DE69410543T2 - Rückkopplungsvorrichtung zur Leistungsverbesserung einer aktiven Matrix-Struktur - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf elektronische Anordnungen, wie zum Beispiel ein Flüssigkristalldisplay mit aktiver Matrix oder einen Bildsensor oder Datenspeicher, mit Dünnschichtschaltelementen, welche auf einem Substrat zusammengeschaltet sind, um einen Dünnschichtschaltkreis, wie zum Beispiel eine Ansteuerungsschaltung für eine Gruppe Bauelementzellen, zu bilden. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Leistungsverbesserung des Dünnschichtschaltkreises.
• Seit vielen Jahren werden großflächige Anordnungen mit aktiver Matrix hergestellt, wobei die Bauelementzellen als Dünnschichtschaltelemente auf einem Isolatorsubstrat und die Ansteuerungsschaltungen als monolithisch integrierte Siliciumschaltungen ausgebildet sind. Die monolithischen Ansteuerungsschaltungen können auf dem Rand des Substrats oder neben dem Substrat angeordnet sein, wobei es erforderlich ist, eine große Anzahl elektrischer Anschlüsse an Dünnschichtschaltkreis-Anschlußkontakten auf dem Substrat vorzunehmen.
• In den letzten Jahren wurden Ansteuerungsschaltungen als Dünnschichtschaltelemente auf dem gleichen Isolatorsubstrat als Dünnschichtbauelementzellen ausgebildet. Diese Dünnschichtintegration der Ansteuerungsschaltung bietet verschiedene Vorteile: eine kompaktere Anordnung, eine verrninderte Komplexität elektrischer Verbindungen sowie die Möglichkeit der Reduzierung der Herstellungskosten. Erfolgt somit die Herstellung der Ansteuerungsschaltung unter Anwendung der Dünnschichtschaltungstechnik, welche mit der zur Herstellung der aktiven Anordnungen angewandten kompatibel ist, so könnte die Ansteuerungsschaltung im Prinzip mit geringen oder keinen zusätzlichen Kosten auf dem Bauelementsubstrat hergestellt werden (vorausgesetzt, daß die Integration die Ausbeute der arbeitsfahigen Bauelemente nicht signifikant beeinflußt).
• Die bekanntgemachte Europäische Patentanmeldung EP-A-0 342 925 beschreibt einige Beispiele der Integration von Dünnschichtansteuerungsschaltungen auf einem Bauelementsubstrat mit aktiver Matrix, zum Beispiel für ein Flüssigkristall-Flachbilddisplay. EP-A-0 342 925 beschreibt somit sowohl Spalten- als auch Zeilenansteuerungsschaltungen, wobei jede einen Eingangsanschluß auf dem Substrat aufweist, um der Ansteuerungsschaltung ein Eingangssignal zuzuführen, sowie eine Aufeinanderfolge paralleler Ausgangsstufen vorsieht, welche an die Bauelementzellen gekoppelt sind und sequentiell dazu dienen, an den jeweiligen, parallelen Schaltungspunkten der Ausgangsstufen Signale zur Ansteuerung der Bauelementzellen zuzuführen. Sowohl die Spaltenals auch Zeilenansteuerungsschaltungen der EP-A-0 342 925 weisen ein Schieberegister zur sequentiellen Adressierung der Ausgangsstufen auf. Die Zeilenansteuerungsschaltung kann an ihren Ausgängen zu der Matrix einen Pufferkreis vorsehen. Die Spaltenansteuerungsschaltung weist an ihren Ausgängen zu der Matrix Abtast- und Haltekreise auf.
• Dünnschichtansteuerungsschaltungen weisen jedoch im Vergleich zu monolithisch integrierten Schaltungen eine geringere Leistung auf, da die Dünnschichtschaltelemente, verglichen mit dem monokristallinem Silicium, aus welchem konventionelle, monolithische Schaltungen hergestellt werden, aus polykristallinem (oder sogar amorphem) Silicium gebildet werden. Somit sieht ein Silicium-Dünnschichttransistor (TFT), im Vergleich zu einem monolithischen Silicium-Feldeffekttransistor, im allgemeinen einen niedrigeren EIN-Strom, einen höheren AUS-Strom und eine geringere Schaltgeschwindigkeit vor. TFTs weisen oftmals eine hohe Schwellenspannung und eine geringe Mobilität auf, wodurch es mit Schwierigkeiten verbunden ist, Hochleistungsschaltungen mit TFTs zu entwickeln. Es wird davon ausgegangen, daß diese geringwertigen Charakteristiken aus einer hohen Dichte an Einfangszuständen für Ladungstr;.ger in der TFT-Dünnschicht resultieren. EP-A-0 342 925 versucht, durch Ausbildung der Ansteuerungsschaltung mit komplementären TFTs (d.h. sowohl n-Kanalals auch p-Kanal-TFTS) in einigen Ausführungsbeispielen die Auswirkung auf die Leistung zu reduzieren.
• Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schaltungsvorrichtung vorzusehen, mittels welcher die Leistung von Dünnschichtschaltkreisen signifikant verbessert und auf diese Weise die Dünnschichtintegration von Hochleistungs-Ansteuerungsschaltungen auf dem Dünnschichtschaltkreissubstrat eines Flüssigkristall Flachbilddisplays oder einer anderen elektronischen Großflächenanordnung ermöglicht werden kann.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine elektronische Anordnung mit Dünnschichtschaltelementen vorgesehen, welche auf einem Substrat zusammenangeschaltet sind, um einen Dünnschichtschaltkreis zu bilden, welcher einen Eingangsanschluß und mehrere parallele Ausgangsstufen aufweist, welche dazu dienen, an jeweiligen, parallelen Schaltungspunkten der Ausgangsstufen Signale vorzusehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung von den parallelen Ausgangsstufen zu dem Eingangsanschluß ebenfalls eine Rückkopplungsschleife aufweist, wobei die Rückkopplungsschleife eine gemeinsame Rückkopplungsleitung, welche an die parallelen Schaltungspunkte der Ausgangsstufen gekoppelt ist, einen Rückkopplungsanschluß, welcher auf dem Substrat angeordnet und mit der gemeinsamen Rückkopplungsleitung verbunden ist, sowie einen rückgekoppelten Verstärker vorsieht, welcher zwischen dem Rückkopplungsanschluß und dem Eingangsanschluß geschaltet ist, wobei der rückgekoppelte Verstärker außerhalb der Dünnschichtschaltelemente auf dem Substrat angeordnet ist.
• Durch Anordnung einer solchen Rückkopplungsschleife gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Leistung des Dünnschichtschaltkreises verbessert werden. Durch diese Vorrichtung kann eine Verbesserung vieler Aspekte des Schaltkreisbetriebes, einschließlich Störunanfälligkeit gegenüber Veränderungen der Schaltelementcharakteristiken, Verbesserungen in dem Frequenzgang und Schaltverhalten sowie Reduzierung von Nichtlinearitätseffekten, erfolgen. Erzeugt der Dünnschicht schaltkreis schwache Signale, kann ein Grad der positiven Rückkopplung (Mitkopplung) des Signales von dem jeweiligen parallelen Schaltungspunkt angewandt werden, um das Signal sowohl zu verstärken als auch die schlechte Leistung der Dünnschichtschaltelemente auszugleichen. Es kann somit eine Schleife mit Mitkopplung verwendet werden, um den Signalpegel eines digitalen Signales wiederherzustellen. Jedoch ist eine Schleife mit Gegenkopplung oftmals von größerem Nutzen, da diese die Subtraktion von durch Dünnschichtschaltkreise hervorgerufenen Signalfehlern ermöglicht. Ein Merkmal von Schaltkreisen mit Gegenkopplung ist, daß für diese eine hohe Verstärkung charakteristisch sein sollte. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann diese Verstärkung durch den Rückkopplungsverstärker, welcher zwischen dem Rückkopplungsanschluß und dem Eingangsanschluß geschaltet ist, vorgesehen werden. Da der Verstärker außerhalb der Dünnschicht-Schaltelemente auf dem Substrat angeordnet ist, kann er als monolithisch integrierter Schaltkreis ausgebildet werden und damit eine hohe Verstärkung vorsehen.
• Der Chip mit monolithisch integriertem Schaltkreis kann auf dem Substrat oder neben dem Substrat angeordnet werden. Durch Anschließen des Rückkopplungsverstärkers an eine, mit den bei Betrieb sequentiellen, parallelen Ausgangsstufen verbundene, gemeinsame Rückkopplungsleitung ist es erfindungsgemäß möglich, einen einzelnen (d.h. gemeinsamen) Verstärker und einen einzelnen (d.h. gemeinsamen) Rückkopplungs anschluß zu verwenden, um die Leistungsvorteile der Rückkopplung vorzusehen, selbst wenn eine große Anzahl (z.B. mehrere Hundert) paralleler Ausgangsstufen des Schaltkreises angeordnet sein kann. Somit besteht nach der vorliegenden Erfindung nicht die Notwendigkeit, mehrere hundert Rückkopplungsleitungen und -anschlüsse von dem Substrat einer Anordnung mit einer großen Ansteuerungsschaltung anzuordnen, dagegen jedoch eine Leistungsverbesserung für die mehreren hundert Ausgangsstufen dieser Dünnschichtansteuerungsschaltung vorzusehen.
• Je nach der Art der elektronischen Anordnung kann der Dünnschichtschaltkreis verschiedene Schaltungsfünktionen durchführen. Der Dünnschichtschaltkreis kann, in Formen, welche derzeitig von besonderer Wichtigkeit sind, durch eine Ansteuerungsschaltung für eine Gruppe Bauelementzellen, welche durch Dünnschichtschaltelemente auf dem Substrat gebildet werden, dargestellt werden. Die Bauelementzellen können auf unterschiedliche Weise gruppiert werden, weshalb ebenfalls die Ansteuerungsschaltungskonfiguration unterschiedlichen Typs sein kann. Bei einigen Anordnungen können die Bauelementzellen eine einzelne Zeile oder verschiedene Arten einer linearen Reihen bilden. Am häufigsten (zum Beispiel bei Flachbilddisplays, Flächenbildsensoren und Datenspeichern) sind die Zellen jedoch in Zeilen und Spalten einer Matrix gruppiert. Die Erfindung weist besondere Vorteile im Hinblick auf die Verbesserung der Leistung von Ansteuerungsschaltungen mit analogen Eingängen und Ausgängen, wie zum Beispiel der Videoleitungsspaltenansteuerungsschaltung eines Flachbilddisplays, auf. Eine Rückkopplung gemäß der vorliegenden Erfindung kann jedoch angewandt werden, um die Leistung digitaler Ausgangstreiberschaltungen, wie zum Beispiel eines einem digitalen Datenspeicher Daten zuführenden Spaltentreibers oder zum Beispiel des Zeilentreibers einer aktiven Matrixanordnung, zu verbessern. Die Leistung spezieller Teile des Schaltkreises kann verbessert werden, indem eine Auswahl der in die Rückkopplungsschleife aufzunehmenden Teile eines bestimmten Dünnschichtschaltkreises getroffen wird. Somit kann zum Beispiel die
• verbesserte Leistung zum Abtasten von TFTs in den parallelen Ausgangsstufen der Ansteuerungsschaltung und/oder für Pufferverstärker in solchen parallelen Ausgangsstufen erreicht werden.
• Der Rückkopplungsverstärker, welcher außerhalb des Dünnschichtschalt kreises angeordnet ist, kann durch einen Differenzverstärker dargestellt sein. Einem Anschluß eines solchen Differenzverstärkers kann ein externes Eingangssignal zwecks Eingabe in den Dünnschichtschaltkreis nach Modifikation durch das von den Ausgangsstufen zurückgeführte Signal zugeführt werden. Ein solches externes Eingangssignal kann dem externen Differenzverstärker jedoch über einen gemeinsamen Dünnschicht pufferkreis auf dem Substrat überrnittelt werden. In einer weiteren Form weist der externe Rückkopplungsverstärker einen von einem differentiellen Dünnschichtpufferkreis auf dem Substrat zugeführten, einzelnen Eingang auf.
• Des weiteren sieht die vorliegende Erfindung die Anordnung verschiedener Dünnschichtpuffer und -schalter in unterschiedlichen Schaltungsanordnungen auf dem Bauelementsubstrat vor, um die Effekte verschiedener gemeinsamer Kapazitäten, welche den Betrieb der Anordnung sonst verlangsamen würden, zu trennen.
• Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
• Figur 1 - ein elektrisches Blockschaltbild eines Ausführungsbeispieles eines Dünnschichtschaltkreissubstrats einer elektronischen Anordnung gemaß der Erfindung, ohne Darstellung des externen Rückkopplungsverstärkers bzw. der externen Rückkopplungsverstärker;
• Figur 2 - ein elektrisches Schaltbild der erfindungsgemäßen Rückkopplung aus einem Ausführungsbeispiel paralleler Ausgangsstufen der Spaltentreiber schaltung der Anordnung von Figur 1;
• Figur 3 - ein elektrisches Schaltbild der erfindungsgemaßen Rückkopplung aus einer Variante der parallelen Ausgangsstufen von Figur 2 mit jeweils einem Pufferverstärker; sowie
• Figuren 4 bis 6 - elektrische Schaltbilder der erfindungsgemaßen Rückkopplung über drei unterschiedliche, gemeinsame Pufferkreise in Varianten des Schaltkreises von Figur 2 bzw. Figur 3.
• Es wird darauf hingewiesen, daß es sich bei Figur 1 lediglich um eine schematische, nicht jedoch maßstabsgetreue Schaltungsanordnung handelt, und daß zum Zwecke einer deutlicheren Darstellung sowie aus praktischen Gründen lediglich eine kleine Anzahl der Bauelementzellen in der Zeichnung gezeigt wird. In den Figuren 2 und 3 sind die Bauelementzellen (29,30) auf jeder Spaltenleitung (26) in der Zeichnung aus praktischen Gründen lediglich durch einen Ladekondensator C dargestellt, und Figur 3 zeigt lediglich die Spaltenansteuerungsschaltung flir eine solche Spaltenleitung (26), wobei es sich von selbst versteht, daß eine große Anzahl solcher Spaltenansteuerungsschaltungen in ähnlicher Weise zwischen der gemeinsamen Versorgungsleitung (14) und der gemeinsamen Rückkopplungsleitung (51) der Anordnung geschaltet ist. Die Figuren 4 bis 6 zeigen ferner lediglich den gemeinsamen Dünnschichtpufferkreis und externen Verstärker, welche an die gemeinsame Versorgungsleitung (14) und gemeinsame Rückkopplungsleitung (51), zwischen welchen eine große Anzahl solcher Spaltenansteuerungsschaltungen angeordnet ist, angeschlossen sind. In den in der Zeichnung dargestellten, verschiedenen Ausführungsbeispielen wurden identische oder ähnliche Merkmale im allgemeinen mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
• Bis auf die Anordnung der Rückkopplung zur Verbesserung der Leistung des Dünnschichtschaltkreises gemaß der vorliegenden Erfindung kann die elektronische Anordnung von Figur 1 vom Typ und Aufbau her, z.B. ein Flachbilddisplay, bekannt sein. Die Anordnung weist Dünnschichtschaltelemente auf, welche auf einem Isolator substrat 100 zusammenangeschaltet sind, um eine Matrix 22 aus Bauelementzellen 33, eine Zeilenansteuerungsschaltung 21 und eine Spaltenansteuerungsschaltung 12 zu bilden. Die Matrix 22 aus Zellen 33 ist auf dem Substrat 100 (z.B. einer Glasrückwand des Displays) in Zeilen und Spalten vorgesehen. Die Zeilenansteuerungsschaltung 21 weist eine Reihe paralleler Dünnschichtausgangsleitungen 24 auf, welche an die Bauelementzellen 33 angeschlossen sind, um Zeilen der Matrix 22 sequentiell zu adressieren. Die Spaltenansteuerungsschaltung 12 weist eine Reihe paralleler Dünnschichtausgangsleitungen 26 auf, welche mit den Zellen 33 verbunden sind, um abgetastete Videosignale zur sequentiellen Ansteuerung der Zellen zuzuführen. Ein Schieberegister 13 der Schaltung 12 adressiert sequentiell eine Reihe paralleler Aus gangsstufen 10. Jede Stufe 10 weist einen TFT-Abtasttransistor T1 (s. Figuren 2 und 3) auf und sieht an einem Schaltungspunkt 40 (s. Figuren 2 und 3) ein abgetastetes Ausgangssignal für die jeweilige Ausgangsleitung 26 von einer gemeinsamen Signalleitung 14 vor.
• Zur Verbesserung der Leistung der Ausgangsstufen 10 gemaß der vorliegenden Erfindung weist die Anordnung von Figur 1 eine Gegenkopplungsschleife von den parallelen Ausgangsstufen 10 zu einem Eingangsanschluß 36 der Spaltenansteuerungsschaltung 12 auf. Diese Gegenkopplungsschleife sieht eine gemeinsame Rückkopplungsleitung 51, welche an die parallelen Schaltungspunkte 40 der Ausgangsstufen 10 gekoppelt ist, einen Rückkopplungsanschluß 56, welcher auf dem Substrat angeordnet und mit der Rückkopplungsleitung 51 verbunden ist, sowie einen Rückkopplungsverstärker 150 (s. Figuren 2 bis 5) vor, welcher zwischen dem Rückkopplungsanschluß 56 und dem Eingangsanschluß 36 der Ansteuerungsschaltung 12 geschaltet ist. Der Rückkopplungsverstärker 150 ist außerhalb des Dünnschichtschaltkreises auf dem Substrat 100 angeordnet und ist somit in Figur 1 nicht dargestellt. Dieser Verstärker 150 wird am zweckmaßigsten als monolithisch integrierter Schaltkreis vorgesehen, welcher normalerweise als monokristalliner Siliciumchip ausgebildet ist. Der Verstärker 150 kann auf einer Hilfsleiterplatte bzw. einer Leiterplatte neben dem Substrat 100 angeordnet und mit den Substratanschlüssen 36 und 56 über Anschlußdrahte oder eine Leiterstruktur auf einer flexiblen Folie in bekannter Weise verbunden werden. Alternativ kann der Verstärker 150 als blanker Chip auf einer Randfläche des Substrats 100 angebracht werden, wie zum Beispiel durch Flip-Chip-Montage an den Anschlüssen 36 und 56 zur Ausbildung direkter, elektrischer Verbindungen, oder durch Montage auf der Substratfläche zwischen diesen Anschlüssen 36 und 56 und unter Verwendung von Anschlußdrähten vorgesehen werden.
• Bis auf die Anordnung der Gegenkopplung von den parallelen Ausgangsstufen 10 der Spaltenansteuerungsschaltung 12 gemaß der vorliegenden Erfindung kann die Anordnung von Figur 1 dem Anzeigefeld mit aktiver Matrix von Figur 1 der EP-A- 0 342 925 als besonderes Beispiel gleichen. Somit basiert Figur 1 auf Figur 1 von EP- A-0 342 925, und die Merkmale, für welche die gleichen Bezugsziffern wie in Figur 1 von EP-A-0 342 925 verwendet werden, können denen von EP-A-0 342 925 gleichen oder ähnlich sein. Somit können zum Beispiel die Schaltblöcke 13,20 und 23 mit komplementären p-Kanal- und n-Kanal-TFTs oder komplett mit n-Kanal-TFTs gebildet werden. Der gesamte Inhalt von EP-A-0 342 925 wurde hier als Entgegenhaltungsmaterial zugrundegelegt.
• Das Ausführungsbeispiel des Anzeigefeldes der Anordnung von Figur 1 wird daher bei der vorliegenden Erfindung nicht naher erläutert. Ein analoges Videosignal wird dem Eingangsanschluß 36 der Spaltenansteuerungsschaltung 12 bei Betrieb des Displays zugeführt und durch die TFT-Schalttransistoren T1 (s. Figur 2) abgetastet. Der Rückkopplungsverstärker 150 weist einen Analogsignaleingang 152 für das Videosignal zu der Anordnung auf und sieht einen verstärkten Analogsignalausgang 155 zu dem Eingangsanschluß 36 vor (s. Figur 2). Bei dem Ausführungsbeispiel des Anzeigefeldes von Figur 1 handelt es sich um eine monochrome Anzeige mit einem einzelnen Bildeingangsanschluß 36. Obgleich die TFTs durch die in den einzelnen Displayzellen von Figur 1 und in EP-A-0 342 925 gezeigten Schaltelemente 29 dargestellt sind, versteht es sich von selbst, daß auch andere Arten derselben in einem Display bzw. einer anderen elektronischen Anordnung gemaß der Erfindung, wie zum Beispiel Dünnschichtdioden, wie in der am 22. September 1993 bekanntgemachten Europäischen Patentanmeldung EP-A-0 561 462 (unser Bezugszeichen PH833784) beschrieben, verwendet werden können.
• Figur 2 zeigt die Anwendung einer Gegenkopplung zur Verbesserung der Leistung eines besonderen Ausführungsbeispieles einer parallelen Ausgangsstufe 10 unter Verwendung eines externen Hochleistungsdifferenzverstärkers 150. Jede Ausgangsstufe 10 besteht aus einem Abtasttransistor T1 und einem zugeordneten Rückkopplungstransistor T2. Diese zwei Transistoren T1 und T2 können durch n-Kanal-Dünnschichttransistoren vom Anreicherungstyp dargestellt sein. Der Abtast-TFT T1 dient dazu, ein Eingangssignal von der gemeinsamen Signalleitung 14 aufzunehmen und ein Ausgangssignal am Schaltungspunkt 40 für eine jeweilige parallele Ausgangsleitung 26 vorzusehen. Der zugeordnete Kopplungs-TFT T2 hat die Aufgabe, den jeweiligen Schaltungspunkt 40 der parallelen Ausgangsleitung 26 an die gemeinsame Rückkopplungsleitung 51 anzukoppeln. Jeder parallele Schiebeausgang 43 des Schieberegisters 13 in dem Ausführungsbeispiel von Figur 2 ist an die Gates der Abtast- und Kopplungs- TFTs T1 und T2 der jeweiligen Ausgangsstufe 10 angekoppelt, so daß sukzessive Ausgangsstufen 10 sequentiell eingeschaltet werden.
• Somit wird in einer Anzeigevorrichtung das Videosignal dem nichtinvertierenden Eingang 152 des Differenzverstärkers 150 zugeführt. Der Ausgang 155 des Verstärkers 150 ist an die gemeinsame Eingangsleitung 14 der Schalt-TFTs T1 angeschlossen. Diese Transistoren T1 üben mit einer Speicherkapazität C für ihre jeweilige Spaltenleitung 26 in bekannter Weise eine Abtast- und Haltefünktion für das einer Displayzelle dieser Spalte zuzuführende Videosignal aus. Die in Figur 2 dargestellte Kapazität C kann (ebenso wie die Spaltenzellen 29,30) einen diskreten Speicherkondensator Cs in der Ausgangsschaltung 10 aufweisen bzw. die Kapazität der Leitung 26 selbst und ihrer Zellen 29,30 kann die gesamte Ladungsspeicherkapazität C für das abgetastete Videosignal vorsehen. Durch den Kopplungs-TFT T2 wird die Spannung auf der Spaltenleitung 26 (entsprechend dem in dem Kondensator Cs gehaltenen, abgetasteten Videosignal) von dem Schaltungspunkt 40 an die gemeinsame Rückkopplungsleitung 51 angekoppelt, wodurch dieses Spannungssignal zu dem invertierenden Eingang 151 des Differenzverstärkers zurückgeführt wird. Es kann erfindungsgemaß eine gemeinsame Rückkopplungsschleife 51,56,150,36 und 14 verwendet werden, da lediglich eine Ausgangsstufe 10 der Schaltung 12 das Videosignal auf Leitung 14 aufgrund der Folgeschaltung der Ausgangsstufen 10 zur jeweiligen Zeit abtastet. Die Rückkopplung fünktioniert so, daß, sobald eine der Stufen 10 eingeschaltet wird, der externe Verstärker 150 ein Ausgangssignal erzeugt, welches die Spaltenspannung für diese eine Stufe 10 auf den gleichen Pegel wie das Eingangsvideosignal bringt.
• Vorteil der Anwendung der Gegenkopplung in der Schaltung von Figur 2 ist, daß die effektive Impedanz der Schalt-TFTs T1 so reduziert werden kann, daß die Spaltenkapazität C schneller geladen und/oder ein kleineres Schaltelement T1 verwendet werden kann. Ein Grad der Auswirkung der Rückkopplung kann durch Berücksichtigung eines Zustandes, wobei T1 durch einen Widerstand des Wertes R dargestellt wird, erreicht werden. Durch die Anwendung der Gegenkopplung (über die Komponenten T2, 51 und 150, wie in Figur 2 dargestellt) wird der effektive Wert des Widerstandes auf etwa R/A reduziert, wobei A den Verstärkungsfaktor des Verstärkers 150 darstellt. Diese Reduzierung erfolgt, weil das Ausgangssignal des Verstärkers 150 größer als der Pegel des Videosignais sein kann und die Rückkopplungsschaltung bei einem vorgegebenen Wert C daher einen höheren Übergangsladestrom vorsehen kann. In der Praxis ist der Widerstand eines Transistors stark spannungsabhängig und kann somit gänzlich als Widerstand R dargestellt werden. Aufgrund dieser Abhängigkeit ist die in der Praxis zu erzielende Reduzierung des effektiven Widerstandes des TFTs T1 zusammen mit dem begrenzten Ausgangsspannungsbereich, welcher von einem Verstärker 150 vorgesehen werden kann, geringfügig niedriger als der Faktor 1/A. In diesem besonderen Ausführungsbeispiel liegt der Hauptvorteil der Anwendung der Rückkopplung gemaß der Erfindung in einer Reduzierung der Spaltenladezeit.
• Figur 3 zeigt eine andere Situation, in welcher jede Ausgangsstufe 10 ebenfalls einen Pufferverstärker A3 zur Ansteuerung einer hohen Kapazität auf der jeweiligen Ausgangsleitung 26 aufweist. Der Puffer A3 sieht einen TFT-Verstärkerstrornkreis vor. Der Ausgang von diesem Pufferverstärker A3 am Schaltungspunkt 40 wird über die gemeinsame Rückführungsleitung 51 mit Hilfe des Kopplungs-TFTs T2 dieser Ausgangsstufe 10 zurückgeführt. In diesem Beispiel sieht jede Ausgangsstufe ein Signalspeicherelement in Forrn eines diskreten Speicherkondensators Cs am Ausgang des TFTs T1 vor; der Pufferverstärker A3 ist zwischen der Ausgangsleitung 26 und dem Ausgang von TFT T1 und Kondensator Cs angeschlossen. Der Puffer A3 kann durch einen Serienausgabeschalter in Form eines TFTs T3 an die Spaltenleitung 26 angekoppelt werden. Während die Spaltenleitungen 26 der in Figur 2 dargestellten Schaltung sequentiell angesteuert werden, können die Spaltenleitungen 26 der Schaltung von Figur 3 durch die Anordnung der Ausgabeschalter T3 parallel angesteuert werden, indem die abgetasteten Videosignale den Leitungen 26 gleichzeitig parallel übermittelt werden. Ferner leitet dieser Ausgabeschalter T3 die kapazitive Last C während der Rückkopplung von dem Pufferverstärker A3 ab, wodurch die Rückkopplung von der Spaltenkapazität isoliert werden kann. Ein solcher Ausgabeschalter T3 kann ebenfalls in einer Variante der Schaltung von Figur 2 mit einem Signalspeicherelement Cs in jeder Ausgangsstufe 10 vorgesehen werden.
• Bei der in Figur 3 dargestellten Situation kann die Anordnung einer Gegenkopplung gemaß der Erfindung die Begrenzung der Leistung der Puffer A3, wie zum Beispiel bei Nichlinearitäten oder Offsetspannungen bzw. Variationen der Puffercharakteristiken, ausgleichen. Auf diese Weise ermöglicht die Rückkopplung die Übertragung korrekter Spannungswerte aus der Abtastung der Videoeingangswellenform auf Leitung 14 auf die Leitungen 26.
• Figur 4 zeigt einen Zustand, in welchem die gemeinsame Rückkopplungs leitung 51 an den Rückkopplungsverstärker 150 über einen gemeinsamen Pufferkreis 55 für die Gegenkopplungsschleife angeschlossen ist. Der Pufferkreis 55 weist einen einzelnen Eingang 58 für das Eingangssignal (welches dem externen Verstärker 150 zuzuführen ist), einen Eingang 59 von der Rückkopplungsleitung 51 sowie erste und zweite Ausgänge 56 und 57 zu den jeweiligen Eingängen 151 und 152 des Differenzverstärkers 150 auf. Der Ausgangsbereich des Pufferkreises 55 sieht zwei TFTs T7 und T8 in einer Source-Folger-Konfiguration vor. Die Rückkopplungsleitung 51 ist an das Gate von T7 angeschlossen, während das Gate von T8 auf einer festen Vorspannung Vb gehalten wird. Die Anordnung eines gemeinsamen Ausgangspuffers auf Leitung 51 kann die dynamischen Kennlinien der Schaltung durch Isolierung der Rückkopplungsleitung 51 von der Kapazität des Eingangsanschlusses 151 zu dem Verstärker 150 verbessern. Somit kann bei Nichtvorhandensein dieses Rückkopplungspuffers die Gesamtkapazität der Rückkopplungsleitung 51 und des Verstärkeranschlusses 151 so hoch sein, daß die Spannung auf der Rückkopplungsleitung 51 der Spannung auf den Spaltenleitungen 26 nicht mehr folgen kann. Dieser Rückkopplungspufferkreis bewirkt eine Verschiebung des zu dem Verstärker 150 zurückgeführten Signals. Eine ähnliche Verschiebung des Eingangssignals kann erreicht werden, indem ein ähnlicher Eingangsbereich des Pufferkreises 55, d.h. zwei in einer Source-Folger-Konfiguration angeschlossene TFTs T5 und T6, in das besondere Ausführungsbeispiel von Figur 4 aufgenommen wird.
• Figur 5 zeigt eine Variante des gemeinsamen Pufferkreises 55, in welchem die Transistorpaare (T15 und T16) sowie (T17 und T18) in einer Inverterkonfiguration in den Eingangs- und Ausgangsbereichen geschaltet sind. Der Eingangsbereich des Pufferkreises 55 weist einen TFT T15 mit einer Last T16, der Ausgangsbereich dagegen einen TFT T17 mit einer Last T18 auf. Aufgrund der Inverterfünktion dieses Pufferkreises 55 von Figur 5 ist der Rückkopplungsanschluß 56 nun an den nichtinvertierenden Eingang 152 des Verstärkers 150 angeschlossen, und das Eingangssignal wird dem invertierenden Eingang 151 des Verstärkers 150 zugeführt.
• Bei den Schaltungen von Figur 1 bis 5 wird der externe Verstärker 150 durch einen Differenzverstärker dargestellt, welcher einen ersten Eingang für ein externes Eingangssignal und einen zweiten Eingang von dem Rückkopplungsanschluß 56 auf dem Substrat 100 aufweist, wobei einer dieser Eingänge invertierend ist. Dieser Differenzverstärker 150 sieht einen mit dem Eingangsanschluß 36 auf dem Substrat 100 verbundenen, einzelnen Ausgang 155 vor. Figur 6 zeigt einen anderen Zustand, in welchem der Verstärker 150 lediglich einen einzelnen Eingang 156 aufweist und einen invertierten, jedoch verstärkten Ausgang vorsieht. Die Differenzfünktion wird nun in einem Dünnschichtpufferkreis 65 auf dem Substrat 100 ausgeführt. In diesem Falle weist der Differenzpufferkreis einen Signaleingang 58 und einen Eingang 59 von der Rückkopplungsleitung 51 auf und sieht einen einzelnen Ausgang zu dem Rückkopplungsanschluß 56 vor. Der Anschluß 56 ist mit dem Eingang 156 des externen Hochleistungs-Rückkopplungsverstärkers 150 verbunden. Der Differenzpufferkreis 65 kann ein mit einem langen Ende versehenes TFT-Paar T15 bis T19 aufweisen. Das Gate des TFTs 19 wird auf einer festen Vorspannung Vb gehalten, wodurch T19 als konstante Stromquelle dient, dessen Strom sich auf die beiden Arme (T15 und T16) sowie (T17 und T18) verteilt; somit resultieren die dem Gate des TFTs T17 über die Rückkopplungsleitung 51 und die dem Gate des TFTs T15 über den Eingang 58 zugeführten Signale in einem Differenzausgang am Rückkopplungsanschluß 56 des Substrats 100. Vorteil der Verwendung eines Differenzpufferkreises 65 ist, daß kein Substratanschluß 57 erforderlich ist und ein einfacherer Verstärker 150 benutzt werden kann.
• Bei den erfindungsgemaßen Anordnungen sind viele weitere Variationen und Modifikationen möglich. In Figur list für sämtliche parallele Ausgangsstufen 10 der Ansteuerungsschaltung 12 lediglich eine Rückkopplungsleitung 51 dargestellt. Die Figuren 4 bis 6 zeigen, wie die kapazitive Last auf der Rückkopplungsleitung 51 durch Anordnung eines gemeinsamen Pufferkreises 55 bzw. 65 reduziert werden kann. Es besteht ebenfalls die Möglichkeit, übermaßige Lasten auf einer gemeinsamen Rückkopplungsleitung 51 zu vermeiden, indem mehr als eine Rückkopplungsleitung 51 für eine Ansteuerungsschaltung 12 mit einer großen Anzahl Ausgangsstufen 10 verwendet wird. Somit können zum Beispiel die Ausgangsstufen 10a, 10c usw. in der linken Hälfte der Schaltung 12 von Figur 1, wie in Figur 1 dargestellt, an eine gemeinsame Rückkopplungsleitung 51 angeschlossen werden, während die Ausgangsstufen 10z usw. in der rechten Hälfte der Schaltung 12 von Figur 1 über eine zweite gemeinsame Rückkopplungsleitung 51 mit einem zweiten Rückkopplungsverstärker 150 verbunden werden können. Damit können diese zweiten Ausgangsstufen 10z usw. zwischen der zweiten Rückkopplungsleitung 51 und einer von dem zweiten Verstärker 150 gespeisten, zweiten gemeinsamen Signalleitung 14 geschaltet werden. Diese zweiten Leitungen 14 und 51 weisen ihre eigenen jeweiligen Substratanschlüsse 36 und 56 auf.
• Figur 1 zeigt einen einzelnen Videoeingangsanschluß 36 für eine monochrome Anzeige. Bei der Anordnung von Figur 1 kann es sich ebenfalls um ein Farbdisplay mit drei Eingangsanschlüssen 36 und drei jeweiligen Signalleitungen 14 für R,G und B-Videosignale handeln, wie in dem Display von Figur 1 aus EP-A-0 342 925 dargestellt. In diesem Fall sind die Ausgangsstufen 10, wie in EP-A-0 342 925 dargestellt, in Dreiergruppen vorgesehen; sodann werden gemaß der vorliegenden Erfindung drei Rückkopplungsleitungen 51 jeweils mit Rückkopplungsanschluß 56 und Verstärker 150) angeordnet, um separate Gegenkopplungsschleifen für jedes der drei Videosignale R, G und B vorzusehen.
• Die Figuren 1 bis 6 zeigen die Anwendung der erfindungsgemaßen Rückkopplung für die Spaltenansteuerungsschaltung 12 einer aktiven Matrixanordnung. Gemaß der vorliegenden Erfindung kann jedoch eine solche Rückkopplung zur Verbesserung der Leistung einer Zeilenansteuerungsschaltung einer solchen Matrixanordnung angewandt werden. Somit weist die Zeilenansteuerungsschaltung 21 in der Anordnung von Figur 1 einen Zeilentreiberpufferkreis 23 mit einem Eingangsanschluß 39 auf. Es kann eine Rückkopplungsschleife (mit Kopplungstransistoren T2, einer Rückkopplungs leitung 51, einem Rückkopplungsanschluß 56 und einem externen Differenzverstärker 150) zwischen den parallelen Zeilenleitungen 24 und dem Eingangsanschluß 39 des Zeilenpufferkreises 23 geschaltet werden, um eine Gegenkopplung zur Leistungsverbesserung vorzusehen. Da jede Zeilenausgangsleitung 24 wiederum zur Adressierung der Matrix dient, ist zur jeweiligen Zeit lediglich eine Ausgangsleitung 24 aktiv. Somit kann an alle diese parallelen Ausgangsleitungen 24 eine gemeinsame Rückkopplungsleitung 51 angekoppelt werden.
• In den Ausführungsbeispielen von Figur 2 und 3 erfolgt die Rückkopplung von den Ausgängen der Stufen 10 der Ansteuerungsschaltung. Je nach Schaltungsaufbau könnte es ebenfalls zweckmaßig sein, eher Zwischensignale von den Ansteuerungsschaltungen als die auf den Spalten- und/oder Zeilenleitungen 26 und 24 der Zellenmatrix 22 vorliegenden zurückzuführen. Somit kann zum Beispiel bei der Schaltung von Figur 3 die Rückkopplung durch einen Kopplungstransistor T2 vom Schaltungspunkt 41 am Eingang des Pufferverstärkers A3 (statt vom Schaltungspunkt 40 am Ausgang des Pufferverstärkers A3) vorgenommen werden; in diesem Falle kann die Rückkopplung dazu dienen, die Geschwindigkeit des Abtasttransistors Tider Ausgangsstufen von Figur 3 zu erhöhen.
• Wie oben erwähnt, kann die aktive Matrixanordnung von Figur 1 durch ein Flachbilddisplay dargestellt sein. Anstelle eines Flachbilddisplays kann eine Matrixanordnung gemaß der Erfindung für eine völlig andere Funktion, wie zum Beispiel einen Datenspeicher mit einer Matrix aus Dünnschichtschaltelementen 29 zur Adressierung einer Anordnung aus Dünnschichtdatenspeicherelementen (zum Beispiel Dünnschichtkondensatoren) vorgesehen werden. Einem solchen Datenspeicher können entweder analoge oder digitale Signale von einer Signalleitung 14 über die parallelen Ausgangsstufen 10 zugeführt werden. Bei einer weiteren Form kann eine elektronische Anordnung gemaß der Erfindung durch einen Bildsensor dargestellt sein, welcher eine Matrix 22 aus Zellen 33 aufweist, von welchen jede ein durch ein Dünnschichtschalt element 29 über Zeilenleitungen 24 adressiertes Dünnschichtabtastelement 30 (zum Beispiel eine Fotodiode) vorsieht. In diesem Falle kann das Fotodiodensignal an eine Dünnschichtabtastschaltung (12) gegeben werden, welche parallele Ausgangsstufen (10) aufweist, die für das Signal als Integratoren dienen und sequentielle, parallele Ausgänge zu einer gemeinsamen Ausgangsleitung (14) vorsehen. Zur Verbesserung der Leistung der peripheren TFT-Schaltungen 12 und 21 eines solchen Datenspeichers oder Bildsensors kann ein externer Rückkopplungsverstärker 150 über einen Anschluß 56, eine gemeinsame Rückkopplungsleitung 51 und Kopplungs-TFTs an diese parallelen Ausgangsstufen der Schaltungen 12 und/oder 21 angeschlossen werden.
• In den Ausführungsbeispielen von Figur 1 bis 3 werden die Ausgangsstufen 10 durch Ausgänge 43 eines Schieberegisters sequentiell adressiert. Jedoch kann anstelle des Schieberegisters eine Multiplexschaltung zur sequentiellen Adressierung dieser Ausgangsstufen 10 verwendet werden.
• Wie oben beschrieben, kann der externe Verstärker 150 durch einen in einem monokristallinen Siliciumchip ausgebildeten, monolithisch integrierten Schaltkreis dargestellt sein. Jedoch kann anstelle einer monokristallinen Siliciumschaltung ein monolithisch integrierter Galliumarsenidschaltkreis verwendet werden. Des weiteren kann im Falle eines einfachen Verstärkers 150 dieser statt als integrierter Schaltkreis zum Beispiel als Hybridschaltung mit diskreten, monokristallinen Siliciumtransistoren ausgebildet sein.
• In den Pufferkreisen 55 und 65 der Figuren 4 bis 6 wird eine ähnliche Verschiebung des Eingangssignals (zu der Verschiebung des Rückkopplungssignals) erreicht, indem für den Eingangsbereich eine ähnliche Schaltungsanordnung wie für den Ausgangsbereich (Rückkopplung) vorgesehen wird. Es kann jedoch eine ähnliche Verschiebung durch den Schaltungsaufbau mit einer anderen Schaltungsanordnung erreicht werden, wobei der Ausgangsbereich (Rückkopplung) so vorgesehen werden kann, daß die Verschiebung minimiert wird.
• Beim Lesen der vorliegenden Offenbarung ergeben sich für den Fachkundigen weitere Variationen und Modifikationen. Solche Variationen und Modifikationen können Äquivalente und weitere Merkmale mit sich bringen, welche in Bezug auf die Konstruktion, Herstellung und Verwendung von Rückkopplungsschaltungen und elektronischen Anordnungen mit Dünnschichtschaltkreisen und Bauelementen derselben bereits bekannt sind und anstelle oder zusätzlich zu den hier bereits beschriebenen Merkmalen verwendet werden können.
• Es wurde oben erwähnt, daß die Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung darstellt. Um Mißverständnisse zu vermeiden, wird weiterhin erklärt, daß die in den nachfolgenden Patentansprüchen technischen Merkmalen zugeordneten Bezugsziffern, welche sich auf Merkmale in der Zeichnung beziehen und zwischen Klammern gesetzt sind, gemaß Regel 29(7) EPÜ zum alleinigen Zwecke der Vereinfachung des Patentanspruches unter Bezugnalime auf ein Ausführungsbeispiel eingefügt worden sind.

Claims (11)

1. Elektronische Anordnung mit Dünnschichtschaltelementen, welche auf einem Substrat zusammenangeschaltet sind, um einen Dünnschichtschaltkreis zu bilden, welcher einen Eingangsanschluß (36) und mehrere parallele Ausgangsstufen (10) aufweist, welche dazu dienen, an jeweiligen, parallelen Schaltungspunkten (40) der Ausgangsstufen Signale vorzusehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung von den parallelen Ausgangsstufen zu dem Eingangsanschluß (36) ebenfalls eine Rückkopplungsschleife aufweist, wobei die Rückkopplungsschleife eine gemeinsame Rückkopplungsleitung (51), welche an die parallelen Schaltungspunkte (40) der Ausgangsstufen gekoppelt ist, einen Rückkopplungsanschluß (56), welcher auf dem Substrat angeordnet und mit der gemeinsamen Rückkopplungsleitung verbunden ist, sowie einen rückgekoppelten Verstärker (150) vorsieht, welcher zwischen dem Rückkopplungsanschluß und dem Eingangsanschluß (36) geschaltet ist, wobei der rückgekoppelte Verstärker außerhalb der Dünnschichtschaltelemente auf dem Substrat angeordnet ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß eine gemeinsame Signalleitung (14) zwischen dem Eingangsanschluß und der Reihe paralleler Ausgangsstufen geschaltet ist, jede parallele Ausgangsstufe einen Abtasttransistor (T1) und einen Kopplungstransistor (T2) aufweist, der Abtasttransistor dazu dient, ein Eingangssignal von der gemeinsamen Signalleitung aufzunehmen und ein Ausgangssignal für den jeweiligen, parallelen Schaltungspunkt vorzusehen, und daß der Kopplungstransistor dazu dient, den jeweiligen parallelen Schaltungspunkt an die gemeinsame Rückkopplungsleitung anzukoppeln.

3. Anordnung nach Anspruch 2, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß jede Ausgangsstufe ebenfalls einen Pufferverstärker (A3) zwischen dem Abtasttransistor (T1) und dem jeweiligen parallelen Schaltungspunkt (40) aufweist, wobei ein Ausgangssignal von dem Pufferverstärker über die gemeinsame Rückkopplungsleitung zurückgeführt wird.

4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß der Dünnschichtschaltkreis ein Schieberegister (13) mit einer Reihe paralleler Schiebeausgänge (43) zu den parallelen Ausgangsstufen aufweist, wobei jeder parallele Schiebeausgang an die Gates der Abtast- und Kopplungstransistoren der jeweiligen Ausgangsstufe angekoppelt ist.

5. Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß jede parallele Ausgangsstufe einen Signalspeicher (C) aufweist und ein Ausgabeschalter (T3) zwischen dem jeweiligen parallelen Schaltungspunkt (40) und einer Ausgangsleitung (26) der Ausgangsstufe angeordnet ist.

6. Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß ein gemeinsamer Pufferkreis (55) für die Gegenkopplungsschleife durch Dünnschichtschaltelemente auf dem Substrat gebildet wird, welcher einen Eingang (58) von der Rückkopplungsleitung und einen Ausgang (56,57) zu dem Rückkopplungsanschluß aufweist.

7. Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß der Rückkopplungsverstärker durch einen Differenzverstärker dargestellt wird, welcher einen ersten Eingang für ein Eingangssignal und einen zweiten Eingang von dem Rückkopplungsanschluß auf dem Substrat aufweist und welcher einen mit dem Eingangsanschluß auf dem Substrat verbundenen Ausgang vorsieht.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame Rückkopplungsleitung über einen durch Dünnschichtschaltelemente auf dem Substrat gebildeten Differenzpufferkreis (65) an den Riickkopplungsverstärker angeschlossen ist und der Differenzpufferkreis einen Signaleingang für ein Eingangssignal, einen Eingang von der Rückkopplungsleitung sowie einen einzelnen Ausgang zu dem Rückkopplungsanschluß aufweist, wobei der Rück kopplungsverstärker einen einzelnen Eingang vorsieht, welcher mit dem Rückkopplungsanschluß verbunden ist.

9. Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß der Rückkopplungsverstärker durch einen monolithisch integrierten Schaltkreis dargestellt wird.

10. Anordnung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß der Dünnschichtschaltkreis durch eine Ansteuerungsschaltung für eine Gruppe Bauelementzellen dargestellt wird, welche durch Dünnschichtschaltelemente auf dem Substrat gebildet werden, wobei die parallelen Ausgangsstufen an die Bauelementzellen angekoppelt sind, um letztere bei Betrieb der Anordnung anzusteuern.

11. Anordnung nach Anspruch 10, weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung durch ein Flachbilddisplay, die Ansteuerungsschaltung durch einen Spaltentreiber des Displays dargestellt wird und ein analoges Videosignal dem Eingangsanschluß über den Rückkopplungsverstärker bei Betrieb des Displays zugeführt wird.