DE3732982C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Display gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein derartiges Display ist als Flüssigkristall-Anzeigematrix aus der DE-OS 32 16 202 (insbesondere Fig. 12) bekannt, bei der die spaltenförmig angeordneten Elektroden der oberen Ebene (Frontplane-Elektroden) so zahnradmäßig ineinandergreifen, daß jeweils zwei in Spaltenrichtung einander benachbarte sägezahnförmige Elektrodenflächen, die aufeinander zuweisen, einer quer dazu verlaufenden Elektrode der unteren Ebene (Backplane-Elektrode) in der Projektion zugeordnet sind, und zwar mit spaltenweiser Zusammenschaltung einerseits der Frontplane-Elektroden aller oberen Pixel der Backplanes und andererseits der Frontplane-Elektroden aller unteren Pixel der Backplanes durch in Spaltenrichtung verlaufende Verbindungen vor den freien Stirnenden der jeweils benachbarten, auf der anderen Seite entsprechend versetzt miteinander verbundenen, Frontplane- Elektroden.

Nachteilig bei dieser Elektrodenkonfiguration ist insbesondere, daß die Verbindungen vor dem Stirnende der nicht daran angeschlossenen Pixel-Elektroden über dieselbe Backplane laufen, so daß beispielsweise bei Ansteuerung des unteren Pixels einer Backplane der Verlauf der Verbindung zu diesem unteren Pixel neben dem darüberliegenden Pixel (welches nicht angesteuert ist) ebenfalls eine elektrooptische Reaktion hervorruft.

Gleich Fehlanzeigen treten auf, wenn die Backplanes für jede Zeile beispielsweise aus zwei zahnrad- oder kammförmig ineinandergreifenden Elektrodenstreifen bestehen, deren mäandrisch verlaufender Zwischenraum in Zeilenrichtung von schmalen Frontplanes überbrückt sind, wie es aus der DE-OS 27 31 008 oder aus der DE-OS 27 54 251 für ein auf Gasentladungs-Effekten beruhendes Display bekannt ist, denn die Spalten-Ansteuerleitungen zu den Frontplanes müssen die Backplanes in der Projektion kreuzen und rufen dadurch im Ansteuerungsfalle auch außerhalb der Bildpunkt-Flächenbereiche elektrooptische Reaktionen hervor.

Solche Fehlanzeigen müßten eigens mit einer Kaschiermaske abgedeckt werden, was den ohnehin hohen Herstellungsaufwand für die Relativpositionierung der Frontplane- und der Backplane-Elektroden noch vergrößern und die Pixel-Dichte, also die Auflösung in einer vorgegebenen Display-Fläche verringern würde.

In Erkenntnis dieser Gegebenheiten liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Elektrodengestaltung und Verbindungsführung für ein Display gattungsgemäßer Art anzugeben, bei denen Elektrodenkreuzungsbereiche außerhalb der für die Informationsdarstellung im Display vorgesehenen Pixel-Flächen vermieden sind und die darüber hinaus eine Multiplexansteuerung des Matrix-Displays mit einer gegenüber der Anzahl von Pixel-Zeilen reduzierten Multiplexrate ermöglichen, also bei gleicher Auflösung zu besserem Kontakt und höherem Blickwinkelbereich eines elektrooptischen Matrix-Displays führen können.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Display gattungsgemäßer Art gemäß dem Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 aufgebaut und dementsprechend ansteuerbar ist.

Nach dieser Lösung ist, um beim Ausführungsbeispiel gemäß der gattungsbildenden Vorveröffentlichung zu bleiben (natürlich ist es grundsätzlich möglich, diese Konfiguration zu drehen, also einen Austausch von Zeilen und Spalten oder einen Austausch von Backplanes und Frontplanes vorzunehmen, nun nicht mehr vorgesehen, die Backplanes jeweils (in der Breite zweier zeilenmäßig untereinanderliegender Pixel-Elektrodenflächen) als kontinuierlich breiten, sich jeweils über zwei Zeilen erstreckenden Streifen auszubilden. Vielmehr sind die Backplanes in Zeilenrichtung jeweils im wesentlichen auf die Spaltenbreite der Frontplane-Pixelflächen beschränkt und mit elektrischer Verbindung von der einen (oberen oder unteren) Hälfte in der einen Spalte zur diametral gegenüberliegenden anderen (unteren oder oberen) Hälfte der Backplane in der nächstbenachbarten Spalte. Weil diese Diagonalverbindungen zum elektrischen Reihenschluß der einzelnen Spalten-Abschnitte der Backplane-Zeilen jeweils dort verlegt werden können, wo eine Frontplane- Spaltenverbindung im Zwischenraum zwischen zwei einander benachbarten Spalten bereits eine Frontplane-Pixelelektrode umgangen hat und in die nächstbenachbarte (zugehörig derselben Backplane) etwa parallel zur diagonal verlaufenden Backplane-Verbindung eingelaufen ist, kommen Überlappungen von Elektroden bzw. Kreuzungen von Verbindungen außerhalb der Pixelflächen nicht vor, so daß Fehlanzeigen außerhalb der eigentlichen Pixelflächen vermieden sind und die Pixelflächen selbst - da Masken-Kaschierungen in Zwischenräumen nicht mehr erforderlich sind - unter Berücksichtigung der notwendigen Breite der Verbindungsbahnen optimal dicht aneinandergerückt werden können.

Insbesondere aber ermöglicht es diese Unterteilung der, jeweils zwei in einer Spalte nebeneinanderliegenden Pixels zugeordneten, Backplane-Zeilen mit Diagonalverbindung über die Spalten-Zwischenräume, bei (als solcher etwa aus der gattungsbildenden Vorveröffentlichung vorbekannter) Teilung der Spalten in eine obere und eine untere Hälfte die Pixel-Ansteuerung über U- oder kammförmige Zusammenschaltung korrespondierender Backplanes in der oberen und in der unteren Display-Hälfte so vorzunehmen, daß die Anzahl anzusteuernder Backplane-Anschlüsse und damit die für den Multiplex-Betrieb erforderliche Multiplexrate geviertelt wird. Da die Aus-Ein-Potentialunterschiede bei den bekannten treppenstufenförmigen Steuerspannungsverläufen für die Multiplex-Ansteuerung von Flüssigkristall-Matrixdisplays und auch die Einschalt-Ausschalt-Dauern einzelner Pixelpunkte mit ansteigender Multiplexrate kleiner werden, führt es wegen der nicht ideal steilen Schaltkennlinie elektrooptischer Zellen (wie insbesondere Flüssigkristallzellen) bei höherer Multiplexrate rasch zu einem nicht mehr tragbar schlechten Kontrastverhältnis bei gleichzeitiger starker Einengung des verwertbaren Blickwinkelbereiches. Die erfindungsgemäße Maßnahme dagegen eröffnet die Möglichkeit, ein hoch auflösendes, also aus vielen Pixeln zusammengesetztes Display in relativ geringer Multiplexrate und damit bei guten Kontrast- und Blickwinkelgegebenheiten betreiben zu können. Das resultiert daraus, daß die obere und die untere Hälfte einer jeden Spalte hinsichtlich ihrer elektrischen Ansteuerungsmöglichkeit noch einmal unterteilt ist, was wiederum möglich ist, weil die Diagonalverbindungen zwischen den spaltenweise aufgeteilten Doppelzeilen-Backplanes eine kreuzungsfreie Führung der Ansteuer-Verbindungen von oben auch zu den unteren Zeilen der oberen Display- Hälfte und von unten auch zu den oberen Zeilen der unteren Display- Hälfte ermöglichen.

Zusätzliche Alternativen und Weiterbildungen sowie weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen und aus nachstehender Beschreibung eines in der Zeichnung unter Beschränkung auf das Wesentliche abstrahiert und nicht ganz maßstabsgerecht skizzierten bevorzugten Realisierungsbeispiels zur erfindungsgemäßen Lösung.

Es zeigt

Fig. 1 einen Ausschnitt von in acht Reihen und drei Spalten angeordneten 24 Pixels eines elektrooptischen Punktmatrix-Displays mit Darstellung der Überlappung der vorderen und rückwärtigen Pixel-Elektrodenflächen und deren kreuzungsfreier Ansteuerverbindungen,

Fig. 2 im Ausschnitt aus Fig. 1 eine abstrahierte Darstellung der Führung der elektrischen Verbindungen,

Fig. 3 eine abstrahierte Darstellung der Matrix-Ansteuerverbindungen gemäß Fig. 2 und

Fig. 4 eine gegenüber Fig. 3 abgewandelte Gruppierung der Matrix-Pixel zur Vereinfachung der Erläuterung der Multiplex-Ansteuerung mit reduzierter Multiplexrate.

Ein in Fig. 1 als Ausschnitt aus der abstrahierteren Darstellung der Fig. 3 skizziertes Display (Punktmatrix-Display) 11 besteht aus einer Anordnung mehrerer nebeneinanderliegender Elektrodenspalten k und quer dazu verlaufender Elektrodenzeilen r. Die Überlappungsgeometrie der sich kreuzenden Elektrodenflächen bestimmt die Fläche und Geometrie der individuell elektrisch ansteuerbaren Bildpunkte (Pixels) p, deren gleichzeitige oder unmittelbar aufeinanderfolgende Anregung das visuell aufnehmbare Darstellmuster ergibt. Die elektrooptische Wirkung des einzelnen Pixels p wird durch physikalische Erscheinungen hervorgerufen, die zwischen den sich kreuzenden Spalten- und Zeilen-Elektroden auftreten, vorzugsweise durch dort eingeschlossene Flüssigkristallzellen (in der Zeichnung nicht dargestellt). Diese Kreuzungsbereiche sind in der Zeichnung durch Indizierung mit einzelnen Anschlüssen zugeordneten Buchstaben, z. B. pCU, angegeben. Üblicherweise liegen die elektrisch spaltenweise zusammengeschlossenen Elektroden in Betrachtungsrichtung des Displays 11 vorne in der einen Ebene (Frontplane) f und demzufolge die quer dazu verlaufenden, zeilenweise elektrisch zusammengeschlossenen Elektroden in der anderen Ebene (Backplane) b hinter der elektrisch aktivierbaren optronischen Zelle. Grundsätzlich ist aber auch eine umgekehrte Anordnung der beiden Ebenen b, f möglich, also vorneliegende Elektrodenzeilen r und hintenliegende Elektrodenspalten k. Dabei ist jeder Elektrodenspalte k eine Frontplane f zugeordnet, während jeweils zwei einander benachbarte Elektrodenzeilen r einer Backplane b zugeordnet sind.

Jeder der streifenförmigen Backplane-Elektroden der einen Ebene b ist in der anderen Ebene f ein Paar von quer zu deren Längserstreckung einander benachbarten Pixeln p-p einer Elektrodenspalte k zugeordnet (also darüber oder darunter zur Abgrenzung des elektrooptisch wirksamen Zellenbereiches gelegen). Eine Verbindung 12 zum in derselben Elektrodenspalte k liegenden übernächsten Pixel p, das also dann bereits der nächsten Backplane b zugeordnet ist, verläuft in Richtung der Elektrodenspalte k seitlich neben dem benachbarten (noch derselben Backplane b zugeordneten) Pixel p versetzt. So sind, in Spaltenrichtung betrachtet, alle ungeradzahligen Pixel p längs der einen Seitenberandung der Elektrodenspalte k und alle geradzahligen Pixel p längs der gegenüberliegenden Seitenberandung der Elektrodenspalte k miteinander elektrisch verbunden. Jedoch verlaufen die Verbindungen 12 zur Vermeidung ungewünschter Elektrodenkreuzungen nicht eigenständig längs der Spaltenränder hindurch, sondern bei der jeweils an die Verbindung 12 angeschlossenen Elektrode ist dann die Fortsetzung der Verbindung 12 zunächst integral mit dieser elektrisch angeschlossenen Pixel-Elektrode selbst ausgeführt. Deshalb sind die Verbindungen 12 nur seitlich neben den nicht angeschlossenen Elektroden als Elektroden-Leiterbahnen (Fig. 1) erkennbar, um dann, jenseits der nicht angeschlossenen Pixel-Elektroden (in Spaltenrichtung jeweils stirnseitig), in die angeschlossenen Pixel-Elektroden einzulaufen bzw. aus diesen auszutreten (vgl. die detailliertere Detail-Darstellung in Fig. 2).

Eine elektrooptische Anregung (und damit visuelle Informationsdarstellung) findet immer dann und dort statt, wo einander überlappende Elektroden angesteuert werden. Um nur im Flächenbereich der Pixel p elektrooptische Ansteuerungen zu ermöglichen, müssen im sichtbaren Bereich des Displays 11 außerhalb der Flächen seiner Pixel p Kreuzungsbereiche von Backplane-Elektroden und Frontplane-Elektroden vermieden werden. Deshalb sind den jeweils spaltenweise nebeneinanderliegenden Spalten-Pixelpaaren p-p keine flächig quer dazu durchlaufenden Backplane-Elektroden zugeordnet, sondern die Backplanes b sind entsprechend den einander benachbarten Spalten-Begrenzungen der Frontplanes f unterbrochen. Für die elektrische Zusammenschaltung der Elektroden der Backplane b sind Überbrückungen 13 vorgesehen, die die Spalten-Unterbrechungen parallel zum Eintritt bzw. Austritt der Verbindungen 12 in ihre Frontplane-Pixelflächen der entsprechenden Backplane b queren, also den Zwischenraum zwischen den einander benachbarten Elektrodenspalten k etwa diagonal kreuzend vom einen Pixel p dieser Backplane b zum diametral dagegen versetzten Pixel p derselben Backplane b in der nächsten Elektrodenspalte k verlaufen. Um den kreuzungsfreien Anschluß der Verbindungen 12 bzw. Überbrückungen 13 (in der Projektion von Frontplane f auf Backplane b) bei Ausbildung hinreichend breiter Verbindungen 12 und Überbrückungen 13 zu erleichtern, sind die spaltenmäßig zusammengehörigen Pixelelektroden einer Backplane b im Bereich der Trennung zwischen beiden Elektrodenzeilen r einer Backplane b von den Spalten-Unterbrechungen her eingeschnürt, so daß sich für jeweils zwei spaltenmäßig zusammengehörige Pixelelektroden einer Backplane b etwa die Berandungs-Konfiguration der Ziffer 8 ergibt, mit beispielsweise - wie dargestellt - schräg zu den Spalten- und Zeilenrändern verlaufenden Begrenzungen der Backplane-Pixelelektroden, an die die Überbrückungen 13 anschließen. Das ist in Fig. 1 durch die horizontale Schraffur der Backplaneelektroden und ihrer Überbrückungen 13 - gegenüber der vertikalen Schraffur der Spalten-Pixelelektroden p und ihrer Verbindungen 12 - verdeutlicht. Durch diese Pixel-Konfiguration ist also eine äußerst gedrängte aber kreuzungsfreie Führung der Backplane- bzw. der Frontplane-Überbrückungen 13 bzw. -Verbindungen 12 realisierbar.

Die Darstellung der elektrischen Ansteuerbarkeit eines jeden beliebigen individuellen Pixels p des Punktmatrix-Displays 11 durch Auswahl einer der Überbrückungen 13 (T oder U) und einer der Verbindungen 12 (A, . . .) im realen geometrischen Ausführungsbeispiel nach Fig. 1, ist gegenüber der abstrahierten Darstellung in Fig. 2 in Fig. 3 noch weiter abstrahiert, um die gegebenen Ansteuerungsmöglichkeiten klarer darzustellen. Aus Fig. 1 und klarer noch aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß bei den beschriebenen Verbindungen 12 und Überbrückungen 13, und mit elektrischer Zusammenschaltung der Backplanes b 1/b 4 bzw. b 2/b 3 gemäß Fig. 3, das Display 11 in eine obere und eine untere Hälfte aufteilbar ist, wodurch sich, trotz weiterhin individueller Ansteuerbarkeit eines jeden der Pixel p, eine Minimierung der erforderlichen elektrischen Anschlüsse auf vier Spaltenanschlüsse 14 pro Elektrodenspalte k und einen Ansteuerungs-Anschluß 15 pro zwei Backplanes b, also pro vier Elektrodenzeilen r, ergibt.

Der gleiche elektrische Ansteuerungs-Sachverhalt gemäß Fig. 1/Fig. 3 ist in Fig. 4 unter Beibehaltung der Anschluß-Benennungen (T, U; A, . . .) und der sich daraus ergebenden Benennungen der individuell ansteuerbaren Kreuzungsbereiche oder Pixel p dargestellt. Aus dieser Darstellung (Fig. 4) ergibt sich, daß beispielsweise ein Punktmatrix-Display 11 aus zwanzig Zeilenpunkten und acht Spaltenpunkten, also 20×8=160 Pixels, über nur 82 Anschlüsse 14, 15 (nämlich 80 Spaltenanschlüsse 14 und 2 Zeilenanschlüsse 15) einen Betrieb mit der Multiplexrate von nur 1 : 2 ermöglicht.

Entsprechend würde ein Display 11 mit 32×n Pixels anstelle der üblicherweise erforderlichen Multiplexrate 1 : 32 (gemäß den 32 Backplane-Anschlüssen) bei einer Elektroden-Zuordnung nach Fig. 4 mit Verbindungsführung entsprechend Fig. 1/Fig. 3 wieder zu einer Viertelung der Multiplexrate führen, also den Betrieb mit einer Multiplexrate von 32/41 : 8 ermöglichen.

Diese Reduzierung der Multiplexrate, wie sie bekanntlich im Interesse hohen Kontrastes bei geringer Blickwinkelabhängigkeit stets anzustreben ist, ergibt sich also nach vorliegender Erfindung daraus, daß die Führung der Verbindungen 12 und Überbrückungen 13 gemäß Fig. 1/Fig. 3 den kreuzungsfreien Anschluß (gestrichelte Leitungsführung in Fig. 4) innenliegender Teile einer Elektrodenspalte k bei mäander- und kammförmiger Zusammenfassung von Zeilen (oder umgekehrt) ermöglicht.

Claims (5)

1. Display (11) mit in der Projektion einander überlappenden oder kreuzenden in einer unteren (b) und in einer oberen (f) Ebene liegenden Elektroden zu elektrooptischer matrixförmiger Darstellung von Pixels (Bildpunkten) (p), wobei die Elektroden eines Paares von Pixeln (p-p) in der einen Ebene (f, b) einer quer zu diesem Pixel-Paar (p-p) sich erstreckenden und über beide Pixel (p-p) reichenden, in der anderen Ebene (b, f) liegenden Elektrode zugeordnet sind und in der einen Ebene (f, b) des Pixel-Paares (p-p) jeweils eine Pixel-Elektrode des Pixel-Paares (p-p) mit der korrespondierenden Pixel-Elektrode des in Längsrichtung des Pixel-Paares (p-p) benachbarten Pixel-Paares (p-p) verbunden ist, wobei diese Verbindung (12) zwischen diesen beiden Pixel- Elektroden an der nicht angeschlossenen Pixel-Elektrode vorbeiführt, dadurch gekennzeichnet, daß entsprechend den Pixel-Paaren (p-p) in der einen Ebene (f, b) auch die Anordnung der Elektroden in der anderen Ebene (b, f) flächenmäßig ebenso aufgeteilt ist, daß die beiden Pixel-Elektroden der anderen Ebene (b, f) in Richtung des Pixel-Paares (p-p) der einen Ebene (f, b) und dann mit einer Überbrückung (13) von der einen Pixel-Elektrode zur diametral gegenüberliegenden Pixel-Elektrode des jeweils benachbarten Pixel-Paares (p-p) verbunden sind, wobei die Überbrückung (13) etwa parallel zu den in der einen Ebene (f, b) liegenden Anschlußenden der Verbindungen (12) zu den Pixel-Paaren (p-p) verläuft.

2. Display nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in der anderen Ebene (b, f) sich über das Pixel-Paar (p-p) in der einen Ebene (f, b) erstreckende Elektrode im Mittenbereich des Pixel-Paares (p-p) eine Einschnürung aufweist, in deren einen Randbereich die Überbrückung (13) anschließt.

3. Display nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in Längsrichtung einander benachbarten Pixel-Paare (p-p) in zwei gegeneinander abgegrenzte Gruppen durch die Verbindungen (12) elektrisch zusammengeschaltet sind, in denen die Verbindungen (12) einander entgegengesetzt gerichtet zu Ansteuerungs-Anschlüssen (14) in Richtung parallel zur Längsrichtung der Pixel-Paare (p-p) herausgeführt sind.

4. Display nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere über die jeweilige Überbrückung (13) zusammengeschaltete Elektroden der anderen Ebene (b, f) beiderseits der Unterteilung der Pixel-Paare (p-p) jeweils zu einem weiteren Ansteuerungs-Anschluß (15) elektrisch zusammengeschaltet sind.

5. Display nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß es im Multiplexbetrieb mit einer Multiplexrate nach Maßgabe der vorhandenen weiteren Ansteuerungs-Anschlüsse (15) betrieben ist.