DE69628793T2 - Schaltung zum Löschen einer Anzeige, Flüssigkristallanzeigegerät mit dieser Schaltung, und Verfahren zu ihrer Ansteuerung - Google Patents

Schaltung zum Löschen einer Anzeige, Flüssigkristallanzeigegerät mit dieser Schaltung, und Verfahren zu ihrer Ansteuerung Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zum Löschen einer Anzeige für eine Dünnschichttransistor-Flüssigkristallanzeige (nachfolgend als TFT-LCD(=Thin Film Transistor Liquid Crystal Display) bezeichnet) und auf ein Verfahren zum Löschen der Anzeige. Insbesondere bezieht sie sich auf eine Schaltung und ein Verfahren zum Löschen eines TFT-LCD, wenn die äußere Spannungsquelle von der Flüssigkristallanzeige entfernt wird.
  • Der Stand der Technik ist unten in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen
  • 1 eine äquivalente Schaltung für die Gate-Struktur eines TFT-LCD nach dem Stand der Technik ist;
  • 2 ein Diagramm der charakteristischen Strom-Spannungs-Kurve bei einem Dünnschichttransistor nach dem Stand der Technik in einem TFT-LCD ist und
  • 3 ein Diagramm ist, das die typischen Spannungs-Wellenformen zeigt, die nach dem Stand der Technik auf die Gates der TFTs in einem TFT-LCD angewandt werden.
  • Jeder Punkt eines Pixels in einem TFT-LCD umfasst einen Dünnschicht-Transistor, einen Flüssigkristallkondensator Clc und einen Stützkondensator. Beispiele für solche Punkte werden beispielsweise in der Patentanmeldung US 5 430 460 A dargestellt.
  • Wie in 1 dargestellt ist, nimmt, wenn ein TFT angeschaltet wird, ein Flüssigkristallkondensator Clc die Spannung auf, die an die Source-Elektrode des TFT angelegt wird, und der Flüssigkristall wird in einen Kontrastmodus geschaltet. Unter Bezugnahme auf 3 kann man sehen, dass die TFTs, die an den Gateleitungen angeschlossen sind, nach einander durch eine Spannung Von angeschaltet werden, die an die Gateleitung angelegt wird, und dann durch eine Spannung Voff abgeschaltet werden, die an die Gateleitung angelegt wird. Nachdem die gewünschte Spannung an den Flüssigkristallkondensator Clc angelegt ist, wird der TFT während eines Zeitrahmens abgeschaltet, um zu verhindern, dass die Ladung in dem Flüssigkristallkondensator durch einen Leckstrom aus dem TFT heraustritt, um den Kontrast in dem Flüssigkristall aufrecht zu erhalten.
  • In 1 ist ersichtlich, dass ein Stützkondensator Cst zu derselben Zeit geladen wird, zu der der Flüssigkristallkondensator Clc geladen wird. Der Stützkondensator Cst liefert eine Ladung, um den Ladungsverlust aus dem Flüssigkristallkondensator Clc während der Zeitperiode zu kompensieren, während der der verknüpfte TFT durch eine Spannung Voff abgeschaltet wird, die an das Gate des TFT angelegt wird. Dementsprechend verhindert die Betriebsweise der Schaltung eine übermäßige Entladung des Flüssigkristallkondensators Clc, wobei sie einen stabilen Kontrast während des einen Zeitrahmens ermöglicht.
  • 2 zeigt eine typischen Strom-Spannungs-Verlauf eines TFT. Unter Bezugnahme auf die 2 und 3 fließt, wenn die Spannung Von an die Gate-Elektrode eines TFT angelegt wird, der Strom Ion durch den TFT, um zu bewirken, dass die an der Source-Elektrode anliegende Spannung an den Flüssigkristallkondensator Clc angelegt wird. Wenn eine Spannung Voff an das Gate der TFT angelegt wird, wird der Strom durch den TFT stark bis auf einen Pegel loft reduziert, wobei ein Leckstrom der Ladung, die in dem Flüssigkristallkondensator Clc gespeichert ist, verhindert wird. Typischerweise ist die Spannung Von größer als 20 V, und die Spannung Voff ist kleiner als –2 V.
  • Die oben beschriebene Schaltung nach dem Stand der Technik hat ein Problem in der Beibehaltung eines Zustands, wenn die Energie von dem TFT-LCD abgeschaltet wird. Unmittelbar bevor die Energiequelle von dem TFT-LCD entfernt wird, wird eine Spannung Voff an die Gate-Elektroden der meisten der TFT's angelegt, und die Spannung Voff wird in den zugehörigen Stützkondensatoren Cst gespeichert. Dies erzeugt eine Speichersituation in Hinblick auf die TFTs und die zugehörigen Kondensatoren derart, dass die Ladung in dem Kondensator Cst den TFT im „Aus (= off)"-Zustand belässt, wodurch die Entladung des Kondensators Cst verhindert wird. Dadurch bleibt der Anzeigebildschirm des TFT-LCDs angeschaltet und bewahrt ein Bild, nachdem die Spannungsversorgung abgeschaltet ist. Der Steuerschaltkreis eines TFT-LCDs nach dem Stand der Technik gestattet nicht, dass der Anzeigebildschirm schnell gelöscht wird, woraus die Anzeige eines Restbildes resultiert. Dies kann dazu führen, dass der Benutzer eines derartigen TFT-LCDs einen ungünstigen Eindruck über die Qualität des Produkts erhält.
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Schaltung zum Löschen des Bildschirms und ein Verfahren für ein TFT-LCD zu schaffen, bei dem der Bildschirm schnell gelöscht wird, nachdem die Spannung abgeschaltet ist.
  • Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Schaltung und ein Verfahren vorzusehen, um die Stützkondensatoren in einem TFT-LCD zu entladen, nachdem die Spannung abgeschaltet ist. Ein Beispiel für eine Schaltung zum Löschen einer Anzeige nach dem Stand der Technik ist beispielsweise aus der Patentveröffentlichung EP 0 364 590 bekannt.
  • Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Flüssigkristallanzeige vorgesehen gemäß dem, was im unabhängigen Anspruch 1 beansprucht ist.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Betreiben einer Flüssigkristallanzeige vorgesehen gemäß dem, was im unabhängigen Anspruch 5 beansprucht ist.
  • Ausführungsformen der Erfindung werden nun in nur beispielhafter Weise unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, in denen:
  • 1 eine äquivalente Schaltung für die Gate-Struktur eines typischen LCDs nach dem Stand der Technik ist;
  • 2 ein Diagramm der charakteristischen Strom-Spannungs-Kurve eines Dünnschicht-Transistors in einem TFT-LCD nach dem Stand der Technik ist,
  • 3 ein Diagramm ist, das die typischen Spannungs-Wellenformen nach dem Stand der Technik darstellt, die an die Gates der TFTs in einem TFT-LCD angelegt werden,
  • 4 eine Schaltung zum Löschen einer Anzeige gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Endung ist,
  • 5 die Spannungs-Wellenformen von VDD, N1 und N2 in einer Schaltung zum Löschen einer Anzeige zeigt, die nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung arbeitet; und
  • 6 eine Ausführungsform der Erfindung ist, die die Schaltung zum Löschen der Anzeige zeigt, die in 4 dargestellt ist und die an einen anderen Teil der TFT-LCD-Schaltung angeschlossen ist.
  • Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden unten im Detail in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen beschrieben.
  • 4 zeigt eine Schaltung 40 zum Löschen einer Anzeige gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die Schaltung 40 zum Löschen der Anzeige ist an jede Gateleitung in dem TFT-LCD angeschlossen. Die Schaltung 40 zum Löschen der Anzeige ist inaktiv, wenn die externe Spannungsquelle VDD angelegt ist; wenn jedoch VDD abgeschaltet wird, arbeitet die Schaltung, um den Stützkondensator Cst zu entladen.
  • In 4 ist die Kathode von D1 an das Massepotential angeschlossen, und die Anode von D1 ist über einen ersten Knoten N1 an das eine Ende des Kondensators C1 angeschlossen, dessen anderes Ende an die externe Spannungsquelle VDD angeschlossen ist. Die Source-Elektrode des PMOS-Transistors M1 ist an Massepotential angeschlossen, und die Drain-Elektrode des PMOS-Transistors ist an das eine Ende des Stützkondensators Cst angeschlossen. Das andere Ende des Stützkondensators Cst ist an die Drain-Elektrode eines TFT in dem TFT-LCD angeschlossen. Die Gate-Elektrode des PMOS-Transistors M1 ist an den ersten Knoten N1 angeschlossen.
  • Unter Bezugnahme auf die 4 und 5 wird die externe Spannungs VDD vor einer Zeit T (in 5) angelegt, und der erste Knoten N1 wird über die Diode D1 nahezu auf den Spannungspegel GND des Massepotentials gelegt (wobei der Spannungsabfall über die Diode D1 nicht beachtet wird), und zu derselben Zeit wird der Kondensator C1 mit der folgenden Menge einer Ladung Q1 geladen: Q1 = C1 * (GND – VDD) (1)
  • Unter der Annahme, dass VDD gleich 5 V und GND gleich 0 V ist, gilt: Q1 = C1 * (–5V) (1a)
  • Daraus folgt: Q1/C1 = (–5V) (1b)
  • Nach einer Zeit T (in 5) fällt, wenn die äußere Spannung VDD abgeschaltet wird, VDD auf den Spannungspegel des Massepotentials 0 V, und der folgende Spannungspegel V1 erscheint an dem ersten Knoten N1: V1 = Q1/C1 + GND (2)
  • Nach der oben angegebenen Gleichung (1b) gilt: Q1/C1 = (–5 V), und die Spannung V1 an dem Knoten N1 wird: V1 = (–5 V) (2a)
  • Wenn die Spannung V1 an dem Knoten N1 (–5 V) beträgt, wird der PMOS-Transistor M1 angeschaltet, wodurch der Stützkondensator Cst entladen wird, wie unten ausführlicher erklärt wird.
  • Der Kondensator C1 und die Diode D1 stellen eine Schaltung 41 zum Detektieren einer Spannungsabschaltung dar, die detektiert, ob die externe Spannung VDD angelegt ist. Der Knoten N1 zeigt einen Massepegel von 0 V, wenn die externe 5 V-Spannung VDD angelegt ist, während er (–5 V) anzeigt, die entgegengesetzte Polarität der äußeren Ladung, wenn die externe Spannung abgeschaltet ist.
  • In 4 ist, wenn der Spannungspegel an dem Knoten N1 0 V beträgt, die Spannung zwischen Gate und Source größer als die Schwellspannung Vth (Vgs > Vth) des PMOS-Transistors M1; der Transistor M1 wird abgeschaltet und übt keinen Einfluss auf den Stützkondensator Cst aus. Wenn die äußere Spannung VDD abgeschaltet wird, wird der Spannungspegel V1 an dem Knoten N1–5 V, und Vgs < Vth, wodurch der PMOS-Transistor M1 angeschaltet wird und der Stützkondensator Cst auf das Massepotential GND entladen wird. Demgemäß wird der GND-Spannungspegel auf die Gates der TFTs angewendet, wodurch die TFTs angeschaltet werden und einen Pfad bilden, um den Flüssigkristallkondensator Clc zu entladen. Das Entladen des Stützkondensators Cst und des Flüssigkristallkondensators Clc entfernt das Restbild auf dem TFT-LCD.
  • In 4 besteht die Schaltung 41 zum Detektieren des Abschaltens der Spannung aus dem Kondensator C1 und der Diode D1, die detektieren, ob die äußere Spannung VDD angelegt ist. In dieser Ausführungsform ist die Diode D1 vorgesehen als ein Mittel zum Setzen einer Referenzspannung, welche eine vorgegebene Spannung an dem Gate des PMOS-Transistors M1 liefert. Ein Widerstand könnte ebenfalls als ein Mittel zum Setzen der Referenzspannung benutzt werden, ohne ein Fluktuieren der Spannung an dem Gate des Transistors M1 zu erzeugen. In dieser Ausführungsform arbeitet der PMOS-Transistor M1 ebenfalls als Schaltmittel 42. Eine getrennte Schaltung zum Detektieren des Abschaltens der Spannung ist nicht für jedes Schaltmittel erforderlich. Eine Mehrzahl von Schaltmitteln kann durch eine einzige Schaltung zum Detektieren des Abschaltens der Spannung gesteuert werden. Andere äquivalente Mittel, die dieselben Funktionen haben, lassen sich innerhalb des Rahmens der Erfindung verwenden.
  • 6 zeigt die Schaltung 40 zum Löschen der Anzeige, die an einen Eingang zu der das Gate treibenden Schaltung 10 angeschlossen ist, im Unterschied zu dem direkten Anschluss an die Gateleitungen, die in 4 dargestellt sind. Die Steuereinheit 30 steuert die die Source treibende Schaltung 20, die auf der Basis der Bilddaten 90, 5 eine Datenspannung über die Datenleitungen 72 zu jeder Pixelelektrode (TFT-Source-Elektrode) liefert, indem sie dadurch die Orientierung des Flüssigkristalls gemäß der Datenspannung neu ausrichtet, in Koordination mit der Spannung zum Anschalten des Gates, die über die Gateleitung geliefert wird. Die Steuereinheit 30 steuert auch die Schaltung 10 zum Treiben der Gates, die über die Gateleitungen sequentiell Spannungen zum Ein- oder Ausschalten der Gates an die Dünnschichttransistoren 70 liefert. Der Generator 50 zum Ein- und Ausschalten der Gates erzeugt die Voff- und Von-Spannungen, die an die Gateleitungen über die Schaltung 10 zum Treiben der Gates gesendet werden. Die Schaltung 40 zum Löschen der Anzeige ist an den Voff-Ausgang des Generators 50 zum Ein- und Ausschalten der Gates angeschlossen. Wenn die äußere Spannung abgeschaltet wird, arbeitet die Schaltung 40 zum Löschen der Anzeige, um die Speicherkapazitäten 80 zu entladen, die an die Gateleitungen angeschlossen sind. Diese Anordnung erfordert nur eine Schaltung 40 zum Löschen der Anzeige, während die Anordnung in 4 eine separate Schaltung zum Löschen der Anzeige für jede Gateleitung erfordert.
  • Die Eliminierung des Restbildes verbessert die Qualität von TFT-LCDs. Diese Erfindung kann in einem breiten Rahmen verschiedener Anzeigevorrichtungen wie zum Beispiel bei Notebook-Computern, bei Anordnungen; die in der Hand gehalten werden (Handheld-Geräte) und bei Fernsehbildschirmen mit flacher Oberfläche eingesetzt werden.

Claims (6)

  1. Flüssigkristallanzeige umfassend: eine Vielheit von Gateleitungen; eine Vielheit von Dünnschichttransistoren (TFT), die jeweils an eine Gateleitung und über ihre Drain-Elektroden an einen entsprechenden Stützkondensator (Cst) und Flüssigkristallkondensator (Clc) gekoppelt sind, wobei jeder besagte Stützkondensator (Cst) außerdem an eine Gateleitung angeschlossen ist; gekennzeichnet durch eine Schaltung zum Löschen einer Anzeige (40) , gekoppelt an die Gateleitungen und eine Bezugserdeleitung, die einschließt: ein Schaltmittel (42), das die Gateleitungen mit der Bezugserdeleitung als Reaktion auf eine Spannung an einem Knoten (N1) koppelt, wenn eine Stromleitung (VDD) abgeschaltetwird, und dadurch besagte Stützkondensatoren (Cst) und besagte Flüssigkristallkondensatoren (Clc) entladet; ein Bezugsspannungseinstellmittel (D1), das seriell zwischen einem Kondensator (C1) und der Bezugserdeleitung gekoppelt ist, wobei der Kondensator (C1) seriell zwischen dem Bezugsspannungseinstellmittel und der Stromleitung (VDD) gekoppelt ist; und wobei das Bezugsspannungseinstellmittel eine Bezugsspannung an besagtem Knoten (N1) einstellt, und sich besagter Knoten (N1) zwischen diesem und dem Kondensator (C1) befindet.
  2. Flüssigkristallanzeige wie in Anspruch 1 beansprucht, wobei das Bezugsspannungseinstellmittel eine Diode ist.
  3. Flüssigkristallanzeige wie in Anspruch 1 oder 2 beansprucht, wobei das Schaltmittel ein Verbindungstransistor mit einem an den Knoten gekoppelten Gate ist.
  4. Flüssigkristallanzeige des Anspruchs 3, wobei der Verbindungstransistor ein PMOS-Transistor ist, und eine Anode der Diode an das Gate des PMOS-Transistors gekoppelt ist.
  5. Verfahren zur Ansteuerung eines Flüssigkristallanzeigegeräts, das eine Vielheit von Anzeigezellen enthält, die entsprechende Flüssigkristallkondensatoren (Clc) und Stützkondensatoren (Cst) darin, und eine Vielheit von Gateleitungen aufweisen, wobei jeder besagte Stützkondensator (Cst) an eine Gateleitung angeschlossen ist, besagtes Verfahren folgende Schritte umfasst: Speichern von Energie in einem Kondensator (C1) einer Schaltung zum Löschen einer Anzeige nach Anwendung eines Stromversorgungssignals (VDD) darauf; und Abschalten der Vielheit von Anzeigezellen nach Entfernen des Stromversorgungssignals, durch Einschalten eines Verbindungstransistors (M1), der elektrisch in Reihe zwischen einer Bezugserdeleitung und den Gateleitungen gekoppelt ist, so dass die Stützkondensatoren (Cst) und die Flüssigkristallkondensatoren (Clc) zur Bezugserdeleitung entladen werden, wobei die im Kondensator (C1) der Schaltung zum Löschen der Anzeige gespeicherte Energie, in Koordination mit einem Bezugsspannungseinstellmittel (D1), verwendet wind den Verbindungstransistor anzutreiben.
  6. Verfahren des Anspruchs 5, wobei die Anzeigezellen Dünnschichttransistoren (TFT) umfassen, die Gate-Elektroden aufweisen, die üblicherweise an eine der Gateleitungen angeschlossen sind, und wobei der Verbindungstransistor elektrisch in Reihe zwischen der Bezugserdeleitung und den Gateleitungen gekoppelt ist.
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