DE68916294T2

DE68916294T2 - Elektrooptische Einrichtung mit einem ferroelektrischen Flüssigkristall und Methode zu deren Herstellung.

Info

Publication number: DE68916294T2
Application number: DE68916294T
Authority: DE
Inventors: Yoshihiko Aihara; Takashi Hagiwara; Ichiro Kawamura; Kahoru Mori; Shigenori Sakuma; Yoshiichi Suzuki; Masao Tokunaga; Yuichiro Yamada; Noriko Yamakawa; Norio Yamamoto
Original assignee: Showa Shell Sekiyu KK; NipponDenso Co Ltd
Current assignee: Showa Shell Sekiyu KK; Denso Corp
Priority date: 1988-03-24
Filing date: 1989-03-22
Publication date: 1994-10-06
Anticipated expiration: 2009-03-23
Also published as: EP0334628A3; DE68929032T2; DE68916294D1; EP0334628A2; US5046823A; DE68929032D1; EP0334628B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektro-optische Flüssigkristallvorrichtung im allgemeinen und insbesondere eine derartige Vorrichtung zum Ansteuern des stabilen Zustandes einer molekularen Orientierung in Übereinstimmung mit dem Betriebzustand (application state) eines elektrischen Feldes auf einen ferroelektrischen Flüssigkristall. Die vorliegende Erfindung kann beispielsweise in optischen Verschlüssen und in an Wänden befestigten Fernsehern verwendet werden.
Als elektro-optische Vorrichtungen, die sich gegenwärtig in Betrieb befinden und die einen Flüssigkristall verwenden, sind elektro-optische Vorrichtungen bekannt, die vom sogenannten DSM-Typ, TN-Typ, G-H-Typ und STN-Typ sind und die den elektrischen Feldausrichtungseffekt einer nematischen Flüssigkristallphase verwenden. In einer derartigen Vorrichtung nimmt die mittlere Richtung der langen Achsen der Flüssigkristallmoleküle eine bevorzugte Orientierung bei angelegten elektrischen Feldern an, und zwar infolge der aerotropischen Charakteristik der absoluten Dielektrizitätskonstante des Flüssigkristalls. Hier ist, da die Kopplung zwischen dem angelegten elektrischen Feld und der aerotropischen Charakteristik der absoluten Dielektrizitätskonstante ziemlich schwach ist, die elektro-optische Antwortzeit extrem lang, und zwar von beispielsweise einigen Millisekunden bis hin zu einigen 10 Milliksekunden. Darüber hinaus zeigt die Variation des Transmissionsfaktors bezüglich der angelegten Spannung keine ausreichende Nicht-Linearität. Insofern bestehen für die Anwendungsmöglichkeiten infolge der zuvor erwähnten Nachteile Beschränkungen. Daher sind unterschiedliche Typen von Flüssigkristallen im Hinblick auf die Eliminierung der zuvor erwähnten Probleme entwickelt worden. Ein bekannter Lösungsansatz betrifft einen ferroelektrischen Flüssigkristall, der von Meyer und anderen Personen entwickelt worden ist, und der im "Le Journal de Physique", Band 36, 1975, L-69 angekündigt worden ist. Als ein Ergebnis von Untersuchungen einiger Forschungsgruppen ist bekannt, daß ein Flüssigkristall drei elektro-optische Effekte aufweist. Von diesen Effekten beziehen sich zwei auf Antwortverhalten von einigen Mikrosekunden bis hin zu einigen 10 Mikrosekunden, was sich für die Erzeugung von elektro-optischen Hochgeschwindigkeits-Flüssigkristallvorrichtungen eignet, wie sie in der vorläufigen japanischen Patentveröffentlichung mit der Nr. 56-107216 (ein Mitglied der Patentfamilie der US-A 4 367 924) und der vorläufigen japanischen Patentveröffentlichung Nr. 60-195521 beispielhaft illustriert worden sind, bei denen die Torsionsstruktur des ferroelektrischen Flüssigkristalls infolge von Kräften der Wandoberflächen freigesetzt wird, so daß das Verhältnis zwischen Orientierungszuständen der Flüssigkristallmoleküle, die parallel zu den Wandständen werden, in Übereinstimmung mit der Polarität einer angelegten Spannung variiert wird, und ein transienter molekularer Streuzustand, der zu dem Zeitpunkt der Inversion der Polarität eines elektrischen Feldes auftritt, das an den ferroelektrischen Flüssigkristall angelegt wird, wird verwendet. Demgegenüber steht der verbleibende elektro-optische Effekt mit einem dritten stabilen Zustand in Beziehung, der in ersten und zweiten stabilen Zuständen der Flüssigkristallmoleküle präsent ist, sowie zu dem Zeitpunkt eines feldfreien Zustandes (field-free state), der in Übereinstimmung mit der Richtung eines angelegten elektrischen Feldes auftritt, wie kurz in einer Veröf fentlichung diskutiert wird, die mit "-SHAPED LAYER STRUCTURE AND ELECTRO-OPTIC PROPERTIES IN SURFACE STABILIZED FERROELECTRIC LIQUID CRYSTAL CELLS" bezeichnet ist und die während den Tagungen des ersten Ferroelectric Liquid Crystal International Symposium vorgestellt worden ist, die zwischen dem 21. und 23. September 1987 stattgefunden haben. Obgleich Vorteile des zuvor erwähnten dritten elektro-optischen Effektes für die Verbesserung von elektro-optischen Vorrichtungen mit Flüssigkristallen nützlich sein könnten, ist bislang keine Technik veröffentlicht worden, die den dritten elektro-optischen Effekt effektiv einsetzt.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine elektro-optische Vorrichtung vom Hochgeschwindigkeitsschalttyp bereitzustellen, die effektiv einen ferroelektrischen Flüssigkristall anwendet, der drei stabile Zustände aufweist, die in Übereinstimmung mit der Stärke und der Richtung eines angelegten elektrischen Feldes ansteuerbar sind, sowie die Bereitstellung eines Herstellungsverfahrens hierfür.
Diese und andere Aufgaben werden im Laufe der Beschreibung deutlich.
Gemäß eines Aspektes der vorliegenden Erfindung wird eine Flüssigkristail-Anzeigenvorrichtung vom Matrixtyp bereitgestellt, mit:
einer Flüssigkristallzelle, die erste und zweite Elektrodensubstrate aufweist, die parallel zueinander angeordnet sind, wobei die ersten und zweiten Elektrodensubstrate jeweils n-Streifen-Zeilennelektroden (n strip line electrodes) und m-Streifen- Spaltenelektroden (m strip column electrodes) enthalten, die sich derart gegenüberliegen, daß sie sich unter rechten Winkeln treffen, wobei ein ferroelektrischer Flüssigkristall zwischen das erste und das zweite Elektrodensubstrat gesetzt wird, um n x m Anzeigenbildelemente zu bilden;
einer Treibersteuervorrichtung, die angeordnet ist, eine sequentielle Zeilenabtastungstechnik durchzuführen, gemäß der sukzessive ein Abtastsignal an die n-Streifen-Zeilenelektro den anlegt wird, sowie simultan ein helles oder dunkles Datensignal parallel zu den m-Streifen-Spaltenelektroden;
wobei sich der ferroelektrische Flüssigkristall von einem ersten stabilen Zustand zu einem zweiten stabilen Zustand oder von dem zweiten stabilen Zustand zu dem ersten stabilen Zustand ändert, und zwar in Übereinstimmung mit einer Erhöhung oder einer Abnahme einer angelegten Spannung in einem vorherbestimmten ein- Polaritäts- Spannungsbereich (one polarity voltage range), und er eine transmittierte Lichtmengen-zu-Spannungscharakteristik zeigt, die eine Hysterese aufweist, die die transmittierte Lichtznenge des ferroelektrischen Flüssigkristalls erhöht oder vermindert, und zwar in Übereinstimmung mit der Erhöhung oder der Abnahme der angelegten Spannung, und der sich weiterhin von dem ersten stabilen Zustand zu einem dritten stabilen Zustand ändert, der sich von dem ersten und zweiten stabilen Zustand unterscheidet, beziehungsweise von den dritten stabilen Zustand zu dem ersten stabilen Zustand, und zwar in Übereinstimmung mit einer Erhöhung oder einer Abnahme der angelegten Spannung in einem invertierten Polaritätsspannungsbereich, und der eine transmittierte Lichtmengen-zu-Spannungscharakteristik aufweist, die eine Hysterese zeigt, welche die transmittierte Lichtmenge in Übereinstimmung mit der Erhöhung oder der Abnahme der angelegten Spannung erhöht oder erniedrigt, wobei die Treibersteuervorrichtung für eine erste Periode in der sequentiellen Zeilenabtastung ein Kombinationssignal aus dem Abtastsignal und dem hellen Daten-Signal erzeugt, und zwar als ein Signal, das den ersten stabilen Zustand derart auslegt, daß er eine Wellenform hat, die ein Niveau mehr aufweist als die einer Sättigungsspannung für die Variation von dem ersten stabilen Zustand zu dem zweiten stabilen Zustand, oder wobei sie ein Kombinationssignal aus dem Abtastsignal und dem dunklen Signal als ein Signal erzeugt, das den ersten stabilen Zustand derart auslegt, daß er eine Wellenform aufweist, die ein Niveau weniger aufweist als die einer Sättigungsspannung für die Variation von dem ersten stabilen Zustand zu dem zweiten stabilen Zustand, und die das Kombinationssignal an die Flüssigkristallzelle anlegt, um die transmittierte Lichtmenge der Flüssigkristallzelle zu regeln, und die nachfolgend die Flüssigkristallzelle mit einem Signal versorgt, das eine Wellenform aufweist, die ein Niveau mehr oder weniger hat als die der Sättigungsspannung für die Variation von dem ersten stabilen Zustand zu dem zweiten stabilen Zustand, und die des weiteren für eine zweite Zeitperiode ein Kombinationssignal aus dem Abtastsignal und dem hellen Datensignal als ein Signal erzeugt, das den ersten stabilen Zustand derart auslegt, daß er eine Wellenform aufweist, die ein Niveau mehr hat als die einer Sättigungsspannung für die Variation von dem ersten stabilen Zustand zu dem dritten stabilen Zustand, oder die ein Kombinationssignal aus dem Abtastsignal und dem dunklen Datensignal als ein Signal erzeugt, das den ersten stabilen Zustand derart auslegt, daß er eine Wellenform hat, die ein Niveau weniger hat als die einer Sättigungsspannung für die Variation von dem ersten stabilen Zustand zu dem dritten stabilen Zustand, und die das Kombinationssignal an die Flüssigkristallzelle anlegt, um die transmittierte Lichtmenge der Flüssigkristallzelle zu regeln, und die nachfolgend die Flüssigkristallzelle mit einem Signal versorgt, das eine Wellenform aufweist, die ein Niveau mehr oder weniger hat als die Sättigungsspannung für die Variation von dem ersten stabilen Zustand zu dem dritten stabilen Zustand.
Die Flüssigkristall-Anzeigenvorrichtung vom Matrixtyp kann umfassen: eine Flüssigkristallzelle, die erste und zweite Elektrodensubstrate aufweist, die parallel zueinander angeordnet sind, wobei die ersten und zweiten Elektrodensubstrate jeweils n-Streifen-Zeilenelektroden und m-Streifen- Spaltenelektroden enthalten, die sich gegenüberliegen, um sich unter rechten Winkeln zu treffen, wobei ein ferroelektrischer Flüssigkristall zwischen die ersten und zweiten Elektrodensubstrate gesetzt wird, um n x m Anzeigenbildelemente zu bilden, und eine Abtasttreibervorrichtung, die ausgelegt ist, um ein Abtastsignal an die n-Streifen- Zeilenelektroden anzulegen, sowie ein Datensignal an die in-Streifen-Spaltenelektroden, um bei jeder (1/n) einer Bildebenen-Anzeigenzeitperiode die jeweiligen Zeilenelektroden abzutasten, um ein erstes Kombinationssignal anzulegen, um das eine Anzeigenbildelement zu veranlassen, sich in einem "AN"-Zustand zu begeben, und um des weiteren ein zweites Kombinationssignal anzulegen, um die verbleibenden Anzeigenbildelemente zu veranlassen, in einem "AUS"-Zustand überzugehen; wobei der ferroelektrische Flüssigkristall drei stabile Zustände in Übereinstimmung mit einer angelegten Spannung zeigt, sowie eine helles Transmissionsverhalten mit einer Hysterese, die für ein dynamisches Treiben ausreichend ist, und zwar in Übereinstimmung mit einer Erhöhung oder Erniedrigung der angelegten Spannung in einem vorherbestimmten Spannungsbereich, wobei die Abtasttreibervorrichtung das erste Kombinationssignal als ein Signal erzeugt, das zu einer wechselstromähnlichen Variation von einer Spannung unterhalb einer Referenzspannung in einem vorherbestimmten Ein-Polaritätsspannungsbereich zu einer Spannung oberhalb der Referenzspannung führt, und sie das zweite Kombinationssignal als ein Signal erzeugt, das die Referenzspannung in dem vorherbestimmten Ein-Polaritätsspannungsbereich nicht überschreitet, und sie ein Gleichstrom-Kombinationssignal zwischen den n-Streifen-Zeilenelektroden und den in-Streifen- Spaltenelektroden nach der Anlegung des ersten oder zweiten Kombinationssignales an diese anlegt.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Flüssigkristall-Orientierungssteuerverfahren für eine elektro-optische Flüssigkristallvorrichtung vorgesehen, die erste und zweite Elektrodensubstrate umfaßt, die in einem beabstandeten Verhältnis zueinander angeordnet sind, wobei zwischen ihnen ein ferroelektrischer Flüssigkristall gesetzt wird, der einen ersten stabilen Molekular-Orientierungszustand einnimmt, wenn kein elektrisches Feld angelegt wird, der einen zweiten und ausgerichteten stabilen molekularen Orientierungszustand einnimmt, der von dem ersten stabilen molekularen Orientierungszustand verschieden ist, wenn ein elektrisches Feld angelegt wird, der größer ist als eine Schwellwertgröße, und zwar in einer Richtung, die transversal zu einer Senkrechten zwischen den Elektrodensubstraten liegt, und der einen dritten und ausgerichteten stabilen molekularen Orientierungszustand einnimmt, der sich von den ersten und zweiten stabilen molekularen Orientierungszuständen unterscheidet, wenn ein elektrisches Feld in einer entgegengesetzten Richtung angelegt wird, das größer ist als eine Schwellwertgröße, wobei das Verfahren die Schritte des schnellen Abkühlens des ferroelektrischen Flüssigkristalls von einer isotropen liquiden Phase in eine ferroelektrische smektische Phase umfaßt, und dann Erwärmen des ferroelektrischen Flüssigkristalls bis hin zu einer smektischen A-Phase und weiterhin Anlegen einer Wechselstromspannung zwischen den ersten und zweiten Elektrodensubstraten während der Erwärmung oder nach der Erwärmung.
Die Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende detaillierte Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen verdeutlicht, die in Zusammenhang mit der begleitenden Zeichnung zu sehen ist, in der zeigt:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht, in der eine Anordnung einer elektro-optischen Flüssigkristallvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt ist;
Figs. 2A-C Illustrationen zur Beschreibung der Orientierungszustände von Flüssigkristallmolekülen aus der in Fig. 1 gezeigten Vorrichtung;
Fig. 3 ein Spannungswellenform-Diagramm, in dem das Verhältnis zwischen der Spannung und dem Transmissionsfaktor des in Fig. 2 gezeigten Flüssigkristalls illustriert ist;
Fig. 4 die Variation des Transmissionsfaktors, wenn die Spannung gemäß Fig. 3 an dem Flüssigkristall gemäß Fig 2 angelegt wird;
Fig. 5 eine Illustration, in der das Verhältnis zwischen der Spannung und dem Transmissionsfaktor des in Fig. 2 gezeigten Flüssigkristalls dargestellt ist;
Fig. 6 ein charakteristisches Diagramm, indem das Verhältnis zwischen der Antwortzeit und der Temperatur des in Fig. 2 gezeigten Flüssigkristalls dargestellt ist;
Figs. 7, 8 den Transmissionsfaktor und den Polarisationsstrom bezüglich einer Dreieck- bzw. Sägezahn- Wellenspannung bei unterschiedlichen Temperaturen;
Fig. 9 eine Anordnung der elektro-optischen Flüssigkristallvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 10 eine vergrößerte Querschnittsansicht, in der eine Flüssigkristallzelle aus der Vorrichtung gemäß Fig. 9 dargestellt ist;
Fig. 11 eine Illustration zum Beschreiben des Verhältnisses zwischen dem Transmissionsfaktor und der angelegten Spannung in einem ferroelektrischen Flüssigkristall;
Fig. 12 eine detaillierte Anordnung eines logischen Schaltkreises eines Zeilentreiberschaltkreises aus der Vorrichtung gemäß Fig. 9;
Fig. 13 eine detaillierte Anordnung eines logischen Schaltkreises eines Spaltentreiberschaltkreises aus der Vorrichtung gemäß Fig. 9;
Figs. 14, 15 Ausgangswellenformdiagramme zum Beschreiben der Funktionsweise der Schaltkreise gemäß den Figuren 12 und 13;
Fig. 16 eine Illustration zum Beschreiben der Signale, mit denen die Vorrichtung gemäß Fig. 9 versorgt wird;
Fig. 17 eine vergrößerte Illustration von Zeilen- und Spaltenelektroden;
Fig. 18 eine Illustration zum Beschreiben von Signalen, die an die Flüssigkristallzelle angelegt werden;
Figs. 19A-C graphische Diagramme, in denen das Verhältnis zwischen dem Transmissionsfaktor und der Wellenzahl dargestellt ist;
Fig. 20 eine Anordnung einer anderen elektro-optischen Flüssigkristallvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 21 eine Illustration zum Beschreiben des Verhältnisses zwischen der angelegten Spannung und der Lichtdurchlässigkeit in einem ferroelektrischen Flüssigkristall;
Fig. 22 eine detaillierte Anordnung eines Referenzsignal-Erzeugungsschaltkreises der Vorrichtung gemäß Fig. 20;
Fig. 23 eine detaillierte Anordnung eines logischen Schaltkreises eines Zeilentreiberschaltkreises der Vorrichtung gemäß Fig. 20;
Fig. 24 eine detaillierte Anordnung des logischen Schaltkreises eines
Spaltentreiberschaltkreises der Vorrichtung gemäß Fig. 20;
Figs.25, 26 Signalwellenformen zum Beschreiben der Funktionsweise der Vorrichtung gemäß Fig. 20;
Fig. 27 Zeitdiagramme der Signale, die an die Flüssigkristallzelle angelegt werden;
Fig. 28 eine vergrößerte Ansicht, in der Zeilenelektroden und Spaltenelektroden dargestellt sind;
Fig. 29 ein Signalwellenformdiagramm zum Beschreiben der Funktionsweise der Vorrichtung gemäß Fig. 20;
Figs. 30, 31 graphische Illustrationen des Transmissionsfaktors und des Polarisationsinversionsstromes in einem Flüssigkristall;
Fig. 32 eine Illustration zum Beschreiben der spontanen Polarisation, in der drei Zustände der Durchlässigkeit in verschiedenen Flüssigkristallmaterialien dargestellt sind;
Fig. 33 die spontane Polarisation auf der Grundlage der Temperatur;
Fig. 34 eine graphische Illustration des Transmissionsfaktors und des Polarisationsstromes bezüglich einer Dreieck-Wellenspannung in einem Flüssigkristall;
Fig. 35 die Orientierungszustände von Flüssigkristallmolekülen;
Fig. 36 Meßdaten der Lichtdurchlässigkeit; und
Fig. 37 Meßdaten der Lichtdurchlässigkeit eines Flüssigkristalls;
Die Tabellen 1 bis 6c zeigen Flüssigkristallmaterialien, die in der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden können.
Unter Bezugnahme auf Fig. 1 ist dort eine Struktur einer elektro-optischen Flüssigkristallvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. In Fig. 1 wird zwischen zwei Elektrodensubstraten 1, 2, welche parallel zueinander angeordnet und (beispielsweise) voneinander um 2 Mikrometer beabstandet sind, ein ferroelektrisches Flüssigkristallmaterial 6 abgedichtet eingefügt, das eine spontane Polarisation von wenigstens 50 nc/cm² aufweist. Als ferroelektrisches Flüssigkristallmaterial 6 kann der Flüssigkristall (TFHPOBC) verwendet werden, der die folgende Strukturformel aufweist: [4-(1-Trifluormethyl-heptoxycarbonylphenyl)-4'-octyl-biphenyl-4-carbonxylat]
Wenn der Phasenübergang dieser Verbindung mittels der Differential-Thermal-Analyse (DSC) gemessen wird und die Struktur bzw. der Aufbau unter einem Polarisationsmikroskop beobachtet wird, dann stellt sich ein Ergebnis ein, wie das der Nr. 7 aus Tabelle 6, in der Cry eine Kristallphase daßstellt, S* (3) eine chirale smektische C-Phase (drei Zustände) bezeichnet, S*c eine chirale smektische C-Phase (zwei Zustände; bezeichnet, SA eine smektische A-Phase zeigt und Iso eine isotrope Liquidphase ist.
Das Elektrodensubstrat 1 umfaßt, wie in Fig. 1 dargestellt, eine Elektrode 1a, die durch einen transparenten leitenden Film gebildet wird, der aus Indiuinoxid, einem Zinn(II)-Oxid oder einem ähnlichen Material besteht, wobei diese Elektrode 1a entlang der inneren Oberfläche einer transparenten Basis 1c angeordnet wird, die aus einem transparenten Glas oder einem transparenten Harz hergestellt ist. Ein anderes Elektrodensubstrat 2 weist die gleiche Struktur auf wie das Elektrodensubstrat 1. Auf den inneren Oberflächen der transparenten Elektroden 1a und 2a, die leitende Filme sind, werden Orientierungsfilme (orientation films) 1b und 2b angeordnet, die Polymerfilme sind, für die ein Orientierungsprozeß durchgeführt wird, um die Flüssigkristallmoleküle zu veranlassen, parallel zu diesen Substraten zu liegen. Beispielsweise können als Orientierungsfilme zum Erreichen einer normalen Orientierung (drei Zustände) einige (mit "gut" markierte) der Polyimidharze oder Polyamidharze verwendet werden, die in den Tabellen 1 bis 4 dargestellt sind. Im Hinblick auf die Orientierungsfilme, die mit den Nummern 10, 12 in der Tabelle 3 angedeutet und die mit der Nr. 18 in Fig. 5 illustriert sind , sind IR-Diagramme (einschließlich der Viskosität) in den Figuren 19A bis 19B illustriert. Gleichfalls ist für die Orientierung des Flüssigkristalls die Anwendung von an sich bekannten Reibprozessen der Elektrodensubstrate geeignet, die schiefe Aufbringung von Siliziumoxid oder ähnlichem auf die Oberflächen, Prozesse mit einem oberflächenaktiven Mittel und ähnliche Verfahren.
Die Elektrodensubstrate 1 und 2 werden derart kombiniert, daß sie parallel zueinander stehen, so daß der Flüssigkristall in einer Richtung angeordnet wird. Nachfolgend wird das ferroelektrische Flüssigkristallmaterial, das durch die oben erwähnte Formel 1 beschrieben worden ist erwärmt, so daß es eine isotrope Phase einnimmt, die dann ihrerseits zwischen die Elektrodensubstrate 1 und 2 injiziert wird, bevor die vollständige Flüssigkristallzelle langsam in Einheiten von 0,1 bis 1,0ºC pro Minute abgekühlt wird, bis hin zur chiralen smektischen C-Phase. Die ferroelektrischen Flüssigkristallmoleküle 13a, die zu der chiralen smektischen C-Phase mittels einer derartigen Kühlung führen, werden so orientiert, wie in Fig. 2A dargestellt, und zwar infolge der großen spontanen Polarisation der Flüssigkristallmoleküle selbst und der Ordnung (order) des Flüssigkristalls. Hier sind die Polarisationsachsen von polarisierenden Platten 4, 5, die an den Außenseiten der Elektrodensubstrate 1 und 2 vorgesehen werden, senkrecht zu ihnen angeordnet. Weiterhin bildet ein Polarisator (P) der Polarisationsplatte einen Winkel von 0º (180º) bezüglich der Richtung der langen Achse der Flüssigkristallmoleküle unter der feld-freien Bedingung. Mit den transparenten Elektroden 1a und 2a wird eine externe Leistungsquelle 3 verbunden, die einen Treiberschaltkreis enthält, der an den Flüssigkristall eine Spannungswellenform anlegt, die im folgenden beschrieben werden wird.
Die Funktionsweise der Vorrichtung mit der oben beschriebenen Anordnung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren 2A, 2B und 2C beschrieben, in denen die jeweiligen linksseitigen Illustrationen von der Front der Vorrichtung her betrachtet sind und die jeweiligen rechtsseitigen Illustrationen von der Seite der Vorrichtung her. Im feldfreien Zustand (on the field-free) werden die Flüssigkristallmoleküle 13a entlang der Senkrechten der smektischen Schicht 10a angeordnet, um einen Orientierungszustand einzunehmen, der in Fig. 2A dargestellt ist. In diesem Fall ist die spontane Polarisation der Flüssigkristallmoleküle in die linke Richtung (oder die rechte Richtung) gerichtet, und zwar in der oberen Hälfte dieser Vorrichtung (Zelle), und in die rechte Richtung (oder linke Richtung) bei der unteren Hälfte der Vorrichtung. Dies bedeutet, daß wenn eine Beschreibung unter Bezugnahme auf einen Konus gegeben wird, auf dem sich das ferroelektrische Flüssigkristallmolekül bewegt (rechte Illustration Fig. 2A), daß dann das Molekül oberhalb (oder unterhalb) des Konus in dem Bereich der oberen Hälfte der Zelle positioniert ist, und unterhalb (oder oberhalb) des Konus in dem Bereich der unteren Hälfte der Zelle, und der Multiplikationswert der spontanen Polarisationen wird Null, summiert entlang den Richtungen der Dicke der Zelle. Im zweiten Fall wird in Antwort auf die Anlegung eines elektrischen Feldes, das ausreichend ist, den Flüssigkristall von der vorderen Oberfläche zu der hinteren Oberfläche des Papierblattes zu bewegen (oder zu drehen), die Richtung 10b der spontanen Polarisation des Flüssigkristallmoleküls koninzident mit der Richtung 200 des elektrischen Feldes. Demnach werden die Flüssigkristallmoleküle re-orientiert, wie in Fig. 2B dargestellt. Zu diesem Zeitpunkt bildet das Flüssigkristallmolekül einen Verkippungswinkel θ bezüglich der Senkrechten der Schicht. Beispielsweise liegt der Verkippungswinkel des ferroelektrischen Flüssigkristallinaterials, das durch die oben erwähnte Gleichung (1) ausgedrückt wird, in dem Bereich zwischen 10º und 31º, und zwar in dem Temperaturbereich von 70º bis 110º. Demgegenüber ist, und zwar in Antwort auf die Anlegung eines elektrischen Feldes, das ausreichend ist, die Flüssigkristallmoleküle von der hinteren Seite zu der vorderen Seite des Papierblattes zu drehen, die Richtung 10b der spontanen Polarisation koinzident mit der Richtung 200 des elektrischen Feldes, was zu dem Flüssigkristallmolekül führt, das derart orientiert ist, wie in Fig. 2C dargestellt. In diesem Fall bildet das Flüssigkristallmolekül einen Verkippungwinkel von -θ bezüglich der Senkrechten der Schicht. Demnach kann die optische Achse des Flüssigkristalls geändert werden, um drei Zustände anzunehmen, und zwar in Übereinstimmung mit der Polarität der Größe (magnitude) des angelegten elektrischen Feldes.
Derartige drei Zustände des Flüssigkristalls können für eine elektro-optische Vorrichtung eingesetzt werden, wobei diese zwischen einem Paar aus polarisierenden Platten 4 und 5 angeordnet wird. Beispielsweise wird, wie in Fig. 2A dargestellt, der Polarisator (P) der Polarisationsplatte derart vorgesehen, daß er einen Winkel von 0º bezüglich den Richtungen der langen Achse des Flüssigkristallmoleküls bildet, und in diesem Zustand durchdringt, nach Hindurchtritt durch den Polarisator (P), die lineare Polarisierung den Flüssigkristall, während sie von einem Analysator (A) abgeschnitten wird, wodurch sich ein dunkler Zustand einstellt. Weiterhin führt in dem in Fig. 2B gezeigten Fall, in dem ein elektrisches Feld von der vorderen Seite zu der hinteren Seite des Papierblattes angelegt wird, durch den Polarisator (P) hindurchtretendes Licht im allgemeinen zu elliptisch-polarisiertem Licht, und zwar infolge des Doppelbrechungseffektes des Flüssigkristalls. Die Komponente dieses Lichtes durchdringt den Analysator (A), wodurch in einen hellen Zustand übergegangen wird. Zusätzlich wird in dem in Fig. 2C gezeigten Fall, in dem das elektrische Feld von der hinteren Seite zu der vorderen Seite des Papierblattes angelegt wird, das durch den Polarisator hindurchgehende Licht im allgemeinen zu elliptisch-polarisierten Licht, und zwar infolge des Doppelbrechungseffektes des Flüssigkristalls. Auf ähnliche Weise durchdringt die Komponente dieses Lichtes den Analysator (A), wodurch ein heller Zustand entsteht.
Im folgenden wird eine Beschreibung dieser Vorrichtung unter Verwendung einer Spannungs-zu-Transmissionskurve gegeben. Die Polarisationsachse des Polarisators (P) wird angeordnet, daß sie einen Winkel von 0ºC bezüglich der Richtung der langen Achse des Moleküls bildet, und zwar in dem Zeitpunkt des feld-f reien Zustandes, und ein Schwellwert wird als eine Spannung bestimmt, die entwickelt wird, wenn sich die HeIligkeit relativ um 10% ändert. Fig. 3 zeigt eine Spannungswellenforin, die für die Messung verwendet worden ist, wobei die Breite des angelegten Pulses i Millisekunden beträgt und die Anwendung des Pulses bei gleichmäßigen Intervallen erfolgt. Fig. 4 zeigt ein optischen Antwortverhalten zu diesem Zeitpunkt. Während der Zustand im feld-freien Fall dunkel ist, wird der Zustand während der Anwendung eines elektrischen Feldes hell (leuchtend). Fig. 5 ist eine Illustration, die hergestellt worden ist, indem man Lichttransmissionsfaktoren auf der Grundlage der Spannung während der Anwendung des elektrischen Feldes aufgetragen hat. Wenn sich die Spannung von 0(V) erhöht wird, sofern die Spannung den Schwellwert 1 überschreitet, der Zustand schnell von dunkel zu hell variiert und er wird dann stabil gemacht. Weiterhin wird, wenn sich die Spannung vermindert, der Zustand von hell zu dunkel bei einem Schwellwert 2 variiert, und zwar nachdem der Schwellwert 1 vom Zeitpunkt des Spannungsanstieges überschritten worden ist. Darüber hinaus wird bei einer weiteren Abnahme der Spannung der Zustand von dunkel zu hell bei einem Schwellwert 3 variiert, wobei er dann stabil wird. Daran anschließend wird, wenn die Spannung erhöht wird, der Zustand von hell nach dunkel bei einem Schwellwert 4 nach Übertreten des Schwellwerts 3 beim Zeitpunkt der Abnahme der Spannung variiert. Demnach wird deutlich, das bestimmte Schwellwerte und Hysteresen vorhanden sind.
Eine Messung ist im Hinblick auf die Temperaturabhängigkeit der Antwortgeschwindigkeit dieser Vorrichtung durchgeführt worden , wobei ein ferroelektrisches Flüssigkristallmaterial verwendet worden ist, das durch die obige Formel (1) beschrieben wird. Die Antwortzeit wird als die Zeit definiert, bei der der Lichttransmissionsfaktor bis zu 90% nach Anwendung einer Spannung variiert. Die zu messende Spannungswellenform ist eine Rechteckwelle und die Spannung beträgt 30(V). Fig. 6 zeigt die Temperaturabhängigkeit der Antwortgeschwindigkeit, die eine hohe Antwortzeit im Bereich von Mikrosekunden ist.
Weiterhin wird bezüglich der Orientierung des Flüssigkristallmoleküls der Drallzustand, der in einem konventionellen ferroelektrischen Flüssigkristall im feld-freien Fall beobachtet wird, nicht beobachtet, sondern nur ein stabil orientierter Zustand wird beobachtet. Selbst wenn er einmal gekühlt wird, so daß er in einen Kristallzustand übergeht, um eine chirale smektische C-Phase zu erhalten, wird es möglich, die Orientierung der vorigen chiralen smektischen C- Phase zu reproduzieren.
Obgleich in der oben beschriebenen Ausführungsform der Polarisator (P) der polarisierenden Platte derartig orientiert ist, daß er einen Winkel von 0º (180º) bezüglich der langen Richtung des Moleküls bildet, ist gleichfalls möglich, daß der Winkel 22,5º, 45º, 90º und weitere einnimmt. Beispielsweise wird in dem Fall eines Winkels von 22,5º der dunkle Zustand in einer Richtung des elektrischen Feldes eingenommen, und der helle Zustand in der anderen Richtung des elektrischen Feldes, und der feld-freie Fall führt zu einem grauskalierten Zustand.
Mit dieser Anordnung (22,5º) ist die molekulare Orientierung von drei Zuständen mittels dem Transmissionsfaktor für eine Dreieckwellenform und einen Polarisationsstrom bestätigt worden. Die Spannungswellenform, die in der Messung verwendet worden ist, ist eine Dreieck- bzw. Sägezahnwellenform von ± 30(V) mit 10 (Hz). Die Figuren 7 und 8 zeigten den Transmissionsfaktor und den Polarisations-Inversionsstrom (polarization invertion current) bei zwei Temperaturen bei Anwendung dieser Wellenforin. In den Figuren 7 und 8 zeigt (a) eine angelegte Spannungswellenform, (b) einen Transmissionsfaktor und (c) eine Polarisationsstromwellenform. Bezüglich (b) wird der dunkle Zustand deutlich in dem Minusbereich eingenommen, der grauskalierte helle Zustand wird deutlich in dem Null-Volt-Bereich eingenommen, und der helle Zustand wird deutlich unterscheidbar in dem Plusbereich eingenommen. Demgegenüber erscheinen bezüglich (c) die jeweiligen Spitzenwerte der Polarisations-Stromwellenformen in Übereinstimmung mit den zuvor erwähnten Zustandsvariationen.
Eine Beschreibung wird im folgenden im Hinblick auf eine Anzeigenvorrichtung vom Matrixtypgegeben, die einen Flüssigkristall verwendet, der eine Hysterese aufweist. Die Flüssigkristall-Anzeigenvorrichtung vom Matrixtyp, die in Fig. 9 dargestellt ist, ist mit einer Flüssigkristallzelle 10 vom Matrixtyp ausgestattet die, wie man der Fig. 10 entnehmen kann, ein Paar aus Elektrodensubstraten 11 und 12 umfaßt, die derart vorgesehen sind, daß sie parallel zueinander angeordnet sind, mit beispielsweise einer Spalte von 1 bis 10 Mikrometern dazwischen, wobei zwischen diesen Elektrodensubstraten 11 und 12 ein Trifluorooctoxy-Carbonyl-Phenyl-4'- Octyl-Biphenyl -4- Carboxylat 13 (im folgenden als TFOPOBC bezeichnet) abdichtend eingefügt wird, und an den Außenseiten der Elektrodensubstrate 11 und 12 werden polarisierende Platten 14 und 15 angeordnet, deren polarisierende Achsen senkrecht zu den Elektrodensubstraten 11 und 12 stehen.
Weiterhin bilden die jeweiligen kreuzenden Teile zwischen den jeweiligen Zeilenelektroden XI bis Xn und den jeweiligen Spaltenelektroden Y1 bis Ym, zusammen mit den jeweiligen Teilen des ferroelektrischen Flüssigkristalls, die bei diesen jeweiligen kreuzenden Teilen zugegen sind, die Bildelemente (1, 1), ... ... (1, m), (2, 1) (n, m). Die polarisierenden Achsen der polarisierenden Platten 14 und 15 werden in Verbindung mit der Molekülorientierungsachse des ferroelektrischen Flüssigkristalls bestimmt. Dies bedeutet, daß wenn eine geeignete Spannung von (-) Polarität zwischen den Zeilenelektroden und den Spaltenelektroden angelegt, mit dem möglichen Molekülorientierungszustand des ferroelektrischen Flüssigkristalls die Anzeigenbildelemente Zustände annehmen, die Licht hindurchlassen (d. h. AN-Anzeigenzustände). Demgegenüber werden, wenn eine geeignete Spannung unterhalb eines Schwellwertes zwischen den Zeilenelektroden und den Spaltenelektroden angelegt wird, mit dem möglichen molekularen Orientierungszustand des ferroelektrischen Flüssigkristalles die Anzeigenbildelemente Zustände annehmen, die Licht nicht durchdringen lassen (d. h. einen AUS-Anzeigenzustand). Hier wird bei der hinteren Seite der Polarisationsplatte 14 eine Lichtquelle bereitgestellt, nicht dargestellt, die Licht zu der gleichen polarisierenden Platte 14 projiziert.
Darüber hinaus ist die Flüssigkristall-Anzeigenvorrichtung, wie sie in Fig. 9 dargestellt ist, mit einem sequentiellen Zeilenabtastschaltkreis 20 ausgestattet, einem Reset-Puls- Erzeugungsschaltkreis 30, der mit dem sequentiellen Zeilenabtastschaltkreis 20 verbunden ist, wobei ein Zeilentreiberschaltkreis 40 und ein Spaltentreiberschaltkreis 50 jeweils mit dem sequentiellen Zeilenabtastschaltkreis 20 und dem Reset-Puls-Erzeugungsschaltkreis 30 verbunden sind. Der sequentielle Zeilenabtastschaltkreis 20 umfaßt einen Lesespeicher (read-only memory, ROM) 21 sowie eine Regeleinrichtung 22, die mit dem ROM 21 verbunden ist. Der ROM 21 ist derart ausgelegt, daß er Anzeigedaten vorspeichert, die vorherbestimmte Anzeigeninhalte dargestellen, die auf der Flüssigkristallzelle 10 anzuzeigen sind. Diese Anzeigendaten bestehen aus Zeilenelektroden-Anzeigedaten, die in beliebige der jeweiligen Zeilenelektroden der Flüssigkristallzelle 10 einzugeben sind, sowie aus Spaltenelektroden-Anzeigedaten, die in beliebige der jeweiligen Spaltenelektroden der Flüssigkristallzelle 10 einzugeben sind. Die Regeleinrichtung 22 erzeugt sukzessive einen Synchronisationspuls LP, einen Bildpuls (frame puls) a (vergl. Fig. 14), sowie einen Verschiebungstaktpuls SP, und sie erzeugt sukzessive einen Datenpuls Px, der den Zeilenelektroden-Anzeigedaten des ROMs 21 entspricht, und weiter einen Datenpuls Py, der den Spaltenelektroden-Anzeigedaten des ROMs 21 entspricht.
Der Reset-Puls-Erzeugungsschaltkreis 30 umfaßt einen monostabilen Multivibrator IC (beispielsweise den 74HC123) sowie weitere Elemente, um einen Resetpuls (Zurücksetzungspuls) b mit einem niedrigen Pegel zu erzeugen, der eine gewünschte Pulsbreite hat, die synchron mit dem Anstieg des Bildpulses a ist, der von der Regeleinrichtung 22 erzeugt worden ist. Weiterhin wird dieser Resetpuls b als ein Wartesignal zu der Regeleinrichtung 22 ausgegeben und in einem sequentiellen Senkrechten-Abtastzeitverhalten eingeführt. Die Regeleinrichtung 22 stoppt alle der Funktionen, während sich der Resetpuls in dem niedrigen Pegelzustand befindet, und sie beginnt mit der Erzeugung von Signalen in Antwort auf den Resetpuls b, der in einen hohen Pegelzustand übergeht.
Eine Anordnung der Flüssigkristallzelle wird nun im folgenden detailliert beschrieben. Das Elektrodensubstrat 11, wie es in Fig. 10 dargestellt ist, wird derartig konstruiert, das transparente leitende Filme 11b, die aus Indiumoxid oder Zinnoxid hergestellt sind, herausragend bzw. hervorstehend entlang der inneren Oberfläche einer transparenten Glasplatte 11a ausgebildet werden, so daß sie nach oben und nach unten beabstandet sowie parallel zueinander in der linken und rechten Richtung liegen, um n-Zeilenelektroden X1, X2, ... ..., Xn zu bilden. Auf ähnliche Art und Weise wird das Elektrodensubstrat 12, das in Fig. 10 dargestellt ist, derart konstruiert, daß transparente leitende Filme 12b, die aus Indiumoxid oder Zinnoxid hergestellt sind, entlang der inneren Oberfläche einer transparenten Glasplatte 12a angeordnet sind, so daß sie voneinander in der linken und rechten Richtung beabstandet liegen, um m-Spaltenelektroden Y1, Y2 , Ym zu bilden, die hervorstehend ausgebildet sind, so daß sie sich senkrecht zu den n-Zeilenelektroden X1, x2, Xn befinden. Darüber hinaus werden auf den inneren Oberflächen der leitenden Filme 11b und 12b Polymerfilme 16 und 17 vorgesehen, die aus Polyimid, Polyamid oder ähnlichen Stoffen bestehen können. Die Oberflächen der Polymerfilme 16 und 17 sind reibungsbearbeitet, so daß die ferroelektrischen Flüssigkristallmoleküle 13a parallel zu dem oberen und unteren Substrat angeordnet werden, sowie senkrecht zu der Senkrechten P. Gleichfalls ist es möglich, anstelle der Polymerfilme 16 und 17 dünne Filme zu verwenden, wie beispielsweise schief bzw. schräg abgeschiedene Filme aus Siliziumoxid oder einem Einkristall ähnelnden Stoffen.
Um den ferroelektrischen Flüssigkristall 13 abgedichtet in die Flüssigkristallzelle 10 einzubringen wird im ersten Fall die Reibrichtung der hoch-molekularen Filme 16 und 17 derart angeordnet, daß sie durch das Zentrum zwischen den jeweiligen inneren Oberflächen von beiden leitenden Filmen 11b und 12b läuft und beide Elektrodensubstrate 11 und 12 werden kombiniert, daß sie zu einer Zentrallinie parallel sind, die zu beiden leitenden Filmen 11b und 12b parallel ist (d. h. senkrecht zu der Senkrechten P). Daran anschließend wird der ferroelektrische Flüssigkristall erwärmt, so daß er eine isotrope liquide Phase einnimmt, welche ihrerseits zwischen die Elektrodensubstrate 11 und 12 mittels der Kapillarwirkung injiziert wird, und die gesamte Flüssigkristallzelle 10 wird graduell um 0,1 bis 1,0ºC pro Minute abgekühlt, so daß der ferroelektrische Flüssigkristall 13 so weit heruntergekühlt wird, bis er zu einer smektischen C-Phase wird.
Als ein Ergebnis einer derartigen Kühlung wird der ferroelektrische Flüssigkristall 13, der von einer smektischen Schichtkonfiguration ist, entlang der Reibrichtung der Polymerfilme 16 und 17 orientiert und, wie in Fig. 11 dargestellt, die smektische Schicht wird derart verbogen, daß sie "< "-förmig wird. Zu diesem Zeitpunkt wird das ferroelektrische Flüssigkristallmolekül 13a, wie es in Fig. 2A dargestellt ist, derart orientiert, daß die spontane Polarisation in die linke Richtung (rechte Richtung) in der oberen Hälfte der Flüssigkristallzelle 10 zeigt, und das sie in die rechte Richtung (linke Richtung) in ihrer unteren Hälfte zeigt. Das heißt, daß wenn die Bewegung des Flüssigkristallmoleküls 13a auf einem smektischen Konus ausgedrückt werden kann, das Flüssigkristallmolekül 13a in der oberen Hälfte der Flüssigkristallzelle 10 nach oben positioniert ist, und in ihrer unteren Hälfte nach unten, wobei sie durch den Biegungsteil mit der "< "-Konfiguration geteilt wird. Dieser erste Zustand wird zu einem auslöschenden (quenching) stabilen Zustand, wenn die Beobachtung unter einen gekreuzten Nicol. durchgeführt wird.
In einer derartig angeordneten Flüssigkristallzelle 10 konkurriert, wenn ein elektrisches Feld zwischen den Elektrodensubstraten 11 und 12 von der unteren Seite des Papierblattes her zu seiner oberen Seite angelegt wird, in dem orientierten Flüssigkristallmolekül 13a die Drehkraft aus dem Produkt des elektrischen Feldes E und der spontanen Polarisation Ps mit der elastischen Drehkraft, wie in Fig. 2A dargestellt. Wenn das elektrische Feld E einen gegebenen Schwellwert überschreitet, führt der Orientierungszustand des Flüssigkristallmoleküls 13a zu der spontanen Polarisation, die vollständig nach oben ausgerichtet ist, wie in Fig. 2B dargestellt (zweiter Zustand). Das heißt, daß wenn man sie mit dem smektischen Konus betrachtet, sie derart variiert wird, daß sie an der rechten Seite des Konuses positioniert wird.
Nun wird, wenn die gekreuzten Polarisationsachsen der polarisierenden Platten derart angeordnet sind, wie in Fig. 2A dargestellt, die Lichttransmissionsintensität I durch die folgende Formel gegeben:
I = Iosin²4Θ sin²(πΔnd/λ) ...(2)
Hier repräsentiert Io eine Konstante, die in Übereinstimmung mit dem Transmissionsfaktor der polarisierenden Platte bestimmt wird, Θ bezeichnet einen Verkippungswinkel, der von der Temperatur abhängt und der im Fall von TFOPOBC zwischen 11 und 31 Grad liegt, Δ n bezeichnet die Differenz zwischen dem Brechungsfaktor des Flüssigkristalls für ordentliches und außerordentliches Licht, d bezeichnet einen Zellenabstand und λ eine Wellenlänge. Wie man der obigen Gleichung (2) entnehmen kann, geht der Lichttransmissionsfaktor im zweiten Zustand in den hellen Zustand über.
Weiterhin resultiert in dem in Fig. 2A gezeigten Zustand, sofern ein elektrisches Feld von der Vorderseite des Papierblattes in seine Tiefe hinein angelegt wird und es einen gegebenen Schwellwert überschreitet, der Orientierungszustand des Flüssigkristallmoleküls 13a in einer spontanen Polarisation, die vollständig nach unten ausgerichtet ist, wie in Fig. 2C dargestellt (dritter Zustand). Dies bedeutet, wie durch den smektischen Konus dargestellt, daß das Molekül derart variiert wird, das es auf der linken Seite des Konus positioniert wird. Gemäß der Gleichung (2) wird der Lichttransmissionsfaktor in diesem dritten Zustand zu einem hellen Zustand.
Als ein Ergebnis eines Experimentes, das das Verhältnis zwischen der angelegten Spannung und dem Lichttransmissionsfaktor auf dem ferroelektrischen Flüssigkristall 13 bestätigt, der wie zuvor beschrieben orientierungs-verarbeitet wurde, kann eine Hysteresekurve X erhalten werden, wie sie in Fig. 11 dargestellt ist. Dies bedeutet, daß bei einer Variation von dem ersten Zustand, der zum Zeitpunkt des feld-freien Falles stabil ist, zu dem zweiten Zustand, der stabil ist, und zwar mittels Anlegung einer positiv polarisierten Spannung, die Spannung, durch die der Lichttransmissionsfaktor um 10% variiert wird, v3 ist, und die Spannung, durch die er um 90% variiert wird, v4. Weiterhin beträgt bei der Variation von dem stabilen zweiten Zustand infolge der Anlegung einer positiv polarisierten Spannung zu dem ersten Zustand durch Verminderung der angelegten Spannung die Spannung, durch die der Lichttransmissionsfaktor 90% wird, v2, und die Spannung, durch die er 10% wird, ist v1. Demnach wird eine Hystereseschleife durch die Spannungen v1, v2, v3 und v4 gebildet. Weiterhin wird durch die Variation von dem stabilen ersten Zustand zu dem dritten Zustand durch Anlegen einer umgekehrt polarisierten Spannung es möglich, im wesentlichen die gleichen Ergebnisse zu erzielen.
Demgegenüber wird als ein Ergebnis eines Experimentes zur Bestätigung des Verhältnissses zwischen der angelegten Spannung und dem Lichttransmissionsfaktor für einen konventionellen ferroelektrischen Flüssigkristall vom bistabilen Schalttyp eine Kurve Y erhalten, die in Fig. 11 dargestellt ist. Wie man unmittelbar dem Vergleich der Kurven X und Y entnehmen kann, zeigt der ferroelektrische Flüssigkristall 13 eine Hysteresen-Charakteristik, ganz im Gegensatz zu dem konventionellen ferroelektrischen Flüssigkristall.
Im folgenden wird eine Beschreibung von Beispielen der logischen Schaltkreise gegeben, die den Zeilentreiberschaltkreis und den Spaltentreiberschaltkreis bilden, die beide in Fig. 9 gezeigt sind. Fig. 12 ist ein detailliertes Diagramm, in dem ein logischer Schaltkreis für den Zeilentreiberschaltkreis dargestellt ist, wohingegen Fig. 13 ein detailliertes Diagramm ist, das einen logischen Schaltkreis für den Spaltentreiberschaltkreis zeigt, und die Figuren 14 und 15 sind Illustrationen von Ausgangswellenformen zum Beschreiben des Betriebes des logischen Schaltkreises.
Der Zeilentreiberschaltkreis 40, der in Fig. 9 dargestellt ist, umfaßt ein Schieberegister 40A, das mit der Regeleinrichtung 22 und logischen Schaltkreisen 40B1, 40B2, ..., 40Bn gekoppelt ist, die mit der Regeleinrichtung 22, dem Reset-Puls-Erzeugungsschaltkreis 30 und dem Schieberegister 40A gekoppelt sind. Das Schieberegister 40A empfängt sukzessive als Schiebepulse den Synchronisationspuls LP von der Regeleinrichtung 22 und es verschiebt sukzessive den Datenpuls Px von der Regeleinrichtung 22 in Synchronisation mit den jeweiligen Schiebepulsen, um einen Datenpuls c zu erzeugen, der seinerseits an beliebige der jeweiligen logischen Schaltkreise 40B1 bis 40Bn angelegt wird.
Der logische Schaltkreis 40B1, wie er in Fig. 12 dargestellt ist, ist mit Invertern 41, 42, 44, UND-Gattern 43a, 43b, 43c, 43d, Spannungsstabilisatoren 45a, 45b, 45c, 45d und Transmissionsgattern (Spannungspegelschiebern) 46a, 46b, 46c, 46d, 46e ausgestattet. Der Inverter 41 ist mit dem Schieberegister 40A gekoppelt, der Inverter 42 ist mit der Regeleinrichtung 22 verbunden und der Inverter 44 ist mit dem Reset-Puls-Erzeugungsschaltkreis 30 verbunden. Darüber hinaus sind die UND-Gatter 43a, 43b, 43c und 43d entweder mit dem Schieberegister 40A oder dem Inverter 41, entweder der Regeleinrichtung 22 oder dem Inverter 42, und dem Reset-Puls-Erzeugungsschaltkreis 30 verbunden. Wie man der Fig. 14 entnehmen kann, erzeugt das UND-Gatter 43a mit einem hohen Pegel einen Gatterpuls d in Antwort auf die Datenpulse c von dem Schieberegister 40A, einem Resetpuls b aus dem Reset- Puls-Erzeugungsschaltkreis 30 und einem Bild- bzw. Rahmenpuls (frame puls) a aus der Regeleinrichtung 22, die sich in hohen Pegelzuständen befinden. Das UND-Gatter 43b erzeugt einen Gatterpuls e mit einem hohen Pegel in Antwort auf einen invertierten Gatterpuls c von dem Inverter 41, den Resetpuls b und den Bildpuls a, die sich jeweils in hohen Pegelzuständen befinden. Das UND-Gatter 43c erzeugt einen Gatterpuls f mit einem hohen Pegel nur unter der Voraussetzung, daß der Datenpuls c, der Resetpuls b und ein invertierter Gatterpuls a von dem Inverter 42 sich jeweils in Zuständen mit hohen Pegel befinden. Das UND-Gatter 43d erzeugt mit einein hohen Pegel einen Gatterpuls g nur unter der Bedingung, daß sich der invertierte Gatterpuls c von dem Inverter 41, der invertierte Gatterpuls von dem Inverter 42 und der Resetpuls b sich in Zuständen mit hohen Pegeln befinden. Der Inverter 44 invertiert den Resetpuls b, um einen invertierten Puls h zu erzeugen.
Das Transmissionsgatter 46a spricht auf den Gatterpuls d von dem UND-Gatter 43a an, um den Gatterpuls d auf einen Pegel von (+V3) auf der Grundlage einer positiven Konstantspannung (+V3) von dem Spannungsstabilisator 45a zu verschieben, um es als ein Abtastsignal S1 über einen gemeinsamen Ausgangsanschluß 47 der jeweiligen Transmissionsgatter 46b, 46c und 46e zu der Zeilenelektrode X1 der Flüssigkristallzelle 10 auszugeben. In Antwort auf den Gatterpuls e von dem UND-Gatter 43b schiebt das Transmissionsgatter 46b den Gatterpuls bis hin zu einem Pegel (+V2) einer positiven Konstantspannung, um es als Abtastsignal S2 über den Ausgangsanschluß 47 zur Zeilenelektrode X1 auszugeben. In Antwort auf den Gatterpuls f von dem UND-Gatter 43c schiebt das Transmissionsgatter 46c den Gatterpuls f bis hin zu dem Pegel (-V3) einer negativen Konstantspannng, um es als Abtastsignal S3 durch den gemeinsamen Ausgangsanschluß 47 zu der Zeilenelektrode X1 zu führen. Wenn das Gatterpulssignal g von dem UND-Gatter 43d empfangen wird, dann schiebt das Transmissionsgatter 46d den Gatterpuls g bis hin zu einem Pegel (-V2) einer negativen Konstantspannung, um es als ein Abtastsignal S4 über den Ausgangsanschluß 47 zur Zeilenelektrode X1 zu führen. Schließlich spricht das Transmissionsgatter 46e auf den Gatterpuls h von dem Inverter 44 an, um es bis hin zu einem Nullpegel zu verschieben, um es als Abtastsignal So über den Ausgangsanschluß zur Zeilenelektrode X1 zu führen.
In diesem Fall wirkt das Abtastsignal So als ein Resetsignal zum Löschen der Anzeige, die Abtastignale S1 und S3 fungieren als Auswahlsignal zur Auswahl der Zeilenelektrode X1, und die Abtastsignale S2 und S4 dienen als Nicht-Auswahlsignale, um die gleiche Elektrode nicht auszuwählen.
Die verbleibenden logischen Schaltkreise 40B2 bis 40Bn weisen die gleiche Struktur auf wie der logische Schaltkreis 40B1, wobei sie jeweils die jeweiligen Abtastsignale So, S1, S2, S3 und S4 in Antwort auf den Datenpuls c von dem Schieberegister 40A, den Bildpuls a von der Regeleinrichtung 22 und dem Resetpuls b von dem Reset-Puls-Erzeugungsschaltkreis 30 erzeugen. Demnach werden die Abtastsingale So und S1, S3 und S2, S4 von dem logischen Schaltkreis 40B2 jeweils als 5Resetsignal, Auswahlsignal und Nicht-Auswahlsignal an die Zeilenelektrode X2 der Flüssigkristallzelle 10 angelegt und die Abtastsignale So und S1, S3 sowie S2, S4 von dem logischen Schaltkreis 40B3 werden jeweils als das Resetsignal, das Auswahlsignal und das Nicht-Auswahlsignal an die Zeilenelektrode X3 der Flüssigkristallzelle 10 angelegt, und auf ähnliche Weise werden die Abtastsignale So und S1, S3 sowie S2, S4 von dem logischen Schaltkreis 40Bn jeweils als das Resetsignal, das Auswahlsignal und das Nicht-Auswahlsignal an die Zeilenelektrode Xn der Flüssigkristallzelle 10 angelegt.
Der Spaltentreiberschaltkreis 50, der in Fig. 9 dargestellt ist, weist ein Schieberegister 50A und ein Pufferregister (LATCH) 50B auf, die mit der Regeleinrichtung 22 gekoppelt sind, und er enthält weiterhin logische Schaltkreise 50C1, 50C2, ..., 50Cm, die mit der Regeleinrichtung 22, dem Reset- Puls-Erzeugungsschaltkreis 30 und dem Pufferregister 50B verbunden sind. Das Schieberegister 50A gibt sukzessive einen seriellen Datenpuls Py von der Regeleinrichtung 22 ein, und zwar in Antwort auf einen Verschiebungstaktpuls SP von der Regeleinrichtung 22, um ihn in m-parallele Datenpulse zu konvertieren, welche ihrerseits in das Pufferregister 50B eingegeben werden. Das Pufferregister 50B schiebt die m-Datenpulse von dem Schieberegister 50A in Antwort auf einen Synchronisationspuls LP von der Regeleinrichtung 22 weiter und legt einen Datenpuls j jeweils an die logischen Schaltkreise 50C1, 50C2, ..., 50Cm an.
Der logische Schaltkreis 50C1, der in Fig. 13 dargestellt ist, ist mit einem Inverter 51, UND-Gattern 52a, 52b, einem NICHT-UND-Gatter 53, Spannungsstabilisatoren 54a, 54b sowie Transmissionsgattern 55a, 55b, 55c ausgestattet. Der Inverter 51 wird mit der Regeleinrichtung 22 verbunden, das UND- Gatter 52a wird mit dem Inverter 51, dem Reset-Puls-Erzeugungsschaltkreis 30 und dem Pufferregister 50B verbunden, das UND-Gatter 52b wird mit der Regeleinrichtung 22, dem Reset-Puls-Erzeugungsschaltkreis 30 und dem Pufferregister 50B verbunden, und das NICHT-UND-Gatter 53 wird mit dem Reset-Puls-Erzeugungsschaltkreis 30 und dem Pufferregister 50B verbunden.
Das UND-Gatter 52a, das in Fig. 14 dargestellt ist, erzeugt mit einem hohen Pegel einen Gatterpuls k in Antwort auf das invertierte Gattersignal des Bildpulses a von dem Inverter 51, den Resetpuls b von dem Reset-Puls-Erzeugungsschaltkreis 30 und den Datenpuls j von dem Pufferregister 50B, die sich jeweils in Zuständen mit hohen Pegeln befinden. Darüber hinaus erzeugt das UND-Gatter 52b mit einem hohen Pegel einen Gatterpuls l in Antwort auf sowohl dem Bildpuls a von der Regeleinrichtung 22, dem Resetpuls b von dem Reset-Puls- Erzeugungsschaltkreis 30 und dem Datenpuls j von dem Pufferregister 50B, die sich Zuständen mit hohen Pegeln befinden. Darüber hinaus erzeugt das NICHT-UND-Gatter 53 mit einem hohen Pegel ein UND-Gatterpuls m unter den Voraussetzungen, daß wenigstens der Resetpuls b von dem Reset-Puls- Erzeugungsschaltkreis 30 und der Datenpuls j von dem Pufferregister 50B sich in einem Zustand mit niedrigem Pegel befindet.
Das Transmissionsgatter 55a verschiebt in Antwort auf den Gatterpuls k vom UND-Gatter 52a den Gatterpuls k bis hin zu einem Pegel (+V1) einer positiven Konstantspannung von einem Spannungsstabilisator 54a, um es als ein Datensignal -D2 über einen gemeinsamen Ausgangsanschluß 56 der jeweiligen Transmissionsgatter 55b und 55c zu der Spalten-Elektrode Y1 der Flüssigkristallzelle 10 auszugeben. Darüber hinaus verschiebt das Transmissionsgatter 55b, wenn es einen Gatterpuls l von dem UND-Gatter 52b empfängt, es diesen Gatterpuls l bis zu einem Pegel (-V1) einer negativen Konstantspannung von einem Spannungsstabilisator 54b, um es als ein Datensignal D1 über den gemeinsamen Ausgangsanschluß 56 zu der Spaltenelektrode Y1 hin auszugeben. Darüber hinaus verschiebt das Transmissionsgatter 55c, und zwar in Antwort auf den Gatterpuls in von dem NICHT-UND-Gatter 53 es den Gatterpuls in bis hin zu einem Nullpegel, um es als Datensignal D3 über den gemeinsamen Ausgangsanschluß 56 zur Spaltenelektrode Y1 hin auszugeben.
In diesem Fall fungieren die Datensignale D1 und D2 als "AN"-Datensignal und das Datensignal D3 wirkt als ein "AUS"- Datensignal.
Die verbleibenden logischen Schaltkreise 50C2 bis 50Cm weisen die gleiche Struktur auf wie der logische Schaltkreis 50C1, wobei sich jeweils die jeweiligen Datensignale D1, D2 und D3 in Antwort auf den Pufferregister-Datenpuls j von dem Pufferregister 50B, den Bildpuls a von der Regeleinrichtung 22 und den Resetpuls b von dem Reset-Puls-Erzeugungsschalt kreis 30 erzeugen.Daher werden die Datensignal Dl, D2 und das Datensignal D3 von dem logischen Schaltkreis 5ºC2 jeweils als "AN"-Datensignal und als "AUS"-Datensignal an die Spaltenelektrode Y2 der Flüssigkristallzelle 10 angelegt, die Datensignale D1, D2 und das Datensignal D3 von dem logischen Schaltkreis 50C3 werden jeweils als "AN"-Datensignal und als "AUS"-Datensignal an die Spaltenelektrode Y3 der Flüssigkristallzelle 10 angelegt, und schließlich werden die Datensignale D1, D2 und das Datensignal D3 von dem logischen Schaltkreis 50Cm jeweils als "AN"-Datensignal und als "AUS"- Datensignal an die Spaltenelektrode Ym der Flüssigkristallzelle 10 angelegt.
Im folgenden wird eine Beschreibung im Hinblick auf die Verfahren zur Bestimmung der Konstantspannung (+V3) des Spannungsstabilisators 45a, der Konstantspannung (+V2) des Spannungsstabilisators 45b, der Konstantspanung (-V3) des Spannungsstabilisators 45c, der Konstantspannung (-V2) des Spannungsstabilisators 45d, der Konstantspannung des Spannungsstabilisators 54a und der Konstantspannung des Spannungsstabilisators 54b gegeben. Wenn ein Anzeigenbildelement (m, n), das sich in einem "AUS"-Anzeigenzustand befindet, in einen "AN"-Zustand durch Anlegung einer Spannung geändert wird, und wenn die Zeit zum Erreichen des Lichttransmissionsfaktors des Anzeigenbildelementes (m, n) von 90% nach der Anlegung der Spannung als Antwortzeit des ferroelektrischen Flüssigkristalls 13 betrachtet wird, und wenn, wie in Fig. 15 dargestellt, die zuvor erwähnte Antwortzeit, die der Signalbreite des Datensignales D0 oder des Abtastsignales S0 entspricht, als eine gesetzte Antwortzeit to aufgefaßt wird, und auf ähnliche Weise die zuvor erwähnte Antwortzeit, die der Signalbreite des Datensignales D1 oder des Abtastsignales S1 entspricht, als to aufgefaßt wird, und weiter, wenn in Verbindung mit der Kurve X, die in Fig. 11 dargestellt ist, die Vorspann-Spannungen die folgenden Werte annehmen: +V2 18(V), +V1 5(V), +V3 = 22 (V), dann ist es möglich, den Vorspannungsantrieb zu beeinflussen. Weiterhin sind die Vorspann-Spannungen auf der Minusseite -V2 -18(V), -V1 - 5(V) und V3 -22(V). Hier ist die gesetzte Antwortzeit to die zuvor erwähnte Antwort zeit bei Anlegung der Spannung von V2 = 18(V).
In dieser derartig angeordneten Ausführungsform legt, wenn der sequentielle Zeilenabtastschaltkreis 20 den Bildpuls a, den Synchronisationspuls LP, den Schiebetaktpuls SP, den Datenpuls Px und den Datenpuls Py erzeugt, und wenn der Reset-Puls-Erzeugungschaltkreis 30 den Resetpuls b in Antwort auf den Bildpuls a erzeugt, der Zeilentreiberschaltkreis 40 das Resetsignal (So), das Auswahlsignal (d. h. das Abtastsignal S1, S3) oder das Nicht-Auswahlsignal (d.h. das Abtastsignal S2, S4) an beliebige der jeweiligen Zeilenelektroden X1 bis Xn der Flüssigkristallzelle 10 an, und zwar in Antwort auf den Synchronisationspuls LP und den Datenpuls Px von dem sequentiellen Zeilenabtastschaltkreis 20 und den Resetpuls b von dem Reset-Puls-Erzeugungsschaltkreis 30, wobei eine Verschiebung von der Zeilenelektrode X1 zu der Zeilenelektrode Xn immer bei T/n bewirkt wird (hier stellt T eine Anzeigenzeit einer Bildebene daß). Demgegenüber legt der Spaltentreiberschaltkreis 50 jeweils wiederholt das "AN"-Datensignal (die Datensignale D1, D2) oder das "AUS"-Datensignal (das Datensignal D3) an die jeweiligen Spaltenelektroden Y1 bis Ym der Flüssigkristallzelle 10 an, und zwar jeweils in Antwort auf den Synchronisationspuls LP, den Verschiebungstaktpuls Sp, den Datenpuls Py und den Bildpuls a von dem sequentiellen Zeilenabtastschaltkreis 20 und dem Resetpuls b von dem Reset-Puls-Erzeugungschaltkreis 30.
Fig. 17 ist ein teilweise vergrößertes Diagramm, in dem die Zeilenelektroden und die Spaltenelektroden dargestellt sind. In Fig. 17 nimmt , wenn das Anzeigenbildelement (l, 1) "AUS" ist und das Anzeigenbildelement (1, 2) "AN" ist, und zwar bezüglich den angelegten Signalen für die Flüssigkristallzelle 10, die erstere die Form an, die in Fig. 18 mit (c) angedeutet ist, und die letztere die Form an, die in Fig. 18 durch (a) angedeutet ist. Zu diesem Zeitpunkt sind die Lichttransmissionsfaktoren derart, wie durch (b) und (d) in Fig. 18 illustriert. Hier ist, obgleich die Polymerfilme 16 und 17 jeweils auf beiden der leitenden Filme 11b und 12b ausgebildet sind, es indessen gleichfalls möglich, die Polymerfiline 16 oder 17 auf eine der beiden leitenden Filme 11b oder 12b auszubilden. Weiterhin ist, obgleich das Löschsignal zum Zurücksetzen des Bildelementes in den "AUS"-(dunklen)Zustand, wie in Fig. 16 dargestellt, simultan zu dem Zeitpunkt 0 bis X1 bis Xn und Y1 bis Ym angelegt wird, es gleichfalls möglich, daß das Löschsignal an mehreren der X- Elektroden und Y-Elektroden angelegt wird und mehrere der Löschsignal-Anlegungsperioden während der einen Bildebenenanzeigenzeit T gesetzt werden. Hier ist, da das Datensignal D1, das Datensignal mit umgekehrter Polarität D2, die Abtastsignale S1, S2, die Abtastsignale mit umgekehrter Polarität S3, S4 nach dem Zeitpunkt (T + to)/2 angelegt werden, so daß die angelegten Spannungen an die Flüssigkristallzelle 10 vollständig während der einen Bildebenenanzeigenzeit to aufgehoben werden, so daß sie zu Null werden, es möglich, die Verschlechterung des ferroelektrischen Flüssigkristalles infolge der Gleichstromkomponente zu verhindern.
Im folgenden wird eine detaillierte Beschreibung unter Hinweis auf eine andere Ausführungsform einer Anzeigenvorrichtung vom Matrixtyp gegeben. Fig. 20 zeigt die vollständige Anordnung der ferroelektrischen Flüssigkristall-Anzeigenvorrichtung vom Matrixtyp. Eine derartige Anzeigenvorrichtung ist mit einer Flüssigkristallzelle 10 vom Matrixtyp ausgestattet, und zwar genau wie die zuvor beschriebene Ausführungsform, die ein Paar aus Elektrodensubstraten 11 und 12 umfaßt, wie in Fig. 10 dargestellt. Das Paar aus Elektrodensubstraten 11, 12 ist derartig angeordnet, daß sie parallel zueinander sind, und zwar mit einem Abstand von beispielsweise 1 bis 10 Mikrometern, und ein Trifluorooctoxy-Carbonyl-Phenyl -4'- Heptyl-Biphenyl -4- Carboxylat (das im folgenden als TFHPOBC bezeichnet wird) 13 wird abgedichtet zwischen diese Elektrodensubstrate 11 und 12 eingeführt, wobei weiterhin polarisierende Platten 14 und 15, deren Polarisationsachsen senkrecht zueinander stehen, jeweils auf den Außenseiten der Elektrodensubstrate 11 und 12 vorgesehen werden. Die anderen Anordnungen wie die der leitenden Filme 11b, 12b und die molekulare Orientierung in einem elektrisches Feld sind ähnlich wie in der zuvor beschrieben Ausführungs form.
Auf ähnliche Weise ist das Verhältnis zwischen der transmittierten Lichtintensität und der an die Flüssigkristallzelle 10 angelegten Spannung in einem Experiment gemessen worden. Das Ergebnis ist in Fig. 21 dargestellt. Mit einer positiven angelegten Spannung, die in den Zustand aus Fig. 2A im feldfreien Fall erhöht worden ist, konkurriert die Drehkraft infolge des Produktes aus dem elektrischen Feld E und der spontanen Polarisation Ps mit der elastischen Drehkraft, wodurch die Flüssigkristallmoleküle, die angeordnet sind, so daß sie den Zustand aus Fig. 2A mit einem Schwellwert von v1 annehmen, beginnen, sich entlang eines smektischen Konus 13d zu drehen, und sie betreten den Zustand aus Fig. 2B, wenn sie die Sättigungsspannung v2 überschreiten. Demgemäß variiert die transmittierte Lichtintensität, so daß schließlich der Zustand von dunkel auf hell geschaltet wird. Hier ist die Schwellwertspannung als Spannung definiert, bei der die transmittierte Lichtintensität von einem Anfangswert auf 10% variiert wird, und die Sättigungsspannung ist als die Spannung definiert, bei der sie um 90% variiert.
Demgegenüber erscheint, mit einer angelegten Spannung, die von mehr als v2 abgenommen hat, eine Hysterese, ohne das dabei die Variation bei der Spannungserhöhung gezeigt wird. Dies bedeutet, daß das Molekül beginnt, von dem in Fig. 2B gezeigten Zustand bei dem Schwellwert v3 zu drehen und es zu dem in Fig. 2A gezeigten Zustand variiert wird, bei der Sättigungsspannung v4. Dem folgt, daß die transmittierte Lichtintensität variiert, so daß der Zustand von hell auf dunkel geschaltet wird. Auf ähnliche Weiser erscheint, wenn eine Spannung mit umgekehrter Polarität angelegt wird, eine Hysterese und die in den Figuren 2A und 2B gezeigten Zustände variieren und die Schwellwerte für die Variationen von dunkel zu hell und von hell zu dunkel sind jeweils v1' und v3', und die Sättigungsspannungen sind jeweils v2' und v4'. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Charakteristik effektiv verwendet.
Die Polarisationsachsen der Polarisationsplatten 14 und 15 werden in Verbindung mit den langen Molekülachsen des ferroelektrischen Flüssigkristalls bestimmt, so daß, wenn eine geeignete Spannung mit negativer Polarität zwischen den Zeilenelektroden und den Spaltenelektroden angelegt wird, das Anzeigenbildelement in den lichttransmittierenden Zustand (d. h. den lichtanzeigenden Zustand) übergeht, mit dem möglichen molekularen Orientierungszustand des ferroelelektrischen Flüssigkristalls, und wobei demgegenüber, wenn eine geeignete Spannung unterhalb des Schwellwertes zwischen den Zeilenelektroden und den Spaltenelektroden angelegt wird, das Anzeigenbildelement in den nicht-Licht-transmittierenden Zustand (d. h. den dunklen Anzeigenzustand) übergeht, und zwar unter der Bedingung der möglichen molekularen Orientierung des ferroelektrischen Flüssigkristalls. Hier wird bei der hinteren Seite der polarisierenden Platte 15 eine Lichtquelle zum Projizieren von Licht zur polarisierenden Platte hin vorgesehen.
Darüber hinaus ist die Flüssigkristall-Anzeigenvorrichtung, die in Fig. 20 dargestellt ist, mit einem sequentiellen Zeilenabtastschaltkreis 20, einem Referenzsignal-Erzeugungsschaltkreis 30, der mit dem sequentiellen Zeilenabtastschaltkreis 20 verbunden ist, einem Zeilentreiberschaltkreis 40 und einem Spaltentreiberschaltkreis 50 ausgestattet, die mit dem sequentiellen Zeilenabtastschaltkreis 20 und dem Referenzsignal-Erzeugungsschaltkreis 30 gekoppelt sind. Der sequentielle Zeilenabtastschaltkreis 20 umfaßt ein ROM 21 und eine Regeleinheit 22, die mit dem ROM 21 gekoppelt ist. Der ROM 21 nimmt eine Vorspeicherung von Anzeigedaten vor, die vorherbestimmte Anzeigeninhalte für die Anzeige auf dem Flüssigkristall 10 daßstellen. Die Regeleinheit 22 erzeugt sukzessive einen Referentaktpuls a (a aus Fig. 25), sie erzeugt sukzessive einen Synchronisationspuls b (b aus Fig. 25), dessen Periode dreimal so lang ist wie des Referenztaktpulses a, sie erzeugt sukzessive einen Bildpuls c (c aus Fig. 15), der bei jedem Bild invertiert wird, sie erzeugt sukzessive einen Verschiebungstaktpuls SK, sie erzeugt sukzessive einen Datenpuls Py, der den Spaltenelektroden-Anzeigedaten von dem ROM 21 entspricht, und sie erzeugt sukzessive einen Datenpuls Px, der den Zeilenelektrodendaten entspricht.
Der Referenzsignalerzeugsschaltkreis 30 weist, wie in Fig. 22 dargestellt, einen Inverter 31 auf, der mit der Regeleinheit 22 verbunden ist, sowie D-Typ Flip-Flops 32, 33, 34, die mit der Regeleinheit 22 und dem Inverter 31 gekoppelt sind. Der Inverter 31 invertiert sukzessive den Synchronisationspuls b von der Regeleinheit 22, um den invertierten Synchronisationspuls zu erzeugen und der Ausgangsanschluß des Flip-Flops 34 wird mit dem Dateneingangsanschluß des Flip-Flops 32 verbunden, der Ausgangsanschluß des Flip-Flops 32 wird mit dem Dateneingangsanschluß des Flip-Flops 33 verbunden, und der Ausgangsanschluß des Flip-Flops 33 wird mit dem Eingangsanschluß des Flip-Flops 34 verbunden. Sie werden vorgesetzt oder gelöscht, wenn der invertierte Gatterpuls von dem Inverter 31 sich in einem Zustand mit niedrigen Pegel befindet, um Hochpegel-, Niedrigpegel- und Niedrigpegelsignale zu erzeugen. Die Ausgänge werden durch die Reihe der Flip-Flops 32, 33, 34 und in Synchronisierung mit dem Anstieg des Referenztaktpulses a von der Regeleinrichtung 22 verschoben, so daß das Flip-Flop 32 ein Referenzsignal (d aus Fig. 25), das Flip-Flop 33 ein Referenzsignal (e aus Fig. 25) und das Flip-Flop 34 ein Referenzsignal (f aus Fig. 25) erzeugt.
Der Zeilentreiberschaltkreis 40 wird mit einem Schieberegister 40A ausgestattet, das mit der Regeleinheit 22 und den logischen Schaltkreisen 40B1, 40B2, ..., 40Bn verbunden wird, die wiederum mit dem Referenzsignalerzeugungsschaltkreis 30 und dem Schieberregister 40 verbunden sind. Das Schieberegister 40A empfängt sukzessive als einen sequentiellen Verschiebungspuls den Synchronisationspuls b von der Regeleinheit 22 und legt, in Synchronisation mit dem Verschiebungspuls, einen jeden der Datenpulse Px von der Regeleinrichtung 22 als einen Datenpuls g (g in Fig. 25) in jeden beliebigen der jeweiligen logischen Schaltkreise 40B1 bis 40Bn an, wobei die Verschiebung sukzessive von dem logischen Schaltkreis 40B1 zum logischen Schaltkreis 40Bn durchgeführt wird.
Der logische Schaltkreis 40B1, der in Fig. 23 dargestellt ist, ist mit einem Pufferregister 41c vom D-Typ ausgestattet, das mit dem Schieberegister 40A und der Regeleinheit 22 verbunden ist, sowie mit einem Inverter 41a, der mit dem Schieberegister 40A verbunden ist, einem Inverter 41b, der mit dem Pufferregister 41c verbunden ist, sowie mit UND-Gattern 42a, 43a, 44a, 45a, 46a, 47a, 48a, die mit dem Schieberegister 40A, der Regeleinheit 22, den Invertern 41a, 41b usw. gekoppelt sind. Das Pufferregister vom D-Typ 41c empfängt über den G-Anschluß den Datenpuls g von dem Schieberegister 40A, und er empfängt über den D-Anschluß den Bildpuls c von der Regeleinheit 22, wobei er den Bildpuls c wie er ist über den Q-Anschluß ausgibt, wenn sich der Eingang am G- Anschluß in einem Zustand mit hohem Pegel befindet, und er hält den Signalpegel am D-Anschlußeingang zu einer Zeit aufrecht, zu der das Eingangssignal am G-Anschluß fällt, und zwar in Antwort auf den G-Anschlußeingang, der zu dem niedrigen Pegel übergeht, und er gibt ihn dann über den Q-Anschlug aus, um einen Gatterpuls c' zu erzeugen. Der Inverter 41a invertiert den Datenpuls g von dem Schieberegister 40A, um einen invertierten Datenpuls zu erzeugen. Der Inverter 41b invertiert den Gatterpuls c' vom Pufferregister 41c vom D-Typ, um einen invertierten Gatterpuls zu erzeugen.
Das UND-Gatter 42a erzeugt einen Gatterpuls h (h aus Fig. 25) mit einem hohen Pegel unter der Bedingung, daß alle der Datenpulse g von dem Schieberegister 40A, der Gatterpulse c' von dem Pufferregister 41c vom D-Typ und die Referenzsignale f sich in Zuständen mit hohen Pegeln befinden. Das UND-Gatter 43a erzeugt einen Gatterpuls f (f aus Fig. 25) mit einem hohen Pegel dann, wenn alle, nämlich der Datenpuls g von dem Schieberegister 40A, der Gatterpuls c' von dem Pufferregister 41c vom D-Typ und das Referenzsignal e sich in Zuständen mit hohen Pegeln befinden. Das UND-Gatter 44a erzeugt einen Gatterpuls j (j aus Fig. 25) mit einem hohen Pegel unter der Bedingung, daß der Datenpuls g von dem Schieberegister 40A und das Referenzsignal d sich in Zuständen mit hohen Pegeln befinden. Das UND-Gatter 45a erzeugt ein Gattersignal k (k aus Fig. 25) unter der Bedingung, daß der Datenpuls g von dem Schieberegister 40A, der invertierte Gatterpuls von dem Inverter 41b und das Referenzsignal f sich jeweils in Zuständen mit hohen Pegeln befinden. Das UND-Gatter 46a erzeugt einen Gatterpuls l ( laus Fig. 25) unter der Bedingung, daß der Datenpuls g von dem Schieberegister 40A, der invertierte Gatterpuls von dem Inverter 41b und das Referenzsignal e sich jeweils in Zuständen mit hohen Pegeln befinden. Darüber hinaus erzeugt das UND-Gatter 47a einen Gatterpuls in mit hohem Pegel (in aus Fig. 25) unter der Bedingung, daß der invertierte Gatterpuls von dem Inverter 41a und der Gatterpuls c' von dem Pufferregister 41c vom D- Typ sich jeweils in Zuständen mit hohen Pegeln befinden. Darüber hinaus erzeugt das UND-Gatter 48a einen Gatterpuls n aus Fig. 25) mit hohem Pegel unter der Bedingung, daß der invertierte Gatterpuls von dem Inverter 4la und der invertierte Gatterpuls von dem Inverter 41b sich jeweils in Zuständen mit hohem Pegel befinden.
Das Transmissionsgatter 44b schiebt, in Antwort auf den Gatterpuls j von dem UND-Gatter 44a den Gatterpuls j bis hin zum Nullpegel (d. h. einem geerdeten Pegel), um ihn als Abtastsignale S1 und S1' mit Nullpegel (vergl. o aus Fig. 25 und Fig. 26) über einen gemeinsamen Ausgangsanschluß 49 der jeweiligen Transmissionsgatter zu der Zeilenelektrode X1 der Flüssigkristallzelle 10 auszugeben.
Darüber hinaus schiebt das Transmissionsgatter 43c, in Antwort auf den Gatterpuls l von dem UND-Gatter 43a den Gatterpuls l bis hin zu einem Pegel von (Vo - V1) auf der Grundlage der positiven Konstantspannung (Vo - V1) von dem Spannungsstabilisator 43b, wobei weiterhin das Transmissionsgatter 42c in Antwort auf den Gatterpuls h von dem UND- Gatter 42a den Gatterpuls h bis hin zu einem Pegel von (Vo + V1) auf der Grundlage einer positiven Konstantspannung (Vo + V1) von dem Spannungsstabilisator 42b schiebt. Daher werden die Verschiebungsergebnisse von den Transmissionsgattern 43c und 42c miteinander kombiniert, um ein Abtastsignal S2 (vergl. o aus Fig. 25 und Fig. 26) zu erzeugen, das seinerseits über den gemeinsamen Ausgangsanschluß 49 der jeweiligen Transmissionsgatter zu der Zeilenelektrode X1 der Flüssigkristallzelle 10 ausgegeben wird.
Auf ähnliche Weise erzeugen in Antwort auf die Gatterpulse m, l, k, n von den UND-Gattern 47a, 46a, 45a und 48a die jeweiligen Transmissionsgatter 47c, 46c, 45c, 48c Abtastsignale S3, S2' und S3' mit Spannungspegeln (vergl. o aus Fig. 25 und Fig. 26) in Übereinstimmung mit den jeweiligen Spannungsstabilisatoren 47b (Vo), 46b (-(Vo - V1)), 45b (-(Vo + V1)), 48b (-Vo) und sie geben sie über den gemeinsamen Ausgangsanschluß 49 der jeweiligen Transmissionsgatter an die Zeilenelektrode X1 der Flüssigkristallzelle 10 aus. In diesem Fall fungieren in dem ersten Bild (frame) beide Abtastsignale S1 und S2 als ein Auswahlsignal für die Auswahl der Zeilenelektrode X1, und das Abtastsignal S3' wirkt als ein Nicht-Auswahlsignal während T/n bis die Zeilenelektrode X1 ausgewählt ist, und das Abtastsignal S3 wirkt als ein Nicht-Auswahlsignal während T/n nach der Auswahl (da die Zeilenelektrode X1 bei dem Beginn des Bildes ausgewählt wird, wirkt nur das Abtastsignal S3 als Nicht-Auswahlsignal). Hier stellt T eine Bildanzeigenzeit (frame indication time) daß. Weiterhin wirken in dem zweiten Bild beide Abtastsignale S1' und S2' als Auswahlsignal für die Auswahl der Zeilenelektrode X1, und das Abtastsignal S3 fungiert als ein Nicht-Auswahlsignal T/n bis die Zeilenelektrode X1 ausgewählt ist, und das Abtastsignal S3' dient als ein Nicht- Auswahlsignal T/n nach der Auswahl (genau wie in dem ersten Bild im Fall der Zeilenelektrode X1 wirkt nur das Abtastsignal S3' als das Nicht-Auswahlsignal).
Die verbleibenden logischen Schaltkreise 40B2 bis 40Bn weisen die gleiche Struktur auf wie der logische Schaltkreis 40B1, und genau wie der logische Schaltkreis 40B1 erzeugen sie Abtastsignale S1, S2, S3, S1', S2' und S3' in Antwort auf den Datenpuls g von dem Schieberegister 40A, dem Bildpuls c von der Regeleinheit 22 und den Gatterpulsen d, c, f von dem Referenzsignal-Erzeugungsschaltkreis. Daher wirken bezüglich den jeweiligen Abtastsignalen von dem logischen Schaltkreis 40B2 in dem ersten Bild beide Abtastsignale S1 und S2 als Auswahlsignal und die Abtastsignale S3' und S3 werden als Nicht-Auswahlsignale vor und nach der Auswahl der Zeilenelektrode X2 zu der Zeilenelektrode X2 der Flüssigkristallzelle 10 ausgegeben. Auf ähnliche Weise wirken im Hinblick auf die jeweiligen Abtastsignale von dem logischen Schaltkreis 40Bn in dem ersten Bild beide Abtastsignale 51 und S2 als Auswahlsignal und die Abtastsignale S3' und 53 werden als Nicht-Auswahlsignale vor und nach der Auswahl der Zeilenelektrode Xn zur Zeilenelektrode Xn der Flüssigkristallzelle 10 hin ausgegeben, und in dem zweiten Bild wirken die Abtastsignale S1' und S2' als die Auswahlsignale und die Abtastsignale S3 und S3' werden als Nicht-Auswahlsignale vor und nach der Auswahl der Zeilenelektrode Xn zur der Elektrode Xn der Flüssigkristallzelle 10 hin ausgegeben.
Der Spaltentreiberschaltkreis 50 weist ein Schieberegister 50A auf, das mit der Regeleinheit 22 gekoppelt ist, ein Pufferregister 50B, das mit der Regeleinheit 22 verbunden, sowie logische Schaltkreise 50c1, 50c2, ..., 50cm auf, die mit dem Referenzsignal-Erzeugungsschaltkreis 30 und dem Pufferregister 50B verbunden sind. Das Schieberegister 50A gibt sukzessive einen seriellen Datenpuls Py von der Regel-einheit 22 in Antwort auf einen Schiebetaktpuls Sk von der Regeleinheit 22 ein, um ihn sukzessive in m parallele Datenpulse zu konvertieren, welche ihrerseits in das Pufferregister 50B eingegeben werden. Das Pufferregister 50B gibt die m-Datenpulse von dem Schieberegister 50A in Antwort auf den Synchronisationspuls b von der Regeleinrichtung 22 weiter und legt sie als ein Datenpuls p (p in Fig. 25) an die jeweiligen logischen Schaltkreise 50c1, 50c2, ..., 50 cm an.
Der logische Schaltkreis 50c1, der in Fig. 24 dargestellt ist, ist mit einem ausschließenden ODER-Gatter 51 ausgestattet, das mit dem Pufferregister 50B und der Regeleinheit 22 verbunden ist, sowie einen Inverter 52, der mit dem ausschließenden ODER-Gatter 51 verbunden ist, einem UND-Gatter 53a, das mit dem Inverter 52 und dem Referenzsignal-Erzeugungsschaltkreis 30 verbunden ist, einemd UND-Gatter 53b, das mit dem ausschließenden ODER-Gatter 51 und dem Referenzsignal-Erzeugungsschaltkreis 30 verbunden ist, sowie schließlich einem ODER-Gatter 53c, das mit beiden UND-Gattern 53a, 53b verbunden ist. Das ausschließende ODER-Gatter 51 führt die ausschließende ODER-Operation eines Pufferregister-Datenpulses P von dem Pufferregister 50B und von einem Bildpuls c von der Regeleinrichtung 22 durch, um einen Gatterpuls q (q in Fig. 25) zu erzeugen. Das UND-Gatter 53a erzeugt einen Gatterpuls mit einem hohen Pegel in Antwort auf das Referenzsignal e von dem Referenzsignal-Erzeugungsschaltkreis 30, während der inverse Gatterpuls des Gatterpulses q von dem Inverter 52 sich in einem Zustand mit hohem Pegel befindet, und es erzeugt einen Gatterpuls mit einem niedrigen Pegel, wenn der invertierte Gatterpuls des Gatterpulses q sich in einem Zustand mit niedrigem Pegel befindet.
Das UND-Gatter 53b erzeugt einen Gatterpuls mit einem hohen Pegel in Antwort auf das Referenzsignal f von dem Referenzsignal-Erzeugungsschaltkreis 30 während der Gatterpuls q von dem ausschließenden ODER-Gatter 51 sich in einem Zustand mit hohem Pegel befindet, und es erzeugt einen Gatterpuls mit einem niedrigen Pegel, wenn der Gatterpuls q sich in dem Zustand mit niedrigen Pegel befindet. Das ODER-Gatter 53c erzeugt einen Gatterpuls r (r in Fig. 25) mit einem hohen Pegel, wenn wenigstens eines der UND-Gatter 53a oder 53b sich in einem Zustand mit hohem Pegel befindet. Ein NICHT-ODER- Gatter 54 erzeugt einen Gatterpuls s (s in Fig. 25) mit hohem Pegel in Antwort auf den Gatterpuls r von dem ODER-Gatter 53c und auf das Referenzsignal d von dem Referenzsignal-Erzeugungsschaltkreis 30, die sich jeweils in Zuständen mit niedrigem Pegel befinden.
Das Transinissionsgatter 56 schiebt beide Gatterpulse auf den Nullpegel (d. h. den geerdeten Pegel), und zwar in Antwort auf das Referenzsignal d von dem Referenzsignal-Erzeugungsschaltkreis 30, um Datensignale D1 und D1' mit Nullpegeln (vergl. t in Fig. 25 und Fig. 26) über einen gemeinsamen Ausgangsanschluß 58 der jeweiligen Transmissionsgatter 55b und 57b an die Spaltenelektrode Y1 der Flüssigkristallzelle 10 anzulegen.
Weiterhin schiebt, wenn das Transmissionsgatter 55b den Gatterpuls s von dem NICHT-ODER-Gatter 54 empfängt und das Transmissionsgatter 57b den Gatterpuls r von dem ODER-Gatter 53c annimmt, das Transmissionsgatter 55b den Gatterpuls s bis hin zu einem Pegel (V2) einer positiven Konstantspannung von dem Spannungsstabilisator 55a, und das Transmissionsgatter 57b schiebt den Gatterpuls r bis zu einem Pegel (-V2) einer negativen Konstantspannung von dem Spannungsstabilisator 57a. Daher werden die Ergebnisse der Verschiebung von beiden Transmissionsgattern 55b und 57b miteinander kombiniert, so daß die Datensignale D2, D3 sowie D2', D3' (vergl. t in Fig. 25 und Fig. 26) über den gemeinsamen Ausgangsanschluß 58 zu der Spaltenelektrode Y1 der Flüssigkristallzelle 10 angelegt werden. In diesem Fall wirken in dem ersten Bild bzw. Rahmen (frame) beide Datensignale D1, D2 als ein AN-Datensignal für die Spaltenelektrode YI während T/n, und beide Datensignale D1, D3 wirken als AUS-Datensignal während T/n. Darüber hinaus wirken in dem zweiten Bild beide Datensignale D1', D2' als AN-Datensignal für die Spaltenelektrode Y1 während T/n, und beide Datensignale D1', D3' wirken als AUS-Datensignal während T/n.
Die verbleibenden logischen Schaltkreise 40C2 bis 40Cm weisen die gleiche Struktur auf wie der logische Schaltkreis 40C1 und sie erzeugen, genau wie der logische Schaltkreis 40C1, Datensignale D1, D2, D3, D1', D2' und D3' in Antwort auf den jeweiligen Datenpuls P von dem Pufferregister 50B, den Bildpuls c von der Regeleinrichtung 22 und die jeweiligen Gatterpulse d, e, f von dem Referenzsignal-Erzeugungsschaltkreis 30. Demnach werden in dem ersten Bild beide Datensignale D1, D2 und beide Datensignale Dl, D3 von dem logischen Schaltkreis 40C2 jeweils als das AN-Datensignal und als das AUS-Datensignal zu der 5paltenelektrode Y2 der Flüssigkristallzelle 10 geleitet, und in dem zweiten Bild werden beide Datensignale D1', D2' und beide Datensignale D1', D3' jeweils als AN-Datensignal und als AUS-Datensignal zu ihrer Spaltenelektrode Y2 weitergeleitet. In dem ersten Bild werden beide Datensignale D1, D2 und beide Datensignale D1, D3 von dem logischen Schaltkreis 40C3 jeweils als das AN-Datensignal und als das AUS-Datensignal zu der Spaltenelektrode Y3 der Flüssigkristallzelle 10 weitergeleitet, und in dem zweiten Bild werden die Datensignale D1', D2' und beide Datensignale D1', D3' jeweils als das AN-Datensignal und als das AUS-Datensignal an ihre Elektrode Y3 angelegt. Auf ähnliche Weise werden in dem ersten Bild die Datensignale D1, D2 und beide Datensignale D1, D3 von dem logischen Schaltkreis 40Cm jeweils als das AN-Datensignal und als das AUS-Datensignal an die Spaltenelektrode Ym der Flüssigkristallzelle 10 angelegt, und in dem zweiten Bild werden beide Datensignale D1', D21 und beide Datensignale D1', D3' jeweils als das AN-Datensignal und als das AUS-Datensignal an ihre Spaltenelektrode Ym weitergeleitet.
Im folgenden wird eine Beschreibung der Verfahren zur Be-Stimmung der Konstantspannung (Vo + V1) von dem Spannungsstabilisator 42b betreffend gegeben, der Konstantspannung (Vo - V1) von dem Spannungsstabilisator 43b, der Konstantspannung -(Vo + V1) von dem Spannungsstabilisator 45b, der Konstantspannung -(Vo - V1) von dem Spannungsstabilisator 46b, der Konstantspannung Vo von dem Spannungsstabilisator 47b, der Konstantspannung -Vo von dem Spannungsstabilisator 48b, der Konstantspannung V2 von dem Spannungsstabilisator 55a aus Fig. 24 und schließlich der Konstantspannung -V2 von dem Spannungsstabilisator 57a. Mit einer geeigneten Spannung, die an ein Anzeigenbildelement (n, m) angelegt wird, so daß sich das Anzeigenbildelement (n, m) von dem dunklen Anzeigenzustand zu dem hellen Anzeigenzustand ändert, wird die Zeit, in der die transmittierte Lichtmenge des Anzeigenbildelementes (n, m) sich um mehr als 90% der Gesamtvariation nach der Anlegung der Spannung ändert, als die Antwortzeitperiode des ferroelektrischen Flüssigkristalls 13 aufgefaßt, und weiterhin wird das gleiche in dem Fall, in dem eine geeignete Spannung an das Anzeigenbildelement (n, m) für die Variation von dem hellen Anzeigenzustand zu dem dunklen Anzeigenzustand angelegt wird, als Antwortzeitperiode des ferroelektrischen Flüssigkristalls 13 genommen, und eine Zeitperiode oberhalb der jeweiligen Antwortzeitperioden wird als to angenommen, die ihrerseits als eine Setz- Signalbreite der Abtastsignale S1, S1' und der Datensignale D1, D1' bestimmt wird. Die Signalbreite der Abtastsignale S2, S2' und der Datensignale D2, D2', D3, D3' wird als 2to angenommen. In diesem Fall werden in Verbindung mit der Kurve der angelegten Spannung-zu-transinittierter-Lichtintensitäts-Charakteristik die oben erwähnten Spannungspegel derart bestimmt, daß sie die folgenden Gleichungen (3) bis (5) erfüllen:
Vo = { O1 + V3 /2 + O1' + O3' }/2 .... (3)
Vo ≤ O1 + V3 /2 + O1' + O3' /2 .... (4)
Vo + V1 + V2 > O2 , O2' .... (5)
Hier bedeutet die Antwortzeitperiode des ferroelektrischen Flüssigkristalls 13 die Antwortzeitperiode zum Zeitpunkt der Anlegung der Spannung von + (Vo + V1 + V2).
Wenn man diene Ausführungsform derartig anordnet, erzeugt der sequentielle Zeilenabtastschaltkreis 20 sukzessive einen Referenzspuls a, einen Sychronisationspuls b, einen Bildpuls c, einen Verschiebungstaktpuls Sk, einen Datenpuls Px und einen Datenpuls Py, und der Referenzsignal-Erzeugungsschaltkreis 30 spricht sukzessive auf den Referenztaktpuls a und dem Synchronisationspuls b an, um sukzessive Referenzsignale d, e, f zu den Zeitpunkten zu erzeugen, die in Fig. 25 dargestellt sind, wobei der Zeilentreiberschaltkreis 40 auf den Synchronisationspuls b, den Bildpuls c und den Datenpuls Px aus dem sequentiellen Zeilenabtastschaltkreis 20 anspricht, und auf die Referenzsignale d, e und f aus dem Referenzsignal-Erzeugungsschaltkreis 30, um in dem ersten Bild ein Auswahlsignal (Abtastsignale S1, S2) oder ein Nicht-Auswahlsignal (Abtastsignale S3 oder S3') weiterzugeben, und in dem zweiten Bild ein Auswahlsignal (Abtastsignale S1', S2') oder ein Nicht-Auswahlsignal (Abtastsignal S3' oder S3) an einem beliebigen der jeweiligen Zeilenelektroden X1 bis Xn der Flüssigkristallzelle 10 anzulegen, wobei die Verschie-5bung von der Zeilenelektrode X1 zu der Zeilenelektrode Xn jeweils bei T/n stattfindet. Demgegenüber spricht der Spaltentreiberschaltkreis 50 auf den Synchronisationspuls b, den Bildpuls c, den Verschiebungstaktpuls Sk und den Datenpuls Py von dem sequentiellen Zeilenabtastschaltkreis 20 an, sowie auf die Referenzsignale d, e und f von dem Referenzsignal-Erzeugungsschaltkreis 30, um wiederholt in dem ersten Bild ein AN-Datensignal (Datensignale D1, D2) oder ein AUS- Datensignal (Datensignale D1 oder D3) weiterzugeben, und in dem zweiten Bild ein AN-Datensignal (Datensignale D1', D2') oder ein AUS-Datensignal (Datensignal D1' oder D3') an die jeweiligen Zeilenelektroden Y1 bis Yin der Flüssigkristall zelle 10 weiterzugeben.
Im folgenden wird für eine derartige Anordnung eine Beschreibung beispielsweise die Anzeigenbildelemente (1, 1) und (1, 2) betreffend gegeben, und zwar im Hinblick daßauf, wie die Flüssigkristallzelle 10 mit dem Zeilentreiberschaltkreis 40 und dem Spaltentreiberschaltkreis 50 matrixbetrieben wird. Im folgenden wird die Beschreibung unter der Annahme gegeben, daß die gleiche Anzeige in dem ersten und zweiten Bild stattfindet. Beispielsweise wirkt, wenn in dem ersten Bild der Zeilentreiberschaltkreis 40 das Auswahlsignal (Abtastsignale S1 und S2) an die Zeilenelektrode X1 anlegt, und wenn der Spaltentreiberschaltkreis 50 das AN-Datensignal (Datensignal D1 und D2) an die Spaltenelektrode Y1 anlegt, das Anzeigenbildelement (1, 1) als das helle Anzeigenbildelement (vergl. Fig. 28). In diesem Fall wird ein Löschsignal E1 (a aus Fig. 29) infolge einer Kombination aus dem Abtastsignal S1 und dem Datensignal D1 zwischen die Zeilenelektrode X1 und die Spaltenelektrode Y1 während to angelegt, und weiterhin wird ein Schreibsignal W1 (a aus Fig. 29) infolge einer Kombination aus dem Abtastsignal 52 und dem Datensignal D2 für 2to angelegt. Hier ist das Löschsignal E1 0V und das Schreibsignal WI weist den Pegel (Vo - V1 - V2) mit der Signalbreite to auf, und den Pegel (V0 + V1 + V2) mit der Signalbreite to.
Daher nimmt das Anzeigenbildelement (1, 1) einmal den dunklen Anzeigenzustand (Anordnungszustand Fig. 2A) auf der Grundlage des Pegels (0) und der Signalbreite to des Löschsignales E1 an, und er geht dann in den hellen Anzeigenzustand (Anordnungszustand aus Fig. 2A) auf der Grundlage der Signalbreite to und dem Pegel (Vo + V1 + V2) des Schreibsignales W1 oberhalb der Sättigungsspannung v2 über, was eine Anderung zu dem Zustand aus Fig. 2B bewirkt. Nach T/n wird ein Aufrechterhaltungssignal H (a aus Fig. 29), das einen Pegel oberhalb des Schwellwertes v3 in Variation von dem Zustand aus Fig. 2B zu dem Zustand aus Fig. 2A infolge einer Kombination des Nicht-Auswahlsignales von dem Zeilentreiberschaltkreis 40 und dem AN-Datensignal (oder AUS-Datensignal) von dem Spaltentreiberschaltkreis 50 aufweist, an das Anzeigenbildelement (1, 1) angelegt, was dazu führt, daß der helle Anzeigenzustand erreicht wird. Diese seriellen Vorgänge sind durch die transmittierte Lichtintensitätsvariation von (b) der Fig. 29 angedeutet.
Auf ähnliche Weise wirkt in dem zweiten Bild, wenn der Zeilentreiberschaltkreis 40 das Auswahlsignal (Abtastsignale S1' und S2') an die Zeilenelektrode X1 anlegt, und der Spaltentreiberschaltkreis 50 das AN-Datensignal (Datensignale D1' und D2') an die Spaltenelektrode Y1 anlegt, das Anzeigenbildelement (1, 1) als das helle Anzeigenbildelement (vergl. Fig. 28). Auf ähnliche Weise kann in diesem Fall, und zwar aus dem gleichen Grund, der in Zusammenhang mit dem ersten Bild beschrieben wurde, der helle Anzeigenzustand realisiert werden, indem die Variation zwischen den Zuständen der Figuren 2A und 2C verwendet wird. Dies bedeutet, daß das Löschsignal E1' (vergl. (a) aus Fig. 29) infolge einer Kombination des Abtastsignales 51' und des Datensignales D1' für to angelegt wird, und das 5chreibsignal WI' (vergl. (a) aus Fig. 29) infolge einer Kombination aus dem Abtastsignal S2' und dem Datensignal D2' wird für 2to angelegt. Hier beträgt das Löschsignal E1' 0V und das Schreibsignal W1' weist den Pegel von - (Vo - V1 - V2) mit der Signalbreite t2 und den Pegel von - (Vo + V1 + V2) mit der Signalbreite to.
Daher läuft das Anzeigenbildelement (1, 1) einmal in den dunklen Anzeigenzustand (Anordnungszustand der Fig. 2A), und zwar auf der Grundlage des Pegel (0V) und der Signalbreite to des Löschsignales E1', und es betritt dann den hellen Anzeigenzustand (Anordnungszustand der Fig. 2C) auf der Grundlage der Signalbreite to und des Pegels - (Vo + V1 + V2) des Schreibsignales W1' über der Sättigungsspannung V2', was eine Anderung zu dem Zustand aus Fig. 2C bewirkt. Nach T/n wird das Aufrechterhaltungssignal H' (vergl. (a) aus Fig. 29) infolge einer Kombination des Nicht-Auswahlsignales von dem Zeilentreiberschaltkreis 40 und des AN-Datensignales (oder des AUS-Datensignales) von dem Spaltentreiberschaltkreis 50, das einen Pegel oberhalb des Schwellwertes v3' für die Variation von dem Zustand 2C zu dem Zustand 2A aufweist, an das Anzeigenbildelement (1, 1) angelegt, das seinerseits in dem hellen Anzeigenzustand gehalten wird. Hier wird das Nicht-Auswahlsignal, das an die jeweiligen Elektroden X anzulegen ist, sukzessive von S3 zu S3' bei jeder Anlegung des Auswahlsignales geändert. Diese seriellen Zustände sind durch die transmittierte Lichtintensitätsvariation (b) aus Fig. 29 angedeutet.
Weiterhin wird im folgenden eine Beschreibung die Realsisierung eines dunklen Anzeigenzustandes betreffend gegeben. In dem ersten Bild wirkt, wenn der Zeilentreiberschaltkreis 40 das Auswahlsignal (Abtastsignal S1 und S2) an die Zeilenelektrode X1 und der Spaltentreiberschaltkreis 50 das AUS- Datensignal (Datensignale D1 und D3) an die Spaltenelektrode Y2 anlegt, das Anzeigenbildelement (1, 2) als dunkles Anzeigenbildeleinent (vergl. den schraf fierten Teil in Fig. 28).
In diesem Fall wird das Löschsignal E2 ((c) aus Fig. 29) infolge einer Kombination des Abtastsignales S1 und des Datensignales D1 zwischen der Zeilenelektrode X1 und der Spaltenelektrode Y2 für to angelegt, und das Schreibsignal W2 infolge einer Kombination aus dem Abtastsignal S2 und dem Datensignal D3 wird zwischen ihnen für 2to angelegt. Hier weist das Löschsignal E2 0V auf, und das Schreibsignal W2 den Pegel von (Vo - V1 + V2) mit der Signalbreite to und den Pegel von (Vo + V1 - V2) mit der Signalbreite to.
Daher läuft das Anzeigenbildelement (1, 2) in den dunklen Anzeigenzustand (Anordnung aus Fig. 2A) auf der Grundlage des Pegels (0V) und der Signalbreite to des Löschsignales E2, und es wird dann in dem Zustand von Fig. 2A gehalten, da die Pegel der Schreibsignale W2 (Vo - V1 + V2) und (Vo + V1 - V2) mit der Signalbreite to unterhalb der Sättigungsspannung v1 für die Änderung von dem Zustand aus Fig. 2A zu dem Zustand aus Fig. 2B liegen, und als ein Ergebnis hiervon kann der dunkle Anzeigenzustand realisiert werden. Nach T/n sowie gemäß der obigen Beschreibung wird das Aufrechterhaltungssignal H angelegt und der dunkle Anzeigenzustand wird beibehalten, da diese Spannungspegel niedriger sind als v2.
Auf ähnliche Weise wirkt in dem zweiten Bild, und zwar in Antwort auf den Zeilentreiberschaltkreis 40, der das Auswahlsignal (Abtastsignale S1' und S2') an die Zeilenelektrode X1 anlegt, und den Spaltentreiberschaltkreis 50, der das AUS-Datensignal (Datensignale D1' und D3') an die Spaltenelektrode Y2 anlegt, das Anzeigenbildelement (1, 2) als das dunkle Anzeigenbildelement (vergl. den schraffierten Teil in Fig. 28). In diesem Fall kann, genauso wie in dem Fall, der bezüglich des ersten Bildes beschrieben worden ist, der dunkle Anzeigenzustand realisiert werden. Das heißt, daß das Löschsignal E2' ((c) aus Fig. 29) infolge einer Kombination aus dem Abtastsignal S1' und dem Datensignal D1' für to angelegt wird, und das Schreibsignal W2' ((c) aus Fig. 29) infolge einer Kombination aus dem Abtastsignal 52' und dem Datensignal D3' wird für 2to angelegt. Hier weist das Löschsignal E2' 0V auf und das Schreibsignal W2' weist die Pegel von - (Vo - V1 + V2) sowie - (Vo + V1 - V2) auf, mit der Signalbreite to.
Daher geht das Anzeigenbildelement (1, 2) in den dunklen Anzeigenzustand über (Anordnungszustand der Fig. 2A), und zwar auf der Grundlage der Signalbreite to und des Pegels (0V) des Löschsignales E2', und es wird dann in dem dunklen Anzeigenzustand gehalten, da die Pegel des Schreibsignales W2' jeweils unterhalb der Sättigungsspannung v2' für den Übergang von dem Zustand aus Fig. 2A zu dem Zustand 2C liegen. Nach T/n wird das Aufrechterhaltungssignal H' infolge einer Kombination aus dem Nicht-Auswahlsignal von dem Zeilentreiberschaltkreis 40 und dem AN-Datensignal (oder dem AUS-patensignal) von dem Spaltentreiberschaltkreis 50 an das Anzeigenelement (1, 2) angelegt, und da sie unterhalb der Sättigungsspannung v2' für die Variation von dem Zustand der Fig. 2A zu dem Zustand der Fig. 2C liegen, wird das dunkle Anzeigensignal beibehalten. Hier wird das Nicht- Auswahlsignal, das an die jeweiligen X-Elektroden anzulegen ist, sukzessive von S3 bis S3' jeweils bei Anwendung des Auswahlsignales geändert. Diese seriellen Zustände werden durch die transmittierte Lichtintensitätsvariation in Fig. 29 (d) angedeutet.
Darüber hinaus werden die anderen Anzeigenbildelemente ähnlich betrieben und als ein Ergebnis hiervon ist die Flüssigkristallzelle 10 matrixbetrieben. Fig. 27 zeigt das Zeitverhalten der Signale, die an die Zeilen- und die Spaltenelektroden anzulegen sind.
Obgleich in dieser Ausführungsform die Polarität der Spannung bei jedem Bild bzw. Rahmen umgekehrt wird, ist es gleichfalls möglich, die Umkehrung frei wählbar jeweils bei einer Mehrzahl von Rahmen durchzuführen, und zwar unter der Bedingung, daß ein signifikanter Gleichstrom nicht in der Flüssigkristallzelle 10 verbleibt. Weiterhin ist die vorliegende Erfindung nicht auf eine Vorrichtung vom Transmissionstyp beschränkt, die ausgelegt ist, eine Anzeige bei Beleuchtung ihrer Rückseite durchzuführen, sondern sie kann auch in Zusammenhang mit einer Vorrichtung vom Reflexionstyp verwendet werden, die ausgelegt ist, Licht von ihrer Vorderseite her zu reflektieren.
Als Flüssigkristallmaterial für die vorliegende Erfindung wird das Material (TFNPOBC) verwendet, das in der Tabelle 6A mit der Nr. 11 bezeichnet ist, und das sich gemäß der folgenden Strukturformel ausdrücken läßt: [4-(1-Trifluormethyl-nonyloxycarbonylphenyl)-4'-octylbiphenyl-4-carboxylat)
Die Transinissionsfaktorcharakteristik und die Polarisationsstroincharakteristik in dem Fall, daß eine Dreieck bzw. Sägezahnwellenspannung (± 30 V, 10Hz) an dieses Material angelegt wird, ist in Fig. 30 illustriert, und genau wie das zuvor erwähnte Flüssigkristallmaterial zeigt es drei Zustände.
Darüber hinaus kann als anderes Flüssigkristallmaterial für die vorliegende Erfindung das Material (MHPOBC) verwendet werden, das in Tabelle 6C mit der Nr. 27 bezeichnet ist und das sich durch die folgende Strukturformel ausdrücken läßt: [4-(1-Methyl-heptyloxycarbonyl-phenyl) -4'-octylbiphenyl-4-carboxylat)
Die Transmissionsfaktorcharakteristik und die Polarisations- Inversionstromcharakteristik in dem Fall, in dem die Dreieck- bzw. Sägezahnwellenspannung auf ähnliche Weise an dieses Material angelegt wird, ist in Fig. 31 illustriert, und genau wie das zuvor erwähnte Flüssigkristallmaterial zeigt es drei Zustände.
Im Hinblick auf die zuvor erwähnten drei Flüssigkristallmaterialien sind die Werte der spontanen Polarisation Ps, in denen die drei Zustände der Transmission erscheinen, in Fig. 32 illustriert. Die drei Flüssigkristalle zeigen jeweils die drei Zustände in dem Fall von mehr als 50 (nC/cm²). Hier ist die spontane Polarisation mittels dem Dreieckwellenverfahren gemessen worden, das wohlbekannt ist.
Ein weiteres Flüssigkristallmaterial, das sich von den drei zuvor erwähnten unterscheidet, ist verwendet worden, wobei das Material (TFHBFB) in Tabelle 6C durch die Nr. 26 bezeichnet ist und durch die folgende Strukturformel ausgedrückt werden kann: [4-(1-Trifluoromethyl-heptyloxycarbonyl) -4'-bipheny1-2-fluoro-4-octylbenzoat]
Wenn die spontane Polarisation in der ferroelektrischen smektischen Phase dieser Verbindung mittels dem allgemein bekannten Dreieckwellenverfahren gemessen wird, kann eine Charakteristik erhalten werden, die in Fig. 33 dargestellt ist. Weiterhin sind die zuvor erwähnten drei Zustände über den gesamten Bereich der ferroelektrischen smektischen Phase erschienen. Das heißt, daß die Größe bzw. Größenordnung der spontanen Polarisation in dem Bereich von ungefähr 4 (nC/cm²) bis ungefähr 8 (nC/cm²) liegt. Fig. 34 illustriert die Transmissionsfaktorcharakteristik (b) und die Polarisationstromcharakteristik (c), wenn eine Dreieck- bzw. Sägezahnspannung (a) bei 55ºC angelegt wird, und es wird deutlich, daß die zuvor erwähnten drei Zustände angedeutet sind. Weiterhin kann zur Einführung des ferroelektrischen smektischen Teinperaturbereiches in den Zimmertemperaturbereich und zur Vergrößerung von ihm, wenn von den zuvor erwähnten Verbindungen der vier Typen die drei Typen, d. h. TFHPOBC, MHPOBC, TFHBFB in dem folgenden Verhältnis gemischt werden:
TFHPOBC ... 20%
MHPOBC ... 46%
TFDBFB ... 34%
und wenn der Phasenübergang mittels der Diffentialabtast-Coloimeter (DSC) Analyse gemessen wird, und indem man ein Polarisationsmikroskop verwendet, das folgende Ergebnis erhalten werden:
Wenn diese Mischung in eine Flüssigkristallzelle abgedichtet eingeführt und eine Dreieckspannung daßan angelegt wird, um die Transmissionsfaktorcharakteristik und die Polarisationsstromcharakteristik zu messen, dann können die zuvor erwähnten drei Zustände in dem gesamten Bereich des ferroelektrischen smektischen Temperaturbereiches beobachtet werden.
Als weitere Flüssigkristallinaterialien, die in der Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, sind Materialien in den Tabellen 6A bis 6C angedeutet. Indessen sind die zu verwendeten Materialien nicht auf diese beschränkt. Die Herstellungsverfahren der Flüssigkristalle sind beispielsweise in den vorläufigen japanischen Patentveröffentlichungen mit den Nummern 60-149547 und 60-149548 beschrieben worden.
Weiterhin wird als weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bevorzugt, wenn ein ferroelektrisches Flüssigkristallmaterial und das geschmolzene Material eines dichromatischen Farbmateriales (Farbstoffes) zwischen den zwei Elektrodensubstraten 1 und 2 abgedichtet eingeführt wird, die parallel zueinander angeordnet sind. Weiterhin kann als dichromatisches Farbmaterial S-334 verwendet werden (schwarzes dichromatisches Azo-Farbmaterial, daß von der Mitsuitoatsu Co., Ltd. hergestellt worden ist), und der zuvor erwähnte ferroelektrische Flüssigkristall wird bis zu seiner isotropen liquiden Phase erwärmt und die dichromatische Farbmaterie wird mit zwei Gewichtsprozent (2wt%) hinzugefügt und geschmolzen. Nachfolgend wird es zwischen die Elektrodensubstrate injiziert, indem man das Kapillar-Saugphänomen verwendet und die gesamte Flüssigkristallzelle 10 wird dann graduell heruntergekühlt, und zwar um 0,1 bis 1,0ºC pro Minute, bis hin zur chiralen smektischen C-Phase. Als ein Ergebnis einer derartigen Kühlung wird das ferroelektrische Flüssigkristallmolekül 20, das sich in der chiralen smektischen C-Phase befindet, derart orientiert, wie in Fig. 35A dargestellt, und zwar infolge der Ordnung des Flüssigkristalles und einer groben Polarisation der Flüssigkristallmoleküle selbst. Hier wird eine polarisierende Platte 5 nur auf der Außenseite des Elektrodensubstrates 2 angeordnet. Zusätzlich wird ein Polarisator (P) dieser polarisierenden Platte derartig angeordnet, daß er einen Winkel von θ (180º) bezüglich der Richtung der langen Achse des Flüssigkristallmoleküls im feld-freien Zustand (field-free) bildet. An den transparenten Elektroden 1a und 2a wird eine externe Leistungsquelle 3 gekoppelt, die einen Treiberschaltkreis enthält, und an den Flüssigkristall wird die zuvor erwähnte Spannungswellenform angelegt.
Die Funktionsweise einer Vorrichtung mit der zuvor erläuterten Anordnung wird nun im folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren 35A, 35B und 35C beschrieben. Hier sind die linken Seiten Illustrationen von Ebenen der Vorrichtung und die rechten Seiten sind Illustrationen von Seiten der Vorrichtung. Die Flüssigkristallmoleküle 20 zwischen den Substraten sind im feld-freien Zustand, entlang der Senkrechten der smektischen Schicht 10 angeordnet und sie zeigen den Orientierungszustand, der in Fig. 35A dargestellt ist. Zu diesem Zeitpunkt ist die spontane Polarisation des Flüssigkristallmoleküls zur linken Richtung hin ausgerichtet (oder zur rechten Richtung), und zwar bei der oberen Hälfte dieser Vorrichtung (Zelle), und sie ist in die rechte Richtung (oder die linke Richtung) in der unteren Hälfte der Vorrichtung ausgerichtet. Dies bedeutet, daß gemäß einer Beschreibung auf dem Konus, auf dem sich die ferroelektrischen Flüssigkristallmoleküle bewegen (die rechte Illustration der Fig. 35A), das Molekül oberhalb (oder unterhalb) des Konus bei der oberen Hälfte der Zelle positioniert ist, und unterhalb (oder oberhalb) des Konus bei der unteren Hälfte der Zelle, so daß das Produkt aus den spontanen Polarisationen in den Richtungen der Dicke der Zelle Null wird. Zu diesem Zeitpunkt wird die dichromatische Farbmaterie 21 in den Flüssigkristallmolekülen 20 dispergiert und in den Richtungen der langen Achsen der Flüssigkristallmoleküle 20 ausgerichtet. In Antwort auf die Anlegung eines elektrischen Feldes, das ausreichend ist, um das Flüssigkristallmolekül von der vorderen Seite des Papierblattes zu seiner hinteren Seite zu drehen, wird die Richtung 30 der spontanen Polarisation des Flüssigkristallmoleküls mit der Richtung 40 des elektrischen Feldes koinzident. Dem folgend wird das Flüssigkristallmolekül reorientiert, wie in Fig. 35B dargestellt. Zu diesem Zeitpunkt führt das Flüssigkristallmolekül einen kleinen Verkippungswinkel 0 bezüglich der Senkrechten der Schicht durch. Beispielsweise beträgt der Verkippungswinkel des Materiales, das hergestellt worden ist, indem man geschmolzenes Farbmaterial zu dem ferroelektrischen Flüssigkristallmaterial hinzufügt hat, das durch die zuvor erwähnte Formel (1) beschrieben wird, 10º bis 31º unter der Bedingung, das sich die TemPeratur zwischen 70ºC bis 110ºC bewegt. Auf ähnliche Weise bewegt sich in diesem Fall die dichromatische Farbinaterie 21 in Übereinstimmung mit der Bewegung des Flüssigkristallmoleküls 20. Nachfolgend wird in Antwort auf die Anwendung eines elektrischen Feldes, das ausreicht, die Flüssigkristallmoleküle von der hinteren Seite des Papierblattes zu seiner vorderen Seite hin zu drehen, die spontane Polarisation in Richtung des elektrischen Feldes ausgerichtet. Dem folgend wird das Flüssigkristallmolekül reorientiert, wie in Fig. 35C dargestellt. Zu diesem Zeitpunkt bildet das Flüssigkristallmolekül einen Verkippungswinkel von -θ bezüglich der Richtung der Senkrechten der Schicht. Auf ähnliche Weise bewegt sich in diesem Fall die dichromatische Farbmaterie in Übereinstimmung mit der Bewegung des Flüssigkristallmoleküls 20. Demnach kann die optische Achse des Flüssigkristalles in Übereinstimmung mit der Größe bzw. Größenordnung und der Polarität des angelegten elektrischen Feldes variiert werden, um die drei Zustände anzunehmen.
Eine elektro-optische Vorrichtung wird hergestellt, indem man zusammen mit den drei Zuständen des Flüssigkristalles eine polarisierende Platte 5 vorsieht. Beispielsweise wird, wie in Fig. 35A dargestellt, der Polarisator (P) der polarisierenden Platte derart angeordnet, daß er einen Winkel von 0º bezüglich den Richtungen der langen Achse des Flüssigkristalles bildet. In diesem Zustand wird das linear polarisierte Licht, das durch den Polarisator (P) hindurchtritt, mit seiner Polarisationsrichtung absorbiert, die koinzident mit der Absorptionsachse der dichromatischen Farbmaterie ist, was dazu führt, daß in den dunklen Zustand übergegangen wird. Weiterhin wird im Fall der Fig. 35B, in dem ein elektrisches Feld von der vorderen Seite des Papierblattes zu seiner hinteren Seite angelegt wird, sowie in dem Fall der Fig. 35C, in dem ein elektrisches Feld von der hinteren Seite des Papierblattes zu seiner vorderen Seite angelegt wird, das linear polarisierte Licht, das durch den Polarisator (P) hindurchtritt, transmittiert, da seine Polarisationsrichtung nicht mit der Absorptionsachse des dichroinatischen Farbmateriales koinzident ist, wodurch der helle Zustand bewirkt wird. Hier ist es gleichfalls möglich die polarisierende Platte 5 auf der Außenseite des Elektrodensubstrates 1 anzuordnen.
Darüber hinaus ist diese Ausführungsform im wesentlichen der ersten Ausführungsform ähnlich, und zwar im Hinblick auf das optische Antwortverhalten, die Lichttransmission, die Temperaturabhängigkeit der Antwortgeschwindigkeit, die Orientierungscharakteristik der Flüssigkristallmoleküle, usw.
Hier ist, obgleich in dieser Ausführungsform der Polarisator (P) der polarisierenden Platte derart angeordnet ist, daß er einen Winkel von 0º (180º) bezüglich der langen Molekülachsenrichtung (Richtung der langen Achse des dichromatischen Farbmateriales) im feld-freien Zustand bildet, es gleichfalls möglich, beispielsweise 45º oder 90º zu wählen. In dem Fall von 90º wird bei Anlegung des elektrischen Feldes der dunkle Zustand in einer Richtung des elektrischen Feldes eingenommen, und der helle Zustand in der anderen Richtung, und im feld-freien Fall wird der Zwischenzustand erscheinen, wodurch eine zweistufige Melodieanzeige (two-step melody indication) möglich wird.
Darüber hinaus ist das dichromatische Farbmaterial nicht auf das dichroinatische Azo-Farbmaterial beschränkt, sondern es ist gleichfalls möglich, das dichromatische Anthrachinon-Farbmaterial mit exzellentem Lichtwiderstandsverhalten zu verwenden.
Ein Orientierungsverfahren des oben erwähnten ferroelektrischen Flüssigkristalles wird im folgenden beschrieben. Damit das oben erwähnte ferroelektrische smektische Flüssigkristallelement eine vorherbestimmte elektro-optische Treibercharakteristik zeigt, ist es notwendig, daß der ferroelektrische smektische Flüssigkristall, der zwischen einem Paar von Elektrodensubstraten angeordnet ist, einen molekularen Orientierungszustand aufweist, in dem das Flüssigkristallmolekül derart angeordnet ist, das es im wesentlichen parallel zu den Substraten ist, und das die smektische Schicht 10 derart ausgebildet wird, das sie im wesentlichen senkrecht zu den Substraten steht. Ein derartiger Orientierungszustand kann, indem man das Polymerfilm-Reibverfahren, das schiefe Abscheidungsverfahren von anorganischen Materialien wie SiO oder ähnliches verwendet, erhalten werden, wobei man es bis zur isotropischen flüssigen bzw. liquiden Phase erwärmt und langsam kühlt. Indessen ist, damit man die molekulare Orientierung bei Verwendung dieser Verfahren erhält, es nötig, das man es von der isotropen flüssigen Phase mit einer Geschwindigkeit von 0,1ºC bis 1,0ºC pro Minute kühlt, und der langsame Kühlprozeß, der eine lange Zeit benötigt, ist für die Industrie nicht geeignet, da er hohe Kosten verursacht.
Demnach wird im folgenden ein industriell brauchbares molekulares Orientierungsbearbeitungsverfahren beschrieben, das den langsamen Abkühlprozeß nicht verlangt. Das in Fig. 1 dargestellt Elektrodensubstrat 1 weist eine Elektrode 1a auf, die entlang der inneren Oberfläche einer transparenten Basis lc ausgebildet ist, die aus einem transparenten Glas oder Harz ausgebildet ist, wobei sie aus einem leitenden Film besteht, der aus Indiumoxid (ITO) oder Zinnoxid besteht. Eine ähnliche Anordnung wird für das andere Elektrodensubstrat 2 gewählt. Polarisierende Platten 4 und 5 werden an den Außenseiten der Elektrodensubstrate 1 und 2 angebracht, um sie zwischen sich aufzunehmen. Auf den inneren Oberflächen der transparenten Elektroden 1a, 2a, die leitende Filme sind, werden Polymer-Orientierungsfiline 1b, 2b angeordnet, für die der Orientierungsprozeß durchgeführt wird, so daß das Flüssigkristallmolekül parallel zu den Substraten angeordnet ist. Darüber hinaus ist es möglich, grundsätzlich andere Verfahren zu verwenden, so wie die schiefe Abscheidung eines anorganischen Materials wie beispielsweise Siliziumoxid oder ein ähnliches, und die Bearbeitung durch ein aktives Oberflächeninittel zur Orientierung des sinektischen Flüssigkristalls.
Die Elektrodensubstrate 1 und 2 werden miteinander koinbiniert, so daß die Flüssigkristallmoleküle in einer Richtung angeordnet werden. Daran anschließend wird der zuvor erwähnte ferroelektrische Flüssigkristall erwärmt, um zum isotropen Liquid über zugehen und er wird zwischen die Elektrodensubstrate 1 und 2 mittels des Kapillarphänomens oder der Vakuumverschiebung injiziert, wobei er dann natürlich abgekühlt (d. h. schnell abgekühlt) wird, und zwar bei einer Geschwindigkeit von 5ºC/Minute, bis hin zu der oben erwähnten S*(3)-Phase. Zu diesem Zeitpunkt kann, obgleich in der Makrobeobachtung die Orientierung der Flüssigkristallmoleküle gemäß der Richtung erfolgt, daß der Orientierungsprozeß stattgefunden hat, mit der Messung des Löschungszustandes (quenching state) unter dem gekreuzten Nicol und der transmittierten Lichtintensität bei Anlegung einer Spannung unter Verwendung einer Photozelle das in Fig. 36 dargestellte Ergebnisse erhalten werden.
Verglichen mit einer Zelle mit einem exzellenten Orientierungszustand, der durch das Abstandselement-Kantenverfahren (spacer edge method) oder andere erreicht worden ist, ist der Orientierungszustand schlecht, der Umfang der Auslöschung ist niedrig, da Licht hindurchtritt, und der Kontrast beim Schalten von dem ersten stabilen Zustand zu dem zweiten oder dritten stabilen Zustand bei Anlegung einer externen Spannung ist niedrig. Um diesen Problemen zu begegnen haben wir beobachtet, daß der elektroklinische Effekt bei der smektischen A-Phase in der Temperatur höher liegt als in der ferroelektrischen smektischen Phase. Dieser elektroklinische Effekt ist in Liquid Crystal, Band 2, 825 (1987) von Ch. Bahr und G. Heppke beschrieben worden, und die Richtung der smektischen Schicht, die in der ferroelektrischen sinektischen Phase gestört ist, kann unter Verwendung dieses Effektes gleichmäßig gemacht werden. Dies bedeutet, daß die Flüssigkristallmoleküle mit einem elektrischen Wechselstroinfeld in Reihe angeordnet werden (are arranged in order), das bei der smektischen A-Phase angelegt wird, so daß die Richtung der smektischen A-Phase angeordnet wird.
Wir erwärmten die zuvor erwärmte Flüssigkristallzelle bis hin zur smektischen A-Phase und legten eine Dreieck-Wellenspannung von ± 30 V und 0,1 Hz für 10 Minuten an Als ein Ergebnis ist die Variation unter einem Mikroskop beobachtet worden, in der die gestörte smektische Schichtrichtung graduell in einer Richtung angeordnet wird. Fig. 37 zeigt den Zustand, der quantitativ gemessen worden ist, und die optischen Transmissionsfaktoren vor und nach Anlegung der Spannung sind um viele Male voneinander verschieden, wodurch der Orientierungszustand des Flüssigkristalles extrem verbessert wird.
Weiterhin ist es, obgleich in dem zuvor erwähnten Beispiel das elektrische Wechselstromfeld nach Erwärmung der smektischen A-Phase angelegt worden ist, es gleichfalls möglich, das elektrische Wechselstromfeld während der Erwärmung an zulegen, was zu dem gleichen Effekt führt.

Claims

1. Eine Flüssigkristall-Anzeigenvorrichtung vom Matrixtyp mit:

einer Flüssigkristallzelle die erste und zweite Elektrodensubstrate (1, 2; 11, 12) aufweist, die parallel zueinander angeordnet sind, wobei die ersten und zweiten Elektrodensubstrate (1, 2; 11, 12) jeweils n-Streifen-Linienelektroden und m-Streifen-Säulenelektroden enthalten, die sich derart gegenüberliegen, daß sie sich unter rechten Winkeln treffen, wobei ein ferroelektrischer Flüssigkristall (13) zwischen das erste und das zweite Elektrodensubstrat (1, 2; 11, 12) gesetzt wird, um n x m Anzeigenbildeleinente zu bilden; und

eine Treibersteuervorrichtung (20), die angeordnet ist, eine sequentielle Zeilenabtasttechnik durchzuführen, die sukzessive ein Abtastsignal an die n-Streifen- Zeilenelektroden anlegt, sowie simultan ein helles oder dunkles Datensignal parallel zu den m-Streifen-Säulenelektroden;

wobei der ferroelektrische Flüssigkristall von einem ersten stabilen Zustand zu einem zweiten stabilen Zustand oder von dem zweiten stabilen Zustand zu dem ersten stabilen Zustand sich ändert, und zwar in Übereinstimmung mit einer Erhöhung oder einer Abnahme einer angelegten Spannung in einem vorherbestimmten Spannungsbereich einer Polarität, und er eine transmittierte Lichtmengen-zu-Spannungscharakteristik zeigt, die eine Hysterese aufweist, die die transmittierte Lichtmenge des ferroelektrischen Flüssigkristalls erhöht oder vermindert, und zwar in Übereinstimmung mit der Erhöhung oder der Abnahme der angelegten Spannung, und der weiterhin von den ersten stabilen Zustand zu einem dritten stabilen Zustand, der sich von den ersten und zweiten stabilen Zuständen unterscheidet, beziehungsweise von dem dritten stabilen Zustand zu dem ersten stabilen Zustand ändert, und zwar in Übereinstimmung mit einer Erhöhung oder einer Abnahme der angelegten Spannung in einem Spannungsbereich mit invertierter Polarität, und der eine transmittierte Lichtmengen-zu-Spannungscharakteristik aufweist, die eine Hysterese zeigt, welche die transmittierte Lichtmenge in Übereinstimmung mit der Erhöhung oder der Abnahme der angelegten Spannung erhöht oder erniedrigt, wobei die Treibersteuervorrichtung (20) für eine erste Periode in der sequentiellen Zeilenabtastung ein Kombinationssignal aus dem Abtastsignal und dem hellen Datensignal als ein Signal erzeugt, das den ersten stabilen Zustand derart auslegt, daß er eine Wellenform hat, die ein Niveau mehr aufweist als die einer Sättigungsspannung für die Variation von dem ersten stabilen Zustand zu dem zweiten stabilen Zustand, oder wobei sie ein Kombinationssignal aus dem Abtastsignal und dem dunklen Signal als ein Signal erzeugt, das den ersten stabilen Zustand derart auslegt, daß er eine Wellenform aufweist, die ein Niveau weniger aufweist als die einer Sättigungsspannung für die Variation von dem ersten stabilen Zustand zu dem zweiten stabilen Zustand, und die das Kombinationssignal an die Flüssigkristallzelle anlegt, um die transmittierte Lichtmenge der Flüssigkristallzelle zu regeln, und die nachfolgend die Flüssigkristallzelle mit einem Signal versorgt, das eine Wellenform aufweist, die ein Niveau mehr oder weniger hat als die der Sättigungsspannung für die Variation von dem ersten stabilen Zustand zu dem zweiten stabilen Zustand, und die des weiteren für eine zweite Zeitperiode ein Kombinationssignal aus dem Abtastsignal und dem hellen Datensignal als ein Signal erzeugt, das den ersten stabilen Zustand derart auslegt, daß er eine Wellenform aufweist, die ein Niveau mehr hat als die einer Sättigungsspannung für die Variation von dem ersten stabilen Zustand zu dem dritten stabilen Zustand, oder die ein Kombinationssignal aus dem Abtastsignal und dem dunklen Datensignal als ein Signal erzeugt, das den ersten stabilen Zustand derart auslegt, daß er eine Wellenform hat, die ein Niveau weniger hat als die einer Sättigungsspannung für die Variation von dem ersten stabilen Zustand zu dem dritten stabilen Zustand, und die das Kombinationssignal an die Flüssigkristallzelle anlegt, um die transmittierte Lichtmenge der Flüssigkristallzelle zu regeln, und die nachfolgend die Flüssigkristallzelle mit einem Signal versorgt, das eine Wellenform aufweist, die ein Niveau mehr oder weniger hat als die Sättigungsspannung für die Variation von dem ersten stabilen Zustand zu dem dritten stabilen Zustand.

2. Die Flüssigkristall-Anzeigenvorrichtung vom Matrixtyp nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der ferroelektrische Flüssigkristall (13) eine dichromatische Farbsubstanz enthält.

3. Die Flüssigkristall-Anzeigenvorrichtung vom Matrixtyp nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Elektrodensubstrate des weiteren Polarisationsplatten (4, 5; 14, 15) umfassen, die derart angeordnet sind, daß sie senkrecht zueinander stehen, so daß die Richtung eines aus ihnen gebildeten Polarisators einen Winkel von 0º, 22,5º, 45º oder 90º bezüglich einer langen Molekülachsenrichtung in einem ersten stabilen Zustand einer Flüssigkristall-Molekularorientierung bildet, und zwar unter der Bedingung, daß kein elektrisches Feld angelegt wird.

4. Die Flüssigkristall-Anzeigenvorrichtung vom Matrixtyp nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste oder zweite Elektrodensubstrat (1, 2; 11, 12) eine Polarisationsplatte (4, 5; 14, 15) umfaßt, so daß die Richtung eines aus ihr gebildeten Polarisators einen Winkel von 0º, 45º oder 90º bezüglich einer langen molekularen Achsenrichtung in einem ersten stabilen Zustand einer Flüssigkristall-Molekularorientierung bildet, und zwar unter der Bedingung, daß kein elektrisches Feld angelegt wird.

5. Die Flüssigkristall-Anzeigenvorrichtung vom Matrixtyp nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein jedes der jeweiligen Abtastsignale ein Löschsignal aufweist, zum Löschen der gesamten Anzeige vom Zeitpunkt des Beginns der einen Bildebenenanzeige.

6. Die Flüssigkristall-Anzeigenvorrichtung vom Matrixtyp von Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein jedes der Abtastsignale ändert, um alternierend zwei Polarisationen mit 1/2 der einen Bildebenenanzeigenperiode anzunehmen.

7. Ein Regelverfahren zum Orientieren von Flüssigkristallen für eine elektro-optische Flüssigkristallvorrichtung, die erste und zweite Elektrodensubstrate (1, 2; 11, 12) umfaßt, die in einem beabstandeten Verhältnis zueinander angeordnet sind, wobei zwischen ihnen ein ferroelektrischer Flüssigkristall (13) gesetzt wird, der einen ersten stabilen Molekular-Orientierungszustand zeigt, wenn kein elektrisches Feld angelegt wird, der einen zweiten und ausgerichteten stabilen molekularen Orientierungszustand zeigt, der von dem ersten stabilen molekularen Orientierungszustand verschieden ist, wenn ein elektrisches Feld angelegt wird, das größer ist als eine Schwellwertgröße, und zwar in einer Richtung, die transversal zu einer Senkrechten zwischen den Elektrodensubstraten (1, 2; 11, 12) liegt, und der einen dritten und ausgerichteten stabilen molekularen Orientierungszustand zeigt, der sich von den ersten und zweiten stabilen molekularen Orientierungszuständen unterscheidet, wenn ein elektrisches Feld in einer entgegengesetzten Richtung angelegt wird, das größer ist als eine Schwellwertgröße, wobei das Verfahren die Schritte des schnellen Abkühlens des ferroelektrischen Flüssigkristalls (13) von einer isotropen liquiden Phase in eine ferroelektrische smektische Phase aufweist, und dann das Erwärmen des ferroelektrischen Flüssigkristalls bis hin zu einer smektischen APhase und weiterhin Anlegen einer Wechselstrom-Spannung zwischen den ersten und zweiten Elektrodensubstraten (1, 2; 11, 12) während der Erwärmung oder nach der Erwärmung.