DE3347345C2

DE3347345C2 -

Info

Publication number: DE3347345C2
Application number: DE3347345A
Authority: DE
Inventors: Shigeru Tanashi Tokio/Tokyo Jp Morokawa
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 1982-12-28
Filing date: 1983-12-28
Publication date: 1990-09-20
Also published as: JPS59121391A; FR2542119A1; US4679043A; GB8334520D0; HK70288A; JPH0416795B2; DE3347345A1; GB2139795B; GB2139795A; FR2542119B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Treiben einer Flüssigkristall-Matrixanzeigetafel nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein solches Verfahren ist aus der Zeitschrift "IBM" Technical Disclosure Bulletin", Band 16, Nr.4, September 1973, Seiten 1087 bis 1089, bekannt.

In dem dort veröffentlichten Aufsatz ist ein Flüssigkristall-Matrixanzeigefeld beschrieben, das in mehrer Anzeigebereiche, beispielsweise einen oberen und einen unteren Bereich, unterteilt ist, wobei eine Matrixansteuerung für jeden dieser Bereiche ausgeführt wird. Dabei werden die getrennten Bereiche gleichzeitig angesteuert, d. h. parallel betrieben. Ein solcher Parallelbetrieb getrennter Bereiche durch Zeitmultiplexierung wird durch Verwendung individueller Speicherregister für jeden Anzeigebereich möglich. Bei diesem Verfahren ist es nicht möglich, die Anzeige in Echtzeit direkt mit Daten zu betreiben, die sequentiell Zeile für Zeile zugeführt werden, wie es beispielsweise bei Fernsehvideosignalen der Fall ist. Es ist daher erforderlich, solchen Daten in Speichereinrichtungen zwischenzuspeichern, die eine Kapazität für wenigstens ein Vollbild haben. Im Falle einer Anzeigeeinrichtung hoher Auflösung mit einer großen Anzahl von Anzeigeelementen führt die Verwendung eines solchen Vollbildspeichers zu wesentlich höheren Herstellungskosten im Vergleich zu einer üblichen Flüssigkristall-Matrixanzeigeeinrichtung. Obgleich die bekannte Vorrichtung einen einfachen Elektrodenaufbau haben kann, d. h. sehr schmale Elektrodenabschnitte auf dem Anzeigefeld nicht erforderlich sind, stellt die Notwendigkeit der Verwendung eines Vollbildspeichers einen sehr ernsten Nachteil dar. Außerdem müssen sehr komplizierte Steuerschaltungen zur Steuerung des Lese- und Schreibbetriebes bei einem solchen Vollbildspeicher eingesetzt werden, was die Herstellungskosten weiter erhöht.

Aus der DE-OS 32 00 122 ist eine Matrixanzeigevorrichtung mit Multiplexansteuerung bekannt, bei der jede Zeitsteuerelektrode aus einer Anzahl von Sätzen von k Zeitsteuerelektroden eines konventionellen Flüssigkristall-Matrixanzeigefeldes durch eine einzige Zeitsteuerelektrode vergrößerter Breite ersetzt ist, d. h. es werden k Reihen von Anzeigeelementen über jeder dieser Zeitsteuerelektroden ausgebildet. Jede dieser k Reihen von Anzeigeelementen hat einen separaten Satz von Spaltenelektroden, die bis zum Rand des Anzeigefeldes geführt sind. Wenn die Anzahl der Reihen der Anzeigeelemente eines konventionellen Flüssigkristall-Matrixanzeigefeldes mit N bezeichnet wird, dann ist die effektive Anzahl von Anzeigeelementreihen, die als Folge dieses Multiplexverfahrens angesteuert werden, gleich N/k, so daß eine Verbesserung des Verhältnisses zwischen der Einschaltspannung und der Ausschaltspannung erzielt wird. Diese Verfahrensweise hat jedoch die Nachteile, daß die Anzahl der Leitungen, die zur Verbindung der Spaltenelektroden mit äußeren Steueranschlüssen ausgebildet werden müssen, um das k-fache gesteigert ist und es überdies notwendig ist, sehr schmale Elektrodenleitungen als Teile einer jeden Spaltenelektrode auszubilden, die durch enge Zwischenräume zwischen den Anzeigeelementen durchgeführt werden müssen. Diese Probleme führen zu ernsten Schwierigkeiten bei der praktischen Herstellung eines solchen Flüssigkristall-Matrixanzeigefeldes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, mit dem ein Flüssigkristall-Matrixanzeigefeld betrieben werden kann, ohne daß dieses ein kompliziertes Elektrodenleitungsmuster mit sehr schmalen Abschnitten und auch keine vergrößerte Anzahl von Spaltenelektrodenanschlußleitungen und keinen Vollbildspeicher erfordert, dabei aber dennoch eine Verbesserung im Treiberspannungsverhältnis bringt.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Aus führungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen nä her erläutert. Es zeigt:

Fig. 1(a) und 1(b) eine Ausicht bzw. Schnittdar stellung einer bekannten Flüssigkristall-Matrixanzeigetafel vom nematischen Typ,

Fig. 2(a) bis (c) Impulsdiagramme, um ein Treiber verfahren nach dem Stand der Technik für eine Flüssig kristall-Matrixanzeigetafel darzustellen,

Fig. 3 eine graphische Darstellung der Beziehung zwischen der Lichtdurchlässigkeit und der angelegten Spannung für ein Flüssigkristall-Anzeigeelement,

Fig. 4(a) und (b) eine Draufsicht bzw. eine Schnitt darstellung, um ein Verfahren zu erläutern, um dünne Me tallstreifen auf transparenten Elektroden vorzusehen,

Fig. 5 eine Aufsicht auf eine Teil einer Flüssig kristall-Matrixanzeigetafel, um ein bekanntes Verfahren zum Multi plexen der angelegten Treibersignale darzustellen,

Fig. 6(a) und 6(b) Draufsicht, um ein Treiber verfahren nach dem Stand der Technik für eine Flüssig kristall-Matrixanzeigeeinrichtung, bei dem unterschied liche Anzeigebereiche durch getrennte Spaltenelektroden treibersignale getrieben werden 6(a), und eine Ausführungs form einer Anzeigematrix darzustellen, bei der das Treiberverfahren nach der Erfindung verwendet wird (6b),

Fig. 7(a), 7(b) und 7(c) Wellenformdiagramme, um unterschiedliche Treibersignalwellenformen darzustellen, welche bei dem Treiberverfahren nach der Erfindung ver wendet werden können, wodurch ein Paar Zeitelektroden simultan durch eine identisches Zeitimpulssignal getrieben werden,

Fig. 8(a) ein Blockdiagramm eines Flüssigkristall- Matrixanzeigesystems nach dem Stand der Technik, welches demjenigen gemäß Fig. 6(a) ähnlich ist,

Fig. 8(b) und 8(c) Wellenformendiagramme, um die Ar beitsweise des Flüssigkristall-Matrixanzeigesystem nach Fig. 8(a) darzustellen,

Fig. 9(a) ein Blockdiagramm eines Beispiels eines Flüssigkristall-Matrixanzeigesystems, bei dem das Trei berverfahren nach der Erfindung verwendet wird,

Fig. 9(b) und 9(c) Wellenformdiagramme zur Darstel lung der Arbeitsweise des Flüssigkristall-Matrixanzeige systems der Fig. 9(a),

Fig. 10 ein Wellenformdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise einer Flüssigkristall-Matrixanzeigeeinrich tung, bei der das Treiberverfahren nach der Erfindung nicht verwendet wird, und

Fig. 11 ein Wellenformdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise des Treiberverfahrens nach der Erfindung.

Fig. 1(a) ist eine vereinfachte Draufsicht auf die Anordnung horizontaler Elektroden 14 bis 20 (im folgenden als Reihenelektrode bezeichnet) und vertikaler Elektro den 22 bis 34 (im folgenden als Segmentelektroden bezeich net) einer Flüssigkristall-Matrixanzeigetafel 12. Fig. 1(b) zeigt eine Querschnittsdarstellung der Matrix anzeigetafel und Fig. 2 zeigt typische Treibersignal wellenformen, die an ein Anzeigeelement der Matrix ange legt werden, wobei Fig. 2(a) das an ein Anzeigeelement gelegte Treibersignal darstellt, welches auf einen Zu stand mittlerer Lichtdurchlässigkeit eingestellt ist, Fig. 2(b) das an ein Anzeigeelement gelegte Treiber signal zeigt, welches auf einen Zustand voller Lichtdurch lässigkeit (im folgenden als EIN-Zustand bezeichnet) eingestellt ist, während Fig. 2(c) die an ein Anzeige element gelegte Treiberwellenform zeigt, welches auf den vollkommen lichtdruchlässigen Zustand (im folgen den als AUS-Zustand bezeichnet) eingestellt ist. Um eine Auflösung des Flüssigkristalls zu vermeiden, ist es er forderlich, Treiberpotentiale abwechselnder Polarität an die Elemente einer solchen Matrixanzeigetafel anzu legen, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. Es sei angenommen, daß die Flüssigkristall-Matrixanzeigetafel von der Art vom verdrehten nematischen Typ ist, die eine Beziehung zwischen dem Schwellenspaltungspegel V1 und dem Sätti gungsspannungspegel V2 anzeigt, wie es durch die Kenn linie in Fig. 3 dargestellt ist. Hier ist die Lichtdurch lässigkeit eines Anzeigeelementes längs der Ordinate und die angelegte Spannung längs der Abszisse abgetragen. Um somit eine Anzeige mit einer Anzahl von Dichteab stufungen zu schaffen, ist es erforderlich, den Pegel der an die Anzeigeelemente gelegten Treiberspannungen innerhalb des Bereiches V1 bis V2 zu verändern, der in Fig. 3 ge zeigt ist, um dadurch Änderungen in der Anzeigedichte innerhalb des Bereiches von B1 bis B2 hervorzurufen, d. h. dem Bereich von minimaler bis maximaler Lichtdurchlässig keit.

In Fig. 1(a) bezeichnet das Bezugszeichen 12 eine untere Glasplatte, wobei transparente Reihenelektroden 14 bis 20 auf der oberen Fläche der Platte 12 ausgebil det sind. Solche optischen transparenten Elektroden können aus einem Material gebildet sein, wie eine dünne Schicht aus einem Metalloxid, wie Sn₂O₃ oder In₂O₃ oder aus einer hochpolymeren dünnen Folie aus einem Material wie Polyacetylen (-CH)_x oder Polycyadyl (-SN)_z. Das Bezugs zeichen 10 bezeichnet eine obere Glasplatte, auf der auf der zu der Glasplatte 12 weisenden Oberfläche auch transparente Elektroden (z. B. Spaltenelektroden 22, 28 . . . ) ausgebildet sind. Mit den Bezugszeichen 51 und 40 sind transparente isolierende Schichten bezeichnet, die aus einem Material wie z. B. SiO₂ gebildet sind und eine unmittelbare Berührung zwischen dem Flüssigkristall material 36 und den Treiberelektroden verhindern, um da durch zu vermeiden, daß ein Gleichstrom in dem Flüssig kristall fließt, wenn Treiberspannungen an die Elektro den gelegt sind. Diese Isolierschichten dienen auch dazu, eine ausreichende Flachheit der Elektrodenoberflächen herzustellen. Die Bezugszeichen 48 und 42 bezeichnen Flüssigkristall-Ausrichtschichten, die dazu dienen, die Moleküle des Flüssigkristalls so auszurichten, daß eine nematische Flüssigkristallausrichtung, wie es auf die sem Gebiet bekannt ist, hergestellt wird, d. h. daß die Hauptachsen der Moleküle parallel zu den Glasflächen der Platten 12 und 10 angeordnet sind, wobei jedoch die jeder Platte benachbarten Moleküle in zueinander senkrechten Richtungen ausgerichtet sind, wenn man senkrecht auf die Anzeigeebene schaut. Jedoch können verschiedene an dere Anordnungen der Flüssigkristallmoleküle verwendet werden.

Die Bezugszeichen 50 und 44 bezeichnen Polarisierungs platten, die dazu dienen, zueinander senkrechte Polari sierungsrichtungen des durch sie hindurchgegangenen Lich tes hervorgerufen. Mit 38 ist eine Reflektorplatte be zeichnet.

Um die elektrische Leitfähigkeit der in einer solche Flüssigkristall-Matrixanzeigetafel verwendeten, transparenten Elektroden zu verbessern, sind Mittel ein gesetzt worden, wie z.B., daß ein schmaler Streifen oder ein schmales Band aus Metall, wie z. B. Kupfer, über die Länge der Elektrode vorgesehen wird, d. h. eine dünne, nicht transparente Linie. Dies ist in Fig. 4(a) dargestellt, in der ein dünner Metallstreifen 54 auf einer transparenten Elektrode 53 ausgebildet ist und sich von einem Verbindungsanschlußbereich 55 der Elektrode er streckt. Jedoch besteht der Nachteil bei einer solchen Anordnung darin, daß der Metallstreifenbereich teilweise jedes Bildelement der entsprechenden Reihe oder Spalte von Anzeigeelement verdunkelt, wodurch die Anzeige qualität der Flüssigkristall-Matrixanzeigetafel verrin gert wird. Es ist somit schwierig, den Metallstreifen bereich ausreichend breit auszubilden, um eine ausreichend erhöhte Leitfähigkeit der Elektrode zu schaffen. Eine andere auf einer transparenten Elektroden 56 ausgebildete Anordnung ist in Fig. 4(a) gezeigt, wobei ein Metall streifenbereich 57 mit einem Verbindungsanschlußbereich 58 verbunden ist und sich über den Umfang der Elektrode erstreckt. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß eine Verdunklung der Anzeigeelemente durch die leitenden Me tallstreifenbereiche vermieden wird. Jedoch hat die An melderin herausgefunden, daß eine auf einer tranparen ten Elektrode 59 ausgebildete Anordnung, wie sie in Fig. 4(a) gezeigt ist, zu wesentlich verbesserten Ergeb nissen führt. In diesem Fall sind Querbereiche aus Me tallstreifen 61 zwischen gegenüberliegenden Abschnitten eines über den Umfang ausgebildeten Metallstreifenbe reiches 60 ausgebildet, wobei diese Querbereiche so an geordnet sind, daß sie keinen Bereich einer Bildelement fläche überdecken. Dies erlaubt eine beträchtliche Er höhung der Leitfähigkeit der Elektrode, wobei die Wirkung des Elektrodenmusters auf die Anzeigequalität äußerst klein gemacht wird. Es wird darauf hingewiesen, daß das auf der Elektrode 59 ausgebildete leitende Streifenmuster sowohl auf den Reihenelektroden als auch auf den Segment elektroden der Matrixanzeigetafel ausgebildet werden kann, so daß alle leitenden Streifenabschnitte in den Räumen zwischen benachbarten Anzeigeelementen angeordnet sind.

Eine andere Ausgestaltung, die der Anmeldung als vor teilhaft herausgefunden hat, ist auf einer transparenten Elektrode 62 ausgebildet dargestellt. Hier ist eine Viel zahl von gegenseitig getrennten Metallstreifenabschnitten 62 ausgebildet, die sich in Längsrichtung der Elektrode erstrecken. Durch Verwendung einer Anzahl dieser getrennten Metallstreifenabschnitte, von denen jeder eine ausreichend geringe Breite aufweist, kann eine wesentliche Erhöhung der Leitfähigkeit einer transparenten Elektrode mit einer minimalen Wirkung auf die Anzeigequalität erreicht werden.

Fig. 4(b) zeigt eine Querschnittsdarstellung, um die Art zu erläutern, auf welche ein Metallstreifenabschnitt, der mit dem Bezugszeichen 64 bezeichnet ist, auf einer transparenten Elektrode 63 ausgebildet ist, wobei eine transparente Schicht aus einem Isoliermaterial 65, die aus einem Werkstoff, wie z. B. FeO₂ gebildet ist, über jenen ausgebildet ist.

Es wird auf die in Fig. 2 dargestellten Treiber signalwellenformen Bezug genommen und angenommen, daß diese Treibersignale darstellen, die an das Flüssigkri stall-Anzeigeelement gelegt werden, welches zwischen einer Spaltenelektrode 22 (d. h. einer oberen Elektrode) und einer Reihenelektrode 14 (d. h. einer unteren Elektrode) schichtförmig angeordnet ist. Ein Anzeigeelement wird durch den kombinierten Taktsignalimpuls und das Daten treibersignal ausgewählt, die an dieser Elektrode gelegt sind, d. h., daß es auf den vollen EIN, den vollen AUS oder Zustand mittlerer Lichtdurchlässigkeit eingestellt wird, wie es vorhergehend beschrieben wurde. Während des nächsten Zeitintervalls von t 1 bis 2t 1 wird das zwischen der Reihenelektrode 16 und der Spaltenelektrode 22 an geordnete Flüssigkristall-Anzeigeelement ausgewählt, während eine Nichtauswahl Übersprech-Signalspannung mit der Amplitude V als eine Wechselvorspannung an das Flüssigkristall-Anzeigeelement zwischen der Reihenelektro de 14 und der Spaltenelektrode 22 gelegt wird. Somit kann in dem Fall einer Flüssigkristall-Matrixanzeigetafel mit einer Gesamtzahl von n Reihen die Amplitude der Treiber spannung, die erforderlich ist, um ein Anzeigeelement in den vollen EIN-Zustand zu schalten, die als V _ein be zeichnet ist und die Treiberspannung, die erforderlich ist, um ein Anzeigeelement in den vollen AUS-Zustand zu steuern, die mit V _aus bezeichnet ist, aus dem folgen den berechnet werden, wobei eine Spitzenamplitude von 1 für die an die Reihenelektroden gelegten Taktsignalim pulse angenommen ist und der Spitzenwert des Spalten elektroden-Treiberimpulses als a bezeichnet wird:

Wenn die Anzahl n der Reihen erhöht wird, nähern sich die Werte von V _ein und V _aus einander. Damit der Wert von V _aus dem Wert V 1 in Fig. 3 entspricht und damit der Wert von V _ein dem Wert V 2 entspricht, ist es erforderlich, in geeigneter Weise den Amplitudenwert a zu bestimmen. Jedoch wird, wenn der Wert n erhöht wird, es unmöglich, eine solche Treiberspannungsbeziehung zu erzielen. Das Verhältnis V _ein/V _aus, d. h. α, hat einen maximalen Wert:

Wenn die Anzahl n der Reihen erhöht wird und α sich einem Wert von 1 nähert, wird der Wert von V _ein größer als V1 und der Wert von V _aus wird kleiner als V2, so daß der Anzeigekontrast verringert wird. Bei einem Wert von n in der Größenordnung von 32 bis 64 ist das Verhältnis V _ein/V_aus ungefähr V 2/V 1. Somit treten Schwierigkeiten niederen Kontrastes auf, wenn die Anzahl n der Reihen in der Anzeigematrix größer als 64 gemacht wird.

Wenn eine einfache Flüssigkristall-Matrixanzeige tafel von der in Fig. 1(a) gezeigten Grundform verwendet wird, um beispielsweise eine Fernsehanzeige zu schaffen, dann wird jede Reihe von Anzeigeelementen aufeinander folgend durch das Anlegen von Videosignalpotentialen, die jedem Element dieser Reihe entsprechen, an die ent sprechenden Spaltenelektroden 22 bis 34 während eines Intervalls getrieben, wenn ein Taktsignalimpuls an die Reihenelektrode der ausgewählten Reihe wird, wo raufhin die geeigneten Videosignalpotentiale für die nächste Reihe der Anzeigeelemente an die Spaltenelektro den gegeben werden, wenn ein folgender Taktsignalimpuls an die nächsten Reihenelektroden gelegt worden ist, usw., d. h. wobei diese Taktsignalimpulse aufeinanderfolgend die Reihenelektroden 14 bis 20 abtasten.

Ein Verfahren, welches vorgeschlagen worden ist, damit die Anzahl der Reihen einer solchen Flüssigkristall- Matrixanzeigetafel erhöht werden kann, verwendet das Multiplexen der Treibersignale, d. h. es wird eine Viel zahl von Reihen von Anzeigeelementen von jeder Reihen elektrode mittels eines geeigneten Treibens der Reihen elektroden im Time-Sharing-Modus angesteuert. Ein ein faches Beispiel einer solchen Anordnung ist in Fig. 5 dargestellt, bei dem ein Multipelexen mit einem Faktor 4 durchgeführt wird, d. h. jede Reihenelektrode treibt vier Reihen von Anzeigeelementen. Hier ist eine Flüssig kristall-Matrixanzegetafel 66 mit einem Paar von Reihen elektroden 67 und 68 und fünf Sätzen von vier Spalten elektroden versehen, von denen die ersten mit den Be zugszeichen 58 bis 78 bezeichnet sind. Diese Spalten elektroden treiben in Verbindung mit der Reihenelektrode 67 den Satz von vier Anzeigeelementen 69 bis 72. Auf den ersten Blick scheint die Matrix der Fig. 5 eine Anordnung von Anzeigeelementen mit acht Reihen und fünf Spalten dar zustellen. Jedoch ist die Anzahl der Elektrodenverbindungs leitungen, welche von der Matrix herausgeführt werden müs sen gleich (2+20) = 22, statt insgesamt 13 Leitungen, welche im Falle einer einfachen 8×5 Reihenmatrix er forderlich sind, bei der zum Betreiben kein Multiplexen verwendet wird. Somit ist die Anzahl der Elektrodenver bindungsleitungen gleich derjenigen einer einfachen Matrix mit zwei Reihen und 20 Spalten. Die durch eine solche Multiplex-Treiberanordnung bedingte, erhöhte Anzahl von Zuführungsleitungen stellt praktische Herstellungsschwie rigkeiten im Falle einer Matrixanzeigetafel dar, die eine große Anzahl von Spaltenelektroden aufweist, wie es er forderlich ist, um eine Fernsehanzeige zu schaffen.

Ein anderes Verfahren, welches zur Erhöhung der ge samten Anzahl von Reihen bei einer solchen Flüssigkristall matrixanzeigetafel über die praktische Grenze von unge fähr 64 hinaus dient, wie es vorhergehend angegeben worden ist, ist in Fig. 6(a) dargestellt. Hier sind die Spaltenelektroden in einen oberen Satz 82 bis 94 zum Treiben der oberen Hälfte der Anzeigematrix und einen unteren Satz 96 bis 106 zum Treiben der unteren Hälfte der Matrix aufgeteilt, während entsprechende Reihenelektro den in der oberen und unteren Hälfte miteinander verbun den sind, d. h. die Reihenelektroden 108 und 114, 110 und 116 sowie 112 und 118, wie es dargestellt ist. Wenn eine solche Anzeigenmatrix mit einer zeilenweisen Abtast treiberanordnung verwendet wird, d. h. für eine Fernseh anzeige, dann ist der Betrieb für die ersten drei Reihen, die von den Reihenelektroden 108 bis 112 getrieben wer den, identisch demjenigen einer einfachen Anzeigematrix gemäß Fig. 1(a), wie vorhergehend beschrieben, d. h. Taktsignalimpulse, die mit TP 1 bis TP 3 bezeichnet sind, werden aufeinanderfolgend die Reihenelektroden 108 bis 112 und 114 bis 118 gleichzeitig abtasten, wobei die Videosignalpotentiale an die Spaltenelektroden 67 bis 94 bei geeigneter Synchronisation mit diesen Reihenabtastimpulsen angelegt werden. Da die obere Hälfte der Anzeigematrix auf diese Weise getrieben wird, werden Videosignale auch an den unteren Satz von Spaltenelektroden 96 bis 106 gelegt, welche elektrisch von den Spaltenelektroden 82 bis 94 getrennt sind, und die Reihenelektroden 114, 116 und 118 der unteren Hälfte werden synchron mit den oberen Reihenelektroden 108,110 bzw. 112 getrieben. D. h., während beide Reihenelektroden 108 und 114 simultan durch Zeitimpulse T _{P 1} getrieben werden, werden Videodaten für die oberste Reihe der Anzeigeelemente des oberen Bereiches der Anzeige den Spaltenelektroden 82 bis 94 zugeführt, während gleichzeitig Videodaten für die oberste Reihe der Anzeigeelemente der obersten Hälfte der Anzeige den Spaltenelektroden 96 bis 106 zugeführt werden. Anschließend werden die Reihenelektroden 110 und 116 simultan durch Zeitimpulse T _{P 2} getrieben, während Videodaten für die zweite Reihe Anzeigeelemente in jeder Hälfte der Anzeige den Spaltenelektroden 82 bis 94 bzw. 96 bis 106 zugeführt werden, usw.

Eine solche Anordnung weist eine Anzahl von Vor teilen auf. Zunächst ist die effektive Anzahl von Reihen n in bezug auf den Wert V _ein/V_aus, der vorhergehend defi niert worden ist, wobei "n" in der Gleichung die Matrixzahl ist, die gleich der Anzahl von Reihen in jeder Hälfte der Matrix ist. Indem 64 Reihen von Elementen in jeder Hälfte der Anzeigematrix vorgesehen werden, wird bei einer Gesamtzahl von 128 Reihen der Wert von V _ein/V_aus nahe bei V 2/V 1 (Fig. 3) gehalten, so daß sich kein Kon trastverlust aus der doppelten Anzahl von Matrixreihen ergibt. Zweitens können zwei Sätze von Spaltenelektro denverbindungsleitungen, d. h. für die obere und die un tere Hälfte der Anzeigematrix, von der Matrixanzeigetafel in sehr bequemer Weise herausgeführt werden. Da jedoch die Reihenelektroden in der oberen und der unteren Hälfte der Anzeigematrix gleichzeitig getrieben werden, d. h. 108 und 114, ist es erforderlich, sicherzustellen, daß die geeigneten Videosignale an die oberen und unteren Spaltenelektroden, wie 82 bis 94 und 96 bis 106 in entsprechend gleichzeitiger Weise gelegt werden, d. h. daß gleichzeitig an die Spaltenelektroden 82 bis 94 die Segmenttreibsignale für die Reihe der Anzeigeelemente, die der Reihenelektrode 108 entsprechen, und an die Spal tenelektroden 96 bis 106 die Segmenttreibsignale für die Reihen der Anzeigeelemente gelegt werden, die der Reihen elektrode 114 entsprechen, und zwar dies während des Reihen abtastimpulses TP 1. Im Falle eines Videosignals je doch werden die Daten für jede horizontale Zeile der An zeige (im Falle einer Kathodenstrahlröhren-Anzeigeein richtung) oder jede Reihe von Anzeigeelementen für eine Zeile pro Zeit zugeführt, d. h. während aufeinander folgender horizontaler Abtastperioden. Somit können Spal tenelektrodentreibersignale, die durch Verarbeiten eines solchen Videosignals erzeugt worden sind, um geeignete digitale Signale (unter Verwendung von Schieberegistern und Halteschaltkreisen, wie es auf diesem Gebiet der Technik bekannt ist) zum Treiben der Anzeige in einer Reihe auf Reihe folgenden Weise nicht unmittelbar mit der Anordnung gemäß Fig. 6(a) verwendet werden. In einem solchen Fall ist es erforderlich, zwei Videodaten- Speicherschaltkreise vorzusehen, die entsprechend mit den Spaltenelektroden der oberen und unteren Hälfte der Anzeigeeinrichtung verbunden sind, um zu ermöglichen, daß die geeigneten Videodatensignale, die angelegt werden sollen, gleichzeitig die Spaltenelektroden einer jeden Hälfte treiben, wie vorhergehend beschrieben worden ist, derart, daß Paare von Reihen in der oberen und unteren Hälfte der Anzeigematrixflächen, wie 108 bis 112 und 114 bis 118 gleichzeitig abgetastet werden, nämlich durch Abtastimpulse TP 1, TP 2, TP 3 wie bei dem Beispiel in Fig. 6(a).

Im Falle einer Fernsehanzeige wird die erforderliche Speicherkapazität für diese Videospeicherschaltkreise äußerst groß. Wenn man beispielsweise eine Anzeigematrix betrachtet, die ungefähr die für eine Fernsehanzeige erforderliche minimale Anzahl von Anzeigeelementen auf weist, d. h. mit 128 Reihen und 128 Spalten, und mit einer 16 Helligkeitspegel umfassenden Grauwertskala, so ergeben sich für die erforderliche Speicherkapazität 64 K Bits. Im Falle einer Matrix mit 256 Reihen und 256 Spalten beläuft sich die erforderliche Speicherkapazität auf 256 K Bits. Ferner würde ein solcher Speicher eine sehr hohe Lese/Schreibe-Ansprechgeschwindigkeit in der Größen ordnung von einigen MHz benötigen und müßte wegen der hohen Leistungsaufnahme eines dynamischen RAM-Speichers dieser Art bei den heutigen technischen Möglichkeiten aus CMOS statischen RAM-Elementen gebildet sein. Ein solcher Videospeicher würde daher beträchtlich zu den Kosten eines Fernsehempfängers, in dem er verwendet wird, beitragen und wäre für eine Flüssigkristall-Matrixanzeige tafel nicht praktisch, welche in einem verhältnismäßig preiswerten Fernsehempfänger verwendet werden oder einen preiswerten direkten Ersatz für eine Kathodenstrahl röhre bei Fernseh- oder Computerzeigeanwendungen lie fern soll.

Es wird nun auf die Fig. 6(b) Bezug benommen, anhand der das Treiberverfahren nach der Erfindung beschrieben wer den soll. In diesem Fall sind die Anzeigematrixelemente erneut in zwei Sätze 120 bis 132 und 134 bis 148 aufgeteilt, welche zwei getrennte Bereiche der An zeige, d. h. die obere und die untere Hälfte bei diesem Beispiel festlegen. Jedoch sind die Reihenelektroden 150 bis 160 der Matrix nicht miteinander verbunden, sondern werden durch aufeinanderfolgend erzeugte Taktsignalimpulse TP 1 bis TP 6 abgetastet. Der Satz von Spaltenelektroden 120 bis 132 und der Satz von Spaltenelektroden 134 bis 148 ist über eine Umschalt-Schaltkreisanordnung (diese ist in Fig. 6(b) nicht dargestellt) mit einem Spaltenelektro dentreiberschaltkreis verbunden, welcher Treibersignale erzeugt, die die Videodaten einer Zeile gleichzeitig darstellen, wie es vorhergehend beschrieben worden ist. Während die obere Hälfte der Anzeigematrix durch die Taktsignalimpulse TP 1 bis TP 3 abgetastet wird, werden die Anzeigeelemente der unteren Hälfte in einem Zustand gehalten, in dem eine Spannungsdifferenz von Null oder nahe bei Null über jedes Anzeigeelement während eines Teils während der gesamten Abtastfeldperiode gelegt wird, die im folgenden als "Ruhephase" bezeichnet wird, bei der die Spalten elektroden-Treibersignale zu den Spaltenelektroden 134 bis 148 unterbrochen sind und nur an die Spaltenelektroden 120 bis 132 gelegt werden. Wenn das Abtasten der oberen Hälfte der Anzeigenmatrix abgeschlossen worden ist, treten die Anzeigeelemente der oberern Hälfte in die Ruhe phase ein, wobei die Spaltenelektroden-Treibersignale zu den Spaltenelektroden 120 bis 132 unterbrochen und nun den Spaltenelektroden 134 bis 148 zugeführt werden.

Das Treiberverfahren nach der Erfindung, welches bei der einfachen Anzeigematrix gemäß Fig. 6(b) angewendet wird und bei dem angenommen wird, daß jedes Anzeigeele ment nur zwei Zustände, d. h. einen vollständigen EIN- Zustand und einen vollständigen AUS-Zustand annehmen kann, ist durch die Wellenformdarstellung der Fig. 7(a) angegeben. Hier ist T/2 die Vollbildwechselperiode und T ist die Wechselperiode der Wechselstromansteuerung des Anzeigeelements. Die Taktsignalimpulse TP 1, TP 2, . . . können jeweils fünf unterschiedliche Potentialpegel annehmen, wie es dargestellt ist. Ein solches Reihenelektroden- Treiberverfahren weist gewisse Vorteile auf, welche auf diesem Gebiet der Technik bekannt sind und hier nicht erörtert werden. Fig. 7(a) zeigt die Reihenelektroden- Treiberwellenform TP 1 bis TP 3 und drei unterschiedliche mögliche Spaltenelektroden-Treibersignalwellenformen S (1,0,0,) bis S (1,1,1,) für die obere Hälfte der Anzeige matrix. Gemäß der Darstellung ändern sich die Taktsignal impulswellenformen bezüglich ihrer Amplitude zwischen +a · V und -a · V, während sich die Spaltenelektroden-Treiber wellenformen zwischen +V und -V ändern. Während einer ersten Treiberphase von 0 bis T/4 werden die Reihen der oberen Hälfte der Anzeigematrix aufeinanderfolgend durch die Taktsignalimpulse TP 1 bis TP 3 ausgewählt und die Anzeigeelemente werden in Übereinstimmung mit den In halten der Spaltenelektroden-Treibersignale angesteuert. Während des Zeitintervalls von 0 bis T/4 befindet sich die untere Hälfte der Anzeige in einer Ruhephase. An schließend wird während der Ruhephase der oberen Hälfte der Anzeigematrix von T/4 bis T/2 ein Potential von +V zwischen die Reihenelektrode und die Spaltenelektroden an jedes Anzeigeelement in der oberen Hälfte der Anzeige matrix gelegt, während die untere Hälfte der Anzeige matrix durch die Taktsignalimpulse TP 4 bis TP 6, die in Fig. 7(a) nicht dargestellt sind, abgetastet wird. Wäh rend der nächsten Treiberphase der oberen Hälfte der Anzeigematrix werden Treibersignale entgegengesetzter Po larität an die Reihenelektroden und die Spaltenelektro den dieser Hälfte gelegt, während die untere Hälfte der Anzeigematrix in eine Ruhephase eintritt.

Es ist offensichtlich, daß mit einem solchen Ver fahren der Mittelwert der Treiberspannung, die an jedes Anzeigeelement gelegt wird, verringert wird, und es deshalb notwendig ist, dieses auszugleichen, indem die Treiberspannungsamplituden, die an die Anzeigematrix gelegt werden, z. B. um einen Faktor in dem Fall einer in zwei Bereiche aufgeteilten Anzeigematrix bei dem Beispiel gemäß Fig. 6(b) erhöht werden. Jedoch stellt eine solche Erhöhung normalerweise keine praktischen Schwierigkeiten dar.

Bei dem vorhergehenden Beispiel tritt jedes Anzeige element in die Ruhephase ein, indem identische Potentiale an die entsprechenden Reihenelektroden und Spaltenelektroden gelegt werden. Jedoch ist es möglich, andere Verfahren zum Herstellen der Ruhephase zu verwenden, beispiels weise, indem Schaltelemente verwendet werden, um einen Kurzschluß zwischen Reihenelektroden und Spaltenelektro den herzustellen, usw. Es ist lediglich erforderlich, daß Einrichtungen vorgesehen werden, um ein im wesentli chen bei Null liegendes Potential über jedes Anzeigeele ment in der Ruhephase zu erzeugen. Die Anzeige kann auch in drei oder mehr Bereiche statt in die zwei Bereiche wie bei dem vorhergehenden Beispiel unterteilt werden. In jedem Fall werden jedoch nur die Anzeigeelemente eines Bereiches jeweils nach dem Treiberverfahren nach der Er findung getrieben, während die Anzeigeelemente der übri gen Bereiche in der Ruhephase sind.

Fig. 7(b) zeigt Signalwellenformen für ein gegenüber Fig. 7(a) unterschiedliches System von Treibersignalen, das bei dem Treiberverfahren nach der Erfindung angewendet werden kann. Hier ändern die Taktsignalimpulse TI 1, TP 2, . . . innerhalb kurzer Zeitintervalle ihre Polarität, wie dies auch bei dem im unteren Teil der Zeichnung dargestellten Spaltenelektroden-Treibersignalen der Fall ist, statt zwischen aufeinanderfolgenden Treiberphasen, wie beim Beispiel gemäß 7(a). Während einer Ruhephase um fassen die Spaltenelektroden-Treibersignale und die Takt signalimpulse synchronisierte Impulszüge identischer Am plitude und Polarität, so daß die sich ergebenden Trei berspannungen, die an die entsprechenden Anzeigeelemente gelegt werden, Null sind. Die Treibersignale, die in Fig. 7(b) verwendet werden, führen zu einem größeren Leistungsverbrauch, weisen jedoch den Vorteil auf, daß sie eine Unkehrung der Polarität an den Flüssigkristall elementen innerhalb kürzerer Zeitintervalle hervorrufen als die Signale gemäß Fig. 7(a) und deshalb im Hinblick auf eine Maximalisierung der Lebensdauer der Flüssig kristallelemente bevorzugt werden.

Fig. 7(c) zeigt die Wellenformen einer weiteren unterschied lichen Anordnung von Treibersignalen, die bei dem Treiber verfahren nach der Erfindung eingesetzt werden können. Während der Treiberphase sind diese Signale identisch mit jenen beim Beispiel der Fig. 7(b), wobei jedoch jede Ruhephase dadurch gebildet wird, daß alle Taktsignal impulse TP 1 bis TP 4 des entsprechenden Anzeigebereiches auf einem ersten Potential während einer Hälfte der Daurer der Ruhephase festgehalten werden, wobei die Spaltenelek troden dieses Bereiches auf dem gleichen Potential (z. B. +V) gehalten werden, woraufhin die Potentiale dieser Taktsignalimpulse fest auf dem entgegengesetzten Potential (Z. B.-V) zusammen mit den Spaltenelektroden während dem Rest der Ruhephase gehalten werden. Hier wird wiederum ein Potential von Null an jedes Anzeigeelement eines Be reiches der Anzeigematrix gelegt, während sich dieser Bereich in der Ruhephase befindet.

Das Treiberverfahren nach der Erfindung wird nun weiter beschrieben, wobei auf das Blockschaltbild der Fig. 8(a) und die entsprechenden Wellenformdiagramme der Fig. 8(b) und 8(c) Bezug genommen wird. In Fig. 8(a) ist ein Satz von Reihenelektroden 168 bis 178 angeordnet, die, wie beim Beispiel der Fig. 6(a) zu Paaren verbunden sind, d. h. wobei die Reihenelektro den 168 und 178, 170 und 176, 172 und 174 miteinander verbunden sind und diese Paare von Reihenelektroden durch Taktsignalimpulse über drei Ausgangsleitungen von einem Reihenelektroden-Treiberschaltkreis 166 getrieben werden. Die Spaltenelektroden sind in einem oberen Satz 180 bis 190 und einem unteren Satz 192 bis 202 aufge teilt, so daß die Anzeigematrix in einen oberen Bereich und einen unteren Bereich unterteilt ist, die durch diese zwei Sätze von Reihenelektroden getrieben werden. Die oberen Reihenelektroden 180 bis 190 werden durch einen Spaltenelektroden-Treiberschaltkreis 166 und der untere Satz von Reihenelektroden 192 bis 202 wird durch einen Spaltenelektroden-Treiberschaltkreis 204 getrieben. Ein Videosignal wird über einen Umschaltschaltkreis (d. h. einen elektronischen Schaltkreis) 164 zugeführt, welcher wahlweise das Videosignal einem Bildspeicherschaltkreis 206, welcher zum Abgeben von Eingangsimpulsen an einem Speicherschaltkreis 166 verbunden ist, und einem Bild speicherschaltkreis 208 zuführt, welcher Eingangssignale dem Spaltenelektroden-Treiberschaltkreis 204 zuführt. Fig. 8(b) zeigt eine typische Treiberspannung-Wellenform, die über ein Anzeigeelement im oberen Bereich der Anzeige matrix auftritt, während Fig. 8(c) die Spannung darstellt, die über ein typisches Bildelement in der unteren Hälfte der Anzeigeeinrichtung auftritt. Die Arbeitsweise dieses Anzeigesystems ist wie folgt. Während eines Zeitinter valls, während dessen ein Teil von Videosignalen, die in dem oberen Bereich der Anzeigeeinrichtung anzuzeigende Daten darstellen, dem Umschalt-Schaltkreis 164 zugeführt werden (während der ersten Hälfte einer horizontalen Abtastperiode), wird das Videosignal zu dem Speicher schaltkreis 206 überführt und in diesem gespeichert, nach dem es in digitale Form umgewandelt ist. Wenn der nächste Teil des Videosignals, der im unteren Bereich der Anzeige matrix anzuzeigende Daten darstellt, in den Umschalt- Schaltkreis 164 eingegeben wird, dann wird dieser Teil dem Speicherschaltkreis 208 zugeführt und in ihm gespei chert. Anschließend in zeitlicher Abstimmung mit einem ersten Taktsignalimpuls, der von dem Reihenelektroden- Treiberschaltkreis 166 den Reihenelektroden 168 und 178 zugeführt wird, werden die Spaltenelektroden-Treiber signale für die erste und sechste Reihe von Anzeige elementen von den Treiberschaltreisen 166 bzw. 204 ausgegeben. Dann werden Spaltenelektroden-Treibersignale für die zweite und fünfte Reihe der Anzeigeelemente von den Spaltenelektroden-Treiberschaltkreisen ausgegeben, usf.

Fig. 9(a) zeigt ein Blockschaltdiagramm eines Flüssigkristall-Anzeigesystems, bei dem das Treiberver fahren mit Ruhephase nach der Erfindung verwendet wird. Wie beim Schaltkreis gemäß Fig. 8(a) ist die Anzeige matrix in einen oberen und einen unteren Bereich mit einem oberen und einem unteren Satz von Spaltenelektroden 180 bis 190 bzw. 192 bis 202 unterteilt. Jedoch sind die Reihenelektroden voneinander isoliert und es ist kein Bildspeicherschaltkreis erforderlich. Wenn der Teil des Videosignals, der die in der ersten (d. h. der obersten) Reihe von Anzeigeelementen anzuzeigende Daten darstellt, in den Umschalt-Schaltkreis 212 eingegeben wird, wird das Signal zu dem Spaltenelektroden-Treiberschaltkreis 166 überführt und von diesem als Treibersignale an die Spaltenelektroden 180 bis 190 gelegt. Zu diesem Zeit punkt befindet sich der obere Bereich der Anzeigeeinrich tung in der Treiberpahse, wie es in Fig. 9(b) gezeigt ist, die die über ein typisches Bildelement im oberen Be reich auftretende Spannung darstellt, während sich der untere Bereich in der Ruhephase befindet, wie es durch die Treiberwellenform gemäß Fig. 9(c) dargestellt ist. Daraufhin werden Treibersignale für die zweite und dritte Reihe der Anzeigeelemente durch den Treiberschalt kreis 166 den Spaltenelektroden 180 bis 190 zugeführt. Nach Beendigung dieser Stufe, d. h. zur Zeit T 1, was in Fig. 9(b) dargestellt ist, tritt der obere Bereich der Anzeigematrix in die Ruhephase ein, während der untere Bereich in die Treiberphase eintritt. Ein Potential von Null wird daraufhin über jedes Anzeigeelement des oberen Bereiches gelegt, wie es vorhergehend beschrieben worden ist, und dieser Zustand dauert bis zur Zeit T 2. Während des Intervalls von T 1 bis T 2 werden Treibersignale von dem Treiberschaltkreis 204 in synchroner Übereinstimmung mit Reihenelektroden-Taktsignalimpulsen, die aufeinan derfolgend an die Reihenelektroden 174, 176 und 178 ge legt werden, ausgegeben, um die vierte, fünfte bzw. sechste Reihe an Anzeigeelementen zu treiben. Daraufhin, d. h. nach Beendigung dieses abgetasteten Bildes, tritt der untere Bereich der Anzeigematrix in die Ruhephase ein und die Betriebsabfolge, die vorhergehend beschrieben worden ist, wird wiederholt.

Bei der praktischen Anwendung wird es im Falle einer Fernsehanzeigematrix, bei der das Treiberverfahren nach der Erfindung verwendet wird, erforderlich sein, eine Speicherkapazität einer Ablenkzeile vorzusehen, um Videosignal daten zu speichern, um sie den Spaltenelektroden zuzuführen. Jedoch ist die erforderliche Speicherkapazität für nur eine Zeile sehr klein und entspricht höchstens einer oder zwei Reihen an Anzeigeelementen. Dies ist nahezu vernachlässig bar, verglichen mit der großen Speicherkapazität für ein Vollbild, die beim Verfahren nach dem Stand der Technik, wie eingangs erwähnt, benötigt wird.

Die Treiberspannungswellenform, die über ein An zeigeelement im Falle bei einem Treiberverfahren nach dem Stand der Technik für eine Flüssigkristall-Anzeige matrix auftritt, ist in Fig. 10 dargestellt. Hier ist der Teil einer jeden Bildperiode, während der ein Bild element ausgewählt wird, um in den EIN-Zustand oder den AUS-Zustand umgeschaltet zu werden, als die Modulations phase bezeichnet, während der restliche Teil des Bildes, während dessen ein Vorspannungssignal mit abwechselnder Polarität und geringer Amplitude über dem Anzeige element auftritt, als die Vorspannungsphase bezeichnet wird, wobei die Spitzenamplitude dieser Vorspannung mit VO bezeichnet wird. Die Spitzentreiberspannungsamplitude, die angelegt wird, um ein Anzeigeelement in den EIN- Zustand zu überführen, ist mit (a + 1) · VO bezeichnet, worin a die Spitzenamplitude der Taktsignalimpulse ist, die an die Reihenelektroden gelegt werden, und die Span nung, die an ein Anzeigeelement gelegt wird, um es in den AUS-Zustand überzuführen, ist (a - 1) · VO. In diesem Fall, wie es vorhergehend beschrieben worden ist, sind die effektiven Werte V _ein und V _aus zum Umschalten eines Anzeigeelementes in den EIN-Zustand bzw. AUS-Zustand durch die folgenden Ausdrücke gegeben, wobei N die Anzahl der Reihen in der Anzeigematrix bedeutet:

Somit ergibt sich das Verhältnis von V _ein/V_aus zu:

Der maximale Wert dieses Verhältnisses ergibt sich zu:

Es wird auf die Fig. 11 Bezug genommen, in der die Treiberspannungswellenformen, die über ein Anzeigeelement auftreten, für den Fall einer Anzeigematrix dargestellt sind, bei der das Treiberverfahren nach der Erfindung an gewendet wird, wobei die Matrix in einen oberen und einen unteren Bereich, wie beim Beispiel gemäß Fig. 9(a) unterteilt ist. In diesem Fall schließt die Vorspannungs phase einen Ruhephasenteil ein, währenddessen das über das Anzeigeelement gelegte Potential auf Null gehalten wird. Ein "Ruhefaktor" M wird definiert als derjenige Anteil eines Bildes, währenddessen Anzeigeelemente in der Ruhephase sind. Das heißt, wenn die Matrix in zwei Bereiche, wie bei den vorhergehend beschriebenen Bei spielen unterteilt ist, dann ist M gleich der durch 2 dividierten Gesamtzahl N an Reihen der Matrix. Wenn die Matrix in drei Bereiche unterteilt ist, dann wird M zu N/3.

Die Werte für V _ein und V _aus ergeben sich dann zu:

Das Verhältnis von V _ein/V_aus ergibt sich zu:

während das Maximum von V _ein/V_aus wird zu:

Man sieht somit, daß der maximale Wert des Verhält nisses V _ein/V_aus erhöht werden kann, wie es durch das Treiberverfahren mit "Ruhephase" nach der Erfindung ge fordert wird.

Es wird darauf hingewiesen, daß das Treiberverfahren nach der Erfindung mit einem Treiben der Elektroden im Multiplexmodus kombiniert werden kann, was vorher gehend unter Bezugnahme auf 4 beschrieben worden ist, um eine noch größere Anzahl von Anzeigeelementen ohne Verringerung des Anzeigekontrastes zu erhalten. Beispielsweise könnte unter erneuter Bezugnahme auf Fig. 4 eine solche Matrixanzeigeeinrichtung vergrößert und als eine obere und untere geteilte Anzeigematrix aus gebildet werden, so daß sie einen oberen Satz von 64 Reihenelektroden, wie 401 und 402, von denen jeder eine Vielzahl von Sätzen von vier Anzeigeelementen treibt, und einen ähnlichen unteren Satz von 64 Reihenelektroden umfaßt, wobei 768 Sätze von vier Spaltenelektroden Ver bindungsleitungsgruppen (wie die Sätze 41 bis 414 in Fig. 3) zum Treiben des oberen Bereiches der Anzeige einrichtung und ebenso 768 Sätze von Spaltenelektroden leitungen zum Treiben des unteren Bereiches vorhanden sind. Eine solche Flüssigkristall-Matrixanzeigetafel würde 768 Spalten × 512 Reihen an Anzeigeelementen umfassen, was der Anzahl von Bildelementen bei der üblichen Art von Kathodenstrahl-Fernsehröhren entspricht.

Es wurde herausgefunden, daß mit dem Treiberverfah ren nach der Erfindung der Betrieb verbessert werden kann (genauer gesagt das vorhergehend beschriebenen Ver hältnis V _ein/V_aus der Flüssigkristall-Anzeigeelemente kann erhöht werden), indem nichtlineare Elemente, die bei relativ niederen Spannungspegeln arbeiten, vorgesehen und zwischen die Anzeigeelektroden und deren Verbindungsleitungen geschaltet werden. Beispielsweise können Paare von wechselkopplungsmäßig geschalteten Sliliziumdioden zwischen jeder Reihenelektrode und die entsprechende Verbindungsleitung geschaltet werden, welche zu dieser Treibersignale liefert. Solche Dioden können beispielsweise Paare von amorphen Silizium-Dünn schicht-PIN-Übergangsdioden sein, die jeweils zu einem Ring geschaltet sind, oder Schottky-Dioden, die unter Verwendung einer dünnen Schicht aus einem Material, wie z. B. Tellurium, gebildet sind. Dadurch ergibt sich die Wirkung, daß sowohl der Wert von V _ein und V _aus um eine Größe in der Größenordnung von 0,5 bis 1,5 V verringert wird, wodurch das effektive Verhältnis von V _ein/V_aus ver bessert wird. Durch die Verwendung solcher Diodenringe in Verbindung mit dem Treiberverfahren nach der Erfindung und einem Multiplexen der Treiberelektroden, wie vorher gehend beschrieben, wäre es möglich, eine Flüssigkristall- Anzeigematrix mit einer Anzahl von Elementen in der Größen ordnung von 1000 × 1000 bis 4000 × 4000 herzustellen. Wenn man eine solch große Anzahl von Anzeigeelementen ver wendet und geeignet angeordnete Farbfilter vor den An zeigeelementen vorsieht, wäre es möglich, eine Farban zeige zu schaffen, wie sie bei Verwendung einer Kathoden strahlröhre erzielt wird.

Es wird darauf hingewiesen, daß das Vorsehen von Diodenringen zwischen den Treiberelementen einer Flüssigkristall-Matrixanzeigetafel und den Anzeigeelementen, wie es vorhergehend beschrieben worden ist, vor dem Vorgehen beim Stand der Technik unterschieden werden muß, bei dem Dioden oder andere Elemente vorgesehen sind, die mit den Anzeigeelementen einer solchen Anzeigeeinrichtung verbunden sind und einen großen Wert einer Span nungsvernichtung erzeugen. Bei der vorhergehend beschrie benen Anordnung ist die Größe der Spannungsvernichtung sehr klein, obgleich äußerst wirkungsvoll, so daß die über die Anzeigeelemente, welche sich in der Treiberphase befinden, aber nicht laufend ausgewählt sind, entwickelte Wechselvorspannung in ihrer Größe verringert, jedoch nicht zu Null gemacht wird.

Aus dem Vorhergehenden ist zu entnehmen, daß das Treiberverfahren nach der Erfindung eine wesentliche Ver besserung in Bezug auf den Wert V _ein/V_aus und damit im Hinblick auf den Anzeigekontrast bei einer Flüssigkristall- Matrixanzeigetafel ermöglicht, die eine große Anzahl von Anzeigeelementen aufweist. Als Ergebnis hiervon ermöglicht das Treiberverfahren die Herstellung einer Flüssig kristall-Matrixanzeigeeinrichtung, welche unmittelbar verbunden werden kann, um ein Videosignal zu verarbeiten. wie es im allgemeinen in ein Anzeigesystem mit einer Kathodenstrahlröhre eingegeben wird, z. B. für Anzeige zwecke bei Computern oder beim Fernsehen, wobei die Video daten an die Treiberelektroden der Anzeigematrix mittels einfacher und preiswerter Signalverarbeitungs- und Treiber schaltkreisanordnungen überführt werden, um aufeinander folgende Reihen von Bildelementen in der gleichen Weise und mit der gleichen zeitlichen Beziehung wie beim zeilen weisen Abtasten einer herkömmlichen Kathodenstrahlröhren- Fernsehanzeige anzusteuern. Es sind keine teuren Videospeicherschaltkreiseinrichtungen mit großer Kapazi tät erforderich, und da die Flüssigkristall-Matrixanzeige tafel keine Steuerelemente umfaßt, die mit jedem Anzeige element verbunden sind, (d. h. nicht vom aktiven Matrix typ ist), kann ein solches Matrixanzeigesystem mit gerin gen Kosten hergestellt werden, um einen direkten Ersatz für Kathodenstrahlröhren-Anzeigeeinrichtungen zu schaffen, die zur Fernsehanzeige, für Anzeigen bei Computerend stationen usw. verwendet werden. Bisher war dies wegen der hohen Herstellungskosten von Flüssigkristall-Matrixanzeige tafeln und der peripheren Schaltkreise, die herkömmliche Treiberverfahren verwenden, und wegen der geringen Kon trastwerte nicht möglich, welche mit solchen herkömmlichen Verfahren erhalten werden, wenn die Anzahl der Anzeige elemente sehr groß gemacht wird, d. h. in der Größenordnung, die für eine Fernsehanzeige benötigt wird.

Im Falle einer ultraminiaturisierten Art von Flüssigkristall-Matrixanzeigetafeln, welche von der Größenordnung von einigen Quadrazentimetern ist, können Fernsehbilder mit einer ausreichenden Auflösung darge stellt werden, indem ungefähr 120 × 160 Bildelemente vorgesehen werden. Eine solche Elementausbildung kann ohne weiteres mit dem erfindungsgemäßen Treiberverfahren getrieben werden, wobei eine aufgeteilte obere und untere (d. h. zwei Bereiche) Anzeigeausbildung verwendet wird, so wie es in Fig. 9(a) dargestellt ist. Dies kann mit der in Fig. 4 dargestellten Anzeigeelektroden-Multiplexanord nung kombiniert werden, um die erforderliche Anzahl von Treiberelektroden für eine solche Anzeigematrix zusammen mit der leichteren Elektroden- und Verbindungsleitung- Ausgestaltung und einem großen Wert für das Öffnungsver hältnis zu schaffen, d. h. mit einem minimalen Anteil der Anzeigefläche, die von den Elektrodenleitungen abge dunkelt ist.

Um eine Flüssigkristall-Matrixanzeigetafel mit einer großen Anzahl von Anzeigeelementen mit großem Anzeigekon trast ohne Verwendung eines Treiberverfahrens, welches Videospeichereinrichtungen mit großer Kapazität erfordert, zu schaffen, wäre es normalerweise notwendig, auf ein Vielfachmultiplextreiben der Elektroden zurückzugreifen, wie z. B. ein Multiplexen mit einem Faktor von 8 (d. h. beim Beipsiel der Fig. 4 müßte jede Reihenelektrode 8 Reihen von Anzeigeelementen treiben, so daß jede Spalte von Anzeigeelementen durch Spaltenelektroden getrieben werden, die mit einem Satz von 8 getrennten Verbindungs leitungen statt der vier Leitungen, wie 66 bis 78 in Fig. 4 verbunden sind). Wegen der Schwierigkeiten, die Elektroden muster auf den Anzeigetafelsubstraten auszubilden, wäre ein solches Vielfachmultiplexen im allgemeinen praktisch nicht sinnvoll. Jedoch kann bei Verwendung des Treiber verfahrens nach der Erfindung beispielsweise bei der in einen oberen und einen unteren Bereich gemäß Fig. 9(a) unterteilten Anzeigematrix die gleiche Anzahl von Anzeige elementreihen mit einem Multiplexfaktor von lediglich vier getrieben werden.

Wenn ein Treiberverfahren wie das nach der Erfindung eingesetzt wird, ist es erforderlich, die Ausgestaltung der Anzeigelementanordnung und die Treibersignalwellen formen zu berücksichtigen. Es wird erneut auf die Fig. 7(a) 7(b) und 7(c) Bezug genommen, in denen unterschiedliche Arten von Treibersignalwellenformen für eine Flüssigkristall- Matrixanzeigetafel dargestellt sind, die in einen oberen und einen unteren Bereich unterteilt ist und mit dem Treiberverfahren nach der Erfindung getrieben wird. Wenn die Anzeigeeinrichtung in eine größere Anzahl von Bereichen unterteilt wird, nimmt die Dauer der Ruhephase entsprechend zu. Es wird darauf hingewiesen, daß es möglich ist, die Anzeige in eine Anzahl von Bereichen zu unterteilen, welche nicht ganzzahlig ist.

In Fig. 7(a) weisen die Taktsignalimpulse TP 1 bis TP 3 eine Wellenform mit fünf Pegeln auf, wobei die Pegel unabhängig voneinander einstellbar sind, während die Spaltenelektroden-Treibersignale von der einfachen Art mit zwei Pegeln sind. Die Polarität von jedem Taktsignal impuls wird während der ersten Halbbildperiode umgekehrt und eine Hälfte einer jeden Periode bildet eine Ruhe phase. Die Potentiale der Taktsignalimpulse während der Ruhephase können frei gewählt werden, vorausgesetzt, daß sie identisch mit jenen der Spaltenelektrodentreiber signale während der Ruhephase sind. Der Vorteil für die Spaltenelektroden-Treibersignale Wellenformen mit zwei Pegeln zu verwenden, besteht darin, daß einfache logische Schaltkreiselemente, wie z. B. exklusive ODER-Tore verwendet werden können, um diese Signale zu erzeugen, und ferner können Logikschaltkreise mit zwei Pegeln ein facher bei integrierten MOSFET-Schaltkreiselementen mit einer wirkungsvollen Verwendung der Fläche der integrierten Elemente als bei Schaltkreisen untergebracht werden, die Signale mit mehreren Pegeln erzeugen. Da die Anzahl von Spaltenelektroden-Treibersignalen, welche erzeugt werden müssen, im allgemeinen wesentlich größer als die Anzahl von Reihenelektroden-Treibersignalen, wie z. B. TP 1 usw. ist, wird es bevorzugt, die Spaltenelektroden- Treibersignale von der Art mit zwei Pegeln, wie beim Beispiel gemäß Fig. 7(a) auszubilden.

Während der ersten Halbperiode, die in Fig. 7(a) gezeigt ist (d. h. von 0 bis T/2), werden die Potentiale der Spaltenelektroden-Treibersignale so erzeugt, daß der Wert des Verhältnisses V _ein/V _aus maximalisiert wird, hingegen während der zweiten Halbperiode diese Signale den Potentialen des Taktsignalimpulses identisch gemacht werden.

Die Treibersignal-Wellenformen der Fig. 7(c) sind vorzugsweise solche gemäß Fig. 7(b) im Hinblick auf die Leistungsaufnahme, da Hochfrequenz-Treiberimpulse während jeder Ruhephase nicht an die Anzeigeelektroden gelegt werden. Es wird darauf hingewiesen, daß es ebenfalls möglich wäre, die Treibersignal-Wellenformen der Fig. 7(c) so abzuändern, daß die Potentiale sowohl der Reihenelektroden (d. h. TP 1, TP 2, . . .) und der Spaltenelektroden während jeder Ruhephase auf Null gesetzt werden. In diesem Fall hätten sowohl die Treibersignale für die Spaltenelektroden und die Reihenelektroden drei Pegel statt nicht nur zwischen zwei Pegeln zu ändern.

Wenn Treibersignale für das Verfahren nach der Erfindung unter Verwendung von CMOSFET-integrierten Schalt kreisen (im folgenden als CMOS-IC abgekürzt) erzeugt werden, besteht das einfachste Verfahren zum Erzeugen von Signalen mit mehreren Pegeln darin, Feldeffekttransistorschalter zu verwenden. Jedoch besteht in diesem Fall die Gefahr, daß eine Verriegelung wegen der umgekehrten Spannungen auftritt, die über die Flüssigkristall-Anzeigeelemente erzeugt werden, als Ergebnis der Kapazitäten der Anzeige elemente. Diese Schwierigkeit wird dadurch noch größer, daß es erforderlich ist, eine erhöhte Treibersignal- Spannungsamplitude bei dem Verfahren nach der Erfindung zu verwenden (d. h. eine um einen Faktor von erhöhte im Falle einer Matrixanzeigetafel, die in zwei Bereiche unterteilt ist). Aus diesem Grund wird es bevorzugt, das Treiberverfahren nach der Erfindung bei einem Anzeigesystem anzuwenden, bei dem die Treibersignale von einem CMOS-IC mit isoliertem Substrat erzeugt werden, wie z. B. ein CMOS-IC mit Silizium auf Saphir.

Es wird darauf hingewiesen, daß es bei dem erfindungs gemäßen Treiberverfahren nicht erforderlich ist, die Spannung über jedes Anzeigeelement genau auf Null während der Ruhephase zu verringern, solange diese nur ausreichend klein verglichen mit der Spannung ist, die während der Treiberphase über ein nicht ausgewähltes Anzeigeelement liegt.

Das Treiberverfahren nach der Erfindung kann sowohl bei Anzeigen von der Art mit zwei Pegeln (d. h. jedes Anzeigeelement ist entweder vollständig ein- oder ausge schaltet) als auch bei Anzeigen angewendet werden, bei denen eine Vielzahl von Helligkeitsabstufungen vorliegt.

Aus der vorhergehenden Beschreibung ergibt sich somit, daß das Treiberverfahren nach der Erfindung eine Flüssigkristall-Matrixanzeigetafel herzustellen ermöglicht, die einen hohen Kontrastpegel und eine wesentliche größere Anzahl von Anzeigeelementen, als es bei einer Matrixanzeigetafel bisher möglich war, aufweist, wobei diese preisgünstig produziert werden kann und nur einfache periphere Schaltkreise ohne Notwendigkeit eines Videospeichers mit großer Kapazität benötigt. Da das Treiberverfahren nach der Erfindung ein unmittelbares zeilenweises Abtasten der Anzeige in der gleichen Weise wie bei einer herkömmlichen Kathodenstrahlröhren-Anzeige einrichtung, die zur Bilderzeugung mit einer Abtastung vom Rastertyp verwendet wird, ermöglicht, kann eine solche Matrixanzeigetafel mit ihren zugeordneten Schalt kreisen direkt zum Ersatz für eine Kathodenstrahlröhren- Anzeigeeinrichtung entwickelt werden, um Fernsehbilder, Computerbilder oder andere Bilder zu erzeugen.

Claims

1. Verfahren zum Treiben einer Flüssigkristall-Matrixanzeigetafel, mit einer Vielzahl von Reihenelektroden, denen periodisch erzeugte Zeitsignalspannungsimpulse zugeführt werden, einer Vielzahl von Spaltenelektroden, die mit Spaltenelektrodentreiberschaltungen verbunden sind, um Treibersignale, die Anzeigedaten darstellen, zu Zeitpunkten zu erhalten, die mit den Zeitsignalimpulsen synchronisiert sind, und mit einer Vielzahl von Flüssigkristall-Anzeigeelementen, die an den Kreuzungsstellen der Reihenelektroden und Spaltenelektroden angeordnet sind, wobei die Spaltenelektroden in eine Mehrzahl von Sätzen unterteilt sind, um dadurch eine Mehrzahl entsprechender Bereiche der Matrixanzeigetafel zu definieren, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Bereiche nacheinander in einer Treiberphase, in der Mehrpegeltreibersignale den Spaltenelektroden des Bereiches zugeführt werden, und in einer Ruhephase, in der Treibersignale untereinander identischer Spannungsverlaufsform den Reihenelektroden und den Spaltenelektroden des Bereiches zugeführt werden, arbeiten, wodurch die Potentialdifferenz, die an allen Anzeigeelementen des Bereichs anliegt, im wesentlichen gleich Null ist, und daß während des Arbeitens eines jeden Bereiches in der Treiberphase alle anderen Bereiche in der Ruhephase arbeiten.

2. Treiberverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das Potential während der Ruhephase, welches im wesentlichen gleich Null ist, durch Einstellen der Potentiale der Spaltenelektroden und Reihenelektroden eines Bereiches, der in der Ruhephase betrieben wird, auf identische Werte erzeugt wird.

3. Treiberverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß das Potential in der Ruhephase, welches im wesentlichen gleich Null ist, dadurch erzeugt wird, daß Schalterelemente verwendet werden, um einen Kurzschluß zwischen den Spaltenelektroden und den Reihenelektroden eines in der Ruhephase betriebenen Bereiches herzustellen.

4. Treiberverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Taktsignalimpulse, die zum Treiben der Reihenelektroden angelegt werden, sich zwischen wenigstens drei verschiedenen Potentialen ändern, und daß die Treiber signale, die an die Spaltenelektroden angelegt werden, sich zwischen zwei verschiedenen Potentialen ändern.

5. Treiberverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Taktsignalimpulse, die zum Treiben der Reihenelektroden angelegt werden, und die Treibersignale, die an die Spaltenelektroden angelegt werden, jeweils Impulszüge abwechselnder Polarität umfassen, wobei der Impulszug der Taktsignalimpulse die gleiche Polarität wie derjenige der Spaltenelektroden-Treibersignale aufweist.

6. Treiberverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die Treiberschaltkreisanordnung für die Reihenelektroden und Spaltenelektroden komplementäre Feldeffekttransistorschalter umfaßt, die als monolithische integrierte Schaltkreise ausgebildet sind.

7. Treiberverfahren nach Anspruch 6, dadurch gekenn zeichnet, daß die monolithischen, integrierten Schalt kreise von der Art mit isoliertem Substrat ist.

8. Treiberverfahren nach Anspruch 7, dadurch gekenn zeichnet, daß die monolithischen, integrierten Schalt kreise ein Silizium-auf-Saphir-Substrat aufweisen.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spaltenelektrodentreiberspannung zwischen ersten und zweiten Pegeln von jeweils festem Wert sowohl während der Treiberphase als auch während der Ruhephase wechselt und daß die Reihenelektrodentreiberspannung zwischen den ersten und zweiten Pegeln während der Ruhephase wechselt und zwischen dritten und vierten Pegeln, die sich von den ersten und zweiten Pegeln unterscheiden, während der Treiberphase wechselt.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wechsel zwischen der Ruhephase und der Treiberphase eines jeden der Bereiche während eines Vollbildintervalls mehrfach auftritt, und daß der Mittelwert der Treiberspannung, die den Reihenelektroden eines jeden der Bereiche zugeführt wird, für aufeinanderfolgende Ruhephasenintervalle innerhalb jedes Vollbildintervalls wechselt, so daß das mittlere Potential, das jedem der Anzeigeelemente als Folge der Reihenelektrodentreiberspannung zugeführt wird, während eines Vollbildintervalls gleich Null ist.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spaltenelektrodentreiberspannung zwischen ersten und zweiten Pegeln von jeweils festem Wert sowohl während der Ruhephase als auch während der Treiberphase wechselt.