DE3850630T2

DE3850630T2 - Graustufen-Anzeige.

Info

Publication number: DE3850630T2
Application number: DE3850630T
Authority: DE
Inventors: Masaaki Kitajima; Yoshiharu Nagae; Jun-Ichi Ohwada
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1987-10-05
Filing date: 1988-09-29
Publication date: 1994-11-03
Anticipated expiration: 2008-09-30
Also published as: EP0310941A2; JP2852042B2; KR890007112A; DE3850630D1; KR960004648B1; US5091722A; JPH0192797A; EP0310941B1; EP0310941A3

Description

Die Erfindung betrifft eine Anzeigevorrichtung des Typs, auf den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 Bezug genommen wird. Eine derartige Anzeigevorrichtung ist aus der GB-A-20 70308 bekannt.
Vorrichtungen nach bekanntem Stand der Technik für die Flüssigkristall- Aktivmatrixanzeige, die aus Schaltelementen mit drei Anschlüssen, d. h. TFTs oder aus nicht-linearen Schaltelementen mit zwei Anschlüssen, d. h. MIMs (Metall Isolator Metall) und einer zur Anzeige von Bildern darauf geschichteten Flüssigkristallschicht besteht, sind in der JP-A-61-128292 (Fig. 1), der JP-A-61-1 16334 (Fig. 2) und in SID 84 DIGEST (1984) S. 304-307 (Fig. 3) beschrieben.
Die signalseitige Schaltung der in Fig. 1 dargestellten Flüssigkristallanzeige besteht aus einem Schieberegister 123, einem Sperrglied 124 und einer Gruppe zweiwertiger Schaltelemente 125.
Die Gruppe zweiwertiger Schaltelemente 125 besteht aus Eins-Aus-Zwei- Multiplexern, von denen jeder einen der beiden Pegel VD oder GND wählt und es als Signalspannung ausgibt.
Diese Signalspannung wird durch TFTs 126a in einem TFT- Flüssigkristallschirm 126 in Flüssigkristallelemente 126b eingegeben. Die Helligkeit eines Flüssigkristallelements 126b ändert sich entsprechend dem Pegel der Signalspannung. Dadurch wird auf dem TFT-Flüssigkristallschirm 126 ein Bild angezeigt.
Um jedoch durch dieses Betriebsverfahren mehr als zwei Helligkeitsabstuflingen zu erhalten, sollte die Signalspannung entsprechend der Anzahl der Abstufungen mehrere Pegel aufweisen. Dementsprechend ist es erforderlich, die Spannung mit einer großen Anzahl von Schaltern zu schalten.
Aus diesem Grund ist dieses Verfahren nachteilig, nicht nur weil der Aufbau der Signalschaltung kompliziert ist, sondern auch, weil die Preise für integrierte Schaltungen steigen, wenn sie aus integrierten Schaltungen aufgebaut ist.
In Fig. 2 andererseits ist ein Beispiel der Zwischenstufen- Anzeigetreiberschaltung nach bekanntem Stand der Technik dargestellt. Ein Videosignal Vs (Analogspannung) wird zeitlich aufeinanderfolgend von einem Abtast- Halteglied 129 abgetastet und durch eine Pufferschaltung in die TFTs 32a eingegeben.
Wenn beispielsweise bei einer Fernsehanzeige eine Anzahl von 500 Pixeln in horizontaler Richtung für einen TFT-Flüssigkristallschirm 132 vorgeschlagen wird, beträgt die Abtastzeit der Abtastschaltung 129 ca. 0,1 us. Dementsprechend liegt die Treiberfrequenz eines Schieberegisters 128 bei 10 MHz. Wenn das Videosignal mit einer derart hohen Geschwindigkeit abgetastet wird, ist die Abtastung mangelhaft und es ist nicht möglich, eine gleichförmige Anzeige zu erhalten.
Ferner wird für eine sehr feine Anzeige mit einer Anzahl von 1000 1000 Anzeigepixeln die Treiberfrequenz des Schieberegisters 128 höher, wodurch höhere Kosten etc. auftreten, insbesondere wenn integrierte Schaltungen verwendet werden.
Fig. 3 zeigt ein weiteres Beispiel nach bekanntem Stand der Technik, wobei das Bezugszeichen 133 eine X-Treiberschaltung; 134 eine Y-Treiberschaltung; 135 ein MIM-Zweifachanschlußelement; 136 ein Flüssigkristallelement und 137 einen elektrischen Schalter bezeichnet.
Ein in die X-Treiberschaltung 133 eingegebenes Anzeigesignal wird während einer Horizontalabtastperiode von dem elektronischen Schalter 137 sukzessive abgetastet und an das MIM-Element 135 mit den zwei Anschlüssen angelegt.
Wäre das Anzeigesignal ein (analoges) Videosignal, wäre eine Graustufenanzeige möglich. Durch dieses Verfahren wird jedoch die Abtastperiode verkürzt, wenn die Anzahl der Pixel in horizontaler Richtung erhöht wird. Dadurch wird eine nicht ausreichend hohe Spannung an des Flüssigkristallelement 136 angelegt, wodurch sich der Kontrast verringert, keine gleichförmige Anzeige erzielt werden kann, etc.
Dies bedeutet, daß bei den Graustufenanzeigeverfahren nach bekanntem Stand der Technik die Abtastfrequenz für das Videosignal zu hoch ist und ferner der Aufbau der Ausgangsstufe der Treiberschaltung kompliziert ist, wodurch Probleme auftreten, insbesondere, wenn eine Treiberschaltung für eine sehr feine Anzeige integriert werden soll.
Die GB-A-20 70308 offenbart eine Graustufenanzeigevorrichtung mit: einer Anzeigetafel mit einer Vielzahl von Abtastelektroden, einer Vielzahl von Signalelektroden, die Schnittpunkte mit der Vielzahl von Abtastelektroden auf-weisen, einer Vielzahl von Schaltelementen, die jeweils an Positionen ausgebildet sind, die Schnittpunkten von Abtastelektroden und der Vielzahl von Signalelektroden entsprechen, und einer Vielzahl von Anzeigezellen, wobei mit jedem Schaltelement eine Anzeigezelle verbunden ist, jedes Schaltelement auf ein Signal auf den Abtastelektroden des entsprechenden Schnittpunkts zum Anlegen einer Signalspannung von der Signalelektrode an die entsprechende Anzeigezelle reagiert und jede Anzeigezelle auf die angelegte Signalspannung zum Darstellen einer von der Amplitude der angelegten Signalspannung gesteuerten Helligkeit reagiert; einer digitalen Signalerzeugungsvorrichtung zum Erzeugen digitaler Signale mit Graustufeninformationen; einer Haltevorrichtung für das temporäre Halten digitaler Signale mit Graustufeninformation, die in eine Einheit mit einer vorgegebenen Zahl von Bits eingegeben wurden und die wenigstens der Vielzahl von Signalelektroden entsprechen; einer digitalen Zeitfunktionsübertragungsvorrichtung zum Übertragen der digitalen Signale von der Haltevorrichtung in die Zeitfunktonssignale für jede Signalelektrode; einer Vorrichtung für die Erzeugung eines Helligkeitsreferenzsignals; einer Zeitfunktions-Graustufenübertragungsvorrichtung zum Abtasten des Helligkeitsreferenzsignals, die auf das Zeitfunktionssignal reagiert und Graustufensignale aufgrund des Helligkeitsreferenzsignals zu den Zeiten der Zeitfunktionssignale erzeugt; einer Speichervorrichtung für das Halten der erzeugten Graustufensignale; und einer Abtastspannungs-Erzeugungsvorrichtung zum Erzeugen einer Abtastspannung für das sukzessive Abtasten der Vielzahl von Abtastelektroden.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Graustufenanzeigevorrichtung zu schaffen, die in der Lage ist, die oben beschriebenen Probleme zu lösen und die hervorragend für die Fertigung unter Verwendung integrierter Schaltungen geeignet ist.
Die oben genannte Aufgabe wird durch eine Gruastufenanzeigevorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die abhängigen Ansprüche betreffen Merkmale bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung nach Anspruch 1.
Die Zeitfunktions-Graustufenübertragungsvorrichtung, in die ein Helligkeitsreferenzsignal eingegeben wird, tastet das Signal ab, wobei sie auf Zeitfunktionssignale wie beispielsweise ein Bildschirmphasensignal, ein Impulsbreitensignal etc. reagiert, und erzeugt eine Signalspannung.
Dadurch kann nicht nur die Schaltung zur Erzeugung der Signalspannung vereinfacht, sondern auch die Betriebsgeschwindigkeit der Schaltung verringert werden.
Die Fig. 1 bis 3 sind Blockdiagramme, die drei verschiedene Flüssigkristallanzeigevorrichtungen nach bekanntem Stand der Technik darstellen;
Fig. 4 ist ein Blockdiagramm, das eine Ausführungsform der Erfindung darstellt;
Fig. 5 ist ein Blockdiagramm, das Einzelheiten der Abtastschaltung nach Fig. 4 darstellt;
die Fig. 6 bis 12 sind Diagramme, die den Signalverlauf an verschiedenen Punkten in der in Fig. 5 als Blockdiagramm dargestellten Schaltung zeigen;
Fig. 13 zeigt eine weitere Ausführungsform der in Fig. 4 dargestellten Abtastschaltung;
Fig. 14 zeigt Diagramme, die den Signalverlauf an verschiedenen Punkten in der in Fig. 13 als Blockdiagramm dargestellten Schaltung zeigen;
Fig. 15 zeigt eine weitere Ausführungsform der in Fig. 4 dargestellten Abtastschaltung;
die Fig. 16 und 17 sind Diagramme, die den Signalverlauf an verschiedenen Punkten in der in Fig. 15 als Blockdiagramm dargestellten Schaltung zeigen;
Fig. 18 ist ein Blockdiagramm, das eine Ausführungsform der Abtaststeuerschaltung darstellt;
Fig. 19 ist ein Blockdiagramm, das eine weitere Ausführungsform für der Fig. 4 dargestellten Abtastschaltung darstellt;
Fig. 20 zeigt Diagramme, die zur Erklärung der Funktionsweise der in Fig. 19 als Blockdiagramm dargestellten Schaltung den Signalverlauf zeigen;
Fig. 21 ist ein Blockdiagramm, das eine weitere Ausführungsform der in Fig. 4 dargestellten Abtaststeuerschaltung darstellt;
die Fig. 22 und 23 sind Diagramme, die den Signalverlauf an verschiedenen Punkten in der in Fig 21 als Blockdiagramm dargestellten Schaltung zeigen;
die Fig. 24 und 25 sind Blockdiagramme, die zwei verschiedene Ausführungsformen des Farbanzeigetreibers zeigen;
Fig. 26 ist ein Blockdiagramm, das eine Ausführungsform des Anzeigesystems darstellt;
Fig. 27 ist ein Blockdiagramm, das eine weitere Ausführungsform der in Fig. 4 dargestellten Abtaststeuerschaltung darstellt;
die Fig. 28 bis 30 sind Diagramme, die den Signalverlauf an verschiedenen Punkten in der in Fig. 27 als Blockdiagramm dargestellten Schaltung zeigen;
Fig. 31 ist ein Blockdiagramm, das eine weitere Ausführungsform der Abtaststeuerschaltung darstellt; und
Fig. 32 ist ein Graph, der den Verlauf verschiedener von der in Fig. 31 dargestellten Referenzsignalerzeugungsschaltung 80 erzeugter Signale zeigt.
Im folgenden werden einige Ausführungsformen der Erfindung genau beschrieben. Fig. 4 darstellt ein Beispiel des Aufbaus einer vollständigen erfindungsgemäßen Anzeigevorrichtung. Die Vorrichtung besteht aus einem TFT- Flüssigkristallschirm 1, einer Abtastschaltung 2, einer Abtastschaltung 3, die als Zeitfunktions-Graustufenübertragungsvorrichtung wirkt, einer Abtaststeuerschaltung 4, die als digitale Zeitfunktionsübertragungsvorrichtung wirkt, eine Steuerschaltung 5, einem Bildspeicher 6 und einer Videoschaltung 7.
Der TFT-Flüssigkristallschirm 1 besteht aus TFTs 1a, die als Schaltelemente fungieren, einer Vielzahl von Signalleitungen 1c, die einer Flüssigkristallschicht 1b und den TFTs 1a eine Spannung ehren, und einer Vielzahl von Abtastleitungen 1d. Die Abtastschaltung 2 erzeugt ein Signal, das einer Abtastspannung zum nacheinander Abtasten der Signalleitungen 1d entspricht, die an eine Abtastleitung 1d angelegt wird.
In die Abtaststeuerschaltung 4 werden ein Datensignal und ein Taktsignal eingegeben, die den Grad der Helligkeit des Flüssigkristalls 1b bestimmen, und in die Abtastschaltung 3 wird ein Helligkeitsreferenzsignal eingegeben.
Ferner wird ein weiteres Taktsignal in die Abtastschaltung 3 eingegeben.
Im folgenden wird die Funktionsweise jedes der Teile konkret beschrieben. Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform der Abtastschaltung 3, wenn sie aus elektronischen Schaltern 8 bis 10 aufgebaut ist. Die elektronischen Schalter 8 bis 10 können aus TFTs oder MOS-Transistoren aufgebaut sein, sind jedoch nicht auf diese beschränkt.
In die Abtastschaltung 2 werden ein Signal FST und ein Signal CKV als Taktsignale eingegeben. Aufgrund dieser Signale werden Abtastsignale Vg1 bis Vgn ausgegeben.
In die Abtaststeuerschaltung 4 andererseits wird ein digitales Datensignal DATA eingegeben, das den Anzeigestatus des Flüssigkristalls angibt und das in die Abtastsignale Φ1 bis Φm umgewandelt wird.
Die Amplitude der Abtastsignale Φ1 bis Φm wird von dem Logikpegel der elektronischen Schalter bestimmt, die die Abtaststeuerschaltung 4 bilden. Wenn die elektronischen Schalter beispielsweise aus MOS-Transistoren bestehen, liegt sie bei 0 bis 5 V. Die Amplitude der Abtastsignale Φ1 bis Φm entspricht im wesentlichen der Amplitude (beispielsweise 0 bis 5 V) des digitalen Datensignals, das das Eingabesignal der Abtaststeuerschaltung 4 ist.
Die Abtastschaltung 3 nimmt das Helligkeitsreferenzsignal VB mit dem Takt der Abtastsignale Φ1 bis Φm auf und gibt diese als Signalspannungen Vd1 bis Vdm aus.
Die Amplitude des Helligkeitsreferenzsignals VB entspricht im wesentlichen der Amplitude der an den Flüssigkristall angelegten Spannung, die bei -10 V bis 10 V liegt. Sie ist im allgemeinen höher als die Amplitude der Abtastsignale Φ1 bis Φm.
Fig. 6 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Helligkeitsreferenzsignal VB und den Abtastsignalen Φ1 bis Φm zu diesem Zeitpunkt.
Das Helligkeitsreferenzsignal ist ein Signal, dessen Spannungspegel sich stufenweise von VB1 bis VBK ändert. Zu diesem Zeitpunkt sind die Abtastsignale Φ1 bis Φm Impulsphasensignale, deren Impulsbreite tR. beträgt, und von denen jedes vom Zeitpunkt t&sub0; um tPH verzögert ist.
Für die Abtastsignale Φ1 bis Φm wird beispielsweise in einem in Fig. 6 durch 3 bezeichneten Takt eine durch VB&sub3; bezeichnete Spannung im Helligkeitsreferenzsignal VB gewählt und als die Signalspannung ausgegeben.
Fig. 7 zeigt eine weitere Ausführungsform der Abtastsignale Φ1 bis Φm. In diesem Fall sind die Abtastsignale Φ1 bis Φm Impulsbreitensignale, deren Impulsbreite tPH schwankt. In dem durch 3 bezeichneten Takt wird beispielsweise die Spannung VB&sub3; ähnlich der in Fig. 6 angegebenen als die Signalspannung ausgegeben.
Die in den Fig. 6 und 7 dargestellten Abtastsignale Φ1 bis φm ändern, wie in Fig. 6 dargestellt, die Impulsphase oder, wie in Fig. 7 dargestellt, die Impulsbreite, wobei sie auf das in die Abtaststeuerschaltung 4 eingegebene Datensignal DA- TA reagieren.
Das Helligkeitsreferenzsignal VB ist nicht auf die in den Fig. 6 und 7 dargestellten Signale beschränkt, sondern kann variieren, z. B. linear (a) oder nicht linear, wie in Fig. 8 dargestellt.
Ferner müssen die Impulsphasentakte tPH der Abtastsignale Φ1 bis Φm nicht notwendigerweise mit einem konstanten Intervall verteilt sein. Dies gilt auch für die Impulsbreite.
Fig. 19 zeigt ein konktetes Beispiel der in Fig. 4 dargestellten Abtastschaltung 2. Die Abtastschaltung besteht aus einem Schieberegister 40 und einer Ausgabeschaltung 41. Das Schieberegister 40 erzeugt sukzessive Abtastimpulssignale s&sub1; bis sm.
Andererseits wählt die aus Eins-Aus-Zwei-Multiplexern 41a bis 41c bestehende Ausgabeschaltung 41 eine der Spannungen VGH und VGL, wobei sie auf die Abtastimpulssignale S1 bis Sm reagiert. Die TFTs 1a werden durch die oben beschriebene Spannung VGH eingeschaltet und durch die Spannung VGL ausgeschaltet. Fig. 20 zeigt das Ablaufdiagramm, das den Betrieb der Abtastschaltung darstellt.
Die Abtastschaltung kann eine Spannung erzeugen, die in der Lage ist, die TFTs 1a für jede Zeile anzuschalten und ist nicht auf die Fig. 19 und 20 begrenzt.
Fig. 21 zeigt eine Ausführungsform der Abtaststeuerschaltung 4, die als in Fig. 4 dargestellte digitale Zeitfunktionsübertragungsvorrichtung wirkt. Die Abtaststeuerschaltung 4 erzeugt die Abtastsignale Φ1 bis Φm, die Zeitfunktionssignale zum Abtasten des Helligkeitsreferenzsignals VB sind, dessen Spannung sich wie unter Bezugnahme auf Fig. 5 erklärt mit dem Ablauf der Zeit ändert. Dementsprechend gibt die Abtaststeuerschaltung 4 entsprechend den Graustufeninformationen des digitalen Datensignals DATA die Impulsphase oder die Impulsbreite aus.
In einer weiteren, in Fig. 21 dargestellten Ausführungsform der Abtaststeuerschaltung kann sich die Impulsphase abhangig von der Graustufe des Datensignals DATA ändern, und die Anzahl der Graustufen ist 4.
Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die in den Fig. 22 und 23 gezeigten Ablaufdiagramme die Funktionsweise der verschiedenen Teile beschrieben. Das Datensignal DATA ist ein digitales Signal, das Graustufeninformationen umfaßt, die mit dem Takt der von einer Sperrsteuerschaltung 42 kommenden Sperrsignale s&sub1; bis sm jedem der Sperrglieder 44 entnommen wird. Wenn ferner das Datensignal für eine Zeile in die Gruppe von Sperrgliedern 43 gebracht wird, nimmt eine Gruppe von Registern 45 das Datensignal für eine Zeile im Takt eines Taktimpulssignals STB auf einmal auf.
Das Bezugszeichen 49 andererseits bezeichnet einen binären Zähler, der die die von dem Taktimpulssignal STB gesetzte Frequenz durch 4 teilt, und Zeitgebersignale CPC hochzählt. Dementsprechend ändern sich die Ausgabesignale DC0 (am wenigsten signifikantes Bit) und DC1 (signifikantestes Bit) von DC0 = 0 und DC1 =0 zu DC0 = 1 und DC1 = 1.
Ein Komparator vergleicht das Ausgabesignal des Registers DL0 (am wenigsten signifikantes Bit) mit CL1 (signifikantestes Bit) sowie die Ausgabe des Zählers 49 DC0 mit DC1, und wenn sie zusammenpassen, wird ein Abtastsignal Φ ausgegeben.
Zu diesem Zeitpunkt ist das Abtastsignal Φ entweder ΦA oder ΦD, die abhängig von den Ausgabesignalen DC0 und DC1 des Registers 46 verschiedene Phasen haben.
Andererseits wird durch A/D-Umwandlung (Analog/Digital- Umwandlung) der Ausgabesignale DC0 und DC1 des Zählers 49 das Helligkeitsreferenzsignal VB ermittelt. In dieser Ausführungsform weist VB vier Pegel VB1 bis VB4 auf.
Wenn beispielsweise für die Ausgabesignale des Registers DC0 = 0 und DC1 = 1 gilt, so ist das Abtastsignal ΦC. Dadurch ist die Ausgabespannung Vd der in Fig. 4 gezeigten Abtastschaltung 3 VB&sub3;. Auf diese Weise werden von der Abtastschaltung 3 abhangig von dem Status des Ausgabesignals des Registers 46, d. h. dem Inhalt des Datensignals DATA, Spannungen mit vier verschiedenen Pegel ausgegeben.
Obwohl diese Ausführungsform für den Fall erklärt wurde, in dem die Anzeigevorrichtung mit vier Graustufen betrieben wird, ist es möglich, die Anzahl der Graustufen durch Ändern der Anzahl der Bits zu ändern.
Ferner können als das in Fig. 21 dargestellte Datensignal DATA Daten (2 K Bit) für eine Vielzahl (= K) von Pixeln eingegeben werden. Auf diese Weise kann die Betriebsgeschwindigkeit der Abtaststeuerschaltung 42 verringert werden.
Fig. 27 zeigt eine weitere Ausfürungsform der Abtaststeuerschaltung 4. Die Register 46 und die Registergruppe 45 sind mit den in Fig. 21 dargestellten identisch und die Anzahl der Graustufen ist auf 4 gesetzt.
Die Schaltung besteht aus Decodern 70a, 70b, einer Referenzimpulserzeugungsschaltung 71 und elektronischen Schaltern 72a bis 73d. Die Funktionsweise dieser Teile wird unter Bezugnahme auf die Fig. 28, 29 und 30 erläutert.
Die Referenzimpulserzeugungsschaltung 71 erzeugt, wie in Fig. 28 dargestellt, Impulse CA bis CD mit verschiedenen Impulsphasen oder, wie in Fig. 29 dargestellt, mit verschiedenen Impulsbreiten.
Wenn andererseits, wie in Fig. 30 dargestellt, die aus zwei Bits bestehenden Datensignale (DL0, DL1) von dem Register 46 in einen Decoder 70a eingegeben werden, wird abhängig von seinem Inhalt eines der Signale G1 bis G4 zu H.
Wenn ferner die Ausgabesignale G1 bis G4 des Decoders 70a zu H werden, werden die elektronischen Schalter 72a bis 73d jeweils in einen eingeschalteten Zustand geschaltet.
Dementsprechend wird abhangig vom Inhalt der Decodersignale DL0 und DL1 der Decoder 70a, 70b eines der in den Fig. 28 und 29 dargestellten Signale CA bis CD gewählt.
Im Falle des in Fig. 29 dargestellten Ablaufdiagramms wird beispielsweise für DL0 = L und DL1 = L CA gewählt, das als Abtastsignal dient. Für DL0 = H und DL1 =L wird CB gewählt; für DL0= L und DL1 = H wird CC gewählt; und für DL&sup0; = H und DL1 = H wird CD gewählt.
Fig. 31 zeigt eine weitere Ausführungsform der Abtaststeuerschaltung, wobei die Anzahl der Graustufen 4 ist.
Der Decoder 79 dekodiert das Datensignal DATA von 2 Bit, das Graustufeninformationen umfaßt, um es in ein 4-Bit-Signal d1 bis d4 umzuwandeln. Diese Signale werden für jeden Block mit dem Takt der Ausgabesignale SG&sub1; bis SGm einer Horizontalimpulserzeugungsschaltung 74 sukzessive durch eine Datenabtastschaltung 75 an Kondensatoren 76 angelegt.
Wenn zu diesem Zeitpunkt Signale einer Zeile an die Kondensatoren 76 angelegt werden, werden sie mit dem Takt des Taktimpulses STB an Kondensatoren 81 angelegt.
Andererseits erzeugt eine Referenzsignalerzeugungsschaltung 80, wie in Fig. 32 dargestellt, Signale CP1 bis CP4. Dadurch gibt eine Wahlschaltung 78 AND- Signale (Produkt) der in den Kondensatoren 81 summierten Signale D1 bis D4 und der Signale CP1 bis CF4 aus. Wenn beispielsweise das Signal D3 H ist, ist das Signal Φ1 zwischen t2 und t3 H.
Auf diese Weise ändert sich die Phase des Signals Φ1 abhängig von dem Status der Signale D1 bis D4.
Fig. 9 zeigt den Ablauf des Betriebs der gesamten Vorrichtung. Abtastsignale Vg&sub1; bis Vgn sind Signale, die die nacheinander TFTs einschalten und die mit dem Takt der Signale FST und CKV erzeugt werden.
Das Helligkeitsreferenzsignal V&sub3; wird für den Fall angegeben, daß die Anzahl der Graustufen bei 2 liegt, d. h. der Flüssigkristall ist entweder in den eingeschalteten Status oder in den ausgeschalteten Status geschaltet. Dementsprechend weist VB die drei Pegel VC, VC+VD und VC-VD auf. VC+VD und VC-VD werden unter Verwendung von VC als Referenz und durch Ändern nur von VD ermittelt. Dies liegt daran, daß die an den Flüssigkristall angelegte Spannung für jedes Bild invertiert wird, um den Flüssigkristall mit Wechselstrom zu betreiben.
Hier werden in dem Fall, daß der Flüssigkristall ausgeschaltet sein sollte, die Abtastsignale Φ1 bis Φm in ein Signal Φoff umgewandelt, und umgekehrt, in dem Fall, in dem der Flüssigkristall eingeschaltet sein sollte, werden sie in ein Signal Φon umgewandelt.
Fig. 10 zeigt zusammen mit der an den Flüssigkristall 1b angelegten Spannung VLC den Ablauf für den Fall, daß der Flüssigkristall in den ausgeschalteten Status geschaltet ist. In diesem Beispiel ist das Objekt, wie in der rechten unteren Seite in Fig. 10 gezeigt, der in Fig. 5 dargestellte in der linken oberen Seite des TFT- Flüssigkristallschirms 1 angeordnete TFT.
Die an den Flüssigkristall angelegte Spannung VLC wird abhängig von dem Takt des Abtastsignals Φ1 und dem Helligkeitsreferenzsignal VB gleich VC. Wenn andererseits das Potential der gemeinsamen Elektrode IC des TFT-Flüssigkristalls auf VC gesetzt ist, ist die an die beiden Anschlüsse des Flüssigkristalls 1b angelegte Spannung 0, und daher wird der Flüssigkristall in den ausgeschalteten Status geschaltet.
Fig. 11 zeigt den Ablauf für den Fall, daß der Flüssigkristall in den eingeschalteten Status geschaltet ist. Eine Spannung VC+VD oder VC-VD wird durch Verzögern der Phase des Abtastsignals Φ1 an den Flüssigkristall 1b angelegt. Der Flüssigkristall wird von der Potentialdifferenz zwischen dieser Spannung und dem Potential VC der gemeinsamen Elektrode 1c in den eingeschalteten Zustand geschaltet.
Fig. 12 zeigt den Takt in dem Fall, in dem der Flüssigkristall mit 8 Graustufen gesteuert wird. Zu diesem Zeitpunkt ist das Helligkeitsreferenzsignal VB in 8 Pegel unterteilt und die Polarität der angelegten Spannung wird für jedes Bild invertiert.
Einer der acht Pegel, in die das Helligkeitsreferenzsignal VB unterteilt ist, wird durch Steuern der Phasendauer tPH des Abtastsignals Φ1 aus 1 bis 8 gewählt, um die Signalspannung zu erhalten.
Fig. 13 darstellt eine weitere Ausführungsform der Abtastschaltung 3, die aus elektronischen Schaltern 8 bis 10, Kondensatoren 17 bis 19 und Pufferschaltungen 20 bis 22 besteht.
Fig. 14 zeigt das Ablaufdiagramm in diesem Fall. Zu seiner Erläuterung wird als Beispiel davon ausgegangen, daß der Flüssigkristall mit acht Graustufen gesteuert wird. Das mit dem Takt des Abtastsignals Φ1 bis Φm aufgenommene Helligkeitsreferenzsignal wird in den Kondensatoren 17 bis 19 gehalten und jeweils durch die Pufferschaltungen 20 bis 22 zu den Signalleitungen 14 bis 16 geleitet.
Die Helligkeitsreferenz VB wird während einer Zeitspanne ts abgetastet und während einer Zeitspanne tw in den Flüssigkristall geschrieben.
Fig. 15 darstellt eine weitere Ausführungsform. Die Abtastschaltung 3 besteht aus elektronischen Schaltern 8 bis 10, Kondensatoren 23 bis 25, elektronischen Schaltern 26 bis 28 und Pufferschaltungen 20 bis 22.
Fig. 16 zeigt die Ablaufdiagramme zu diesem Fall. Zu seiner Erläuterung wird als Beispiel davon ausgegangen, daß der Flüssigkristall mit acht Graustufen gesteuert wird. Das mit dem Takt des Abtastsignals Φ1 bis Φm aufgenommene Helligkeitsreferenzsignal wird in den Kondensatoren 29 bis 31 gehalten.
In dieser Ausführungsform wird das Abtasten des Helligkeitsreferenzsignals VB in einer Zeitspanne ts beendet, aber die Signalspannungen Vd1 bis Vdm ändern sich gleichzeitig unabhängig vom Takt der Abtastung.
Fig. 17 zeigt ein weiteres Beispiel des Ablaufdiagramms. Das Helligkeitsreferenzsignal VB wird während einer Abtastperiode t&sub1; für eine Zeile abgetastet und vor dem Beginn der Abtastperiode für die folgende Zeile in die Kondensatoren 29 bis 31 eingegeben.
Durch dieses Verfahren ist die Wirkungsdauer der Signalspannungen Vd1 bis Vdm gleich t1.
Ferner können die Abtastsignale Φ1 bis Φm durch das in Fig. 7 dargestellte Impulsbreitensteuerverfahren gebildet werden. Zudem kann das Helligkeitsreferenzsignal VB den in Fig. 8 dargestellten Verlauf haben.
Die in den Fig. 5, 13 und 15 dargestellten Abtastschaltungen sind vorzugsweise unter Verwendung von Schieberegistern aufgebaut.
Andererseits ist es denkbar, die Abtaststeuerschaltung 4 nach verschiedenen Verfahren aufzubauen. Fig. 18 zeigt eine weitere Ausführungsform.
Die Abtaststeuerschaltung 4 besteht aus Sperrgliedern 33 und elektronischen Schaltern 34. Die Anzeigesignale D&sub1; bis DK werden in die Sperrglieder 33 eingegeben.
Andererseits werden die Abtastsignale ψ1 bis ψk in die elektronischen Schalter 34 eingegeben und abhängig von der Ausgabe der Sperrglieder 33 wird eines von ihnen ausgewählt.
Ferner können die in den Fig. 5, 13 oder 15 dargestellte Abtastschaltung, die Abtaststeuerschaltung und die Abtastschaltung mit dem TFT- FIüssigkristallschirm in einem Gehäuse untergebracht sein. Sie bestehen besonders bevorzugt aus einem P-Si TFT.
Fig. 24 darstellt eine Ausführungsform für den Farbanzeigentreiber. In dieser Ausführungsform ist die Vertikalfarbstreifenanzeige gezeigt, in der Farbfilter R (rot), G (grün) und B (blau) in vertikaler Richtung angeordnet sind. Aus diesem Grund sind für die verschiedenen Farben getrennt Abtaststeuerschaltungen angeordnet. Jede der Abtaststeuerschaltungen 50 bis 52 weist den gleichen Aufbau auf wie in Fig. 21.
Ferner kann die Abtastschaltung 3 für die verschiedenen Farben getrennt angeordnet sein.
Fig. 25 darstellt ein weiteres Beispiel für den Farbanzeigetreiber. In dieser Ausführungsform ist nur eine Abtaststeuerschaltung 53 vorgesehen. Die Datensignale an die Abtaststeuerschaltung 53 werden von einem Farbwähler 54 zur getrennten Aufnahme der Datensignale für die verschiedenen Farben R, G und B geschaltet.
Fig. 26 ist eine schematische Ansicht, die eine Ausführungsform des Anzeigesystems darstellt. Anzuzeigende Datensignale, die zumindest einem Bild entsprechen, werden in einem Bildspeicher 62 gespeichert. Diese werden von einem Adreßsignal, das von der Steuerschaltung 5 stammt, herausgelesen und an die Abtaststeuerschaltung 4 übertragen.
In den Bildspeicher 62 werden anzuzeigende Datensignale eingegeben, die von einem Mikroprozessor 56, einer Kommunikationsleitung 58 und jedem der Teile einer Steuerschaltung 57, einer Videoschaltung 59, eines gemeinsam verwendeten Dateneingabeabschnitts 60 und eines Speichers 61 stammen und von dort aus umgekehrt auch ausgegeben werden können.
Die Kommunikationsleitung 58 kann entweder eine Leitung in einem Kabelsystem wie einem Telefonnetz etc. oder in einem drahtlosen System wie einem Videotextsender, GBS etc. sein. Die Videoschaltung 59 führt Verarbeitungen wie beispielsweise die Übertragung analoger Bildsignale wie der für Fernsehsendungen etc. in digitale Signale aus. Ferner weist der gemeinsam verwendete Dateneingabeabschnitt 60 eine Tastatur, durch die Buchstaben, Zahlen etc. eingegebenen werden, oder eine Berührungseingabetastatur beispielsweise des Menütyps etc. auf. Zudem kann der Speicher 61 entweder eine Magnet-, Optik-, Halbleiterspeichervorrichtung etc. sein.
Als Anwendungsbeispiel einer derartigen Anzeigevorrichtung können in den gemeinsam verwendeten Dateneingabeabschnitt eingegebene Daten auf dem Anzeigeschirm angezeigt oder mit aus der Videoschaltung stammenden und in dem Bildspeicher 61 gespeicherten Bildinformationen kombiniert werden. Derart erzeugte Informationen können auch über die Kommunikationsleitung 58 an einen entfernten Ort übertragen werden.
Durch diese Ausführungsform ist es möglich, drei Funktionen, nämlich Überwachung, Anzeige und Übertragung (Ein-/Ausgabe) von Informationen auszuführen und auf diese Weise ein System aufzubauen, das in der Massenkommunikationsgesellschaft sehr nützlich ist.
Obwohl das Objekt in der oben beschriebenen Ausführungsform eine Flüssigkristall-Aktivmatrixanzeige ist, ist die Anwendung der Erfindung nicht darauf beschränkt, sie kann auch für die Treiberschaltung der Signalschaltung für eine Leuchtanzeige angewendet werden, deren Helligkeit durch die Amplituden der Spannung gesteuert werden kann, beispielsweise eine Elektrolumineszenzanzeige (EL-Anzeige), eine Plasmaanzeige (PDP), etc. Die in Fig. 15 dargestellte Ausführungsform kann in diesem Fall für den Aufbau der Treiberschaltung angewendet werden.
Erfindungsgemäß ist es möglich, die Ausgabeschaltung in der Treiberschaltung zu vereinfachen und außerdem die Betriebsgeschwindigkeit der Schaltung zu verringern. Auf diese Weise wird es leicht, die Treiberschaltung unter Verwendung von integrierten Schaltungen zu fertigen.

Claims

1. Graustufenanzeigevorrichtung, die umfaßt

eine Anzeigetafel (1), die eine Vielzahl von Abtastelektroden umfaßt, wobei eine Vielzahl von Signalelektroden sich mit der Vielzahl von Abtastelektroden überschneiden und eine Vielzahl von Schaltelementen (1a) an Positionen gebildet sind, die den Schnittpunkten der Abtastelektroden und der Vielzahl von Signalelektroden entsprechen, und eine Vielzahl von Anzeigezellen, wobei eine Anzeigezelle mit jeweils einem Schaltelement verbunden ist und jedes Schaltelement auf ein Signal an den Abtastelektroden des entsprechenden Schnittpunktes für das Anlegen einer Signalspannung von der Signalelektrode des entsprechenden Schnittpunktes der entsprechenden Anzeigezelle reagiert, wobei jede Anzeigezelle auf die angelegte Signalspannung zur Erzeugung einer durch die Amplitude der angelegten Signalspannung gesteuerten Helligkeit reagiert;

eine digitale Signalerzeugungsvorrichtung für die Erzeugung von digitalen Signalen einschließlich Graustufeninformation;

eine Haltevorrichtung (33, 45) für das temporäre Halten digitaler Signale mit Graustufeninformation, die ein einer Einheit einer vorgegebenen Zahl von Bits eingegeben wurden und die wenigstens der Vielzahl von Signalelektroden entsprechen;

eine digitale Zeitfunktionsübertragungsvorrichtung (4) für die Übertragung der digitalen Signale von der Haltevorrichtung in die Zeitfunktionssignale (o) für jede Signalelektrode;

eine Vorrichtung für die Erzeugung eines Helligkeitsreferenzsignals;

eine Zeitfunktions-Graustufenübertragungsvorrichtung (3) für die Abtastung des Helligkeitsreferenzsignals, die auf das Zeitfunktionssignal (o) reagiert und Graustufensignale aufgrund des Helligkeitsreferenzsignals zu den Zeiten der Zeitfunktionssignale (o) erzeugt;

eine Speichervorrichtung für das Halten der erzeugten Graustufensignale; und

eine Abtastspannungserzeugungsvorrichtung (2) für die Erzeugung einer Abtastspannung für das sukzessive Abtasten der Vielzahl von Abtastelektroden;

dadurch gekennzeichnet, daß

die besagte Graustufenanzeigevorrichtung eine FIüssigkristallgraustufenanzeigevorrichtung ist und die besagten Schaltelemente (1a) Dünnfilm-Transistoren sind, und daß Impulsvorrichtungen vorgesehen sind für das gleichzeitige Anlegen der gehaltenen Graustufensignale als Signalspannung an jede der Signalelektroden in jeder Abtastperiode.

2. Graustufenanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigezellen Flüssigkristallanzeigezellen sind.

3. Graustufenanzeigevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die digitale Zeitfunktionsübertragungsvorrichtung die digitalen Signale in Zeitfunktionssignale einer Spannungsamplitude überträgt, die im wesentlichen gleich der Spannungsamplitude der digitalen Signale ist, und die Helligkeitsreferenzsignale erzeugende Vorrichtung ein Helligkeitsreferenzsignal erzeugt mit einer Spannungsamplituden, die größer als die der digitalen Signale und der Zeitfunktionssignale ist.

4. Graustufenanzeigevorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die digitale Signalerzeugungsvorrichtung die das analoge Bildsignal in digitale Signale überträgt, Graustufeninformation für jede Signalelektrode umfaßt.

5. Graustufenanzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die digitale Signalerzeugungsvorrichtung einen Bildspeicher für die Speicherung digitaler Signale mit Graustufeninformation für jede Signalelektrode und die wenigstens einem Bild entsprechen, umfaßt.

6. Graustufenanzeigevorrichtung wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die digitale Zeitfunktionsübertragungsvorrichtung digitale Signale in Pulsphasenfunktionssignale überträgt.

7. Graustufenanzeigevorrichtung wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die digitale Zeitfunktionsübertragungsvorrichtung die digitalen Signale in Pulsbreiten-Zeitfunktionssignale überträgt.

8. Graustufenanzeigevorrichtung wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Helligkeitssignal eine Spannung hat, welche sich mit der Zeit ändert.

9. Graustufenanzeigevorrichtung wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die das Helligkeitssignal erzeugende Vorrichtung ein Helligkeitsreferenzsignal erzeugt, das eine Spannung hat, die sich linear mit der Zeit ändert.

10. Graustufenanzeigevorrichtung wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die das Helligkeitsreferenzsignal erzeugende Vorrichtung ein Helligkeitsreferenzsignal mit einer Spannung erzeugt, welche sich nicht linear mit der Zeit ändert.