NL9200606A - Vloeibaar-kristal weergeefinrichting met aanstuurschema ter realisatie van hoge kontrasten en hoge helderheid met behoud van snelle schakeltijden. - Google Patents

Description

Vloeibaar-Kristal Weergeefinrichting met Aanstuurschema ter realisatie van hoge Kontrasten en hoge Helderheid met behoud van snelle Schakeltijden.

De uitvinding heeft betrekking op een weergeefinrichting bevattende een vloeibaar-kristal materiaal tussen twee op een gedefinieerde afstand van elkaar gehouden steunplaten met naar elkaar toegekeerde opppervlakken waarbij op het ene oppervlak een patroon van N lijnelektroden en op het andere oppervlak een patroon van kolomelektroden is aangebracht, welke lijnelektroden de kolomelektroden kruisen en de kruispunten aldus een matrix van weergeefelementen vormen. De inrichting bevat een besturingsschakeling voor het aanbieden van datasignalen aan de kolomelektroden alsmede een lijnaftastschakeling voor het periodiek aftasten van de lijnelektroden en het aanbieden van passende lijnselectiespanningen.

Dergelijke weergeefinrichtingen zijn bekend en worden gewoonlijk in multiplex-aansturing volgens de zogenaamde RMS-mode bedreven.

De wijze van aansturing (gebaseerd op het zogenaamde RMS gedrag van het vloeibaar-kristal materiaal) is o.a. beschreven door Alt en Pleshko in I.E.E.E. Trans. El. Dev. ED 21, 1974, blz. 146-155, door Nehring en Kmetz in I.E.E.E. Trans. El. Dev. ED 26, 1979, blz. 795-802, en door Kawakami e.a. in SID-IEEE Record of Biennal Display Conference, 1976, blz. 50-52.

Deze wijze van aansturing geldt als de meest gangbare voor het aansturen van vloeibaar-kristal weergeefinrichtingen die opgebouwd zijn als een matrix van beeldelementen zoals hierboven beschreven waarbij geen aktieve elektronische schakelaar (zoals bijvoorbeeld, dunne-film-transistor) per beeldelement wordt toegepast.

Met deze wijze van aansturing worden de beeldelementen vanuit een eerste toestand naar een optisch daarvan verschillende tweede toestand geschakeld met behulp van de lijnaftastschakeling die periodiek de lijnelektroden aftast met een lijnselektiepuls ter grootte van Vs en met behulp van de besturingsschakeling voor het aanbieden van datasignalen aan de kolomelektroden welke dataspanningen ter grootte van +/-aan de kolomelektroden toevoert gedurende een tijd dat een lijnelektrode wordt afgetast, zodanig dat de optische toestand die in een weergeefelement gerealiseerd wordt, bepaald wordt door de zogenaamde Rooth-Mean-Square (RMS) spanningswaarde over het betreffende element.

De RMS-spanningswaarde Vg voor de geselecteerde weergeefelementen, d.w.z. de weergeefelementen in de aan-toestand, wordt gegeven door:

Vl = ( vs + vd )2/N + ( N - 1 ) * V//N (1)

De RMS-spanningswaarde Vj voor de niet-geselecteerde weergeefelementen, d.w.z. de weergeefelementen in de uit-toestand, wordt gegeven door: vl2 = ( V8 - Vd )2/N + ( N - 1 ) * Vd2/N (2)

In figuur 2 wordt schematisch een transmissiespannings-karakteristiek getoond van een tot deze weergeefinrichting behorende beeldcel.

Door Alt & Pleshko zijn relaties afgeleid die voor een gegeven waarde van de verhouding S = V.,/V| (ook wel drempelsteilheid in de transmissiespanningskarakteristiek genoemd) weergeven hoe groot het maximale aantal lijnen NBM is, dat onder behoud van een vooraf bepaald kontrast met deze methode kan worden aangestuurd en op welke wijze de spanning V„ van de lijnselectiepuls en de dataspanningen +/- gekozen moeten worden om dit te realiseren. Deze relaties luiden als volgt: Niai = { ( S2 + 1 )/( S2 - 1 ) }2 (3) <W* = Nm (4)

Vd2 = V,2 * { 0.5/( 1 - Q ) } (5)

2 -1 waarbij: Q = N

Indien nu de lijnselectiespanning Vs en de dataspanning worden gekozen overeenkomstig de uitdrukkingen (2) en (3) dan zal bij gebruik van li lijnen de resulterende RMS-spanning

AI

over een geselecteerd beeldelement gelijk zijn aan Vg en de resulterende RMS-spanning over een niet-geselecteerd beeldelement gelijk zijn aan Vj.

Een grotere multiplexgraad, m.a.w. een hogere waarde voor Nm, vereist een steilere helling in de transmissiespanningskarakteristiek, d.w.z. een waarde van de grootheid S = V.,/Vj dichter bij 1.0

Met de momenteel bekende (en reeds gebruikte) zogenaamde "SUPER-TWISTED" vloeibaar-kristal effecten kunnen zeer hoge N1M waarden gerealiseerd worden omdat de drempelsteilheid S van de transmissiespanningskarakteristiek van deze effecten een waarde heeft die zeer dicht bij de limiet-waarde 1.0 ligt.

Figuur 1 toont schematisch een deel van een matrix-georienteerde weergeefinrichting 1 met selectielijnen lal (rijelektroden) 2, en beschrijft de principe-werking van de voornoemde RMS multiplex aanstuurmethode.

De weer te geven informatie wordt aangeboden op de datalijnen (kolomelektroden) 3. Ter plaatse van de kruispunten van de selectielijnen 2 en de datalijnen 3 bevinden zich de weergeefelementen 4. Afhankelijk van de aangeboden informatie op de datalijnen 3 bevinden de weergeefelementen 4 zich in een aan-toestand of uit-toestand.

De informatie wordt als volgt ingeschreven.

Synchroon met het selecteren van de lijnen of rijelektroden met behulp van de lijnselectiespanning Vg (welke gekozen is volgens de uitdrukkingen (4) en (5)) wordt de beeldinformatie (dataspanning +/- ) via de kolomelektroden toegevoerd.

Zo wordt vanaf het tijdstip tj gedurende een periode tj (ook wel lijntijd genoemd) de lijn 2a geselecteerd die tesamen met de dan op de datalijnen 3*, 3*1, cc aanwezige informatie (d.w.z.: +/- Vd) de optische toestand van de beeldelementen 4ai, 4^, 4CC bepaalt.

Gedurende deze periode tj dat de lijn 2a is geselecteerd, staat over alle andere beeldelementen die korresponderen met de b c lijnelektroden 2,2, etc. een spanning +/- Vj.

Vanaf het tijdstip tj (waarbij: tj - tj = tj ) wordt gedurende de periode tj de lijn 2^ geselecteerd. De dan op de datalijnen 3 aanwezige informatie (d.w.z.: +/- V^) bepaalt de toestand van de beeldelementen 4*11, 4^, 4bc.

Na deze lijntijd tj wordt vervolgens de volgende lijn geselecteerd. Aldus wordt lijn-voor-lijn het gehele beeld ingeschreven. Nadat de laatste lijn van de matrix is geselecteerd, wordt de gehele cyclus herhaald (zogenaamde "repeated scan procedure"). De duur van een enkele inschrijf cyclus wordt de rastertijd ofwel frametijd tj genoemd: tf = N * tj waarbij N het aantal lijnen voorstelt ,die aldus successievelijk afgetast worden.

Belangrijk bij deze RMS aanstuurmethode is dat zowel de stijgtijd als de afvaltijd (ofwel, de schakeltijd voor overgang naar de ’aan’-, respectievelijk de 'uit'-toestand) van het optisch effect veel groter is dan de rastertijd.

Onder deze omstandigheden reageert het weergeefelement op het cumulatieve effect van een aantal aanstuurpulsen (c.q. selectie-pulsen). Hierbij reageert met name een vloeibaar-kristal weergeefelement op dezelfde wijze als wanneer het werd aangestuurd met een sinus- of blok-golfsignaal met dezelfde RMS spanningswaarde als die van de ’aan’- en * uit ’-spanningen en Vj gegeven door de uitdrukkingen (1) en (2).

Zoals reeds besproken, is het maximale aantal selectielijnen Ni<r gerelateerd aan de waarde van de verhouding V2/VJ (drempelsteilheid).

Naarmate de multiplexgraad toeneemt zijn steeds hogere spanningen noodzakelijk bij gebruik van de boven beschreven RMS multiplex aanstuurmethode.

Met name de lijnsectiespanning V zal hoog worden (de data-, o ofwel kolomspanning dient bij dit aanstuurschema altijd kleiner dan de drempelspanning van het optisch effect gekozen te worden).

De hoge selectiespanningen hebben tot gevolg dat het vloeibaar-kristal effect niet langer meer reageert op de RMS spanningswaarde (RMS spanningsgemiddelde over een rastertijd), maar dat het beeldelement een optische respons vertoont die bepaalt wordt door de 'momentane* spanningswaarde die het betreffende element voelt gedurende de lijnselectietijd. Figuur 3 toont schematisch het transmissie gedrag gedurende een rastertijd van een dergelijk weergeefelement in de ’aan'-toestand.

Tijdens de lijntijd t^ gedurende welke het betreffende element een spanning ter grootte van Vs + voelt, wordt de ’aan’-toestand reeds bereikt, omdat de 'aan’-schakeltijd bij voldoend hoge spanningen kleiner of gelijk zal worden aan deze lijntijd. Na selectie, dus na de lijntijd tj voelt het betreffende beeldelement nog slechts een spanning +/- die kleiner is dan de drempelspanning. Dit betekent dat het betreffende beeldelement gedurende de rest van de frametijd zal terugkeren naar zijn ’uit’-toestand. In figuur 3 is voor de eenvoud verondersteld dat deze afvaltijd (ofwel, 'uit'-schakeltijd) van dezelfde grootte is als de rastertijd.

Dit karakteristieke zogenaamde "non-RMS" transmissiegedrag is o.a. waargenomen bij vloeibaar-kristal weergeef inrichtingen met Super-Twisted vloeibaar-kristal konf iguraties, en met name bij weergeefinrichtingen met zeer dunne vloeibaar-kristal laagdikte’s. Het is een bekend gegeven dat de schakeltijden van een vloeibaar-kristal effect sterk afhankelijk zijn van deze laagdikte. Naarmate de laagdikte kleiner wordt, zal de schakeltijd afnemen. Zie o.a. Okada e.a. in SID Digest of Technical Papers XXII, 1991, blz. 430 - 433.

Het geschetste transmissiegedrag (veelal aangeduid met "FRAME RESPONSE") in figuur 3 leidt tot helderheidsverlies en kontrastverlies in vergelijking met een zuiver RMS reagerend vloeibaar-kristal effect.

De uitvinding stelt zich ten doel een weergeefinrichting te verschaffen waarin bij een gegeven hoge multiplexgraad en bij gegeven dunne vloeibaar-kristal laagdikte’s (welke belangrijk zijn voor het realiseren van snelle schakeltijden) het genoemde "FRAME RESPONSE" gedrag gereduceerd dan wel geelimineerd wordt zodat met behoud van snelle schakeltijden het kontrast en de helderheid verbeterd worden en wel zodanig dat die kontrasten helderheids-waarden bereikt c.q. benaderd worden die optreden wanneer het optisch effect zuiver RMS gedrag vertoont. Deze weergeef inrichting heeft daartoe volgens de uitvinding het kenmerk dat een aanstuurschema gebruikt wordt waarbij de enkele, hoge selectiepuls voor iedere lijn per rastertijd vervangen is door meerdere kleinere pulsen die regelmatig over de rastertijd verdeeld zijn.

De uitvinding berust op het inzicht dat het gebruik van meerdere kleinere pulsen gedurende de rastertijd in plaats van de enkelvoudige grote selectiepuls per lijn, mogelijk is wanneer meerdere lijnen tegelijk geselecteerd worden tijdens de rastertijd.

Gelijktijdige selectie van meerdere lijnen tijdens het scannen van de matrix (multiplexen) leidt bij geschikte keuze van de spanningsvorm van de selectiespanning en van de datagolfsignalen niet tot een vermindering van het maximaal aantal te addresseren lijnen. Voor gegeven transmissiespanningskarakteristiek met steilheid V^/Vj wordt N1M wederom bepaalt volgens uitdrukking (3) die afgeleid is voor optredend RMS gedrag.

Gelijktijdige selectie van meerdere lijnen tijdens de rastertijd leidt niet alleen tot een selectiesignaal met kleinere amplitude in vergelijking met de standaard RMS aansturing, maar biedt tevens de mogelijkheid het selectiesignaal met bijbehorende selectieduur op te splitsen in meerdere separate selectiepulsen met korresponderende verkorte pulsduur.

De uitvinding zal thans nader worden toegelicht aan de hand Yan een aantal uitvoeringsvoorbeelden.

In het eerste uitvoeringsvoorbeeld (figuur 4a en 4b) wordt verondersteld dat gedurende de rasterscan gelijktijdige selectie van twee lijnen plaatsvindt.

Voor de eenvoud wordt verondersteld dat het aantal lijnen N van de matrix een veelvoud van ’twee’ is.

De selectietijd wordt nu gedefinieerd als de addresseertijd t .

o

Figuur 4a toont spanningsvormen voor de lijnsignalen en de datasignalen die gebruikt kunnen worden om de informatie zoals weergegeven in deze figuur middels de aanduidingen 'aan' en ’uit’ in te schrijven.

Na de addresseertijd t, worden, zoals weergegeven in figuur 4a, de volgende twee lijnen geselecteerd en worden met behulp van een kolombesturingsschakeling de passende dataspanningen aan de kolommen toegevoerd overeenkomstig de dan in te schrijven informatie. De rastertijd t^ wordt in dit voorbeeld gegeven door: tf = (N/2) * ta.

De lijnselectiespanningssignalen van de twee gelijktig geselecteerde lijnen zijn onderling orthogonaal.

In figuur 4a is voor de eenvoud verondersteld dat selectie plaats vindt van twee naast elkaar gelegen lijnen. Dit is evenwel niet noodzakelijk. Elk tweetal lijnen van de N-lijnen matrix kan met deze aanstuurmethode gelijktig geselecteerd worden. Uiteraard zal steeds per rastertijd elke lijn slechts gedurende een addresseertijd t, geselecteerd worden.

Evenals bij de standaard multiplex aansturing zoals boven beschreven, vindt ook nu "repeated scanning" plaats.

De amplitude van de lijnselectiespanningssignalen is voor de twee gelijktijdig te selecteren lijnen gelijk aan +/- A.

In plaats van de getekende spanningsvormen voor de twee gelijktig te selecteren lijnen, kunnen ook spanningsvormen gekozen worden met hogere frequentie. In dit geval zullen de datagolfsignalen aangepast moeten worden, en zullen deze afwijken van de in figuur 4a getekende.

De amplitude van de dataspanningen in figuur 4a die tijdens de addresseertijd t aan de kolommen worden aangeboden om de gewenste informatie in te schrijven, is gedurende een helft van de addresseertijd gelijk aan +/- D en gedurende de andere helft van de addresseertijd gelijk aan 0. De feitelijke vorm van een dataspanningssignaal wordt bepaald door te weer te geven informatie (d.w.z.: de beeldelementen ’aan’ of ’uit’).

In figuur 4a worden de vier dataspanningssignalen gegeven waarmee de mogelijke informatieinhoud van de betreffende beeldelementen die voorkomen op de geselecteerde lijnen, gerealiseerd kan worden met gebruik van de getekende lijnselectiespanningsvormen: d.w.z. de kombinatie ’uit’/’uit* (kolom 1), ’uit’/’aan’ (kolom 2), ’aan’/’uit* (kolom 3), ’aan’/’aan’ (kolom 4).

De beeldelementen 1, 2, 5, 7 van de in figuur 4a getekende matrix worden verondersteld zich in de *uit’-toestand te bevinden; de beeldelementen 3, 4, 6, 8 zijn in de ’aan*-toestand.

Teneinde gelijkspanningskomponenten te voorkomen, kunnen bijvoorbeeld na iedere rastertijd de lijnselectiespanningen en de dataspanningen van polariteit veranderd worden (analoog aan de standaard Alt & Pleshko multiplex aansturing).

In figuur 4a is voor de eenvoud een dergelijke polariteitsverandering niet getekend.

In figuur 4b worden de resulterende spanningen over de beeldelementen 1 t/m 8 van figuur 4a gedurende de addresseertijd t. weergegeven. De resulterende spanning is afgeleid als de verschilspanning Vj--B - V^Q1.

Figuur 4b toont dat de RMS spanningswaarden gedurende de addresseertijd t, van de beeldelementen 1, 2, 5, 7 die in de *uit’-toestand zijn, gelijk zijn aan elkaar.

Evenzo zijn de RMS spanningswaarden gedurende t, van de 'aan*-elementen aan elkaar gelijk.

Met behulp van figuur 4a kan geverifieerd worden dat elk willekeurig ’aan’-element en ’uit’-element in de matrix, dezelfde RMS spanningswaarde heeft gedurende de rest van de rastertijd (dus; gedurende tf - ta).

Voor de RMS spanningswaarde V.,. van een ’aan’-element kan de d&fl volgende uitdrukking afgeleid worden:

Vaan2= iV^2 + <A + D)2/2) + ta*(N/2 - 1 )*DZ/2}/{ta*N/2} (6)

De RMS spanningswaarde V^j. van een ’ uit ’ -element wordt gegeven door de volgende uitdrukking:

Vuit2= iV(AZ/2 + (A - D)Z/2) + ta*(N/2 - l)*DZ/2}/{ta*N/2} (7)

Met behulp van de "Lagrange Multiplier" techniek kan het maximum van Vaan bepaald worden als funktie van de spanningen A en D onder de voorwaarde dat V»it gelijk is aan de drempel spanning Vj.

De volgende uitdrukkingen worden dan gevonden: (A/D)2 = N/4 (8} D2 = V,2 * 2 * { 0.5/( 1 - Q) } (9) 2 -1

waarbij: Q = N

Wanneer vergelijkingen (8) en (9) gesubstitueerd worden in de uitdrukkingen (6) en (7), dan wordt voor de verhouding V /V gevonden: < )* = i Q"1 + 1 }/{ Q'1 - 1 } (10)

Met: = Vj en de definitie voor de steilheid S^g/Vj volgt dat uitdrukking (10) feitelijk identiek is aan uitdrukking (3) die het verband weergeeft tussen het aantal te multiplexen lijnen (in dit uitvoeringsvoorbeeld: N) en de steilheid van de transmissie-spanningskarakteristiek.

Worden de uitdrukkingen (8) en (9) vergeleken met de uitdrukkingen (4) en (5), dan volgt dat de amplitude D van de datasignalen bij gelijktijdige selectie van twee lijnen een factor 2 ' groter is dan de benodigde dataspanning volgens de standaard Alt & Pleshko RMS multiplex aansturing (bij gelijk lijnenaantal N van de matrix).

De amplitude A van de lijnselectiespanningen bij gelijktijdige 1/2 selectie van twee lijnen is een factor 2 ' kleiner dan de benodigde selectspanning V„ volgens de standaard Alt & Pleshko RMS multiplex aansturing (bij gelijk lijnenaantal N van de matrix). Een en ander betekent dat de maximale spanningsamplitude (A+D) van een ‘aan’-element bij het boven beschreven aanstuurschema met gelijktijdige selectie van twee lijnen significant kleiner is dan de maximale spanningsamplitude (vs+v,j) voor eenzelfde element bij aansturing volgens het standaard Alt & Pleshko principe.

Beschouw wederom de spanningsvormen van de li jnselectiesignalen en de datasignalen van figuur 4a.

De volledige addresseertijd t, is feitelijk opgebouwd uit twee gelijke tijdsduren t,/2 met bijbehorende karakteristieke ft spanningswaarden voor de lijnselectiesignalen en de datasignalen.

Voor het realiseren van de gewenste Vm en Vu^ RMS spanningswaaarden (volgens uitdrukkingen (8) en (9)) is het niet noodzakelijk dat de selectietijdsduren t,/2 met α bijbehorende spanningen direkt na elkaar plaatsvinden zoals in de spanningsvormen in figuur 4a verondersteld is.

De tweede selectietijdsduur ta/2 kan bijvoorbeeld gekozen worden vanaf een tijdstip dat volgt na de halve rastertijd.

In figuur 5 wordt dit geïllustreerd met behulp van een matrix van 10 lijnen. Voor de eenvoud worden alleen de lijnselectiespanningssignalen van de 10 lijnen tijdens het aftasten van de matrix gedurende een rastertijd weergegeven. Getekend is de situatie waarbij twee naast elkaar gelegen lijnen worden geselecteerd. Zoals reeds eerder is aangeduid, is dit niet noodzakelijk. Figuur 5a toont de aftastcyclus waarbij de addresseertijd t. niet is opgesplitst. In figuur 5b is de lijnselectieduur t. opgesplitst in twee tijdsduren t,/2 ft ft waarbij de tweede helft van de totale addresseertijd t, plaats vindt vanaf een tijdstip dat gelegen is op de helft van de rastertijd. In figuur 5c wordt ter vergelijk het aanstuurschema volgens de standaard RMS multiplex methode met selectie van een enkele lijn weergegeven.

Het zal duidelijk zijn dat voor het aftastschema zoals getekend in figuur 5b de besturingsschakeling voor de datasignalen aangepast zal moeten worden om de passende dataspanningen aan de kolommen toe te voeren.

Het principe van het aftastschema volgens figuur 5b is uiteraard niet alleen toepasbaar op de getekende 10-lijnen matrix, maar op elke matrix met een willekeurig aantal lijnen N. Voor het geval dat N geen veelvoud van twee is, kan matrix-addressering volgens dit principe plaatsvinden door het introduceren van een zogenaamde 'dummy* of virtuele lijn.

Het addresseerscheraa beschreven in figuur 5b resulteert in een aansturing waarbij de enkele selectiepuls van de standaard Alt &. Pleshko multiplex aansturing vervangen is door twee separate selectiepulsen met kleinere amplituden en voorkomend, bij voorkeur, op tijdstippen die gelijkelijk zijn verdeeld over de rastertijd. Zoals reeds is besproken, is de maximale amplitude van de spanning over een beeldelement (tijdens selectie) kleiner bij deze aanstuurmethode dan bij de standaard Alt & PI eshko aansturing.

Zowel het optreden van meerdere selectiepulsen met lagere amplitude dan de enkele selectiepuls bij de Alt &. Pleshko aansturing en het feit dat de maximale spanning over een beeldelement tijdens selectie kleiner is dan de overeenkomstige spanning bij het Alt & Pleshko aanstuurschema, hebben een positieve invloed bij het reduceren c.q. elimineren van "FRAME RESPONSE".

Voor het geval dat het boven beschreven aanstuurschema met gelijktijdige selectie van twee lijnen en het opsplitsten van de totale addresseertijd t in twee separate selectietijdsduren t /2 zoals schetsmatig weergegeven in figuur 5b, niet afdoende is om "FRAME RESPONSE" te reduceren c.q. te elikim en, kan een aansturing gekozen worden waarbij meer dan twee lijnen gelijktijdig worden geselecteerd, bijvoorbeeld 4, of 6, of 8 etc.

Het is evenwel niet noodzakelijk dat een even aantal lijnen gelijktijdig wordt geselecteerd.

In het volgende uitvoeringsvoorbeeld van de uitvinding (figuur 6a en 6b) wordt beschreven hoe de aansturing van een N lijnen matrix kan plaats vinden wanneer 4 lijnen gelijktijdig worden geselecteerd tijdens de rasterscan.

Voor de eenvoud wordt verondersteld dat het aantal lijnen N van de matrix een veelvoud van ’vier’ is. Dit is evenwel niet noodzakelijk (in analogie met de aansturing waarbij twee lijnen gelijktig geselecteerd worden, zoals reeds besproken).

De selectieti jd wordt nu gedefinieerd als de addresseerti jd tjj.

In figuur 6a worden spanningsvormen voor de lijnsignalen getoond die gebruikt kunnen worden om de informatie zoals weergegeven in deze figuur in te schrijven. Voor de eenvoud worden in deze figuur 6a slechts drie kolommen i, j, k getoond met bijbehorende informatieinhoud van de beeldelementen 11 t/m 22 welke korresponderen met de kruispunten van de kolommen i, j, k en de getekende eerste groep van vier gelijktijdig te selecteren lijnen. Ter illustratie van de benodigde datasignalen worden de beeldelementen 11, 12, 13, 14 behorende bij kolom i, repectievelijk verondersteld ’uit’, ’uit’, ’aan’ en ’uit* te zijn. De elementen 15, 16, 17, 18 behorende bij kolom j zijn respectievelijk ’aan’, ’uit*, ’uit’ en ’aan*. De beeldelementen 19, 20, 21, 22 behorende bij kolom k zijn respectievelijk ’aan’, ’aan’, ’uit’, en ’aan’.

Na de addresseertijd t^ worden de volgende 4 lijnen geselecteerd. De rastertijd tj wordt in dit voorbeeld gegeven door: t^=(N/4)i*:t^·

De lijnselectiespanningssignalen van de vier gelijktijdig geselecteerde lijnen zijn onderling orthogonaal, en wel zodanig dat het selectie signaal van een van- de vier gelijktijdig te selecteren lijnen een halve-periode tijd heeft die overeenkomt met de addresseertijd t^, In figuur 6a is dit de eerste (bovenste) lijn van de groep van vier gelijktijdig te selecteren lijnen. Het is evenwel niet noodzakelijk dat deze genoemde lijn deze lijnselectiespanningsvorm heeft.

In figuur 6a is voor de eenvoud verondersteld dat selectie plaats vindt van vier naast elkaar gelegen lijnen. Dit is evenwel niet noodzakelijk. Elk viertal lijnen van de N-lijnen matrix kan met deze aanstuurmethode gelijktijdig geselecteerd worden. Uiteraard zal steeds per rastertijd elke lijn slechts gedurende een addresseertijd t^ geselecteerd worden.

Er vindt "repeated scanning" plaats.

De amplitude van de lijnselectiespanningssignalen is voor de vier gelijktijdig te selecteren lijnen gelijk aan +/- B. Ter voorkoming van gelijkspanningskomponenten kan bijvoorbeeld na iedere rastertijd de polariteit van zowel de lijnselectiespanningen als de datasignalen van teken gewisseld worden. Voor de eenvoud is deze polariteitswisseling niet getekend in figuur 6a.

In plaats van de getekende spanningsvormen voor de vier gelijktijdig te selecteren lijnen kunnen ook spanningsvormen gekozen worden met hogere frequentie. In dit geval zullen de datagolfsignalen aangepast moeten worden, en zullen deze afwijken van de in figuur 6b getekende.

In figuur 6b wordt geïllustreerd op welke wijze de datasignalen bepaald kunnen worden om de informatie zoals weergegeven in figuur 6a in te schrijven.

Beschouw daartoe eerst de beeldelementen 11, 12, 13, 14 behorende bij kolom i. Beeldelement 11 dient in de ’uit’-toestand te zijn. Om dit te realiseren zou als datasignaal voor beeldelement 11 tijdens selectie een dataspanningssignaal toegevoerd moeten worden dat in fase is met het lijnselectiesignaal van de korresponderende geselecteerde lijn. Dit signaal is getekend in figuur 6b in de kolom met als "heading" KOLOM i. De amplitude X van dit signaal (en de amplitude van de lijnselectiesignalen) wordt bepaald door de eis dat de RMS spanningswaarde van de *uit'-elementen een gedefinieerde waarde moet hebben terwijl de RMS spanningswaarde van de * aan’-elementen zo groot mogelijk dient te zijn. Beeldelement 12 dient in de *uit’-toestand te zijn, en analoog aan het bovenbeschrevene zou het toe te voeren dataspanningssignaal gedurende selectie voor beeldelement 12 in fase dienen te zijn met het lijnselectiesignaal van de korresponderende lijn. Dit signaal is getekend in figuur 6b in de kolom met als "heading" KOLOM i. De amplitude van dit signaal is gelijk aan de amplitude van het bovenstaande datasignaal voor beeldelement 11.

Beeldelement 13 dient ’ aan’ te zijn. Derhalve zou een datasignaal tijdens selectie aan beeldelement 13 toegevoerd dienen te worden dat in tegen-fase is met het lijnselectiesignaal van de korresponderende lijn. Dit datasignaal voor beeldelement 13 heeft wederom dezelfde amplitude als de beide voornoemde datasignalen van beeldelementen 11, en 12, en wordt weergegeven in de kolom met "heading" KOLOM i. Het datasignaal voor beeldelement 14 tijdens selectie volgt op grond van een analoge redenering als gegeven voor de andere beeldelementen in de betreffende kolom i. Gesommeerd leveren deze vier datasignalen het datasignaal op zoals getekend in figuur 6b in de kolom met "heading" KOLOM i. Dit signaal i wordt tijdens selectie van de vier lijnen waartoe de elementen 11, 12, 13, 14 behoren, toegevoerd aan de kolom it Op volkomen analoge wijze kan het datasignaal bepaald worden dat moet worden toegevoerd aan kolom j om de gewenste informatieinhoud van de beeldelementen 15, 16, 17, 18 te realiseren. In figuur 6b is een en ander geïllustreerd met de spanningsvormen tijdens selectie voorde betreffende elementen, alsmede de totaalspanning (signaal j) welke tijdens selectie toegevoerd wordt aan kolom j (zie kolom met "heading” KOLOM j). In de kolom met "heading" KOLOM k worden ter illustratie de dataspanningssignalen alsmede de totaalspanning signaal k weergegeven voor de betreffende kolom k (zie getekende signalen in de kolom met "heading" KOLOM k).

Bij gelijktijdige selectie van vier lijnen dienen datasignalen toegevoerd te worden waarin 5 niveau’s onderscheiden kunnen worden, namenlijk +/- E, +/- E/2, 0. De kombinatie van deze niveau*s in een datasignaal toegevoerd aan een kolom 1 tijdens selectie wordt bepaald door de beeldinhoud van de elementen in de betreffende kolom 1.

Figuur 7 toont de resulterende spanningen (gedefinieerd als Vj-jn - V^020|) voor de elementen 11 t/m 22 van figuur 6a tijdens de select iet ijd t^ met gebruikmaking van de lijnselectiesignalen getekend in figuur 6a en de datasignalen (signaal i, signaal j, signaal k) getekend in figuur 6b. De RMS spanningswaarden, gedurende de selectie tijd t^, van de ’uit’-elementen 11, 12, 16, 17, 21, 14 zijn aan elkaar gelijk.

De RMS spanningswaarden van de ’aan’-elementen 15, 19, 20, 13, 18, 22, gedurende de selectietijd t^, zijn gelijk aan elkaar. Na selectie, en gedurende de rest van de rastertijd tp d.w.z. gedurende tf — t^ · is de RMS spanningswaarde van elk willekeurig *uit’-element gelijk aan de RMS spanningswaarde van elk willekeurig ’aan’-element.

Voor de RMS spanningswaarde V&aa van een ’aan’-element kan de volgende uitdrukking afgeleid worden: VJ = { tb*(B2 + B*E/2 + EZ/4) + (N/4 - l)*tb*E2/4 }/(N*tb/4) (11)

De RMS spanningswaarde V-b van een ’uit’-element wordt gegeven door de volgende uitdrukking:

VuitZ = { tb*(B2 - B*E/2 + E2/4) + (N/4 - l)*tb*E2/4 }/(N*tb/4) (12)

Onder voorwaarde dat Vu-b = Vj kan VJan gemaximaliseerd worden voor gegeven N als funktie van B en E.

Het maximum wordt gevonden als: (B/E)2 = N/16 (13) E2 = 4 * Vj2 * { 0.5/(l-Q) } (14) 2 -1

waarbij Q = N

Voor de verhouding van Vaan/V wordt alsdan gevonden: (WW2 = ί «-1 + 1 >/t e'1 - 1 } (15)

Met: = V| en de definitie van de steilheid S=Vj/Vj volgt dat uitdrukking (15) feitelijk identiek is aan uitdrukking (3) die het verband weergeeft tussen het aantal te multiplexen lijnen (in dit uitvoeringsvoorbeeld: N) en de steilheid van de transmissiespanningskarakteristiek.

Worden de uitdrukkingen (13) en (14) vergeleken met de uitdrukkingen (4) en (5), dan volgt dat de amplitude E bij gelijktijdige selectie van vier lijnen een factor 2 groter is dan de benodigde dataspanning Vj volgens de standaard Alt ft Pleshko multiplex aansturing (bij gelijk lijnenaantal N van de matrix). De amplitude B van de lijnselectiespanningen bij gelijktijdige selectie van vier lijnen is een factor 2 kleiner dan de benodigde selectspanning Vg volgens de standaard Alt ft Pleshko RMS multiplex aansturing (bij gelijk lijnenaantal N van de matrix) .

Beschouw wederom de spanningsvormen van de lijnselectiesignalen van figuur 6a en de spanningsvormen van de datasignalen van figuur 6b.

De volledige addresseertijd tb is opgebouwd vier gelijke tijdsduren tb/4 met bijbehorende karakteristieke spanningswaarden voor de lijnselectiesignalen en de datasignalen. Voor het realiseren van de gewenste Vaan en RMS spanningswaarden (volgens uitdrukkingen (11) t/m (14)) is het niet noodzakelijk dat de selectietijdsduren t^/4 met bijbehorende spanningen direkt na elkaar plaatsvinden zoals in de spanningsvormen in figuur 6a en in figuur 6b verondersteld is. De selectietijdsduren t^/4 met bijbehorende spanningen kunnen verdeeld over de rastertijd voorkomen.

Dit wordt geïllustreerd in figuur 8 met behulp van een matrix van 12 lijnen. Voor de eenvoud worden alleen de lijnselectiespanningssignalen van de 12 lijnen tijdens het aftasten van de matrix gedurende een rastertijd weergegeven. Getekend is de situatie waarbij vier naast elkaar gelegen lijnen gelijktijdig worden geselecteerd. Zoals reeds is aangeduid, is dit niet noodzakelijk· Figuur 8a toont de aftastcyclus waarbij de lijnselectieduur niet is opgesplitst. In figuur 8b is de lijnselectieduur t^ opgesplitst in vier tijdsduren t^/4 die gelijkelijk verdeeld zijn over de rastertijd. Andere verdelingen zijn uiteraard ook mogelijk, bijvoorbeeld een gelijkelijke verdeling over de rastertijd van twee selectieti jdsduren die elk gelijk zijn aan tjj/2.

Voor het aftastschema zoals getekend in figuur 8b (maar ook voor andere verdelingen van de totale lijnselectieduur t^ over de rastertijd, zoals hiervoor aangeduid) zal de besturingsschakeling voor de datasignalen aangepast moeten worden om de passende dataspanningen aan de kolommen toe te voeren. Het principe van het aftastschema volgens figuur 8b bij gelijktijdige selectie van vier lijnen en verdeling van de totale selectieduur in kleinere selectietijdsduren (met bijbehorende spanningen) die verdeeld worden over de rastertijd is niet alleen toepasbaar op de getekende 12-lijnen matrix, maar op elke matrix met een willekeurig aantal lijnen N. Voor het geval dat N geen veelvoud van vier is, kan matrix addressering met gelijktijdige selectie van vier lijnen plaatsvinden door het introduceren van ’dummy’ of virtuele lijnen. Het addresseerschema getekend in figuur 8b resulteert in een aansturing waarbij de enkele selectiepuls van de standaard Alt & Pleshko multiplex aansturing vervangen is door vier separate selectiepulsen met kleinere amplituden en voorkomend, bij voorkeur, op tijdstippen die gelijkelijk zijn verdeeld over de rastertijd. De maximale amplitude van de spanning over een beeldelement (tijdens selectie) is kleiner bij deze aanstuurmethode dan bij de standaard Alt & Pleshko aansturing. Zoals reeds besproken, kan bij gelijktijdige addressering van vier lijnen ook gebruik worden gemaakt van bijvoorbeeld twee separate selectietijdsduren met gelijke tijdsduur t^/2 welke al of niet gelijkelijk verdeeld over de rastertijd kunnen voorkomen.

Voor het geval dat het boven beschreven aanstuurschema met gelijktijdige selectie van vier lijnen en het opsplitsen van de totale selectieduur t^ in vier separate, gelijke selectieduren zoals schetsmatig weergegeven in figuur 8b niet afdoende is om "FRAME RESPONSE" te reduceren c.q. te elimineren kan een aansturing gekozen worden waarbij meer dan vier lijnen gelijktijdig worden geselecteerd en de totale selectieduur wederom opgesplitst wordt in een aantal al of niet gelijke selectietijdsduren die al of niet gelijkelijk over de rastertijd verdeeld worden analoog aan de wijze zoals geïllustreerd is met behulp van de aanstuurschema*s waarbij twee dan wel vier lijnen gelijktijdig geselecteerd worden.

Op grond van de gegeven beschrijvingen en uitleg van de te volgen procedure voor het vaststellen van het juiste aanstuurschema bij gelijktijdige selectie van vier en twee lijnen, kan eenieder die enigszins bekend is met dit vakgebied de lijnselectiesignalen en de datasignalen afleiden die gebruikt kunnen worden bij gelijktijdige aansturing van andere lijnenaantallen (anders dan twee en vier).

Ten overvloede worden in het nu te geven derde uitvoeringsvoorbeeld van de uitvinding 1ijnselectiespanningssignalen gegeven in figuur 9 die gebruikt kunnen worden bij gelijktijdige selectie van acht lijnen. De selectiesignalen in figuur 9 zijn wederom orthogonaal, en een van de gebruikte spanningssignalen heeft een halve periodetijd die overeenkomt met de addresseertijd (selectietijd). De datasignalen die in kombinatie met deze lijnselectiesignalen gebruikt worden, kunnen bepaald worden volgens het principe beschreven bij de aansturing van een matrix met gelijktijdige selectie van vier lijnen (zie o.a. figuur 6b en bijbehorende tekst).

Met de lijnselectiesignalen van figuur 9 kunnen wederom kleinere selectieduren gedefinieerd worden dan de totale selectieduur t. weergegeven in deze figuur. Bijvoorbeeld, acht v selectietijdsduren ter grootte van t/8. Deze acht

C

selectieduren kunnen bijvoorbeeld gelijkelijk verdeeld worden over de rastertijd in analogie met de beschrijvingen van de verdelingen in figuur 8b en figuur 5b.

Uiteraard zullen de amplituden van de lijnselectiespanningen en de maximale amplituden van de datasignalen zodanig gekozen dienen te worden dat de verhouding van de resulterende RMS spanningswaarden van een ’aan*-element en een 'uit’-element: Vaan/Vuit maximaal is bij Vuifc = Vj.

Bij gelijktijdige selectie van n lijnen zal de amplitude Yn van de lijnselectiesignalen, en de maximale amplitude XB van de datasignalen gekozen dienen te worden volgens: YD = N1/Z * X, / n (16)

Xn = n111 * Vj * { 0.5/( 1 - Q ) }1/2 (17) j -1

waarbij: Q = N

De onderstaande tabel illustreerd voor een aantal waarden van n, hoeveel en welke spanningsniveau’s kunnen voorkomen in de datasignalen die in kombinatie met li jnselectiesignalen waarvan de vorm is aangeduid in de hiervoor gegeven uitvoeringsvoorbeelden, tot een gewenste beeldinhoud zullen leiden.

n=2: +/- X2, 0 n=3: +/- X3, +/- Xj/3 n=4: +/- X4, +/- X4/2, 0 n=5: +/- X5, +/- 3*X5/5, +/- Xj/5 n=6: +/- X5, +/- 4*Xg/6, +/- 2*Xfi/6, 0 etc.

Claims (10)

1. Weergeefinrichting bevattende een vloeibaar-kristal materiaal tussen twee op een gedefinieerde afstand van elkaar gehouden steunplaten met naar elkaar toegekeerde oppervlakken waarbij op het ene oppervlak een patroon van N lijnelektroden en op het andere oppervlak een patroon van kolomelektroden is aangebracht, waarbij de lijnelektroden de kolomelektroden kruisen en aldus ter plaatse van de kruisingen weergeef-elementen gevormd worden en de inrichting een besturings-schakeling bevat voor het aanbieden van blokvormige datasignalen aan de kolomelektroden alsmede een lijnaftastschakeling voor het periodiek aftasten van de lijnelektroden en aanbieden van blokvormige lijnselectie-spanningssignalen, met het kenmerk dat gedurende de rastertijd van het periodiek aftasten van de lijnelektroden meerdere lijnen n gelijktijdig worden geselecteerd (afgetast) gedurende een selectietijd (addresseertijd) ta waarbij de toe te voeren lijnselectiespanningssignalen gedurende tfl verschillend zijn voor elk van de gelijktijdig te selecteren lijnen.

2. Weergeefinrichting volgens conclusie 1 met het kenmerk dat de amplituden van de lijnselectiespanningssignalen gelijk zijn voor elk van de gelijktijdig te selecteren lijnen.

3. We geefinrichting volgens conclusie 1 en 2 met het kenmerk dat de toe te voeren li jnselectiespanningssignalen van de gelijktijdig te selecteren onderling orthogonaal zijn.

4. Weergeefinrichting volgens conclusie 1, 2 en 3 met het kenmerk dat voor elke groep van gelijktijdig aantal n te selecteren lijnen de selectietijdsduur ta opgesplitst wordt in een aantal selectietijdsintervallen die verdeeld worden over de rastertijd zodanig dat de som van deze tijdsintervallen gelijk is aan tfl en zodanig dat tijdens het aftasten van de N lijnen niet meer dan n lijnen gelijktijdig geselecteerd worden waarbij aan elk van de gelijktijdig te selecteren lijnen de toe te voeren selectiespanningen gedurende deze tijdsintervallen, identiek zijn aan de delen van de oorspronkelijke lijnselectiespanningssignalen van de betreffende lijnen die korresponderen met de betreffende tijdsintervallen .

5. Weergeefinrichting volgens conclusie 1, 2 en 3 met het kenmerk dat een even aantal lijnen ng gelijktijdig geselecteerd wordt gedurende een addresseertijd te waarbij een van de toe te voeren lijnselectiespanningsignalen gekarakteriseerd wordt door een halve periodetijd welke gelijk is aan de selectietijd t en de andere lijnselectiespanningen welke gelijktijdig toegevoerd worden aan de overblijvende lijnen gedurende tg, vergelijkbare spanningssignalen zijn met zo laag mogelijke frequentie zoals geïllustreerd wordt in de bijgevoegde uitvoeringsvoorbeelden waarbij 2, 4 en 8 lijnen gelijktijdig worden geselecteerd tijdens het aftasten van de matrix. G. Weergeef inrichting volgens conclusie 1, 2, 3 en 5 met het kenmerk dat de selectieduur t wordt opgesplitst in een aantal tijdsintervallen met gelijke tijdsduur zodanig dat de som van deze tijdsintervallen gelijk is aan te waarbij deze tijdsintervallen verdeeld worden over de rastertijd en waarbij tijdens het aftasten van de N-lijnen matrix niet meer dan ng lijnen gelijktijdig geselecteerd worden waarbij de toe te voeren lijnselectiespanningen aan elk van de gelijktijdig te selecteren lijnen gedurende deze tijdsintervallen identiek zijn met de korresponderende delen van de oorspronkelijke lijnselectiespanningssignalen van de betreffende lijnen.

7, Weergeefinrichting volgens conclusie 1,2, 3, 5 en 6 met het kenmerk dat de selectieduur t opgesplitst wordt in ng gelijke tijdsintervallen ter grootte van tg/ng welke gelijkelijk verdeeld zijn over de rastertijd zoals geïllustreerd is in de bijgevoegde uitvoeringsvoorbeelden waarbij 2, 4 en 8 lijnen gelijktijdig geselecteerd worden.

8. Weergeefinrichting volgens conclusie 1, 2 en 3 met het kenmerk dat een oneven aantal lijnen ng gelijktijdig geselecteerd wordt gedurende een addresseertijd tg per rastertijd waarbij de selectietijd tg wordt opgesplitst in een aantal tijdsintervallen zodanig dat de som van deze tijdsintervallen gelijk is aan tQ waarbij deze tijdsintervallen verdeeld worden over de rastertijd en waarbij tijdens het aftasten van de N-lijnen matrix niet meer dan ng lijnen gelijktijdig geselecteerd worden.

9. Weergeefinrichting volgens conclusie 1, 2, 3, 5, 6, 7 en 8 met het kenmerk dat de blokvormige datasignalen bepaald worden volgens de procedure beschreven bij het bijgevoegde uitvoeringsvoorbeeld waarbij vier lijnen gelijktijdig worden geselecteerd, en aldus resulteren in spanningsvormen waarbij n+1 spanningsniveau’s onderscheiden kunnen worden wanneer n lijnen gelijktijdig geselecteerd worden zoals in de beschrijving van de uitvinding op pagina 18 is geïllustreerd.

10. Weergeefinrichting volgens conclusie 1, 2, 3, 5, 6, 7, 8 en 9 met het kenmerk dat de amplitude van de lijnselectiespanningen bij gelijktijdige selectie van n lijnen gegeven wordt door YB = N ' * Xfl /n waarbij Xj de maximale dataspanning is die voorkomt in de datasignalen en waarbij Xj gegeven wordt door Xn = n^ * Vj * {0.5/(1-N'^) met Vj gelijk aan de drempelspanning c.q. de effectieve RMS spanningswaarde van een weergeefelement in de ’uit’-toestand.

11. Weergeefinrichting volgens een van de vorige conclusies met het kenmerk dat voor het geval het aantal lijnen N van de matrix geen veelvoud is van het aantal gelijktijdig te selecteren lijnen n, de matrix wordt afgetast met uitbreiding van een aantal virtuele, ofwel ’dummy’ lijnen n^ zodanig dat de som van N en ny een veelvoud is van n. Voor de bepaling van de amplituden en Xfl van de benodigde lijnselectspanningen en dataspanningen zoals beschreven in conclusie 10, kan de waarde van N die genoemd wordt in de uitdrukkingen vermeld in conclusie 10 vervangen worden door de waarde van N+n^.