DE4344808C2 - Aktive Matrix für Flüssigkristallanzeigen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine aktive Matrix für Flüssigkristallanzeigen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 (FR 2 582 431 A1).

Die Nachfrage nach Flüssigkristallanzeigen (LCD) für Fern­ seh-, Video- und Computer-Ausstattungen ist stark angestie­ gen. Für eine hohe Bildqualität wird die hohe Funktionszu­ verlässigkeit der Flüssigkristallanzeige mit aktiver Matrix üblicherweise dadurch erhalten, daß in bezug auf die Matrix­ elemente der Anzeige Redundanz vorgesehen wird.

Eine LCD mit aktiver Matrix, die eine Vielzahl von Bildele­ menten aufweist, welche auf einem Isolatorsubstrat in einer Matrix von n Zeilen und m Spalten, die senkrecht zueinander verlaufen, ausgebildet sind, ist bekannt, siehe beispiels­ weise die offengelegte japanische Patentanmeldung JP-OS 60- 192369, H01L 29/78. Wie in Fig. 1 gezeigt, umfaßt jedes Bildelement in der Matrix eine Anzeigeelektrode 3 und ein Schaltelement, wie beispielsweise einen Dünnfilmschalt­ transistor "TFT" 4.

Genauer gesagt, weist die LCD mit aktiver Matrix eine Viel­ zahl von Adreßbussen 1-1, 1-2, 1-3, . . ., 1-n auf, wobei jeder Adreßbus einer jeweiligen Zeile der Biidelemente ent­ spricht, und eine Vielzahl von Datenbussen 2-1, 2-2, 2-3, . . . , 2-m, die senkrecht zu den Adreßbussen verlaufen, wobei jeder Datenbus einer jeweiligen Spalte der Bildelemente ent­ spricht.

Die Anzeigeelektrode 3 eines jeden Bildelementes ist über den TFT 4 an den entsprechenden Adreß- und Datenbus ange­ schlossen. An den Adreßbussen liegen Abtastsignale, während an den Datenbussen Videosignale liegen. Ein Gate G eines je­ den TFT 4 ist an den entsprechenden Adreßbus angeschlossen, während ein Drain-Anschluß D an den entsprechenden Datenbus und eine Source S an die Displayelektrode 3 angeschlossen sind.

Eine solche LCD mit aktiver Matrix besitzt Nachteile, die zu einer geringen Funktionszuverlässigkeit führen. Während ein fehlerhafter Schalttransistor nur den Ausfall des jenigen Bildelementes bewirkt, das diesen fehlerhaften Transistor enthält, führen Defekte (d. h. Leitungsbrüche) im Adreßbus oder Datenbus zum Ausfall von sämtlichen Bildelementen, die an einen derartigen fehlerhaften Adreß- oder Datenbus ange­ schlossen sind.

Eine Vorrichtung gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der FR 2 582 431 A1 bekannt. Hierbei wird bei der LCD mit aktiver Matrix für Redundanz in bezug auf die Matrixelemente gesorgt. Wie in Fig. 2 gezeigt, besitzt nunmehr jedes Bild­ element zwei Schaltelemente, nämlich einen ersten und einen zweiten Schalttransistor TFT 4, 5, die benachbart zur Anzei­ geelektrode 3 und auf gegenüberliegenden Seiten derselben angeordnet sind.

Bei dieser Ausführungsform ist die Anzeigeelektrode 3 über zwei Schaltelemente an zwei Sätze der Adreß- und Datenbusse angeschlossen. Der erste TFT 4 ist zwischen die Anzeigeelek­ trode 3 und einen ersten Satz der Adreß- und Datenbusse (d. h. 1-1 und 2-m) geschaltet, während der zweite TFT 5 zwischen die Anzeigeelektrode 3 und einen zweiten Satz der Adreß- und Datenbusse (d. h. 1-2 und 2-(m+1)) geschaltet ist.

Wenn bei einer solchen LCD-Konstruktion mit aktiver Matrix einer der TFTs 4, 5 des Bildelementes ausfällt, bewirkt er nicht den Ausfall des Bildelementes, da die Signale noch über den verbleibenden intakten TFT der Anzeigeelektrode zu­ geführt werden können. Des weiteren kann der fehlerhafte TFT mit Hilfe eines Laserstrahles, durch mechanische Behandlung oder chemisches Ätzen von der Matrix entfernt werden. Selbst wenn einer der beiden Adreßbusse benachbart zum Bildelement ausfällt, wird die Funktionsweise des Bildelementes nicht beeinträchtigt, da das Abtastsignal (oder Adreßsignal) immer noch über den verbleibenden intakten Adreßbus der Anzeige­ elektrode zugeführt werden kann. Die vorstehend beschriebene LCD mit aktiver Matrix besitzt jedoch insofern Nachteile, als daß dann, wenn einer der Datenbusse ausfällt, sämtliche Bildelemente, die an einen solchen fehlerhaften Datenbus an­ geschlossen sind, ausfallen, da es keinen anderen Weg für das Videosignal gibt, das der Anzeigeelektrode über den fehlerhaften Datenbus zugeführt wird.

Gemäß Fig. 2 sei vorausgesetzt, daß ein Abtastsignal am ersten Adreßbus 1-1 liegt und daß während dieser Zeitdauer die Anzeigeelektroden 3 über den TFT 4 an einen ersten Da­ tenbus 2-m angeschlossen sind. Dann wird die Anzeigeelek­ trode 3 auf die Spannung des Videosignales aufgeladen, das am ersten Datenbus 2-m liegt. Es sei des weiteren angenom­ men, daß ein anderes Abtastsignal danach an den zweiten Adreßbus 1-2 gelegt wird und daß während dieser Zeitdauer die Anzeigeelektrode 3 über den TFT 5 an den zweiten Daten­ bus 2-(m+1) angeschlossen ist, der fehlerhaft ist. Dann wird die Anzeigeelektrode 3 auf die Spannung (d. h. sie kann schwimmend sein) des fehlerhaften zweiten Datenbus 2-(m+1) entladen. Da somit die Spannung am fehlerhaften zweiten Da­ tenbus schwimmend (d. h. unbeständig) sein kann, wird die Funktionsweise sämtlicher Bildelemente, die an den fehler­ haften zweiten Datenbus angeschlossen sind, unsteuerbar.

Der Datenbus kann durch schlechte elektrische Kontakte zwischen dem Datenbus und der Treiberschaltung, die das Videosignal dem Datenbus zuführt, fehlerhaft werden. Defekte in den Ausgangselementen der Treiberschaltung können eben­ falls zu einem fehlerhaften Datenbus führen. Diese Defekte können dazu führen, daß kein Videosignal am Datenbus an­ liegt. Da die Art der Defekte am Datenbus unvorhersehbar sein kann, wenn die Anzeigeelektrode 3 an den fehlerhaften Datenbus angeschlossen ist, kann die Funktion sämtlicher hieran angeschlossener Bildelemente unsteuerbar werden und in bestimmten Situationen zu einer elektrischen Erdung der Anzeigeelektrode führen.

Da ferner bei der vorstehend beschriebenen aktiven Matrix der zweite Schalttransistor TFT 5 Ströme in zwei entgegenge­ setzte Richtungen (d. h. sowohl vorwärts als auch rückwärts) leiten kann, kann sich die Anzeigeelektrode 3 durch den TFT 5 nicht nur aufladen, sondern auch entladen. Mit anderen Worten, die Anzeigeelektrode 3 kann durch den TFT 5 auf die Spannung des fehlerhaften Datenbusses entladen werden.

Ein Verfahren und eine Einrichtung zum Eliminieren von Einstreuungen in Matrix-adressierbaren Flüssigkristall­ anzeigen ist aus der DE 38 17 967 A1 bekannt. Hierzu wird an die Datenleitungen ein Signal zur Korrektur der Spannungspegel angelegt, um konstante Effektivspannungen auf der Datenleitung zu erhalten. Der Vorteil besteht dann darin, daß eine Unsicherheit in der Spannung, die durch parasitäre Kapazitäten zwischen dem Datenbus und den Pixelelektroden gebildet werden, vermieden werden können.

Ein Matrixanzeigefeld einer anderen Art ist aus der DE 34 25 759 C2 bekannt. Hierzu werden zum Erreichen einer stabilen Schwellenwertcharakteristik mindestens zwei Diodenringe gebildet, die jeweils aus zwei Dioden bestehen.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine aktive Matrix für Flüssigkristallanzeigen der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß die einzelnen Bildelemente selbst dann nicht ausfallen, wenn mindestens zwei der Schalteinrichtungen defekt werden.

Diese Aufgabe wird bei einer aktiven Matrix für Flüssig­ kristalle der im Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. 8 und 9 genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale der Ansprüche 1 bzw. 8 und 9 gelöst.

Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß durch die entsprechende Anordnung der Schalteinrichtungen in Bezug auf die Anzeigeelektroden ein Ausfall von benachbarten Datenbussen oder Datenunterbussen verhindert wird.

Die Ziele und Vorteile der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor, aus der sie offensichtlich werden oder werden durch Ausführungen der Erfindung deutlich. Sie können mit Hilfe von Elementen und Kombinationen verwirklicht werden, die insbesondere in den beigefügten Patentansprüchen hervorgehoben sind.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Schaltung für eine bekannte LCD mit aktiver Matrix;

Fig. 2 eine Schaltung für eine weitere bekannte LCD mit aktiver Matrix;

Fig. 3 die Schaltung für eine LCD mit aktiver Matrix gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 4 eine detailliertere Ansicht der LCD mit aktiver Matrix der Fig. 3;

Fig. 5 ein Zeitdiagramm der LCD mit aktiver Matrix der Fig. 4;

Fig. 6 eine Draufsicht auf einen Abschnitt der LCD mit aktiver Matrix der Fig. 4;

Fig. 7 einen Schnitt entlang Linie A-A′ in Fig. 6;

Fig. 8 die Schaltung für eine Farb-LCD mit akti­ ver Matrix gemäß einer zweiten Aus­ führungsform der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 9 eine geänderte Ausführungsform der Farb- LCD mit aktiver Matrix der Fig. 8.

Es werden nunmehr die bevorzugten Ausführungsformen der Er­ findung, von denen Beispiele in den Zeichnungen dargestellt sind, im einzelnen erläutert. Wann immer möglich, werden die gleichen Bezugszeichen in allen Figuren zur Bezeichnung von gleichen oder entsprechenden Teilen verwendet.

Wie vorstehend in Verbindung mit Fig. 2 erläutert, wird durch das Vorhandensein von Defekten in irgendeinem Datenbus bei der herkömmlich ausgebildeten Schaltung für eine LCD mit aktiver Matrix die Funktionsweise sämtlicher Bildelemente, die über den zweiten Schalttransistor TFT 5 an einen derar­ tigen fehlerhaften Datenbus angeschlossen sind, gestört. Bei der herkömmlichen Schaltung wird in dem Fall, in dem der zweite Datenbus benachbart zum Bildelement, d. h. 2-(m+1), Während der Zeitdauer, in der das Abtast- oder Adreßsignal über den zweiten TFT 5 an der Anzeigeelektrode 3 liegt, feh­ lerhaft wird, die Anzeigeelektrode 3 auf die Spannung des zweiten fehlerhaften Datenbus entladen, da der zweite TFT 5 Strom sowohl in Auflade- als auch in Entladerichtung leiten kann, wodurch die Funktion des Bildelementes unsteuerbar wird.

Die vorliegende Erfindung überwindet dieses Problem. Bei­ spielsweise besitzt gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie in Fig. 3 gezeigt, die Matrix ein zweites Schaltelement 5, wie die Matrix der Fig. 2. Dieses Schaltelement 5′ der Fig. 3 besitzt jedoch eine elektronische Schaltvorrichtung, die Strom nur in einer Richtung leitet. Wenn daher die Anzeigeelektrode 3 über das Schaltelement 5′ an den zweiten Datenbus 2-(m+1) geschaltet wird, wird die Anzeigeelektrode 3 auf die Spannung des zwei­ ten Bus 2-(m+1) aufgeladen, wenn die Spannung des zweiten Datenbus 2-(m+1) größer ist als die Spannung der Anzeige­ elektrode 3. Wenn jedoch der zweite Datenbus 2-(m+1) fehlerhaft wird, d. h. die Spannung des zweiten Datenbus 2- (m+1) geringer wird als die Spannung der Anzeigeelektrode 3, wird die Anzeigeelektrode 3 nicht auf die Spannung des zwei­ ten Datenbus aufgeladen, da die elektronische Schaltvorrich­ tung des Schaltelementes 5′ nicht zuläßt, daß Ströme in Ent­ laderichtung geleitet werden.

Mit anderen Worten, selbst bei einem Ausfall des zweiten Da­ tenbus 2-(m+1) wird die Anzeigeelektrode 3 nicht auf die Spannung des fehlerhaften Datenbus entladen, da das Schalt­ element 5′ Ströme nur in einer Richtung leitet. Folglich wird die über den ersten Schalttransistor TFT 4 vom ersten Datenbus 2-m zugeführte Spannung selbst dann an der Anzeige­ elektrode 3 aufrechterhalten, wenn der zweite Datenbus 2- (m+1) fehlerhaft wird. Auf diese Weise wird selbst dann die normale Funktionsweise des Bildelementes sichergestellt, wenn das zweite Schaltelement 5, des Bildelementes an den fehlerhaften zweiten Datenbus 2-(m+1) angeschlossen ist.

Fig. 4 zeigt eine Variante der Schaltung der Fig. 3, bei der das zweite Schaltelement 5′ der Fig. 3 vorzugsweise einen MIS (Metallisolatorhalbleiter) 5′′ und eine Diode 6 umfaßt. Die Diode 6 kann als vorstehend beschriebene elek­ tronische Vorrichtung bezeichnet werden. Des weiteren ist jeder Datenbus über eine Diode 7 (oder einen Widerstand) und einen Bus 8 an eine gemeinsame LCD-Elektrode mit einer Span­ nung Un angeschlossen (oder endet an dieser). Die Spannung Un entspricht vorzugsweise einer Erdspannung oder dem mini­ malen Spannungsniveau des Videosignales am Datenbus oder ist geringer als dieses.

Die Diode 6 und der MIS 5, der Fig. 4 bildet zusammen das zweite Schaltelement 5′ der Fig. 3. Die Polarität der Diode 6 ist so ausgewählt, daß die Anzeigeelektrode 3 durch das zweite Schaltelement 5′ auf die Spannung des zweiten Daten­ bus 2-(m+1) aufgeladen werden kann, jedoch nicht über das zweite Schaltelement 5′ auf die Spannung des zweiten Daten­ bus 2-(m+1) entladen werden kann, wenn infolge von Defekten im Bus vom zweiten Datenbus 2-(m+1) kein Videosignal zuge­ führt wird. Mit anderen Worten, wenn der zweite Datenbus 2- (m+1) fehlerhaft wird, stellt der zweite Datenbus eine aus­ reichende Spannung zur Verfügung, da die Diode Ströme nur in Aufladerichtung leitet, d. h. die Diode rückwärts vorgespannt wird, so daß ein Entladen der Anzeigeelektrode 3 durch den MIS 5′′ und die Diode 6 auf eine schwimmende Spannung des fehlerhaften zweiten Datenbus 2-(m+1) verhindert wird. Die hier beschriebene Diode 6 umfaßt vorzugsweise eine Schottky- Diode oder einen Transistor, dessen Gate und Drain aneinan­ dergeschlossen sind.

Wie aus Fig. 5 hervorgeht, ist mit Ug das Abtastsignal (oder Adreßsignal) bezeichnet,. das am ersten und zweiten Adreßbus 1-1 und 1-2 benachbart zu einem Bildelement liegt. Ud bezeichnet das Videosignal, das am ersten und zweiten Da­ tenbus 2-m und 2-(m+1) benachbart zum gleichen Bildelement liegt. U1 betrifft die Spannung an der Anzeigeelektrode 3 des gleichen Bildelementes der Matrix der vorliegenden Er­ findung, wobei diese Anzeigeelektrode 3 an den ersten und zweiten Adreßbus 1-1 und 1-2 und den ersten und zweiten Da­ tenbus 2-m und 2-(m+1) geschaltet ist, wenn der erste und zweite Datenbus 2-m und 2-(m+1) benachbart zur Anzeigeelek­ trode 3 in Betrieb (d. h. nicht fehlerhaft) sind. Mit U2 ist die Spannung an der gleichen Anzeigeelektrode 3 bezeichnet, wenn der erste Datenbus 2-m fehlerhaft ist, und U3 bezeich­ net die Spannung an der gleichen Anzeigeelektrode, wenn der zweite Datenbus 2-(m+1) fehlerhaft ist. Zu Vergleichs­ zwecken bezieht sich U4 auf die Spannung an der Anzeigeelek­ trode der herkömmlich ausgebildeten aktiven Matrix der Fig. 2 (die keine Diode im zweiten Schaltelement besitzt), wenn der zweite Datenbus 2-(m+1) fehlerhaft ist.

Jedes Adreßsignal Ug besitzt einen Impuls mit einer Größe U2m einer positiven Polarität und einer identischen Breite t sowie einer Periode T, wobei t = T/n ist (n ist die Zahl der Zeilen der Bildelemente in der Matrix). Beispielsweise wird während einer Zeitdauer t1 der ersten Periode T der Impuls eines solchen Adreßsignales an den ersten Adreßbus 1-1 ge­ legt, und danach wird der gleiche Impuls während einer Zeit­ dauer t3 der zweiten Periode T an den gleichen Adreßbus ge­ legt. In entsprechender Weise wird während einer Zeitdauer t2 der ersten Periode T der Impuls an den zweiten Adreßbus 1-2 gelegt, während der gleiche Impuls während einer Zeit­ dauer t4 der zweiten Periode T an den gleichen Adreßbus ge­ legt wird.

Wenn während der Zeitdauer t1 der ersten Periode T der Im­ puls an den ersten Adreßbus 1-1 gelegt wird, wird der an den ersten Adreßbus 1-1 angeschlossene TFT 4 aktiviert, und die Anzeigeelektrode 3 wird über den TFT 4 auf eine Videosignal­ spannung Ud1 des ersten Datenbus 2-m aufgeladen. Während der Zeitdauer t2 der ersten Periode T, wenn der Impuls an den zweiten Adreßbus 1-2 gelegt wird, wird das Schaltelement 5′ (d. h. der MIS 5′′ und die Diode 8) aktiviert. Während dieser Zeit wird jedoch die Anzeigeelektrode 3 nicht wieder auf­ geladen, da die anfangs aufgeladene Spannung Ud1 der Anzei­ geelektrode größer ist als eine vom zweiten Datenbus 2- (m+1) zugeführte Videosignalspannung Ud3. Daher bleibt die Spannung U1 an der Anzeigeelektrode 3 während des restlichen Teils der ersten Periode T die gleiche Spannung Ud1. In ent­ sprechender Weise wird während der Zeitdauer t3 der zweiten Periode T die Anzeigeelektrode auf eine Videosignalspannung Ud2 des ersten Datenbus 2-m aufgeladen. Während der Zeit­ dauer t4 der zweiten Periode T wird entsprechend die Anzei­ geelektrode wieder auf eine Videosignalspannung Ud4 des zweiten Datenbus 2-(m+1) aufgeladen, da Ud4 < Ud2 ist.

U2 betrifft die Situation, in der der erste Datenbus (2-m) fehlerhaft wird. In dieser Situation schwimmt die Spannung des fehlerhaften Teiles des ersten Datenbus 2-m, d. h. hat den Spannungswert Un. Wie vorstehend erläutert, gibt die Spannung Un die Spannung an der Flüssigkristallzellenelek­ trode wieder und wird über die Diode 7 und den Bus 8 auf einen Pegel gesetzt, der dem des dem Datenbus zugeführten Videosignales entspricht oder kleiner als dieser ist. Alter­ nativ dazu können die Dioden 7 direkt an gemeinsame "Erde" gelegt sein, d. h. Un wird auf einen Wert von 0 gesetzt.

Während der Zeitdauer t1 der ersten Periode T wird die Span­ nung an der Anzeigeelektrode auf Un gehalten, da der fehler­ hafte erste Datenbus 2-m auf Un gesetzt ist. Dann wird während der Zeitdauer t2 der ersten Periode T die Anzeige­ elektrode auf Ud3 aufgeladen, d. h. die Videosignalspannung des nicht fehlerhaften zweiten Datenbus 2-(m+1). Für den restlichen Teil der ersten Periode T wird die Spannung an der Anzeigeelektrode auf Un gehalten. Da während der Zeit­ dauer t3 der zweiten Periode T der fehlerhafte Teil des ersten Datenbus 2-(m+1) auf Un gesetzt ist, wird dann die Anzeigeelektrode auf Un entladen. Während der Zeitdauer t4 der zweiten Periode T wird die Anzeigeelektrode auf die vom nicht fehlerhaften zweiten Datenbus 2-(m+1) zugeführte Vi­ deosignalspannung Ud4 aufgeladen. Während des restlichen Teils der zweiten Periode T wird dann die Spannung Ud4 an der Anzeigeelektrode aufrechterhalten.

U3 betrifft den Fall, in dem der zweite Datenbus 2-(m+1) fehlerhaft wird. Da der MIS 5′′ während der Zeitdauern t1 und t2 der ersten Periode T und t3 der zweiten Periode T ak­ tiviert ist, funktioniert die Schaltung im wesentlichen in der gleichen Weise wie bei U1. Während der Zeitdauer t4 der zweiten Periode T wird jedoch die Anzeigeelektrode 3 wieder auf Ud2 aufgeladen, wobei es sich hierbei um die Video­ signalspannung des nicht fehlerhaften zweiten Datenbus 2-m handelt. Während t4 wird jedoch die Anzeigeelektrode 3 nicht auf Un, d. h. den Spannungspegel des fehlerhaften Teiles des zweiten Datenbus 2-(m+1) entladen, da die Spannungspolari­ tät der Anzeigeelektrode 3 entgegengesetzt zu der der Diode 6 ist und die Diode 6 sich in einem "ausgeschalteten" nicht leitenden Zustand befindet.

Zu Vergleichszwecken betrifft U4 die herkömmliche Matrix, die keine Diode im zweiten Schaltelement 5 besitzt, wenn der zweiten Datenbus 2-(m+1) fehlerhaft geworden ist. In diesem Fall wird die Anzeigeelektrode 3 während der Zeitdauern t2 und t4 auf Un, d. h. die Spannung des fehlerhaften Teiles des zweiten Datenbus 2-(m+1), entladen.

Daher fällt im Gegensatz zu der herkömmlichen aktiven LCD- Matrixkonstruktion bei der Matrix der vorliegenden Erfindung das Bildelement nicht aus, wenn der zweite Datenbus 2-3 fehlerhaft wird, solange wie der erste Datenbus 2-2 in Be­ trieb ist. Wenn des weiteren ein Ausgangselement der Video­ signaltreiberschaltung, die dem Datenbus zugeordnet ist, ausfällt, d. h. das Videosignal nicht einem solchen Datenbus zugeführt wird, fallen die an diesen Datenbus angeschlosse­ nen Bildelemente notwendigerweise nicht aus, da das Video­ signal den Bildelementen von einem benachbarten nicht fehlerhaften Datenbus zugeführt wird.

Als Diode 6 (der Fig. 4) können verschiedene Arten von Dioden, wie beispielsweise Pin-Dioden, Schottky-Dioden und Feldeffekttransistoren mit aneinandergeschaltetem Gate und Source, verwendet werden. Als zweites Schaltelement 5′ kann eine Kombination aus einem Dünnfilmschalttransistor mit ei­ ner Schottky-Diode oder aus einem Dünnfilmschalttransistor mit einem MIS-Transistor mit aneinandergeschaltetem Gate und Drain verwendet werden, die eine einfache Konstruktion be­ sitzen und leicht herzustellen sind.

Fig. 6 zeigt eine Schicht aus einem beispielhaften Ab­ schnitt der aktiven LCD-Matrix der vorliegenden Erfindung, wobei die Schaltung einen MIS-Transistor und eine Schottky- Diode umfaßt, die das zweite Schaltelement 5′ bilden. Mit 3 ist eine Anzeigeelektrode, mit 4 das erste Schaltelement und mit 5 der zweite MIS-Schalttransistor bezeichnet. Mit 1-2 und 1-3 sind der erste und zweite Adreßbus und mit 2-2 und 2-3 der erste und zweite Datenbus bezeichnet. Mit 6 ist die Schottky-Diode bezeichnet. Die Schottky-Diode 6 besteht aus einem amorphen Siliciumfilm 9 zwischen einem leitenden Kon­ takt von einem mit Phosphor legierten amorphen Siliciumfilm zum Drain des MIS 5 und einem Metallkontakt 9 von einem Chromfilm zum Datenbus.

Fig. 7 zeigt einen Schnitt entlang Linie A-A′ in Fig. 6. Die Konstruktion der Fig. 7 wurde wie folgt hergestellt. Ein Chromfilm wurde auf eine Isolatorsubstanz 11 gedampft. Die Adreßbusse und Gates 12 wurden fotolithografisch aus dem Chromfilm hergestellt. Dann wurde ein Siliciumnitridfilm 13 darauf abgeschieden, um ein Gate-Dielektrikum auszubilden. Danach wurde ein transparenter leitender Film aus Indiumoxid abgeschieden, und die Anzeigeelektroden 3 wurden aus diesem Film ausgebildet. Dann wurde ein mit Phosphor legierter amorpher Silicumfilm 15 nacheinander aufgedampft, um einen niedrigohmigen Kontakt für das amorphe Silicium vorzusehen. Die Drain-Kontakte und Source-Kontakte der Schalttransisto­ ren und ein Kontakt für die Anzeigelektrode 3 wurden foto­ lithografisch aus diesen Filmen hergestellt.

Dann wurde ein amorpher Siliciumfilm 15 abgeschieden, und die Halbleiterbereiche der Schalttransistoren wurden foto­ lithografisch aus dem Siliciumfilm 15 ausgebildet. Danach wurde ein Siliciumnitridfilm 17 auf einem Schutzdielektrikum abgeschieden, in dem Fenster zum amorphen Silicium foto­ lithografisch geöffnet wurden, um Schottky-Dioden in den Schalttransistoren 5 und Kontaktfenster für die Drain-An­ schlüsse der Schalttransistoren 4 auszubilden. Dann wurden ein Chromfilm 18 und ein Aluminiumfilm 19 nacheinander auf­ gedampft, und die Adreßbusse wurden fotolithografisch herge­ stellt.

Fig. 8 zeigt eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und Fig. 9 eine weitere Variante derselben, bei der jedes Bildelement an ein Paar von Adreßbussen 1 und ein Paar von Datenbussen 2 angeschlossen ist. Diese Arten von aktiven LCD-Matritzen werden für Farbanzeigen mit einer dreieckförmigen Anordnung von Farbbildelementen verwendet.

Gemäß Fig. 8 besitzt jedes Bildelement ein Paar von Anzei­ geelektroden. Jede Anzeigeelektrode besitzt ein erstes und zweites Schaltelement. Das erste Schaltelement einer jeden Anzeigeelektrode ist an einen ersten Adreßbus und das zweite Schaltelement einer jeden Anzeigeelektrode ist an einen zweiten Adreßbus geschaltet. Ferner sind beide über eine Diode an einen entsprechenden Datenbus geschaltet. Die Diode verhindert ein Entladen der Anzeigeelektrode, wenn der ent­ sprechende Datenbus fehlerhaft wird.

Wie in Fig. 9 gezeigt, besitzt jedes Bildelement ein Paar von Anzeigeelektroden, nämlich eine erste Anzeigeelektrode 3 und eine zweite Anzeigeelektrode 20. Die erste Anzeigeelek­ trode 3 ist über einen ersten Schalttransistor 4 an einen ersten Adreßbus aus dem Paar der Adreßbusse 1 und über einen zweiten Schalttransistor 5 an einen zweiten Adreßbus aus dem Paar der Adreßbusse 1 geschaltet. In entsprechender Weise ist jede zweite Anzeigeelektrode 20 über einen dritten Schalttransistor 21 an den ersten Adreßbus 1 und über einen vierten Schalttransistor 22 an den zweiten Adreßbus 1 ge­ schaltet. Die erste und zweite Anzeigeelektrode sind gemein­ sam an einen ersten Datenbus aus dem Paar der Datenbusse 2 über den ersten und dritten Schalttransistor 4, 21 und an einen zweiten Datenbus aus dem Paar der Datenbusse 2 über den zweiten und vierten Schalttransistor 5, 22 geschaltet.

Der vierte Schalttransistor 22 besitzt eine Diode 6 zwischen der zweiten Anzeigeelektrode 20 und dem zweiten Datenbus 2. Wie in Verbindung mit Fig. 4 erläutert, ermöglicht diese Diode 6, daß der Schalttransistor 22 den Strom nur in einer Richtung leitet, so daß eine Entladung der Anzeigeelektrode auf die schwimmende Spannung des fehlerhaften Adreßbusses 2 verhindert wird.

Jeder Datenbus ist über eine Diode 7 an einen gemeinsamen Bus 8 geschaltet. Der gemeinsame Bus 8 wird auf der Spannung Un gehalten oder ist elektrisch geerdet. Die Indices R, G, B (der Fig. 8) bezeichnen die Anordnung der entsprechenden Farbfilter auf dem Anzeigepaneel. Die in den Fig. 8 und 9 gezeigten aktiven Matritzen funktionieren in entsprechener Weise wie die Matrix der Fig. 4. Des weiteren entspricht das Herstellverfahren für die aktiven Matritzen der Fig. 8 und 9 dem der Ausführungsform der Fig. 4.

Bei der aktiven LCD-Matrix der vorliegenden Erfindung be­ sitzt jedes Bildelement eine Anzeigeelektrode und zwei Schaltelemente, wobei jede Anzeigeelektrode über das erste der Schaltelemente an den ersten Satz der Adreß- und Daten­ busse und über das zweite der Schaltelemente an den zweiten Satz der Adreß- und Datenbusse angeschlossen ist. Das zweite Schaltelement umfaßt einen elektronischen Schalter, der Strom nur in einer Richtung leitet.

In Kombination mit einem derartigen elektronischen Schalter kann das zweite Schaltelement vorzugsweise einen MIS-Tran­ sistor umfassen. Der elektronische Schalter kann vorzugs­ weise eine Diode umfassen, die zwischen dem Drain des MIS- Transistors und dem zweiten Datenbus angeordnet ist, während das Gate des MIS-Transistors an den zweiten Adreßbus ange­ schlossen ist. Der Drain-Anschluß und die Source des MIS können ausgetauscht werden. Jeder Datenbus kann vorzugsweise über eine Diode oder einen Widerstand und einen Bus an ge­ meinsame Erde oder eine Spannung, die dem minimalen Span­ nungspegel des an das Datenbussignal gelegten Videosignales entspricht oder geringer als dieser ist, gelegt sein. Die Diode des zweiten Schaltelementes kann vorzugsweise eine Schottky-Diode oder einen MIS-Transistor mit aneinanderge­ schlossenem Gate und Drain umfassen.

Claims (16)

1. Aktive Matrix für Flüssigkristallanzeigen mit einer Vielzahl von Bildelementen, einer Vielzahl von Adreßbussen und einer Vielzahl von Datenbussen, die senkrecht zu den Adreßbussen verlaufen, wobei jedes Bildelement mindestens eine Anzeigeelektrode (3); eine erste Schalteinrichtung (4), die zwischen die Anzeigeelektrode (3) und einen ersten Adreßbus sowie einen ersten Datenbus geschaltet ist; und eine zweite Schalteinrichtung (5′) umfaßt, die zwischen die Anzeigeelektrode (3) und einen zweiten Adreßbus sowie einen zweiten Datenbus geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der zweiten Schalteinrichtung (5′) und dem zweiten Datenbus angeordnete Einrichtungen vorgesehen sind, die verhindern, daß die Anzeigeelektrode (3) entladen wird, wann immer der zweite Datenbus fehlerhaft wird.

2. Aktive Matrix nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Verhindern des Entladens eine Diode (6) umfassen.

3. Aktive Matrix nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet′ daß die zweite Schalteinrichtung (5′) einen MIS (Metallisolator­ halbleiter)-Transistor (5′′) in Kombination mit der Diode (6) aufweist.

4. Aktive Matrix nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Diode (6) eine Schottky-Diode umfaßt.

5. Aktive Matrix nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Diode einen MIS-Transistor aufweist, der ein Gate- und einen Drain-Anschluß besitzt, die miteinander verbunden sind.

6. Aktive Matrix nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der MIS-Transistor eine an die Anzeigeelektrode angeschlossene Source, ein an den zweiten Adreßbus angeschlossenes Gate und einen an die Diode angeschlossenen Drain-Anschluß aufweist und daß die Diode an den zweiten Datenbus angeschlossen ist, so daß der Strom in der Diode nur in einer Richtung geleitet wird, um ein Entladen der Anzeigeelektronik zu verhindern, wenn der zweite Datenbus fehlerhaft wird.

7. Aktive Matrix nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der MIS-Transistor einen an die Anzeigeelektrode angeschlossenen Drain-Anschluß, ein an den zweiten Adreßbus angeschlossenes Gate und eine an die Diode angeschlossenes Source besitzt und daß die Diode an den zweiten Datenbus angeschlossen ist, so daß der Strom in der Diode nur in einer Richtung geleitet wird, um zu verhindern, daß die Anzeigeelektrode entladen wird, wenn der zweite Datenbus fehlerhaft wird.

8. Aktive Matrix für Flüssigkristallanzeigen mit einer Vielzahl von Bildelementen, einer Vielzahl von Adreßbussen und einer Vielzahl von Datenbussen, die senkrecht zu den Adreßbussen verlaufen, wobei jedes Bildelement eine erste und zweite Anzeigeelektrode (3, 20), die im Abstand voneinander angeordnet sind; eine erste Schalteinrichtung (4), die zwischen die erste Anzeigeelektrode (3) und einen ersten Adreßbus geschaltet ist;
eine zweite Schalteinrichtung (5), die zwischen die zweite Anzeigeelektrode (20) und den ersten Adreßbus geschaltet ist sowie eine dritte und vierte Schalteinrichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Schalteinrichtung (21) zwischen die erste Anzeigeelektrode (3) und einen zweiten Adreßbus sowie einen entsprechenden Datenbus geschaltet ist und daß die vierte Schalteinrichtung (20) zwischen die zweite Anzeigeelektrode (20) und den zweiten Adreßbus sowie den entsprechenden Datenbus geschaltet ist, wobei die dritte und/oder vierte Schalteinrichtung (21, 22) zwischen ihnen und dem entsprechenden Datenbus angeordnete Einrichtungen aufweist, die verhindern, daß die Anzeigeelektroden entladen werden, wenn der entsprechende Datenbus fehlerhaft wird.

9. Aktive Matrix für Flüssigkristallanzeigen mit einer Vielzahl von Bildelementen, einer Vielzahl von Adreßbussen und einer Vielzahl von Datenbussen, die senkrecht zu den Adreßbussen verlaufen, wobei jedes Bildelement eine erste und zweite Anzeigeelektrode (3, 20), die im Abstand voneinander angeordnet sind; eine erste Schalteinrichtung (4), die zwischen die erste Anzeigeelektrode (3) und einen ersten Adreßbus geschaltet ist;
eine zweite Schalteinrichtung (5), die zwischen die zweite Anzeigeelektrode (20) und den ersten Adreßbus sowie den ersten Datenbus geschaltet ist, und eine dritte und vierte Schalteirnichtung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Schalteinrichtung (21) zwischen die erste Anzeigeelektrode (3) und einen zweiten Adreßbus sowie einen zweiten Datenbus geschaltet ist und daß die vierte Schalteinrichtung (20) zwischen die zweite Anzeigeelektrode (20) und den zweiten Adreßbus sowie den zweiten Datenbus geschaltet ist, wobei die dritte und/oder vierte Schalteinrichtung (21, 22) zwischen ihnen und dem zweiten Datenbus angeordnete Einrichtungen aufweist, die verhindern, daß die Anzeigeelektroden entladen werden, wenn der zweite Datenbus fehlerhaft wird.

10. Aktive Matrix nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Verhindern der Entladung der Anzeigeelektroden eine Diode (6) zwischen dem entsprechenden Datenbus und der dritten und/oder vierten Schalteinrichtung umfassen.

11. Aktive Matrix nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Verhindern der Entladung der Anzeigeelektroden eine Diode (6) zwischen dem zweiten Datenbus und der dritten und/oder vierten Schalteinrichtung umfassen.

12. Aktive Matrix nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zum Verhindern der Entladung der Anzeigeelektroden eine Diode (6) umfassen.

13. Aktive Matrix nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schalteinrichtung einen MIS (Metallisolator­ halbleiter) -Transistor in Kombination mit der Diode aufweist.

14. Aktive Matrix nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der MIS-Transistor eine an die Anzeigeelektrode angeschlossene Source, ein an den zweiten Adreßbus angeschlossene Gate und einen an die Diode angeschlossenen Drain-Anschluß aufweist und daß die Diode an den entsprechenden (oder zweiten entsprechenden) Datenbus angeschlossen ist, so daß der Strom in der Diode nur in einer Richtung geleitet wird, um ein Entladen der Anzeigeelektrode zu verhindern, wenn der entsprechende (oder der zweite entsprechende) Datenbus fehlerhaft wird.

15. Aktive Matrix nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Diode eine Schottky-Diode umfaßt.

16. Aktive Matrix nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Diode durch einen MIS-Transistor mit miteinander verbundenen Gate- und Drainelektroden gebildet ist.