DE3019832A1 - Treiberschaltung fuer eine fluessigkristallanzeigematrix - Google Patents
Treiberschaltung fuer eine fluessigkristallanzeigematrixInfo
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Description
Treiberschaltung für eine Flüssigkristallanzeigematrix
Die Erfindung betrifft eine Treiberschaltung für eine Flussigkristallanzeigematrix nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
Bei Anzeigesystemen, bei denen die elektrooptischen Eigenschaften verschiedenerArten von Flüssigkristallen ausgenutzt
werden, steuert man die Flüssigkristalle allgemein mit einer Wechselspannung an, äa sie bei Ansteuerung mit einer Gleichspannung
eine kurze Lebensdauer besitzen oder da sie zur Beibehaltung der Anzeigequalität, etwa der Homogenität des
angezeigten BiIdBsx mit Wechselspannung betrieben werden
müssen. Die Flüssigkristalle werden daher, einfach gesagt, mit einem Wechselstrom bei einer Betriebsspannung betrieben,
die annähernd zweimal so hoch wie die Betriebsspannung für Gleichsstrombetrieb ist. Will man einen Betriebsspannungsbereich
erhalten, der nahezu gleich der Betriebsspannung für Gleichstrombetrieb ist, muß man die an die beiden Elektroden,
zwischen denen sich der Flüssigkristall befindet, angelegten Signalpotentiale umkehren. Diese an sich bekannten Probleme
sollen zunächst anhand der Fig. 1 bis 3 näher dargestellt werden. Fig. 1 zeigt als Beispiel eine bekannte Schaltungsanordnung
für ein Matrix-Bildwiedergabesystem, auf die sich die Erfindung bezieht und die Transistoren zur Auswahl der
Bildelemente aufweist.
Eine gestrichelte Linie 1 umgibt eine in Form einer Matrix
030050/0736
ausgebildete Flüssigkristallanzeigeeinheit, die nachfolgend vereinfacht als Anzeigematrix bezeichnet werden soll. Die
Bezugszahlen 2, 3 und 4 bezeichnen periphere Schaltungseinheiten. Davon ist 2 ein Zeilenelektrodentreiber, 3 ein
Spalten- oder Datenelektrodentreiber und 4 eine Schaltungseinheit zur Lieferung eines Zeitsteuersignals und eines
Datensignals an die Schaltungseinheiten 2 bzw. 3. Der Block 4 besteht aus einem Fernsehempfänger, wenn mit der Anzeigematrix
1 Fernsehbilder dargestellt werden sollen. Wird die Anzeigematrix 1 zur Darstellung von Zeichen oder zur graphischen
Darstellung verwendet, dann handelt es sich bei der Schaltungseinheit 4 um eine zentrale Verarbeitungseinheit
zur Verarbeitung der anzuzeigenden Daten oder um eine Interface -Schaltung zwischen einer zentralen Verarbeitungseinheit
und der Anzeigematrix. Die Anzeigematrix 1 umfaßt an jedem Kreuzungspunkt zwischen einer Gruppe von Zeilenelektroden
und einer Gruppe von Spaltenelektroden ein Flüssigkristallanzeigeelement 5, einen Elementwähltransistor 6
und einen Kondensator 7. Eine Elementelektrode jedes Anzeigeelements ist mit dem Elementwähltransistor und dem Kondensator
verbunden. Die auf der zu diesen Elementelektroden entgegengesetzten Seite der Flüssigkristalle vorgesehenen
Elektroden sind alle mit einem gemeinsamen Potential beaufschlagt, wie dies bei 8 gezeigt ist und stellen daher eine
gemeinsame Elektrode für das gesamte Anzeigefeld dar. In Fig. 1 ist der Elementwähltransistor ein MOSFET, und das
Potential GND der gemeinsamen Elektrode stimmt mit dem Substratpotential dieser Transistoren 6 überein. Zum
leichteren Verständnis wird für die Beschreibung der Betriebspotentiale an den verschiedenen Punkten ein Videosignal
zugrundegelegt.
Fig. 2 zeigt das Beispiel eines Gleichstrombetriebs, bei dem gemäß Darstellung in Fig. 1 die gemeinsame Elektrode aller
Anzeigeelemente mit dem das Potential GND führenden Punkt δ
030050/0736
verbunden ist.
In Fig. 2 bezeichnet 10 die Wellenform eines Videosignals, das an die Elementelektroden angelegt werden soll. 11 ist
eine Kette von Taktimpulsen, unter deren Zeitsteuerung
das Videosignal nacheinander für jede Spaltenelektrode im Zeilenelektrodentreiber 3 abgetastet und gehalten wird, so
daß beispielsweise für eine bestimmte Spaltenelektrode ein Signal 12 abgetastet bzw. gelesen und angezeigt wird.
13 ist eine Kette von Taktimpulsen, unter deren Steuerung
der Zeilenelektrodentreiber 2 die Elementwähltransistoren in jeder Zeile einschaltet, um hierdurch ein einer Spaltenelektrode
zugeordnet abgetastetes Bildsignal dem Bildelement der entsprechenden Zeile einzugeben, so daß mittels eines
Impulses 14 das bei 12 abgetastete Signal in das Bildelement eingegeben wird. In Fig. 2 kennzeichnet V , eine Schwellenspannung
der Flüssigkristallanzeige, während Vmax2 die maximale Bildsignalspannung, die an den Flüssigkristall
angelegt wird, ist» Eine Spannung von wenigstens VG2 am Gate des Elementwähltransistors ist erforderlich, um
diesen zu schalten und das Anzeigeelement anzusteuern. Die Spannung VG2 ist um einen der Schwellenspannung des Transistors
gleichen Wert höher als die Spannung Vmax2. Bei der vorangehend beschriebenen Anordnung handelt es sich um einen
Gleichstrombetrieb von Flüssigkristallen.
Fig. 3 zeigt einen Potentialpegel für eine Ansteuerung der Flüssigkristalle mit Wechselstrom. In Fig. 3 ist das Potential
der gemeinsamen Elektrode der Anzeigeelemente nicht das Potential GND, sondern das durch die Punkt-Strich-Linie
20 gezeigte Potential. Die Schaltung der Anzeigematrix unterscheidet sich daher etwas von der gemäß Fig. 2. Das Potential
20 ist im wesentlichen gleich dem Wert von Vmax2 in Fig. In Fig. 3 treten Videosignale als Paar grundsätzlich
symmetrischer Wellenformen auf beiden Seiten des mittleren
Ö300B0/O73G
Potentials 20 der gemeinsamen Elektrode auf und werden wahlweise in regelmäßigen Abständen den einzelnen Bildelementen
zugeführt, um deren Flüssigkristalle mit Wechselstrom anzusteuern, folglich besitzt das Videoausgangssignal
eine maximale Amplitude Vmax3, die annähernd zweimal so groß wie die in Fig. 2 gezeigte ist. Man entnimmt
hieraus, daß die Spannung für Wechselstrombetrieb zweimal so groß wie die für Gleichstrombetrieb ist, wie
dies bei VG3 in Fig. 3 gezeigt ist.
Die Benutzung einer doppelten Betriebsspannung führt zu strengeren Anorderungen bezüglich der Spannungsfestigkeit
der Schaltungskomponenten, bezüglich Maßnahmen gegen Leckströme und anderen Schaltungsdimensionierungen und erhöht
den Stromverbrauch des Systems. Einfache Rechnungen zeigen, daß viermal so viel elektrische Energie verbraucht wird.
Will man zwar eine Wechselstromsteuerung, jedoch eine Betriebsspannung
nur in der Höhe, wie sie auch für Gleichstrombetrieb erforderlich ist, dann muß die Polarität der
an die Elektroden angelegten Signale periodisch umgekehrt werden. Hierzu ist es erforderlich, daß auch die den Elementelektroden
gegenüberliegenden Elektroden für jedes Bildelement getrennt vorgesehen sind, daß also diese gegenüberliegenden
Elektroden nicht eine gemeinsame Elektrode für das gesamte Anzeigefeld bilden. Eine Anzeigematrix,
bei der eine der Elektroden, zwischen denen sich die Flüssigkristalle befinden, eine gemeinsame Elektrode für
das ganze Anzeigefeld bildet, mußte daher bislang mit Gleichstrom oder bei-Wechselstrom mit einer doppelt so hohen
Spannung betrieben werden.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Treiberschaltung der eingangs angegebenen Art zu schaffen, die einerseits eine
Wechselstromsteuerung bei einer Betriebsspannung, deren
Ö300E0/07S8
Höhe gleich derjenigen für Gleichstrombetrieb ist, ermöglicht, gleichwohl aber eine gemeinsame Elektrode aller
Bildelemente zuläßt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im
kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
enthalten.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher
erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine herkömmliche Schaltungsanordnung
einer Flüssigkristallanzeigematrix mit
Steuerschaltung,
Fig. 2 und 3 die Potentiale für Gleichstrom- bzw. Wechselstrombetrieb der Anzeigematrix
von Fig. 1,
Fig. 4 eine erfindungsgemäße Treiberschaltung
für die Anzeigematrix,
Fig. 5 die Betriebspotentiale der Treiberschal
tung von Fig. 4,
Fig. 6 die Änderung der Potentiale an den
Elektroden des Flüssigkristall-Bildelements
bei erfindungsgemäßer Wechsel
stromsteuerung ,
Fig. 7 ein Zeitdiagramm verschiedener Signale
gemäß der Erfindung,
630050/07Si
Fig. 8 und 9 Beispiele gemeinsamer Kondensatorelektroden-
treiberschaltungen und
Fig. 10 eine Schnittansicht eines Halbleitersubstrats mit der erfindungsgemäßen Schaltung.
Fig. 4 zeigt als Beispiel einen Teil der Anzeigematrix mit der erfindungsgemäßen Treiberschaltung.
Eine der Elektroden eines Anzeigeelements 5 ist mit der Drainelektrode des Elementwähltransistors 6 dieses Bildelements
und mit einem Kondensator 30 verbunden. Die anderen Elektroden der Bildelemente stellen eine gemeinsame Elektrode
für den ganzen Anzeigeschirm dar. Die Elektrode 31 des Kondensators 30, die mit keiner Elektrode des Anzeigeelements
verbunden ist, ist im Gegensatz zur Anordnung von Fig. 1 vom Substrat des Transistors 6 getrennt. Die Elektroden
31 einer Zeile sind miteinander verbunden. Gemeinsame Kondensatorelektroden
32 und 33, die die Elektroden der Kondensatoren jeweils einer Zeile miteinander verbinden, sind
mit den Ausgängen einer für sie vorgesehenen Treiberschaltung 34 verbunden, die das Potential der gemeinsamen Elektroden
32 und 33 auf einen für den Wechselstrombetrieb der Flüssigkristalle
erforderlichen Wert einstellt.
Es soll nun die Methode der Wechselstromsteuerung der Flüssigkristalle in der in Fig. 4 gezeigten Schaltungsanordnung
beschrieben werden.
Fig. 5 zeigt den Potentialpegel der Flüssigkristall-Steuersignale und entspricht den Fig. 2 und 3. Ein Potential 20
einer gemeinsamen Elektrode 35 der Anzeigematrix hat denselben Wert wie das Potential 20 von Fig. 3 und ist gleich
Vmax2 in Fig. 2. An das Gate der Elementwähltransistoren 6
030050/0736
muß eine Spannung VG5 angelegt werden. Die Spannung VG5 ist gleich der Summe aus der Amplitude eines Videosignals
und der Gate-Schwellenspannung des Transistors 6. Sie kann gleich dem Wert VG2 in Fig. 2 minus der Schwellenspannung
νφ, des Flüssigkristalls sein. Das von der Treiberschaltung
34 an die gemeinsamen Kondensatorelektroden 32 bzw. 33 etc. angelegte Potential besteht aus zwei Werten,
die in Fig. 5 mit GND und ν_Αρ bezeichnet sind. Der Wert
von V gleicht der Summe aus dem Potential 20 und der Schwellenspannung V^, / das heißt der Summe der Werte Vmax2
und VTh in Fig. 2. Der Wert von V-, definiert also eine
für die Schaltung von Fig. 4 maximal erforderliche Spannung. Falls die Schwellenspannung des Transistors 6 /Vmax2 - VG2/
und der Wert V , einander gleich sind (zum Beispiel 1 Volt), kann die Maximalspannung V , die für die erfindungsgemäße
Ansteuerung erforderlich ist, gleich der Spannung VG2 sein, die für den herkömmlichen Gleichstrombetrieb gemäß Fig. 2
erforderlich ist und damit die Hälfte der Spannung betragen, die bei der Anordnung nach Fig. 3 benötigt wird.
In Fig. 5 bezeichnen 41 und 42 Videosignale entgegengesetzter Polarität, die über den Abtastschaltungskreis im Spaltenelektrodentreiber
3 periodisch abwechselnd als Videosignale an die Bildelemente angelegt werden. Falls an eine Elementelektrode
ein gegenüber der gemeinsamen Elektrode aller Bildelemente positives Videosignal angelegt werden soll,
wird die gemeinsame Elektrode 31 des Kondensators 30 jeder Zeile auf dem Potential GND oder V gehalten, so daß das
Videosignal 41 über den Elementwähltransistor 6 an die Elementelektrode angelegt wird. Falls im Gegenteil ein
negatives Videosignal an die Elementelektrode angelegt werden soll, wird die gemeinsame Elektrode 31 des Kondensators
30 auf dem Potential GND gehalten, bis das Videosignal 42 über den Elementwähltransistor 6 in die Elementelektrode
eingeschrieben wurde, und dann unmittelbar nach
030050/0731
dem Einschreiben auf das Potential -V gesenkt. Als Folge davon nimmt das Potential der an die Elementelektroden
in einer Zeile angelegten Videosignale die Wellenform 43 an- Falls die Kapazität des Kondensators ausreichend groß
gegenüber der Kapazität des Flüssigkristallbildelements ist, ist der Wert von V-.. Ώ, wie oben erwähnt, gleich der
Summe des Potentials 20 für die gemeinsame Elektrode der Anzeigematrix und des Werts von V , , während das negative
Signal 43 und das positive Signal 41, die an die Elementelektroden angelegt werden, in bezug auf das Potential
20 der gemeinsamen Elektrode symmetrisch zueinander sind. Die Bildelemente werden also mit Wechselstrom betrieben.
Wenn die Kapazität des Kondensators 30 in der erwähnten Weise ausreichend groß ist, ändert sich nämlich die
Spannung an den beiden Elektroden des Kondensators 30 selbst dann nicht, wenn an der Elektrode 31 ein Potentialsprung auftritt, so daß durch einen Potentiaisrpung an
der Elektrode 31 das Potential der Elementelektrode des Bildelements in gleichem Ausmaß verschoben werden kann.
Während das Videosignal 42 mit umgekehrter Polarität vom Bildelement gelesen wird, wird ein inverses Signal an
den Flüssigkristall angelegt. Da jedoch die Zeit, während derer dieses inverse Signal angelegt wird, vernachlässigbar
kürzer als die Bildfrequenz ist, beeinflußt es die Anzeigequalität der Anzeige mitteis der erfindungsgemäßen Treiberschaltung
nicht nachteilig. Die Schaltungsanordnung gemäß Fig. 4 ist sehr einfach und leicht zu realisieren.
Fig. 6 zeigt den Potentialxvechsel im einzelnen.
Bei (a) sind die Potentiale an verschiedenen Punkten auf dem Kondensator 30 und dem Bildelement 5 für den Fall gezeigt,
daß das Videosignal 42 an das Bildelement angelegt wird, während die Signale, die an den verschiedenen Punkten
vorherrschen, wenn das Potential der gemeinsamen Elektrode
Ö300SQ/073S
der Kondensatoren 30 einer Zeile auf VCAp abgesenkt wurde,
bei (b) gezeigt ist. Das Potential des in das Bildelement eingeschriebenen Signals bei (a) ist mit V . bezeichnet,
während das Potential der Elementelektrode nach dem Potentialwechsel bei (b) mit V .+1 bezeichnet ist.
QC = VSt ' CC
QL β (VCOM - 7St) " CL
10
Qt+1 = QC - QL
* CC * (Vst+1 - 7CAp) + CL * (Vst+1 - VCOM)
Also kann V ... dargestellt werden als:
St"· I
cT ν = ν + ν - —
» ν
St+1 St CAP n .n CAP
CL 20
Falls Cc^ C ist, kann man den dritten Term auf der rechten
Seite der obigen Gleichung vernachlässigen, so daß das Potential der Elementelektrode um einen Betrag verschoben
wird, wie er auftreten würde, falls das Potential der gemeinsamen
Kondensatorelektrode abgesenkt würde, so daß man die Wellenform 43, die in Fig. 5 gezeigt ist, erhalten kann.
Trifft die Beziehung C_,^ C- nicht zu, überlagert sich die
O Xj
Spannung entsprechend dem dritten Term dem Wert von V ,
da der dritte Term einen festen Wert darstellt.
Fig. 7 ist ein Zeitdiagramm für Fernsehvideosignale, die an die Bildelemente einer Anzeigematrix mit erfindungsgemäßer
Treiberschaltung angelegt werden. 60 ist dabei ein VertikalSynchronsignal und 61 ein Horizontalsynchronsignal.
62 kennzeichnet eine Kette von Takt- oder Zeitsteuerimpulsen
03Q050/073S
zur Abtastung eines Videosignals für jede Spaltenelektrode im Spaltenelektrodentreiber 3. Eine einzige Horizontalabtastzeile
enthält genausoviele Impulse wie die Anzeigematrix Spaltenelektroden aufweist. Obwohl bisher die An-Steuersignale
für die Zeilenelektroden nicht beschrieben wurden, ist es bislang üblich, sie so zu behandeln, als
seien sie gleich den Horizontalsynchronsignalen 61, so daß in jeder Zeile die Kette von Abtastimpulsen 62 ein
Videosignal für die entsprechende Spaltenelektrode abtastet und der Impuls 61 das abgetastete Videosignal der jeweiligen
Elementelektrode über den Transistor 6 eingibt.
Der Wechselstrombetrieb der Flüssigkristalle gemäß der Erfindung ermöglich auch denselben Zeilenelektrodenantrieb
durch Taktimpulse, wie er bisher ausgeführt wurde. Gemäß der Erfindung werden jedoch die Videosignale den Elementelektroden
mit größerer Genauigkeit eingegeben, da ein Kurzschluß zwischen einer Spaltenelektrode und einer Elementelektrode
durch den Elementwähltransistor gebildet wird,
während der Spaltenelektrodentreiber 3 ein einem jeweiligen Bildelement einer bestimmten Zeile entsprechendes Videosignal
abtastet. Die Wellenform 63 stellt die Zeitsteuerung für das Kurzschließen der einzelnen Elementwähltransistoren
einer speziellen Zeile dar. Das Einschreiben eines Videosignals wurde bislang in zwei Schritten vollzogen, das
heißt dem fortschreitenden Abtasten der Videosignale durch den Spaltenelektrodentreiber 3 und dann dem Eingeben der
abgetasteten Signale gleichzeitig in alle Elementelektroden einer Zeile. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein
Videosignal direkt gleichzeitig mit dem Abtasten des Signals durch den Spaltenelektrodentreiber einer Elementelektrode
eingegeben, so daß diese Elementelektrode ein exaktes Signal erhält. Der mit 64 bezeichnete Verlauf stellt die Potentialumkehr
an der gemeinsamen Kondensatorelektrode jeder Zeile dar. Der Verlauf 64 gilt für die Verwendung eines P-Kanal
MOSFETs oder eines ähnlichen Transistors als Elementwähl-
030050/0736
transistor. Die Polarität der Signale ist umgekehrt, falls ein N-Kanal MOSFET oder ähnlicher Transistor verwendet
wird.
Die Polarität eines Videosignals 65 kehrt sich von einem
Vertikalintervall zum anderen um, wobei die beiden Videosignale mit entgegengesetzter Polarität eine Amplitude im
gleichen Bereich aufweisen. Mit der Bezugszahl 66 ist ein Videosignal bezeichnet, daß an ein Bildelement angelegt
wird. Dieses Videosignal hat bezogen auf das Potential 20 der gemeinsamen Elektrode der Anzeigematrix eine Wechselstromwellenform.
Die Potentiale an Punkten 44 und 44' dieser Wellenform entsprechen denen bei 44 und 44' in Fig. 5. Eine
Wellenform 67 zeigt ein anderes Beispiel einer Potentialumkehr der gemeinsamen Kondensatorelektrode jeder Zeile.
Entsprechend der Wellenform 67 liegt die Kondensatorelektrode gewöhnlich auf niedrigem Potential (~v CAp) und wird mit
jedem zweiten Zeilenelektroden-Ansteuerimpuls 63 auf hohes Potential angehoben, und zwar für die Dauer des Zeilenelektrodenansteuerimpulses,
oder nur, wenn ein Videosignal entsprechend allen Bildelementen in einer speziellen Zeile
den Bildelementen eingegeben wird. Folglich haben die an die Bildelemente angelegten Signale die Wellenform 68, so
daß die Flüssigkristalle dieser Bildelemente mit Wechselstrom angesteuert werden.
Wenn ein Bildsignal eingegeben wird, wird ein Signal, das von dem anzulegenden Videosignal verschieden ist, während
einer Zeitspanne, die einer horizontalen Abtastzeile des Videosignals entspricht, zum Flüssigkristall des Bildelements
übertragen, wirkt sich jedoch nicht aus, da es nur für einen sehr kurzen Teil einer Bildperiode andauert, was für die
Flüssigkristallanzeige zu kurz ist, um darauf zu reagieren. Die Wellenform 67 ergibt sich, wenn ein P-Kanal Transistor
verwendet wird. Wird ein N-Kanal Transistor eingesetzt,
030050/0736
kehrt sich die Polarität um.
Fig. 8 zeigt ein spezielles Beispiel einer Kondensatorelektroden-Treiberschaltung
34, wie sie in Fig. 4 als Block dargestellt ist. Die Anschlüsse 70 und 71 stellen
Ausgänge für die Ansteuerung gemeinsamer Kondensatorelektroden dar. Die Ausgangssignale besitzen eine Wellenform entsprechend
der bei 64 in Fig. 7 gezeigten, und treten fortschreitend bzw. der Reihe nach mit einer Verzögerung gleich
der Periode einer Horizontalabtastzeile auf. 73 bezeichnet einen Taktimpulseingang zur Verschiebung der Daten für
jede Horizontalabtastzeile. 72 kennzeichnet den Dateneingang. Die Wellenform eines Ausgangssignals vom Anschluß
kehrt sich mit jeder Bild- bzw. Halbbildperiode um, und das Potential wird von einem hohen Potential zu einem
niedrigen Potential unmittelbar nach Eingabe eines Videosignals in eine entsprechende Zeile und von einem niedrigen
zu einem hohen Potential unmittelbar "/or dieser Eingabe verschoben. Wie bereits ausgeführt, tritt dies jedoch nur
auf, wenn ein P-Kanal Transistor als Elementwähltransistor
verwendet wird. Falls die Lage der Umkehrung verändert wird, fließt ein Bildsignal über den PN-Übergang in der
Drainzone des Transistors in dessen Substrat, wodurch eine korrekte Bildwiedergabe verhindert wird.
Fig. 9 zeigt ein weiteres Beispiel der Kondensatorelektroden-Treiberschaltung
gemäß der Erfindung. Die in Fig. 9 gezeigte Schaltung kombiniert den Zeilenelektrodentreiber
2 und die Kondensatorelektroden-Treiberschaltung 34 in Fig. 4. Jedes der D-Flipflops von Fig. 9 besitzt zwei
Ausgänge, nämlich einen direkten Ausgang und einen Ausgang über ein Verknüpfungsglied. Die direkten Ausgänge 80, 81
und 82 liefern Zeilenelektroden-Ansteuersignale, während die Ausgänge 83, 34 und 85 über die Verknüpfungsglieder
Ansteuersignale für die Kondensatorelektroden liefern.
0050/0736
17 3Q19832
86 bezeichnet ein wechselndes Signal, daß sich mit jedem
Bild bzw. Halbbild umkehrt. Ein NAND-Glied liefert einen Kondensatorelektroden-Ansteuerausgangsimpuls für jedes
zweite Bild. Das Ausgangssignal vom Ausgang 82 ist bei
67 in Fig. 7 gezeigt. Ein Schieberegister wird gemeinsam für den Zeilenelektrodentreiber 2 und die Treiberschaltung
34 verwendet, wodurch eine drastische Einsparung von Schaltungskomponenten erreicht wird, so daß die Wechselstromtreiberschaltung
gemäß der Erfindung leicht realisiert werden kann.
Unter Bezug auf Fig. 10 soll nun eine Ausführungsform der
Erfindung beschrieben werden, bei der die Elementwähltransistoren, die Kondensatoren, Zeilen- oder Spaltensignalleitungen
etc. der Anzeigematrix auf einem kristallinen Halbleitersubstrat ausgebildet sind. Fig. 10 zeigt eine
Schnittansicht eines HalbleiterSubstrats, auf dem die
Schaltung von Fig. 4 ausgebildet ist. In der Zeichnung bezeichnet 54 eine Zeilenelektrode, während 51 ein mit der
Zeilenelektrode verbundener und die Sourcezone des Transistors 6 darstellender Diffusionsbereich ist.
52 ist die Drainzone des Transistors 6 und besteht aus einem Diffusionsbereich, der mit einer Elementelektrode
55 verbunden ist. 53 ist die Gateelektrode des Transistors 6. 54 ist eine Isolierschicht mit verminderter Dicke unterhalb
des Gateteils des Transistors 6 und der Elementelektrode 55. 56 bezeichnet eine Diffusionsschicht, die der Elektrode
31 des Kondensators 30 entspricht. 57 kennzeichnet den Flüssigkristall. 58 bezeichnet eine gemeinsame transparente
Elektrode für die Flüssigkristall-Anzeigematrix, die auf einer Oberfläche eines Glases 59 gegenüberliegend zur
Elementelektrode 55 ausgebildet ist. Eine gemeinsame Kondensatorelektrode
für jede Zeile wird von einer Diffusionsschicht 56 gebildet, die für jede Zeile getrennt ausgebildet
030050/0730
ist. Eine Begrenzung 49 teilt die Diffusionsschicht zwischen jeweils zwei benachbarten Zeilen. Da die gemeinsamen
Kondensatorelektroden der einzelnen Zeilen durch eine Diffusionsschicht hohen Dotierstoffgehalts für die
einzelnen Zeilen getrennt sind, wie dies in Fig. 6 dargestellt ist, ist es nicht notwendig, spezielle Elektroden
zur Drahtverbindung auf der oberen Oberfläche des Substrats vorzusehen, so daß die Substratoberfläche bleiben kann,
wie sie gewöhnlich ist. Da ferner die Isolierschicht im Bereich der Elementelektrode eine verminderte Dicke besitzt,
kann der Kondensator leicht durch Verwendung der Elementelektrode 55 und der Diffusionsschicht 56 aus den
beiden Elektroden des Kondensators gebildet werden.
Damit ist es rnöglxch, eine Flüssigkristall-Anzeigematrix
mit Wechselstrom und der Hälfte der Spannung, die bisher erforderlich war, zu betreiben, um auf diese Weise den
Stromverbrauch zu senken. Dies wird dadurch ermöglicht, daß von den Kondensatoren der Bildelemente jeweils einer
Zeile je eine Elektrode zusammengeschlossen werden und der Potentialpegel dieser Kondensatorelektroden fortschreitend
verschoben wird. Es ist auch möglich, den Bereich der Arbeitsspannung für die peripheren Schaltungseinheiten
auf die Hälfte zu reduzieren.
030050/0736
e e r s e
it
Claims (12)
1.) Treiberschaltung für eine Flüssigkristallanzeigematrix
umfassend für jedes Bildelement der Matrix einen Elementwähltransistor
und einen Kondensator, wobei eine Elementenelektrode und eine Elektrode des Kondensators jedes BiIdelements
mit dem Elementwähltransistor verbunden sind, während die jeweils anderen Elektroden aller Bildelemente
eine gemeinsame Elektrode darstellen, dadurch gekennzeichnet, daß die anderen Elektroden (31) der
Kondensatoren (30) aller Bildelemente (5) einer Zeile zu einer gemeinsamen Kondensatorelektrode zusammengefaßt sind,
daß die Elementelektroden mit Bildsignalen beaufschlagt werden, die eine Hellpolarität und eine Dunkelpolarität
aufweisen, welche sich in regelmäßigen Intervallen umkehren, und daß das Potential der gemeinsamen Kondensatorelektrode
jeder Zeile fortschreitend in regelmäßigen Intervallen jeder Zeile als Antwort auf eine Umkehrung der Polarität des
Bildsignals umgekehrt wird.
München: R. Kramer Dipl.-Ing. · W. Weser Dipl.-Phys. Dr. rer. nat. · E. Hoffmann Dipl.-Ing.
Wiesbaden: P. G. Blumbach Dipl.-Ing. · P. Bergen Prof. Dr. jur. Dipl.-Ing., Pat.-Ass., Pat.-Anw.bis 1979 · G Zwirner Dipl.-Ing. Dipl.-W.-Ing.
030050/0738
2. Treiberschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß an die Elementelektröden anzulegende
unterschiedliche Bildsignale mit Hellpolarität und Dunkelpolarität
einen gegenseitig überlappenden Potentialbereich aufweisen.
3. Treiberschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß der Elementwähltransistor
(6) einer bestimmten Zeile kurzgeschlossen bleibt/ während eine Bildsignalabtastschaltung ein Signal
abtastet, das einem Bildelement (5) der entsprechenden Zeile der Anzeigematrix (1) entspricht.
4. Treiberschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeit, während
derer eine Bildsignalabtastschaltung einen kurzgeschlossenen Zustand beibehält, um ein Bildsignal für das entsprechende
Bildelement abzutasten, länger als die Periode der Abtastung der Bildsignale ist.
20
20
5. Treiberschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennze. lehnet, daß der
Elementwähltransistor (6) ein P-Kanal MOSFET ist, daß das Potential der gemeinsamen Kondensatorelektroden jeder Zeile
zwischen zwei Werten umkehrbar ist, wobei der Wechsel von einem hohen Potential zu einem niedrigeren Potential stattfindet
unmittelbar nachdem in jedes Bildelement der entsprechenden Zeile ein Bildsignal eingegeben wurde, während die
Umkehrung von einem niedrigen Potential zu einem hohen Potential stattfindet, unmittelbar bevor das Bildsignal
eingegeben wird.
6. Treiberschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Elementwähltransistor
(6) ein N-Kanal MOSFET ist, und daß das Potential
030050/07SI
der gemeinsamen Kondensatorelektrode jeder Zeile zwischen zwei Werten umkehrbar ist, wobei eine Umkehrung von einem
niedrigen Potential zu einem hohen Potential stattfindet/ unmittelbar nachdem in jedes Bildelement der entsprechenden
Zeile ein Bildsignal eingegeben wurde, während die Umkehrung von einem hohen Potential zu einem niedrigeren Potential
stattfindet unmittelbar bevor das Bildsignal eingegeben wurde.
7. Treiberschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß die für jede
Zeile zusammengeschlossenen Kondensatorelektroden in Übereinstimmung
mit Ausgangssignälen unterschiedlicher Stufen einer Schieberegisterreihenschaltung umgekehrt und angesteuert
werden.
8. Treiberschaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Schieberegister gemeinsam für
die Ansteuerung der für jede Zeile zusammengeschlossenen Kondensatorelektroden und zur Ansteuerung der Elementelektroden
in jeder Zeile der Anzeigematrix benutzt wird.
9. Matrix-Flüssigkristallanzeigesystem, umfassend ein
aktives Bildelementwählelement und einen Kondensator für jedes Bildelement, wobei jedes Bildelement in der Matrix
mit einer Elementelektrode mit dem aktiven Element und dem Kondensator verbunden ist und auf der gegenüberliegenden
Seite des Flüssigkristalle jedes Bildelements eine gemeinsame Elektrode für den gesamten Matrixschirm ausgebildet
ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein nicht mit der Elementelektrode des Bildelements verbundener Anschluß
(31) des Kondensators (30} zur Aufrechterhaltung eines gemeinsamen Potentials für jede Zeile oder Spalte
der Matrix angeschlossen ist.
030050/072S
10. Matrix-Flüssigkristallanzeigesystem nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet , daß die gemeinsam verbundenen Kondensatoranschlüsse (31) jeder Zeile mit
einer Schaltung (34) verbunden sind, die fortschreitend periodisch eine Vielzahl von Potentialpegeln einstellt.
11. Matrix-Flüssigkristallanzeigesystem nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet ,
daß das aktive Element (6) zur Auswahl der Bildelemente
(5) und der Kondensator (30) auf einem monokristallinen Halbleitersubstrat ausgebildet sind.
12. Matrix-Flüssigkristallanzeigesystem nach Anspruch 3,
gekennzeichnet durch eine die Kondensatoran-Schlüsse jeder Zeile verbindende Verdrahtung, die aus einer
Diffusionsschicht in dem Halbleitersubstrat besteht und einen höheren Dotierstoffgehalt als das Substrat aufweist.
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Owner name: KABUSHIKI KAISHA SUWA SEIKOSHA, SHINJUKU, TOKIO-TO |
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