RU2089941C1

RU2089941C1 - Panel of liquid-crystal display and method of control over it

Info

Publication number: RU2089941C1
Authority: RU
Inventors: Олег Валентинович Голосной; Игорь Олегович Голосной
Original assignee: Олег Валентинович Голосной; Игорь Олегович Голосной
Priority date: 1992-08-04
Filing date: 1992-08-04
Publication date: 1997-09-10

Abstract

FIELD: representation of information on multielement displays. SUBSTANCE: panel of liquid-crystal display has liquid-crystal screen 21 with assemblage of picture elements III-144, multiplexer 13, shift register 25, decoder 17, univibrator 18, AND gate 19, counted and elements 231-234 and 241-244 controlling transmission. Increased speed of response is achieved due to insertion of code converter 14 which enables proper control over transmission states (i.e. light and dark states) of elements 111-144 of screen 21 to be organized. EFFECT: simplified design and increased speed of response of proposed panel. 6 cl, 20 dwg, 2 tbl

Description

Изобретение относится к области управления в жидкокристаллических панелях дисплеев, предназначенных для отображения полутоновой информации, в том числе и телевизионной (ТВ), путем изменения длительности свечения элементов изображения на заданном отрезке времени. The invention relates to the field of control in liquid crystal display panels designed to display grayscale information, including television (TV), by changing the duration of the glow of the image elements for a given period of time.

Термооптические жидкие кристаллы (ЖК) могут быть разделены на три группы в зависимости от упорядочения молекул, а именно на нематические (НЖК), холестерические (ХЖК) и смектические (СМЖК). Смектические ЖК (СМЖК) отличаются слоистой структурой с молекулами параллельными или немного повернутыми к нормалям слоев. Одним из типов СМЖК является хиральный смектик. Отличительной особенностью хиральных СМЖК (СЖК), т.е. ЖК, в которых молекулы не идентичны их зеркальному отражению, является наличие у них сегнетоэлектрических свойств. Thermooptical liquid crystals (LCs) can be divided into three groups depending on the ordering of the molecules, namely, nematic (NLC), cholesteric (CLC), and smectic (SLC). Smectic LCs (SCLCs) are distinguished by a layered structure with molecules parallel or slightly turned to the normal of the layers. One type of CSF is a chiral smectic. A distinctive feature of chiral CSFs (FFAs), i.e. LC, in which molecules are not identical to their specular reflection, is the presence of ferroelectric properties.

В СЖК (фиг.1) хиральные молекулы, образующие параллельные слои, наклонены под углом по отношению к нормали смектических слоев 1. При переходе от слоя к слою направление наклона молекул ЖК (директор 2 или 2') монотонно изменяется, образуя спираль. Отсутствие симметрии в молекуле СЖК вызывает спонтанную (т. е. возникшую без воздействия внешнего электрического поля) поляризацию 3 или 3', перпендикулярную к директору и усредняемую до нуля на периоде спирали. In the FLC (Fig. 1), the chiral molecules forming parallel layers are inclined at an angle with respect to the normal of the smectic layers 1. When moving from layer to layer, the direction of inclination of the LC molecules (director 2 or 2 ') monotonically changes to form a spiral. The lack of symmetry in the FLC molecule causes a 3 or 3 'polarization that is spontaneous (that is, that occurs without exposure to an external electric field), perpendicular to the director and averaged to zero over the spiral period.

Спиральная структура СЖК может быть подавлена при использовании очень тонких ≈ 1-2 мкм зазоров между подложками ЖК устройств, что приводит к наклону молекул только в двух направлениях 4 или 4' относительно нормали 1 (фиг. 1). При этом возникают домены, т.е. области СЖК, в которых директор имеет одно и тоже направление. Специальным приемом, заключающимся в однонаправленной механической натирке 5 ориентирующих слоев, наносимых на подложки 6, 7, можно сформировать практически однодоменную структуру СЖК. Такая структура подобна одноосному кристаллу с управляемым электрическим полем направлением оптической оси. Поскольку направления 4 и 4' энергетически в одинаковой степени наиболее выгодны в силу симметрии, то молекулы СЖК могут оставаться в этих состояниях и без электрического воздействия достаточно долгое время, т.е. возникает эффект бистабильности. Таким образом в СЖК имеется эффект памяти. Помещая сформированный описанным выше способом слой СЖК между двумя скрещенными поляроидами 8, 9, можно получить световой затвор, пропускающий или не пропускающий свет в зависимости от направления приложенного электрического поля 10 или 10'. Скорость переключения этих двух состояний СЖК, обусловленная связью спонтанной поляризации с приложенным электрическим полем, на три порядка выше, чем у НЖК. The spiral structure of FFA can be suppressed by using very thin ≈ 1-2 μm gaps between the substrates of the LCD devices, which leads to the tilt of the molecules in only two directions 4 or 4 'relative to normal 1 (Fig. 1). In this case, domains arise, i.e. areas of SJK, in which the director has the same direction. Using a special technique consisting in unidirectional mechanical rubbing of 5 orienting layers applied to substrates 6, 7, it is possible to form an almost single-domain FLC structure. Such a structure is similar to a uniaxial crystal with an optical axis controlled by an electric field. Since directions 4 and 4 'are energetically equally advantageous by virtue of symmetry, FFA molecules can remain in these states for a long time without electrical action, i.e. there is an effect of bistability. Thus, there is a memory effect in FFA. Placing the FLC layer formed by the method described above between two crossed polaroids 8, 9, it is possible to obtain a light shutter that transmits or does not transmit light, depending on the direction of the applied electric field 10 or 10 '. The switching speed of these two FLC states, due to the coupling of spontaneous polarization with an applied electric field, is three orders of magnitude higher than that of NLCs.

На фиг.1 изображена геометрия поверхностно-стабилизированной ячейки СЖК, находящегося в гомогенном состоянии с поляризацией 3 или 3'. Смектические слои 11 перпендикулярны плоскостям подложек 6 и 7, а оси молекул СЖК, направление которых обозначается директором 2 или 2', параллельны этим плоскостям. Директор 2 или 2' может занимать в ячейке два устойчивых состояния, определяемых углом 4 или 4', который отсчитывается от нормали 1 к смектическим слоям 11. Направление нормали 1 совпадает с направлением натирки 5 ориентирующих слоев, наносимых на внутренние стороны подложек ячейки. Figure 1 shows the geometry of a surface-stabilized cell FFA in a homogeneous state with a polarization of 3 or 3 '. The smectic layers 11 are perpendicular to the planes of the substrates 6 and 7, and the axis of the FFA molecules, the direction of which is indicated by the director 2 or 2 ', are parallel to these planes. Director 2 or 2 'can occupy two stable states in the cell, defined by an angle of 4 or 4', which is measured from the normal 1 to the smectic layers 11. The direction of the normal 1 coincides with the rubbing direction 5 of the orientation layers applied to the inner sides of the cell substrates.

Для визуализации эффекта скрещенные под углом 90^o оптические оси поляризатора 8 и анализатора 9, расположенных на внешних сторонах подложек 6 и 7, повернуты относительно направления натирки 5 под углом 4.To visualize the effect, the optical axes of the polarizer 8 and analyzer 9, crossed at an angle of 90 ^° , located on the outer sides of the substrates 6 and 7, are rotated relative to the direction of rubbing 5 at an angle of 4.

Одной из основных характеристик ячейки является время переключения τ между двумя состояниями 3 и 3'. На фиг.2 представлена зависимость I/τ как функция амплитуды импульса напряжения U, подаваемого на образец жидкого кристалла типа ЖКСМ-76 толщиной около 2 мкм. One of the main characteristics of the cell is the switching time τ between the two states 3 and 3 '. Figure 2 shows the dependence I / τ as a function of the amplitude of the voltage pulse U supplied to a liquid crystal sample of type FSMS-76 with a thickness of about 2 μm.

На графике (фиг.2) можно выделить две характерные области: область от 0 до +5 В, где I/τ~U² и область от +5 В до +15 В, где I/τ~U. Таким образом, существуют две области напряжений, где времена реакции отличаются на порядок: при U= +5 B τ ≈ 1 мс, при U=+15 B t ≈ 0,1 мс. Следует отметить, что t означает такую длительность импульса, при которой происходит фиксация одного из бистабильных состояний при подаче на СЖК напряжения +U. Динамика процесса воздействия напряжения U при различной длительности импульсов t показана на фиг. 3. Увеличение оптического пропускания Т ячейки, изображенной на фиг.1, связано с увеличением длительности импульсности t. Существует время задержки между началом действия импульса напряжения U и началом оптического отклика СЖК. Кроме того, бистабильное состояние достигается только для некоторой длительности импульса t при заданном напряжении U. Для всех других промежуточных значений от 0,5t до t СЖК возвращается к исходному состоянию, т.е. к начальному значению пропускания. Поскольку практическое применение СЖК требует времен переключения порядка 0,1 мс, то главным для оценки его свойств при матричной адресации будет не абсолютный порог срабатывания U_пор, а пороговая величина произведения (Uτ)_пор при которой происходит переключение в одно из бистабильных состояний в зависимости от знака ±U. Конкретно, например для ЖКСМ-76 при его толщине 2 мкм точка Iτ соответствует 100 мкс, а точка 0.5τ 50 мкс при напряжении U=15 В. Суммируя сказанное выше, отметим те факторы, которые необходимо учитывать при разработке способов электронной адресации ПЖКД на СЖК:
1) СЖК реагирует на знак приложенного поля (напряжения), переключая при этом элементарную ячейку ПЖКД из прозрачного состояния в непрозрачное или наоборот;
2) для исключения влияния постоянного тока на СЖК, который может привести к появлению электролитических эффектов, необходимо взаимно компенсировать разнополярные импульсы, так чтобы средний ток через СЖК за выбранный промежуток времени был равен нулю;
3) существует область порогового импульса (Uτ)_пор, при котором происходит переключение СЖК в бистабильное состояние;
4) время переключения ЖКСМ-76 в бистабильное состояние на линейном участке зависимости (I/τ)f(U) уменьшается примерно в 10 раз с 1 мс до 0,1 мс при увеличении напряжения примерно в 3 раза с 5 В до 15 В.On the graph (figure 2), two characteristic areas can be distinguished: the region from 0 to +5 V, where I / τ ~ U ² and the region from +5 V to +15 V, where I / τ ~ U. Thus, there are two stress regions where the reaction times differ by an order of magnitude: at U = +5 B τ ≈ 1 ms, at U = + 15 B t ≈ 0.1 ms. It should be noted that t means a pulse duration such that one of the bistable states is fixed when voltage + U is applied to the FLC. The dynamics of the process of exposure to voltage U at various pulse durations t is shown in FIG. 3. The increase in optical transmittance T of the cell depicted in figure 1 is associated with an increase in the pulse duration t. There is a delay time between the onset of the voltage pulse U and the onset of the optical response of the FFA. In addition, a bistable state is achieved only for a certain pulse duration t at a given voltage U. For all other intermediate values from 0.5t to t, the FLC returns to its initial state, i.e. to the initial transmittance value. Since the practical application of FFA requires switching times of the order of 0.1 ms, the main thing for evaluating its properties during matrix addressing is not the absolute threshold of operation U _pores , but the threshold product value (Uτ) _then at which switching to one of the bistable states occurs, depending on sign ± U. Specifically, for example, for ZhKSM-76 with its thickness of 2 μm, the point Iτ corresponds to 100 μs, and the point 0.5τ 50 μs at a voltage of U = 15 V. Summarizing the above, we note those factors that must be taken into account when developing methods for the electronic addressing of PLCs on FLC :
1) FFA reacts to the sign of the applied field (voltage), while switching the unit cell of the FLC from a transparent state to an opaque one or vice versa;
2) to eliminate the influence of direct current on the FLC, which can lead to the appearance of electrolytic effects, it is necessary to mutually compensate for bipolar pulses, so that the average current through the FLC for a selected period of time is zero;
3) there is a region of a threshold pulse (Uτ) of _pores at which the FLC switches to a bistable state;
4) the time of switching the LCSM-76 to a bistable state in the linear portion of the (I / τ) f (U) dependence decreases by about 10 times from 1 ms to 0.1 ms when the voltage increases by about 3 times from 5 V to 15 V.

На фиг. 4 изображена осциллограмма U управляющих напряжений на одной ячейке ЖКЭ с СЖК типа ЖКСМ-76 толщиной 2 мкм при воздействии на нее критическим импульсом с τ≈0,1 мс и периодом Т=20 мс, а также осциллограмма светового отклика этой ячейки. Из чертежа видно, что время переключения из темного состояния В_т в светлое В_с приблизительно вдвое больше, чем время обратного переключения t_т-с~2τ_с-т, т.е. время переключения ЖКЭ τ_перекл~τ_т-с. В паузе между импульсами, когда U=0, СЖК удерживает приобретенное состояние: либо светлое при U=+15 B, либо темное при U=-15 B, т.е. обладает бистабильностью, причем контрастность ячейки К=В_с/B_т≈15, где B_с яркость ячейки в светлом состоянии, а B_т в темном.In FIG. Figure 4 shows the waveform U of the control voltages on one LCE cell with an FLC type ZhKSM-76 2 μm thick when it is exposed to a critical pulse with τ≈0.1 ms and a period T = 20 ms, as well as an oscillogram of the light response of this cell. It can be seen from the drawing that the time of switching from the dark state B _t to light B _{s is} approximately twice as long as the time of the reverse switching t _t-s ~ 2τ _s-t , i.e. switching time _switching LCE T ~ T _t-s. In the pause between pulses, when U = 0, the FLC holds the acquired state: either light at U = + 15 B, or dark at U = -15 B, i.e. possesses bistability, and the contrast of the cell is K = B _s / B _t ≈15, where B _{c is the} brightness of the cell in the light state and B _t in the dark state.

Фиг. 5 иллюстрирует динамику работы одной ячейки ЖКЭ с СЖК типа ЖКСМ-76 толщиной 2 мкм при воздействии на нее критических импульсов U_кр=±15 B и следующих непосредственно за ними импульсов U_подкр=±5 B.FIG. 5 illustrates the dynamics of the operation of one LCE cell with an FLC type ZhKSM-76 2 μm thick when exposed to critical pulses U _cr = ± 15 V and immediately following pulses U _crc ± 5 B

Из осциллограмм следует, что ячейка ЖКЭ имеет два стабильных состояния, переключаемых критическими импульсами U_кр=±15 B, τ0,1 мс. Если после воздействия импульса U_кр= -15 B, переводящего СЖК в темное стабильное состояние, начинают воздействовать под критические импульсы U_подкр=±5 B, то наблюдаются колебания яркости ячейки ЖКЭ DB около темного состояния; при этом ΔB≈0,2(В_с-B_т), т.е. средняя контрастность ячейки уменьшается до К≈10. Точно так же подкритические импульсы будут влиять на контрастность ячейки ЖКЭ после воздействия критического импульса U_кр=+15 B. Падение контрастности ячейки ЖКЭ тем меньше, чем меньше амплитуда подкритических импульсов при заданной длительности импульсов τ Так при U_подкр≈2,5 B DB ≈0,1(B_с-B_т).From the oscillograms it follows that the LCE cell has two stable states switched by critical pulses U _cr = ± 15 V, τ0.1 ms. If, after exposure to a pulse U _cr = -15 V, which transfers the FFA to a dark stable state, the critical pulses U _subcro = ± 5 B begin to act, then the brightness of the LCD LCD cell is observed to fluctuate around the dark state; ΔB≈0.2 (V _s -B _t ), i.e. the average contrast of the cell decreases to K≈10. In the same way, subcritical pulses will affect the contrast of the LCD cell after exposure to a critical pulse U _cr = + 15 B. The decrease in the contrast of the LCD cell is less, the smaller the amplitude of the subcritical pulses for a given pulse duration τ So for _Uc, ≈2.5 B DB ≈ 0.1 (B _s -B _t ).

Таким образом, из рассмотренного следует, что СЖК вполне пригоден для матричной адресации в ЖКЭ с телевизионным числом строк при выполнении перечисленных выше условий. Thus, it follows from the above that the FLC is quite suitable for matrix addressing in LCDs with a television number of lines under the above conditions.

Известны ПЖКД для отображения ТВ информации, в которых используется активная матрица тонкопленочных транзисторов, расположенных непосредственно между строчными и столбцовыми электродами изображения. В такой матрице импульс включения тонкопленочного транзистора подается на его затвор, для того чтобы открыть канал исток сток. Одновременно на исток подается импульс, длительность которого пропорциональна значению ТВ сигнала в данной точке. В результате на конденсаторе, обкладками которого служат электроды с заключенным между ними нематическим ЖК (НЖК), выделяется управляющий потенциал. Величина этого потенциала пропорциональна длительности импульса на истоке и, соответственно, яркости свечения элемента ПЖКД в данной точке, чем и передаются градации серого в ТВ изображении. ПЖКД are known for displaying TV information, in which an active matrix of thin-film transistors located directly between the lower and column electrodes of the image is used. In such a matrix, the turn-on pulse of a thin-film transistor is applied to its gate in order to open the source-drain channel. At the same time, a pulse is applied to the source, the duration of which is proportional to the value of the TV signal at a given point. As a result, on the capacitor, the plates of which are the electrodes with a nematic LC (NLC) enclosed between them, a control potential is released. The magnitude of this potential is proportional to the duration of the pulse at the source and, accordingly, the brightness of the fluorescence element of the PLCD at this point, which transfers the gradations of gray in the TV image.

Однако стоимость такой ПЖКД высока из-за большого числа сложных технологических циклов при изготовлении матрицы тонкопленочных транзисторов (ТПТ). Кроме того, сложной технологической проблемой является изготовление матриц ТПТ для ПЖКД с диагональю экрана более 9 см. However, the cost of such PZhKD is high due to the large number of complex technological cycles in the manufacture of a matrix of thin-film transistors (TPT). In addition, a complex technological problem is the manufacture of TPT matrices for PZhKD with a screen diagonal of more than 9 cm.

Известны также ПЖКД с пассивной матрицей управляющих электродов, в которой в зазор между строчными и столбцовыми электродами заключен нематический жидкий кристалл. Такая ПЖКД относительно проста в изготовлении и недорога в производстве. Однако качество ПЖКД с пассивной матрицей существенно зависит от числа строчных электродов. При увеличении числа строчных электродов уменьшается (при заданном времени кадра) время воздействия управляющего импульса на элемент ПЖКД, что приводит к таким перекрестным искажениям, которые не позволяют получать изображение с высокой контрастностью. Кроме того, при увеличении числа строчных электродов становится трудно управлять числом передаваемых градаций серого в ТВ изображении из-за требуемой крутой вольт-яркостной характеристики НЖК. Also known are PZhKD with a passive matrix of control electrodes, in which a nematic liquid crystal is enclosed in the gap between the row and column electrodes. Such PZhKD is relatively simple to manufacture and inexpensive to manufacture. However, the quality of a passive-matrix PLCD substantially depends on the number of line electrodes. With an increase in the number of line electrodes, the time of exposure of the control pulse to the PLCD element decreases (at a given frame time), which leads to such cross-distortions that do not allow obtaining an image with high contrast. In addition, with an increase in the number of line electrodes, it becomes difficult to control the number of transmitted gray gradations in the TV image due to the required steep volt-brightness characteristic of the NLC.

Наиболее близким по сути к предлагаемой ПЖКД является устройство по патенту Великобритании N 2164776 от 26.03.1986. Панель согласно этому патенту содержит: жидкокристаллический экран, шину данных, шину управления, запоминающее устройство, состоящее из 3-х блоков, мультиплексор, декодер, моностабильный мультивибратор, логическую схему И, генератор тактовых импульсов, счетчик, схемы управления строками и схемы управления столбцами ЖКЭ. Панель согласно этому патенту содержит индикаторные элементы, расположенные в местах пересечения строчных и столбцовых электродов. Каждый элемент содержит сегнетоэлектрический жидкий кристалл (СЖК), обладающий двумя устойчивыми состояниями в первой и второй ориентации. Эти состояния соответствуют двум значениям яркости ПЖКД (темное и светлое состояние). В устройстве имеется блок для установки СЖК в состояние первой и второй ориентации, а также блок, управляющий длительностью времени пребывания индикаторных элементов в этих состояниях. В запоминающем устройстве (ЗУ) этого блока записывается в двоичном коде значение яркости каждого индикаторного элемента, причем число блоков ЗУ равно числу разрядов записываемого двоичного кода. В первом блоке ЗУ записываются данные первого (младшего) разряда всех индикаторных элементов ПЖКД, во втором второго разряда, в третьем - третьего. Данные из 3-х блоков ЗУ последовательно подаются в течение 3-х полей через мультиплексор в сдвиговый последовательный регистр. Длительности полей, составляющих один кадр изображения, относятся как 1:2:4. Таким образом, единице первого разряда первого блока ЗУ соответствует длительность свечения индикаторных элементов ПЖКД 1t, второго 2t, третьего 4t, где t - длительность первого поля. Нуль в разряде любого блока ЗУ соответствует темному состоянию СЖК, т.е. свечение индикаторного элемента отсутствует. При трехразрядном ЗУ из чисел 0, 1, 2, 4 реализуются 8 значений яркости свечения 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 (считаем t=1) индикаторных элементов. Таким образом, изображение с градацией полутонов получают, управляя длительностью времени пребывания индикаторных элементов во включенном и выключенном состояниях, путем подачи информационных сигналов на строчные и столбцовые электроды. The closest in fact to the proposed PZhKD is the device according to British patent N 2164776 03/26/1986. The panel according to this patent contains: a liquid crystal screen, a data bus, a control bus, a memory device consisting of 3 blocks, a multiplexer, a decoder, a monostable multivibrator, an I logic circuit, a clock generator, a counter, row control circuits, and LCD column control circuits . The panel according to this patent contains indicator elements located at the intersection of the lower and column electrodes. Each element contains a ferroelectric liquid crystal (FLC), which has two stable states in the first and second orientation. These conditions correspond to two values of the brightness of the liquid crystal liquid (dark and light state). The device has a unit for setting the FFA in the state of the first and second orientation, as well as a unit that controls the length of time the indicator elements stay in these states. In the storage device (memory) of this block, the brightness value of each indicator element is recorded in binary code, and the number of memory blocks is equal to the number of bits of the recorded binary code. In the first block of the memory, the data of the first (junior) category of all indicator elements of the liquid-liquid fuel are recorded, in the second of the second category, in the third - of the third. Data from 3 memory blocks is sequentially supplied over 3 fields through a multiplexer to a shift serial register. Durations of fields comprising one frame of an image are referred to as 1: 2: 4. Thus, the unit of the first discharge of the first memory unit corresponds to the duration of the glow of the indicator elements ПЖКД 1t, second 2t, third 4t, where t is the duration of the first field. Zero in the discharge of any memory block corresponds to the dark state of the FLC, i.e. there is no glow of the indicator element. With a three-digit memory from the numbers 0, 1, 2, 4, 8 values of the brightness of the glow 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 (we assume t = 1) of the indicator elements are realized. Thus, a grayscale image is obtained by controlling the length of time the indicator elements are in the on and off states by supplying information signals to the lower and column electrodes.

Недостатком такого устройства является наличие в блоке для управления длительности запоминающего устройства с большим объемом требуемой памяти. Так для 2ⁿ градационного изображения на экране с N строками и M столбцами требуется объем памяти N М n ячеек. Кроме того, различная длительность полей, составляющих один кадр изображения, существенно усложняет возможность работы панели в телевизионном режиме.The disadvantage of this device is the presence in the unit for controlling the duration of the storage device with a large amount of required memory. So for 2 ⁿ gradation images on a screen with N rows and M columns, the memory size is N M n cells. In addition, the different duration of the fields that make up one frame of the image significantly complicates the ability of the panel to work in television mode.

Целью предлагаемого изобретения является упрощение ПЖКД. Эта цель достигается тем, что в ПЖКД введен преобразователь кода, входы которого являются параллельными входами данной панели, а выходы соединены с информационными входами мультиплексора, управляющие входы элементов управления пропусканием первой и второй группы объединены в шину управления состоянием ориентации жидкого кристалла панели. The aim of the invention is to simplify PZhKD. This goal is achieved by the fact that a code converter is introduced into the LCD, the inputs of which are parallel inputs of this panel, and the outputs are connected to the information inputs of the multiplexer, the control inputs of the transmission control elements of the first and second groups are combined in the control panel for the orientation state of the liquid crystal panel.

На фиг.1 изображена геометрия поверхностно-стабилизированной ячейки СЖК; на фиг.2 график зависимости быстродействия ячейки СЖК от приложенного напряжения; на фиг. 3 изображена динамика изменения прозрачности ячейки СЖК при различной длительности прикладываемого напряжения; на фиг.4 осциллограмма импульса управляющего напряжения и импульса светового отклика ячейки СЖК; на фиг. 5 кривые, иллюстрирующие совместное воздействие на ячейку СЖК критических импульсов напряжения; на фиг.6 представлена блок-схема устройства управления панелью ПЖКД, она состоит из: 21 жидкокристаллический экран (ЖКЭ), в котором 111, 112, 122 144 обозначают индикаторные элементы; 14 преобразователь, например, 3-разрядного двоичного кода в, например, 4-разрядный; 15 3-разрядная шина данных о яркости индикаторных элементов экрана 21 с частотой данных; 13 мультиплексор, предназначенный для выбора одного из 4-х выходов преобразователя кода 14; 16 сигнал переключения полей, составляющих один кадр изображения; 17 дешифратор; 18 одновибратор; 28 - стробирующий сигнал; 19 логический элемент И; 30 тактовый сигнал сканирования строк; 29 тактовый сигнал от генератора тактовых импульсов 12; 20 счетчик; 25 последовательный сдвиговый регистр; схемы управления столбцами 241 244; схемы управления строками 231 234; сигнал управления столбцами 41 44; сигнал управления строками 3134; 22 шина управления; 26 регистр сдвига; 27 буферный регистр. Figure 1 shows the geometry of a surface-stabilized cell FFA; figure 2 is a graph of the dependence of the speed of the cell FLC on the applied voltage; in FIG. 3 shows the dynamics of changes in the transparency of the FLC cell at different durations of the applied voltage; in Fig.4 an oscillogram of the control voltage pulse and the light response pulse of the FLC cell; in FIG. 5 curves illustrating the combined effect of critical voltage pulses on the FLC cell; figure 6 presents a block diagram of a control device for the panel PZhKD, it consists of: 21 liquid crystal screen (LCD), in which 111, 112, 122 144 indicate the indicator elements; 14 a converter, for example, 3-bit binary to, for example, 4-bit; 15 3-bit data bus on the brightness of the display elements of the screen 21 with a data frequency; 13 multiplexer designed to select one of the 4 outputs of the code converter 14; 16 a signal for switching fields composing one image frame; 17 decoder; 18 one-shot; 28 - gating signal; 19 logical element And; 30 clock scan line scan; 29 clock signal from the clock generator 12; 20 counter; 25 sequential shift register; column management schemes 241 244; string management schemes 231 234; column control signal 41 44; line control signal 3134; 22 control bus; 26 shift register; 27 buffer register.

Работа блок-схемы ПЖКД (фиг.6) иллюстрируется фиг.7-9. Работа блок-схемы поясняется для ЖКЭ с числом элементов 4х4. The operation of the flowchart PZhKD (Fig.6) is illustrated in Fig.7-9. The operation of the flowchart is illustrated for LCD with the number of elements 4x4.

На фиг.7 представлены 3-разрядный двоичный код градаций яркости на шине данных и преобразованный в преобразователе кода 35 4-разрядный код, подаваемый на мультиплексор и соответствующий относительной яркости ЖКЭ. 7 shows a 3-bit binary code of the gradation of brightness on the data bus and converted into a code converter 35 4-bit code supplied to the multiplexer and the corresponding relative brightness of the LCD.

На фиг.8 показаны в качестве примера значения уровней относительной яркости индикаторных элементов 111 144 для пяти градаций яркости 0, 1, 2, 3, 4; на фиг.9 показаны состояния сдвигового регистра: а, б, в, г состояния регистра, заполняемого данными для элементов строк ЖКЭ соответственно в 1, 2, 3 и 4 полях, составляющих кадр изображения. On Fig shown as an example, the values of the levels of relative brightness of the indicator elements 111 144 for five gradations of brightness 0, 1, 2, 3, 4; Fig. 9 shows the states of the shift register: a, b, c, d of the state of the register filled with data for the elements of the LCD strings in 1, 2, 3, and 4 fields corresponding to the image frame.

Эпюры управляющих напряжений элементов блок-схемы фиг.6 изображены на фиг. 10 и 11. The diagrams of the control voltages of the elements of the block diagram of FIG. 6 are shown in FIG. 10 and 11.

На фиг.12 показаны электрические сигналы, подаваемые на строки и столбцы ЖКЭ, снабженного СЖК; на фиг.13 изображены модифицированные электрические сигналы, подаваемые на строки и столбцы ЖКЭ, снабженного СЖК; на фиг.14 - электрические сигналы, подаваемые на строи и столбцы ЖКЭ, снабженного НЖК; на фиг.15 приведена блок-схема БИС КПОЗО, реализующая функции сдвигового регистра, счетчика и схем управления ПЖКД; на фиг.16 и 17 изображены эпюры импульсов входных сигналов, подаваемых по шине управления на выходы БИС КПОЗО; на фиг. 18 представлена конструкция ЖКЭ; на фиг.19 конструкция модуля ПЖКД; на фиг.20 схема матрицы ЖКЭ для мультиплексной ЖК линейки на 4 строки. On Fig shows the electrical signals supplied to the rows and columns of the LCD, equipped with FLC; on Fig depicts modified electrical signals supplied to the rows and columns of the LCD, equipped with FLC; on Fig - electrical signals supplied to the system and the columns of the LCD, equipped with NLC; on Fig shows a block diagram of the BIS KPOZO that implements the functions of the shift register, counter and control circuits PZHKD; on Fig and 17 shows the plot of the pulses of the input signals supplied via the control bus to the outputs of the BIS KPOZO; in FIG. 18 shows the design of the LCD; on Fig design module PZHKD; on Fig the matrix diagram of the LCD for a 4-line multiplexed LCD ruler.

Работа ПЖКД на фиг.6 происходит следующим образом. В момент времени t₀ (фиг. 10) импульс переключения полей 16 1-го кадра устанавливает мультиплексор 13 так, чтобы из преобразователя кода 14 выбирался старший (четвертый) разряд. Одновременно этим импульсом запускается одновибратор 18 для генерации стробирующего сигнала в виде импульса 28, подаваемого на схему совпадения 19. Схема 19 выполняет логическую операцию И. На второй вход вентиля 19 подаются импульсы тактового сигнала 29, в результате чего, например, четыре тактовых импульса 10 выдаются с элемента 19 на счетчик 20 как сигналы сканирования 4-х строк ЖКЭ 21. Счетчик 20 включает сигналом 31 схему управления 1-ой строкой 231 при подаче на него первого импульса тактового сигнала строк 30. Причем включение происходит по приходе заднего фронта импульса 30, т.е. с задержкой на длительность заполнения первой строки данными сдвигового регистра 25. Эти данные поступают в сдвиговый регистр 25 из старшего 4-го разряда преобразователя кода 14 с частотой данных на шине данных 15. Состояние сдвигового регистра 25 для элементов первой строки 111, 112, 113, 114 показаны на фиг.9, а. Эти данные соответствуют значениям яркости элементов ЖКЭ 21, изображенным на фиг.8 и таблице фиг.7. После заполнения сдвигового регистра 25 данными о элементах первой строки задним фронтом импульса 30 первой строки происходит перезапись этой информации из сдвигового регистра 25 параллельно одновременно на все схемы управления столбцами 241 244. Сигналами 41, 42, 43, 44 включаются в этот момент схемы управления 241, 242, 243, 244. В результате элементы изображения 111, 112, 113, 114 устанавливаются в светлое состояние, удерживающееся в силу свойств памяти ЖК в течение длительности 1-го поля. На этом цикл записи 1-ой строки 1-го поля заканчивается.The operation of the PCLC in Fig.6 is as follows. At time t ₀ (Fig. 10), the field switching pulse 16 of the 1st frame sets the multiplexer 13 so that the senior (fourth) bit is selected from the code converter 14. At the same time, one-shot 18 is triggered by this pulse to generate a gate signal in the form of a pulse 28 supplied to coincidence circuit 19. Scheme 19 performs a logical operation I. Pulses of a clock signal 29 are applied to the second input of gate 19, as a result of which, for example, four clock pulses 10 are output from element 19 to the counter 20 as scanning signals of 4 rows of LCD 21. The counter 20 turns on the signal 31 of the control circuit of the 1st line 231 when a first pulse of the clock signal of lines 30 is supplied to it. trailing edge of the pulse 30, i.e. with a delay for the duration of filling the first line with the data of the shift register 25. This data is received in the shift register 25 from the senior 4th bit of the code converter 14 with the data frequency on the data bus 15. The state of the shift register 25 for the elements of the first line 111, 112, 113, 114 are shown in FIG. 9, a. These data correspond to the brightness values of the LCD elements 21 shown in Fig. 8 and the table of Fig. 7. After filling the shift register 25 with data on the elements of the first row by the trailing edge of the pulse 30 of the first row, this information is overwritten from the shift register 25 in parallel simultaneously to all the control circuits of columns 241 244. Signals 41, 42, 43, 44 turn on control circuits 241, 242, 243, 244. As a result, the image elements 111, 112, 113, 114 are set to a bright state, which is retained due to the properties of the LCD memory for the duration of the 1st field. This completes the write cycle of the 1st row of the 1st field.

После сброса информации из сдвигового регистра 25 в него сразу же в течение длительности импульса 30 2-ой строки заносится информация о значении 4-го разряда данных яркости индикаторных элементов 2-ой строки изображения 121, 122, 123, 124. Далее сигналом импульса 30 2-ой строки включаются, как это было для импульса 30 1-ой строки, схемы управления 232 и 244. При этом элемент изображения 124 устанавливается в светлое состояние, а 121, 122, 123 в темное. After dumping the information from the shift register 25, information about the value of the 4th digit of the brightness data of the indicator elements of the 2nd row of the image 121, 122, 123, 124 is entered into it immediately during the duration of the pulse 30 of the 2nd row. Next, the pulse signal 30 2 -th lines are included, as it was for the pulse 30 of the 1st line, control circuits 232 and 244. In this case, the image element 124 is set to a bright state, and 121, 122, 123 to a dark state.

Эти операции последовательно повторяются для 3-ей и 4-ой строк, и элементы экрана этих строк устанавливаются в темное состояние в соответствии с фиг.9,а и фиг.8. На этом цикл записи 1-го поля заканчивается. These operations are sequentially repeated for the 3rd and 4th lines, and the screen elements of these lines are set to a dark state in accordance with Fig. 9, a and Fig. 8. This completes the recording cycle of the 1st field.

Цикл записи 2-го поля начинается переключением мультиплексора 13 с 4-го разряда на 3-ий. Это переключение происходит импульсом 16 2-го поля. В этом цикле все элементы изображения ЖКЭ, имеющие уровень яркости 4-ой градации, т. е. код 100, вновь получают сигналы управления, подтверждающие их светлое состояние. Так же устанавливаются в светлое состояние все элементы изображения ЖКЭ, имеющие уровень яркости 3-ей градации, т.е. код 011. Все остальные индикаторные элементы ЖКЭ остаются в темном состоянии в соответствии с фиг. 9,б и фиг.8. The recording cycle of the 2nd field begins by switching the multiplexer 13 from the 4th discharge to the 3rd. This switching occurs by pulse 16 of the 2nd field. In this cycle, all LCD elements having a brightness level of the 4th gradation, i.e., code 100, again receive control signals confirming their bright state. All LCD elements with a brightness level of the 3rd gradation, i.e. code 011. All other LCD display elements remain in a dark state in accordance with FIG. 9b and 8.

Далее происходит цикл записи 3-го поля, в котором в светлое состояние устанавливаются элементы изображения ЖКЭ, имеющие уровень яркости 4-ой, 3-ей и 2-ой градации, т.е. коды 100, 011 и 010 в соответствии с фиг.9,в и фиг.8. Next, a recording cycle of the 3rd field takes place, in which the LCD elements with the brightness level of the 4th, 3rd and 2nd gradation are set to the bright state, i.e. codes 100, 011 and 010 in accordance with Fig. 9, c and Fig. 8.

В четвертом, последнем, цикле записи 4-го поля в светлое состояние устанавливаются элементы изображения ЖКЭ с 4-ым, 3-им, 2-ым и 1-ым уровнем яркости, т.е. с кодами 100, 011, 010 и 001 в соответствии с фиг.9,г и фиг.8. In the fourth, last, cycle of recording the 4th field, the LCD elements with the 4th, 3rd, 2nd and 1st brightness levels are set to the bright state, i.e. with codes 100, 011, 010 and 001 in accordance with Fig.9, g and Fig. 8.

Таким образом к концу 4-го поля, т.е. к концу 1-го кадра записи изображения на ЖКЭ, элементы изображения 4-ой градации яркости высвечиваются в течение 4-х полей, 3-ей 3-х полей, 2-ой 2-х полей и 1-ой 1-го поля. Элементы изображения нулевой яркости с кодом 000, не высвечиваются вовсе, т.е. остаются темными в течение всего кадра. Thus, by the end of the 4th field, i.e. by the end of the 1st frame of the image recording on the LCD, the image elements of the 4th gradation of brightness are highlighted for 4 fields, 3 3rd fields, 2nd 2nd fields and 1st 1st field. Image elements of zero brightness with code 000 are not displayed at all, i.e. remain dark throughout the frame.

Поскольку зрение человека способно суммировать во времени воздействие попадающего в глаз света, то субъективное ощущение яркости индикаторных элементов 1-го кадра ЖКЭ будет соответствовать фиг.8. Элементы изображения с 4-ой градацией будут самыми яркими, с 0-ой самыми темными, а с 3-ей, 2-ой и 1-ой будут иметь промежуточные уровни серости. Since human vision is able to summarize in time the effect of light entering the eye, the subjective sensation of brightness of the indicator elements of the 1st LCD frame will correspond to Fig. 8. Elements of the image with the 4th gradation will be the brightest, with the 0th the darkest, and with the 3rd, 2nd and 1st will have intermediate levels of grayness.

Эта способность глаза, однако, ограничена. За короткое время τ суммирование происходит практически полностью и, чем длиннее t тем хуже суммируется свет. Установлено, что существует линейная зависимость между блеском Е и длительностью проблеска точечного источника света
Eτ = E_∞(τ+θ),
где Е блеск источника;
τ длительность блеска;
q время инерции глаза;
E_∞ блеск источника при τ ≫ θ.

Экспериментально установлена величина θ ≃ 0,21 с. Таким образом, если использовать в качестве единичного временного промежутка время телевизионного полукадра, равное 0,02 с, то можно получить не менее 11 градаций яркости на ЖКЭ, т.к. 0,02•10<θ.This ability of the eye, however, is limited. In a short time τ, the summation is almost complete and the longer t, the worse the light is summed. It is established that there is a linear relationship between the brightness E and the duration of the glare of a point light source
Eτ = E _∞ (τ + θ),
where E is the brilliance of the source;
τ gloss duration;
q time of inertia of the eye;
E _{∞ the} brightness of the source at τ ≫ θ.

The value of θ ≃ 0.21 s was experimentally established. Thus, if we use the time of the television half-frame equal to 0.02 s as a unit time interval, then we can obtain at least 11 gradations of brightness on the LCD, since 0.02 • 10 <θ.

На фиг. 12 соответственно показаны электрические сигналы, подаваемые на строки и столбцы ЖКЭ, снабженного СЖК. На фиг.12,а показана форма сканирующего сигнала для выбора кодом "1" данной строки, а на фиг.12,б форма сигнала, подаваемого на все невыбранные кодом "0" в данный момент времени строки. Эти сигналы подаются на строки. На фиг.12,в и 12,г показаны сигналы, соответствующие коду "1" и "0", подаваемые на столбцы ЖКЭ. На фиг.12,е показана результирующая форма сигналов на индикаторных элементах выбранной строки, приводящая СЖК в светлое состояние, а на фиг.12,д в темное. На фиг.12,ж и 12, з показана результирующая форма сигналов на индикаторных элементах невыбранных в данный момент строк. In FIG. 12 respectively shows the electrical signals supplied to the rows and columns of the LCD equipped with FLC. On Fig, a shows the shape of the scanning signal for selection by the code "1" of a given line, and in Fig. 12, b the form of the signal applied to all unselected code "0" at a given time of the line. These signals are applied to the lines. On Fig, c and 12, g shows the signals corresponding to the code "1" and "0" supplied to the columns of the LCD. On Fig, f shows the resulting waveform on the indicator elements of the selected row, leading FLC in a light state, and in Fig.12, d in dark. 12, g and 12, h show the resulting waveform on the indicator elements of currently unselected lines.

Применение 4-тактной схемы подачи строчных и столбцовых импульсов диктуется необходимостью взаимно компенсировать положительные и отрицательные импульсы как на выбранной строке, так и на всех невыбранных строках, с целью поддержания нулевого среднего тока через индикаторные элементы. Два такта нужны для взаимной компенсации на индикаторных элементах рабочих критических импульсов 3V= U_ри=±15 B и два такта для взаимной компенсации подкритических импульсов перекрестной помехи V=U_пп=±5 B. Эти сигналы соответствуют требованиям, необходимым для создания качественного изображения на экране ПЖКД.The use of a 4-step supply circuit for row and column pulses is dictated by the need to mutually compensate for positive and negative pulses both on the selected line and on all unselected lines, in order to maintain a zero average current through the indicator elements. Two clock cycles are needed for mutual compensation on the indicator elements of the working critical pulses 3V = U _ri = ± 15 V and two clock cycles for mutual compensation of the subcritical cross-talk pulses V = U _pp = ± 5 V. These signals correspond to the requirements necessary to create a high-quality image on LCD screen.

Действительно:
1) перевод индикаторного элемента ЖКЭ из темного состояния в светлое и наоборот производится путем последовательной подачи на него импульсов с U= -15 B и U=+15 B либо с U=+15 B и U=-15 B. Таким образом, состояние индикаторного элемента в течение длительности поля определяется знаком амплитуды второго во время выбора данной строки рабочего критического импульса;
2) средний ток через индикаторные элементы как на выбранной, так и невыбранной строках равен нулю для сигналов и светлого и темного состояния;
3) если принять U_ри=U_кр=±15 B, U_пп=U_подкр=±5 B, то для ЖКСМ-76 t₁= τ₂= τ₃= τ₄≃ 64 мкс., T_и=286 мкс, и эти параметры позволяют получить контрастность изображения К≈10.Really:
1) translation of the LCD indicator element from a dark state to a light state and vice versa is carried out by successively applying pulses to it with U = -15 V and U = + 15 B or with U = + 15 B and U = -15 B. Thus, the state the indicator element during the field duration is determined by the sign of the amplitude of the second during the selection of this line of the working critical pulse;
2) the average current through the indicator elements on both the selected and unselected lines is zero for signals and the light and dark state;
3) if we take U _ri = U _cr = ± 15 B, U _pp = U _subcrit = ± 5 B, then for FSMS-76 t ₁ = τ ₂ = τ ₃ = τ ₄ ≃ 64 μs., T _and = 286 μs , and these parameters allow you to get the image contrast K≈10.

Следует отметить, что разрабатываемые в настоящее время СЖК, например ЖКСМ-170, позволяет получить τ₁= τ₂= τ₃= τ₄16 мкс, T_и=64 мкс.It should be noted that the currently developed FFA, for example ZhKSM-170, allows one to obtain τ ₁ = τ ₂ = τ ₃ = τ ₄ 16 μs, T _and = 64 μs.

На фиг.13 изображены модифицированные электрические сигналы, подаваемые на строки и столбцы ЖКЭ, снабженного СЖК. Отличительной особенностью эпюр этих сигналов по сравнению с эпюрами сигналов фиг.12 состоит в том, что управляющие напряжения строк и столбцов в такте τ₁ равны 0 и эпюры из 4-тактных превратились в 3-тактные: t₁=t₂=t₃= τ. Такая схема электрических сигналов для управления ЖКЭ с СЖК более быстродействующая, но имеет нескомпенсированный импульс отрицательной полярности -V на всех выбираемых элементах ЖКЭ. Для компенсации этих импульсов после выбора последней строки данного поля ПЖКД на все элементы изображения ЖКЭ одновременно подается при выборе первой строки следующего поля импульс положительной полярности +V длительностью тау.On Fig depicts modified electrical signals supplied to the rows and columns of the LCD, equipped with FLC. A distinctive feature of the diagrams of these signals in comparison with the diagrams of the signals of Fig. 12 is that the control voltages of the rows and columns in the cycle τ ₁ are 0 and the diagrams from 4-cycle turned into 3-cycle: t ₁ = t ₂ = t ₃ = τ. Such an electrical signal circuit for controlling LCDs with FFAs is faster, but has an uncompensated negative-polarity pulse -V on all selectable LCD elements. To compensate for these pulses after selecting the last line of this field, the LCD displays all the LCD elements on the LCD simultaneously with the choice of the first line of the next field, a pulse of positive polarity + V of duration tau.

На фиг.14 показаны электрические сигналы, подаваемые на строки и столбцы ЖКЭ, снабженного НЖК, который работает в режиме твист-эффекта. Отличие НЖК от СЖК состоит прежде всего в том, что он полярен, т.е. его реакция на напряжение не зависит от знака импульса напряжения. Кроме того, у НЖК нет эффекта памяти, но есть существенная разница во времени перехода в светлое и темное состояние (или наоборот). В светлое состояние НЖК может переходить быстро за счет воздействия на него определенной величины импульсного напряжения. Переход же в темное состояние зависит только от реологических свойств ЖК (вязкости, модуля упругости) и его толщины, т.к. этот переход совершается при отсутствии напряжения. Таким образом, у НЖК при достаточно большой величине импульса напряжения возможен следующий режим работы: быстрый, за время действия напряжения (в течение длительности выбора строк), переход в светлое состояние и медленный (за время одного поля) переход в темное состояние. On Fig shows the electrical signals supplied to the rows and columns of the LCD, equipped with NLC, which operates in the twist effect mode. The difference between EFAs and FFAs consists primarily in the fact that it is polar, i.e. its response to voltage is independent of the sign of the voltage pulse. In addition, NLCs do not have a memory effect, but there is a significant difference in the time of transition to the light and dark state (or vice versa). The NLC can go into the light state quickly due to the influence of a certain value of the pulse voltage on it. The transition to the dark state depends only on the rheological properties of the liquid crystal (viscosity, elastic modulus) and its thickness, because this transition occurs in the absence of voltage. Thus, with an NLC with a sufficiently large voltage pulse, the following mode of operation is possible: fast, during the voltage (during the duration of the row selection), transition to the light state and slow (during one field) transition to the dark state.

На фиг. 14, а показана форма сканирующего сигнала для выбора кодом "1" данной строки, а на фиг.14,б форма сигнала, подаваемого на все невыбранные кодом "0" в данный момент времени строки. Эти сигналы подаются на строки ЖКЭ. На фиг. 14,в и 14,г показаны сигналы, соответствующие коду "1" и "0", подаваемые на столбцы ЖКЭ. На фиг.14, е показана результирующая форма сигналов на индикаторных элементах выбранной строки, приводящая СЖК в светлое состояние, а на фиг.14,д в темное. На фиг.14,ж и 14,з показана результирующая форма сигналов на индикаторных элементах невыбранных в данный момент строк. In FIG. 14a shows the shape of the scanning signal for selection by the code “1” of a given line, and FIG. 14b shows the waveform applied to all lines not selected by the code “0” at a given time. These signals are fed to the LCD strings. In FIG. 14c and 14d show the signals corresponding to the code “1” and “0” supplied to the LCD columns. On Fig, f shows the resulting waveform on the indicator elements of the selected row, leading FLC in a light state, and in Fig.14, e in dark. On Fig, g and 14, h shows the resulting waveform on the indicator elements of currently unselected lines.

Применение 2-тактной схемы подачи строчных и столбцовых импульсов диктуется необходимостью взаимно компенсировать положительные и отрицательные импульсы как на выбранной строке, так и на всех невыбранных строках, с целью поддержания нулевого среднего тока через индикаторные элементы. Двух тактов достаточно для взаимной компенсации на индикаторных элементах как рабочих импульсов 3V=U_ри=±15 В и так и импульсов перекрестной помехи V=U_пп=±5 В. Эти сигналы соответствуют требованиям, необходимым для создания качественного изображения на экране ПЖКД.The use of a 2-stroke scheme for supplying row and column pulses is dictated by the need to mutually compensate for positive and negative pulses both on the selected line and on all unselected lines, in order to maintain a zero average current through the indicator elements. Two cycles are enough for mutual compensation on the indicator elements of both 3V = U _ri = ± 15 V operating pulses and crosstalk pulses V = U _pp = ± 5 V. These signals correspond to the requirements necessary to create a high-quality image on the LCD screen.

Действительно:
1) перевод индикаторного элемента ЖКЭ с НЖК производится только из темного состояния в светлое путем подачи на него 2-х разнополярных импульсов U= ±15 B. Темное состояние индикаторных элементов, работающих в режиме твист-эффекта, фиксируется не напряжением, а структурой ЖКЭ. Таким образом, светлое состояние индикаторного элемента ЖКЭ в течение длительности поля определяется величиной эффективного напряжения, воздействовавшего на него во время выбора строки, на которой находится данный элемент. Темное состояние сохраняется у всех тех индикаторных элементов, на которые подано напряжение ниже определенного порога, в данном случае U_п=±5 B;
2) средний ток через индикаторные элементы ЖКЭ как на выбранной, так и на невыбранной строках равен нулю для сигналов и светлого и темного состояния;
3) если принять U_ри=±15 В, U_пп=±5 В, то для НЖК 1391 t₁= τ₂125 мкс, T_и= 250 мкс, и эти параметры позволяют получить контрастность изображения К≈6.Really:
1) the LCD indicator element is transferred from the NLC only from the dark state to the light state by applying to it 2 bi-polar pulses U = ± 15 B. The dark state of the indicator elements operating in the twist effect mode is recorded not by the voltage, but by the structure of the LCD. Thus, the luminous state of the LCD indicator element during the field duration is determined by the value of the effective voltage acting on it during the selection of the row on which this element is located. A dark state is maintained for all those indicator elements that are supplied with voltage below a certain threshold, in this case U _p = ± 5 V;
2) the average current through the LCD display elements on both the selected and unselected lines is zero for signals and the light and dark state;
3) if we take U _ri = ± 15 V, U _pp = ± 5 V, then for NLC 1391 t ₁ = τ ₂ 125 μs, T _and = 250 μs, and these parameters allow you to get the image contrast K≈6.

К преимуществам ЖКЭ, снабженного НЖК, следует отнести 2-тактную схему подачи строчных и столбцовых импульсов, более простую технологию изготовления ЖКЭ. К недостаткам отсутствие памяти и меньшую яркость свечения индикаторных элементов за счет релаксации НЖК к темному состоянию из светлого за время одного поля кадра. Так, для ЖК 1391 время свободной релаксации из светлого состояния в темное составляет ≈35 мс. Однако этот недостаток может быть частично устранен путем выбора времени поля меньшим, чем время релаксации. Например, увеличение яркости будет наблюдаться для стандартного времени поля ТВ изображения, равного 0,02 с. Однако время между кадрами ПЖКД должно быть (для получения контрастного изображения) не меньше, чем время свободной релаксации НЖК к темному состоянию. В случае стандартного ТВ и для ЖК 1391 это время соответствует кадру ТВ изображения, равному 0,02 с •2. The advantages of an LCD equipped with an NLC include a 2-stroke scheme for supplying horizontal and column pulses, and a simpler manufacturing technology for LCD. The disadvantages are the lack of memory and lower brightness of the indicator elements due to the relaxation of the NLC to the dark state from the bright state during one field of the frame. So, for LC 1391, the time of free relaxation from the light state to the dark is ≈35 ms. However, this drawback can be partially eliminated by choosing a field time shorter than the relaxation time. For example, an increase in brightness will be observed for a standard time of the TV image field of 0.02 s. However, the time between FLCD frames should be (for obtaining a contrast image) no less than the time of free relaxation of the NLC to the dark state. In the case of standard TV and for LCD 1391, this time corresponds to a frame of a TV image equal to 0.02 s • 2.

Таким образом, если использовать для ЖК 1391 в качестве единичного временного промежутка время телевизионного полукадра, равное 0,02 с, то можно получить не менее 9 градаций яркости на ЖКЭ, т.к. 0,02 с •8 + 0,02 с •2 < θ. Thus, if you use a television half-frame time of 0.02 s for the LCD 1391 as a unit time interval, then you can get at least 9 gradations of brightness on the LCD, because 0.02 s • 8 + 0.02 s • 2 <θ.

На фиг.15 приведена блок-схема БИС КП ОЗО, с помощью которой реализуются функции сдвигового регистра 25, счетчика 20 и схем управления 231 234, 241 244 на фиг.6. On Fig shows a block diagram of the BIS KP OZO, with which the functions of the shift register 25, the counter 20 and the control circuits 231 234, 241 244 in Fig.6.

БИС КП ОЗО состоит из 32-х четырехканальных аналоговых двунаправленных ключей напряжения 51 (два р-канальных и два n-канальных МОП-транзистора) с цифровым управлением. BIS KP OZO consists of 32 four-channel analog bi-directional voltage switches 51 (two p-channel and two n-channel MOS transistors) with digital control.

БИС работает следующим образом. При наличии разрешающего потенциала на входе 52 (логическая единица) с каждым положительным импульсом, поступающем на вход 53 по заднему фронту, происходит запись информации со входа 54 в регистр сдвига 26 и вывод информации с выхода 56. После заполнения регистра сдвига 26 потенциальным сигналом положительной полярности 57 происходит перезапись информации из регистра сдвига 26 в буферный регистр 27. На аналоговые входы 59, 60, 61, 62 подается напряжение, которое коммутируется на выходы ключей 51 в соответствии с информацией, записанной в буферном регистре 27, и состоянием на входах управления 63 и 64. Преобразователи уровня 65 служат для согласования со входами аналоговых двунаправленных ключей 51. БИС КП ОЗО должна функционировать в соответствии с комбинациями входных сигналов, приведенных в табл.1, 2. LSI works as follows. If there is a resolving potential at input 52 (a logical unit), with each positive pulse entering input 53 at the trailing edge, information is recorded from input 54 to shift register 26 and information is output from output 56. After filling shift register 26 with a potential signal of positive polarity 57 the information is transferred from the shift register 26 to the buffer register 27. A voltage is applied to the analog inputs 59, 60, 61, 62 and is switched to the outputs of the keys 51 in accordance with the information recorded in the buffer register re 27, and the state at the control inputs 63 and 64. Level 65 converters are used to coordinate with the inputs of analog bidirectional keys 51. The BIS KP OZO should operate in accordance with the combinations of input signals given in Tables 1, 2.

На фиг. 16 и 17 приведены эпюры импульсов напряжений входных сигналов, подаваемых по шине управления на соответствующие выходы БИС КП ОЗО. Они построены в соответствии с табл.1, 2 и необходимы для формирования электрических сигналов управления строками и столбцами ЖКЭ в соответствии с фиг.12, 14 соответственно. In FIG. Figures 16 and 17 show diagrams of the voltage pulse of the input signals supplied via the control bus to the corresponding outputs of the BIS KP OZO. They are constructed in accordance with Tables 1, 2 and are necessary for generating electrical signals for controlling rows and columns of LCDs in accordance with FIGS. 12, 14, respectively.

Эпюры напряжений в течение кадра записи для элементов экрана 111, 121, 131, 141 и 132 показаны на фиг.11, причем эпюры 111', 121', 131', 141', 132' соответствуют ЖКЭ с СЖК, а эпюры 111", 121", 131", 141", 132" ЖКЭ с НЖК. Светлое состояние индикаторных элементов в течение поля кадра обозначено штриховой линией и цифрой 1, а темное состояние цифрой 0. Voltage plots during the recording frame for screen elements 111, 121, 131, 141 and 132 are shown in FIG. 11, wherein plots 111 ', 121', 131 ', 141', 132 'correspond to LCDs with FLC, and plots 111 ", 121 ", 131", 141 ", 132" LCD with NLC. The light state of the indicator elements during the field of the frame is indicated by a dashed line and the number 1, and the dark state by the number 0.

Рассмотрим теперь те возможности, которые могут быть реализованы в настоящее время в телевизионном варианте ПЖКД. Let us now consider the possibilities that can be implemented at present in the television version of the PCLC.

Для ПЖКД с СЖК типа СЖКМ-170 возможен вариант карманного телевизора со следующими параметрами:
Размер изображения, мм² 80•60
Число строк 192
Число столбцов 256
Шаг электродов строк и столбцов, мм 0,31
Контрастность не менее 10
Время записи строки в регистр, мкс 64
Время записи строки на экране, мкс 128
Тип развертки Чересстрочная
Число градаций яркости 7
Частота полей, Гц 50
Частота кадров, Гц 8,33
Число полей в кадре 6
Частота поступления данных, МГц 4
Тип БИС управления КП ОЗО
Число БИС строк 6
Число БИС столбцов 8
Для ПЖКД с НЖК типа ЖК 1391 возможен вариант карманного телевизора со следующими параметрами:
Размер изображения, мм² 40•30
Число строк 96
Число столбцов 128
Шаг электродов строк и столбцов, мм 0,31
Контрастность не менее 6
Время записи строки в регистр, мкс 64
Время записи строки на экране, мкс 384
Тип развертки Чересстрочная
Число градаций яркости 5
Частота полей, Гц 50
Частота кадров, Гц 6,25
Число полей в кадре 8
Частота поступления данных, МГц 2
Тип БИС управления КП ОЗО
Число БИС строк 3
Число БИС столбцов 4
Конструкция ЖКЭ с СЖК (НЖК) приведена на фиг.18. Поскольку конструктивно эти два типа ЖКЭ подобны и отличаются только размером подложек и числом БИС, то отличающиеся параметры ЖКЭ с НЖК будем давать в описании в скобках.For PZhKD with SZhK type SZhKM-170 a variant of a pocket TV is possible with the following parameters:
Image Size, mm ² 80 • 60
Number of lines 192
Number of Columns 256
Electrode pitch of rows and columns, mm 0.31
Contrast no less than 10
Time to write a string to the register, μs 64
Recording time of a line on the screen, μs 128
Scan Type Interlace
The number of gradations of brightness 7
Field frequency, Hz 50
Frame rate, 8.33 Hz
The number of fields in the frame 6
Frequency of data acquisition, MHz 4
Type of BIS control KP OZO
The number of LSI lines 6
The number of LSI columns 8
For PZhKD with NLC type LCD 1391, a variant of a pocket TV is possible with the following parameters:
Image Size, mm ² 40 • 30
Number of lines 96
Number of Columns 128
Electrode pitch of rows and columns, mm 0.31
Contrast no less than 6
Time to write a string to the register, μs 64
Recording time of a line on the screen, μs 384
Scan Type Interlace
The number of gradations of brightness 5
Field frequency, Hz 50
Frame rate, Hz 6.25
The number of fields in the frame 8
Frequency of data arrival, MHz 2
Type of BIS control KP OZO
The number of LSI lines 3
The number of LSI columns 4
The design of the LCD with FFA (NLC) is shown in Fig. 18. Since these two types of LCE are structurally similar and differ only in the size of the substrates and the number of LSIs, we will give the different parameters of the LCE with an NLC in the description in parentheses.

ЖКЭ 21 выполняются из сложенных крест-накрест стеклянных подложек из стекла с размерами 88•68•1 мм (60•48•1 мм). Неплоскостность подложек одно интерфенционное кольцо на базе 10 мм. Внутренние стороны подложек снабжены управляющими электродами, выполняемыми методами стандартной фотолитографии по прозрачным электропроводящим слоям In₂O₃. Электроды располагаются вдоль длинных сторон подложек с шагом ≈0,31 мм и зазором 0,05мм. Разводка выводов на контактные площадки (КП) на обе стороны подложек через один с шагом 0,62 мм, т. е. на одну сторону выводятся четные номера электродов, а на другую нечетные. Размер КП 0,62•1 мм. Число электродов строк 192 (96), столбцов 256 (128). Рабочее поле ЖКЭ 80•60мм (40•30).LCD 21 are made of cross-linked glass substrates of glass with dimensions 88 • 68 • 1 mm (60 • 48 • 1 mm). The non-flatness of the substrates is one interference ring based on 10 mm. The inner sides of the substrates are equipped with control electrodes performed by standard photolithography methods using transparent electrically conductive In ₂ O ₃ layers. The electrodes are located along the long sides of the substrates with a step of ≈0.31 mm and a gap of 0.05 mm. The pinout on the contact pads (CP) on both sides of the substrates through one with a pitch of 0.62 mm, i.e., even numbers of electrodes are output on one side and odd numbers on the other. The size of the gearbox is 0.62 • 1 mm. The number of electrodes in rows 192 (96), columns 256 (128). The working field of the LCD is 80 • 60mm (40 • 30).

Сложенные вовнутрь электродными структурами подложки, с помощью напыленных на одну из них в виде точек диэлектрических столбиков высотой 1,5 мкм (3,5 мкм) и диаметром 0,2 мм образуют равномерный зазор около 2 мкм (4 мкм). В зазор вводится жидкий кристалл типа ЖКСМ-170 (ЖКМ-1391). Конструкция ЖКЭ с СЖК обеспечивает формирование у него внутренней памяти, т.е. ЖСКМ-170 обладает свойством сохранять приобретенное в результате электрического воздействия состояние (либо светлое, либо темное) достаточно длительное время (по крайней мере на время существенно большее, чем длительность кадра) при снятии сигнала возбуждения. Оба типа ЖКЭ работают в поляризованном свете с использованием 2-х поляроидов. The substrates folded inwardly by the electrode structures of the substrate, with the help of sprayed onto one of them in the form of points of dielectric columns 1.5 μm (3.5 μm) high and 0.2 mm in diameter, form a uniform gap of about 2 μm (4 μm). A liquid crystal of the ZhKSM-170 type (ZhKM-1391) is introduced into the gap. The design of LCD with FLC provides the formation of its internal memory, i.e. ZhSKM-170 has the property of preserving the state (either light or dark) acquired as a result of electrical exposure for a sufficiently long time (at least for a time substantially longer than the frame duration) when the excitation signal is removed. Both types of LCEs operate in polarized light using 2 polaroids.

Управление состоянием прозрачности ЖКЭ производится с помощью схем 72 - БИС КП ОЗО "Коммутатор", расположенных на поликоровых платах 73 с шлейфами 74. БИС выпускаются в 2-х модификациях: корпусированном ТГЗ.089.036 ТУ и бескорпусном ТГЗ. 089.037 ТУ. Каждая БИС КП ОЗО работает на 32 выхода, при этом БИСы строк и столбцов могут работать попарно каждая пара на четные или нечетные строки и столбцы; т.к. БИС КП ОЗО обеспечивает вывод записываемой информации через специальный выход, то возможно их объединение по соответствующим входам и выходам в "эстафету". Следует отметить, что попарная организация БИС требует коммутации четных и нечетных столбцов и строк на соответствующих выводах. На фиг.19 изображена сложенная конструкция ЖКЭ (фиг. 18) в виде модуля ПЖКД проекционного типа со встроенным объективом 75. Модуль представляет из себя коробчатую конструкцию с габаритами 70•70•70 мм с расположенным внутри нее проекционным объективом. The transparency state of the LCD is controlled using circuits 72 - BIS KP OZO "Switch" located on multicore boards 73 with loops 74. LSIs are produced in 2 versions: the encapsulated TGZ.089.036 TU and the unpacked TGZ. 089.037 TU. Each LSI KP OZO works on 32 outputs, while LSIs for rows and columns can work in pairs, each pair for even or odd rows and columns; because BIS KP OZO provides the output of the recorded information through a special output, then it is possible to combine them at the corresponding inputs and outputs in the "relay". It should be noted that the pairwise organization of the LSI requires switching even and odd columns and rows on the corresponding conclusions. Fig. 19 shows the folded LCD design (Fig. 18) in the form of a projection-type PLC module with an integrated lens 75. The module is a box-shaped design with dimensions of 70 • 70 • 70 mm and a projection lens located inside it.

Другим возможным применением описанной согласно фиг.13 схемы управления ПЖКД может быть использование ее в мультиплексной жидкокристаллической линейке в составе оптического принтера [Proceeding of the SID v.27/1, 1986, p. 19-24; патент Великобритании N 2135805А от 13.01.1984]
В этом случае число строк ЖКЭ ограничивается, например как на фиг.6, четырьмя, а число столбцов определяется разрешением принтера вдоль записываемой строки изображения, как это изображено на фиг.20. Применение в линейке СЖК, управляемой согласно схеме фиг.13, позволяет при использовании СЖК типа ЖКСМ-170 записывать строку изображения за время t₁+t₂+t₃=48 мкс. Это время даже меньше, чем время стандартной телевизионной развертки, которое равно 64 мкс.Another possible application of the PLCD control circuit described in FIG. 13 may be its use in a multiplexed liquid crystal array as part of an optical printer [Proceeding of the SID v.27 / 1, 1986, p. 19-24; UK patent N 2135805A from 01/13/1984]
In this case, the number of LCD lines is limited, for example, as in FIG. 6, to four, and the number of columns is determined by the resolution of the printer along the recorded image line, as shown in FIG. The application in the FLC line, controlled according to the scheme of FIG. 13, allows using the FLC type ZhKSM-170 to record an image line for time t ₁ + t ₂ + t ₃ = 48 μs. This time is even less than the standard television scan time, which is 64 μs.

Claims

1. A liquid crystal display panel comprising a liquid crystal screen with a plurality of image elements, each of which is formed by the intersection of a corresponding row and a corresponding column, and includes a liquid crystal with two orientation states, the first of which corresponds to the dark and the second to the light states of the liquid crystal in this element image, multiplexer, the output of which is connected to the information input of the shift register, the outputs of which are connected to the information inputs respectively of the transmission control elements of the first group, the outputs of which are connected to the corresponding columns of the liquid crystal screen, a decoder, the input of which is combined with the input of the one-shot and is the input of the field switching signal of the said panel, the outputs of the decoder are connected to the control inputs of the multiplexer, clock, the output of which and the output of the one-shot connected to the inputs of the element And, the output of which is connected to the input enable reading of the shift register and the counting input of the counter, the outputs of which are connected to the information inputs of the corresponding transmission controls of the second group, the outputs of which are connected to the corresponding lines of the liquid crystal screen, characterized in that a code converter is inserted into it, the inputs of which are parallel data inputs of the said panel, and the outputs are connected to the information inputs of the multiplexer, controlling the inputs of the transmission controls of the first and second groups are combined in the control bus of the orientation state of the liquid crystal the recalled panel.

2. The panel according to claim 1, characterized in that the composition of the liquid crystal screen includes a ferroelectric liquid crystal.

3. The panel according to claim 1, characterized in that the composition of the liquid crystal screen includes a nematic liquid crystal.

4. A method of electronic addressing the gradations of the gray level of a two-dimensional matrix of rows and columns of a liquid crystal display panel, which consists in controlling the temporal fill factors of the light state of each indicator element of the liquid crystal screen per frame of the reproduced image by sequential line-by-line scanning of all indicator elements in each of the periods of the fields making up the frame, with simultaneous parallel submission of the value of each bit in the binary code of their gradations of the level of gray level NA ₂ 2 ⁰ + B ₂ 2 ¹ + C ₂ 2 ² + + D ₂ 2 ⁿ , characterized in that the indicator elements of the frame are filled with equal period periods of fields corresponding to the bright states of the liquid crystal, sequentially in unambiguous correspondence with the numerical value of the gray level gradations, expressed in the unit code NA ₁ 1 ⁰ + B ₁ 1 ¹ + C ₁ 1 ² + + D ₁ 1 ⁿ , starting with the highest order (A ₁ , B ₁ , C ₁ , and A ₂ , B ₂ , C ₂ , coefficients respectively single and binary codes).

5. The method of electronic addressing of the panel of a ferroelectric bistable liquid crystal display, which consists in simultaneously supplying a sequence of several voltage pulses of a given duration to the row and column electrodes of the liquid crystal display matrix, and the sequence of pulses appearing on selected image elements located at the intersections of the selected set of electrodes contains mutually compensated positive and negative critical voltage pulses with the product of the amplitude U for a duration τ greater than the critical value that forces the liquid crystal to be fixed in one of two bistable states, while the pulse sequences on all unselected image elements contain only mutually compensated positive and negative subcritical pulses, characterized in that at the aforementioned simultaneous supply of a sequence of pulses periodically fed to the selected row and column electrodes combinations of pulse voltage amp itudoy 0; + V; 2V for three consecutive clock cycles of duration t so that the voltage sequence appearing at the intersections of the selected set of electrodes contains pulses of amplitude + 3V; -3V; + V or + V; -3V; + 3V, while the sequence of pulses on all unselected image elements contain pulses of amplitude + V; 0; -V or -V; 0; + V, where 3V ≥ U, and after selecting the last row of the liquid crystal screen, all voltage elements are simultaneously supplied with a voltage pulse -V of duration t to compensate for + V pulses on the selected image elements.