NL8100184A - Het met behulp van cooerdinaten adresseren van smectische weergeefcellen. - Google Patents

Description

*" ~ Λ W. A-Crossland et al 29-9-1 η

Het met behulp van coördinaten adresseren van smectisclie weergeefcellen,

De uitvinding heeft betrekking op het met behulp van coördinaten adresseren van weergeefcellen met snecti-sche vloeibare kristallen.

Volgens de uitvinding wordt een werkwijze aan de hand 5 gedaan voor het met behulp van matrix-coördinaten adresseren van een weergeefcel met vloeibaar kristal en inwendige elektroden, die een laag van smectisch materiaal bezit aangebracht tussen twee van elektroden voorziene platen met een eerste serie elektroden op een van de platen 10 die een tweede serie elektroden op de andere plaat kruisen, waardoor een stel elementaire volumina van vloeibaar kristal wordt . begrensd door de dikte van de laag van vloeibaar kristal en het gebied waar een element van de eerste serie een element van de tweede serie overlapt, waarbij 15 het smectische materiaal een positieve diëlektrische aniso-tropie vertoont en een specifiek elektrisch geleidings-vermogen bezit dat groot genoeg is voor dynamisch verstrooien dat kan worden opgewekt door het aanleggen van een elektrisch veld over de laag, en waarin tenminste één van 20 de platen transparant is en het oppervlak ervan in aanra·*· king is met de laag van vloeibaar kristal, zodat als de laag wordt gebracht in een smectische fase vanuit een minder geordende>niet-smectische fase door koeling in afwezigheid van een aangebracht veld, de moleculen van de laag 25 die aan het genoemde oppervlak grenzen een hoofdzakelijk homeostatische alignering aannemen, welke werkwijze de stap omvat van het aanleggen van een elektrische potentiaal tussen de elementen van de eerste serie en die van de tweede serie op een zodanige wijze dat een dynamische ver_ JO strooiing wordt veroorzaakt in het genoemde stel van elementaire voluminajwaarbij de dynamische verstrooiing in het stel van elementaire volumina wordt omgezet in een statische, konisch gefocuseerde verstrooiing door het opheffen van de potentiaal en individuele elementaire volumina selec-35 tief worden teruggebracht naar de niet-verstrooi-ende, hoofdzakelijk homeotropisch gealigneerde toestand, waarbij elk 8100184 «· -* 2 ervan wordt teruggebracht door liet toedienen van niet meer dan tien gelijkpas srq^chakelimpulsen tussen de twee elektroden die liet desbetreffende elementaire volume bepalen.

Het adresseren van een weergeefcel met een smectisch 5 vloeibaar kristal volgens werkwijzen die voorkeursuitvoeringen van de uitvinding zijn, zal nu worden beschreven, maar deze beschrijving zal worden vooraf gegaan door een uiteenzetting van de achtergrond van de uitvinding. De beschrijving en de uiteenzetting verwijzen naar de bijgevoegde 10 tekening, waarin:

Figuur 1 een grafiek is/êoe^lie^^aantal impulsen dat nodig is voor uitwissen afhangt van de spanning en de duur van de impuls, en

Figuur 2 een weergeefcel toont en voorbeelden van 15 impulsgolfvormen die worden aangelegd aan sommige van de elektroden van de cel, teneinde een selectief uitwissen tot stand te brengen.

Het Britse octrooischrift 1.557*199 ten name van · W.A. Crossland, J.H. Morrissy en B. Needham, en een ar-20 tikel van de hand van D. Coates, W.A. Crossland, J.H. Morrissy en B. Needham, getiteld "Electrically induced scattering textures in smectic A phases and their electrical reversal", verschenen in het Journal of Physics D: Applied Physics, 11_,blz. 2025-2054·, beschrijven beide het 25 omkeerbaar schakelen van een weergeefcel met een smectisch vloeibaar kristal tussen een heldere toestand en een verstrooide toestand door het aanleggen van wisselspanningen tussen de elektroden van zulk een cel. In het geval van een laag van 4~cyano-4-'-n-octylbifenyl (8 CB) met een 30 dikte van 20^/um heeft men gevonden, dat effectieve spanningen in het gebied van 200 volt en een frequentie van 50 Herz een schrijftijd (omzetten van de alignering van homeotropisch naar dynamische verstrooiing) gaf in het gebied van 80 m sec. Als de spanning werd gehalveerd nam 35 de schrijftijd toe tot ongeveer 4-50 m sec. In overeenstemming hiermede gaf een effectieve spanning van 100 volt bij 1 kHz een uitwistijd in het gebied van 90 msec. Als de spanning werd gehalveerd nam de uitwistijd toe tot ongeveer 3,2 sec. Aangezien betrekkelijk grote schakelspanningen en 4-0 lange schakeltijden beide ongewenst zijn, heeft men een 8100184 3 * * poging ondernomen de spannings- en/of tijdvereisten te verbeteren door het opnieuw construeren van een weergeefcel met coëdinaten van dit type.

Het mechanisme voor het schrijven en uitwissen bij deze 5 cellen omvat twee gescheiden elektro-optische effecten.

Het uitwissen wordt teweeg gebracht door een diëlektrische alignering van de smectische moleculen die een positieve diè'lektrische anisotropie bezitten. Dit is het meest doeltreffend als het omgekeerde van de wisselfrequentie veel 10 korter is dan de ruimteladingsrelaxatietijd die noodzakelijk is als het materiaal in een elektrostatische evenwichtstoestand moet geraken na het aanleggen van het elektrisch veld. Bij nematische stoffen ligt deze frequentie in de grootte-orde van 1 kHz of meer en de toestand blijkt overeen 15 te komen met die voor smectische stoffen. Bij lagere frequenties kunnen elektrohydrodynamische instabiliteiten optreden die een niet volledige homeotropische alignering tengevolge hebben. Het schijnt echter, dat kleine afwijkingen van een volledige homeotropische alignering gunstig zijn, 20 omdat deze kernplaatsen vormen die het begin van het optreden van turbulente verstrooiing vergemakkelijken. In het geval van een weergeefcel met een laag van 8 OB en een dikte van 20^um kan worden uitgewist met een frequentie van 1 kHz en een effectieve spanning van 65 volt, waardoor een 25 homeotropische alignering wordt verkregen waarbij de afwijkingen zo klein zijn, dat ze geen zichtbare invloed uitoefenen op de helderheid van de homeotropisch gealigneerde cel.

De toepassing van lagere frequenties heeft een be-30 langrijke elektrohydrodynamische instabiliteit tengevolge die wordt aangeduid als de turbulente verstrooide toestand.

Bij nematische materialen gaat de dynamische verstrooiing gewoonlijk gepaard met een geleidbaarheidskoppel dat op de moleculen wordt uitgeoefend teneinde deze te aligneren in 35 de richting van de beweging van de ionen. Deze richting staat loodrecht op die waarin de zuiver diëlektrische krachten ze trachten te aligneren. De wervels treden op in vlakken die liggen in de richting van het aangelegde elektrische veld. Sen onderzoek van de turbulente verstrooiing 4-0 in smectische stoffen heeft echter aan het licht gebracht 8100184 4 dat bij deze stoffen de wervels optreden in een vlak dat loodrecht staat op de richting van het aangelegde veld.

Λ ^eleidingskrachten die worden veroorzaakt door ionen die zich bewegen in de richting van het veld, trachten de 5 moleculen in dezelfde richting te aligneren als de diëlek-trische krachten, maar de gelaagde structuur van de smec-tische A-toestand werkt zulke beweging van de ionen tegen, ^en neemt aan, dat het deze tegenwerking is die de turbulentie doet ontstaan, alhoewel men niet begrijpt waardoor 10 wervels worden gevormd loodrecht op de richting van het aangelegde veld. Afwijkingen van een gelaagde smectische A-structuur die volledig homeotropisch is gealigneerd, schijnt een belangrijke rol te spelen bij het ontstaan van een turbulente verstrooiende toestand. De oorzaak hiervan kan 15 zijn dat golving in de smectische lagen het de ionen mogelijk maakt tussen de lagen te bewegen onder invloed van het aangelegde veld; tot het punt waar een verstoring van de lagen kan optreden. Anders kunnen golfbewegingen dieop de laag worden uitgeoefend door oppervlakte-ruwheid of door elek-20 trohydrodynamische instabiliteiten die tijdens het uitwissen aanwezig zijn, zwakke plaatsen veroorzaken waar ionen in de laag kunnen doordringen. Wat de oorzaak ook moge zijn, men heeft gevonden dat de aanwezigheid van afwijkingen het ontstaan van turbulente verstrooiing vergemakkelijkt door ver-25 laging van de drempelspanning en/of het verkorten van de responsietijd. Bij een weergeef cel met gladde binnenwanden heeft men derhalve gevonden dat de kwaliteitsverbetering van de homeotropisch gealigneerde lagen teweeg gebracht door het verhogen van de uitwisfrequentie van ongeveer 30 ' 1 kHz tot meer dan 2 kHz, het daarop volgende schrijven zeer vertraagd. Men verwacht ook,dat de toepassing van een smectisch C-materiaal afwijkingen teweeg zal brengen die de neiging vertonen de drempelwaarde te verlagen en/of de responsietijd te verkorten.

35 Figuur 2 van het hierboven genoemde octrooischrift en figuur 5 van het hiermee overeenkomende,eveneens hierboven genoemde artikel geven aan hoe de uitwis-drempelspanning met de frequentie varieert en afneemt bij een toenemende frequentie boven ongeveer 400 Hz. Dit wekt het vermoeden, 40 dat voordelen zou bieden uitwissen met hoge frequenties, 8100184 5 hoger dan 400 Hz, maar men moet wel rekening houden met het vereiste niet frequenties van een zodanige hoogte toe te passen dat daarna het weer schrijven te langzaan zal gaan. Het nadeel van de hogere drempelspanning^dat optreedt 5 "bij het werken hij lage frequenties in het gehied van 400 Hz of lager^ is ook verbonden met het nadeel dat de werking dichter komt bij het gebied dat meer wordt gebruikt voor het schrijven met de cel> dan voor het uitwissen, hen heeft nu echter gevonden, dat het mogelijk is gelijkspanningsim-10 pulsen toe te passen voor het uitwissen in plaats van wis-selspanningsimpulsen.

teneinde het uitwissen te onderzoeken van een konisch gef ocisseerde verstrooiingstoe stand door gelijkspanningsim-pulsen, werd een cel geconstrueerd met een laag van 8 GB 15 en een dikte van 20yum. Als impulsen van 10 msec werden toegepast vond men^dat met impulsen van 100 volt ongeveer 125 impulsen nodig waren voor het verkrijgen van een volledig uitwissen. Als de hoogte van de impulsen toenam tot 150 voltj nam het aantal impulsen dat voor volledig uit-20 wissen noodzakelijk was af tot 5· Bij 200 volt waren slechts twee impulsen nodig, terwijl bij een tussenliggend voltage van ongeveer 180 volt slechts 1 impuls nodig was. In het algemeen werd/soortgelijk effect waargenomen bij impulsen met een kortere duur, en waren bij kortere impulsen hogere 25 impulsspanningen nodig om de cel uit te wissen met hetzelfde aantal impulsen. Enige resultaten zijn grafisch weergegeven in figuur 1. Deze resultaten werden verkregen onder gebruikmaking van een impulsherhalingsfrequentie van 1 Hz, maar het effect schijnt niet gevoelig te zijn voor de lengte 30 van het interval tussen de impulsen, Men neemt aan, dat de omslag die optreedt bij de bredere impulsen, waarbij namelijk een toenemende spanning eerst het aantal benodigde impulsen vermindert en daarna begint te vergroten, wordt veroorzaakt door het feit dat bij deze hogere spanningen de 35 impulsen beginnen te lijken op impulsen die voor het schrijven kunnen worden gebruikt, dat wil zeggen^impulsen die kunnen worden gebruikt om de cel via de turbulente ver-strooiingtoestand te brengen in de konisch gefocusseerde verstrooide toestand. Al deze effecten vertonen een tempe-40 ratuursafhankelijkheid.

8100184 6

Figuur 1 geeft dus aan, dat als de impulsbreedte wordt verkort tot "beneden 10 msec, het noodzakelijk wordt de spanning te verhogen om het moge lijk te maken met eVn enkele impuls uit te wissen. Dit betekent, dat de spanning 5 begint te naderen tot de drempelwaarde voor het opwekken van verstrooiing. Het gevolg&iervan is, dat er voor deze cel voor het geval dat de impulsbreedte ligt in het gebied van 3 tot 10 msec, een optimale spanning is voor elke impulsbreedte waarbij het aantal impulsen benodigd voor 10 een volledig uitwissen minimaal is. Yoor deze cel is het minimum aantal impulsen niet een voor impulsbreedten groter dan 1 msec en kleiner dan 10 msec. Het minimum aantal bedraagt twee voor.impulsen van 4 msec en 3 voor impulsen van zowel twee als 3 msec. Als de impulsbreedte nog 15 kleiner wordt,wordt deze vergelijkbaar met of kleiner dan de ruimteladingrelaxatietijd in het vloeibare kristal. Onder deze omstandigheden neemt de verstrooiingsdrempelspanning betrekkelijk snel toe, tengevolge waarvan het minimum aantal impulsen benodigd voor uitwissen begint af-te nemen, 20 alhoewel hogere spanningen voor het uitwissen noodzakelijk zijn. Een impuls van 1 msec veroorzaakt een bijna volledige uitwissing bij 400 volt.

In een adresse rings systeem met een matrix met coördinaten· zijn er twee factoren die de spanningen begrenzen 25 die worden gebruikt bij de selectieve bekrachtiging. Een factor is,dat de gekozen spanning laag moet zijn teneinde het verschaffen en het uitkiezen van de bekrachtigings-spanning te vereenvoudigen. De andere factor is de noodzaak ervan verzekerd te zijn dat de spanningen die optreden 30 bij niet uitgekozen elementen in de matrix geen schadelijke effecten veroorzaken. De aard van deze laatste beperking hangt af van het specifieke matrix-adresseringssysteem dat wordt toegepast.

Een vorm van een matrix-adresseringssysteem, bekend 35 als "one third select", zal nu worden beschreven aan de hand van figuur 2. Twee glasplaten 1 en 2, die een weer-geefcel vormen, zijn met elkaar verbonden door een langs de omtrek aangebrachte afdichting 3, waardoor een omhulsel ontstaat voor een laag van een smectisch vloeibaar kristal 40 dat de cel vult en daarin hermetisch is afgesloten. In dit 8100184 7 speciale geval is de afsluiting langs de omtrek zodanig, dat er voor de vulling een laag vloeibaar kristal nodig is met een dikte van 20^um. Deze vulling is het smectische materiaal 8 CB en wordt in de cel gebracht via een opening 5 die wordt gevormd door een onderbreking in de langs de omtrek aangebrachte afdichting 3· Hadat de cel is gevuld> wordt deze opening afgesloten met een stop 4·, bijvoorbeeld van indium. Het is ook mogelijk soldeer voor de stop te gebruiken, in welk geval de wanden van de opening zijn ge-10 metalliseerd voordat de cel wordt gevuld.

Voordat zij tesamen worden gevoegd zijn de binnenopper-vlakken van de beide glasplaten voorzien van transparante elektroden met een patroon dat geschikt is voor de vereiste weergave. In dit geval is een opstelling volgens 15 cartesische coördinaten nodig en de plaat 1 draagt derhalve een stel kolomelectroden x^j, x2***xn» terwijl plaat 2 een stel rdjelektroden y^, 72»'••ym draagt. Deze elektroden strekken zich uit tot buiten het gebied van de langs de omtrek lopende afdichting ^ teneinde een externe aansluiting moge lijk 20 te maken. Duidelijkheidshalve zijn details betreffende het patroon van de elektroden in de cel weggelaten, alhoewel in de gebieden buiten de cel het patroon is weergegeven^en in deze gebieden kunnen de elektroden ieder afzonderlijk worden voorzien van een niet transparante, elektrisch ge-25 leidende bekleding;teneinde een steviger contact te verkrijgen voor een elektrische aansluiting. In het gebied bepaald door de langs de omtrek aangebrachte afdichting^ zijn de elektroden bedekt met een elektrisch isolerende film van siliciuir^xjde neergeslagen door silaan bij atmosferische 30 druk met zuurstof te laten reageren, teneinde het optreden van een continue gelijkstroom te verhinderen. Het exciteren van cellen met nematische en cholesterische vloeibare kristallen door middel van gelijkstroom moet in het algemeen word en afgeraden, omdat dit gewoonlijk/^forte levensduur 35 tengevolge heeft vanwege elektrolytische ontaarding. Bij een smectische cel die geschikt is voor opslag?is deze factor echter van minder betekenis, omdat voor het weergeven geen continue excitatie nodig is. In het algemeen is het echter raadzaam het schakelen zodanig uit te voeren7 dat het gevaar 4-0 van elektrolytische ontaarding zo klein mogelijk is.

8100184 8

In een cel die ontworpen is te worden gebruikt met een spiegelreflector achter de laag vloeibaar kristal, kan op de achterste plaat een spiegelende, niet transparante elektrode-opstelling worden toegepast in plaats van een 5 transparante elektrode-opstelling, teneinde een dubbele functie te verschaffen van elektrode-opstelling en reflector. Zulk een opstelling kan bijvoorbeeld worden vervaardigd van aluminium of chroom.

Het binnenoppervlak van tenminste eVn en bij voorkeur 10 beide platen 1 en 2 is voorzien van een bekleding, of onderworpen aan een oppervlaktebehandeling, waardoor de moleculen van het vloeibare kristal die zich bij het behandelde oppervlak bevinden een hoofdzakelijk homeotropi-sche alignering aannemen als de vloeistof door koeling in 15 de smectische fase geraakt bij afwezigheid van een elektrisch veld aangelegd over de dikte van de laag. Een voorkeursbehandeling van het oppervlak is.·, het bekleden van de oppervlakken van de glazen platen met een oplossing van lecithine of hexadecyltrimethyl ammoniumbromide (HMAB). Als de langs 20 de omtrek van de cel aangebrachte afdichting bestaat uit gesmolten glasfrit, hetgeen in het algemeen de voorkeur verdient vanwege het inerte karakter ervan, wordt deze oppervlaktebehandeling toegepast na het branden van de frit. De behandeling wordt uitgevoerd door eerst de ge-25 assembleerde cel te vullen met de benodigde oplossing en deze vervolgens/iaten wegvloeien. Dan wordt de cel gevuld met het benodigde vloeibare kristal, in dit geval 8 GB.

Men heeft gevonden dat als men een 0,2% oplossing van HMAB gebruikt voor het aligneren, de in de cel achtergebleven 50 sporen HMAB dienen voor het dopen van de vervolgens, aangebrachte vulling van vloeibaar kristal, waardoor de specifieke geleidbaarheid hiervan wordt gebracht op ongeveer

O

10 Ohm.cm, hetgeen een geschikte waarde is voor dynamisch verstrooien.

35 Bij de "one third select" wijze van adressering worden alle y-elektroden op een eerste spanningsniveau gehouden, behalve als ze op hun beurt worden vrijgegeven op een tweede spanningsniveau. Het verschil tussen deze spanningsniveau's is de vrijgeefspanning aangegeven door Vg. De x-elektroden 4-0 worden gebruikt voor het invoeren van gegevens en worden 8100184 9 individueel en 'selectief geschakeld tussen derde en vierde spanningsniveau’s bij respectievelijk Y^ boven en Y^ onder het eerste spanningsniveau. Deze opstelling van spanningsniveau1 s is zodanig, dat als een rijelektrode y^ wordt vrij-5 gegeven, de spanning die optreedt over bet elementaire volume vloeibaar kristal xay^, bepaald door bet gebied waar de kolomelektrode x& de rijelektrode y^ kruist, gelijk is aan CVg+l/jj) = Y-g, de spanning voldoende voor bet schakelen (uitwissen) van dit volume, dan wel de kleinere 10 spanning(Vg-Yp), afhankelijk van bet feit of de kolomelektrode x_ tijdens de vrijgeef impuls op bet derde of op bet o.

vierde niveau wordt gehouden. Bij de "one third select" wijze van adressering wordt Yg gelijk gemaakt aan bet dubbele van Yjj. Onder deze omstandigheden ziet men, dat de grootte 15 van de spanning die wordt aangelegd over bet elementaire volume gelijk is aan 3 Y-q = Y-g of aan YD tijdens een vrijgeef impuls, en op andere ogenblikken gelijk is aan Y^. Het invoeren van gegevens wordt derhalve bepaald door de potentialen die optreden aan de kolomelektroden, terwijl de 20 rijelektroden vrijgegeven worden. Als een rijelektrode anders dan y^ wordt vrijgegeven, is de grootte van de spanning die optreedt over bet elementaire volume xay-^ slechts Yp, en derhalve kan dit volume slechts worden geschakeld tijdens het vrijgeefinterval verbonden met zijn eigen rij. het de 25 speciale golfvorm aangegeven in figuur 2 worden de elementaire volumina x^y^ en x^y^ uitgekozen tijdens het eerste vrijgeefinterval, terwijl het volume 3^1 wordt uitgekozen. (Tijdens het tweede vrijgeefinterval wordt uihge- kozen, maar x,^ en x^2 n^eÏ* ®jcLens het derde vrijgeef-30 interval wordt x^y^ uitgekozen, maar x^y^ en. 2^3 ηϊΘ^· Een niet uitgekozen elementair volume,, zoals x^y^, wordt nooit onderworpen aan een volledige spanningsimpuls Y=3Y^, maar tijdens de vrijgeef bewerking wordt het onderworpen aan een aantal impulsen waarvan de modulus Y/3 = Y-q bedraagt. Als 35 Y kleiner is dan drie maal de schakeldrempelwaarde voor een semi-oneindige reeks impulsen, is het duidelijk dat er geen beperking is van het aantal n kolomelektroden dat kan worden geadresseerd. Onder andere omstandigheden zal de reeks van Y/5-impulsen een cumulatief effect teweeg brengen 40 dat geleidelijk de toestand van een niet uitgekozen elemen- 8100184 1° tair volume zal veranderen totdat dit overeen komt met dat van uitgekozen elementen. Teneinde verwarring te voorkomen moet liet aantal impulsen van een serie impulsen "beperkt worden, en derhalve wordt er een grens gesteld aan het aan-5 tal n kolomelektroden dat op deze manier kan worden geadresseerd.

Deze factoren in aanmerking nemende heeft men een cel geconstrueerd en in werking gesteld, waarin veertig kolomelektroden werden vrijgegeven met impulsen van 10 msec, 10 onder gebruikmaking van een schakel spanning V-> van 180 volt. Het schrijven van de gehele cel,voor het selectieve üit-wissen,werd bewerkstelligd door gebruik te maken van een impuls van 50 msec en 300 volt, die gelijktijdig over alle elementen werden aangelegd. Dit geeft voor de weergave een 15 tijd voor het “opfrissen van een bladzijde" die korter is dan een halve seconde.

Figuur 1 geeft aan dat dezelfde tijd voor het "opfrissen van een bladzijde" in principe ook op een andere wijze kan worden verkregen door gebruik te maken van vijf 20 impulsen van 2 msec voor een geheel uitwissen van elk element. Onder deze omstandigheden worden de uitgekozen punten niet geheel uitgewist voor de voltooiing van de vijfde aftasting. Het nadeel van deze werkwijze is, dat de schakelspanning V^, voor het uitwissen moet worden verhoogd 25 tot in het gebied van 250 volt. Daarentegen wordt het mogelijk grijze tinten weer te geven door het aanleggen van een schakelimpuls aan een bepaald element bij è^n of meer van de vijf aftastingen, maar niet bij andere. Teneinde de effecten te verminderen van een netto voorspanning in èkn 30 richting, is het mogelijk de polariteit van de impulsen voor elke volgende aftasting om te keren. Met deze werkwijze is het mogelijk een netto voorspanning te elimineren in het geval van een volledig uitwissen onder gebruikmaking van een even aantal aftastingen. Het aanleggen van bipolaire 35 impulsen (een impuls van de ene polariteit gevolgd door een equivalente impuls van de tegengestelde polariteit) over de cel kan worden toegepast als een andere mogelijkheid voor het omkeren van de polariteit van impulsen voor elke andere aftasting, en voorts kan de toepassing van bipolaire 40 impulsen ook worden gebruikt voor het elimineren van een 8100 f8 4 tgi 11 netto voorspanning "bij het schrijven van de gehele cel.

Hierboven is gezegd, dat het toepassen van een spanning IT™ gelijk aan of groter dan drie maal de schakeldrem-pelwaarde voor een semi-oneindige reeks impulsen een grens 5 stelt aan het aantal ' ' kolomelektroden dat kan worden geadresseerd. In het geval van de hierboven beschreven cel schijnt de specifieke constructie en werking van de vulling een grens te stellen waarvan de waarde ligt in het gebied van n = 4-0. ^en heeft echter waargenomen, dat 10 de impuls die nodig is voor het veroorzaken van dynamische verstrooiing in een elementair volume afhangt van de gesteldheid van het smectische vloeibare kristal in dat punt;· naarmate deze gesteldheid meer discontinu is^is het eenvoudiger dynamische verstrooiing te veroorzaken. Daarom 15 kan een spanningsimpuls worden aangelegd aan een serie elementaire volumina waarvan sommige reeds zijn uitgewist en andere niet, en wel op een zodanige wijze dat de spanningsimpuls dynamische verstrooiingen veroorzaakt in volumina die reeds verstrooien (in de opslagtoestand), maar 20 een veel kleinere invloed heeft op uitgewiste volumina.

Sen ander bekrachtigingsschema kan derhalve worden gebruikt waarbij regels achtereenvolgens worden geadresseerd totdat niet uitgekozen elementen· juist uitgewist beginnen te raken, waarna een tweede enkele onderdrukkingsimpuls wordt aange-25 legd aan de gehele weergeefinrichting met een zodanige golfvorm, dat alle niet uitgekozen elementaire volumina weer gaan verstrooien terwijl er slechts een verwaarloosbare invloed wordt uitgeoefend op de uitgekozen (en derhalve uitgewiste) volumina. Het aanleggen van deze ene 30 tussenliggende onderdrukkingsimpuls met een korte duur verdubbelt het aantal regels dat kan worden geadresseerd.

In principe kan deze werkwijze verschillende malen worden herhaald.

Proeven uitgevoerd met de onderhavige weergeefcellen 35 hebben aangetoond dat het de voorkeur verdient een tussenliggende onderdrukkingsimpuls te gebruiken met dezelfde spanning als V-g, maar met een kortere duur. Sen impuls van 300 volt en een duur van 10 msec (vergeleken met 50 msec voor het begin van een pagina-onderdrukking) zal een dyna-40 mische verstrooiing veroorzaken van de elementaire volumina 8100184 12 in de opslagtoestand, terwijl slechts een kleine invloed wordt uitgeoefend op de eerder uitgewiste volumina. De tussenruimte van 10 msec benodigd voor deze tussenliggende onderdrukking is niet een belangrijke toevoeging aan de te cLzLfi/ 5 bepalen tijd nodig voor bet schrijven van een pagina, gezieiy slechts een-maal nodig is voor het verdubbelen van het aantal geadresseerde regels.

^et aantal regels dat kan worden geadresseerd kan ook worden vergroot door de "one third select" wijze van adresse-10 ring op te geven. Bij deze wijze van adresseren wordt Yg gelijk gemaakt aan het dubbele van Y^, tengevolge waarvan een niet uitgekozen elementair volume in zijn ermede verbonden vrij-geefinterval een impuls ondervindt waarvan de grootte van de spanning gelijk is aan die van de impulsen die het onder-15 vindt gedurende de andere vrijgeefintervallen/ Ken heeft echter gevonden, dat als Yg met een bepaalde waarde toeneemt en Vp met eenzelfde waarde wordt verlaagd,(teneinde een constante waarde te behouden van de schakelspanning Y-^), de vergrote responsie van een niet uitgekozen elementair 20 volume opgewekt door de grotere impuls ontvangen tijdens zijn verbonden vrijgeef interval, meer dan gecompenseerd wordt door de kleinere responsies opgewekt door de kleinere impulsen ontvangen tijdens de andere vrijgeef intervallen. Dit blijkt bijvoorbeeld als Yg en Y^ zodanig worden gewijzigd dat 25 Yg - 5 YD. Onder deze omstandigheden ontvangt een niet uitgekozen elementair volume in een weergeefinrichting met n kolommen een impuls met de waarde Y-g/2 en (n-1) impulsen met de waar.de V4· ïeneinde het effect te onderzoeken van een verande-50 ring van de relatieve impulshoogten^werden alle elementaire volumina van een weergeefcel eerst in een verstrooien, de toestand gebracht onder gebruikmaking van schrijfimpulsen van 50 msec en 500 volt, waarna zij gelijktijdig werden geadresseerd met een serie van/impulsen van 10 msec en 55 60 volt voor het simuleren van niet uitgekozen elementaire volumina in een "one third select" wijze van adresseren voor een weergeefinrichting met veertig regels die twee impulsen van 180 volt nodig had voor een volledig uitwissen. Na een serie impulsen van deze lengte bleek het dat de ver-40 strooiende toestand van de elementaire volumina niet aan- 8100184 13 zienlijk was verslechterd, terwijl het aanleggen van een serie van 160 impulsen van 10 msec en 60 volt een vlekkerig uiterlijk veroorzaakten Als echter de adresserings-impulsen werden gewijzigd voor het simuleren van de Vg=5^V) 5 wijze van adresseren, door het aanleggen van een enekele impuls van 10 msec en 90 volt, gevolgd door 119 impulsen van 10 msec en 45 volt, ' gevolgd door een extra impuls van 10 msec en 90 volt, die op zijn beurt werd gevolgd door 119 impulsen van 10 msec en 45 volt, vond men dat de ver-10 strooide toestand niet aanzienlijk was verslechterd. (Bij het apparaat dat werd gebruikt voor het uitvoeren van deze simulatie moest de hoogte van de impulsen met de hand worden ingesteld en daardoor was het niet mogelijk alle impulsen zonder onderbreking op elkaar te laten volgen. Onder 15 deze omstandigheden werd het interval tussen impulsen met verschillende amplituden gestandaardiseerd op 50 seconden.) Het bleek dus, dat de overgang van Vg = 2 7^ naar Vg = 5 een verbetering veroorzaakt die een ongeveer drievoudige vergroting mogelijk maakt van het aantal regels dat kan 20 worden geadresseerd.

8100184

Claims (12)

1. Werkwijze voor het met behulp van een coördinaten-matrix adresseren bij een weergeefcel met een vloeibaar kristal en inwendige elektrodsi,voorzien van een laag van smectisch materiaal dat is aangebracht tussen twee van 5 elektroden voorziene platen met een eerste stel elektroden op èèn van de platen die een tweede stel elektroden op de andere plaat kruisen en een aantal elementaire volumina van vloeibaar kristal bepalen,waarbij elk element wordt bepaald door de dikte van de laag vloeibaar kristal en het gebied 1Ό waar een element van de eerste serie een element van de tweede serie kruist, waarbij het smectische materiaal een positief diëlektrische anisotropie vertoont en een specifiek elektrisch geleidingsvermogen bezit dat groot 'genoeg is om het veroorzaken van dynamische verstrooiing mogelijk te 15 maken door het aanleggen van een elektrisch veld over de laag, en waarbij tenminste èèn van de platen transparant is en het oppervlak ervan dat in contact is met de laag van een vloeibaar kristal, zodanig is, dat als de laag van een minder geordende, niet smectische fase door koeling in 20 een smectische fase wordt gebracht bij afwezigheid van een aangelegd veld, de moleculen van de laag die aan het genoemde oppervlak grenzen gedwongen worden een hoofdzakelijk homeotropische alignering aan te nemen, welke werkwijze de stap omvat van het aanleggen van een elektrische potentiaal 25 tussen de elementen van de eerste serie en die van de tweede serie op zodanige wijze,dat een dynamisch verstrooien wordt veroorzaakt in het genoemde stel elementaire volumina, waarbij de dynamische verstrooiing in het stel elementaire volumina wordt omgezet in een statische konisch gefocus-30 seerde verstrooiing door opheffen van de potentiaal, en waarbij op selectieve wijze de individusLe elementaire volumina worden teruggebracht in de niet verstrooiende, hoofdzakelijk homeotropisch gealigneerde toestand, waarbij elk wordt teruggebracht door het aanleggen van niet meer dan 35 tien gelijkspannings-schakelimpulsen tussen de twee elektroden die dat elementaire volume bepalen.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat elk selectief terugbrengen van een individueel elementair volume in de niet verstrooide1 toe-40 stand wordt bewerkstelligd door toepassing van een aantal 8100184 « - schakelimpulsen die een potentiaal-verschil veroorzaken over het elementaire volume, welk potentiaalverschil niet hij alle schakelimpulsen dezelfde richting bezit.

5. Werkwijze volgens conclusie 2, m e t het 5 kenmerk, dat het aantal schakelimpulsen zodanig is dat de richting van het potentiaalverschil telkens wordt omgekeerd. 4. werkwijze volgens conclusie 2 of 3, met.het kenmerk, dat nadat een schakelimpuls aan een uit- 10 gekozen elementair volume is aangelegd^het aftasten wordt voltooid voordat de volgende schakelimpuls aan dat ele-mentaire volume wordt aangelegd.

5. Werkwijze volgens conclusie 3» m e t het kenmerk, dat hij elke aftasting van de matrix scha- 15 kelimpulsen paarsgewijze aan de uitgekozen elementaire volumina worden aangelegd, zodat elk van deze volumina wordt onderworpen aan een impuls van het potentiaalverschil/een bipolaire golfvorm bezit.

6. Werkwijze volgens conclusie 2, ^ of e e t 20 het kenmerk, dat een grijze tint wordt verkregen door het aanleggen van minder schakelimpulsen aan sommige van de uitgekozen elementaire volumina dan aan de andere.

7. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat selectief terugbrengen 25 van individuele elementaire volumina in een niet verstrooide toestand wordt bewerkstelligd door alle elementen van de eerste serie elektroden op een speciaal eerste ge-lijkspanningsniveau te houden^behalve als zij op hun beurt worden vrijgegeven op een tweede geüjkspanningsniveau Tg . 30 dat verschilt van het eerste niveau, terwijl tezelfdertijd de elementen van de tweede serie individueel en selectief worden geschakeld tussen derde en vierde gelijkspannings-niveau' s die respectievelijk +Tq en -T^ van het eerste spanningsniveau verschillen, waarbij Tg )»2 T^. 35 8· Merkwijze volgens conclusie 75 m e t het ken merk, dat Tg < 3 V

9. Werkwijze volgens conclusie 7» ei e t het kenmerk, dat Tg = 2 T^.

10 Werkwijze volgens conclusie 7¾ ei e t het 40 kenmerk, dat Tg = 3 T^. 8100184 - «w

11. Werkwijze volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de elektrische potentiaal aangelegd tussen de elementen van de eerste serie elektroden en die van de tweede serie, voor het veroorzaken van dynamische verstrooiing, 5 de vorm heeft van één enkele gelijkspanningsimpuls.

12. Werkwijze volgens een van de conclusies 1-10, met het kenmerk, dat de elektrische potentiaal aangelegd tussen de elementen van de eerste serie elektroden en die van de tweede serie, voor het veroorzaken van dynamische verstrooiing, de Ίq vorm heeft van een bipolaire impuls. 13♦ Werkwijze volgens conclusie 11 of 12, met het kenmerk, dat de stap van het selectief terugbrengen van individuele elementaire volumina in een niet verstrooide toestand één of meer keren wordt onderbroken door het invoegen van een her-15 stellingsimpuls met een kortere duur dan de impuls gebruikt voor het veroorzaken van dynamische verstrooiing, welke herstelimpuls lang genoeg is voor het herstellen van de niet uitgekozen elementaire volumina in de hoofdzakelijk zelfde verstrooiingstoestand die zij bezaten voor het begin van de selectieve herstelstap, maar 2o die niet zo lang is.dat de uitgekozen elementaire volumina worden hersteld.

14· Werkwijze volgens een van de vorige conclusies, met het kenmerk, dat het smectische materiaal een smectisch A-materiaal is.

15· Werkwijze voor het met een coördinaten-matrix adresseren 25 van een weergeefcel met een vloeibaar kristal en inwendige elektroden, voorzien van een laag van een smectisch materiaal met een positieve diëlektrische anisotropie, zoals hoofdzakelijk hiervoor beschreven aan de hand van de bijgevoegde tekening. 8100184