DE69428363T2

DE69428363T2 - Flüssigkristallanzeigevorrichtung mit aktiver matrix und steuerverfahren dafür

Info

Publication number: DE69428363T2
Application number: DE69428363T
Authority: DE
Inventors: Katsumi Kondo; Masahito Oh-E; Masuyuki Ota
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1994-06-24
Filing date: 1994-06-24
Publication date: 2002-04-18
Anticipated expiration: 2014-06-25
Also published as: EP0717304A4; EP0717304A1; EP0717304B1; DE69428363D1; WO1996000408A1; KR960703242A; EP1054381A2; US5854616A; US6028578A; EP1054381A3; JP3564704B2; KR100360356B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Flüssigkristallanzeigesystem mit aktiver Matrix, wie eine für einen Personal Computer verwendete Anzeigeeinheit.
Gegenwärtig werden Flüssigkristallanzeigesysteme mit aktiver Matrix (mit Dünnschichttransistoren) verbreitet bei einer großen Vielfalt von Anwendungen verwendet, und ihre Verbesserung in bezug auf Halbtöne mit mehreren Pegeln (volle Farbe) ist erforderlich.
Als Typ von Anzeige für ein Flüssigkristallanzeigesystem existiert der sogenannte verdreht nematische Anzeigetyp (der nachstehend als Typ mit vertikalem elektrischen Feld bezeichnet wird), bei dem Flüssigkristall zwischen zwei einander zugewandte Substrate mit einer flachen Anzeigeelektrode auf jeder der einander zugewandten Oberflächen der Substrate gefüllt ist, wobei zum Antrieb ein zur Substratoberfläche annähernd normales elektrisches Feld an das Flüssigkristall angelegt wird. Ein Flüssigkristallanzeigesystem dieses Typs ist bereits auf dem Markt.
Andererseits wurde beispielsweise in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 63-21907 (1988) ein weiterer, neuer, anderer Typ (der nachstehend als "Typ mit parallelem elektrischen Feld" bezeichnet wird) vorgeschlagen, bei dem zwei Elektroden zum Anlegen eines elektrischen Felds an Flüssigkristall auf einem identischen Substrat ausgebildet sind, wobei das Flüssigkristall durch Anlegen des elektrischen Felds an das Flüssigkristall in einer zu den Oberflächen der Substrate in etwa parallelen Richtung angetrieben wird.
Zur Herstellung einer Halbtonanzeige mit mehreren Pegeln muß bei einem Flüssigkristallanzeigesystem mit Dünnschichttransistoren der Spannungsausgang der Schaltung zur Zufuhr eines Bildsignals zu den Signalelektroden, d. h. einer Signaltreiber-IC, einen der Anzahl der Halbtöne mit mehreren Pegeln entsprechenden Ausgangswert mit mehreren Pegeln aufweisen. Bei der Erzeugung von 16 Halbtonpegeln muß die Signaltreiber-IC beispielsweise zur Zufuhr von 16·2 = 32 Ausgangsspannungswerten geeignet sein (für jeden Halbton sind positive und negative binäre Werte erforderlich, da das Flüssigkristall mit Wechselstrom angetrieben werden muß). Da die Signaltreiber-IC in jeder der Ausgangsstufen Leistungsverstärker aufweist, um zur Zufuhr von ausreichend Strom geeignet zu sein, ist es im vorstehend beschriebenen Fall erforderlich, 32 Leistungsverstärker vorzusehen. Je kleiner der Leistungsverstärker in der Ausgangsstufe und je kleiner dementsprechend die Signaltreiber-IC gehalten werden können, desto niedriger ist die maximale absolute Zufuhr. Obwohl durch eine Verkleinerung der Signaltreiber-IC die Produktivität der Signaltreiber-IC verbessert und der äußere Rahmenabschnitt des Anzeigesystems klein gehalten werden können, muß die maximale Ausgangsspannung der Signalspannung verringert werden.
Andererseits wird bei dem Typ mit parallelem elektrischen Feld die Spannung mittels zweier nicht transparenter, linienförmiger, auf einem identischen Substrat ausgebildeter Elektroden an die Flüssigkristallschicht angelegt, obwohl bei dem vorstehend beschriebenen Typ mit vertikalem elektrischen Feld die Spannung mittels zweier transparenter, flacher, einander zugewandter Elektroden an die Flüssigkristallschicht angelegt wird. Dementsprechend wird bei dem Typ mit parallelem elektrischen Feld das Öffnungsverhältnis klein. Da aus diesem Grund der Abstand zwischen den beiden Elektroden nicht so klein sein kann, ist der Abstand zwischen den beiden Elektroden bei dem Typ mit parallelem elektrischen Feld größer als bei dem Typ mit vertikalem elektrischen Feld, und die Größe des elektrischen Felds ist schwächer. Zur Erzeugung der gleichen Größe und Stärke von elektrischem Feld muß daher bei dem zuerst genannten eine höhere Spannung zwischen den Elektroden angelegt werden als bei dem zuletzt genannten.
In der US 4,345,249 ist eine Flüssigkristallanzeige offenbart, an die ein paralleles elektrisches Feld angelegt wird. Das Problem des Verhinderns eines seitlichen Verschmierens wird nicht angesprochen.
Gemäß der US 5,151,805 wird ein vertikales elektrisches Feld verwendet.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Flüssigkristallanzeigesystem mit aktiver Matrix des Typs mit parallelem elektrischen Feld zu schaffen, bei dem das Anzeigesystem mittels einer praktisch ausreichend niedrigen Treiberspannung der Signalseitigen Treiberschaltung betrieben werden kann. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Flüssigkristallanzeigesystem mit aktiver Matrix des Typs mit parallelem elektrischen Feld zu schaffen, bei dem keine Kreuzkopplung, insbesondere kein seitliches Verschmieren auftritt und eine hohe Bildqualität erzielt werden kann.
Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche betreffen bevorzugte Ausführungsformen.
Der Aufbau eines Flüssigkristallanzeigesystems mit aktiver Matrix ist wie folgt.
(1) Flüssigkristallanzeigesystem mit aktiver Matrix, bei dem eine Flüssigkristallzusammensetzung zwischen einem ersten und einem zweiten Substrat angeordnet ist, wobei mehrere Pixelteile aus mehreren Abtastelektroden und mehreren Signalelektroden aufgebaut sind, die als Matrix angeordnet sind, und in jedem der Pixelteile, wo ein Schaltelement ausgebildet ist, ein Schaltelement vorgesehen ist.
Die Pixelelektrode und eine mit dem Schaltelement verbundene Gegenelektrode sind so angeordnet, daß das elektrische Feld parallel zu dem Substrat angelegt wird, wobei das Flüssigkristall in der Schicht aus der Flüssigkristallzusammensetzung durch die zwischen den Elektroden angelegte Spannung angetrieben wird, indem die Hauptachsen der Flüssigkristallmoleküle parallel zur Oberfläche des Substrat gehalten werden, das System einen zum Erhalt eines hellen Zustands und eines dunklen Zustands der Flüssigkristallzusammensetzung mittels eines Orientierungszustands geeigneten Aufbau und eine Polarisierungseinrichtung mit einer Treibereinrichtung aufweist, die zur Ausgabe eines Abtastsignals mit mehr als zwei nicht selektiven Spannungen über die Abtastelektrode geeignet ist.
(2) Die Gegenelektrode kann eine getrennt von der Abtastelektrode, der Signalelektrode und der Pixelelektrode vorgesehene gewöhnliche Elektrode sein.
(3) Die Gegenelektrode kann ein Teil der Abtastelektrode neben dem Pixelteil sein.
(4) Die Beziehung zwischen dem Schwellenwert VTH für das Schalttransistorelement und der maximalen Spannung VON zwischen der Pixelelektrode und der Gegenelektrode zum Erhalt des hellen Zustands oder des dunklen Zustands kann der folgenden Gleichung entsprechen:
VTH > VON .
(5) Die Beziehung zwischen dem Schwellenwert VTH für das Schalttransistorelement, der maximalen Spannung VON zwischen der Pixelelektrode und der Gegenelektrode zum Erhalt des hellen Zustands oder des dunklen Zustands und der Mindestspannung VOFF zwischen der Pixelelektrode und der Gegenelektrode zum Erhalt des hellen Zustands oder des dunklen Zustands kann die folgende Gleichung erfüllen:
VTH > ( VON - VOFF )/2.
(6) Die Schalttransistorelemente können so ausgerichtet aufgebaut sein, daß sie jede Zeile abwechselnd p- und n-Kennlinien aufweisen.
(7) Mindestens zwei der Schalttransistorelemente können in einem Pixel ausgebildet sein, wobei zumindest entweder die Source-Elektrode oder die Drain- Elektrode des Dünnschichttransistorelements mit der Signalelektrode verbunden ist und zumindest entweder die Source-Elektrode oder die Drain- Elektrode des Dünnschichttransistorelements elektrisch an die Abtastelektrode in der unmittelbar folgenden Zeile angeschlossen ist.
(8) Mindestens zwei der Schalttransistorelemente können in einem Pixel ausgebildet sein, wobei zumindest entweder die Source-Elektrode oder die Drain- Elektrode des Dünnschichttransistorelements mit der Signalelektrode verbunden ist und zumindest entweder die Source-Elekftode oder die Drain- Elektrode des Dünnschichttransistorelements über ein kapazitives Element an die Abtastelektrode in der unmittelbar folgenden Zeile angeschlossen ist.
(9) Die Flüssigkristallzusammensetzung, die Reibrichtung, der Aufbau der Polarisationsplatte, die Abstände zwischen den Substraten und der Abstand zwischen der Pixelelektrode und der Gegenelektrode können so eingestellt sein, daß die Differenz zwischen der Spannung zum Erhalt des hellen Zustands und der Spannung zum Erhalt des dunklen Zustands unter 5 V sinkt.
(10) Das Abtastsignal kann mindestens zwei Arten von nicht selektiven Spannungswerten ausgegeben.
(11) Die Spannung der Pixelelektrode kann mittels einer Veränderung der an die Abtastelektrode angelegten, nicht selektiven Spannung für das Abtastsignal hauptsächlich durch die Kapazitanz zwischen der Abtastelektrode und der Pixelelektrode verändert werden.
(12) Die nicht selektiven Spannungen der an die Abtastelektroden in sämtlichen Zeilen angelegten Abtastsignale können mit identischer Amplitude, identischem Zyklus und identischer Phase verändert werden.
(13) Das Abtastsignal, das jeden Rahmen abwechselnd binäre Werte der nicht selektiven Spannung aufweist und während der nicht selektiven Periode auf einer konstanten Spannung gehalten wird, kann an die Abtastelektrode angelegt werden, wobei die Signalelektrode das Bildsignal empfängt, das so übertragen wird, daß sich die Polarität der Spannung zwischen der Pixelelektrode und der Gegenelektrode abwechselnd jede Spalte unterscheidet.
(14) Die Spannungsdifferenz zwischen den zwei Arten von nicht selektiven Spannungswerten kann auf die Summe der maximalen Spannung VON zwischen der Pixelelektrode und der Gegenelektrode zum Erhalt des hellen Zustands oder des dunklen Zustands und der Mindestspannung VOFF zwischen der Pixelelektrode und der Gegenelektrode für den Erhalt des hellen Zustands oder des dunklen Zustands eingestellt sein.
(15) Die Spannungsdifferenz zwischen den zwei Arten von nicht selektiven Spannungswerten kann auf die Hälfte der Summe der maximalen Spannung VON zwischen der Pixelelektrode und der Gegenelektrode zum Erhalt des hellen Zustands oder des dunklen Zustands und der Mindestspannung VOFF zwischen der Pixelelektrode und der Gegenelektrode zum Erhalt des hellen Zustands oder des dunklen Zustands eingestellt sein.
(16) Die mittlere Spannung der nicht selektiven Spannung in dem an die Abtastelektrode mit dem p-Schalttransistorelement angelegten Abtastsignal kann höher als die mittlere Spannung der nicht selektiven Spannung in dem an die Abtastelektrode mit dem n-Schalttransistorelement angelegten Abtastsignal sein, wobei die Spannungsdifferenz die maximale Spannung VON zwischen der Pixelelektrode und der Gegenelektrode zum Erhalt des hellen Zustands und des dunklen Zustands übersteigt.
(17) Die Gegenelektrodenspannung kann von der Abtastelektrode zugeführt werden.
(18) Die von der Abtastelektrode zugeführte Gegenelektrodenspannung kann sich entsprechend der Polarität der Bildsignalspannung verändern.
Durch Verändern der nicht selektiven Spannung (AUS-Spannung) in dem der Abtastelektrode während der nicht selektiven Periode zugeführten Abtastsignal und durch die Verwendung des Typs mit parallelem elektrischen Feld als Treibertyp zum Verändern der Spannung der Pixelelektrode über die kapazitive Kopplung zwischen der Pixelelektrode und der Abtastelektrode, die von den Erfindern der vorliegenden Erfindung entdeckt wurde, werden die folgenden Vorgänge erzeugt.

(Erster Vorgang)

Bei dem Typ mit parallelem elektrischem Feld ist die Kapazität CLC zwischen der Pixelelektrode und der gewöhnlichen Elektrode kleiner als bei dem Typ mit vertikalem elektrischen Feld, da bei dem Typ mit vertikalem elektrischen Feld die Pixelelektrode und die Gegenelektrode eine Kapazitanz auf einer parallelen Ebene bilden. Daher ist bei dem Typ mit parallelem elektrischen Feld die Kapazitanz CS zwischen der Pixelelektrode und der Abtastelektrode verhältnismäßig größer als die Kapazitanz CLC zwischen der Pixelelektrode und der Gegenelektrode, und dementsprechend kann abhängig von der Veränderung der Spannung der Abtastelektrode eine ausreichende Vorspannung an die Pixelelektrode angelegt werden. Dadurch kann das Verhältnis des von dem zwischen der Pixelelektrode und der Abtastelektrode ausgebildeten Kapazitanzelement CS eingenommenen Bereichs zu dem Bereich des einen Pixelelements verringert werden, wodurch das Öffnungsverhältnis verbessert wird.

(Zweiter Vorgang)

Da die Kapazität CLC zwischen der Pixelelektrode und der Gegenelektrode klein ist, wird die Lastkapazität der Abtastelektrode klein. Damit hat ein Antriebsverfahren, bei dem eine Modulationsspannung an die Abtastelektrode angelegt wird, den Vorteil, daß die Verzerrung der Modulationsschwingungsform gering ist. Dadurch wird das von dem Bild abhängig veränderte Verhältnis der Lastkapazität der Abtastelektrode verringert, und das Verhältnis der Schwingungsformdeformation in der nicht selektiven Spannung für das Abtastsignal wird ebenfalls verringert. Daher kann die Modulationsspannung gleichmäßig angelegt werden, und das Auftreten einer Kreuzkopplung (eines horizontalen Verschmierens, bei dem horizontal gezogene Linien auftauchen) kann unterdrückt werden.

(Dritter Vorgang)

Bei dem Typ mit parallelem elektrischen Feld kann die daneben liegende Abtastelektrode als Gegenelektrode verwendet werden. Damit kann der als Verbindungsteil der Gegenelektrode zu verwendende Bereich für den Öffnungsteil verwendet werden, um das Öffnungsverhältnis zu steigern. Ferner wird die Anzahl an Kreuzungspunkten in der verbindenden Elektrode verringert, wodurch kurzschlußbedingte Fehlfunktionen der Elektroden vermindert werden.
Zum Antreiben des Flüssigkristalls durch Wechselstrom wird ein Bildsignal so in die Signalelektrode geladen, daß die in die Pixelelektrode geladene Spannungsschwingungsform in bezug auf die Gegenelektrode eine alternierende Schwingungsform wird. Das typische, bei dem Flüssigkristallanzeigesystem mit aktiver Matrix verwendete, aktive Element, wie ein amorpher Silicium-Dünnschichttransistor (a-SiTFT), ein Polysilicium-Dünnschichttransistor (p-SiTFT), etc., weist eine Kennlinie auf, bei der ein Drain-Strom bei der Abtastspannung von ca. 0 V zu fließen beginnt, d. h. die Schwellenspannung VTH beträgt ca. 0 V. Wenn daher die nicht selektive Spannung für die Abtastspannung (AUS-Pegel) als Gegenelektrodenspannung verwendet wird, kann das vorstehend beschriebene Transistorelement gegen die Gegenelektrodenspannung selbst dann keine negative Spannung aufrechterhalten, wenn es geladen ist. Der Grund dafür ist, daß das Transistorelement mit der Schwellenspannung VTH von ca. 0 V in den eingeschalteten Zustand eintritt, da der AUS-Pegel der Abtastspannung auf einem höheren Niveau als die Spannung der Pixelelektrode liegt, und die Spannung der Pixelelektrode durch Kriechströme bis auf den AUS-Pegel der Abtastspannung sinkt. Daher ist es zum Antreiben des Flüssigkristalls mit Wechselstrom erforderlich, eine separate Gegenelektrode vorzusehen, um die Gegenelektrodenspannung höher als den AUS-Pegel der Abtastspannung einzustellen. Durch die Verwendung eines Transistors mit einer hohen Schwellenspannung wird es möglich, das Flüssigkristall mit Wechselstrom anzutreiben, da die Pixelelektrode geladen und selbst dann gegen die Gegenspannung auf einer negativen Spannung gehalten werden kann, wenn die Abtastelektrode als Gegenelektrode und der AUS-Pegel der Abtastspannung als Gegenelektrodenspannung verwendet werden. Der Schwellenwert VTH Ihr das Schalttransistorelement kann die an das Flüssigkristall angelegte maximale Spannung VON oder die Hälfte der Differenz zwischen der maximalen Spannung VON und der Mindestspannung VOFF übersteigen. Damit weist die Pixelelektrodenspannung keine Kriechströme auf, sondern wird selbst dann gehalten, wenn eine negative Spannung an das Flüssigkristall angelegt wird, wobei das Flüssigkristall mit Wechselstrom und mit einer niedrigen Spannung angetrieben wird.
Ferner sind die Transistorelemente derart beschaffen, daß sie jede zweite Zeile eine p- bzw. eine n-Kennlinie aufweisen, wobei die mittlere Spannung der nicht selektiven Spannung in dem an die Abtastelektrode mit dem p-Schalttransistorelement angelegten Abtastspannung höher als die mittlere Spannung der nicht selektiven Spannung in dem an die Abtastelektrode mit dem n-Schalttransistorelement angelegten Abtastspannung ist und die Spannungsdifferenz die maximale Spannung VON zwischen der Pixelelektrode und der Gegenelektrode zum Erhalt des hellen Zustands oder des dunklen Zustands übersteigt. Damit kann das Flüssigkristall selbst dann mit Wechselstrom und mit einer niedrigen Spannung angetrieben werden, wenn die Schwellenspannung VTH nahezu 0 V beträgt oder niedriger als 0 V ist.
Überdies sind in einem Pixel zwei Dünnschichttransistorelemente ausgebildet, wobei eine Bildsignalspannung von einem der Dünnschichttransistorelemente und die Gegenelektrodenspannung von dem anderen Dünnschichttransistorelement zugeführt wird. Damit kann das Flüssigkristall durch Wechselstrom angetrieben werden. Ferner kann durch Verändern der Gegenelektrodenspannung entsprechend der Polarität der Bildsignalspannung das Flüssigkristall mit einer niedrigen Spannung angetrieben werden.
Fig. 1 ist eine Schnittansicht eines Beispiel 1 eines Flüssigkristallanzeigesystems längs der Linie A-A' in Fig. 3;
Fig. 2 ist eine Vorderansicht, die den Aufbau eines Pixels gemäß Beispiel 1 einschließlich der angrenzenden Pixel zeigt;
Fig. 3 ist eine Vorderansicht, die den Aufbau eines Pixels gemäß Beispiel 1 Zeigt;
Fig. 4 ist eine seitliche Schnittansicht längs der Linie B-B' in Fig. 3;
Fig. 5 ist eine seitliche Schnittansicht längs der Linie C-C' in Fig. 3;
Fig. 6 ist eine Ansicht, die den Aufbau eines Anzeigesystems gemäß Beispiel 1 zeigt;
Fig. 7 ist ein Diagramm, das die Antriebsschwingungsform gemäß Beispiel 1 zeigt;
Fig. 8 ist ein Diagramm, das die Antriebsschwingungsform bei einem Beispiel 2 zeigt;
Fig. 9 ist eine Vorderansicht, die den Aufbau eines Pixels bei der bevorzugten Ausführungsform einschließlich der angrenzenden Pixel zeigt;
Fig. 10 ist eine Vorderansicht, die den Aufbau eines Pixels bei der bevorzugten Ausführungsform zeigt;
Fig. 11 ist eine seitliche Schnittansicht längs der Linie D-D' in Fig. 10;
Fig. 12 ist eine Ansicht, die den Aufbau eines Anzeigesystems gemäß der bevorzugten Ausführungsform zeigt;
Fig. 13 ist ein Diagramm, das die Antriebsschwingungsform bei der bevorzugten Ausführungsform 3 zeigt;
Fig. 14 ist eine Vorderansicht, die den Aufbau eines Pixels gemäß Beispiel 3 einschließlich der angrenzenden Pixel zeigt;
Fig. 15 ist eine Frontansicht, die den Aufbau eines Pixels gemäß Beispiel 3 zeigt;
Fig. 16 ist eine Ansicht, die den Aufbau eines Anzeigesystems gemäß Beispiel 3 zeigt;
Fig. 17 ist ein Diagramm, das die Antriebsschwingungsform gemäß Beispiel 3 zeigt;
Fig. 18 ist ein Diagramm, das die Antriebsschwingungsform bei einem Beispiel 4 zeigt;
Fig. 19 ist ein Diagramm, das die Antriebsschwingungsform bei einem Beispiel 5 zeigt;
Fig. 20 ist ein Diagramm, das die Antriebsschwingungsform bei einem Beispiel 6 zeigt;
Fig. 21 ist eine Frontansicht, die den Aufbau eines Pixels gemäß einem Beispiel 7 zeigt;
Fig. 22 ist eine Ansicht, die eine Durchgangsschaltung eines Pixels gemäß dem Beispiel 7 zeigt;
Fig. 23 ist eine seitliche Schnittansicht längs der Linie E-E' in Fig. 21;
Fig. 24 ist eine seitliche Schnittansicht längs der Linie F-F' in Fig. 21;
Fig. 25 ist eine seitliche Schnittansicht längs der Linie G-G' in Fig. 21;
Fig. 26 ist eine Ansicht, die den Aufbau eines Anzeigesystems gemäß Beispiel 7 zeigt;
Fig. 27 ist ein Diagramm, das die Antriebsschwingungsform gemäß Beispiel 7 zeigt;
Fig. 28 ist eine Frontansicht, die den Aufbau eines Pixels bei einem Beispiel 8 zeigt;
Fig. 29 ist eine Ansicht, die eine Durchgangsschaltung eines Pixels gemäß Beispiel 8 zeigt;
Fig. 30 ist ein Diagramm, das die Antriebsschwingungsform bei einem Beispiel 9 zeigt;
Fig. 31 ist eine Ansicht, die die Funktionsweise des Flüssigkristalls bei einem Flüssigkristallanzeigesystem zeigt;
Fig. 32 ist eine Ansicht, die den Winkel der Richtung der Ausrichtung der molekularen Hauptachse (der Reibrichtung) φLC und den Winkel der Richtung der Polarisationsachse der Polarisationsplatte φP auf der Schnittstelle in bezug auf die Richtung des elektrischen Felds zeigt;
Fig. 33 ist ein Diagramm, das die photoelektrische Kennlinie bei einer Ausführungsform zeigt, wobei ein normalerweise geschlossener Typ als Beispiel herangezogen wurde; und
Fig. 34 ist eine Ansicht, die die Abhängigkeit der photoelektrischen Kennlinie von der Richtung der Ausrichtung der molekularen Hauptachse (Reibrichtung) φLC auf der Schnittstelle zeigt, wobei ein normalerweise geschlossener Typ als Beispiel herangezogen wurde.

[Beispiel 1]

Fig. 1 zeigt den Aufbau eines Pixelbereichs in einem Flüssigkristallanzeigeschirm im Querschnitt. Der Flüssigkristallschirm umfaßt ein oberes Substrat, ein unteres Substrat und eine in den Spalt zwischen beiden gefüllte Flüssigkristallschicht. Durch Anlegen einer Spannung zwischen einer Pixelelektrode 3 und einer auf dem unteren Substrat ausgebildeten Gegenelektrode 4 wird das zwischen den beiden Elektroden erzeugte elektrische Feld derart gesteuert, daß es den Ausrichtungszustand des Flüssigkristalls steuert und das Übertragungsverhältnis von Licht von einem durch den Schirm dringenden Rückseitenlicht verändert. Bei der Betrachtung von der dem Hintergrundlicht gegenüberliegenden Seite in dem Flüssigkristallschirm werden durch Steuern der zwischen der Pixelelektrode und der Gegenelektrode angelegten Spannung der helle Zustand, der dunkle Zustand oder ein Zwischenzustand zwischen beiden wahrgenommen. Die Pixelelektrode und die Gegenelektrode erstrecken sich linienförmig in der Normalenrichtung zur Papieroberfläche von Fig. 1, wobei der Abstand zwischen den beiden Elektroden ca. 15 um beträgt. Da die Dicke der Flüssigkristallschicht ca. 4 um beträgt und kleiner als der Spalt von 15 um zwischen der Pixelelektrode und der Gegenelektrode ist, wird die Richtung des in der Flüssigkristallschicht erzeugten elektrischen Felds 101 (die elektrische Kraftlinie) nahezu die seitliche Richtung gemäß Fig. 1 (wobei Fig. 1 eine im Vergleich zu dem tatsächlichen System in der Richte der Dicke des Anzeigeschirms ausgedehnte Figur ist).
Fig. 31 zeigt schematisch die Ausrichtungszustände der Flüssigkristallinolekille beim Anlegen einer Spannung und ohne ein Anlegen einer Spannung zwischen der Pixelelektrode 3 und der Gegenelektrode 4. Die Fig. 31 (a) und (b) sind Ansichten, die den Flüssigkristallschirm aus seitlicher Richtung zeigen, und die Fig. 31(c) und (d) sind Ansichten, die die Oberseite und die Unterseite zeigen. Durch das Anlegen jeweils unterschiedlicher Spannungen an die Pixelelektrode und die Gegenelektrode zur Erzeugung einer elektrischen Potentialdifferenz zwischen beiden und zum Anlegen eines elektrischen Felds an die Schicht aus der Flüssigkristallzusammensetzung reagieren die Flüssigkristalhnoleküle mit der gegenseitigen Reaktion der dielektrischen Anisotropie der Flüssigkristallzusammensetzung und des elektrischen Felds, wodurch die Ausrichtung zur Richtung des elektrischen Felds verändert wird. Wie in den Fig. 1 und 31 gezeigt, sind auf den oberen und unteren Oberflächen des Flüssigkristallschirms Polarisierungsplatten 8 ausgebildet, und das Übertragungsverhältnis des den Flüssigkristallschirm durchdringenden Lichts wird durch die gegenseitige Reaktion der Anisotropie im Refraktionskoeffizienten der Schicht aus der Flüssigkristallzusammensetzung und den Polarisationsplatten verändert. Damit wird die Helligkeit der Anzeige verändert.
In Fig. 32 sind der Winkel φLC der Richtung 102 der Hauptachse der Flüssigkristallmoleküle (der optischen Achse) in der Nähe der Schnittstelle und der Winkel φP der Richtung 103 der Polarisationsachse der Polarisationsplatte in bezug auf die Richtung des elektrischen Felds 101 definiert. Da in der Ober- und Unterseite jeweils zwei Polarisationsplatten und Flüssigkristallschnittstellen vorgesehen sind, sind diese Winkel der Notwendigkeit entsprechend durch φP1, φP2, φLC1, φLC2 bezeichnet. Beim Fehlen eines elektrischen Felds sind die stabförmigen Flüssigkristallmoleküle 5 so ausgerichtet, daß sie in bezug auf die Längsrichtung der Pixelelektrode 3 und der Gegenelektrode 4 einen kleinen Winkel aufweisen (siehe die Frontansicht gemäß Fig. 31 (c)), d.h. 450 ≤ φLC < 90º. Gemäß den Fig. 31 und 32 ist die Richtung der Ausrichtung der Hauptachse (die Reibrichtung) 103 der Flüssigkristallmoleküle auf der Schnittstele durch einen Pfeil dargestellt. Vorzugsweise sind die Richtungen der Ausrichtung der Hauptachse der Flüssigkristalhnoleküle an den Schnittstellen auf der Oberseite und der Unterseite parallel zueinander, d.h. φLC1 = φLC2 (=φLC). Hier wird angenommen, daß die dielektrische Anisotropie der Flüssigkristallzusammensetzung positiv ist.
Fig. 33 zeigt die Kennlinie der Beziehung zwischen der Helligkeit und der zwischen der Pixelelektrode und der Gegenelektrode angelegten Spannung VLC, d. h. die sogenannte photoelektrische Kennlinie. Die Helligkeit ist bei einer Einstellung des maximalen Werts für die Helligkeit auf 100% durch den relativen Wert auf der Ordinate dargestellt. Bei einer Steigerung der angelegten Spannung nimmt die Helligkeit bei der Spannung VOFF stark zu, und dann nimmt die Helligkeit bei einer Steigerung der angelegten Spannung bis nahe der Spannung VON monoton zu.
Wie in Fig. 1 gezeigt, sind auf dem oberen Substrat ferner ein Farbfilter 11 für die Farbanzeige, eine Abschirmschicht (eine schwarze Matrix) 23 zur Verbesserung des Kontrasts durch Abschirmen des durch den nicht gesteuerten Bereich fallenden Lichts gegen das Licht um ein Pixel (den Bereich, in dem das Lichtübertragungsverhältnis nicht durch die zwischen der Pixelelektrode und der Gegenelektrode angelegte Spannung gesteuert werden kann), eine Abflachungsschicht 12 zur Abflachung der Oberfläche des Substrats und eine Ausrichtungssteuerschicht 6 zur Steuerung der Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle zu deren Ausrichtung in einer bestimmten Richtung ausgebildet, wenn keine Spannung angelegt wird. Diese Schichten sind auf einem transparenten Substrat 7, wie Glas, Kunststoftharz, etc., ausgebildet.
Auf dem unteren Substrat sind außer der Pixelelektrode bzw. der Gegenelektrode, die nachstehend beschrieben werden, verschiedene Arten von Verbindungen, ein Dünnschichttransistor (TFT) zum Umschalten der an die Pixelelektrode angelegten Spannung, etc. ausgebildet. Diese sind, ähnlich wie bei dem oberen Substrat, auf einem transparenten Substrat 7, wie Glas, etc., ausgebildet. Bei diesem Beispiel werden transparente Glassubstrate mit polierten Oberflächen, deren Dicke beispielsweise 1,1 mm beträgt, als Substrate 7 verwendet. Auf einem der Substrate ist ein Dünnschichttransistor ausgebildet, und ferner ist auf der obersten Oberfläche eine Ausrichtungsschicht 6 ausgebildet. Bei dem Beispiel wird Polyimid als Ausrichtungsschicht 6 verwendet, wobei seine Oberfläche zur Ausrichtung des Flüssigkristalls 5 durch Polieren behandelt wird. Auf das andere Substrat wird ebenfalls Polyimid aufgebracht und durch Polieren behandelt. Die Polierrichtungen sowohl auf der oberen als auch auf der unteren Schnittstelle sind nahezu parallel zueinander, und der Reibwinkel in bezug auf die Richtung des elektrischen Felds beträgt 88º (φLC1 = φLC2 = 88º). Eine nematische Flüssigkristallzusammensetzung mit einer positiven dielektrischen Anisotropie Δ von 4,5 und einer Anisotropie des Refraktionsindex Δn von 0,072 (589 nm, 20ºC) ist zwischen den Substraten angeordnet. Der Spalt d mißt bei einer Füllung durch das Flüssigkristall 3,9 um und wird durch Verteilung und Anordnung kugelförmiger Polymerperlen dazwischen gehalten. Daher wird Δn·d = 0,281 um. Der Schirm ist zwischen zwei Polarisationsplatten 8 (G1220DU, einem Erzeugnis von Nitto Denkou Co.) geschichtet, wobei die Polarisationsübertragungsachse in einer der Polarisationsplatten so eingestellt ist, daß sie in bezug auf die Reibrichtung einen kleinen Winkel aufweist, d.h. φP1 = 80º (daher gilt φLC1 - φP1 = 8º), und die Polarisationsübertragungsachse der anderen der Polarisationsplatten so eingestellt ist, daß sie die zuerst genannte im rechten Winkel schneidet, d. h. φP2 = -10º. Damit wurde eine Kennlinie realisiert, bei der bei einem Ansteigen der an das Pixel gemäß dem vorliegenden System angelegten Spannung VLC (der Spannung zwischen der Pixelelektrode 3 und der Gegenelektrode 4) von Null die Helligkeit bis auf einen minimalen Wert sinkt (Fig. 33). Bei diesem Beispiel wird eine normalerweise geschlossene Charakteristik verwendet, bei der bei einer niedrigen Spannung (VOFF) ein dunkler Zustand und bei einer hohen Spannung (VON) ein heller Zustand erhalten wird. Hierbei betragen VOFF 6,9 V und VON 9,1 V. Obwohl bei dem Beispiel die normalerweise geschlossene Charakteristik verwendet wird, kann die normalerweise geöffnete Charakteristik verwendet werden. Ferner kann Flüssigkristall mit negativer dielektrischer Anisotropie verwendet werden.
Fig. 2 zeigt den ebenen Aufbau verschiedener Arten von auf dem unteren Substrat auf der Seite der Flüssigkristallschicht ausgebildeten Elektroden, Verbindungen und TFTs. Das Bezugszeichen 1 bezeichnet mehrere parallel zueinander ausgebildete Abtastelektroden (Gate-Elektroden), die sich gemäß der Figur in seitlicher Richtung erstrecken. Das Bezugszeichen 2 bezeichnet mehrere parallel zueinander ausgebildete Signalelektroden (Drain-Elektroden), sie sich gemäß der Figur in vertikaler Richtung erstrecken und die Abtastelektroden schneiden. Es sind mehrere Paare von Signalelektroden ausgebildet, die aus zwei nebeneinander liegenden Signalelektroden gebildet werden. Zwischen einem Paar Signalelektroden und dem daneben liegenden Paar Signalelektroden ist eine Gegenelektrode 4 ausgebildet. Jede der Gegenelektroden ist aus einem sich gemäß der Figur in vertikaler Richtung erstreckenden Verbindungsteil und sich von dem Verbindungsteil erstreckenden und nach links und rechts gebogenen Zweigteilen zusammengesetzt. Wie in der Figur gezeigt, ist ein Pixel der von einer Signalelektrode 2, dem Verbindungsteil einer Gegenelektrode 4 neben der Signalelektrode und zwei nebeneinander liegenden Abtastelektroden umgebene Bereich. In jedem der Pixel ist auf der Abtastelektrode ein TFT 15 ausgebildet. Das Bezugszeichen 3 bezeichnet eine Pixelelektrode (Source-Elektrode), die sich in umgekehrter U-Form gebogen von jedem der TFTs erstreckt. Ein Teil der Pixelelektrode überlappt die daneben liegende Abtastelektrode, und auf dem Teil ist ein Speicherkapazitanzelement 16 ausgebildet.
Bei diesem Beispiel beträgt der Pixelabstand in der Richtung der Abtastelektrode 110 um und in der Richtung der Signalelektrode 330 um. Bezüglich der Breite der Elektroden wird für die Abtastelektrode 1, die Signalelektrode 2, den Verbindungsabschnitt der Gegenelektrode 4, die entlang mehrerer Pixel ausgebildet sind, eine Breite von 10 um verwendet, um eine Fehlfunktion aufgrund eines Brechens zu verhindern.
Andererseits wird zur Verbesserung des Öffnungsverhältnisses für die Pixelelektrode 3 und den sich von dem Verbindungsabschnitt der Gegenelektrode 4 erstreckenden Zweigteil eine schmale Breite von 6 um verwendet. Zudem wird die Anzahl der Gegenelektroden durch die Erzeugung einer Gegenelektrode für zwei seitliche Ausrichtungen von Pixeln um die Hälfte verringert. Damit kann der offnungsteil weiter ausgedehnt werden, und die (zum Schnittbereich der Elektroden proportionale) Wahrscheinlichkeit eines Schaltungskurzschlusses im Schnitteil der Gegenelektrode 4 und der Abtastelektrode 1 wird gesenkt. Bei dem Beispiel ist die Anzahl der Signalelektroden auf 640·3 eingestellt, wogegen die Anzahl der Abtastelektroden auf 480 und die Anzahl der Gegenelektroden auf 960 eingestellt sind. Damit beträgt die Anzahl der Pixel ca. eine Million.
Fig. 3 ist eine vergrößerte Ansicht, die den Teil eines Pixels gemäß Fig. 2 zeigt. Die vorstehend beschriebene Fig. 1 ist eine Schnittansicht längs der Ebene der Linie A-A' in Fig. 3. Die Fig. 4 und 5 sind jeweils Schnittansichten längs der Ebenen der Linien B-B' und C-C' in Fig. 3.
Wie in Fig. 4 gezeigt, weist der TFT eine invertiert versetzte Struktur auf, wobei ein Gate-Isolator 9 (beispielsweise aus Siliciumnitrid) auf der Abtastelektrode 1 ausgebildet ist, auf dem eine amorphe Siliciumschicht 22 ausgebildet ist. Ferner weisen eine Drain-Elektrode 2 und eine Source-Elektrode 3 eine Verbindung mit der amorphen Siliciumschicht auf Die Drain-Elektrode und die Source-Elektrode in dem TFT sind jeweils mit einem Teil der Signalelektrode und der Pixelelektröde gefertigt. Zwischen der Drain- und der Source-Elektrode und der amorphen Siliciumschicht 22 ist eine in der Figur nicht gezeigte amorphe n&spplus;-Siliciumschicht als ohmische Kontaktschicht ausgebildet. Gemäß der Ausführungsform sind die Signalelektrode 2, die Pixelelektrode 3 und die Gegenelektrode 4 aus dem gleichen metallischen Werkstoff (beispielsweise Aluminium) gefertigt.
Wie in Fig. 5 gezeigt, ist zur Erzeugung eines Speicherkapazitanzelements 16 zwischen der Abtastelektrode 13 und der Pixelelektrode 3 ein Gate-Isolator 9 angeordnet. Der Bereich der Speicherkapazitanz ist bei dem Beispiel erheblich kleiner als bei einem herkömmlichen Typ mit vertikalem elektrischen Feld, wobei die Kapazitanz einen kleinen Wert CS von 200 fF hat.
Obwohl die Speicherkapazitanz bei dem Beispiel durch die Abtastelektrode in der vorhergehenden Zeile und die Pixelelektrode gebildet wird, kann die Speicherkapazitanz durch die Abtastelektrode in der nachfolgenden Zeile und die Pixelelektrode gebildet werden. Und obwohl der Verbindungsabschnitt der Gegenelektrode normalerweise durch die beiden nebeneinander liegenden Anordnungen von Pixeln genutzt wird, wird die Wirkung des vorliegenden Systems nicht wesentlich verändert und es liegt innerhalb der Möglichkeiten des vorliegenden Systems, wenn ein Verbindungsabschnitt der Gegenelektrode für jede der seitlichen Anordnungen von Pixeln erzeugt wird.
Nachstehend werden ein Schaltungsdiagramm und eine Antriebsschwingungsform beschrieben.
Fig. 6 zeigt ein Schaltungsdiagramm eines Flüssigkristallanzeigesystems gemäß dem vorliegenden System. Das Bezugszeichen 21 bezeichnet einen Anzeigebereich, mehrere Abtastelektroden 1 sind in der seitlichen Richtung ausgebildet, mehrere Signalelektroden 2 und Gegenelektroden sind in der vertikalen Richtung ausgebildet, und an jedem der sich schneidenden Teile der Abtastelektrode und der Signalelektrode ist ein TFT ausgebildet. Die Gate-Elektrode G des TFT ist mit der Abtastelektrode verbunden, und die Drain-Elektrode ist mit der Signalelektrode verbunden. Eine Flüssigkristallkapazitanz CLC ist zwischen der Source-Elektrode 5 des TFT und der Gegenelektrode 4 ausgebildet, wobei eine Speicherkapazitanz CS zwischen der Source-Elektrode S und der Abtastelektrode ausgebildet ist. Die Pixelelektrode 3, die Gegenelektrode 4 und die in Fig. 1 gezeigte Flüssigkristallschicht bilden elektrisch eine Kapazitanz CLC. Die Speicherkapazitanz CS ist eine absolut essentielle Kapazitanz zur Unterdrückung des Eindringens einer Durchführungsspannung in die Spannung in der Pixelelektrode 3 über die Kapazitanz CGS zwischen der Gate-Elektrode und der Source-Elektrode des TFT, wenn die Abtastsignalspannung in der Abtastelektrode von der selektiven Spannung zur nicht selektiven Spannung transferiert wird, und muß im Vergleich mit CGS eine ausreichend große Kapazitanz aufweisen (beispielsweise ca. das Zehnfache von CGS betragen).
Das Bezugszeichen 18 in Fig. 6 bezeichnet einen Abtasttreiber, der die Abtastspannung zur Steuerung des leitenden Zustands (EIN) und des nicht leitenden Zustands (AUS) des TFT und die nachstehend beschriebene Modulationsspannung gemäß der Figur nacheinander (gemäß dem Verfahren von einer Zeile zu jedem Zeitpunkt) an die Abtastelektroden anlegt. Das Bezugszeichen 19 bezeichnet einen Signaltreiber, der jeder der Signalelektroden das anzuzeigende Bildsignal zuführt. Wenn eine selektive Spannung (EIN-Spannung) für den TFT an eine Abtastelektrode angelegt wird, wird der an die Abtastelektrode angeschlossene TFT in den leitenden Zustand gebracht, und das der Signalelektrode zugeführte Bildsignal wird an die Pixelelektrode angelegt, wodurch über den TFT die Flüssigkristallkapazitanz CLC zusammengesetzt wird. Das Bezugszeichen 17 bezeichnet eine Steuerschaltung für den Steuervorgang für den Abtasttreiber 18 und den Signaltreiber 19, und das Bezugszeichen bezeichnet eine Zählerelektrodentreiberschaltung zur Zufuhr einer Spannung zu den Gegenelektroden.
Das vorliegende System ist durch die Verwendung einer Treiber-LSI gekennzeichnet, die zur Ausgabe von mindestens drei Arten von Werten an den Abtasttreiber 18 geeignet ist, bzw. es ist durch den Abtasttreiber 18 gekennzeichnet, der zur Ausgabe von mindestens drei Arten von Spannungswerten geeignet ist.
Andererseits weist der Signaltreiber 19 eine Schaltung auf, die zum Anlegen der Spannungsschwingungsform mit Bildinformationen an die Signalelektrode 2 geeignet und derart konstruiert ist, daß die maximale Amplitude VDP-P (gemäß Fig. 7 VDH - VDL) der Schwingungsform ΔV der Signalspannung wird (vergl. Fig. 33: ΔV = VON - VOFF). Gemäß dem Beispiel wird an die Gegenelektrode eine konstante Spannung angelegt.
Fig. 7 zeigt von der Treiberschaltung gemäß dem Beispiel ausgegebene Antriebsschwingungsformen. Fig. 7(a) zeigt die von dem Abtasttreiber 18 an die (i-1)- te Abtastelektrode angelegte Abtastsignalschwingungsform VG(i-1), Fig. 7(b) zeigt die von dem Abtasttreiber an die i-te Abtastelektrode angelegte Abtastsignalschwingungsform VG(i), Fig. 7(c) zeigt die von dem Signaltreiber 19 an die j-te Signalelektrode angelegte Signalschwingungsform VD(j), Fig. 7(d) zeigt die an die Gegenelektrode angelegte Spannungsschwingungsform VC. Fig. 7(e) zeigt die beim Anlegen der vorstehend genannten Spannungen an die Abtastelektrode, die Signalelektrode und die Gegenelektrode an die Pixelelektrode 3 des an der Schnittstelle der i-ten Abtastelektrode und der j-ten Signalelektrode ausgebildeten Pixels angelegte Spannung VS. Die Signalschwingungsform mit den Bildinformationen wird an die Signalelektrode 2 angelegt, und die Abtastsignalschwingungsform wird synchron mit der Bildsignalschwingungsform an die Abtastelektrode angelegt. Die Bildsignalsparmung wird von der Signalelektrode 2 über den TFT 15 an die Pixelelektrode 3 übertragen, wobei die Spannung an den Flüssigkristallteil zwischen der Pixelelektrode und der Gegenelektrode 4 angelegt wird. Dabei wird die der Abtastelektrode 1 zugeführte, nicht selektive Spannung (AUS-Spannung) für die Abtastschwingungsform VG moduliert, wobei die Spannung der Pixelelektrode 3 durch die kapazitive Kopplung verändert wird, wenn der TFT 15 ausgeschaltet ist, und die Vorspannungen VB(+) und VB(-) an die Spannung der Pixelelektrode 4 angelegt werden. Hierbei zeigt VB(+) die Vorspannung für geradzahlige (positive) Rahmen und VB(-) die Vorspannung für ungeradzahlige (negative) Rahmen. Damit wird die Spannung der Spannung VS der Pixelelektrode abzüglich der Spannung Vc der Gegenelektrode, d.h. die an das Flüssigkristall angelegte Spannung VLC = VS - VC im Vergleich zu dem Fall, in dem die der Abtastelektrode zugeführte AUS-Spannung der Schwingungsform VG nicht moduliert wird (eine konstante Spannung ist), im wesentlichen gesteigert. Die Amplituden der an die Pixelelektrode 3 angelegten Vorspannung VB(+) und VB() für die Veränderung ΔVGL (ΔVGL(+) = VGL - VGLL bzw. ΔVGL(-) = VGLH - VGL) wird wie folgt ausgedrückt:
VB = (CS/CT)ΔVGL (1)
wobei CS die Kapazitanz des Speicherkapazitanzelements 16 und CT die Gesamtkapazitanz (CS + CLC + CGS + CDS) bezeichnen. Daher wird mittels Einstellung der Amplitude der Vorspannung VB für den normalerweise geschlossenen Typ mit
VB = VOFF + ΔV/2 (2)
und für den normalerweise offenen Typ mit
VB = VON + ΔV/2 (3)
die Spannung ΔV/2 von dem Signaltreiber 19 der mittleren Spannung der Drain- Spannung VD_CENTER der Signalelektrode 2 zugeführt, wenn der helle Zustand erhalten wird (im Falle eines geradzahligen Rahmens), und -ΔV/2, wenn der dunkle Zustand erhalten wird (im Falle eines geradzahligen Rahmens). Die maximale Amplitude VDp-p (= VDH - VDL) wird bis ΔV verringert (Fig. 33). (Bei einem ungeradzahligen Rahmen wird der mittleren Spannung die Spannung -ΔV/2 zugeführt, wenn der helle Zustand erhalten wird, und ΔV/2, wenn der dunkle Zustand erhalten wird. Die Spannung für den Erhalt eines mittleren Halbtons ist wie vorstehend beschrieben.)
Da bei dem Flüssigkristallanzeigeelement mit parallelem elektrischen Feld gemäß dem Beispiel eine drahtförmige Pixelelektrode 3 und eine drahtförmige Gegenelektrode 4 parallel zueinander auf einem identischen Substrat angeordnet sind, beträgt die Flüssigkristallkapazitanz CLC 33 JE und ist in etwa ein Zehntel so groß wie die von ca. 370 JE bei dem herkömmlichen Typ mit vertikalem elektrischen Feld, bei dem die Flüssigkristallkapazitanz erzeugt wird, indem die flache Pixelelektrode und die flache Gegenelektrode einander gegenüber angeordnet werden. Daher gilt bei der Verwendung des Antriebsverfahrens, bei dem die Vorspannung der Pixelelektrode von der Abtastelektrode zugeführt wird, bei dem Typ mit parallelem elektrischen Feld CT CS, wenn die parasitäre Kapazitanz des TFT (insbesondere die Kapazitanz CGS zwischen der Gate-Elektrode und der Source-Elektrode) im Vergleich zu CS auf einen hinreichend kleinen Wert eingestellt ist. Gemäß der Gleichung 1 wird die Veränderung der nicht selektiven Spannung ΔVGL selbst die Vorspannung VB, und es kann eine ausreichende Vorspannung angelegt werden. Gemäß dem Beispiel sind die vorab eingestellten Werte Ihr die Spannungsschwingungsformen gemäß Fig. 7 wie folgt: VD-CENTER = 23; 0 V, VGH = 28,6 V, VGL = 0, VDH = 24,5 V, VDL = 21,6 V, VGLH = 9,0 V, VOLL = -9,0 V, VC = 22,3 V. Dadurch sind die Spannungsverschiebung aufgrund der parasitären Kapazitanz CGS zwischen der Gate-Elektrode und der Source-Elektrode ΔVGS(±), ΔVGS(), ΔVB, die Vorspannung VB und der Effektivwert Vrms der an das Flüssigkristall angelegten Spannung VLC wie in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1 Verschiedene Arten von Spannungswerten
Wie in Tabelle 1 gezeigt, beträgt die maximale Spannung der an das Flüssigkristall angelegten Spannung VLC 9,11 V, was mit der Spannung VON zum Erhalt des hellen Zustands übereinstimmt, und die minimale Spannung beträgt 6,80 V, was der Spannung VOFF zum Erhalt des dunklen Zustands entspricht. Es ist zu erkennen, daß der maximale Wert und der minimale Wert der Helligkeitskurve gemäß Fig. 33 erhalten werden, wodurch ein ausreichend hohes Kontrastverhältnis von 80 erhalten wird. Ferner kann die maximale Amplitude der Schwingungsform der Signalspannung auf bis zu VDP-P = VDH - VDL = 2,9 V gesenkt werden.
Hierbei muß bei einer Schwingungsform der Abtastspannung wie der gemäß dem Beispiel die höhere Spannung aus der selektiven Spannung VGH und der nicht selektiven Spannung VGLH der Abtastsignalspannung so eingestellt werden, daß die folgende Gleichung erfüllt ist.
VGH ≥ VDH + VTH + VM (4),
VGLH ≤ VS1 + VTH - VM (5).
Hierbei ist VS1 die in Fig. 7(e) dargestellte Spannung, wobei VS1 = VDL - ΔVGS(-) - VB(-) gilt. VTH ist der Schwellenwert des TFT und VM die Grenzspannung zur Sicherstellung des Einschalt-/Ausschalt-Vorgangs des TFT. Bei dem Beispiel sind die vorstehend genannten Spannung auf VTH - 0 V und VM = 4 V eingestellt. Zur Eliminierung der Gleichstromkomponente ist die Gegenelektrodenspannung VC auf einen um ΔVC 0,5 V niedrigeren Wert als die mittlere Spannung VD-CENTER eingestellt.
Ferner wird die Abtastspannung VG(i) mit einer Zeitdifferenz td1 nach dem Zeitpunkt des Übergangs der Abtastspannung VG(i-1) in der vorhergehenden Zeile von der EIN-Spannung VGH zu der nicht selektiven Spannung VGLH oder VGLL auf die EIN-Spannung VGH gebracht und fällt für die Abtastspannung VG(i) nach dem Zeitpunkt des Übergangs der Abtastspannung VG(i) in der vorhergehenden Zeile von der EIN-Spannung VGH zu der nicht selektiven Spannung VGLH oder VGLL mit einer Zeitdifferenz td2 auf die nicht selektive Spannung VGLH oder VGLL. Dies liegt daran, daß unter Berücksichtigung der Deformation der Spannungsschwingungsform sowohl td1 als auch td2 bei dem Beispiel auf 3 us eingestellt sind. (Wenn jedoch, wie bei dem Beispiel, die Speicherkapazitanz 16 mit der Abtastelektrode in der vorhergehenden Zeile verbunden ist und das Abtasten in der absteigenden Reihenfolge der Zeilen erfolgt oder die Speicherkapazitanz 16 mit der Abtastelektrode in der nachfolgenden Zeile verbunden ist und das Abtasten in der aufsteigenden Reihenfolge der Zeilen erfolgt, sind td1 und td2 nicht immer erforderlich. Wenn die Speicherkapazitanz 16 mit der Abtastelektrode in der nachfolgenden Zeile verbunden ist und das Abtasten in der aufsteigenden Reihenfolge der Zeilen erfolgt oder wenn die Speicherkapazitanz 16 mit der Abtastelektrode in der folgenden Zeile verbunden ist und das Abtasten in der absteigenden Reihenfolge der Zeilen erfolgt, sind td1 und td2 stets erforderlich.)
Obwohl bei dem vorstehend beschriebenen Beispiel die Flüssigkristallkapazitanz sehr klein ist und bei 33 fF liegt und die Speicherkapazitanz einen kleinen Wert von 200 fF aufweist, kann im Vergleich zu der Modulationsspannung von 9 V (ΔVG = VGLH - VGL = VGLLH - VGL) eine Vorspannung von ca. 8 V angelegt werden. Damit kann das Anzeigesystem mit einer sehr niedrigen Treiberspannung angetrieben werden, wobei VDP. P (vergl. Fig. 7(c)) lediglich 2,9 V beträgt. Daher wird die Energiedissipation des Signaltreibers 19, der am meisten elektrischen Strom erfordert, verringert, was zu einer Verringerung der gesamten Energiedissipation des Anzeigesystems führt. Da ferner die Chipgröße des Signaltreibers verringert werden kann, kann der Rahmenbereich um den Anzeigeschirm verkleinert werden, was zur Realisierung eines kleinen Anzeigesystems führt. Da überdies der von, dem Anzeigebereich eingenommene Prozentsatz gesteigert wird, kann die Leistung bezüglich der Sichtbarkeit verbessert werden. Da gleichzeitig die Speicherkapazitanzen klein sind und dementsprechend der Verlust an Öffnungsbereich aufgrund der Speicherkapazitanzen klein genug ist, um ein hohes Öffnungsverhältnis von 53% zu erhalten, kann die Helligkeit des Anzeigebildschirms verbessert werden.
Die Kapazitanz CG pro Abtastbusleitung wird durch die folgende Gleichung ausgedrückt.
CG = M·{CS(CGS + CLC) + C) + CGS(CS + CLC)}/(CS + CGS + CLC) (6),
wobei M die gesamte Anzahl der Pixel in horizontaler Richtung ist. Da die Flüssigkristallkapazitanz bei dem Typ mit vertikalem elektrischen Feld groß ist, gilt CGS < CLC. Daher gilt:
CG = CS·CLC/(CS + CLC) (7).
Wird davon ausgegangen, daß die Vorspannung eine Größe von 80% der Modulationsspannung AVGL aufweist, wird CS = 4 CLC erhalten, und der minimale Wert von CG beträgt (4/5)·CLC. Andererseits gilt bei dem Typ mit parallelem elektrischen Feld, da CGS CLC < CS gilt,
CS = 2CGS + CLC (8),
wenn CGS = CLC und CGS = 3 CLC gelten. Da die Flüssigkristallkapazitanz CLC bei dem Typ mit parallelem elektrischen Feld, wie vorstehend beschrieben, ein Zehntel so groß wie bei dem Typ mit vertikalem elektrischen Feld ist, beträgt CG bei dem Typ mit parallelem elektrischen Feld das ca. 0,4-fache von CG bei dem Typ mit parallelem elektrischen Feld. Im allgemeinen erfolgt die Kreuzkopplung (ein horizontales Verschmieren), bei dem horizontal verlaufende Linien erscheinen, bei einer Veränderung der Deformation der Spannungsschwingungsform aufgrund verschiedener Bilder. Insbesondere bei einem Antriebsverfahren, bei dem die Spannung der Abtastelektrode moduliert wird, um die Amplitude der Signalspannung zu verringern, verändert die Veränderung der Deformation der Spannungsschwingungsform der Abtastelektrode effektiv die effektive Vorspannung. Daher kann durch die Kombination des Antriebsverfahrens, bei dem die Spannung der Abtastelektrode zur Verringerung der Amplitude der Signalspannung moduliert wird, mit dem Typ mit parallelem elektrischen Feld eine ausreichende Vorspannung angelegt werden, und das horizontale Verschmieren kann unterdrückt werden.
Gemäß dem Beispiel hat die Kapazitanz pro Abtastelektrode einen kleinen Wert von 69 fE. Unter diesen Bedingungen ist das Ergebnis der Überwachung der Schwingungsform der Abtastspannung, daß die Verformung der Schwingungsform - der Modulationsspannung kaum vorhanden ist und das Auftreten eines horizontalen Verschmierens optisch nicht bestätigt werden kann. Wie vorstehend beschrieben, kann bei dem Beispiel eine Kompatibilität von niedriger Treiberspannung, hohem Öffnungsverhältnis und hoher Bildqualität erzielt werden. Da bei dem Beispiel zudem die Differenz zwischen der Spannung VON zur Anzeige des hellen Zustands und der Spannung VOFF zur Anzeige des dunklen Zustands niedriger als 5 V ist, wobei für den Signaltreiber 19 eine durch einen Prozeß für Mehrzweck-LSIs (beispielsweise auf C-MOS-Niveau) gefertigte LSI mit einer maximalen absoluten Zufuhrspannung von weniger als 5 V verwendet werden kann, was zu einer Verbesserung der Produktivität des Anzeigesystems und einer Verringerung der Herstellungskosten führt.
Wenn die Modulationsspannung nicht überlagert wird, d. h. wenn VGLH VGLL = VCL gilt, wird unter der Voraussetzung, daß VDH = 22,5 V und VDL = 4,3 V betragen, VDP-P = 18,2 V erhalten. Da gemäß dem Beispiel VDP-P = 2,9 V gilt, kann VDP-P auf unter ein Sechstel des Werts ohne eine Überlagerung der Modulationsspannung gesenkt werden.

[Beispiel 2]

Bei dieser Ausführungsform sind die Antriebsschwingungsformen anders als gemäß dem Beispiel 1.
Fig. 8 zeigt die Antriebsschwingungsform gemäß der Ausführungsform.
Obwohl die in einem identischen Rahmen angelegte Modulationsspannung ΔVGL(+), ΔVGL(-) gemäß Beispiel 1 in sämtlichen Abtastzeilen die gleiche positive oder negative Polarität aufweist, wird bei gemäß Beispiel die Polarität der Modulation zwischen den nebeneinander liegenden Zeilen umgekehrt. Daher wird die Polarität der an die Pixelelektrode angelegten Spannung VS jede Zeile im Wechsel umgekehrt, wobei dies als Gate-Zeileninversions-Antriebsverfahren bezeichnet wird. Gemäß dem Beispiel sind die der (Gleichung 4) und der (Gleichung 5) gemäß dem Beispiel 1 entsprechenden Gleichungen wie folgt.
VOH ≥ VDH + VTH + VM (9),
VGL ≤ VS1 + VTH - VM (10) und
VGLH ≤ VS2 + VTH - VM (11),
wobei VS2 der in Fig. 8 gezeigte Spannungswert ist und VS2 = VDL - ΔVGS(+) gilt. Wenn die Spannung auf VM = 4 V eingestellt ist, ist das Ergebnis, daß VD-CENTER = 15,0 V, VGH = 20,5 V, VGL = 0, VDH = 16,5 V, VDL = 13,6 V, VGLH = 9,0 V, VGLL = 9,0 V und Vc = 14,5 V gelten. Die Spannungsverschiebung aufgrund der parasitären Kapazitanz CGS zwischen der Gate-Elektrode und der Source-Elektrode ΔVGS(+), ΔVGS(-), ΔVB, die Vorspannung VB, der quadratische Mittelwert Vrms der an das Flüssigkristall angelegten Spannung VLC sind, wie in Tabelle 2 gezeigt. Tabelle 2 Verschiedene Arten von Spannungswerten
Durch die Verwendung des Gate-Zeileninversions-Antriebsverfahrens bei der Ausführungsform kann die maximale Amplitude der Spannung der Abtastelektrode von 28,6 V auf 20,5 V verringert werden, obwohl die Grenzspannung VM auf den gleichen Wert eingestellt ist. Dadurch können die maximale absolute Zufuhrspannung und die Energiedissipation des Abtasttreibers IC 18 verringert werden.
Wie vorstehend beschrieben, kann gemäß dem Beispiel zusätzlich zu den gleichen Wirkungen wie gemäß dem Beispiel 1 eine Abtasttreiber-IC mit einer niedrigen maximalen absoluten Zufuhrspannung verwendet werden, und die Energiedissipation kann weiter verringert werden.

[Bevorzugte Ausführungsform]

Diese Ausführungsform unterscheidet sich durch den Aufbau der Elektroden und das Antriebsverfahren von Beispiel 1.
Fig. 9 zeigt den ebenen Aufbau eines Bereichs auf einem unteren Substrat, der mehrere Pixel abdeckt. Fig. 10 ist eine vergrößerte Ansicht, die einen Teil des Pixels zeigt. Fig. 11 ist eine Schnittansicht längs der Ebene der Linie D - D' in Fig. 10. Fig. 12 zeigt ein Schaltungsdiagramm eines erfindungsgemäßen Anzeigesystems.
Wie in Fig. 9 und Fig. 12 gezeigt, sind die Verbindungsabschnitte der Gegenelektroden 4 parallel zu der Abtastelektrode 1 ausgebildet und auf der dem Abtasttreiber 18 gegenüberliegenden Seite zur Kante des Schirms geführt, wobei die Verbindungsabschnitte für einen Anschluß an den Gegentreiber 20 aneinander angeschlossen sind. Die Zweige erstrecken sich von jedem der Verbindungsabschnitte der Gegenelektroden aufwärts und abwärts. Zur Realisierung eines möglichst hohen Öffnungsverhältnisses ist ein Verbindungsabschnitt der Gegenelektrode für zwei vertikal nebeneinander liegende Anordnungen von Pixeln ausgebildet, um die Anzahl der Gegenelektrodenverbindungen auf die Hälfte zu reduzieren. Die Abtastelektrode 1 und die Gegenelektrode 4 werden unter Verwendung des gleichen metallischen Werkstoffs erzeugt.
Wie in den Fig. 10 und 11 gezeigt, wird durch Schichten eines Gate- Isolators zwischen die Pixelelektrode und die Gegenelektrode 4 eine Speicherkapazitanz gebildet. Da die Gegenelektrode 4 auf einer anderen Sicht ausgebildet ist, die durch den Gate-Isolator 9 von der der Pixelelektrode und der Signalelektrode 3 getrennt ist, tritt kaum ein Kurzschluß zwischen der Gegenelektrode 4 und der Signalelektrode 2 auf, und der Abstand zwischen beiden kann auf eine kurze Distanz von Ca. 3 um eingestellt werden. Da der Bereich des nicht als Anzeige dienenden Abschnitts zwischen der Signalelektrode und der daneben liegenden Gegenelektrode dadurch verringert werden kann, kann ein hohes Öffnungsverhältnis aufrecht erhalten werden, das dem gemäß Beispiel 1 entspricht, obwohl die Spaltbreite zwischen den Elektroden im Vergleich zu Beispiel 1 durch die Unterteilung des Pixels durch die Pixelelektrode 3 und den Zweigabschnitt der Gegenelektrode 4 in vier Teile (gemäß Beispiel 1 in drei Teile) verringert wird. Durch eine Verringerung des Spalts zwischen den Elektroden kann die zwischen den Elektroden angelegte Spannung zum Anlegen der gleichen elektrischen Feldgröße an das Flüssigkristall verringert werden. Wie vorstehen beschrieben, kann bei dieser Ausführungsform die Antriebsspannung im Vergleich zu Beispiel 1 verringert werden, wobei die gleiche Helligkeit wie gemäß Beispiel 1 aufrecht erhalten wird.
Da der Großteil des elektrischen Felds der Signalelektrode 2 an der Gegenelektrode 4 endet, indem die Gegenelektrode 4 direkt neben der Signalelektrode 2 erzeugt wird, kann die kapazitive Kopplung zwischen der Signalelektrode 2 und der Pixelelektrode 3 durch die Abschirmwirkung der Gegenelektrode verhindert werden, und eine Spannungsfluktuation in der Pixelelektrode aufgrund einer Spannungsfluktuation in der Signalelektrode kann unterdrückt werden. Dadurch kann eine vertikale Kreuzkopplung (ein vertikales Verschmieren) unterdrückt werden, wodurch die Qualität der Anzeige verbessert wird. Bei der Ausführungsform betragen die Anzahl der Signalelektroden 640·3, die Anzahl der Abtastelektroden 480, die Anzahl der Gegenelektrodenquerverbindungen 240 und die Gesamtzahl der Pixel ca. eine Million, was der gemäß dem Beispiel 1 entspricht. Da die Anzahl der Gegenelektrodenquerverbindungen bei der Ausführungsform im Vergleich zu Beispiel 1 im wesentlichen verringert werden kann, werden die Wahrscheinlichkeit des Bruchs einer Querverbindung und die Wahrscheinlichkeit einer Fehlfunktion aufgrund eines Kurzschlusses zwischen den Querverbindungen drastisch verringert, und der Produktionsertrag des Schirms kann verbessert werden. Obwohl der Verbindungsabschnitt der Gegenelektrode bei der Ausführungsform üblicher Weise Ihr die beiden vertikal nebeneinander liegenden Pixel verwendet wird, wird die Wirkung der vorliegenden Erfindung nicht wesentlich verändert und es liegt innerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfindung, wenn ein Verbindungsabschnitt der Gegenelektrode Ihr jede vertikale Anordnung von Pixeln ausgebildet ist.
Fig. 13 zeigt die Antriebsschwingungsform des Anzeigesystems gemäß der Ausführungsform. Die nicht selektive Spannung des Abtastsignals VG(i-1), VG(i) wird jeden Abtastzyklus im Wechsel zwischen VGLH und VGLL umgeschaltet, und synchron dazu wird auch die Spannung VC der Gegenelektrode 4 zwischen VcH und VCL umgeschaltet. Hierbei sind die Amplitude der AUS-Spannung VGLH - VGLL und die Amplitude der Gegenelektrodenspannung VCH - VCL auf den gleichen Wert eingestellt, so daß die Beziehung zwischen den relativen Spannungen der Pixelelektrode 3, der Abtastelektrode 1 und der Gegenelektrode 4 konstant wird. Durch die gleichzeitige Modulation der Spannung VC der Gegenelektrode kann die Modulationsphase der nicht selektiven Spannung des Abtastsignals in sämtlichen Zeilen auf die gleiche Phase eingestellt werden. Obwohl der Ausgang des Abtasttreibers IC gemäß dem Beispiel 1 vier Arten von Spannungswerten erfordert, kann damit bei der Ausführungsform die Schaltungsgröße in dem Abtasttreiber verringert werden, da das Anzeigesystem mit drei Arten von Spannungswerten angetrieben werden kann. Wenn die Modulationsspannung an die Erdspannung des Abtasttreibers IC angelegt wird oder die AUS-Spannung über den Ausgang für die abtastseitige Treiber-IC verwendet wird, kann ferner eine abtastseitige Treiber-IC mit einem binären Ausgang verwendet werden, und das Anzeigesystem kann weiter verkleinert werden.
Wie vorstehend beschrieben, kann bei der Ausführungsform zusätzlich zu den gleichen Wirkungen wie gemäß dem Beispiel 1 die Treiberspannung weiter verringert werden, und das Auftreten einer Kreuzkopplung kann unterdrückt werden. Der Produktionsertrag des Schirms kann verbessert werden. Da die abtastseitige Treiber-IC klein gehalten werden kann, kann ferner die Größe des gesamten Anzeigesystems klein gehalten werden.
Da das Antriebsverfahren gemäß der Ausführungsform für die Pixelstruktur gemäß Beispiel 1 angewendet werden kann, kann auch bei Beispiel 1 die abtastseitige Treiber-IC klein gehalten werden.
Obwohl bei der Ausführungsform die Modulationsspannung jeden Abtastzyklus im Wechsel verändert wird, ist es möglich, die gleiche Wirkung zu erzielen, wenn die Modulationsspannung alle zwei Abtastzyklen oder jeden Rahmenzyklus im Wechsel verändert wird.

[Beispiel 3]

Fig. 14 zeigt den Aufbau eines mehrere Pixel abdeckenden Bereichs in einem Flüssigkristallanzeigesystem gemäß dem Beispiel. Fig. 15 ist eine vergrößerte Ansicht, die einen Teil des Pixels zeigt.
Bei dem Beispiel ist keine Gegenelektrode 4 vorgesehen, und die Abtastelektrode 13 in der vorhergehenden Zeile wird als der Pixelelektrode gegenüberliegende Gegenelektrode verwendet. Die Ausrichtung der Flüssigkristallmoleküle der Flüssigkristallschicht wird hauptsächlich durch das elektrische Feld E zwischen der Pixelelektrode 3 und der Zweigelektrode gesteuert, die sich von und senkrecht zu der Abtastelektrode 13 in der vorhergehenden Zeile erstreckt. Obwohl die Zweigelektrode gemäß dem Beispiel von der Abtastelektrode in der vorhergehenden Reihe abgeleitet ist, kann die Zweigelektrode von der Abtastelektrode in der folgenden Zeile abzweigen. Die Speicherkapazitanz 16 wird durch Schichten des Gate- Isolators 9 zwischen die Pixelelektrode 3 und die Abtastelektrode 13 in der nachfolgenden Zeile in dem Aufbau gebildet. Da die Abtastelektrode 13 in der vorhergehenden Zeile auf einer anderen Schicht angeordnet ist, die durch den Isolator von der Signalelektrode 2 getrennt ist, kann der Abstand zwischen der Abtastelektrode 5 und der Signalelektrode 2 auf 3 um verringert werden. Da ferner keine Gegenelektrode vorgesehen ist, kann der gemäß den vorhergehenden Beispielen durch den Verdrahtungsteil der Gegenelektrode eingenommene Bereich als Öffnungsabschnitt genutzt werden. Da der Bereich des zur Steuerung des Lichtübertragungszustands nicht geeigneten Abschnitts, wie vorstehend beschrieben, verkleinert werden kann, kann ein hohes Öffnungsverhältnis erzielt werden, das das gemäß Beispiel 1 und gemäß der bevorzugten Ausführungsform übertrifft, obwohl der Spalt zwischen den Elektroden durch die Unterteilung des Pixels in vier Teile verkleinert wird. Daher wird bei der Ausführungsform die Helligkeit weiter verbessert, wobei die Treiberspannung im Vergleich zu Beispiel 1 verringert wird. Durch die Erzeugung der Zweigelektrode der Abtastelektrode 13 in der vorhergehenden Zeile neben der Signalelektrode 2 endet der Hauptteil des elektrischen Felds der Signalelektrode 2 an der Zweigelektrode der Abtastelektrode 13. Daher kann eine Spannungsfluktuation in der Pixelelektrode aufgrund einer Spannungsfluktuation in der Signalelektrode unterdrückt werden, und eine Kreuzkopplung in vertikaler Richtung unterdrückt werden.
Fig. 16 zeigt ein Schaltungsdiagramm des Anzeigesystems gemäß dem Beispiel. Da keine Gegenelektrode vorgesehen ist, ist kein Gegentreiber erforderlich. Da die Verdrahtung für die Gegenelektrode und der Gegentreiber sich erübrigen, kann die Produktivität des Schirms verbessert werden.
Fig. 17 zeigt die Antriebsschwingungsform gemäß dem Beispiel. (a) und (b) zeigen die Spannung des Abtastsignals, (c) zeigt die Signalspannung, (d) zeigt die an die Pixelelektrode angelegte Spannung und (e) zeigt die Differenz zwischen den Spannungen der Pixelelektrode und der Abtastelektrode. Gemäß dem Beispiel stimmt das Abtastsignal mit dem bei der bevorzugten Ausführungsform überein. Da die Modulationsspannung in der an die Abtastelektrode 1 angelegten Abtastsignalspannung und die Modulationsspannung in der an die Abtastelektrode 13 angelegten Abtastsignalspannung in der vorhergehenden Zeile die gleiche Schwingungsform aufweisen, wird die Verschiebung der Phase in der Modulationsspannungsschwingungsform aufgrund der Differenz zwischen den Spannungsschwingungsformen der Gegenelektrode und der Abtastelektrode eliminiert, und die Vorspannung kann als mit hoher Wiedergabetreue an das Flüssigkristall angelegte Spannung dienen.
Die während der nicht selektiven Periode angelegte maximale Gate- Spannung wird auf V' eingestellt, wobei V' = VON gilt, wie in Fig. 17 gezeigt. Da gemäß dem Beispiel eine Wechselstromschwingungsform an das Flüssigkristall angelegt wird, wird die Schwellenspannung VTH des TFT derart gesteuert, daß VTH > VON erfüllt ist. Damit kann die Pixelelektrode so arbeiten, daß die Spannung selbst dann gehalten wird, wenn die an das Flüssigkristall angelegte Spannung (-VON) mit einem auf der nicht selektiven Spannung des Abtastsignals basierenden negativen Wert geladen wird. Gemäß dem Beispiel wird die Gate-Schwellenspannung VTH durch eine Verschiebung zur Seite der hohen Spannung gesteuert, indem die Dicke der amorphen Siliciumschicht klein gehalten wird. Die Gate-Schwellenspannung VTH liegt innerhalb des Bereichs VTH < VG < VD + VTH, und die Gate-Schwellenspannung ist durch die Gate-Spannung VG am Schnittpunkt der Achse der Gate- Spannung VG und einer geraden Linie definiert, die durch Aufzeichnen der Wurzel ID der Drain-Spannungen in bezug auf die Gate-Spannung VG und Annähern der Punkte durch eine gerade Linie erhalten wird. Obwohl gemäß dem Beispiel die Gate-Schwellenspannung durch Verringern der Dicke der Halbleiterschicht gesteuert wird, existieren weitere Verfahren zur Steuerung der Gate-Schwellenspannung unter Verwendung einer Auswahl von Materialien, wie dem Material von Gate- Elektroden, Gate-Isolator, Halbleiterschicht, Dotierung, Rückkanalsteuerung, etc. Jedes der vorstehend genannten Verfahren oder einer Kombination des Vorstehenden kann verwendet werden.
Wie vorstehend beschrieben, hat das Beispiel zusätzlich zu den Wirkungen gemäß Beispiel 1 und der bevorzugten Ausführungsform auch die Wirkung, daß die Helligkeit und die Massenproduktion des Schirms weiter verbessert werden.
Insbesondere indem VTH größer als VON eingestellt wird, wird ein Aufladen und Halten einer auf der nicht selektiven Spannung des Abtastsignals basierenden negativen Spannung möglich, und dementsprechend kann das Flüssigkristall mit Wechselstrom angetrieben werden. Daher ist der Erhalt eines Flüssigkristallanzeigesystems mit aktiver Matrix realisierbar, das eine lange Nutzungsdauer und eine hohe Bildqualität ohne Auftreten eines Nachbilds aufweist.
Die Antriebsverfahren gemäß den Beispielen 1 und 2 können auf die Pixelstruktur gemäß diesem Beispiel angewendet werden.

[Beispiel 4]

Dieses Beispiel unterscheidet sich hinsichtlich des Antriebsverfahrens von Beispiel 3.
Fig. 18 zeigt die Antriebsschwingungsform gemäß dem Beispiel. Gemäß dem Beispiel empfängt die Abtastelektrode die Abtastsignalspannung, wobei die nicht selektive Spannung im gleichen Rahmen konstant ist, der Wert der nicht selektiven Spannung jedoch jeden Rahmen verändert wird und die Phasendifferenz pro Zeile {1 + (ein Abtastzyklus/einen Rahmenzyklus)} beträgt. Die Bildsignalspannung VD wird während der selektiven Periode über den TFT an die Pixelelektrode angelegt, indem die Spannung derart an die Signalelektrode angelegt wird, daß die negative Spannung an die Signalelektrode 2 angelegt wird, wenn die an die Abtastelektrode 13 in der vorhergehenden Zeile angelegte, nicht selektive Spannung VGLH ist, wobei dies die höhere Spannung unter den beiden nicht selektiven Spannungen VGLH, VGLL ist, und eine positive Spannung an die Signalelektrode 2 angelegt wird, wenn die an die Abtastelektrode 13 angelegte, nicht selektive Spannung VGLL ist, wobei dies die niedrigere Spannung unter den beiden nicht selektiven Spannungen VGLH, VOLL ist Damit kann die Wechselstrom-Antriebsschwingungsform an das Flüssigkristall angelegt wird.
Da bei der Ausführungsform V' = VON gilt, wie in Fig. 18 dargestellt, ist es erforderlich, daß für die Schwellenspannung des TFT VTH > VON gilt. Die Möglichkeit, die Polarität bei geringem Stromverbrauch ohne Veränderung der nicht selektiven Spannung in jedem Abtastzyklus, wie bei Beispiel 3, jede Zeile umzukehren, wird realisiert, und das Flackern kann unterdrückt werden. Gemäß dem Beispiel können durch Einstellen der Differenz VOLH - VGLL zwischen der höheren der nicht selektiven Spannungen VGLH und der niedrigeren der nicht selektiven Spannungen VGLL auf VON + VOFF die maximale Amplitude in der Bildsignalspannung VPP-P auf VON - VOFF begrenzt und eine niedrige Schwellenspannung, die der gemäß Beispiel 3 entspricht, realisiert werden.
Wie vorstehend beschrieben kann gemäß dem Beispiel der Stromverbrauch des Abtasttreibers im Vergleich zu Beispiel 3 verringert werden.

[Beispiel 5]

Fig. 19 zeigt die Antriebsschwingungsform des Flüssigkristallanzeigesystems gemäß diesem Beispiel. Obwohl die Antriebsschwingungsform gemäß dem Beispiel im Grund mit der gemäß Beispiel 4 übereinstimmt, unterscheidet sie sich in dem Punkt von der gemäß Beispiel 4, daß die Differenz VGLH - VGLL zwischen der höheren Spannung VGLH unter den nicht selektiven Spannungen und der niedrigeren Spannung VOLL unter den nicht selektiven Spannungen auf (VON + VOFF)/2 eingestellt wird. Damit wird, wie in Fig. 19 (c) gezeigt, die Schwellenspannung VTH des TFT größer als V' = ΔV/2 = (VON - VOFF)/2, obwohl die maximale Amplitude der Bildsignalspannung VPP-P eine höhere Spannung von (3 VON - VOFF)/2 wird, und dementsprechend kann die maximale negative Spannung (-VON) an das Flüssigkristall angelegt werden. Damit kann ein TFT mit einer im Vergleich zu den Beispielen 3 und 4 niedrigeren Schwellenspannung verwendet werden, und die maximale Amplitude der Bildsignalspannung kann bei einer nicht selektiven Spannung mit einen einzigen Wert im Vergleich zu der maximalen Amplitude VDPP = 2 VON um (VON + VOFF)/2 gesenkt werden. Ferner kann gemäß dem Beispiel der Wert (VON - VOFF) kleiner eingestellt werden, indem der Winkel φLC größer eingestellt wird, es kann ein TFT mit einer noch niedrigeren Schwellenspannung verwendet werden, und gleichzeitig kann die Bildsignalspannung verringert werden.
Wie vorstehend beschrieben, tritt gemäß dem Beispiel die Wirkung ein, daß im Vergleich zu den Beispielen 3 und 4 ein TFT mit einer niedrigeren Schwellenspannung verwendet werden kann.

[Beispiel 6]

Fig. 20 zeigt die Antriebsschwingungsform des Flüssigkristallanzeigesystems gemäß diesem Beispiel Gemaß dem Beispiel sind jede Zeile abwechselnd p- TFTs und n-TFTs angeordnet. Damit kann ein TFT mit einer negativen Schwellenspannung VTH verwendet werden. Für die Verwendung eines TFT mit einer negativen Schwellenspannung VTH ist es notwendig, daß der mittlere Wert VGL-P der nicht selektiven Spannung der Abtastelektrode mit dem p-TFT höher als der mittlere Wert VOLN der nicht selektiven Spannung der Abtastelektrode mit dem n-TFT ist und die Spannungsdifferenz gleichzeitig VON + ΔNS übersteigt. Hierbei ist ΔVS der maximale Wert der Durchführungsspannung. Damit kann die maximale Amplitude VDP-P der Bildsignalspannung bis auf VON + ΔVS + ΔV verringert werden.
Wie vorstehend beschrieben, kann gemäß dem Beispiel im Vergleich zu Beispiel 3 ein TFT mit einer negativen Schwellenspannung VTH verwendet werden, und die Bildsignalspannung kann gesenkt werden.

[Beispiel 7]

Dieses Beispiel unterscheidet sich hinsichtlich des Aufbaus der Pixel und des Antriebsverfahrens von Beispiel 1.
Gemäß dem Beispiel ist das Pixel aufgebaut, wie in Fig. 21 gezeigt. Die äquivalente Schaltung des Pixels ist, wie in Fig. 22 dargestellt. Die Schnittansicht längs der Linie E-E' in Fig. 22 ist in Fig. 23 gezeigt. Die Schnittansicht längs der Linie F-F' in Fig. 22 ist in Fig. 24 gezeigt. Die Schnittansicht längs der Linie G-G' in Fig. 22 ist in Fig. 25 gezeigt. Wie in Fig. 21 gezeigt, sind in dem Pixel Dünnschichttransistorelemente 15a und 15b ausgebildet. Wie in Fig. 21 dargestellt, wird die einem Bild entsprechende Signalspannung an eine Drain-Elektrode 25a in dem Dünnschichttransistorelement 15a angelegt und über eine Source-Elektrode 26a und eine Durchgangsbohrung 31 an die Pixelelektrode 3 übertragen. Die Spannung in einer Gegenelektrode 4 zur Erzeugung einer Spannungsdifferenz wird von der Abtastelektrode 13a in der folgenden Zeile über eine Durchgangsbohrung 32, eine Drain- Elektrode 25b des Dünnschichttransistorelements 15b und eine Source-Elektrode 26b an die Pixelelektrode 3 angelegt. Wie in Fig. 25 gezeigt, wird durch die Pixelelektrode 3, die Gegenelektrode 4 und einen Gate-Isolator 9 ein Speicherkapazitanzelement 16a gebildet. Hier ist das Speicherkapazitanzelement 16a vorgesehen, um die Spannung der Pixelelektrode durch Absorption des Rauschens aufgrund des Signals konstant zu halten. Wie vorstehend beschrieben, sind in einem einzelnen Pixel zwei Dünnschichttransistorelemente vorgesehen, so daß, wie in Fig. 24 dargestellt, die Richtung des elektrischen Felds E zwischen der Pixelelektrode 3 und der Gegenelektrode 4 hauptsächlich eine parallele bzw. eine horizontale Komponente aufweist. Obwohl hier zwei Dünnschichttransistorelemente verwendet werden, können für einen redundanten Aufbau drei oder mehr Dünnschichttransistorelemente verwendet werden. Ähnlich können zwei oder mehr Speicherkapazifanzelemente 16a verwendet werden. Da hier die Ausrichtung zwischen der Pixelelektrode 3 und der Gegenelektrode 4 lediglich durch die Verwendung einer Photomaske erfolgt, wird die Abweichung des an die Flüssigschicht angelegten elektrischen Felds unterdrückt. Da beide Source-Elektroden auf der gleichen Schicht ausgebildet sind, kann ferner die Abweichung des Abstands d zwischen der Pixelelektrode 3 und der Gegenelektrode 4 weniger als 5% betragen.
Nachstehend wird das Antriebsverfahren beschrieben. Fig. 27 zeigt die Schwingungsform der an jede der Elektroden angelegten Spannung. Hierbei wird das Verfahren von einer Zeile zu jedem Zeitpunkt verwendet, bei dem die Signale Zeile für Zeile geschrieben werden. Die Abtastspannungsform 40: VG(i) ist aus dem selektiven Impuls 41: VGON(i) zur Auswahl der TFTs in einer Zeile und ihr Umschalten in den eingeschalteten Zustand und dem Gegenelektrodenspannungsimpuls 51: VC(i) zur Abgabe der Spannung VC an die Gegenelektrode in der vorhergehenden Zeile zusammengesetzt. Der Gegenelektrodenspannungsimpuls 52: VGC(i+1) in der (i + 1)-ten Zeile wird nahezu synchron zu dem selektiven Impuls 41: VGON(i) für die Abtastzeile in der i-ten Zeile angelegt. Wenn der selektive Impuls 41 an die Schwingungsform 40 der Abtastspannung für die Zeile in der i-ten Zeile angelegt wird, werden daher die Dünnschichttransistorelemente 15a und 15b eingeschaltet, die Schwingungsform 61: VD(j) der Signalspannung und der Spannungsimpuls 52: VGC(i+1) der Gegenelektrode in der (i + 1)-ten Zeile werden jeweils über die Dünnschichttransistorelemente 15a und 15b in die Speicherkapazitanz 16a und das mit der Signalelektrode 2 und der Abtastelektrode 13a verbundene Flüssigkristall 5a geschrieben. Nach Abschluß der Schreibperiode (1H) für die Zeile fällt die Schwingungsform 40: VG(i) der Abtastspannung auf den ausgeschalteten Pegel (die nicht selektive Spannung), die Dünnschichttransistorelemente 15a und 15b werden ausgeschaltet, und die Schreibspannung wird beibehalten. Tatsächlich treten die Durchführungsspannungen 76, 77 durch das Kopplungsrauschen aufgrund parasitärer Kapazitanzen der Dünnschichttransistorelemente 5a und 5b auf, wobei die Schreibspannung auf dieser Spannung gehalten wird. Hierbei ist die an das Flüssigkristall angelegte Spannung jeweils die Spannung 78 zwischen den Source-Spannungen 71 und 72 der Dünnschichttransistorelemente 15a und 15b. Die Helligkeit des Pixels (das Übertragungsverhältnis) wird durch die Spannung 78 bestimmt.
Gemäß den Beispielen sind die Gegenelektrodenverbindungen zum Anlegen einer Spannung an die Gegenelektrode nicht erforderlich, wenn die Spannung der Abtastelektrode in der folgenden Zeile an die Gegenelektrode abgegeben wird. Anders als bei den Beispielen 3, 4 und 5 erfordert der TFT keine hohe Schwellenspannung, wobei ein TFT mit einer Schwellenspannung von annähernd Null oder weniger als Null das Flüssigkristall mit Wechselstrom antreiben kann. Bei einem herkömmlichen Antriebsverfahren wird die Gleichstromkomponente der an das Flüssigkristall angelegten Spannung durch die Durchführungsspannung 76, 77 über die parasitären Kapazitanzen der Dünnschichttransistorelemente erzeugt, wenn die Dünnschichttransistorelemente aus dem eingeschalteten Zustand in den ausgeschalteten Zustand umgeschaltet werden. Gemäß dem Beispiel wird keine Gleichstromkomponente in der an das Flüssigkristall angelegten Spannung erzeugt, da sie durch die beiden Dünnschichttransistorelemente aufgehoben wird. Obwohl bei einem herkömmlichen System die Gleichstromkomponente einer Gegenelektrodenspannung korrigiert wird, ist daher bei dem Beispiel keine Korrektur erforderlich. Da das Flüssigkristall mit Wechselstrom angetrieben werden kann, tritt kein Flackern auf. Ähnlich ist kein Nachbild aufgrund der Gleichstromkomponente erkennbar, und es ist keine offensichtliche Helligkeitsabstufung zu beobachten. Ferner wird bei der Verwendung eines Elements mit zwei Anschlüssen, wie einer MIM-Diode, eine Verschlechterung des Bilds, wie eine Ungleichmäßigkeit der Helligkeit aufgrund der Abweichung des Schwellenwerts des Elements, ausgeschlossen, da die Abweichung durch zwei Elemente aufgehoben wird.

[Beispiel 8]

Der Aufbau dieses Beispiels entspricht mit Ausnahme der folgenden Punkte dem des Beispiels 7. Fig. 28 ist eine Draufsicht, die ein Pixel gemäß dem Beispiel zeigt, wobei Fig. 29 ein Diagramm ist, das die äquivalente Schaltung zeigt. Die Drain-Elektrode in dem Dünnschichttransistorelement 15b, die die Spannung an die Gegenelektrode 4 abgibt, ist über ein Kapazitanzelement 101 mit der Abtastelektrode 4 in der folgenden Zeile verbunden. Das zwischen der Pixelelektrode 3 und der Gegenelektrode angeschlossene Kapazitanzelement 16 zum Entfernen des Rauschens aufgrund des Signals ist aus zwei Kapazitanzelementen 16b und 16c zusammengesetzt. Durch diesen Aufbau können sämtliche gemäß Beispiel 7 erforderlichen Durchgangsbohrungen weggelassen werden. Damit wird der Herstellungsprozeß, wie die Musterbildung oder die Erzeugung von Bohrungen auf dem Isolator zwischen den Sichten in dem Pixel, der eine feine Mustererzeugung erfordert, überflüssig, wobei ein Kurzschluß oder eine Fehlfunktion der Verbindung zwischen den unterschiedlichen Schichten aufgrund eines bei dem Isolatorherstellungsprozeß verursachten Fehlers ausgeschlossen werden. Überdies kann durch Verbessern des Öffnungsverhältnisses durch Verringern des nicht mit der Anzeige in Beziehung stehenden Durchgangsbohrungsbereichs der Erhalt eines Flüssigkristallanzeigesystems von hoher Qualität realisiert werden.
Bei der Abgabe einer Spannung an die Gegenelektrode 4 über die kapazitive Kopplung, wie in Fig. 29 gezeigt, wird die Spannung der Gegenelektrode 4 durch das Verhältnis des Kapazitanzelements 101 zu der zusammengesetzten Kapazitanz der Speicherkapaitanzen 16b und 16c bestimmt. Hierbei sind die Spannung der Pixelelektrode 3 auf Vds, die Spannung der Abtastelektrode in der folgenden Zeile auf VGC(i), die Spannung der Gegenelektrode 4 auf VC(i), die Kapazitanzen des Flüssigkristalls und der Speicherkapazitanzen 16a und 16b jeweils auf C&sub1;&sub7;, C6a und C6b, die zusammengesetzte Kapazitanz dieser Kapazitanzen auf C&sub1;&sub0;&sub2; und die Kapazitanz des Kapazitanzelements 101 auf C&sub1;&sub0;&sub1; eingestellt. Da die Flüssigkristallkapazitanz zwischen der Pixelelektrode 3 und der Gegenelektrode 4 sehr klein ist, kann die folgende Beziehung erhalten werden.
C&sub1;&sub0;&sub2; = C&sub1;&sub7; + (C6a·C6b)/(C6a + C6b) (C6a·C6b)/(C6a + C6b)
Die an das Flüssigkristall angelegte Spannung ist wie folgt.
VD(j) - VD(i) = VD(j) - {(D(j) - VGCt(i)·C&sub1;&sub0;&sub2;/(C&sub1;&sub0;&sub1; + C&sub1;&sub0;&sub2;) + VGC(i)} = (VD(i) - VGC(i))·C&sub1;&sub0;&sub2;/(C&sub1;&sub0;&sub1; + C&sub1;&sub0;&sub2;)
Wenn daher die Kapazitanz C&sub1;&sub0;&sub1; des Kapazitanzelements 101 hinreichend größer als die zusammengesetzte Kapazitanz C&sub1;&sub0;&sub2; ist, kann das Kapazitanzelement 101 eine zum Antreiben des Flüssigkristalls ausreichende Spannung anlegen. Selbst wenn die Kapazitanz C&sub1;&sub0;&sub1; des Kapazitanzelements 101 das Zwei- bis Dreifache der zusammengesetzten Kapazitanz C&sub1;&sub0;&sub2; beträgt, werden die Anzeigecharakteristika mit der Ausnahme nicht beeinträchtigt, daß die Spannungsamplitude der Abtastelektrode in der folgenden Zeile um 25 bis 33% größer wird.
Da die Spannung der Gegenelektrode gemäß dem Beispiel durch die kapazitive Kopplung gegeben ist, wird der Herstellungsprozeß, wie eine Musterbildung oder die Bohrungserzeugung auf dem Isolator zwischen den Schichten, unnötig, wobei das Öffnungsverhältnis durch Verkleinern des nicht zur Anzeige gehörigen Durchgangsbohrungsbereichs verbessert wird. Überdies kann der Erhalt eines Flüssigkristallanzeigesystems von hoher Qualität mit wenigen Fehlern aufgrund der beim Isolatorherstellungsprozeß verursachten Fehler realisiert werden.

[Beispiel 9]

Der Aufbau dieses Beispiels stimmt mit Ausnahme der folgenden Punkte mit dem gemäß Beispiel 7 überein.
Fig. 30 zeigt die Antriebsschwingungsform. Obwohl der Aufbau des Pixels und der äquivalenten Schaltung mit den in den Fig. 21 und 22 gezeigten übereinstimmen, ist das Beispiel dadurch gekennzeichnet, daß die Polarität des Spannungsimpulses 5: VGC(i-1) der Gegenelektrode in der Schwingungsform 40: VG(i+1) der Abtastspannung jede Zeile im Wechsel durch die Mitte von Vcc umgekehrt wird. Da die Flüssigkristallspannung mit der Spannungsdifferenz zwischen der Signalspannung 61 und dem Spannungsimpuls 2 der Gegenelektrode übereinstimmt, kann durch abwechselndes Umkehren des Spannungsimpulses 52 der Gegenelektrode in der Schwingungsform der Abtastspannung in der der ausgewählten Zeile folgenden Zeile ein Gate-Leitungs-Inversionsantrieb des Flüssigkristalls mit einer niedrigen Spannung realisiert werden. Durch eine geeignete Auswahl der Amplituden der Gegenelektrodenspannungen 51 und 52 und durch Einstellen der Signalspannung und des mittleren Werts der Gegenspannung auf annähernd den gleichen Wert kann die Amplitude der Signalspannung minimiert werden.
Gemäß dem Beispiel können durch die vorstehend beschriebene Auswahl der Antriebsbedingungen eine Verringerung der maximalen Amplitude der Spannung des Signaltreibers und durch die Verwendung des Gate-Leitungs-Inversions- verfahrens eine Reduzierung des Flackerns realisiert werden.

[Beispiel 10]

Der Aufbau dieses Beispiels stimmt mit Ausnahme der folgenden Punkte mit dem gemäß Beispiel 9 überein.
Fig. 31 ist eine Draufsicht, die zwei Zeilen und zwei Spalten von Pixeln gemäß dem Beispiel zeigt, wobei Fig. 32 ein Diagramm ist, das die äquivalente Schaltung zeigt, und Fig. 33 die Antriebsschwingungsform zeigt. Der gesamte Anzeigebereich ist in Form einer Wiederholung dieser Pixelkonfiguration aufgebaut. Obwohl der Aufbau des Pixels mit dem gemäß dem in Fig. 21 gezeigten ersten Beispiel übereinstimmt, ist das charakteristische Merkmal des Beispiels wie folgt. Die Gegenelektrode 4, die die Spannung von der Abtastelektrode empfängt, ist jede Spalte im Wechsel mit der Abtastelektrode 1 bzw. 13a verbunden, und hinsichtlich des Antriebsverfahrens werden während der Abtastperiode zwei Arten von Gegenelektrodenspannung jede Spalte abwechselnd an die Abtastelektrode angelegt, wogegen gemäß Beispiel 9 die beiden Arten von Gegenelektrodenspannung jede Zeile abwechselnd an die Abtastelektrode angelegt werden.
Gemäß dem Beispiel kann die Polarität der Spannung für das Aufladen des Flüssigkristalls jede Spalte im Wechsel umgekehrt werden, und ferner kann durch Zufuhr einer Signalspannung mit umgekehrter Polarität zu der Abtastelektrode zum Ausschalten des Kreuzkopplungsstroms ein Verhindern des horizontalen Verschmierens realisiert werden, wobei gleichzeitig die Signalspannung gesenkt wird. Überdies können durch abwechselndes Umkehren der Polarität in jeder Spalte ein Verhindern eines vertikalen Verschmierens sowie eine hohe Bildqualität und ein Antrieb mit niedriger Spannung realisiert werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf eine Ausführungsform bei einem Übertragungs-Flüssigkristallanzeigesystem beschrieben wurde, ist die vorliegende Erfindung auch bei einem Reflektions-Flüssigkristallanzeigesystem effektiv. Hinsichtlich des Dünnschichttransistors sind der Aufbau (normaler Stufenaufbau, invertierter Stufenaufbau, koplanarer Aufbau, etc.) und das Material nicht auf die vorstehend beschriebene Ausführungsform beschränkt.
Ein Teil der oder die gesamten peripheren Schaltungen (Signaltreiber, Abtasttreiber, Gegentreiberschaltung) können direkt an der Oberfläche des Substrats 7 angeordnet sein, die den Schirm bilden, um einen IC-Chip zu bilden. Ein Teil der oder sämtliche peripheren Schaltungen können beispielsweise unter Verwendung von Polysilicium als Einheit auf dem Substrat 7 erzeugt werden. Dadurch wird die Wirkung erzielt, daß das gesamte Anzeigesystem kleiner als bei der Erzeugung der peripheren Schaltungen außerhalb des Anzeigeschirms gehalten werden kann.
Verschiedene Arten von automatischen Büromaschinen oder tragbaren Maschinen können durch eine Kombination des Flüssigkristallanzeigesystems mit einem Prozessor, einem Speicher, einer Eingabeeinheit, einer Ausgabeeinheit, einer Kommunikationseinheit, etc. erzeugt werden.
Erfindungsgemäß werden bei dem Verfahren des Umschaltens des Flüssigkristalls unter Verwendung eines zur Schnittstelle des Substrats parallelen elektrischen Felds die Spannung der Signalelektrode durch Modulation der Spannung der Abtastelektrode gesenkt und eine niedrige Treiberspannung und ein hohes offnungsverhältnis der Pixel erzielt. Daher wird es möglich, ein Flüssigkristallanzeigesystem mit Dünnschichttransistor mit geringer Energiedissipation und heller und ausgezeichneter Sichtbarkeit zu schaffen. Gleichzeitig kann eine Kreuzkopplung (ein horizontales Verschmieren), das bei dem Antriebsverfahren zur Modulation der Spannung der Abtastelektrode ein Problem darstellte, unterdrückt werden, und es wird möglich, ein Flüssigkristallanzeigesystem mit Dünnschichttransistoren zu schaffen, das eine hohe Bildqualität aufweist. Ferner kann durch Steuern der Schwellenspannung des Dünnschichttransistorelements oder durch Konstruieren sowohl eines n-Dünnschichttransistorelements als auch eines p-Dünnschichttransistorelements die Abtastelektrode auch als Gegenelektrodenquerverbindung dienen und mit einer niedrigen Spannung angetrieben werden. Überdies kann durch die Verwendung von zwei Dünnschichttransistorelementen für ein Pixel die Gegenelektrodenspannung über die Abtastelektrode zugeführt werden, die Antriebsspannung kann gesenkt werden, und die Bildqualität kann verbessert werden.

Claims

1. Flüssigkristallanzeigesystem mit aktiver Matrix mit:

einem ersten Substrat (7) mit mehreren Abtastelektroden (2) auf seiner Oberfläche, die mit mehreren Signalelektroden schneidend ausgebildet sind, einem Schaltelement, das an den Schnittbereichen der Abtastelektroden und der Signalelektroden angebracht ist, einer Pixelelektrode (3), die mit dem Schaltelement verbunden ist, einer Gegenelektrode (4), die gegenüber der Pixelelektrode ausgebildet ist;

einem zweiten Substrat (7), das gegenüber dem ersten Substrat angebracht ist;

einer Flüssigkristallzusammensetzung, die im Spalt zwischen dem ersten Substrat und dem zweiten Substrat ist;

einem Signaltreiber, der ein Bildsignal an jede der Signalelektroden (2) liefert; und

einem Abtasttreiber, der ein Abtastsignal jeder der Abtastelektroden (1) zuführt, um eine Anzeige zu erzeugen; wobei

zwischen die Pixelelektrode (3) und die Gegenelektrode (4) eine Spannung angelegt wird, um an die Flüssigkristallzusammensetzung ein Feld im wesentlichen parallel zum Substrat (7) anzulegen,

dadurch gekennzeichnet, daß

eine Spannung an die Gegenelektrode angelegt wird, die man erhält, indem eine Spannung wechselnder Polarität zu einer Basisspannung addiert wird, und eine Spannung an die Abtastelektrode angelegt wird, um die Differenz zwischen der Spannung an der Abtastelektrode und der Spannung, die an die Gegenelektrode neben der Abtasteleketrode angelegt wurde, konstant zu halten.

2. System nach Anspruch 1, bei dem die Gegenelektrode eine Gegenelektrode mit einer gemeinsamen Spannung über mehrere Pixel hinweg ist.

3. System nach Anspruch 1, bei dem die Gegenelektrode mit der Abtastelektrode verbunden ist.

4. System nach Anspruch 3, bei dem die Beziehung zwischen dem Schwellenwert VTH für das Schaltelement und der Maximalspannung VON zwischen der Pixelelektrode und der Gegenelektrode zum Erhalt des hellen Zustands oder des dunklen Zustands die folgende Gleichung erfüllt:

VTH > VON .

5. System nach Anspruch 3, bei dem die Beziehung zwischen dem Schwellenwert VTH für das Schaltelement, der Maximalspannung VON zwischen der Pixelelektrode und der Gegenelektrode zum Erhalt des hellen Zustands oder des dunklen Zustands und der Minimalspannung VOFF zwischen der Pixelelektrode und der Gegenelektrode zum Erhalt des hellen Zustands oder dunklen Zustands die folgende Gleichung erfüllt:

VTH > ( VON - VOFF )/2.

6. System nach Anspruch 3, bei dem das Schaltelement entsprechend jeder Abtastelektrode so ausgerichtet ausgelegt ist, daß sie von Zeile zu Zeile abwechselnd eine p-artige Kennlinie und eine n-artige Kennlinie haben.

7. System nach Anspruch 1, bei dem zumindest zwei der Schaltelemente in einem Pixel ausgebildet sind, wobei die Source-Elektrode oder die Drain- Elektrode des ersten Schaltelements mit der Signalelektrode verbunden ist, die Source-Elektrode oder die Drain-Elektrode des zweiten Schaltelements mit einer Abtastelektrode neben der Abtastelektrode entsprechend der Gate- Elektrode des ersten Schaltelements und des zweiten Schaltelements verbunden ist.

8. System nach Anspruch 7, bei dem das zweite Schaltelement mit der angrenzenden Abtastelektrode über ein kapazitives Element verbunden ist.

9. System nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem die Flüssigkristallzusammensetzung, die Reibrichtung, die Konfiguration der Polarisationsplatte, der Abstand zwischen den Substraten und der Abstand zwischen der Pixelelektrode und der Gegenelektrode so gewählt sind, daß die Differenz zwischen den Spannungen zum Erhalt eines hellen Zustand und der Spannung zum Erhalt eines dunklen Zustands kleiner als 5 V wird.

10. System nach Anspruch 1, bei dem die Spannung an der Pixelelektrode durch Ändern der Nicht-Auswahl-Spannung für das Abtastsignal, das hauptsächlich über die Kapazität zwischen der Abtastelektrode und der Pixelelektrode an die Abtastelektrode angelegt wird, geändert wird.

11. System nach Anspruch 1, bei dem die Nicht-Auswahl-Spannungen des Abtastsignals, das in allen Zeilen an die Abtastelektroden angelegt wird, mit gleicher Amplitude, gleicher Frequenz und gleicher Phase geändert werden.

12. System nach Anspruch 1, bei dem ein Abtastsignal, das binäre Werte der Nicht-Auswahl-Spannungen in abwechselnder Reihenfolge für jeden Rahmen hat und das während Nicht-Auswahl-Perioden auf konstanter Spannung gehalten wird, an die Abtastelektrode angelegt wird, wobei die Signalelektrode das übertragene Bildsignal so empfängt, daß sich die Polarität der Spannung zwischen der Pixelelektrode und der Gegenelektrode abwechselnd von Reihe zu Reihe ändert.

13. System nach Anspruch 12, bei dem die Spannungsdifferenz zwischen den zwei Arten der Nicht-Auswahl-Spannungswerte gleich der Summe der Maximalspannung VON zwischen der Pixelelektrode und der Gegenelektrode zum Erhalt des hellen Zustands und des dunklen Zustands und der Minimalspannung VOFF zwischen der Pixelelektrode und der Gegenelektrode zum Erhalt des hellen Zustands oder des dunklen Zustands gewählt wird.

14. System nach Anspruch 12, bei dem die Spannungsdifferenz zwischen den zwei Arten der Nicht-Auswahl-Spannungswerte gleich der Hälfte der Summe der Maximalspannung VON zwischen der Pixelelektrode und der Gegenelektrode zum Erhalt des hellen Zustands oder des dunklen Zustands und der Minimalspannung VOFE zwischen der Pixelelektrode und der Gegenelektrode zum Erhalt des hellen Zustands oder des dunklen Zustands gewählt wird.

15. System nach Anspruch 1, bei dem die Gegenelektrodenspannung von der Abtastelektrode zugeführt wird.

16. System nach Anspruch 15, bei dem die von der Abtastelektrode zugeführte Gegenelektrodenspannung sich nach Maßgabe der Polarität der Bildsignalspannung ändert.

17. System nach Anspruch 1, bei dem die Änderungsrichtung der Amplitudenrichtung der an die Abtastelektrode in ihrer Nicht-Auswahl-Periode angelegten Spannung die gleiche ist, wie diejenige der an die Gegenelektrode angelegten Spannung.

18. System nach Anspruch 1, bei dem die Amplitude der an die Abtastelektroden in ihrer Nicht-Auswahl-Periode angelegten Spannungen fast die gleiche ist, wie die der an die Gegenelektrode angelegten Spannung.

19. System nach Anspruch 1, bei dem die Pixelelektrode mit Hilfe eines Isolators über einer entsprechenden Abtastelektrode liegt.

20. System nach Anspruch 1, bei der Pixelelektroden und je eine entsprechende der Abtastelektroden einen Teil haben, in dem Pixelelektrode und Abtastelektrode übereinanderliegen, wobei in diesem Teil eine Kapazität gebildet wird, die größer ist als diejenige, die zwischen der Pixelelektrode und der Gegenelektrode gebildet ist.

21. System nach Anspruch 19, bei dem an einem Teil, an dem die Pixelelektrode und die Abtastelektrode übereinanderliegen, eine Kapazität gebildet ist.