DE68906295T2

DE68906295T2 - Aktiver Matrix-Farbbildschirm ohne Kreuzung der Leiterbahnen für Adressierung und Spaltensteuerung.

Info

Publication number: DE68906295T2
Application number: DE89400053T
Authority: DE
Inventors: Bernard Diem; Thierry Leroux
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1988-01-11
Filing date: 1989-01-09
Publication date: 1993-10-21
Anticipated expiration: 2009-01-10
Also published as: EP0332476A1; FR2625827B1; FR2625827A1; JPH022525A; DE68906295D1; EP0332476B1; US4950058A

Description

Die vorliegende Erfindung hat einen aktiven Matrix-Farbbildschirm ohne Kreuzung der Leiterbahnen zum Gegenstand. Sie ist ebensogut zur Anzeige von Texten, wie bewegten Bildern geeignet.
Die aktiven Flüssigkristall Matrix-Farbbildschirme sind durch die Verbindung von zwei, einen Flüssigkristall einschließenden Wänden realisiert.
Die Figur 1 zeigt die auf bekannte Weise auf der ersten Wand angeordneten und einen Grundbildpunkt bildenden Elemente (Pixel im internationalen Sprachgebrauch)
Ein Dünnfilmtransistor 10 ist mit seinem Gate mit einer Leiterbahn Li, mit seiner Source mit einem Spaltenleiter Cj, und mit seinem Drain mit einer Elektrode 12 verbunden. Die zweite Wand ist mit farbigen Elektroden überzogen, welche ein Filtermosaik der drei Grundfarben bilden: Rot, Grün und Blau, in den Matrixschritten.
Drei hauptsächliche Typen der Anordnung sind gewöhnlich verwendet. Sie sind gezeigt in der Figur 2. Ein Farbbildpunkt umfaßt drei Grundbildpunkte der Farben Rot, Grün und Blau. Die Grundbildpunkte sind durch Quadrate dargestellt, die ihnen zugeordneten Farben sind bezeichnet: R: Rot, V: Grün, B: Blau.
In der Figur 2A hat man die "Band" genannte Struktur gezeigt. Diese Gestaltung erlaubt die Speicherung der drei Informationen R, V, B gleichzeitig, jedoch ist diese Anordnung der Filter visuell ungünstig.
Eine Struktur vom Typ "Diagonal" ist in der Figur 2B gezeigt. Diese Struktur, visuell günstiger als die vorhergehende, hat den Nachteil der komplexeren Bildschirmadressierung: Ein Bildpunkt ist auf zwei Linien verteilt; die drei Farben sind ein und derselben Spalte zugeordned.
Eine Struktur "Dreieck" ist in Figur 2C gezeigt. Die Vorteile welche den Komfort bei der Betrachtung dieser Struktur im Vergleich zu den beiden vorhergehenden betreffen, sind herausgestellt in dem Artikel: "Color pixel arrangement evaluation for LC-TV" von S. Tsuruta, K. Mitsuhashi, S. Ichkawa und K. Noguchi, erschienen im Bericht 1985 international display research conference, Seiten 24.
Die Figur 3 zeigt zwei bekannte Vorrichtungen zum Gebrauch der Struktur "Dreieck".
Die Figur 3A bezieht sich auf den Artikel: " an amphorus-Si TFT adressed 3.2 in Full color LCD" von F. Funada, Y Takafuji, K. Yano, H. Take und M. Matsuura, erschienen in dem Bericht SLD 86 Digest, Seite 192.
Diese Struktur zeigt den Nachteil die Wege der Spaltenleiter zu verlängern, welche im Zig-Zack zwischen den Elektroden der entsprechenden Bildpunkte derart geführt werden müssen, daß die Bildpunkte um einen halben Schritt zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zeilen versetzt werden können.
Man weiß andererseits, daß die Herstellungsprobleme um so größer sind, je länger die Leiterwege sind: man multipliziert, zum Beispiel, die Risiken von Kurzschlüssen und Unterbrechungen.
Die Figur 3B zeigt eine zweite Möglichkeit zum Gebrauch der Struktur "Dreieck". Diese ist beschrieben in dem Artikel "A high picture quality LC-TV using triangle triocolor dots" von Saito und seinen Mitarbeitern, erschienen in dem Bericht 1985 international display research conference Seite 27. Diesmal bringt eine Farbe eines Farbbildpunktes zwei Grundbildpunkte der gleichen Farbe ins Spiel. Jedem Grundbildpunkt ist ein Dünnfilmtransistor zugeordnet. Die durch diesen Vorschlag der Konfiguration sich ergebenden Probleme sind die hohe Anzahl der Dünnfilmtransistoren welche die Adressierung komplexer, die Realisierung der Matrix schwieriger macht, und die Kosten der Herstellung erhöht.
Die vorliegende Erfindung erlaubt, immer unter Beibehaltung des visuellen Komforts der Struktur "Dreieck", die Mittel zur Durchführung der Adressierung der Bildpunkte zu vereinfachen.
In der Tat empfiehlt die Erfindung, die Zeilenleiter und die Spaltenleiter jeweils auf der ersten beziehungsweise auf der zweiten Wand anzuordnen. Andererseits sind die drei, einen Farbbildpunkt bildenden Grundbildpunkte, gleichzeitig unter Verwendung eines einzigen Zeilenleiters adressiert, was zur Auswirkung hat, den Kreis zur Adressierung zu vereinfachen, die Leiterlängen zu reduzieren, und somit die Anzahl der Kurzschlüsse zu verringern. Diese Konfiguration erlaubt, bei gleicher Anzahl von Farbbildpunkten, die Anzahl der zur Realisierung der in Figur 3B beschrieben Konfiguration erforderlichen Dünnfilmtransistoren um die Hälfte zu reduzieren. Für einen Bildschirm mit MxN Bildpunkten nach der Erfindung, verwendet man M Zeilen und 3N Spalten, welche 3MxN Dünnfilmtransistoren, beziehungsweise M+3N Anschlüssen entsprechen, während man für einen Bildschirm wie in Figur 3A beschrieben, 2M Zeilen und 3N/2 Spalten, welche 3MxN Transistoren beziehungsweise 2M+(3N/2) Anschlüsse entsprechen, verwendet, für einen Bildschirm wie in Figur 3B beschrieben, hat man 6MxN Transistoren beziehungsweise M+3N Anschlüsse. Im Vergleich zu Bildschirmen früherer Art, reduziert man entweder die Anzahl der Dünnfilmtransistoren, oder die Anzahl der Anschlüsse. Außer, daß dies eine Senkung der Herstellungskosten nach sich zieht, vereinfacht dies die Herstellung des Bildschirms.
Die durch einen Spaltenleiter verbundenen Elektroden sind alle für Filter der gleichen Farbe Rot, Grün, oder Blau bestimmt. Dies erlaubt eine einfache und sehr wirkungsvolle Methode der Elektroablagerunge zur Realisierung dieser Filter zu verwenden.
Auf genauere Weise hat die vorliegende Erfindung zum Gegenstand, einen aktiven Matrix-Farbbildschirm ohne Kreuzung der Leiterbahnen für Adressierung und Spaltensteuerung, umfassend einen Flüssigkristall zwischen einer ersten Wand und einer zweiten transparenten Wand angeordnet, besagter Bildschirm umfassend eine Vielzahl Bildfarbpunkte, jeder Bildfarbpunkt aus den drei im Dreieck angeordneten Grundfarbpunkten Rot, Grün und Blau gebildet, jeder der Grundpunkte auf der ersten Wand bestehend aus einem Dünnfilmtransitor verbunden mit einer Elektrode eines Kondensators, wobei eine zweite Elektrode dieses Kondensators auf der zweiten Wand ist, die Elektroden der zweiten Wand in Spalten angeordnet sind, jede der Elektrodenspalten entsprechend einer Farbe, nacheinander Rot, Grün, und Blau, und miteinander durch einen Spaltenleiter verbundenen. Jeder Zeilenleiter zur Adressierung ist gemeinsam für zwei Zeilen aneinander grenzender Elektroden, wobei jeder Zeilenleiter an einem für zwei aneinander grenzende Zeilen von Elektroden gemeinsamen Referenzpotential liegt, auf einer Seite einer Zeile von Elektroden und parallel zu dieser findet man einen Zeilenleiter, und auf der anderen Seite dieser Zeil von Elektroden und parallel zu dieser findet man einen Leiter der am Referenzpotential liegt.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung treten aus der folgenden Beschreibung besser hervor, welche rein informativ und keineswegs erschöpfend ist, unter Bezugnahme auf die Figur 4 bis 6 in welcher:
- die Figur 4 eine Anordnung nach der Erfindung der Elemente der Grundbildpunkte auf der ersten Wand zeigt;
- die Figur 5 eine Anordnung nach der Erfindung der Elemente der Grundbildpunkte auf der zweiten Wand zeigt;
- die Figur 6 die Chronogramme der Veränderungen der Spannung Vref und der Spannungen VLi, Vli+1 und VCj zeigt, angelegt an die aufeinanderfolgenden Zeilenleiter Li und Li+1 und einen Spaltenleiter Cj, im Falle, daß man die Grundbildpunkte, welche der Kreuzung der Zeilenleiter Li und Li+1 mit dem Spaltenleiter Cj entsprechen, aktiviert.
Die Figur 4 zeigt die Elemente der Grundbildpunkte angeordnet auf der ersten Wand. Diese Elemente 20 sind ein Dünnfilmtransistor vom Typ a-Si:H, und eine Elektrode. Der Drain des Transistors ist mit der Elektrode verbunden, während sein Gate mit einem Zeilenleiter Li verbunden, und seine Source an ein Referenzpotential Vref gelegt ist. i ist eine generelle Bezeichnung welche für die Nummer des Zeilenleiters steht. In der Figur bezieht man sich auf zwei aufeinander folgende Zeilenleiter Li-1 und Li, wobei der folgende Zeilenleiter Li+1 bezeichnet würde. Man sieht in Figur 4, daß die Elektroden in Zeilen angeordnet sind: auf einer Seite einer Zeile von Elektroden und parallel zu derselben findet man einen Zeilenleiter, auf der anderen Seite dieser Zeile von Elektroden und parallel zu derselben findet man einen an ein Referenzpotential Vref angelegten Leiter. Drei Grundbildpunkte 20, 22, 24 des gleichen Farbbildpunktes sind mit dem gleichen Zeilenleiter Li verbunden. Die an die Zeilenleiter angelegten Werte der Spannung zur Adressierung und die Referenzspannungen sind abhängig von dem verwendeten Flüssigkristall und den Kennwerten der Transistoren.
Die Figur 5 zeigt eine Anordnung nach der Erfindung, der Elektroden auf der zweiten Wand. Diese Elektroden sind in Spalten aufgereiht, wobei eine Spalte einer Farbe Rot R, Grün V, oder Blau B entspricht. Die Elektroden einer gleichen Reihe sind mit einem Spaltenleiter Cj verbunden. j ist eine generelle Bezeichnung welche für die Nummer der Spalte steht. In der Figur bezieht man sich auf drei aufeinander folgende Spaltenleiter Cj-1, Cj und Cj+1.
Die Anordnung der verschiedenen Farbfilter auf den Elektroden erlaubt eine leichte Realisierung durch Elektroablagerung.
Man sieht in Figur 6 die Chronogramme entsprechend den Veränderungen der Spannung Vref und der Spannungen VLi und Vli+1, angelegt an die Zeilenleiter Li und Li+1, sowie die Veränderung der Spannung Vcj angelegt an einen Spaltenleiter Cj, wenn die, einer Kreuzung dieser Zeilenleiter mit diesem Spaltenleiter entsprechenden Grundbildpunkte aktiviert sind.
Auf generelle Art besteht die Adressierung der aktiven Matrixen darin, die Zeilenleiter nacheinander periodisch gültig zu machen, wobei die Periode als Rasterzeit T bezeichnet wird. Die verschiedenen, einem gültig gemachten Zeilenleiter entsprechenden Bildpunkte die aktiviert sein müssen, sind aktiviert durch die an die Spalten angelegten Steuerspannungen VCj. Die zwischen den Elektroden eines Bilpunktes angelegte Spannung entspricht der Differenz VCj- Vref. Um dem verwendeten Flüssigkristall eine ausreichend lange Lebensdauer zu garantieren, kehrt man die Phase der Spannung zur Adressierung nacheinander, und für einen gegebenen Zeilenleiter, nach jedem Raster um. Diese Einrichtung erlaubt eine mittlere Leistung, verbraucht in dem Flüssigkristall, von Null zu haben.
Die Eigenstruktur eines Dünnfilmtransistors läßt während der Adressierung einen störenden Kondensator auf dem Niveau des Gates hervortreten. Dieses Störungselement zieht das Erscheinen einer Gleichspannungskomponente nach sich, welche die gute Adressierung der Bildpunkte stört. Um dieses Phänomen zu kompensieren, fügt man eine Gleichspannung Vref der Referenzspannung Vref hinzu.
Die effektiv an die Elektroden eines Bilpunktes (ij) angelegte Spannung entspricht
VPij = VCj - Vref + Vref.

Claims

Aktiver Matrix-Farbbildschirm ohne Kreuzung der Leiterbahnen für Adressierung und Spaltensteuerung, einen Flüssigkristall zwischen einer ersten und einer zweiten Wand angeordnet, eine Vielzahl Bildfarbpunkte, jeder Bildfarbpunkt aus den drei im Dreieck angeordneten Grundfarbpunkten Rot, Grün und Blau gebildet, jeder der Grundpunkte auf der ersten Wand bestehend aus einem Dünnfilmtransitor dessen Gate mit einer Leiterbahn für Adressierung, dessen Source mit einem einen Bezugswert (Vref) führenden Leiter, und dessen Drain mit einer Elektrode eines Kondensators verbunden ist, eine zweite Elektrode dieses Kondensators an der zweiten Wand liegend, die Elektroden der ersten Wand in Zeilen angeordnet, die Elektroden der zweiten Wand in Spalten angeordnet, jede der Elektrodenspalten entsprechend einer Farbe, nacheinander Rot (R), Grün (V), und Blau (B), und die miteinander durch einen Spaltenleiter (Cj) verbundenen Elektroden, umfassend,

dadurch gekennzeichnet, daß:

jede Zeilenleiterbahn zur Adressierung (Li) gemeinsam für zwei Zeilen aneinandergrenzender Elektroden ist, jede Leiterbahn für zwei Zeilen aneinandergrenzender Elektroden den Bezugswert (Vref) führt, man auf einer Seite einer Zeile von Elektroden, und zu diesen parallel angeordnet, eine Zeilenleiterbahn (Li), und auf der anderen Seite der Elektroden, und parallel zu diesen angeordnet, eine das Bezugspotential (Vref) führende Leiterbahn findet.