DE3610916A1 - Matrixfoermige fluessigkristall-anzeigeeinrichtung - Google Patents

Matrixfoermige fluessigkristall-anzeigeeinrichtung

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DE3610916A1 DE19863610916 DE3610916A DE3610916A1 DE 3610916 A1 DE3610916 A1 DE 3610916A1 DE 19863610916 DE19863610916 DE 19863610916 DE 3610916 A DE3610916 A DE 3610916A DE 3610916 A1 DE3610916 A1 DE 3610916A1
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Description

TER MEER - MÜLLER · STEINMElSTiR- ~ : - "-...'"- -Sharp K.K. - 2884
—^— 36 1
Matrixförmige Flüssigkrista11-Anzeigeeinrichtung
Beschreibung
Die Erfindung bezieht sich auf eine matrixförmige Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen Art.
Eine derartige matrixförmige Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung wird üblicherweise im Zeitmultiplex-Verfahren angesteuert und ist allgemein bekannt. Mit ihr lassen sich, im Gegensatz zu Segment-Anzeigeeinrichtungen, Bilder mit erheblich größerer Bildinformationsdichte erzeugen. Allerdings wird für verschiedene Anwendungsfälle angestrebt, die Anzahl der Abtastelektroden bzw. die Multiplexfrequenz zur Ansteuerung der matrixförmigen Anzeigeeinrichtung noch weiter zu erhöhen.
Das Augenmerk wird dabei insbesondere auf eine Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung vom Transmissions-Typ gerichtet (TN-LCD), die Farbfilter oder Farbpolarisatoren zur farbigen Darstellung von Bildern enthält. Um auf dieser Basis eine Flüssigkristall-Farbfernseheinrichtung entwickeln zu können, werden gegenwärtig verstärkte Untersuchungen hinsichtlich der Ansteuermethode, des Aufbaus der Farbfilter und bezüglich der Auswahl geeigneter Flüssigkristallmaterialien durchgeführt. Wesentliches Ziel der Anstrengungen ist, ein Anzeigesystem zu schaffen, das Farbbilder mit hoher Reinheit und über einen weiten Farbtonbereich erzeugen kann. Entsprechende Bemühungen haben bis jetzt allerdings noch nicht zum Erfolg geführt.
TER MEER - MÜLLER · STEINMEISTHR. . : : "_ _ ." . Sharp K.K. 2884
Wird eine konventionelle matrixförmige X-Y-Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung bei der optimalen Spannung bzw. mit Hilfe des Verfahrens der Spannungsmittelwertbildung und der Multiplexfreguenz N betrieben, so wird das maxima-Ie Kontrastverhältnis dann erhalten, wenn die Beziehung entsprechend der nachfolgenden Gleichung (1) zwischen der Abtastpuls-Spitzenspannung V, und der Signalpuls-Spitzenspannung V» erfüllt ist:
ίο V1 = /Fv2 (l)
Das Verhältnis α zwischen der effektiven Spannung V IN zur Einschaltung der Bildelemente zu der Spannung VATTC, bei der die Bildelemente wieder ausgeschaltet werden, läßt sich durch die Gleichung (2) ausdrücken:
VAUS
Anhand dieser Gleichung (2) ist klar zu erkennen, daß die Differenz zwischen V IN und V0 um so kleiner wird, je größer die Anzahl der Abtastelektroden N ist.
Ist beispielsweise N = 200, so ist die an den eingeschalteten Bildelementen liegende Spannung nur um 7,3 % größer als diejenige Spannung, die an den ausgeschalteten Bildelementen liegt. Ist N größer, so fällt die Spannung aufgrund des Elektrodenwiderstands, was eine Fluktuation der Schwellenspannung bezüglich der elektrooptischen Eigenschäften nach sich zieht. Beispielsweise treten dann Schwankungen bei der Ein- und Ausschaltung der einzelnen Bildelemente auf, durch die die matrixförmige Anzeigeeinrichtung aufgebaut wird. Das bedeutet, daß sich nur ungleichförmige Bilder oder Bilder mit schlechterem Kontrast erzeugen lassen. Die Anzahl der Abtastelektroden N kann daher nicht beliebig erhöht werden, ohne eine Ver-
TER MEER · MÖLLER · STEINMEIST^ft
Sharp K.K. - 2884
36 I ü
36 I üy 1 b
schlechterung des Bildkontrastes in Kauf zu nehmen.
Insbesondere bei im Multiplex-Verfahren angesteuerten Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtungen zur Erzeugung farbiger Bilder hängt die Intensität des transmittierten Lichts von der an die Flüssigkristalle angelegten Spannung ab, und darüber hinaus noch von der Farbe bzw. Wellenlänge des transmittierten Lichts. Bei konventionellen Anzeigeeinrichtungen dieser Art ist es daher schwierig, gleichmäßig gute Farben im gesamten Bildbereich zu erzeugen, selbst wenn die Schwankungen anderer Größen über den Anzeigebereich kompensiert worden sind.
Der Erfindung·liegt die Aufgabe" zugrunde, eine maxtrisförmige X-Y-Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung zu schaffen, die gegenüber den konventionellen Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtungen eine erhöhte Anzahl von Abtastelektroden aufweist bzw. mit einer höheren Multiplexfrequenz betrieben werden kann, ohne daß ein unregelmäßiger oder schwächerer Bildkontrast oder ungleichmäßige Farbdarstellungen bzw. Farbbalancen bei der Erzeugung farbiger Bilder auftreten.
Die Lösung der gestellten Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Eine matrixförmige Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung, mit einer Anzahl von in einer Richtung liegenden Signalelektroden und einer Anzahl von in einer anderen Richtung liegenden Abtastelektroden und mit einer Ansteuerschaltung zur Ansteuerung der Signalelektroden und Abtastelektroden im Multiplexverfahren zeichnet sich dadurch aus, daß die Signalelektroden und/oder die Abtastelektroden in einer Mehrzahl von Blöcken unterteilt sind und daß die Ansteuer-
TER MEER · MÜLLER · STEINMEISf k& . ; : ' . " .Sharp K. K. -'2884"
schaltung mit den Blöcken der Signalelektroden und/oder Abtastelektroden jeweils verbundene Steuereinrichtungen aufweist, um unabhängig voneinander einstellbare Spannungen an die entsprechenden Signalelektroden bzw. Abtastelektroden legen zu können.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind den Signalelektroden verschiedene Farben zugeordnet, wobei jeweils in einem Block nur Signalelektroden einer Farbe enthalten sind.
Vorzugsweise sind Blöcke mit jeweils roten, grünen und blauen Signalelektroden vorhanden. Hierbei sind die Signalelektroden der jeweils unterschiedlichen Farben ineinander verschachtelt angeordnet.
Die Zeichnung stellt Ausführungsbeispiele der Erfindung dar. Es zeigen:
Fig. l(A) bis l(E) Signalverläufe von Spannungen, die an die matrixförmige Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung anlegbar sind und die zur Erläuterung der Betriebsweise der matrixförmigen Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung herangezogen werden,
Fig. 2 eine graphische Darstellung zur Erläuterung des Zusammenhangs zwischen den Werten α und N der matrixförmigen Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung,
Fig. 3 eine graphische Darstellung zur Erläuterung des Zusammenhangs zwischen der angelegten Spannung und der Intensität des transmittierten Lichts bei der matrixförmigen Flüssigkristall-Anzeige
einrichtung,
TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER Shärg K .X..: - 28&>- - -.
Fig. 4 ein elektrisches Schaltdiagramm der matrixförmigen Flüssigkristal!-Anzeigeeinrichtung,
Fig. 5(A) und 5(B) Signalverläufe von Spannungen, die an die Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung nach
Fig. 4 anlegbar sind,
Fig. 6 ein elektrisches Schaltdiagramm eines anderen Ausführungsbeispiels der matrixförmigen Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung, und
Fig. 7 eine graphische Darstellung zur Erläuterung des Zusammenhangs zwischen der Intensität des transmittierten Lichts und der angelegten Spannung für jeweils unterschiedliche Farben Rot, Grün
und Blau.
Im nachfolgenden wird das der Erfindung zugrunde liegende Prinzip anhand der Zeichnungen näher erläutert. Die Fig.
l(A) bis l(E) zeigen Beispiele bzw. Signalverläufe von Spannungen aufgrund der Spannungsmittelwertbildung, die an die matrixförmige X-Y-Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung anlegbar sind. In Fig. 1(A) ist dabei der Signalverlauf derjenigen Spannung angegeben, die an die Abtastelektrode Y, angelegt wird. Die Signalverläufe derjenigen Spannungen, die jeweils an die Signalelektrpden X, und X„ angelegt werden, sind in den Fig. l(B) und l(C) gezeigt. Fig. l(D) stellt den Signalverlauf derjenigen Spannung dar, durch die die Bildelemente eingeschaltet werden bzw. aufleuchten, während Fig. l(E) den Signalverlauf derjenigen Spannung angibt, die den ausgeschalteten bzw. nichtleuchtenden Bildelementen zugeführt wird. Die EIN-Periode für eine Abtastelektrode ist mit t bezeichnet, während T ein Bildzyklus ist. V, ist die Spitzenspannung, die an die Abtastelektroden angelegt wird, während V2 die Spitzenspannung an den Signalelektroden ist.
ORIGINAL INSPECTED
TER MEER · MÜLLER · STEINMEISTER
Wie bereits zuvor erwähnt, weist eine matrixförmige X-Y-Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung ein maximales Kontrastverhältnis dann auf, wenn die Spannungen V, und V0 die durch die Gleichung (1) angegebene Beziehung zueinander besitzen. In diesem Fall wird das Verhältnis α derjenigen Spannung, die an den eingeschalteten Bildelementen liegt, zu derjenigen Spannung, die an den ausgeschalteten Bildelementen liegt, durch die genannte Gleichung (2) beschrieben.
10
Im folgenden sei angenommen, daß die Spannungen V, und V~ nicht die oben beschriebene Beziehung zueinander aufweisen, sondern wie folgt miteinander verknüpft sind:
V
i- = k (3)
/NV2
Für das Verhältnis α ergibt sich dann der nachstehende Ausdruck:
20
„ - EIN _r(k/N + I)2 + (N - I) 1 V2 VAÜS ~L(k7N~- I)* + (N - 1)J
AÜS
Wie anhand der Fig. 2 zu erkennen ist, durch die die Glei chung (4) graphisch dargestellt wird, ändert sich das Ver hältnis α nur wenig bei großen Werten N innerhalb einer Schwankungsbreite des Werts k von + 50 %.
Ferner läßt sich die Spannung V , die an eingeschalteten Bildelementen liegt, durch folgende Gleichung ausdrücken:
Wie anhand dieser Gleichung (5) zu erkennen ist, ändert sich VEIN in Abhängigkeit von den Spannungen V, und V„.
INSPECTED
TER MEER - MÖLLER ■ STEINMEISTER Sharp" K .K.^ 26£4
In Fig. 3 ist der Zusammenhang zwischen der angelegten Spannung und der Intensität des transmittierten Lichts durch den Flüssigkristall hindurch dargestellt. Der Flüssigkristall (a) wird durch die angelegten Spannungen V und VÄTTC jeweils ein- und ausgeschaltet, während die Flüssigkristalle (b) und (c) nicht in geeigneter Weise ein- und ausgeschaltet werden, da Diskrepanzen zwischen den Flüssigkristalleigenschaften und der ausgewählten angelegten Spannung bestehen. Besteht daher eine Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung aus Flüssigkristallen mit unterschiedlichen Eigenschaften, so läßt sich kein gleichmäßiger Kontrast erzielen.
Um unterschiedliche Eigenschaften verschiedener Flüssigkristalle berücksichtigen zu können, werden die Spannungen V, und V~ in Gleichung (5) kontrolliert, um auf diese Weise eine geeignete Spannung V„TN einzustellen. Da andererseits das Verhältnis α nur geringen Schwankungen im Bereich großer Werte von N unterliegt, wird dadurch auch die Spannung Vanc geeignet eingestellt. Im Ergebnis bedeutet dies, daß
AU ο
selbst Flüssigkristalle mit verschiedenen Eigenschaften, wie sie in Fig. 3 (b) und (c) dargestellt worden sind, hinreichend gut angesteuert werden können. Ist der Wert N groß, so können, wie oben beschrieben, die Spannungen VpTT, und V „ durch Steuerung der Spannungen V, und V„ in geeigneter Weise eingestellt werden, ohne daß eine wesentliche Änderung des Verhältnisses α hervorgerufen wird. Das Prinzip der Erfindung besteht also darin, für Flüssigkristalle mit verschiedenen Eigenschaften die jeweiligen Spannungen V„IN und VÄ„„ in geeigneter Weise einzustellen, um dadurch ein gleichmäßigeres Bild bzw. einen gleichmäßigeren Bildkontrast zu erzielen.
Die Fig. 4 zeigt ein Schaltungsdiagramm einer matrixförmigen X-Y-Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die matrixförmige
ORIGINAL IHSPEGTEO
TER MEER - MÜLLER ■ STEINMEISTER Sharp.K.*. - ?,884
— τγ^Ζ ■ i-e-
X-Y-Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung 10 enthält 160 X-Elektroden (Signalelektroden) X, bis X160 sowie 120 Y-Elektroden (Abtastelektroden) Y-, bis Y-J20- Eine Abtasttreiberschaltung 12 liefert Abtastspannungen V, zu den Y-Elektroden Y, bis Y,„n. Die X-Elektroden X, bis X1,„ sind
1 LAv 1 IbU
in vier gleich große Blöcke A, B, C und D unterteilt. Mit jedem Block A, B, C und D ist jeweils eine Datentreiberschaltung 14A, 14B, 14C und 14D verbunden. Auf diese Weise lassen sich unabhängig voneinander Signalspannungen V07., V2B' V2C un(^ V2D zu den x~Elektroden der jeweiligen Blöcke A, B, C und D liefern. Die Datentreiberschaltungen 14A, 14B, 14C und 14D sind jeweils mit Spannungssteuerschaltungen 16A, 16B, 16C und 16D verbunden, die die Signalspannung V0 empfangen und so steuern, daß an den jeweiligen Ausgängen die Signalspannungen V~ , V» , V2 und V2D, wie in Fig. 4 gezeigt ist, anliegen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel werden PCH-Flüssigkristalle verwendet. Darüber hinaus werden bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.
X-Elektroden X, bis X1^n mit Widerständen von 10 kß und Y-1 IdU
Elektroden Y, bis Y,2Q mit Widerständen von 70 kti eingesetzt. Die Anzeigeeinrichtung 10 wird als erstes dadurch angesteuert, daß die Abtastspannung V, an die Abtasttreiberschaltung 12 und die Signalspannung V2 an die Datentreiberschaltungen 14A, 14B, 14C und 14D angelegt werden.
Die nach dem Spannungsmittelwert-Bildungsverfahren erzeugten Spannungssignale weisen ein Tast- bzw. Abtastverhältnis von 1/120 und eine Bildfrequenz von 60 Hz auf.
Ist V0 = V0 = V0 = V0n = V0n, so verschlechtert sich der
A Ai\ Ad ZL- AD
Kontrast gleichmäßig vom Punkt P-, in Richtung des Punkts P0 auf der Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung 10. Dies liegt daran, daß die elektrostatische Kapazität der Flüssigkristalle eine Zeitverzögerung bei der angelegten Spannung und bei einem höheren Elektrodenwiderstand verursacht, so daß die angelegte Spannung nach Fig. 5(A) in eine solche umgewandelt wird, die in Fig. 5(B) gezeigt ist.
TER MEER -MÜLLER · STEINMEISTER Sharp "K-. K . : - 2&8"4
Je weiter also die Flüssigkristalle von der Spannungssignal-Eingangsklemme entfernt sind, desto weniger wirksame Spannungen VFTN und νΆΠς lassen sich an die Flüssigkristalle anlegen, so daß diese nicht in gewünschter Weise angesteuert werden. Eine Kontrastverschlechterung ist die Folge. Werden die Signalspannungen an den Eingängen der Datentreiberschaltungen 14A, 14B, 14C und 14D jedoch so eingestellt, daß die Beziehung V2 = V3, < V3 < V"2C < V30 gilt, so läßt sich der oben beschriebene ungleichförmige Kontrast korrigieren. Daher wird ein Bild mit regulärem und im wesentlichen gleichförmigem Kontrast auf dem gesamten Anzeigefeld 10 der Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung erhalten. Werden hochohmige Elektroden als X-Elektroden verwendet, so ist es ebenfalls möglich, den Kontrast durch Unterteilung der Y-Elektroden Y, bis Yi2O ^n e^ne Mehrzahl von Blöcken einzustellen, wobei die Abtastspannung V, für jeden Block in der gleichen Weise gesteuert wird, wie die Signalspannung V„.
In Fig. 6 ist ein elektrisches Schaltdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels einer matrixförmigen X-Y-Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung nach der Erfindung dargestellt. Es handelt sich hierbei um eine Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung zur Erzeugung farbiger Bilder. Die matrixförmige X-Y-Farbflüssigkristall-Anzeigeeinrichtung 20 enthält X-Elektroden (Signalelektroden) X, bis X, und Y-Elektroden (Abtastelektroden) Y, bis Y . Die X-Elektroden (Signalelektroden) X, bis X, bilden farbige Elektroden, und zwar rote (R), grüne (G) und blaue (B). Die Farbgebung kann beispielsweise durch entsprechende Filter erfolgen. Mit den Y-Elektroden (Abtast- bzw. Scan-Elektroden) Y. bis Y ist
1 η
eine Abtasttreiberschaltung 22 verbunden, um eine Abtastspannung V» an die Y-Elektroden (Abtastelektroden) Y, bis Y anzulegen. Eine Datentreiberschaltung 24R für die roten Signalelektroden ist mit allen roten X-Elektroden R verbunden, um an diese eine Signalspannung V~R anzulegen. Die
ORIGINAL INSPECTED
TER MEER · MÜLLER ■ STEINMEISTER Sharp K.K. - -288-4
grünen X-Elektroden G sind mit einer Datentreiberschaltung 24G verbunden, um von dieser eine Signalspannung V». zu erhalten. Dagegen sind die blauen X-Elektroden B mit einer Datentreiberschaltung 24B verbunden, um von dieser eine Signalspannung V«_. zu erhalten.
Die Intensität des transmittierten Lichts durch jeden farbigen Flüssigkristall bzw. farbigen Bereich hängt von der angelegten Spannung sowie von der jeweiligen Farbe ab. Wie beispielsweise die Fig. 7 zeigt, nimmt die Abhängigkeit der Intensität des transmittierten Lichts bei angelegter Spannung in der Rangfolge Blau, Grün,.Rot zu. Es ist daher unmöglich, die Farben Schwarz oder Weiß mit derselben angelegten Spannung zu synthetisieren. Werden dagegen die Signalspannungen V„ , V2G und V„ , die über die jeweiligen Datentreiberschaltungen 24R, 24G und 2 4B an die X-Elektroden Xn bis X, angelegt werden, die in eine der Anzahl der
J. K
Farben entsprechende Zahl von Blöcken unterteilt sind, so eingestellt, daß die Beziehung νοπ < V__ < V„_. gilt, so
zK Zu Zo werden die angelegten Spannungen (V , VÄT7C), die die Intensität des transmittierten Lichts für die verschiedenen Farben bestimmen, so eingestellt, daß die Intensitäten für transmittierte Strahlung bei den verschiedenen Farben und bei gegebener angelegter Spannung (V ,„, vatjs ^ miteinander übereinstimmen. Auf diese Weise wird es möglich, weiße oder schwarze Farben und ausgeglichene neutrale bzw. andere Farbtöne zu synthetisieren.
INSPECTED

Claims (3)

  1. Matrixförmige Flüssigkrista11-Anzeigeeinrichtung
    Priorität: 23. März 1985, Japan, Nr. 60-59002 (P)
    Patentansprüche
    / L/ Matrixförmige Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung, mit einer Anzahl von in einer Richtung liegenden Signalelektroden und einer Anzahl von in einer anderen Richtung liegenden Abtastelektroden, und mit einer Ansteuerschaltung zur Ansteuerung der Signalelektroden und Abtastelektroden im Multiplexverfahren, dadurch gekennzeichnet , daß
    - die Signalelektroden (X1, X0, ..., X1,„; X1 , X
    1 z. X 1
    X1,„; X1 ,
    X du 1
    und/oder die Abtastelektroden (Y,,
    Y,, Y9,
    ., Y ) in eine Mehrzahl von Blöcken (A, B, C, D; R, G, B) unterteilt sind, und daß - die Ansteuerschaltung mit den Blöcken der Signalelektro-
    TER MEER -MÜLLER · STEINMEiSTSH - : : '- :"" - Sharp K.K. -" 2884
    den und/oder Abtastelektroden jeweils verbundene Steuereinrichtungen (16A, 16B, 16C, 16D; ...) aufweist, um unabhängig voneinander einstellbare Spannungen an die entsprechenden Signalelektroden bzw. Abtastelektroden legen zu können.
  2. 2. Matrixförmige Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalelektroden verschiedenen Farben (r, g, b) zugeordnet sind, und daß jeweils in einem Block (R, G, B) nur Signalelektroden einer Farbe enthalten sind.
  3. 3. Matrixförmige Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß Blöcke (R, G, B) mit jeweils roten, grünen und blauen Signalelektroden vorhanden sind.
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