NL8503007A - Weergeefinrichting met lage stuurspanningen. - Google Patents

Description

* PHN 11544 1 N.V. Philips* Gloeilampenfabrieken te Eindhoven.

Weergeef inrichting met lage stuurspanningen.

De uitvinding heeft betrekking op een weergeef inrichting met twee op een gedefinieerde afstand van elkaar gehouden steunplaten met naar elkaar toegekeerde oppervlakten waartussen zich een laag vloeibaar-kristal materiaal bevindt en waarbij q? het ene oppervlak 5 een patroon van N lijnelektroden en op het andere oppervlak een patroon van kolomelektroden is aangebracht, welke lijnelektroden de kolomelek-troden kruisen en de kruispunten een matrix van weergeefcellen vormen, die vanuit een eerste toestand naar een optisch daarvan verschillende tweede toestand geschakeld kunnen worden met behulp van een lijnaftast-10 schakeling die periodiek de lijnelektroden aftast met een lijnselectie-puls ter grootte van V en een kolatiselectieschakeling die dataspanningen

O

ter grootte van + aan de kolamelektroden toevoert gedurende een tijd dat een lijnelektrode wordt afgetast, zodanig dat de optische toestand die in een weergeef cel gerealiseerd wordt, bepaald wordt door 15 de RMS-spanningswaarde over de betreffende cel, welke RMS-spanningswaar-de voor de geselecteerde weergeefcellen, d.w.z. de weergeefcellen in de aan-toestand gegeven is door: v .pvjy21 (n-ι) 2I% V1 N + N Vd 20 en voor de niet-geselecteerde weergeefcellen, d.w.z. de weergeefcellen in de uit-toestand gegeven is door rw.-V2, 01-1),2] * V2 ” N N Vd 25 -1 waarbij de verhouding — in de transmiss iespanningskarakteristiek van het bij het vloeibaar-kristal materiaal behorende optisch effect van dien aard is dat bij een gekozen ccntrastverhouding tussen geselecteerde en niet-geselecteerde weergeefcellen volgens de Alt & Pleshko-RMS- 30 mu 1 tiplexaansturing ten hoogste lijnelektroden gebruikt kunnen worden.

De RMS-multiplexaansturing zoals beschreven door Alt & Pleshko in trkr Trans. El. Dev., Vol., ED 21, 1974, pag. 146-153.geldt als de S503 00 7 ---mm1 ' ' ΡΗΝ 11544 2 4- 'i meest gebruikelijke voor vloeibaar-kristal weergeef inrichtingen. Door

Alt & Pleshko zijn relaties afgeleid die voor een gegeven waarde van de verhouding S = V^/V2 (ook wel drempelsteilheid in de transmissie- spanningskarakteristiek genoemd) weergeven hoe groot het maximale aan- 5 tal lijnen N is. dat onder behoud van een vooraf bepaald contrast max met behulp van deze methode kan worden aangestuurd en op welke wijze de spanning V van de lijnselectiepuls en de dataspanningen ter grootte s + gekozen moeten worden cm dit te realiseren. Deze relaties luiden als volgt: 10 — 9 —j 2 XT _ + 1 m

Nmax 2 . ^ s - 1

Vs =\/N ' (2) /Vd V max N I * 15 Vd = V2 ' (3) L max v max -i

Indien nu de lijnselectspanning. Vg en de dataspanning overeenkomstig de vergelijkingen (2) en (3) worden gekozen zal bij gebruik van lijnen de resulterende RMS-spanning over een geselec- 20 teerd beeldelement gelijk zijn aan en die over een niet-geselecteerd element aan ^2* Een grotere mu 1 tiplexgraad, m.a.w. een hogere waarde voor N vereist een steilere helling in de transmissie-spanningskarak-max Y2.

teristiek, d.w.z. een waarde van de grootheid S = dichter bij 1.

Bij toenemende multiplexgraad zijn steeds hogere spanningen 25 noodzakelijk als de aansturing volgens Alt & Pleshko wordt gebruikt.

Voor een multiplexgraad van ca. 1:100 en hoger en een waarde van V2 van (typically) 2 Volt leidt dit bijvoorbeeld tot lijnselectiespanningen V in de orde van 16 Volt of hoger, hetgeen onder andere in verband s met de beschikbaarheid van geïntegreerde besturingsschakelingen onge-30 wenst is.

De uitvinding stelt zich ten doel een weergeefinrichting te verschaffen waarin bij een gegeven hoge multiplexgraad (bijvoorbeeld hoger dan 100:1) de aansturing van een vloeibaar-kristal display plaats vindt volgens de PMS-multiplexaansturingen met lijnselectiespanningen 35 die lager zijn dan die voorgeschreven door de Alt & Pleshko-relaties, zonder dat aan contrast wordt ingeboet.

Een weergeefinrichting van de in de aanhef genoemde soort heeft daartoe volgens de uitvinding het kenmerk dat voor N < ΝΠβχ de 8503007 *· - ... . Λί PHN 11544 3

Vs spanningsverhouding /Vd voldoet aan de relatie: n/*w ^ν^-Χχ 5 waarbij voor de RMS-spanningswaarde gekozen wordt die overeenkant met de uit-toestand van de weergeef cel.

De uitvinding berust op het inzicht dat bij gekozen op een aantal van N lijnen, met N < N , mltiplexbesturing toegepast

Iuci·» kan worden met een scala van V - en V,-waarden onder behoud van het s· d 10 gewenste contrast. Uit dit scala van woorden kunnen lijnselectiespan-ningen gekozen worden die aanzienlijk lager zijn dan die volgens de Alt & Pleshko-relaties.

De uitvinding zal thans nader worden toegelicht aan de hand van een uitvoeringsvoorbeeld en de tekening, waarin: 15 Figuur 1 schematisch een deel van een matrix-georiënteerde weergeefinrichting toont,

Figuur 2 de transmiss ie-spanningskarakteristiek toont van een tot deze inrichting behorende beeldcel,

Figuur 3 de relatie toont tussen selectie- en dataspanningen 20 voor een dergelijke weergeefinrichting bedreven met N selectielijnen, waarbij N kleiner is dan de maximale N behorend bij het beeldelement.

Figuur 4 de daaruit voortvloeiende effectieve spanningen over een beeldelement toont, en

Figuur 5 de minimale Vs/Vd-waarde als functie van - , , max 25 toont.

Figuur 1 toont schematisch een deel van een matrix-georiënteerde weergeef inrichting 1, die bestuurd wordt door een N-tal selectielijnen (rijelektroden) 2, terwijl de weer te geven informatie wordt aangeboden op de datalijnen (kolomelektroden) 3. Ter plaatse van de 30 kruispunten van de selectielijnen 2 en de datalijnen 3 bevinden zich weergeefelementen 4. De spannings-transmiss iekarakteristiek van deze weergeefelementen is schematisch weergegeven in Figuur 2. Afhankelijk van de aangeboden informatie op de datalijnen 3 bevinden de weergeefelementen 4 zich in een aan- of uit-toestand.

35 De informatie wordt hierbij bijvoorbeeld pulsgewijs aangeboden

Synchroon met het selecteren van de lijnen of rijelektroden met behulp van een lijnselectiespanning V wordt de beeldinformatie (dataspanning + V^via de kolomelektroden toegevoerd. Zo wordt vanaf het tijdstip t^ 8503007 » ‘i PHN 11544 4 cl gedurende een periode TT (lijntijd) de lijn 2 geselecteerd die tesamen ·“ abc met de dan op de datalijnen 3,3,3 aanwezige informatie (+ V^) de

9.C

toestand van de beeldelementen 4 ,4,4 bepaalt. Vanaf tijdstip t0 wordt gedurende een periode TL de lijn δ geselecteerd. De dan op de 5 datalijnen 3 aanwezige informatie (+ V·,) bepaalt de toestand van de beeldelementen Ot, 4, 4Γ° etc. Gedurende het overige deel van een ras-tertijd (frame-time) Tf = Ν,Τ.^ staat over de weergeef cel len 4 een spanning + V^ die kleiner moet zijn dan de drenpelspanning van het optisch effect.

10 In de praktijk is veelal zowel de stijgtijd als de afvaltijd van het optisch effect veel groter dan de rastertijd. Dit betekent dat het weergeef element reageert op het cumulatieve effect van een aantal besturingspulsen. Hierbij reageert met name een LCD^weergeefelement op dezelfde wijze als wanneer het werd aangestuurd met een sinus- of blok-15 golfsignaal met dezelfde RMS-waarde als die van de aan- en uitspanningen en v2 gegeven door: -[^M tf ] *

Zoals in de inleiding besproken is het maximale aantal selectielijnen N gerelateerd aan de waarde van V1/V2, ook wel de 'drempel-steilheid van het optisch effect genoemd.

25 Volgens de uitvinding kan indien N < de te gebruiken selectiespanning V_ aanzienlijk lager zijn dan die afgeleid met de Alt & Pleshko-relaties, mits voldaan is aan V2 - V22 A ofwel 30 (Vs + V + (Vd2 y/V22 + Δ (4)

N

(Vs ~ Vd)2 + —l)v 2 = V22 (5) N V N '

Met x2 = (vl) en y2 = (j^J kunnen (4) en (5) worden herschreven 35 , als y2 (x + l)2 + (N - 1) y27/N (1 + (6) 8303007 PHN 11544 5 y2 (x - l)2 + (N - 1) y2 = N (7) o

Eliminatie van y uit (6) en (7) geeft: . (xjLili+JNjLi)> 1 + Δ (8) (x - 1) + (N - 1) 2 hetgeen met = 1 + ^-j· resulteert in y+1, i „ νίΤΤΐΞΙΡ^Τ'/x<-Lli x Τ^ΐ(1 1 \i + i/ ^ ^ ir - i 10 J---—r (1 + V7! - (γττ) » (S) met als neveneis: 15 1 - (frit1· >0 ofwel + 1 Vl2+V22 s2 + 1 \ ~i - 1 / i + A/v 2 - ï v2 - v,2 s2 - 1 20 '2 12 r s2 + 1\ is volgens de Alt & Pleshko-relaties gelijk aan Nrtwy ' s2 - 1' 0 ofwel ( * ^ J = en (9) kan worden 0 25 herschreven als

^(1 - f1I

Vs 30 Vergelijking (10) geeft het gebied van /Vd-^waarden weer die resulteren in een V^-waarde welke voldoet aan: VV22+ δ (11) 35 De actuele V - en V^-waarden die hieraan voldoen kunnen worden gevonden door combinatie van de vergelijkingen (10) en (5). Dit wordt geïllustreerd in Figuur 3, waar verondersteld is dat N ^ = 256, N = 128 en ^2 = 1.8 Volt. In deze Figuur is tevens aangegeven welke Vg- en V^- 8503007 • PHN 115.44 6 , waarden zouden worden voor het multiplexen van 128 lijnen volgens de Alt & P leshko-multiplexaansturing.

Uit de Figuur is zonder meer duidelijk dat, afhankelijk van de gekozen V^-waarden, selectiespanningen die lager zijn dan die 5 bepaald door de Alt & Pleshko-relaties voor = 128 (Vg = 15,1 Volt) nogelijk zijn. In Figuur 4 is schematisch aangegeven hoe de effectieve RMS-spanning over een beeldweergeefelement verloopt als functie van de selectiespanning V , binnen de grenzen zoals in Figuur 3 bepaald. De daar gekozen Vg-waarden en bijbehorende V^-waarden geven aanleiding tot 10 de RMS-spanning over het beeldelement, zoals dit wordt gevonden met het linker deel van de vergelijking (4). De Figuur toont dat uiteraard maximaal is voor V_ = 15,1 Volt, m.a.w. de selectiespanning vol- s gens Alt & Pleshko voor N „„ = 128 maar ook dat de inrichting zonder 3 max verlies aan contrast bedreven kan worden met veel lagere spanningen, 15 omdat V^ in het hier beschouwde voorbeeld slechts groter hoeft te zijn 1,91 Volt.

Vs

Vergelijking (10) geeft ook de minimum /Vd-verhouding weer waarmee N lijnen gemultiplexed kunnen worden voor een optisch medium met een zodanige drempelsteilheid S = VVv2 dat volgens de 20 Alt & Pleshko-methode maximaal N lijnen kunnen worden gemultiplexed,

HfóX

n*l.

( Vs/vJ [ 1 - α2)

' mm L

Vs Vs

In de onderstaande tabel worden . /Vd en /V2-waarden gegeven

ZO

berekend volgens vergelijking (12) voor een aantal elektro-optische media met een verschillende waarde voor S = VVv2 en dus verschillende N -waarde max 30 35 850 3 öö 7 « PHN 11544 7 N medium 1 medium 2 medium 3 s2 = 1,286 s2 = 1,194 s2 = 1,133 N =64 N = 128 N = 256 max max max 5-------

Vs/Vd Vs/V2 Vs/Vd Vs/V2 Vs/V2 Vs/V2 32 2,343 2,314 1,516 1,533 1,033 1/050 48 4 3,703 2,369 2,348 10 64 8 6,047 3,314 3,206 2,144 2,138 96 5,657 5,131 3,351 3,275 128 11,313 8,379 4,686 4,472 192 8 7,155 256 16 11,687 15

Uit deze tabel en Figuur 3 is het duidelijk dat in de praktijk, waar een lage —| verhouding gewenst is het relevante gebied bepaald wordt door 20 f1

De term VN in vergelijking (12) komt overeen met TT— ~ volgens Alt & Pleshko (vergelijking (2)). Vergelijking (12) kan dan herschreven worden als: T7g _ ( /Vd) . N . / “ '

_nüSr_= 1 - V1 - ^/N

(Vs/VdW N^ max

Deze functie is weergegeven in Figuur 5. Uit deze Figuur blijkt dat voor een gegeven elektro-optisch effect waarbij met multiplexaanstu- ring N lijnen gebruikt kunnen worden bij gebruik van ca. 75% van dit

Vs aantal lijnen de benodigde /Vd-verhouding gehalveerd is t.o.v. die welke volgens Alt & Pleshko voor het railtiplexen van N lijnen nodig

_ HIqX

Vs is. In de praktijk zal men dan ook bij voorkeur een /Vd- verhouding kiezen die hieraan voldoet, m.a.w. waarvoor geldt: 35 Γΐ -V1 - Xbk] 3503007

Claims (3)

1. Weergeef inrichting met twee op een gedefinieerde afstand van elkaar gehouden steunplaten met naar elkaar toegekeerde oppervlakken waartussen zich een laag vloeibaar-kristal materiaal bevindt en waarbij op het ene oppervlak een patroon van N lijnelektroden en op het andere 5 oppervlak een patroon van kolomelektroden is aangebracht, welke lijnelektroden de kolome lektroden kruisen en de kruispunten en matrix van weergeef cellen vonten, die vanuit een eerste toestand naar een optisch daarvan verschillende tweede toestand geschakeld kunnen worden met behulp van een lijnaftastschakeling die periodiek de lijnelektroden 10 aftast met een lijnselectiepuls ter grootte van Vg en een kolomselectie-schakeling die dataspanningen ter grootte van + aan de kolome lektroden toevoert gedurende een tijd dat een lijnelektrode wordt afgetast, zodanig dat de optische toestand die in een weergeefcel gerealiseerd wordt, bepaald wordt door de RMS-spanningswaarde over de betreffende 15 cel, welke RMS-spanningswaarde voor de geselecteerde weergeefcellen, d.w.z. de weergeefcel len in de aan-toestand gegeven is door ν,-Γ <νΐ^)2+ CL=J v„2I 4 L N N 20 en voor de niet-geselecteerde weergeef cellen, d.w.z. de weergeefcel len in de uit-toestand gegeven is door <vs-V2+ M-l) V,2 % V2 - L-ÏT“ ΊΓ d J 25 waarbij de verhouding ^ in de transmissiespanningskarakteristiek van het bij het vloeibaar-kristal materiaal behorende optisch effect van dien aard is dat bij een gekozen contrastverhouding tussen geselecteerde en niet-geselecteerde weergeefcel len volgens de Alt & Pleshko-RMS-30 mu 1 tiplexaansturing ten hoogste N lijnelektroden gebruikt kunnen wor-den, met het kenmerk dat voor N £. de spanningsverhouding /Vd voldoet aan de relatie: \/ N 1 -\j 1 - N/N ' <l^T v max ]_ v max Vd 35 waarbij voor de RMS-spanningswaarde gekozen wordt die overeenkomt met de uit-toestand van de weergeefcel.

2. Weergeef inrichting volgens conclusie 1, met het kenrterk 8503007 EHN 11544 .9 dat de verhouding Vs/Vd kleiner is dan ca. 0,9 VT

3. Weergeef inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk dat Vs de verhouding /Vd praktisch gelijk is aan 5 \ΠΓ’"ΐ-ν/1 -N/tW ’ 0 \J max L i 10 15 20 25 30 35 8503007