DE3228587A1

DE3228587A1 - Verfahren zur ansteuerung einer elektrooptischen fluessigkristallanordnung

Info

Publication number: DE3228587A1
Application number: DE19823228587
Authority: DE
Inventors: Masami Murata; Tadashi Suwa Nagano Ota; Tomio Sonehara
Original assignee: Suwa Seikosha KK
Current assignee: Suwa Seikosha KK
Priority date: 1981-07-31
Filing date: 1982-07-30
Publication date: 1983-02-17
Also published as: FR2514181A1; JPH0364875B2; US4560982A; FR2514181B1; JPS5821793A; GB2103003B; GB2103003A; FR2510790A1

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ansteuerung einer elektrooptischen Flüssigkristallancrdnung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1,

Die Anwendung solcher Flüssigkristallanordnungen, etwa als Lichtventil oder als Anzeigeeinrichtung eines elek- .-_v tronischen Rechners oder einer elektronischen Uhr hat in den letzten Jahren beachtlich zugenommen. Man erwägt jetzt, eine Flüssigkristallanordnung als Anzeigeeinrichtung für einen kleinen Heimcomputer oder sg. Personal-Computer u.Oi. einzusetzen. Bei herkömmlichen Flüssigkristallanzeigeeinrichtungen liegt jedoch die Grenze der dynamischen Ansteuerung bei einem Ansteuerungstastverhältnis von 1/30. Es ist deshalb schwierig, mit herkömmlichen Flüssigkristallanzeigaeinrichtungen über dieses Tastverhältnis hinaus große Informationsmengen anzuzeigen. Zur Überwindung dieser Tastverhältnisgrenze des dynamischen Systems sind folgende Möglichkeiten bekannt:

1. Adressierung über nicht-lineare Elemente

Varistoradressierung, MIM-(Metall-Isolator--Metall)-Adressierung

Diodenadressierung
Entladungsröhrenadressierung

2. Adressierung über aktive Schalter Dünnfilmtransistoradressierung MOS Tansistoradressierung
Triac-Adressierung

3. Li^ht-Wärme-Schreiben
Laser-Wärme-Schreiben

Lichtleiterschreiben

4. Zweifrequenzadressierung

etc.

Diese Vielfalt zeigt/ daß die Entwicklung von Flüssigkristallanzeigeeinrichtungen zur Anzeige großer Informationsmengen mit großer Energie vorangetrieben wird.

- i Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ansteuerung von Flüssigkristallanordnungen, bei denen Schalterelemente mit nicht-linearer Kennlinie {1) sowie aktive Schalterelemente (2) verwendet werden. Genauer gesagt befaßt sich die Erfindung mit ei.ner Multiplexansteuerung zur Steuerung der Schwankung der an die Bildelemente der Flüssigkristallanordnung angelegten Effektivspannung.

Fig. 1 zeigt die Strom-Spannungskennlinie sines MIM-. Elements, die einen typisch nicht-linearen Verlauf besitzt. Nebenbei bemerkt besitzt die gegenpolige Reihenschaltung aus einem Varistor und einer Diode, bei der die Lawinendurchbruchspannung im pn-übergang ausgenutzt wird, eine ähnliche nicht-lineare Kennlinie, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist. Jedwedes Element kann als Schalterelement eingesetzt werden, wenn es nur eine nicht-lineare Kennlinie bat und bei niedriger Spannung einen hohen Widerstand sowie bei hoher Spannung einen niedrigen Widerstand besitzt, wie dies bei der Kennlinie nach Fig. 1 der Fall ist. Es ist bekannt, daß Flüssigkristallanordnungen bei Verwendung derartiger nicht-linearer Elemente im Multiplexbetrieb die Ansteuerung von sehr viel mehr Zeilen ermöglichen, als dies bei der allgemeinen Multi-. plexansteuerung der Fall ist. Dies soll nachfolgend im einzelnen erläutert werden.

Fig. 2 stellt ein Ersatzschaltbild eines Eildelements dar, welches sich aus der Kapazität C_T_ und dem Widerstand R__c der Flüssigkristallzelle sowie der Kapazität C^_T und dem Widerstand R^₁ des nicht-linearen Elements zusammensetzt. R,_TT hat einen niedrigen Wert, wenn die am nicht-linearen Element anliegende Spannung hoch ist, und einen hohen Wert, wenn diese Spannung niedrig ist.

Fig. 3(A) zeigt eine aus 250 Bildelementen aufgebaute Matrixanzeigetafei mit Abtast- bzw. Spaltelektroden 5-1 bis 5-50 und Anzeigesignal- bzw. Zeilenelektroden 6-1 bis 6-50. Die Fig, 3(B) bis 3(C) zeigen zugehörige Signalverläufe bei Ansteuerung mit einem Tastverhältnis von 1/50 und 1/5 Vorspannung, wobei für jedes Bildelement ein Ersatzschaltbild nach Fig. 2 angenommen wird. An die Spaltelektroden 5-1 bis 5-50 werden jeweilige Äbtastbsv*. Spaltensignale SCAN1 bis SCAN50 angelegt. An die Zeilenelektroden 5-1 bis 6-50 werden jeweils Anzeigebzw. Zeilensignale SIGI bis SIG50 angelegt. Bei diesem Beispiel sei ein Bildelement (M, N), das durch die Spaltenelektrode 5-M und die Zeilenelektrode 6-N festgelegt ist, im Leucht- bzw. Einschaltzustand, während alle übrigen Bildelemente im Nicht-Leucht- bzw. Ausschaltzustand seien. Fig. 3(B) zeigt den Verlauf des Spaltensignals für diesen Fall, während Fig. 3(C) den Verlauf des Zeilensignals wiedergibt. In diesen Figuren bezeichnet Ts eine Abtastperiode, das ist eine Zeit während derer alle Bildelemente zweimal mit Signalen beaufschlagt werden. Eine Abtastperiode umfaßt zwei Bildperioden von je -* Ts. Tsel in Fig. 3(B) sei hier als Anwählzeit des Spaltensignals SCAN M bezeichnet. Es handelt sich um den Zeitabschnitt im Spalensignal SCAN M, während desiien die Spaltenelektrode 5-M angewählt bzw. adressiert ist. Wie Fig. 3(C) zeigt, hat das an der Zeilenelektrode 6-N anliegende Zeilensignal SIG N während dieser Anwähl-

zeit Tsel einen in der Figur mit Vein gekennzeichneten Einschaltpegel oder Einschaltzustand und im übrigen einen mit Vaus gekennzeichneten Ausschaltpegel oder Äusschaltzustand. Wie Fig. 3(C) zeigt, handelt es sich bei Vein und Vaus nicht urn feste Potentiale, sondern auf das Spaltensignal bezogene Signale; wegen der später noch erläuterten Wechselspannungsansteuerung nehmen Vein und Vaus abhängig vom Spaltensignal je zwei verschiedene Werte an. *>"" Die am Bildelement anliegende Treiberspannung ergibt sich als

V(M,N) = SCAN M - SIG N

Der Verlauf von V(M,N) ist in Fig. 3(D) dargestellt.

Fig. 4(a) zeigt ebenfalls diesen Verlauf von V(M,N) mit ausgezogener Linie für den Fall, daß das Bildelement (M,N) in den Einschaltzustand versetzt wird, d,h., die Einschalttreiberspannung V(M,N) . Fig. 4 (b) zeigt mit ausgezogener Linie den Verlauf der dann am nicht-linearen Element anstehenden Spannung V. Fig. 4(c) zeigt mit ausgezogener Linie den Verlauf der an der Flüssigkristallschicht anliegenden Spannung V-. Es gilt, wie in Fig. 4 dargestellt,

V(M,N) =■ V_{NL +} V_LC

Mit gestrichelten Linien ist in den Fig. 4(a) , (b) und

(c) der jeweilige Treiberspannungsverlauf für den Fall

dargestellt, daß sich das Bildelement (M,N) im Ausschaltzustand befindet.

Die Fig. 5(a), (b) und (c) zeigen schematisch das Konzept der Aktivierung des nicht-linearen Elements und

der Flüssigkristallschicht. Fig. 5(a) zeigt den Strom χ

' des nicht-linearen Elements über der an ihm anliegenden Spannung V_n-. Diese Kennlinie von Fig. 5(a) läßt erkennen, daß der Widerstand des nicht-linearen Elements im Bereich 7 gering und im Bereich 8 hoch ist. Fig. 5(b) zeigt mit einem Pfeil den Strompfad für den Fall, daß der Widerstand R™. des nicht-linearen Elements gering (nahezu null) ist. Fig. 5(c) zeigt den. Strompfad für den Fall, daß der Widerstand R™. des nicht-linearen Elements hoch (nahezu unendlich) ist. Wie in Fig. 5(b) dargestellt, liegt

^IU die Treiberspannung nahezu vollständig an der Flüssigkristallschicht an, wenn sich das nicht-lineare Element im Bereich geringen Widerstands befindet, se daß die Flüssigkristallschicht bzw. ihre äquivalente Kapazität C_T _n geladen wird. Die Zeitkonstante X'dieser Aufladung ergibt

'5 sich aus dem Ersatzschaltbild von Fig. (b):

^RLC ^{X R}NL

T) _L CK

™ Wenn dann die Anwählzeit für das Bildelement (M,N) zu Ende istj- das Bildelement (M,N) also nicht mehr angewählt ist, dann ändert sich der Widerstand des nichtlinearen Elements von niedrigem su hohem Wert, d.h. auf der Kennlinie von Fig. 5(a) findet eine Verschiebung vom Bereich 7 in den Bereich 8 statt. Ein Vergleich der Widerstandswerte ergibt R_x-^R_n-. Der vorübergehend fließende Strom fließt nun fast völlig durch R_LC/ wie in Fig. 5 (b) gezeigt. Hierbei gilt die Zeitkonstante

T= <^CLC ^{+ 0}NL* ^XRLC "^Λ2)·

Im allgemeinen besitzen Flüssigkristalle, die für FeIdeffekt-Flüssigkristallanzeigetafeln verwendet werden, einen großen Widerstand R-,-,. Folglich ist es möglich, t" ^ so lang wie die Bildperiode zu machen.

Wenn das Bildelement nicht in den Einschaltzustand gesteuert wird (der Fall der gestrichelten Linien in den Fig. 4 (a) bis (c)),dann kommt die am nicht-linearen Element anliegende Spannung V selbst mit ihrem Spitzenwert nicht in eine zum Einschalten ausreichende Höhe, so daß die äquivalente Kapazität C_T_, der Flüssigkristallschicht

J-IV—

nicht geladen wird und die Spannung V, _r niedrig bleibt. Der Unterschied zwischen dem Effektivwert von V _ bei V-Einschalttreiberspannung und dem von V_Tf, bei Ausschalt-

treiberspannung ist daher größer als bei herkömmlicher Ansteuerung mit dem allgemeinen Wechselstrom-amplitudenseiektiven Multiplexverfahren ohne nicht-lineares Element. Daher ist bei Verwendung von Flüssigkristailzellen mit nicht-linearen Elementen eine Multiplexansteuerung einer größeren Anzahl von Zeilen möglich. Hierdurch wird die Anzeigekapazität von Flüssigkristallanzeigeeinrichtungen vergrößert.

Dennoch besitzt die beschriebene Multiplexansueuerung einen Nachteil insoweit, als die an der Flüssigkristallschicht anliegende Effektivspannung abhängig von Zustand des Zeilensignals während der Nicht-Anwählzeit schwankt. Dieser Nachteil soll unter Bezug auf die Fig. £>(a) bis (c) erläutert werden.
^s-

Fig. 6 (a) zeigt den Verlauf der Spannung V „ für den Fall, daß in der der Zeilenelektrode 6-N entsprechenden Zeile nur ein Bildelement, nämlich das der Spaitenelektrode 5-M · zugeordnete Bildelement, eingeschaltet wird. Fig. 6(b) zeigt den Verlauf der Spannung V_LC für den Fall, daß in der Zeile der Zeilenelektrode 6-N die Bildelemente jeder zweiten Spalte eingeschaltet werden. Fig. 6(c) schließlich zeigt den entsprechenden Spannungsverlauf für den Fall, daß in der Zeile der r.eilenelektrode 6-N die BiIdelemente sämtlicher Spalten eingeschaltet werden. Die am

Bildelement (M,N) anliegende Treiberspannung V(M.,N) ist gestrichelt, die an der Flüssigkristallschicht anliegende Spannung V,. _r dagegen ausgezogen dargestellt. Man erkennt aus diesen Figuren, daß die Spannung V-, deutlich vom Zustand (d.h. Einschaltzustand oder Ausschaltzustand) der anderen Bildelemente in derselben Zeile, d.h. der anderen Bildelemente, die mit derselben Zeileneiektrode verbunden sind, abhängt. Dies gilt gleichermaßen für den \ Fall, daß das Bildelexnent (M,N) selbst im Auöschaltzustand ist. Daher wird herkömmlicherweise nur eine Binärinformation angezeigt, wobei man das Minimum des Effektivwerts der Ξinschalttreiberspannung größer wählt als die Sättigungsspannung Vsat des Flüssigkristalls und das Maximum des Effektivwerts der Ausschalttreiberspannung kleiner als die Schwellenspannung Vth des Flüssigkristalls hält. Aus den genannten Gründen hat man nichtlineare Flüssigkristallanzeigeeinrichtungen nur für die Anzeige von binären Informationen herangezogen und ungeeignet für die Anzeige von Grauwerten gehalten. Wenn die Extrema der genannten Effektivwerte an der Toleranzgrenze liegen, dann sind die Qualitütsanforderungen an die nicht-linearen Elemente so groß, daß sie schwierig herzustellen sind. Außerdem erweist es sich als Problem der Anzeige selbst, daß die Schwankung der Effektivspannung bei unbestimmter Sättigungsspannung wie im Fall des Guest-Host-Effekts direkt als Kontrastschwankung auftritt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren der eingangs angegebenen Art zu schaffen, bei dem die voranstehend ,im einzelnen erläuterten Probleme nicht auftreten und die vom Zeilensignal herrührende Schwankung der Effektivspannung vermieden wird.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im kennzeichnenden

Teil des Patentanspruchs 1 gelöst und diese Lösung durch die Merkmale der Unteransprüche vorteilhaft weitergebildet.

Dadurch/daß die Schwankung der Effektivspannung beherrschbar wird, werdesi nicht-lineare Flüssigkristallanzeigeeinrichtungen für Grauwertanzeigen einsetzbar, wird eine KontrastSchwankung verhindert und steigt der zulässige Toleranzbereich. Die Schwankung der Effektivspannung

'10 kann dadurch verringert werden, daß der minimale Effektivwert der Einschaltspannung und der maximale Effektivwert der Ausschaltspannung auf Mittelwerte gebracht werden. Durch Unterteilung einer später näher erläuterten Abtastzeit in mehrere Abschnitte mit Anwählcharakter und solche mit Nicht-Anwählcharakter kann die Entladung des Flüssigkristalls für den Fall des im Ausschaltzustand befindlichen Schalterelements konstant gemacht werden. Daher können nicht nur nicht-lineare Elemente sondern auch aktive Schalterelemente wie Dünnfilm- und MOS-Transistoren zur erfindungsgemäßen Ansteuerung von Flüssigkristallanordnungen eingesetzt werden.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die Zeichnungen näher erläucert werden. Es zeigen:

Fig. 1 die Strom-Spannungskennlinie eines typischen nicht-linearen Elements,

Fig. 2 ein Ersatzschaltbild eines nicht-linearen Flüssigkristallanzeigeeiements,

Fig. 3 eine Flüssigkristallanzeigetafel mit in Matrixform angeordneten Bil.delementen sowie Verläufe der bei Ansteuerung der Anzeigetafel mittels

des herkömmlichen allgemeinen wechselstrom-

amplitudenselektiven Multiplexverfahrens auftretenden Signale,

Pig. 4 Treiberspannungsverläufe bei einer nicht-linearen Flüssigkristallanzeigeeinrichtung,

Fig. 5(a} die Kennlinie des Stroms I über der am nichtlinearen Element anliegenden Spannung V„_T, 10

Fig. 5(b) und (c) den Stromfiuß im Ersatzschaltbild nach Fig. 2,

Fig. 6 Spannungsverlaufe der an den Bildeiemsnten der nicht-linearen Flüssigkristallanzeigetafel und

der an deren Flüssigkristallschicht anliegenden Spannung,

Fig . 7 einen Vergleich der Treiberspannungsverläufe gemäß der Erfindung und gemäß dem herkömmlichen

Ansteuerungsverfahren,

Fig. 8 den Verlauf von Spannungen, wie sie bei Einsatz, des erfiiidungsgemäßen Verfahrens an der Flüssigkristallschicht anliegen,

Fig. 9 Treibsrsignalverläufe,

Fig. 10 aine Flüssigkristallanzeigeeinrichtung und ein Blockschaltbild zu ihrer Ansteuerung gemäß der

Erfindung,

Fig. .11 und 12(a) und (b) Diagramme zur Erläuterung e.<nes

Ausführungsbeispiels der Erfindung und 35

Fig. 13 ein Blockschaltbild der Steuerschaltung der Treiberschaltung gemäß der Erfindung.

Fig. 7 zeigt einen Vergleich der Spannungsverläufe für den Fall des herkömmlichen Verfahrens (B) bzw. des Verfahrens gemäß der Erfindung (C) zur Ansteuerung einerAnzeigetafel aus in Matrixform angeordneten Bildelementen (A). In Fig. 7(A) wird in der der Zeilenelektrode 6-0 entsprechenden Zeile nur ein Bildelement, und zwar das in der Spalte, die der Spaltenelektrode 5-M zugeordnet ist, eingeschaltet. In der durch die Zeilenelektrode 6-N gegebenen Zeile werden das Bildelement jeder zweiten Spalte, und in der der Zeilenelektrode 6-P entsprechenden Seile alle Bildeiemente eingeschaltet. Wie aus Fig. 7 ersichtlicn, liegt hier dem Ansteuerungsverfahren gemäß der Erfindung ähnlich wie beim herkömmlichen Verfahren die Ansteuerung mit einem Tastverhältnis von 1/50 und 1/5 Vorspannung zugrunde. Beim allgemeinen wechselstromamplitudenselektiven Multiplexverfahren nach Fig. 7(B) ist die Abtastperiode Ts zum Zwecke der Ansteuerung mit Wechselstrom in zwei Hälften unterteilt, die je weiterhin auf 50 Spalten aufgeteilt sind. Insgesamt ergibt sich eine Aufteilung in 100 Zeitabschnitte, die Abtastzeit genannt seien und in der Figur mit 9 bezeichnet sind.

Jedes Spaltensignal SCAN besitzt pro Bildperiode (= halbe Abtastperiode Ts) einmal während einer ausgewählten Abtastzeit, d.h. während der Anwählzeit Tsel, einen Anwählpegel und während der übrigen Abtastzeiten einen Nicht-Anwählpegel.

Auf der anderen Seite ist beim erfindungsgemäßen Verfahren gemäß Fig. 7(C) die Anwählzeit Tsel, während derer das Spaltensignal im Verlauf einer Bildperiode sich auf dem Anwählpegel befindet, weiter in eine Vielzahl von Zeitabschnitten unterteilt. Diese Zeitabschnitte, die in

der Fig. mit 10 bezeichnet sind, sollen hier Feinabtastzeit genannt werden. Das Spaltensignal besitzt während einiger der Feinabtastzeiten den Anwählpegel oder Anwähl— zustand und in den übrigen Feinabtastzeiten den Nicht-Anwählpegel oder Nicht-Anwählzustand. Eine Abtastzeit kann j η verschiedener Weise in Feinabtastzeiten unterteilt werden, wobei die einzelnen Feinabtastzeiten verschieden oder gleich sein können. 3eim hier beschriebenen Ausführungsbeispiel· ist eine Abtastzeit in zwei gieiche Feinabtastzeiten aufgeteilt, also halbiert.

Wie Fig. 7(C) zeigt, ist beim erfindungsgemäßen Verfahren SCAN M das M-te Abtast- bzw. Spaitensignal, bei dem es sich ersichtlich um ein solches mit einem Tastverhältnis

15. von 1/100 handelt. Die Anzeige- bzw. Zeilensignale, die an die Zeilenelektroden 6-0, 6-N und 6~P angelegt werden, sind mit SIG C, SIG N und SIG F bezeichnet. Auch in den Zeilensignalen ist die Anwählzeit Tsel in gleicher Weise wie bei den Spaltensignalen in zwei Hälften unterteilt.

Nur v/ährend der einen Feinabtastzeit 10 (in diesem Fall der ersten Hälfte einer Abtastzeit) ist der Signalpegel der gleiche wie beim allgemeinen wechseistrom-amplitudenselektiven Multiplexverfahren, während der Pegel in der anderen Feinabtastzeit umgekehrt ist. Die Signale werden also so erzeugt, daß der Nicht-Anwählpegel für den Anwählpegel und der Anwählpegel für den Nicht-Anwählpegel genommen wird. Als Folge ergeben sich die dargestellten Zeilensignale SIG 0, SIG N und SIP P, die an die Zeilenelektroden 6-0, 6-N bzw. 6-P angelegt werden. Beim erfindungsgemäßen Ansteuerungsverfahren gemäß Fig. 7(C) ändert sich· die am einzelnen Bildelement anliegende Spannung ersichtlich in gleicher Weise mit einem 1/100 Tastverhältnis mit der Mitte beim Standardpegel. Die Mittelwerte zwischen Anwählzeit und Nicht-Anwählzeit sind jedoch nahezu alle gleich verglichen mit jenen der HaIbabtastperiode.

Die Fig. 8(a) bis (c) zeigen jeweils in ausgezogener Linie die an der Flüssigkristallschicht anliegende Spannung V_Tr, und gestrichelt die an den jeweiligen Bildelementen (M,0), (M,N) und (M,P) anliegende Treiberspannung. Verglichen mit den entsprechenden Spannungsverläufen, wie sie gemäß Fig. 6 nach dem herkömmlichen Ansteuerungsverfahren auftreten, zeigt Fig. 8 für das erfindungsgemäße Verfahren nahezu gleiche Entladungsverläufe abgesehen von kleinen Schwankungen, die auf dem Zeilensignal beruhen. Das erfindungsgemäße Verfahren vermindert demnach wirkungsvoll Schwankungen der Effektivspannung an der Flüssigkristallschicht, wie sie durch das Zeiiensignal hervorgerufen werden.

Die am Bildelement anliegende Effektivspannung wird also nicht vom Einschaltzustand Vein oder Ausschaltzustand Vaus des Zeilensignals an der Zeileneiektrode dieses Biideleiaents (Zustände, die anderen Bildelementen derselben Zeile zugeordnet sind) beeinflußt. Daher wird eine Grauwertanzeige, die bei herkömmlichen Flüssigkristallanzeigeeinrichtungen mit nicht-linearen Elementen für unmöglich gehalten wird, dadurch möglich, daß der Spitzenwert während der Anwählzeit, die Dauer des Anwählpegcls und der Spitzenwert moduliert werden. Der Spannungsbereich bei herkömmlichen Flüssigkristallanzeigeeinrichtungen mit nicht-linearen Elementen reicht von dem maximalen Effektivwert der Ausschaltspannung bis zum minimalen Effektivwert der Einschaltspannung. Der Spannungsbereich wird beim erfindungsgemäßen Verfahren ausgedehnt und liegt zwischen speziellen Werten der Aus— schaltspannung und der Einschaltspannung. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt eine Multiplexansteuerung von tatsächlich 2N Spalten in der Zeit der Multiplexansteuerung von N Spalten. Diese Erhöhung der Spaltenzahl wird bei der herkömmlichen MuItiplexanzeigetafel nicht

benutzt, da sie die Spannungstoleranz verringert. Die Flüssigkristallanzeigeeinrichtung mit nicht-linearen Elementen ist jedoch unabhängig von einer Zunahme der Spaltenanzahl , solange genug Zeit zur Aufladung der äquivalenten Kapazität CL,., der Flüssigkristallschicht auf einen ausreichenden Wert während der Feinabtasbzeit, wenn der Spitzenwert der Einschaltspannung anliegt, zur Verfügung steht. Tatsächlich ist es möglich, diese Aufladezeit relativ kurz zu machen. Ein Tastverhältnis von 1/1000 erscheint aufgrund der Eigenschaft der nicht-linearen Elemente möglich.

Im oben beschriebenen Beispiel wird eine Abtastzeit in zwei gleiche Teile unterteilt. Die Aufteilung muß aber nicht notwendigerweise in zwei gleiche Teile erfolgen. Vielmehr kann die Abtastzeit in eine Vielzahl von Feinabtastzeiten unterteilt werden, solange nur während einer Abtastzeit eine Spannungspitze auftritt. Auch kann die Abtastzeit in ungleiche Teile unterteilt werden.

D.h., eine Abtastzeit kann in beliebige Feinabtastzeiten unterteilt werden, solange diese genug Zeit zur Aufladung der äquivalenten Kapazität C_TC auf einen ausreichenden Wert bietet. Im Hinblick auf die Einfachheit der Treiberschaltung und die Verringerung der Schwankungen der Effaktivspannung ist jedoch die Aufteilung einer Abtastzeit in zwei gleiche Teile am besten.

Es ist ferner nicht unbedingt notwendig, daß eine Abtastperiode Ts in 2N gleiche Abtastzeiten unterteilt wird, vorausgesetzt, daß die Zeitspanne, während derer das Spaltensignal den Anwählpegel besitzt, ausreichend lang ist, um bei Vorliegen der Einschalttreiberspannung die äquivalente Kapazität C_TC während der Anwählzeit ausreichend aufzuladen. Mit anderen Worten kann eine Periode X χ Ts (0<X£'i) , die kürzer als die Abtastperiode Ts ist, in ?N gleiche Abtastzeiten unterteilt werden.

Fig. 9 zeigt Spaltensignale SCAN 1 und SCAN 8 und das Zeilensignal SIG 1 für den Fall N = 8 und X = 0,8 bei 1/5 Vorspannung. In Fig. 9 setzt sich die Anzeigedauer Td aus acht Abtastzeiten zusammen. In eine Pausenzeit Tp fällt keine Abtastzeit. Während der Pausenzeit Tp befinden sich die Spaltensignale aller Spaltenelektroden auf einem Nicht-Anwählpegel. Das Zeilensignal kann in dar Pausenzeit Tp den Ausschaltsignalverlauf, wie gezeigt, oder aber auch den Einschaltsignalverlauf aulweisen. Weiterhin sind der Anwählpegel und der Nicht-Anwählpegel bei der Erfindung nicht auf jene des herkömmlichen Ansteuerungsverfahrens beschränkt.

Fig. 10 zeigt eine Flüssigkristallanzeigetafel 11 mit nicht-linearen Bildelementen in Punktmatrixaufbau.

Fig. 10 zeigt ferner ein Blockschaltbild zur Ansteuerung diese Anzeigetafel, umfassend einen Zeilentreiber 12, einen Spaltentreiber 13 sowie einen Treibersignalgenerator 14. Die Anzeigetafel 11 enthält Spalteneiektroden 15 und Zeilenelektroden 16. Der Zeilentreiber 12 enthält ein J-stufiges Schieberegister 17 (J ist die Anzahl der Zeilenelektroden) , eine Auffangschaltung 18 mit J Auffanggliedern, die je mit dem Ausgang einer Stufe des Schieberegisters 17 verbunden sind, einen Pegelschieber 19 zur Umwandlung des Schaltungspegels in einen Pegel für die Flüssigkristall-Anzeigetafel, sowie J Demultiplexer 20, die abhängig vom Signal vom Pegelschieber 19 den Einschaltpegel oder den Ausschaltpegel des Zeilensignals schalten. Vorausgesetzt, die Anzahl von Spaltenelektroden ist K, dann enthält der Spaltentreiber 13 ein 2K-stufiges Schieberegister 21, einen Pegelschieber 22 und K Demultiplexer 23, die aufgrund des Signals vom Pegelschieber den Anwähipegel oder den Nicht-Anwählpegel des Spaltensignals schalten. Der Treibersignalgenerator 14 enthält Demultiplexer 24 bis 29 und Spannungsteilerwiderstände 30 bis 34 zur Erzeugung der nötigen Spannungen.

Das in Fig. 10 gezeigte Ausführungsbeispiel soll im einzelnen anhand des Zeitdiagramms der Fig. 11, 12(a) und (b) erläutert werden. In Fig. 11 ist 0s der Schiebetaktimpuls für das Schieberegister 17. Anzeigedaten Dan werden durch diesen Schiebetaktimpuls 01 von links nach rechts übertragen. Wenn Daten der Anzahl J für eine Spalte übertragen wurden, tritt ein Taktimpuls hohen Potentials eines Zeilentaktsignals CLl für die Auffangschaltung 18 auf, wodurch die Daten aus dem Schieberegister 17 in die Auffangschaltung 18 überführt und dort verriegelt werden. Der Pegel der Daten wird mittels des Pegelschiebers 19 verschoben und diese dann dem Steueranschluß der Demultiplexer 20 eingegeben. Die Demultiplexer 20 schalten die Zeilensignals Dein oder Daus, die vom TreiberSignalgenerator 14 geliefert werden, nach Maßgabe der Anzeigedaten Dan. Abtast- oder Spaltendaten DSCAN-,-die einmal pro halber Abtastperiode (·?τ Ts) hohes Potentional annehmen, werden mittels eines Spaltentaktsignals CLsc an das Schieberegister 21 des Spaltentreibers 13 geliefert.

Wie Fig. 11 zeigt, ist die Frequenz dieses Spaltentaktsignals CLsc doppelt so hoch wie die des Zeilentaktsig-

nals CLl. Der jeweilige Ausgang der ungeraden Stufen, von denen jede, wie auch beim Schieberegister 17, ein Flip-Flop umfaßt, des 2K-stufigen Schieberegisters 21 ist an den Pegelschieber 22 angeschlossen. Fig. 12(a) zeigt von

den Ausganassignalen dieser ungeradzahligen Stufen 30

Signale SC1, SC2 und SC3. Diese Ausgangssignals werden über den Pegelschieber 22 an die Demultiplexer 23 geliefert. Die Demultiplexer 23 schalten das Anwählsignal SCein oder das Nicht-Anwählsignal SCaus des Spaltensignals nach Maßgabe der Signale SC1 ... SCK vom Pegelschieber und erzeugen die Spaltensignale SCAN1 ... SCAN K. Die Widerstände 30 bis 34 teilen die Spannung von -5V in Spannungen von -V bis -5V, wie dies in Fig. 10 dargestellt ist. Die Demultiplexer 24 und 25 schalten die Pegel des Spaltensignals mit der Frequenz 0f zur Ansteuerung der Flüssigkristallzellen mit Wechselstrom, so daß das Anwählsignal SCein und das Nicht-Anwählsignal SCaus erzeugt werden. Die Demultiplexer 26 und 27 erzeugen nach Maßgabe der Frequenz 0f wie bei dem herkömmlichen Ansteuerungsverfahren der Zeilenelektrcden ein Anwählsignal DSEL und ein Nicht-Anwählsignal Dnsel · Die Demultiplexer 28 und 29 sind für die vorliegende Erfindung unerläßlich. Sie schalten nach Maßgabe des Taktsignals ■j CLsc, das durch Teilung des Taktsignals CLsc durch zwei erzeugt wird, das Anwählsignal DSEL oder das Nicht-Anwählsignal DNSEL. Auf diese Weise werden die Signale Dein und Daus für die Zeilenelektrode erzeugt, die in Fig. 12(b) gezeigt sind.

Fig. 13 zeigt ein Blockschaltbild einer Steuerschaltung, die Taktimpulse für die Treiberschaltung gemäß der Erfindung erzeugt, wobei J = 160 und K = 120. Dieses Blockschaltbild enthält einen 6-Bit-Binärzähler 30, ein NAND-Glied 31, ein RS-Flip-Flop 32, einen Inverter 33, D-Flip-Flops 34, 35, 39 und 41, NOR-Glieder 36 und 40, einen 7-Pit-Bir.ärzähler 37 und ein UND-Glied 38. Der Binärzähler

30 zählt Impulse des Schiebetaktpulses 0s. Die Zählung enden mit J/2 = 80 Zählungen, was durch das NAND-Glied

31 festgestellt wird, welches das RS-Flip-Flop 32 setzt. Das RS-Flip-Flop 32 wird synchron mit einer Anstiegflanke

eines Impulses des Schiebetaktimpulses 0s rückgesetzt. Das Ausgangssignal vom RS-Plip-Plop 32 gelangt an den Rücksetzanschluß des Zählers 30 und zum D-Flip-Flop Das D-Flip-Flop 34 teilt den Taktimpuls CLsc durch zwei

r 11

zur Erzeugung das Signals -~ CLsc. Dieses Signal -^ CLsc wird dem D-Eingang des D-Flip-Flops 35 zugeführt. Das

1
Signal ■=■ CLsc wird dann durch das D-Flip-Flop 35 und das NOR-Glied 36 zu einem Zeilentaktsignal CLl differenziert, dessen Periode einer Abtastzeit entspricht, und

'0 dem Takteingang der Auffangschaltung 18 geliefert. Nachdem der Zähler 37 239 Taktimpulse des Signals CLsc vom RS-Flip-Flop 32 gezählt hat, nimmt das Ausgangssignal vom UND-Glied 38 hohes Potential an. Dieses Signal hohen Potentials wird mittels des D-Flip-Flops 3 9 zu dem Spaltendatensignal DSCAN für das Schieberegister 21 des Spaltentreibers verzögert und dann mittels de? NOR-Glieds 40 zu einem Taktimpuls für das D-Flip-Flop 41 differenziert. Dieser Taktimpuls wird zum Wechseltreibersignal 0f, das jeweils nach einer halben Abtastperiode von hohem auf niedriges Potential bzw. umgekehrt wechselt und an die Demultiplexer 24 bis 26 im Treibersignalgenerator 14 geliefert wird.

Wie beschrieben, kann das erfindungsgemäße Ansteuerverfahren mit einem relativ einfachen Schaltungsaufbau durchgeführt werden. Mit der Erfindung nimmt die Schwankung der Effektivspannung infolge des Einschaltzustands oder des Ausschaltzustands der Bildelemente ab, so daß das Minimum des Effektivwerts der Einschaltspannung hoch und das Maximum des Effektivwerts der Ausschaltspannung niedrig wird und die Ansteuerungstoleranz verbessert wird. Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf eine Flüssigkristallanzeigeeinrichtung mit nicht-linearer Charakteristik wird eine Grauwertanzeige über die ganze ·" Anzeigetafel möglich.

Claims

BLUMBACH . VVt; 3 h& · ou^GHN - KRAMER ZWIRNER . HOFFMANN PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN Paleniconsuit Radsekestraße 43 8QSO München 6G Telefon (039) 83 26 G5/Sd 36 04 Telex 05-212315 Tai&gramrr,; Paien'consul! Patsntconsult Sonr.cnberger Straße 43 620D Vy'iesbaden Telefon (06121) 552945/561998 Tciex O-i-186257 Te^gramrr.e Psientconsul· Kabushiki. Kaisha Suwa Seikosha 32/8783 3-4, 4-chome, Owa~ Suwa-shi, Hö/mü Nagano-kenf Japan Patentansprüche

1. J Verfahren zux^v Ansteuerung einer elektro-optischen Flüssigkristalianordnungs die auf wenigstens einea von eine Flüssigkristallanseigetafel bildender: Substraten, Elemente mit nicht-linearer Kannlinie auf v/eist _f mittels einer Zweibild-Wechselstroirivorspannung, dadurch gekennzeichnet . daß die Mittelwerte der an die Elemente in der Nicht-Anwählperiode während einer 3ildperiode angelegten Spannung £ür alle Elemente oder einen Teil der Elemente annähernd den gleichen Absolutwert besitzen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet ι daß jede Bildperiode ganz oder zum Teil entsprechend der Anzahl von Spaitenelektroden (15) in gleiche Abtastzeiten unterteilt ist, dai3 jede Äbtastzeit iii eine Vielzahl von Feinabtastzeiten unterteilt ist und daß ein Spaltensignal (SCAN) während einer Anwählzeit (Tsel) für die Dauer einiger Feinabtastzeitsn einen Anwählpegel und für die Dauer der übrigen Feinabtastzeiten

München: R. Kramer Dipi.-Ing.. W. Weser DipI.-ΡΓ.νε. Or. ier. nat. · E. Hoffmann Dipl.-Ing. Wiesbaden: P. G. Biumbach OSpi.-lng. . P. Bergen Prof.Dr..iur.Dfpl.-lng., Pat.-Ais., Pat.-Anw.bis':V79 · G. Zwiiner Dipl.-ing. Oipl.-W.-Ιης.

einen Nicht- Anwählpegel besitzt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß in einer Zeit entsprechend den Feinabtastzeiten, in denen das Spaltensignal (SCAN) den Anwählpegel besitzt, ein Zeilensignal (SIG) einen Einschaltpegel (Vein) für einen Einschaltzustand eines Bildelements und einen Ausschaltpegel (Vaus) für einen ^ Ausschaltzustand des Bildelements aufweist, während das Zeilensignal in der Zeit, die den übrigen Feinabtastzeiten einer Abtastzeit entspricht, bei denen das Spaltensignal den Nicht-Anwählpegel besitzt, einen Ausschaltpegel für einen Einschaltzustand des Bildelements und einen Einschaltpegel für einen Ausschaltzustand des Bildelements aufweist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die Zeit mit Anwählpegel und die Zeit mit Nicht-Anwählpegel gleich sind, daß der Anwählpegel während einiger der durch Teilung der Abtastzeit gebildeten Feinabtastzeiten vorliegt und daß der Nicht-Anwählpegel während der übrigen Feinabtastzeiten vorliegt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß dia Abtastzeit in zwei Feinabstastzeiten halbiert ist.