DE68917112T2 - Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung. - Google Patents
Flüssigkristall-Anzeigevorrichtung.Info
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Description
- Die Erfindung betrifft eine Flüssigkristall-Anzeigeeinheit mit mehreren in einer Matrix angeordneten Pixeln, und sie betrifft spezieller eine Transmissions-Flüssigkristall-Anzeigeeinheit, bei dem ein Dünnfilm-Transistorarray auf einem Glassubstrat ausgebildet ist.
- In Fig. 4 ist eine Flüssigkristall-Anzeigeeinheit 31 dargestellt, die mehrere in Matrixform angeordnete Pixel G aufweist. In der Flüssigkristall-Anzeigeeinheit 31 ist eine Horizontal-Abrastereinrichtung 32 zum Vornehmen eines Horizontal-Abrastervorgangs der Pixel G wie auch eine Vertikal-Abrastereinrichtung 33 zum Ausführen eines Vertikal-Abrastervorgangs der Pixel G angeordnet. Taktimpuls-Eingangsschaltungen 34 und 35 führen den zwei Abrastereinrichtungen 32 und 33 Eingangstakt-Impulssignale zu, und Startimpuls-Eingangsschaltungen 36 und 37 sind vorhanden, um in die Horizontal- bzw. Vertikalabrastereinrichtung 32 bzw. 33 Startimpulssignale einzugeben.
- Die Startimpuls-Eingabeschaltung 36 für die Horizontal-Abrastereinrichtung 32 besteht aus einem Inverter 38h und einem Eingabekontakt 39h. Der Inverter 38h gibt ein Startimpulssignal ΦhS aus, das über den Eingangskontakt 39h an einem Inverter 40h in der Horizontal-Abtasteinrichtung 32 geliefert wird. Außer dem Inverter 40h enthält die Horizontal- Abrastereinrichtung 32 auch ein Schieberegister SRh, das über Ausgangsleitungen verfügt, deren Zahl der Anzahl der Pixel G in horizontaler oder x-Richtung entspricht.
- Die Taktimpuls-Eingabeschaltung 34, die mit der Horizontal- Abtasteinrichtung 32 verbunden ist, beinhaltet zwei Inverter 41h und 42h, zwei Eingangskontakte 43h und 44h sowie zwei Verzweigungseinrichtungen 45h und 46h. Die Verzweigungseinrichtungen sind Multiplexer. Die Inverter 41h und 42h erzeugen Taktimpulssignale Φh1 und Φh2 mit voneinander verschiedenen Phasen, die über die Eingangskontakte 43h und 44h an die Verzweigungseinrichtungen 45h und 46h geliefert werden. Die Verzweigungseinrichtungen 45h und 46h beim dargestellten Ausführungsbeispiel sind so angeschlossen, daß sie die Taktimpulssignale Φh1 und Φh2 für die jeweiligen geradzahligen bzw. ungeradzahligen Zuleitungen, oder Bits, der Horizontal- Abrastereinrichtung 32 liefern.
- Die Startimpuls-Eingabeschaltung 37 und die Taktimpuls-Eingabeschaltung 35 für die Vertikal-Abrastereinrichtung 33 sind aufbaumäßig der Startimpuls-Eingabeschaltung 36 und der Taktimpuls-Eingabeschaltung 34 für die Horizontal-Abrastereinrichtung 32 ähnlich, und infolgedessen gilt hierzu dieselbe Erläuterung mit Ausnahme jeweiliger Änderungen der Bezugszahlen. Demgemäß wird eine wiederholte Erläuterung weggelassen.
- Das Ausführungsbeispiel von Fig. 4 zeigt auch Bezugszellen 47 und 48, die auf Versuchsbasis für Messungen der Grundspannung (V-T) oder für eine Registerkontrolle verwendet wurden, und die über Kontakte 49 und 50 mit einer Quellenspannung v versorgt werden. Die dargestellten Bezugszellen 47 und 48 stehen in keiner Beziehung zum Ansteuern der Anzeige.
- Im allgemeinen besteht bei Transmissions-Flüssigkristall-Anzeigeeinheiten, bei denen ein Dünnfilmtransistor(TFT)-Array auf einem Glassubstrat ausgebildet ist, keine Beschränkung hinsichtlich der Größe des Substrats, so daß die Bildanzeigegröße frei nach Wunsch gewählt werden kann. Darüber hinaus ist ein Anzeigeelektroden-Substrat, das ein Dünnfilmtransistor(TFT)-Array auf einem Glassubstrat verwendet, da es Transmission von Licht ermöglicht, für Benutzung sowohl bei Anzeigen vom Reflexionstyp als auch solchen vom Transmissionstyp anwendbar, während gewährleistet ist, daß der Vorteil erzielt ist, daß ein Farbbild angezeigt werden kann, wenn Verwendung mit Farbfiltern erfolgt.
- Ein anderer Typ einer Flüssigkristall-Anzeigeeinheit, die sich von Dünnfilmtransistor-Arrays unterscheidet, ist eine Anzeigeeinheit mit einem Schalt-MOS-Feldeffekttransistor (FET)-Array, das auf einem Siliziumsubstrat ausgebildet ist, das einem Glassubstrat überlagert ist. Das Siliziumsubstrat hat den Nachteil, daß es auf statische Elektrizität empfindlich ist und ferner, daß es zum Brechen neigt. Diese Nachteile finden sich bei Anzeigen vom Typ mit Dünnfilmtransistor-Array nicht.
- Flüssigkristall-Anzeigeeinheiten, wie z. B. in Fig. 4 dargestellt, arbeiten, was den Horizontal-Abrastervorgang betrifft, mit der Taktimpuls-Eingabeschaltung 34, die die Taktimpulssignale Φh1 und Φh2 von den Invertern 41h und 42h über die Verzweigungseinrichtungen 45h und 46h an die einzelnen Bits der Abrastereinrichtung 32 liefert. Die Startimpuls-Eingabeschaltung 36 liefert nur ein Startimpulssignal ΦhS vom Inverter 38h an den Inverter 40h in der ersten Stufe der Abrastereinrichtung. Daher ist die Belastung der Startimpuls-Eingabeschaltung 36 bei weitem kleiner als die Belastung der Taktimpuls-Eingabeschaltung 34. Demgemäß neigt, selbst wenn die Startimpuls-Eingabeschaltung 36 im selben elektrostatischen Zustand wie die Taktimpuls-Eingabeschaltung 34 steht, die Spannung in der Startimpuls-Eingabeschaltung 36 dazu, auf einen höheren Wert zu steigen als an jeder anderen Zuleitung. Demgemäß baut sich zwischen der Startimpuls-Eingabeschaltung 36 und der Spannungsquelle oder der Taktleitung eine Spannungsdifferenz auf, die schließlich einen statischen Durchschlag im Gateoxidfilm oder dergleichen im Inverter 40h hervorruft. Ein ähnlicher Durchschlag kann auch in der Vertikal-Abrastereinrichtung 33 auftreten.
- Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine hochzuverlässige Flüssigkristall-Anzeigeeinheit zu schaffen, bei der die Belastung der Startimpuls-Eingabeschaltung und die Belastung der Taktimpuls-Eingabeschaltung im wesentlich einander gleich sind, um das Auftreten eines statischen Durchschlags zu verhindern, wie er andernfalls in der Anzeige-Ansteuerschaltung auftreten kann.
- Gemäß einer Erscheinungsform der Erfindung, wie sie im unabhängigen Anspruch 1 beansprucht ist, ist eine verbesserte Flüssigkristall-Anzeigeeinheit geschaffen, die folgendes aufweist: mehrere matrixförmig angeordnete Pixel, von denen jedes aus einer Flüssigkristallzelle besteht, wobei ein Schalttransistor auf jede Zelle wirkt, eine Horizontal-Abrastereinrichtung zum horizontalen Abrastern der Pixel, eine Vertikal-Abrastereinrichtung zum vertikalen Abrastern der Pixel, Taktimpuls-Eingabeschaltungen zum Zuführen von Taktimpulssignalen an die Horizontal- und die Vertikal-Abrastereinrichtung, Startimpuls-Eingabeschaltungen zum Zuführen eines Startimpulssignals an die zwei Abrastereinrichtungen, und ein kapazitives Element, das an jede der Startimpuls- Eingabeschaltungen angeschlossen ist und eine solche Kapazität aufweist, daß die Belastung der Startimpuls-Eingabeschaltungen im wesentlichen der Belastung der Taktimpuls- Eingabeschaltungen gleich ist.
- Gemäß einer anderen Erscheinungsform der Erfindung ist eine verbesserte Flüssigkristall-Anzeigeeinheit geschaffen, bei der jedes der kapazitiven Elemente eine Bezugszelle ist, die mit jeder der Startimpuls-Eingabeschaltungen verbunden ist und eine Belastung darstellt, die im wesentlichen der Belastung jeder der Taktimpuls-Eingabeschaltungen entspricht.
- Eine weitere Erscheinungsform der Erfindung sorgt dafür, daß die Bezugszellen der verbesserten Flüssigkristall-Anzeigeeinheit jeweils aus einer Flüssigkristall-Anzeigezelle bestehen, die aus zwei einander gegenüberstehenden Elektroden besteht, wobei ein Flüssigkristallmaterial abgedichtet zwischen den zwei Elektroden liegt.
- Wenn die Flüssigkristall-Anzeigeeinheit dergestalt aufgebaut ist, werden selbst dann, wenn die Startimpuls-Eingabeschaltungen im selben elektrostatischen Zustand wie die Taktimpuls-Eingabeschaltungen sind, die Potentiale an den Eingangskontakten der Startimpuls-Eingabeschaltungen auf ähnliche Pegel angehoben wie diejenigen der Taktimpuls-Eingabeschaltungen, für diese Spannungsversorgungsleitung, so daß durch die Spannungsversorgungsleitung keine Potentialdifferenz zwischen den Startimpuls-Eingabeschaltungen und den Taktimpuls-Eingabeschaltungen hervorgerufen wird. Demgemäß wird ein elektrostatischer Durchschlag, wie er andernfalls im Gateoxidfilm oder dergleichen des Inverters hervorgerufen werden kann, erfolgreich verhindert werden, was hohe Zuverlässigkeit der vorliegenden Flüssigkristall-Anzeigeeinheit gewährleistet.
- Fig. 1 ist ein schematisches Blockdiagramm einer Flüssigkristall-Anzeigeeinheit, die die Prinzipien der Erfindung verkörpert;
- Fig. 2 ist ein Zeitsteuerdiagramm von Startimpulssignalen und Taktimpulssignalen, wie sie bei den Flüssigkristall-Anzeigeeinheiten auftreten;
- Fig. 3 ist ein schematisches Blockdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung; und
- Fig. 4 ist ein schematisches Blockdiagramm einer Flüssigkristall-Anzeigeeinheit.
- Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 3 beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung beschrieben. In Fig. 1 ist ein schematisches Blockdiagramm der Aufbauteile einer erfindungsgemäßen Flüssigkristall-Anzeigeeinheit dargestellt. In Fig. 1 ist eine Flüssigkristall-Anzeigeeinheit 1 insgesamt, eine Horizontal-Abrastereinrichtung 2, eine Taktimpuls-Eingabeschaltung 3 und eine Startimpuls-Eingabeschaltung 4 für die Horizontal-Abrastereinrichtung 2, eine Vertikal-Abrastereinrichtung 5 und eine Taktimpuls-Eingabeschaltung 6 sowie eine Startimpuls-Eingabeschaltung 6 für die Vertikal-Abrastereinrichtung 5 dargestellt.
- Die Flüssigkristall-Anzeigeeinheit 1 wird durch mehrere Pixel G gebildet, wie Pixel G11, G12, G13 usw., die sowohl horizontal als auch vertikal angeordnet sind, um ein Matrixarray zu bilden. Jedes Pixel, wie das Pixel G11, besteht aus einer Flüssigkristallzelle 8 und einem zugehörigen Schalttransistor 9. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Schalttransistoren 9 Dünnfilmtransistoren, die auf einem das Anzeigepaneel bildenden Glassubstrat ausgebildet sind.
- Die Horizontal-Abrastereinrichtung 2 besteht aus einem Schieberegister SRh, und sie verfügt über Bits b1, b2, b3 usw., die anzahlmäßig zumindest der Anzahl der Horizontalpixel in der Anzeigeeinheit 1 entsprechen. Auf ähnliche Weise besteht die Vertikal-Abrastereinrichtung 5 aus einem Schieberegister SRv mit Bits b1, b2, b3 usw., die anzahlmäßig zumindest der Anzahl von Vertikalpixeln in der Anzeigeeinheit 1 entsprechen. Die Taktimpuls-Eingabeschaltung 3 für die Horizontal-Abrastereinrichtung 2 beinhaltet zwei Inverter 10h und 11h, zwei Taktimpuls-Eingabekontakte 12h und 13h sowie Verzweigungseinrichtungen (wie Multiplexer) 14h und 15h zum Zuführen von Taktimpulssignalen Φh1 und Φh2 mit voneinander verschiedenen Phasen in paralleler Form ausgehend von den Invertern 10h und 11h über die Eingabekontakte 12h und 13h an die Horizontal-Abrastereinrichtung 2. Die Eingabekontakte 12h und 13h liegen in der Form von Metallkontakten am Anzeigepaneel vor, an die Drähte ankontaktiert werden, damit sie als Eingangsanschlüsse für das Anzeigepaneel ausgehend von den Invertern 10h und 11h dienen. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel werden die Taktimpulssignale Φh1 und Φh2 den ungeradzahligen Bits bzw. den geradzahligen Bits der Horizontal-Abrastereinrichtung 2 zugeführt. Daraus folgt, daß der Taktimpuls-Eingabeschaltung 3 eine Belastung hinsichtlich ungeradzahliger Bits und eine Belastung hinsichtlich geradzahliger Bits der Horizontal-Abrastereinrichtung 2 auferliegen, speziell an den Eingabekontakten 12h und 13h. In den Zeichnungen sind die Verzweigungseinrichtungen 14h und 15h der Einfachheit halber in der Form von Schaltkreisverzweigungen dargestellt.
- Indessen beinhaltet die Startimpuls-Eingabeschaltung 4 für die Horizontal-Abrastereinrichtung 2 einen Inverter 16h, einen Startimpuls-Eingabekontakt 17h und einen Kondensator 18h. Das Startimpuls-Eingabesignal Φhs vom Inverter 16h wird über den Eingangskontakt 17h dem Inverter 19h der Horizontal-Abrastereinrichtung 2 zugeführt. Der Kondensator 18h ist zwischen den Ausgang des Kontakts 17h und Nasse geschaltet, und er verfügt über eine solche Kapazität, daß die Belastung der Startimpuls-Eingabeschaltung 4 im wesentlichen der Belastung der Taktimpuls-Eingabeschaltung 3 entspricht. Daraus folgt, daß die Gesamtbelastung des Inverters 19h und des Kondensators 18h der Startimpuls-Eingabeschaltung 4 insbesondere deren Eingabekontakt 17h auferlegt ist. Infolgedessen verfügt die Startimpuls-Eingabeschaltung 4 im wesentlichen über die gleiche Belastung wie die Taktimpuls-Eingabeschaltung 3, so daß sich keine Spannung aufbaut, was die Ursache eines Durchschlags beseitigt.
- Eine im wesentlichen ähnliche Anordnung ist für die Vertikal-Abrastereinrichtung vorhanden, mit dem Hinzufügen eines Kondensators 18v an der Vertikal-Startimpuls-Eingabeschaltung 7.
- Fig. 2 zeigt ein Zeitsteuerdiagramm für die Startimpulssignale Φhs, die Taktimpulssignale Φh1, Φh2 und die Signale an die ungeradzahligen Bits und die geradzahligen Bits in der Horizontal-Abrastereinrichtung 2, wie auch Signale pb1, pb2, pb3 und pb4.
- Auf die Zufuhr eines Startimpulssignals Φhs an den Inverter 19h hin werden abwechselnd das erste Taktimpuls Φh1 und das zweite Taktimpuls Φh2 an die Horizontal-Abrastereinrichtung geliefert. Z.B. wird dem ersten Bit b1 in der Horizontal-Abrastereinrichtung 2 ein Impulssignal pb1 zugeführt, das synchron mit dem Anstieg des ersten Taktimpulssignals Φh11 direkt nach der Zufuhr des Startimpulssignals Φhs ansteigt, und das synchron dem Abfall des nächsten ersten Taktimpulssignals Φh12 folgt. Anschließend wird dem dritten Bit b3 ein Impulssignal pb3 zugeführt, das synchron mit dem Anstieg des zweiten ersten Taktimpulssignals Φh12 ansteigt, und das synchron mit dem Anstieg des dritten ersten Taktimpulssignals Φh13 abfällt. Auf diese Weise erfolgt aufeinanderfolgende Zuführung der Impulssignale. An das (2n - 1)-te ungeradzahlige Bit b(2n - 1) wird ein Impulssignal pb(2n - 1) angelegt, das synchron mit dem Anstieg des n-ten ersten Taktimpulssignals Φh1(n) ansteigt und synchron mit dem Anstieg des (n + 1)-ten ersten Taktimpulssignals Φh1(n + 1) fällt.
- Auf ähnliche Weise wird dem 2n-ten geradzahligen Bit b(2n) ein Impulssignal pb(2n) zugeführt, das synchron mit dem Anstieg des n-ten zweiten Taktimpulses Φh2(n + 1) ansteigt und synchron mit dem Anstieg des (n + 1)-ten zweiten Taktimpulses Φh2(n + 1) abfällt.
- Da die Taktimpuls-Eingabeschaltung 6 und die Startimpuls- Eingabeschaltung 7 für die Vertikal-Abrastereinrichtung 5 aufbaumäßig und funktionsmäßig dieselben sind wie die Taktimpuls-Eingabeschaltung 3 und die Startimpuls-Eingabeschaltung 4 für die Horizontal-Abrastereinrichtung 2, werden sie lediglich durch Ändern der zugehörigen Bezugszahlen wiedergegeben, und eine wiederholende Erläuterung hierzu wird weggelassen.
- Auf Versuchsbasis wurden Flüssigkristall-Anzeigeeinheiten hergestellt, bei denen grundsätzliche Messungen (V - T) und Registerkontrolle durch in der Anzeigeeinheit angeordnete Bezugszellen 20 und 21 ausgeführt wurden. Die Bezugszellen 20 und 21 sind extrem kleine, unabhängige Flüssigkristallanzeige-Zellen, an die eine Spannung V über einen Bezugseingabekontakt 22 bzw. 23 angelegt wird.
- Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung werden diese Bezugszellen für einen weiteren Zweck verwendet, was nun beschrieben wird. Bei der in Fig. 3 dargestellten Flüssigkristall-Anzeigeeinheit 24 verwenden die Startimpuls-Eingabeschaltungen 4 und 7 Bezugszellen 25 und 26. Bei diesem Beispiel werden die Bezugszellen 25 und 26 anstelle der Kondensatoren 18h und 18v beim ersten Ausführungsbeispiel verwendet. Jede der Bezugszellen 25 und 26 verfügt über die Struktur einer Flüssigkristallanzeige-Zelle, bei der ein Flüssigkristallmaterial abgedichtet zwischen einer oberen und einer unteren Elektrode vorhanden ist, und eine solche Struktur ist als Kondensator verwendbar. Daher sind beim zweiten Ausführungsbeispiel die Bezugszellen 25 und 26 so ausgebildet, daß ihre Kapazitäten denjenigen der Kondensatoren 18h und 18v entsprechen. Ferner werden die Startimpuls- Eingabekontakte 17b und 17v als Bezugskontakte für die Bezugszellen 25 und 26 verwendet, wodurch das Erfordernis des Bereitstellens von Bezugseingabekontakten 49 und 50 beseitigt ist. Demgemäß ist es auch bei der Erfindung möglich, den Platz in der Flüssigkristall-Anzeigeeinheit wirkungsvoll zu nutzen.
- Mit Ausnahme der Startimpuls-Eingabeschaltungen 4 und 5 ist das zweite Ausführungsbeispiel aufbaumäßig mit dem vorstehend angegebenen ersten Ausführungsbeispiel identisch, weswegen dieselben oder entsprechende Komponenten mit denselben Bezugszahlen und Symbolen versehen sind.
- Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel verfügen die Kondensatoren 18h und 18v über Lastkapazitäten, die im wesentlichen den Belastungen der Taktimpuls-Eingabeschaltungen 3 und 6 entsprechen, und sie sind mit den Startimpuls-Eingabeschaltungen 4 und 7 verbunden, wodurch keine Potentialdifferenz zwischen den Startimpuls-Eingabeschaltungen 4 und 7 und den Taktimpuls-Eingabeschaltungen 3 und 6 oder der Spannungsversorgungsleitung entsteht. Dies verhindert folglich einen elektrostatischen Durchschlag, der andernfalls im Gateoxidfilm oder dergleichen der Inverter 19h und 19v in der Horizontal- und der Vertikal-Abrastereinrichtung 4 und 5 auftreten könnte, was demgemäß die Zuverlässigkeit der Flüssigkristall-Anzeigeeinheit verbessert. Darüber hinaus müssen die Ansteuereinrichtungen nicht speziell abgeändert werden, da die Belastungen der Startimpuls-Eingabeschaltungen 4 und 7 gering sind, so daß die externe Belastung im wesentlichen unverändert bleibt.
- Ferner wird es unter Verwendung der Bezugszellen 25 und 26 anstelle der Kondensatoren 18h und 18v, wie beim zweiten Ausführungsbeispiel dargestellt, möglich, die Startimpuls- Eingabekontakte 17h und 17v als Bezugseingabekontakte zu verwenden, um schließlich das Erfordernis des Bereitstellens zusätzlicher Bezugskontakte auszuschließen. Dies führt zu einer wirkungsvollen Nutzung des Platzes in der Flüssigkristall-Anzeigeeinheit.
- Wie vorstehend beschrieben, sieht die erfindungsgemäße Flüssigkristall-Anzeigeeinheit kapazitive Elemente mit Belastungen vor, die im wesentlichen denjenigen der Taktimpuls- Eingabeschaltungen entsprechen, die mit den Startimpuls-Eingabeschaltungen der Abrastereinrichtungen verbunden sind, die horizontales und vertikales Abrastern mehrerer in einem Matrixarray angeordneter Pixel ausführen. Demgemäß verhindert dies die Entstehung jeglichen elektrostatischen Durchschlags bei einer herkömmlichen Flüssigkristall-Anzeigeeinheit, was demgemäß die Zuverlässigkeit der Anzeigeeinheit verbessert.
Claims (3)
1. Flüssigkristall-Anzeigeeinheit (1) mit:
- mehreren in einer Matrix angeordneten Pixeln (G), wobei
jedes Pixel aus einer Flüssigkristallzelle (8) besteht und
einen Schalttransistor (9) aufweist;
- einer Horizontal-Abrastereinrichtung (2), die so
angeschlossen ist, daß sie die Pixel horizontal abrastert;
- einer Vertikal-Abrastereinrichtung (5), die so
angeschlossen ist, daß sie die Pixel vertikal abrastert;
- Taktimpuls-Eingabeschaltungen (3, 6), die so angeschlossen
sind, daß sie der Horizontal- und der
Vertikal-Abrastereinrichtung ein Impulssignal zuführen;
- Startimpuls-Eingabeschaltungen (4, 7), die so
angeschlossen sind, daß sie der Horizontal- und der
Vertikal-Abrastereinrichtung ein Startimpulssignal zuführen;
gekennzeichnet durch
- ein kapazitives Element (18h, 18v), das an jede der
Startimpuls-Eingabeschaltungen angeschlossen ist, wobei jedes der
kapazitiven Elemente eine elektrische Belastung darstellt,
die im wesentlichen der Belastung jeder der
Taktimpuls-Eingabeschaltungen entspricht.
2. Flüssigkristall-Anzeigeeinheit nach Anspruch 1, bei der
die kapazitiven Elemente Bezugszellen mit einer Belastung
sind, die im wesentlichen der Belastung jeder der
Taktimpuls-Eingabeschaltungen entspricht.
3. Flüssigkristall-Anzeigeeinheit nach Anspruch 2, bei der
die Bezugszellen aus einer Flüssigkristallanzeige-Zelle
bestehen, die aus zwei einander gegenüberstehenden Elektroden
und einem Flüssigkristallmaterial besteht, das abgedichtet
zwischen den zwei Elektroden liegt.
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