DE3784809T2

DE3784809T2 - Verfahren und vorrichtung zur ansteuerung einer optischen modulationsanordnung.

Info

Publication number: DE3784809T2
Application number: DE8787111913T
Authority: DE
Inventors: Masahiko Enari; Shuzo Kaneko; Mitsutoshi Kuno; Tsutomu Toyono; Tadashi Yamamoto
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1986-08-18
Filing date: 1987-08-17
Publication date: 1993-07-08
Anticipated expiration: 2007-08-18
Also published as: EP0256548B1; EP0256548A1; US4938574A; DE3784809D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ansteuerung einer optischen Modulationsanordnung, insbesondere einer ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtung, die wenigstens zwei stabile Zustände aufweist.
Bislang ist ein Typ einer Flüssigkristallanordnung allgemein bekannt, in der Bildzeilenelektroden und Datenelektroden in einer Matrix angeordnet sind, und eine Flüssigkristallzusammensetzung ist zwischen die Elektroden gefüllt, um eine große Anzahl von Pixeln zur Anzeige von Bildern oder Informationen zu bilden. Als ein Verfahren zur Ansteuerung einer solchen Vorrichtung wird ein Zeitvielfach- oder Multiplex- Ansteuersystem übernommen, wobei ein Adressensignal sequentiell und periodisch an die Bildzellenelektroden selektiv angelegt wird, während die vorgenannten Signale selektiv in paralleler Weise in Phase mit dem Adressensignal an die Signalelektroden angelegt werden.
Die meisten Flüssigkristalle, die für diese Anzeigen Eingang In den kommerziellen Gebrauch gefunden haben, sind TN (verdrillte nematische) Flüssigkristallarten, wie in "Voltage-Dependent Optical Activity of a Twisted Nematic Liquid Crystal" by M. Schadt and W. Helfrich, Applied Physics Letters, Vol. 18, No 4 (Feb. 15, 1971) pp. 127-128 und danach beschrieben.
In den letzten Jahren ist als eine Verbesserung solch konventioneller Flüssigkristallanordnungen die Verwendung einer Flüssigkristallanordnung, die Bistabilität aufweist, von Clark Lagerwall in der japanischen Offenlegungsschrift 107216/1981, im U.S. Patent US-A-4367924 usw. vorgeschlagen worden. Als bistabile Flüssigkristalle werden allgemein ferroelektrische Flüssigkristalle verwendet, die eine chiral smektische C-Phase (SmC*) oder eine H-Phase (SmH*) aufweisen. Diese Flüssigkristallmaterialien weisen Bistabilität auf, d. h., daß sie die Eigenschaft haben, entweder einen ersten stabilen Zustand oder einen zweiten stabilen Zustand anzunehmen und den eingenommenen Zustand beibehalten, wenn das elektrische Feld nicht anliegt, und sie haben eine hohe Ansprechgeschwindigkeit hinsichtlich eines Wechsels des elektrischen Feldes, so daß zu erwarten steht, daß sie für den Bereich der Anzeigegeräte mit hoher Geschwindigkeit und Speicherfähigkeit eine breite Verwendung finden werden.
Eine Matrixanzeigeanordnung dieses Typs ist aus der Patentschrift GB-A-2 164 767 bekannt. Diese Anordnung enthält eine Gruppe von Bildzeilenelektroden, eine Gruppe von Datenelektroden, die mit der Gruppe der Bildzeilenelektroden sich kreuzend angeordnet sind, und einen ferroelektrischen Flüssigkristall, der eine erste und eine zweite Schwellwertspannung bat und zwischen der Gruppe von Datenelektroden angeordnet ist, um so an jedem Kreuzungspunkt ein Pixel zu bilden. Ein Auswahlsignal wird an eine ausgewählte Bildzellenelektrode angelegt, und Datensignale werden an die Datenelektroden angelegt.
Die obige und andere Arten von Flüssigkristallanordnungen können beispielsweise im Multiplexbetrieb angesteuert werden, wie es in der U.S. Patentschrift US-A-4,548,476, ausgegeben an Kaneko, sowie im U.S. Patent US-A-4,655,561, ausgegeben an Kande et all, offenbart ist.
Ferroelektrische Flüssigkristallanordnungen können jedoch Immer noch ein Problem verursachen, wenn eine große Anzahl von Pixeln und eine Hochgeschwindigkeitsansteuerung erforderlich sind, wie es die U.S.-Patentschrift US-A-4,655,561 erhellt. Genauer gesagt: wenn bei einer Bistabilität aufweisenden ferroelektrischen Flüssigkristallzelle eine Schwellwertspannung, die erforderlich ist, einen ersten stabilen Zustand während einer vorbestimmten Spannungs-Anlegezeit durch -Vth1 bestimmt ist, herbeizuführen bzw. einen zweiten stabilen Zustand durch Vth2, kann ein in ein Pixel eingeschriebener Zustand z. B. "Weiß" umgekehrt werden in den anderen Anzeigezustand z. B. "Schwarz", wenn eine Spannung kontinuierlich während einer langen Zelt an dem Pixel anliegt.
Fig. 18 zeigt Schwellwertcharakteristika einer bistabilen ferroelektrischen Flüssigkristallzelle. Genauer gesagt, zeigt Fig. 18 die Abhängigkeit einer Schwellwertspannung (Vth), die zum Umschalten von Anzeigezuständen erforderlich ist, von der Spannungsanlegezeit wenn HOBACPC (zeigt die charakteristische Kurve 181 in der Figur) bzw. DOBANBC (zeigt die Kurve 182) als ferroelektrisches Flüssigkristall verwendet werden.
Wie aus Fig. 18 ersichtlich, hat die Schwellwertspannung Vth eine Abhängigkeit von der Anlegezeit, und die Abhängigkeit ist ausgeprägter oder schärfer, wenn die Anlegezeit kürzer wird. Aus dieser Tatsache ist zu verstehen, daß, falls die ferroelektrische Flüssigkristallzelle in einer Anordnung verwendet wird, die zahlreiche Bildzellen umfaßt und mit hoher Geschwindigkeit angesteuert wird, die Möglichkeit besteht, daß selbst wenn ein Anzeigezustand (z. B. Hell- Zustand) an einem Pixel herbeigeführt worden ist, zur Zeit der Bildzusammensetzung der Anzeigezustand zum anderen Zustand (z. B. Dunkel-Zustand) gewechselt wird, bevor die Zusammensetzung einer ganzen Bildfläche oder eines Rahmens abgeschlossen ist, wenn während des Bildaufbaus auf nachfolgenden Zellen ein Datensignal unter Vth ständig anliegt. Weiterhin kann die Ansammlung von Gleichstromkomponenten dieselben oben beschriebenen Probleme verursachen, wenn die Anordnung über eine lange Zeitperiode angesteuert wird.

Zusammenfassung

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes Multiplex-Ansteuerverfahren und eine Vorrichtung für eine optische Modulationsanordnung, wie eine ferroelektrische Flüssigkristallanordnung, zu schaffen, wobei ein Kontrast abhängig von einem angelegten elektrischen Feld unterscheidbar ist.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ansteuern einer optischen Modulationsanordnung zu schaffen, die geeignet ist, eine abgestufte Anzeige zu ermöglichen.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ansteuern einer optischen Modulationsanordnung zu schaffen, die Flimmern auf einem Anzeigebild beseitigt.
Erfindungsgemäß ist ein Verfahren zur Ansteuerung einer optischen Modulationseinrichtung vorgesehen mit einer Gruppe von Bildzeilenelektroden, mit einer Gruppe von Datenelektroden, die so angeordnet sind, daß sie sich mit der Gruppe von Bildzeilenelektroden kreuzen, und ein ferroelektrisches Flüssigkristall mit einer ersten und einer zweiten Schwellwertspannung, der zwischen der Gruppe von Bildzeilenelektroden und der Gruppe von Informationselektroden zur Bildung eines Pixels an jedem Kreuzungspunkt angeordnet ist, wobei das Verfahren zur Ansteuerung folgende Schritte umfaßt:
Anlegen eines Auswahlsignals an eine ausgewählte Bildzellenelektrode der Gruppe von Bildzellenelektroden und eines Nicht-Wahlsignals an wenigstens eine nicht ausgewählte Bildzeilenelektrode der Gruppe von Bildzeilenelektroden, wobei das Nicht-Wahlsignal eine Nicht-Bildzeilen-Spannung eines vorbestimmten Pegels anlegt und wobei das Auswahlsignal ein erstes Bildzeilen-Spannungssignal enthält, das hinsichtlich des Nicht-Wahl-Spannungssignals mit einer Polarität angelegt wird, ein zweites Bildzeilen-Spannungssignal, das mit entgegengesetzter Polarität zu der einen Polarität und ein drittes Bildzeilen-Spannungssignal das mit dem vorbestimmten Pegel angelegt wird, und
Anlegen eines Datensignals an eine Signalelektrode der Gruppe von Signalelektroden, wobei das Datensignal ein erstes, zweites und drittes Datenspannungs-Signal umfaßt, wobei das erste Datenspannungs-Signal synchron mit dem ersten Bildzeilen-Spannungssignal angelegt wird und in Verbindung damit eine Spannung vorsieht, die ausreicht, ein entsprechendes der Pixel auf der Bildzeilenelektrode zu löschen, wobei das zweite Datenspannungs-Signal selektiv mit einem ersten ausgewählten Pegel entweder von Null oder von entgegengesetzter Polarität zu dem zweiten Bildzeilen-Spannungssignal in Übereinstimmung mit einer vorbestimmten Abstufung synchron mit dem zweiten Bildzeilen-Spannungssignal angelegt wird und wobei das dritte Bildzeilen-Spannungssignal mit einem zweiten ausgewählten Pegel synchron mit dem dritten Bildzeilen-Spannungssignal in der Weise angelegt wird, daß ein Durchschnitt der Pegel des ersten, zweiten und dritten Datenspannungs-Signals dem vorbestimmten Pegel der Nicht-Bildzeilen-Spannung im wesentlichen gleich ist.
Außerdem sieht die vorliegende Erfindung folgende optische Modulationsvorrichtung vor:
Eine optische Modulationsanordnung, die eine Gruppe von Bildzeilenelektroden mit einer Gruppe von Datenelektroden, die sich mit den Bildzeilenelektroden kreuzend angeordnet sind, und einem ferroelektrischen Flüssigkristall, der eine erste und eine zweite Schwellwertspannung aufweist und zwischen der Gruppe von Bildzellenelektroden und der Gruppe von Datenelektroden angeordnet ist, um so an jedem Kreuzungspunkt ein Pixel zu bilden,
Ansteuermittel zum Anlegen eines Auswahlsignals an eine ausgewählte Bildzeilenelektrode der Gruppe von Bildzeilenelektroden, eines Nicht-Wahlsignals an wenigstens eine nicht ausgewählte Bildzeilenelektrode der Gruppe von Bildzeilenelektroden sowie eines Datensignals an eine Datenelektrode der Gruppe von Datenelektroden,
wobei das Nicht-Wahlsignal ein Nicht-Bildzeilen-Spannungssignal mit einem vorbestimmten Pegel umfaßt,
wobei das Auswahlsignal ein erstes Bildzeilen-Spannungssignal beinhaltet, das hinsichtlich des Nicht- Wahl- Spannungssignals mit einer Polarität angelegt wird, ein zweites Bildzeilen-Spannungssignal, das mit entgegengesetzter Polarität zu der einen Polarität und ein drittes Bildzeilen-Spannungssignal, das mit dem vorbestimmten Pegel angelegt wird, und
wobei das Datensignal erste, zweite und dritte Datenspannungs-Signale enthält, wobei das erste Datenspannungs- Signal synchron mit dem ersten Bildzeilen-Spannungssignal angelegt wird und in Verbindung damit eine Spannung vorsieht, die zum Löschen eines entsprechenden Pixels auf der Bildzeilenelektrode ausreicht, wobei das zweite Datenspannungs-Signal selektiv mit einem ersten ausgewählten Pegel von entweder Null oder von entgegengesetzter Polarität zu dem zweiten Bildspannungs-Signal in Übereinstimmung mit einer vorbestimmten Abstufung synchron mit dem zweiten Bildzeilen- Spannungssignal angelegt wird, und wobei das dritte Bildzeilen-Spannungssignal mit einem zweiten ausgewählten Pegel synchron mit dem dritten Bildzeilen-Spannungssignal in der Weise angelegt wird, daß ein Durchschnitt der Pegel des ersten, zweiten und dritten Datenspannungssignals dem vorbestimmten Pegel der Nicht-Bildzellen-Spannung im wesentlichen gleich ist.
Diese und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden unter Berücksichtigung dar nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung offensichtlich anhand der beiliegenden Zeichnungen.

Kurze Beschreibungen der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Vorrichtung nach der vor legenden Erfindung, die eine ferroelektrische Flüssigkristallanordnung enthält.
Fig. 2 ist ein Querschnitt einer Matrixelektrodenanordnung, die in der vorliegenden Erfindung benutzt wird.
Fig. 3-5 sind Darstellungen von Spannungsverläufen, die Aussteuerbeispiele nach der Erfindung repräsentieren.
Fig. 6 bzw. 7 zeigen jeweils einen Querschnitt einer Matrix- Elektroden-Struktur zur abgestuften Anzeige.
Fig. 8-15 sind Darstellungen von Spannungsverläufen, die Aussteuerbeispiele nach der Erfindung repräsentieren.
Fig. 16 bzw. 17 stellen jeweils eine schematische perspektivische Ansicht einer ferroelektrischen Flüssigkristallanordnung, die in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, dar und
Fig. 18 zeigt charakteristische Kurven von ferroelektrischen Flüssigkristallen, die die Abhängigkeit einer Schwellwertspannung nach einer Spannungsanlegezeit zeigen.

Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele

Fig. 1 veranschaulicht eine Steuervorrichtung für eine ferroelektrische Flüssigkristall-Flachanzelge 11, die mit einer Matrix-Elektroden-Anordnung nach der vorliegenden Erfindung ausgestattet ist. Die Flachanzeige 11 ist mit Bildzeilenleitungen 12 und Datenleitungen 13, die einander kreuzen, sowie einem ferroelektrischen Flüssigkristall ausgestattet, der sich an jeder Kreuzung der Bildleitungen 12 und der Datenleitungen 13 befindet. Zusätzlich zur Flachanzeige enthält die Ansteuervorrichtung eine Bildzeilenschaltung 14, eine bildzeilenseitige Ansteuerschaltung 15, einen datenseitig ansteuernden Spannungsgeber 16, einen Leitungsspeicher 17, ein Schieberegister 18, einen bildzeilenseitig ansteuernden Spannungsgeber 19 und eine Mikroprozessoreinheit (MPU) 10.
Der bildzeilenseitig ansteuernde Spannungsgeber 19 liefert Spannungen V&sub1;, V&sub2; und VC, von denen beispielsweise die Spannungen V1 und V2 als Bildzeilen-Signalquelle und die Spannung VC als eine Quelle von Bildzeilen-Nicht-Wahlsignalen geliefert wird.
Fig. 2 ist ein schematischer Querschnitt, der eine ferroelektrische Flüssigkristallzelle 21 verkörpert, mit Matrix- Pixel-Anordnung, die ein bistabiles ferroelektrisches Flüssigkristall zwischen Bildzeilenelektroden 22 und Datenelektroden 23 enthält. Die vorliegende Erfindung ist auf eine vielpegelige oder analoge abgestufte Anzeige anwendbar; aber der Einfachheit halber werden im Falle dreier angezeigter Pegel von "Weiß", ein dazwischenliegender Pegel und "Schwarz" erklärt werden. In Fig. 2 wird unterstellt, daß die kreuzschraffierten Pixel "Schwarz" anzeigen, die mit in eine Richtung weisender Schraffur versehenen Pixel einen dazwischenliegenden Pegel und daß die übrigen Pixel "Weiß" anzeigen.
Fig. 3 offenbart ein Ansteuerverfahren für eine zuvor beschriebene optische Modulationseinrichtung mit folgenden Verfahrensschritten:
Anlegen eines Bildzeilen-Auswahlsignals an eine ausgewählte Bildzeilenelektrode, das eine Spannung einer Polarität und eine Spannung der anderen Polarität hinsichtlich des Spannungspegels einer nicht ausgewählten Bildzeilenelektrode beinhaltet sowie auch eine gleichpegelige Spannung, die den gleichen Pegel wie die der nicht ausgewählten Bildzeilenelektrode aufweist;
Anlegen eines Datensignals an eine ausgewählte Signalelektrode, das ein erstes Spannungssignal enthält mit einer die erste Schwellwertspannung des optischen Modulationsmaterials übersteigende Spannung, die synchron mit der Spannung der anderen Polarität ist, ein zweites Spannungssignal mit einer die zweite Schwellwertspannung des optischen Modulationsmaterials übersteigende Spannung und mit einem dritten Spannungssignal mit einer Spannung, die die erste und zweite Schwellwertspannung nicht übersteigt, synchron mit der gleichpegeligen Spannung ist, ein Spannungssignal von 0 ist oder die gleiche Polarität aufweist, wie das zweite Spannungssignal, jeweils hinsichtlich des Spannungspegels der nicht ausgewählten Bildzeilenelektrode; und
Anlegen eines Datensignals an eine andere Signalelektrode mit einem vierten Spannungssignal, das eine Spannung hat, die die erste Schwellwertspannung des optischen Modulationsmaterials übersteigt und die synchron mit der Spannung der einen Polarität ist, mit einem fünften Spannungssignal, das eine Spannung hat, die die erste und zweite Schwellwertspannung des optischen Modulationsmaterials nicht übersteigt und die synchron mit der Spannung der anderen Polarität ist, und mit einem sechsten Spannungssignal das eine Spannung hat, die synchron mit der gleichpegeligen Spannung ist, die erste und zweite Schwellwert- Spannung des optischen Modulationsmaterials nicht übersteigt und die die gleiche Polarität aufweist wie die Spannung beim Anlegen des fünften Spannungssignals.
Genauer gesagt, zeigt Fig. 3 einen exemplarischen Satz von Ansteuer-Kurvenformen, die Bildlöschung und sequentielles Einschreiben Zeile um Zeile bewirken, und das resultierende Bild stimmt mit einem in Fig. 2 dargestellten überein.
Fig. 3 (a) zeigt Kurvenformen von Spannungssignalen, die an betreffende Bildzeilenelektroden (SS, SNS) und betreffende Signalelektroden IS, IHS, INS angelegt werden, sowie an den schichtweise zwischen den Bildzeilenelektroden und Signalelektroden angeordneten Flüssigkristall am betreffenden Pixel angelegte Spannungen.
Unter SS ist eine Ansteuer-Kurvenform dargestellt, die an eine ausgewählte Bildzeilenelektrode angelegt ist, d. h. eine Zelle, auf der Bilddaten eingeschrieben werden, und unter SNS ist eine Ansteuer-Kurvenform dargestellt, die an eine nicht ausgewählte Bildzeilenelektrode angelegt ist, d. h., eine Zeile, auf der keine Bilddaten eingeschrieben werden. Weiterhin ist unter IS eine Ansteuer-Kurvenform dargestellt, die an eine Signalelektrode angelegt ist, an der ein Kreuzungspunkt mit der ausgewählten Zeile in "Schwarz" eingeschrieben ist. Ebenso sind unter IHS und INS Ansteuer- Kurvenformen zum Einschreiben eines dazwischenliegenden Pegels bzw. "Weiß" dargestellt.
Zu diesem Zeitpunkt werden die pixelbildenden Flüssigkristalle mit Spannungen versorgt, die unter IS-SS, IHS-SS, INS-SS, IS-SNS, IHS-SNS bzw. INS-SNS dargestellt sind.
Zu diesem Zeltpunkt ist die Ansteuerspannung V&sub0; so gewählt, daß sie der Beziehung ±2V&sub0; < Vth < ±3V&sub0; genügt, wobei die Schwellwertspannung des bistabilen ferroelektrischen Flüssigkristalls Vth bezeichnet ist. In einer gewöhnlichen Flüssigkristallzelle kann die Umkehr-Schwellwertspannung Vth etwas abweichende Werte auf (+) und (-)-Seite haben.
In solch einem Falle kann eine geeignete Gegenmaßnahme getroffen werden, beispielsweise kann der Aussteuer-Potential- Pegel auf den (+) und (-)-Seiten der betreffenden Ansteuer- Kurvenform leicht korrigiert werden. Jedoch wird davon ausgegangen, daß die Absolutbeträge der Umkehr-Schwellwertspannungen auf der (+)-Seite +Vth und auf der (-)-Seite -Vth gleich sind (d. h., +Vth = -Vth ).
In solch einem Fall, in dem die über ein Pixel angelegte Spannung beispielsweise 2V&sub0; oder weniger, in Absolutwerten oder als Betrag ausgedrückt, beträgt, wird keine Umkehr des Flüssigkristalls am Pixel verursacht. Wenn andrerseits die Spannung 3V&sub0; oder mehr beträgt, wird die Umkehr verursacht, wobei der Grad der Umkehr mit steigenden Absolutwerten intensiviert wird.
Die betreffende Kurvenform wird nun genauer erläutert. Ein Bildzeilenauswahl-Signal SS, das an einer ausgewählten Bildzeilenelektrode anliegt, umfaßt in einer Einschreibperiode vier Phasen, von denen die Zeilenlöschung durch die zweite Phase bewirkt wird, und das Einschreiben in die Pixel wird abhängig von in der dritten Phase an die Signalelektroden angelegten Signalen bewirkt. Zu diesem Zwecke werden Impulsspannungen von -2V&sub0; und +2V&sub0; in der zweiten bzw. dritten Phase angelegt. Des weiteren wird in der ersten und vierten Phase eine Spannung von im wesentlichen 0 (ein Bezugspotential) ergänzend angelegt. Andererseits wird ein rasterndes Nicht-Wahl-Signal an eine nichtausgewählte Bildzeilenelektrode angelegt, das durch das Bezugspotential festgelegt ist, im vorliegenden Ausführungsbeispiel 0 V.
Hinsichtlich der Spannungskurvenformen, die in festem Synchronismus mit der betreffenden Phase des Bildzeilenauswahl- Signals an die Signalelektroden angelegt werden, wird dann ein Löschsignal von +2V&sub0; in der zweiten Phase angelegt wobei eine Spannung von +4V&sub0; anliegt, die die Umkehr- Schwellwertspannung des Flüssigkristalls zwischen der ausgewählten Bildzeilenelektrode SS und der zugehörigen Signalelektrode übersteigt, so daß die ganze Zeile zur Löschseite ("Weiß") hin umgekehrt wird. Als nächstes werden in der dritten Phase die Signalelektroden, die die Bildzeilenelektode kreuzen, mit Spannungssignalen versorgt, die mit den jeweils vorgegebenen Abstufungsdaten übereinstimmen. Hierbei wird davon ausgegangen, daß ein Potential oder Spannungssignal von -2V&sub0; angelegt wird, um an ein Pixel, das durch solch einen Kreuzungspunkt gebildet ist, ein "Schwarz" zu erzeugen, ein Potential von -V&sub0; wird angelegt, um einen dazwischenliegenden Pegel ("Grau") zu erzeugen, und ein Potential gleichen Pegels wie das rasternde Nicht-Wahl- Signal wird angelegt, um ein schon bestehendes "Weiß" beizubehalten. Folglich werden die Spannungen von -4V&sub0;, -3V&sub0; bzw. -2V&sub0; an die Pixel auf der Zelle angelegt, die in "Schwarz", "Grau" (dazwischenliegender Pegel) bzw. "Weiß" eingeschrieben werden.
Die ergänzende oder zusätzliche erste und vierte Phase werden nun erläutert. In der vierten Phase wird eine Spannung oder ein Potential von 0 (Bezugspotential), das dasselbe wie der Spannungspegel des rasternden Nicht-Wahl- Signals ist, an die Signalelektroden angelegt, so daß eine Spannung von 0 an den Pixeln der Zelle anliegt. In der ersten Phase wird ein Spannungssignal, das dem einen in der zuvor erwähnten dritten Phase entspricht, angelegt. Genauer gesagt, ist das in der ersten Phase an eine ausgewählten Signalelektrode angelegte Spannungssignal eines vom gleichen Pegel wie dasjenige des rasternden Nicht-Wahl-Signals oder es ist ein Spannungssignal, weiches von gleicher Polarität ist wie das Spannungssignal, das in der dritten Phase angelegt wird und das eine die Schwellwertspannung des ferroelektrischen Flüssigkristalls nicht übersteigende Spannung aufweist. Des weiteren ist es hier vorzuziehen, daß die Summe der in der ersten und dritten Phase angelegten Spannungen für alle Pixel auf der ausgewählten Bildzeilenelektrode konstant ist, um Flimmern auf einem angezeigten Bild auszuschließen.
Das oben dargestellte Ausführungsbeispiel ist weiterhin dadurch charakterisiert, daß eine Spannung gleicher Polarität während zweier oder mehrerer Phasen nicht andauernd angelegt wird.
Wie es aus Fig. 3 zu verstehen ist, sind die an die Bildzeilenelektroden und Signalelektroden angelegten Spannungen von solchem Charakter, daß irgendein angrenzendes Paar von Spannungspegeln, das von jedem Signal ausgewählt ist, eine Kombination von 0 und 0, 0 und einer Polarität oder abwechselnd entgegengesetzten Polaritäten bildet, so daß ein beliebiges Pixel nicht aufeinanderfolgend mit einer Spannung gleicher Polarität versorgt wird.
Da die an ein Pixel angelegte Spannung fast konstant Null beträgt, bewirkt die in der vierten Phase angelegte Spannung kein Übersprechen gegenüber der in der dritten Phase angelegten Spannung, welche den Pixelstatus bestimmt. Folglich kann eine gute und stabile abgestufte Anzeige erzielt werden. Es ist möglich, die Spannung der vierten Phase abwechselnd mit der ersten Phase anzulegen. Außerdem ist es Selbstverständlich möglich, im obigen Ausführungsbeispiel eine binäre Pegelanzeige anzuwenden, indem lediglich zwei Pegel der entsprechenden Spannungen für "Weiß" und "Schwarz" auszuwählen sind.
In der obigen Beschreibung ist eine dreipegelige Anzeige beschrieben worden. Schließlich kann ein vielpegeliges oder analog abgestuftes Bild erzielt werden, indem sich die Spannungspegel der Spannungssignale für die Signalelektroden in der dritten Phase von -2V&sub0; bis 0 bzw. die Spannungspegel der Spannungssignale für die Signalelektroden in der ersten Phase von 0 bis -2V&sub0; vielpegelig oder kontinuierlich ändern.
Die Fig. 4 und 5 offenbaren ein Ansteuerverfahren für eine optische Modulationsvorrichtung mit folgenden Verfahrensschritten:
Anlegen eines Bildzeilen-Auswahlsignals an eine ausgewählte Bildzeilenelektrode, wobei das Bildzeilen-Auswahlsignal eine Mehrzahl von Spannungspegeln umfaßt, die einen Maximalwert Vs.max in Ausdrücken eines Absolutwertes hinsichtlich des Spannungspegels einer nicht ausgewählten Bildzeilenelektrode und
mit dem Bildzeilen-Auswahlsignal phasengleiches Anlegen eines Spannungssignals, das Mehrfach-Spannungspegel für eine Signalelektrode enthält, um so an ein Pixel auf der ausgewählten Bildzeilenelektrode Mehrfach-Impulsspannungen anzulegen, die eine maximale Impulsspannung Vmax und eine Minimalimpulsspannung Vmin in Ausdrücken eines Absolutwertes umfassen und die folgender Beziehung genügen:
Vmax - Vmin < = Vs.max ,
vorzugsweise ½ Vs.max < = Vmax - Vmin .
Genauer gesagt stellt Fig. 4 einen exemplarischen Satz von Ansteuer-Kurvenformen zur Bewirkung der Bildlöschung und des sequentiellen zeilenweisen Einschreibens dar, und das resultierende Bild stimmt mit einem in Fig. 2 dargestellten überein.
Fig. 4(a) zeigt Spannungssignal-Kurvenformen, die angelegt werden an zugehörige Bildzellenelektroden SS, SNS und zugehörige Signalelektroden IS, IHS, INS und Spannungen, die an das Flüssigkristall des betreffenden Pixels angelegt werden, das zwischen den Bildzeilenelektroden und den Signalelektroden angeordnet ist. In der Figur stellen die Abzisse und die Ordinate Zeit bzw. Spannung dar, wie in den Fig. 3(a) und (b).
Eine Ansteuer-Kurvenform SS wird an eine ausgewählte Bildzeilenelektrode angelegt, d. h. an eine Zeile, in die Bilddaten eingeschrieben werden, und eine Ansteuer-Kurvenform SNS wird zu dieser Zeit an eine nicht ausgewählte Bildzeilenelektrode angelegt, d. h., auf eine Zeile auf der Bilddaten nicht geschrieben werden. Andererseits wird eine Ansteuer-Kurvenform IS an eine Signalelektrode angelegt, auf die in eine Kreuzung mit der ausgewählten Zeile Schwarz eingeschrieben werden soll. In ähnlicher Weise werden die Kurvenformen IHS und INS zum Einschreiben eines dazwischenliegenden Pegels bzw. "Weiß" angelegt.
Die aus Flüssigkristall gebildeten Pixel werden zu dieser Zeit mit Spannungen versorgt, die unter SS-IS, SS-IHS, SS-INS, SNS-IS, SNS-IHS bzw. SNS-INS dargestellt sind.
Die Ansteuerspannung V&sub0; wird zu dieser Zeit in ähnlicher Weise ausgewählt, um der Bedingung ±2V&sub0; < Vth < ±3V&sub0; , wobei unterstellt wird, daß die Umkehr-Schwellwertspannung Vth des verwendeten bistabilen ferroelektrischen Flüssigkristalls denselben absoluten Betrag auf der positiven Seite (+Vth) wie auf der negativen Seite (-Vth) wie im Ausführungsbeispiel von Fig. 3 hat.
Die zugehörigen Kurvenformen werden nun genauer erläutert. Das Bildzellen-Auswahlsignal SS, das an eine ausgewählte Bildzeilenelektrode angelegt ist, umfaßt vier Phasen in einer Einschreibperiode, während der in der zweiten Phase Zeilenlöschung bewirkt wird, und Einschreiben in die Pixel wird abhängig von an die Elektroden in der dritten Phase angelegten Signalen bewirkt. Zu diesem Zwecke werden Impulsspannungen von -2V&sub0; und +2V&sub0; in der zweiten bzw. dritten Phase angelegt. Weiterhin werden in der ersten und vierten Phase Spannungen mit im wesentlichen gleichem Betrag aber entgegengesetzter Polarität zu dem in der zweiten und dritten Phase angelegten ergänzend angelegt. Andererseits wird ein rasterndes Nicht-Wahl-Signal an eine nicht ausgewählte Bildzeilenelektrode angelegt das in diesem Ausführungsbeispiel mit 0 Volt auf Bezugspotential liegt.
Hinsichtlich der Spannungskurvenform, die in festen Synchronismus mit dem Bildzeilen-Auswahlsignal an die Signalelektroden angelegt wird, wird dann ein Löschsignal von +2V&sub0; in der zweiten Phase angelegt, wobei eine Spannung von -4V&sub0; (errechnet als SS-I, wie in Fig. 4 dargestellt), die die Umkehr-Schwellwertspannung des Flüssigkristalls zwischen der ausgewählten Bildzeilenelektrode SS und der zugehörigen Signalelektrode übersteigt so daß die ganze Zeile zur Löschseite hin ("Weiß") umgekehrt wird. Als nächstes werden in der dritten Phase die Signalelektroden, die die Bildzeilenelektrode kreuzen, mit Spannungssignalen versorgt, die mit den jeweils vorgegebenen Abstufungsdaten überein stimmen. Hierbei wird davon ausgegangen, daß ein Potential oder Spannungssignal von -2V&sub0; angelegt wird, um an einem Pixel, das durch solch einen Kreuzungspunkt gebildet ist, ein "Schwarz" zu erzeugen; ein Potential von -V&sub0; wird angelegt, um einen dazwischenliegenden Pegel ("Grau") zu erzeugen, und ein Potential gleichen Pegels wie das rasternde Nicht-Wahl-Signal wird angelegt, um ein schon bestehendes Weiß beizubehalten. Folglich werden die Spannungen von +4V&sub0;, +3V&sub0; bzw. +2V&sub0; (errechnet als SS-I) an Pixel der Zeile angelegt in die "Schwarz", ein dazwischenliegender Pegel bzw. "Weiß" eingeschrieben werden.
Hinsichtlich der ergänzenden oder zusätzlichen ersten und vierten Phasen werden in der vierten Phase die Pixel auf der ausgewählten Bildzeilenelektrode mit einer Spannung von -2V&sub0; versorgt, die von gleicher Polarität wie die in der Löschphase angelegte Spannung ist und unter der Schwellwertspannung liegt.
In der ersten Phase wird ein Spannungssignal, das dem in der oben erwähnten zweiten Phase entspricht, angelegt. Genauer gesagt ist das an eine ausgewählte Signalelektrode in der ersten Phase angelegte Spannungssignal von gleicher Polarität, wie das in der dritten Phase hinsichtlich des Pegels des Nicht-Wahl-Signals oder auf den selben Pegeln, wie das des rasternden Nicht-Wahl-Signals. In diesem Falle ist es vorzuziehen, daß die Beträge der an die Pixel der ausgewählten Bildzeilenelektrode angelegten Spannungen zu den zugehörigen Phasen der folgenden Bedingung genügen: V&sub1; + V&sub2; = V&sub2; + V&sub4; , wobei V&sub1; , V&sub2; , V&sub3; und V&sub4; die Beträge der in der ersten, zweiten, dritten, bzw. vierten Phase angelegten Spannungen sind.
In diesem Ausführungsbeispiel wird keine Spannung gleicher Polarität länger als zwei oder mehr Phasen ständig angelegt.
Fig. 5 stellt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Steuerverfahrens nach der vorliegenden Erfindung dar. Das in Fig. 5 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in Fig. 4 dargestellten nur dadurch, daß ein Bildzeilen-Auswahlsignal mit einem unterschiedlichen Spannungspegel in der ersten Phase an die ausgewählte Bildzeilenelektrode angelegt wird. Folglich werden hinsichtlich des Übersprecheffekts, der an Pixeln verursacht wird, an die das Bildzeilen-Auswahlsignal nicht in hintereinander liegenden Phasen angelegt wird und hinsichtlich des Stabilisierungseffekts bei der abgestuften Anzeige ähnliche Ergebnisse erzielt, wie im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4. Ein neues charakteristisches Merkmal des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 5 ist, daß eine Spannung mit einem Betrag angelegt wird, der immer unter der Schwellwertspannung Vth in der ersten Phase angelegt wird, d. h. vor der zweiten Phase, in der das Zeilenlöschsignal angelegt wird. Folglich wird es möglich, ein mögliches Flackern an den Pixeln, die durch SS-IHS und SS-INS, wie in Fig. 4(a) dargestellt vermieden werden, was durch das Phänomen verursacht wird, daß in einige Pixel einer Zeile vor der Zeilenlöschung einmal "Schwarz" eingeschrieben wird, weil vor dem Zeilenlöschschritt eine Einschreibspannung angelegt wird, die den Schwellwert übersteigt.
Im oben Ausgeführten ist eine Anzeige eines dreipegeligen Bildes erläutert worden. Jedoch kann ein vielpegeliges oder analog abgestuftes Bild erzielt werden, indem man die Spannungspegel des an die Elektroden in der dritten Phase angelegten Spannungssignals von 0 bis -2V&sub0; anlegt und in entsprechender Weise die Spannungspegel der an die Elektroden in der ersten Phase angelegten Spannungssignale von 0 bis -2V&sub0; vielpegelig bzw. kontinuierlich anlegt.
Fig. 6 zeigt eine Matrixzelle mit Pixeln, die durch Anwendung von Ansteuer-Kurvenformen der Fig. 4 oder 5 eingeschrieben worden.
Die Zelle 21 enthält Signalelektroden 11-15, die aus durchsichtigen elektrisch leitenden Filmen, wie solche aus ITO usw. zusammengesetzt sind, Bildzeilenelektroden niedrigen Widerstands aus Al, Au, usw. in Form dünner Streifen, die mit Anschlüssen S&sub0;-S&sub5;, sowie transparenten Filmabschnitten hohen spezifischen Widerstands (10&sup5;-10&sup6; Ohm/ ) aus SnO&sub2;, und dergleichen in Form von Streifen, die schichtweise zwischen den Bildzeilenelektroden geringen spezifischen Widerstands angeordnet sind.
Die obigen zusammengesetzten Bildzeilenelektroden S&sub1;-S&sub5; werden mit Ansteuer-Kurvenformen versorgt, wie sie in den zugehörigen Teilen in Fig. 4(b) oder Fig. 5(b) dargestellt sind, während die Elektrode S&sub0; immer auf 0 (Bezugs-) Potential gehalten wird. In dieser Anordnung wird zwischen einer ausgewählten Bildzeilenelektrode und einer Nicht-Wahl-Bildzeilenelektrode ein Potentialgradient von 2V&sub0; während der Einschreibzeit in ein Pixel gebildet. Genauer gesagt: Wenn eine Bildzeilenelektrode S&sub1; mit einer Spannung von 2V&sub0; versorgt wird, ist ein Potential von V&sub0; in der Mitte auf S&sub0; und S&sub2; vorgesehen.
Wenn andererseits die Signalelektroden mit den vorgeschriebenen Signalspannungen versorgt werden, werden verschiedene Spannungen an den Flüssigkristall angelegt, abhängig von der Lage längs des widerstandsbehafteten Films; so wird ein Tell des Flüssigkristalls, der mit einer Spannung versorgt wird, die über dem Schwellwert liegt, ausgewählt in Schwarz eingeschrieben. Im in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel entspricht ein Teil, der eine Bildzeilenelektrode enthält und schichtweise zwischen strichpunktierten Linien angeordnet ist, einem Pixel.
Die Arbeitsweise der Matrixzelle wird nun genauer beschrieben. Wenn eine Bildzeilenelektrode S&sub1; ausgewählt ist und die betreffenden Signalelektroden mit Spannungssignalen versorgt sind, wird der Bereich, der in einer Zeile gelöscht ist und in den "Schwarz" eingeschrieben ist, zwischen Strichpunkt-Linien A&sub1; und B&sub1;, die fast gleich weit von S&sub1; entfernt sind, ein definierter Bereich. Auf diese Weise wird der Bereich einmal einheitlich in "Weiß" gelöscht. Wenn dann das Spannungssignal zum "Schwarz"-Schreiben da ist, wird fast der gesamte Bereich, der die Zeilenelektrode S&sub1; zum Zentrum hat, "Schwarz" beschrieben; wenn das Signal für den dazwischenliegenden Pegel eingeschrieben wird, wird der Bereich teilweise "Schwarz" beschrieben; und wenn das Signal für "Weiß" eingeschrieben wird, bleibt der Bereich "Weiß" wie er ist. Wenn dann die Bildzeilenelektrode ausgewählt wird, wird ein Bereich zwischen den Linien A&sub2; und B&sub2; völlig in Weiß gelöscht. Wenn danach der Bereich "Schwarz", wird ein dazwischenliegender Pegel und "Weiß" bestimmt. Entsprechend wird durch sequentielles Auswählen der Bildzeilenelektroden ein Bild, wie in Fig. 6 dargestellt, gebildet.
Wenn andererseits die maximale Spannung, die in Ausdrücken absoluter Spannung an Pixel angelegt wird, passend ausgewählt ist, können abseits angeordnete Pixel mitten zwischen benachbarten Bildelektroden gebildet werden. Genauer gesagt, wird dies ausgeführt durch Einstellen des maximalen Spannungswertes, der an den Flüssigkristall angelegt wird, der größer als der Schwellwertpegel in Ausdrücken des Absolutwertes durch annähernd V&sub0; ist, wenn vorausgesetzt wird, daß der Potentialgradient von 2V&sub0; in Ausdrücken des Absolutwertes an einer ausgewählten Bildzeilenelektrode und einer nicht ausgewählten Bildzeilenelektrode gebildet wird, wie in den Figurgen 4 und 5 dargestellt. Anders ausgedrückt, genügt es, eine abgestufte Anzeige innerhalb etwa eines halben Betrages des Potentialgradienten zu betreiben. Folglich können die Maximalwerte im Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 4 und 5 zwischen ±3V&sub0; und ±4V&sub6; angenommen werden. In diesem Falle kann der Spannungswert, der das ganze Pixel "Schwarz" macht und der Spannungswert, der das ganze Pixel "Weiß" macht, in einigen Fällen verschieden ausfallen. In solch einem Fall können diese Spannungswerte zu einem geeigneten Ausmaß abweichen, um eine Korrektur zu bewirken.
Desweiteren kann der notwendige Bildaufbau auch auf jeder anderen Zeile sequentiell erfolgen. Auch sind andere Bildaufbausequenzen möglich.
In den Fig. 8-12 ist ein Ansteuerverfahren für eine optische Modulationsanordnung offenbart, das folgende Schritte umfaßt: Anlegen einer Spannung, die die erste Schwellwertspannung eines optischen Modulationsmaterials übersteigt, an die Pixel aller oder einer vorgeschriebenen Anzahl von Bildzeilenelektroden oder Pixel auf einer ausgewählten Bildzeilenelektrode; und Anlegen eines Bildzeilen- Auswahlsignals an eine ausgewählte Signalelektrode, das eine Spannung von einer Polarität umfaßt und eine Spannung der anderen Polarität, die nach der Spannung der einen Polarität folgt bzw. hinsichtlich des Spannungspegels einer nicht ausgewählten Bildzeilenelektrode; Anlegen eines Datensignals an eine ausgewählte Signalelektrode, mit einem Spannungssignal dessen Spannung die erste Schwellwertspannung des optischen Modulationsmaterials übersteigt, synchron mit der Spannung der einen Polarität, und einem Spannungssignal, dessen Spannung den zweiten Schwellwert des optischen Modulationsmaterials übersteigt, synchron mit der Spannung der anderen Polarität; sowie Anlegen eines Datensignals an eine weitere Signalelektrode mit einem Spannungssignal, dessen Spannung den ersten oder zweiten Schwellwert des optischen Modulationsmaterials nicht übersteigt, synchron mit der Spannung der einen Polarität, und mit einem Spannungssignal dessen Spannung die erste oder zweite Schwellwertspannung des optischen Modulationsmaterials nicht übersteigt.
Genauer gesagt, stellt Fig. 8 einen exemplarischen Satz von Ansteuer-Kurvenformen dar, die in Zeitfolgen zum Ausdruck kommen und in einem Ausführungsbeispiel obigen Verfahrens angewandt werden. Fig. 9(a) zeigt Einheitssignal-Kurvenformen eines Löschschrittes aller oder eines Blockes zuvor beschriebener Vielzahl von Zeilen. Fig. 9(b) zeigt Einheitsansteuer-Kurvenformen zum Einschreiben. SCL in Fig. 9(a) bezeichnet eine Signal-Kurvenform, die gleichzeitig oder sequentiell an alle oder an eine vorgeschriebene Anzahl von Bildzeilenelektroden angelegt wird, und ICL bezeichnet eine Signal-Kurvenform, die an alle oder an eine vorgeschriebene Anzahl von Bildzeilenelektroden angelegt wird.
ICL bis SCL bezeichnen Spannungs-Kurvenformen, die an entsprechende Pixel angelegt werden.
Der Löschschritt oder die Periode enthalten Phasen T&sub1;, T&sub2; und T&sub3;. Die an die Pixel in den Phasen T&sub1; und T&sub2; angelegten Spannungen sind von abwechselnd entgegengesetzten Polaritäten, und die Phase T&sub3; ist als Restphase vorgesehen. Die in der Restphase an die Pixel angelegte Spannung kann vorzugsweise von gleichen Pegel sein wie die Spannung, die in dem Einschreibeschritt an eine nicht ausgewählte Bildzeilenelektrode angelegt wird. Desweiteren werden in einem Falle, daß die Pixel blockweise gelöscht werden, von denen jeder Block eine vorgeschriebene Anzahl von Bildzeilenelektroden umfaßt für jeden Block ein Löschschritt und ein Einschreibeschritt sequentiell bewirkt.
Im Falle einer Totallöschung wird zu aller erst eine Spannung von +3V&sub0; in Phase T&sub1; an die Pixel angelegt, wobei alle Pixel einheitlich in "Schwarz" gebracht werden. Dann jedoch wird eine Spannung von -3V&sub0; in der Phase T&sub2; angelegt, wobei alle Pixel einheitlich in "Weiß" gebracht werden. Danach wird in Phase T&sub3; eine konstante Spannung von im wesentlichen 0 an die Pixel angelegt, die deswegen den "Weiß"-Zustand, eingeschrieben in der Phase T&sub2;, beibehalten.
In Fig. 9(b) bezeichnet SS ein Bildzeilen-Auswahlsignal das an eine ausgewählte Bildzeilenelektrode angelegt wird; SNS ein Bildzeilen-Nicht-Wahl-Signal, das an eine nichtausgewählte Bildzeilenelektrode angelegt wird; IS ein Datenauswahlsignal (Schwarzsignal), das an eine ausgewählte Signalelektrode angelegt wird; und INS ein Daten-Nicht-Wahl-Signal (Weißsignal), das an eine nichtausgewählte Signalelektrode angelegt wird. Weiterhin bezeichnet IHS ein Abstufungssignal zum Einschreiben eines dazwischenliegenden Pegels.
Die Spannungen, die an den Flüssigkristall der zugehörigen Pixel sind unter IS-SS, IHS-SS, INS-SS, INS-SNS, IHS-SNS und INS-SNS dargestellt.
Hierbei wird die Ansteuerspannung V&sub0; ausgewählt, um der Beziehung von ±V&sub0; < Vth < ±2V&sub0; zu genügen, wobei von der Umkehr-Schwellwertspannung Vth des verwendeten bistabilen ferroelektrischen Flüssigkristalls angenommen wird, daß sie denselben Betrag oder Absolutwert auf der negativen Seite (+Vth) und auf der negativen Seite (-Vth) wie in dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel hat.
Wenn die Ansteuerspannung nach Anlegen der Spannung über ein Pixel beispielsweise V&sub0; oder weniger ist, ausgedrückt in Absolutwerten, wie zuvor definiert, wird keine Umkehr des Flüssigkristalls an dem Pixel bewirkt. Wenn andererseits die Spannung 2V&sub0; oder mehr beträgt, wird die Umkehr bewirkt, und der Grad der Umkehr wird mit steigendem Absolutwert intensiviert.
Nach dem zuvor erwähnten Löschschritt werden Bilddaten Zeile für Zeile bereitgestellt. Genauer gesagt, wird eine ausgewählte Bildzeilenelektrode mit einer Ansteuerkurvenform angelegt, die zur Phase t&sub1; +2V&sub0;, zur Phase t&sub2; -2V&sub0; und zur Phase t&sub3; im wesentlichen Null umfaßt. Andererseits wird eine nicht ausgewählte Bildzeilenelektrode im wesentlichen auf Null (Bezugspotential) in den Phasen t&sub1;, t&sub2; und t&sub3; durchweg gehalten.
Die zugehörigen Signalelektroden werden mit einem Signal zur Bestimmung eines Pixelzustandes in Phase t&sub2; versorgt, einem zusätzlichen Signal in Phase t&sub1;, das denselben Betrag hat und von entgegengesetzter Polarität zum in Phase t&sub2; angelegten Signal ist, und ein konstantes Signal mit im wesentlichen Null-Potential in Phase t&sub3;. Genauer gesagt, hat ein Signal IS zum "Schwarz"-Einschreiben +V&sub0; und -V&sub0; in Phase t&sub1;. Ein Signal IHS zum Einschreiben eines dazwischenliegenden Pegels hat in Phase t&sub2; Null-Potential, ebenfalls in Phase t&sub1;. Weiterhin hat ein Signal INS zum Aufrechterhalten von "Weiß" in Phase t&sub2; -V&sub0; und in Phase t&sub1; +V&sub0;.
Folglich werden die zugehörigen Pixel entsprechend den an die Signalelektroden angelegten Signale mit Spannungs-Kurvenformen versorgt, die unter IS-SS, IHS-SS und INS-SS dargestellt sind, und deswegen wird in Phase t&sub2; eine Spannung von +3V&sub0; zum Einschreiben von "Schwarz", +2V&sub0; zum Einschreiben eines dazwischenliegenden Pegels und V&sub0; zur Aufrechterhaltung von "Weiß" angelegt. Auf diese Weise werden die betreffenden Zustände der Pixel bestimmt. Andererseits werden die Pixel einer nicht ausgewählten Bildzeilenelektrode mit Spannungs-Kurvenformen IS-SNS, IHS-SNS und INS-SNS versorgt, die die gleichen wie IS, IHS und INS sind, um ihre eingeschriebenen Zustände beizubehalten. Weiterhin werden in Phase t&sub3; alle Pixel mit einer Null-Spannung versorgt.
Die Fig. 10 und 11 stellen ein weiteres Ausführungsbeispiel nach der Erfindung dar. Fig. 11(a) zeigt Ansteuer- Kurvenformen für einen Löschschritt. Fig. 11(b) zeigt Ansteuer-Kurvenformen für einen Einschreibschritt. Die zugehörigen Symbole, die in diesen Figuren verwendet werden, haben die gleiche Bedeutung wie die in den Fig. 8 und 9. Die Ansteuer-Kurvenformen, die in Fig. 11 dargestellt sind, haben zwei Sätze von Phasen t&sub1; und t&sub2;, soweit&sub3;, die in Figur 9 benutzt sind. Im anderen Falle können Ansteuer-Kurvenformen mit drei oder mehr Sätzen von Phasen t&sub1; und t&sub2; sowie t&sub3; verwendet werden. Fig. 11 zeigt in Fig. 10 dargestellte Kurvenformen, die in Zeitfolgen angelegt werden.
Im in den Fig. 8 und 9 dargestellten Ausführungsbeispiel werden die Signalelektroden mit Signal-Kurvenformen versorgt, die in Phase t&sub3; angenommenermaßen ein konstantes Potential (Null Potential) haben, wobei selbst wenn ein gewisses Pixel andauernd auf einer nicht ausgewählten Bildzeilenelektrode platziert ist, das Pixel in der nachfolgenden Phase nicht mit einer Spannung gleicher Polarität versorgt wird, weil eine Phase von Null Spannung immer zwischen zwei aneinandergrenzenden Spannungen vorgesehen ist, und eine Spannung hat in Phase t&sub2; eine Spannung entgegengesetzter Polarität oder Null in den Phasen t&sub1; und t&sub3; auf beiden Seiten. Da die Ansteuer-Kurvenformen desweiteren so gebildet sind, daß die Pixel mit Spannungen versorgt werden, von denen angenommen wird, daß sie wenigstens während der Periode der Nichtauswahl fast Null sind, kann das Problem des Übersprechens vollständig gelöst werden. Die Pixel auf einer ausgewählten Bildzellenelektrode werden mit einer konstanten Spannung von im wesentliche Null in Phase t&sub3; versorgt, so daß die Spannung in Phase t&sub3; gegenüber der vorhergehenden Phase kein Übersprechen verursachen kann, d. h. zu einer pixelzustandsbestimmenden Phase t&sub2;. Folglich kann eine gute und stabile abgestufte Anzeige erzielt werden.
In diesem Ausführungsbeispiel hat weiterhin das zusätzliche Signal, das in Phase t&sub1; angelegt wird, eine Spannung, die den selben Betrag und entgegengesetzte Polarität aufweist, wie in der pixelstatusbestimmende Phase t&sub2;, so daß das zusätzliche Signal leicht durch Einfügen des Pegelsignals zum Einschreiben eines Pixels, das in der Phase t&sub2; angelegt wird, mittels eines analogen oder digitalen Inverters ausgeführt werden kann. Folglich kann die elektrische Schaltung zum Ansteuern einfach sein; eine komplizierte Rechnerschaltung ist nicht erforderlich.
In der obigen Beschreibung ist eine Anzeige mit dreipegeligen Bild erläutert worden. Jedoch kann ein vierpegeliges oder analog abgestuftes Bild erzielt werden durch Wechsel der Spannungspegel des an die Signalelektroden in der zweiten Phase angelegten Spannungspegels von +V&sub0; bis -V&sub0; und durch übereinstimmenden Wechsel der Spannungspegel der Spannungssignale, die in der ersten Phase von -V&sub0; bis +V&sub0; an die Signalelektroden angelegt werden, entweder vielpegelig oder kontinuierlich.
Weiterhin ist es auch möglich, das obige Ausführungsbeispiel abzuwandeln durch Anlegen des konstanten Signals von im wesentlichen Null in Phase t&sub3; im obigen Ausführungsbeispiel in Phase t&sub1;, Anlegen des zusätzlichen Signals in Phase t&sub2; und Anlegen des pixelstatusbestimmenden Signals in Phase t&sub3;.
Fig. 12 zeigt einen weiteren exemplarischen Satz von Ansteuer-Kurvenformen. In dem in Fig. 12 dargestellten Ausführungsbeispiel werden ein Löschschritt (E) und ein Einschreibschritt (B oder W) für jede Zeile vorgesehen, und die beiden Schritte werden zeilenweise ausgeführt, um eine Anzeige zu bewirken.
Die Fig. 13 und 14 stellen ein Ansteuerverfahren für eine optische Modulationsanordnung mit folgenden Verfahrensschritten dar: Anlegen eines Bildzeilen-Auswahlsignals an eine ausgewählte Bildzeilenelektrode, das eine Spannung mit einer Polarität und eine Spannung der entgegengesetzten Polarität hinsichtlich des Spannungspegels einer nichtausgewählten Bildzeilenelektrode umfaßt, und auch eine gleichpegelige Spannung, die den gleichen Spannungspegel wie die der nicht ausgewählten Bildzeilenelektrode aufweist; Anlegen eines Datensignals an eine ausgewählte Signalelektrode, das ein erstes Spannungssignal umfaßt, mit einer Spannung, die die erste Schwellwertspannung des optischen Modulationsmaterials übersteigt und synchron mit der Spannung der einen Polarität ist, ein zweites Spannungssignal, das eine Spannung liefert, die die zweite Schwellwertspannung des optischen Modulationsmaterials übersteigt, und synchron mit der Spannung der anderen Polarität ist, und ein drittes Spannungssignal, das eine Spannung liefert, die die erste oder die zweite Schwellwertspannung des optischen Modulationsmaterials nicht übersteigt und synchron mit der gleichpegeligen Spannung ist, und ein Signal gleicher Polarität wie das erste Spannungssignal hinsichtlich des Spannungspegels der nicht ausgewählten Bildzeilenelektrode; sowie Anlegen eines Datensignals an eine andere Signalelektrode, das ein viertes Spannungssignal enthält, das eine Spannung liefert, die die erste Schwellwertspannung des optischen Modulationsmaterials übersteigt und synchron mit der Spannung der einen Polarität ist, das ein fünftes Spannungssignal enthält, das den gleichen Pegel hat wie der Spannungspegel der nichtausgewählten Bildzeilenelektrode und synchron mit der Spannung der ersten Polarität ist, sowie ein sechstes Spannungssignal das auf gleichem Pegel wie die gleichpegelige Spannung und synchron mit dem gleichpegeligen Spannungspegel ist.
Genauer gesagt, zeigt Fig. 13 einen exemplarischen Satz von Ansteuer-Kurvenformen zur Bildlöschung und zum sequentiellen zeilenweisen Einschreiben, und das resultierende Bild entspricht dem in Fig. 2 gezeigten.
Fig. 13(a) zeigt Spannungs-Signal-Kurvenformen, die an betreffende Bildzeilenelektroden SS, SNS und betreffende Signalelektroden IS, IHS, INS sowie an den Flüssigkristall des betreffenden Pixels angelegt werden, die zwischen Bildzeilenelektroden und den Signalelektroden angeordnet sind. In der Figur repräsentieren Abzisse und Ordinate Zeit bzw. Spannung, wie in Fig. 3(a) und (b).
Eine Ansteuer-Kurvenform Sg wird an eine ausgewählte Bildzellenelektrode gelegt, d. h., eine Zeile, auf der Bilddaten geschrieben werden, und eine Ansteuer-Kurvenform SNS wird zu dieser Zeit an eine nichtausgewählte Bildzeilenelektrode angelegt d. h., an eine Zeile, auf der keine Bilddaten geschrieben werden. Andererseits wird eine Ansteuer-Kurvenform IS an eine Signalelektrode angelegt auf der an einem Kreuzungspunkt mit der ausgewählten Zeile "Schwarz" eingeschrieben werden soll. In gleicher Weise werden Ansteuer- Kurvenformen IHS und INS zum Einschreiben eines dazwischenliegenden Pegels bzw. "Weiß" angelegt.
Zu dieser Zeit werden die aus Flüssigkristallen gebildeten Pixel mit Spannungen versorgt, die unter IS-SS, IHS-SS, INS-SS, IS-SNS, IHS-SNS bzw. INS-SNS dargestellt sind.
Zu dieser Zeit wird die Ansteuerspannung V&sub0; gleichermaßen ausgewählt, um der Beziehung ±2V&sub0; < Vth < ±3V&sub0; zu genügen, wobei von der Umkehr-Schwellwertspannung Vth des verwendeten bistabilen ferroelektrischen Flüssigkristalls angenommen wird, daß sie gleiche Beträge der Absolutwerte auf der negativen Seite (+Vth) und auf der negativen Seite (-Vth) hat, wie im Ausführungsbeispiel in Fig. 3.
Die betreffenden Kurvenformen werden nun genauer erläutert. Das Bildzeilen-Auswahl-Signal SS, das an die ausgewählte Bildzellenelektrode angelegt wird, umfaßt vier Phasen in einer Schreibperiode, unter denen Zeilenlöschung in der dritten Phase erfolgt, und Einschreiben in Pixel erfolgt abhängig von an die Signalelektroden in der vierten Phase angelegten Signalen. Hierzu werden Impulsspannungen von -2V&sub0; und +2V&sub0; in der dritten, bzw. vierten Phase angelegt. Weiterhin werden in der ersten und zweiten Phase angelegte Spannungssignale im wesentlichen auf Null gehalten (Bezugspotential). Das Bezugspotential ist von gleichem Pegel wie der Spannungspegel, der zur Zeit der Nichtwahl an eine Bildzeilenelektrode angelegt wird. Andererseits wird eine nichtausgewählte Bildzeilenelektrode auch auf Bezugspotential festgehalten, im vorliegenden Beispiel auf Null Volt.
In Hinsicht auf die Spannungs-Kurvenform, die dann an die Signalelektroden im wesentlichen synchron mit der betreffenden Phase des Bildzeilen-Auswahlsignals angelegt wird, wird in der dritten Phase ein Löschsignal von +2V&sub0; angelegt, wobei eine Spannung von 4V&sub0;, die die Umkehr-Schwellwertspannung des Flüssigkristalls übersteigt, zwischen der ausgewählten Bildzeilenelektrode SS und der betreffenden Signalelektrode angelegt so daß die ganze Zeile in die Löschseite (Weiß) umgekehrt wird. Als nächstes werden in der vierten Phase die Signalelektroden, die sich mit den ausgewählten Bildzeilenelektroden kreuzen, mit Spannungssignalen hinsichtlich vorgegebener Abstufungsdaten versorgt. Hierbei wird angenommen, daß ein Potential oder Spannungssignal von -2V&sub0; angelegt wird, um für ein Pixel "Schwarz" vorzusehen, ein Potential von -V&sub0; wird angelegt um einen dazwischenliegenden Pegel ("Grau") und ein Potential von Null wird zur Aufrechterhaltung des "Weiß", wie es ist, angelegt. Folglich werden Spannungen von -4V&sub0;, -3V&sub0; bzw. -2V&sub0; an die Pixel der Zeile angelegt die in "Schwarz" geschrieben werden, ein dazwischenliegender Pegel bzw. "Weiß".
In Hinsicht auf die ergänzende oder zusätzliche erste und zweite Phase werden in der zweiten Phase die Pixel auf der ausgewählten Bildzeilenelektrode mit einer Spannung von -2V&sub0; versorgt, die unterhalb der Schwellwertspannung liegen, ungeachtet der Schreibsignale. In der ersten Phase wird ein Spannungssignal entsprechend dem Pixel-Einschreib-Signal in der vierten Phase angelegt. Genauer gesagt, ist das Spannungssignal eines, weiches Null ist (Bezugspotential) oder eine Spannung von einer Polarität, die entgegengesetzt zu der des Spannungssignals ist, das an die Signalelektroden in der vierten Phase angelegt wird und weiches den gleichen Betrag wie das Spannungssignal, das in der vierten Phase angelegt wird, hat. Auf diese Weise werden Spannungssignale von +2V&sub0;, +V&sub0; und Null entsprechend der Spannungssignale von -2V&sub0;, bzw. Null in der vierten Phase angelegt. Folglich werden die Pixel auf der ausgewählten Bildzeilenelektrode mit Spannungen von 2V&sub0;, V&sub0; und Null in der ersten Phase angelegt. Auf diese Weise sind diese angelegten Spannungen in der ersten Phase unter der Schwellwertspannung Vth und haben Polaritäten, die die Pixel in "Weiß" orientieren (d. h., die entgegengesetzte Polarität der angelegten Spannung in der vierten Phase), so daß keine Pixel nach "Schwarz" umgekehrt werden. Folglich wird kein Flackern auf einem Bild verursacht, bevor die Pixel auf einer Bildzeile einheitlich in der dritten Phase in "Weiß" gebracht sind.
In der zweiten Phase werden die Pixel auf der ausgewählten Bildzeilenelektrode unter der Schwellwertspannung und konstant auf -2V&sub0; gehalten.
Weiterhin werden die Pixel, die an den Kreuzungsstellen einer nicht ausgewählten Bildzeilenelektrode und betreffenden Signalelektroden IS, IHS und INS mit Spannungen versorgt, die in Fig. 13(a) dargestellt sind.
Fig. 13(b) zeigt Ansteuer-Spannungs-Kurvenformen, die seriell an Bildzeilenelektroden S&sub1;, S&sub2;, S&sub3;, an Signalelektroden I&sub1;, I&sub2; und an Pixel angelegt werden, die an diesen Kreuzungen gebildet sind. Durch sequentielles Anlegen dieser Ansteuer-Kurvenformen wird ein Bildrahmen, wie er in Fig. 2 dargestellt ist, gebildet.
In dem in Fig. 13 dargestellten Ansteuer-Ausführungsbeispiel werden in betreffenden Phasen angelegte Spannungen zu Null ausgewählt oder so ausgewählt, daß sie die eine Polarität haben, und in nachfolgenden Phasen angelegte Spannungen sind so ausgewählt, daß sie die entgegengesetzten Polaritäten aufweisen. Folglich hat ein aufeinanderfolgendes Paar von Spannungen gleicher Polarität eine Spannung von Null oder die entgegengesetzte Polarität dazwischen, so daß ein Pixel nicht mit einer Spannung gleicher, aufeinanderfolgender Polarität versorgt wird. Weiterhin können die Austeuer- Kurvenformen so gebildet sein, daß die Summe der Spannungen im wesentlichen Null ist, wodurch das Problem des Übersprechens gelöst ist.
Desweiteren wird im obigen Ausführungsbeispiel das zusätzliche in der ersten Phase angelegte Signal als ein Spannungssignal eingestellt, das den gleichen Betrag, und die entgegengesetzte Polarität zu dem in der vierten Phase angelegten Spannungssignal hat, das den Pixelstatus bestimmt, so daß das zusätzliche Signal in einfacher Weise durch Invertieren des Pegels vom Signal zum Einschreiben eines Pixels, das in der vierten Phase angelegt wird, mittels eines analogen oder digitalen Inverters erfolgen. Folglich kann die elektrische Schaltung zum Ansteuern einfach aufgebaut sein und erfordert keine aufwendige Rechenschaltung.
In der obigen Beschreibung ist eine Anzeige mit dreipegeligem Bild ausgeführt. Ein vielpegeliges oder analog angestuftes Bild kann dennoch erreicht werden, indem die Spannungspegel der an die Signalelektroden in der vierten Phase angelegten Spannungssignale von -2V&sub0; auf 0 geändert werden bzw. die Spannungspegel der an die Signalelektroden in der ersten Phase angelegten Spannungssignale von +2V&sub0; vierpegelig oder kontinuierlich geändert werden.
Fig. 14 zeigt ein anderes bevorzugtes Ansteuerbeispiel, mit dem ein gutes und von Flackern und Übersprechen befreites Bild erzeugt werden kann.
Fig. 15 stellt ein Ansteuerverfahren für eine optische Modulationsanordnung dar, das folgende Verfahrensschritte beinhaltet:
Schritt 1) Anlegen eines Spannungssignals an alle oder eine vorgeschriebene Anzahl von Bildzeilenelektroden, wobei das Spannungssignal eine Spannung einer Polarität hinsichtlich des Spannungspegels einer nicht ausgewählten Bildzeilenelektrode aufweist und eine gleichpegelige Spannung, die auf gleichem Pegel wie diejenige auf der nicht ausgewählten Bildzeilenelektrode ist, sowie Anlegen eines Spannungssignals an alle oder eine vorgeschriebene Anzahl von Signalelektroden, das eine Spannung liefert, die die erste Schwellwertspannung des optischen Modulationsmaterials übersteigt und synchron zu der Spannung der einen Polarität ist, sowie ein Spannungssignal, das eine Spannung liefert, die die erste oder zweite Schwellwertspannung des optischen Modulationsmaterials nicht übersteigt und synchron zu der gleichpegeligen Spannung ist; und
Schritt 2) Anlegen eines Bildzeilen-Auswahlsignals an eine ausgewählte Bildzeilenelektrode, das eine Spannung der anderen Polarität hinsichtlich des Spannungspegels einer nicht ausgewählten Bildzeilenelektrode aufweist, sowie eine gleichpegelige Spannung, die auf gleichem Pegel wie diejenige auf der nicht ausgewählten Bildzeilenelektrode ist; Anlegen eines Datensignals an eine ausgewählte Signalelektrode, das ein Spannungssignal mit einer Spannung enthält, die die zweite Schwellwertspannung des optischen Modulationsmaterials übersteigt und synchron zu der Spannung der anderen Polarität ist, und ein Spannungssignal der anderen Polarität mit einer Spannung, die die erste oder zweite Schwellwertspannung des optischen Modulationsmaterials nicht übersteigt und synchron zu der gleichpegeligen Spannung ist; sowie Anlegen eines Spannungssignals an eine andere Signalelektrode, das eine Spannung enthält, die die erste oder zweite Schwellwertspannung des optischen Modulationsmaterials nicht übersteigt und synchron zu der Spannung der anderen Polarität bzw. zu der gleichpegeligen Spannung ist.
Genauer gesagt, stellt Fig. 15 (a) einen exemplarischen Satz von Ansteuer-Kurvenformen zur Flächenlöschung der gesamten Fläche des Blockes und dann zum zeilenweisen Einschreiben eines Bildes in die gelöschte Fläche dar.
Unter Hinweis auf Fig. 15 (a) wird zur Zeit der Flächenlöschung der gesamten Fläche oder einer Blockfläche, die eine vorgeschriebene Anzahl von Bildzeilenelektroden umfaßt, ein Signal SCL an die zugehörigen Bildzeilen zum Löschen der betreffenden Pixel einheitlich in "Weiß" und ein ICL wird mit diesem synchron an die zugehörigen Signalelektroden angelegt, wobei die Pixel mit einer unter ICL - SCL dargestellten Spannung versorgt werden. Hierbei wird angenommen, daß die Umkehr-Schwellwerte des verwendeten bistabilen ferroelektrischen Flüssigkristalls dieselben wie der im Ausführungsbeispiel von Fig. 13 sind. Folglich werden zur Zeit der Flächenlöschung die Pixel mit einer Spannung von 4V&sub0; versorgt um einheitlich in "Weiß" gebracht zu werden. Die Pixel werden danach mit einer Spannung von -2V&sub0; in der zweiten Phase versorgt, aber sie werden nicht verändert, weil die Spannung unter der Schwellwertspannung Vth liegt.
Dann werden Bilddaten Zeile um Zeile ausgegeben. Genauer gesagt wird eine ausgewählte Bildzeilenelektrode mit einer Ansteuer-Kurvenform SS versorgt, die Null (Bezugspotential in der ersten Phase und +2V&sub0; in der zweiten Phase umfaßt. Weiterhin wird eine nicht ausgewählte Bildzeilenelektrode auf Null (Bezugspotential) sowohl in der ersten als auch in der zweiten Phase gehalten, wie unter SNS dargestellt.
Andererseits werden die betreffenden Signalelektroden mit einem den Pixelstatus bestimmenden Signal in der zweiten Phase und einem Signal mit einem Potential, das den gleichen Betrag und die entgegengesetzte Polarität gegenüber dem Pixelstatus bestimmenden Signal (Null, wenn das Potential in der zweiten Phase Null ist [Bezugspotential]) aufweist. Genauer gesagt beinhaltet ein Signal IS zum "Schwarz"- Einschreiben in der zweiten Phase -2V&sub0; und +2V&sub0; in der ersten Phase; ein Signal IHS zum Einschreiben eines dazwischenliegenden Pegels umfaßt -V&sub0; in der zweiten Phase und +V&sub0; in der ersten Phase; und ein Signal INS zum Aufrechterhalten von "Weiß" umfaßt Null (Bezugspotential) sowohl in der zweiten als auch in der ersten Phase. Folglich werden die betreffenden Pixel mit Spannungen versorgt, die unter IS-SS, IHS-SS bzw. INS-SS dargestellt sind, wobei eine Spannung von -V&sub0; zum "Schwarz"-Schreiben, -3V&sub0; zum Einschreiben eines dazwischenliegenden Pegels, bzw. -2V&sub0; zum Aufrechterhalten von "Weiß" in der zweiten Phase, wobei ihre Pixelzustände bestimmt werden. Andererseits haben die in der ersten Phase angelegten Spannungen entgegengesetzte Polarität zu denen, die in der zweiten Phase oder mit 0 angelegt wurden, so daß sie keine Umkehr zur "Schwarz"- Seite verursachen. Desweiteren werden die Pixel auf einer nicht ausgewählten Bildzeilenelektrode mit Spannungs- Kurvenformen IS-SNS, IHS-SNS und INS-HNS versorgt die im wesentlichen dieselben wie IS, IHS bzw. INS sind, nur um ihre zuvor eingeschriebenen Zustände zu erhalten.
Ebenfalls in diesem Ausführungsbeispiel werden in den betreffenden Phasen angelegte Spannungen mit 0 ausgewählt oder mit der einen Polarität, und in nachfolgenden Phasen werden Spannungen angelegt, die entgegengesetzte Polaritäten aufweisen. Folglich hat ein nachfolgendes Paar von Spannungen die gleiche Polarität mit einer Spannung von 0 oder die entgegengesetzte Polarität dazwischen, so daß ein Pixel nicht aufeinanderfolgend mit der selben Polarität angesteuert wird.
Weiterhin werden in dem in Fig. 15 dargestellten Ausführungsbeispiel die Ansteuer-Kurvenformen so gebildet, daß die Summe von den während der Flächenlöschung anliegenden Spannungen und den während des Einschreibens anliegenden Spannungen 0 ist, und die Spannungen, die während der Zeit der Nichtauswahl anliegen, mit 0 angenommen werden. Folglich bleibt, selbst in einer langen Periode des Ansteuerns der Anordnung, keine Gleichstromkomponente bestehen, so daß Schwierigkeiten, die mit solchen Gleichstromkomponenten einhergehen, ausgeschaltet sind.
In diesem Ausführungsbeispiel kann eine vielpegelige oder analoge abgestufte Anzeige erreicht werden durch Ändern der Beträge von an die Signalelektroden angelegten Signalen, entweder vielpegelig oder kontinuierlich.
Wie oben beschrieben, kann nach der vorliegenden Erfindung eine gute abgestufte Anzeige erreicht werden, während Übersprechen wirksam vermieden wird.
Als ein optisches Modulationsmaterial, das in einem Ansteuerverfahren nach der vorliegenden Erfindung verwendet wird, kann ein Material, das wenigstens zwei stabile Zustände aufweist, insbesondere eines, das entweder einen ersten optisch stabilen Zustand oder einen zweiten optisch stabilen Zustand abhängig von einem anliegenden elektrischen Feld aufweist, d. h., Bistabilität hinsichtlich des angelegten elektrischen Feldes, insbesondere ein Flüssigkristall, das die oben genannten Eigenschaft hat, verwendet werden.
Bevorzugte Flüssigkristalle mit Bistabilität, die in dem Ansteuerverfahren nach der Erfindung verwendet werden können, sind chiral smektische Flüssigkristalle mit Ferroelektrizität. Unter ihnen sind hierfür chiral-smektische C(SmC*)- oder H(SmH*)-Phasen Flüssigkristalle geeignet. Diese ferroelektrischen Flüssigkristalle sind beschrieben z. B. in "LE JOURNAL DE PHYSIQUE LETTERS", 36 (L-69), 1975 "Ferroelectric Liquid Crystais"; "Applied Physics Letters" 36 (11) 1980, "Submicro Second Bistable Electrooptic Switsching in Liquid Crystals" Kotai Butsuri (Solid State Physics)" 16 (141), 1982 "Liquid Crystal", U.S. Patens Nos. 4561726, 4589996, 4592858, 4596667, 4613209, 4614609 and 4622165, usw. Ferroelektrische Flüssigkristalle, die in diesen Veröffentlichungen offenbart sind, können in der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Genauer gesagt enthalten Beispiele von ferroelektrischen Flüssigkristallkomponenten, die in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden, Decyloxybenzylidene-p'-Amino-2- Methylbutylicinnamate (DOBAMBC), Mexyloxy-Benzylidene-p'- Amino-2-Chloropropylcinnamate (HOBACPC), 4-0-(2-methyl)- Butyiresorcylidene-4'-Octylaniline (MBRA8), usw.
Wenn eine Anordnung aus diesen Material ihn zusammengesetzt ist, kann die Anordnung mit einem Kupferblock usw. gehalten werden in den ein Heizelement eingebettet ist, um die Temperaturbedingungen herzustellen, die die Flüssigkristalle in einer SmC*- oder SmH*-Phase haben.
Weiterhin kann ein ferroelektrisches Flüssigkristall, das in einer chiral-smektischen F-Phase, I-Phase, J-Phase, D-Phase oder K-Phase zusätzlich zu denen der SmC*- oder SmH*-Phase nach der vorliegenden Erfindung verwendet werden.
Bezugnehmend auf die Fig. 16 ist dort schematisch ein Beispiel einer ferroelektrischen Flüssigkristallzelle dargestellt, um die grundlegende Arbeitsweise einer solchen Zelle zu veranschaulichen. Bezugszeichen 116a und 116b bezeichnen Substrate (Glasplatten), auf einen eine durchsichtige Elektrode z. B. In&sub2;O&sub3;, SnO&sub2;, ITO (Indium-Zinn-Oxyd) usw. angeordnet ist. Ein Flüssigkristall von einer SmC*-Phase, in der Flüssigkristallmolekularschichten 162 senkrecht zur Oberfläche der Glasplatte stehen, ist zwischen diesen luftdicht angeordnet, ein Vollstrich 163 zeigt Flüssigkristallmoleküle. Jedes Flüssigkristallmolekül 163 hat ein Dipolmoment (P ) 164 senkrecht zur Achse. Wenn zwischen den auf den Substraten 161a und 161b geformten Elektroden eine Spannung oberhalb eines gewissen Schwellwertes anliegt, wird eine schraubenförmige Struktur der Flüssigkristallmoleküle 163 abgewickelt oder freigelassen, um die Axialausrichtung der jeweiligen Flüssigkristallmoleküle 163 zu wechseln, so daß die Dipolmomente (P ) 164 alle in Richtung des elektrischen Feldes ausgerichtet sind. Jedes Fiüssigkristallmolekül 163 hat eine verlängerte Gestalt und zeigt lichtbrechende Anisotopie zwischen seiner langen und kurzen Achse. Folglich ist leicht zu verstehen, daß wenn beispielsweise Polarisatoren in einer Nicol-Kreuzbeziehung stehen, d. h. sich mit ihrer Polarisationsrichtung gegenseitig auf den oberen und unteren Oberflächen der Glasplatte kreuzen, die auf diese Weise angeordnete Flüssigkeitszelle wie eine optische Flüssigkristall-Modulationsanordnung funktioniert, deren optischen Eigenschaften sich abhängig von der Polarität einer angelegten Spannung ändern. Wenn desweiteren die Schichtdicke der Flüssigkristallzelle hinreichend dünn ist (z. B. 1 Mikrometer), ist die schraubenförmige Struktur der Flüssigkristallmoleküle ohne Anlegen eines elektrischen Feldes abgewickelt, wobei die Dipolmomente einen von zwei Zuständen einnehmen, d. h. Pa in eine obere Richtung 174a oder Pb in eine unteren Richtung 174b wie in Fig. 17 dargestellt. Wenn ein elektrisches Feld Ea oder Eb über einem gewissen Schwellwert liegt und in seiner jeweiligen Polarität unterschiedlich ist, wie in Fig. 17 dargestellt, an eine Zelle mit den oben genannten Eigenschaften angelegt wird, dann wird das Dipolmoment abhängig vom Vektor des elektrischen Feldes Ea oder Eb entweder in die obere Richtung 174a oder in die untere Richtung 174b gerichtet. In Übereinstimmung damit sind die Flüssigkristallmoleküle entweder in einen ersten stabilen Zustand 33a oder in einen zweiten stabilen Zustand 173b gerichtet.
Wenn der oben genannte ferroelektrische Flüssigkristall als ein optisches Modulationselement verwendet wird, ist es möglich, zwei Vorteile zu erlangen. Erstens ist die Ansprechgeschwindigkeit ziemlich hoch. Zweitens zeigt die Ausrichtung der Flüssigkristalle Bistabilität. Der zweite Vorteil wird später z. B. anhand von Fig. 17, erläutert. Wenn ein elektrisches Feld Ea an den Flüssigkristallmolekülen anliegt, werden sie zum ersten stabilen Zustand 173a gerichtet. Dieser Zustand wird stabil beibehalten, selbst wenn das elektrische Feld Ea weggenommen wird. Wenn das elektrische Feld Eb andererseits eine entgegensetzte Richtung zu der des anliegenden elektrischen Feldes Ea hat, richten sich die Flüssigkristallmoleküle nach dem zweiten stabilen Zustand 173b, wobei die Richtungen der Moleküle gewechselt werden. Ebenso wird der letztgenannte Zustand stabil beibehalten, selbst wenn das elektrische Feld Eb weggenommen wird. Solange der Betrag des elektrischen Feldes nicht über einem gewissen Schwellwert liegt, bleiben die Flüssigkristallmoleküle in dem entsprechenden Richtungszustand. Um in effizienter Weise hohe Ansprechgeschwindigkeiten und Bistabilität zu erreichen, ist die Zelle so dünn wie möglich und allgemein zwischen 0,5 und 2,0 Mikrometer, insbes. 1-5 Mikrometer, stark.

Claims

1. Verfahren zur Ansteuerung einer optischen Modulationsanordnung mit einer Gruppe von Bildzeilenelektroden (S&sub1;-S&sub4;), mit einer Gruppe von Signalelektroden (I&sub1;-I&sub4;), die so angeordnet sind, daß sie sich mit der Gruppe von Bildzeilenelektroden kreuzen, und mit einem ferroelektrischen Flüssigkristall mit einer ersten und einer zweiten Schwellwertspannung, der zwischen der Gruppe von Bildzeilenelektroden und der Gruppe von Informationselektroden zur Bildung eines Pixels an jedem Kreuzungspunkt angeordnet ist, wobei das Verfahren zur Ansteuerung folgende Schritte umfaßt

- Anlegen eines Auswahlsignals an eine ausgewählte Bildzeilenelektrode (SS) der Gruppe von Bildzeilenelektroden und eines Nicht-Wahlsignals an wenigstens eine nicht ausgewählte Bildzeilenelektrode (SNS) der Gruppe von Bildzeilenelektroden, wobei das Nicht-Wahlsignal eine Nicht- Bildzeilen-Spannung eines vorbestimmten Pegels anlegt und wobei das Auswahlsignal ein erstes Bildzeilen-Spannungssignal enthält, das hinsichtlich des Nicht-Wahlspannungssignals mit der einen Polarität angelegt wird, ein zweites Bildzeilen-Spannungssignal, das mit entgegengesetzter Polarität zu der einen Polarität und ein drittes Bildzeilen-Spannungssignal, das mit dem vorbestimmten Pegel angelegt wird, und

- Anlegen eines Datensignals an eine Signalelektrode der Gruppe von Signalelektroden, wobei das Datensignal ein erstes, zweites und drittes Datenspannungs-Signal umfaßt, wobei das erste Datenspannungs-Signal synchron mit dem ersten Bildzeilen-Spannungssignal angelegt wird und in Verbindung damit eine Spannung vorsieht, die ausreicht, ein entsprechendes der Pixel auf der Bildzeilenelektrode zu löschen, wobei das zweite Datenspannungs-Signal selektiv mit einem ersten ausgewählten Pegel entweder von Null oder von entgegengesetzter Polarität zu dem zweiten Bildzeilen-Spannungssignal in Übereinstimmung mit einer vorbestimmten Abstufung synchron mit dem zweiten Bilddaten-Spannungssignal angelegt wird und wobei das dritte Bildzeilen-Spannungssignal mit einem zweiten ausgewählten Pegel synchron mit dem dritten Bildzeichen-Spannungssignal in der Weise angelegt wird, daß ein Durchschnitt der Pegel des ersten, zweiten und dritten Daten-Spannungssignals dem vorbestimmten Pegel der Nicht-Bildzeilen-Spannung im wesentlichen gleich ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die erste und zweite Bildzeilen-Spannungssignale jeweils während einer vorbestimmten Zeitdauer angelegt werden und bei dem das dritte Bildzeilen-Spannungssignal während einer Zeitdauer angelegt wird, die im wesentlichen der doppelten vorbestimmten Zeitdauer gleich ist,

wobei das Datensignal außerdem ein viertes Datenspannungs-Signal umfaßt, das mit dem vorbestimmten Pegel angelegt wird und

wobei das dritte und vierte Daten-Spannungssignal nacheinander während der vorbestimmten Zeitdauer synchron mit dem dritten Bildzeilen-Spannungssignal angelegt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der ferroelektrische Flüssigkristall einen chiral smektischen Flüssigkristall enthält.

4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem der chiral smektische Flüssigkristall in einer Schicht angeordnet ist, die hinreichend dünn ist, um bei Abwesenheit eines elektrischen Feldes seine eigene schraubenförmige Struktur freizusetzen.

5. Optisches Modulationsgerät mit:

einer optischen Modulationsanordnung (11), die eine Gruppe von Bildzeilenelektroden (S&sub1;-S&sub4;), eine Gruppe von Datenelektroden (I&sub1;-I&sub4;), die mit den Bildzeilenelektroden sich kreuzend angeordnet sind, und die einen ferroelektrischen Flüssigkristall, der eine erste und zweite Schwellwertspannung aufweist und zwischen der Gruppe von Bildzeilenelektroden und der Gruppe von Datenelektroden angeordnet ist, um so an jedem Kreuzungspunkt ein Pixel zu bilden, enthält,

Aussteuermitteln (14-19) zum Anlegen eines Auswahlsignals an eine ausgewählte Bildzeilenelektrode (SS) der Gruppe von Bildzeichenelektroden, eines Nicht-Wahlsignals an wenigstens eine nicht ausgewählte Bildzeilenelektrode (SNS) der Gruppe von Bildzeilenelektroden sowie eines Datensignals an eine Signalelektrode der Gruppen von Signalelektroden,

wobei das Nicht-Wahlsignal ein Nicht-Bildzeichen-Spannungssignal mit einem vorbestimmten Pegel umfaßt,

wobei das Auswahlsignal ein erstes Bildzeilen- Spannungssignal beinhaltet, das hinsichtlich des Nicht- Wahl-Spannungssignals mit einer Polarität angelegt wird, ein zweites Bildzeilen-Spannungssignal, das mit entgegengesetzter Polarität zu der einen Polarität und ein drittes Bildzeilen-Spannungssignal, das mit dem vorbestimmten Pegel angelegt wird und

wobei das Datensignal erste, zweite und dritte Daten- Spannungssignale enthält, wobei das erste Daten- Spannungssignal synchron mit dem ersten Bildzeilen- Spannungssignal angelegt wird und in Verbindung damit eine Spannung vorsieht, die zum Löschen eines entsprechenden Pixels auf der Bildzeilenelektrode ausreicht, wobei das zweite Datenspannungs-Signal selektiv mit einem ersten ausgewählten Pegel von entweder Null oder von entgegengesetzter Polarität zu dem ersten Bildspannungssignal in Übereinstimmung mit einer vorbestimmten Abstufung synchron mit dem zweiten Bildzeilen-Spannungssignal angelegt wird, und wobei das dritte Bildzeilen-Spannungssignal mit einem zweiten ausgewählten Pegel synchron mit dem dritten Bildzeilen- Spannungssignal in der Weise angelegt wird, daß ein Durchschnitt der Pegel des ersten, zweiten und dritten Daten-Spannungssignals dem vorbestimmten Pegel der Nicht-Bildzeilen-Spannung im wesentlichen gleich ist.

6. Modulationsgerät nach Anspruch 5, bei dem die ersten und zweiten Bildzeilen-Spannungssignale jeweils während einer vorbestimmten Zeitdauer angelegt werden und bei dem das dritte Bildzeilen-Spannungssignal während einer Zeitdauer angelegt wird die, im wesentlichen der doppelten vorbestimmten Zeitdauer gleich ist,

wobei das dritte und vierte Daten-Spannungssignal nacheinander während der vorbestimmten Zeitdauer synchron mit dem dritten Bildzeilen-Spannungssignal angelegt werden.

7. Modulationsgerät nach Anspruch 5 oder 6, bei dem der ferroelektrische Flüssigkristall einen chiral smektischen Flüssigkristall enthält.

8. Modulationsgerät nach Anspruch 7, bei dem der chiral smektische Flüssigkristall in einer hinreichend dünnen Schicht angeordnet ist, um seine eigene schraubenförmige Struktur bei Abwesenheit eines elektrischen Feldes freizusetzen.