NL9000942A - Weergeefinrichting. - Google Patents

Description

"Weergeefinrichting."

De uitvinding betreft een inrichting bevattende tenminste een cel met een elektro-optisch medium tussen twee steunplaten voorzien van aanstuurelektroden of beeldelektroden waarbij een aanstuurelektrode of beeldelektrode op één van de steunplaten is opgedeeld in k deelelektroden met een onderlinge verhouding van hun oppervlakken van 1:2:...:2k~1, k > 2.

Daarnaast betreft de uitvinding een weergeefinrichting die een dergelijke inrichting bevat.

Weergeefinrichtingen van de genoemde soort kunnen worden toegepast voor het weergeven van alfa-numerieke informatie of videobeelden. De inrichting op zich kan gebruikt worden als optische sluiter, in bijvoorbeeld printers.

Een inrichting van de in aanhef beschreven soort wordt beschreven in EP-A-O.316.774. De daar getoonde inrichting wordt bedreven met zogenaamde multiplexbesturing, waarbij in een systeem van elkaar loodrecht kruisende selectielijnen of adreslijnen (rijelektroden) en datalijnen (kolomelektroden) de besturing plaatsvindt door afwisselend de adreslijnen te bekrachtigen terwijl op de datalijnen de in te schrijven informatie wordt aangeboden. Door daarbij de kolomelektroden op te delen in deelelektroden (bijvoorbeeld volgens oppervlakte-verhoudingen 4:2:1) kunnen in een dergelijke inrichting verschillende transmissieniveaux (grijstinten) worden geïntroduceerd.

Om een groot aantal grijstinten te kunnen introduceren (bijvoorbeeld meer dan 50) neemt het aantal deelelektroden per kolom aanzienlijk toe (5 of meer). Hoewel dit enigszins kan worden ondervangen door de rijelektroden eveneens in deelelektroden op te delen, zoals in EP-A-0.316.774 gesuggereerd wordt, leidt dit tot andere problemen, zoals bijvoorbeeld een geringer aantal te realiseren grijstinten, doordat één grijstint op meerdere wijzen gedefinieerd kan worden.

De uitvinding stelt zich onder meer ten doel een inrichting van de in de inleiding genoemde soort te verschaffen waarbij een eenduidige relatie bestaat tussen een zekere transmissiewaarde en de bijbehorende wijze van bekrachtigen. Daarnaast stelt zij zich ten doel een weergeefinrichting te verschaffen waarin met een zo gering mogelijk aantal deelelektroden een zo hoog mogelijk aantal grijstinten wordt verkregen.

Een inrichting volgens de uitvinding heeft hiertoe het kenmerk dat de aanstuurelektrode of beeldelektrode op de andere steunplaat is opgedeeld in r deelelektroden (r 1 2) met een onderlinge verhouding van hun oppervlakken van tenminste 2rk.2(r-0k 2k;1

Door deze opdeling wordt voorkomen dat eenzelfde oppervlak van de weergeefcel door meerdere keuzen van de bekrachtiging lichtdoorlatend of -ondoorlatend wordt (afhankelijk van het gebruikte elektro-optische effect en eventuele polarisatoren).

Een weergeefinrichting volgens de uitvinding bevat meerdere weergeefcellen ter plaatse van kruispunten van strookvormige rij-en kolomelektroden, waarbij de kolomelektroden zijn opgedeeld in strookvormige deelelektroden met een breedteverhouding 1:2:... :2^, k > 2 en de rijelektroden zijn opgedeeld in r strookvormige deelelektroden met een breedteverhouding van tenminste 2r^:2^r“^^:...:2^:1, (r >. 2). Bij voorkeur is r=2 en bedraagt de breedteverhouding tenminste 2 .

De hierboven genoemde eenduidige relatie tussen grijsschaal en aansturing wordt hierbij bereikt met een opdeling van de rijelektroden in slechts twee deelelektroden, zodat voor deze wijze van aansturen met een verdubbeling van de aanstuurfrequentie kan worden volstaan. Doordat daarnaast het aantal grijstinten maximaal is (64 resp. 256 voor 3 resp. 4 (kolom)elektroden) kan het aantal kolomaansluitingen kleiner zijn. Het totaal aantal aansluitingen (rij-en kolomaansluitingen) is aanzienlijk kleiner dan in een weergeefinrichting zoals getoond in EP-A-O.316.774 (bij eenzelfde aantal grijstinten).

Een voorkeursuitvoering van een weergeefinrichting volgens de uitvinding heeft het kenmerk dat een kolomelektrode tenminste drie deelelektroden bevat waarvan de smalste en de breedste aan eenzelfde zijde van het kruisstangsysteem naar buiten worden gevoerd.

Door de andere deelektroden aan de andere zijde naar buiten te voeren kunnen de externe aansluitingen breder zijn dan wel met ruimere tolerantie worden aangebracht.

Om soortgelijke redenen worden de strookvormige deelelektroden van een rijelektrode bij voorkeur elk aan een verschillende zijde van het kruisstangsysteem naar buiten gevoerd.

Een verdere uitvoering van een inrichting volgens de uitvinding heeft het kenmerk dat een deelelektrode steeds tussen delen van andere deelelektroden gelegen is. Bij voorkeur ligt een deelelektrode tussen delen van de deelelektrode met het op één na grotere oppervlak.

Hierdoor wordt gerealiseerd dat voor verschillende transmissieniveaux het optisch zwaartepunt van een beeldcel hetzelfde blijft. Met name wordt dit bereikt indien een deelelektrode praktisch geheel omringd wordt door een in grootte van oppervlak opvolgende deelelektrode.

De uitvinding is in het bijzonder geschikt voor elektro-optische media met een bistabiel schakelkarakter zoals bijvoorbeeld ferro-elektrische vloeibare kristallen, maar ook voor getwist nematische vloeibare kristallen met een grote draaiingshoek (SBE, STN) of andere elektro-optische media met een steile transmissiespanningskarakteristiek.

De genoemde en andere aspecten van de uitvinding zullen thans nader worden beschreven aan de hand van enkele uitvoeringsvoorbeelden en de tekening.

Figuur 1 toont schematisch in bovenaanzicht een weergeefcel met exponentiële opdeling van beide electroden.

Figuur 2 toont schematisch in bovenaanzicht een weergeefcel volgens de uitvinding.

Figuur 3 toont schematisch een dwarsdoorsnede langs de lijn III-IIÏ in Figuur 2.

Figuur 4 toont in bovenaanzicht een weergeefinrichting volgens de uitvinding, met name de externe aansluitingen.

Figuur 5 toont schematisch in bovenaanzicht een andere (weergeef)inrichting volgens de uitvinding en

Figuur 6 toont schematisch hoe in een inrichting volgens de uitvinding verschillende transmissiewaarden (grijsschalen) ingesteld kunnen worden.

Figuur 1 toont schematisch een opdeling van elektroden 1, 2 waartussen zich een elektro-optisch materiaal bevindt. In dit voorbeeld zijn de elektroden, bijvoorbeeld een kolomelektrode 1 en een rij-elektrode 2 opgedeeld in deelelektroden 1a, 1b, 1C respectievelijk 2a, 2b, 2C waarvan de breedtes zich onderling verhouden als 4:2:1. Ter plaatse van de kruising van de elektroden 1 (elektrodestroken) (1a, 1**, 1C) en 2 (2a, 2b, 2C) is een weergeefcel 3 gedefinieerd die door het op geschikte wijze aansturen van de deelelektroden zijn elektro-optische eigenschappen geheel of gedeeltelijk kan veranderen. Hoewel de inrichting hier als een weergeefcel is beschreven, kan deze ook als optische sluiter worden bedreven, waarbij door de aansturing de hoeveelheid doorgelaten licht gevarieerd kan worden.

Indien als elektro-optisch medium een vloeibaar kristal wordt gebruikt kan een zodanige spanning op de (deel)elektroden worden aangelegd dat een zekere spanningsdrempel wordt overschreden en de transmissietoestand (plaatselijk) verandert, bijvoorbeeld van lichtabsorberend naar lichtdoorlatend of omgekeerd. Dit gedrag kan mede bepaald worden door de stand van eventueel aanwezige polarisatoren.

Doordat de elektroden 1, 2 opgedeeld zijn in deelelektroden is het mogelijk slechts een gedeelte van de weergeefcel 3 aan te sturen. Zo wordt bij de juiste bekrachtiging van de deelelektroden 1a en 2a het gedeelte 3aa van de weergeefcel aangestuurd, waardoor dit deel bijvoorbeeld lichtdoorlatend wordt terwijl het overige gedeelte van de weergeefcel lichtondoorlatend blijft. Bij bekrachtiging van de deelelektroden 1a en 2b wordt het gedeelte 3^ aangestuurd etcetera. Op deze wijze kunnen verschillende oppervlakken van de weergeefcel 3 worden aangestuurd waardoor verschillende verhoudingen lichtdoorlatend/ lichtondoorlatend (wit/zwart) worden verkregen, m.a.w. verschillende grijstinten.

De aansturing van de diverse grijstinten is in de inrichting van Figuur 1 echter niet eenduidig. Zo levert aansturing van het gedeelte 3ac dezelfde transmissiewaarde (grijstint) als aansturing van het gedeelte 3ca, aansturing van de gedeelten 3ab en 3bb dezelfde transmissiewaarde (grijstint) als aansturing van de gedeelten 3ba en 3**. in feite is hierdoor het totaal aantal grijstinten beperkt tot 50. Bij opdeling van de elektroden 1,2 in vier deelelektroden volgens een verhouding 8:4:2:1 blijkt het maximale aantal realiseerbare grijstinten 226 te bedragen.

Bij een dergelijke opdeling moet bovendien de beeldinformatie, die de grijstinten bepaalt, als deze afkomstig is van één lijn in bijvoorbeeld videotoepassingen, worden ingeschreven door achtereenvolgens drie (vier) deelelektroden 2a, 2b, 2C, (2^) te bekrachtigen onder het gelijktijdig aanbieden van de juiste informatie op de kolomelektroden. Dit houdt in dat bij videotoepassingen de inrichting met een drie-(resp. vier)voudige frequentie moet worden bedreven. Met name bij tragere elektro-optische effecten kan dit tot problemen leiden. Bovendien gaat de realisatie van dergelijke met hoge frequentie bedreven weergeefinrichting gepaard met veel extra electronica.

Figuur 2 toont een soortgelijke weergeefcel 13 als de weergeefcel van Figuur 1, waarbij de ene elektrode (kolomelektrode) 11 weer is opgedeeld in drie (strookvormige) deelelektroden 11a, 11b, 11c met een onderlinge breedteverhouding van 4:2:1 (k=3).

Volgens de uitvinding is de andere elektrode (rij-elektrode) 12 nu opgedeeld in slechts twee (strookvormige) deelelektroden met een onderlinge breedteverhouding van 2:1 ofwel 8:1. Bij een dergelijke opdeling zijn alle combinaties van deelcellen 13aa, 13ab, ..., 13cc bij de daarmee overeenkomstige bekrachtiging van de rij-elektroden 12a, 12b en de deelelektroden 11a, 11b, 11c éénduidig gerelateerd aan verschillende transmissiewaarden (grijstinten) van de weergeefcel 13. Bij de getoonde opdeling van de kolomelektrode 11 in drie deelelektroden kan een maximaal aantal grijstinten van 64 worden gerealiseerd; bij opdeling in vier deelelektroden bedraagt dit aantal 256. Doordat bovendien met twee aansluitingen voor de (rij-)elektroden 12 kan worden volstaan neemt het totaal aantal aansluitingen in een weergeefinrichting gebaseerd op een dergelijke weergeefcel 13 aanzienlijk af.

De twee rij-elektroden maken het daarbij mogelijk dat, in bijv. videoapplicaties om, de weergeefinrichting aan te sturen volstaan kan worden met de dubbele lijnfrequentie als aanstuurfrequentie. Ook de verdere electronica wordt hierdoor eenvoudiger.

Figuur 3 toont schematisch een doorsnede van een deel van een vloeibaar kristal weergeefinrichting langs de lijn III-III in Figuur 1.

De elektroden 11 en 12 zijn als parallel uitgevoerde stroken van doorzichtig geleidend materiaal (bijv. indium-tin-oxyde) aangebracht op doorzichtige substraten 6,7 van bijvoorbeeld glas of kwarts. De genoemde elektroden 11 en 12 zijn hierbij onderverdeeld, zoals boven beschreven in kolom-deelelektroden 11a, 11^, 11c en lijnelektroden 12a, 12b. Om de vloeibaar kristal moleculen ter plaatse van de elektroden een bepaalde voorkeursinrichting te geven zijn de elektroden bedekt met een elektrisch isolerende of oriëntatielaag 8. Tussen de beide substraten 6,7 bevindt zich een laag vloeibaar kristal materiaal 9 in dit geval een ferro-elektrisch vloeibaar kristal materiaal. De inrichting kan als weergeefinrichting worden gebruikt en zal daarbij op algemeen gebruikelijke wijze voorzien zijn van polarisatoren en/of spiegels alsmede van een verlichtingsinstallatie. De inrichting kan ook als lichtsluiter zijn ingericht waarbij, afhankelijk van de ingestelde transmissiewaarde, meer of minder licht wordt doorgelaten.

Figuur 4 toont schematisch in bovenaanzicht delen van een weergeefinrichting volgens de uitvinding, waarbij de kolomelektroden 11 opgedeeld zijn in vier deelelektroden 11a, 11b, 11c, 11^ volgens een breedteverhouding 8:4:2:1. Door de smalle deelelektrode 11d samen met de breedste deelelektrode 11a aan de ene zijde van de weergeefinrichting van aansluitgeleiders 15 te voorzien en de beide andere deelelektroden 11*3, 11C aan de andere tegenovergelegen zijde van aansluitgeleiders 14 te voorzien hoeven aan elke zijde slechts twee deelkolommen te worden aangesloten. Hierdoor wordt een ruimere tolerantie verkregen voor het aanbrengen van de aansluitgeleiders 14, 15 en het uitrichten van hierop aan te sluiten geïntegreerde schakelingen, bijvoorbeeld ten behoeve van het aanbieden van weer te geven informatie. Op soortgelijke wijze kan aan de beide andere zijden van de inrichting worden volstaan met één aansluiting per rij-elektrode 12 (opgedeeld in deelelektroden 12a, 12b met een onderlinge breedteverhouding van 16:1 door alle smalle deellijnelektroden 12*5 aan één zijde te voorzien van aansluitgeleiders 16 en alle brede deellijnelektroden aan de andere zijde te voorzien van aansluitgeleiders 17.

Figuur 5 toont een iets andere opdeling van de deelelektroden waarbij de (kolom)elektrode 11^ praktisch geheel omgeven wordt door de deelelektrode 11c, die op zijn beurt weer praktisch geheel omgeven wordt door de deelelektrode 11^ enzovoorts.

Op dezelfde wijze wordt de (rij-)deelelektrode 12^ praktisch geheel omgeven door de (rij-)deelelektrode 12a. Hierdoor wordt bereikt dat onafhankelijk van de aansturing, dus van het grijsniveau, het zogenaamde “optisch zwaartepunt" niet verandert, hetgeen qua waarneming voordelen biedt. De deelelektroden zijn hierbij buiten het eigenlijke weergeefgebied om de deelelektroden met het kleinere oppervlak gesitueerd, maar dit is niet per se noodzakelijk. De kleiner deelelektroden kunnen zonodig steeds tussen twee delen van de daaropvolgende deelelektrode worden gesitueerd, die afzonderlijk worden bekrachtigd.

In de getoonde inrichtingen volgens de uitvinding heeft het kleinst aanstuurbare deel van de weergeefcel 13 een oppervlakte a (het deel 13DC in Figuur 2). Dit kan worden aangestuurd door de deelelectroden 11c en 12*5 te bekrachtigen. Door de deelelektroden 11^ en 12^ te bekrachtigen wordt het deel 13^ ter grootte 2a aangestuurd. Het zal duidelijk zijn dat door de juiste keuze van de deelelektroden elke waarde tussen 0 (niets aangestuurd) en 63a (volledig aangestuurd) kan worden verkregen (bijv. 7a door bekrachtiging van deelelektrdoden 11a, 11*3, 11C en 12b resp. 8a door bekrachtiging van deelelektroden 11c en 12a, 9a door bekrachtiging van deelelektroden 11c, 12a, 12^ etc). De hier gekozen verhouding van de breedtes van de (rij-)deelelektroden 12a, 12b van 8:1 levert de mogelijkheid van een toename van het aangestuurde deel van de cel met steeds dezelfde hoeveelheid oppervlak. (Zie curve a in figuur 6.) Bij een andere keuze van de breedteverhouding (bijvoorbeeld 10:1) zal het kleinste aanstuurbare deel een iets geringer oppervlak hebben, dat eerst met gelijke hoeveelheid kan toenemen (12*3 is bekrachtigd samen met diverse combinaties van 11a, 11b, 11c) en daarna (bij bekrachtiging van 12a en 11c) een veel grotere toename van het aangestuurde deel kent. (Curve b in Figuur 6.) Hoewel het totaal aantal grijsniveaus niet is veranderd is de afstand tussen twee niveaux in met name het donkerste gebied van de transmissiespanningscurve verkleind (1/77 in plaats van 1/64). Dit komt beter overeen met de ooggevoeligheidscurve, terwijl de grotere tussensprongen die bij hogere transmissiewaarden optreden veel minder invloed hebben.

Het zal duidelijk zijn dat de uitvinding niet beperkt is tot de hier getoonde voorbeelden, maar dat binnen het kader van de uitvinding diverse variaties mogelijk zijn.

Zo zijn voor de (deel)elektroden 11, 12 diverse andere configuraties dan de hier getoonde rechte stroken mogelijk.

Ook kunnen in plaats van ferro-elektrisch vloeibaar kristal medium 9 andere elektro-optische media worden gebruikt in het bijzonder als zij een binair schakelgedrag vertonen (media met hysteresis) maar ook als de spannings-transmissie curve erg steil is zoals bijvoorbeeld voor supertwist-nematische vloeibare kristallen. De weergeefinrichting kan hierbij zowel in transmissie als in reflectie worden bedreven.

Ook is de uitvinding niet noodzakelijk beperkt tot de hier getoonde passieve aansturing, maar kunnen de (deel)elektroden, als beeldelektroden worden uitgevoerd die via actieve schakelelementen (bijvoorbeeld) dioden worden aangestuurd.

Claims (9)

1. Inrichting bevattende tenminste een cel met een elektro-optisch medium tussent wee steunplaten voorzien van aanstuurelektroden of beeldelektroden waarbij een aanstuurelektrode of beeldelektrode op een van de steunplaten is opgedeeld in k deelektroden met een onderlinge verhouding van hun oppervlakken van 1:2:... :2^, k >. 2, met het kenmerk dat de aanstuurelektrode of beeldelektrode op de andere steunplaat is opgedeeld in r deelelektroden met een onderlinge verhouding van hun oppervlakken, van ten minste 2rk.2(r-1)k. r Σ 2.

2. Weergeefinrichting bevattend een inrichting volgens conclusie 1 met het kenmerk dat deze meerdere weergeefcellen bevat ter plaatse van kruispunten van strookvormige rij-en kolomelektroden, waarbij de kolomelektroden zijn opgedeeld in k strookvormige V—1 deelelektroden met een breedteverhoudmg 1:2:...:2 , k >. 2. en de rijelektroden althans ter plaatse van de kruispunten zijn opgedeeld in twee strookvormige deelelektroden met een breedteverhouding van tenminste 2rJc: 2^r_^ ...:2k: 1.

3. Inrichting volgens conclusie 1 of 2 met het kenmerk dat r=2.

4. Weergeefinrichting volgens conclusie 2 of 3 met het kenmerk dat een kolomelektrode tenminste drie deelelektroden bevatten waarvan de smalste en de breedste aan dezelfde zijde van het kruisstangsysteem naar buiten worden gevoerd.

5. Weergeefinrichting volgens conclusie 2, 3 of 4 met het kenmerk dat de strookvormige deelelektroden van de rijelektroden elk aan een verschillende zijde van het kruisstangsysteem naar buiten gevoerd worden.

6. Inrichting volgens één der vorige conclusies met het kenmerk dat tenminste een deelelektrode steeds tussen delen van andere deelelektroden gelegen is.

7. Inrichting volgens conclusie 6 met het kenmerk dat een deelelektrode tussen delen van de deelelktrode met het op één na grotere oppervlak gelegen is.

8. Inrichting volgens conclusie 7 met het kenmerk dat in grootte van oppervlak opvolgende deelektroden een deelelektrode praktisch geheel omringt.

9. Inrichting volgens een der vorige conclusies met het kenmerk dat het elektro-optisch medium een ferro-elektrisch vloeibaar kristalmateriaal is.