DE3334933A1

DE3334933A1 - Verfahren zum treiben einer matrixanzeigeeinrichtung

Info

Publication number: DE3334933A1
Application number: DE19833334933
Authority: DE
Inventors: Seigo Tokorozawa Saitama Togashi
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 1982-09-27
Filing date: 1983-09-27
Publication date: 1984-06-07
Also published as: GB2129182A; DE3334933C2; GB2129182B; JPS5957288A; JPH05714B2; MY8600570A; FR2533730B1; HK31686A; US4626841A; GB8325835D0; FR2533730A1

Description

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ι ■ Verfahren zum Treiben einer Matriz-Anzeigeeinrichtung

Beschreibung 5

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Treiben einer Matriz-Anzeigeeinrichtung von der Art, bei der jedes Matrix-Element eine in Reihe geschaltete Kombination eines nicht linearen Elementes und eines Anzeigeelementes, wie *Q z.B. eines Flüssigkristall-Anzeigeelementes ist. Genauer gesagt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Treiben, bei dem nichtlineare Elemente mit einem niedrigen Wert des Schwellenpotentials verwandt werden können, während ein ausreichend großer Betriebsspielraum aufrechtgehalten

wird, um Herstellungsabweichungen bei den Eigenschaften

des Elementes zuzulassen. Verschiedene Arten von Matrix-Anzeigeeinrichtungen, die Flüssigkristalle, farbige oder . andere Arten von Anzeigeelementen verwenden, haben nun einen Stand der praktischen Anwendung erreicht, und Ver-

fahren müssen nun erwogen werden, um Matrixanzeigen mit hoher Dichte zu erzeugen. Allgemein gesprochen ist das zufriedenstellendste Treiberverfahren, welches bis heute für solche Anzeigen entwickelt worden ist, das "aktive Matrix"-Verfahren, bei dem aktive Elemente (z.B. Dünn-.schicht-FET-Transistoren) verwendet werden, um die Anzeigeelemente zu steuern, wobei ein aktives Element für jedes Anzeigeelement vorgesehen und auf einerAnzeigetafel sehr nahe zu dem entsprechenden Anzeigeelement

ausgebildet ist. Dieses aktive Matrix-Treiberverfahren 30

ist von. dem Standpunkt her zufriedenstellend, daß eine

ausreichend große Toleranz gegenüber den Wirkungen von Streuungen der Eigenschaften der Anzeigeelemente und der aktiven Elemente selbst vorliegt, um eine zuverlässige Arbeitsweise sicherzustellen. Eine solche aktive 35

Matrixanzeige, die Transistoren als Steuerelemente ver-

wendet, wurde beispielsweise von B.J. Leichner et al in einem in Proceedings of the IEEE, Vol. 59, No. 11, Seiten 1566 bis 1579 veröffentlichten Aufsatz beschrieben.

Es ist jedoch wünschenswert, die Ausgestaltung all der Elemente einer Matrixanzeige so weit wie möglich zu vereinfachen, um einen maximalen Produktionsausstoß sicherzustellen, und um, so weit wie möglich, die zur Verfügung stehende Anzeigefläche maximal auszubilden, indem die von den Steuerelementen und den Verbindungleitungen, die mit diesen Steuerelementen (z.B. die Verbindungsleitungen zu den Torelektroden der als Steuerelemente verwendeten Transistoren) beanspruchte Fläche so klein wie möglich zu halten. Aus diesem Grunde wurde vorgeschlagen, eine Anzeige vom Typ einer "passiven Matrix" zu verwenden, in der aktive Elemente als Steuerelemente verwendet werden, d.h-Einrichtungen mit zwei Anschlüssen> die eine geeignete, nicht lineare Spannung/Widerstand-Charakteristik aufweisen. Ein solches Verfahren wurde ebenfalls von Leichner et al. in der obengenannten Druckschrift beschrieben. Es wurde vorgeschlagen, keramische Varistoren als solche Steuerelemente zu verwenden, wie es beispielsweise von D.E. Castleberry in IEEE ED-26, 1979, Seiten 1123 bis 1128 beschrieben ist. Ferner wurde vorgeschlagen, Dioden vom MIM-Typ für solche nicht linearen Elemente zu verwenden, wie es beispielsweise von D.R. Baraff et al in IEEE ED-28, 1981, Seiten 736 bis 739 beschrieben ist.

Jedoch haben sich verschiedene Schwierigkeiten mit solchen Vorschlägen nach dem Stand der Technik bezüglich der Verwendung aktive Elemente ergeben. Diese sind:

1. Fehlende Gleichförmigkeit der Elementeneigenschaften.

2. Die Arbeitsweise der Anzeige kann stark durch das Verteilungsmuster der Elementeeigenschaften und durch die

Streuabweichungen dieser Eigenschaften beeinträchtigt werden.

3- Das Schwellenpotential V . der Elemente muß hoch sein 5

4. Die erforderlichen Treiberspannungspegel sind hoch.

Der schwerwiegendste Nachteil bei diesen Vorschlägen nach dem Stand der Technik besteht darin, daß es erforder· lieh ist, aktive Elemente mit einem hohen Pegel für die Schwellenspannung zu verwenden, obgleich einige Arten von Anzeigeelementen, wie Flüssigkristall-Anzeigeelemente bei Treiberspannungspegeln so niedrig wie zwei oder drei Volt betrieben werden können. Elemente, die von vorneherein einen hohen Wert der Schwellenspannung aufweisen, wie z.B. Varistoren oder Zener-Dioden, sind zur Bildung einer Anzeige-Matrixtafel nicht geeignet, z.B. jn der Form von Dünnschichtelementen, die nahe den Anzeigeelementen angeordnet sind, und ferner weisen Elemente, wie Varistoren, beträchtliche Streuungen hinsichtlich ihrer Schwellenspannungswerte auf. Zusätzlich ist es wünschenswert, daß eine solche Matrix-Anzeigeeinrichtung von einer Quelle mit niedrigerSpannung betrieben werden kann, um die Verwendung in tragbaren Geräten zu erleichtern, so daß das Erfordernis hoher Treiberspannungspegel einen beträchtlichen Nachteil darstellt.

Im Rahmen der Erfindung wird ein neues Treiberverfahren verwendet, bei dem die vorhergehend genannten Nachteile 2,3 und 4 beträchtlich verringert sind und bei dem es möglich geworden ist, Elemente zu verwenden, welche einen niedrigen Wert des Schwellenpotentials haben, so daß der Nachteil 4 im wesentlichen ausgeschlossen ist. Somit ermöglicht das Verfahren nach der Erfindung die Schwellen- ° spannung in der Vorwärtsrichtung einer einzigen PN-Diode zur Steuerung eines jeden Anzeigeelementes zu verwenden,

so daß ein geeignetes nichtlineares Element als ein Paar von PN-Dioden gebildet werden kann, die parallel mit entgegengesetzten Polaritäten miteinander verbunden sind. Solche Dioden weisen ein wesentlich höheres Maß an Stabilität und Gleichförmigkeit der Eigenschaften als Einrichtungen, wie MIM-Dioden oder Varistoren auf, welche früher zur Verwendung als nichtlineare Elemente in Matrix-Anzeigeeinrichtungen vorgeschlagen worden sind. Auf diese Weise verringert die Erfindung beträchtlich die vorhergehend genannte Schwierigkeit 1 und bringt solche Anzeigen beträchtlich mehr auf die Höhe der praktischen Anwendung.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Treiben einer Matrix-Anzeigeeinrichtung geschaffen, welche aus einer Vielzahl von Reihenelektroden, einer Vielzahl von Spaltenelektroden und einer Vielzahl von Matrixelementen gebildet ist, die an den Schnittstellen der Reihenelektroden und Spaltenelektroden angeordnet sind, wobei..

jedes Matrixelement ein elektro-optisches Anzeigeelement und ein nichtlinear.es Widerstandselement umfaßt, welches in Reihe zwischen einer der Reihenelektroden und einer der Spaltenelektroden geschaltet ist und das nichtlineare Widerstandselement eine Schwellenspannung aufweist, oberhalb welcher eine beträchtliche Zunahme seines Widerstandes auftritt, wobei dieses Verfahren umfaßt: aufeinanderfolgendes Anlegen von Reihenab'astsignalen an die Reihenelektroden, wobei die Reihe/iabtastsignale periodisch an die entsprechenden Reihenelektroden während aufeinanderfolgender Abtastbildintervalle gelegt werden und jedes Reihenabtastsignal auf ein erstes Potential während eines Auswahlintervalls festgelegter Dauer und zeitlicher Abstimmung innerhalb eines Bildintervalls festgelegt wird, und unmittelbar anschließend übergeht zu einem zweiten Potential während eines Nichtauswahlintervalles auf dem'zweiten Potential wäh-

rend wenigstens eines größeren Anteils der Zeit bleibt, welche verstreicht, bis mit einem folgenden Auswahlintervall während des folgenden Bildintervalls begonnen wird, wobei der absolute Wert des ersten Potentials höher als der ab- ° solute Wert des zweiten Potentials ist und das erste und das zweite Potential die gleiche Polarität aufweisen; Anlegen von Datensignalen, die unterschiedliche Potentiale in einem vorbestimmten Bereich aufweist, an die

Spaltenelektronen, wobei eine synchronisierte Beziehung ¹^ zwischen den Reihenabtastsignalen und den Datensignalen hergestellt ist, derart, daß ein Treiberpotential, welches einem Datenwert entspricht, über jedes Matrixelement während eines entsprechenden der Auswahlintervalle gelegt wird, wobei die Werte des ersten und des zweiten Potentials

der Reihenabtastsignale und der Potentialbereich der Datensignale so ausgewählt sind, daß der absolute Wert der Differenz zwischen dem Treiberpotential, welches über ein Matrixelement während eines Auswahlintervalls erzeugt ist, und dem Potential, welches über das Anzeigeelement

des Matrixelementes während des unmittelbar folgenden Nichtauswahlintervalls erzeugt ist, stets kleiner als das oder gleich dem Schwellenpotential des nichtlinearen Widerstandselementes ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Diagramm, welches die grundsätzliche Aus-30

bildung einer Matrix-Anzeigeeinrichtung darstellt,

Fig. 2 ein Diagramm, welches die grundsätzliche Ausbildung einer Matrix-Anzeigeeinrichtung darstellt,

die nichtlineare Widerstandselemente als passive Steuer-35

elemente verwendet,

' Fig. 3 eine Kurve, die den allgemeinen Verlauf der Spannung/Strom-Kennlinie eines nichtlinearen Widerstandselementes zur Verwendung in einer Matrix-Anzeigeeinrichtung zeigt,

Fig. 4 und 5 Wellenformdiagramme, die Treibersignal-

wellenformen des ersten bzw. zweiten Treiberverfahrens nach dem Stand der Technik für eine Matrix-Anzeigeeinrichtung zeigen,

Fig. 6 ein Wellenformdiagramm, welches Treibersignal wellehformen bei einer Ausführungsform eines Treiberverfahrens für eine Matrix-Anzeigeeinrichtung nach der Erfindung darstellt,
15

Fig. 7, 8 und 9 Kurven zum Vergleichen der optimalen Betriebsbedingungen bei einem Treiberverfahren nach dem Stand der Technik und nach der Erfindung,

Fig. 10 ein Schaltkreisdiagramm, welches ein nichtlineares Widerstandselement darstellt, das bei einer Ausführungsform der Erfindung verwandt wird,

Fig. 11 und 12 eine Aufsicht bzw. eine Schnittdarstellung eines Teils einer Ausführungsform nach der Erfindung, die ungefähr einem einzelnen Bildelement entspricht,

Fig. 13 die I-V-Kennlinie eines Diodenringes mit Dioden aus amorphem Silizium,

Fig. 14 ein Diagramm, welches die Vg₀₁₁-Verteilung darstellt,

Fig. 15 ein Blockdiagramm, welches eine Matrix-Anzeigeeinrichtung zeigt, die zur Verwendung mit dem Verfahren nach der Erfindung geeignet ist,

-Γ. Fig. 16 ein Schaltdiagramm eines Abtastsignal Treiber-Schaltkreises,

Fig. 17 ein Zeitdiagramm für den Schaltkreis gemäß

Fig. 18 und 19 Schaltdiagramme von Ausführungsformen eines Steuerschaltkreises bzw. eines Treiberschaltkreises für eine Spaltenelektrode,

Fig. 20 ein Beispiel von Datensignalen für den Fall

einer analogen Anzeigeeinrichtung und

Fig. 21 ein Schaltkreisdiagramm einer Ausführungsform eines Schaltkreises zum automatischen Ausgleichen von Änderungen der V- . .

Bevor eine Ausführungsform der Erfindung beschrieben wird, soll eine einfache Beschreibung eines Anzeige-Treiberverfahrens nach dem Stand der Technik folgen.

Fig. 1 ist eine Darstellung, die die allgemeine Ausbildung einer Anzeigeeinrichtung vom Matrix-Typ zeigt. In der Darstellung bezeichnet S eine Vielzahl von Reihenelektroden und D eine Vielzahl von Spaltenelektroden, wobei Anzeigeelemente C an Stellen angeordnet sind, die den Schnittpunkten dieser Reihenelektroden und Spaltenelektroden entsprechen. Zur Vereinfachung der Erläuterung soll in dieser Beschreibung angenommen werden, daß Abtastsignale stets an die Reihenelektroden gelegt werden, um aufeinanderfolgend Reihen von Anzeigeelementen auszuwählen, so daß die Anzeigeelemente in einer ausgewählten Reihe entweder in einen aktivierten Zustand gesetzt oder in einem nicht-aktivierten Zustand belassen werden, in Übereinstimmung mit den Zuständen der Datensignale, die an die Spaltenelektroden während eines Auswahlintervalls gelegt werden. Der vollständige Satz von Reihen wird während eines Zeitintervalls abgetastet, welches als ein

X Bildintervall bezeichnet wird, und im allgemeinen wird der aktivierte Zustand oder der nicht-aktivierte Zustand eines jeden Anzeigeelementes durch das Element selbst gespeichert, d.h. als eine Ladung, die in der dem Element zu eigenen Kapazität oder in einer mit dem Element verbun-"denen Hilfskapazität gespeichert wird.

Fig. 2 ist ein Diagramm zum Beschreiben einer Anzeigeeinrichtung vom Matrix-Typ, bei der nicht-lineare Elemente 2

IQ (z.B. nicht-lineare Widerstände) verwendet werden, um die Auswahl der Anzeigeeleraente während des entsprechenden Auswahlintervalls zu steuern. Hier umfaßt jedes Matrixelement M ein nicht-lineares Element L und ein Anzeigeelement C, die in Reihe zwischen einer Reihenelektrode und einer Spaltenelektrode an deren Schnittpunkt verbunden sind. Die Spannung/Strom-Kennlinie eines idealisierten nicht-linearen Elementes ist in vereinfachter Form in Fig. 3 dargestellt; wie gezeigt, weist die Kennlinie zwei unterschiedliche Werte für den Widerstand R und R - bei Spannungen oberhalb und unterhalb des Spannungs-

G J. Ii

potentials V„ , auf.

Fig. *J zeigt Beispiele von Treibersignalwellenformen, bei einem Verfahren nach dem Stand der Technik zum Treiben einer solchen Matrix-Anzeigeeinrichtung. T1 und T2 bezeichnen zwei aufeinanderfolgende Bildintervalle, wobei alle Reihen der Matrix aufeinanderfolgend während eines Bildintervalls durch Reihenabtastsignale abgetastet werden. Dieses Treiberverfahren ist zur Verwendung mit Flüssigkristall-Anzeigeelementen vorgesehen,und aus diesem Grund ist die Polarität der Reihenabtastsignalimpulse in aufeinanderfolgenden Bildintervallen umgekehrt, wobei die Polarität der Datensignale entsprechend umgekehrt werden. 0 und 0 . sind Reihenabtastsignalimpulse, die aufeinanderfolgend an die Reihenelektroden S und S . gelegt werden. Während des Bildintervalls T1 nimmt das Signal ©_n

NACHGEREtOHTl

* das Auswahlpotential Va während eines Auswahlintervalls tn an und bleibt auf O-Potential während der ganzen anderen Zeit. In ähnlicher Weise nimmt das Signal 0 . das Auswahlpotential Va während des Auswahlintervalls tn + 1 innerhalb des Bildintervalls T1 an und bleibt auf O-Potential während der ganzen anderen Zeit. Während des Bildintervalls T2 nimmt das Signal 0 das Auswahlpotential -Va während des Zeitintervalls tn an und liegt während der übrigen Zeit auf O-Potential, während in ähnlicher Weise das Signal^ . das Auswahlpotential -Va während des Zeitintervalls t^r - innerhalb des Bildintervalls T2 annimmt und auf O-Potential während der anderne Zeit liegt.

Ym bezeichnet ein Datensignal, welches an die Spalten-¹^ elektrode Dm gelegt wird. Das Potential doeses Signals ändert sich zwischen Potentialen Vc und -Vc, wie es in Fig. 4 (a) gezeigt ist. Während des Bildintervalls T1 ist Vc das Aktivierungspotential des Datensignals, d.h. wenn das .Datensignal an eine Spaltenelektrode mit diesem ^u Potential während eines Auswahlintervalls gelegt wird, dann wird über das entsprechende Anzeigeelement ein ausreichend großes Potential gebildet, um es zu aktivieren, und -Vc ist ein Nichtaktivierungspotential, d.h., wenn das Datensignalan eine Spaltenelektrode bei diesem Potential während eines Auswahlintervalls gelegt wird, dann ist das über das entsprechende Anzeigeelement erzeugte Potential ausreichend niedrig, so daß das entsprechende Anzeigeelement im nicht-aktivierten Zustand gelassen wird.Jedoch ist während des unmittelbar folgenden Zeitintervalls

T2 -Vc das Aktivierungspotential und Vc das Nicht-Aktivierungspotential, da die Polarität des Reihenabtastsignals in aufeinanderfolgenden Bildintervallen umgekehrt wird.

Somit wird ein Potentialunterschied (0 _ Y^_m) an das Matrixelement M , gelegt, d.h., das Matrixelement an dem

Schnittpunkt zwischen der η-ten Reihe und der.m-ten Spalte, wobei dieses Potential mit durchgezogenen Linienabschnitten in Fig. 4(d) dargestellt ist. Die schraffierten Bereiche in Fig. 4(d) zeigen an, daß das Anzeigeelement in dem EIN-Zustand, d.h. in dem aktivierten Zustand gehalten wird.

Wenn eine besondere Bedingung, die weiter unten als Bedingung (1) bezeichnet ist, erfüllt wird, dann wird das Signal, welches an das entsprechende Anzeigeelement C _t angelegt wird, durch den unterbrochenen Linienabschnitt in Fig. 4(d) bezeichnet. Anders ausgedrückt bedeutet dies, daß das Potential, welches an das Anzeigeelement gelegt wird, auf (Va + Vc - Vj, ^) von t bis t , gehalten wird und das EIN-Potential bezeichnet wird, und es wird angenommen, daß es ausreichend groß ist, um das Anzeigeelement in dem aktivierten Zustand zu halten und es wird auf

(-Va +Vc- V„ , )während des Zeitintervalls von t^/ bis Sch η

zum nächsten Auswahlintervall gehalten. Um sicherzustellen, daß beispielsweise während des Bildintervalls T1 das Potential über das Anzeigeelement nicht unterhalb den Pegel fällt, der durch unterbrochene Umrandung angedeutet ist, wenn das Datensignal -Vc annimmt, ist es ersichtlicherweise erforderlich, daß die Schwellenspannung V . gleich oder größer als ein Potential (Va + Vc - V , ) +Vc ist. Um somit sicherzustellen, daß dieses Anzeigeelement in dem aktivierten Zustand gehalten wird, muß die folgende Bedingung erfüllt sein:

^VSch = ^{(Va + 2Vc)}

Ein Signalpotential (0 _Ί -ψ ), welches durch die voll

n+1 m

ausgezogenen Linienabschnitte in Fig. 4(e) dargestellt ist, wird an das Matrixelement M -, gelegt, während das durch die unterbrochenen Linienabschnitte dargestellte Signal in Fig. 4(e) an das Anzeigeelement C-., ge-

. .. . . .":.."-S334933

-μ-

ι legt wird. Die schraffierten Bereiche in Fig. ^l\(e) entsprechen dem AUS-Signalzustand. Gemäß der vorhergehend genannten zweiten Druckschrift nach dem Stand der Technik ist es erforderlich, daß die folgende Bedingung, auf welehe im folgenden als Bedingung (2) Bezug genommen wird, - erfüllt ist;

(Va - Vc) ' c V₃₀₁₁-....... (2)

Jedoch wird, wie es in Fig. 4 (e) gezeigt ist, ein Potential mit einer einzigen Polarität über das Anzeigeelement aufrechterhalten, nachdem es in den nichtaktivierten Zustand gesetzt worden ist, so daß diese Arbeitsweise für gewisse Arten von Kristallelementen , wie z.B . Flüssigkristall-Anzeigeelementen, nicht zufriedenstellend ist, welche ein aufeinanderfolgendes abwechselnd in zwei Polaritätsrichtungen weisendes Treibersignal benötigen. Die Bedingung, um ein solches abwechselndes Treibersignal zu schaffen, kann, indem die Bedingung (2) ersetzt wird, ausgedrückt werden durch die folgende Bedingung (3):

^Va - ^Vc \ ^VSch

In diesem Fall ist es natürlich erforderlich, um sicherzustellen, daß das an ein nichtaktiviertes Anzeigeelement gelegte Potential (d.h. das Potential Va - Vc + V^ . ), welches im folgenden als das Nichtaktivierungspotential oder V_„_ bezeichnet wird, stets unterhalb des minimalen

duo

Potentials liegt , welches ein Anzeigeelement aktiviert.

Im folgenden wird das erste, vorhergehend genannte Treiberverfahren nach dem Stand der Technik als Treiberverfahren A bezeichnet, während eine abgewandelte Version dieses Treiberverfahrens, welche die Bedingung (3) erfüllt,

als Treiberverfahren A* bezeichnet wird. 35

.r —

♦!•nachqsreichtI

L J

Fig. 5 zeigt ein Beispiel von Treibersignalwellenformen bei einem anderen Verfahren nach dem Stand der Technik, welches vorhergehend in der zweitgenannten Druckschrift beschrieben ist. In diesem Fall ändern sich die Reihenabtastsignale, d.h. 0' und 0 . zwischen zwei Potentialen Vs und 0, d.h. sie gehen auf Vs während der Auswahlintervalle von ungeradzahligen Bildintervallen und gehen auf OV in Auswahlintervallen der geradzahlig numerierten Bildintervalle* Die Datensignale, wie z«B. ψ¹ ändern sich zwischen Potentialen 2Vd, Vd, 0 und -Vd. Während der ungeradzahlig numierten Bildintervalle liegt das Aktivierungspotential der Datensignale bei -Vd und während der geradzahlig numerierten Bildintervalle bei 2Vd.

Wie in der zweitgenannten Veröffentlichung nach dem Stand der Technik beschrieben, ist es zum Erfüllen der folgenden Bedingung (4) erforderlich, sicherzustellen,. daß ein nichtaktiviertes Anzeigeelement in dem nicht-

aktivierten Zustand gehalten wird:

^Vd ^< ^Vsch ⁽⁴⁾

Wenn diese Bedingung erfüllt ist, dann treten zwei Schwie rigkeiten auf ο Erstens, wenn ein Nichtaktivierungspoten-

tialsignal (z.B. 0' - ~V'_m ) angelegt wird, wird,

wie es mit dem Bezugszeichen 14 angedeutet ist, eine Gleichspannungskomponente in das Treibersignal eingeführt, d.h. die Wechselstrom-Symmetrie geht verloren.■ Ein anderes schwerwiegendes Problem besteht darin, daß eine Änderung des Potentials über ein aktiviertes Anzeigeelement von (Vs + Vd - V_sch) bis (Vs - 2Vd - V_sch) zu dem mit 12 bezeichneten Zeitpunkt auftritt, welcher einem übergang von dem Bildintervall T1 zu dem Bildintervall T2 oder von dem Bildintervall T2 nach T1 während 35

des Zeitpunktes des ersten Aktivierungsimpulses 12 des

CJ *> ft * ft e.» »·

β 4ι e O · * *

» fr α λ λ «,μ

nächsten Bildintervalls Τ2 folgt. Die spezifische zeitliche Abstimmung dieses Aktivierungsp'otentialimpulses hängt von den Anzeigezuständen anderer Elemente in der spezifischen Spalte ab, so daß die Zeitdauer, während welcher das Potential (Vs + Vd - Vg . ) an ein Anzeigeelement gelegt wird, auch von den Anzeigezuständen der anderen Elemente in der Spalte abhängt. Dies führt ein übersprechen und einen Mangel an gleichförmigem Betrieb ein, Diese zwei Schwierigkeiten können dadurch nicht behoben werden, daß die Betriebsbedingungen geändert werden, so wie es bei dem mit A bezeichneten Stand der Technik beschrieben worden ist.

Wie vorhergehend beschrieben, treten verschiedene Schwierigkeiten bei beiden bipolaren Treiberverfahren A und B nach dem Stand der Technik auf. Jedoch können die Schwierigkeiten bezüglich des bekannten Verfahrens A in gewissem Maße durch Ändern der Bedingung (2), die bei dem bekannten Verfahren A angegeben ist, in die Bedingung (3) behoben werden, d.h, indem das Treiberverfahren A in das Treiberverfahren A* umgewandelt wird.

Zusätzlich zu den Bedingungen (2), (3) und (4), die vorhergehend beschrieben worden sind, sind d.ie folgenden .25 Größen D, F und G auch von Bedeutung beim Ausarbeiten eines Verfahrens zum Treiben einer Matrix-Anzeigeeinrichtung. Diese Größen sind die folgenden:

^dVein ^dVSch
D = ( — / _Tr ~) (5)

^V

(	dV	ein	/	^dVSch
^vs	\			^VSch
ch	^/vein

G = V_P-p/V_ein (7)

WWVTWVV

NA^-.

Vorhergehend bedeutet V . die effektive Spannung, welche angelegt werden muß, um eine Aktivierung eines Anzeigeelementes hervorzurufen. Vp-p ist der Spitze-Spitze-Wert der Treibersignalspannung. Ein Treiber-Spielraum M wird definiert als:

^M = ^Vein^/Vaus (8)

Hier ist V die effektive Spannung, welche an ein Anaus

zeigeelement angelegt werden muß, um das Anzeigeelement *® in dem AUS-Zustand zu halten, d.h. dem gelöschten oder

nichtaktivierten Zustand. Die Werte von V . und V_c ,-

ein och

ändern sich von den nominalen Werten aufgrund von Herstellungsabweichungen und die Größe dieser Abweichungen

sind als dV . und dv_c , bezeichnet. _n r- exn Sch

Je größer der Wert M ist, umso besser wird das Maß der Steuerung der Anzeigeelemente sein und infolgedessen umso besser die Anzeigequalität. Bei dem Treiberverfahren A*:

^Vein = Va ₊ Vc - V_Sch (9)

^Vaus = Va - Vc - V_Sch (10)

Die Bedingungen um die Werte D und F zu mimmalxsieren, werden erreicht, wenn die vorhergehende Bedingung <1) zu einer Gleichung umgewandelt wird, dh. gesetzt wird Vg . = (Va + 2Vc)/2. Die entsprechenden Werte D, E und F für das Treiberverfahren A*, O^, F^ und C^ sind durch die folgenden Gleichungen gegeben:

^FA* = ^VSch^{/(Va + Vc} -

^DA* ^{= F}A*^/dVSch

= 2Va/(Va + Va + Vc - V_S(jh) (13)

* Λ ^ «ft ·_β*

• * «ft A

Indem die Beziehung Vg. = (Va + 2Vc)/2 ausgenützt wird, ergeben sich die folgenden Gleichungen:

D_A* = (3M - Ό/1Μ (14)

. F_Ä# = (3M - D/2M (15)

G_A# = 4 (16)

Die vorhergehenden Beziehungen sind in den Fig. 7, 8 und 9 durch die Kurven 23, 25 und 27 graphisch dargestellt, die die Änderungen von F, D bzw. G in Bezug auf den Treiberspielraum M für das verbesserte Treiberverfahren A* nach dem Stand der Technik zeigen.

Fig. 6 zeigt Treibersignalwellenformen für ein Verfahren zum Treiben einer Matrix-Anzeigeeinrichtung nach der Erfindung. Fig. 6 (a) zeigt das Reihenabtastsignal 0 , welches an das Matrixelement M , ngelegt wird, während Fig. 6 (b) das Reihenabtastsignal 0 . zeigt, welches an das Matrixelement Mj. _Ί angelegt wird. Das Reihenabtastsignal 0^ geht auf ein Potential Va während eines Auswahlintervalls, welches als t in dem Bildintervall T1 bezeichnet wird, nimmt ein Potential Vb während eines folgenden Nichtauswahlintervallbereiches t ,. des Bildintervalls T1 an, bleibt auf dem Potential Vb wäh rend eines anfänglichen Nichtauswahlintervallabschnittes t^f _n des nächsten Bildintervalls T2, geht auf ein Potential -Va während eines Auswahlintervalls t^f des Bildintervalls T2 und nimmt ein Potential -Vb während eines folgenden Nichtauswahlintervallabschnittes des Bildintervalls T2 an. Vor dem Auswahlintervall t_n des Bildintervalls T1 hat dieses Signal ein Potential -Vb, d.h. die in Fig. 6(a) gezeigten Wellenformen werden aufeinanderfolgend wiederholt. In ähnlicher Weise befindet sich das Reihenabtastsignal 0* .. auf einem Potential -Vb während

eines anfänglichen Nichtauswahlintervallabschnittes des Bildintervalls T1 , geht auf das Potential Va während des Auswahlintervalls t -j des Bildintervalls T1, nimmt das Potential Vb während eines folgenden Nichtauswahlintervallabschnittes ^_n+1t_b ^des Bildintervalls T1 an, ■geht auf das Potential -Va während des Auswahlintervalls t'_n+1 des nächsten Bildintervalls T2 und nimmt das Potential -Vb während des folgenden Nichtauswahlintervallabschnittes t'_n+1r_b des Bildintervalls T2 an. 10

Das in Fig. 6(c) gezeigte Datensignal Y* ändert sich zwischen maximalen und minimalen Potentialen Vc und -Vc. Bei dieser Ausführungsform wird angenommen, daß nur EIN- und AUS-Anzeigezustände erzeugt werden sollen, jedoch ist es in gleicher Weise möglich, ein sich kontinuierlich änderndes Signal vom analogen Typ als Datensignal Y* zu verwenden, welches sich in dem Bereich Vc bis -Vc ändert, um eine analoge Anzeige zu schaffen.

Das Potential, welches über das Matrixelement M gelegt ist, welches hier als in dem nichtaktivierten Zustand gehalten gezeigt ist, und über das Matrixelement M ₁ gelegt ist, von dem angenommen ist, daß es sich in dem aktivierten Zustand befindet, ist in Fig.6(e) bzw. 6(d) gezeigt.

Die über ein aktiviertes Matrixelement gelegte Spannung wird mit durchgezogenen Linienabschnitten in Fig. 6(d) dargestellt, während sich die an dem Anzeigeelement ergebende Vorspannung durch unterbrochene Linienabschnitte dargestellt ist- Die Vorspannung über diesan Anzeigeelement anschließend an die Auswahl des Matrixelementes in dem Bildintervall T1 , die mit dem Bezugszeichen 20 angedeutet, ist, d.h. die Haltespannung für den aktivierten Zustand, in den das Anzeigeelement während des Auswahlintervalls t ₁ geändert worden ist, Lstgleich(Va - Vc - ?n , ). In ahn-

.Inaohgereiohtj

licher Weise ist die über das Anzeigeelement nach der Auswahl des Matrixelementes während des Bildintervalls T2 angelegte Haltespannung, die mit dem Bezugszeichen 22 bezeichnet ist gleich (-Va - Vc + V<, ,). Es ist ein wesentliches Merkmal der Erfindung, daß der Unterschied zwischen dem maximalen Potential, das an ein Matrixelement während eines Auswahlintervalls gelegt wird, und dem Haltepotential, welches über dem Anzeigeelement während des folgenden NichtauswahLintervalls ajftritt, gleich oder kleiner als der Wert der Sehwellenspannung V_s . des nichtlinearen Widerstandselementes ist.

Die an ein nichtaktiviertes Matrixelement gelegte Spannung ist durch ausgezogene Linienabschnitte in Fig. 6(e) dargestellt, während die sich ergebende Vorspannung, die an dem Anzeigeelement auftritt, durch unterbrochene Linienabschnitte dargestellt ist. Die in diesem E'all erzeugte Haltespannung ist (Va -Vc-V₃ . ) während des Bildintervalls T1 und (-Va - Vc + V₀ . » während des Bildintervalls

och;

Es ist ein Merkmal dieses Treiberverfahrens, daß, statt daß die Reihenabtastsignale auf ein festes Potential während der Nichtauswahlintervallabschnitte eines BiIdintervalls gehen, wie es bei den Beispielen gemäß Fig.M und Fig. 5(d) und (e) gezeigt ist, diese Signale auf einem festen Potential während eines Nichtauswahlintervalls bleiben, welches einem Auswahlintervall folgt, wobei dieses Potential die gleiche Polarität wie während des Auswahlintervalls hat, und daß die Signale auf diesem Potential bis zum nächsten Auswahlintervall bleiben, woraufhin eine Polaritätsumkehr stattfindet- Beispielsweise weist das Treibersignal in dem Falle eines Treibersignals (0* .. - V*) eine positive Polarität während eines Nichtauswahlabschnittes 17 des Bildintervalls T1

auf und eine negative Polarität während eines Nichtauswahlabschnittes 18 des Bildintervalls T2, wobei die entsprechenden, an das Anzeigeelement gelegten Vorspannungen

mit den Bezugszeichen 20 und 22 bezeichnet sind. 5

Die Treibersignalwellenformen bei dieser Ausführungsform werden nun noch weitergehend beschrieben. Die an die Reihenelektroden .gelegten Treibersjgnale sind Abtastsignale, welche während ungeradzahlig numerierter Auswahlintervalle das Potential Va annehmen ,auf einem Potential Vb während ungeradzahlig numerierter Nichtauswahlintervalle liegt das Potential -Va während geradzahlig numerierter Auswahlintervalle annehmen und auf das Potential -Vb während geradzahlig numerierter Nichtauswahlintervalle gehen. Die an die Spaltenelektroden angelegten Treibersignale sind Datensignale, welche einen absoluten Wert von Vc oder kleiner aufweisen.

Es wird darauf hingewiesen, daß, obgleich vorhergehend

angenommen ist, daß die Reihenabtastsignale auf einem festen Potential (z.B. Vb oder -Vb) während Nichtauswahlintervallabschnitten eines Bildintervalls, welches einem Auswahlintervall folgt, bleiben, es lediglich erforderlich ist, daß sie auf einem solchen festen Potential

während wenigstens eines größeren Abschnittes des Nichtauswahlintervalls bleiben.

Die Treibersignalwellenformen bei dieser Ausführungsform

nach der Erfindung unterscheiden sich von denjenigen 30

nach dem Stand der Technik in Bezug auf die folgenden Punkte. Erstens, das Abtastelektrodensignal 0 ist ein dreiwertiges Signal innerhalb eines jeden Bildintervalls T1 und T2 im Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem 0 und 0' zweiwertige Signale sind. Bei den vorhergehend

erörterten Beispielen nach dem Stand der Technik gehen

I nac^^^reichtJ alle Abtastsignale O₁ bis 0__T, 0'-, bis 0' auf ein gemeinsames Potential mit der Ausnahme während der Auswahlintervalle t , t' . Bei dem Fall A nach dem Stand der

η η

Technik ist das gemeinsame Potential 0. In dem Fall B nach dem Stand der Technik ist das gemeinsame Potential 0 während T1 und Vs während T2. Bei der Ausführungsform C nach der Erfindung nehmen andererseits dje Treibersignale Potential Vb und -Vb statt eines gemeinsamen Potentials an, und die Intervalle, während welcher diese Potentiale angelegt sind, ändern sich in Übereinstimmung mit den Abtastsignalen. AktivierungsGignale und Nichtaktivierungssignale werden im Rahmen der Erfindung an die Anzeigeelemente gelegt- Beispielswelse wird in Fig. 6 (d) ein Signal (0* -j - ^*_m) angelegt, um ein Anzeigeelement zu aktivieren, während ein in dem Beispiel gemäß Fig. 6(e) gezeigtes Signal, d.h.das Signal (0* - f*_T^ ^{an ein} nichtaktiviertes Anzeigeelement gelegt wird. Die Spannung, welche über ein Anzeigeelement während eines Auswahlintervalls gelegt wird, wird gleich der maximalen effekti-ven Treiberspannung sein, die während eines Bildintervalls angelegt wird, d.h. Va + Vc für ein aktiviertes Anzeigeelement und Va - Vc für ein nichtaktiviertes Anzeigeelement minus den Wert des Schwellenpotentials

Das Treiberverfahren nach der Erfindung wird nun entwickelt. Wie bei den vorhergehenden Bedingungen (9) und (TO) werden V . und V durch die folgenden Gleichungen

Θ1Π 3.LlS

festgelegt:
30

V_ein = Va ₊ Vc - V_Sch (17)

^Vaus = Va - Vc - V_Sch (18)

Die Bedingung dafür, daß sichergestellt ist, daß ein aktiviertes Anzeigeelement in dem aktivierten Zustand gehalten wird, entsprechend der Bedingung (1) bei den

Verfahren nach dem Stand der Technik, wird durch die folgende Gleichung gegeben:

V_Sch = (Va -Vb ₊ 2Vc) (19)

Ein Vergleich der Gleichungen (1)und (19) zeigt, daß Glei chung (19) ermöglicht, Vb um einen Wert gleich V„ , zu verringern. Die Werte der vorhergehend definierten Größen D, F und G werden bei dieser Ausführungsform der Erfindung als D , F und G bezeichnet und sind durch die folgenden Gleichungen gegeben:

^Dc = ^VSch I ^{(Va + Vc} - ^VSch^{) (20)}

^Fc = ^VSch I ^{(Va+ Vc} - ^{75 (21)}

G_c = 2Va / (Va +Vc- V_Sch) (22)

Jede dieser Größen kann somit einen kleineren Wert als

es bei den Beispielen nach dem Stand der Technik möglich ist, annehmen.

Die optimalen Betriebsbedingungen bei der Erfindung werden erhalten, wenn beide Seiten der Beziehung (19)

gleichgesetzt werden, indem gesetzt wird

^VSch ? ^(Va * ^{Vb + 2Vc})/2 (23)

Zusätzlich, obgleich es keine wesentliche Bedingung ist, ist es wünschenswert, daß das Potential während des Zeit intervalls 15 in Fig. 6(e), d.h. das Potential (Va - Vc) größer als das Potentialwährend des Zeitintervalls 16 in Fig. 6(e) ist, d.h. das Potential (Vb + Vc), um eine zuverlässige Herstellung der Aktivierungspotentialbedingung sicherzustellen. Dies bedeutet:

Va - Vb > 2Vc (24)

Eine Kombination der vorhergehenden Gleichungen (19) und (24) ergibt:
5

^VSch = ^Va ~ ^Vb I ^{2Vc (25)}

Wenn die vorhergehenden Beziehungen als Gleichungen interpretiert werden, dann können die Größen als Funktionen des Treiberspielraums M in der folgenden Weise ausgedrückt werden:

D = (M - 1)/M (26)

F_c = (M - 1)/M (27)

G_o = (3M - 1)/M (28)

Die Beziehungen zwischen den Werten Va > Vb und Vc und dem Treiberspielraum M für einen optimalen Betrieb ergeben sich durch die folgenden Gleichungen (29), (30), (3D:

Va < f(3M - 1)/(M - 1» . V-. /2 (29) 25

Vb I

^Vc i ^VSch ⁽³¹⁾

Es ist auch erforderlich, eine gewisse Toleranz bei der Schwellenspannung V₀ , zuzulassen, welche als 4V„ , bezeichnet wird, um Herstellungsabweichungen bei dem Wert V„ . der Anzeigeelemente und der Wirkungen von einfallendem Licht, welches auf die Anzeigeelemente wirkt, usw. zu berücksichtigen. Dieser Toleranzwert kann bestimmt werden wie folgt:

Va - Vb = (

^Vo = ^(VSoh

Die Beziehungen zwischen den Größen F, D und G , die
vorhergehend beschrieben worden sind, und dem Treiberspielraum M bei dieser Ausführungsform für den Fall
optimaler Betriebsbedingungen, sind durch Kurven
24, 26 bzw. 28 in den Fig. 7, 8 und 9 dargestellt.

Diese zeigen eine beträchtliche Verbesserung, verglichen mit dem verbesserten Verfahren A* nach dem Stand der
Technik. Die Darstellungen zeigen die optimalen Bedingungen, die durch die Gleichen (26). bis (28)
ausgedrückt sind. Selbst wenn von diesen optimalen

Bedingungen abgewichen wird, so daß Werte für die

Größen D, E und F erzeugt werden, welche höher als die auf den Kurven 24, 26 und 28 in den Fig. 7 bis 9 liegenden sind, kann trotzdem eine beträchtliche Verbesserung im Vergleich mit den vorhergehend erörterten Beispielen nach dem Stand der Technik erreicht werden.

Die vorhergehend beschriebene Ausführungsform nach, der Erfindung wird im folgenden als Treiberverfahren C bezeichnet.

Aus dem Vorhergehenden folgt somit, daß die Verwendung des Treiberverfahrens nach der Erfindung nicht nur eine wesentlich Verbesserung bezüglich der Nachteile (2) bis (4) bei dem vorhergehend beschriebenen Stand der Technik ermöglicht, sondern daß auch der Nachteil (1) verbessert bzw. verringert wird. Ein Beispiel hierzu wird für den Fall von verwendeten Flüssigkristall-Anzeigeelementen
beschrieben. Flüssigkristall-Anzeigeelemente können hergestellt werden, so daß sie mit einem Wert von V . betrieben werden können, welcher in dem Bereich von 2 bis 10 V liegt. In dem Fall des Beispiels A nach dem Stand

der Technik ist es, da F > 1,5 ist, wegen der Bedingungen ' (1) und (2) erforderlich, nichtl-ineare Elemente zuverwenden, welche eine Schwellenspannung V„ . von 3 bis 15 V oder höher besitzen. Elemente mit solch hohen Werten der Schwellenspannung V« , umfassen Varistoren, MIM-Dioden usw. Die Herstellungsabweichungen bezüglich der Eigenschaften von ZnO-Varistoren, wie es in der zweitgenannten Druckschrift gemäß dem Stand der Technik angegeben ist, sind in der Größenordnung von +^ 5V. Somit ist es schwierig, einen erfolgreichen Betrieb bei der Verwendung solcher Elemente wie Varistoren oder MIM-Dioden zu erzielen, da diese große Streuungen bzw. Abweichungen des Wertes der Schwellenspannung V„ , aufweisen. Es ist möglich, einen großen Wert der Schwellenspannung dadurch zu erhalten, daß eine große Anzahl von Siliziumdioden in Reihe geschaltet wird und daß ihre Schwellenspannung in Vorwärtsrichtung verwandt wird. Dies kann nichtlineare Elemente liefern, welche einen relativen kleinen Wert von Streuungen bezügliche V„ , aufweisen, und in der erstgenannten Druckschrift wird ein Beispiel beschrieben, bei dem 40 PN-Dioden in Reihe geschaltet sind. Jedoch ist es ziemlich unmöglich, eine große Anzahl solcher Elemente in jedem Bildelement einer Anzeigetafel auszubilden, und ferner wäre es schwierig, einen ausreichend großen Produktionsausstoß unter Verwendung eines solchen Verfahrens zu erhalten. Da ein großer Wert von V« . bei diesen Beispielen nach dem Stand der Technik erforderlich ist, war es nicht möglich, Anzeigeelemente zu verwenden, welche gute Steuereigenschaften

^Q aufweisen. Durch die Erfindung jedoch ist ein Wert von ^VSch ^{in der Großenordnun}S von 0,6 bis 0,7 V, der für einen einzigen PN-Übergang vorgesehen ist, ganz ausreichend. Beispielsweise kann eine zufriedenstellende Anzeigequalität bei Verwendung von Flüssigkristall-Anzeigeelementen mit V . = 2V und einem ungefähren Treiberspielraum von M= 1,5 V erhalten werden. In der Fig. 7 ist zu erkennen,

daß diese Bedingungen durch das Treiberverfahren (C) nach der Erfindung erfüllt werden können, wobei V_Sch = 0,35 V und V_ein = 0,7 V sind.

Fig. 10 zeigt die Ausbildung eines nichtlinearen Widerstandselementes 30, welches bei einer Ausführungsform nach der Erfindung verwendet wird. Dieses umfaßt ein Paar von Siliziumdioden 32 und 34, die parallel zueinander mit entgegegesetzten Polaritäten in einer Ringform verbunden sind.

Fig. 11 und 12 sind Aufsicht- bzw. Schnittdarstellungen dieser Ausführungsform nach der Erfindung, die einen Teil einer Anzeigetafel zeigen, die im wesentlichen einem einzigen Bildelement entspricht. Die Bezugszeichen 44 und 46 bezeichnen eine einzige amorphe Siliziumdiode; 36 bezeichnet eine Spaltenelektrode, 41 eine Verbindungselementrode, 37 und 40 amorphe Siliziumstrukturen, 39 eine transparente Verbindungselektrode, 42 ein Anzeigeelement, 60 und 68 ein oberes bzw. unteres Substrat, 64 eine Flüssigkristallschicht, 66 eine Reihenelektrode und 54, 56 bzw. 58 bezeichnen p+, i (ursprünglich (intrinsic)) und n+ Schichten aus amorphem Silizium. Mit 47 ist eine Lichtquelle bezeichnet, deren Licht auf die der Spaltenelektrode 36 entsprechende Seite der Anzeige fällt. Die I-V-Kennlinie eines amorphen Silizium-Diodenringes, der die vorhergehend beschriebene Struktur aufweist, ist in Fig. 13 dargestellt. Fig. 14 zeigt die Verteilung von V„ . für eine Anzahl von verschiedenen nichtlinearen Elementen, die entsprechend einem amorphen Siliziumdiodenring ausgebildet sind. Wie dargestellt, fallen die Werte von V₀ , für die meisten Elemente in

Sch

einen Bereich von 40 mv + 3%. Wenn bei dem Treiberver-

Λ Λ η H ft Λ *

ι λ · η ο λ β. '

-

NiACHQEREiCHT j

fahren nach der Erfindung der Treiberspielraum M= 1,2 ist, dann beträgt D = 1/6, so daß die Herstellungsabweichung von V . zwischen unterschiedlichen Elementen ein

+3/6%, d.h. +_ 0,5% sein wird. Als Ergebnis hiervon 5

können äußerst gleichförmige Anzeigeeigenschaften erhalten werden. Ferner ist der Wert der Spitze-zu-Spitze-Treiberspannung Vp-p, die erforderlich ist, unabhängig von der Anzahl der Reihenelektroden und Spaltenelektroden N und M der Matrix, so daß die Anzeige ohne weiteres von einer 5 V-Spannungsquelle betrieben werden kann „

3O

Fig. 15 zeigt ein Blockdiagramm einer Matrix-Anzeigeeinrichtung nach der Erfindung. Das Bezugszeichen 70 bezeichnet eine Anzeigetafel von der in den Fig. 12 und 13 dargestellten Art; das Bezugszeichen 72 bezeichnet einen Treiberschaltkreis, für eine Reihenelektrode zum Anlegen von Reihentreibersignalen an die Anzeigetafel, welche Abtastsignale der Form 0* gemäß Fig. 6 umfassen.

Das Bezugszeichen 76 bezeichnet einen Spaltentreiberschaltkreis zum Anlegen von Spaltentreibersignalen an die Spaltenelektroden D. bis D_M, die Datensignale der Form Y* gemäß Fig. 6 umfassen; das Bezugszeichen 74 bezeichnet einen Steuerschaltkreis um Anzeigedatensignale 78, Taktsignale 82 und 84 und Versorgungsspannungen 80,8i usw. an die Treiberschaltkreise zu geben.

Fig. 16 zeigt ein Beispiel eines Treiberschaltkreises für eine Reihenelektrode. Fig. 17 zeigt den entsprechenden zeitliehen Verlauf. 86 bezeichnet ein Schieberegisterschaltkreis, 88 eine Gruppe von Halteschaltkreisen, 90 eine Gruppe von UND-Toren, 92 eine Gruppe von Spannungsauswahltoren zum Auswählen eines einzigen Potentials aus den Potentialen + Va, + Vb in Übereinstimmung mit den Signalen Hn, In, Jn und Kn und zum Versorgen der Reihenelektroden mit dem ausgewählten Signalpotential, welches die Wellenform des Signals 0 gemäß Fig. 6 aufweist.

Fig. 18 zeigt ein Beispiel eines Steuerschaltkreises zum'Erzeugen von Treibersignalen für eine Matrix-Anzeigeeinrichtung vom analogen Typ nach der Erfindung, wie z.B. einen Fernsehempfänger. Das Bezugszeichen 102 bezeichnet eine Antenne, 104 einen Tuner, 106 einen Videoverstärker, 108 einen Synchronisationstrennschaltkreis, 110 einen Bezgusimpulserzeugungsschaltkreis und 112 einen Bezugsspannungserzeugungs-

1» ti Λ « »·, * * * m * η mm ■* *ι » ·

schaltkreis.

Fig. 19 zeigt ein Beispiel eines Treiberschaltkreis für eine Spaltenelektrode für eine Matrix-Anzeigeeinrichtung vom analogen Typ, die von einem on a line-at-a-time Abtastsystem betrieben wird. Das Bezugszeichen 120 bezeichnet einen Abtastimpulsgeneratorschaltkreis und die Bezugszeichen 122 und 124 bezeichnen Abtast-Halte-Schaltkreise. Bei diesem Beispiel verändert sich im Gegensatz zu dem Beispiel gemäß Fig. 6 ein analoges Anzeigesignal Y in einer kontinuierlichen (d.h. nicht stufenweisen ) Weise zwischen - Vc und Vc, wobei die Polarität dieses Signales am Anfang aufeinander folgender Bildintervalle T1 und T2 mittels eines Polaritätsumkehrschaltkreises 126 umgekehrt wird.

Eine große Anzahl von Anzeigeelementen, beispielsweise mit 1000 oder mehr Reihen und Spalten, kann bei einer Matrix-Anzeigeeinrichtüng gemäß den vorhergehenden Ausführungsformen nach der Erfindung geschaffen werden, so daß die Erfindung in hohem Maße auf Fernsehempfänger, Datenverarbeitungsendstation usw. anwendbar ist. Der Treiberspiel-• raum kann in der Größenordnung von 1,5 eingestellt werden, so daß die Anzeigequalität wesentlich besser als diejenige bei Matrix-Anzeigeeinrichtungen vom passiven Typ nach dem Stand der Technik ist _Und vergleichbar mit einer Matrix-Anzeigeeinrichtung mit aktiven Elementen, die drei Anschlüsse aufweisen (z.B. Dünnschichttransistoren ), ist. Ferner wird durch die Erfindung eine wesentlich größere Toleranz gegenüber Herstellungsschwankungen bei den Eigen-

schäften der Anzeigeelemente verglichen mit dem Stand der Technik geschaffen, und zusätzlich können nichtlineare Elemente eingesetzt werden, die einen niederen Wert der Schwellenspannung V_g . aufweisen, wie z.B. Dioden aus

amorphem Silicium-. Ferner ist eine Spannungsquelle von 35

\J s/

-gff-

3a

5 Volt oder weniger ausreichend, um die Energie zum Betreiben der Anzeigeeinrichtung bereitzustellen, was wesentlich weniger als die 10 bis 30 Volt Spannungsquelle ist, die bei passiven

Matrixanzeigen oder aktiven Matrixanzeigen mit Dünnschicht-5

transistoren notwendig ist. Ferner können die Matrixelemente bei, einer Matrixanzeige, bei der das Verfahren nach der Erfindung verwendet wird, durch ein Verfahren hergestellt werden, welches nur 3 bis 5 Schichten umfaßt, die mittels Maskierungsschritten geformt bzw. mit Mustern ausgebildet werden. -Somit benötigt die Herstellung einer solchen Anzeigeeinrichtung weniger Zeit als bei Matrix-Anzeigeeinrichtungen, bei denen Dünnschichttransistoren verwendet werden, welche 4 bis 7 Schichten benötigen. Hinzukommt, da eine MOS-Übergangs-

schaltung bei den Anzeigeelementen einer Anzeigeeinrichtung 15

nach der Erfindung nicht verwendet wird, daß ein höheres Maß an Stabilität erreicht werden kann.

Wie vorhergehend beschrieben weist eine Anzeigeeinrichtung, bei der das Treiberverfahren nach der Erfindung verwendet

wird, bedeutende Vorteile im Vergleich zu Anzeigeeinrichtungen nach dem Stand der Technik auf, d.h. die passiven Arten von Anzeigeeinrichtungen, welche nichtlineare Widerstandselemente verwenden,oder aktive Arten von Anzeigeeinrichtungen, „p. die Transistoren verwenden. Es ist gut vorstellbar, daß die Anzeigeeinrichtung nach der Erfindung bzw. das erfindungsgemäße Verfahren diejenige Art von Anzeige mit hoher Dichte sein wird, die in Zukunft verwendet wird.

QQ Bei den vorhergehend beschriebenen Ausführungsformen werden Dioden aus amorphem Silicium als die nichtlinearen Widerstandselemente verwendet, jedoch ist es auch möglich, Einrichtungen wie z.B. Dioden mit Schottky-Grenzübergäng oder MIM-Dioden zu verwenden, um die entsprechenden Vorteile bei diesen Einrichtungen zu erhalten. Ferner ist es

·· ♦ C

3334.a3.a-

statt, jedes nichtlineare Element durch einstufige Dioden zu schaffen, in gleicher Weise möglich, eine Vielzahl von Diodenstufen zu verwenden, die in einer Reihen-parallel-

Anordnung für jedes dieser Elemente verbunden sind. Diese 5

nichtlinearen Elemente können auch durch eine Mehrschichtoder eine Planar-Konfiguration gebildet sein. Das Material für diese Dioden ist nicht beschränkt auf a - Si:H, und es kann in gleicher Weise a - Si:C, a - Si:N, a - Si:0, Cd, CdS, InSb, GaAs, InP, Se, Te usw. verwendet werden. Ferner ist es natürlich, wenn ein geeigneter Pegel für die Steuerung der Eigenschaften erhalten werden kann, auch möglich, Varistoren oder andere Arten von nichtlinearen Elementen zu verwenden. Hinzu kommt, daß, obgleich Flüssigkristall für die

Anzeigeelemente bei den vorhergehenden Ausführungsformen ver-15

wendet wird, es ebenfalls möglich ist, farbige, elektrolumineszierende oder andere Arten von Anzeigeelementen zu verwenden.

Fig. 21 zeigt einen Bezugsspannungs-Einstellschaltkreis für einen automatischen Ausgleich irgendwelcher Änderungen, die bei der Schwellenspannung der nichtlinearen Elemente auftreten. Die Schwellenspannung V~ . eines nichtlinearen Bezugselementes 128, welches in dem Diagramm gezeigt ist, wird mit Bezugspotentialen (Va - VO₅ . ) und (Vb - V0„ , ) verglichen, wobei VOq , irgendein vorbestimmter, nominaler Wert der Schwellenspannung ist, so daß automatisch der Wert von Va eingestellt wird, um (Va + d'V_s . ) zu werden und Vb einzustellen, damit Vb + d'Vg , ) erhalten wird, -Va

on einzustellen, damit (-Va - d'V« . ) erhalten wird, und ou ' bch

- Vb einzustellen, damit (-Vb - d'Vo _h) erhalten wird

worin d'V_o . gleich (V_e . - VO₁-, . ) ist. Wenn dieses vorge-Sch Sch bch

nommen wird, dann ändern sich die zum Treiben der Anzeigeelemente angelegten Spannungen nicht in Abhängigkeit von Änderungen der Schwellenspannung V₀, , die sich aufgrund

von Änderungen der Betriebstemperatur ergeben.

Obgleich das Verfahren nach der Erfindung vorhergehend unter Bezugsnahme auf besondere Ausführungsformen beschrie ben worden ist, wird darauf hingewiesen, daß verschiedene Änderungen und Abwandlungen an diesen Ausführungsformen in Betracht gezogen werden können, welche in den von der Erfindung umfaßten Bereich fallen, wie er durch die Ansprüche abgesteckt ist. Die vorhergehende Beschreibung soll deshalb in einem beschreibenden und nicht einem begrenzenden Sinne betrachtet werden.

Claims

Patentansprüche

1./Verfahren zum Treiben einer Matrix-Anzeigeeinrichtung, die aus einer Vielzahl von Reihenelektroden, einer Vielzahl von Spaltenelektroden und einer Vielzahl von Matrixelementen gebildet ist, die an den Schnittpunkten der Reihenelektroden und der Spaltenelektroden angeordnet sind, wobei jedes Matrixelement ein elektrooptisches Anzeigeelement und ein nichtlineares Widerstandselement umfaßt, die in Reihe 35 zwischen einer der Reihenelektroden und einer der Spaltenelektroden geschaltet sind, und wobei das nichtlineare Wider-

standseleraent eine Schwellenspannung aufweist, oberhalb = welcher eine wesentliche Zunahme seines Widerstandes auftritt, dadurch gekennzeichnet ,

daß an die Reihenelektroäen aufeinanderfolgend Reihenabg

tastsignale gelegt werden, die periodisch an entsprechende der Reihenelektroden während aufeinanderfolgender Abtastbildintervalle gelegt werden, wobei die Reihenabtastsignale während eines Auswahlintervalls fester Dauer und zeitlicher Abstimmung innerhalb eines Bildintervalls ein erstes Potential aufweisen und während eines Nichtauswahlintervalls unmittelbar anschließend ein zweites Potential annehmen und fest auf diesem zweiten Potential während wenigstens eines größeren Abschnittes der Zeit bleiben, welche verstreicht, bis ein folgendes Auswahlintervall während des folgenden Bildintervalls beginnt, wobei der absolute Wert des ersten Potentials größer als der abso-. lute Wert des zweiten Potentials ist und das erste und das zweite Potential die gleiche Polarität aufweisen, daß Datensignale, deren Potential sich über einen vorbestimmten·Bereich ändert, an die Spaltenelektroden gelegt werden, wobei eine Synchronisationsbeziehung zwischen den Reihenabtastsignalen und den Datensignalen derart hergestellt wird, daß ein Treiberpotential, welches einem Datenwert entspricht, über jedes der Matrixelemente während

^° eines entsprechenden Auswahlintervalls gelegt wird, und daß die Werte des ersten und zweiten Potentials der Reihenabtastsignale und der Potentialbereich der Datensignale so ausgewählt sind, daß der absolute Wert des Unterschiedes zwischen dem Treiberpotential, welches über ein Matrixelement während eines Auswahlintervalls erzeugt wird, und dem Potential, welches über das Anzeigeelement des Matrixelementes während des unmittelbar folgenden Nichtauswahlintervalls erzeugt wird, stets kleiner als das oder gleich dem

Schwellenpotential der nichtlinearen Widerstandselemente ist, 35

-33349

2. Treibersystem nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet , daß die Auswahlintervalle und die Nichtauswahlintervalle aufeinanderfolgender Bildintervalle aufeinanderfolgend numeriert sind, wobei jedes Reihenabtastsignal in den geradzahlig numerierten Auswahlintervallen das erste Potential annimmt, in den geradzahlig numerierten Nichtauswahlintervallen auf das zweite Potential geht, in den ungeradzahlig numerierten Auswahlintervallen ein Potential annimmt, welches gleich dem absoluten Wert des ersten Potentials und von entgegengesetzter Polarität ist, und während der ungeradzahlig numerierten Nichtauswahlintervalle ein Potential annimmt, welches gleich dem absoluten Wert des zweiten Potentials und von entgegengesetzter Polarität ist.

3· Treibersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß wenn die Schwellenspannung mit V^ , , das erste Potential mit Va,das /.weite Potential mit Vb und der Änderungsbereich der Datensignale als sich von einem Potential Vc bis -Vc erstreckend bezeichnet werden, die Be-Ziehungen zwischen diesen Potentialen die folgenden Bedingungen erfüllen :

(Va - Vb) < V,

Sch

^2Vc =< ^VSch

*l·. Treibersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß, wenn der maximale Potentialwert, welcher über jedes Anzeigeelement gelegt wird,mit V . , der minimale Wert davon mit V und das Verhältnis V . /V„

aus ein aus

_s0 als ein Treiberspielraum M bezeichnet werden, die folgenden Beziehungen zwischen Va, Vb, Vc und V„ . im wesentlichen erfüllt sind:

Va < {(3M - 1 ) /(M - DJ ■ 'sch'² Vb {(Μ + 1) / (M - 1 I \ %
I ) J " ^VSch^/2 Vc ^VSch^/ 2

5. Verfahren zum Treiben einer Matrix-Anzelgeeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß, wenn das erste Potential mit Va und das zweite Potential mit Vb bezeichnet werden, die Beziehungen zwischen 5

der Größe der Streuabweichungen AV„ _h des Schwellenpotentials

V_e . der nichtlinearen Widerstandselemente und den Potentials! Sch

Vb und Vc im wesentlichen die folgenden Bedingungen erfüllen:

Va-Vb J (V_Soh - dV_Soh) VO , (V_Soh - _Λ

6. Verfahren zum Treiben einer Matrix-Anzei^eeinrichtung

, _ nach Anspruch 2, dadurch gekennzei chnet , daß ίο eine Spannung abgeleitet wird, welche sich, mit der Temperatur in Übereinstimmung mit den Änderungen des Wertes der Schwellen spannung mit der Temperatur ändert, daß erste und zweite feste Potentiale erzeugt werden, daß das erste und zweite feste Potential mit der sich mit der Temperatur ändernden Spannung

verglichen werden, und daß die Pegel des ersten und des zweiten Potentials der Reihenabtastsignale in Übereinstimmung mit den Vergleichsergebnissen mit dem ersten bzw. dem zweiten festen Potential gesteuert werden, um dadurch

__ die Werte des ersten und zweiten Potentials so einzustellen, 2b

daß beim Betrieb der Matrix-Anzeigeeinrichtung Änderungen der Schwellenspannung mit der Temperatur ausgeglichen werden.