DE69124635T2

DE69124635T2 - Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung und Verfahren zu ihrer Ansteuerung

Info

Publication number: DE69124635T2
Application number: DE69124635T
Authority: DE
Inventors: Shinjiro Okada
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1990-04-09
Filing date: 1991-04-08
Publication date: 1997-09-11
Anticipated expiration: 2011-04-09
Also published as: EP0453856B1; ES2097163T3; US5508711A; AU651575B2; ATE148954T1; KR940004139B1; AU7424291A; JPH04218022A; EP0453856A3; DE69124635D1; JP2941987B2; EP0453856A2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ansteuerungsverfahren für eine einen ferroelektrischen Flüssigkristall verwendende Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung zum Bewirken einer Abstufungsanzeige.

Verwandter Stand der Technik

Im Hinblick auf eine einen ferroelektrischen Flüssigkristall (FLC) verwendende Anzeigevorrichtung ist, wie in der JP-A- 6194023 oder dergleichen dargelegt, eine Anzeigevorrichtung bekannt, bei der ein ferroelektrischer Flüssigkristall in eine durch gegenüberstehende Glassubstrate gebildete Flüssigkristallzelle injiziert wird, bei denen transparente Elektroden auf zwei inneren Oberflächen derart ausgebildet sind, daß ein Zellenspalt von ungefähr ein bis drei µm beibehalten wird, und ein Orientierungsvorgang durchgeführt wurde.
Eine Eigenschaft der den ferroelektrischen Flüssigkristall verwendenden Anzeigevorrichtung besteht darin, daß aufgrund einer spontanen Polarisation das ferroelektrischen Flüssigkristalls zum Schalten eine Kopplungskraft zwischen einem äußeren elektrischen Feld und der spontanen Polarisation verwendet werden kann, und daß aufgrund der Tatsache, daß die Richtung der Hauptachse des ferroelektrischen Flüssigkristallmoleküls mit der Polarisationsrichtung der spontanen Polarisation identisch ist, ein Schaltvorgang durch die Polarität des äußeren elektrischen Feldes durchgeführt werden kann.
Da der ferroelektrische Flüssigkristall im allgemeinen ein chiral-smektischer Flüssigkristall (SmC*, SmH*) ist, zeigt die Hauptachse des Flüssigkristallmoleküls in einem Bulkzustand eine gedrehte Orientierung. Der gedrehte Zustand der Hauptachse des Flüssigkristallmoleküls kann jedoch durch Einfügen des Flüssigkristalls in die Zelle mit einem Zellenspalt von ungefähr 1 bis 3 µm, wie vorstehend beschrieben, beseitigt werden. (N.A. Clark et al., "MCLC", Vol. 94, Seite 213 bis 234, 1983).
Bei einer Struktur einer tatsächlichen ferroelektrischen Flüssigkristallzelle wird ein einfaches Matrix-Substrat verwendet, wie in Fig. 2 gezeigt ist.
Der ferroelektrische Flüssigkristall wird hauptsächlich als binäre (Schwarz/Weiß) Anzeigevorrichtung verwendet, indem zwei stabile Zustände in einen Lichtdurchlässigkeitszustand und einen Lichtsperrzustand gesetzt werden. Es können allerdings auch mehrere Werte angezeigt, d.h. eine Halbtonanzeige durchgeführt werden. Eines der Halbton-Anzeigeverfahren besteht darin, daß ein mittlerer Lichtdurchlässigkeitszustand durch Steuerung eines Flächenverhältnisses eines bistabilen Zustands bei einem Bildelement erzeugt wird. Dieses Verfahren (Flächenmodulationsverfahren) ist nachstehend ausführlich beschrieben.
Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung der Beziehung zwischen der Schaltimpulsamplitude bei der ferroelektrischen Flüssigkristallvorrichtung und der Durchlässigkeit. Fig. 4 zeigt einen Kurvenverlauf, der eine Durchlässigkeitslichtmenge 1, nachdem ein Einzelimpuls einer Einheitspolarität an eine Zelle (ein Element) angelegt wurde, das sich ursprünglich in dem vollständigen Lichtsperrzustand (Schwarz) befand, als Funktion einer Amplitude V des Einzelimpulses darstellt. Wenn die Impulsamplitude V kleiner oder gleich einem Schwellenwert Vth ist (V ≤ Vth), ändert sich die Durchlässigkeitslichtmenge nicht. Wie in Fig. 5(b) gezeigt ist, ist der Durchlässigkeitszustand nach Anlegen des Impulses gleich dem in Fig. 5(a) gezeigten, der den Zustand vor dem Anlegen des Impulses darstellt. Wenn die Impulsamplitude den Schwellenwert überschreitet (Vth < V < Vsat), wird ein Zustand eines Abschnitts in dem Bildelement in den anderen stabilen Zustand versetzt, d.h. den in Fig. 5(c) gezeigten Lichtdurchlässigkeitszustand, und stellt als Ganzes gesehen eine mittlere Durchlässigkeitslichtmenge dar. Wenn die Impulsamplitude V weiterhin ansteigt und größer oder gleich dem Sättigungswert Vsat ist (Vsat ≤ V), erreicht die Lichtdurchlässigkeitsmenge einen konstanten Wert, wie in Fig. 5(d) gezeigt ist, da das gesamte Bildelement in den Lichtdurchlässigkeitszustand gebracht wird.
Das heißt, bei dem Flächenmodulationsverfahren wird eine Halbtonanzeige durch Steuerung der Spannung derart, daß die Impulsamplitude V in einem Bereich von Vth < V < Vsat liegt, durchgeführt.
Das Flächenmodulationsverfahren hat jedoch einen nachstehend beschriebenen Nachteil. Da die in Fig. 4 gezeigte Beziehung zwischen der Spannung und der Durchlässigkeitslichtmenge von der Dicke der Zelle und der Temperatur abhängt, d.h. falls eine Zelldickenverteilung oder eine Temperaturverteilung in dem Anzeigefeld vorhanden ist, wird ein unterschiedlicher Abstufungspegel bei dem angelegten Impuls der gleichen Spannungsamplitude angezeigt. Fig. 6 zeigt eine Darstellung zur Beschreibung dieses Nachteils und zeigt auf ähnliche Weise wie Fig. 4 einen Kurvenverlauf der Beziehung zwischen der Spannungsamplitude V und der Durchlässigkeitslichtmenge I. Fig. 6 zeigt zwei Kurven der Beziehung bei unterschiedlichen Temperaturen, d.h. eine Kurve H für die Beziehung bei einer hohen Temperatur und eine Kurve L für die Beziehung bei einer niedrigen Temperatur. Bei der Anzeige (der Anzeigevorrichtung) mit großer Anzeigengräße tritt häufig eine Temperaturverteilung in dem gleichen Feld (Anzeigeabschnitt) auf. Daher tritt selbst dann, wenn die Betriebseinrichtung einen Halbton bei einer bestimmten Spannung Vap anzuzeigen versucht, eine Veränderung des Halbtonpegels in einem Bereich von I&sub1; bis I&sub2; auf, wie in Fig. 6 gezeigt ist, so daß kein gleichmäßiger Anzeigezustand erreicht werden kann. Da im allgemeinen eine Schaltspannung des ferroelektrischen Flüssigkristalls bei einer niedrigen Temperatur hoch ist und bei einer hohen Temperatur gering ist und die Differenz zwischen den Schaltspannungen von einer Viskositätsänderung aufgrund der Temperaturänderung des Flüssigkristalls abhängt, ist eine derartige Differenz normalerweise sehr viel größer als die bei der herkömmlichen TN-Flüssigkristallvorrichtung. Daher ist die Schwankung des Abstufungspegels aufgrund der Temperaturverteilung weitaus größer als die bei dem TN-Flüs sigkristall. Dies ist die Hauptursache für die Schwierigkeit bei der Verwirklichung der Abstufungsanzeige der ferroelektrischen Flüssigkristallvorrichtung.
Die vorstehend beschriebenen Einflüsse werden verstärkt, wenn die Fläche der Flüssigkristallzelle vergrößert wird (eine Änderung der Zellendicke und eine Änderung der Temperatur treten leicht auf), so daß die Abstufungsanzeige, insbesondere die analoge Abstufungsanzeige in einer Zelle mit einer großen Fläche unter Verwendung des ferroelektrischen Flüssigkristalls unmöglich ist.
Die US-A-4 765 720 offenbart ein Verfahren zur Ansteuerung einer Flüssigkristallvorrichtung mit ersten und zweiten Elektroden, die Signalelektroden gegenüber angeordnet sind und diese überschneiden. Die Vorrichtung wird durch Anlegen eines alternierenden Adreß-Spannungssignals mit einem Vorwärts- und einem Rückwärts-Impuls an eine adressierte Elektrode unter den ersten Elektroden und durch Anlegen eines ersten Spannungssignals an die zweiten Elektroden zur Orientierung der Bildelemente an der adressierten Elektrode in einen ersten Orientierungszustand in Phase mit dem Vorwärtsimpuls und eines zweiten Spannungssignals zum Ausbilden eines Bildelements unter den Bildelementen an der adressierten Elektrode mit einem vorgeschriebenen von den gegebenen Abstufungsdaten abhängenden Flächenverhältnis zwischen dem ersten und dem zweiten Orientierungszustand in den Bildelementen gesteuert. Die ersten und zweiten Spannungssignale sind derart eingestellt, daß sie im wesentlichen die gleichen Absolutwerte besitzen. Somit kann ein gutes Abstufungsanzeigebild ohne ein Übersprechen zu verursachen ausgebildet werden.
Desweiteren beschreibt die JP-A- 63 136 027 ein Ansteuerungs verfahren für ein ferroelektrisches Flüssigkristallelement, bei dem zwei Schwellenwerte eingestellt werden, die die Menge des durchgelassenen Lichts auf einen konstanten Wert bringen. Eine Wechselspannung wird für eine konstante Zeit zwischen eine obere und eine untere Elektrode angelegt. Die Differenz zwischen beiden Schwellenwerten wird gegenüber dem Wert vor dem Anlegen der Wechselspannung vergrößert. Somit ist selbst dann, wenn sich die Schwellenwerte der angelegten Spannung leicht verändern, kein Einfluß auf die Abstufungsanzeige vorhanden.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht in der Ausbildung eines Ansteuerungsverfahrens für eine Flüssigkristallvorrichtung, durch das eine stabile Abstufungsanzeige im Fall von Schwellenwertschwankungen aufgrund von Temperatur- oder Zelldickenschwankungen durchgeführt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch ein Ansteuerungsverfahren gelöst, wie in Patentanspruch 1 dargelegt ist.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Fig. 1A und 1B zeigen Darstellungen zur Beschreibung der erfindungsgemäßen Ansteuereinrichtung.
Fig. 2A und 2B zeigen Darstellungen einer Struktur einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 3 zeigt eine Darstellung zur Beschreibung eines Anzeigezustands im Fall, daß die Ansteuereinrichtung der Erfindung verwendet wird.
Fig. 4 zeigt eine schematische graphische Darstellung der Beziehung zwischen einer Schaltimpulsamplitude und einer Durchlässigkeit bezüglich eines ferroelektrischen Flüssigkristalls.
Fig. 5 zeigt eine schematische Darstellung eines Lichtdurchlässigkeitszustands einer ferroelektrischen Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gemäß einem angelegten Impuls.
Fig. 6 zeigt eine Darstellung der Beziehungen zwischen einer Spannungsamplitude V und einer Durchlässigkeitslichtmenge bei hoher und niedriger Temperatur.
Fig. 7A bis 7D zeigen Darstellungen zur Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung.
Fig. 8 zeigt eine Darstellung eines Beispiels für ein Abtastsignal, ein Informationssignal und eine an ein Bildelement angelegte Spannung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 9 zeigt eine Darstellung eines Aufbaus von bei dem Ausführungsbeispiel verwendeten Abtastsignalelektroden und Inforrnationssignalelektroden.
Fig. 10 zeigt ein Blockschaltbild einer Schaltung einer bei dem Ausführungsbeispiel verwendeten Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung.
Fig. 11 zeigt eine Schnittansicht einer Flüssigkristallzelle gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 12 zeigt eine Darstellung eines Beispiels für ein Abtastsignal, ein Informationssignal und eine an ein Bildelement angelegte Spannung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Fig. 13 zeigt eine Darstellung zur Beschreibung des zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Nachstehend ist ein Schreibverfahren der Erfindung unter Verwendung von Kurvenverläufen entsprechend einem praktischen Ablauf beschrieben.
Fig. 1A zeigt eine Schwellenkurve eines ferroelektrischen Flüssigkristalls Die Ordinate zeigt die Durchlässigkeit I (0 bis 100%) und die Abszisse einen Impulsspannungswert in logarithmischem Maßstab an.
Eine durchgezogene Linie (1) in Fig. lA zeigt eine Schwellenkurve eines Abschnitts mit hohem Schwellenwert bzw. eines hohen Schwellenwertabschnitts in dem Anzeigefeld&sub4; Eine gestrichelte Linie (2) zeigt eine Schwellenkurve eines Schwankungsabschnitts des Schwellenwerts. Bei beiden Kurven (1) und (2) ist die Impulsbreite auf ΔT eingestellt.
Eine durchgezogene Linie (3) zeigt eine Schwellenkurve, wenn eine Abstufungssignalspannung V&sub3; auf eine Spannung (Vsat) eingestellt ist, bei der eine Durchlässigkeit gleich 100% ist. Die Steigung ist die gleiche wie die der Kurven (1) und (2).
Eine abwechselnd aus einem langen und zwei kurzen Strichen bestehende Linie (4) zeigt eine Schwellenkurve mit der gleichen Steigung wie jene der Kurven (1) und (2) für den Fall, daß V&sub2; auf Vsat eingestellt ist.
Genauer werden Impulse, die an das Bildelement angelegt werden, wie in Fig. 1B gezeigt eingestellt, wobei die Zeitkorrelation zwischen den Impulsen weggelassen ist.
Der Schreibvorgang umfaßt die folgenden vier Schritte.
1. Das gesamte Anzeigefeld wird durch einen Impuls (A) einer Spannung V&sub4; in einen bestimmten Zustand Q&sub0; geschrieben.
(Rücksetzen der gesamten Oberfläche).
2. Der hohe Schwellenwertabschnitt in dem Anzeigefeld wird durch einen Impuls (B) einer der dem Impuls (A) entgegengesetzten Polarität solange beschrieben, bis die Durchlässigkeit gleich T&sub1; ist&sub4; Zu diesem Zeitpunkt wird der Abschnitt, in dem der Schwellenwert in einen niedrigen Wert geändert wurde, vollständig invertiert (was durch die Schnittpunkte c' und a' einer abwechselnd aus langen und kurzen Strichen bestehenden Linie und der durchgezogenen Linien (1) und (3) in Fig. 1A erläutert wird). Aus diesem Grund wird der hohe Schwellenwertabschnitt in einen Abstufungszustand Q&sub1; von T&sub1; geschrieben. Da jedoch die gesamte Oberfläche in dem Abschnitt mit niedrigem Schwellenwert bzw. dem niedrigen Schwellenwertabschnitt invertiert wurde, bedeutet dies, daß sie nochmals in Q&sub0; invertiert wird (Tabelle 1). Unter der Annahme, daß die Durchlässigkeit des Zustands Q&sub0; gleich 0% ist, ist die Durchlässigkeit von Q&sub0; gleich 100% und die Durchlässigkeit von Q&sub1; gleich T&sub1;%. Tabelle 1
3. Danach wird der niedrige Schwellenwertabschnitt durch Anlegen eines Impulses (C) einer der des Impulses (B) entgegengesetzten Polarität nochmals invertiert, bis die Durchlässigkeit gleich (100 - T&sub2;) % ist. Zu diesem Zeitpunkt tritt in dem durch die Schwellenkurve (1) gezeigten hohen Schwellenwertabschnitt kein Schaltvorgang auf.
Daher bleibt der hohe Schwellenwertabschnitt in dem durch den Impuls (B) ausgebildeten Zustand Q&sub1; Der niedrige Schwellenwertabschnitt wird andererseits von dem Zustand Q&sub0; (Durchlässigkeit von 100%) in den Zustand Q&sub2; der Durchlässigkeit von (100 - T&sub2;)% invertiert.
4. Durch Anlegen eines Impulses (D) einer der des Impulses (C) entgegengesetzten Polarität bleibt der hohe Schwellenwertabschnitt in dem durch den Impuls (B) ausgebildeten Zustand Q&sub1;. Der niedrige Schwellenwertabschnitt wird jedoch wiederum von dem Zustand Q&sub2; aus invertiert, bis die Durchlässigkeit gleich (100 - T&sub2; + T&sub3;)% ist, wie in Fig. 1A gezeigt ist.
Zu diesem Zeitpunkt wird in dem niedrigen Schwellenwertabschnitt der Zustand Q&sub1; der gleichen Durchlässigkeit wie der des hohen Schwellenwertabschnitts realisiert.
Das heißt, die Durchlässigkeit T&sub1; % stimmt mit (100 - T&sub2; + T&sub3;)% überein, wie aus Fig. 1A ersichtlich ist. Dies ist auch aus der Kongruenz der in der Darstellung ausgebildeten Dreiecke abc und a'b'c' ersichtlich.
Tabelle 1 zeigt die Änderung des Zustands durch die Zufuhr von zeitlich aufeinanderfolgenden Impulsen, wie vorstehend beschrieben ist, und Fig. 3 zeigt eine Bilddarstellung eines derartigen Zustands.
Es bestehen folgende Beziehungen zwischen den Impulsen (A), (B), (C) und (D), die entsprechend dem vorstehenden Ablauf angelegt werden.
1. Zum ersten hat der Impuls (A) zur Ausbildung einer ausreichenden Rücksetzfunktion einen Schwellenwert V&sub4; für eine Inversion der gesamten Oberfläche durch den Impuls mit einer Breite von ΔT. Jedoch tritt grundsätzlich selbst dann kein Problem auf, wenn die Impulsbreite des Impulses (A) auf ΔT eingestellt ist. Bei einem Impuls mit der Breite ΔT (das gleiche gilt auch im folgenden) ist die Spannung V&sub4; gleich der Gesamt-Inversionsspannung Vsat bei den Bildelementen in dem hohen Schwellenwertabschnitt, wie in Fig. 1A gezeigt ist.
2. V&sub2; ist gleich der Teil-Inversionsspannung Vth bei den Bildelementen in dem hohen Schwellenwertabschnitt.
3* Daher gilt unter der Bedingung, daß die Steigungen der Schwellenwertkurven gleich sind, folgende Beziehung:
V&sub2; = ξV&sub4; = ξVsat unter der Annahme, daß
Vth/Vsat = ξ
4. V&sub3; ist gleich der Teil-Inversionsinformationsspannung für die Bildelemente in dem hohen Schwellenwertabschnitt, d.h. der Spannung zum Schreiben des Abstufungszustands und es gilt die Beziehung V&sub2; ≤ V&sub3; ≤ V&sub4;. Um die Durchlässigkeit I % zu erhalten, kann V&sub3; wie folgt ausgedrückt werden:
5. V&sub1; kann als Vth entsprechender Spannungswert der Schwellenkurve angesehen werden, bei der V&sub3; gleich Vsat ist und kann wie folgt ausgedrückt werden:
Wie vorstehend beschrieben sind die aufeinanderfolgend angelegten Impulse (A), (B), (C) und (D) alle durch die folgenden drei Faktoren bestimmt:
(a) Vsat des hohen Schwellenwertabschnitts
(b) die Konstante ξ (= Vth/Vsat), die anhand der Schwellenwertkennlinie bestimmt wird und
(c) die Konstante n (= I %/100 %), die durch die Abstufungsinformationen bestimmt ist.
Das heißt,
Der Grund für das Ungleichheitszeichen bei V&sub4; ist, daß es zur vollständigen Inversion ausreicht und die Spannung V&sub4; durch nicht durch ein Gleichheitszeichen eingeschränkt wird.
Die Abstufungswiedergabe kann durch die Impulse (A), (B), (C) und (D) verwirklicht werden. Ein nachstehend in Betracht gezogener Schwankungsbereich des Schwellenwerts ist ein durch die Schwellenkurven (4) und (1) in Fig. 1A eingeschlossener Bereich.
Das heißt, falls ein Bereich vorhanden ist, in dem Vsat auf V2 oder weniger eingestellt ist, ist es selbst dann, wenn der Impuls (C) angelegt wird, unmöglich, den Bereich zu unterscheiden, in dem Vsat gleich V&sub2; ist, und es werden alle Abschnitte vollständig invertiert. Wenn jedoch der Impuls (D) angelegt wird, werden die unterschiedlichen Inversionen ausgeführt, so daß kein konstanter Abstufungspegel angezeigt werden kann.
Es kann jedoch aus dem vorhergehenden entnommen werden, daß die Beziehung zwischen den Impulsen (C) und (D) die gleiche wie die Beziehung zwischen den Impulsen (A) und (C) nahe der Schwellenkurve (3) ist.
Das heißt, durch Addition eines Impulses (E) und ferner eines Impulses (F) und dergleichen nach dem Impuls (D) kann ein Bereich einer weiteren niedrigen Schwellenkurve miteinbezogen werden. Unter der Annahme, daß Spitzenwerte der Impulse (E) und (F) auf V&sub5; und V&sub6; eingestellt sind, können sie wie folgt ausgedrückt werden:
Die vorstehend angeführten Beziehungen werden nachstehend verallgemeinert und beachtet. Wenn die tiefgestellten Indizes wie V&sub1;, V&sub2;, V&sub3;, .. von dem zeitlich vorhergehenden Impuls aus umgeschrieben werden, können die Impulse wie folgt ausgedrückt werden: (i: ungerade Zahl) (i: gerade Zahl)
Ein derartiges Schreibverfahren ist wirksam, solange bei der Matrixansteuerung kein niedriger Schwellenwertabschnitt vorhanden ist, bei dem Vth nur durch das angelegte Informationssignal überschritten wird.
Beispielsweise gilt im Fall einer 1/4-Vorspannung (es wird das Informationssignal einer Spannung verwendet, die 1/4 der ausgewählten Spannung beträgt), da die Beziehung
Vth' > 1/4 Vsat
gilt, wobei Vsat' dem Minimalwert von Vth' entspricht, für Vsat' die Beziehung
Vsat' = Vth'/ξ > 1/4 Vsat²/Vth
Wenn die Schreibspannung durch Vsat' ausgedrückt wird, ist daher eine Ansteuerung in einem Bereich von
Vsat > Vsat' > Vsat²/4vth
möglich.
Erfindungsgemäß ist es wünschenswert, das Bildelement derart auszubilden, daß die Steigung αT/αlog(Vsat/Vth) der Schwellenkurve auf einen konstanten Wert eingestellt ist.
Es ist auch eine Korrektur des Spitzenwerts in Abhängigkeit von der Beziehung vor und nach dem an den ferroelektrischen Flüssigkristall angelegten Impuls (im Fall, daß kurz vor dem Schreibimpuls ein langer Impuls der entgegengesetzten Polarität vorhanden ist, und im Fall, daß kein derartiger Impuls vorhanden ist, im Fall, daß kurz nach dem Schreibimpuls ein langer Spannungsimpuis der entgegengesetzten Polarität vorhanden ist, und im Fall, daß kein derartiger Impuls vorhanden ist, und dergleichen) möglich.
Im Allgemeinen kann eine derartige Korrektur durch Addition eines Korrekturkoeffizienten verwirklicht werden.
V01' = αξiVsat, V1j' = αξiV&sub1; (α = konstant)
Beispielsweise in dem Fall, daß die Schreibimpulse andauern, schwankt allerdings der Schwellenwert der nachfolgenden Impulse aufgrund des Vorhandenseins des vorhergehenden Impulses. Daher ist zur einfachen Einstellung der Spannung ein Abstand zwischen den Schreibimpulsen vorteilhaft. Vorzugsweise wird ein derartiger Abstand auf 100µs oder mehr eingestellt.
Obwohl die Erfindung für den Fall einer Anzeige der analogen Abstufung beschrieben wurde, wird im Fall der Ausführung einer diskreten Abstufungsanzeige (einer digitalen Abstufungsanzeige) eine zufriedenstellende Wirkung selbst dann erreicht, wenn die Steigungen der Schwellenkurven ein klein wenig verschieden sind.
Im Fall der Ausführung einer derartigen digitalen Abstufungsanzeige ist die Verwendung eines Verfahrens möglich, durch das der Wert von korrigiert und die Anzahl der Impulse erhöht wird.
Obwohl die Erfindung für den Fall beschrieben wurde, daß die Impulsbreite als konstant eingestellt ist und die Spannungsmodulation verwendet wird, kann außerdem selbst im Fall, daß der Spannungswert als konstant eingestellt ist und die Impulsbreite veränderbar ist, die Abstufungsanzeige, bei der die Einflüsse durch die Temperaturänderung und die Zelldickenänderung merklich verringert sind, auf ähnliche Weise ausgeführt werden.
Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel beschrieben.

[Ausführungsbeispiel 1]

Fig. 2A, 2B, 7A bis 7D, 8, 9 und 10 zeigen Darstellungen zur Beschreibung eines Ausführungsbeispiels.
Fig. 2A und 2B zeigen eine Flüssigkristallzelle gemäß dem Ausführungsbeispiel.
Fig. 7A zeigt ein Beispiel für die Abstufungsanzeige des Ausführungsbeispiels. Fig. 7B zeigt Ansteuerungssignalverläufe des Ausführungsbeispiels Fig. 7C und 7D zeigen Schwellenkurven eines Bildelements in einem bei dem Ausführungsbeispiel verwendeten Anzeigefeld.
Fig. 8 zeigt ein Beispiel eines bei dem Ausführungsbeispiel verwendeten Abtastsignals, eines Informationssignals und einer an das Bildelement angelegten Spannung. In der Darstellung entsprechen durch S&sub1; bis I&sub1; gezeigte Signalverläufe den Ansteuerungssignalverläufen von Fig. 7B.
Fig. 9 zeigt eine Darstellung eines Aufbaus von bei dein Ausführungsbeispiel verwendeten Abtastsignalelektroden und Informationssignalelektroden.
Fig. 10 zeigt ein Blockschaltbild einer Schaltung einer bei dem Ausführungsbeispiel verwendeten Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung.
Fig. 11 zeigt eine Schnittansicht einer bei dem Ausführungs beispiel verwendeten Flüssigkristallzelle.
Fig. 9 zeigt einen Aufbau der bei dem Ausführungsbeispiel verwendeten Abtastsignalelektroden und Informationssignalelektroden&sub4; In Fig. 8 sind Signalverläufe gezeigt, die an die in Fig. 9 gezeigten Elektroden angelegt werden.
In Fig. 8 stellen S&sub1;, S&sub2; und S&sub3; Zeitablaufdiagrarnme der Abtastsignalverläufe dar, die aufeinanderfolgend an die ausgewählten Abtastsignalelektroden angelegt werden und aus drei Impulsen (Impulse A, B und C) gebildet werden. I&sub1; und I&sub2; stellen Zeitablaufdiagramme der Informationssignalverläufe dar, die an die Gruppe der Informationssignalelektroden angelegt werden. In der Darstellung sind zur Vereinfachung der Beschreibung nur Ausschnitte dieser Signalverläufe gezeigt.
Fig. 10 zeigt ein Blockschaltbild einer Schaltung zur Zufuhr dieser Signale zu der Flüssigkristallzelle. In Fig. 10 bezeichnet Bezugszahl 101 eine Flüssigkristallzelle (FLC- Zelle), Bezugszahl 102 eine Ansteuerungs-Spannungsquelle, die Spannungen verschiedener Pegel erzeugen kann, Bezugszahl 103 einen segmentseitigen Ansteuerungs-IC, Bezugszahl 104 eine Speicherschaltung, Bezugszahl 105 ein segmentseitiges Schieberegister, Bezugszahl 106 einen gemeinsamen Ansteuerungs-IC, Bezugszahl 107 ein gemeinsames Schieberegister, Bezugszahl 108 eine Bildinformations-Erzeugungseinrichtung und Bezugszahl 109 eine Steuereinrichtung.
In der Schaltungsanordnung von Fig. 10 wird als Verfahren zur Ausführung einer Abstufungsanzeige (eine Vielzahl von Spannungspegeln werden als Signale zugeführt) ein Verfahren verwendet, bei dem ein Digital-Analog-Wandler (D/A-Wandler) in dem segmentseitigen Ansteuerungs-IC vorgesehen ist und ein über die Speicherschaltung zugeführtes digitales Abstufungssignal in ein analoges Signal umgewandelt und an die Informationselektroden angelegt wird. In diesem Fall bildet der gemeinsame Ansteuerungs-IC das Abtastsignal mittels eines Verteilungsverfahrens unter Verwendung eines analogen Schalters der Ansteuerungs-Spannungsquelle aus.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die in Fig. 2A und 2B gezeigte Flüssigkristallzelle als ferroelektrische Flüssigkristallzelle 101 verwendet. Fig. 2A zeigt eine Schnittansicht der Flüssigkristallzelle. Bezugszahl 21 bezeichnet ein Glassubstrat, Bezugszahl 22 eine ITO-Streifenelektrode, Bezugszahl 23 einen aus SiO&sub2; hergestellten Isolationsfilm, Bezugszahl 24 einen aus Polyimid hergestellten Orientierungsfilm, Bezugszahl 25 ein Versiegelungsmaterial und Bezugszahl 26 einen Flüssigkristall. Fig. 2B zeigt eine Strukturierung der Streifenelektrode auf dem Substrat von einer Seite aus.
In der Zelle wird die SiO&sub2;-Schicht 23 als Isolationsfilm auf den ITO-Streifenelektroden 22 ausgebildet, der Isolationsfilm wird mit von Hitachi Chemical Co., Ltd. hergestelltem LQ-1802 (Handelsname) bedeckt, der Orientierungsfilm 24 wird durch Ausführung eines Reibvorgangs sowohl bei dem oberen als auch bei dem unteren Substrat ausgebildet, ein Flüssigkristall A mit den in Tabelle 2 gezeigten physikalischen Eigenschaften wird als Flüssigkristall 26 verwendet und ein Substratabstand von ungefähr 1,49 µm wird beibehalten. Die sich daraus ergebende Zelle wird verwendet. Tabelle 2
Fig. 7C und 7D zeigen Schwellenkurven der Bildelemente in dem Anzeigefeld.
Da die Spannung im logarithmischen Maßstab angezeigt ist, be steht in Fig. 7C und 7D eine Beziehung zwischen den Schwellenkurven dahingehend, daß sie bei 30ºC, 32ºC und 34ºC parallel verschoben sind.
Es ist jedoch ersichtlich, daß die Steigung der Schwellenkurve eines P&sub2;-Impulses in Fig. 7D ein wenig von der Steigung der Schwellenkurve eines P&sub3;-Impulses in Fig. 7C verschieden ist. Eine Ursache für eine derartige Steigungsdifferenz beruht auf den Zuständen vor und nach dem Impuls (dem Vorhandensein eines P&sub1;-Impulses kurz vor dem P&sub2;-Impuls).
Bei 32ºC ergeben sich die Schwellenspannung Vth und die Sättigungsspannung Vsat für den P&sub2; und den P&sub3;-Impuls jeweils wie folgt:
für den P&sub2;-Impuls: Vth = 15,4V, Vsat = 17,3V
für den P&sub3;-Impuls: Vth = 15,1V, Vsat = 18,55V
Bei der Vorrichtung mit diesen Eigenschaften kann durch Einstellung der Spannungen der P&sub1;- und P&sub2;-Impulse auf 16V und der Spannung des P&sub3;-Impulses auf 15V die in Fig. 7A gezeigte Abstufungsanzeige durch die drei Impulse P&sub1; bis P&sub3; durchgeführt werden.
Die Impulsbreite von P&sub1; wurde auf 144 µs und die Impulsbreiten von P&sub2; und P&sub3; wurden auf 48 µs eingestellt.
Bei der Zelle des Ausführungsbeispiels ergibt sich der zur Ausbildung des Signalverlaufs erforderliche Wert von ξ (= Schwellenspannung/Sättigungsspannung) wie folgt:
ξ = 15,4/17,3 = 0,89
Da sich jedoch die Steigungen der auf den P&sub2; und P&sub3;-Impulsen beruhenden Schwellenkurven unterscheiden, muß ξ korrigiert werden.
ξ' = ξ x ß 15,1/18,55 = 0,81
ß = 0,914 (Korrekturkoeffizient)
Um beispielsweise die Durchlässigkeit von 33% zu erhalten, ist
n = 33/100 = 0,33
P&sub2;-Impulsspannung: VP2 = 17,3/(0,89)0,33-1
= 16V (= Vsat/ξn-1)
P&sub3;-Impulsspannung: VP2 = ξ' x 18,55
= 15,1V (= ξ x Vsat)
Für jede andere Durchlässigkeit können die Bedingungen, die zu ihrer Verwirklichung erforderlich sind, ebenso berechnet werden. Die Abstufungsanzeige konnte durch das Verfahren des Ausführungsbeispiels besser durchgeführt werden.

[Ausführungsbeispiel 2]

Fig. 11 zeigt eine Schnittansicht der bei diesem Ausführungsbeispiel verwendeten Flüssigkristallzelle.
Die Flüssigkristallzelle mit der in Fig. 11 gezeigten Querschnittstruktur wird als ferroelektrische Flüssigkristallzelle 101 verwendet. Das heißt, nachdem ein UV-härtendes Harz auf ein Glassubstrat 111 an der unteren Seite in einer vorbestimmten Form aufgebracht wurde, wie in der Darstellung gezeigt ist, wird es durch Bestrahlung mit einem ultravioletten Strahl gehärtet, wodurch die Zelldicke verändert wird. Außerdem wird eine transparente ITO-Elektrode 113 auf dem Harz 112 ausgebildet. Nachdem durch Sputtern eine Isolationsschicht aus Ta&sub2;O&sub5; auf der transparenten ITO- Elektrode ausgebildet wurde, wird von Toray Industries Inc. hergestelltes LP-64 (Handelsname) als Orientierungsfilm 114 aufgebracht, wodurch das Substrat an der unteren Seite ausgebildet wird. Andererseits werden bei dem Glassubstrat an der oberen Seite ähnliche Vorgänge wie bei dem unteren Substrat ausgeführt, außer daß das UV-härtende Harz 112 nicht aufgebracht wird. Als Orientierungsvorgang wird der Reibvorgang bei den Orientierungsfilmen des oberen und des unteren Substrats in einer vorbestimmten Richtung durchgeführt, wodurch das obere Substrat ausgebildet wird. Die Reibrichtungen des oberen und des unteren Substrats werden derart eingestellt, daß die Reibrichtung des oberen Substrats von der Oberfläche der Zelle aus gesehen um 10º im Uhrzeigersinn gegen die Reibrichtung des unteren Substrats gedreht ist. Ein Flüssigkristall B mit den in Tabelle 3 gezeigten physikalischen Eigenschaften wurde als Flüssigkristall 115 verwendet. Tabelle 3 Flüssigkristall B
Das Bildelement des Ausführungsbeispiels hat den in Fig. 11 gezeigten Aufbau und eine Zelldickenverteilung in einem Bildelement, so daß es eine Schwellenverteilung in einem Bildelement besitzt.
Bei dem bei dem Ausführungsbeispiel verwendeten Ansteuerungsverfahren sind alle Impulsbreiten der an das Bildelement angelegten Spannungen auf den gleichen Wert (48µs) eingestellt, ein Impulsabstand ist auf 100µs oder mehr eingestellt, und das Bildelement wird durch vier Impulse angesteuert (Fig. 12).
Durch Ansteuerung der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung unter Bedingungen, die abgesehen von dem vorstehend angeführten Punkt jenen bei dem Ausführungsbeispiel 1 ähnlich sind, wurden in Fig. 13 gezeigte Schwellenkurven für unterschiedliche Temperaturen erhalten. Die Form der Schwellenkurven ist für alle Impulse dahingehend gleich, daß die Schwellenkurven beinahe parallel verschoben sind.
Wie in Fig. 12 gezeigt, wurde bei dem Ausführungsbeispiel ein Impuls mit einer Breite von 48µs verwendet und ein Impulsabstand auf 384µs eingestellt. Durch Rücksetzen des Impulsspannungswerts mittels des ersten Impulses (P&sub1;) von 18V und durch Einstellen der Impulsspannungswerte des zweiten Impulses (P&sub2;), des dritten Impulses (P&sub3;) und des vierten Impulses (P&sub4;) jeweils auf 13,8V, 12,0V und 9,6V konnte die Durchlässigkeit von ungefähr 40% bei einer Temperatur in einem Bereich von 27,5ºC bis 31ºC stabil verwirklicht werden.
Alle anderen Durchlässigkeiten können durch das Verfahren und den Aufbau des Ausführungsbeispiels auf ähnliche Weise, wie vorstehend beschrieben, ebenso realisiert werden.
Durch Verwendung der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung und des Verfahrens zu ihrer Ansteuerung gemäß der Erfindung können folgende Wirkungen erzielt werden:
1. Bei der den ferroelektrischen Flüssigkristall verwendenden Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung kann die analoge Abstufungsanzeige realisiert werden.
2. Die sehr stabile Abstufungsanzeige kann bei Schwellenwertänderungen, wie einer Temperaturänderung, einer Zelldickenänderung und dergleichen, durchgeführt werden.
Eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung die einen Anzeigeabschnitt besitzt, in dem eine Gruppe von Abtastelektroden und eine Gruppe von Signalelektroden matrixförmig angeordnet sind und zwischen beiden Elektrodengruppen ein ferroelektrischer Flüssigkristall mit einer Bistabilität in der Richtung eines elektrischen Feldes vorhanden ist, und ein Bild oder Informationen anzeigt, umfaßt eine Einrichtung zum aufeinanderfolgenden Schreiben von Abstufungsinformationen bei einem Bildelement mit einem hohen Schwellenwert auf einer Abtastzeile unter Verwendung eines Impulses, um alle Bildelemente auf einer ausgewählten Abtastelektrode in einen ersten stabi len Zustand vollständig rückzusetzen, und eines oder einer Vielzahl von dem Rücksetzimpuls folgenden Impulsen.

Claims

1. Verfahren zur Ansteuerung einer Flüssigkristallvorrichtung, wobei eine Vielzahl von Bildelementen, die jeweils einen Flüssigkristall aufweisen, der sich entsprechend einer Polarität einer an ihn angelegten Spannung in einem von zwei Orientierungszuständen bef tndet, und ein Paar von Elektroden zum Anlegen der Spannung an den Flüssigkristall vorgesehen sind, wobei jeder Schreibvorgang die Schritte enthält:

a) Zuführen eines Signals einer Polarität mit einem Wert V&sub4; zu den Bildelementen, der größer als ein Wert Vsat ist,

b) nach Schritt a), Zuführen eines Signals der anderen Polarität mit einem Wert V&sub3; gemäß Abstufungsinformationen und Erfüllen einer Beziehung Vth ≤ V&sub3; ≤ Vsat,

c) nach Schritt b), Zuführen eines Signals der einen Polarität mit einem Wert V&sub2; = Vth zu den Bildelementen und

d) nach Schritt c), Zuführen eines Signals der anderen Polarität mit einem Wert V&sub3; x Vth/Vsat zu den Bildelementen,

wobei Vth ein Inversionsschwellenwert der Bildelemente unter einer vorbestimmten Umgebungsbedingung und Vsat ein Inversionssättigungswert des Bildelements unter der vorbestimmten Umgebungsbedingung ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Werte V&sub2;, V&sub3; und V&sub4; Spannungen der jeweiligen Signale bei einer konstanten Im pulsbreite sind.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Werte V&sub2;, V&sub3; und V&sub4; Impulsbreiten bei einem konstanten Spannungswert der jeweiligen Signale sind.

4. Verfahren nach Anspruch 1, mit den Schritten:

e) nach Schritt d), Zuführen eines Signals der einen Polarität mit einem Wert V&sub5; zu den Bildelementen, der eine Beziehung Vth²/Vsat erfüllt, und

f) nach Schritt e), Zuführen eines Signals der anderen Polarität mit einem Wert V&sub6; zu den Bildelementen, der eine Beziehung V&sub3; x Vth²/Vsat² erfüllt.