y-, wird das Potential G₁ an der mit der Gateleitung 4021 verbundenen Gate-Elektrode zu -V, so daß selbst dann, wenn an die Datenelektrode 4031 eine Spannung (S-) angelegt wird, die Segmentelektrode des Mikroverschlusses W₁ auf dem Potential V gehalten wird. Während der Zeitdauer Z^₁₃ (= T₁₂ + T₁₃

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+ T₁.) wird während der Zeitdauer T^ an die Gateleitung 4022 als Spannung G-, während der Zeitdauer T., an die
Gateleitung 4023 als Spannung G, sowie während der Zeitdauer T.. an die Gateleitung 4024 als Spannung G₄ jeweils die Spannung V- angelegt. Hieraus folgt, daß die Zeitdauer Τ.- + T₁2 ⁺ T., + T₁ , eine einzelne Bildperiode
bzw. Bildwechselperiode ist. Während einer Zeitdauer T₂₁ in der nachfolgenden Bildperiode wird das Potential G₁

^q der Gate-Elektrode wieder zu V-, so daß daher der Dünnfilmtransistor 4011 durchgeschaltet wird. Während einer ersten Teilperiode t -1 der Zeitdauer T-.. wird das Potential S₁ an der Datenelektrode zu V, so daß an die Segmentelektrode des Mikroverschlusses W₁ die Spannung V angelegt wird. Während einer nachfolgenden zweiten Teilperiode T _- (während der der Dünnfilmtransistor durchgeschaltet bleibt) wird das Potential S₁ an der Datenelektrode zu "0", so daß das Potential an der Segmentelektrode des Mikroverschlusses W₁ auf "0" wechselt und während einer nachfolgenden Zeitperiode '^₂T, (⁼ T₂? ⁺ T₂? + T24) auf "0" verbleibt. Infolgedessen ist die an dem Flüssigkristall des Mikroverschlusses W₁ anliegende Spannung "0", so daß während einer einzelnen Bildperiode der Verschluß geöffnet gehalten wird (nämlich das Licht durchgelassen wird).

Eine in Fig. 6 mit (W₁ - Ci bezeichnete Kurve zeigt in zeitlicher Aufeinanderfolge die Kurvenform einer zwischen der Segmentelektrode des Mikroverschlusses W₁ und der

_on gemeinsamen Elektrode anliegenden Spannung, nämlich einer an dem Flüssigkristall anliegenden Spannung. Daher zeigt die Spannungskurve IW₁ - C| während der Zeitdauer "2T₁₂ + T₁₃ ⁺ ^21 ^e^^ne Potentialdifferenz V. Für die Zeitdauer T 22 ⁺ "^23 *ⁿ ^^{er nacn}f°lg^end^en Bildperiode zeigt die

_o_ Kurve Jw₁ - Cl eine Potentialdifferenz "0". Eine Kurve Tr₁ in Fig. 6 zeigt deutlich die zeitlich aufeinander-

-31- DE 4786

folgende Änderung der Durchlässigkeit des Mikroverschlusses W-. Während der Zeitdauer ^₁₂ + ^₃ + ^₂I ^{nat d:}*-^e Durchlässigkeit des Mikroverschlusses W₁ den Wert Trd (Dunkelwert), wonach während der Zeitdauer ^r ₂₂ ⁺ ^2 3 ⁺ ^₃₁ die Durchlässigkeit des Mikroverschlusses W₁ allmählich auf einen Wert TrI (Hellwert) ansteigt. Während einer Zeitdauer ^ ' in der nachfolgenden Bildperiode wird gemäß der Kurve (W₁ - CI die Potentialdifferenz zu V, so daß die Durchlässigkeit gemäß der Darstellung wieder auf den Wert Trd zurückkehrt.

Eine Kurve JW₂ - c( in Fig. 6 zeigt in zeitlicher Aufeinanderfolge die jeweiligen Spannungsdifferenzen •|_g zwischen der Elektrode des Mikroverschlusses W₂ und der gemeinsamen Elektrode. Als Kurve Tr₂ ist die Änderung der Durchlässigkeit während dieser Zeit dargestellt.

Die Fig. 7 veranschaulicht eine Ablauffolge für das

1 2
_9n Erzeugen von Punkten d₁ und d₁ eines Lichtpunktemusters.

17 3«.

Punkte d₁, d\j , d^, d₁, . . . . in einer ersten Spalte entsprechen jeweils Öffnungs- oder Schließzuständen des Mikroverschlusses W₁, während Punkte d₂, d₂, d₂, d-,.- in einer zweiten Spalte jeweils öffnungs- oder Schließzuständen des Mikroverschlusses W- entsprechen. Die Punkte in jeweiligen Zeilen entsprechen den Mikroverschlüssen ^Wl> ^W2' ^W3' ^W4' ··· ^{Die Punkte d}]> ^d4' ^d3> ^d1> ^d2» ^d2 ^und d. sind als Dunkelwert-Punkte dargestellt, während die

restlichen Punkte als Hellwert-Punkte dargestellt sind. _g0 Mit 71 ist eine Hauptabtastrichtung dargestellt, während mit 72 eine Unterabtastrichtung dargestellt ist.

Wenn beispielsweise für die Ansteuerung der Mikroverschlüsse das Ansteuerungsschema der vorstehend beschrie-„ benen Art mit den vier Teilzeiten angewandt wird, können in einer Bildperiode einige Mikroverschlüsse in dem öff-

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nungszustand (Lichtdurchlaßzustand) gehalten werden, während die übrigen Mikroverschlüsse in dem Schließzustand (Lichtsperrzustand) gehalten werden können.

Im einzelnen wird zum Ansteuern eines Punkts d auf den Dunkelwert die Durchlässigkeit an diesem Punkt während der Zeitdauer für das Erzeugen der Punkte in einer einzelnen Zeile (T₁₂ +^₁₃ +^₂P ^{au£ dem} Dunkelwert Trd gehalten, wogegen zum Erzeugen eines hellen Punkts die Durchlässigkeit an diesem Punkt während der Zeitdauer für das Erzeugen der Punkte in einer einzelnen Zeile (Z^₂₂ ⁺ ^23 ⁺ ^31^ ^au"^ ^{dem Hellwert Trl} gehalten wird. In diesem Fall entspricht das Hell/Dunkel-Verhältnis, nämlich das Nutzsignal/Störsignal-Verhältnis dem Verhältnis zwischen einer Fläche A und einer Fläche B gemäß Fig. 6. Es ist daher ersichtlich, daß das Nutzsignal/Störsignal-Verhältnis im Vergleich zu einem bei einer herkömmlichen Flüssigkristall-Verschlußanordnung verwendeten einfachen Matrixsystem beträchtlich verbessert werden kann.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird gemäß Fig. 6 während der anfänglichen Periode, während der die Gateleitungen abgetastet werden, dem synchron mit dem Abtastsignal angelegten Informations- oder Datensignal eine Spannung V hinzugefügt. Wenn an das Flüssigkristall der in Fig. 2 gezeigten Art die Spannung "0" angelegt wird, ändert sich gemäß Fig. 8 mit dem Ablauf der Zeit die Durchlässigkeit wellenförmig. Diese Erscheinung wird üblicherweise als

"Lichtpumperscheinung" bezeichnet. Gemäß Fig. 8 folgt 30

daraus, daß dann, wenn ein einzelner Mikroverschluß während einer Zeitdauer 3 im Öffnungszustand verbleibt, die Durchlässigkeit nach einem Zeitpunkt t abfällt. Infolgedessen entsteht das Problem, daß sich bei jedem

_o_ Schreiben die Durchlässigkeit ändert, so daß sich das 35

Hell/Dunkel-Verhältnis eines jeweiligen Punkts, nämlich

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der Kontrast des ausgedruckten Bilds ändert. Daher wird bei diesem Ausführungsbeispiel zum Aufrechterhalten einer gleichförmigen Durchlässigkeit bei dem öffnen des Mikro-Verschlusses dem unter Synchronisierung mit dem Abtastsignal angelegten Datensignal während der Anfangsperiode des Schreibens die Spannung V hinzugefügt, so daß zwangsweise an das Flüssigkristall die Spannung V angelegt wird und infolgedessen das Flüssigkristall zwangsweise für den

jQ Dunkelzustand angesteuert wird. Daher wird auch dann, wenn der Mikroverschluß in dem Öffnungszustand verbleibt, die bei dem Schreiben eines einzelnen Punkts während des Zeitintervalls erzielte Durchlässigkeit erreicht, so daß alle Punkte gleichförmige Durchlässigkeit haben, wenn

jg die Mikroverschlüsse eingeschaltet bzw. geöffnet werden.

Daher wird gemäß diesem Ausführungsbeispiel unmittelbar vor oder unmittelbar nach einer Schreibzeit eine Zeit für das zwangsweise Schließen des Mikroverschlusses vorge-

2Q sehen, so daß es möglich wird, ständig eine gleichmäßige Durchlässigkeit bei dem Öffnen oder Schließen des Mikroverschlusses durch das Einschreiben der Daten zu erhalten, wodurch immer ein gedrucktes Bild mit gleichmäßigem Kontrast erzielt werden kann. Vor dem Anlegen des Daten-

2g signals an die Datenelektrode für das Erzeugen eines Punkts ist es möglich, ein Signal in der Weise anzulegen, daß an das Flüssigkristall eine Spannung unabhängig davon angelegt wird, ob der zuvor erzeugte Punkt den Hellwert oder den Dunkelwert hatte. In diesem Fall muß ein Zeit-

__ Intervall T vorgesehen werden, während dem eine Spannung an eine Flüssigkristallschicht derart angelegt wird, daß dessen Durchlässigkeit ausreichend verringert wird, und es muß ein Zeitintervall T .. ~ derart gewählt werden, daß das Potential der Segmentelektrode 404 sich über den Dünnfilmtransistor 401 vollständig auf das Potential der Datenelektrode 403 ändern kann.

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Versuchsergebnisse haben gezeigt, daß bei dem Anlegen einer Spannung von 20 V an ein Flüssigkristall mit einer Dicke von 8 μπι ein Zeitintervall T von ungefähr 0,24 ms, nämlich von mehr als 0,2 ms ausreichend ist, ein Zeitintervall T .- ^von einigen zehn με ausreichend ist und damit ein Zeitintervall T₁₁ +T₁- von ungefähr 0,3 ms ausreichend ist. Wenn die Dichte der Öffnungen (der Mikroverschlüsse) 16 Punkten/mm entspricht und die BiId-

-^Q erzeugungsgeschwindigkeit (Verarbeitungsgeschwindigkeit) 50 mm/s beträgt, wird das für das Erzeugen der Punkt in einer einzelnen Zeile erforderliche Zeitintervall (^₁-I + ^12 ⁺ ^"13^ ^{zu 1}>25 ^ms· Infolgedessen ist es ersichtlich, daß eine Ansteuerung in vier Teilzeiten durch das Wählen

-Lg der Zeitdauer ^₁₁ +^₂ ^auf 1/4 von 1,25 ms, nämlich auf 0,3125 ms vorgenommen werden kann. Ferner wird es auch ersichtlich, daß das Hell/Dunkel-Verhältnis auf 6,5 gesteigert werden kann und daß die bei einem Hellwert erzielte Lichtmenge mehr als doppelt so groß ist wie die

„_n bei dem herkömmlichen einfachen Matrixansteuerungssystem erzielte.

Die Fig. 9 zeigt eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Zeitaufteilungs- bzw. Zeitmultiplex-Ansteuerungssystems, die in dem Fall angewandt wird, daß die Anzahl der Teilzeiten weiter gesteigert ist.

Im Falle des in Fig. 6 gezeigten Ansteuerungsschemas wird während eines Zeitintervalls aus dem (während eines VoIl_n bilds) für das Wechseln der Durchlässigkeit des Ver-Schlusses von dem Hellwert TrI auf den Dunkelwert Trd erforderlichen Zeitintervall Z'.. , und der kürzesten Gate-Einschaltzeitdauer 2^₁₂ (^die f^ur ^las Erzielen der Spannung der Datenelektrode an der Drain-Elektrode erfor-

__ derlich ist) die Gate-Elektrode eingeschaltet gehalten. 35

Infolgedessen ist die Anzahl der Teilzeiten begrenzt. Es

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sei angenommen, daß die Öffnungsdichte 1.6 Punkten/mm entspricht und die Verarbeitungsgeschwindigkeit 50 mm/s beträgt. Dadurch ergibt sich die Anzahl der Teilzeiten durch folgende Gleichung:

1,25 Cms) 1,25 (ms)

0,2 (ms) +t,₂(ms)

Da für das Zeitintervall 2Γ einige wenige με bis zu einigen zehn μ5 ausreichend sind, hängt die Anzahl η der Teilzeiten von dem Zeitintervall t·, *- ab.

Daher werden gemäß Fig. 9 während eines Zeitintervalls für das zwangsweise Schließen des Mikroverschlusses (wobei bei den Versuchen das Intervall ^₁₁ zu 0,24 ms gewählt wurde, die Dicke des Flüssigkristalls 8 μη betrug und die Ansteuerungsspannung zu 40 V gewählt wurde)

«ο aufeinanderfolgend an die Gateleitungen Gate-Einschaltimpulse G., G₂, G₃, ...., und G_n angelegt (wobei η die Anzahl der Teilzeiten ist), während synchron mit den Gate-Einschaltimpulsen an die Datenelektroden die Spannung V angelegt wird. Daher werden die Mikroverschlüsse aufein-

2g anderfolgend ausgeschaltet bzw. geschlossen, wonach in der darauffolgenden Bildperiode an die Datenelektroden jeweils das Wähl- bzw. Informationssignal (in Form einer Spannung "0" oder "V") angelegt wird. D.h., während einer erste Abtastzeit t.. wird an das Flüssigkristall des

_or. Mikroverschlusses die Spannung V angelegt (wobei das Potential der gemeinsamen Elektrode als "0" angenommen wird), so daß alle Mikroverschlüsse geschlossen werden. Die erste Abtastzeit t.. entspricht einer Auffrischungszeit. In einer zweiten Abtastzeit t„ wird unter Synchronisierung mit dem an die Gateleitung angelegten Abtastsignal (^₁) an die Datenelektrode eine von dem Daten-

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signal abhängige Spannung angelegt, so daß ein bestimmter Mikroverschluß jeweils geöffnet oder geschlossen wird. Die zweite Abtastzeit t_ entspricht einer Datenschreibzeit.

Bei dem in Fig. 9 dargestellten Ansteuerungssystem wechseln die Auffrischungszeit und die Datenschreibzeit einander ab, wobei zwischen der Datenschreibzeit und der

IQ Auffrischungszeit eine geeignete Spannungsanlegezeit t, vorgesehen ist. Diese Spannungsanlegezeit t, kann jedoch entfallen. Bei dem Ansteuerungssystem der vorstehend beschriebenen Art ergibt sich die Anzahl η der Zeitaufteilungen bzw. Teilzeiten zu:

η = Bildperiode t^ (ms) _yi. (7)

Zeitdauer 2\ (ms) des Anlegens des Abtastsignals an die Gateleitung

Es sei angenommen, daß die Bildperiode t.. 0,24 ms ist und die kürzeste Gate-Einschaltdauer (Zeitdauer ^₁ für das

Anlegen des Abtastsignals) 5 μ5 beträgt. In diesem Fall ist es möglich, für die Teilzeiten die Anzahl 48 zu erreichen. In Fig. 9 ist bei Tr die zeitlich ablaufende Änderung der Durchlässigkeit eines Verschlusses dargestellt, der mittels der Gateleitung G₁ und des an die Datenelektrode S. angeschlossenen Dünnfilmtransistors geschaltet wird (wobei mit TrI ein Hellwert und mit Trd ein Dunkelwert bezeichnet ist).

Die Fig. 10 veranschaulicht ein weiteres Beispiel für das

Ansteuerungssystem nach dem erfindungsgemäßen Verfahren.

Bei dem Ansteuerungssystem der in Fig. 9 dargestellten Art wird während der Zeit t- der Gate-Einschaltimpuls immer an einen einzelnen Dünnfilmtransistor angelegt und dieser durchgeschaltet, wogegen aber bei dem in Fig. 10 gezeigten Ansteuerungssystem die Anzahl der Teilzeiten

*""· \ "■' 35H807

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verringert ist (Anzahl n der Teilzeiten = 4). Infolgedessen kann die Datenimpuls-Anlegezeit verkürzt werden. D.h., die Ansteuerungszeit-Differenz zwischen der Zeit, während der zuerst der Mikroverschluß W. angesteuert wird, und der Zeit, während der zuletzt der Mikroverschluß W. angesteuert wird, kann verkürzt werden, wie es durch die Kurvenformen für die Durchlässigkeiten der Mikroverschlüsse W₁, W₂, W₃ und W₄ dargestellt ist (die !Q den Öffnungen bzw. Verschlüssen gemäß Fig. 4 entsprechen).

In der Fig. 10 ist als L die Kurvenform des von einer Lichtquelle abgegebenen Lichts dargestellt. Demgemäß sind die jeweils über die geschalteten Verschlüsse durchgelassenen Lichtenergiemengen durch Flächen W₁S, W₂N, W₃S und W.S dargestellt. In diesem Fall sind die Verschlüsse W₁ und W₃ und W₄ so geöffnet, daß W₁S > W₃S > W₄S gilt, jedoch ist gemäß der vorstehenden Beschreibung die Datenimpuls-Anlegezeit r~ kurz, so daß die Differenzen zwischen den durchgelassenen Lichtenergiemengen nahezu vernachlässigbar sind. Falls beispielsweise eine Ansteuerung mit vier Teilzeiten bei einer öffnungs- bzw. Verschlußdichte für 16 Punkte/mm, einer Verarbeitungsge-

_,. schwindigkeit von 50 mm/s und einer kürzesten Gate-Einschaltzeit t. von 5 μ5 vorgenommen wird, wird die Datenimpuls-Anlegezeit t zu 20 μ5. Eine Zeit ^, hat die Größenordnung von 1 ms. Daraus folgt, daß die Differenzen zwischen den Lichtenergiemengen W.S, W₃S und W₄S infolge _n einer derart kurzen Zeitdifferenz nahezu vernachlässigbar sind.

Wenn die Lichtquelle unmittelbar vor dem Anlegen eines Auffrischungsimpulses (in einer Auffrischungsimpuls-Anlegezeit Έ .) an das erste Gate eingeschaltet wird (bzw.

du ^

die Lichtmenge momentan gesteigert wird), wird selbst im

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ungünstigsten Fall das Nutzsignal/Störsignal-Verhältnis zu W.S/W-N. Es sei nun angenommen, daß die mittlere Wellenlänge des von der Lichtquelle abgegebenen Lichts in der Größenordnung von 650 nm liegt, die öffnungs- bzw. Verschlußdichte für 16 Punkte/mm ausgelegt ist, die Verarbeitungsgeschwindigkeit 50 mm/s beträgt und die Lichtquelle für eine Zeitdauer t von 200 μβ eingeschaltet wird. In diesem Fall wird W₁SZW₂N zu 10:1 oder höher. Da

jQ die Datenimpuls-Anlegezeit Έ_ vorgesehen ist, wird das Nutzsignal/Störsignal-Verhältnis (W.S/W-N) in einem gewissen Ausmaß herabgesetzt, jedoch kann dann, wenn die Zeit ^ 2 ^so gewählt wird, daß gemäß der vorangehenden Beschreibung die Energiemengendifferenz zwischen W₁S und W₄S klein wird, das Nutzsignal/Störsignal-Verhältnis beträchtlich verbessert und infolgedessen ein gleichmäßiges elektrofotografisches Druckbild erzielt werden. Ein Zeitintervall t r nach Fig. 10 kann auf geeignete Weise gewählt werden.

Die Fig. 11 und 12 veranschaulichen ein weiteres Ansteuerungssystem des erfindungsgemäßen Ansteuerungsverfahrens. Die Fig. 11 zeigt die Kurvenformen von an die Gateleitungen und die Datenelektroden angelegten Spannungen in dem Fall, daß die Anzahl der Teilzeiten "8" ist. Ein Zeitintervall ti entspricht der für das Erzeugen eines einzelnen Bildelements erforderlichen Zeitdauer und ergibt sich aus der Gleichung

V= 1 /Vp. N (8)

wobei Vp die Verarbeitungsgeschwindigkeit in mm/s ist und N die Bildelementeanzahl ist.

Zeiten f a und "Cb nach Fig. 11 werden so gewählt, daß die Bedingungen 2^a > Z₁ und "Zb > Z* erfüllt sind,

wobei mit t_Λ die kürzeste Gate-Einschaltzeit des Dünn-001

filmtransistors bezeichnet ist. Darüberhinaus werden die

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Zeiten "Va. und 2Tb abwechselnd vorgesehen, so daß sie eine Zeitfolge bilden. Die Zeit (bzw. Phase) ?ra ist eine Auffrischungs- oder Löschzeit, während der zum Verhindern der Schwankungen der Durchlässigkeit an einem Flüssigkristall ein elektrisches Feld in der Weise errichtet wird, daß die öffnung ausgeschaltet bzw. der Verschluß geschlossen wird und an die Elektrode des Verschlusses ein Potential angelegt wird. Die Zeit (bzw. Phase) T b ist jQ eine Datenschreibzeit, während der an die Segmentelektrode eines jeweiligen Mikroverschlusses ein Potential für das öffnen oder Schließen der öffnung bzw. des Verschlusses angelegt wird.

Die Fig. 12 zeigt eine Dünnfilmtransistor-Matrix 1202 und an die Dünnfilmtransistoren in der Matrix 1202 angeschlossene Gateleitungen 1201, Datenleitungen 1203 und Segmentelektroden 1204 von öffnungen bzw. Mikroverschlüssen W., W-, ..., die im Zeitmultiplex mit 8 Teilzeiten angesteuert werden. Während der Auffrischungszeit Z a und der Datenschreibzeit ^b innerhalb des Zeitintervalls für das Erzeugen eines einzelnen Bildelements wird nur an eine gewählte Gateleitung der Gateleitungen 1201 eine Spannung V- angelegt und an die nicht gewählten restliehen Gateleitungen eine Spannung -V₁ angelegt. Im einzelnen wird gemäß Fig, 11 während der ersten Auffrischungszeit X a die Spannung V- an die Ga te leitung G-, angelegt, wonach während des nachfolgenden Zeitintervalls aus zwei Sätzen aus der Datenschreibzeit "ZTb und der Auf- _ frischungszeit t a an die Gateleitung G₁ die Spannung -V₁ angelegt wird. Während der nächsten Datenschreibzeit t b wird an die Gateleitung G₁ wieder die Spannung V₂ angelegt, wonach während des restlichen Intervalls zum Erzeugen des einzelnen Bildelements die Gateleitung G₁ auf der Spannung -V₁ gehalten wird. An die nächste Gateleitung G₂ wird ein Gatesignal angelegt, welches durch das

' 35H807

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Verschieben des an die Gateleitung G₁ angelegten Gatesignals um eine Zeitdauer erzielt wird, die aus der Auffrischungszeit Ta und der Datenschreibzeit 2* b besteht. Auf gleichartige Weise werden aufeinanderfolgend an die Gateleitungen G₃, G₄, G₅, G₆, G₇ bzw. G_g Gatesignale angelegt, welche auf die vorstehend beschriebene Weise zeitlich versetzt sind. Damit wird eine Folge von Gatesignal-Kurvenformen gebildet, gemäß welchen die Spannung !Q V- nicht gleichzeitig an mehr als zwei Gateleitungen angelegt wird.

Als nächstes wird die Funktionsweise der Verschlußöffnungen bzw. Mikroverschlüsse beschrieben. Für die Segmentelektrode des Mikroverschlusses W. wird während des Zeitintervalls η?, die Spannung +V₂ an die Gateleitung G₁ sowie eine Spannung V an die mit der Datenleitung S₁ verbundene Datenelektrode angelegt. Während der nachfolgenden Schreibzeit Tb fällt das Potential an der Gatelei-

tung G₁ auf -V₁ ab, so daß ein Dünnfilmtransistor 12021 gesperrt wird. Infolgedessen wird unabhängig von dem Potential an der Datenleitung S₁ die Segmentelektrode des Mikroverschlusses W₁ auf der Spannung V gehalten. Daher wird während des Zeitintervalls f.. an dem Flüssigkristall des Mikroverschlusses W₁ ständig ein elektrisches Feld errichtet, durch das der Mikroverschluß W₁ in dem Sperrzustand gehalten wird. Während der nachfolgenden Schreibzeit Z b steigt das Potential der Gateleitung G₁ auf die Spannung +V₇ an, so daß zum Aufrechterhalten des Dunkelwerts (Sperrzustands) eines Punkts d.. das Potential an der Datenleitung S₁ auf der Spannung V gehalten wird. Zum Hervorrufen des Hellwerts (Öffnungszustands) des Punkts d^j wird das Potential an der Datenleitung S₁ auf "0" gehalten. Auf diese Weise wird an die Segmentelek-

-_ trode des Mikroverschlusses W₁ ein Potential angelegt, das dem Hellwert oder dem Dunkelwert entspricht. Nach der

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nachfolgenden Auffrischungszeit ZTa wird bis zum Abschluß des Zeitintervalls ~C für das Erzeugen des einzelnen Bildelements das Potential an der Gateleitung G₁ auf der Spannung -V₁ gehalten und damit der Dünnfilmtransistor 12021 gesperrt, so daß das jeweils dem Hellwert oder dem Dunkelwert entsprechende Potential aufrechterhalten wird.

Die Fig. 13 zeigt ein Ansteuerungssystem mit einer maxi-JO malen Anzahl η von Multiplex-Teilzeiten. Es sei angenommen, daß die öffnungs- bzw. Verschlußdichte 16 Punkten bzw. Bildelementen je mm entspricht, die Verarbeitungsgeschwindigkeit 50 mm/s beträgt, ein Zeitintervall '£" c ungefähr 240 με beträgt und ein Zeitintervall T ungefähr •j^g 78 με beträgt. Während dabei das in Fig. 9 dargestellte Ansteuerungssystem eine Teilzeiten-Anzahl von 240/78 = 3 hat, ist es bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 13 möglich, eine Multiplex-Ansteuerung in acht Teilzeiten vorzunehmen.

Während bei den Ansteuerungssystemen gemäß Fig. 9 bzw. 10 während der Zeit des Schreibens einer Zeile die Einschaltimpulse aufeinanderfolgend an die benachbarten Gateleitungen ohne irgendwelche zeitlichen Abstände angelegt werden, besteht bei dem vorstehend anhand der Fig. 11 und 12 beschriebenen Ansteuerungssystem ein Zeitabstand mit der Länge der kürzesten Gate-Einschaltzeit Ύ Daher kann in einer externen Schaltung, nämlich in einer Schnittstelle für das Zuordnen von Eingangsdaten

_on für die Zeitmultiplexansteuerung die Datenübertragungsgeschwindigkeit für das Übertragen der Daten zu den Datenelektroden auf die Hälfte der mit den Antriebssystemen gemäß Fig. 9 und 10 erzielbaren Geschwindigkeit verringert werden. Infolgedessen können der Schaltungsaufbau

_o_ vereinfacht und die Kosten verringert werden.

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Darüberhinaus zeigt die Fig. 11 nicht ein optimales Zeitmultiplex-Ansteuerungssystem. D.h., an irgendeine der Gateleitungen G^ bis G_g wird in einem Zeitraum Trd kein Gate-Einschaltimpuls angelegt. Dies bedeutet, daß während des Zeitraums ^d an alle Gateleitungen eine Ausschaltspannung angelegt wird. Infolgedessen kann die Datenübertragungsgeschwindigkeit herabgesetzt werden, mit der die Daten in einen an die jeweilige Gateleitung ange-2Q schlossenen Puffer übertragen werden. Dadurch wird die Auslegung der Schaltung erleichtert und eine vorteilhafte Kostenverringerung erzielt.

Wenn bei der erfindungsgemäßen Bilderzeugungsvorrichtung die Flüssigkristall-Verschlußanordnung in dem Lichtsignalgeber nach Fig. 5 eingesetzt wird und mittels eines elektrofotografischen Druckers gemäß Fig. 15 ein Tonerbild auf einem Papierblatt bzw. Kopierpapier erzeugt wird, müssen die Blätter intermittierend zugeführt wer- _nn den. Gemäß Fig. 14 wird während eines Zeitintervalls Ty für die intermittierende Kopierpapierzufuhr die Datenelektrode auf 0 V gehalten, während die gemeinsame Elektrode auf + Vd gehalten wird, so daß an das Flüssigkristall eine Spannung mit einer Polarität angelegt wird, _2P. die zur Polarität der Spannung entgegengesetzt ist, die bei dem Erzeugen eines Bilds angelegt wird (wie beispielsweise während einer Zeit Tx, während der eine Kopie erzeugt wird). Bei einem typischen elektrofotografischen Drucker beträgt das Intervall der intermittierenden

Kopierpapierzufuhr als Abstand zwischen aufeinanderfol-30

gend zugeführten Kopierpapierblättern ausgedrückt im allgemeinen 30 bis 50 mm. Nimmt man an, daß die aufeinanderfolgenden Kopierpapierblätter einen gegenseitigen Abstand von 50 mm haben und die Verarbeitungsgeschwindigkeit 50 mm/s beträgt, läuft folglich für eine Sekunde 35

kein Kopierpapier an der Flüssigkristall-Verschlußanord-

• * M * ™ r ■-

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nung vorbei. Daher wird während dieser Zeit eine Gleichspannungs-Ansteuerung im wesentlichen vermieden, wenn die Polaritäten von Spannungen gemäß der Darstellung in Fig. 14 gewählt werden. Infolgedessen kann die Lebensdauer der Flüssigkristall-Verschlußanordnung gesteigert werden.

Die Fig. 15 zeigt einen elektrofotografischen Drucker, in den der Flüssigkristallverschluß der vorstehend beschrie-

-,Q benen Art eingebaut ist. Eine fotoempfindliche Trommel 1501 wird in der durch einen Pfeil 1502 dargestellten Richtung gedreht, wobei die zylindrische Oberfläche der fotoempfindlichen Trommel 1501 mittels eines Laders 1503 gleichförmig geladen wird. Danach wird eine Flüssigkristall-Verschlußanordnung 1504 derart in Betrieb gesetzt, daß von dieser selektiv Lichtstrahlen aus einer hinter der Verschlußanordnung angeordneten Lichtquelle 1505 durchgelassen oder gesperrt werden, wodurch optische bzw. Lichtsignale erzeugt werden. Die auf diese Weise erzeugten Lichtsignale werden an die geladene zylindrische Oberfläche der fotoempfindlichen Trommel 1501 projiziert bzw. fokussiert, um damit ein Ladungsbild zu erzeugen.

Mit einer Entwicklungsvorrichtung 1506 wird zum Ent-_2g wickeln des Ladungsbilds Toner zugeführt, wodurch aus diesem ein Tonerbild gebildet wird, welches seinerseits mittels eines Übertragungsladers 1508 auf ein durch eine Übertragungsführung 1507 hindurch transportiertes Kopierpapier P übertragen wird. Das das Tonerbild tragende

Kopierpapier P wird mittels eines Ablösebands 1509 all-30

mählich von der fotoempfindlichen Trommel 1501 gelöst, wonach das Tonerbild auf dem Kopierpapier P mittels einer Fixiervorrichtung 1510 fixiert wird. Der nach der Übertragung des Tonerbilds auf das Kopierpapier P noch auf

der zylindrischen Fläche der fotoempfindlichen Trommel 35

1501 verbliebene Toner wird mittels einer Reinigungsvor-

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richtung 1511 entfernt, wonach die zylindrische Fläche der fotoempfindlichen Trommel 1501 mittels einer Vorbelichtungsvorrichtung 1512 entladen wird, so daß die Vorbereitungen für den nächsten Druckzyklus getroffen sind. Die bei dem Drucker gemäß Fig. 15 eingesetzt Flüssigkristall-Verschlußanordnung kann mit einer Flüssigkristallzelle der vorangehend anhand der Fig. 2 beschriebenen Art versehen sein. D.h., wenn die von der Belichtungslichtquelle 1505 abgegebenen Lichtstrahlen über die eine Flüssigkristallzelle enthaltende Flüssigkristall-Verschlußanordnung 1504 und eine Linsenanordnung 1513 auf die zylindrische Fläche der fotoempfindlichen Trommel 1501 projiziert werden, wird entsprechend digitalen Signalen

_1{- aus einem (nicht gezeigten) Vorlagen- oder Schriftstückleser, die eine Bild- bzw. Bildmusterinformation darstellen, eine Flüssigkristall-Treiberschaltung 1514 derart betrieben, daß die Flüssigkristall-Verschlußanordnung 1504 ein- oder ausgeschaltet wird, wodurch an der zylind-

„_ rischen fotoempfindlichen Oberfläche der Trommel 1501 ein Lichtsignal fokussiert wird, welches die Bild- oder Bildmusterinformation wiedergibt. Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die Belichtungslichtquelle 1505 auch als Heizelement für die Flüssigkristallzellen benutzt,

_,. während mittels einer an einen Temperaturfühler 1520 angeschlossenen Flüssigkristalltemperatur-Regelschaltung 1516 ein Kühlgebläse 1517 zum Kühlen des Flüssigkristalls in der Weise gesteuert wird, daß eine Überheizung der Flüssigkristallzellen verhindert wird und eine gleich-

mäßige vorbestimmte Temperatur aufrechterhalten wird. In 30

der Fig. 15 ist mit 1518 ein Reflektor bezeichnet, während mit 1519 ein Befestigungsteil zum Anbringen der Linsenanordnung 1513 an der Flüssigkristall-Verschlußanordnung 1504 bezeichnet ist.

Die Fig. 16 zeigt eine Elektrodenanordnung einer herkömm-

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lichen Flüssigkristall-Anordnung ohne Dünnfilmtransistoren, während die Fig. 17 Kurvenformen von Signalen zur Ansteuerung dieser Elektroden zeigt.

Als Beispiel sei angenommen, daß ein Flüssigkristall mit einer Dicke in der Größenordnung von 8 pm vorliegt, an eine gemeinsame Elektrode eine Rechteck-Spannung mit i.10V angelegt wird und in einer gewählten Zeile an Signal-

^q elektroden jeweils zum öffnen von Verschlüssen eine Spannung mit der gleichen Kurvenform wie an der gemeinsamen Elektrode angelegt wird, während zum Schließen der Verschlüsse jeweils eine Spannung OV angelegt wird. Nach Fig. 17 wird während einer Zeitdauer T₁ nur eine Fläche

,g A^ eingeschaltet, wogegen während einer Zeitdauer T2 nur eine Fläche A₁a eingeschaltet wird. An die Flüssigkristallschicht an der Fläche A₁ wird eine Absolutspannung J V... f angelegt, während an die Flüssigkristallschicht an einer Fläche A- eine Absolutspannung 'Va₂' angelegt wird.

Gemäß der vorstehenden Beschreibung wird dann, wenn einer der an die Signalelektrode angeschlossenen Verschlüsse geöffnet wird, über dessen Flüssigkristallschicht eine Spannung 2V, nämlich mit 20 Volt angelegt, während bei dem Schließen aller an die Signalelektrode angeschlosse-

op- nen Verschlüsse nur eine Spannung V, nämlich eine Spannung mit 10 Volt angelegt wird. Daraus folgt, daß während der Zeit T₉ die Durchlässigkeit an der Fläche A₁ gleich Td₁ ist, wogegen während den Zeiten T₁ und T₂ die Durchlässigkeit an der Fläche A₉ auf dem Wert Td₇ ver-

_g0 bleibt, wobei Td₂ größer als Td₁ ist.

In diesem Fall wird während der Zeiten T₁ und T₉ ein einzelner Bildpunkt erzeugt. Infolgedessen ist bei geöffnetem Verschluß die auf eine fotoempfindliche Trommel fallende Lichtmenge proportional zu einer Fläche 1701 = 1701a + 1701b, während bei geschlossenem Verschluß

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die auf die fotoempfindliche Trommel fallende Lichtmenge proportional zu einer Fläche 1702 = 1702a + 1702b ist.

Demgemäß kann bei einer niedrigen Spannung V kein zufriedenstellendes Hell/Dunkel-Verhältnis erzielt werden.

Auch bei einer Steigerung der Anzahl der Multiplex-Teilzeiten wird in bezug auf die Fläche 1701a die Fläche 1702b größer, so daß kein zufriedenstellendes Hell/Dunkel-Verhältnis erzielbar ist.

Es wird nun angenommen, daß die Punktedichte 16 Punkte/mm beträgt, daß die Verarbeitungsgeschwindigkeit 50 mm/s ist (was einer Geschwindigkeit entspricht, bei welcher bei Zuführung von Kopierpapier in dessen Längsrichtung je Minute 6 bis 8 Kopien im Format A4 erzeugt werden) und daß ein Ansteuerungsschema mit zwei Zeitmultiplex-Teilzeiten angewandt wird. Dabei wird die Zeit T₁ zu 0,625

2Q ms. In der Fig. 17 ist bei A₁ die Kurvenform der Änderung der Durchlässigkeit eines Flüssigkristallverschlusses bei diesem Wert gezeigt. Damit wird bei einer Verlängerung der Zeit T₁ die Durchlässigkeit Tl weiter gesteigert, der Verschluß aber für kurze Zeit geöffnet, so daß keine ausreichend hohe Durchlässigkeit erzielbar ist.

Wenn T₁ gleich 1,25 ms ist, ein Zeitmultiplex-Ansteuerungsschema mit zwei Teilzeiten verwendet wird und die Spannung auf + 20 V verdoppelt wird, wird bei einer

_on Wellenlänge des abgestrahlten Lichts von 550 nm das Hell/ oll

Dunkel-Verhältnis um ungefähr das Dreifache gesteigert.

Wenn an einem fotoempfindlichen Material ein heller Fleck einem Weißpunkt entspricht und ein dunkler Fleck einem Schwarzpunkt entspricht, muß das Hell/Dunkel-Verhältnis zumindest größer als "5" sein, so daß daher die angelegte

" 35H8Ö7

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Spannung weiter gesteigert werden muß. Die Durchbruchspannung von gegenwärtig unter geringen Kosten herstellbaren integrierten CMOS-Schaltungen beträgt höchstens 30V. Hieraus folgt, daß dann, wenn die Anzahl der integrierten Schaltungen durch die Steigerung der Anzahl der Teilzeiten vermindert werden soll, gezwungenermaßen entschieden werden muß, ob zur Steigerung des Hell/Dunkel-Verhältnisses eine integrierte Schaltungseinrichtung mit ι« einer hohen Durchbruchspannung von 6 0 bis 8 0 V eingesetzt werden soll oder alternativ die Dichte der Bildelemente verringert werden soll.

Die Fig. 18 zeigt Ergebnisse von Versuchen, nämlich die Zusammenhänge zwischen einer an eine herkömmliche Flüssigkristallanordnung (eine Flüssigkristallschicht mit der Dicke von 8 μην) angelegten Wechselspannung und einer entsprechenden Durchlässigkeit. Die Durchlässigkeit bei einer Wellenlänge von 489 nm ist durch eine Kurve 181 _₀ dargestellt, während die Durchlässigkeit bei einer Wellenlänge von 655 nm durch eine Kurve 182 dargestellt ist.

Aus der Fig. 18 ist ersichtlich, daß die Durchlässigkeit _o{- steil zunimmt, wenn eine an die Flüssigkristallschicht angelegte Spannung V_LC bei dem Licht langer Wellenlänge (im Rotbereich) unter 20 V liegt und bei dem Licht kurzer Wellenlänge (im Blaubereich) unter 30 V liegt.

Gemäß der vorangehenden Beschreibung können bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. bei dem erfindungsgemässen Verfahren unter Verwendung der Dünnfilmtransistoren für die Ansteuerung einer Flüssigkristall-Verschlußanordnung selbst dann, wenn die Zeitmultiplex-Ansteuerung angewandt wird, für das Durchlaßlicht Kurvenformen erzielt 35

werden, die im wesentlichen denjenigen gleichwertig sind,

35H807

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die durch die direkte Ansteuerung ohne Zeitmultiplex erzielbar sind.

Insbesondere kann bei der Anwendung des Zeitmultiplex-Ansteuerungsschemas die Anzahl der Datenelektroden verringert werden (d.h., bei einer Bildelementedichte von 16 Punkten/mm und einer Gesamtlänge von 210 mm beträgt bei der direkten Ansteuerung die Datenelektrodenanzahl 3360, IQ wogegen bei der Multiplexansteuerung mit acht Teilzeiten die Datenelektrodenanzahl 420 beträgt). Dadurch sind folgende Vorteile erzielbar: 1) die Verbindung zwischen dem Flüssigkristallverschluß und einer integrierten Ansteuerungs-Schaltung wird erleichtert, so daß die Zusamme menbaukosten verringert sind. Z) die Anzahl der integrierten Schaltungen wird verringert.

Die Kurvenform des durch den Flüssigkristallverschluß durchgelassenen Lichts ist im wesentlichen gleichartig zu der im Falle der direkten Ansteuerung erzielten, so daß die Schreibzeit für einen einzelnen Punkt verlängert und die bei geöffnetem Verschluß durchgelassene Lichtenergiemenge gesteigert werden kann. Wenn gemäß Fig. 6 ein Verschluß mit der Flüssigkristallart des DPA-Typs (gemäß Fig. 2) geöffnet wird, wird das Licht allmählich zunehmend durchgelassen. Gemäß Fig. 6 nimmt die Kurvenform des Durchlaßlichts Dreiecksform an. Die Energie des Durchlaßlichts ist durch die Fläche A gegeben, so daß daher beispielsweise durch eine Verdoppelung der Zeitdauer die

_or. Lichtenergie auf mehr als das Zweifache gesteigert werden kann.

Infolgedessen kann ein Kontrastverhältnis, nämlich das Verhältnis der Lichtenergie an einem hellen Punkt (Fläche

A) zu der Lichtenergie an einem dunklen Punkt (Fläche B) 35

beträchtlich gesteigert werden.

"35H807

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Es sei nun angenommen, daß die mittlere Wellenlänge des von einer Lichtquelle abgegebenen Lichts 540 nm ist, die Dichte der Bildelemente 16 Punkten/mm entspricht und die Verarbeitungsgeschwindigkeit 50 mm/s beträgt. Hierbei ergibt sich im Falle der Multiplexansteuerung mit zwei Teilzeiten ein Kontrastverhältnis von weniger als "3", welches aber im Falle der direkten Ansteuerung um ungefähr das 6,5-fache gesteigert wird.

■ Es wurde ferner festgestellt, daß dann, wenn die öffnungen bzw. Verschlüsse einer Flüssigkristall-Verschlußanordnung mittels Dünnfilmtransistoren angesteuert werden, ein Bild mit einem zufriedenstellenden Nutzsignal/Störsignal-Verhältnis erzeugt werden kann, und daß dann, wenn das Verhältnis zwischen einer Kanallänge L, nämlich dem Abstand zwischen dem Drain und der Source eines Dünnfilmtransistors, und einer Kanalbreite W, nämlich der Länge des Drains des Dünnfilmtransistors bei dem Dünnfilmtran-

_on sistor auf einen Wert gewählt wird, der über einem bestimmten Wert liegt, der Gate-Einschaltimpuls zeitlich verkürzt und infolgedessen die Verarbeitungsgeschwindigkeit eines elektrofotografischen Druckers gesteigert werden kann.

Hinsichtlich eines weiteren Gesichtspunkts des erfindungsgemäßen Ansteuerungsverfahrens wird ein Verfahren zur Ansteuerung einer Transistoranordnung angegeben, bei dem kapazitive Lastelemente in einer Matrix aus η Zeilen und m Spalten angeordnet sind und Transistoren in einer Matrix aus η Zeilen und m Spalten angeordnet sind, wobei die kapazitiven Lastelemente jeweils eine Kapazität C zwischen einer mit dem Drain eines Transistors verbundenen Segmentelektrode und einer Gegenelektrode darstellen;

__ das Verfahren besteht darin, daß dann, wenn die BiId-35

Wechselfrequenz von an die Transistoren angelegten Gate-

35H807

-50- DE 4786

Einschaltimpulsen gleich f ist und die Spannung von an die Source-Elektroden der Transistoren elektrischen Signalen gleich Vs ist, der Zusammenhang zwischen dem Verhältnis W/L aus der Känalbreite W und der Kanallänge L eines Transistors und der Bildwechselfrequenz £ der Gate-Einschaltimpulse sowie der Eingangssignal-Spannung Vs derart herbeigeführt wird, daß folgende Bedingung erfüllt ist:

Wenn das Verhältnis zwischen der Kanalbreite W und der Kanallänge L des Kanals eines Transistors und

je insbesondere eines Dünnfilmtransistors auf diese Weise gewählt wird, kann der Drain eine Ausgangsspannung abgeben, die 951 oder mehr der an die Source-Elektrode angelegten Spannung Vs beträgt. In der Praxis ist ein W/L-Verhältnis zwischen 1,4 und 290 und vorzugsweise zwischen 10 und 80 günstig. Hierzu ist anzumerken, daß dann, wenn das Verhältnis W/L größer als 290 ist, die Gate-Impulse über mehr als 50 με angelegt werden müssen, so daß kein elektrofotografiscfyer Schnelldrucker geschaffen werden kann.

Die Fig. 19 ist eine schematische Draufsicht auf einen Dünnfilmtransistor. Eine Drain-Elektrode 193 und eine an eine Datenleitung angeschlossene Source-Elektrode 192 werden in Kontakt mit einem Halbleiterfilm 191 (aus amor- _ phem Silicium, polykristallinem bzw. Poly-Silicium, Tellur oder dergleichen) gebildet, unter den unter einem (nicht gezeigten) Isolierfilm eine Gate-Elektrode 194 gelegt wird. Die Kanalbreite ist mit W dargestellt, während die Kanallänge mit L bezeichnet ist und dem Abstand zwi-

_o_ sehen der Source-Elektrode 192 und der Drain-Elektrode

193 entspricht.

-51- DE 4786

Bei dem erfindungsgemäßen Ansteuerungsverfahren erfüllen das Verhältnis W/L zwischen der Kanalbreite W und der Kanallänge L des Dünnfilmtransistors, die Gate-Impulsfrequenz f und die Datensignal-Spannung Vs die durch die vorstehend genannte Gleichung (9) ausgedrückten Bedingungen, so daß eine Ansteuerung mit sehr hoher Geschwindigkeit herbeigeführt werden kann. Als Beispiel sei angenommen, daß das Verhältnis W/L = 100 μπι/5 μπι ist, die Kapa-₁q zität des das kapazitive Lastelement bildenden Flüssigkristalls 0,2 pF ist und die Datensignal-Spannung Vs gleich 22 V ist. Damit kann die Drain-Elektrode ein Ausgangssignal mit 20 V abgeben, die über 95? von Vs liegt, wobei die minimale bzw. kürzeste Gate-Einschalt-

,c impuls-Zeit ungefähr 5 με wird. In diesem Fall wird die Anzahl der Multiplex-Teilzeiten zu 48. Es ist vorteilhaft, wenn die Kanallänge L 5 μπι oder mehr beträgt und die Kanalbreite zwischen 7 μπι und 1 ,4 mm liegt. Günstiger ist es, wenn die Kanalbreite zwischen 50 und 400 μπι liegt. Bei dem erfindungsgemäßen Ansteuerungsverfahren wird die Bildwechselfrequenz der Gate-Einschaltimpulse vorzugsweise höher als 500 Hz und am günstigsten zwischen 800 Hz und 2 MHz gewählt. Daraus folgt, daß der Gate-Impuls über 0,24 bis 50 μ5 und insbesondere über 1,25 bis

_5- 10 με angelegt werden kann. Die Datensignal-Spannung Vs ist vorzugsweise höher als 15 V und liegt vorteilhafter zwischen 20 und 60 V.

Im Falle eines Dünnfilmtransistors, dessen Kanallänge L

und Kanalbreite W nicht der genannten Gleichung (9) ge-30

nügen, hat das von der Drain-Elektrode abgegebene Ausgangssignal weniger als 95% der Datensignal-Spannung Vs, so daß kein zufriedenstellender Verschlußwirkungsgrad erzielbar ist. Infolgedessen fällt bei der Bilderzeugung

das Nutzsignal/Störsignal-Verhältnis auf weniger als "5" 35

ab, so daß keine zufriedenstellenden Kopiebilder erziel-

35U807

-52- DE 4786

bar sind,

Insbesondere muß dann, wenn das Verhältnis W/L über 290 liegt, der Gate-Impuls für eine Zeitdauer von mehr als 50 μ5 angelegt werden, so daß es nicht möglich ist, einen elektrofotografischen Schnelldrucker herzustellen (der beispielsweise mehr als 10 Kopien je Minute ergibt).

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsge-

,Q mäßen Ansteuerungsverfahrens wird ein Verhältnis W/L zwischen 10 und 80 gewählt, so daß der Gateimpuls für eine Zeitdauer von 1,25 bis 10 με angelegt werden kann.

Der Halbleiterfilm 191 des eingesetzten Dünnfilmtransis-.p. tors besteht vorzugsweise aus mit Wasserstoffatomen dotiertem amorphem Silicium. Die Dicke des Halbleiterfilms 191 kann auf geeignete Weise gewählt werden und beträgt im allgemeinen zwischen 100 und 300 nm. Es ist vorteilhaft, wenn der Gate-Isolierfilm aus mit Wasserstoffatomen _ dotiertem Siliciumnitrid gebildet wird und wenn die Dicke des Gate-Isolierfilms 300 bis 600 nm beträgt.

Der Dünnfilmtransistor der vorstehend beschriebenen Art kann an der Stelle der bei den Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 3 bis 15 verwendeten Dünnfilmtransistoren eingesetzt werden.

Wenn bei diesem erfindungsgemäßen Ansteuerungsverfahren die Gleichung (9) erfüllt wird, kann ein Ansteuerungs-

system größerer Ordnung bzw. mit mehr als 30 Multiplex-30

Teilzeiten angewandt werden.

Es wurde ferner festgestellt, daß jeder der Verschlüsse einer Flüssigkristallanordnung mittels eines Dünnfilmtransistors so geschaltet werden kann, daß ein Bild mit 35

einem zufriedenstellenden Nutzsignal/Störsignal-Verhält-

35U807

-53- DE 4786

nis erzeugt werden kann, und daß dann, wenn für eine zwischen dem Gate und dem Drain eines Dünnfilmtransistors bestehende Streukapazität Cgd ein Wert gewählt wird, der unterhalb eines vorbestimmten Wertes liegt, die Ladungs*- aufteilung verringert werden kann und ein erforderlicher Pegel einer Drain-Spannung V_ß für die Ansteuerung der Flüssigkristall-Verschlußanordnung erzielt wird.

"LQ Als erfindungsgemäßes Ansteuerungsverfahren wird im weiteren ein Verfahren zur Ansteuerung einer Transistoranordnung angegeben, bei der kapazitive Lastelemente sowie Transistoren jeweils in Form einer Matrix aus η Zeilen und m Spalten angeordnet sind, wobei jedes kapazi-

jK tive Lastelement eine Kapazität C zwischen einer an den Drain eines Transistors angeschlossenen Segmentelektrode und einer Gegenelektrode darstellt; bei diesem Verfahren wird die zwischen dem Gate und dem Drain eines jeden Transistors bestehende Streukapazität Cgd mit der Kapazitat C und einer hierzu parallelen Speicherkapazität C_E in einen derartigen Zusammenhang gebracht, daß folgende Bedingung erfüllt ist:

0.05(C + CE)
Cgd <

_{AVg + A}v

- - 0.05

Vs

_or. wobei mit AVd die Änderung der Gatespannung bezeichnet ist, mit Λ V₀ die Änderung der Spannung an der Gegenelektrode bezeichnet ist und mit Vs ein Maximalwert- des Eingangssignals bezeichnet ist.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren gemäß diesem Aus-

führungsbeispiel wird die Streukapazität Cgd zwischen dem

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Gate und dem Drain des Dünnfilmtransistors nach der Gleichung (10) gewählt, so daß die Drainspannung, die das durch die über die Datenleitung angelegte Eingangssignal-Spannung Vs verursachte Ausgangssignal ist, in einem Anteil von über 951 erhalten werden kann. Ferner kann eine Entladezeit verlängert werden, die von einer Zeitkonstante abhängig ist, welche durch einen Ausschaltbzw. Sperrwiderstand Roff des Dünnfilmtransistors und die Kapazität C des kapazitiven Lastelements (nämlich beispielsweise des Flüssigkristalls) bestimmt ist. In der Praxis ist eine Streukapazität Cgd von 45 pF vorzuziehen, wobei eine Streukapazität von 0,2 bis 1,5 pF günstiger ist. Im einzelnen kann dann, wenn die Streukapazität Cgd 45 pF übersteigt, keine ausreichend hohe Drainspannung erzielt werden, so daß nicht der erwünschte Verschlußwirkungsgrad erzielt werden kann. Infolgedessen kann kein Bild hoher Qualität erzeugt werden. Darüberhinaus wird die Kapazität C schnell entladen, so daß im Falle der Multiplex-Ansteuerung mit einer Zeitaufteilung höherer Ordnung wie beispielsweise im Falle der Ansteuerung mit vier Teilzeiten die Kapazität C schon vor der Fertigstellung eines Bilds entladen wird.

Die Fig. 20A zeigt einen Schnitt durch eine Flüssigkri-Stallvorrichtung, die bei der erfindungsgemäßen Bilderzeugungsvorrichtung eingesetzt wird und in der auf einem Substrat 2001 (aus Glas, Kunststoff oder dergleichen) ein Dünnfilmtransistor ausgebildet ist. Der Dünnfilmtransistor hat eine Gate-Elektrode 2002, die an eine Gateleitung 30

angeschlossen ist, an die ein Gate-Einschaltimpuls mit einer Bildwechsel- bzw. Bildfrequenz f angelegt wird, eine Source-Elektrode 2003, die an eine Datenleitung angeschlossen ist, an die ein Datensignal mit der Spannung Vs angelegt wird, und eine Drain-Elektrode 2004 für 35

die Abgabe eines dem (eingegebenen) Datensignal entspre-

35U807

-55- DE 4786

chenden Ausgangssignals. Die Drain-Elektrode 2004 ist mit

einer Segmentelektrode 209 verbunden, die einen Teil eines Mikroverschlusses bildet. Wenn an die Gate-Elektrode 2002 ein Abtastsignal angelegt wird, wird hierdurch der Widerstand eines Films 2005 aus amorphem Silicium herabgesetzt, so daß damit die Source-Elektrode 2 003 und die Drain-Elektrode 2004 miteinander elektrisch verbunden werden. Die Drain-Elektrode 2004 ist an einen LadungsjQ Speicherkondensator C_£ angeschlossen, der einen Leiterfilm bzw. eine Kondensatorelektrode 200 7 (aus Indiumzinnoxid, ITO), einen Isolierfilm 2006a und die Segmentelektrode 2009 aufweist. Der Leiterfilm bzw. die Kondensatorelektrode 2007 hat vorzugsweise gleichartige Form wie die Segmentelektrode 2009 und ist dieser über den Isolierfilm 2006a gegenübergesetzt, wobei der Leiterfilm 2007 über der ganzen Fläche des Substrats 2001 in der Weise ausgebildet sein kann, daß er elektrisch von der Gate-Elektrode 2002 isoliert ist. Die Fig. 2OC zeigt eine Äquivalenz-'o₀ schaltung, in der das Gate mit G bezeichnet ist, die Source mit S bezeichnet ist und der Drain mit D bezeichnet ist.

In dem bei der erfindungsgemäßen Bilderzeugungsvorrich-₂c tung eingesetzten Dünnfilmtransistor werden ein zwischen die Gate-Elektrode 2002 und dem Film 2005 aus dem amorphem Silicium gesetzter Gate-Isolierfilm 2006 und der Isolierfilm 2006a aus mit Wasserstoffatomen dotiertem Siliciumnitrid in einer Dicke von 600 nm (mit einer relativen Dielektrizitätskonstante von 6,6) gebildet. Der 3U

Siliciumnitrid-Film wird durch Glimmentladung über der ganzen Fläche des Substrats 2001 geformt, auf dem durch Vakuumablagerung von Chrom und Aluminium ein Muster von Gate-Elektroden 2002 sowie durch Vakuumablagerung von

__ Indiumzinnoxid (ITO) ein Muster von Segmentelektroden 35

2009 gebildet wurde. Es ist anzumerken, daß auf die vor-

-56- DE 4786

stehend beschriebene Weise die Drain-Elektrode 2004 und die Segmentelektrode 2009 elektrisch miteinander verbunden sind.

Ferner wird über dem Substrat 2001, auf dem der Dünnfilmtransistor und die Segmentelektrode 2009 gebildet wurden, ein Isolierfilm 2021 aus mit Wasserstoffatomen dotiertem Siliciumnitrid und ein Ausrichtungssteuerfilm 2010 aus ,Q Polyimid mit der Dicke 100 nm geformt.

Bei der für die erfindungsgemäße Bilderzeugungsvorrichtung verwendeten Flüssigkristallvorrichtung wird zwischen das Dünnfilmtransistor-Matrix-Substrat, auf dem die Dünn-

,_c filmtransistoren der vorstehend beschriebenen Art in einer Matrixanordnung ausgebildet sind, und ein gegenübergesetztes Substrat 2011 ein nematisches bzw. NP-Flüssigkristall 2013 in der Weise eingefügt, daß die Moleküle des Flüssigkristalls auf die in Fig. 2 gezeigte Weise ausgerichtet sind. Über der Fläche des gegenübergesetzten Substrats 2011 wird als gemeinsame Elektrode 2012 ein Indiumzinnoxid- bzw. ITO-FiIm gebildet, auf dem im Falle der Flüssigkristall-Verschlußanordnung der vorstehend beschriebenen Art ein Lichtabschirmfilm 2014 in Form eines eines Chrom-Aluminium-Schichtenfilms ausgebildet wird, um auf optische Weise den Bereich außerhalb einer jeweiligen Verschlußöffnung abzuschirmen, durch die ein Mikroverschluß gebildet ist. Ober der gemeinsamen Elektrode 2012 und dem Lichtabschirmfilm 2014 wird ein Ausrichtungssteuerfilm 2015 aus Polyimid gebildet.

Die Fig. 2OB zeigt schematisch einen Schnitt durch eine Flüssigkristall-Verschlußanordnung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, die bei der erfindungsgemäßen Bilderzeugungsvorrichtung eingesetzt werden kann. Bei dieser 35

Verschlußanordnung ist auf dem Substrat 2001 einer Flüs-

-57- DE 4786

sigkristallvorrichtung 2017 in einer geeigneten Strecke von dieser beabstandet ein Dünnfilmtransistor 2016 ausgebildet. Der Dünnfilmtransistor 2016 wird vorteilhaft außerhalb einer Dichtung 2018 aus einem Epoxyharz-Klebstoff angeordnet, die zum dichten Einschließen des Flüssigkristalls 2013 zwischen dem Substrat 2001 des Flüssigkristallelements 2017 und dem gegenübergesetzten Substrat 2011 mit der gemeinsamen Elektrode 2012 dient. Alternativ

jQ kann anstelle der Ausbildung an dem Substrat 2001 der Flüssigkristallvorrichtung 2017 der Dünnfilmtransistor 2016 auf einer gesonderten Platte zusammen mit einer (nicht gezeigten) externen Schaltung wie einer integrierten Schaltung ausgebildet werden. In den Fig. 2OA und 20B

,g sind zur Bezeichnung gleichartiger Teile jeweils gleiche Bezugszeichen verwendet. Oberhalb bzw. unterhalb des Substrats 2011 bzw. 2001 sind jeweils unter Nikolscher Oberkreuzung Polarisatoren 2019 und 2020 angebracht, während oberhalb des Halbleiter-Films 2005 des Dünnfilm-

2Q transistors 2016 ein Chrom-Aluminium-Lichtabschirmfilm 2022 gebildet ist.

Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren genügt die Streukapazität Cgd zwischen dem Gate und dem Drain in dem

_oc Kanal des Dünnfilmtransistors der vorangehend genannten Gleichung (10), so daß die Drain-Elektrode des Dünnfilmtransistors eine Ausgangsspannung abgeben kann, die 951 oder mehr des Datensignals entspricht, und zugleich bei dem Abschalten bzw. Sperren des Dünnfilmtransistors die

_q0 Entladungszeit der Kapazität C bzw. C_E beträchtlich verlängert werden kann.

Für den Aufbau eines Dünnfilmtransistors, der der vorangehend genannten Gleichung (10) genügt, wird vorzugsweise

" ein Selbstausrichtungsverfahren gemäß der nachstehenden

Beschreibung angewandt.

-58- DE 4786

Gemäß den Fig. 21(A) bis 21(D) wird über der Fläche eines Glassubstrats 211 ein Leiterfilm mit einer Schichtung aus einem Chrom-Film in 50 nm Dicke und einem Aluminium-Film g in 550 nm Dicke gebildet und zum Formen einer Gate-Elektrode 212 des Dünnfilmtransistors geätzt. Über der Gate-Elektrode 212 wird als mit Wasserstoffatomen dotierter Siliciumnitrid-Film ein Gate-Isolierfilm 213 in 600 nm Dicke geformt, über dem ein Halbleiterfilm 214 als Film aus mit Wasserstoffatomen dotiertem amorphem Silicium in 200 nm Dicke gebildet wird.

Auf die Fläche des Glassubstrats 211, auf der die Gate-Elektrode 212 als Leiterfilm, der Gate-Isolierfilm 213 ,_ als Siliciumnitrid-Film und der Halbleiter-Film 214 als Film aus amorphem Silicium gebildet wurden, wird ein Positiv-Fotolackfilm 215 aufgebracht. Wenn das Glassubstrat 211 von der hinteren bzw. unteren Fläche her gemäß der Darstellung durch einen Pfeil E belichtet wird, dient die Gate-Elektrode 212 als Maske, so daß der von der Gate-Elektrode 212 abgedeckte Bereich des Fotolackfilms 215 nicht belichtet wird, während der restliche Bereich des Fotolackfilms 215 belichtet wird.

Als nächstes wird gemäß Fig. .21(B) zum Entwickeln des 25

Fotolackfilms 215 ein vorgeschriebenes Entwicklungsmittel eingesetzt, wodurch nur ein unbelichteter Bereich 215a des Fotolackfilms zurückbleibt. Danach wird gemäß Fig. 21(C) über der ganzen Fläche ein Leiterfilm 218 aufgebracht, der durch eine Aufschichtung aus einem Chrom-30

Metallfilm in 50 nm Dicke und einem Aluminium-Metallfilm

in 550 nm Dicke gebildet ist. Dann wird gemäß Fig. 21(D) der unentwickelte Bereich 215a des Fotolackfilms weggelöst und zusammen hiermit der über diesem Bereich gebildete Leiterfilm 218 entfernt. Infolgedessen verbleiben an 35

dem Glassubstrat nur Leiterfilme, die dann als Source-

35H807

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Elektrode 216 bzw. Drain-Elektrode 217 dienen.

Wenn dieses Selbstausrichtungsverfahren angewandt wird, kann die Überlappung zwischen der Gate-Elektrode 212 und der Drain-Elektrode 217 im wesentlichen auf weniger als 0,1 μΐη verringert werden, so daß eine Streukapazität C gd

CL

zwischen dem Gate und dem Drain auf 0,004 pF oder weniger gemäß nachstehender Gleichung verringert werden kann:

^Ca^gd = - °·⁰⁰⁴

wobei mit AVg, Av_Q und Vs die für die Gleichung (10) definierten Werte bezeichnet sind.

Bei einem vorzugsweise gewählten Ausführungsbeispiel kann bei dem erfindungsgemäßen Ansteuerungsverfahren nach Gleichung (10) der Wert AVg auf einen hohen Pegel Vgh in der Größenordnung von 40 V und auf einen niedrigen Pegel Vge in der Größenordnung von -10V bei einer Gate-Einschaltimpuls-Breite in der Größenordnung von 4 ps gewählt werden. Die Werte für AV„ und Vs sind vorzugsweise höher als 15V und liegen günstiger zwischen 20 und 60 V. Die Kapazität C ändert sich in Abhängigkeit von den eingesetzten Arten oder Typen des Flüssigkristalls und beträgt vorzugsweise 0,1 bis 0,3 pF. Die Kapazität Cp ändert sich in Abhängigkeit von den verwendeten Arten des Isolier-

_or. films und beträgt 0,7 bis 1,5 pF sowie vorteilhafter 0,8

bis 1,0 pF.

Es wird eine Bilderzeugungsvorrichtung angegeben, die eine Belichtungslichtquelle, einen Schreibkopf mit einer

_ Gruppe von Mikroverschlüssen für das jeweilige Steuern

des Durchlassens oder Sperrens von Licht aus der Beiich-

-60- DE 4786

tungslichtquelle und einen zur Bestrahlung mit von dem Schreibkopf durchgelassenen Lichtsignalen angeordneten Bildträger aufweist. Die Mikroverschlüsse sind in der Form einer Matrix aus einer Vielzahl von Zeilen und einer Vielzahl von Spalten angeordnet. Die Gruppe der Mikroverschlüsse ist durch ein Substrat, auf dem eine Vielzahl von Segmentelektroden ausgebildet ist, von denen jede einen Verschluß bildet und mit dem Drain eines Dünnfilmtransistors verbunden ist, ein weiteres Substrat, auf dem eine gemeinsame Elektrode ausgebildet ist, und ein zwischen die Substrate eingefügtes Flüssigkristall gebildet. Die Bilderzeugungsvorrichtung weist ferner eine Einrichtung für das Anlegen eines Abtastsignals an das Gate des Dünnfilmtransistors und für das Anlegen eines einer Bild-

information entsprechenden elektrischen Signals unter Synchronisierung mit dem Abtastsignal auf. Ferner wird ein Verfahren zur Ansteuerung der Bilderzeugungsvorrichtung angegeben.

Claims (1)

1. TeDTKE - BüHLING - KlNNE ^QulPÖ.j = ·:' - Γ^ΪΪΪνΚΑ Ä Λ

   η f% O *" DfpV-lng. H.Tredtke

   /⁴ELLMANN " URAMS " OTRUIF Dipl.-Chem. G. Bühling

   Dipl.-Ing. R Kinne 351/Of|7 DlpL-lng. R Grupe

   ^{u u} ' Dipl.-Ing. B. Pellmann Dipl.-Ing. K. Grams Dipl.-Chem. Dr. B. Struif

   Bavariaring 4, Poetfach 202403 8000 München 2

   Tel.:089-539653 Telex: 5-24845 tipat Telecopier: 0 89-537377 cable: Germaniapatent München

   24. April 1985 DE 4786

   Patentansprüche

   1. Bilderzeugungsvorrichtung, gekennzeichnet durch eine Belichtungslichtquelle (54; 1505), einen Schreibkopf (52, 53; 1504, 1513) mit einer Gruppe von Mikroverschlüssen für das jeweilige Steuern des Durchlassens oder Sperrens von Licht aus der Belichtungslichtquelle und einen Bildträger (51; 1501), der zur Bestrahlung mit den von dem Schreibkopf durchgelassenen Lichtsignalen angeordnet ist, wobei die Mikroverschlüsse in Form einer Matrix aus einer Vielzahl von Zeilen und einer Vielzahl von Spalten angeordnet sind, die Gruppe der Mikroverschlüsse durch ein Substrat (301; 2001), auf dem eine Vielzahl von Segmentelektroden (307; 2009) ausgebildet ist, die jeweils einen Verschluß bilden und mit dem Drain (304, 2004) eines Dünnfilmtransistors (302 bis 306; 316; 401; 1202; 2002 bis 2006; 2016) verbunden sind, ein weiteres Substrat (311; 2011), auf dem eine gemeinsame Elektrode (312; 2012) ausgebildet ist, und ein zwischen die Substrate eingefügtes Flüssigkristall (313; 2013) gebildet ist und eine Zuführeinrichtung (402, 403; 1201, 1203) für das Anlegen von Abtastsignalen an die Gate-Elektroden der Dünnfilmtransistoren und für das Anlegen von Bildinformationen entsprechenden elektrischen ^

   Dresdner Bank (München) KIn ·?βΛ9Λ44 Deutsche Bank IMOnrhenl Ktn PftKinsn Pnckeherkiuni iMHnrhpni KIn B7n-iti_flru

   35U807

   -2- DE 4786

   1,

   Signalenunter Synchronisierung mit den Abtastsignalen vorgesehen ist.

   2. Bilderzeugungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dünnfilmtransistor (316; 2016) außerhalb eines Dichtungsteils (318; 2018) für das dichte Einschließen des Flüssigkristalls (313; 2013) zwischen den Substraten (301, 311; 2001, 2011) ausgebil- !Q det ist.

   3. Bilderzeugungsvorrichtung nach Anspruch 2,

   dadurch gekennzeichnet, daß der Dünnfilmtransistor (302 bis 306; 316; 2002 bis 2006; 2016) und die mit dessen

   -^g Drain verbundene Segmentelektrode (307; 2009) auf dem

   ^w gleichen Substrat (301; 2001) ausgebildet sind.

   ^k 4. Bilderzeugungsvorrichtung nach Anspruch 2,

   dadurch gekennzeichnet, daß der Dünnfilmtransistor (316;

   2Q 2016) an einer externen Schaltungsplatte ausgebildet ist.

   5. Bilderzeugungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Gate-Isolierfilm (306; 2006) an dem Kanal des Dünnfilmtransistors (302 bis 306; 316; 2002 bis 2006; 2016) ein elektrisches Feld mit einer Feldstärke von 5x10" V/cm oder darunter errichtet wird.

   6. Bilderzeugungsvorrichtung nach einem der Ansprü-

   _ori ehe 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Dünnfilm-3U

   transistor (302 bis 306; 316; 2002 bis 2006; 2016) einen Halbleiter (305; 2005) aus amorphem Silicium aufweist.

   7. Bilderzeugungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Source-Elek-

   35

   trode des Dünnfilmtransistors (401; 1202) mit einem

   -3- DE 4786 _c

   Datensignal-Eingangsanschluß (403; 1203) verbunden ist, der seinerseits gemeinsam mit den Source-Elektroden einer Vielzahl von Dünnfilmtransistoren verbunden ist.

   8. Bilderzeugungsvorrichtung nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Zuführeinrichtung (402; 1201) für das aufeinanderfolgende Anlegen von Gate-Einschaltimpulsen an die Gate-Elektroden der Vielzahl von Dünnfilmtransistoren (401; 1202).

   9. Bilderzeugungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Flüssigkristall (313; 2013) ein nematisches Flüssigkristall ist.

   10. Bilderzeugungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 gekennzeichnet durch eine Vor-Ladevorrichtung ί (1503), mit der der Bildträger (1501) im voraus derart ^ geladen wird, daß mit den Lichtsignalen aus dem Schreiber, kopf (1504, 1513) der geladene Bildträger zum Erzeugen eines Ladungsbilds an diesem belichtet wird, und eine Entwicklungsvorrichtung (1506) zum Entwicklen des Ladungsbilds.

   11. Bilderzeugungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Entwicklungsvorrichtung (1506) das Ladungsbild zu einem Tonerbild entwickelt und eine Übertragungsvorrichtung (1508) für das Übertragen des Tonerbilds vorgesehen ist.

   12. Bilderzeugungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildträger (1501) eine drehbare fotoempfindliche Trommel ist.

   13. Bilderzeugungsvorrichtung nach Anspruch 12, 35

   dadurch gekennzeichnet, daß die fotoempfindliche Trommel ^

   "^:" ^: '■"" ^: '"'■"* 35U807

   -4- DE 4786

   (1501) eine fotoempfindliche Schicht aus einem organischen fotoleitfähigen Material aufweist.

   14. Bilderzeugungsvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die fotoempfindliche Trommel (1501) eine fotoempfindliche Schicht aus amorphem Silicium aufweist.

   IQ 15. Verfahren zur Ansteuerung einer Bilderzeugungsvorrichtung, die eine Belichtungslichtquelle, einen Schreibkopf mit einer Gruppe von Mikroverschlüssen für das jeweilige Steuern des Durchlassens oder Sperrens von Licht aus der Belichtungslichtquelle und einen für die

   ■^5 Bestahlung mit von dem Schreibkopf durchgelassenen Licht-

   * Signalen angeordneten Bildträger aufweist, wobei die

   Mikroverschlüsse in Form einer Matrix mit einer Vielzahl

   ·'* von Zeilen und einer Vielzahl von Spalten angeordnet sind

   und wobei die Gruppe der Mikroverschlüsse durch ein Sub-

   2Q strat, auf dem eine Vielzahl von Segmentelektroden ausgebildet ist, die jeweils einen Verschluß bilden und mit dem Drain eines Dünnfilmtransistors verbunden sind, ein weiteres Substrat, auf dem eine gemeinsame Elektrode ausgebildet ist und ein zwischen die Substrate eingefügtes

   _c Flüssigkristall gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß während einer Periode für das Einschreiben in eine gewählte Zeile aus der Vielzahl von Zeilen in einer ersten Periode zwischen die der gewählten Zeile entsprechenden Segmentelektroden und die gemeinsame Elektrode eine _ Spannung angelegt wird, die einen Lichtsperrzustand ergibt, und in einer zweiten Periode zwischen gewählte Segmentelektroden aus den der gewählten Zeile entsprechenden Segmentelektroden und die gemeinsame Elektrode eine Spannung angelegt wird, die einen Lichtdurchlaßzustand ergibt.

   ob

   35U807

   -5- PE 4786

   16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß unmittelbar vor der ersten Periode an der Belichtungslichtquelle die Abgabe eines Lichtimpulses oder eine Steigerung der abgegebenen Lichtmenge hervorgerufen wird.

   17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß an die Gateleitungen der Dünnfilmtran-

   ■j^q sistoren aufeinanderfolgend ein elektrisches Signal mit einer Impulsdauer angelegt wird, die gleich der Summe aus der ersten und der zweiten Periode ist.

   18. Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, jp dadurch gekennzeichnet, daß während der erste Periode und der zweiten Periode elektrische Signale abwechselnd an Gateleitungen angelegt werden.

   19. Verfahren zur Ansteuerung einer Bilderzeugungs_on Vorrichtung, die eine Belichtungslichtquelle, einen

   Schreibkopf mit einer Gruppe von Mikroverschlüssen für das jeweilige Steuern des Durchlassens oder Sperrens von Licht aus der Belichtungslichtquelle und einen für die Bestahlung mit von dem Schreibkopf durchgelassenen Lichtp. Signalen angeordneten Bildträger aufweist, wobei die Mikroverschlüsse in Form einer Matrix mit einer Vielzahl von Zeilen und einer Vielzahl von Spalten angeordnet sind und wobei die Gruppe der Mikroverschlüsse durch ein Substrat, auf dem eine Vielzahl von Segmentelektroden ausgebildet ist, die jeweils einen Verschluß bilden und mit 30

   dem Drain eines Dünnfilmtransistors verbunden sind, ein weiteres Substrat, auf dem eine gemeinsame Elektrode ausgebildet ist^und ein zwischen die Substrate eingefügtes Flüssigkristall gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in einer ersten Periode an Gateleitungen der Dünnfilmtransistoren ein Abtastsignal angelegt wird und unter

   35U807

   -6- DE 4786

   Synchronisierung mit dem Abtastsignal an Datenleitungen ein elektrisches Signal angelegt wird, das einen Lichtsperrzustand ergibt, und daß in einer zweiten Periode nach der ersten Periode an die Gateleitungen von Dünnfilmtransistoren, die einer Zeile entsprechen, ein Abtastsignal angelegt wird und unter Synchronisierung mit dem Abtastsignal an Datenleitungen, die gewählten Segmentelektroden aus den der mit dem Abtastsignal beauf- ^q schlagten Zeile entsprechenden Segmentelektroden verbunden sind, ein elektrisches Signal angelegt wird, das einen Lichtdurchlaßzustand ergibt.

   20. Verfahren zur Ansteuerung einer Bilderzeugungs-,c vorrichtung, die eine Belichtungslichtquelle, einen Schreibkopf mit einer Gruppe von Mikroverschlüssen für das jeweilige Steuern des Durchlassens oder Sperrens von Licht aus der Belichtungslichtquelle und einen für die Bestrahlung mit von dem Schreibkopf durchgelassenen Licht-Signalen angeordneten Bildträger aufweist, wobei die Mikroverschlüsse in Form einer Matrix mit einer Vielzahl von Zeilen und einer Vielzahl von Spalten angeordnet sind und wobei die Gruppe der Mikroverschlüsse durch ein Substrat, auf dem eine Vielzahl von Segmentelektroden ausgebe bildet ist, die jeweils einen Verschluß bilden und mit dem Drain eines Dünnfilmtransistors verbunden sind, ein weiteres Substrat, auf dem eine gemeinsame Elektrode ausgebildet ist, und ein zwischen die Substrate eingefügtes Flüssigkristall gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß

   in einer ersten Periode an Gateleitungen der Dünnfilm-30

   transistoren ein Abtastsignal angelegt wird und unter Synchronisierung mit dem Abtastsignal an Datenleitungen ein der Bildinformation entsprechendes elektrisches Signal angelegt wird, um an gewählten Mikroverschlüssen aus

   der Gruppe der Mikroverschlüsse einen Lichtdurchlaßzu-35

   stand hervorzurufen und ein Lichtsignal zu erzeugen, und

   35H807

   -7- DE 4786

   der Bildträger für eine vorbestimmte Zeitdauer mit dem Lichtsignal betrahlt wird, und daß in einer zweiten Periode nach der ersten Periode an das Flüssigkristall eine Spannung mit einer Polarität angelegt wird, die zu derjenigen der während der ersten Periode an das Flüssigkristall angelegten Spannung entgegengesetzt ist.

   21. Verfahren zur Ansteuerung einer Bilderzeugungsvorrichtung, die eine Belichtungslichtquelle, einen Schreibkopf mit einer Gruppe von Mikroverschlüssen für das jeweilige Steuern des Durchlassend oder Sperrens von Licht aus der Belichtungslichtquelle und einen für die Bestrahlung mit von dem Schreibkopf durchgelassenen Lichtsignalen angeordneten Bildträger aufweist, wobei die Mikroverschlüsse in Form einer Matrix mit einer Vielzahl von Zeilen und einer Vielzahl von Spalten angeordnet sind und wobei die Gruppe der Mikroverschlüsse an Abtastleitungen angeschlossene Elektroden, an Datenleitungen angeschlossene Elektroden und ein Flüssigkristall aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß in einer ersten Periode an die Abtastleitungen ein Abtastsignal angelegt wird und unter Synchronisierung mit dem Abtastsignal an die Datenleitungen ein elektrisches Signal angelegt wird, das einen Lichtsperrzustand ergibt, und daß in einer zweiten Periode nach der ersten Periode an die Abtastleitungen ein Abtastsignal angelegt wird und unter Synchronisierung mit dem Abtastsignal an gewählte Datenleitungen ein elektrisches Signal angelegt wird, das einen Lichtdurchlaßzustand ergibt.

   22. Verfahren zur Ansteuerung einer Bilderzeugungsvorrichtung, die eine Belichtungslichtquelle, einen Schreibkopf mit einer Gruppe von Mikroverschlüssen für

   _ ■ das jeweilige Steuern des Durchlassens oder Sperrens von 35

   Licht aus der Belichtungslichtquelle und einen für die

   ' 3'5U807

   -8- DE 4786

   Bestrahlung mit von dem Schreibkopf durchgelassenen Lichtsignalen angeordneten Bildträger aufweist, wobei die Mikroverschlüsse in Form einer Matrix mit einer Vielzahl von Zeilen und einer Vielzahl von Spalten angeordnet sind und wobei jeder Mikroverschluß ein zwischen ein Paar Elektroden eingefügtes Flüssigkristall aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß in einer ersten Phase an eine aus der Gruppe der Mikroverschlüsse gewählte Mikroverschluß-Zeile

   ₁₍-) ein elektrisches Signal angelegt wird, das einen Lichtsperrzustand ergibt, daß in einer zweiten Phase an Mikroverschlüsse, die aus der in den Lichtsperrzustand geschalteten Mikroverschluß-Zeile gewählt sind, ein elektrisches Signal angelegt wird, das einen Lichtdurchlaß-

   jg zustand ergibt, und daß in einer zwischen die erste und die zweite Phase eingefügten dritten Phase an die anderen Mikroverschluß-Zeilen ein elektrisches Signal angelegt wird, das einen Lichtdurchlaßzustand ergibt.

   23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß eine Elektrode des Paars Elektroden an den Drain eines Dünnfilmtransistors angeschlossen wird.

   24. Verfahren zur Ansteuerung einer Transistoranordnung, in welcher kapazitive Lastelemente sowie Transistoren jeweils in Form einer Matrix aus η Zeilen und m Spalten angeordnet sind, wobei jedes der kapazitiven Lastelemente eine Kapazität C zwischen einer mit dem Drain eines Transistors verbundenen Segmentelektrode und

   einer Gegenelektrode hat, dadurch gekennzeichnet, daß ein 30

   Verhältnis W/L aus einer Kanalbreite W und einer Kanallänge L des Kanals eines jeweiligen Transistors mit einer Bildwechselfrequenz f von an die Transistoren angelegten Gate-Einschaltimpulsen und mit einer Spannung Vs eines an

   die Source eines jeweiligen Transistors angelegten elek-35

   irischen Signals in einen derartigen Zusammenhang ge-

   DE 4786

   bracht wird, daß die Bedingung
   1,13 χ 1O⁹ χ f-n-C < W

   erfüllt ist.

   25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Transistoren Dünnfilmtransistoren sind.

   Q 26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Dünnfilmtransistoren einen Halbleiter aus amorphem Silicium aufweist.

   27. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 26, c dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangssignal-Spannung Vs 15V oder höher ist.

   28. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangssignal-Spannung

   2Q Vs zwischen 20 und 60 V liegt.

   29. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis W/L zwischen 1,4 und 290 liegt.

   30. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis W/L zwischen 10 und 80 liegt.

   31. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß das kapazitive Lastelement ein Flüssigkristall ist»

   32. Verfahren zur Ansteuerung einer Transistoranordnung, bei der kapazitive Lastelemente sowie Transistoren jeweils in Form einer Matrix aus η Zeilen und m Spalten

   -10- DE 4786

   angeordnet sind, wobei jedes der kapazitiven Lastelemente eine Kapazität C zwischen einer mit dem Drain eines Transistors verbundenen Segmentelektrode und einer Gegenelektrode hat, dadurch gekennzeichnet, daß eine Streukapazität Cgd zwischen dem Gate und dem Drain in dem Kanal eines jeden Transistors mit der Kapazität C und mit einer hierzu parallelen Ladungsspeicherkapazität CE in einen derartigen Zusammenhang gebracht wird, daß die Bedingung 0,_05fC + CE ">

   Cgd < -

   A Vg + AV ₀ - 0,05

   Vs

   erfüllt ist, wobei AVg eine Änderung der Gatespannung jg ist, AVq eine Änderung der Spannung an der Gegenelektrode ist und Vs ein maximales Eingangssignal ist.

   33. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Streukapazität Cgd 45 pF oder weniger be^trägt-

   34. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Streukapazität Cgd zwischen 0,2 und 1,5 pF beträgt.

   35. Verfahren nach einem der Ansprüche 32 bis 34,

   dadurch gekennzeichnet, daß die Transistoren Dünnfilmtransistoren sind.

   36. Verfahren nach Anspruch 35, dadurch gekennzeich-30

   net, daß die Dünnfilmtransistoren jeweils einen Halbleiter aus amorphem Silicium aufweisen.

   37. Verfahren nach einem der Ansprüche 32 bis 36,

   dadurch gekennzeichnet, daß das kapazitive Lastelement 35

   ein Flüssigkristall ist.

   -11- DE 4786

   38. Verfahren nach einem der Ansprüche 32 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß der Maximalwert Vs der Eingangssignal-Spannung 15V oder höher ist.

   39. Verfahren nach einem der Ansprüche 32 bis 38,

   dadurch gekennzeichnet, daß der Maximalwert Vs der Eingangssignal-Spannung zwischen 20 und 60 V liegt.