DE3501982C2

DE3501982C2 -

Info

Publication number: DE3501982C2
Application number: DE3501982A
Authority: DE
Inventors: Junichiro Kanbe; Kazuharu Yokohama Kanagawa Jp Katagiri
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1984-01-23
Filing date: 1985-01-22
Publication date: 1992-01-09
Also published as: GB8726218D0; GB2156131B; HK71291A; US5092665A; FR2558606B1; HK71191A; GB2204172A; GB2204172B; GB8501718D0; SG55991G; GB2156131A; DE3501982A1; FR2558606A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Ansteuern einer Lichtmodulationsvorrichtung bzw. auf die Lichtmodulationsvorrichtung gemäß den Oberbegriffen der Patentansprüche 1 bzw. 14.

Ein solches Verfahren bzw. eine solche Vorrichtung sind aus der US 43 67 924 bekannt. Bei dem dort gezeigten Flüssigkristall wird zu einer Ansteuerung eine nicht weiter ausgeführte Schalteinrichtung verwendet, mittels der über die Abtastleitungen und die Datenleitungen ein elektrisches Feld an den Bildelementen erzeugt wird, um die Ausrichtung des Flüssigkristalles an den Bildelementen beeinflussen zu können.

Soll nun ein Bildelement angesteuert werden, daß von anderen Bildelementen umgeben ist, so beeinflußt die Ansteuerung des betreffenden Bildelementes die Ausrichtung der umliegenden Bildelemente, da diese an denselben Abtastleitungen bzw. Datenleitungen liegen. Bei einer schnell aufeinanderfolgenden Ansteuerung von nahe beieinanderliegenden Bildelementen summieren sich die Beeinflussungen derart, daß die Ausrichtung von solchen Bildelementen verändert werden kann, die gar nicht angesteuert werden, und somit Fehlanzeigen durch diese Art von Übersprechen auftreten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Ansteuern einer Lichtmodulationsvorrichtung bzw. eine Lichtmodulationsvorrichtung zu schaffen, bei dem bzw. bei der bei hohe Ansteuergeschwindigkeit und hoher Bildelementdichte ein Übersprechen wirkungsvoll verhindert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß hinsichtlich des Verfahrens mit den im Patentanspruch 1 und hinsichtlich der Vorrichtung mit den im Patentanspruch 14 angegebenen Merkmalen gelöst.

Das erfindungsgemäße Verfahren gliedert sich in ein Löschschritt und einen Schreibschritt.

Im Löschschritt können alle Bildelemente in einem einzigen Schritt in eine Richtung ausgerichtet werden, um einheitliche Anfangsbedingungen für den anschließenden Schreibschritt zu schaffen.

Im Schreibschritt werden Abtastwählsignale bzw. Informationswählsignale, Informations-Nichtwählsignale und Hilfssignale an die Abtastleitungen bzw. die Datenleitungen angelegt.

Die Abtastwählsignale bestehen aus 2 aufeinanderfolgenden Spannungsabschnitten unterschiedlicher Polarität. In jedem Schreibschritt werden Abtastwählsignale aufeinanderfolgenden alle Abtastleitungen des Flüssigkristalls gelegt.

Die Informationswählsignale und die Informations- Nichtwählsignale werden dagegen gleichzeitig an alle Datenleitungen gelegt. Der Flüssigkristall wird daher Zeile für Zeile beschrieben. Dabei werden die Informationswählsignale und die Informations- Nichtwählsignale nur während der ersten Spannungsabschnitte der Abtastwählsignale angelegt.

Während der zweiten Spannungsabschnitte der Abtastwählsignale werden die Hilfssignale an die Datenleitungen gelegt. Das Hilfssignal wird entweder zu 0 Volt oder mit einer zu den vorangehenden Informationswählsignal bzw. Informations-Nichtwählsignal entgegengesetzten Polarität gewählt.

Da die Informationswählsignale und die Informations- Nichtwählsignale gleichzeitig an alle Datenleitungen anliegen, wäre, die Gefahr des aus dem Stand der Technik bekannten Übersprechens sehr hoch. Dies ist besonders leicht erkennbar, wenn man als Beispiel alle Bildelemente dreier nebeneinanderliegender Spalten bis auf ein Bildelement in der Mitte der mittleren Spalten wählt. Durch das Hilfssignal, das entweder 0 Volt oder dem vorangehenden Informationssignal bzw. Informations-Nichtwählsignal entgegengesetzt ist, kann nie länger als für zwei aufeinanderfolgende Spannungsabschnitte dasselbe Signal an einem Bildelement wirksam werden.

Daher ist auch bei hoher Ansprechgeschwindigkeit und hoher Bildlementdichte ein Übersprechen zwischen den Bildelementen wirkungsvoll verhindert.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

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

Fig. 1 und 2 sind schematische perspektivische Ansichten, die das grundlegende Funktionsprinzip einer bei dem erfindungsgemäßen Ansteuerungsverfahren verwendeten Flüssigkristallvorrichtung.

Fig. 3A ist eine Draufsicht auf eine bei dem erfindungsgemäßen Ansteuerungsverfahren verwendeten Elektrodenanordnung.

Fig. 3B(a) bis (d) zeigen Kurvenformen von an die Elektroden angelegten elektrischen Signalen.

Fig. 3C(a) bis (d) zeigen Kurvenformen von an Bildelemente angelegten Spannungen.

Fig. 4A und 4B zeigen in Verbindung Kurvenformen von in zeitlicher Aufeinanderfolge angelegten Spannungen.

Fig. 5A(a) bis (d) zeigen Kurvenformen von bei einem anderen Beispiel an die Elektroden angelegten elektrischen Signalen.

Fig. 5B(a) bis (d) zeigen Kurenformen von bei dem anderen Beispiel an Bildelementen anliegenden Spannungen.

Fig. 6A bis 10A zeigen jeweils in Verbindung mit Fig. 6B bis 10B verschiedene Beispiele für Kurvenformen von zeitlich aufeinanderfolgend angelegten Spannungen.

Fig. 11A und 11D sind Draufsichten, die jeweils eine Elektrodenanorndung zeigen, die bei dem erfindungsgemäßen Ansteuerungsverfahren gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel verwendet wird.

Fig. 11B(a) bis (d) zeigen Kurvenformen von an Elektroden angelegten elektrischen Signalen.

Fig. 11C(a) bis (d) zeigen Kurvenformen von an Bildelementen anliegenden Spannungen.

Fig. 12A bis 15A zeigen jeweils in Verbindung mit Fig. 12B bis 15B weitere Beispiele von Kurvenformen zeitlich aufeinanderfolgend angelegter Spannungen.

Fig. 16A ist eine Draufsicht auf eine Elektrodenanordnung bei einem nächsten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Ansteuerungsverfahrens.

Fig. 16B(a) bis (d) zeigen Kurvenformen von bei dem weiteren Ausführungsbeispiel an Elektroden angelegten elektrischen Signalen.

Fig. 16C(a) bis (d) zeigen Kurvenformen von Spannungen bei dem weiteren Ausführungsbeispiel.

Fig. 17A zeigt in Verbindung mit Fig. 17B Kurvenformen von bei dem weiteren Ausführungsbeispiel zeitlich aufeinanderfolgend angelegten Spannungen.

Als optisches bzw. Lichtmodulationsmaterial kann bei dem erfindungsgemäßen Ansteuerungsverfahren ein Material verwendet werden, das in Abhängigkeit von einem angelegten elektrischen Feld einen ersten oder einen zweiten optisch stabilen Zustand zeigt, nämlich hinsichtlich des angelegten elektrischen Felds bistabiles Verhalten hat, und zwar insbesondere ein Flüssigkristall mit diesen Eigenschaften.

Bei dem erfindungsgemäßen Ansteuerungsverfahren vorteilhaft einsetzbare Flüssigkristalle mit Bistabilität sind chirale smektische Flüssigkristalle in C-Phase (SmC*) oder H-Phase (SmH*) mit ferroelektrischem Verhalten. Ferner können auch Flüssigkristalle verwendet werden, die chirale smektische I-Phase (SmI*), J-Phase (SmJ*), G-Phase (SmG*), F-Phase (SmF*) oder K-Phase (SmK*) zeigen. Solche ferroelektrischen Flüssigkristalle sind beispielsweise in "LE JOURNAL DE PHYSIQUE LETTERS" 36 (L-69), 1975, "Ferroelectric Liquid Crystals", in "Applied Physics Letters" 36 (11) 1980, "Submicro Second Bistable Electrooptic Switching in Liquid Crystals", in "Solid State Physics" 16 (141), 1981, "Liquid Crystal" usw. beschreiben. Bei dem erfindungsgemäßen Ansteuerungsverfahren können die in diesen Veröffentlichungen beschriebenen ferroelektrischen Flüssigkristalle verwendet werden.

Im einzelnen zählen zu Beispielen für das bei dem erfindungsgemäßen Ansteuerungsverfahren verwendbare ferroelektrische Flüssigkristall Decyloxybenzyliden-p′-amino-2- methylbutylcinnamat (DOBAMBC), Hexyloxybenzyliden-p′-amino- 2-chlorpropylcinnamat (HOBACPC), 4-o-(2-Methyl)-butylresorcyliden- 4′-octylanilin (MBRA8), usw.

Wenn eine Vorrichtung aus diesen Materialien gebildet ist, kann sie in einem Kupferblock oder dergleichen gehaltert werden, in den ein Heizelement eingebettet ist, um Temperaturbedingungen zu schaffen, bei denen die Flüssigkristallverbindungen eine smektische Phase annehmen.

Die Fig. 1 zeigt schematisch ein Beispiel für eine ferroelektrische Flüssigkristallzelle zur Erläuterung der Funktion derselben. Mit 11 und 11a sind Grundplatten (Glasplatten) bezeichnet, auf denen durchsichtige Elektroden beispielsweise aus In₂O₃, SnO₂, Indiumzinnoxid (ITO) oder dergleichen angebracht sind. Zwischen den Platten ist hermetisch dicht ein Flüssigkristall in SmC*- oder SmH*-Phase eingeschlossen, bei der Flüssigkristall-Molekülschichten 12 senkrecht zu den Glasplattenflächen ausgerichtet sind: Mit ausgezogenen Linien 13 sind Flüssigkristallmoleküle dargestellt. Ein jedes Flüssigkristallmolekül 13 hat in einer zu seiner Achse senkrechten Richtung ein Dipolmoment 14 bzw. P⟂. Wenn zwischen die an den Grundplatten 11 und 11a ausgebildeten Elektroden eine Spannung angelegt wird, die über einem bestimmten Schwellenwert liegt, wird die Helixstruktur des Flüssigkristallmoleküls 13 aufgelöst bzw. aufgewickelt, wodurch die Ausrichtungsrichtung der jeweiligen Flüssigkristallmoleküle 13 so verändert wird, daß die Dipolmomente 14 bzw. P⟂ alle in der Richtung des elektrischen Felds gerichtet sind. Die Flüssigkristallmoleküle 13 haben langgestreckte Form und zeigen Brechungsanisotropie zwischen der langen und der kurzen Achse. Es ist folglich leicht ersichtlich, daß beispielsweise dann, wenn über und unter den Glasplatten Polarisatoren in Nikolscher Oberkreuzung, nämlich mit einander überkreuzenden Polarisationsrichtungen angeordnet werden, die dermaßen gestaltete Flüssigkristallzelle als Flüssigkristall-Lichtmodulationsvorrichtung wirkt, deren optische Eigenschaften sich in Abhängigkeit von der Polarität einer angelegten Spannung ändern. Wenn ferner die Dicke der Flüssigkristallzelle dünn genug gewählt wird (wie beispielsweise zu 1 µm), wird die Helixstruktur der Flüssigkristallmoleküle auch bei dem Fehlen eines elektrischen Felds aufgelöst, wodurch der Dipolmoment einen von zwei Zuständen annimmt, nämlich einen Zustand P in einer Richtung 24 nach oben oder einen Zustand Pa in einer Richtung 24a nach unten, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. Wenn gemäß Fig. 2 an einer Zelle mit den vorstehend genannten Eigenschaften ein elektrisches Feld E oder Ea errichtet wird, die über einem bestimmten Schwellenwert liegen und die voneinander hinsichtlich der 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 ausgerichtet. Dementsprechend werden die Flüssigkristallmoleküle entweder in einen ersten stabilen Zustand 23 oder in einen zweiten stabilen Zustand 23a ausgerichtet bzw. orientiert.

Wenn als Lichtmodulationselement das vorangehend genannte ferroelektrische Flüssigkristall verwendet wird, sind zwei Vorteile erzielbar: der erste besteht darin, daß die Ansprechgeschwindigkeit ziemlich hoch ist. Der zweite besteht darin, daß bei der Ausrichtung bzw. Orientierung des Flüssigkristalls ein bistabiles Verhalten vorliegt. Der zweite Vorteil wird im weiteren beispielsweise anhand der Fig. 2 erläutert. Wenn an den Flüssigkristallmolekülen das elektrische Feld E errichtet wird, werden die Moleküle in den ersten stabilen Zustand 23 ausgerichtet. Dieser Zustand wird auch dann aufrecht erhalten, wenn das elektrische Feld verschwindet. Ferner bleiben die Flüssigkristallmoleküle in den jeweiligen Ausrichtungszuständen, solange die Feldstärke des errichteten elektrischen Felds E nicht über einem bestimmten Schwellenwert liegt. Zum nutzbaren Herbeiführen der hohen Ansprechgeschwindigkeit und der Bistabilität ist es vorteilhaft, wenn die Zelle so dünn wie möglich ist und ihre Dicke allgemein 0,5 bis 20 µm und insbesondere 1 bis 5 µm beträgt. Eine elektrooptische Flüssigkristallvorrichtung mit Matrixelektrodenaufbau, bei der das ferroelektrische Flüssigkristall dieser Art verwendet wird, ist beispielsweise in der US-PS 43 67 924 von Clark und Lagerwall vorgeschlagen.

Anhand der Fig. 3 wird ein Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Ansteuerungsverfahren beschrieben.

Die Fig. 3A zeigt schematisch eine Zelle 31 mit Bildelementen, die in der Form einer Matrix angeordnet sind, welche aus Abtastleitungen (Abtastelektroden), Datenleitungen (Signalelektroden) und einem dazwischengefügten bistabilen optischen bzw. Lichtmodulationsmaterial gebildet ist. Mit 32 sind die Abtastleitungen bezeichnet, während mit 33 die Datenleitungen bezeichnet sind. Zur Vereinfachung der Erläuterung wird ein Fall beschrieben, bei dem zwei Zustandssignale für "Weiß" und "Schwarz" angezeigt werden. In Fig. 3A entsprechen die strichlierten Bildelemente "Schwarz", während die anderen Bildelemente "Weiß" entsprechen. Zuerst wird zum Erzeugen eines gleichförmig weißen Bilds bei einem als "Löschschritt" bezeichneten Schritt das bistabile Lichtmodulationsmaterial gleichförmig in den ersten stabilen Zustand ausgerichtet. Dies kann dadurch herbeigeführt werden, daß an alle Abtastleitungen ein Impulssignal mit einer vorbestimmten Spannung (von beispielsweise +2 V₀ bei einer Impulsbreite Δt) angelegt wird und an alle Datenleitungen ein vorbestimmtes Impulssignal (beispielsweise mit der Spannung -V₀ und der Impulsbreite Δt) angelegt wird. Bei dem Löschschritt wird an die Abtastleitungen ein elektrisches Signal mit einer Polarität angelegt, die zu derjenigen eines Abtastwählsignals bei einem nachfolgend beschriebenen Schreibschritt entgegengesetzt ist, während gleichphasig hierzu an die Datenleitungen ein elektrisches Signal mit einer Polarität angelegt wird, die zu derjenigen eines Informationswählsignals (Schreibsignals) bei dem Schreibschritt entgegengesetzt ist.

Die Fig. 3B(a) und 3B(b) zeigen jeweils ein an eine gewählte Abtastleitung angelegtes elektrisches Signal bzw. Abtastwählsignal und ein an die anderen Abtastleitungen, nämlich nicht gewählte Abtastleitungen angelegtes elektrisches Signal bzw. Abtastleersignal (Abtast-Nichtwähl-Signal). Die Fig. 3B(c) und 3B(d) zeigen jeweils ein an eine gewählte, als "Schwarz" bezeichnete Datenleitung angelegtes elektrisches Signal bzw. Informationswählsignal mit einer während einer Phase T₁ angelegten Spannung V₀ und ein an eine nicht gewählte, als "Weiß" bezeichnete Datenleitung angelegtes elektrisches Signal bzw. Informationsleersignal (Informations- Nichtwähl-Signal) mit einer Spannung -V₀ während der Phase T₁. In den Fig. 3B(a) bis (d) ist an der Abszisse die Zeit dargestellt, während an der Ordinate die Spannung dargestellt ist. Mit T₁ und T₂ sind die Phase für das Anlegen eines Informationssignals (und eines Abtastsignals) bzw. eine Phase für das Anlegen eines Hilfssignals bezeichnet. Bei diesem Beispiel ist der Fall dargestellt, bei dem T₁= T₂=Δt gilt.

Die Abtastleitungen 32 werden aufeinanderfolgend angewählt. Es wird hier angenommen, daß für die Anlegezeit Δt eine Schwellenspannung zum Bilden des ersten stabilen Zustands bzw. Weißzustands des bistabilen Flüssigkristalls gleich -V_th₂ ist, während bei der Anlegezeit Δt eine Schwellenspannung für das Bilden des zweiten stabilen Zustands gleich V_th₁ ist. Das an die gewählte Abtastleitung angelegte elektrische Signal besteht gemäß Fig. 3B(a) aus der Spannung -2 V₀ während der Phase (Zeit) T₁ und der Spannung 0 während der Phase (Zeit) T₂. Gemäß Fig. 3B(b) werden die anderen Abtastleitungen geerdet, so daß das elektrische Signal "0" ist. Andererseits besteht gemäß Fig. 3B(c) das an die gewählte Datenleitung angelegte elektrische Signal aus der Spannung V₀ während der Phase T₁ und der Spannung -V₀ während der Phase T₂, während gemäß Fig. 3B(d) das an die nicht gewählte Datenleitung angelegte elektrische Signal aus der Spannung -V₀ während der Phase T₁ und der Spannung +V₀ während der Phase T₂ besteht. In diesem Fall wird die Spannung V₀ auf einen Sollwert eingestellt, der die Bedingungen

V₀<V_th₁<3 V₀ und -V₀<-V_th₂<-3 V₀

erfüllt.

In der Fig. 3C sind die Kurvenformen der bei dem Anlegen der vorstehend genannten elektrischen Signale an den jeweiligen Bildelementen anliegenden Spannungen gezeigt. Die Fig. 3C(a) und 3C(b) zeigen jeweils die Kurvenform der Spannung, die an Bildelementen an der gewählten Abtastleitung anliegt, welche "Schwarz" bzw. "Weiß" anzeigen. Die Fig. 3C(c) und 3C(d) zeigen jeweils die Kurvenform der Spannung, die an den Bildelementen an den nicht gewählten Abtastleitungen anliegt.

Während der Phase T₁ wird an der Abtastleitung, an der das Abtastwählsignal -V₀ angelegt ist, an ein Bildelement für die Anzeige "Schwarz" ein Informationssignal +V₀ angelegt, so daß daher an dem Bildelement die die Schwellenspannung V_th₁ übersteigende Spannung 3 V₀ anliegt, wodurch das bistabile Flüssigkristall in den zweiten optisch stabilen Zustand ausgerichtet wird. Auf diese Weise wird das Bildelement als "Schwarz" eingeschrieben (Schreibschritt). An der gleichen Abtastleitung ist die an den Bildelementen für die Anzeige "Weiß" anliegende Spannung die Spannung V₀, die die Schwellenspannung V_th₁ nicht übersteigt, so daß demzufolge das betreffende Bildelement in dem ersten optisch stabilen Zustand verbleibt, bei dem es "Weiß" anzeigt.

Andererseits beträgt an den nicht gewählten Abtastleitungen die an allen Bildelementen anliegende Spannung ± V₀ oder 0, so daß sie die Schwellenspannung nicht übersteigt. Infolgedessen behält das Flüssigkristall an den jeweiligen Bildelementen diejenige Ausrichtung bei, die es bei der letzten Abtastung der Bildelemente erreicht hat. Das heißt, wenn nach dem Ausrichten aller Bildelemente in einen optisch stabilen Zustand ("Weiß") eine Abtastleitung angewählt wird, werden während der ersten Phase T₁ die Signale in eine Linie der Bildelemente eingeschrieben und die eingeschriebenen Signale bzw. die Anzeigezustände auch nach dem Beenden der Schritte für das Einschreiben eines Vollbilds aufrechterhalten.

Die aus den Fig. 4A und 4B zusammengesetzte Fig. 4 zeigt ein Beispiel für die zeitliche Aufeinanderfolge der vorangehend genannten Ansteuerungssignale. Mit S₁ bis S₅ sind an die Abtastleitungen angelegte elektrische Signale bezeichnet, mit I₁ und I₃ sind an Datenleitungen angelegte elektrische Signale bezeichnet und bei A₁ und C₁ sind jeweils Kurvenformen der Spannungen dargestellt, die an in Fig. 3A gezeigten Bildelementen A₁ bzw. C₁ anliegen.

Die mikroskopischen Mechanismen bei dem Umstellen eines bistabilen ferroelektrischen Flüssigkristalls durch ein elektrisches Feld sind nicht vollständig klargestellt. Allgemein kann jedoch ausgesagt werden, daß das ferroelektrische Flüssigkristall seinen stabilen Zustand semipermanent beibehalten kann, falls es durch das Errichten eines starken elektrischen Felds über eine vorbestimmte Zeitdauer in diesen stabilen Zustand umgestellt bzw. ausgerichtet wurde und dann ohne irgendein elektrisches Feld belassen wurde. Wenn jedoch an dem Flüssigkristall über eine lange Zeitdauer ein elektrisches Feld der entgegengesetzten Polarität errichtet wird, kann selbst dann, wenn das elektrische Feld ein derart schwaches Feld ist (wie bei dem vorangehenden Beispiel ein einer Spannung unterhalb von V_th entsprechendes Feld), das in einer vorbestimmten Zeit für das Einschreiben der stabile Zustand des Flüssigkristalls nicht umgestellt wird, das Flüssigkristall von seinem stabilen Zustand auf den anderen stabilen Zustand wechseln, wodurch eine richtige Informationsanzeige oder Modulation nicht erreicht werden kann. Es wurde festgestellt, daß die Wahrscheinlichkeit eines solchen Umschaltens oder Umkehrens der Ausrichtungszustände bei langdauerndem Anlegen eines schwachen elektrischen Felds durch das Material und die Rauhigkeit einer das eines solchen Umschaltens oder Umkehrens der Ausrichtungszustände bei langdauerndem Anlegen eines schwachen elektrischen Felds durch das Material und die Rauhigkeit einer das Flüssigkristall berührenden Grundplatte und die Art des Flüssigkristalls beeinflußt ist, jedoch wurden die Auswirkungen quantitativ nicht klargestellt. Es wurde aber die Tendenz festgestellt, daß durch eine monoaxiale Behandlung der Grundplatte wie durch Reiben oder durch schräges bzw. Neigungs-Aufdampfen von SiO oder dergleichen, die Wahrscheinlichkeit einer solchen Umkehr der Ausrichtungszustände steigt. Die Tendenz ist im Vergleich zu niedrigen Temperaturen bei höherer Temperatur ausgeprägt.

Jedenfalls ist es für eine richtige Informationsanzeige oder Modulation ratsam, zu vermeiden, daß über eine lange Zeitdauer an dem Flüssigkristall ein elektrisches Feld in einer Richtung gebildet wird.

Die Phase T₂ bei dem erfindungsgemäßen Ansteuerungsverfahren ist eine Phase, durch die die Lage vermieden wird, daß fortgesetzt ein schwaches elektrisches Feld in einer Richtung angelegt wird. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wird zu diesem Zweck gemäß Fig. 3B(c) und 3B(d) an die Datenleitung während der Phase T₂ ein Signal mit einer Polarität angelegt, die zu derjenigen des während der Phase T₁ angelegten Informationssignals entgegengesetzt ist (das gemäß Fig. 3B(c) "Schwarz" und gemäß Fig. 3B(d) "Weiß" entspricht). Falls beispielsweise ein in Fig. 3A gezeigtes Muster angezeigt werden soll, wird bei einem Ansteuerungsverfahren ohne diese Phase T₂ bei dem Abtasten der Abtastelektrode bzw. Abtastleitung S₁ das Bildelement A in den Schwarzzustand versetzt, wobei es aber mit hoher Wahrscheinlichkeit möglich ist, daß irgendwann das Bildelement A auf den Weißzustand umgeschaltet wird, da ein elektrisches Signal bzw. eine Spannung -V₀ fortgesetzt an die Signalelektrode I angelegt wird, während die Abtastelektroden S₂ usw. abgetastet werden und die Spannung unverändert fortgesetzt an das Bildelement A angelegt wird.

Das ganze Bild wird zunächst einmal gleichförmig "Weiß" eingestellt, wonach dann während der ersten Phase T₁ in die den Inforamtionen entsprechenden Bildelemente "Schwarz" eingeschrieben wird. Bei diesem Beispiel beträgt die Spannung für das Einschreiben von "Schwarz" während der Phase T₁ 3 V₀, wobei die Anlegezeit Δt beträgt. Die außerhalb der Abtastzeit an den jeweiligen Bildelementen anliegende Spannung beträgt maximal |±V₀|, wobei gemäß der Darstellung bei 40 in Fig. 4B die längste Zeitdauer des Anliegens der maximalen Spannung 2 Δt ist. Die schwierigsten Bedingungen entstehen dann, wenn die Informationssignale in der Aufeinanderfolge Weiß→Weiß→Schwarz auftreten und während der Abtastzeit das zweite Weißsignal angelegt wird. Auch dann beträgt die Anlegezeit 4 Δt, so daß sie damit ziemlich kurz ist und keinerlei Übersprechen hervorruft, wobei die angezeigten Informationen semipermanent aufrechterhalten werden, nachdem einmal die Abtastung für das ganze Bild abgeschlossen ist. Aus diesem Grund ist keinerlei Auffrischungsschritt erforderlich, wie er bei einer Anzeigevorrichtung mit einem TN-Flüssigkristall ohne Bistabilität notwendig ist.

Die optimale Länge der zweiten Phase T₂ hängt von der Höhe der an die Datenleitung angelegten Spannung ab. Wenn eine Spannung mit der zur Polarität des Informationssignals entgegengesetzten Polarität angelegt wird, ist es vorteilhaft, wenn bei einer höheren Spannung die Zeitdauer bzw. Phasendauer kürzer und bei einer niedrigeren Spannung länger ist.

Wenn die Zeit länger ist, ergibt sich daraus, daß für das Abtasten des ganzen Bilds eine längere Zeitdauer erforderlich ist. Daher wird die Phase T₂ vorzugsweise so gewählt, daß die Bedingung T₂≦T₁ erfüllt ist.

Die Fig. 5 und 6 zeigen eine weitere Ansteuerungsart gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren. Die Fig. 5B(a) und 5B(b) zeigen jeweils Spannung, die an Bildelementen an einer gewählten Abtastleitung anliegen, welche "Schwarz" bzw. "Weiß" entsprechen. Die Fig. 5B(c) und 5B(d) zeigen jeweils Spannungen, die an Bildelementen an einer nicht gewählten Abtastleitung und an einer Datenleitung anliegen, an die Informationssignale für "Schwarz" oder "Weiß" angelegt werden. Die aus den Fig. 6A und 6B zusammengesetzte Figur zeigt diese Signale in der zeitlichen Aufeinanderfolge.

Die aus den Fig. 7A und 7B zusammengesetzte Fig. 7 veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Löschschritt von dem anhand der Fig. 4 erläuterten verschieden ist. Bei diesem Beispiel sind die Polaritäten der bei dem Löschschritt an die Abtastleitungen und die Datenleitungen angelegten elektrischen Signale entgegengesetzt zu jeweils denjenigen der Abtastwählsignale und der Informationswählsignale bei dem Schreibschritt gewählt. Ferner ist auch die Spannung V₀ auf einen Wert gewählt, der die Bedingungen

V₀<V_th₁<3 V₀ und -V₀<-V_th₂<-3 V₀

erfüllt.

Bei dem in Fig. 7 gezeigten Ausführungsbeispiel wird bei dem Löschschritt Δt an die Abtastleitungen ein elektrisches Signal 2 V₀ gleichzeitig angelegt, während an die Datenleitungen gleichphasig mit dem elektrischen Signal ein Signal -V₀ angelegt wird, dessen Polarität derjenigen des elektrischen Signals entgegengesetzt ist. Bei dem nachfolgenden Schreibschritt werden an die Abtastleitungen und die Datenleitungen Signale angelegt, die den anhand der Fig. 3 und 4 beschriebenen Schreibsignalen gleichartig sind.

Die aus den Fig. 8A und 8B zusammengesetzte Fig. 8 und die aus den Fig. 9A und 9B zusammengesetzte Fig. 9 zeigen jeweils Beispiele für Ansteuerungsarten nach dem erfindungsgemäßen Verfahren in zeitlicher Aufeinanderfolge. Bei diesen Ansteuerungsarten wird ein Spannungswert V₀ so gewählt, daß die Schwellenspannung für das Umstellen der Ausrichtungen bei einer Impulsbreite Δt zwischen |V₀| und 2|V₀| liegt.

Gemäß der aus den Fig. 8A und 8B bestehenden Fig. 8 wird zum Löschen eines Bilds an die Abtastleitungen ein elektrisches Signal +V₀ und gleichphasig hierzu an die Datenleitungen ein elektrisches Signal -V₀ angelegt. Unmittelbar danach und darauffolgend werden bei dem Schreibschritt nacheinander Abtastsignale S₁, S₂, . . . mit jeweils -V₀ angelegt und in Phase mit diesen Abtastsignalen an die Datenleitungen Informationssignale mit jeweils +₀ angelegt, wodurch das Einschreiben herbeigeführt wird.

Die Fig. 8 und 9 zeigen jeweils Beispiele, bei denen kein Hilfssignal vorgesehen ist, während die aus den Fig. 10A und 10B zusammengesetzte Fig. 10 ein Beispiel zeigt, bei dem ein Hilfssignal verwendet wird. Die Spannungswerte der jeweiligen Ansteuerungsimpulse sind in der Figur angegeben. Bei dem Beispiel gemäß Fig. 10 werden bei dem Löschschritt an die Abtastleitungen und die Datenleitungen elektrische Signale angelegt, die jeweils die zu den Polaritäten der bei dem Schreibschritt angelgten Polaritäten entgegengesetzten Polaritäten haben und deren Amplituden hinsichtlich der Absolutwerte kleiner als diejenigen der letzteren sind (2/3 V₀) sowie deren Impulsbreiten länger als diejenigen der letzteren Signale sind (2 Δt). Diese Löschungsart ist in dem Fall wirkungsvoll, daß die Schwellenspannung von der Impulsbreite abhängt und eine Schwellenspannung V_th²^Δ ^t für eine Impuslbreite 2 Δt die Bedingung

V_th²^Δ ^t≦4/3 V₀

erfüllt.

Die Fig. 11 aus den Fig. 11A, 11B und 11C sowie die aus den Fig. 12A und 12B zusammengesetzte Fig. 12 veranschaulichen ein erfindungsgemäßes Ansteuerungsverfahren für eine Lichtmodulationsvorrichtung mit einem Teillöschschritt, bei dem an aus den Abtastleitungen gewählte Abtastleitungen und an gewählte Datenleitungen elektrische Signale angelegt werden, wobei die gewählten Abtastleitungen und die gewählten Datenleitungen einen Bilderneuerungsbereich bilden, in den ein neues Bild einzuschreiben ist, und wobei die an die gewählten Abtastleitungen und die gewählten Datenleitungen angelegten elektrischen Signale Polaritäten haben, die zu denjenigen eines Abtastwählsignals und eines Informationswählsignals entgegengesetzt sind, die an die betreffenden Leitungen für das Einschreiben von Bildern angelegt werden, wodurch das den Bilderneuerungsbereich bildende Lichtmodulationsmaterial in den ersten stabilen Zustand ausgerichtet wird und ein bei einem vorangehenden Schreibschritt eingeschriebenes Bild teilweise gelöscht wird, und einem Teilschreibschritt, bei dem an die gewählten Abtastleitungen das Abtastwählsignal angelegt wird und entsprechend den Informationen für das neue Bild an die gewählten Datenleitungen das Informationswählsignal angelegt wird, um das Lichtmodulationsmaterial in den zweiten stabilen Zustand auszurichten.

Ein Ausführungsbeispiel für diese Ansteuerungsart wird anhand der Fig. 11 beschrieben.

Die Fig. 11A zeigt schematisch eine Zelle 111 mit Bildelementen, die in der Form einer Matrix angeordnet sind, welche Abtastleitungen (Abtastelektroden), Datenleitungen (Signalelektroden) und ein zwischengesetztes bistabiles optisches bzw. Lichtmodulationsmaterial enthält. Mit 112 sind die Abtastleitungen bezeichnet, während mit 113 die Datenleitungen bezeichnet sind. Zur Verkürzung der Erläuterung wird ein Fall beschrieben, bei dem zwei Zustandssignale für "Weiß" und "Schwarz" angezeigt werden. In Fig. 11A entsprechen die strichlierten Bildelemente "Schwarz", während die anderen Bildelemente "Weiß" entsprechen. Zuerst soll bei dem als Löschschritt bezeichneten Schritt das bistabile Lichtmodulationsmaterial gleichförmig in den ersten stabilen Zustand ausgerichtet werden, um ein gleichförmig weißes Bild zu erzeugen. Dies kann dadurch erreicht werden, daß an alle Abtastleitungen ein Impulssignal mit einer vorbestimmten Spannung (wie z. B. mit der Spannung +2 V₀ über die Zeit Δt) angelegt wird und an alle Datenleitungen ein vorbestimmtes Impulssignal (z. B. mit der Spannung -V₀ über die Zeit Δt) angelegt wird. Bei dem Löschschritt wird an die Abtastleitungen ein elektrisches Signal mit einer Polarität angelegt, die zu derjenigen eines Abtastwählsignals bei einem nachfolgend beschriebenen Schreibschritt entgegengesetzt ist, während gleichphasig hierzu die Datneleitung ein elektrisches Signal mit einer Polarität angelegt wird, die zu derjenigen eines Informationswählsignals (Schreibsignals) bei dem Schreibschritt entgegengesetzt ist.

Die Fig. 11B(a) und 11B(b) zeigen jeweils ein an eine gewählte Abtastleitung angelegtes elektrisches Signal bzw. Abtastwählsignal und ein an die anderen, nicht gewählten Abtastleitungen angelegtes elektrisches Signal bzw. Abtastleersignal. Die Fig. 11B(c) und 11B(d) zeigen jeweils ein an eine gewählte bzw. Schwarz-Datenleitung angelegtes elektrisches Signal bzw. Informationswählsignal mit einer während einer Phase T₁ anliegenden Spannung V₀ und ein an eine nicht gewählte bzw. Weiß-Datenleitung angelegtes elektrisches Signal bzw. Informationsleersignal mit einer Spannung -V₀ während der Phase T₁. In den Fig. 11B(a) bis 11B(d) ist auf der Abzisse die Zeit aufgetragen, während auf der Ordinate die Spannung aufgetragen ist. Mit T₁ und T₂ sind in diesen Figuren die Phase des Anlegens eines Informationssignals (und Abtastsignals) und eine Phase des Anlegens eines Hilfssignals bezeichnet. Bei diesem Beispiel ist ein Fall dargestellt, bei dem T₁=T₂=Δt gilt.

Die Abtastleitungen 112 werden aufeinanderfolgend angewählt. Es sei hier angenommen, daß bei einer Anlegezeit Δt eine Schwellenspannung für das Bilden des ersten stabilen Zustands (Weißzustands) des bistabilen Flüssigkristalls gleich V_th₂ ist und bei einer Anlegezeit Δt eine Schwellenspannung für das Bilden des zweiten stabilen Zustands gleich V_th₁ ist. Demgemäß besteht das an die gewählte Abtastleitung angelegte elektrische Signal aus den Spannungen -2 V₀ während der Phase (Zeit) T₁ und 0 während der Phase (Zeit) T₂, wie es in Fig. 11B(a) gezeigt ist. Gemäß Fig. 11B(b) werden die anderen Abtastleitungen geerdet, so daß das elektrische Signal "0" ist. Andererseits besteht gemäß Fig. 11B(c) das an die gewählte Datenleitung angelegte elektrische Signal aus der Spannung V₀ während der Phase T₁ und der Spannung -V₀ während der Phase T₂, wogegen gemäß Fig. 11B(d) das an die nicht gewählte Datenleitung angelegte elektrische Signal aus der Spannung -V₀ während der Phase T₁ und der Spannung +V₀ während der Phase T₂ besteht. In diesem Fall wird die Spannung V₀ auf einen Sollwert gewählt, der die Bedingungen

V₀<V_th₁<3 V₀ und -V₀<-V_th₂<-3 V₀

erfüllt.

Die Kurvenformen der bei dem Anlegen der vorangehend genannten elektrischen Signale an den jeweiligen Bildlementen anliegenden Spannungen sind in den Fig. 11C zeigt. Die Fig. 11C(a) und 11C(b) zeigen jeweils die Kurvenformen von Spannungen, die an Bildelementen an der gewählten Abtastleitung anliegen, welche "Schwarz" bzw. "Weiß" anzeigen. Die Fig. 11C(c) und 11C(d) zeigen jeweils die Kurvenformen von Spannungen, die an Bildelementen an nicht gewählten Abtastleitungen anliegen.

Während der Phase T₁ wird an der Abtastzeile, an die ein Abtastwählsignal -2 V₀ angelegt wird, an ein Bildelement für die Anzeige "Schwarz" ein Informationssignal +V₀ angelegt, so daß daher an dem Bildelement eine die Schwellenspannung V_th₁ übersteigende Spannung 3 V₀ anliegt, wodurch das bistabile Flüssigkristall in den zweiten optisch stabilen Zustand ausgerichtet wird. Auf diese Weise wird das Bildelement als "Schwarz" eingeschrieben (Schreibschritt). An der gleichen Abtastleitung wird an die Bildelemente für die Anzeige "Weiß" eine Spannung V₀ angelegt, durch die die Schwellensapannung V_th₁ nicht überschritten wird, so daß folglich das Bildelement in dem ersten optisch stabilen Zustand verbleibt und damit "Weiß" anzeigt.

Andererseits ist an den nicht gewählten Abtastleitungen die an allen Bildelementen anliegende Spannung ±V₀ oder 0, so daß die Schwellenspannung nicht überschritten wird. Infolgedessen behält das Flüssigkristall an den jeweiligen Bildelementen die Ausrichtung bei, die bei der letzten Abtastung der Bildelemente erreicht worden ist. Das heißt, nachdem alle Bildelemente in den einen optisch stabilen Zustand (Weißzustand) ausgerichtet worden sind, werden bei dem Anwählen einer Abtastleitung während der ersten Phase T₁ in eine Linie bzw. Zeile der Bildelemente Signale eingeschrieben, wobei die eingeschriebenen Signale bzw. Anzeigezustände auch nach dem Beenden der Schritte für das Einschreiben eines Vollbilds aufrechterhalten werden.

Die Fig. 11A zeigt ein Beispiel für ein durch den Löschschritt und den Schreibschritt erzeugtes Bild. Die Fig. 11D zeigt ein Beispiel für ein Bild, das dadurch erzielt wird, daß das in Fig. 11A gezeigte Bild teilweise neu eingeschrieben wird. Das in Fig. 11D gezeigte Beispiel veranschaulicht einen Fall, bei dem ein durch Abtastleitungen X und Datenleitungen Y gebildeter XY-Bereich neu beschriftet bzw. umgeschrieben werden soll. Zu diesem Zweck wird gleichzeitig oder aufeinanderfolgend an Abtastleitungen S₁, S₂ und S₃, die dem neu zu beschriftenden Bilderneuerungsbereich bzw. XY-Bereich entsprechen, ein elektrisches Signal (mit beispielsweise 2 V₀ gemäß Fig. 12) mit einer Polarität angelegt, die zu derjenigen eines bei dem vorangehenden Schreibschritt angelegten Abtastwählsignals (mit beispielsweise -2 V₀ gemäß Fig. 12) entgegengesetzt ist. Andererseits wird an Datenleitungen I₁ und I₂, die dem Bilderneuerungsbereich entsprechen, ein elektrisches Signal (mit beispielsweise -V₀ an der Leitung I₁ nach Fig. 12) mit einer Polarität angelegt, die zu derjenigen eines Informationswählsignals (mit beispielsweise V₀ an der Leitung I₁ nach Fig. 12) entgegengesetzt ist. Daher wird nur ein Teil eines Bilds, nämlich nur der XY-Bereich gelöscht (Teillöschschritt).

Das Beschriften des gelöschten Teilbereichs bzw. XY-Bereichs erfolgt dann dadurch, daß die gleichen Verfahrensschritte wie bei dem Schreibschritt angewandt werden, nämlich durch das Anlegen eines Informationswählsignals (+V₀) oder eines Informationsleersignals (-V₀) entsprechend den vorbestimmten Informationen für das neu einzuschreibende Bild an die Datenleitungen für den gelöschten Teilbereich in Phase mit einem Abtastwählsignal (-2 V₀).

Andererseits wird an die Bildelemente in dem nicht neu zu beschriftenden Bereich (nämlich in den Bereichen X_aY, X_aY_a und XY_a) ein elektrisches Signal unterhalb der Schwellenspannung des ferroelektrischen Flüssigkristalls angelegt, so daß in dem nicht neu zu beschriftenden Bereich der Beschriftungszustand der jeweiligen Bildelemente aufrechterhalten bleibt.

Im einzelnen wird bei dem Teillöschschritt an die Datenleitungen, die nicht den Neubeschriftungs- bzw. Bilderneuerungsbereich (XY-Bereich) bilden, ein elektrisches Signal (beispielsweise mit der Spannung V₀ gemäß der Darstellung bei I₃ in Fig. 12) mit der gleichen Polarität wie ein elektrisches Signal (wie beispielsweise mit der Spannung 2 V₀ gemäß Fig. 12) angelegt, das bei dem Löschschritt als Abtastsignal angelegt wird. Ferner wird bei dem Teilschreibschritt an die Datenleitungen, die nicht den Neubeschriftungs- bzw. Bilderneuerungsbereich (XY-Bereich) bilden, phasengleich mit dem Abtastwählsignal ein elektrisches Signal (wie beispielsweise mit der Spannung -V₀ gemäß der Darstellung bei I₃ in Fig. 12) mit der gleichen Polarität wie ein Abtastwählsignal (wie beispielsweise mit der Spannung -2 V₀ gemäß der Darstellung bei S₁, S₂ und S₃ in Fig. 12) angelegt. Andererseits werden die Abtastleitungen, die nicht den Neubeschriftungsbereich bilden, auf einem Grundpotential (von beispielsweise 0 V) gehalten.

Die vorstehend erläuterten Ansteuerungssignale sind in zeitlicher Aufeinanderfolge in der aus den Fig. 12A und 12B bestehenden Fig. 12 gezeigt. Bei S₁ bis S₅ sind die als Abtastsignale angelegten elektrischen Signale gezeigt, bei I₁ und I₃ sind die an die Datenleitungen angelegten elektrischen Signale gezeigt und bei A₂, C₂ und D₂ sind die Kurvenformen von Spannungen gezeigt, die an Bildelementen A₂, C₂ und D₂ gemäß den Fig. 11A und 11D anliegen.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann ein Neubeschriftungs- bzw. Bilderneuerungsbereich durch einen Cursor markiert werden.

Die aus den Fig. 13A und 13B bestehende Fig. 13 und die aus den Fig. 14A und 14B bestehende Fig. 14 zeigen jeweils weitere Beispiele für Ansteuerungsarten bei dem erfindungsgemäßen Verfahren. Bei diesen Ansteuerungsarten wird eine Spannung V₀ auf einen solchen Wert gewählt, daß die Schwellenspannung für das Wechseln der Ausrichtung bei einer Impulsbreite Δt zwischen |V₀| und |2 V₀| liegt.

Bei dem in Fig. 13 (13A und 13B) gezeigten Beispiel wird für das Löschen eines Bilds an die Abtastzeilen ein elektrisches Signal +V₀ angelegt, während parallel hierzu an die Datenleitungen ein elektrisches Signal -V₀ angelegt wird. Unmittelbar danach werden bei dem Schreibschritt aufeinanderfolgend Abtastsignale S₁, S₂, . . . mit jeweils -V₀ angelegt und phasengleich mit den Abtastsignalen an die Datenleitungen Informationssignale mit jeweils +V₀ angelegt, wodurch ein Bild gemäß Fig. 11A eingeschrieben wird.

Als nächstes wird bei dem Teillöschschritt an diejenigen Bildelemente, die in dem XY-Bereich gemäß Fig. 11D bei dem vorangehenden Schritt beschriftet wurden, ein elektrisches Signal -V₀ angelegt, wodurch diese Bildelemente gleichzeitig gelöscht werden. (Die Fig. 13 zeigt ein Beispiel für dieses gleichzeitige Löschen. Ein aufeinanderfolgendes Löschen ist jedoch dadurch möglich, daß aufeinanderfolgend an die Abtastleitungen als Abtastwählsignal ein elektrisches Signal V₀ angelegt wird.) Danach werden an den XY- Bereich den neuen Bildinformationen entsprechende elektrische Signale angelegt, wodurch der XY-Bereich so beschriftet wird, wie es in Fig. 11D gezeigt ist.

Die Fig. 13 und 14 zeigen jeweils Beispiele, bei denen kein Hilfssignal verwendet wird, wogegen die aus den Fig. 15A und 15B bestehende Fig. 15 ein Beispiel zeigt, bei dem ein Hilfssignal verwendet wird. Die Spannungswerte der entsprechenden Ansteuerungsimpulse sind in der Figur angegeben. Bei dem Beispiel gemäß Fig. 15 haben die bei dem Löschschritt an die Abtastleitungen und Datenleitungen angelegten elektrischen Signale jeweils Polaritäten, die denjenigen der bei dem Schreibschritt angelegten Signale entgegengesetzt sind, hinsichtlich der Absolutwerte Größen (2/3 V₀), die geringer als diejenigen der letzteren Signale sind, und größere Impulsbreiten (2 Δt) als diejenigen der letzteren Signale. Diese Art des Löschens ist in einem Fall wirkungsvoll, bei dem die Schwellenspannung von Impulsbreiten abhängig ist und eine Schwellenspannung V_th²^Δ ^t für eine Impulsbreite 2 Δt die Bedingung

V_th²^Δ ^t≦4/3 V₀

erfüllt.

Bei dem Teillöschschritt wird für das teilweise Löschen ein elektrisches Signal -4/3 V₀ angelegt. Bei dem nächsten Teilschreibschritt wird in den XY-Bereich ein neues Bild eingeschrieben.

Die Fig. 16 aus den Fig. 16A, 16B und 16C und die Fig. 17 aus den Fig. 17A und 17B veranschaulichen eine weitere Ansteuerungsart für eine Lichtmodulationsvorrichtung mit einem Schreibschritt mit einer ersten Phase, bei der aus der Vielzahl von Bildelementen an Bildelemente an gewählten Abtastleitungen eine Spannung angelegt wird, die das bistabile Lichtmodulationsmaterial in den ersten stabilen Zustand ausrichtet, und mit einer zweiten Phase, bei der zum Beschriften eines gewählten Bildelements aus den Bildelementen an den gewählten Abtastleitungen an ein Bildelement eine Spannung angelegt wird, die das bistabile Lichtmodulationsmaterial in den zweiten stabilen Zustand ausrichtet, und mit einem Schritt, bei dem an das eingeschriebene gewählte Bildelement eine Wechselspannung angelegt wird.

Diese Ansteuerungsart gemäß einem Beispiel wird für die Ansteuerung einer Flüssigkristallvorrichtung angewandt, die aufeinanderfolgend und periodisch mittels Abtastsignalen angewählte Abtastleitungen, den Abtastleitungen gegenübergesetzte und durch Signale für vorbestimmte Informationen angewählte Datenleitungen und ein zwischen die Abtastleitungen und die Datenleitungen eingefügtes bistabiles Flüssigkristall aufweist, das in Abhängigkeit von einem angelegten elektrischen Feld einen ersten oder einen zweiten stabilen Zustand einnimmt: Die Flüssigkristallvorrichtung wird dadurch angesteuert, daß an eine gewählte Abtastleitung ein elektrisches Signal angelegt wird, das eine erste Phase t₁ zum Bilden einer Richtung eines elektrischen Felds, durch die das Flüssigkristall unabhängig von einem an die Signalelektroden bzw. Datenleitungen angelegten elektrischen Signal in den ersten stabilen Zustand ausgerichtet wird, und eine zweite Phase t₂ mit einer Hilfsspannung aufweist, welche die den an die Datenleitungen angelegten elektrischen Signalen entsprechende Umorientierung des Flüssigkristalls in den zweiten stabilen Zustand unterstützt, und daß bei einem dritten Schritt bzw. in einer dritten Phase t₃ gemäß vorbestimmten Informationen an die Datenleitungen ein elektrisches Signal mit einer Spannungspolarität angelegt wird, die zu derjenigen des während der Phase t₂ angelegten elektrischen Signals entgegengesetzt ist.

Ein Ausführungsbeispiel für diese Ansteuerungsart wird anhand der Fig. 16 erläutert.

Die Fig. 16A zeigt schematisch eine Zelle 161 mit Bildelementen, die in der Form einer Matrix angeordnet sind, welche Abtastleitungen (Abtastelektroden), Datenleitungen (Signalelektroden) und ein dazwischengefügtes ferroelektrisches Flüssigkristall aufweist. Mit 162 sind die Abtastleitungen bezeichnet, während mit 163 die Datenleitungen bezeichnet sind. Zur Verkürzung der Erläuterung wird ein Fall beschrieben, bei dem zwei Zustandssignale für "Weiß" und "Schwarz" angezeigt werden. In der Fig. 16A entsprechen gestrichelte Bildelemente "Schwarz", während die anderen Bildelemente "Weiß" entsprechen.

Die Fig. 16B(a) und 16B(b) zeigen jeweils ein an eine gewählte Abtastleitung angelegtes elektrisches Signal bzw. Abtastwählsignal und ein an die anderen Abtastleitungen, nämlich die nicht gewählten Abtastleitungen angelegtes elektrisches Signal bzw. Abtastleersignal (Abtastungs-Nichtwähl- Signal). Die Fig. 16B(c) und 16B(d) zeigen jeweils ein an eine gewählte Datenleitung bzw. Schwarz-Datenleitung angelegtes elektrisches Signal (Informationswählsignal) und ein an eine nicht gewählte Datenleitung (Weiß-Datenleitung) angelegtes elektrisches Signal (Informationsleersignal). In den Fig. 16B(a) bis 16B(d) stellt die Abszisse die Zeit dar, während die Ordinate eine Spannung darstellt. Bei dem Schreibschritt sind eine erste, eine zweite und eine dritte Phase mit T₁, T₂ bzw. T₃ bezeichnet. Mit einem Beispiel ist ein Fall dargestellt, bei dem T₁=T₂=T₃ gilt.

Es sei hierbei angenommen, daß bei einer Anlegezeit Δt eine Schwellenspannung für das Bilden des ersten stabilen Zustands bzw. Weißzustands des bistabilen Flüssigkristalls gleich -V_th₂ ist und bei einer Anlegezeit Δt eine Schwellenspannung für das Bilden des zweiten stabilen Zustands gleich V_th₁ ist. Gemäß Fig. 16B(a) enthält das an die gewählte Abtastleitung angelegte elektrische Signal die Spannungen 3 V₀ während der Phase (Zeit) T₁, -2 V₀ während der Phase (Zeit) T₂ und 0 während der Phase (Zeit) T₃. Gemäß Fig. 16B(b) werden die anderen Abtastleitungen geerdet, so daß das elektrische Signal "0" ist. Andererseits besteht gemäß Fig. 16B(c) das an die gewählte Datenleitung angelegte elektrische Signal aus den Spannungen 0 während der Phase T₁, V₀ während der Phase T₂ und -V₀ während der Phase T₂, wogegen gemäß Fig. 16B(d) das an die nicht gewählte Datenleitung angelegte elektrische Signal aus der Spannung 0 während der Phase T₁, -V₀ während der Phase T₂ und +V₀ während der Phase T₃ besteht. In diesem Fall wird die Spannung V₀ auf einen Sollwert gewählt, der die Bedingungen

V₀<V_th₁<3 V₀ und -V₀<-V_th₂<-3 V₀

erfüllt.

In der Fig. 16C sind die Kurvenformen der bei dem Anlegen der vorangehend genannten elektrischen Signale an den jeweiligen Bildelementen anliegenden Spannungen gezeigt. Die Fig. 16C(a) und 16C(b) zeigen jeweils die Kurvenformen von Spannungen, die an den Bildelementen an der gewählten Abtastleitung anliegen, welche "Schwarz" bzw. "Weiß" anzeigen. Die Fig. 16C(c) und 16C(d) zeigen jeweils die Kurvenformen von Spannungen an den Bildelementen an den nicht gewählten Abtastleitungen.

Gemäß Fig. 16C wird während der Phase T₁ an alle Bildelemente an der gewählten Abtastleitung die über die Schwellenspannung -V_th₂ hinausgehende Spannung -3 V₀ angelegt, wodurch diese Bildelemente zunächst einmal in den Weißzustand versetzt werden. In der zweiten Phase T₂ wird an die Bildelemente, die "Schwarz" anzeigen sollen, die die Schwellenspannung V_th₁ übersteigende Spannung 3 V₀ angelegt, wodurch der andere optisch stabile Zustand, nämlich der Schwarzzustand erreicht wird. Ferner wird an die Bildelemente, die "Weiß" anzeigen sollen, die Spannung V₀ angelegt, die nicht die Schwellenspannung übersteigt, so daß der bestehende optisch stabile Zustand aufrechterhalten bleibt.

Andererseits ist an den nicht gewählten Abtastleitungen die an allen Bildelementen anliegende Spannung ±V oder "0", so daß die Schwellenspannung nicht überschritten wird. Infolgedessen behält das Flüssigkristall an den jeweiligen Bildelementen diejenige Ausrichtung bei, die bei dem letzten Abtasten der Bildelemente erreicht wurde. Das heißt, wenn eine Abtastleitung angewählt wird, werden während der Phase T₁ alle Bildelemente an der Abtastleitung gleichförmig in den einen optisch stabilen Zustand bzw. Weißzustand ausgerichtet, wonach gewählte Bildelemente in den anderen optisch stabilen Zustand bzw. den Schwarzzustand umgesetzt werden, wodurch eine einzelne Zeile bzw. Linie eingeschrieben wird. Der auf diese Weise erzielte Signal- bzw. Anzeigezustand wird auch nach dem Beenden der Schreibschritte für ein Vollbild bis zu einer nachfolgenden Abtastung aufrechterhalten.

Die Fig. 17 aus den Fig. 17A und 17B zeigt ein Beispiel für die vorangehend genannten Ansteuerungssignale in der zeitlichen Aufeinanderfolge. Bei S₁ bis S₅ sind die an die Abtastleitungen angelegten elektrischen Signale dargestellt, bei I₁ und I₃ sind die an die Datenleitungen angelegten elektrischen Signale dargestellt und bei A₃ und C₃ sind die Kurvenformen von Spannungen dargestellt, die an Bildelementen A₃ bzw. C₃ gemäß Fig. 16A anliegen.

Gemäß der vorangehenden Beschreibung kann durch das Anlegen eines schwachen elektrischen Felds über eine lange Zeitdauer eine Umkehrung der Ausrichtungszustände (ein "Übersprechen") auftreten. Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel kann jedoch die Umkehrung der Ausrichtungszustände dadurch verhindert werden, daß ein Signal angelegt wird, welches ein fortgesetztes Anliegen eines schwachen elektrischen Felds in einer Richtung verhindert.

Die Fig. 16B(c) und 16B(d) zeigen ein Ausführungsbeispiel für diesen Zweck, wobei an eine Datenleitung während der Phase T₃ ein Signal mit einer Polarität angelegt wird, die zu derjenigen eines während der Phase T₂ an die Datenleitung angelegten Informationssignals (für "Schwarz" nach Fig. 16B(c) und für "Weiß" nach Fig. 16B(d)) entgegengesetzt ist. Falls beispielsweise beabsichtigt wäre, ein in Fig. 16A gezeigtes Bildmuster nach einem Ansteuerungsverfahren ohne diese Phase T₃ anzuzeigen, würde zwar bei der Abtastung der Abtastleitung S₁ an dem Bildelement A₃ der Schwarzzustand hervorgerufen werden, jedoch die hohe Wahrscheinlichkeit bestehen, daß das Bildelement A₃ irgendwann auf den Weißzustand wechselt, da an die Signalelektrode I₁ während der Schritte für das Abtasten der Signalelektrode S₂ usw. ein elektrisches Signal bzw. eine Spannung -V₀ fortgesetzt angelegt wird und die Spannung fortgesetzt unverändert an das Bildelement A₃ angelegt wird.

Während der ersten Phase T₁ wird das ganze Bild zunächst einmal gleichförmig in den Weißzustand versetzt, wonach dann während der zweiten Phase T₂ bei der Abtastung entsprechend den Informationen in die Bildelemente eingeschrieben wird. Bei diesem Beispiel ist für das Bilden des Weißzustands während der Phase T₁ die Spannung -3 V₀ bei einer Anlegezeit Δt vorgesehen. Für das Einschreiben von "Schwarz" während der Phase T₂ dient die Spannung 3 V₀ über die Anlegezeit von gleichfalls Δt. Die außerhalb der Abtastzeit an den jeweiligen Bildelementen anliegende Spannung beträgt maximal ±V₀, während gemäß der Darstellung bei 16 in Fig. 17 die längste Zeitdauer, während der die maximale Spannung anliegt, 2 Δt beträgt. Daher tritt überhaupt kein Übersprechen auf, wodurch eine Anzeigeinformation semipermanent aufrechterhalten wird, nachdem einmal die Abtastung des ganzen Bilds abgeschlossen ist. Aus diesem Grund ist überhaupt kein Auffrischungsschritt erforderlich, wie er bei einer Anzeigevorrichtung mit einem TN-Flüssigkristall ohne Bistabilität notwendig wäre.

Die optimale Länge der dritten Phase T₃ hängt von der Höhe der während dieser Phase an die Datenleitung angelegten Spannung ab. Wenn eine Spannung mit der zur Polarität des Informationssignals entgegengesetzten Polarität angelegt wird, ist es vorteilhaft, wenn für eine höhere Spannung die Phasendauer kürzer und für eine niedrigere Spannung die Phasendauer länger ist. Wenn die Phasendauer länger ist, folgt daraus, daß für das Abtasten des ganzen Bilds eine längere Zeitdauer erforderlich ist. Daher wird T₃ vorzugsweise so gewählt, daß die Bedingung T₃≦T₂ erfüllt ist.

Das erfindungsgemäße Ansteuerungsverfahren kann auf weiten Gebieten optischer Verschlüsse und Anzeigevorrichtungen wie bei optischen Flüssigkristall-Verschlüssen oder Fernsehgeräten mit Flüssigkristall-Bildschirm angewandt werden.

Nachstehend wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand von konkreten Beispielen beschrieben.

Beispiel 1

Es wurde ein Paar aus Elektrodenplatten mit jeweils einem Glassubstrat und einem daran ausgebildeten durchsichtigen Elektrodenmuster aus Indiumzinnoxid (ITO) hergestellt. Diese Elektroden bildeten eine 500×500-Elektrodenmatrix. Auf das Elektrodenmuster an einer der Elektrodenplatten wurde durch Schleuderbeschichtung ein Polyimid-Film mit einer Dicke von ungefähr 30 nm aufgebracht. Die Polyimid- Fläche der Elektrodenplatte wurde mit einer Walze gerieben, um die Wildleder gewickelt war. Die Elektrodenplatte wurde unter einem Abstand von ungefähr 1,6 µm mit der anderen, nicht mit einem Polyimid-Film beschichteten Elektrodenplatte verbunden, um dadurch eine Zelle zu bilden. In die Zelle wurde im Warmschmelzzustand ein ferroelektrisches Kristall aus Decyloxybenzyliden-p′-amino-2-methylbutylcinnamat (DOBAMBC) eingefüllt, welches dann allmählich abgekühlt wurde, um eine gleichförmige Monodomäne in SmC-Phase zu bilden.

Die dermaßen gebildete Zelle wurde auf einer geregelten Temperatur von 70°C gehalten und durch zeilenweises Abtasten gemäß dem anhand der Fig. 3 und 4 erläuterten Ansteuerungsverfahren mit einer Spannung V₀ von 10 V und Phasen bzw. Impulsbreiten T₁=T₂=Δt=80 µs angesteuert, wodurch ein außerordentlich gute Bild erzielt wurde.

Beispiel 2

Das Einschreiben des Bilds wurde auf die gleiche Weise wie bei dem Beispiel 1 mit der Ausnahme ausgeführt, das anstelle der Ansteuerungsart gemäß Beispiel 1 die in Fig. 7 veranschaulichte Ansteuerungsart angewandt wurde; dabei wurde ein gutes Bild erzielt.

Beispiel 3

Die zeilenweise Abtastung wurde auf die gleiche Weise wie bei dem Beispiel 1 mit der Ausnahme ausgeführt, daß bei der Ansteuerung die in Fig. 12 gezeigten Kurvenformen angewandt wurden; dadurch wurde ein außerordentlich gutes Bild erzeugt. Dann wurde ein Teil des Bilds durch Ansteuerung mit den in Fig. 12 gezeigten Kurvenformen neu eingeschrieben, wodurch ein gutes, teilweise umgeschriebenes Bild erzielt wurde.

Beispiel 4

Die zeilenweise Abtastung wurde auf die gleiche Weise wie bei dem Beispiel 1 mit der Ausnahme ausgeführt, daß die in den Fig. 16 und 17 gezeigten Kurvenform bei einer Spannung V₀ von 10 V und Phasenzeiten T₁=T₂=T₃=Δt=50 µs angewandt wurden, wodurch ein außerordentlich gutes Bild erzeugt wurde.

Es wird ein Ansteuerungsverfahren für eine Lichtmodulationsvorrichtung angegeben, welche Matrix-Bildelemente aufweist, die jeweils an Überkreuzungspunkten von Abtastleitungen und Datenleitungen gebildet sind, zwischen die ein durch ein ferroelektrisches Flüssigkristall gebildetes bistabiles Lichtmodulationsmaterial eingefügt ist. Das Ansteuerungsverfahren umfaßt einenLöschschritt, bei dem zwischen die Abtastleitungen und die Datenleitungen an allen oder an einem Teil der Matrix-Bildelemente ein Spannungssignal angelegt wird, das das Lichmodulationsmaterial in einen ersten stabilen Zustand ausrichtet, und einen Schreibschritt, bei dem an die Abtastleitungen aufeinanderfolgend ein Abtastwählsignal angelegt wird und in Phase mit dem Abtastwählsignal an die Datenleitungen ein Informations-Orientierungssignal für das Ausrichten des Lichtmodulationsmaterials in den zweiten stabilen Zustand angelegt wird.

Claims

1. Verfahren zum Ansteuern einer Lichtmodulationsvorrichtung,

(a) die eine Vielzahl von in Form einer Matrix angeordnete Bildelemente hat, und
(b) die Abtastleitungen sowie von denselben beabstandete und dieselben überkreuzende Datenleitungen sowie einen chiral-smektischen Flüssigkristall aufweist, der
(c) eine erste und zweite stabile Ausrichtung annehmen kann, die von der Richtung des zwischen den Abtastleitungen und den Datenleitungen angelegten Feldes abhängt, wobei in jedem Zwischenraum zwischen den Datenleitungen und den Abtastleitungen jeweils ein Bildelement angeordnet ist,

gekennzeichnet durch

(d) einen Löschschritt, bei dem eine Spannung an die Kreuzungspunkte zwischen den Daten- und den Abtastleitungen angelegt wird, die die erste Schwellenspannung des chiral-smektischen Flüssigkristalls übersteigt, um so den chiral-smektischen Flüssigkristall in die erste Ausrichtung zu bringen,
(e) einen Schreibschritt, bei dem
ein Abtastwählsignal, das aus einem Spannungsabschnitt einer Polarität und einem darauffolgenden Spannungsabschnitt einer anderen Polarität bezüglich einer Spannung einer nicht gewählten Abtastleitung gebildet wird, an eine gewählte Abtastleitung gelegt wird,
ein Informationswählsignal, das aus einer Spannung gebildet wird, die in Verbindung mit der Spannung der einen Polarität des Abtastwählsignals die zweite Schwellenspannung des chiral-smektischen Flüssigkristalls übersteigt, an eine gewählte Datenleitung angelegt wird, um so dem chiral-smektischen Flüssigkristall in die zweite Ausrichtung zu bringen,
ein Informations-Nichtwählsignal, das aus einer Spannung gebildet wird, die in Verbindung mit der Spannung der einen Polarität des Abtastwählsignals zwischen der ersten und der zweiten Schwellenspannung des chiral-smektischen Flüssigkristalls liegt, an die anderen Datenleitungen angelegt wird, wobei
ein Hilfssignal, das aus einer Spannung gebildet wird, die entweder 0 V ist oder eine Polarität hat, die zu der Polarität der Spannung der einen Polarität entgegengesetzt ist, zur Verhinderung der Umkehrung der Polarisationsrichtung des chira-smektischen Flüssigkristalls in Verbindung mit der Spannung der anderen Polarität des Abtastwählsignals an die Datenleitungen gelegt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Informationswählsignal und das Informations-Nichtwählsignal bezüglich der Spannung der nicht gewählten Abtastleitung verschiedene Polaritäten haben.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das an die gewählten Datenleitungen gleichphasig mit der Spannung der anderen Polarität des Abtastwählsignals gelegte Hilfssignal eine zu dem unmittelbar vor oder nach dem Hilfssignal angelegten Informationswählsignal bezüglich der Spannung der nicht gewählten Abtastleitung gegensätzliche Spannungspolarität hat.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Löschschritt die die erste Schwellenspannung des chiral-smektischen Flüssigkristalls übersteigende Spannung an alle oder einen Teil der Bildelemente angelegt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der chiral-smektische Flüssigkristall eine nicht spiralförmige Struktur hat.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren das Anlegen einer Wechselspannung unter der Schwellenspannung der Bildelemente an die nicht gewählte Abtastleitungen umfaßt.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlegedauer jeglicher Polarität der an die nicht gewählten Abtastleitung der Bildelemente gelegten Spannungen 2Δt oder kürzer ist, wobei Δt ein Einheitsimpuls der an die Abtastleitungen oder Datenleitungen im Schreibschritt angelegten Spannung ist.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die an die Abtastleitung angelegten Signale drei Potentialwerte annehmen können.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß einer der drei Potentialwerte bezüglich der Spannung der nicht gewählten Abtastleitungen eine halb so große Amplitude wie ein anderer der drei Potentialwerte hat.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die an die Bildelemente im Löschschritt angelegte Spannung eine Kombination von Spannungssignalen umfaßt, die an zueinander in Verbindung stehenden Abtastleitungen und Datenleitungen gelegt werden und Spannungspolaritäten haben, die zueinander bezüglich der Spannung der Abtastleitung, an die ein Abtastwählsignal im Schreibschritt nicht gelegt wird, entgegengesetzt sind.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Löschschritt bei einer Vielzahl von Bildelementen ausgeführt wird, und ein nicht löschendes Datenspannungssignal an die Datenleitungen angelegt wird, die mit dem verbleibenden Bildelementen verbunden sind, die nicht zu den von dem Löschschritt betroffenen Bildelementen gehören, wobei das nicht löschende Datenspannungssignal eine Spannungspolarität hat, die mit der des an die im Löschschritt bezüglich der Spannung der nicht gewählten Abtastleitungen gelegten Spannungssignales übereinstimmt.

12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Löschschritt bei einem Teil der Vielzahl von Bildelementen ausgeführt wird, und ein nicht löschendes Datenspannungssignal an die Datenleitungen angelegt wird, die mit den verbleibenden Bildelementen verbundenen nicht zu den vom Löschschritt betroffenen Bildelementen gehören, wobei das nicht löschende Datenspannungssignal dieselbe Spannung wie das Abtastwählsignal hat.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Informationswählsignal eine Impulsbreite T₁ und das Hilfssignal eine Impulsbreite T₂ hat, wobei die Impulsbreiten T₁ und T₂ der Bedingung T₁<T₂ genügen.

14. Lichtmodulationsvorrichtung mit einer Vielzahl von Bildelementen, die in einer Form einer Matrix angeordnet sind und die Abtastleitungen sowie von denselben beabstandete und dieselben überkreuzende Datenleitungen sowie einen chiral-smektischen Flüssigkristall aufweisen, der eine erste und zweite stabile Ausrichtung annehmen kann, die von der Richtung des zwischen den Abtastleitungen und den Datenleitungen angelegten Feldes abhängen, wobei in jedem Zwischenraum zwischen den Datenleitungen und den Abtastleitungen jeweils ein Bildelement angeordnet ist, gekennzeichnet durch
eine Löschvorrichtung, mit der eine Spannung an die Kreuzungspunkte zwischen den Daten- und den Abtastleitungen angelegt wird, die eine Schwellenspannung des chiral-smektischen Flüssigkristalles übersteigt, um so den chiral-smektischen Flüssigkristall in die erste Ausrichtung zu bringen,
eine Schreibvorrichtung, mit der ein Abtastwählsignal, das eine Spannung mit einer Polarität und eine Spannung mit einer anderen Polarität bezüglich einer Spannung mit einer nicht gewählten Abtastleitung aufweist, an eine gewählte Abtastleitung angelegt wird, ein Informationswählsignal mit einer Spannung, die eine zweite Schwellenspannung des chiral-smektischen Flüssigkristalls übersteigt, um so den chiral-smektischen Flüssigkristall in die zweite Ausrichtung zu bringen, in Verbindung mit der Spannung der einen Polarität des Abtastwählsignals an eine gewählte Datenleitung angelegt wird,
ein Informations-Nichtwählsignal mit einer Spannung der ersten und der zweiten Schwellenspannung des chiral-smektischen Flüssigkristalls in Verbindung mit der Spannung der einen Polarität des Abtastwählsignals an andere Datenleitungen angelegt wird, und
ein Hilfssignal zur Verhinderung der Umkehrung der Polarisationsrichtung des chiral-smektischen Flüssigkristalls in Verbindung mit der Spannung der anderen Polarität des Abtastwählsignals an die Datenleitungen gelegt wird.

15. Lichtmodulationsvorrichtung nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch das Anlegen einer zwischen den Schwellenspannungen alternierenden Wechselspannung an die Bildelemente an den nicht gewählten Abtastleitungen.