DE3448307C2

DE3448307C2 -

Info

Publication number: DE3448307C2
Application number: DE3448307A
Authority: DE
Inventors: Junichiro Kanbe; Kazuharu Yokohama Kanagawa Jp Katagiri; Syuzo Tokio/Tokyo Jp Kaneko
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1983-04-19
Filing date: 1984-04-18
Publication date: 1992-12-10
Anticipated expiration: 2004-04-19
Also published as: GB2141279B; US5886680A; GB8619831D0; US5825390A; GB2180386B; HK70991A; US5812108A; GB2190530B; GB2191623A; HK70591A; US5448383A; GB8712391D0; SG11691G; GB2180385A; HK70891A; US5841417A; DE3448304C2; HK70691A; US5548303A; GB2180384B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine optische Modulationsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine optische Modulationsvorrichtung dieser Art ist in der US 43 67 924 beschrieben. Diese bekannte Modulationsvorrichtung basiert auf einer zellenförmigen ferroelektrischen Flüssigkristalleinrichtung, bei der eine Gruppe von Signalelektroden einer Gruppe von Abtastelektroden unter Einschluß eines ferroelektrischen Flüssigkristallmaterials und unter Bildung von matrixförmig angeordneten Kreuzungspunkten in Abstand gegenüberliegt. Das ferroelektrische Flüssigkristallmaterial hat die vorteilhafte Eigenschaft, in Abhängigkeit von der Polarität des zwischen den Elektroden jeweils herrschenden elektrischen Felds einen ersten oder zweiten Orientierungszustand einzunehmen, was beispielsweise mit Hilfe von in Nicolscher Überkreuzung angeordneten Polarisatoren in der Weise ausgenutzt werden kann, daß die Überkreuzungspunkte der Elektrodengruppen je nach Polarität des elektrischen Felds entweder lichtdurchlässig sind oder nicht und somit eine Lichtmodulation gestatten.

Ferroelektrische Flüssigkristalle zeichnen sich gegenüber herkömmlichen Flüssigkristallen insbesondere dadurch aus, daß eine wesentlich höhere Ansprechgeschwindigkeit erzielbar ist. Infolgedessen lassen sich mit der aus der US 43 67 924 bekannten Modulationsvorrichtung selbst bewegte Bilder verzögerungsfrei darstellen, was mit auf herkömmlichen Flüssigkristallen basierenden Modulations- oder Anzeigevorrichtungen nicht möglich ist.

Gleichwohl ist selbst die kurze Reaktionszeit der bekannten Modulationseinrichtung in manchen Fällen, wie z. B. bei dem Einsatz als Monitor zur Ausgabe von Computerbildern, nicht ausreichend klein, um eine augenfreundliche Bildwiedergabe zu erzielen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine optische Modulationsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart weiterzubilden, daß ein verzögerungsfreier Bildaufbau erzielbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Kennzeichnungsteil des Patentanspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Hierdurch ist sichergestellt, daß immer nur diejenigen Bildbereiche mit neuen Informationen versehen werden, die sich gegenüber einem Vorgängerbild geändert haben. Hierdurch wird insgesamt eine äußerst kurze Reaktionszeit erzielt, die einen entsprechend verzögerungsfreien Bildaufbau selbst bei der Ausgabe von Computerbildern gestattet.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 schematisch eine perspektivische Ansicht, einer Flüssigkristallvorrichtung mit einem Flüssigkristall mit chiral-smektischer Phase,

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht, die schematisch die bistabilen Eigenschaften des verwendeten Flüssigkristalles veranschaulicht,

Fig. 3 eine schematische Draufsicht, die eine Elektrodenanordnung eines Flüssigkristallschirmes,

Fig. 4A (a) die Kurvenform von an eine gewählte Abtastelektrode angelegten elektrischen Signalen,

Fig. 4A (b) die Kurvenform eines an eine nicht gewählte Abtastelektrode angelegten elektrischen Signals,

Fig. 4A (c) die Kurvenform eines an eine gewählte Signalelektrode angelegten Informationssignals,

Fig. 4A (d) die Kurvenform eines an nicht gewählte Signalelektroden angelegten Informationssignals,

Fig. 4B (a) die Kurvenform einer Spannung, die an Flüssigkristall angelegt wird, das einem Bildelement A entspricht,

Fig. 4B (b) die Kurvenform einer Spannung, die an Flüssigkristall angelegt wird, das einem Bildelement B entspricht,

Fig. 4B (c) die Kurvenform einer Spannung, die an Flüssigkristall angelegt wird, das einem Bildelement C entspricht.

Fig. 4B (d) die Kurvenform einer Spannung, die an Flüssigkristall angelegt wird, das einem Bildelement D entspricht,

Fig. 5 (a) die Kurvenform eines elektrischen Signals für eine gewählte Abtastelektrode bei einem zweiten Ausführungsbeispiel,

Fig. 5(b) die Kurvenform eines elektrischen Signals für nicht gewählte Abtastelektroden bei dem zweiten Ausführungsbeispiel,

Fig. 5(c) die Kurvenform eines an eine gewählte Signalelektrode angelegten Informationssignals bei dem zweiten Ausführungsbeispiel,

Fig. 5 (d) die Kurvenform eines an eine nicht gewählte Signalelektrode angelegten Informationssignals bei dem zweiten Ausführungsbeispiel.

Fig. 6 (a) die Kurvenform eines elektrischen Signals für eine gewählte Abtastelektrode bei einem dritten Ausführungsbeispiel,

Fig. 6 (b) die Kurvenform eines elektrischen Signals für eine nicht gewählte Abtastelektrode bei dem dritten Ausführungsbeispiel,

Fig. 6 (c) die Kurvenform eines an eine gewählte Signalelektrode angelegten Informationssignals bei dem dritten Ausführungsbeispiel,

Fig. 6 (d) die Kurvenform eines an nicht gewählte Signalelektroden angelegten Informationssignals bei dem dritten Ausführungsbeispiel,

Fig. 7A (a) die Kurvenform eines an eine gewählte Abtastelektrode angelegten elektrischen Signals,

Fig. 7A (b) die Kurvenform eines an nicht gewählte Abtastelektroden angelegten elektrischen Signals,

Fig. 7A (c) die Kurvenform eines an eine gewählte Signalelektrode angelegten Informationssignals,

Fig. 7A (d) die Kurvenform eines an nicht gewählte Signalelektroden angelegten Informationssignals,

Fig. 7B (a) die Kurvenform einer Spannung, die an Flüssigkristall angelegt wird, das einem Bildelement A entspricht,

Fig. 7B (b) die Kurvenform einer Spannung, die an Flüssigkristall angelegt wird, das einem Bildelement B entspricht,

Fig. 7B (c) die Kurvenform einer Spannung, die an Flüssigkristall angelegt wird, das einem Bildelement C entspricht,

Fig. 7B (d) die Kurvenform einer Spannung, die an Flüssigkristall angelegt wird, das einem Bildelement D entspricht,

Fig. 8A (a) die Kurvenform eines an eine gewählte Abtastelektrode angelegten elektrischen Signals bei einem weiteren Ausführungsbeispiel,

Fig. 8A (b) die Kurvenform eines an nicht gewählte Abtastelektroden angelegten elektrischen Signals bei dem weiteren Ausführungsbeispiel,

Fig. 8A (c) die Kurvenform eines an eine gewählte Signalelektrode angelegten Informationssignals bei dem weiteren Ausführungsbeispiel,

Fig. 8A (d) die Kurvenform eines an nicht gewählte Signalelektroden angelegten Informationssignals bei dem weiteren Ausführungsbeispiel,

Fig. 8B (a) die Kurvenform einer Spannung, die bei dem weiteren Ausführungsbeispiel an Flüssigkristall angelegt wird, das einem Bildelement A entspricht,

Fig. 8B (b) die Kurvenform einer Spannung, die bei dem weiteren Ausführungsbeispiel an Flüssigkristall angelegt wird, das einem Bildelement B entspricht,

Fig. 8B (c) die Kurvenform einer Spannung, die bei dem weiteren Ausführungsbeispiel an Flüssigkristall angelegt wird, das einem Bildelement C entspricht,

Fig. 8B (d) die Kurvenform einer Spannung, die bei dem weiteren Ausführungsbeispiel an Flüssigkristall angelegt wird, das einem Bildelement D entspricht,

Fig. 9(a), 9(b), 9(c) und 9(d) erläuternde Ansichten, die jeweils ein Beispiel für die Kurvenform einer an Signalelektroden angelegten Spannung zeigen,

Fig. 10A (a) die Kurvenform eines an eine gewählte Abtastelektrode angelegten elektrischen Signals,

Fig. 10A (b) die Kurvenform eines an nicht gewählte Abtastelektroden angelegten elektrischen Signals,

Fig. 10A (c) die Kurvenform eines an eine gewählte Signalelektrode angelegten Informationssignals,

Fig. 10A (d) die Kurvenform eines an nicht gewählte Signalelektroden angelegten Informationssignals,

Fig. 10B (a) die Kurvenform einer Spannung, die an Flüssigkristall angelegt wird, das einem Bildelement A entspricht,

Fig. 10B (b) die Kurvenform einer Spannung, die an Flüssigkristall angelegt wird, das einem Bildelement B entspricht,

Fig. 10B (c) die Kurvenform einer Spannung, die an Flüssigkristall angelegt wird, das einem Bildelement C entspricht,

Fig. 10B (d) die Kurvenform einer Spannung, die an Flüssigkristall angelegt wird, das einem Bildelement D entspricht,

Fig. 11 in einer grafischen Darstellung die Änderung der Ansteuerungsstabilität in Abhängigkeit von einem Wert k,

Fig. 12A (a) die Kurvenform eines an eine gewählte Abtastelektrode angelegten elektrischen Signals,

Fig. 12A (b) die Kurvenform eines an nicht gewählte Abtastelektroden angelegten elektrischen Signals,

Fig. 12A (c) die Kurvenform eines an eine gewählte Signalelektrode angelegten Informationssignals,

Fig. 12A (d) die Kurvenform eines an nicht gewählte Signalelektroden angelegten Informationssignals,

Fig. 12B (a) die Kurvenform einer Spannung, die an Flüssigkristall angelegt wird, das einem Bildelement A entspricht,

Fig. 12B (b) die Kurvenform einer Spannung, die an Flüssigkristall angelegt wird, das einem Bildelement B entspricht,

Fig. 12B (c) die Kurvenform einer Spannung, die an Flüssigkristall angelegt wird, das einem Bildelement C entspricht,

Fig. 12B (d) die Kurvenform einer Spannung, die an Flüssigkristall angelegt wird, das einem Bildelement D entspricht,

12C eine erläuternde Ansicht eines beispielhaften Bildes nach dem Abschluß einer Vollbildabtastung,

Fig. 12D (a) eine erläuternde Ansicht, eines beispielhaften Bildes, bei dem das in Fig. 12C gezeigte Bild durch Neubeschriftung teilweise geändert ist,

Fig. 12D (b) die Kurvenform eines Informationssignals, das an eine Signalelektrode angelegt wird, die bei der teilweisen Neueinschreibung des Bilds mit keiner neuen Bildinformation versehen werden soll,

Fig. 12D (c) und 12D (d) Kurvenformen jeweils einer Spannung, die an Flüssigkristall zwischen eine Signalelektrode, die bei der teilweisen Neueinschreibung des Bilds mit keiner neuen Bildinformation versehen werden soll, und eine gewählte Abtastelektrode bzw. zwischen die Signalelektrode und nicht gewählte Abtastelektroden angelegt wird.

Fig. 13(a) die Kurvenform eines bei einem nächsten Ausführungsbeispiel an eine gewählte Abtastelektrode angelegten Signals,

Fig. 13(b) die Kurvenform eines bei dem nächsten Ausführungsbeispiel an nicht gewählte Abtastelektroden angelegten Signals,

Fig. 13(c) und 13(d) Kurvenformen von Informationssignalen, die jeweils an gewählte Signalelektroden bzw. nicht gewählte Signalelektroden aus Signalelektroden angelegt werden, denen neue Bildinformationen zugeführt werden sollen,

Fig. 13(e) die Kurvenform eines Signals, das an eine Signalelektrode angelegt wird, der keine neue Bildinformation zugeführt werden soll,

Fig. 14(a) die Kurvenform eines bei einem weiteren Ausführungsbeispiel an eine gewählte Abtastelektrode angelegten Signals,

Fig. 14(b) die Kurvenform eines bei dem weiteren Ausführungsbeispiel an nicht gewählte Abtastelektroden angelegten Signals,

Fig. 14(c) und 14(d) Kurvenformen von Informationssignalen, die bei dem weiteren Ausführungsbeispiel jeweils an eine gewählte Signalelektrode bzw. nicht gewählte Signalelektroden aus Signalelektroden angelegt werden, welchen neue Bildinformationen zugeführt werden sollen.

Fig. 14(e) die Kurvenform eines Signals, das an eine Signalelektrode angelegt wird, der keine neue Bildinformation zugeführt werden soll.

Fig. 15 eine Draufsicht, auf die Matrixelektroden,

Fig. 16(a) bis 16(d) erläuternde Darstellungen, die jeweils ein an den Matrixelektroden anliegendes elektrisches Signal zeigen.

Fig. 17(a) bis 17(d) die jeweilige Kurvenform einer Spannung, die zwischen die Matrixelektroden angelegt wird,

Fig. 18(a) ein Zeitdiagramm für eine Ansteuerung, bei der keine zeitliche Periode für das Anlegen eines Hilfssignals vorgesehen ist,

Fig. 18(b), 20 und 22 Zeitdiagramme für die Ansteuerung,

Fig. 19 grafisch die die Abhängigkeit einer Spannungsanlegedauer von einer Schwellenspannung eines ferroelektrischen Flüssigkristalls,

Fig. 21(a) ein Blockschaltbild einer Ansteuerungsschaltung, die gemäß dem in Fig. 20 gezeigten Zeitdiagramm betrieben wird,

Fig. 21(b) Kurvenformen von Taktimpulsen CS, einem Ausgangssignal eines Datengenerators und einem Ausgangssignal DM eines Datenmodulators für die Abgabe von Ansteuerungssignalen für eine in Fig. 21(a) gezeigte Gruppe von Signalelektroden,

Fig. 21(c) eine Schaltung zum Erzeugen des in Fig. 21(b) gezeigten Ausgangssignals DM des Datenmodulators,

Fig. 23 eine Draufsicht auf einen optischen Flüssigkristall- Verschluß, bei dem die Ansteuerung angewandt wird.

Die vorzugsweise bei der Ansteuerung verwendbaren bistabilen Flüssigkristalle bzw. Flüssigkristalle mit Bistabilität sind smektische, insbesondere chiral-smektische Flüssigkristalle mit Ferroelektrizität. Von diesen sind Flüssigkristalle mit chiral- smektischer C-Phase ( SmC*) oder H-Phase (SmH*) geeignet. Diese ferroelektrischen Flüssigkristalle sind beispielsweise in "Le Journal De Physique Letters" 36 (L-69), 1975, "Ferroelectric Liquid Crystals"; "Applied Physics Letters" 36 (11), 1980, "Submicro Second Bistable Electrooptic Switching in Liquid Crystals"; "Solid State Physics" 16 (141), 1981, "Liquid Crystal" usw. beschrieben. Bei der Ansteuerung können die in diesen Veröffentlichungen beschriebenen ferroelektrischen Flüssigkristalle verwendet werden.

Besondere Beispiele für bei der Ansteuerung verwendbare ferroelektrische Flüssigkristall-Verbindungen sind Disiloxybenzyliden-p′-amino-2-methylbutyl-einnamat (DOBAMBC), Hexyloxybenzyliden-p′-amino-2-chloropropylcinnamat (HOBACPC), 4-0-(2-methyl)-butylresorcyliden- 4′-octylanilin (MBRA8) und dergleichen.

Wenn eine Vorrichtung unter Verwendung dieser Materialien aufgebaut wird, kann die Vorrichtung an einem Kupferblock oder dergleichen gelagert werden, in den ein Heizelement eingebettet ist, um einen Temperaturzustand herbeizuführen, bei dem die Flüssigkristall-Verbindungen eine SmC*-Phase oder eine SmH*-Phase einnehmen.

In der Fig. 1 ist schematisch ein Beispiel für eine ferroelektrische Flüssigkristallzelle gezeigt. Mit 11 und 11a sind Grundplatten (Glasplatten) bezeichnet, auf die jeweils eine durchsichtige Elektrode beispielsweise aus In₂O₃, SnO₂, Indium-Zinn-Oxid (ITO) oder dergleichen angebracht ist. Zwischen den Platten ist hermetisch ein Flüssigkristall mit SmC*-Phase eingeschlossen, in welchem Flüssigkristall- Molekularschichten 12 senkrecht zu den Oberflächen der Glasplatten ausgerichtet sind. Ausgezogene Linien 13 stellen Flüssigkristall-Moleküle dar. Jedes Flüssigkristallmolekül 13 hat in der zu seiner Achse senkrechten Richtung ein Dipolmoment (P┴) 14. Wenn zwischen die an den Glasplatten 11 und 11a gebildeten Elektroden eine Spannung über einem bestimmten Schwellenwert angelegt wird, wird die Schraubenstruktur bzw. Helixstruktur der Flüssigkristallmoleküle 13 aufgelöst, um die Ausrichtung der jeweiligen Flüssigkristallmoleküle 13 so zu ändern, daß alle Dipolmomente (P┴) 14 in der Richtung des elektrischen Felds gerichtet sind. Die Flüssigkristallmoleküle 13 haben langgestreckte Form und zeigen zwischen der langen Achse und der kurzen Achse derselben eine Brechungsanisotropie. Infolgedessen ist es leicht ersichtlich, daß beispielsweise dann, wenn an der oberen und der unteren Oberfläche der Glasplatten Polarisatoren unter Nikolscher Überschneidung, nämlich unter Überkreuzung ihrer Polarisationsrichtungen angeordnet werden, die dermaßen gestaltete Flüssigkristallzelle als eine optische Flüssigkristall-Moduliervorrichtung wirkt, deren optische Eigenschaften sich in Abhängigkeit von der Polarität einer angelegten Spannung ändern. Wenn ferner die Flüssigkristallzelle genügend dünn ist (beispielsweise ein µm), wird die Helixstruktur der Flüssigkristallmoleküle auch ohne Errichten eines elektrischen Felds aufgelöst, wodurch gemäß der Darstellung in Fig. 2 das Dipolmoment einen von zwei Zuständen annimmt, nämlich einen Zustand P in einer oberen Ausrichtung 24 oder einen Zustand Pa in einer unteren Ausrichtung 24a. Wenn gemäß der Darstellung in Fig. 2 an einer Zelle mit den vorstehend genannten Eigenschaften elektrische Felde E oder Ea angelegt werden, welche einen bestimmten Schwellenwert überschreiten und hinsichtlich ihrer Polarität verschieden sind, wird in Abhängigkeit von dem Vektor des elektrischen Felds E oder Ea das Dipolmoment entweder in die obere Richtung 24 oder in die untere Richtung 24a gelenkt. Dementsprechend werden die Flüssigkristallmoleküle entweder in einem ersten stabilen Zustand 23 oder in einem zweiten stabilen Zustand 23a ausgerichtet.

Wenn als optisches Modulationsmaterial der vorstehend beschriebene ferroelektrische Flüssigkristall verwendet wird, sind zwei Vorteile erzielbar. Der erste besteht darin, daß die Ansprechgeschwindigkeit ziemlich hoch ist. Der zweite besteht darin, daß die Ausrichtung des Flüssigkristalls Bistabilität bzw. bistabile Eigenschaften zeigt. Der zweite Vorteil wird nachfolgend anhand von Fig. 2 erläutert. Wenn auf den Flüssigkristall das elektrische Feld E einwirkt, wird dieser in den ersten stabilen Zustand 23 ausgerichtet. Dieser Zustand wird auch dann stabil beibehalten, wenn das elektrische Feld nicht mehr anliegt. Wenn andererseits in der Gegenrichtung zu dem elektrischen Feld E das elektrische Feld Ea errichtet wird, werden die Flüssigkristallmoleküle in den zweiten stabilen Zustand 23a ausgerichtet, wodurch die Richtungen der Moleküle geändert werden. Der letztere Zustand wird gleichermaßen auch dann stabil beibehalten, wenn das elektrische Feld nicht mehr anliegt. Solange ferner die Stärke des angelegten elektrischen Felds E nicht oberhalb eines bestimmten Schwellenwertes liegt, stehen die Flüssigkristallmoleküle in den jeweiligen Ausrichtungszuständen. Zum wirkungsvollen Herbeiführen der hohen Ansprechgeschwindigkeit und der Bistabilität ist es vorteilhaft, wenn die Zelle so dünn wie möglich ist. Sie sollte daher eine Dicke 0,5 µm bis 20 µm, insbesondere von 1 µm bis 5 µm aufweisen.

Ein Flüssigkristallschirm weist eine Gruppe von aufeinanderfolgend durch Abtastsignale gewählte Abtastelektroden, eine Gruppe von in Abstand der Gruppe der Abtastelektroden gegenübergesetzten Signalelektroden, an die vorbestimmte Datensignale bzw. Informationssignale angelegt werden, und ein zwischen den beiden Elektrodengruppen angeordnetes Flüssigkristallmaterial auf. Der Flüssigkristallschirm kann dadurch angesteuert werden, indem an eine gewählte Abtastelektrode ein elektrisches Signal mit Phasen t₁ und t₂ angelegt wird, deren Spannungspegel voneinander verschieden sind, und indem an die Signalelektroden elektrische Informationssignale angelegt werden, deren jeweilige Spannungspegel von einer bestimmten Information abhängt; dabei entsteht auf der gewählten Abtastelektrodenzeile in Bereichen, in denen Informationssignale vorliegen, bei der Phase t₁ (oder t₂) ein elektrisches Feld in einer Richtung, die das Ausrichten des Flüssigkristalls in seinen ersten stabilen Zustand herbeiführt bzw. in Bereichen, in denen kein derartiges Informationssignal vorliegt, in der Phase t₂ (oder t₁) ein elektrisches Feld in Gegenrichtung, die die Ausrichtung des Flüssigkristalls in seinen zweiten stabilen Zustand bewirkt. Eine entsprechende Ansteuerung wird später anhand der Fig. 3 und 4 beschrieben.

Fig. 3 zeigt schematisch einen Schirm bzw. eine Zelle 31 mit einer Matrixelektrodenanordnung, bei der ferroelektrisches Flüssigkristallmaterial zwischen ein Paar von einander unter Abstand gegenübergesetzter Elektrodengruppen eingefügt ist. Mit 32 und 33 sind jeweils eine Gruppe von Abtastelektroden bzw. eine Gruppe von Signalelektroden bezeichnet. Die Fig. 4A(a) und 4A(b) zeigen jeweils elektrische Signale, die an eine gewählte Abtastelektrode 32 (s) angelegt werden, bzw. elektrische Signale, die an die anderen Abtastelektroden (nichtgewählten Abtastelektroden) 32(n) angelegt werden. Andererseits zeigen die Fig. 4A(c) und 4A(d) elektrische Signale, die an eine gewählte Signalelektrode 33(s) angelegt werden, bzw. elektrische Signale, die an die nichtgewählten Signalelektroden 33(n) angelegt werden. In den Fig. 4A(a) bis 4A(d) stellen die Abszisse und die Ordinate jeweils die Zeit bzw. eine Spannung dar. Wenn beispielsweise ein Laufbild dargestellt wird, werden die Abtastelektroden 32 aufeinanderfolgend und periodisch angewählt. Falls eine Schwellenspannung zum Einstellen des ersten stabilen Zustands des Flüssigkristalls mit V_th1 und eine Schwellenspannung zum Einstellen des zweiten stabilen Zustands des Flüssigkristalls mit -V_th2 bezeichnet wird, ist ein an die gewählte Abtastelektrode 32(s) angelegtes elektrisches Signal eine Wechselspannung mit dem Wert V in einer Phase (einem Zeitraum) t₁ und dem Wert -V in einer Phase (einem Zeitraum) t₂, wie es in Fig. 4(a) gezeigt ist. Gemäß Fig. 4A(b) werden die anderen Abtastelektroden 32(n) in den geerdeten bzw. mit Masse verbundenen Zustand geschaltet. Infolgedessen sind die an diesen Elektroden auftretenden elektrischen Signale 0V. Andererseits wird gemäß der Darstellung in Fig. 4A(c) an die gewählte Signalelektrode 33(s) ein elektrisches Signal V angelegt, während gemäß Fig. 4A(d) an die nicht gewählten Signalelektroden 33(n) ein elektrisches Signal -V angelegt wird. In diesem Fall wird die Spannung V auf einen Sollwert eingestellt, der den Bedingungen V<V_th1<2V und -V<-V_th2<-2V genügt. Die Kurvenformen der bei dem Anlegen dieser elektrischen Signale an den jeweiligen Bildelementen anliegenden Spannungen sind in Fig. 4B gezeigt. Die in den Fig. 4B(a), 4B(c) und 4B(d) gezeigten Kurvenformen entsprechen jeweils Bildelementen A, B, C bzw. D, die in Fig. 3 gezeigt sind. D. h., gemäß Fig. 4B(a) wird an die Bildelemente A auf der gewählten Abtastzeile während der Phase t₂ eine Spannung angelegt, die mit 2V oberhalb des Schwellenwerts V_th1 liegt. Ferner wird an die Bildelemente B der gleichen Abtastzeile während der Phase t₁ eine Spannung angelegt, die mit -2V unter dem Schwellenwert -V_th2 liegt. Demgemäß ändert sich die Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle in Abhängigkeit davon, ob in einer gewählten Abtastelektrodenzeile eine Signalelektrode gewählt ist oder nicht. D. h., wenn eine bestimmte Signalelektrode gewählt ist, werden die Flüssigkristallmoleküle in den ersten stabilen Zustand ausgerichtet, während sie in den zweiten stabilen Zustand ausgerichtet werden, wenn die Signalelektrode nicht gewählt ist. In einem jeden Fall hat die Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle keinen Zusammenhang mit den vorangehenden Zuständen des jeweiligen Bildelements.

Andererseits beträgt gemäß der Darstellung für die Bildelemente C und D auf den nicht gewählten Abtastzeilen eine an alle Bildelemente C und D angelegte Spannung +V oder -V, so daß sie nicht den Schwellenwert übersteigt. Infolgedessen verbleiben die Flüssigkristallmoleküle bei den jeweiligen Bildelementen C und D in den Ausrichtungen, die den bei der letzten Abtastung hervorgerufenen Signalzuständen entsprechen. D. h., wenn eine bestimmte Abtastelektrode gewählt wird, werden die einer Zeile entsprechenden Signale eingeschrieben. Während des Zeitintervalls von einem Zeitpunkt, zu dem das Einschreiben der einem Vollbild entsprechenden Signale abgeschlossen ist, bis zu einem Zeitpunkt, zu dem eine nachfolgende Abtastzeile gewählt wird, kann der Anzeigezustand jedes Bildelements aufrecht erhalten werden. Infolgedessen ändert sich selbst bei einer Steigerung der Anzahl der Abtastzeilen das Einschalt- bzw. Tastverhältnis nicht wesentlich, so daß weder der Kontrast herabgesetzt wird noch ein Übersprechen auftritt. In diesem Fall liegt die Spannung V üblicherweise im Bereich von 3V bis 70V, während die Dauer der Phase (t₁ + t₂) = T üblicherweise im Bereich von 0,1 µs bis 2 ms liegt, obwohl sich die Spannung und die Zeitdauer in Abhängigkeit von der Dicke des verwendeten Flüssigkristallmaterials der verwendeten Zelle ändern. Mit der Ansteuerung sind die Zustände von an eine gewählte Abtastelektrode angelegten elektrischen Signalen von einem ersten stabilen Zustand (der nachstehend als Hellzustand bei der Umsetzung in entsprechende optische Signale bezeichnet wird) zu einem zweiten stabilen Zustand veränderbar (der nachstehend bei der Umsetzung in optische Signale als Dunkelzustand bezeichnet wird) und umgekehrt. Aus diesem Grund wechselt das an eine gewählte Abtastelektrode angelegte Signal zwischen +V und -V. Ferner werden die an die Signalelektroden angelegten Spannungen so gewählt, daß sie zueinander entgegengesetzte Polaritäten haben, um damit den Hellzustand oder den Dunkelzustand festzulegen. Es ist ersichtlich, daß zur wirkungsvollen Anwendung der Ansteuerung die an den Abtastelektroden oder Signalelektroden angelegten elektrischen Signale nicht unbedingt einfache Rechteckwellensignale gemäß der vorangehenden Erläuterung anhand der Fig. 4A(a) bis 4A(d) sein müssen. Es ist beispielsweise möglich, das Flüssigkristallmaterial unter Verwendung einer Sinuswelle, einer Dreieckwelle oder dergleichen anzusteuern.

Fig. 5 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform der Ansteuerung. Fig. 5(a), 5(b), 5(c) und 5(d) zeigen jeweils ein an eine gewählte Abtastelektrode angelegtes Signal, ein an eine nicht gewählte Abtastelektrode angelegtes Signal, ein gewähltes Informationssignal (mit Informationsinhalt) und ein nicht gewähltes Informationssignal (ohne Informationsinhalt). Auf diese Weise wird gemäß Fig. 5 auch dann, wenn nur während einer Phase (Zeitdauer) t₂ an eine Signalelektrode mit Information eine Spannung +V angelegt wird und nur während einer Phase (Zeitdauer) t₁ an eine Signalelektrode ohne Information eine Spannung -V angelegt wird, die in Fig. 5 dargestellte Ansteuerung im wesentlichen die gleiche wie die in Fig. 4 gezeigte.

In Fig. 6 ist eine Abwandlung des in Fig. 5 gezeigten Beispiels gezeigt. Die Fig. 6(a), 6(b), 6(c) und 6(d) zeigen jeweils ein an eine gewählte Abtastelektrode angelegtes Signal, ein an eine nichtgewählte Abtastelektrode angelegtes Signal, ein gewähltes Informationssignal (mit Informationsinhalt) und ein nicht gewähltes Informationssignal (ohne Informationsinhalt). Damit in diesem Fall eine Flüssigkristallvorrichtung auf richtige Weise angesteuert wird, ist es erforderlich, die folgenden Beziehungen zu erfüllen:

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel wird der Flüssigkristallschirm derart angesteuert, daß an eine gewählte Abtastelektrode ein elektrisches Signal angelegt wird, das eine erste Phase t₁, während der eine Spannung zum Errichten eines elektrischen Felds in einer Richtung angelegt wird, die unabhängig von dem Zustand von an die Signalelektroden angelegten elektrischen Signalen das Ausrichten des Flüssigkristallmaterials in dessen ersten stabilen Zustand erlaubt, und eine zweite Phase t₂ aufweist, während der entsprechend den an die Signalelektroden angelegten elektrischen Signalen eine Spannung zum Unterstützen der Neuausrichtung des Flüssigkristalls in dessen zweiten stabilen Zustand angelegt wird.

In den Fig. 7A(a) bis 7A(d) stellen die Abszisse und die Ordinate jeweils die Zeit bzw. eine Spannung dar. Beispielsweise wird bei der Anzeige eines Laufbilds eine jeweilige Abtastelektrode 32 aufeinanderfolgend und periodisch angewählt. Wenn eine Schwellenspannung, oberhalb der ein erster stabiler Zustand der bistabilen Flüssigkristallzelle herbeigeführt wird, mit V_th1 bezeichnet wird und eine Schwellenspannung, oberhalb bzw. unterhalb der ein zweiter stabiler Zustand herbeigeführt wird, mit -V_th2 bezeichnet wird, ist das an die gewählte Abtastelektrode 32(s) angelegte elektrische Signal eine Wechselspannung, die gemäß Fig. 7A(a) während der Phase (Zeitdauer) t₁ 2V beträgt und während der Phase (Zeitdauer) t₂ -V beträgt. Die anderen Abtastelektroden 32(n) werden gemäß Fig. 7A(b) geerdet, so daß sich ein elektrisches Signal von 0 V ergibt. Andererseits ist gemäß Fig. 7A(c) das an jede der gewählten Signalelektroden 33(s) angelegte elektrische Signal während der Phase t₁ "0" und während der Phase t₂ V. Gemäß Fig. 7A (d) ist das an jede nicht gewählte Signalelektrode 33 (n) angelegte elektrische Signal "0". In diesem Fall wird die Spannung V in der Weise eingestellt, daß die Bedingungen V<V_th1<2V und -V<-V_th2<-2V eingehalten werden. Fig. 7B zeigt Kurvenformen von Spannungen, die an jeweilige Bildelemente angelegt werden, wenn elektrische Signale abgegeben werden, die den vorstehend genannten Bedingungen genügen. Die in den Fig. 7B(a),7B(b), 7B(c) und 7B(d) gezeigten Kurvenformen entsprechen den in Fig. 3 gezeigten Bildelementen A, B, C bzw. D. D. h., da gemäß Fig. 7B während der Phase t₁ an alle Bildelemente auf einer gewählten Abtastzeile eine Spannung -2 V über der Schwellenspannung -V_th2 angelegt wird, werden die Flüssigkristallmoleküle zuerst in den einen optisch stabilen Zustand (den zweiten stabilen Zustand) ausgerichtet. Da während der zweiten Phase t₂ entsprechend dem Vorliegen eines Informationssignals an die Bildelemente A eine Spannung 2 V oberhalb der Schwellenspannung V_th1 angelegt wird, wird das jeweilige Bildelement A auf den anderen optisch stabilen Zustand (den ersten stabilen Zustand) umgeschaltet. Da ferner während der zweiten Phase t₂ infolge des Fehlens eines Informationssignals an die Bildelemente B eine nicht über der Schwellenspannung V_th1 liegende Spannung V angelegt wird, behalten die Bildelemente B den einen optisch stabilen Zustand bei.

Andererseits ist an den durch die Bildelemente C und D dargestellten nicht gewählten Abtastzeilen eine an alle Bildelemente C und D angelegte Spannung +V oder "0" und damit nicht oberhalb der Schwellenspannung. Infolgedessen behalten die Flüssigkristallmoleküle in jedem der Bildelemente C und D die Ausrichtung bei, die einem Signalzustand entspricht, welcher bei ihrer letzten Abtastung hervorgerufen wurde. D. h., wenn eine bestimmte Abtastelektrode gewählt wird, werden die Flüssigkristallmoleküle während der ersten Phase t₁ zuerst in den einen optisch stabilen Zustand ausgerichtet, wonach während der zweiten Phase t₂ die der einen Zeile entsprechenden Signale eingeschrieben werden. Auf diese Weise können die Signalzustände von einem Zeitpunkt, an dem das Einschreiben eines Vollbilds abgeschlossen ist, bis zu einem Zeitpunkt aufrecht erhalten werden, an dem eine nachfolgende Zeile gewählt wird. Demgemäß ändert sich selbst bei einer Steigerung der Anzahl der Abtastelektroden das Tastverhältnis nicht wesentlich, so daß keine Möglichkeit einer Verringerung des Kontrasts des Auftretens von Übersprechen usw. besteht.

In diesem Fall liegt die Spannung V üblicherweise im Bereich von 3 V bis 70 V und die Zeitdauer der Phase (t₁ +t₂) = T üblicherweise im Bereich von 0,1 µs bis 2 ms, obwohl die Spannung und die Zeitdauer in einem gewissen Ausmaß von der Dicke des verwendeten Flüssigkristallmaterials und der verwendeten Zelle abhängen.

Die an die Abtastelektroden oder Signalelektroden angelegten elektrischen Signale müssen nicht unbedingt einfache Rechteckwellensignale gemäß der Fig. 7A(a) bis 7A(d) sein. Beispielsweise ist es möglich, das Flüssigkristallmaterial unter Verwendung einer Sinuswelle, einer Dreieckwelle oder dergleichen anzusteuern.

Fig. 8 zeigt ein weiter abgewandeltes Ausführungsbeispiel. Das in Fig. 8 gezeigte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von demjenigen in Fig. 7 gezeigten dadurch, daß in Bezug auf das in Fig. 7A(a) gezeigte Signal an der Abtastelektrode 32(s) die Spannung während der Phase t₁ auf die Hälfte, nämlich auf V verringert ist und daß während der Phase t₁ an alle Signalelektroden für die Informationssignale die Spannung -V angelegt wird. Die sich dadurch ergebenden Vorteile liegen darin, daß die Maximalspannung der an die jeweiligen Elektroden angelegten Signale auf die Hälfte derjenigen bei dem in Fig. 7 gezeigten Ausführungsbeispiel verringert werden kann.

Fig. 8A(a) zeigt die Kurvenform einer an die gewählte Abtastelektrode (32)(s) angelegten Spannung. Andererseits werden gemäß Fig. 8A(b) die nicht gewählten Abtastelektroden 32(n) geerdet. Fig. 8A(c) zeigt die Kurvenform einer an die gewählte Signalelektrode 33(s) angelegten Spannung. Fig. 8A(d) zeigt die Kurvenform einer an die nicht gewählten Signalelektroden 33(n) angelegten Spannung. Fig. 8B zeigt Kurvenformen von Spannungen, die jeweils an die Bildelemente A, B, C und D angelegt werden. D. h., die in den Fig. 8B(a), 8B(b), 8B(c) und 8B(d) gezeigten Kurvenformen entsprechen jeweils diesen in Fig. 3 gezeigten Bildelementen.

Die Ansteuerung wurde vorstehend unter der Voraussetzung erläutert, daß eine einem Bildelement entsprechende Flüssigkristallverbindungs-Schicht gleichförmig ist und bezüglich der Gesamtfläche des einzelnen Bildelements in einen der beiden stabilen Zustände ausgerichtet ist. Tatsächlich wird jedoch die Ausrichtung des ferroelektrischen Flüssigkristalls sehr fein durch die Zwischenwirkung zwischen den Flächen der Grundplatten und den Flüssigkristallmolekülen beeinflußt. Infolgedessen ist es bei einer kleinen Differenz zwischen einer angelegten Spannung und der Schwellenspannung V_th1 oder -V_th2 möglich, daß in dem Gemisch innerhalb eines Bildelements aufgrund von örtlichen Abweichungen der Flächen der Grundplatten stabil ausgerichtete Zustände in einander entgegengesetzten Richtungen erzeugt werden. Durch die Nutzung dieser Erscheinung ist es möglich, während einer zweiten Phase des Informationssignals ein Signal zum Erzielen einer Gradation bzw. Tönung hinzuzufügen. Beispielsweise ist es möglich, gemäß der Darstellung in den Fig. 9(a) bis 9(d) ein Gradationsbild dadurch zu erzielen, daß die gleichen Abtastsignale wie bei dem vorangehend anhand der Fig. 7 beschriebenen Ansteuerungsverfahren verwendet werden und daß entsprechend der Gradation die Anzahl von Impulsen während der Phase t₂ des an die Signalelektroden angelegten Informationssignals verändert wird.

Ferner ist es möglich, nicht allein naturgemäß während der Herstellung der Grundplatte erzeugte Abweichungen hinsichtlich des Oberflächenzustands einer Grundplatte zu nutzen, sondern auch den Oberflächenzustand an einer Grundplatte mit einem künstlich hergestellten Mikromosaikmuster heranzuziehen.

Die Merkmale eines weiteren Ausführungsbeispiels liegen darin, daß an gewählte Abtastelektroden jeweils ein sich änderndes elektrisches Signal V₁(t) mit Phasen t₁ und t₂ bei Span nungen mit verschiedenen Polaritäten angelegt wird, wobei während der Phasen der jeweilige Maximalwert mit V₁(t)max. und der jeweilige Minimalwert mit V₁(t)min. bezeichnet ist und daß an die Signalelektroden in Abhängigkeit davon, ob eine vor bestimmte Information abgegeben werden soll oder nicht, elektrische Signale V₂ und V_2a mit voneinander verschie denen Spannungen angelegt werden. Auf diese Weise wird in Bereichen der gewählten Abtastelektrodenzeile, in denen In formationssignale abgegeben werden, während der Phase t₁ (oder t₂) ein elektrisches Feld V₂-V₁(t) errichtet, das in eine Richtung ausgerichtet ist, die dem Flüssigkristall das Einnehmen des ersten stabilen Zustands erlaubt, wäh rend an der gewählten Abtastelektrodenzeile in Bereichen, in denen keine Informationssignale abgegeben werden, wäh rend der Phase t₂ (oder t₁) ein elektrisches Feld V_2a-V₁(t) in der Gegenrichtung errichtet wird, das dem Flüssigkristall das Einnehmen des zweiten stabilen Zustands erlaubt, wobei folgende Bedingungen erfüllt werden:

1 < |V₁(t)max.| / |V₂|,
1 < |V₁(t)min.| / |V₂|,
1 < |V₁(t)max.| / |V_2a|,
1 < |V₁(t)min.| / |V_2a|.

Mit diesem Ausführungsbeispiel ist es möglich, die Flüssig kristallvorrichtung in einer besonders stabilen Weise an zusteuern.

Die Fig. 10A(a) und 10A(b) zeigen jeweils ein an die ge wählte Abtastelektrode 32(s) angelegtes elektrisches Signal bzw. ein an die anderen (nichtgewählten) Abtastelek troden 32(n) angelegtes Signal. Gleichermaßen zeigen die Fig. 10A(c) und 10A(d) jeweils elektrische Signale, die an die gewählten Signalelektroden 33(s) bzw. die nicht ge wählten Signalelektroden (33)(n) angelegt werden. In den Fig. 10A(a) bis 10A(d) stellen die Abszisse und die Ordi nate jeweils die Zeit bzw. eine Spannung dar. Beispiels weise wird bei der Anzeige eines Laufbilds aus der Gruppe der Abtastelektroden aufeinanderfolgen und periodisch eine Abtastelektrode angewählt. Bezeichnet man eine Schwellenspannung, bei der das bistabile Flüssigkri stallmaterial den ersten stabilen Zustand einnimmt, mit V_th1 und eine Schwellenspannung, bei der das Flüssigkristallmaterial den zweiten stabilen Zustand einnimmt, mit V_th2, so ist ein an die gewählte Abtastelektrode 32(s) angelegtes elektri sches Signal eine Wechselspannung mit Werten V₁ und -V₁ in jeweiligen Phasen (Zeiträumen) t₁ und t₂, wie es in Fig. 10A(a) gezeigt ist. Das Anlegen eines elektrischen Signals mit mehreren Phasenintervallen, deren Spannungen voneinan der verschieden sind, führt dazu, daß der Übergang zwischen dem ersten und dem zweiten stabilen Zustand bzw. entsprechend zwischen dem optischen Hellzustand und dem optischen Dunkelzustand mit hoher Geschwindigkeit her beigeführt werden kann. Andererseits werden gemäß Fig. 10A(b) die anderen Abtastelektroden 32(n) geerdet. Gemäß Fig. 10A(c) wird an die gewählten Signalelektroden 33(s) ein elektrisches Signal V₂ angelegt, während gemäß Fig. 10A(d) an die nicht gewählten Signal elektroden 33(n) ein elektrisches Signal -V₂ angelegt wird. In diesem Fall werden die jeweiligen Spannungen auf einen erwünschten Wert in der Weise eingestellt, daß die folgen den Bedingungen erfüllt sind:

V₂, (V₁ -V₂) < V_th1 < V₁ +V₂,

-(V₁ +V₂) < -V_th2 < -V₂ , -(V₁ -V₂).

In den Fig. 10B(a) bis 10B(d) sind jeweils Kurvenformen von Spannungen gezeigt, die den in Fig. 3 gezeigten Bildelementen A, B, C bzw. D anliegen. Wie aus den Fig. 10B(a) bis 10B(d) ersichtlich ist, wird während der Phase t₂ an das Bildelement A einer gewählten Abtastzeile eine über der Schwellenspannung liegende Spannung V₁+V₂ angelegt. Während der Phase t₁ wird an das Bildelement B auf der gleichen Abtastzeile eine über die Schwellenspannung -V_th2 hinausgehende Spannung -(V₁+V₂) angelegt. Infolgedessen können auf der gewählten Ab tastelektrodenzeile die Flüssigkristallmoleküle in vonein ander verschiedene stabile Zustände in Abhängigkeit davon ausgerichtet werden, ob eine Signalelektrode angewählt ist oder nicht. Wenn nämlich die Signalelektrode gewählt ist, werden die Flüssigkristallmoleküle in den ersten stabilen Zustand ausgerichtet.

Andererseits sind die an die Bildelemente C und D angeleg ten Spannungen jeweils in den Fig. 10B(c) bzw. 10B(d) ge zeigt. Auf den nicht gewählten Abtastzeilen sind die an alle Bildelemente C und D angelegten Spannungen V₂ oder -V₂ und liegen damit jeweils nicht über der Schwellenspannung. Infolgedessen behalten die Flüssigkristallmoleküle in jedem, der Bildelemente C und D eine Ausrichtung bei, die einem Signalzustand entspricht, der bei der letzten Abtastung der Elemente erzeugt wurde. Daher kann bei der Wahl einer Ab tastelektrode und dem Einschreiben von einer Zeile entspre chenden Signalen in diese der auf diese Weise erzielte Si gnalzustand don demjenigen Zeitpunkt, zu dem das Einschreiben des einen Vollbilds angeschlossen ist, bis zu demjenigen Zeitpunkt aufrecht erhalten werden, an dem die Abtastelektrode gewählt wird. Infolgedessen ergibt sich selbst bei einer Steigerung der Anzahl der Abtast elektroden keine wesentliche Änderung des Tastverhältnisses, so daß der Kontrast nicht hoch gesetzt wird. In diesem Fall liegen die Spannungen V₁ und V₂ üb licherweise in dem Bereich von 3 V bis 70 V und die Zeitdauer der Phase (t₁+t₂)=T liegt üblicherweise im Bereich von 0,1 µs bis 2 ms. Ein wichtiges Merkmal bei dieser Ansteuerung besteht darin, daß ein beispielsweise von +V₁ auf -V₁ wechselndes Signal an eine gewählte Abtastelektrode angelegt wird, um den Wechsel von dem (bei der Umsetzung des elektrischen Signals in ein optisches Signal als Hellzustand angenomme nen) ersten stabilen Zustand auf den (bei der Umsetzung zu einem optischen Signal als Dunkelzustand angenommenen) zweiten stabilen Zustand durch das eine gewählte Abtast elektrode angelegte elektrische Signal und umgekehrt zu er leichern. Ferner werden die Spannungen an den Signalelek troden für die Festlegung des Hellzustands oder des Dun kelzustands verschieden gewählt.

In der vorangehenden Beschreibung wurden die Bistabilität des Verhaltens eines ferroelektrischen Flüssigkristalls und das Ansteuerungsverfahren hierfür auf etwa idealisier ten Zuständen beruhend erläutert. Beispielsweise kann auch bistables Flüssigkristallmaterial nicht beliebig lange in einem stabilen Zustand verbleiben, wenn kein elektrisches Feld angelegt wird. Im einzelnen wird dann, wenn eine Schicht aus dem ferroelektrischen Flüssigkristall DOBAMBC mit einer Dicke von über 3 µm verwendet wird, zu erst eine Helixstruktur in der SmC*-Phase teilweise auf rechterhalten. Wenn in der Richtung der Schichtdicke ein in einer Richtung (von beispielsweise +30 V/3 µm) ausge richtetes elektrisches Feld angelegt wird, wird die Helix struktur vollständig aufgelöst. Auf diese Weise werden die Flüssigkristallmoleküle in einen Zustand umgesetzt, bei dem sie gleichförmig längs der Oberfläche ausgerichtet sind. Falls dann die Flüssigkristallmoleküle in einen Zustand zurückkehren, bei dem kein elektrisches Feld angelegt wird, kehren sie allmählich und teilweise zu der Helixstruktur zurück.

Wenn folglich unter Einfassung der Flüssigkristallschirm zwischen einen oberen und einen unteren Pola risator, die in Nikol'scher Überkreuzung angeordnet sind, das Durch laßlicht beobachtet wird, ist festzustellen, daß der Kontrast der allmählich geringer wird. Die Ge schwindigkeit, mit der sich der in eine Richtung ausgerich tete stabile Zustand auflöst bzw. lockert, hängt im star ken Ausmaß von den Oberflächenzuständen (nämlich dem Ober flächenmaterial, der Oberflächenbearbeitung usw.) der bei den Grundplatten ab, zwischen die das Flüssigkristallma terial eingefügt ist. Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wurden die für das Umschalten der Flüssigkristallmoleküle in jeweils einen stabilen Zustand erforderlichen Schwellenspannungen V_th1 und V_th2 als auf konstanten Werten festliegend beschrieben. Tatsächlich hängen jedoch diese Schwellenspannungen in starkem Ausmaß von Faktoren wie beispielsweise dem Oberflächenzustand einer Basisplatte und dergleichen ab, was große Schwankungen hinsichtlich der jeweiligen Zellen ergibt. Ferner hängt die Schwellenspannung auch von der Spannungsanlegedauer ab. Aus diesem Grund besteht bei einer langen Spannungsan legezeit die Tendenz, daß die Schwellenzeit absinkt. Infolgedessen tritt ein Umschalten zwischen den beiden stabilen Zuständen des Flüssigkristalls auch auf nicht gewählten Zeilen bei einer bestimmten Form dier Signale auf, was zu der Möglichkeit führt, daß ein Übersprechen auftritt.

Aufgrund der vorstehend angeführten Analysen und Betrach tungen ist es für die gleichmäßige Herstellung und gleich mäßige Ansteuerung einer optischen Moduliervorrichtung vor zuziehen, die Spannungen V_ON1 und V_ON2 für das Ausrichten der Flüssigkristallmoleküle an einer gewählten Stelle oder an gewählten Stellen auf den ersten bzw. den zweiten sta bilen Zustand und die Spannung V_OFF für das Anlegen an die nicht gewählten Stellen so zu wählen, daß die Unterschiede zwischen ihren Höhen und den mittleren Schwellenspannungen V_th1 und V_th2 so groß wie möglich sind. Zieht man die Ab weichungen hinsichtlich der Eigenschaften zwischen Vorrich tungen und diejenigen bei dem Format einer Vorrichtung in Betracht, so ist es im Hinblick auf die Gleichmäßigkeit vorteilhaft, daß |V_ON1| und |V_ON2| jeweils doppelt so groß wie |V_OFF| oder größer sind. Zum Herbeiführen dieser Bedingungen für das Anlegen von Spannungen bei dem Ansteue rungsverfahren, das anhand der Fig. 10 erläutert wurde, welche das Ausführungsbeispiel zeigen, das einen schnellen Übergang zwischen den beiden stabilen Zuständen erlaubt, ist es vorteilhaft, in der Phase t₂ (Fig. 10B(a)) eine an die der fehlenden Information entsprechenden Bildelemente durch eine gewählte Abtastelektrode und eine nicht gewählte Signalelektrode angelegte Spannung |V₁-V₂| ausreichend von V_ON1 abliegend, nämlich insbesondere auf weniger als V_ON1/1,2 zu wählen. Infolgedessen ist gemäß Fig. 10 die Bedingung hierfür:

1 < |V₁(t)| / |V₂| < 10.

Ferner ist es hinsichtlich dieser Bedingung in verallge meinerter Form nicht erforderlich, daß eine an ein jewei liges Bildelement angelegte Spannung und ein an eine je weilige Elektrode angelegtes Signal symme trisch ist oder rechteckige Form hat. Zum allgemeinen Ausdrücken der vorstehend genannten Be dingung in der Weise, daß sie auch derartige Fälle ein schließt, sei angenommen, daß der Maximalwert eines an die Abtastelektroden innerhalb der Phase t₁+t₂ angeleg ten elektrischen Signals (der Spannung in bezug auf das Massepotential) V₁(t)max. ist, der Minimalwert des Signals V₁(t)min. ist ein an eine gewählte Signalelektrode ent sprechend einem Informationszustand angelegtes elektrisches Signal (Bezugsspannung in bezug auf das Massepotential)V₂ ist und ein an die nicht gewählten Signalelektroden ent sprechend dem informationslosen Zustand angelegtes elek trisches Signal (Relativspannung) V_2a ist. Zur Ansteuerung des Flüssigkristallschirmes ist es vor teilhaft, die folgenden Bedingungen einzuhalten:

1 < |V₁(t)max.| / |V₂| < 10,

1 < |V₁(t)min.| / |V₂| < 10,

1 < |V₁(t)max.| / |V_2a| < 10,

1 < |V₁(t)min.| / |V_2a| < 10.

In Fig. 11 stellt die Abszisse ein Verhältnis k eines an die Abtastelektroden angelegten elektrischen Signals V₁ zu einem an die Signalelektroden angelegten elektrischen Signal ±V₂ dar, das sich gemäß dem anhand der Fig. 10 er läuterten Ausführungsbeispiel ändert. Im einzelnen zeigt Fig. 11 die Änderung des Verhältnisses einer an ein gewähltes Bildelement (zwischen einer gewählten Signalelektrode und einer gewählten oder nicht gewählten Abtastelektrode) angelegten maximalen Span nung |V₁+V₂| zu einer an eine nichtgewähltes Bildelement (zwischen einer nichtgewählten Signalelektrode und einer gewählten oder nichtgewählten Abtastelektrode) angelegten Spannung |V₂| sowie zu einer während der Phase t₁ nach Fig. 10B(a) (oder während der Phase t₂ nach Fig. 10B(b)) angelegten Spannung |V₂-V₁| (wobei die Spannungen je weils als Absolutwert ausgedrückt sind). Aus dieser gra fischen Darstellung ist ersichtlich, daß es vorteilhaft ist, wenn das Verhältnis k=|V₁/V₂| größer als 1 ist und insbesondere in einem Bereich liegt, der durch die Unglei chung 1<k<10 ausgedrückt ist.

Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist es mög lich, den Flüssigkristallschirm mittels einer Sinus- oder einer Dreieckspannung anzusteuern, solange sich ein wirksames Zeitintervall ergibt.

Mit der Ansteuerung ist es in einer Betriebsart möglich, einen Teil einer Bildfläche, in welchem zuvor ein Bild eingeschrieben worden ist, mit einem anderen Bild neu zu beschriften. Im einzelnen wird bei der Ansteuerung einer optischen Modulationsvorrich tung (wie beispielsweise ein Flüssigkristallschirm) mit einer Elektrodenanordnung aus einer Gruppe von Abtast elektroden und einer Gruppe von Signalelektroden zum Zuführen von Informationssignalen und mit einem zwischen die Gruppe der Abtastelektroden und die Gruppe der Signal elektroden eingesetzten Material (wie beispielsweise Flüs sigkristall) für die optische Modulation, das bistabile Eigenschaften hinsichtlich eines elektrischen Felds zeigt, zwischen eine aus der Gruppe der Abtastelektroden ge wählte Abtastelektrode und eine aus den Signalelektroden gewählte Signalelektrode oder mehrere derart gewählte Si gnalelektroden, denen in der Gruppe der Signalelektroden eine neue Bildinformation zugeführt werden soll, eine Span nung zum Ausrichten des bistabilen Materials für die op tische Modulation in den ersten stabilen Zustand (einen optisch stabilen Zustand) angelegt, zwischen die gewählte Abtastelektrode und eine Signalelektrode, die nicht aus den Signalelektroden gewählt ist, denen in der Gruppe der Signalelektroden eine neue Bildinformation zu geführt wird, eine Spannung zum Ausrichten des bistabilen Materials für die optische Modulation in den zweiten sta bilen Zustand (den anderen optisch stabilen Zustand) ange legt und zwischen die nicht aus der Gruppe der Abtastelektroden gewählten Abtastelektroden und die Gruppe der Signalelektroden sowie zwischen alle Abtastelektroden und die Signalelektroden, denen keine neue Bildinformation zugeführt wird, eine Spannung angelegt, die auf einen Wert zwischen der Schwellenspannung -V_th2 (für den zwei ten stabilen Zustand) und der Schwellenspannung V_th1 (für den ersten stabilen Zustand) des bistabilen Materials für die optische Modulation eingestellt wird.

Für diese Art der Ansteuerung ist eine Flüssigkristallvorrich tung vorgesehen, die mindestens eine Gruppe von aufeinan derfolgend durch Abtastsignale anwählbaren Abtastelektroden, eine Gruppe von der Gruppe der Abtastelektroden in Abstand gegenübergesetzten und durch erwünschte Informa tionssignale anwählbaren Signalelektroden und ein zwischen die beiden Elektrodengruppen eingefügtes Flüssigkristallmaterial mit Bistabilität hinsichtlich eines elektrischen Felds aufweist, wobei an eine gewählte Abtastelektrode ein elek trisches Signal mit Phasen t₁ und t₂ angelegt wird, deren entsprechende Spannungen voneinander verschieden sind, und elektrische Signale unterschiedlicher Spannungen in Abhängigkeit davon angelegt werden, ob eine vorbestimmte Information vorliegt oder nicht bzw. ob die Information der letzten Abtastung unverändert aufrecht erhalten wird oder nicht. Auf diese Weise ist es möglich, den Flüs sigkristallschirm so anzusteuern, daß während der Phase t₁(t₂) auf der gewählten Abtastelektrodenzeile an einem Bereich, für den ein Informationssignal vorliegt, ein elektrisches Feld in einer Richtung gebildet wird, das den ersten stabilen Zustand ergibt, daß während der Phase t₂(t₁) in einem Bereich, für den kein Informations signal vorliegt, ein elektrisches Feld in der Gegenrich tung gebildet wird, das den zweiten stabilen Zustand er gibt, und daß während der Phase t₁ und t₂ in einem Bereich, in dem die Information aus der letzten Abtastung aufrecht erhalten werden soll, ein elektrisches Feld gebildet wird, das schwächer als der Schwellenwert des elektrischen Felds für das Umschalten der Flüssigkristallmoleküle von einem stabilen Zustand in den anderen ist.

Ein vorzugsweise gewähltes Ausführungsbeispiel für diese Ansteuerung wird anhand der Fig. 12A bis 12D beschrieben. Die Fig. 12A(a) und 12A(b) zeigen jeweils Signale, die an die gewählte Abtastelektrode 32(s) bzw. an die anderen (nichtgewählten) Abtastelektro den angelegt werden. Die Fig. 12A(c) und 12A(d) zeigen je weils elektrische Signale, die an die gewählten Signal elektroden 33(s) bzw. an die nichtgewählten Signalelektro den 33(n) angelegt werden. In den Fig. 12A(a) bis 12A(d) stellen die Abszisse und die Ordinate jeweils die Zeit bzw. eine Spannung dar. Beispielsweise wird bei der Anzeige eines Laufbilds eine Abtastelektrode aufeinanderfol gend und periodisch aus der Gruppe der Abtastelektroden an gewählt. Falls in einer Flüssigkristallzelle mit Bistabili tät die Schwellenspannung zum Bilden des ersten stabilen Zustands V_th1 ist und die Schwellenspannung zum Bilden des zweiten stabilen Zustands -V_th2 ist, ist ein an die gewähl te Abtastelektrode 32(s) angelegtes elektrisches Signal eine Wechselspannung, die während einer Phase (Zeitdauer) t₁ den Wert V und während einer Phase (Zeitdauer) t₂ einen Wert -V annimmt, wie es in der Fig. 12A(a) dargestellt ist. Wenn an die gewählte Abtastelektrode ein elektrisches Si gnal mit mehreren Phasen unterschiedlicher Spannungen ange legt wird, wird ein bedeutsamer Vorteil insofern erreicht, als für die Festlegung der Anzeigebedingungen des Schirmes zwischen den beiden stabilen Zuständen des Flüs sigkristallmaterials leicht mit hoher Geschwindigkeit umgeschaltet werden kann.

Andererseits werden gemäß Fig. 12A(b) die anderen Abtastelektroden 32(n) geerdet. Gemäß Fig. 12A(c) wird an die gewählten Signalelektroden 33(s) ein elektrisches Signal V angelegt, während gemäß Fig. 12A(d) an die nicht gewählten Signalelektroden 33(n) ein elektri sches Signal -V angelegt wird. In diesem Fall wird die Spannung V auf einen erwünschten Wert eingestellt, der die folgenden Bedingungen erfüllt: V<V_th1<2 V und -V<-V_th2 <-2 V. Die Kurvenformen der an die jeweiligen Bildelemente, nämlich die in Fig. 3 gezeigten Bildelemente A, B, C und D bei dem Anlegen dieser elektrischen Signale angelegten Span nungen sind jeweils in den Fig. 12B(a), 12B(b), 12B(c) und 12B(d) gezeigt. Wie es aus Fig. 12B(a) bis 12B(d) er sichtlich ist, wird während der Phase t₂ an das Bildelement A auf der gewählten Abtastzeile eine Spannung 2 V über der Schwellenspannung V_th1 angelegt, während in der Phase t₁ an das Bildelement B der gleichen Abtastzeile eine Span nung -2 V über dem Schwellenpegel -V_th2 angelegt wird. Infolgedessen wird die Ausrichtung des Flüssigkristallmaterials in Abhängigkeit davon bestimmt, ob auf der gewählten Abtast elektrodenzeile die Signalelektrode gewählt ist oder nicht. Wenn nämlich die Signalelektrode gewählt ist, werden die Flüssigkristallmoleküle in den ersten stabilen Zustand aus gerichtet. Wenn die Signalelektrode nicht gewählt ist, wer den die Moleküle in den zweiten stabilen Zustand ausgerich tet. In einem jeden Fall steht die Ausrichtung nicht im Zu sammenhang zu den vorangehenden Zuständen des jeweiligen Bildelements.

Andererseits wird auf den nicht gewählten Abtastzeilen an die Bildelemente C und D eine Spannung +V oder -V angelegt. Infolgedessen bleiben die Flüssigkristallmoleküle in den jeweiligen Bildelementen C und D in der Ausrichtung, die den bei der letzten Abtastung hervorgerufenen Signalzu ständen entspricht. D. h., wenn eine Abtastelektrode ge wählt wird, werden die der einen Zeile entsprechenden Si gnale eingeschrieben, wonach die Signalzustände während des Zeitintervalls von dem Zeitpunkt, an dem das Einschreiben des einen Vollbilds abgeschlossen ist, bis zu dem Zeit punkt aufrecht erhalten werden können, an dem die Abtast elektrode gewählt wird. Infolgedessen ergibt sich selbst bei einer gesteigerten Anzahl von Abtastelektroden keine wesentliche Änderung des Tastverhältnisses, so daß weder der Kontast herabgesetzt wird noch ein Übersprechen auf tritt. In diesem Fall liegt die Spannung V üblicherweise im Bereich von 3 V bis 70 V und die Zeitdauer der Phase (t₁+t₂)=T gewöhnlich im Bereich von 0,1 µs bis 2 ms, obwohl die Spannung und die Zeitdauer im gewissen Ausmaß von der Dicke des verwendeten Flüssigkristallmaterials bzw. der verwendeten Zelle abhängig sind. Diese Ansteuerung unterscheidet sich im wesentlichen von dem Verfahren nach dem Stand der Technik dadurch, daß es den Übergang von einem ersten stabilen Zustand (der bei der Umsetzung des elektrischen Signals in ein optisches Signal als Hellzustand angenommen ist) zu einem zweiten stabilen Zustand und umgekehrt erleichtert (der bei der Umsetzung in ein optisches Signal als Dunkelzustand ange nommen ist). Zu diesem Zweck wechselt das an die gewählte Abtastelektrode angelegte elektrische Signal von +V auf -V. Ferner sind die an die Signalelektroden angelegten Spannungen voneinander verschieden, um damit den Hellzu stand oder den Dunkelzustand zu bestimmen. In Fig. 12C ist beispielhaft ein Bild mit derartiger Abtastbeendigung einer Zeile gezeigt. In dieser Figur stellt ein strichlinierter Bereich P den Hellzustand dar, während ein Leerbereich Q den Dunkelzustand darstellt. Danach wird für diesen Fall in Fig. 12D(a) ein Beispiel gezeigt, bei dem das Bild teilweise neu eingeschrieben ist. Wenn gemäß der Darstellung in dieser Figur nur ein Bereich neu beschriftet werden soll, der durch eine Gruppe von Abtast elektroden Xa und eine Gruppe von Signalelektroden Ya ge bildet ist, werden Abtastsignale aufeinanderfolgend nur in dem Bereich Xa angelegt. Ferner wird an dem Bereich Ya ein Informationssignal angelegt, das sich in Abhängigkeit davon ändert, ob eine Information vorliegt oder nicht. Ge mäß Fig. 12D(b) wird an die Gruppe der Abtastelektroden, die einen Bereich bildet, in dem die bei der letzten Ab tastung eingeschriebene Information aufrecht erhalten wer den soll (nämlich für die keine neue Information eingege ben wird), ein Signal (von beispielsweise 0 V) angelegt. Demnach ändert sich bei der Abtastung der Gruppe der Ab tastelektroden Xa eine an die jeweiligen Bildelemente an den Signalelektroden Y angelegte Spannung gemäß der Dar stellung in Fig. 12D(c), während dann, wenn keine Abtastung ausgeführt wird, die Spannung zu der in Fig. 12D(d) gezeigten wird. In jedem Fall liegt die Spannung nicht oberhalb der Schwellenspannung. Infolgedessen wird das bei der letzten Abtastung erhaltene Bild unverändert beibehalten.

Es ist offensichtlich, daß zum wirkungsvollen Ausführen der Ansteuerung das den Ab tastelektroden und den Signalelektroden zugeführte elektri sche Signal nicht unbedingt ein einfaches Rechteckwellen signal sein muß, wie es anhand der Fig. 12A(a) bis 12A(d) und 12D(b) bis 12D(d) beschrieben wurde. Beispielsweise ist es möglich, das Flüssigkristallmaterial unter Verwendung einer Sinuswelle oder einer Dreieckwelle anzusteuern, solange eine wirksame Zeitdauer gegeben ist.

In Fig. 13 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Ansteuerung gezeigt. Im ein zelnen ist in Fig. 13(a) ein Signal an einer gewählten Abtastelektrode gezeigt, in Fig. 13(b) ein Signal an einer nichtgewählten Abtastelektrode gezeigt, in Fig. 13(c) ein (dem Vorliegen einer Information entsprechendes) gewähltes Informationssignal gezeigt, in Fig. 13(d) ein (dem Fehlen einer Information entsprechendes) nichtgewähltes Informa tionssignal gezeigt und in Fig. 13(e) ein Informations signal gezeigt, welches ein Signal von der letzten Abtastung aufrecht erhält.

Ein in Fig. 13(e) gezeigter Wert Va wird so gewählt, daß die folgenden Bedingungen eingehalten werden:

|Va-V| < |V_th1|, |V_th2|,
|Va| < |V_th1|, |V_th2|.

Fig. 14 zeigt ein nächstes Ausführungsbeispiel der Ansteuerung. Auf gleichartige Weise wie in Fig. 13 ist in Fig. 14(a) ein Signal an einer gewählten Ab tastelektrode, in Fig. 14(b) ein Signal an nicht gewählten Abtastelektroden, in Fig. 14(c) ein dem Vorliegen einer Information entsprechendes gewähltes In formationssignal, in Fig. 14(d) ein dem Fehlen von Informationen entsprechendes nicht gewähltes Informtions signal und in Fig. 14(e) ein Informationssignal zum Aufrechterhalten eines bei der letzten Abtastung er zielten Signals gezeigt. Zur richtigen Ansteuerung der Flüssigkristallvorrichtung müssen bei dem in Fig. 14 ge zeigten Ausführungsbeispiel die folgenden Bedingungen er füllt werden:

Bei einem weiteren Ausführungs beispiel wird nach dem Anlegen eines Informations signals an die Gruppe der Signalelektroden unter Synchro nisierung mit einem an eine gewählte Abtastelektrode angelegten Abtastsignal und vor dem selektiven Anlegen eines darauffolgenden In formationssignals an die Gruppe der Signalelektroden unter Synchronisierung mit dem Anlegen von Abtastsignalen an dar auffolgend gewählte Abtastelektroden eine Hilfssignal- Anlegeperiode für das Anlegen eines Signals vorgesehen, das von dem selektiv an die Gruppe der Signalelektroden angelegten Informationssignal verschieden ist.

Die Einzelheiten dieses Ausführungsbeispiels werden nun anhand der Fig. 15 bis 17 be schrieben.

Fig. 15 zeigt eine schematische Ansicht einer Zelle 151 mit einer Matrixelektrodenanordnung, in der ein (nicht ge zeigtes) ferroelektrisches Flüssigkristallmaterial einge schlossen ist. Mit 152 und 153 sind jeweils eine Gruppe von Abtastelektroden bzw. eine Gruppe von Si gnalelektroden bezeichnet. Zuerst wird der Fall beschrieben, daß eine Abtastelektrode S₁ angewählt ist. Fig. 16(a) zeigt ein an die gewählte Abtastelektrode S₁ angelegtes elektrisches Abtastsignal, während Fig. 16(b) elektri sche Abtastsignale zeigt, die an andere (nicht gewählte) Abtastelektroden S₂, S₃, S₄ usw. angelegt werden. Fig. 16(c) und 16(d) zeigen jeweils elektrische Informations signale, die an gewählte Signalelektroden I₁, I₃ und I₅ bzw. an nicht gewählte Signalelektroden I₂ und I₄ angelegt werden. In den Fig. 16 und 17 stellen die Abszisse und die Ordinate jeweils die Zeit bzw. eine Spannung dar. Bei der Anzeige eines Laufbilds wird beispielsweise aus der Abtastelektrodengruppe 152 aufeinanderfolgend und periodisch eine Abtastelektrode angewählt. Falls eine Schwel lenspannung zum Bilden eines ersten stabilen Zustands der bistabilen Flüssigkristallzelle hinsichtlich vorbestimmten Anlegezeiten t₁ und t₂ gleich -V_th1 ist und eine Schwellen spannung zum Bilden eines zweiten stabilen Zustands der Zelle gleich +V_th2 ist, wird gemäß Fig. 16(a) an eine ge wählte Abtastelektrode (S₁) eine Wechselspannung angelegt, die während einer Phase (Zeitdauer) t₁ 2 V und während einer Phase (Zeitdauer) t₂ -2 V beträgt. Wenn an die auf diese Weise gewählte Abtastelektrode ein elektrisches Signal ange legt wird, das mehrere Phasenperioden mit voneinander ver schiedenen Spannungspegeln hat, wird ein beträchtlicher Vorteil insofern erreicht, als es möglich ist, den Zustands übergang zwischen dem ersten und dem zweiten stabilen Zu stand entsprechend dem optischen Dunkelzustand bzw. Hell zustand mit hoher Geschwindigkeit herbeizuführen.

Andererseits werden gemäß Fig. 16(b) die Abtastelektroden S₂ bis S₅ geerdet, so daß damit die Potentiale ihrer elek trischen Signale zu "0" werden. Ferner haben die den ge wählten Signalelektroden I₁, I₃ und I₅ zugeführten elek trischen Signale gemäß Fig. 16(c) den Wert V, während ge mäß Fig. 16(d) die den nicht gewählten Signalelektroden I₂ und I₄ zugeführten elektrischen Signale den Wert -V haben. Bei diesem Beispiel werden die jeweiligen Spannungen auf einen angestrebten Wert eingestellt, der den folgenden Bedingungen genügt:

V < V_th2 < 3 V,

-3 V < -V_th1 < -V.

In den Fig. 17(a) und 17(b) sind die Kurvenformen von Span nungen gezeigt, die bei der Abgabe dieser elektrischen Si gnale an die Bildelemente beispielsweise an die Bildele mente A und B angelegt werden. D. h., aus diesen Figuren ist ersichtlich, daß während der Phase t₂ an das Bildelement A auf der gewählten Abtastzeile eine Spannung 3 V über der Schwellenspannung V_th2 angelegt wird. Gleichermaßen wird während der Phase t₁ an das Bildelement B der gleichen Ab tastzeile eine Spannung -3 V unterhalb der Schwellenspannung -V_th1 angelegt. Infolgedessen wird die Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle in Abhängigkeit davon bestimmt, ob an einer gewählten Abtastzeile eine Signalelektrode ge wählt ist oder nicht. Wenn nämlich die Signalelektrode ge wählt ist, werden die Flüssigkristallmoleküle in den ersten stabilen Zustand ausgerichtet, während sie in den zweiten stabilen Zustand ausgerichtet werden, wenn die Signalelektrode nicht gewählt ist.

Andererseits werden gemäß der Darstellung in den Fig. 17(c) und 17(d) an den nichtgewählten Abtastzeilen an alle Bild elemente die Spannungen V oder -V angelegt, welche jeweils nicht über der Schwellenspannung liegen. Infolgedessen behalten die Flüssigkristalle in den Bildelementen auf den Abtastzeilen mit Ausnahme der gewählten Abtastzeilen die Ausrichtung bei, die dem Signalzustand entspricht, welcher bei der letzten Abtastung erzielt wurde. D. h., wenn eine Abtastelektrode gewählt wird, werden Signale an der gewähl ten einzelnen Zeile eingeschrieben, wobei der Signalzu stand aufrecht erhalten werden kann, bis nach dem Abschluß des Einschreibens eines Vollbilds die Abtastelektrode das nächste Mal gewählt wird. Infolgedessen ergibt sich selbst bei einer Steigerung der Anzahl der Abtastelektroden keine wesentliche Änderung des Tastverhältnisses, so daß der Kon trast nicht herabgesetzt wird.

Es werden nun Probleme betrachtet, die in der Praxis auf treten können, wenn der Flüssigkristallschirm als Anzeige betrieben wird. In Fig. 15 sei ange nommen, daß aus den an den Überkreuzungen der Abtastelek troden S₁ bis S₅ usw. mit den Signalelektroden I₁ bis I₅ usw. die Bildelemente an den gestrichelt dargestellten Kreuzungen dem Hellzustand entsprechen, während diejenigen an den leer dargestellten Kreuzungen dem Dunkelzustand ent sprechen. Betrachtet man nun die Darstellung an der Signal elektrode I₁ in Fig. 15, so wird das entsprechend an der Abtastelektrode S₁ geformte Bildelement A in den Hellzu stand versetzt, während alle anderen, an der Signalelek trode I₁ geformten Bildelemente in den Dunkelzustand ver setzt werden. Fig. 18(a) zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Ansteuerungsverfahrens in diesem Fall, bei der der Signalelektrode I₁ ein Abtastsignal und ein Informations signal zugeführt werden, wobei eine an dem Bildelement A anliegende Spannung im Zeitablauf dargestellt ist.

Falls der Flüssigkristallschirm beispielsweise gemäß Fig. 18(a) angesteuert wird und die Ab tastelektrode S₁ abgetastet wird, wird in dem Zeitraum t₂ an das Bildelement A eine Spannung 3 V über der Schwellen spannung V_th2 angelegt. Aus diesem Grund wird unabhängig von vorangehenden Zuständen das Bildelement A in den einen, in einer Richtung ausgerichteten stabilen Zustand, nämlich den Hellzustand geschaltet. Danach wird gemäß der Darstel lung in Fig. 18(a) während der Abtastung der Abtastelektro den S₂ bis S₅ fortgesetzt eine Spannung -V angelegt. Da in diesem Fall die Spannung -V nicht die Schwellenspannung -V_th1 übersteigt, behält das Bildelement A den Hellzustand bei. Wenn jedoch eine vorbestimmte Information dadurch an gezeigt wird, daß gemäß den vorstehenden Ausführungen der einen Signalelektrode fortgesetzt ein Signal in einer Rich tung zugeführt wird (die in diesem Fall dem Dunkelzustand entspricht), nimmt die Anzahl der Abtastzeilen in starkem Ausmaß zu, so daß bei der Hochgeschwindigkeits-Ansteuerung der Flüssigkristallvorrichtung einige Probleme auftreten müssen. Dies wird anhand von Versuchsdaten erläutert.

Fig. 19 zeigt eine grafische Darstellung, in der die Zeitabhängigkeit einer zum Schalten erforderlichen Schwel lenspannung in den Fällen aufgetragen ist, daß als ferro elektrisches Flüssigkristallmaterial DOBAMBC (gemäß 192 in Fig. 19) bzw. HOBACPC (gemäß 191 in Fig. 19) verwendet wird. Bei diesem Beispiel beträgt die Dicke des Flüssigkristalls 1,6 µm, bei einer Temperatur von 70°C. Bei diesem Versuch wurden als Grundplatten, zwischen denen das Flüssigkristallmaterial hermetisch eingeschlossen war, beispiels weise Glasplatten verwendet, auf die Indium-Zinn-Oxid (ITO) aufgedampft war, wobei die Schwellenspannungen V_th1 und V_th2 einander nahezu gleich (nämlich V_th1≈V_th2 (≡V_th) waren.

Aus Fig. 19 ist ersichtlich, daß die Schwellenspannung V_th von der Anlege-Zeitdauer abhängig ist und eine steilere Zunahme zeigt, sobald die Anlege-Zeitdauer kürzer wird. Wie aus den vorstehend angeführten Betrachtungen zu ent nehmen ist, treten gewisse Probleme auf, wenn eine Ansteue rung gemäß Fig. 18(a) angewandt wird und diese Ansteuerung bei einem Schirm angewandt wird, die eine sehr große Anzahl von Abtastzeilen hat und mit hoher Geschwindigkeit angesteuert werden soll. Selbst wenn nämlich beispielsweise das Bildelement A wäh rend der Zeit der Abtastung der Abtastelektrode S₁ auf den Hellzustand geschaltet wird, wird nach der Beendigung der betreffenden Abtastung ständig weiter eine Spannung -V an gelegt, wodurch es möglich ist, daß das Bildelement leicht in den Dunkelzustand geschaltet wird, bevor die Abtastung einer Bildfläche abgeschlossen ist.

Zum Vermeiden dieser nachteiligen Erscheinung kann eine Ansteuerung gemäß Fig. 18(b) angewandt werden. Hierbei werden die Abtastsignale und die Informationssignale nicht aufeinanderfolgend zu geführt, sondern es ist eine vorbestimmte Zeitdauer Δt als Hilfssignal-Anlegedauer vorgesehen, während der ein Hilfssignal abgegeben wird, mit dem während dieser Zeit dauer die Signalelektroden geerdet werden. Während der Hilfssignal-Anlegedauer wird die Abtastelektrode gleichermaßen geerdet. Auf diese Weise ist es möglich, die in Fig. 19 gezeigte Abhängigkeit der Schwellenspannung des ferroelektrischen Flüssigkristallmaterials von der Spannungsanlegedauer im wesent lichen auszuschalten. Infolgedessen ist es möglich, ein Umschalten des in dem Bildelement A erreichten Hell zustands in den Dunkelzustand zu verhindern. Die glei che Erörterung gilt auch für die anderen Bildelemente.

Eine einmal einge schriebene Information wird über eine Zeitdauer bis zu dem nachfolgenden Einschreiben aufrecht erhalten, obwohl das ferroelektrische Flüssigkristallmaterial die in Fig. 19 gezeigten Eigenschaften hat.

Diese Ansteuerung kann da durch ausgeführt werden, daß an die Abtastelektroden und die Gruppe der Signalelektroden die in dem Zeitdiagramm in Fig. 20 gezeigten Signale angelegt werden.

In Fig. 20 ist mit V eine vorbestimmte Spannung bezeich net, die in geeigneter Weise entsprechend dem Flüssigkri stallmaterial, der Dicke des Flüssigkristalls, der Einstel lungstemperatur, den Oberflächenbearbeitungszuständen von Grundplatten usw. bestimmt wird, wobei Abtastsignale Impulse sind, die zwischen +2 V und -2 V wechseln. Jedes der Gruppe der Signalelektroden synchron mit den Impulsen zugeführte Informationssignal ist entsprechend der Information "Hell" oder "Dunkel" eine Spannung +V bzw. -V. Bei der Betrachtung der Abtastsignale im Zeitablauf ist zwischen einer Abtast elektrode S_n (der n-ten Abtastelektrode) und einer Abtast elektrode S_n+1 (der (n+1)-ten Abtastelektrode) eine Zeit dauer Δt vorgesehen, die als Hilfssignal-Anlegedauer dient. Wenn während dieser Zeitdauer der Gruppe der Signalelektroden Hilfssignale mit einer Polarität zugeführt werden, die zu derjenigen der Signale während der Abtastung der Abtast elektrode entgegengesetzt ist, werden den jeweiligen Signal elektroden Zeitmultiplex-Signale gemäß I₁ bis I₃ in Fig. 20 zugeführt. D. h., in Fig. 20 gezeigte Hilfssignale 1a, 2a, 3a, 4a und 5a haben Polaritäten, die jeweils denjenigen von Informationssignalen 1, 2, 3, 4 und 5 entgegengesetzt sind. Folglich wird dann, wenn man eine in Fig. 20 gezeigte, an das Bildelement A angelegte Span nung im Zeitablauf betrachtet, selbst in dem Fall, daß auf einanderfolgend einer einzelnen Signalelektrode das gleiche Informationssignal zugeführt wird, die Abhängigkeit der Schwellenspannung im ferroelektrischen Flüssigkristall von der Spannungsanlegezeit aufgehoben, da die tatsächlich an dem Bildelement A anliegende Spannung eine Wechselspan nung unterhalb der Schwellenspannung V_th ist, wodurch die Möglichkeit ausgeschaltet wird, daß eine durch das Abtasten der Abtastelektrode S₁ gebildete Information (wie in diesem Falle die Information "Hell") umgeschaltet wird, bevor das nachfolgende Einschreiben ausgeführt wird.

Fig. 21(a) zeigt ein vereinfachtes Schaltbild eines elektrischen Systems bei der Ansteuerung eines ferroelek trischen Flüssigkristallschirmes entsprechend dem in Fig. 20 gezeigten Ansteuerungsschema. Der Flüssigkristallschirm ist mit einer Matrixelektrodenanordnung aus einer Gruppe von Abtastelektroden und einer Gruppe von Signalelektroden gemäß der vorangehenden Beschreibung aufgebaut. Eine Ab tastelektroden-Treiberschaltung enthält einen Taktgenera tor, der vorbestimmte Taktsignale erzeugt, einen Abtast elektrodenwähler, der entsprechend vorbestimmten Taktsignalen Wählsignale zum Abwählen von Abtastelektroden er zeugt, und eine Abtastelektroden-Treiberstufe, die auf die Wählsignale durch aufeinanderfolgendes Ansteuern der Abtastelektroden anspricht. Die der Gruppe der Abtast elektroden zugeführten Steuersignale werden dadurch ge bildet, daß Taktsignale aus dem Taktgenerator dem Abtast elektroden-Wähler zugeführt werden und danach die Wähl signale aus dem Abtastelektrodem-Wähler der Abtastelektroden- Treiberstufe zugeführt werden.

Andererseits enthält eine Signalelektroden-Treiberschaltung den Taktgenerator, einen Datengenerator, der synchron mit den Taktsignalen Datensignale abgibt, einen Datenmodulator, der die aus dem Datengenerator zugeführten Datensignale synchron mit den Taktsignalen moduliert, um Datenmodulations signale zu erzeugen, die als Informationssignale und Hilfs signale dienen, und eine Signalelektroden-Treiberstufe, die auf die Datenmodulationssignale durch aufeinanderfolgendes Ansteuern der Signalelektroden anspricht. Signalelektroden- Steuersignale DM werden dadurch gebildet, daß synchron mit den Taktsignalen die Ausgangssignale bzw. Datensignale DS des Datengenerators dem Datenmodulator zugeführt werden, um die als Ausgangsignale des Datenmodulators erzielten Informationssignale und Hilfssignale der Treiberstufe zu zuführen.

Fig. 21(b) zeigt ein Beispiel von Signalen, die von dem Datenmodulator abgegeben werden und die den Signalen I₁ bei dem vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispiel nach Fig. 20 entsprechen.

In der Fig. 21(c) ist schematisch ein Beispiel einer Schal tung des Datenmodulators dargestellt, dessen Ausgangs signale in der Fig. 21(b) gezeigt sind. Die in Fig. 21(c) ge zeigte Modulatorschaltung weist zwei Inverter 211 und 212, zwei UND-Glieder 213 und 214 und ein ODER-Glied 215 auf.

Die Fig. 22 veranschaulicht ein abgewandeltes Ausführungs beispiel dieser Ansteuerung. An eine gewählte Abtastelektrode werden bei dem in Fig. 22 gezeigten Aus führungsbeispiel ±3 V-Impulse angelegt.

Gemäß den Erläuterungen bei den vorangehend beschriebenen Ausführungsbeispielen ist es offensichtlich, daß zum wir kungsvollen Ausführen der Ansteuerung die den Abtastelektroden oder Signalelektroden zugeführten elektrischen Signale nicht unbedingt einfach symmetrische Rechteckkurvenformen haben müssen. Vielmehr ist es beispielsweise möglich, den Flüssigkristallschirm mit Sinuskurvenform oder Dreieckkurvenformen anzu steuern. Ferner ist es allgemein möglich, Schwellenspan nungen V_th mit unterschiedlichen Werten zu nutzen, die den Oberflächenbearbeitungszuständen der beiden Grundplatten entsprechen, zwischen die das Flüssigkristall eingefügt ist. Infolgedessen kann dann, wenn zwei Grundplatten mit voneinander verschiedenen Oberflächenbearbeitungszuständen verwendet werden, in Abhängigkeit von der Differenz zwi schen den Schwellenspannungen für die beiden Grundplatten ein bezüglich einer Bezugsspannung wie der Spannung "0" (Masse) unsymmetrisches Signal angelegt werden. Darüber hinaus wird bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungs beispiel ein durch Invertieren des letzten Informations signals erzieltes Hilfssignal verwendet. Es kann jedoch auch ein durch Invertieren der Polarität eines nachfolgenden Informationssignals erzieltes Hilfssignal eingesetzt wer den. In diesem Fall kann auch eine Spannung mit einem Ab solutwert verwendet werden, der von denjenigen der Infor mationssignale verschieden ist. Ferner kann ein Hilfssignal verwendet werden, das dadurch erzielt wird, daß nicht nur der Inhalt des letzten Informationssignals, sondern auch der Inhalt mehrerer, bis zu diesem Zeitpunkt verwen deter Informationssignale statistisch verarbeitet wird.

Fig. 23 ist eine schematische Draufsicht auf einen op tischen Flüssigkristall-Verschluß bzw. einen Flüssigkri stall-Lichtverschluß, der ein Beispiel für eine Vorrich tung ist, bei der die vorangehend beschriebene Ansteuerung angewandt wird. Mit 231 ist ein Bildelement bezeichnet. Elektroden an beiden Seiten sind nur an dem Bereich des Bildelements 231 mit einem durchsichtigen Material geformt. Die Matrixelektroden anordnung weist eine Gruppe von Abtastelektroden 232 und eine Gruppe von der Gruppe der Abtastelektroden 232 in Abstand gegenübergesetzten Signalelektroden 233 auf.

Claims

1. Optische Modulationsvorrichtung mit einem ferroelektri schen Flüssigkristallschirm, bei dem eine Gruppe von Abtastelektroden (32) einer Gruppe von Signalelektroden (33) unter Einschluß eines ferroelektrischen Flüssigkristallmaterials und unter Bildung von matrixförmig angeordneten Kreuzungspunkten, an dene das Flüssigkristallmaterial in Abhängigkeit von der Richtung eines zwischen den Elektroden wirkenden elektrischen Feldes einen ersten oder einen zweiten Orientierungszustand ein nimmt, in Abstand gegenüberliegt, sowie mit einer Ansteuer einrichtung zum Ansteuern des Flüssigkristallschirms, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuereinrichtung mit einem Abtast-Wählsignal ein Abtasten der Abtastelektroden (32) ermöglicht und daß den Signalelektroden (33) Datensignale zugeführt werden, so daß ein Bild auf dem Schirm erzeugt wird, und
daß die Ansteuereinrichtung die Abtasteinrichtung nur eines Teils der Abtastelektroden (32) zum nur teilweisen Umschreiben des auf dem Schirm erzeugten Bildes ermöglicht.

2. Optische Modulationsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuereinrichtung an das dem nicht umzuschreibenden Bildbereich entsprechende ferroelektrische Flüssigkristallmaterial während des Ab tastens ein Wechselspannungssignal anlegt, so daß der Anzeigezustand in dem nicht umzuschreibenden Bereich erhalten bleibt.

3. Optische Modulationsvorrichtung nach einem der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuer einrichtung an das ferroelektrische Flüssigkristallmaterial eine Spannung anlegt, um den Anzeigezustand im umzuschreibenden Bildbereich zu verändern, und an das ferroelektrische Flüssigkristallmaterial eine impulsförmige Wechselspannung anlegt, um den Anzeigezustand zu erhalten.

4. Optische Modulationsvorrichtung nach einem der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des ferroelektrischen Flüssigkristallmaterials geringer als dessen Ganghöhe ist, so daß das Flüssigkristallmaterial die schraubenförmige Struktur verliert und die Moleküle des Flüssigkristallmaterials bistabile Zustände haben.

5. Optische Modulationsvorrichtung nach einem der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuer einrichtung an das dem umzuschreibenden Bildbereich entspre chende ferroelektrische Flüssigkristallmaterial eine Spannung anlegt, daß die Flüssigkristallmoleküle von dem einen bistabilen Zustand in den anderen gebracht werden und daß die Ansteuereinrichtung an das dem nicht umzuschreibenden Bildbereich entsprechenden Flüssigkristallmaterial derart eine impulsförmige Wechselspannung anlegt, daß die Flüssigkristallmoleküle nicht von dem einen bistabilen Zustand in den anderen gebracht werden.

6. Optische Modulationsvorrichtung nach einem der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuer einrichtung eine erste Einrichtung zum Abtasten der Abtast elektroden (32), um aufeinanderfolgend die längs der jeweiligen Abtastelektroden (32) angeordneten Bildelemente auszuwählen, eine zweite Einrichtung, die mit den Signalelektroden (33) verbunden ist und mit der ersten Einrichtung derart zusammenarbeitet, daß an ausgewählte Bildelemente ein Impulssignal angelegt wird, um deren bistabilen optischen Zustand zu ändern und daß an nicht ausgewählte Bildelemente eine impulsförmige Wechselspannung angelegt wird, um deren bistabilen optischen Zustand zu erhalten und eine dritte, mit der ersten und der zweiten Einrichtung verbundene Einrichtung, zum Bestimmen von dem umzuschreibenden Bereich entsprechenden Abtastelektroden (32), aufweist, die während des teilweisen Umschreibens des Bildes derart arbeitet, daß die erste Einrichtung nur den festgelegten Bereich der Abtastelektroden (32) abtastet und die zweite Einrichtung an diejenigen Bildelemente die außerhalb des festgelegten Abtastbereichs liegenden Wechsel spannungsimpulse anlegt.

7. Optische Modulationsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Einrichtung den umzu schreibenden Bildbereich so bestimmt, daß der Teil der Abtastelektroden (32), der durch die erste Einrichtung abgetastet wird, festgelegt wird.

8. Optische Modulationsvorrichtung nach einem der vorherge henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtast-Wählsignal zwei in verschiedenen Phasen auf tretende Teilsignale aufweist, die - bezüglich eines an den nichtgewählten Abtastelektroden (32) anliegenden Spannungspegels - in der ersten Phase eine erste und in der zweiten Phase eine andere Polarität aufweisen, wobei wäh rend der Phase des ersten Teilsignals durch Überschreiten einer ersten Schwellenspannung des ferroelektrischen Flüssigkristallmaterials ein Bildbereich mit Bildelementen gebildet wird, die sich im ersten Orientierungszustand befinden, und wobei während der Phase des zweiten Teilsignals durch Überschreiten einer zweiten Schwellenspannung des ferroelektrischen Flüssigkristallmaterials ein Bildbereich mit Bildelementen gebildet wird, die sich im zweiten Orientierungszustand befinden.