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Die vorliegende Erfindung betrifft flache
Flüssigkristallanzeigevorrichtungen mit einer Vielzahl von Anzeigepixeln an Schnittpunkten von
Abtastelektroden und Signalelektroden, die in Form einer Matrix
angeordnet sind, und Verfahren zum Treiben derartiger Vorrichtungen.
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In einer zum Stand der Technik gehörigen flachen Anzeigevorrichtung,
wie sie in der japanischen Patent-Offeniegungsschrift JP-A-53 038 935
und in der japanischen Patent-Offeniegungsschrift JP-A-58 052 686
beschrieben ist, ist eine Treiberschaltung an ein Ende transparenter
Elektroden angeschlossen, um eine Anzeigetafel zu treiben.
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Wenn allerdings eine größere Kapazität der
Punktmatrix-Flüssigkristalltafel gefordert wird, wird die Breite der transparenten Elektroden
geringer, und die Länge der transparenten Elektroden wird größer, so daß der
Elektrodenwiderstand R und die Kapazität C von dem Ausgangsanschluß
der Treiberschaltung bis zum entfernten Ende der Elektroden hin
zunehmen, was zu einer Minderung der Bildqualität führt. Wenn eine
Flüssigkristalltafel 640 x 400 Punkte aufweist und mit einem Tastverhältnis
von 1/200, R = 10 - 60 kΩ und C = 800 - 2000 pF betrieben wird,
beträgt die Verzögerungszeit der jeweiligen Bildelemente von der
Änderung der Treiber-Wellenform bis zur Stabilisierung der Wellenform
einige oder einige zehn us. Aufgrund der Verzögerungszeit versetzt sich
die effektive, an die jeweiligen Bildelemente angelegte Treiberspannung
gegenüber dem vorbestimmten Wert, den man nach dem Spannungs-
Standardverfahren erhält. Als Ergebnis entsteht eine Ungleichmäßigkeit
im Farbkontrast, wie dies in Figur 2 gezeigt ist. Die Bildqualität
verringert sich derart stark, daß es möglicherweise schwierig ist,
nichtausgewählte und ausgewählte Zonen voneinander zu unterscheiden. Figur
2 zeigt die Ergebnisse der Verwendung einer Ausführungsform aus dem
Stand der Technik, wobei Ungleichmäßigkeit im Farbkontrast zwischen
nicht-ausgewählten Zonen 11 und 12 erzeugt wird, wenn abwechselnde
Horizontalzeilen EIN sind. Es gibt zwei obere Bereiche oberhalb der
Abschnitte 11 und 12. In dem linken Bereich oberhalb des Abschnitts 11
ist jede zweite Horizontalzeile EIN, wenn sie ausgewählt ist, und in dem
rechten Bereich oberhalb des Abschnitts 12 ist jede zweite
Horizontalzeile bei Auswahl EIN, allerdings nicht mit denen im linken Bereich
ausgerichtet. Damit sind ungeradzeilige Zahlen im linken Bereich erleuchtet,
während geradzeilige Zeilen im rechten Bereich erleuchtet sind. Wenn
die Lange der Zeilen im linken Bereich genauso groß ist wie die Länge
der Zeilen im rechten Bereich, gibt es keine Ungleichmäßigkeit der
Farbe oder der Helligkeit. Wenn allerdings gemäß Darstellung die
Zeilen im rechten Bereich erkennbar kürzer sind als die Zeilen im linken
Bereich, so wird der linke Bereich heller als der rechte Bereich, welcher
im Kontrast dunkler wird. Dieser Effekt ist umso größer, je mehr der
Widerstand der Abtastelektroden zunimmt. Wenn allerdings die Dicke
der transparenten Elektroden zunimmt, um deren Widerstand
herabzusetzen, ergibt sich ein als "schlechte Ausrichtung" bezeichnetes Problem.
Auf der Oberfläche des Flüssigkristallmaterials, welche mit der
transparenten Elektrode in Berührung steht, werden Flüssigkristallmoleküle in
einer speziellen Richtung ausgerichtet, jedoch gibt es am Rand der
Elektrode eine Diskontinuität, die, falls die Elektrode dick ist, eine Differenz
im Oberflächenniveau hervorruft, die verhindert, daß einige der
Oberflächenmoleküle in die spezielle Richtung ausgerichtet werden. Damit
gibt es eine defekte Orientierung, die dann nicht entsteht, wenn die
Elektrode dünn ist. Die Herstellungskosten der Tafel erhöhen sich
ebenfalls. Die Behandlungszeit hängt ab von der Dicke der aufgebrachten
Elektrode, und die Ätzzeit ist in ähnlicher Weise davon abhängig. Beide
Probleme ergeben sich aus erhöhter Elektroden-Dicke.
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Deshalb wurde in der JP-A-57 100 467 und in der GB-A-2081018
vorgeschlagen, die Elektroden der Flüssigkristalltafel von beiden Enden her
zu treiben, um dadurch eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung zu
schaffen, die eine hohe Bildqualität aufweist und nur geringe
Ungleichmäßigkeit im Farbkontrast zeigt.
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Allerdings ergibt sich bei einer solchen Anordnung ein Problem dann,
wenn beim Energieeinschalten die Energie angelegt wird. Die an
einander abgewandten Enden der Elektroden angeschlossenen
Treiberschaltungen sind nicht unmittelbar stabil, und die Ausgangsspannungen sind
möglicherweise verschieden voneinander. Diese Ausgänge sind
miteinander über eine transparente Elektrode verbunden, und wenn in diesem
Fall die Flüssigkristall-Treiberspannung 20 - 40 Volt beträgt, ergibt sich
pro Ausgang ein Strom von einigen hundert Mikroamperes bis einige
Milliamperes. Ein solcher Strom hat einen schlechten Einfluß auf die
Treiberschaltungen und die Flüssigkristalltafel.
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Erfindungsgemaß wird daher eine flache
Flüssigkristallanzeigevorrichtung geschaffen, die eine Vielzahl von Anzeigepixeln an Schnittpunkten
von Abtastelektroden und Signalelektroden aufweist, die in Form einer
Matrix angeordnet sind, mit gleichermaßen gesteuerten ersten und
zweiten Treiberschaltungen, wobei die ersten Treiberschaltungen zum
Treiben der Abtastelektroden von einem Ende aus und die zweiten
Treiberschaltungen zum Treiben der Abtastelektroden von dem anderen Ende
aus angeschlossen sind, und die gekennzeichnet ist durch eine
Einrichtung, die auf ein Energie-Ein-Signal für eine vorbestimmte Zeitdauer
vom Energieeinschalten ab anspricht, um die ersten und die zweiten
Treiberschaltungen zur Abgabe gleicher Ausgangssignale zu steuern.
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Vorzugsweise enthält die Vorrichtung gleichermaßen gesteuerte dritte
und vierte Treiberschaltungen, von denen die dritten Treiberschaltungen
zum Treiben der Signalelektroden vom einen Ende und die vierten
Treiberschaltungen zum Treiben der Signalelektroden vom anderen Ende
angeschlossen sind, und die gekennzeichnet ist durch eine Einrichtung,
die durch ein Energie-Ein-Signal für eine vorbestimmte Zeitdauer vom
Energieeinschalten ab anspricht, um die dritten und die vierten
Treiberschaltungen zur Abgabe gleicher Ausgangssignale zu steuern.
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Die vorliegende Erfindung erstreckt sich auf ein Verfahren zum Steuern
der ersten und der zweiten Treiberschaltungen durch ein Energie-Ein-
Signal für eine vorbestimmte Zeitdauer nach dem Energieeinschalten,
um gleiche Ausgangssignale zu erhalten. Die vorliegende Erfindung
erstreckt sich weiterhin auf ein Verfahren zum Steuern der dritten und
der vierten Treiberschaltungen durch ein Energie-Ein-Signal für eine
vorbestimmte Zeitdauer nach dem Energieeinschalten, um gleiche
Ausgangssignale zu erhalten.
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Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung ist durch die beigefügten
Ansprüche definiert, wie sie ausgeführt werden kann, wird im folgenden
unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen im einzelnen
beschrieben. Es zeigen:
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Fig. 1 ein Blockdiagramm einer Ausführungsform einer flachen
Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung;
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Fig. 2 eine schematische Vorderansicht einer zum Stand der
Technik gehörigen LCD, um einen ungleichmäßigen Farbkontrast zu
veranschaulichen;
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Fig. 3 ein Ersatzschaltbild einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung,
bei der die vorliegende Erfindung anwendbar ist; und
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Fig. 4 ein Diagramm einer Treiberschaltung, die einen Teil einer
erfindungsgemäßen Vorrichtung bildet.
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Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind
die Bildelemente oder Pixel an den Kreuzungs- oder Schnittpunkten von
Abtast- und Signalelektroden gebildet, die in der Form einer Matrix
angeordnet sind. Die Flüssigkristallanzeigevorrichtung besitzt
transparente Elektroden (zum Beispiel aus ITO), die durch Paare von Abtast- und
Signaltreiberschaltungen getrieben werden, wobei die Amplituden der an
die einander abgewandten Enden der Elektroden angelegten Spannungen
gleich sind. Die Signaltreiberschaltungen werden gestartet durch ein in
ein Schieberegister 2 eingegebenes Schiebesignal XSCL, die
Anzeigedaten XD werden von parallel in seriell umgesetzt, werden von einem
Zwischenspeicher 3 mit einem Signal LP synchronisiert und werden über
einen Pegelschieber 4 umgesetzt in eine
Flüssigkristall-Treiberwellenform, die durch einen Treiber die vier Spannungspegel nach dem
Spannungs-Standardverfahren enthält.
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In den Abtasttreiberschaltungen empfangt das Schieberegister 6 einen
Startimpuls YD und wird von einen Schiebtakt betrieben, und das
Ausgangssignal
des Schieberegisters 6 wird über einen Pegelschieber 7 von
einem Treiber 8 in eine Flüssigkristall-Treiberwellenform umgesetzt, die
die vier Spannungspegel enthält.
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Wenn an die Flüssigkristallanzeigevorrichtung Energie angelegt wird,
arbeiten die Schaltungen unter instabilen Bedingungen, und die
Ausgangsspannungen der zwei Treiberschaltungen, die miteinander über eine
transparente Elektrode verbunden sind, unterscheiden sich voneinander.
Da die Flüssigkristall-Treiberspannung in diesem Fall 20 - 40 V beträgt,
gibt es pro Ausgang einen Strom von mehreren 100 uA bis mehreren
mA, so daß der Strom einen nachteiligen Einfluß auf die
Treiberschaltung und die Flüssigkristalltafel hat. Darauf hin ist der Treiber der
Treiberschaltung, die in der Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung verwendet wird, mit einer Schaltung zum
Steuern des Ausgangssignals für eine vorbestimmte Zeitspanne durch ein
Sperrsignal INH zur Zeit des Energieeinschaltens bis zum stabilisierten
Zustand der Treiberschaltung ausgestattet, um zu verhindern, daß das
Treiber-Ausgangssignal zur Zeit des Energieeinschaltens verkürzt wird.
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Figur 3 ist eine Ersatzschaltung für eine
Punktmatrix-Flüssigkristallanzeigevorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. In Figur 3 wird
eine 5 x 3-Matrixtafel von beiden Anschlüssen der Abtastelektroden her
betrieben. In Figur 3 sind die Bildelemente und Elemente, die am
weitesten von den Anschlüssen gemäß der Erfindung bzw. nach dem
Stand der Technik entfernt sind. Im Stand der Technik wird einseitig
von der linken Seite her betrieben. Zwischen der Treiberschaltung und
den Abschnitten A und B gibt es folgende Widerstandswerte:
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: (3rc + Rc) x 1/2 Ω
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: 5rc + Rc Ω
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Hier sind rc und rs elektrische Widerstandswerte zwischen den
Bildelementen, und Rc und Rs sind Ausgangswiderstände der
Treiberschaltungen. Rc beträgt mehr oder weniger 1 kΩ, und wenn die Anzahl der
Bildelemente erhöht wird, wird rc einige hundert und mehr, und der
Wert von Rc kann praktisch vernachlässigt werden. Daher gilt, daß, je
stärker die Anzahl der Bildelemente erhöht wird, desto größer das
Widerstandsverhäitnis : sich an 1:4 annähert. Da andererseits sich
der an die Elektroden gekoppelte Kondensator C nicht ändert, bedeutet
dies, daß die mit dem erfindungsgemäßen Teiberverfahren erhaltene
Bildqualität die gleiche ist wie bei dem Stand der Technik, bei dem der
Widerstand der transparenten Elektroden ein Viertel beträgt.
Andererseits gilt, daß, wenn die Bildqualität gemäß der Erfindung die gleiche ist
wie im Stand der Technik, eine Flüssigkristallzelle mit der doppelten
Größe realisiert werden kann und die hohe Auflösung der
Flüssigkristallanzeigevorrichtung realisierbar ist.
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Figur 4 zeigt eine Ausführungsform der Abtast-Treiberschaltung. In
Figur 4 zeigen die von einer gestrichelten Linie 42 eingekreisten
Schaltungen die Treiberschaltungen für ein Bit, und sie dienen zum
Treiben eines Anschlusses einer Elektrode. Das heißt, der Ausgang der
Treiberschaltung 42 geht zu einem Anschluß einer Abtastelektrode, wie
in Figur 3 gezeigt. Der von der gestrichelten Linie 43 eingekreiste
Abschnitt zeigt eine Schaltung von Hochspannungsteilen in Bezug auf
Logik-Abschnitte. In Figur 4 enthält das Schieberegister, welches durch
einen Schiebetakt SCK betrieben wird, ein D-Flipflop 21. Ein in Figur 1
gezeigtes Signal LP wird als Schiebetaktsignal SCK bei CK des Flipflops
21 eingegeben. Ein Startimpuls YD wird als Signal Qn-1 bei Dn des
Flipflops 21 eingegeben, bei dem es sich um die erste Stufe des
Schieberegisters handelt. Der Ausgang Qn des Flipflops 21 stellt ein Signal
Dn+1 dar, welches von dem Schiebtaktsignal SCK in das Flipflop 21
der zweiten Stufe eingegeben wird. Der Ausgang Qn des Flipflops 21
wird an den Eingang eines Pegelschiebers 23a über ein NOR-Gatter 24
eingegeben, und wird über das NOR-Gatter 24 und einen Negator 25 an
den Eingang I des Schiebers 23a gegeben. Das NOR-Gatter 24 arbeitet
so, daß es zwangsweise das Treiberausgangssignal OUT bei Erhalt des
Signals INH auf einen gleichen elektrischen Pegel wie am anderen
Anschluß der Elektrode ändert. Der Ausgang O des Pegelschiebers 23a ist
an die Gatterelektrode eines Transfergatters 26 aus
CO-Kompensationstransistoren angeschlossen, außerdem an einen Eingang eines NOR-
Gatters 32. Der Ausgang des Schiebers 23a ist an die Gatterelektrode
des Transfergatters 27 und an einen Eingang eines NAND-Gatters 31
angeschlossen. Das NOR-Gatter 32 und das NAND-Gatter 31 arbeiten
so, daß das nicht-ausgewählte Potential auf AC geändert wird. Das
Rahmensignal FR und das Signal INH werden im NOR-Gatter 36
kombiniert, dessen Ausgang an den Eingang I des Pegelschiebers 23b, und
über den Negator 37 an den Eingang I geführt wird. Der Ausgang O des
Schiebers 23b ist über den Negator 38 an die anderen
Eingangsanschlüsse der Gatter 31 und 32 angeschlossen. Die Ausgänge der Gatter
31 und 32 sind mit den Gattern des Transfergatters 28 eines P-Kanal-
Transistors bzw. mit dem Transfergatter 29 eines N-Kanal-Transistors
verbunden, um das Ausgangssignal der nicht-ausgewählten Pegel V&sub1; und
V&sub4; zu steuern.
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Andererseits werden die ausgewählten Potentiale (V&sub0;, V&sub5;) von dem
Transfergatter 40 eines P-Kanal-Transistors und dem Transfergatter 41
eines N-Kanal-Transistors gemultiplext, wobei in jedem von diesen ein
Signal FR von dem Ausgang O des Pegelschiebers 23b als
Gatter-Eingang dient, und sie werden dann den Source-Elektroden der
Co-Kompensations-Transfergatter 26 und 27 zugeführt. In den Transfergattern
26, 27, 28 und 29 arbeiten die Ausgänge O und des Pegelschiebers
23a als Gattereingänge. Wenn das Signal INH "hoch" ist, leitet das
Gatter 26, und damit wird der Treiberausgang OUT auf dem Pegel V&sub5;
gehalten. Wenn daher in Figur 3 die Anzeigevorrichtung und
insbesondere die Treiberschaltung EIN ist, haben, wenn das Signal INH "hoch"
ist, die Ausgänge der beiden Treiber acht gleiche Pegel, so daß die
Ausgänge der Treiber zueinander über die transparenten Elektroden
kurzgeschlossen werden und dadurch die Möglichkeit besteht, den
Schluß eines starken Stroms zwischen den Treibern zu unterbinden.
Selbstverständlich muß der Pegel des gleichen Potentials nicht
ausschließlich V&sub5; betragen, sondern kann auch V&sub0;, V&sub1;, V&sub4;, V&sub3; sein. Wenn
keine der Spannungen V&sub0;, V&sub1;, V&sub4;, V&sub5; angelegt wird, gibt es eine hohe
Impedanz. Weiterhin ist es möglich, die in einer abtastseitigen
Treiberschaltung für die Kurzschlußverhinderungsschaltung der signalseitigen
Treiberschaltung zu verwenden. Wenn andererseits das Treiberverfahren
gemäß der vorliegenden Erfindung einen TAB-Aufbau aufweist, bei dem
ein Halbleiter-IC zum Treiben auf ein flexibles Band gebondet ist, oder
einen COG-(Chip on Glass)Aufbau hat, werden die Treiberschaltungen,
die mit den beiden Anschlüssen der Flüssigkristallzelle verbunden sind,
leicht gespeichert. Insbesondere ist der COG-Aufbau insoweit überlegen,
als die Drähte zwischen der Treiberschaltung und den Elektroden und
der Verbindungswiderstand ein Minimum annehmen. Auch wenn das
Treiberverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung nur bei den
Abtastelektroden angewendet wird, so ist ein solcher Aufbau auch wirksam
beim Verhindern des in Figur 2 dargestellten Phänomens. Da nämlich
die Aplitude der Treiberspannung der Abtastelektroden etwa 5-10-mal
größer als diejenige der Signalelektroden ist, hat die Verzögerungszeit
aufgrund der Lade-/Entlade-Zeit mit einiger Wahrscheinlichkeit einen
Einfluß auf die Bildqualität. Am besten geeignet ist dieses Verfahren für
die Farbflüssigkristallzelle mit schmalen Elektroden-Schrittweiten.
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Außerdem werden die Elektrodenwiderstände der Signalelektroden
dadurch verringert, daß die transparenten Elektrodenschichten dicker
gemacht werden oder ein anderes Metall mit geringerem Widerstand auf
die Elektroden aufgebracht wird, wobei sich die Elektrodenwiderstände
der Abtastelektroden in äquivalentem Maß verringern. Die Bildqualität
läßt sich durch derartige Verringerungen wirtschaftlich verbessern.
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Oben wurde eine einfache Matrix-LCD in der
Flüssigkristallanzeigevorrichtung erläutert. Die Verschlechterung der Bildqualität, die bedingt
durch die Widerstände der Bildelektroden entstehen kann, läßt sich
durch das erfindungsgemäße Verfahren verbessern. Daher ist das
Verfahren gemäß der Erfindung in großem Umfang bei aktiven LCD mit
TFT-(Dünnschicht-Transistor-) oder MIM-(Metall-Isoliermaterial-
Metall)Anordnungen oder für flache PDP-Anzeigen (Plasma-Display-
Panele) anwendbar, wo ein starker Strom fließt, oder aber bei einer
ELD (Elektrolumineszenzanzeige).
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Wie oben erwähnt, werden erfindungsgemäß die Widerstandswerte der
transparenten Elektrode äquivalent auf ein Viertel verringert, so daß man
die folgenden Vorteile erhält:
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(a) Da in einer passiven Flüssigkristallzelle die an das
Flüssigkristallmaterial angelegte Spannung einem vorbestimmten Wert
nahekommt,
welcher nach dem Spannungs-Standard-Verfahren erhalten wird,
auch wenn die Anzeigevorrichtung eine mittlere oder geringe Kapazität
hat und nach dem Zwei-Vollbild-Wechselstrom-Treiberverfahren
getrieben wird, besteht die Möglichkeit, ein Display mit hohem Kontrast zu
erhalten.
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(b) Eine Großformat-Anzeigepanele mit fein beabstandeten
Elektroden läßt sich ohne Beeinträchtigung der Bildqualität erhalten.
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(c) Da es nicht notwendig ist, den Ausgangswiderstand der
Treiberschaltung exzessiv zu verringern, ist es möglich ein IC mit mehr
Anschlußstiften und geringeren Kosten als im Stand der Technik zu
erhalten.
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(d) Da die Dicke der transparenten Elektrode (ITO) dünner ist, ist
es möglich, billige Tafeln zu erhalten.