JPS63311388A - マトリックス表示システム - Google Patents

マトリックス表示システム

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JPS63311388A
JPS63311388A JP63127213A JP12721388A JPS63311388A JP S63311388 A JPS63311388 A JP S63311388A JP 63127213 A JP63127213 A JP 63127213A JP 12721388 A JP12721388 A JP 12721388A JP S63311388 A JPS63311388 A JP S63311388A
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pixels
group
display system
switching
matrix display
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JP63127213A
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English (en)
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ジョン・マーチン・シャノン
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Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Gloeilampenfabrieken NV
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、行と列に配設され、電気光学表示媒体をその
間にする対向した電極によって形成された画素のアレー
を有する能動マトリックス表示装置と、画素と関連し、
画素電極にデータ信号を供給するためにスイッチング信
号によって選択的に動作可能なスイッチング素子と、各
スイッチング素子に夫々スイッチング信号とデータ信号
を供給するスイッチング信号導体とデータ信号導体とを
有するマトリック、大表示システムに関するものである
この種のマトリックス表示システムは、液晶材料、電気
泳動懸濁液、エレクトロクロミック材料のような能動電
気光学表示材料を用いて英数字またはビデオ(例えばT
V)情報を表示するのに適している。
電気光学媒体が液晶材料より成るこのようなマトリック
ス表示システムの1つの公知例では、各画素は、2つの
対向した透明基板の一方に支持された夫々の電極と他方
の基板に支持された全画素に共通な1つの電極の対面部
分とで形成される。
スイッチング素子は薄膜トランジスタ(以下TPTと言
う)より成り、各画素電極の側方に、画素電極の間を延
在する行と列のアレーで1つの基板上に配設され、この
場合各TPTのドレーンはそれと関係の画素電極と接続
される。画素の1つの列と関係したすべてのTPTのソ
ースは、平行な列(データ信号)導体セットの夫々の1
つと接続され、画素の1つの行と関係したすべてのTP
Tのゲートは、列導体のセットに直角に延在する平行な
行(走査信号)導体セットの夫々の1つと接続される。
この装置は、各行導体のすべてのTPTを順々にターン
オンするようにスイッチング信号で行導体を順次に反復
走査し、各行に対して適切な列導体に順々にデータ信号
を加えることによって駆動されて表示ピクチャを形成す
る。ターンオンされると、TPTは列導体と関係の行の
画素電極との間に導電路を形成し、この時画素電極は印
加された列(データ)電圧迄充電される。スイッチング
信号が行の付勢の終了でなくなると、TPTはターンオ
フされ、その行の画素電極を離隔するので電荷は各画素
に蓄えられる。これ等の画素は該画素が駆動された状態
(印加された列電圧によって決まる)のままでおり、し
たがってそのTPTが次にアドレスされる迄その透過光
を変調するが、これは通常その次のフィールド周期であ
る。例えばTV表示の場合、列(データ)電圧は、行の
画素の数に従って多数の規則的な時間間隔で対応のTV
ライン信号をサンプルし、取出された電圧を列導体に適
当に配することによって得られる。
フルカラー表示を得るためには、赤、緑および青フイル
タ素子のフィルタモザイクが、画素で透過された光を着
色するために別の基板上に支持される。このフィルタの
素子は、各画素が3原色の1つだけに貢献するように画
素と整列される。並置された赤、緑および青画素のグル
ープはカラー3つ組を形成し、それ等の原色の出力が組
合されて多色表示を与えることができる。画素のアレー
を適当な赤、縁および青データ信号で駆動することによ
って、フルカラーピクチャがつくられる。
前述の表示システムによれば、必要な行導体と列導体の
最小数は各画素の行と列の数に対応することがわ′かる
であろう。表示装置の面積の成る割合を行および列導体
を設けるのに当てる必要に加え、含まれる極めて多数の
導体を考えれば1つまたはそれ以上の導体に欠陥があっ
て場合によっては装置を使用可能にする可能性もある。
言う迄もなく、使用する導体の数が多いほどそれだけこ
の可能性が大きくなり、比較的大きな面積の表示装置で
は歩留まりに重大な影響を及ぼすことがある。
更に、必要な非常に多数の行および列導体は、小さな面
積の表示装置の製造にも問題を生じる。
大きな表示は、小型表示装置によってつくられたイメー
ジを大型スクリーンに投写するようにした投写システム
を用いて、小面積の表示装置から得ることができる。こ
のようなシステムは大面積表示装置をつくるのに伴う難
点を克服する。けれども、投写後に所望の表示分解能を
得るために、イメージを発生する装置は適切な数の画素
の行と列をもたねばならない。理想的には、十分な画素
密度を与えるために極めてコンパクトな画素のアレーを
有する小型表示装置が必要とされる。けれども、画素の
コンパクトなアレーを得ることは、装置の面積の成る割
合が行および列導体で占められまた必要とされる導体の
高密度のため得ることのできる画素の密度が制限される
ので適当な表示装置の製造が困難になるという事実のた
めに、コンパクトな画素のアレーを得ることは面倒であ
る。
本発明の目的は、設けるのに必要なアドレス導体がより
少ないかまたは控えの目的の二重アドレス導体をより容
易に設けることのできる能動マトリックスアドレス指定
表示システムを得ることにある。
本発明の別の目的は、若し所望ならば、コンパクトな画
素のアレーでつくって投写表示システムに使用するのに
適するようにつくるか或いは高い分解能を与えるために
多数の画素でつくることのできる能動マトリックスアド
レス指定表示システムを得ることにある。
本発明は、冒頭に記載した種類のマトリックス表示シス
テムにおいて次のようにしたことを特徴とするものであ
る、すなわち画素は、各グループの画素が同じスイッチ
ング信号導体とデータ信号導体を経てアドレスされるよ
うに少なくとも2つの画素のグループに配され、各グル
ープの画素と関連したスイッチング素子は、スイッチン
グ信号の夫々の異なるレベルで動作可能である。
したがって、そのレベルが、選択された大きな範囲にわ
たって所定のように変化する駆動手段より得られたスイ
ッチング信号を用いることによって、各グループの画素
と関係したスイッチング素子を選択的に制御することが
できる。高い電圧レベルのスイッチング信号は複数のス
イッチング素子をターンオンさせる。次いでこのスイッ
チング信号が、スイッチング素子の1つをスイッチング
するのに必要な電圧レベル以下の値に減少すると、その
結果1つのスイッチング素子がターンオフされ同時にそ
のグループの1つまたはそれ以上のスイッチング素子は
オンのままである。スイッチング信号の電圧レベルがよ
り低い選択された別のレベルに更に減少することにより
、各グループに関して3つまたはそれ以上のスイッチン
グ素子があるとすると、他のスイッチング素子の1つが
ターンオフされ、以下同様となる。このようにして、1
つの画素グループの各スイッチング素子を選択的に作動
させることができる。適当なデータ電圧を、スイッチン
グ素子を経て、変化するスイッチング信号と適当に同期
して画素電極に加えることにより、各データ電圧がその
グループの画素電極に加えられ、そのグループの他の画
素によりつくられる表示効果と無関係に各画素に所望の
表示効果をつくり出させる。結果として得られる可視表
示は、各導体とスイッチング素子を経て個々に駆動され
る対応した数の画素で得られるであろう可視表示と同等
である。
前述のようにして画素をグループ分けにして駆動するこ
とにより、必要なアドレス導体の数が減少されることが
わかるであろう。
画素の各グループは、やはり唯1つのスイッチング信号
(行)導体と唯1つのデータ信号(列)導体で駆動され
る限り、同じ行内で互いに隣接して位置するかまたは異
なる、好ましくは隣接の行に位置する画素を有すること
ができる。後者の配置は、その結果データ信号(列)導
体の数の減少だけでなく必要なスイッチング信号(行)
導体の数の減少を生ずることができる。
例えば各グループが同じ行の3つの隣接画素を有する場
合、設けるのに必要なデータ信号導体の数は1/3に減
らされる。その上、各グループの画素は1つのデータ信
号導体と1つのスイッチング信号導体とだけ関係し、従
来の配置のように導体が隣接の2つの素子毎にその間を
延在する必要が避けられるので、画素をより近づけて実
装することができ、画素のより高い実装密度を得ること
が可能になる。したがて、より高い分解能の表示かある
いは投写システムに用いるのに適したコンパクトなアレ
ータイプ表示装置を、より容易に得ることができる。
代りに、若し所望ならば、アドレス導体の数の減少によ
って利用可能になったスペースを、控えの目的で少なく
とも幾つかの二重導体を設けるのに利用することもでき
る。したがって、例えば、データ信号導体の減少された
数の分だけ、導体と並列に接続され且つこの導体の側を
延在する別の控えの導体を有することができる。若しテ
ストの結果これ等の並列導体の一方に欠陥があることが
わかれば、必要に応じてレーザ切断技術を用いてこれを
アドレス回路より切離し、控えの導体を回路に残してお
くことができる。
グループ内に設けられる画素の数は変えることができる
。上限は、各画素が同じデータ信号導体を経て異なる値
に充電されるように例えばTV表示に対しては64マイ
クロ秒であるライン付勢周期を副周期に分けてこの副周
期の間に異なるデータ信号を加える必要があり、このよ
うな副周期の数はグループ内の画素の数に相当するもの
であることを念頭において選択される。これ等の副周期
の持続時間は、関係のスイッチング素子による画素の動
作特性によって決められる。
表示装置がフルカラー表示をつくるのに意図された場合
には、各グループ内の画素の数は3つが好ましく、1つ
のグループ内の各画素は、原色すなわち赤、緑および青
の各1つの表示を与えるように配される。このことは、
表示装置の各カラー3つ組は唯1つのデータ信号導体し
か必要とせず、したがって表示装置の構造を著しく簡単
にするという利点を有する。
スイッチング素子は、公知のマトリックス表示装置のよ
うに、ガラス基板上に支持されたTPTまたは半導体基
板上に支持されたMOS)ランジスタのような3端子ト
ランジスタでよく、この場合その出力(ドレーン)端子
はそれに関係した画素電極と接続される。各グループの
画素が前述のように選択的に制御可能であるように、各
グループの画素と関係したスイッチング素子はその制御
(ゲート)端子を1つの共通な入力すなわち同じスイッ
チング信号導体に直接に接続され、互いに異なった明確
なしきい電圧を示すようにつくられる。言い換えれば、
1つのグループのスイッチング素子は、それ等をターン
オンするのに異なったスイッチング信号電圧を必要とす
る。
代りに、各グループのスイッチング素子が実質上同じし
きい電圧を示し、それ等の制御端子が、必要とされる異
なる動作特性を与える回路素子を経て1つの共通なスイ
ッチング信号供給源(すなわち行導体)に接続されるよ
うにしてもよい。この点に関し、前記の回路素子は、互
いに異なる容量値を有するキャパシタより成り、各キャ
パシタが各スイッチング素子と共通な供給源との間に直
列に接続されるようにすることができる。
各グループと関係したトランジスタスイッチング素子は
、夫々隣接トランジスダの入力(ソース)と出力(ドレ
ーン)端子が接続されるようにして縦続接続されるのが
好ましい。トランジスタのドレーン端子はそれ等の各画
素電極にも接続される。
代りに、トランジスタの入力(ソース)端子を互いに別
々にデータ導体に接続することもできるが、前記の配置
の方が次の点で著しく有利である、すなわち、この配置
は各トランジスタと関係のデータ信号導体と間の別個の
相互接続トラックの必要をなくし、製造を著しく簡単に
する。
表示装置に故障許容能力を導入することにより歩留りを
改良するために、各グループの各画素に別のスイッチン
グ素子を関係させ、この場合各グループのこれ等のスイ
ッチング素子は、初めに挙げたスイッチング素子と同じ
データ信号導体と、別の隣接のスイッチング信号導体と
に接続され、初めに挙げたスイッチング素子と同様に、
この別の導体のスイッチング信号の夫々の異なる電圧レ
ベルで動作可能なようにすることもできる。前記の隣接
のスイッチング信号導体は便宜上次のスイッチング信号
導体であるのが普通であろうし、この場合この導体は次
の行の画素と関係した初めに挙げたスイッチング素子と
も接続される。したがって各画素は、引き続いた2つの
スイッチング信号導体よりのスイッチング信号で夫々ア
ドレスされる2つのスイッチング素子と関係する。使用
時、初めに挙げたスイッチング素子は、先の行の画素に
対して意図されたデータを用いて実際には関係の画素を
前充電する役をし、別のスイッチング素子は、続くスイ
ッチング信号導体に加えられたスイッチング信号によっ
て次いで動作し、これ等の画素をそれ等の固有のデータ
で負荷する。この駆動態様はより複雑ではあるが、故障
を許容する利点を有する。例えば、1つのグループの初
めに挙げたスイッチング素子の1つに故障がある場合、
そのグループに関係した別のスイッチング素子が動作し
、さもなければ画素の1つまたはそれ以上が恐らく永久
にオンまたはオフされることになるであろう代りに前記
の別のスイッチング素子によって確実に表示効果がつく
り出される。他方において、そのグループの前記の別の
スイッチング素子の1つに欠陥がある場合には、初めに
挙げたスイッチング素子が動作し、許容し得る表示効果
が確実につくり出される。説明した特定の実施態様にお
いては、この表示効果は、先の行の対応して位置する画
素より得られる表示効果と同じであろう。各グループの
初めに挙げたスイッチング素子が縦続に接続されている
状態では、別のスイッチング素子も同様に縦続接続する
ことができる。
以下に本発明を添付の図面を参照して実施例によって更
に詳しく説明する。
第1図は、垂直方向に整列されたn個の水平方向の画素
12(1からn)を有するm行(1からm)より成る能
動マトリックスアドレス指定液晶表示パネルを含むマト
リックス表示システムのブロックダイヤグラムを簡単に
した形を示したもので、図には簡単のためにその幾つか
だけを示しである。
実際には、列および行マトリックスアレー内の画素の総
数(mXn)は200.000またはそれ以上であろう
。各画素は、非晶質シリコンTPTの形の関係のスイッ
チング素子を有する。各行の3つの隣接した画素と関係
したこれ等のTPTの3つのグループが第1図に11で
示されている。
同じ行の画素と関係したすべてのTPTのゲート電極は
、スイッチング(ゲーティング)電圧が加えられる各行
導体14と接続される。TPTのソース電極には列導体
15を経てデータ信号が供給される。TFTのドレーン
電極は、関係の画素部分を形成し且つ該画素領域を形成
する各電極と夫々接続される。
行と列導体14と15、TPTと画素16はすべてパネ
ルの1つの基板上に支持される。一部を第1図に17で
示したすべての画素と関係する1つの共通な対向電極が
、間にTN液晶を介在して前記の基板に平行に延在し且
つこれより離れた別の基板上に支持される。ガラスでも
よいこの対向した基板には通常のように偏光子と検光子
が設けられる。
パネルの動作時、液晶材料は該液晶材料を横切って加え
られた電圧に応じて光を変調し、この場合、各画素電極
16、共通電極の対向部分17およびその間の液晶材料
によって形成された各画素は、その各電極を横切って加
えられた駆動電圧に応じてパネルを通る光の透過を変え
るように働くことができる。第1図の画素12は、画素
キャパシタンスを示すキャパシタで表わされている。公
知のように各画素回路内で接続された蓄積キャパシタを
設けることもできるが、これは必ずしも必要ではない。
画素12のマトリックスアレーの行のアドレスは、行導
体14に正のスイッチング信号を加えることによって行
われる。これは、以下に説明するようにその行のTPT
を選択的にターンオンする。行導体14は逐次的にアド
レスされて行走査を与える。
−ライン一時アドレスを用いると各TPTはラインタイ
ムTfの間スイッチオンされ、この間、データ信号、こ
の場合にはビデオ情報信号が列導体15を経て画素に送
られる。フィールド周期Tfの残りの間(Tfは略々m
−Tlに等しい)そのTPTはオフで、その作用は、関
係の画素を横切るビデオ電圧を該画素の固有キャパシタ
ンスによって保持することである。液晶は有効に直接に
駆動され、このようにしてTPTのスイッチング特性に
応じて任意の数の行をアドレスすることもできる。
能動マトリックスアドレス指定液晶表示パネルの一般的
な構造および作用は公知で、その他に説明されまた文献
化されている。したがって、この一般的な観点をここに
詳細に説明することは必要ないと思われる。この点につ
いてのそれ以上の情報に対しては、「プロシーディング
ズ・オフ・ジ・アイ・イー・イー・イー(Procee
dings of theIEBB) J 1971年
11月、第59巻、第11号の第1561−1579頁
のレヒナー(Lechner)氏外の「リキッド・クリ
スタル・マトリックス・ディスプレイ(LiquidC
rystal Matrix Display) Jと
いう表題の論文を参照にすることができる。
行導体14は、タイミングおよび制御回路21より規則
的なタイミングパルスを供給されるデジタルシフトレジ
スタ回路20によって駆動される。前記のタイミング右
よび制御回路21自身には、チューナー、IF回路、ビ
デオ増幅器および同期分離回路(図示せず)を経て受信
TV信号より取出された同期信号Xが加えられる。ビデ
オ増幅器よりのビデオ情報信号Tは、ビデオプロセス回
路22を経て、タイミングおよび制御回路21よりタイ
ミング信号を供給されるシフトレジスタ回路24により
制御されるサンプルホールド回路23に加えられる。普
通に用いられているような公知のタイプでしたかでここ
には簡単なブロックの形で示したシフトレジスタ回路2
4とサンプルホールド回路23は、パネルの一ライン一
時アドレス、ビデオ情報信号の一ライン一時すンブノペ
およびその作用が今後間らかになるであろうスイッチン
グ回路30を経ての列導体15への関係の電圧の印加に
適した直並列変換回路として働く。用いられる特定のサ
ンプルホールド回路23は、表示システムが半または全
垂直分解能を与えるが、カラーかモノクロTVディスプ
レーを与えるかによって決まる。けれども、すべての形
において、この回路23は各TVライン周期の間にn個
の点で入って来るビデオ情報信号をサンプルし、これ等
の電圧を夫々n個の出力ラインに加える。この場合nは
パネル10の各行の画素の数に相当する。回路23より
のn個の出力ラインはスイッチング回路30に供給され
るが、このスイッチング回路は、その動作がタイミング
および制御回路21で制御される一連のソリッドステー
トスイッチより成る。前記のスイッチング回路30はn
/3の出力を有し、この出力の夫々は列導体15の夫々
1つと接続され、ソリッドステートスイッチの関係した
1つを経て、サンプルホールド回路2303つの隣接し
た出力グループの夫々1つに所定の順序で切替可能に順
々に接続される。
1つの行のTPTがターンオンされると、これ等のTP
Tは列導体15とその夫々の画素電極間に導電路を形成
し、このためその行の画素は適当なビテオ情報電圧迄充
電される。行導体14よりスイッチング信号を除去する
ことによりTPTがターンオフされると、画素は隔離さ
れ、電荷は画素キャパシタに蓄えられる。画素はかくし
てこれ等画素が次にアドレスされる迄(これはTVディ
スプレーの場合には次のフレーム周期であろう)該画素
が駆動された状態のままでいる。
液晶材料の電気化学的な低次化を避けるために、従来の
やり方により画素に加えられる駆動電圧の極性が周期的
に逆にされるが、これを行う手段は簡単のため第1図で
は省略されている。
第2図は表示パネル10の代表的な部分を詳細に示す。
本発明によれば、画素はグループで配設され、点線18
で示したような各グループは、同じ列および行導体15
および14を共有する複数の並置された画素12を有す
る。図の実施態様では、各グループは行方向に互いに隣
接して位置する3つの画素を有し、ここではそれ等の電
極は16’、 16’および16″で示されている。電
極の形は長方形として示されているが、正方形のような
他の形とすることもできる。34.35および36で示
した第1図のブロック11に相当する3つの画素電極に
関係した3つのTPTが電極の一方の側に配設され、そ
れ等のゲート端子は同じ行導体14に直接に接続される
。前記のTPTのドレーン端子はそれ等の各画素電極に
直接接続される。TPTは縦続接続され、この場合T 
F Ta2のドレーン端子はT F Ta2のソース端
子に接続され、T F Ta2のドレーン、端子はT 
F Ta2のソース端子に接続される。
T F Ta2のソース端子は列導体15に接続される
この列導体15は3つの画素のグループで共有され(こ
れ等の画素と同じ列の画素の他の同様グループも同じ)
、このため、公知の表示パネルにおける画素の隣接対間
毎の1つの列導体にくらべて3つの画素の隣接したグル
ープ間に延在する唯1つの列導体が設けられる。したが
って、n/3の列導体が設けられるだけである。
TFT34,35および36は、電圧信号の形のビデオ
情報が3つの画素に適当に負荷されることができるよう
に、選択的に制御することができる。この点で、このグ
ループのTPT (同様に他のグループの対応したTP
T)は、行導体14の夫々異なる、はっきり決められた
電圧レベルにおいてそれ等のオン状態に変わるように配
設される。したがって、行導体14の成る電圧レベルに
ふいて、TFT34 (右よび同じ行の他のグループの
対応して位置するTPT)はスイッチオンされる。より
高い電圧レベルでは、TFT35(およびやはり同じ行
の他のグループの対応して位置する他のTPT)もまた
スイッチオンされる。更により高い電圧レベルでは、T
FT36(#よび同じ列の対応して位置する他のTPT
)がスイッチオンされ、このためこの電圧レベルでは各
グループの3つのすべてのTFTしたがってその列のす
べてのTPTが同時にスイッチオンされる。
第2図に示した実施態様では、TPTのこの選択制御は
、各グループのTPTを異なる固有しきい電圧を有する
ようにつくることによって達成される。もっとも、後に
説明するように代りに別の技法を用いることもできる。
第3a図は、1つの行導体14に加えられるスイッチン
グ信号V、の代表的な波形を示す。選択された行付勢期
間の初めでは、スイッチング信号V。
は高レベルにある。その後の成る時間では信号V。
は中間電圧レベルに落ち、次いで、別の所定期間の後低
レベルに落ち、その後最終的に零になるが、この時には
、付勢さるべき次の行導体14に同様な波形が加えられ
る。この高、中および低電圧レベルのシーケンスの持続
時間は略々行付勢持続時間に相当し、TV表示に対して
はライン周期すなわち約64マイクロ秒に等しく、各レ
ベルは同じ様な周期すなわち略々ライン周期の173の
間維持される。次のTVフィールド周期の間このシーケ
ンスが繰返され、以下同様である。TV表示に対するこ
れ等のシーケンス間の時間間隔は約201118である
このスイッチング信号シーケンスと同期し、同様にタイ
ミングおよび制御回路21の制御下で、そのグループの
3つの画素に対するビデオ情報(データ信号)Sが関係
の列導体に加えられる。同様に同じ行の他のすべてのグ
ループの3つの画素に対するビデオ情報がそれ等の各列
導体15に加えられる。第3b図は第2図に示した3つ
の画素のグループに対するビデオ情報波形の代表的な例
を示すもので、この場合画素電極16’、 16’およ
び16′に加えられる電圧は夫々S、、 S、およびS
lで示されている。データ電圧の極性は、連続したフィ
ールドにおける行付勢に対して逆転される。第3b図に
示した情報信号の2つの連続した組の間の期間中、同様
な情報信号が同じ列のパネルの画素の他のグループに対
して同じ列導体15に加えられるが、簡単のためにこれ
等は省略しである。
第2図に示した3つの画素のグループの負荷状態を以下
に詳しく説明する。スイッチング信号V。
シーケンスの初めでは、3つのTPTは、この高い電圧
レベルがそれ等すべてのしきい電圧以上なので、すべて
ターンオンされる。この高い電圧レベルと同時に、情報
信号S1が回路23.24および30によって関係の列
導体15に加えられて3つのTPTのドレーン電極に送
られ、このため3つの画素16’、 16’および16
−すべてが81に充電される。
スイッチング信号電圧がその中間レベルに落ちるとこの
中間レベルはT F Ta2のしきい電圧以下なのでこ
のT F Ta2はターンオフするが他の2つのT F
 Ta2と35はそのままでいる。前記の中間のスイッ
チング信号レベルと同時に、列導体15に加えられた情
報信号は回路30のスイッチングによってS、に変えら
れ、このため画素電極16′と16′はこ。
の時S2に充電される。電極16−の電荷はSlのまま
である。スイッチング信号電圧が更にその低レベルに落
ちると、この低レベルはT F Ta2のしきい電圧以
下なので該T F Ta2はターンオフされ、このため
T F Ta2だけが残る。列導体15のビデオ情報信
号は回路30の動作によってこの時点で再びS。
に変わり、このため画素電極16′はS、に充電される
。電極16’と16′は夫々S2と81のままである。
最後に、スイッチング信号電圧が除かれると、TF T
a2はターンオフし、かくして電極16′に電荷S、を
蓄える。
この場合画素電極16’、 16’および16〜は次い
で行が次のフィールド周期において別のスイッチング信
号シーケンスで付勢され、この時折たな情報信号が同様
にして電極に加えられる迄、それ等の各充電レベルのま
までいる。
この負荷手順の間画素の幾つかにこれ等画素に特に意図
されたのでないビデオ信号が一時的に供給されても、含
まれる期間の長さが非常に短いので表示ピクチャには認
識されない。
同じ行内の他のグループの画素は、行付勢期間の間開様
にそれ等と関係した異なる列導体15を経て適当なビデ
オ情報で負荷されることがわかるであろう。画素の残り
の行は同じ様に順次に負荷される。
前述の技術を用いると、画素は、従来用いられた列導体
の数の173を使用するだけでそれ等の適当なビデオ情
報で負荷される。このため画素の実装密度が大きくなり
、増大された画素面積或いはまた投写システムに用いる
のに適したよりコンパクトな表示パネルを可能にし、更
にまた列導体の故障のために起きる問題の危険度を減少
する。
必要とされる列導体の数の減少によって利用可能となっ
たスペースの成るものは、夫々が各列導体15の側を走
り且つそれと並列に接続された控えの列導体を設けるの
に利用することもできる。この導体は、列導体15に欠
陥が生じた場合にこれをバックアップする。欠陥導体ま
たはその一部は、若しそのような行為が必要ならば、例
えば故障がその二重導体と行導体の短絡を引き起こすな
らば、レーザ切断技術によって回路より切離してもよい
このような二重導体の1つを第2図に鎖線19で示しで
ある。
以上述べた特定の実施態様では画素の各グループは3つ
の画素より成るが、グループの画素の数は変えることが
できる。例えば各グループは2つまたは4つ或いはそれ
以上の画素を有してもよい。
言うまでもなく、グループ内の画素の数は、TVライン
周期に対応した利用可能な負荷時間のプリセット期間の
見地からおよびTPTのスイッチング特性と画素の充電
特性によって制限を受ける。
3つの画素のグループはフルカラー表示システムに特に
有利である。この場合、赤、緑および青フイルタ素子を
有するフィルタシートが、他のグループの対応する画素
が夫々のカラーフィルタ素子と整列されて、電極16’
、 16’および16″の上にある。例えば、電極16
’、 16’ 右よび16”で形成された3つの画素は
夫々赤、緑および青のビデオ情報を表示することができ
る。したがって各グループはカラー陰極線管のけい光ス
クリーンと同様に赤、緑および青画素を有するーカラ−
3つ組を形成する。これに対して便利なことには、前述
の負荷手順を用いて表示パネルの各カラー3つ組は単に
1つの行と1つの列導体を用いて負荷される。
言うまでもなく、このようなフルカラー表示システムで
はサンプルホールド回路23は変えられ、3つ組の選択
されたカラーの順序に従ってそのn出力ラインに適切な
順序で供給するために公知のようにプロセス回路22よ
り適当な赤、緑および青ビデオ信号が供給される。
3つの画素電極のグループの夫々によって占められる面
積、したがってこれ等画素がその形成に役立つ画素面積
は、実質上従来の液晶マトリックス表示システムの唯一
つの画素面積に相当するということができ、このためモ
ノクロ並びにカラー表示の両方の水平分解能は、以上説
明した実施態様では3倍増す。たとえ各画素の面積が従
来の表示システムの画素面積に一致しても、本発明のシ
ステムは、必要な列導体の数の減少およびこれに伴った
利点を呈する。
第4図は、本発明の液晶マトリックス表示システムの変
形を第2図と同様な略平面図で示したものである。この
表示装置は第2図の表示装置と多くの類似点を有し、し
たがって同様の構成要素は同じ符号で示しである。この
表示装置は先ず次の点で相違する、すなわち、TFT3
4.35および36は、実質上同じしきい電圧を有する
ように同じにつくられ、夫々それ等のゲート端子と行導
体14の間に直列に接続された40.41および42で
示すキャパシタによって行導体14に現れる異なるスイ
ッチング電圧レベルに応じてスイッチ可能にされる。
前記のキャパシタ40.41よび42は適当に異なる値
のもので、これにより、3つの各TPTがターンオンす
るのに3つの異なった且つ明確に決められた導体14の
電圧レベルが必要とされる。使用時は、この表示装置は
、TPTがその関係のキャパシタと共に事実上具なるし
きいレベルを有するTPTとして働き、前述した装置と
同様に作用する。
この変形表示装置は、第2に次の点で相違する、すなわ
ち、縦続接続されたTFTの別のセットと関係のキャパ
シタとが更に各グループに設けられ、第4図に45.4
6および47で示したこの別のセットは、画素電極16
’、 16’および16゛の反対の側に配設され、図に
示すように同じ列導体15と画素電極の間にTFT34
.35および36と同様に互いに接続される。この別の
TPTセットのキャパシタの各ゲート端子と反対の側は
、最初に挙げたTPT34、35および、36に関係し
た行導体に直ぐ続いた行導体14と結合される。このT
FTの別のセットの付設は、TPTによるある欠陥の中
の幾つかのために関係の画素が永久的にオンまたはオフ
されることがなくなるという点において成る程度の故障
許容度を供する。これ等のグループの画5素は各フィー
ルド周期に2度有効にアドレスされる、すなわち最初は
関係の行導体14の付勢に基づきTFT34、35およ
び36を経て、次いで次の行導体14の付勢に基づいて
TFT34.35および36を経てアドレスされる。T
FT34.35および36を経てのアドレスは、本来前
の行の画素に対して意図されたビデオ情報信号を用いて
、TFT45,46および47を経てこのグループの画
素に本来のビデオ情報信号が負荷される前に該グループ
の画素の前充電をするのに役立つ。若しTFT34,3
5および36の1つに欠陥があっても、情報はTFT4
5.46および47を経てこの画素グループに負荷され
ることができる。
一方において、若しこれ等のTPTの1つに欠陥があっ
ても、TFT34,35および36に供給されたビデオ
情報信号を用いて、画素は、さもなければ恐らく起きる
であろうように永久的にオンまたはオフとなる代りに依
然として許容し得る表示効果を生じる。この情報は前の
行の対応して位置する画素による表示と同じあろうが、
見る人には通常認識されない。
前述した実施態様およびその変形では、表示装置の画素
は同じ行の3つの画素を有するグループに配設され、結
果としてデータ信号導体の数を減らしている。けれども
、異なる行の画素を含み、結果としては必要なスイッチ
ング信号導体の数の減少並びにその代りにデータ信号導
体の減少をきたすような他のグループ形態も可能である
ことはわかるであろう。
第5図は、行導体の減少もまた達成される本発明の別の
実施態様の能動マ) +Jフックスドレス指定液晶表示
装置の一部の平面図を示す。この実施態様は第1図およ
び第2図の実施態様のそれと多くの類似点を有するので
、同様の構成要素には同じ符号を付しである。この表示
装置と第2図の表示装置の主な相違は、先ず第1に画素
が3つではなくて4つでグループ分けされていること、
第2には、各グループが、画素の2つの隣接した行より
の画素この場合には画素対を有することである。
このようなグループの2つの完全な例が点線50で示さ
れている。1つの代表的なグループの4つの画素は夫々
4つのTPT51.52.53および54のドレーン端
子に接続されている。これ等4つのTPTのゲート端子
は同じ行導体14に接続されている。
同様に、それ等のソース端子は同じ列導体15に接続さ
れている。各グループに関係した4つのTPTは第2図
の配置のTPTと同様に互いに異なる且つ明確に決めら
れたしきい電圧を有するが、この代りに、第4図の配置
と同様に事実上向じしきい電圧を有し、異なるキャパシ
タンス値を有する一夫々の直列キャパシタンスを経て行
導体14と結合することもできる。
この表示装置の動作は、第1図と第2図の実施態様に関
して前に説明したのと全般的に同じである。この場合に
は所定の電圧レベルの3つの異なったステップでなく各
グループの4つのTPTのしきいレベルに従って選ばれ
た4つのステップが各スイッチングシーケンスに設けら
れることを除いては第3a図に示したと同様なスイッチ
ング信号v9が次々に各行導体14に加えられる。前と
同様に適当なデータ信号がスイッチング信号シーケンス
のステッピングと同期して列導体15に加えられ、この
ため、スイッチング信号シーケンスの終わりで、1つの
ラインの各グループの4つの画素は関係のビデオ情報で
負荷される。したがって、画素の2つの行が1行付勢期
間に負荷されることがわかるであろう。次いで続く画素
の行対が次々に同様にして負荷されて1フイ一ルド周期
中に完全な表示ピクチャが形成される。
第2図に関して説明したのと比較して異なる各グループ
内の画素の形態よりすれば、表示装置を駆動するために
第1図の回路20.23.24および30に適当な変更
が必要であろう。特に、装置の画素の2つの行は事実上
同時にすなわち少なくとも同じ行付勢期間に駆動される
ので、サンプルホールド回路23はこの場合一時に2つ
のTVラインに対してデータ信号をサンプルおよびホー
ルドすることができ、スイッチング回路30は、各グル
ープの4つの画素の選択された負荷シーケンスに適切に
対応した順序で関係のデータ信号を列導体15に加える
ために回路23よりの出力に関して適当に形成される。
与えられた画素の数に対し、この表示装置の形を用いれ
ば、必要な列導体15の数は同じ数の画素を有する従来
の表示装置に必要とされる列導体の半分であることがわ
かるであろう。その上、行導体14の数も従来の表示装
置にくらべると半分になることがわかるであろうし、し
たがって、シフトレジスタ20はこの減少された数の導
体14だけを順次付勢するように配設されることがわか
るであろう。各行導体14は、TVライン周期の2倍に
相当する期間の間スイッチング同期(sync)シーケ
ンスでこの回路20で付勢されることができる。
各グループの画素はこの実施態様では2つの隣接した行
より取出されるので、行導体14は、前の実施態様のよ
うにグループ間のスペースに沿って延在するよりも寧ろ
図示のようにグループを通って延在するのが都合が良い
。同様に、列導体15もグループを通って延在する。
この実施態様では4つの画素のグループに特定して説明
したが、各グループは4つの画素よりも多いまたは少な
い画素を有してもよい。若し、例えば各グループが2つ
の隣接した行よりの3つを使って6つの画素を有すれば
、各グループは、フルカラー表示に事実上2つのカラー
3つ組を与えるように、適当なカラーフィルタと一緒に
用いることができる。
前述したように、若し所望ならば二重アドレス導体を設
けることもできる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のマ) IJフックス示システムのブロ
ック回路図、 第2図は第1図のマトリックス表示システムの一実施態
様の一部の詳細図、 第3a図は第2図に示した3つの画素に加えられる代表
的なスイッチング信号波形図、 第3b図は第2図に示した3つの画素に加えられる代表
的なデータ信号波形図、 第4図は第2図の変形を示す同様詳細図、第5図は本発
明のマトリックス表示システムの別の実施態様を示す一
部の詳細図である。 10・・・能動マトリックスアドレス指定液晶パネル1
1・・・スイッチング素子のグループ12・・・画素 
      14・・・行導体15・・・列導体 16、16’、 16’、 16’″・・・電極17・
・・共通対向電極   18.50・・・画素のグルー
プ20・・・デジタルシフトレジスタ 21・・・タイミングおよび制御回路 22・・・ビデオプロセス回路 23・・・サンプルホールド回路 24・・・シフトレジスタ回路 30・・・スイッチング回路 34、35.36.45.46.47・・・TPT40
、41.42・・・キャパシタ 51、52.53.54・・・ドレーン端子特許出願人
  エヌ・ベー・フィリップス・フルーイランペンファ
ブリケン

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、行と列に配設され、電気光学表示媒体をその間にす
    る対向した電極によって形成された画素のアレーを有す
    る能動マトリックス表示装置と、画素と関係し、画素電
    極にデータ信号を供給するためにスイッチング信号によ
    って選択的に動作可能なスイッチング素子と、各スイッ
    チング素子に夫々スイッチング信号とデータ信号を供給
    するスイッチング信号導体とデータ信号導体とを有する
    マトリックス表示システムにおいて、画素は、各グルー
    プの画素が同じスイッチング信号導体とデータ信号導体
    を経てアドレスされるように少なくとも2つの画素のグ
    ループに配され、各グループの画素と関係したスイッチ
    ング素子は、スイッチング信号の夫々の異なるレベルで
    動作可能であることを特徴とするマトリクス表示システ
    ム。 2、画素の各グループは、同じ行内で互いに隣接して位
    置する画素を有する請求項1記載のマトリックス表示シ
    ステム。 3、スイッチング信号導体とデータ信号導体は、画素の
    隣接グループ間のスペースに沿って互いに直角に延在す
    る請求項1または2記載のマトリックス表示システム。 4、データ信号導体とスイッチング信号導体の少なくと
    も幾つかは二重にされた請求項3記載のマトリックス表
    示システム。 5、画素の各グループは、隣接した行に位置する画素を
    有する請求項1記載のマトリックス表示システム。 6、スイッチング信号導体とデータ信号導体は画素のグ
    ループを通って直角に延在する請求項5記載のマトリッ
    クス表示システム。 7、画素の各グループは3つの画素を有し、各画素は夫
    々一つの原色を表示するように配設された請求項1乃至
    6の何れか1項記載のマトリックス表示システム。 8、スイッチング信号は、スイッチング素子を選択的に
    動作するように、グループの画素のすべてのスイッチン
    グ素子が作動される高レベルから少なくとも1つのスイ
    ッチが作動される少なくとも1つの低レベル迄変化する
    電圧波形を有し、関係した画素に対するデータ信号は、
    前記のスイッチング信号と同期して供給される請求項1
    乃至7の何れか1項記載のマトリックス表示システム。 9、各グループの画素は夫々別のスイッチング素子と関
    係され、各グループのこの別のスイッチング素子は、初
    めに挙げたスイッチング素子と同じデータ信号導体と隣
    接する異なるスイッチング信号導体とに接続され、異な
    るスイッチング信号導体に供給されたスイッチング信号
    の各異なる電圧レベルで動作可能な請求項1乃至8の何
    れか1項記載のマトリックス表示システム。 10、スイッチング素子は、出力端子がそれと関係の画
    素電極と接続されたトランジスタより成る請求項1乃至
    9の何れか1項記載のマトリックス表示システム。 11、各グループのトランジスタの制御端子はそれと関
    係のスイッチング信号導体と直接接続され、各グループ
    の画素に対する複数のトランジスタは、互いに異なった
    明確に決められたしきい電圧を示すようにつくられた請
    求項10記載のマトリックス表示システム。 12、画素の各グループと関係したトランジスタは実質
    上同じしきい電圧を有し、それ等の制御端子は、必要と
    される異なるスイッチング電圧レベル動作特性を与える
    回路素子を経て関係のスイッチング信号導体と接続され
    た請求項10記載のマトリックス表示システム。 13、画素のグループと関係したトランジスタの制御端
    子は、夫々の直列キャパシタを経て、関係のスイッチン
    グ信号導体と接続され、そのグループと関係した直列キ
    ャパシタは、互いに異なる値を有する請求項12記載の
    マトリックス表示システム。 14、画素の各グループと関係したトランジスタは、隣
    接トランジスタの夫々の入力端子と出力端子とが互いに
    縦属接続され、各出力端子は、画素電極の夫々の1つに
    も接続された請求項10乃至13の何れか1項記載のマ
    トリックス表示システム。 15、トランジスタは薄膜トランジスタより成る請求項
    10乃至14の何れか1項記載のマトリックス表示シス
    テム。 16、電気光学表示媒体は液晶材料より成る請求項1乃
    至15の何れか1項記載のマトリックス表示システム。
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