DE3623514A1

DE3623514A1 - Fluessigkristallvorrichtung und ansteuerverfahren hierfuer

Info

Publication number: DE3623514A1
Application number: DE19863623514
Authority: DE
Inventors: Shinjiro Okada; Tohru Takahashi; Hideyuki Kawagishi; Yutaka Inaba; Osamu Taniguchi
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1985-07-12
Filing date: 1986-07-11
Publication date: 1987-01-29
Also published as: GB8616824D0; US4958915A; FR2584845A1; FR2584845B1; DE3623514C2; GB2178581A; GB2178581B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Flüssigkristallvorrichtung und ein Ansteuerverfahren hierfür und insbesondere auf eine Flüssigkristallvorrichtung mit einer Flüssigkristalltafel, manchmal abgekürzt als "LC-Tafel", die mit einem ferroelektrischen Flüssigkristall und einem Hintergrundlicht versehen ist.

In den letzten Jahren ist der Entwicklung einer ferroelektrischen Flüssigkristallvorrichtung an Stelle einer (verdrillten nematischen) TN-Flüssigkristallvorrichtung, die bisher verbreitet Anwendung fand, viel Aufmerksamkeit gewidmet worden. Eine ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtung besitzt wegen eines geeigneten Aufbaus der Zelle Bistabilität und man erwartet von ihr die Verwirklichung einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit hoher zeitlicher Auflösung. Das Antwortverhalten einer ferroelektrischen Flüssigkristallvorrichtung wird im Unterschied zu der herkömmlichen TN-Flüssigkristallvorrichtung vom Produkt aus einer spontanen Polarisation und einem elektrischen Feld bestimmt, und die Antwortschwelle wird von dem Produkt aus der elektrischen Feldstärke und der Einwirkzeit festgelegt. Die Bistabilität der ferroelektrischen Flüssigkristallvorrichtung kann durch die Herstellung einer genügend dünnen Zelle erreicht werden (3 µm oder weniger), wie z. B. von Clark und Lagerwall in der U.S. Patentschrift Nr. 43 67 924 vorgeschlagen. Dieser Zelltyp ist bekannt als oberflächenstabilisierte ferroelektrische Flüssigkristallzelle (manchmal abgekürzt als "SSFLC- Zelle").

Eine solche bistabile ferroelektrische Flüssigkristallzelle besitzt jedoch den Nachteil, daß sie auf der Anzeigefläche Flimmern verursacht, wie nachfolgend im einzelnen beschrieben wird.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Flüssigkristallvorrichtung und eine Ansteuerschaltung hierfür mit überblendetem Flimmern auf der Anzeigefläche zu schaffen.

So schafft die Erfindung eine Flüssigkristallvorrichtung mit: einer Flüssigkristalltafel, die eine Anzahl von Abtastzeilen, eine Anzahl von entlang jeder Abtastzeile angeordneten Bildpunkten und einen ferroelektrischen Flüssigkristall aufweist; einem hinter der Flüssigkristalltafel angeordnetes Hintergrundlicht zur Beleuchtung der Flüssigkristalltafel, wobei das Hintergrundlicht die ausgesandte Lichtmenge zeitlich ändert; und einer Vorrichtung zur Synchronisation der niedrigen Stufe der Lichtmenge des Hintergrundlichtes mit einer Zeit, in der ein Schreibsignal für Bildpunkte auf mindestens einer Abtastzeile anliegt.

Es sind auch verschiedene Ausführungsbeispiele der Vorrichtung und des Verfahrens bezüglich der vorstehenden Aufgabe vorgesehen.

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

Fig. 1 und 2 schematische perspektivische Ansichten, wie die grundsätzliche Arbeitsweise einer bei der Erfindung verwendeten ferroelektrischen Flüssigkristallvorrichtung veranschaulicht;

Fig. 3A und 3B Tafeln mit der optischen Eigenschaft einer ferroelektrischen Flüssigkristallvorrichtung für den Fall, daß dieser über die Schwelle hinausgehende Impulse zugeführt werden;

Fig. 4A und 4B Tafeln mit der optischen Eigenschaft einer ferroelektrischen Flüssigkristallvorrichtung für den Fall, daß dieser Impulse unterhalb der Schwelle zugeführt werden;

Fig. 5A bis 5F charakteristische Kurven, die die Beziehungen zwischen Schalteigenschaften einer Flüssigkristallvorrichtung und verschieden optischen Eigenschaften einer Lichtquelle wiedergeben;

Fig. 6 eine schematische Ansicht, die eine erfindungsgemäße Anordnung einer Flüssigkristallvorrichtung wiedergibt;

Fig. 7 ein Blockschaltbild einer in der Vorrichtung nach Fig. 6 verwendeten Steuerschaltung;

Fig. 8 und 9 Zeitdiagramme, die Schaltimpulse und optisch Eigenschaften einer Lichtquelle in zeitlicher Folge wiedergegeben;

Fig. 10, 14 und 18 Aufsichtzeichnungen, die in der erfindungsgemäßen Flüssigkristallvorrichtung verwendete Matrix- Elektroden wiedergeben;

Fig. 11 eine schematische Ansicht, die eine weitere erfindungsgemäße Flüssigkristallvorrichtung wiedergibt;

Fig. 12 ein Blockschaltbild, das eine in der Vorrichtung nach Fig. 11 verwendete Schaltungsanordnung wiedergibt;

Fig. 13 ein Zeitdiagramm, das in der Vorrichtung nach Fig. 10 verwendete Schaltimpulse und optische Eigenschaften in zeitlicher Folge wiedergibt;

Fig. 15A bis 15D Kurvenformen von in der Erfindung verwendeten Steuersignalen;

Fig. 16A bis 16D Kurvenformen von den Bildpunkten zugeführten Signalen;

Fig. 17 eine schematische Ansicht, die die Anordnung einer anderen erfindungsgemäßen Flüssigkristallvorrichtung veranschaulicht;

Fig. 19 ein Zeitdiagramm, das die Beziehung zwischen dem EIN/AUS-Betrieb eines Hintergrundlichts und Abtastsignalen wiedergibt;

Fig. 20 ein Zeitdiagramm, das eine Beziehung zwischen dem EIN/AUS-Betrieb eines Hintergrundlichts und angelegten Spannungen wiedergibt;

Fig. 21 eine schematische Ansicht, die den Aufbau einer Beleuchtungsvorrichtung wiedergibt;

Fig. 22 ein Schaltbild einer Detektorschaltung; und

fig. 23 eine Ansicht, die den Gesamtaufbau einer anderen erfindungsgemäßen Vorrichtung wiedergibt.

Zunächst wird ein Ausführungsbeispiel einer bei der Erfindung verwendeten Flüssigkristallzelle erklärt.

In Fig. 1 wird ein Beispiel für eine ferroelektrische Flüssigkristallzelle schematisch gezeigt. Die Bezugszeichen 11 a und 11 b bezeichnen Grundplatten (Glasplatten), auf denen eine durchsichtige Elektrode z. B. aus In₂O₃, SnO₂, ITO (Indiumzinnoxid) usw. aufgebracht ist. Dazwischen ist ein Flüssigkristall einer SmC^*-Phase, in welchem molekulare Schichten 12 senkrecht zu den Oberflächen der Glasplatten ausgerichtet sind, hermetisch eingefügt. Eine fettgezeichnete Linie 13 zeigt Flüssigkristallmoleküle. Jedes Flüssigkristallmolekül 13 hat ein Dipolmoment (P┴) 14 in einer zur zugehörigen Achse senkrechten Richtung. Wenn eine höhere Spannung als ein gewisser Schwellenwert zwischen die auf den Grundplatten 11 a und 11 b ausgebildeten Elektroden angelegt wird, wird eine helische oder spiralförmige Anordnung des Flüssigkristallmoleküls 13 zur Änderung der Richtung der linienhaften Anordnung betreffender Flüssigkristallmoleküle gelockert oder gelöst, so daß die Dipolmomente (P┴) 14 alle in Richtung des elektrischen Feldes ausgerichtet werden. Die Flüssigkristallmoleküle 13 haben eine längliche Form und zeigen Brechungsanisotropie zwischen der langen und kurzen Achse. Demzufolge ist es leicht verständlich, daß, wenn z. B. in nicolscher Überkreuzung zueinander angeordnete, d. h. sich mit ihren Polarisationsrichtungen kreuzende Polarisatoren zwischen der oberen und der unteren Fläche der Glasplatten angebracht sind, die derart angeordnete Flüssigkristallzelle als optische Flüssigkristallzellen-Modulationsvorrichtung arbeitet, deren optische Eigenschaften sich in Abhängigkeit von der Polarität der angelegten Spannung ändern. Weiterhin löst sich die helische Struktur der Flüssigkristallmoleküle ohne Anwendung eines elektrischen Feldes, wenn die Flüssigkristallzelle genügend dünn ist (z. B. 1 µm), wobei das Dipolmoment einen von zwei Zuständen annimmt, d. h. Pa in einer nach oben zeigenden Richtung 14 a oder Pb in einer nach unten zeigenden Richtung 14 b, wodurch eine Bistabilitätsbedingung erreicht wird, wie in Fig. 2 gezeigt. Wenn ein elektrisches Feld Ea oder Eb, das höher als ein gewisser Schwellenwert und unterschiedlich bezüglich der Polarität ist, wie in Fig. 2 gezeigt, auf eine Zelle mit den oben genannten Eigenschaften einwirkt, wird das Dipolmoment entweder in die nach oben zeigende Richtung 14 a oder in die nach unten zeigende Richtung 14 b in Abhängigkeit von dem Vektor des elektrischen Feldes Ea oder Eb ausgerichtet. Übereinstimmend damit richten sich die Flüssigkristallmoleküle entweder in einem ersten Orientierungszustand 15 a oder einem zweiten Orientierungszustand 15 b aus.

Wenn der vorstehend erwähnte ferroelektrische Flüssigkristall als optisches Modulationselement benutzt wird, ergeben sich zwei Vorteile. Der erste ist, daß die Antwortgeschwindigkeit sehr schnell ist. Der zweite ist, daß die Richtung des Flüssigkristalls Bistabilität zeigt. Der zweite Vorteil wird anhand von Fig. 2 näher erläutert. Wenn das elektrische Feld Ea auf die Flüssigkristallmoleküle einwirkt, richten sie sich nach dem ersten stabilen Zustand 15 a aus. Dieser Zustand wird stabil selbst dann aufrechterhalten, wenn das elektrische Feld beseitigt wird. Wenn andererseits das elektrische Feld Eb, dessen Richtung derjenigen des elektrischen Feldes Ea entgegengesetzt ist, darauf einwirkt, richten sich die Flüssigkristallmoleküle nach dem zweiten Richtungszustand 15 b aus, wodurch sich die Richtungen der Moleküle ändern. Auch der letztere Zustand wird stabil aufrechterhalten, wenn das elektrische Feld beseitigt wird. Weiterhin werden die Flüssigkristallmoleküle so lange in den betreffenden Richtungszuständen gehalten, als die Größe des einwirkenden elektrischen Feldes Ea oder Eb nicht über einem bestimmten Schwellenwert liegt, Um hohe Antwortgeschwindigkeit und Bistabilität zuverlässig zu verwirklichen, ist es vorteilhaft, daß die Zelle möglichst dünn ist, d. h. im allgemeinen 0,5 bis 20 µm, besser aber 1 bis 5 µm. Eine elektrooptische Flüssigkristallvorrichtung mit einer Matrixelektrodenanordnung, in der der ferroelektrische Flüssigkristall dieser Art verwendet wird, wird z. B. in der US-Patentschrift Nr. 43 67 924 von Clark und Lagerwall vorgeschlagen.

Als erfindungsgemäßer ferroelektrischer Flüssigkristall mit Bistabilität werden smektische Flüssigkristalle mit Ferroelektrizität am meisten bevorzugt. Unter diesen Flüssigkristallen ist ein Flüssigkristall in chiral- smektischer C-Phase (SmC^*) oder H-Phase (SmH^*) besonders geeignet.Diese ferroelektrischen Flüssigkristalle werden z. B. in "LE JOURNAL DE PHYSIQUE LETTERS" 36 (L-69), 1975 "Ferroelectric Liquid Crystals": "Applied Physic Letters" 36 (11) 1980, "Submicro Second Bistable Electrooptic Switching in Liquid Crystals", "Kotai Butsuri (Solid State Physics)" 16 (141), 1981 "Liquid Crystals", usw beschrieben. In diesen Veröffentlichungen offenbarte ferroelektrische Flüssigkristalle werden erfindungsgemäß verwendet.

Insbesondere sind Beispiele für erfindungsgemäß verwendete ferroelektrische Flüssigkristallverbindungen Decyloxybenzyliden- p′-Amino-2-Methylbutyl-Cinnamat (DOBAMBC), Hexyloxybenzyliden-p′-Amino-2-Chloropropylcinnamat (HOBACPC), 4-o-(2-methyl)-Butylresorciliden-4′-Octylanilin (MBRA 8) usw.

Wenn eine Vorrichtung unter Verwendung dieser Materialien aufgebaut wird, kann die Vorrichtung mit einem Kupferblock oder ähnlichem ausgerüstet werden, in dem eine Heizvorrichtung eingebettet ist, um Temperaturbedingungen zu erzeugen, bei denen die Flüssigkristallverbindungen eine SmC^*- oder SmH^*-Phase annehmen.

Die Fig. 3A und 3B zeigen Kurven, die ein Schaltverhalten zwischen zwei solchen stabilen Zuständen veranschaulichen, wobei die durch eine Flüssigkristallzelle hindurchgelassene Lichtmenge (Ordinate) über der Zeit (Abszisse) aufgetragen ist. Über und unter der Flüssigkristallzelle ist ein Paar von Polarisatoren mit nicolscher Überkreuzung zueinander so angeordnet, daß die Polarisationsachse eines Polarisators mit der Längsachsenrichtung der Flüssigkristallmoleküle z. B. im ersten stabilen Zustand zusammenfällt, wobei der erste stabile Zustand optisch in einer Dunkelstufe und der zweite stabile Zustand in einer Hellstufe angezeigt wird. In diesem Falle kann das Schalten zwischen den beiden stabilen Zuständen durch Verwenden von Einzelimpulsen mit entgegengesetzen Polaritäten über dem Schwellenwert bewirkt werden. Im einzelnen zeigt Fig. 5 das Schalten von einem "dunklen" Zustand in einen "hellen" Zustand, wogegen Fig. 3B das Schalten von einem "hellen" Zustand in einen "dunklen" Zustand zeigt. In beiden Fällen geschieht das Schalten zwischen den beiden Zuständen, d. h. zwischen dem ersten dunklen Zustand und dem zweiten hellen Zustand nicht glatt, sondern es verursacht ein sprunghaftes Überschwingen und geht dann in den gewünschten stabilen Zustand über.

Ein solches Überschwingereignis kann durch folgende Ursache bewirkt werden. In einem stabilen Zustand sind Flüssigkristallmoleküle in einer Flüssigkristallmolekülschicht 12 nach Fig. 12 verdrillt, so daß sie einen scheinbar kleineren Neigungswinkel als den (wahren) Neigungswinkel bilden, der bei dem Zustand vorliegt, bei dem die Flüssigkristallmoleküle parallel zu einer Molekülschicht ausgerichtet sind. So können während des Schaltvorgangs Flüssigkristallmoleküle, die den wahren Neigungswinkel unter der Einwirkung eines elektrischen Feldes bilden, vermutlich in einem Augenblick auf einen stabilen verdrillten Zustand wechseln, da das elektrische Feld beseitigt wird, so daß ein optisches Überschwingen eintreten kann. Das Auftreten eines solchen Ereignisses bedeutet, daß das Überschwingen bei allen gewählten Bildpunkten auftritt, wenn das Schreiben gemäß einer zeilenweisen Abtastfolge mittels einer SSFLC-Zelle mit einr Matrixanordnung der Abtastsignal- und Informationssignalzeilen bewirkt wird, so daß sich ein visuell flimmerndes und außerordentlich unangenehm anzusehendes Bild ergibt. Weiterhin haben wir mit einem psychologischen Test bestätigt, daß ein solches Flimmern des Bildes auffälligerweise insbesondere beim Schalten vom hellen in den dunklen Zustand auftritt.

Wenn die vorstehend erwähnte ferroelektrische Flüssigkristallvorrichtung gemäß einem Matrixansteuerschema betrieben wird, wird ein Anzeigesignal mit +V oder -V von Anzeigesignalleitungen Bildpunkten auf Abtastzeilen zugeführt, an denen kein Abtastsignal anliegt. Weiterhin wurde festgestellt, daß sich die durchtretende Lichtmenge zeitlich selbst dann ändert während die Spannung angelegt ist, wenn die Spannung +V oder -V unterhalb dem Schwellenwert liegt. Dies wird nachfolgend anhand der Fig. 3 und 4 erklärt. Die Fig. 3 und 4 zeigen zeitliche Änderungen der hindurchgelassenen Lichtmenge, wenn Spannungsimpulse über und unter einer Schwelle angelegt werden. Wenn ein Impuls über der Schwelle angelegt wird, wechselt ein Bildpunkt in einem lichtsprrenden Zustand in einen Lichtdurchlaß-Zustand wie in Fig. 3A gezeigt, während ein Bildpunkt in einem Lichtdurchlaß- Zustand in einen lichtsperrenden Zustand wechselt, wie in Fig. 3B gezeigt. Wenn andererseits ein Impuls unter der Schwelle angelegt wird, wechselt ein Bildpunkt in einem lichtsperrenden Zustand kurzzeitig, nimmt einen Lichtdurchlaß-Zustand an und kehrt wieder in einen normalen Sperrzustand, wie in Fig. 4A gezeigt, zurück, während ein Bildpunkt in einem Lichtdurchlaß-Zustand momentan die durchgelassene Lichtmenge verringert und dann in einen normalen Durchlaßzustand zurückkehrt.

So bewirken während einer Abtastperiode nicht nur Bildpunkte auf einer gewählten Abtastlinie, sondern alle Bildpunkte eine Änderung der durchgelassenen Lichtmenge. Darüber hinaus ändert sich die Lichtmenge in Abhängigkeit von der an die Signalelektroden angelegten Spannung. Als Ergebnis entsteht das Problem, daß Flimmern auf dem ganzen Bild auftritt; dies verursacht ein für den Beobachter äußerst unangenehm anzusehendes Bild und hat nachteilige Auswirkungen auf die Augen.

Die Bilder 5A bis 5F sind Ansichten, die Änderungen verschiedener Eigenschaften einer Flüssigkristallezelle und einer Lichtquelle über der Zeit zeigen. Im einzelnen zeigen Fig. 5A eine an einer Zelle oder ein Bildelement einer Flüssigkristalltafel angelegte Steuerspannungskurve; Fig. 5B eine Lichtdurchlaß-Kurve der Zelle, wenn die Spannung nach Fig. 5A angelegt ist; Fig. 5C eine Lichtmengen-Kurve einer Lichtquelle, die nicht synchron mit der Spannungskurve nach Fig. 5A verläuft; Fig. 5D eine Lichtmengen- Kurve von zu dieser Zeit durch die Zelle hindurchtretendem Licht; Fig. 5E eine Lichtmengen-Kurve einer Hintergrundlichtquelle, die synchron zu der Steuerspannungs-Kurve nach Fig. 5A verläuft; und Fig. 5F eine Änderung der zu dieser Zeit durch die Zelle hindurchgelassenen Lichtmenge.

Z. B. wird eine den Hellwert im Speicherzustand übersteigende Lichtmenge hindurchgelassen, die Bildflimmern verursacht, wenn eine Anzeige mit einem Steuerimpuls nach Fig. 5A bei einer Flüssigkristallzelle mit einer Lichtdurchlaß- Kurve nach Fig. 5B in Verbindung mit einem Hintergrundlicht einer gleichmäßigen Lichtmenge erzeugt wird. Wenn weiterhin eine Lichtquelle mit einer Periodizität der Lichtmenge nach Fig. 5C (z. B. eine Leuchtstofflampe, eine Glühlampe usw.) verwendet wird und der EIN/AUS-Schaltbetrieb einer Flüssigkristallvorrichtung unabhängig von der Periodizität der Lichtquelle geschieht, übersteigt die durch die LC-Zelle hindurchgelassene Lichtmenge kurzzeitig einen Durchschnittswert T ₀, wodurch eine abnormale Lichtmenge T ₁ erreicht wird, so daß ähnlich wie beim vorausgehenden Beispiel ein Bildflimmern auftritt. Derartige Erscheinungen haben zu einem bemerkenswerten Rückgang der Anzeigequalität geführt.

Im Gegensatz dazu wird in einem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel nach Fig. 5E bewirkt, daß die Zeit, in der eine Lichtquelle ihre Lichtmenge steigert, mit der Zeit zusammenfällt, in der die Durchlässigkeit einer LC-Zelle momentan ansteigt, wie in Fig. 5C gezeigt, wobei der plötzliche Anstieg der Lichtmenge wie in Fig. 5E gezeigt, verhindert werden kann, so daß ein Bildflimmern zur Zeit des Schreibens vermieden wird. Wenn sich in diesem Augenblick die Lichtmenge periodisch, wie in Fig. 5C gezeigt, ändert, kann eine ausreichende Wirkung zur Vermeidung von Bildflimmern selbst dann erreicht werden, wenn die Lichtmenge nicht auf nahezu 0 abfällt. Z. B. kann ein Absinken auf etwa 50% ausreichen.

Ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel wird anhand der Fig. 6 bis 8 erläutert. Fig. 6 ist eine schematische Ansicht, die einen erfindungsgemäßen Aufbau der Vorrichtung zeigt. Nach Fig. 6 ist hinter einer Matrixtafel 60 mit 1 × n Bildpunkten ein Hintergrundlicht 61 angebracht, gebildet aus einer Leuchtstofflampe, die mit einer Schalteinheit 62 zum EIN/AUS-Schalten verbunden ist. Weiterhin ist eine Steuerschaltung 63 vorgesehen, aus der den Abtastsignalleitungen S ₂ bis S _n und den Informationssignalleitungen G ₁ bis G _n Steuersignale sowie den Signalleitungen 1 und 1 a der Schalteinheit 62 entsprechende Signale zugeführt werden.

Fig. 8 zeigt den Abtastsignalleitungen S ₁ bis S _n und der Informationssignalleitung G ₁ nach Fig. 6 zugeführte Signalkurvenformen und Lichtmengen-Kurven I ₁ und I ₂. Die der Informationssignalleitung G ₁ zugeführten Impulse sind die in einem Beispiel der gesamten Bild-Lösch/Schreib- Betriebsart verwendeten Impulse.

Wenn Impulse nach Fig. 8 an die Abtastsignalleitungen S ₁ bis S _n und die Informationssignalleitung G ₁ angelegt werden, wird die Lichtquelle zur Zeit der Zuführung des ersten Zeilenabtastsignals S ₁ abgeschaltet und nach Ablauf einer vorbestimmten (wie bei I ₁ gezeigten) Periode zur Erzeugung der Anzeige eingeschaltet. In diesem Falle ist eine Periode von 4 × n ms zur Abtastung von n Zeilen erforderlich, wenn angenommen wird, daß eine Periode von 4 ms zum Schreiben einer Zeile erforderlich ist. Als Ergebnis wird Flimmern während des Schreibens selbst dann vermieden, wenn eine Tafel mit 100 Zeilen zur Anzeige benutzt wird und das Licht 400 ms lang ausgeschaltet bleibt.

Weiterhin kann im Falle einer Lichtquelle mit steilem und schnellem Anstieg und Abfall der Lichtmenge eine gute Anzeigeeigenschaft durch Ein- und Ausschalten nach Schreiben von jeweils m Zeilen (m ≧ 1) erreicht werden.

Fig. 7 zeigt ein Blockschaltbild einer in diesem Ausführungsbeispiel verwendeten Steuerschaltung. Die Schaltung nach Fig. 7 weist ein Hintergrundlicht 71, eine Nulldurchgangs-Detektorschaltung 72, eine Flip-Flop (F/F) 73, eine Abtastsignalschaltung 74, eine Informationssignalschaltung 75, eine LC-Tafel 76 und eine Spannungsversorgung 77 auf. Nach Fig. 7 wird dem Hintergrundlicht 71 zur Erzeugung einer periodischen Änderung der Lichtmenge Energie aus der Spannungsversorgung 77 zugeführt. Die Signale der elektrischen Quelle werden von der Nulldurchgangs-Detektorschaltung 72 in Triggerimpulse und dann von der F/F-Schaltung 73 in Taktimpulse gewandelt, um diese zur Steuerung als Abtastsignale und Informationssignale der LC-Tafel zuzuführen. Auf diese Weise kann z. B. ein Arbeitsablauf nach der in den Fig. 5A, 5E und 5F gezeigten Kombination erfüllt werden.

Vorstehend ist nur ein Beispiel der Schaltungsanordnung gezeigt. Es ist möglich, die Triggerimpulse nach der Erfassung des Nulldurchgangs mit einer logischen Schaltung zu verarbeiten, ohne sie in Taktimpulse zu wandeln. Außerdem ist bekannt, daß im Falle der Verwendung einer Leuchtstofflampe als Lichtquelle der Verlauf der Lichtmenge nicht mit der Kurvenform der Spannung aus der Spannungsquelle übereinstimmt. In einem solchen Falle kann eine passende zeitliche Beeinflussung mit Hilfe einer Optimierungsschaltung erreicht werden.

Nach einem anderen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel wird eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung vom Transmissionstyp mit einer Flüssigkristalltafel in Matrix- Elektrodenanordnung und einer Lichtquelle, deren Lichtmenge sich periodisch ändert, durch Schreiben eines "Dunkel" oder "Hell-"Zustandes in Bildpunkten auf einer gewählten Abtastzeile vor einer Periode gesteuert, in der die Lichtmenge der Lichtquelle ein Minimum annimmt. Als Ergebnis kann Flimmern infolge sprunghafter Überschwinger an gewählten Bildpunkten unbemerkbar gemacht werden.

Dieses Ausführungsbeispiel wird anhand der Fig. 9 bis 11 erläutert.

In Fig. 10 ist schematisch eine Flüssigkristallvorrichtung 101 mit Matrix-Elektrodenanordnung gezeigt, in dem ein (nicht gezeigter) Flüssigkristall zwischen einem Paar von Elektrodengruppen eingefügt ist, die Abtastsignalleitungen S ₁ bis S ₅ zur aufeinanderfolgenden Zufuhr eines Abtastwahlsignals bzw. Informationssignalleitungen I ₁ bis I ₅ zur Zufuhr von Informationssignalen bilden. Eine gestreifte Fläche A bezeichnet einen Bildpunkt in einem "dunklen" Zustand, eine weiße Fläche C bezeichnet einen Bildpunkt in einem "hellen" Zustand.

Fig. 9 ist ein Zeitdiagramm, das Spannungs-Kurvenformen zur Steuerung der erwähnten Flüssigkristallvorrichtung wiedergibt. In der Figur bezeichnet eine Kurve bei T eine Änderung der Lichtmenge einer Lichtquelle, die eine Leuchtstofflampe mit einer Änderung der Lichtmenge mit einer Frequenz von etwa 100 Hz darstellt. Die Frequenz kann in beliebiger Höhe gewählt werden, so lange die Änderung der Lichtmenge infolge eines Nachbildeffekts durch das menschliche Auge nicht wahrgenommen werden kann. Weiterhin zeigen die Kurven S ₁ bis S ₃ bzw. I ₁ bis I ₂ in Fig. 9 ein Beispiel einer an die entsprechenden Abtastsignalleitungen und Informationssignalleitungen nach Fig. 10 angelegte Spannungs-Kurvenform; die Kurven bei A und C zeigen an die entsprechenden Bildpunkte nach Fig. 10 angelegte Spannungen. Auf diese Weise werden Anzeigezustände, wie in einem Bereich 102 gezeigt, erzeugt, wenn die Bildpunkte so angeordnet sind, daß sie einen "Dunkel-"Zustand bei einer negativen Spannung und einen "Hell-"Zustand bei einer positiven Spannung annehmen.

Dieses Ausführungsbeispiel benutzt eine Steuerart, bei der die Bildelemente auf einer gewählten Abtastzeile einmal in einen "Hell-"Zustand gebracht werden und dann ein Auswahlsignal für "dunkel" oder "hell" angelegt wird. Nach Fig. 9 weist das einer Abtastsignalzeile zugeführte Signal zwei Impulse der Höhe 3V₀ und -2V₀ auf. Wenn ein Impuls von 3V₀ an eine Abtastsignalzeile angelegt wird und eine Informationssignalzeile auf 0 V gelegt wird, nimmt der entsprechende Bildpunkt ungeachtet des vorausgehenden Zustandes einen "Hell-"Zustand an. Dann wird ein Informationssignal mit zwei Impulsen der Höhe V₀ und -V₀ an Informationssignalzeilen angelegt, wenn ein Impuls von -2V₀ an die Abtastsignalzeile angelegt wird. Die Auswahl des "Dunkel-" oder "Hell-"Zustandes wird vom ersten die beiden Impulse umfassenden Impuls des Informationssignals getroffen, und der zweite Impuls wird zur Vermeidung einer Übersprecherscheinung angelegt, die auftreten kann, wenn ein gleiches Informationssignal fortwährend angelegt wird. Z. B. wird beim Bildpunkt A die Spannungsdifferenz zwischen dem Elektrodenpaar -3V₀ (= -2V₀ - V₀), so daß der Bildpunkt vor der Zeit T ₁ "dunkel" wird. Andererseits wird beim Bildpunkt C die Spannungsdifferenz -V₀ (= -2V₀ - (-V₀)), so daß ein "Hell-"Zustand erhalten bleibt. Die Impulsdauern des Abtastsignals und des Informationssignals sind die gleichen (T ₀), und der Spannungspegel V₀ wird so gesetzt, daß die folgende Ungleichung hinsichtlich der Schwelle V_th des Flüssigkristalls für einen Impuls mit der Dauer T ₀ erfüllt wird:

V₀ ≦ωτ V_th ≦ωτ 3V₀, und

-V₀ ≦ωτ -V_th ≦ωτ -3V₀.

In diesem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist der Zeitablauf des Abtastsignals, wie in Fig. 9 gezeigt, so eingestellt, daß der erste Impuls angelegt wird, bevor die Menge des Hintergrundlichts ein Minimum annimmt. In diesem Falle wird der Zeitablauf des Informationssignals so gewählt, daß der Mittelpunkt der Zeit (T ₁, T ₂, . . .) zwischen den beiden Impulsen mit der Zeit zusammenfällt, zu der die Lichtmenge T der Lichtquelle ein Minimum annimmt.

Bild 11 ist eine schematische Ansicht, die eine Anordnung einer Flüssigkristallvorrichtung zum Betreiben dieses Ausführungsbeispiels zeigt. Um ein Abtastsignal mit der Änderung der Lichtmenge einer Lichtquelle 112 in Gleichlauf zu bringen, werden die Taktimpulse aus einer Spannungsquelle 113 für die Lichtquelle 112 einem Taktimpulsgenerator 114 zugeführt, aus dem entsprechen dem vorgeschriebenen Zeitablauf synchronisierte Taktimpulse einer Flüssigkristalltreiberschaltung 115 zur Steuerung einer Flüssigkristalltafel 101 zugeführt werden, die zwischen den in nicolscher Überkreuzung angeordneten Polarisatoren 116 eingefügt ist und von der Quelle 112 beleuchtet wird.

Dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel gemäß werden neben der Flimmervermeidung an ausgewählten Bildpunkten zur Zeit des Schreibens in eine Flüssigkristallvorrichtung folgende Wirkungen erzielt.

Wie vorstehend beschrieben, wird in einer SSFLC-Zelle mit Bistabilität das Schalten zwischen den bistabilen Zuständen von einem elektrischen Feld unterhalb der Schwelle nicht beeinflußt, so daß die Flüssigkristallmoleküle in den vorherigen stabilen Zuständen bleiben. Das bedeutet jedoch nicht, daß die Flüssigkristallmoleküle niemals auf ein elektrisches Feld E unterhalb der Schwelle antworten. Mit anderen Worten, die Flüssigkristallmoleküle wechseln nicht zwischen den beiden stabilen Zuständen, sprechen aber in beträchtlichem Maße um den Gleichgewichtspunkt eines stabilen Zustands an, so daß optisch ein zeitlicher Wechsel der durchgelassenen Lichtmenge wahrnehmbar ist. Diese Erscheinung ist besonders dann problematisch, wenn Schreiben durch zeilenweises Abtasten bei einer SSFLC- Zelle mit einer Matrixanordnung bewirkt wird, die Abtastsignalzeilen und Informationssignalzeilen aufweist. Auf diese Weise wird ein Informationssignal auch an Bildpunkte auf nicht gewählten Abtastzeilen angelegt, wenn eine Matrixsteuerung in zeilenweiser Abtastfolge ausgeführt wird, so daß die Flüssigkristallmoleküle an all denjenigen Bildpunkten auf der Informationssignalzeile ansprechen, an die ein Informationssignal angelegt ist. Da das Informationssignal natürlich unterhalb der Schwelle liegt, ändern die Flüssigkristallmoleküle ihre Richtungszustände nicht, sprechen aber auf Spannungen an, so daß visuelles Flimmern auf dem Bild entsteht. Ein solches Flimmern ist problematisch, das es sich über das ganz Bild selbst dann ausdehnt, wenn ein Bild teilweise wiederbeschrieben wird, d. h. nur ein Teil der Abtastzeilen angesteuert wird. Erfindungsgemäß werden jedoch alle Signale um Zeitpunkte herum angelegt, zu denen die Lichtmenge des Hintergrundlichtes ein Minimum annimmt, so daß Flimmern an den nicht gewählten Bildpunkten unterdrückt werden kann.

Einem weiteren Beispiel der Erfindung gemäß wird eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit einer ferroelektrischen Flüssigkristall-Anzeigetafel vom Transmissionstyp mit einem Hintergrundlicht, eine Steuerschaltung für die Tafel und eine Anzeigesteuerschaltung geschaffen, bei der nicht unmittelbar nach Erfassung einer Anweisung zur Wiederbeschriftung der Anzeige aus der Anzeigesteuereinheit das Hintergrundlicht in hoher Frequenz ein- und ausgschaltet sowie eine Abtastzeile angesteuert wird, sondern die Ansteuerung erst erfolgt, wenn das Hintergrundlicht ausgeschaltet ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es vorteilhaft, daß die Aufleuchtfrequenz des Hintergrundlichts 100 Hz oder mehr beträgt.

Weil die Abtastung beginnt, wenn das Hintergrundlicht ausgeschaltet ist, ist eine augenblickliche Änderung der durchgelassenen Lichtmenge natürlich bei den Bildpunkten, bei denen Schreiben durch Anlegen einer überschwelligen Spannung bewirkt wird, und auch bei Bildpunkten, denen eine Spannung unterhalb der Schwelle zugeführt wird, nicht wahrnehmbar.

Fig. 12 zeigt schematisch eine Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel. Nach Fig. 12 gibt eine Anzeige-Steuereinheit 124 ein Schreibzustandssignal am Anschluß B aus, wenn eine Schreibanweisung von einer externen Eingabevorrichtung 128 zugeführt wird. Andererseits wird von einem Anschluß A einer Hintergrundlicht- Treibereinheit 123 ein Blinksignal ausgegeben, das den EIN- und AUS-Zustand eines Hintergrundlichtes 122 für die Beleuchtung einer LC-Tafel 121 anzeigt. Diese beiden Signale werden einer Torschaltung 129 zugeführt, von der UND-Nicht Signale als Scheibetaktimpulse dem Schieberegister einer abtastseitigen Treibereinheit 126 und auch einem Anschluß C der Anzeigesteuereinheit 124 sowie als Zwischenspeicher-Impulse einer signalseitigen Treibereinheit 127 zugeführt. Die ansteigenden Flanken von Eingangssignalen am C-Anschluß werden in der Anzeigesteuereinheit 124 so lange gezählt, bis sie eine vorgeschriebene Anzahl von Abtastzeilen erreicht haben, wenn der Ausgang des B- Anschlusses in einen Nicht-Schreibezustand gebracht ist. Weiterhin bewirkt parallel zu diesen Arbeitsabläufen die Anzeigesteuereinheit 124 einen Arbeitsablauf zur Übertragung von Daten aus einer Bildspeichervorrichtung 125 zum Schieberegister der signalseitigen Treiberschaltung 127.

Fig. 13 ist ein Zeitdiagramm, das Signale zur Ausführung der erwähnten Arbeitsabläufe wiedergibt. Nach Fig. 13 bezeichnet eine Kurve bei L die Leuchtdichte des Hintergrundlichts 122; mit A ist ein vom Anschluß A der Hintergrundlicht- Steuereinheit 123 abgegebenes Blinksignal bezeichnet; mit B ist ein vom Anschluß B der Anzeigesteuereinheit 124 abgegebenes Schreibzustandssignal bezeichnet und, mit C ist ein Ausgangssignal aus der Torschaltung 129 bezeichnet, das ein UND-Nicht-Signal der Signale A und B darstellt. Der Anschluß C der Anzeigesteuereinheit und der Zwischenspeicher der signalseitigen Treiberschaltung 127 werden beide von den abfallenden Flanken der C-Signale getriggert, so daß die Abtastung zur Zeit T ₂ selbst dann in Gang gesetzt wird, wenn ein Schreibzustandsignal als externes Eingangssignal zur Zeit T ₁ zugeführt wird. Auf diese Weise wird die Einsatzzeit des Abtastens so verzögert, daß sie mit dem Abschalten der Hintergrundlichtquelle synchronisiert ist, wodurch die Hintergrundlichtquelle im abgeschalteten Zustand gehalten werden kann. Als Ergebnis führt die Änderung der Durchlässigkeit der Flüssigkristallzelle infolge des Anlegens einer Spannung nicht zu einem Bildflimmern, so daß sich ein angenehm anzuschauendes Anzeigebild ergibt.

Die Blinkfrequenz des Hintergrundlichts beträgt vorteilhafterweise mindestens 100 Hz, weil eine zu niedrige Frequenz zu einem vom menschlichen Auge wahrnehmbaren Flimmern des Lichtes führt. Als Ergebnis wird die Abschaltperiode während eines Zyklus 5 ms oder kürzer, wenn das Tastverhältnis des Aufleuchtens auf 50% gesetzt wird; das genügt aber, die Abtastung in dieser Periode zu vollenden, da die Antwortgeschwindigkeit des ferroelektrischen Flüssigkristalls sehr hoch ist.

In Fig. 14 ist schematisch ein Beispiel einer Zelle 151 mit einer Matrix-Elektrodenanordnung gezeigt, in der ein (nicht gezeigter) ferroelektrischer Flüssigkristall zwischen einem Paar einer Gruppe einander entgegengesetzt angeordneter Elektroden eingefügt ist. Die Bezugszeichen 142 und 143 bezeichnen eine Gruppe von Abtastelektroden bzw. eine Gruppe von Signalelektroden. In den Fig. 15A und 15B sind an eine gewählte Abtastelektrode 142 (s) bzw. an die anderen (nicht gewählten) Abtastelektroden 142 (n) angelegte elektrische Signale gezeigt. Andererseits zeigen die Fig. 15C und 15D an die gewählte Signalelektrode 143 (s) bzw. an die nicht gewählten Signalelektroden 143 (n) angelegte elektrische Signale. In den Fig. 15A bis 15D stellen die Abszisse und die Ordinate eine Zeit bzw. eine Spannung dar. Z. B. wird bei der Anzeige eines bewegten Bildes die Gruppe aus den Abtastelektroden 142 aufeinanderfolgend periodisch gewählt. Wenn eine Schwellenspannung zur Erzeugung eines ersten stabilen Zustandes des Flüssigkristalls mit Bistabilität mit V_th1 bzw. eine Schwellenspannung zur Erzeugung eines zweiten stabilen Zustands desselben mit -V_th2 bezeichnet wird, ist ein an die gewählte Abtastelektrode 142 (s) angelegtes elektrisches Signal eine Wechselspannung, die V in der Phase (Zeit) t ₁ und -V in der Phase (Zeit) t ₂ zeigt, wie in Fig. 15A wiedergegeben. Die anderen Abtastelektroden 142 (n) sind dagegen auf Masse gelegt, wie in Fig. 15B gezeigt. Demgemäß zeigen die dort erscheinenden Signale 0 Volt. Weiterhin zeigt ein an die gewählten Signalelektroden 143 (s) angelegtes elektrisches Signal die Spannung V, wie in Fig. 15C gezeigt, während ein an die nicht gewählten Signalelektroden 143 (n) angelegtes elektrisches Signal -V zeigt, wie in Fig. 15D angegeben. In diesem Beispiel wird die Spannung V auf einen gewünschten Wert gesetzt, der V ≦ωτ V_th1 ≦ωτ 2V und -2V ≦ωτ -V_th2 ≦ωτ-V erfüllt. In den Fig. 16A, 16B, 16C und 16D sind an die Bildpunkte A, B, C bzw. D nach Fig. 14 angelegte Spannungslverläufe für den Fall gezeigt, daß solche elektrischen Signale gegeben sind. D. h. es wird, wie aus Fig. 16A ersichtlich, eine erste Signalspannung von 2V oberhalb des Schwellenwertes V_th1 an die Bildpunkte A auf der gewähtlen Abtastzeile in einer Phase t ₂ gelegt. Weiterhin wird eine zweite den Schwellenwert -V_th2 übersteigende Signalspannung von -2V an die Bildpunkte B auf derselben Abtastzeile in einer Phase t ₁ gelegt. Demgemäß ändert sich die Richtung der Flüssigkristallmoleküle in Abhängigkeit davon, ob eine Signalelektrode auf einer gewählten Abtastelektrodenzelle gewählt ist oder nicht. So richten sich die Flüssigkristallmoleküle in den ersten stabilen Zustand aus, wenn eine gewisse Signalelektrode gewählt ist, während sie sich in den zweiten stabilen Zustand ausrichten, wenn sie nicht gewählt ist. In beiden Fällen ist die Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle nicht vom vorherigen Zustand jedes Bildpunktes abhängig.

Andererseits ist, wie in den Fig. 16C und 16D gezeigt, eine an alle Bildpunkte auf den nicht gewählten Abtastzeilen angelegte Spannung +V oder -V, wobei keine den Schwellenwert übersteigt. Demgemäß werden die Flüssigkristallmoleküle an den entsprechenden Bildpunkten auf den nicht gewählten Abtastzeilen in die Richtungen gemäß Signalzuständen ausgerichtet, die erzeugt wurden, als diese zum letzten Mal ohne Richtungsänderung abgetastet worden sind.

Wie vorstehend erläutert, wird in diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung das Hintergrundlicht mit konstanter Frequenz ein- und ausgeschaltet, und die Steuerschaltung wird zum Steuern der Tafel betätigt, nachdem die Anzeigesteuereinheit eine Schreibanweisung abgegeben hat und nach Abwarten einer Zeit, zu der das Hintergrundlicht einen ausgeschalteten Zustand annimmt, wodurch Bildflimmern infolge Transmissionsänderung während der Ansteuerung einer Flüssigkristalltafel vermieden wird, so daß eine Anzeigevorrichtung mit einem angenehm anzuschauenden Bild geschaffen wird.

Einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß wird eine Ansteuervorrichtung geschaffen, in der Impulse in einer Periode an eine Anzahl von Abtastsignalzeiten angelegt werden, in der ein Hintergrundlicht ausgeschaltet ist oder nach der sich die Lichtmenge des Hintergrundlichtes um einen vorgeschriebenen Anteil von dessen Maximum abschwächt, d. h. in einer verhältnismäßig dunklen Periode, und Impulse nicht angelegt werden, wenn das Hintergrundlicht eingeschaltet ist oder sich in einer verhältnismäßig hellen Periode befindet.

Da bei der Erfindung die Impulse zur Wahl von Bildpunkten an Abtastsignalzeiten in einer Periode angelegt werden, in der das Hintergrundlicht gelöscht oder sich in einer verhältnismäßig dunklen Periode vor oder nach der Löschperiode befindet, wird Flimmern an nicht gewählten Bildpunkten unbemerkbar. Weiterhin werden in diesem Beispiel Impulse an eine Anzahl von Abtastsignalzeilen gelegt, so daß die zur Auswahl von Bildpunkten auf einem gesamten Bild erforderliche Gesamtzeit kürzer wird.

Fig. 17 zeigt schematisch einen Grundaufbau einer Anzeigevorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel. Im einzelnen zeigt Fig. 17 eine Anordnung einer ferroelektrischen Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung 1711 des Transmissionstyps. Die Anzeigevorrichtung 1711 weist eine LC-Tafel 1701 auf, die der Reihe nach mit streifenförmigen Abtastelektroden 1702 bzw. Anzeigeelektroden 1703 versehene Glasträgermaterialien 1705 und 1706 aufweist. Die Abtastelektroden 1702 und Anzeigeelektroden 1703 sind so angebracht, daß sie sich rechtwinklig kreuzen und eine ferroelektrische Flüssigkristallschicht 1703 als Zwischenlage einschließen. In Verbindung mit der LC-Tafel 1701 sind schematisch Abtastsignalzeilen 1702 (1702 a, . . .) und Anzeigesignalzeilen 1704 (1704 a, . . .) gezeigt. Die Anzeigevorrichtung weist weiterhin eine Elektrodentreiberschaltung 1707, ein Hintergrundlicht 1700, eine Hintergrundlicht-Treiberschaltung 1709 zum Steuern des Hintergrundlichts 1700 und einen Taktgeber 1708 zum Synchronisieren entsprechender Steuersignale für die Elektrodentreiberschaltung 1707 und die Hintergrundlicht-Treiberschaltung 1709 auf. Wie vorstehend beschrieben wird in diesem Ausführungsbeispiel die Elektrodensynchronisation so bewirkt, daß die Elektroden in der Löschperiode oder einer verhältnismäßig dunklen Periode des Hintergrundlichts Steuerglieder darstellen. Der Flüssigkristallvorrichtung werden von außen Bildsignale 1712 zugeführt. Fig. 18 ist eine Aufsicht, die eine Anordnung der Elektroden in der LC-Tafel 1701 zeigt. In Fig. 18 sind mit Y ₁ bis Y _n Abtastelektroden und mit X ₁ bis X _m Anzeigeelektroden gezeigt, durch die m × n Bildpunkte entstehen.

Das Ansteuerverfahren gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird anhand der Fig. 19A bis 19C erläutert. Die Fig. 19A bis 19C zeigen in Verbindung die Beziehung zwischen dem Aufleuchten des Hintergrundlichts (Leuchtstofflampe) und einem Abtastsignal. In der Fig. gibt "AUS" eine Periode an, in der das Hintergrundlicht 1700 gelöscht oder die Lichtmenge auf oder unter einen vorgeschriebenen Wert unterhalb des maximalen Leuchtdichtewertes verkleinert ist, z. B. unterhalb von 50%, vorzugsweise unterhalb von 30% der maximalen Lichtmenge im Laufe der Änderung der Lichtmenge des Hintergrundlichts, während "EIN" eine Periode angibt, in der das Hintergrundlicht eingeschaltet oder die Lichtmenge auf oder über einen vorgeschriebenen Wert, z. B. 50% oder höher, vorzugsweise 70% oder höher, der maximalen Lichtmenge im Laufe der Änderung der Lichtmenge des Hintergrundlichts gesteigert ist. Fig. 19A zeigt die Änderung der Lichtmenge beim Aufleuchten einer üblichen Leuchtstofflampe, genauer die Änderung der Lichtstärke (Ordinate) über der Zeit (Abszisse). Fig. 19A zeigt, daß die Lichtstärke des Hintergrundlichts geschwächt wird, wenn die von der Hintergrundlicht-Treiberschaltung 1709 zugeführte Spannung den Potentialwert 0 kreuzt. Die Kurvenform kann sich in gewissem Maße in Abhängigkeit von der Art der Hintergrundlicht- Treiberschaltung 1709 ändern. Im Gegensatz dazu zeigt Fig. 19B eine durch Steuerung des Aufleuchtens mittels des oben erwählten Taktgebers oder der Taktimpuls erhaltene Kurvenform. Weiterhin stellt Fig. 19C ein Zeitdiagramm dar, das die Anwesenheit (Y) oder die Abwesenheit (N) eines Abtastsignals zeigt. Wie aus der Figur verständlich, ist dieses Ausführungsbeispiel dadurch ausgezeichnet, daß eine Anzahl von Abtastsignalen während der "AUS-"Periode des Hintergrundlichts 1700 zugeführt wird, und in diesem besonderen Beispiel, zwei Abtastsignale abgegeben werden.

Nun wird anhand Fig. 20 ein besonderes Ausführungsbeispiel einer Ansteuerschaltung erläutert, die ein Zeitdiagramm zugeführter Spannungsverläufe für eine Ansteuerung einer in Fig. 18 gezeigten LC-Tafel wiedergibt. Das Zeitdiagramm entspricht einer Kurve eines ferroelektrischen Flüssigkristalls. Genauer, wenn ein ferroelektrischer Flüssigkristall verwendet wird, wird der helle oder dunkle Zustand eines Anzeigebildpunktes durch die Richtung eines einwirkenden elektrischen Feldes gewählt und der sich ergebende gewählte Zustand bleibt selbst nach Entfernen des elektrischen Feldes erhalten, d. h., es besteht eine Speichereigenschaft. Aus diesem Grunde wird in einem Ansteuerbeispiel nach Fig. 20 vor der Auswahl eines "Hell- " oder "Dunkel-"Zustands einer Reihe von Bildpunkten eine Spannung oder ein elektrisches Feld von (3V₀ bis 0)/d in Richtung von Y→X dadurch angelegt, daß eine Abtastelektrode auf ein Potential von 3V₀ und eine Anzeigeelektrode auf ein Potential von 0 gesetzt wird, um alle Bildpunkte in der Reihe in den "Hell-"Zustand zu bringen, wobei d die Differenz zwischen den Elektroden bezeichnet.

Nachdem eine Reihe von Bildpunkten dem erwähnten Arbeitsablauf gemäß auf "hell" gebracht sind, wird das Potential der Abtastelektrode von 3V₀ auf -2V₀ geändert, während das Potential einer gegenüberliegenden Anzeigeelektrode in einen von zwei Zuständen gesteuert wird, d. h. "dunkel" ("1" in Fig. 20) und "hell" ("0" in Fig. 20). Als Ergebnis wird ein elektrisches Feld von (-2V₀-V₀)/d in Richtung von Y→X angelegt, wenn "dunkel (1)" dadurch gewählt wird, daß eine Anzeigeelektrode auf ein Potential von +V₀ gesetzt wird. In diesem Falle ist das elektrische Feld entgegengesetzt zu dem im vorherigen Arbeitsablauf zur Wahl von "hell" verwendeten, wodurch der Bildpunkt umgekehrt als "dunkel" geschrieben wird. Wenn andererseits "hell (0)" dadurch gewählt wird, daß eine Anzeigeelektrode auf ein Potentail von -V₀ gesetzt wird, wird ein elektrisches Feld von [-2₀-(-V₀)]/d = -V₀/d (unterhalb der Schwelle) angelegt, wodurch der im vorausgehenden Arbeitsablauf gewählte "Hell-"Zustand unverändert erhalten bleibt.

Der mit "C" bezeichnete Impuls in Fig. 20 ist übrigens ein Impuls zur Vermeidung von Übersprechen, der eine zu dem ihm vorausgehenden Impuls "1" oder "0" entgegengesetzte Polarität besitzt, so daß er die Vorspannung durch das elektrisches Feld aufhebt.

Im vorstehend erläuterten Beispiel sind zwei Abtastzeilen in der "AUS-"Periode des Hintergrundlichts gewählt, aber es können mehr Abtastzeilen gewählt werden zur weiteren Verkürzung der zur Auswahl aller Bildpunkte auf einem Bild erforderlichen Zeit.

Wie vorstehend beschrieben, werden in diesem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel Impulse an einer Anzahl von Abtastzeilen in der "AUS-"Periode oder einer verhältnismäßig dunklen Periode des Hintergrundlichts abgegeben und keine Impulse werden in der "EIN-"Periode oder einer verhältnismäßig hellen Periode des Hintergrundlichts angelegt, wodurch das Flimmern des Anzeigebildes mit dem Aufleuchten des Hintergrundlichtes synchronisiert ist, um ein verbessertes, angenehm anzuschauendes Bild zu erzeugen, und darüber hinaus die Auswahl von Bildpunkten auf der gesamten Bildfläche in kurzer Zeit erfüllt werden kann.

Einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß wird eine Flüssigkristallvorrichtung mit einer Flüssigkristall- Lichtsperre, einer Lichtquelle, einer Steuervorrichtung für die von der Lichtquelle abgegebene Lichtmenge und einer Vorrichtung zur Erfassung von Daten, die die Änderung der Lichtmenge der Lichtquelle betreffen, und zur Ausgabe der Daten in Form eines elektrischen Signals nach außen geschaffen. Im einzelnen wird eine Versorgungsspannung teilweise so aufgeteilt, daß sie ein elektrisches Signal entsprechend der Änderung der von der Lichtquelle abgegebenen Lichtmenge darstellt. Weiterhin kann die Flüssigkristall-Lichtsperre in diesem Ausführungsbeispiel vorzugsweise aus einer ferroelektrischen Flüssigkristallvorrichtung aufgebaut sein.

Diesem Ausführungsbeispiel gemäß wird die Änderung der Lichtmenge einer Lichtquelle selbst überwacht und ein Triggersignal wird aufgrund eines elektrischen Signals entsprechend der Änderung der Lichtmenge ausgegeben, wodurch der Zeitablauf zur Steuerung der Lichtquelle und derjenige zur Steuerung der Lichtsperre genau in Beziehung gebracht werden können.

Fig. 21 gibt eine schematische Ansicht einer Anordnung einer verwendeten Beleuchtungsvorrichtung wieder. Nach Fig. 21 weist die Beleuchtungsvorrichtung eine Spannungsversorgungsschaltung 211 für die Lichtquelle und eine Lichtquelle 215 auf. Die Spannungsversorgungsschaltung für die Lichtquelle weist eine Lichtquellen-Treibersteuerung zur Steuerung der von der Lichtquelle 215 ausgesandten Lichtmenge und eine Vorrichtung zur Erfassung von Daten, die die Änderung der Lichtmenge betreffen und zum Aussenden der Daten als ein elektrisches Signal nach außen mit einer Spannungsteilerschaltung 212 und einer Detektorschaltung 213 auf.

Die Schaltung mit dem vorstehenden Aufbau ist zur Überwachung der Spannungsversorgung und zur indirekten Entnahme einer Änderung der Lichtmenge ausgelegt; sie ist insbesondere dann geeignet, wenn eine Leuchtstofflampe als Lichtquelle verwendet wird. Ein Beispiel zum Aufbau der Detektorschaltung 213 in der Spannungsversorgungsschaltung 211 für die Lichtquelle ist in Fig. 22 gezeigt. Die in Fig. 22 gezeigte Detektorschaltung ist eine Zweiweg- Gleichrichterschaltung mit einem Transformator 211, Dioden 222 und 223, Widerständen 224, 225 und 226 und einem Transistor 227. Die Detektorschaltung kann wahlweise eine Kappschaltung oder einen Schmidt-Trigger aufweisen.

Die Arbeitsweise der Vorrichtung wird nun anhand von Fig. 21 erläutert. Nach Fig. 21 wird ein Teil der an die Lichtquellen- Treiberschaltung 214 angelegten Spannung in der Spannungsteilerschaltung 212 geteilt und der Detektorschaltung 213 zugeführt, wenn eine Wechselspannung an den Spannungsversorgungseingangsanschluß 216 der Spannungsteilerschaltung 212 angelegt wird. In der Detektorschaltung 213, wie z. B. einer vorstehend beschriebenen Zweiweg- Gleichrichterschaltung, wird die geteilte Spannung in eine Signalspannung in der Form von Taktimpulsen gewandelt, die über einen Taktimpulsausgangsanschluß 217 ausgegeben werden. Es ist übrigens möglich, an Stelle der erwähnten Ausführung, eine derartige Ausführung zu wählen, daß eine externe Steuerschaltung 218 für die Spannungsversorgungsschaltung 211 der Lichtquelle zur Zufuhr von Signalen für die Frequenzsteuerung, Spannung, Strom usw vorgesehen ist.

Fig. 23 zeigt eine Gesamtanordnung einer Flüssigkristallvorrichtung. Durch Verwendung einer Beleuchtungsvorrichtung nach Fig. 21 und der Zuordnung der EIN/AUS-Schaltzeit der Lichtquelle und der Zeit des Anlegens von Abtastsignalen durch Verwenden einer Anordnung nach Fig. 23 kann das Schreiben in der "Dunkel-"Periode der Lichtquelle bewirkt werden.

Die Arbeitsweise wird anhand von Fig. 23 erläutert. In Fig. 23 stellt der Block 231 eine Synchronisationsschaltung zur Ausgabe von Synchronisationssignalen an eine abtastseitige Treiberschaltung 232 bzw. an eine signalseitige Treiberschaltung 233 dar, die entsprechende Signale an eine ferroelektrische Flüssigkristalltafel 243 abgeben. Hinter der Tafel ist die Lichtquelle 215 angebracht, die die gleiche ist wie in Fig. 22. In Fig. 23 ist die Spannungsversorgungsschaltung 211 für die Lichtquelle nicht gezeigt.

Zunächst werden dem Aufwärtszähler in der Synchronisationsschaltung Abtastsignal-Taktimpulse zugeführt, und die Anzahl der zugeführten Taktimpulse wird von dem Aufwärtszähler in einer Periode gezählt, in der die Lichtquelle angeregt ist. Dann wird ein erstes Ladesignal zum Setzen eines Abwärtszählers zugeführt, so daß ein Ausgangssignal in einer Periode abgegeben wird, in der die Lichtquelle gelöscht ist und das abtastseitige Schieberegister um einen Schritt geschoben wird. Dieser Arbeitsvorgang wird wiederholt, um Bildpunkte in Perioden einzuschreiben, in denen die Lichtquelle gelöscht oder in einem verhältnismäßig dunklen Zustand ist.

Die Synchronisationsschaltung 231 enthält im übrigen ein UND-Glied 235 als Torschaltung zum Abschalten der Taktimpulse für die Lichtquelle, wenn dem Abwärtszähler keine Daten zugeführt werden. Der Abwärtszähler wird mit einem Überlaufsignal des Abwärtszählers wieder geladen, und darauf wird der Aufwärtszähler gelöscht. Diese Periode wird gegenüber dem Abtastsignal-Taktimpuls genügend verkürzt. Weiterhin kann die Synchronisationsschaltung 231 als Einheit mit der Beleuchtungsvorrichtung, getrennt oder an der Tafelseite befestigt ausgebildet sein.

Wie vorstehend beschrieben, wird erfindungsgemäß die Änderung der Lichtmenge der Lichtquelle selbst überwacht und nach außen abgegeben, so daß die Zeit der Beleuchtung und die Zeit der LC-Lichtsperre einander möglichst gut zugeordnet werden können, wodurch die Anzeigequalität verbessert werden kann.

Die Erfindung bietet somit eine Flüssigkristallvorrichtung, die eine Flüssigkristalltafel mit einer Anzahl von Abtastzeilen, einer Anzahl von entlang den Abtastzeilen angeordneten Bildpunkten und einem ferroelektrischen Flüssigkristall sowie ein hinter der Flüssigkristalltafel zur Beleuchtung der Flüssigkristalltafel angebrachtes Hintergrundlicht, das die ausgesandte Lichtmenge über der Zeit ändert, aufweist. Die Flüssigkristallvorrichtung wird so betrieben, daß das niedrige Niveau der Lichtmenge des Hintergrundlichts mit einer Zeit synchronisiert ist, in der ein Schreibsignal an Bildpunkte zumindest einer Abtastzeile angelegt wird.

Claims

1. Flüssigkristallvorrichtung, gekennzeichnet durch eine Flüssigkristalltafel (76; 101; 121; 1701) mit einer Anzahl von Abtastzeilen (S ₁. . .S _n), einer Anzahl von entlang jeder Abtastzeile angeordneten Bildpunkten und einem ferroelektrischen Flüssigkristall; einem hinter der Flüssigkristalltafel angeordneten Hintergrundlicht (61; 71; 122; 1700) zur Beleuchtung der Flüssigkristalltafel, wobei sich die von dem Hintergrundlicht ausgesandte Lichtmenge über der Zeit ändert; und eine Vorrichtung (231, 1708) zur Synchronisation des niedrigen Wertes der Lichtmenge des Hintergrundlichts mit einer Zeit, in der ein Schreibsignal an Bildpunkten auf zumindest einer Abtastzeile angelegt wird.

2.Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (231; 1708) den niedrigen Wert der Lichtmenge des Hintergrundlichts mit jeder Zeit synchronisiert, in der ein Schreibsignal an die Bildpunkte einer Abtastlinie angelegt wird.

3. Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (231; 1708) den niedrigen Wert der Lichtmenge des Hintergrundlichts mit jeder Zeit synchronisiert, in der Bildpunkte auf einer vorgeschriebenen Anzahl von Abtastzeilen geschrieben werden.

4. Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Zeit eine Periode besitzt, die gleich einer Bildperiode ist.

5. Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Hintergrundlicht (61; 71; 122; 1700) eine Leuchtstofflampe ist.

6. Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ferroelektrische Flüssigkristall ein chiral-smektischer Flüssigkristall ist.

7. Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der chiral-smektische Flüssigkristall genügend dünn zur Auflösung der Sprialstruktur ausgebildet ist.

8. Flüssigkristallvorrichtung, gekennzeichnet durch eine Flüssigkristalltafel (76; 101; 121; 1701) mit einer Matrix- Elektrodenanordnung einschließlich Abtastsignalzeilen (S ₁. . .S _n) und Informationssignalzeilen (I ₁. . .), die Bildpunkte festlegen, und ein zwischen die Abtastsignalzeilen und Informationssignalzeilen eingefügtes Flüssigkristallmaterial; eine ihre ausgesandte Lichtmenge periodisch ändernde Lichtquelle (61; 71; 122; 1700); und eine Vorrichtung (75; 124) zum Anlegen eines Informationssignals an Bildpunkte auf einer gewählten Abtastzeile vor der Periode, in der die Lichtmenge der Lichtquelle ein Minimum annimmt.

9. Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Flüssigkristallmaterial (76; 101; 121; 1701) ein ferroelektrischer Flüssigkristall ist.

10. Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der ferroelektrische Flüssigkristall ein chiral-smektischer Flüssigkristall ist.

11. Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der chiral-smektische Flüssigkristall genügend dünn zur Auflösung der Spiralstruktur ist.

12. Flüssigkristallvorrichtung, gekennzeichnet durch eine Flüssigkristalltafel (76; 101; 121; 1701) mit einer Anzahl von Abtastzeilen (S ₁. . .S _n), einer Anzahl von entlang jeder Abtastzeile angeordneten Bildpunkten und einem ferroelektrischen Flüssigkristall; ein hinter der Flüssigkristalltafel angeordnetes Hintergrundlicht (61; 71; 122; 1700) zur Beleuchtung der Flüssigkristalltafel, wobei sich die vom Hintergrundlicht ausgesandte Lichtmenge zwischen einer Periode mit hohem Wert und einer Periode mit niedrigem Wert periodisch ändert; und eine Vorrichtung (231; 1708) zur Synchronisation des niedrigen Werts der Lichtmenge des Hintergrundlichts mit einer Zeit, in der ein Schreibsignal an die Bildpunkte auf zumindest einer Abtastzeile angelegt wird.

13. Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (72; 213) zur Erfassung von den hohen und den niedrigen Wert der Lichtmenge des Hintergrundlichts betreffenden Daten.

14. Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (72; 213) zur Erfassung von den hohen und den niedrigen Wert der Lichtmenge des Hintergrundlichts befreffenden Daten und zur externen Entnahme der Daten in Form eines elektrischen Signals.

15. Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der ferroelektrische Flüssigkristall (201) ein chiral-smektischer Flüssigkristall ist.

16. Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der chiral-smektische Flüssigkristall genügend dünn zur Auflösung der Spiralstruktur ausgebildet ist.

17. Flüssigkristallvorrichtung, gekennzeichnet durch eine ferroelektrische Flüssigkristalltafel (234) vom Transmissionstyp; ein hinter der Tafel angeordnetes und periodisch aufleuchtendes Hintergrundlicht (215); eine Steuerschaltung (232, 233) zum Steuern der Tafel; und eine Anzeige-Steuervorrichtung (231) die zunächst zum einmaligen Halten ein Eingangsschreibsignal speichert und ein Schreibsignal zur Initialisierung des Arbeitsablaufs der Steuerschaltung dann abgibt, wenn das Hintergrundlicht gelöscht ist.

18. Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeige-Steuervorrichtung (231) eine Anzeige-Steuerschaltung zum Aussenden eines an die Steuerschaltung (232, 233) abzugebenden Schreibsignals und eine zwischen der Anzeige-Steuerschaltung und der Steuerschaltung angebrachte Torschaltung (235) zur Steuerung der Zufuhr des Schreibsignals zur Steuerschaltung in Abhängigkeit vom Zustand des Hintergrundlichts (215) aufweist.

19. Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufleuchtfrequenz des Hintergrundlichts (215) 100 Hz oder mehr beträgt.

20. Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der ferroelektrische Flüssigkristall (234) ein chiral-smektischer Flüssigkristall ist.

21. Flüssigkristallvorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der chiral-smektische Flüssigkristall (234) genügend dünn zur Auflösung der Spiralstruktur ausgebildet ist.

22. Verfahren zur Steuerung einer Flüssigkristallvorrichtung mit einer eine ferroelektrischen Flüssigkristalltafel vom Transmissionstyp in Matrixanordnung, die mit Abtastzeilen und einem hinter der Tafel angeordneten, die Lichtmenge zeitlich ändernden Hintergrundlicht versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Steuerimpuls an eine Anzahl von Abtastzeilen synchron mit einer Zeit angelegt wird, in der das Hintergrundlicht gelöscht oder die vom Hintergrundlicht ausgesandte Lichtmenge auf einen vorgeschriebenen Anteil unterhalb des Maximums verringert ist.

23. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgeschriebenen Anteil 50% oder weniger der maximalen Lichtmenge beträgt.

24. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgeschriebene Anteil 30% oder weniger der maximalen Lichtmenge beträgt.

25. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtmenge des Hintergrundlichts 50% oder mehr von deren Maximum beträgt, wenn der Steuerimpuls nicht angelegt ist.

26. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtmenge des Hintergrundlichts 70% oder mehr von deren Maximum beträgt, wenn der Steuerimpuls nicht angelegt ist.

27. Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß als ferroelektrischer Flüssigkristall ein chiral- smektischer Flüssigkristall verwendet wird.

28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der chiral-smektische Flüssigkristall zur Auflösung der Spiralstruktur genügend dünn ausgebildet wird.