NL8503180A - Weergeefinrichting. - Google Patents

Description

t Λ PHN 11565 1 N.V. Philips Gloeilampenfabrieken, Eindhoven "Weergeefinrichting“

De uitvinding betreft een weergeefinrichting met een elektro-optisch medium tussen twee op afstand van elkaar gehouden steunplaten met naar elkaar toegekeerde oppervlakken met op het ene oppervlak een eerste stel elektroden en op het andere oppervlak een 5 tweede stel elektroden die elkaar kruisen, waarbij ten minste een steunplaat en de daarop aangebrachte elektroden transparant zijn en ter plaatse van de kruispunten elektro-optische weergeefcellen zijn gedefinieerd die tussen een aan- en een uittoestand kunnen worden geschakeld.

10 De uitvinding betreft verder een gëintegreerde schakeling voor het besturen van een dergelijke weergeefinrichting.

Deze weergeefinrichtingen zijn geschikt voor het weergeven van alfa-numerieke tekens en bijvoorbeeld video-informatie met behulp van passieve elektro-optische media, zoals met name vloeibare 15 kristallen. De weergeefinrichting kan zowel als een transmissieve als een reflexieve inrichting worden gerealiseerd en kan verder, afhankelijk van de toepassing nog voorzien zijn van polarisatoren.

Met name bij matrix-displays met een grote hoeveelheid selectielijnen zijn oplossingen voorgesteld die het multiplexen van een 20 groot aantal lijnen mogelijk maken, zoals bijvoorbeeld de RMS-aansturing volgens Alt Se Pleshko (IEEE, Trans. El. Dev. Vol. ED 21, 1974 pag. 146-155). Met een toenemend aantal selectielijnen dient men de effectieve aan- en uitspanningen over de weergeefcellen zo dicht raogelijk bij het overgangsgebied in de transmissiekarakteristiek te kiezen. Indien echter 25 de spannings-transmissiekarakteristiek van bijvoorbeeld een vloeibaar kristal niet geheel ideaal is zal deze een bij de uitspanning een andere transmissiewaarde bezitten dan bij spanning 0 V. Hierdoor kunnen contrastverschilien ontstaan, bijvoorbeeld tussen het eigenlijke weergeefgedeelte en een omringende rand of achtergrond. Dit betekent bij 30 inverse aansturing dat de achtergrond (rand) zich voortdurend op een aanspanning bevindt, terwijl de spanningen gebruikt voor informatieweergave zodanig van elkaar verschillen dat dergelijke coni' ; · 0 5 C

* « PHN 11565 2 trastverschillen optreden.

Bij displays met een gering aantal selectielijnen heeft men het genoemde probleem grotendeels opgelost door de uitspanning zo dicht mogelijk bij 0 Volt te kiezen.

5 Bij matrixdisplays kiest men echter, in verband met het grote aantal te multiplexen lijnen de uitspanning zo dicht mogelijk bij de drempelspanning van de spannings-transmissiekarakteristiek, zoals boven reeds aangegeven.

De uitvinding stelt zich ten doel deze problemen, met 10 name voor matrixdisplays grotendeels op te heffen.

Een weergeefinrichting volgens de uitvinding heeft hiertoe het kenmerk dat de weergeefinrichting een besturingsinrichting bevat die van tenminste een stel elektroden ten minste een uiterste elektrode zodanig aanstuurt dat de met deze elektrode geassocieerde 15 weergeefcellen tijdens bedrijf continu in de aan- of uittoestand verkeren.

De uitvinding berust op het inzicht dat optische contrast-verschillen kunnen worden vermeden door eventuele zichtbare gedeelten van de rand (achtergrond) met dezelfde aan- en uitspanningen te bedrij-20 ven als die welke voor het eigenlijke weergeefgedeelte worden gebruikt.

Met tenminste een uiterste elektrode wordt bedoeld dat aan een uiteinde van het zichtbare gedeelte een of meer elektroden zodanig worden aangestuurd dat de bijbehorende weergeefcellen continu in de aan- of uittoestand verkeren, afhankelijk van het gebruikte elektro-25 optische medium en wijze van aansturing (direct of invers). Hierbij kan in het geval van een matrixdisplay aan beide uiteinden een elektrode op deze wijze worden aangestuurd.

De inrichting heeft het voordeel dat in het zichtbare gedeelte nu slechts twee optische toestanden voorkomen in plaats van 30 drie zodat geen contrastverschillen meer optreden tussen weergeefcellen bedreven met de uitspanning en weergeefcellen bedreven met spanning 0 Volt.

In een voorkeursuitvoering verkeren tenminste de beide uiterste elektroden van de beide stellen elektroden continu m de aan-35 of uittoestand. De gehele rand van het display heeft dan hetzelfde optische gedrag als het eigenlijke weergeefgedeelte.

Het door de uiterste elektroden bepaalde beeldvlak kan -0 i J - 0 v PHN 11565 3 'W' * ^ desgewenst samenvallen met een doorlaatvenster dat al dan niet deel uitmaakt van een steunplaat. Om bij assemblage de eisen t.a.v. onderlinge toleranties te verlichten kunnen tenminste twee uiterste elektroden onderling zijn doorverbonden. Deze elektroden kunnen dan 5 gemeenschappelijk worden aangestuurd.

Eenzelfde voordeel kan worden bereikt door de dimensies van het lichtdoorlatend venster kleiner te kiezen dan die bepaald door de uiterste elektroden.

Opgemerkt wordt nog dat uit EP-A-0.123.568 het gebruik 10 van uiterste elektroden op zichzelf bekend is. Deze worden daar echter niet gebruikt om optische contrastverschillen te vermijden maar leveren spanningen ter compensatie van parasitaire spanningen op andere (kolom)-elektroden. De compensatiespanning is daarbij niet constant maar afhankelijk van de algebraïsche som van de parasitaire spanningen op 15 andere kolomelektroden. Bovendien worden hiervoor alleen uiterste kolomelektroden toegepast, terwijl in de inrichting volgens de uitvinding optische contrastverschillen worden opgeheven met vaste spanningen (die weliswaar periodiek van teken omkeren) op extra uiterste lijnelektroden, terwijl bovendien uiterste kolomelektroden worden 20 gebruikt.

De uitvinding zal thans nader worden toegelicht aan de hand van een uitvoeringsvoorstel en de tekening, waarin

Figuur 1 schematisch een spannings-transmissiekarakteris-tiek toont van een vloeibaar kristal; 25 Figuur 2 schematisch en gedeeltelijk in bovenaanzicht een hiermee gerealiseerde matrix-weergeefinrichting toont, terwijl Figuur 3 een gedeelte van de matrix weergeeft en de Figuren 4a t/m 4f de bijbehorende besturingsspanningen tonen.

Figuur 1 toont schematisch de spannings-transmissiekarak-30 teristiek van een elektro-optisch medium, in dit voorbeeld een vloeibaar kristal. In het ideale geval (kromme a) is het vloeibaar kristal praktisch ondoorzichtig totdat bij een dremmpelspanning ν^Γ de trans-missiewaarde oploopt tot praktisch 1 bij een saturatiespanning V3at In de RMS-muitiplexaansturing volgens Alt & Pleshko worden voor het 35 bedrijven van een vloeibaar kristal-weergeefinrichting aan- en uitspan-.. ningen resp. V2 gekozen die zo dicht mogelijk bij Vsat resp. Vtkr liggen. De verhouding V^/V2 bepaalt namelijk het d «r « «· PHN 11565 4 aantal selctielijnen dat met deze methode kan worden aangestuurd; dit aantal is des te groter naarmate V1/V2 dichter bij 1 ligt.

In de praktijk kunnen echter problemen optreden doordat de spannings/transmissie karakteristiek niet ideaal verloopt (kromme 5 b). Over niet-geselecteerde beeldelementen (weergeefcellen) staat dan bijvoorbeeld de spanning V1 (uitspanning) waarbij een hogere transmissie optreedt dan bij spanning 0. Indien nu delen van het vloeibaar kristal zichtbaar zijn, bijvoorbeeld langs de randen, die niet met behulp van de elektroden worden bestuurd treedt een veschil in trans-10 missie (contrast) op tussen deze delen en beeldelementen aangestuurd met spanning V^, terwijl voor beiden de uittoestand zou moeten gelden.

Figuur 2 toont schematisch een inrichting volgens de uitvinding waarin dit contrast niet optreedt. De weergeefinrichting 1 bevat een vloeibaar kristal dat wordt aangestuurd via een besturings-15 matrix met kolommen 2 en rijen 3. De kolommen 2 via welke in dit voorbeeld dataspanningen worden aangeboden worden bestuurd vanuit een besturingseenheid via bijvoorbeeld een dataregister 4, terwijl de rijen of selectielijnen 3 worden bestuurd via een multiplex-schakeling 5.

Volgens de uitvinding bevat de inrichting behalve de 20 kolommen 2 en de rijen 3 aan tenminste een uiteinde van de kolommen of rijen extra elektroden. In dit voorbeeld bevat de weergeefinrichting 1 zowel extra rijelektroden A, A' als kolomelektroden B,B', die in bovenaanzicht gezien praktisch samenvallen met de rand van een lichtdoor-latend venster, aangegeven door de streepjeslijn 6. Dit geeft het voor-25 deel dat alle weergeefcellen nu aangestuurd worden met de spanningen V.| en V2 en althans in het zichtbare gedeelte zich geen delen zonder stuurspanning bevinden, zodat geen contrast optreedt tussen niet-aange-stuurde delen en beeldelementen aangestuurd met V2.

De elektroden Α,Α',Β,Β' kunnen hierbij iets breder worden 30 gekozen dan de overige elektroden 2,3 hetgeen montagetechnisch voordelen biedt in verband met onderlinge toleranties tusen de afmetingen van de matrix en het venster. Dergelijke tolerantieproblemen kunnen ook met voordeel worden opgelost door de afmetingen van het venster zodanig te kiezen dat in loodrechte projectie gezien de elektroden A,A', B,B' 35 geheel buiten het venster liggen. De rand van een dergelijk venster is in Figuur 2 aangegeven door middel van de streepjeslijn 7. Het venster kan hierbij zijn aangebracht in een op een transparante steunplaat ' » ΡΗΝ 11565 5 aangebrachte wand van een omhulling, maar kan ook deel uitmaken van de transparate steunplaat.

Anderzijds kan het voorkomen van delen zonder stuur-spanning ook worden vermeden door de uiterste elektroden Α,Α',Β,Β' te 5 laten samenvallen met de randen van het eigenlijke vloeibaar kristal.

Figuur 3 toont schematisch een deel van de matrix van Figuur 2, terwijl de Figuren 4a t/m 4f de bijbehorende besturings-signalen tonen. Vanaf het tijdstip tQ (Figuur 4b) wordt gedurende een lijntijd T-^ de selectielijn op een spanning Vs gebracht. Afhan-10 kelijk van de spanningen (+yö) op de datalijnen D^.Dm (Fig.4a) staat nu op de kruispunten 8 over de weergeefcellen een spanning (Vg+VD) of (Vg-VD). Hierbij is de spanning (Vg+VD) voldoende groot om de weergeefcellen in de aan-toestand te brengen terwijl (Vg-VD) zodanig klein is dat geen transmissie optreedt. Op 15 de datalijn 0^ staat een spanning -VD m.a.w. de spanning over de weergeefcel ter plaatse van 8' bedraagt (Vg+VD) zodat deze weergeefcel lichtdoorlatend wordt. Op dezelfde manier bevindt zich vanaf het tijdstip t^ (Fig. 4c) de selectielijn S2 gedurende een lijntijd op spanning +Vg, terwijl datalijn een spanning 20 +Vg bezit. Ter plaatse van het kruispunt 8" is het spanningsverschil (VS-VD) zodat hier geen transmissie optreedt. Een soortgelijke redenering geldt voor het kruispunt 8"' dat vanaf t2 wordt aangestuurd door S3 en (Fig. 4d, 4e).

De uiterste selectielijnen (rijelektroden) A,A' staan, 25 voorafgaand aan t0, gedurende een periode op een spanning -Vg (Fig. 4a), terwijl de datalijnen D.j...Dm op een spanning -VD staan evenals de uiterste kolomelektroden B;B' (Fig. 4e, 4f). Dit betekent dat de spanning over de weergeefcellen ter plaatse van de kruispunten 9, gelegen op de lijnen A,A' (Vg-VD) bedraagt, zodat alle 30 weergeefcellen bestuurd door de lijnen A,A' gedurende een periode deze spanning ondervinden. Op geen van deze kruispunten vindt derhalve transmissie plaats terwijl de aansturing identiek is aan die voor kruispunten 8.

De uicerste elektroden B,B' staan gedurende een gehele 35 rasterperiode Tj (frame-time) op een spanning VQ (Fig. 4^).

Gedurende de selectie van staat dan gedurende een lijntijd Tj een spanning (Vg-VD) over de weergeefcel op het kruispunt 9' van de ψ·

A

ΡΗΝ 11565 6 lijn S1 en de uiterste kolommen B,B'. Hetzelfde geldt voor andere kruispunten 9 van de lijnen Sj_ en de kolommen B, B'. De hiermee geassocieerde weergeefcellen worden dus weer netzo aangestuurd als die behorend bij de lijnen A,A'. Na een rasterperiode Tf worden alle 5 signalen bij gelijkblijvende informatie op herhaald zij het met omgekeerde polariteit.

Bij inverse aansturing betekent dit dat de gehele rand (achtergrond) licht blijft met hetzelfde helderheidsniveau als dat van de lichte delen binnen het eigenlijke weergeefgedeelte.

10 Op deze wijze blijft dus het randgedeelte van een weergeefinrichting donker met behulp van dezelfde aanstuurspanningen die ook voor het eigenlijke weergeefgedeelte worden gebruikt. Een eventueel contrast tussen dit weergeefgedeelte en de rand wordt hiermee voorkomen.

Het principe van de uitvinding is uiteraard ook toepas-15 baar op vloeibare kristallen die bij spanning 0 lichtdoorlatend zijn.

Ook hier worden eventuele verschillen in transmissie tussen een spanningsloze toestand en een spanningstoestand met iets lagere transmissie geëlimineerd door tijdens het gebruik de spanningsloze toestand althans in het zichtbare gedeelte niet te gebruiken.

20 Ten aanzien van de besturingsschakelingen 4,5 wordt nog opgemerkt dat hiervoor identieke gëintegreerde schakelingen kunnen worden gebruikt. Deze schakeling wordt dan gerealiseerd met behulp van onder meer een schuifregister met parallel- en serie-ingangen. Verder bevat zij zonodig level-shifters en uitgangsversterkers voor het ver-25 krijgen van LCD-compatibele uitgangsspanningen en de benodigde ingangs-en klokschakelingen.

Met behulp van een functie-selectie-ingang 10 wordt nu bepaald of de schakeling dient als data register 4 of als multiplex-schakeling 5. In het eerste geval levert de schakeling, waarvan meerdere 30 parallel geschakeld kunnen worden, op ten minste één uitgang gedurende één rasterperiode een dataspanning ten behoeve van de uiterste elektroden B,B' zoals beschreven aan de hand van Figuur 4'. Dit geschiedt bijvoorbeeld door het bijbehorende deel van het (interne) dataregister apart aan te sturen. De eigenlijke data kan hierbij 35 parallel of serieel worden ingelezen.

Wordt de schakeling als multiplexschakeling gebruikt dan wordt het register 4 bijvoorbeeld in zijn geheel als schuifregister ge-* ΡΗΝ 11565 7 bruikt; met een in de schakeling aanwezige besturingsklok wordt dan na elke lijntijd bijvoorbeeld een logische 1 doorgeschoven die via evt. versterkersschakelingen en level-shifter vanaf tQ tot t-j een spanning Vs op lijn S-| teweegbrengt, vanaf t^ tot t2 een 5 spanning Vs op lijn $2 teweegbrengt etc. Hierbij kunnen ter vergroting van het aantal besturingslijnen meerdere van deze schakelingen achter elkaar geschakeld worden.

*N

' i

Claims (12)

1. Weergeefinrichting met een elektro-optisch medium tussen twee op afstand van elkaar gehouden steunplaten met naar elkaar toegekeerde oppervlakken met op het ene oppervlak een eerste stel elektroden en op het andere oppervlak een tweede stel elektroden die elkaar kruisen, 5 waarbij tenminste een steunplaat en de daarop aangebrachte elektroden transparant zijn en ter plaatse van de kruispunten elektro-optische weer-geefcellen zijn gedefinieerd die tussen een aan- en een uittoestand kunnen worden geschakeld, met het kenmerk dat de weergeefinrichting een be-sturingsinrichting bevat die van ten minste een stel elektroden ten min-10 ste een uiterste elektrode zodanig aanstuurt dat de met deze elektrode geassocieerde weergeefcellen tijdens bedrijf continu in de aan- of uittoestand verkeren.

2. Weergeefinrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk dat het eerste en tweede stel elektroden een aantal evenwijdige strip 15 vormige elektroden bevatten die een matrix van weergeefcellen bepalen.

3. Weergeefinrichting volgens conclusie 1 of 2, met het ken merk dat van de beide stellen elektroden tenminste de beide uiterste elektroden continu in de aan- of uittoestand verkeren.

4. Weergeefinrichting volgens conclusie 2 of 3, met het ken 20 merk dat de uiterste elektroden van de matrix praktisch samenvallen met de randen van het vloeibaar kristaloppervlak.

5. Weergeefinrichting volgens een der conclusies 1 t/m 3, met het kenmerk dat de inrichting een lichtdoorlatend venster bevat waarvan tenminste een rand in loodrechte projectie gezien praktisch 25 samenvalt met een elektrode van een stel elektroden.

6. Weergeefinrichting volgens conclusie 5, met het kenmerk dat de randen van het lichtdoorlatend venster in loodrechte projectie ge zien praktisch samenvallen met de uiterste elektroden van het eerste en tweede stel elektroden.

7. Weergeefinrichting volgens een der conclusies 1 t/m 3, met het kenmerk dat de inrichting een lichtdoorlatend venster bevat waarbij in loodrechte projectie gezien de uiterste elektroden buiten het lichtdoorlatend venster liggen.

8, Weergeefinrichting volgens een der conclusies 5 t/m 7, 35 met het kenmerk dat de steunplaat het lichtdoorlatend venster bevat.

9. Weergeefinrichting volgens een der vorige conclusies, met het kenmerk dat van ten minste een stel elektroden ten minste twee uiter -r Λ PHN 11565 9 ste elektroden onderling elektrisch geleidend verbonden zijn.

10. Weergeefinrichting volgens een der vorige conclusies, met het kenmerk dat het elektro-optische medium een vloeibaar kristallijn medium is.

11. Weergeefinrichting volgens een der conclusies 1 t/m 10, met het kenmerk dat deze voor zowel de kolombesturing als voor de rijbe sturing een of meer identieke geïntegreerde schakelingen bevat.

12. Geïntegreerde schakeling voor toepassing in een weer geefinrichting volgens conclusie 11, met het kenmerk dat de geinte 10 greerde schakeling bedreven kan worden in een multiplexfunctie waarbij afhankelijk van een interne klokbesturing op verschillende van een eerste aantal uitgangen achtereenvolgens een selectiespanning wordt ge genereerd en een datafunctie waarbij op tenminste een uitgang van het eerste aantal uitgangen een van de overige door de schakeling gegenereer 15 de uitgangsspanningen onafhankelijke dataspanning wordt gegenereerd. ' \ • . 4 ’