DE3886838T2

DE3886838T2 - Wiedergabeanordnung und Verfahren zum Steuern einer derartigen Wiedergabeanordnung.

Info

Publication number: DE3886838T2
Application number: DE3886838T
Authority: DE
Inventors: Karel Elbert Kuijk
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1987-06-18
Filing date: 1988-06-10
Publication date: 1994-06-30
Anticipated expiration: 2008-06-11
Also published as: NL8800204A; AU1775388A; HK45396A; KR960013420B1; AU619190B2; ATE99822T1; EP0299546B1; KR890001015A; CA1315427C; JP2683914B2; USRE37906E1; KR960008101B1; NL8701420A; KR890001017A; JPH01257897A; CN1030152A; CN1016544B; DE3886838D1; EP0299546A1; US5032831A

Description

Die Erfindung betrifft eine Wiedergabeanordnung mit einem elektrooptischen Wiedergabemedium zwischen zwei Unterstützungsplatten, einer Bildelementanordnung in Zeilen und Spalten, wobei jedes Bildelement durch Bildelektroden gebildet wird, die auf den einander zugewandten Oberflächen der Unterstützungsplatten angeordnet sind, und mit einer Anordnung von Zeilen- und Spaltenelektroden zum Erzeugen von Wähl- und Datensignalen, mit denen ein Spannungsbereich abhängig vom elektrooptischen Wiedergabemedium über die Bildelemente zur Bildwiedergabe geliefert werden kann.
Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zum Steuern einer derartigen Wiedergabeanordnung.
Eine Wiedergabeanordnung dieser Art eignet sich zum Wiedergeben alphanumerischer Information und Videoinformation mittels passiver elektrooptischer Wiedergabemedien, wie z.B. Flüssigkristalle, elektrophoretische Lösungen und elektrochrome Werkstoffe.
Eine Wiedergabeanordnung der eingangs erwähnten Art ist aus der offengelegten niederländischen Patentanmeldung NL-A-8502663 der Anmelderin bekannt. In der in dieser Anmeldung dargestellten Anordnung werden nichtlineare Schaltelemente in einer aktiven Matrix verwendet, d.h. zwei Dioden je Bildelement. Zwei aufeinanderfolgende Bildelementreihen haben jeweils eine Zeilenelektrode gemeinsam. Der Steuerbetrieb ist derart, daß in Fernsehanwendungen (beispielsweise mit einem Steuerbetrieb entsprechend dem PAL- oder NTSC-System) die Information der zwei aufeinanderfolgenden geradzahligen und ungeradzahligen Zeilen über jedes Bildelement bei wechselnder Polarität und bei der Feldfrequenz erzeugt wird. Die Information eines Bildelements wird daher durch das mittlere Signal von zwei aufeinanderfolgenden geradzahligen und ungeradzahligen Zeilen bestimmt. Da jeweils zwei Bildelektrodenreihen gleichzeitig geschrieben werden, da zwei aufeinanderfolgende Zeilen jeweils eine Zeilenelektrode gemeinsam haben, hat eine derartige Anordnung nur geringe Flexibilität hinsichtlich der Wahl der zu benutzenden Farbfilter. Faktisch beschränkt sich diese Wahl auf streifenförmige Farbfilter.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bildwiedergabeanordnung eingangs erwähnter Art zu schaffen, in der die Zeilenelektroden nicht gemeinsam sein, und in der die Bildelementzeilen ohne Weglassen gemeinsamer Zeilenelektroden einzeln angesteuert werden, was zu einer größeren Anzahl von Verbindungen führt.
Auch liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine derartige Wiedergabeanordnung zu schaffen, die eine große Freiheit in der Wahl der zu verwendenden Farbfilter gewährleistet.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß es möglich ist, den Bildelementen eine vorgegebene Einstellung je Zeile durch Belasten oder Entlasten der Kapazitäten zu erteilen, die diesen Bildelementen zugeordnet sind, nachdem sie zunächst zu weit entladen oder beladen wurden (möglicherweise ungenau).
Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Bildwiedergabeanordnung nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung Mittel enthält, um vor der Wahl eine Hilfsspannung über die Bildelemente vorbei oder auf der Grenze des zu verwendenden Spannungsbereichs für Bildwiedergabe anzulegen.
Die Hilfsspannung liegt vorzugsweise vorbei oder auf der Grenze des Übergangsbereichs in der Übertragungs/Spannungskennlinie des elektrooptischen Mediums.
Ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Wiedergabeanordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Bildelektrode auf einer der Unterstützungsplatten auf elektrisch leitende Weise mit dem gemeinsamen Punkt von zwei nichtlinearen Schaltelementen verbunden ist, die zwischen einer Spaltenelektrode für Datensignale und einer Elektrode für die Hilfsspannung in Reihe geschaltet sind.
Die Hilfsspannung kann dabei eine feste Bezugsspannung sein, so daß alle Bildelemente in einer Zeile zunächst negativ oder positiv auf einen festen Wert geladen und anschließend auf den richtigen Signalwert abhängig von den zugeführten Datensignalen geladen oder entladen werden.
Da dies für jede einzelne Zeile stattfindet, ohne daß eine folgende Zeile oder vorangehende Zeile beeinflußt wird, kann die Bildinformation an ein zu verwendendes Farbfilter angepaßt werden, das beispielsweise aus Tripeln nach der Beschreibung beispielsweise in der niederländischen Patentanmeldung NL-A-861063 der Anmelderin zusammengesetzt ist, oder beispielsweise eine Diagonalstruktur aufweisen kann.
Entladen oder Laden vor dem wirklichen Steuerbetrieb mit der Bildinformation kann in derselben Zeilenperiode erfolgen, in der die Bildinformation zugeführt wird, aber auch in der vorangehenden Zeilenperiode.
Da jede Bildelementzeile jetzt getrennt geschrieben wird, kann die Spannung an diesen Bildelementen auch zeilenweise invertiert werden, was höhere Flächenflimmerfrequenz und damit ein stabileres Bild ergeben kann.
Ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Zener-Diode zwischen einem Bildelement und einer Zeilen- oder Spaltenelektrode angeordnet ist. In diesem Fall kann die Elektrode für die Bezugsspannung ganz fortgelassen werden, was zu einem verhältnismäßig größeren Anteil der Oberfläche des zu verwendenden Bildelements für die wirkliche Wiedergabe führt. Zusätzlich wird die Anzahl der Bauelemente in einer derartigen Anordnung kleiner, wodurch der Ertrag größer wird. Schließlich wird die Streukapazität kleiner, während eine optimale Wahl möglicher elektrooptischer Werkstoffe und der zu verwendenden Zener-Diode möglich wird.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Zuführen eines Datensignals die Bildelemente positiv oder negativ auf eine Hlifsspannung vorbei oder auf der Grenze des zu verwendenden Bereichs für Bildwiedergabe aufgeladen werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch eine Bildwiedergabeanordnung nach der Erfindung entlang der Linie I-I in Fig. 2,
Fig. 2 eine schematische Ansicht der Anordnung nach Fig. 1,
Fig. 3 die zugeordnete Übertragungsspannungskennlinie,
Fig. 4 eine schematische Darstellung der Anordnung,
Fig. 5 einige der Anordnung zugeordnete Steuersignale,
Fig. 6 eine Abwandlung der obigen Anordnung,
Fig. 7 und 8 schematisch Verfahren, mit denen eine erfindungsgemäße Anordnung für Fernsehbildwiedergabe verwendet wird,
Fig. 9 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung mit Zener-Dioden,
Fig. 10 die Strom/Spannungskennlinien, die den Zener-Dioden zugeordnet sind, und
Fig. 11 eine Anzahl von Abwandlungen der Anordnung nach Fig. 9.
Die Figuren sind schematisch und nicht maßstabgerecht. Entsprechende Bauelemente werden üblicherweise mit denselben Bezugsziffern bezeichnet.
In Fig. 1 und 2 sind ein schematischer Querschnitt und eine Ansicht eines Teils einer Wiedergabeanordnung dargestellt, in diesem Ausführungsbeispiel eine Flüssigkristall-Wiedergabeanordnung 1, die zwei Unterstützungsplatten 2 und 3 enthält, zwischen denen beispielsweise sich ein verdrilltes nematisches oder ein ferroelektrisches flüssigkristallines Material 4 befindet. Die Innenflächen der Unterstützungsplatten 2 und 3 haben elektrisch und chemisch isolierende Schichten 5. Eine Anzahl von in Zeilen und Spalten angeordneten Bildelektroden 6 aus Indiumzinnoxid oder aus einem anderen elektrisch leitenden transparenten Werkstoff ist auf der Trägerplatte 2 angebracht. Ebenso sind transparente Bildelektroden 7 beispielsweise aus Indiumzinnoxid, die zu streifenförmigen Zeilenelektroden 11 integriert sind, auf der Unterstützungsplatte 3 angebracht. Die einander zugewandten Bildelektroden 6 und 7 bilden die Bildelemente der Wiedergabeanordnung.
Streifenförmige Spaltenelektroden 8 (beispielsweise aus Metall) sind zwischen den Spalten von Bildelektroden 6 angeordnet. Jede Bildelektrode 6 ist mit einer Spaltenelektrode 8 über eine Diode 9 verbunden, die in Fig. 2 schematisch dargestellt ist. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, werden die zugeordneten Spaltenelektroden 8a und 8b zwischen zwei Bildelektroden 6a und 6b angeordnet. Außerdem werden flüssigkristallorientierende Schichten 10 auf den Innenflächen der Unterstützungsplatten 2 und 3 angeordnet. Bekanntlich können ein anderer Orientierungszustand der Flüssigkristallmoleküle und damit ein optisch anderer Zustand durch Anlegen einer Spannung über die Flüssigkristallschicht 4 erhalten werden. Die Wiedergabeanordnung kann als Transmissions- oder Reflexionsanordnung verwirklicht und mit einem oder zwei Polarisatoren versehen werden.
Erfindungsgemäß befinden sich auch Hilfselektroden 18, die zwei Bildelektroden 6 in diesem Ausführungsbeispiel gemeinsam haben und auf der anderen Seite der Bildelektroden 6 als die der Spaltenelektroden 8 angeordnet sind, zwischen den Spalten der Bildelektroden 6 angebracht sind. Die Hilfselektroden 18 verbinden die Bildelektroden 6 mit einer Bezugsspannung über die Dioden 19, die in Fig. 2 schematisch dargestellt sind. Diese Bezugsspannung ist derart gewählt, daß abhängig von den benutzten Spannungen auf der Wählleitung 11 und vom benutzten elektrooptischen Werkstoff sich die dem Bildelement zugeordnete Kapazität immer über die Diode 19 auf einen Spannungswert vorbei oder auf der Grenze des Übergangsbereichs in der Übertragungsspannungskennlinie des betreffenden elektrooptischen Materials entladen kann.
In Fig. 3 ist schematisch eine Übertragungs/Spannungskennlinie einer Wiedergabezelle dargestellt, wie sie in der Wiedergabeanordnung nach Fig. 1 und 2 vorhanden ist. Unter einer vorgegebenen Schwellenspannung (V&sub1; oder Vth) läßt die Zelle im wesentlichen kein Licht durch, während über einer vorgegebenen Sättigungsspannung (V&sub2; oder Vsat) die Zelle im wesentlichen ganz transparent ist. Der Zwischenbereich bildet den vorgenannten Übergangsbereich und ist in Fig. 3 mit der Brücke 17 angegeben. In dieser Hinsicht sei bemerkt, daß der absolute Spannungswert auf der Abszisse aufgetragen wird, da derartige Zellen üblicherweise bei einer Wechselspannung betrieben werden.
In Fig. 4 ist schematisch die Wiedergabeanordnung nach Fig. 1 und 2 dargestellt. Die Bildelemente 12 bestehen aus den einander zugewandten Bildelektroden 6 und 7 und sind über die Bildelektroden 7 mit den Zeilenelektroden 11 an einem Ende verbunden, die zusammen mit den Spaltenelektroden 8 in Matrixform angeordnet sind. Die Bildelemente 12 sind mit Spaltenelektroden 8 über die Dioden 9 verbunden. Sie sind auch über die Dioden 19 mit einer Hilfselektrode 18 verbunden, die zwei Dioden 19 und 19' jeweils gemeinsam ist.
Zum Schreiben von Information wird eine erste Wählspannung Vs1 an eine Wählleitung 11 in einer Wählperiode ts gelegt, während die Information oder Datenspannungen Vd gleichzeitig den Spaltenelektroden 8 zugeführt werden. Dies führt zu einer positiven Spannung über ein Bildelement 12, das die dargestellte Information bildet.
Um Degradation des Flüssigkristalls zu verhindern und die sog. Flächenflimmerfrequenz vergrößern zu können, wird Information mit einem wechselnden Vorzeichen vorzugsweise über das Bildelement 12 angelegt. In einer erfindungsgemäßen Anordnung wird eine negative Spannung über das Bildelement 12, das die angelegte Information darstellt, durch Zufuhr einer zweiten Wählspannung Vs2 erhalten, während gleichzeitig invertierte Datenspannungen (-Vd) zugeführt werden, nachdem die dem Bildelement 12 zugeordnete Kapazität zu weit entladen wurde (oder nachdem sie zu stark negativ geladen wurde).
In Fig. 5 ist dargestellt, auf welche Weise die Steuersignale für eine Anzahl von Zeilen von Bildelementen 12 gewählt werden, um sie mit Bildinformation zu schreiben, die in jedem Feld das Vorzeichen wechselt (beispielsweise in Fernsehanwendungen).
Zum Zeitpunkt t&sub0; (siehe Fig. 5a) wird eine Wählspannung Vs1 in einer Wählperiode ts einer Zeilenelektrode 11 zugeführt (die in diesem Beispiel gleich einer Zeilenperiode für Fernsehanwendungen gewählt wird, d.h. 64 us.) während Informationsspannungen oder Datenspannungen Vd gleichzeitig an die Spaltenelektroden 8 gelegt werden. Nach dem Zeitpunkt t&sub1; ist die Zeile von Bildelementen 12 nicht länger ausgewählt, da die Zeilenelektrode 11 eine Spannung Vns1 empfängt. Diese Spannung wird bis direkt vor der folgenden Wahl der Zeile der Bildelemente 12 aufrechterhalten. In diesem Beispiel erfolgt dies durch Zufuhr einer Rückstellspannung nach der Wählleitung 11 gerade vor dem erneuten Wählen der ersten Reihe von Bildelementen 12, d.h. zu einem Zeitpunkt t&sub3; = tf - ts, worin tf eine Vertikalperiode darstellt. Die Rückstellspannung und eine Bezugsspannung am gemeinsamen Punkt der Diode 9 und 19' können derart gewählt werden, daß die Bildelemente 12 derart negativ aufgeladen werden, daß diese Spannung vorbei dem zu benutzenden Bereich für Bildwiedergabe liegt (bis zu einem Wert von ≤ -Vsat). In einer folgenden Wählperiode (am t&sub4;) werden sie darauf auf den gewünschten von den Datenspannungen -Vd bestimmten Wert aufgeladen. Dazu empfangen die Zeilenelektroden die Spannung Vs2 und nachdem die Wählperiode (nach 4) abgelaufen ist, empfangen sie eine Nichtwählspannung Vns2. Auf diese Weise wird die Spannung über die Bildelemente in jeder Vertikalperiode invertiert.
In Fig. 5b ist dieselbe Spannungsänderung wie in Fig. 5a dargestellt, aber dabei ist sie über eine Vertikalperiode plus einer Wählperiode verschoben (in diesem Fall eine Zeilenperiode). Dies bietet die Möglichkeit des Schreibens zweier aufeinanderfolgender Bildelementzeilen mit invertierten Datenspannungen in bezug aufeinander. Fig. 5c ist gleich Fig. 5a, ist aber über zwei Wählperioden verschoben.
Für (Fernseh-)Bilder mit der halben vertikalen Auflösung, in der die Zeilen des geradzahligen und des ungeradzahligen Halbbildes übereinander geschrieben werden, wird erreicht, daß die Bildinformation das Vorzeichen wechselt und einmal je Vertikalperiode nachgelegt wird. Obgleich in diesem Fall die Zeilenflimmerfrequenz 25 Hz (30 Hz) beträgt, wird eine Flächenflimmerfrequenz von 50 Hz (60 Hz) zwischen aufeinanderfolgenden Zeilen durch den Phasenunterschied von 180º durch Änderung des Vorzeichens je Zeile erhalten.
Die Wählspannungen Vs1 und Vs2 können selbstverständlich auch kürzer als eine Zeilenperiode gewählt werden (64 us.). In diesem Fall kann die Rückstellspannung in einem Teil der Zeilenperiode anders zugeführt werden, in dem die Wahl erfolgt, vorausgesetzt es gibt genügend Zeit zum Aufladen der Bildelemente 12. Die Spannungsänderung an den Elektroden 13 wird dabei beeinflußt, beispielsweise wie schematisch in Fig. 5a mit der gestrichelten Linie 14 angegeben.
Die dargestellte Anordnung eignet sich besonders zur Verwendung mit einem Steuerverfahren, in dem
für die mittlere Spannung an einem Bildelement gewählt wird (siehe Fig. 3), so daß sich der Absolutwert der Spannung zur Bildwiedergabe an den Bildelementen 12 im wesentlichen auf den Bereich zwischen Vth und Vsat beschränkt.
Ein guter Betrieb hinsichtlich Graustufen wird erhalten, wenn abhängig von den Datenspannungen Vd an den Spaltenelektroden 8 die Spannungswerte an den Bildelementen 12 höchstens Vc + Vdmax = Vsat und wenigstens Vc - Vdmax = Vth beträgt. Unterdrückung von Vc ergibt: Vd max = 1/2(Vsat-Vth), d.h. -1/2(Vsat-Vth) ≤ Vdmax ≤ 1/2(Vsat-Vth).
Zum Aufladen einer Zeile von Bildelementen 12 beispielsweise positiv, empfängt die zugeordnete Zeilenelektrode 11 eine Wählspannung Vs1= -Von-1/2(Vsat+- Vth), worin Von die Vorwärtsspannung der Diode 9 ist. Die Spannung am Bildelement 12 beträgt daher Vd-Von-Vs1. Sie liegt zwischen -1/2(Vsat-Vth)+1/2(Vsat+Vth) = Vth und 1/2(Vsat-Vth)+1/2(Vsat+Vth) = Vsat abhängig von Vd.
Um dieselbe Zeile von Bildelementen 12 (in einer folgenden Halbbildperiode) bei einer folgenden Wahl mit invertierten Datenspannungen negativ aufzuladen, werden sie zunächst mit einer Rückstellspannung Vreset an der Zeilenelektrode 11 über die Diode 19 in Verbindung mit einer Bezugsspannung zu weit negativ aufgeladen. Darauf empfängt die Zeilenelektrode eine Wählspannung Vs2= -Von+1/2(Vsat+Vth) (in derselben Zeilenperiode oder in einer folgenden Periode). Die Bildelemente 12, die zu weit negativ aufgeladen sind, werden jetzt über die Dioden 9 auf Vd-Von-Vs2 aufgeladen, d.h. auf Werte zwischen -1/2(Vsat-Vth)-1/2(Vsat-Vth) = -Vsat und 1/2(Vsat-Vth)-1/2(Vsat-Vth) = -Vth, so daß Information mit dem entgegengesetzten Vorzeichen den Bildelementen 12 zugeführt wird.
Bei Nichtwahl muß die Anforderung erfüllt werden, daß keine der Dioden 9 oder der Dioden 19 leiten können, mit anderen Worten muß für die Spannung VA am Knotenpunkt 13 gelten, daß VA ≥ Vd und VA ≤ Vref oder VAmin ≥ VDmax (1) und VAmax ≤ Vref (2). Für die niedrigste Nichtwählspannung Vns1 gilt:
(1) VAmin = Vns1 + Vth VDmax = 1/2(Vsat-Vth),
oder
Vns1 ≥ 1/2(Vsat-Vth)-Vth (3)
Aus (2) geht hervor, daß
Vns1+Vsat ≤ Vref oder
Vns1 ≤ Vref - Vsat (4)
Kombination von (3) und (4) ergibt
Vref-Vsat ≥ Vns1 ≥ 1/2(Vsat-Vth)-Vth
Vref ≥ 3/2(Vsat-Vth) (5)
Für die höchste Nichtwählspannung Vns2 gilt ebenfalls, daß:
VAmin = Vns2-Vsat ≥ 1/2(Vsat-Vth) oder
Vns2 ≥ 1/2(Vsat-Vth)+Vsat (3') und
Vns2-Vth ≤ Vref oder Vns2 ≤ Vref+Vth (4').
Kombination von (3') und (4') ergibt:
Vref+Vth ≥ Vns2 ≥ 1/2(Vsat-Vth) + Vsat oder
Vref ≥ 3/2(Vsat-Vth (5).
Die Bezugsspannung 3/2(Vsat-Vth) genügt also zum Abblocken der Dioden 19 und 19' nach dem Schreiben sowohl der Daten und der invertierten Daten mit Hilfe des Verfahrens nach obiger Beschreibung. Kurzgefaßt gilt für die Spannungen Vns, Vs, Vref und Vreset, daß
Vs1 = -Von- 1/2(Vsat+Vth);
Vs2 = -Von+ 1/2(Vsat+Vth);
Vns1 = 1/2(Vsat-Vth) - Vth;
Vns2 = 1/2(Vsat-Vth) + Vsat;
Vref = 3/2(Vsat-Vth);
Vres = Von+5/2Vsat-3/2Vth.
Beim Umkehren des Vorzeichens der Dioden 9 und 19 nach der schematischen Darstellung in Fig. 4a kann derselbe Steuerbetrieb verwendet werden. Gleiche Verhältnisse, sei es mit invertiertem Vorzeichen, gelten dabei für die Steuersignale.
In Fig. 6 ist schematisch eine Abwandlung der Anordnung nach Fig. 4 dargestellt. Da je Spalte von Bildelementen sowohl eine Spaltenelektrode 8 als auch eine Hilfselektrode 18 vorhanden ist, geht eine derartige Verwirklichung auf Kosten des Oberflächenbereichs, das sonst für Bildelektroden verwendbar wäre. Übrigens haben die Bezugsziffern dieselbe Bedeutung wie die im vorangehenden Ausführungsbeispiel. Der Steuerbetrieb ist ebenfalls gleich.
Wie bereits angegeben wurde, liegt der Vorteil einer Anordnung und eines Verfahrens nach der Erfindung darin, daß jede Bildelementzeile einzeln gesteuert werden kann, ohne daß zusätzlich Verbindungsleitungen erforderlich wären und dabei freie Wahl der zu verwendenden Farbfilter möglich ist.
Oben wurde bereits beschrieben, auf welche Weise die Information bei gleichzeitiger Inversion der Wählspannungen für zu schreibende Zeilen abwechselnd das Vorzeichen wechseln können. Die Spannung am Bildelement ist invertiert. In Fig. 7 und 8 sind Ausführungsbeispiele davon dargestellt.
In diesen Beispielen werden aufeinanderfolgende Bildzeilen von oben nach unten mit Hilfe der Ziffern 1, 2, 3...575 (PAL-System) der Einfachheit halber bezeichnet. Das ungeradzahlige Halbbild enthält somit die Zeilen 1, 3, 5...575. Das geradzahlige Halbbild enthält die Zeilen 2, 4, 6...574.
In Fig. 7 ist ein erstes Beispiel dargestellt, in dem die erste Zeile 21 von Bildelementen zunächst mit Information der ersten Bildzeile (+(1)) des ungeradzahligen Halbbildes geschrieben wird. Die zweite Zeile 22 wird anschließend mit invertierter Information der dritten Bildzeile (-(3)) geschrieben, d.h. die zweite Bildzeile des ungeradzahligen Halbbildes, die dritte Zeile 23 wird mit Information der fünften Bildzeile (+(5)) geschrieben, d.h. die dritte Bildzeile des ungeradzahligen Halbbildes, die vierte Zeile 24 wird mit invertierter Information der siebten Bildzeile (-(7)), usw. geschrieben. Auf diese Weise werden 288 Bildelementzeilen zunächst mit Information des ungeradzahligen Halbbildes im sog. Halbauflösungsbetrieb geschrieben. Anschließend werden dieselben Zeilen 21, 22, 23, 24 mit Information des geradzahligen Halbbildes geschrieben, das jetzt mit umgekehrtem Vorzeichen über die Bildelementzeile zugeführt wird (mit gestrichelten Linien bezeichnet). Das bedeutet, daß die erste Zeile 21 von Bildelementen mit invertierter Information der zweiten Bildzeile (-(2)) gelesen wird, d.h. die erste Bildzeile des geradzahligen Halbbildes, die zweite Zeile 22 wird mit Information der vierten Bildzeile (+(4)) geschrieben, d.h. die zweite Bildzeile des geradzahligen Halbbildes, usw.
Auf diese Weise empfangen alle Bildelemente mit Rücksicht auf die Zeit die mittlere Information der zwei aufeinanderfolgenden Bildzeilen, wobei die Information jeder Bildzeile je Bildperiode auch invertiert ist. Also zeigt die Zeile 21 den Mittelwert der ersten und zweiten Bildzeilen (1/2) und die Zeile 22 zeigt den Mittelwert der dritten und vierten Bildzeilen (3/4), die Zeile 23 zeigt den Mittelwert der fünften und sechsten Bildzeilen (5/6), usw. (siehe Fig. 7). Die Mindest-Flächenflimmerfrequenz beträgt dabei 50 Hz (PAL) oder 60 Hz (NTSC).
In Fig. 8 ist dargestellt, wie eine erfindungsgemäße Anordnung auf gleiche Weise im Vollauflösungsbetrieb gesteuert werden kann. In diesem Falle werden 575 Bildelementzeilen gelesen, während die Information nur einer Bildzeile (beispielsweise der dritten Bildzeile) auf invertierte Weise der zweiten Zeile 22 (-(3)) und ungeändert der dritten Zeile 23 (+(3)) der Bildelemente zugeführt wird, während gleichzeitig die Wählspannungen angeglichen werden. Die Datenspannung wird in einer halben Zeilenperiode invertiert zugeführt, während die Zeile 22 gewählt und die Zeile 23 nicht gewählt werden, und die andere Hälfte der Zeilenperiode wird ungeändert zugeführt, während die Zeile 22 nicht länger gewählt und die Zeile 23 gewählt werden.
Auf gleiche Weise wird die Information der fünften Bildzeile in bezug auf die Zeile 24(-5) invertiert und der Zeile 25(+5) ungeändert zugeführt, usw. Die Zeilen des geradzahligen Halbbildes werden also den Zeilen 21, 22, 23, 24, 25 in invertierter Form und in ungeänderter Form zugeführt. Auf diese Weise wird der Mittelwert der zwei Bildzeilen über 575 Bildelementzeilen jeweils mit einem abwechselnden Vorzeichen der Spannung am Wiedergabeelement zugeführt, insbesondere der Mittelwert der ersten und zweiten Bildzeilen über die Zeile 21(1/2), der zweiten und dritten Bildzeilen über die Zeile 22(2/3), usw. (siehe Fig. 8). Die Zeilen sind wieder ganz unabhängig hinsichtlich der Wahl, so daß jedes Farbfiltermuster verwendbar und das Flimmern gering ist (die Flächenflimmerfrequenz beträgt wiederum 50 Hz (60 Hz) durch diesen Steuerbetrieb).
In Fig. 9 ist schematisch eine erfindungsgemäße Anordnung dargestellt, in der die Hilfsspannung durch Verwendung der Zener-Kennlinie einer Zener-Diode 15 erhalten wird. Die Bildelemente 12 in einer Matrix sind wieder an Kreuzungen von Zeilenelektroden 11 und Spaltenelektroden 8 vorhanden, während die Bildelemente 12 mit den Zeilenelektroden 11 über die Zener-Dioden 15 verbunden sind.
Hier gilt wiederum für eine Steuerung um
Vc = 1/2(Vsat+Vth), daß bei Datenspannungen
Vd(-1/2(Vsat-Vth) ≤ Vd ≤ 1/2(Vth-Vth)) die Spannung an den Bildelementen 12 auf das Gebiet zwischen Vth und Vsat beschränkt werden kann. Die zugehörigen Wählspannungen sind wiederum
Vs1 = -Von-1/2(Vsat+Vth); Vs2 = -Von+1/2(Vsat+Vth).
Es gilt ebenfalls, daß bei Nichtwähl am Punkt 16 die Spannung derart sein soll, daß durch die Zener-Diode oder in der Vorwärtsrichtung oder als Zener-Leitzustand kein Leitzustand auftritt.
In diesem Fall muß das statistische Verhalten der benutzten Zener-Dioden berücksichtigt werden. Dies ist in Fig. 10 schematisch dargestellt, in der die fette Linie eine Nenn-Strom/Spannungskennlinie dargestellt ist und die Begrenzung des Streuungsbereichs mit einer gestrichelten Linie und einer strichpunktierten Linie angegeben ist. Vzmin ist die höchste zulässige Spannung, bei der der Strom für alle möglichen Kennlinien gerade niedrig genug ist, um Entladung in einer Halbbildperiode eines einem Bildelement zugeordneten Kondensators zu verhindern. VZmax ist die niedrigste Spannung, um den die Zener-Diode durchfließenden Strom groß genug zu machen, um ein Bildelement auf wenigstens -Vsat innerhalb der Rückstellperiode negativ aufzuladen (beispielsweise 64 us).
Für die niedrigste Nichtwählspannung (Vns1) führen diese Bedingungen dabei bei einer Spannung VA (Knotenpunkt 16) nach VAmax ≤ Vns1 und VAmin ≥ Vns1+VZmin
worin VZmin die maximale Zener-Spannung der Zener-Diode 15 ist (siehe Fig. 10).
Bei VAmin = -Vdmax-Vsat und VAmax= Vdmax-Vth führt dies (sog. Negativwahl) bei Vdmax = 1/2(Vsat-Vth) zu
Vdmax-Vth ≤ Vns1 ≤ VAmin-VZmin, oder
-1/2(Vsat-Vth)-Vsat-VZmin ≥ Vns1 ≥ 1/2(Vsat-Vth)-Vth (6),
beispielsweise Vns1 = 1/2(Vsat-Vth)-Vth.
In derselben Weise führt für die höchste Nichtwählspannung Vns2 (Positivwah), für die gilt, daß
VAmin= -Vdmax+Vth und VAmax = Vdmax+Vsat ist, zu
Vdmax+Vsat ≤ Vns2 ≤ -Vdmax+Vth-VZmin oder
-1/2(Vsat-Vth)+(Vth-VZmin ≥ Vns2 1/2(Vsat-Vth)+Vsat (7)
Beispielsweise Vns2 = 1/2(Vsat-Vth)+Vsat
Zusatz der linken und rechten Glieder der Gleichungen (6) und (7) führt zu -2(Vsat-Vth)-2VZmin ≥ 2(Vsat-Vth) oder -VZmin ≥ s(Vsat-Vth)
Die Möglichkeit der Verwendung dieser Anordnung wird daher durch die Mindest-Zener-Durchbruchspannung und durch die maximale Breite des Übergangsgebiets in der Übertragungs/Spannungskennlinie (mit der Brücke 17 in Fig. 3) der betreffenden flüssigkristallinen Flüssigkeit oder eines anderen elektrooptischen Mediums bestimmt.
Der maximale Zener-Durchbruch ist wenigstens auszulösen, um die Bildelemente auf eine Spannung vorbei oder auf der Schwelle des Übertragungsbereichs zu entladen. Für die Rückstellspannung gilt daher, daß
Vreset = VZmax+1/2(Vsat-Vth)+Vsat Die Anordnung nach Fig. 9 kann also mit demselben Muster von Wählspannungen betrieben werden, wie in Fig. 5 dargestellt, in der jetzt gilt, daß
Vs1 = -Von-1/2(Vsat+Vth);
Vs2 = -Von+1/2(Vsat+Vth);
Vns1 = 1/2(Vsat-Vth)-Vth;
Vns2 = 1/2(Vsat-Vth)+Vsat;
Vres = VZmax+1/2(Vsat-Vth)+Vsat.
Die Erfindung beschränkt sich selbstverständlich nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele, sondern es sind mehrere Abwandlungen innerhalb des Rahmens der Erfindung möglich.
Es gibt mehrere Möglichkeiten für die Dioden. Zusätzlich zu den Dioden, die auf herkömmliche Weise in der Technologie für Wiedergabeanordnungen verwendet werden, beispielsweise eine pn-Diode, eine Schottky-Diode oder eine Stiftdiode aus monokristallinem, polykristallinem oder amorphem Silizium, CdSe oder einem anderen Halbleitermaterial, sind dabei möglicherweise verwendbar, während die Dioden sowohl vertikal als lateral gebildet sein können.
Die Zener-Diode in der Anordnung nach Fig. 9 kann auf andere Weise anders herum angeordnet sein oder sie kann zwischen der Spaltenelektrode 8 und dem Bildelement 12 vorhanden sein, wie schematisch in Fig. 11 dargestellt. Für derartige Konfigurationen können dieselben Beziehungen für die (Nicht-)Wählspannungen, Datenspannungen und für die Rückstellspannung wie für die Anordnung nach Fig. 9 abgeleitet werden, während die selben Spannungswerte der Steuersignale für die Anordnung nach Fig. 11b gelten und die invertierten Spannungswerte gelten für die Schaltungen nach Fig. 11a und 11c gelten. Zusätzlich macht die Verfügbarkeit einer Rückstellspannung die oben beschriebene Anordnung und das Verfahren insbesondere geeignet zur Verwendung in einem ferroelektrischen Wiedergabemedium nach der Beschreibung in der nicht vorveröffentlichten niederländischen Patentanmeldung NL-A-8700627 der Anmelderin.

Claims

1. Wiedergabeanordnung mit einem elektrooptischen Wiedergabemedium zwischen einer ersten (3) und einer zweiten (2) Trägerplatte, mit einem System von Bildelementen (12) in Zeilen und Spalten, wobei die Bildelemente durch Bildelektroden (6, 7) auf den einander zugewandten Flächen der Trägerplatten (2, 3) definiert werden, mit einem System von Zeilenelektroden (11) für die Lieferung von Wählspannungen auf der ersten Trägerplatte (3) und mit einer Anzahl von Spaltenelektroden (8a, 8b) für die Lieferung von Datenspannungen auf der zweiten Trägerplatte (2), wobei die Wähl- und Datenspannungen für jedes Bildelement (12) über ein erstes nicht-lineares Zweipolschaltelement (9), das zwischen einer Spaltenelektrode (8a, 8b) und einer Bildelektrode (6) auf der zweiten Trägerplatte (2) angeschlossen ist, eine Spannung am Bildelement innerhalb des für Bildwiedergabe vorgesehenen Spannungsbereichs des Wiedergabemediums bestimmt, dadurch gekennzeichnet, däß jedes Bildelement der Wiedergabeanordnung einem zweiten nicht-linearen Zweipolschaltelement (19, 19'), das zwischen der Bildelektrode (6) auf der zweiten Trägerplatte (2) und einer Elektrode (18) für eine Bezugsspannung angeschlossen ist, zum Laden des Bildelements auf eine Hilfsspannung vorbei oder auf einer der Begrenzungen des für Bildwiedergabe vor der Wahl des Bildelements vorgesehenen Spannungsbereichs zugeordnet ist.

2. Wiedergabeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste (9) und das zweite (19, 19') Schaltelement zwischen der Spaltenelektrode (8a, 8b) und der Elektrode für die Bezugsspannung in Reihe geschaltet sind, wobei der gemeinsame Punkt der Schaltelemente auf eine elektrisch leitende Weise mit der Bildelektrode (6) des Bildelements verbunden ist.

3. Wiedergabeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste (9) und das zweite (19,19') Schaltelement zwischen der Spaltenelektrode (8a, 8b) und der Elektrode (18) für die Bezugsspannung in Reihe geschaltet sind, wobei das erste und das zweite Schaltelement über die Bildelektrode (6) des Bildelements elektrisch miteinander verbunden sind.

4. Wiedergabeelement nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Zeile der Bildelektroden (6) zwei aneinandergelagerte Bildelektroden (6) über ein nicht-lineares Zweipolschaltelement (19,19') mit einer gemeinsamen zwischen den Bildelektroden vorhandenen Eiektrode (18) für die Bezugsspannung verbunden sind.

5. Wiedergabeanordnung mit einem elektrooptischen Wiedergabemedium zwischen einer ersten (3) und einer zweiten (2) Trägerplatte, mit einem System von Bildelementen in Zeilen und Spalten, wobei die Bildelemente durch Bildelektroden (6, 7) auf den einander zugewandten Flächen der Trägerplatten (2, 3) definiert werden, mit einem System von Zeilenelektroden (11) für die Lieferung von Wählspannungen auf der ersten Trägerplatte (3) und mit einer Anzahl von Spaltenelektroden (8a, 8b) für die Lieferung von Datenspannungen auf der zweiten Trägerplatte (2), wobei die Wähl- und Datenspannungen für jedes Bildelement (12) über ein Zweipolschaltelement (15) in Reihe mit dem Bildelement Spannungen am Bildelement (12) innerhalb des für Bildwiedergabe vorgesehenen Spannungsbereichs des Wiedergabemediums bestimmt, dadurch gekennzeichnet, daß die Wiedergabeanordnung Mittel zur Ladungsermöglichung des Bildelements auf eine Hilfsspannung vorbei oder auf einer der Begrenzungen des für Bildwiedergabe vor der Wahl des Bildelements vorgesehenen Spannungsbereichs enthält, wobei die Mittel zum Aufladen des Bildelements auf die Hilfsspannung eine Zener-Diode enthält, die eine minimale Durchbruchspannung gleich wenigstens dem Zweifachen des für Bildwiedergabe vorgesehenen Spannungsbereichs führt.

6. Verfahren zum Steuern einer Wiedergabeanordnung mit einem elektrooptischen Wiedergabemedium zwischen einer ersten (3) und einer zweiten (2) Trägerplatte, und mit einem System von Bildelementen (12) in Zeilen und Spalten, wobei die Bildelemente durch Bildelektroden (6, 7) auf den einander zugewandten Flächen der Trägerplatten (2, 3), definiert werden, mit einer Anzahl von Zeilenelektroden (11) für die Lieferung von Wählspannungen auf der ersten Trägerplatte (3) und mit einer Anzahl von Spaltenelektroden (8a, 8b) für die Lieferung von Datenspannungen auf der zweiten Trägerplatte (2), wobei wenigstens für einen Teil einer Zeilenwahl eine Bildelementzeile (12) über die Zeilenelektroden (11) gewählt wird und Datenspannungen über die Spaltenelektroden (8a, 8b) zugeführt werden, wobei die Wähl- und Datenspannungen über ein erstes nicht-lineares Zweipolschaltelement (9), das zwischen einer Spaltenelektrode (8a, 8b) und einer Bildelektrode (6) auf der zweiten Trägerplatte (2) angeschlossen ist, eine Spannung an jedem Bildelement (12) innerhalb des für Bildwiedergabe vorgesehenen Spannungsbereichs des Wiedergabemediums bestimmen, dadurch gekennzeichnet, daß das Bildelement über ein nicht-lineares Zweipolschaltelement (19, 19') auf eine Hilfsspannung vorbei oder auf einer der Begrenzungen des für Bildwiedergabe vorgesehenen Spannungsbereichs aufgeladen oder entladen wird, vor dem Anlegen eines Datensignals an die Spaltenelektrode, wobei dieses Zweipolschaltelement zwischen einer Elektrode (18) für eine Bezugsspannung und einer Bildelektrode (6) auf der zweiten Trägerplatte (2) angeordnet ist.

7. Verfahren zum Steuern einer Wiedergabeanordnung mit einem elektrooptischen Wiedergabemedium zwischen einer ersten (3) und einer zweiten (2) Trägerplatte, und mit einem System von Bildelementen in Zeilen und Spalten, wobei die Bildelemente durch Bildelektroden (6, 7) auf den einander zugewandten Flächen der Trägerplatten (2, 3) definiert werden, mit einer Anzahl von Zeilenelektroden (11) für die Lieferung von Wählspannungen auf der ersten Trägerplatte (3) und mit einer Anzahl von Spaltenelektroden (8a, 8b) für die Lieferung von Datenspannungen auf der zweiten Trägerplatte (2), wobei wenigstens in einem Teil einer Zeilenwählzeit eine Bildelementzeile (12) über die Zeilenelektroden (11) gewählt wird und über die Spaltenelektroden (8a, 8b) Datenspannungen zugeführt werden, und die Wähl- und Datenspannungen über ein Zweipolschaltelement (15) in Reihe mit dem Bildelement Spannungen an jedem Bildelement (12) innerhalb des für Bildwiedergabe vorgesehenen Spannungsbereichs des Wiedergabemediums bestimmen, dadurch gekennzeichnet, daß das Bildelement auf eine Hilfsspannung vorbei oder auf einer der Begrenzungen des für Bildwiedergabe vorgesehenen Spannungsbereichs über eine Zener-Diode aufgeladen oder entladen wird, die eine minimale Durchbruchspannung gleich wenigstens dem Zweifachen des für Bildwiedergabe vorgesehenen Spannungsbereichs führt vor dem Anlegen eines Datensignals an die dem Bildelement zugeordneten Spaltenelektrode.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß in derselben Zeilenwählzeit zunächst die Hilfsspannung und anschließend die für Wiedergabe vorgesehene Spannung über die Bildelemente angelegt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsspannung in einer Zeilenwählzeit vor der Zeilenwählzeit zugeführt wird, in der die Spannung für die Wiedergabe zugeführt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungen über eine Bildelementzeile in bezug auf die gerade geschriebene Bildelementzeile mit invertierter Polarität zugeführt werden.