DE2414608C2 - Adressierverfahren für eine matrixförmige Anzeigevorrichtung - Google Patents

Description

und im zweiten weiteren Spannungszustand (V\) das Potential V₀ —^»aufweist, während die X,-Elektrodenspannung ex, im ersteil Spannungszustand (V₄) das Potential

und im zweiten Spannungszustand (V₁) das Potential V₀-ΔV¹Jt aufweist, wobei N die Anzahl der Y₁-

Elektroden ist.

2. Abgeändertes Adresiierverfahren nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet,daß im Fall η — 1 die //-Elektrodenspannung ey/ und die ΛΊ-Elcktrodenspannung e,v, den gleichen ersten Spannungszustand und den gleichen zweiten Spannungszustand aufweisen (F i g. 4).

3. Abgeändertes Adressierverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Fall π — 1 die ^Elektrodenspannung ey/ im ersten weiteren Spannungszustand (V₂) ein konstantes Potential V₂ und im zweiten weiteren Spannungszustand (V\) ein konstantes Potential Vi aufweist, während die X,-Elektrodenspannung ex, im ersten Spannungszustand (Vi) ein konstantes Potential V₄ und im zweiten Spannungszustand (V)) ein konstantes Potential V₃ aufweist, und daß die Potentialwerte Vi, V;, Vi und V« durch folgende Beziehung verknüpft sind:

4. Adressierverfahren nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es nuf eine Matrixanzeigevorrichtung mit Flüssigkristall/.cllen Die Erfindung betrifft ein Adressierverfahren gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Im folgenden soll ein herkömmliches Adressierverfahren für eine matrixförmige Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung für Zweitonanzeige erläutert werden, bei dem im Gegensatz zur Erfindung die erregten Zellen als »adressiert« bezeichnet werden. Bei Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen wird die Doppelbrechung durch eine externe Spannung gesteuert. Die Frequenz f(\/T Hz) der angelegten Spannung ist dabei größer als der reziproke Wert der Ansprechzeit der Moleküle der kristallinen Flüssigkeit und die Doppelbrechung der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung: hängt vom Effektivwert der angelegten Spannung ab.

Eine solche matrixförmige Anzeigevorrichtung umfaßt/V V-Elektroden V, bis Y_n in der einen Richtung der Matrix und A/A^-EIektroden X] bis Xm in der anderen Richtung der Matrix. Y-Elektrodenspannungen eyi, ey2 ... ey.v werden an die K-Elektroden Vt, Y₂... bzw. Ys mit der Penode Γ angelegt. Die V-Elektrodenspannungen tasten die V-Elektroden ab und können daher auch als Tastspannungen bezeichnet werden. Die X-Elektroden werden mit ^-Elektrodenspannungen e_xu e_X2,... bzw. exn mil der gleichen Periode Γ beaufschlagt. Die X-Elektrodenspannungen enthalten die Bildinformation und können daher als Signalspannungen bezeichnet werden. Die Matrixzellen P₁₁ werden durch die Spannungen ex, — cy, beaufschlagt.
Die V-Elektrcdenspannungen ey, und die X-Elektrodenspannungen e_x, haben bei Darstellung gemäß F i g. 2 die Wellenformen gemäß Fig. l(a). Diese Spannungen liegen als Impulszüge mit einer Anzahl von N Zeitabschnitten während einer Periode Γ vor. Jeder einzelne Zeitabschnitt hat die Dauer T/N. Die V-Elektroden-Spannungen ey/(j — 1,2,3 ...N)haben der Reihe nach einen ersten Spannungszustand, z. B. den Spannungspegel Vi gemäß Fig. ?(a), während jeweils eines Zeitabschnitts der Dauer T/N. Während eine der V-Elektrodenspannungen ey/ den ersten Spannungszustand hat, haben die jeweils anderen V-Elektrodenspannungen en (k # j;k — \,2... N)einen zweiten Spannungszustand,

z. B. den Spannungspcgel V₂ gemäß Fig. 1(a). Auf diese

Weise werden die V-Elektroden abgetastet. Die ,^-Elektrodenspannungen ex,(i — 1,2... M)kön-

nen einen ersten Spannungszustand, z. B. den Spannungspegcl V₄ gemäß F i g. l(a) und einen zweiten Spannungszustand, z. B. den Spannungspegel V₁ gemäß Fig. l(a) haben. Wenn im y-ten Zeitabschnitt eine X-Elektrodenspannung e*, den Spannungspcgel V₄ hat, so wird die zugeordnete Ate Anzeigezelle unter den M der V/Elektrode zugeordneten Anzeigezellen P₁₁ (i - 1, 2 ... M) erregt (adressiert). In diesem /ten Zeitabschnitt werden alle diejenigen Anzeigezellen Pi₁ nicht adressiert, die X-Elektrodenspannungen ex, mit dem Spannungspcgel V₁ zugeordnet sind. Das Impulsmuster der X-Elektrodenspannungen in den einzelnen Zeitabschnitten bestimmt, welche Matrixzellen adressiert werden. Durch die V-Elektrodenspannungen e>, werden die V-Elektroden abgetastet, wobei das dem Impulsmuster der ^-Elektrodenspannungen entsprechende Muster dargestellt wird.

Bei diesem herkömmlichen Adressierverfahren wird entsprechend dem darzustellenden Muster eine willkiir-

liehe Anzahl n(0 bis N) von Impuben des Spannungspegels V₄ in den N Zeitabschnitten der Periode Γ der X-Elektrodenspannung e_x, (i - 1.2... M) erzeugt Bei einem derartigen Adressierverfahren werden die Zellen Py daher mit Spannungen e_Xi — e^, verschiedener WeI-lenformtypen beaufschlagt

F i g. 1(b) zeigt die Wellenformen einiger der sich aus den X-Elektrodenspannungen und den Y- Elektrodenspannungen der Fig. l(a) ergebenden Spannungen ex, — e_Yj. Im allgemeinen handelt es sich bei den Matrixzellen hinsichtlich der Anstiegscharakteristik (oder der Schweiienspannung) nicht um ideale Zellen, und der Ansprechvorgang hängt von der Frequenz der angelegten Spannung ab. Aus diesem Grunde kann es zu unerwünschten Anspiechvorgängen kommen, wenn die Spannung e_Xi - e_Y] derartige verschiedene Wellenformen hat Es kann z. B. bei Beaufschlagung einer nicht ausgewählten Zelle P_u mit der Spannung e*₃ - e_Y2 oder mit der Spannung e_X2 - e_Yi (Fig. l(b)) zu einem unerwünschten Ansprechen dieser nicht ausgewählten Zelle kommen. Hierdurch wird notwendigerweise die obere Grenze des Kontrastes Ufestgelegt Im allgemeinen ist die obere Grenze des Kontrastes niedrig wenn die Zahl N groß ist Daher ist bei dem herkömmlichen Adressierverfahren für eine X-V-Matrixvorrichtung mit Flüssigkristallzellen, welche auf den Effektivwert der angelegten Spannung ansprechen, die Intensität des durchgelassenen Lichtes ungleichmäßig. Bei diesem herkömmlichen Verfahren kann ferner das Verhältnis zwischen den Lichtintensitäten an den ausgewählten (adressierten) Zellen und an den nicht ausgewählten (nicht adressierten) Zellen, d. h. der Kontrast nicht groß genug gemacht werden, so daß ein befriedigendes Ansprechen der Matrixzellen nicht erreicht werden kann.

Ein Adressierverfahren der eingangs genannten An ist durch die DE-OS 22 37 996 bekannt. Bei diesem Verfahren kann jedoch keinhoher Kontrast erreicht werden. Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Adressierverfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, welches den Kontrast ohne Einbußen hinsichtlich der Gleichmäßigkeit des Kontrast erhöhen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst oder durch die gemäß den Ansprüchen 2 oder 3 abgeänderten kennzeichnenden Merkmale im Anspruch 1.

Aus Appl. Phys. Letters, Band 19, 1971, Nr. 9, S. 343-345; Product Bulletin. Application notes for evaluation of engineering samples of liquid crystal devices, Fa. Rockwell, Juni 1971, und aus J. Phys. D: Appl. Phys. Bd. 5. 1972, S. 1218-1225, sind weitere Adressierverfahren bekannt, welche jedoch ebenfalls nicht den gewünschten hohen Kontrast liefern.

Es wird also die Bildqualität verbessert, indem die Freiheit hinsichtlich der darstellbaren Mieter beschränkt wird. Das erfindungsgemäße Adressierverfahren kann am besten bei Zweitonanzeigeeinrichtungen mit Flüssigkristallzellen angewandt werden, bei denen die Doppelbrechung durch den Effektivwen einer externen Spannung gesteuert werden kann. Die Tastspannungen ey ι. e_Y2, ■ ■ ■ ey» für die Beaufschlagung der Y-Elektroden Vi. K₂... Y_n nehmen wie üblich den ersten Spannungszustand nur während eines einzigen Zeitabschnitts T/N der Periode Tein. Wenn eine der Tastspannungen sich in diesem einen Spannungszustand befindet, so befinden sich alle anderen Tastspannungen in dem anderen Spannungszustand, wie bei herkömmlichen Adressierverfahren. Demgegenüber nehmen jedoch alle die X-Elektroden X₁, X₂... X_M beaufschlagenden Signalspannungen e_x ι, e_X3... e_XM nach dem erfindungsgemäßen Adressierverfahren den ersten der beiden Spannungszuständc wahrend der N Zeitabschnitte einer Periode Γ der Signalspannung gleich oft ein, näm-5 lieh η mal (n < N). und die Effektivwerte der an die Matrixzelle P,j angelegten Spannung e_Xl — e_rybei allen ausgewählten Zellen sind einander gleich und sind auch bei allen nicht ausgewählten Zellen einander gleich. Bei der Erfindung werden die nicht erregten Zellen als »ausgewählt« oder »adressiert« bezeichnet

Die Spannungen der Elektroden Xi und Y₁ sind derart yorbestimmt, daß zwischen den angelegten Spannungen jeweils ein gegebenes Verhältnis aufrechterhalten wird Auf diese Weise kann der Kontrast wesentlich verbessert werden. Im Falle /7—1 ist es gemäß Anspruch 2 möglich, auf die Konstanz der Potentiale zu verzichten. Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen näher erläutert Es zeigt

Fig. 1 und 2 Diagramme zur Erläuterung des herkömmlichen Adressierverfahrens;

Fig,3 eine schematische Darstellung einer Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung;

Fig.4 und 5 Diagramme zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Adressierverfahrens und Fig.6 einen nach dem erfindungsgemäßen Adressierverfahren darstellbaren Kurvenverlauf.

Zunächst soll das erfindungsgemäße Adressierverfahren anhand einer Zweitonanzeigevorrichtung mit Flüssigkristallzellen, deren Erregung vom Effektivwert einer externen Spannung abhängt, erläutert werden.

F i g. 3 zeigt den Grundaufbau einer Zweiton-Flüssigkristallanzcigevorrichtung vom Projektionstyp. Eine Lichtquelle 1 erzeugt Lichtstrahlen, welche durch eine Linse 2 parallelisiert und durch einen Polarisator 3 polarisiert und auf eine matrixförmige Flüssigkristallvorrichtung 4 projiziert werden. Der durch die Flüssigkristallzellen hindurchgehende Lichtstrahl fällt durch einen Analysator 5 und wird durch eine Linse 6 auf einen Schirm 7 projiziert. Die einzelnen Zellen werden durch eine Matrixadressierschaltung 8 adressiert.

Fig.4 zeigt die Wellenformen der Tastspannungen, der Signalspannungen und der an der Matrixzelle Pi₁ anliegenden Spannungen, bei dem erfindungsgemäßen Adressierverfahren. Tastspannungen e_yu e_Y2, ... e_YN werden an eine Anzahl von N V-Elektroden V₁, Y₂,... Yn während einer Periode Tangelegt. Im Zeitabschnitt Ij. welcher 1//V-tel der Periode Tdauert, hat lediglich die Tastspannung e_YJ den ersten Spannungszustand V₂. Ferner werden Signalspannungen e_xu e_X2,. .. e_XM an die MX-Elektroden X_u X₂,... χ_Μ während der Periode T angelegt Dies geschieht in der Weise, daß eine jeweilige Signalspannung den ersten Spannungszustand V₂ nur jeweils während eines der N Zeitabschnitte der Periode Thaben kann. Die Tastspannungen und die Signalspannungen können die beiden Spannungszustände V₁ und V₂ einnehmen. Der Effektivwert Ey der Spannung e_x, - CYj. welcher an der Matrixzelle P,j anliegt, gehorcht der nachstehenden Beziehung:

Für den Fall der Fig.4 ergibt sich mit dieser Beziehung F₁ , ι,₇_, - 0; £, _ ,,, - 0 und Eij■ + , - 0. Bei allen anderen Fällen hat die Spannung den Effektivwert l/2/Λ/ ■ I V₂ - V, |. Wenn man eine Matrixzelle, bei der die Spannung den Effektivwert 0 hat, als ausKewählte

oder adressierte Zelle annimmt, so erhält man mit den Wellenformen gemäß Fig.4 bei einer Anzeigevorrichtung gemäß Fig.3 das Anzeigemuster gemäß Fig.5, wobei die nicht adressierten Zellen gestrichelt und die adressierten Zellen blank dargestellt sind.

Bei dem vorstehend erläuterten Adressierverfahren hat die Signalspannung den Zustand V₂ nur während eines Zeitabschnitts und sowohl die Signalspannung als auch die Tastspannung können entweder den Spannungspegel Vi oder den Spannungspegel V₂ annehmen. Dabei hat die Effektivspannung E_u einer nicht ausgewählten Zelle einen konstanten Wert, welcher der Differenz zwischen den Spannungspcgeln V₂ und V, der Signalspannung und der Tastspannung proportional ist, wenn der Spannungspcgel Vj der Signalspannung c\, und der Spannungspegel Vj der Tastspannung ei-, nicht im gleichen Zeitabschnitt vorliegt. Demgegenüber hat die Effektivspannung E₁₁ einer ausgewählten Zelle in allen Zeitabschnitten der Periode Tden Wert Null wenn beide Spannungen im gleichen Zeitabschnitt den Spannungspegel V₂ haben. Somit ist das Verhältnis zwischen dem Effektivwert einer ausgewählten Zelle und dem Effektivwert einer nicht ausgewählten Zelle unendlich und man erreicht einen nahezu vollkommenen Kontrast U, im Gegensatz zu herkömmlichen Adressierverfahren, bei denen die Freiheit hinsichtlich des darstellbaren Musters groß ist.

Fig.6(a) zeigt ein mit dem erfindungsgemäßen Adressierverfahren darstellbares Matrixmuster entsprechend der Kurve eines Ausgleichsvorgangs gemäß F i g. 6{b). Diese Matrix umfaßt dabei 16 Tastelektroden und 20 Signalelektroden.

Falls die Matrixzellen nicht auf den Effektivwert der Spannung ansprechen oder falls die Matrixzellen, welche auf den Effektivwert ansprechen, durch eine Spannung gesteuert werden, deren Frequenz außerhalb des Bereichs liegt, in dem eine Effektivwertsteuerung möglich ist, so hat dennoch die Spannung der ausgewählten Zellen stets den Wert NuIL Aber bei den nicht ausgewählten Zellen hat die Spannung von Zelle zu Zelle verschiedene Wellenformen (Fig.4).

Dennoch kann man auch in diesem Fail das Ansprechen auf die für die nichtausgewählten Zellen variablen Spannungswellenformen gleichförmig gestalten. Dies gelingt, wenn die Spannungs-Lichtdurchlässigkeits-Kennlinie einen Sättigungsverlauf hat und der Absolutwert der an die nichtausgewählten Zellen angelegten Spannung ausreichend hoch ist.

Anstelle konstanter Potentiale können bei η — 1 auch andere Spannungszustände gewählt werden. Zum Beispiel können die den ersten und den zweiten Spannungsziistand darstellenden Spannungswcilcnformen in den einzelnen Zeitabschnitten der Signalspannung e.v, und der Tastspannung eyy eine sinusförmige Gestalt oder eine Dreiecksgestalt haben, wobei die Wellenform des ersten Spannungszustandes gegenüber der Wellenform des zweiten Spannungszustandes invertiert ist Die Betriebsart bei der der eine Spannungszustand durch ein konstantes Potential Vt und der andere Spannungszustand durch ein konstantes Potential V₁ gegeben ist, ist unter praktischen Gesichtspunkten bevorzugt, da diese Betriebsart die Anwendung jüngster Entwicklungen der Festkörperelektronik erleichtert, wodurch die Matrixzellen und die Schaltungen zur Erzeugung der Signalspannungen und der Tastspannungen integriert und somit die Produktionskosten gesenkt werden können.

Bei vorstehend beschriebener Ausführungsform haben die Signalspannung e_x, und die Tastspannung e_Yj in den beiden Spannungszuständen jeweils die gleiche Spannungswellenform sowie den gleichen Pegel und die Signalspannung ex, kann den ersten Spannungszustand jeweils nur während eines Zeitabschnitts der Periode T haben. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. Die Impulse, welche den ersten Spannungszustand der Signalspannung ex, und der Tastspannung cyi darstellen, können gleiche Polarität oder umgekehrte Polarität haben. Falls es im Hinblick auf eine Erhöhung des Kontrastes und eine Verlängerung der Lebensdauer der Matrixzellen erwünscht ist, daß die Spannung ex, — eyj keine Gleichstromkomponente enthalten, so können die Spannungen ex, und eyj auf die für diesen Fall erforderlichen Potcntialpegel eingestellt werden. In jedem Fall werden jedoch die Effektivspannungen aller ausgewählten und aller nicht ausgewähiicn Zellen einander gleich gemacht.

Zur genaueren Darstellung dieses Sachverhaltes soll im folgenden angenommen werden, daß die Tastspannung cyj im ersten und zweiten Spannungszustand den Potentialpegel V₂ bzw. Vi hat und daß die Signalspannung ex, im ersten und zweiten Spannungszustand den Potentialpegel V₄ bzw. V, hat. Bei einer nicht ausgewählten Zelle Pij, bei der ex, und e>-, nicht gleichzeitig den ersten Spannungszustand haben, hat die angelegte Spannung ex, — eyjden Wert Vt — Vi, wenn ex, den ersten Spannungszustand V₄ und eyj den zweiten Spannungszustand Vi hat bzw. den Wert V₃ — Vj, wenn ex, den zweiten Spannungszustand V₃ und eyj den ersten Spannungszustand V₂ hat bzw. den Wert V₃- V_t, wenn sowohl ex, als auch e>-_; den zweiten Spannungszustand V) bzw. Vi haben. Für die Gleichspannungskomponente in der Spannung ex, — ey, gilt dann für η — 1:

Ti(V₂ -κ, + κ -Κ) +

N-2

If

-4

Für die Effektivspannung gilt

4 KH - & + « - H)²J +

(K -

Diese Werte sind für alle nicht ausgewählten Zellen gleich. Bei einer ausgewählten Zelle P/j, bei der ex, und ej-ygleichzeitig den ersten Spannungszustand V₂ bzw. V₄ haben, gilt für die Gleichstromkomponente

jf (V₁ - K)

und für die Effektivspannung

<K -

Diese Werte sind für alle ausgewählten Zellen gleich.

Somit kann die Gleichstromkomponente der an jede beliebige Zelle Pi₁ angelegten Spannung e*, — ey, auf Null gebracht werden, wenn die Werte Vj, V₂, V₃ und V₄ derart festgelegt werden, daß die Gleichstromkomponenten der an ausgewählte und nicht ausgewählte Zellen angelegten Spannungen einander gleich sind oder daß die Beziehung

gilt.

Es ist augenscheinlich, daß die Effektivspannungen, welche an die einzelnen .V-V-Matrixzcllen angelegt werden, in bezug auf die ausgewählten bzw. nicht ausgewählten Zellen auch dann gleich sind, wenn die Anzahl der ersten Spannungszuslände, welche für jede Signal- ·> spannung ex, erlaubt ist, den Wert η hat und 2 5 η S N gilt, solange nur die Zahl η der ersten Spannungszusiandc bei allen Spannungen C\, gleich ist. Wenn das dem ersten Spannungszustand und das dem zweiten Spannungszustand entsprechende Potential der Tastspannung Cy₁ den Wert

AV Ι-4τ

AV

bzw. den Wert Vo — ' hat und wenn das dem ersten

Spannungszustand und das dem zweiten Spannungszustand entsprechende Potential der Signalspannung e.\, den Wert

--^ bar. V₀-AVj₁

hat. so kann die Gleichstromkomponente der Spannung cxi — eyj. welche an alle Zellen Pi₁ angelegt wird, auf Null gebracht werden und den Effektivspannungen, welche an alle ausgewählten bzw. an alle nicht ausgewählten Zellen angelegt werden, kann der gleiche Wert gegeben werden.

Das erfindungsgemäße .Y-V-Matrixadrcssierverfahren kann bei verschiedenen Anzeigevorrichtungen angewandt werden, z. B. auch bei einem thermischen Drucker, welcher Matrixzellen umfaßt, oder bei Anzeigevorrichtungen mit großen Anzeigeschirmen, welche in Matrixform angeordnete Wolfram-Lampen umfassen.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

40

55

60

Claims (1)

1. PatentansprQche:

   ί. Adressierverfahren für eine matrixförmige Anzeigevorrichtung mit einer zweidimensionalen X,-Ky-Matrixelektrodenstruktur (i - 1,2,3 ... M: j — 1,2,3, ■■■ N), bei der jede Ai-Elektrode mit einer X-Elektrodenspannung e*, beaufschlagt wird, welche bei Zweitonanzeige zwei verschiedene Spannungszustände (V₄, V₃) aufweist und jede der N Y₁-Elektroden mit einer V>Elektrodenspannung ey, beaufschlagt wird, welche zwei weitere verschiedene Spannungszustände (V₂, Vi) und den ersten (V₂) der beiden weiteren Spannungszustände (V₂, V₁) jeweils während genau eines Zeitabschnitts T/N der Periode Γ aufweist, wobei keine zwei V,-Elektroden diesen ersten Spannungszustand (V₂) gleichzeitig haben und die Matrixanzeigezelle Pi₁ nicht erregt ist, wenn im selben Zeitabschnitt die Elektrodenspannungen ex, and ey/ den ersten bzw. den ersten weiteren Spannungszustand (V* bzw. V₂) haben, dadurch gekennzeichnet, daß die A>Elektrodenspannung ex/jeder ^/-Elektrode den ersten Spannungszustand (Vi) während der gleichen Anzahl π von Zeitabschnitten T/N der Periode Taufweist und daß die ^-Elektrodenspannung ey/ im ersten weiteren Spannungszustand (V₂) ein Potential

   oder mit elektrolumineszierenden Zellen angewandt wird.