Спосіб запису інформації на матричний холестеричний рідкокристалічний дисплей

УКРАЇНА (19) UA (51) (11) 40701 (13) А 7 G02F1/00, G02F1/01, G02F1/13 МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ОПИС ДЕРЖАВНИЙ Д ЕПАРТАМЕНТ ІНТЕЛ ЕКТУАЛЬНОЇ ВЛАСНОСТІ ДО ДЕКЛАРАЦІЙНОГО ПАТЕНТУ НА ВИНАХІД видається під відповідальність власника патенту Винахід відноситься до інфор маційної техніки, зокрема до рідкокриста лічних засобів відображення інформації, і являє собою спосіб запису інформації на матричний холестеричний рідкокристалічний дисплей (ХРКД). Відомий ряд способів запису інфор мації на матричні ХРКД, в яких використовують гісте резисні властивості холестеричних рідких кристалів (ХРК) та швидкий перехід ХРК із гомеотропного ста ну в перехідний планарний стан (Н-Р*-перехід) [1,2]. Так, відомий багаторівневий спосіб [3], що дозволяє робити запис інфор мації зі швидкістю порядку тривалості Н-Р*-переходу на рядок. Для різних ХРК матеріалів тривалість Н-Р*-переходу може змінюватись від сотень мікросекунд до одиниць мі Ю лісекунд. Недоліком цього способу є ви користання семи рівнів напруги в послідовностях імпульсів напруги, що подаються на рядки дисплея під час запису, що спричиняє необхідність використання для керування дисплеями складних та дорогих драйверів. Найбільш близьким до способу, що заявляється, є дворівневий спосіб запису інфор мації на ХРКД [4]. У цьому способі запису на рядки та стовпці дисплея подають послідовності імпульсів напруги, що складаються з однополярних імпульсів напруги тривалістю t і амплітуди U чи нуль. Залежність значення ефективної напруги на елементі зображення з n-того рядка дисплея (n - порядковий номер рядка), що містить N рядків, від часу (13) 40701 ____________________ (11) ефіцієнтів a 1=a 2= 2 / 3 . UA послідовність однополярних імпульсів напруги, що відповідає вибраному рядку, а (N-1) раз протягом часу (N-1)xT, де N - кількість рядків дисплея, подають послідовності однополярних імпульсів напруги, що відповідають невибраному рядку, а на кожен стовпець протягом часу NxT подають послідовності однополярних імпульсів напруги, що відповідають вибраним чи невибраним стовпцям із сумарною кількістю повторень N, при яких ефективне значення напруги на елементах зображення на перетині вибраного рядка та невибраного стовпця дорівнює нулю, на перетині невибраного рядка та вибраного чи невибраного стовпців дорівнює a 1U, а на перетині вибраного рядка та вибраного стовпця дорівнює a 2U, де a 1, a 2, - числові коефіцієнти, протягом третьої стадії на всі рядки та стовпці дисплея подають послідовності однополярних імпульсів напруги, при яких ефективне значення напруги на всіх елементах зображення дорівнює α1U, який відрізняється тим, що в другій та третій стадіях запису на рядки та стовпці дисплея подають імпульси напруги в послідовностях, для яких k=T/t=3 x(β+1), де β - ціле позитивне число, при цьому ефективне значення напруги на елементах зображення в другій та третій стадіях запису ви значають значення числових ко (19) (21) 2001053098 (22) 06.05.2001 (24) 15.08.2001 (46) 15.08.2001, Бюл. № 7, 2001 р. (72) Рибалочка Андрій Володимирович, Сорокін Віктор Михайлович, Назаренко Василь Генадійович (73) РИБАЛОЧКА АНДРІЙ ВОЛОДИМИРОВИЧ, СОРОКІН ВІКТОР МИ ХАЙЛОВИЧ, НАЗАРЕНКО ВАСИЛЬ ГЕНАДІЙОВИЧ (57) Спосіб запису інформації на матричний холестеричний рідкокристалічний дисплей, який полягає у тому, що на рядки та стовпці дисплея подають послідовності імпульсів напруги, які складаються з однополярних імпульсів напруги тривалістю t і амплітуди U чи нуль, при яких середнє значення напруги на кожному елементі зображення за період запису дорівнює нулю, а сам період запису складається з трьох стадій, де протягом першої стадії на всі рядки та стовпці дисплея подають послідовності однополярних імпульсів напруги, при яких ефективне значення напруги на всіх елементах зображення дорівнює U, протягом другої стадії на кожен рядок дисплея один раз протягом часу T=kxt, через час (n-1)хТ після закінчення першої стадії, де k - ціле позитивне число, a n - порядковий номер рядка, подають А (54) СПОСІБ ЗАПИСУ ІНФОРМАЦІЇ НА МАТРИЧНИЙ ХОЛЕСТЕРИЧНИЙ РІДКОКРИСТАЛІЧНИЙ ДИСПЛЕЙ 40701 схе матично представлена на фіг. 1. З фіг. 1 видно, що період запису поділяється на три стадії. Протягом першої ста дії (Т1) ефективне значення напруги на всіх елементах зображення дорівнює U. Протягом цієї стадії ХРК у всіх елемента х зображення переходить у гомеотропний стан. Протягом другої стадії (T2=NxT, де T=kxt, a k=4), ефективне значення напруги на всіх елементах зображення дворівневого способу запису, дозволить використовува ти для керуван ня дисплеями порівняно дешеві драйвери, що може значно зменши ти вартість дисплея в цілому. В основу ви находу поставлена задача зменшення максимального рівня напруги при записі інформації на матричні ХРКД при збереженні простих керуючих послідовностей імпульсів напруги, які подають на рядки та стовпці дисплея під час запису, що складаються з імпульсів напруги двох рівнів? U та нуль. Для вирішення поставленої задачі на рядки та стовпці дисплея подають послідовності імпульсів напруги, що складаються з однополярних імпульсів напруги тривалістю t і амплітудою U чи нуль, при яких середнє значення напруги на кожнім елементі зображення за період запису дорівнює нулю, а сам період запису поділяється на три стадії, де протягом першої стадії на всі рядки та стовпці дисплея подають послідовності однополярних імпульсів напруги, при яких ефективне значення напруги на всіх елементах зображення дорівнює U, протягом другої стадії на кожен рядок дисплея один раз протягом часу T=3 x(b+1)xt, де b ціле позитивне число, через час (n-1)хТ після закінчення першої ста дії, де n - порядковий номер рядка, подають послідовність однополярних імпульсів напруги, що відповідає вибраному рядку, а (N-1) раз протягом часу (N-1)xT, де N - кількість рядків дисплея, подають послідовності однополярних імпульсів напруги, що відповідають невибраному рядку, а на кожен стовпець протягом часу NxT подають послідовності однополярних імпульсів напруги, що відповідають вибраним чи невибраним стовпцям із сумарною кількістю повторень N при яких ефективне значення напруги на елементах зображення на перетині вибраного рядка та невибраного стовпця дорівнює нулю, на перетині невибраного рядка та вибраного чи невибраного стовпців дорівнює a 1U, а на перетині вибраного рядка та вибраного стовпця дорівнює a 2U, дорівнює a 1U, де a 1=1/ 2 , за винятком проміжку часу T, який для елементів зображення з n-того рядка настає через час (n-1)хТ після закінчення першої ста дії, коли ефективне значення напруги на невибраних елементах зображення дорівнює нулю, а на вибраних дорівнює a 2U, де a 2=1. У другій стадії, у всіх елементах зображення протягом часу (п-1)хТ утримуєть ся гомеотропний стан ХРК. Потім, протягом часу T, ХРК у вибраних елементах зображення утримується в го меотропному ста ні, а в невибраних переходить у перехідний планарний стан. Далі, до закінчення другої стадії протягом часу (N-n)xT, ХРК в вибраних елементах зображення утримується в гомеотропному стані, а в невибраних переходить у конфокальний стан. Протягом третьої стадії (Т3) ефективне значення напруги на всіх елементах зображення дорівнює a 1U, де a 1=1/ 2 . Тре тя ста дія необхідна для тих не вибраних елементів зоб раження, для яких часу (Nn)xT недостатн ьо для переходу ХРК із перехідного планарного ста ну в конфо кальний стан. Та ким чином, протягом третьої стадії ХРК в вибраних елементах зображення утримується в гомеотропномy ста ні, а в невибраних відбувається утворення конфо кального ста ну. По закінченні третьої ста дії в вибраних елемента х зоб раження відбуваєть ся перехід ХРК з індукованого полем гомеотропного ста ну в ста більний планарний стан, який селективно відбиває падаюче світло. В невибраних елемента х зображення утворюєть ся ста більний конфо кальний стан ХРК, що сильно розсіює світло. При цьому повний час запису ХРКД ск ладає Ткад ра=Т1+Т2+Т 3+N хТ+Т3 . Перевагою цього способу запису в порівнянні з багаторівневим способом є використання лише двох рівнів напруги (U та нуль) у послідовностях імпульсів напруги, що подають на рядки дисплея під час запису. При цьому швидкість запису інформації залишається порядку часу Н-Р* - переходу на рядок. Недоліком цього способу є те що, хоча у ньому і використо вують прості дворівневі послідовності імпульсів напруги амплітуди U та н уль, максимальний рівень напруги виявляється досить великим. Тому в ряді випадків немає можливості використо вува ти прості та дешеві драйвери для керування дисплеями. Це пов'язано з тим, що у відомому способі вибирають такий рівень напруги U, де a 1=a 2= 2 / 3 , протягом третьої стадії на всі рядки та стовпці дисплея подають послідовності однополярних імпульсів напруги, при яких ефективне значення напруги на всіх елементах зображення дорівнює a 1U, де a 1= 2 / 3 . Винахід пояснюється наступ ними кресленнями. Фіг.1. Залежність значення ефективної напруги на елементі зображення з n-того рядка дисплея (n - порядковий номер рядка), що містить N рядків, від часу для прототипу. Фіг.2. Залежність значення ефективної напруги на елементі зображення з п-того рядка дисплея, що містить N рядків, від часу для способу запису, що заявляється. Фіг.3. Схе матичне представлення дисплея, що містить три рядки (R1, R2, R3) та два стовпці (С1, С2). Фіг.4-6. Приклади послідовностей імпульсів напруги, що подають на рядки та стовпці дисплея під час запису ХРКД за до помогою способу, що заявляється. Суть ви находу полягає в тому, що авторами були знайдені послідовності однополярних імпульсів напруги амплітуди U та нуль, що подають на при якому значення напруги (1/ 2 )хU у другій та третій стадіях запису відповідає напрузі з зони бістабільності вольт-яркавісної гістерезисної ха рактеристи ки ХРК. Тільки в цьому випадку можливий запис інфор мації на дисплей цим способом. При цьому в першій стадії для переходу ХРК у всіх елементах зображення в гомеотропний стан використовуєть ся рівень напруги в раз (на 41%) перевищуючий рівень напруги з зони бістабільності. Зменшення ж максимального рівня напруги для 2 40701 рядки та стовпці дисплея, при яких у порівнянні з прототипом зменшується максимальний рівень керуючої напруги. Цей результат отриманий за рахунок того, що в послідовностях імпульсів напруги, що подають на рядки та стовпці дисплея в другій та третій стадіях запису, вста новлюють наступне співвідношення між параметрами t та Т: k=T/t=3x (b+1), де b - ціле позитивне число, на відміну від прототипу, де k=T/t=4. При цьому в прототипі ефективне значення напруги на елемента х зображення під час запису визначають значення число протягом другої і третьої стадій запису повинна бути обрана з зони бістабільності гістерезисної вольт-яркавісної ха рактеристики ХРК. При наявності жорсткого зв'язку величини цієї напруги з амплітудою однополярних імпульсів напруги U для обох способів запису, у ре зульта ті використання нових послідовностей імпульсів напруги, для яких k=T/t=3(b+1), де b - ціле позитивне число, а a 1=a 2= 2 / 3 , отримано наступний результат. Напруга U для способу, що заявляється, у 2/ 3 рази (на 13,4%) менше, ніж у прототипі. При цьому зберігається проста форма керуючих послідовностей імпульсів напруги, що подають на рядки та стовпці дисплея під час запису, які складаються з імпульсів напруги двох рівнів (U та нуль), а також швидкість запису інформації, яка є порядку три валості Н-Р*-переходу на рядок. Розглянемо три приклади реалізації способу, що заявляється, для яких у послідовностях імпульсів напруги, що подають на рядки та стовпці дисплея в другій та третій стадіях запису, за рахунок того, що ви бирають b=1, встановлюють k=T/t=6. Ці три приклади відрізняються співвідношенням між кількістю імпульсів напруги амплітуди U та нуль у послідовностях імпульсів напруги, що подають на рядки та стовпці дисплея протягом другої та третьої стадій запису. Розглянемо приклади запису зображення на дисплей, що містить три рядки (R1, R2, R3) та два стовпці (С1, С2). При цьому ХРК в елементах зображення Р11, Р22, Р31 записують у конфокальний стан, а в елементах зображення Р12, Р21, Р32 y планарний стан (фіг.3). На фіг.4 представлений приклад послідовностей імпульсів напруги, що подають на рядки та стовпці дисплея, в яких протягом другої та третьої стадій запису імпульсів напруги амплітуди U у два рази менше, ніж імпульсів напруги амплітуди н уль. На фіг.5 представлений приклад послідовностей імпульсів напруги, що подають на рядки та стовпці дисплея, в яких протягом другої та третьої стадій запису присутня однакова кількість імпульсів напруги амплітуди U та н уль. А на фіг.6 представлений приклад послідовностей імпульсів напруги, що подають на рядки та стовпці дисплея, в яких протягом другої та третьої стадій запису імпульсів напруги амплітуди U у два ра зи більше, ніж імпульсів напруги амплітуди н уль. Порівняння прототи пу та способу, що заявляється, було експериментальнo проведено шляхом запису інформації на матричний ХРКД цими двома способами. Це порівняння показало, що спосіб, що заявляється дозволяє зменшити максимальний рівень напруги, який використовуєть ся у керуючих послідовностях імпульсів напруги у прототипі, які складаються з однополярних імпульсів напруги амплітуди U чи нуль, більш ніж на 13%. Таким чином, спосіб, що заявляється, може дозволити використовува ти для керування дисплеями більш прості та де шеві драйвери. Посилання 1. D.K.Yang, Z.J.Lu, SID 95 Digest, p.351354(1995). 2. A. Ko zachenko, P. Oleksenko, V. Sorokin, V. Nazarenko, Conference Record of the IDRC 97, p.148-151(1997). вих коефіцієнтів a 1=a 1/ 2 і a 2=1, а в способі, що заявляється, ці коефіцієнти однакові та рівні a 1=a 2= 2 / 3 . Для способу, що заявляється, залежність ефективного значення напруги від ча су на будь-якому елементі зображення з n-того рядка дисплея, що містить N рядків, протягом трьох стадій запису представлена на фіг.2. З фіг.2 видно, що протягом першої стадії (Т1) ефективне значення напруги на всіх елементах зображення дорівнює U. Величини цієї напруги досить для переходу ХРК у всі х елементах зображення в гомеотропний стан. Протягом другої стадії (T2 =NxT) на всі х вибраних елементах зображення ефективне значення напруги дорівнює 2 / 3 U. Та ким чином, протягом другої стадії ХРК у вибраних елементах зображення утримуєть ся в гомеотропному ста ні. На всіх невибраних елементах зображення протягом другої стадії ефективне значення напруги також дорівнює 2 / 3 U, окрім проміжку часу Т, протягом якого ефективне значення напруги на цих елементах зображення дорівнює нулю. Для невибраних елементів зображення з п-того рядка цей проміжок часу настає че рез час (n-1)хТ після початку другої стадії. Та ким чином, протягом другої стадії ХРК у невибраних елементах зображення утримується в гомеотропному ста ні протягом часу (n-1)хТ. Потім протягом часу Т відбувається перехід ХРК у перехідний планарний стан. А потім, протягом часу (N-n)xT відбуваєть ся утворення конфо кального ста ну. Протягом третьої стадії (Т3) е фективне значення напруги на всі х елемента х зоб раження дорівнює 2 / 3 U. Третя стадія необхідна для тих невибраних елементів зображення, для яких часу (N-n)xT недостатн ьо для перехо ду ХРК з перехідного планарного ста ну в конфо кальний стан. Таким чином, протягом третьої стадії ХРК в вибраних елемента х зображення утримується в гомеотропному ста ні, а в невибраних відбувається утворення конфо кального стану. По закінченні третьої ста дії в вибраних елемента х зоб раження відбуваєть ся перехід ХРК з індукованого полем гомеотропного ста ну в стабільний планарний стан, а в невибраних утвориться стабільний конфокальний стан ХРК. Повний час запису ХРКД складає Tкaдpa=T 1+T2+T3=T1+N xT+T 3. У прототипі та в способі запису, що заявляється, рівень напруги U у дворівневій послідовності імпульсів напруги під час запису вибирають з наступних міркувань. Величина ефективного значення напруги, що підтримує індукований полем гомеотропний стан ХРК і при цьому переводить перехідний планарний стан ХРК у конфокальний 3 40701 3. X. Y. Huang, D. K. Yang, P. Bos and J. W. Doane, SID 95 Digest, p.347-350 (1995). 4. V. Sorokin, Proc. of the 18th International Display Research Conference Asia Display'98, p. 749-752 (1998). Фіг. 1 Фіг. 2 Фіг. 3 4 40701 Фіг. 4 Фіг. 5 5 40701 Фіг. 6 Тираж 50 екз. Відкрите акціонерне товариство «Патент» Україна, 88000, м. Ужгород, вул. Гагаріна, 101 (03122) 3 – 72 – 89 (03122) 2 – 57 – 03 6