DE4007996C2

DE4007996C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Ansteuerung einer elektrooptischen Flüssigkristall-Einheit

Info

Publication number: DE4007996C2
Application number: DE4007996A
Authority: DE
Inventors: Tetsuya Nagata; Takao Umeda; Tatsuo Igawa
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1989-03-13
Filing date: 1990-03-13
Publication date: 1994-03-10
Anticipated expiration: 2010-03-14
Also published as: DE4007996A1; JPH02239283A; US5252954A; JP2549433B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Ansteuerung einer elektrooptischen Flüssigkristall-Einheit mit einem ferroelektrischen Flüssigkristall gemäß dem Oberbe griff der Patentansprüche 1 und 6 (DE 38 23 750 A1).

Flüssigkristall ist als elektrooptisches Material allgemein bekannt. Insbesondere hat der ferroelektrische Flüssigkristall kürzlich allgemeines Interesse geweckt.

Eine allgemeine Form einer elektrooptischen Vorrichtung, die den ferroelektrischen Flüssigkristall verwendet, wird nun anhand der Fig. 2, 3 und 4 beschrieben, welche zur Erläu terung des allgemeinen Gedankens der gewöhnlichen elektroop tischen Vorrichtung verwendet werden, aber keinen spezifi schen Stand der Technik zeigen.

Die elektrooptische Vorrichtung, welche den ferroelektrischen Flüssigkristall verwendet, umfaßt Glasplatten 2, auf die je weils eine transparente Elektrode 3 und eine Ausrichtungs schicht 4 aufgebracht sind, Abstandhalter 6, die zwischen die Glasplatten 2 zwischengeschaltet sind, um diese in einem vor gegebenen Abstand voneinander zu halten, einen ferroelektrischen Kristall 5, der in einen zwischen den Glasplatten 2 definier ten Raum eingesperrt ist, und einen Polarisator oder Polari satoren, die auf jeder Seite der Glasplatte 2 angeordnet sind, wie in den Figuren dargestellt.

Falls der ferroelektrische Flüssigkristall eine chirale smek tische C-Phase aufweist, zeigen ferroelektrische Flüssigkri stallmoleküle 7 eine spontane Polarisation 8 in einer zu den Längsachsen (größeren Achsen) der Moleküle senkrechten Rich tung. Die ferroelektrischen Flüssigkristallmoleküle 7 können durch Wählen der Ausrichtungsschicht 4 in Schichten 9 ausge richtet werden, welche in einer zu den Hauptflächen der Glas platten 2 senkrechten Richtung verlaufen. In dem derart ausgerichteten Zustand können die ferroelektrischen Flüssig kristallmoleküle 7 sich im wesentlichen entlang einer koni schen Bahn 10 bewegen, wobei sie einen Kippwinkel R bezüglich einer Normallinie 13 der Schicht 9 einhalten.

Wenn ein elektrisches Feld in einer zu den Hauptflächen der Glasplatten 2 senkrechten Richtung angelegt wird, können die Flüssigkristallmoleküle 7 in eine von zwei stabilen Positio nen 12a, 12b gesetzt werden, welche parallel zu den Glasplat ten 2 sind, je nach der Richtung des daran angelegten elek trischen Feldes. Diese zwei Positionen sind als Diagramm in den Fig. 4(a) bzw. (b) dargestellt, wobei die Flüssigkri stallmoleküle so gezeigt sind, daß an sie ein elektrisches Feld E (11a) angelegt ist, welches von dieser Seite der Zei chenebene auf die entfernte Seite der Zeichenebene gerichtet ist, bzw. ein elektrisches Feld E (11b) angelegt ist, welches von der fernen Seite auf diese Seite gerichtet ist. Die fer roelektrischen Flüssigkristallmoleküle 7 nehmen also die Po sitionen (a) oder (b) unter einem Kippwinkel von +R an je nach der Richtung des angelegten elektrischen Feldes. Dieser Effekt kann kombiniert werden mit einem Doppelbrechungseffekt oder einem Gast-Wirtseffekt (guest-host effect) des Flüssig kristalls, um zwei Zustände, dunkel und hell, zu bilden, in welchen Licht in der gleichen Richtung wie das elektrische Feld durchgelassen wird oder Licht entsprechend der Richtung des angelegten elektrischen Feldes gesperrt wird.

In der folgenden Beschreibung wird der Bequemlichkeit halber angenommen, daß ein EIN-Zustand hervorgebracht wird, welcher den Lichtdurchlaß zuläßt, wenn an die Moleküle eine positive Spannung angelegt wird, die ausreichend ist, um diese in einen der Zustände zu versetzen, und daß ein AUS-Zustand, welcher Licht sperrt, entwickelt wird, wenn eine ausreichend negative Spannung angelegt wird.

Wenn die Dicke einer Flüssigkristallschicht auf etwa 2 µm vermindert wird, wird ein Schwelleneffekt wie z.B. ein Memoryeffekt beobachtet. Dieser Memoryeffekt kann in einer elektrooptischen Vorrichtung einer Matrixan ordnung von Elektroden, die aus Abtastelektroden und Signal elektroden bestehen, welche in Reihen und Spalten angeordnet sind, und Bildelemente bei Kreuzungen der Elektroden vorse hen, genutzt werden. In dieser Vorrichtung ist es möglich, die Abtastelektro den sequentiell anzusteuern und nur an die Bildelemente auf der angesteuerten Elektrode ein elektrisches Feld anzulegen, dessen Stärke ausreichend größer ist als ein Schwellenwert, um die Zustände der Bildelemente einzustellen, und dagegen an die Bildelemente auf den nicht-angesteuerten Elektroden ein elektrisches Feld von geringerer Stärke als dem Schwellenwert anzulegen, um die Bildelemente in den vorher eingestellten Zuständen zu halten. Auf diese Weise kann eine Multiplexan steuerung erreicht werden.

Andererseits ist es bekannt, daß dann, wenn ein elektrisches Wechselfeld, dessen Frequenz so hoch ist, daß die auf der spontanen Polarisation beruhende Reaktion den Änderungen des elektrischen Feldes nicht folgen kann, an ferroelektrische Flüssigkristallmoleküle mit negativer dielektrischer Aniso tropie angelegt wird, ein dielektrisches Moment erzeugt wer den kann, welches so wirkt, daß es die Flüssigkristallmole küle 7 parallel zu den Glasplatten 2 stellt. Dieses Phänomen wird als Wechselspannungsfeld-Stabilisierung bezeichnet, wel che nicht von der Dicke der Flüssigkristallschicht abhängt. Dies bedeutet, daß die ferroelektrische Flüssigkristall schicht selbst dann, wenn sie eine wesentliche Dicke besitzt, durch den Wechselspannungsfeld-Stabilisierungseffekt einen Memoryeffekt aufweisen kann. Dieser Effekt kann wirksam ge nutzt werden, um die Multiplexansteuerung der Flüssigkri stallvorrichtung zu ermöglichen, welche genügend dick ist, daß sie sich leicht herstellen läßt.

Ein Ansteuerverfahren für die ferroelektrische Flüssigkri stallvorrichtung dieser Art ist z.B. offenbart in der Veröf fentlichung der ungeprüften japanischen Patentanmeldung (KOKAI) 62-1 16 925. Diese Veröffentlichung zeigt einen Satz von Steuerwellenformen, wie in Fig. 5 angegeben. Eine Span nung zum Versetzen einer elektrooptischen Vorrichtung in einen gewünschten Zustand und eine hochfrequente Wechselspan nung zum Halten des Zustandes werden angelegt, um die Multi plexsteuerung der elektrooptischen Vorrichtung zu erzielen. Das in dieser Veröffentlichung offenbarte Verfahren lehrt ferner, daß ein Initialisierungssignal vor der Zuführung eines Ansteuersignals angelegt wird, um dadurch die Bildelemente einmal bei jeder Abtastung zurückzusetzen.

Gemäß diesem Stand der Technik wird eine bezüglich eines Nullpegels symmetrische Spannung zur Initialisierung angelegt. Zu diesem Zeitpunkt schaltet eine erste Hälfte des Spannungsimpulses zwangsweise die elektrooptische Vorrichtung ein. Selbst wenn ein AUS-Signal kontinuierlich an die Signal elektrode angelegt wird, tritt intermittierend ein EIN- Zustand auf. Dies mindert den Kontrast, welcher definiert wird durch:

Außerdem werden positive und negative Vorspannungen, die an die Signalelektroden angelegten Spannungen entsprechen, in der hochfrequenten Wechselspannung während der nicht-ange steuerten Zeitspanne überlagert. Die Vorspannungen beeinflus sen den EIN-Zustand und den AUS-Zustand abträglich, indem sie den Kontrast mindern. Eine Hochpegel-Hochfrequenzwechselspan nung wird benötigt, um die Minderung des Kontrastes zu unter drücken. Diese Spannung muß vollständig von der Abtastelek trodenseite zugeführt werden. Dies vergrößert unvermeidlich die an die Abtastelektroden anzulegende Spannung.

Ein gattungsgemäßes Verfahren und eine gattungsgemäße Vor richtung zur Ansteuerung einer elektrooptischen Flüssigkri stall-Einheit mit einem ferroelektrischen Flüssigkristall ist aus der DE 38 23 750 A1 bekannt. Gemäß dieser Druckschrift wird vor dem Selektionssignal ein Initialisierungssignal an gelegt, um die Bildelemente vorzuspannen. Der während der Se lektionsperiode eingestellte optische Zustand der Bildele mente kann dann durch eine hochfrequente Wechselspannung auf rechterhalten werden.

Ein anderer Stand der Technik ist offenbart in National Technical Report Vol. 33, No. 1, Feb. 1987, pp. 44-50. Diese Veröffentlichung zeigt Steuerwellenformen, wie sie in Fig. 6 angegeben sind. Eine völlig symmetrische Wechselspannung, in welcher keine Vorspannung angelegt wird, wird während einer nicht-angesteuerten Zeitspanne erteilt. Dies stellt hohen Kontrast sicher.

Der diesem Stand der Technik benötigt keine Spannungsim pulse für die Initialisierung und kann einen hohen Kontrast sicherstellen wegen der symmetrischen Hochfrequenzwechsel spannung, die während der Nichtansteuer-Zeitspanne angelegt wird. Tatsächlich muß jedoch an sämtliche Signalelektroden eine Spannung angelegt werden, deren Amplitude doppelt so groß ist wie die Amplitude der symmetrischen Hochfre quenzwechselspannung, die an den Flüssigkristall angelegt wird. Ein Arbeitsbeispiel dieses Standes der Technik zeigt, daß eine Spannung in der Höhe von +50 V an eine Vorrichtung angelegt wird, die eine dünne Flüssigkristallschicht von 3,5 µm Dicke umfaßt, um diese anzusteuern. Aus diesem Grund wird eine besondere Hochspannungsansteuerschaltung benötigt, wel che die Schaltung vergrößert und den Energieverbrauch er höht.

Aufgabe der Erfindung ist deshalb ein Verfahren bzw. eine Vorrichtung zur Ansteuerung einer elektrooptischen Flüssig kristall-Einheit mit einem ferroelektrischen Flüssigkristall mit hohem Kontrast bei niedriger Ansteuerspannung bereitzu stellen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem gattungsgemäßen Verfahren und einer gattungsgemäßen Vorrichtung durch die in den Patentansprüchen 1 und 6 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Erfindungsgemäß werden die folgenden Ansteuerverfahren (1) und (2) für die elektrooptische Vorrichtung geschaffen, um das oben angegebene Ziel zu erreichen:

1) Während einer angesteuerten Zeitspanne für eine Abtast elektrode wird entweder ein erster Gleichspannungsimpuls, dessen Polaritäten sich in der ersten Hälfte und der zweiten Hälfte der angesteuerten Zeitspanne unterscheiden, angelegt, um ein Bildelement oder Bildelemente auf einen ersten Zustand einzustellen, oder ein zweiter Gleichspannungsimpuls einer Polarität, welche die gleiche ist wie die der letzteren Hälfte der ersten Gleichspannung, wird angelegt, um ein Bild element oder Bildelemente auf einen zweiten Zustand einzu stellen.

2) Nach Anlegen des Gleichspannungsimpulses wird eine hochfrequente Wechselspannung an die Bildelemente angelegt. Diese hochfrequente Wechselspannung wird überlagert mit einer Vorspannung von 0 oder einer Vorspannung einer Polarität. Eine Vorspannung anderer Polarität wird nicht mit der hochfrequenten Wechselspannung überlagert. Genauer wird ent weder die hochfrequente Wechselspannung, die keine Gleich spannungsvorspannung enthält, oder die hochfrequente Wechsel spannung, die keine Vorspannung enthält, welche so wirkt, daß sie die Bildelemente aus dem vorher eingestellten Zustand in einen anderen Zustand wechselt an das elektrooptische Ma terial angelegt, nachdem der Impuls zum Einstellen des Zu standes angelegt worden ist.

Dieses erste Merkmal der Erfindung und ein weiteres Merkmal, das unten angegeben wird, sind nicht nur auf die Vorrichtung anwendbar, welche die Abtast- und Signal elektroden umfaßt, sondern auch auf eine Vorrichtung, welche das Anlegen gewünschter Wellenformen an das elektrooptische Material zuläßt.

Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben herausgefunden, daß das erste Merkmal der Erfindung einen beachtlichen Effekt zeigt. Genauer gesagt: Während der während der angesteuerten Zeitspanne angelegte Gleichspannungsimpuls dazu dient, die Bildelemente des elektrooptischen Materials in einen gewün schten Zustand zu setzen, fördert die hochfrequente Wechsel spannung, insbesondere die zu dem 0-Pegel symmetrische hoch frequente Wechselspannung, die unmittelbar nach dem Anlegen des Gleichspannungsimpulses angelegt wird, die Reaktion der Bildelemente. Daher ist es nicht immer erforderlich, daß die Reaktion durch den früheren Gleichspannungsimpuls vollendet wird.

Ein zweites Merkmal der Erfindung nutzt das Phänomen, wonach die Dauer des Gleichspan nungsimpulses, der anzulegen ist, um die Zustände der Bild elemente während der angesteuerten Zeitspanne zu bestimmen, kleiner sein kann als die Dauer des Spannungsimpulses, welcher im wesentlichen erforderlich ist, um das elektrooptische Mate rial aus einem Zustand in einen anderen umzuschalten.

Ein drittes Merkmal der Erfindung besteht darin, daß zum Anlegen der gewünschten Spannung an das elektrooptische Mate rial die Spannungen als Wellenformen an die Ab tastelektroden und die Signalelektroden angelegt werden, wie in den Fig. 7 und 8 gezeigt.

Ein viertes Merkmal der Erfindung liegt in dem Ansteuern einer elektrooptischen Vorrichtung gemäß dem oben beschriebe nen Verfahren.

Ein fünftes Merkmal der Erfindung liegt in einem elektroopti schen Gerät, welches die durch das oben beschriebene Verfah ren angesteuerte elektrooptische Vorrichtung anwendet.

Das elektrooptische Gerät wird nun im einzelnen beschrieben.

Das elektrooptische Gerät umfaßt eine oder mehrere Zellen mit einem elektrooptischen Material, welches unterschiedliche optische Zustände annimmt je nach der Polarität der an sie angelegten Spannung, und ein oder mehrere Elektrodenpaare zum Anlegen von Spannungen an das elektrooptische Material sowie Ansteuerschaltungen zum Anlegen von Spannungen an die ent sprechenden Elektrodenpaare der Zellen.

Die Erfindung schafft ferner eine Ansteuerschaltung, die ge eignet ist zum Ansteuern der elektrooptischen Vorrichtung des elektrooptischen Gerätes.

Die Ansteuerschaltung umfaßt eine Einrichtung zum Anlegen hochfrequenter Wechselspannungen im wesentlichen gleicher Frequenz und umgekehrter Phase an die Elektrodenpaare zum Halten der gegenwärtigen optischen Zustände und eine Einrich tung zum Anlegen hochfrequenter Wechselspannungen im wesent lichen gleicher Frequenz, Phase und Amplitude, aber mit einer Differenz entsprechend einer Gleichspannungsvorspannung, wel che das elektrooptische Material auf einen gewünschten opti schen Zustand einstellen kann, an die Elektrodenpaare, welche das elektrooptische Material auf den gewünschten optischen Zustand einstellen sollen.

Es genügt, daß die in der Erfindung anwendbaren hochfrequen ten Wechselspannungen eine Frequenz aufweisen, die ausrei chend hoch ist dafür, daß das elektrooptische Material nicht dem Richtungswechsel des daran angelegten elektrischen Feldes folgt. Eine Vielzahl von Wechselspannungswellenformen kann angewendet werden. Während vorzugsweise die Frequenz, Phase oder Amplitude gemäß den dafür gewünschten Bedingungen ge wählt werden, wird keine strikte Genauigkeit benötigt.

Wie oben beschrieben ist das Hauptmerkmal der Erfindung ein Ansteuerverfahren, bei welchem eine hochfrequente Wechsel spannung einer Frequenz, die dafür zu hoch ist, daß das elek trooptische Material auf die Polaritätswechsel der angelegten Spannung anspricht, angelegt wird nach Anlegen eines Gleich spannungsimpulses zum Einstellen der Bildelemente auf einen gewünschten Zustand während einer angesteuerten Zeitspanne. Diese hochfrequente Wechselspannung kann sein (1) eine bezüg lich Negativität und Positivität oder 0-Pegel symmetrische hochfrequente Wechselspannung oder (2) eine hochfrequente Wechselspannung, die mit einer Vorspannung überlagert ist, welche sich immer in einer Polarität befindet und nur inter mittierend angelegt wird. Auf diese Weise können mögliche Veränderungen in den Zuständen minimiert werden, und es wird immer ein hoher Kontrast aufrechterhalten.

In dem letzteren Fall, in welchem eine Vorspannung einer hochfrequenten Wechselspannung überlagert werden kann, kann ein bemerkenswerter Vorteil erzielt werden, indem die elek trooptische Vorrichtung so konstruiert wird, daß sie in einem Lichtsperrzustand ist, wenn an die Vorrichtung eine Gleich spannung angelegt wird, deren Polarität gleich der Polarität der Vorspannung ist.

Wie oben beschrieben, haben die Erfinder herausgefunden, daß die Reaktion auf den vorher angelegten Gleichspannungsimpuls nicht immer vollendet werden muß, wenn die symmetrische hoch frequente Wechselspannung unmittelbar nach dem Anlegen des Gleichspannungsimpulses zum Einstellen der Bild elemente auf einen gewünschten Zustand angelegt wird. Dieses Phänomen wird im einzelnen anhand von Fig. 9 beschrieben.

Wie in Fig. 9(a) dargestellt, wird ein Gleichspannungsimpuls 14 an einen ferroelektrischen Flüssigkristall 7 bei 12b ange legt. Wenn dann das Molekül 7 wenigstens eine Position 12c erreicht, in welcher die Reaktion nicht vollständig oder beendet ist, wird eine symmetrische hochfrequente Wechsel spannung 15 unmittelbar angelegt, wie in Fig. 9(b) gezeigt. Wenn das ferroelektrische Flüssigkristallmolekül 7 eine nega tive dielektrische Anisotropie besitzt, wirkt ein Dreh moment 16 durch die Wechselspannung so, daß sie das Flüssig kristallmolekül in eine Position senkrecht zur Richtung der angelegten Spannung versetzt, wie in Fig. 9(b) gezeigt. Unter Bezugnahme auf die Fig. 2 und 3 wird das Flüssigkristallmole kül in eine Position parallel zu den Glasplatten 2 gesetzt. Schließlich erreicht das ferroelektrische Flüssigkristallmo lekül 7 eine Position 12a, wie in Fig. 9(c) gezeigt, um die Reaktion zu beenden. Wenn die hochfrequente Wechselspannung 15 kontinuierlich angelegt bleibt, wird der Zustand stabili siert.

Wenn hochfrequente Spannungsimpulse an die Abtastelektroden und an die Signalelektroden angelegt werden, und wenn die an die Abtastelektroden und die Signalelektroden angelegten hochfrequenten Spannungen um 180° phasenversetzt sind, wie in den Fig. 7(a) und 7(b) gezeigt, wird eine hochfrequente Wech selspannung entsprechend einer Summe (V₁ + V₂) der jeweils an die Elektroden angelegten Spannungsimpulse an das zwischen den Elektroden gehaltene elektrooptische Material angelegt. In diesem Fall können die an die entsprechenden Elektroden anzulegenden Spannungen wesentlich vermindert werden.

Alternativ können der hochfrequente Spannungsimpuls, der an die Signalelektrode anzulegen ist, und der hochfrequente Spannungsimpuls, der während der angesteuerten Zeitspanne an die Abtastelektrode anzulegen ist, die gleiche Phase und die gleiche Amplitude aufweisen, aber um eine Gleichspannungsvorspannung V_DC differieren, wie in den Fig. 8(a) und 8(b) gezeigt. In diesem Fall kann ein Gleichspannungsimpuls V_DC angelegt werden, wie in Fig. 8(c) gezeigt. Dieser kann zum Zustandswechsel des elektrooptischen Materials aus einem in den anderen Zustand verwendet werden.

Das Ansteuerverfahren gemäß der Erfindung kann die Aufgabe eines hohen Kontrastes und die Aufgabe einer Ansteuerung niedriger Spannung erfüllen. Daher kann eine elektrooptische Vorrichtung mit einer Ansteuereinrichtung geringer Größe und mit Energieersparnis verwirklicht werden. Ein elektroopti sches Gerät, das eine solche elektrooptische Vorrichtung an wendet, kann auch mit großem Vorteil geschaffen werden.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von in den Zeichnungen gezeigten Ausführungsbeispielen näher beschrieben. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 eine erläuternde Ansicht eines Satzes von Ansteuer wellenformen, die für eine erste Betriebsart eines erfindungsgemäßen Ansteuerverfahrens verwendbar sind;

Fig. 2 einen Schnitt eines allgemeinen Aufbaus einer fer roelektrischen Flüssigkristallvorrichtung;

Fig. 3 und 4 Ansichten zur Erläuterung der Betriebsweise eines allgemeinen ferroelektrischen Flüssigkri stalls, der auf ein elektrisches Feld anspricht;

Fig. 5 und 6 erläuternde Ansichten eines Satzes von An steuerwellenformen, die für erfindungsgemäße An steuerverfahren verwendet werden;

Fig. 7 und 8 Wellenformdiagramme zur Erläuterung der ersten Betriebsart des Ansteuerverfahrens;

Fig. 9 eine Ansicht zur Erläuterung der Betriebsweise des Ansteuerverfahrens gemäß der Erfindung;

Fig. 10 eine Draufsicht auf eine Aufbauform der elektroop tischen Vorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 11 ein Blockschaltbild einer Bauform des elektroopti schen Gerätes, das die elektrooptische Vorrichtung und die Ansteuerschaltung für diese enthält;

Fig. 12 ein Blockschaltbild einer Bauform der Abtastelek troden-Ansteuerschaltung;

Fig. 13 eine Tabelle zum Einstellen von Ausgabespannungsmu stern für die Abtastelektroden-Ansteuerschaltung;

Fig. 14 ein Zeitablaufdiagramm der Operation der Abtast elektroden-Ansteuerschaltung;

Fig. 15 ein Blockschaltbild einer Bauform der Signalelek troden-Ansteuerschaltung;

Fig. 16 eine Tabelle zum Einstellen von Ausgabespannungsmu stern für die Signalelektroden-Ansteuerschaltung;

Fig. 17 ein Wellenformdiagramm der Betriebsweise der Signalelektroden-Ansteuerschaltung;

Fig. 18 eine Temperaturkennlinie eines ferroelektrischen Flüssigkristalls;

Fig. 19 ein Blockschaltbild einer Form eines Gerätes zum Bewirken einer Temperaturkompensation für den fer roelektrischen Flüssigkristall;

Fig. 20 eine Skizze einer Form eines optischen Kopierers, auf welchen die Lichtschaltmatrixanordnung oder das Ansteuerverfahren der Erfindung angewendet wird;

Fig. 21, 22 und 23 erläuternde Ansichten, die jeweils Ansteuerwellenformen zur Abwandlung der ersten Betriebsart des Ansteuerverfahrens zeigen;

Fig. 24 bis 27 ähnliche erläuternde Ansichten von An steuerwellenformen für eine zweite bis fünfte Be triebsart des Ansteuerverfahrens gemäß der Erfin dung;

Fig. 28 ein Logikschaltbild einer Form einer Spannungsaus gabeschaltung in der Abtastelektroden-Ansteuer schaltung, die ein System derselben zeigt;

Fig. 29 ein Logikschaltbild einer Form einer Spannungsaus gabeschaltung in der Signalelektroden-Ansteuer schaltung, die ein System derselben zeigt;

Fig. 30 eine Draufsicht auf eine Form einer Flüssigkri stallvorrichtung, die ein Logikelement bildet, auf welches die Erfindung angewendet wird;

Fig. 31 einen Schnitt der in Fig. 30 gezeigten Flüssigkri stallvorrichtung;

Fig. 32 und 33 erläuternde Ansichten jeweiliger optischer Logikelemente, die die Flüssigkristallvorrichtung verwenden;

Fig. 34 und 35 Tabellen, die jeweils die Logikoperationen der optischen Logikelemente erläutern;

Fig. 36 ein Blockschaltbild einer Form einer Feststell schaltung zum Feststellen eines optischen Zustands von Bildelementen in der Minderzahl; und

Fig. 37 ein Zeitablaufdiagramm einer Operation der Fest stellschaltung.

Ausführungsform 1

In der Erfindung vorzugsweise anwendbare elektrooptische Ma terialien umfassen ferroelektrische Flüssigkristalle mit einer negativen dielektrischen Anisotropie. Der für die Er findung angewendete ferroelektrische Flüssigkristall weist eine dielektrische Anisotropie δε von -3 auf. Fig. 10 zeigt schematisch eine Elektrodenanordnung einer elektrooptischen Vorrichtung, welche den ferroelektrischen Flüssigkristall verwendet und durch ein erfindungsgemäßes Ansteuerverfahren anzusteuern ist. Die Anordnung kann auch als Lichtschaltmatrix für einen Kopierer arbeiten.

Die Elektroden der elektrooptischen Vorrichtung umfassen eine Mehrzahl von Abtastelektroden 16 und eine Anzahl von Signal- oder Datenelektroden 15. Bildelemente werden an Kreuzungen der Abtastelektroden und der Signalelektroden gebildet. Die Bildelemente 17 bestehen aus transparenten Elektroden, und die übrigen Abschnitte der Elektroden bestehen aus Chromelek troden. Das Bildelement ist im Schnitt in Fig. 2 gezeigt. Zwei Polarisatoren werden verwendet, um eine doppelbrechende Flüssigkristallvorrichtung zu bilden. Die ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtung 36 (Fig. 11) wird angesteuert durch eine in Fig. 11 gezeigte Ansteuereinrichtung. Die An steuereinrichtung besteht aus einer Abtastelektroden-Ansteu erschaltung 18 und einer Signalelektroden-Ansteuerschaltung 19.

Bei dem erfindungsgemäßen Ansteuerverfahren anwendbare Steu erwellenformen sind beispielshaft in Fig. 1 gezeigt.

Die in Fig. 1 gezeigten Steuerwellenformen werden gebildet aus der Kombination einer ersten und einer zweiten hochfre quenten Wechselspannung, welche um π gegeneinander phasenver setzt sind, und aus zwei Gleichspannungsimpulsen entgegenge setzter Polarität. Der Phasenunterschied muß nicht unbedingt genau π betragen. Die zweite hochfrequente Wechselspannung weist eine doppelt so große Amplitude auf wie die erste hoch frequente Wechselspannung. Das Verhältnis der Amplituden ist nicht kritisch und braucht nicht genau das zweifache zu sein.

Die erste und die zweite hochfrequente Wechselspannung sind vorzugsweise sich wiederholende Rechteckimpulse, aber sie sind nicht auf solche Impulse beschränkt. Die Gleichspannun gen können auch vorzugsweise Rechteckimpulse sein, aber sie sind auch nicht auf solche Impulse beschränkt. In der darge stellten Ausführungsform werden Rechteckwellenformen für die Wechselspannungen und die Gleichspannungen verwendet.

Die hier verwendete "Hochfrequenz" bedeutet eine Frequenz, welche hoch genug ist, um dem ferroelektrischen Flüssigkri stall eines elektrooptischen Materials einen Wechselspan nungs-Stabilisierungseffekt zu erteilen, ohne einen Wechsel in dem Ansprechzustand des ferroelektrischen Flüssigkristalls zu bewirken.

Jede Abtastelektrode 16 hat zwei Betriebszustände, und zwar einen angesteuerten oder adressierten Betriebszustand und einen nicht-angesteuerten oder nichtadressierten Betriebszu stand. Ähnlich hat die Signalelektrode 15 zwei Betriebszu stände, und zwar einen EIN-Zustand und einen AUS-Zustand. Diese werden kombiniert, um vier Muster von Steuerwellenfor men zu bilden, wie in Fig. 1 gezeigt.

Während der angesteuerten oder adressierten Zeitspanne für die Abtastelektrode 16 wird die erste hochfrequente Spannung überlagert mit einem Gleichspannungsimpuls, welcher seine Po larität von der ersten Hälfte zu der zweiten Hälfte der Zeit spanne wechselt. Die so überlagerte Spannung wird an die Ab tastelektrode angelegt. Genauer gesagt wird eine hochfre quente Wechselspannung (Impulshöhe: -2 V₀) negativer Polari tät während der ersten Hälfte der Zeitspanne angelegt, und eine hochfrequente Wechselspannung (Impulshöhe: 2 V₀) wird während der zweiten Hälfte der Zeitspanne angelegt.

Während der nicht-angesteuerten oder nichtadressierten Zeit spanne für die Abtastelektrode wird die zweite hochfrequente Wechselspannung (Amplitude: 2 V₀) angelegt.

Wenn die Signalelektrode 15 eingeschaltet werden soll, wird die erste hochfrequente Wechselspannung (Amplitude: V₀) ange legt. Wenn die Signalelektrode 15 ausgeschaltet werden soll, wird die erste hochfrequente Wechselspannung (Amplitude: V₀) während einer ersten Hälfte einer AUS-Signal-Anlegezeitspanne angelegt, und eine positive Gleichspannung mit einem Impuls pegel V₀ wird während der letzteren Hälfte der Zeitspanne an gelegt.

Wenn die Spannungen dieser Wellenformen in gewünschter Kombi nation an die Elektroden 15 und 16 angelegt werden, können an die zugeordneten Bildelemente die folgenden vier Spannungs muster angelegt werden:

1) Für das Bildelement, dessen Signalelektrode 15 während der angesteuerten Zeitspanne der zugehörigen Abtastelektrode 16 eingeschaltet ist, werden die Wechselspannungskomponenten gelöscht, und eine negative Gleichspannung mit einer Impuls höhe -V₀ wird während der ersten Hälfte der angesteuerten Zeitspanne angelegt und eine positive Gleichspannung mit einer Impulshöhe V₀ wird während der zweiten Hälfte der Zeit spanne angelegt.
2) Für das Bildelement, dessen Signalelektrode während der angesteuerten Zeitspanne für die zugehörige Abtastelektrode 16 ausgeschaltet ist, werden während der ersten Hälfte der Zeitspanne die Wechselspannungskomponenten gelöscht, und es wird eine Gleichspannung mit einer Impulshöhe -V₀ wird ange legt, während der zweiten Hälfte der Zeitspanne werden die Gleichspannungskomponenten gelöscht und die erste hochfre quente Wechselspannung mit einer Amplitude V₀ wird angelegt.
3) Für das Bildelement, dessen Signalelektrode 15 während der nicht-angesteuerten Zeitspanne für die zugehörige Abtast elektrode 16 eingeschaltet ist, werden die erste und die zweite hochfrequente Wechselspannung, welche in der Phase entgegengesetzt sind, addiert, und eine hochfrequente Wech selspannung mit einer Amplitude 3 V₀ wird angelegt.
4) Für das Bildelement, dessen Signalelektrode 15 während der nicht-angesteuerten Zeitspanne für die zugehörige Abtast elektrode 16 ausgeschaltet ist, wird eine hochfrequente Wech selspannung mit einer Amplitude 3 V₀ während der ersten Hälfte der Zeitspanne angelegt wie in (3) oben, und eine Spannung, welche der zweiten hochfrequenten Wechselspannung (Amplitude: 2 V₀) entspricht, deren Pegel in negativer Rich tung durch eine Gleichspannung V₀ verschoben wird, wird wäh rend der zweiten Hälfte der Zeitspanne angelegt.

Bei dieser Anordnung werden an die Abtastelektroden immer hochfrequente Impulsspannungen angelegt, während an die Signalelektroden 15 eine Spannung angelegt wird, die aus hochfrequenten Spannungsimpulsen und Gleichspannungsimpulsen besteht. An den ferroelektrischen Flüssigkristall wird meist eine hochfrequente Wechselspannung mit einer Amplitude +3 V₀ angelegt, welche größer ist als die Amplitude der hochfre quenten Wechselspannungsimpulse, die an beide Elektroden an gelegt werden. Nur wenn ein AUS-Signal an die Signalelektrode angelegt wird, wird eine Vorspannung -V₀ angelegt. Daher wer den wenigstens AUS-Zustände im wesentlichen perfekt auf rechterhalten. Dies stellt hohen Kontrast sicher.

Die zum Erzeugen der Steuerwellenformen verwendete Abtast elektroden-Ansteuerschaltung 18 umfaßt ein Schieberegister 20 und eine Spannungsausgabeschaltung 21, wie im einzelnen in Fig. 12 gezeigt.

Das Schieberegister 20 ist mit serieller Eingabe und paralle ler Ausgabe versehen und besitzt Ausgangsklemmen zum Ausgeben von Ansteuer-Steuersignalen (1 bis 4) 23a bis 23d, die den jeweiligen Abtastelektroden 16 entsprechen. Das Schieberegi ster 20 nimmt ein Abtastelektroden-Datensignal auf in Reak tion auf ein angelegtes Taktsignal und schiebt die aufgenom menen Daten sequentiell.

Die Spannungsausgabeschaltung 21 wählt eine von vier Spannun gen Va, Vb, Vc und Vd, die an eine Ausgabespannung-Zufuhr klemme 22 angelegt werden entsprechen den Werten der An steuer-Steuersignale 23a, 23b, 23c und 23d von dem Schiebere gister 20 und den Werten eines Wechselspannungs-Umwandlungs signals 1 und eines Wechselspannungs-Umwandlungssignals 2, wie in Fig. 13 gezeigt, um eine Ausgabespannung 24 auszuge ben. Die Spannungsausgabeschaltung 21 mit diesen Merkmalen kann verwirklicht werden durch einen Aufbau, wie in Fig. 28 dargestellt.

Obzwar die Schaltung in Fig. 28 für jedes der Ansteuer-Steu ersignale (1 bis 4) 23a bis 23d vorgesehen ist, ist in Fig. 28 nur die Schaltung für das Ansteuer-Steuersignal 23a und die Ausgabespannung 24a dargestellt.

Das Ansteuer-Steuersignal 23a wird einem Inverter 101 sowie UND-Gattern 104 und 105 zugeführt. Das UND-Gatter 105 besitzt einen zweiten Eingang zum Empfangen des Wechselspannungs- Umwandlungssignals 1. Ähnlich weist das UND-Gatter 104 einen zweiten Eingang auf zum Empfangen des Wechselspannungs- Umwandlungssignals 1 über einen Inverter 102. Ein Ausgabesi gnal von dem Inverter 101 wird eingegeben an ein UND-Gatter 106 und ein UND-Gatter 107. Ein Ausgabesignal von dem UND- Gatter 104 wird einem UND-Gatter 108 und einem UND-Gatter 109 eingegeben, während ein Ausgabesignal von dem UND-Gatter 105 einem UND-Gatter 110 und einem UND-Gatter 111 eingegeben wird.

Den UND-Gattern 106, 108 und 110 wird ferner das Wechselspan nungs-Umwandlungssignal 2 über einen Inverter 103 eingegeben. Die UND-Gatter 107, 109 und 111 erhalten ferner das Wechsel spannungs-Umwandlungssignal 2 direkt. Ausgangssignale von den UND-Gattern 106 bis 111 werden Gateklemmen jeweiliger Analog- Schalter 112 bis 118 zugeführt.

Die Analog-Schalter 112 und 118 weisen Eingangsklemmen auf, denen die Ausgabespannung Va von der Ausgabespannung-Zufuhr klemme 22 zugeführt wird. Eine Eingangsklemme der Analog- Schalter 113 und 114 wird mit der Ausgabespannung Vd der Ausgabespannung-Zufuhrklemme 22 beliefert. Ähnlich wird einer Eingangsklemme des Analog-Schalters 115 die Spannung Vb von der Ausgabespannung-Zufuhrklemme 22 zugeführt, und einer Ein gangsklemme des Analog-Schalters 116 wird eine Spannung Vc von der Ausgabespannung-Zufuhrklemme 22 zugeführt. Ausgabesi gnale von den Analog-Schaltern 112 bis 118 werden in der Form der Ausgangsspannung 24a erzeugt.

Die Analog-Schalter 111 bis 118 können zum Beispiel aus MOS- Transistoren gebildet sein.

Die Signalelektroden-Ansteuerschaltung 19 umfaßt nach Fig. 15 ein Schiebe register 25, eine Zwischenspeicherschaltung 26 und eine Span nungsausgabeschaltung 27.

Das Schieberegister 25 wird aus einem Register mit serieller Eingabe und paralleler Ausgabe gebildet, welches ein Signal elektroden-Datensignal seriell aufnimmt in Reaktion auf ein Taktsignal und es parallel ausgibt an Ausgangsklemmen ent sprechend den jeweiligen Signalelektroden 15.

Die Zwischenspeicherschaltung 26 ist mit paralleler Eingabe und serieller Ausgabe versehen. Sie nimmt Ausgabesignale von dem Register 25 auf, um sie zeitweilig zu halten, und gibt sie als Datensignale 28 aus.

Die Spannungsausgabeschaltung 27 wählt eine von vier Spannun gen Ve, Vf, Vg und Vh aus, die an die Ausgabespannung-Zufuhr klemme angelegt werden, wie in Fig. 16 gezeigt, entsprechend den Werten der Datensignale 28 von der Zwischenspeicherschal tung 26 und dem Wert eines Wechselspannungs-Umwandlungssi gnals 31, um Ausgabespannungen 29 zu erzeugen. Diese Span nungsausgabeschaltung 27 kann zum Beispiel durch einen Aufbau verwirklicht werden, wie er in Fig. 29 gezeigt ist.

Eine der Schaltung in Fig. 28 ähnliche Schaltung ist für je des der Datensignale 28 vorgesehen. In Fig. 29 ist eine ein zelne Schaltung für ein Datensignal beispielhaft gezeigt.

Das Datensignal 28 wird eingegeben an einen Inverter 201 so wie UND-Gatter 205 und 206. Ein Ausgabesignal von dem Inver ter 201 wird UND-Gattern 203 und 204 eingegeben. Die UND- Gatter 205 und 206 empfangen ferner das Wechselspannungs- Umwandlungssignal 1 direkt. Andererseits wird den UND-Gattern 203 und 204 ferner das Wechselspannungs-Umwandlungssignal 1 über einen Inverter 202 direkt eingegeben. Ausgabesignale von den UND-Gattern 203 bis 206 werden Gattern jeweiliger Analog- Schalter 207 bis 210 eingegeben. Eingangsklemmen der jeweili gen Analog-Schalter 207 bis 210 werden jeweilige Ausgabespan nungen Vh bis Ve von einer Ausgabespannung-Zufuhrklemme 30 eingegeben. Ausgabesignale von den Analog-Schaltern 207 bis 210 werden in der Form von Ausgabespannungen 29 erzeugt. Die Analog-Schalter 207 bis 210 können zum Beispiel aus MOS-Tran sistoren gebildet sein.

Jetzt wird die Betriebsweise der vorliegenden Ausführungsform erklärt.

Zuerst wird die Operation beschrieben, bei der die Abtast elektroden 16 durch die Abtastelektroden-Ansteuerschaltung 18 angesteuert werden.

Ein zyklisches Abtastelektroden-Datensignal wird dem Schiebe register 20 eingegeben, und ferner wird ein Taktsignal gleichzeitig eingegeben zum Aufnehmen der Abtastelektroden- Datensignale bei einem Abfallen des Taktsignals, wie aus Fig. 13 ersichtlich. Die so aufgenommenen Daten werden mit der Taktung des Taktsignals sequentiell verschoben. Infolgedessen erscheinen die Abtastelektroden-Datensignale sequentiell in der Form von Ansteuer-Steuersignalen 1 bis 4 (23a bis 2d).

Jedes der Ansteuer-Steuersignale 23a bis 23b von dem Schiebe register 20 wird als ein Auftastsignal verwendet, um wahl weise das Wechselspannungs-Umwandlungssignal 1 und/oder das Wechselspannungs-Umwandlungssignal 2 auszugeben. Die Wechsel spannungs-Umwandlungssignale werden ihrerseits als Auftastsi gnale verwendet zur wahlweisen Wechselspannungs-Umwandlung der Spannungen Va bis Vd, die den jeweiligen Klemmen der Ausgabespannung-Zufuhrklemme 22 zugeführt werden, um die Aus gabespannungen 24a bis 24d zu erzeugen. Die Ausgabespannungen 24a bis 24d werden erhalten in Kombination der Wechselspan nungs-Umwandlungssignale 1 und 2 mit den Ausgabespannungen Va bis Vd, wie in Fig. 13 gezeigt.

Spannungen Va von 2 V₀, Vb = Vc von 0 und Vd von -2 V₀ werden an die vier Klemmen der Ausgabespannung-Zufuhrklemme 22 ange legt, und es werden verschiedene Signale für die Abtastelek troden-Ansteuerschaltung geliefert, wie in dem Zeitablaufdia gramm von Fig. 14 gezeigt. Die an die Abtastelektroden anzu legenden resultierenden Spannungen sind in Fig. 1 gezeigt.

In diesem Zusammenhang ist zu bemerken, daß die erste hoch frequente Wechselspannung und die zweite hochfrequente Wech selspannung gebildet werden durch Invertieren des Wechsel spannungs-Umwandlungssignals 2 durch den Inverter 103, um die Phasen zu unterscheiden. Die Wellenformen während der ange steuerten Zeitspanne für die Abtastelektrode werden unter Verwendung des Wechselspannungs-Umwandlungssignals 1 gebil det.

Eine Operation zum Antreiben der Signalelektroden 15 durch die Signalelektroden-Ansteuerschaltung 19 wird nun beschrie ben.

Die Signalelektrodendaten werden in das Schieberegister 25 aufgenommen in Reaktion auf das Taktsignal, und die Daten werden sequentiell verschoben. Nachdem die Daten für alle Signalelektroden 15 aufgenommen worden sind, werden alle Daten in dem Schieberegister parallel in die Zwischenspei cherschaltung 26 aufgenommen.

Die Datensignale 28 von der Zwischenspeicherschaltung 26 wer den kombiniert mit dem Wechselspannungs-Umwandlungssignal 2 durch die Spannungsausgabeschaltung 27, um die Spannungen Ve bis Vh von der Ausgabespannung-Zufuhrklemme 30 in Wechsel spannungen oder Gleichspannungsimpulse umzuwandeln.

Es ist zu erkennen, daß bei dieser Anordnung, wenn die Span nungen Ve = Vf = Vg = V₀ und Vh = -V₀ an die vier Klemmen der Ausgabespannung-Zufuhrklemme 30 angelegt werden und ein Da tensignal 28 für ein EIN-Signal, gezeigt in Fig. 17(a), oder ein Datensignal 28 für ein AUS-Signal, gezeigt in Fig. 17(b), und ein bestimmtes Wechselspannungs-Umwandlungssignal 31 an gelegt werden, an die Signalelektroden anzulegende Spannungen erhalten werden, wie in Fig. 1 gezeigt.

Die Analog-Schalter 207 und 208 erzeugen Spannungen Vh und Vf unterschiedlicher Polarität abwechselnd in Reaktion auf ein Wechselspannungs-Umwandlungssignal, dessen Phase durch den Inverter 202 umgekehrt ist, und das nicht invertierte Wech selspannungs-Umwandlungssignal 2, welche abwechselnd als Auftastsignale angelegt werden, wenn ein Datensignal "0" ist. Infolgedessen werden Ausgabespannungen erhalten, wie in den Fig. 17(a) und 17(b) gezeigt. Andererseits erzeugen die Ana log-Schalter 209 und 210 Spannungen Vg und Ve der gleichen Polarität abwechselnd in Reaktion auf Auftastsignale in der Form eines Wechselspannungs-Umwandlungssignals, dessen Phase durch den Inverter 202 invertiert ist, und des nichtinver tierten Wechselspannungs-Umwandlungssignals, welche abwech selnd angelegt werden, wenn das Datensignal "1" ist. Also wird eine Gleichspannungs-Ausgabespannung erhalten, wie in Fig. 17(b) gezeigt.

Die so erhaltenen Spannungen, die an die Abtastelektrode und die Signalelektrode anzulegen sind, werden kombiniert, um verschiedene in Fig. 1 gezeigte Steuerwellenformen zu bilden. Jedes Bildelement spricht auf die Wellenformen an, um seinen Zustand zu wechseln oder zu halten. Es können auch von den oben erwähnten Spannungen abweichende Spannungen an die Aus gabespannung-Zufuhrklemmen für beide Elektrodenansteuerschal tungen angelegt werden, um die Steuerwellenformen von Fig. 1 zu variieren.

Wenn die Multiplexsteuerung durchgeführt wird unter Verwen dung der in Fig. 1 gezeigten Steuerwellenformen und unter der Bedingung, daß die Anzahl der Zeitteilung für die Multiplex steuerung 4 beträgt, ist eine Abtastzeitspanne 1,2 ms lang, eine angesteuerte Zeitspanne ist 0,3 ms lang, eine Flüssig kristallschicht ist 5 µm dick und eine anzulegende hochfre quente Wechselspannung hat eine Frequenz von 20 bis 25 kHz. Mit der Spannung V₀ von 10 bis 15 V wird ein Kontrast von 30 oder mehr erhalten. Während +10 Volt der Gleichspannungsim pulse +V₀, die während der angesteuerten Zeitspanne angelegt werden, allein nicht ausreichend sind, um den optischen Zu stand des Flüssigkristalls zu verändern, spricht der Flüssig kristall völlig an auf Veränderung seines optischen Zustandes während des nachfolgenden Anlegens der hochfrequenten Wech selspannung mit Null-Vorspannung. Jedoch kann in jeder in dieser Spezifikation angegebenen Ausführungsform der Gleich spannungsimpuls, der an den Flüssigkristall während der ange steuerten Zeitspanne anzulegen ist, selbst ausreichend sein, um den optischen Zustand des Flüssigkristalls zu verändern. Wenn die hochfrequente Wechselspannung nach dem Anlegen solch eines Gleichspannungsimpulses angelegt wird, kann der durch den Impuls veränderte optische Zustand sicherer gehalten wer den.

Bei dem bekannten Ansteuerverfahren muß im allgemeinen eine Gleichspannung unerwünschter Polarität nach dem Anlegen des erwünschten Gleichspannungsimpulses angelegt werden. Im Gegensatz dazu ist die Erfindung frei von einem unerwünschten Anlegen der Gleichspannung falscher Polarität, bevor der Stabilisierungs effekt durch die hochfrequente Wechselspannung ausgeübt wor den ist.

Da gemäß der Erfindung die hochfrequente Wechselspannung wäh rend der nicht-angesteuerten Zeitspanne immer angelegt wird, wird der oben erwähnte Wechselspannungs-Stabilisierungseffekt notwendigerweise erhalten. Insbesondere wird gemäß der Aus führungsform 1 die hochfrequente Wechselspannung direkt ange legt nach dem Gleichspannungsimpuls, welcher den optischen Zustand des Bildelementes einstellt, ob es sich nun in einem EIN-Zustand oder einem AUS-Zustand befindet. Dies stellt eine sicherere Wechselspannungsstabilisierung sicher.

In allen hier beschriebenen Ausführungsformen sind die erste und die zweite Hälfte der angesteuerten Zeitspanne vorzugs weise von gleicher Dauer. Sie können aber auch eine unter schiedliche Dauer aufweisen.

Die Frequenz der hochfrequenten Wechselspannungen, die in den Ausführungsformen der Erfindung anwendbar ist, ist nicht auf die Frequenz beschränkt, die beispielhaft oben gezeigt ist, und kann gewählt werden entsprechend der Konfiguration der Zelle, die jedes Bildelement bildet, oder der Art des elek trooptischen Materials.

Eine Verbesserung der Temperaturcharakteristik wird zum Bei spiel folgendermaßen vorgenommen:
Die Zeit, die erforderlich ist zum Ansprechen auf einen Rich tungswechsel eines elektrischen Feldes, das an einen ferro elektrischen Flüssigkristall angelegt wird, hängt weitgehend von der Temperatur ab. Die Zeit wird kürzer, wenn die Tempe ratur ansteigt innerhalb eines Temperaturbereiches, in wel chem der ferroelektrische Flüssigkristall die Ferroelektrizi tät zeigt. Aus diesem Grund kann die Vorrichtung, wenn ihre Temperatur ansteigt, so empfindlich sein, daß sie auf jeden Impuls der hochfrequenten Wechselspannung anspricht. Oder wenn die Temperatur der Vorrichtung zu niedrig ist, spricht sie möglicherweise nicht an auf den Gleichspannungsimpuls, der während der angesteuerten Zeitspanne angelegt wird.

Es kann vorgeschlagen werden, die Temperatur der ferroelek trischen Flüssigkristallvorrichtung 36 über die gesamte An steuerung hinweg konstant zu halten, so daß der ferroelektri sche Flüssigkristall einen gewünschten gleichförmigen elek trooptischen Effekt entwickelt. Dieser Vorschlag kann ver wirklicht werden durch ein Gerät, das in Fig. 19 dargestellt ist. Das Gerät umfaßt einen Temperaturfühler 32 für die fer roelektrische Flüssigkristallvorrichtung und eine Temperatur steuerschaltung 35 zum Steuern einer Heizung 33 und eines Kühlers 34 in Reaktion auf ein Signal von dem Temperaturfüh ler 32. Es gibt einen anderen Vorschlag zum Erhalten eines ähnlichen Effektes, bei welchem der Pegel der Ansteuerspan nung verändert wird oder die Dauer des Spannungsimpulses va riiert wird entsprechend der Temperatur der ferroelektrischen Flüssigkristallvorrichtung 36.

Der in der vorliegenden Ausführungsform verwendete ferroelek trische Flüssigkristall besitzt eine dielektrische Anisotro pie von δε = -3. Ein durch das Anlegen der hochfrequenten Wechselspannung erzeugte dielektriches Moment wird größer mit zunehmendem Wert der dielektrischen Anisotropie. Die Erfinder haben jedoch festgestellt, daß der ferroelektrische Flüssig kristall umso langsamer auf die Richtung des angelegten elek trischen Feldes anspricht, je größer seine dielektrische An isotropie ist. In Anbetracht dieses Phänomens kann ein Wert der dielektrischen Anisotropie δε von -4 bis -2 vorzugsweise angewendet werden, um gute Ansteuermerkmale zu erhalten.

Die Steuerwellenformen, die für das erste bis dritte Merkmal des Ansteuerverfahrens gemäß der Erfindung geeignet sind, sind nicht auf die in Fig. 1 gezeigten beschränkt. In den Fig. 21, 22 und 23 gezeigte Wellenformen werden auch für das Ansteuerverfahren gemäß der Erfindung vorzugsweise angewen det.

In den Steuerwellenformen von Fig. 21 sind die an die Abtast elektroden und die Signalelektroden angelegten hochfrequenten Spannungsimpulse sämtlich phasengleich.

Die Steuerwellenformen von Fig. 22 sind derart, daß die an die Abtastelektroden während der angesteuerten Zeitspanne an gelegte Spannung und die an die Signalelektroden zum Einstel len eines EIN-Zustandes angelegte Spannung entgegengesetzte Polarität aufweisen von der ersten Hälfte der angesteuerten Zeitspanne zu deren zweiter Hälfte.

In den Steuerwellenformen von Fig. 23 umfaßt die an diese Signalelektroden zum Einstellen eines AUS-Zustandes angelegte Spannung vier Spannungspegel. Während der letzteren Hälfte der angesteuerten Zeitspanne wird eine hochfrequente Wechsel spannung von +2 V₀ angelegt, welche höher ist als diejenigen in den Fig. 1, 21 und 22. Dies fördert das Ansprechen des Bildelementes auf die daran angelegte Spannung -V₀.

Ausführungsform 2

Ein weiterer Satz von Steuerwellenformen zum Ermöglichen des Ansteuerverfahrens gemäß dem ersten bis dritten Merkmal der Erfindung umfaßt Wellenformen, die in Fig. 24 gezeigt sind. In diesem Zusammenhang ist zu bemerken, daß in dieser Ausfüh rungsform 2 und in den unten behandelten Ausführungsformen 3 bis 5 die anzusteuernde elektrooptische Vorrichtung im we sentlichen die gleiche ist wie die Vorrichtung der Ausfüh rungsform 1. Das Ansteuersystem ist ebenfalls im wesentlichen das gleiche wie das der Ausführungsform 1. Ferner ist der Me chanismus, wie die Wellenformen gebildet werden, ähnlich dem der Ausführungsform 1. Aus diesem Grund wird nachfolgend nur ein charakteristisches Merkmal der Wellenformen angegeben. Für die übrigen Sachen ist auf die Beschreibung sowie Ausfüh rungsform 1 Bezug zu nehmen.

In der gegenwärtigen Ausführungsform ist die Wellenform der Spannung, die an die Signalelektrode während der AUS-Zeit angelegt wird, verschieden von der Spannung in Fig. 1. Die übrigen Wellenformen sind den in Fig. 1 gezeigten ähnlich. Nur der Unterschied wird beschrieben.

Die an die Signalelektrode während der Ausschaltzeit anzule gende Spannung ist so geartet, daß die Wellenform während der ersten Hälfte der Zeitspanne eine hochfrequente Wechselspan nung mit einer Amplitude V₀ aufweist wie in Fig. 1. Anderer seits wird der hochfrequenten Wechselspannung in der ersten Hälfte während der letzteren Hälfte der Zeitspanne ein Gleichspannungsimpuls +V₀ als Vorspannung überlagert. Infol gedessen wird eine Wellenform erhalten, in welcher die hoch frequente Wechselspannung zu der positiven Seite verschoben ist. Diese Wellenform stellt sicher, daß ein hochfrequenter Spannungsimpuls immer an sämtliche Elektroden angelegt wird.

Während die an die Signalelektrode während der Einschaltzeit angelegte Spannung der Spannung der Ausführungsform 1 ähnlich ist, ist die daran angelegte Spannung während der Ausschalt zeit verschieden. Mehr im einzelnen heben die an die Abtast elektrode 16 angelegte Spannung und die an die Signalelek trode 15 angelegte Spannung ihre Wechselspannungskomponenten gegenseitig auf, um einen Gleichspannungsimpuls während der ersten Hälfte der Ausschaltzeit zu bilden. Die an die Abtast elektrode 16 angelegte Spannung und die an die Signalelek trode angelegte Spannung sind phasengleich und weisen während der letzteren Hälfte die gleiche Polarität auf. Infolge des sen heben auch die Gleichspannungskomponenten einander auf, um die an das Bildelement anzulegende Spannung zu Null zu machen.

Dagegen ist die Wellenform während der ersten Hälfte der nicht-angesteuerten Zeitspanne während der Ausschaltzeit ähn lich der Wellenform der ersten Hälfte der nicht-angesteuerten Zeitspanne bei der in Fig. 1 gezeigten Ausschaltzeit. Die Wellenform während der zweiten Hälfte ist überlagert mit einer Gleichspannung zur Verschiebung um V₀ zu der negativen Seite hin. Daher weist die während der nicht-angesteuerten Zeitspanne angelegte hochfrequente Wechselspannung eine Am plitude von 3 V₀ auf, was einen hohen Kontrast sicherstellt.

Ausführungsform 3

Ein anderer Satz von Wellenformen zum Ermöglichen des Ansteu erverfahrens nach dem ersten Merkmal der Erfindung ist als Beispiel in Fig. 25 gezeigt. Der Pegel der hochfrequenten Wechselspannung, die an das Bildelement während der nicht-an gesteuerten Zeitspanne angelegt wird, ist gleich dem Pegel der an die Abtastelektrode angelegten Spannung.

Ausführungsform 4

Ähnlich zeigt Fig. 26 einen weiteren Satz von Wellenformen zur Durchführung des Ansteuerverfahrens gemäß dem zweiten Merkmal der Erfindung. Vorspannungen von +(1/2)V₀ und -(1/2)V₀ werden während der nicht-angesteuerten Zeitspanne der hochfrequenten Wechselspannung intermittierend überlagert.

Ausführungsform 5

Ein weiterer Satz von Wellenformen zur Durchführung des An steuerverfahrens gemäß dem dritten Merkmal der Erfindung ist in Fig. 17 gezeigt. Ein hochfrequenter Spannungsimpuls wird immer an alle Elektroden angelegt. Obwohl in den obigen Aus führungsformen der ferroelektrische Flüssigkristall als elek trooptisches Material verwendet wird, das durch das Verfahren der Erfindung anzusteuern ist, ist die Erfindung nicht auf das Material beschränkt. Die Erfindung arbeitet mit jedem Ma terial, welches in der Lage ist, seinen optischen Zustand zu ändern entsprechend der Richtung eines daran angelegten elek trischen Feldes und seinen vorher eingestellten optischen Zu stand hält, wenn eine hochfrequente Wechselspannung angelegt wird.

Die oben erwähnte hochfrequente Wechselspannung braucht nicht immer eine gleichförmige Frequenz über die ganze Operations zeit der elektrooptischen Vorrichtung aufzuweisen.

Die obige Beschreibung wird gegeben unter Bezugnahme auf die beispielhafte Anwendung auf die Lichtschaltmatrix für einen Kopierer. Die Erfindung ist aber nicht auf diese Anwendung beschränkt und kann ferner angewendet werden auf ein Display, wenn die Lichtschaltmatrixanordnung als Displayelement ver wendet wird. Die Lichtschaltmatrix kann ferner verwendet werden für ein Belichtungssteuergerät, um einen optischen Kopierer (printer) zu bilden. Oder es kann auch ein optisches Logikelement gebildet werden.

Die Anwendungen der Erfindung werden nun im einzelnen be schrieben. Zuerst wird ein Kopierer beschrieben, in welchem die Lichtschaltmatrix die ferroelektrischen Flüssigkristall vorrichtungen umfaßt.

Fig. 20 stellt einen allgemeinen Aufbau eines elektrofotogra fischen Kopierers dar, welcher ein Belichtungsgerät umfaßt, das den Lichtdurchlaß der Lichtschaltmatrix durch Bildele mente steuert.

Das Belichtungsgerät umfaßt eine Abbildungslinse 38, eine ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtung 36 und eine Lichtquelle 37, welche in dieser Reihenfolge auf einem licht empfindlichen Körper 39 angeordnet sind. Die ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtung 36 ist zum Beispiel verbunden mit einer Ansteuerschaltung, wie in Fig. 11 gezeigt, um ein elek trooptisches Gerät zu bilden, das als Lichtschalter arbeitet. Wenn dieses elektrooptische Gerät verwendet wird, wird Licht von der Lichtquelle 37 dem Schalten durch ein jeweiliges Bildelement unterworfen, um durch die Abbildungslinse 38 ein Bild auf dem lichtempfindlichen Körper zu bilden, um ein elektrostatisches Bild entsprechend dem an eine Signalelek trode angelegten Signal zu erzeugen.

Bei dem allgemeinen Kopieren haben Bildabschnitte, auf welche Toner aufgebracht wird, einen kleineren Bereich als die übrigen Hintergrundabschnitte, auf welche kein Toner aufgebracht wird. Wenn ein Polarisator entsprechend einem Entwicklungs verfahren für den elektrofotografischen Prozeß gesteuert wird, um die Beziehung zwischen der Polarität der angelegten Spannung und dem Lichtdurchlaßzustand zu steuern, kann daher die Langzeitzuverlässigkeit der ferroelektrischen Flüssigkri stallvorrichtung verbessert werden. Genauer wird in dem Fall normaler Entwicklung oder Ladebereichentwicklung, bei welcher nicht belichtete Bereiche ein Bild bilden, das Licht gesperrt, wenn das AUS-Signal von Fig. 1 an die Signal elektrode angelegt wird, und in dem Fall umgekehrter Entwick lung oder Entladebereichentwicklung, bei welcher belichtete Bereiche ein Bild bilden, wird das Licht durchgelassen, wenn das AUS-Signal von Fig. 1 an die Signalelektrode angelegt wird, um das Anlegen des AUS-Signals zu vermindern. Ferner wird die Häufigkeit des Anlegens symmetrischer Spannungen er höht, was zu einer weiteren Verbesserung der Langzeitzuver lässigkeit des ferroelektrischen Flüssigkristalls führt. Es ist auch wirksam, alle Abtastelektroden und Signalelektroden im wesentlichen kurzzuschließen, um den gleichen Zweck zu erzielen.

Nun wird eine beispielhafte Form eines optischen Logikele ments beschrieben, auf bei dem die Erfindung angewendet wird.

Die in Fig. 32 dargestellte optische Logikvorrichtung umfaßt zwei Flüssigkristalleinrichtungen 49a und 49b und Polarisato ren 48a und 48b, deren Polarisationsachsen zueinander senk recht sind. Genauer gesagt sind in dem optischen Logikelement der Polarisator 48a, der Flüssigkristall 49a, der Polarisator 48b, der Flüssigkristall 49b und der Polarisator 48a in Reihe in dieser Reihenfolge längs einer optischen Achse angeordnet, und ferner sind Flüssigkristall-Ansteuerschaltungen 50a und 50b vorgesehen zum Ansteuern der jeweiligen Flüssigkristall einrichtungen 49a und 49b.

Die Flüssigkristallvorrichtungen 49a und 49b sind Elemente zum Bilden logischer Gatter und besitzen eine zweidimensio nale Gestalt mit Abtastelektroden 41 und Signalelektroden 42, die in einer Matrix angeordnet sind, wie in Fig. 30 darge stellt. Die Vorrichtungen weisen ferner einen dreidimensiona len Aufbau auf, wie in Fig. 31 dargestellt, in welchem ein ferroelektrischer Flüssigkristall 45 angeordnet ist zwischen einer Glasplatte 44 mit Abtastelektroden 41 sowie einer Aus richtungsschicht 43 und einer Glasplatte 44 mit Signalelek troden 42 sowie einer Ausrichtungsschicht 43.

Sowohl die Abtastelektroden 41 als auch die Signalelektroden 42 sind transparente Elektroden. Die Kreuzungen der Elektro den 41 und 42 bilden Bildelemente 43 zum Steuern von Licht signalen. Die übrigen Abschnitte, in denen keine Elektroden vorgesehen sind, oder nur eine Elektrode vorgesehen ist, bil den keine Bildelemente und können kein Licht steuern. Daher sind die Abschnitte, welche nicht die Bildelemente bilden, vorzugsweise mit Abschirmmasken 46 überzogen.

In dem in Fig. 32 gezeigten optischen Logikelement werden kohärente Lichtstrahlen 47 wie zum Beispiel Laserstrahlen zu Lichtsignalen, die zwei Zustände, einen Hellzustand bzw. einen Dunkelzustand, wiedergeben durch die Flüssigkristall einrichtung 49a, in welcher die Zustände der Bildelemente durch die Flüssigkristall-Ansteuerschaltung 50a eingestellt werden entsprechend den Zuständen der Bildelemente, und die Signale werden gesteuert durch die Flüssigkristalleinrichtung 49b, in welcher die Bildelemente durch die Flüssigkristall- Ansteuerschaltung 50b eingestellt werden. Dieser Vorgang ist in Fig. 34 zusammengefaßt. Nur wenn die Bildelemente beider Flüssigkristalleinrichtungen 49a und 49b in dem Hellzustand sind, wird eine Ausgabe erzeugt, die den Hellzustand anzeigt. Wenn angenommen wird, daß der Hellzustand "1" ist und der Dunkelzustand "0" ist, wirkt also das in Fig. 32 gezeigte op tische Logikelement als ein UND-Element.

Die beiden Flüssigkristalleinrichtungen 49a und 49b mit dem in Fig. 31 gezeigten Aufbau und die beiden Polarisatoren 48a und 48b, deren Polarisationsachsen senkrecht zueinander sind, sind angeordnet, wie in Fig. 33 dargestellt, um eine andere Art eines optischen Logikelements zu bilden. Genauer sind die Flüssigkristalleinrichtungen 49a und 49b paral lel zueinander angeordnet, und zwei Strahlteiler 52 und zwei Reflektoren 53 sind vorgesehen, um kohärente Lichtstrahlen 47 aufzuteilen, wobei zugelassen wird, daß die aufgeteilten Strahlen durch die jeweiligen Flüssigkristalleinrichtungen 49a und 49b hindurchgehen und wieder zu einem Ausgabesignal zusammengesetzt werden.

In dieser Anordnung werden kohärente Lichtstrahlen 47 wie zum Beispiel Laserstrahlen in zwei Richtungen aufgeteilt oder aufgespalten durch den Strahlteiler 52, nachdem sie durch den Polarisator 48a durchgelassen worden sind, und werden zu op tischen Signalen, welche Dunkel- und Hellzustände wiederge ben, durch die Flüssigkristalleinrichtung 49a, in welcher die Zustände der Bildelemente eingestellt werden durch die Flüs sigkristall-Ansteuerschaltung 50a, sowie die Flüssigkristall einrichtung 49b, in welcher die Zustände der Bildelemente eingestellt werden durch die Flüssigkristall-Ansteuerschal tung 50b entsprechend den jeweiligen Zuständen der entspre chenden Bildelemente. Die optischen Signale von den Flüssig kristalleinrichtungen 49a und 49b werden durch den Reflektor 53 und den Strahlteiler 52 zu einem Ausgangssignal 51 zusam mengesetzt. Der Vorgang ist in Fig. 35 zusammengefaßt. Mehr im einzelnen hat nur dann, wenn das Bildelement der Flüssig kristalleinrichtung 49a und das Bildelement der Flüssigkri stalleinrichtung 49b den Dunkelzustand aufweisen, ein erzeug tes Ausgangssignal den Dunkelzustand. Wenn angenommen wird, daß der Hellzustand "1" ist und der Dunkelzustand "0" ist, wirkt das optische Logikelement von Fig. 33 als ein ODER- Element.

Die entsprechende Beziehung zwischen dem Hell- und Dunkelzu stand und "0" und "1" kann umgekehrt werden, so daß der Hell zustand "0" anzeigt und der Dunkelzustand "1" wiedergibt. In diesem Fall wirkt die Vorrichtung von Fig. 32 als ODER-Ele ment, und die Vorrichtung von Fig. 33 wirkt als UND-Element.

Für die Flüssigkristalleinrichtungen, die als die optischen Logikelemente verwendet werden, wie oben beschrieben, können die Wellenformen angewendet werden, die in den Fig. 1 und 21 bis 27 gezeigt sind. In diesem Fall kann jedoch die Zustandseinstellspannung nur an das Bild oder Bilder angelegt werden, welche überschrieben werden sollen. Daher reicht es aus, die Wellenform für die angesteuerte Zeitspanne nur anzu legen an eine Abtastelektrode oder Abtastelektroden mit einem Bildelement oder -elementen, welche überschrieben werden sol len, während die Wellenform für die nicht-angesteuerte Zeit spanne an die übrigen Abtastelektroden angelegt wird. Also ist es nicht immer erforderlich, die Wellenformen für die an gesteuerte Zeitspanne sequentiell an alle Abtastelektroden anzulegen.

Obwohl zwei Flüssigkristalleinrichtungen verwendet werden in den optischen Logikelementen, wie oben beschrieben, können drei oder mehr Flüssigkristalleinrichtungen auch zum Errei chen des Zieles angewendet werden.

Die Erfindung kann ferner angewendet werden auf elektronische Systeme, die das Display verwenden, wie oben beschrieben, zum Beispiel ein Informationseingabe/-ausgabegerät, zum Beispiel einen Personalcomputer, einen Wordprozessor und so weiter oder einen optischen Computer, der die optischen Logikele mente anwendet, wie oben beschrieben.

Die oben beschriebenen elektrooptischen Vorrichtungen umfas sen zwar Elektroden, die in Matrixform angeordnet sind und als Signal- und Abtastelektroden verwendet werden, die Arten, in der die Elektroden verwendet werden, sind jedoch nicht auf eine solche Anordnung beschränkt. Ferner ist die Erfindung nicht beschränkt durch die Namen der Elektroden. Zum Beispiel können die Elektroden Spalten- und Reihenelektroden (column and row) genannt werden oder erste und zweite Elektroden ge mäß der Verwendung der Vorrichtung.

Ferner ist die Erfindung nicht beschränkt auf die Vorrichtung in Matrixgestalt, sondern ist anwendbar auf Vorrichtungen verschiedener Gestaltung.

Bei den Steuerwellenformen, die in den obigen Ausführungsfor men verwendet werden, ist die Polarität unter Bezug auf 0 V definiert. Der Pegel 0 V ist aber nicht absolut und kann ge eignet eingestellt werden entsprechend dem Erfordernis der Energieliefereinheit und so weiter. Zum Beispiel kann der Pe gel -2 V₀ angenommen werden als Potential von 0 V. Kurz ge sagt reicht es aus, daß an das elektrooptische Material eine Gleichspannung oder hochfrequente Wechselspannung gewünschter Polarität angelegt werden kann.

Ferner kann in der Vorrichtung der Erfindung eine Zwischen elektrode zwischen der Abtastelektrode und der Signalelek trode vorgesehen werden. Dies ermöglicht zum Beispiel eine Helligkeitssteuerung.

Andere Ausführungsformen

Gemäß dem Ansteuerverfahren des ersten Merkmals der Erfindung ist der Integrationswert der angelegten Spannungen zu einer Polarität versetzt. Es ist zur Verbesserung der Zuverlässig keit des elektrooptischen Materials wünschenswert, diese Ver setzung zu vermindern. Um dies zu erreichen, kann die elek trooptische Vorrichtung Funktionen aufweisen zum freien Wäh len eines Lichtdurchlaßzustands oder Lichtsperrzustands in Reaktion auf das Anlegen einer Spannung an das elektroopti sche Material. Diese Funktion könnte zum Beispiel erteilt werden, wenn der Polarisator 1 in der ferroelektrischen Flüs sigkristallvorrichtung, die in Fig. 2 gezeigt ist, die Eigen schaft aufweist, daß er die Polarisationsrichtung frei steu ern kann. Die Polarisatoren dieses Typs können so geartet sein, daß sie eine drehbare Polarisation zeigen, welche die Polarisationsebene dreht, und die drehbare Polarisation von außen gesteuert wird, und sie können einen Magnetgranat-Dünn film umfassen, der einen Faraday-Effekt zeigt, oder einen nematischen Torsionsflüssigkristall.

Die folgenden Ausführungsbeispiele von Ansteuerverfahren können ange wendet werden, wenn die Polarisatoren mit den oben erwähnten Eigenschaften verwendet werden.

Ausführungsbeispiel 1

Wenn die elektrooptische Vorrichtung als die Lichtschalt matrix für den Kopierer verwendet wird, werden alle Kopierda ten für eine vollständige Kopierseite, und wenn sie für den Display verwendet wird, werden alle Daten für ein vollständi ges Einzelbild einmal in einem Speicher gespeichert. Danach wird die Minderzahl der zwei optischen Zustände ermittelt, einen von denen die jeweiligen Bildelemente entsprechend den Daten annehmen. Die EIN- oder AUS-Steuerwellenformen werden dann entsprechend dem Ermittlungsergebnis festgelegt. In dem Ansteuerverfahren gemäß dem ersten Merkmal der Erfindung wird ein Gleichspannungsimpuls der gleichen Polarität wie die Po larität der Vorspannung, welche möglicherweise der hochfre quenten Wechselspannung während der Ausschaltzeit der Signal elektrode überlagert werden kann, zum Entwickeln des geringe ren (minor) optischen Zustands verwendet. Dieses Ansteuerver fahren ist wirksam zur Unterdrückung des Ungleichgewichts, bei dem die Polaritäten der an das elektrooptische Material angelegten Spannungen einseitig sind. In diesem Zusammenhang ist zu bemerken, daß der hier verwendete Begriff "geringere optische Zustände" bedeutet, daß die Anzahl Bildelemente, die den optischen Zustand annehmen, kleiner ist als die Anzahl der Bildelemente, die den anderen optischen Zustand annehmen. Um den geringeren optischen Zustand festzustellen, kann eine Feststellschaltung verwendet werden, wie sie in Fig. 36 dar gestellt ist. Die Feststellschaltung umfaßt einen N-Einstell schalter 54 zum Einstellen eines Wertes N, welcher die Hälfte der Anzahl der Daten für eine ganzseitige Kopie beträgt, in einer Rückwärtszählschaltung 55 als Anfangswert. Die Rück wärtszählschaltung 55 zählt Datensignale, wobei sie die Zählung vermindert in Reaktion auf jedes Datensignal, das als Zähltaktsignal verwendet wird. Ein UND-Gatter 56 ist mit einem Dateneingang der Rückwärtszählschaltung 55 verbunden. Ein Borgesignal an die Rückwärtszählschaltung 55 und das Da tensignal werden durch das UND-Gatter 56 addiert.

Der Betrieb der Feststellschaltung wird nun unter Bezug auf die Lichtschaltmatrix für einen Kopierer beschrieben, der den ferroelektrischen Flüssigkristall anwendet.

Der Wert N wird zuerst in der Rückwärtszählschaltung 55 als der Anfangswert eingestellt durch den N-Einstellschalter 54. Dann werden die Datensignale in die Rückwärtszählschaltung 55 als die Zähltaktsignale eingegeben, um bei jeder Eingabe der Datensignale den Anfangswert um 1 zu vermindern. Während das Datensignal mit der Wellenform von Fig. 17(a) verwendet wird als ein Signal, um das Bildelement der Lichtschaltmatrix in einen Lichtdurchlaßzustand zu versetzen, wird das Datensignal mit der Wellenform von Fig. 17(b) als AUS-Signal verwendet, um das Bildelement der Lichtschaltmatrix in den Lichtsperrzu stand zu versetzen. Daher wird der Wert um eine Zahl vermin dert bei jeder Eingabe des AUS-Signals, bis die Anzahl des AUS-Signals den Wert N erreicht, wenn ein Borgesignal (von niedrigem Pegel) ausgegeben wird.

In Fig. 37 ist das Zeitablaufdiagramm gezeigt, das die Be triebsweise der Feststellschaltung zeigt. Wenn das Borge signal niedrig wird, wird die Zählung der AUS-Signale der Datensignale suspendiert bis zu einer weiteren Einleitung der Eingabe für das Kopieren der nächsten Seite. Diese Steuerung wird vorgenommen durch ein Ladesignal, wie aus Fig. 37 zu er sehen ist.

Mit der Anordnung der beschriebenen Schaltung kann festge stellt werden, welche Anzahl von den Daten für die Kopie einer Seite überwiegt, die EIN-Signale oder die AUS-Signale.

Wenn also das Borgesignal sich nach Beendigung der Eingabe der Daten für eine Seite auf einem hohen Pegel befindet, zeigt das an, daß das EIN-Signal in der Überzahl ist. Wenn das EIN-Signal an die Signalelektrode angelegt wird, wird sie daher so gesteuert, daß symmetrische positive und negative Spannungsimpulse an den ferroelektrischen Flüs sigkristall angelegt werden können. Deutlicher ausgedrückt wird die Polarisationscharakteristik des Polarisators so ein gestellt, daß der Lichtdurchlaßzustand auftreten kann, wenn eine Spannung positiver Polarität an den ferroelektrischen Flüssigkristall angelegt wird, wie in Fig. 2 gezeigt, und die EIN-Signal-Spannung und die AUS-Signal-Spannung von Fig. 1 an die Signalelektroden angelegt wird.

Wenn andererseits das Borgesignal sich nach Beendigung der Eingabe der Daten für eine Seite auf einem niedrigen Pegel befindet, zeigt das an, daß die Anzahl der AUS-Signale gleich oder größer als die Anzahl der EIN-Signale ist. Wenn das AUS- Signal an die Signalelektrode angelegt wird, wird sie daher so gesteuert, daß symmetrische Spannungsimpulse an den ferro elektrischen Flüssigkristall angelegt werden können. Deutli cher gesagt werden die Polarisationscharakteristiken des Po larisators so eingestellt, daß der Lichtdurchlaßzustand auf treten kann, wenn eine Spannung negativer Polarität an den in Fig. 2 gezeigten ferroelektrischen Flüssigkristall angelegt wird, und Spannungswellenformen, die denen von Fig. 1 ähnlich sind, aber sich darin unterscheiden, daß die EIN-Signal-Span nung und die AUS-Signal-Spannung, die an die Signalelektroden anzulegen sind, miteinander vertauscht sind, an die Signal elektroden angelegt werden.

Entsprechend den beschriebenen Operationen kann die uner wünschte Anwendung von Spannungen, die zu dem 0-Pegel unsym metrisch sind, minimiert werden.

Ausführungsbeispiel 2

Wenn im Fall der Lichtschaltmatrix für einen Kopierer das Kopieren der Daten für eine Seite beendet worden ist, und wenn im Fall des Displays das Display der Daten für ein Ein zelbild beendet worden ist, wird die Beziehung zwischen der Polarität der an das elektrooptische Material angelegte Span nung und dem resultierenden optischen Zustand des elektroop tischen Gerätes umgekehrt. Wenn zum Beispiel auf das Display Bezug genommen wird, wird der Lichtdurchlaßzustand während einer Abtastung durch eine Spannung positiver Polarität ge bildet, und der Lichtsperrzustand wird während der darauffol genden Abtastung durch die Spannung positiver Polarität gebildet. Dies kann das unerwünschte Ungleichgewicht der Po laritäten der an das elektrooptische Material angelegte Spannungen vermindern.

Das obige Beispiel wird gegeben für einen Lichtkopierer nor maler Entwicklung oder Ladebereichentwicklung, in welchem ein weißes Bild erhalten wird, wenn Licht durch die Lichtschalt matrix (in dem EIN-Zustand) durchgelassen wird. Die Erfindung arbeitet auch bei einem System, in welchem die Beziehung zwi schen der Dunkelheit und der Helligkeit umgekehrt ist. Es wird wieder auf das Beispiel des Lichtkopierers Bezug genom men, und es wird bestätigt, daß die Erfindung auch funktio niert für den Kopierer umgekehrter Entwicklung oder Entlade bereichentwicklung, in welchem der Bereich, welcher durch Licht bestrahlt worden ist, ein schwarzes Bild wird.

Chromatisches Kopieren ist im Prinzip dem oben beschriebenen nichtchromatischen Kopieren ähnlich. Es wird nun angenommen, daß die Farben schwarz und weiß umfassen und ein Bild durch eine Farbe eines zu kopierenden Materials und eine von dieser Farbe verschiedene andere Farbe gebildet wird. In diesem Fall bilden Bereiche, auf welche Licht aufgestrahlt wird, ein ge wünschtes Bild durch die Farbe des zu kopierenden Materials. Alternativ bilden die durch Licht bestrahlten Bereiche ein Bild durch die andere Farbe, die verschieden ist von der er steren Farbe des zu kopierenden Materials.

In diesem Zusammenhang ist zu bemerken, daß die Definition des Begriffs "Kontrast" vorgenommen wird bezüglich eines Kon trastes zwischen dunklen und hellen Mustern, welche durch das durch die Lichtschaltmatrix durchgelassene Licht gebildet werden. Andererseits können auch endgültige Muster gebildet werden durch Umkehr der Beziehung zwischen der Dunkelheit und Helligkeit und des durch die Matrix durchgelassenen Lichtes. In diesem Fall sollte die Definition des Begriffs auf die endgültigen Muster umgeändert werden. Zum Beispiel sollte die oben gegebene Definition auf den Kontrast des endgültig er haltenen kopierten Bildes für einen optischen Kopierer mit umgekehrter Entwicklung ausgelegt werden.

Wie oben beschrieben, können erfindungsgemäß die folgenden Effekte erzielt werden:

1) Die hochfrequente Wechselspannung, die angelegt wird, um den Zustand des Bildelementes in der elektrooptischen Vor richtung zu halten, ist symmetrisch zu negativ und positiv oder zu dem 0-Pegel. Oder die angelegte Spannung ist, selbst wenn eine Vorspannung überlagert wird, immer von gleicher Po larität wie die Wechselspannung, die verwendet wird, um einen optischen Zustand zu bewirken, welcher den Kontrast nicht mindert, und sie ist intermittierend. Dies stellt hohen Kon trast durch eine niedrige Spannung sicher.
2) Der Gleichspannungsimpuls, der angelegt wird, um den Zu stand des Bildelementes in der elektrooptischen Vorrichtung während der angesteuerten Zeitspanne zu bestimmen, kann ver mindert werden. Dies ist ebenfalls wirksam, um einen hohen Kontrast durch eine niedrige Spannung zu verwirklichen.
3) Die hochfrequenten Spannungsimpulse werden sowohl an die Abtastelektroden als auch die Signalelektroden angelegt, so daß die hochfrequente Wechselspannung, die angelegt wird, um den Zustand des Bildelementes in der elektrooptischen Vor richtung zu halten, höher sein kann als die hochfrequenten Spannungsimpulse, die an die Abtastelektroden und Signalelek troden angelegt werden. Dieses stellt wiederum einen hohen Kontrast bei niedriger Spannung sicher.

Die Erfindung schafft ferner folgende Effekte:

1) Das Ansteuerverfahren der Erfindung ermöglicht die Schaffung einer elektrooptischen Vorrichtung, welche in der Lage ist, einen hohen Kontrast mit einer niedrigen Spannung sicherzustellen.
2) Die elektrooptische Vorrichtung gemäß der Erfindung ermöglicht ihrerseits die Schaffung eines elektrooptischen Gerätes, welches in der Lage ist, einen hohen Kontrast mit einer niedrigen Spannung zu bilden.

Claims

1. Verfahren zur Ansteuerung einer elektrooptischen Flüs sigkristall-Einheit mit einem ferroelektrischen Flüssigkri stall und matrixförmig angeordneten Elektroden (15, 16) zum Anlegen von Spannungen, um dem Flüssigkristall zwischen jeweils zwei sich kreuzenden Elektroden in einer Auswahl periode mit zwei Zeitabschnitten, in der das dieser Kreuzung entsprechende Bildelement ausgewählt ist, die gewünschte Orientierung zu geben, die während einer Halteperiode beibehalten wird, dadurch gekennzeichnet,
daß in einem ersten Abschnitt der Auswahlperiode an die Elektroden des entsprechenden Bildelements eine erste Spannung angelegt wird, die dem Flüssigkristall eine erste Orientierung gibt,
daß in einem zweiten Abschnitt der Auswahlperiode an die Elektroden des entsprechenden Bildelements entweder dann, wenn die erste Orientierung die gewünschte ist, eine Wechsel spannung so hoher Frequenz angelegt wird, daß der Flüssigkristall nicht auf Änderungen der Feldrichtung des angelegten elektrischen Feldes anspricht, oder dann, wenn eine andere Orien tierung die gewünschte ist, eine zweite Spannung mit zur ersten Spannung entgegengesetzter Polarität angelegt wird, und
daß in der Halteperiode an die Elektroden des entsprechenden Bildelements eine Wechselspannung so hoher Frequenz angelegt wird, daß der Flüssig kristall nicht auf Änderungen der Feldrichtung des angelegten elektrischen Feldes anspricht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselspannung im zweiten Abschnitt der Auswahlperiode Null gesetzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die an die Elektroden des entsprechenden Bildelements während seiner Halteperiode angelegte Wechselspannung mit einer Gleichspannung der gleichen Polarität wie die zum Einstellen der ersten Orientierung angelegten ersten Spannung überlagert ist.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kennzeichnet, daß der ferroelektrische Flüssigkristall eine negative dielektrische Anisotropie Δε zeigt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die negative dielektrische Anisotropie Δε im Bereich von -4 bis -2 liegt.

6. Vorrichtung zur Ansteuerung einer elektrooptischen Flüs sigkristall-Einheit mit einem ferroelektrischen Flüssigkri stall, mit Abtastelektroden (16) auf der einen Seite des Flüssigkristalls und mit diese kreuzende Signalelektro den (15) auf der anderen Seite des Flüssigkristalls, umfassend:
eine Ansteuereinrichtung (18, 19) zum Anlegen von Span nungsimpulsen an die Elektroden (15, 16), um dem Flüssigkri stall zwischen jeweils zwei sich kreuzenden Elektroden (15, 16) in einer Auswahlperiode mit zwei Zeitabschnitten, in der das dieser Kreuzung entsprechende Bildelement ausgewählt ist, die gewünschte Orientierung zu geben, die während einer Halteperiode beibehalten wird, dadurch gekennzeichnet,
daß die Ansteuereinrichtung (18, 19) in einem ersten Ab schnitt der Auswahlperiode an die Elektroden des entsprechenden Bildelements eine erste Spannung anlegt, die dem Flüssig kristall eine erste Orientierung gibt, während sie in einem zweiten Abschnitt der Auswahlperiode dann, wenn die erste Orientierung die gewünschte Orientierung ist, an die Elektroden eine Wechselspannung so hoher Frequenz anlegt, daß der Flüssigkristall nicht auf Änderungen der Feldrichtung des angelegten elektrischen Feldes anspricht, oder dann, wenn eine andere Orientierung die gewünschte ist, eine zweite Spannung mit zur ersten Spannung entgegengesetzter Polarität anlegt, und
daß die Ansteuereinrichtung (18, 19) in der Halteperiode eine Wechselspannung so hoher Frequenz an die Elektroden anlegt, daß der Flüssigkristall nicht auf Änderungen der Feldrichtung des an gelegten elektrischen Feldes anspricht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich net, daß die Ansteuereinrichtung eine Abtastelektroden-An steuereinrichtung (18) und eine Signalelektroden-Ansteuer einrichtung (19) umfaßt, die während der Halteperiode jeweils ein Wechselspannungssignal gleicher Frequenz, die jedoch um 180° gegeneinander phasenversetzt sind, und während der Aus wahlperiode zur Erzeugung der ersten und der zweiten Spannung jeweils eine Wechselspannung gleicher Frequenz und Phase, zwischen denen jedoch eine Gleichspannungs-Differenz besteht, an die jeweiligen Elektroden (15, 16) ausgeben.