DE69305393T2

DE69305393T2 - Flüssigkristall-Farbanzeigerät

Info

Publication number: DE69305393T2
Application number: DE69305393T
Authority: DE
Inventors: Elais S Haim; Tomihisa Sunata
Original assignee: Hosiden Corp; Honeywell Inc
Current assignee: Koninklijke Philips NV; Honeywell Inc
Priority date: 1992-03-11
Filing date: 1993-03-09
Publication date: 1997-03-13
Anticipated expiration: 2013-03-10
Also published as: JPH0611733A; EP0560272B1; US5402141A; DE69305393D1; EP0560272A2; JP2950451B2; EP0560272A3

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Anzeigevorrichtungen, insbesondere Flüssigkristall- Farbanzeigegeräte mit Abstandsabstufung. Solche Anzeigevorrichtungen haben üblicherweise eine Aktivmatrix-Konfiguration.
Von der Rückseite her bestrahlte Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen (LCD) unter Verwendung gedreht-nematischer (TN) Flüssigkristalle wurden für Flachbildanzeigen zur Anwendung in Flugzeuginstrumenten, Laptops und Notebook-Computern und dergleichen entwickelt. Solche Flüssigkristallanzeigen verwenden üblicherweise eine Rückelektrodenstruktur in Form einer Matrix transparenter Metallpixel oder Punktelektroden sowie einer durchgehenden transparenten metallischen Frontelektrode und dazwischen angeordnetem Flüssigkristallmaterial. Die Frontelektrode wird vielfach als gemeinsame oder Gegenelektrode bezeichnet. Jede Pixelelektrode wird durch einen Schalter aktiviert, der üblicherweise als Dünnschichttransistor (TFT) ausgebildet ist und als Feldeffekttransistor (FET) hergestellt ist. Die Senkenelektrode jedes TFT ist an die zugeordnete Pixelelektrode angeschlossen oder bildet eigentlich die Pixelelektrode. Die Steuerelektroden der Dünnschichttransistoren jeder Zeile der Matrix sind gemeinsam an eine Steuerelektroden-Busleitung für die Zeile, und die Quellenelektroden der Dünnschichttransistoren in jeder Spalte der Matrix sind gemeinsam an eine Quellen- Busleitung für die Spalte angeschlossen. Ein Bild wird rasterweise erzeugt, in dem sequentiell die Steuerbuszeilen angeschlossen werden, während Informationssignale den Quellenbusspalten zugeführt werden.
Es ist bekannt, daß solche Flüssigkristallanzeigen anormale Bildverzögerungen und Flimmern zeigen, welches durch parasitäre Kapazitäten zwischen den Steuerelektroden und den Senkenelektroden der Dünnschichttransistoren bedingt ist. Die Steuerbus- Abtastimpulse laden die parasitären Kondensatoren auf eine Offset-Gleichspannung auf, welche zur Bildverzögerung führt. In solchen Flüssigkristallen ist der Zeilenabstand zwischen der rückseitigen Pixelelektrode und der gemeinsamen Frontelektrode für jede Pixelzelle üblicherweise über die gesamte Anzeigevorrichtung gleich. Solche Flüssigkristallanzeigen werden als Monospaltanzeigen bezeichnet. Eine Gleich- Vorspannung wird der gemeinsamen Elektrode zur Kompensation der Offsetspannung zugeführt, um die Bildverzögerung sowie das anormale Flimmern zu verringern. Mit anderen Worten, die Gleich-Vorspannung wird als Kompensation an die Gegenelektrode gelegt, um die Netto-Gleichspannung an den Pixelelektroden auf ein Minimum zu reduzieren.
Die Farbwiedergabefähigkeit wird bei der Flüssigkristallanzeige dadurch erzielt, daß man die Pixel in Farbgruppen, beispielsweise Triaden, Quadraten oder dergleichen, zusammenfaßt und an der Vorderfläche der Flüssigkristallanzeige Farbfilter vorsieht, welche das durch die entsprechenden Pixel übertragene Licht abfangen. Oft werden beispielsweise Triaden mit den primären Farbfiltern für rot, grün und blau verwendet. Durch eine geeignete Videosteuerung der Steuer- und Quellenbusse können verschiedene Farben erzeugt werden.
Farb-Flüssigkristallanzeigen werden üblicherweise mit einem gleichförmigen Zellenabstand für alle Farbpunkte im aktiven Bereich der Anzeigevorrichtung hergestellt. Wegen der Eigenschaften von TN-Monoabstand-Farbflüssigkristallanzeigen tritt für jeden Farbpunkt ein unterschiedlicher Wert der Ausschalthelligkeit auf. Dieses Phänomen führt zu unerwünscht hohen Pegeln des Hintergrundleuchtens. Der Zustand wird noch verschlimmert, wenn die Anzeigevorrichtung aus unterschiedlichen Winkeln betrachtet wird, weil jeder Farbpunkt seine Helligkeit in unterschiedlichem Maße in Abhängigkeit vom Betrachtungswinkel ändert, wobei in manchen Fällen der Zustand verstärkt und in anderen verringert wird. Das Ergebnis besteht in nicht vertretbar unterschiedlichen Farbigkeiten der Hintergrundfarbe bei unterschiedlichen Betrachtungswinkeln. Außerdem führt dieser Aspekt bei Monoabstands-Flüssigkristallanzeigen zu hohen Werten des Hintergrundleuchtens abhängig vom Betrachtungswinkel, was zu unerwünschten Sekundäreffekten hinsichtlich der Sichtbarkeit der Anzeigesymbole führt.
Im speziellen Fall braucht eine Mehrfarbenanzeigevorrichtung für rot, grün und blau (RGB) eine Beleuchtungsquelle mit starker Spektralemission bei 435nm, 545 nm, sowie 610 nm. Es ist nicht möglich, für alle drei Wellenlängen eine minimale Hintergrund-, d.h Abschaltdurchlässigkeit zu erzielen, wenn man eine Anzeigevorrichtung mit einem einzigen Zeilenabstand verwendet. Bei solchen Monoabstandsanzeigen ergeben sich Emissionen von wenigstens zwei der drei Wellenlängen, welche als Leckstrahlung durch den Anzeigehintergrund kommen und zu einer erhöhten Hintergrundhelligkeit führen. Dies seinerseits ergibt einen reduzierten Kontrast sowie einen farbigen Hintergrund.
Die Lösung des Problems der Hintergrundhelligkeit und Farbigkeit besteht in der Verwendung von Multi-Abstands-Anzeigen mit unterschiedlichen Zellabständen für die einzelnen Wellenlängen. Mit anderen Worten, für jede Farbe ist die Flüssigkristallzelle so aufgebaut, daß der Zeilenabstand einen Wert hat, welcher für die betreffende Farbe die Lichtdurchlässigkeit im Abschaltzustand auf ein Minimum verringert.
Eine solche Multiabstands-Anzeigekonstruktion erlaubt ein vollständigeres Auslöschen von Lichtpunkten und erzeugt stärker gesättigte stabile Primärfarben über den gesamten Betrachtungswinkel. Jede Farbigkeit der Hintergrundstrahlung einschließlich einer achromatischen Färbung kann mit der Multiabstandstechnologie durch Auswahl unterschiedlicher Farbstoffe für jede der Primärfarben erzielt werden, wenn man für jede Primärfarbe einen geeigneten Zeilenabstand auswählt. Sobald diese Auswahl getroffen ist, bleibt die Farbigkeit über alle Betrachtungswinkel hinweg konsistent. Eine Multiabstandsanzeige zeigt also eine reproduzierbare und vorhersagbare Mischung der Primärfarben über den Betrachtungswinkel und ergibt eine sich nicht ändernde Farbigkeit sowie, falls gewünscht, einen achromatischen Hintergrund über den gesamten Betrachtungswinkelbereich. Dies ist anders als beim Mono-Abstandsanzeigen, welche unter den obengenannten Nachteile leiden.
Die Multiabstandskonstruktion wird durch Verwendung unterschiedlicher Dicken für die Primärfarbenfilter erzielt. Da die Gegenelektrode an der Rückseite der Filter angebracht ist, entstehen die unterschiedlichen Abstände in bezug auf die rückseitigen Pixelelektroden.
Trotz der Vorteile der Multiabstandstechnologie beim Beseitigen des Problems des Hintergrundleuchtens und der Farbigkeit bei Monoabstandsanzeigen, verstärkt die Multiabstandskonstruktion die Bildverzögerung und das Flimmerproblem. Bei einer Multiabstandsanzeige haben die Primärfarbenpixel unterschiedliche Zellabstände, um die optischen Eigenschaften im Abschaltzustand zu optimieren. Die unterschiedlichen Zellabstände ergeben unterschiedliche Kapazitätswerte für die Primärfarbenpixel. Diese Konstruktion macht es unmöglich, die wegen der Steuerelektroden/Senkenkapazität durch die Steuerelektrodenspannung induzierte Gleichspannung mit Hilfe einer einzigen Gleichvorspannung zu kompensieren. Dies führt zur Bildverzögerung und zum Flimmern. Es gibt keine einzelne Gegenelektrodenspannung, welche die unterschiedlichen induzierten Gleichspannungen an den Primärpixeln kompensieren kann. In einer RGB-Triadenanzeige wird beispielsweise bei Auswahl einer Vorspannung zum Minimieren der grünen Gleichspannung zugleich die für die blauen und roten Pixel erzeugte Gleichspannung erhöht.
Die im Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung beseitigt die oben erwähnten Bildverzögerungs- und Flimmernachteile mit einer Multiabstands-Flüssigkeitskristall- Farbanzeige, welche eine Vielzahl von Pixeln aufweist, von denen jedes eine Pixelelektrode umfaßt, welche einer gemeinsamen Elektrode gegenübersteht. Eine Vielzahl von Transistorschaltern aktiviert die entsprechenden Pixelelektroden. Die Transistoren sind vorzugsweise Dünnschichttransistoren. Die Aktivierungsimpulse für die TFT-Steuerelektroden induzieren eine Offsetspannung an den Pixelelektroden, welche zu einer unerwünschten Bildverzögerung führen würde. Die Pixel umfassen erste und zweite Pixel zum Erzeugen entsprechender erster und zweiter Farben, wobei die ersten und zweiten Pixel unterschiedliche entsprechende Zellabstände aufweisen. Somit stellen die ersten und zweiten Pixel erste bzw. zweite Kapazitäten dar, welche zu ersten bzw. zweiten Offsetspannungen an den Pixelelektroden der ersten und zweiten Pixel führen. Die Pixelelektroden der ersten und zweiten Pixel sind so konstuiert und angeordnet, daß die ersten und zweiten Offsetspannungen untereinander gleich sind. Eine Grundvorspannung wird an die gemeinsame Elektrode gelegt, um die Offsetspannung auf Null zu reduzieren. Bevorzugte Einzelheiten und Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Eine RGB-Triadenanzeige verwendet die Farben Rot, Grün und Blau erzeugende Pixel mit Speicherkondensatoren. Diese Speicherkondensatoren sind speziell für die roten, grünen und blauen Pixel derart aufgebaut, daß die darin induzierten Offsetspannungen untereinander gleich sind. Statt dessen kann die Fläche der Pixelelektroden der roten, grünen und blauen Pixel so bemessen werden, daß sich die Offsetspannungen gleichen.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden die Offsetspannungen durch entsprechende Ausgestaltungen der den Pixeln zugeordneten Speicherkondensatoren untereinander gleich gemacht, wobei die entsprechenden Steuerelektroden/Senken- Kapazitäten der Dünnschichttransistoren so gewählt sind, daß das Verhältnis der genannten Kapazität zur Summe der Speicher und Steuerelektroden-Senkenkapazität für das entsprechende Pixel für die roten, grünen und blauen Pixel gleich ist.
Bei einer anderen Ausführungsform werden die Offsetspannungen dadurch untereinander gleich gemacht, daß man die Speicherkondensatoren entsprechend ausbildet und die Flächen der Pixelelektroden so einstellt, daß deren Kapazität geändert wird. Die Steuerelektroden- Senkenkapazität der Dünnschichttransistoren wird so bemessen, daß die Verhältnisse der den Pixeln zugeordneten Speicherkondensatoren gleich den Verhältnissen der Pixelelektrodenkapazitäten und den Verhältnissen der Steuerelektroden-Senkenkapazitäten der entsprechenden Dünnschichttransistoren ist.
Die Erfindung wird nachfolgend in bezug auf bevorzugte, in den Zeichnungen wiedergegebenen Ausführungsbeispiele erläutert. Darin zeigt:
Figur 1 eine dreidimensionale Wiedergabe eines LCD-Moduls in Explosivdarstellung;
Figur 2 eine Draufsicht auf das TFT-Substrat 14 in Figur 1 zwecks Darstellung der Pixelstruktur der Flüssigkristallanzeige;
Figur 3 einen vergrößerten Querschnitt durch die LCD-Struktur von Figur 1;
Figur 4 ein schematisches elektrisches Ersatzschaltbild des Pixels der Flüssigkristallanzeige;
Figur 5 ein Kurvendiagramm mit der Pixeloffsetspannung, die sich aus dem Steuerimpuls ergibt;
Figur 6 eine Draufsicht auf das TFT-Substrat ähnlich wie Figur 2 zur Wiedergabe der Speicherkondensatoren;
Figur 7 eine Draufsicht auf das TFT-Substrat ähnlich wie in Figur 2 zur Darstellung gemäß der Erfindung modifizierter Pixel;
die Figuren 8A, 8B und 8C vergrößerte Darstellungen der Steuerelektroden/Senkenelektrode bzw. Steuerelektroden/Quellenelektrode-Koppelregion mit der Geometrie zum Verändern der Steuerelektroden/Senkenkapazität.

Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele

Figur 1 zeigt die Darstellung eines LCD-Moduls. Die Bestandteile der Flüssigkristallanzeige sind in einem Schutzgehäuse 10 enthalten, und die Anzeige wird durch eine vordere Glasplatte 11 betrachtet, die mit einer Antireflexschicht versehen ist. Benachbart zur Frontplatte 11 befindet sich ein vorderseitiger Polarisator 12 der Flüssigkristallanzeige. Hinter diesem liegt die LCD-Glasanordnung bestehend aus einem oberen Farbfilter- Glassubstrat 13 und einem unteren Aktivmatrix-TFT-Glassubstrat 14. Im zusammengebauten Zustand ist das Flüssigkristallmaterial zwischen den Substraten 13 und 14 eingeschlossen. Weitere Einzelheiten der Substrate 13 und 14 sind in den Figuren 2, 3, 6 und 7 wiedergegeben.
Ein rückseitiger Polarisator 15 der Flüssigkristallanzeige befindet sich hinter dem Substrat 14 und auf diesen folgt ein Heizer 16. Eine gerichtete Diffusionsvorrichtung 17 liegt hinter dem rückseitigen Polarisator 15, um von einer Lampe 18 hindurchgeschicktes Licht diffus zu zerstreuen. Eine flexible Verbindung 19 hält die Schichten 13 bis 17 zusammen. Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung erzeugt die Lampe 18 starke Spektralemissionen bei 435nm, 545nm, sowie 610nm, um die blauen, grünen bzw. roten Primärfarben für die Flüssigkristallanzeige zu erzeugen. Eine Wärmeableitvorrichtung 20 mit einer reflektierenden Oberfläche 21 schließt die Rückseite des LCD-Moduls ab.
In bekannter Weise wird das Licht der Lampe 18 steuerbar durch die LCD-Glasanordnung 13, 14 durch die Triaden-Farbfilter der Filteranordnung 13 hindurchgelassen, um ein durch die vordere Glasplatte 11 sichtbares Farbbild zu erzeugen.
In Figur 2 sind weitere Einzelheiten des TFT-Substrats 14 wiedergegeben. Es ist eine typische Pixelelektrode 30 (Rückelektrode) zusammen mit einem aktivierenden Dünnschichttransistor 31 dargestellt. Wie bekannt, umfaßt die Pixelelektrode 30 die Senkenelektrode des Dünnschichttransistors 31. Seine Steuerelektrode ist an eine Steuerbusleitung 32 und seine Quellenelektrode an eine Quellenbusleitung 33 angeschlossen. Ein Teil der Schicht der TFT-Struktur aus amorphem Silizium (a-Si) ist gezeigt. Es ist zu bemerken, daß der Steuerbus 32 an die Steuerelektroden aller Dünnschichttransistoren in der Matrixzeile angeschlossen ist, welche die Pixelelektrode 30 umfaßt. In ähnlicher Weise ist der Quellenbus 33 an die Quellenelektrode aller Dünnschichttransistoren in der Matrixspalte angeschlossen, welche die Pixelelektrode 33 umfaßt. Üblicherweise besteht jede Pixelelektrode, wie die Elektrode 30 aus transparentem Metall, wie Indium-Zinn-Oxyd (ITO). Es ist ferner bekannt, daß jeder der Pixelelektroden Speicherkondensatoren zugeordnet sind. Beispielsweise sind Speicherkondensatoren 34 mit der Pixelelektrode 30 verbunden und werden gebildet mit der Steuerleitung 35, die eine der Elektroden darstellt. Die anderen Elektroden des Speicherkondensators werden, wie gezeigt, durch Ansätze der Pixelelektroden 30 gebildet. Die Speicherkondensatoren werden dazu benutzt, die Spannung am Pixel zwischen den Auffrischimpulsen aufrechtzuerhalten und die Kapazität des Pixels zu erhöhen, um die Offsetspannung an der Senkenelektrode zu minimieren. Die Speicherkondensatoren der an die n-te Steuerleitung angeschlossenen Pixel werden zwischen den Pixelelektroden der n-ten Steuerbusleitung und der (n-1)-ten Steuerbusleitung gebildet. Die Speicherkondensatoren 34 für die an die Steuerbusleitung 32 angeschlossene Pixelelektrode 30 werden mit der Steuerbusleitung 35 gebildet. Es ergibt sich also, daß die Elektroden der Speicherkondensatoren 34 aus ITO (Pixelelektrode) bzw. aus Steuerbus-Leitungsmetall bestehen. Man sieht ferner, daß der Isolator der Steuerkondensatoren 34 der gleiche ist wie der Steuerelektrodenisolator. Dies wird noch anhand von Figur 3 beschrieben. Eine Pixelelektrode 36 in der gleichen Spalte wie die Pixelelektrode 30 ist ebenfalls dargestellt. Gemäß der Erfindung und in einer in den Figuren 6 und 7 dargestellten Weise werden die verschiedenen Kapazitäten der Primärfarbenpixel der Multi-Abstands-LCD-Struktur untereinander gleich gemacht, indem man ihre Speicherkondensatoren entsprechend ausbildet. Alternativ können die verschiedenen Kapazitäten der Primärfarbenpixel der Multi-Abstands-LCD-Struktur dadurch gleich gemacht werden, daß man die Größen der Pixelelektroden entsprechend bemißt.
In Figur 3 bezeichnen gleiche Bezugszeichen mit den Bauteilen der Figuren 1 und 2 übereinstimmende Bauteile. Ein Querschnitt durch die LCD-Glasanordnung 13, 14 von Figur 1 ist gezeigt. Die Aktivmatrix-TFT-Struktur 14 ist auf einem Glassubstrat 40 hergestellt. Eine Lichtabschirmung 41 blockiert die Lichtübertragung durch die Matrix 14 ausgenommen hauptsächlich in den Bereichen, die von den Pixelelektroden wie der Pixelelektrode 30 besetzt sind. Eine TFT-Passivierungsschicht 42 aus Siliziumdioxyd (SiO&sub2;) ist auf dem Substrat 40 gebildet. Wie erwähnt, ist die Pixelelektrode 30 die Senkenelektrode des Dünnschichttransistors 31. Seine Quellenelektrode 43 besteht ebenfalls aus ITO. Die Quellenelektrode 43 ist als Teil der Quellenbusleitung 33 von Figur 2 hergestellt. TFT-Schichten 44 und 45 bestehen aus mit Phosphor dotiertem amorphem Silizium (n+ a-Si) bzw. freiem amorphem Silizium (i a-Si). Die Schicht 45 ist die Kanalschicht des TFT und erzeugt eine steuerbare Leitfähigkeit zwischen Quelle und Senke gesteuert durch die Steuerelektrode des TFT. Die Schicht 44 stellt einen guten Ohm'schen Kontakt zwischen der Halbleiterschicht 45 und den Quellen/Senken-Elektroden her. Eine Pixel- Passivierungsschicht 46 aus Siliziumnitrid (SiNx) läßt den Steuerelektrodenisolator für den Dünnschichttransistor 31 sowie den Isolator für die Speicherkondensatoren entstehen. Die Steuerelektrode 47 für den TFT 31 besteht aus Tantal (Ta). Man sieht, daß die Steuerelektrode 47 an die Steuerbusleitung 32 von Figur 2 angeschlossen ist. Eine Polymid-(PI)-Ausrichtschicht 48 vervollständigt die TFT-Struktur 14 der Aktivmatrix.
Die obere Farbfilterschicht 13 ist auf einem Glassubstrat 50 aufgebaut. Jede Farbtriade der Aktivmatrix besteht aus einem Blaufarbfilter 51, einem Grünfarbfilter 52 sowie einem Rotfarbfilter 53. Die RGB-Farbfilter werden durch eine schwarze Matrix 54 voneinander getrennt. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung sind die blauen, grünen und roten Filter 3,6µm, 2,6µm bzw. 2,0µm dick. Die obere LCD-Elektrode ist als gemeinsame Elektrode dargestellt, die aus ITO besteht. Die gemeinsame Elektrode 55 ist von den Farbfiltern durch eine Überschicht 56 getrennt. Eine Ausrichtschicht 57 ähnlich der Ausrichtschicht 48 vervollständigt die Struktur des Substrats 13.
Flüssigkristallmaterial 16 füllt den Raum zwischen den Substraten 13 und 14 aus. Das Substrat 13 befindet sich im Abstand vom Substrat 14, um vorzugsweise einen Blau- Abstand von 3,5 bis 5,0µm, einen Grünabstand von 5,0 bis 6,0 µm sowie einen Rotabstand von 5,6 bis 6,7µm zu bilden. Diese Abstände eignen sich dazu, die Pixelzellen auf die blauen, grünen und roten Wellenlängen von 435nm, 545nm, bzw. 610 nm abzustimmen.
In Figur 4 ist ein elektrisches Ersatzschaltbild des bislang beschriebenen Pixels wiedergegeben. Cgs ist die Steuerelektroden/Quellenkapazität des Dünnschichttransistors und Cds ist die Senken/Quellen-Kapazität. Cgd ist die Steuerelektroden/Senkenkapazität und Clc ist die Flüssigkristallkapazität. Cs ist die Speicherkapazität.
In Figur 5 ist die sich aus dem Steuerimpuls ergebende Pixel-Offsetspannung dargestellt. Die Impulse 70 werden den Steuerbusleitungen zugeführt, um die Matrix abzutasten, während eine Spannung +Vs oder -Vs als Videoinformationssignal an die Quellenbusleitung gelegt wird. Die Informationssignale sind als Kurvenform 71 dargestellt. Die Kurve 72 ist die sich aus den Steuerimpulsen 70 und der Quellenspannung 71 ergebende Senkenspannung. Man sieht, daß die Kurve 72 um die Spannung Null herum asymmetrisch ist und sich eine Netto-Gleichspannung von ΔV ergibt. Wie oben erwähnt, werden durch die parasitäre Kapazität Cgd zwischen der Steuerelektrode und der Senkenelektrode des TFT Bildverzögerung und Flimmern verursacht. Der Betrag der Gleichspannung DC ergibt sich zu:
DCgd = [Cgd/(Cgd + Cs + Clc)](Vgh - Vgl)
wobei DCgd dem ΔV in Figur 5 entspricht.
Die Spannung Vcom ist die zur Kompensation von ΔV an die gemeinsame LCD-Elektrode gelegte Spannung, um Bildverzögerung und Flimmern zu verringern. Wie erwähnt, ist jedoch Clc wegen der verschiedenen Primärfarben-Zellabstände für jede Primärfarbe anders. Folglich gibt es keinen einzigen Wert für Vcom, der bei der herkömmlichen Multiabstands- LCD-Technik alle Farbpixel hinsichtlich ΔV ordnungsgemäß kompensiert. Wird beispielsweise eine Spannung Vcom zwecks Erzielung einer minimalen Offsetgleichspannung für das grüne Pixel angelegt, so ergibt sich eine erhebliche Gleichstromaufladung in den blauen und roten Pixeln, die zu Offsetgleichspannungen an den Flächen der blauen und roten Pixel führen.
Gemäß der Erfindung sind die Primärfarbenpixel so modifiziert, daß sie ihre Kapazitätswerte aneinander angleichen und damit die Offsetspannungen ΔV an den Primärfarbenpixeln gleich machen. Mit dieser Modifikation kann mit einer einzigen Gleichvorspannung Vcom an der gemeinsamen Elektrode 55 (Figur 3) die Bildverzögerung und das Flimmern verringert werden. Zwei bevorzugte Strukturen sind zu betrachten. Individuelle Speicherkondensatoren mit unterschiedlichen Kapazitätswerten können für die Primärfarbenpixel verwendet werden, um die Pixeloffsetspannungen aneinander anzugleichen. Diese angepaßten Speicherkondensatoren werden an jedem der Primärfarbenpixel gebildet, um deren Kapazitätswerte zu vergleichmäßigen. Statt dessen kann man unterschiedliche Flüssigkeitskristall-Kapazitätswerte (d.h. Pixelelektrodengrößen) für die Primärfarbenpixel verwenden, um ein gleichmäßiges ΔV zu erzeugen.
Gemäß der Erfindung wird also der Gleichspannungsanteil der Pixel bei einer Multiabstands-Anzeigevorrichtung vergleichmäßigt und auf ein Minimum reduziert, indem man unterschiedliche Speicherkapazitätswerte für die Primärfarbenpixel- Speicherkondensatoren verwendet. Für eine RGB-Triadenanzeige läßt sich dies durch Verwendung herkömmlicher Speicherkondensatoren für die roten, grünen und blauen Pixel entsprechend den nachfolgenden Beziehungen erreichen:
DCR = [Cgd/(ClcR + CsR + Cgd)](Vgh - Vgl)
DCG = [Cgd/(ClcG + CsG + Cgd)](Vgh - Vgl)
DCB = [Cgd/(ClcB + CsB + Cgd)](Vgh - Vgl)
DCR = DCG = DCB
dabei bedeutet:
CSR = Speicherkapazität des roten Pixels;
CSG = Speicherkapazität des grünen Pixels; und
CSB = Speicherkapazität des blauen Pixels.
In Figur 6 ist ein Ausführungsbeispiel eines Aktivmatrix-TFT-Substrats 14 mit angepaßten Speicherkondensatoren wiedergegeben. Die Kapazität der Speicherkondensatoren 80 für die roten Pixel R ist größer als die Kapazität der Speicherkondensatoren 81 für die grünen Pixel G. In ähnlicher Weise ist die Kapazität der Speicherkondensatoren 82 für die blauen Pixel B kleiner als die Kapazität für die Speicherkondensatoren 81. Auf diese Weise wird ΔV über die gesamte Multiabstands-Anzeige auf den gleichen Wert gebracht.
Statt dessen kann der Gleichstromanteil der Pixel in der Multiabstands-Anzeige dadurch auf ein Minimum reduziert werden, daß man unterschiedliche Kapazitätswerte für die Primärfarbenpixel vorsieht. In einer RGB-Triadenanzeige läßt sich der Gleichstromanteil der roten, grünen und blauen Pixel dadurch untereinander angleichen, daß man die Flächen der Pixel entsprechend der nachfolgenden Beziehung bemißt:
ClcR = ClcG = ClcB.
Diese Ausführungsform erfordert eine Änderung der Helligkeitsanteile der Primärfarben durch Modifizieren der Farbstoffkonzentration in den Filtern oder durch Modifizieren des Phosphoranteils in der Lampe 18 (Figur 1).
In Figur 7 ist das TFT-Aktivmatrix-Substrat 14 mit unterschiedlichen Kapazitätswerten für die Primärfarbenpixel dargestellt, wobei die Flächen der Pixelelektroden modifiziert sind. Bei dieser Ausführungsform sind die Speicherkondensatoren für alle Primärfarbenpixel gleich. Es ist zu bemerken, daß auch eine Kombination der anhand der Figuren 6 und 7 beschriebenen Strukturen angewandt werden kann, um die Erfindung zu realisieren.
Eine Vergleichmäßigung der Offsetspannungen kann auch ohne Änderung der Elektrodenkapazität der Pixel erzielt werden. Dies läßt sich durch Verändern der Steuerelektroden/Senken-Kapazität der Dünnschichttransistoren und der Speicherelementkapazität erreichen, wenn man angenähert gleiche Verhältnisse der Steuerelektroden/Senkenkapazität zur Summe von Pixelelektrodenkapazität, Speicherkapazität und Steuerelektroden/Senken-Kapazität für die roten, grünen und blauen Pixel einstellt. Dies bedeutet:
Ein Einstellen der Offsetspannung auf den gleichen Wert läßt sich auch erreichen, wenn man alle drei Kapazitäten Clc, Cs und Cgd variiert, um das Kriterium für das gleiche Kapazitätsverhältnis zu erzielen. Es wurde festgestellt, daß die Verhältnisse von Cgd zu Clc+Cs+Cgd gleich sind, wenn die Verhältnisse der roten, grünen und blauen Pixelelektrodenkapazitäten gleich den Verhältnissen der entsprechenden Speicherkapazitäten und dem Verhältnis der entsprechenden Steuerelektroden/Senkenelektroden-Kapazitäten sind; d.h.:
ClcR:ClcG:ClcB = CgdR:CgdG:CgdB = CsR:CsG:CsB.
In den Figuren 8A, 8B und 8C sind auseinandergezogene Ansichten der Dünnschichttransistoren wiedergegeben. Übereinstimmende Bezugszeichen weisen auf die gleichen Komponenten wie in Figur 3 hin. Der Abstand L zwischen der Quellenelektrode 53 und der Senkenelektrode 30 sowie die Überlappung Ld der Steuerelektrode 47 durch die Senkenelektrode 30 und auch die Überlappung Ls der Steuerelektrode 47 durch die Quellenelektrode 43 längs der H-Achse können für alle drei Pixel gleich gehalten werden. Da die Steuerelektroden/Senkenkapazität eine Funktion der Überlappungsfläche von Steuerelektrode und Senkenelektrode ist, läßt sich die gewünschte Variation der Steuerelektroden/Senken-Kapazität durch Ändern der Breiten Wr, Wg und Wb erzielen, um die gewünschten Steuerelektroden/Senken-Kapazitäten für rot, grün und blau zu erzielen. Obwohl eine solche Breitenvariation die bevorzugte Methode zum Ändern der Steuerelektroden/Senken-Kapazität ist, läßt sich erkennen, daß sich diese Kapazität auch bei Aufrechterhaltung einer konstanten Breite ändern läßt, indem man die Überlappung Ld ändert, oder man ändert sowohl die Überlappung als auch die Breite.

Claims

1. Flüssigkristall-Farbanzeige mit Abstandsabstufung, sowie

a) einer gemeinsamen Elektrode;

b) mehreren Pixeln, von denen jedes eine der gemeinsamen Elektrode (55) zugewandte Pixelelektrode (30) aufweist; und

c) mehreren Schaltern (31) zum Aktivieren der Pixelelektroden, wobei

d) im Betrieb ein an jeden der Schalter gelegtes Aktivierungssignal (70) an den Pixelelektroden (30) Offsetspannungen induziert;

e) die Pixel erste und zweite Pixel zur Erzeugung erster bzw. zweiter Farben umfassen;

f) die ersten und zweiten Pixel erste bzw. zweite Zellabstände haben und der erste Zellabstand anders ist als der zweite; und

g) die ersten und zweiten Pixel erste bzw. zweite Kapazitäten (Clc) aufweisen, welche zu ersten und zweiten Offsetspannungen an den Pixelelektroden (30) der ersten bzw. zweiten Pixel führen;

gekennzeichnet durch :

h) durch eine solche Ausgestaltung der Pixelelektroden (30) der ersten und zweiten Pixel, daß die ersten und zweiten Offsetspannungen (DC) untereinander gleich sind; und

i) eine an die gemeinsame Elektrode (55) angeschlossene Vorspannungsquelle (Vcom) zur Minimierung der Offsetspannung (DC).

2. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Schalter einen Transistorschalter (31) aufweist und einer seiner Elektroden (32) das Aktivierungssignal zugeführt wird.

3. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch an die Pixelelektroden (30) der ersten bzw. zweiten Pixel angeschlossene erste und zweite Speicherkapazitäten (Cs), welche voneinander verschiedene Kapazitätswerte haben, so daß die ersten und zweiten Offsetspannungen (DC) untereinander gleich sind.

4. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1 oder2, dadurch gekennzeichnet, daß die Pixelelektroden (30) der ersten und zweiten Pixel voneinander verschiedene Flächen haben, so daß die ersten und zweiten Offsetspannungen (DC) untereinander gleich sind.

5. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 2 oder einem hiervon abhängigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Transistorschalter (31) einen Dünnfilmtransistor TFTmit einer Steuerelektrode (47) sowie einer elektrisch an die Pixelelektrode (30) angeschlossenen Senkenelektrode (30) aufweist und das Aktivierungssignal (70) der Steuerelektrode (47) zugeführt wird.

6. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die Pixel (31) dritte Pixel zur Erzeugung einer dritten Farbe umfassen;

b) diese dritten Pixel einen dritten Zellenabstand haben;

c) der dritte Zellenabstand anders ist als die ersten und zweiten Zellenabstände;

d) die dritten Pixel eine dritte Kapazität (Clc) aufweisen, welche zu einer dritten Offsetspannung an den Elektroden der dritten Pixel führt;

e) in den dritten Pixeln dritte Speicherkapazitäten (Cs) an die Pixelelektroden (30) der dritten Pixel angeschlossen sind;

f) die ersten, zweiten und dritten Speicherkapazitäten Kapazitätswerte gemäß den folgenden Gleichungen haben:

DC&sub1; = [Cgd/(Clc&sub1; + Cs&sub1; + Cgd)](Vpp)

DC&sub2; = [Cgd/(Clc&sub2; + Cs&sub2; + Cgd)](Vpp)

DC&sub3; = [Cgd/(Clc&sub3; + Cs&sub3; + Cgd)](Vpp)

DC&sub1; = DC&sub2; = DC&sub3;

wobei:

DC&sub1; = erste Offsetspannung

DC&sub2; = zweite Offsetspannung

DC&sub3; = dritte Offsetspannung

Cgd = Senken/Steuerelektroden-Kapazität des TFT

Clc&sub1; = Flüssigkristallkapazität zwischen der Pixelelektrode (30) des ersten Pixels und der gemeinsamen Elektrode (55)

Clc&sub2; = Flüssigkristallkapazität zwischen der Pixelelektrode des zweiten Pixels und der gemeinsamen Elektrode

Clc&sub3; = Flüssigkristallkapazität zwischen der Pixelelektrode des dritten Pixels und der gemeinsamen Elektrode

Vpp = Spitzenspannung des Aktivierungssignals (70)

Cs&sub1; = Kapazitätswert der ersten Speicherkapazität (Cs)

Cs&sub2; = Kapazitätswert der zweiten Speicherkapazität

Cs&sub3; = Kapazitätswert der dritten Speicherkapazität.

7. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die Pixel (31) dritte Pixel zur Erzeugung einer dritten Farbe umfassen;

b) diese dritten Pixel einen dritten Zellenabstand haben;

e) die Pixelelektroden der ersten, zweiten und dritten Pixel voneinander verschiedene Flächen haben, so daß die ersten, zweiten und dritten Offsetspannungen (DC) untereinander gleich sind und somit

Clc&sub1; = Clc&sub2; = Clc&sub3;, wobei

Clc&sub3; = Flüssigkristallkapazität zwischen der Pixelelektrode des dritten Pixels und der gemeinsamen Elektrode.

8. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 1 oder2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalter (31) an die ersten und zweiten Pixel angeschlossene erste und zweite Transistorschalter umfassen, von denen jeder einen Dünnfilmtransistor TFT mit je einer Steuerelektrode (G), einer Senkenelektrode (D) sowie einer dazwischen befindlichen Kapazität (Cgd) aufweist, wodurch eine erste Steuerelektroden/Senken-Kapazität (Cgd&sub1;) bzw. eine zweite Steuerelektroden/Senken-Kapazität (Cgd&sub2;) entsteht, wobei ferner erste (Cs&sub1;) bzw. zweite (Cs&sub2;) Speicherkapazitäten an die Pixelelektroden der ersten und zweiten Pixel angeschlossen sind, und wobei (Cgd&sub1; + Cs&sub1;) und (Cgd&sub2; + Cs&sub2;) voneinander verschiedene Kapazitätswerte haben, so daß die ersten und zweiten Offsetspannungen (DC) untereinander gleich sind.

9. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die Pixel zur Erzeugung einer dritten Farbe dritte Pixel umfassen, welche einen von den ersten und zweiten Zellenabständen verschiedenen dritten Zellenabstand haben, so daß die ersten, zweiten und dritten Pixel Elektrodenkapazitäten mit unterschiedlichen Kapazitätswerten aufweisen;

b) die Schalter (31) an die drei Pixel angeschlossene drei Transistorschalter umfassen, von denen jeder einen Dünnfilmtransistor TFT mit einer Steuerelektrode (G), einer Senkenelektrode (D) sowie einer dazwischen befindlichen Kapazität (Cgd) aufweist, wobei die Steuerelektroden/Senken-Kapazitäten in jedem TFT unterschiedliche Werte haben,

c) die Anzeigevorrichtung ferner an die ersten, zweiten bzw. dritten Pixel angeschlossene erste, zweite und dritte Speicherkapazitäten (Cs) aufweist, deren Kapazitätswerte voneinander verschieden sind; und

d) die Elektroden, die Steuerelektroden/Senken-Kapazitäten und die Speicherkapazitäten so bemessen sind, daß

wobei:

Cgd&sub1;, Cgd&sub2; bzw. Cgd&sub3; die Kapazitätswerte der Steuerelektroden/Senken-Kapazitäten der drei Transistorschalter (31) sind,

Clc&sub1;, Clc&sub2; bzw. Clc&sub3; die Kapazitätswerte der Elektrodenkapazität der drei Pixel sind, und

Cs&sub1;, Cs&sub2; bzw. Cs&sub3; die Kapazitätswerte der Speicherkapazitäten sind.

10. Anzeigevorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazitätswerte der Elektrodenkapazität (Clc), die Steuerelektroden/Senken-Kapazität (Cgd) und der Speicherkapazität (Cs) in folgender Beziehung stehen:

ClC&sub1;:Clc&sub2;:Clc&sub3; = Cgd&sub1;:Cgd&sub2;:Cgd&sub3; = Cs&sub1;:Cs&sub2;:Cs&sub3;.