NL8402423A - Vloeibare kristalweergeefinrichting. - Google Patents

Description

; *·* t t ; VO 6445

Vloeibare kristalweergeef inrichting.

Digitale weergeefinrichtingen, welke zijn gebaseerd op vioeibare-kristaltechnologie, vertonen vele gunstige eigenschappen.

De inrichtingen zijn bijvoorbeeld dun en licht, hebben een betrekkelijk grote schakelsnelheid, werken bij lage spanningen, verbruiken een 5 minimale hoeveelheid energie en voorzien in een goed waameemcontrast. Vloeibare kristalmaterialen bezitten echter geen inherent geheugen.

Dat wil zeggen, dat een bekrachtigde vloeibare kristalweergeefcel niet permanent bekrachtigd zal blijven wanneer de bekrachtigingsspanning eenmaal is verwijderd.

10 Het gemis aan inherent geheugen in een weergeef materiaal is een probleem indien dit materiaal bijvoorbeeld moet worden gebruikt bij weergeefinrichtingen voor rekeninrichtingsposten. Dit omdat het gewenst is in dergelijke weergeefinrichtingen een matrixadresschema te incorporeren, waarbij een bepaalde weergeefcel wordt geadresseerd 15 door aan een paar bij deze cel behorende rij- en kolomgeleiders co- incidente signalen toe te voeren, en wanneer een dergelijk adresschema wordt gebruikt, is het niet mogelijk aan elke bekrachtigde cel een constante spanning toe te voeren. Bij voorkeur echter hoeftopdat een vloeibare kristalweergeefcel bekrachtigd blijkt, het daaraan toege-20 voerde signaal niet constant te zijn. m plaats daarvan zal een vloeibare kristalcel bekrachtigd blijven zolang als de gemiddelde spanning daarover boven een minimum niveau is gelegen. Derhalve kunnen de bekrachtigde cellen in een matrix-geadresseerde vloeibare kristalweergeefinrichting bekrachtigd worden gehouden door aan elke bekrachtigde plaats 25 in opeenvolgende rijen (of alternatief in opeenvolgende kolommen) op een multiplexbasis periodiek een verversingspuls toe te voeren.

Zolang als het aantal rijen (of kolommen), dat moet worden gemultiplexd niet te groot is, werkt de zojuist beschreven multiplex-methode betrekkelijk goed. Wanneer het aantal multiplexrijen (of -ko-30 lommen) toeneemt moet de multiplexfrequentie echter worden verhoogd.

Dit zal tenslotte leiden tot een afname van de gemiddelde spanning over elke bekrachtigde cel en voorbij een bepaald punt begint de waar-neemkwaliteit te verslechteren.

f 8402423 ί* /¾ -2-

Een bekend alternatief bestaat uit het gebruik van thermisch geadresseerde pleochrolsche kleurstofomschakeling voor het verschaffen van een vloeibare kristalweergeefinrichting met een ingebouwd geheugen. Gewezen wordt bijvoorbeeld op S. Lu e.a. "Thermally-addressed Pleo-5 chroic Dye Switching LCDs" SID Symposium Digest, pag, 238-239 (1982) en S. LeBerre e.a. "A Flat Smectic Liquid Crystal Display" SID Symposium Digest, pag. 252-253 (1982). Deze benadering heeft evenwel een aantal bezwaren, waaronder hoge energie-eisen en een relatief geringe registra-tiesnelheid.

10 Een andere bekende oplossing is die, waarbij elke vloeibare kristalweergeefinrichting wordt gekoppeld met een niet-lineaire inrichting en een capacitief opzamenelement. Gewezen wordt bijvoorbeeld op D.E. Castleberry e.a. "A 5 inch x 7 inch Varistor Controlled LC Matrix Display" SID Symposium Digest, pag. 246-247 (1982); R.W. Streater 15 e.a. "MIM Addressed LCDs; Status and Prospects" SID Symposium Digest, pag. 248-249 (1982); M. Matsuura e.a. "A Liquid Crystal Display Device with Thin Film Transistors" SID Symposium Digest, pag. 34-35 (1982); F.C. Luo e.a. "Hybrid-Processed TFT Matrix Circuits for Flat Display Panels" SID Symposium Digest, pag. 46-47 (1982). Deze benadering 20 brengt nog steeds een multiplexwerking met zich mede, doch het toevoegen van het capacitieve opzamelelemênt maakt het mogelijk, dat de mul-tiplexfrequentie wordt verhoogd zonder dat de effectieve spanning over de vloeibare kristalweergeefinrichting zelf critisch wordt gereduceerd. Ongelukkigerwijs wordt opgegeven, dat de resultaten van deze methode 25 gering zijn en men denkt, dat weergeefinrichtingen, die op deze wijze zijn uitgevoerd, in de toekomst gedurende een betrekkelijk lange tijd niet commercieel beschikbaar zullen zijn.

Weer een andere bekende oplossing is het verschaffen van afzonderlijke stellen van rij- en kolomgeleiders voor respectieve secties 30 van de weergeefinrichting, waardoor het mogelijk is de verschillende secties onafhankelijk van elkaar te adresseren. Een voorbeeld hiervan is het Model LM-24Q02G Graphic Display Unit, vervaardigd door Sharp Electronics Corporation. Bekende weergeefinrichtingen volgens deze benadering zijn evenwel in staat slechts twee van dergelijke onafhanke-35 lijk te adresseren secties te omvatten - van elk waarvan de kolomge-leiders zich naar het midden van de weergeefinrichting uit een respec- 8402423 « ·ί -3- tieve rand van de twee evenwijdige randen daarvan uitstrekken. Dit omdat de stand der techniek niet vóórziet in een praktische methode voor het verschaffen van een elektrische verbinding vanuit een rand van de weergeefinrichting naar geleiders, welke behoren bij een inwendige 5 sectie of secties daarvan.

De uitvinding vóórziet met succes in een dergelijke methode.

Meer in het bijzonder omvat een weergeefinrichting volgens de uitvinding ten minste eerste en tweede stellen van (bijvoorbeeld) kolomge-leiders, die aan een eerste zijde van een lichaam van weergeefmate-10 riaal, zoals een lichaam van vloeibaar kristalweergeefmateriaal zijn opgesteld. De geleiders van het eerste stel zijn aangebracht in een eerste gebied van de weergeefinrichting en voeren signalen, welke aan het weergeefmateriaal in dat gebied dienen te worden toegevoerd.

De geleiders van het tweede stel bevinden zich in een tweede gebied 15 van de inrichting en voeren signalen, welke bestemd zijn om aan het weergeefmateriaal in dat gebied te worden toegevoerd. Volgens de uitvinding doorloopt een gedeelte van elke geleider van het tweede stel het eerste gebied, doch wordt belet, dat de signalen daarop aan het weergeefmateriaal in het eerste gebied worden toegevoerd doordat het 20 eerste stel geleiders wordt gebruikt om ten opzichte van het weergeefmateriaal dat gedeelte van elke geleider van het tweede stel af te schermen, dat zich door het eerste gebied uitstrekt. Bij voorkeursuitvoeringsvormen volgens de uitvinding bevindt het gedeelte van elke geleider van het tweede stel, die zich door het eerste gebied uitstrekt, 25 meer in het bijzonder achter (ten opzichte van het weergeefmateriaal) een respectieve geleider van het eerste stel en is bedoelde geleider smaller dan deze geleider van het eerste stel.

Bij typerende uitvoeringsvormen volgens de uitvinding omvat de weergeefinrichting voorts ten minste eerste en tweede stellen van 30 (bijvoorbeeld) rijgeleiders, die aan de tweede zijde van het weergeefmateriaal in de eerste en tweede gebieden van de weergeefinrichting zijn opgesteld met een oriëntatie, orthogonaal op die van de kolom-geleiders.

De uitvinding zal onderstaand nader worden toegelicht onder 35 verwijzing naar de tekening. Daarbij toont: 8402423 -4- fig. 1 een uiteengenomen perspectivisch aanzicht van een vloeibare kristalweergeefinrichting volgens de uitvinding, en fig. 2 een dwarsdoorsnede van de weergeefinrichting volgens fig. 1 beschouwd over de lijn x-x'.

5 De in de fig. 1 en 2. (niet op schaal) weergegeven weergeef- inrichting 10 omvat een. paar uit glas bestaande substraten 11 en 31 waartussen een lichaam van nematisch vloeibaar kristalweergeefmate-riaal 50 afdichtend is ondergebracht. De weergeefinrichting is verdeeld in vier gebieden, a, b, c resp. d, die elk illustratief een res-10 pectief stel van 480 langwerpige kolomgeleiders en 64 langwerpige rij-geleiders, loodrecht daarop, omvatten. De rijgeleiders in de gebieden a, b, c en d, welke geleiders alle evenwijdig aan elkaar zijn, zijn respectievelijk aangeduid met 32a, 32b, 32c en 32d en zijn bij - bij deze uitvoeringsvorm op het binnenoppervlak van - de substraat 31 op-15 gesteld en met een zeer dunne diëlektrische laag 34 bekleed. De kolom-geleiders in de gebieden a, b, c en d, welke geleiders alle evenwijdig aan elkaar zijn, zijn respectievelijk aangeduid met 12a, 12b, 12c en 12d en zijn bij het binnenoppervlak van de substraat 11 opgesteld en met een zeer dunne diëlektrische laag 24 bekleed. (Terwille van de 20 duidelijkheid in de tekening is de laag 24 in fig. 1 weggebroken weergegeven en is de kruiselingse arcering van de lagen 24 en 34 in fig. 2 geëlimineerd).

Elk overkruisingspunt van een kolom-/rijgeleider in de inrichting bepaalt een bijbehorende vloeibare kristalweergeefplaats, 25 welke wordt bekrachtigd door het aanleggen van geschikte spanningen aan de bijbehorende rij- en kolomgeleiders op een op zichzelf bekende wijze. Deze spanningen worden op een conventionele multiplexwijze opgewekt door bovenste kolomaandrijfinrichtingen 25 en onderste kolom-aandrijfinrichtingen 26 en door even rijaandrijfinrichtingen 35 en on-30 even rijaandrijfinrichtingen 36, in responsie op kolom- en rijingangs-signalen op de respectieve kabels 27 en 37. De kolom- en rij ingangssignalen worden op hun beurt illustratief opgewekt door een (niet af-gebeelde) digitale rekeninrichting. Bij voorkeur kunnen aangezien elk van de vier gebieden is voorzien van zijn eigen stel kolomgeleiders en 35 zijn eigen stel rijgeleiders, de weergeefplaatsen in elk van de vier gebieden van de weergeefinrichting, gelijktijdig worden geadresseerd.

8402423 . * =¾ -5-

De uitvinding is gericht op het probleem ten aanzien van de wijze waarop de spanningen voor de kolomgeleiders 12b (12c) in het gebied b (c) worden gebracht zonder dat deze het vloeibare kristalmate-riaal in het gebied a (d), door welk gebied de geleiders 12b (12c) zich 5 op hun weg naar het gebied b (c) uitstrekken, beïnvloeden. Volgens de uitvinding geschiedt dit door de kolomgeleiders 12a (12d) te gebruiken om de spanningen op de kolomgeleiders 12b (12c) van het vloeibare kris-talmateriaal in het gebied a (d) af te schermen.

Meer in het bijzonder geschiedt deze afscherming illustratief 10 door 1) dat gedeelte van elke kolomgeleider 12b (12c), dat zich door het gebied a (d) uitstrekt, direkt. achter een respectieve kolomgeleider 12a (12d) op te stellen, en 2) elk van deze gedeelten van de kolomgeleiders 12b (12c) smaller te maken dan de kolomgeleiders 12a (12d).

Een sectie van diëlektrisch materiaal 14a (14d) wordt gebruikt om elke 15 kolomgeleider 12a (12d) ten opzichte van de kolomgeleiders 12b (12c), welke daarachter is gelegen, te isoleren. Ten einde te beschikken over een vloeibare kristallaag met uniforme dikte, worden de gedeelten van de kolomgeleiders 12b (12c), die zich in het gebied b (c) bevinden, aangebracht op een sectie van diëlektrisch materiaal 14bc, welke de-20 zelfde dikte heeft als de lagen 14a en 14d. (Een kruiselingse arcering van de secties 14a, 14b en 14d is terwille van de duidelijkheid van de tekening in fig. 2 weggelaten). De verbinding tussen het gedeelte van elk van de kolomgeleiders 12b (12c), dat onder de laag 14a (14d) en op de laag 14bc ligt, geschiedt via een smalle groef 17 (18) welke de 25 laag 14bc van de laag 14a (14d) scheidt.

Typerende afmetingen voor de verschillende componenten van •de weergeefinrichting zijn de volgende: de afstand tussen naast elkaar gelegen rijgeleiders en naast elkaar gelegen kolomgeleiders, 0,1 mm; de breedte van de geleiders 12a, 12d en 32a-d, 0,4 mm; de breedte van 30 de geleiders 12b en 12c, 0,4 mm in de gebieden b en c en 0,3 mm of minder in de gebieden a en d; de dikte van de geleiders I2a-d en 32a-d, 200 A, de dikte van de diëlektrische secties 14a, 14b en 14d, 2 micron; de dikte van de diëlektrische lagen 24 en 34, 250 &; de dikte van de vloeibare kristallaag 50, 7 micron; de breedte van de 35 groeven 17 en 18 0,03-0,1 mm.

8402423 Λ -¾. -c -6-

De weergeefinrichting 10 kan worden vervaardigd onder gebruik van methoden, die alle op het gebied van de weergeefinrichtings-vervaardiging conventioneel zijn. Zo omvat bijvoorbeeld een illustratief proces voor het vervaardigen van de componenten op de substraat 5 11 de volgende stappen: het op de substraat 11 aanbrengen van die ge deelten van de kolomgeleiders 12b en 12c, die zich door de gebieden a resp. d uitstrekken, onder gebruik van een elektronenbundel op damping van indium-tinoxyde; het bekleden van de gehele substraat met een laag van diëlektrische polyimide; het door foto-etsen verschaffen van 10 de groeven 17 en 18 ten einde daardoor de drie diëlektrische secties 14a, 14bc en 144 te vormen; het aanbrengen van de kolomgeleiders 12a en 12d op de respectieve diëlektrische secties 14a en 14d en de rest van de kolomgeleiders 12b en 12c op de diëlektrische sectie 14bc; het bekleden van de kolomgeleiders met een dunne laag van diëlektrische 15 polyimide voor het vormen van de laag- 24, en het schuren van de laag 24 om daarin vloeibare-kristalcentreergroeven te verschaffen. (De verbinding van de twee gedeelten van elk van de kolomgeleiders 12b (12c) met elkaar via de groef 17 (18) vindt automatisch plaats wanneer de gedeelten, aangebracht op de sectie 14bc, worden gevormd). De compo-20 nenten op de substraat 31 worden vervaardigd onder gebruik van soortgelijke stappen en de twee gedeelten van de weergeefinrichting worden dan met elkaar verenigd, waarbij zich daartussen de. laag van vloeibaar kristalmateriaal bevindt. Vervolgens worden conventionele kruis-polarisatoren op het buitenoppervlak van elke substraat geplaatst en 25 daarna wordt een reflecterend oppervlak op één van de kruispolarisa-toren aangebracht ten einde te voorzien in een werking van het reflec-tietype.

Het bovenstaande illustreert slechts de principes van de uitvinding. Zo kan bijvoorbeeld een weergeefinrichting met meer dan 30 vier gebieden worden vervaardigd onder gebruik van meer dan twee lagen elektroden, waarbij elke elektrode de elektrode(n) daarachter afschermt. Voorts kunnen ofschoon de uitvinding is geïllustreerd in de context van een vloeibare kristalweergeefinrichting, de principes van. de uitvinding worden toegepast bij weergeefinrichtingen, waarbij gebruik 35 wordt gemaakt van andere weergeefmaterialen evenals bij weergeefinrich-tingen, waarin alle elektroden op één van de substraten zijn aangebracht .

8402423

Claims (6)

1. Weergeefinrichting voorzien van een substraat en een lichaam van weergeefmateriaal bij deze substraat met het kenmerk, dat eerste en tweede stellen langwerpige geleiders bij de substraat zodanig zijn opgesteld, dat de geleiders van elk van het eerste en tweede stel in 5 hoofdzaak evenwijdig aan elkaar en aan de geleiders van het andere stel zijn en zodanig, dat elke geleider van het eerste stel een gedeelte van een respectieve geleider van het tweede stel elektrisch ten opzichte van het weergeefmateriaal afschermt.

2. Inrichting volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat het 10 weergeefmateriaal een vloeibaar kristalweergeefmateriaal is.

3. Inrichting volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat de genoemde elke geleider van het eerste stel zich tussen het weergeefmateriaal en de genoemde respectieve geleider van het tweede stel bevindt.

4. Inrichting volgens conclusie 3 met het kenmerk, dat het weer geefmateriaal een vloeibaar kristalweergeefmateriaal is.

5. Inrichting volgens conclusie 1 met het kenmerk, dat het ge noemde geleidergedeelte van het tweede stel smaller is dan de geleider van het eerste stel, welke het gedeelte afschermt.

6. Inrichting volgens conclusie 5 met het kenmerk, dat het weergeefmateriaal een vloeibaar kristalweergeefmateriaal is. 8402423