DE2844572A1

DE2844572A1 - Mehrlagige fluessigkristallanzeige in matrixanordnung

Info

Publication number: DE2844572A1
Application number: DE19782844572
Authority: DE
Inventors: Keisaku Nonomura; Toshiaki Takammatsu; Hisashi Uede; Tomio Wada
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1977-10-14
Filing date: 1978-10-12
Publication date: 1979-04-26
Also published as: CH643964A5; DE2844572C2; US4335936A

Description

Sharp K.K.

TCR MEER ■ MÖLLER · STEINMEISTER 1084-GER

BESCHREIBUNG

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Flüssxgkristallanzeigen und bezieht sich insbesondere auf eine Matrixanordnung bei Flüssxgkristallanzeigen der im Oberbegriff von Patentanspruch 1 oder 2 genannten Art. 5

Die konventionelle Aussteuertechnik für Matrix-Flüssigkristallanzeigen kennt seit langem die zeilensequentielle Ansteuerung (vgl. hierzu Fig. 1 der

anliegenden Zeichnung^ Ein Hauptspeicher 1 speichert Zeichen, Symbole, Muster oder dergleichen,und ein Nachrichtensignalwandler 2 verwandelt die im Speicher 1 enthaltenen Daten in ihnen zugeordnete Anzeigemuster. Nachdem diese Muster Zeile für Zeile in einem Pufferspeicher eines Spaltentreibers 3 gespeichert sind, werden die einzelnen Spaltenleketroden Y-j, Y₂, ..... Y mit diesen Mustern versorgt. Andererseits werden diese Spaltenelektroden kreuzenden Zeilenelektroden X.., X_n ..... X sequen-

1 2. m

tiell durch einen Zeilentreiber aktiviert und dadurch wird die im Pufferspeicher enthaltene Information Zeile für Zeile dargestellt. Mittels einer Steuerschaltung 5 werden die Zeilen- und Spalten-Treiberschaltungen bei Betrieb gesteuert. Eine Flüssigkristall-Anzeige mit matrixartig angeordneten Elektroden trägt das Bezugszeichen 6.

Bei der zuvor beschriebenen bekannten Matrix-Typ-Flüssigkristallanzeige ist die Anzeigedichte um so höher, je größer die Anzahl der Zeilen ist. Dadurch ergibt sich zwar ein höherer Grad der Anzeigequantität, jedoch vermindert sich mit steigender Anzahl von Zeilen ein Zeitintervall, in welchem während eines Zeilenintervalls ein Signal zugeführt werden kann. Das heißt, das Nutzverhältnis sinkt, und es entstehen Übersprech-Probleme. Genauer gesagt, ist bei der Anwendung von Flüssigkristallen

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für Anzeigezwecke ein ausreichender Kontrast deshalb nicht erzielbar, weil die Schwellwerteigenschaften unscharf sind und ein langsames Ansprechverhalten vorliegt. Zur Überwindung dieser Probleme sind mehrere Versuche unternommen worden:

(1) die Entwicklung von Flüssigkristallmaterial mit ausgeprägteren Schwellwerteigenschaften;

(2) ein Matrix-Adressierschema mit optimalen Bedingungen

mit verlängertem Nutzverhältnis (ql= ein );

V aus

(3) die Entwicklung einer Elektrodenstruktur mit scheinbar höherer Auflösung.

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Bei dem in Fig. 2 dargestellten Beispiel sind zwei Lagen von Flüssigkristallzellen 11, 12 vorhanden, wobei die Frontzelle 11 eine vorbestimmte Anzahl von Spaltenelektroden 14 auf der Frontseite ihrer Front-Glasunterlage 13

und eine vorbestimmte Anzahl von Zeilenelektroden 16

auf der Frontoberfläche ihrer Zwischen-Glasunterlage 15 trägt. Die rückwärtige Zelle 12 hat eine vorbestimmte Anzahl von Spaltenelektroden 17 auf der Rückseite der

Zwischen-Glasunterlage 15 und eine vorbestimmte Anzahl

5 von Zeilenelektroden 19 auf der rückseitigen Glasunterlage 18. Die zeilenelektroden 16 und 19 der beiden Flüssigkristallzellen 11 und 12 sollten so angeordnet sein, daß sie sich nicht überlappen, während sich die Spaltenelektroden 14 und 17 gegenseitig überlappen. Dies kann man am besten aus Fig. 2 sehen.

Die beiden erstgenannten Vorschläge (1) und (2) ergeben keine wesentliche Erhöhung in der Anzahl von erregbaren Zeilen; der Zellenaufbau bleibt unverändert. Im Gegensatz dazu läßt sich mit dem letzten Vorschlag (3)

die Anzahl von erregbaren Zeilen um ein Vielfaches erhöhen.

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Offensichtlich bringt die bekannte mehrlagige Flüssigkristallanzeige von Fig. 2 Parallaxenprobleme mit sich. Wenn der Betrachter direkt von vorn auf die Flüssigkristallzelle blickt, kann er im Zentrum der einzelnen Elektrodenabstände die betreffenden Zeilen- und Spaltenelektroden sehen. Blickt er dagegen etwas schräg von unten her auf die Flüssigkristallzelle, dann werden sich die Anzeigemusterpunkte gegenseitig überlappen, wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, weil eine Parallaxe zwischen der frontseitigen Flüssigkristallzelle 11 und der rückseitigen Flüssigkristallzelle 12 auftritt. Daraus ergeben sich Schwierigkeiten in der Erkennung des Anzeigemusters. In Fig. 3 sind die

Zeilenelektroden 19a, 19b so dargestellt, wie sie

dem schräg von unten blickenden Betrachter erscheinen.

Die schraffierten Bereiche sind Punkte, an denen ein elektrisches Feld angelegt ist.

Diese Betrachtungsschwierigkeiten treten insbesondere dann auf, wenn man schräg von oben oder von unten her betrachtet, weil die Zeilenelektroden in der vorderen und hinteren Zelle sich gegenseitig abwechseln. Das Parallaxenproblem läßt sich etwas durch Verwendung einer dünneren Zwischen-Glasunterlage 15 vermindern, diese Maßnahme hat aber andere Nachteile, insbesondere wegen ungenügender mechanischer Festigkeit bei der Herausführung von Anschlüssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flüssigkristallanzeige der eingangs genannten Art auf der Basis der vorstehend genannten Methode (3) durch Verwendung einer anderen Elektrodenanordnung so zu verbessern, daß die geschilderten Nachteile vermieden und eine bessere Anzeigequalität erreicht wird.

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Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 bzw. angegeben, vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.

Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Elektrodenanordnung besteht darin, daß die Überlappungsgefahr bei schräger Betrachtung der Anzeige sicher vermieden wird. Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des Erfindungsgedankens sind zumindest eine notwendige Anzahl von Zeilenelektroden pro Anzeigeeinheit als einzelne Familie bzw. Gruppe in der frontseitigen oder rückseitigen Zelle zusammengefaßt. Es wechseln sich dann die einzelnen Familien bzw. Gruppen auf Front- und Rückseite miteinander ab, und damit wird die Überlappungsgefahr von Anzeigenpunkten innerhalb desselben Anzeigemusters verhindert.

Nachstehend werden einige, die Merkmale der Erfindung enthaltende Ausführungsbeispiele in Verbindung mit einer Zeichnung, die außerdem den Stand der Technik enthält, näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Blockschaltbild einer Treiberschaltung für eine Matrix-Typ-Flüssigkristallanzeige,
25

Fig. 2 eine Querschnittsdarstellung einer zerlegten, dem Stand der Technik angehörigen mehrlagigen Matrix-Typ-Flüssigkristallanzeige ,

Fig. 3 ein Diagramm mit einem bestimmten Anzeigezustand der bekannten Anzeige,

Fig. 4 eine Querschnittsdarstellung einer zerlegten erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeige,

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Fig. 5 ein Flußdiagramm zur Bildung einer Elektrode auf einer dazwischenliegenden Glasunterlage,

Fig. 6 ein Diagramm mit einem bestimmten Anzeigezustand der erfindungsgemäßen Flüssigkristallanzeige,

Fig. 7 eine schematische Darstellung zu einer Zweilagentyp-Flüssigkristallanzeige, wenn ein elektrisches Feld angelegt ist,
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Fig. 8 eine schematische Darstellung einer Zweilagentyp-Flüssigkristallanzeige in Form eines anderen bevorzugten Ausführungsbeispiels dieser Erfindung,

Fig. 9 Einzelheiten der Ausführung von Fig. 8 und

Fig. 10 ein Diagramm zu den Zeitrelationen zwischen verschiedenen Signalen, wie sie·an der Ausführung von Fig. 8 und 9 auftreten.

Während in den Fig. 1 bis 3 der Stand der Technik dargestellt ist, enthält Fig. 4 ein im Querschnitt und zerlegt dargestelltes bevorzugtes Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Flüssigkristallanzeige, wobei in den Fig. 1 bis 3 einerseits und in Fig. 4 andererseits die gleichen Bezugszahlen verwendet werden, um Übereinstimmungen erkennen zu lassen, soweit vorhanden. Bei der Ausführung von Fig. 4 wird durch eine frontseitige Glasunterlage 13 und eine Zwischen-Glasunterlage 15 eine frontseitige Flüssigkristall-

zelle 11 gebildet, in der Spaltenelektroden 14a, 14b,

auf der inneren Oberfläche der frontseitigen Glasunterlage 13 und Zeilenelektroden 16 auf der Frontoberfläche der Zwischen-Glasunterlage 15 angeordnet sind. Falls es sich um Anzeigemuster in Form von je einer Fünf-mal-Sieben-Matrix handelt, dann sind die sieben Zeilenelektroden 16a bis 16g pro Anzeigemuster jeweils als einzige Familie auf der Frontseite der Zwischen-Glasunterlage 15 angebracht.

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Ferner wird durch die Zwischen-Glasunterlage 15 und eine rückseitige Glasunterlage 18 eine rückseitige Flüssigkristallzelle 12 gebildet, in der sich Spaltenelektroden

17a, 17b, auf der Rückseite der Zwischen-Glasunter-

lage 15 in Deckungsgleichheit mit den zuvor erwähnten Spaltenelektroden 14...... befinden. Auf der rückseitigen Glasunterlage 18 sind Zeilenelektroden 19 untergebracht, und zwar sind sieben Zeilenelektroden 19h - 19n pro Anzeigemustereinheit notwendig und nebeneinanderliegend als Familie in gleicher Weise wie zuvor beschrieben angeordnet, entsprechend der Lehre dieser Erfindung. Somit sind die Zeilenelektroden Familie für Familie und bezüglich der frontseitigen Flüssigkristallzelle 11 und der rückseitigen Flüssigkristallzelle 12 abwechselnd angeordnet.

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Nachstehend wird die Herstellung des zuvor beschriebenen Elektrodenaufbaus beschrieben.

Die frontseitige Glasunterlage 13 und die rückseitige Glasunterlage 18 werden aus 3 mm dickem Natrium-Glas (sodar glass) vorbereitet und darauf in an sich bekannter Weise die Spaltenelektroden 14 und die Zeilenelektroden 19 aufgetragen. Als Zwischen-Glasunterlage 15 dient 0,3 mm dickes Natrium-Glas (sodar glass) und auf deren Frontseite und Rückseite werden die Zeilenelektroden 16 bzw. die Spaltenelektroden 17 auf konventionelle Weise aufgebracht.

Zunächst werden gemäß Fig. 5(a) durchgehend auf beide Seiten der Glasunterlage 15 transparente leitfähige Filme 21 bzw. 22 aus In₉O., oder S O₉ aufgetragen. Danach wird zur Bildung der Zeilenelektroden auf der Frontoberfläche der Glasunterlage 15 mit Unterstützung eines sich mit einer Drehzahl von 3000 U/min drehenden Wirbiers ein Fotoresistmaterial 23 (beispielsweise AZ-1350 von der Firma Shipley Co.) abgelagert. Nach einer Vortrocknung wird die Glasunterlage 15 durch eine Fotomaske 24 hindurch belichtet zwecks Entwicklung, siehe Fig. 5(c). Um den transparenten

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leitfähigen Film 22 auf der Rückseite nach der Nachtrocknung zu schützen, wird gemäß Fig. 5(e) mittels eines Wirbiers ein Fotoresistmaterial 25 (beispielszweise AZ-1350 von der Firma Shipley Co.) aufgetragen. Nach der Nachtrocknung und Ätzung (Fig. 5(f)) wird das Fotoresistmaterial entfernt (Fig. 5(e)) und anschließend die Glasunterlage gereinigt. Die Zeilenelektroden 16 befinden sich auf der Frontoberfläche der Glasunterlage 15.

Zur Bildung der Spaltenelektroden 17 auf der Rückseite der Glasunterlage 15 wird die gesamte Rückseite mit dem gleichen Fotoresistmaterial 26 wie oben bedeckt, siehe Fig. 5(h). Das abdeckende Fotoresistmaterial 26 wird vorgetrocknet und über eine Fotomaske 27 (Fig 5 (i)) belichtet, entwickelt (Fig. 5(j)) und mit dem gleichen Fotoresistmaterial 28 überdeckt, um die frontseitigen Elektroden 16 zu schützten, siehe Fig. 5(k). Danach wird das Fotoresistmaterial durch Ätzen (Fig. 5 1) entfernt. Nach dem Reinigen der Glasunterlage 15 (Fig. 5(m)) sind die Spaltenelektroden 17 fertig ausgebildet.

Wie oben erwähnt, liegt ein besonderes Merkmal der Erfindung darin, daß die entsprechenden Anzeigepunkte des gleichen Anzeigemusters niemals überlappt werden, wenn man schräg von oben oder unten blickt. Dadurch werden die bisherigen Schwierigkeiten in dieser Richtung überwunden, wie durch Fig. 6 bewiesen wird. Genauer gesagt, wenn beispielsweise das erste Zeilenmuster auf der Erstschichtzelle und das zweite Zeilenmuster auf der Zweitschichtzelle abgebildet werden, dann wird der Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Zeilenmuster bei schräger Betrachtung von oben bzw. von unten etwas unterschiedlich sein. Vorausgesetzt, daß dieser Abstand größer gewählt ist, dann werden diese Schwierigkeiten vom Standpunkt der praktisehen Verwendung vernachlässigbar sein.

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Wenn auch in dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel die Zeilenelektroden von Mustereinheit zu Mustereinheit abwechselnd in der Frontzelle 11 und in der rückseitigen Zelle 12 angeordnet sind, so wird der Fachmann sofort einsehen, daß diese abwechselnde Anordnung auch zwei oder mehr Mustereinheiten betragen kann.

Fig. 7 zeigt in schematischer Darstellung eine zweilagige Flüssigkristallanzeige, an die ein elektrisches Feld angelegt ist. Der Ein/Aus-Schaltzustand der Flüssigkristallzelle 11 wird bewirkt zwischen der Elektrode 14 und den Elektroden 16a, 16b. Da die rückseitige Zelle zu diesem Zeitpunkt sich ständig in einer verdreht-nematischen Molekularausbildung befindet, wird die Anzeigequalität abnehmen, wenn die molekularen Ausrichtungen sich überlappen, wie durch ζχ) angezeigt.

Aus diesem Grunde ist auf der Rückseite der rückseitigen Flüssigkristallzelle 12 bei einem in Fig. 8 dargestellten anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung eine dritte Elektrode 21 angeordnet, und dieser wird ständig eine bestimmte Spannung zugeführt, obwohl sich die frontseitige Zelle 11 in einem visuellen Anzeigezustand befindet. Dies bewirkt die Aufrichtung der Flüssigkristallmoleküle. Dies führt dazu, daß die verdreht-nematische Ausrichtung verschwindet und die zweilagige Zelle sich wie eine einlagige Zellenstruktur verhält, mit im wesentlichen der gleichen Anzeigequantität und gleichem Kontrast.

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Ein weiteres, in Fig. 9 detailliert dargestelltes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird durch in Fig. 10 dargestellte, zeitlich abgestimmte Impulse aktiviert. Die in den Fig. 10{a), (b) und (c) dargestellten Spannungswalleiiformen entsprechen einer bekannten 1/n-Vorspannmethodi,-ν,ν.^Ι. η - 3 ist. Die Signale der Reihe

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der Fig. 10(a) werden den Zeilenelektroden 16 und 19 und die Spaltensignale von Fig. 10(b) und (c) den Spaltenelektroden 14 bzw. 17 zugeführt. Deshalb gibt es keine Änderung, solange diese Aktivierwellenformen in den Bereichen Qb) und (b) ' von Fig. 9 auftreten. Bei der anderen bevorzugten Form ändert sich das Signal in der Phase von Rahmen zu Rahmen, wie in Fig. 10 (f) dargestellt ist; es wird den dritten Elektroden 20, 21 zugeführt. Die Folge ist, daß die um die Bereiche @ und (a) ' anwesenden Flüssigkristallmoleküle den Einflüssen der Signale (g) und (h) entsprechend den Potentialunterschieden zwischen (b), (c) und (f) von Fig. 10 unterworfen werden. Zwar ändern sich die Signale (g) und (h) in ihrem effektiven Spannungswert gemäß den Inhalten der Anzeigen, dennoch ist die Summe der effektiven Spannungswerte immer konstant in bezug auf die nächste Rahmenperiode, ohne Rücksicht auf die Anzeigeninhalte. Die Bereiche Qy und Π-U ' werden mit einer Spannung beliefert, die wesentlich höher ist als die einem einzuschaltenden Segment zugeführte Effektivspannung, wie aus Fig. 10(e) ersichtlich, so daß die darumliegenden Flüssigkristallmoleküle senkrecht zur Elektrodenoberfläche stehen. Es gelingt den Bereichen (b) und(B)', die Einflüsse der entgegengesetzten Bereiche Qy und Qp ' zu überwinden und so ein Absinken des Kontrastverhältnisses zu verhindern, wie es bei

_zum stand der Technik gehörigen zweilagigen Anzeigen üblich war.

Selbstverständlich beschränkt sich die Erfindung nicht auf die zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele, vielmehr sind im Rahmen des Schutzbegehrens zahlreiche Abwandlungen möglich.

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Claims

PATENTANWÄLTE

TER MEER - MÜLLER -

D-8000 MUnchen 22 D-48OO Bielefeld

Triftstraße 4 Siekerwall 7

Case 1084-GER 12. Oktober 1978

Mü/Gdt/tr

SHARP KABUSHIKI KAISHA 22-22, Nagaike-cho, Abeno-ku Osaka, Japan

Mehrlagige Flüssigkristallanzeige in Matrixanordnung

Priorität: 14. Oktober 1977 Japan No. 123642/1977 23. März 1978 Japan No. 34429/1978

PATENTANSPRÜCHE

1 .^Matrix-Flüssigkristallanzeige mit mehrlagig angeordneten Flüssigkristallzellen, dadurch gekennzeichnet , daß bei den einzelnen Anzeigemustereinheiten (11; 12) matrixartig angeordnete Elektroden (14, 16; 17, 19) benachbart angeordnet sind.

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O
2. Matrix-Flüssigkristallanzeige mit mehrlagig angeordneten Flüssigkristallzellen, von denen jede ein aus η Spalten und m Zeilen bestehendes Matrixmuster trägt, so daß eine visuelle Anzeige mehrerer solcher durch je n-Spalten und m Zeilen gebildeter Muster erfolgt, dadurch gekennzeichnet , daß die m Zeilenelektroden pro Anzeigemustereinheit (z.B. 11) nebeneinander als Familie gruppiert sind und daß alle diese Familien abwechselnd und ohne gegenseitige Überlappung angeordnet sind.
3. Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß η Spaltenelektroden (z.B. 14) pro Anzeigemustereinheit (z.B. 11) vorhanden und überlappt sind.
4. Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine nicht direkt an einer visuellen Darstellung von Nachrichtensignalen beteiligte dritte Elektrode (z.B. 21).

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