DE3522104A1

DE3522104A1 - Informationsein- und -ausgabeanordnung fuer matrixanzeigen

Info

Publication number: DE3522104A1
Application number: DE19853522104
Authority: DE
Inventors: Fumiaki Funada; Hiroshi Hamada; Matsuura Masataka
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1984-06-20
Filing date: 1985-06-20
Publication date: 1986-01-02
Also published as: GB2162673A; JPS616729A; DE3522104C2; US4679909A; GB2162673B; GB8515638D0

Description

TER MEER · MÜLLER · STEINME.STKR

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Informationsein- und -ausgabeanordnung für Matrixanzeigen

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft eine Informationseingabe-/ ausgabeanordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, die durch eine gedruckte Schaltung angesteuert wird, auf der eine Mehrzahl von Schaltelementen in integrierter Bauweise angeordnet sind, um jeweils individuell mit einem zugehörigen Bildelement einer Matrixanzeige zusammenzuwirken (aktive Matrixtreiberanordnung). Das Eingeben von Information soll mittels eines vorzugsweise stiftartigen Lichtzeigers ermöglicht werden.

Als Folge des gegenwärtigen Trends bezüglich einer Büro- und Laborautomatisation wurde die Forderung nach Eingabe/Ausgabesystemen erhoben, die als Bediener-Maschinen-Interface beim Informationsaustausch mit arbeitserleichternden Geräten dienen. Unterschiedliche Arten von Anzeigeeinheiten wie beispielsweise LDC-, CRT-, LED-, EL-, PDP- und VFD-Anzeigen werden verwendet, um Information von derartigen Maschinen weiterzugeben. Andererseits wurden Tastaturfelder, berührungssensorbestückte Tafeln, graphische Tafeln, Stimmsensoren usw. - abhängig vom angestrebten Zweck - als Eingabemittel für Zeichen und graphische Elemente usw. verwandt.

Zusätzlich zu derartigen Vorrichtungen, die als einseitig oder unilateral einklassifiziert werden, wurden bereits sog. "light-pens" (Lichtzeiger) als zweiseitiges (bilaterales) Mittel zur Informationsübertragung in praktische Anwendungsbereiche einbezogen. Sie bestehen i. w. aus einem photoelektri-

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sehen Übertragungselement (genannt "light pen") und einer Kathodenstrahlröhre (Braunsche Röhre). Wenn der "light pen" nahe an die Frontscheibe der Kathodenstrahlröhre gebracht wird, tastet der Strahl der Kathodenstrahlröhre die Position des "light pen" (LP) ab, das photoelektrische Übertragungselement innerhalb des LP ermittelt das Licht und gibt einen entsprechenden Ausgangsimpuls ab. Durch Vergleich der zeitlichen Lage dieses Impulses und der Lage des zugehörigen Ermittlungssignals von der Kathodenstrahlröhre kann die Stellung des Lichtzeigers ermittelt werden. Diese Methode bietet den Vorteil einer bequemen graphischen Eingabe und einer einfachen Bedienung bei einer interaktiven Methode, die auch durch einen Personenkreis durchgeführt werden kann, der in Tastaturbedienung nicht versiert ist. Wie auch immer, diese Methode weist auch Unzulänglichkeiten wie beispielsweise relativ hohen Leistungsverbrauch, große Bautiefe des Gerätes und eine ziemlich starke Bildverzerrung auf, Probleme, die Kathodenstrahlröhren eigen sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Eingabe-/Ausgabesystem zu schaffen, das eine schlanke Bauweise aufweist, leichtgewichtig und leicht transportabel ist sowie nur eine geringe Leistungsaufnahme hat. Diese Aufgabe wird unter Vermeidung der vorstehend aufgelisteten Nachteile dadurch gelöst, daß photoelektrische Übertragungszellen in einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung in Kombination mit einem lichtaussendenden Lichtzeiger verwendet werden.

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Weitere Zielrichtungen und Anwendungsmöglichkeiten sind in der nachfolgenden detailierten Beschreibung enthalten. Die detailierte Beschreibung und die speziellen Ausführungsbeispiele beziehen sich allerdings nur auf eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung und dienen lediglich der Beschreibung. Der Durchschnittsfachmann entnimmt dieser Beschreibung eine Vielzahl von Änderungs- und Modifizierungsmöglichkeiten, die innerhalb des Erfindungsgedankens liegen.

Im nachfolgenden Abschnitt wird die Grundausführung der vorliegenden Erfindung anhand einer "Liquid Chrystal Display" (LCD)-Farbanzeigevorrichtung beschrieben, die aus einer Vielzahl von Bildelement-Elektroden besteht, die als Punktmatrix angeordnet sind und eine LCD-Schicht aufweist, die Licht in Abhängigkeit von einer Spannung sowie einer Vielzahl von farbentwickelnden Mitteln moduliert. Unter Verwendung von zu den Bildelementen gehörigen Bildsignalen, die zu gewünschten Farbtönen gehören, können Bilder auch in neutralen Farbtönen derselben additiven Mischung angezeigt werden, die für Farb-CRTs verwendet wird.

LCD-Matrixanzeigevorrichtungen sind für unterschiedliche Betriebsarten erhältlich; zu erwähnen sind folgende LCD-Typen, nämlich "twisted nematic" (TN), "guest-host" (GH), "dynamic scattering mode" (DSM) und "phase transition mode". Das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung kann auf all diese Typen von LCD-Anzeigen angewandt werden, die besten Resultate werden jedoch mit Anzeigen vom TN- und GH-Typ erhalten. Bei der GH-Betriebsart ermöglichen

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es schwarze Pigmente, das LCD als sog. "schwarzer shutter" zu betreiben. Um mehr Information über "Liquid Crystal Displays" zu erhalten, wird empfohlen, die Veröffentlichung "Fundamentals and applications of liquid c rystal electronics" zu studieren, die durch Sasaki herausgegeben und durch Ohm Publishing Co., Ltd. 1979 veröffentlicht wurde.

Zur unabhängigen Steuerung von individuellen Bildelementen wird normalerweise eine der nachfolgenden drei Methoden angewandt.

1. Einfache Matrix

Ein Paar von Substraten, von denen jedes mit einem Satz von Elektroden versehen ist, die in Reihen angeordnet auf den Oberflächen der Substrate angebracht sind, sind zueinander ausgerichtet und derart verklebt, daß sich die Elektrodenreihen rechtwinklig schneiden und so eine Anzeigetafel formen. LCD-Anzeigen, die auf diese Weise hergestellt sind, werden normalerweise mit einer Spannungsausgleichsmethode betrieben. Linienauswahlsignale werden der Reihe nach auf die horizontal angeordneten Elektroden gelegt (die sog. Reihen-Elektroden), wohingegen Bildsignale gleichzeitig auf die vertikal angeordneten Elektroden gegeben werden (dies sind die sog. Spalten-Elektroden). Jeder Punkt, an dem sich Reihen und Spalten schneiden, wirkt als Bildelement, das Flüssigkristall, das zwischen den Elektroden eingeschlossen ist, reagiert auf die Potentialdifferenz, die zwischen den Elektroden ansteht.

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Da das Flüssigkristall auf effektive Signalwerte reagiert, ist die Anzahl der Abtastlinien im Hinblick auf ein mögliches Übersprechverhalten und den Dynamikbereich begrenzt. Die nachfolgend beschriebenen zwei Methoden wurden entwickelt, um derartige nachteilige Einschränkungen zu überwinden.

2. Hinzufügung eines nicht-linearen Elementes

Diese Methode unterdrückt übersprechen durch Verbesserung der Ansprechcharacteristika. Dies geschieht durch die Hinzufügung von nichtlinearen Elementen wie beispielsweise Varistoren, MIM (Metal/Insulator/Metal) oder "backto-back diode" etc. zu einem jeden der Bildelemente.

3. Hinzufügung von Schaltelementen (Aktive Matrixanzeige)

Diese Methode bestromt jedes Bildelement durch Hinzufügung eines Schalttransistors. Bei dieser Methode wird Spannung während eines AuswahlVorganges angelegt, wobei die elektrische Ladung gespeichert und in einer Kapazität auch während der nicht angewählten Periode gehalten wird. Deswegen werden Spannungen mit Wellenformen an das Flüssigkristall angelegt, die denen bei den statischen Betriebsmethoden angewandten fast gleich sind. In diesem Falle stellt das Flüssigkristall selbst eine kapazitive Last dar. Falls seine Zeitkonstante verglichen mit der Treiberfrequenz ausreichend lang ist, kann die

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besagte Kapazität weggelassen werden. Als Schalttransistor kann ein Dünnfilm-Transistor oder MOS-FET (Feldeffekttransistor) verwendet werden, der auf einem Silicium-Substrat angeordnet ist.

Die Erfindung ermöglicht die Ausbildung der photoelektrischen Übertragerzelle und des Schaltelementes (diese werden detailiert später beschrieben) in einem Herstellungsprozeß. Wenn auch die Anwendung auf das vorbeschriebene dritte Verfahren am effektivsten ist, so kann die Erfindung relativ einfach auch auf die anderen Methoden angewandt werden. Sie läßt sich auch auf praktisch jedes Anzeigenmuster anwenden, einschließlich Schriftzeichenanzeigen, Graphische- und Bildanzeigen.

Normalerweise wird eine additive drei Farben Mischungsmethode zur Farberzeugung heangezogen. Zur Farbentwicklung werden Interferenz-Filter oder Filter von anorganischen oder organischen Farbstoffen und Pigmenten verwendet. Diese können entweder außerhalb oder innerhalb der LCD-Anzeigensubstrate vorgesehen sein. Im zweitgenannten Falle können sie entweder auf oder unter den Bildelementelektroden oder auf einer gemeinsamen Elektrode angeordnet sein.

Bei LCD-Anzeigen kann lediglich eine drei Farben-Mischung außerhalb des Spektrums des einfallenden Lichtes verwendet werden. Die verbleibenden Komponenten werden durch die farberzeugenden Mittel absorbiert. Falls der Betrieb des "liquid crystals" eine Polarisatorplatte erfordert, wird die verwend-

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bare Lichtmenge weiter reduziert, woraus eine sehr abgedunkelte Anzeigenscheibe bei den reflektiven Anzeigetypen resultiert, die keine Beleuchtungselemente verwenden. Um dem abzuhelfen, wird z. B. eine Glühlampe, eine Floureszensröhre, eine Elektrolumineszensplatte oder ähnliche Leuchtquelle oder andere Mittel zur Zuführung von Umgebungslicht zur Rückseite der LCD-Anzeigevorrichtung verwendet. Im Hinblick auf die einschneidenden Energieversorgungsbeschränkungen bei tragbaren Anwendungsbereichen ist die Verbesserung der Lichtquelleneffizienz von essentieller Bedeutung.

Bei dieser Erfindung wird eine Matrix von Fotodioden oder ähnlicher photoelektrischen Übertragerzellen (auch "Umsetzerzellen") auf einer farbigen LCD-Anzeigevorrichtung mit den vorstehend erläuterten Characteristika ausgebildet, so daß jede Zelle einem Bildelement zugeordnet ist. Durch Abtastung der Oberfläche der Anzeigescheibe mittels eines Lichtzeigers wird Licht durch die photoelektrischen Übertragerzellen empfangen und ein Muster entsprechend zu den Stellen eingegeben, über die der Lichtzeiger gezogen wurde, wobei das LCD-System zur Anzeige und Informationseingabe aktiviert wird. Da eine LCD-Anzeigetafel verwendet wird, ist das Anzeigesystem in vorteilhafter Weise schlank und leichtgewichtig ausgebildet und hat eine relativ geringe elektrische Leistungsaufnahme. Darüber hinaus kann die Informationseingabe schnell und einfach dank der photoelektrischen Übertragerzellen ausgeführt werden, die zu den beigeordneten Bildelementen gehören. Die Positionen des Lichtzeigers entsprechend den Lagen der photoelektrischen Über-

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tragerzellen werden durch Ermittlung von von den photoelektrischen Übertragerzellen abgesandten Signalen infolge des Lichtes vom Lichtzeiger angezeigt. Durch den Lichtzeiger gezogene Orte werden infolge der photoelektrischen Übertragungszellen detektiert.

Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispieles in den Zeichnungsfiguren näher erläutert. Diese zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines TFT (Thin Film Transistor)-Photodiodensubstrates einer erfindungsgemäßen Ausführungsform;

Fig. 2+3 Schnittdarstellungen durch das TFT-Photodiodensubstrat in Fig. 1 entlang

Schnittlinien H-II bzw. IH-III;

Fig. 4 ein Blockdiagramm zur Darstellung des TreiberSchaltkreises für den TFT;

Fig. 5 ein Blockdiagramm zur Darstellung einer 0 Ausführungsform eines ErmittlerSchalt

kreises zum Erfassen des Lichtzeigerschaltkreises .

Für eines der beiden Zellensubstrate, die die LCD-Zelle bilden, wird ein TFT (Thin Film Transistor = 5 Dünnfilmtransistor)-Photodiodensubstrat präpariert. Der TFT und die Photodioden (two-terminal photoelectric translation cells), die bei dieser Ausführungsform der Erfindung verwendet werden, sind

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jeweils so ausgebildet, daß sie zu einem in der Anzeigematrix angeordneten Bildelement gehören. Die Photodioden brauchen keine Verbindungen oder Übergangszonen zu haben oder gleichrichtende Characteristika aufzuweisen. Bei dieser Ausführungsform werden die die Flüssigkristallanzeige betreibenden TFT und die Photodioden zur Lichtermittlung simultan auf ein Substrat in ein und demselben Prozeß aufgebracht. Jede Photodiode hat eine zur konstruktiven Ausbildung des TFT identische konstruktive Ausbildung, allerdings ohne Gate-Elektrode und Lichtschild, was zu einer photoleitfähigen Zelle mit einer Elektroden/Halbleiterfilm/Elektroden-Konstruktion führt.

Um auszulesen, welche der Photodioden dem vom Lichtzeiger ausgesandten Licht unterworfen ist, ist das eine Ende der Photodiode mit der TFT-Gate-Leitung und das andere Ende der Photodiode mit einer Datenausleseleitung verbunden. Fig. 1 zeigt schematisch den besagten TFT und die Photodiode, Fig. 2 und 3 sind Querschnittsdarstellungen entlang Schnittlinien II-II bzw. III-III. Der TFT wird durch successive Auflaminierung entsprechend ausgeformter Lagen der Gate-Elektrode 11, eines Gate-Isolierfilmes 12, eines Halbleiterfilms 13, einer Source-Elektrode 14 und einer Drain-Elektrode 15 auf ein transparentes Substrat 10 von Isolierstoff-ähnlichem Sodaglas, Hartglas, Quarzglas, Plastik oder keramischen Werkstoffen gebildet. Zu jedem TFT gehörigt ein Bildelement 16, das in einer Matrix angeordnet ist, eine Drain-Elektrode 15, eine Bildelement-Elektrode und ein Speicherkondensator, der - falls nötig - vorgesehen werden kann.

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Die Gate-Elektroden 11, die zu den TFT-Reihen gehören, sind über eine gemeinsame Gate-Leitung II¹ verbunden, wohingegen die Source-Elektroden 14, die zu den TFT-Spalten gehören, über eine gemeinsame Datenschreibleitung 14' miteinander in Verbindung stehen. Jede Gate-Leitung II¹ und Datenschreibleitung 14' ist matrixförmig angeordnet, um an jedem Schnittpunkt der beiden Leitungen einen TFT zu bilden.

Jede Photodiode weist zur Lichtermittlung einen zwischen der Gate-Leitung II¹ und der Datenausleseleitung 18 angeordneten Halbleiterfilm 13' auf, der parallel zur vorstehend erwähnten Datenschreibleitung 14' verläuft. Die Photodiode ist derart angeordnet, daß die zwei Elektroden parallel zueinander in derselben Ebene verlaufen, wobei beide durch den Halbleiterfilm überbrückt sind, wie das beim TFT der Fall ist. Ein Element des Paares kann durch Verwendung eines transparenten Leiterfilmes ausgebildet sein, um eine sandwichartige Struktur auszubilden, die die Elektroden trägt oder unterstützt. Bei den erstgenannten konstruktiven Ausbildung reagiert die Photodiode auf Licht, das von einer beliebigen Seite das TFT-Substrat beaufschlagt; daraus kann allerdings ein schlechtes Öffnungsverhältnis herrühren (wobei das Öffnungsverhältnis das Verhältnis des wirksamen Bereiches der Bildelemente zur Gesamtfläche der Anzeigevorrichtung ist). Im zweiten Fall können effektivere Gate-Leitungs- und Datenausleseleitungs-Verdrahtungsverhältnisse erhalten werden, die höhere Öffnungsverhältnisse erlauben, wenn auch Licht nur von der transparenten, leitfähigen Filmseite erfaßt werden kann. Bei

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dieser Ausführungsform ist die Halbleiterfilminsel 13' auf der Gate-Leitung II¹ vorgesehen, auf welcher ein ITO-transparenter Film (In₃O₃ + SnO_) aufgeschichtet ist und deren eines Endes mit der Datenausleseleitung 18 verbunden ist. Das Material des dünnen Halbleiterfilms (13 und 13')/ das für den TFT und die Photodiode verwendet wird, ist aus Einzelsubstanzen oder Mischungen ausgewählt, die zur IV. Elementgruppe gehören und mit den notwendigen Verunreinigungen versehen (stoichiometrische oder nicht-stoichiometrische Verbindungen, feste Lösungen oder Mischkristalle, Legierungen, etc.) oder aus nicht-dotierten Einzelelementen oder Mischungen gebildet, die zur VI. Elementgruppe gehören. In kristallographischer Hinsicht können diese einkristalline oder vielkristalline Form haben oder auch amorph ausgebildet sein. Der beim Detektionsvorgang verwendete Halbleiterfilm 13' kann simultan mit dem TFT-Halbleiterfilm 13 ausgebildet werden oder auch aus unterschiedlichen Materialien bestehen. Zur Herstellung können Vakuumabscheidung, Spatterung, CVD- (=Chemical Vapor Deposition), Plasma CVD- oder Vakuum CVD-Techniken angewandt werden, zur Ausbildung der gewünschten Form eine Schattenmaskenmethode oder photolithographische Verfahren.

Um mögliche Fehlfunktionen infolge von Umgebungslicht zu vermeiden, ist für den TFT ein Lichtschild vorgesehen und über der Photodiode ein Filter angeordnet. Das Spektrum des Lichtes, das durch das Filter über der Photodiode geht, sollte mit dem vom Lichtzeiger ausgesandten Lichtspektrum i. w. übereinstimmen, jedoch eine schmalere Bandbreite haben.

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Unter Verwendung eines solchen Filters können lediglich ausgewählte Lichtstrahlkomponenten vom Lichtzeiger ermittelt werden. Zusätzlich wird ein Orientierungsfilm, der reibungsbehandelt ist, dazu verwendet, die Flüssigkristallausrichtung zu verbessern.

Die Ansteuerung des Flüssigkristalls in diesen TFT-Photodiodensubstraten wird i. w. dadurch ausgeführt, daß man einer sog. sequentiellen Leitungsauswahlmethode folgt. Wenn man einen N-leitenden Halbleiter als TFT-Halbleiterfilm 13 verwendet, dann bildet sich eine Elektronenspeicherschicht aus, wenn eine positive Spannung über der Gate-Elektrode 11 am Gate-Isolationsfilm 12 Interface angelegt ist, um den Widerstand zwischen der Source-Elektrode 14 und der Drain-Elektrode 15 zu beeinflussen.

Fig. 4 zeigt ein Blockdiagramm zur Darstellung einer Ausführungsform des Treiberschaltkreises, der in diesem System verwendet wird. Von einem Abtastimpulsgenerator 31 wird mit regelmäßigen Abständen ein Abtastimpuls an die Gate-Leitung 11' angelegt, um den TFT durchzuschalten werden. In einem Leitungsspeicher 32 werden Bildsignale für eine Abtastleitung vorläufig abgespeichert. Sie werden sodann simulatan in zeitlicher Übereinstimmung mit dem Abtastimpuls auf die Schreibleitung 14' gegeben, sodann über den TFT zur Bildelementelektrode 16 und zum Speicherkondensator abgegeben, der falls notwendig - vorgesehen ist. So wie sich das Potential an der Bildelementelektrode ändert, ändert sich auch der Effektivwert der an das Flüs-

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sigkristall angelegten Spannung, die die Flüssigkristallanzeige betreibt. Wenn es gewünscht wird, daß neutrale Farbtöne angezeigt werden, wird ein analoger Leitungsspeicher 32 verwendet. Falls neutrale Farbtöne nicht benötigt werden, kann dieser durch einen digitalen Leitungsspeicher oder ein Schieberegister ersetzt werden. Der Speicherkondensator hält die an das Flüssigkristall angelegte Spannung auch dann aufrecht, wenn der TFT ausgeschaltet ist. Man benötigt allerdings keinen Speicherkondensator, falls die Flüssigkristall-Zeitkonstante gegenüber dem Abtastzyklus relativ groß ist.

Die Erfassung der Lichtzeigerstellung durch die Photodiode geht wie folgt vor sich: Es werden geeignete Materialien mit geringerer Leitfähigkeit bei Dunkelheit und höherer Leitfähigkeit bei Helligkeit zur Beispielsbeschreibung herangezogen. Wenn Licht den Halbleiterfilm 13' beaufschlagt, fällt der Widerstand ab und der an die Gate-Leitung 11' angelegte Abtastimpuls wird auf die Ausleseleitung 18 übertragen. Dieser Impuls wird durch eine Vergleicherschaltung festgestellt, die mit einer jeden der Datenausleseleitungen verbunden ist. Die X-Koordinate des Lichtzeigers wird durch Lokalisie-5 rung der Vergleicherschaltung bestimmt, an welcher der Impuls aufgetreten war. Die Y-Koordinate wird durch Erfassung des Zeitpunktes bestimmt, zu welchem besagter Impuls auftrat. Dieser Vorgang kann durch einen relativ einfachen Schaltkreis durchgeführt werden, wie er beispielsweise in Fig. 5 gezeigt ist.

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Das Ausgangssignal eines jeden der Vergleicher 41 wird durch einen Peak-hold-Schaltkreis oder mittels eines RS-Flipflop 42 aufrechterhalten. Das Ausgangssignal wird sodann an einen ODER-Schaltkreis 43 weitergeleitet. Das Ausgangssignal wird auf "0" am Beginn eines jeden Felddurchlaufs zurückgesetzt und dann auf logisch "1" gesetzt, sowie die das Licht des Lichtzeigers empfangende Photodiode abgetastet wird. Die Y-Koordinate kann durch computermäßige Erfassung der Anzahl von Abtastimpulsen während des Zeitabschnittes, wenn das Ausgangssignal vom ODER-Schaltkreis 43 "0" ist, erfolgen. Dazu wird ein Y-Koordinatenzähler 44 verwendet. Auf diese Weise wird das Licht vom Lichtzeiger durch zwei oder mehrere Photodioden empfangen; diejenige, die in der am weitesten obenliegenden Position liegt, wird erfaßt. Die X-Koordinate kann durch Abtastung der Ausgänge im Peak-hold-Schaltkreis oder mit dem RS-Flipflop 42 während des vertikalen Rücksprungvorganges erhalten werden. Falls es nicht möglich ist, während des vertikalen Rücksprunges entsprechende Daten zu erfassen, dann können die aufrechterhaltenen Ausgangssignale versuchsweise in ein gesondertes Shift-Register 45 zur Abtastung während des nächsten Felddurchlaufes eingelesen werden. Eine Berechnung der Anzahl der bis zum Einzählen der ersten logischen "1" aufgetretenen Taktimpulse kann auch verwendet werden, wobei das RS-Flipflop 42 und der Zähler 46 zur Erfassung der X-Koordinate dienen. Diese Schaltelemente können entweder extern oder an peripheren Bestandteilen des TFT-Substrates angeordnet werden. Im zweitgenannten Fall läßt sich die Anzahl von Anschlüssen reduzieren, die das TFT-Substrat mit externen

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Schaltkreisen verbinden. Die aufgrund von Umgebungslicht auftretenden Effekte können durch Justierung der Referenzspannung (V ref) an der Vergleicherschaltung 41 eingestellt werden.

Sodann wird ein anderes Zellensubstrat hergestellt, das an das TFT-Photodiodenzellensubstrat angepaßt ist; es besteht aus einem transparenten, leitfähigen Film und einem Farbfilter auf einem transparenten Substrat, das aus Glas oder ähnlichen Material hergestellt ist. Für das Farbfilter werden ein Interferenzfilter, anorganische oder organische Farbstoffe oder Pigmente verwendet. Es wird durch photolithographische oder Drucktechniken hergestellt und besteht aus drei Primärfarben, die in Reihen oder mosaikartig angeordnet sind, auf welchen der transparente leitfähige ITO-FiIm durch Ionenbeschichtungstechniken oder ähnliche Methoden aufgelegt wird. Auf der Oberfläche ist schließlich eine Orientierungsschicht vorgesehen, um die Flüssigkristallausrichtung zu unterstützen.

Diese beiden Zellsubstratplättchen werden über Abstandshalter miteinander verbunden; das Flüssigkristall wird zwischen die beiden Substrate eingefüllt, um die LCD-Anzeigetafel fertigzustellen. Falls das eingefüllte Flüssigkristall im TN-Mode arbeitet, werden zusätzlich Polarisierungsplatten an die Front- und Rückseite der Anzeigetafel angesetzt.

Der Lichtzeiger besteht i. w. aus einer Lichtquelle und einer Linse, die in einem stiftartigen Gehäuse untergebracht sind. Als Lichtquelle können eine

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weißleuchtende Glühlampe mit einem Filter, eine Leuchtdiode (LED) oder ein Halbleiterlaser etc. verwendet werden. Es ist zweckmäßig, wenn - wie oben bereits erläutert - das Spektrum der Lichtquelle so schmal als möglich ist. Falls eine LED verwendet wird, sollte sich ihre mittige Hauptlinie im Bereich von etwa 10 - 100 nm befinden. Das Licht wird als gebündelter Lichtstrahl durch die Linse ausgegeben, die an einem Ende des Lichtzeigers angeordnet ist. Demzufolge wird, wenn Licht emittiert wird, während der Lichtzeiger über die Frontscheibe der vorstehend erläuterten LCD-Anzeigetafel bewegt wird, Licht auf die Photodioden in der LCD-Anzeigetafel treffen, die dann die zugehörigen Stellen identifizieren.

Die vorstehend erläuterte Ausführungsform besteht aus Dünnfllmtransisitoren (TFTs) und Photodioden, die auf einem transparenten Substrat angeordnet sind sowie einem Flüssigkristall, das in Lichtransmission betrieben wird. In anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können Silicium oder andere Halbleitersubstrate verwendet sowie Flüssigkristall-Treibertransistoren und photoelektrische Übertragungszellen für Flüssigkristallreflektionsbetrieb angeordnet werden.

Claims

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PATENTANWÄLTE- EUROPEAN PATENT ATTORNEYS Dipl.-Chem. Dr. N. ter Meer Dipl. Ing. H. Steinmeister

D-8000 MÜNCHEN 80 D-4800 BIELEFELD 1

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Mü/Ha/b 20. Juni 1985

SHARP KABUSHIKI KAISHA 22-22, Nagaike-cho, Abeno-ku, Osaka 545, Japan

Informationsein- und -ausgabeanordnung für

Matrixanzeigen

Priorität: 20. Juni 1984, Japan, Ser.No. 59-128023 (P)

PATENTANSPRÜCHE

Informationsein-/ausqabeanordnung für eine Matrixanzeige, bei welcher einzelne Bildelemente über aktive Schalterelemente mit entsprechenden Ansteuer-Spahnungen versorgbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß einzelne photoelektrische den Bildelementen (16) zugeordnete Übertragerzellen (Ii¹, 13', 18) vorgesehen sind, und daß bestimmten Informationsmustern eine Eingabefunktion zugeordnet ist, die mit einem Lichtzeiger gezogen wird, der über die Frontscheibe der mit den Übertragungszellen (II¹, 13', 18) bestückten Matrixanzeige geführt wird.

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2. Informationsein-Zausgabeanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrixanzeige eine Flüssigkristallanzeigetafel ist.
3. Informationsein-Zausgabeanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die photoelektrischen Übertragungszellen Photodioden (11·, 13¹, 18) sind.
4. Informationsein-/ausgabeanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltelemente durch auf dem Substrat (10) der Anzeigezellen aufgebrachte Dünnfilmtransistoren (TFT) gebildet sind.
5. Informationsein-Zausgabeanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß die photoelektrischen Übertragungszellen (II¹, 13', 18) mit einer Spannungsversorgungsleitung C^FTl verbunden sind, die die Schaltelemente ansteuert.
6. Informationsein-/ausgabeanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtstrahl des Lichtzeigers ein Emissionsspektrum schmaler Bandbreite aufweist.

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Informationsein-/ausgabeanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß jede photoelektrische Übertragungszelle mit einem Filter versehen ist, der lediglich die Übertragung ausgewählter Komponenten des Lichtstrahlemissionsspektrums des Lichtzeigers zuläßt.