DE3428605A1 - Fluessigkristallanzeigevorrichtung mit elektrodenabschirmung - Google Patents

Description

Beschreibung

Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit Elektrodenabschirmung

Die Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung, mit einem Substrat und einem diesem benachbarten Anzeigematerialvolumen. Das Anzeigematerial ist vorzugsweise Flüssigkristallmaterial.

Digitale Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen haben eine Reihe von vorteilhaften Eigenschaften. Sie sind dünn, haben nur geringes Gewicht, weisen eine relativ hohe Umschaltgeschwindigkeit auf, arbeiten bei niedrigen Spannungen, nehmen sehr wenig Leistung auf und bieten beim Betrachten einen guten Kontrast. Allerdings besitzen Flüssigkristallmaterialien keine ihnen innewohnende Speichereigenschaft. Das heißt, eine aktivierte Flüssigkristall-Anzeigezelle bleibt nicht dauernd aktiviert, wenn die sie aktivierende Spannung abgeschaltet wird.

Das Fehlen der Speichereigenschaft eines Anzeigematerials ist ein Problem dann, wenn das Material z. B. für Anzeigevorrichtungen von Rechnerterminals verwendet werden soll. Dies deshalb/ weil man bestrebt ist, in derartige Anzeigevorrichtungen eine Matrix-Adressierung einzuarbeiten, bei der eine gegebene Anzeigezelle dadurch adressiert wird, daß man an ein Paar von Zeilen- und Spaltenleitern, die der Zelle zugeordnet sind, Koinzidenzsignale anlegt. Bei Verwendung einer derartigen Adressierung besteht nicht die Möglichkeit, an

jede aktivierte Zelle eine konstante Spannung anzulegen. Damit jedoch eine angeregte Flüssigkristall-Anzeigezelle im angeregten oder aktivierten Zustand verbleibt, ist es glücklicherweise jedoch nicht unbedingt erforderlich, daß das angelegte Signal konstant bleibt. Vielmehr bleibt eine Flüssigkristallzelle solange angeregt, wie die mittlere Spannung (Wurzel aus den Quadratwerten) oberhalb eines Minimum-Pegels liegt. Die angeregten Zellen in einer matrixadressierten Flüssigkristallanzeigevorrichtung können somit dadurch angeregt gehalten werden, daß man periodisch einen Auffrischimpuls an jede angeregte Stelle aufeinanderfolgender Zeilen (oder alternativ aufeinanderfolgender Spalten) auf Multiplexbasis anlegt.

Solange die Anzahl der auf Multiplexbasis zu adressierenden Zeilen (oder Spalten) nicht zu groß ist, arbeitet die er-

wähnte Multiplexmethode gut. Wenn die Anzahl von im Multiplexbetrieb adressierten Zeilen (oder Spalten) jedoch zunimmt, so muß die Multiplexfreguenz erhöht werden. Dies

angeregten

führt schließlich zu einer Abnahme der an jeder /Zelle anliegenden mittleren Spannung, und ab einem gewissen Punkt verschlechtert sich die Anzeigequalität spürbar.

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, mit Hilfe einer thermisch adressierten pleochroitischen Farbumschaltung eine Flüssigkristallanzeige zu schaffen, die Speicherfähigkeit aufweist. Siehe z. B. S. Lu et al, "Thermally-adressed Pleochroic Dye Switching LCD's" SID Symposium Digest, Seiten 238 bis 239 (1982) und S. LeBerre et al, "A Flat Smectic Liquid Crystal Display" SID Symposium Digest, Seiten 252 bis 253 (1982) . Diese Vorgehensweise besitzt eine Reihe von Nachteilen, von denen . besonders

die hohe Leistungsaufnahme und die relativ langsame Schreibgeschwindigkeit zu nennen sind.

Eine andere dem Stand der Technik entsprechende Lösung besteht darin, jede Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung mit einem nicht-linearen Bauelement und einem kapazitiven Speicherelement zu koppeln;vgl. z. B. D. E. Castleberry et al, "A 5 inch χ 7 inch Varistor Controlled LC Matrix Display", SID Symposium Digest, Seiten 246 bis 247 (1982);

R. W. Streater et al, "MIM Adressed LCDs: Status and Prospects" SID Symposium Digest, Seiten 248 bis 249 (1982); M. Matsuura et al, "A Liquid Crystal Display Device with Thin Film Transistors" SID Symposium Digest, Seiten 34 bis 35 (1982); F. C. Luo et al, "Hybrid-Processed TFT Matrix Circuits for Flat Display Panels" SID Symposium Digest, Seiten 46 bis 47 (1982) . Dieses Verfahren macht auch noch von dem Multiplexverfahren Gebrauch, durch das Hinzufügen des kapazitiven Speicherelements läßt sich jedoch die Multiplexfrequenz erhöhen, ohne daß die an der Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung liegende mittlere Spannung selbst kritisch reduziert wird. Soweit ersichtlich, sind die mit dieser Methode erreichten Ausbeuten jedoch nicht zufrie- denstellend, und es wird geschätzt, daß Anzeigevorrichtungen mit dieser Ausgestaltung zumindest in der nächsten Zukunft nicht zur Verfügung stehen werden.

Eine weitere Lösung nach dem Stand der Technik besteht darin, separate Sätze von Zeilen- und Spaltenleitern für jeweilige Abschnitte der Anzeigevorrichtung vorzusehen, um zu ermöglichen, daß die unterschiedlichen Abschnitte unabhängig voneinander adressiert werden. Ein Beispiel hierfür ist das LM-24002G Graphic Display Unit von der Firma Sharp Electronics Corporation. Die bisher zum Stand der Technik zählenden Anzeigevorrichtungen, die von dieser Methode Gebrauch machen,

besitzen jedoch lediglich zwei solche unabhängig adressierbare Abschnitte, wobei die Spaltenleiter jedes dieser Abschnitte sich von einer der zwei parallelen Kanten der Anzeigevorrichtung zu deren Mitte hin erstrecken. Der Grund dafür liegt darin, daß der Stand der Technik keine praktizierbare Methode liefert, mit der eine elektrische Verbindung von einer Kante der Anzeigevorrichtung zu den Leitern, die einem internen Abschnitt oder internen Abschnitten zugeordnet sind, geschaffen werden könnte.

Die vorliegende Erfindung schafft eine solche Methode. Insbesondere enthält eine erfindungsgemäße Anzeigevorrichtung zumindest einen ersten und einen zweiten Satz von (beispielsweise) Spaltenleiter, die auf einer ersten Seite eines Anzeigematerialvolumens angeordnet sind, z. B. eines Volumens eines Flüssigkristall-Anzeigematerials. Die Leiter des ersten Satzes befinden sich in einer ersten Zone der Anzeigevorrichtung und übertragen Signale, die an das in dieser Zone befindliche Anzeigematerial angelegt werden sollen. Die Leiter des zweiten Satzes befinden sich in einer zweiten Zone des Bauelements und leiten Signale, die in dieser Zone an das Änzeigematerial angelegt werden sollen. Erfindungsgemäß läuft ein Abschnitt jedes Leiters des zweiten Satzes durch die erste Zone hindurch, jedoch werden die

über diese Leiter übertragenen Signale von einem Anlegen an das Anzeigematerial in der ersten Zone α3αμΓθϊι abgehalten, daß die Leiter des ersten Satzes dazu benutzt werden, denjenigen Abschnitt jedes Leiters des zweiten Satzes von dem Anzeigematerial abzuschirmen, der durch die erste Zone läuft. In bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung befindet sich der Abschnitt jedes Leiters des zweiten Satzes, der durch die erste Zone läuft, hinter (betrachtet in bezug auf das Anzeigematerial) einem zugehörigen Leiter des ersten Satzes und ist schmaler als dieser Leiter des ersten Satzes.

Bei typischen Ausführungsformen der Erfindung wird die Anzeigevorrichtung außerdem einen ersten und einen zweiten Satz von (beispielsweise) Z eüenleitern aufweisen, die auf einer zweiten Seite des Anzeigematerialvolumens in der ersten und der zweiten Zone der Anzeigevorrichtung mit einer zu den Spaltenleitern orthogonalen Orientierung angeordnet sind.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine auseinandergezogene perspektivische Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung, und

Fig. 2 eine Schnittansicht entlang der Linie x-x¹ in
Fig. 1.

Die in den Fig. 1 und 2 (nicht maßstabsgerecht) gezeigte Anzeigevorrichtung 10 umfaßt ein Paar Glassubstrate 11 und 31, zwischen denen abgedichtet ein Körper oder Volumen aus
nematischem Flüssigkristall.Anzeigematerial 50 eingeschlossen ist. Die Anzeigevorrichtung ist in vier Zonen a, b, c
und d unterteilt, von denen jede beispielsweise einen Satz
von 480 langgestreckten Spaltenleitern und 64 langgestreckten Zeilenleitern, die zu den Spaltenleitern orthogonal verlaufen, besitzt. Die Zeilenleiter innerhalb der Zonen a, b, c und d, die sämtlich parallel zueinander sind und mit 32a, 32b, 32c bzw. 32d bezeichnet sind, sind dem Substrat 31,
bei dieser Ausführungsform auf der Innenseite des Substrats 31, angeordnet und von einer sehr dünnen dielektrischen
Schicht 34 abgedeckt. Die Spaltenleiter in den Zonen a, b,
c und d verlaufen parallel zueinander und sind mit 12a,
12b, 12c bzw. 12d bezeichnet. Sie befinden sich neben der
Innenfläche des Substrats 11 und sind mit einer sehr dünnen dielektrischen Schicht 24 abgedeckt. Zur besseren Darstellung ist in Fig. 1 die Schicht 24 nur unvollkommen dargestellt, und in Fig. 2 wurde die Schraffierung der
Schichten 24 und 34 fortgelassen.

Jeder Spalten/Zeilen-Leiter-Kreuzungspunkt in der Anzeigevorrichtung definiert eine zugehörige Flüssigkristall-Anzeigestelle/ die durch Anlegen geeigneter Spannungen an die jeweiligen Zeilen- und Spaltenleiter in an sich bekannter Weise aktiviert oder angeregt wird. Diese Spannungen werden in üblicher Multiplextechnik von oberen Spaltentreibern 25 und unteren Spaltentreibern 26 sowie durch gerade Zeilentreiber 35 und ungerade Zeilentreiber 36 ansprechend auf Spalten- bzw. Zeilen-Eingabesignale auf Kabeln 27 bzw. 37 erzeugt. Die Spalten- und Zeilen-Eingabesignale wiederum werden z. B. von einem (nicht gezeigten) Digitalrechner erzeugt. Da jede der vier Zonen ihren eigenen Satz von Spaltenleitern und ihren eigenen Satz von Zeilenleitern besitzt, lassen sich die Anzeigestellen in jeder der vier Zonen der Anzeigevorrichtung in vorteilhafter Weise gleichzeitig adressieren.

Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit dem Problem, wie die Spannungen für die Spaltenleiter 12b (12c) in der Zone b (c), ohne daß sie das Flüssigkristallmaterial in der Zone a (d), durch die die Leiter 12b (12c) auf ihrem Weg zur Zone b (c) hindurchlaufen, beeinflussen. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß Spaltenleiter 12a (12d) verwendet werden, die die Spannungen auf den Spaltenleitern 12b (12c) von dem in der Zone a (d) befindlichen Flüssigkristallmaterial abschirmen.

Eine derartige Abschirmung wird beispielsweise dadurch erreicht, daß man 1) denjenigen Abschnitt jedes Spaltenleiters 12b (12c), der durch die Zone a (d) hindurchläuft, direkt hinter einem zugehörigen Spaltenleiter 12a (12d) anordnet und 2) jeden solchen Abschnitt von Spaltenleitern 12b (12c) schmaler macht als die Spaltenleiter 12a (12d). Ein Abschnitt aus dielektrischem Material 14a (14d) wird dazu benutzt, jeden Spaltenleiter 12a (12d) von dem betreffenden Spaltenleiter 12b (12c), der dahinter liegt, zu isolieren. Um eine gleichmäßig dicke Flüssigkristallschicht zu erhalten, werden diejenigen Abschnitte der Spaltenleiter 12b (12c), die sich in der Zone b (c) befinden, auf einem Abschnitt dielektrischen Materials 14bc angeordnet, der die gleiche Dicke hat wie die Schichten 14a und 14d. (Die Querschraffierung der Abschnitte 14a, 14bc und 14d wurde in Fig. 2 fortgelassen.) Die Verbindung zwischen dem Abschnitt jedes Spaltenleiters 12b (12c), der unter der Schicht 14a (14d) und oben auf der Schicht 14bc liegt, erfolgt über eine schmale Nut 17 (18), die die Schicht 14bc von der Schicht 14a (14d) trennt.

Typische Abmessungen für die verschiedenen Bauteile der An-'^! Zeigevorrichtung sind: Der Abstand zwischen benachbarten Zeilenleitern und benachbarten Spaltenleitern: 4 Millizoll (etwas mehr als 0,1 mm); Breite der Leiter 12a, T2d und

32a-d: 16 Millizoll (etwas mehr als 0,4 mm)? Breite der Leiter 12b und 12c: 16 Millizoll innerhalb der Zonen b und c und 10 Millizoll (etwas mehr als 0,25 mm) oder weniger innerhalb der Zonen a und d; Dicke der Leiter 12a-d und 32a-d: 20 Nanometer; Dicke der dielektrischen Abschnitte 14a, 14bc und 14d: 2 Millizoll (etwas mehr als 0,05 mm); Dicke der dielektrischen Schichten 24 und 34: 25 Nanometer; Dicke der Flüssigkristallschicht 50: 7 Millizoll (ca. 0,176 mm); und Breite der Nuten 17 und 18: 1-4 Millizoll.

Die Anzeigevorrichtung 10 kann man nach den üblichen Fertigungsmethoden herstellen. Beispielsweise umfaßt die Herstellung der Bauelemente auf dem Substrat 11 folgende Schritte: Aufbringen solcher Abschnitte der Spaltenleiter 12b und 12c auf das Substrat 11, die die Zonen a und d durchlaufen, und zwar mit Hilfe von Elektronenstrahlverdampfung von Indiumzinnoxid; Abdecken des gesamten Substrats mit einer Schicht aus Polyimid; Photoätzen der Nuten 17 und 18 zur Bildung der drei dielektrischen Abschnitte 14a, 14bc und 14d; Aufbringen der Spaltenleiter 12a und 12d auf die dielektrischen Abschnitte 14a und 14d und der verbleibenden Spaltenleiter 12b und 12c auf dem dielektrischen Abschnitt 14bc; Abdecken der Spaltenleiter mit einer dünnen Schicht aus Polyimid-Dielektrikum zur Bildung der Schicht 24, und Schleifen der Schicht 24, um in dieser Schicht Flüssig-

kristall-Ausrichtnuten zu bilden. (Die Verbindung der beiden Abschnitte jedes Spaltenleiters 12b (12c) miteinander über die Nut 17 (18) erfolgt automatisch, wenn die auf dem Abschnitt 14bc niedergeschlagenen Abschnitte gebildet werden.) Die Bauteile auf dem Substrat 31 werden nach ähnlichen Verfahrensschritten hergestellt, und die beiden Abschnitte der Anzeigevorrichtung werden dann miteinander verbunden, wobei die Schicht aus Flüssigkristallmaterial zwischen den beiden Abschnitten eingeschlossen wird. Dann werden auf die Außenseite jedes Substrats herkömmliche Kreuz-Polarisatoren aufgebracht, und anschließend wird über einen der Kreuz-Polarisatören eine reflektierende Oberfläche gebracht, wie sie für mit Reflexion arbeitende Anzeigevorrichtungen üblich sind.

Eine alternative Ausführungsform erhält man dadurch, daß mehr als vier Zonen vorgesehen werden, wobei mehr als zwei Elektrodenschichten zum Einsatz gelangen, in denen jede Elektrode diejenige oder diejenigen Elektroden hinter ihr abschirmt. Die Erfindung ist nicht nur bei Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen einsetzfoar, sondern auch bei Anzeigevorrichtungen mit anderen Anzeigematerialien und bei solchen Anzeigevorrichtungen, in denen sich sämtliche Elektroden auf einem der Substrate befinden.

Claims (6)

1. Patentansprüche

   f 1.^Anzeigevorrichtung, mit einem Substrat und einem diesem benachbarten Anzeigematerialvolumen, dadurch gekennzeichnet , daß dem Substrat benachbart ein erster und ein zweiter Satz langgestreckter Leiter derart angeordnet sind, daß die Leiter des ersten Satzes und des zweiten Satzes zueinander und zu den Leitern des jeweils anderen Satzes parallel verlaufen, und daß jeder Leiter des ersten Satzes einen Abschnitt eines zugehörigen Leiters des zweiten Satzes von dem Anzeigematerial abschirmt.
2. 2. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Anzeigematerial ein Flüssigkristall-Anzeigematerial

   ist.

   Radeckestraße 43 8000 München 60 Telefon (089) 883603/883604 Telex 5212313 Telegramme Patentconsult

   Sonnenberger StraOe 43 6200 Wiesbaden Telefon (06121) 562943/561998 Telex 4186237 Telegramme Patentconsult

   Telefax (CClTT 2) Wiesbaden und München (089) 8344618 Attention Patentconsult
3. 3. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß jeder Leiter des ersten Satzes zwischen dem Anzeigemate· rial und dem zugehörigen Leiter des zweiten Satzes angeordnet ist. t
4. 4. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß das Flüssigkristallmaterial ein Flüssigkristall-Anzeigematerial ist.
5. 5. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Abschnitt des Leiters des zweiten Satzes schmaler ist als der ihn abschirmende Leiter des ersten Satzes.
6. 6. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß das Anzeigematerial ein Flüssigkristallanzeigematerial ist.