NO173302B - Fremgangsmaate for adressering av en ferroelektrisk fremviser med flytende krystaller - Google Patents

Abstract

Der er fremskaffet en fremgangsmåte som bevirker adres.=. sering av en celle (30) med flytende krystaller av matrise-sett-typen, omfattende et ferroelektrisk væskekrystallag med en flerhet av billedpunkter (36) som er definert ved områder som overlapper mellom enkeltstyk-. ker (37) av et første sett av elektroder på den ene side av væskekrystallaget, og enkeltstykker (38) av et annet sett av elektroder på den annen side av væskekrystallaget, idet hvert billedpunkt (36) har en første og en annen tilstand. Responstiden for svitsjing mellom den første og annen tilstand er avhengig av spenningen over væskekrystallaget og viser et minmum ved en spesiell spenning.remgangsmåten innbefatter det trinn å påtrykke en strobeblgeform på et selektert enkeltstykke (37) av det første sett av elektroder, mens en databølgeform blir påtrykket hvert enkeltstykke (38) av det annet sett av elektroder. En bølgeform (45, 48) for svitsjing av et billedpunkt definert ved nevnte selekterte enkeltstykke (37) omfatter en svitsjepuls (45a, 48a) av en gitt spenningsstørrelse og gitt varighet. En bølgeform (46, 47) for ikke-svitsjing av et billedpunkt definert ved nevnte selekterte enkeltstykke (37) omfatter en ikke-svitsjende puls (46a, 47a) av en spenningsstørrelse som er større enn nevnte gitte spenningsstrrelse for svitsjepulsen og en varighet mindre enn nevnte varighet av svitsjepulsen.

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for adressering av ferro-elektriske celler med flytende krystaller.

I forbindelse med en fremviserinnretning av matrisetypen, omfattende et lag med flytende krystaller eller væskekry-staller, er billedpunktene i matrisen definert ved hjelp av arealer av overlappinger mellom enkeltstykker av et første sett av elektroder på den ene side av væskekrystallaget og enkeltstykker av et annet sett av elektroder på den annen side av væskekrystallaget. Der påtrykkes et elektrisk felt over molekylene i et billedpunkt for be-stemmelse av den optiske tilstand av nevnte billedpunkt, idet der fremskaffes spenninger ved enkeltstykket hos det første sett av elektroder og enkeltstykket hos det annet sett av elektroder som definerer billedpunktet.

For adressering ved direkte tilkobling til en væskekrystallcelle omfattende en snodd nematisk celle mellom to lag av strimmelelektroder, må strobepulsen på sin side påtrykkes enkeltstykkene i det første sett av elektroder, betegnet linjeelektrodene, mens der påtrykkes datapulser i parallell på enkeltstykkene i det annet sett av elektroder, betegnet søyleelektrodene. Disse pulser er utbrudd fra vekselpotensial for å unngå elektromagnetiske reduser-ende virkninger, og det vekslende potensial av datapulser er innrettet til å være nøyaktig i fase med det vekslende potensial av strobepulser for datapulser med en datasigni-fikant, og til å være i nøyaktig motfase i forhold til datapulser av den annen datasignifikans. Dersom strobepulsen og datapulsspenningene henholdsvis alternerer mellom ± Vs og + VD, og dersom alle linjeelektroder forskjellige fra de linjeelektroder som det er aktuelt å strobe med + Vg blir bibeholdt ved 0 volt, så vil det ses at billedpunktene i den linje som for nærværende blir strob-et, vil ha spenninger på + (Vg + V"D) eller + (Vg - Vp) utviklet over dem i henhold til datasignifikansen hos datapulsene, mens de gjenværende billedpunkter vil være utsatt for ± Væskekrystallcellen oppviser et spennings-trinn undet sin drift, og således vil størrelsene av Vs og V"D bli valgt slik at den gjennomsnittlige rms på en periode hos + (Vg + Vq) og N - 1 hos + VD er tilstrekkelig til å slå billedpunktet på, mens den gjennomsnittlige rms hos en periode av ± (Vg - VD) og N - 1 av + Vp er tilstrekkelig.

En lignende type spenningsterskelvirkning ble rapportert av N.A. Clark med flere i et dokument med tittelen "Ferro-electric Liquid Crystals Electro-Optics Using the Surface Stabilised Structure" i Mol-Cryst.Liq. Cryst. 1983, bind 94, side 213 - 234, og i kjølvannet av publikasjonen av dette dokument er der beskrevet en flerhet av linje-for-linje matriseadresseringsløsninger, f.eks. i UK patent-søknad GB 2173336A og GB 2173629A. Disse adresserings-løsninger har ikke tatt i bruk pulser med alternerende potensial, fordi den ferroelektriske dipol, i motsetning til den induserte dipol hos en snodd nematisk celle eller en hvilken som helst annen type ikke-ferroelektrisk celle, samvirker med et påtrykt elektrisk felt på en måte som er forskjellig i henhold til hvorvidt det påtrykte felt peker i en hvilken som helst retning eller i den nøyaktig motsatte retning. Av denne grunn er disse løsninger utført under bruken av bipolare datapulser som virker i forbindelse med unipolare eller bipolare strobepulser. Datapulsene er passende innrettet til å bli ladningsbalansert for å unngå elektrokjemisk forringelsesvirkninger, og dersom unipolare strobepulser blir benyttet, blir der tatt skritt for å gjenvinne den nødvendige langtids-ladningsbalanse, enten ved periodevis endring av polaritet hos de unipolare strobepulser eller ved hjelp av hvilken som helst andre forholdsregler. Hver av disse løsninger tar opp problemet med valg av strobe og datapulsspenninger, slik at man på den ene side opprettholder et billedpunkt, eller man svitsjer til en bistabil tilstand ved fremskaffelse av et poten-sialavvik over tykkelsen av billedpunktet på +(Vg + Vp), og blir bibeholdt i eller svitsjet til den annen bistabile tilstand ved fremskaffelsen av den motsatte direkte poten-sialforskjell - (Vg + Vp), og slik at på den annen side potensialforksjellene på + (Vg - VD) , - (Vg <-> Vp) , <+><VD> og - VD ikke i noen tilfelle er tilstrekkelig til å utføre svitsjing.

Som et spesielt eksempel anskueliggjør figur 1 de bølge-former som blir benyttet ved en linje-for-linje adresser-ingsløsning i likhet med en av adresseringsløsningene som er spesielt omtalt i GB 2173629A. Her benytter man symmetriske bipolare datapulser 1, 2 til å samvirke med positivt oppadgående og negativt nedadgående unipolare strobepulser 3 og 4. Data blir innført linje-for-linje ved påtrykning av en strobepuls på hvert sett av linjeelektroder etter tur, samtidig som datapulser blir påtrykket i parallell på et sett av spalteelektroder. Datapulser 1,

som vilkårlig er betegnet en data '0' puls omfatter en spenningsdigresjon til - Vp for en varighet ts fulgt umiddelbart av en spenningsdigresjon til +Vp for en ytterligere varighet tg. Datapulsen 2 som her vilkårlig er betegnet som en data '1' puls er lik datapuls 1, men rekkefølgen av spenningsdigresjoner er reversert. Strobepulsen 3 omfatter en spenningsdigresjon til + Vg for en varighet t , mens strobepulsen 4 omfatter en spennings-digresjon til - Vs også av varighet ts. I prinsippet kan strobepulsene synkroniseres enten med de første spenningsdigresjoner av datapulser, eller med de andre spennings-digres joner, idet synkronisering med den annen spennings-digres jon er eksemplifisert på figur 1. Et billedpunkt som er adressert med sammenfallet av en data '0' puls 1

og en positivt forløpende strobepuls 3, blir utsatt for en bølgeform som anskueliggjort ved henvisningstall 5,

som har en maksimal spenningsverdi på (Vg - Vp) og således ikke utfører svitsjing. Et billedpunkt som er adressert med sammenfallet av en data '1' puls 2 og en positivt forløpende strobepuls 3, blir utsatt for en bøl-geform som anskueliggjort ved henvisningstall 6, som har en maksimal spenningsstørrelse på (Vg - Vp) og således kan utføre svitsjing fra en av de stabile tilstander til den annen, men ikke utføre svitsjing i den motsatte retning. Svitsjing i den motsatte retning blir utført

ved hjelp av den motsatt rettede strobepuls 4, idet sammenfallet av denne med en data '0' puls 1 vil utsette et billedpunkt for den bølgeform som er anskueliggjort ved henvisningstall 7 som har en maksimal spenningsstørrelse på

(Vg + VD). Imidlertid vil et billedpunkt som er adressert med sammenfallet av en data 'l<1> puls 2 og den negativt for-løpende strobepuls 4 blir utsatt for en bølgeform som anskueliggjort ved henvisningstall 8, som har en maksimal spenningsstørrelse på (Vg - VQ) og således ikke utfører noen svitsjing.

Svitsjingen av et ferroelektrisk celle-billedpunkt er avhengig ikke bare på den spenningen som billedpunktet blir utsatt for, men også på varigheten som spenningen bibehold-es. Et kjennetegn er anskueliggjort ved henvisningstall 10 på figur 2, hvor logaritmen av svitsjespenningsvarig-heten (responstiden) er plottet som en funksjon av logaritmen til svitsjespenningsstørrelsen. Dette kjennetegn separerer sone A, dvs. den sone hvori svitsjestimuleringen er tilstrekkelig til å fremskaffe svitsjing fra sone B, dvs. den sone hvor stimuleringen ikke bevirker svitsjing. For en spesiell pulsvarighet ts foreligger der ikke noe tilsynelatende problem ved valg av passende verdier av strobe- og datapulsspenningene Vg og VQ, slik at (Vg +

VQ) ligger sikkert innenfor sonen A. Ved valg av en verdi av datapulsspenning VD som ikke er altfor liten i forhold til verdien av strobepulsspenningen Vg, vil det da være innlysende at det er mulig å innrette seg slik at

(Vc - Vn) ligger sikkert innenfor sonen B for en pulsvarighet t . Det skal imidlertid noteres at sammenfallet av en data '0' puls 1 og positivt forløpende strobe-puls 3 ikke utsetter billedpunktet for en isolert puls av størrelse (Vs - VD) og varighet tg, men heller bølge-formen 5 hvor pulsamplituden (Vg- VQ) og varigheten ts blir umiddelbart forbigått av en puls av samme fortegn av amplitude V^ og også av varighet t . Videre kan det ses, slik det fremgår av figur 3, at dersom denne data '0'

puls skulle umiddelbart ha vært forbigått av en data <*>1<*>

puls, ville billedpunktet bli utsatt for en bølgeform 9 omfattende en puls av varighet t og amplitude (Vs - VD) som umiddelbart forbigåes av en puls med varighet 2ts og amplitude VD.

Antar man eksempelvis at verdiene av strobe- og datapulsspenningene Vg og V"D er som angitt på figur 2, så vil sammenfallet av en positivt forløpende strobepuls 3 med en data '1' puls 2 ville utsette billedpunktet for en bøl-geform 6 hvis(Vg + VD) komponent i en varighet ts vil væ-re tilstrekkelig til å fremskaffe en svitsjestimulering svarende til operasjonspunktet 12 som ligger sikkert innenfor svitsjesonen A. En isolert puls med amplitude

(Vg - Vp) av varighet ts ville fremskaffe en svitsje-

puls svarende til punktet 13 som ligger sikkert innenfor ikke-svitsjesonen B, men som forklart i foregående avsnitt, vil adressering av billedpunktet ved sammenfall av positivt forløpende strobepuls 3 med en data '0' puls ikke fremskaffe en isolert (Vg - Vp) puls, men bølgeformen 5,og således vil den effektive puls svare til et eller annet reelt operasjonspunkt over nivået for punktet 13. Dersom verdiene for Vg og Vp er blitt valgt slik at Vg = 2Vp, så vil Vp = (Vg - Vp), og den effektive puls vil fremskaffe et reelt operasjonspunkt som ligger verdtikalt over punktet 13. I det tilfelle at Vg = 2Vp og at data '0' pulsen er umiddelbart forbigått av en data '1' puls for fremskaffelse av bølgeformen 9 på figur 3, vil den effektive puls fremskaffe et reelt operasjonspunkt som befinner seg vertikalt over punktet 13 ved punktet 14, hvor

(Vg - Vp) absissen krysser ordinaten for 3ts. Avhengig

av gradienten hos den kjennetegnende kurve, vil dette re-elle operasjonspunkt befinne seg innenfor svitjesonen A (som vist på figur 2) i stedet for, som ønsket, innenfor ikke-svitjesonen B. Avhengig av den nøyaktige form av den kjennetegnende kurve for det spesielle ferroelektriske materiale som er aktuelt, kan valget av Vg = 2Vp gjer-ne fjernes fra det forhold som gir det beste prospekt med hensyn til fremskaffelse av den nødvendige diskriminering mellom billedpunkter som er adressert for svitsjing

og dem er adressert for å forbli i samme tilstand. I praks-sis kan det finnes at de problemer som vedrører fremskaffelse av diskriminering, blir gjort lettere ved at man velger VD mindre enn Vg med en faktor som typisk ligger i området fire til seks, istedet for ca. 2. Imidlertid foreligger der andre forhold som går mot det å bruke en altfor liten verdi av VD. Et av disse forhold går ut på at den datastrøm som fremskaffer et alternerende potensial, som har en tendens til å stabilisere billedpunktene i deres fullt svitsjede tilstander, forhindrer dem fra å gå tilbake til mellomliggende stabile tilstander som er mindre optisk distingtive i forhold til hverandre enn ved de fullt svitsjede tilstander. Resultatet blir, i praksis, med mange ferroelektriske væskekrystallmedier, at det blir vanskelig eller umulig å velge verdier på Vg og VD som fremskaffer god sondring mellom svitsjing med bølgeformene 6 og 7 med spenningsstørrelse (Vs + VD) og ikke-svitsjing med bølge-former 5 og 8 av spenningstørrelse (Vg - VD).

En hensikt med den foreliggende oppfinnelse er å fremskaffe en fremgangsmåte for adressering av en ferroelektrisk fremviser med flytende krystaller, som i det minste reduserer eller også fjerner de problemer som er omtalt tidligere.

I henhold til den foreliggende oppfinnelse er det fremskaffet en fremgangsmåte for adressering av en væskekrystallcelle av matrisett-typen med et ferroelektrisk væskekrystall-lag med en flerhet av billedpunkter som er definert ved arealer av overlapping mellom elementer i et første sett av elektroder på den ene side av væskekrystall-laget og elementer i et annet sett av elektroder på den annen side av væskekrystall-laget, idet hvert av billedpunktene har en første og en annen tilstand og en responstid for svitsjing mellom nevnte første og andre tilstand som er avhengig av spenningen over væskekrystall-laget, idet responstiden viser et minimum ved en spesiell spenning, idet fremgangsmåten innbefatter det trinn å påtrykke en strobe-bølgeform på et selektert element av det første sett av elektroder, idet strobe-bølgeformen omfatter en strobe-puls med spennings-størrelse Vg, samtidig som en data-bølgeform påtrykkes hvert element av det andre sett av elektroder, og ifølge oppfinnelsen er denne fremgangsmåte karakterisert ved at det benyttes en databølgeform (41, 42) som er lagringsbalansert og bipolar og omfatter datapulser med spenningsstørrelse VD, at en bølgeform for svitsjing av et billedpunkt definert ved nevnte selekterte element omfatter en svitsjepuls (45) med en gitt varighet (2ts), og innebefattende en komponent med en gitt spenningsstørrelse (Vs - VD), samtidig som bølgeformen for ikke-svitsjing av et billedpunkt definert ved nevnte selekterte element omfatter en ikke-svitsjepuls (47) med en gitt spenningsstørrelse (Vg + VD), hvis størrelse er større enn nevnte spenningsstørrelse av svitsjepulsen og hvis varighet (ts) er mindre enn varighet av nevnte svitsjepuls.

For å unngå tvil, skal det herved fremsettes at i de krav som definerer den foreliggende oppfinnelse, og i den spesielle beskrivelse av utførelsesform for den foreliggende oppfinnelse, skal begrepet 'puls' benyttes som definisjon på en ikke-null-spennings-digresjon, som ikke trenger å ha en konstant spenningsstørrelse, men har én polaritet.

I motsetning til tidligere kjent teknikk som omtaler fremgangsmåter hvori svitsjepulsen har en større spenningsverdi enn ikke-svitsjepulsen, skaffer den foreliggende oppfinnelse en fremgangsmåte hvori ikke-svitsjepulsen har en spenningsverdi som er større enn den for svitsjepulsen. Grunnen for at dette er mulig, ligger i det at det nylig er funnet at noen ferroelektriske væskekrystall-materialer fremviser eller kan påvirkes til å fremvise en karakteristisk kurve av den generelle form som er anskueliggjort ved kurven 20 på figur 4, som er ikke-monoton, men fremviser et minimum, og følgelig et positivt gradientparti. I motsetning til den kjente teknikk som bruker en karakteristikk med en negativ gradient, vil således den foreliggende oppfinnelse utnytte det positive gradientparti av en karakteristikk, hvori responstiden fremviser et minimum ved en spesiell spenning.

Dette forbedrer sondringen eller diskrimineringen mellom de svitsjende og ikke-svitsjene bølgeformer.

Spesielt ved den foreliggende oppfinnelse, vil billedpunkter som er adressert ved sammenfallet av en strobepuls av spenningsverdi Vg og en datapuls av spenningsverdi VD kunne svitsjes når disse pulser er slik at de kombinerer seg for fremskaffelse av et potensial på + (Vg - V"D) , men blir ikke svitsjet når de er slik at de kombinerer seg for å fremskaffe et potensial på + (Vg + VD).

En utførelsesform for oppfinnelsen vil nå bli beskrevet ved hjelp av ikke-begrensende eksempel, og under henvisning til de vedføyde tegningsfigurer.

Kort omtale av tegningsfigurene.

Figur 1 anskueliggjør bølgeformer som benyttes ved adressering av en væskekrystallcelle på et samvirkende grunn-lag og ved en kjent fremgangsmåte. Figur 2 er en kurve som anskueliggjør en svitsjekarakteristikk som vedrører pulsvarighet i forhold til pulsampli-tude nødvendig for fremskaffelse av svitsjing ved en kjent fremgangsmåte. Figur 3 anskueliggjør bølgeformer som er fremskaffet ved løsningen ifølge figur 1. Figur 4 er en kurve som anskueliggjør svitsjekarakteristikken hos et ferroelektrisk væskekrystallmateriale. Figur 5 viser skjematisk et perspektivriss av en væskekrystallcelle . Figur 6 viser et skjematisk grunnriss av en væskekrystallcelle med sitt matrise-sett. Figur 7 viser bølgeformer som blir benyttet ved en fremgangsmåte for adressering av en væskekrystallcelle fremskaffet i henhold til den foreliggende oppfinnelse. Figur 8 anskueliggjør kurver som viser egenskapene hos et ferroelektrisk væskekrystallmateriale. Figur 9 viser bølgeformer som er fremskaffet ved teknik-ken ifølge figur 7. Figur 10 viser for oversiktens skyld hvordan man definerer termene som blir benyttet ved den teori som fører til ligning (1). Figur 11 viser kurver som anskueliggjør hvordan svitsje-egenskaper hos et spesielt materiale varierer som en funksjon av ps. Figur 12 er et kurvediagram som anskueliggjør hvordan svitsjekarakteristikken blir modifisert i henhold til nærværet av vekselsstrøm-stabilisering. Figur 13 er et annet kurvediagram som viser karakteristikken hos et ferroelektrisk væskekrystallmateriale.

Omtale av utførelsesformer.

Med hensyn til figurene 1-4, skal der vises til omtalen i den innledende del av beskrivelsen.

Slik det fremgår av figur 5, er der her vist et skjematisk perspektivriss av en væskekrystallcelle 30. En hermetisk avtettet konvolutt for et væskekrystallag er tildannet ved sammenfesting av to glassark 31 og 32 med en omkrets-forsegling 33. De innovervendende flater av de to ark bærer gjennomsiktige elektrodelag 34 og 35 av indium-tinn-oksid, og et eller av og til begge disse elektrodelag er dekket innenfor fremviserområdet definert av omkretsforseglingen, med et polimerlag (ikke vist), f.eks. nylon, som er anordnet for molekylær innrettingsformål. Nylon-laget er gnidd i en eneste retning, slik at det, når væs-kekrystallet blir bragt i berøring med seg, vil ha en tendens til å fremskynde plan-innretting av væskekrystallmolekylene i gniretningen. Dersom cellen har polymer-lagene på begge sine innoverrettede hovedflater, blir den sammenstilt med gniretningene hovedsakelig innrettet parallelt med hverandre. Før elektrodelagene 34 og 35 blir dekket med polymeren, vil hver av disse bli møns-terforsynt for å definere et sett med strimmelelektroder (ikke vist) som individuelt strekker seg over fremviserområdet og videre ut over omkretsforsgelingen for å fremskaffe berøringsområder som terminalforbindelser skal utføres til. Tykkelsen av væskekrystallaget som inneholdes i den resulterende konvolutt, blir bestemt av en lysspredning av polymere kuler med jevn diamet-

er over hele celleområdet. Passende kan cellene bli fyllt under påvirkning av et våkum i forhold til en åpning (ikke vist) gjennom et av glassarkene i det ene hjørne av det område som er omsluttet av omkrets-avtetningen, for derved å bevirke at væskekrystall-mediet føres inn i cellen ved hjelp av en annen åp-

ning (ikke vist) plassert i det diagonalt motsatte hjørne. (Etter fylloperasjonen vil de to åpninger bli avtettet). Fylloperasjonen blir utført med fyllmate-riale oppvarmet til sin nematiske eller isotropiske fase, for derved å redusere viskositeten til en passende lav verdi. Det skal noteres at basiskonstruk-sjonen for cellen er lik den som f.eks. foreligger ved en vanlig snodd nematisk celle, med unntagelse selvsagt av den parallelle innretning av gniretningene.

Typisk kan tykkelsen av omkretsforseglingen 33, og således tykkelsen av væskekrystallaget, være definert ved de polymeriske kuler, nemlig mellom 1.5 - 3um, men tyn-nere eller tykkere lagtykkelser kan være nødvendig for å passe spesielle anvendelser. En foretrukken tykkelse er 2pn. Et passende materiale for fyllingen er "smektik C eutektik" markedsført av BDH hos Poole i Dorset under be-tegnelsen SCE 3. Dette materiale som fremviser negativ dielektrisk anisotropi i det minste over frekvensområdet fra 1 kHz til 40 kHz, vil ved avkjøling fra den isotropiske fase gå gjennom den smektiske A fase til den smektiske C fase. I tilfelle av et 2;um tykt væskekrystallag som er avgrenset mellom de gnidde flater, vil inntreden av materialet til den smektiske A fase bevirke at de smektiske lag tildannes med bokhylle-innretning (lag som strekker seg i plan som gniretningen er normal i forhold til), og denne innretting av smektiske lag viser seg å kunne opp-rettholdes når materialet går gjennom overgangen til den smektiske C fase.

Figur 6 er et skjematisk grunnriss av en del av en væskekrystallcelle 30 av matrise-sett-typen i henhold til figur 5. Billedpunktet 36 i matrisen er definert ved hjelp av overlappende arealer mellom enkeltstykker 37 av et første sett av linjeelektroder i elektrodelaget 34 og enkeltstykkene 38 av et annet sett av spalteelektroder i elektrodelaget 35. For hvert billedpunkt vil feltet over dette bestemme tilstanden og således innrettingen av væskekrystallmolekylene. Parallelle polarisatorer (ikke vist) er anordnet ved hver side av cellen 30. Den relative orientering av polarisatorene bestemmer hvorvidt eller ikke lys kan passere gjennom et billedpunkt på et gitt stadium. For en gitt orientering av polarisatorene vil følgelig hvert billedpunkt ha en første og en annen optisk diskriminerbar tilstand, som er fremskaffet ved de to bistabile tilstander av væskekrystallmolekylene i nevnte billedpunkt.

Spenningsbølgeformer blir påtrykket de to linjeelektroder 37 og søyleelektroder 38, ved hjelp av henholdsvis lin-jedrivere 38 og spaltedrivere 40. Matrisen for billedpunktene 36 blir adressert på en linje-for-linje basis ved påtrykning av spenningsbølgeformer, betegnet som strobebølgeformer, i serieform på linjeelektrodene 37, samtidig som spenningsbølgeformer, betegnet som databølge-former, påtrykkes i parallell på spalteelektrodene 38.

Den resulterende bølgeform over et billedpunkt som er definert av en linjeelektrode og en spalteelektrode, blir fremskaffet av potensialforskjellen mellom den bølge-

form som påtrykkes linjeelektroden og den bølgeform som påtrykkes nevnte spalteelektrode. Linjeelektroden som får påtrykt en strobebølgeform, blir betegnet 'selektert linje' eller 'selektert elektrode'.

En løsning for adressering av væskekrystallcellen ved hjelp av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er anskueliggjort på figur 7. Denne løsning er lik den som er anskueliggjort på figur 1, ved at der benyttes symmetriske bipolare databølgeformer 41, 42 for å samvirke med positivt forløpende og negativt forløpende unipolare strobebøl-geformer 43 og 44. Imidlertid blir der gjort en forskjellig bruk av de bølgeformer som fremskaffes over hvert billedpunkt.

Slik det fremgår av nevnte figur, har databølgeformene

41, 42 (tilfeldig betegnet data '1' og henholdsvis data '0<*> bølgeformer) motsatt konfigurasjon. Hver databølge-form 41, 42 er ladningsbalansert og bipolar, omfattende datapulser med spenningsverdi V"D og varighet ts. Strobe-bølgeformene 43, 44 kan være synkronisert med enten den første eller annen puls hos databølgeformene, idet synkronisering med den annen puls er eksmplifisert ved det foreliggende tilfelle.

Figur 7 viser også den resulterebde bølgeform som vil bli fremskaffet over et billedpunkt 36aa ved hjelp av en selektert linjeelektrode 37a, til hvilken en strobebølgeform blir påtrykket, og en spalteelektrode 38a, til hvilken en databølgeform blir påtrykket. I det tilfelle hvor en positiv strobebølgeform er blitt påtrykket den selekterte linjeelektrode 37a, vil påtrykningen av en data '1' bøl-geform 41 på spalteelektroden 38a produsere en positiv svitsjepuls 45 av varighet 2ts innbefattende en positiv komponent 45a med spenningsverdi (Vg - V"D) , mens påtrykningen av en data '0' bølgeform 42 fremskaffer en ikke-svitsjende bølgeform 46 innbefattende en posistiv ikke-svits j ende puls 46a med spenningsverdi (Vg + V"D) og varighet ts« På lignende måte ved det tilfelle hvor en negativ strobebølgeform er blitt påtrykket på den selekterte linjeelektrode 37a, vil påtrykningen av en data '1<*> bølgeform 41 fremskaffe en negativ ikke-svitsjende bølgeform 47 innebefattende en ikke-svitsjende puls 4 7 med en spenningsverdi (Vg + Vp) og varighet ts, mens påtrykningen av en data '0' bølgeform 42 fremskaffer en negativ svitsjepuls 48 med varighet 2tg innbefattende en negativ komponent 48a med spenningsverdi (Vg - VD).

På de selekterte linjer hvor en strobebølgeform ikke

er blitt påtrykket, vil den resulterende bølgeform ov-er billedpunktene rett og slett være databølgeformen som påtrykkes de respektive spalteelektroder, men in-vertert, noe som ikke mulggjør svitsjing av billedpunktet.

Under henvisning til figur 4, vil således pulsene 45, 48 av varighet 2tg og omfattende en komponent 45a, 4 8a med spenningsverdi (Vg - VQ), ha et operasjonspunkt i svitsjesonen C og vil således utgjøre svitsjepulser. Pulsene 46a, 47a av varighet t_, mindre en 2t , og spenningsverdi (Vg + VD), større enn (Vs - <V>D) har et operasjonspunkt i ikke-svitsjende sone D og vil således være ikke-svits jende pulser. Pulsene VD med varighet t i data-bølgeformene (på de ikke-selekterte linjer) har et motsatt punkt i den ikke-svitsjende sone E.

Når der benyttes strobe- og datapulsene ifølge figur 6, vil en fullstendig gjenoppfriskning av cellen kreve to adresseringssykluser, en med positivt forløpende strobepulser 4 3 som blir benyttet for selektivt svitsjing av de billedpunkter som kreves å bli svitsjet til deres data '1' tilstander, og den annen med negativt forløpende strobepulser 44 som blir benyttet for selektivt svitsjing av de billedpunkter som trenger å bli svitsjet til deres data '0' tilstander. Som et alternativ til denne form for selektiv svitsjing som utføres to ganger, kan der benyttes en tømmeoperasjon hvor alle billedpunktene i en linje, gruppe av linjer, eller hele siden kan innstilles samtidig til en av datatilstandene, idet denne tømmeprosess blir fulgt av en eneste selektiv adressering for kun svitsjing av de billedpunkter som kreves å bli satt i den annen datatilstand.

Det kan ses av kurven 20 på figur 4 at ved innretting av pulsvarighetene og spenningene slik at der fremskaffes et driftspunkt for (Vg - VD) som ligger sikkert innenfor kurven 20 nær dennes positive gradient, vil fullbyrdelsen av kravet at VQ ikke skal være altfor liten i forhold til Vg tjene som en hjelp til den diskriminering som fremskaffes ved adresseringsmetoden.

En annen analyse med hensyn til det interne forhold av pulsvarighet og pulsspenningsstørrelse er angitt på figur 8 og beskrevet med hensyn til bølgeformskjemaet på figur 7. Pulsen 45, 48 på figur 7 kan betraktes som tildannet av to komponenter, komponentene 45a, 48a som har en umiddelbar forløper ved en komponent 45b, 4 8b av samme polaritet men med mindre amplitude VQ. Bølgeformen 46, 47 kan også betraktes som tildannet av to komponenter, - i virkeligheten pulser - pulsen 46a, 47a som har en umiddelbar forløper med en puls 46b, 47b av motsatt polaritet og en mindre amplitude VD. Et billedpunkt som er utsatt for en isolert puls av konstant pulshøy-de har en karakteristisk kurve, f.eks. som anskueliggjort ved 50. Et billedpunkt som er utsatt for en pulskomponent som har en umiddelbar forløper ved en pulskomponent av samme polaritet, men med mindre amplitude VD har en karakteristikk som er gitt av en kurve som har en form i likhet med kurven 50, men som er forskjøvet nedover og noe til høyre i forhold til nevnte, slik som kurven 51. Et billedpunkt som er utsatt for en puls som har en umiddelbar forløper ved en puls av motsatt polaritet og en mindre amplitude VD har en karakteristikk som er gitt ved kurven med en form i likhet med kurven 50,

men forskjøvet oppover og noe til venstre i forhold til nevnte, slik som kurven 52.

Idet man nå betrakter driften når multipleksering med bølgeformer som anskueliggjort på figur 7, (Vg - VD) blir forløpt av en komponent av den samme polaritet, 45b, 48b,

så vil den ha en svitsjekarakteristikk som vist ved kurve 51. (Vg + VD) blir forløpt av en puls med motsatt polaritet, 46b, 47b og den vil ha en svitsjekarakteristikk som vist ved kurve 52. Ved å innrette pulsvarighetene og spenningene slik at der fremskaffes et driftspunkt 54 for (Vc - V_.) innenfor kurven 51, svarende til en pulsvarighet mindre enn den for den minimale verdi av kurv-

en 52, så vil driftspunktet for (Vg + VD) ikke kunne lig-ge innenfor kurven 52, og således ikke kunne lede til tilfeldig svitsjing.

Selv om (Vg + VD) ikke selv kan føre til uregelmessig svitsjing, vil der fremdeles være et krav om at signaler forskjellig fra (Vg + VD) og (Vg - VD) ikke bør gi opp-

hav til tilfeldig svitsjing. Figur 9 viser de resulterende bølgeformer over billedpunktene 36aa, 36ab, 36ac, 36ad, 36ba, 36bb, 36bc og 36bd når databølgeformer blir påtrykt spalteelektrodene 38a, 38b, 38c og 38d, samtidig som bøl-geformer innbefattende strobepulser blir påtrykt linjeelektrodene 37a og 37b. (Referansen i braketter under en bølgeform indikerer hvilken elektrode som er blitt påtrykt, eller over hvilket billedpunkt den er blitt fremskaffet) . I virkeligheten viser denne figur at for en positiv strobepuls vil de mulige bølgeformer som kan fremskaffes når der på en spalteelektrode forekommer at en databølgeform som skal fremskaffe en svitsjende eller ikke-svitsjende bølgeform blir forløpt av en av de mulige dataformer '0' eller '1'.

Bølgeformer som kan føre til ikke-påtenkt svitsjing, ut-gjøres av dem som ligger over de billedpunkter som er betegnet med 36ad og 36bb, og dem som blir fremskaffet ov-er billedpunkter på linjer som ikke er selektert for to linjeadressetidspunkter, og som har databølgeformkombina-sjoner betegnet som 38b og 38d. Risikoen for at bølge-formen ved 36ad vil svitsje uriktig, kan elimineres ved at man sikrer at den karakteristiske kurve for væskekry-stallmaterialet som benyttes, har en bratt positiv gradient, slik at pulser som innbefatter en pulskomponent av spenningsverdi (Vg + VD) og en varighet på tg eller 2ts, ikke svitsjer, (det vil si driftspunktene for varig-hetene t s og 2t s befinner seg i den ikke-svitsjende sone D). De bølgeformer som er betegnet med 36bb, 38b og 38d har hver en puls med amplitude VQ og varighet 2tg. VD

må velges i relasjon til t sfor å sikre at disse bølge-former ikke svitsjer,(det vil si driftspunktet for en puls med amplitude VD og varighet 2tg befinner seg i ikke-svitsjende sone E) og også å sikre at den resulterende optiske respons ikke i alvorlig grad degraderer kontrasten.

Muligheten for å fremskaffe selektiv svitsjing med en puls av en amplitude som induserer svitsjing, mens en annen puls med samme varighet, men med større amplitude ikke induserer svitsjing, har tilknytning til nærværet av et parti med positiv gradient i den karakteristiske kurve 20 på figur 4. Man har grunn til å tro at noen karakteristiske kurver fremviser minimale verdier, og således områder med positive og negative gra-dienter, og da som et direkte resultat av de konflikt-dreiemomenter som oppstår fra den innbyrdes virkning av et påtrykt elektrisk felt (E) med den dielektriske anisotropi (Aé.) og med den spontane polarisasjon (pg) som bidrar til den elektrostatiske frie energi (F£). Figur 10 viser at det elektriske felt E blir påtrykt mellom enkeltstykkene i det første sett av elektroder i elektrodelaget 34, og enkeltstykkene i det annet sett av elektroder i elektrodelaget 35. Idet der fremdeles vises til figur 10, dersom 6 er helningsvinkelen for den smektiske (vinkelen mellom den molekylære vektor n og det smektiske lags normal S), dersom © er asimut-vinkelen for den molekylære vektor (vinkel mellom planet G parallelt med glass-subtratet som inneholder det smektiske lags normal og planet inneholdende både det smektiske lags normal og den molekylære vektor n), og dersom £ er permiativiteten for fritt rom, så vil den elektrostatiske frie energi (Fg) være gitt ved:

og det resulterende dreiemoment (-A-) blir gitt av:

Når der påtrykkes et elektrisk felt på et billedpunkt i cellen i en slik retning at den molekylære vektor svitsjes fra en asimutvinkel =<*>TT (svarende til en stabil tilstand) til asimutvinkelen 0=0 (svarende til den annen stabile tilstand), vil pulsvarigheten som kreves for å utføre denne svitsjing, være avhengig av dreiemomentet (-A*) . Ifølge eksperimentelle studier har det vist seg at den minimale påkrevde pulsvarighet for en isolert puls finner sted ved en verdi av påtrykt elektrisk felt (Emj_n) som er tilnærm-et slik at der gis opphav til en minimal helning av dreiemomentet i nærheten av 0 = IT.

Således vil det elektriske felt som skaffer minimal på-krevet pulsvarighet, opptre når:

Dersom svitsjing ikke finner sted fra $ = TT til 0, men

over en redusert asimutvinkel, så vil E . bli skiftet en

mxn

høyere spenning og tilslutt ikke opptre i det hele tatt. Det kan således ses at hensikten med den motsatte polari-tetspuls, eller AC-basis (se figur 12), er henholdsvis å drive eller holde vektoren i den tilstand hvor j& til-nærmer seg 0 eller IT.

Ligning (1) indikerer at verdien av Em;j_n er avhengig av P^ og At som er egenskaper hos det brukte væskekrystallmateriale. Følgelig vil et passende ferroelektrisk væskekrystallmateriale som kan brukes i en væskekrystallcelle av matrise-sett-typen, som er adressert ved hjelp av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen være en ved hvilken verdiene av Ps (spontan polarisasjon) og A£ (dielektrisk anisotropi er slik at Emj_n eksisterer og har en passende verdi.

Avhengigheten av Emj_n i forhold til Pg er anskueliggjort på figur 11 som viser de karakteristikker som er målt ved 20°C i en 2jum tykk celle for et sett med blandinger som alle har den samme negative dielektriske anisotropi (A£^ - 1.9), men forskjellige verdier av P . De forskjellige P s verdier oppnår man ved utspeing av et spesielt fluorinert bifenyl-ester-ferroelektrisk materiale som markedsføres av BDH fra Poole,- Dorset og er betegn-

et med M679, med forskjellige proporsjoner av en "race-mic" versjon av den samme ester identifisert som M679R, som følger:

Overgangstemperaturene for dette materiale er

S -(96°C) - S, - (114°c) - N - (145°C) - I

C A.

Disse karakteristiske kurver er for isolerte pulser, og man oppnådde dem under bruk av en bølgeform som skjematisk er anskueliggjort ved 60, omfattende pulser av alternerende polaritet med en pulsrepetisjonsfrekvens på 20 Hz. Kurvene illustrerer at med en Pg på ca. 5.5 nC/cm<2 >(55 ju c/m<2>) for et materiale med en dielektriskVanistro-piAt^ -1.9, er Emin nokså skarpt definert, og opptrer ved en pulsvarighet (responstid) i nærheten av 200 ps ved en feltstyrke på ca. 15 volt/JLim. Når verdien av Pg blir øket til ca. 7.5nC/cm<2> (75 /iC/m2) , vil Emin være mindre skarpt definert, og forekommer ved en responstid i nærheten av 80 jlis ved en feltstyrke på ca. 20 volt/^um. Med økning av verdien av P til 13.5nC/cm<2> (135 uC/m<2>) vil responstiden ved en feltstyrke på 25 volt/ pia være mindre enn 30 ,ius, men Emin vil være noe høyere.

Idet man vender tilbake til ligning (1), vil man, dersom hastigheten for adressering av en fremviser er av spesiell betydning, velge verdiene av strobe- og datapulsspenningene, slik at (Vg - VD) utvikler en feltstyrke som hovedsakelig passer sammen med Em^n. Med hensyn til de begrensninger som gjelder drivkretsen, er det typisk funnet ønskelig å benytte pulsamplituder for Vg og VD som ikke overskrider ca. 50 volt, og således under hensyn-tagen til disse begrensninger, i forbindelse med verdier av celletykkelse og væskekrystall-helningsvinkel 6, vil der for den utledede formel for Emin ses at der foreligger en begrénset øvre verdi med hensyn til verdien av forholdet P_/&£ .

De karakteristiske kurver på figur 11 oppnådde man under bruk av isolerte pulser, men ved den normale linje-for-linje adressering av billedpunktene for fremviseren,

slik det er vist ved bølgeform-skjemaet på figur 7, foreligger der en tendens til å forekomme en kontinuerlig datastrøm som fremskaffer den virkning å innstille adres-sepulsene mot en bakgrunn for alternerende potensial. Dette modifiserer de karakteristiske kurver til dem som

er anskueliggjort på figur 12, noe som viser virkningen av økningen av amplituden på bakgrunn av alternerende potensial. Linjer 70, 71, 72 og 73 viser de karakteristiske kurver for 25% M679: 75% M679R blaningen på figur 11. Linjen 70 viser den karakteristiske kurve ved bruk av bølgeform 60 på figur 11 i nærværet av ingen bakgrunns-vekselspenning, mens kurvene 7, 72 og 73 anskueliggjør de karakteristiske kuver ved bruk av bølgeformen 60 i nærværet av en bakgrunns-vekselspenning, henholdsvis på

± 4 volt, + 6 volt og + 8 volt, idet denne bakgrunns-vekselspenning har en fundamental periodisitet lik to ganger pulsvarigheten. Linjene 75, 76, 77 og 78 viser karakteristiske kurver svarende til linjene 70 - 73, men.med hensyn til en 50% M679 : 50% M679R blanding istedet for blandingen 25% : 75%. Fra disse kurver vil man se at en av virkningene av bakgrunns-veksel-spenningen er å øke responstiden. Dette er generelt ikke en fordel, men en annen virkning kan gå ut på å skjerpe minimumet, slik dette spesielt er vist i til-fellet av blandingen 50% : 50%, og dette er hensikts-messig .

Følgelig vil en faktor kunne taes med i beregningen når der velges passende verdier for strobe- og datapulsspenninger, idet dette går ut på at datastrømmen som påtrykkes parallelt til alle spalteelektroder skaffer de ikke-adresserte billedpunkter med en alternerende spennings-komponent som har en tendens til å stabilisere de ikke-adresserte billedpunkter i deres fullt svitsjede tilstander. Dersom amplituden for dette stabiliserte felt er altfor lite til å være effektivt i seg selv, kan det suppleres med et ytterligere vekselsignal. Et slikt sig-nal kan påtrykkes som en vekselstrøms-bølgeform som er overlagret den bølgeform som påtrykkes over billedpunktene, og har en frekvens lik eller større enn grunnfrekvensen for databølgeformen. Typisk er AC-signalet et heltallig multiplum av grunnfrekvensen.

Det skal også nevnes det forhold at egenskapen hos et ferroelektrisk væskekrystallmateriale er mer nøyaktig re-presentert ved kurven 80 på figur 13. Det skyggede parti 82 representerer kombinasjoner av pulsvarighet og spen-ningsstørrelse, noe som kan bevirke at bare deler av et billedpunkt blir svitsjet. Slik det fremgår av figur 13, er det skyggede område 82 smalt når gradienten for kurven 80 er steil, og bredere når gradienten er mer avdempet. Følgelig vil risikoen for delvis svitsjing i henhold til fremgangsmåten for den foreliggende oppfinnelse bli redusert, dersom karakteristikken for det materiale som blir benyttet, har en bratt positiv gradient.

Claims (7)

1. Fremgangsmåte for adressering av en væskekrystallcelle (30) av matrisett-typen med et ferroelektrisk væskekrystall-lag med en flerhet av billedpunkter (36) som er definert ved arealer av overlapping mellom elementer (37) i et første sett av elektroder (34) på den ene side av væskekrystall-laget og elementer (38) i et annet sett av elektroder (35) på den annen side av væskekrystall-laget, idet hvert av billedpunktene (36) har en første og en annen tilstand og en responstid for svitsjing mellom nevnte første og andre tilstand som er avhengig av spenningen over væskekrystall-laget, idet responstiden viser et minimum ved en spesiell spenning, idet fremgangsmåten innbefatter det trinn å påtrykke en strobe-bølgeform på et selektert element av det første sett av elektroder, idet strobe-bølgeformen omfatter en strobe-puls med spenningsstørrelse Vg, samtidig som en data-bølgeform påtrykkes hvert element av det andre sett av elektroder, karakterisert ved at det benyttes en data-bølgef orm (41, 42) som er lagrings-balansert og bipolar og omfatter datapulser med spenningsstørrelse VD, at en bølge-form for svitsjing av et billedpunkt definert ved nevnte selekterte element omfatter en svitsjepuls (45) med en gitt varighet (2ts), og innebefattende en komponent med en gitt spenningsstørrelse (Vg - VD), samtidig som bølgeformen for ikke-svitsjing av et billedpunkt definert ved nevnte selekterte element omfatter en ikke-svitsjepuls (47) med en gitt spenningsstørrelse (Vg + VD), hvis størrelse er større enn nevnte spenningsstørrelse av svitsjepulsen og hvis varighet (ts) er mindre enn nevnte varighet av nevnte svitsjepuls.

2. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at strobe-bølgeformen er unipolar.

3. Fremgangsmåte som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at komponenten av svitsjepulsen med spenningsstørrelse (Vg - VD) følger etter en annen komponent med spenningsstørrelse VD.

4. Fremgangsmåte som angitt i et av de foregående krav, karakterisert ved at den ikke-svitsjende puls med spenningsverdi (Vg + VD) følger etter en puls med spenningsverdi VD.

5. Fremgangsmåte som angitt i krav 2, karakterisert ved at polariteten av den unipolare strobe-bølgeform blir endret periodevis.

6. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved at data-bølgeformen har en grunnfrekvens, idet en vekselstrøm-bølgeform blir overlagret den bølgeform som påtrykkes billedpunktene, idet vekselstrøm-bølgeformen har en frekvens større enn nevnte grunnfrekvens.

7. Fremgangsmåte som angitt i krav 1, karakterisert ved atVsogVDer slik at (Vg - Vjj) hovedsakelig er tilpasset den spenning som kreves for utførelse av svitsjing med en minimal responstid.