DE3608419A1

DE3608419A1 - Aktive matrix-fluessigkristallanzeige mit steuereinrichtung

Info

Publication number: DE3608419A1
Application number: DE19863608419
Authority: DE
Inventors: Nobuaki Tenri Nara Matsuhashi; Hiroshi Ikoma Nara Take; Makoto Nara Takeda
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1985-03-15
Filing date: 1986-03-13
Publication date: 1986-09-25
Also published as: GB2173628A; US4830466A; JPH0766249B2; GB2173628B; DE3608419C2; GB8606485D0; JPS61210398A

Description

TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER Sharp ~ ·'

- 3 AKTIVE MATRIX-FLÜSSIGKRISTALLANZEIGE MIT STEUEREINRICHTUNG

Die Erfindung betrifft eine aktive Matrix-Flüssigkristallanzeige mit Steuereinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Bei einer derartigen Flüssigkristallanzeige ist jedem einzelnen Bildelement der Anzeigematrix ein Adressen-Schalttransistor zugeordnet.

\aJ Ein typisches Beispiel einer bekannten Matrix-Flüssigkristallanzeige mit nicht linearen Elementen zur Ansteuerung des Flüssigkristalls ist eine aktive Matrix-Flüssigkristallanzeige mit Dünnschichttransistoren (TFT). Die Dünnschichttransistoren sind matrixförmig in dem Anzeigefeld der Flüssigkristallanzeige angeordnet. Mit einer solchen Anzeige wird selbst bei einer Ansteuerung im Zeitmultiplexverfahren mit kleinem Tastverhältnis, d.h., mit vielen Zeilen, der gleiche BiIdkontrast wie bei statischer Ansteuerung erreicht.

Zur näheren Erläuterung der Problemstellung, die der Erfindung zugrundeliegt, soll bereits hier auf Figuren 1 bis 3 der Zeichnungen Bezug genommen werden.

Die Steuerungeinrichtung für eine aktive Matrix-Flüssigkristallanzeige mit TFT-Transistoren weist beispielsweise die in Figuren 1 und 3 gezeigte Schaltungsanordnung auf. Die Signalwellenformen dieser Steuereinrichtung sind in Figur 2 veranschaulicht. Ein Dünnschichttransistor 11c ist am Schnittpunkt zwischen einer Zeilenelektrode 11a und einer Spaltenelektrode 11b mit einer Flüssigkristall-Anzeigetafel 11 verbunden. Die Kapazität der Flüssigkristallschicht ist in dem Schaltschema mit 11d bezeichnet. Ein Zeilenelektroden-Treiber 12 wird im

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wesentlichen durch ein Schieberegister gebildet, das Taktsignale (jj von einer Tor-Signalsteuerung 13 aufnimmt. Entsprechend den Taktsignalen <j) werden von dem Schieberegister Abtastimpulse S durchgeschoben und sequentiell an die entsprechenden Zeilenelektroden ausgegeben. Die gesamt Bildabtastperiode, d.h., die Priode, mit der die Information über das vollständige Bild abgetastet wird, soll im folgenden mit T bezeichnet werden. Die Waagerecht-Abtastperiode, d.h., die Periode, mit der die Bildinformation über eine Bildzeile abgetastet wird, soll mit H bezeichnet werden. Innerhalb der Periode H muß die Bildinformation für die entsprechende Zeile gelesen (abgetastet) und in die entsprechende Zeile der Flüssigkristallanzeige eingeschrieben werden.

Die Periode H soll daher im folgenden auch als Zeilenschreibperiode bezeichnet werden. Wenn die Anzahl der Bildzeilen mit N bezeichnet wird, so gilt die Beziehung: H=T/N. Den Zeilenelektroden wird sequentiell eine gepulste Spannung zugeführt, deren Impulsbreite mit der Abtastperiode oder Zeilenschreibperiode H übereinstimmt. Durch diese Spannung werden die Dünnschichttransistoren der betreffenden Zeile aufgesteuert. Ein Spaltenelektroden-Treiber 14 umfaßt ein Schieberegister, Abtastschalter und dergleichen, wie in Figur 3 gezeigt ist. Der Spaltenelektroden-Treiber 14 tastet die seriell von einer Daten-Signalsteuerung 15 übermittelten Datensignale ab und liefert diese Datensignale synchron mit den Taktsignalen (j> sequentiell und in zeitlicher Abstimmung mit den entsprechenden Spaltenelektroden und der Ansteuerung der Zeilenelektroden an die jeweiligen Spaltenelektroden. Auf diese Weise werden die Datensignale über die Dünnschichttransistoren 11c in die Flüssigkristallschicht eingeschrieben. Dieses Treibersystem, bei dem die Datensignale direkt in der Anzeigetafel (Panel) gesammelt und gehalten werden, wird als "Panel-SH"

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Treibersystem bezeichnet (SH für Sample-Hold).

Bei diesem Treibersystem erfolgt die Abtastung der Daten und das Einschreiben der Daten in die Flüssigkristallschicht mit Hilfe der Dünnschichttransistoren in der gleichen Zeilenschreibperiode H. Die Zeitdauer, die zur übertragung der Daten aus dem Schieberegister 16 des Spaltenelektroden-Treibers 14 in die Flüssigkristallschicht zur Verfügung steht, beträgt daher beispielsweise für ein Fernsehsignal zwischen 1H oder 63,5μ3 (eine Zeilenschreibperiode) und 11 με (Rückkehrzeit für das Waagerecht-Ablenksignal). Die Schreibzeit, die zum Überschreiben der Daten in die Flüssigkristallschicht zur Verfügung steht, ist daher um so kürzer, je später das Datensignal für das betreffende Element eintrifft und beträgt im ungünstigsten Fall (beim letzten Bildelement der Zeile) nur 11 με.

Die Wechselspannungsansteuerung des Flüssigkristalls wird dadurch erreicht, daß die Polarität des Datensignals bei jedem Zeilenschreibvorgang umgekehrt wird.

Ein Nachteil des oben beschriebenen herkömmlichen Treiber systems besteht darin, daß die Schreibzeit für die zuletzt eintreffenden Datensignale einer Zeile zu kurz werden kann. Die Zeitkonstante T_QN für das Aufladen des durch die Flüssigkristallschicht gebildeten Kondensators ist gegeben durch das Produkt aus dem Widerstand R des Dünnschichtkondensators im durchgeschalteten Zustand und der Kapazität C__ der Flüssigkristallschicht. Am Zeilenanfang, wo die Datensignale verhältnismäßig früh eintreffen, ist die zur Verfügung stehende Zeit so groß, daß die Flüssigkristallschicht durch die an der Spaltenelektrode anliegende Spannung über den Dünnschichttransistor auf ein vorgegebenes Potential

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aufgeladen werden kann. Am Zeilenende ist jedoch die verbleibende Zeit bis zum Sperren des Dünnschichttransistors so kurz, daß die Flüssigkristallschicht nicht mehr auf das vorgegebene Potential aufgeladen werden kann. In diesem Fall können die alten Daten nicht vollständig durch die neuen Daten ersetzt werden. Das an die Flüssigkristallschicht angelegte Potential weist einen Zwischenwert zwischen den Potentialen auf, die den alten und den neuen Daten entsprechen. Folglich entspricht die auf dem Anzeigefeld angezeigte Information einer Mischung der aktuellen Daten mit den vorausgegangenen Daten. Die Unterschiede in den zur Verfügung stehenden Schreibzeiten für die Bildelemente längs einer Zeile des Anzeigefeldes können daher zu einer Unbestimmtheit des Anzeigebildes führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flüssigkristallanzeige der eingangs genannten Art und die Steuereinrichtung für eine solche Flüssigkristallanzeige derart auszubilden, daß die Flüssigkristallschicht auf ein höheres Potential aufgeladen werden kann und daß die Unterschiede in den Zeiten, die an den verschiedenen Bildelementen längs einer Zeile des Anzeigenfeldes für die übertragung der Information in die Flüssigkristallschicht zur Verfügung stehen, verringert werden.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Erfindungsgemäß sind die Zeilenelektroden etwa in der Mitte des Anzeigefeldes unterteilt, so daß in jeder Zeile zwei nebeneinanderliegende Zeilenelektroden vor-

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handen sind. Die Bildinformation für die gesamte Zeile wird in einem Zug abgetastet. Die beiden getrennten Zeilenelektroden gestatten es jedoch, die Adressen-Schalttrasistoren für die beiden Zeilenhälften zeitlieh versetzt zu steuern, so daß die abgetastete Bildinformation in den beiden Zeilenhälften zu unterschiedlichen Zeiten in die Flüssigkristallschicht überschrieben wird. Hierdurch wird erreicht, daß mehr Zeit zum überschreiben der Informationen in die Flüssigkristallschicht zur Verfügung steht, und die Unterschiede in den zur Verfügung stehenden Schreibzeiten können verringert werden. Darüber hinaus ist es auch möglich, die Schreibzeiten völlig zu vereinheitlichen, indem sämtliche Schalttransistoren der betreffenden Zeilenhalfte gleichzeitig bei Eintreffen der Bildinformation für das letzte Bildelement dieser Zeilenhälfte aufgesteuert werden. Auf diese Weise gestattet es die Erfindung, die Spuren des vorausgegangenen Bildes in allen Bereichen des Anzeigefeldes vollständig zu löschen, so daß die Bestimmtheit und Deutlichkeit des angezeigten Bildes verbessert wird.

ί Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen, die auch Figuren zum Stand der Technik enthalten, näher erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 ein Blockdiagramm einer herkömmlichen Flüssigkristallanzeige;

Figur 2 ein Zeitdiagramm verschiedener Signale

in der herkömmlichen Flüssigkristallanzeige gemäß Figur 1; 35

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Figur 3 ein Blockdiagramm eines wesentlichen Teils der Flüssigkristallanzeige gemäß Figur 1;

Figur 4 einen schematischen Grundriß einer

Flüssigkeitsanzeige gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Figur 5 ein Zeitdiagramm von Torsignalen in einer erfindungsgemäßen Flüssigkristall

anzeige ;

Figur 6 ein höher aufgelöstes Zeitdiagramm

der in Figur 5 gezeigten Torsignale; 15

Figur 7 ein Zeitdiagramm von Torsignalen in

einer Flüssigkristallanzeige gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel· der Erfindung;
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Figur 8 ein höher aufgelöstes Zeitdiagramm

der Torsignale gemäß Figur 7.

Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich auf die Anwendung einer Flüssigkristallanzeige mit Treibersystem gemäß der Erfindung auf ein Fernsehgerät mit Flüssigkristall-Bildschirm.

Figur 4 veranschaulicht die Anordnung von Zeilenelektroden in einem Flüssigkristall-Anzeigefeld. Die waagerecht verlaufenden Zeilenelektroden sind etwa in der Mitte des Anzeigefeldes 1 in zwei Abschnitte unterteilt, so daß Paare von Zeilenelektroden 1a,1b gebildet werden, die sich von den seitlichen Enden bis etwa zur Mitte des Anzeigefelds 1 erstrecken. Die einzelnen

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Zeilenelektroden 1a in der linken Bildhälfte sind mit Bezugszeichen e₁,e_:., ... e _₁ mit ungeradem Index be-

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zeichnet, während die Zeilenelektroden 1b in der rechten Bildhälfte mit Bezugszeichen e₂,e., ..., e mit geradem Index bezeichnet sind. Die Zeilenelektroden e..,e₂, ..., e sind an den Schnittpunkten mit nicht gezeigten Spaltenelektroden mit nicht gezeigten Adressen-Schalttransistoren verbunden. Für jedes einzelne Paar von nebeneinanderliegenden Zeilenelektroden 1a und 1b oder speziell e- und e₂ wird ein Zeilenschreibvorgang ausgeführt. Die Zeilenelektrode e- liefert eine Anzeige entsprechend der ersten Hälfte des Zeilenschreibvorgangs (1H), und die Zeilenelektrode e₂ liefert eine Anzeige entsprechend der zweiten Hälfte des Zeilenschreibvorgangs.

Figuren 5 und 6 zeigen Wellenformen der Torsignale für die Schalttransistoren. Die Torsignale werden von einem nicht gezeigten Zeilenelektroden-Treiber an die Zeilenelektroden e..,e₂,..., e übermittelt. Die Torsignale weisen eine Impulsbreite entsprechend der Periode 1H (63,5ns) auf. Das Torsignal für eine Elektrode 1a mit ungeradem Index ist mit der abfallenden Flanke eines Waagerecht-Synchronisationssignals synchronisiert, während das Torsignal für eine Elektrode 1b mit geradem Index mit der Mitte der Impulslücke A des Waagerecht-Synchronisationssignals synchronisiert ist. Dies bedeutet, daß die an die nebeneinanderliegenden Zeilenelektroden 1a und 1b übermittelten Impulse um etwa die Hälfte der Zeilenschreibdauer gegeneinander phasenversetzt sind.

Das Datensignal wird mit Hilfe eines nicht gezeigten Spaltenelektroden-Treibers während der ersten Hälfte der Impulslücke A (26,25\is) abgetastet und während der Restzeit der Periode des Synchronisationssignals (37,25us) in die Flüssigkristallschicht eingeschrieben.

Die Schreibzeit, während derer die Flüssigkristallschicht

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auf den gewünschten Anzeigewert für den betreffenden Punkt eingestellt wird, liegt somit im Bereich von 63,5us bis 37,25us. Bei der erfindungsgemäßen Steueranordnung beträgt somit die kürzeste Schreibzeit 37/25ns/ im Vergleich zu 11 με bei der herkömmlichen Steueranordnung. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung steht somit eine längere Zeit zum Einschreiben der Datensignale in die Flüssigkeitskristallschicht zur Verfügung, und die Unterschiede zwischen der maximalen und der minimalen Schreibzeit sind gegenüber der herkömmlichen Anordnung verringert, so daß die Flüssigkristallschicht auf ein höheres Potential aufgeladen werden kann und die Unterschiede in den Schreibzeiten der Bildelemente in seitlicher Richtung des Anzeigefeldes minimiert werden.

Figur 7 und 8 zeigen die an die Zeilenelektroden e..,e₂, ..., e angelegten Torsingale für die Schalttransistoren gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Durch die Torsignale werden die Schalttransistoren synchron zueinander und in Abhängigkeit von dem Bildelement aufgesteuert, für das die kürzeste Schreibzeit zur Verfügung steht. Die Impulsbreite der Torsignale beträgt 37,25με oder etwa die Hälfte der Zeilenschreibperiode 1H (63,5us). Die Torsignale für eine Zeilenelektrode 1a mit ungeradem Index sind mit der Mitte der Impulslücke des Synchronisationssignals synchronisiert, während die Torsignale einer Elektrode 1b mit geradem Index mit der ansteigenden Flanke des Synchronisationssignals synchronisiert sind.

Bei diesem Ausführungsbeispiel werden jeweils nach der Abtastung des Dätensignals während eines Zeitintervalls der Länge 1/2H die Impulse zum Aufsteuern der Schalttransistoren an die Zeilenelektroden 1a und 1b über-

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mittelt. Folglich wird die Zeit zum Einschreiben der Datensignale in die Flüssigkristallschicht durch die Schalttransistoren einheitlich auf 37,25με oder etwa 1/2H begrenzt. Unterschiede der Schreibzeiten für
nebeneinander in derselben Zeile liegende Bildelemente werden somit vollständig vermieden.

Claims

TER MEER-MÜLLER-STEINMEISTER - PATENTANWÄLTE — EUROPEAN PATENT ATTORNEYS Dipl.-Chem. Dr. N. ter Meer Dipl.-Ing. H. Steinmeister Dipl.lng. FE. Müller Artur-Ladebeck-Strasse 51 Mauerkircherstrasse 45 D-8000 MÜNCHEN 80 D-4800 BIELEFELD 1 2875-PT-T Mü/St/Wi/sc 13. März 1986 SHARP KABUSHIKI KAISHA 22-22 Nagaike-chof Abeno-ku, Osaka 545, Japan AKTIVE MATRIX-FLÜSSIGKRISTALLANZEIGE MIT STEUEREINRICHTUNG PRIORITÄT: 15. März 1985, Japan, Nr. 60-52807 (P) PATENTANSPRÜCHE

1. Aktive Matrix-Flüssigkristallanzeige mit Steuereinrichtung, bei der das-Anzeigefeld der Flüssigkristallanzeige mit Zeilenelektroden versehen ist, die mit den Torelektroden von Adressen-Schalttransistoren verbunden sind, und bei der die Daten direkt im Anzeigefeld abgetastet und gespeichert werden, dadurch gekennzeichnet,

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Sharp

daß die Zeilenelektroden etwa in der Mitte des Anzeigefelds (1) in zwei Abschnitte unterteilt sind, so daß Paare von nebeneinander liegenden Zeilenelektroden (1a, 1b) gebildet werden, die sich von den beiden Seiten des Anzeigefelds bis etwa zur Mitte des Anzeigefelds erstrecken, und daß für jedes Paar (1a,1b) von Zeilenelektroden jeweils eine Zeilenabtastung erfolgt.

2. Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, daß Impuse, deren Impulsbreite einer Waagerecht-Abtastperiode (H) entspricht, den beiden Zeilenelektroden (1a,1b) um etwa eine halbe Waagerecht-Abtastperiode (H) phasenversetzt zugeführt werden.

3. Flüssigkristallanzeige nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für jede einzelne der Zeilenelektroden (1a oder 1b) das Datensignal während einer halben Waagerecht-Abtastperiode abgetastet wird und daß der betreffenden Zeilenelektrode im Anschluß an die Abtastung des Datensignals ein Impuls zugeführt wird, dessen Impulsbreite der halben Waagerecht-Abtastperiode (1/2 H) entspricht, so daß ein Zeitintervall von der Länge etwa einer halben Waagerecht-Abtastperiode zum Einschreiben des Datensignals in die Flüssigkristallschicht zur Verfügung steht.