DE3221972A1

DE3221972A1 - Matrixfoermige fluessigkristall-anzeigeeinrichtung

Info

Publication number: DE3221972A1
Application number: DE19823221972
Authority: DE
Inventors: Ken Kawasaki Kanagawa Kutatagi; Takaji Hadano Kanagawa Otsu; Mitsuo Zama Kanagawa Soneda
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1981-06-11
Filing date: 1982-06-11
Publication date: 1983-01-05
Also published as: KR840000853A; FR2507803A1; GB2103857A; NL192174C; AU552787B2; JPS57204592A; KR890000647B1; NL192174B; FR2507803B1; GB2103857B; AU8461782A; NL8202315A; JPH0219457B2; DE3221972C2; CA1184682A; US4485380A

Description

-δ-Matrixförmige Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine zweidimensional adressierbare oder matrixförmige Einrichtung, insbesondere auf eine zweidimensionale Anzeigeeinrichtung, bei der Flüssigkeitskristal1-Anzeigelemente verwendet werden.

In letzter Zeit ist vorgeschlagen worden, Fernsehbilder mittels Flüssigkristal1-Anzeigeeinrichtungen wiederzugeben.

Normalerweise verwendet eine derartige Einrichtung eine Vielzahl von Bildelementeinheiten, die in einer X-Y-Anordnung oder Matrix vorgesehen sind, wobei jedes Bildelementeinheit aus einer Flüssigkristallzelle und einem Schaltelement gebildet ist, das als FET realisiert sein kann. Im allgemeinen sind die Bildelementeinheiten in η horizontalen Zeilen und m vertikalen Spalten angeordnet. Ein Horizontalabtastimpulsgenerator, der im allgemeinen durch ein Schieberegister gebildet wird, hat m Ausgangssignalanschlüsse und vollführt einen Zyklus einmal für jedes Zeilenintervall des Videoeingangssignals, wobei jedes der m Ausgangssignale für einen Bruchteil l/m des Bildbereiches eines Zeilenintervalls einen hohen Pegel hat. Ein Vertikaiabtastimpulsgenerator, der normalerweise als Schieberegister ausgebildet ist, hat η Ausgangssignalanschlüsse und vollführt einen Zyklus einmal für jedes Halbbildintervall (d. h. daß die ungeradzahligen Ausgangssignalanschlüsse aufeinanderfolgend während ungeradzahliger Tei1bi1d-Austastperiöden hoch gelegt sind und die geradzahligen Ausgangssignalanschlüsse aufeinanderfolgend während geradzahliger Tei1bi1d-Austastperioden hoch gelegt sind).

An jedes der η Schaltelemente jeder Spalte ist jeweils eine vertikale Signalübertragungsleitung angeschlossen. An jedes der m Schaltelemente jeder Zeile ist jeweils eine horizontale Signalübertragungsleitung angeschlossen. Jede der m VPrtiKalen Signal Übertragungsleitungen ist mit einem Ausgangsanschluß eines betreffenden Eingangsschaltelementes verbunden, das einen Eingangsanschluß, der mit einem Signal

eingang verbunden ist, um ein Video-Eingangssignal empfangen zu können, und eine Steuerelektrode, die mit einem betreffenden der m Ausgangsanschlüsse des horizontal-Abtastimpulsgenerators verbunden ist, hat. Die η horizontalen Signal Übertragungsleitungen sind jeweils mit einem betreffenden der η Ausgangsansschlüsse des Vertikaiabtastimpulsgenerators verbunden.

Zu jedem gegebenen Augenblick wird das Video-Eingangssignal an eine einzige der Bildelementeinheiten, nämlich an diejenige, für die sowohl der horizontale als auch der vertikale Abtastimpuls einen hohen Pegel hat, gelegt. Jede der Flüssigkristal1zel1 en speichert eine Signal 1adung , die ihr in der Folge verliehen wird. Die optische Durchlässigkeit jeder dieser Flüssigkristal1zel1 en wird durch ihre betreffende Signalladung gesteuert.

Während jedes Video-Halbbildes wird jeder der Flüssigkristallzellen eine neue Signalladung zugeführt. 20

Eine Flüssigkristal1-Anzeigeeinrichtung , die in dieser Weise aufgebaut ist, gibt ein Videobild wieder, das aus einem Mosaik dieser Flüssigkristallzellen gebildet ist, wovon jede eine individuelle optische Durchlässigkeit aufweist, die durch den Pegel des Videosignals zu der Zeit bestimmt ist, zu der sowohl der zugeordnete Vertikal- als auch der zugeordnete Horizontalabtastimpuls einen hohen Pegel hat.

Jede der Flüssigkristal1zel1 en ist als Kondensator mit einer Flüssigkristallschicht, die zwischen einer flachen, transparenten Fangelektrode und einer flachen Bildelementelektrode eingebettet ist, ausgebildet, wobei dieselbe über ein ihr zugeordnetes Schaltelement mit der zugeordneten Vertikai übertragungsleitung verbunden ist. Die letztere verläuft parallel zu der Bildelementelektrode und ist von dieser durch eine isolierende Oxidschicht getrennt. Die Flüssigkristallzel1 en haben jeweils eine Speicherkapazität C^ zum Speichern der Signal 1adung, die ihr zugeführt wird.

Unvorteilhafterweise sind ebenfalls parasitäre Kapazitäten C<- zwischen der Verti kai übertragungsl ei tungen und den Flüssigkristall-ETementen vorhanden.

Die parasitäre Kapazität C<. verursacht folglich, wenn eine Eingangssignal1adung, die mit einem bestimmten Bildelement eines Videobildes korrespondiert, einer bestimmten der Flüssigkristall zel 1 en zugeführt wird, für die sowohl das Verti kai abtast-Impul ssignal als auch das Horizontalabtast-Impulssignal einen hohen Pegel hat, ein "Nebensprech"- oder Überkopplungs-Signai, das den verbleibenden Flüssigkristallzellen in jeder Spalte (für deren Flüssigkristal1zel1 en das Vertikaiabtast-Impulssignal einen niedrigen Pegel hat) zugeführt wird. Dieses Signal hat einen Pegel, der durch MuI-tiplizieren des Video-Eingangsignals mit einem Faktor

^CS

^CS ^{+ C}M
bestimmt ist.

Als Ergebnis dieses "Nebensprechens" oder Überkoppelns können, falls in dem Fernsehbild ein helles oder dunkles Objekt erscheint, helle oder dunkle vertikale Balken auf der Anzeigeeinrichtung erscheinen, die sich aufwärts oder abwärts von dem Objekt aus ausstrecken. Diese unangenehme Erscheinung tritt als Ergebnis der Struktur einer derartigen herkömmlichen Flüssigkristal1-Anzeigeeinrichtung auf und kann nicht durch bloßes Verarbeiten oder Anpassen des Videosignals, das ihr zugeführt wird, verhindert werden.

Dementsprechend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung einer einfachen Struktur zu schaffen, die die zuvor genannten Mängel, die beim Stand der Technik gegeben sind, vermeidet. Desweiteren liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Flüssigkristal1-Anzeigeeinrichtung zu schaffen, die das sog. "Nebensprechen" oder Überkoppeln vermeidet. Desweiteren liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde,

-δι eine Flüssi gkri stal1-Anzei geei nri chtung zu schaffen, die ein angenehmes, hochkontrastreiches Bild ohne Beeinträchtigung der Bildqualität wiedergeben kann.

Gemäß einer AusfUhrungsform der vorliegenden Erfindung ist eine matrixförmige Flüssigkristal1-Anzeigeeinrichtung vorgesehen, die aus einer Vielzahl von Anzeigeelementen (d. h. Bildelementeinheiten) besteht, welche in den Richtungen der X-Achse und der Y-Achse angeordnet sind, um eine X-Y-Matrixanordnung einer vorbestimmten Anzahl von Zeilen und Spalten zu bilden, die jeweils in Richtung der X-Achse bzw. der Y-Achse verlaufen. Jedes dieser Anzeigeelemente enthält eine Flüssigkristallzelle und ein Schaltelement, das mit ersterer verbunden ist, um eine Signalladung an die zugeordnete Flüssigkristal1 ze!1e liefern zu können. Eine Signaleingangsschaltung wird mit einer Eingangssignalspannung versorgt, die auf die Anzeigelemente über Vertikai Übertragungslei tungen verteilt wird, wobei jede dieser Vertikal übertragungsl ei tungen mit den Schaltelementen einer zugeordneten Spalte verbunden ist. Eine Vielzahl von Horizontal übertragungsl ei tungen ist jeweils mit den Schaltelementen einer zugeordneten Zeile verbunden. Es sind außerdem Eingangsschaltelemente vorgesehen, wovon jede die Signaleingangsschaltung mit einer betreffenden Vertikaiübertragungsleitung verbindet. Ein Horizontalabtastimpulsgenerator hat eine vorbestimmte Anzahl von Ausgängen und liefert sequentiell Horizontalabtastimpulse, um die Elektroden der Eingangsschal te! emente zu steuern. Ein Vertikaiabtastimpulsgenerator liefert sequentiell zweite Abtastimpulse an die Horizontalübertragungsleitungen .

Zwischen den Vertikaiübertragungsleitungen und den Flüssigkristal1zel1 en der betreffenden Spalten, die diesen Leitun-. gen zugeordnet sind, besteht eine parasitäre Kapazität. Um jedwedes "Nebensprechen" oder überkoppeln aufgrund dieser parasitären Kapazität zu kompensieren, sind außerdem Hilfsvertikal Übertragungsleitungen vorgesehen, die sich in Richtung der Y-Achse parallel zu den betreffenden Vertikai über-

-9-

tragungsleitungen und diesen zugeordnet erstrecken. Zwischen diesen Hi Ifsvertikaiübertragungsleitungen und den Flüssigkristal1zellen der betreffenden Spalten der Anzeigeelemente ist eine vorbestimmte kompensierende Kapazität gebildet. Dementsprechend wird eine Kompensationsspannung, die eine invertierte Darstellung der Signal spannung ist, den Hilfsvertikaiübertragungsleitungen gleichzeitig mit Zuführen der Signal spannung zu den zugeordneten Vertikalübertragungsleitungen zugeführt. Um das Überkoppeln oder die Einstreuung in größtmöglichen Ausmaß zu eliminieren, sollte die Kompensationsspannung derart ausgewählt werden, daß sie die Beziehung

C C ' _

V_c V_c = O

c_{s +} c_M 's _{V +} c_M 's

erfüllt, wobei C_M, C₅₅ C₅ ¹, V^ und V₅ die Speicherkapazität der Flüssigkristal1 ze!Ie, die parasitäre Kapazität, die vorbestimmte kompensierende Kapazität, der Signalspannungspegel bzw. der Pegel der Kompensationsspannung sind. 20

Die oben genannten und weitere Aufgabe und Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der im folgenden für den Stand der Technik und ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel anhand der Figuren gegebenen Beschreibung ersichtlich. In den Figuren sind gleiche Elemente oder Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Fig. 1 zeigt ein schematisches Prinzipschaltbild gemäß dem Stand der Technik für eine matrixfÖrmige Flüssigkristal1-Anzeigeeinrichtung.

Fig. 2A, Fig. 2Bu. Fig. 2C zeigen Impuls/Zeit-Diagramme zur Erklärung der Wirkungsweise der Einrichtung gemäß Fig. 1 .

Fiy. 3 zeigt eine Querschnittsansicht einer Flüssigkristall zelle, die in einer Anzeigeeinrichtung gemäß Fig. verwendet wird.

-ιοί Fig. 4 zeigt eine Draufsicht eines Bereiches der Anzeigeein richtung gemäß Fig. 1, wobei nachteilige Effekte aufgrund einer Einstreuung dargestellt sind.

Fig. 5 zeigt ein schematisches Prinzipschaltbild eines Ausführungsbeispiels für eine matrixförmige Füssigkristal1-Anzeigeeinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung .

Fig. 6 zeigt eine Querschnittsansicht einer Flüssigkristallzelle der Anzeigeeinrichtung gemäß Fig. 5.

Fig. 7A-, Fig. 7B, Fig. 7C u. Fig. 7D zeigen Impuls/Zeitdiagramme zur Erklärung der Wirkungsweise der Anzeigeeinrichtung gemäß Fig. 5.

Zunächst wird zur Erläuterung des technischen Hintergrundes und zur Hervorhebung der Vorteile der vorliegenden Erfindung eine herkömmliche Fernseh-Flüssigkristal1-Anzeigeeinrichtung anhand von Fig. 1 beschrieben.

In dieser herkömmlichen Einrichtung ist eine Eingangsklemme 1, an die ein Videosignal gelegt wird, mit den jeweiligen Eingangselektroden von m Schaltelementen M,, NL ... M verbunden, wobei jedes davon in diesem Beispiel als n-Kanal-FeIdeffekttransistör FET ausgebildet ist. Jedes dieser Schaltelemente M-,, NL· ... M hat eine Ausgangselektrode, die jeweils mit einer von m Vertikalübertragungsleitungen L-j, Lp ... L verbunden sind, wovon sich jede in einer ver-

tikalen Richtung oder Jn Richtung der Y-Achse erstreckt. In diesem Beispiel sind m Vertikalübertragungsleitungen L-, - L korrespondierend mit m Bildelementen in der horizontalen Richtung oder in Richtung der X-Achse vorgesehen.

Ein Horizontalimpulssignalgenerator 2 ist als Schieberegister mit m Stufen ausgebildet, wovon jede einen entsprechenden Signalausgang hat. Dieser Horizontalimpulssignalgenerator 2 wird mit einem Taktsignal versorgt, das eine Frequenz

-πι von im wesentlichen mf,, hat, d. h. eine Frequenz, die das m-fache der Horizontalabtastfrequenz f„ des Videosignals beträgt. Dementsprechend liefert der Horizontalimpulssignal generator 2 Hori zontal abtastsi gnal e Φ,,,, Φπ₂ ··· Φη (Fig. 2B)₅ die an den entsprechenden Ausgangsklemmen des Horizontal impul ssignal generators auftreten, um die Elektroden der entsprechenden Schaltelemente M-j , M₂ ... M_m zu steuern.

Die Einrichtung enthält außerdem ein Feld von Bildelementeinheiten, die jeweils als Fl üssi gkri stall ze! 1 en C-,, , C-|_? ... C ausgebildet sind, denen Schaltelemente M-,·,, M-jp ... M zugeordnet sind. Diese Bildelementeinheiten sind in m Spalten in vertikaler Richtung oder in Richtung der Y-Achse und in η Zeilen in horizontaler Richtung oder in Richtung der X-Achse angeordnet. Die ersten und zweiten Indizes, die jeder der Fl üssi gkri stal 1 zel 1 en C·,-,, C₁₂ ··· C und den Schaltelementen M,, , NL₂ ... M zugeordnet sind, geben die jeweilige bestimmte Zeile und Spalte dafür an. In diesem Beispiel sind die Schaltelemente M·,·,, M·.-« ··· M als mit Feldeffekttransistoren FET realisiert gezeigt, wobei jeweils eine Eingangselektrode mit der zugeordneten Vertikaiübertragungsleitung L,, L₂ ... L und eine Ausgangs elektrode mit einer Seite der zugeordneten Flüssigkristallzelle C-,-,, C,₂ ... C verbunden ist. Die anderen Seiten der Flüssigkristal1zel1 en sind mit einem Fangpotentialanschluß 3 verbunden, der auf ein Fangpotential gelegt ist.

Ein Vertikaiimpulssignalgenerator 4, der als Schieberegister mit η Stufen ausgebildet ist und mit Rücklaufimpulsen als Taktimpulse dafür versorgt wird, liefert η Vertikalabtastsignale Φ^ι, φγ₂ ... φ^ (Fig. 2A) (zunächst für ungeradzahlige Zeilen, dann für geradzahlige Zeilen) an entsprechenden Ausgängen davon. Diese Vertikaiabtastsignale werden entsprechenden Horizontalübertragungsleitungen zugeführt, die jeweils mit den Steuerelektroden aller Schaltelemente einer bestimmten Zeile M₁₁ - M₁ ; M₀₁ - M₀ ...

11 Im 21 2m

M -j - M verbunden sind.

Ein typisches Horizontalinterval1 einer Videoinformation i st in Fig. 2C gezei gt.

Der Horizontalimpulssignalgenerator 2 und der Vertikalimpulssignalgnerator 4 erzeugen ihre betreffenden Horizontalabtastsignale Φη-, , Φμο ··· $u_m bzw. ihre Vertikaiabtastsignale Φ_νι , Φ_ν2 ... Φ_νη, wie in Fig. 2A u. Fig. 2B gezeigt, so daß die Vertikaiabtastsignale Φ^,, Φ_ν2 ··· Φυ_η in abwechselnder Reihenfolge für eine Periode, die gleich einem Horizontalinterval 1 ist, und die Horizontalabtastsignale Φυι » Φ_υο ... Φη aufeinanderfolgend mit einem Zyklus Φ,,, - <$>_u , π c rim HI nm

der während einer effektiven Bildperiode Tnr (Fig. 2C) jedes Horizontal interval Is auftritt, geliefert werden.

Wenn sowohl das Verti kai abtastsi gnal φ.,·, als auch das Horizontalabtastsignal φ_Η, durch den Vertikaiimpulssignalgenerator 4 bzw. den Horizontalimpulssignalgenerator 2 erzeugt wird (d. h. beide Signale haben einen hohen Pegel), wird das Schaltelement M, in seinen Schaltzustand EIN versetzt, um das Videoeingangssignal zu der VertikaiUbertragungsleitung L-. durchzuschalten, und die Schaltelemente M-,·, - M, werden in ihren jeweiligen Schaltzustand EIN, versetzt. Es wird ein Strompfad von der Eingangsklemme 1 über das Schaltelement M, , die Verti kai ubertragungsl ei tung L-,, das Schaltelement M-,,, die Fl üssigkri stal 1 zel 1 e C,-. zu dem Fangpotentialanschluß 3 gebildet. Auf diese Weise wird, wenn das Verti kai abtastsignal Φ_ν1 und das Hori zontal abtastsi gnal Φ.,, jeweils einen hohen Pegel haben, eine Signal 1adung, die mit der elektrischen Potentialdifferenz korrespondiert, welche durch ein erstes Bildelement des Videosignals erzeugt wird, über die Schaltelemente M, und M,, aufgenommen und durch die Kapazität der Flüssigkristallzelle C·,, gehalten. Dies veranlaßt, daß die optische Durchlässigkeit der Flüssigkristallzelle C,-, in Übereinstimmung mit dem Pegel des ersten Bildelementes des Videosignals eingestellt wird.

Derselbe Vorgang wird für den Rest der Bildelemente in dem Videosignal durchgeführt, so daß jede der restlichen Flüs-

sigkristal1 ze!1 en C₁₂ - C in ihrer optischen Durchlässigkeit so eingestellt wird, daß sie mit dem Pegel des betreffenden Bildelementes korrespondiert. Dann werden wiederum für jedes folgende Video-Halbbild Signal 1adungen an die betreffenden Fl üssi gkri stal 1 ze! 1 en C·,-, - C geliefert. Die optischen Durchlässigkeiten der verschiedenen Flüssigkristallzellen C-,, "C werden von einem Bi Idel el ement zum anderen verändert, und diejenige jeder Flüssigkristal1 ze!1e C₁-, - C wird von einem Halbbild zum nächsten variiert, so daß die Einrichtung ein wirksames Videobild anzeigen kann.

In der herkömmlichen Einrichtung gemäß Fig. 1 hat jede der Flüssigkristallzellen C₁₁ 3 grundsätzlich gezeigt ist.

Flüssigkristallzellen C₁₁ - C_nm eine Struktur, die in Fig.

Wie in dem vertikalen Schnitt gemäß Fig. 3 gezeigt, ist jede der Flüssigkristallzellen auf einem P-Si1iziumsubstrat 11 ausgebildet, auf dem N-Gebiete 12 und 13 und ein P -Gebiet 14 vorgesehen sind, wobei eine Oxidschicht 15 (SiO₂) über diese Gebiete 12, 13 u. 14 gelegt ist. In einem Bereich der Oxidschicht 15, die über den N-Gebieten 12 u. 13 liegt, ist ein Durchgangsloch ausgebildet, und die Oxidschicht 15 ist über einem Bereich des P-Si1iziumsubstrats 11, der das N-Gebiet 12 von dem N-Gebiet 13 trennt, und ebenfalls über dem P -Gebiet 14 dünner ausgebildet.

Es sind jeweils polykristalline Siliziumschichten 16, 17 u. 18 auf dem dünnen Bereich der Oxidschicht über dem Gebiet d_es p-Siliziumsubstrats 11, das das N-Gebiet 12 und das N-Gebiet 13 voneinander trennt, bei einem Durchgangsloch zum Kontaktieren des N-Gebietes 12 und bei einem anderen Durchgangsloch zum Kontaktieren des N-gebietes 13 angeordnet. Die polykristalline Schicht 18 erstreckt sich außerdem über das P⁺-Gebiet 14.

Daran anschließend ist eine isolierende (d. h. dielektrische) Oxidschicht 19 über diesen polykristallinen Schichten

-ΜΙ 16, 17 u. 18 ausgebildet.

In Richtung der Y-Achse erstreckt sich oberhalb dieser Oxidschicht 19 eine Metallschicht 20, die eine der betreffenden der VertikalUbertragungsleitungen L-, - L^ bildet und einen Bereich hat, der sich durch ein Durchgangsloch in der Oxidschicht 19 erstreckt, um die polykristalline Schicht 16 kontaktieren zu können. Auf ähnliche Weise ist oberhalb der Oxidschicht 19 eine weitere Metallschicht 21 vorgesehen. Diese weitere Metallschicht 21 erstreckt sich durch ein Durchgangsloch in der Oxidschicht 19, um die polykristalline Schicht 18 kontaktieren zu können.

Obgleich nicht gezeigt, ist eine betreffende der horizontalen Leitungen mit den polykristallinen Schichten 17 verbunden .

Es ist ersichtlich, daß die polykristallinen Schichten 16, 17 u. 18 die Source-, Qate- und Drain-Elektroden eines FeIdeffekttransistors bilden, so daß dann, wenn die polykristalline Schicht 17 auf einem hohen Potential liegt, jedwede Ladung auf der Metallschicht 20 zu der weiteren Metallschicht 21 wandern kann.

Eine weitere Oxidschicht 22 (d. h. eine dielektrische Schicht) ist oberhalb der Oxidschicht 19 und den Metallschichten 20 und 21 ausgebildet, wobei sich ein Durchgangsloch durch diese zu der Metallschicht 21 hin erstreckt. Eine Bildelementelektrode 23, die oberhalb der weiteren

³Q Oxidschicht 22 ausgebildet ist, hat einen Bereich, der sich durch das Durchgangsloch darin erstreckt, um die weitere Metallschicht 21 zu kontaktieren. Auf dieser Bildelementelektrode 23 ist eine isolierende Schicht 24 vorgesehen. Zwischen der isolierenden Schicht 24 auf der einen Seite der Bildelementelektrode 23 und einer transparenten Fangelektrode 26 auf der anderen Seite ist eine Flüssigkristallschicht 25 eingebettet. Die Fangelektrode 26 ist mit dem Fangpotentialanschluß 3 verbunden, der auf ein Fangpotenti-

-15-al gelegt ist.

Dementsprechend wird in der Flüssigkristal1 ze!1e gemäß Fig. 3 dann, wenn eine Signalspannung von der Metallschicht 20 zu der polykristallinen Schicht 16 geführt und gleichzeitig ein Signal hohen Pegels an die polykristalline Schicht-17 gelegt wird, die Signal spannung durch die Metallschicht 21 an die Bildelementelektrode 23 weitergeleitet. Danach wird eine Signalladung, die mit der Potentialdifferenz zwischen der Signal Spannung und Fangpotential korrespondiert, in der Speicherkapazität C., zwischen der Bildelementelektrode 23 und der Fangelektrode 26 gespeichert. Diese Signal 1adung, die auf diese Weise gespeichert ist, variiert die optische Durchlässigkeit der Flüssigkristallschicht 25 in Überein-Stimmung mit einer derartigen Potentialdifferenz .

Unvorteilhafterweise besteht eine parasitäre Kapazität C^ zwischen der Metallschicht 20 und der Bildelementelektrode 23. Diese parasitäe Kapazität C<- führt zu einem "Nebensprechen" oder Überkoppeln der Signalspannung auf andere Flüssigkristall ze! 1 en , die in Richtung der Y-Achse angeordnet sind. Das heißt, daß wenn - wie in Fig. 4 gezeigt - ein Bild mit einem großen Kontrast, das beispielsweise einen dunklen Fleck A hat, darzustellen ist, eine Signalspannung bei einem hohen Pegel an eine Aufeinanderfolge von Vertikal übertragungsl ei tungen L bis L. geliefert werden muß, die mit den horizontalen Begrenzungslinien des dunklen Flecks A korrespondiert. Die Videosignalspannung wird nicht nur den gewünschten Flüssigkristal1zellen zugeführt, sondem ebenfalls durch die parasitäre Kapazität C₅ anderen Flüssigkristallzellen C-, - C ... C·,. - C ., die in Richtung der Y-Achse ausgerichtet sind. Diese parasitäre Kapazität führt auf diese Weise zu dem sog. "Nebensprechen" oder Überkoppeln". In diesem Augenblick stellt sich das Überkoppeln als ein vertikaler Balken dar, der sich offensichtlich beidseitig von dem schwarzen Fleck A aus erstreckt.

Wenn die Speicherkapazität der Flüssigkristall ze!1e als C„ bezeichnet wird, entspricht das Überkoppeln einem Wert, der mit dem Wert der Eingangssignalspannung multipliziert mit einem Faktor

^CS

^CM ^{+ C}S

korrespondiert. Es sei angemerkt, daß dieses "Nebensprechen" oder Überkoppeln deutlicher hervortritt, wenn die Abmessungen der Anzeigeeinrichtung verkleinert werden. Dies ist deswegen der Fall, weil die Fläche jeder der Flüssigkristall ze! 1 en verringert und damit deren Speicherkapazität C_M verkleinert wird. Nachdem indessen die parasitäre Kapazität C_s im wesentlichen unabhängig von der Größe der Flüssigkristal1 ze!1e ist, wird diese aus diesem Grunde nicht mit der Größe der Flüssigkristallzelle verringert.

Ein erstes Ausführungsbeispiel für die vorliegende Erfindung ist in Fig. 5 gezeigt, wobei Elemente, die entsprechenden Elementen in der Einrichtung gemäß Fig. 1 gleich sind, mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Eine ins einzelne gehende Beschreibung dieser Elemente kann somit entfallen.

in diesem Ausführungsbeispiel sind Hi Ifsvertikai Übertragungsleitungen L-] ' - L ' parallel zu den Verti kai Übertragungslei tungen L, - L vorgesehen, die sich in Richtung der Y-Achse erstrecken. Diese Hi Ifsvertikai Übertragungsleitungen L-| ' - L_m' sind jeweils mit einer Ausgangselektrode ei-

nes entsprechenden Hi Ifsschaltelements M,¹ - M ' verbunden. Jedes dieser Hi If sschaltelemente M-,¹ - M ' ist mit seiner Steuerelektrode mit der Steuerelektrode des jeweils zugeordneten Schaltelements M, - M verbunden. Diese Hi Ifsschaltelemente M-, ' - M ' haben Eingangselektroden, die mit einer Hilfseingangsklemme 5 verbunden sind, an die ein Kompensationssignal geliefert wird, das eine Phase hat, die derjenigen des Eingangssignals, das der Eingangsklemme 1 zugeführt wird, entgegengesetzt ist.

-πι Fig. 6 zeigt eine Schnittansicht einer Flüssigkristallzelle der Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei Elemente, die gleich denen der ähnlichen Flüssigkristallzelle in Fig. 3 sind, mit gleichem Bezugszeichen versehen sind. Eine ins einzelne gehende Beschreibung dieser Elemente kann daher entfallen.

Die Flüssigkristallzelle, die in Fig. 6 gezeigt ist, hat alle Elemente der Flüssigkristal1zel1e gemäß Fig. 3 und enthält zusätzlich eine Metallschicht 27, die auf dem Teil der Oxidschicht 19 ausgebildet ist, der über das P -Gebiet 14 gelegt ist. Sie ist gegenüber derjenigen Seite der Metallschicht 21, auf welcher der Schaltelementtransistor (d. h. die Gebiete 13-18) ausgebildet ist, angeordnet und weist von dieser einen Abstand auf. Diese Metallschicht 27 erstreckt sich in Richtung der Y-Achse und bildet jeweils eine der Hi If sverti kai Übertragungslei tungen L -. ' ~L ' .

Dementsprechend wird in diesem Ausführungsbeispiel eine kompensierende parasitäre Kapazität C<.' zwischen der Metallschicht 27 und der Bildelementelektrode 23 gebildet. Auf diese Weise wird ein kompensierender "Nebensprech"- oder Überkopplungs-Pegel an die Flüssigkristal1zel1e gelegt, der den Wert
C '

⁰M

hat, wobei V~ der Pegel eines Hilfssignals ist.

³^ In diesem Fall kann die Metallschicht 27, wenn das Hilfssi gnal V<- das gleiche Potential wie das Eingangsvideosignal V_s hat, jedoch in der Phase gedreht ist, d. h. V~=-V_, so dimensioniert werden, daß die kompensierende parasitäre Kapazität C₅ ¹ die folgende Gleichung erfüllt:

C C '

⁰M ^{+ 0}S ^{S L}M ^CS ^b

Mit Flüssigkristallzellen, die derart aufgebaut sind, ist

es möglich, jedwedes "Nebensprechen" oder Überkoppeln zu eleminieren, das durch die parasitäre Kapazität C₅ zwischen den Vertikai Übertragungsleitungen L,-L (d. h. der Metallschicht 20) und der Bildelementelektrode 23 verursacht wird. Selbstverständlich kann der Wert C^¹ der kompensierenden parasitären Kapazität leicht durch Auswahl der Breite der Metallschicht 27 bestimmt werden.

Mit dem Ausführungsbeispiel, wie es zuvor im einzelnen beschrieben worden ist, kann ein Fernsehbild mit einem hohen Kontrast, d. h. mit sehr dunklen Objekten darin, ohne die unangenehmen vertikalen Balken, wie in Fig. 4 gezeigt, wiedergegeben werden.

Ferner ist es, wenn der Aufbau der Flüssigkristal1zelIe nicht zuläßt, daß der Wert der kompensierenden parasitären Kapazität C₅ ¹ gleich dem Wert der parasitären Kapazität C₅ gemacht werden kann, möglich, den Pegel des Signals, das der Hi Ifseingangsklemme 5 zugeführt wird, so einzustellen, daß jedwedes "Nebensprechen" oder Überkoppeln vollständig eleminiert wird. Das heißt, daß dann, wenn das Eingangsvideosignal V^ über eine invertierende Schaltung, die einen Gewinn k hat, zugeführt und dann an die Hi Ifseingangsklemme 5 gelegt wird, die Gleichung (1), die oben angegeben ist, wie folgt neu geschrieben werden kann:

C C '

V_c - k · Vc = 0 ... (1a)

C -t- C 's Ca-C' ^y<\

Der Gewinn k kann so eingestellt werden, daß die folgende Gleichung (2) erfüllt ist:

c_M + c_s'

Auf diese Weise ist es dann, wenn der Pegel des Hilfssignals so eingestellt ist, möglich, jewedes unangenehme Überkoppeln oder Einstreuen zu verhindern.

Umgekehrt kann die Breite der Metallschicht 27 so ausgewählt werden, daß deren kompensierende parasitäre Kapazität die folgende Gleichung erfüllt:

In verschiedenen herkömmlichen Einrichtungen wird ein Wechselstromsignal benutzt, um die Flüssigkristal1 ze!1 en zu betreiben. Ein derartiges Wechselstromsignal kann in vielen möglichen Ausführungsbeispielen für die vorliegende Erfindung benutzt werden. In einem solchen Falle sollte das Eingangssignal, das der Eingangsklemme 1 zugeführt wird, wenn das Videosignal eine Wellenform hat, wie sie in Fig. 7A gezeigt ist, eine Wellenform haben, wie sie in Fig. 7B gezeigt ist. Folglich kann das Hilfssignal, das der Hilfsei ngangskl emme 5 zugeführt wird, eine Wellenform mit umgekehrter Phase haben, wie es in Fig. 7C gezeigt ist. Indessen könnte, weil es unnötig ist, irgendeine Gleichstromkomponente zuzuführen, das Hilfssignal stattdessen die WeI-lenform haben, die in Fig. 7D gezeigt ist.

Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Fernseh-Anzeigeeinrichtung , wie sie zuvor beschrieben wurde, beschränkt, sondern kann ebenfalls auf eine Speichereinrichtung, die matrixförmig aufgebaut ist und zweidimensional adressiert wird, oder auf viele ähnliche Einrichtungen angewendet werden.

Während ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel für die Erfindung im einzelnen beschrieben worden ist, ist ersichtlich, daß die Erfindung nicht genau auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt ist und daß zahlreiche Modifikationen und Änderungen dieses Ausführungsbeispiels möglich sind, ohne daß dazu der Schutzumfang für die Erfindung oder der allge-³^ meine Erfindungsgedanke, wie durch die Ansprüche angegeben, verlassen werden müßte.

Leerseite

Claims

Dipl.-Ing. H. MITSCHERLICH D-8000 MÖNCHEN 22 Dipi.-Jng. K. GUNSCHMANN Steinsdorfstraße 10

Dr.rer.nat. W. KÖRBER <®> (089) ' 2₉ 66 84

Dipl.-Ing. J.SCHMIDT-EVERS

PATENTANWÄLTE

11.6.1982

SONY CORPORATION

7-35, Kitashinagawa 6-chome, Shi nag?wa-ku, Tokyo/Japan

Ansprüche:

1 J Matrixf örmi ge Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung mit einer Vielzahl von Flüssigkristal1-Anzeigeelementen , die in einer Matrix mit Zeilen von Flüssigkristal1-Anzeigee!ementen, die sich in Richtung der X-Achse erstrecken, und mit Spalten von Flüssigkristal1-Anzeigelementen , die sich in Richtung der Y-Achse erstrecken, angeordnet sind, mit einer Vielzahl von Horizontal Übertragungsleitungen, die sich jeweils in Richtung der X-Achse erstrecken, wobei jeweils eine der Horizontalübertragungsleitungen mit einer der Zeilen von Flüssigkristal1-Anzeigeelementen verbunden ist, mit einer Vielzahl von Vertikaiübertragungsleitungen, wobei jeweils eine der Vertikaiübertragungsleitungen mit einer der Spalten von Flüssigkristal1-Anzeigelementen verbunden ist, wobei jeweils eine parasitäre Kapazität zwischen einer Vertikaiübertragungsleitung und den Flüssigkristal1-Anzeigeelementen in einer Spalte von Flüssigkristal1-Anzeigeelementen, die mit dieser Vertikaiübertragungsleitung verbunden ist, besteht, mit Mitteln zum sequentiellen Zuführen einer Signal spannung zu den Vertikaiübertragungsleitungen und mit Mitteln zum sequentiellen Zuführen einer Schaltspannung zu den Horizontalübertragungsleitungen, dadurch gekennzeichnet, daß Hi Ifsvertikaiübertragungsleitungen (L-,¹, Lp¹ ... L ' ) vorgesehen sind, wovon jeweils eine in Richtung der Y-Achse parallel zu jeweils einer der Vertikal-Übertragungsleitungen (L,, L~ ... L) angeordnet ist, welchf> !■ ί If sverti kai übertragungsl ei tungen (L-i¹» L_?' ... L ')

eine vorbestimmte kompensierende Kapazität in bezug auf die Flüssigkristal1-Anzeigeelemente in einer Spalte von Flüssigkristall-Anzeigeelementen haben, und daß ein Signal generator vorgesehen ist, der sequentiell eine invertierte Signalform der Signal spannung als eine Kompensationsspannung an die Hi Ifsvertikai Übertragungsleitungen (L₁', L₂' ·.· L) liefert, um jedwede Überkopplung oder Einstreuung zu unterdrücken, die ansonsten durch die parasitären Kapazitäten zwischen den Vertikalübertragungsleitungen (L-,, L_? ... L) und den FIüsslgkristal1-Anzeigeelementen , die nicht in einer Zeile von Flüssigkristal1-Anzeigeelementen liegen, an deren Horizontal Übertragungsleitung die Schaltspannung gelegt ist, verursacht würde.
2. Matrixförmige Flüssigkristal1-Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 1, bei der die parasitäre Kapazität einen Kapazitätswert Cc hat, dadurch gekennzei chnet , daß die vorbestimmte kompensierende Kapazität einen Kapazitätswert C<~' hat, daß die Fl üssi gkri stal 1-Anzei geel emente aus Fl üssi gkri stal 1 zel 1 en (C·,·,, C₁₂ ·· -C) bestehen, die jeweils eine Speicherkapazität mit einem Kapazitätswert C.. haben, und daß der Signal generator eine Kompensationsspannung mit einem Wert V,- relativ zu dem Pegel V<. der Signalspannung liefert, um die Beziehung

^CS ^CS
2V + V_s' = O

2— V_s + - V_s

^CM ^{+ C}S ^CM ^{+ C}s'
zu erfül1 en .
3. Matrixförmige Flüssigkristall-Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzei chnet , daß die Kompensationsspannung einen Wert -kV_s hat, wobei k eine Konstante ist, die durch die Gleichung

_{k =} , S . M S

bestimmt ist.
4. Matrixförmige Flüssigkristal1-Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 1 , dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß jedes Fl üssigkristall-Anzeigeelement eine Flüssigkristallschicht (25) hat, die zwischen einer Fangelektrode (26) und einer Bildelementelektrode (23) eingebettet ist, wobei letztere schaltbar mit der betreffenden Vertikai signalübertragungsleitung verbunden ist, daß eine dielektrische Schicht auf der Seite der Bildelementelektrode (23), die von der Flüssigkristallschicht (25) abgewandt ist, mit einer zugeordneten der Vertikaiübertragungsleitungen, die auf der dielektrischen Schicht liegt und von der Bildelementelektrode (23) einen Abstand aufweist, angeordnet ist, und daß eine zugeordnete der Hi Ifsvertikaiübertragungsleitungen auf der dielektrischen Schicht gegenüber der Bildelementelektrode (23) und in einem Abstand von der betreffenden Vertikaiübertragungsleitung angeordnet ist.
5. Matrixförmige Flüssigkristal1-Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der Flüssigkristal1-Anzeigeelemente desweiteren einen metallischen Leiter in Form einer Metallschicht (21) enthält, der mit der Bildelementelektrode (23) durch die dielektrische Schicht hindurch an einem Ort, der einen Abstand von der Vertikaiübertragungsleitung auf einer Seite des metallischen Leiters hat, verbunden ist, daß ein Schalttransistor vorgesehen ist, der in der dielektrischen Schicht ausgebildet ist und die zugeordnete Vertikaiübertragungsl ei tung und den metallischen Leiter in Abhängigkeit von der Schaltspannung schaltbar verbindet, und daß die zugeordnete Hi Ifsvertikaiübertragungsleitung in der dielektrischen Schicht auf der Seite des metallischen Leiters, die der Vertikaiübertragungsleitung gegenüberliegt, und.in einem Abstand von dem metallischen Leiter angeordnet ist.
6. Matrixförmige Flüssigkkristal1-Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 4, dadurch geke-nnzei chnet , daß jede Hi Ifsvertikaiübertragungsleitung aus einer Metallschicht gebildet ist, die eine Breite hat, welche derart ausgewählt

-4-

ist, daß die sich daraus ergebende kompensierende Kapazität im wesentlichen gleich der parasitären Kapazität der betreffenden Vertikaiübertragungsleitung in bezug auf die zugeordneten Flüssigkkristal1-Anzeigelemente ist.
7. Matrixförmige FlUssigkristal1-Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum sequentiellen Zuführen der Signal spannung zu den Verti kai übertragungsl ei tungen (L-,, L₂...L) ein Schieberegister, das eine vorbestimmte Anzahl von Ausgängen hat, die sequentiell auftretende Schaltimpulse liefern, und eine Vielzahl von Schaltelementen (M-,, Mp...M) enthalten, die jeweils eine Eingangselektrode zum Aufnehmen eines Eingangsvideosignals (V^), eine Ausgangselektrode, die mit einer betreffenden der Verti kai übertragungsl ei tungen (L-,, Lp... L) verbunden ist, und eine Steuerelektrode, die mit einem betreffenden der Ausgänge des Schieberegisters verbunden ist, haben, und daß der Signal generator eine Vielzahl von Hi 1 f sschal tel ementen (M-,¹ HA₁J¹) hat, wovon jedes eine Eingangselektrode zum Empfangen einer invertierten Signalform des Eingangsvideosignals (Vo), eine Ausgangselektrode, die mit einer zugeordneten der Hi Ifsvertikaiübertragungslei tungen (L·,¹, Lp¹·.-L ') verbunden ist, und eine Steuerelektrode, die mit einem zugeordneten der Ausgänge des Schieberegisters verbunden ist, hat.