RU2118839C1 - Liquid-crystal screen with active matrix - Google Patents
Liquid-crystal screen with active matrix Download PDFInfo
- Publication number
- RU2118839C1 RU2118839C1 RU94037146A RU94037146A RU2118839C1 RU 2118839 C1 RU2118839 C1 RU 2118839C1 RU 94037146 A RU94037146 A RU 94037146A RU 94037146 A RU94037146 A RU 94037146A RU 2118839 C1 RU2118839 C1 RU 2118839C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- image
- electrode
- electrodes
- address
- insulating substrate
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G02—OPTICS
- G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
- G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
- G02F1/01—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour
- G02F1/13—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics for the control of the intensity, phase, polarisation or colour based on liquid crystals, e.g. single liquid crystal display cells
- G02F1/133—Constructional arrangements; Operation of liquid crystal cells; Circuit arrangements
Abstract
Description
Данное изобретение относится к жидкокристаллическим экранам (ЖКЭ) с активной матрицей, в частности к ЖКЭ с компенсацией эффекта неравномерного свечения экрана, вызываемого влиянием паразитных емкостей между электродами изображения и шинами данных на величину напряжения электрода изображения жидкокристаллической ячейки. This invention relates to active matrix liquid crystal screens (LCDs), in particular LCDs with compensation for the effect of uneven screen luminescence caused by the influence of stray capacitances between the image electrodes and the data lines on the voltage of the image electrode of the liquid crystal cell.
Известна конструкция жидкокристаллического экрана, содержащего две подложки, между которыми размещается слой жидкого кристалла. На одной подложке сформирована активная матрица, содержащая множество адресных шин 1-2 - 1-n, множество шин данных 2-1 - 2-m, расположенных ортогонально по отношению к адресным шинам, и множество элементов изображения, расположенных между адресными шинами и шинами данных и образующих матрицу, состоящую из n строк и m столбцов (фиг. 1). Каждый элемент изображения содержит тонкопленочный переключающий транзистор 3 (далее ТПТ) и электрод изображения 4, который подключается к адресной шине и шине данных через переключающий транзистор 3. На другой подложке формируется общий электрод 5, на который подается общее напряжение Vo. Электроды 4, 5 и содержащийся между ними жидкий кристалл образуют конденсатор CЖК, являющийся элементом памяти каждой ячейки изображения.A known design of a liquid crystal screen containing two substrates, between which is placed a layer of liquid crystal. An active matrix is formed on one substrate, containing a plurality of address buses 1-2 - 1-n, a plurality of data buses 2-1 - 2-m located orthogonally with respect to the address buses, and a plurality of image elements located between the address buses and data buses and forming a matrix consisting of n rows and m columns (Fig. 1). Each image element contains a thin-film switching transistor 3 (hereinafter referred to as TFT) and an
Недостатком рассмотренной конструкции жидкокристаллического экрана является наличие известного эффекта мерцания изображения за счет влияния паразитной емкости между затвором и истоком переключающих транзисторов на величину напряжения электрода изображения. При этом напряжение на электроде изображения изменяется на величину ΔU:
где
Ug - напряжение на затворе ТПТ, поступаемое с адресной шины;
Cgs - паразитная емкость между затвором и истоком ТПТ;
CLC - емкость между электродом изображения и общим электродом.The disadvantage of the design of the liquid crystal screen is the presence of a known effect of flickering due to the influence of stray capacitance between the gate and the source of the switching transistors on the voltage of the image electrode. In this case, the voltage at the image electrode changes by ΔU:
Where
U g is the voltage at the gate of the TFT coming from the address bus;
C gs is the parasitic capacitance between the gate and the source of the TFT;
C LC is the capacitance between the image electrode and the common electrode.
Поскольку CLC изменяется в зависимости от состояния жидкого кристалла, то изменение напряжения ΔU не является постоянной величиной для всех ячеек изображения, что вызывает большие трудности компенсации этого изменения.Since C LC varies depending on the state of the liquid crystal, the change in voltage ΔU is not a constant value for all image cells, which causes great difficulties in compensating for this change.
Известна конструкция плоского экрана с активной матрицей, которая позволяет устранить указанный недостаток. В этой конструкции (фиг. 2) конденсатор жидкокристаллической ячейки состоит из двух последовательно соединенных конденсаторов и сформированных с помощью двух электродов изображения 4' и 4'' и общего электрода 5, изолированного от других общих электродов других элементов изображения.A known design of a flat screen with an active matrix, which allows to eliminate this drawback. In this design (FIG. 2), the liquid crystal cell capacitor consists of two series-connected capacitors and formed using two image electrodes 4 'and 4''and a
В этой конструкции общий электрод 5 является "плавающим" электродом. Конденсаторы и подключены с помощью двух переключающих транзисторов 3' и 3'' к двум шинам данных и одной адресной шине. Так как на электроды 4' и 4'' от адресной шины через одинаковые паразитные емкости Cgs переключающих транзисторов 3' и 3'' поступает одно и то же напряжение, то изменения напряжения между электродами 4' и 4'' не происходит и так называемый эффект "мерцания" практически исключается.In this design, the
Однако такая конструкция плоского экрана с активной матрицей обладает следующим существенным недостатком. Во время функционирования экрана за один полупериод времени на шины данных 2-2', 2-2' - 2-m', 2-1'', 2-2'' - 2-m'' поступает напряжение +Vd и -Vd (или +2Vd и 0) соответственно, а во время другого полупериода - соответственно -VD и +VD (или 0 и +2Vd). При смене полярности видеосигнала на шинах данных происходит перезарядка емкостей и на величину
где
Cds=C′ds=C″ds- суммарная емкость между стоком и истоком ТПТ и между электродом изображения и шиной данных;
На фиг. 3 приведена эквивалентная схема одной жидкокристаллической ячейки с емкостями между стоком и истоком ТПТ и между электродами изображения и шинами данных - обозначенными 6' и 6'' соответственно и емкостями между электродами изображения и адресной шиной и между затвором и истоком ТПТ обозначенных 7' и 7'' соответственно.However, such an active matrix flat screen design has the following significant drawback. During the operation of the screen in one half-time period, the
Where
C ds = C ′ ds = C ″ ds is the total capacitance between the drain and the source of the TFT and between the image electrode and the data bus;
In FIG. 3 shows the equivalent circuit of one liquid crystal cell with capacitances between the drain and the source of the TFT and between the image electrodes and the data buses - marked 6 'and 6''respectively and capacitances between the image electrodes and the address bus and between the gate and the source of the TFT designated 7 'and 7'', respectively.
На фиг. 4 приведена форма напряжения в различных точках схемы фиг. 3, где Uα- напряжение на шинах данных, Uα1- напряжение на адресной шине, находящейся в верхней части экрана, Uαn - напряжение на адресной шине, находящейся в нижней части экрана, ULC1 - напряжение между электродом изображения и общим электродом для жидкокристаллической ячейкой, находящийся в верхней части экрана, ULCn - напряжение между электродом изображения и общий электродом жидкокристаллической ячейки, находящейся в нижней части экрана. Из фиг. 4 следует, что эффективное напряжение, приложенное к ЖК-ячейкам в верхней и нижней честях экрана, будет различным, что приводит к различной яркости экрана в этих частях, и, следовательно, качество изображения значительно ухудшается. Рассмотренная конструкция ЖКЭ имеет также низкую надежность в работе, так как отказ любого из двух ТПТ элемента изображения приводит к отказу в работе этого элемента изображения. Кроме того, рассмотренная конструкция ЖКЭ имеет низкое апертурное отношение, так как уменьшение зазора между электродами изображения и шинами данных приводит к увеличению емкости между ними и, следовательно, к увеличению неравномерности свечения экрана, как было рассмотрено выше.In FIG. 4 shows the voltage waveform at various points in the circuit of FIG. 3, where U α is the voltage on the data buses, U α1 is the voltage on the address bus located at the top of the screen, U αn is the voltage on the address bus located at the bottom of the screen, U LC1 is the voltage between the image electrode and the common electrode for liquid crystal cell located in the upper part of the screen, U LCn is the voltage between the image electrode and the common electrode of the liquid crystal cell located in the lower part of the screen. From FIG. 4 it follows that the effective voltage applied to the LCD cells at the top and bottom of the screen will be different, which leads to different screen brightness in these parts, and therefore, the image quality is significantly deteriorated. The considered LCD design also has low reliability, since the failure of any of the two TFT image elements leads to the failure of this image element. In addition, the considered LCD design has a low aperture ratio, since a decrease in the gap between the image electrodes and data buses leads to an increase in capacitance between them and, consequently, to an increase in the unevenness of the screen glow, as discussed above.
В основу изобретения положена задача создания жидкокристаллического экрана с активной матрицей, обладающего высоким качеством передачи изображения за счет уменьшения влияния емкости между стоком и истоком переключающих транзисторов и емкости между электродами изображения и шинами данных на величину напряжения на электродах изображения, увеличения надежности работы жидкокристаллического экрана за счет резервирования переключающих транзисторов, а также увеличения апертурного отношения за счет уменьшения зазора между электродами изображения и шинами данных. The basis of the invention is the creation of an active matrix liquid crystal screen having high image transmission quality by reducing the influence of the capacitance between the drain and the source of the switching transistors and the capacitance between the image electrodes and data buses on the voltage value on the image electrodes, increasing the reliability of the liquid crystal screen due to reservation switching transistors, as well as increasing the aperture ratio by reducing the gap between the electrodes Images and data buses.
Поставленная задача решается тем, что в жидкокристаллическом экране с активной матрицей, содержащем первую изолирующую подложку, множество адресных шин 1-1 - 1-n, сформированных на первой изолирующей подложке параллельно друг другу, множество первых шин данных 2-1', 2-2' - 2-m' и расположенное параллельно им множество вторых шин данных 2-1'', 2-2'' - 2-m'', сформированных на первой изолирующей подложке перпендикулярно адресным шинам, множество элементов изображения, сформированных на первой изолирующей подложке в виде матрицы строк и столбцов, расположенных между адресными шинами и шинами данных соответственно, каждый элемент изображения содержит по крайней мере два электрода изображения, изолированных друг от друга, и по крайней мере два переключающих транзистора, причем сток первого переключающего транзистора присоединен к первой шине данных, сток второго переключающего транзистора присоединен к второму электроду изображения, исток первого переключающего транзистора присоединен к первому электроду изображения, исток второго переключающего транзистора присоединен к второй шине данных, а затворы первого и второго переключающих транзисторов присоединены к 1-n адресной шине, где n = 1, 2, 3, причем между первым электродом изображения и адресной шиной имеется емкость , между вторым электродом изображения и адресной шиной имеется емкость , между первым электродом изображения и первой шиной данных имеется емкость C′ds′ , между вторым электродом изображения и второй шиной данных имеется емкость , вторую изолирующую подложку, множество общих электродов, сформированных на второй изолирующей подложке, причем каждый из этих общих электродов изолирован друг от друга и расположен над первым и вторым электродами изображения, жидкий кристалл, помещенный между первым и вторым электродами изображения и общим электродом, согласно изобретению каждый элемент изображения содержит два дополнительных конденсатора и C″ad′ , причем первый дополнительный конденсатор C′ad присоединен к второй шине данных и к первому электроду изображения, а второй дополнительный конденсатор C″ad присоединен к первой шине данных и к второму электроду изображения.The problem is solved in that in a liquid crystal screen with an active matrix containing a first insulating substrate, a plurality of address lines 1-1 to 1-n formed on the first insulating substrate parallel to each other, a plurality of first data lines 2-1 ', 2-2 '- 2-m' and a plurality of second data buses 2-1 ''',2-2''-2-m''located parallel to it, formed on the first insulating substrate perpendicular to the address lines, a plurality of image elements formed on the first insulating substrate in the form of a matrix of rows and columns, located between the address buses and data buses, respectively, each image element contains at least two image electrodes isolated from each other and at least two switching transistors, the drain of the first switching transistor connected to the first data bus, the drain of the second switching transistor connected to to the second image electrode, the source of the first switching transistor is connected to the first image electrode, the source of the second switching transistor is connected to the second bus data, and the gates of the first and second switching transistors are connected to the 1-n address bus, where n = 1, 2, 3, and there is a capacitance between the first image electrode and the address bus , there is a capacitance between the second image electrode and the address bus , there is a capacitance C ′ ds ′ between the first image electrode and the first data bus, there is a capacitance between the second image electrode and the second data bus , a second insulating substrate, a plurality of common electrodes formed on the second insulating substrate, each of these common electrodes being isolated from each other and located above the first and second image electrodes, a liquid crystal placed between the first and second image electrodes and the common electrode according to the invention each image element contains two additional capacitors and C ″ ad ′ , wherein the first additional capacitor C ″ ad is connected to the second data bus and to the first image electrode, and the second additional capacitor C ″ ad is connected to the first data bus and to the second image electrode.
Желательно, чтобы в качестве первого и второго дополнительных конденсаторов использовались два дополнительных переключающих транзистора, причем у одного из них сток присоединен к первой шине данных, исток присоединен к второму электроду изображения, у другого из них сток присоединен к первому электроду изображения, исток присоединен к второй шине данных, а затворы обоих дополнительных переключающих транзисторов присоединены к адресной шине следующего ряда, причем затворы дополнительных переключающих транзисторов последней строки матрицы присоединены к дополнительной адресной шине 1- (n+1).It is desirable that as the first and second additional capacitors two additional switching transistors were used, one of them having a drain connected to the first data bus, the source connected to the second image electrode, the other of them connected to the first image electrode, the source connected to the second data bus, and the gates of both additional switching transistors connected to the address bus of the next row, and the gates of the additional switching transistors of the last row of the matrix are connected to the additional address bus 1- (n + 1).
Желательно, чтобы конденсаторы были сформированы путем перекрытия электродами изображения шин данных и адресных шин или путем перекрытия шинами данных и адресными шинами электродов изображения.Preferably capacitors were formed by overlapping with the image electrodes the data buses and address lines or by overlapping the data lines and address lines of the image electrodes.
Желательно, чтобы емкость конденсаторов определялись из уравнений
.It is desirable that the capacitance of the capacitors determined from equations
.
Использование отличительных признаков данного изобретения позволяет решать поставленную задачу создания жидкокристаллического экрана с активной матрицей, обладающего высоким качеством передачи изображения за счет уменьшения влияния емкости между стоком и истоком переключающих транзисторов и емкости между электродами изображения и шинами данных на величину напряжения на электродах изображения, увеличения надежности работы жидкокристаллического экрана за счет резервирования переключающих транзисторов, а также увеличения апертурного отношения за счет уменьшения зазора между электродами изображения и шинами данных. Using the distinguishing features of this invention allows to solve the problem of creating a liquid crystal screen with an active matrix having high image transmission quality by reducing the influence of capacitance between the drain and source of switching transistors and capacitance between image electrodes and data buses on the magnitude of voltage on image electrodes, increasing reliability LCD screen due to the reservation of switching transistors, as well as increasing the aperture Nogo ratio by reducing the gap between the electrodes of the image and data buses.
Как было указано выше в прототипе, при смене полярности видеосигнала на шинах данных происходит перезарядка емкостей и на величину
При этом эффективное напряжение между электродом изображения и общим электродом для жидкокристаллических ячеек, находящихся в верхней части экрана, будет составлять величину ~Vα, а для нижней части экрана ~(VD-ΔV/2). Это приводит к различной яркости свечения экрана в верхней и нижней частях. В отличие от этого в патентуемой конструкции жидкокристаллического экрана с активной матрицей, показанной на фиг. 5, между электродами изображения и шинами данных подключены дополнительные конденсаторы 8' и 8'', которые позволяют величину ΔV сделать малой и таким образом ликвидировать эффект неравномерности свечения экрана в различных частях. На фиг. 6 приведена эквивалентная схема одной жидкокристаллической ячейки экрана с дополнительными емкостями
Для того, чтобы в патентуемой конструкции ЖКЭ полностью исключить эффект неравномерности свечения экрана в верхней и нижней частях, величины дополнительных емкостей и должны быть определены в соответствии со следующими двумя условиями (требованиями). Во-первых, при изменении напряжения на шине данных 2-1' (при выключенных транзисторах 3' и 3'') в точках b и c изменения напряжений должны быть одинаковыми по величине и по знаку. Во-вторых, при изменении напряжения на шине данных 2-1'' (при выключенных транзисторах 3' и 3'') в точках b и c изменения напряжений также должны быть одинаковыми по величине и по знаку. При выполнении этих условий перезарядки емкостей и не происходит при изменении напряжений на шинах данных 2-1' и 2-1''. Указанные условия выражаются двумя уравнениями:
Кроме того, если емкости и являются достаточно большим, то необходимо выполнение еще одного условия, которое должно исключать появление эффекта "мерцания" ЖКЭ и которое имеет место вследствие перезарядки и при изменении напряжения на адресной шине. Это условие заключается в следующем. При изменении напряжения на адресной шине 1-1 (при выключенных транзисторах 3' и 3'') в точках b и c изменения напряжения должны быть одинаковыми по величине и по знаку. При выполнении этого условия перезарядки емкостей и не происходит при изменении напряжения на адресной шине 1-1. Это условия выражается уравнением
Решая уравнения (3), (4), (5) относительно и получим
Обычно в конструкциях ЖКЭ с активной матрицей
.As mentioned above in the prototype, when changing the polarity of the video signal on the data buses, the capacitors recharge and by the amount
In this case, the effective voltage between the image electrode and the common electrode for liquid crystal cells located in the upper part of the screen will be ~ V α , and for the lower part of the screen ~ (V D -ΔV / 2). This leads to different brightness of the screen in the upper and lower parts. In contrast, in the patented design of the active matrix liquid crystal screen shown in FIG. 5, between the image electrodes and the data buses, additional capacitors 8 'and 8''are connected, which allow the ΔV value to be made small and thus eliminate the effect of uneven illumination of the screen in different parts. In FIG. Figure 6 shows an equivalent circuit of one liquid crystal cell of the screen with additional capacities
In order to completely eliminate the effect of non-uniformity of the luminescence of the screen in the upper and lower parts in the patented LCD design, the values of additional capacities and must be determined in accordance with the following two conditions (requirements). Firstly, when the voltage on the data bus 2-1 'changes (when the transistors 3' and 3 '' are off) at points b and c, the voltage changes should be the same in magnitude and sign. Secondly, when the voltage on the data bus 2-1 '' changes (when the transistors 3 'and 3''are off) at points b and c, the voltage changes should also be the same in magnitude and sign. When these recharge conditions are met and does not occur when voltage changes on 2-1 'and 2-1''data buses. These conditions are expressed by two equations:
Also, if the tanks and are large enough, it is necessary to fulfill one more condition, which should exclude the appearance of the “flicker” effect of the LCD and which occurs due to recharging and when the voltage on the address bus changes. This condition is as follows. When the voltage on the address bus 1-1 changes (when the transistors 3 'and 3''are off) at points b and c, the voltage changes should be the same in magnitude and sign. When this condition is recharged containers and does not occur when the voltage on the address bus 1-1 changes. This condition is expressed by the equation
Solving equations (3), (4), (5) with respect to and we get
Usually in LCD designs with an active matrix
.
Поэтому для таких конструкций ЖКЭ
Выбор емкостей конденсаторов и в соответствии с уравнениями (6) и (7) обеспечивает исключение эффекта неравномерности свечения экрана и эффекта мерцания в патентуемой конструкции ЖКЭ.Therefore, for such LCD designs
Capacitor Capacitance Selection and in accordance with equations (6) and (7), it eliminates the effect of uneven screen glow and flicker in the patented LCD design.
Для увеличения надежности работы ЖКЭ с активной матрицей в качестве дополнительных конденсаторов и используются два дополнительных переключающих транзистора, у которых емкости между стоком и истоком и между затвором и истоком соответствуют уравнению (6) или (7). Схема подключения дополнительных переключающих транзисторов 9' и 9'' показана на фиг. 7. Исток переключающего транзистора 9'' подключен к электроду изображения 4'', а исток - к шине данных 2-1', исток переключающего транзистора 9' подключен к шине данных 2-1'', а сток - к электроду изображения 4'. Затворы обоих переключающих транзисторов подключены к последующей адресной шине 1-2. Затворы дополнительных переключающих транзисторов последней строки матрицы подключены к дополнительной адресной шине 1 - (n + 1). Надежность работы такого ЖКЭ с активной матрицей значительно выше, чем надежность работы ЖЭК по схеме фиг. 5, так как выход из строя в одной жидкокристаллической ячейке одного или двух переключающих транзисторов, подключенных к одной адресной шине, не приводит к отказу этой жидкокристаллической ячейки.To increase the reliability of the LCD with an active matrix as additional capacitors and two additional switching transistors are used, in which the capacities between the drain and the source and between the gate and the source correspond to equation (6) or (7). A connection diagram for
Для увеличения апертурного отношения ЖКЭ конденсаторы можно формировать путем перекрытия электродами изображения шин данных и адресных шин или перекрытия шинами данных и адресными шинами электродов изображения. На фиг. 8 показана топология участка активной матрицы ЖКЭ, выполненной таким образом, что электроды изображения 4' и 4'' перекрывают в плане шины данных и адресные шины. При этом в местах перекрытия сформированы конденсаторы Такая конструкция ЖКЭ обеспечивает очень высокое апертурное отношение.To increase the aperture ratio of LCE capacitors can be formed by overlapping image buses of data buses and address buses, or overlapping data buses and address buses of image electrodes. In FIG. 8 shows the topology of the portion of the active matrix of the LCD, made in such a way that the image electrodes 4 'and 4''overlap in terms of data buses and address buses. At the same time, capacitors are formed in the overlapping places Such an LCD design provides a very high aperture ratio.
Ниже со ссылками на прилагаемые чертежи приводятся примеры конкретной реализации данного изобретения. Below with reference to the accompanying drawings are examples of specific implementations of the present invention.
На фиг. 1 показана схема известного ЖКЭ с активной матрицей. In FIG. 1 shows a diagram of a known active matrix LCE.
На фиг. 2 показана схема ЖКЭ с активной матрицей и "плавающим " общим электродом, выбранная авторами в качестве прототипа. In FIG. 2 shows a diagram of an LCD with an active matrix and a “floating” common electrode, selected by the authors as a prototype.
На фиг. 3 показана схема одной жидкокристаллической ячейки с паразитными емкостями между стоком и истоком переключающих транзисторов. In FIG. 3 shows a diagram of one liquid crystal cell with spurious capacitances between the drain and the source of the switching transistors.
На фиг. 4 показана форма напряжения в различных точках жидкокристаллической ячейки. In FIG. 4 shows the voltage waveform at various points of the liquid crystal cell.
На фиг. 5 показана схема ЖКЭ с активной матрицей, выполненного в соответствии с п.1 формулы патентуемого изобретения. In FIG. 5 shows a diagram of an active matrix LCE made in accordance with
На фиг. 6 показана эквивалентная схема жидкокристаллической ячейки ЖКЭ, выполненного в соответствии с п.1 формулы патентуемого изобретения. In FIG. 6 shows an equivalent circuit of a liquid crystal cell of an LCD made in accordance with
На фиг. 7 показана схема ЖКЭ с активной матрицей, выполненного в соответствии с п.2 формулы патентуемого изобретения. In FIG. 7 shows a diagram of an active matrix LCE made in accordance with
На фиг. 8 показана топология участка активной матрицы ЖКЭ, выполненной в соответствии с п.3 формулы патентуемого изобретения. In FIG. 8 shows the topology of a portion of an active matrix of an LCE made in accordance with
На фиг. 9 показано поперечное сечение вдоль оси А-А фиг. 8. In FIG. 9 shows a cross section along axis AA of FIG. eight.
На фиг. 10 показан вариант схемы ЖКЭ, выполненного в соответствии с п.2 формулы патентуемого изобретения. In FIG. 10 shows a variant of the LCD scheme made in accordance with
На фиг. 11 показана топология участка активной матрицы, выполненной в соответствии с п.2 формулы патентуемого изобретения. In FIG. 11 shows the topology of a portion of an active matrix made in accordance with
На фиг. 12 показано поперечное сечение вдоль оси В-В фиг. 11
Практический пример 1. На фиг. 5 показана схема ЖКЭ с дополнительными конденсаторами обозначенными на схеме индексами 8' и 8'' соответственно, выполненного в соответствии с п.1 патентуемого изобретения.In FIG. 12 shows a cross section along axis BB of FIG. eleven
Practical Example 1. In FIG. 5 shows a diagram of an LCD with additional capacitors indicated on the diagram by indices 8 'and 8'', respectively, made in accordance with
На фиг. 4 показана форма напряжения на шинах данных Ud, на адресных шинах Ua, на жидкокристаллических конденсаторах CLC, образованных электродами изображения 4' и 4'' и общим электродом 5.In FIG. 4 shows the voltage waveform on the data buses U d , on the address buses U a , on the liquid crystal capacitors C LC formed by the image electrodes 4 'and 4''and the
Схема работает следующим образом. При появлении напряжения Ua на адресной шине открываются переключающие транзисторы (ТПТ) 3' и 3'' и происходит зарядка конденсатора до напряжения +Vd, а конденсатора до напряжения -Vd (или наоборот). При этом общий электрод 5 всегда находится под нулевым напряжением относительно электродов 4' и 4''. В обычной схеме ЖКЭ при смене полярности напряжения на шинах данных с +Vd на -Vd или наоборот и при отсутствии напряжения Ua на адресной шине происходит перезарядка конденсаторов и на величину ΔU, которая определяется величинами конденсаторов которые являются, как правило, паразитными конденсаторами между электродами изображения и шинами данных и адресными шинами. Для исключения этого эффекта в патентуемой конструкции ЖКЭ фиг. 5 сформированы два дополнительных конденсатора и величины которых выбираются такими, чтобы при изменении напряжения на любой шине данных изменения напряжения на электродах изображения 4' и 4'' одного и того же элемента изображения были одинаковыми по величине и по знаку. Поэтому перезарядка конденсаторов и не происходит и, следовательно, эффект неравномерно свечения экрана в такой конструкции ЖКЭ исключается. При этом величины и выбираются в соответствии с уравнениями (3) и (4).The scheme works as follows. When voltage U a appears on the address bus, switching transistors (TPT) 3 'and 3''open and the capacitor charges up to voltage + V d , and the capacitor to voltage -V d (or vice versa). In this case, the
Практическая реализация конструкции такого ЖКЭ показана на фиг. 8 и 9. На фиг. 8 показана топология участка ЖКЭ, выполненного в соответствии с п.3 патентуемого изобретения. Конденсаторы , обозначенные нa фиг. 8 индексами 8', 8'', 6', 6'', 7', 7'' соответственно, сформированы путем перекрытия электродами изображения 4' и 4'' шин данных 2-1', 2-1'' и адресной шины 1-1. На фиг. 9 показано поперечное сечение А-А на фиг. 8, которое поясняет последовательность формирования технологических слоев конструкции ЖКЭ фиг. 8. Структуру, показанную на фиг. 8 и 9, изготавливали описываемым ниже образом. На изолирующую подложку 10 с помощью вакуумного напыления наносили пленку хрома. Используя фотолитографию, из этой пленки формировали адресные шины, не показанные на фиг. 9, и затворы 11 переключающих транзисторов. Затем осаждали пленку нитрида кремния 12, используемую в качестве затворного диэлектрика. Далее наносили последовательно пленку высокоомного аморфного кремния 13 и пленку аморфного кремния, легированную фосфором 14. С помощью фотолитографии формировали полупроводниковые области переключающих транзисторов. Полупроводниковые области переключающих транзисторов, выполненные из аморфного кремния, на фиг. 10 не показаны для упрощения рисунка. Затем последовательно наносили пленку хрома 15 и алюминия 16 и, используя фотолитографию и химическое травление, формировали шины данных, области стока и истока переключающих транзисторов. При этом для формирования низкоомного контакта к аморфному кремнию осуществляли избирательное травление легированного аморфоного кремния 14 по отношению к высокоомному кремнию в областях между стоком и истоком переключающих транзисторов. После этого наносили пленку нитрида кремния 17, служащую защитным диэлектриком, в которой с использованием фотолитографии вскрывали контактные окна к областям истока переключающих транзисторов. Далее наносили прозрачную проводящую пленку окиси индия, из которой с помощью фотолитографии формировали электроды изображения 4' и 4''. Затем на вторую изолирующую подложку 19 наносили прозрачную проводящую пленку окиси индия и, используя фотолитографию, формировали общие электроды 5, изолированные друг от друга. После этого подложки 17 и 18 совмещали друг с другом на расстоянии, определяемом размерами спейсеров, расположенных между подложками и не показанных на фиг. 9. Совмещение проводим таким образом, чтобы общий электрод располагается над электродами изображения 4' и 4''. Расположение общего электрода показано на фиг. 8 штрихпунктирной линией. Далее пространство между подложками заполнялось жидким кристаллом. Описанный способ изготовления ЖКЭ характерен для изготовления ЖКЭ, работающих на просвет. При изготовлении ЖКЭ отражательного типа достаточно вместо пленки окиси индия для создания электродов изображения 4' и 4'' напылять отражающую металлическую пленку, например, алюминия.A practical implementation of the design of such an LCD is shown in FIG. 8 and 9. FIG. 8 shows the topology of the LCD section, made in accordance with
Из приведенного примера видно, что апертурное отношение описанных ЖКЭ очень высокое, так как электроды изображения занимают практически всю площадь экрана, за исключением зазора между электродами. It can be seen from the above example that the aperture ratio of the described LCDs is very high, since the image electrodes occupy almost the entire screen area, with the exception of the gap between the electrodes.
Кроме того, варьируя площади перекрытия между электродами изображения и сигнальными шинами, нетрудно получить любую желаемую комбинацию соотношения между емкостями в соответствии с уравнениями (3) и (4), (5).In addition, by varying the overlap between the image electrodes and the signal lines, it is easy to obtain any desired combination of the ratio between capacitances in accordance with equations (3) and (4), (5).
Практический пример 2. На фиг. 7 показана схема ЖКЭ с дополнительными переключающими транзисторами 9' и 9'', используемыми в качестве дополнительных конденсаторов и выполненного в соответствии с п.2 патентуемого изобретения. Роль дополнительных конденсаторов играют емкости между стоком и истоком дополнительных переключающих транзисторов. Такую схему ЖКЭ выгодно реализовать, когда все переключающие транзисторы 3', 3'', 9' 9'' идентичны и имеют одинаковые межэлектродные емкости. В этом случае условия соответствия емкостей уравнениям (6) и (7) выполняет автоматически ЖКЭ, выполненный по схеме фиг. 7, который кроме указанных выше достоинств обладает еще высокой надежностью в работе, так как переключающие транзисторы 9' и 9'' играют роль резервных переключающих транзисторов. В такой схеме отказ в работе одного или двух переключающих транзисторов любой пары переключающих транзисторов 3', 3'' или 9' 9'' не приводит к отказу в работе элемента изображения.Practical Example 2. In FIG. 7 shows the LCD circuit with additional switching transistors 9 'and 9''used as additional capacitors and made in accordance with
Пример практической реализации ЖКЭ с двумя дополнительными переключающими транзисторами показан на фиг. 10, 11 и 12. An example of a practical implementation of an LCD with two additional switching transistors is shown in FIG. 10, 11 and 12.
На фиг. 10 показан вариант схемы фиг. 7, выполненный в соответствии с п. 2 формулы патентуемого изобретения и являющийся наиболее выгодным для практического использования. Этот вариант отличается тем, что переключающие транзисторы соседних строк матрицы, подключенные в одной адресной шине, имеют одинаковые подключения стоков и истоков к сигнальным шинами и электродам изображения. In FIG. 10 shows an embodiment of the circuit of FIG. 7, made in accordance with
На фиг. 11 показана топология участка ЖКЭ, выполненного по схеме фиг. 10. На фиг. 12 показано поперечное сечение В-В фиг. 11, которое поясняет последовательность формирования технологических слоев при изготовлении ЖКЭ с двумя дополнительными переключающими транзисторами в соответствии с п. 2 формулы патентуемого изобретения. In FIG. 11 shows the topology of the LCD section, made according to the scheme of FIG. 10. In FIG. 12 shows a cross section BB of FIG. 11, which explains the sequence of formation of technological layers in the manufacture of LCD with two additional switching transistors in accordance with
Структуру, показанную на фиг. 11 и 12, изготавливали следующим образом. The structure shown in FIG. 11 and 12 were made as follows.
На изолирующую подложку 10 наносили технологические слои хрома, нитрида, кремния, аморфного кремния, аморфного кремния легированного бором, и слой хрома, и с использованием фотолитографии формировали в той же последовательности, что и на фиг. 9, адресные шины 11, затворный диэлектрик переключающих транзисторов 12, полупроводниковые области 13 и стоковые и истоковые области переключающих транзисторов 14, 15. Далее наносили изолирующий диэлектрик (нитрид кремния) (17). С помощью фотолитографии формировали в изолирующем диэлектрике окна к стоковым и истоковым электродам переключающих транзисторов и затем наносили пленку алюминия 16. Из пленки алюминия с использованием фотолитографии формировали шины данных и перемычки 20 и 21 к стоковым электродам переключающих транзисторов. После этого наносили проводящую пленку окиси индия и формировали на базе фотолитографии электроды изображения 4' и 4''. Электроды изображения из окиси индия формируют для ЖКЭ просвечивающего типа. Для ЖКЭ отражательного типа электроды изображения формируются из того же материала, что и шины данных (например, алюминия), и одновременно с шинами данных в одном фотолитографическом процессе. Для упрощения рисунка на фиг. 12 изображено поперечное сечение одной подложки. Элементы ЖКЭ, находящиеся на второй подложке, выполняются аналогично указанному выше в практическом примере 1. Technological layers of chromium, nitride, silicon, amorphous silicon, amorphous silicon doped with boron were deposited on an insulating
Использование в патентуемой конструкции ЖКЭ перемычек 20 и 21 позволяет при необходимости отключать от шин данных неработающие переключающие транзисторы путем лазерного пережигания или химического травления этих перемычек. The use of
Claims (4)
и4. The screen according to claim 2, characterized in that the capacitance of the capacitors determined from equations
and
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94037146A RU2118839C1 (en) | 1994-09-26 | 1994-09-26 | Liquid-crystal screen with active matrix |
KR1019950031884A KR100205378B1 (en) | 1994-09-26 | 1995-09-26 | Active matrix liquid crystal display element |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94037146A RU2118839C1 (en) | 1994-09-26 | 1994-09-26 | Liquid-crystal screen with active matrix |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU94037146A RU94037146A (en) | 1996-09-20 |
RU2118839C1 true RU2118839C1 (en) | 1998-09-10 |
Family
ID=20161242
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU94037146A RU2118839C1 (en) | 1994-09-26 | 1994-09-26 | Liquid-crystal screen with active matrix |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR100205378B1 (en) |
RU (1) | RU2118839C1 (en) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2452989C1 (en) * | 2008-02-27 | 2012-06-10 | Шарп Кабусики Кайся | Active matrix substrate, liquid crystal panel, liquid crystal display device, liquid crystal display unit and television receiver |
RU2465658C2 (en) * | 2008-07-15 | 2012-10-27 | Шарп Кабусики Кайся | Display device |
RU2474006C1 (en) * | 2008-11-21 | 2013-01-27 | Шарп Кабусики Кайся | Display panel substrate and display panel |
RU2475867C2 (en) * | 2008-08-22 | 2013-02-20 | Шарп Кабушики Каиша | Image signal processing device and method, image reproducing device, television receiver, electronic device |
RU2478225C2 (en) * | 2008-08-27 | 2013-03-27 | Шарп Кабусики Кайся | Active matrix substrate, liquid crystal panel, liquid crystal display unit, liquid crystal display device, television receiver and method of manufacturing active matrix substrate |
RU2499326C2 (en) * | 2008-04-29 | 2013-11-20 | Плэстик Лоджик Лимитед | Off-set top pixel electrode configuration |
CN106647080A (en) * | 2016-11-21 | 2017-05-10 | 友达光电股份有限公司 | Array substrate |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100529572B1 (en) * | 1998-05-13 | 2006-03-09 | 삼성전자주식회사 | Thin film transistor liquid crystal display |
-
1994
- 1994-09-26 RU RU94037146A patent/RU2118839C1/en active
-
1995
- 1995-09-26 KR KR1019950031884A patent/KR100205378B1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2452989C1 (en) * | 2008-02-27 | 2012-06-10 | Шарп Кабусики Кайся | Active matrix substrate, liquid crystal panel, liquid crystal display device, liquid crystal display unit and television receiver |
RU2499326C2 (en) * | 2008-04-29 | 2013-11-20 | Плэстик Лоджик Лимитед | Off-set top pixel electrode configuration |
RU2465658C2 (en) * | 2008-07-15 | 2012-10-27 | Шарп Кабусики Кайся | Display device |
US8587739B2 (en) | 2008-07-15 | 2013-11-19 | Sharp Kabushiki Kaisha | Display device |
RU2475867C2 (en) * | 2008-08-22 | 2013-02-20 | Шарп Кабушики Каиша | Image signal processing device and method, image reproducing device, television receiver, electronic device |
US8902319B2 (en) | 2008-08-22 | 2014-12-02 | Sharp Kabushiki Kaisha | Image signal processing apparatus, image signal processing method, image display apparatus, television receiver, and electronic device |
RU2478225C2 (en) * | 2008-08-27 | 2013-03-27 | Шарп Кабусики Кайся | Active matrix substrate, liquid crystal panel, liquid crystal display unit, liquid crystal display device, television receiver and method of manufacturing active matrix substrate |
RU2474006C1 (en) * | 2008-11-21 | 2013-01-27 | Шарп Кабусики Кайся | Display panel substrate and display panel |
CN106647080A (en) * | 2016-11-21 | 2017-05-10 | 友达光电股份有限公司 | Array substrate |
CN106647080B (en) * | 2016-11-21 | 2019-12-03 | 友达光电股份有限公司 | Array substrate |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR960011492A (en) | 1996-04-20 |
RU94037146A (en) | 1996-09-20 |
KR100205378B1 (en) | 1999-07-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5414283A (en) | TFT with reduced parasitic capacitance | |
US9529237B2 (en) | Display device and driving method thereof | |
US4810060A (en) | Active color liquid crystal display element compensating for differing voltage-transmission curves of the primary colors | |
US6781643B1 (en) | Active matrix liquid crystal display device | |
US6914260B2 (en) | Electro-optical device | |
US5672888A (en) | Thin-film transistor and thin-film transistor array | |
US5159477A (en) | Active matrix display device having additional capacitors connected to switching elements and additional capacitor common line | |
US5701166A (en) | Active matrix liquid crystal display having first and second display electrodes capacitively couple to second and first data buses, respectively | |
US5808706A (en) | Thin-film transistor liquid crystal display devices having cross-coupled storage capacitors | |
JP3881160B2 (en) | TFT array substrate and liquid crystal display device using the same | |
CN100472305C (en) | Liquid crystal display panel and method of manufacturing the same | |
US6717630B1 (en) | Liquid crystal display device and method of fabricating the same | |
CN100507690C (en) | Color liquid crystal display device | |
US5796448A (en) | Structure for a parasitic capacitor and a storage capacitor in a thin film transistor-liquid crystal display and a method for making the same | |
US20080180355A1 (en) | Array substrate and display apparatus having the same | |
KR100474529B1 (en) | Reflective liquid crystal display device and its manufacturing method | |
EP0562120B1 (en) | Gradational liquid crystal display panel | |
JPH0961850A (en) | Active matrix type liquid crystal display device and its production | |
RU2118839C1 (en) | Liquid-crystal screen with active matrix | |
US5657101A (en) | LCD having a thin film capacitor with two lower capacitor electrodes and a pixel electrode serving as an upper electrode | |
US5508765A (en) | Matrix-addressed type display device | |
US5432625A (en) | Display screen having opaque conductive optical mask and TFT of semiconductive, insulating, and conductive layers on first transparent conductive film | |
US7548283B2 (en) | Active matrix structure for display screen and screen comprising one such matrix | |
JPH09243999A (en) | Liquid crystal display device | |
JPH03294824A (en) | Active matrix type liquid crystal display element array |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner |